專利名稱：光學(xué)式金屬辨別裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種光學(xué)式金屬辨別裝置及方法，特別是關(guān)于一種可根據(jù)金屬對窄帶光的反射率的差異，辨別該金屬種類的光學(xué)式金屬辨別裝置及方法。
背景技術(shù)：
目前印刷電路板的缺陷檢測主要是采用反射式白光影像檢測法及反射式熒光影像檢測法兩種。反射式白光影像檢測法是以白光(White Light)照射在印刷電路板上，并利用光感應(yīng)檢測器獲取印刷電路板的金屬導(dǎo)線的反射光信號，再經(jīng)由影像處理該反射光信號而成為反射影像。而熒光影像檢測法則是利用一激光激發(fā)該印刷電路板的非金屬導(dǎo)線部分的有機(jī)熒光基材，配合光學(xué)濾光片將激發(fā)激光濾除，再以影像傳感器獲取由激光激發(fā)的熒光(Laser InducedF1uorescence，LIF)影像。該影像傳感器所獲取的灰階影像先經(jīng)由二值化處理后，再經(jīng)過影像辨別軟件的辨別而獲得電路缺陷信息。
已知的熒光檢測法雖可取得有機(jī)熒光基材的熒光信號，但由于金屬線材無法產(chǎn)生熒光信號，因此熒光檢測法無法辨別金屬線材。反射式白光檢測法雖然可獲取金屬線材的反射光信號，但由于不同金屬對于白光的光學(xué)反射率差異性并不大，因而也無法有效地辨別不同金屬線材。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種光學(xué)式金屬辨別裝置及方法，其可根據(jù)金屬對一窄帶光的反射率差異辨別該金屬的種類。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種光學(xué)式金屬辨別裝置，其包含一可承載一待測樣品的載臺、一可產(chǎn)生至少一窄帶光的光源模塊、一用于將該窄帶光聚焦于該待測樣品上的透鏡組、一用于獲取該窄帶光經(jīng)該待測樣品反射后的反射光強(qiáng)度的光傳感器，以及一用于辨別該待測樣品所包含的金屬種類的處理單元。
該處理單元可包含一影像辨別軟件，其根據(jù)該窄帶光經(jīng)該待測樣品反射后的反射光強(qiáng)度辨別該待測樣品所包含的金屬種類。該光源模塊可為一激光源、一發(fā)光二極管或以一白光光源加上一適當(dāng)濾光片構(gòu)成，其中該白光光源可為水銀燈、鹵素?zé)簟⒔饘冫u素?zé)艋螂瘹鉄舻?。該窄帶光的頻寬以小于20nm較好，最好小于5nm。
本發(fā)明的光學(xué)式金屬辨別方法包含將該第一窄帶光以一第一入射角照射在該待測樣品上，并獲取該第一窄帶光在該第一入射角的反射光強(qiáng)度。之后，根據(jù)該第一窄帶光的反射光強(qiáng)度辨別該待測樣品所包含的金屬種類。
本發(fā)明的光學(xué)式金屬辨別方法還可包含將該第一窄帶光以一第二入射角照射于該待測樣品，并獲取該第一窄帶光在該第二入射角經(jīng)該待測樣品反射后的反射光強(qiáng)度。之后，根據(jù)該第一窄帶光在該第一入射角與該第二入射角的反射光強(qiáng)度的差值辨別該待測樣品所包含的金屬種類。
本發(fā)明的光學(xué)式金屬辨別方法還可包含將一第二窄帶光以該第一入射角照射于該待測樣品上，并獲取該第二窄帶光于該第一入射角的反射光強(qiáng)度。之后，根據(jù)該第一窄帶光的反射光強(qiáng)度與該第二窄帶光的反射光強(qiáng)度的差值辨別該待測樣品所包含的金屬種類。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的光學(xué)式金屬辨別裝置及方法是利用金屬對窄帶光的反射率差異來辨別金屬的種類。由于金屬對一窄帶光的反射率差異遠(yuǎn)大于對白光的反射率差異，因此本發(fā)明應(yīng)用于印刷電路上時可有效地提高印刷電路板的金屬線材的辨別能力。
此外，在于100℃加熱一天之后，測量了測試晶胞的電壓保持率。
表2電壓保持率

注所給出的值為各種情況下兩組測試晶胞測量結(jié)果的平均值。
對照實施例

圖2示例數(shù)種金屬的反射率與波長的關(guān)系。如圖2所示，金與鋁對波長為400nm的窄帶光的反射率分別為36.4％及92.6％。若將該光源模塊20產(chǎn)生的窄帶光22的中心波長設(shè)定為400nm，并設(shè)定照射該待測樣品12的光強(qiáng)度為E1，而金與鋁對該窄帶光22的反射率分別為RAu與RAl，則該窄帶光22經(jīng)待測樣品12上的金與鋁反射后的反射光強(qiáng)度分別為E1×RAu與E1×RAl。若設(shè)定一門限光強(qiáng)度為E1×RAu與E1×RAl的平均值，并將反射光強(qiáng)度高于該門限光強(qiáng)度的判定為鋁，將反射光強(qiáng)度低于該門限光強(qiáng)度者判定為金。如此，該處理單元40即可根據(jù)該光傳感器30產(chǎn)生的反射光強(qiáng)度分布影像辨別該預(yù)定區(qū)域內(nèi)金與鋁的分布情形。亦即，本發(fā)明的光學(xué)式金屬辨別裝置10可根據(jù)該待測樣品12的金屬對該窄帶光22的反射率的差值辨別該金屬的種類。
如上所述，本發(fā)明應(yīng)用于辨別金與鋁時，較好的窄帶光的中心波長為400nm。然而，若本發(fā)明的光學(xué)辨別方法應(yīng)用于辨別其它金屬時，則可依據(jù)待辨別金屬的反射率曲線，選擇一個以上的適當(dāng)窄帶光波長讓不同金屬的反射率具有最大的差異，其中窄帶光的波長范圍可在紫外光區(qū)(190至380nm)、可見光區(qū)(380至780nm)和近紅外光區(qū)(780-2500nm)。簡言之，本發(fā)明是依據(jù)金屬對不同波長的反射率曲線，選擇一個以上的適當(dāng)窄帶光波長讓不同金屬的反射率具有最大的差異。
菲涅爾方程式(Fresnel equation)可表示如下Γ⊥=Er0Ei0=(η2/cosθt)-(η1/cosθi)(η2/cosθt)+(η1/cosθi)]]>Γ//=Er0Ei0=η2cosθt-η1cosθiη2cosθt+η1cosθi]]>其中，Γ、?！畏謩e為垂直極化與平行極化的反射系數(shù)；η1、η2分別為介質(zhì)的本征阻抗；θi、θt則分別為入射光角度與折射光角度。由菲涅爾方程式可知，金屬的反射率隨著入射角度而改變。本發(fā)明的光學(xué)式金屬辨別裝置10還可利用此物理特性辨別金屬。首先將該窄帶光22以一第一入射角照射于該待測樣品12上，并獲取該窄帶光22在該第一入射角的反射光強(qiáng)度。之后，該窄帶光22以一第二入射角照射于該待測樣品12上，并獲取該窄帶光22在該第二入射角的反射光強(qiáng)度。由于金屬的反射率隨著入射角度而改變，因此該處理單元40可根據(jù)該窄帶光22在該第一入射角與該第二入射角的反射光強(qiáng)度的差值辨別該待測樣品12所包含的金屬種類。
本發(fā)明還可使用兩種不同波長的窄帶光來辨別金屬的種類。一般而言，一印刷電路板包含由銅構(gòu)成的金屬導(dǎo)線及由金構(gòu)成的接觸墊。本發(fā)明以使用中心波長分別為400nm的第一窄帶光及中心波長為600nm的第二窄帶光較好。若該第一窄帶光及該第二窄帶光在該印刷電路板的照射光強(qiáng)度分別設(shè)定為E400及E600，則該印刷電路板的銅對該第一窄帶光及該第二窄帶光的反射光強(qiáng)度的差值為ΔRCu＝E600×RCu，600-E400×RCu，400，其中RCu，600、RCu，400是分別為銅對該第一窄帶光及該第二窄帶光的反射率。同理，該印刷電路板的金對該第一窄帶光及該第二窄帶光的反射光強(qiáng)度的差值為ΔRAu＝E600×RAu，600-E400×RAu，400，其中RAu，600、RAu，400是分別為金對該第一窄帶光及該第二窄帶光的反射率。
本發(fā)明應(yīng)用于印刷電路板的金屬辨別時，可先以該第一窄帶光照射該印刷電路板，并由該光傳感器30獲取該第一窄帶光經(jīng)該印刷電路板反射后的反射光強(qiáng)度。之后，以第二窄帶光照射該印刷電路板，并由該光傳感器30獲取該第二窄帶光經(jīng)該印刷電路板反射后的反射光強(qiáng)度。若制定一門限光強(qiáng)度為ΔRAu與ΔRCu的平均值，則該處理單元40即可將反射光強(qiáng)度高于該門限光強(qiáng)度者判定為金，而將反射光強(qiáng)度低于該門限光強(qiáng)度者判定為銅。如此，該光學(xué)式金屬辨別裝置10即可辨別該印刷電路板上金與銅的分布區(qū)域。
與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的光學(xué)式金屬辨別裝置及方法是利用金屬對窄帶光的反射率差異來辨別金屬的種類。由于金屬對窄帶光的反射率差異遠(yuǎn)大于對白光的反射率差異，因此本發(fā)明應(yīng)用于印刷電路上時可有效地提高印刷電路板的金屬線材的辨別能力。
本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容及技術(shù)特點已揭示如上，然而本領(lǐng)域的技術(shù)人員仍可能基于本發(fā)明的教示及揭示而作種種不背離本發(fā)明精神的替換及修改。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)不限于實施例所揭示的內(nèi)容，而應(yīng)包括各種不背離本發(fā)明的替換及修改，并為本專利申請權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)式金屬辨別裝置，其特征在于其包含一載臺，用于承載一待測樣品；一光源模塊，可產(chǎn)生至少一窄帶光；一透鏡組，用于將該窄帶光聚焦于該待測樣品上；一光傳感器，用于獲取該窄帶光經(jīng)該待測樣品反射后的反射光強(qiáng)度；一處理單元，其根據(jù)該光傳感器獲取的光強(qiáng)度辨別該待測樣品所包含的金屬種類。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)式金屬辨別裝置，其特征在于所述光源模塊可產(chǎn)生一第一窄帶光及一第二窄帶光，而該第一窄帶光與該第二窄帶光的中心波長不同。
3.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)式金屬辨別裝置，其特征在于所述光源模塊是由一白光光源加上一適當(dāng)濾光片構(gòu)成，而該白光光源可為水銀燈、鹵素?zé)?、金屬鹵素?zé)艋螂瘹鉄簟?br> 4.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)式金屬辨別裝置，其特征在于所述光源模塊是一發(fā)光二極管。
5.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)式金屬辨別裝置，其特征在于所述光源模塊是一激光光源。
6.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)式金屬辨別裝置，其特征在于所述待測樣品可為一包含銅及金的印刷電路板。
7.如權(quán)利要求6所述的光學(xué)式金屬辨別裝置，其特征在于所述第一窄帶光的中心波長可為400nm，而該第二窄帶光的中心波長可為600nm。
8.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)式金屬辨別裝置，其特征在于所述透鏡組可由一聚焦透鏡組或一柱型透鏡組構(gòu)成。
9.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)式金屬辨別裝置，其特征在于所述光傳感器可為一電荷耦合感測元件。
10.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)式金屬辨別裝置，其特征在于所述處理單元可包含一影像辨別軟件。
11.一種光學(xué)式金屬辨別方法，其特征在于其包含下列步驟將一第一窄帶光以一第一入射角照射于一待測樣品上；獲取該第一窄帶光在該第一入射角經(jīng)該待測樣品反射后的反射光強(qiáng)度；根據(jù)該第一窄帶光的反射光強(qiáng)度辨別該待測樣品包含的金屬種類。
12.如權(quán)利要求11所述的光學(xué)式金屬辨別方法，其特征在于其另包含下列步驟將所述第一窄帶光以一第二入射角照射于該待測樣品；獲取該第一窄帶光在該第二入射角經(jīng)該待測樣品反射后的反射光強(qiáng)度；根據(jù)該第一窄帶光在該第一入射角與該第二入射角的反射光強(qiáng)度的差值辨別該待測樣品包含的金屬種類。
13.如權(quán)利要求11所述的光學(xué)式金屬辨別方法，其特征在于其另包含下列步驟將一第二窄帶光以所述第一入射角照射于該待測樣品上；獲取該第二窄帶光在該第一入射角經(jīng)該待測樣品反射后的反射光強(qiáng)度；根據(jù)第一窄帶光的反射光強(qiáng)度與該第二窄帶光的反射光強(qiáng)度的差值辨別該待測樣品的金屬種類。
14.如權(quán)利要求13所述的光學(xué)式金屬辨別方法，其特征在于所述第一窄帶光的中心波長可為400nm，而該第二窄帶光的中心波長可為600nm。
15.如權(quán)利要求11所述的光學(xué)式金屬辨別方法，其特征在于所述待測樣品可為一包含銅及金的印刷電路板。
全文摘要
本發(fā)明的光學(xué)式金屬辨別裝置包含一可承載一待測樣品的載臺、一可產(chǎn)生至少一窄帶光的光源模塊、一用于將該窄帶光聚焦于該待測樣品上的透鏡組、一用于獲取該窄帶光經(jīng)該待測樣品反射后的反射光強(qiáng)度的光傳感器，以及一用于辨別該待測樣品所包含的金屬種類的處理單元。該待測樣品可為一包含銅及金的印刷電路板，而該窄帶光的頻寬以小于20nm較好，最好是小于5nm。該處理單元可根據(jù)該窄帶光經(jīng)該待測樣品反射后的反射光強(qiáng)度的差異性，辨別該待測樣品所包含的金屬種類。
文檔編號G01N21/88GK1627060SQ20031012013
公開日2005年6月15日 申請日期2003年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月8日
發(fā)明者柯俊宏, 李耀昌, 劉家嵩 申請人:財團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院