安放設(shè)備和安放方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于位置精確地裝配第一安放配合件與第二安放配合件的安放設(shè)備和一種根據(jù)權(quán)利要求13所述的用于位置精確地裝配第一安放配合件與第二安放配合件的安放方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在制造尤其是電子的、光學(xué)的和光電子的產(chǎn)品以及微系統(tǒng)時產(chǎn)生如下目的:將器件自動地設(shè)置在襯底上。所述器件例如能夠是存儲器組件或者微處理器，所述器件必須放置在襯底上。其它的例子是VCSEL(垂直腔面發(fā)射激光器)器件、光電二極管、MEMS (微機電系統(tǒng))器件或者晶玻接裝(Chip-on-Glas)器件的安裝。
[0003]緊接著進(jìn)行襯底連同器件的進(jìn)一步加工。特別地，在一些情況下實現(xiàn)襯底和器件的持久的連接，例如通過熱壓縮、超聲波法、焊接或者粘接來實現(xiàn)。
[0004]例如從DD 242320 A1或者DE 19524475 C1中已知如下安放設(shè)備，其中借助于杠桿臂將器件放置在襯底上。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了能夠?qū)崿F(xiàn)越來越高的安放精確性，需要如下安放設(shè)備和方法，所述安放設(shè)備和方法能夠簡單且有效地制造以及使用。
[0006]所述目的通過具有權(quán)利要求1的特征的安放設(shè)備來實現(xiàn)。
[0007]在此，至少一個攝像設(shè)備用于拍攝第一安放配合件或者第一安放配合件的保持設(shè)備的單獨的圖像和至少一個第二安放配合件或者用于至少一個第二安放配合件的保持設(shè)備的單獨的圖像。也就是說，拍攝安放配合件的或者相應(yīng)的保持設(shè)備的圖像。此外，位置評估設(shè)備用于根據(jù)對圖像的處理創(chuàng)建輸出數(shù)據(jù)集，其中輸出數(shù)據(jù)集具有所期待的安放結(jié)果的視覺成像(visuelle Abbild)。
[0008]在此，安放設(shè)備用于位置精確地定向或裝配第一安放配合件與至少一個與其互補的第二安放配合件。互補意味著在裝配時這兩個安放配合件匹配。
[0009]有利的是，第一安放配合件具有襯底并且至少第二安放配合件具有至少一個器件。根據(jù)安裝情況，器件能夠安放在襯底上并且反之亦然。也可行的是，不僅安放襯底和器件，而且還能夠?qū)⒏郊拥牟考O(shè)置在這兩個安放配合件上。在每種情況下，安放配合件都是彼此互補的。
[0010]在一個有利的實施方式中，第一攝像設(shè)備構(gòu)成為用于拍攝襯底的圖像的襯底攝像設(shè)備，并且第二攝像設(shè)備構(gòu)成為用于拍攝器件的下側(cè)的圖像的器件攝像設(shè)備。
[0011]通過用于將安放配合件(例如襯底和器件)相對定向的調(diào)節(jié)設(shè)備，這些安放配合件能夠彼此沿著至少一個空間方向和/或轉(zhuǎn)動方向運動，以便實現(xiàn)精確的安放結(jié)果。這些運動優(yōu)選能夠通過馬達(dá)驅(qū)動的軸或者其它的機構(gòu)構(gòu)成，其中在下文中對此使用術(shù)語軸。
[0012]有利地，安放設(shè)備具有一排校正機構(gòu)。通過第一校正機構(gòu)借助于校準(zhǔn)數(shù)據(jù)將攝像設(shè)備的圖像中光學(xué)誤差、尤其是畸變最小化。第二校正機構(gòu)用于通過校準(zhǔn)數(shù)據(jù)補償安放設(shè)備的機械誤差。
[0013]校正機構(gòu)能夠單獨地或者以彼此任意組合的方式來使用。
[0014]位置評估設(shè)備用于根據(jù)對之前所獲得的圖像的處理來創(chuàng)建輸出數(shù)據(jù)集，其中輸出數(shù)據(jù)集具有圖像的疊加以在輸出設(shè)備上顯示。輸出數(shù)據(jù)集在此將所述設(shè)備的所期待的安放結(jié)果、尤其是安放位置和轉(zhuǎn)動可視化。這允許例如快速地識別設(shè)施操作員是否已正確地安放所述安放配合件(例如器件和襯底)。
[0015]安放設(shè)備的另一個實施方式具有用于在輸出數(shù)據(jù)集中產(chǎn)生圖形對象和其描述的機構(gòu)。該對象的顯示是評估輸出數(shù)據(jù)集、尤其在重要的圖像部位處評估輸出數(shù)據(jù)集的另一種可能性，在該圖像部位處，安放配合件不具有可識別的或者不具有可充分識別的信息以通過設(shè)施操作員評定安放結(jié)果。
[0016]用于對器件相對于襯底的位置進(jìn)行調(diào)節(jié)和定向的設(shè)備基于輸出數(shù)據(jù)集在閉循環(huán)中的使用，其中安放配合件(例如器件和/或襯底)的機械位置的改變引起相應(yīng)的攝像設(shè)備的圖像的改變，并且這種改變又在輸出數(shù)據(jù)集中反映出來。循環(huán)通過例如由設(shè)施操作員做出的決定來終止，使得輸出數(shù)據(jù)集的視覺成像示出安放配合件的足夠精確的定位。接下來，安放設(shè)備能夠借助所設(shè)置的調(diào)節(jié)實行精確的裝配。在此，使用用于定向和調(diào)節(jié)的機構(gòu)，所述機構(gòu)例如能夠構(gòu)成為人工控制裝置。
[0017]用于調(diào)節(jié)和定向第二安放元件(例如器件)相對于第一安放元件(例如襯底)的位置的另一個有利的設(shè)備基于輸出數(shù)據(jù)集在閉循環(huán)中的使用，其中所述調(diào)節(jié)通過在調(diào)整安放位置的參數(shù)之后連續(xù)地產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)集來進(jìn)行。在循環(huán)內(nèi)部由此既不改變安放配合件的機械位置也不拍攝所述安放配合件的新的圖像。循環(huán)通過例如由設(shè)施操作員做出的決定終止，使得輸出數(shù)據(jù)集的視覺成像示出安放配合件的足夠精確的定位。接下來，安放設(shè)備能夠通過所設(shè)置的調(diào)節(jié)實行精確的裝配。
[0018]在另一個實施方式中，實時產(chǎn)生和顯示輸出數(shù)據(jù)集，使得操作員能夠借助調(diào)節(jié)設(shè)備根據(jù)輸出數(shù)據(jù)集的視覺成像無延遲地執(zhí)行至少兩個安放配合件彼此間的空間設(shè)置。
[0019]另一個實施方式具有調(diào)節(jié)設(shè)備，通過所述調(diào)節(jié)設(shè)備自動地、例如通過圖像識別系統(tǒng)進(jìn)行至少兩個安放配合件彼此間的空間設(shè)置，其中在安放設(shè)備占據(jù)該位置之前，輸出數(shù)據(jù)集將自動設(shè)置的結(jié)果可視化。
[0020]除此之外，安放設(shè)備具有用于將一個安放配合件放置在另一個上的機構(gòu)，這優(yōu)選通過馬達(dá)驅(qū)動的軸或者其它機構(gòu)實現(xiàn)。在此，對隨后確定的安放位置的處理在考慮輸出數(shù)據(jù)集和所述設(shè)備的其它已知的參數(shù)的情況下進(jìn)行。
[0021]在另一個實施方式中，設(shè)有用于進(jìn)一步處理安放配合件(例如器件和襯底)的機構(gòu)、尤其是通過熱壓縮、超聲波法、焊接和/或粘接以建立襯底和器件的持久的連接的機構(gòu)。
[0022]所述目的也通過具有權(quán)利要求13的特征的安放方法來實現(xiàn)。
【附圖說明】
[0023]在下文中，根據(jù)附圖和框圖示出本發(fā)明的實施例。在此示出:
[0024]圖1示出安放設(shè)備的一個實施方式的立體視圖；
[0025]圖2示出安放設(shè)備的另一個實施方式的立體視圖；
[0026]圖3示出安放設(shè)備和待借助于其實施的用于產(chǎn)生和顯示輸出數(shù)據(jù)集的安放方法的一個實施方式的框圖，其中所述輸出數(shù)據(jù)集呈襯底和器件的疊加圖像的形式，這借助對光學(xué)和機械誤差的校正來實施；
[0027]圖4示出安放設(shè)備和待借助于其實施的用于產(chǎn)生和顯示呈襯底和器件的疊加圖像的形式的輸出數(shù)據(jù)集的安放方法的一個實施方式的框圖，其中這借助對光學(xué)和機械誤差的校正來實施，與圖像識別系統(tǒng)耦聯(lián)；
[0028]圖5示出器件相對于襯底的安放方法的一個實施方式；
[0029]圖6示出器件相對于襯底的安放方法的一個實施方式，其中創(chuàng)建在多個攝像位置處的輸出數(shù)據(jù)集；
[0030]圖7示出具有用于產(chǎn)生和顯示輸出數(shù)據(jù)集中的圖形對象的機構(gòu)的位置評估設(shè)備的一個實施方式；
[0031]圖8示出器件相對于襯底的安放方法的一個實施方式，其中創(chuàng)建在多個攝像位置處的輸出數(shù)據(jù)集并且附加地應(yīng)用合成產(chǎn)生的圖形對象；
[0032]圖9示出安放設(shè)備和待借助于其實施的用于借助于對調(diào)節(jié)設(shè)備的可移動的軸的追蹤來調(diào)節(jié)和定向器件相對于襯底的位置的安放方法的一個實施方式的框圖；
[0033]圖10示出安放設(shè)備和待借助于其實施的用于借助于輸出數(shù)據(jù)集中的視覺成像的定向來調(diào)節(jié)和定向器件相對于襯底的位置的安放方法的一個實施方式的框圖。
【具體實施方式】
[0034]在下面的附圖中描述實施方式，其中安放配合件是1、2，襯底是1并且器件是2。在此以如下內(nèi)容為出發(fā)點:將器件2放置到襯底1上。但是基本上也可能的是，將襯底1放置到器件2上。
[0035]在圖1中示出安放設(shè)備100的一個實施方式。這樣的安放設(shè)備100用于將器件2設(shè)置在襯底1上。器件2在此在門戶11上設(shè)置在安放單元10下方的保持設(shè)備3上，襯底1設(shè)置在底座20上。底座20在此例如用作為用于襯底1的保持設(shè)備。
[0036]在此處所示出的實施方式中，襯底攝像設(shè)備31可移動地、尤其在門戶11處可移動地設(shè)置。
[0037]在下文中為了簡單起見保持該描述方式，其中原則上可行的是，襯底1設(shè)置在安放單元10上并且器件2位于底座20上。
[0038]在每種情況下，器件2和襯底1作為安放配合件1、2通過運動彼此引導(dǎo)，其中器件2和/或襯底1是否運動原則上是不重要的。
[0039]門戶11處的安放單元10能夠沿著安放設(shè)備100的縱向方向和橫向方向(圖1中的X方向和Y方向)行進(jìn)。附加地，安放單元10也能夠沿著豎直方向(圖1中的Z方向)行進(jìn)。
[0040]制備用于安放的器件2’、2”、2”’位于支承區(qū)域22中。當(dāng)安放單元10在該支承區(qū)域22中移動時，安放單元10能夠沿著豎直方向向下行進(jìn)，使得能夠接收器件2’、2”、2”’中的一個，以便將其稍后安放在襯底1上?；旧?，支承區(qū)域22也能夠設(shè)置在另一個部位上、尤其也設(shè)置在安放設(shè)備100的外部。
[0041]為了所需要的安放精度，需要