專利名稱：檢測印刷電路板上的乳狀焊劑的裝置及其方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于檢測涂敷在印刷電路板(PCB)上的乳狀焊劑的涂敷狀態(tài)的裝置及其方法。
乳狀焊劑或焊膏被涂敷到PCB上以在PCB上安裝電子零件如半導體晶片。也就是說，一在預定位置具有孔的金屬模板被放置到PCB上，并用傳統的乳狀焊劑印制設備涂敷以膏狀的乳狀焊劑。乳狀焊劑的涂敷狀態(tài)影響到后繼的安裝電子零件的操作，這樣，為了改進后繼操作的可靠性，需要一種檢測PCB上的乳狀焊劑的涂敷狀態(tài)的方法。


圖1是表示傳統的檢測涂敷在PCB上的乳狀焊劑的裝置的結構簡圖。
參照附圖，傳統的裝置包括一照相機13，用于獲取其上涂敷有乳狀焊劑11的PCB12的圖象，并且一照明系統14設置在PCB12上方，以預定角度將光線投射到PCB12上的乳狀焊劑11上。
當照明系統14以預定角度照明涂敷在PCB12上的乳狀焊劑11時，如圖2所示，從照明系統14發(fā)出的光線從乳狀焊劑11的圓形邊緣部分11a反射而向照相機13行進。相應地，圖象被照相機13獲取，乳狀焊劑11的圓形邊緣部分11a比其他部分明亮。所述圖象被二進制處理，也就是說，比參考值亮的圖象部分被處理成“1”而比參考值暗的部分被處理成“0”。結果，乳狀焊劑11的圓形邊緣部分11a被表示為一條線，從而乳狀焊劑11的涂敷狀況可以被識別。這樣，通過使用上述二進制處理圖象檢測乳狀焊劑的邊緣形狀，可檢測出乳狀焊劑的缺陷涂敷狀況如錯誤涂敷位置，或是涂敷過量或不足。
然而，在傳統的PCB上乳狀焊劑的檢測中，由于乳狀焊劑的缺陷涂敷狀況只是通過檢測乳狀焊劑的邊緣形狀來確定，就不能夠確定乳狀焊劑的厚度和乳狀焊劑邊緣以內的涂敷缺陷。從而降低了檢測的可靠性。
為解決以上問題，本發(fā)明的目的是提供一種檢測PCB上的乳狀焊劑的裝置和方法，借此不僅PCB上涂敷的乳狀焊劑的涂敷位置誤差，而且乳狀焊劑的涂敷狀況缺陷也可以被檢測。
相應地，為實現以上目的，提供了一種用于檢測PCB上的乳狀焊劑的裝置，包括一用于獲取涂敷在所述PCB上表面上的乳狀焊劑的圖象的照相機；一第一照明器，用于照明所述乳狀焊劑，使得從所述乳狀焊劑邊緣反射的與所述PCB的上表面形成一角度的光線向所述照相機行進；一第二照明器，用于照明所述乳狀焊劑，使得從與所述PCB的上表面平行的所述乳狀焊劑上表面反射的光線向所述照相機行進；以及一控制器，用于控制所述照相機，所述第一和第二照明器，以及用于將所述照相機獲得的圖象處理成二進制圖象。
在本發(fā)明中，優(yōu)選的是，所述第一和所述第二照明器選擇地操作，由所述第一照明器獲取的圖象由所述控制器二進制處理，以便只有所述乳狀焊劑的邊緣形成圖象，以及由所述第二照明器獲取的圖象由所述控制器二進制處理，以便只有所述乳狀焊劑的涂敷區(qū)域形成圖象。
在本發(fā)明中，同樣優(yōu)選的是，所述第一照明器由多個發(fā)光二極管組成，其以環(huán)形發(fā)出綠色或藍色波長，而所述第二照明器由多個發(fā)光二極管組成，其以環(huán)形發(fā)出紅色波長。
根據本發(fā)明的另一方面，提供了一種檢測PCB上的乳狀焊劑的A方法，包括以下步驟(a)使用一照相機獲取從第一照明器發(fā)出的并從所述PCB上涂敷的所述乳狀焊劑邊緣表面反射的光的圖象；(b)通過二進制處理在所述步驟(a)中獲取的圖象僅形成所述乳狀焊劑邊緣的圖象；(c)通過將所述乳狀焊劑的邊緣坐標與參考坐標比較確定所述乳狀焊劑的涂敷位置缺陷；(d)當所述第一照明器關閉時獲取從第二照明器發(fā)出的并從所述PCB上涂敷的所述乳狀焊劑上表面反射的光的圖象；(e)通過二進制處理在所述步驟(d)中獲取的圖象僅形成所述乳狀焊劑涂敷區(qū)域的圖象；以及(f)通過將在所述步驟(b)中獲取的邊緣圖象與在所述步驟(e)中獲取的涂敷區(qū)域圖象結合確定所述乳狀焊劑的邊緣以內的涂敷狀況缺陷。
在本發(fā)明中，優(yōu)選的是，在步驟(b)中，由所述邊緣反射并且比一第一參考亮度亮的光線被處理成“1”，而比所述第一參考亮度暗的光線被處理成“0”，從而獲得所述邊緣的圖象。
在本發(fā)明中，同樣優(yōu)選的是，在步驟(e)中，由所述乳狀焊劑涂敷區(qū)域反射并且比一第二參考亮度亮而比一第三參考亮度暗的光線被處理成“1”，而由PCB和乳狀焊劑未涂敷的區(qū)域反射的且比所述第二參考亮度暗或比所述第三參考亮度亮的光線被處理成“0”，從而獲得所述乳狀焊劑涂敷區(qū)域的圖象。
通過參照附圖詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，本發(fā)明的上述目的和優(yōu)點將變得更為明顯，附圖中圖1是一側視圖，示出用于檢測PCB上的乳狀焊劑的傳統裝置的構成；圖2是一視圖，用于解釋圖1的裝置檢測乳狀焊劑的原理；圖3是一側視圖，示出根據本發(fā)明的優(yōu)選實施例的用于檢測PCB上的乳狀焊劑的裝置的部分構成；圖4是一側視圖，示出根據本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例的用于檢測PCB上的乳狀焊劑的裝置的一部分；圖5是一流程圖，用于解釋根據本發(fā)明的用于檢測PCB上的乳狀焊劑的方法；以及圖6A到6C是平面圖，用于解釋檢測PCB上的乳狀焊劑的方法圖6A是一視圖，說明乳狀焊劑涂敷在PCB上的狀態(tài)；圖6B是一視圖，說明乳狀焊劑的邊緣部分的二進制處理圖象；圖6C是一視圖，說明乳狀焊劑涂敷區(qū)域的二進制處理圖象。
圖3示出一根據本發(fā)明的優(yōu)選實施例的用于檢測PCB上的乳狀焊劑的裝置。參照附圖，所述裝置包括一照相機43，用于獲取其上涂敷有乳狀焊劑41的PCB42的圖象；安裝在PCB42和照相機43之間的第一和第二照明器44和45；以及用于控制照相機43和第一和第二照明器44和45以從照相機43獲取的圖象確定乳狀焊劑41的涂敷狀況的控制器46。
其上形成有待檢測的乳狀焊劑41的PCB42由諸如傳送帶的傳送裝置47被傳送到照相機43下面的位置。安裝在傳送部件48上的照相機43可水平和/或垂直移動。
優(yōu)選地，照相機43具有，例如通過變焦鏡頭，調節(jié)其放大率的能力，以對應PCB42上涂敷的乳狀焊劑41的尺寸。另一種選擇是，如圖4所示，可以在傳送部件48上安裝各具有一個不同放大率的鏡頭的一第一照相機53和一第二照相機54。也就是說，第一照相機53具有低放大率鏡頭，而第二照相機54具有一高放大率鏡頭。
在圖4中，一分束器57和一反射鏡58沿著從第一和第二照明器44和45發(fā)出，并從PCB42上反射的光的光路安裝。反射的光可以被選擇地輸入到第一照相機53和第二照相機54。這樣，第一和第二照相機53和54可以根據形成在PCB42上的乳狀焊劑41的尺寸選擇使用。
再參照圖3，第一和第二照明器44和45安裝在PCB42和照相機43之間。第一照明器44發(fā)射綠色或藍色波長的光線，并可通過以環(huán)形安裝多個發(fā)光二極管(LED)形成。第一照明器44安裝成與PCB42成一角度，以便從與PCB42的上表面成一角度的乳狀焊劑41的邊緣部分反射的光可以進入到照相機43。
第二照明器45發(fā)射紅色波長的光線，并可通過如第一照明器44那樣以環(huán)形安裝多個發(fā)光二極管(LED)形成。第二照明器45安裝成使得從與PCB42的上表面平行的乳狀焊劑41的上表面反射的光可以進入到照相機43。相應地，優(yōu)選地第二照明器45以與第一照明器44不同的高度安裝，如圖3所示?？商娲氖牵M管沒有示出，第一和第二照明器44和45以同樣的高度安裝，而相對于乳狀焊劑41的照明角度彼此不同。
再者，一用于通過發(fā)射激光到PCB42上測量乳狀焊劑41的涂敷高度的激光測量單元49安裝到傳送部件48上。一典型的激光傳感器可以被用作激光測量單元49。
控制器46連接到照相機43，第一和第二照明器44和45，激光測量單元49，以及傳送部件48?？刂破?6選擇地閉合和斷開第一和第二照明器44和45，驅動傳送部件48，以便照相機43和激光測量單元49可以相對于PCB42設置在預定位置，并且對照相機43獲取的圖象進行二進制處理。
使用具有上述結構裝置檢測PCB上的乳狀焊劑的方法將參照圖3，5，以及6A-6C加以描述。
首先，形成在PCB42上的乳狀焊劑的參考數據被輸入到控制器46(圖5中步驟S71)。參考數據包括參考邊緣坐標，參考涂敷層厚度，以及乳狀焊劑的允許誤差率。
接著，形成在PCB42上的乳狀焊劑41的邊緣位置(圖6A的41a)被測量(步驟S72)。也就是說，當第一照明器44閉合而第二照明器45斷開時，從第一照明器44發(fā)出并由乳狀焊劑41的圓形部分延伸的邊緣41a反射的光進入到照相機43。這樣，在由照相機43獲取的圖象中，乳狀焊劑41的邊緣41a最亮。
一般來說，所述乳狀焊劑41涂敷在形成在PCB42上的紅色銅薄膜層上。由于第一照明器44發(fā)射出綠色波長的光，所述銅薄膜層顯得稍暗，使得乳狀焊劑41的邊緣41a顯示的更清楚。這樣，以上的圖象信號被輸入到控制器46中，并經過二進制圖象信號處理，也就是說，具有大于預定亮度的邊緣41a部分被轉換成“1”，而低于預定亮度的其他部分被轉換成“0”。結果，僅乳狀焊劑41的邊緣41a由一線41a′代表，如圖6B所示。這樣，乳狀焊劑41的邊緣41a的坐標可以通過上述數據獲得。
將以上獲得的乳狀焊劑41的邊緣坐標與參考邊緣坐標比較，以確定乳狀焊劑涂敷層的位置缺陷(步驟S73)。
然后，邊緣41a以內的乳狀焊劑41的涂敷狀況被檢測(步驟S74)。這里，第一照明器44被斷開而第二照明器45被閉合，以便從第二照明器45發(fā)出的光從乳狀焊劑41上表面反射，向照相機43行進。
如圖6A所示，在乳狀焊劑41的邊緣41a形成的內部區(qū)域存在有一涂敷有乳狀焊劑41的區(qū)域41b和一未涂敷有乳狀焊劑41的區(qū)域41c。在這種情況下，從第二照明器45發(fā)出的光既被涂敷區(qū)域41b反射，也被未涂敷區(qū)域41c反射并向照相機43行進。如果銅薄膜層形成在未涂敷區(qū)域41c，由于銅薄膜層的反射指數大于乳狀焊劑41的反射指數，未涂敷區(qū)域41c顯得比涂敷區(qū)域41b亮。另外，PCB42顯得比乳狀焊劑41暗。
相應地，用二進制圖象表示以上圖象，將具有中等亮度的涂敷區(qū)域的亮度設定為“1”，將其處形成有比乳狀焊劑41亮的銅薄膜層的非涂敷區(qū)域41c和比乳狀焊劑41暗的PCB42的亮度設定為“0”，涂敷有乳狀焊劑41的所述區(qū)域41b由如圖6所示的二進制圖象表示。
這樣，將通過使用第一照明器44獲得的與乳狀焊劑41的邊緣41a有關的二進制圖象和通過使用第二照明器45獲得的二進制圖象相結合，可以檢測出乳狀焊劑41涂敷狀況的缺陷(步驟S75)。也就是說，未涂敷乳狀焊劑41的非涂敷區(qū)域41c保持為一空白區(qū)域41c′。
接著，使用激光測量單元49測量乳狀焊劑41的涂敷厚度(步驟S76)。也就是說，激光測量單元49發(fā)射激光束到乳狀焊劑41上，并計算其距離，以便得知乳狀焊劑41的厚度。測得的厚度與先前輸入的參考涂敷厚度相比較以確定缺陷(步驟S77)。
如上所述，根據本發(fā)明的檢測PCB上的乳狀焊劑的裝置和方法，由于分別使用第一和第二照明器獲取乳狀焊劑邊緣的圖象和乳狀焊劑邊緣以內的圖象，并將其用于檢測乳狀焊劑涂敷的缺陷，不僅乳狀焊劑涂敷層的位置缺陷而且涂敷層本身的缺陷均可被檢測，從而改進了檢測的可靠性。
權利要求
1.一種用于檢測PCB上的乳狀焊劑的裝置，包括一用于獲取涂敷在所述PCB的上表面上的乳狀焊劑的圖象的照相機；一用于照明所述乳狀焊劑使得從相對于所述PCB的上表面形成一個角度的所述乳狀焊劑邊緣反射的光向所述照相機行進的第一照明器；一用于照明所述乳狀焊劑以使得從平行于所述PCB的上表面的所述乳狀焊劑的上表面反射的光向所述照相機行進的第二照明器；以及一用于控制所述照相機，所述第一和第二照明器，以及用于處理由所述照相機獲取的圖象為二進制圖象的控制器。
2.根據權利要求1的裝置，其特征在于，所述第一和所述第二照明器選擇地操作，由所述第一照明器獲取的圖象由所述控制器二進制處理，以便只有所述乳狀焊劑的邊緣形成圖象，并且使用所述第二照明器獲取的圖象由所述控制器進行二進制處理，以便只有所述乳狀焊劑的涂敷區(qū)域形成圖象。
3.根據權利要求1的裝置，其特征在于，所述第一照明器由多個發(fā)射綠色或藍色波長的環(huán)形沒置的發(fā)光二極管構成，所述第二照明器由多個發(fā)射紅色波長的環(huán)形設置的發(fā)光二極管構成。
4.根據權利要求1的裝置，其特征在于，所述第一照明器和所述第二照明器安裝在所述PCB和所述照相機之間，彼此具有不同的高度。
5.根據權利要求1的裝置，其特征在于，還包括一激光測量單元，用于發(fā)射激光束到所述PCB上的所述乳狀焊劑上，以測量所述乳狀焊劑的涂敷厚度。
6.一種檢測PCB上的乳狀焊劑的方法，包括以下步驟(a)利用一照相機獲取由第一照明器發(fā)射并從涂敷在所述PCB上的乳狀焊劑表面邊緣反射的光的圖象；(b)通過二進制處理在所述步驟(a)中獲取的圖象形成僅有所述乳狀焊劑邊緣的圖象；(c)通過將所述乳狀焊劑邊緣坐標與參考坐標比較確定所述乳狀焊劑的涂敷位置缺陷；(d)在所述第一照明器斷開時，獲取由第二照明器發(fā)射并從涂敷在所述PCB上的乳狀焊劑的上表面反射的光的圖象；(e)通過二進制處理在所述步驟(d)中獲取的圖象，形成僅乳狀焊劑涂敷區(qū)域的圖象；以及(f)通過將在所述步驟(b)中獲得的邊緣的圖象與在步驟(e)中獲得的涂敷區(qū)域的圖象結合，確定在所述乳狀焊劑邊緣以內的涂敷狀況的缺陷。
7.根據權利要求6的方法，其特征在于，在所述步驟(b)，由邊緣反射并且比第一參考亮度亮的光被處理成“1”，而比所述第一參考亮度暗的光被處理成“0”，從而獲得所述邊緣的圖象。
8.根據權利要求7的方法，其特征在于，在所述步驟(e)，由所述乳狀焊劑涂敷區(qū)域反射并且比一第二參考亮度亮，比一第三參考亮度暗的光被處理成“1”，而由所述PCB和所述乳狀焊劑未涂敷區(qū)域反射，并且比所述第二參考亮度暗或比所述第三參考亮度亮的光被處理成“0”，以便獲得所述乳狀焊劑涂敷區(qū)域的圖象。
9.根據權利要求6的方法，其特征在于，所述第一照明器發(fā)射綠色或藍色波長的光，而所述第二照明器發(fā)射紅色波長的光。
10.根據權利要求6的方法，其特征在于，還包括一通過發(fā)射激光束到所述乳狀焊劑的上表面而測量所述乳狀焊劑涂敷層厚度的步驟。
全文摘要
一種用于檢測PCB上的乳狀焊劑的裝置,其中一照相機獲取涂敷在PCB上表面上的乳狀焊劑的圖象。一第一照明器照明乳狀焊劑,使得從相對于PCB的上表面形成一角度的乳狀焊劑邊緣反射的光向照相機行進。一第二照明器照明乳狀焊劑,使得從平行于PCB的上表面的乳狀焊劑上表面反射的光向照相機行進。一控制器控制照相機,第一和第二照明器,并用于將照相機獲取的圖象處理成二進制圖象。
文檔編號G01B11/24GK1242512SQ9910894
公開日2000年1月26日 申請日期1999年7月1日 優(yōu)先權日1999年7月1日
發(fā)明者金昌孝 申請人:三星電子株式會社