TWM328164U - Automated optical inspection system for printed circuited boards - Google Patents

Description

M328164 八、新型說明： 【新型所屬之技術領域】 本創作係有關一種印刷電路板的自動光學影像檢測系統，特別是 一種應用於軟性印刷電路板之自動光學影像檢測系統。 【先前技術】 習知印刷電路板(PCB)或軟性印刷電路板（FPC)之自動光學影像檢 測系統(AOI)的技術發展已久，且有多家相關的自動光學影像檢測系統儀 器製造商製作出多種不同的檢測機臺。一般印刷電路板或軟性印刷電路板 通常會在表面貼上一層保護膜，用現有的自動光學影像檢測系統檢測時， 會因為印刷電路板或軟性印刷電路板貼附之保護膜，產生反光或受測表面 不平整的影響，導致取得的影像不佳。 一般光學影像檢測系統用於檢測印刷電路板或軟性印刷電路板其結 構包含取像系統及軟體演算系統，先由取像系統取得高對比的影像後，經 由軟體演算法偵測缺陷的位置及大小，再判斷缺陷的種類。第i圖所示為 習知軟性印刷電路板之自動光學影像檢測系統。其自動光學影像檢測系統 包含籠形結構20、滚輪3〇、燈具40及攝影機5〇，其中籠形結構20用於 整2軟性印刷電路板10且該籠形結構2〇係設於自動光學影像檢測系統的 適當部位；若進行檢測軟性印刷電路板10，其軟性印刷電路板10會隨著 滾輪30傳送經由該籠形結構20予以整平，而多個燈具40則位於籠形結 ，2〇内部適當位置，前述燈具40之光源穿過籠形結構20的間隙照射欲 檢測之軟性印刷電路1〇即可適時配合各攝影機％進行連續取像的檢測 作業。 然而’上述之自動光學影像檢測系統，其籠形結構20及攝影機50 所伯的體積過大’而攝影機％使賴數量過多會造成製作、調整及維修 成本的支曰加，另一方面，籠形結構20雜整平軟性印刷電路板10增加檢 5 M328164 測品質，但對於一般印刷電路板或軟性印刷電路板表面之保護膜反光的問 題無法有效改善而影響檢測的效果。 【新型内容】 為了解決上述問題，本創作印刷電路板之自動光學影像檢測系統 係利用自動光學影像檢測系統之若干裝置的排列組合以減少受測物 表面反光的干擾進而增進檢測品質。 本創作另一目的係利用印刷電路板之自動光學影像檢測系統若 干裝置的排列組合以減少習知自動光學影像檢測系統的體積。 為了達到上述目的，本創作一實施例印刷電路板之自動光學影 像檢測系統，包含：多個取像裝置設置於立板上，其中取像裝置包括多個 線性取像元件，將一影像由一光訊號轉換成一電子訊號；多個鏡頭設置於 線性取像元件刖方用以定焦取得一影像；及多個濾光片係設置於鏡頭前方 用以過濾反射光；多個照明裝置係對稱設置於一固定座上，而固定座係連 接立板上，其中多個照明裝置包含：至少一光源係連接具有線型之光纖之 輸入端；及多個透鏡具有柱狀之結構分別連接線型之光纖之輸出端；及一 移動平臺設置於照明裝置之下方用以固定印刷電路板；其中多個透鏡及多 個鏡頭分別形成第一光轴及第二光轴，而第一光軸對稱設置形成一夾角4〇 度至60度投光於印刷電路板且第一光軸之夾角的中點係為鏡頭的第二光 轴，而第二光軸垂直於移動平臺用以取像於印刷電路板。 【實施方式】 第2圖所示為本創作一實施例印刷電路板之自動光學影像檢測 系統方塊圖。於本實施例中，自動光學影像檢測系統包括取像裴置 100、照明裝置200、210、移動平臺3〇〇及控制器400，其中照明裝置2〇〇、 210其係對稱設置於取像裝置100之兩側，而取像裝置1〇〇係設置於移動 6 M328164 平臺300上方用以攝取影像；此外，取像裝置100、照明裝置200、210 及移動平臺300乃分別透過控制線410、420、430、440連接控制器400 ; 電源供應器500係提供電力至控制器4〇〇用以產生控制訊號，進而驅動取 像裝置100、照明裝置200、210、移動平臺300及控制器400的作動；其 中，控制器400係為可程式控制器(PLC)或電腦，用以控制該自動光學檢 測系統。 本實施例中，取像裝置1〇〇包含線性取像元件110、鏡頭12〇及濾 光片130,而對稱之照明裝置2〇〇、210分別包含光源220、230及具有柱 狀之透鏡240、250，其中取像裝置100之線性取像元件no係將感測影像 由光訊號轉換成電子訊號，而鏡頭120設置於線性取像元件11〇前方以定 焦取得影像；此外，濾光片130設置於鏡頭120前方用以過濾光線。照明 裝置200、210係利用線型之光纖(圖中未示)用以傳導光源220、230 ;又， 光源220、230輸出端分別設置柱狀之透鏡24〇、25〇，藉以聚光投射於印 刷電路板(圖中未示)的表面。 接續上述，係說明本創作成像之原理，照明裝置2〇〇、21〇前 方柱狀之透鏡240、250經聚光後，其柱狀之透鏡240、250的光軸(圖中 未示)夾角呈40度至60度之間，對稱投光於印刷電路板，而線性取像元 件110之鏡頭120前端設置濾、光片130 ;另一方面，移動平臺3〇〇設置多 個貫穿移動平臺300的穿孔(圖中未示），利用真空裝置31〇連接移動平臺 3〇〇的穿孔，將產生的真空用以吸附移動平臺3〇〇上的印刷電路板(圖中未 不）；又，移動平臺300表面設置一黑色不反光層（圖中未示)處理以減少反 光產生，因此，本創作經由上述若干裝置組成後可取得如印刷電路板之銅 箔線路的清晰影像並可進行印刷電路板之缺陷自動檢測。 第3圖、第4圖及第5圖所示分別為本創作另一實施例印刷 電路板之自動光學影像檢測系統正視圖、俯視圖及側視圖。於本實施 例中，自動光學影像檢測系統包括取像裝置6〇〇、61〇、照明裝置7〇〇、 710、720、730及移動平臺800，其中照明裝置7〇〇、71〇、72〇、73〇係固 設於固定架740，而取像裝置_、61G係利用一固定座_固設於立板 7 M328164 900上用以攝取影像，而取像裝置600、610的第一光軸Ll、L2係垂直於 移動平臺800 ;此外，移動平臺8〇〇係設置於照明裝置7〇〇、71〇、72〇、 730之下方，進行X軸及γ軸方向的線性移動。 接續上述，取像裝置6〇〇、610分別包含線性取像元件620、630、 鏡頭640'650及濾光片660、670 ;其中，線性取像元件620、630係將一 影像由一光訊號轉換成一電子訊號，而鏡頭640、650係與連接線性取像 70件620、630，用以定焦取得一影像；此外，濾光片660、670分別設置 於鏡頭640、650前方用以過濾光線。本實施例中，照明裝置7〇〇、71〇、 720、730包含柱狀之透鏡(圖中未示)及光源(圖中未示），而具有柱狀的透 鏡連接線型之光纖(圖中未示)之一輸出端；又，照明裝置7〇〇、71〇與照明 裝置720、730係對稱設置於固定架74〇，而照明裝置72〇、73〇其柱狀之 透鏡分別具有第一光轴Ll、L2 ;取像裝置600、010之鏡頭040、650分 別具有第二光軸L3、L4，其中，第一光轴Ll、L2形成夾角0從40度至 60度的範圍内，對稱投光於印刷電路板或軟性印刷電路板(圖中未示其照 明裝置7〇〇、71〇之第一光軸乙1、1^2)且第一光軸〇、1^2之夾角0的中點 係為鏡頭640、650之第二光軸L3、L4係垂直於移動平臺800。 請續參第3圖及第5圖所示，本實施例中印刷電路板之自動光學影 像檢測系統另設置一紅綠藍取像元件680固設於立板上，當取像裝置 600、610偵測印刷電路板的缺陷時，需要進行判斷印刷電路板缺陷的種類 時，紅綠藍取像元件680係產生彩色之影像藉以進行印刷電路板缺陷的判 斷，進一步釐清缺陷的種類。此外，本創作之線性取像元件62〇、63〇係 為一電荷耦合元件(CCD)，或其他能攝取影像之線性取像元件，而印刷電 路板係為貼附保護膜之軟性印刷電路板或塗有綠漆之印刷電路板。 根據本創作之精神，取像裝置係利用線性取像元件裝置鏡頭取 像，並於鏡頭前端設置濾光片；移動平臺係設置有多個穿孔，貫穿移動平 臺並利用真空吸附裝置將平臺上的印刷電路板試片吸平，且移動平臺表面 設置一黑色不反光層處理以減少反光的產生；而對稱的照明裝置分別具有 光源及柱狀之透鏡，其中光源係以線型的光纖傳導，光源輸出端前方柱狀 8 M328164 的透鏡用以聚光於印刷電路板上。因此本創作係可應用於取得高對比的軟 性印刷電路板令的銅箔線路影像，並可用來作缺陷檢測；軟性印刷電路板 檢驗的規格為單面印刷且線寬/線距在3 mil(75um)以上。若當印刷電路板 塗有綠漆則線性取像元件所使用的濾光片需更換為綠色的濾光片，而欲檢 驗軟性印刷電路板則濾光片可更換使用紅色層膜的濾光片；換言之，本創 作線性取像元件的濾光片係與待測之印刷電路板的顏色一致以攝取最佳 的檢驗影像。 第6圖所示為本創作又一實施例印刷電路板之自動光學影像檢 測系統示意圖。本創作係與第3圖相同，僅具有單一之取像裝置 690 ’而本創作係適用於檢測小面積的印刷電路板或檢測特定區域 之印刷電路板；再者，本實施例之自動光學影像檢測系統可應用於檢 測其它易反光之材質；此外，自動光學影像檢測系統可以減少不必要的 體積及節省使用空間。 以上所述之實施例僅係為說明本創作之技術思想及特點，其 目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本創作之内容並據以實 施’當不能以之限定本創作之專利範圍，即大凡依本創作所揭示 之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本創作之專利範圍 内0 【圖式簡單說明】 第1圖所示為習知軟性印刷電路板之自動光學影像檢測系統。 第2圖所示為本創作一實施例印刷電路板之自動光學影像檢測系統 方塊圖。 第3圖所示為根據本創作另一實施例印刷電路板之自動光學影像檢 測系統正視圖。 第4圖所不為根據本創作另一實施例印刷電路板之自動光學影像檢 9 M328164 測系統側視圖。 第5圖所示為根據本創作另一實施例印刷電路板之自動光學影像檢 測系統俯視圖。 第6圖所示為根據本創作又一實施例印刷電路板之自動光學影像檢 測系統示意圖。

【主要元件符號說明】 10 軟性印刷電路板 20 籠形結構 30 滾輪 40 燈具 50 攝影機 100 取像裝置 110 線性取像元件 120 鏡頭 130 濾光片 200、210 照明裝置 220、230 光源 240、250 透鏡 300 移動平臺 310 真空裝置 400 控制器 410、420、430、440 控制線 500 電源 600、610 取像裝置 620、630 線性取像元件 640 、 650 鏡頭 M328164 660 、 670 濾光片 680 紅綠藍取像元件 690 取像裝置 700、710、720、730 照明裝置 740 固定架 800 移動平臺 900 立板 910 固定座 U、L2 第一光軸 L3、L4 第二光軸 Θ 第一光軸夾角 11

Claims (1)

1. M'328164九、申請專利範圍：

   爾 墨 1. 一種印刷電路板之自動光學影像檢測系統，包含： 複數個取像裝置’其係設置一立板上，其中該取像裝置包括： 複數個線性取像元件，其係感測一影像，並將一光訊號轉換成一 電子訊號； 複數個鏡頭，其係設置於該等線性取像元件前方，用以定焦取得 該影像；及 複數個濾光片，其係設置於該等鏡頭前方，用以過濾光線； - 複數個照明裝置，其係對稱設置於一固定座上，而該固定座係連接該 # 立板上，其中該些照明裝置包含： 至少一光源’其係連接具有線型之複數個光纖之輸入端；及 複數個透鏡，係具有柱狀之結構分別連接線型之該些光纖之輸出 端；及 一移動平臺，係設置於該些照明裝置之下方用以固定一印刷電路板； 其中該些透鏡及該些鏡頭分別形成複數個第一光轴及複數個第二光 軸’而該些第一光軸對稱設置形成一夾角40度至60度投光於該印刷電路 板且該些第一光軸之該夾角的中點係為該些鏡頭之該些第二光軸，而該些 第二光軸係垂直於該移動平臺用以取像於該印刷電路板。 # 2·如請求項1所述印刷電路板之自動光學影像檢測系統，其中該移動 .平臺表面塗佈一黑色層。 3·如請求項1所述印刷電路板之自動光學影像檢測系統，其中該印刷 電路板係為一軟性印刷電路板。 4·如請求項3所述印刷電路板之自動光學影像檢測系統，其中該軟性 印刷電路板係搭配具有一紅色層膜之該些濾光片用以過濾光線。 5.如請求項1所述印刷電路板之自動光學影像檢測系統，更包含一控制 # 器’該控制器係為一可程式控制器或一工業電腦，用以控制該自動光學影 像檢測系統。 12 M328164 6·如請求項1所述印刷電路板之自動光學影像檢測系統，其中該移動 平臺表面設置複數個穿孔，係利用一真空裝置連接該些穿孔。 7. 如請求項1所述印刷電路板之自動光學影像檢測系統，其中該些線 性取像元件係為一電荷麵合元件。 8. 如請求項1所述印刷電路板之自動光學影像檢測系統，其中該自動 光學曼隻.檢測系統更包含一紅綠藍取像元件用以攝取一彩色影像。 9. 如請求項8所述印扁電路板之自動光學影像檢測系統，其中該紅綠 藍取像元件係為一電荷耦合元件。 10· —種印刷電路板之自動光學影像檢測系統，包含·· 一取像裝置，其係設置一立板上，其中該取像裝置包括： 一線性取像元件，其係感測一影像，並將一光訊號轉換成一電子 訊號； 一鏡頭’其係設置於該線性取像元件前方，用以定焦取得該影 像；及 一濾光片，其係設置於該鏡頭前方，用以過濾光線； 複數個照明裝置，其係對稱設置於一固定座上，而該固定座係連接該 立板上，其中該些照明裝置包含： 至少一光源，其係連接具有線型之複數個光纖之輸入端；及 複數個透鏡，係具有柱狀之結構分別連接線型之該些光纖之輸出 端；及 一移動平臺，係設置於該些照明装置之下方用以固定一印刷電路板； 其中該些透鏡及該鏡頭分別形成複數個第一光軸及一第二光軸，而該 些第一光軸對稱設置形成一夾角40度至60度投光於該印刷電路板且該些 第一光軸之該夾角的中點係為該鏡頭之該第二光轴，而該第二光軸係垂直 於該移動平臺用以取像於該印刷電路板。 11. 如請求項1〇所述印刷電路板之自動光學影像檢測系統，其中該移動 平臺表面塗佈一黑色層。 12. 如請求項1〇所述印刷電路板之自動光學影像檢測系統，其中該印刷 電路板係為一軟性印刷電路板。 13

   M528164 13. 如請求項12所述印刷電路板之自動光學影像檢測系統，其中該軟性 印刷電路板係搭配具有一紅色層膜之該濾光片用以過濾光線。 14. 如請求項10所述印刷電路板之自動光學影像檢測系統，更包含一控 制器，該控制器係為一可程式控制器或一工業電腦，用以控制該自動光學 影像檢測系統。 15. 如請求項10所述印刷電路板之自動光學影像檢測系統，其中該移動 平臺表面設置複數個穿孔，係利用一真空裝置連接該些穿孔。 16. 如請求項10所述印刷電路板之自動光學影像檢測系統，其中該線性 取像元件係為一電荷耦合元件。 17. 如請求項10所述印刷電路板之自動光學影修檢測系統，其中該自動 光學檢測系統更包含一紅綠藍取像元件用以攝取一彩色影典。 18. 如讀求項17所述印刷電路板之自動光學影像檢測系統，其中該紅綠 藍取像元件係為一電荷耦合元件。