DE10244054A1 - Vorrichtung zur optischen Inspektion verdeckter Lötverbindungen - Google Patents

Vorrichtung zur optischen Inspektion verdeckter Lötverbindungen

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur optischen Inspektion verdeckter Lötverbindungen (7) zwischen einem auf der Oberfläche einer Platine (5) angeordneten elektrischen oder elektronischen Bauteil (6) und der Platine (5), umfassend eine Beleuchtungseinrichtung (3, 9) zur Beleuchtung der zu untersuchenden Lötverbindungen (7), eine Umlenkeinrichtung (2) zur Umlenkung des Bildes der Lötverbindungen (7) relativ zur Platinenoberfläche und eine Bildaufnahmeeinheit (4) zur Speicherung des Bildes. Gemäß der Erfindung ist die Bildaufnahmeeinheit (4) derart angeordnet, dass das auf der ersten Umlenkeinrichtung (2) dargestellte Abbild der Lötverbindungen (7) und das Draufbild des zu untersuchenden Bauteils (6) in einem gemeinsamen Bild aufgenommen werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur optischen Inspektion verdeckter Lötverbindungen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Eine bekannte Vorrichtung zur optischen Inspektion verdeckter Lötverbindungen, insbesondere Lötverbindungen zwischen einem auf einer Platine angeordneten elektrischen oder elektronischen Bauteil und der Platine, wird im Dokument DE 198 47 913 A1 beschrieben (Fig. 1). Das Bild der verdeckten Lötverbindungen 7 wird durch einen Objektivkopf 2 über eine Bildübertragungseinheit 2a einer Bildaufnahmeeinheit 4 zugeführt, wo das Bild z. B. mittels einer CCD-Kamera aufgenommen werden kann. Der Objektivkopf 2 umfaßt ein Prisma zur Bildumlenkung. Dabei wird das Bild der Lötverbindungen 7 um 90° relativ zur Platinenoberfläche umgelenkt. Die Bildübertragungseinheit 2a ist dabei ein Lichtleiterbündel, welche mit einem Ende mit dem Objektivkopf 2 und mit dem anderen Ende mit der Bildaufnahmeeinheit 4 verbunden ist.
  • Der zu untersuchende Bereich der verdeckten Lötverbindungen ist üblicherweise sehr klein. Ein Nachteil der bekannten Vorrichtung ist, dass der zu untersuchende Bereich auf ein oder zwei Lötverbindungen beschränkt ist, da mit den verwendeten Lichtleiterbündeln nur ein sehr kleiner Ausschnitt beobachtet werden kann. Hieraus entsteht ein weiterer Nachteil der schwierigen Zuordnung der in der Bildaufnahmeeinheit aufgenommenen Lötverbindungen hinsichtlich der jeweiligen Position der untersuchten Lötverbindungen auf der Platine.
  • Ein weiterer Nachteil ist, dass die Untersuchung der Lötverbindungen sehr zeitaufwendig ist, da jede Lötverbindung einzeln untersucht wird. Dadurch wird der Prozess der optischen Inspektion verdeckter Lötverbindungen sehr zeitaufwendig und somit sehr kostenintensiv.
  • Ein weiterer Nachteil der bekannten Vorrichtung ist der große und kostenintensive Aufbau.
  • Es ist somit Aufgabe der Erfindung eine einfache und kostengünstige Vorrichtung zur optischen Inspektion verdeckter Lötverbindungen zu schaffen, mit der eine schnelle Inspektion der Lötverbindungen sowie eine genaue Zuordnung der in der Bildaufnahmeeinheit aufgenommenen Lötverbindungen zu der jeweiligen Position auf der Platine möglich ist.
  • Diese Aufgabe wird mit der Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
  • Gemäß der Erfindung ist die Bildaufnahmeeinheit derart angeordnet, dass das auf der ersten Umlenkeinrichtung dargestellte Abbild der Lötverbindungen und das Draufbild des zu untersuchenden Bauteils in einem gemeinsamen Bild aufgenommen werden.
  • Ein Vorteil der Erfindung ist, dass durch die gemeinsame Darstellung der Draufsicht des zu untersuchenden Bauteils und der verdeckten Lötverbindungen in einem Bild eine genaue Zuordnung der verdeckten Lötverbindungen zu ihrer jeweiligen exakten Position auf der Platine möglich ist. Jede auf der Umlenkeinrichtung abgebildete Lötverbindung kann eindeutig anhand ihrer jeweiligen Position auf der Platine identifiziert werden. Die optische Inspektion der Lötverbindungen kann somit schneller und im Gegensatz zum Stand der Technik wesentlich genauer und zuverlässiger durchgeführt werden. Des Weiteren können fehlerhafte Lötverbindungen zuverlässiger lokalisiert werden.
  • Die Umlenkeinrichtung des Bildes der Lötverbindungen ist vorteilhaft ein Spiegel, insbesondere ein totalreflektierender Spiegel, dessen horizontale Ausdehnung mindesten den Abstand zweier Lötverbindungen beträgt.
  • Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung werden im folgenden anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen:
  • Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Vorrichtung zur optischen Inspektion verdeckter Lötstellen gemäß dem Stand der Technik,
  • Fig. 2 in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur optischen Inspektion verdeckter Lötstellen,
  • Fig. 3 ein beispielhaftes von einer Aufnahmeeinheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung aufgenommenes Bild.
  • Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen beispielhafte Vorrichtung zur optischen Inspektion verdeckter Lötstellen. Die Vorrichtung 1 ist ausgestattet mit einer Umlenkeinrichtung 2, z. B. eines Spiegelsystem, einem Beleuchtungssystem 3 sowie einer Bildaufnahmeeinheit 4 zur Speicherung von Bildern. Bei der Bildaufnahmeeinheit 4 kann es sich zweckmäßig um ein Mikroskop mit angeschlossener Digitalkamera oder Videokamera handeln.
  • In Fig. 2 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung, genauer die Umlenkeinrichtung 2 bestimmungsgemäß auf einer Platine 5 aufgesetzt oder mit nur einem geringem Abstand über der Platinenoberfläche gehalten. Auf der Platine 5 ist in bekannter Weise ein elektronisches Bauteil 6 in Form eines BGA (Ball Grid Array) durch Verlöten über die Lötstellen 7 befestigt.
  • Das Bild der Lötstellen 7 wird auf der Umlenkeinrichtung 2 abgebildet. Dieses, auf der Umlenkeinrichtung 2 abgebildete Abbild der Lötstellen 7 wird von einer Bildaufnahmeeinheit 4 aufgenommen, z. B. gespeichert. Die Bildaufnahmeeinheit 4 ist dabei derart angeordnet, dass neben der Umlenkeinrichtung 2 auch ein Ausschnitt, zumindest der der Umlenkeinrichtung 2 zugewandte Rand des elektronischen Bauteils 6 aufgenommen werden kann. Die Bildaufnahmeeinheit 4 nimmt dabei insbesondere den mit der Bezugsziffer 11 bezeichneten Bereich auf.
  • Die Beleuchtungseinrichtung 3 ist dabei derart angeordnet, dass das Licht der Beleuchtungseinrichtung 3 über die Umlenkeinrichtung 2 als Vordergrundbeleuchtung der zu untersuchenden Lötstellen 7 in den Spalt 10 eingestrahlt wird.
  • In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist eine weitere Umlenkeinrichtung 8 vorhanden, mittels der Licht einer Beleuchtungseinrichtung 9 in den Spalt 10 zwischen der Bauteilunterseite und der Platinenoberseite eingestrahlt wird. Die Umlenkeinrichtung 8 ist vorteilhaft in Blickrichtung der Vorrichtung der ersten Umlenkeinrichtung 2 gegenüberliegend angeordnet. Somit wird eine gleichmäßige Ausleuchtung der Lötstellen 7 gewährleistet. Die Umlenkeinrichtung 8 mit der Beleuchtungseinrichtung 9 dient somit als Hintergrundbeleuchtung der zu untersuchenden Löststellen.
  • Fig. 3 zeigt ein beispielhaftes von einer Aufnahmeeinheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung aufgenommenes Bild. Im oberen Teil des Bildes sind die Lötstellen 7 im Spalt 10 zwischen dem Bauteil 6 und der Platine 5 zu erkennen. Der untere Teil des Bildes zeigt in Draufsicht das Bauteil 6. Mit dieser Darstellung ist im Gegensatz zum Stand der Technik eine genaue Lokalisierung von fehlerhaften Lötstellen möglich. Durch ein der Aufnahmeeinheit vorgeschaltetes Mikroskop ist es selbstverständlich möglich, eine oder mehrere Lötstellen 7 entsprechend zu vergrößern.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur optischen Inspektion verdeckter Lötverbindungen zwischen einem auf der Oberfläche einer Platine (5) angeordneten elektrischen oder elektronischen Bauteil (6) und der Platine (5), umfassend eine Beleuchtungseinrichtung (3, 9) zur Beleuchtung der zu untersuchenden Lötverbindungen (7), einer Umlenkeinrichtung (2) zur Umlenkung des Bildes der Lötverbindungen (7) relativ zur Platinenoberfläche und einer Bildaufnahmeeinheit (4) zur Speicherung des Bildes, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildaufnahmeeinheit (4) derart angeordnet ist, dass das auf der ersten Umlenkeinrichtung (2) dargestellte Abbild der Lötverbindungen (7) und das Draufbild des zu untersuchenden Bauteils (6) in einem gemeinsamen Bild aufgenommen werden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkeinrichtung (2) ein Spiegel ist, dessen horizontale Ausdehnung mindestens den Abstand zweier verdeckter Lötverbindungen (7) beträgt.
3. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung (3) derart angeordnet ist, dass das der Vordergrundbeleuchtung der zu untersuchenden Lötstellen (7) dienende Licht über die Umlenkeinrichtung (2) eingestrahlt wird.
4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Umlenkeinrichtung (8) mit Beleuchtungseinrichtung (9) vorhanden ist, welche in Blickrichtung der Vorrichtung der ersten Umlenkeinrichtung (2) gegenüberliegend angeordnet ist.
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