專利名稱：發光設備、自動光學檢測系統以及檢測pcb圖案的方法
技術領域：
本發明涉及自動光學檢測(AOI)系統，具體地說，涉及包括配有多個光源的發光設備的自動光學檢測系統和檢測PCB上微小圖案的方法。
背景技術：
作為制造各種半導體集成電路芯片和微型產品這類器件，比如LCD的驅動IC、存儲器、大規模IC等的重要基礎，印制電路板(PCB)通常制成薄膜或者卷帶的形式。
上述薄膜或者卷帶式PCB包括那些形成得具有卷帶自動接合(TAB)基片的PCB和薄膜覆晶(COF)基片的PCB。在薄膜或卷帶式PCB上，通過曝光、顯影和蝕刻等制造工藝由基片生成電路圖案。因為半導體器件正在逐步減小使這些電路圖案更加精細，所以通過視覺檢測來檢測圖案缺陷更加困難。因此，在提高PCB的生產率時，確定印制的圖案是正常的還是有缺陷的非常重要。
根據這些原因，考慮到欠檢查會漏掉缺陷產品而過檢查會將合格產品誤認為劣質產品的結果是檢測PCB外觀中完全不利的因素，對用于PCB的自動光學檢測系統的需求日益增加。
通常的自動光學檢測系統依靠攝像機或者圖像傳感器進行光學檢測過程。在這個過程中，該檢測系統在精確檢測PCB的外觀時利用包括透射和/或反射光的發光設備，對其而言，為了得到缺陷檢測的準確結果，必須適當地選擇多種發光設備中的一種。
例如，在檢測薄膜或者卷帶式PCB中的COF基片時，COF基片具有象玻璃一樣的高反射性表面，如果光沿垂直于圖像傳感器的方向入射至COF基片的目標上，該光可以被傳輸至圖像傳感器。
這樣，隨著電路尺寸的縮小，當電路圖案更加精細時，即使由于在PCB上形成電路圖案的技術上的方法改變，而使得在包括平坦部位的頂面上和兩個邊緣部分即邊緣部位上有所變化，在與現有技術之方法相同的發光條件下檢測PCB時，還是會產生問題。換句話說，因為光不能在圖案的兩個邊緣面上被精確地反射且垂直地傳到圖像傳感器，所以不容易得到來自兩個邊緣的準確的圖像數據，這會導致難以得到最優的檢測條件。這樣一個不正常的現象會導致過檢查或欠檢查，當薄膜或卷帶式PCB的電路圖案向更微小尺寸發展時，圖像失真之類的因素會導致嚴重的缺陷，欠檢查會漏掉這些缺陷。
發明內容
本發明擬解決上述問題，提供一種自動光學檢測系統及其方法，其防止過檢查和欠檢查，當薄膜或卷帶式PCB的電路圖案向更微小尺寸發展時，圖像失真之類的因素會導致嚴重的缺陷，欠檢查會漏掉這些缺陷。
本發明還涉及用于自動光學檢測系統的發光設備，克服了與PCB電路圖案的表面特點和性質相關的亮度限制，且由于對整個PCB電路圖案表面上的照度相同而提高了測試的可靠性和生產率。
為了實現上述目的，本發明的一方面是提供一種檢查PCB的微小圖案的自動光學檢測系統，其包括具有多個第一和第二光源的發光設備，從第一和第二光源向PCB上照射光；從PCB上反射的光獲取PCB的圖像的圖像傳感器；以及由上述圖像確定是劣質還是合格的圖像處理設備。發光設備設置在PCB和圖像傳感器之間，照射且聚第一光源的光至PCB圖案的平坦部位，同時照射且聚第二光源的光至PCB圖案的邊緣部位。
在該方面的優選實施例中，發光設備包括單個組件中的第一和第二光源及分光器，該分光器從第一光源向PCB傳輸光，其照射所傳輸的光以將其聚至PCB圖案的平坦部位上，然后將在PCB上反射的光傳輸至圖像傳感器。發光設備還包括聚焦從第二光源發射的光的聚焦透鏡，其將光照射并聚至圖案的邊緣部位上。第二光源是可以控制的，通過自動或者手動地調節入射角以使光聚至PCB圖案的邊緣部位上。
在本發明的另一個方面中，在具有多個第一和第二光源的自動光學檢測系統中檢測PCB圖案的方法包括如下步驟從第一和第二光源照射光至PCB圖案上；對應于第一和第二光源照射的光信號，分別從PCB圖案的平坦和邊緣部位得到圖像數據；以及從得到的圖像數據確定PCB圖案是劣質還是合格。
在這個實施例中，照射步驟被構造為照射第一光源的光并將其聚在PCB圖案的平坦部位上，而照射第二光源的光并將其聚在PCB圖案的邊緣部位上。照射步驟被構造為控制第二光源，通過調節入射角以使光聚在PCB圖案的邊緣部位上。
在本發明的又一個方面中，通過圖像傳感器檢查PCB圖案的自動光學檢測系統中所包含的發光設備包括至少一個第一光源，其向PCB圖案的平坦部位發射光；分光器，其從第一光源向PCB圖案傳輸光，然后將從PCB圖案上反射的光傳輸至圖像傳感器；以及至少一個第二光源，其向PCB圖案的邊緣部位發射光。
在優選實施例中，發光設備被構造于單個組件中，且第二光源是可以控制的，以通過調節入射角使光聚在PCB圖案的邊緣部位上。它還可以包括聚焦從第二光源發射的光的聚焦透鏡。
因此，在檢測具有反射性表面的PCB圖案時，通過使用第二光源，本發明的自動光學檢測系統能夠得到PCB圖案邊緣部位的正確圖像數據，這是只使用第一光源不能得到的。
附圖是為了能進一步理解本發明而提供的，并且被納入本說明書中構成本說明書的一部分。這些附圖示出了本發明的示例性實施例，并與本說明書一起用來說明本發明的原理。附圖中圖1是圖示按照本發明的發光設備的構造的立體圖；圖2是圖示包括圖1所示發光設備的自動光學檢測系統結構的剖視圖；圖3是顯示本發明實施例所檢測的PCB圖案的圖；圖4A和4B是比較地顯示圖3所示PCB圖案上特定檢測位置的圖像數據的亮度和均勻性的圖表；圖5是安排包括本發明發光設備的自動光學檢測系統所進行的一系列過程的流程圖。
具體實施例方式
下面將參照附圖對本發明的優選實施例進行更加詳細的描述。但是，本發明能以不同方式實施，不應理解為受此處說明的實施例所限。相反，提供這些實施例的目的是使本公開詳盡完整，并能夠將本發明的范圍完整地介紹給本領域的技術人員。在說明書全文中，相同的附圖標記表示相同的元件。
圖1是圖示按照本發明的發光設備的構造的立體圖。
參照圖1，發光設備110包括多個第一和第二光源112和116以及分光器114，可以應用于查找PCB上電路圖案缺陷的自動光學檢測系統100。而且，發光設備110配有單個組件，在其中安裝第一和第二光源112和116。第一和第二光源112和116都可以是單個或多個。
在發光設備110中，光從第一光源112發射出來，接著由分光器114照射出去。來自分光器114的光照亮PCB表面，聚在圖案104的平坦部位上。在此過程中，照射在PCB表面上的光垂直反射到分光器114，并且折向照射側。而且反射的光通過分光器114，進入圖像傳感器102，從而將圖案104的平坦部位的圖像傳輸至圖像傳感器102。
另外，在發光設備110中，光從第二光源116發射出來，照射在PCB表面上，且聚在圖案104的邊緣部位上。在此過程中，按光的入射角自動或者手動地調節第二光源116，以使光聚在圖案104的邊緣部位上。這樣，來自第二光源116的光照射至PCB表面上，且聚在圖案104的邊緣部位上，從而將圖案104的邊緣部位的圖像傳輸至圖像傳感器102。
如上所述，在獲得圖像數據以檢測PCB表面的圖案外觀時，從分離的光源即第一和第二光源112和116發射出兩路光，發光設備110通過這兩路光來獨立照射PCB圖案104的平坦部位和邊緣部位。實際上，因為光的特性，即，從第一和第二光源發出的光在平坦和邊緣部位之間的邊界區上會重疊，光照射區很難明顯地分開。但是，應該理解，為了便于描述，通過將照射區分成平坦和邊緣部位來解釋本發明的實施例。
圖2是圖示包括圖1所示發光設備的自動光學檢測系統結構的剖視圖。
參照圖2，自動光學檢測系統100包括發光設備110，其與圖像處理設備120相連。
發光設備110設置在PCB圖案104和圖像傳感器102之間，如圖1所示，通過第一光源112照射光并將其聚在圖案104的平坦部位b上，還通過第二光源116照射光并將其聚在邊緣部位c-b(這表示從圖案的整個表面減去部位b后的部位)上。平坦部位b對應于暴露在第一光源112下的圖像區域，而邊緣部位c-b，其是寬度為a的PCB區域上除去平坦部位b之外的部位，對應于暴露在第二光源116下的圖像區域。因此，通過第一和第二光源112和116得到圖像數據，對應于圖像區域c的平坦部位b和邊緣部位c-b。
詳細地講，發光設備110在單個組件中配有多個第一和第二光源112和116。分光器114接收從第一光源112發射的光，并將該光應用于PCB圖案104以照射PCB圖案104的平坦部位b。分光器114還將在PCB圖案104上反射的光傳輸至圖像傳感器102。發光設備110還包括聚焦透鏡118，其聚焦并輸出從第二光源116發射的光以照射PCB圖案104的邊緣部位c-b。在此過程中，通過自動或手動地調節光的入射角，由控制單元(比如圖像處理設備)控制第二光源以使光聚在邊緣部位上。
以典型的計算機系統或者可編程邏輯控制器的方式提供圖像處理設備120，為自動光學檢測控制并處理一般的操作。在本發明實施例中，圖像處理設備120根據從圖像傳感器102接收的圖像來確定PCB圖案104是合格還是劣質。
眾所周知，現有發光設備(未圖示)用來自第一或第二光源的光照射。并且，從分光器垂直入射至測試目標上的光又通過分光器被傳輸至圖像傳感器，以得到PCB圖案象玻璃一樣的反射性表面的圖像數據。但是，這只能得到僅被單個光源所限區的圖像數據。并且，如圖2所示，需要通過使用第一和第二光源112和116得到對應區的圖像數據以進行實際的圖案檢測。
因此，本發明提供了這樣的優點在檢測具有象玻璃一樣的反射性表面的PCB圖案時，同時使用第二光源116以及第一光源112，能得到邊緣部位的圖像數據，這是在現有技術中只通過第一光源112不能得到的。
當使用本發明檢測PCB圖案時，第二光源的發射角是可以調節的，以通過第二光源116輸出的光的合適入射角，從PCB圖案得到邊緣部位的高亮度和最優圖像數據。本領域的技術人員很容易理解的是，在設計時，最優安裝第二光源116以設定光的最有效入射角。
結果是，自動光學檢測系統100使用第二光源116加上第一光源112來檢測PCB圖案104的反射性表面，所以，通過得到邊緣部位的正確圖像數據，其是在只使用第一光源112時不能獲得的，可以準確地檢測PCB圖案104。只通過第一和第二光源之一，自動光學檢測系統100還可以檢測其他種類的PCB(比如TAB基片)。
圖3是顯示本發明實施例所檢測的PCB圖案的圖，圖4A和圖4B是比較地顯示圖3所示PCB圖案上特定檢測位置的圖像數據的亮度和均勻性的圖表。
針對圖3中所標注特定檢測位置130的圖像數據的亮度和均勻性，圖4A和4B分別顯示了現有技術只使用第一光源得到的曲線132和本發明所得到的曲線134。
在圖4A所示現有技術的曲線132中，亮度均勻性是不規則地處于水平線200和250之間，且亮度處于水平線200之下的最低值附近。相對地，圖4B所示本發明的曲線134顯示亮度均勻性非常規則地位于水平線240和250之間，且亮度幾乎高于水平線240。
對現有技術的和本發明的曲線132和134進行對比可以看出，發光設備110比現有技術有效約30％。
接下來，圖5是安排包括本發明發光設備的自動光學檢測系統進行的一系列過程的流程圖。這個過程是圖像處理設備120執行的程序，該程序存儲在圖像處理設備120的存儲器(未圖示)中。
參照圖5，在步驟S150中，通過第一和第二光源112和116，將光照射在PCB圖案104上。在此過程中，第一光源112將光聚在PCB圖案104的平坦部位b上，同時，第二光源116將光聚在PCB圖案104的邊緣部位c-b上。此外，圖像處理設備120調節光的入射角，以使第二光源116照射光并將其聚在邊緣部位上。
在步驟S152中，對應于第一和第二光源112和116照射的光信號，得到PCB圖案104的平坦和邊緣部位的圖像數據。接著，在步驟S154中，由得到的圖像數據確定PCB圖案104是處于合格還是劣質狀況。
另一方面，在薄膜或者卷帶式PCB中有TAB和COF基片。這兩種類型的基片在表面性質上是不同的。
首先，因為TAB基片的形狀具有多個漫反射面，該漫反射面上形成有多個表面角，這些表面角基本上對應于按多個角度入射的光，所以，需要由多個角度照射光的光源。然而，如前所述，COF基片包含象玻璃一樣的反射性表面，所以，需要將發光設備(比如使用分光器的發光設備)設置得讓用于檢測的入射光垂直于圖像傳感器。但是，存在一個問題，那就是，這種發光設備不能得到圖案特定部位的正確的圖像數據。
特別地，在檢測薄膜或者卷帶式PCB中的COF基片時，COF基片具有象玻璃一樣的高反射性表面，如果光沿垂直于圖像傳感器的方向入射到COF基片的目標上，該光可以被傳輸至圖像傳感器。因此，隨著電路尺寸的縮小，當電路圖案更加精細時，因為兩個邊緣的成像光不能夠以不同于平坦部位的成像光通過圖像傳感器，即使由于在PCB上形成電路圖案的技術上的方法改變，而使得在包括平坦部位的頂面上和兩個邊緣部分即邊緣部位上有所變化，在與現有技術相同的發光條件下檢測PCB還是會產生問題。這樣，不容易得到兩個邊緣的正確的圖像數據，導致難以得到最優的檢測條件。
相應地，本發明提供這樣的技術特征發光設備使用用于光照射的分光器，當光源直接照射光至該發光設備中的分光器時，本發明減少具有象玻璃一樣的反射性表面的基片上圖案的兩個邊緣的圖像損失，并相應于光損失提高通過圖像傳感器的光的總照度，使得在對變得越來越精細的薄膜或者卷帶式PCB圖案進行檢測時能得到最優圖像。
如上所述，在光學檢測TAB或者COF基片時，發光設備提高了從第一和第二光源發射出的光的亮度和亮度均勻性。并且，可以調節第二光源的光在測試目標上的入射角，這有利于得到PCB圖案的最佳圖像數據。
此外，通過第一和第二光源獲得的PCB圖案的平坦和邊緣部位的圖像數據，上述包括發光設備的自動光學檢測系統能夠從該數據檢測PCB圖案，這能夠得到準確的檢測并防止欠檢查和過檢查。
而且，因為在單個組件中構造了用于表面外觀彼此不同的兩種基片的發光設備，就可以對各種各樣的TAB和COF基片進行光學檢測而不需要更換發光設備，即只是簡單地使用了一個發光設備單元，這為操作該系統的操作員提供了便利。
雖然本發明是結合附圖所示的本發明實施例介紹的，但它并不受其限制。對于本領域的技術人員來說顯而易見的是，可對其進行各種替換、修改和改變而不脫離本發明的范圍和精神。
權利要求
1.一種檢查PCB上微小圖案的自動光學檢測系統，包括發光設備，其具有多個第一和第二光源，從第一和第二光源照射光至PCB上；圖像傳感器，從PCB上反射的光得到PCB圖案的圖像；以及圖像處理設備，從上述圖像確定劣質或合格，其中，發光設備設置在PCB和圖像傳感器之間，照射并聚第一光源的光至PCB圖案的平坦部位上，而照射并聚第二光源的光至PCB圖案的邊緣部位上。
2.如權利要求1所述的自動光學檢測系統，其中，發光設備包括單個組件中的第一和第二光源。
3.如權利要求1和2之一所述的自動光學檢測系統，其中，發光設備還包括分光器，其從第一光源向PCB傳輸光，照射所傳輸的光以將其聚在PCB圖案的平坦部位上，且將在PCB圖案上反射的光傳輸至圖像傳感器。
4.如權利要求3所述的自動光學檢測系統，其中，發光設備還包括聚焦透鏡，其聚焦從第二光源發射的光，照射該聚焦的光以將其聚在PCB圖案的邊緣部位上。
5.如權利要求1所述的自動光學檢測系統，其中，第二光源是可以控制的，以通過調節入射角使光聚在PCB圖案的邊緣部位上。
6.一種在具有多個第一和第二光源的自動光學檢測系統中檢測PCB圖案的方法，該方法包括以下步驟從第一和第二光源照射光至PCB圖案上；對應于第一和第二光源照射的光信號，分別從PCB圖案的平坦和邊緣部位得到圖像數據；以及從得到的圖像數據確定PCB圖案是劣質還是合格。
7.如權利要求6所述的檢測PCB圖案的方法，其中，照射步驟被構造為照射并聚第一光源的光至PCB圖案的平坦部位，而照射并聚第二光源的光至PCB圖案的邊緣部位。
8.如權利要求6和7之一所述的檢測PCB圖案的方法，其中，照射步驟被構造為控制第二光源，通過調節入射角使光聚在PCB圖案的邊緣部位上。
9.一種通過圖像傳感器檢查PCB圖案的自動光學檢測系統中所包含的發光設備，包括至少一個第一光源，發射光至PCB圖案的平坦部位；分光器，從第一光源傳輸光至PCB圖案，且傳輸從PCB圖案反射的光至圖像傳感器；以及至少一個第二光源，發射光至PCB圖案的邊緣部位。
10.如權利要求9所述的發光設備，其還包括用于聚焦從第二光源發射的光的聚焦透鏡。
11.如權利要求9和10之一所述的發光設備，其中，發光設備構造在單個組件中。
12.如權利要求9和10之一所述的發光設備，其中，第二光源是可以控制的，以通過調節入射角使光聚在PCB圖案的邊緣部位上。
全文摘要
本發明公開的是一種發光設備、一種包括該發光設備的自動光學檢測系統和檢測PCB圖案的方法。發光設備包括至少一個第一光源，其向PCB圖案的平坦部位發射光；分光器，其從第一光源向PCB傳輸光且從PCB向圖像傳感器傳輸反射光；至少一個第二光源，其向PCB圖案的邊緣部位發射光；以及聚焦透鏡，其聚焦來自第二光源的光并輸出所聚焦的光。本發明提高了從精細圖案獲得圖像時光的亮度和均勻性。使用第一和第二光源得到PCB圖案的平坦和邊緣部位的圖像數據，從得到的圖像數據檢測PCB圖案，可以提高檢測準確性并防止欠檢查和過檢查。并且，通過統一用于具有不同表面圖案的PCB的發光設備，不需要更換發光設備就能進行光學檢測。
文檔編號G01N21/88GK1715890SQ20051008013
公開日2006年1月4日 申請日期2005年6月30日 優先權日2004年6月30日
發明者崔鉉鎬 申請人:Aju高技術公司
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
