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TWI272395B - System and method for confirming electrical connection defects - Google Patents

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TWI272395B
TWI272395B TW091114372A TW91114372A TWI272395B TW I272395 B TWI272395 B TW I272395B TW 091114372 A TW091114372 A TW 091114372A TW 91114372 A TW91114372 A TW 91114372A TW I272395 B TWI272395 B TW I272395B
Authority
TW
Taiwan
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circuit board
electrical connection
image
printed circuit
plane
Prior art date
Application number
TW091114372A
Other languages
English (en)
Inventor
Horst Mueller
Sunit Bhalla
Kris Kanack
Stig Oresjo
Original Assignee
Agilent Technologies Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Agilent Technologies Inc filed Critical Agilent Technologies Inc
Application granted granted Critical
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Description

1272395 五、發明說明(1) 本揭示係一般有關於使用電腦化斷層χ光檢查系統對 電路板總成之高解析度檢查的系統及方法,且特別是有關 於為了品質控制分析而測量電路板總成内之電氣連接的系 統及方法。 電子裝置之焊接與組裝的快速且精準品質控制檢查已 變為電子製造業的優先項目。 疋件與焊接連接的尺寸變小、電路板總成上元件密度 提尚的結果、及將焊接連接放在裝置封裝下以免被看到的 表面女裝技術(SMT)之出現已使裝置間電子裝置與電氣連 接之快速與精確檢查在製造環境中非常難以進行。 電子裝置與連接之很多現存的檢查系統使用穿透輻射 以形成影像,其強調該等裝置與連接内部構造的外貌呈 現。這些系統經常運用慣常乂光照相術,其中穿透輕射包 含X光。例如胸、臂、腳、脊椎等人體各種部位的醫療χ 光可能是慣常X光照相影像之最熟悉的例子。當物體被x 光束照射時,所形成的影像或圖呈現被檢查之物體所定型 之χ光影。該χ光影被如底片或其他適當設施之對χ光 敏感的材料記錄。 X光影或X光圖之形狀不僅被該物體之内部構造特徵 亦被入射的X光撞擊該物體的方向所決定。所以不管用人 視覺或用電腦數值所實施的χ光影像之完整解釋與分析經 常需要有關對物體特性與其針對χ光束之排向的某些假 访又例如…差名有必要對有關該物體之形狀與内部結構 等及入射X光對該物體的方向採取特定的假設。根據這些 1272395 五、發明說明(2) 假設,X光影像之形貌可被分析以決定該物體對應的結構 特徵。焊料接合的X光形貌可被分析以辨識焊料連接之瑕 疵,其產生各種影像外貌。 然而這些假設經常創造模糊性,其使影像解釋的可靠 度及根據X光影像分析之決策品質降級。因慣常X光照相 分析之假設的根本模糊性結果為在焊料連接之瑕疵如形 狀、密度與大小的結構特徵之小變異通常被該焊料連接本 身以及附近焊料連接、電子裝置、電路板與及他物體之遮 陰塊所遮蔽。由於遮陰塊與附近物體通常對每種焊料接合 為不同的,要採取足夠假設以精確地決定各別電氣連接内 之焊料的形狀、尺寸與位置是極端繁瑣且常是幾近不可能 的0 為了試圖補償這些缺失,某些系統採用由數個角度觀 察該物體之能力。此額外的觀察促成這些系統部分地解決 在X光影投射影像所呈現之模糊性。然而運用多觀察角須 用到複雜機械操縱系統,通常需要多達五個獨立的非正交 運動軸。此機械複雜度導致費用提高、尺寸與重量增加、 檢查時間較長、因機械複雜性所致之不良的定位精確度、 及因非正交運動軸所致之校正與電腦控制複雜度。 與上面討論之慣常X光照相術有關的問題可藉由產生 被檢查之物體的斷面影像被減輕。如斷層X光檢查與電腦 輔助X光斷層照相(CT)之X光斷層照相技術已在醫療用途 中被使用以產生斷面或斷層影像。在醫療用途中已廣泛地 成功,主要是因大約為一或二公釐(約0.04至0.08英吋) 1272395 五、發明說明(3) 度的相當低之解析度是令人滿意的,且因速度與產量要 求不像對應的工業要求般地嚴格。 在電子檢查情形中,特別是對如焊料接合之電氣連接 的檢查,例如20微米(大約0·0008英吋)之數微米程度的影 像解析度是較佳的。進而言之,工業的焊料接合檢查系統 必須每秒產生多個影像以便在工業生產線之實際使用。 能達成電子檢查所需之速度與精確度要求的斷層χ光 檢查糸統在下列專利中被描述:發給Baker等人之題目為 「用於電子檢查之自動斷層χ光檢查系統」的美國專利第 4,926,452號專利、發給Baker等人之題目為「用於電子檢 查之自動斷層χ光檢查系統」的美國專利第5,〇97,492號 專利、發給Baker等人之題目為「用於電子檢查之自動斷 層X光檢查系統」的美國專利第5,081,656號專利、發給 Baker等人之通目為「用於偵測過度/不足焊料瑕蘇之方法 及裝置」的美國專利第5,291,535號專利、發給R〇der等人 之題目為「用於偵測與控制焊料瑕疵之學習方法及裝置」 的美國專利第5,621,811號專利、發給Adams等人之題目 為「用於檢查電氣連接之方法及裝置」的美國專利第 5,561,696號專利、發給Adams等人之題目為「用於高解 析度電子項目檢查之方法及裝置」的美國專利第5,199,〇54 號專利、發給Baker等人之題目為「斷層χ光檢查系統及 以電磁引導多路徑輻射源之方法」的美國專利第5,259,〇12 號專利、發給Adams等人之題目為「連續線性掃描斷層χ 光檢查系統與方法」的美國專利第5,583,9〇4專利、發給 1272395 五、發明說明(4)
Adams等人之題目為「用於斷層χ光檢查電路板檢查之自 動彎曲補償」的美國專利第5,687,209號專利。上面被參 照之每一專利的被納於此處作為參考。 在一斷層X光檢查系統中,其觀察一固定系統且具有 比被檢查之物體小的成像區,其可能有必要繞著移動該物 體以在該成像區内定位該物體之不同區域與(或)在維持被 測試之物體靜止而移動感應器而產生多斷層χ光檢查,其 各塊在一起形成整個物體之影像。此經常藉由在如一 Χ-Υ-Ζ定位台之機械操縱系統支撐該物體而被達成。此台 被移動以將該物體之所欲的區域帶至該成像區内。χ與γ 方向的移動定出被檢查之區、而2:方向之移動將該物體上 下移動以選擇要取其斷面影像之物體内的平面。 數個上面參照之專利揭示裝置與方法用於產生在固定 或可選擇之斷面影像聚焦平面的測試物體之斷面影像。在 這些系統中,一 X光源系統與一 χ光偵測器系統在ζ軸方 向以固定距離被隔離且斷面影像聚焦平面位於2軸方向之 預設的特定位置。此位置針對χ光源系統與χ光偵測器系 統沿著Ζ軸方向位於中間。該χ光偵測器系統收集資料, 測試物體位於斷面影像聚焦平面之外貌的斷面影像可由此 被形成。這些系統主張要被成像之外貌位於沿著ζ軸方向 之預設特定位置的固定或可選擇之斷面影像聚焦平面内。 因而在這些系統中,重要的是該斷面影像聚焦平面與將被 成像之物體内的平面之位置被組配以與沿著ζ軸方向之同 位置相付。若此條件未符,則測試物體内被選擇之外貌 1272395 五、發明說明(〇 的欲影像不會被獲得。代之的是,在包括被選擇之外貌的 平面上方或下方的該測試物體内之平面的斷面影像將被獲 得。 目前普遍被用以定位斷面影像聚焦平面内之測試物體 的被選擇外貌之技術實體測量該被選擇外貌之Z轴位置。 該測試物體便使用此測量被定位,使得被外貌之外貌與斷 面影像聚焦平面之Z軸位置相符。任何種類之標準方法與 儀器可被用以實體測量該被選擇外貌之z軸位置。z轴測 量系統可在市面取得數種類型,其被用以決定在Z上已知 位置與該表面上或恰在表面下之該測試物體的外貌間之距 離。這類糸統簡早地以機械式固定該測試物體、一機械探 針、一雷射光學三角系統、一光學干涉計與在其間之一超 音波系統。這些Z軸位置測量系統之一可被用以形成該測 試物體之表面的「Z圖」。該「Z圖」典型上含有X-Y位置 之陣列配以在特定χ-γ位置之該測試物體的表面之Z值。 該等位置在與測試物體共用之平面上被點出,其實質上與 該斷面影像聚焦平面平行。在電路板檢查系統中普遍被使 用之Z軸位置測量系統使用以雷射為基礎之測距瞄準器。 測距猫準器已被用於斷面X光影像系統,其被用以將 電子電路板總成形成影像。電路板總成比起元件被安裝之 表面區域典型上是很薄的。某些電路總成用如陶瓷基體之 在維度上非常穩定的材料被做成。然而大多數的電路板總 成是用稍微有彈性或在某些情形為非常有彈性的材料構 成。此彈性讓電路板在垂直於主要表面區域(即含有介面接 1272395 五、發明說明(〇 腳之表面區域)或Z軸的軸上形成纏繞。此外,有些電路板 總成的厚度會有變異。除了電子總成外,很多其他物體在 比例上具有維度之變異,其在斷面χ光成像之Z聚焦平面 的視野深度是重大的。藉由測量被纏繞之測試物體的表 面,Z維度之變異量便可被用以針對該斷面χ光成像之2 聚焦平面適當地調整該測試物體之位置關係,使得該測試 物體内所論及之外貌的所欲影像可被成像。 特別是’一種此測距瞄準系統被設計用於如在Baker 等人之美國專利第4,926,425號所描述之系統内,此專利 此後簡稱為’452專利。該,452專利揭示一種斷層χ光檢查 系統其中一以χ光為基礎之成像系統具有非常淺之視野 被用以檢查如印刷電路板之固態物體。視野之深度線提供 用於檢查焊料接合之設施而不致干擾該焊料接合上方或下 方之兀件。焊料接合上方或下方之材料是在焦點外且因此 為大致均勻的背景。為提供所要的選擇性,斷層X光檢查 成像系統之視野深度為小於大約二百萬之一英忖(2灿)的 程度。不幸的是印刷電路板之表面變異經常超過此容差。 為克服此缺點,印刷電路板之表面使用一雷射測距瞄準器 被映對。然而雷射測距猫準器所產生之詳圖被用以針對χ 光成像系統將印刷電路板定位,使得所論及之元件在焦點 内,甚至在該板由所論及之視野移到另一個時亦然。 電路板檢查系統之一缺點為在決定被 貌所用之方法論為指示-焊料接合為「可接受 瑕疵的」目則的電路板檢查系統就被觀察的焊料接合之一 1272395 五、發明說明(7) 個以上的特徵觀察經記錄之資料。若任何被觀察之特徵未 落在可接受的範圍值内(即一個以上的特徵超過一失敗門 檻值)時,對應的焊料接合被視為「有瑕疵的」。在印刷電 路板測試完成後,與安裝於印刷電路板上之裝置有關的各 種電氣連接之結果被記錄且一報告被產生。技師在重新測 試該印刷電路板前被給予之任務為重新製作「有瑕疵的」 該焊料接合。 其欲於降低含有「瑕疵」電氣連接之印刷電路板的處 理、檢查、重製與整備所花費之時間以降低人工成本與製 造延誤。特別是其欲降低因對「瑕疵」電氣連接之不精確 報告所致的人工成本與製造延誤結果。 錯誤的焊料接合瑕疵的調查指出至少有三種錯誤觀察 的主要來源。首先,在印刷電路板之安裝表面於製造過程 之前與之際被導致的高度(Z軸)之大量變異。高度之變異 為厚度與印刷電路板纒繞變化之結果。其次,規劃與測量 系統誤差因受到觀察之所論及的區域上聚焦平面的不正確 調整所致。第三,大量的系統誤差經由印刷電路板檢查系 統之各種以電子為基礎的子系統(如聚焦平面控制、雷射測 距瞄準器、成像感應器、影像分析系統)之雜訊被導入。 現在雖然有能力測量及找出瑕疵焊料接合,其可被了 解其欲於有改良的系統與方法以改進電路板檢查系統之精 確度而精確地找出被用以物理上及電氣上在印刷電路板連 接各種印刷電路裝置之有瑕疵的連接。 在回應於習知技藝之這些與其他缺點下,一種用於確 10 1272395 五、發明說明(8) 認電氣連接瑕疵之電路板檢查系統及方法被揭示。在一配 置中,當測試指出印刷電路板上之連接有瑕疵時,該電路 板檢查系統將印刷電路板之表面分段,並觀察含有瑕疵連 接之每一段及調整一感應器之聚焦平面。一旦系統記錄該 受到觀察之連接為可接受的指示時,先前的瑕疵結果被棄 之不顧。 該系統的某些實施例可被視為提供一種方法用於確認 電氣連接瑕疵。就此而言,該方法可被彙整為如下之步驟: 將印刷電路板之表面分為幾個視域(view);當所觀察之影 像内與電氣連接有關的特徵指示該連接為有瑕疵的時,將 該電氣連接配以一相對應的視域;分析該對應的視域以決 定通過該視域之印刷電路板表面的斜率;在回應於該視域 之斜率下調整該印刷電路板與一感應器之一聚焦平面間的 距離;以及在後續的影像中觀察與該連接有關的特徵。 與確認考慮到被用以形成一印刷電路板總成之一印刷 電路板安裝表面的可接受變異之電氣連接瑕疵有關之其他 系統、方法與特點對熟習該技藝者在檢視下列的圖與詳細 描述下將變得明白的。其欲所有包括在此描述内之這類系 統、方法與特點如所附申請專利範圍所保護之用於確認瑕 疵的系統與方法之領域内。 用於確認電氣連接瑕疵之系統及方法可參照下列各圖 而較佳地被了解。圖中之元件不見得強調其比例尺而是注 重清楚地說明該測試方法在確認印刷電路板上一個以上之 瑕疵間的電氣連接瑕疵之原理。進而言之,在所有圖中相 !272395 五、發明說明(〇 同的元件編號被指定為各圖中對應的部位。 第1圖為一斷層X光檢查系統之示意呈現,說明一釋 例性觀察技術之原理。 第2A圖顯示一物體,具有一箭頭、一圓圈與一十字 埋於—物體之三個不同的平面位置。 第2B圖顯示第2A圖之物體被聚焦在含有該箭頭之平 面的斷層X光檢查圖。 第2C圖顯示第2A圖之物體被聚焦在含有該圓圈之平 面的斷層X光檢查圖。 第2D圖顯示第2A圖之物體被聚焦在含有該十字之平 面的斷層X光檢查圖。 第2E圖顯示第2A圖之物體的慣常的、二維X光投射 影像。 第3A圖為一印刷電路板檢查系統之斷面圖,顯示該 斷層X光檢查影像如何形成及被一感應器觀看。 第圖顯示第3A圖之檢查區的上方放大圖。 第4圖為可在第3Α圖之電路板檢查系統中被使用之 釋例性電腦的方塊圖。 第5Α與5Β圖顯示受到觀察之電路板的三角形嚙合表 面圖與一釋例性觀察視域。 第6圖顯示第5八圖之電路板斷面Α-Α的放大斷面圖。 第7圖顯示第6Α圖之電路板斷面Β-Β的放大斷面圖。 第8圖為一方塊圖,說明一釋例性技術,用於將第5Α 圖之電路板分為數個觀察視域。 12 1272395 五、發明說明(10 第9圖為一流程圖,說明一抽樣方法,用於測試可被 第3A圖之電路板檢查系統被實作的一印刷電路板上之電 氣連接。 第10圖為一流程圖,用於確認可被第3A圖之電路板 檢查系統被實作的焊料接合瑕疵。 第11A-11C圖顯示一種技術,用於自一表面圖與斜 率、感應器調整步驟大小及感應器調整範圍間之關係決定 一觀察視域之斜率。 本發明提供一種系統及方法用於確認在印刷電路板上 被觀察之電氣連接瑕疵。特別重要的是被組配以施用確認 瑕疵方法之改良的電路板檢查系統可顯著地減少在分析各 別電氣連接之一個以上的測量之際所被找出的假瑕疫數 目。依照用於確認電氣連接瑕疲之方法被組配之改良的電 路板檢查系統在觀察指示有瑕疵的連接之一個以上的準則 時考慮在印刷電路板安裝表面與感應器間距離之可接受的 變異。更明確地說,用於確認瑕疵之該方法考慮整個該印 刷電路裝置之表面的變異以在決定及報告瑕疵前適當地配 出一個以上的電氣連接與一感應器之關係。 為促進該系統與方法之描述,一釋例性系統參照該等 圖被討論。該釋例性系統與相關的方法僅就說明之目的被 提供。各種修改為可行的而不致於偏離其發明性概念。就 此而言,該釋例性系統及圖被導向以斷層χ光檢查術為基 礎之電路板檢查系統,其可被用於檢查焊料接合。其應被 了解用於確認瑕疵之方法可被能產生數個具有適當比例尺 13 1272395 五、發明說明(11 ) 之斷面診斷影像以分析指示電氣連接品質之一個以上的特 徵之任何系統加以實施。 依照較佳實施例,如由加州Palo Alto之Agilent科技 公司可取得之5DX X光檢查系統的市面上可購得之電路板 檢查系統記錄在一印刷電路總成上有關數個接腳(即焊料 接合介面)的位置資訊。該電路板檢查系統使用該位置資訊 就瑕疵電氣連接典型相關的特徵觀察一個以上之影像。 在起始觀察失敗的電氣連接(如焊料接合)被記錄於一 「瑕疵」連接清單中。然後被改良的電路板檢查對一個以 上的被找出之瑕疲相關的印刷電路總成部位施用局部之檢 查承規曰彳程式以確認各別的瑕疵。該局部之檢查常規副程 式調整該印刷電路板部位之中心與用來創立各種診斷影像 之感應器間的距離。此相關的z高度回應於含有瑕疵連接 之印刷電路板安裝表面部位的斜率被設定。後續的診斷影 像在Z同度之範圍上被取得及被分析。該相關的z高度(即 -感應器之聚焦平面)被調整且對應的診斷影像被取得及 被分析。此過程根據受到觀察之區域大小、該聚焦平面調 整敏感度及又到觀察之焊料接合就數個調整步驟被重複。
連接之電氣連接特徵影像斷面時, 〜私札史伐凉早移除該電氣連接。否 查常規副程式未偵測到具有表示可接受的 ’該瑕疵連接被確認。然
刷電路板的其餘部位。
1272395 五、發明說明(l2) 第1圖顯示電路板檢查系統所用之典型斷層X光檢查 幾何的示意呈現。如電路板之受到檢查的物體10針對X 光源20與X光偵測器30被扣於一靜止位置。X光源20 與偵測器30對共同轴40之同步旋轉造成物體10内之平面 60的X光影像在偵測器30上被形成。影像平面60與光源 20及偵測器30之旋轉分別所定義的平面62及64實質地 平行。影像平面60位於來自X光源20之中央射線50與 旋轉共同軸40之相交點70。此相交點70作用成中央射線 50之支點,因而造成在平面60之物體10的聚焦斷面X光 影像在光源與偵測器對著相交點70同步地旋轉時被形成 於偵測器30上。物體10位於平面60外之構造在偵測器 30上形成模糊的X光影像。 在第1圖顯示之斷層X光檢查幾何中,輻射源20之 旋轉轴與偵測器30之旋轉軸為共軸的。不過,輻射源20 之旋轉軸與偵測器30之旋轉軸不見得要為共軸的。只要旋 轉平面62與64相互平行且光源與偵測器之旋轉軸相互平 行又彼此的關係固定,則斷層X光檢查之條件被滿足且層 60之斷面影像可被產生。共軸對齊是較佳的,原因為其減 少對該裝置之機械式對齊的限制個數。 第2A-2E圖顯示用上述斷層X光檢查技術被產生之斷 層X光圖。第3A圖顯示之物體10具有箭頭81、圓圈82 與十字83形狀之測試模型分別被埋在物體10内三個不同 的平面 60a,60b,60c。 第2B圖顯示當相交點70位於第2A圖之平面60a時 15 1272395 五、發明說明(π) 物體10在偵測器30(第1圖)上被形成之典型的χ光斷層 圖。箭頭81之影像100的形狀成焦點,而物體1〇之其他 外貌,如圓圈82與十字83的影像形成不會大幅地使箭頭 影像100變成不清楚的模糊區域102。 類似地,當相交點70位於平面6〇b中時,圓圈82之 影像110如第2c圖看出者成清楚的焦點。箭頭si與十字 83形成模糊區域112。當相交點70位於平面6〇c中時,十 予83之影像120如第2c圖看出者成清楚的焦點。箭頭81 與圓圈82形成模糊區域122。 為了比較起見,第2E圖顯示用慣常投射式χ光照相 術形成之物體10的X光影像。此技術分別產生箭頭8 i、 圓圈82與十字83之清楚影像130,132 , 134,其彼此重 疊。第2E圖顯示包含於物體1〇内之多個特徵如何形成χ 光影像之過度陰影外貌,其可能使影像之各別外貌模糊不 /月。其應被了解過度陰影與其他觀察誤差會因印刷電路板 或其他安裝表面的纒繞在厚度或高度變化的情形而發生。 第3A圖顯示一釋例性斷層X光檢查裝置(以後稱之為 電路板檢查系統200)之示意圖,其可被用以實施用於確認 焊料接合瑕,疵之改良技術。在此配置中,印刷電路板21 〇 具有多個電子元件214實體上被安裝於上層表面。該等實 體連接被數個電氣傳導性之連接216形成。第3B圖為電 路板210之區域283之頂端放大圖,其更清楚地顯示元件 212,214與電氣連接216。 典型而言,電氣連接216係由焊料形成。然而,用於 16 1272395 五、發明說明(l4) 製作電氣連接216之各種技術為在本技藝中相當習知的, 就算用於確認焊料接合瑕疵之改良電路板檢查系統200與 相關的方法以電氣連接為準被描述,其將被了解其他包括 傳導性環氧樹脂、機械式、鎢與共晶黏結(但不限於此)之 其他型式的電氣連接216可運用電路板檢查系統200與方 法被檢查以確認焊料接合瑕疵。 該斷層X光檢查使用能產生等值斷面影像的先前描述 之斷層X光檢查方法或其他方法獲得該等電氣連接216之 斷面影像。電氣連接216之斷面影像可自動地被評估以決 定其品質。根據一個以上的評估,焊料接合品質之報告可 被記錄並被呈現給電路板檢查系統200之使用者。 第3A圖顯示之斷層X光檢查裝置包含一 X光源20, 其相鄰於印刷電路板210被定位。該印刷電路板210被一 固定物220支撐。該固定物220被附掛於一定位台230, 其能沿著三個相互垂直之軸X,Y與Z移動固定物220與 板210。一旋轉X光偵測器240包含一螢幕250、一第一 鏡252、一第二鏡254、及一旋轉台256,其相鄰於電路板 210在與X光源20相反的一邊被定位。一第一感應器與鏡 252相向地被定位以用鏡252, 254自螢幕250觀察被反射 之影像。一控制系統260具有一輸入連接262來自一第二 感應器263,其偵測該旋轉台256之角度位置,及一輸出 連接264至X光源20之X與Y偏向線圈330。一位置編 碼器265被附掛於感應器258。該第二(即位置)感應器263 以相對於旋轉軸40之固定位置被安裝於相鄰的編碼器 17 1272395 五、發明說明(l5) 265。該第一感應器258經由一輸入線276被連接至一電腦 270。電腦270包括實施高速影像分析之能力。來自電腦 270之輸出線278連接該電腦至定位台230。雷射測距瞄準 器296相鄰於電路板210被定位用於創立電路板210之表 面的Z維度表面圖。 在作業中,第3A圖顯示之電路板檢查系統200可產 生在元件212,214之導線與使用參照第1與2圖先前所描 述之斷層X光檢查方法在電路板210上之各別墊片間被形 成的電氣連接216之高解析度的斷面X光影像。明確地 說,如第3A圖顯示之X光源20包含一旋轉電子束,其產 生X光之旋轉光源。該X光束照射包括位於區域283内之 電氣連接216的電路板210之區域283。穿透電氣連接 216、元件212,214與電路板210之X光被旋轉的螢幕250 截收。 X光源20之位置與旋轉X光偵測器240之位置的動 態對齊被控制系統260精準地控制。該控制系統260將旋 轉256之位置與可在其他資料儲存方法中之檢查表被儲存 之校估後的X及Y偏向值定出關係。與X及Y偏向值成 比例之驅動信號被傳輸至X光源20上之操縱或偏向線圈 330。偏向線圈330在回應於這些驅動信號下將電子束285 偏向以定位於一環形目標陽極上,使得X光點源之位置與 偵測器240之旋轉如有關第1圖先前所討論的方式同步地 旋轉。 穿透板210並撞擊螢幕250之X光被變換成可見光, 18 1272395 五、發明說明(l6) 因而創立在電路板210之區域283内單一平面的可見影 像。該可見光被鏡252與254反射進入第一感應器258。 感應器258典型地包含一低光線位準之閉路電視(CCTV) 攝影機,其經由線路276傳輸對應於X光與可見影像之電 子視訊信號至電腦270。電腦270之影像分析特點分析及 解釋該影像以決定該等電氣連接216之品質。 電腦270亦控制定位台230及因而之電路板210的運 動,使得電路板210之不同區域可在檢查區域283内自動 地被定位。 參照第1至3圖被顯示及描述之斷層X光檢查幾何與 裝置典型上為可在用於該等焊料接合與其他電氣連接瑕疵 之相關方法被使用者。然而,這些系統之特定細節對該方 法之實務並非關鍵,其針對印刷電路板210之安裝表面沿 著系統Z軸之變異對電路板210之精確定位與再定位。例 如,電腦數目與特定電腦的代表性任務可因X光源、偵測 器、電路板定位機構等之特定細節在各種系統中隨之而變 化。習知本技藝者亦了解包括電腦斷層(CT)之其他技術可 被用以產生一焊料接合内特定平面之斷面影像。進而言 之,用於創立電路板之安裝表面的Z維度表面圖之各種技 術與設備的特殊細節可被使用。本發明可應用於任何產生 在一測試物體(如電氣連接)内之特定平面的斷面影像之系 統。 現在參照第4圖,所顯示者為一功能方塊圖,顯示在 一釋例性電腦270内之各種元件,其可協助或指導電路板 19 1272395 五、發明說明(17) 檢查系統200之作業。一般而言,第4圖顯示電腦270之 各種功能構建方塊,其可施用各種用於辨識及確認焊料接 合瑕疵之方法。一般而言,該電腦270可包含廣泛種類之 有線與(或)無線計算裝置的任何之一,如桌上電腦、攜帶 式電腦、專用伺服器電腦、多處理器計算裝置。電腦270 不管其特定配置為何,例如可包含一處理裝置402、記憶 體410、一個以上的輸入/輸出裝置420、監視器430、及 一個以上的網路介面裝置440,其每一個經由一區域介面 418被連接。 處理裝置402可包括任何訂製或市面上可購得之處理 器、配於電路板檢查系統200之數個處理器之一輔助處理 器或一中央處理單元(CPU)、以半導體為基礎之微處理器 (微晶片之形式)、一巨集處理器、一個以上的依用途而定 之積體電路(ASIC)、數個適當地被組配之數位邏輯閘、及 其他相當習知之電子組配,包含各別地與成各種組合之分 散元件,以協調電路板檢查系統200之整體作業。 記憶體410可包括依電性記憶體元件(如隨機存取記 憶體(RAM如DRAM,SRAM等))與非依電性記憶體元件(如 ROM、硬碟、磁帶、CDROM等)的任一組合。該記憶體410 典型地包含一 0/S 412、一個以上的應用程式,如焊料接 合分析應用程式414。具有本技藝之一般技術人員將了解 記憶體410可(且典型上將)包含其他元件,其為了簡潔之 目的被省略。這些可包括主程式被組配以控制焊料接合檢 查機構之各種層面。 20 1272395 五、發明說明(l8) 一個以上的使用者輸入/輸出裝置420包含這些元 件,使用者可用與其電路板檢查系統200互動。例如,在 電路板檢查系統200包含個人電腦(PC)的情形中,這些元 件可包含一鍵盤271與一滑鼠273(第3A圖)。此處電路板 檢查系統200被期待被用於極端的環境(如靠近一焊料流 動機器)中,這些元件可包含功能鍵或按鈕、一觸摸敏感螢 幕、一尖筆等(未畫出),監視器430可包含一陰極射線源 (CRT)為基礎之裝置或PC用之電漿螢幕、或者如所欲地之 液晶顯示器(LCD)。 進一步參照第4圖,一個以上的I/O裝置420可被採 用以促進連接電路板檢查系統200至另一計算系統與(或) 資料儲存裝置,且因而可包括一個以上的串列、平行的小 電腦系統介面(SCSI)、通用串列匯流排(USB)、IEEE 1394(如FirewireTM)、與(或)其他介面元件,其可被用以通 訊式地耦合電路板檢查系統200與一個以上的遠端資料儲 存裝置用於記錄測試測量結果。 網路介面裝置440包含各種元件被用以在一網路(未 晝出)上傳輸與(或)接收資料。舉例而言,該網路介面裝置 440可包括與輸入與輸出通訊的裝置,例如為一調變器/解 調器(如數據機)、無線(如射頻(RF))收發器、一電話介面、 一播接器、一路由器、一網路卡等。 各種軟體與(或)韌體將被用以管理、協調、測量、記 錄、估計及比較期望值與測量值以產生誤差值、以及對所 產生之誤差值實施界外值分析及其他功能。負責使用基準 21 1272395 五、發明說明(i9 電路板檢查系統200相關的這些與其他功能之相關軟體與 (或)韌體可被儲存於任何電腦可讀取的媒體上以便被任何 電腦相關系統或方法中被使用。在此文件之文意中,電腦 可讀取的媒體代表電子、磁性、光學或其他實體裝置或設 施,其可包含或儲存電腦程式以便被任何電腦相關系統或 方法中被使用。這些程式可埋在該電腦可讀取的媒體以便 在指令執行系統、裝置之相關使用,如以電腦為基礎之系 統、含有處理器之系統或其他能自指令執行系統、裝置取 還指令並執行該等指令之其他系統。在此文件之文意中, 一「電腦可讀取的媒體」可為儲存、通訊、傳播或輸送程 式之任何設施以便在指令執行系統、裝置之相關使用。 該電腦可讀取的媒體例如為電子、磁性、光學、電磁、 紅外線或半導體系統、裝置或播放媒體,但不限於此。電 腦可讀取的媒體之更特定的例子(非排他之清單)包括具有 一個以上的配線之電氣連接、可攜式的電腦磁片、隨機存 取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(R〇M)、可擦拭可程式唯讀 記憶體(EPROM)、電氣式可擦拭可程式唯讀記憶體 (EEPROM)、或快閃記憶體、光纖與可攜式唯讀記憶體光 碟(CDROM)。注意該電腦可讀取的媒體甚至可為紙或其他 適當的媒體,其上在程式可電子式地經由例如對該紙或其 他媒體光學掃描時該程式被列印,然後在必要時以適當的 方式被編譯、解釋或處理、再被儲存於電腦記憶體= 第5A與5B圖顯示三角形响合表面圖與受到觀察之 路板的-釋例性觀察視域。第5A#5B_由數個三角形 22 1272395 五、發明說明(2〇) 平面504所形成之釋例性表面圖。三角形平面504每一個 被印刷電路板210上之一組三個測量點502所定義,三個 點502之每一個被定位於印刷電路板210之空白區域。例 如,點502a,502b與502c形成三角形平面504b之頂點。 更明確地說,沿著印刷電路板表面之點502a-502c可被配 以相關的Z高度。如先前被解釋者,相關的Z高度可用適 當地定位於Z基準點與所論及之表面間的雷射測距瞄準器 296(第3A圖)被決定。結果的Z維度資訊可與X及Y位置 資訊被耦合以定出該表面(即一平面)部位之三度空間模型 中之每一點的關係。如第5A圖顯示者,數個三角形平面 504可被用以定出印刷電路板210表面之模型(即圖)。 為了清楚說明三角形平面504與其對電路板210上各 種電氣連接216(第3B圖)之關係,第5A圖顯示位於視域 800内之二釋例性的焊料墊片520a與520b。視域800包容 印刷電路板210安裝表面之表面區域部位並具有以“X” 標示之中心位置506。典型上被安裝於電路板210之其他 電氣元件,例如為陣列封裝、正反器、分散裝置及其他(不 限於此)未被晝出。 第5B圖顯示疊於數個印刷電路裝置530上之釋例性 表面圖500與疊於印刷電路板210上之表面安裝分散裝置 540的各種三角形平面504。注意每一積體電路裝置530 與表面安裝裝置540及其他可經由一個以上的電氣連接 216以物理式及電氣式地被附掛於印刷電路板210。 在作業中,雷射測距瞄準器296(第3A圖)或其他適當 23 1272395 五、發明說明(2〇 地被組配之裝置為板210表面之每一點502決定Z軸距 離。電路板210表面上點502的位置可用板210上之各種 裝置(如積體電路裝置530與表面安裝裝置540)的特定設 計與配置及電路板210之特定區域的檢查準則預先被決 定。較佳的是,點502位於靠近被檢查之電氣連接216(見 第3B圖)。 或者,電路板210表面之表面圖500可藉由使用X光 影像測量電氣連接216與(或)電路板210上之焊料墊片被 選擇之部份集合的Z軸座標而被創立。用於產生表面圖500 之此替選的方法可取消雷射測距瞄準器296(第3A圖)。後 果為點502可被「電氣連接位置」與(或)墊片位置取代。 在使用雷射測距瞄準器296(第3A圖),形成表面圖500 之每一個三角形平面504可用不會與被安裝於板210之各 種裝置干擾的點502之可用性及板210特定區域用之表面 圖500的所欲精確度被決定。例如,板210特定區域具有 之特徵為要求較小的三角形平面504以更精確地反映位於 特定平面504内之電氣連接216的Z高度。 一般而言,以數個三角形平面504呈現之電路板210 的安裝表面不會與電路板210之真實表面重合。然而,印 刷電路板210之安裝表面的Z維度變異允許在安裝表面分 佈之顯著數目的電氣連接216的適當觀察。一般而言,視 域800之焦點高度(即Z維度自基準高度被測量之距離)藉 由取得形成視域800之區域中心506並為與各別視域800 之中心重合的相關三角形平面504上X-Y位置之Z高度被 24 1272395 五、發明說明(22) 決定。如上述者,被用於診斷特定焊料接合之焦點高度或 Z高度可能不會以受到觀察之焊料接合的相關論及之特定 特徵而適當地被配置(即被對齊)。 例如,第6圖顯示第5A圖之電路板210在斷面A-A 處的放大斷面圖。如第6圖顯示者,Z軸基準平面600可 沿著X-Y維度被定義,且對應於感應器258之聚焦平面的 Z高度610可被調整,使得Z高度610如上述地對應於各 別視域800之中心506。在此例中,中心506之Z高度610 被對應的表面圖三角形平面504c(第5A圖)決定。在此配 置中,Z高度對應於該表面圖三角形平面504c在對應的 X_Y座標(此定義視域中心506)之Z轴高度。 針對表面圖500決定視域800之Ζ軸基準600有數種 替選做法,包括:(a)表面圖三角504之平均Ζ軸高度,而 板視域800之主要部位是位於其内;或(b)對應於X-Y座標 之表面圖三角504的數個内插Z軸高度,其定義在視域800 内之特定焊料墊片520a,520b等。 亦在第6圖顯示者為在電路板210外層(即安裝)表面 的焊料墊片520a,520b。如在此誇張呈現之圖顯示者,電 路板210之表面可能不是平的,甚至不與Z基準平面600 平行。在此例中,視域800之Z高度610漏失在視域800 中所論及的二個電氣連接216之墊片520a與520b。如第6 圖進一步顯示者,依照受到觀察之印刷電路板210的名義 厚度(即tN0M)自Z基準平面600調整Z高度610並不足以 呈現自墊片520a與520b相關的電氣連接捕取影像資訊之 25 1272395 五、發明說明(23) 例子。墊片520a為至少以Azl「在焦點外」及520b為至少 以Az2「在焦點外」。後果為能在Z高度610聚焦之一影像 一個以上的觀察很可能因該等影像將漏失可被配以墊片 520a與520b上層表面之所欲電氣連接216(未晝出),而一 個以上的被分析的電氣連接216被標示為「有瑕疵的」之 結果。 電路板檢查系統200藉由「確認」一瑕疵焊料接合所 形成的測量結果應付不精確或假的焊料接合瑕疵之問題。 用於確認焊料接合瑕疵之方法可回應於視域800之斜率調 整一感應器之聚焦平面或Z高度610,以獲得具有先前被 標示為瑕疵之一電氣連接216的特徵之「較佳」(更正中目 標)影像的一個以上的影像。 第7圖顯示第6圖之電路板在斷面B-B的放大斷面 圖,其大致顯示該確認技術。如第7圖顯示者,配置於Z 維度之Z基準平面600的一第一 Z高度610可位於一第一 聚焦平面720a,其可被用以試圖獲得位於印刷電路板210 安裝表面上之墊片520b相關的對應電氣連接216(未畫出) 之影像。當電氣連接216 —個以上的特徵之觀察表示電氣 連接216為瑕疵的時,電路板檢查系統200可被程式規劃 以迴複地調整感應器258(第3A圖)之聚焦平面720,直至 所獲得之診斷影像含有特徵表示為可接受的電氣連接216 為止。第7圖顯示企劃下之聚焦平面720a至720f。 一般而言,展現最佳聚焦之影像在一聚焦平面上被形 成,其最精確地對應於被耦合至墊片520b之相關電氣連接 26 1272395 五、發明說明(24) 216所論及的特徵。展現電氣連接216最佳聚焦之影像可 用數個不同的聚焦品質參數被決定。例如,顯示最清楚邊 緣(即影像梯度之最高變異)的影像可被選擇作為展現最佳 聚焦之影像。在第7圖顯示之例中,當在聚焦平面72〇a_72〇f 形成之五個影像的梯度變異被計算及比較時,在影像平面 720f形成之電氣連接216(未晝出)的斷面影像可展現梯度 之最大變異。雖然第7圖之例子顯示六個聚焦平面 720a-720f,其將被了解不同數目之聚焦平面72〇,不論比 所顯示者多或少,其可在該方法之實務被選擇用於確認電 氣連接瑕疵。 視域800(第5A圖)之斜率可與聚焦平面調整控制之敏 感度一起被用以決定所欲的步階大小(如後續企劃之聚焦 平面720間Z高度的變化),而以該步階大小成為視域8〇〇 之斜率的直接函數變化。其應被了解後續影像間之步階大 小太小的結果為印刷電路板210之整體測試時間的不正常 增加,而步階大小太大的結果可能無法獲得與最適z高度 610重合之影像。其應進一步了解步階大小可依照受到觀 察之電氣連接216的特定型式被調整。例如,表面安裝裝 置540(第5B圖)一般具有比慣常分散元件與其他印刷電路 板較低南度的焊料接合。後果為,其可能在觀察與這些元 件與印刷電路裝置相關之電氣連接216時欲於提高步階大 小〇 現在參照第8圖,其呈現一方塊圖顯示將第5A圖之 電路板分為數個觀察視域800的釋例性技術。如顯示者, 27 1272395 五、發明說明(25) 受到觀察之電路板210被分為數個視域800。在較佳實施 例中,電路板檢查系統200被組配以將印刷電路板210之 安裝表面被分為具有相同二維形狀與尺寸的數個視域 800。此可藉由選擇對應於印刷電路板210之安裝表面上印 刷電路總成的相關X與Y維度之整數N與Μ而被達成。 其應被了解某些電路配置與裝置封裝結構會使得其欲於將 印刷電路板210分成具有長方形之視域800(如使得視域 800包容配於一印刷電路裝置之電氣連接216)而非每一視 域800具有相同邊長的釋例性配置。 其將被了解數個視域800之尺寸與形狀可依照安裝於 印刷電路板210之各種元件的密度與尺寸而變化。如先前 討論者,僅有包含一個以上的被指定為瑕疵電氣連接216 之視域將使用有關第7圖描述之技術被測試。 用於確認電氣連接中之瑕疵的上述技術在被應用至特 定電子裝置與電氣連接時可能需要修改。例如,並非所有 接合與瑕疵型式適於多Ζ高度或聚焦平面720之分析。更 明確地說,球格陣列(BGA)裝置與鍍通孔(ΡΤΗ)接點焊料相 關之接腳不應以多Ζ高度分析,原因為有忽視真實瑕疵之 風險。BGA裝置相關之焊料連接開始以球形開始。這些焊 料球在電路板接點墊片上被形成及安置。當BGA裝置下邊 的接點墊片柵格與電路板表面上接點墊片柵格相關的焊料 球被對齊,且熱被施加至該總成,焊球之焊料流動然後冷 卻而耦合BGA裝置(電氣式及物理式)至電路板表面。因而 焊料連接被夾於BGA裝置底部表面與電路板間,其使大多 28 1272395 五、發明說明(26) 數的焊料球稍微變形。此變形使BGA裝置相關之焊料接合 在Z高度調整與觀察的大多數情形被採用。 進而言之,在第一次檢查之際發現的「短路電路」應 該不須在各種Z高度被重測,原因在於造成「短路電路」 狀況之焊料接合特點會在聚焦平面被調整時被漏失。這些 瑕疵、裝置及其他可經由軟體中之一濾波器被處理,其不 管Z高度之特殊情形(即感應器之聚焦平面被調整)的資 料。 釋例性的系統已在上面被描述,用於確認電氣連接瑕 疵之方法樣本現在將被討論。就此而言,下面的討論描述 第9與10圖之流程圖顯示之步驟。其應被了解在這些流程 圖中之任何處理步驟或方塊可代表模組、段落或可執行碼 之部分,其被一個以上的指令用於實施相關過程之特定邏 輯功能或步驟。其應被了解雖然特定的處理步驟被描述, 替選的實作為可行的。此外,某些方法可非如所顯示或討 論的順序被執行,包括實質地同時或相逆之順序,視所涉 及的功能而定。 就此而言,第9圖呈現一流程圖顯示一方法樣本900 用於測試印刷電路板210上之電氣連接216,其可被第3A 圖之電路板檢查系統200實施。如第9圖顯示者,方法900 可以步驟902開始,此處電路板檢查系統200可被規劃程 式以獲得位於受到觀察之印刷電路板210 —個以上的表面 之期望焊料接合與(或)其他各種電氣連接216的位置相關 資訊。此電路板檢查系統200亦可如步驟904顯示地被被 29 1272395 五、發明說明(27) 規劃程式以獲得有關印刷電路板210 —個以上的裝置安裝 表面的Z維度變異資訊。 在於步驟902與904獲得有關電路板檢查系統210之 安裝表面上的期待電氣連接216之配置與安裝表面變異的 資訊後,電路板檢查系統200可被組配以如步驟906地檢 查所找出之電氣連接216的一個以上的特徵。此後如步驟 908顯示者,一個以上的方法可被用以分析所找出之電氣 連接216。不管所使用之影像品質與所應用之各種分析, 被辨識為無法符合某些接受準則之電氣連接216可被視為 「有瑕疵的」。每一「瑕疵」電氣連接相關的辨識資訊可如 步驟910指示地被記錄以便在步驟1000被使用,瑕疵在此 處被進一步調查。 第10圖為一流程圖,顯示用於確認電氣連接瑕疵之方 法1000,其可用第3A圖之電路板檢查系統200實施。如 第10圖顯示者,該方法1000以步驟1002開始,其中電路 板檢查系統200可被規劃程式以將受到觀察之印刷電路板 210分為數個視域800。接著如步驟1004顯示者,電路板 檢查系統200可被組配以找出含有瑕疵電氣連接之視域。 此後如步驟1006指示者,受到觀察之電路板210的安裝表 面之表面圖500可被用以決定包含被找出之電氣連接瑕疵 的安裝表面每一局部區域中之表面斜率。如先前描述者, 每一各別視域800之斜率可與有關電路密度、瑕疵連接之 相關裝置、連接型式與尺寸等之其他資訊被使用以定出聚 焦平面調整步階大小與範圍。 30 1272395 五、發明說明(28) 一旦電路板檢查系統200已如步驟1008指示地將感應 器聚焦平面定位,該電路板檢查系統200被準備以確認被 找出及被記錄之電氣連接瑕疵。如步驟1010指示者,該確 認可藉由獲得在新聚焦平面之影像及施用負責產生相關電 氣連接為有瑕疵的結論之一個以上的測試而開始。 接著,電路板檢查系統200可被組配以實施查詢步驟 1020,以決定在新影像中目前受到觀察之電氣連接是否指 示為可接受的電氣連接。當此為如「是」流動控制箭頭指 示離開查詢步驟1012地在被調整之聚焦平面720產生的影 像中所觀察之一個以上的特徵指示為可接受的電氣連接, 該電路板檢查系統200可被規劃程式以藉由施用查詢步驟 1014來決定受到觀察之電氣連接是否應該不被考慮為要 確認的型式。 其應被了解查詢步驟1014亦可包括繞開或忽視特定 故障或瑕疵狀況的能力。例如,若受到觀察之起先被辨識 之電氣連接的瑕疵狀況在「有瑕疵的」典型上是被視為「短 路電路」時,使用方法1 〇〇〇之測試會有忽視真正電路故障 的結果,其可能欲繞過相關電氣連接之任何額外的調查。 當特定電氣連接型式或瑕疵狀況如「是」流動控制分支離 開查詢步驟1014指示地不適用方法1000時,處理可如步 驟1016指示地藉由增加瑕疵電氣連接計數而繼續。此後, 步驟1010至1016必要時可就受到觀察之目前視域800相 關的其餘瑕疵電氣連接被重複。 當電氣連接為必須被考慮的型式或基礎的瑕疵狀況為 31 1272395 五、發明說明(29) 必須考慮經由方法1000被分析時,處理可以步驟1018繼 續,其中電路板檢查系統200可被組配以更新受到觀察之 電氣連接狀態為「可接受的」。該電路板檢查系統200可被 規劃程式以蓋掉在資料庫之登入值、移除一旗標、與(或) 添加一登入值或分離的旗標,表示在方法1000之際的觀察 有「可接受的」電氣連接狀態。 在於步驟1018更新與(或)記錄受到測試之電氣連接狀 態後,電路板檢查系統200可被規劃程式以實施步驟1020 顯示之查詢來決定目前的視域是否存在更多瑕疵電氣連 接。當對查詢步驟1020之回應為確定時,電路板檢查系統 200可被組配以如步驟1016顯示地增加電氣連接計數。否 則,在目前視域800内沒有「瑕疵」電氣連接要觀察時, 電路板檢查系統200可用步驟1026顯示之查詢繼續。 回到步驟1012之查詢,當電路板檢查系統200指示電 氣連接如後續影像所觀察之為有瑕疵的時,電路板檢查系 統200可被規劃程式以用步驟1022繼續處理,其中要決定 所欲的聚焦平面調整範圍是否已被超過。當調整範圍如 「是」流動控制分支離開查詢步驟1022已被超過時,處理 可用步驟1026之查詢繼續。當調整範圍未被超過時,聚焦 平面如步驟1024指示地依照步驟1006所決定的步階大小 被調整。此後,處理會跳到步驟1010,此處受到觀察之電 氣連接的後續診斷影像如先前描述地被獲得及分析。 接著,電路板檢查系統200可被組配以實施查詢步驟 1026,此處決定受到觀察之電路板210之其他相關視域800 32 1272395 五、發明說明(3〇) 是否有更多瑕疵電氣連接被找出。若更多瑕疵電氣連接如 「是」流動控制箭頭離開查詢步驟1026指示地被找出,視 域計數可如步驟1028顯示地被增加,且步驟1008至1028 必要時可被重複以觀察印刷電路板210上每一被找出之瑕 疵。一旦受到觀察之電路板210上所有的瑕疵電氣連接已 被處理,用於確認焊料接合瑕疵之方法可如離開查詢步驟 1026之「否」流動控制箭頭指示地終止。 以第10圖相關流程圖顯示及描述之用於確認電氣連 接瑕疵的釋例性方法在觀察特定視域相關的瑕疵時透過一 範圍值調整感應器之Z高度或聚焦平面。熟習本技藝者將 了解適當地被組配之電路板檢查系統200可被規劃程式以 調整Z高度或聚焦平面,然後檢查具有至少一瑕疵之每一 視域。當每一視域被成像且被觀察時,其餘的瑕疵狀況可 被登入一瑕疵視域清單中,在第一次被調整之Z高度的檢 查後,電路板檢查系統200可被組配以調整Z高度並調查 在瑕疵視域清單中其餘視域之相關瑕疵連接。電路板檢查 系統200可繼續此調查迴圈,直至被立意之Z高度調整超 過預設的最大值為止。 第11A-11C圖顯示用於自一表面圖500之部位決定釋 例性視域800的斜率之技術。第11A-11C圖亦顯示斜率、 感應器調整步階大小1150與感應器調整範圍1140間之關 係。就此而言,第11A圖為第5A圖所介紹之三角形平面 504c的側面圖。如第11A圖顯示者,三角形平面504c可 用Y-Z平面的其斜率為特徵。三角形平面504c在Y-Z平面 33 1272395 五、發明說明(31) 的斜率可用Z維度1110的變化除以Y維度1100的距離被 決定。或者視域800之邊緣可被用以與上面被描述相同方 式藉由在該視域跨度上X,Y及Z維度的變化來決定最大 斜率。 依照較佳實施例,來自γ-Z與X-Z平面之最大斜率被 選擇且與如印刷電路板之型式及電路密度與因而之電路板 210的視域800内之電氣連接型式等其他準則被使用。如 在第11C圖顯示者,在該等二平面内被觀察之最大斜率可 被用以定出感應器聚焦平面調整範圍1140。聚焦平面調整 範圍1140與被選擇之步階大小1150將一起決定可能的調 整與後續影像取得及可被電路板檢查系統200實施的分析 數目。 雖然改良的電路板檢查系統200之特定實施例已在前 面描述與圖中就舉例之目的詳細地被揭示,其將被熟習本 技藝者了解到其變化與修改可不偏離本發明如下列申請專 利範圍所設立的精神地被作成。例如,包括焊料接合型式 與瑕疵狀況的其他電氣連接型式可在除了上述者外就方法 1000之步驟1014的過濾功能被指定。本揭示欲於包括用 於確認電氣連接瑕疵之方法的這些與其他變化形式之應 用0 元件標號對照 表 元件編號 譯 名 元件編號 譯 名 10 物體 30 X光偵測器 20 X光 40 共同軸 34 1272395 五、發明說明(32) 元件標 號對照 表 元件編號 譯 名 元件編號 譯 名 50 中央射線 212 電子元件 60 平面 212a 電子元件 60a 平面 212b 電子元件 60b 平面 212c 電子元件 60c 平面 214 電子元件 62 平面 214a 電子元件 64 平面 214b 電子元件 70 相交點 216 電氣連接 81 箭頭 220 固定物 82 圓圈 230 定位台 83 十字 240 X光 100 影像 250 螢幕 102 模糊區域 252 鏡 110 影像 254 鏡 112 模糊區域 256 旋轉台 120 影像 258 感應器 122 模糊區域 260 控制系統 130 影像 262 輸入連接 132 影像 263 感應器 134 影像 264 輸出連接 200 電路板檢查系統 265 位置編碼器 210 印刷電路板 266 位置編碼器 35 1272395 五、發明說明(33) 元件標 號對照 表 元件編號 譯 名 元件編號 譯 名 270 電腦 504 三角平面 271 鍵盤 504a 三角平面 273 滑鼠 504b 三角平面 276 輸入線 504c 三角平面 278 輸出線 506 中心位置 283 區域 520a 焊料墊片 285 電子束 520b 焊料墊片 296 雷射測距瞄準器 530 印刷電路裝置 330 偏向線圈 540 表面安裝裝置 402 處理裝置 600 Z轴基準平面 410 記憶體 610 Z轴高度 412 0/S 720 聚焦平面 414 應用程式 720a 聚焦平面 418 區域介面 720b 聚焦平面 420 輸入/輸出裝置 720c 聚焦平面 430 監視器 720d 聚焦平面 440 網路介面裝置 720e 聚焦平面 500 表面圖 720f 聚焦平面 502 測量點 800 視域 502a 測量點 900 方法 502b 測量點 902 步驟 502c 測量點 904 步驟 36 1272395 五、發明說明(34) 元件標 號對照 表 元件編號 譯 名 元件編號 譯 名 906 步驟 1150 步階大小 908 步驟 910 步驟 1000 方法 1002 步驟 1004 步驟 1006 步驟 1008 步驟 1010 步驟 1012 步驟 1014 步驟 1016 步驟 1018 步驟 1020 步驟 1022 步驟 1024 步驟 1026 步驟 1028 步驟 1100 Y維度 1120 X維度 1130 Z維度 1140 調整範圍 37

Claims (1)

1272395 六、申請專利範圍 第91114372號申請案申請專利範圍修正本 92.12.23 1·一種用於確認瑕疵之方法,包含下列之步驟: 將印刷電路板之表面分為幾個視域(view); 當所觀察之影像内與電氣連接有關的特徵指示該連 接為有瑕㈣時,將該電氣連接配以—相對應的視域; 分析該對應的視域以決定整個該視域之印刷電路板 表面的斜率; 10 15 20 在回應於該視域之斜率下調整該印刷電路板與一感 應器之一聚焦平面間的距離;以及 在後績的影像中觀察與該連接有關的特徵。 2·如申請專利範圍第i項所述之方法,進一步包含·· 當在後續影像被觀察之特徵在期望值之範圍内時視 該連接為可接受的。 3·如申1專利範圍第2項所述之方法,進-步包含: 當錢接之相關特徵為表示特定瑕糾自後續的影 像之觀察忽視該可接受的決定。 4’如申請專利範圍第2項所述之方法,進一步包含: =該連接與特定的賊型式有關時自後續的影像之 觀察忽視該可接受的決定。 5·如申請專利範圍第丨項所 含: 疋之方法,其中該觀察步驟包 隹平調整範圍對應於印刷電路板與—感應器之聚 …、十面間的距離; 決定意圖要涵蓋該調整 範圍之調整步驟的數目 -38 - 1272395 申請專利範圍 重複調整與觀察步驟 ^ ^ 哪至在该後續影像中被觀察之特 徵為在被接受值的範圍内為止 其中該觀察步驟包 6.如申請專利範圍第i項所述之方法 含: / 為該感應器之聚笋平而遒L “、、十面導出一調整範圍; 決定要涵蓋該調整範圍之調整步驟的數目; 重複調整與觀察步驟至調整步驟之數目已被用盡且 在每-後續影像中被觀察之特徵表示該連接為有瑕疫的 為止。 10 15 7· 一種改良的電路板檢查系統,包含: 用於回應於-電路板上之電氣連接為有瑕疵的指示 將該電路板之表面分段的裝置; 用於定出該瑕疵電氣連接與一對應的分段之關係的 裝置;以及 用於觀察每一瑕疵電氣連接之特徵的裝置,其考慮 到在該對應的分段上之電路板的表面高度變異。 8·如申請專利範圍第7項所述之系統,其中用於觀察之裝置 調整一感應器之聚焦平面。 9·如申請專利範圍第8項所述之系統,其中該感應器之聚焦 平面在回應於整個分段之高度的最大離差的步驟中被調 整。 10·如申請專利範圍第9項所述之系統,進一步包含·· 用於當在每一後續影像中被觀察之特徵表示該電氣 連接為有瑕疵時報告該電氣連接為有瑕疵者的裝置。 20
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI849599B (zh) * 2022-11-30 2024-07-21 財團法人金屬工業研究發展中心 銲接路徑生成系統以及銲接路徑生成方法

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6847900B2 (en) * 2001-12-17 2005-01-25 Agilent Technologies, Inc. System and method for identifying solder joint defects
US7299126B2 (en) * 2003-11-03 2007-11-20 International Business Machines Corporation System and method for evaluating moving queries over moving objects
US7440607B1 (en) * 2004-11-03 2008-10-21 Kla-Tencor Corporation Outlier substrate inspection
US20070156365A1 (en) * 2006-01-05 2007-07-05 International Business Machines Corporation Method and system to define multiple metrology criteria for defect screening of electrical connections
US7529336B2 (en) 2007-05-31 2009-05-05 Test Research, Inc. System and method for laminography inspection
US20090087054A1 (en) * 2007-09-28 2009-04-02 David Lee Gines Method and computer-readable code for characterizing a three-dimensional space
US8904315B2 (en) * 2007-12-17 2014-12-02 Nokia Corporation Circuit arrangements and associated apparatus and methods
US20090306811A1 (en) * 2008-06-06 2009-12-10 Raytheon Company Ball grid array cleaning system
US20100034452A1 (en) * 2008-08-08 2010-02-11 Gines David L Method And Apparatus For Reconstructing Solder Joints Using Constrained X-ray Photogrammetry
CN101661064B (zh) * 2008-08-29 2011-10-05 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 检测方法及特征尺寸测量仪器
US20100165088A1 (en) * 2008-12-29 2010-07-01 Intromedic Apparatus and Method for Displaying Capsule Endoscope Image, and Record Media Storing Program for Carrying out that Method
US8184898B2 (en) * 2009-03-31 2012-05-22 International Business Machines Corporation Analysis of leaded components
JP5325802B2 (ja) * 2010-01-28 2013-10-23 株式会社日立ハイテクノロジーズ 観察方法および観察装置
JP5246187B2 (ja) * 2010-03-15 2013-07-24 オムロン株式会社 X線検査装置、x線検査方法およびプログラム
US20110285840A1 (en) * 2010-05-20 2011-11-24 Applied Materials, Inc. Solder bonding and inspection method and apparatus
WO2012006221A1 (en) * 2010-07-03 2012-01-12 Rudolph Technologies, Inc. Scratch detection method and apparatus
JP5396407B2 (ja) * 2011-01-28 2014-01-22 株式会社日立ハイテクノロジーズ パターン観察装置,レシピ作成装置,レシピ作成方法
KR101614061B1 (ko) * 2012-03-29 2016-04-20 주식회사 고영테크놀러지 조인트 검사 장치
US11132787B2 (en) * 2018-07-09 2021-09-28 Instrumental, Inc. Method for monitoring manufacture of assembly units
JP2018063173A (ja) * 2016-10-13 2018-04-19 日置電機株式会社 処理装置および基板検査装置
US10572992B2 (en) * 2017-12-28 2020-02-25 Intel Corporation 2D metrology technique for solder paste inspection
CN110930347B (zh) * 2018-09-04 2022-12-27 京东方科技集团股份有限公司 卷积神经网络的训练方法、焊点缺陷的检测方法及装置
US10684118B1 (en) * 2019-04-09 2020-06-16 Asm Technology Singapore Pte Ltd Apparatus for determining an orientation of a die
CN111721779B (zh) * 2020-05-27 2023-02-28 联宝(合肥)电子科技有限公司 一种产品重工方法、装置及存储介质
US12254383B2 (en) * 2021-03-30 2025-03-18 Accenture Global Solutions Limited Intelligent real-time defect prediction, detection, and AI driven automated correction solution
CN117635607B (zh) * 2024-01-24 2024-05-03 南京电力自动化设备三厂有限公司 一种用于电路板焊接质量的识别方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5561696A (en) * 1987-10-30 1996-10-01 Hewlett-Packard Company Method and apparatus for inspecting electrical connections
US5081656A (en) * 1987-10-30 1992-01-14 Four Pi Systems Corporation Automated laminography system for inspection of electronics
US5621811A (en) * 1987-10-30 1997-04-15 Hewlett-Packard Co. Learning method and apparatus for detecting and controlling solder defects
US5097492A (en) * 1987-10-30 1992-03-17 Four Pi Systems Corporation Automated laminography system for inspection of electronics
US4926452A (en) * 1987-10-30 1990-05-15 Four Pi Systems Corporation Automated laminography system for inspection of electronics
US5259012A (en) * 1990-08-30 1993-11-02 Four Pi Systems Corporation Laminography system and method with electromagnetically directed multipath radiation source
US5199054A (en) * 1990-08-30 1993-03-30 Four Pi Systems Corporation Method and apparatus for high resolution inspection of electronic items
EP0683389A1 (en) 1994-05-12 1995-11-22 Kabushiki Kaisha Toshiba Laminograph and inspection and repair device using the same
US5687209A (en) * 1995-04-11 1997-11-11 Hewlett-Packard Co. Automatic warp compensation for laminographic circuit board inspection
US5583904A (en) * 1995-04-11 1996-12-10 Hewlett-Packard Co. Continuous linear scan laminography system and method
US5760893A (en) * 1996-12-24 1998-06-02 Teradyne, Inc. Method and apparatus for inspecting component placement and solder connection in printed circuit board manufacture
US6084663A (en) * 1997-04-07 2000-07-04 Hewlett-Packard Company Method and an apparatus for inspection of a printed circuit board assembly
US6314201B1 (en) * 1998-10-16 2001-11-06 Agilent Technologies, Inc. Automatic X-ray determination of solder joint and view delta Z values from a laser mapped reference surface for circuit board inspection using X-ray laminography
US6581023B1 (en) * 2001-02-07 2003-06-17 Advanced Micro Devices, Inc. Accurate contact critical dimension measurement using variable threshold method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI849599B (zh) * 2022-11-30 2024-07-21 財團法人金屬工業研究發展中心 銲接路徑生成系統以及銲接路徑生成方法

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