專利名稱：直觀檢查隱藏焊縫的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種按照權(quán)利要求1的前序部分的直觀檢查尤其是隱藏焊縫的設(shè)備。
此外，本發(fā)明涉及一種按照權(quán)利要求6的方法。
在焊接技術(shù)領(lǐng)域里，尤其在使用SMD(表面安裝的裝置)，以及，在此又特別是使用所謂的BGA(球格柵排列(Ball Grid Arrays))、芯片刻度包裝(CSP)和倒裝法(FC)的情況下，就產(chǎn)生了問題，即，由于在諸元件的下側(cè)邊與印刷電路板之間的縫隙高度較小，帶有相應(yīng)的印刷電路板的諸接觸點(diǎn)的外部和內(nèi)部插針排列的焊縫的質(zhì)量再也不能只靠肉眼觀察作檢查了。所以相應(yīng)的電氣或電子元件或組件在被焊接后經(jīng)受一電功能測試。但是，首先這是耗時(shí)并因此也就較貴，其次，僅能提供諸焊縫是否傳導(dǎo)電流或發(fā)生短路的信息。用這種方法不能提供該質(zhì)量和每個(gè)焊縫的強(qiáng)度以及期望的使用期限的信息。
為人熟知的是，利用X射線方法可無傷害地檢查焊縫。利用這種熟知的方法還僅可能在最終時(shí)檢查在相鄰的插針間的、會導(dǎo)致短路的不希望的跨焊(solder jumper)，或該印刷電路板的諸觸點(diǎn)上的諸元件的插針的正確位置；不能給出各諸焊縫的質(zhì)量或每個(gè)焊縫的外觀質(zhì)量或例如在該焊接區(qū)里的不希望的助焊劑殘痕的報(bào)告。此外，采購和保持這樣的裝置較貴，使用這種已知的方法在暴露于輻射方面也不是完全安全的。另外，這樣的裝置只能由經(jīng)高度訓(xùn)練和專門化的人員操作。
確定焊縫質(zhì)量的又一種已知的方法是通過相關(guān)焊縫的橫截面拍攝顯微照片。盡管用此方法肯定能獲得有關(guān)焊縫質(zhì)量的信息，例如有關(guān)該元件的焊點(diǎn)的充分熔化和因此使該印刷電路板上的該觸點(diǎn)能達(dá)到滿意的濕化的信息，然而在此涉及到一種破壞性測試方法，該種方法只能用在一隨機(jī)樣品基礎(chǔ)上，用以獲得該焊接工藝的操作參數(shù)上的結(jié)論。另外，在這種情況下也不能進(jìn)行每個(gè)焊縫的表面的外觀檢查。
最后，從帶照明裝置的醫(yī)學(xué)工程內(nèi)窺鏡領(lǐng)域獲知利用此內(nèi)窺鏡能直觀檢查到不能觸及到的區(qū)域。該熟知的內(nèi)窺鏡具有一基本上為管狀的外形，在其軸向外端設(shè)置了一帶照明的折光裝置，該裝置將從管狀裝置射出的光線沿間隙方向偏轉(zhuǎn)或?qū)㈤g隙圖像沿著目鏡方向偏轉(zhuǎn)。但是，由于其結(jié)構(gòu)類型的原因，進(jìn)入高度較小的間隙中觀察(尤其是在高度低于1毫米的范圍內(nèi)的間隙情況下)是不可能的，例如尤其是使用BGA和其他SMD的通常情況。
緣由這樣的已有技術(shù)，本發(fā)明的目的是提供一普通的設(shè)備，該設(shè)備使能以一較簡單而成本合算的方式無破壞性地直觀檢查尤其是隱藏的焊縫。
這個(gè)目的由按照權(quán)利要求1的一設(shè)備實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的另一目的是提供一種方法，利用該方法可用一簡單的方式檢查設(shè)置在一印刷電路板表面上的一電氣或電子元件，或類似的尤其是一SMD或BGA元件，與該印刷電路板之間的一焊縫的質(zhì)量。
本發(fā)明的諸多有利的演變由諸從屬權(quán)利要求提供。
按照本發(fā)明，直觀檢查隱藏焊縫的設(shè)備用于尤其在焊接在一印刷電路板的一電氣或電子元件例如一BGA與該印刷電路板之間檢查焊縫的質(zhì)量，該設(shè)備包括首先一目鏡單元、一透鏡頭(lens head)、一用于將由透鏡頭接收到的圖像傳遞到目鏡單元的傳圖像單元和一用于照明被檢查的焊縫的照明裝置。換言之，按照本發(fā)明的該設(shè)備首先包括一工業(yè)或醫(yī)療內(nèi)窺鏡的基本結(jié)構(gòu)形式。另外，在透鏡頭區(qū)域以以首先本身為人已知的方式提供了一圖像偏轉(zhuǎn)裝置。
但是，在已知的內(nèi)窺鏡里，透鏡或偏轉(zhuǎn)裝置是位于離透鏡頭的軸向外側(cè)“遠(yuǎn)”端至少一短距離的結(jié)構(gòu)型式，將它與按照本發(fā)明的設(shè)備相比，該圖像偏轉(zhuǎn)裝置延伸到透鏡頭的軸向外端。為此，與已有技術(shù)相比，僅透鏡的圖像出射點(diǎn)或圖像射入點(diǎn)位于更靠近印刷電路板之處，從而能直觀檢查到高度較小的間隙或設(shè)置在其中的諸焊縫。
在已知的內(nèi)窺鏡里，該照明裝置或光線出射口位于透鏡或偏轉(zhuǎn)裝置的上方或下方，從而可看到的間隙高度增大了和/或在間隙區(qū)將產(chǎn)生不希望的光線陰影，同樣地，與它相比，按照本發(fā)明的該照明裝置以這樣的方式設(shè)置在透鏡頭內(nèi)，即，該照明裝置從透鏡頭的光線出射角基本上等于圖像偏折的偏折角，光線的出射點(diǎn)位于圖像偏折裝置的鄰近處，并接近于透鏡頭的軸向外端。換言之，這意味著一方面，如以該印刷電路板表面或間隙平面為基準(zhǔn)面，該照明裝置設(shè)于與透鏡的圖像出射點(diǎn)或圖像射入點(diǎn)基本上相同的高度，另一方面，可進(jìn)行圖像照明但無垂直陰影。
總的說來，在高度小于1毫米的間隙里的和緊接著該間隙之下方的諸焊縫能用按照本發(fā)明的該設(shè)備以一簡單的方式被直觀檢查。這特別意味著例如在元件下側(cè)面與印刷電路板之間的間隙高度通常約為0.02-0.8毫米的BGA、CSP或FC里的諸單個(gè)焊縫，能被無損壞地直觀地檢查焊接缺點(diǎn)、不希望的跨焊成形、雜質(zhì)以及類似物。
基本上在任何方式中，照明裝置的光線的出射能在透鏡頭單橫向地(monolaterally)進(jìn)行。但是，按照本發(fā)明的一最佳實(shí)施例，該照明裝置從透鏡頭的光線的出射是在緊接著圖像偏轉(zhuǎn)裝置之處沿雙橫向地(bilaterally)進(jìn)行，從而確保了對視野的正規(guī)的照明。
在透鏡頭里從被觀察的目標(biāo)沿著目鏡的方向的圖像的偏轉(zhuǎn)或偏折同樣能以任何方式進(jìn)行，例如在最簡單的情況下用一偏折反光鏡進(jìn)行。但是，最好該圖像偏折裝置包括一偏折棱鏡，在該棱鏡里以一本身已知的方式進(jìn)行偏折。所以，與反光鏡偏折相比，尤其是圖像的觀看質(zhì)量能得以改善，并特別還能進(jìn)一步向下、即沿著透鏡頭的軸向外端方向移動透鏡的圖像出射點(diǎn)或圖像入射點(diǎn)。
圖像偏折裝置的偏轉(zhuǎn)角基本上是任意的，可為0-180°。該偏轉(zhuǎn)角還基本上取決于該設(shè)備中的內(nèi)窺鏡相對于印刷電路板表面的安裝角度。最好是該偏轉(zhuǎn)角為基本上90°。換言之，這意味著如以透鏡與目鏡之間的光軸線為基準(zhǔn)，按照本發(fā)明的這一實(shí)施例的該設(shè)備安裝后基本上垂直于該印刷電路板，因此也垂直于該間隙平面。所以，該設(shè)備也能用于稠密地配備的諸印刷電路板，因此能檢查諸元件間的諸較窄的間隙。
尤其是，如果必須檢查的不僅僅是在該元件的邊緣區(qū)的諸外部焊縫，該透鏡按照本發(fā)明的又一特別可取的實(shí)施例以這樣的方式構(gòu)作，即，圖像的視野區(qū)的深度或聚焦距離對應(yīng)于至少該元件尺寸的一半，如該元件寬度的一半，元件長度的一半或該元件直徑的一半。這樣，利用該元件的彼此相對側(cè)的檢查能觀察檢查整個(gè)間隙的內(nèi)部。該透鏡視野的深度能以一種本身為人已知的方式、例如通過該透鏡的聚焦長度預(yù)先設(shè)定。
按照一特別可取的實(shí)施例，該透鏡頭包括一具有至少一側(cè)向敞開的凹部的支座，該凹部朝著透鏡頭的軸向外端呈錐形，并在兩側(cè)以凸緣形輻條為界。偏折棱鏡或偏折反光鏡以這樣的方式設(shè)置在該支座里，即，偏折棱鏡的自由表面即面向間隙的表面或凹部的鏡面，以該支座和凹部為基準(zhǔn)，面朝外，以及，偏折棱鏡或偏折反光鏡的下方側(cè)向邊緣封住透鏡頭朝向軸向外端。換言之，這意味著偏折棱鏡或偏折反光鏡的下端能直接擱置在印刷電路板上，以便保證一圖像也偏轉(zhuǎn)進(jìn)入很低的間隙內(nèi)，而棱鏡或反光鏡的側(cè)向邊緣可由兩凸緣形輻條保護(hù)不受損傷，該棱鏡或反光鏡可同時(shí)由該兩輻條固定。在這一實(shí)施例中，照明裝置的光線出射口還能被設(shè)置在兩凸緣形輻條內(nèi)。
按照另一最佳實(shí)施例，該照明裝置包括至少一玻璃纖維束，該玻璃纖維束可以其第一軸向端與可設(shè)置在外部或也可設(shè)在該設(shè)備中或設(shè)備上的一光源相連接，并以其第二軸向端形成在透鏡頭上的照明裝置的光線出射口。通過使用一玻璃纖維束以一簡單的方式尤其可以實(shí)現(xiàn)，如有足夠的照明強(qiáng)度，一光線出射口具有一很小的直徑就足以照明一窄間隙。如在透鏡頭設(shè)有兩個(gè)或多個(gè)光線出射口，相應(yīng)的玻璃纖維束就能在光線出射口與光源之間結(jié)合為一束，并傳送到一共同的光源。
例如借助于透鏡或反光鏡系統(tǒng)能將間隙圖像從透鏡頭傳遞到目鏡。但是，最好按照本發(fā)明的設(shè)備包括用于圖像傳遞的至少又一玻璃纖維束，該束玻璃纖維能以其第一端光學(xué)連接于圖像偏轉(zhuǎn)用的單元，尤其是偏折棱鏡，以其第二端連接于目鏡。
原則上，利用上述諸實(shí)施例能檢查和直觀地確定在例如一BGA、CSP或FC的焊接區(qū)的邊緣區(qū)和內(nèi)部區(qū)(如有足夠的透鏡景深)里的各種焊接缺點(diǎn)。尤其但決不僅僅是，如探測出造成短路的不希望的跨焊，即，在具有大量焊點(diǎn)的BGA、CSP或FC的相鄰的“焊接插針(solder pins)”之間的諸跨焊，按照本發(fā)明的一特別可取的實(shí)施例提供一第二照明裝置，該裝置如以間隙平面為基準(zhǔn)可基本上沿著該設(shè)備的觀察方向或成圖像方向與透鏡頭相對，并沿著透鏡頭方向照明。因此，以一簡單方式經(jīng)過在每排焊點(diǎn)之間的間隙空間觀察、通過識別逆光源能排除一短路跨焊，相反地，如不能看到該逆光源就能以一明確的方式確定出一不希望的跨焊。
按照本發(fā)明的又一實(shí)施例，第二照明裝置包括一具有一支座的逆光頭，該支座具有至少一朝著該逆光頭(counterlight head)的軸向外端呈錐形的沿側(cè)向敞開的凹部，其中，在該支座里以這樣的方式設(shè)置借助于一玻璃纖維束能與一光源相連接的一偏折棱鏡或一偏折反光鏡，即，使在該凹部里的偏折棱鏡的自由表面或反光鏡表面面朝外，該偏折棱鏡或偏折反光鏡的下方側(cè)邊緣封住了逆光頭朝向軸向外端。換言之，這意味著通過該棱鏡發(fā)生光線偏轉(zhuǎn)和光線出射，在這一實(shí)施例里該棱鏡不具有一任何類的傳輸圖像功能。由于上面所說的形狀，該棱鏡和光線出射又能靠近于印刷電路板的表面，因此在間隙平面內(nèi)。
按照對上面所說的后一個(gè)可進(jìn)行替換的實(shí)施例，該第二照明裝置能包括一其結(jié)構(gòu)基本上與該設(shè)備的透鏡頭相同的逆光頭。在這一實(shí)施例里，逆光頭和透鏡頭能同時(shí)分別或交替用作一照明裝置和/或圖像檢測器，這樣，能同時(shí)或交替地從例如一BGA的兩側(cè)檢查間隙。為此，逆光頭的棱鏡能與透鏡頭的目鏡或另外的一個(gè)目鏡反向配合。
尤其是，如逆光頭簡單地用作一逆光源，按照本發(fā)明的另一實(shí)施例，至少第二照明裝置的玻璃纖維束能在一撓性螺旋管里穿行。這樣，首先，該玻璃纖維束可靠地被保護(hù)免受機(jī)械損傷，其次，能使該逆光頭與尺寸變化的諸BGA相一致地被調(diào)節(jié)，尤其相對于離透鏡頭的距離作調(diào)節(jié)。
該逆光頭的照明裝置和該透鏡頭的照明裝置能以任何方式連接于不同的光源。但是，最好是將透鏡頭的玻璃纖維束與逆光頭的玻璃纖維束連接于同一光源。這樣就獲得了既簡單又節(jié)省成本的整個(gè)結(jié)構(gòu)布置。
按照又一實(shí)施例，第一和/或第二照明裝置或第一和/或第二照明裝置的光源能以它們的照明強(qiáng)度或光線強(qiáng)度調(diào)節(jié)。
對于本發(fā)明極端重要的是透鏡頭由逆光源照明。為此，透鏡頭和第二照明裝置最好通過一連桿機(jī)構(gòu)、齒條或類似物連接可調(diào)節(jié)透鏡頭和照明裝置，尤其是逆光頭的一精確限定的相對位置。
按照一特別可取的實(shí)施例，該連桿機(jī)構(gòu)或齒條包括一用于此目的的自由伸出的托架，該托架基本上剛性地固定于該設(shè)備的一支座部分位于透鏡頭與目鏡之間，或是所述支座部分的一部分。在這一實(shí)施例里，該托架包括一在一導(dǎo)向部分里可沿縱向移動的保持裝置，在該保持裝置里可直接或間接固定第二照明裝置，并利用該裝置可調(diào)節(jié)尤其是在透鏡頭與逆光頭之間的軸向距離。
間隙或設(shè)在該間隙里的、由透鏡傳遞給目鏡的諸焊縫圖像可直接在目鏡處由一觀察者看到。但是，按照一最佳實(shí)施例，一電子、磁性或光學(xué)類的圖像記錄裝置、圖像變換器和/或圖像處理裝置可直接或間接連接于目鏡的附近。這例如可是一攝像機(jī)或電視攝像機(jī)，它的CCD圖像傳感器能通過一相應(yīng)的透鏡直接或間接連接于目鏡。如此收到的視頻圖像能通過到達(dá)一屏幕和/或在一計(jì)算機(jī)里經(jīng)受一圖像處理。在一BGA之下的諸焊縫的檢查能以基本上任何方式例如通過該圖像與基準(zhǔn)圖像的比較從而自動進(jìn)行。另外，尤其是能測量投射高度或間隙，并將它們分別與臨界投射高度或間隙比較。
按照本發(fā)明的該設(shè)備能以一本身為人熟悉的方式設(shè)置在一X-Y臺上，在該臺上能將一被檢查的印刷電路板-元件焊縫帶入該設(shè)備之下的一測試位置，或者，相反地，該設(shè)備能被帶入在該印刷電路板-元件焊縫之上的該測試位置。
按照本發(fā)明，上述該設(shè)備能以一特別有利的方式用在檢查在排列在一印刷電路板的表面上的一電氣或電子元件，或類似的尤其是一SMD、BGA、CSP或FC元件，與該印刷電路板之間的焊縫的質(zhì)量的一方法。按照印刷電路板的焊縫進(jìn)行檢查的元件包括在一陣列方式之后排列在諸排和諸間隙里的大量的焊接插針或焊點(diǎn)，這些焊接插針或焊點(diǎn)可與在該印刷電路板上的相應(yīng)數(shù)量的形狀和功能互補(bǔ)的觸點(diǎn)焊接。按照本發(fā)明的方法包括以下諸方法步驟a)在第一方法步驟中，首先對被測試的該元件的一第一側(cè)的最外排焊縫的諸焊縫作肉眼察看，其中，該元件按照諸焊縫排或間隙的間隔逐步移動通過該設(shè)備的透鏡頭，或者，反過來，該設(shè)備的透鏡頭逐步移動通過該元件。在此，并不是對所有被檢查的焊點(diǎn)均絕對必要，而是通過檢查角部的諸焊點(diǎn)能簡單地達(dá)到較可靠地發(fā)現(xiàn)整個(gè)焊接質(zhì)量。另外，在評估該焊縫質(zhì)量時(shí)，能使用該焊縫的表面(尤其還有助焊劑痕跡)和例如該焊點(diǎn)的幾何形狀，尤其是在一BGA的諸焊點(diǎn)的“凸起”，作為在焊接過程中充分熔化和該元件與該印刷電路板供一平面的尺度。從印刷電路板表面到該元件下側(cè)的距離或投射高度能成為該焊縫質(zhì)量的又一尺度或在焊接過程中焊接點(diǎn)的至少充分熔化的又一尺度。利用按照本發(fā)明的一設(shè)備能容易地對后者測量以作為該間隙高度。
b)在進(jìn)一步的方法步驟中，元件或該設(shè)備分別轉(zhuǎn)動90°，其中，在每種情況下接著對該元件的另外幾側(cè)的最外排焊縫作肉眼觀察，這與方法步驟a)相似。
c)為了可靠地確定在相鄰的焊接插針之間的、會導(dǎo)致該元件的電故障的不希望的跨焊，在下一步方法步驟中按照本發(fā)明對在相應(yīng)的諸間隙或排之間形成的諸通道進(jìn)行用于光學(xué)可見形的肉眼觀察。
方法步驟a)-c)決不是非按此時(shí)間順序進(jìn)行不可。而實(shí)際上，在逐步移動元件通過透鏡頭或反過來使透鏡頭移動通過該元件期間，尤其是方法步驟c)能在與方法步驟a)和b)同時(shí)進(jìn)行。
按照一最佳實(shí)施例，方法步驟c)可用逆光進(jìn)行，從而能特別容易又快速地識別不希望的短路跨焊。
為了用方法步驟a)和b)同時(shí)或按步地充分檢查一元件或在該元件與印刷電路板之間的諸焊縫，可通過觀察在諸間隙或排之間形成的諸通道肉眼檢查內(nèi)部諸排焊縫的焊接缺點(diǎn)。因此，特別是能容易而可靠地確定元件與印刷電路板之間在該間隙內(nèi)部的共平面性方面的缺點(diǎn)。
下面將借助于僅一個(gè)實(shí)施例并參閱其附圖對本發(fā)明作詳細(xì)的描述。附圖中

圖1是按照本發(fā)明的該設(shè)備的一實(shí)施例的圖解正視示意圖；圖2是按照圖1的該實(shí)施例的透鏡頭的一經(jīng)放大的被部分剖開的圖解示意圖，其中的該透鏡頭與圖1里的相比轉(zhuǎn)過了90°；以及圖3是按照本發(fā)明的該設(shè)備的逆光頭與圖2相對應(yīng)的一放大的圖解示意圖。
圖1所示的按照本發(fā)明的該設(shè)備1的外形基本上圖像一個(gè)內(nèi)窺鏡。該設(shè)備1又配裝了一透鏡頭2、一目鏡單元3和一用于將由透鏡頭2接收的圖像傳遞給目鏡單元3的圖像傳送單元4，其中的透鏡頭以一其為人熟悉的方式包含了一透鏡。該圖像傳送單元4設(shè)置在該設(shè)備1的一基本上呈管狀的支撐部分5上，并包括了僅在圖2里圖解示意表示的一玻璃纖維束18，該玻璃纖維束直觀地將透鏡頭2連接于目鏡單元3，也就是說，傳遞一圖像。作為一可替換方式，在透鏡頭2與目鏡單元之間可有一系列透鏡，該一系列透鏡傳遞并最終放大了該圖像。
被放大表示在圖2里的該透鏡頭2包括一最好是不銹鋼的支座6，其橫截面呈漏斗狀(參閱圖1)。該支座6設(shè)有一在圖2里基本上呈方形的凹部7。該凹部7又朝下和朝橫向敞開，朝下就是說朝著設(shè)備1的軸向外端8，朝橫向就是說朝向按照圖1觀察的觀察者。在該凹部7里以這樣的方式設(shè)置了一偏折棱鏡9，即，自由棱鏡面10朝外(朝向圖1的左側(cè))，光路發(fā)生偏移或偏轉(zhuǎn)90°離開由目鏡單元3和透鏡頭形成的垂直軸線11而轉(zhuǎn)入水平軸線12，反之亦然。
該凹部7在側(cè)向由兩個(gè)凸緣形輻條13和14為界。這兩輻條首先被用于固定和保護(hù)偏折棱鏡9以免受機(jī)械損傷，其次則用來在它們的軸向外端設(shè)置作為一照明裝置的一部分的光線出口15和16。在本實(shí)施例里，該光線出口15和16分別由一玻璃纖維束的軸向自由端形成，這些軸向自由端延伸經(jīng)過透鏡頭2和支座部分5而到達(dá)一被用來送入光源(未圖示)光線的玻璃纖維接頭17，這樣，該兩光出口15和16接收同一光源的光。該玻璃纖維束在光出口附近的定向使光線的出射角基本上等于圖像偏轉(zhuǎn)的偏轉(zhuǎn)角，從而是整個(gè)肉眼能看到的視野被照亮而沒有垂直陰影。
在圖1里，按照本發(fā)明的該設(shè)備1，更準(zhǔn)確地說是透鏡頭2通常被放置在一印刷電路板上或被設(shè)置在該印刷電路板表面的上方一短距離處。在該印刷電路板上以一已知的方式利用焊接通過焊點(diǎn)21固定了一為一BGA形式的電子元件20。在該元件下側(cè)面與該印刷電路板表面之間的間隙22(未按比例畫出，被放大了)的高度通常為0.02毫米-0.8毫米。借助于上述本發(fā)明的特點(diǎn)，尤其是將偏折棱鏡9直接設(shè)在透鏡頭2的沿軸向的最外側(cè)的遠(yuǎn)端這一特點(diǎn)，使該棱鏡和透鏡的圖像出口或圖像入口點(diǎn)作為整體能被移入該間隙區(qū)，從而可觀看到該間隙和設(shè)置在該間隙里的諸內(nèi)部焊縫，其中，另外由于光線以在該印刷電路板表面之上方與圖像出射或圖像射入點(diǎn)的基本上相等的軸向高度出射，故在該間隙區(qū)確保了足夠的照明和很好的可觀察性。
表示在圖1里的按照本發(fā)明的一設(shè)備1的該實(shí)施例還配備了一逆光頭23。該逆光頭23包括一支座24(參閱圖3)，與透鏡頭2的支座6相似地，該支座24設(shè)有如對上述透鏡頭2所描述那樣的一凹部25和設(shè)置在該凹部里的一偏折棱鏡26。但是，與透鏡頭2比較，該偏折棱鏡26直觀上未與目鏡單元3結(jié)合，而是通過被容納在一可彎曲的螺旋管28、尤其是不銹鋼管里的一玻璃纖維束27，與玻璃纖維接頭17相結(jié)合，因此也就與用作透鏡頭2的照明裝置的相同的光源(未圖示)相結(jié)合。該偏折棱鏡26特別可用于將基本上指向透鏡頭2之上的逆光引入間隙22內(nèi)。
在支座部分5的區(qū)域里有一自由伸出的托架29固定于該設(shè)備1。在該托架29上又形成了一通道形導(dǎo)向部分30，在該導(dǎo)向部分里容納了夾緊件31，使它可沿軸向、也就是說沿該托架29的軸向移動，并通過夾緊而可被固定。延伸在螺旋管28里的玻璃纖維束27被保持在該夾緊件31內(nèi)，這樣，通過該夾緊件31的移動，逆光頭23同時(shí)可沿箭頭方向移動，因此，在逆光頭23與透鏡頭2之間的精確距離可與不同尺寸的BGA元件相一致地進(jìn)行調(diào)節(jié)。另外，該托架29可垂直調(diào)節(jié)，并相對于支座部分5轉(zhuǎn)動至少90°，以在不需要時(shí)在一非操作位置攜帶該托架并與逆光頭23相結(jié)合，反之亦然。
在目鏡單元3的區(qū)域里，該設(shè)備1設(shè)有一用于聚焦光學(xué)圖像的聚焦裝置32。此外，設(shè)有一攝像機(jī)33與目鏡單元3光學(xué)連結(jié)，以便將被接收到的間隙圖像輸送給一光學(xué)圖像處理裝置或圖像儲存裝置。另外，還可在該攝像機(jī)與目鏡單元之間設(shè)置一TV可變焦接合器(TY-Zoom adapter)以放大被傳遞的圖像。
權(quán)利要求
1．一種尤其是直觀檢查隱藏焊縫(21)的設(shè)備，用來利用其一目鏡單元(3)、一透鏡頭(2)、一用于將由透鏡頭(2)接收到的圖像傳遞到目鏡單元(3)的圖像傳送單元(4)和一用于照明被檢查的焊縫(21)的照明裝置(15,16)，尤其在焊接在一印刷電路板(19)的表面上一電氣或電子元件(20)與該印刷電路板(19)之間檢查焊縫的質(zhì)量，在該設(shè)備中，該透鏡頭(2)包括一圖像偏轉(zhuǎn)裝置(9)，該裝置延伸直到該透鏡頭(2)的軸向外端；在該設(shè)備中，該照明裝置(15,16)以這樣的方式設(shè)置在透鏡頭(2)中，即，照明裝置(15,16)的光線射出透鏡頭(2)的出射角基本上等于圖像偏轉(zhuǎn)角，該光線的出射點(diǎn)設(shè)在該透鏡頭(2)的軸向外端區(qū)里且緊靠于圖像偏轉(zhuǎn)裝置(9)。
2．按照權(quán)利要求1的設(shè)備，其特征在于，該照明裝置(15,16)從透鏡頭(2)的光線的出射是在緊接著向偏轉(zhuǎn)裝置(9)之處沿雙橫向進(jìn)行。
3．按照權(quán)利要求1或2的設(shè)備，其特征在于，圖像偏轉(zhuǎn)裝置包括至少一偏折棱鏡(9)或至少一偏折反光鏡。
4．按照權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)的設(shè)備，其特征在于，圖像偏轉(zhuǎn)裝置(9)的偏轉(zhuǎn)角為0-180°，最好是基本上為90°。
5．按照權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)的設(shè)備，其特征在于，透鏡以這樣的方式構(gòu)作，即，尤其是它具有一焦距，使圖像的景深對應(yīng)于該元件大小的至少一半。
6．按照權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)的設(shè)備，其特征在于，透鏡頭(2)包括一具有至少一側(cè)向敞開的凹部(7)的支座(6)，該凹部(7)朝著透鏡頭(2)的軸向外端呈錐形，并在兩側(cè)以凸緣形輻條(13,14)為界，其中，偏折棱鏡(9)或偏折反光鏡以這樣的方式設(shè)置在該支座(6)里，即，凹部(7)里的偏折棱鏡(9)的自由表面(10)或反光鏡鏡面朝外，偏折棱鏡(9)或偏折反光鏡的下方側(cè)向邊緣封住透鏡頭(2)朝向軸向外端(8)，以及，其中，該照明裝置的光線出射(15,16)排列在兩凸緣形輻條(13,14)里。
7．按照權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)的設(shè)備，其特征在于，該照明裝置(15,16)包括至少一玻璃纖維束，該玻璃纖維束以其第一軸向端可連接于一光源，并以其第二軸向端在透鏡頭(2)上形成照明裝置的光線出射(15,16)。
8．按照權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)的設(shè)備，其特征在于，圖像傳遞裝置(4)包括至少一玻璃纖維束(18)，該玻璃纖維束以其第一端可光學(xué)連接于圖像偏轉(zhuǎn)裝置，特別是偏折棱鏡(9)，并以其第二端連接于目鏡單元(3)。
9．按照權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)的設(shè)備，其特征在于，一第二照明裝置基本上沿著該設(shè)備(1)的觀察方向定位，它相對于透鏡頭(2)并沿著透鏡頭(2)的方向照明。
10．按照權(quán)利要求9的設(shè)備，其特征在于，第二照明裝置包括一具有一支座(24)的逆光頭(23)，該支座具有至少一朝著該逆光頭(23)的軸向外端呈錐形的沿側(cè)向敞開的凹部(25)，其中，在該支座(24)里以這樣的方式設(shè)置通過一玻璃纖維束(27)能與一光源相光學(xué)連接的一偏折棱鏡(26)或一偏折反光鏡，即，使在該凹部(25)里的偏折棱鏡(26)的自由表面或反光鏡表面面朝外，該偏折棱鏡(26)或偏折反光鏡的下方側(cè)邊緣封住了逆光頭(23)朝向軸向外端。
11．按照權(quán)利要求9的設(shè)備，其特征在于，該第二照明裝置包括一逆光頭(23)，該逆光頭的結(jié)構(gòu)基本上與該透鏡頭(2)的相同。
12．按照權(quán)利要求9至11中任一項(xiàng)的設(shè)備，其特征在于，至少第二照明裝置的玻璃纖維束(27)在一撓性螺旋管(28)里穿行。
13．按照權(quán)利要求9至12中任一項(xiàng)的設(shè)備，其特征在于，透鏡頭(2)的和逆光頭(23)的玻璃纖維束都連接于同一光源。
14．按照權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)的設(shè)備，其特征在于，第一和/或第二照明裝置或第一和/或第二照明裝置的光源可調(diào)節(jié)它們的發(fā)光強(qiáng)度或光強(qiáng)度。
15．按照權(quán)利要求9至14中任一項(xiàng)的設(shè)備，其特征在于，透鏡頭(2)和第二照明裝置通過一連桿機(jī)構(gòu)、齒條或類似物以這樣的方式相連接，即，透鏡頭(2)和第二照明裝置，尤其是逆光頭(23)之間的一嚴(yán)格限定的相對位置是可調(diào)節(jié)的。
16．按照權(quán)利要求15的設(shè)備，其特征在于，該連桿機(jī)構(gòu)或齒條包括一自由伸出的托架(29)，該托架基本上剛性地固定于該設(shè)備(1)的一支座部分(5)，并位于透鏡頭(2)與目鏡(3)之間，或是所述支座部分(5)的一部分，其中，該托架(29)包括一在一導(dǎo)向部分(30)里可沿縱向移動的保持裝置(31)，在該保持裝置里可固定第二照明裝置，并利用該裝置可調(diào)節(jié)透鏡頭(2)與逆光頭(3)之間的軸向距離。
17．按照權(quán)利要求1至16中任一項(xiàng)的設(shè)備，其特征在于，一電子、磁性或光學(xué)類的圖像記錄裝置、圖像變換器和/或圖像處理裝置可直接或間接在目鏡單元(3)的區(qū)域里連接于圖像傳送單元。
18．一種使用按照上述諸權(quán)利要求中任一項(xiàng)的設(shè)備檢查在排列在一印刷電路板的表面上的一電氣或電子元件，或類似的尤其是一SMD、BGA、CSP或FC元件，與該印刷電路板之間的焊縫的質(zhì)量的方法，其中，該元件包括在一陣列方式之后排列在諸排和諸間隙里的大量的焊接插針、焊球或焊點(diǎn)，這些焊接插針、焊球或焊點(diǎn)可與在該印刷電路板上的相應(yīng)數(shù)量的形狀和功能互補(bǔ)的觸點(diǎn)焊接，該方法包括以下諸方法步驟a)對被測試的該元件的一第一側(cè)的最外排焊縫的諸焊縫作肉眼察看，其中，該元件按照諸焊縫排或間隙的間隔逐步移動通過該設(shè)備的透鏡頭，或者，反過來，該設(shè)備的透鏡頭逐步移動通過該元件；b)元件或該設(shè)備分別轉(zhuǎn)動90°，并對該元件的另外幾側(cè)的最外排焊縫的諸焊接點(diǎn)作肉眼觀察，這與方法步驟a)相似；以及c)對在相應(yīng)的諸間隙或排之間形成的諸通道進(jìn)行用于光學(xué)可見形的肉眼觀察。
19．按照權(quán)利要求18的方法，其特征在于，方法步驟c)用逆光進(jìn)行。
20．按照權(quán)利要求18或19的方法，其特征在于，除了方法步驟a)和b)，可通過觀察在諸間隙或排之間形成的諸通道肉眼，檢查內(nèi)部諸排焊縫的焊接缺點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光學(xué)檢查尤其是隱藏焊縫、尤其是在一板的表面上的一電氣或電子元件與該板之間的焊縫用的設(shè)備,該設(shè)備包括一目鏡單元(3)、一透鏡頭(2)、一用于將由透鏡頭(2)接收到的圖像傳遞到目鏡單元(3)的傳圖像單元(4)和一用于照明被檢查的焊縫的照明裝置(15,16)。該透鏡頭(2)包括一圖像掃描裝置(9),該裝置延伸直到該透鏡頭(2)的軸向外端,該照明裝置(15,16)以這樣的方式設(shè)置在透鏡頭(2)中,即,照明裝置(15,16)的光線射出透鏡頭(2)的出射角基本上等于圖像掃描角,該光線的出射點(diǎn)位于該透鏡頭的軸向外端區(qū)域里且緊靠于圖像掃描裝置(9)。
文檔編號G01M11/08GK1323407SQ99812173
公開日2001年11月21日 申請日期1999年8月20日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月19日
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