CN1242512A - 检测印刷电路板上的乳状焊剂的装置及其方法 - Google Patents

Abstract

一种用于检测PCB上的乳状焊剂的装置,其中一照相机获取涂敷在PCB上表面上的乳状焊剂的图象。一第一照明器照明乳状焊剂,使得从相对于PCB的上表面形成一角度的乳状焊剂边缘反射的光向照相机行进。一第二照明器照明乳状焊剂,使得从平行于PCB的上表面的乳状焊剂上表面反射的光向照相机行进。一控制器控制照相机,第一和第二照明器,并用于将照相机获取的图象处理成二进制图象。

Description

检测印刷电路板上的乳状焊剂 的装置及其方法

本发明涉及用于检测涂敷在印刷电路板(PCB)上的乳状焊剂的涂敷状态的装置及其方法。

乳状焊剂或焊膏被涂敷到PCB上以在PCB上安装电子零件如半导体晶片。也就是说，一在预定位置具有孔的金属模板被放置到PCB上，并用传统的乳状焊剂印制设备涂敷以膏状的乳状焊剂。乳状焊剂的涂敷状态影响到后继的安装电子零件的操作，这样，为了改进后继操作的可靠性，需要一种检测PCB上的乳状焊剂的涂敷状态的方法。

图1是表示传统的检测涂敷在PCB上的乳状焊剂的装置的结构简图。

参照附图，传统的装置包括一照相机13，用于获取其上涂敷有乳状焊剂11的PCB12的图象，并且一照明系统14设置在PCB12上方，以预定角度将光线投射到PCB12上的乳状焊剂11上。

当照明系统14以预定角度照明涂敷在PCB12上的乳状焊剂11时，如图2所示，从照明系统14发出的光线从乳状焊剂11的圆形边缘部分11a反射而向照相机13行进。相应地，图象被照相机13获取，乳状焊剂11的圆形边缘部分11a比其他部分明亮。所述图象被二进制处理，也就是说，比参考值亮的图象部分被处理成“1”而比参考值暗的部分被处理成“0”。结果，乳状焊剂11的圆形边缘部分11a被表示为一条线，从而乳状焊剂11的涂敷状况可以被识别。这样，通过使用上述二进制处理图象检测乳状焊剂的边缘形状，可检测出乳状焊剂的缺陷涂敷状况如错误涂敷位置，或是涂敷过量或不足。

然而，在传统的PCB上乳状焊剂的检测中，由于乳状焊剂的缺陷涂敷状况只是通过检测乳状焊剂的边缘形状来确定，就不能够确定乳状焊剂的厚度和乳状焊剂边缘以内的涂敷缺陷。从而降低了检测的可靠性。

为解决以上问题，本发明的目的是提供一种检测PCB上的乳状焊剂的装置和方法，借此不仅PCB上涂敷的乳状焊剂的涂敷位置误差，而且乳状焊剂的涂敷状况缺陷也可以被检测。

相应地，为实现以上目的，提供了一种用于检测PCB上的乳状焊剂的装置，包括：一用于获取涂敷在所述PCB上表面上的乳状焊剂的图象的照相机；一第一照明器，用于照明所述乳状焊剂，使得从所述乳状焊剂边缘反射的与所述PCB的上表面形成一角度的光线向所述照相机行进；一第二照明器，用于照明所述乳状焊剂，使得从与所述PCB的上表面平行的所述乳状焊剂上表面反射的光线向所述照相机行进；以及一控制器，用于控制所述照相机，所述第一和第二照明器，以及用于将所述照相机获得的图象处理成二进制图象。

在本发明中，优选的是，所述第一和所述第二照明器选择地操作，由所述第一照明器获取的图象由所述控制器二进制处理，以便只有所述乳状焊剂的边缘形成图象，以及由所述第二照明器获取的图象由所述控制器二进制处理，以便只有所述乳状焊剂的涂敷区域形成图象。

在本发明中，同样优选的是，所述第一照明器由多个发光二极管组成，其以环形发出绿色或蓝色波长，而所述第二照明器由多个发光二极管组成，其以环形发出红色波长。

根据本发明的另一方面，提供了一种检测PCB上的乳状焊剂的A方法，包括以下步骤：(a)使用一照相机获取从第一照明器发出的并从所述PCB上涂敷的所述乳状焊剂边缘表面反射的光的图象；(b)通过二进制处理在所述步骤(a)中获取的图象仅形成所述乳状焊剂边缘的图象；(c)通过将所述乳状焊剂的边缘坐标与参考坐标比较确定所述乳状焊剂的涂敷位置缺陷；(d)当所述第一照明器关闭时获取从第二照明器发出的并从所述PCB上涂敷的所述乳状焊剂上表面反射的光的图象；(e)通过二进制处理在所述步骤(d)中获取的图象仅形成所述乳状焊剂涂敷区域的图象；以及(f)通过将在所述步骤(b)中获取的边缘图象与在所述步骤(e)中获取的涂敷区域图象结合确定所述乳状焊剂的边缘以内的涂敷状况缺陷。

在本发明中，优选的是，在步骤(b)中，由所述边缘反射并且比一第一参考亮度亮的光线被处理成“1”，而比所述第一参考亮度暗的光线被处理成“0”，从而获得所述边缘的图象。

在本发明中，同样优选的是，在步骤(e)中，由所述乳状焊剂涂敷区域反射并且比一第二参考亮度亮而比一第三参考亮度暗的光线被处理成“1”，而由PCB和乳状焊剂未涂敷的区域反射的且比所述第二参考亮度暗或比所述第三参考亮度亮的光线被处理成“0”，从而获得所述乳状焊剂涂敷区域的图象。

通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，本发明的上述目的和优点将变得更为明显，附图中：

图1是一侧视图，示出用于检测PCB上的乳状焊剂的传统装置的构成；

图2是一视图，用于解释图1的装置检测乳状焊剂的原理；

图3是一侧视图，示出根据本发明的优选实施例的用于检测PCB上的乳状焊剂的装置的部分构成；

图4是一侧视图，示出根据本发明的另一优选实施例的用于检测PCB上的乳状焊剂的装置的一部分；

图5是一流程图，用于解释根据本发明的用于检测PCB上的乳状焊剂的方法；以及

图6A到6C是平面图，用于解释检测PCB上的乳状焊剂的方法：图6A是一视图，说明乳状焊剂涂敷在PCB上的状态；图6B是一视图，说明乳状焊剂的边缘部分的二进制处理图象；图6C是一视图，说明乳状焊剂涂敷区域的二进制处理图象。

图3示出一根据本发明的优选实施例的用于检测PCB上的乳状焊剂的装置。参照附图，所述装置包括：一照相机43，用于获取其上涂敷有乳状焊剂41的PCB42的图象；安装在PCB42和照相机43之间的第一和第二照明器44和45；以及用于控制照相机43和第一和第二照明器44和45以从照相机43获取的图象确定乳状焊剂41的涂敷状况的控制器46。

其上形成有待检测的乳状焊剂41的PCB42由诸如传送带的传送装置47被传送到照相机43下面的位置。安装在传送部件48上的照相机43可水平和/或垂直移动。

优选地，照相机43具有，例如通过变焦镜头，调节其放大率的能力，以对应PCB42上涂敷的乳状焊剂41的尺寸。另一种选择是，如图4所示，可以在传送部件48上安装各具有一个不同放大率的镜头的一第一照相机53和一第二照相机54。也就是说，第一照相机53具有低放大率镜头，而第二照相机54具有一高放大率镜头。

在图4中，一分束器57和一反射镜58沿着从第一和第二照明器44和45发出，并从PCB42上反射的光的光路安装。反射的光可以被选择地输入到第一照相机53和第二照相机54。这样，第一和第二照相机53和54可以根据形成在PCB42上的乳状焊剂41的尺寸选择使用。

再参照图3，第一和第二照明器44和45安装在PCB42和照相机43之间。第一照明器44发射绿色或蓝色波长的光线，并可通过以环形安装多个发光二极管(LED)形成。第一照明器44安装成与PCB42成一角度，以便从与PCB42的上表面成一角度的乳状焊剂41的边缘部分反射的光可以进入到照相机43。

第二照明器45发射红色波长的光线，并可通过如第一照明器44那样以环形安装多个发光二极管(LED)形成。第二照明器45安装成使得从与PCB42的上表面平行的乳状焊剂41的上表面反射的光可以进入到照相机43。相应地，优选地第二照明器45以与第一照明器44不同的高度安装，如图3所示。可替代的是，尽管没有示出，第一和第二照明器44和45以同样的高度安装，而相对于乳状焊剂41的照明角度彼此不同。

再者，一用于通过发射激光到PCB42上测量乳状焊剂41的涂敷高度的激光测量单元49安装到传送部件48上。一典型的激光传感器可以被用作激光测量单元49。

控制器46连接到照相机43，第一和第二照明器44和45，激光测量单元49，以及传送部件48。控制器46选择地闭合和断开第一和第二照明器44和45，驱动传送部件48，以便照相机43和激光测量单元49可以相对于PCB42设置在预定位置，并且对照相机43获取的图象进行二进制处理。

使用具有上述结构装置检测PCB上的乳状焊剂的方法将参照图3，5，以及6A-6C加以描述。

首先，形成在PCB42上的乳状焊剂的参考数据被输入到控制器46(图5中步骤S71)。参考数据包括参考边缘坐标，参考涂敷层厚度，以及乳状焊剂的允许误差率。

接着，形成在PCB42上的乳状焊剂41的边缘位置(图6A的41a)被测量(步骤S72)。也就是说，当第一照明器44闭合而第二照明器45断开时，从第一照明器44发出并由乳状焊剂41的圆形部分延伸的边缘41a反射的光进入到照相机43。这样，在由照相机43获取的图象中，乳状焊剂41的边缘41a最亮。

一般来说，所述乳状焊剂41涂敷在形成在PCB42上的红色铜薄膜层上。由于第一照明器44发射出绿色波长的光，所述铜薄膜层显得稍暗，使得乳状焊剂41的边缘41a显示的更清楚。这样，以上的图象信号被输入到控制器46中，并经过二进制图象信号处理，也就是说，具有大于预定亮度的边缘41a部分被转换成“1”，而低于预定亮度的其他部分被转换成“0”。结果，仅乳状焊剂41的边缘41a由一线41a′代表，如图6B所示。这样，乳状焊剂41的边缘41a的坐标可以通过上述数据获得。

将以上获得的乳状焊剂41的边缘坐标与参考边缘坐标比较，以确定乳状焊剂涂敷层的位置缺陷(步骤S73)。

然后，边缘41a以内的乳状焊剂41的涂敷状况被检测(步骤S74)。这里，第一照明器44被断开而第二照明器45被闭合，以便从第二照明器45发出的光从乳状焊剂41上表面反射，向照相机43行进。

如图6A所示，在乳状焊剂41的边缘41a形成的内部区域存在有一涂敷有乳状焊剂41的区域41b和一未涂敷有乳状焊剂41的区域41c。在这种情况下，从第二照明器45发出的光既被涂敷区域41b反射，也被未涂敷区域41c反射并向照相机43行进。如果铜薄膜层形成在未涂敷区域41c，由于铜薄膜层的反射指数大于乳状焊剂41的反射指数，未涂敷区域41c显得比涂敷区域41b亮。另外，PCB42显得比乳状焊剂41暗。

相应地，用二进制图象表示以上图象，将具有中等亮度的涂敷区域的亮度设定为“1”，将其处形成有比乳状焊剂41亮的铜薄膜层的非涂敷区域41c和比乳状焊剂41暗的PCB42的亮度设定为“0”，涂敷有乳状焊剂41的所述区域41b由如图6所示的二进制图象表示。

这样，将通过使用第一照明器44获得的与乳状焊剂41的边缘41a有关的二进制图象和通过使用第二照明器45获得的二进制图象相结合，可以检测出乳状焊剂41涂敷状况的缺陷(步骤S75)。也就是说，未涂敷乳状焊剂41的非涂敷区域41c保持为一空白区域41c′。

接着，使用激光测量单元49测量乳状焊剂41的涂敷厚度(步骤S76)。也就是说，激光测量单元49发射激光束到乳状焊剂41上，并计算其距离，以便得知乳状焊剂41的厚度。测得的厚度与先前输入的参考涂敷厚度相比较以确定缺陷(步骤S77)。

如上所述，根据本发明的检测PCB上的乳状焊剂的装置和方法，由于分别使用第一和第二照明器获取乳状焊剂边缘的图象和乳状焊剂边缘以内的图象，并将其用于检测乳状焊剂涂敷的缺陷，不仅乳状焊剂涂敷层的位置缺陷而且涂敷层本身的缺陷均可被检测，从而改进了检测的可靠性。

Claims (10)

1.一种用于检测PCB上的乳状焊剂的装置，包括：

一用于获取涂敷在所述PCB的上表面上的乳状焊剂的图象的照相机；

一用于照明所述乳状焊剂使得从相对于所述PCB的上表面形成一个角度的所述乳状焊剂边缘反射的光向所述照相机行进的第一照明器；

一用于照明所述乳状焊剂以使得从平行于所述PCB的上表面的所述乳状焊剂的上表面反射的光向所述照相机行进的第二照明器；以及

一用于控制所述照相机，所述第一和第二照明器，以及用于处理由所述照相机获取的图象为二进制图象的控制器。

2.根据权利要求1的装置，其特征在于，所述第一和所述第二照明器选择地操作，由所述第一照明器获取的图象由所述控制器二进制处理，以便只有所述乳状焊剂的边缘形成图象，并且使用所述第二照明器获取的图象由所述控制器进行二进制处理，以便只有所述乳状焊剂的涂敷区域形成图象。

3.根据权利要求1的装置，其特征在于，所述第一照明器由多个发射绿色或蓝色波长的环形没置的发光二极管构成，所述第二照明器由多个发射红色波长的环形设置的发光二极管构成。

4.根据权利要求1的装置，其特征在于，所述第一照明器和所述第二照明器安装在所述PCB和所述照相机之间，彼此具有不同的高度。

5.根据权利要求1的装置，其特征在于，还包括一激光测量单元，用于发射激光束到所述PCB上的所述乳状焊剂上，以测量所述乳状焊剂的涂敷厚度。

6.一种检测PCB上的乳状焊剂的方法，包括以下步骤：

(a)利用一照相机获取由第一照明器发射并从涂敷在所述PCB上的乳状焊剂表面边缘反射的光的图象；

(b)通过二进制处理在所述步骤(a)中获取的图象形成仅有所述乳状焊剂边缘的图象；

(c)通过将所述乳状焊剂边缘坐标与参考坐标比较确定所述乳状焊剂的涂敷位置缺陷；

(d)在所述第一照明器断开时，获取由第二照明器发射并从涂敷在所述PCB上的乳状焊剂的上表面反射的光的图象；

(e)通过二进制处理在所述步骤(d)中获取的图象，形成仅乳状焊剂涂敷区域的图象；以及

(f)通过将在所述步骤(b)中获得的边缘的图象与在步骤(e)中获得的涂敷区域的图象结合，确定在所述乳状焊剂边缘以内的涂敷状况的缺陷。

7.根据权利要求6的方法，其特征在于，在所述步骤(b)，由边缘反射并且比第一参考亮度亮的光被处理成“1”，而比所述第一参考亮度暗的光被处理成“0”，从而获得所述边缘的图象。

8.根据权利要求7的方法，其特征在于，在所述步骤(e)，由所述乳状焊剂涂敷区域反射并且比一第二参考亮度亮，比一第三参考亮度暗的光被处理成“1”，而由所述PCB和所述乳状焊剂未涂敷区域反射，并且比所述第二参考亮度暗或比所述第三参考亮度亮的光被处理成“0”，以便获得所述乳状焊剂涂敷区域的图象。

9.根据权利要求6的方法，其特征在于，所述第一照明器发射绿色或蓝色波长的光，而所述第二照明器发射红色波长的光。

10.根据权利要求6的方法，其特征在于，还包括一通过发射激光束到所述乳状焊剂的上表面而测量所述乳状焊剂涂敷层厚度的步骤。

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