DE69427989T2

DE69427989T2 - Verfahren und vorrichtung zur prüfung von leiterplatten mit verschiedenen vergrösserungen

Info

Publication number: DE69427989T2
Application number: DE69427989T
Authority: DE
Inventors: Harold Wasserman
Original assignee: Control Automation Inc
Current assignee: Control Automation Inc
Priority date: 1993-11-03
Filing date: 1994-11-03
Publication date: 2002-04-11
Anticipated expiration: 2014-11-04
Also published as: CA2175696A1; EP0728399A1; DE69427989D1; EP0728399B1; ATE204424T1; US5517235A; WO1995012952A1; EP0728399A4

Description

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft im Allgemeinen Systeme zum Überprüfen gedruckter Leiterplatten und insbesondere ein verbessertes System zum Überprüfen gedruckter Leiterplatten, die Bauteile mit engen Toleranzen aufweisen.
Wie Fachleuten wohlbekannt ist, wird eine gedruckte Leiterplatte dazu benutzt, um elektrische Bauteile auf festgelegte Weise zu halten und miteinander elektrisch zu verbinden. Soweit wie möglich werden solche gedruckte Leiterplatten mechanisch erzeugt, indem automatische Montagemaschinen benutzt werden, damit die oftmals unerschwinglichen Kosten der Handmontage einer gedruckten Leiterplatte reduziert werden. Obgleich die Gesamtkosten vermindert werden, musste festgestellt werden, dass solche automatische Montagetechniken zu einem Anstieg einer bestimmten Anzahl von Montagefehlern führen, beispielsweise falsches Einfügen von Bauteilen und ihrer Leiter oder Stifte sowie Fehler in den nachfolgenden Lötprozessen.
Das Dokument US-A-4,389,669 zeigt ein System zum Überwachen von Hybrid-Leiterplatten, welches zur Erleichterung der Überprüfung durch das menschliche Auge als Teil des Systems Zoom-Objektive benutzt.
Dieses System erlaubt optische Überprüfungen mittels eines Stereomikroskops, die die ständige Aufmerksamkeit des Betreibers erfordern und es koordiniert nicht die Vergrößerung der Überprüfungsmittel mit den Fördermitteln. Der Betreiber überwacht ein Ziel nur, wenn der Tisch sich aufhört zu bewegen und still steht.
Ursprünglich hat man Schritte unternommen, um Montagefehler dieser allgemeinen Art durch eine visuelle Überprüfung jeder gedruckten Leiterplatte bei einem gewünschten Stand des Herstellungsprozesses zu lokalisieren, indem Menschen als Betreiber das bloße Auge oder möglicherweise ein Stereomikroskop oder dergleichen benutzten. Da jedoch herausgefunden wurde, dass dieses Verfahren extrem eintönig und ungenau ist und zugleich ein verhältnismäßig teures Verfahren darstellt, wurden Schritte unternommen, um automatische Systeme zum Überprüfen von gedruckten Leiterplatten zu entwickeln, um solche visuelle Überprüfungen zu ersetzen.
Beispiele für Vorrichtungen dieser allgemeinen Art sind das Modell 551, Modell 5512, Modell 5515, Modell 5516 und Modell 5517 der Prüfsysteme für gedruckte Leiterplatten, die von Control Automation Incorporated in Princeton, New Jersey hergestellt werden. Diese Prüfvorrichtungen verwenden im Allgemeinen eine Folge von Kameras, die innerhalb einer Haltevorrichtung (Inspektionskopf) montiert sind, welche für eine kontrollierte Bewegung relativ zu einer gedruckten Leiterplatte ausgebildet ist. Der Inspektionskopf wird entweder sequentiell zu aufeinanderfolgenden Beobachtungsfeldern bewegt, welche entlang der Oberfläche der gedruckten Leiterplatte festgelegt sind, welche gerade inspiziert wird, oder aber kontinuierlich über die Oberfläche der gedruckten Leiterplatte bewegt, um Bilder zur Analyse durch einen Mikroprozessor aufzunehmen.
Solche Vorrichtungen arbeiten zur Verbesserung der Genauigkeit des Prüfprozesses, indem sie einen Inspektionskopf zur Verfügung stellen, der eine Serie von vier winklig ausgerichteten, im rechten Winkel zueinander angeordneten Kameras vorsieht, die in Verbindung mit einer selektiv ansteuerbaren Lichtquelle arbeiten. Durch eine selektive Steuerung dieser Serie von Kameras und der zugeordneten Lichtquelle wird eine Vielzahl von Testverfahren möglich, einschließlich einer Bestätigung des Vorhandenseins von Bauteilen (und ihren Leitern oder Stiften), sowohl vor als auch nach dem Lötvorgang, und einschließlich einer Bestätigung der Lötverbindungen, welche gemacht wurden.
Ursprünglich wurden solche Überwachungen durchgeführt, indem der Inspektionskopf (oder die gedruckte Leiterplatte) über aufeinanderfolgende Beobachtungsfelder sequentiell vorwärts bewegt wurde und indem selektiv die Serie von Kameras und ihrer zugeordneten Beleuchtung aktiviert wurden, um zu Prüfzwecken Bilder aufzunehmen. Später wurden, hauptsächlich zur Erhöhung der Geschwindigkeit, mit welcher Überprüfungen von Leiterplatten durchgeführt werden konnten, solche Überprüfungen durch kontinuierliches Vorwärtsbewegen des Inspektionskopfes (oder der gedruckten Leiterplatte) über seine (ihre) aufeinanderfolgenden Beobachtungsfelder und durch selektives Stroboskopieren des zugeordneten Beleuchtungssystems zum Aufnehmen von Bildern für Inspektionszwecke durchgeführt. Jedoch stellte sich heraus, dass selbst diese Verbesserung sich in gewissen Grenzen hielt.
Hierzu trug auch bei, dass gleichzeitig mit den zuvor beschriebenen Verbesserungen der Prüfsysteme für gedruckte Leiterplatten, die zu prüfenden gedruckten Leiterplatten ihrerseits verbessert wurden. Es wurden Techniken entwickelt, durch die eine Leiterplatte einer gegebenen Größe mit einer erhöhten Anzahl von Bauteilen versehen werden konnte, um eine größere Anzahl von Funktionen zu erfüllen. Hierdurch kam es zu engeren Toleranzen zwischen den jeweiligen Bauteilen, welche auf den gedruckten Leiterplatten vorgesehen sind, engeren Toleranzen zwischen den jeweiligen Ausbildungen eines gegebenen Bauteils (zum Beispiel seinen Leitungen oder Stiften) und engeren Toleranzen zwischen den verlöteten Verbindungen solcher Bauteile und ihrer Leitungen oder Stifte mit Ausbildungen der gedruckten Leiterplatte.
Als Folge davon kamen die verschiedenen, auf die gedruckte Leiterplatte anzuordnenden Bauteile näher und näher zusammen (ein Anstieg der Dichte, was in der Industrie ein Anstieg der "Population" genannt wird), wodurch die Toleranz zwischen den verschiedenen, zu überwachenden Merkmalen entsprechend abnahm. Um dieses zu berücksichtigen, wurde es notwendig, die durchgeführten Inspektionen zu verstärken. Beispielsweise erzielten frühere Prüfsysteme für Leiterplatten typischerweise Bilder von aufeinanderfolgenden Beobachtungsfeldern in der Größenordnung von 2,54 cm·2,54 cm. Später wurde die Größe dieser Beobachtungsfelder auf 1,27 cm·1,27 cm reduziert. Eine weitere Verminderung der Größe der Beobachtungsfelder wäre natürlich möglich, um einem Bedürfnis nach größerer Auflösung Rechnung zu tragen. Jedoch führt das Vermindern der Größe der zu überprüfenden Beobachtungsfelder zu entsprechenden Nachteilen hinsichtlich der Gesamtfunktion.
Besonders wichtig ist, dass das Verringern der Größe der zu überprüfenden Beobachtungsfelder zu einer entsprechenden Vergrößerung der Gesamtzeit führt, die erforderlich ist, um alle Beobachtungsfelder zu überprüfen, welche bei einer bestimmten gedruckten Leiterplatte festgelegt sind. Es ist jedoch auch zu berücksichtigen, dass unterschiedliche gedruckte Leiterplatten die Tendenz haben, unterschiedliche "Bauteilpopulationen" aufzuweisen. Das kann Unterschiede in der Dichte in verschiedenen Bereichen einer bestimmten gedruckten Leiterplatte oder Unterschiede in der Dichte bei unterschiedlichen gedruckten Leiterplatten beinhalten, die von einer bestimmten Leiterplatten-Prüfvorrichtung zu inspizieren sind. In vielen Fällen macht das die Festlegung von Beobachtungsfeldern unterschiedlicher Größe erforderlich, um zufriedenstellende Überprüfungen ausführen zu können. Wenn ein zu großes Beobachtungsfeld ausgewählt wird, kann das zu einer ungenauen Überprüfung führen, was das Versagen einschließt, Mängel zu identifizieren oder tatsächlich nicht vorhandene Mängel fälschlicherweise als existierend zu identifizieren. Wenn ein Beobachtungsfeld ausgewählt wird, welches zu klein ist, kann unnötigerweise die Geschwindigkeit beeinträchtigt werden, mit der jede gedruckte Leiterplatte überprüft wird.
Folglich kann das optimale Beobachtungsfeld für eine festgelegte Überprüfung im großen Maße schwanken. Hierdurch entstand das Bedürfnis, die Vergrößerung der Kameras zu verändern, welche dem Inspektionskopf des Prüfsystems für gedruckte Leiterplatten zugeordnet sind, was wiederum die Fähigkeit vorhandener Prüfsysteme für gedruckte Leiterplatten einschränkte, gedruckte Leiterplatten unterschiedlicher Konfiguration zu überprüfen, ohne dass von Aufgabe zu Aufgabe wesentliche Veränderungen (bei der Hardware und Software) vorzunehmen waren.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist deshalb das Hauptziel der vorliegenden Erfindung, ein Prüfsystem für gedruckte Leiterplatten zur Verfügung zu stellen, welches gedruckte Leiterplatten wirkungsvoll überwachen kann, die Bauteile mit unterschiedlicher Dichte und mit unterschiedlicher Toleranz tragen.
Dieses Ziel wird gemäß der Erfindung durch den Verfahrensanspruch 1 und den entsprechenden Vorrichtungsanspruch 12 gelöst.
Es ist weiterhin ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Prüfsystem für gedruckte Leiterplatten zur Verfügung zu stellen, mit dem gedruckte Leiterplatten überprüft werden können, indem von Beobachtungsfeldern Gebrauch gemacht wird, die in ihrer Größe verändert werden können.
Es ist weiterhin ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Prüfsystem für gedruckte Leiterplatten zur Verfügung zu stellen, welches Kameras aufweist, die hinsichtlich ihrer Vergrößerung verändert werden können, um Beobachtungsfelder unterschiedlicher Größe zu überwachen.
Es ist weiterhin ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Prüfsystem für gedruckte Leiterplatten zur Verfügung zu stellen, welches ausreichend flexibel ist, um für einige unterschiedliche Arten von gedruckten Leiterplatten eingesetzt werden zu können, die Bauteile unterschiedlicher Dichte und Toleranz tragen.
Es ist weiterhin ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Prüfsystem für gedruckte Leiterplatten zur Verfügung zu stellen, welches ausreichend flexibel ist, um unterschiedliche Arten von gedruckten Leiterplatten bei unterschiedlichen Auflösungen zu überwachen, die für die Dichte und Toleranz der auf den zu überwachenden, gedruckten Leiterplatten angeordneten Bauteile angemessen sind.
Diese und weitere, noch deutlich werdende Ziele werden gemäß der Erfindung dadurch erreicht, dass ein Prüfsystem für gedruckte Leiterplatten zur Verfügung gestellt wird, welches zum Zwecke der Überprüfung Bilder von entlang der Oberfläche von der zu überprüfenden gedruckten Leiterplatte festgelegten Beobachtungsfeldern gewinnen kann, die in ihrer Größe verändert werden können, um sich der Dichte und der Toleranz von Bauteilen anzupassen, die bei der zu überprüfenden, gedruckten Leiterplatte auftreten. Hierzu sind die Kameras des Inspektionskopfes des Prüfsystems für gedruckte Leiterplatten mit Zoom-Objektiven ausgestattet, die ansprechend auf vorhandene Mikroprozessorsysteme des Prüfsystems für gedruckte Leiterplatten kontrolliert verstellt werden können. Das ermöglicht es, die Vergrößerung der von den Kameras aufgenommenen Bilder wunschgemäß zu verändern, was wiederum die Größe der für Inspektionszwecke festgelegten Beobachtungsfelder verändert. Der Inspektionskopf wird dann mit einer Geschwindigkeit verfahren, die der Größe der ausgewählten Beobachtungsfelder entspricht. Solche Bewegungen können automatisch durch das Prüfsystem für gedruckte Leiterplatten verändert werden, um gedruckte Leiterplatten unterschiedlicher Art und Gestaltung wirkungsvoll überprüfen zu können.
Das erlaubt es dem Prüfsystem für gedruckte Leiterplatten, auch aufeinanderfolgende Überprüfungen einer gedruckten Leiterplatte bei unterschiedlichen Vergrößerungen auszuführen. Beispielsweise kann eine erste "grobe" Überprüfung bei relativ geringer Vergrößerung durchgeführt werden. Danach können nach Wunsch zusätzliche "feine" Überprüfungen bei stärkerer Vergrößerung durchgeführt werden. Diese zusätzlichen Überprüfungen können auf Bereiche der gedruckten Leiterplatte beschränkt werden, bei denen bekannt ist, dass sie eine höhere Bauteildichte oder Bauteile mit engeren Toleranzen aufweisen. Alternativ können diese zusätzlichen Überprüfungen auf Bereiche der gedruckten Leiterplatte beschränkt werden, in denen potentiell Fehler festgestellt wurden, um diese zu bestätigen. Andere Abwandlungen sind ebenfalls möglich und hängen von der zu prüfenden, gedruckten Leiterplatte und den besonderen, jeweils gewünschten Prüfungen ab.
Für weitere Einzelheiten bezüglich eines Verfahrens und einer Vorrichtung zum Ausführen des Prüfsystems für gedruckte Leiterplatten gemäß der vorliegenden Erfindung wird auf die nachfolgende, detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen Bezug genommen.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Fig. 1 ist eine isometrische Ansicht von Arbeitsteilen eines Prüfsystems für gedruckte Leiterplatten, welches die Verbesserungen gemäß der Erfindung aufweist.
Fig. 2 ist ein Querschnitt des zu dem Prüfsystem für gedruckte Leiterplatten gemäß Fig. 1 gehörenden Inspektionskopfes.
Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, welches das Bearbeiten von Bildern zeigt, die gemäß der vorliegenden Erfindung durch den Einsatz des Inspektionskopfes nach Fig. 2 aufgenommen wurden.

Genaue Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform

Die Fig. 1 zeigt als Ganzes eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zum Überprüfen von (in Fig. 1 nicht gezeigten) gedruckten Leiterplatten. Die Vorrichtung 10 weist als Hauptsache einen Inspektionskopf 11 auf, der für vorherbestimmte Bewegungen in einer festgelegten Ebene von einem X-Y-Tisch (als Ganzes mit der Bezugszahl 12 versehen) getragen wird, welcher eine beliebige, bekannte Servomotorsteuerung aufweist. Der Inspektionskopf 11 hat weiterhin eine Vielzahl von Videokameras 13, 14, 15, 16 (in Fig. 1 sind nur die Videokameras 13, 16 gezeigt) und einen Beleuchtungskörper 20 zum selektiven Beleuchten von Bereichen auf einer zu überwachenden, gedruckten Leiterplatte, so dass von den Videokameras geeignete Bilder aufgenommen werden können. Weitere Einzelheiten hinsichtlich der grundlegenden Konstruktion der Vorrichtung 10, ihrer verschiedenen Bauteile und ihrer Arbeitsweise können den US-Patenten Nr. 5,060,065 und 5,245,421 entnommen werden.
Die Fig. 2 zeigt genauer Bauteile des Inspektionskopfes 11. Ein Gehäuse 21 begrenzt den Inspektionskopf 11 und enthält seine arbeitenden Bauteile. Zwei der vier Videokameras des Systems (in diesem Falle die Videokameras 13, 15) werden von dem Gehäuse 21 des Inspektionskopfes 11 von Haltern 22 (in dem Winkel, der für die Inspektionen, welche in den US-Patenten Nr. 5,060,065 und 5,245,421 erörtert werden, erforderlich ist) gehalten. Eine dritte Videokamera (die Videokamera 14) ist hinter dem strukturierten Beleuchtungssystem angeordnet, was später genauer erläutert wird. Die vierte Videokamera (die Videokamera 16) ist wie in Fig. 1 gezeigt angeordnet. Der Beleuchtungskörper 20 ist am offenen Ende 23 des Gehäuses 21 in Überdeckung mit der gedruckten, (schematisch bei 25 gezeigten) zu prüfenden Leiterplatte angebracht. In dem Beleuchtungskörper 20 sind (nicht gezeigte) Öffnungen vorgesehen, so dass die Videokameras 13, 14, 15, 16 Bilder von der gedruckten Leiterplatte 25 durch beispielsweise aufgrund der US-Patente Nr. 5,060,065 und 5,245,421 bekannte Techniken aufnehmen können.
Der Inspektionskopf 11 weist zusätzlich und vorzugsweise eine Licht-Projektionsanordnung 26 auf, die sich durch eine Öffnung 27 erstreckt, welche in der Basis des Beleuchtungskörpers 20 vorgesehen ist. Die Licht-Projektionsanordnung 26 dient dazu, auf die gedruckte Leiterplatte 25 ein Bild zu projizieren, welches dann analysiert wird, um Biegungen der gedruckten Leiterplatte 25 zu kompensieren (im Hinblick auf gewölbte gedruckte Leiterplatten, die möglicherweise mittels der Vorrichtung 10 geprüft werden sollen). Für weitere Einzelheiten hinsichtlich des Arbeitens der Licht-Projektionsanordnung 26 und der Weise, wie die Licht-Projektionsanordnung 26 benutzt wird, um Abweichungen aufgrund von gewölbten, gedruckten Leiterplatten zu kompensieren, wird auf das US- Patent Nr. 4,978,220 Bezug genommen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist jede der Videokameras (in der Darstellung gemäß Fig. 2 die Kameras 13, 15) als CCD-Kamera 30 ausgebildet, die optisch mit einem Zoom-Objektiv 31 gekoppelt ist. Obgleich es der CCD-Kamera 30 möglich ist, unmittelbar mit dem Zoom-Objektiv 31 verbunden zu sein, sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 die CCD-Kamera 30 und das Zoom-Objektiv 31 nebeneinander angeordnet und bei 33 optisch miteinander gekoppelt (indem beispielsweise Prismen oder reflektierende Spiegel benutzt werden). Diese Anordnung wird bevorzugt, um die Größe der Gesamtanordnung zu reduzieren. Ein Motor 32 (vorzugsweise ein Schrittmotor) ist mit dem Zoom-Objektiv 31 gekoppelt, um das Zoom-Objektiv 31 anzutreiben, so dass seine Vergrößerung eingestellt werden kann, was später genauer erläutert werden wird.
Die Halter 22 sind zum Festhalten des jeder Videokamera 13, 14, 15, 16 zugeordneten Zoom-Objektivs 31 mit geeigneten Klemmen 34 ausgestattet, obgleich wunschweise auch andere Bereiche der Videokameras mit den Haltern 22 verbunden sein können. Auf jeden Fall dient das dazu, die Videokameras (die Zoom-Objektive 31) im richtigen Winkel relativ zu der gedruckten Leiterplatte 25 zu halten, um gewünschte Überprüfungen in Verbindung mit den Arbeiten des Beleuchtungskörpers 20 ausführen zu können. Im Laufe dieser Arbeitsgänge werden die CCD-Kameras 30 veranlasst, Bilder auf ansonsten übliche Weise für die Analyse aufzunehmen. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden jedoch gesteuerte Bewegungen der Motoren 32 dafür benutzt, die von den Zoom-Objektiven 31 erzeugte Vergrößerung zu verstellen, was wiederum die Größe der Beobachtungsfelder verändert, welche entlang der Oberfläche der gedruckten Leiterplatte 25 festgelegt sind. Nachfolgende Überprüfungen erfolgen deshalb mit Beobachtungsfeldern, die durch das Arbeiten der Motoren 32 (die die Einstellung der Zoom-Objektive 31 steuern) und in Abhängigkeit von den Bewegungen des X-Y-Tisches 12 wie folgt festgelegt sind.
Die Fig. 3 zeigt ein Blockdiagramm, welches die Art und Weise wiedergibt, wie die Bilder der aufeinanderfolgenden, entlang der Fläche der zu prüfenden, gedruckten Leiterplatte festgelegten Beobachtungsfelder aufgenommen werden und zeigt ebenso wie die verbesserten Überprüfungen gemäß der vorliegenden Erfindung zu erreichen sind. Hierzu werden bei 40 Bilder auf geeignete Weise von der Serie von Videokameras 13, 14, 15, 16 aufgenommen. Die bei 40 gewonnenen Bilder werden danach zur weiteren Bearbeitung bei 41 gespeichert. Die Analyse der bei 41 gespeicherten Bilder erfolgt mit einer Prozessoreinheit 42. Die Prozessoreinheit 42 arbeitet, um zum Zwecke der notwendigen Bestimmungen zur Überwachung des jeweils zu berücksichtigenden Beobachtungsfeldes Zugriff auf die bei 41 abgespeicherten Bilder zu haben. Sie wendet bekannte Techniken an, die ansonsten mit Überwachungstechniken übereinstimmen, welche bei bekannten Prüfsystemen für gedruckte Leiterplatten bekannt sind.
Die für die vorzunehmenden Überwachungen festgelegten Beobachtungsfelder können jedoch gemäß der vorliegenden Erfindung verändert werden, um sich den Bedürfnissen einer bestimmten, gedruckten Leiterplatte, welche zu überprüfen ist, anzupassen. Hierzu kommuniziert die Prozessoreinheit 42 mit einer Motorsteuerungseinheit 43, die ihrerseits mit den verschiedenen Motoren 32, welche den Videokameras 13, 14, 15, 16 zugeordnet sind, und einer Motorsteuerungseinheit 44 kommuniziert, die ihrerseits mit (nicht gezeigten) Motoren zum Antrieb des X-Y-Tisches 12 kommuniziert. Das ermöglicht es der Prozessoreinheit 42, die von den Zoom-Objektiven 31 erzeugten Vergrößerung und die Bewegung des Inspektionskopfes 11 entlang der Oberfläche der überwachten gedruckten Leiterplatte zu steuern.
Da Änderungen der von den Zoom-Objektiven 31 erzeugten Vergrößerung zwangsweise die Größe der überwachten Beobachtungsfelder verändern, wird eine entsprechende Veränderung der Bewegungsgeschwindigkeit des Inspektionskopfes 11 entlang der Oberfläche der gedruckten Leiterplatte ebenfalls notwendig sein. Allgemein gesagt sind bei stärkeren Vergrößerungen langsamere Bewegungen des Inspektionskopfes 11 erforderlich, während schnellere Bewegungen des Inspektionskopfes 11 bei geringeren Vergrößerungen zugelassen werden können. Auf jeden Fall kann die Art und Weise, wie die Prozessoreinheit 42 arbeitet, um gemäß der vorliegenden Erfindung Überprüfungen einer gedruckten Leiterplatte auszuführen, abgewandelt werden, um sich einer großen Vielfalt von Anwendungen anzupassen.
Beispielsweise kann eine Basisbetriebsart zu einer einzigen Überprüfung (das heißt ein einziger Durchgang) einer zu überwachenden, gedruckten Leiterplatte führen, indem die festgelegten Beobachtungsfelder für die Videokameras 13, 14, 15, 16 durch gesteuerte Bewegungen der Zoom-Objektive 31 und durch entsprechende Veränderung der Geschwindigkeit, mit der der Inspektionskopf 11 entlang der Oberfläche der gedruckten Leiterplatte bewegt wird, verändert werden. In diesem Falle werden kleinere Beobachtungsfelder für gedruckte Leiterplatten festgelegt, die eine höhere Populationsdichte und engere Toleranzen aufweisen, während größere Beobachtungsfelder für gedruckte Leiterplatten festgelegt werden, die eine geringere Populationsdichte und gröbere Toleranzen aufweisen. Das führt zu einer entsprechenden Verminderung der Geschwindigkeit, mit der gedruckte Leiterplatten höherer Populationsdichte und engerer Toleranzen überwacht werden und einem entsprechenden Anstieg der Geschwindigkeit, mit der gedruckte Leiterplatten geringerer Populationsdichte und gröberer Toleranzen überwacht werden.
Falls gewünscht, können in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung andere, kompliziertere Betriebsarten verwirklicht werden, indem die Überprüfung einer gedruckten Leiterplatte in mehreren Durchgängen erfolgt. Solche Überprüfungen erfolgen vorzugsweise dadurch, dass zunächst ein erster Durchgang einer gedruckten Leiterplatte mit einer ersten, relativ geringen Vergrößerung und anschließend ein zweiter Durchgang (oder sogar eine Kombination von aufeinanderfolgenden Durchgängen) einer gedruckten Leiterplatte mit einer stärkeren Vergrößerung ausgeführt werden. Die Überprüfungen während des ersten Durchganges würden bei einer relativ hohen Geschwindigkeit erfolgen, die ausreicht, um eine "grobe" Inspektion der gedruckten Leiterplatte vorzunehmen. Der zweite Durchgang (oder nachfolgende Durchgänge) mit der stärkeren Vergrößerung würde mit geringerer Geschwindigkeit erfolgen, die ausreichend ist, um eine "feine" oder detailliertere Inspektion vorzunehmen, die für eine vollständige Analyse der gedruckten Leiterplatte gewünscht wird.
Im Allgemeinen wird mit dem ersten Durchgang eine vollständige Überprüfung der gedruckten Leiterplatte ausgeführt werden, indem jedes der entlang seiner Oberfläche festgelegten Beobachtungsfelder analysiert wird. Der zweite Durchgang kann auch zu einer vollständigen Überprüfung aller Beobachtungsfelder führen, bei einem höheren Vergrößerungsmaßstab, falls das gewünscht wird. Es ist jedoch im Allgemeinen günstiger, diesen zweiten Durchgang vorzunehmen, um nur diejenigen Bereiche der gedruckten Leiterplatte erneut zu überprüfen, die eine Analyse bei der stärkeren Vergrößerung erfordern. Beispielsweise kann der zweite Durchgang dazu benutzt werden, nur diejenigen Bereiche der gedruckten Leiterplatte zu analysieren, die Bauteile mit einer größeren Populationsdichte oder engeren Toleranz tragen, (wobei verbleibende Bereiche der gedruckten Leiterplatte, welche Bauteile mit geringer Populationsdichte und gröberer Toleranz tragen, übersprungen werden). Alternativ kann der zweite Durchgang dazu benutzt werden, um Bereiche der gedruckten Leiterplatte erneut zu überprüfen, in denen potentielle Fehler festgestellt (d. h. indiziert) wurden. Der zweite Durchgang würde dann dazu dienen, das Vorhandensein von auf der gedruckten Leiterplatte festgestellten Fehlern zu bestätigen oder falsche Fehlermeldungen (beispielsweise solche, die von einer ersten Überprüfung bei einer zu geringen Verstärkung, um die indizierte Region angemessen zu analysieren, stammen), zurückzuweisen.
Die vorgenannten Funktionen können leicht durch eine Software verwirklicht werden, indem geeignete Inspektionsabläufe innerhalb der Prozessoreinheit 42 festgelegt werden, wobei Techniken benutzt werden, die im Wesentlichen mit denen übereinstimmen, die gegenwärtig zum Überprüfen von gedruckten Leiterplatten benutzt werden, wobei auf bestehende Einrichtungen zurückgegriffen wird. Solche Programmierungen dienen dann dazu, die Bewegungen des Inspektionskopfes 11, durch Bewegungen des X-Y-Tisches 12, zu steuern und die durch die Zoom-Objektive 31 aufgrund des Arbeitens der Motoren 32 festgelegte Vergrößerung zu steuern.
Es wäre auch möglich, gemäß der vorliegenden Erfindung in nur einem Durchgang verschiedene Überprüfungen auszuführen. In solchen Fällen können die Bewegungen des Inspektionskopfes 11 mit den Bewegungen der Zoom-Objektive 31 koordiniert werden, um Überprüfungen unterschiedlicher Beobachtungsfelder bei unterschiedlichen Vergrößerungen durchzuführen. Jedoch wird ein solcher Ablauf gegenwärtig weniger bevorzugt, da die notwendige Zeit zum Verstellen der Zoom-Objektive 31 durch die gegenwärtig verfügbaren Einrichtungen die Zeitdauer deutlich überschreitet, die zum Bewegen des Inspektionskopfes 11 zwischen den jeweiligen Beobachtungsfeldern, zum Aufnehmen eines geeigneten Bildes und zum Analysieren des Bildes im Speicher notwendig ist. Als Ergebnis würde, obgleich möglich, eine einzige Überwachung dieser Art mit verhältnismäßig geringer Geschwindigkeit erfolgen, so dass mehrfache Überwachungen (mehrfacher Durchgang) zur Zeit wirtschaftlicher sind. Es könnten jedoch in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung leicht Überwachungen während eines einzigen Durchganges ausgeführt werden, vorausgesetzt, dass schnellere, mechanische Komponenten verfügbar sind.
Deshalb ist davon auszugehen, dass verschiedene Änderungen hinsichtlich der Einzelheiten, Materialien und der Anordnung von Teilen, die hier beschrieben und dargestellt wurden, um die Art der Erfindung zu erklären, durch den Fachmann im Rahmen des Grundprinzips und des Schutzbereiches der Erfindung, wie sie in den nachfolgenden Ansprüchen festgelegt ist, vorgenommen werden können. Während beispielsweise jede der vier Videokameras 13, 14, 15, 16 vorzugsweise ein Zoom-Objektiv 31 aufweist, können auch nur einige der Videokameras oder nur eine der Videokameras mit einem Zoom-Objektiv ausgestattet werden. Es ist auch möglich, andere Arten von Überwachungssystemen für Leiterplatten in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung mit Zoom-Objektiven auszustatten. Beispielsweise kann die einzige, axial angeordnete bei anderen Überwachungssystemen für Leiterplatten verwendete Videokamera mit einem solchen Zoom-Objektiv ausgestattet werden. Mehrere vertikal angeordnete Videokameras können ebenfalls mit solchen Zoom-Objektiven ausgestattet werden. Solche Systeme können mit im Winkel ausgerichteten Kameras (wie die Videokameras 13, 14, 15, 16) kombiniert werden, falls das gewünscht ist. Andere Gestaltungen und Kombinationen sind natürlich ebenfalls möglich.

Claims

1. Verfahren zur Durchführung von Prüfungen einer Leiterplatte (25) mit einer Vorrichtung, die Videokameramittel (13, 14, 15, 16), eine Prozessoreinheit (42) und Mittel (12) zum Bewegen der Kameramittel über eine Oberfläche der Leiterplatte (25) enthält, wobei das Bewegungsmittel in der Lage ist, die Kameramittel zu und zwischen einer Mehrzahl von Beobachtungsfeldern zu bewegen, die entlang der Oberfläche der Leiterplatte vorgesehen sind, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

Festlegung eines Beobachtungsfeldes, das eine für die Prüfungen der Leiterplatte geeignete Größe hat,

Einstellung der Vergrößerung der Kameramittel um das Beobachtungsfeld geeigneter Größe zu erhalten und

Prüfung der entlang der Oberfläche der Leiterplatte vorgesehenen Beobachtungsfelder mit der eingestellten Vergrößerung der Kameramittel,

dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Schritte aufweist:

die Prozessoreinheit (42) verändert die Vergrößerung der Kameramittel (13, 14, 15, 16); und die Prozessoreinheit (42) verändert die Geschwindigkeit des Bewegungsmittels (12); wobei die Vergrößerung der Kameramittel und die Geschwindigkeit des Bewegungsmittels von der Prozessoreinheit in gegenseitiger Abhängigkeit verändert wird, um das Bewegungsmittel mit einer der Vergrößerung entsprechenden Geschwindigkeit zu betreiben.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Oberfläche der Leiterplatte Komponenten in einer Anordnung mit einer vorgegebenen Dichte und Toleranz trägt und wobei der Festlegungsschritt unter Einbeziehung der vorgegebenen Dichte und Toleranz der Komponenten auf der Leiterplatte ausgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, das zusätzlich den Schritt der Veränderung der Bewegung des Bewegungsmittels in eine Geschwindigkeit enthält, die dem festgelegten Beobachtungsfeld entspricht.

4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Prüfung in einem ersten Durchgang durchgeführt wird, bei dem die Vergrößerung auf ein erstes Niveau und die Bewegung des Bewegungsmittels auf eine erste Geschwindigkeit eingestellt sind.

5. Verfahren nach Anspruch 4, das zusätzlich den Schritt der Prüfung der Leiterplatte in einem zweiten Durchgang enthält, bei dem eine Vergrößerung auf ein zweites zu dem ersten Niveau unterschiedliches Niveau und die Bewegung des Bewegungsmittels auf eine zweite zu der ersten Geschwindigkeit unterschiedliche Geschwindigkeit eingestellt sind.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die zweite Vergrößerung größer ist als die erste Vergrößerung.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die zweite Geschwindigkeit geringer ist als die erste Geschwindigkeit.

8. Verfahren nach Anspruch 5, wobei im zweiten Durchgang lediglich ausgewählte Bereiche der Leiterplatte geprüft werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Oberfläche der Leiterplatte Komponenten in einer Anordnung mit einer vorgegebenen Dichte und Toleranz trägt und wobei die ausgewählten Bereiche Bereiche der Leiterplatte mit einer Dichte und Toleranz oberhalb einer ausgewählten Schwelle sind.

10. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Oberfläche der Leiterplatte Komponenten in einer Anordnung mit einer vorgegebenen Dichte und Toleranz trägt und wobei die ausgewählten Bereiche Bereiche der Leiterplatte mit einem Fehler sind, der während der Prüfung im ersten Durchgang festgestellt worden ist.

11. Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine erste Leiterplatte mit einer ersten Konfiguration und eine zweite Leiterplatte mit einer zweiten Konfiguration von der Vorrichtung zu prüfen sind, und das Verfahren zusätzlich den Schritt der Einstellung der Vergrößerung der Kameramittel von einer ersten Vergrößerung zum Prüfen der ersten Leiterplatte zu einer zweiten Vergrößerung zum Prüfen der zweiten Leiterplatte aufweist.

12. Vorrichtung zur automatischen Prüfung einer Leiterplatte (25), die Videokameramittel (13, 14, 15, 16), eine Prozessoreinheit (42) und Mittel (12) zum Bewegen der Kameramittel über eine Oberfläche der Leiterplatte enthält, wobei das Bewegungsmittel in der Lage ist, die Kameramittel zu und zwischen einer Mehrzahl von Beobachtungsfeldern zu bewegen, die entlang der Oberfläche der Leiterplatte (25) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zusätzlich einen mit der Prozessoreinheit (42) und den Kameramitteln (13, 14, 15, 16) verbundenen Motor (32) enthält, um die Vergrößerung der genannten Kameramittel (13, 14, 15, 16) verändern zu können, wobei die Prozessoreinheit die Vergrößerung der Kameramittel (13, 14, 15, 16) und die Geschwindigkeit des Bewegungsmittels in gegenseitiger Abhängigkeit verändert, um das Bewegungsmittel mit einer der Vergrößerung entsprechenden Geschwindigkeit zu betreiben.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Oberfläche der Leiterplatte Komponenten in einer Anordnung mit einer vorgegebenen Dichte und Toleranz trägt und wobei die Prozessoreinheit unter Einbeziehung der vorgegebenen Dichte und Toleranz der Komponenten auf der Leiterplatte arbeitet.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, die zusätzlich ein Mittel zum Bewegen der Kameramittel mit einer Geschwindigkeit enthält, die dem festgelegten Beobachtungsfeld entspricht.

15. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei eine erste Leiterplatte mit einer ersten Konfiguration und eine zweite Leiterplatte mit einer zweiten Konfiguration von der Vorrichtung zu prüfen sind, und die Vorrichtung zusätzlich ein Mittel zur Einstellung der Vergrößerung der Kameramittel von einer ersten Vergrößerung zum Prüfen der ersten Leiterplatte zu einer zweiten Vergrößerung zum Prüfen der zweiten Leiterplatte aufweist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei das Mittel zur Einstellung der Vergrößerung eine den Kameramitteln zugeordnete Linse (31) veränderlicher Brennweite ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, die zusätzlich ein motorbetriebenes Mittel zum Betrieb der Linse veränderlicher Brennweite enthält, um die Vergrößerung der Linse veränderlicher Brennweite einstellen zu können.

18. Vorrichtung nach Ansprüch 17, wobei das motorbetriebene Mittel mit dem Prüfungsmittel verbunden ist, um das motorbetriebene Mittel in Abhängigkeit von der Tätigkeit des Prüfungsmittels steuern zu können.