DE3150954C2 - Vorrichtung zur Vermessung von Leiterbahnen auf gedruckten Leiterplatten - Google Patents

Vorrichtung zur Vermessung von Leiterbahnen auf gedruckten Leiterplatten

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DE3150954C2 DE19813150954 DE3150954A DE3150954C2 DE 3150954 C2 DE3150954 C2 DE 3150954C2 DE 19813150954 DE19813150954 DE 19813150954 DE 3150954 A DE3150954 A DE 3150954A DE 3150954 C2 DE3150954 C2 DE 3150954C2
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Gottfried Prof. Dr. Dipl.-Phys. 7501 Marxzell Winkler
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    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
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    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur 3D-Messung für Leiterbahnen auf gedruckten Schaltungen, bei dem durch eine erste Lichtquelle die horizontale Deckfläche der Leiterbahn ausgeleuchtet, die von einem optischen Sensor unter dem Reflexionswinkel betrachtet wird, während eine zweite Lichtquelle die vertikalen Seitenflächen der Leiterbahnen anstrahlt, deren Licht diffus auf den optischen Sensor reflektiert wird. Horizontale und vertikale Flächen der Leiterbahnen sind am optischen Sensor durch ihre Helligkeit unterscheidbar und können getrennt vermessen werden.

Description

dadurch gekennzeichnet.
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daß zur zusätzlicher. Messung der Höhe der Leiterbahnen eine zweite Lichtquelle (L2), die der ersten Lichtquelle (L1) abgewandte vertikale Seitenfläche der Leiterbahnen ausleuchtet, daß das optische System die diffus reflektierenden Seitenflächen auf der. Blldsensor (S) abbildet und daß die Auswerteschaltung aus dem reflektierten und diffus gestreuten Licht die Breite und die Höhe der Leiterbahnen ermittelt.
2. Vorrichtung nach A.ispruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildsensor (S) t π Zeilensensor, eine Halbleiterkamera oder eine Fernsehkamera ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungseinrichtung für die Leiterplatten mehr als zwei Lichtquellen aufweist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung von Leiterplatten, optischem System (S) und Bildsensor dem Scheimpflug prinzip entspricht.
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruches 1.
Die visuelle Kontrolle von Leiterplatten ist eine notwendige Voraussetzung für die effektive Herstellung moderner elektronischer Produkte. Um diese personalintensive, geisttötende und fehlerbehaftete Tätigkeit zu automatisieren, benötigt man Verfahren zur Prüfung der Kupferleiter, die auf dunklem Material (z. B. dunkelgrün eingefärbtem Epoxld) verlaufen, in horizontaler und vertikaler Richtung, damit die Breite und Höhe der Kupferleitung ausgemessen und auf Mindestwerte geprüft werden kann.
Die zahlreichen bisher publizierten automatischen Inspektionsverfahren für Leiterplatten beschränken die Prüfung der Kupferleiter ausschließlich auf die horizontale Richtung, begnügen sich also mit der Anzeige von Abweichungen in der Leiterbahnbreite.
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Um auch Einschnürungen In vertikaler Richtung feststellen zu können, muß die Prüfung auf Breite durch eine Prüfung auf Höhe ergänzt werden. Das könnte z. B. dadurch geschehen, daß man die Leiterplatte seitlich durch schräg einfallendes Licht beleuchtet und von oben beobachtet. Drei unterschiedlich helle Lichtstrelfen sind zu erwarten: ein heller Streifen, herrührend vom Licht, daß das Kupfer reflektiert; ein dunkler Streifen, herrührend vom Schatten, der durch die schräge Beleuchtung aufgrund der vertikalen Ausdehnung der Leiterbahn entsteht; schließlich ein mitteldunkler Streifen, herrührend vom Licht, das das Epoxld reflektiert. Während ein menschlicher Beobachter diese drei Streifen tatsächlich wahrnimmt, registrieren opto-elektronlsche Wandler aufgrund ihrer viel zu kleinen Dynamik keinen Unterschied zwischen dem dunklen Streifen (vom Schatten) und dem mitteldunkel erwarteten Streifen (vom Epoxid). Das Epoxid absorbiert soviel Licht, daß es dem Wandler genauso dunkel erscheint wie der Schatten.
Aufgabe der Erfindung Ist es, die bekannten Vorrichtungen so auszubilden, daß auch die Messung der Höhe der Leiterbahnen mit opto-elektronischen Wandlern möglich wird. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch den Anspruch 1 gelöst. Zusätzliche vorteilhafte Ausgestaltungen sind In den Unteransprüchen gekennzeichnet. Durch die zusätzliche Ausleuchtung mit der Lichtquelle L1 entstehen bei Beobachtung unter dem Reflexionswinkel der ersten Lichtquelle drei unterschiedlich helle Streifen, die nicht nur vom Auge, sondern auch von einem opto-elektronischen Wandler registriert werden: ein sehr heller Streifen, hauptsächlich herrüh-
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rend vom schräg einfallenden Licht der ersten Lichtquelle, das die horizontale Kupferoberfläche reflektiert; ein dunkler Streifen, herrührend von dem wenigen Licht, das das Epoxid reflektiert; schließlich ein mittelheller Streifen, herröhrend vom diffus reflektierten Licht der zweiten Lichtquelle durch die vertikale Kupferseitenfläche.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Fig. 1 eine schematische Darstellung der Vorrichtung näher erläutert.
Auf einem dunkelgrün eingefärbten Epoxidträger 1 befindet sich ein Kupfeiieiter 2, dessen Breite b und Höhe h geprüft werden sollen. Eine erste Lichtquelle L\ beleuchtet die Leiterplatte schräg unteF dem Einfallswinkel a. Eine zweite Lichtquelle L2.. die L1 diametral gegenüber positivniert ist, beleuchtet die Leiterplatte zusätzlich. Ein optisches Abbildungssystem erzeugt von der Szene auf einer Sensoranordnung S eine Abbildung. Sie besteht aus verschiedenen hellen Streifen:
in
a) einem sehr hellen Streifen zwischen P1 ;nd P1 herrührend vom direkt reflektierten Licht der Lichtquelle L\ und vom diffus reflektierten Licht der Lichtquelle L2 durch die horizontale Oberfläche des Kupferleiters 2. Die Breite des Streifens P1P1 ist ein Maß für die Breite b des Kupferleiters 2,
b) einem mittelhellen Streifen zwischen P1 und P3 herrührend vom diffus reflektierten Licht der Lichtquelle L2 durch die vertikale Seitenfläche des Kuprerlelters 2. Die Breite des Streifens TV5T ist ein Maß für die Höhe h des Kupferleil:ers 2,
:) dunklen Streifen oberhalb von P, und unterhalb von P, herrührend von dem weniger direkt und diffus reflektierten Licht der Lichtquellen L, und L2 durch den Epoxidträger 1.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
40
55
60

Claims (1)

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zur Vermessung von Leiterbahnen auf gedruckten Leiterplatten mit
einer ersten Lichtquelle (Li) zur Beleuchtung der Leiterplatten von schräg oben
einem optischen System zur Abbildung des auf der Oberfläche der Leiterplatten durch die Beleuchtung entstehenden Kontrastmusters auf einen Bildsensor (S), wobei die optische Achse des optischen Systems unter dem Reflexionswinkel des auf die Oberfläche gerichteten Lichtes angeordnet ist und mit einer Schallungsanordnung zur Bestimmung der Leiterbahnbreiten aus den Bildsignalen des direct reflektierten Lichtes
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