Устройство для контроля печатных плат

 

Изобретение относится к оптическим устройствам для автоматизированного контроля дефектов поверхности в областях техники , где необходимо исследование микрообъектов . Оно позволяет производить контроль дефектов печатных плат путем сравнения с платой-эталоном. Устройство содержит осветитель прямого и косого освещения , световод, диафрагму, конденсатор, координатный стол, объектив, ПЗС-линейку. Конденсатор и зеркало выполнены в виде идентичных параболоцилиндрических отражателей Образующие их поверхностей параллельны ПЗС-линейке. Фокусы парабол совмещены с источником света, с плоскостью предметов объектива. Объектив установлен против осветителя наклонно к поверхности координатного стола. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (1)) (з))я G 01 N 21/88

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4761007/25 (22) 21.11.89 (46) 23.11.91. Бюл. № 43 (72) B.Н.Иванов и В,А.Юшкевич (53) 535.24(088.8) (56) Патент ClllA № 4421410, кл. 6 01 В 11/00, 1983.

Хара Я. Автоматизация визуального контроля топологических рисунков печатных плат, — Дэнси цусин гаккай ромбун си, 1984, т.67, ¹ 5, с. 435-442. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПЕЧАТХ г)ЛД (57) Изобретение относится к оптическим устройствам для автоматизированного конИзобретение относится к оптическим системам для автоматизированного контроля дефектов поверхности и может быть использовано, в частности, в производстве печатных плат, а также в других областях техники, где необходимо исследование поверхности микрообъектов.

Целью изобретения является улучшение энергетических характеристик устройства, например повышение КПД, при одновременном упрощении конструкции.

На фиг.1 изображено устройство для контроля печатных плат, на фиг,2 — оптическая схема устройства.

Устройство содержит осветитель, включающий протяженный источник 1 света, конденсор 2, . диафрагму 3 с двумя прямоугольными отверстиями и, двухзеркальный световод 4, параболоцилиндрический отратроля дефектов поверхности в областях техники, где необходимо исследование микрообъектов. Оно позволяет производить контроль дефектов печатных плат путем сравнения с платой-эталоном. Устройство содержит осветитель прямого и косого освещения, световод, диафрагму, конденсатор, координатный стол, объектив, ПЗС-линейку.

Конденсатор и зеркало выполнены в виде идентичных параболоцилиндрических отражателей. Образующие их поверхностей параллельны ПЗС-линейке. Фокусы парабол совмещены с источником света, с плоскостью предметов объектива. Объектив установлен против осветителя наклонно к поверхности координатного стола. 2 ил. жатель 5 с прямоугольным отверстием, координатный стол 6, объектив 7 и ПЗС-линейку 8. 0

Устройство работает следующим обра- К эом. Cd

В направлении сканирования коорди- ф натного стола источник 1 света с помощью конденсатора 2 изображается в бесконечность. Отраженный от поверхности параболы свет направляется через диафрагму 3 и световод 4 на отражатель 5. Отраженный от Ф поверхности отражателя 5 свет собирается на объекте, установленном на координатном столе 6, в плоскости предметов объектива 7. Одновременно отражатель 5 проецирует изображение источника 1 света иэ бесконечности в свою фокальную плоскость, совмещенную с плоскостью предметов объектива 7. Отраженный от поверхности

1б93493

20

30 динэтнага стала, 35

55 обьекта свет проходит через отверстие в отражателе 5 и собирается обьективом 7 на поверхности ПЗС-линейки 8. Одновременно объектив 7 проецирует изображение поверхности предмета в плоскость

ПЗС-линейки 8. Если отверстие диафрагмы

3 расположено в центре, то на отражатель 5 попадают лучи, соответствующие углу наклона обьектива 7 к поверхности контролируемого предмета. После отражения от поверхности отражателя 5 свет идет под углом о к нормали поверхности контролируемого обьекта, равном углу наклона объектива к нормали этой поверхности, т.е. имеет место прямое освещение поверхности предмета. Если центральная часть за-. крыта, т.е. два отверстия диафрагмы 3 расположены в периферийной части осветителя, то на отражатель 5 падают лучи, имеющие после отражателя 5 углы наклона к нормали контролируемой поверхности, отличные от угла наклона к нормали этой поверхности объектива 7, т.е. имеет место косое освещение поверхности предмета.

Для получения смешанного освещения диафрагма выводится из хода лучей, В направлении фотоэлектрического сканирования свет от источника 1 нап равляется канденсорам 2 через диафрагму 3 в световод 4. Прошедший через диафрагму 3 свет. после многократного отражения на зеркалах световода 4 направляется нэ поверхность отражателя 5. После отражения от плоской поверхности отражателя 5 свет попадает на поверхность контролируемого предмета, установленного нэ координатном столе 6. Отраженный от предмета свет проходит через отверстие в отражателе 5 и направляется в объектив 7. Объектив 7:обирает отраженный от поверхности обьекта свет и направляет его на поверхность ПЗСлинейки 8, Одновременна объектив 7 строит изображение поверхности предмета в плоскости ПЗС-линейки 8. В результате сложения двух ортогональных составляющих светового потока, прошедшего через осветитель, на поверхности объекта формируется изображение источника 1 в виде светящейся полосы, ориентированной вдоль ПЗС-линейки, с высокой равномерностью освещенности по всей длине.

Максимальная освещенность в плоскости предметов объектива 7 достигается, Ког-. да угол наклона а объектива к нормали контролируемой поверхности равен его апертурному углу, Это вьл екает из следующих соображений. Выходная апертура осветителя прямого освещения и входная апертура объектива 7 должны быть сагласованы, кроме того, для получения прямоугольного освещения необходимо, чтобы центральная часть светового пучка (фиг.1) после отражения от поверхности отражателя 5 и поверхности предмета попадала. в отверстие отражателя 5, а затем в объектив

7. Укаэанные условия обеспечиваются только в том случае, если угол между оптической осью осветителя и нормалью к поверхности координатного. стала равен апертурному углу объектива.

При малых значениях этого угла часть света срезается отверстием параболоцилиндрическаго отражателя. При больших углах будет нерезким изображение на краях поля зрения объектива. Кроме того, в этом случае появляется тень ат проводников печатной платы, имеющих рельеф поверхности. Поэтому оптимальным с точки зрения максимальной освещенности и резкости иэображения является угол а, равный апертурному углу объектива.

Считывание информации с поверхности контролируемого объекта осуществляется за счет перемещения координатного стола и фотоэлектрического сканирования с помощью ПЗС-линейки.

Изменение шага при сканировании осуществляется перемещением каретки коорУстройство имеет следующие характеристики; увеличение абьектива 0,2 — 4, линейное поле зрения 120-27 мм, размер зэсвечивэемо о поля в плоскости предметов 2х120 мм, неравномерность освещенности в плоскости предметов 5%, КПД осветителя 10%, чта в 2 раза больше по сравнению с известными. Кроме того, устройство имеет более простую конструкцию, так .как из его осветителя исключены двэ источника света и два световода, упрощенс устройство переключения способов освещения.

Формула изобретения

Устройстводля контроля печатных плат, содержащее осветитель прямого и косого освещения, включающий источник света. конденсор, светавод, диафрагму и зеркало, а также координатный стол с. держателем образцов, объектив, плоскость предметов которого совмещена с держателем образцов, и ПЗС-линейку, установленную в плоскости изображения объектива, о т л и ч а ю щ е.е с я тем, что, с целью улучшения энергетических характеристик при одновременном упра цении конструкции устройства, конденсор и зеркало выполнены в виде идентичных пэраболоцилиндрических отражателей, yc:1693493 тановленных так, что образующие цилиндрических поверхностей параллельны ПЗСлинейке, фокус одного из параболических отражателей совмещен с источником света, а второго параболического отражателя — с держателем образца, причем во втором отражателе в месте пересечения его поверхности с оптической осью объектива выполнено отверстие, световод выполнен в виде двух плоских зеркал, установленных между отражателями, диафрагма выполнена в виде непрозрачного экрана с двумя прямоугольными окнами, параллельными

5 образующей отражателей, установленного после конденсора внутри световода с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном к образующим, а осветитель и объектив установлены под углом к

10 нормали поверхности координатного стола, равным апертурному углу объектива.

1693493

Fg

l1 г г

Составитель С.Голубев

Техред M.Moðråíòàë Корректор М.Кучерявая

Редактор В.Петраш

Производс не на-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород., ул,Гагарина, 101

Заказ 4073 . Тираж Подписное

ВНИИПИ Госудлрственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС ССР

1>3035, Москва, Ж-35, Раушская ваб., 4/5