检查基本平坦平面的发光器制造技术

一种在对工件外观检查中用于照射工件的发光器装置，该发光器包括：一个照射工件一部分的发光源，其轴上发光以第一角度方向为中心并具有第一强度，其轴外发光具有第二强度；和一个观察光学系统，观察所述工件的部分并在一个角度方向范围内接收从工件反射的光，其以第二角度方向为中心，所述的角度方向范围限定所述的轴上发光；其中，所述的第一强度和第二强度可以分别调节，并且第一角度方向与第二角度方向不同。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及照射基本平坦的表面以对表面进行外观检查，更具体的是涉及照射印刷电路板以用机器对它进行外观检查。
技术介绍
现代印刷电路板通常是由多个层层叠而成的，每层的平面包括复杂图案的导电区，例如，由1-2密耳厚的铜片形成的导电区，导电区由不导电的基板区隔开。在电路板中间层中的任何一个故障都使整个电路板不能正常工作。因此，在制作过程中并且在叠层之前，需要对印刷电路板层每层上的外观、完整性和特征形状进行检查。复杂印刷电路板层的检查一般是由机器进行光学检查。印刷电路板放在机器上，成像系统的聚光光学系统对电路板局部观察，接着进行扫描。当电路板通过聚光光学系统的视场时，它被适当的发光系统照射。在现有技术的系统中，通常使用单个CCD阵列和发光器。这种传统阵列和发光器的长度通常不足以在一次通过中获得印刷电路板整个宽度上的图像。结果，除了沿基本扫描方向相对移动电路板和聚光光学系统外，为了得到整个电路板的图像，机器还必须另外地沿第二垂直方向移动电路板和聚光光学系统。结果得到复杂的图像，它由长的薄的连续条带组成，宽度约为0.5密耳，这是印刷电路板表面的不同部位顺序通过CCD阵列时顺序获得的。每个条带近似于CCD阵列的视场。接着分析获得的图像并制备一张电路板的特征图。然后，利用计算机把得到的图与存储的预定特征的图或设计原则对比，看二者是否一致。当印刷电路板不同部分暴露在光源下时，可以通过它们的反射行为来区分它们。例如，印刷电路板上的导电材料一般更多是镜面反射，而基板材料相对白光是漫射器，一般更多是漫射。因此，借助光谱反射性质的不同，有可能通过使用适当的颜色过滤镜以增强叠层和导体之间的对比度。因为对从印刷电路板上获得的图像处理取决于对不同特征反射性质的分析，所以此过程对照射电路板所用的光高度敏感。例如，电路板是由多种材料制成，每种都有不同的反射性质。另外，电路板的表面有起伏不定的外形，这可以从导体的横截面形状以及表面微观结构看出来。结果，电路板的检查特征的反射强度或亮度不但取决于材料本身的反射性质，还依赖于其表面形貌。在自动光学检查应用中，为了提供有效照射，有必要减轻形貌变化对电路板表面的影响。这样，通过使用有在较宽的立体发光角内射出光线的结构的光源，可以沿较细的线把光高度会聚。可以认为，以下专利代表了用于印刷电路板自动检查的高强度聚光照射的技术状态授权给Karasaki等人的美国专利4,421,410，授权给Chadwick等人的美国专利4,877,326，授权给Koso的美国专利4,801,810，授权给Katzir等人的美国专利5,058,982，授权给Katzir等人的美国专利5,153,668。这些专利在此都作为参考文献。在一些现有的发光器中使用了宽立体角会聚照射，电路板被检查的条带用来自三个线性发光源的光照射，这些发光源安装时基本平行于条带。采用长度与第一光源相同的圆柱透镜或椭圆柱镜子的一部分，来自第一发光源的光沿基本垂直于电路板的方向会聚到条带上。采用相似的透镜或镜子，来自第二发光源的光沿一个与电路板垂直方向成第一倾斜角的方向会聚到条带上。来自第三发光源的光类似地也会聚到条带上，方向与垂直方向成第二倾斜角。第二倾斜角与第一倾斜角大小相同，方向相反。在现有技术的一些发光器中，三个发光源的结构可产生会聚光的邻接立体角。应该注意的是，为了区分这里使用的术语，轴上发光定义为平行工件平面的反射表面沿聚光光学系统轴线方向产生镜面反射的发光。轴外发光定义为被不平行于印刷电路板平面的表面反射入聚光光学系统的发光。在现有发光器中，轴上发光从基本垂直于被照射电路板区域的方向照射电路板，而轴外发光器每个分别从轴上发光的两侧照射电路板。现有技术的宽立体角会聚发光器包括很多光学元件，为了得到宽立体邻接角的照射，必须精确定位这些光学元件。各种光源的安装也必须精确调整。并且，在受到振动和大的热交换的环境下这些安装和定位必须稳固和精确维持。另外，轴上发光和两个轴外发光区域之间的间隙或边界一般由把轴上和轴外发光会聚到电路板上的透镜和镜子的边缘确定。因此这些间隙和边界是明显的，并且一般是突出的。这使得难于确保轴上和轴外发光平滑混合，以在大角度照射范围内基本均匀照射在被照射条带的区域上。作为上述这些困难的结果，现有技术聚光发光器的机器和光学元件要求非常小的公差，并且比较昂贵。同时这些困难限制了有效照射区域的长度在15cm的范围内，这个长度经常是小于被测电路板的宽度。美国专利4,801,810示出了一个发光器，用于产生会聚光，但其设计完全不同。在此专利中，使用了包括大约半个椭圆柱的椭圆反射器照射印刷电路板的表面。椭圆的轴线与电路板的表面成一倾斜角，而此表面位于椭圆的一个焦点上，一个单独的发光源位于另一个焦点上。成像系统把电路板上的照射线成像，此照射线的角度与光源直接照射的角度大小相等(但方向相反)。此系统在电路板上产生不均匀的轴外照射线，并且不能单独调节轴上和轴外发光，因为仅使用了单一光源从所有方向照射电路板。本专利技术概述下面概述本专利技术的发光器和对印刷电路板或它的组成层的检查。这些电路板的层上包括在不导电基板上的金属图案。但是，很明显地，本专利技术能应用于很多其它类型有图案表面的自动检查，例如，艺术作品、正负底片(光掩模)、复合电路(具有适当比例)等等。为了强调本专利技术的广泛应用，这里用术语“工件”代表这些广泛的用途。当提及印刷电路板本身或其组成层时，使用术语“印刷电路板”。本专利技术一些优选实施例的一个特征是，从同一个看起来连续的光源对工件提供轴上和轴外照射，其中轴上和轴外发光的发光强度能分别调节。从另外的角度看，本专利技术的这个方面提供了会聚的轴上和轴外发光的无缝的宽角度光源。其中，轴上和轴外发光的发光强度能分别调节。现有技术的系统或者提供这种可调节的发光或者是无缝的发光。如上所述，这种无缝发光是所希望的，以避免印刷电路板图像的人为因素。轴上和轴外发光的单独调节是所希望的，以调节两个单独的发光，使发光均匀，或者用于解释被成像物体的不同反射性和粗糙度。例如，当观察光掩模时，其中黑线形成在清晰的基板上，而基板的成像是无光泽表面。当轴上发光是零以避免从这些“黑”线的镜面反射时达到最佳对比度。此时，线的反射虽然弱，但是是镜面反射。另外，印刷电路板图像的信噪比可通过相对轴上发光的强度减小轴外发光的强度得到优化。当轴外发光增强时，这会导致电路板非导电部分反射的增加和杂色的减少。本专利技术一些优选实施例的一个方面是使得轴上发光的中心与工件表面成一个倾斜角度。另外，轴外发光的角度大小在轴上发光的两侧优选基本相等。本专利技术一些优选实施例的另一个方面是提供轴上发光的中心与工件表面成一个倾斜角度。另外，此方面提供可单独调节的轴上和轴外发光。据专利技术者所知，现有技术中提供轴上发光中心与印刷电路板表面成一个倾斜角度的系统，既没有可单独调节性，也没有在轴上发光两侧相等的轴外发光角度大小。轴外发光相等角度大小导致较少的杂色，而倾斜发光使轴上和轴外发光之间没有间隙。但，这些性质组合在一个单独的发光系统中是现有技术中所不具备的。进一步讲，现有技术中的非垂直轴上发光的系统可以基本上在被照射表面上方从所有方向上进行照射(除了成像系统的方向)。本专利技术者已经确定，应该限定轴外发光的范围，至少在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在对工件外观检查中用于照射工件的发光器装置，该发光器包括：一个照射工件一部分的发光源，其轴上发光以第一角度方向为中心并具有第一强度，其轴外发光具有第二强度；和一个观察光学系统，观察所述工件的部分并在一个角度方向范围内接收从工件反 射的光，其以第二角度方向为中心，所述的角度方向范围限定所述的轴上发光；其特征在于，所述的第一强度和第二强度可以分别调节，并且第一角度方向与第二角度方向不同。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：伊加尔卡齐尔，埃亚泰克曼，伊迪吉诺萨，沙卜泰内格瑞，亚伯拉罕格罗斯，奥迪德阿尔农，
申请(专利权)人：奥宝科技有限公司，
类型：发明
国别省市：IL[以色列]