Устройство для контроля металлизированных отверстий печатных плат

 

Изобретение относится к измерительной технике, может быть использовано для контроля металлизированных отверстий печатных плат при исследовании или анализе материалов с помощью оптических средств и может найти, в частности применение для неразрушающего контроля металлизированных сквозных отверстий печатных плат. Изобретение относится к измерительной технике, в частности к исследованию или анализу материалов с помощью оптических средств, и может найти применение для неразрушающего контроля металлизированных сквозных отверстий печатных плат. Известно автоматическое устройство для проверки металлизации отверстий печатных плат, содержащее две пары источников и приемников светового потока, установленных с двух сторон печатной платы под углами, обеспечивающими оптимальный режим работы. Обработка информации производится с помощью вычислительной техники. Цель изобретения - расширение области использования и упрощение конструкции устройства за счет большего объема информации и иного выполнения оптического блока . Устройство содержит источник света, оптическую систему преобразования светового поля, зеркально отражающую сферу, светоприемную часть с оптическим блоком, установленные на главной оптической оси, и блок индикации. Оптическая система преобразования светового поля выполнена в виде последовательно расположенных от источника света призмы полного внутреннего отражения, мгтового экрана с центральным сквозным отверстием и призмы-куба с полупрозрачной диагональной гранью, напротив которой установлена отражающая сфера. Оптический блок светоприемной части выполнен в виде двух одинаковых линз, установленных на оси, проходящей через центр призмы-куба. В качестве источника света установлен лазер оптического диапазона. 1 ил. Недостатком известного устройства является сложность конструкции, заключающаяся в использовании двух пар источников и приемников светового потока. Кроме того, требуется предварительная подготовка к работе, включающая настройку блоков схемы по оптимальному углу, определенному предварительно с учетом графиков зависимости амплитуды сигнала от угла наклона. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному результату является устройство для контроля металлизированных отверстий печатных плат,, содержащее источник света и последовательно установленные походу излучения по одной оптической оси оптическую ч чэ со N О 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ.

РЕСПУБЛИК (5l)5 G 01 В 11/12

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4936663/28 (22) 16.05,91 (46) 07.02.93. Бюл. ¹ 5 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро "Импульс" (72) Л,Н,Гусев, А,Л.Галкин, В,А.Кособоков, В.И,Кучеренко, А.Э.Эппель, Г.В,Тарасова, Л.Н.Токарева и В.А.Уткин (56) Авторское свидетельство СССР

N 12211490, кл. G 01 В 21/00, 1983.

Патент США N 4712916, кл. G 01 N

21/88, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ МЕТАЛЛИЗИРОВАННЫХ ОТВЕРСТИЙ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ (57) Изобретение относится к измерительной технике, может быть использовано. для контроля металлизированных отверстий печатных плат при исследовании или анализе материалов с помощью оптических средств и может найти, в частности, применение для неразрушающего контроля металлизированных сквозных отверстий печатных плат.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к исследованию или анализу материалов с помощью оптических средств, и может найти применение для неразрушающего контроля металлизированных сквозных отверстий печатных плат, Известно автоматическое устройство для проверки металлизации отверстий печатных плат, содержащее две пары источников и приемников светового потока, установленных с двух сторон печатной платы под углами, обеспечивак щими оптимальный режим работы, Обработка информации производится с помощью вычислительной техники.

„„5U 1793208 А1

Цель изобретения — расширение области использования и упрощение конструкции устройства за счет большего обьема информации и иного выполнения оптического блока. Устройство содержит источник света, оптическую систему преобразования светового поля, зеркально отражающую сферу. светоприемную часть с оптическим блоком, установленные на главной оптической оси, и блок индикации. Оптическая система преобразования светового поля выполнена в виде последовательно расположенных от источника света призмы полного внутреннего отражения, матового экрана с центральным сквозным отверстием и призмы-куба с полупрозрачной диагональной гранью, напротив которой установлена отражающая сфера. Оптический блок светоприемной части выполнен в виде двух одинаковых линз, установленных на оси, проходящей через центр призмы-куба. В качестве источника света установлен лазер оптического диРпазона. 1 ил.

Недостатком известного устройства является сложность конструкции, заключающаяся в использовании двух пар источников и приемников светового потока. Кроме того, требуется предварительная подготовка к работе, включающая настройку блоков схемы по оптимальному углу, определенному предварительно с учетом графиков зависимости амплитуды сигнала от угла наклона.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному результату является устройство для контроля металлизированных отверстий печатных плат,. содержащее источник света и последовательно установленные по ходу излучения по одной оптической оси оптическую

1793208 систему, предназначенную для преобразования светового поля, и зеркально отражающую сферу, оптический блок, фотоприемник и блок индикации.

Недостатки устройства заключаются в ограниченной области использования и сложной конструкции устройства.

Цель изобретения — расширение области использования за счет большего объема информации и упрощение конструкции устройства за счет иного выполнения оптического блока.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для контроля металлизированных отверстий печатных плат, содержащем источник света и последовательно установленные по ходу излучения по одной оптической оси оптическую систему, предназначенную для преобразования светового поля, и зеркально отражающую сферу, оптический блок, фотоприемник и блок индикации, оптическая система, предназначенная для преобразования светового поля, выполнена в виде последовательно установленных призмы полного внутреннего отражения, матового экрана с центральным сквозным отверстием и призмы-куба с полупрозрачной диагональной гранью, напротив которой расположена зеркально отражающая сфера, а оптический блок выполнен в виде двух одинаковых линз, установленных на оси, проходящей через центр призмы-куба.

В устройстве источник света выполнен в виде лазера оптического диапазона.

На чертеже приведена оптико-электронная схема устройства.

Устройство для контроля металлизированных отверстий печатных плат содержит источник 1 света (Не-Ne-лазер), призму 2 полного внутреннего отражения, матовый экран 3 с центральным сквозным отверстием 4, призму-куб 5 с полупрозрачной диагональной гранью, зеркально отражающую сферу 6, светоприемную часть с оптическим блоком 7 и фотоприемником 8, установленные на главной оптической оси, Между призмой-кубом 5 и зеркальной отражающей сферой 6 устанавливают печатную плату с контролируемым отверстием

9. Фотоприемник 8 соединен с первым входом блока 10 обработки сигналов, на выходе которого установлен индикатор 11, а. второй вход блока 10 обработки сигналов соединен с фотоприемником 12.

Устройство работает следующим образом.

Узкий луч источника 1 света — лазера проходит сквозь переднюю грань призмы 2 и, отразившись от ее гипотенуэной грани, меняет свое направление на пути к матовому экрану 3. Пройдя через сквозное отверстие 4 в центре экрана, луч лазера проходит сквозь контролируемое отверстие 9 платы, 5 падает на зеркальную отражающую сферу 6.

Л азерный пучок лучей имеет крайне незначительную угловую расходимость (Л= 10 ).

Это обстоятельство позволяет беэ особой погрешности при конструктивных расчетах

"0 считатьегосостоящим из параллельных лучей в пределах относительно малых длин (толщин контролируемой платы, диаметр отражающей зеркальной сферы), что неоднократно подтверждено практикой. Отразившись от зеркальной сферы 6 малого диаметра, соизмеримого с диаметром контролируемого отверстия, лучи лазерного пуч. ка утрачивают свою параллельность.

Отраженный от зеркальной сферы 6 пучок

20 становится рассеянным, близким к гомоцентрическому и проходит через контролируемое отверстие 9 платы еще раз только в обратном направлении, Направляясь к призме-кубу 5, световые пучки претерпева25 toT многократные отражения от метэллизированной внутренней цилиндрической поверхности контролируемого отверстия 9.

Между отдельными лучами возникают многократные разности хода (b), на длине ко30 торых укладывается целое или дробное число полуволн когерентного излучения. Отраженные от поверхности контролируемого отверстия 9 лучи интерферируют между собой, объединяясь в определенные группы, 35 соответствующие той или иной (вполне определенной) разности хода h>,,й, ha u т.д, Проинтерферировэвшие в обратном ходе лучи вторично проходят через призму-куб

5 и, миновав полупрозрачную грань послед"0 ней, встречают на своем пути матовый экран

3, на котором локализуется сложная интерференционная картина, доступная для визуального наблюдения и последующей субъективной оценки. При контроле отвер45 стия с идеальной зеркальной поверхность (постоянная толщина покрытия по всей длине отверстия, отсутствие трещин, царапин, неровностей) оператор наблюдал бы интерференционную картину на матовом экране

50 5 в виде периодически чередующихся темных и светлых (черных и красных в данном случае) концентрических окружностей, коhe4 различной ширины и интенсивности, Часть проинтерферировавшихся лучей не доходит до экрана 3 и, отразившись от внутренней полупрозрачной грани призмыкуба 5, направляется во входной зрачок оптического блока 7. После оптического блока

7 параллельный световой поток собирается

1793208 в задней фокальной плоскости последней, образуя яркое светлое пятно. Это пятно вписывают в плоскость фотокатода светоприемника 8, электрический сигнал с которого подают в блок t0 обработки сигналов.

Часть светового параллельного лазерного потока в прямом ходе после прохождения через сквозное отверстие в экране 3 отражается от полупрозрачной грани призмыкуба 5 и направляется в фотоприемник 12.

Так формируется опорный сигнал, который с фотоприемника 12 также подается в блок

10 обработки сигналов, В блоке 10 оба сигнала — опорный с фотоприемника 12 и переменный с фотоприемника 8 после предварительного усиления сравниваются по амплитуде, Результат сравнения считывают по шкале индикатора 11.

Максимальное отклонение стрелки индикатора 11 соответствует максимальному световому потоку, отраженному слоем металла (например, оловом), нанесенным по всей внутренней цилиндрической поверхности контролируемого отверстия 9 платы.

Полное отсутствие металла на внутренней поверхности отверстия 9 соответствует, естественно, минимальному отклонению стрелки индикатора 11; имеет место диффузионное отражение большей части светового потока от стеклопластика, не подвергнутого в силу тех или иных причин

Формула изобретения

1. Устройство для контроля металлизированных отверстий печатных плат, содержащее источник света и последовательно установленные по ходу излучения по одной оптической оси оптическую систему, предназнаанную для преобразования светового поля, и зеркально отражающую сферу, оптический блок, фотоприемник и блок индикации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области использования и упрощения конструкции устройства, оптическая система, предназначенная для преобразованикакой металлизации. В случае металлизации только части внутренней поверхности контролируемого отверстия 9 световой поток вызовет только частичное (меньше мак5 симального) отклонение стрелки индикатора 11. Оценивая степень этого отклонения, делают вывод об относительной величине внутренней площади отверстия, покрытой металлом.

10 Таким образом, с помощью устройства осуществляют объективную оценку наличий или отсутствия слоя металла.

Выполнение оптической системы преобразования светового поля упомянутым

15 образом и установление зеркально отражающей сферы напротив призмы-куба позволяет располагать печатную плату между сферой и призмой-кубом, и лучи, попадая на сферу и отражаясь от нее, дважды проходят

20 через контролируемое отверстие. Такая оптическая система позволяет добиться получения прямого и обратного хода лазерных пучков, обеспечивающих в данном случае наличие интерференционной картины, ко25 торая содержит больший объем информации. При этом исключается необходимость в использовании световода и слоя адгезина, включающего светоотражающие частицы алюминия, связывающего световод с зер30 кальной сферой, что способствует упрощению конструкции устройства ния светового поля, выполнена в виде последовательно установленных призмы полного внутреннего отражения, матового экрана с центральным сквозным отверстием и призмы-куба с полупрозрачной диагональной гранью, напротив которой расположена зеркально отражающая сфера, а оптический блок выполнен в аиде двух одинаковых линз, установленных на оси, проходящей через центр призмы-куба.

2.Устройство поп.1,отл ича ющееся тем, что источник света выполнен в виде лазера оптического диапазона.

1793208

Составитель Л.Гусев

Техред М.Моргентал Корректор Н.Слободяник

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Заказ 493 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5