Устройство для контроля слоев печатных плат

РЕТЕН С ПАТЕЕ 1 ТУ Комитет Российской Федерации по патентам и тоттарным знака ПИСАНИЕ И(71) Институт точной механики и вычислительнойтехники им.САлебедева АН СССР(73) Институт точной механики и вычислительнойтехники им.САЛебедева(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ СЛОЕВПЕЧАТНЫХ ПЛАТ(5 Ц 5 НО 5 К 1 18 ЯВОЧНЫ ЯВтеитнО тетнитесиБИБЛИОТЕН раже ил происходит и рассеянном внутри подложки свете. Узел формирования иэображения содержит фо 1 осчитывающее устройство, в которое введена считыо,ющая головка со светонепроницаемыми перегородка и, позволя ощими избежать нежела - тельных эффектов, понижающих соотношение сигнал/шум, в изображении, кроме того, считываюьцая головка выполнена с пневмофиксатором положенип позволяющим ей перемещатьсг. на воэдуш - ной подушке на минимальном расстоянии от контрогируемой поверхности. 2 ил.35 наиболее темные участки подложки могутбыть восприняты как остатки проводящегослоя.Известно устройство для контроля слоев ПП, выбранное в качестве прототипа, содержащее стол координатного устройствадля установки ПП. над которым под угломсимметрично расположены два источникасвета, и фотосчитывающее устройство,Формирование изображения в данной конструкции осуществляется при использовании света рассеянного внутри подложки. Вэтой схеме можно формировать иэображения верхнего слоя для двусторонних печатных плат, причем качество поверхности 50непрозрачного металлического покрытия неоказывает влияния на качество формируемого изображения,Недостатками данной конструкции использующей рассеянный внутри подложки 55свет для формирования изображения, являюется то, что часть подающего света, отражаясь от поверхности просмотра, повышает наиэображении 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, работаю.цие на подобных схемах построения изображения, не дают хороших реэультатое 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 влиятьоптические характеристики подложки. Так,5 10 15 20 25 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 света, и фотосчитывающее устройство, введена считывающая головка с пневмофиксаторомположения 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 ивоспринимаемого фотосчитывающим устройством, а расстояние между их нижнимиторцамизоне просмотра ППСущность 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 конденсор 200153851015 20 25 30 3 Г 10 45 50 ной системы имеет дифрагирующий характер, то часть подающего света попадает на область просмотра, отражается от поверхности и попадает на фотопГ,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 считьодкщая головка при контроле перемещается ндд поверхностью объекта контроля, то между светоизолирующими перегородками и поверхностью контроля должен быть выдержан минимальный воздушный зазор для повышения соотношения сигнал/шум, Ко:- структивно этот зазор образуется с помощью пнеомофиксатора положения считывающей головки, который позволяет за счет давления воздуха держать считывающую головку нд фиксированнол минимальном расстоянии (50 мкм) от поверхности контроля, кроло того, выходящий сжатый воздух освобождает зону просмотра от возможньх механических загрязнений,На фиг,1 изображено устройство дгя контроля слоео ГПП, вид спереди (разрез); на фиг,2 - то же, оид сбоку.Устройство для контроля слоев ПП содержи стол 1 координа ного устройс оа, нд который устанооленд конгролируемая печатная плата ,ПП) 2, над ней пад углом симметрично расположены два источника 3 света с конденсорной линзой 4, В качестве источника 3 света используют осльфрамгдлогенные лампы по 250 Вт кдждая с г:ардболическими отражателями 5, ус госвленнье на расстоянии от освещаемой поверхности, Над контролируемыл участком ПП 2 устаноолена считываощдя головка, оьголненндя в виде полого корпуса б, с ооздуш:ыми каналами 7 и окнами 8 для прохождения света, Внутри корпуса 6 укреплены свето- изолирующие перегородки 9, которые своими нижними торцами установлены пс краям эоны просмотра 10 ПП 2, фотосчитыодющее устройство, традиционное для автоматизированных сисем оидеоконтроля, содерхот линейку чувствительных элементов ПЗС 11, линейную оидеокамеру 12 и обьектио 13 видеокамеры. Считывающая головка с укрепленными о ней состоизолирующими перегородками 9 нд воздушной подушке перемещаЕтся относительно контролируемой поверхности. Воздушная подушка образуется 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 - нд корпусе б считывающей головки, штуцер 16 для подсоединения воздуховода 14.Стол 1 координатного устройства обеспе ивает двухкоординатное перемещение контролируемого слоя, необходимое для просмотра всей его рабочей поверхности. Светоизолирующие перегородки 9 служат для устранения следующего нежелательного эффекта; ость падающего от источника 3 света, сфокусированного конденсорной линзой 4 света попадает на область просмотра 10, отражается от поверхности и попадает через объектив 13 видеокамеры на лиейку чувствительных элелетов ПЗС 11, повышал на изображении уровень темного поля, т,е. приводит к снижению соотношения с.наг/шум в сформированном иэображенил, а соетоизслирующие перегородки 9 препятствуют попаданию потока света от источника 3 на контролируемый участок и тем самым повышают достоверность контроля,Поскольку счиывающая головка свето- изолирующими перегородками 9 при контроле еремещдется по поверхности объекта котрол, то менкду соетоизолирующили перегородками 9 и поверхностью ПГ 1 2 должен быгь водержанекоторый зазор, величина котсрсгс го возможности устанавлиоается минима.ьной (50 мкм) для повышения соотнокения си нал/шум, Конструктивно такой зазор образован зд счет использования воздушной подушки, создаваемой подачей сжатого воздуха по всздуховоду 14 и равномерно рдспределяемсо воздушными каналами 7, Одновременно подаоаемьй сжатый есздух освобождает поверхность контроля от механических загрязнений, Охлаждение считываощей головки источника 3 света осуществляется с помощью оентиляторов,мехэнически рдзвяэдных с видеокамерой 12 и счтаодощей головкой.Устройство для контроля слоев печатных плэт работает следующим образом.Нд стол 1 координатного устройства устанаолиоаот контролируемую ПП 2, Считыодющу;о головку с источниками 3 света и фотсс итыоаощим устройством устанавливают ндд контролируемым участком. Включдют источники 3 света,Просмотр всей контролируемой поверхссти 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 ПЕЧЛТНЫХ плдт, 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 сформирован ном иэображении, т.е, повысить качествоконтроля, 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. 6 02 В 23/00, 1983.Патент ФРГ М 4538909,20 кл, б 01 Г 4 21/32, 1985. ми, причем считывающая головка выполнена в виде полого корпуса с воздушными каналами и окнами для прохождения све та, а светоиэолирующие перегородки укреплены о корпусе над печатной платой между осью потока падающего света и осью потока света, воспринимаемого фото- считывающим устройством, расстояние 30 между нижними торцами светоиэолирующих перегородок не менее эоны просмотра печатной платы.2001538 щыи Корректор О,Кравцова Заказ 3133 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 1 Составитель Н,Саришвиактор Т.Никольскад Техред М,Моргентал Тираж Подписно НПО " Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 7р 1