CN109990702A - 一种柔性电路板检测装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种柔性电路板检测装置和方法，包括载物台、两组检测单元、治具板和盖板。由于治具板与盖板都设置有若干镂空部位，使得被压合在治具板和盖板中间的柔性电路板待检测的部分不被遮挡，并由载物台承载。再由设置在该载物台的两侧的两组检测单元分别从柔性电路板的两面进行检测，使得完成整张柔性电路板正反面拍照的时间得到了缩短，减少检测设备的占地面积，提高设备检测效率。

Description

一种柔性电路板检测装置和方法

技术领域

本发明涉及柔性电路板检测技术领域，具体涉及一种柔性电路板检测装置和方法。

背景技术

柔性电路板(Flexible Printed Circuit，简称FPC)是一种以聚酰亚胺或聚脂薄膜为基材制成的一种具有高度可靠性，绝佳的可挠性印刷电路板。可用于一般电子产品的组装基板，也可用于高密度IC芯片的封装基板。具有配线密度高、重量轻、厚度薄、弯折性好的特点，因此被广泛应用于消费电子领域，近年来以迅猛的势头发展。随着科技的不断发展，制造工艺的不断提升，市场对柔性电路板的产量和质量都提出了更高的要求。在其生产过程中，对产品线路尺寸和缺陷进行无损伤的视觉检测是实现制造过程产品质量控制的关键。由于柔性电路板的应用需求的不同，其线路尺寸的变化范围包含3～4个数量级，从一般的几毫米一直到微小的10微米。例如工业生产中的柔性电路板的地线和电源线的线路尺度比较大，为1～2.5mm，而手机中的柔性电路板的线路尺度比较小，为50～100μm；而对于用于封装的柔性电路板的线路尺寸则达到了10μm。对于微米级线路，需要通过显微成像才能看清板件的缺陷；而对于接近毫米级的线路，采用普通的视觉检测即可。目前，柔性电路板生产过程中，主要是依靠人为自身或者通过显微镜对柔性电路板的线路尺寸和缺陷进行观察，不仅仅检测效率低，而且检测的精确度也非常低，特别是对于一些线路尺寸较小的柔性电路板，很难发现柔性电路板存在的所有缺陷，容易存在误判、漏判等现象，很难实现柔性电路板生产制造过程产品质量的把关。这使得传统的人工检测已经无法满足FPC板的发展需求。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是采用传统的人工检测已经无法满足FPC板的发展需求。

根据第一方面，一种实施例中提供一种柔性电路板检测装置，包括载物台、两组检测单元、治具板和盖板；

所述治具板与所述盖板配合，将待检测的柔性电路板压合在其中；所述治具板和所述盖板都设置有若干镂空部位，使得被压合在治具板和盖板中间的柔性电路板待检测的部分不被遮挡；

所述载物台用于承载配合在一起压合有柔性电路板的治具板与盖板；

所述两组检测单元分别设置在所述载物台的两侧，使得一组检测单元对载物台上承载着的柔性电路板的一面进行检测，另一组检测单元对该柔性电路板的另一面进行检测。

根据第二方面，一种实施例中提供一种柔性电路板检测方法，包括：

将待检测柔性电路板压合在治具板与盖板之间并放置在载物台上；所述治具板和所述盖板都设置有若干镂空部位，使得被压合在治具板和盖板中间的柔性电路板待检测的部分不被遮挡；所述载物台用于承载配合在一起压合有柔性电路板的治具板与盖板；

由设置在所述载物台两侧的两组检测单元分别从所述柔性电路板的两面进行检测；一组检测单元对载物台上承载着的柔性电路板的一面进行检测，另一组检测单元对该柔性电路板的另一面进行检测。

进一步，所述两组检测单元分时对所述柔性电路板的两面进行检测。

依据上述实施例的一种柔性电路板检测装置和方法，由于治具板与盖板都设置有若干镂空部位，使得被压合在治具板和盖板中间的柔性电路板待检测的部分不被遮挡，并由载物台承载。再由设置在该载物台的两侧的两组检测单元分别从柔性电路板的两面进行检测，使得完成整张柔性电路板正反面拍照的时间得到了缩短，减少检测设备的占地面积，提高设备检测效率。

附图说明

图1为一种柔性电路板检测装置的结构示意图；

图2为一种实施例中柔性电路板检测装置的正视图；

图3为一种实施例中柔性电路板检测装置的立体视图；

图4为一种实施例中柔性电路板检测装置的结构示意图；

图5为一种实施例中柔性电路板检测装置的治具板结构示意图；

图6为一种实施例中柔性电路板检测装置的治具板平面结构示意图；

图7为一种实施例中柔性电路板检测装置的盖板平面结构示意图；

图8为一种实施例中柔性电路板检测装置的治具板和盖板的装配示意图；

图9为另一种实施例的柔性电路板检测方法的流程图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

本申请采用机器视觉系统，来实现FPC板的自动化检测。机器视觉系统采用自动光学检测设备，在检测流水线上FPC板的不良品时更快速、更准确和更稳定，以达到提高生产效率和产线成品率的目标。

如图1所示，为一种柔性电路板检测装置的结构示意图，包括真空吸附载物台1用于放置柔性电路板，即在载物台上设有可吸附部分2，将柔性电路板放置于可吸附部分2，采用抽气装置将柔性电路板下方抽成真空，使得柔性电路板牢固贴附于载物台1上，避免因为产生震动而影响对焦与检测精度。另外本实施例中，载物台1放置柔性电路板的位置为一活动可拆卸的平台111，当需要检测时，将这个平台111拆卸下来后，再将柔性电路板放置在平台上，使得柔性电路板的放置可以更加方便。二维运动控制机构包括X轴导轨5、第一Y轴导轨6、第二Y轴导轨61、第一伺服定位机构和第二伺服定位机构；第一Y轴导轨6和第二Y轴导轨61分别通过支柱4固定在载物台两个相对的侧边。第一伺服定位机构包括第一伺服电机、第二伺服电机、第一运动平台7和第二运动平台71；第一伺服电机和第二伺服电机分别通过电机驱动器连接电机控制器，电机控制器连接计算机；第一运动平台7和第二运动平台71分别对应设置在第一Y轴导轨6和第二Y轴导轨61上，第一伺服电机连接第一运动平台7，通过第一伺服电机的工作控制第一运动平台7在第一Y轴导轨6上运动，第二伺服电机连接第二运动平台71，通过第二伺服电机的工作控制第二运动平台71在第二Y轴导轨61上运动；所述第一运动平台7和第二运动平台71分别对应设置有第一通孔和第二通孔，所述X轴导轨5穿过第一通孔和第二通孔。

检测平台包括第一显微镜、第二显微镜、用于拍摄第一显微镜观测到的图像的第一摄像机14、用于拍摄第二显微镜观测到的图像的第二摄像机15、用于测量第一显微镜物镜焦距的第一测距仪12、用于测量第二显微镜物镜焦距的第二测距仪13、用于控制第一显微镜上下运动的第一升降控制机构和用于控制第二显微镜上下运动的第二升降控制机构。

第一摄像机14设置在第一显微镜上方，用于拍摄第一显微镜物镜观察到的图像，第二摄像机15设置在第二显微镜的上方，用于拍摄第二显微镜物镜观察到的图像；第一测距仪12设置在第一显微镜物镜旁边，用于测量第一显微镜物镜焦距，第二测距仪13设置在第二显微镜物镜旁边，第二显微镜物镜的焦距；第一显微镜物镜为高倍物镜10，第二显微镜物镜为低倍物镜11；第一显微镜和第二显微镜分别对应设置在第一升降控制机构和第二升降控制机构中，第一升降控制机构控制第一显微镜进行升降运动，以达到调整第一显微镜物镜焦距的目的；第二升降控制机构控制第二显微镜升降运动，以达到调整第二显微镜物镜焦距的目的；第一摄像机14、第二摄像机15、第一测距仪12、第二测距仪13、第一升降控制机构和第二升降控制机构分别由计算机控制。

具体的检测方法是将柔性电路板通过机械上料装置放置在一真空吸附平台上，通过真空负压将产品吸附固定在平台上。光学拍摄系统在产品的上方，在一定的点位控制下完成对整板产品的拍摄要求。产品有正反两面，正面拍摄完后机械手将产品送至翻转部分完成对整张产品的翻面过程，接着将翻完面的产品再次放置在之前吸附平台(或是后续工位的吸附平台)上，对反面拍照。待反面拍照完成，下料机械手从真空吸附平台上取料，放置在下料位。至此，一张整板产品的上料、正面拍照、翻转过程、反面拍照和下料过程结束，下一张整板产品重复相同的步骤。

采用上述方式检测，当产品放置在真空吸台和离开真空吸台的时候，都需要取放料机械手搬运产品，产品检测时间不可避免地被延长；尤其在产品放置在真空吸附平台上时，与吸附平台贴合的那面被遮挡，无法拍摄此面产品。这使得要想完成对整张柔性电路板的双面拍摄和检测，必须增加翻转结构和反面吸附平台。增加了工位的同时提高了检测设备的成本，使得整体性价比降低。

在本发明实施例中，公开了一种柔性电路板检测装置和方法，可以对柔性电路板的两面进行检测，极大的提高柔性电路板的检测效率。因柔性电路板柔软易变形，所以在将柔性电路板固定在载物台时，需要考虑承载平台承载柔性电路板后，柔性电路板自身的平整度，即其翘曲幅度要小于检测单元能够允许最大值。本申请通过对载物台上的治具板进行镂空，将柔性电路板需要检测的部位设置在镂空处，这样就可以对柔性电路板的两面进行检测了，因为柔性电路板的主体还是由治具板承载，所以可以保证柔性电路板自身的平整度。

实施例一：

请参考图2和图3，为一种实施例中柔性电路板检测装置的正视图和立体视图，包括载物台302、第一检测单元100和第二检测单元200、治具板和盖板301。治具板与盖板配合，将待检测的柔性电路板压合在其中。治具板和盖板都设置有若干镂空部位，使得被压合在治具板和盖板中间的柔性电路板待检测的部分不被遮挡。载物台用于承载配合在一起压合有柔性电路板的治具板与盖板。第一检测单元100和第二检测单元200分别设置在载物台302的两侧，使得一组检测单元对载物台302上承载着的柔性电路板的一面进行检测，另一组检测单元对该柔性电路板的另一面进行检测。载物台302将承载的配合在一起压合有柔性电路板的治具板与盖板301放置在第一检测单元100和第二检测单元200之间。载物台302包括平台移动系统，用于控制治具板和盖板301的移动。第一检测单元100包括第一光学移动系统101和第一光学检测系统102、第二光学检测系统103。第一光学移动系统101用于控制第一光学检测系统102和第二光学检测系统103的移动。第二检测单元200包括第二光学移动系统201和第三光学检测系统202、第四光学检测系统203。第二光学移动系统201用于控制第三光学检测系统202和第四光学检测系统203的移动。

如图4所示，为一种实施例中柔性电路板检测装置的结构示意图，治具板和盖板301在第一检测单元100和第二检测单元200之间，第一检测单元100包括两组光学检测系统，每组光学检测系统包括图像获取装置1021、光学透镜组1022和光源1023。光源1023用于提高柔性电路板待检测部分的亮度。光学透镜组1022用于对柔性电路板待检测的部分进行放大。图像获取装置1021用于获取被光学透镜组放大的柔性电路板待检测部分的图像。

如图5所示，为一种实施例中柔性电路板检测装置的治具板结构示意图，包括治具板3011、柔性电路板3012和盖板3013。盖板3013用于将柔性电路板3012压合在治具板3011上。治具板3011上设置有多个突起的定位销钉3014，用于配合柔性电路板上所设置的若干缺口或通孔3015，以对柔性电路板3012的定。盖板3013上也设置有与定位销钉3014的位置相匹配的缺口或通孔，用于将柔性电路板3012压合时适配治具板3011。一实施例中，治具板3011上设置4个定位销钉3014。

如图6所示，为一种实施例中柔性电路板检测装置的治具板平面结构示意图，包括治具板3011和定位销钉3014。治具板3011设置有多个镂空3016，其镂空3016的大小与柔性电路板3012待检测部大大小适配。一实施例中，盖板3013的镂空部位不小于治具板3011的镂空部位。一实施例中，治具板3011通过磁力吸附盖板3013，用于将柔性电路板3012压合在治具板3011上。具体治具板3011在不与柔性电路板3012接触的面设置若干个凹槽或孔，以放置磁性材料。放置磁性材料用于当盖板3013压合将柔性电路板3012时，通过磁力对盖板3013进行吸附，进而压紧柔性电路板3012，防止柔性电路板3012移动影响检测精度。

如图7所示，为一种实施例中柔性电路板检测装置的盖板平面结构示意图，包括盖板3013和与定位销钉3014的位置相匹配的缺口或通孔3019。盖板3013上设置有镂空3018，其镂空3018的位置与治具板3011上的镂空位置相对应。一实施例中，盖板3013采用可以被磁性吸引的材料，具体可以采用不锈钢板。盖板3013通过磁力将柔性电路板3012压合在治具板3011上。

如图8所示，为一种实施例中柔性电路板检测装置的治具板和盖板的装配示意图，包括治具板3011和盖板3013，装配时定位销钉3014的位置和缺口或通孔3019相匹配。治具板3011和盖板3013的大小适配，分别在边缘设置有缺口和突起，以便于安装和分离治具板3011和盖板3013。

在本发明实施例中，采用非真空吸附的方式固定整张柔性电路板，整张柔性电路板正面、反面需要拍摄的部位均留有足够空间布置光学检测系统。整张柔性电路板可以采用流水线经治具板托载实现上下料工作，也可人工手动完成上下料工作。当整张柔性电路板固定完成后，正面和反面光学检测系统可分别按规划点位完成对整张柔性电路板正反面需检区域的拍摄工作，具体可按一定运动规律完成对整板柔性电路板的拍摄过程。由于通过在载物台的治具板上镂空，将柔性电路板需要检测的部位设置在镂空处，这样就可以对柔性电路板的两面进行检测了，因为柔性电路板的主体还是由治具板承载，所以可以保证柔性电路板自身的平整度。因此显著降低了整张柔性电路板正反两面的拍摄总时长，降低了单张产品检测的时间，还减少拍照工位、拍照次数、产品搬运次数和重复定位次数，显著减小检测设备的占地面积和设备制造成本。

实施例二：

请参考图9，为另一种实施例的柔性电路板检测方法的流程图，包括：

步骤一，初始化柔性电路板检测装置：

根据待检柔性电路板的拍摄精度要求，调整光学检测系统的拍摄视野大小；根据柔性电路板待检测区域的位置、待检测区域分布和待检测区域拍摄视野的大小规划光学检测系统的点位和运动路径，调节上下光学检测系统的间距，匹配已规划光学检测系统的点位，根据治具板外形尺寸调节柔性电路板检测装置中流水线宽度。

步骤二，将柔性电路板固定在治具板上；

将柔性电路板放置在治具板上，治具板四角的定位销钉穿过柔性电路板四角对应位置的销钉孔，完成定位。治具板上设置有镂空，将柔性电路板的待检测部位设置在镂空处再将磁性盖板放置在柔性电路板上。治具板四角的销钉穿过磁性盖板相应位置的销钉孔。磁性盖板受治具板上磁性物质的吸引，将柔性电路板压紧。本申请将柔性电路板和治具板、磁性盖板组成的装配体称为待检产品组。

步骤三，定位待检产品组；

柔性电路板检测装置设置在生产流水线上，待检产品组随着流水线进入柔性电路板检测装置内部。当待检产品组碰到定位传感器时，流水线停止运输，随后将治具板推向流水线固定侧，完成柔性电路板检测装置内对待检产品组的定位步骤。

步骤四，获取产品序列号

检测单元的光学移动系统可将光学检测系统在平面内运动。待检产品组上有二维码，检测单元运动至二维码正上方或正下方，完成对待检产品组的二维码拍摄，以获得待检产品组序列号。根据拍摄二维码的检测单元的光学检测系统的方向确定待检产品组的正面和反面，即光学检测系统在待检产品组的正面获得的二维码，则选择正面的光学检测系统，反面同理。

步骤五，对产品待检组进行检测；

正面和反面的光学检测系统的运动可互不影响。一是实施例中，如同面光学检测系统包括多个光学检测系统，则多个光学检测系统的间距在检测过程中可不变。一实施例中，为了防止对同一产品待检组的正反面同时检测时，正反两面光源相互干涉，需要对柔性电路板的两面进行异步检测，即两组检测单元分时对柔性电路板的两面进行检测，具体是控制产品待检组的正面光学检测系统和反面光学检测系统错位触发检测，即对一个确定的区域检测时，一面光学检测系统先经过该区域触发完成检测，另一面光学系统再经过该区域的触发完成检测。间隔的时间随产品拍摄点位的不同而改变。

步骤六，对产品待检组检测完成后，经流水线流出柔性电路板检测装置；

对产品待检组检测完成后，流水线转动，待检产品组随着流水线流出柔性电路板检测装置进入下一工序。然后重复以上步骤对下一组产品待检组进行检测。

步骤七，人工复检；

目检员将待检产品组移至显微镜下查看，确认检测结果是否与柔性电路板检测装置给出的检测结果一致。

本领域技术人员可以理解，上述实施方式中各种方法的全部或部分功能可以通过硬件的方式实现，也可以通过计算机程序的方式实现。当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器、随机存储器、磁盘、光盘、硬盘等，通过计算机执行该程序以实现上述功能。例如，将程序存储在设备的存储器中，当通过处理器执行存储器中程序，即可实现上述全部或部分功能。另外，当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序也可以存储在服务器、另一计算机、磁盘、光盘、闪存盘或移动硬盘等存储介质中，通过下载或复制保存到本地设备的存储器中，或对本地设备的系统进行版本更新，当通过处理器执行存储器中的程序时，即可实现上述实施方式中全部或部分功能。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (10)

1.一种柔性电路板检测装置，其特征在于，包括载物台、两组检测单元、治具板和盖板；

所述治具板与所述盖板配合，将待检测的柔性电路板压合在其中；所述治具板和所述盖板都设置有若干镂空部位，使得被压合在治具板和盖板中间的柔性电路板待检测的部分不被遮挡；

所述载物台用于承载配合在一起压合有柔性电路板的治具板与盖板；

所述两组检测单元分别设置在所述载物台的两侧，使得一组检测单元对载物台上承载着的柔性电路板的一面进行检测，另一组检测单元对该柔性电路板的另一面进行检测。

2.如权利要求1所述的柔性电路板检测装置，其特征在于，所述治具板上设置有若干定位销钉，用于配合柔性电路板上所设置的若干缺口或通孔，以对所述柔性电路板的定位。

3.如权利要求1所述的柔性电路板检测装置，其特征在于，所述盖板的镂空部位不小于所述治具板的镂空部位。

4.如权利要求3所述的柔性电路板检测装置，其特征在于，所述治具板通过磁力吸附所述盖板，用于将所述柔性电路板压合在所述治具板上。

5.如权利要求4所述的柔性电路板检测装置，其特征在于，所述治具板在不与所述柔性电路板接触的面设置若干个凹槽或孔，以放置磁性材料，用于吸附所述盖板。

6.如权利要求1所述的柔性电路板检测装置，其特征在于，所述治具板和所述盖板的大小适配，分别在边缘设置有互相配合的缺口和突起，用于安装和分离治具板和盖板。

7.如权利要求1所述的柔性电路板检测装置，其特征在于，每组所述检测单元包括光学移动系统和至少一组光学检测系统；所述光学移动系统用于控制所述光学检测系统的移动；

每组所述光学检测系统包括图像获取装置、光学透镜组和光源；

所述光源，用于提高所述柔性电路板待检测部分的亮度；

所述光学透镜组，用于对所述柔性电路板待检测的部分进行放大；

所述图像获取装置，用于获取被所述光学透镜组放大的所述柔性电路板待检测部分的图像。

8.如权利要求1所述的柔性电路板检测装置，其特征在于，所述载物台还包括平台移动系统，用于控制所述治具板的移动。

9.一种柔性电路板检测方法，其特征在于，包括：

将待检测柔性电路板压合在治具板与盖板之间并放置在载物台上；所述治具板和所述盖板都设置有若干镂空部位，使得被压合在治具板和盖板中间的柔性电路板待检测的部分不被遮挡；所述载物台用于承载配合在一起压合有柔性电路板的治具板与盖板；

由设置在所述载物台两侧的两组检测单元分别从所述柔性电路板的两面进行检测；一组检测单元对载物台上承载着的柔性电路板的一面进行检测，另一组检测单元对该柔性电路板的另一面进行检测。

10.如权利要求9所述方法，其特征在于，由设置在所述载物台两侧的两组检测单元分别从所述柔性电路板的两面进行检测，包括：

所述两组检测单元分时对所述柔性电路板的两面进行检测。