(57)【要約】部品と基板の間、または２つの部品または基板の間における半田付接続部分を検査する装置であって、部品は基板の表面上に配置され、装置は画像受信ユニットを備える。画像送信装置は、第１の端部と第２の端部を含み、前記第１の端部が前記画像受信ユニットに結合される。チップ組立体が前記画像送信装置の前記第２の端部に対して着脱自在に結合され、チップ組立体は反射装置と画像受け入れ開口部とをさらに含み、前記チップ組立体は前記画像送信装置を通して前記反射装置で受けられる前記半田付接続部分の画像を前記画像受信ユニットに送るように構成され、前記画像受け入れ開口部に隣接して配置され、光を放つための少なくとも１つの光放出開口部を含む照明装置が設けられ、前記光放出開口部は検査されるべき前記半田付接続部分に指向される。
2005531749.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品と基板の間、または２つの部品または基板の間における半田付接続部分を検査する装置であって、
画像受信ユニットと、
第１の端部と第２の端部を含み、前記第１の端部が前記画像受信ユニットに結合される画像送信装置と、
前記画像送信装置の前記第２の端部に対して着脱自在に結合されるチップ組立体であって、前記チップ組立体は反射装置と画像受け入れ開口部とをさらに含み、前記チップ組立体は前記画像送信装置を通して前記反射装置で受けられる前記半田付接続部分の画像を前記画像受信ユニットに送るように構成され、
前記画像受け入れ開口部に隣接して配置され、光を放つための少なくとも１つの光放出開口部を含む照明装置であって、前記光放出開口部は検査されるべき前記半田付接続部分に指向されることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記画像受信ユニットは、カメラを備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記画像送信装置は、内部に複数のレンズを有する概ね筒状の本体を含むことを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記画像受信ユニットは、内部に結合されるレンズ組立体を含み、前記レンズ組立体は前記画像の倍率を増加するかまたは減少させることができることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記照明装置は光源と、前記光源からの光を前記光放出開口部まで伝達する光伝達装置とを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記画像受信ユニットは、ハウジングの中に配置され、前記ハウジングはフレームに対して旋回可能に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記ハウジングの旋回中心点は、前記チップ組立体の内部に配置される鏡の光学的中心線上に位置することを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記画像送信装置と前記チップ組立体とは、前記基板からの垂直軸周りに回転可能であることを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記画像受け入れ開口部は、画像を前記画像送信装置により伝える前に画像をフィルターにかけることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記画像受信ユニットと結合されるディスプレイ装置をさらに含み、前記ディスプレイ装置は検査されるべき半田付接続部分を表示するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記チップ組立体は、前記画像受け入れ開口部のいずれかの側に配置される照明用開口部をさらに含み、前記照明用開口部は検査されるべき前記半田付接続部分上に光を指向させることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記旋回のための角度は、約０〜５度の範囲であることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項１３】
背面照明用の組立体をさらに含み、前記背面照明用の組立体は、光源とレンズ組立体と前記レンズ組立体に結合される可撓性アームとを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
前記光伝達装置は、光ファイバ装置であることを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項１５】
前記照明装置は、前記光放出開口部の内部に配置される発光ダイオードと、前記発光ダイオードに結合される電源部とを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
光学的に半田付接続部分を検査する装置であって、
カメラと、
概ね円形の横断面形状を有する第１の端部と、第２の端部と、これらの各端部の間に延設される穴部とを含む画像送信装置であって、前記第１の端部は前記カメラに結合され、少なくとも１つの画像送信用のレンズが前記穴部の内部に配置される画像送信装置と、
前記画像送信装置の前記第２の端部に対して着脱自在に結合されるチップ組立体であって、前記チップ組立体は、鏡と、前記鏡に隣接して配置される画像受け入れ開口部とをさらに含み、前記画像受け入れ開口部と前記鏡とは、前記画像送信装置を介して前記カメラに対して半田付接続部分の画像の受け入れと送信とを行うように構成され、
少なくとも１つの照明装置であって、前記照明装置は、光源と、前記光源からの光を前記チップ組立体の中に配置された光放出開口部まで伝達する光伝達装置と、前記画像受け入れ開口部に隣接して配置された前記画像受け入れ開口部とを備える照明装置と、を具備することを特徴とする装置。
【請求項１７】
前記カメラと前記画像送信装置の前記第１の端部との間に配置される拡大用レンズをさらに含み、前記拡大用レンズは前記半田付接続部分の画像を拡大できることを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記カメラと前記画像送信装置および前記チップ組立体は、可動式アームに対して回転および旋回可能に結合され、前記可動式アームはフレームに結合され、前記フレームは検査されるべき回路基板を受けるように構成された作業面と、前記カメラと前記画像送信装置および前記作業面に対して概ね垂直に配置されるチップ組立体とを含むことを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項１９】
前記カメラと前記画像送信装置および前記チップ組立体は、前記作業面から延設される垂直軸に対して約マイナス１０度から約プラス１０度の間で旋回されることを特徴とする請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記カメラと前記画像送信装置および前記チップ組立体は、前記垂直軸に対して回転されることを特徴とする請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
第２の照明装置をさらに含み、前記第２の照明装置は、前記可動式アームから延設される可撓性シャフトおよびチップ組立体とを備え、前記チップ組立体は光放出開口部を含み、光伝達装置はその一端が光源に接続され、他端が前記光放出開口部に接続され、前記第２の照明装置は前記カメラ、前記画像送信装置および前記チップ組立体とは独立して移動可能に構成されることを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
集積回路と回路基板の間の半田付接続部分を検査する方法であって、
回路基板上に少なくとも１つの集積回路を半田付けした回路基板を検査装置の作業面の上に配置する工程と、
検査装置のチップ組立体を検査されるべき半田付接続部分の列に揃える工程と、
検査されるべき半田付接続部分を照明する工程と、
前記集積回路と前記回路基板の間の前記半田付接続部分を、前記検査装置の前記チップ組立体に配置された開口部を介して目視により検査する工程と、
前記半田付接続部分の上側か下側を見るために、反射装置の光学中心軸に関して前記チップ組立体を旋回させる工程と、
前記チップ組立体を約１８０度回転して前記半田付接続部分の側面を見る工程と、
前記半田付接続部分の間で形成された間隙を光学的に鮮明に見ることで検査する工程とを備えることを特徴とする方法。
【請求項２３】
前記照明する工程は、前記半田付接続部分を前記光放出開口部の反対方向から照明する第２の照明装置を使用することを含むことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の装置と方法は、半田付けの接続状態を検査するための装置と方法に係り、特に集積回路素子をプリント回路基板に取り付ける場合にみられるように、隠された状態になってしまう半田付接続部分を目視により検査する装置と方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特に、面実装タイプの集積回路である集積回路(ＩＣ)と、ボール格子配列(ＢＧＡｓ)と、チップスケールパッケージ(ＣＳＰＳ)と、フリップチップ(ＦＣｓ)と、これらに加えて各種のエレクトロニクス装置で利用される集積回路の実装密度に関連する技術の進歩に伴い、目視により、チップリードとプリント回路基板上の半田パッドの間の半田付接続部分が完全であるか否かを検査することはますます難しくなっている。さらに、チップのサイズが減少するのに反して、１チップあたりの半田付接続部分の数は増加している。いくつかの表面実装タイプの集積回路素子では、リードが集積回路の縁部から突出していることから、目視により検査することができる半田付接続部分があるが、一方で上記の表面実装タイプの集積回路が、その表面から垂直方向に突出するチップリードを有するような場合には、半田付接続部分は集積回路素子自体によって隠されてしまうために、目視により検査できないことになり、検査装置を使用しないと検査できなくなる。
【０００３】
半田付接続部分が完全であることを試験するための１つの方法が、米国特許第６，２８８，３４６号、ヒロフミ等（Hirofumi  et al.）において開示されている。この開示によれば、複数の試験ランドが回路基板上に配置されており、回路基板にはボール格子配列パッケージが半田付けされる半田付けパッドが設けられており、ボール格子配列パッケージのピンとパッドとの間の連続状態を確認できるようにしている。この検査方法によれば、不連続な接続状態を確認できることになるが、半田ボールが１本以上のピンと接続される状態となってしまう「半田ブリッジ」の有無については識別することはできない。この半田ブリッジは、集積回路への通電時に部品故障を引き起こすことから、半田ブリッジの接続状態が存在するかを判別することが望ましい。さらに、半田が十分に高い温度まで加熱されなかったか否かは検査できず、ヒロフミ等の試験方法によれば半田付接続部分の品質については何ら開示されていない。したがって、半田付接続部分の生涯寿命については予想できないので、多くの製品の販売後における故障原因に通じる場合がある。
【０００４】
上記の集積回路素子の半田付接続部分の検査のための別な方法として、エックス線を使用する方法がある。このエックス線の検査を用いることで、未接続状態と、ブリッジ接続の有無、およびボール格子配列（ＢＧＡ）が適切にプリント回路基板の半田パッド上に境界合わせされているか否かを判断することができる。しかし後述するように、このエックス線の検査では、半田付接続部分の品質を判断することは可能ではない。さらに、このエックス線の検査では、余分なフラックス残留物が半田付接続部分の内部に残っているか否かも判断することもできない。さらに、エックス線の検査を使用することは、指定の検査装置に加えてエックス線試験装置から発生する放射線の照射からの保護を行うための専用設備が必要となる。最終的には、エックス線検査ユニットは装置を利用する熟練した操作者が必要となる結果、総合的な製品に対する費用と同様に検査上での煩雑さを招くことになる。
【０００５】
周知の別の検査方法としては、半田付接続部分を通る断面のマイクログラフを作る方法が知られている。この方法によれば、破壊試験が必要となり、回路基板が製造工程の流れ作業から外部に取り出され、目視により半田付接続部分を検査するために集積回路を通る断面で切断されることになる。この方法によれば、実際の半田付接続状態の予測を行うのみであるので、半田付接続部分の良否の最終判断は、半田付け工程の作動パラメータに基づいて判断しなければならない。
【０００６】
周知の別の半田付接続部分を検査する工程として、１つの位置から別の位置まで画像を送ることができるようにした、内視鏡とボアスコープを含む装置を使用する場合がある。これらの装置は、一般には筒状の外観を有しており、画像を透過させるために内部に配列された複数の光学レンズを含んでいる。これらの装置の短所は、装置の一端において画像受信装置に隣接した光源を配列する点が挙げられる。この光源は、画像受信装置に隣接した領域を照明するために使用され、次に画像が内視鏡で反射され、反対の端部まで画像が伝達されることになる。このように伝達される画像の鮮明度は、過剰に反射された光量と、装置の光源から発光された光源からの反射光の双方またはいずれかによって損なわれる場合がある。
【０００７】
米国特許出願公開番号の第２００１／００２４２７３号、キヤノン（Ｃａｎｏｎ）によれば、半田付接続部分の検査用の別の装置が開示されている。この検査装置によれば、特にボール格子配列(ＢＧＡｓ)と、チップスケールパッケージ(ＣＳＰＳ)と、フリップチップ(ＦＣｓ)の半田付接続部分を目視により検査するときに使用されることが記載および示されている。この装置によれば、接眼ユニットと、レンズヘッドと、レンズヘッドで得られた画像を、接眼ユニットと照明装置とに伝達するための画像伝達ユニットを含むものである。このキヤノン（Ｃａｎｏｎ）において示されており、記述されているようにこの装置は、検査されるべきボール格子配列(ＢＧＡｓ)に隣接してレンズヘッドを置くようにして利用される場合がある。１つの照明装置が半田付接続部分を照明する一方で、第２の照明装置により半田付接続部分のバックライトの照明が行われる。レンズヘッドの中に配置されるプリズム組立体により半田付接続部分の鏡像を受けてから、この鏡像が画像送信ユニットを通してカメラの中に伝達される。カメラで受け取られる画像画像を制御するための開口部が画像伝達ユニットとカメラの間に配置される。このキヤノン（Ｃａｎｏｎ）の装置における短所は、画像伝達ユニットを通して伝達される画像が、画像の劣化に通じる「干渉」を含んでいることが挙げられる。この「干渉」という文言は、画像送信ユニットを通して伝達される余分な反射光を意味する。この余分な光が、画像と合成された画像になり、最終的に干渉された検査されるべき画像は、カメラに隣接して配置された開口部でさらにフィルタリングされることになる。このキヤノン（Ｃａｎｏｎ）の装置におけるさらなる短所は、目視により下側の半田付接続部分と上側の半田付接続部分の双方を検査するためには、レンズヘッドでの視野が狭くなりずきるので、双方を目視検査するためには、鮮明な画像を犠牲にして、レンズヘッドを半田付接続部分から遠ざけることで大きな画像を得るようにすることである。このキヤノン（Ｃａｎｏｎ）の装置におけるさらなる短所として、半田付接続部分の画像を得るためにプリズムが利用される点が挙げられ、このプリズムがもろいので保護を必要とすることが挙げられる。したがって、キヤノンに示されるように、例えばプリズムはウエブ部材で保護され、プリズム自体の縁部を超える位置までウエブ部材が延設されるので、ウエブ部材が邪魔になりプリズムを回路基板上に直に接触する位置まで下ろすことができないことになる。最後に、プリズムは非常に高価であるので、特にプリズム組立体の修復、サービスの一方または双方を行うために技術者が必要になるとともに、総合的な検査装置のコストアップを招くことになる。
【０００８】
したがって、装置の焦点距離を再調整することなく、上側と下側の半田付接続部分の明瞭な画像を提供できるようにして、半田付接続部分の目視検査が可能となる装置と方法の必要性が認められる。さらにまた、伝達された画像中から干渉を排除できるようにして、半田付接続部分のより良い画像を提供できる光学式検査装置の必要性が認められる。
【０００９】
＜発明の概要＞
本発明によれば、部品と基板の間または２つの部品の間あるいは基板との間における半田付接続部分を検査するための装置が提供され、本発明の装置によれば画像受信ユニットと、第１の端部と第２の端部を含むとともに画像受信ユニットと結合される画像送信装置を含み、第１の端部は画像受信ユニットに接続される。チップ組立体は、画像送信装置の第２の端部に対して可動式に接続され、このチップ組立体はさらに反射装置と画像受け入れ開口部とを含み、このチップ組立体は反射装置で受光された半田付接続部分の画像を、画像送信装置を介して画像受信装置に送るように構成されており、光源と少なくとも１つの光伝達装置を含む光源装置と、画像受信装置の開口部の近傍に配置される少なくとも１つの出光用開口部であって、この出光用開口部は検査されるべき半田付接続部分に指向する。
【００１０】
本発明によれば、半田付接続部分を光学的に検査するための装置が提供され、この装置はカメラと、画像送信装置とを含む。画像送信装置は、概ね円形の横断面の形状の第１の端部と第２の端部と、これらの間を貫通する穴部とを含み、第１の端部はカメラと結合され、少なくとも１つの画像送信用レンズが穴部の中に配置される。チップ組立体は、送信装置の第２の端部に可動できるように結合される。このチップ組立体は、さらに鏡と、この鏡に隣接して配置される画像受信用の開口部とを含み、この画像受信用の開口部と鏡とにより画像送信装置を通してカメラに半田付接続部分の画像を受信および送信するように構成され、少なくとも１つの照明装置であって、この照明装置は光源を含み、この光源からの光をチップ組立体の内部に配置された光放出開口部に送る光伝送装置であって、この光放出開口部は画像受け入れ開口部の近くに配置される。
【００１１】
本発明によると、集積回路チップと回路基板の間の半田付接続部分の検査方法が提供されることになり、この検査方法は、検査装置の作業面上に半田付けされた少なくとも１つの集積回路を有する回路基板を配列する工程を含んでいる。検査されるべき半田付接続された列に検査装置のチップ組立体を揃える工程を含んでいる。光学検査装置を使用して、集積回路素子と回路基板の間の半田付接続部分の検査を行う工程を含み、この光学検査装置はカメラと、このカメラに結合される第１の端部と第２の端部を有する概ね筒状の部材を具備する画像送信装置と、この画像送信装置の第２の端部に結合される脱着可能なチップ組立体とを含み、このチップ組立体は少なくとも１つの光伝達開口部を備える本体ハウジングと、反射装置と、光伝達開口部に隣接した画像受け入れ開口部とを備え、光伝達開口部と画像受け入れ開口部は検査されるべき半田付接続部分に向かうように方向付けられ、反射装置は半田付接続部分の画像を受けとりカメラに送るように適合される。検査されるべき半田付接続部分を照明し、カメラと画像送信装置とチップ組立体とを反射装置の光学中心軸周りに旋回することで、目視により集積回路と回路基板の間の半田付接続部分を観察し、上側または下側の半田付接続部分を観察し、そしてカメラと画像送信装置とチップ組立体とを約９０度分回転させて半田付接続の側面を観察する。集積回路と回路基板との間の他の半田付接続部分を検査するためにチップ組立体に対して相対的に集積回路を動かし、半田付接続部分の間で形成された間隙を光学的に鮮明な状態で目視検査する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明では、基板と集積回路チップの間の半田付接続部分を検査するための検査装置が含まれる。この検査装置は、ベース組立体とこのベースに接続される光学検査ユニットとを含む。このベースは、さらに検査される部品が置かれる実質的に水平な作業領域を含む。この光学検査ユニットは垂直方向に動かされ、さらに作業領域に関して回転可能に設けられるであろう。
【００１３】
図１を参照すると、本発明に基づく検査装置１０が示されている。この検査装置１０は、ベース組立体２０と光学検査ユニット１００を含む。このベース組立体２０はさらに水平な作業面３０を含み、光学検査ユニット１００に対して垂直面と水平面の双方の面に沿うように作業面３０が移動される。
【００１４】
この作業面３０は、ノブ３１、３２を回転させることで移動可能であり、これらのノブ３１、３２は周知の機械的手段によりこの作業面３０と動作可能に結合されている。この構成の代わりに、作業面３０を電動駆動システムと結合し、これらのノブ３１、３２を作業面と結合される駆動モータを制御する電気スイッチとして機能させる場合もある。
【００１５】
図１に図示されるように、ベース組立体２０はそのベース組立体に固定されるように取り付けられ、作業面３０から垂直方向に伸びる垂直部材１５をさらに含んでいる。この垂直部材１５はさらにアーム１８を受け止めるように構成されており、このアームは歯車駆動組立体を介して垂直部材１５に結合されており、この歯車駆動組立体はノブ１７により制御され、このノブ１７は作業面に対してアーム１８の高さを制御するために使用される。ここで、このアーム１８の高さ制御のために歯車駆動組立体を使用する構成は単なる一構成例に過ぎず、この構成に限定されないことが理解されるであろう。作業面に対してアーム１８の高さを制御するために、多くの異なる機械的、電気機械、電気的および油圧系統が利用されるであろう。さらに、制御手段１７は固定手段をさらに含むことで、ユーザが作業面３０に対してアーム１８の高さを固定できるように構成されるであろう。
【００１６】
このアーム１８は、図１に示されるように光学検査ユニット１００を受け入れるように形成される受容手段をさらに含んでいる。さらに、図示されるように、この検査装置１０は、半田付接続部分を見るために追加的に照明するように構成された第２の照明装置を含むであろう。この第２の照明装置はチップ４１と、フレキシブルシャフト４４と光伝達のための装置４５を含む。望ましくは、光伝達のための装置は、光伝達管または光ファイバを備えており、一端が光源にまた他端が上記のチップ４１からの光を放つように構成されており、このチップ４１は必要な方向に光を反射するためにさらにプリズムまたは鏡を含むであろう。この光源は、以下に詳細に記述されるようなチップ組立体の中に配置される照明装置とともに使用される光源と同じものであるか、または第２の光源として構成されるであろう。さらに、第２の照明装置は、検査ユニット１００の動きとは独立して移動できるように構成されている結果、ユーザは第２の照明装置を望みの位置と高さ位置に移動できるようになる。
【００１７】
図２を参照すると、本発明の一実施形態の光学検査ユニット１００が図示されている。図２に図示されているように、この光学検査ユニット１００は、連結装置１０１と、回転組立体２００と、焦点合せ組立体１６２と、画像送信装置１６０とチップ組立体１５０とを具備している。
【００１８】
この連結装置１０１は、フレーム１８内で受容されるように構成され、この連結装置がフレーム１８の中で光学検査ユニット１００を維持する。この連結装置は、アーム１８の中で固定されるかまたは回転可能に受け取られる結果、光学検査ユニット１００がアーム１８および作業面３０に対して相対的に回転可能になる。
【００１９】
回転組立体２００は、回転するノブ１０２と、歯車駆動装置(不図示)および図３に示された旋回プレート１１１とを含む。この旋回プレート１１１は、さらに溝１１２とこの溝の中に配置されたピン１１５を含む。ここで、図１、２および３を参照すると、回転するノブ１０２は、アーム１８の中に形成された溝から突出していることが分かる。この回転するノブ１０２を溝の中で移動させる動作は、カメラ、焦点合わせユニット、画像送信装置１６０およびチップ組立体１５０に接合された歯車駆動組立体に働きかけ、その結果、作業面３０からの垂線に対して相対的に、この組立体を時計回りおよび反時計回りに回転させる。上記の構成に加えて、光学検査ユニット１００はチップ組立体の中に配置された反射装置の光学的な中心軸に関してさらに回転可能に設けられるであろう。この光学検査ユニットは、回転するノブ１０２を回転させることによって時計回りまたは反時計回りに回転されるであろう。この回転組立体は、図３を参照するとより良く理解することができ、旋回プレート１１１と、旋回プレートに設けられた溝１１２と、この溝１１２の中に配置されるピン１１５とを備えている。使用中には、旋回プレート１１１はアーム１８に取り付けられる連結装置１０１に対して固定できるように取り付けられる結果、光学検査ユニットが垂直な支持部材１５に対して相対的に旋回できることとなる。この光学検査ユニット１００をチップ組立体の中に配置された反射装置の光学的中心軸に関して旋回自在にすることで、半田付接続部分に対して相対的に反射装置の焦点長を変える必要なく、半田付接続部分の上面と底面の双方の部分の検査が可能となる。この光学検査ユニットは、角度Ｐの範囲で旋回し、この角度Ｐは約０〜約１８０度の範囲であり、望ましくは約０〜約４５度であり、最も望ましくは約０〜約１０度であり、最高に望ましくは約０〜約５度の間である。ここで、組立体は、作業面３０に対する軸垂線のどちらか一方の側の周りを旋回されることが理解されよう。
【００２０】
図２と図３とに図示されるように、光学検査ユニット１００は、焦点調整装置１６２を含む。この焦点調整装置はカメラ２００と画像伝達ユニット１６０と動作可能となるように結合され、焦点調整装置１６２はさらに複数のレンズを含むことで、レンズの焦点長は焦点合わせ組立体を回転させることで調整されることになる。加えて、この焦点合わせ組立体は画像の鮮鋭度を調整するために利用されるであろう。ここで、上記のように記載されかつ使用される焦点合わせ組立体は、開口部を含まないことが理解されるであろう。このカメラ２００は、従来のフィルムカメラであろう。より望ましくは、このカメラ２００はＣＣＤカメラなどのデジタルカメラ、またはビデオ出力信号を供給する同様の電子カメラであって、ブラウン管装置や液晶ディスプレイ装置などの従来のディスプレイ上に表示するカメラがよい。
【００２１】
図２と図３を参照すれば、本発明による画像伝達ユニット１６０の一実施形態が図示されている。この画像伝達ユニット１６０は、第１の端部と第２の端部を有した概ね筒状の本体を具備し、第１の端部には焦点合せ組立体１６２が結合され、第２の端部はチップ組立体１５０を受け入れるように適合される。この画像伝達ユニット１６０は、その内部において複数のレンズをさらに含むであろう。概ね筒状の本体は、堅い素材または可撓性材料から構成されるであろう。加えて、図１と図２に図示するように複数の光伝達要素１７３が画像伝達ユニットの上に配置されるであろう。これらの光伝達要素は光ファイバの束、鏡面仕上された中空管あるいは光を伝えるために利用される他の装置であろう。望ましい実施形態では、光伝達要素は１つ以上の要素を含む光ファイバである。この光伝達要素は、第１の端部と第２の端部を含み、第１の端部は光源(不図示)と結合され、第２の端部はチップ組立体１５０の中で受け入れ可能となるように構成される。この光源は、従来のモノフィラメント球が含まれ、より望ましくはこの光源はメタルハライドランプである。この代わりに、他の照明装置の光源を利用してもよい。また代替の実施形態(不図示)によれば、発光ダイオードをチップ組立体１５０の内部に配置することで、光伝達要素を設ける必要をなくすことで、発光ダイオードへの電力供給のための電源コードを光伝達要素の代わりに設けることもできよう。
【００２２】
さて、図４を参照すれば、本発明のチップ組立体１５０の一実施形態が図示されている。このチップ組立体１５０は、本体１５９と、少なくとも１つの光放出開口部１５５と、鏡またはプリズムかあるいは同様の反射装置と、ハウジングの内部に形成される画像受け入れ開口部１５６を含み、この画像受け入れ開口部１５６はカメラで受け取られる画像の画質を改善できるように選択された所定の直径を有するように形成される。この構成によれば、開口部がカメラ組立体の近くに配置される従来の検査装置とは異なり、カメラ組立体の開口部を反射装置の前側に配置することで、拡大のためにカメラに伝えられる光の汚染量が減少される。
【００２３】
本体１５９は、金属材料またはプラスチック材料あるいはこれらの組み合せから形成されるであろう。望ましい実施形態では、本体のハウジング１５９はプラスチック材料から形成される。この本体のハウジング１５９は互いに組付けられる複数の部品から形成されるか、またはこの代わりに本体のハウジングは上記の鏡または反射的な要素を内部に一体成型するように単一部品として形成されるであろう。
【００２４】
さて、図６を参照すると、反射装置１５４が本体のハウジング１５９の下方部分の内部に配置されており、開口部１５３を介して伝えられた光が観察されるべき半田付接続部分の方向に反射装置で反射される様子が分かる。加えて、図６に図示されるように画像受け入れ開口部１５６は、観察されるべき半田付接続部分と反射装置１５４の間に配置されることが分かる。観察されるべき半田付接続部分と反射装置１５４の間に開口部１５６を配置することによって、より鮮鋭でかつより明確な画像が、別の記載部分で後述するように画像拡大のためのカメラ組立体に送られることになる。
【００２５】
さて、図４を参照して、本体１５９は図示のように肉厚が減少された厚み範囲１５７をさらに含むことが分かる。この減少した厚み範囲１５７によりチップ組立体が下側の形状部分を有するようにできるので、回路基板上に取り付けられた集積回路との間における空間はより少なくできる。さらに、図６に図示されるように反射装置の先頭の縁部は減少した厚み範囲１５７の下方縁部に対して非常に近い状態で配置することができる結果、反射装置を作業面３０または回路基板に対してより近い位置に置くことが可能となるので、検査されるべき組立体まで下げることができより低い組立体の検査ができる。
【００２６】
本体ハウジング１５９は、光を放つ少なくとも１つの開口部１５５を含み、この光放出のための開口部は反射装置からの光を反射して観察されるべき半田付接続部分の方向に向かわせるように構成されている。望ましい実施形態によれば本体のハウジングは、図４に図示されるように２つの別々の光放出のための開口部１５５を含んでいる。２つ別々の開口部を利用する利点については、後述する画像受け入れ開口部１５６に関する記述から明らかになるであろう。
【００２７】
上述したように、チップ組立体は減少した厚み範囲１５７の末端に隣接して配置される画像受け入れ開口部１５６を含む。この画像受け入れ開口部１５６は、鏡およびチップ組立体の本体１５９の内部に形成された画像送信開口部１５８と動作可能に結合されている。この画像受け入れ開口部１５６は、従来の（カメラの）開口部であってカメラのレンズ組立体の内部またはカメラ本体の内部に配置される開口部の代わりに設けられる。画像受信用の開口部１５６をチップ組立体の内部に形成することは、開口部がカメラの近傍に設けられる従来の検査装置に対して多くの利点がもたらされる。重要な利点としては、画像受信用の開口部１５６が光源(複数)からの過剰な光がカメラに伝達されることを妨ぐためのフィルタとして作用することが挙げられる。
【００２８】
従来の検査装置によれば、開口部がカメラに隣接して取り付けられ、反射された画像および光源からの過剰な光がカメラ組立体に伝達されるので、過剰な光により画像品質に対して干渉を引き起こし総合的な画像品質を悪化させている。このような画像の悪化は、画像の後処理工程において画像を鮮明にするか、またはこの代わりに鮮明画像を得るために過度の大きな倍率を使用しなければならないことを意味する。したがって、上述したように画像受け入れ開口部１５６は、観察されるべき画像からの過剰な光をフィルタリングする効果がある。カメラまたはカメラ本体の内部に配置される従来の光学的開口部と異なり、本発明による画像受け入れ開口部は、予め設定された直径寸法を有しており、画像受け入れ開口部１５６は従来の写真撮影用の開口部と異なり直径は非可変式である。しかしチップ組立体がさらに脱着可能な部分を含む場合には、可変式の開口部を組付けることができ、このとき着脱可能な部分は、画像受け入れ開口部を含み開口部のサイズを調整するように構成される。この代わりに、従来の機械的な開口部を備えるように画像受け入れ開口部１５６を構成することもできる。
【００２９】
さて、図６を参照すると、本発明によるチップ組立体の内部構成について詳細に示されている。図６に図示されるように、チップ組立体１５０と反射装置１５４は減少した厚み範囲１５７の内部に配置されている。また図示されるように画像受け入れ開口部１５６は反射装置１５４に対して光学的な正面位置に配置されている。
【００３０】
上述した利点に加えて、図示されるようにチップ組立体の開口部を配置することで画像送信ユニット１６０を、チップ組立体とカメラ組立体の間の距離から延長して使用できるようになる。上記のように大きな距離に及ぶので画像劣化が大きくなりかつまた上記の干渉ノイズが画像に入ってしまうような反射画像とカメラに開口部を使用する他のタイプの検査装置を使用する場合には、画像送信ユニット１６０をチップ組立体とカメラ組立体の間の距離を延長できる構成は不可能となる。
【００３１】
さて、図５を参照すると、チップ組立体１５０とチップキャリア１６９が図示されている。このチップキャリアは、画像送信ユニット１６０の第１の端部の上に配置される本体１７０を備えている。このチップキャリアの本体１７０は、画像送信ユニット１６０の上に配置される光伝達装置１７３を受け入れるように構成されている。さらにまた、この本体は、図示されるようにチップ組立体１５０を着脱自在に受け入れるように適合されている。ここで、図４を参照すると、このチップ組立体１５０は本体１５０に形成された各溝部１５３が光伝達装置に対して摺動されて取り付けられることが分かる。加えて、各溝部は、図示されるように画像送信開口部から切り離される結果、画像送信開口部と画像受け入れ開口部１５６との間で閉じた光路が形成される。
【００３２】
チップキャリア１６９の内部に配置される異なるチップ組立体を組付けることも考えられる。すなわち、画像の高画質と異なるサイズの一方または双方に対応するために、より大きいかまたはより小さい開口部を有する組立体を設けてもよい。加えて、検査工程の間においてチップは、検査されるべき集積回路に対して接触することになるであろう。もしも接触する場合には、チップは頻繁に損傷または破壊されることになるが、従来の検査装置によれば熟練技術者によるサービスが必要となるであろう。しかし本発明によれば、複雑なサービス工程が不要なので、チップを交換する作業はだれでも簡単にできるようになる。すなわち、損傷したチップを画像送信装置の第１の端部から取り除き、破棄してから新しいチップを滑らせることで所定位置に固定できるようになる。このような作業により修理依頼の通話が不要となる利点が提供され、修復のための検査装置のダウン時間をさらに減少できる。本発明における他の改善点としては、チップ組立体の中に配置された鏡が汚染のためかまたは他の理由で汚くなったときに、鏡を簡単にかつ安価に取り替えられる点が挙げられる。
【００３３】
さて、図１〜図６を参照して、本発明の検査装置の使用方法について述べる。使用に当たり、回路基板上に半田付けされた少なくとも１つ集積回路を含む回路基板が作業面３０の中に置かれる。画像受け入れ開口部１５６を介して集積回路の半田付接続部分を見ることができる位置に検査装置１００が移動される。ここで、作業面３０は検査装置１００に対して相対的に移動されるか、または回路基板が移動されるか、あるいは検査装置１００が移動されるか、これらのいかなる組合せによる移動であってもよい。画像受け入れ開口部１５６が半田付接続部分を見れる位置に置かれると、モニター、液晶ディスプレイパネル、テレビまたは同様の装置などのディスプレイ装置（不図示）に半田付接続部分の画像が表示される。半田付接続部分の画像を見た後に、検査装置１００を時計回りまたは反時計回りに旋回するために回転ノブが回転されるであろう。このように検査装置を旋回することによって、従来の検査装置のように視野を大きくするために集積回路から離すときに画像の品質が低下することをなくして、上側と下側のいずれかの半田付接続部分の画像を画像受け入れ開口部で受け入れることが可能になる。上側と下側の半田付接続部分を見た後に、アーム１８の内部に配置された溝部の内部で回転ノブが回転されて、他の列の半田付接続部分を見るか、または異なった角度で半田付接続部分を見ることができるように画像受け入れ開口部１５６の方向が向けられる。上記の操作手順を通じて、見られるべき半田付接続部分を照明するためにチップ組立体の開口部１５５から光が放たれる。加えて、半田付接続を裏から照明するために第２の照明装置がチップ組立体の反対側に配置されるかまたは必要な照明を行うために他の位置に配置されるであろう。図１に図示されるようにこの第２の照明装置は、望ましい実施形態では、チップ組立体１５０に対して独立して移動されるとよいが、この第２の光源は画像装置１００の動きに結合されることで、必要な照明のために使用者の操作を不要にすることも考えられる。画像装置１００とは独立して移動可能に第２の照明装置を設けることは、第２の照明装置４０が検査されるべき集積回路の周りで独立して移動できるので、本発明の検査装置１００は放熱用ヒートシンクあるいは同様の装置を結合した集積回路を検査することができる。
【００３４】
ここで、上述し図示した実施形態は一例に過ぎず本発明を限定するものではないことは理解されよう。また本発明の範囲から逸脱しない範囲で当業者は種々の修整を行えるものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
各図において同様の構成部品については同様の符号を付してある。
【図１】は、本発明による検査装置に関する外観斜視図である。
【図２】は、本発明の実施例である検査装置の光学検査ユニットの正面図である。
【図３】は、本発明の実施例である検査装置の光学検査ユニットであって、回動機構を示す光学検査ユニットの背面図である。
【図４】は、本発明の実施例のチップ組立体のアイソメトリック図である。
【図５】は、本発明の実施例のチップ組立体の一部を示した側面図である。
【図６】は、本発明の実施例のチップ組立体において鏡の配置された様子を示したアイソメトリック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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