Устройство для контроля слоев печатных плат

 

Сущность изобретения: формирование изображения происходит о рассеянном внутри подложки свете. Узел формирования изображения содержит фот осчитывэющее устройство, в которое введена считывающая голозка со светонепроницаемыми перегородками, позволяющими избежать нежелательных эффектов, понижающих соотношение сигнал/шум, в изображении, кроме того, считывающая головка выполнена с пневшфиксатором положении позволяющим ей перемешатьсг на воздушной подушке на минимальном расстоянии от контролируемой поверхности 2 ил.

(в> RU (») 20О1538 С1 (51) 5 Н 05К1 18

Комитет Российской Федерации по патентам н товарным знакам

0ИЦОЫЮ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ итнти-тыниса ..

6ИБЛИОТ

Ен, !

К ПАТЕНТУ (21) 4878043/21 (22) 30.1 0.90 (46) 15.10.93 Бюл. Ия 37-38 (71) Институт точной механики и вычислительной техники им.САлебедева АН СССР (72) Цветков В.В.; Галецкий Ф.П; Горбатов B.E; Иванов В.Н. (73) Институт точной механики и вычислительной техники им.САЛебедева (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ СЛОЕВ

ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ (57) Сущность изобретения: формирование нзображе ил происходит и рассеянном внутри подложки свете. Узел формирования иэображения содержит фо осчитывающее устройство, в которое введена считыв ющая головка со светонепроницаемыми перегородка,тн, позволн ощими избежать нежела— тельных эффектов, понижающих соотношение с гнал/шум, в изображении, кроме того, считываюьцая головка выполнена с пневмофиксатором положеннп позволяющим ей перемещатьсг, на воэдуш— ной подушке на минимальном расстоянии от контрогируемой поверхности. 2 ил.

2001538

35 наиболее темные участки подложки могут быть восприняты как остатки проводящего слоя.

Известно устройство для контроля слоев ПП, выбранное в качестве прототипа, со- 40 держащее стол координатного устройства для установки ПП. над которым под углом симметрично расположены два источника света, и фотосчитывающее устройство.

Формирование изображения в данной кон- 45 струкции осуществляется при использовании света рассеянного внутри подложки. В этой схеме можно формировать иэображения верхнего слоя для двусторонних печатных плат, причем качество поверхности непрозрачного металлического покрытия не оказывает влияния на качество формируемого изображения, Недостатками данной конструкции использующей рассеянный внутри подложки 55 свет для формирования изображения, являе ется то, что часть подающего света, отражаясь от поверхности просмотра, повышает на иэображении уровень темного поля, соответствующего наличию на поверхности проИзобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано в системах автоматизированного видеоконтроля слоев печатных плат (ПП), Известны устройства для контроля ПП, основные принципы контроля в которых заключаются в формировании оптического изображения поверхности контролируемого слоя, преобразования этого изображения в цифровой вид и обработки оцифрованного изображения по определенному алгоритму контроля с целью выявления дефектов.

Достоверность выявления определенных дефектов на поверхности слоев ПП во многом зависит от системы освещения и принципа построения изображения.

Наиболее часто используют схемы, строящие иэображение в зеркально отраженных лучах, либо диффуэионно отраженном свете. Однако устройства, работающие на подобных схемах построения изображения, не дают хороших результатов иэ-эа большой неоднородности оптических характеристик поверхности реальных объектов контроля, а это приводит к появлению большого числа ложных дефектов, может служить причиной пропуска дефекта.

Также известны устройства для контроля слоев ПП, когда изображение строится в проходящем через объект контроля свете. В этом случае полностью исключено влияние качества поверхности непрозрачных участков на иэображение. Но на качество иэображения в этом случае начинают влиять оптические характеристики подложки. Так, 5

30 водника, то есть приводит к снижению соотношения сигнал/шум в сформированном изображении, следовательно, снижает достоверность контроля.

Цель изобретения — повышение достоверности контроля.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для контроля слоев ПП, содержащее стол координатного устройства для установки ПП, над которым под углом симметрично расположены два источника cseта, и фотосчитывающее устройство, введена . считывающая головка с пневмофиксатором положения и двумя светоизолирующими перегородками, причем считывающая головка выполнена в виде полого корпуса с воздушными каналами и окнами для прохождения света, а светоизолирующие перегородки укреплены внутри корпуса над ПП между потоками света подающего и воспринимаемого фотосчитывающим устройством, а расстояние между их нижними торцами зоне просмотра ПП

Сущность изобретения заключается в том, что в систему видеоконтроля слоев ПП, в которой фсрмирование оптического изображения происходит с использованием света, рассеянного внутри подложки, введена считывающая головка со светоизолирующими перегородками, перемещающаяся над контролируемой поверхностью слоя ПП на воздушной подушке.

Различные виды дефектов на экранных слоях печатных плат (остатки проводника в освобождении, перемычки, заходы границы проводника в освобождение, уменьшенные размеры освобождения, смещение относительно координатной сетки) могут быть обнаружены только оптическими методами, а, учитывая малые размеры дефектов и большое количество печатных элементов, задачу контроля с достаточно высокой достоверностью можно решить, лишь используя автоматизированные системы видеоконтроля.

В изобретении используется принцип формирования изображения в рассеянном внутри подложки свете. Свет, сконцентрированный конденсорной линзой, проникает в подложку с двух сторон от области просмотра. Часть рассеянного внутри подложки света покидает подложку и через объектив попадает на фотоприемник. Рассматривая рассеянный свет как излучение некоторого вторичного источника, расположенного внутри подложки, приходим к схеме работы в проходящих лучах, но в этом случае сформировать иэображение верхнего слоя можно и для двухсторонних печатных плат. Поскольку распределение света на поверхности подложки после конденсор2001538

30 1Г 10

50 ной системы имеет дифрагирующий характер, то часть подающего света попадает на область просмотра, отражается от поверхности и попадает на фстопг,иемник, повышая на изображении уровень темного поля, соответствующего наличию на поверхности проводника, т.е. приводит к снижению соотношения сигнал/шум в сформированном иэображении, а, следовательно, может влиять на достоверность осуществляемого контроля.

Для устранения этого нежелательного эффекта в считывающей головке устанавливают светоизолирующие перегородки, симметрично расположенные по краям зоны просмотра. Поскольку считыозк>щая головка при контроле перемещается нзд поверхностью объекта контроля, то между светоизолирующими перегородками и поверхностью контроля должен быть выдержан минимальный воздушный зазор для пооышенил соотношенил сигнал/шум. Ко:iструктивно этот зазор образуется с помощью пневмофиксагора положения считывающей головки, который позволяет за счет давления воздуха держать считывающую головку на фиксированном минимальном расстоянии (50 мкм) от поверхности контроля, кроме того, выходящий сжатый воздух освобождэет зону просмотра от возможных механических загрязнений.

На фиг.1 изображено устройство для контроля слоев ГПП, вид спереди (разреэ); на фиг,2 — то же, оид сбоку.

Устройство длл контроля слоев ПП содержи стол 1 координатного устройсиз, на который установлена конгрогируемзл печатная плата (ПП) 2, над ней под углом симметрично расположены два источника 3 света C конденсорной линзой 4, В качестве источникэ 3 света используют оальфрамгзлогенные лампы по 250 Вт каждая с параболическими отражателями 5, ус гзнсвленныа на расстоянии от освещаемой поверхности.

Над контролируемым участком ПП 2 устаноолена считыва ощзя головка, оыполоеннзя в виде полого корпуса 6, с воздушными каналами 7 и окнами 8 длл прохождения свата, Внутри корпуса 6 укреплены светоизолирующие перегородки 9, которые своими нижними торцами установлены пс краям эоны просмотра 10 ПП 2. Фотосчитыозющее устройство. традиционное для автоматизированных сис ем оидеоконтроля, содерх:ит линейку чувствительных элементов ПЗС 11, линейную оидеокамеру 12 и обьектио 13 видеокамеры. Считывающая головка с укрепленными о ней состоизолирующими перегородками 9 нз воздушной подушке перемещаЕтсл относительно контролируемой поверхности. Воздушная подушка образуетсл с помощью пневмофиксатора положения, включающего воздуховод 14 для подачи сжатого воздуха в воздушные каналы 7, кронштейн 15, представляющий собой упругую металлическую пластину, с одной стороны укрепленную на станине, с другой — нз корпусе 6 считывающей головки, штуцер 16 длл подсоединения воздуховода 14.

Стол 1 координатного устройства обеспе ивзет двухкоординатное перемещение контролируемого слоя, необходимое для просмотра всей его рабочей поверхности.

Светоизолирующие перегородки 9 служат длл устранения следующего нежелательнаго эффекта: .зсть падающего от источника 3 света, сфокусированного конденсарной линзой 4 света попадает на область просмотра 10, стран:аетсл от поверхности и попадает через объектив 13 видеокамеры на линейку увствительных элементов ПЗС 11, повышал на изображении уровень темного поля, r,е. приводит к снижению соотношения сигнал/шум в сформированном иэображенил, з светоизслирующие перегородки 9 преплтствуют попаданию потока света от источника 3 на контролируемый участок и тем самым повышают достоверность контроля.

Поскольку считывающая головка светоизолирующими перегородками 9 при контроле перемещается по поверхности объекта контроля, то между соетаизолирующими перегородками 9 и поверхностью ПГ1 2 должен быгь aыдержз.I некоторый зазор, величина котарсгс I о возмож гости устанавливается минима. ьнсй (50 мкм) для повышения соотнао.ения си нал/шум. Конструктивно такой зазор образован зз счет использования воздушной подушки, создаваемой подачей сжатого воздуха по ваздухаводу 14 и равномерно рзспределлемшо воздушными каналами 7. Одновременно подаваемый сжатый оозд;х освобождает поверхность контроля от механических загрязнений, Охлаждение считывз ощей головки источника 3 света осуществляется с помощью оентиллторав, механически рззвлэзнных с видеокамерой

12 и считывающей головкой.

Устройство длл контроля слоев печатных плат работает следующим образом.

Нз стол 1 координатного устройства устзнаилива ат контролируемую ПП 2, Считывзющу;а головку с источниками 3 света и фотсс итыоз ощим устройством устанавливают нзд контролируемым участком. Включают источники 3 caela.

Просмотр всей контролируемой поверхнссти осуществляют последовательно поло2001538 сами, перемещая область просмотра 10 по контролируемой поверхности в направлении, перпендикулярном к длинной стороне области. Это достигается за счет. перемещения стола координатного устройства 1 с ПП

2 в соответствующем направлении. Просмотр следующей полосы печатных элементов осуществляют аналогичным образом, только при перемещении стола 1 координатного устройства в противоположном направлении. Иэображение области просмотра ПП 2 передается с помощью объектива 13 на линейку чувствительных элементов ПЗС 11. затем сформированное оптическое изображение поверхности контролируемого слоя преобразуют в цифровой вид и обрабатывают оцифрованное изображение по определенному алгоритму контроля с целью выявления дефектов.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ СЛОЕВ llE NTHblX плат, содержащее стол координатного устройства для установки печатной платы, над которым под углом симметрично расположены два источника света и фотосчитывающее устройство, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности контроля, оно снабжено считывающей головкой с пневмофиксатором положения и двумя светоизолирующими перегородкаКонструктивное выполнение считывающей головки, содержащей светоиэолирующие перегородки, позволяет повысить соотношение сигнал/шум в сформирован5 ном иэображении, т.е. повысить качество контроля, а пневмофиксатор положения дает считывающей головке возможность свободно перемещаться над контролируемой поверхностью.

10 Таким образом, предлагаемое устройство позволяет решать задачу обнаружения дефектов в слоях ПП с доста гочно высокой достоверностью, требуемой для обеспечения высокой надежности изготавливаемых

15 плат, (56) Патент ФРГ М 3214269, кл. G 02 В 23/00, 1983.

Патент ФРГ М 4538909, 20 кл. G 01 N 21/32, 1985. ми, причем считывающая головка выполнена в виде полого корпуса с воздушными каналами и окнами для прохождения све25 та, а светоиэолирующие перегородки укреплены в корпусе над печатной платой между осью потока падающего света и осью потока света, воспринимаемого фотосчитывающим устройством, расстояние

30 между нижними торцами светоиэолирующих перегородок не менее эоны просмотра печатной платы.

2001538

Составитель Н.Саришвили

Редактор Т.Никольская Техред М,Моргентал Корректор Q,Êðàâöîâà

Заказ 3133

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 0

1п1

Сжатый

Ймгух

16

Тираж Подписное

НПО " Поиск" Роспатента

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

7 р 1