专利名称：印刷电路板光学检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种印刷电路板光学检测装置。
背景技术：
印刷电路板(PCB)是用于液晶显示驱动集成电路(LCD driver IC)、 存储器和大规模集成电路(LSI)之类的半导体集成电路(semiconductor IC) 以及尺寸最小化产品的主要元件。PCB中，广泛用到通常被称作巻带自动结 合"ape automatic bonding, TAB)板或薄膜覆晶(chip on film, COF) 板的电路。在这种PCB中，通过曝光、显影及蚀刻工艺形成图案。
在电子组装生产中，SMT (表面贴装技术)正在取代传统的THT (穿 孔引脚技术)，在SMT工艺中，钎焊材料被做成膏状混合物，称为锡膏，以 网板漏印的方式按网板所限定的形状印刷到PCB (印刷电路板)上，待将元 件放在其上后一起加热达到焊接的目的。为了产品的制程能达到髙品质髙效 率的目标，在电子产业中，检测印刷电路板组装中是否存在缺件，空焊等对 于从事电路板组装生产的业者而言至关重要。传统的印刷电路板检测通常依 靠工人手持放大镜对印刷电路板进行逐块检验，通过人工来将检验的产品图 案，尤其是锡膏焊接部分的纹路与标准的产品图案进行比对，然而这种方法 效率低下，节奏慢，且工人压力大，易疲劳，检测出错率也较高。
而且随着最近发展更精细的半导体器件的趋势，PCB图案的尺寸做得 非常�。诓范獭⑿�、轻、薄的必然趋势下，必须将PCB基板布线密度 增加，取消测试点，并把电子元件体积縮�。苑弦�。在此大环境的改 变下，传统目视检测将因其不稳定的检测率及较低的覆盖率而越来越不合 用，利用工人的眼睛来检测图案缺陷基本上是不可能的。
为此以数字影象为基底的视觉系统配合精密的机构定位，及计算机辅助 设计的数据库而设计的印刷电路板自动光学检测机(AOI System)已逐渐导 入电子产业的高速生产线，它能够快速的测量制程中各类特效，找出不良的 问题点。现有的这类自动光学检测机其作用机制通常是对印刷电路板逐个拍 照，然后与计算机内存储的标准图案数据相比较以便找到缺陷，可24小时 不间断工作，相比人工检测，速度快，效率高；然而其缺点是机器本身制造 成本较髙，尤其是固定电路板的载物平台需要在步进电机的控制下实现精确 运作以便多角度拍摄，机构往往设计的较复杂；且由于是全自动检测，对机 器内的光学成像装置本身的质量依赖性较大，尤其是为了得到清晰的成像， 提髙计算机比对的准确率，必须引入先进的髙分辨率固态成像装置，使得成 本也进一步提髙，这对于一些小型的印刷电路板生产厂家而言是无法承受 的。
发明内容
本实用新型目的是提供一种结构简单、检测效果好、使用方便且成本 较低的印刷电路板光学检测装置。
本实用新型的技术方案是 一种印刷电路板光学检测装置，它包括水平 方向平移机构和连接在水平方向平移机构上的垂直方向滑移机构，所述垂直 方向滑移机构上安装有一视频显微镜。
本实用新型较为详细的技术方案是 一种印刷电路板光学检测装置，它 包括水平方向平移机构和连接在水平方向平移机构上的垂直方向滑移机构， 所述垂直方向滑移机构上安装有一视频显微镜。所述水平方向平移机构包括 第一直线电机、第二直线电机和第三直线电机，第一直线电机的第一定子导 轨和第二直线电机的第二定子导轨平行设置，第一定子导轨上设有第一动子 滑块，而第二定子导轨上设有第二动子滑块；第三直线电机具有两根平行的 定子导轨，这两根定子导轨固定在第一动子滑块和第二动子滑块之间；而第 三直线电机上的第三动子滑块穿设在这两根定子导轨上，所述垂直方向滑移 机构连接在该第三动子滑块上。而所述视频显微镜包括显微镜主机以及连接 在显微镜主机上方用来捕捉图像的彩色CCD摄像机；显微镜主机的末端螺 纹连接有用来实现三维观察的旋转观察模组。
本实用新型更为详细的技术方案是 一种印刷电路板光学检测装置，它 包括水平方向平移机构和连接在水平方向平移机构上的垂直方向滑移机构， 所述垂直方向滑移机构上安装有一视频显微镜。所述水平方向平移机构包括 第一直线电机、第二直线电机和第三直线电机，第一直线电机的第一定子导 轨和第二直线电机的第二定子导轨平行设置，第一定子导轨上设有第一动子 滑块，而第二定子导轨上设有第二动子滑块；第三直线电机具有两根平行的 定子导轨，这两根定子导轨固定在第一动子滑块和第二动子滑块之间；而第 三直线电机上的第三动子滑块穿设在这两根定子导轨上，所述垂直方向滑移
机构连接在该第三动子滑块上。所述垂直方向滑移机构包括连接在第三动子 滑块上的支架、固定在支架上的纵向导杆、安装在纵向导杆上的螺纹调节滑 块、固定在螺纹调节滑块上的连接臂以及固定在连接臂上的显微镜夹具，螺 纹调节滑块上设有调节手轮，而所述视频显微镜固定在显微镜夹具上。该视 频显微镜包括显微镜主机以及连接在显微镜主机上方用来捕捉图像的彩色 CCD摄像机；显微镜主机的末端蠊纹连接有用来实现三维观察的旋转观察 模组。所述旋转观察模组具体包括连接头和主体块，所述主体块上开设有水 平方向的长腰孔；连接头的底部与长腰孔活动连接，顶部成型有一圈与显微 镜主机末端连接的螺纹，而连接头的中部具有通孔；所述主体块上设有位于 长腰孔下方且相对布置的第一反射镜和第二反射镜，其中第二反射镜与主体 块水平面呈45度角，且反射面朝向长腰孔；而第一反射镜与主体块水平面 呈一定夹角，且反射面背向长腰孔。
本实用新型印刷电路板光学检测装置在工作的时候，其上的视频显微镜 依靠在直线电机驱动下的水平方向平移机构和垂直方向滑移机构在待测印 刷电路板上方实现精确稳定的空间三维运动与定位，方便获取待测印刷电路 板上各检测部分的图案；本实用新型中的视频显微镜为现有技术，其上的彩 色CCD摄像机上带有视频线接口，通过视频线便可以轻松将获得的图像传 送到显示设备如监视器、液晶显示器显示出来，也可以通过数据传输线将图 像传送到计算机中进行观察、测量、处理等操作，较为方便；最后由人工来 将获得图像与标准的印刷电路板图案照片进行比对，检测产品是否合格。同 时由于本实用新型中的视频显微镜的显微镜主机底部还连接有旋转观察模 组，该旋转观察模组具有可360度旋转的主动体，其通过第一、第二反射镜 将观察对象的图像，尤其是待测印刷电路板上的锡膏侧缘图像反射到显微镜 主机上，因此使得本实用新型可以从不同角度对待测印刷电路板进行多方位 观察，而不需要移动或者倾斜观察对象，提髙检测效果。
本实用新型优点是
1.本实用新型印刷电路板光学检测装置，依靠视频显微镜来获取待测 电路板图案，由于视频显微镜可以轻松将获取图案通过显示设备输出放大， 方便工作人员将该图像与标准产品图案比对，相比传统的依靠放大镜的人工 检测方式，效率较高，且减轻工人压力，而相比目前采用髙端固态相机的印 刷电路板自动光学检测机，则成本较低，便于在小型印刷电路板企业推广。
2. 本实用新型印刷电路板光线检测装置中的水平方向平移机构和垂直 方向滑移机构保证了视频显微镜能够在空间内完成稳定的三维运动与精确 定位，利于轻松实现对整块待测印刷电路板的观测与图案获取，以提髙检测 效果；并且这样的自由度机构结构简单、操作方便，进一步节约了成本。
3. 本实用新型印刷电路板光线检测装置中，视频显微镜的显微镜主机 底部连接有旋转观察模组，该旋转观察模组具有可360度旋转的主动块，并 通过第一、第二反射镜将观察对象的图像反射到显微镜主机上，使得本实用 新型在工作时，可以对待测印刷电路板进行多角度观察，以有效防止检测疏 漏，提髙检测效果并且这样的结构设计不需要移动或者倾斜印刷电路板， 也不需要为其设计复杂的可动载物平台，较为方便，也节约了机构成本，有 较髙实用性。
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述
图1为本实用新型一种具体实施例的主视图2为图1实施例的俯视图3为图1实施例的立体结构示意图4为图1实施例中的旋转观察模组的主视图
图5为图1实施例中的旋转观察模组的单独结构示意图6为图1实施例的使用状态示意图。
其中1、水平方向平移机构；2、垂直方向滑移机构；3、视频显微镜； 4、显微镜主机；5、彩色CCD摄像机6、旋转观察模组；7、连接头；8、 主体块；9、长腰孔；10、通孔；11、第一反射镜；12、第二反射镜；13、 第一定子导轨；14、第二定子导轨；15、第一动子滑块；16、第二动子滑块； 17、定子导轨；18、定子导轨；19、第三动子滑块；20、支架；21、纵向导 杆；22、螺纹调节滑块；23、连接臂；24、显微镜夹具；25、调节手轮；26、 待测电路板；27、视频线。
具体实施方式
实施例如图l、图2和图3所示为本实用新型印刷电路板光学检测装 置的一种具体实施方式
，它由水平方向平移机构l、垂直方向滑移机构和视
频显微镜3构成，垂直方向滑移机构2连接在水平方向平移机构1上，所述 垂直方向滑移机构2上安装视频显微镜3。
本实施例中，水平方向平移机构1包括第一直线电机、第二直线电机和 第三直线电机，第一直线电机的第一定子导轨13和第二直线电机的第二定 子导轨14平行设置，第一定子导轨13上设有第一动子滑块15,而第二定 子导轨14上设有第二动子滑块16;第三直线电机具有两根平行的定子导轨 17、 18，这两根定子导轨17、 18固定在第一动子滑块15和第二动子滑块 16之间；而第三直线电机上的第三动子滑块19穿设在这两根定子导轨17、 18上。
所述垂直方向滑移机构2包括连接在第三动子滑块19上的支架20、固 定在支架20上的纵向导杆21、安装在纵向导杆21上的蠊纹调节滑块22、 固定在螺纹调节滑块22上的连接臂23以及固定在连接臂23上的显微镜夹 具24，螺纹调节滑块22上设有调节手轮25,方便对于螺纹调节滑块22的 上下升降调节，而所述视频显微镜3固定在显微镜夹具24上。
该视频显微镜3包括显微镜主机4以及连接在显微镜主机4上方用来捕 捉图像的彩色CCD摄像机5;显微镜主机4的末端螺纹连接有用来实现三 维观察的旋转观察模组6。
具体结合图4、图5所示，本实施例中所述旋转观察模组6具体包括连 接头7和主体块8，所述主体块8上开设有水平方向的长腰孔9;连接头7 的底部与长腰孔9活动连接，顶部成型有一圈与显微镜主机4末端连接的螺 纹，而连接头7的中部具有通孔10;所述主体块8上设有位于长腰孔9下 方且相对布置的第一反射镜11和第二反射镜12,其中第二反射镜12与主 体块8水平面呈45度角，且反射面朝向长腰孔9;而第一反射镜ll与主体 块8水平面呈67.5度角，且反射面背向长腰孔9。
如图6所示，本实施例印刷电路板光学检测装置在工作的时候，其上的 视频显微镜3依靠在直线电机驱动下的水平方向平移机构l和垂直方向滑移 机构2在待测印刷电路板26上方实现精确稳定的空间三维运动与定位，方 便获取待测印刷电路板上各检测部分的图案本实施例中的视频显微镜3为 现有技术，其上的彩色CCD摄像机5上带有视频线接口，通过视频线27便 可以轻松将获得的图像传送到显示设备如监视器、液晶显示器显示出来，最
后由人工来将获得图像与标准的印刷电路板图案照片进行比对，检测产品是 否合格。因此本实施例相比传统的依靠放大镜的人工检测方式，效率较髙， 且减轻工人压力，而相比目前采用高端固态相机的印刷电路板自动光学检测 机，则成本较低，便于在小型印刷电路板企业推广。
同时由于本实施例中的视频显微镜3的显微镜主机4底部还连接有旋转 观察模组6，该旋转观察模组6上的主动块可在工人的拨动下360度旋转， 具体如图6所示，环境光源通过第一反射镜11和第二反射镜12将观察对象 的图像，尤其是待测印刷电路板26上的锡膏侧缘图像反射到显微镜主机4 上，再通过工人对视频显微镜进行焦距、倍率的微调，直至图像清晰。因此 本实施例可以从不同角度对待测印刷电路板进行多方位观察，而不需要移动 或者倾斜观察对象，较为方便，可以有效防止检测疏漏，也提髙了检测效果。
权利要求1. 一种印刷电路板光学检测装置，其特征在于它包括水平方向平移机构(1)和连接在水平方向平移机构(1)上的垂直方向滑移机构(2)，所述垂直方向滑移机构(2)上安装有一视频显微镜(3)。
2. 根据权利要求1所述的印刷电路板光学检测装置，其特征在于所述 视频显微镜(3)包括显微镜主机(4)以及连接在显微镜主机(4)上方用 来捕捉图像的彩色CCD摄像机(5);显微镜主机(4)的末端螺纹连接有用 来实现三维观察的旋转观察模组(6)。
3. 根据权利要求2所述的印刷电路板光学检测装置，其特征在于所述 旋转观察模组(6)包括连接头(7)和主体块(8),所述主体块(8)上开 设有水平方向的长腰孔(9);连接头(7)的底部与长腰孔(9)活动连接， 顶部成型有一圈与显微镜主机(4)末端连接的螺纹，而连接头(7)的中部 具有通孔(10);所述主体块(8)上设有位于长腰孔(9)下方且相对布置 的第一反射镜(11)和第二反射镜(12),其中第二反射镜(12)与主体块(8)水平面呈45度角，且反射面朝向长腰孔(9);而第一反射镜(11)与 主体块(8)水平面呈一定夹角，且反射面背向长腰孔(9)。
4. 根据权利要求1所述的印刷电路板光学检测装置，其特征在于所述 水平方向平移机构(1)包括第一直线电机、第二直线电机和第三直线电机， 第一直线电机的第一定子导轨(13)和第二直线电机的第二定子导轨(14) 平行设置，第一定子导轨(13)上设有第一动子滑块(15)，而第二定子导 轨(14)上设有第二动子滑块(16);第三直线电机具有两根平行的定子导 轨(17、 18)，这两根定子导轨(17、 18)固定在第一动子滑块(15)和第 二动子滑块(16)之间而第三直线电机上的第三动子滑块(19)穿设在这 两根定子导轨(17、 18)上，所述垂直方向滑移机构(2)连接在该第三动 子滑块(19)上。
5. 根据权利要求4所述的印刷电路板光学检测装置，其特征在于所述 垂直方向滑移机构(2)包括连接在第三动子滑块(19)上的支架(20)、固 定在支架(20)上的纵向导杆(21)、安装在纵向导杆(21)上的螺纹调节 滑块(22)、固定在螺纹调节滑块(22)上的连接臂(23)以及固定在连接 臂(23)上的显微镜夹具(24)，螺纹调节滑块(22)上设有调节手轮(25)， 而所述视频显微镜(3)固定在显微镜夹具(24)上。
专利摘要本实用新型公开了一种印刷电路板光学检测装置，它包括水平方向平移机构和连接在水平方向平移机构上的垂直方向滑移机构，所述垂直方向滑移机构上安装有一视频显微镜。本实用新型依靠视频显微镜来获取待测电路板图案，由于视频显微镜可以轻松将获取图案通过显示设备输出放大，方便工作人员将该图像与标准产品图案比对，相比传统的依靠放大镜的人工检测方式，效率较高，且减轻工人压力，而相比目前采用高端固态相机的印刷电路板自动光学检测机，则成本较低，便于在小型印刷电路板企业推广。
文档编号G01N21/956GK201203583SQ20082003617
公开日2009年3月4日 申请日期2008年5月15日 优先权日2008年5月15日
发明者吕子豪 申请人:吕子豪
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
