CN1254689C - 检测丢失元件的方法和装置以及固定装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于确定印刷电路板上的元件存在或不存在的方法和装置。该方法和装置利用了被放置在距指定的被测元件的预期位置为预定的不接触的距离以内的位置处的光电传感器和光电检测器。该方法包括以下步骤：发射光能到印刷电路板上的被测元件的预期位置上；传感所述被测元件的表面或者在所述预期位置的所述印刷电路板的表面反射的光能；测量与所述传感到的光能相对应的值；将所述传感到的经过反射的光能值与一个或多个可以接受的反射界限进行比较；以及基于比较结果，将所述被测元件分类为存在或不存在。本发明可以在不需要物理探头和不知道电路布局的情况下检测丢失元件。

Description

检测丢失元件的方法和装置以及固定装置
技术领域
本发明总体上涉及电路板测试，更具体来说，涉及一种新颖的用于检测从印刷电路板丢失的元件的方法和设备。
背景技术
电子产品在尺寸方面正在快速减小。同时，用户对他们所购买产品的质量和可靠性的期待已经提出了更高的要求。为了满足质量方面的要求，在制造过程的各个阶段，电子产品制造商必须对产品进行全面的测试。但是，随着电子器件变得越来越小，对产品进行测试所必需的器件的关键部分(例如，电路节点)的访问已经变得越来越困难。当许多制造商还面临着日益增加的对产品的元件进行更快速和更有效测试的需要时，这个问题正在出现。
在装配过程中，印刷电路板(PCB)受到许多不同类型的缺陷的影响。因此，为了查找这些缺陷的位置，使用了各种测试和检查技术。目前，有三种用于寻找PCB缺陷的通用测试方法：电气测试、光学(或视觉)检查以及X射线检查。在这些方法中，电气测试，尤其是一种被称为“在线测试(in-circuit test)”的技术，是最成熟和最常用的技术。但是，由于利用针床(bed-of-nail)探测对PCB上的节点的物理访问减少了，因此，在线测试的有效性正在减少。
现在，在PCB装配方面最常见的缺陷之一是丢失器件。这些器件或者从来就没有被装在电路板上，或者在装配过程中掉落。用于在该过程的电气测试阶段检测丢失器件的现有方法包括在线测试、功能测试、电容测量测试、扫描测试、自动光学测试以及自动X射线测试等。
包括手动在线模拟测试(用于分立模拟元件)和用于数字元件的数字在线测试的在线测试利用了在线测试器。在线测试器包括具有许多测试器接口针的针床测试头。将具有许多探头的固定装置(fixture)安装在测试器针床的上面，从而使固定装置探头与测试器接口针对齐并且接触。将被测印刷电路板安装在固定装置中，从而使固定装置探头与被测PCB上所关心的各个节点电接触。模拟在线测试通过探测应该附着有被测元件的适当节点并且按照适当的单位(例如，电阻、电容等)测量被测元件的值来检测被测PCB上的丢失元件。如果测量值在预期值的预定界限以内，则测试表明被测元件确实存在。
相似地，在功能测试中，对应该安装被测元件的电路板上的输入和输出节点进行探测，将数字值加在输入节点上，并且从输出节点收集数字结果。如果收集到正确的结果，则测试表明被测元件确实存在。
电容测量测试，如安捷伦科技有限公司(Agilent Technology)的测试引擎TM(TestJetTM)探头和技术(由Crook等人在美国专利5254953中详细描述并且在这里将其全文引用为参考)，对器件的管脚没有被适当地连接到其在PCB上的迹线的情况进行检测。该技术使用一个悬在被测器件之上的外部极板并且用器件外壳的塑料和陶瓷材料将这个外部极板与引线框架分开。引线框架与外部极板构成了一个可以利用交流电源进行激励来测量的小电容器。当没有将器件的管脚与迹线电气连接时，产生了一个与TestJetTM电容器串联的附加电容。这个附加电容是由于管脚与迹线之间的微小空气间隙而出现的。这是一个很小的电容，比TestJetTM电容器小得多，因此，TestJetTM与这个附加管脚电容的串联组合比二个电容器中的任何一个都小。可以给每个被测器件的每个管脚设置一个阈值，以便区别存在和不存在器件。
通常可以利用基于IEEE 1149.1的扫描测试的方法对丢失的数字器件进行检测。但是，扫描测试仅对符合IEEE 1149.1标准的器件起作用。此外，即使是扫描测试也需要某些探测。此外，即使提供了物理探测，利用电气方法也不能检测出困难布局中连接的某类器件不存在。并联旁路电容器就是一个例子。
另一种用于检测PCB上的丢失器件的新兴技术是通过机械开关检测。在这种技术中，弹簧加载探头试图探测应该就位的零件。如果该零件存在，则探头的弹簧压缩，将机械开关闭合，形成允许电流流过的电路。因此，当器件存在时，在电路中有可以测量的电流；同样，当器件不存在时，没有电流流过电路。机械开关检测技术的问题在于它包含移动部件，这使其易受部件故障的影响，并且它需要与被测元件有物理接触。
以上的每种技术至少都需要某些对PCB节点的物理探测(除了机械开关技术以外)，因此对于节点访问受限制的PCB装配来说是无效的。为了克服在PCB的非探测区域所丢失的测试覆盖率，已经出现了另一些测试方法。这些测试方法包括自动光学检查(automated opticalinspection，AOI)和自动X射线检查(automated X-ray inspection，AXI)。尽管这些方法可以非常有效地检测丢失的器件，但是，它们各自受到其自身的限制和缺点的不利影响。这些技术的主要缺点是它们需要与在线测试器完全分开的昂贵的生产线设备，因此还需要将全新的测试步骤添加到制造过程中。在某些情况下，将这些机器增加到制造过程中的成本可能是合理的，但是在另一些情况下，需要如此做则代表了这些方法的一个很大的缺点。
由于大多数生产线已经使用了电气测试器(主要是在线测试器)，因此在制造过程的在线阶段期间具有检测丢失元件的能力是有利的。但是，由于节点间隙不断减小而导致减少了对PCB节点的访问，因此，目前用于检测PCB上丢失元件的解决方案正变得越来越不可行。对此的主要原因是多数目前使用的检测丢失元件，尤其是模拟元件，的电气技术依赖于物理访问。
另一种使电气测试器在检测丢失的PCB元件方面的能力减小的原因是，即使利用探针进行探测，也不能对某些器件进行电气测试。这种情况的主要例子是并联旁路电容器。尽管在理论上可以检测单个丢失电容器(例如，在具有单个被测器件(DUT)的实验台上)，但实际上这样的检测经常是不可能的。必须对测试界限增加的公差和保护间隔(guardband)完全掩盖了由于单个(或者甚至多个)丢失电容器引起的小的测量差异。随着中规模集成电路和大规模集成电路被超大规模集成电路元件、现场可编程门阵列(FPGA)和大型专用集成电路(ASIC)取代，旁路电容器对数字元件的比例正在增加，这种情况减少了利用甚至完善的电气测试能够检测出的可能的故障的数量。
因此，本发明的一个目的是当PCB在在线测试器上正进行电气测试时，检测PCB上的丢失元件。
本发明的另一个目的是在不对电路进行物理探测的情况下，检测丢失元件。
本发明的另一个目的是检测目前在制造环境中利用任何现有技术的电气测试方法也许不能被检测出的丢失元件。
发明内容
为了实现上述目的，本发明提供了一种方法，用于确定在印刷电路板上的元件存在或不存在，该方法包括如下步骤：发射光能到印刷电路板上的被测元件的预期位置上；传感所述被测元件的表面或者在所述预期位置的所述印刷电路板的表面反射的光能；测量与所述传感到的光能相对应的值；将所述传感到的经过反射的光能值与一个或多个可以接受的反射界限进行比较；以及基于比较结果，将所述被测元件分类为存在或不存在。
本发明还提供了一种装置，用于确定在印刷电路板上的元件存在或不存在，该装置包括：光电发射器，用于发射光能到所述印刷电路板上的所述元件的预期位置上；光电传感器，用于传感所述印刷电路板上的所述预期位置的表面反射出的光能，如果在所述预期位置存在所述被测元件时，所述预期位置的所述表面包括所述被测元件的表面，并且如果在所述预期位置不存在所述被测元件时，所述表面包括所述印刷电路板的表面；以及比较器，用于将所述传感到的光能与一个或多个反射阈值界限相比较并且指明存在或不存在所述元件。
本发明还提供了一种固定装置，用于印刷电路板测试器，所述印刷电路板测试器包括多个测试器接口针以及可配置用来驱动和/或接收在所述测试器接口针上的信号的测试器硬件和/或软件，所述固定装置包括：固定装置框架；印刷电路板安装装置，该装置被安装在所述固定装置框架中，用于可靠地固定被测印刷电路板；一个或多个元件检测装置，每个元件检测装置包括光电发射器和光电传感器，与所述被测印刷电路板相关地放置所述元件检测装置，从而使所述元件检测装置中的至少一个的所述光电发射器和所述光电传感器位于距所述被测印刷电路板上的对应被测元件的预期位置为预定的不接触距离的位置；其中，可以对所述一个或者多个元件检测装置中的所述至少一个中的每一个进行控制，从而驱动所述光电发射器发射光能到所述对应被测元件的所述预期位置的表面上并且接收来自所述光电传感器的对经过反射的光能的测量结果，如果在所述预期位置有所述对应被测元件时，所述表面包括所述对应被测元件的表面，并且如果在所述预期位置没有所述对应被测元件时，所述表面包括所述被测印刷电路板的表面；并且所述测试器硬件和/或软件将所述经过反射的光能测量结果与一个或多个可以接受的反射界限进行比较来将所述元件分类为存在或不存在。
由此，本发明提供了一种针对上述问题的解决方案，并且提供了利用非电气方法在制造过程的在线测试阶段检测丢失元件(包括旁路电容器)的能力。本发明的元件检测装置使用了将红外(IR)发射器和检测器集成在同一个外壳中的微型反射目标传感器。在光学上将发射器与检测器对齐，以便在大约1到5mm的距离对反射表面进行检测。通过将元件检测装置直接放置在被测元件(如旁路电容器)的上面，可以对表明元件是否存在的反射差异进行检测。
由于几个原因，本发明比现有技术优越。与模拟在线测试相比，本发明在不需要物理探头和不知道电路布局的情况下检测丢失元件。此外，本发明不受电路布局的影响。
与数字在线测试相比，本发明在没有数字测试编程、不需要物理探头和不知道电路布局的情况下检测丢失元件。此外，本发明不受电路布局的影响。
与Agilent Technology的TestJetTM技术相比，本发明在不需要物理探头的情况下检测丢失元件，并且不依赖于敏感的模拟测量。
与基于扫描的数字测试相比，本发明可以对不符合IEEE 1149.1标准的器件起作用。
与通过机械开关技术的测试相比，本发明不使用移动部件并且不需要机械接触。
与自动光学检查(AOI)相比，本发明不需要在制造过程中单独的测试器或者单独的测试步骤，并且廉价得多。
与自动X射线检查(AXI)相比，本发明不需要在制造过程中单独的测试器或者单独的测试步骤，并且廉价得多。
附图说明
当结合附图进行考虑时，随着参照以下的详细描述得到对本发明的更全面的评价及其许多附带优点更好的理解，将很容易清楚本发明的更全面的评价及其许多附带优点，在附图中，相同的参考符号表示相同或相似的元件，其中：
图1A为用于对元件检测的方法和装置进行说明的，具有被测元件的被测印刷电路板的侧面图；
图1B为用于对没有元件的检测的方法和装置进行说明的，图1A的没有被测元件的被测印刷电路板的侧面图；
图2为按照本发明的优选实施例实现的元件检测器的示意框图；
图3为按照本发明的优选实施例实现的元件检测装置的示意框图；
图4为使用本发明的元件检测装置的在线测试器的框图；
图5为示出了本发明的元件检测方法的操作流程图；
图6为示出了按照本发明的元件检测器的校准方法的优选实施例的操作流程图；
图7A示出了可以接受的反射率阈值界限；
图7B示出了不可以接受的反射率阈值界限；以及
图7C示出了不可以接受的重叠反射率阈值界限。
具体实施方式
以下将对一种新颖的用于确定印刷电路板上的元件存在或者不存在方法和装置进行详细描述。尽管本发明是按照具体示出的实施例进行描述的，但是应该理解，这里所描述的实施例只作为例子，而不是试图由此对本发明的范围进行限制。
现在开始对本发明进行分析，图1A和1B示出了具有第一表面4的被测印刷电路板2，电路元件6预期被安装在第一表面4上。使元件检测器10近距离地但不接触地靠近预期要安装被测元件6的位置。元件检测器10朝被测元件6的预期位置的方向发射光能(最好在红外(IR)范围中)并且传感所发射的光从被测元件6(当存在元件6时)或裸露的印刷电路板2(当不存在元件6时)的表面的反射率。存在被测元件6时被测元件6的表面8与不存在被测元件6时电路板2的表面4之间的距离差异以及表面4和8可能的不同反射率常数的组合产生了取决于存在或者不存在被测元件6的两种不同反射率的测量结果。
图1A示出了电路板2上存在被测元件6的情况。在这种情况下，从元件检测器10发射的IR能量从被测元件的上表面8反射，产生第一反射率RC。
图1B示出了电路板2上不存在被测元件6的情况。在这种情况下，从元件检测器10发射的IR能量从电路板2的表面4反射，产生与第一反射率RC不同的第二反射率RB。
取决于元件6是存在或是从电路板2上丢失，可能有两个参数影响反射率RC或RB：元件检测器10中的传感器14(图2)与反射表面4或8之间的距离，以及电路板表面4与元件表面8各自的反射率常数。根据情况，这两个参数中的任意一个可能对测量到的反射率RC或RB起更主要的作用。在大多数简单的情况下，主要影响测量到的反射率RC或RB的是电路板表面4与元件表面8在反射率常数方面的差异。但实际上，只要存在元件的情况(例如RC)和不存在元件的情况(例如RC±公差≠RB±公差)之间存在可分辨的测量反射率差异，则更主要影响测量到的反射率RC或RB的参数并不重要。
图2为示出了元件检测器10的优选实施例的示意性框图。如图所示，元件检测器10包括光电发射器12和光电传感器14。数字驱动器32(见图3)驱动发射红外能量的光电发射器12的阳极11。光电传感器14最好是连接到测试器(见图3)中的数字接收器33的光敏晶体管，其中，光敏晶体管的栅极16起传感器14的输入端的作用。
图3为本发明的元件检测装置20的优选实施例的示意图。装置20包括输入节点21、输出节点23和接地节点22。如图所示，将数字驱动器32连接到元件检测装置20的输入节点21，以便通过串联电阻18驱动光电发射器12的阳极11。由测试器30的数字驱动器32驱动同样连接到该装置输入节点21的光敏晶体管14的集电极，从而避免了需要用导线将元件检测器10连接到任何电源。光电发射器12的阴极13和光敏晶体管14的发射极17(通过电阻19)都在节点22接地。将光敏晶体管14的发射极17连接到元件检测装置20的输出节点23，输出节点23可以被连接到数字接收器33。数字驱动器32和接收器33可以位于测试器30或测试固定装置40中，或者，甚至可以与元件检测装置20一起放在同一个外壳中。在光敏晶体管14的栅极16对被测元件6或裸露电路板4的表面反射的光进行感测，这确定了在光敏晶体管14的发射极17得到的电流的大小。
在本优选实施例中，利用如OPTEK SMD Reflective Sensor TypeOPR5005的反射传感器实现元件检测器10，这种反射传感器将发光二极管(具体为GaAIAs LED)和光敏晶体管集成在一个2.9×4.5mm表面安装不透明外壳中。提供给发光二极管的阳极11的电流为大约在50mA左右。该不透明外壳允许很低的串光并且保护光敏晶体管14不受周围光源的影响。
现在来看图4，这里示出了使用了几个按照本发明实现的元件检测装置20a、20b和20c的在线测试系统100的一部分。如图所示，在线测试系统100包括测试器30、固定装置40以及被测PCB 2。由于测试器接口针与被测PCB的节点之间的距离很近并且被测元件的尺寸很小，为了便于说明，只示出了测试器很小的边缘部分。
测试器30包括沿着测试器30的上侧按照阵列(或“针床”)排列的多个测试器接口针31。测试器30包括在控制器36的控制之下运行的测试器硬件35。可以由测试器软件37对控制器36进行控制，软件37可以在测试器30自身内执行，或者通过标准通信接口远距离执行。控制器36的功能之一是对硬件35进行配置，使测试器里面的测量电路与每个测试器接口针31之间形成或不形成电连接。为此，可以利用继电器34使每个测试器接口针31与测试器硬件连接或隔离。通过闭合其对应的继电器34，可以使测试设备与各个测试接口针31之间形成电接触；反之，通过打开其对应的继电器34，可以使针31与测试硬件隔离。
安装在测试器30顶部并且在针床测试接口针31之上的是测试固定装置40。测试固定装置40可以使测试接口针31与固定装置探头48直接连接，或者如图所示，可以通过测试适配器50使测试接口针31与固定装置探头48间接连接。将固定装置40安装在测试器30的测试器接口针31之上，从而直接或者通过如图所示的测试适配器50使其双端弹簧探头48的底尖与测试器30的对应测试接口针31的顶尖电接触。双端弹簧探头48的顶尖与被测PCB 2底面上所关心的导电焊盘3a、3b、3c、3d和3e对齐并且实现电接触。
固定装置40包括固定装置顶部42和固定装置底部44。固定装置底部44包括通过固定装置底部44中的精确对准的孔插入的多个双端弹簧探头48。为了便于说明并且使本发明清楚，仅示出了五个这样的双端弹簧探头48；但是，本领域技术人员应该明白，常规的在线测试器一般应该具有数千个这样的探头。
将固定装置顶部42配置为具有许多元件检测装置20a、20b，每一个与被测PCB 2的顶面4上的每个被测元件6a、6b相对应。将元件检测装置20a、20b安装到固定装置顶部42上，从而当将PCB 2适当地安装在固定装置40中时，在不接触但是距被测元件6a、6b(如果有的话)的顶表面的预期位置为预定距离以内，使每个装置20a、20b的元件检测器10a、10b在其对应的被测元件6a、6b之上准确对齐。
在所示实施例中，PCB 2包括安装在电路板两面上的被测元件6a、6b和6c。因此，必须使元件检测装置20适合于电路板2的两面。在这方面，也可以将固定装置底部44配置为具有许多元件检测装置20c，每一个与被测PCB 2的底面5上的每个被测元件6c相对应。将元件检测装置20c安装到固定装置底部44上，从而当将PCB 2适当地安装在固定装置40中时，在不接触但是距被测元件6c(如果有的话)的表面8c为预定距离以内，使每个装置20c的元件检测器10c在其对应的被测元件6c之下准确对齐。
在本优选实施例中，固定装置40对于每个旁路电容器、电阻或者印刷电路板2上其它所关心的元件包括一个元件检测装置20。因此，可能需要大量的元件检测装置20。由于这个原因，理想的是对从测试器30到每个元件检测装置20的控制信号38进行多路复用，从而减少测试器30与固定装置40之间的控制线的数量。在所示实施例中，可以利用单个多路复用器卡46a、46b来寻址多达256个不同的元件检测装置20。也可以将多路复用器卡46a、46b配置为包括用于每个可寻址元件检测装置20的数字驱动器32和接收器33(图3)。
当然，应该理解，另外可以将每个元件检测装置20的驱动器和接收器与测试器30一一对应地连接，而不使用多路复用器46a、46b、46c或者其它控制线减少方案。在另一个实施例中，如52处所示，可以将元件检测装置的输入21和输出23端口连接到固定装置上的可以由测试器接口针31探测的节点上。在这样的另一种结构52中，可以由测试器设备35通过测试器接口针31驱动元件检测装置。
当要执行元件检测测试时，测试器软件37给测试器硬件35和/或控制器36发出指令，使各个元件检测装置20a、20b、20c的驱动器32能够驱动各个元件检测装置20a、20b、20c的各个光电发射器12发射预定的光能等级。然后，测试器软件37给测试器硬件35和/或控制器36发出指令，使各个元件检测装置20a、20b、20c的接收器33能够接收由于被测元件6a、6b、6c(如果存在的话)的表面8a、8b、8c或者裸露的PCB 2(如果不存在各个被测元件6a、6b、6c)的表面4反射由光电发射器12发射的光而从光敏晶体管14传感到的光能等级。测试器硬件35和/或控制器36将反射的结果传递给测试器软件37，测试器软件37将由每个元件检测装置20检测到的反射等级与确定有或者没有被测元件的预定的阈值界限进行比较。或者，这个比较可以在硬件中进行。根据从固定装置到测试器的控制的接线配置，通过元件检测测试得到的测量或者可以同时用于每个被测元件(如果所有接线都以并联方式进行并且寻址方案允许这样)，或者可以一次用于一个或几个被测元件。
可以通过在已知是好的的电路板(已知存在全部被测元件6a、6b、6c)上以及在裸露的电路板(或者至少已知全部被测元件6a、6b、6c都不存在)上进行校准测试来确定预定阈值界限。这些校准测试的结果被用来设置区别存在或不存在被测元件的阈值界限(它考虑了被测元件的测量公差等级)。
图5为示出了用于检测在PCB 2上存在或不存在被测元件的范例测试的流程图。最好，通过给元件检测器10进行校准，对确定存在或不存在被测元件的阈值界限进行设置和/或确定(步骤201)。根据图6对优选的校准方法进行讨论。校准步骤201是可选的，这是因为可以从制造商的说明书或者从以前对相似的PCB进行的校准得到阈值界限。
使元件检测器位于不接触地靠近在PCB 2上指定用于被测元件6的预期位置的预定的位置，从而当PCB 2上存在被测元件6时，使发射器12和传感器14各自位于距被测元件6的表面8的预期位置预定的不接触的距离以内(步骤202)。
发射器12朝PCB 2上的被测元件6的预期位置的方向发射预定等级的光能(步骤203)。
传感器14传感并且测量当有被测元件6时被测元件6表面反射的光能或者当没有被测元件6时PCB 2的表面4反射的光能(步骤204)。
将所测量的经过反射的光能值与确定存在或不存在被测元件的预定阈值界限进行比较(步骤205)。
基于在步骤205中进行的比较，将被测元件6分类为存在于(步骤206)或者不存在于其在PCB 2上的预期位置(步骤207)。
在图4所讨论的优选实施例测试系统100中，在测试固定装置40中安装了一个或多个元件检测装置20。在本实施例中，测试机构包括许多并联连接到测试器30的元件测试装置20。在这种情况下，单个数字测试可以同时驱动所有并联的元件测试装置20，并且同时接收来自所有并联的元件测试装置20的测量结果。
在另一个实施例中，元件测试装置20之间的接线不是并联的，并且因此必须对每个元件测试装置20(或者每组可同时寻址的元件测试装置20)单独进行测试(例如，图5的方法)。
在另一个实施例中，测试机构可以包括可以由被测试器30控制的机器手定位的单个元件测试装置20(或者很少几个)。在这样的另一个实施例中，对于PCB上的每个被测元件，指令机械手位于所关心的各个被测元件之上并且执行元件检测测试(图5)。
图6为示出了用于对元件检测器进行校准(步骤201)并且对确定存在或不存在被测元件的阈值界限进行确定的优选方法的流程图。如图所示，校准方法从选择由元件检测器10的发射器12发射的光能等级和/或选择从发射器/传感器对12/14所在的位置到所选择的被测元件6的表面8的预期位置之间的距离开始(步骤210)。
然后，将具有已知要出现在电路板上的预期位置的元件的已知是好的的PCB安装在固定装置中(步骤211)。使元件检测器10位于靠近所选择的被测元件6的预期位置的预定位置，具体来说，使元件检测器10的发射器/传感器对12/14位于距所选择的被测元件6的表面8的预期位置为预选距离的位置(步骤212)。发射器12按照预先选择的光能等级的大小将光能发射在所选择的被测元件6的表面8的预期位置上(步骤213)。传感器14传感并且测量所选择的被测元件6的表面8反射出的光能(步骤214)。然后，可以记录所测量的经过反射的光能(步骤215)。
然后，将裸露的PCB或者已知具有从电路板上的预期位置丢失的被测元件的PCB安装在固定装置中(步骤216)。使元件检测器10位于靠近被测元件6的预期位置的预定位置，从而使元件检测器10的发射器/传感器对12/14位于距如果存在被测元件则被测元件6的表面8应该在的预期位置为预选距离的位置(步骤217)。发射器12按照预先选择的光能等级的大小将光能发射在所选择的被测元件6的表面8的预期位置上(步骤218)。传感器14传感并且测量所选择的被测元件6的表面8反射出的光能(步骤219)。
将公差添加到所测量的裸露的电路板的反射光能上和所记录的好的电路板的反射光能上(在步骤215中记录的)，从而分别对“不存在”元件的情况和“存在”元件的情况设置阈值界限(步骤220)。图7A-7C示出了对区分存在或不存在被测元件6的合适的阈值界限进行选择。如图所示，对于已知存在元件的情况和已知不存在元件的情况，应该将由标准测量误差引起的公差界限添加到实际测量中。在理论上，应该将阈值界限设置为实际测量加/减和测量有关的公差与保护间隔。由于在实际测量中对于存在或不存在的情况都必须考虑公差/保护间隔，阈值界限值或者不允许在存在元件和不存在元件的情况之间的可以测量的差异(如图7B所示)，或者阈值界限重叠(如图7C所示)。如果情况是这样，则可能必须对元件检测器10发射的光能的大小和/或元件检测器10与被测元件的预期位置之间的距离进行调节并且重新执行校准测试。
因此，对阈值界限之间的差异进行比较(步骤221)，从而确定在阈值界限之间是否存在可测量的差异(步骤222)。如果是，如图7A所示，则将发射器的光能等级和/或从发射器/传感器对到所选择的被测元件6的预期表面的距离设置为目前选择的光能等级和/或距离(步骤224)。如果否，则选择新的光能等级和/或从发射器/传感器对到所选择的被测元件6的预期表面的距离(步骤223)，并且通过重复步骤213到222来重复该过程。
如果已知所有被测元件将发射相同大小的反射并且所有被测元件的表面处在电路板上相同高度，则可以仅对单个被测元件执行校准过程。但是，即使对于给出的被测元件部件，在不同制造商的相同部件之间也可能存在尺寸或反射方面的变化。因此，如果已知将在电路板上使用的部件来自一个或多个该部件的制造商，则至少应该对来自每个制造商的一个部件执行校准过程。
在另一个实施例中，对电路板上的每个被测元件执行校准过程。
因此，校准过程201可以包括附加步骤。例如，可以在过程201开始时选择第一被测元件(步骤225)。一旦在步骤224中为第一被测元件选择了光能等级，则可以在步骤226中确定是否应该对另外的被测元件执行校准方法。如果是，则可以选择另一个被测元件(步骤227)，并且重新执行校准测试步骤210到224。按照需要，可以对另外的被测元件重复该方法。
尽管为了进行说明已经披露了本发明的这个优选实施例，但是本领域技术人员应该明白，在不脱离如所附权利要求所披露的本发明的范围和精神的情况下，可以进行各种修改、添加和替换。例如，应该理解，可以利用集成在紧凑的外壳中的发射器和检测器对来实现元件检测装置10，或者可以用另外的方式实施，只要它发射被被测元件的预期位置的表面反射的能量并且传感出产生的反射即可。随着时间的推移，目前披露的发明的其它优点或用途将可能会变得更加清楚。

Claims (17)

1.一种方法，用于确定在印刷电路板上的元件存在或不存在，该方法包括如下步骤：
发射光能到印刷电路板上的被测元件的预期位置上；
传感所述被测元件的表面或者在所述预期位置的所述印刷电路板的表面反射的光能；
测量与所述传感到的光能相对应的值；
将所述传感到的经过反射的光能值与一个或多个可以接受的反射界限进行比较；以及
基于比较结果，将所述被测元件分类为存在或不存在。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述发射步骤包括：
将光电发射器不接触地放置在靠近所述印刷电路板上的所述被测元件的所述预期位置的位置；以及
使所述光电发射器能够发射所述光能。
3.如权利要求2所述的方法，其中，所述传感步骤包括：
将光电传感器不接触地放置在靠近所述印刷电路板上的所述被测元件的所述预期位置的位置；以及
使所述光电传感器能够传感所述经过反射的光能。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述传感步骤包括：
将光电传感器不接触地放置在靠近所述印刷电路板上的所述被测元件的所述预期位置的位置；以及
使所述光电传感器能够传感所述经过反射的光能。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述分类步骤包括：
如果所述传感到的经过反射的光能的所述值与一个或多个可以接受的反射界限相符，则指明所述元件存在。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述光能是由光电发射器所发射的。
7.如权利要求6所述的方法，其中，所述分类步骤包括：
如果所述对经过反射的光能的测量结果符合一个或多个可以接受的反射界限，则指明所述元件存在。
8.一种装置，用于确定在印刷电路板上的元件存在或不存在，该装置包括：
光电发射器，用于发射光能到所述印刷电路板上的所述元件的预期位置上；
光电传感器，用于传感所述印刷电路板上的所述预期位置的表面反射出的光能，如果在所述预期位置存在所述被测元件时，所述预期位置的所述表面包括所述被测元件的表面，并且如果在所述预期位置不存在所述被测元件时，所述表面包括所述印刷电路板的表面；以及
比较器，用于将所述传感到的光能与一个或多个反射阈值界限相比较并且指明存在或不存在所述元件。
9.如权利要求8所述的装置，该装置还包括：
测试驱动器，用于驱动所述光电发射器发射所述光能到所述印刷电路板上的所述元件的所述预期位置上；以及
测试接收器，用于使所述光电发射器能够传感来自所述预期位置的所述表面的所述反射光能。
10.如权利要求8所述的装置，该装置还包括：
固定装置，用于固定所述印刷电路板并且使所述光电发射器和所述光电传感器不接触地放置于靠近所述印刷电路板上所述被测元件的所述预期位置的预定位置。
11.如权利要求9所述的装置，该装置还包括：
固定装置，用于固定所述印刷电路板并且使所述光电发射器和所述光电传感器不接触地放置于靠近所述印刷电路板上所述被测元件的所述预期位置的预定位置。
12.如权利要求9所述的装置，该装置还包括：
测试器，用于给所述测试驱动器发出指令，从而驱动所述光电发射器发射预定大小的所述光能到所述预期位置上；用于得到来自所述测试接收器的对传感到的经过反射的光能的测量结果；并且所述测试器包括将所述传感到的光能与一个或多个反射阈值界限相比较并指明所述元件存在或不存在的所述比较器。
13.如权利要求11所述的装置，该装置还包括：
测试器，用于给所述测试驱动器发出指令，从而驱动所述光电发射器发射预定大小的所述光能到所述预期位置上；用于得到来自所述测试接收器的对传感到的经过反射的光能的测量结果；并且包括将所述传感到的光能与一个或多个反射阈值界限相比较并指明所述元件存在或不存在的所述比较器。
14.一种固定装置，用于印刷电路板测试器，所述印刷电路板测试器包括多个测试器接口针以及可配置用来驱动和/或接收在所述测试器接口针上的信号的测试器硬件和/或软件，所述固定装置包括：
固定装置框架；
印刷电路板安装装置，该装置被安装在所述固定装置框架中，用于可靠地固定被测印刷电路板；
一个或多个元件检测装置，每个元件检测装置包括光电发射器和光电传感器，与所述被测印刷电路板相关地放置所述元件检测装置，从而使所述元件检测装置中的至少一个的所述光电发射器和所述光电传感器位于距所述被测印刷电路板上的对应被测元件的预期位置为预定的不接触距离的位置；
其中，可以对所述一个或者多个元件检测装置中的所述至少一个中的每一个进行控制，从而驱动所述光电发射器发射光能到所述对应被测元件的所述预期位置的表面上并且接收来自所述光电传感器的对经过反射的光能的测量结果，如果在所述预期位置有所述对应被测元件时，所述表面包括所述对应被测元件的表面，并且如果在所述预期位置没有所述对应被测元件时，所述表面包括所述被测印刷电路板的表面；并且
所述测试器硬件和/或软件将所述经过反射的光能测量结果与一个或多个可以接受的反射界限进行比较来将所述元件分类为存在或不存在。
15.如权利要求14所述的固定装置，该固定装置还包括：
探头板，该探头板被安装在所述固定装置框架中；
多个固定装置探头，这些固定装置探头被安装在所述探头板中，从而当将所述固定装置框架安装在所述印刷电路板测试器上时，所述多个固定装置探头的第一端与一个或多个所述测试器接口针电接触，并且所述多个固定装置探头的第二端与一个或多个所述元件检测装置电连接，由此驱动所述各个元件检测装置的所述光电发射器和/或接收来自所述各个元件检测装置的所述光电传感器的所述对经过反射的光能的测量结果。
16.如权利要求14所述的固定装置，其中，所述一个或多个元件检测装置包括：
至少一个元件检测装置，与所述被测印刷电路板的顶面相关地放置该元件检测装置，从而使所述元件检测装置的所述至少一个的所述光电发射器和所述光电传感器位于距所述被测印刷电路板的顶面上的对应被测元件的预期位置为预定的不接触距离的位置；以及
至少一个元件检测装置，与所述被测印刷电路板的底面相关地放置该元件检测装置，从而使所述元件检测装置的所述至少一个的所述光电发射器和所述光电传感器位于距所述被测印刷电路板的底面上的对应被测元件的预期位置为预定的不接触距离的位置。
17.如权利要求14所述的固定装置，其中，对于在印刷电路板上存在的所关心的每个被测元件，所述一个或多个元件检测装置包括对应的元件检测装置。
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Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6998628B2 (en) * 2002-11-21 2006-02-14 Lexmark International, Inc. Method of media type differentiation in an imaging apparatus
KR100663364B1 (ko) * 2005-07-12 2007-01-02 삼성전자주식회사 퓨즈 분리 장벽을 갖는 퓨즈 영역을 구비하는 반도체소자및 그 제조방법들
GB0525101D0 (en) * 2005-12-09 2006-01-18 Meadwestvaco Packaging Systems Shielding apparatus
CN101201371B (zh) * 2006-12-15 2011-12-21 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 印刷电路检测装置和方法
TWI412738B (zh) * 2006-12-22 2013-10-21 Hon Hai Prec Ind Co Ltd 印刷電路檢測裝置及方法
US8063782B2 (en) * 2007-01-22 2011-11-22 Cisco Technology, Inc. Remote inventory of devices
TWI339733B (en) * 2007-09-28 2011-04-01 Test Research Inc Electronic device testing system and method
US8212674B2 (en) 2007-10-04 2012-07-03 Cisco Technology, Inc. Inventory devices and methods
US7855567B2 (en) * 2008-04-01 2010-12-21 Test Research, Inc. Electronic device testing system and method
US8423584B2 (en) * 2008-05-08 2013-04-16 International Business Machines Corporation Conditional inclusion of resources in a computer system configuration
EP2131204B1 (en) * 2008-06-06 2012-11-14 Texas Instruments France A method and system for testing a semiconductor package
US9609895B2 (en) * 2014-08-21 2017-04-04 Rai Strategic Holdings, Inc. System and related methods, apparatuses, and computer program products for testing components of an aerosol delivery device
WO2016165828A1 (de) * 2015-04-15 2016-10-20 Yxlon International Gmbh Verfahren zum prüfen eines elektronischen bauteils
AT518369B1 (de) * 2016-02-11 2023-06-15 Zkw Group Gmbh Verfahren und ICT-Einrichtung zum Überprüfen von zumindest zwei LEDs enthaltenden Modulen einer Beleuchtungseinrichtung
JP6745117B2 (ja) * 2016-02-24 2020-08-26 Juki株式会社 検査装置、実装装置、検査方法及びプログラム
CN110365405B (zh) * 2019-06-24 2020-11-17 深圳怡化电脑股份有限公司 光电传感器检测方法、装置、可读存储介质及终端设备
CN111366840A (zh) * 2020-03-31 2020-07-03 鹤山市泰利诺电子有限公司 一种电路板快速检测方法及其装置
US20230217636A1 (en) * 2020-04-08 2023-07-06 Fuji Corporation Image processing device, mounting device, and image processing method
US11538148B2 (en) 2020-05-22 2022-12-27 Future Dial, Inc. Defect detection of a component in an assembly
US11551349B2 (en) * 2020-05-22 2023-01-10 Future Dial, Inc. Defect detection and image comparison of components in an assembly
CN116203396A (zh) * 2023-03-09 2023-06-02 深圳市燕麦科技股份有限公司 一种缺件测试方法、装置及相关设备

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4650333A (en) * 1984-04-12 1987-03-17 International Business Machines Corporation System for measuring and detecting printed circuit wiring defects
JPS6361505A (ja) 1986-09-01 1988-03-17 Canon Inc 二値化回路
JP2600320B2 (ja) * 1988-08-26 1997-04-16 松下電器産業株式会社 部品検査方法
US5006808A (en) * 1989-03-21 1991-04-09 Bath Scientific Limited Testing electrical circuits
US5138266A (en) * 1989-10-20 1992-08-11 Digital Equipment Corporation Single-probe charge measurement testing method
US5124660A (en) * 1990-12-20 1992-06-23 Hewlett-Packard Company Identification of pin-open faults by capacitive coupling through the integrated circuit package
US5254953A (en) * 1990-12-20 1993-10-19 Hewlett-Packard Company Identification of pin-open faults by capacitive coupling through the integrated circuit package
JP2619306B2 (ja) 1991-02-18 1997-06-11 株式会社 大昌プレテック プリント実装基板検査装置
JP2888829B1 (ja) * 1998-06-05 1999-05-10 日本特殊陶業株式会社 ランド付基板の検査装置

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