DE102011018823A1

DE102011018823A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Inspektion von gedruckten PCBs

Info

Publication number: DE102011018823A1
Application number: DE201110018823
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Wiesner Roman Franz
Original assignee: WITRINS sro
Current assignee: WITRINS sro
Priority date: 2011-04-27
Filing date: 2011-04-27
Publication date: 2012-10-31
Also published as: EP2702558A1; WO2012146370A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Inspektionsvorrichtung (10) und ein Inspektionsverfahren zur Fehleranalyse von gedruckten PCBs (Printed Circuit Board – Leiterplatte) (14), die ein lichtdurchlässiges/lichtleitendes Substrat (12) und zumindest ein, insbesondere mehrere aufeinander geschichtete Layer (16) aufweist. Die Vorrichtung umfasst zumindest eine optische Erfassungseinrichtung (24), einer Fehlererkennungseinrichtung (30) und eine Layer-Druckeinrichtung (20). Die optische Erfassungseinrichtung (24) ist eingerichtet, vor und/oder nach einem Bedrucken eines Layers (12) des PCBs (14) mittels der Druckeinrichtung (20) ein erstes und/oder zweites optisches Abbild B1, B2 des Layers (12) zu erfassen, wobei die Fehlererkennungseinrichtung (30) eingerichtet ist, ein Differenzbild ΔB aus den beiden Abbildern B1, B2 zu bestimmen, so dass das Differenzbild im wesentlichen dem Druckbild des Layers (12) entspricht, und auf Druckfehler analysierbar ist. Durch die Inspektionsvorrichtung sind insbesondere lichtdurchlässige mehrschichtige PCBs im Laufe des Bedruckungsvorgangs optisch auf Herstellungsfehler mit großer Genauigkeit und in hoher Geschwindigkeit bei niedrigen Kosten analysierbar.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Inspektionsvorrichtung und einem Inspektionsverfahren zur Fehleranalyse von gedruckten PCBs (Printed Circuit Board – Leiterplatte), die ein lichtdurchlässiges und/oder lichtleitendes Substrat und zumindest ein, insbesondere mehrere, aufeinander geschichtete Layer aufweist. Die Vorrichtung umfasst zumindest eine optische Erfassungseinrichtung, eine Fehlererkennungseinrichtung und eine Layer-Druckeinrichtung.
Gattungsgemäße Inspektionsvorrichtungen sind aus dem Bereich der Dünn- oder Dickschichttechnik bekannt, bei denen in der Regel keramische Substrate, die lichtdurchlässig oder lichtleitend sind, als Basis für eine ein- oder mehrschichtige PCB verwendet werden. Als Trägermaterial dienen, für eine LTCC-Bedruckungstechnik (LTCC = Low Temperature Cofired Ceramics) oder HTCC-Bedruckungstechnik (HTCC = High Temperature Cofired Ceramics) in vielen Fällen Keramiksubstrate, z. B. Aluminiumoxid-Keramiksubstrate oder Keramikfolien. Leiterbahnen werden in der Regel drucktechnisch mittels eines Siebdruckverfahrens auf das Substrat aufgebracht, wobei durch Isolierschichten getrennt mehrere Layer-Ebenen aufgebracht werden können. Es können elektrische Widerstände hergestellt werden, die beispielsweise durch ein Laser-Trimming eingestellt werden können. Auch Kondensatoren geringer Kapazität können bedruckbar hergestellt werden. Die derart bedruckten Substrate werden gebrannt (fired), wobei die aufgedruckten Pastenmischungen für Widerstände, Isolation oder Leiterbahnen zu widerstandsfähigen und zuverlässig leitenden Schichten verschmolzen werden. Schließlich kann eine Dickschichtschaltung mit aktiven Bauteilen, wie Kondensatoren, ICs oder Induktivitäten bestückt werden, die mittels Reflow-Löten oder Bonden an die gedruckten Leiterbahnen angeschlossen werden können.
Im Gegensatz zur herkömmlichen SMD-Technik können derartige Dickfilmleiterplatten höheren thermischen Belastungen, höheren Betriebs- bzw. Umgebungstemperaturen und sonstigen extremen Umgebungsbedingungen, wie beispielsweise Vakuum, standhalten. Sie werden in der Regel dort eingesetzt, wo hohe Zuverlässigkeit gefragt und widrige Umgebungsverhältnisse erwartet werden.
Im Rahmen einer LTCC-Drucktechnik können Multi-Layerschaltungen auf Basis eines gesinterten Keramikträgers hergestellt werden, wobei Leiterbahnen, Kondensatoren, Widerstände und Spulen drucktechnisch erzeugt werden können. Die Elemente werden durch Siebdruck oder photochemische Prozesse aufgebracht. Die ungebrannten Keramiksubstrate können einzeln strukturiert und danach gestapelt und laminiert werden, wonach sie mittels eines definierten Sinterprofils mit einer Spitzentemperatur von etwa 800°C bis 900°C gebrannt werden. Eine Keramikmasse ist mit Plastifikatoren zum Laminieren unter Temperatur und Druck und Lösungsmittel versehen, wobei deren Dicke vier bis zwölf mil (milliinch) betragen kann. Für Innenlagen, Leiterbahnen und Durchkontaktierungen werden Silber-, Silberpaladium- oder Goldpasten herangezogen, die sich direkt auf einem Keramiksubstrat bzw. auf einer Keramikfolie aufdrucken lassen, und in nahezu gleicher Weise wie die Keramikschicht schrumpfen können, so dass sich bei thermischen Belastungen kaum Spannungsrisse bilden.. Die Außenlagen können separat angebrannt (post-fired) werden, um extreme Passgenauigkeiten für eine automatische Bestückung zu gewährleisten. Durchgangslöcher (Vias) können gestanzt oder mit einem Laser angebracht werden. Anschließend können die Vias mit einer Leitpaste gefüllt werden. Nach dem Trocknen können die Leiterbahnen bedruckt werden und die einzelnen Lagen so ausgerichtet und in einer Pressform gestapelt werden, dass eine mehrschichtige PCB hergestellt werden kann. Die einzelnen Keramikfolien können unter Wärme und Druck laminiert werden, wobei ein Trennen innerhalb von einer halben bis zwei Stunden bei 300°C bis 400°C in einem Konvektionsofen vorgenommen wird, wobei 85% der keramischen Bauteile ausgebrannt sind. Im Gegensatz hierzu werden HTCC-PCBs gewöhnlich bei 1600°C bis 1800°C gesintert, wobei als Leiterbahnmaterialien häufig Wolfram oder Molybdän mit relativ schlechten elektrischen Leiteigenschaften verwendet werden. Ein galvanisches Vernickeln oder Vergolden ist nach dem Sintern notwendig, um löt- oder bondfähige Schichten zu erhalten.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ergibt sich insbesondere bei mehrlagigen PCBs das Problem, eine lückenlose Fehlerkontrolle jedes einzelnen PCB-Layers in nachfolgenden Druckschritten zu garantieren. Jeder einzelne Druckschritt und somit jeder Layer weist Fertigungs- und Ausgangsmaterialtoleranzen auf, die für eine 100% Fertigungskontrolle einzeln überprüft und eventuell protokolliert werden müssen. Die Layerschichten weisen unterschiedliche Reflektionsparameter gegenüber einem optischen Inspektionsverfahren auf. Im Falle mehrerer übereinander bedruckter Layer ist es nur unter großem Aufwand möglich, Position und Toleranz jeder einzelnen Layerschicht aufgrund eines reflexionsbasierten optischen Inspektionsverfahrens zu ermitteln. Aus diesem Grund erzeugen die bisher bekannten optischen Inspektionsverfahren häufig eine Reihe von Pseudofehlern.
Hierzu ist bekannt, auftretende Pseudofehler im Rahmen einer komplexen Analyse durch ein Bildverarbeitungsverfahren zu erkennen. Dies macht das Inspektionsverfahren teuer und langsam, so dass insbesondere bei einer Massenproduktion dem Durchsatz an herstellbaren PCBs genügend hoher Qualität enge Grenzen gesetzt sind. Aufgrund der variierenden und unterschiedlichen optischen Materialeigenschaften wird zur Inspektion verwendetes Testlicht teilweise reflektiert und teilweise in dem lichtleitenden oder semi-transparenten Material geführt bzw. in unteren Schichten zurückgeworfen. Durch teilweise absorbiertes Licht werden „negative” Schatteneindrücke erzeugt, so dass beispielsweise bei Aufbringen eines zweiten Layers eine Schattenbildung durch den ersten Layer hervorgerufen wird. Diese unerwünschte Schattenbildung kann durch zusätzliche bildanalysierende Berechnungen und Korrekturen herausgerechnet werden, wobei zum einen zusätzliche Prozesszeit, zum anderen die Gefahr des Übersehens von tatsächlichen Druckfehlern entsteht.
Da das Pastendruckverfahren ein serielles Verfahren ist, wird in der Regel ein Layer nach dem anderen bedruckt. Aufgrund von Qualitätsvorschriften ist eine 100%-ige Inspektion der Produktion notwendig, wobei eine hohe Fehlerdetektionsrate gefordert wird. Die derzeit erreichbaren Strukturauflösungen, die für die Detektion von Druckfehlern maßgeblich sind, liegen im Bereich von 10 μm, wobei eine Auflösungsgenauigkeit von 5 μm in naher Zukunft erreicht werden soll. Dies bedeutet jedoch eine Erhöhung der Fehlererkennungskomplexität um den Faktor vier gegenüber den bisherig eingesetzten Fehlererkennungsverfahren, wobei der Detektionsaufwand und die Analysezeit sehr stark ansteigen, und die geforderten Genauigkeiten kaum erreicht werden können.
Ausgehend von dem oben genannten Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine Inspektionsvorrichtung und ein Inspektionsverfahren vorzuschlagen, die eine verbesserte Fehlererkennung mit hoher Detektionsgeschwindigkeit ermöglicht, so dass kostengünstig mehrlagige PCBs in verbesserten Qualität bereitgestellt werden können. Eine derartige Vorrichtung und ein derartiges Verfahren werden nach der Lehre der unabhängigen Ansprüche vorgeschlagen.
Offenbarung der Erfindung
Zur Überwindung der vorgenannten Probleme aus dem Stand der Technik schlägt die Erfindung eine Inspektionsvorrichtung vor, die eine Fehleranalyse von gedruckten PCBs, die ein lichtdurchlässiges/lichtleitendes Substrat und zumindest ein, insbesondere mehrere, aufeinander geschichtete Layer umfassen, ermöglicht. Die Vorrichtung umfasst zumindest eine optische Erfassungseinrichtung, eine Fehlererkennungseinrichtung und eine Layer-Druckeinrichtung. Die optische Erfassungseinrichtung ist eingerichtet, vor und/oder nach einem Bedrucken eines Layers des PCBs mittels der Druckeinrichtung ein erstes und/oder zweites optisches Abbild B1 vor bzw. B2 nach Bedrucken des Layers zu erfassen, wobei die Fehlererkennungseinrichtung eingerichtet ist, ein Differenzbild ΔB aus den beiden Abbildern B1, B2 zu bestimmen, so dass das Differenzbild ΔB im Wesentlichen dem Druckbild des Layers entspricht, und auf Druckfehler analysierbar ist.
Somit wird ein Bilderfassungssystem, d. h. eine optische Erfassungseinrichtung vorgeschlagen, die vor und/oder nach einem Pastenaufbringungsvorgang durch die Druckeinrichtung ein optisches Abbild B1, B2 des PCBs anfertigt. Durch eine Fehlererkennungseinrichtung wird ein Differenzbild aus den beiden Abbildern bestimmt, so dass optische Schattierungen der bisher aufgebrachten Layer herausgerechnet werden können. Somit kann die Vorrichtung ein Differenzbild bereitstellen, das lediglich ein Abbild der obersten Layerschicht repräsentiert, und das auf Druckfehler untersucht werden kann. Durch die inkrementelle Bestimmung des Differenzbildes können Einflüsse unterliegender Layer bzw. Strukturierungseigenschaften des lichtdurchlässigen/lichtleitenden Substrats eliminiert werden. Das Differenzbild resultiert aus einer optischen Subtraktion eines Abbildes vor und nach dem Bedrucken, so dass zum Beispiel das Aufbringen von unerwünschten Druckpartikeln oder unterbrochene Leitungsführungen erkannt werden können, so dass eine 100%-ige Inspektion mit hoher Fehlergenauigkeit und einem hohen Durchsatz erreicht werden kann.
Nach einer vorteilhaften Weiterentwicklung kann eine Transporteinrichtung das PCB zwischen optischer Erfassungseinrichtung und Druckeinrichtung transportieren. Die Transporteinrichtung kann das PCB zunächst zu einer ersten optischen Erfassungseinrichtung transportieren, durch die ein Inspektionsabbild B1 aufgenommen werden kann. Hiernach kann die Transporteinrichtung das PCB zur Layer-Druckeinrichtung transportieren, in der ein Pastendruck erfolgt, und beispielsweise eine Isolierschicht aufgebracht wird. Anschließend kann die Transporteinrichtung das PCB zu einer nachfolgenden zweiten Erfassungseinrichtung transportieren, die ein zweites Inspektionsabbild B2 erstellen kann, so dass die Fehlererkennungseinrichtung ein Differenzbild ΔB erstellen und auf Fehler auswerten kann. Die Transporteinrichtung kann als lineare Transporteinrichtung eingerichtet sein, die das PCB von einer ersten Druckstation zu einer zweiten Druckstation und gegebenenfalls weiteren Druckstationen führen kann. Alternativ kann die Transporteinrichtung als Ringtransporteinrichtung ausgeführt sein, die nach einem ersten Pastendruck das PCB zurück an den Eingang der Layer-Druckeinrichtung führt, so dass ein zweiter und eventuell weitere Layerdrucke mit derselben Druckeinrichtung durchgeführt werden können. Im Falle einer Ring-Transporteinrichtung kann eine einzige optische Erfassungseinrichtung genügen, ein Bild B1 vor und B2 nach dem Bedrucken aufzunehmen.
Gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispiels kann eine erste optische Erfassungseinrichtung zur Erfassung des Abbildes B1 vor der Druckeinrichtung und eine zweite optische Erfassungseinrichtung zur Erfassung des Abbildes B2 nach der Druckeinrichtung angeordnet sein, wobei bevorzugt identische Pixelauflösungen der beiden Erfassungseinrichtungen für die Erfassung der Abbilder B1, B2 bereitstellbar sind. Ein nahezu identischer Aufbau der beiden Erfassungseinrichtungen mit derselben Pixelauflösung ermöglicht eine direkte Subtraktion der beiden Abbilder B1, B2, so dass keine graphischen Umrechnungsschritte der beiden Abbilder notwendig werden, und die Bildverarbeitung einfach und schnell durchgeführt werden kann. Eine vorgeordnete und nachgeordnete Erfassungseinrichtung kann insbesondere bei einer linearen Anordnung der Layer-Druckeinrichtungen vorteilhaft sein, da hohe Durchflussraten und schnelle Bedruckungsvorgänge ermöglicht werden. Die zweite, der Druckeinrichtung nachgelagerte Erfassungseinrichtung kann gleichzeitig als Erfassungseinrichtung zur Erstellung eines Abbildes B1 für den nachfolgenden Layerdruck dienen, so dass zwischen seriell hintereinander angeordneten Layer-Druckeinrichtungen jeweils nur eine optische Druckerfassungseinrichtung angeordnet sein muss. Somit kann eine hohe Fertigungsgeschwindigkeit der PCBs erreicht werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterentwicklung kann die zumindest eine optische Erfassungseinrichtung über die Fehlererkennungseinrichtung eine Bildkorrektureinheit umfassen, die einen räumlichen Bildversatz von zumindest +/– einem Pixel in zumindest einer Erstreckungsrichtung des Abbildes B1 und/oder B2 mechanisch und/oder elektronisch und/oder einen Bildhelligkeits- und/oder Bildkontrastversatz vor zumindest +/– einer Auflösungsstufe zur Anpassung der Abbilder B1 und B2 zueinander vornehmen kann. So können die beiden aufgenommenen Abbilder B1 vor und B2 nach dem Druck eines Layers eventuell geometrisch versetzt sein, oder von der Bildhelligkeit bzw. dem Bildkontrast unterschiedlich ausgestaltet sein. Zur Bildung des Differenzbildes benötigt man Idealerweise eine identische räumliche wie optische Gleichheit der beiden Ursprungsabbilder B1, B2. Diese Weiterentwicklung schlägt eine nachträgliche Korrektur des räumlichen Bildversatzes um zumindest einen Pixel, d. h. eine kleinste räumliche Auflösungsstufe und/oder einen Helligkeits- oder Kontrastversatz von zumindest einer Auflösungsstufe, der zumeist digital vorliegenden Bilder, vor. Die Korrektur kann mechanisch durch Verändern der räumlichen Position der Bilderfassungseinrichtung als auch elektronisch durch räumliche Anpassung des Bildausschnitts und nachträglicher Bearbeitung von Bildhelligkeit und/oder Kontrast vorgenommen werden. Somit wird Qualität und Lage der Abbilder B1 und B2 zueinander angepasst, um ein Differenzbild ΔB zu schaffen, das exakt ein Abbild des zuletzt aufgebrachten Layers bereitstellen kann. Hierdurch wird die Fehlererkennungsgenauigkeit erhöht und Toleranzen innerhalb der Fertigungslinie herausgerechnet. Auch kann durch mehrmalige Korrektur der Abbilder B1 und/oder B2 und jeweiliger Erzeugung eines Differenzbildes Druckfehler genau erkannt werden, und Artefakte herausgerechnet werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung kann die Erfassungseinrichtung eine Kameraeinheit und eine Beleuchtungseinheit umfassen, insbesondere eine Zeilenkameraeinheit und/oder eine LED-Beleuchtungseinheit, bevorzugt eine LED-Streifen-Beleuchtungseinheit, wobei insbesondere eine scannerartige Erfassung der Abbilder B1 und B2 durchführbar ist. Grundsätzlich kann die Erfassungseinrichtung lediglich eine Kameraeinheit umfassen, die ein zweidimensionales Abbild des PCBs erstellen kann. Zur Schaffung definierter Beleuchtungswerte kann zusätzlich eine Beleuchtungseinheit umfasst sein, die eine definierte Lichthelligkeit, Kontrastgebung und Intensitätsverteilung bewirken kann. Die Kameraeinheit kann schwarz/weiß, Graustufen oder insbesondere farbige Abbilder liefern. Besonders vorteilhaft kann die Erfassungseinrichtung als scannerartige Zeilenerfassungseinrichtung ausgeführt sein, die eine Zeilenkameraeinheit und/oder eine Beleuchtungsstreifeneinheit umfasst. Als Beleuchtungseinheit kann insbesondere eine LED-basierte Einheit verwendet werden, die definierte Farben bzw. ein Weißlicht definierter Helligkeit und Spektralmischung erzeugen kann. Zur Verbesserung der Lichtqualität kann eine Kollimationseinheit vorgeschaltet sein, um ein möglichst gleichartiges kollimiertes Licht zu schaffen, um parallaxe Fehler zu verringern. Vor der Kameraeinheit kann eine Linseneinheit und/oder eine Apparatur geschaltet sein, um lediglich einen Bildausschnitt bzw. kollimiertes Licht zu erfassen. Die Zeilenkameraeinheit kann eine RGB-CCD-Einheit sein, in der einzelne Helligkeitswerte getrennt aufgenommen und erfasst werden können. Durch ein scannerartiges Verfahren kann beispielsweise bei einem kontinuierlichen Transport der PCBs ein hochauflösendes Abbild erfasst werden. Somit wird die Durchlaufgeschwindigkeit der PCBs und die Qualität der erfassten Abbilder erhöht, so dass die Fehlererkennung verbessert werden kann.
Gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispiels kann die Erfassungseinrichtung ausgelegt sein, ein dreidimensionales Höhenprofil des PCB-Layers zu erfassen, und kann bevorzugt als laserbasierte oder weißlichtbasierte 3D-Scannereinrichtung ausgeführt sein. Diese Weiterentwicklung schlagt vor, statt einem zweidimensionalen farbigen und/oder Graustufenbild ein 3D-Höhenprofil zu erfassen, beispielsweise durch ein Laserscanning mittels Ermittlung von Pulslaufzeit, Phasendifferenz oder Triangulation. Alternativ kann eine chromatische Tiefenmessung durch Aufspaltung von Weißlich in ein Regenbogenspektrum mit verschiedenen Abstrahlwinkeln durch ein Prisma vorgenommen werden, in dem unterschiedliche Bauteilhöhen unterschiedliche Chroma-Werte des reflektierten Lichts zurückwerfen. Durch Auswertung der Lichtfarbe kann auf die Höhe geschlossen und somit ein dreidimensionales Profil erzeugt werden. Durch Vergleich der Profilhöhen kann an Pastendruckstellen das Aufbringen der Paste kontrolliert und Druckfehler erkannt werden. Im Unterschied zu einem gewöhnlichen zweidimensionalen Bilderkennungsverfahren können mittels eines 3D-Höhenprofils sehr einfach und schnell Fehler bei der Bedruckungsdicke, Materialablagerung oder Ähnliches erkannt werden, so dass nicht nur ein rein optischer qualitativer Vergleich sondern auch ein quantitativer Vergleich der Materialabtragung auf dem Layer durchgeführt werden kann. Somit kann eine dreidimensionale Fehlerkorrektur der aufgetragenen Layer bereitgestellt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterentwicklung der Vorrichtung kann die Erfassungseinrichtung oder die Fehlererkennungseinrichtung eine Vektorisierungseinheit umfassen, so dass die erfassten Abbilder B1 und/oder B2 zum Zwecke des Bildvergleichs vektorisierbar sind. Mittels einer
Vektorisierungseinheit können zwei- oder auch dreidimensionale Strukturen durch Vektoren, d. h. linienartige Verknüpfungen von Bezugspunkten, dargestellt werden. Das Speichervolumen der aufgenommenen Abbilder bzw. des Differenzbilds können stark komprimiert werden, und ein vereinfachtes Abbild kann abgespeichert werden, beispielsweise zu Archivierungs- und Protokollierungszwecken. Vektorisierte Bilddateien können sehr schnell und effizient mit hoher Fehlergenauigkeit verglichen werden, so dass der Bildvergleich deutlich vereinfacht werden kann.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung kann die Fehlererkennungseinrichtung eine Speichereinheit zur Speicherung zumindest eines Musterdifferenzbildes ΔB_M und/oder eines Musterabbildes B1_M umfassen, so dass ein Differenzbild ΔB aus einem erfassten Abbild B2 und dem Musterabbild B1_M bestimmbar und mit einem Musterdifferenzbild ΔB_M vergleichbar ist. So schlägt diese Weiterentwicklung vor, dass auf vorgespeicherte Musterdifferenzbilder oder Musterabbilder zurückgegriffen werden kann, so dass nachfolgende Pastenbedruckungsvorgänge mit vorab abgelaufenen Pastenbedruckungsvorgängen vergleichbar und zu Protokollzwechen aufzeichenbar sind. Somit kann auf eine Erfassung eines ersten Abbildes B1 vor Bedrucken des Layers verzichtet und stattdessen ein Musterabbild B1_M verwendet werden, so dass nicht nur relative Druckfehler des gerade vorgenommenen Drucks erfasst, sondern absolute Fehler gegenüber einer Musterdruckvorlage erkannt werden können. Zum anderen kann das Differenzbild ΔB mit einem Musterabbild ΔB_M verglichen werden, so dass das Aussehen des Layer-Abbildes mit einem Musterlayerabbild verglichen werden kann, um Druckfehler schnell und vereinfacht auffinden zu können. Auch können Prozesschwankungen aufgedeckt oder Qualitätsvergleiche über mehrere Prozessschritte bzw. Serien von PCB-Fertigungsdurchgängen analysiert und verglichen werden. Durch Heranziehung von Musterabbildern, die einem Idealdruck bzw. einem ersten Druckvorgang entsprechen, können absolute Qualitätsmaßstäbe definiert und überwacht werden. Somit kann eine Verbesserung der Fehlerdetektion und der PCB-Qualität erreicht werden.
In einem nebengeordneten Aspekt schlägt die Erfindung ein Verfahren zur Fehleranalyse von gedruckten PCBs unter Verwendung einer vorgenannten Vorrichtung vor. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst dabei die Schritte:
S1: Optische Erfassung eines Abbildes B1 des PCBs vor dem Druck;
S3: Bedrucken des Substrats des PCBs;
S4: Optische Erfassung eines Abbildes B2 des PCBs nach dem Druck;
S6: Bestimmung eines Differenzbilds ΔB;
S7: Analyse des Differenzbilds ΔB auf Fehler;
S9: Ausmusterung des PCBs im Falle einer Fehlererkennung;
S10: Wiederholung von Schritt S1 bis S9 für weitere aufzubringende Layer.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens können durch Verwendung von einer oder zweier optischer Erkennungseinrichtungen Bilder vor bzw. nach dem Bedrucken eines Layers aufgenommen werden, hieraus ein Differenzbild erzeugt werden und dieses Differenzbild auf Fehler, beispielsweise durch Vergleich mit einem Musterdifferenzbild, überprüft werden. Wird ein Fehler des Differenzbilds erkannt, so kann die PCB ausgemustert oder der Fehler repariert werden. Im Falle von mehrschichtigen Platinen kann das Verfahren so oft durchgeführt werden, bis alle Layer bedruckt sind, so dass eine 100%-ige Qualitätskontrolle aller Layer durchführbar ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsvariante des vorgenannten Verfahrens kann durch Vorbestimmung des Differenzbilds ΔB eine räumliche Bildkorrektur von zumindest +/– einem Pixel in zumindest einer Erstreckungsrichtung des PCBs mechanisch und/oder elektronisch, und eine Bildhelligkeit und/oder ein Bildkontrastversatz von zumindest +/– einer Auflösungsstufe zur Anpassung der Abbilder B1 und B2 zueinander vorgenommen werden. Durch Vornahme einer räumlichen bzw. optischen Bildkorrektur, die sowohl mechanisch als auch elektronisch nachträglich durchgeführt werden kann, kann die Aufnahmequalität der beiden Abbilder B1, B2 zueinander angepasst werden, so dass ein optimales Differenzbild ΔB erzeugt werden kann, das die Struktur des zuletzt bedruckten Layers wiedergibt. Dies erhöht die Identität der Layer-Abbildungsstruktur, so dass durch Bildung des Differenzenbildes ΔB eine verbesserte Fehlergenauigkeit erreicht werden kann. Die Bilderfassungseinrichtung kann mechanisch in x- bzw. y-Richtung korrigiert werden, um eine gleiche Lage der Abbilder zu erreichen, und kann beispielsweise photoelektronisch nachbearbeitet werden, um die gleiche Bildhelligkeit oder den gleichen Bildkontrast zu erreichen. Eine Anpassung kann auch nachträglich auf elektronischem Wege, beispielsweise durch geeignete Bildverarbeitungsverfahren, erreicht werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterentwicklung kann das Verfahren zumindest zwei, insbesondere mehrere Bildkorrekturen vornehmen, und Differenzbilder ΔB_{1 N} bestimmen, wobei ein Fehler nur dann zuverlässig erkannt wird, wenn in jedem der Differenzbilder ΔB_{1 N} eine Fehlerabweichung an den gleichen Stellen erkennbar ist. So ist es beispielsweise denkbar, die beiden Abbilder B1, B2 mit einem oder mehreren Pixeln in x- bzw. y-Richtung geometrisch zu versetzen und in ihrem Helligkeits- und/oder Kontrastlevel um 1 bis 2 Stufen zu verändern, und damit Differenzbilder ΔB_{1 N} zu bestimmen. Zeigen alle diese Differenzbilder Abweichungen an nahezu identischen Stellen, so kann davon ausgegangen werden, dass tatsächlich ein Fehler vorliegt. Werden bei beispielsweise vier oder sechs Vergleichen nur fünf oder weniger Abweichungen festgestellt, so kann davon ausgegangen werden, dass kein Fehler, sondern lediglich eine Ungenauigkeit (Artefakt) des Differenzbilds ΔB, existiert, so dass mit hoher Sicherheit davon ausgegangen werden kann, dass der Layer fehlerfrei ist. Da Bildvergleiche sehr schnell durchgeführt werden können, sind sie nicht zeitkritisch und können beispielsweise auch im Laufe des Druckvorgangs oder asynchron zur Prozesszeit durchgeführt werden, um eine Laufzeitkontrolle des Layers zu gewährleisten. Somit kann eine gleich bleibend hohe Geschwindigkeit der PCB-Fabrikation erreicht werden.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel des vorgenannten Verfahrens kann ein Fehler im Differenzbild ΔB bei Strukturgrößenabweichungen von zumindest ≥ 10 μm, insbesondere ≥ 5 μm, erkennbar sein. So kann die optische Erfassungseinrichtung als auch die Fehlererkennungseinrichtung derart ausgestaltet sein, dass Fehlerabweichungen von weniger als 10 μm, insbesondere zumindest 5 μm, erkennbar sind, so dass eine erhöhte Miniaturisierung der PCBs auf Fehler überprüfbar ist. Somit kann das Inspektionsverfahren auch für zukünftige höchstminiaturisierte PCBs verwendet werden, und erfüllt die Anforderungen an hochkonzentrierte Baugruppen mit höchsten Qualitätsansprüchen.
Grundsätzlich kann das gesamte Abbild B1 gegenüber dem Abbild B2 zur Ausbildung eines Differenzbilds ΔB herangezogen werden. Gemäß einer vorteilhaften Ausbildung des Verfahrens kann zumindest ein, insbesondere mehrere, charakteristische Teilbereiche der Abbilder B1, B2 auf Fehler verglichen werden. So können Teilbereiche, insbesondere charakteristische Teilbereiche, verglichen werden, so dass bei deren Übereinstimmung darauf geschlossen werden kann, dass der gesamte Layer oder relevante Teile davon fehlerfrei sein können. Hiermit kann eine deutliche Verringerung des Fehlerkontrollaufwands und somit eine Erhöhung der Durchflussrate erzielt werden.
Schließlich kann in einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel das Abbild B1 als Musterabbild B1_M aus einer Speichereinheit und das Abbild B2 aus einer Erfassungseinrichtung erfasst nach dem Bedrucken des PCB-Layers zur Erzeugung eines Differenzbilds ΔB bestimmt werden, wobei das Differenzbild ΔB mit einem in der Speichereinheit gespeicherten Musterdifferenzbild ΔB_M verglichen, und bei Abweichung ein Fehler detektiert werden kann. Durch die Verwendung eines Musterdifferenzbilds B1_M vor einem Bedrucken können absolute sowie relative Fehler im Differenzbild ΔB erkannt werden, um einen Vergleich der PCB-Herstellung gegenüber einem Musterabbild durchführen zu können, so dass prozessbedingte Veränderungen und systematische Fehler aufgespürt werden können.
Figurenbeschreibung
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale und Kombinationen. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zur sinnvollen weiteren Kombination zusammenfassen.
Es zeigen beispielhaft:
1: ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Inspektionsvorrichtung;
2: ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Inspektionsvorrichtung;
3: ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Inspektionsvorrichtung;
4: eine Ausführungsform einer Fehlererkennungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel einer Inspektionsvorrichtung;
5: ein Flow-Chart eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
Ausführungsformen der Erfindung
In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert.
1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel 10 einer erfindungsgemäßen Inspektionsvorrichtung. Die Inspektionsvorrichtung 10 umfasst eine Fehlererkennungseinrichtung 30 sowie eine erste optische Erfassungseinrichtung 24a, die vor einer Layer-Druckeinrichtung 20 angeordnet ist, und eine zweite optische Erfassungseinrichtung 24b, die nach der Layer-Druckeinrichtung 20 angeordnet ist. Ein PCB 14 wird mittels einer linearen Transporteinrichtung 34 von der ersten Erfassungseinrichtung 24a zur Druckeinrichtung 20 und weiter zur zweiten Erfassungseinrichtung 24b transportiert. Die beiden Erfassungseinrichtungen 24a, 24b sind mittels einer Kommunikationsverbindung 32 mit der Fehlererkennungseinrichtung 30 verbunden. Die Kommunikationsverbindung 32 kann kabelgebunden aber auch drahtlos realisiert sein, und kann sowohl die optischen Abbilder B1, B2 als auch Einstellungsdaten, wie Kontrast-, Helligkeits- oder räumliche Versatzinformationen der Abbilder, übermitteln. Sie kann uni- oder bidirektional eingericht sein, um Steuerbefehle der Fehlererkennungseinrichtung 30 an die Erfassungseinrichtung 24 übermitteln zu können. Die optische Erfassungseinrichtung 24 umfasst eine Beleuchtungseinheit 28, die beispielsweise als LED-Leuchtstreifen ausgebildet sein kann, und eine Kameraeinheit 26, die beispielsweise als CCD-Zeilenkamera aufgebaut sein kann, um eine scannerartige Erfassung der Oberfläche des PCBs 14 vornehmen zu können. Mittels der Transporteinrichtung 34, die beispielsweise ein Förderband sein kann, wird anfänglich ein keramisches Substrat 12, das lichtdurchlässig und/oder lichtleitend ist, durch die erste optische Erfassungseinrichtung 24a geführt. Dabei wird ihre Oberfläche gescannt. Nachfolgend wird das Substrat 12 mittels der Druckeinrichtung und einer Druckschablone 18 mit einer Paste bedruckt, um leitfähige Anteile die Leiterbahnen sowie Widerstände, Kapazitäten oder Induktivitäten aufzubringen. Anschließend kann eine Isolationsschicht aufgetragen werden (nicht dargestellt), und es wird eine Erfassung der Oberflächenstrukturen mit Hilfe der nachgeordneten zweiten Erfassungseinrichtung 24b vorgenommen. Durch Vergleich der beiden Abbilder B1, B2 innerhalb der Fehlererkennungseinrichtung 30 kann die Struktur des aufgedruckten Layers auf dem Substrat 12 analysiert und Fehler erkannt werden.
2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Inspektionsvorrichtung 10, die seriell aufgebaut ist, und in der zumindest zwei Druckeinrichtungen 20a, 20b zwei aufeinanderfolgende Layer auf das PCB 14 aufbringen. Eine lineare Transporteinrichtung 34 transportiert zu Beginn ein keramisches Substrat 12 durch eine erste optische Erfassungseinrichtung 24a, deren Struktur an die der in 1 dargestellten Erfassungseinrichtung angelehnt ist. Nachfolgend erfolgt ein Bedrucken des ersten Layers 12 mit einer Druckschablone 18a in einer ersten Druckeinrichtung 20a. Anschließend erfolgt ein Scan des ersten bedruckten Layers 12, wobei über Kommunikationsverbindungen 32a, 32b die beiden Abbilder B1, B2 an die Fehlererkennungseinrichtung 30 übermittelt werden. Nachfolgend kann beispielsweise eine Isolationsschicht 16 aufgebracht werden und mittels einer weiter Erfassungseinrichtung 24c kann ein weiterer Scan durchgeführt werden. Alternativ kann der Scan der zweiten Erfassungseinrichtung 24b als Ausgangsbild für den nachfolgenden Druck mittels der Druckeinrichtung 20b dienen. Durch die Druckeinrichtung 20b wird ein weiterer Layer 12 auf das PCB 14 gedruckt, so dass mittels der Druckschablone 18b eine zusätzliche Struktur auf dem PCB aufgeprägt wird. Anschließend erfolgt ein Scan mit einer nachgelagerten Erfassungseinrichtung 24d, nach der wiederum eine Isolationsschicht aufgetragen und ein weiterer Scan als Ausgangsbild für einen weiteren nachfolgenden Druck einer dritten Layerschicht 12 mittels der Erfassungseinrichtung 24e vorgenommen werden kann. In diesem Ausführungsbeispiel 10 wird anschließend an die Druckeinrichtung 20 ein Scan mittels einer optischen Erfassungseinrichtung 24 durchgeführt, hiernach eine Isolationsschicht aufgebracht und wiederum ein Scan als Ausgangsbild für den nachfolgenden Druck vorgenommen. Alternativ kann zwischen zwei benachbarten Druckeinrichtungen 20 lediglich eine einzige Scan- oder Erfassungseinrichtung angeordnet sein, die sowohl das Differenzbild B2 des vorhergehenden Drucks als auch das Differenzbild B1 für den nachfolgenden Druck zur Verfügung stellen kann. Durch die serielle Anordnung der einzelnen Druckeinrichtungen 20 kann eine sehr hohe Produktionsgeschwindigkeit der mehrlagigen PCBs erreicht werden.
In der 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Inspektionsvorrichtung 10 dargestellt. Die Druckeinrichtung 20, die Erfassungseinrichtung 24 und die Fehlererkennungseinrichtung 30 sind angelehnt an die in 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiele ausgestaltet. Die ringförmige Transporteinrichtung 34 ist dazu ausgelegt, das PCB 14 vom Ausgang der Druckeinrichtung 20 zurück an den Eingang der Druckeinrichtung 20 zu führen, so dass die Druckeinrichtung 20 nach einem ersten Druckvorgang des ersten Layers 12 ausgestaltet sein kann, weitere Layer auf den PCB 14 mit jeweiligen Druckschablonen 18 zu drucken. Im oberen Teilbild wird zunächst ein keramisches Substrat 12 mittels der Erfassungseinrichtung 24 gescannt und an die Fehlererkennungseinrichtung 30 übermittelt. Danach erfolgt mittels der ersten Druckschablone 18a innerhalb der Druckeinrichtung 20 das Bedrucken des Substrats 12 mit der ersten Layerstruktur 12. Hiernach wird eine Isolationsschicht 16 durch die Isolierschichteinrichtung 22 aufgebracht und die Transporteinrichtung 34 transportiert den PCB 14 mit der ersten Layerschicht 12 zurück zur Erfassungseinrichtung 24, in der sie gescannt, und wie im unteren Teilbild dargestellt, mittels der Druckeinrichtung 20 und einer zweiten Druckschablone 18b mit einer zweiten Layerschicht 12 bedruckt wird. Hiernach erfolgt wiederum das Aufbringen einer weiteren Isolationsschicht 16, ein Scannen und ein wiederholter Druck einer dritten und weiterer Layerschichten 12. Somit schlägt dieses Ausführungsbeispiel vor, dass eine einzige Druckeinrichtung 20 zum Bedrucken zweier oder weiterer Layer 12 des PCBs 14 verwendet wird, und hierzu eine einzige Erfassungseinrichtung 24 jeweils einen Scan vor bzw. nach Bedrucken des PCBs vornehmen kann. Die Fehlererkennungseinrichtung 30 speichert die einzelnen aufgenommenen Bilder B1, B2 etc. und berechnet hieraus die jeweiligen Differenzbilder ΔB, aus denen Druckfehler analysierbar sind.
In der 4 ist schematisch eine Ausführungsform einer Fehlererkennungseinrichtung 30 dargestellt, wie sie bei einem der Ausführungsbeispiele, die in den 1 bis 3 dargestellt sind, eingesetzt werden kann. Die Fehlererkennungseinrichtung 30 ist mit optischen Erfassungseinrichtungen 24 mittels Kommunikationsverbindungen 32 drahtlos oder drahtgebunden verbunden. Sie umfasst eine Fehlerdetektionseinheit 42, die durch Bildvergleich der Bilder B1 und B2 ein Differenzbild ΔB erzeugen kann, und dieses Differenzbild ΔB auf Abweichungen und Fehler überprüfen kann. Hierzu ist die Fehlerdetektionseinheit 42 mit einer Speichereinheit 38 verbunden, indem beispielsweise ein Musterdifferenzbild ΔB_M und/oder ein Musterabbild B1_M für die Inspektion eines ersten, eines zweiten und weiterer Layer abgelegt sind. Des Weiteren ist die Fehlerdetektionseinheit 42 mit einer Bildkorrektureinheit 36 verbunden, die sowohl eine räumliche Positionskorrektur und Ausschnittsauswahl des Abbilds B1, B2 in x- und y-Richtung als auch eine Anpassung von Helligkeit und Kontrast der jeweiligen Abbilder vornehmen kann, um möglichst identische Abbilder B1, B2 zur Erzeugung eines Differenzbild ΔB bereit zu stellen. Schließlich ist die Fehlerdetektionseinheit 42 mit einer Vektorisierungseinheit 40 verbunden, die aus einem Differenzbild ΔB oder aus einem oder beiden Abbildern B1, B2 eine Vektorisierung vornehmen kann, so dass die Bilddaten als reine Vektordaten vorliegen, die leicht gespeichert und verglichen werden können. Mit Hilfe einer derartigen Fehlererkennungseinrichtung 30 kann effizient und hoch genau eine Abweichung des zuletzt bedruckten Layers gegenüber den vorangegangenen Layern des PCBs erreicht werden.
In der 5 ist in einem Flow-Chart ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Nach Beginn des Druckvorgangs wird vor Bedrucken des ersten Layers 14 in Schritt S1 eine optische Erfassung des PCBs 12 mittels der optischen Erfassungseinrichtung 24 vorgenommen, um ein erstes Abbild B1 zu erfassen. Dieses Abbild B1 wird der Fehlererkennungseinrichtung 30 übermittelt. In der Fehlererkennungseinrichtung 30 kann in einem Schritt S2 eine Anpassung von Pixelkoordinaten, Helligkeit oder Geometrieversatz bzw. Geometrieverzerrung sowie Kontrast oder weiterer Bildparameter vorgenommen werden. Anschließend wird der PCB-Layer 12 mittels einer Transporteinrichtung 34 zu einer Layer-Druckeinrichtung 20 transportiert, und in Schritt S3 bedruckt. Nach einem weiteren Transport zur nachfolgenden Erfassungseinrichtung 24 erfolgt eine optische Erfassung des PCBs 14 nach dem Druck, um ein Abbild B2 in Schritt S4 aufzunehmen. Auch dieses Bild B2 wird zur Fehlererkennungseinrichtung 30 übermittelt, um Pixelkoordinaten, Helligkeit, Geometrieverzerrung und Kontrast oder weitere Bildparameter in Schritt S5 anzupassen. Anschließend erfolgt in Schritt S6 die Bestimmung eines Differenzbilds ΔB durch Subtraktion der beiden Teilbilder, bevorzugt unter Anwendung einer vorherigen Vektorisierung der Abbilder B1, B2, und dieses Differenzbild ΔB wird in Schritt S7 gegenüber einer vorgespeicherten Mustervorlage ΔB_M oder anderen Fehlerkriterien getestet, ob im gegenwärtigen Druck ein Fehler erkannt werden kann. In Schritt S8 wird bestimmt, ob Fehler durch Reparatur behoben oder das PCB 14 als Ausschuss deklariert werden muss, so dass eine weitere Bedruckung des PCBs 14 nicht möglich ist, oder ob der Layer fehlerfrei ist, und, falls weitere Layer 12 bedruckt werden sollen (Schritt S9), wird eine neue Isolationsschicht auf den PCB 14 in Schritt S10 aufgetragen, und das Verfahren solange wiederholt, bis alle Layer 12 des PCBs 14 bedruckt sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Untersuchung jedes einzelnen Layers unabhängig von einem störenden Einfluss der optischen Struktur vorher gedruckter Layern des PCBs.
So kann die erste Erfassungseinrichtung ein Bild B1 mit der gleichen Auflösung wie die zweite nachgelagerte Erfassungseinrichtung, die das Bild B2 erfasst, bereitstellen. Die Bildkoordinaten beider Erfassungseinrichtungen können korrigiert und bestimmt werden. Die Fehlererkennungseinrichtung kann die Druckposition des gegenwärtigen Layers bestimmen und einen Vergleich durchführen, ob der Layer positionsrichtig zu den vorangegangen Layern gedruckt worden ist. Das Differenzbild kann nach Druckfehlern untersucht werden, wobei im Falle eines 3D-Scans auch die Materialablagerung und damit etwaige Widerstandsparameter oder Ähnliches untersucht werden können. Dabei kann festgestellt werden, ob Druckmaterial an falschen Stellen angeordnet oder an einigen Stellen Druckmaterial fehlt. Im Rahmen der Bilderfassung kann eine geometrische als auch eine optische Korrektur der einzelnen Abbilder vorgenommen werden. Dabei kann zumindest eine Auflösungsstufe oder ein Pixel in einer geometrischen Ausdehnungsrichtung als auch in einer Helligkeits- und Kontrastauflösung variiert werden, und so mehrere Differenzbilder erzeugt werden, wobei ein Fehler nur dann sicher detektiert wird, wenn alle Differenzbilder Fehler an identischen bzw. räumlich beieinander liegenden Stellen aufweisen. So kann beispielsweise eine geometrische Korrektur in +/– eine Pixelrichtung in einer oder beiden geometrischen Richtungen und in +/– ein oder zwei Helligkeitsstufen erfolgen, so dass vier oder mehrere Differenzbilder erzeugbar sind, so dass – lediglich wenn alle Differenzbilder gleichartige Fehler aufweisen darauf geschlossen werden kann, dass tatsächlich ein Fehler vorhanden ist. Auch können vorgespeicherte Bilder zur Erstellung von Differenzbilder oder zur Analyse des Differenzbildes herangezogen werden. Auch können die vorgespeicherten Bilder vektorisiert sein, um Speicherplatz und Rechenzeit zu sparen. Mit Hilfe der anfallenden Daten kann eine Statistik über Produktionsqualität und Produktionsfortschritt erreicht werden. Hierdurch können Produktionsschwankungen detektiert und frühzeitig Produktionsausschuss erkannt werden. Durch Verwendung von 3D-Profilen kann die Materialverwendung überwacht werden, um beispielsweise die Materialdicken der einzelnen Layerschichten zu untersuchen, und dabei auf elektrische und mechanische Eigenschaften des Layers zurückschließen zu können. Vorteilhafterweise kann für ein 3D-Profilerkennung ein Zeilensensor mit drei Farbwerten, beispielsweise in RGB-Sensor, verwendet werden.
Bezugszeichenliste

10: Inspektionsvorrichtung
12: Layerschicht
14: PCB
18: Druckschablone
20: Layer-Druckeinrichtung
22: Layer-Schichteinrichtung
24: Erfassungseinrichtung
26: Kameraeinheit
28: Beleuchtungseinheit
30: Fehlererkennungseinrichtung
32: Kommunikationsverbindung
34: Transporteinrichtung
36: Bildkorrektureinheit
38: Speichereinheit
40: Vektorisierungseinheit
42: Fehlerdetektionseinheit

Claims

Inspektionsvorrichtung (10) zur Fehleranalyse von gedruckten PCBs (Printed Circuit Board – Leiterplatte) (14), die ein lichtdurchlässiges/lichtleitendes Substrat (12) und zumindest ein, insbesondere mehrere, aufeinander geschichtete Layer (16) aufweist, umfassend zumindest eine optische Erfassungseinrichtung (24), eine Fehlererkennungseinrichtung (30) und eine Layer-Druckeinrichtung (20), gekennzeichnet dadurch, dass die optische Erfassungseinrichtung (24) eingerichtet ist, vor und/oder nach einem Bedrucken eines Layers (12) des PCBs (14) mittels der Druckeinrichtung (20) ein erstes und/oder zweites optisches Abbild B1 vor, bzw. B2 nach Bedrucken des Layers (16) zu erfassen, wobei die Fehlererkennungseinrichtung (30) eingerichtet ist, ein Differenzbild ΔB aus den beiden Abbildern B1, B2 zu bestimmen, so dass das Differenzbild ΔB im Wesentlichen dem Druckbild des Layers (16) entspricht, und auf Druckfehler analysierbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Transporteinrichtung (34) das PCB (14) zwischen optischer Erfassungseinrichtung (24) und Druckeinrichtung (20) transportieren kann.
Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste optische Erfassungseinrichtung (24) zur Erfassung des Abbildes B1 vor der Druckeinrichtung (20) und eine zweite optische Erfassungseinrichtung (24) zur Erfassung des Abbildes B2 nach der Druckeinrichtung (20) angeordnet ist, wobei bevorzugt identische Pixelauflösungen der beiden Erfassungseinrichtungen (24) für die Erfassung der Abbilder B1, B2 bereitstellbar sind.
Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine optische Erfassungseinrichtung (24) oder die Fehlererkennungseinrichtung (30) eine Bildkorrektureinheit (36) umfasst, die einen räumlichen Bildversatz von zumindest +/– einem Pixel in zumindest einer Erstreckungsrichtung des Abbildes B1 und/oder B2 mechanisch und/oder elektronisch, und/oder einen Bildhelligkeits- und/oder Bildkontrastversatz von zumindest +/– einer Auflösungsstufe zur Anpassung der Abbilder B1 und B2 zueinander vornehmen kann.
Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung (24) eine Kameraeinheit (26) und eine Beleuchtungseinheit (28) umfasst, insbesondere eine Zeilenkameraeinheit und/oder eine LED-Beleuchtungseinheit, bevorzugt eine LED-Streifen-Beleuchtungseinheit, wobei insbesondere eine scannerartige Erfassung der Abbilder B1 und B2 durchführbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung (24) ausgelegt ist, ein dreidimensionales Höhenprofil des PCB-Layers (16) zu erfassen, und bevorzugt als laserbasierte oder weißlichtbasierte 3D-Scannereinrichtung ausgeführt ist.
Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung (24) oder die Fehlererkennungseinrichtung (30) eine Vektorisierungseinheit (40) umfasst, so dass die erfassten Abbilder B1 und/oder B2 zum Zweck des Bildvergleichs vektorisierbar sind.
Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fehlererkennungseinrichtung (30) eine Speichereinheit (38) zur Speicherung zumindest eines Musterdifferenzbildes ΔB_M und/oder eines Musterabbildes B1_M umfasst, so dass ein Differenzbild ΔB aus einem erfassten Abbild B2 und dem Musterabbild B1_M bestimmbar und mit einem Musterdifferenzbild ΔB_M vergleichbar ist.
Verfahren zur Fehleranalyse von gedruckten PCBs (Printed Circuit Board – Leiterplatte) (14) unter Verwendung einer Vorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, umfassend die Schritte: S1: Optische Erfassung eines Abbilds B1 des PCBs (14) vor Druck; S3: Bedrucken des Substrats (12) des PCBs (14); S4: Optische Erfassung eines Abbilds B2 des PCBs (14) nach Druck; S6: Bestimmung eines Differenzbildes ΔB; S7: Analyse des Differenzbildes ΔB auf Fehler; S9: Aussonderung des PCBs (14) bei Fehlererkennung; S10: Wiederholung Schritte S1 bis S9 für weitere aufzubringende Layer (12).
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass vor Bestimmung des Differenzbildes ΔB eine räumliche Bildkorrektur von zumindest +/– einem Pixel in zumindest einer Erstreckungsrichtung des PCBs (14) mechanisch und/oder elektronisch und einen Bildhelligkeits- und/oder Bildkontrastversatz von zumindest +/– einer Auflösungsstufe zur Anpassung der Bilder B1 (S2) und B2 (S5) zueinander vornehmen werden.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei, insbesondere mehrere, Bildkorrekturen vorgenommen und Differenzbilder ΔB_{1 N} bestimmt werden, wobei ein Fehler nur dann erkannt wird, wenn in jedem Differenzbild ΔB_{1 N} eine Fehlerabweichung erkennbar ist.
Verfahren nach Anspruch 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fehler im Differenzbild ΔB bei Strukturgrößenabweichungen von zumindest ≥ 10 μm, insbesondere ≥ 5 μm, erkennbar ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein, insbesondere mehrere, charakteristische Teilbereiche der Abbilder B1, B2 auf Fehler verglichen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Abbild B1 als Musterabbild B1_M aus einer Speichereinheit (38) und das Abbild B2 aus einer Erfassungseinrichtung (24), erfasst nach dem Druck des PCB-Layers (16), zur Bildung eines Differenzbildes ΔB bestimmt werden, wobei das Differenzbild ΔB mit einem in der Speichereinheit (38) gespeicherten Musterdifferenzbild ΔB_M verglichen und bei Abweichung ein Fehler detektiert wird.