TW202215064A

TW202215064A - 電路板檢測設備

Info

Publication number: TW202215064A
Application number: TW110130726A
Authority: TW
Inventors: 羅雅鴻; 林文偉; 林文忠; 王友澤; 楊煌煌; 蔡守仁; 湯富俊
Original assignee: 旺矽科技股份有限公司
Priority date: 2020-10-14
Filing date: 2021-08-19
Publication date: 2022-04-16
Also published as: TWI788963B

Abstract

一種電路板檢測設備，包含有承載一電路板且能轉動之一置料載台、能各自沿三軸向移動之二探針裝置，以及一能沿三軸向移動以對位電路板之電性接點的影像擷取裝置。各探針裝置包含有一安裝座、一探針單元、一轉接座及至少一傳輸線。該探針單元包含有一能轉動地設置於安裝座且與轉接座相對固定之探針座，以及設於探針座之至少一探針。該傳輸線具有一與探針電性導通地連接於探針單元之第一接頭，以及一固定於轉接座之第二接頭。該傳輸線用以供另一傳輸線連接於第二接頭，此傳輸線連接方式能使量測穩定性佳，該置料載台之轉動係便於檢測之進行。

Description

電路板檢測設備

本發明係與電路板檢測設備有關，特別是關於一種設有同時檢測同一電路板之二探針裝置的電路板檢測設備。

習知用於電路板（特別是印刷電路板；printed circuit board；簡稱PCB）之檢測設備通常為一用於時域檢測之阻抗測試設備，該設備僅需利用一探針裝置量測電路板各線路之阻抗，即可滿足測試需求。當考慮到頻域測試時，則必須要量測電路板的損失，其測試難度較高，通常係利用二探針裝置同時對電路板的兩個點進行檢測。

然而，電路板中的量測點位具有多種變化，前述二探針裝置因機構尺寸的限制，可能會在某些特定之相對位置產生干涉。亦即，該二探針裝置在檢測電路板的過程中，可能會遇到某些無法直接進行檢測的量測點位。此時，使用者需將電路板自置料載台上拆卸下來再重新固定於置料載台，藉以將無法進行檢測的量測點位轉移至可進行檢測之位置，才可繼續進行檢測，此方式會對使用者造成不便，並降低檢測效率。

此外，前述之探針裝置所設置之探針會透過一具相當長度之傳輸線（通常為同軸電纜）而與一檢測儀器連接。然而，當該探針裝置轉動時，其探針所連接之傳輸線會使得探針產生抖動，造成量測不穩定之問題。

有鑑於上述缺失，本發明之主要目的在於提供一種電路板檢測設備，係包含有用以同時檢測同一電路板之二探針裝置，且可解決至少一前述之問題者。

為達成上述目的，本發明所提供之電路板檢測設備係能定義出相互垂直之一第一軸向、一第二軸向及一第三軸向，該電路板檢測設備包含有一基座、一能繞該第一軸向轉動地設置於該基座之置料載台、二探針裝置，以及一影像擷取裝置。該置料載台具有一承載面，用以供一電路板設置於該承載面，該電路板包含有複數電性接點。各該探針裝置包含有一能沿該第一軸向、該第二軸向及該第三軸向移動地設置於該基座之安裝座，以及一探針單元，該探針單元包含有一能繞該第一軸向轉動地設置於該安裝座之探針座，以及設於該探針座之至少一探針，用以利用該探針接觸該電路板之電性接點。該影像擷取裝置係能沿該第一軸向、該第二軸向及該第三軸向移動且能朝向該置料載台之承載面拍攝地設置於該基座，用以對位該電路板之電性接點。

藉此，依據該影像擷取裝置對位該電路板之電性接點的結果，該二探針裝置能各自移動至所需之點測位置且其探針單元能轉動至所需之點測角度，進而以探針點測該電路板之各個電性接點，當該二探針裝置需點測之電性接點的位置會造成機構干涉而無法直接進行檢測時，藉由該置料載台轉動即可轉動該電路板而改變原本無法同時受該二探針裝置點測之電性接點的相對位置，使得檢測可繼續進行，如此之方式方便快速而可避免降低檢測效率。

為達成上述目的，本發明提供另一種電路板檢測設備，係能定義出相互垂直之一第一軸向、一第二軸向及一第三軸向，該電路板檢測設備包含有一基座、一設置於該基座之置料載台、二探針裝置，以及一影像擷取裝置。該置料載台具有一承載面，用以供一電路板設置於該承載面，該電路板包含有複數電性接點。各該探針裝置包含有一能沿該第一軸向、該第二軸向及該第三軸向移動地設置於該基座之安裝座、一探針單元、一轉接座，以及至少一傳輸線，該探針單元包含有一能繞該第一軸向轉動地設置於該安裝座之探針座，以及設於該探針座之至少一探針，用以利用該探針接觸該電路板之電性接點，該轉接座係與該探針座相對固定，該傳輸線（通常長度較短，在下文中亦稱為短傳輸線）包含有分別位於其二端之一第一接頭及一第二接頭，該第一接頭係與該探針電性導通地連接於該探針單元，該第二接頭係固定於該轉接座，用以供另一傳輸線（通常長度較長，在下文中亦稱為長傳輸線）連接於該第二接頭。該影像擷取裝置係能沿該第一軸向、該第二軸向及該第三軸向移動且能朝向該置料載台之承載面拍攝地設置於該基座，用以對位該電路板之電性接點。

藉此，依據該影像擷取裝置對位該電路板之電性接點的結果，該二探針裝置能各自移動至所需之點測位置且其探針單元能各自轉動至所需之點測角度，進而以探針點測該電路板之各個電性接點，各該探針藉由該短傳輸線而與該長傳輸線電性連接，該長傳輸線則連接至一檢測儀器，使得探針與檢測儀器相互電性連接而可供該檢測儀器檢測該電路板之電性接點，如此之傳輸線連接方式可避免探針單元之轉動影響傳輸線之穩定性，因此可產生較佳之量測穩定性。

有關本發明所提供之電路板檢測設備的詳細構造、特點、組裝或使用方式，將於後續的實施方式詳細說明中予以描述。然而，在本發明領域中具有通常知識者應能瞭解，該等詳細說明以及實施本發明所列舉的特定實施例，僅係用於說明本發明，並非用以限制本發明之專利申請範圍。

申請人首先在此說明，在以下將要介紹之實施例以及圖式中，相同之參考號碼，表示相同或類似之元件或其結構特徵。需注意的是，圖式中的各元件及構造為例示方便並非依據真實比例及數量繪製，且若實施上為可能，不同實施例的特徵係可以交互應用。其次，當述及一元件設置於另一元件上時，代表前述元件係直接設置在該另一元件上，或者前述元件係間接地設置在該另一元件上，亦即，二元件之間還設置有一個或多個其他元件。而述及一元件「直接」設置於另一元件上時，代表二元件之間並無設置任何其他元件。

請先參閱圖1及圖2，本發明一較佳實施例所提供之電路板檢測設備10主要包含有一基座11、一置料載台12、一位移機構20，以及二探針裝置30A、30B。

該置料載台12係能繞一第一軸向（Z軸）轉動±180度地設置於該基座11上。更明確地說，該基座11內部設有一連接於該置料載台12底面之旋轉驅動裝置（圖中未示），用以驅動該置料載台12相對於該基座11轉動。該置料載台12之頂面為一承載面122，係用以供一電路板40設置於該承載面122，如圖7A所示，該電路板40包含有複數線路42，各該線路42二端分別具有二電性接點422。如圖1及圖2所示，本實施例之置料載台12的承載面122設有一治具盤13，用以供複數電路板40設於該治具盤13。換言之，該電路板40係透過該治具盤13而間接設置於該承載面122。更明確地說，複數電路板40先固定於該治具盤13，然後承載著複數電路板40之治具盤13才被放置在置料載台12的承載面122。如此一來，該電路板檢測設備10可連續檢測多片電路板，以節省更換電路板的時間。然而，本發明之電路板檢測設備10不限於包含有該治具盤13，例如當該電路板40尺寸較大而使得該置料載台12無法同時承載複數電路板40時，則不需使用該治具盤13。亦即該電路板40可直接設於該置料載台12之承載面122。此外，本實施例之置料載台12的承載面122更設有一限位承靠組件14。該限位承靠組件14包含有二個呈L形之第一承靠件141，以及四個概呈矩形之第二承靠件142，用以供該治具盤13以其四邊緣承靠於該等第一、二承靠件141、142而限位。或者，在該電路板40直接設於該承載面122的情況下，亦可供該電路板40以其四邊緣承靠於該等第一、二承靠件141、142而限位。

該位移機構20係設於該基座11上，且該位移機構20能帶動設置於該位移機構20上之該二探針裝置30A、30B在該置料載台12上方沿三軸向線性位移。以圖1及圖2所示之方向來說，該位移機構20包含有分別位於該置料載台12之前側及後側的二第一線性位移組件21、共同跨設於該二第一線性位移組件21上的二第二線性位移組件22，以及分別設置於該二第二線性位移組件22上的二第三線性位移組件23。各該線性位移組件21、22、23可為習用之包含有馬達、導螺桿、滑軌等構件之線性位移組件，其構造容申請人在此不詳加敘述。該二第二線性位移組件22係受該二第一線性位移組件21帶動而能各自沿一第二軸向（Y軸）線性位移。該二第三線性位移組件23係分別受該二第二線性位移組件22帶動而能各自沿一第三軸向（X軸）線性位移。該二探針裝置30A、30B係分別設於該二第三線性位移組件23，且分別受該二第三線性位移組件23帶動而能各自沿該第一軸向（Z軸）線性位移。換言之，該二探針裝置30A、30B係透過該位移機構20而間接設置於該基座11，且能各自受該位移機構20帶動而沿該第一軸向（Z軸）、該第二軸向（Y軸）及該第三軸向（X軸）移動。

請參閱圖3至圖6，該二探針裝置30A、30B分別包含有一設於其對應之第三線性位移組件23而能受該位移機構20帶動沿X、Y、Z軸移動之安裝座31、一穿過該安裝座31之一底板311且固定於該底板311之旋轉驅動裝置32、一穿過該底板311並與該旋轉驅動裝置32連接而能受該旋轉驅動裝置32驅動繞Z軸轉動±90度之轉軸33、一固定於該轉軸33之底端的連接座34，以及一固定於該連接座34一邊緣的探針單元35。該探針單元35包含有一固定於該連接座34之探針座352，以及設於該探針座352之二探針（數量不限）。換言之，該探針單元35不但隨著該安裝座31沿X、Y、Z軸移動，更隨著該轉軸33而相對於該安裝座31繞Z軸轉動，使得探針能接觸該電路板40之電性接點422。由於探針相當微小而難以清楚地顯示於各圖式中，因此各探針僅以一圓點（表示探針之針尖）示意於圖7A及7B中，其中探針354A、354B分別為探針裝置30A、30B之探針。值得一提的是，本實施例所採用之探針單元35係類同於我國專利編號I397694所提供者，其結構容申請人在此不詳加敘述。本發明之探針單元不以此種類型之探針單元為限，例如亦可為包含有電路板及設於電路板上之彈性探針的探針單元。此外，前述旋轉驅動裝置可為習用之包含馬達、軸承等構件之旋轉驅動裝置，其結構容申請人在此不詳加敘述。

如圖3至圖6所示，各該探針裝置30A、30B除了前述構件，更包含有一固定於該轉軸33之頂端的轉接座36，以及設於該轉接座36之二傳輸線37。在此需先說明的是，各該傳輸線37係用以連接另一傳輸線50，以透過該傳輸線50而連接至一檢測儀器（圖中未示），因此該傳輸線50會具有相當之長度，在本發明中亦稱為長傳輸線。相對地，該傳輸線37則較該傳輸線50短得多，在本發明中亦稱為短傳輸線。此外，各該探針裝置30A、30B之傳輸線37的數量並無限制，各該探針裝置30A、30B亦可僅有一傳輸線37，該轉接座36之結構則根據傳輸線37之數量而可有不同的設計，不以本實施例所提供者為限。

本實施例之轉接座36包含有一固定於該轉軸33頂端之基板361、一沿該基板361一邊緣設置而位於該探針座352正上方之轉接板362，以及一穿過該轉接板362之中央區塊並將該轉接板362能拆卸地固定於該基板361之固定件363。各該傳輸線37包含有位於其二端之一第一接頭371及一第二接頭372。該二傳輸線37之第一接頭371係分別連接於該探針座352之二接頭353，並透過該探針座352內部之導電結構而與對應之探針電性導通。該二傳輸線37之第二接頭372係固定於該轉接板362且分別位於該固定件363之二相對側，用以供傳輸線50一端之接頭51連接於該第二接頭372，使得各該探針354A、354B依序透過探針座352、傳輸線37及傳輸線50而與檢測儀器電性連接。值得一提的是，圖3及圖5係顯示該二傳輸線37之第一、二接頭371、372未與探針座352及傳輸線50連接之狀態，並將傳輸線37、50繪製得較短，藉以較清楚地顯示出傳輸線37、50及探針座352之結構。實際上傳輸線37、50之長度係較長而可連接成如圖4及圖6所示之狀態。此外，本實施例之轉接座36更包含有一固定於該基板361且自該基板361朝遠離該轉軸33之方向延伸之延伸板364，以及一設於該延伸板364之末端部的固定單元365，用以供傳輸線50局部固定於該固定單元365。

本實施例之電路板檢測設備10除了前述之構件，更包含有一雷射測距儀15、一第一影像擷取裝置16，以及一第二影像擷取裝置17。如圖3及圖4所示，該雷射測距儀15係固定於該探針裝置30A之安裝座31的一立板312，因此該雷射測距儀15係隨著該探針裝置30A沿X、Y、Z軸位移。該雷射測距儀15與該探針裝置30A之相對位置係固定，因此可偵測探針裝置30A與置料載台12的Z軸距離。如圖5及圖6所示，該第一影像擷取裝置16係固定於該探針裝置30B之安裝座31的一立板312，因此該第一影像擷取裝置16係隨著該探針裝置30B沿X、Y、Z軸位移。該第一影像擷取裝置16係朝向該置料載台12之承載面122拍攝（亦即向下拍攝），用以對位該電路板40之電性接點422。如圖1及圖2所示，該第二影像擷取裝置17係固定於該基座11且位於該置料載台12外圍。該第二影像擷取裝置17之拍攝方向係與第一影像擷取裝置16相反（亦即向上拍攝），用以對位探針裝置30A、30B之探針354A、354B的針尖。此對位結果對照雷射測距儀15所測得之探針裝置30A與置料載台12的Z軸距離，即可換算出探針裝置30B與置料載台12的Z軸距離，藉以得出探針裝置30A、30B檢測電路板40之電性接點422時需沿Z軸移動之距離。此外，藉由第一及第二影像擷取裝置16、17所測得之電路板40之電性接點422位置以及探針354A、354B的針尖位置，可取得其位置偏移量，進而得出探針裝置30A、30B檢測電路板40之電性接點422時需沿X、Y軸移動之距離。

根據前述之對位及測距結果，該二探針裝置30A、30B能各自移動至所需之檢測位置且其探針單元35能轉動至所需之檢測角度，進而以探針354A、354B同時點測該電路板40之電性接點422，藉以對電路板40進行頻域測試，例如利用該二探針裝置30A、30B之探針354A、354B同時點測同一線路42二端的電性接點422，以量測線路42的電性損失。如圖7A所示，該電路板40之線路42並非整齊排列而是有不同的延伸方向，因此不同線路42之電性接點422的相對位置各不相同。當該二探針裝置30A、30B需點測圖7A中標號42所指之線路二端的電性接點422時，由於機構尺寸之限制，該二探針裝置30A、30B之Y軸位置若過於接近會造成機構干涉，因此無法直接進行檢測。此時只要藉由該置料載台12轉動而將該電路板40調整成如圖7B所示之方向，即可改變原本無法進行檢測之電性接點422的相對位置，使得檢測可繼續進行，如此之方式方便快速而可避免降低檢測效率。值得一提的是，本發明之電路板檢測設備10不限於應用在頻域測試，亦可僅利用單一探針裝置進行時域檢測。

此外，由前述內容可得知，各該探針裝置30A、30B之轉接座36係與轉軸33及探針單元35相對固定，因此該轉接座36會在前述探針單元35轉動至所需之檢測角度時一起轉動。由於探針與測試儀器之間的訊號傳輸路徑係採用兩段式傳輸線設計，亦即藉由短傳輸線37連接於探針座352與轉接座36之間，再藉由長傳輸線50自短傳輸線37頂端延伸至較遠之測試儀器。如此可避免探針單元35之轉動影響訊號傳輸路徑之穩定性，因此可產生較佳之量測穩定性。而且，該轉接座36之固定件363可供使用者將該轉接板362與傳輸線37一起拆卸下來，如此即可將傳輸線37連接至一校正件（圖中未示）進行線路校正，藉以克服兩段式傳輸線設計造成的線路損耗。

值得一提的是，若非使用轉接的方式形成本發明之兩段式傳輸線設計，亦即，若同一訊號傳輸路徑之傳輸線50與傳輸線37為同一條傳輸線，而只是將所述同一條傳輸線的其中一段固定在該轉接座36，那麼傳輸線固定的部分將會因為轉軸33旋轉而經常性地絞動，導致傳輸線之使用壽命縮短。因此，前述本發明所採用之兩段式傳輸線設計，可兼具量測穩定度佳及傳輸線使用壽命長之優點。

最後，必須再次說明，本發明於前揭實施例中所揭露的構成元件，僅為舉例說明，並非用來限制本案之範圍，其他等效元件的替代或變化，亦應為本案之申請專利範圍所涵蓋。

10:電路板檢測設備 11:基座 12:置料載台 122:承載面 13:治具盤 14:限位承靠組件 141:第一承靠件 142:第二承靠件 15:雷射測距儀 16:第一影像擷取裝置 17:第二影像擷取裝置 20:位移機構 21:第一線性位移組件 22:第二線性位移組件 23:第三線性位移組件 30A,30B:探針裝置 31:安裝座 311:底板 312:立板 32:旋轉驅動裝置 33:轉軸 34:連接座 35:探針單元 352:探針座 353:接頭 354A,354B:探針 36:轉接座 361:基板 362:轉接板 363:固定件 364:延伸板 365:固定單元 37:（短）傳輸線 371:第一接頭 372:第二接頭 40:電路板 42:線路 422:電性接點 50:（長）傳輸線 51:接頭

圖1為本發明一較佳實施例所提供之電路板檢測設備的立體組合圖。圖2為該電路板檢測設備的頂視圖。圖3為圖1之局部放大圖，主要顯示該電路板檢測設備之一探針裝置及其相關構件。圖4為圖3所示之探針裝置及其相關構件從另一角度看的立體組合圖。圖5為該電路板檢測設備從另一角度看的局部放大圖，主要顯示其另一探針裝置及其相關構件。圖6為圖5所示之探針裝置及其相關構件從另一角度看的立體組合圖。圖7A及圖7B為一電路板之頂視示意圖。

10:電路板檢測設備

11:基座

12:置料載台

122:承載面

13:治具盤

14:限位承靠組件

141:第一承靠件

142:第二承靠件

15:雷射測距儀

16:第一影像擷取裝置

17:第二影像擷取裝置

20:位移機構

21:第一線性位移組件

22:第二線性位移組件

23:第三線性位移組件

30A,30B:探針裝置

Claims

一種電路板檢測設備，係能定義出相互垂直之一第一軸向、一第二軸向及一第三軸向，該電路板檢測設備包含有：一基座；一置料載台，係能繞該第一軸向轉動地設置於該基座，該置料載台具有一承載面，用以供一電路板設置於該承載面，該電路板包含有複數電性接點；二探針裝置，各該探針裝置包含有一能沿該第一軸向、該第二軸向及該第三軸向移動地設置於該基座之安裝座，以及一探針單元，該探針單元包含有一能繞該第一軸向轉動地設置於該安裝座之探針座，以及設於該探針座之至少一探針，用以利用該探針接觸該電路板之電性接點；以及一影像擷取裝置，係能沿該第一軸向、該第二軸向及該第三軸向移動且能朝向該置料載台之承載面拍攝地設置於該基座，用以對位該電路板之電性接點。
如請求項1所述之電路板檢測設備，其中各該探針裝置包含有一與該探針座相對固定之轉接座，以及至少一傳輸線，該傳輸線包含有分別位於其二端之一第一接頭及一第二接頭，該第一接頭係與該探針電性導通地連接於該探針單元，該第二接頭係固定於該轉接座，用以供另一傳輸線連接於該第二接頭。
一種電路板檢測設備，係能定義出相互垂直之一第一軸向、一第二軸向及一第三軸向，該電路板檢測設備包含有：一基座；一置料載台，係設置於該基座，該置料載台具有一承載面，用以供一電路板設置於該承載面，該電路板包含有複數電性接點；二探針裝置，各該探針裝置包含有一能沿該第一軸向、該第二軸向及該第三軸向移動地設置於該基座之安裝座、一探針單元、一轉接座，以及至少一傳輸線，該探針單元包含有一能繞該第一軸向轉動地設置於該安裝座之探針座，以及設於該探針座之至少一探針，用以利用該探針接觸該電路板之電性接點，該轉接座係與該探針座相對固定，該傳輸線包含有分別位於其二端之一第一接頭及一第二接頭，該第一接頭係與該探針電性導通地連接於該探針單元，該第二接頭係固定於該轉接座，用以供另一傳輸線連接於該第二接頭；以及一影像擷取裝置，係能沿該第一軸向、該第二軸向及該第三軸向移動且能朝向該置料載台之承載面拍攝地設置於該基座，用以對位該電路板之電性接點。
如請求項1至3中任一請求項所述之電路板檢測設備，其中各該探針裝置包含有一能繞該第一軸向轉動地設置於該安裝座之轉軸，該探針座及該轉接座係與該轉軸相對固定，該探針座係較該轉接座更靠近該置料載台。
如請求項4所述之電路板檢測設備，其中各該探針裝置包含有一連接座，該轉接座及該連接座係分別固定於該轉軸之二端，該探針座係固定於該連接座。
如請求項5所述之電路板檢測設備，其中該轉接座包含有一固定於該轉軸之基板、一固設該第二接頭之轉接板，以及一將該轉接板能拆卸地固定於該基板之固定件。
如請求項6所述之電路板檢測設備，其中各該探針裝置包含有二該傳輸線，該二傳輸線之第二接頭係分別位於該固定件之二相對側。
如請求項6所述之電路板檢測設備，其中該轉接座更包含有一固定於該基板且自該基板朝遠離該轉軸之方向延伸之延伸板，以及一設於該延伸板之固定單元，用以供所述另一傳輸線局部固定於該固定單元。
如請求項1至3中任一請求項所述之電路板檢測設備，更包含有一雷射測距儀，該雷射測距儀係固定於該二探針裝置其中之一的安裝座。
如請求項9所述之電路板檢測設備，其中該影像擷取裝置係固定於該二探針裝置其中之另一的安裝座。
如請求項1至3中任一請求項所述之電路板檢測設備，更包含有固定於該基座且位於該置料載台外圍之另一影像擷取裝置，該二影像擷取裝置之拍攝方向係相反。
如請求項1至3中任一請求項所述之電路板檢測設備，更包含有一治具盤，該治具盤係設於該置料載台之承載面，用以供複數該電路板設於該治具盤。
如請求項1至3中任一請求項所述之電路板檢測設備，更包含有一設於該置料載台之承載面的限位承靠組件，該電路板及一設於該置料載台之承載面且用以承載該電路板之治具盤二者其中之一係承靠於該限位承靠組件。