专利名称：全像式自动光学检测系统及方法
技术领域：
本发明是有关于一种自动光学检测(Automated Optical Inspection; AOI)系统及方法，特别是涉及一种全像式自动光学检测系统及方法。
背景技术：
参阅图1 ，现有的自动光学检测系统900包括一计算机装置8及一自动光学检测 装置9,其中的计算^L装置8具有一操作接口81及一输入单元82:自动光学检测装置9 具有一控制单元91、 一驱动单元92、 一输送单元93、 一抽气单元94、 一影像撷取单 元95及一照明单元96。参阅图1及图2 ，自动光学检测系统900的操作方式，是开启计算机装置8的-一 用以控制自动光学检测装置8的操作接口81，先由操作接口Sl读取-'电路板的原始电 路文fK步骤701)，并参考操作接口81的指示以输入单元82输入控制讯号的设定傲歩 骤702)。接着开始实际的检测，其检测的步骤是由使用者将一待测电路板7置于输送单 元93的顶面，由控制单元91以设定好的控制讯号控制驱动单元92驱动输送单元7移动 至一待测位置(步骤703)，及驱动抽气单元94抽气以使待测的电路板7定位及保持平整 (步骤704)。当待测的电路板7输送至待测位置后，控制单元91依据设定好的控制讯号点亮 照明单元96以提供足够的亮度给待测电路板7，并调整影像撷取单元95的高度以清楚 对焦，让影像撷取单元95在每一次移动时取得电路板7的局部影像予控制单元91(歩 骤705)，控制单元91再输出给计算机装置9进行影像重组及待测电路板7的缺陷的检 测运算(步骤706)。然而，现有的自动光学检测系统900具有以下缺点1. 检测时每次移动仅能撷取待测电路板7的局部影像，完成全部影像的检测相 当费时。2. 检测时采取线上操作，必须用抽气单元94使待测电路板7定位及平整，又需 要自动调节影像撷取单元95的高度以清楚对焦，然后尚需影像撷取单元95分区扫描
待测电路板7，相关的控制程序复杂，不易操作。
3. 自动光学检测装置8的成本昂贵，仅能抽检，无法进行全面的检测，且自动 光学检测装置8的机构复杂、体积庞大，需要采取独立的作业流程，无法与现有的检修系统搭配成一贯的作业流程。
4. 缺陷的检测运算包括一对位程序及一缺陷判断程序，对位程序是使用一既有 的元件数据库，检测时必须将待测资料与元件数据库的元件进行对位后才能进行后 续的缺陷判断程序，运算十分繁复。
发明内容
有鉴于目前的电路板设计趋向精密化，对于品管的要求也日趋严格，然而建立 一套自动光学检测系统的成本过高，在无法确实进行全面检测的情况下，将使得电 子成品的良率备受考验。
因此，本发明的目的，即在提供一种成本较低、全面检测缺陷以及可与现有的 检修系统搭配成一贯的作业流程的全像式自动光学检测系统及方法。
本发明全像式自动光学检观係统^t一印刷电路图样进行检测，印刷电路图样 是由 一图档所转换，系统包括一扫描装置及一 电子计算装置。
扫描装置具有一驱动单元及一光学扫描单元，驱动单元受一控制讯号控制以产 生驱动力，光学扫描单元，受驱动单元驱动以扫描印刷电路图样的全像。
电子计算装置具有一输入单元、 一记忆模组及一控制单元；输入模组受使用者 操作而产生控制讯号；接收单元用以接收扫描装置取得的待测数据；记忆模组用以 储存印刷电路图样的全像及图档。
控制单元用以自记忆模组取得图档，将其转换为符合一预定格式的一标准资料，并接收控制讯号以控制驱动单元驱动光学扫描单元扫描印刷电路图样的全像，并转换为符合预定格式的一待测资料以暂存于记忆模组；接着，自记忆模组取得待 测资料与标准资料进行比对以校准待测资料，使得待测资料与标准资料相互对齐，并将待测资料与标准资料进行比对以判断出印刷电路图样的缺陷。
本发明全像式自动光学检测方法^^寸一印刷电路图样进行检测，印刷电路图样 是由一图档所转换，方法包括下述步骤(A)将图档转换为符合一预定格式的-一标准 资料；(B)扫描印刷电路图样的全像，并转换为符合预定格式的一待测资料；(C)比 对待测资料与标准资料以校准待测资料使其与标准资料相互对齐；及(D)比对待测资 料与标准资料以判断出印刷电路图样的缺陷。由于本发明全像式自动光学检测系统及方法采用的是分辨率高的扫描装置取得待测资料，并配合相关的自动检测步骤，不但可节省成本，更可全面检测缺陷， 以及与现有的检修系统搭配成一贯的作业流程，可供产业界大幅提升目前电路板制 程的良率。
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明图1是一系统方块图，说明现有的自动光学检测系统包括一计算机装置及-一自 动光学检测装置；图2是一流程图，说明现有的自动光学检测方法；图3是一系统方块图，说明本发明的全像式自动光学检测系统的较佳实施例； 图4是一系统方块图，说明本发明的全像式自动光学检测系统的另一较佳实施例；图5是一流程图，说明本发明的全像式自动光学检测方法的较佳实施例；图6是一流程图，说明图5的步骤46具有的子步骤； 图7是一流程图，说明图5的步骤47具有的子步骤。
具体实施方式
有关本发明的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的二个 较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。在本发明被详细描述之前，要注意的 是，在以下的说明内容中，类似的元件是以相同的编号来表示。参阅图3，本发明的一较佳实施例中，全像式自动光学检测系统100包括一扫 描装置1及一电子计算装置2，全像式自动光学检测系统100主要是对于一印刷电路 (PCB)图样进行检测，印刷电路图样是由一图档所转换并印制在一基材，如一电路板 3，图档可以是一底片档(Gerberfile),或由一具有电子元件或线路的形状、位置等描 述的计算机绘图(CAD)档案然而，必须说明的是，本发明的概念不限于硬质的电路 板3，只要是具有印刷电路图样的一平面，其它的基材如软板、胶片或薄膜也可以。扫描装置l具有一光学扫描单元ll、 一驱动单元12、 一上盖13及一扫描平台14; 电路板3是放置在扫描平台14上，且印刷电路图样的一面是朝向光学扫描单元ll，并
由上盖13向下施压令电路板3定位在扫描平台14上且变得较为平整。光学扫描单元11是受驱动单元12驱动而来对于电路板3进行全图像的扫描，而驱 动单元12是受电子计算装置2传来的一控制讯号101控制其产生驱动力来驱动光学扫 描单元ll动作，接着由光学扫描单元11扫描电路板3的印刷电路图样以取得一全图像 201并将全图像201传送给电子计算装置2。必须说明的是，由于必须对影像作精细的辨识，扫描装置l需配合印刷电路图 样的最小线宽(线距)^x而选用在x/4至x/10mx/10以上的分辨率。电子计算装置2具有一控制单元21、-一记忆模组22、 一接收单元23、 一显示单 7t24及一输入模组25。其中的显示单^24用以显示一操作接口241，使用者可参考操作接口241的选项 或指示，由输入模组25(如键盘)输入相关的控制参数而产生控制讯号101，控制参 数是包括扫描分辨率、扫描范围及影像格式等相关设定；接收单元12用以自扫描装 置1取得全图像201;记〖乙模组24用以储存全图像201及图档(Gerber file)。控帝惮^23接收控制讯号101后，以控制讯号101控制扫描装置1开始扫描，扫 描完成后，由接收单^23接收全图{歡01，并将其转换为一预定格式(如ASCII码， 但是不以此为限)的一待测数据暂存于记忆模组22中。参阅图4 ，为了让全像式自动光学检测系统100可进行多片电路板的检测工作， 在另一较佳实施例中，全像式自动光学检测系统100还可包括一进料装置15及-收料 装置16，进料装置15是装载具有印刷电路图样的多数片电路銜图未示)，用以-模受 电子计算装置2，控制，自动给予扫描装置l进行扫描以取得各电路板的待测数据；收料^差置则是收集扫描装置1扫描后的所述电路板。参阅图3及图5，本发明全像式自动光学检测方法的较佳实施例中，当使用者 欲作电路板3的印刷电路图样缺陷分析时，是在操作接口241开启 - 已设定好控制参 数的旧档案(步5斜1)或者开启一新档案(歩骤42)，若是开启新档案，则必须在新档案设定相关的控制参数(歩骤43)。接着，在操作接口241开启印刷电路图样的一图档(步骤44)，此时由控制单^23 自记忆模组22取得图档且将其转换为一预定格式的标准资M(歩骤45)，并自记忆模组 22取得待测资料与标准资料并进行比对以校准待测资树歩骤46)，使得待测资料与标准资料相互对齐；接着，将待测资料与标准资料再进行比对以判断出印刷电路图样 的缺陷(步骤47)。 参阅图6，说明图5的步骤46具有下述子步骤将全图像201作影像处理并转换为符合预定格式的一待测资茅4(步骤461);于待测资料以特征抽取标示出各元件或线路(步骤462)，其特征抽取可以是采用型态学(morphology)、拓朴学(topology)或颜 色分析(colorimetric)的方式；以及依据标准资料将待测资料所标示特征的相对偏移量 及旋转量调整待测资f4(步骤463)，借此，可让待测资料与标准资料相互对齐。其中，特征抽取是指抽取待测资料各元件或线路的特征，特征是例如各元件 的形状、长度、宽度或所在的X,Y坐标位置等，由于图档可以是一底片档(Gerberfile)， 而底片檔是一ASCI鹏的文字文件，在档案中记录有各元件的长度、宽度、颜色或所 在的X,Y坐标位置等，因此只需选用各组件特定的特征即可将待测资料以与标准资料 相互对齐。参阅图7，说明图5的步骤47包括下述子步骤将待测资料与标准资料二者重 叠运算(步骤471);以及标示出印刷电路图样未重叠的缺陷(步骤472)。本较佳实施例中，未重叠的缺陷是包括黑缺陷(印刷电路图样的待测资料相较于 标准资料缺少的部分)与白缺陷(印刷电路图样的待测资料相较于标准资料多出的部 分)，重叠运算可以是待测资料与标准资料二者的一相减运算，除了用型态学运算加 以分类，亦可加上边缘运算作更进一步的分类；最后将运算分类的结果输出为一缺 陷分析报告(步骤473)。归纳上述，本发明全像式自动光学检观係统及方法具有下述优点1. 由于扫描装置l是取得印刷电路图样的全部图像，检测时一次即完成全部资 料的检测，相当省时。2. 检测时采取离线操作，且无须控制照明单元的照明、抽气单元的抽气、影像 撷取单元高度的调节等复杂的设定程序，操作时十分便利。3. 扫描装置l的成本低，只需足够的分辨率即可进行全面的检测，且可与现有 的检修系统搭配成一贯的作业流程，让制程的良率提高。4. 缺陷的检测运算无须内建组件数据库，检测时直接与图档的组件进行对化运算较为快速。
权利要求
1. 一种全像式自动光学检测系统，是对一印刷电路图样进行检测，所述印刷电路图样是由一图档所转换，所述系统包括一电子计算装置，具有一输入模组，受使用者操作而产生一控制讯号，其特征在于所述系统还包括一扫描装置，具有一驱动单元，受所述控制讯号控制以产生驱动力；及一光学扫描单元，受所述驱动单元驱动以扫描所述印刷电路图样的全像；所述电子计算装置还具有一接收单元，用以接收所述扫描装置取得的待测资料；一记忆模组，用以储存所述印刷电路图样的全像及所述图档；及一控制单元，用以自所述记忆模组取得所述图档，将其转换为符合一预定格式的一标准资料，并接收所述控制讯号以控制所述驱动单元驱动所述光学扫描单元扫描所述印刷电路图样的全像，并转换为符合所述预定格式的一特测资料以暂存于所述记忆模组；接着，自所述记忆模组取得所述待测资料与所述标准资料进行比对以校准所述待测资料，使得所述待测资料与所述标准资料相互对齐，并将所述待测资料与所述标准资料进行比对以判断出所述印刷电路图样的缺陷。
2. 如权利要求l所述的全像式自动光学检测系统，其特征在于所述扫描装置更具有一上盖及一扫描平台，所述上盖是施压以使一印制有 所述印刷电路图样的基材平整地定位在所述扫描平台上。
3. 如权利要求l所述的全像式自动光学检测系统，其特征在于所述全像式自动光学检测系统更包括一进料装置及一收料装置，且所述进料 装置及所述收料装置均接受所述电子计算装置控制；所述进料装置是装载具有所 述印刷电路图样的多数片电路板，且受控自动给予所述扫描装置进行扫描以取得 各所述电路板的待测资料，而所述收料装置是收集所述扫描装置扫描后的所述电 路板。
4. 如权利要求l所述的全像式自动光学检测系统，其特征在于所述扫描装置是配合所述印刷电路图样的最小线宽(线距)^而选用在x/4至 x/10或x/10以上的分辨率。
5. 如权利要求l所述的全像式自动光学检测系统，其特征在于所述控制单元的校准是将所述待测资料以特征抽取标示出各元件，以及依据 待测资料所标示特征的相对偏移量及旋转量调整待测资料以与所述标准资料相互 对齐。
6. 如权利要求5所述的全像式自动光学检测系统，其特征在于所述控制单元的特征抽取是采用型态学、拓朴学或颜色分析的方式抽取所述 待测资料各元件或线路的特征。
7. 如权利要求l所述的全像式自动光学检测系统，其特征在于所述控制单元的缺陷判断是将戶/f述待测资料与所述标准资料二者重叠运算 以标示出所述印刷电路图样未重叠的缺陷
8. 如权利要求7所述的全像式自动光学检测系统，其特征在于所述未重叠的缺陷包括黑缺陷与白缺陷。
9. 一种全像式自动光学检观仿法，是对一印刷电路图样进行检测，所述印刷电路图 样是由一图档所转换，其特征在于所述方法包括下述步骤(A) 将所述图档转换符合一预定格式的标准资料；(B) 扫描所述印刷电路图样的全像并转换为符合所述预定格式的一待测资料；(C) 比对所述待测资料与所述标准资料以校准所述待测资料使其与所述标 准资料相互对齐；及(D) 比对所述待测资料与所述标准资料以判断出所述印刷电路图样的缺陷。
10. 如权利要求9所述的全像式自动光学检测方法，其特征在于步骤(C)包括下述 子步骤(C-l)于所述待测资料以特征抽取标示出各元件；及 (C-2)依据待测数据所标示特征的相对偏移量及旋转量调整待测资料以与所述标准资料相互对齐。
11. 如权利要求10所述的全像式自动光学检测方法，其特征在于特征抽取是采用型态学、拓朴学或彦页色分析的方式抽取所述待测资料各元件或线路的特征。
12. 如权利要求9所述的全像式自动光学检测方法，其特征在于步骤(D)包括下述子步骤(D-1 )将所述待测资料与所述标准资料二者重叠；及 (D-2)标示出所述印刷电路图样未重叠的缺陷。
13.如权利要求12所述的全像式自动光学检测方法，其特征在于 所述未重叠的缺陷包括黑缺陷与白缺陷。
全文摘要
本发明公开了一种全像式自动光学检测系统，包括一扫描装置及一电子计算装置；扫描装置具有一驱动单元及一光学扫描单元，光学扫描单元受驱动单元驱动以扫描一印刷电路图样的全像；电子计算装置取得印刷电路图样的图档，将其转换为符合一预定格式的一标准资料，并控制驱动单元驱动光学扫描单元扫描印刷电路图样的全像，并转换为符合预定格式的一待测资料；接着，取得待测资料与标准资料进行比对以校准待测资料，使得待测资料与标准资料相互对齐，并将待测资料与标准资料进行比对以判断出印刷电路图样的缺陷。
文档编号G01N21/956GK101210889SQ20061017323
公开日2008年7月2日 申请日期2006年12月30日 优先权日2006年12月30日
发明者罗思涌, 贾秉坤 申请人:大元科技股份有限公司