[发明专利]检测物体的方法和装置

说明书

技术领域

本发明一般地涉及在衬底和检测装置相对运动的条件下，无接触地检测在衬底上物体的方法和装置。

背景技术

当把物体安置在一衬底上，物体的几何性质和其他性质对于所得产品的性能是重要的。因而要求能够对这些性质快速和准确地进行自动检测。几何性质可以例如是体积，在衬底上的位置，直径，外廓形状，划痕，表面粗糙度等等。其他性质可以是颜色等。这些性质的自动检测难于高速和高准确度地完成。例如，在衬底上加焊膏的过程中，配送(dispensing)或其他类似方法所得到的焊膏沉积物的性质，例如体积和位置，对于后继过程步骤及最后产品是重要的。

现有技术通常基于不同的成象技术，例如二维象处理，模式识别和/或三维光学三角测量术，立体照相，莫尔方法和白光干涉量度学。

为了得到一个物体的高度信息，常常用激光三角测量术，如在US-5134 655中披露的检测焊料印刷的装置和方法那样。一个辐射源，通常是一个激光器，位于离开传感器某一侧向距离上，并从某一方向照射被检测的物体。该物体通过如折射光学系统这样一个辐射聚焦单元，成象在传感器上。最普通的三角测量照射方法用单个光斑照射，片状光照射或多条光照射三角测量术。传感器从物体被照射的方向的另一个方向对着物体，从而检测从物体反射的或再发射的辐射。因为传感器是二维的以及因为辐射源和传感器和物体基平面的位置是已知的，因此就可以从确定入射到传感器的辐射的方向来确定物体的高度。

另外，通过扫描整个物体以确定很多个高度点或高度分布，就可以确定物体的近似体积。

然而，现有技术的方法和装置存在着一些问题。人们要求把速度和灵活性结合在同一个装置中。一般讲，现有技术的方法和装置都只能用于单一的任务，另外它们常常不够快以满足现在和将来的需求。

在前面所述的US-5 134 655中，公开了一个在印刷电路板(PCB)上检测焊膏印刷的设备，这印刷电路板是一种类型的衬底，其他类型的衬底是，例如，球栅阵列(BGA)，芯片规模封装(CSP)，四方扁平封装(QFP)，倒装片等的衬底。该设备测量印刷偏差，薄膜厚度，印在PCB上的焊盘(pad)上的焊膏的印刷图形。用激光逐点照射PCB来进行高度测量。通过相对移动该装置的PCB，激光光点就扫过单一的焊膏物体。通过在互相正交的x-和y-方向扫描该物体，就得到了物体的投影，它是以x方向和y方向的分布线的形式给出的，这些分布线既显示了焊膏物体，也显示了下方的焊盘。通过这个已知的装置，丝网印刷的焊膏物体相对于此前印刷的焊盘的位置和厚度就可以确定。这个已知设备的缺点是它的有限用途。例如，它既不能进行准确的体积测量也不能进行准确的面积测量，至少不能合理地快，因为这要求在二个方向上很大数目的扫描。

另一个为了检测在PCB上焊膏印刷的解决办法是由菲力浦公司生产的设备，称作TriScan，TriScan设备用了一种先进的光学扫描系统，它包含一个20边多角形镜子，该多角形镜以高达每秒50圈的非常高的速度旋转。一激光束投射到镜子上，因而激光光点扫过物体，其速率高达每秒1000次光扫描。用先进的镜面组，物体被所述的光扫描照射，而反射光被捕捉并导向一传感器。虽然此设备使高速检测几种类型的性质成为可能，然而该设备是复杂的，并且只能完成高度分布的测量并把它作为确定其他性质的基础。限制在高度分布的测量就限制了准确度。通过非常紧密的测量分布，可以得到准确性的某种改善。然而，这要求难以达到测量的高速率。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种检测装置，以在装置和衬底之间有相对运动的条件下，检测衬底上的物体，以及用这样一种检测装置对衬底上物体进行检测的方法，而所述装置和所述方法以一种改进了的方式，把检测的准确性和多任务功能结合起来，还具有高速和低成本的优点。

该目的通过所附权利要求书中所确定的本发明的各个方面所达到。

本发明的一个方面涉及用一种检测装置，在衬底和检测装置相对运动的条件下无接触地检测在衬底上物体的一种方法。该方法包含下述步骤：

-用第一辐射装置照射至少一部分衬底，该衬底包含一个或更多的物体，使被所述第一辐射装置照射的所述一个或更多的物体中至少有一个物体成象于一个二维阵列传感器装置上，该装置具有局部(分部)可访问(寻址)的象素阵列，从而产生包含高度信息的第一个像。

-用第二辐射装置照射至少一部分衬底，衬底上包含一个或更多的物体，使被所述第二辐射装置照射的所述一个或更多的物体中至少有一个物体成象于所述传感器装置上，从而产生包含物体面积信息的第二个象。