專(zhuān)利名稱(chēng)：光學(xué)檢測(cè)印刷電路板的裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于印刷電路板光學(xué)檢測(cè)的裝置及其方法，尤指一種應(yīng)用光學(xué)原理用以檢測(cè)電子元件安裝于印刷電路板的制程中，任一階段的印刷電路板、安裝其上電子元件及前述兩者間的接著是否有缺點(diǎn)等的裝置與其檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
在制造業(yè)界的產(chǎn)品品質(zhì)檢測(cè)工作方面，目前為改善其速度與績(jī)效，光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)己逐漸取代原有的人工目視檢測(cè)。因光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)可將復(fù)雜的影像畫(huà)面轉(zhuǎn)換成判讀信息，借助微處理器以比對(duì)有無(wú)缺點(diǎn)，不但避免了人類(lèi)疲倦與出錯(cuò)的問(wèn)題，并可提高其檢測(cè)精確度，且能因其快速的檢測(cè)而提高全制程的產(chǎn)制效率。在電子產(chǎn)業(yè)中，光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)己被廣泛應(yīng)用，如半導(dǎo)體制程中用來(lái)尋找細(xì)微的塵埃粒子，執(zhí)行精確的定位，印刷電路板組裝檢測(cè)缺件、空焊等。對(duì)于從事電路板組裝生產(chǎn)的業(yè)者而言，皆希望產(chǎn)品的制程能達(dá)到高品質(zhì)高效率的目標(biāo)。在產(chǎn)品短、小、輕、薄及積體化的必然趨勢(shì)下，必須將機(jī)板布線密度增加，取消測(cè)試點(diǎn)，并把電子元件體積縮小，以符合需求。在此大環(huán)境改變下，傳統(tǒng)目視檢測(cè)及ICT的探針檢測(cè)均將因其不穩(wěn)定的攔檢率及較低的覆蓋率而愈來(lái)愈不合用。面對(duì)短小輕薄而造成的測(cè)試?yán)щy，發(fā)展其它精密的檢測(cè)技術(shù)，以彌補(bǔ)傳統(tǒng)方法的不足乃成為當(dāng)務(wù)之急。由于固態(tài)照相機(jī)分辨率及計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度的大幅提升，以數(shù)字影像為基底的視覺(jué)系統(tǒng)配合精密的機(jī)構(gòu)定位，及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫(kù)而設(shè)計(jì)的PCB機(jī)板自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)機(jī)(AOI System，Automated OpticalInspection System)已逐漸導(dǎo)入電子產(chǎn)業(yè)的高速生產(chǎn)線，以快速地量測(cè)制程中各類(lèi)特性，找出不良的問(wèn)題點(diǎn)，諸如缺料、錯(cuò)件、偏移、短路、斷路等瑕疵。通常此系統(tǒng)皆可取代生產(chǎn)線中的目視檢測(cè)員，可以一天24小時(shí)快速執(zhí)行測(cè)試，不會(huì)因?yàn)榫氲?，?dǎo)致疏漏，并節(jié)省人工成本，同時(shí)亦因此系統(tǒng)擁有統(tǒng)計(jì)控管的功能，可將故障統(tǒng)計(jì)分析的數(shù)據(jù)資料提供給制造者參考，達(dá)到品質(zhì)控管的功能，提升良率，進(jìn)而減少生產(chǎn)成本及提高生產(chǎn)效率。為適應(yīng)電路板日新月異的發(fā)展及類(lèi)似安裝表面黏著元件于其上的制程等的品管檢測(cè)需求，AOI的測(cè)試功能必需非常完整，三度空間立體檢測(cè)功能已是必須具備的條件之一，以期與高度有關(guān)的檢測(cè)結(jié)果亦能精確可靠。采用多具電荷耦合裝置(CCD)攝影機(jī)可從多角度拍攝的AOI系統(tǒng)，可進(jìn)一步提升檢測(cè)覆蓋率，已成為業(yè)界檢測(cè)上必須的作法。以AOI測(cè)試并不須要使用治具，故可省下治具購(gòu)制費(fèi)用，亦不需因等待治具，而無(wú)謂浪費(fèi)寶貴時(shí)間，可即刻展開(kāi)生產(chǎn)，不只制造業(yè)重視，客戶也開(kāi)始指定制造廠商必須使用該類(lèi)裝置在其產(chǎn)品線上，以提升出貨良率。展望未來(lái)的需求面與應(yīng)用領(lǐng)域定然更為擴(kuò)大，AOI的制造廠商紛紛為提供更完整的測(cè)試設(shè)備產(chǎn)品線給既有的ICT探針檢測(cè)客戶群，及運(yùn)用與AOI類(lèi)似的技術(shù)以開(kāi)發(fā)其它應(yīng)用領(lǐng)域新產(chǎn)品給潛在的新客戶，而亟思改進(jìn)。當(dāng)然，可期待的短期目標(biāo)則為研發(fā)全新高速高照明取像的AOI檢測(cè)設(shè)備，以進(jìn)一步提升其效益。
如前所述，要制造一臺(tái)AOI檢測(cè)機(jī)并不困難，真正困難的是如何設(shè)計(jì)與制造出具有更佳效能的AOI檢測(cè)機(jī)。一般說(shuō)來(lái)，制造AOI檢測(cè)機(jī)的各項(xiàng)重要組件如雙速及四速的電荷耦合裝置攝影機(jī)、攝影機(jī)鏡片、二/三軸移動(dòng)平臺(tái)、影像擷取卡等皆可由業(yè)界提供品質(zhì)足敷所需的產(chǎn)品。而其中的關(guān)鍵組件則為AOI檢測(cè)機(jī)的照明系統(tǒng)，為改善其功效，產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造廠商可說(shuō)費(fèi)盡苦心。大部分的AOI檢測(cè)機(jī)制造商會(huì)使用高亮度的發(fā)光二極管于該機(jī)的照明系統(tǒng)，譬如SONY/VARIA、Teradyne、OMROM、MVP、HP/MVT、Samsung及LG等。目前據(jù)知只有Orbotech使用氙氣閃光燈，而SAKI則使用螢光照明器。目前現(xiàn)有的大多數(shù)使用發(fā)光二極管的照明系統(tǒng)單體皆可于如CCS公司等廠商處購(gòu)得。如按照照明方式區(qū)分，上述使用發(fā)光二極管的照明系統(tǒng)單體包括直接照明方式的Low Angle Systems、Bar Systems、Convergent-beam Systems及間接照明方式的Flat Ring Systems、Low AngleSystems，逆光照明方式的Back Light Systems、Line Systems及同軸照明方式的Coaxial Systems以及特殊照明方式的Collimated-light opticalunits等。
受限于攝影的傳感器尺寸大小，要達(dá)到一20毫米的分辨率，每視野的檢測(cè)區(qū)域僅能介于12×9平方毫米與24×18平方毫米之間。光照越明亮，則視野的深度才可越大。前述照明系統(tǒng)的績(jī)效取決于如何將所有可用的光聚焦于一點(diǎn)上。每一種市售商用產(chǎn)品僅提供單一照明方式，不論其為直接、擴(kuò)散、低角度、還是環(huán)罩的(ambient)照明方式。綜合使用不同的照明方式是可能的，但卻會(huì)增加照具所占空間與同步控制的困難度。AOI檢測(cè)機(jī)的制造商紛紛研發(fā)具更佳效果的照明系統(tǒng)，目前已具可整合照明控制能力至分區(qū)的程度以試圖滿足照明控制的多樣性。為達(dá)成環(huán)繞目標(biāo)的均一的照明條件，特別是在一較近的距離，光的擴(kuò)散器常被使用，但是如此一來(lái)光的輸出則相對(duì)的減弱了。運(yùn)用上述光擴(kuò)散器原理的實(shí)例如圖1所示的平面環(huán)狀系統(tǒng)1。為使所有的發(fā)光二極管均朝向照射目標(biāo)，如圖2中一種圓頂狀結(jié)構(gòu)的裝置2被使用，但也有發(fā)光二極管放置密度低及工作距離短的缺點(diǎn)。為在有限空間內(nèi)得到最大的密度，一種多層面或甚至是C型的彈性基底被使用以形成一立體的環(huán)狀空間照明，但其缺點(diǎn)為光無(wú)法聚焦于一點(diǎn)，一種使用此方法具多層面呈傘狀構(gòu)型的照明系統(tǒng)3如圖3所示。
如何創(chuàng)造可發(fā)出高照度、均衡的光線且可集中于一甚小區(qū)域的AOI檢測(cè)機(jī)照明系統(tǒng)以進(jìn)一步改善其檢測(cè)功能是目前該業(yè)界共同追求的理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺陷，提供一種光學(xué)檢測(cè)印刷電路板的裝置與方法，用于如印刷電路板電子元件安裝制程中的任一階段，以快速發(fā)現(xiàn)并紀(jì)錄該印刷電路板于安裝電子元件過(guò)程以至于完成后是否有任何的缺點(diǎn)，并可予以統(tǒng)計(jì)做成紀(jì)錄，以改進(jìn)制程的品管，并可適應(yīng)其快速檢測(cè)以提高該制程的生產(chǎn)績(jī)效。
本發(fā)明的另一目的為提供一種用于印刷電路板檢測(cè)的裝置，其包含一照明系統(tǒng)，具一平板型印刷電路板、數(shù)個(gè)發(fā)光元件以平面陣列方式密集分布及連結(jié)于該平板型印刷電路板上，并可按距離該照明系統(tǒng)一參考中心點(diǎn)遠(yuǎn)近區(qū)分為至少一區(qū)域，一控制系統(tǒng)，連接于該照明系統(tǒng)，其中該照明系統(tǒng)的該數(shù)個(gè)發(fā)光元件可由該控制系統(tǒng)選擇任意個(gè)至少一區(qū)域及全體兩者的一發(fā)光以照明，以及一平面狀透鏡系統(tǒng)，具至少一平面狀透鏡置于該照明系統(tǒng)前并與之緊密連結(jié)，以聚集該數(shù)個(gè)發(fā)光元件所發(fā)的光至該印刷電路板上任一位置。
根據(jù)上述的裝置，該數(shù)個(gè)發(fā)光元件為發(fā)光二極管。
根據(jù)上述的裝置，該平面狀透鏡為一菲涅爾透鏡。
根據(jù)上述的裝置，該裝置進(jìn)一步包含一攝影機(jī)系統(tǒng)，具至少一攝影機(jī)以接收自該印刷電路板上所反射的該等數(shù)個(gè)發(fā)光元件所發(fā)的光。
根據(jù)上述的裝置，該至少一攝影機(jī)分別安裝于該照明系統(tǒng)的該參考中心點(diǎn)正后方及分別與該參考中心點(diǎn)等距的至少一位置的正后方，且該至少一攝影機(jī)連接于該照明系統(tǒng)。
根據(jù)上述的裝置，該至少一區(qū)域可依與該照明系統(tǒng)的該參考中心點(diǎn)間距離區(qū)分為一中央?yún)^(qū)及至少一周邊區(qū)。
根據(jù)上述的裝置，該至少一區(qū)域除該中央?yún)^(qū)外，其余周邊區(qū)中的任一可進(jìn)一步包含依距離該照明系統(tǒng)的該中心點(diǎn)遠(yuǎn)近及方向所劃分的至少一區(qū)域。
根據(jù)上述的裝置，該控制系統(tǒng)以控制該至少一區(qū)域中的該數(shù)個(gè)發(fā)光元件中的任一為發(fā)光與不發(fā)光兩者之一及該攝影機(jī)系統(tǒng)的該至少一攝影機(jī)中的任一為啟動(dòng)與不啟動(dòng)兩者之一以控制該照明系統(tǒng)照射于該具組件印刷電路板上任一位置的一照明條件組合包括投射方向、角度、照度及于該至少一區(qū)域至少有一區(qū)域具一個(gè)以上的發(fā)光元件發(fā)光時(shí)，由該至少一攝影機(jī)中選擇至少一鄰接于該發(fā)光區(qū)域的攝影機(jī)以紀(jì)錄該照明系統(tǒng)照射于以該位置為中心一特定范圍的影像。
根據(jù)上述的裝置，該特定范圍大小取決于該攝影機(jī)的一傳感器的尺寸與檢測(cè)分辨率的需求。
根據(jù)上述的裝置，該裝置進(jìn)一步包含一顯示器系統(tǒng)具至少一顯示器，以將該影像顯示于一顯示屏上。
根據(jù)上述的裝置，該裝置進(jìn)一步包含至少一微處理器系統(tǒng)，以將該影像與該特定范圍一無(wú)缺點(diǎn)的影像記錄做一比較以決定是否有差異并予記錄。
根據(jù)上述的裝置，該印刷電路板是指一安裝電子元件制程中任一階段的印刷電路板。
本發(fā)明的另一目的為提供使用一具一在平面上按至少一區(qū)域密集排列數(shù)個(gè)發(fā)光二極管與一個(gè)以上平面狀透鏡組成的照明系統(tǒng)、一由至少一攝影機(jī)組成的攝影機(jī)系統(tǒng)、一控制系統(tǒng)、一具至少一微處理器的微處理器系統(tǒng)及一具至少一顯示器的顯示系統(tǒng)的裝置以檢測(cè)一印刷電路板的方法，其方法包含下列步驟(a)選擇該印刷電路板上某一位置；(b)適應(yīng)以該位置為中心一特定范圍內(nèi)該印刷電路板構(gòu)型設(shè)定一照明條件組合包括投射方向、角度、照度；(c)運(yùn)用該控制系統(tǒng)使該照明系統(tǒng)的該數(shù)個(gè)區(qū)域中至少一個(gè)以上區(qū)域有一個(gè)以上的該發(fā)光二極管發(fā)光，并經(jīng)該照明系統(tǒng)的該平面狀透鏡以將所產(chǎn)生的光聚集于該選擇的位置，以產(chǎn)生該設(shè)定的該照明條件于該選擇的位置；(d)適應(yīng)該選擇位置的照明，于該至少一區(qū)域至少有一區(qū)域有一個(gè)以上的該發(fā)光元件發(fā)光時(shí)，運(yùn)用該控制系統(tǒng)由該至少一攝影機(jī)中啟動(dòng)至少一鄰接于任一發(fā)光區(qū)域的攝影機(jī)以紀(jì)錄該照明系統(tǒng)照射于該任一位置的攝影影像；(e)適應(yīng)該選擇位置的照明，將該等啟動(dòng)攝影機(jī)對(duì)該選擇位置的該攝影影像顯示于該顯示系統(tǒng)的一顯示屏上；以及(f)自該微處理器系統(tǒng)將該選擇位置一正確比對(duì)用的影像紀(jì)錄取出，并與該攝影影像比較，以決定是否有差異存在；(g)將該選擇位置該攝影影像與比較結(jié)果是否有差異，紀(jì)錄于該微處理器系統(tǒng)。
根據(jù)上述的方法，該攝影機(jī)系統(tǒng)具至少一攝影機(jī)，分別安裝于該照明系統(tǒng)的一參考中心點(diǎn)正后方及分別與該參考中心點(diǎn)等距的至少一位置的正后方。
根據(jù)上述的方法，該數(shù)個(gè)區(qū)域可依與該照明系統(tǒng)的該參考中心點(diǎn)距離區(qū)分為一中央?yún)^(qū)及至少一周邊區(qū)。
根據(jù)上述的方法，該數(shù)個(gè)區(qū)域除該中央?yún)^(qū)外，其余周邊區(qū)中的任一可進(jìn)一步包含依距離該照明系統(tǒng)的該中心點(diǎn)遠(yuǎn)近及方向所劃分的至少一區(qū)域。
根據(jù)上述的方法，該步驟(b)中該特定范圍大小取決于該攝影機(jī)的一傳感器的尺寸與檢測(cè)分辨率的需求。
根據(jù)上述的方法，該步驟(c)中該平面狀透鏡為一菲涅爾透鏡，裝置于該數(shù)個(gè)發(fā)光二極管前并與之緊密連結(jié)，以聚集該數(shù)個(gè)發(fā)光二極管所發(fā)的光至該印刷電路板上的任一位置。
根據(jù)上述的方法，該印刷電路板是指一安裝電子元件制程中任一階段的印刷電路板。


圖1為自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)機(jī)照明系統(tǒng)的平面環(huán)狀系統(tǒng)示意圖；圖2為自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)機(jī)照明系統(tǒng)的圓頂狀結(jié)構(gòu)系統(tǒng)示意圖；圖3為自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)機(jī)照明系統(tǒng)的傘狀結(jié)構(gòu)系統(tǒng)示意圖；圖4菲涅爾透鏡及其聚焦于一點(diǎn)的光學(xué)原理示意圖；圖5為本發(fā)明較佳實(shí)施例的一種檢測(cè)裝置的概要架構(gòu)圖；圖6為本發(fā)明較佳實(shí)施例的一種檢測(cè)裝置的示意圖。
圖中符號(hào)說(shuō)明1 自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)機(jī)照明系統(tǒng)的平面環(huán)狀系統(tǒng)2 自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)機(jī)照明系統(tǒng)的圓頂狀結(jié)構(gòu)系統(tǒng)3 自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)機(jī)照明系統(tǒng)的傘狀結(jié)構(gòu)系統(tǒng)10照明系統(tǒng)101 平板型印刷電路板102 以平面陣列方式密集分布數(shù)個(gè)發(fā)光二極管20平面透鏡系統(tǒng)201 一普通透鏡扁平化為一菲涅爾透鏡之前202 一普通透鏡扁平化為一菲涅爾透鏡之后30照明系統(tǒng)一參考中心點(diǎn)40檢測(cè)目標(biāo)50攝影機(jī)系統(tǒng)具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。
請(qǐng)參見(jiàn)圖4，本發(fā)明的關(guān)鍵核心為一菲涅爾透鏡202的運(yùn)用，其為一透明的光學(xué)物質(zhì)平面，其可聚集平行光于一點(diǎn)，正如一普通的凸透鏡一般。其構(gòu)造原理可想象為將一普通的凸透鏡201扁平化為一菲涅爾透鏡202，可提供一高照度、均衡的光線且可集中于一甚小區(qū)域。一運(yùn)用菲涅爾透鏡202的照明系統(tǒng)，不但可用于改進(jìn)AOI檢測(cè)機(jī)的檢測(cè)精度與取像速度，亦可使用于其它需被光學(xué)照明，用以比對(duì)受檢測(cè)物品表面是否有缺點(diǎn)的類(lèi)似用途上；除印刷電路板外，例如電子元件(如二極管)本身的瑕疵檢測(cè)、或集成電路(如芯片等)的瑕疵檢測(cè)皆是。
請(qǐng)參見(jiàn)圖5，為本發(fā)明的較佳實(shí)施例的一種檢測(cè)裝置的概要架構(gòu)。本發(fā)明的主要系統(tǒng)架構(gòu)由一照明系統(tǒng)10，一控制系統(tǒng)(圖中未顯示)與一平面狀透鏡系統(tǒng)20所構(gòu)成，該照明系統(tǒng)10由一平板型印刷電路板101、數(shù)個(gè)發(fā)光二極管102以平面陣列方式密集分布及連結(jié)于該平板型印刷電路板101上，并可按距離該照明系統(tǒng)一參考中心點(diǎn)30遠(yuǎn)近區(qū)分為數(shù)個(gè)區(qū)域，該控制系統(tǒng)連接于該照明系統(tǒng)10，其中該照明系統(tǒng)10的該數(shù)個(gè)發(fā)光二極管102可由該控制系統(tǒng)選擇任意個(gè)該數(shù)個(gè)區(qū)域及全體兩者之一發(fā)光以照明，以及一平面狀透鏡系統(tǒng)20，具至少一平面狀透鏡置于該照明系統(tǒng)10前并與之緊密連結(jié)，以聚集該數(shù)個(gè)發(fā)光二極管102所發(fā)的光至該印刷電路板上檢測(cè)目標(biāo)40上的任一位置。
請(qǐng)?jiān)賲㈤唸D6，其中該裝置進(jìn)一步包含一攝影機(jī)系統(tǒng)50，具至少一攝影機(jī)以接收自該檢測(cè)目標(biāo)40譬如一印刷電路板上所反射的該等數(shù)個(gè)發(fā)光二極管102所發(fā)的光。該至少一攝影機(jī)，分別安裝于該照明系統(tǒng)的該參考中心點(diǎn)30正后方及分別與該參考中心點(diǎn)30等距的至少一位置的正后方。該至少一區(qū)域可依與該照明系統(tǒng)10的該參考中心點(diǎn)30間距離區(qū)分為一中央?yún)^(qū)及至少一周邊區(qū)。該至少一區(qū)域除該中央?yún)^(qū)外，其余周邊區(qū)中的任一可進(jìn)一步包含依距離該照明系統(tǒng)10的該參考中心點(diǎn)30遠(yuǎn)近及方向所劃分的至少一區(qū)域。該控制系統(tǒng)以控制該至少一區(qū)域中的該數(shù)個(gè)發(fā)光二極管102中的任一為發(fā)光與不發(fā)光兩者之一及該攝影機(jī)系統(tǒng)50的該至少一攝影機(jī)中的任一為啟動(dòng)與不啟動(dòng)兩者之一以控制該照明系統(tǒng)10照射于該檢測(cè)目標(biāo)40譬如一印刷電路板上任一位置的一照明條件組合包括投射方向、角度、照度及于該至少一區(qū)域至少有一區(qū)域具一個(gè)以上的發(fā)光二極管102為發(fā)光時(shí)，由該至少一攝影機(jī)中選擇至少一攝影機(jī)以紀(jì)錄該照明系統(tǒng)10照射于以該檢測(cè)目標(biāo)40的該位置為中心一特定范圍的影像。該特定范圍大小取決于該攝影機(jī)的一傳感器的尺寸與檢測(cè)分辨率的需求。該裝置進(jìn)一步包含一顯示器系統(tǒng)具至少一顯示器，以將該影像顯示于一顯示屏上。并包含一微處理器系統(tǒng)具一個(gè)以上微處理器，以將該影像與該特定范圍一參考影像的紀(jì)錄做一比較以決定是否有差異并予記錄。該檢測(cè)目標(biāo)40所稱(chēng)的印刷電路板是指一安裝電子元件制程中任一階段的印刷電路板。
請(qǐng)?jiān)賲㈤唸D5與圖6，本發(fā)明亦提供使用一具有一組連接在平板型印刷電路板101上按至少一區(qū)域密集排列的數(shù)個(gè)發(fā)光二極管102組成的照明系統(tǒng)10、一個(gè)以上平面狀透鏡組成的平面狀透鏡系統(tǒng)20、一由至少一攝影機(jī)組成的攝影機(jī)系統(tǒng)50、一控制系統(tǒng)、一包含至少一微處理器的微處理器系統(tǒng)及一包含至少一顯示器的顯示器系統(tǒng)的裝置以檢測(cè)一目標(biāo)40譬如一印刷電路板的方法，其方法首先將選擇該檢測(cè)目標(biāo)40譬如一印刷電路板上某一位置，而后則適應(yīng)以該位置為參考中心一特定范圍內(nèi)該印刷電路板的構(gòu)型設(shè)定一照明條件組合包括投射方向、角度、照度，并運(yùn)用該控制系統(tǒng)使該照明系統(tǒng)10的該至少一區(qū)域中至少一個(gè)以上區(qū)域有一個(gè)以上的該發(fā)光二極管102發(fā)光，并經(jīng)該照明系統(tǒng)10的該平面狀透鏡20以將所產(chǎn)生的光聚集于該選擇的位置，以產(chǎn)生該設(shè)定的照明條件組合于該選擇的位置，之后重復(fù)適應(yīng)該選擇位置的照明，于該至少一區(qū)域至少有一區(qū)域有一個(gè)以上的該發(fā)光二極管102為發(fā)光時(shí)，運(yùn)用該控制系統(tǒng)由該攝影機(jī)系統(tǒng)50中啟動(dòng)至少一攝影機(jī)以紀(jì)錄該照明系統(tǒng)10照射于該任一位置的攝影影像，且將該等啟動(dòng)攝影機(jī)50對(duì)該選擇位置的該攝影影像顯示于該顯示系統(tǒng)的一顯示屏上，之后并自該微處理器系統(tǒng)將該選擇位置一正確的參考影像紀(jì)錄取出，并與該攝影影像比較，以決定是否有差異存在，最后并將該選擇位置該攝影影像與比較結(jié)果是否有差異紀(jì)錄于該微處理器系統(tǒng)。該攝影機(jī)系統(tǒng)50分別安裝于該照明系統(tǒng)10的一參考中心點(diǎn)30正后方及分別與該參考中心點(diǎn)30等距的至少一位置的正后方。該至少一區(qū)域可依與該照明系統(tǒng)10的該參考中心點(diǎn)30距離區(qū)分為一中央?yún)^(qū)及至少一周邊區(qū)。該至少一區(qū)域除該中央?yún)^(qū)外，其余周邊區(qū)中的任一可進(jìn)一步包含依距離該照明系統(tǒng)10的該參考中心點(diǎn)30遠(yuǎn)近及方向所劃分的至少一區(qū)域。該方法中該特定范圍大小取決于該攝影機(jī)50的一傳感器的尺寸與檢測(cè)分辨率的需求。其中該平面狀透鏡20為一菲涅爾透鏡，裝置于該數(shù)個(gè)發(fā)光二極管102前并與之緊密連結(jié)，以聚集該數(shù)個(gè)發(fā)光二極管102所發(fā)的光至該檢測(cè)目標(biāo)40譬如一印刷電路板上的任一位置。該印刷電路板是指一安裝電子元件制程中任一階段的印刷電路板。
綜上所述，如圖5、圖6所示，由于本發(fā)明的光學(xué)檢測(cè)裝置使用一連接于一平面狀印刷電路板101上成平面陣列狀密集分布的數(shù)個(gè)發(fā)光二極管102并通過(guò)一與之連接的控制系統(tǒng)以控制其分成至少一區(qū)域甚至可區(qū)分至單一發(fā)光二極管呈現(xiàn)發(fā)光與不發(fā)光狀態(tài)，并通過(guò)一位于該等發(fā)光二極管102前方并與之緊密連接的平面狀透鏡系統(tǒng)20譬如一菲涅爾透鏡以聚集該等發(fā)光二極管102所發(fā)的光至被檢測(cè)目標(biāo)40譬如一具組件的印刷電路板表面上任一位置，故本裝置可產(chǎn)生高照度、聚集于一小區(qū)且均勻的照明，不但可設(shè)定檢測(cè)目標(biāo)任一選定位置的照明條件，并可以較深的取像視野深度，獲得更清晰的影像，且可通過(guò)顯示系統(tǒng)顯示該攝影影像并借助微處理器系統(tǒng)與參考影像紀(jì)錄比對(duì)以發(fā)現(xiàn)并紀(jì)錄該受檢處所有無(wú)差異，并可予以記錄于該微處理器系統(tǒng)，以資存查。
本發(fā)明已改善以往現(xiàn)有技術(shù)光度不均勻、不夠強(qiáng)或發(fā)光二極管分布不夠密集等諸多缺點(diǎn)，不但可用于安裝電子元件于印刷電路板上的制程中任一階段，以檢測(cè)印刷電路板及其上組件有否暇疵，諸如錯(cuò)件、漏裝、安裝不牢固等，并可用于其它須光學(xué)檢測(cè)表面的物品上，如芯片上塵埃粒子的檢測(cè)等。
權(quán)利要求
1.一種檢測(cè)印刷電路板的裝置，其特征在于，包含一照明系統(tǒng)，具一平板型印刷電路板、數(shù)個(gè)發(fā)光元件以平面陣列方式密集分布及連結(jié)于該平板型印刷電路板上，并可按距離該照明系統(tǒng)一參考中心點(diǎn)遠(yuǎn)近區(qū)分為至少一區(qū)域；一控制系統(tǒng)，連接于該照明系統(tǒng)，其中該照明系統(tǒng)的該等數(shù)個(gè)發(fā)光元件可由該控制系統(tǒng)選擇該至少一區(qū)域發(fā)光以照明；以及一平面狀透鏡系統(tǒng)，具至少一平面狀透鏡置于該照明系統(tǒng)前并與的緊密連結(jié)，以聚集該數(shù)個(gè)發(fā)光元件所發(fā)的光至該印刷電路板上任一位置。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，該數(shù)個(gè)發(fā)光元件為發(fā)光二極管。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，該平面狀透鏡為菲涅爾透鏡。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，該裝置進(jìn)一步包含一攝影機(jī)系統(tǒng)，具至少一攝影機(jī)以接收自該印刷電路板上所反射的該等數(shù)個(gè)發(fā)光元件所發(fā)的光。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，該攝影機(jī)分別安裝于該照明系統(tǒng)的該參考中心點(diǎn)正后方及分別與該參考中心點(diǎn)等距的數(shù)個(gè)位置的正后方；該至少一區(qū)域可依與該照明系統(tǒng)的該參考中心點(diǎn)間距離區(qū)分為一中央?yún)^(qū)及至少一周邊區(qū)；該至少一區(qū)域除該中央?yún)^(qū)外，其余周邊區(qū)中的任一可進(jìn)一步包含依距離該照明系統(tǒng)的該中心點(diǎn)遠(yuǎn)近及方向所劃分的至少一區(qū)域；該控制系統(tǒng)以控制該至少一區(qū)域中的該數(shù)個(gè)發(fā)光元件中的任一為發(fā)光與不發(fā)光兩者之一及該攝影機(jī)系統(tǒng)的該攝影機(jī)中的任一為啟動(dòng)與不啟動(dòng)兩者之一以控制該照明系統(tǒng)照射于該印刷電路板上任一位置的一照明條件組合包括投射方向、角度、照度及于該至少一區(qū)域至少有一區(qū)域具一個(gè)以上的發(fā)光元件為發(fā)光時(shí)，由該至少一攝影機(jī)中選擇至少一攝影機(jī)以紀(jì)錄該照明系統(tǒng)照射于以該位置為中心一特定范圍的影像；該特定范圍大小取決于該攝影機(jī)的一傳感器的尺寸與檢測(cè)分辨率的需求；該裝置進(jìn)一步包含一顯示器系統(tǒng)具至少一顯示器，以將該影像顯示于一顯示屏上；及/或該裝置進(jìn)一步包含至少一微處理器系統(tǒng)，以將該影像與該特定范圍一參考的影像紀(jì)錄做一比較以決定是否有差異并予記錄。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，該印刷電路板是指一安裝電子元件制程中任一階段的印刷電路板。
7.一種使用一具一在平面上按至少一區(qū)域密集排列數(shù)個(gè)發(fā)光二極管的照明系統(tǒng)、一至少一平面狀透鏡組成的透鏡系統(tǒng)、一至少一攝影機(jī)的攝影機(jī)系統(tǒng)、一控制系統(tǒng)、一至少一微處理器的微處理器系統(tǒng)及一至少一顯示器的顯示系統(tǒng)的裝置以檢測(cè)一印刷電路板的方法，其特征在于，該方法包含下列步驟(a)選擇該印刷電路板上某一位置；(b)適應(yīng)以該位置為參考中心一特定范圍內(nèi)該印刷電路板構(gòu)型設(shè)定一照明條件組合包括投射方向、角度、照度；(c)運(yùn)用該控制系統(tǒng)使該照明系統(tǒng)的該至少一區(qū)域中至少一個(gè)以上區(qū)域有一個(gè)以上的該發(fā)光二極管發(fā)光，并經(jīng)該照明系統(tǒng)的該平面狀透鏡以將所產(chǎn)生的光聚集于該選擇的位置，以產(chǎn)生該設(shè)定的照明條件于該選擇的位置；(d)適應(yīng)該選擇位置的照明，于該至少一區(qū)域至少有一區(qū)域有一個(gè)以上的該發(fā)光元件發(fā)光時(shí)，運(yùn)用該控制系統(tǒng)由該至少一攝影機(jī)中啟動(dòng)至少一攝影機(jī)以紀(jì)錄該照明系統(tǒng)照射于該任一位置的攝影影像；(e)適應(yīng)該選擇位置的該照明條件組合，將該等啟動(dòng)攝影機(jī)對(duì)該選擇位置的該攝影影像顯示于該顯示系統(tǒng)的一顯示屏上；以及(f)自該微處理器系統(tǒng)將該選擇位置一參考的影像紀(jì)錄取出，并與該攝影影像比較，以決定是否有差異存在；(g)將該選擇位置該攝影影像與參考影像比較結(jié)果是否有差異，紀(jì)錄于該微處理器系統(tǒng)。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，該攝影機(jī)系統(tǒng)的至少一攝影機(jī)，分別安裝于該照明系統(tǒng)的一參考中心點(diǎn)正后方及分別與該參考中心點(diǎn)等距的至少一位置的正后方。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，該步驟(c)中該平面狀透鏡為一菲涅爾透鏡，裝置于該數(shù)個(gè)發(fā)光二極管前并與之緊密連結(jié)，以聚集該數(shù)個(gè)發(fā)光二極管所發(fā)的光至該印刷電路板上的任一位置。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，該印刷電路板是指一安裝電子元件制程中任一階段的印刷電路板。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于印刷電路板光學(xué)檢測(cè)的裝置及其方法，該裝置包含一照明系統(tǒng)，一控制系統(tǒng)，及一平面狀透鏡系統(tǒng)，該照明系統(tǒng)具一平板型印刷電路板、數(shù)個(gè)發(fā)光元件以平面陣列方式密集分布及連結(jié)于該平板型印刷電路板上，并可按距離該照明系統(tǒng)一中心點(diǎn)遠(yuǎn)近區(qū)分為至少一區(qū)域，該控制系統(tǒng)，連接于該照明系統(tǒng)，其中該照明系統(tǒng)的該等數(shù)個(gè)發(fā)光元件可由該控制系統(tǒng)選擇任意個(gè)該至少一區(qū)域發(fā)光以照明，以及該平面狀透鏡系統(tǒng)，具至少一平面狀透鏡置于該照明系統(tǒng)前并與之緊密連結(jié)，以聚集該數(shù)個(gè)發(fā)光元件所發(fā)的光至該印刷電路板上任一位置。該檢測(cè)裝置及方法可用于一安裝電子元件于印刷電路板的制程中。
文檔編號(hào)G01N21/00GK1568132SQ0314913
公開(kāi)日2005年1月19日 申請(qǐng)日期2003年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月18日
發(fā)明者林棟 申請(qǐng)人:德律科技股份有限公司