CN101474626A - 激光清洁系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种激光清洁系统，应用于探针治具上探针污物的清除，包括有一辨识单元，一连结于该辨识单元的处理单元，以及至少一受到该处理单元驱动的激光产生单元。该辨识单元架设于该探针治具的相对应位置用以辨识该探针治具上至少一待清探针，并取得一对应该待清探针位置的辨识信号，该处理单元接收该辨识信号并产生一驱动信号，该激光产生单元受到该驱动信号的驱动以投射至少一激光于该待清探针。通过本发明的激光清洁系统，可以针对探针治具上特定待清探针使用激光投射的方式进行清洁，有效增加清洁的效率，减少不必要的激光能量的浪费，以及避免探针或周边结构的损坏。

Description

激光清洁系统及其方法

技术领域

本发明涉及一种探针治具的清洁系统，尤指一种利用激光投射在所欲清洁的探针上以清洁探针治具的系统。

背景技术

传统制造印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)或集成电路(Integrated Circuit，IC)等完成后会通过探针治具来检测其电路是否正常后，再将产品送往下游市场，以减低市场回收产品的可能性。探针治具上相对于电路板上的电路位置设有导电性探针，当两者相接触时导致电连接并形成一导通信号，通过该导通信号的分析可以检测该电路板的电路架构是否正常。

工业制造中，此类产品的产量相当庞大，而探针治具亦需要检测大量的电路板成品。长时间使用下，探针尖端会累积污物，使得阻抗提高灵敏度降低，而产生误判的情况。就传统处理方法而言，当发现探针治具因污物累积而失去正常检测功用时，多利用人工方法以擦拭布或刷子等物理方式对探针脏污部位进行清洁，然而可能因为人工施力不当而造成探针治具结构的损伤，减少探针使用寿命。已知发展出许多不同避免人为直接操作以清洁探针的方式，如美国第2007069745号及第6118290号、中国台湾第M268727号所示，通过机械运作主动将脏污的探针移动至清洁布上，以进行污物清除；此种仍是通过直接接触以物理性磨擦方式清洁污物，易造成探针的损伤。此外，如中国台湾第200720679号及第288178号专利、美国第6420891号专利所示，通过一喷嘴喷出气体以清洁该探针，或如中国台湾第301017号专利，将探针浸泡于清洁液中的方式等，虽然可以减少因磨擦所造成探针结构的损坏，但因为去污能力不足，亦无法成为理想的去污方法，而清洁液也会造成污染。

已知一美国专利案(第US6573702号)，揭示一种用以清洁电子测试接点的方法及装置，主要是通过激光辐射的方式，使探针上的污物产生反应，以移除该污物。虽然利用激光辐射可有效清除污物且不需直接与该探针接触，可以避免探针结构上的损害，然而此专利案所示的清洁方法，仅可判断哪些探针卡接触错误，之后仍必须倚赖人工判读探针卡整体中有哪些探针需要清洁或是全面清洁，若待清洁的探针数量庞大，亦增添工作人员的困扰以及时间。

发明内容

本发明的主要目的，在于避免清洁探针时直接接触而导致结构损坏的问题，并试图主动清除探针上的污物，不需人工涉入以达到完全自动化以及节省人力成本。为实现上述目的，本发明提供一种激光清洁系统，应用于探针治具上探针污物的清除，包括有辨识单元，连结于该辨识单元的处理单元，以及至少一受到该处理单元驱动的激光产生单元。该辨识单元架设于该探针治具的相对应位置用以辨识该探针治具上至少一待清探针，并取得对应该待清探针位置的辨识信号，该处理单元接收该辨识信号并产生驱动信号，该激光产生单元受到该驱动信号的驱动以投射至少一激光于该待清探针。

其中，该辨识单元包含获得该探针治具的影像信息的影像撷取装置，以及连结于该影像撷取装置的影像辨识系统，辨识出该待清探针的影像以产生表示该待清探针的平面位置的辨识信号；此外，该辨识单元包含与该探针治具上各探针形成电连结的导接式侦测装置，该导接式侦测装置具有趋向该探针治具位移的测试板，该测试板与该探针接触而导通产生辨识信号供该所接触的探针传送至该处理单元；将所得到的平面位置以及垂直位置整合于处理单元中，驱动该激光产生单元将激光精确投射于该待清洁区域。

除此之外，本发明还提供一种搭配于上述激光清洁系统的方法，包含步骤有：检测该探针是否需要进行清洁；将探针治具固定于平台；辨识该探针治具上至少一待清探针；取得该待清探针位置的辨识信号；令该待清探针与待激光投射区域形成相对应关系；以及投射至少一激光于该待清探针，以清除该待清探针尖端上的污物。其中，可通过主动位移该探针治具，或者主动引导该激光的方式使该待清探针与该待激光投射区域形成相对应关系。

通过本发明系统与方法，可以有效利用激光辐射的方法对于待清探针的污物进行清除的动作，避免过去对探针直接接触而损害其结构。此外，本发明可以通过辨识单元辨识探针治具上待清探针，不需经由人工检查便可精确决定出待清除的探针，并驱动激光投射至该待清探针的尖端完全清除所附着的污物，相较于传统以及已知技术，大幅提升除污效率以及减少所耗费的人力与时间资源。

附图说明

图1是本发明激光清洁系统一优选实施例的整体外观立体示意图。

图2是本发明激光清洁系统一优选实施例的基本架构方块示意图。

图3-1至图3-3是本发明激光清洁系统一优选实施例中导接式侦测装置的侦测板的作动示意图。

图4是本发明激光清洁系统中该探针治具架设于一移动平台的示意图。

图5是本发明激光清洁系统中该激光产生单元架设于一移动臂的示意图。

图6是本发明激光清洁系统中该激光产生单元连结于一扫描设备的示意图。

图7是本发明激光清洁方法一优选实施例的基本流程示意图。

图8是本发明激光清洁方法一优选实施例的细部作业流程示意图。

具体实施方式

有关本发明的详细说明及技术内容，现配合附图说明如下：

请参阅图1及图2所示，是本发明一优选实施例的整体外观立体以及基本架构方块示意图，如图所示：本发明涉及一种激光清洁系统，应用于探针治具10上探针11污物的清除，该探针治具1上设有多个探针11以作为电路检测使用，该激光清洁系统包括有一辨识单元20，一连接于该辨识单元20的处理单元30，以及至少一受到该处理单元30驱动的激光产生单元40，该辨识单元20架设于该探针治具10的相对应位置用以辨识该探针治具10上至少一待清探针11，并取得一对应该待清探针11位置的辨识信号，该处理单元30接收该辨识信号一方面输出于一显示装置50，一方面产生一驱动信号，而该激光产生单元40受到该驱动信号驱动以投射至少一激光41于该待清探针11。其中，该激光产生单元40是固态激光，或为倍频固态激光；且该激光产生单元40频率范围介于1k至100kHz之间，而其波长范围介于200nm至1200nm之间。

在本实施例中，该辨识信号可分为表示该待清探针11平面位置的第一辨识信号，以及表示该待清探针11垂直位置的第二辨识信号。

如图2所示，该辨识单元20包含一获得该探针治具10的影像信息的影像撷取装置21，以及一连结于该影像撷取装置21的影像辨识系统22，辨识出该待清探针11的影像以产生一表示该待清探针11平面位置的第一辨识信号。该影像撷取装置21可选用电荷耦合元件(Charge Couple Device，CCD)或者互补式金氧半导体元件(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，CMOS)等，可将该探针治具10的影像转换为数字信息；而该影像辨识系统22用以将由该影像撷取装置21得到的数字影像信息与已储存的探针11的基准数据进行比对，以辨识出有异常状态的待清探针11，该基准数据是指该待清探针11的形状、颜色、位置、纹理或大小等特征，此异常状态可能因为污物附着而导致与基准数据产生差异，所辨识得到的待清探针11，可加以定位产生一平面位置，并将表示该平面位置的第一辨识信号传送至该处理单元30中。

该辨识单元20还可包含一与该探针治具10上各探针11形成电连结的导接式侦测装置23。如图3-1所示，该导接式侦测装置23具有一趋向该探针治具10位移的测试板231，该测试板231与该探针11接触而导通产生一表示该待清探针11的垂直位置的第二辨识信号，供该所接触的探针11传送至该处理单元30；而该测试板231可选用铜板，或其它导电金属板。在本实施例中，该第二辨识信号可由该测试板231产生，或可接收来自该处理单元30至少通过一探针11所传递至该测试板231的第二辨识信号。由于待清探针11可能因为污物或氧化等造成阻抗增加，影响导电，为确保所有的探针11皆能接收到该第二辨识信号，该第二辨识信号的电压至少大于该探针11工作时的电压。当进行侦测的时候，该测试板231位移至与该探针治具10相对应位置，该导接式侦测装置23的测试板231逐步趋向该探针治具10，待该测试板231与该探针11相接触，如图3-2所示，与该测试板231接触的探针11传递该表示垂直位置的第二辨识信号于处理单元30中。一般而言，该探针治具10上的探针11并非为等高，且该探针11受压力时可产生一上下位移的行程，当该测试板231接触到第一高度时的探针11后，并取得该些探针11的第二辨识信号，仍可继续往下位移，直到取得所有探针11的第二识别信号，如图3-3所示。

该影像辨识系统22以及导接式侦测装置23，分别产生表示待清探针11平面坐标的第一辨识信号以及垂直坐标的第二辨识信号，将其整合为该待清探针11立体位置的辨识信号后传送至该处理单元30。该处理单元30利用该辨识信号产生一相对应的驱动信号，以驱动该激光产生单元40可精确将激光投射到该待清探针11。如此一来，本发明可以自动通过辨识单元20精确测得到表示该待清探针11确切位置的辨识信号，并驱动该激光产生单元40产生的激光并投射至该待清探针11的确切位置，以达到探针11清洁的效果。而于本实施例中，该探针治具10装设于一移动式平台12上(如图4所示)，通过该平台12相对于该激光产生单元40进行相对位移，使该激光41投射至该待清探针11；或者该激光产生单元40可架设于一移动臂42上(如图5所示)或与一调整激光41投射方向的扫描设备43相连结(如图6所示)，亦可使所产生激光41准确投射至该待清探针11。

本发明还提供另一搭配上述系统的实施方法，请参阅图7所示，是本发明一优选实施例的基本流程示意图，如图所示：本发明具有一种激光清洁方法，包括步骤有：

a)检测该探针是否需要进行清洁(Step 1)；

b)将一探针治具固定于一平台(Step 2)；

c)辨识该探针治具上至少一待清探针(Step 3)；

d)取得该待清探针位置的辨识信号(Step 4)；

e)令该待清探针与一待激光投射区域形成相对应关系(Step5)；

f)投射至少一激光于该待清探针，以清除该待清探针上的污物(Step 6)；

g)检测该探针是否完成清洁(Step 7)。

其中，若欲进行步骤d)取得该待清探针位置的辨识信号(Step3)的辨识信号，是指由一影像辨识系统22测得该待清探针11平面位置后，所产生的第一辨识信号，与/或通过一导接式侦测装置23测得该待清探针11垂直位置后，所产生的第二辨识信号。而步骤e)令该待清探针11尖端与一待激光投射区域形成相对应关是(Step 5)则可选择性通过主动位移该探针治具10或主动引导该激光41达成。

请参阅图8所示，是本发明一优选实施例的细部作业流程示意图，如图所示：当使用探针治具10进行如电路板的测试时，若正常状态下，该探针治具10持续进行电路测试；若发现异常，则检测该探针治具10上的探针11是否因脏污而不堪使用。将该具有待清探针11的探针治具10固定于一平台12上，此时通过该影像撷取装置21和该影像辨识系统22，以及该导接式侦测装置23分别取得表示该待清探针11平面位置的第一辨识信号(X，Y)以及表示该待清探针11垂直位置的第二辨识信号(Z)，并将该第一辨识信号(X，Y)以及该第二辨识信号(Z)整合为表示该待清探针11精确位置的辨识信号(X，Y，Z)以精确辨识该待清探针11的位置。此时，通过移动该探针治具10或者引导该激光41，使该待清探针11与该待激光投射区域形成相对应关系。于是，投射一激光41于该探针治具10上的待清探针11，以清除该待清探针11尖端上的污物。最后判断该待清探针11是否完成清洁，若仍有污物残留，则再次投射该激光41于该待清探针11；若无，则将探针治具10继续进行电路板的测试。

综上所述，由于本发明激光清洁系统及其方法，可以通过一辨识单元20自动辨识该探针治具10上待清探针11，并产生表示该待清探针11确切位置的辨识信号，最后，通过一激光产生单元40将一激光41投射于该待清探针11上，以清除所附着的污物。如此，减少人力操作的必要性，节省人力以及时间，又因为利用激光41方式除污，避免直接碰触而破坏探针11的结构，延长探针11的使用寿命，相对减少检测成本。

以上已将本发明做一详细说明，以上所述，仅为本发明之一优选实施例而已，而不能限定本发明实施的范围。即凡依本发明申请范围所作的均等变化与修饰等，皆应仍属本发明的专利涵盖范围内。

Claims (25)

1.一种激光清洁系统，应用于探针治具(10)上探针(11)污物的清除，其特征在于，包括有：

辨识单元(20)，架设于所述探针治具(10)的相对应位置用以辨识所述探针治具(10)上至少待清探针(11)，并取得对应所述待清探针(11)位置的辨识信号；

处理单元(30)，连接于所述辨识单元(20)用以接收所述辨识信号，并产生驱动信号；以及

至少一激光产生单元(40)，受到所述驱动信号的驱动以投射至少一激光(41)于所述待清探针(11)。

2.根据权利要求1所述的激光清洁系统，其特征在于，所述处理单元(30)将所接收的辨识信号输出于显示装置(50)。

3.根据权利要求1所述的激光清洁系统，其特征在于，所述辨识单元(20)包含有：

获得所述探针治具(10)的影像信息的影像撷取装置(21)；以及

连结于所述影像撷取装置(21)的影像辨识系统(22)，辨识出所述待清探针(11)的影像以产生表示所述待清探针(11)的平面位置的辨识信号。

4.根据权利要求3所述的激光清洁系统，其特征在于，所述影像撷取装置(21)是电荷耦合元件。

5.根据权利要求3所述的激光清洁系统，其特征在于，所述影像撷取装置(21)是互补式金氧半导体元件。

6.根据权利要求1所述的激光清洁系统，其特征在于，所述辨识单元(20)包含与探针治具(10)上各探针(11)形成电连结的导接式侦测装置(23)。

7.根据权利要求6所述的激光清洁系统，其特征在于，所述导接式侦测装置(23)具有可供导电且趋向所述探针治具(10)位移的测试板(231)，所述测试板(231)与所述探针(11)接触而导通产生表示所述待清探针(11)的垂直位置的辨识信号，供所述所接触的探针(11)传送至所述处理单元(30)。

8.根据权利要求7所述的激光清洁系统，其特征在于，所述测试板(231)是铜板。

9.根据权利要求7所述的激光清洁系统，其特征在于，所述辨识信号的电压至少大于所述探针(11)工作时的电压。

10.根据权利要求7所述的激光清洁系统，其特征在于，所述辨识信号是由所述处理单元(30)至少通过一探针(11)传递至所述测试板(231)。

11.根据权利要求1所述的激光清洁系统，其特征在于，所述探针治具(10)装设于移动式平台(12)。

12.根据权利要求1所述的激光清洁系统，其特征在于，所述激光产生单元(40)相连于移动臂(42)。

13.根据权利要求1所述的激光清洁系统，其特征在于，所述激光产生单元(40)上连结调整激光(41)投射方向的扫描设备(43)。

14.根据权利要求1所述的激光清洁系统，其特征在于，所述激光产生单元(40)是固态激光。

15.根据权利要求14所述的激光清洁系统，其特征在于，所述激光产生单元(40)是倍频固态激光。

16.根据权利要求1所述的激光清洁系统，其特征在于，所述激光产生单元(40)频率范围介于1k至100kHz之间。

17.根据权利要求1所述的激光清洁系统，其特征在于，所述激光产生单元(40)波长范围介于200nm至1200nm之间。

18.一种激光清洁方法，其特征在于，包括步骤有：

将探针治具(10)固定于平台(12)；

辨识所述探针治具(10)上至少一待清探针(11)；

取得所述待清探针(11)位置的辨识信号；

令所述待清探针(11)与待激光投射区域形成相对应关系；以及

投射至少一激光(41)于所述待清探针(11)，以清除所述待清探针(11)上的污物。

19.根据权利要求18所述的激光清洁方法，其特征在于，还包含显示所述识别信号的步骤。

20.根据权利要求18所述的激光清洁方法，其特征在于，在将探针治具(10)固定于平台(12)之前还具有检测所述探针(11)是否需要进行清洁的步骤。

21.根据权利要求18所述的激光清洁方法，其特征在于，在投射至少一激光(41)于所述待清探针(11)后还具有检测所述探针(11)是否完成清洁的步骤。

22.根据权利要求18所述的激光清洁方法，其特征在于，所述辨识信号是所述待清探针(11)的平面位置。

23.根据权利要求18所述的激光清洁方法，其特征在于，所述辨识信号是所述待清探针(11)的垂直位置。

24.根据权利要求18所述的激光清洁方法，其特征在于，通过主动位移所述探针治具(10)的方式以令所述待清探针(11)与所述待激光投射区域形成相对应关系。

25.根据权利要求18所述的激光清洁方法，其特征在于，通过主动引导所述激光(41)的方式以令所述待清探针(11)与所述待激光投射区域形成相对应关系。

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