CN101210889A - 全像式自动光学检测***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全像式自动光学检测***，包括一扫描装置及一电子计算装置；扫描装置具有一驱动单元及一光学扫描单元，光学扫描单元受驱动单元驱动以扫描一印刷电路图样的全像；电子计算装置取得印刷电路图样的图档，将其转换为符合一预定格式的一标准资料，并控制驱动单元驱动光学扫描单元扫描印刷电路图样的全像，并转换为符合预定格式的一待测资料；接着，取得待测资料与标准资料进行比对以校准待测资料，使得待测资料与标准资料相互对齐，并将待测资料与标准资料进行比对以判断出印刷电路图样的缺陷。

Description

全像式自动光学检测***及方法

技术领域

本发明是有关于一种自动光学检测(Automated Optical Inspection；AOI)***及方法，特别是涉及一种全像式自动光学检测***及方法。

背景技术

参阅图1，现有的自动光学检测***900包括一计算机装置8及一自动光学检测装置9，其中的计算机装置8具有一操作接口81及一输入单元82；自动光学检测装置9具有一控制单元91、一驱动单元92、一输送单元93、一抽气单元94、一影像撷取单元95及一照明单元96。

参阅图1及图2，自动光学检测***900的操作方式，是开启计算机装置8的一用以控制自动光学检测装置8的操作接口81，先由操作接口81读取一电路板的原始电路文件(步骤701)，并参考操作接口81的指示以输入单元82输入控制讯号的设定值(步骤702)。

接着开始实际的检测，其检测的步骤是由使用者将一待测电路板7置于输送单元93的顶面，由控制单元91以设定好的控制讯号控制驱动单元92驱动输送单元7移动至一待测位置(步骤703)，及驱动抽气单元94抽气以使待测的电路板7定位及保持平整(步骤704)。

当待测的电路板7输送至待测位置后，控制单元91依据设定好的控制讯号点亮照明单元96以提供足够的亮度给待测电路板7，并调整影像撷取单元95的高度以清楚对焦，让影像撷取单元95在每一次移动时取得电路板7的局部影像予控制单元91(步骤705)，控制单元91再输出给计算机装置9进行影像重组及待测电路板7的缺陷的检测运算(步骤706)。

然而，现有的自动光学检测***900具有以下缺点：

1.检测时每次移动仅能撷取待测电路板7的局部影像，完成全部影像的检测相当费时。

2.检测时采取线上操作，必须用抽气单元94使待测电路板7定位及平整，又需要自动调节影像撷取单元95的高度以清楚对焦，然后尚需影像撷取单元95分区扫描待测电路板7，相关的控制程序复杂，不易操作。

3.自动光学检测装置8的成本昂贵，仅能抽检，无法进行全面的检测，且自动光学检测装置8的机构复杂、体积庞大，需要采取独立的作业流程，无法与现有的检修***搭配成一贯的作业流程。

4.缺陷的检测运算包括一对位程序及一缺陷判断程序，对位程序是使用一既有的元件数据库，检测时必须将待测资料与元件数据库的元件进行对位后才能进行后续的缺陷判断程序，运算十分繁复。

发明内容

有鉴于目前的电路板设计趋向精密化，对于品管的要求也日趋严格，然而建立一套自动光学检测***的成本过高，在无法确实进行全面检测的情况下，将使得电子成品的良率备受考验。

因此，本发明的目的，即在提供一种成本较低、全面检测缺陷以及可与现有的检修***搭配成一贯的作业流程的全像式自动光学检测***及方法。

本发明全像式自动光学检测***是对一印刷电路图样进行检测，印刷电路图样是由一图档所转换，***包括一扫描装置及一电子计算装置。

扫描装置具有一驱动单元及一光学扫描单元，驱动单元受一控制讯号控制以产生驱动力，光学扫描单元，受驱动单元驱动以扫描印刷电路图样的全像。

电子计算装置具有一输入单元、一记忆模组及一控制单元；输入模组受使用者操作而产生控制讯号；接收单元用以接收扫描装置取得的待测数据；记忆模组用以储存印刷电路图样的全像及图档。

控制单元用以自记忆模组取得图档，将其转换为符合一预定格式的一标准资料，并接收控制讯号以控制驱动单元驱动光学扫描单元扫描印刷电路图样的全像，并转换为符合预定格式的一待测资料以暂存于记忆模组；接着，自记忆模组取得待测资料与标准资料进行比对以校准待测资料，使得待测资料与标准资料相互对齐，并将待测资料与标准资料进行比对以判断出印刷电路图样的缺陷。

本发明全像式自动光学检测方法是对一印刷电路图样进行检测，印刷电路图样是由一图档所转换，方法包括下述步骤：(A)将图档转换为符合一预定格式的一标准资料；(B)扫描印刷电路图样的全像，并转换为符合预定格式的一待测资料；(C)比对待测资料与标准资料以校准待测资料使其与标准资料相互对齐；及(D)比对待测资料与标准资料以判断出印刷电路图样的缺陷。

由于本发明全像式自动光学检测***及方法采用的是分辨率高的扫描装置取得待测资料，并配合相关的自动检测步骤，不但可节省成本，更可全面检测缺陷，以及与现有的检修***搭配成一贯的作业流程，可供产业界大幅提升目前电路板制程的良率。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明：

图1是一***方块图，说明现有的自动光学检测***包括一计算机装置及一自动光学检测装置；

图2是一流程图，说明现有的自动光学检测方法；

图3是一***方块图，说明本发明的全像式自动光学检测***的较佳实施例；

图4是一***方块图，说明本发明的全像式自动光学检测***的另一较佳实施例；

图5是一流程图，说明本发明的全像式自动光学检测方法的较佳实施例；

图6是一流程图，说明图5的步骤46具有的子步骤；

图7是一流程图，说明图5的步骤47具有的子步骤。

具体实施方式

有关本发明的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的二个较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。在本发明被详细描述之前，要注意的是，在以下的说明内容中，类似的元件是以相同的编号来表示。

参阅图3，本发明的一较佳实施例中，全像式自动光学检测***100包括一扫描装置1及一电子计算装置2，全像式自动光学检测***100主要是对于一印刷电路(PCB)图样进行检测，印刷电路图样是由一图档所转换并印制在一基材，如一电路板3，图档可以是一底片档(Gerber file)，或由一具有电子元件或线路的形状、位置等描述的计算机绘图(CAD)档案；然而，必须说明的是，本发明的概念不限于硬质的电路板3，只要是具有印刷电路图样的一平面，其它的基材如：软板、胶片或薄膜也可以。

扫描装置1具有一光学扫描单元11、一驱动单元12、一上盖13及一扫描平台14；电路板3是放置在扫描平台14上，且印刷电路图样的一面是朝向光学扫描单元11，并由上盖13向下施压令电路板3定位在扫描平台14上且变得较为平整。

光学扫描单元11是受驱动单元12驱动而来对于电路板3进行全图像的扫描，而驱动单元12是受电子计算装置2传来的一控制讯号101控制其产生驱动力来驱动光学扫描单元11动作，接着由光学扫描单元11扫描电路板3的印刷电路图样以取得一全图像201并将全图像201传送给电子计算装置2。

必须说明的是，由于必须对影像作精细的辨识，扫描装置1需配合印刷电路图样的最小线宽(线距)＝x而选用在x/4至x/10或x/10以上的分辨率。

电子计算装置2具有一控制单元21、一记忆模组22、一接收单元23、一显示单元24及一输入模组25。

其中的显示单元24用以显示一操作接口241，使用者可参考操作接口241的选项或指示，由输入模组25(如：键盘)输入相关的控制参数而产生控制讯号101，控制参数是包括扫描分辨率、扫描范围及影像格式等相关设定；接收单元12用以自扫描装置1取得全图像201；记忆模组24用以储存全图像201及图档(Gerber file)。

控制单元23接收控制讯号101后，以控制讯号101控制扫描装置1开始扫描，扫描完成后，由接收单元23接收全图像201，并将其转换为一预定格式(如：ASCII码，但是不以此为限)的一待测数据暂存于记忆模组22中。

参阅图4，为了让全像式自动光学检测***100可进行多片电路板的检测工作，在另一较佳实施例中，全像式自动光学检测***100还可包括一进料装置15及一收料装置16，进料装置15是装载具有印刷电路图样的多数片电路板(图末示)，用以一接受电子计算装置2’控制，自动给予扫描装置1进行扫描以取得各电路板的待测数据；收料装置则是收集扫描装置1扫描后的所述电路板。

参阅图3及图5，本发明全像式自动光学检测方法的较佳实施例中，当使用者欲作电路板3的印刷电路图样缺陷分析时，是在操作接口241开启一已设定好控制参数的旧档案(步骤41)或者开启一新档案(步骤42)，若是开启新档案，则必须在新档案设定相关的控制参数(步骤43)。

接着，在操作接口241开启印刷电路图样的一图档(步骤44)，此时由控制单元23自记忆模组22取得图档且将其转换为一预定格式的标准资料(步骤45)，并自记忆模组22取得待测资料与标准资料并进行比对以校准待测资料(步骤46)，使得待测资料与标准资料相互对齐；接着，将待测资料与标准资料再进行比对以判断出印刷电路图样的缺陷(步骤47)。

参阅图6，说明图5的步骤46具有下述子步骤：将全图像201作影像处理并转换为符合预定格式的一待测资料(步骤461)；于待测资料以特征抽取标示出各元件或线路(步骤462)，其特征抽取可以是采用型态学(morphology)、拓朴学(topology)或颜色分析(colorimetric)的方式；以及依据标准资料将待测资料所标示特征的相对偏移量及旋转量调整待测资料(步骤463)，借此，可让待测资料与标准资料相互对齐。

其中，特征抽取是指抽取待测资料各元件或线路的特征，特征是例如：各元件的形状、长度、宽度或所在的X，Y坐标位置等，由于图档可以是一底片档(Gerber file)，而底片檔是一ASCII码的文字文件，在档案中记录有各元件的长度、宽度、颜色或所在的X，Y坐标位置等，因此只需选用各组件特定的特征即可将待测资料以与标准资料相互对齐。

参阅图7，说明图5的步骤47包括下述子步骤：将待测资料与标准资料二者重叠运算(步骤471)；以及标示出印刷电路图样未重叠的缺陷(步骤472)。

本较佳实施例中，未重叠的缺陷是包括黑缺陷(印刷电路图样的待测资料相较于标准资料缺少的部分)与白缺陷(印刷电路图样的待测资料相较于标准资料多出的部分)，重叠运算可以是待测资料与标准资料二者的一相减运算，除了用型态学运算加以分类，亦可加上边缘运算作更进一步的分类；最后将运算分类的结果输出为一缺陷分析报告(步骤473)。

归纳上述，本发明全像式自动光学检测***及方法具有下述优点：

1.由于扫描装置1是取得印刷电路图样的全部图像，检测时一次即完成全部资料的检测，相当省时。

2.检测时采取离线操作，且无须控制照明单元的照明、抽气单元的抽气、影像撷取单元高度的调节等复杂的设定程序，操作时十分便利。

3.扫描装置1的成本低，只需足够的分辨率即可进行全面的检测，且可与现有的检修***搭配成一贯的作业流程，让制程的良率提高。

4.缺陷的检测运算无须内建组件数据库，检测时直接与图档的组件进行对位，运算较为快速。

Claims (13)

1.一种全像式自动光学检测***，是对一印刷电路图样进行检测，所述印刷电路图样是由一图档所转换，所述***包括一电子计算装置，具有一输入模组，受使用者操作而产生一控制讯号，其特征在于：所述***还包括：

一扫描装置，具有：

一驱动单元，受所述控制讯号控制以产生驱动力；及

一光学扫描单元，受所述驱动单元驱动以扫描所述印刷电路图样的全像；

所述电子计算装置还具有：

一接收单元，用以接收所述扫描装置取得的待测资料；

一记忆模组，用以储存所述印刷电路图样的全像及所述图档；及

一控制单元，用以自所述记忆模组取得所述图档，将其转换为符合一预定格式的一标准资料，并接收所述控制讯号以控制所述驱动单元驱动所述光学扫描单元扫描所述印刷电路图样的全像，并转换为符合所述预定格式的一特测资料以暂存于所述记忆模组；接着，自所述记忆模组取得所述待测资料与所述标准资料进行比对以校准所述待测资料，使得所述待测资料与所述标准资料相互对齐，并将所述待测资料与所述标准资料进行比对以判断出所述印刷电路图样的缺陷。

2.如权利要求1所述的全像式自动光学检测***，其特征在于：

所述扫描装置更具有一上盖及一扫描平台，所述上盖是施压以使一印制有所述印刷电路图样的基材平整地定位在所述扫描平台上。

3.如权利要求1所述的全像式自动光学检测***，其特征在于：

所述全像式自动光学检测***更包括一进料装置及一收料装置，且所述进料装置及所述收料装置均接受所述电子计算装置控制；所述进料装置是装载具有所述印刷电路图样的多数片电路板，且受控自动给予所述扫描装置进行扫描以取得各所述电路板的待测资料，而所述收料装置是收集所述扫描装置扫描后的所述电路板。

4.如权利要求1所述的全像式自动光学检测***，其特征在于：

所述扫描装置是配合所述印刷电路图样的最小线宽(线距)＝x而选用在x/4至x/10或x/10以上的分辨率。

5.如权利要求1所述的全像式自动光学检测***，其特征在于：

所述控制单元的校准是将所述待测资料以特征抽取标示出各元件，以及依据待测资料所标示特征的相对偏移量及旋转量调整待测资料以与所述标准资料相互对齐。

6.如权利要求5所述的全像式自动光学检测***，其特征在于：

所述控制单元的特征抽取是采用型态学、拓朴学或颜色分析的方式抽取所述待测资料各元件或线路的特征。

7.如权利要求1所述的全像式自动光学检测***，其特征在于：

所述控制单元的缺陷判断是将所述待测资料与所述标准资料二者重叠运算以标示出所述印刷电路图样未重叠的缺陷

8.如权利要求7所述的全像式自动光学检测***，其特征在于：

所述未重叠的缺陷包括黑缺陷与白缺陷。

9.一种全像式自动光学检测方法，是对一印刷电路图样进行检测，所述印刷电路图样是由一图档所转换，其特征在于：所述方法包括下述步骤：

(A)将所述图档转换符合一预定格式的标准资料；

(B)扫描所述印刷电路图样的全像并转换为符合所述预定格式的一待测资料；

(C)比对所述待测资料与所述标准资料以校准所述待测资料使其与所述标准资料相互对齐；及

(D)比对所述待测资料与所述标准资料以判断出所述印刷电路图样的缺陷。

10.如权利要求9所述的全像式自动光学检测方法，其特征在于：步骤(C)包括下述子步骤：

(C-1)于所述待测资料以特征抽取标示出各元件；及

(C-2)依据待测数据所标示特征的相对偏移量及旋转量调整待测资料以与所述标准资料相互对齐。

11.如权利要求10所述的全像式自动光学检测方法，其特征在于：

特征抽取是采用型态学、拓朴学或颜色分析的方式抽取所述待测资料各元件或线路的特征。

12.如权利要求9所述的全像式自动光学检测方法，其特征在于：步骤(D)包括下述子步骤：

(D-1)将所述待测资料与所述标准资料二者重叠；及

(D-2)标示出所述印刷电路图样未重叠的缺陷。

13.如权利要求12所述的全像式自动光学检测方法，其特征在于：

所述未重叠的缺陷包括黑缺陷与白缺陷。

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