TWM548274U - 印刷電路板之檢測設備 - Google Patents

Description

印刷電路板之檢測設備

本創作係關於一種板件之檢測設備，特別是關於一種可快速且準確偵測出表面狀態的印刷電路板之檢測設備。

現代的生活中充滿著各式各樣的電子裝置。位於這些電子裝置內部的印刷電路板(Printed circuit board；PCB)，雖然鮮被提及，卻默默扮演著極為重要的角色。印刷電路板除了用來固定各種電子零件，更可依據預先設定的方式來提供電子零件之間的電流連接。因此，無論是單面板(Single-Sided Boards)、雙面板(Double-Sided Boards)、或是多層板(Multi-Layer Boards)，為了讓這些電子零件準確地裝設在各自預設的位置上，印刷電路板的檢測成了相當重要的工作。

對於印刷電路板的製造廠商而言，進行各項確保品質控制的檢測項目，以防止將具有瑕疵的印刷電路板出貨給下游廠商，是必須進行的產品監控動作。在各種檢測項目中，印刷電路板的表面平整檢測是印刷電路板品質控制中的一項重要檢測項目。如果引刷電路板的表面不平整，可能會導致後續元件加工出現問題，甚至最終的電子裝置產品也將會出現諸如雜訊，接觸不 良等等的問題。然而，隨著市場需求而暴增的印刷電路板產量，使得需檢測的印刷電路板數量相當龐大，傳統上以人力操作光學儀器來檢測的效率已不堪負荷。現有的平整瑕疵檢測方式多改為自動光學檢查(Automated Optical Inspection；AOI)。習知技藝中，目前最廣為使用的方式，是運用雷射光束的直進特性來進行印刷電路板的檢測。

第一圖係一習知技藝的印刷電路板檢測設備之示意圖。參見第一圖，習知技藝中的檢測設備100在承載台120兩側設置有雷射裝置160。上述雷射裝置160在承載台120的兩側分別具有一雷射光產生器、與一雷射光接收器。雷射光產生器可產生雷射光束162，且雷射光束162將直線傳輸至位於相對側之雷射光接收器。上述雷射光束162的方向係與承載台120的行進方向相互垂直。當承載台120上放置待測印刷電路板140，且沿著承載台行進方向122移動時，待測印刷電路板140將會通過上述雷射光束162。因為待測印刷電路板140具有一定的厚度，所以，當待測印刷電路板140沿著行進方向122通過雷射光束162時，待測印刷電路板140將會遮斷部分的雷射光束162。正常狀況下，由於待測印刷電路板140的厚度一致，所以，待測印刷電路板140通過雷射光束162時，所遮斷的雷射光束162高度也應該完全一致。換言之，假如待測印刷電路板140的表面並非一個平面，而是具有隆起的曲面，則雷射光接收器所得到的訊息將會顯示出，待測印刷電路板140遮斷的雷射光束162在某個時刻有出現不同高度的遮斷訊號。如此一來，就可判斷出待測印刷電路板140的表面是否具有曲面隆起。由於這些印刷電路板上的曲面將可能造成後 續電子零件裝設工序出現錯誤，因此，提前藉由檢測，將具有曲面的瑕疵印刷電路板挑出，是一項很重要的檢測項目。

在上述的檢測過程中，假如待測印刷電路板140的上方(偵測表面)具有凸起的曲面，雷射裝置160將偵測到雷射光束162的遮斷訊號出現不同，進而得知待測印刷電路板140的上方/偵測表面並非完全的水平面。然而，如果待測印刷電路板140的上方/偵測表面具中間區域有凹陷的曲面或是出現波浪狀表面，雷射裝置160所偵測到的雷射光束162遮斷訊號將不會有所差異，換言之，印刷電路板檢測設備100可能會把具有凹陷曲面的待測印刷電路板140誤判為沒有任何曲面的待測印刷電路板。

在印刷電路板的檢測上，選擇AOI作為檢測方式，是為了更快速、更準確、且更穩定地完成檢測工序。倘若檢測結果存在著可能有誤判的風險，不僅增加複檢的人力成本與時間成本，如果因此產出瑕疵品給下游廠商，更可能會因此造成鉅額賠償與商譽損失。因此，雖然上述印刷電路板檢測設備100已經是目前業界所廣為使用之技術，上述印刷電路板檢測設備100的誤判可能因素對於印刷電路板的檢測工序仍存在著許多不確定性與風險。

鑒於上述之背景中，為了符合產業上的需求，本新型提供一種印刷電路板之檢測設備，上述印刷電路板之檢測設備不僅可以快速檢測板體表面之曲度，更可同時有效避免誤判發生率。

本新型之一目的係提供一種印刷電路板之檢測設備，藉由全面性的影像信號擷取，可有效地大幅降低誤判發生率，進而達到避免重複檢查之效果。

本新型之另一目的係提供一種印刷電路板之檢測設備，藉由全面性擷取待測表面影像之設計，使得根據本創作之印刷電路板之檢測設備可以達到快速完成檢測工序之效果。

本新型之又一目的係提供一種印刷電路板之檢測設備，藉由可同時檢測複數組印刷電路板之設計，使得根據本創作之印刷電路板之檢測設備可進一步縮短檢測的時間。

本新型之又一目的係提供一種印刷電路板之檢測設備，藉由簡單的光學原理與光學器材的選擇，使得根據本創作之印刷電路板之檢測設備可以達到比習知技藝的印刷電路板之檢測設備更省成本且更簡易操作之效果。

根據前述目的，本說明書提供一印刷電路板之檢測設備，前述印刷電路板之檢測設備包含承載台、參考標記、光源、影像擷取裝置、以及處理器。上述承載台可用以承載待測印刷電路板。上述印刷電路板之檢測設備可以一次檢測一待測印刷電路板，也可一次檢測複數個待測印刷電路板。上述參考標記設置於上述承載台的上方。上述參考標記可以是複數個幾何圖形的重複單元。上述光源設置於上述承載台的斜上方。上述的光源可以是一點光源，或是可產生點光源效果之發光裝置。上述的光源以非正投影的方式照射上述參考標記，並在承載台與待測印刷電路板上產生參考標記投影。上述影像擷取裝置設置於上述承載台之上方，用以擷取投影於承載台與待測印刷電路板上之參考標記投 影。上述處理器連接於上述影像擷取裝置，可用以計算影像擷取裝置所擷取的影像信號，以獲知待測印刷電路板的表面資訊。

100‧‧‧印刷電路板檢測設備

120‧‧‧承載台

122‧‧‧承載台行進方向

140‧‧‧待測印刷電路板

160‧‧‧雷射裝置

162‧‧‧雷射光束

200‧‧‧印刷電路板之檢測設備

220‧‧‧待測印刷電路板

240‧‧‧參考標記

240’‧‧‧參考標記投影

260‧‧‧光源

280‧‧‧影像擷取裝置

300‧‧‧印刷電路板之檢測設備

320‧‧‧第一待測印刷電路板

325‧‧‧第二待測印刷電路板

340‧‧‧參考標記

340’‧‧‧第一參考標記投影

340’‧‧‧第二參考標記投影

360‧‧‧第一光源

365‧‧‧第二光源

380‧‧‧第一影像擷取裝置

385‧‧‧第二影像擷取裝置

第一圖係習知技藝之印刷電路板之檢測設備之示意圖；第二圖係本新型之一具體實施例的印刷電路板之檢測設備之示意圖；以及第三圖係本新型之一具體實施例的印刷電路板之檢測設備之示意圖。

本新型在此所探討的方向為一種印刷電路板之檢測設備。為了能徹底地瞭解本新型，將在下列的描述中提出詳盡的步驟及其組成。顯然地，本新型的施行並未限定於此領域技藝者所熟習的特殊細節。另一方面，眾所周知的組成或步驟並未描述於細節中，以避免造成本新型不必要之限制。本新型的較佳實施例會詳細描述如下，然而除了這些詳細描述之外，本新型還可以廣泛地施行在其他的實施例中，且本新型的範圍不受限定，其以之後的專利範圍為準。

根據本說明書之一實施例，係揭露一種印刷電路板之檢測設備。第二圖係一根據本實施例印刷電路板之檢測設備200之示意圖。上述印刷電路板之檢測設備200包含承載台、參考標記240、光源260、影像擷取裝置280、以及處理器。上述印刷電 路板之檢測設備200可用來進行印刷電路板的曲面檢測。上述承載台，未顯示於圖中，可以用來承載待測印刷電路板220。

上述參考標記240設置於上述承載台的上方。根據本實施例，上述參考標記240可以是複數個幾何圖形的重複單元。在根據本實施例之一較佳範例中，上述參考標記240可以是複數條直線。在根據本實施例之另一較佳範例中，上述參考標記240可以是由兩組彼此相交的線所形成的網狀輪廓。在根據本實施例之又一較佳範例中，上述參考標記240可以是複數個參考點。

上述光源260設置於上述承載台的斜上方。根據本創作之設計，上述光源260可以是一點光源，或是可產生點光源效果之發光裝置，例如以面光源或線光源搭配光柵、聚光元件、導光元件、或其他習知該項技藝者所熟知可產生點光源效果的技術組合。根據本實施例之設計，上述光源260以非正投影的方式照射上述參考標記240，並在承載台與待測印刷電路板220上產生參考標記投影240’。在根據本實施例之一較佳範例中，上述光源260可以是以約10~85度的入射角照射參考標記240，以產生參考標記投影240’。

上述影像擷取裝置280設置於上述承載台之上方。上述影像擷取裝置280可擷取投影於承載台與待測印刷電路板220上之參考標記投影240’的影像信號。上述處理器，未顯示於圖中，連接於上述影像擷取裝置280。處理器可用以計算影像擷取裝置280所擷取的影像信號，以獲知待測印刷電路板220的表面資訊。

根據本實施例，進行檢測時，可先在上述承載台上 放置標準樣板(Golden sample)來進行影像擷取。光源260照射參考標記240，並在上述承載台與標準樣板上產生標準樣板之參考標記投影240’。此時，影像擷取裝置280可從上方擷取標準樣板之參考標記投影240’的影像信號V₀，並將影像信號V₀傳送至處理器進行記錄。接下來，在上述承載台上放置待測印刷電路板220。光源260照射參考標記240並在上述承載台與待測印刷電路板220形成待測印刷電路板之參考標記投影240’後，影像擷取裝置280可從上方擷取待測印刷電路板220之參考標記投影240’的影像信號V₁，並將影像信號V₁傳送至上述的處理器。上述的處理器藉由計算分別已先濾除背景資料之後的影像信號V₀與V₁，將可判斷出待測印刷電路板220是否有出現異於標準樣板的異常曲面。更好的是，根據本實施例，上述的處理器藉由濾除背景資料之後的影像信號V₀與V₁的計算結果，也可判斷出待測印刷電路板220出現異常曲面的位置。

在根據本實施例之一較佳範例中，上述參考標記240可以包含一組第一參考標記、與一組第二參考標記。根據本範例，上述第一參考標記與第二參考標記可以是彼此具有一不為零度或180度夾角的兩組幾何圖形，例如兩組彼此不平行的線條。在根據本範例之一較佳實施方式中，上述的參考標記240可以是由兩組直線所形成的網狀輪廓。根據本範例，上述的影像擷取裝置280擷取上述兩組參考標記所產生的參考標記陰影的影像信號，並傳送至處理器進行計算分析後，除了可判斷待測印刷電路板220是否有異常曲面之外，更可建立待測印刷電路板220表面的3D模型。如此一來，將可進一步有助於降低自動光學檢測(AOI)所可 能產生的誤判與進行其他分析。

根據本說明書之另一實施例，係揭露一種印刷電路板之檢測設備。根據本說明書，上述印刷電路板檢測設備可同時進行多組引刷電路板的檢測。在本實施例中，僅以同時進行兩印刷電路板之檢測做為代表性說明。第三圖係一根據本實施例印刷電路板之檢測設備300之示意圖。上述印刷電路板之檢測設備300包含承載台、參考標記340、第一光源360、第一影像擷取裝置380、第二影像擷取裝置385、以及處理器。上述印刷電路板之檢測設備300可用來進行多組印刷電路板的表面檢測。上述承載台，未顯示於圖中，可同時承載第一待測印刷電路板320、與第二待測印刷電路板325。

上述參考標記340設置於上述承載台的上方。根據本實施例，上述參考標記340可以是複數個幾何圖形的重複單元。在根據本實施例之一較佳範例中，上述參考標記340可以是複數條直線。在根據本實施例之另一較佳範例中，上述參考標記340可以是由兩組彼此相交的線所形成的網狀輪廓。在根據本實施例之又一較佳範例中，上述參考標記340可以是複數個點。

上述第一光源360設置於上述承載台的斜上方。根據本創作之設計，上述第一光源360可以是一點光源，或是可產生點光源效果之發光裝置。根據本實施例之設計，上述第一光源360以非正投影的方式照射上述參考標記340，並在承載台與第一待測印刷電路板320與第二待測印刷電路板325上產生參考標記投影340’與340”。在根據本實施例之一較佳範例中，上述第一光源360可以是以約10~85度的入射角照射參考標記340，以產生參 考標記投影340’與340”。

上述第一影像擷取裝置380與第二影像擷取裝置385分別設置於上述第一待測印刷電路板320與第二待測印刷電路板325之上方。上述第一影像擷取裝置380與第二影像擷取裝置385分別可擷取投影於承載台與第一待測印刷電路板320以及第二待測印刷電路板325上之參考標記投影340’與340”的影像信號。上述處理器，未顯示於圖中，連接於上述第一影像擷取裝置380與第二影像擷取裝置385。處理器可用以計算第一影像擷取裝置380與第二影像擷取裝置385所擷取的影像信號，以獲得第一待測印刷電路板320以及第二待測印刷電路板325的表面狀態資訊。

根據本實施例，進行檢測時，可先在上述承載台上輸送兩標準樣板，讓第一影像擷取裝置380與第二影像擷取裝置385分別擷取標準樣板的參考標記投影之影像信號V₀與V₀’，並將影像信號V₀與V₀’傳送至上述的處理器。然後，再以上述承載台輸送第一待測印刷電路板320以及第二待測印刷電路板325。上述第一光源360照射參考標記340並分別在第一待測印刷電路板320以及第二待測印刷電路板325產生參考標記陰影340’與340”。第一影像擷取裝置380與第二影像擷取裝置385分別擷取第一待測印刷電路板320以及第二待測印刷電路板325的參考標記投影340’與340”之影像信號V₁與V₁’，並將影像信號V₁與V₁’傳送至處理器。處理器可藉由分別計算由濾除背景資料之後的影像信號V₀與V₁、以及濾除背景資料之後的影像信號V₀’與V₁’而分別得到第一待測印刷電路板320以及第二待測印刷電路板325 的表面資訊，進而判斷出第一待測印刷電路板320與第二待測印刷電路板325是否有出現異於標準樣板的異常曲面。

在根據本實施例之一較佳範例中，上述印刷電路板之檢測設備300可以更包含一第二光源365。上述第二光源365設置於上述承載台的斜上方，如第三圖所示。上述第二光源365可以是一點光源，或是可產生點光源效果之發光裝置。根據本範例，上述第一光源360與第二光源365可以是分別設置於第一待測印刷電路板320與第二待測印刷電路板325的斜上方。第一光源360與第二光源365皆以非正投影的方式照射上述參考標記340，並在承載台、第一待測印刷電路板320與第二待測印刷電路板325上產生參考標記投影340’與340”。依據本範例之設計，上述第一光源360與第二光源365可設定為輪流開啟。例如，在欲使用第一影像擷取裝置380擷取第一待測印刷電路板320之影像信號V₁時，只有第一光源360照射上述參考標記340並在承載台與第一待測印刷電路板320以及第二待測印刷電路板325上產生參考標記投影。在欲使用第二影像擷取裝置385擷取第二待測印刷電路板325之影像信號V₁’時，只有第二光源365照射上述參考標記340並在承載台與第一待測印刷電路板320以及第二待測印刷電路板325上產生參考標記投影。如此一來，可讓第一影像擷取裝置380與第二影像擷取裝置385得到更清晰的影像信號。在根據本範例之一實施方式中，依序以第一光源360與第二光源365照射參考標記340並在承載台與第一待測印刷電路板320以及第二待測印刷電路板325上產生參考標記投影，第一影像擷取裝置380與第二影像擷取裝置385將可擷取到影像信號V₁與V₁’、以 及V₂與V₂’。其中，以第一光源360照射參考標記340，在承載台與第一待測印刷電路板320以及第二待測印刷電路板325上產生參考標記投影，第一影像擷取裝置380與第二影像擷取裝置385分別擷取到的影像信號為V₁與V₁’；以第一光源360照射參考標記340，在承載台與第一待測印刷電路板320以及第二待測印刷電路板325上產生參考標記投影，第一影像擷取裝置380與第二影像擷取裝置385分別擷取到的影像信號為V₂與V₂’。處理器分別比對濾除背景資料之後的影像信號V₀與V₁、V₀與V₂，將可得到更細緻的第一待測印刷電路板320表面資訊。相同地，處理器分別比對濾除背景資料之後的影像信號V₀與V₁’、V₀與V₂’，將可得到更細緻的第二待測印刷電路板325之表面資訊。

在根據本實施例之另一較佳範例中，上述印刷電路板之檢測設備300可以更包含一第二光源。上述第二光源設置於上述承載台的斜上方。上述第二光源可以是一點光源，或是可產生點光源效果之發光裝置。根據本範例，上述第一光源360與第二光源可以是分別設置於第一待測印刷電路板320與第二待測印刷電路板325的斜上方。第一光源360與第二光源皆以非正投影的方式照射上述參考標記340，並在承載台、第一待測印刷電路板320與第二待測印刷電路板325上產生參考標記投影340’與340”。依據本範例之設計，上述第一光源360與第二光源可設定為輪流開啟。例如，在欲使用第一影像擷取裝置380擷取第一待測印刷電路板320之影像信號V₁時，只以第二光源照射上述參考標記340並在承載台與第一待測印刷電路板320以及第二待測印刷電路板325上產生參考標記投影；在欲使用第二影像擷取裝置 385擷取第二待測印刷電路板325之影像信號V₁’時，只以第一光源360照射上述參考標記340並在承載台與第一待測印刷電路板320以及第二待測印刷電路板325上產生參考標記投影。在進行標準樣板的檢測時，是以第二光源照射參考標記340，在承載台與第一待測印刷電路板320以及第二待測印刷電路板325上產生參考標記投影後，讓第一影像擷取裝置380擷取到放置在第一待測印刷電路板320的位置的標準樣板的影像信號為V₀；以第一光源360照射參考標記340，在承載台與第一待測印刷電路板320以及第二待測印刷電路板325上產生參考標記投影後，以第二影像擷取裝置380擷取到放置在第二待測印刷電路板325的位置的標準樣板的影像信號為V₀’。在進行待測印刷電路板檢測時，以第二光源照射參考標記340，在承載台與第一待測印刷電路板320以及第二待測印刷電路板325上產生參考標記投影，第一影像擷取裝置380擷取到第一待測印刷電路板320的影像信號為V₁；以第一光源360照射參考標記340，在承載台與第一待測印刷電路板320以及第二待測印刷電路板325上產生參考標記投影，第二影像擷取裝置385擷取到的影像信號為V₁’。處理器比對濾除背景資料之後的影像信號V₀與V₁，將可得到第一待測印刷電路板320的表面資訊。處理器比對濾除背景資料之後的影像信號V₀’與V₁’，將可得到第二待測印刷電路板325的表面資訊。

綜合上述，本說明書揭露了一種印刷電路板之檢測設備。上述印刷電路板之檢測設備包含承載台、參考標記、光源、影像擷取裝置、以及處理器。上述承載台可用以承載待測印刷電路板。根據本說明書之設計，上述印刷電路板之檢測設備可以一 次檢測一待測印刷電路板，也可一次檢測複數個待測印刷電路板。上述參考標記設置於上述承載台的上方。上述參考標記可以是複數個幾何圖形的重複單元。上述光源設置於上述承載台的斜上方。上述的光源可以是一點光源，或是可產生點光源效果之發光裝置。上述的光源以非正投影的方式照射上述參考標記，並在承載台與待測印刷電路板上產生參考標記投影。上述影像擷取裝置設置於上述承載台之上方，用以擷取投影於承載台與待測印刷電路板上之參考標記投影。上述處理器連接於上述影像擷取裝置，可用以計算影像擷取裝置所擷取的影像信號，以獲知待測印刷電路板的表面資訊。根據本說明書的設計，上述印刷電路板之檢測設備除了可以有效達到快速檢測板體表面之曲度的效果之外，更可藉由投射光影來模擬出待測板體之表面的類2D，甚至類3D模型，進而有效避免對於板體表面之曲度產生誤判。換言之，本說明書提供了一種可兼具提昇偵測速率與有效避免誤判發生率，同時又可降低檢測設備成本、與方便使用者操作的印刷電路板之檢測設備。

顯然地，依照上面實施例中的描述，本新型可能有許多的修正與差異。因此需要在其附加的權利要求項之範圍內加以理解，除了上述詳細的描述外，本新型還可以廣泛地在其他的實施例中施行。上述僅為本新型之較佳實施例而已，並非用以限定本新型之申請專利範圍；凡其它未脫離本新型所揭示之精神下所完成的等效改變或修飾，均應包含在下述申請專利範圍內。

200‧‧‧印刷電路板之檢測設備

220‧‧‧待測印刷電路板

240‧‧‧參考標記

240’‧‧‧參考標記投影

260‧‧‧光源

280‧‧‧影像擷取裝置

Claims (10)

1. 一種印刷電路板之檢測設備，其包含：一承載台，用以承載待測印刷電路板；複數個參考標記，上述參考標記設置於上述承載台的上方；一光源，上述光源設置於上述承載台的斜上方，上述光源以非正投影的方式照射上述參考標記，並在上述承載台與待測印刷電路板產生參考標記投影；一影像擷取裝置，上述影像擷取裝置設置於上述承載台之上方；以及一處理器，上述處理器連接上述影像擷取裝置。
2. 根據申請專利範圍第1項之印刷電路板之檢測設備，其中，上述參考標記是複數個幾何圖形的重複單元。
3. 根據申請專利範圍第1項之印刷電路板之檢測設備，其中，上述參考標記是複數複數條直線。
4. 根據申請專利範圍第1項之印刷電路板之檢測設備，其中，上述參考標記包含一組第一參考標記、與一組第二參考標記，上述第一參考標記與第二參考標記可以是彼此具有一不為零度或180度夾角的兩組幾何圖形。
5. 根據申請專利範圍第1項之印刷電路板之檢測設備，其中，上述參考標記是由兩組直線所形成的網狀輪廓。
6. 根據申請專利範圍第1項之印刷電路板之檢測設備，其中，上述光源是點光源，或是可產生點光源效果之發光裝置。
7. 根據申請專利範圍第1項之印刷電路板之檢測設備，其中，上述光源以約10~85度的入射角照射上述的參考標記，以產生上述的參考標記投影。
8. 一種印刷電路板之檢測設備，其包含：一承載台，用以承載第一待測印刷電路板與第二待測印刷電路板；複數個參考標記，上述參考標記設置於上述承載台的上方；一第一光源與一第二光源，上述第一光源與第二光源各自設置於上述承載台的斜上方，上述第一光源與第二光源分別以非正投影的方式照射上述參考標記，並在上述承載台、第一待測印刷電路板與第二待測印刷電路板產生第一參考標記投影與第二參考標記投影；一第一影像擷取裝置與一第二影像擷取裝置，上述第一影像擷取裝置與第二影像擷取裝置分別設置於上述承載台之上方；以及一處理器，上述處理器分別連接上述第一影像擷取裝置與第二影像擷取裝置。
9. 根據申請專利範圍第8項之印刷電路板之檢測設備，其中上述 參考標記是複數個幾何圖形的重複單元。
10. 根據申請專利範圍第8項之印刷電路板之檢測設備，其中上述第一光源與第二光源是點光源，或是可產生點光源效果之發光裝置。