(57)【要約】  電子回路基板の表面上に半田ペーストを堆積するためのステンシル印刷装置が、フレームと、前記フレームに結合され、複数の小孔を有したステンシルと、前記フレームに結合されたディスペンサーであてって、前記ステンシルおよび前記ディスペンサーが、電子回路基板上に半田ペーストを堆積するようにしたディスペンサーと、電子回路基板の画像を取込むように構成された画像システムと、画像システムに結合され、画像を取込むために前記画像システムの動作を制御する制御装置とを具備する。前記画像システムは、前記電子回路基板の表面の少なくとも一部の画像を取込むように構成されたカメラ要素と、長波長光を生成することによって前記電子回路基板の表面の少なくとも一部を照明するように構成された長波長光源を備えた第１の照明要素とを具備する。他の実施形態および方法が開示される。
2010519733.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前記電子回路基板の表面上に半田ペーストを堆積するためのステンシル印刷装置において、
前記ステンシル印刷装置は、
フレームと、
前記フレームに結合され複数の小孔を有したステンシルと、
前記フレームに結合されたディスペンサーであって、前記ステンシルおよび前記ディスペンサーが、電子回路基板上に半田ペーストを堆積するように形成されたディスペンサーと、
電子回路基板の画像を取込むように構成された画像システムであって、前記電子回路基板の表面の少なくとも一部の画像を取込むように構成されたカメラ要素と、長波長光を生成することによって前記電子回路基板の表面の少なくとも一部を照明するように構成された長波長光源を備えた第１の照明要素とを具備した画像システムと、
画像システムに結合され、画像を取込むために前記画像システムの動作を制御する制御装置とを具備するステンシル印刷装置。
【請求項２】
前記長波長光が赤外線を含む請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記赤外線が近赤外線を含む請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記長波長光が、670nmより長い波長有する光を含む請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記長波長光が825nmより短い波長有する光を含む請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記長波長光が約735nmの波長を有する光を含む請求項５に記載の装置。
【請求項７】
長波長光源が、前記長波長光を生成する少なくとも１つの長波長LEDを具備する請求項１に記載の装置。
【請求項８】
少なくとも１つの長波長LEDが複数の長波長LEDを含む請求項７に記載の装置。
【請求項９】
第１の照明要素が、更に、白色光を生成することによって、前記電子回路基板の表面の少なくとも一部を照明する白色光源を更に具備する請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
長波長光源が、前記長波長光を生成する少なくとも１つの長波長LEDを具備し、前記白色光源が、白色光を生成する少なくとも１つの白色光LEDを具備する請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
第１の照明要素が、長波長光および白色光を生成する場合、前記少なくとも１つの長波長LEDが結合されている第１の回路分岐と、前記少なくとも１つの白色光LED少なくとも１つの第２の回路分岐の双方に実質的に同一の電流が印加されるように構成されている請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記実質的に同一の電流が約80mAである請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
第１の照明要素が、前記少なくとも１つの第１の回路分岐と前記少なくとも１つの第２の回路分岐の少なくとも一方に結合された少なくとも１つの抵抗器を含み、前記長波長光および前記白色光を生成するとき、少なくとも１つの第１の回路分岐と前記少なくとも１つの第２の回路分岐とに実質的に同一の電流が印加されるようになっている求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
第１の照明要素が、実質的に同時に前記白色光と前記長波長光とを生成することによって、前記電子回路基板の表面の少なくとも一部を照明するようになっている請求項９に記載の装置。
【請求項１５】
第１の照明要素が、前記電子回路基板の表面に対して概ね垂直な第１の軸に沿って長波長光を生成する軸内照明要素を含む請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
更に、前記第１の軸に対して傾斜した第２の軸に実質的に沿って光を生成する軸外照明要素を具備する請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
軸内照明要素が、更に、実質的に第１の軸に沿って白色光を生成することによって、前記電子回路基板の表面の少なくとも一部を照明する白色光源を更に具備する請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
第１の照明要素は、更に、長波長光が少なくとも前記電子回路基板の一部実質的に均一に照明するように形成された少なくとも１つのデフューザーを具備する請求項１に記載の装置。
【請求項１９】
前記画像が電子回路基板のパッド上の半田ペーストの対象部分を含む請求項１に記載の装置。
【請求項２０】
前記制御装置が、電子回路基板の少なくとも１つのパッド上の望ましい半田ペーストの堆積物の正確度を測定するために、前記画像上に第１のコントラスト認識プロセスを実施するように構成されたプロセッサーを含む請求項１に記載の装置。
【請求項２１】
前記画像システムが、前記ステンシル画像を取込むように構成されており、前記プロセッサーが、更に、ステンシル上の望ましくない半田ペーストの堆積物を検知するために、ステンシルの画像上に第２のコントラスト認識プロセスを実施するように構成されている請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
電子回路基板の表面の少なくとも一部の画像を取込むための画像装置において、
前記画像装置が、前記電子回路基板の表面の少なくとも一部の画像を取込むように構成されたカメラ要素と、
長波長光を生成することによって前記電子回路基板の表面の少なくとも一部を照明するように構成された長波長光源を具備した第１の照明要素とを具備する画像装置。
【請求項２３】
前記長波長光が赤外線を含む請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記赤外線が近赤外線を含む請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記長波長光が、670nmより長い波長有する光を含む請求項２２に記載の装置。
【請求項２６】
前記長波長光が825nmより短い波長有する光を含む請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記長波長光が約735nmの波長を有する光を含む請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
長波長光源が、前記長波長光を生成する少なくとも１つの長波長LEDを具備する請求項２２に記載の装置。
【請求項２９】
少なくとも１つの長波長LEDが複数の長波長LEDを含む請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
前記第１の照明要素が、更に、白色光を生成することによって、前記電子回路基板の表面の少なくとも一部を照明する白色光源を更に具備する請求項２２に記載の装置。
【請求項３１】
長波長光源が、前記長波長光を生成する少なくとも１つの長波長LEDを具備し、前記白色光源が、白色光を生成する少なくとも１つの白色光LEDを具備する請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
前記第１の照明要素が、前記長波長光および前記白色光を生成する、前記少なくとも１つの長波長LEDが結合されている第１の回路分岐と、前記少なくとも１つの白色光LED少なくとも１つの第２の回路分岐の双方に実質的に同一の電流が印加されるように構成されている請求項３１に記載の装置。
【請求項３３】
前記実質的に同一の電流が約80mAである請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
第１の照明要素が、前記少なくとも１つの第１の回路分岐と前記少なくとも１つの第２の回路分岐の少なくとも一方に結合された少なくとも１つの抵抗器を含み、前記長波長光および前記白色光を生成するとき、少なくとも１つの第１の回路分岐と前記少なくとも１つの第２の回路分岐とに実質的に同一の電流が印加される請求項３２に記載の装置。
【請求項３５】
第１の照明要素が、実質的に同時に前記白色光と前記長波長光とを生成することによって、前記電子回路基板の表面の少なくとも一部を照明するようになっている請求項３０に記載の装置。
【請求項３６】
第１の照明要素が、前記電子回路基板の表面に対して概ね垂直な第１の軸に沿って長波長光を生成する軸内照明要素を含む請求項２２に記載の装置。
【請求項３７】
更に、前記第１の軸に対して傾斜した第２の軸に実質的に沿って光を生成する軸外照明要素を具備する請求項３６に記載の装置。
【請求項３８】
軸内照明要素が、更に、実質的に第１の軸に沿って白色光を生成することによって、前記電子回路基板の表面の少なくとも一部を照明する白色光源を更に具備する請求項３７に記載の装置。
【請求項３９】
第１の照明要素は、更に、長波長光が、少なくとも前記電子回路基板の一部実質的に均一に照明するように形成された少なくとも１つのデフューザーを具備する請求項２２に記載の装置。
【請求項４０】
前記画像が電子回路基板のパッド上の半田ペーストの対象部分を含む請求項２２に記載の装置。
【請求項４１】
画像システムが、更に、前記ステンシル上の望ましくない半田ペーストの対象部分を含む前記ステンシルの画像を取込むように構成されている請求項２２に記載の装置。
【請求項４２】
電子回路基板の表面の少なくとも一部の画像を取込むための装置において、
前記画像装置が、前記電子回路基板の表面の少なくとも一部の画像を取込むように構成されたカメラ要素と、
前記電子回路基板の表面の少なくとも一部を長波長光で照明する手段を具備した第１の照明要素とを具備する画像装置。
【請求項４３】
前記長波長光が赤外線を含む請求項４２に記載の装置。
【請求項４４】
前記赤外線が近赤外線を含む請求項４３に記載の装置。
【請求項４５】
前記長波長光が、670nmより長い波長有する光を含む請求項４２に記載の装置。
【請求項４６】
前記長波長光が825nmより短い波長有する光を含む請求項４５に記載の装置。
【請求項４７】
前記長波長光が約735nmの波長を有する光を含む請求項４６に記載の装置。
【請求項４８】
第１の照明要素が、更に、前記電子回路基板の表面の少なくとも一部を白色光で照明する白色光源を具備する請求項４２に記載の装置。
【請求項４９】
前記表面の少なくとも一部を照明するための手段が、前記電子回路基板の表面に対して実質的に垂直な第１の軸に沿って長波長光を生成することによって、前記表面の少なくとも一部を照明するための軸内手段を含む請求項４２に記載の装置。
【請求項５０】
更に、前記第１の軸に対して傾斜した第２の軸に実質的に沿って光を生成する軸外照明要素を具備する請求項４９に記載の装置。
【請求項５１】
前記軸内手段が、更に、前記電子回路基板の表面の少なくとも一部を白色光で照明する白色光源を具備する請求項５０に記載の装置。
【請求項５２】
前記電子回路基板の表面の少なくとも一部を照明する手段が、少なくとも１つの長波長LEDを具備する請求項４２に記載の装置。
【請求項５３】
前記電子回路基板の表面の少なくとも一部を照明する手段は、更に、長波長光が、少なくとも前記電子回路基板の一部実質的に均一に照明するように形成された少なくとも１つのデフューザーを具備する請求項４２に記載の装置。
【請求項５４】
前記電子回路基板の表面上に半田ペーストを堆積するためのステンシル印刷装置において、
前記ステンシル印刷装置は、
フレームと、
前記フレームに結合され、複数の小孔を有したステンシルと、
前記フレームに結合されたディスペンサーであって、前記ステンシルおよび前記ディスペンサーが、電子回路基板上に半田ペーストを堆積するように形成されたディスペンサーと、
請求項４２に記載の画像装置と、
請求項４２に記載の画像装置に結合され、画像を取込むために請求項４２に記載の画像装置の動作を制御する制御装置とを具備するステンシル印刷装置。
【請求項５５】
電子回路基板の表面に供給する方法において、
ステンシル印刷装置へ前記電子回路基板を給送し、
前記電子回路基板の表面に半田ペーストを堆積し、
長波長光源によって生成した長波長光によって前記電子回路基板の表面の少なくとも一部を照明し、
前記電子回路基板の表面の少なくとも一部の画像を取込むことを含んでなる方法。
【請求項５６】
前記長波長光が赤外線を含む請求項５５に記載の方法。
【請求項５７】
前記赤外線が近赤外線を含む請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】
前記長波長光が、670nmより長い波長有する光を含む請求項５５に記載の方法。
【請求項５９】
前記長波長光が825nmより短い波長有する光を含む請求項５８に記載の方法。
【請求項６０】
前記長波長光が約735nmの波長を有する光を含む請求項５９に記載の方法。
【請求項６１】
更に、前記電子回路基板の表面上の半田ペーストの堆積物の正確度を正確度を測定することを含む請求項５５に記載の方法。
【請求項６２】
前記半田ペーストの堆積物の正確度の測定は、前記画像の少なくとも一部を少なくとも１つの閾値と比較することを含む請求項６１に記載の方法。
【請求項６３】
更に、前記電子回路基板の表面の少なくとも一部を白色光によって照明することを含む請求項５５に記載の方法。
【請求項６４】
更に、前記電子回路基板の表面に概ね垂直な第１の軸に実質的に沿って長波長光を方向付けることを含む請求項５５に記載の方法。
【請求項６５】
更に、前記電子回路基板の表面の少なくとも一部を、前記第１の軸に対して傾斜した第２の軸に実質的に沿って方向付けられた光によって照明することを含む請求項６４に記載の方法。
【請求項６６】
更に、前記電子回路基板の表面の少なくとも一部を、前記第１の軸に実質的に沿って方向付けられた白色光によって照明することを含む請求項６５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、材料を供給するための装置および方法に関し、特に、半田ペーストをスクリーンまたはステンシル印刷装置によってプリント基板のような電子回路基板上に印刷するための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
回路基板の製造には、一般的に、ステンシル印刷機によって回路基板上に半田ペーストを印刷することが含まれる。典型的に、回路基板はパッドその他の導電性表面から成るパターンを有しており、該パターンの上に半田ペーストが堆積される。こうした回路基板は、ステンシル印刷機内に給送される。半田ペーストが該回路基板に印刷される前に、フィデューシャルと称される回路基板上の１または複数の小穴またはマークを用いて、該回路基板は、印刷機のステンシルまたはスクリーンに対して位置決めされる。回路基板が位置決めされると、該回路基板はステンシルへ向けて上動させられ（或いは、他の構成では、ステンシルが下動する）、半田ペーストがステンシルに供給され、ワイパーブレード（またはスクイージ）がステンシルを横断して、半田ペーストが、ステンシルに形成された小孔を通して前記基板上に押出される。
【０００３】
ステンシル印刷機の従来技術には、供給ヘッドから第１と第２のワイパーブレードの間に半田ペーストが供給され、印刷ストロークで前記第１と第２のワイパーブレードの一方を用いて、前記ステンシルを横断させて前記半田ペーストを横断させる或いはならすようにしたものがある。第１と第２のワイパーブレードは、交替する基板上で連続的に半田ペーストを連続的にステンシルの小孔を通して押しならし、一連の回路基板の各々に印刷するために用いられる。前記ワイパーブレードは、典型的に、ステンシルに対して傾斜しており、半田ペーストに下方へ圧力を与えて、該半田ペーストをステンシルの前記小孔から押出すようになっている。他の従来技術のステンシル印刷機では、供給ヘッドが加圧されて半田ペーストが小孔を通して押出され、ワイパーブレードは、印刷ストロークで、ステンシルから余分な半田ペーストを掻き取るために用いられる。
【０００４】
半田ペーストが回路基板上に供給された後、場合によっては、回路基板のパッド上へ堆積された半田ペーストの正確度を検査するために、画像システムによって、回路基板および／またはステンシルの所定領域の画像が取込まれる。画像システムの他の用途には、回路基板の電子的パッドにステンシルの開口部を位置決めするために、印刷に先立って行われる既述のステンシルと回路基板との位置決めが含まれる。こうした画像システムは、フリードマン(Freeman)に付与され本出願人に譲渡された米国再発行特許第34615号、米国特許第5060063号に開示されており、該２つの特許は、本願と一体をなすものとして参照する。２００５年１１月１０日に出願され本出願人に譲渡されたプリンス(Prince)の米国特許出願第11/272192号「ステンシル印刷機用の画像システムおよび方法」には、改良された画像システムが開示されており、該出願は、本願と一体をなすものとして参照する。
【０００５】
例えば、回路基板のような基板上への半田ペーストの一貫したモデリングは、画像化された堆積物の形状、線明度または一般的な品質の変化にかかわらず、視覚システムの二次元画像化性能、および、その後の該画像に基づいた検査を容易に最適化するために必要である。良好に形成された半田ペーストの堆積物は、概ね鉛直な側面と、光路（回路基板の平面に対して概ね垂直な軸）に対して垂直な比較的平坦な頂面とを有している。このように概ね垂直に配向され微細なきめのある表面は、表面を軸内白色光で照明する従来の照明技術を用いて比較的一貫性を以って画像化される。軸内照明によれば、半田ペーストの堆積部の表面からの散乱光の最強の成分が光路沿いに帰還し、画像システムによって収集される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国再発行特許第34615号明細書
【特許文献２】米国特許第5060063号明細書
【特許文献３】米国特許出願第11/272192号明細書
【特許文献４】米国特許出願第11/345432号明細書
【特許文献５】米国特許第6738505号明細書
【特許文献６】米国特許第6891967号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
これに対して軸内照明が、入射角に対して概ね垂直でない表面にあたる場合には、該表面からの散乱光の最強の成分は、光路または軸内検査線からはずれ、そして画像システムによって収集されない。特に、良好に形成されなかった半田ペーストの堆積物の傾斜した側面および不規則な頂面は、効果的に照明されず、従って、軸内照明だけでは一層検査が難しくなる。
【０００８】
白色光を用いると、ある範囲の波長の可視光が表面から（表面形状に依存して）軸内または軸外の何れかに反射する。こうした白色光は、一般的に半田ペーストが堆積していないパッドでて軸内に強く反射する。と言うのは、こうしたパッドは典型的に清浄で、かつ、検査線に対して垂直であるからである。然しながら、近時の基板のパッドを清浄に保つための犠牲皮膜および保護皮膜の使用によって、半田ペーストが堆積されていないパッドからの軸内反射レベルが低減している。このような反射の低下によって、半田ペーストが堆積していないパッドと半田ペーストの堆積物があるパッドとの識別が一層困難になっている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の１つの特徴によれば、前記電子回路基板の表面上に半田ペーストを堆積するためのステンシル印刷装置が提供される。ある形態では、該ステンシル印刷装置は、フレームと、前記フレームに結合され、複数の小孔を有したステンシルと、前記フレームに結合され複数の小孔を有したステンシルと、前記フレームに結合されたディスペンサーであって、前記ステンシルおよび前記ディスペンサーが、電子回路基板上に半田ペーストを堆積するように形成されたディスペンサーと、電子回路基板の画像を取込むように構成された画像システムであって、前記電子回路基板の表面の少なくとも一部の画像を取込むように構成されたカメラ要素と、長波長光を生成することによって前記電子回路基板の表面の少なくとも一部を照明するように構成された長波長光源を備えた第１の照明要素とを具備した画像システムと、画像システムに結合され、画像を取込むために前記画像システムの動作を制御する制御装置とを具備する。
【００１０】
ある形態では、前記長波長光が赤外線を含む。ある形態では、前記赤外線が近赤外線を含む。ある形態では、前記長波長光が、670nmより長い波長有する光を含む。ある形態では、長波長光が、825nmより短い波長有する光を含む。ある形態では、前記長波長光が約735nmの波長を有する光を含む。
【００１１】
ある形態では、長波長光源が、前記長波長光を生成する少なくとも１つの長波長LEDを具備する。ある例では、少なくとも１つの長波長LEDが複数の長波長LEDを含む。ある実施形態では、第１の照明要素が、更に白色光を生成することによって、前記電子回路基板の表面の少なくとも一部を照明する白色光源を具備する。ある形態では、長波長光源が、前記長波長光を生成する少なくとも１つの長波長LEDを具備し、前記白色光源が、白色光を生成する少なくとも１つの白色光LEDを具備する。
【００１２】
ある形態では、第１の照明要素は、長波長光および白色光を生成する場合、前記少なくとも１つの長波長LEDが結合されている第１の回路分岐と、前記少なくとも１つの白色光LED少なくとも１つの第２の回路分岐の双方に実質的に同一の電流が印加されるように構成されている。ある例では、前記実質的に同一の電流が約80mAである。ある例では、前記第１の照明要素が、前記少なくとも１つの第１の回路分岐と前記少なくとも１つの第２の回路分岐の少なくとも一方に結合された少なくとも１つの抵抗器を含み、前記長波長光および前記白色光を生成するとき、少なくとも１つの第１の回路分岐と前記少なくとも１つの第２の回路分岐とに実質的に同一の電流が印加されるようになっている。
【００１３】
ある形態では、第１の照明要素が、実質的に同時に前記白色光と前記長波長光とを生成することによって、前記電子回路基板の表面の少なくとも一部を照明するようになっている。ある形態では、第１の照明要素が、前記電子回路基板の表面に対して概ね垂直な第１の軸に沿って長波長光を生成する軸内照明要素を含む。ある形態では、更に、前記第１の軸に対して傾斜した第２の軸に実質的に沿って光を生成する軸外照明要素を具備する。ある形態では、軸内照明要素が、更に、実質的に第１の軸に沿って白色光を生成することによって、前記電子回路基板の表面の少なくとも一部を照明する白色光源を具備する。
【００１４】
ある形態では、第１の照明要素は、更に、長波長光が少なくとも前記電子回路基板の一部実質的に均一に照明するように形成された少なくとも１つのデフューザーを具備する。ある形態では、前記画像が電子回路基板のパッド上の半田ペーストの対象部分を含む。前記制御装置が、電子回路基板の少なくとも１つのパッド上の望ましい半田ペーストの堆積物の正確度を測定するために、前記画像上に第１のコントラスト認識プロセスを実施するように構成されたプロセッサーを含む。ある例では、前記画像システムが、前記ステンシル画像を取込むように構成されており、前記プロセッサーが、更に、ステンシル上の望ましくない半田ペーストの堆積物を検知するために、ステンシルの画像上に第２のコントラスト認識プロセスを実施するように構成されている。
【００１５】
本発明の他の特徴によれば、電子回路基板の表面の少なくとも一部の画像を取込むための画像装置が提供される。ある形態では、該画像装置は、前記電子回路基板の表面の少なくとも一部の画像を取込むように構成されたカメラ要素と、長波長光を生成することによって前記電子回路基板の表面の少なくとも一部を照明するように構成された長波長光源を具備した第１の照明要素とを具備する。
【００１６】
ある形態では、前記長波長光が赤外線を含む。ある形態では、前記赤外線が近赤外線を含む。ある形態では、前記長波長光が、670nmより長い波長有する光を含む。ある形態では、長波長光が、825nmより短い波長有する光を含む。ある形態では、前記長波長光が約735nmの波長を有する光を含む。
【００１７】
ある形態では、長波長光源が、前記長波長光を生成する少なくとも１つの長波長LEDを具備する。ある例では、少なくとも１つの長波長LEDが複数の長波長LEDを含む。ある実施形態では、第１の照明要素が、更に白色光を生成することによって、前記電子回路基板の表面の少なくとも一部を照明する白色光源を具備する。ある形態では、長波長光源が、前記長波長光を生成する少なくとも１つの長波長LEDを具備し、前記白色光源が、白色光を生成する少なくとも１つの白色光LEDを具備する。
【００１８】
ある形態では、第１の照明要素は、長波長光および白色光を生成する場合、前記少なくとも１つの長波長LEDが結合されている第１の回路分岐と、前記少なくとも１つの白色光LED少なくとも１つの第２の回路分岐の双方に実質的に同一の電流が印加されるように構成されている。ある例では、前記実質的に同一の電流が約80mAである。ある例では、前記第１の照明要素が、前記少なくとも１つの第１の回路分岐と前記少なくとも１つの第２の回路分岐の少なくとも一方に結合された少なくとも１つの抵抗器を含み、前記長波長光および前記白色光を生成するとき、少なくとも１つの第１の回路分岐と前記少なくとも１つの第２の回路分岐とに実質的に同一の電流が印加されるようになっている。ある形態では、前記第１の照明要素が、実質的に同時に前記白色光と前記長波長光とを生成することによって、前記電子回路基板の表面の少なくとも一部を照明するようになっている。
【００１９】
ある形態では、第１の照明要素が、前記電子回路基板の表面に対して概ね垂直な第１の軸に沿って長波長光を生成する軸内照明要素を含む。ある形態では、更に、前記第１の軸に対して傾斜した第２の軸に実質的に沿って光を生成する軸外照明要素を具備する。ある例では、軸内照明要素が、更に、実質的に第１の軸に沿って白色光を生成することによって、前記電子回路基板の表面の少なくとも一部を照明する白色光源を具備する。
【００２０】
ある形態では、第１の照明要素は、更に、長波長光が、少なくとも前記電子回路基板の一部実質的に均一に照明するように形成された少なくとも１つのデフューザーを具備する。ある形態では、前記画像が電子回路基板のパッド上の半田ペーストの対象部分を含む。ある形態では、画像システムが、更に、前記ステンシル上の望ましくない半田ペーストの対象部分を含む前記ステンシルの画像を取込むように構成されている。
【００２１】
本発明の他の特徴によれば、電子回路基板の表面の少なくとも一部の画像を取込むための装置が提供される。ある形態では、前記画像装置が、前記電子回路基板の表面の少なくとも一部の画像を取込むように構成されたカメラ要素と、前記電子回路基板の表面の少なくとも一部を長波長光で照明する手段を具備した第１の照明要素とを具備する。
【００２２】
ある形態では、前記長波長光が赤外線を含む。ある形態では、前記赤外線が近赤外線を含む。ある形態では、前記長波長光が、670nmより長い波長有する光を含む。ある形態では、前記長波長光が825nmより短い波長有する光を含む。ある形態では、前記長波長光が約735nmの波長を有する光を含む。
【００２３】
ある形態では、第１の照明要素が、更に、前記電子回路基板の表面の少なくとも一部を白色光で照明する白色光源を具備する。ある形態では、前記表面の少なくとも一部を照明するための手段が、前記電子回路基板の表面に対して実質的に垂直な第１の軸に沿って長波長光を生成することによって、前記表面の少なくとも一部を照明するための軸内手段を含む。ある形態では、更に、前記第１の軸に対して傾斜した第２の軸に実質的に沿って光を生成する軸外照明要素を具備する。ある例では、前記軸内手段が、更に、前記電子回路基板の表面の少なくとも一部を白色光で照明する白色光源を具備する。
【００２４】
ある形態では、前記電子回路基板の表面の少なくとも一部を照明する手段が、少なくとも１つの長波長LEDを具備する。ある形態では、前記電子回路基板の表面の少なくとも一部を照明する手段は、更に、長波長光が、少なくとも前記電子回路基板の一部実質的に均一に照明するように形成された少なくとも１つのデフューザーを具備する。
【００２５】
更に本発明の他の特徴によれば、電子回路基板の表面に供給する方法が提供される。ある形態では、前記方法は、ステンシル印刷装置へ前記電子回路基板を給送し、前記電子回路基板の表面に半田ペーストを堆積し、長波長光源によって生成した長波長光によって前記電子回路基板の表面の少なくとも一部を照明し、前記電子回路基板の表面の少なくとも一部の画像を取込むことを含んでいる。
【００２６】
ある形態では、前記長波長光が赤外線を含む。ある形態では、前記赤外線が近赤外線を含む。ある形態では、前記長波長光が、670nmより長い波長有する光を含む。ある形態では、前記長波長光が825nmより短い波長有する光を含む。ある形態では、前記長波長光が約735nmの波長を有する光を含む。
【００２７】
ある形態では、更に、前記電子回路基板の表面上の半田ペーストの堆積物の正確度を正確度を測定することを含む。ある形態では、前記半田ペーストの堆積物の正確度の測定は、前記画像の少なくとも一部を少なくとも１つの閾値と比較することを含む。ある形態では、更に、前記電子回路基板の表面の少なくとも一部を白色光によって照明することを含む。
【００２８】
ある形態では、更に、前記電子回路基板の表面に概ね垂直な第１の軸に実質的に沿って長波長光を方向付けることを含む。ある形態では、更に、前記電子回路基板の表面の少なくとも一部を、前記第１の軸に対して傾斜した第２の軸に実質的に沿って方向付けられた光によって照明することを含む。ある形態では、更に、前記電子回路基板の表面の少なくとも一部を、前記第１の軸に実質的に沿って方向付けられた白色光によって照明することを含む。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明のある実施形態によるステンシル印刷機の斜視図である。
【図２】本発明のある実施形態による画像システムの略図である。
【図３】本発明のある実施形態によるカメラレンズ組立体の略図である。
【図４】本発明のある実施形態による照明装置の略図である。
【図５Ａ】図４の照明装置で使用可能な本発明のある実施形態によるプリント基板の略図である。
【図５Ｂ】図４の照明装置で使用可能な本発明のある実施形態によるプリント基板の略図である。
【図６Ａ】図４の照明装置で使用可能な本発明の代替実施形態によるプリント基板の略図である。
【図６Ｂ】図４の照明装置で使用可能な本発明の代替実施形態によるプリント基板の略図である。
【図７Ａ】本発明の実施形態によるプリント基板の電気的略図である。
【図７Ｂ】本発明の実施形態によるプリント基板の電気的略図である。
【図８】本発明のある実施形態による画像システムの略図である。
【図９】本発明のある実施形態による軸外照明組立体の略図である。
【図１０Ａ】本発明のある実施形態による軸外照明組立体の部分略図である。
【図１０Ｂ】本発明のある実施形態による軸外照明組立体の部分略図である。
【図１１】本発明のある実施形態による画像システムの略図である。
【図１２】本発明のある実施形態による半田ペーストを基板上に供給するための方法を示すフローチャートである。
【図１３】本発明のある実施形態によるステンシル印刷機の作用を示すブロック図である。
【図１４Ａ】本発明のある実施形態による回路基板の略図である。
【図１４Ｂ】本発明のある実施形態による回路基板の略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、添付図面を参照して説明する本発明の詳細な説明から本発明は一層理解されよう。
【００３１】
添付図面において、同じ構成要素または同様の構成要素には同じ参照番号が付されている。図面は正確な比率では描かれておらず、後述する特定の原理を示す上で強調がなされている。
【００３２】
本発明は、添付図面に示し以下説明する実施形態の詳細および作用に限定されない。本発明は、他の形態または種々の方法で実施可能である。また、本明細書中で私用される表現および用語は制限的に理解されるべきではない。「含む」「具備する」「有する」「包含する」「伴う」との語は、その後に列挙されている項目、均等物およびその他の付加的項目を包囲する。
【００３３】
説明目的で、回路基板上に半田ペーストで印刷するために用いられるステンシル印刷機に関連して本発明の実施形態を説明する。本発明が、回路基板上に半田ペーストで印刷するために用いられるステンシル印刷機の実施形態に限定されず、半田ペースト、接着剤、カプセル材料、アンダーフィル材料のような種々の材料、および、プリント基板またはウエハー上に電子素子を取着するのに適当な他の組立材料を供給するために必要な用途にも使用することができることは理解されよう。本明細書において、半田ペーストとの用語は、こうした他の材料をも意図している。また、「スクリーン」および「ステンシル」との用語は、本明細書では、基板上に印刷すべきパターンを形成する印刷機内の装置を説明するために互換性あるものとして用いられている。
【００３４】
図１は、本発明の１つの実施形態によるステンシル印刷機の正面斜視図であり、該ステンシル印刷機の全体が参照番号１００にて指示されている。ステンシル印刷機１００は、ステンシル印刷機１００の構成要素を支持するフレーム１０１を含んでいる。ステンシル印刷機の構成要素は、ステンシル印刷機１００のキャビネット１０５内に配設された制御装置１０３、ステンシル１０７、および半田ペーストを供給するための供給ヘッド１０９を含んでいる。供給ヘッド１０９は、制御装置１０３による制御の下でガントリーシステム（指示されていない）によって直交座標に沿って移動し、回路基板１１１上への半田ペーストの印刷が可能となっている。
【００３５】
ある実施形態では、ステンシル印刷機１００は、回路基板１１１をステンシル印刷機１００内の印刷ステーションへ移送するための、レール１１３、１１５を有したコンベアシステムを具備することもできよう。ある例では、ステンシル印刷機１００は、回路基板１１１が供給位置に配置されたときに、回路基板１１１の下側に配置される支持組立体１１７（例えば、ピンやゲル膜等）を含むことができよう。支持組立体１１７は、印刷する（つまり半田ペーストを供給する）にときに、回路基板１１１をステンシル１０７に接触させるため或いは同ステンシルの直近に配置するために、回路基板１１１をレール１１３、１１５から上動させるために使用することができよう。
【００３６】
１つの実施形態では、供給ヘッド１０９は、印刷作用時に、半田ペーストを該供給ヘッドへ提供する少なくとも１つの半田ペーストカートリッジ１１９を受容するように形成することができよう。１つの実施形態では、半田ペーストカートリッジ１１９は、周知の方法で、空気ホースの一端に結合される。空気ホースの他端は、ステンシル印刷機１００のフレーム１０１内に収容されたコンプレッサーに取着され、該コンプレッサーは、制御装置１０３による制御の下、圧縮空気をカートリッジ１１９へ供給し、半田ペーストを供給ヘッド１０９へ、そしてステンシル１０７へ押出すようになっている。ステンシル１０７上へ半田ペーストを供給するための他の構成も採用することができよう。例えば、他の実施形態では、半田ペーストをカートリッジ１１９から供給ヘッド１０９へ押出すために、空気圧に加えて或いは空気圧に代えて、ピストンのような機械的装置を使用することができよう。更に、他の実施形態では、制御装置１０３は、適当なオペレーションシステム（例えば、マイクロソフトDOS（登録商標）ウインドウズNT（登録商標）、ウインドウズビスタ（登録商標）、UNIX（登録商標）等）を有したパーソナルコンピューターを用いて、後述するようにステンシル印刷機１００を操作、制御するための特定のアプリケーションソフトウエアで実施することができよう。
【００３７】
ある実施形態では、ステンシル印刷機１００は、以下のように作用する。コンベアレール１１３、１１５を用いて回路基板をステンシルに対して位置決めすることによって、回路基板１１１が、ステンシル印刷機１００で印刷位置に装填される。次いで、ステンシル１０７に接触するまで、供給ヘッド１０９がＺ方向に下動する。供給ヘッド１０９は、第１の印刷ストロークでステンシル１０７を完全に横断して、半田ペーストをステンシル１０７の開口を通じて回路基板１１１上に押出す。供給ヘッド１０９がステンシル１０７を完全に横断すると、該回路基板１１１は、コンベアレール１１３、１１５によって、ステンシル印刷機１００から排送され、次順の第２の回路基板がステンシル印刷機１００に装填される。該第２の回路基板に印刷するために、供給ヘッド１０９は、第１の回路基盤１１１のために用いた方向とは反対方向の第２の印刷ストロークでステンシル１０７を横断する。
【００３８】
図１に加えて図２を参照すると、本発明の実施形態の画像システムの一例が参照番号１２１で指示されている。図示するように、該例示的実施形態では、画像システム１２１は、ステンシル１０７と回路基板１１１との間に配設され、支持組立体１１７（図１）によって支持されている。画像システム１２１は、ガントリーシステム１２３（図１）に結合されている。該ガントリーシステムは、供給ヘッド１０９を移動するために用いられるガントリーシステムの一部を構成したり、或いは、ステンシル印刷機１００内で独立に設けることができよう。画像システム１２１を移動させるために用いられるガントリーシステム１２３の構成は、半田印刷機（例えば１００）内の検査技術の分野において周知となっている。この構成は、回路基板１１１の所定領域またはステンシル１０７の所定領域の画像を取込むために、画像システム１２１がステンシル１０７の下側で、かつ、回路基板１１１の上側に配置される。他の実施形態では、画像システム１２１を印刷ネストの外部に配置する場合、画像システム１２１は、ステンシル１０７および／または回路基板１１１の上側または下側に配置される。
【００３９】
図２に示すように、１つの例示的実施形態では、画像システム１２１は、２つのカメラ２０１、２０３、２つのレンズ組立体２０５、２０７、２つの照明装置２０９、２１１、２つのビームスプリッター２１３、２１５、および、鏡組立体２１７を有した光学組立体を具備している。特定の実施形態では、１つのカメラと１つのレンズ組立体を１つのカメラ組立体とすることもできよう。こうした組立体および画像システム１２１をカメラプローブと称することもできよう。フレーム２１９によって画像システム１２１を支持するようにできる。ある実施形態では、カメラ２０１、２０３は、互いに同じ構成のカメラとすることができよう。また１つの実施形態では、各カメラは、デジタルＣＣＤカメラマサチューセッツ州ケンブリッジ所在のオプテオン社(Opteon Corporation)から市販されているようなタイプのとするととができよう。各カメラは、カラーカメラまたは白黒カメラとすることができよう。白黒カメラを用いた１つの例では、オプテオン社(Opteon Corporation)から市販の652×494画素モデルB1Aウエハーカム(WaferCam)を用いることができよう。高解像度が望ましい１つの例では、オプテオン社(Opteon Corporation)から市販の1024×768画素モデルB1Jウエハーカム(WaferCam)を用いることができよう。カラーカメラを使用する１つの例では、オプテオン社(Opteon Corporation)から市販の1024×768画素モデルC1Jウエハーカム(WaferCam)を用いることができよう。他の実施形態では、CMOSカメラを用いてもよい。こうした実施形態の１つでは、ドイツ国オーバーズルム(Obersulm)所在のアイディーエスイメージングデベロップメントシステム社(IDS Imaging Development Systems)から市販のuEyeモデル1226-LE-Mを用いてもよい。
【００４０】
１つの実施形態では、照明装置２０９、２１１は、後述するように、一定強度の光をビームスプリッター２１３、２１５に照射可能な１または複数の発光ダイオード(LED)を含んでいる。ビームスプリッター２１３、２１５および鏡組立体２１７は、この技術分野において周知となっており、ゼロビームスプリットのデュアルミラーとすることができよう。他の実施形態では、必要な光を発生するためにキセノンランプやハロゲンランプを用いることができよう。他の実施形態では、光ファイバーを用いて遠隔の光源から使用点へ光を輸送するようにしてもよい。
【００４１】
ビームスプリッター２１３、２１５は、各照明装置２０９、２１１から発生した光の一部を略鉛直軸Ａ沿いに回路基板１１１およびステンシル１０７へ向けて反射し、該回路基板およびステンシルで反射した光の一部を更に、鏡組立体２１７を通過させるようになっている。ここで用いられる照明装置２０９およびビームスプリッター２１３（照明装置２１１およびビームスプリッター２１５も同様）は、軸上照明組立体と称され、前記光を回路基板１１１の平面に対して概ね垂直な軸Ａ沿いにまたは軸Ａに平行に導く。ある実施形態では、回路基板１１１からの反射光は、ビームスプリッター２１３を通過して鏡組立体２１７上に帰還し、そこで、回路基板の所定領域の画像を取込むために、レンズ組立体２０５へ向けて伝播するようにしてもよい。照明装置２０９、２１１とカメラ２０１、２０３との間の光路は、当業者には周知である。図示するように、ビームスプリッター２１３、２１５で各々の対象物（つまり、回路基板１１１およびステンシル１０７）へ向けて反射した光は、対象物の平面に対して概ね垂直な軸Ａ沿いまたは軸Ａに平行となっている。
【００４２】
図３を参照すると、カメラ２０１の一例とレンズ組立体２０５の一例が示されている。既述したように、カメラ２０３は、カメラ２０１と同一か或いは実質的に同様である。更に、レンズ組立体２０７の構成は、レンズ組立体２０５の構成と同一か或いは実質的に同様である。こうして、カメラ２０１およびレンズ組立体２０５に関連した説明は、カメラ２０３およびレンズ組立体２０７にも適用される。また、既述したように、これらは、カメラ組立体またはビデオポールと称する。
【００４３】
図３に略示するように、レンズ組立体２０５はハウジング３０１、該ハウジング内に配設された一対のレンズ３０３、３０５および前記レンズの間に配置された小孔（図示せず）を含んでいる。レンズ３０３、３０５は、レンズ組立体２０５にテレセントリック能力を与える。集合的レンズ組立体２０５は、また、「レンズ」または「テレセントリックレンズ組立体」とも称する。
【００４４】
ある実施形態では、図２の鏡組立体２１７からの反射光がレンズ組立体２０５へ導かれるようになっている。レンズ組立体２０５へ入射すると、光は、第１のレンズ３０３、前記小孔（図示せず）、第２のレンズ３０５を順次通過し、カメラ２０１の感光領域へ到達し画像が形成される。１つの実施形態では、カメラ２０１のCCD読取器は電子シャッターを含んでいてもよい。カメラ２０１は、１つにはテレセントリックレンズ組立体によって、画像のあらゆる領域に歪みを生じることなく、所定領域の全体を撮像するようにできる。
【００４５】
図３に示すように、カメラ２０１はハウジング３０７によって支持されており、該ハウジングは、レンズ組立体２０５のハウジング３０１に螺着することができる。レンズ組立体２０５のハウジング３０１およびカメラ２０１のハウジング３０７は、互いに軸線上に整列させ、線３０９で示す画像がカメラに向けて正確に方向付けられるようにできる。レンズ組立体２０５のハウジング３０１は、画像システム１２１のフレーム２１９に適宜固定することができる。ある実施形態では、回路基板１１１の画像を取込むとき、照明装置２０９がビームスプリッター２１３へ向けて所定強度の光を発生する。この光は、次いで、ビームスプリッター２１３によって回路基板１１１へ向けて反射され、次いで、鏡組立体２１７へ向けて反射して戻る。鏡組立体２１７は、次いで、該光をレンズ組立体２０５を通してカメラ２０１へ向けて方向付け、該カメラが回路基板１１１の所定領域の画像を取込む。画像は電子的に格納され（例えば、制御装置１０３のＲＡＭその他のメモリー内に）、或いは、例えば、半田ペースト堆積の欠陥を検知するため、または、位置決め目的でステンシル１０７のある領域と比較するため、または、同定または追跡目的で基体を検査するために制御装置１０３によってリアルタイムで処理、分析される。
【００４６】
同様に、ある実施形態では、ステンシル１０７の画像が取込まれたとき、照明装置２１１がビームスプリッター２１５へ向けて光線を発する。この光線は、次いで、ステンシル１０７へ方向付けられ、反射してビームスプリッター２１５を介して鏡組立体２１７戻される。次いで、光線は、テレセントリックレンズ組立体２０７へ方向付けられ、そしてカメラ２０３へ入射して、ステンシル１０７の画像が取込まれる。画像が取込まれると、ステンシル１０７の所定領域が、検査目的で制御装置１０３によって分析され、望ましくない半田ペーストの堆積物（例えば、ステンシルの小孔の目詰まりや、食んだペーストまたはレジンのような表面汚染物質）が検知するために、或いは、位置決め目的で回路基板１１１の所定領域と比較される。画像システム１２１の検査性能は詳細に後述する。
【００４７】
回路基板の所定領域の画像取込みに関連して既述したように、図２に示す照明装置２０９は、光を軸Ａ沿いまたは軸Ａに平行に方向付ける。こうして、カメラ２０３は、回路基盤１１１上へ照射された光の方向に対して垂直な同回路基盤上の表面で反射した光の像のみを取込む。回路基盤の表面に対して傾斜している、異常な表面や、丸い表面または小面を含んだ表面、つまり半田ペーストの堆積物の表面は、光が光路から外れるように反射するので、目立たなくなる。ある実施形態では、閾値に基づいた画像処理技術（例えば、取り込み画像を分析するための画像システム１２１を制御するために用いられるプロセッサー）は、この目立つ部分の変化を利用して半田ペーストが表面（例えばパッド）に堆積しているか否かを判定する。例えば、ある実施形態では、半田ペーストが堆積していないパッドまたはパッドの部分は、回路基板の取り込み画像中で明るくなる。と言うのは、光の大部分がパッドから軸Ａ沿いに反射するからである。これに対して、半田ペーストが堆積しているパッドまたはパッドの部分は、回路基板の取り込み画像中で暗くなる。半田ペーストの堆積物の傾いた複数の斜面で散乱した光は、軸Ａに沿っては反射しないからである。ある実施形態では、画像中のパッドまたはパッドの部分に対応する位置の輝度を閾値と比較して、半田ペーストの堆積物の存在の有無が判定される。こうした閾値に基づく技術は周知となっている。
【００４８】
閾値に基づく技術は、回路基板のパッドが清浄で反射する状態でステンシル印刷機１００へ提供される場合、半田ペーストが堆積物しているパッドまたはパッドの部分を半田ペーストが堆積物していないパッドまたはパッドの部分から識別するのに非常に有効である。半田ペーストが堆積していない反射性のパッドは、光を軸Ａに沿って反射するので、パッドは回路基盤１１１の画像内で一層明るく表示され、こうした反射性のパッドは比較的容易に識別される。
【００４９】
次第に多くの基体（例えば、回路基板１１１）が、パッドを非反射性皮膜または低反射性皮膜によってパッドをコーティングするように、製造または前処理されている。一般的な皮膜にはプリフラックス(OSP)や樹脂が含まれる。こうした皮膜は光を吸収、散乱し、従って軸Ａ沿いに反射してカメラに帰還する光の量が低減する。このような反射光の低減によって、コーティングされたパッドは、半田ペーストの堆積物が存在していない場合でも、画像中で暗くなって現れる。この暗い外観のために、半田ペーストの堆積物があるパッドまたはパッドの部分と、半田ペーストの堆積物のないパッドまたはパッドの部分との間の差は、小さくなるか或いは無くなってしまうであろう。従来の閾値に基づく技術は、従って、半田ペーストの堆積物があるパッドまたはパッドの部分を、半田ペーストの堆積物のないパッドまたはパッドの部分から識別するためには効果が低い或いは奏功しないであろう。
【００５０】
本発明の特徴では、こうした非反射性皮膜または低反射性皮膜でコーティングされたパッドで用いるために、長波長光を用いて従来の閾値に基づく技術を改良する。より詳細には、長波長光が、近時の典型的な回路基板（例えば回路基盤１１１）で用いられる皮膜の薄い層を貫通することに気づいた。こうした長波長光は、通常通り下側のパッドで反射して、そして軸Ａ沿いに反射光が戻る。長波長光は、軸Ａ沿いに戻るとき、皮膜を２回目の貫通をする。これに対して、従来の用いられている白色光は、一般的にこの種の皮膜を貫通せず或いは貫通しにくく、白色は皮膜によってより多く吸収され或いは散乱されて、軸Ａ添いには一層少なく反射する。
【００５１】
幾つかの実施形態では、どのような長波長光を用いてもよい。ある実施形態では、前記長波長光は赤外線を含んでいる。また、ある実施形態では、前記赤外線は、近赤外線を含んでいる。更に、ある実施形態では、前記長波長光は、約670nmより長い波長を有した光を含むことができる。ある例では、前記長波長光は、約700nmより長い波長を有した光を含むことができる。更に、ある例では、前記長波長光は、３μｍより短い波長を有した光を含むことができる。更にある例では、前記長波長光は、約825nmより短い波長を有した光を含むことができる。更にある例では、前記長波長光は約735nmの波長を有した光を含むことができる。
【００５２】
図４に、一例として照明装置４００を示す。該照明装置は、長波長光を生成するために用いることができ、また、図２の照明装置２０９、２１１の一方または双方と共に用いられる。該ステンシルの検査は、ある実施例では、長波長光で照射しても利点がないこともあるので、回路基盤を照らす照明装置２０９は、後述するように長波長光源を含み、ステンシルを照らす照明装置２１１は、こうした長波長光源を含んでいない。他の例では、照明装置２０９、２１１の双方が長波長光源を含んでいることもあろう。
【００５３】
一例としての照明装置４００は、複数の光源４０１Ａ、４０１Ｂを含んでいる。光源４０１Ａ、４０１Ｂの一部または全部は、長波長光回路基板１１１を照らす光を照射する。光源４０１Ａ、４０１Ｂは、プリント基板４０３に結合することができ、該プリント基板は、電源（図示せず）に結合するように構成されており、光源４０１Ａ、４０１Ｂに電力を供給する。デフューザー４０５は、前記光源によって生成された光を拡散し、前記光源によって生成された光によって実質的に均一に照射されるようになっている。光源４０１Ａ、４０１Ｂは、ハウジング４０７内に収納されるようにできる。ハウジング４０７は、デヒューザー４０５を正しい位置に保持するデヒューザーリップ部４０９を含むことができる。光源４０１Ａ、４０１Ｂへアクセスするために、前記デフューザーは取外し可能とすることができる。ハウジング４０７は、また、照明装置４００を画像システム１２１に（例えばフレーム２１９に）取付けるために取付ボルト４１１を含むことができる。
【００５４】
ある実施形態では、光源４０１Ａ、４０１Ｂの各々は長波長光源とすることができる。こうした実施形態では、光源４０１Ａ、４０１Ｂは、複数の長波長LEDを含むことができる。長波長LEDは長波長光を生成し、該長波長光は、軸Ａに沿って方向付けられる（例えば、既述のビームスプリッターによって）。ある例では、各長波長LEDは、連続動作時に、約５０〜約１２０ｍＷ／ステラジアンの放射強度の光を生成する。特定の例では、前記長波長LEDは、東京所在の丸紅から市販の１または複数のL735-AU赤外線LEDを含むことができる。
【００５５】
他の実施形態では、第１組の光源４０１Ａが長波長光源であり、第２組の光源４０１Ｂは白色光源（または、赤色光源、緑色光源、青色光源のような他の可視光光源）とすることができる。長波長光単独では画像が不鮮明となる（つまり、詳細部分や鮮明なエッジが見えなくなる）ので、こうした長波長光と白色光との組合せは有利である。非反射性皮膜または低反射性皮膜を備え半田ペーストの堆積物のあるパッドを半田ペーストの堆積物のないパッドから識別するために用いられる鮮明な画像を単一照明装置で得るために、長波長光と白色光との組合せを用いることができよう。これは、例えば、ステンシルと回路基板との詳細に位置決めするため、ブリッジ（つまり、２つのパッド間の隙間に半田ペーストの堆積物が架橋されること）を検出するため、バーコードその他の表示マークをステンシルまたは回路基板から（例えば、ステンシル１０７または回路基盤１１１を同定または追跡するために）読み取るために有効であり、そして、そのうち幾つかは、後述するように、テクスチャーベースおよび／またはコントラストベースの半田ペースト検知技術を用いることができよう。こうした実施形態では、第１組の光源４０１Ａは、全ての光源が長波長光源である実施形態に関連して上述した光源と実質的に同じとすることができよう。第２組の光源４０１Ｂは複数の白色LEDを含むことができよう。ある例では、各白色LEDは、連続運転で、約２０００ミリカンデラの輝度の照明を生成することができる。１つの特定の実施形態では、複数の前記白色LEDは、デトロイト州ミシガン所在の日亜アメリカ社(NICHIA of America Corporation)から市販の１または複数のNSPW310BS白色LEDを用いることができよう。
【００５６】
既述したように、ある実施形態では、照明装置４００はデフューザー４０５を含んでいる。照明装置４００から出力される光が概ね均一となり、以って回路基板が概ね均一に照射されるように、光源４０１Ａ、４０１Ｂによって生成された光を拡散するためにデフューザー４０５を用いることができる。ある実施例では、前記デフューザーは、ニュージャージー州パーサイパニー(Parsippany, NJ)所在のクライオインダストリー社から市販の厚さ約２ｍｍのアクリライト片GP 051-6アクリルを用いることができよう。他の実施例では、やはりクライオインダストリー社から市販の厚さ約３ｍｍのアクリライト片FF 020-4アクリルを用いることができよう。
【００５７】
ある実施形態では、照明装置４００は、フォトダイオード４１３を含んでいる。該フォトダイオードは、光源４０１Ａ、４０１Ｂの出力を監視するために用いることができる。ある実施形態では、監視された出力は、光源４０１Ａ、４０１Ｂが一貫して明るい出力を生成するように、前記光源へ供給される電流を調節するために用いることができよう。特定の例では、フォトダイオード４１３は、テキサス州キャロルトン(Carrollton, Texas)所在のオプテック社(OPTEK, Inc.)から市販のタイプOP950 PINシリコンフォトダイオードを用いることができよう。
【００５８】
特に、LED光源に関して、光源４０１Ａ、４０１Ｂは、一般的に、耐用年数の後期よりも耐用年数の初期に一層明るく光る。フォトダイオード４１３は、光源の耐用年数を通じて輝度の変化を監視し、光源４０１Ａ、４０１Ｂの輝度に関する情報を制御装置１０３へ送出するために用いることができる。光源の耐用年数の初期には、制御装置１０３は、光源４０１Ａ、４０１Ｂへ供給される電流レベルを低減して、光源４０１Ａ、４０１Ｂの輝度を低下させるように電源を操作する。光源の耐用年数の末期へ向かい、プロセッサーまたは制御装置は、光源へ供給される電流レベルを高め、光源４０１Ａ、４０１Ｂの輝度を高めるように電源を操作する。ある例では、光源４０１Ａ、４０１Ｂの耐用年数を通じて輝度が概ね一定となるとの効果を奏する。
【００５９】
更に、LED光源のようなある種の光源４０１Ａ、４０１Ｂの輝度は、熱によって短時間のうちに影響される。例えば、LEDが熱くなると、LEDは薄暗くなるであろ。ある実施形態では、フォトダイオード４１３は、既述のように光源４０１Ａ、４０１Ｂの耐用年数を通じて長期間の輝度に加えて、或いは該輝度に代えて、光源４０１Ａ、４０１Ｂの短期間の輝度を監視するように構成することができる。例えば、ある実施形態では、光源４０１Ａ、４０１Ｂは、回路基板１１１の画像を取込みするのに十分な時間だけパルス状に照射するようにできる。その間、光源４０１Ａ、４０１Ｂは時間と共に熱くなり、従って暗くなる。フォトダイオードによって、上記時間における光源４０１Ａ、４０１Ｂの輝度を監視し、該輝度レベルを表示する信号を制御装置１０３へ送出するようにできる。制御装置１０３は、パルスの初期に電流を低減しパルスの間に増加し、その間光源４０１Ａ、４０１Ｂの輝度レベルが概ね一定となるように、電源を制御するようにできる。
【００６０】
光源から生じるこうした熱の制御を補助するために、熱伝導性テープ４１５をプリント基板４０３に結合し、熱が光源４０１Ａ、４０１Ｂから散逸するようにできる。熱伝導性テープ４１５は、ヒートシンク４１７に熱的に接触させるために用いられる熱伝導性フォームテープを含むことができよう。ある例では、熱伝導性テープ４１５は約2.54mm(0.1 inch)の厚さを有することができる。また、ある例では、熱伝導性テープ４１５は、ミネソタ州チャナッセン(Chanhassen, MN)のバーグキスト社(The Bergquist Company)から市販のギャップパッド(Gap Pad)VO Ultra Softを含むことができる。
【００６１】
ヒートシンク４１７は、光源４０１Ａ、４０１Ｂからの熱の散逸を補助し、光源４０１Ａ、４０１Ｂの耐用年数を最大化すると共に、動作中の光源４０１Ａ、４０１Ｂの輝度変動を低減するのに役立つ。ある例では、ヒートシンク４１７はアルミニウムブラケットを含むことができる。ある例では、ヒートシンク４１７は、ハウジング４０７の背面として用いるようにできる。また、ある例では、取付ボルト４１１をヒートシンク４１７の一部として用いることもできよう。
【００６２】
図４、５Ａ、５Ｂ、６Ａ、６Ｂを参照すると、光源４０１Ａ、４０１Ｂは、プリント基板に結合されている。各光源は、プリント基板の各電気ソケットに挿入される２つの電気リード（例えば４１９、４２１）を含むことができる。ある例では、２つの電気リードは、約２ｍｍの長さを有している。市販の光源には長いリードが設けられていることがあるので、リードは、組立前に所望長さに切断されよう。図４には、接続例が示されている。図５Ａ、５Ｂ、６Ａ、６Ｂは、本発明の実施形態によるプリント基板の前面層および背面層を示している。
【００６３】
図５Ａは、例示的プリント基板４０３上に配置された光源４０１Ａ、４０１Ｂの正面図である。図示するように、前記プリント基板は、その正面に配設された導電性（銅製）テープ５０１と、複数の電気ソケット５０３とを含んでいる。導電性テープは、電気ソケット５０３を介してLEDの電気リードに、そして、電力入力部５０５を介して電源（図示せず）に接続されている。光源４０１Ａ、４０１Ｂは、一群の光源の正極リードが第１の導電性テープに結合され、前記一群の光源の負極リードが第２の導電性テープに結合されるようになっている。ある実施形態では、詳細に後述するように、導電性テープは、前記電気ソケットの幾つかの周囲に配設された非導電性領域５０７を含んでおり、該ソケットに結合されている前記光源の電気リードが、他の導電性テープ５０１に直接結合されないようになっている。
【００６４】
図５Ｂは、例示的プリント基板４０３の背面図である。図示するように、該プリント基板は、背面に配設された導電性テープ５０１を含んでいる。こうした導電性テープ５０１は、正面の導電性テープ５０１に加えて、或いは、該正面の導電性テープに代えて設けることができる。正面と背面の双方に導電性テープ５０１が設けられている例では、電気ソケット５０３は、プリント基板の正面の導電性テープを、プリント基板の背面の導電性テープに電気的に結合することができる。正面と背面の双方に導電性テープ５０１が設けられている例では、正面と背面の双方の導電性テープによって、導電性テープ光源４０１Ａ、４０１Ｂからの熱の散逸が改善されるようにできる。高レベルの熱は、既述したように、光源４０１Ａ、４０１Ｂの幾つかに問題を生じうるので、こうした熱散逸を改善することによって、光源の耐用年数が長くなり、また信頼性が高くなる。
【００６５】
ある実施形態では、図５Ｂに示すように、プリント基板４０３の背面の導電性テープ、上述したプリント基板４０３の正面の非導電性領域に対応させて、電気ソケットの周囲に配設された非導電性領域５０７を含んでいる。該例示的プリント基板の背面には、導電性テープ５０１を非導電性領域５０７によって包囲された前記ソケットに結合する複数の抵抗器５０９を含んでいる。該抵抗器５０９は、本発明の実施形態では、光源４０１Ａ、４０１Ｂの幾つかを電気的に接続するために用いるようにできる。例えば、白色光源と長波長光源の双方を含んだ実施形態では、光源の一部の抵抗が低い場合もある。光源が並列に接続されてうる（或いは、例示的プリント基板４０３に示すように直列接続と並列接続とが混在するの格子状の接続の場合）、電流は、低抵抗タイプの光源を有した回路分岐に多く流れ、抵抗の高い光源は輝度が低くなったり或いは全く機能しなくなったりする。抵抗器５０９は、低抵抗タイプの光源を有した回路分岐の抵抗を高め、低抵抗光源と高抵抗光源とが混在する回路内の各分岐に概ね等しい電流が供給されるようにする。他の例では、抵抗器５０９ではなく、ポテンシオメータを用いてもよい。こうした例では、１または複数の付加的な銅層を用いて、異なるタイプの光源を孤立させ、以って、使用するポテンシオメータの数を低減するようにできる。こうしたポテンシオメータによって、光源のタイプが幅広く異なっていても、抵抗値を調整することができる。
【００６６】
白色光源と長波長光源の双方を備えた実施形態において、光源は、プリント基板上にどのように配置されていてもよい。一例では、好転は、チェッカーボード様のパターンで配置され、白色光源と長波長光源とが、プリント基板４０３の表面上に実質的に均等に分配されるようにできる。
【００６７】
ある実施形態では、抵抗値の同一の異なるタイプの光源や、或いは、単一の同一タイプの光源（例えば、長波長光源）が用いられるであろう。こうした実施形態では。抵抗器５０９および非導電性領域５０７は必要なくなる。その代わり、光源４０１Ａ、４０１Ｂは導電性テープ５０１によってのみ接続される。図６Ａ、６Ｂは、同一の天候地を有した長波長光源のみが使用される例のプリント基板の正面図および背面図である。ある実施形態では、導電性テープ５０１は、可及的に大きくプリント基板４０３上に配設されている。導電性テープが大きければ大きいほど光源４０１Ａ、４０１Ｂからの熱の散逸が改善され、光源４０１Ａ、４０１Ｂの信頼性が高まり、また耐用年数が長くなる。ある例では、プリント基板４０３は、約２５ｍｍの高さと約１９ｍｍの幅とを有するようにできる。こうした例では、導電性テープ５０１の幅は、約１．５〜約４ｍｍとすることができる。
【００６８】
ある実施形態では、プリント基板４０３は、その底部と頂部に導電性テープ５０１を含んでいないようにできる。こうした底部および頂部は、ハウジング４０７が導電性要素を含んでいる場合に短絡の危険なく、プリント基板をハウジング４０７に配置するために用いることができる。ある例では、図５Ａ、５Ｂ、６Ａ、Ｂに示すように、プリント基板４０３は、プリント基板４０３をハウジング４０７に取付けるために用いることのできる取付穴５１１を含んでいる。ある例では、この取付は、１または複数のネジ（図示せず）を用いて行われる。
【００６９】
図７Ａ、７Ｂは、ある実施形態による光源４０１Ａ、４０１Ｂの構成を示す略示電気回路図である。該実施形態では、電源から電気入力部５０５（図６Ａ、６Ｂ）を介して電力が供給される。図７Ａは、長波長光源と白色光源の双方を使用する例を示している。図７Ａにおいて、光源４０１Ｂは、抵抗器を備えた長波長光源であり、光源４０１は、抵抗器を備えていない白色光源である。図７Ａに示すように、長波長光源（図７Ａにおいて４０１Ｂ）は、抵抗器５０９を備えており、既述したように、電流は概ね等しいレベルで回路分岐へ供給される。種々の例において、抵抗器はスペースに適合させたり或いは実装上の制限から光源の前または後に配置することができよう。図７Ｂは、全ての光源４０１Ａ、４０１Ｂが単一タイプの光源（例えば、長波長光源）の実施形態を示している。図示するように、該実施形態では、付加的な抵抗器は必要ない。図７Ａ、７Ｂに示すように、直列および並列を組合せて格子状に接続されている。他の実施形態では、光源は、直列または並列の何れかで接続され、或いは、直列と並列を別の組合せで接続することができよう。
【００７０】
ある実施形態では、光源４０１Ａ、４０１Ｂは、パルス状に作動するようにできる。画像を取込むために必要な時間、パルス状の電流が光源４０１Ａ、４０１Ｂに供給される。ある例では、こうしたパルスは、約１０ｍｓよりも短い時間とすることができよう。ある特定の例では、こうしたパルスは、約１ｍｓとすることができる。ある例では、各パルスの後、所定時間、電流を光源へ再び供給することが停止され、光源４０１Ａ、４０１Ｂから熱が散逸され、熱平衡に達するであろう。１つの例では、デューティーサイクルは最大１０パーセントとすることができ、１ｍｓの間光源４０１Ａ、４０１Ｂにパルス状の電力が供給され、次のパルスの前、少なくとも９ｍｓの間停止される。動作をこうしたパルスに原点することによって、光源４０１Ａ、４０１Ｂから発生する熱が低減され、光源４０１Ａ、４０１Ｂの耐用年数が長くなり、そして信頼性が高くなる。
【００７１】
一例では、光源４０１Ａ、４０１Ｂの作動電流および抵抗器５０９の抵抗は、回路の各分岐における電流が作動時に約80mAとなるように選定することができる。図５Ａ、５Ｂ、６Ａ、６Ｂ、７Ａ、７Ｂに示すように、５×５の格子では、全作動電流は、約４００ｍＡとなろう。図７Ａに示す例では、既述したように、日亜のNSPW310BS白色LEDおよび丸紅のL735-AU長波長LEDが光源として用いられ、抵抗器は２２オーム抵抗器を含んでいる。
【００７２】
本願において上述しまた図示した例示的照明装置２０９、画像システム１２１、印刷機１００は、単なる一例であって、本発明は、デザイン上および構成上こうした例に限定されない。例えば、照明装置４００の例示的実施形態は、５×５の格子状に配設されたLEDを含んでいるが、本発明の複数の実施形態で、どのような構成（例えば４×４の格子状）および／またはどのようなタイプの長波長光源および／または白色光源をも利用可能であろう。
【００７３】
図８は、上述した画像システム１２１の代替実施形態を示している。図示するように、本実施形態では、軸外照明組立体８０１を含んでおり、該軸外照明組立体は、最下段のビームスプリッター２１３に或いは該ビームスプリッターに隣接させて取付けることができよう。２００６年２月１日に出願され本出願人に譲渡されたプリンス(Prince)の米国特許出願第11/345432号「軸外照明組立体および軸外照明方法」には、本発明の幾つかの実施形態で有用な軸外照明組立体が、本願よりも詳細に開示されており、該米国出願を本願と一体をなすものとして参照する。
【００７４】
軸外照明組立体８０１は、軸Ａに関して所定角度（例えば３０°〜６０°）で延びる軸Ｂに概ね沿って或いは平衡に光を方向付けるように構成されている。軸外照明組立体８０１は、例えば、照明装置２０９による軸上照明を補完し、回路基板１１１上の丸い表面、小面または不整面を一層鮮明に見えるように間接光を提供するように構成することができる。ある実施形態では、軸外照明組立体８０１は、ビームスプリッター２１３と回路基板１１１との間の空間に或いは他の望ましい基板に適合するように非常に薄型または細型に形成することができる。空間が限定されているので、軸外照明組立体８０１は、目的領域を横断する光の局所入射角、分配およびバランスについて大きな制御を維持しながら、回路基板１１１に光を非常に接近した作動距離で方向付けるようにすることができる。軸外照明組立体８０１は、こうした光を主に回折によって方向付けるように構成できる。
【００７５】
図９は、一層詳細な軸外照明組立体８０１の断面図である。図示するように、該軸外照明組立体は、矩形状の取付ブラケット９０１を具備することができ、該取付ブラケットは、該軸外照明組立体の動作可能な構成要素を固定するようにした４つのサイドレール（図示せず）を有することができよう。１つの実施形態では、取付ブラケット９０１は、アルミニウムのような適当な軽量材料から形成することができよう。他の代替的軽量材料はプラスチックや適当な合金が含まれよう。取付ブラケット９０１は、角穴付きネジ（図示せず）のような適当な締結具によって、ビームスプリッター２１３の直下において画像システム１２１のフレーム２１９に取付けることができよう。取付ブラケット９０１は、軸外照明組立体８０１の構成要素を支持するのみならず、軸外照明組立体から発生する熱を吸収するヒートシンクとしても機能するであろう。プリント基板９０３は、軸外照明組立体８０１へ電力が供給されるように、下方へ向いた取付ブラケット９０１の表面に取り付けることができよう。
【００７６】
取付ブラケット９０１は、更に、３−Ｄ三角測量のために用いられるような光を軸Ｂに概ね沿って或いは平衡に所定角度で回路基板１１１の画像を取込む必要のある目的領域へ通過させるスロットを更に含むことができよう。取付ブラケット９０１は、また、プリント基板の境界面に面取りしたレリーフを有した厳しい精度要件のワイヤ通路を介して軸外照明組立体に接続された給電線のために張力を緩和するように作用し、短絡の可能性を最小限とする。特定の実施形態では、軸外照明組立体８０１は、前記複数の発光ダイオードを具現化する発光モジュールを含むことができ、そのうち幾つかが参照番号９０５にて指示されている。発光ダイオード９０５は、（例えば半田によって）プリント基板９０３の下方に面した表面に固定されており、かつ、取付ブラケット９０１の長手方向に等間隔に配置することができよう。プリント基板９０３は、電源に電気的に接続されており、発光ダイオード９０５にエネルギーが供給される。発光ダイオード９０５は、光路の鉛直軸Ａに垂直な概ね水平の平面に沿って配設することができよう。発光ダイオード９０５は、前記水平面に沿って互いに向き合うように、そして回路基板１１１へは向かないように配置されている。以下、発光ダイオード９０５からの光を回路基板１１１へ方向付ける方法を更に詳細に説明する。
【００７７】
軸外照明組立体８０１は、発光ダイオード９０５を覆うように取付ブラケット９０１に固定された更にレンズ９０７を具備することができる。レンズ９０７は、透明または部分的に透明とすることができ、そして特定の実施形態では、アクリルまたはガラスから形成することができよう。例えば、レンズ９０７は、半透明のアクリルから形成して対象物グレアを低減するようにできる。半透明アクリルを使用する場合、光を方向付けるレンズ９０７の回折性および性能は維持される。アクリル材料から形成する場合、前記レンズは、少なくとも１°の抜き勾配が必要となる射出成形にて形成することができよう。
【００７８】
図１０Ａは、プリント基板９０３上に配置された複数のLEDの底面図である。図１OＢは、軸外照明組立体８０１の他の部分から分離されたレンズの一例を示す図である。図示するように、レンズ９０７は、複数の空所１００１を含んでいる。該空所は、レンズ９０７の各辺の長手方向に沿って発光ダイオード９０５のための空間を提供する。この構成では、取付ブラケット９０１、プリント基板９０３、発光ダイオード９０５およびレンズ９０７によって、ビームスプリッター２１３と回路基板１１１との間の比較的小さな空間に適合した薄型の組立体が形成される。特定の実施形態では、組立体の全体の厚さは約７ｍｍで、軸外照明組立体８０１と回路基板１１１との間の通常の隙間は約５ｍｍとなっている。回路基板１１１の所定領域へ特定角度で光を方向付けることに加えて、レンズ９０７は、また、発光ダイオード９０５およびプリント基板９０３を閉鎖、保護するようになっている。
【００７９】
ある実施形態では、レンズ９０７の各空所１００１は屈折面１００３を有しており、該屈折面は発光ダイオード９０５から屈折面１００３、１００５を通じて光を回路基板１１１上へ方向付けるようになっている。特に、屈折面１００３、１００５へ向かう光は、基板（回路基板１１１）の所定領域へ向けて概ね軸Ｂに沿って或いは平行に屈折し、これによって、検査軸Ａから外れた軸外照明がなされる。図示するように、各空所１００１は、該空所１００１内にLED９０５をしっくりと受容する寸法にて形成されている。屈折面１００３は、プリント基板９０３の下側に係合するレンズ９０７の表面１００５へ向けて傾斜している。１つの実施形態では、屈折面１００３の屈折率は約１．４９である。屈折面１００３、１００５によって方向付けられた光は、一定の照射角度を与える平行な光路に沿って進むか、或いは、位置によって角度が異なる扇形の光路に沿って進むようにできる。ある例では、レンズ９０７は約３ｍｍの厚さを有している。
【００８０】
軸外照明組立体８０１からの光は細い扇形となっている。屈折面１００３、１００５の角度は、光の伝播角度を変更するために修正する、或いは、複数の角度、面および／または曲率を有するように変更することができよう。例えば、発光ダイオード９０５および屈折面１００３は、同心状の部分を有するように或いは湾曲したフレネル状の部分を有するように形成したり、或いは、直線状に、若しくはプリズム状に形成することができよう。各LED９０５からの光の一部であって上方へ進む光は、プリント基板９０３の下側でLED９０５の前方に配設された反射面９０９によって反射される。反射面９０９は、例えば、プリント基板９０３の裸地とすることができよう。他の実施形態では、反射面９０９は、マスク材やインクから形成することができよう。他の特定の実施形態では、反射材料は、裸の銅または金でフラッシュめっきした銅や、金でフラッシュめっきした銅を有した線またはパッドとすることができよう。金でフラッシュめっきした銅では、酸化が防止され反射性能が一定に保たれる。他の実施形態では、反射面９０９は、非導電性フィルム、ビニル、紙またはこうした材料の組合せに独立に適用することができよう。反射面９０９は、例えば、接着剤や感圧性材料によって取着することができよう。或いは、発光ダイオード９０５から発生した迷光は、望ましい場合には、黒化した表面によって吸収するようにできる。
【００８１】
図示する実施形態の軸外照明組立体８０１では、レンズ９０７の屈折面１００３は、鉛直軸Ａに対して約５５°の角度を有している。各発光ダイオード９０５からの光は概ね楕円錐上の形状を有している。こうして、屈折面１００３および反射面９０９へ方向付けられる光は、プリント基板１１１の目的領域または所定領域へ照射されるように適合される。発光ダイオード９０５から発生する迷光は、反射によって方向転換する、或いは、黒化した表面で吸収するようにできる。
【００８２】
当業者には理解されるように、本開示の利益を前提とすると、発光ダイオード９０５を多くの方法で配置することができる。例えば、添付図面では矩形の構成が図示されているが、他の形状の構成であってもよい。１つの例では、LED９０５を収納し環状部材に配置した円形の取付ブラケットを配設してもよく、この構成も本願発明の範囲に含まれる。また、他の例では、取付ブラケット９０１は楕円形状とすることもできよう。然しながら、矩形（例えば、正方形）の軸外照明組立体８０１は、画像を取込む所定領域に光を最適な軸外角度で提供しながら、物理的な大きさを最小とすることができる。
【００８３】
図９を参照すると、発光ダイオード９０５からの扇状の光９１１が回路基板１１１へ方向付けられている。取付ブラケット９０１沿いに配設された発光ダイオード９０５からの扇状の光９１１が、回路基板１１１上に軸外光として照射される。屈折面１００３、１００５からの光および反射面９０９からの光によって、検査軸Ａおよび例えば照明装置２０９からの光に対して所定角度の軸Ｂに略沿った或いは軸Ｂに概ね平行な扇形の光９１１が形成される。半田ペーストまたは回路基板１１１上に堆積する他の物質の不規則面は、軸外照明組立体８０１からの扇形の光９１１によって一層良好に照明される。
【００８４】
１つの実施形態では、発光ダイオード９０５は、ミシガン州デトロイト(Detroit, Michigan)所在の日亜社(NICHIA Corporation)からNo. NASW008Bの型番で市販されており、連続作動中に約２０００ミリカンデラの平均輝度を有した輝度ランクＵ２、Ｖ１のタイプの発光ダイオードである。図示するように、軸外照明組立体８０１は、カメラ２０１、２０３を採用した画像システム１２１上に配設されている。然しながら、図１１に示すように、軸外照明組立体８０１は、１つのカメラ２０１のみを採用した画像システム１２３上に配設することもでき、この構成も本発明の範囲に含まれる。単一のカメラの構成または２つのカメラの構成であっても、制御装置１０３は、回路基板１１１の画像を取込むために、画像システム１２１の動作および／または作用を制御するようになっている。望ましい場合には、ステンシル１０７を照らす第２の軸外照明組立体または代替的軸外照明組立体を設けることもできよう。特に、ビームスプリッター２１３上に軸外照明組立体８０１取付けたのと同様の態様で、軸外照明組立体８０１と同様の軸外照明組立体をビームスプリッター２１５上に設けることができよう。
【００８５】
図１２を参照すると、回路基板の電子パッドに半田を堆積するための方法が参照番号１２００にて指示されている。該ブロック１２０１から開始する。ブロック１２０３に示す余蘊、方法１２００は、基板（例えば、回路基板１１１）をステンシル印刷機へ輸送する（例えば、コンベアシステムによって）ことを含むことができよう。図１を参照すると、回路基板１１１は、コンベアレール１１３、１１５によって印刷機へ輸送される。回路基板１１１が輸送されると、該回路基板は、支持組立体１１７の頂部の印刷ネスト内で画像システム１２１を用いてステンシル１０７に対して正確に位置決めされ、そして、該回路基板を印刷位置に維持すべく支持組立体１１７によって上動させられる。幾つかの例では、プロセスを追跡／同定する目的で、画像システム１２１を用いてバーコードその他の表示要素が基板から読み取られる。
【００８６】
ブロック１２０５に示すように、方法１２００は、印刷作用を行うことを含むことができる。図１を参照すると、印刷操作は、供給ヘッド１０９を下動させてステンシル１０７に係合させ、半田ペースト回路基板１１１上に堆積することを含むことができよう。印刷が完了すると、回路基板１１１および／またはステンシル１０７が検査される。ステンシルは、印刷ネストへの回路基板の給送および排送と同時かつ独立に検査される。
【００８７】
特に、ブロック１２０７に示すように、回路基板１１１（および／またはステンシル１０７）の所定領域が、軸内長波長光によって照明することで撮像される。軸内長波長光は、例えば、既述した軸内長波長光源によって生成することができよう。これと同時または異なるときに、ブロック１２０９に示すように、ある実施形態では、前記所定領域が軸内白色光で照明される。軸内光は、例えば、既述の軸内白色光源によって生成することができよう。これと同時または異なるときに、ブロック１２１１に示すように、前記所定領域が、軸外光によって照明される。軸外光は、既述の軸外光源によって生成することができよう。
【００８８】
ブロック１２１３に示すように、回路基板１１１（および／またはステンシル１０７）が十分に照明されると、カメラ（例えば、２０１、２０３）によって前記所定領域の画像が取込まれる。プロセス１２００は、次いで、ブロック１２１５で終了する。プロセス１２００または同様のプロセスの全ての実施形態が、白色光および／または軸外光による照明を含んでいるわけではないことは理解されよう。
【００８９】
ある実施形態では、回路基板１１１またはステンシル１０７の次の所定領域を撮像するようにできる。回路基板１１１上の複数の所定領域を撮像するために、画像システム１２１を第１の所定領域から第２の所定領域へ移動することが含まれよう。制御装置１０３による制御の下で、画像システム１２１が、例えば、検査目的で画像を取込むために、他の所定領域へ順次移動するようにできる。他の実施形態では、前記方法は、回路基板１１１の画像の取り込みに代えて或いは回路基板の画像の取り込みに加えて、ステンシル１０７の所定領域の画像の取込みを含むことができよう。
【００９０】
１つの実施形態では、画像システム１２１および／または制御装置１０３は、閾値に基づいくコントラスト識別方法を実施するために用いることができよう。該方法では、取り込み画像中の局所輝度レベルが閾値と比較される。輝度レベルが、閾値レベルよりも高ければ、画像システム１２１および／または制御装置１０３は、この位置には半田ペーストの堆積物がないと判断する。輝度レベルが閾値レベルよりも低い場合には、画像システム１２１および／または制御装置１０３は、この位置に半田ペーストの堆積物があると判断する。こうした方法は、従来公知となっている。
【００９１】
１つの実施形態では、画像システム１２１および／または制御装置１０３は、プリンス(Prince)に付与された米国特許第6738505号「基板上の半田ペーストの堆積物を検知するための方法および装置」に開示の方法のようなテクスチャーベースの認識方法を実施するために用いることができよう。該米国特許は、本出願人に譲渡され、また本願と一体をなすものとして参照する。やはり本出願人に譲渡され、また本願と一体をなすものとして参照するプリンス(Prince)に付与された米国特許第6891967号「印刷された半田ペーストの欠陥を検知するためのシステムおよび方法」は、米国特許第6738505の技術を更に進めている。特に、これらの特許は、半田ペーストが適正に所定領域、例えばプリント基板上に配置された銅製接触パッドに堆積されているか否かを判別するためのテクスチャーベースの認識技術を教示している。
【００９２】
図１３を参照すると、１つの実施形態では、ステンシル印刷機１００は、物質１３０３が配置された基板１３０１を検査する。基板１３０１は、プリント基板（例えば、回路基板１１１）、ウエハーまたは同様の平坦な表面を具現化し、物質１３０３は、半田ペースト、接着剤、カプセル材料、アンダーフィル材料のような種々の材料、および、プリント基板またはウエハー上に電子素子を取着するのに適当な他の組立材料を具現化している。図１４Ａ、１４Ｂを参照すると、基板１３０１は、関心領域１４０１および接触領域１４０３を有している。基板１３０１は、更に、例えば、基板１３０１上の構成要素を相互接続するために用いられる配線１４０５およびビア１４０７を有することができる。図１４Ａは、接触領域１４０３に物質が堆積していない基板１３０１を示している。図１４Ｂは、例えば、接触領域１４０３上に分配された半田ペーストの堆積物のような物質１３０３を有した基板１３０１を示している。基板１３０１上で、接触領域１４０３は、関心領域１４０１を横断して分散している。
【００９３】
図１４Ｂは、特に、接触領域１４０３に対する物質１３０３の堆積物のずれを示している。図示するように、物質１３０３の堆積物（例えば、半田ペーストの堆積物）は、特に、接触領域１４０３に接触している。良好な電気的接触を確実にし、かつ、隣接する接触領域、例えば銅製接触パッド間の架橋を防止するために、物質１３０３の堆積物は、特定の公差内で各接触領域１４０３に対して位置決めされなければならない。コントラスト認識方法および／または既述したようなテクスチャー認識方法は、接触領域１４０３上の物質１３０３の堆積物のずれを検し、その結果、基板１３０１の生産量が一般的に改善される。接触領域１４０３に非反射性または低反射性皮膜がなされている状況では、こうしたコントラスト認識方法は、長波長照明を用いた場合、一層効果的である。
【００９４】
図１３を参照すると、１つの実施形態では、半田ペーストの検査方法は、物質１３０３が堆積した基板１３０１の画像を取込むために画像システム１２１の使用を含んでいる。画像システム１２１は、適当なデジタル通信ポートまたは専用のフレーム取込み器１３０７へリアルタイム信号１３０５を送信するようにできる。前記デジタルポートは、USB、イーサーネットまたはファイヤワイヤ(IEEE 1394)のような公知のタイプとすることができよう。リアルタイム信号１３０５は、物質１３０３が堆積している基板１３０１の画像に対応している。信号を受信すると、前記ポートまたはフレーム取込み器１３０７は、画像データ１３０９を生成し、モニター１３１１上に表示するようにできよう。１つの実施形態では、画像データ１３０９は所定数の画素に分割され、該画素の各々が、０から２５５階調レベルの輝度を有している。半田ペーストの堆積物が存在するか否かを検知するために、前記輝度を１または複数の閾値と比較するようにできよう。１つの実施形態では、信号１３０５は、基板１３０１および該基板上に堆積した物質１３０３のリアルタイム画像信号を示している。ある実施形態では、画像は、ローカルメモリ（例えばRAM）に格納され、そして、要求に応じて制御装置１０３へ伝送されるようにできよう。
【００９５】
前記ポートまたはフレーム取込み器１３０７は、プロセッサー１３１３を含んだ制御装置１０３に電気的に接続するようにできよう。プロセッサー１３１３は、物質１３０３の画像データ１３０９のテクスチャーおよび／またはコントラストの統計的変動を演算するようにできる。こうした物質１３０３の画像データ１３０９のテクスチャーおよび／またはコントラストの統計的変動は、基板１３０１上の物質のない背景の相対的輝度とは独立に演算されよう。これによって、プロセッサー１３１３は、基板１３０１上の物質１３０３の位置が判別可能となり、該物質１３０３の位置を望ましい位置と比較可能となる。１つの実施形態では、物質１３０３の望ましい位置と実際の位置の間の比較によって、所定の閾値を超過する位置ずれが明らかとなると、プロセッサー１３１３は、誤差を低減または除去する適応方法で応答したり、該基板を排除したり、プロセスを停止したり、該制御装置を通じて警告を発したりするようにできよう。
【００９６】
制御装置１０３は、ステンシル１０７と基板１３０１との位置決め並びに印刷工程に関連した他の動作を容易にするために、ステンシル印刷機１００の駆動モータ１３１５に電気的に接続することができよう。制御装置１０３は、ステンシル印刷機１００の駆動モータ１３１５、画像システム１２１、フレーム取込み器１３０７およびプロセッサー１３１３を含む制御ループ１３１７の一部とすることができよう。物質１３０３の堆積物の位置ずれに応答する適用方法の一部として、制御装置１０３は、ステンシル１０７の位置決めを調節する信号を送出するようにできよう。
【００９７】
更に他の実施形態では、ステンシル１０７および／または回路基板１１１は、ステンシルおよび基板各々の画像を取込むために、画像システム１２１に対して移動するようにできよう。例えば、ステンシル１０７は、印刷ネストから静止している画像システム１２１の上側または下側へ移動させることができよう。同様に、回路基板１１１は、画像システム１２１の上側または下側へ移動させることができよう。次いで、画像システム１２１のカメラ（例えば、カメラ２０１）が、ステンシル１０７および／または回路基板１１１の画像を取込むようにできる。
【００９８】
更に他の実施形態では、画像システム１２１は、半田ペースト、接着剤、カプセル材料、アンダーフィル材料のような粘性または半粘性材料や、印刷回路基板のような基板上に他の組立材料を供給するように構成されているディスペンサー内に配設することができよう。こうしたディスペンサーは、スピードラインテクノロジー社(Speedline Technologies, Inc.)からキャメロット(CAMALOT)の商標名で市販されているタイプのものとすることができよう。
【００９９】
種々の実施形態では、長波長照明を用いることによって、回路基板上の半田ペーストの堆積物検査を改善するために、閾値に基づくコントラスト認識技術を用いることができよう。長波長照明は、特に、パッドが非反射性または低反射性皮膜でコーティングされている回路基板上の半田ペーストの堆積物の検査に有効である。こうした状況で長波長照明を用いることによって、長波長光は、非反射性または低反射性皮膜が存在しないかの如く、非反射性または低反射性皮膜を貫通し、そしてカメラへ向けて反射する。これによって、閾値に基づく画像技術が適性に機能するようになる。
【０１００】
既述の説明から、本発明の画像システム１２１は、コントラスト認識方法および／またはテクスチャー認識方法を実施するのに要求される種々の条件下で、効果的なリアルタイム閉ループ制御を提供しながら、均一に照明された画像を取込むのに特に適していることは明らかであろう。また、長波長光は、基板上で用いられるであろう非反射性または低反射性皮膜を貫通するので、照明システム１２１は、特に、こうした皮膜を有した基板上の物質の堆積を分析するのに有効であろう。
【０１０１】
白色光照明を長波長照明に加えることによって、長波長照明のみを用いて取込んだ画像と比較して画像の鮮鋭度が改善されることは理解されよう。こうした鮮鋭度の改善によって、画像システムは回路基板とステンシルとの位置決め、テクスチャーベースのペースト検知および／またはバーコードの読み取りのような精密さが要求される操作が実行可能となろう。
【０１０２】
また、長波長照明に軸外照明を加えることによって、特に、半田ペーストの堆積物が理想的な形態でないような状況で、二次元テクスチャーベースの半田ペースト検査のロバスト性が改善されることは理解されよう。軸外照明組立体は、特に、こうした欠陥を撮像する性能を改善するように構成されている。不良な半田ペーストの堆積物の形成は、通常、チェックされなければ最終的に重大な回路基板の欠陥につながるであろう重大な欠陥および傾向の存在を示している。
【０１０３】
特定の実施形態を参照して本発明を示しまた説明したが、特許請求の範囲に規定される本発明の範囲から逸脱することなく、その形態および詳細について、種々の変更が可能であることは当業者の当然とするところである。
【符号の説明】
【０１０４】
１００    ステンシル印刷機
１０１    フレーム
１０３    制御装置
１０５    キャビネット
１０７    ステンシル
１０９    供給ヘッド
１１１    回路基板
１１３    レール
１１５    レール
１１７    支持組立体
１１９    半田ペーストカートリッジ
１２１    画像システム
２０１    カメラ
２０３    カメラ
２０５    レンズ組立体
２０７    レンズ組立体
２０９    照明装置
２１１    照明装置
２１３    ビームスプリッター
２１５    ビームスプリッター
４００    照明装置
４０１Ａ    光源
４０１Ｂ    光源
４０３    プリント基板
４０５    デフューザー
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【国際調査報告】
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