[发明专利]电子组装的图象检验系统

说明书

本申请要求1996年10月9日注册的申请号为No．60／028，451的美国临时申请的优先权。

本发明涉及电子元器件的自动的组装和质量保证机构，特别涉及，评价组件是否按要求组装的装置。

电子元器件和组装件的不断小型化和降低成本的市场压力使这些装置的组装成为一种精密自动多步骤的过程。大多数装置成功地使用表面安装技术(“SMT”)成批安装，甚至于，在至少一块印刷电路板上以“组装线的方式”精确放置和焊接上百个组件。

印刷电路板在作业线上沿输送带通过进行组装各步骤的一系列台站连续运行。一般，空的板进入焊药供给系统，它将未固化的焊膏放在电路板上要焊接连接的部分处。然后板进入一个或多个元器件出射器台，它们把组件放置到板上。然后板经过固化焊膏的炉。冷却后，板便可测试和进行其它出厂步骤完成后包装运输。

在每个步骤有发生造成有缺陷的板的故障的可能性。一些可能的印刷电路板组装缺陷包括：在点线上的开焊和短路等的电路板毛病；布置毛病，其中遗漏组件，类型错误，方向不正确，没对准等；量和位置上焊接的毛病，会造成在固化时焊料收缩引起的连线焊接桥和组件的损坏形成；和其它毛病，如机械误操作引起的损坏。

在新组装印刷电路板上是否存在毛病的测试的在先程序和装置有各种缺点。

由人测试和检验是耗费大的，慢的，不准确程度高。由人测试者使用的装置一般重，体积大，不容易移动。为了准确定位故障位置，电子电路测试有慢和大量重复的缺点，常不能找出最普通的制造毛病。

为了尽量减小在已有毛病的板上的连续工作，制造者常在组装时在几个阶段进行测试。然而，自动测试装置的特定部分通常用于测试特定类型的板、特定缺陷、和／或仅在组装的特定点上。因此，需要几个不同测试装置。

目前的以自动的图象，或其它电磁辐射为基础的检测系统有相似缺点。X射线为基础的系统适合于扫描金属缺陷，如故障跟踪和表面下的缺陷。然而，高分辨率的X检验是昂贵的，费时间的，可能危及附近的操作人员。

在其它系统中，灯或发光二极管(LED)产生的光从被检验的表面反射到一台或多台摄像机。如Takahashi的美国专利5，59，559所述，一些需要使用在不同光状态下获得的两个图象。可使用其它各种数字和摸拟信号分析方法，确定图象可探测缺陷。例如，在相应于两个终端引线间的开裂的图象信号的单色强度对比测量上，做出分析。

这些系统分辨率较低，因此慢。如果要彻底检验，系统必须逐渐对连续扫描板的部分改变焦距。另外，在邻近的部分具有相似强度时单色强度比较容易不准确。3”x5”的常用板，如标准PCI SVGA图象适配器插件电路板的彻底检验约需1分20秒。

大多数在先系统需要用约0．001”数量级对电路板和摄像机极精确定位。必须使板和摄像机抗振。在先方案需要用石板或其它重材料制的大型平台，和精确的抗振的板操纵机构和摄像机支撑机构。大多数现有系统的重量大于450公斤。这些要求增加系统成本并降低系统的可移动性。

因此，希望具有一种经济的自动检测系统，它可快速测定最常制造缺陷的存在，自动确定某个具体的板是否可通过返修修复合适，并有效地将这些缺陷通报返修台；它在时间上保持跟踪缺陷，鉴别组装系统的问题；它可快速容易地移动到组装线中的不同点，或完全移动出组装线进行手动测试。

本发明是为减少成本，提高自动组装系统的生产率和效率而产生的。

本发明的目的是：改善在电子元器件组装的检验和测试中的缺陷检测；高效地直接修理；允许在时间上监察检验板的质量，提高自动组装机构的生产率；使检验装置在组装线上的各点，和离开组装线上手动测试是具有可移动性的。

上述这些目标及其它有价值的目标是通过安装在可移动低精确度SMT型分配台中的自动、高分辨率、数字图象检验系统实现的。系统鉴别检验的印刷电路板，并可见地定位在其上的可测定的缺陷。缺陷的类型和位置自动地与返修／修理台可利用的数据库中的板相关联，能够实现组装产品的历史和状态的统计监视。

图1是与表面贴装技术组装线结合的插装板检验系统的流程框图；

图2是本发明检验系统数据流程框图；

图3是具有板输送带的本发明检验台第一实施例示意透视图；

图4是具有人工装板抽屉的本发明检验台另一实施例示意透视图；

图5是抽屉上人工板定位机构透视图；

图6是板固定长方形墩透视图；

图7是沿线7-7取的在位电路板的剖视图；

图8是沿线8-8取的在位电路板的剖视图。