專(zhuān)利名稱(chēng)：用于元件的接線的位置識(shí)別和/或共面性檢查和/或間距檢查的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于元件的接線的位置識(shí)別和/或共面性檢查和/或間距檢查的方法和設(shè)備。
在對(duì)線路板或陶瓷襯底自動(dòng)裝配以面裝配的元件(SMD元件)時(shí)，各個(gè)元件借助一個(gè)裝配頭從元件庫(kù)中或從送進(jìn)裝置中被取出并隨后在預(yù)先確定的位置被定位在線路板或陶瓷襯底上。由于元件在元件庫(kù)中或在送給裝置的提取位置上具有約一個(gè)毫米的位置公差，而元件又必須極精確地被定位在線路板或陶瓷襯底上，所以需要對(duì)位置進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別和修正。此外，特別是對(duì)有大量電極的面裝配的元件而言，間距和共面性，即接線的一致的高度位置必須被檢查。這種檢查譬如在制造面裝配的元件時(shí)作為質(zhì)量控制項(xiàng)目也須進(jìn)行。
公開(kāi)的、用于元件的接線的位置識(shí)別和間距檢查的裝置經(jīng)由一個(gè)物鏡把元件或元件的局部映像到一個(gè)扁平狀的電荷耦合器件(CCD)攝像機(jī)上并經(jīng)過(guò)對(duì)圖象的數(shù)字處理測(cè)定元件接線的位置及元件接線的間距。其中，通過(guò)直接反射可使電荷耦合器件攝像機(jī)受到過(guò)度照射并從而降低分辨率。
US 5 452 080公開(kāi)了一種用于測(cè)量元件的接線的共面性的方法。在該方法中，通過(guò)沿元件的側(cè)壁并從而沿一排接線設(shè)置一個(gè)光源，這一整排接線被映象到一個(gè)檢測(cè)裝置上。為了使檢查盡快地進(jìn)行，規(guī)定同時(shí)對(duì)對(duì)面的接線排進(jìn)行照明和映象。為了抑制使分別位于對(duì)面的元件側(cè)得到映象的光程的相互干擾，兩個(gè)光程通過(guò)分別相互垂直的偏振被相互分離。其中，在接線受到反射光觀察時(shí)，所用的偏振濾光鏡必須是如此設(shè)置的，使接線的直接反射被探測(cè)，這導(dǎo)致探測(cè)裝置受到所述的過(guò)度照射。
US 5 440 391公開(kāi)了一種用于測(cè)量共面性的三角測(cè)量法，在該方法中，面裝配的元件的接線的高度位置據(jù)此被確定，即接線被來(lái)自兩個(gè)方向的光照射并且接線的陰影投影借助電荷耦合器件攝像機(jī)被探測(cè)。從中，接線的高度位置在一個(gè)設(shè)在攝像機(jī)之后的圖象評(píng)估單元中被確定。在共面性出現(xiàn)不允許的、會(huì)導(dǎo)致在裝配到線路板上時(shí)，不是所有的接線建立接觸的誤差的情況下，有這種誤差的元件可據(jù)此被鑒別并從裝配程序中被摒除?？墒窃摲椒ú贿m于檢查未被光照射的接線，譬如位于元件下方的、通過(guò)元件遮光的接線。
另外還公開(kāi)了一種方法，該方法與所描述的方法不同，為了確定接線的共面性和間距，用的不是陰影投影，而是光在接線上的散射反射。其中，接線被垂直入射的光照射并通過(guò)一個(gè)光學(xué)的映像裝置被映像到一個(gè)分辨位置的探測(cè)裝置上。屆時(shí)，映像光程借助垂直入射的光形成一個(gè)不等于零的角度，據(jù)此，可通過(guò)三角測(cè)量確定接線的高度位置。此外，還據(jù)此減少了直接反射到探測(cè)裝置中的光線的影響。其中，接線的變化了的高度位置使探測(cè)裝置上的映像位置發(fā)生變化，該變化了的映像位置借助設(shè)在后方的圖象評(píng)定單元被識(shí)別。通過(guò)沿元件的接線排的掃描運(yùn)動(dòng)，確保所有的接線被映像。但基于接線的不同的表面特性，除散射反射之外，還有強(qiáng)度較大的直接反射達(dá)到探測(cè)裝置上，據(jù)此，探測(cè)裝置部分地被過(guò)度照射。遠(yuǎn)離本來(lái)的照射中心發(fā)生的直接反射也可降低探測(cè)裝置的側(cè)向分辨率。這兩種效應(yīng)所導(dǎo)致的是，接線間距不再可靠地被探測(cè)。
因此，發(fā)明的任務(wù)在于提供一種用于識(shí)別元件接線的位置和/或檢查元件接線的共面性和/或檢查元件接線的間距的方法和設(shè)備，該方法和設(shè)備避免探測(cè)裝置受到過(guò)度照射。
按照發(fā)明，解決以上任務(wù)的技術(shù)方案在于權(quán)利要求1所述的方法和具有權(quán)利要求3的特征部分中的特征的設(shè)備。
就結(jié)構(gòu)而言，采用用于照射接線的偏振光和把一光學(xué)檢偏器置入光程是可簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)的。光學(xué)檢偏器-象光學(xué)中通用的那樣-被理解成一個(gè)光學(xué)的、具有與偏振有關(guān)的透明性的元件。譬如偏振濾光鏡被用作光學(xué)檢偏器。與原則上結(jié)構(gòu)相同的、從非偏振的光中產(chǎn)生偏振光的起偏振鏡不同，光學(xué)檢偏器被用于分析已經(jīng)偏振了的光。直接反射與散射反射不同，具有固定的偏振方向并可據(jù)此通過(guò)把光學(xué)檢偏器置入光程被抑制。據(jù)此，防止探測(cè)裝置通過(guò)直接反射被過(guò)度照射。
在從屬權(quán)利要求中描述了發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施形式。
按照權(quán)利要求4，一個(gè)激光器被用作光源是特別有利的，因?yàn)榧す庖呀?jīng)是線性偏振化了的并因此無(wú)需其它用于生成偏振光的結(jié)構(gòu)費(fèi)用。
通過(guò)按照權(quán)利要求9可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置光學(xué)檢偏器，直接反射的減弱可有利地被調(diào)準(zhǔn)。
下面借助一個(gè)在附圖中所示的實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。
附圖所示為

圖1發(fā)明的、具有一個(gè)作為光源的激光器的設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2在沒(méi)有光學(xué)檢偏器的情況下對(duì)一個(gè)元件的16條接線的高度位置的攝像，圖3在有光學(xué)檢偏器的情況下對(duì)元件的16條接線的高度位置的攝像，圖4發(fā)明的、具有作為光源的發(fā)光二極管的設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
在圖1中示出的是出自一個(gè)光源1的偏振光在垂直入射的情況下是如何照射一個(gè)元件3的一條接線2的并且接線2是如何通過(guò)一個(gè)光學(xué)的映像裝置4(譬如一個(gè)聚光透鏡)被映像到一個(gè)分辨位置的探測(cè)裝置5上的。這種屆時(shí)探測(cè)裝置5在以接線2為基準(zhǔn)的情況下與光源1處在同一側(cè)的映像也被稱(chēng)為入射垂直照明。譬如以條形設(shè)置的光電探測(cè)器適用作探測(cè)器裝置5，以條形設(shè)置的光電探測(cè)器是如此垂直于映像光程定位的，使具有不同的高度位置的接線2被不同的光電探測(cè)器探測(cè)。其中，映像光程相對(duì)垂直入射的光偏移約30°角，以便使通過(guò)直接反射造成的過(guò)度照射已經(jīng)有所減少。一個(gè)串接的圖象評(píng)定單元6評(píng)估映像的位置，以便使接線2的高度位置被確定。在位于接線2和探測(cè)器裝置5之間的光程中設(shè)有一個(gè)作為光學(xué)檢偏器7的偏振濾光鏡，該偏振濾光鏡是如此定位的，使該偏振濾光鏡對(duì)直接被接線2反射的光是不透明的或幾乎不透明的。據(jù)此，對(duì)探測(cè)裝置5的過(guò)度照射被避免，如在圖2中在無(wú)光學(xué)檢偏器6的情況下的測(cè)量結(jié)果上舉例示出的那樣。
一個(gè)元件3的16條接線2通過(guò)沿接線2的配置的方向8的掃描和對(duì)映像位置H的同時(shí)拍攝在1000個(gè)測(cè)點(diǎn)上曾被測(cè)量。其中，位置H＝0毫米意味著最佳的定位。其中，探測(cè)裝置5通過(guò)直接反射被過(guò)度照射，據(jù)此，不僅是接線的圖象10，而且接線間距的圖象11均虛構(gòu)一個(gè)其大小相當(dāng)于接線2的圖象10的位置H的位置H。據(jù)此，接線2的圖象10不能被分解，檢查間距，即測(cè)量接線2的間距是不可能的。
與此不同，在圖3中示出了在接線2和探測(cè)裝置5之間的光程中設(shè)有一個(gè)光學(xué)檢偏器7的情況下相應(yīng)的測(cè)量的結(jié)果。通過(guò)抑制直接的反射，探測(cè)裝置5沒(méi)被過(guò)度照射，而用于形成映像的散射反射基于不同的偏振方向通過(guò)光學(xué)檢偏器7到達(dá)探測(cè)裝置5上并被用于評(píng)定。接線2的圖象10是通過(guò)接線間距的圖象11明顯地相互分離的，據(jù)此，使間距檢查成為可能。圖3還比圖2更明確地示出了第8條和第9條接線的不合格的共面性(在測(cè)點(diǎn)400至450的部位上)，據(jù)此，共面性檢查也被簡(jiǎn)化。
作為光源1，激光器是特別適宜的，因?yàn)榧す馄饕呀?jīng)發(fā)射線性偏振光，據(jù)此，無(wú)需在光源1和接線2之間的光程中附加地設(shè)置作為起偏振鏡的偏振濾光鏡。否則，偏振光也可通過(guò)一個(gè)發(fā)光的二極管和一個(gè)起偏振鏡被產(chǎn)生。
其中，光學(xué)檢偏器7是可繞一個(gè)平行于映像的光軸的軸旋轉(zhuǎn)地支承的，據(jù)此，可調(diào)整對(duì)直接反射的最佳的減弱。
在圖4中示出了一個(gè)用于識(shí)別位置的設(shè)備。借助一個(gè)由發(fā)光二極管(LED)12構(gòu)成的、其發(fā)射的光通過(guò)一個(gè)設(shè)在位于發(fā)光二極管12和元件3之間的光程中的起偏振鏡13線性地被偏振的光源，元件3或元件3的至少一部分被照明并經(jīng)由一個(gè)光學(xué)映像裝置4被映像到一個(gè)扁平的、用作探測(cè)裝置的電荷耦合器件攝像機(jī)14上。為了對(duì)位置識(shí)別進(jìn)行評(píng)估，在電荷耦合器件攝像機(jī)14之后串接有一個(gè)圖象評(píng)估單元6。為了抑制會(huì)使電荷耦合器件攝像機(jī)14受到過(guò)度照射的直接反射，在映像光程中設(shè)有一個(gè)光學(xué)檢偏器7。
權(quán)利要求
1.用于識(shí)別元件(3)的接線(2)的位置和/或檢查元件(3)的接線(2)的共面性和/或檢查元件(3)的接線(2)的間距的方法，其中，接線在反射光觀察中借助線性偏振光被照明，接線的散射反射被用于對(duì)接線的映像，接線的直接反射通過(guò)一個(gè)作為光學(xué)檢偏振鏡的、用于映像的偏振濾光鏡被抑制，并且借助對(duì)接線的映像，進(jìn)行位置識(shí)別和/或共面性檢查和/或間距檢查。
2.按照權(quán)利要求1所述的用于識(shí)別元件(3)的接線(2)的位置和/或檢查元件(3)的接線(2)的共面性和/或檢查元件(3)的接線(2)的間距的方法，其特征在于，接線(2)通過(guò)各條接線(2)的按順序排列的一排映像被記錄。
3.用于識(shí)別元件(3)的接線(2)的位置和/或檢查元件(3)的接線(2)的共面性和/或檢查元件(3)的接線(2)的間距的設(shè)備，具有一個(gè)光源(1)和一個(gè)分辨位置的、接線(2)被映像到其上的探測(cè)器裝置(5)以及一個(gè)串接在探測(cè)裝置(5)之后的圖象評(píng)估單元(6)，其中，光源(1)和探測(cè)器裝置(5)是如此設(shè)置的，使接線在反射光觀察中被照明并被映象，在圖象評(píng)估單元(6)中，接線(2)在元件(3)上的位置從接線(2)的映像(10)中被測(cè)定，其特征在于，用以使接線(2)得到照明的光是線性偏振了的，并且在接線(2)和探測(cè)裝置(5)之間的光程中設(shè)置有一個(gè)光學(xué)檢偏器(7)，其設(shè)置方式在于，光學(xué)檢偏器(7)的偏振方向和偏振光的偏振方向至少近似于相互垂直。
4.按照權(quán)利要求3所述用于位置識(shí)別和/或共面性檢查和/或間距檢查的設(shè)備，其特征在于，具有一個(gè)用作光源(1)的激光器。
5.按照權(quán)利要求3所述用于位置識(shí)別和/或共面性檢查和/或間距檢查的設(shè)備，其特征在于，具有一個(gè)設(shè)在光源(1)和接線(2)之間的光程中的起偏振鏡。
6.按照權(quán)利要求5所述用于位置識(shí)別和/或共面性檢查和/或間距檢查的設(shè)備，其特征在于，具有至少一個(gè)用作光源(1)的發(fā)光二極管。
7.按照權(quán)利要求3至6之一所述用于位置識(shí)別和/或共面性檢查和/或間距檢查的設(shè)備，其特征在于，具有條狀設(shè)置的、用作探測(cè)裝置(5)的光電探測(cè)器，這些光電探測(cè)器是近似于垂直于映像光程設(shè)置的，其設(shè)置方式在于，其定位不正確的接線(2)的映像和其定位正確的接線(2)的映像被不同的光電探測(cè)器接收。
8.按照權(quán)利要求3至6之一所述用于位置識(shí)別和/或共面性檢查和/或間距檢查的設(shè)備，其特征在于，具有一個(gè)扁平的、用作探測(cè)裝置的電荷耦合器件攝像機(jī)(14)。
9.按照權(quán)利要求3至7之一所述用于位置識(shí)別和/或共面性檢查和/或間距檢查的設(shè)備，其特征在于，光學(xué)檢偏器(7)是可繞一個(gè)平行于映像的光軸的軸旋轉(zhuǎn)地設(shè)置的。
全文摘要
1.1.用于元件(3)的接線(2)的位置識(shí)別和/或共面性檢查和/或間距檢查的方法和設(shè)備。2.1.在自動(dòng)裝配機(jī)中裝配元件(3)之前,必須檢查接線(2)是否處于同一高度位置(共面性)和/或接線(2)間是否有足夠的距離(間距)。在一種公開(kāi)的方法中,接線(2)相繼地被映像到一個(gè)分辨位置的探測(cè)裝置(5)上,然而,其中,探測(cè)裝置(5)通過(guò)光源(1)的直接反射被過(guò)度照射。2.2.通過(guò)采用用于照明接線(2)的偏振光和一個(gè)設(shè)在映像光程中的光學(xué)檢偏器(7),直接的反射光被抑制并且只有散射反射導(dǎo)致映像。2.3.自動(dòng)裝配機(jī)。
文檔編號(hào)H05K13/08GK1266608SQ98808037
公開(kāi)日2000年9月13日 申請(qǐng)日期1998年7月24日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月7日
發(fā)明者H·斯坦茲爾 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司