專利名稱：用于精確標記和放置物體的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于精確標記和放置物體的方法及設(shè)備，所述物體包括集成電路單元。
背景技術(shù)：
為了檢查和確認，通過很多方式標記諸如集成電路(IC)和IC封裝的物體。用于標記IC的一種流行的方法是激光標記。在標記過程中，由于對可用區(qū)域的限制和對需要標記的符號的需求的增加，使得標記的準確度變得很重要。在許多IC需要第二次標記的場合，由于第一次標記的存在，用于第二次標記的區(qū)域和位置就會變得更加有限。因此，為了維持相對于第一次標記的標記集成度，精確和準確的標記定位是非常重要的。
至少三種方式可使物體的標記檢查失敗。第一種是錯誤標記。第二種是標記中的表面缺陷。第三種是標記符號偏離所需位置或者不在所需位置上。當物體沒有被正確地定位而同時標記設(shè)備未能修正標記位置時，會發(fā)生上述情況。
對IC的生產(chǎn)量和小型化需求的增長，需要新一代的操作器或操作系統(tǒng)，其能夠在僅僅零設(shè)備支援時傳遞高輸出。因此，急需能夠精確標記和放置的設(shè)備。本發(fā)明通過公開一種精確標記和放置設(shè)備及利用該設(shè)備的方法，滿足了這一需求。通過參考詳細的描述，本發(fā)明的其它優(yōu)點將變得顯而易見。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種用于執(zhí)行在物體上精確標記的精確標記設(shè)備和使用該設(shè)備的方法。所述精確標記設(shè)備包括物體輸入操作器和物體輸出操作器，用于操作物體；傳輸系統(tǒng)，用于在標記過程中傳輸物體操作器；影像檢查單元，用于捕捉和/或處理物體的圖像；標記系統(tǒng)，用于標記物體；和控制單元，用于接收來自精確標記設(shè)備中其他部件的信息，并向所述其它部件發(fā)送指令。
本發(fā)明還提供了一種用于精確標記和/或精確封裝物體的精確放置設(shè)備和使用所述設(shè)備的方法。所述精確放置設(shè)備包括輸入堆積器，用于存放和裝載物體；主軌道分度器，用于傳輸物體；拾取及放置裝置(X、Y、θ修正)，用于拾取物體和精確放置物體以用于最終封裝；檢查及位置捕捉相機，用于捕捉物體的圖像和選擇性處理所捕捉的圖像；輸出堆積器，用于卸載和輸出所述精確放置和選擇性地封裝的物體；和控制單元，用于接收來自所述精確放置設(shè)備中其他部件的信息，并向所述其它部件發(fā)送指令。
本發(fā)明進一步提供了一種用于對物體執(zhí)行精確標記和精確放置物體以用于最終封裝的精確標記和放置設(shè)備和使用所述設(shè)備的方法。所述精確標記和放置設(shè)備包括物體輸入操作器，用于裝載和固定物體；傳輸系統(tǒng)，用于在標記過程中傳輸物體操作器；預(yù)標記影像檢查單元，用于捕捉和/或處理物體的圖像；標記系統(tǒng)，用于標記物體；物體輸出操作器，用于固定所標記的物體；拾取及放置裝置(X、Y、θ修正)，用于從物體輸出操作器拾取物體，運載其越過預(yù)放置影像檢查單元，并精確放置物體用于最終的封裝；預(yù)放置影像檢查單元，用于捕捉物體的圖像，并選擇性地處理所捕捉的圖像；輸出堆積器，用于卸載并輸出封裝精確放置和選擇性地封裝的物體；和控制單元，用于接收并處理來自預(yù)標記影像檢查系統(tǒng)和預(yù)放置影像檢查系統(tǒng)的信息，并將指令輸出給所述部件以執(zhí)行精確標記和放置最終封裝的物體。
從下面對優(yōu)選實施例結(jié)合附圖的詳細描述中，本發(fā)明的目的和優(yōu)點將會變得顯而易見。


現(xiàn)在將參照此處的附圖來描述根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其中相似的附圖標記表示相似的元件。
圖1是根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的精確標記和放置的流程圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的精確標記設(shè)備的布局的概略圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的精確激光標記設(shè)備的電路結(jié)構(gòu)圖；圖4是作為根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的精確激光標記過程；圖5顯示了用于IC位置的影像捕捉的一個優(yōu)選實施例的詳細說明；圖6是作為根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的用于在運載托盤上放置IC單元的精確放置設(shè)備的布局的概略圖；圖7是作為根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的用于放置條狀I(lǐng)C單元的精確放置設(shè)備的布局的概略圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的精確放置和封裝設(shè)備的電路結(jié)構(gòu)圖；圖9是作為根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的精確放置和封裝過程。
具體實施例方式
通過參照以下對本發(fā)明某些實施例的詳細描述，本發(fā)明將更容易理解。
在本申請中參考了出版物，為了更充分地描述本發(fā)明所屬領(lǐng)域的狀況，這些出版物的公開內(nèi)容被合并于此作為引用參考。
目前的標記設(shè)備和處理面臨兩個問題。一個是精確度，越來越多的信息被標記到物體上。另一個是物體的標記尺寸。物體變得越來越小，因此可用來標記的空間也變得更小了，這也需要更高的精確度。另外，自動檢查系統(tǒng)需要精確的封裝。隨著增長的機器生產(chǎn)量和IC的小型化，高速操作器將更傾向于拾取和放置源于儀器輔助的錯誤。本發(fā)明提供了針對上述挑戰(zhàn)的解決方案。
現(xiàn)在參照圖1，其提供作為根據(jù)本發(fā)明精確放置結(jié)果的精確標記和精確封裝的流程圖。此處將簡要地描述該流程圖，并且將在后面具體地描述每個步驟。在步驟10中，通過輸入模塊，將所要標記的物體傳送到標記設(shè)備。然后在步驟20中，通過影像檢查所述物體。在步驟30中，影像檢查將指示標記設(shè)備精確地標記所述物體。然后在步驟40中，在為了封裝而進行放置之前，為了影像檢查而拾取被標記的物體。在步驟50中，將檢查被拾取的物體。步驟50中的影像檢查將使得物體能夠在步驟60中精確地放置和封裝。然后，在步驟70中，通過輸出模塊將精確封裝的物體堆積，以用于進一步的處理。
在詳細描述每個步驟之前，需要明白，本發(fā)明并不需要嚴格遵守如圖1所示的流程順序。后面的論述可以證明，圖1的流程可以被分為兩個獨立的事件一個是精確標記；另一個是精確放置和封裝。實際上，在本申請中，出于簡短和簡要的目的，將會分開描述這兩個事件。正如后面所指出的那樣，如果需要，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會很容易地將這兩個事件合并。
因此，首先描述精確標記。然后再論述精確放置和封裝。
現(xiàn)在參照圖2，其提供了用于執(zhí)行精確激光標記的設(shè)備作為根據(jù)本發(fā)明原則的一個優(yōu)選實施例。激光標記設(shè)備100包括IC單元輸入操作器102和IC單元輸出操作器108，用于固定被單個(singulated)容納在運載托盤(shipping tray)中的IC單元或條狀的IC單元；傳輸系統(tǒng)，其具有輸入軌道103和輸出軌道107的傳輸系統(tǒng)，并用于在激光標記過程中傳輸IC單元操作器；影像檢查單元104，用于捕捉IC單元的圖像；標記系統(tǒng)105，用于標記IC單元；和控制單元110(圖2中未顯示)，用于按照下面的論述來接收信息和向所述設(shè)備的其它部件輸出指示。圖2也顯示了在托盤上用于標記的IC單元101和在托盤上用于輸出的已標記單元109。
IC單元可以具有不同的大小和結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的激光標記設(shè)備也可應(yīng)用于標記任何形式的IC單元，包括單個獨立的IC單元和條狀I(lǐng)C單元。雖然此處的論述集中于應(yīng)用本發(fā)明所說明的IC單元，但可以理解，根據(jù)本發(fā)明原則在此公開的方法和設(shè)備也可以應(yīng)用于任何合適的用途和物體。
IC單元操作器102和108可以是適用于操作每種具體應(yīng)用所需的任意IC單元的可用的裝置。在某些實施例中，IC單元輸入操作器102包括用于存放IC單元的堆積工具和用于在某位置卸載IC單元的輸入工具，從而將IC單元運送到用于標記的預(yù)定位置。堆積工具可以是用于條狀I(lǐng)C單元的槽倉(slot magazine)，或者是用于單個IC單元的堆積運載托盤。對于堆積運載托盤，輸入工具可以是步進式馬達驅(qū)動升舉(stepper motor driven elevating)類型，從而堆積托盤可以從頂部下降到工作位置。因此，當每次托盤被升舉到工作位置時可處理每個托盤。在某些實施例中，可以使用氣動缸致動單片來隔離被處理的一個托盤。對于槽倉，槽倉可以被置于輸入和輸出狀態(tài)。在標記過程中，沿著傳輸系統(tǒng)移動所述條。在某些實施例中，步進式馬達驅(qū)動裝卸臂(kicker arm)可用來每次將一個條推動到分度器1”，使得所述條能夠被傳輸系統(tǒng)移動。
IC單元輸出操作器108包括用于存放所處理的IC單元的堆積工具、和用于將所處理的IC單元裝載到堆積工具的輸出工具。堆積工具可以與在IC單元輸入操作器102中使用的堆積工具相似或相同。例如，堆積工具可以是針對條狀I(lǐng)C單元的槽倉，或者針對單個IC單元的堆積運載托盤。對于堆積運載托盤，輸出工具可以是步進式馬達驅(qū)動升舉類型，從而可以將每個處理的托盤重新堆積到堆積運載托盤中。對于槽倉，可使用步進式馬達驅(qū)動線性運動牽引器來將處理的IC條裝載到離載(offload)槽倉中。
可以理解的是，為了存放IC單元和堆積/拆堆IC單元，可以在本發(fā)明中使用任何其它工具，只要所使用的工具可以正確地運行。
傳輸系統(tǒng)支持將IC單元從IC單元輸入操作器102所處的輸入位置傳輸?shù)絀C單元輸出操作器108所處的輸出位置。在某些實施例中，傳輸系統(tǒng)可包括輸入軌道103和輸出軌道107，IC單元能夠沿著所述軌道，從輸入位置傳輸?shù)教幚砦恢?，再到輸出位置。傳輸系統(tǒng)進一步包括在圖2中沒有顯示的傳輸工具。傳輸工具沿著傳輸支撐工具將IC單元操作器中的IC單元從一個位置移動到另一個位置。在某些實施例中，傳輸工具可以是線性運動傳輸器，優(yōu)選地是馬達驅(qū)動線性運動傳輸器，更優(yōu)選地是伺服馬達驅(qū)動線性運動傳輸器。另外，可用不同方法來配置傳輸工具。例如，傳輸工具可使用三個線性運動傳輸器第一傳輸器，用于接收條狀或運載托盤中的IC單元，并將所接收的IC單元傳輸?shù)綔蕚溆糜谔幚淼奈恢?；第二傳輸器，用于從待命位置接收IC單元，并將該IC單元傳輸?shù)筋A(yù)定的標記位置；第三傳輸器，用于從標記位置接收IC單元，并將IC單元傳輸?shù)捷敵龆逊e器位置或標記后的檢查位置。當然，傳輸工具也可以使用一個能夠精確地停在每個位置的線性運動傳輸器。
影像檢查單元104包括圖像捕捉單元104a和用于處理任何由圖像捕捉單元捕捉的圖像的影像PC 104b，如在下面論述的圖3中所示。影像PC 104b包括用來執(zhí)行影像檢查和分類的應(yīng)用程序，和系統(tǒng)存儲器，所述系統(tǒng)存儲器包括存儲空間，用于存儲所述應(yīng)用程序以及來自執(zhí)行影像檢查和分類的應(yīng)用程序的初始、中間和最終數(shù)據(jù)，其中，所述數(shù)據(jù)包括灰度圖像數(shù)據(jù)、二進制(binary)圖像數(shù)據(jù)和IC單元輪廓的數(shù)據(jù)。雖然下文中提供了一種再現(xiàn)IC輪廓的特殊例子作為本發(fā)明的一種說明，但是可使用其他合適的應(yīng)用程序，只要其能產(chǎn)生適于本發(fā)明的IC輪廓即可。優(yōu)選地，影像PC 104b可為微型計算機，系統(tǒng)存儲器可為隨機存取類型的存儲器。在市場中顯然存在合適的微型計算機和存儲器。它們的結(jié)構(gòu)和操作是公知的，因此不再描述。可理解的是，影像PC 104b可以被合并到如下所述的操作器PC/控制器110中。
圖像捕捉單元104a包括探測工具和光源。可以通過利用相機或類似物來光學(xué)地捕捉物體，從而獲得作為標記物體的IC單元圖像。所使用的探測工具并未具體地受到限制，只要其能夠?qū)⒉蹲降奈矬w圖像轉(zhuǎn)換為用于輸出的電信號即可，所以，探測工具可以是電荷耦合器件(CCD)、電荷注入器件、光電二極管陣列或掃描儀。在一個優(yōu)選實施例中，探測工具為CCD相機。例如，CCD相機是來自制造商JAI公司(JAI Coorporation)的型號為CV-M10BX的逐行掃描相機。對于熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，很顯然，可以使用不同的CCD相機。
在某些實施例中，普通的攝影機被用作相機，從而所捕捉的圖像被輸出為通過掃描多個像素而得到的模擬視頻信號。因此，從所述模擬視頻信號到以灰度(多值圖像)表示的數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換、從數(shù)字信號到以二進制信號表示的模擬信號的轉(zhuǎn)換、從二進制信號到相鄰像素狀態(tài)值的轉(zhuǎn)換、和點特征的計算，可以在具有CPU、ROM、RAM及I/O端口的影像PC 104b中執(zhí)行。
光源優(yōu)選地為被配置發(fā)出覆蓋寬波長范圍的光的廣譜燈泡。優(yōu)選地，光源與所檢查的IC單元相連接。在優(yōu)選實施例中，光源為LED發(fā)光系統(tǒng)，優(yōu)選地為計算機化的LED發(fā)光系統(tǒng)。多種照明方法適合于本發(fā)明。在選擇照明方法的過程中需要考慮參數(shù)，包括光源的位置(例如前或后)、照射角、IC單元表面的影響、照明度、光類型的選擇、散射體的選擇和光學(xué)校準。在某些實施例中，照明方法優(yōu)選地可為直接順光(front)照明，其具有用于實現(xiàn)最佳圖像獲取結(jié)果的合適的亮度級。直接順光照明設(shè)置有助于IC單元固定器的設(shè)計和用于檢查的CCD影像相機的安裝。
標記系統(tǒng)105可以是能夠在IC單元上維持持久標記的任意系統(tǒng)，從而可以將確認信息合并到持久標記中。標記系統(tǒng)105可以是噴墨打印機或激光標記裝置。在一個優(yōu)選實施例中，標記系統(tǒng)105為激光標記裝置，其優(yōu)選地為Nd:YAG激光標記裝置、而其更優(yōu)選地為具有二極管泵浦光源的激光標記裝置。在一個具體的實施例中，所述的Nd:YAG激光標記裝置的參數(shù)可為約50w的名義功率；約133mm的焦距；約1064nm的波長；和約65kHz的脈沖頻率。
現(xiàn)在參照圖3，其提供根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的電路結(jié)構(gòu)圖。標記系統(tǒng)105是激光標記系統(tǒng)，包括執(zhí)行從操作器PC/控制器110接收到的指示的激光PC/運動控制器。操作器PC/控制器110可以是任意合適的微處理器系統(tǒng)，包括個人計算機和筆記本電腦。操作器PC/控制器110執(zhí)行兩個主要的功能。一個是在運載托盤上繪制標記位置和IC單元位置。另一個是通過各自的PC來控制激光標記系統(tǒng)和圖像捕捉單元的運動。如上面所論述的，影像PC和激光PC可以被合并到操作器PC/控制器110中。
現(xiàn)在參照圖4，其描述的是作為根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的精確激光標記過程。在步驟10中，在標記設(shè)備打開之后，IC單元在輸入位置被裝載到輸入運載托盤上或以條狀形式被裝載。然后在步驟11中，通過利用上述傳輸系統(tǒng)將IC單元傳輸?shù)筋A(yù)標記檢查位置。在步驟20中，當影像相機沿著行(row)運動并捕捉或拍攝每個IC單元的圖像時，執(zhí)行預(yù)標記檢查。利用下文圖5中描述的方法，捕捉每個IC的實際位置X和Y。當在列(column)中捕捉到第一個單元的位置之后，相機沿著列的軸線標定(index)以捕捉下一個IC。當一整列IC被捕捉到之后，數(shù)據(jù)被傳遞到操作器PC/控制器110。操作器PC/控制器110將所述列中的IC按照其各自的坐標進行繪制。如果影像和激光X&Y不相同，則操作器PC/控制器110還執(zhí)行X和Y方向上的額外的修正。數(shù)據(jù)在被處理后，其通過激光PC被傳送到激光器。在步驟30中，所述激光器燒制IC列。分度器2沿著所述行的軸線移動托盤，從而為相同的處理準備第二列。在完成了標記一個托盤之后，分度器3接收完成的托盤，并在步驟31和70中將其送往離載堆積位置。需要注意的是，步驟32中的標記后檢查是可選的。上述步驟可通過能夠區(qū)分激光標記的質(zhì)量的任意的傳統(tǒng)工具來完成。
現(xiàn)在參照圖5，其提供用于IC位置影像捕捉的一個優(yōu)選實施例的詳細說明。
起初，影像捕捉單元通過其如圖5A中所示的視場(FOV)捕捉每個IC單元的圖像。FOV具有其默認的坐標，該坐標以幾何中心為原點(0，0)。然后，影像PC使用所述FOV所默認的坐標來開始所捕捉的IC單元的輪廓再現(xiàn)過程。
一個IC單元具有表示為L1、L2、L3、L4的四個邊。影像PC通過確認如圖5B中所示的來自每個邊的至少兩個點來開始輪廓再現(xiàn)過程。為每個點分配一對坐標。例如，L1上的兩點分配為(X1，Y1)和(X2，Y2)；L2上的兩點分配為(X3，Y3)和(X4，Y4)；L3上的兩點分配為(X5，Y5)和(X6，Y6)；L4上的兩點分配為(X7，Y7)和(X8，Y8)。然后影像PC得出每邊的方程式。通過解出L1、L2、L3和L4的方程式計算出交叉點，并形成IC輪廓的角。因此，所述IC圖像現(xiàn)在被再現(xiàn)。
接著確定再現(xiàn)的IC輪廓的中心?？梢酝ㄟ^計算各直線的中點來完成。所計算出的IC中心顯示在圖5C中。為該中心分配坐標(X9，Y9)。通過同樣的方式，確定了IC輪廓的θ。如圖5D中所示，通過連接L4上的中點、中心點和L3上的中點，形成被表示為Lc的斜線。將θ定義為FOV中的Lc與X軸之間的角。
然后，影像PC將一套IC單元中每個IC單元的數(shù)據(jù)傳送到操作器PC/控制器。在某些實施例中，所述一組IC單元可以包括一行IC單元。
至此，通過預(yù)標記影像檢查完成了精確標記。如上所述，對單個IC單元的精確標記也可通過標記前的精確放置來達到。就是圖1中在步驟30前執(zhí)行步驟40和50的情況。不過，下面的論述將集中在通過精確放置來精確封裝?？杀徽J識到的是，所述原理易于結(jié)合激光標記而應(yīng)用。
現(xiàn)在對于將要封裝的單個IC單元，提供一種用于在封裝之前精確放置IC單元的設(shè)備。
參照圖6，其顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個精確放置設(shè)備的實施例。該精確放置設(shè)備用于在運載托盤上放置IC單元。設(shè)備200包括輸入堆積器202、主軌道分度器(Main Track & Indexer)203、拾取及放置裝置(X、Y、θ修正)204、檢查和位置捕捉相機205、輸出軌道206、和輸出堆積器208。在圖6中還顯示出了運載托盤(輸入)201中的IC、運載托盤(輸出)207中的IC，用于空托盤209的輸出，和用于拒絕IC單元210的輸出。所述的精確放置設(shè)備的應(yīng)用并不局限于IC單元的任何具體的配置和規(guī)格。因此，運載托盤可以具有兼容IC單元的不同配置和規(guī)格。此外，輸入堆積器202、主軌道分度器203、輸出軌道206和輸出堆積器208，與所述激光標記設(shè)備中描述的對應(yīng)部分，是是相同的或者相似的，因此不再進一步描述這些特征。
拾取及放置裝置工具204至少包括一個智能拾取和放置系統(tǒng)。在某些實施例中，拾取及放置裝置工具204可包括交替操作的兩個智能拾取和放置系統(tǒng)。每個智能拾取和放置系統(tǒng)包括至少一個拾取模塊，用于從輸入運載托盤201拾取每個IC單元并將所拾取的IC單元放置到輸出運載托盤207中。如果所拾取的IC單元被影像檢查所拒絕(將在后面論述)，則拾取模塊將被拒絕的IC單元放置到輸出托盤210作為拒絕的IC單元。拾取模塊包括至少一個真空拾取噴嘴。在一個優(yōu)選實施例中，拾取模塊包括兩個能夠在每次運動中傳送一個IC單元的真空拾取噴嘴。有許多傳統(tǒng)的拾取模塊可以在本發(fā)明中使用。拾取模塊的選擇和布置對于熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員是公知的。因此，不需要再詳細論述拾取模塊。
雖然如圖6中所示的精確放置設(shè)備被描述為將檢查后的IC放置到輸出運載托盤207中，不過可認識到的是，精確放置設(shè)備并不僅限于此。在某些實施例中，拾取及放置裝置工具204將檢查后的IC放回到輸入運載托盤204中，使得所述設(shè)備能夠更緊湊。拾取及放置裝置工具被配置為能夠執(zhí)行放回的動作，這是熟悉本領(lǐng)域的人員所公知的。
智能拾取和放置系統(tǒng)進一步包括操作拾取模塊的驅(qū)動模塊。該驅(qū)動模塊能夠在X、Y、Z方向調(diào)節(jié)拾取模塊。更重要的是，驅(qū)動模塊可以操作θ的精確度。在優(yōu)選實施例中，驅(qū)動模塊為包括伺服馬達的馬達。
檢查及位置捕捉相機205與上述的激光標記設(shè)備中的檢查及位置捕捉相機相似。在一個優(yōu)選實施例中，檢查及位置捕捉相機205位于沿IC單元從輸入運載托盤中被拾取并被傳送到輸出運載托盤的路線的下方。
參照圖7，其根據(jù)本發(fā)明描述精確放置設(shè)備的另一個實施例。這種精確放置設(shè)備用于在卷軸傳送帶(Tape&Reel)上放置IC單元。所述設(shè)備類似于上述的設(shè)備，不過所述輸出模塊是卷軸傳送帶，而不是輸出軌道206、運載托盤(輸出)207中的IC和輸出堆積器208。卷軸傳送帶輸出模塊對于熟悉本領(lǐng)域的人員是公知的，所以這里不再詳細描述卷軸傳送帶輸出模塊的配置和規(guī)格。
雖然如圖7中所示的精確放置設(shè)備示例性地顯示了從輸入運載托盤201到卷軸傳送帶211的IC流程，但可以認識到的是，所述精確放置設(shè)備可以具有不背離本發(fā)明原則的不同結(jié)構(gòu)。例如，精確放置設(shè)備可使用卷軸傳送帶來輸入IC用于影像檢查并將檢查后的IC放到運載托盤上。
現(xiàn)在參照圖8，其提供根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的電路結(jié)構(gòu)圖。如上所述，操作器PC/控制器110可以為任意合適的微處理器系統(tǒng)，包括個人計算機和筆記本計算機。
現(xiàn)在參照圖9描述用于最終封裝的精確放置，以作為根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例。在步驟300放置設(shè)備打開之后，在步驟310中，通過輸入運載托盤將IC單元裝載在輸入位置或者卷軸傳送帶中。影像相機位于固定位置。主軌道分度器將托盤中或卷軸傳送帶中的IC單元傳送至限定的工作位置。步驟320中，交替使用的智能拾取和放置單元中的一個從托盤或卷軸傳送帶中拾取IC單元。第一噴嘴拾取IC，然后第二噴嘴拾取IC。這兩個IC通過智能拾取和放置單元被運載并越過固定的檢查相機位置。然后在步驟330中，檢查相機依次捕捉這兩個IC的相關(guān)位置(X、Y、θ)。利用如圖5中所示的方法捕捉每個IC的實際位置X和Y。檢查相機PC將這些數(shù)據(jù)傳送到操作器PC/控制器。操作器PC/控制器繪制IC單元的位置，并處理所接收到的位置數(shù)據(jù)。通過運動控制和輸入/輸出板，將所處理的數(shù)據(jù)傳送到智能拾取和放置單元。在步驟340中，拾取和放置單元根據(jù)所接收的位置數(shù)據(jù)，每次放置一個IC到運載托盤或卷軸傳送帶。在處理一個托盤或卷軸傳送帶之后，空托盤或卷軸傳送帶移動到空托盤輸出位置。所述分度器將新的托盤或卷軸傳送帶傳輸?shù)焦ぷ鲄^(qū)域，以進行相同的過程。步驟350中，在處理完所有的IC單元之后，設(shè)備將被關(guān)閉。
如上所述，精確標記和放置可以作為完整的過程來執(zhí)行。因此，本發(fā)明提供了一種精確標記和放置的設(shè)備及使用其的方法，其中所述設(shè)備用于執(zhí)行在物體上精確標記和精確放置物體用于最終的封裝。在一個優(yōu)選實施例中，精確標記和放置設(shè)備可包括物體輸入操作器，用于裝載和固定物體；傳輸系統(tǒng)，用于在標記過程中傳輸物體操作器；預(yù)標記影像檢查單元，用于捕捉和/或處理物體的圖像；標記系統(tǒng)，用于標記物體；物體輸出操作器，用于固定標記后的物體；拾取及放置裝置(X、Y、θ修正)，用于從物體輸出操作器拾取物體，運載其越過預(yù)放置影像檢查單元，并精確放置物體用于最終封裝；預(yù)放置影像檢查單元，用于捕捉物體的圖像，并選擇性地處理所捕捉的圖像；輸出堆積器，用于卸載并輸出精確放置和選擇性地封裝的物體；和控制單元，用于接收并處理來自預(yù)標記影像檢查系統(tǒng)和預(yù)放置影像檢查系統(tǒng)的信息，并將指令輸出給所述部件以執(zhí)行精確標記和放置物體直至最終封裝。
本發(fā)明還提供了精確標記和放置的方法，用于執(zhí)行在物體上精確標記和精確放置物體用于最終封裝。該過程包括下列步驟將物體加載到輸入物體操作器上；通過傳輸系統(tǒng)將加載到輸入物體操作器上的物體傳輸?shù)接跋駲z查位置；通過預(yù)標記檢查單元檢查該物體，其中由影像檢查單元捕捉并選擇性地處理物體的圖像，其中物體的信息被傳送到與標記系統(tǒng)連接的控制單元；按照從控制單元到標記系統(tǒng)的指令標記物體；將標記之后的物體卸載到物體輸出操作器上；通過拾取及放置裝置(X、Y、θ修正)從輸入堆積器拾取物體，并運載該物體越過預(yù)放置檢查及位置捕捉相機；通過預(yù)放置檢查及位置捕捉相機檢查所拾取的物體，從而將圖像信息傳送到控制單元；和根據(jù)來自控制單元的指令將所檢查的物體放置到輸出堆積器中；從而該物體被精確封裝。
雖然參照特定實施例描述了本發(fā)明，但是可以理解的是，這些實施例是說明性的，并且本發(fā)明的范圍不局限于此。本發(fā)明的可選實施例對于熟悉本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說是顯而易見的。這些可選實施例應(yīng)被視為包括在本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求描述，并且由前面的描述進行支持。
權(quán)利要求
1.一種用于執(zhí)行在物體上精確標記的精確標記設(shè)備，包括物體輸入操作器和物體輸出操作器，用于操作所述物體；傳輸系統(tǒng)，用于在標記過程中傳輸所述物體操作器；影像檢查單元，用于捕捉和/或處理所述物體的圖像；標記系統(tǒng)，用于標記所述物體；和控制單元，用于接收來自所述精確標記設(shè)備中的其他部件的信息，并向所述其它部件發(fā)送指令。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的精確標記設(shè)備，其中，所述物體是可以為單個的或者條狀的IC單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的精確標記設(shè)備，其中，所述物體輸入操作器包括用于存放物體的堆積工具，和用于在某位置卸載物體以便將所述物體運送到用于標記的預(yù)定位置的輸入工具。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的精確標記設(shè)備，其中，所述物體為IC單元；其中所述堆積工具為用于條狀I(lǐng)C單元的槽倉、或者用于單個IC單元的堆積運載托盤；其中所述輸入工具為步進式馬達驅(qū)動升舉裝置、或者步進式馬達驅(qū)動裝卸臂。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的精確標記設(shè)備，其中，所述物體輸出操作器包括用于存放物體的堆積工具和用于將物體裝載到所述堆積工具上的輸出工具。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的精確標記設(shè)備，其中，所述傳輸系統(tǒng)包括物體能夠沿著其被傳輸?shù)妮斎胲壍篮洼敵鲕壍溃陀糜谘刂鲚斎胲壍篮洼敵鲕壍缹⑺鑫矬w操作器中的物體從一個位置移動到另一個位置的傳輸工具。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的精確標記設(shè)備，其中，所述傳輸工具包括至少一個線性運動傳輸器，該傳輸器優(yōu)選地為馬達驅(qū)動線性運動傳輸器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的精確標記設(shè)備，其中，所述影像檢查單元包括用于捕捉物體圖像的圖像捕捉單元，和用于可選的處理所捕捉的圖像的影像微處理器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的精確標記設(shè)備，其中，所述圖像捕捉單元包括從由電荷耦合器件(CCD)、電荷注入器件、光電二極管陣列、掃描儀、和攝像機所組成的組中選擇的探測工具。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的精確標記設(shè)備，其中，所述標記系統(tǒng)可以為噴墨打印機或者激光標記裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的精確標記設(shè)備，其中，所述控制單元可以為微處理器。
12.一種用于在IC單元上執(zhí)行精確標記的精確標記設(shè)備，包括用于操作所述IC單元的IC單元輸入操作器和IC單元輸出操作器，其中所述IC單元輸入操作器包括用于存放IC單元的堆積工具和用于在某位置卸載IC單元以便將該IC單元運送到用于標記的預(yù)定位置的輸入工具，所述IC單元輸出操作器包括用于存儲IC單元的堆積工具和用于將IC單元裝載到所述堆積工具上的輸出工具；用于在標記過程中傳輸所述IC單元操作器的傳輸系統(tǒng)，其中，該傳輸系統(tǒng)包括IC單元可沿著其被傳輸?shù)妮斎胲壍篮洼敵鲕壍溃陀糜谘刂鲚斎胲壍篮洼敵鲕壍缹⑺鯥C單元操作器中的IC單元從一個位置移動到另一個位置的傳輸工具；用于捕捉和/或處理所述IC單元的圖像的影像檢查單元，其中，該影像檢查單元包括用于捕捉所述IC單元的圖像的圖像捕捉單元，和可選的用于處理所捕捉的圖像的影像微處理器；用于標記所述IC單元的標記系統(tǒng)，其中所述標記系統(tǒng)可為噴墨打印機或者激光標記裝置；和用于接收來自其他部件的信息并向所述其它部件發(fā)送指令的控制單元，其中，所述控制單元是可為微處理器的操作器PC/控制器。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的精確標記設(shè)備，其中，所述的傳輸工具包括至少一個線性運動傳輸器，該傳輸器優(yōu)選地為馬達驅(qū)動線性運動傳輸器。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的精確標記設(shè)備，其中，所述圖像捕捉單元包括從由電荷耦合器件(CCD)、電荷注入器件、光電二極管陣列、掃描儀、和攝像機所組成的組中選擇的探測工具。
15.一種用于標記物體的精確標記方法，包括以下步驟將物體裝載到物體輸入操作器上；通過使用傳輸系統(tǒng)，將裝載在所述物體輸入操作器中的物體傳輸?shù)接跋駲z查位置；通過影像檢查單元檢查物體，其中所述影像檢查單元捕捉和可選地處理物體的圖像，而且將物體的信息傳送到與標記系統(tǒng)相連接的控制單元；按照從所述控制單元到所述標記系統(tǒng)的指令，標記所述物體；和將標記后的物體卸載到物體輸出操作器上。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的精確標記方法，其中，所述物體為IC單元，而其中所述IC單元的被捕捉的圖像的輪廓，通過以下步驟被再現(xiàn)為所捕捉的圖像分配默認坐標，其中所述默認坐標的幾何中心為原點(0，0)；指定所述IC單元的四邊為L1、L2、L3和L4；確認每邊的至少兩個點；為每個點分配一對坐標；得出每邊的方程式，從而通過解出L1、L2、L3和L4的方程式以生成所述IC單元的輪廓；確定再現(xiàn)的所述IC單元的輪廓的中心；和計算所述IC單元的輪廓的θ。
17.一種用于精確放置物體的精確放置設(shè)備，包括輸入堆積器，用于存放和裝載物體；主軌道分度器，用于傳輸物體；拾取及放置裝置(X、Y、θ修正)，用于拾取物體和精確放置物體以用于最終封裝；檢查及位置捕捉相機，用于捕捉物體的圖像和可選地處理所捕捉到的圖像；輸出堆積器，用于卸載和輸出被精確放置和可選地封裝的所述物體；和控制單元，用于接收來自所述精確放置設(shè)備中的其他部件的信息，并向所述其它部件發(fā)送指令。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的精確放置設(shè)備，其中，所述物體為IC單元。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的精確放置設(shè)備，其中，所述輸入堆積器包括用于存放物體的堆積工具，和用于在某位置卸載物體以便將所述物體運送到用于檢查的預(yù)定位置的輸入工具。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的精確放置設(shè)備，其中所述物體為IC單元；所述堆積工具為用于條狀I(lǐng)C單元的槽倉，或者用于單個IC單元的堆積運載托盤；所述輸入工具為步進式馬達驅(qū)動升舉裝置或者步進式馬達驅(qū)動裝卸臂。
21.根據(jù)權(quán)利要求17的精確放置設(shè)備，其中，所述輸出堆積器包括用于存放物體的堆積工具和用于將物體裝載到所述堆積工具上的輸出工具。
22.根據(jù)權(quán)利要求17的精確放置設(shè)備，其中，所述主軌道分度器包括物體可沿其被傳輸?shù)妮斎胲壍篮洼敵鲕壍?，和用于沿著所述輸入軌道和輸出軌道將所述物體操作器中的物體從一個位置移動到另一個位置的傳輸工具。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的精確放置設(shè)備，其中，所述的傳輸工具包括至少一個線性運動傳輸器，該傳輸器優(yōu)選地為馬達驅(qū)動線性運動傳輸器。
24.根據(jù)權(quán)利要求17的精確放置設(shè)備，其中所述檢查及位置捕捉相機包括用于捕捉物體圖像的圖像捕捉單元，和可選的用于處理所捕捉的圖像的影像微處理器。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的精確放置設(shè)備，其中，所述圖像捕捉單元包括從由電荷耦合器件(CCD)、電荷注入器件、光電二極管陣列、掃描儀、和攝像機所組成的組中選擇的探測工具。
26.根據(jù)權(quán)利要求17的精確放置設(shè)備，其中，所述拾取及放置裝置(X、Y、θ修正)包括至少一個智能拾取和放置系統(tǒng)；其中所述至少一個智能拾取和放置系統(tǒng)包括至少一個從所述輸入堆積器中拾取物體并將所拾取的物體放置到所述輸出堆積器中的拾取模塊，和操作所述拾取模塊的驅(qū)動模塊，所述驅(qū)動模塊能夠在X、Y、Z和θ方向調(diào)節(jié)所述拾取模塊。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的精確放置設(shè)備，其中所述拾取模塊包括至少一個能夠在每次運動中傳送一個物體的真空拾取噴嘴。
28.根據(jù)權(quán)利要求17的精確放置設(shè)備，其中所述控制單元為微處理器。
29.一種用于精確封裝物體的精確放置方法，包括以下步驟將物體裝載到輸入堆積器；通過主軌道分度器將所述裝載的輸入堆積器傳輸?shù)轿矬w能夠被拾取和檢查的位置；通過拾取及放置裝置(X、Y、θ修正)從所述輸入堆積器中拾取物體并使所述物體越過檢查及位置捕捉相機的上方；通過所述檢查及位置捕捉相機，檢查所拾取的物體，以將圖像信息傳送到控制單元；和按照來自所述控制單元的指令，將所檢查的物體精確放置到輸出堆積器中；從而精確地封裝所述物體。
30.根據(jù)權(quán)利要求29的精確標記方法，其中，所述物體為IC單元，而所述IC單元的被捕捉的圖像的輪廓，通過以下步驟被再現(xiàn)為所捕捉的圖像分配默認坐標，其中所述默認坐標的幾何中心為原點(0，0)；指定所述IC單元的四邊為L1、L2、L3和L4；確認每邊的至少兩個點；為每個點分配一對坐標；得出每邊的方程式，從而通過解出L1、L2、L3和L4的方程式以生成所述IC單元的輪廓；確定再現(xiàn)的所述IC單元的輪廓的中心；和計算所述IC單元的輪廓的θ。
全文摘要
本發(fā)明提供了用于執(zhí)行在物體上精確標記的精確標記設(shè)備和使用所述設(shè)備的方法。所述精確標記設(shè)備可包括用于操作物體的物體輸入操作器和物體輸出操作器；用于在標記過程中傳輸物體操作器的傳輸系統(tǒng)；用于捕捉和/或處理物體圖像的影像檢查單元；用于標記物體的標記系統(tǒng)；以及控制單元，用于接收來自該精確標記設(shè)備中其他部件的信息，并向所述其它部件發(fā)送指令。本發(fā)明還提供用于精確標記和/或精確封裝物體的精確放置設(shè)備和使用所述設(shè)備的方法。本發(fā)明進一步提供了用于執(zhí)行在物體上精確標記和精確放置物體以用于最終封裝的精確標記和放置設(shè)備，以及使用所述設(shè)備的方法。
文檔編號B65B57/10GK1961425SQ200580017934
公開日2007年5月9日 申請日期2005年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月1日
發(fā)明者梁秀興, 符標友 申請人:綜合制造科技有限公司