TWI487924B - 印刷電路板的檢測方法及其裝置 - Google Patents

Description

印刷電路板的檢測方法及其裝置

本發明係關於一種光學檢測方法及其裝置，更特別的是關於一種印刷電路板的檢測方法及其裝置。

印刷電路板如硬式印刷電路板(PCB)或軟式印刷電路板(FPC)，其於製造過程中皆需要精確的檢驗程序來檢查印刷電路板上之線路、板材狀況及各元件之配置位置的正確性。

印刷電路板的製造通常區分為好幾個過程，一般來說可區分為線路的形成、為完成線路間導通的製作程序(如鑽孔、導通線路的製作)、及後續的防焊及抗氧化處理。通常在電路板的整個製造過程中，線路的檢測係在前階段之線路製作時即已完成檢測，後續的製作流程中並不會再對線路進行再一次的檢測，況且，後續的製作流程會在電路板的部分區域上披覆有覆蓋層(如：防焊層)，此即會讓該覆蓋層下方的線路被遮蔽而無法被檢測，進而在印刷電路板後端的製作流程中並不會再對線路進行檢測。

然而，在此後續的製作流程中，亦有可能因為碰撞、刮傷或其他種種原因造成部分線路的毀損、缺陷、斷裂等情況，且在防焊及抗氧化處理時所進行的覆蓋層形成過程中亦有可能因高溫或其他原因而傷及印刷電路板上之 線路，使得印刷電路板上的線路不見得能維持前階段之線路形成製造程序時的品質，進而影響印刷電路板的製造良率。

本發明之一目的在於印刷電路板於製造程序之後階段的外觀檢測程序時，進一步對已於金屬線路上披覆有覆蓋層的印刷電路板進行線路檢測。

本發明之另一目的在於不受金屬線路上之覆蓋層的影響而可取得該金屬線路之輪廓影像資料。

本發明之再一目的在於提供一種高效率且低成本之線路檢測方法及其設備。

為達上述目的及其他目的，本發明提出一種印刷電路板的檢測方法，係用於印刷電路板之外觀檢測程序，用以對已於金屬線路上披覆有覆蓋層的印刷電路板進行檢測，該方法包含：以具有第一波長段之第一光源照射待測印刷電路板；取得該待測印刷電路板上含有該第一波長段之成分的第一影像資料；及將該第一影像資料與一預設金屬線路影像資料進行比對程序，其中，該第一波長段係為長波長且為不可見光的波長段。

於本發明之一實施例中，更包含一可見光檢測步驟，該可見光檢測步驟包含：以具有第二波長段之第二光源照射待測印刷電路板；取得該待測印刷電路板上含有該第二波長段之成分的第二影像資料；及將該第二影像資料與一預設印刷電路板外觀影像資料進行比對程序，其中，該第二波長段係為可見光的波長段。

於本發明之一實施例中，該覆蓋層係可為防焊層、有機保護膜或綠漆層等。

於本發明之一實施例中，該第一光源的照射係以斜向角度入射該待測印刷電路板。進一步地，該第一光源更可為環狀配置，以對該待測印刷電路板提供包圍式的照射光。

為達上述目的及其他目的，本發明復提出一種印刷電路板的檢測設備，係用於印刷電路板之外觀檢測程序，用以對已於金屬線路上披覆有覆蓋層的印刷電路板進行檢測，該檢測設備包含：一承載台，用於乘載待測印刷電路板；一第一光源產生裝置，係配置於該承載台上方，用於以具有第一波長段之第一光源照射該待測印刷電路板；一光源收集裝置，係配置於該承載台上方，用於取得該待測印刷電路板上含有該第一波長段之成分的第一影像資料；及一運算主機，係連接該光源收集裝置，用於將該第一影像資料與一預設金屬線路影像資料進行比對程序，其中，該第一波長段係為長波長且為不可見光的波長段。

於本發明之一實施例中，印刷電路板的檢測設備更包含：一第二光源產生裝置，係配置於該承載台上方，用於以具有第二波長段之第二光源照射該待測印刷電路板，其中，該光源收集裝置係取得該待測印刷電路板上含有該第二波長段之成分的第二影像資料，該運算主機係將該第二影像資料與一預設印刷電路板外觀影像資料進行比對程序，該第二波長段係為可見光的波長段。

於本發明之一實施例中，該第一波長段係為紅外光的波段。該第一波長段較佳係為850nm~950nm。

藉此，本發明利用長波長且為不可見光之波段的照射光，對印刷電路板進行照射，使得即便是已披覆有覆蓋層的金屬線路仍可清楚地顯現其輪廓，且不須對線路進行額外的通電加熱程序即可快速地取得被覆蓋住之金屬線路的輪廓，進而無須再對金屬線路上之有無披覆該覆蓋層的交界處設定檢測忽視區或設計複雜且繁瑣之比對影像資料的演算程序，進而大幅提高檢測效率及可靠度。

110‧‧‧第一光源產生裝置

120‧‧‧第二光源產生裝置

150‧‧‧光源收集裝置

170‧‧‧承載台

190‧‧‧運算主機

200‧‧‧待測印刷電路板

CL‧‧‧覆蓋層

F‧‧‧線路缺陷區

ML‧‧‧金屬線路

R‧‧‧檢測忽視區域之上下範圍

PCB‧‧‧印刷電路板

S101~S105‧‧‧步驟

S201~S205‧‧‧步驟

第1a-1c圖係為印刷電路板上金屬線路與覆蓋層間的位置關係示意圖。

第2圖係為本發明一實施例中之印刷電路板檢測設備的示意圖。

第3圖係為本發明另一實施例中之印刷電路板檢測設備的示意圖。

第4圖係為本發明之第一光源產生裝置於一實施態樣下的剖面示意圖。

第5圖係為本發明一實施例中之印刷電路板檢測方法的流程圖。

第6圖係為本發明另一實施例中之印刷電路板檢測方法的流程圖。

第7a圖係為印刷電路板在可見光照射下所擷取的影像資料。

第7b圖係為印刷電路板在長波長之不可見光照射下所擷取的影像資料。

第8a圖係為印刷電路板在可見光照射下所擷取之具有斷開之線路的影像資料。

第8b圖係為印刷電路板在長波長之不可見光照射下所擷取之具有斷開之線路的影像資料。

第9a圖係為具有較深色之覆蓋層的印刷電路板在可見光照射下所擷取的影像資料。

第9b圖係為具有較深色之覆蓋層的印刷電路板在長波長之不可見光照射下所擷取的影像資料。

為充分瞭解本發明之目的、特徵及功效，茲藉由下述具體之實施例，並配合所附之圖式，對本發明做一詳細說明，說明如後：印刷電路板的外觀檢測，例如習知的自動外觀檢查機(Auto Final Inspection)，又可稱外觀終檢機，係對印刷電路板之製作後期進行整體的外觀檢測，本發明即於此外觀檢測程序中實施新的檢測技術。

首先請參閱第1a至1c圖，係為印刷電路板上金屬線路與覆蓋層間的位置關係示意圖。其中，覆蓋層CL下方之金屬線路ML在可見光之線路檢測下係無法視得，但為方便辨別，圖式上係以虛線顯示被遮蔽之該金屬線路ML。

由於覆蓋層CL在製程上會有對位精準度的問題，因此形成於印刷電路板上之覆蓋層CL或多或少會在原本預定的位置上發生「可被允許的」偏移，此偏移即會影響下方之金屬線路ML被覆蓋的程度，因此即造成了每一片印刷電路板之金屬線路ML在披覆該覆蓋層CL的交界處係具有位置的不確定性。

以第1a圖來說，當印刷電路板PCB上之金屬線路ML較單純化而為直線型的線路時，覆蓋層CL的覆蓋邊緣即便產生偏移，例如上下之偏移，所顯露出來之金屬線路ML仍為直線。

然而，當印刷電路板PCB上之金屬線路ML的走線較複雜時，如第1b及1c圖所示，第1b及1c圖各為具有相同之金屬線路ML走線，但具有不同偏移程度之覆蓋層CL，在這兩種偏移狀態下所顯露出來之金屬線路ML就變得相當複 雜，且印刷電路板上的線路何其多，要訂出一標準來讓一套演算法適用於各種狀況的檢測將相當困難且耗時。

因此，就光學檢測之影像資料的分析判讀來說，要以一套演算法來涵蓋所有「可允許的」偏移狀態，以對各種不同顯露程度的金屬線路ML來說皆可被正確判讀就會使得演算法必須相當複雜而變得相當困難，此外，由於檢測程序必須快速有效率才能提高產能，過於複雜之演算判斷不但耗時更易於出錯；倘若是採用「檢測忽視區域」的設定，如第1a至1c圖中之檢測忽視區域之上下範圍R，縱然可讓演算法及檢測變的快速且簡單(因檢測時忽視可被允許之偏移所形成的範圍)，但忽視區域中的金屬線路ML將不被檢測，一旦發生缺陷將無法被檢出，如此即造成了一種不可靠的檢測程序。

接著請參閱第2圖，係為本發明一實施例中之印刷電路板檢測設備的示意圖。本發明之印刷電路板的檢測設備，係用於印刷電路板之外觀檢測程序，用以對已於金屬線路上披覆有覆蓋層的印刷電路板進行檢測，該檢測設備包含：承載台170、第一光源產生裝置110、光源收集裝置150及運算主機190。

承載台170係用於承載待測印刷電路板200。第一光源產生裝置110係配置於該承載台170上方，用於以具有第一波長段之第一光源照射該待測印刷電路板200，其中，該第一波長段係為長波長且為不可見光的波長段。此外，配置於該承載台170上方的該第一光源產生裝置110係並非限定於該承載台170的正上方，只要是位於承載台170的上方空間皆可適用本發明，舉例來說，當承載台較小時，縱然該第一光源產生裝置110位於承載台170的斜上方空間，其仍屬於配置於該承載台170上方的範疇。

光源收集裝置150係配置於該承載台170上方，用於取得該待測印刷電路板200上含有該第一波長段之成分的第一影像資料。其中，配置於該承載台170上方的該光源收集裝置150亦適用於前段所述的態樣中。

運算主機190係連接該光源收集裝置150，用於將該第一影像資料與一預設金屬線路影像資料進行比對程序，以產生該待測印刷電路板200的檢測結果，其中該預設金屬線路影像資料即是原設計線路的配置關係圖。

接著請參閱第3圖，係為本發明另一實施例中之印刷電路板檢測設備的示意圖。本發明之印刷電路板的檢測設備，舉例來說，亦可與外觀終檢機結合在一起，即如第3圖所示，更包含：第二光源產生裝置120。該第二光源產生裝置120係配置於該承載台170上方，用於以具有第二波長段之第二光源照射該待測印刷電路板200。其中，該第二波長段係為可見光的波長段，該光源收集裝置150係取得該待測印刷電路板200上含有該第二波長段之成分的第二影像資料，該運算主機190係將該第二影像資料與一預設印刷電路板外觀影像資料進行比對程序。其中，第3圖係以第二光源產生裝置120配置於第一光源產生裝置110上方作為示例，熟悉該項技術者應了解的是本發明並不以此配置方式為限，該圖僅為一種示例，各種第二光源產生裝置120與第一光源產生裝置110間的配置關係皆可適用本發明。

接著請參閱第4圖，係為本發明之第一光源產生裝置於一實施態樣下的剖面示意圖。本發明之第一光源產生裝置110可為單一的配置、對稱式的對向配置(如第2圖所示)或是如第4圖所示之環狀配置，該環狀式配置將可提供更充 足的照射光源。其中，本發明之第一光源產生裝置110較佳係可採斜向角度入射該待測印刷電路板200(如第2、4圖所示)。

接著請參閱第5圖，係為本發明一實施例中之印刷電路板檢測方法的流程圖。基於上述設備的描述，本發明之印刷電路板的檢測方法，係用於印刷電路板之外觀檢測程序，用以對已於金屬線路上披覆有覆蓋層的印刷電路板進行檢測，該方法包含：步驟S101：以具有第一波長段之第一光源照射待測印刷電路板，其中，該第一波長段係為長波長且為不可見光的波長段；步驟S103：取得該待測印刷電路板上含有該第一波長段之成分的第一影像資料；及步驟S105：將該第一影像資料與一預設金屬線路影像資料進行比對程序。

進一步地，將本發明之檢測方法與外觀終檢機之檢測做結合，將前述步驟S101至步驟S105稱為不可見光檢測步驟的前提下，後續之可見光檢測步驟係可與不可見光檢測步驟同時進行(如第3圖所示之配置而同時進行照射及影像擷取)，或是先執行可見光檢測步驟再執行不可見光檢測步驟，或是先執行不可見光檢測步驟再執行可見光檢測步驟，皆可適用本發明。較佳之情況下係可見光檢測步驟係可與不可見光檢測步驟同時進行，如第6圖所示，該可見光檢測步驟包含：步驟S201：以具有第二波長段之第二光源照射待測印刷電路板其中，該第二波長段係為可見光的波長段； 步驟S203：取得該待測印刷電路板上含有該第二波長段之成分的第二影像資料；及步驟S205：將該第二影像資料與一預設印刷電路板外觀影像資料進行比對程序。

本發明之方法中採用之光源照射方式係同於前述之設備的描述，於此不再贅述。

本發明所提及之覆蓋層CL係可為防焊層、有機保護膜(Organic Soldering Preservative,OSP)或其他必須覆蓋於金屬線路ML上的覆蓋層，舉例來說，可為綠漆層。本發明之該第一波長段較佳係選用紅外光的波段，並可選用850nm~950nm的波段以與作為光源收集裝置150之線掃描相機作匹配進而達到更佳的影像資料擷取效果。

接著請參閱第7a及7b圖，第7a圖係為印刷電路板在可見光照射下所擷取的影像資料，第7b圖係為印刷電路板在長波長之不可見光照射下所擷取的影像資料。如此可清楚地識別出可見光及長波長之不可見光的照射下所視得的不同結果，相較於第7a圖的影像資料，第7b圖的影像資料將可供運算主機清楚地辨別出覆蓋層CL下之金屬線路ML的走線情況，也因此，本發明將可令外觀檢測的程序中再加上金屬線路的檢測，且該檢測係為具有高可靠性、高效率、且低成本之金屬線路檢測程序，將使得最終出產之印刷電路板成品達到高品質的標準。

接著請參閱第8a及8b圖，第8a圖係為印刷電路板在可見光照射下所擷取之具有斷開之線路的影像資料，第8b圖係為印刷電路板在長波長之不可 見光照射下所擷取之具有斷開之線路的影像資料。如圖所示，在可見光下，位於覆蓋層ML下之線路缺陷區F將無法被輕易辨識，反觀長波長之不可見光的照射下，覆蓋層ML下之線路缺陷區F將可被輕易的辨識。

接著請參閱第9a及9b圖，第9a圖係為具有較深色之覆蓋層的印刷電路板在可見光照射下所擷取的影像資料，第9b圖係為具有較深色之覆蓋層的印刷電路板在長波長之不可見光照射下所擷取的影像資料。如圖所示，即便是覆蓋層的顏色更深而在可見光照射下幾乎無法辨識覆蓋層底下之金屬線路時，在長波長之不可見光的照射下，覆蓋層下方之金屬線路仍舊可被輕易的辨識。據此，本發明可於印刷電路板之外觀檢測程序中提供精確且快速及有效率的金屬線路檢測程序，進而大幅提高檢測效率及可靠度。

本發明在上文中已以較佳實施例揭露，然熟習本項技術者應理解的是，該實施例僅用於描繪本發明，而不應解讀為限制本發明之範圍。應注意的是，舉凡與該實施例等效之變化與置換，均應設為涵蓋於本發明之範疇內。因此，本發明之保護範圍當以申請專利範圍所界定者為準。

S101~S105‧‧‧步驟

Claims (16)

1. 一種印刷電路板的檢測方法，係用於印刷電路板之外觀檢測程序，用以對已於金屬線路上披覆有覆蓋層的印刷電路板進行檢測，該方法包含：以具有第一波長段之第一光源照射待測印刷電路板；取得該待測印刷電路板上含有該第一波長段之成分的第一影像資料；及將該第一影像資料與一預設金屬線路影像資料進行比對程序，其中，該第一波長段係為長波長且為不可見光的波長段。
2. 如請求項第1項所述之檢測方法，其中更包含一可見光檢測步驟，該可見光檢測步驟包含：以具有第二波長段之第二光源照射待測印刷電路板；取得該待測印刷電路板上含有該第二波長段之成分的第二影像資料；及將該第二影像資料與一預設印刷電路板外觀影像資料進行比對程序，其中，該第二波長段係為可見光的波長段。
3. 如請求項第2項所述之檢測方法，其中該覆蓋層係為防焊層、有機保護膜此二者之至少其一。
4. 如請求項第2項所述之檢測方法，其中該覆蓋層係為綠漆層。
5. 如請求項第2項所述之檢測方法，其中該第一光源的照射係以斜向角度入射該待測印刷電路板。
6. 如請求項第5項所述之檢測方法，其中該第一光源係為環狀配置，以對該待測印刷電路板提供包圍式的照射光。
7. 如請求項第1至6項中任一項所述之檢測方法，其中該第一波長段係為紅外光的波段。
8. 如請求項第7項所述之檢測方法，其中該第一波長段係為850nm~950nm。
9. 一種印刷電路板的檢測設備，係用於印刷電路板之外觀檢測程序，用以對已於金屬線路上披覆有覆蓋層的印刷電路板進行檢測，該檢測設備包含：一承載台，用於承載待測印刷電路板；一第一光源產生裝置，係配置於該承載台上方，用於以具有第一波長段之第一光源照射該待測印刷電路板；一光源收集裝置，係配置於該承載台上方，用於取得該待測印刷電路板上含有該第一波長段之成分的第一影像資料；及一運算主機，係連接該光源收集裝置，用於將該第一影像資料與一預設金屬線路影像資料進行比對程序，其中，該第一波長段係為長波長且為不可見光的波長段。
10. 如請求項第9項所述之檢測設備，其中更包含： 一第二光源產生裝置，係配置於該承載台上方，用於以具有第二波長段之第二光源照射該待測印刷電路板，其中，該光源收集裝置係取得該待測印刷電路板上含有該第二波長段之成分的第二影像資料，該運算主機係將該第二影像資料與一預設印刷電路板外觀影像資料進行比對程序，該第二波長段係為可見光的波長段。
11. 如請求項第10項所述之檢測設備，其中該覆蓋層係為防焊層、有機保護膜此二者之至少其一。
12. 如請求項第10項所述之檢測設備，其中該覆蓋層係為綠漆層。
13. 如請求項第10項所述之檢測設備，其中該第一光源產生裝置之照射光係以斜向角度入射該待測印刷電路板。
14. 如請求項第13項所述之檢測設備，其中該第一光源產生裝置係為環狀配置，以對該待測印刷電路板提供包圍式的照射光。
15. 如請求項第9至14項中任一項所述之檢測設備，其中該第一光源產生裝置產生之該第一光源的該第一波長段係為紅外光的波段。
16. 如請求項第15項所述之檢測設備，其中該第一波長段係為850nm~950nm。