ES2178485T5 - Dispositivo y procedimiento para la inspeccion optica de uniones soldadas ocultas. - Google Patents

Abstract

Dispositivo para la inspección óptica de las uniones soldadas (21) ocultas en particular y, en especial, entre una platina (19) y una pieza componente (20) eléctrica o electrónica dispuesta sobre la superficie de la platina (19), con una unidad (3) de ocular, una cabeza (2) de objetivo, una unidad de transmisión de imagen (4) para la transmisión de la imagen, que ha sido tomada por la cabeza (2) de objetivo, a la unidad (3) de ocular y con un equipo de iluminación (15, 16) para la iluminación de las uniones soldadas (21) que han de ser investigadas, en donde la cabeza (2) de objetivo presenta un equipo (9) para la exploración de la imagen, que se extiende hasta el extremo más exterior de la cabeza (2) de objetivo en la dirección axial, y en donde el equipo de iluminación (15, 16) se dispone en la cabeza (2) de objetivo, de manera que el ángulo de salida de la luz del equipo de iluminación (15, 16) que sale de la cabeza (2) de objetivo es fundamentalmente el mismo que el ángulo de desviación del equipo (9) de exploración de la imagen y el lugar de salida de la luz se dispone en un lateral del equipo (9) de exploración de la imagen dentro de la zona del extremo axialmente exterior de la cabeza (2) de objetivo.

Description

Dispositivo y procedimiento para la inspección óptica de uniones soldadas ocultas.

La presente invención trata de un dispositivo para la inspección óptica, en especial de las uniones soldadas ocultas, de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

La invención trata además de un procedimiento según la reivindicación 16.

En el campo de la tecnología de soldadura, y para la aplicación de dispositivos de tipo SMD (Surface Mounted Devices) (dispositivos de montaje exterior) en especial, y, en este caso, a su vez con las llamadas BGA (Ball Grid Arrays), CSP (Chip Scale Packages) y FC (Flip Chips) especialmente, se presenta el problema de que ya no se puede controlar a simple vista la calidad de la unión soldada en lo que se refiere a los puntos de contacto correspondientes de la platina, tanto de las filas de espigas externas como de las filas internas, debido a la reducida altura de hendidura entre el lado inferior de los elementos componentes y la platina. De ahí que las correspondientes piezas componentes o grupos modulares electrónicos o eléctricos se sometan a una comprobación de su función eléctrica por regla general una vez que se ha realizado el proceso de soldadura. Esto es además costoso en tiempo y, por lo tanto, caro por una parte y, por otra parte, sólo puede dar una cierta información sobre si se da un flujo de corriente eléctrica o si existen cortocircuitos en las uniones soldadas. Estos procedimientos de prueba no pueden facilitar una información sobre la calidad y, por lo tanto, la resistencia a la fatiga, o la duración del ciclo de vida útil, que es de esperar en las uniones soldadas individuales.

Además es conocido el procedimiento de control de las uniones soldadas, sin destrucción de las mismas, por medio de los rayos X. También con este procedimiento conocido se pueden comprobar sólo, al fin y al cabo, los puentes de soldadura que son los causantes de un cortocircuito entre las espigas vecinas entre sí o la correcta posición de las espigas de los elementos componentes sobre los puntos de contacto de la platina; no es posible una información sobre la calidad de las uniones soldadas individuales o sobre la calidad óptica de la superficie de las uniones soldadas individuales o, por ejemplo, sobre la presencia de unos residuos de material fundente que no sean deseables en la zona de los cordones de soldadura. Las instalaciones de este tipo tienen además un elevado nivel de precio en lo que se refiere a su adquisición y sus costes de mantenimiento, y la aplicación de este procedimiento no está exenta de reparos en lo relativo a las emisiones de rayos. Las instalaciones de este tipo sólo pueden ser atendidas por un personal técnico que esté altamente cualificado.

Otro procedimiento conocido para la determinación de la calidad de una unión soldada es la producción de una superficie pulida en sección transversal a través de la unión de soldadura correspondiente, vista al microscopio. Si bien es cierto que, de este modo, se pueden obtener informaciones fiables sobre la calidad de la unión de soldadura como, por ejemplo, sobre una suficiente fusión parcial del punto de soldadura de la pieza componente y, por lo tanto, una reticulación satisfactoria del punto de contacto sobre la platina, no obstante, en este caso se trata de un procedimiento de comprobación de tipo destructivo que solamente puede encontrar una aplicación de tipo similar a la de las muestras tomadas de forma aleatoria para hacer posibles ciertas consideraciones sobre los parámetros operativos en el proceso de soldadura. Sin embargo, tampoco de este modo es posible un control óptico de la superficie de las uniones soldadas individuales.

En el campo de la medicina y de la técnica se conocen por último los endoscopios con unos equipos de iluminación, mediante los cuales se pueden controlar ópticamente los espacios no accesibles. Los endoscopios conocidos presentan una estructura con forma tubular fundamentalmente, en cuyo extremo más externo en la dirección axial se dispone una unidad de desviación con iluminación, que desvía la salida de luz de la estructura cilíndrica en la dirección de la hendidura o explora la imagen de la hendidura en la dirección del ocular. Sin embargo, debido a su forma de construcción no es posible la visión monocular de las hendiduras de altura reducida, en especial para las alturas de hendidura que están en la gama inferior a 1 mm, como es el caso con los dispositivos de tipo BGA y otros SMD por regla general.

El objetivo de la presente invención es la presentación de un dispositivo de este tipo específico, partiendo de este estado actual de la técnica, que haga posible en especial la inspección óptica de las uniones soldadas ocultas, sin destruirlas y de un modo comparativamente más sencillo y económico.

Este objetivo se alcanza según la invención mediante un dispositivo de acuerdo con la teoría de la reivindicación 1.

Otro objetivo de la presente invención es poner a punto además un procedimiento, mediante el cual se pueda comprobar de un modo más sencillo la calidad de una unión de soldadura entre la platina y una pieza componente eléctrica o electrónica y, en especial, una pieza componente de los tipos SMD o BGA dispuesta sobre una platina o similar.

Las configuraciones ventajosas de la invención son objeto de las reivindicaciones secundarias.

El dispositivo para la inspección óptica de las uniones soldadas ocultas y entre una pieza componente del tipo BGA en particular, por ejemplo, y la platina para la comprobación de la calidad de la unión por soldadura presenta según la invención en primer lugar una unidad de ocular, una cabeza de objetivo, una unidad de transferencia de imagen para la transmisión de la imagen tomada por la cabeza de objetivo a la unidad de ocular, y un equipo de iluminación para la iluminación de las uniones soldadas que han de ser comprobadas por medios ópticos. En otras palabras, el dispositivo según la invención presenta la forma de construcción que en todo caso es fundamental en un endoscopio médico o técnico. En primer lugar está previsto además un equipo de exploración de imagen de la forma conocida de por sí y situado también en la zona de la cabeza de objetivo.

Sin embargo, el equipo para la exploración de la imagen en el dispositivo según la invención se extiende en dirección axial hasta el extremo más exterior de la cabeza de objetivo, a diferencia de los endoscopios conocidos, en los que por lo menos el objetivo o la exploración presenta en dirección axial una distancia muy reducida al extremo distal más exterior de la cabeza de objetivo, debido a su forma de construcción. Ya por este motivo se puede poner considerablemente más cerca de la platina el punto de salida de imagen, o bien el punto de entrada de imagen, del citado objetivo en comparación con el estado actual de la técnica, de manera que se pueden inspeccionar ópticamente incluso las hendiduras o similares de la altura más reducida que estén dispuestas en los puntos de soldadura.

El equipo de iluminación se dispone según la invención en la cabeza de objetivo, de manera que el ángulo de la luz del equipo de iluminación que sale de la cabeza de objetivo es fundamentalmente igual que el ángulo de desviación de la exploración de imagen y el punto de salida de la luz está dispuesto también junto al equipo para la exploración de imagen en la zona del extremo de la cabeza de objetivo situado más hacia el exterior en dirección axial, también a diferencia de los endoscopios conocidos, en los cuales el equipo de iluminación o la salida de luz están dispuestos por encima o por debajo del objetivo o de la unidad de exploración, con lo cual se aumenta la altura de hendidura que ha de alcanzarse ópticamente y/o se generan unas sombras de luz que no son deseables en la zona de hendidura. Esto significa en otras palabras que, por una parte, el equipo de iluminación está dispuesto fundamentalmente a la misma altura que el punto de salida de imagen, o el punto de entrada de imagen del objetivo, en relación con la superficie de platina o el plano de hendidura y, por otra parte, la iluminación de la imagen tiene lugar sin sombreado vertical de ningún tipo.

En resumen, con el dispositivo según la invención se pueden inspeccionar ópticamente de una manera más sencilla los puntos de soldadura en las hendiduras con una altura de menos de 1 mm, e incluso claramente por debajo de este valor. Esto significa que de este modo son controlables ópticamente en lo que se refiere a los fallos de soldadura, formación de puentes no deseables, contaminaciones y similares, especialmente las uniones de soldadura individuales sin provocar la destrucción de las mismas como, por ejemplo, en los BGA, CSP y FG, que presentan por regla general una altura de hendidura de 0,02 a 0,8 mm aproximadamente entre el lado inferior de la pieza componente y la platina.

La salida de la luz del equipo de iluminación tiene lugar fundamentalmente de cualquier modo que se desee en un lateral de la cabeza de objetivo. Según un ejemplo de realización preferente de la invención, la salida de la luz del equipo de iluminación tiene lugar a los dos lados de la cabeza de objetivo, no obstante, junto al equipo para la exploración de la imagen con lo cual se asegura una iluminación homogénea del campo de visión.

La exploración o el barrido de la imagen en la cabeza de objetivo desde la dirección del objeto que ha de observarse en la dirección del ocular puede tener lugar también de cualquier forma que se desee como, por ejemplo, por medio de un espejo de desviación en el caso más sencillo. El equipo para la exploración de la imagen presenta, sin embargo, preferentemente un prisma de desviación, en el que tiene lugar la refracción de la manera conocida. De este modo, se puede mejorar la calidad óptica de la imagen, en comparación especialmente con el espejo de desviación y también se puede poner más abajo el punto de entrada de la imagen o su punto de salida, emitida en especial desde el objetivo, es decir, en la dirección del extremo axialmente más exterior de la cabeza de objetivo.

El ángulo de desviación del equipo para la exploración de la imagen es fundamentalmente cualquiera que se desee y puede estar entre 0 y 180º. De este modo, el ángulo de desviación depende fundamentalmente del ángulo con el que el endoscopio del dispositivo se aplique a la superficie de la platina. Este ángulo de desviación es preferentemente de 90º aproximadamente. En otras palabras, esto significa que el dispositivo realizado según este ejemplo de realización de la invención se usa fundamentalmente en ángulo recto en relación con la platina y, por lo tanto, al plano de la hendidura en lo que se refiere al eje óptico entre el objetivo y el ocular. De este modo, se puede emplear el dispositivo también en platinas que estén situadas en lugares muy estrechos y, por lo tanto, el citado dispositivo encuentra su aplicación en los espacios intermedios relativamente estrechos que existen entre las piezas componentes que han de ser examinadas.

Según otro ejemplo de realización especialmente preferente de la invención, el objetivo se diseña de manera que el margen de profundidad de campo de la imagen o la distancia focal coincida con al menos la mitad del tamaño de la pieza componente, por ejemplo, con la mitad de la anchura de la pieza componente, con la mitad de la longitud o con la mitad del diámetro de la misma, en especial cuando han de ser examinadas no sólo las uniones soldadas exteriores en la zona de los bordes de la pieza componente. De este modo, se puede controlar ópticamente la totalidad del espacio interior de hendidura, a través de la inspección de los lados opuestos correspondientes de la pieza componente. El margen de profundidad de campo del objetivo puede ser ajustado además previamente de la forma conocida, por ejemplo, mediante la distancia focal del objetivo.

Según un ejemplo de realización de la invención que es especialmente preferente, la cabeza de objetivo presenta una caja con al menos una entalladura abierta por un lateral, que se extiende hacia el extremo de la cabeza de objetivo más externo en dirección axial y está delimitada a los dos lados por unos nervios que son del tipo de unos rebordes. El prisma o el espejo de desviación están dispuestos además en esta caja, de modo que la superficie libre del prisma de desviación, es decir, encarada hacia la hendidura o la superficie de espejo en la entalladura apunta hacia el exterior de la entalladura y la caja, y el borde lateral inferior del prisma o del espejo de desviación rematan hacia el extremo externo de cabeza de objetivo en dirección axial. En otras palabras, esto significa que el extremo inferior del prisma o del espejo de desviación se pone directamente en contacto con la platina para garantizar una exploración de imagen, incluso en la hendidura más profunda, mientras que las aristas laterales del prisma o del espejo están protegidas frente a un posible daño externo, mediante los nervios que son del tipo de unos rebordes y, al mismo tiempo, se puede fijar el prisma o el espejo por medio de estos nervios. Las salidas de luz del equipo de iluminación pueden estar dispuestas además en estos nervios realizados a modo de rebordes, en el caso de este ejemplo de realización.

Según otro ejemplo de realización preferente de la invención, el equipo de iluminación presenta por lo menos un haz de fibras de vidrio, que con su primer extremo en dirección axial se puede conectar a una fuente de luz, tanto si esta fuente es externa como si se dispone dentro del dispositivo, y con su segundo extremo en dirección axial forma la salida de luz que corresponde al equipo de iluminación en la cabeza de objetivo. De una manera, que es especialmente sencilla, mediante el empleo de un haz de fibras de vidrio, se puede realizar una salida de luz que presente un diámetro lo bastante pequeño para la iluminación de una hendidura estrecha, con la suficiente intensidad de iluminación. En caso de que existan dos o varias salidas de luz en la cabeza de objetivo, pueden reunirse los haces de luz correspondientes para formar un haz entre la salida de luz y la fuente de luz, así como puede alimentarse el citado haz por una fuente de luz común para todas las salidas.

La transmisión de la imagen de hendidura desde la cabeza de objetivo hasta el ocular puede tener lugar por ejemplo por medio de un sistema de lentes o de espejos. Sin embargo, el dispositivo según la invención presenta preferentemente por lo menos otro haz de fibras de vidrio para la transmisión de la imagen, que se puede acoplar ópticamente con su primer extremo a la unidad para la exploración de la imagen, en especial el prisma de desviación, y con su segundo extremo se puede acoplar ópticamente al ocular.

Con los ejemplos de realización descritos más arriba se pueden controlar ópticamente y detectar todos los tipos de fallos de soldadura en lo fundamental tanto en la zona de los bordes, como también en la zona interior del campo de soldadura de un dispositivo como, por ejemplo, del tipo BGA, un CSP o un CF, con una suficiente profundidad de campo en el objetivo. En especial, pero de ningún modo en exclusiva, para descubrir si se trata de unos puentes de soldadura no deseables porque pueden ser causa de un cortocircuito entre las "espigas de soldadura "de un dispositivo de tipo BGA, un CSP o un CF con una gran cantidad de puntos de soldadura está previsto, según un ejemplo de realización especialmente preferente de la invención, un segundo equipo de iluminación que se puede situar frente a la cabeza de objetivo dentro del dispositivo, en la dirección de visión o de imagen, en relación con el plano de hendidura, e ilumina en dirección a la cabeza de objetivo. De este modo, se puede excluir un posible puente de cortocircuito, mediante la detección de la fuente de contraluz, de manera muy sencilla al revisar los espacios intermedios de hendidura entre las filas individuales de puntos de soldadura y de una manera muy clara detectar, por el contrario, un puente no deseable en caso de que no se vea la fuente de contraluz.

El segundo equipo de iluminación según otra forma de realización de la invención, presenta una cabeza de contraluz con una caja que lleva por lo menos una entalladura abierta hacia un lateral y se extiende hacia el extremo exterior de la cabeza de contraluz en dirección axial, en donde está dispuesto un prisma de desviación o un espejo de desviación que se puede conectar a una fuente de luz por medio de un haz de fibras de vidrio dentro de la caja, de manera que la superficie libre del prisma de desviación o del espejo de desviación se orienta hacia fuera en la entalladura y el borde lateral inferior del prisma de desviación o del espejo de desviación remata hacia el extremo de la cabeza de contraluz que es más externo, visto en la dirección axial. Esto significa con otras palabras que la desviación de la luz y la salida de luz tiene lugar a través del prisma, que no presenta una función transmisora de imagen de ningún tipo en este ejemplo de realización. El prisma y, por consiguiente, la salida de luz pueden situarse a su vez muy próximos a la superficie de la platina y, por lo tanto, cerca del plano de hendidura, debido a la configuración descrita más arriba.

El segundo equipo de iluminación, según un ejemplo de realización alternativa, puede presentar una cabeza de contraluz que en lo fundamental está estructurada de un modo idéntico a la cabeza de objetivo del citado dispositivo. La cabeza de contraluz y la cabeza de objetivo sirven al mismo tiempo, o bien de manera alternada, a modo de un equipo de iluminación y/o de captación de imagen en cada caso, de manera que la hendidura de un BGA, por ejemplo, puede ser controlada por los dos lados a la vez o de manera alternada. El prisma de la cabeza de contraluz puede ser además conmutable con el ocular de la cabeza de objetivo o bien puede ser acoplable ópticamente con un ocular por separado.

El haz de fibra de vidrio de al menos el segundo equipo de iluminación se puede extender dentro de un tubo flexible de tipo espiral, según otro ejemplo de realización de la invención, en especial cuando la cabeza de contraluz sirve en exclusiva como una fuente de contraluz. De este modo está protegido el citado haz de fibras de vidrio frente a los posibles daños mecánicos de un modo fiable por una parte, y por otra parte se puede ajustar de este modo la cabeza de contraluz en su distancia a la cabeza de objetivo, en especial para la adaptación a las distintas dimensiones de los dispositivos de tipo BGA.

El equipo de iluminación del cabezal de contraluz y el equipo de iluminación del cabezal de objetivo pueden estar acoplados a las diferentes fuentes de luz de cualquier manera que se desee. No obstante, los haces de fibras de vidrio de la cabeza de objetivo y de la cabeza de contraluz son conectables preferentemente a la misma fuente de luz. De este modo, se tiene como resultado una configuración de construcción sencilla y económica en conjunto.

Según otro ejemplo de realización de la invención, el primer y/o el segundo equipo de iluminación, o bien la fuente de luz del primer y/o el segundo equipo de iluminación, pueden ser graduables en su intensidad de luz o intensidad de iluminación.

Para la invención es de la mayor importancia que la cabeza de objetivo pueda ser iluminada por la fuente de contraluz. Con esta finalidad se acoplan la cabeza de objetivo y el segundo equipo de iluminación entre sí preferentemente por medio de un varillaje, un bastidor o similar, de manera que se pueda graduar una posición relativa exactamente definida para la cabeza de objetivo y el equipo de iluminación, en especial, para una cabeza de contraluz.

Según otro ejemplo de realización especialmente preferente, el varillaje o bastidor presenta con esta finalidad un soporte, que sobresale libremente, es fundamentalmente rígido y se puede sujetar a un tramo de la caja del dispositivo, entre la cabeza de objetivo y el ocular, o forma parte de este segmento de caja. El soporte presenta además un elemento de retención a presión que es desplazable en la dirección longitudinal dentro de una guía, al cual se puede fijar de un modo directo o indirecto el segundo equipo de iluminación y con el que es ajustable en especial la separación entre la cabeza de objetivo y la cabeza de contraluz en la dirección axial.

La representación de la hendidura, o de los puntos de soldadura dispuestos en la misma, transmitida por el objetivo al ocular puede ser contemplada directamente por un observador. No obstante, según un ejemplo de realización preferente se puede acoplar un equipo electrónico, magnético o de representación gráfica por medios ópticos, un procesador de imagen y/o convertidor de imagen directa o indirectamente en la zona del ocular. Este equipo puede ser por ejemplo una cámara de vídeo o de televisión, cuyo convertidor de imagen de tipo CCD se puede conectar directa o indirectamente al ocular, por medio de un objetivo correspondiente. La imagen de vídeo que es captada de este modo puede ser reproducida sobre una pantalla y/o puede ser sometida a un procesado de imagen en un ordenador. La comprobación de los puntos de soldadura en un dispositivo BGD puede ser automatizada de este modo como se quiera en cada caso, por ejemplo, mediante la comparación de la imagen con unas imágenes de referencia. De este modo, se pueden calcular y medir también la altura de hendidura en especial, y eventualmente comparar esta altura con una altura crítica de hendidura.

El dispositivo según la invención puede estar dispuesto sobre una mesa de tipo X - Y de la forma que es conocida de por sí, a la cual se puede llevar la unión de soldadura entre las piezas componentes y las correspondientes platinas que han de ser investigadas bajo el dispositivo o, al contrario, el dispositivo puede llevarse a la posición de comprobación, por encima de las uniones soldadas de la pieza componente y la platina.

El dispositivo descrito más arriba puede encontrar aplicación según la invención de manera especialmente ventajosa en un procedimiento para la comprobación de la calidad de las uniones soldadas entre una pieza componente eléctrica o electrónica que esté dispuesta sobre la superficie de una platina o similar y, en especial, una pieza componente de tipo BGA, y la platina. La pieza componente que ha de ser examinada en lo que se refiere a la unión soldada con la platina presenta una gran cantidad de espigas de soldadura o puntos de soldadura dispuestos en filas y hendiduras a modo de una matriz, que se pueden soldar con una cantidad correspondiente de puntos de contacto que están dispuestos sobre la platina y son complementarios en cuanto a la forma y función. El procedimiento según la invención presenta las etapas de procedimiento siguientes:

a) en una primera fase del procedimiento tiene lugar una investigación óptica de las uniones soldadas de la fila más exterior de las uniones soldadas de un primer lado de la pieza componente que ha de ser investigada en primer lugar, para lo cual se hace pasar la pieza componente por delante de la cabeza de objetivo del dispositivo y de un modo graduado según la separación entre las filas o las hendiduras de los puntos de soldadura o, por el contrario, se hace pasar la cabeza de objetivo del dispositivo sobre la pieza componente de un modo también progresivo. De esta forma no se tiene que examinar necesariamente la totalidad de los puntos de soldadura; antes bien ya por la comprobación de los puntos de soldadura en las zonas de esquina se puede tener una información relativamente fiable sobre la calidad del proceso de soldadura en su conjunto. Con esta finalidad se puede echar mano de la superficie de la unión soldada y también de los residuos de material fundente, en especial, así como también recurrir a la forma geométrica de los puntos de soldadura, por ejemplo, y en particular al "abombamiento" de los puntos de soldadura de un BGA como una medida indirecta de una suficiente fusión parcial en el proceso de soldadura, y también a la coincidencia de la pieza componente y la platina en un mismo plano, para realizar un dictamen sobre la calidad de la unión soldada. Otra medida de la calidad de la unión soldada, o por lo menos de una suficiente fusión parcial de los puntos de soldadura durante el proceso de soldadura, puede ser la distancia entre la cara inferior de la pieza componente y la superficie de platina. Esta separación puede ser medida como la altura de hendidura con un dispositivo según la invención fácilmente.

b) en otras fases del procedimiento se da en cada caso un giro de 90º a la pieza componente o al dispositivo, mientras que a continuación tiene lugar una pertinente investigación óptica de las filas más exteriores de las uniones soldadas, que corresponden a los otros lados de la pieza componente, de manera análoga a la fase a) del procedimiento.

c) para una detección más segura de los puentes no deseables entre las espigas de soldadura próximas entre sí, que podrían dar lugar a una avería eléctrica de la pieza componente, en otra fase del procedimiento tiene lugar según la invención una investigación óptica detallada de los canales formados entre las hendiduras o filas correspondientes.

Las fases a) a c) del procedimiento no se tienen que realizar necesariamente en este orden de sucesión en el tiempo. Antes bien, en especial la fase de procedimiento c) puede realizarse al mismo tiempo que las fases a) y b), con el desplazamiento progresivo de la pieza componente por delante de la cabeza de objetivo o, bien al contrario, de la cabeza de objetivo por delante de la pieza componente.

La fase c) del procedimiento se realiza a contraluz según un ejemplo de realización preferente de la invención, con lo cual se tiene como resultado un reconocimiento especialmente rápido y fácil de los posibles puentes de cortocircuito no deseables.

Las uniones soldadas de las filas interiores pueden ser examinadas ópticamente, en lo que se refiere a fallos de soldadura, mediante la visión monocular de los canales formados entre las hendiduras o filas en las etapas de proceso a) y b) realizadas simultáneas o desplazadas en el tiempo, para examinar por completo una pieza componente o las uniones soldadas entre la pieza componente y la platina. En especial, los fallos de coincidencia entre la pieza componente y la platina en un mismo plano se pueden detectar fácilmente de este modo fiable.

A continuación, se explica la invención con ayuda de los dibujos adjuntos que representan un solo ejemplo de realización. Muestra:

la figura 1 un ejemplo de realización del dispositivo según la invención visto en proyección y en una representación de tipo esquemático,

la figura 2 la cabeza de objetivo del ejemplo de realización del dispositivo representado en la figura 1, en una representación aumentada, esquemática y parcialmente en sección, en donde la cabeza de objetivo está girada 90º en relación con la representación de la figura 1,

la figura 3 la cabeza de contraluz del dispositivo según la invención, vista en una representación esquemática y aumentada que corresponde a la figura 2.

El dispositivo 1 según la invención, que está representado en la figura, presenta en lo fundamental el aspecto exterior de un endoscopio. El dispositivo 1 está equipado en este caso con una cabeza de objetivo 2, la cual incluye un objetivo conocido de por sí, una unidad de ocular 3 y una unidad de transmisión de imagen 4 para la transmisión de la imagen, que es tomada por la cabeza de objetivo 2, a la unidad de ocular 3. La unidad de transmisión de imagen 4 se dispone en un segmento 5 de caja fundamentalmente en forma tubular correspondiente al dispositivo 1 y presenta un haz de fibras de vidrio 18, que en la representación de la figura 2 está sólo insinuado de un modo esquemático y conecta ópticamente la cabeza de objetivo y la unidad de ocular 3, es decir, transmitiendo la imagen entre las mismas. Como alternativa o además del haz de fibras de vidrio puede estar dispuesto un grupo de lentes entre la cabeza de objetivo y la unidad de ocular para la transmisión y eventual aumento de la imagen tomada.

La cabeza de objetivo 2, que está aumentada en la figura 2, presenta una caja 6 que preferentemente se realiza de acero inoxidable y su sección transversal se configura en forma de embudo (véase la figura 1). La caja 6 está dotada de una entalladura 7 que en la representación de figura 2 está configurada de forma preferentemente cuadrada. Esta entalladura 7 está abierta además tanto hacia abajo, es decir, hacia el extremo 8 exterior del dispositivo 1 en la dirección axial, como también lateralmente, es decir, hacia el observador en la representación según la figura 1. En la entalladura 7 se dispone un prisma de desviación 9, de manera que la superficie 10 libre del prisma se orienta hacia el exterior (hacia la izquierda en la representación de la figura 1) y tiene lugar una desviación y barrido de la trayectoria de los rayos en 90º, desde el eje vertical 11 formado por la cabeza de objetivo y la unidad de ocular 3 al eje horizontal 12 o viceversa.

La entalladura 7 está delimitada lateralmente por los dos nervios 13 y 14 configurados a modo de unos rebordes. Estos nervios sirven para la fijación y la protección del prisma de desviación 9 frente a posibles daños mecánicos, por una parte, y por otra parte están dispuestas unas salidas de luz 15 y 16 en los extremos exteriores de los nervios 13 y 14 en dirección axial, las cuales son parte de un equipo de iluminación. Estas salidas de luz 15 y 16 se forman en cada caso por los extremos axiales libres correspondientes a un haz de fibra de vidrio en este ejemplo de realización, los cuales son guiados a una conexión 17 de fibra de vidrio a través de la cabeza de objetivo 2 y del segmento 5 de caja, que sirve para la alimentación de la luz de una fuente de luz, que no está representada en este caso, de manera que las dos salidas de luz 15 y 16 son alimentadas por la misma fuente de luz. Los haces de fibras de vidrio están orientados en la zona de estas salidas de luz, de manera que el ángulo de salida de la luz es fundamentalmente el mismo que el ángulo de barrido de la exploración de imagen, con lo cual todo el campo de visión que se puede alcanzar ópticamente es iluminable sin sombreado de ningún
tipo.

En la figura 1 está representado el dispositivo 1 según la invención, y más exactamente la cabeza de objetivo 2, colocado sobre una platina o mantenido a una distancia sólo muy reducida, por encima de la superficie de la platina, con la finalidad de una determinación. Sobre la platina está sujeta una pieza componente electrónica 20 en forma de una BGA (Ball Grid Array), mediante los puntos de soldadura 21 realizados por un proceso de soldadura de la manera conocida. La hendidura 22, que en este caso no está fuertemente aumentada a escala, entre el lado inferior de la pieza componente y la superficie de platina presenta una altura de hendidura entre 0,02 y 0,8 mm por regla general. El punto de salida o el punto de entrada de imagen del prisma 9 de desviación y, por lo tanto, del objetivo en conjunto puede estar situado en la zona de la hendidura, debido a las características de la invención descritas más arriba, y especialmente a la disposición del citado prisma, incluso directamente en el extremo distal de la cabeza de objetivo 2 más exterior en dirección axial, con lo cual se hacen accesibles ópticamente la hendidura y por consiguiente las uniones soldadas internas y dispuestas en ésta, en donde además está asegurada una iluminación suficiente y, por lo tanto, una buena capacidad de observación en la zona de hendidura, debido a la salida de luz a una cierta altura axial por encima de la superficie de la platina y que es fundamentalmente igual a la altura del punto de entrada o del punto de salida de
imagen.

El ejemplo de realización del dispositivo 1 según la invención, que está representado en la figura 1, se equipa además con una cabeza de contraluz 23. Esta cabeza de contraluz 23 presenta una caja 24 (véase la figura 3) que de manera análoga a la caja 6 de la cabeza de objetivo 2 está dotada de una entalladura 25 y un prisma de desviación 26, que está dispuesto dentro de ésta como se ha descrito más arriba para la cabeza de objetivo 2. Sin embargo, el prisma de desviación 26 ya no está unido ópticamente con la unidad de ocular 3, a diferencia de esta cabeza de objetivo 2, sino más bien con la conexión de fibra de vidrio 17, por medio de un haz 27 de fibras de vidrio que se guía dentro de un tubo espiral 28 flexible, realizado especialmente de acero inoxidable y, por lo tanto, está en conexión con la misma fuente de luz, no representada en este caso, que el equipo de iluminación de la cabeza de objetivo 2. El prisma de desviación 26 sirve además fundamentalmente para la introducción de contraluz en la hendidura 22 dirigida fundamentalmente a la cabeza de objetivo 2.

En la zona del tramo de caja 5 está un soporte 29 sujeto al dispositivo 1 y que sobresale libremente. En este soporte 29 se configura además una guía 30 tipo ranura, dentro de la cual se puede fijar por retención a presión una pieza de apriete 31, que es también desplazable axialmente, es decir, en la dirección axial del soporte 29. Es esta pieza de retención 31 se mantiene el haz 27 de fibras de vidrio que se extiende en un tubo espiral 28 flexible, de manera que con el desplazamiento de la pieza de apriete 30 es desplazable también en la dirección de la flecha al mismo tiempo que la cabeza de contraluz 23 y, por lo tanto, es ajustable la separación exacta de la cabeza de contraluz 23 y de la cabeza de objetivo 2, y con adaptación a los distintos tamaños de las piezas componentes de tipo BGA en especial. El soporte puede configurarse además de forma regulable en su altura, en relación con el tramo 5 de caja, y de forma giratoria al menos en 90º para poder llevar el soporte y, por lo tanto, la cabeza de contraluz de la posición de trabajo a la posición de reposo, y viceversa, en caso de que no se necesite la cabeza de contraluz.

El dispositivo 1 está dotado de un equipo de focalización 32 para el ajuste de nitidez de la imagen óptica en la zona de la unidad 3 de ocular. A esta unidad 3 de ocular se acopla ópticamente además un objetivo 33 de vídeo para la transmisión o almacenado de la imagen de hendidura tomada. Además puede estar dispuesto un adaptador de tipo Zoom para televisión entre la cámara y la unidad 3 de ocular para aumentar de un modo pertinente la imagen transmitida.

Claims (21)

1. Dispositivo para la inspección óptica de las uniones soldadas (21) ocultas en particular y, en especial, entre una platina (19) y una pieza componente (20) eléctrica o electrónica dispuesta sobre la superficie de la platina (19), con una unidad (3) de ocular, una cabeza (2) de objetivo, una unidad de transmisión de imagen (4) para la transmisión de la imagen, que ha sido tomada por la cabeza (2) de objetivo, a la unidad (3) de ocular y con un equipo de iluminación (15, 16) para la iluminación de las uniones soldadas (21) que han de ser investigadas, en donde la cabeza (2) de objetivo presenta un equipo (9) para la exploración de la imagen, que se extiende hasta el extremo más exterior de la cabeza (2) de objetivo en la dirección axial, y en donde el equipo de iluminación (15, 16) se dispone en la cabeza (2) de objetivo, de manera que el ángulo de salida de la luz del equipo de iluminación (15, 16) que sale de la cabeza (2) de objetivo es fundamentalmente el mismo que el ángulo de desviación del equipo (9) de exploración de la imagen y el lugar de salida de la luz se dispone en un lateral del equipo (9) de exploración de la imagen dentro de la zona del extremo axialmente exterior de la cabeza (2) de objetivo.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque la salida (15, 16) de la luz del equipo de iluminación desde la cabeza (2) de objetivo tiene lugar a los dos lados junto al equipo (9) de exploración de la imagen.

3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el equipo de exploración de la imagen presenta al menos un prisma (9) de desviación o al menos un espejo de desviación.

4. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el ángulo de desviación del equipo (9) de exploración de la imagen está entre 0 y 180º y, con preferencia, en 90º fundamentalmente.

5. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el objetivo está diseñado de modo que presenta una determinada distancia focal, en especial de manera que el margen de nitidez de la imagen en profundidad coincida en al menos el tamaño medio de las piezas componentes.

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la cabeza (2) de objetivo presenta una caja (6) con al menos una entalladura (7) abierta lateralmente y que se extiende hacia el extremo axialmente exterior de la cabeza (2) de objetivo y está delimitada a los dos lados por los nervios (13, 14) configurados a modo de reborde, mientras que en la caja (6) está dispuesto el prisma (9) de desviación o el espejo de desviación, de manera que la superficie (10) libre del prisma (9) de desviación o el espejo de desviación se orienta hacia fuera en la entalladura (7) y el borde lateral inferior, en relación con el extremo (8) axialmente exterior, correspondiente al prisma (9) de desviación o al espejo de desviación remata hacia la cabeza (2) de objetivo, y en donde las salidas de luz (15, 16) del equipo de iluminación están dispuestas además en los nervios (13, 14) configurados a modo de reborde.

7. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el equipo de iluminación (15, 16) presenta a menos un haz de fibras de vidrio, que se puede conectar a una fuente de luz con su primer extremo en dirección axial y con su segundo extremo en dirección axial forma la salida de luz (15, 16) del equipo de iluminación en la cabeza (2) de objetivo.

8. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la unidad (4) de transmisión de imagen presenta al menos un haz de fibras de vidrio (18), que con su primer extremo axial se puede conectar con una unidad para la exploración de imagen, particularmente el prisma (9) de desviación, y con su segundo extremo axial es conectable ópticamente a la unidad (3) de ocular.

9. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por un segundo equipo de iluminación, opuesto a la cabeza (2) de objetivo, que se puede posicionar fundamentalmente en la dirección de visión del dispositivo (1) e ilumina en la dirección de la cabeza (2) de objetivo.

10. Dispositivo según la reivindicación 9, caracterizado porque el segundo equipo de iluminación presenta una cabeza de contraluz (23) con una caja (24) con al menos una entalladura (25) que está abierta lateralmente y se extiende hacia el extremo axialmente exterior de la cabeza (23) de contraluz, mientras que en la caja (24) está dispuesto un prisma (26) de desviación o un espejo de desviación que a través de un haz de fibras de vidrio (27) es ópticamente acoplable a una fuente de luz, de manera que la superficie libre del prisma (26) de desviación o la superficie de espejo se orienta hacia el exterior en la entalladura (25), y el borde lateral más inferior, en relación con el extremo axialmente exterior, correspondiente al prisma (26) de desviación o al espejo de desviación remata hacia la cabeza (23) de contraluz.

11. Dispositivo según la reivindicación 9, caracterizado porque el segundo equipo de iluminación presenta una cabeza de contraluz (23) que en lo fundamental está estructurada de forma idéntica a la cabeza (2) de objetivo.

12. Dispositivo según una de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado porque el haz de fibras de vidrio (27) de al menos el segundo equipo de iluminación se extiende dentro de un tubo espiral (28) flexible.

13. Dispositivo según una de las reivindicaciones 9 a 12, caracterizado porque el haz de fibras de vidrio de la cabeza (2) de objetivo y de la cabeza (23) de contraluz se pueden conectar a la misma fuente de luz.

14. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque el primer y/o el segundo equipo de iluminación, o la fuente de luz del primer y/o el segundo equipo de iluminación, son graduables en su intensidad de luz o en su intensidad de iluminación.

15. Dispositivo según una de las reivindicaciones 9 a 14, caracterizado porque la cabeza (2) de objetivo y el segundo equipo de iluminación se pueden acoplar mediante un varillaje, bastidor o similar, de manera que es graduable una posición relativa exactamente definida para la cabeza (2) de objetivo y para el segundo equipo de iluminación, y en especial para la cabeza (23) de contraluz.

16. Dispositivo según la reivindicación 15, caracterizado porque el varillaje o bastidor presenta un soporte (29) que se puede sujetar fundamentalmente rígido y libremente sobresaliente en un tramo (5) de caja del dispositivo (1), entre la cabeza (2) de objetivo y la unidad (3) de ocular, o es parte de este tramo (5) de caja, en donde el soporte (29) presenta un elemento de retención (31), que se puede fijar de forma desplazable en la dirección longitudinal dentro de una guía (30) y en el que se puede fijar el segundo equipo de iluminación y con el que se puede graduar la separación axial entre la cabeza (2) de objetivo y la cabeza (23) de contraluz.

17. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado por un equipo de exploración y tratamiento de imagen por medios eléctricos, ópticos o magnéticos, el cual es transmisor de la imagen directa o indirectamente y es acoplable en la zona de la unidad (3) de ocular.

18. Procedimiento para la comprobación de la calidad de la unión de soldadura entre una platina o similar y una pieza componente electrónica, dispuesta sobre la superficie de la platina o similar, con la utilización del dispositivo realizado según una de las reivindicaciones precedentes, mientras que la pieza componente presenta una gran cantidad de espigas, esferas o puntos de soldadura dispuestos en filas y hendiduras a modo de una matriz, los cuales se pueden soldar con una cantidad correspondiente de puntos de contacto complementarios en forma y función, que están dispuestos sobre la platina, con las fases de procedimiento siguientes:

a) una investigación óptica de las uniones soldadas de la fila más externa de uniones soldadas de un primer lado de la pieza componente que ha de ser investigada, mientras que la pieza componente se hace pasar por delante de la cabeza de objetivo, progresivamente de acuerdo con la separación de las filas de puntos de soldadura o de las hendiduras, o bien por el contrario la cabeza de objetivo del dispositivo se hace pasar gradualmente por delante de la pieza componente;

b) un giro de 90º en cada caso a la pieza componente o al dispositivo y del procedimiento se realiza una investigación óptica de las uniones soldadas de las filas más externas de las uniones soldadas de los demás lados de la pieza componente de manera análoga a la de la fase a); y

c) una investigación óptica detallada de los canales formados en cada caso entre las hendiduras o filas.

19. Procedimiento según la reivindicación 18, caracterizado porque la pieza componente eléctrica o electrónica es un SMD o BGA.

20. Procedimiento según la reivindicación 18 ó 19, caracterizado porque la fase c) del procedimiento se realiza a contraluz.

21. Procedimiento según la reivindicación 18, 19 ó 20, caracterizado porque adicionalmente a las fases a) y c) del procedimiento se investiga ópticamente la unión soldada de las filas internas, en lo que se refiere a posibles fallos de soldadura, por medio de una visión monocular de los canales formados entre las hendiduras y las filas, que se realizan de forma simultánea o retrasada en el tiempo.