DE112008000339B4 - Einfach- und multi-spektrales Beleuchtungssystem und Verfahren - Google Patents

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Abstract

Schablonendrucker-Vorrichtung zum Aufbringen von Lötpaste auf eine Oberfläche eines elektronischen Substrates (111), aufweisend:- einen Rahmen (101);- eine mit dem Rahmen (101) verbundene Schablone (107), wobei die Schablone (107) eine Vielzahl von Öffnungen aufweist;- eine mit dem Rahmen (101) verbundene Abgabevorrichtung (109), wobei die Schablone (107) und die Abgabevorrichtung (109) dazu eingerichtet sind, die Lötpaste auf das elektronische Substrat (111) aufzutragen;- ein abbildendes System (121), welches eingerichtet und angeordnet ist, ein Bild des elektronischen Substrates (111) zu erfassen, wobei das abbildende System (121) aufweist:- ein Kameraelement (201, 203) das eingerichtet ist, das Bild von mindestens einem Teil der Oberfläche des elektronischen Substrats (111) zu erfassen, und- ein erstes Beleuchtungselement (209, 211, 400), welches eingerichtet ist, zumindest den Teil der Oberfläche des elektronischen Substrats (111) zu beleuchten; und- eine mit dem abbildenden System (121) verbundene Steuervorrichtung (103), wobei die Steuervorrichtung (103) eingerichtet ist, eine Bewegung des abbildenden Systems (121) zu steuern, um ein Bild zu erfassen, dadurch gekennzeichnet,dass das erste Beleuchtungselement (209, 211, 400) eine langwellige Lichtquelle aufweist,dass das erste Beleuchtungselement (209, 211, 400) ein Auf-Achse-Beleuchtungselement (209, 213) aufweist, das eingerichtet ist, das langwellige Licht im Wesentlichen längs einer ersten Achse (A) zu erzeugen, welche im allgemeinen senkrecht zu der Oberfläche des elektronischen Substrats (111) ist, undein Außer-Achse-Beleuchtungselement (801), welches ausgelegt ist, Licht im Wesentlichen längs einer zweiten Achse (B) zu erzeugen, welche sich unter einem Winkel mit Bezug auf die erste Achse (A) erstreckt, und dass dasabbildende System (121) ferner ausgelegt ist, ein Bild der Schablone (107) zu erfassen, und dass die Steuereinrichtung (103) einen Prozessor (1313) aufweist, welcher ausgelegt ist, ein Kontrasterkennungsverfahren am Bild der Schablone (107) durchzuführen, um einen unerwünschten Lötpastenauftrag auf der Schablone (107) festzustellen.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schablonendrucker-Vorrichtung zum Aufbringen von Lötpaste auf die Oberfläche eines elektronischen Substrats gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Eine solche Vorrichtung ist aus der WO 01/63 988 A1 bekannt, welche ein abbildendes System mit zwei Kameras aufweist, eine für das Substrat und eine für die Schablone. Dabei werden jedoch nur Bezugsmarken aufgenommen, um die Schablone und das Substrat richtig zueinander auszurichten. Sie verwendet jedoch nur eine Lichtquelle, nicht aber eine langwellige Lichtquelle und auch kein Auf- bzw. Außer-Achse Beleuchtungselement Die Verwendung von Infrarot-Licht bei einem Abbildungssystem ist aus der DE 41 36 543 A1 und der DE 196 05 255 A1 bekannt. Ferner ist die Verwendung einer weißen Lichtquelle bei solch einem Abbildungssystem in der JP 2000 - 022 393 A offenbart und die Verwendung eines Diffusors bei einer Vorrichtung zur visuellen Erfassung von Substraten in der DE 101 28 476 A1 .
  • Hintergrund
  • Leiterplatten-Herstellungsverfahren beziehen typischerweise einen Schablonendrucker mit ein, der dazu verwendet wird, Lötpaste auf eine Leiterplatte zu drucken. Üblicherweise wird eine Leiterplatte, welche ein Muster von Kontaktflächen oder anderen leitenden Oberflächen aufweist, auf welche Lötpaste aufgetragen werden wird, in einen Schablonendrucker eingeführt und eine oder mehrere kleine Löcher oder Markierungen, Passermarken”) genannt, werden dazu verwendet, die Leiterplatte mit einer Schablone oder einem Sieb des Druckers vor dem Drucken der Lötpaste auf die Leiterplatte auszurichten. Nachdem die Leiterplatte ausgerichtet ist, wird die Leiterplatte zu der Schablone emporgehoben (oder in einigen Anordnungen wird die Schablone zu der Leiterplatte abgesenkt), Lötpaste wird auf die Schablone abgegeben, und ein Wischerblatt (oder Rakel) überquert die Schablone, um die Lötpaste durch die Öffnungen, welche in der Schablone ausgeformt sind, und auf die Leiterplatte zu pressen.
  • In einigen Schablonendruckern nach dem Stand der Technik gibt ein Abgabekopf Lötpaste zwischen erste und zweite Wischerblättern ab, wobei während eines Drucktaktes eines der Wischerblätter dazu genutzt wird, die Lötpaste über die Schablone zu bewegen oder zu rollen. Die ersten und zweiten Wischerblätter werden dazu genutzt, um auf wechselnden Leiterplatten kontinuierlich die Rolle aus Lötpaste über die Öffnungen einer Schablone durchzufahren, um jede aufeinander folgende Leiterplatte zu bedrucken. Die Wischerblätter stehen üblicherweise in einem Winkel zu der Schablone, um einen Abwärtsdruck auf die Lötpaste auszuüben, um die Lötpaste durch die Öffnungen der Schablone zu pressen. In weiteren Schablonendruckern nach dem Stand der Technik steht der Abgabekopf unter Druck, um die Lötpaste durch die Öffnungen zu pressen, und die Wischerblätter werden dazu verwendet, die überflüssige Lötpaste während eines Drucktaktes von der Schablone zu kratzen.
  • Nachdem die Lötpaste auf der Leiterplatte abgeschieden ist, wird ein abbildendes System verwendet, um Bilder von Bereichen der Leiterplatte und/oder der Schablone aufzunehmen, um die Genauigkeit der Ablagerung der Lötpaste auf den Kontaktflächen der Leiterplatte zu bestimmten Gelegenheiten zu prüfen. Eine weitere Anwendung des abbildenden Systems bezieht das oben genannte Ausrichten der Schablone und der Leiterplatte vor dem Drucken mit ein, um die Öffnungen der Schablone mit den elektronischen Kontaktflächen der Leiterplatte einzurasten. Solche abbildenden Systeme werden in US-Patenten Nr. USRE 34615 E und US 5 060 063 A offenbart, beide von Freeman, welche dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung gehören. Einige verbesserte abbildende Systeme werden in der Patentanmeldung Nummer US 2007/102 477 A1 offenbart, benannt „IMAGING SYSTEM AND METHOD FOR A STENCIL PRINTER“ (ABBILDENDES SYSTEM UND VORRICHTUNG FÜR EINEN SCHABLONENDRUCKER), eingereicht am 10. November 2005, von Prince, welche dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung gehört.
  • Gleichmäßiges Formen von Lötpaste auf einem Substrat, z.B. der Leiterplatte, ist erforderlich, um sowohl die optimale zweidimensionale Abbildungsleistung des abbildenden Systems zu erleichtern, als auch nachfolgende Untersuchungen auf Basis dieser Bilder, ungeachtet von Veränderungen in der Geometrie, der Schärfe, oder der allgemeinen Qualität der abgebildeten Ablagerungen. Wohldefinierte Lötpastenablagerungen haben nahezu senkrechte Seiten und relativ flache Deckflächen, die senkrecht zu der optischen Betrachtungsachse (das heißt einer Achse generell senkrecht zu einer Ebene der Leiterplatte) sind. Fein texturierte Pastenoberflächen mit dieser allgemein senkrechten Orientierung können mit einer relativen Gleichmäßigkeit abgebildet werden unter Verwendung herkömmlicher Beleuchtungstechniken, welche Oberflächen mit einem Auf-Achse weißen Licht beleuchten. Mit Auf-Achse-Beleuchtung werden die stärksten Anteile des gestreuten Lichtes von der Deckfläche der Lötpastenablagerung entlang des optischen Betrachtungsweges zurückgeleitet und von dem abbildenden System gesammelt.
  • Im Gegensatz dazu wird, wenn Auf-Achse-Beleuchtung auf eine Oberfläche trifft, welche nicht generell senkrecht zu dem Einfallswinkel ist, der größte Anteil des gestreuten Lichtes von der Oberfläche ab- oder von der Achse weggerichtet von dem optischen oder Auf-Achse-Betrachtungsweg und wird nicht von dem abbildenden System gesammelt. Insbesondere die geneigten Seiten und unregelmäßigen Deckflächen von schlecht geformten Lötpastenablagerungen werden weniger unter Verwendung nur von Auf-Achse-Beleuchtung weniger effizient beleuchtet und sind daher schlechter zu sehen.
  • Bei weißem Licht wird ein Wellenlängenbereich sichtbaren Lichts entweder auf-Achse oder von der Achse weg von der Oberfläche reflektiert (d.h. abhängig von der Form der Oberfläche). Solches weißes Licht wird im allgemeinen auf der Achse von Kontaktstellen ohne Lötpastenablagerungen stark reflektiert, da solche Kontaktstellen typischerweise sauber und senkrecht zum Betrachtungsweg sind. Die jüngste Verwendung von opfernden und schützenden Beschichtungen, um die Kontaktstellen eines Substrats sauber zu halten, hat das Niveau der auf-Achse-Reflexion von Kontaktstellen ohne Lötpastenablagerungen gesenkt. Diese Abnahme in der Reflexion macht eine Unterscheidung zwischen Kontaktstellen ohne Lötpastenablagerungen und mit Lötpastenablagerungen schwieriger.
  • Zusammenfassung
  • Die Erfindung wird nach einer Durchsicht der folgenden Abbildungen, detaillierten Beschreibung und der Ansprüche vollständiger verstanden werden.
  • Die Erfindung betrifft eine Schablonendruckervorrichtung zum Aufbringen von Lötpaste auf die Oberfläche des elektronischen Substrats. Sie weist einen Rahmen auf; eine mit dem Rahmen verbundene Schablone, wobei die Schablone eine Vielzahl von Öffnungen aufweist; eine mit dem Rahmen verbundene Abgabevorrichtung, wobei die Schablone und die Abgabevorrichtung dazu eingerichtet sind, die Lötpaste auf das elektronische Substrataufzutragen; ein abbildendes System, welches eingerichtet und angeordnet ist, ein Bild des elektronischen Substrates zu erfassen, wobei das abbildende System ein Kameraelement, das eingerichtet ist, das Bild von mindestens einem Teil der Oberfläche des elektronischen Substrats zu erfassen, und ein erstes Beleuchtungselement aufweist, das eingerichtet ist, zumindest den Teil der Oberfläche des elektronischen Substrats zu beleuchten; und
    eine mit dem abbildenden System verbundene Steuervorrichtung, wobei die Steuervorrichtung eingerichtet ist, die Bewegung des abbildenden Systems zu steuern, um ein Bild zu erfassen. Das erste Beleuchtungselement weist eine langwellige Lichtquelle auf, ein Auf-Achse-Beleuchtungselement, das eingerichtet ist, das langwellige Licht im wesentlichen längs einer ersten Achse zu erzeugen, welche im allgemeinen senkrecht zu der Oberfläche des elektronischen Substrats ist, und ein Außer-Achse-Beleuchtungselement, welches ausgelegt ist, Licht im wesentlichen längs einer zweiten Achse zu erzeugen, welche sich unter einem Winkel mit Bezug auf die erste Achse erstreckt. Das abbildende System ist ferner ausgelegt, ein Bild der Schablone zu erfassen, und die Steuereinrichtung weist einen Prozessor auf, welcher ausgelegt ist, ein Kontrasterkennungsverfahren am Bild der Schablone durchzuführen, um einen unerwünschten Lötpastenauftrag auf der Schablone festzustellen.
  • Bei einigen Ausführungsformen weist das langwellige Licht Infrarot-Licht auf. Bei anderen Ausführungsformen enthält das Infrarot-Licht Licht des nahen Infrarots. Bei einigen Ausführungsformen enthält das langwellige Licht Licht, welches eine Wellenlänge hat, welche größer ist als ungefähr 670 nm. Bei einigen Ausführungsformen enthält das langwellige Licht Licht, das eine Wellenlänge hat von weniger als ungefähr 825 nm. Bei einigen Ausführungsformen enthält das langwellige Licht Licht, das eine Wellenlänge von ungefähr 735 nm hat.
  • Bei einigen Ausführungsformen weist die langwellige Lichtquelle mindestens eine langwellige LED auf, welche eingerichtet ist, das langwellige Licht zu erzeugen. Bei einigen Ausführungen weist die mindestens eine langwellige LED eine Vielzahl von langwelligen LEDs auf. Bei einigen Ausführungsformen weist das erste Beleuchtungselement ferner eine Weißlichtquelle auf, welche eingereicht ist, mindestens den Teil der Oberfläche des elektronischen Substrats durch Erzeugung von weißem Licht zu beleuchten. Bei einigen Ausführungsformen weist die langwellige Lichtquelle mindestens eine langwellige LED auf, die eingerichtet ist, das langwellige Licht zu erzeugen, und die weiße Lichtquelle weist mindestens eine LED auf, die eingerichtet ist, das weiße Licht zu erzeugen.
  • Bei einigen Ausführungsformen ist das erste Beleuchtungselement so eingerichtet, dass wenn das langwellige Licht und das weiße Licht erzeugt wird, mindestens eine erste Schaltungsverzweigung, mit welcher die mindestens eine langwellige LED gekoppelt ist, und mindestens eine zweite Schaltungsverzweigung, mit welcher die mindestens eine weiße LED gekoppelt ist, beide einen im wesentlichen ähnlichen Strom erfahren. Bei einigen Ausführungen beträgt der im wesentlichen ähnliche Strom ungefähr 80 mA. Bei einigen Ausführungen enthält das erste Beleuchtungselement mindestens einen Widerstand, welcher mit mindestens einer der mindestens ersten Schaltungsverzweigung und der mindestens einen zweiten Schaltungsverzweigung gekoppelt ist, so dass wenn das langwellige Licht und das weiße Licht erzeugt wird, die mindestens eine erste Schaltungsverzweigung und die mindestens eine zweite Schaltungsverzweigung den im wesentlichen gleichen Strom erfahren.
  • Bei einigen Ausführungsformen ist das erste Beleuchtungselement so eingerichtet, dass es mindestens den Teil der Oberfläche des elektronischen Substrats durch im wesentlichen gleichzeitiges Erzeugen des weißen Lichts und des langwelligen Lichts beleuchtet. Bei einigen Ausführungen weist das Auf-Achse-Beleuchtungselement ferner eine Weißlichtquelle auf, die eingerichtet ist, mindestens den Teil der Oberfläche des elektronischen Substrats zu beleuchten durch Erzeugen von weißem Licht im wesentlichen längs der ersten Achse.
  • Bei einigen Ausführungsformen weist das erste Beleuchtungselement ferner mindestens einen Diffusor auf, der so eingerichtet ist, dass das langwellige Licht im wesentlichen mindestens den Teil des elektronischen Substrats gleichförmig beleuchtet. Bei einigen Ausführungsformen enthält das Bild eine Darstellung von Lötpaste auf einer Kontaktfläche des elektronischen Substrats. Bei einigen Ausführungsformen weist die Steuervorrichtung einen Prozessor auf, der eingerichtet ist, ein Kontrasterkennungsverfahren an dem Bild durchzuführen, um die Genauigkeit eines gewünschten Lötpastenauftrags auf mindestens einer Kontaktfläche des elektronischen Substrats festzustellen.
  • Figurenliste
  • In den Zeichnungen verweisen gleiche Bezugszeichen auf die gleichen oder vergleichbare Teile in den verschiedenen Ansichten. Die Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu, stattdessen wird Wert darauf gelegt, bestimmte Prinzipien hervorzuheben, welche im Folgenden erläutert werden.
    • 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Schablonendruckers gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;
    • 2 ist eine schematische Darstellung eines abbildenden Systems gemäß einigen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • 3 ist eine schematische Darstellung einer Kamera und einer Objektivvorrichtung gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;
    • 4 ist eine schematische Darstellung einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung;
    • 5A und 5B sind Ansichten einer gedruckten Leiterplatte, welche bei der Beleuchtungsvorrichtung von 4 gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden kann;
    • 6A und 6B sind Ansichten einer alternativen gedruckten Leiterplatte, welche bei der Beleuchtungsvorrichtung von 4 gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden kann;
    • 7A und 7B sind elektrische Schaltbilder zweier gedruckter Leiterplatten gemäß Ausführungsformen der Erfindung;
    • 8 ist eine schematische Darstellung eines alternativen abbildenden Systems gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung;
    • 9 ist eine schematische Darstellung einer Außer-Achse-Beleuchtungsanordnung gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung;
    • 10A und 10B sind schematische Darstellungen der Außer-Achse-Beleuchtungsanordnung gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung;
    • 11 ist eine schematische Darstellung eines anderen alternativen abbildenden Systems gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung;
    • 12 ist ein Verfahren zur Abgabe von Lötpaste auf ein Substrat gemäß einigen Ausführungsform der Erfindung;
    • 13 ist eine schematische Darstellung eines Schablonendruckers im Betrieb gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung; und
    • 14A und 14B sind Ansichten einer Leiterplatte gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Ausführungsformen der Erfindung sind in der Anwendung nicht auf die Konstruktionsdetails und die Anordnung von Komponenten und Vorgänge beschränkt, die in der folgenden Beschreibung dargelegt sind oder in den Zeichnungen dargestellt sind. Die Erfindung kann zu anderen Ausführungsformen in der Lage sein und kann auf verschiedene Weisen ausgeübt oder ausgeführt werden. Die hier verwendete Ausdrucksweise und Terminologie ist zum Zweck der Beschreibung und sollte nicht als beschränkend betrachtet werden. Die Verwendung von „einschließlich“ „aufweisend“ oder „mit“, „enthaltend“, „einbeziehend“ und Variationen davon sollen die danach aufgeführten Gegenstände und Äquivalente davon sowie zusätzliche Gegenstände umfassen.
  • Zum Zweck der Erläuterung werden jetzt Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben mit Bezug auf einen Schablonendrucker, welcher verwendet wird, um Lötpaste auf eine Leiterplatte zu drucken. Der Fachmann wird erkennen, dass Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nicht auf Schablonendrucker beschränkt sind, welche Lötpaste auf Leiterplatten drucken, sondern viel mehr in anderen Anwendungen verwendet werden können, welche die Abgabe anderer viskoser Materialien erfordern, wie zum Beispiel von Klebstoffen, Versiegelungen, Unterfüllungen und anderen Materialien, die dazu geeignet sind, elektronische Komponenten auf einer Leiterplatte zu befestigen. Deshalb zieht jeder Bezug auf Lötpaste im Folgenden die Verwendung solch anderer Materialien in Erwägung. Ebenso können die Begriffe „Sieb“ und „Schablone“ im Folgenden austauschbar verwendet werden, um eine Vorrichtung in einem Drucker zu beschreiben, welche ein Muster definiert, das auf ein Substrat gedruckt werden soll.
  • 1 zeigt eine perspektivische Frontansicht eines Schablonendruckers, generell mit 100 bezeichnet, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Schablonendrucker 100 kann einen Rahmen 101 aufweisen, der die Komponenten des Schablonendruckers 100 trägt, einschließlich einer Steuervorrichtung 103, welche in einem Gehäuse 105 des Schablonendruckers 100 untergebracht ist, eine Schablone 107 und einen Abgabekopf, generell mit 109 bezeichnet, zur Abgabe von Lötpaste. Der Abgabekopf 109 kann entlang orthogonaler Achsen mittels eines Laufschienensystems (nicht bezeichnet) unter Steuerung der Steuervorrichtung 103 beweglich sein, um das Drucken von Lötpaste auf einer Leiterplatte 111 zu ermöglichen.
  • Bei einigen Ausführungsformen kann der Schablonendrucker 100 auch eine Förderanlage aufweisen, welche Schienen 113, 115 zum Transport der Leiterplatte 111 in eine Druckposition in dem Schablonendrucker 100 aufweist. Bei einigen Ausführungen hat der Schablonendrucker 100 eine Haltevorrichtung 117 (z.B. Nadeln, Gel-Membranen, etc.), welche unterhalb der Leiterplatte 111 positioniert ist, wenn die Leiterplatte 111 in der Abgabeposition ist. Die Haltevorrichtung 117 kann dazu verwendet werden, die Leiterplatte 111 von den Schienen 113, 115 anzuheben, um die Leiterplatte 111 in Kontakt mit oder in nächste Nähe von der Schablone 107 zu bringen, wenn der Druck (d.h. Lötpastenablagerung) stattfinden soll.
  • In einer Ausführungsform kann der Abgabekopf 109 dazu eingerichtet sein, mindestens eine Lötpastenkartusche 119 aufzunehmen, welche Lötpaste während eines Druckvorganges an den Abgabekopf liefert. In einer Ausführungsform ist die Lötpastenkartusche 119 nach einer bekannten Art mit einem Ende eines Druckluftschlauches verbunden. Das andere Ende des Druckluftschlauches kann an einem Kompressor befestigt sein, welcher in dem Rahmen 101 des Schablonendruckers 100 enthalten ist, welcher unter der Steuerung der Steuervorrichtung 103 Druckluft an die Kartusche 119 liefert, um Lötpaste in den Abgabekopf 109 und auf die Schablone 107 zu drücken. Andere Konfigurationen zur Abgabe von Lötpaste auf die Schablone 107 können ebenso angewendet werden. Zum Beispiel können in anderen Ausführungsformen mechanische Vorrichtungen, wie zum Beispiel ein Kolben zusätzlich oder an Stelle des Luftdrucks verwendet werden, um die Lötpaste aus der Kartusche 119 in den Abgabekopf 109 zu pressen. In noch einer weiteren Ausführungsform kann die Steuervorrichtung 103 durch die Verwendung eines Personal Computers mit einem geeigneten Betriebssystem (z.B. Microsoft® DOS oder Windows® NT, Windows Vista, UNIX, etc.) mit einer anwendungsspezifischen Software zur Steuerung des Betriebes des Schablonendruckers 100 implementiert werden, wie hier beschrieben.
  • Bei einigen Ausführungsformen kann der Schablonendrucker 100 wie folgt arbeiten. Die Leiterplatte 111 kann unter Verwendung der Förderschienen 113, 115 und durch Ausrichten der Leiterplatte mit der Schablone in den Schablonendrucker 100 in eine Druckposition geladen werden. Der Abgabekopf 109 kann dann in Z-Richtung abgesenkt werden, bis er in Kontakt mit der Schablone 107 ist. Der Abgabekopf 109 kann die Schablone 107 in einem ersten Drucktakt vollständig überqueren, um Lötpaste durch Öffnungen der Schablone 107 und auf die Leiterplatte 111 zu pressen. Sobald der Abgabekopf 109 die Schablone 107 ganz überquert hat, kann die Leiterplatte 111 durch die Förderschienen 113, 115 von dem Schablonendrucker 100 weg transportiert, sodass eine zweite, nachfolgende Leiterplatte in den Schablonendrucker 100 geladen werden kann. Um die zweite Leiterplatte zu bedrucken, kann der Abgabekopf 109 in einem zweiten Drucktakt in einer entgegen gesetzten Richtung zu der für die erste Leiterplatte 111 verwendete über die Schablone 107 bewegt werden.
  • Mit Bezug auf 2 in Ergänzung zu 1, wird ein beispielhaftes abbildendes System einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung generell mit 121 bezeichnet. Wie in dieser beispielhaften Ausführungsform dargestellt, ist das abbildende System 121 zwischen der Schablone 107 und der Leiterplatte 111 angebracht, welche wiederum durch die Haltevorrichtung 117 (1) getragen wird. Das abbildende System 121 ist mit einem Laufschienensystem 123 (1) verbunden, welches Teil des Laufschienensystems sein kann, das verwendet wird, den Abgabekopf 109 zu bewegen oder kann getrennt innerhalb des Schablonendruckers 100 vorgesehen sein. Die Konstruktion des Laufschienensystems 123, welches verwendet wird, das abbildende System 121 zu bewegen, ist wohl bekannt in der Prüftechnik in einem Lötpastendrucker (z.B. 100). Die Anordnung ist derart, dass das abbildende System 121 in beliebiger Position unterhalb der Schablone 107 und oberhalb der Leiterplatte 111 angeordnet werden kann, um jeweils ein Bild von vorbestimmten Bereichen der Leiterplatte 111 bzw. der Schablone 107 zu erfassen. In anderen Ausführungsformen, wenn das abbildende System 121 außerhalb des Drucknestes platziert ist, kann das abbildende System 121 oberhalb oder unterhalb der Schablone 107 und/oder der Leiterplatte 111 angeordnet sein.
  • Wie in 2 dargestellt, beinhaltet bei einer beispielhaften Ausführungsform das abbildende System 121 eine optische Vorrichtung, welche zwei Kameras 201, 203 aufweist, zwei Objektivvorrichtungen, generell als 205, 207 bezeichnet, zwei Beleuchtungsvorrichtungen 209, 211, zwei Strahlteiler 213, 215 und eine Spiegelvorrichtung 217. In bestimmten Ausführungsformen können die Kamera und eine Objektivvorrichtung zusammen als eine Kameravorrichtung konfiguriert sein. Eine derartige Vorrichtung wie auch das abbildende System121 kann auch als ein Kameraprüfkopf bezeichnet werden. Ein Rahmen 219 trägt die Komponenten des abbildenden Systems 121. Bei einigen Ausführungsformen können die Kameras 201, 203 auch von zueinander identischer Bauart sein, und in einer Ausführungsform kann jede Kamera eine digitale CCD-Kamera von dem Typ sein, der von Opteon Corporation in Cambridge, Massachusetts bezogen werden kann. Jede Kamera kann entweder eine Farbkamera oder eine Schwarz-Weiß-Kamera sein. Bei einer Ausführung, bei welcher Schwarz-Weiß-Kameras verwendet werden, kann eine 652 mal 494 Pixel WaferCam Model B1A von Opteon Corporation verwendet werden. Bei einer Ausführung, wenn eine höhere Auflösung erwünscht ist, kann eine 1024 mal 768 Pixel WaferCam Model B1J von Opteon Corporation verwendet werden. Bei einer Ausführung, bei welcher Farbkameras verwendet werden, kann eine 1024 mal 768 Pixel WaferCam Model C1J von Opteon Corporation verwendet werden. Bei anderen Ausführungsformen können CMOS-Kameras verwendet werden. Bei einer solchen Ausführungsform wird das uEye Modell 1226-LE-M, erhältlich von IDS Imaging Development Systems GHMH in Obersulm, Deutschland verwendet.
  • In einer Ausführungsform können die Beleuchtungsvorrichtungen 209, 211 eine oder mehrere Licht emittierende Dioden (LEDs) sein, welche in der Lage sind, eine intensive Lichtmenge an ihrem jeweiligen Strahlteiler 213 oder 215 zu erzeugen und unten detaillierter beschreiben werden. Die Strahlteiler 213, 215 und die Spiegelvorrichtung 217, welche ein Zweifachspiegel ohne Strahlteilung sein kann, sind in der Technik allgemein bekannt. Bei anderen Ausführungsformen können Xenon- und Halogenlampen verwendet werden, um das erforderliche Licht zu erzeugen. Bei anderen Ausführungsformen können Faseroptiken verwendet werden, um Licht von einer entfernten Quelle zum Anwendungsort zu leiten.
  • Die Strahlteiler 213, 215 können dazu eingerichtet sein, einen Teil des Lichtes, welcher von ihren jeweiligen Beleuchtungsvorrichtungen 209, 211 erzeugt wird, entlang einer generell vertikalen Achse A hin zu der Leiterplatte 111 bzw. der Schablone 107 zu reflektieren, während sie weiterhin einen Teil des von der Leiterplatte und der Schablone reflektierten Lichtes zu der Spiegelvorrichtung 217 durchlassen. So wie hier genutzt, können die Beleuchtungsvorrichtung 209 und der Strahlteiler 213 (sowie die Beleuchtungsvorrichtung 211 und der Strahlteiler 215) als eine Auf-Achse-Beleuchtungsvorrichtung bezeichnet werden, welche dazu eingerichtet ist, Licht im Wesentlichen entlang oder parallel zu der Achse A zu leiten, welche generell senkrecht zu einer Ebene der Leiterplatte 111 ist. Bei einigen Ausführungsformen läuft reflektiertes Licht von der Leiterplatte 111 zurück durch den Strahlteiler 213 und auf die Spiegelvorrichtung 217, wo es zu der Objektivvorrichtung 205 umgelenkt wird, um ein Bild eines vorbestimmten Bereiches der Leiterplatte zu erfassen.
  • Die Strahlengänge, welche zwischen den Beleuchtungsvorrichtungen 209, 211 und ihren jeweiligen Kameras 201, 203 mit Hilfe von Strahlteilern 213, 215 und der Spiegelvorrichtung 217 festgelegt sind, sind Fachleuten wohl bekannt. Wie gezeigt, breitet sich das von den Strahlteilern 213, 215 reflektierte Licht zu seinen jeweiligen Objekten (d.h. die Leiterplatte 111 bzw. die Schablone 107) im Wesentlichen entlang oder parallel zu der Achse A aus, welche generell senkrecht auf der Objektebene steht.
  • Mit Bezug auf 3, sind die beispielhafte Kamera 201 und die beispielhafte Objektivvorrichtung 205 dargestellt. Wie oben erörtert, kann die Kamera 203 von gleicher oder ähnlicher Bauweise wie Kamera 201 sein. Zusätzlich kann die Bauweise der Objektivvorrichtung 207 der Bauweise der Objektivvorrichtung 207 gleich oder ähnlich sein wie die Objektivvorrichtung 205. Dementsprechend trifft die folgende Erörterung der Kamera 201 und der Objektivvorrichtung 205 generell jeweils für die Kamera 203 bzw. die Objektivvorrichtung 207 zu, und wie oben besprochen, kann solch eine Vorrichtung als Kameravorrichtung oder Videoprüfkopf bezeichnet werden.
  • Wie schematisch in 3 dargestellt, kann die Objektivvorrichtung 205 ein Gehäuse 301, ein Paar Linsen 303, 305, welche in dem Gehäuse angebracht sind, und eine Apertur (nicht dargestellt) aufweisen, die zwischen den Linsen angebracht ist. Die Linsen 303, 305 können zusammen die telezentrischen Fähigkeiten der Objektivvorrichtung 205 bereitstellen. Die gesamte Objektivvorrichtung 205 kann auch als ein „Objektiv“ oder eine „telezentrische Objektivvorrichtung“ bezeichnet werden.
  • Bei einigen Ausführungsformen ist die Anordnung derart, dass Licht, welches von der Spiegelvorrichtung 217 von 2 reflektiert wird, zu der Objektivvorrichtung 205 geleitet wird. Sobald in der Objektivvorrichtung 205 angekommen, passiert das Licht die erste Linse 303, die Apertur (nicht gezeigt), die zweite Linse 305 und trifft auf den lichtempfindlichen Bereich der Kamera 201, wo das Bild ausgebildet wird. In einer Ausführungsform kann der CCD-Ausleser der Kamera 201 einen elektronischen Verschluss beinhalten. Die Kamera 201 kann, teilweise durch die telezentrische Objektivvorrichtung, derart eingerichtet sein, dass sie einen ganzen vorbestimmten Bereich sieht, ohne nennenswerte Verzerrungen in irgendeinem Teil des Bildes zu zeigen.
  • Wie in 3 gezeigt, kann die Kamera 201 von einem Gehäuse 307 getragen werden, welches mit einem Gewinde an dem Gehäuse 301 der Objektivvorrichtung 205 befestigt sein kann. Das Gehäuse 301 der Objektivvorrichtung 205 und das Gehäuse 307 der Kamera 201 können axial zueinander ausgerichtet sein, sodass das Bild, welches durch Linien 309 strahlenförmig dargestellt ist, exakt auf die Kamera ausgerichtet ist. Das Gehäuse 301 der Objektivvorrichtung 205 kann in geeigneter Weise an dem Rahmen 219 des abbildenden Systems 121 befestigt sein.
  • Bei einigen Ausführungsformen kann die Anordnung derart sein, dass, wenn ein Bild der Leiterplatte 111 aufgenommen wird, die Beleuchtungsvorrichtung 209 eine intensive Lichtmenge in Richtung ihres jeweiligen Strahlteilers 213 erzeugt. Dieses Licht wird von dem Strahlteiler 213 zu der Leiterplatte 111 hin reflektiert, und wird dann zurück zu der Spiegelvorrichtung 217 geworfen. Die Spiegelvorrichtung 217 kann dann das Licht durch die Objektivvorrichtung 205 und zu der Kamera 201 leiten, welche das Bild des vorbestimmten Bereiches der Leiterplatte 111 erfassen kann. Das Bild kann elektronisch gespeichert werden (z.B. im RAM oder einem anderen Speicher der Steuervorrichtung 103) oder in Echtzeit verwendet werden, sodass das Bild von der Steuervorrichtung 103 verarbeitet und analysiert werden kann, um entweder eine fehlerhafte Lötpastenablagerung zu erkennen, oder mit einem Bereich der Schablone 107 zu Ausrichtungszwecken verglichen werden kann, oder ein Substrat zum Beispiel zu Identifikations- oder Nachverfolgungszwecken zu inspizieren.
  • Bei einigen Ausführungsformen kann auf die gleiche Weise, wenn ein Bild der Schablone 107 aufgenommen wird, die Beleuchtungsvorrichtung 211 einen Lichtstrahl erzeugen, welcher auf ihren zugehörigen Strahlteiler 215 gerichtet ist. Das Licht kann dann auf die Schablone 107 gelenkt und durch den Strahlteiler 215 auf die Spiegelvorrichtung 217 zurückgeworfen werden. Das Licht kann dann auf die telezentrische Objektivvorrichtung 207 und weiter zu der Kamera 203 gelenkt werden, um das Bild des vorbestimmten Bereiches der Schablone 107 zu erfassen. Sobald es erfasst ist, kann der Bereich der Schablone 107 von der Steuervorrichtung 103 zu Prüfzwecken, um eine unerwünschte Lötpastenablagerung zu erkennen (z. B. Erkennung von verstopften Öffnungen in der Schablone oder Oberflächenkontamination wie z.B. Lötpaste oder Harz zum Beispiel) analysiert werden oder mit einem Bereich der Leiterplatte 111 zu Ausrichtungszwecken verglichen werden. Die Fähigkeit für Prüfzwecke des abbildenden Systems 121 wird unten detaillierter beschrieben.
  • Wie oben mit Bezug auf das Erfassen eines Bildes eines Bereiches der Leiterplatte erläutert, kann die in 2 dargestellte Beleuchtungsvorrichtung 209 dafür eingerichtet sein, Licht entlang oder parallel zu der Achse A senkrecht zu der Ebene der Leiterplatte zu leiten. Deshalb kann die Kamera 203 dazu geeignet sein, nur Bilder von Licht zu erfassen, welches von Oberflächen der Leiterplatte 111 zurückgeworfen wird, die senkrecht zu der Richtung des auf die Leiterplatte gesendeten Lichtes sind. Unregelmäßige, gerundete oder facettierte Oberflächen, d.h. Oberflächen von Lötpastenablagerungen, die in einem Winkel in Bezug auf die Ebene der Leiterplatte ausgerichtet sind, haben die Neigung, weniger markant zu werden, da Licht weg von dem Strahlengang weg reflektiert wird.
  • Bei einigen Ausführungsformen können die auf Schwellenwerten basierenden Abbildungstechniken (z.B. Techniken, die vom Prozessor verwendet werden können, welcher das abbildende Systems 121 steuert, um ein erfasstes Bild zu analysieren) aus dieser Änderung im Hervortreten einen Nutzen ziehen, um festzustellen, ob Lötpaste auf eine Oberfläche (z.B. eine Kontaktfläche) abgegeben wurde. Bei einigen Ausführungsformen zum Beispiel kann eine Kontaktfläche oder ein Teil einer Kontaktfläche ohne eine Lötpastenablagerung hell im erfassten Bild einer Leiterplatte erscheinen, da das Licht überwiegend von der Kontaktfläche längs der Achse A reflektiert wird. Im Gegensatz dazu kann eine Kontaktfläche oder ein Teil einer Kontaktfläche mit einer Lötpastenablagerung im erfassten Bild der Leiterplatte dunkel erscheinen, da Licht, welches durch die abgewinkelten Oberflächen der Lötpastenablagerungen gestreut wird, nicht in großem Maße längs der Achse A reflektiert wird. Bei einigen Ausführungsformen kann ein Helligkeitsniveau an einem Bildort entsprechend einer Kontaktfläche oder einem Teil einer Kontaktfläche mit einem Schwellenwert verglichen werden, um festzustellen, ob eine Lötpastenablagerung vorhanden ist. Solche Schwellenwerttechniken sind im Stand der Technik bekannt.
  • Schwellenwerttechniken haben im allgemeinen gut funktioniert, um Kontaktflächen oder Teile von Kontaktfläche mit Lötpastenablagerungen von Kontaktflächen oder Teilen von Kontaktflächen ohne Lötpastenablagerungen zu unterscheiden, wenn die Kontaktflächen einer Leiterplatte dem Schablonendrucker 100 in einem sauberen/reflektierenden Zustand zugeführt werden. Da reflektierende Kontaktflächen ohne Lötpastenablagerungen bewirken, dass mehr Licht längs der Achse A reflektiert wird und dadurch bewirken, dass die Kontaktflächen in Bildern der Leiterplatte heller erscheinen, können solche reflektierenden Kontaktflächen relativ leicht unterschieden werden.
  • Viele Substrate (z.B. Leiterplatte 111) werden jedoch zunehmend so hergestellt oder vorbearbeitet, dass Kontaktflächen mit einer nicht-reflektierenden oder wenig reflektierenden (d.h. weniger reflektierend als unbeschichtete Kontaktflächen) Beschichtung überzogen werden. Übliche Beschichtungen können ein organisches Lötschutzmittel (OSP) oder ein Harz enthalten. Solche Beschichtungen können Licht absorbieren oder streuen und verringern dadurch die Lichtmenge, die längs der Achse A und dann zurück zur Kamera hin reflektiert wird. Diese Verringerung im reflektierten Licht lässt solche beschichteten Kontaktflächen in Bildern dunkler erscheinen, selbst wenn keine Lötpastenablagerungen darauf vorhanden sind. Aufgrund dieses verdunkelten Erscheinungsbildes können Unterschiede in Helligkeitsniveaus zwischen Kontaktflächen oder Teilen von Kontaktflächen mit Lötpastenablagerungen und Kontaktflächen oder Teilen von Kontaktflächen ohne Lötpastenablagerungen klein oder nicht existent sein. Herkömmliche Schwellenwerttechniken können deshalb weniger effektiv oder ineffektiv sein beim Unterscheiden von Kontaktflächen oder Teilen von Kontaktflächen mit Lötpastenablagerungen von Kontaktflächen oder Teilen von Kontaktflächen ohne Lötpastenablagerungen.
  • Bei einem Aspekt der Erfindung wird erkannt, dass langwelliges Licht dazu verwendet werden kann, herkömmliche Schwellenwerttechniken zur Anwendung bei mit nicht reflektierenden oder wenig reflektierenden Beschichtungen überzogenen Kontaktflächen zu verbessern. Es wird insbesondere erkannt, dass langwelliges Licht dünne Schichten dieser Beschichtungen durchdringen kann, wie solche welche typischerweise auf modernen Leiterplatten (z.B. 111) vorhanden sind. Solches langwelliges Licht kann dann durch die darunter liegende Kontaktstelle wie üblich reflektiert werden und entlang der Achse A zurückreflektiert werden. Das langwellige Licht kann die Beschichtung ein zweites Mal durchdringen, wenn das langwellige Licht von der Kontaktfläche längs der Achse A zurückstrahlt. Im Gegensatz dazu durchdringt herkömmlicherweise verwendetes weißes Licht im allgemeinen solche Beschichtungen nicht oder durchdringt solche Beschichtungen zu einem geringeren Grad, was eine größere Absorption und Streuung von weißem Licht durch die Beschichtungen und weniger Reflexion längs der Achse A bewirkt.
  • Bei einigen Ausführungsformen kann jedes beliebige langwellige Licht verwendet werden. Bei einigen Ausführungsformen kann das langwellige Licht Infrarot-Licht enthalten. Bei einigen Ausführungsformen kann das Infrarot-Licht Licht des nahen Infrarots aufweisen. Bei einigen Ausführungsformen kann das langwellige Licht Licht enthalten, welches eine Wellenlänge hat, welche größer ist als ungefähr 670 nm. Bei einigen Ausführungen kann das langwellige Licht Licht enthalten, das eine Wellenlänge hat von mehr als ungefähr 700 nm.. Bei einigen Ausführungen kann das langwellige Licht Licht enthalten, das eine Wellenlänge hat von weniger als ungefähr 3 µm. Bei einigen Ausführungsformen kann das langwellige Licht Licht enthalten, das eine Wellenlänge von weniger als ungefähr 825 nm hat. Bei einigen Ausführungsformen enthält das langwellige Licht Licht, das eine Wellenlänge von ungefähr 735 nm hat.
  • 4 zeigt ein Beispiel einer Beleuchtungsvorrichtung 400, welche verwendet werden kann, um das langwellige Licht zu erzeugen und verwendet werden kann als eine oder beide der Beleuchtungsvorrichtungen 209 und 211 von 2. Da die Schabloneninspektion manchmal aus der langwelligen Beleuchtung keinen Nutzen ziehen kann, kann bei einigen Ausführungen die Beleuchtungsvorrichtung 209, welche die Leiterplatte beleuchtet, langwellige Lichtquellen enthalten, wie unten beschrieben, aber die Beleuchtungsvorrichtung 211, welche die Schablone beleuchtet, braucht keine solchen langwelligen Lichtquellen enthalten. Bei anderen Ausführungen können beide Beleuchtungsvorrichtungen 209, 211 langwellige Lichtquellen enthalten.
  • Die beispielhafte Beleuchtungsvorrichtung 400 enthält eine Vielzahl von Lichtquellen, welche bei 401A und 401B angegeben sind. Einige oder alle der Lichtquellen 401A, 401B können langwelliges Licht zur Beleuchtung der Leiterplatte 111 erzeugen. Die Lichtquellen 401A, 401B können mit einem Leiterplattensubstrat 403 gekoppelt sein, das eingerichtet sein kann, eine Energieversorgung (nicht dargestellt) anzuschließen und die Lichtquellen 401A, 401B mit Energie versorgen. Ein Diffusor 405 kann eingerichtet sein, Licht zu streuen, welches durch die Lichtquellen erzeugt wird, so dass eine Leiterplatte, welche durch die Lichtquellen beleuchtet wird, im wesentlichen gleichförmig beleuchtet wird. Die Lichtquellen 401A, 401B können in einem Gehäuse 407 untergebracht sein. Das Gehäuse 407 kann eine Diffusorlippe 409 aufweisen, welche den Diffusor 405 an seinem Platz hält und welche es dem Diffusor ermöglichen kann, entfernt zu werden, um zu den Lichtquellen 401A, 401B Zugang zu schaffen. Das Gehäuse 407 kann auch einen Befestigungsbolzen 411 aufweisen, welcher dazu verwendet werden kann, die Beleuchtungsvorrichtung 400 an dem abbildenden System 121 (z.B. dem Rahmen 219) zu befestigen.
  • Bei einigen Ausführungsformen kann jede der Lichtquelle 401A, 401B eine langwellige Lichtquelle sein. Bei solch einer Ausführungsform können die Lichtquellen 401A, 401B eine Vielzahl von langwelligen LEDs enthalten. Die langwelligen LEDs können so eingerichtet sein, dass sie langwelliges Licht erzeugen, welches längs der Achse A geleitet werden kann (z.B. durch einen Strahlteiler, wie oben beschrieben). Bei einigen Ausführungen kann jede der langwelligen LEDs eine Beleuchtung erzeugen, welche eine Strahlungsintensität zwischen ungefähr 15 und ungefähr 120 mW pro Steradiant aufweist, wenn kontinuierlich betrieben. Bei einer besonderen Ausführung können die langwelligen LEDs eine oder mehrere L735-AU IR LEDs aufweisen, welche im Handel von Marubeni Corporation in Tokyo, Japan, erhältlich sind.
  • Bei anderen Ausführungsformen kann ein erster Satz der Lichtquellen 401A langwellige Lichtquellen sein und ein zweiter Satz der Lichtquellen 401B können weiße Lichtquellen sein (oder irgendwelche andere gewünschten Quellen sichtbaren Lichts, wie z.B. Quellen roten, grünen, blauen Lichts). Solch eine Kombination von langwelligem Licht und weißem Licht kann nützlich sein, das langwellige Licht allein bewirkt, dass die Bilder abgestumpft erscheinen (d.h. es fehlen feine Details und scharfe Kanten). Eine Kombination von langwelligem Licht und weißem Licht kann dazu verwendet werden, ein scharfes Bild zu erfassen, welches dazu verwendet werden kann, Kontaktflächen zu unterscheiden, welche mit nicht reflektierenden oder wenig reflektierenden Beschichtungen überzogen sind und welche Lötpastenablagerungen haben, von solchen Kontaktflächen ohne Lötpastenablagerungen unter Verwendung einer einzigen Beleuchtungsvorrichtung. Dies kann nützlich sein, zum Beispiel zur detaillierten Ausrichtung der Schablone und der Leiterplatte, zur Brückenerfassung (d.h. Erfassung, wenn Lötpastenablagerungen eine Lücke überbrücken zwischen zwei Kontaktflächen), oder um einen Strichcode oder andere Identifikationsmarken von der Schablone oder Leiterplatte (z.B. zur Identifikation/Nachverfolgung der Schablone 107 oder der Leiterplatte 111) zu lesen, von welchen manche textur-basierende und/oder kontrastbasierende Lötpasten-Erfassungstechniken verwenden können, wie unten beschrieben. Bei einigen solcher Ausführungsformen kann der erste Satz von Lichtquellen 401A im wesentlichen ähnlich sein wie die oben beschriebenen Lichtquellen für Ausführungsformen, bei welchen alle Lichtquellen langwellige Lichtquellen sind. Der zweite Satz von Lichtquellen 401B kann eine Vielzahl weißer LEDs enthalten. Bei einigen Ausführungen können die weißen LEDs eine Beleuchtung erzeugen, welche eine Helligkeit von ungefähr 2000 mcd je im kontinuierlichen Betrieb aufweist. Bei einer besonderen Ausführung kann die Vielzahl weißer LEDs eine oder mehrere weiße NSPW310BS LEDs enthalten, welche im Handel erhältlich sind von NICHIA, einer amerikanischen Gesellschaft in Detroit, Michigan.
  • Wie oben erwähnt kann bei einigen Ausführungsformen die Beleuchtungsvorrichtung 400 den Diffusor 405 aufweisen. Der Diffusor 405 kann dazu verwendet werden, von den Lichtquellen 401A, 401B erzeugtes Licht zu streuen, so dass das Licht ungefähr gleichmäßig von der Beleuchtungsvorrichtung 400 ausgegeben wird, wodurch die Leiterplatte ungefähr gleichmäßig beleuchtet wird. Bei einigen Ausführungen kann der Diffusor aus transluzentem Acryl oder Glas hergestellt sein. Bei einer Ausführung kann der Diffusor aus einem ungefähr 2 mm dicken Stück Acrylite GP 051-6 Acryl hergestellt sein, welches im Handel erhältlich ist von CYRO Industries aus Parsippany, NJ. Bei anderen Ausführungen kann der Diffusor aus einem ungefähr 3 mm dicken Stück aus Acrylite FF 020-4 Acryl, welches im Handel erhältlich ist von CYRO, hergestellt sein.
  • Bei einigen Ausführungsformen kann die Beleuchtungsvorrichtung 400 eine Photodiode 413 aufweisen. Die Photodiode kann dazu verwendet, den Ausgang der Lichtquellen 401A, 401B zu überwachen. Bei einigen Ausführungsformen kann der überwachte Ausgang dazu verwendet werden, den Strom einzustellen, welcher an die Lichtquellen angelegt wird, so dass die Lichtquellen 401A, 401B eine beständige helle Ausgangsleistung erzeugen. Bei einer besonderen Ausführung kann die Photodiode 413 eine Typ OP950 PIN Silikon-Photodiode enthalten, welche im Handel von OPTEK Inc. in Carrollton, Texas, erhältlich ist.
  • Insbesondere mit Bezug auf die LED-Lichtquellen, können die Lichtquellen 401A, 401B ein helleres Licht am Beginn ihrer Lebensdauer erzeugen als in ihrer späteren Lebensdauer. Die Photodiode 413 kann dazu verwendet werden, die Änderungen in der Helligkeit während der Lebensdauer der Lichtquellen zu überwachen und Informationen an die Steuervorrichtung 103 zu übertragen betreffend die Helligkeit der Lichtquellen 401A, 401B. Am Beginn der Lebensdauer der Lichtquellen kann die Steuervorrichtung 103 eine Energiezufuhr betreiben, um ein den Lichtquellen 401A, 401B zugeführtes Stromniveau zu senken, wodurch die Helligkeit der Lichtquellen 401A, 401B gesenkt wird. Zum Ende der Lebensdauer der Lichtquellen hin kann der Prozessor oder die Steuervorrichtung eine Energiezufuhr betreiben, um ein den Lichtquellen zugeführtes Stromniveau anzuheben, wodurch die Helligkeit der Lichtquellen 401A, 401 erhöht wird. Bei einigen Ausführungen kann der Nettoeffekt ein ungefähr gleichmäßiges Helligkeitsniveau über die Lebensdauer der Lichtquelle 401A, 401B sein.
  • Ferner kann die Helligkeit von einigen Typen von Lichtquellen 401A, 401B, wie z.B. LED Lichtquellen, kurzfristig durch Wärme beeinflusst werden. Wenn zum Beispiel eine LED heißer wird, kann die LED auch dunkler werden. Bei einigen Ausführungsformen kann die Photodiode 413 so eingerichtet sein, dass sie kurzfristig die Helligkeit der Lichtquellen 401A, 401B zusätzlich oder alternativ zur langfristigen Helligkeit während der Lebensdauer der Lichtquellen 401A, 401B überwacht, wie oben beschreiben. Bei einigen Ausführungsformen können zum Beispiel die Lichtquellen 401A, 401B über eine bestimmte Zeit gepulst werden, welche lange genug ist, um ein Bild der Leiterplatte 111 zu erfassen. Im Verlauf der Zeit können die Lichtquellen 401A, 401B heißer werden und dadurch auch dunkler. Die Photodiode kann die Helligkeit der Lichtquellen 401A, 401B während der Zeitdauer überwachen und ein Signal an die Steuervorrichtung 103 übermitteln, welches das Helligkeitsniveau anzeigt. Die Steuereinrichtung 103 kann eine Energiezufuhr steuern, so dass Strom am Beginn eines Pulses verringert werden kann und während des Pulses erhöht werden kann, so dass das Helligkeitsniveau der Lichtquellen 401A, 401B ungefähr konstant bleibt während des Pulses.
  • Um bei der Kontrolle solcher von der Lichtquelle erzeugter Wärme zu helfen, kann ein wärmeleitendes Band 415 mit dem Leiterplattensubstrat 403 gekoppelt sein, so dass Wärme von den Lichtquellen 401A, 401B weggeleitet wird. Das wärmeleitende Band 415 kann eine wärmeleitendes Schaumstoffband enthalten, welches dazu verwendet werden kann, den Wärmekontakt mit einer Wärmesenke 417 zu schaffen. Bei einigen Ausführungen kann das wärmeleitende Band 415 ungefähr 2,54 mm (0,1 Inch) dick sein. Bei einigen Ausführungen kann das wärmeleitende Band 415 Gap Pad VO Ultra Soft enthalten, im Handel erhältlich von der Bergquist Company in Chanhassen, MN.
  • Die Wärmesenke 417 kann auch helfen, Wärme von den Lichtquellen 401A, 401B abzuleiten, um die Lebensdauer der Lichtquellen 401A, 401B zu maximieren und die Helligkeitsvariationen der Lichtquellen 401A, 401B während des Betriebs zu verringern. Bei einigen Ausführungen kann die Wärmesenke 417 eine Aluminiumhalterung aufweisen. Bei einigen Ausführungen kann die Wärmesenke 417 als Rückseitenteil des Gehäuses 407 verwendet werden. Bei einigen Ausführungen kann der Befestigungsbolzen 411 ein Teil der Wärmesenke 417 sein.
  • Mit Bezug auf 4, 5A, 5B, 6A und 6B können die Lichtquellen 401A, 401B mit der Leiterplatte gekoppelt sein. Jede Lichtquelle kann zwei elektrische Leitungen (z.B. 419, 421) enthalten, welche in zwei jeweilige elektrische Steckstellen der Leiterplatte eingefügt werden können. Bei einigen Ausführungen können die zwei elektrischen Leitungen ungefähr 2 mm lang sein. Da einige Lichtquellen von Herstellern mit längeren Leitungslängen verkauft werden, können die Leitungen vor der Montage auf eine gewünschte Länge geschnitten werden. 4 zeigt eine Ansicht dieser beispielhaften Verbindungen. 5a, 5B, 6A und 6B zeigen vordere und hintere Schichten der Leiterplatten gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung.
  • 5A zeigt eine Vorderansicht der Lichtquellen 401A, 401B, welche auf dem beispielhaften Leiterplattensubstrat 403 angeordnet sind. Wie dargestellt kann die Leiterplatte Leiterzüge 501 (z.B. Kupfer) an der Vorderseite und eine Vielzahl von elektrischen Steckstellen 503 aufweisen. Die Leiterzüge können elektrisch mit den elektrischen Leitungen der LEDs durch die elektrischen Steckstellen 503 und eine Energiezufuhr (nicht dargestellt) durch einen Energieeingang 505 verbunden sein. Die Lichtquellen 401A, 401B können so angeordnet sein, dass positive Leitungen eines Satzes von Lichtquellen mit einem ersten Leiterzug gekoppelt sind und negative Leitungen dieses Satzes von Lichtquellen mit einem zweiten Leiterzug gekoppelt sind. Bei einigen Ausführungsformen können wie detaillierter unten erläutert wird, die Leiterzüge einen nicht-leitenden Bereich 507 um einige der elektrischen Steckstellen aufweisen, so dass die elektrischen Leitungen von Lichtquellen, welche mit solchen Steckstellen gekoppelt sind, nicht direkt mit dem Rest der Leiterzüge 501 gekoppelt sind.
  • 5B zeigt eine Ansicht des beispielhaften Leiterplattensubstrats 403 von hinten. Wie dargestellt, kann die Leiterplatte Leiterzüge 501 an der Rückseite aufweisen. Solche Leiterzüge 501 können zusätzlich oder alternativ zu den Leiterzügen 501 an der Vorderseite sein. Bei einigen Ausführungen, bei welchen sowohl die vorderen und hinteren Leiterzüge 501 enthalten sind, können die elektrischen Steckstellen 503 so eingerichtet sein, dass Leiterzüge an der Vorderseite der Leiterplatte elektrisch mit Leiterzügen an der Rückseite der Leiterplatte gekoppelt sind. Bei einigen Ausführungen, kann das Aufweisen von Leiterzüge sowohl an der Vorderseite als auch an der Rückseite, die Wärmeableitung von den Lichtquellen 401A, 401B weg verbessern. Da hohe Wärmeniveaus Probleme bei einigen Lichtquellen 401a, 401B verursachen können, wie oben beschrieben, kann solch eine verbesserte Wärmeableitung die Nutzungsdauer und Zuverlässigkeit solcher Lichtquellen verbessern.
  • Bei einigen Ausführungsformen, wie in 5B dargestellt, können Leiterzüge auf der Rückseite des Leiterplattensubstrats 403 nicht leitende Bereiche 507 um einige der elektrischen Steckstellen herum aufweisen, welche den nicht-leitenden Bereichen an der Vorderseite des oben beschriebenen Leiterplattensubstrats 403 entsprechen. Die beispielhafte Rückseite der Leiterplatte kann auch eine Vielzahl von Widerständen 509 aufweisen, welche die Leiterzüge 501 zu den Stellstellen koppeln können, welche von den nicht-leitenden Bereichen 507 umgeben sind. Solche Widerstände 509 können in Ausführungsformen der Erfindung als Teil elektrischer Verbindungen unter einigen der Lichtquellen 401A, 401B verwendet werden. Zum Beispiel bei einigen Ausführungsformen, welche sowohl Quellen weißen Lichts als auch langwelligen Lichts enthalten, wobei die eine oder die andere Art von Lichtquelle weniger resistiv sein kann. Wenn solche Lichtquellen parallel miteinander zu verbinden sind (oder in einem Gitter von sowohl Reihenals auch parallelen Verbindungen, wie in dem beispielhaften Leiterplattensubstrat 403 dargestellt), würde Strom überwiegend an Schaltungsverzweigungen mit Lichtquellen des weniger resistiven Typs angelegt werden, was bewirkt, dass der resistivere Typ von Lichtquelle weniger hell ist oder überhaupt nicht funktioniert. Die Widerstände 509 können dazu verwendet werden, den Leitungswiderstand von Schaltungsverzweigungen, welche Lichtquellen des weniger resistiven Typs aufweisen, zu erhöhen, so dass ein ungefähr gleicher Strom an Schaltungsverzweigungen angelegt wird, welche beide Arten von Lichtquellen haben. Bei einigen anderen Ausführungen können anstelle von Widerständen 509 Potentiometer verwendet werden. Bei einigen Ausführungen können eine oder mehrere zusätzliche Kupferschicht dazu verwendet werden, unterschiedliche Arten von Lichtquellen zu isolieren, was eine Verringerung in der Anzahl von verwendeten Potentiometern ermöglicht. Solche Potentiometer können ermöglichen, dass die Widerstandsfähigkeit gesteuert wird, um sie an einen großen Bereich von unterschiedlichen Lichtquellen anzupassen.
  • Bei Ausführungsformen mit Quellen von weißem und langwelligem Licht können die Lichtquellen in jeder beliebigen Weise auf der Leiterplatte angeordnet werden. Bei einer beispielhaften Ausführung können die Lichtquellen in einem Schachbrettmuster angeordnet sein, so dass die Quellen weißen und langwelligen Lichts im wesentlichen gleichmäßig über eine Oberfläche des Leiterplattensubstrats 403 verteilt sind.
  • Es sollte klar sein, dass bei einigen Ausführungsformen unterschiedliche Lichtquellenarten nicht unterschiedlich resistiv sein können oder nur eine einzige Art von Lichtquelle (z.B. langwellige) verwendet werden kann. Bei solchen Ausführungsformen werden die Widerstände 509 und nicht-leitende Bereiche 507 vielleicht nicht benötigt. Vielmehr können die Lichtquellen 401A, 401B mit den Leiterzügen allein verbunden werden. 6A und 6B zeigen eine vordere und hintere Leiterplatte einer beispielhaften Ausführungsform, bei welchen langwellige Lichtquellen mit ähnlicher Widerstandsfähigkeit verwendet werden. Wie dargestellt enthalten die Leiterzüge keine nicht-leitenden Lücken und es werden keine Widerstände benötigt.
  • Bei solchen Ausführungsformen können die Leiterzüge 501 so eingerichtet sein, dass sie so groß wie möglich sind auf dem Leiterplattensubstrat 403. Größere Leiterzüge können die Wärmeableitung von den Lichtquellen 4041A, 401B weg verbessern, wodurch die Zuverlässigkeit und die Lebensdauer der Lichtquellen 401A, 401B erhöht wird. Bei einer besonderen Ausführung kann das Leiterplattensubstrat 403 ungefähr 25 mm lang auf ungefähr 10 mm breit sein. Bei solch einer Ausführung können die Leiterzüge 501 zwischen ungefähr 1 und 0,5 mm breit und ungefähr 4 mm lang sein.
  • Bei einigen Ausführungsformen braucht ein unterer und oberer Teil des Leiterplattensubstrats 403 keine Leiterzüge 501 enthalten. Solche obere und untere Teile können dazu verwendet werden, die Leiterplatte in dem Gehäuse 407 zu positionieren, ohne zu fürchten, dass es zu einem Kurzschluss führen kann, wenn das Gehäuse 407 ein leitendes Element enthält.
  • Bei einigen Ausführungen, wie in 5A, 5B, 6A und 6B dargestellt, kann das Leiterplattensubstrat 403 Befestigungslöcher 511 aufweisen, welche dazu verwendet werden können, das Leiterplattensubstrat 403 am Gehäuse 407 zu befestigen. Bei einigen Ausführungen kann die Befestigung unter Verwendung von einer oder mehreren Schrauben (nicht dargestellt) erreicht werden.
  • 7A und 7B zeigen ein vereinfachtes elektrisches Schaltbild der Lichtquellen 401A, 401B, wie sie in einigen Ausführungsformen angeordnet sein können. Jeder Ausführungsform kann Strom von einer Energiezufuhr durch die Leistungseingänge 505 (6A und 6B) zugeführt werden. 7A zeige eine beispielhafte Ausführungsform, bei welcher sowohl langwellige Lichtquellen als auch Weißlichtquellen verwendet werden. In 7A sind bei 401B angegebene Lichtquellen langwellige Lichtquellen, welche mit Widerständen gepaart sind, und Lichtquellen, welche bei 401A angegeben sind, sind Weißlichtquellen, welche nicht mit Widerständen gepaart sind. Wie in 7A dargestellt, können die langwelligen Lichtquellen (401B in 7A) mit Widerständen 509 gepaart sein, so dass Strom an jede Schaltungsverzweigung auf einem ungefähr gleichen Niveau angelegt wird, wie oben beschrieben. Bei verschiedenen Ausführungen können die Widerstände vor oder nach den Lichtquellen angeordnet werden, um sich an Raum- und/oder Packungsbeschränkungen anzupassen. 7B zeigt eine beispielhafte Ausführungsform, bei welcher alle Lichtquellen 401a, 401B Lichtquellen eines einzigen Typs sind (z.B. langwellige Lichtquellen). Wie dargestellt, sind bei solchen Ausführungsformen zusätzliche Widerstände nicht erforderlich. Wie in 7A und 7B dargestellt, können die Lichtquellen miteinander verbunden sein in einer Kombination von Reihen- und Parallelverbindung, um ein Gitter zu bilden. Bei anderen Ausführungsformen können die Lichtquellen miteinander entweder in Reihe oder parallel verbunden sein. oder in einer anderen Kombination davon.
  • Bei einigen Ausführungsformen kann der Betrieb der Lichtquellen 401A, 401B das Pulsen von Lichtquellen einschließen. Strom kann in Pulsen an die Lichtquellen 401A, 401B angelegt werden, welche mindestens so lang sind, wie es notwendig ist, um ein Bild zu erfassen. Bei einigen Ausführungen können solche Pulse weniger als ungefähr 10 ms lang sein. Bei einer besonderen Ausführung können solche Pulse ungefähr 1 ms lang sein. Nach jedem Puls können einige Ausführungen davon absehen, Strom an die Lichtquellen anzulegen, wiederum für eine Zeitdauer, so dass die Lichtquellen 401A, 401B Wärme ableiten können und ein thermisches Gleichgewicht erreichen. Eine Ausführung kann einen maximal zehnprozentigen Arbeitszyklus aufweisen, bei welchem die Lichtquellen 401A, 401B 1 ms gepulst werden und mindestens 9 ms aus bleiben vor einem nächsten Puls. Durch Begrenzen des Betriebs solcher Pulse, kann die durch die Lichtquellen 401A, 401B erzeugte Wärme minimiert werden, wodurch die Lebensdauer und Zuverlässigkeit der Lichtquellen 401A, 401B erhöht wird.
  • Bei einer beispielhaften Ausführung kann ein Betriebsstrom der Lichtquellen 401A, 401B und Widerstand der Widerstände 509 so ausgewählt werden, dass jede Schaltungsverzweigung ungefähr 80 mA Strom erfährt, wenn sie in Betrieb ist. In einem Fünf-auf-Fünf-Gitter, wie in 5A, 5B, 6A, 6B, 7A und 7B dargestellt, kann solche ein gesamter Betriebsstrom ungefähr 400 mA betragen. Bei den in 7A dargestellten Ausführungen, bei welchen weiße NICHIA NSPW310BS LEDs, wie oben beschrieben, und langwellige Marubeni L735-AU LEDs, wie oben beschrieben, als Lichtquellen verwendet werden, können die Widerständen 22 Ω Widerstände enthalten.
  • Es sollte klar sein, dass die beispielhafte Beleuchtungsvorrichtung 209, das abbildende System 121 und der Drucker 100, welche in der vorliegenden Offenbarung beschrieben und dargestellt sind, nur als Beispiele gegeben sind und dass die Erfindung in Design und Konstruktion nicht auf diese Beispiele beschränkt ist. Obwohl zum Beispiel die beispielhaften Ausführungsformen der Beleuchtungsvorrichtung 400 als ein Fünf-auf-Fünf-Gitter von LEDs enthaltend dargestellt ist, kann jede beliebige Anordnung (wie z.B. Vier-auf-Vier-Gitter) und/oder Art von langwelligen und/oder Weißlichtquellen bei Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden.
  • 8 zeigt eine alternative Ausführungsform des oben erörterten abbildenden Systems 121. Wie dargestellt weist diese alternative Ausführungsform eine Außer-Achse-Beleuchtungsvorrichtung 801 auf, welche am oder benachbart zum untersten Strahlteiler 213 montiert sein kann. Die US-Patentanmeldung Nr. US 2007/175 343 A1 von Prince mit dem Titel „OFF-AXIS ILLUMINATING ASSEMBLY AND METHOD" (Außer-Achse-Beleuchtungsvorrichtung und Verfahren), welche am 1. Februar 2006 eingereicht wurde, welche auf übliche Weise übertragen wurde, erörtert Außer-Achse-Beleuchtungsvorrichtungen, welche bei einigen Ausführungsformen der Erfindung verwendbar sind, detaillierter als die gegenwärtige Offenbarung.
  • Die Außer-Achse-Beleuchtungsvorrichtung 801 kann so ausgelegt sein, dass sie Lichtstrahlen im allgemeinen längs oder parallel zu einer Achse B leitet, die sich unter einem Winkel (z.B. zwischen 30 und 60 Grad) in Bezug zu der Achse A erstreckt. Die Außer-Achse-Beleuchtungsvorrichtung 801 kann eingerichtet sein, die Auf-Achse-Beleuchtung zu ergänzen, zum Beispiel durch die Beleuchtungsvorrichtung 209, wodurch indirektes Licht bereitgestellt wird, um die gerundeten und facettierten oder auf andere Weise unregelmäßigen Oberflächen der Leiterplatte 111 klarer zu sehen.
  • Bei einigen Ausführungsformen kann die Außer-Achse-Beleuchtungsvorrichtung 801 so ausgelegt sein, dass sie eine extrem niedrige oder schmale Bauform hat, um in den Raum zwischen dem Strahlteiler 213 und der Leiterplatte 111 oder jedem anderen Substrat zu passen. Aufgrund dieses begrenzten Raums kann die Außer-Achse-Beleuchtungsvorrichtung 801 dazu eingerichtet sein, Licht auf die Leiterplatte 111 in einem extrem geringen Arbeitsabstand zu leiten, während sie eine beachtliche Kontrolle des lokalen Einfallswinkels und der Verteilung und Ausgeglichenheit des Lichtes über den Zielbereich beibehält. Die Außer-Achse-Beleuchtungsvorrichtung 801 kann so ausgelegt sein, dass sie solches Licht vor allem durch Beugung leitet.
  • 9 zeigt eine detailliertere Querschnittsansicht Außer-Achse-Beleuchtungsvorrichtung 801. Wie dargestellt kann die Außer-Achse-Beleuchtungsvorrichtung 801 eine rechteckig geformte Halterung 901 aufweisen, welche vier Seitenschienen aufweisen können (nicht dargestellt), die dazu geeignet sind, die betriebsbereiten Einzelteile der Außer-Achse-Beleuchtungsvorrichtung zu sichern. In einer Ausführungsform kann die Halterung 901 aus einem geeigneten Leichtwerkstoff, wie zum Beispiel Aluminium gefertigt sein. Andere geeignete Leichtwerkstoffe können vorgesehen werden, wie zum Beispiel Plastik oder geeignete Metalllegierungen. Die Halterung 901 kann an dem Rahmen 219 des abbildenden Systems 121 direkt unterhalb des Strahlteilers 213 mit geeigneten Befestigungselementen befestigt sein, wie zum Beispiel Inbusschrauben (nicht dargestellt). Die Halterung 901 kann nicht nur die Einzelteile der Außer-Achse-Beleuchtungsvorrichtung 801 tragen, sondern kann weiterhin auch als Wärmesenke dienen, um Wärme aufzunehmen, welche von der Außer-Achse-Beleuchtungsvorrichtung erzeugt wird. Ein Leiterplattensubstrat 903 kann an der abwärtsgerichteten Oberfläche der Halterung 901 befestigt sein, um die Außer-Achse-Beleuchtungsvorrichtung 801 mit Strom zu versorgen.
  • Die Halterung 901 kann weiterhin Schlitze beinhalten, um Licht, wie es für die 3-D Triangulation verwendet wird, in einem Winkel im allgemeinen längs oder parallel zur Achse B auf den Zielbereich der Leiterplatte 111 fallen zu lassen, der eine Abbildung erfordert. Die Halterung 901 kann ebenso für Zugentlastung der Versorgungsleitungen sorgen, welche mit der Außer-Achse-Beleuchtungsvorrichtung mittels Kabeldurchführungen mit geringer Toleranz verbunden sind, welche abgeschrägte Aussparungen an dem Übergang zu der Leiterplatte aufweisen, um die Möglichkeit eines Kurzschlusses zu minimieren.
  • In bestimmten Ausführungsformen kann die Außer-Achse-Beleuchtungsvorrichtung 801 ein Licht erzeugendes Modul aufweisen, welches Licht emittierende Dioden enthält, von welchen einige mit 905 bezeichnet sind. Die Licht emittierenden Dioden 905 können an der nach unten gewandten Seite des Leiterplattensubstrates 903 befestigt (z.B. gelötet) sein und können in gleichen Abständen entlang der Länge der Schienen der Halterung 901 verteilt sein. Das Leiterplattensubstrat 903 kann in elektrischer Verbindung mit einer Stromversorgung (nicht dargestellt) sein, um die Licht emittierenden Dioden 905 mit Energie zu versorgen. Die Licht emittierenden Dioden 905 können entlang einer generell horizontalen Ebene verteilt sein, die senkrecht zu der Achse A des Strahlenganges ist. Die Licht emittierenden Dioden 905 können jeweils zueinander entlang der horizontalen Ebene gerichtet sein und sind nicht auf die Leiterplatte 111 ausgerichtet. Die Weise, in der Licht von den Licht emittierenden Dioden 905 auf die Leiterplatte 111 geleitet wird, wird detaillierter unterhalb erläutert.
  • Die Außer-Achse-Beleuchtungsvorrichtung 801 kann weiterhin eine Linse 907 aufweisen, welche an der Halterung 901 befestigt ist, um die Licht erzeugenden Dioden 905 abzudecken. Die Linse 907 kann transparent or teilweise transparent sein und bei gewissen Ausführungsformen aus Acryl oder Glas hergestellt sein. Die Linse 907 kann zum Beispiel aus transluzentem Acryl hergestellt sein, um eine Blendwirkung des Objekts zur reduzieren. Beugende Eigenschaften und die Fähigkeit der Linse 907, Licht zu leiten, werden aufrechterhalten, wenn transluzentes Acryl verwendet wird, Wenn die Linse aus Acrylmaterial hergestellt wird, kann sie durch Spritzguss hergestellt werden, wobei mindestens 1° Formschräge erforderlich ist.
  • 10A zeigte eine beispielhafte Bodenansicht der LED, welche auf dem Leiterplattensubstrat 903 angeordnet sind. 10B zeigt eine beispielhafte Ansicht der Linse, welche vom Rest der Außer-Achse-Beleuchtungsvorrichtung 801 getrennt ist. Wie dargestellt, kann die Linse 907 Vertiefungen 1001 aufweisen, welche einen Raum für die Licht emittierenden Dioden 905 entlang der Länge jeder Seite der Linse 907 aufweisen. Die Anordnung kann derart sein, dass die Halterung 901, das Leiterplattensubstrat 903, die Licht emittierende Dioden 905 und die Linse 907 zusammen eine Vorrichtung mit niedrigem Querschnitt bilden, welche in den relative schmalen Raum passt, der zwischen dem Strahlteiler 213 und der Leiterplatte 111 bereitgestellt wird. In bestimmten Ausführungsformen hat die gesamte Vorrichtung eine Dicke von ungefähr 7 mm und die nominale lichte Höhe zwischen der Außer-Achse-Beleuchtungsvorrichtung 801 und der Leiterplatte 111 ist ungefähr 5 mm. Zusätzlich zu einer direkten Beleuchtung eines vorbestimmten Bereiches der Leiterplatte 111 in einem bestimmten Winkel, ist die Linse 907 auch dazu eingerichtet, die Licht emittierenden Dioden 905 und das Leiterplattensubstrat 903 einzuschließen und zu schützen.
  • Bei einigen Ausführungsformen hat jede Vertiefung 1001 der Linse 907 eine lichtbrechende Oberfläche 1003, welche dazu geeignet ist, Licht von den Licht emittierenden Dioden 905 durch lichtbrechenden Oberflächen 1003 und 1005 und zu der Leiterplatte 111 hin zu lenken. Im speziellen kann Licht, welches auf die lichtbrechenden Oberflächen 1003 und 1005 gerichtet ist, hin zu dem vorbestimmten Bereich des Substrates (Leiterplatte 111) gebrochen werden, generell entlang oder parallel zur Achse B, wobei auf diese Weise eine Außer-Achse-Beleuchtung in Bezug auf Betrachtungsachse A bereitgestellt wird. Wie gezeigt, kann jede Vertiefung 1001 so dimensioniert sein, dass sie die LEDs 905 bequem in der Vertiefung 1001 aufnimmt. Die lichtbrechende Oberfläche 1003 kann schräg zu einer Oberfläche 1005 der Linse 907 abfallen, welche mit der Unterseite des Leiterplattensubstrates 903 zusammenpasst. In einer Ausführungsform, kann der Brechungsindex der lichtbrechenden Oberfläche 1003 ungefähr 1,49 sein. Licht, welches von den lichtbrechenden Oberflächen 1003 und 1005 geleitet wird, kann dazu gebracht werden, einem parallelen Weg zu folgen, um für einen konstanten Beleuchtungswinkel zu sorgen, oder kann dazu gebracht werden, einem fächerförmigen Weg für einen positionsabhängigen Winkel im Feld zu folgen. Bei einigen Ausführungen kann die Linse 907 eine Dicke von ungefähr 3 mm haben.
  • Das von der Außer-Achse-Beleuchtungsvorrichtung 801 erzeugte Licht kann einer generell engen, fächerförmigen Geometrie folgen. Der Winkel der lichtbrechenden Oberflächen 1003 und 1005 kann geändert werden, um den Winkel der Lichtausbreitung zu ändern, oder manipuliert werden, um mehrfache Winkel, Facetten und/oder Krümmungen einzuschließen. Zum Beispiel können die Licht emittierenden Dioden 905 und die lichtbrechenden Oberflächen 1003 in konzentrischen oder gekrümmten Fresnell-ähnlichen Abschnitten angeordnet sein, oder können in linearen, Prisma-ähnlichen Abschnitten angeordnet sein. Teile des von jeder LED 905 erzeugten Lichtes, die sich in einer generell nach oben gerichteten Richtung ausbreiten, werden von einer reflektierenden Oberfläche 909 wegreflektiert, welche auf der Unterseite des Leiterplattensubstrates 903 vor den LEDs 905 bereitgestellt ist. Die reflektierende Oberfläche 909 kann zum Beispiel das blanke Material des Leiterplattensubstrates 903 sein. In anderen Ausführungsformen kann die reflektierende Oberfläche 909 aus einem Maskenmaterial oder aus einer Farbe hergestellt sein. In bestimmten anderen Ausführungsformen kann das reflektierende Material blankes Kupfer oder vergoldetes Kupfer, oder eine Leiterbahn oder Kontaktfläche mit vergoldetem Kupfer sein. Mit vergoldetem Kupfer wird die Oxidation zugunsten einer beständigen Reflexionsgüte verhindert. In anderen Ausführungsformen kann die reflektierende Oberfläche 909 eine separat aufgebrachte nicht-leitende Folie, Vinyl, Papier oder eine Kombination dieser Materialien sein. Die reflektierende Oberfläche 909 kann zum Beispiel unter Verwendung eines Klebstoffes oder eines druckempfindlichen Materials befestigt werden. Alternativ kann von den Licht emittierenden Dioden 905 erzeugtes Streulicht, wenn erforderlich, von geschwärzten Oberflächen absorbiert werden.
  • Bei der gezeigten Ausführungsform der Außer-Achse-Beleuchtungsvorrichtung 801 kann die lichtbrechende Oberfläche 1003 der Linse 907 ungefähr in einem 55 Grad-Winkel in Bezug zu der vertikalen Achse A stehen. Jede Licht emittierende Diode 905 kann eine Geometrie des Lichtes grob in Form eines elliptischen Kegels erzeugen. Deshalb kann Licht, das auf die lichtbrechende Oberfläche 1003 und die lichtbrechende Oberfläche 909 gerichtet ist, dazu geeignet sein, auf das Ziel oder vorbestimmte Bereiche der Leiterplatte 111 geleitet zu werden. Jegliches Streulicht, das von den Licht emittierenden Dioden 905 erzeugt wird, kann wie gefordert durch Reflektion zurückgelenkt oder von geschwärzten Flächen absorbiert werden.
  • Es sollte klar sein, dass ein Fachmann angesichts der Vorteile dieser Offenbarung die Licht emittierenden Dioden 905 in jeder Anzahl von Arten anordnen kann. Zum Beispiel werden, obwohl eine rechteckförmige Anordnung in den Bildern dargestellt ist, anders geformte Anordnungen sicherlich in Betracht gezogen. In einem Beispiel kann eine kreisförmige Halterung, die LEDs 905 enthält, welche um einen Ring angeordnet sind, vorgesehen sein und fallen in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung. In einem anderen Beispiel kann die Halterung 901 von elliptischer Form sein. Allerdings bietet die rechteckige Form (z.B. quadratisch) der Außer-Achse-Beleuchtungsvorrichtung 801 eine minimale physische Größe, während sie für optimale Außer-Achse- Winkel des Lichtes auf die vorbestimmten Bereiche sorgt, für die eine Abbildung erforderlich ist.
  • Zurück mit Bezug auf 9, wird ein auf die Leiterplatte 111 gerichteter Lichtfächer 911 gezeigt, welcher von einer Licht emittierenden Diode 905 erzeugt wird. Der Lichtfächer 911 kann von jeder Licht emittierenden Diode 905 erzeugt werden, welche um die Halterung 901 bereitgestellt ist, um Außer-Achse-Licht auf die Leiterplatte 111 zu ergießen. Licht, welches von den lichtbrechenden Oberflächen 1003 und 1005 und von der reflektierenden Oberfläche 909 geleitet wird, stellt den Lichtfächer 911 bereit, der sich generell entlang oder im Wesentlichen parallel zur Achse B ausbreitet, die in einem Winkel in Bezug auf die Betrachtungsachse A und zu von der Auf-Achse-Beleuchtungsvorrichtung 209 erzeugtem Licht angeordnet ist. Der von der Außer-Achse-Beleuchtungsvorrichtung 801 erzeugte Lichtfächer 911 beleuchtet unregelmäßige Oberflächen der Lötpaste oder anderer auf der Leiterplatte 111 abgelagerter Substanzen besser.
  • In einer Ausführungsform sind die Licht emittierenden Dioden 905 von dem Typ, den die Nichia Corporation von Detroit, Mich. unter der Model Nr. NASW008B vertreibt, mit Helligkeitsstufen U2 und VI, die eine mittlere Helligkeit von ungefähr 2000 mcd während eines kontinuierlichen Betriebs aufweisen.
  • Wie dargestellt, ist die Außer-Achse-Beleuchtungsvorrichtung 801 an dem abbildenden System 121 vorgesehen, welches zwei Kameras 201, 203 verwendet. Wie jedoch in 11 dargestellt ist, kann die Außer-Achse-Beleuchtungsvorrichtung 801 an einem abbildenden System 123 vorgesehen sein, welches nur eine Kamera 201 verwendet und noch in den Schutzumfang der Erfindung fällt. Ob eine Ein- oder Zwei-Kamera-Anordnung verwendet wird, die Steuervorrichtung 103 ist angepasst, die Bewegung und/oder den Betrieb des abbildenden Systems 121 zu steuern, um ein Bild der Leiterplatte 111 einzufangen. Es sollte auch klar sein, dass eine zweite Außer-Achse-Beleuchtungsvorrichtung oder eine alternative Außer-Achse-Beleuchtungsvorrichtung konfiguriert werden kann, um die Schablone 107 zu beleuchten, falls gewünscht. Insbesondere eine Außer-Achse-Beleuchtungsvorrichtung identisch zur Vorrichtung 801 kann am Strahlteiler 215 konfiguriert oder montiert werden, in der gleichen Weise wie die Vorrichtung 801 am Strahlteiler 213 montiert ist.
  • Nun mit Bezug auf 12, wird ein Verfahren zur Abgabe von Lötpaste auf elektronische Kontaktflächen einer Leiterplatte generell mit 1200 bezeichnet. Das Verfahren beginnt am Block 1201. Wie am Block 1203 dargestellt, kann das Verfahren 1200 das Liefern eines Substrats (z.B. einer Leiterplatte 111) zu einem Schablonendrucker zum Beispiel durch ein Fördersystem aufweisen. Mit Bezug auf 1 wird die Leiterplatte 111 zu dem Drucker über Förderschienen 113, 115 geliefert. Sobald angeliefert, wird die Leiterplatte 111 innerhalb eines Drucknestes oben auf der Haltevorrichtung 117 positioniert, wird dann mit Hilfe des abbildenden Systems 121 genau mit der Schablone 107 ausgerichtet und von der Haltevorrichtung 117 emporgehoben, sodass sie in einer Druckposition gehalten wird. Bei einigen Ausführungen kann ein Strichcode oder ein anderes Identifikationselement vom Substrat unter Verwendung des abbildenden Systems 121 zu Nachverfolgungs-/Identifikationszwecken abgelesen werden.
  • Wie am Block 1205 angegeben, kann das Verfahren 1200 das Durchführen eines Druckvorganges einschließen. Mit Bezug auf 1 kann das Durchführen des Druckvorganges das Absenken des Abgabekopfes 109 einschließen, um mit der Schablone 107 in Eingriff zu gelangen, um Lötpaste auf der Leiterplatte in 111 abzulagern. Sobald das Drucken abgeschlossen ist, kann eine Prüfung der Leiterplatte 111 und/oder der Schablone 107 stattfinden. Die Überprüfung der Schablone kann auch unabhängig und gleichzeitig stattfinden, während die Leiterplatten von und zu dem Drucknestbereich transportiert werden.
  • Speziell, wie beim Block 1207 angegeben, kann ein vorbestimmter Bereich der Leiterplatte 111 (und/oder Schablone 107) abgebildet werden, indem der vorbestimmte Bereich mit langwelligem Auf-Achse-Licht beleuchtet wird. Das langwellige Auf-Achse-Licht kann zum Beispiel durch eine langwellige Auf-Achse-Lichtquelle erzeugt werden, wie oben beschrieben. Gleichzeitig oder zu einer anderen Zeit kann, wie am Block 1209 angegeben, bei einigen Ausführungsformen der vorbestimmte Bereich mit weißem Auf-Achse-Licht beleuchtet werden. Das Auf-Achse-Licht kann zum Beispiel durch eine weiße Auf-Achse-Lichtquelle erzeugt werden wie oben beschrieben. Gleichzeitig oder zu einer anderen Zeit kann, wie am Block 1211 angegeben, der vorbestimmte Bereich auch mit Außer-Achse-Licht beleuchtet werden. Das Außer-Achse-Licht kann durch eine Außer-Achse-Lichtquelle erzeugt werden, wie oben beschrieben.
  • Wie am Block 1213 angegeben, kann sobald die Leiterplatte 111 (und/oder die Schablone 107) angemessen beleuchtet ist, die Kamera (z.B. 201, 203) ein Bild des vorbestimmten Bereiches erfasst werden. Das Verfahren 1200 kann dann am Block 1215 enden. Es sollte klar sein, dass nicht alle Ausführungsformen des Verfahrens 1200 oder ähnliche Verfahren Beleuchtung mit weißem Licht und/oder Außer-Achse-Licht einschließen können.
  • Bei einigen Ausführungsformen kann ein vordefinierter Bereich der Leiterplatte 111 oder der Schablone 107 abgebildet werden. Die Abbildung mehrerer vorbestimmter Bereiche der Leiterplatte 111 kann durch Bewegung des abbildenden Systems 121 vom ersten vorbestimmten Bereich zu dem zweiten vorbestimmten Bereich ausgeführt werden. Unter der Leitung der Steuervorrichtung 103 bewegt kann sich das abbildende System 121 nacheinander zu anderen vorbestimmten Bereichen bewegen, um Bilder zu erfassen, zum Beispiel für Prüfzwecke. In anderen Ausführungsformen kann das Verfahren die Erfassung eines Bildes eines Bereiches der Schablone 107 anstelle oder zusätzlich zur Erfassung eines Bildes der Leiterplatte 111 beinhalten.
  • In einer Ausführungsform kann das abbildende System 121 und/oder die Steuervorrichtung 103 genutzt werden, um ein auf einem Schwellenwert basierendes Kontrasterkennungsverfahren durchzuführen. Bei solch einem Verfahren kann ein Helligkeitsniveau an einer Stelle innerhalb eines erfassten Bildes mit einem Schwellenwert verglichen werden. Wenn das Helligkeitsniveau über dem Schwellenwertniveau liegt, können das abbildende System 121 und/oder die Steuereinrichtung 103 feststellen, dass die Stelle keine Lötpastenablagerung enthält. Wenn das Helligkeitsniveau unter dem Schwellenwertniveau liegt, kann das abbildende System 121 und/oder die Steuervorrichtung 103 feststellen, dass die Stelle eine Lötpastenablagerung enthält. Solche Verfahren sind im Stand der Technik allgemein bekannt.
  • Bei einer Ausführungsform kann das abbildende System 121 und/oder die Steuervorrichtung 103 dazu verwendet werden, ein Texturerkennungsverfahren durchzuführen, wie zum Beispiel das im US-Patent Nr. US 6 738 505 B1 von Prince offenbarte Verfahren mit dem Titel „METHOD AND APPARATUS FOR DETECTING SOLDER PASTE DEPOSITS ON SUBSTRATES“ („VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR ERFASSUNG VON LÖTPASTENABLAGERUNGEN AUF SUBSTRATEN“), welches dem Rechtsnachfolger vorliegender Erfindung gehört. Das US-Patent. Nr. US 6 891 967 B2 von Prince, mit dem Titel „SYSTEMS AND METHODS FOR DETECTING DEFECTS IN PRINTED SOLDER PASTE“ („SYSTEME UND VERFAHREN ZUR ERKENNUNG VON FEHLERN IN GEDRUCKTER LÖTPASTE“), welches ebenso dem Rechtsnachfolger vorliegender Erfindung gehört, bildet die Lehren des US-Patent Nr. US 6 738 505 B1 weiter. Im Besonderen lehren diese Patente Texturerkennungsverfahren zur Bestimmung, ob Lötpaste richtig auf vorbestimmten Regionen, z.B. Kupferkontaktflächen, abgelagert ist, die auf einer Leiterplatte angeordnet sind.
  • Mit Bezug auf 13 wird in einer Ausführungsform der Siebdrucker 100 gezeigt, welcher ein Substrat 1301 prüft, auf dem eine Substanz 1303 abgelagert ist. Das Substrat 1301 kann einen gedruckten Schaltkreis (z.B. die Leiterplatte 111), einen Wafer oder vergleichbare ebene Oberflächen verkörpern und die Substanz 1303 kann Lötpaste oder andere viskose Materialien, wie zum Beispiel Klebstoffe, Versiegelungen, Unterfüllungen und anderen Materialien verkörpern, die dazu geeignet sind, elektronische Komponenten auf Leiterplatten oder Wafern zu befestigen. Wie in 14A und 14B , kann das Substrat 1301 einen zu betrachtenden Bereich von 1401 und Kontaktflächen 1403 aufweisen. Das Substrat 1301 kann weiterhin Bahnen 1405 und Bohrungen 1407 enthalten, welche zum Beispiel dazu verwendet werden, auf dem Substrat 1301 befestigte Komponenten zu verbinden. 14A stellt das Substrat 1301 ohne Ablagerungen auf einer der der Kontaktflächen 1403 dar. 14B stellt das Substrat 1301 dar, welches Substanzen 1303, z.B. Lötpastenablagerungen, auf den Kontaktflächen 1403 verteilt aufweist. Auf dem Substrat 1301 sind die Kontaktflächen 1403 über einen bestimmten zu betrachtenden Bereich 1401 verteilt
  • 14B zeigt insbesondere eine fehlerhafte Ausrichtung einer Ablagerungen der Substanz 1303 an den Kontaktflächen 1403. Wie gezeigt, berührt jede Ablagerung der Substanz 1303 (z.B. Lötpastenablagerungen) teilweise eine der Kontaktregionen 1403. Um einen guten elektrischen Kontakt sicherzustellen und Brückenbildung zwischen benachbarten Kontaktflächen, z.B. Kupferkontaktflächen, zu verhindern, sollten die Ablagerungen der Substanz 1303 mit jeweiligen Kontaktflächen 1403 innerhalb bestimmter Toleranzen ausgerichtet sein. Kontrast- und/oder Texturerkennungsverfahren wie die oben beschriebenen können fehlerhaft ausgerichtete Ablagerungen von Substanz 1303 auf Kontaktflächen 1403 erfassen und erhöhen als Ergebnis allgemein die Fertigungsausbeute der Substrate 1301. In Situationen, in welchen die Kontaktflächen 1403 mit einer nicht-reflektierenden oder wenig reflektierenden Beschichtung versehen sind, können solche Kontrasterkennungsverfahren effektiver sein, wenn eine langwellige Beleuchtung verwendet wird.
  • Zurück zu 13 enthält bei einer Ausführungsform ein Verfahren zur Lötpasteninspektion die Verwendung des abbildenden Systems 121 zur Erfassung eines Bildes eines Substrates 1301, welches eine Substanz 1303 auf dem Substrat abgelagert aufweist. Das abbildende System 121 kann dazu eingerichtet sein, ein Echtzeitsignal 1305 an einen geeigneten digitalen Datenanschluss oder einen dedizierten Framegrabber (Bilderfangschaltung) 1307 zu senden. Der digitale Datenanschluss kann die üblicherweise als USB, Ethernet oder Firewire (IEE-E1394) bekannten Typen umfassen. Das Echtzeitsignal 1305 entspricht einem Bild des Substrates 1301, welches die darauf abgelagerte Substanz 1303 aufweist. Sobald empfangen, kann der Anschluss oder Framegrabber 1307 Bildinformationen 1309 erzeugen, welche auf einem Monitor 1311 dargestellt werden können. In einer Ausführungsform werden die Bildinformationen 1309 in eine vorbestimmte Anzahl von Bildpunkten aufgeteilt, wobei jeder einen Helligkeitswert von 0 bis 255 Grauwerten aufweist. Solche Helligkeitswerte können mit einem oder mehreren Schwellenwerten verglichen werden, um festzustellen, ob eine Lötpastenablagerung vorhanden ist. In einer Ausführungsform stellt das Signal 1305 ein Echtzeit-Bildsignal des Substrates 1301 und der darauf abgelagerten Substanz 1303 dar. In anderen Ausführungsformen kann jedoch das Bild in einem lokalen Speicher (z.B. RAM) gespeichert sein und auf Anfrage an die Steuervorrichtung 103 gesendet, wenn erforderlich.
  • Der Anschluss oder Framegrabber 1307 kann elektrisch mit der Steuervorrichtung 103 verbunden sein, welche einen Prozessor 1313 beinhaltet. Der Prozessor 1313 kann statistische Abweichungen in der Textur und/oder dem Kontrast in den Bildinformationen 1309 der Substanz 1303 berechnen. Solche statistischen Abweichungen im Texturkontrast in den Bildinformationen 1309 der Substanz 1303 können unabhängig von der relativen Helligkeit der nicht-substanzabhängigen Hintergrundmerkmale auf dem Substrat 1301 berechnet werden, wodurch der Prozessor 1313 in die Lage versetzt wird, den Ort der Substanz 1303 auf dem Substrat 1301 zu erkennen, und den Ort der der Substanz 1303 mit einem gewünschten Ort zu vergleichen. In einer Ausführungsform kann der Prozessor 1313 mit adaptiven Maßnahmen antworten, wenn der Vergleich zwischen dem gewünschten Ort und dem tatsächlichen Ort der Substanz 1303 eine einen vorbestimmten Grenzwert überschreitende Fehlausrichtung aufdeckt, um den Fehler zu reduzieren oder zu eliminieren, kann das Substrat zurückweisen, kann ein Verfahren beenden und/oder einen Alarm über die Steuervorrichtung auslösen.
  • Die Steuervorrichtung 103 kann elektrisch mit Antriebsmotoren 1315 des Schablonendruckers 100 verbunden sein, um sowohl die Ausrichtung der Schablone 107 und des Substrates 1301 als auch andere mit dem Druckvorgang verbundene Bewegungen zu erleichtern. Die Steuervorrichtung 103 kann Teil einer Regelschleife 1317 sein, welche die Antriebsmotoren 1315 des Schablonendruckers 100, das abbildende System 121, den Framegrabber 1307 und den Prozessor 1313 umfasst. Als Teil einer adaptiven Maßnahme als Antwort auf eine fehlausgerichtete Ablagerungen der Substanz 1303 kann die Steuervorrichtung 103 ein Signal senden, um die Ausrichtung der Schablone 107 einzustellen.
  • In noch einer anderen Ausführungsform kann sich die Schablone 107 und/oder die Leiterplatte 111 relativ zu dem abbildenden System 121 bewegen, um Bilder der Schablone bzw. der Leiterplatte aufzunehmen. Zum Beispiel kann die Schablone 107 von dem Drucknest weg versetzt werden und über oder unter das abbildende System 121 bewegt werden, welches stationär sein kann. Auf gleiche Weise kann die Leiterplatte 111 von dem Drucknest weg gefahren werden und über oder unter das abbildende System 121 bewegt werden. Die Kamera (z.B. Kamera 201) des abbildenden Systems 121 kann dann ein Bild der Schablone 107 und/oder der Leiterplatte 111 aufnehmen.
  • In noch einer anderen Ausführungsform kann das abbildende System 121 innerhalb eine Abgabevorrichtung eingesetzt werden, welche dazu eingerichtet ist, viskose oder semi-viskose Materialien wie zum Beispiel Klebstoffe, Versiegelungen, Unterfüllungen und andere Befestigungsmaterialien auf einem Substrat, wie zum Beispiel einem gedruckten Schaltkreis, abzugeben. Derartige Abgabevorrichtungen sind von dem Typ, welcher von Speedline Technologies, Inc., unter dem Markennamen CAMALOT® vertrieben werden.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen sollte beachtet werden, dass durch die Verwendung langwelliger Beleuchtung auf Schwellenwerten basierende Kontrasterkennungstechniken dazu verwendet werden können, die Inspektion von Lötpastenablagerungen auf einer Leiterplatte zu verbessern. Langwellige Beleuchtung kann insbesondere nützlich sein zur Inspektion von Lötpastenablagerungen auf einer Leiterplatte, bei welcher Kontaktflächen mit nicht-reflektierenden oder wenig reflektierenden Beschichtungen überzogen sind. Durch die Verwendung von langwelliger Beleuchtung unter solchen Umständen, kann das langwellige Licht in die ansonsten nicht-reflektierende oder wenig reflektierende Beschichtung eindringen und zu einer Kamera reflektiert werden, also ob die Beschichtung nicht vorhanden wäre, wodurch auf Schwellenwerten basierenden Abbildungstechniken das richtige Funktionieren ermöglicht wird.
  • Aus der obigen Beschreibung sollte beachtet werden, dass das abbildende System 121 der Erfindung insbesondere geeignet ist zum Erfassen gleichförmig beleuchteter Bilder unter einer Vielzahl von Bedingungen, wie sie erforderlich sind, um Kontrast- und/oder Texturerkennungsverfahren durchzuführen, während es eine effiziente Echtzeit-Regelschleife liefert. Da das langwellige Licht das Durchdringen von nicht-reflektierenden und wenig reflektierenden Beschichtungen ermöglicht, welche auf solchen Substraten verwendet werden können, kann ein solches Beleuchtungssystem 121 auch insbesondere nützlich sein, die Ablagerung von Substanzen auf Substraten mit solchen Beschichtungen zu analysieren.
  • Es sollte erkannt werden, dass das Hinzufügen von weißer Beleuchtung zu der langwelligen Beleuchtung die Schärfe von erfassten Bildern verbessern kann, im Vergleich zu solchen, die unter Verwendung von langwelliger Beleuchtung allein erfasst werden. Solch eine verbesserte Schärfe kann es einem abbildenden System ermöglichen, Operationen durchzuführen, welche feine Details erfordern, wie z.B. die Ausrichtung von Leiterplatte und Schablone, texturbasierender Pastenerfassung und/oder das Lesen von Strichcodes.
  • Es sollte auch erkannt werden, dass das Hinzufügen von Außer-Achse-Beleuchtung zur langwelligen Beleuchtung , die Robustheit von zweidimensionaler texturbasierender Lötpasteninspektion verbessert, insbesondere unter Umständen, unter welchen es eine weniger als ideale Lötpastenablagerungsgeometrie gibt. Die Außer-Achse-Beleuchtungsvorrichtung kann insbesondere ausgelegt sein zur Verbesserung der Fähigkeit, solche Fehler zu sehen. Schlecht definierte Lötpastenablagerungen zeigen normalerweise das Vorhandensein von beträchtlichen Fehlern und Neigungen, dass, wenn es ungeprüft gelassen wird, eventuell zu katastrophalen Leiterplattenfehlern führen könnte.
  • Während diese Erfindung mit Bezug auf bestimmte Ausführungsformen davon dargestellt und beschrieben wurde, ist es dem Fachmann klar, dass verschiedene Veränderungen in Form und Einzelheiten daran gemacht werden können, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen, der nur durch die folgenden Ansprüche begrenzt ist.

Claims (8)

  1. Schablonendrucker-Vorrichtung zum Aufbringen von Lötpaste auf eine Oberfläche eines elektronischen Substrates (111), aufweisend: - einen Rahmen (101); - eine mit dem Rahmen (101) verbundene Schablone (107), wobei die Schablone (107) eine Vielzahl von Öffnungen aufweist; - eine mit dem Rahmen (101) verbundene Abgabevorrichtung (109), wobei die Schablone (107) und die Abgabevorrichtung (109) dazu eingerichtet sind, die Lötpaste auf das elektronische Substrat (111) aufzutragen; - ein abbildendes System (121), welches eingerichtet und angeordnet ist, ein Bild des elektronischen Substrates (111) zu erfassen, wobei das abbildende System (121) aufweist: - ein Kameraelement (201, 203) das eingerichtet ist, das Bild von mindestens einem Teil der Oberfläche des elektronischen Substrats (111) zu erfassen, und - ein erstes Beleuchtungselement (209, 211, 400), welches eingerichtet ist, zumindest den Teil der Oberfläche des elektronischen Substrats (111) zu beleuchten; und - eine mit dem abbildenden System (121) verbundene Steuervorrichtung (103), wobei die Steuervorrichtung (103) eingerichtet ist, eine Bewegung des abbildenden Systems (121) zu steuern, um ein Bild zu erfassen, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Beleuchtungselement (209, 211, 400) eine langwellige Lichtquelle aufweist, dass das erste Beleuchtungselement (209, 211, 400) ein Auf-Achse-Beleuchtungselement (209, 213) aufweist, das eingerichtet ist, das langwellige Licht im Wesentlichen längs einer ersten Achse (A) zu erzeugen, welche im allgemeinen senkrecht zu der Oberfläche des elektronischen Substrats (111) ist, und ein Außer-Achse-Beleuchtungselement (801), welches ausgelegt ist, Licht im Wesentlichen längs einer zweiten Achse (B) zu erzeugen, welche sich unter einem Winkel mit Bezug auf die erste Achse (A) erstreckt, und dass dasabbildende System (121) ferner ausgelegt ist, ein Bild der Schablone (107) zu erfassen, und dass die Steuereinrichtung (103) einen Prozessor (1313) aufweist, welcher ausgelegt ist, ein Kontrasterkennungsverfahren am Bild der Schablone (107) durchzuführen, um einen unerwünschten Lötpastenauftrag auf der Schablone (107) festzustellen.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das langwellige Licht Infrarot-Licht einschließt.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das langwellige Licht Licht aufweist, welches eine Wellenlänge von mehr als ungefähr 670 nm hat.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Quelle langwelligen Lichts mindestens eine langwellige LED aufweist, welche eingerichtet ist, das langwellige Licht zu erzeugen.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Beleuchtungselement (209, 211, 400) ferner eine Weißlichtquelle aufweist, welche eingerichtet ist, mindestens den Teil der Oberfläche des elektronischen dSubstrats (111) urch Erzeugung von weißem Licht zu beleuchten.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Beleuchtungselement (209, 22, 400) ferner mindestens einen Diffusor (405) aufweist, welcher so eingerichtet ist, dass das langwellige Licht im wesentlichen gleichförmig mindestens den Teil des elektronischen Substrats (111) beleuchtet.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bild eine Darstellung der Lötpaste auf einer Kontaktfläche des elektronischen Substrats (111) aufweist.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Prozessor (1313) ferner eingerichtet ist, ein weiteres Kontrasterkennungsverfahren an dem Bild des Substrats (111) durchzuführen, um eine Genauigkeit eines gewünschten Lötpastenauftrags auf mindestens einer Kontaktfläche des elektronischen Substrats (111) zu bestimmen.
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