專(zhuān)利名稱(chēng)：用于為基板裝配器件的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于為基板裝配器件的裝置，該裝置具有X-Y 定位系統(tǒng)，其具有至少一個(gè)支架；以及至少一個(gè)器件保持裝置，其 可移動(dòng)地設(shè)置在支架上。此外，本發(fā)明還涉及一種用于為基板裝配 器件的方法，在該方法中，借助于設(shè)置在X-Y定位系統(tǒng)的支架上的 器件保持裝置從供應(yīng)單元中撿取器件并放置到基板上。
背景技術(shù)：
在為基板自動(dòng)裝配器件時(shí)，利用器件保持裝置例如裝配頭從供 應(yīng)裝置中撿取器件并利用在其上設(shè)置有器件保持裝置的X-Y定位 系統(tǒng)在基一反的方向上移動(dòng)并在那里在預(yù)i殳位置上方文置在基一反上，其 中，器件保持裝置可以具有至少一個(gè)夾爪或者抽吸移管或者也可以 具有多個(gè)夾爪或者抽吸移管。通常，基板利用傳輸裝置在傳輸方向 上通過(guò)裝配線(xiàn)移動(dòng)并同時(shí)裝配不同的器件。在裝配線(xiàn)上可以設(shè)置多 個(gè)作為用于裝配的裝置的自動(dòng)裝配機(jī)。通常，在這樣的裝配線(xiàn)的始爐，其作用在于通過(guò)融化焊錫將器件連接在基板上。目前，為了檢查所裝配的基板或者為了檢查印刷過(guò)程的質(zhì)量而 使用獨(dú)立的自動(dòng)裝置，其具有所謂的自動(dòng)光學(xué)檢查(AOI)功能。 該自動(dòng)裝置例如在生產(chǎn)線(xiàn)中處于自動(dòng)裝配機(jī)之后或者處于印刷機(jī) 之后。然而，特別是在較小的裝配物(這些裝配物在裝配過(guò)程之后 經(jīng)受AOI檢查)時(shí)，這對(duì)于使用者來(lái)說(shuō)會(huì)在生產(chǎn)中產(chǎn)生高的成本費(fèi)用以及大的位置需求。同時(shí)，該4企查用于才企測(cè)預(yù)設(shè)的器件是否完全 地存在于被裝配的基板上。發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的目的是提出一種用于為基板裝配器件的裝置和 方法，利用該裝置和方法可以以較少的成本費(fèi)用和較小的占地面積 來(lái)實(shí)i見(jiàn)光學(xué)的4企測(cè)。該目的根據(jù)本發(fā)明通過(guò)開(kāi)頭所述的類(lèi)型的、具有權(quán)利要求1和9的特征的裝置和方法實(shí)現(xiàn)。在此，根據(jù)本發(fā)明的裝置例如自動(dòng)裝配機(jī)具有至少一個(gè)器件保 持裝置，其可移動(dòng)地設(shè)置在X-Y定位系統(tǒng)的支架上。此外，該裝置 具有用于檢查基板的光學(xué)檢查系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括至少一個(gè)攝像機(jī)， 該攝像機(jī)可移動(dòng)地設(shè)置在X-Y定位系統(tǒng)的支架上，其中，器件保持 裝置和攝像機(jī)設(shè)置在長(zhǎng)形支架的不同的縱向側(cè)面上，尤其是設(shè)置在 彼此相對(duì)的縱向側(cè)面上。借此，AOI功能與器件保持裝置共同集成 在自動(dòng)裝配機(jī)中。因此，不再需要為了 AOI功能而設(shè)置單獨(dú)的自動(dòng) 裝置以及與之相關(guān)聯(lián)的位置需求和較高的成本。此外，已經(jīng)為自動(dòng) 裝配機(jī)中的器件保持裝置而設(shè)置的支架被附加地使用，以固定攝像 才幾。單獨(dú)的定位裝置是不必要的。例如可以考慮將一種裝置作為光學(xué)檢查系統(tǒng)來(lái)使用，該裝置包 含用于攝錄基板的二維表面區(qū)域的表面攝像機(jī)或者行攝像機(jī)，其通 過(guò)平行于基板的移動(dòng)和垂直于行的布置來(lái)攝錄表面區(qū)域。用于激光 三角測(cè)量方法的評(píng)估反射的激光束的纟聶1象4幾和激光源也可以作為 光學(xué)才全查系統(tǒng)來(lái)4吏用。在一個(gè)有利的設(shè)計(jì)方案中，器件保持裝置和攝像機(jī)可移動(dòng)地設(shè) 置在支架上的共同的X滑座上。由此，4又<又需要一個(gè)用于移動(dòng)光學(xué) 檢查系統(tǒng)的攝像機(jī)和器件保持裝置的X滑座。在另一個(gè)有利的實(shí)施例中提出，攝像機(jī)和器件分別設(shè)置在支架 上的獨(dú)立的滑座上，借此，攝〗象機(jī)和器件保持裝置可以彼此不依賴(lài) 地在支架上移動(dòng)。由此，為基板裝配器件以及光學(xué)地4企查已經(jīng)裝配 的基板可以并行地進(jìn)行，從而例如器件保持裝置對(duì)基板進(jìn)行裝配， 而才聶像機(jī)同時(shí)對(duì)另外的已經(jīng)裝配的基板進(jìn)行光學(xué)4企查。此外，器件保持裝置可以在基板的一個(gè)部分區(qū)域中裝配，而揭^ 像機(jī)在基板的另 一 個(gè)部分區(qū)域中對(duì)已經(jīng)裝配的基板進(jìn)行檢查。此 外，攝像機(jī)可以在實(shí)際的裝配過(guò)程之前在基板的第 一部分區(qū)域中借 助已經(jīng)印刷的印制導(dǎo)線(xiàn)對(duì)印刷過(guò)程的質(zhì)量進(jìn)行4企查，而與此同時(shí)器 件保持裝置在器件的已經(jīng)檢查過(guò)的部分區(qū)域中放置器件。在一個(gè)有利的方式中提出，用于器件保持裝置或者用于攝像機(jī) 的標(biāo)準(zhǔn)化電接口被設(shè)置在各個(gè)支架上。借此，用于為基板裝配器件 的裝置可以根據(jù)需求設(shè)置具有多個(gè)器件保持裝置(例如也可以是用 于裝配不同的器件的不同的裝配頭)或者用于不同的才聶像機(jī)。在不重要的裝配過(guò)程中，裝置例如具有兩個(gè)器件保持裝置，而 在重要的裝配過(guò)程時(shí)，替代一個(gè)器件保持裝置以簡(jiǎn)單的方式將光學(xué) 檢查系統(tǒng)的攝像4幾固定在支架上。根據(jù)裝置的一個(gè)有利的設(shè)計(jì)方案提出一種控制裝置，其用于評(píng) 估光學(xué)檢查系統(tǒng)的檢查結(jié)果并且在接下來(lái)利用器件保持裝置的裝 配過(guò)程中考慮到該斗企查結(jié)果。如果攝像機(jī)被設(shè)計(jì)成行狀設(shè)計(jì)的攝像機(jī)時(shí)，通過(guò)在支架的上攝 像才幾器穿過(guò)滑座的移動(dòng)可以以較簡(jiǎn)單的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)基板表面的掃描。同時(shí)，光學(xué)沖全查可以以有利的方式在裝配基才反之前、期間或者之后來(lái)實(shí)^L。如果光學(xué)沖企查在對(duì)基4反的裝配期間實(shí)現(xiàn)，那么也可以立刻通過(guò) 利用器件保持裝置再次撿取并重新放置相關(guān)的器件來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)未精 確地裝配的器件的位置{務(wù)正。同時(shí)，光學(xué)檢查可以在基板的整個(gè)表面或者僅僅在選定的區(qū)域 中實(shí)現(xiàn)。此外，在之前選出的器件中，可以?xún)H^f又在對(duì)選出的器件進(jìn) 行裝配之后實(shí)現(xiàn)光學(xué)檢查。由此僅僅檢查重要的器件，這相對(duì)于完 全地;險(xiǎn)查基板的整個(gè)表面來(lái)i兌減少了時(shí)間。不同的攝像機(jī)，例如用于激光三角測(cè)量方法的攝像機(jī)或者具有 不同的分辨能力的攝像機(jī)以有利的方式被設(shè)置用于不同的檢查任 務(wù)并且選擇合適的攝像機(jī)用于各個(gè)檢查任務(wù)并且可移動(dòng)地設(shè)置在 X-Y定4立系統(tǒng)上。以有利的方式對(duì)光學(xué)檢查系統(tǒng)的結(jié)果進(jìn)行評(píng)估并且用于接下 來(lái)的裝配過(guò)程，由此，為了接下來(lái)的裝配過(guò)程補(bǔ)償在X-Y定位系統(tǒng) 上的可能的不精確性并且實(shí)現(xiàn)了改進(jìn)的裝配結(jié)果。


參考附圖在實(shí)施例中對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。圖中示出圖1以示意性的俯視圖示出了用于為基板裝配器件的裝置的第 一實(shí)施例，其中該裝置具有可共同移動(dòng)的攝像機(jī)裝置和器件保持裝 置，圖2是具有設(shè)置在X-Y定位系統(tǒng)的不同的門(mén)架上的攝像機(jī)和器 件保持裝置的第二實(shí)施例，圖3以示意性的俯一見(jiàn)圖示出了具有固定在一個(gè)支架^f旦不同的滑 座上的攝像機(jī)或這器件保持裝置的第三實(shí)施例，圖4以示意性的俯視圖示出了用于為基板裝配器件的裝置的第 四實(shí)施例，圖5以示意性的俯視圖示出了用于為基板裝配器件的裝置的第 五實(shí)施例。
具體實(shí)施方式
在圖1中以示意性的俯視圖示出了作為用于為基板裝配器件的 裝置的自動(dòng)裝配機(jī)100,該自動(dòng)裝配機(jī)利用器件保持裝置102 (示 意性地示出一個(gè)抽吸移管103)由供應(yīng)單元(未示出)中撿取器件 (未示出)并借助X-Y定位系統(tǒng)104在基板124上定位。在此， X-Y定位系統(tǒng)包括在Y方向中延伸的y支架106和基本上與之垂直 的、在x方向上延伸的x支架108,其中，在x方向上延伸的x支 架108可移動(dòng)地i殳置在y支架106上的y滑座110上。器件保持裝置102與光學(xué)檢查系統(tǒng)的攝像機(jī)120 —同可移動(dòng)地 設(shè)置在x支架108上的x滑座122上并且因此與攝像機(jī)120 —同在 x方向上沿著x支架108移動(dòng)。同時(shí)，攝<象才幾120和器件保持裝置102在x滑座上的連接例如可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化的電和/或機(jī)械接口 140 來(lái)實(shí)現(xiàn)，這可以實(shí)現(xiàn)不同的配置的簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)換。通過(guò)在y支架106上移動(dòng)y滑座110和在x支架108上移動(dòng)x 滑座122可以到達(dá)示意性示出的基才反124上的任意位置，以在那里 放置撿取的器件。在此，x滑座122和y滑座110例如通過(guò)帶傳動(dòng)裝置或者直線(xiàn) 電動(dòng)才幾馬區(qū)動(dòng)。此外，自動(dòng)裝配才幾100具有控制裝置130，其與光學(xué)才全查系統(tǒng) 120以及y滑座110和x滑座122連接并且這樣地控制y滑座110 和第二滑座122，即光學(xué)沖企查系統(tǒng)120的結(jié)果可以#1考慮用于在4妾 下來(lái)的基玲反上裝配4妄下來(lái)的器件。由此，在不同基一反上的裝配過(guò)程 中可以通過(guò)器件保持裝置102來(lái)提高放置精確性。在此，光學(xué)4全查系統(tǒng)一方面包括攝像機(jī)120而且還包括控制裝 置130的至少一部分，該控制裝置用于進(jìn)行評(píng)估。在圖2中示出的、作為用于為基板裝配器件的裝置的自動(dòng)裝配 機(jī)200的第二實(shí)施例中，在y支架106上設(shè)置有兩個(gè)y滑座110、 111,在其上分別i殳置有可在y方向上沿著y支架106移動(dòng)的x支架 108、 109。在此，y滑座110、 111可^皮此不依賴(lài)地移動(dòng)，然而，在 移動(dòng)時(shí)應(yīng)該注意不要;f皮此相撞。同時(shí)，器件保持裝置102可在x方向上移動(dòng)地設(shè)置在支架108 的第一 x滑座122上，并且光學(xué)檢查系統(tǒng)的攝像機(jī)120可在x方向 上移動(dòng)地設(shè)置在另外的x支架109上的另外的x滑座123上。通過(guò) 分開(kāi)地布置攝像機(jī)120和器件保持裝置102可以彼此不依賴(lài)地執(zhí)行 裝配過(guò)程和光學(xué)沖全查。因此，才f/f象才幾102例如還可以對(duì)未處理過(guò)的基板(在此示意性地為未處理的基板125)的印刷的印制導(dǎo)線(xiàn)的精 確性進(jìn)行檢查，而與此同時(shí)器件保持裝置102在已經(jīng)檢查過(guò)的基板 (在此示意性地為印刷過(guò)的基板126)上放置器件。此外，也可以 考慮讓攝像機(jī)120對(duì)已經(jīng)由器件保持裝置102裝配過(guò)的基板進(jìn)行檢查。同時(shí)，器件保持裝置和攝像機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)化接口 140被設(shè)置用于各 個(gè)4妄口 122、 123或用于各個(gè)支架108、 109, 乂人而可以實(shí)J見(jiàn)不同的 配置并且簡(jiǎn)單地在不同的配置之間轉(zhuǎn)換。在圖3中的第三實(shí)施例中，對(duì)于作為用于為基板裝配器件的裝 置的自動(dòng)裝配才幾300來(lái)i兌，x支架108可在y方向上移動(dòng)地i殳置在 y支架106上的y滑座110上，其中，器件保持裝置102設(shè)置在第 一 x滑座122上并JUi/f象才幾120在x支架108的相對(duì)側(cè)在y方向上 設(shè)置在另外的x滑座123上。攝像機(jī)120和器件保持裝置102也可以利用該實(shí)施例在x方向 上;f皮此不依賴(lài)地移動(dòng)。此外可以設(shè)置，即通過(guò)另外的移動(dòng)裝置302可以使攝像機(jī)120 在y方向上移動(dòng)專(zhuān)交小的量，例如在5至10 mm的范圍內(nèi)在y方向不 依賴(lài)于y滑座110的移動(dòng)，從而可以實(shí)現(xiàn)用于光學(xué)檢查基板的表面 的各個(gè)區(qū)域的較好的可到達(dá)性。在如圖4示出的自動(dòng)裝配機(jī)400的第四實(shí)施例中，器件保持裝 置102和光學(xué)沖企查系統(tǒng)的才聶^象才幾120在y方向上在x支架108的相 同一側(cè)固定在x支架108上(該支架由在y滑座110上在y方向上 沿著y支架106可移動(dòng)地/沒(méi)置)的各個(gè)獨(dú)立的x滑座122、 123上。因此，在該實(shí)施例中，裝配過(guò)程和光學(xué)檢查也可以并行地進(jìn)行并因 此實(shí)現(xiàn)時(shí)間優(yōu)勢(shì)。在如圖5示出的自動(dòng)裝配才幾500的第五實(shí)施例中，才i/f象才幾120 和器件保持裝置102在y方向處于支架108的一側(cè)的滑座122上。 利用這種方式而僅僅使用了一個(gè)滑座122,這進(jìn)一步地節(jié)省了成本。所提出的裝置和所提出的方法包含自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)與在各個(gè)自 動(dòng)裝配機(jī)中的一個(gè)或者不同的門(mén)架或者支架上的器件保持裝置、例 如用于器件表面裝配的裝配頭或者夾爪的組合。同時(shí)，可以設(shè)置有用于各個(gè)滑座122、 123或者用于各個(gè)支架 108、 109的器件保持裝置和攝像機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)化接口 ，從而可以實(shí)現(xiàn)不 同的配置并且簡(jiǎn)單地在不同的配置之間轉(zhuǎn)換。通過(guò)所提出的方法和所提出的裝置降低了生產(chǎn)占地面積并且 在基板例如印刷電路板的生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用部分的AOI功能時(shí)產(chǎn)生 專(zhuān)交小的購(gòu)置成本。才幾器配置可以以簡(jiǎn)單的方式通過(guò)應(yīng)用已經(jīng)存在的 技術(shù)上的基礎(chǔ)設(shè)備來(lái)擴(kuò)展在自動(dòng)裝配機(jī)中的自動(dòng)光學(xué)檢查功能。然后，光學(xué)4全查的結(jié)果也可以#:應(yīng)用，/人而例如通過(guò)在此撿取 和重新放置來(lái)修正在自動(dòng)裝配機(jī)中的未精確放置的器件的位置，或 者可以實(shí)現(xiàn)對(duì)接下來(lái)的基板的精確裝配。形成具有在一個(gè)或者兩個(gè)支架上的裝配頭和自動(dòng)光學(xué)檢查掃 描器的自動(dòng)裝配機(jī)的配置可能性。
權(quán)利要求
1.一種裝置(100、200、300、400、500)，用于為基板(124、125、126)裝配器件，所述裝置具有-X-Y定位系統(tǒng)(104)，所述X-Y定位系統(tǒng)具有x支架(108、109)；至少一個(gè)器件保持裝置(102)，所述器件保持裝置可移動(dòng)地設(shè)置在所述x支架(108、109)上；-光學(xué)檢查系統(tǒng)，用于檢查所述基板，所述光學(xué)檢查系統(tǒng)具有至少一個(gè)攝像機(jī)(120)，所述攝像機(jī)可移動(dòng)地設(shè)置在所述x支架(108、109)上，其特征在于，所述器件保持裝置(102)和所述攝像機(jī)(120)設(shè)置在長(zhǎng)形的x支架的不同的縱向側(cè)面上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置(100、 200、 300、 400、 500)，其特征在于，所述攝像機(jī)(120)和所述器件保持裝置(102)共同可 移動(dòng)地i殳置在所述x支架(108 )上的共同的x滑座(122 )上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2中任一項(xiàng)所述的裝置(100、 200、 300、 400、 500 )，其特征在于，所述攝像機(jī)(120)和所述器件保持裝置(102)分別設(shè) 置在所述支架(108)的單獨(dú)的滑座(122、 123)上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的裝置(100、 200、 300、 400、 500 )，其特征在于，用于所述器件保持裝置(102)或者用于所述攝像機(jī)(102) 的標(biāo)準(zhǔn)化的電和/或機(jī)械接口 ( 140 )設(shè)置在所述x滑座(122、 123 )上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的裝置(100、 200、 300、 400、 500 )，其特征在于，設(shè)置有控制裝置(130)，用于評(píng)估所述光學(xué)檢查系統(tǒng)的 檢查結(jié)果并且在接下來(lái)利用所述器件保持裝置(102)的裝配 過(guò)程時(shí)考慮所述檢查結(jié)果。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的裝置(100、 200、 300、 400、 500 )，其特征在于，所述攝像機(jī)(102)被設(shè)計(jì)成自動(dòng)光學(xué)檢查掃描器。
7. —種用于為基板(124、 125、 126)裝配器件的方法，在所述 方法中，^昔助i殳置在X-Y定位系統(tǒng)(104 )的x支架(108 ) 上的器件保持裝置(102)從供應(yīng)單元中撿取所述器件并放置 在所述基板(124、 125、 126)上，借助可移動(dòng)地，沒(méi)置在所述X-Y定位系統(tǒng)(104 )上的4聶<象 才幾(120)實(shí)現(xiàn)J于所述基才反(124、 125、 126)的表面的至少一 部分的光學(xué)4全查。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述光學(xué)沖企查在裝配所述基板(124、 125、 126)之前實(shí)現(xiàn)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7或8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述光學(xué)檢查在裝配所述基板(124、 125、 126)期間實(shí)現(xiàn)。
10. 4艮據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，在裝配所述基板(124、 125、 126)期間根據(jù)所述光學(xué)檢 測(cè)的結(jié)果來(lái)才交正裝配位置。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7至10中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述光學(xué)才全查在裝配所述基外反(124、 125、 126)之后實(shí)現(xiàn)。
12. 才艮據(jù)斥又利要求7至11中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述光學(xué)4企查在所述基板(124、 125、 126)的整個(gè)表面 上實(shí)現(xiàn)。
13. 4艮據(jù)權(quán)利要求7至12中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述光學(xué)一企查在所述基板(124、 125、 126)的表面上的 選出的區(qū)域中實(shí)現(xiàn)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求7至13中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述光學(xué)才全查<又在選出的器件時(shí)在裝配所述選出的器件 之后實(shí)J見(jiàn)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求7至14中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，用于所述光學(xué)檢查的攝像機(jī)(120)不依賴(lài)于所述器件保 持裝置(102)在所述X-Y定位系統(tǒng)(104)上移動(dòng)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求7至15中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，設(shè)置有用于不同的4企查任務(wù)的不同的招l(wèi)f象機(jī)(120)并且 各個(gè)合適的攝像機(jī)(120)被選出用于各個(gè)檢查任務(wù)并且可移 動(dòng)地:沒(méi)置在所述X-Y定位系統(tǒng)(104)上。
17. 根據(jù)斗又利要求7至16中4壬一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述光學(xué)4企查系統(tǒng)的結(jié)果被評(píng)估并且所述結(jié)果被用于接 下來(lái)的裝配過(guò)程。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種裝置(100、200、300、400、500)，用于為基板裝配器件，所述裝置具有X-Y定位系統(tǒng)(104)，該定位系統(tǒng)具有至少一個(gè)x支架(108、109)；以及至少一個(gè)器件保持裝置(102)，該器件保持裝置可移動(dòng)地設(shè)置在至少一個(gè)x支架(108、109)中的一個(gè)上，該器件保持裝置具有用于檢查基板的光學(xué)檢查系統(tǒng)，并且該系統(tǒng)具有固定在至少一個(gè)x之間(108、109)上的攝像機(jī)(120)。利用可移動(dòng)地設(shè)置在攝像機(jī)(120)上的X-Y定位系統(tǒng)(104)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)基板(124、125、126)的表面的至少一些部分的光學(xué)檢查。
文檔編號(hào)H05K13/02GK101336073SQ20081012781
公開(kāi)日2008年12月31日 申請(qǐng)日期2008年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月26日
發(fā)明者維爾納·利格爾, 維爾納·米勒, 羅伯特·內(nèi)格萊, 蒂洛·布蘭迪斯 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司