DE4222283C1 - Chip aligning equipment for printed circuit board mounting - uses at least two TV cameras for chip corners to obtain image for positioning data - Google Patents
Chip aligning equipment for printed circuit board mounting - uses at least two TV cameras for chip corners to obtain image for positioning dataInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Justierung der Anschlußbeinchen eines elektronischen Bauelementes relativ zu den Anschlußflecken (Pads) eines Einbauplatzes auf einer Flachbaugruppe. Dabei werden zur Lageerkennung und zur Berechnung von Stellgrößen für den Justiervorgang mehrere Ecken des Chips bzw. des Einbauplatzes jeweils im Auflicht beleuchtet, mit Videokamera aufgenommen und deren Bilder über eine digitale Bildauswertung verarbeitet.The invention relates to a method for adjusting the Terminal legs of an electronic component relative to the pads of a slot a printed circuit board. These are used for position detection and for calculating manipulated variables for the adjustment process several corners of the chip or the slot respectively in Illuminated incident light, recorded with video camera and its Images processed via a digital image analysis.
Die zunehmende Komplexität hochpoliger integrierter Halbleiterbauelemente in TAB-Bauform (Tape Automated Bonding) mit zum Teil mehr als 600 Anschlußbeinchen erfordert den Einsatz automatischer Justiersysteme zur schnellen und präzisen Ausrichtung der Bauelemente in bezug auf die Leiterplatte (Mikroverdrahtung). Manuelle Justierverfahren genügen den hohen Anforderungen bezüglich der Genauiigkeit und der Geschwindigkeit nicht mehr.The increasing complexity of high-pole integrated semiconductor devices in TAB (Tape Automated Bonding) with sometimes more than 600 connection legs requires the Use of automatic adjustment systems for quick and easy precise alignment of the components with respect to the Printed circuit board (micro-wiring). Manual adjustment procedure meet the high requirements regarding the accuracy and speed anymore.
Bei bisher bekannten automatischen Verfahren werden die Ecken eines zu justierenden Chips bzw. die Ecken des Einbauplatzes über eine entsprechende Optik auf Videokameras abgebildet. Die Videosignale werden in einer digitalen Bildauswertung verarbeitet. Nachdem bei einem automatischen Verfahren ein Bild des über dem Einbauplatz schwebenden Chips in der Regel nicht automatisch auswertbar ist, weil sich die Strukturen von Chip und Einbauplatz überlagern und somit von der Bildauswertesoftware nicht unterschieden werden können, werden im Stand der Technik räumlich getrennte Bildaufnahmen von Chip und vom Einbauplatz getätigt. Der Chip wird erst nach der Bildaufnahme über den Einbauplatz gefahren. Hierzu muß entsprechend den Randbedingungen entweder ein Optikkopf mit Verfahren oder es müssen zwei separate Optikköpfe benutzt werden (Doppeloptik- System). Bei bekannter Position der beiden Bildaufnahmeorte wird anschließend die Lage des Chips bzw. des Einbauplatzes im jeweiligen Gesichtsfeld der aufnehmenden Kamera ermittelt und die Lageabweichung des Chips relativ zum Einbauplatz berechnet. Dieses Verfahren ist mit aufwendiger Mechanik und Optik, sowie mit langen Verfahrwegen des Chips nach dessen Bildaufnahme verbunden. Dies geht auf Kosten der Positioniergenauigkeitt.In previously known automatic method, the Corners of a chip to be adjusted or the corners of the slot on a corresponding optics on video cameras displayed. The video signals are in a digital Image evaluation processed. After an automatic Method an image of the hovering over the slot Chips usually not automatically evaluable is because of the structures of chip and slot overlay and thus by the image analysis software not can be distinguished, are in the prior art spatially separated images of the chip and the slot made. The chip is only after the image acquisition driven over the slot. For this purpose must be in accordance with the Boundary conditions either an optical head with process or two separate optical heads have to be used (double optics) System). With known position of the two image recording locations is then the location of the chip or the Slot in the respective field of view of the receiving Camera determined and the positional deviation of the chip relative calculated to the slot. This procedure is more complicated Mechanics and optics, as well as with long travels connected to the chip after its image capture. This is possible at the expense of positioning accuracy.
Aus der EP-OS 4 49 481 gehen Verfahren als bekannt hervor, bei denen eine einzige Videokamera mitsamt dem Bestückungskopf verfahren wird. Nach Fig. 10 sowie Spalte 8, Zeile 53 bis Spalte 9, Zeile 34 kann ein Spiegel in zwei verschiedene Stellungen verschwenkt und derart in die Bewegungsbahn der Pipette eingefahren werden, daß er in der einen Stellung ein Bild des Chips, in der anderen ein Bild des Aufnahmeplatzes liefert. Nach Fig. 9 können zwei verschiedene Spiegel wahlweise in die Bewegungsbahn der Pipette eingefahren werden.From EP-OS 4 49 481 procedures go as known, in which a single video camera is moved together with the placement head. According to Fig. 10 and column 8, line 53 to column 9, line 34, a mirror can be pivoted in two different positions and retracted so in the trajectory of the pipette, that in one position, an image of the chip, in the other an image of the receiving station supplies. According to FIG. 9, two different mirrors can optionally be moved into the path of movement of the pipette.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur automatischen Justierung der Anschlußbeinchen eines Chips relativ zu einem Einbauplatz unter Verwendung eines Bildauswertesystemes und einer Justieroptik mit einfachem Bewegungsantrieb zur Verfügung zu stellen.The invention is based on the object, a method for automatic adjustment of the terminal legs of a Chips relative to a slot using a Bildauswertesystemes and an alignment optics with simple motion drive for To make available.
Die Lösung dieser Aufgabe gesschieht durch die Merkmale des Anspruchs 1.The solution of this task is achieved by the features of Claim 1.
Die Erfindung bewirkt, daß die für die Justierung von Anschlußbeinchen eines Chips relativ zu den Pads eines Einbauplatzes notwendige Stellgröße mittels einer automatischen Bildauswertung ermittelt werden kann, wobei ein Bild des Einbauplatzes aufgenommen und ein separates Bild des Chips elektronisch erzeugt wird. Sämtliche Bildaufnahmen erfolgen dabei mit derselben Justieroptik aus derselben Aufnahmeposition heraus bei räumlich überlagerter Anordnung von Chip und Einbauplatz. Der Bewegungsantrieb der Justieroptik kann einfach sein, da nur die stets gleiche Aufnahmeposition verlassen und genau reproduzierbar wieder angefahren werden muß.The invention causes the for the adjustment of leads of a chip relative to the manipulated variable necessary for the pads of a slot an automatic image analysis can be determined taking a picture of the slot and a separate one Image of the chip is generated electronically. All Image recordings are made with the same adjustment optics out of the same recording position in spatially superimposed arrangement of chip and slot. The motion drive of the alignment optics can be simple because only leave the always same recording position and approached exactly reproducible again must become.
Das Verfahren sieht eine Auflichtbeleuchtung, beispielsweise mit einem Ringlicht von Chip und Einbauplatz vor. Die vier Ecken werden jeweils über eine ausfahrbare Optik von je einer Videokamera aufgenommen. Der mit einer Pipette an einem Lötkopf gehaltene Chip, die Optik, die Beleuchtung und die Kameras sind mit dem Lötkopf gemeinsam verfahrbar. Mittels der Pipette kann der Chip sowohl oberhalb als auch unterhalb der ausfahrbaren Optik positioniert werden. Zu Beginn des Justiervorganges befindet sich der Chip in einer oberen Position über der eingefahrenen Optik, so daß eine separate Bildaufnahme des Einbauplatzes durchgeführt werden kann. Danach wird die Optik ausgefahren, der Chip auf Justierhöhe abgesenkt, die Optik wieder eingefahren und ein Bild vom über dem Einbauplatz gehaltenen Chip aufgenommen. Dieses und weitere folgende Bilder, bei denen jeweils in Abhängigkeit von der Struktur des Einbauplatzes bzw. des Teilungsmaßes der Anschlußbeinchen und Pads der Lötkopf mit der Optik und dem Chip schrittweise relativ zum Einbauplatz verschoben wird, werden miteinander pixelweise minimum- oder maximumverknüpft. Die Summe der Verfahrwege überschreitet dabei nicht das Teilungsmaß, also den Beinchenabstand. Unter pixelweiser Minimum- bzw. Maximumverknüpfung zwischen den verschiedenen aufgenommenen Bildern mit Überlagerung von Chip und Einbauplatz ist die grauwertbezogene Auswertung von korrespondierenden Bildpunkten der verschiedenen Bilder zu verstehen. Es wird jeweils das dunkelste bzw. hellste Pixel korrespondiernder Bildpunkte (Bildpunkte mit gleichen Koordinaten)) in ein Ergebnisbild übertragen. Dieses Ergebnisbild stellt das hintergrundfreie Chipbild mit optimalem Kontrast dar. Ob die Minimum- oder Maximumverknüpfung gewählt wird, hängt von den Reflexionseigenschaften der zu positionierenden Elemente ab. In dem elektronisch erzeugten Chipbild ist somit nur der Chip mit seinen Anschlußbeinchen vorhanden. Die Lagekorrektur dieses Chips relativ zu seinem Einbauplatz kann durch Nachstellung seiner Position in x- und y-Richtung und entsprechend dem Drehwinkel nach Errechnung einer Steuergröße über eine Maschinensteuerung vorgenommen werden.The method provides incident light illumination, for example with a ring light of chip and slot in front. The four corners each have an extendable look each captured by a video camera. The one with Eyedropper held on a soldering head, the optics, the pipette Lighting and the cameras are common with the soldering head traversable. By means of the pipette, the chip can be both above as well as positioned below the extendable optics become. At the beginning of the adjustment process is the chip in an upper position over the retracted Optics, so that a separate image recording of the slot can be carried out. Then the optics are extended, the chip lowered to adjustment height, the optics again retracted and a picture of above the slot held Chip added. This and more following pictures, each one depending on the structure the slot or the pitch of the terminal legs and pads the soldering head with the optics and the chip is gradually moved relative to the slot, are connected pixel by pixel minimum or maximum. The sum of the travel distances exceeds not the pitch, so the leg distance. Under pixelwise minimum or maximum link between the different captured images with overlay of Chip and slot is the gray value related evaluation of corresponding pixels of the different ones Understand pictures. It will be the darkest or brightest pixels corresponding pixels (pixels with the same coordinates)) into a result image. This result image represents the background-free chip image with optimal contrast. Whether the minimum or maximum link depends on the reflection properties the elements to be positioned. In that electronically generated chip image is thus only the chip with his connecting legs available. The position correction this chip can relative to its slot through Adjustment of its position in the x and y direction and accordingly the angle of rotation after calculation of a control variable be made via a machine control.
Weist ein Chip mit seinen Anschlußbeinchen eine annähernd ideale, also verzugsfreie Form auf, so ist der Einsatz von zwei Videokameras zur Beobachtung von zwei Ecken eines Chips ausreichend. In der Praxis sind jedoch die Chips geringfügig verzogen. Für diesen Fall ist es besonders vorteilhaft, alle vier Ecken eines Chips bzw. die entsprechende Stelle auf dem Einbauplatz mit einer separaten Videokamera zu beobachten. Somit kann der Verzug eines Bauelementes bei dessen Positionierung bezüglich eines Einbauplatzes derart ausgeglichen werden, daß ein funktionsfähiger Einbau gewährleistet ist.Assigns a chip with its connecting legs an approximate ideal, so distortion-free form, so is the use of two video cameras to observe two corners of a Chips enough. In practice, however, are the chips slightly warped. It is special for this case advantageous, all four corners of a chip or the corresponding Place on the slot with a separate Watch video camera. Thus, the delay of a Component in its positioning relative to a Slot be compensated so that a functional Installation is guaranteed.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht zur Ausschaltung von mechanischen Toleranzen beim Ein- und Ausfahren der Optik einen Gesichtsfeldvergleich vor, der zwischen dem Bild des Einbauplatzes und dem ersten Bild vom Einbauplatz mit überlagertem Chip durchgeführt wird. Hierzu werden die nicht vom Chip abgedeckten Strukturen des Einbauplatzes verglichen. Der jeweilige Versatz des Gessichtsfeldes der bisher stationären Videokameras kann bei der Berechnung der Lageabweichung berücksichtigt werden. Fehler, die durch mechanisches Spiel der Ein- und Ausfahrvorrichtungen der Optik herrühren, werden somit eliminiert.A particularly advantageous embodiment of the invention sees to the elimination of mechanical tolerances Extending and retracting the optics a visual field comparison before, between the image of the slot and the first image of the slot with superimposed chip performed becomes. These are not covered by the chip Structures of the slot compared. The respective Offset of the visual field of previously stationary video cameras can be taken into account when calculating the position deviation become. Mistakes caused by mechanical play the retracting and retracting devices of the optics, are thus eliminated.
Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, nach der automatischen Justierung das Justierergebnis zu überprüfen. Hierzu wird ein weiteres Bild des Einbauplatzes mit überlagertem Chip aufgenommen. Bei der Überschreitung von zulässigen Toleranzen wird eine Wiederholung des gesamten Justiervorganges durchgeführt.Furthermore, it is particularly advantageous after the automatic Adjustment to check the adjustment result. Here is another picture of the slot with superimposed Chip added. When exceeding permissible tolerances will be a repetition of the entire Adjustment procedure performed.
Im folgenden wird anhand von schematischen Figuren ein Ausführungsbeispiel beschrieben.The following is based on schematic figures Embodiment described.
Die Fig. 1 zeigt einen Chip 1 mit Anschlußbeinchen 2, der mittels einer Pipette 4 an einem Lötkopf 3 gehalten wird. Die gesamte Anordnung ist ungefähr symmetrisch zu einer zentralen Achse 9 aufgebaut. Der Lötkopf 3 ist relativ zur Leiterplatte 7 parallel, d. h. in den Koordinatenrichtungen x und y verfahrbar und um die zentrale Achse 9 drehbar. Außerdem kann zum Absenken und Verlöten des Chips 1 auf die Leiterplatte 7 der Lötkopf 3 senkrecht zu dieser bewegt werden. Die in Teilen angedeutete Optik 5 kann entsprechend der Pfeilrichtungen ein- und ausgefahren werden. Dies geschieht zweckmäßigerweise senkrecht zur zentralen Achse 9. Jeweils eine Optik 5 ist einer Videokamera 10 zugeordnet. In der Fig. 1 wird der Chip 1 noch in der Position gehalten, bei der eine Aufnahme des Einbauplatzes 6 ohne den Chip 1 getätigt wird. Die Pads 8, auf die der Chip 1 mit seinen Anschlußbeinchen 2 aufzusetzen, sind in der Fig. 1 angedeutet. Fig. 1 shows a chip 1 having terminal pins 2, which is held on a solder head 3 by means of a pipette. 4 The entire arrangement is constructed approximately symmetrically to a central axis 9 . The soldering head 3 is parallel to the printed circuit board 7 , that is movable in the coordinate directions x and y and rotatable about the central axis 9 . In addition, to lower and solder the chip 1 on the circuit board 7 of the soldering head 3 are moved perpendicular to this. The hinted in parts optics 5 can be retracted and extended according to the directions of the arrow. This is done expediently perpendicular to the central axis. 9 Each optic 5 is associated with a video camera 10 . In Fig. 1, the chip 1 is still held in the position in which a recording of the slot 6 is made without the chip 1 . The pads 8 , put on the chip 1 with its connecting legs 2 , are indicated in Fig. 1.
In der Fig. 2 ist der Chip 1 in seine Justierposition gefahren worden. Hierzu wurde die Pipette 4 relativ zum Lötkopf 3 senkrecht nach unten bewegt, während die Teile der Optik 5 in einem ausgefahrenen Zustand verweilten. In der Fig. 2 sind die Teile der Optik 5 bereits wieder eingefahren. Die für spätere Lötung notwendigen Lötbügel 31 sind am Lötkopf 3 angedeutet.In Fig. 2, the chip 1 has been moved to its adjustment position. For this purpose, the pipette 4 was moved vertically downward relative to the soldering head 3 , while the parts of the optics 5 remained in an extended state. In Fig. 2, the parts of the optics 5 are already retracted. The necessary for subsequent soldering soldering iron 31 are indicated on the soldering head 3 .
Der Chip 1 befindet sich in der Darstellung entsprechend Fig. 2 in der Justierposition. Davon ausgehend wird wiederum von jeder Videokamera 10, die jeweils auf eine Ecke des Chips 1 ausgerichtet ist, ein Bild B1 festgehalten. The chip 1 is in the illustration corresponding to FIG. 2 in the adjustment position. Assuming this, in turn, an image B1 is recorded by each video camera 10 , which is in each case aligned with a corner of the chip 1 .
Nach einem schrittweisen Verfahren innerhalb des Teilungsmaßes der Anschlußbeinchen 2 bzw. der Pads 8, wobei die Leiterplatte 7 relativ und parallel zur restlichen Anordnung senkrecht zur zentralen Achse 9 verschoben wird, entstehen hintereinander die Bilder B2 und B3.After a stepwise process within the pitch of the terminal pins 2 and the pads 8 , wherein the circuit board 7 is moved relative to the rest of the arrangement perpendicular to the central axis 9 , the images B2 and B3 arise in succession.
Die Fig. 3 zeigt die Ecke eines Chips 1 mit Anschlußbeinchen 2 und einer darunterliegenden Leiterplatte 7 mit Anschlußflecken bzw. Pads 8. Dabei ist zu erkennen, daß in der waagerechten Reihe von Anschlußbeinchen 2 die Positionierung bezüglich der Pads 8 korrigiert werden muß, da diese unter den Anschlußbeinchen 2 seitwärts herausschauen. Fig. 3 shows the corner of a chip 1 having terminal legs 2 and an underlying printed circuit board 7 with pad or pads. 8 It can be seen that in the horizontal row of leads 2 positioning with respect to the pads 8 must be corrected, as they look out sideways under the legs 2 .
Der Ausgleich eines Gesichtsfeldversatzes an einer Videokamera 10 durch mechanisches Spiel an optischen Armen, die die Optik 5 ein- und ausfahren, wird durch Vergleich des Bildes, das nur den Einbauplatz 6 darstellt (der Chip 1 befindet sich in einer oberen Position), mit dem Bild B1 (der Chip 1 befindet sich in der Justierposition) erzielt. Der Gesichtsfeldversatz kann später bei der Berechnung der Lageabweichung berücksichtigt werden.The compensation of a visual field offset on a video camera 10 by mechanical play on optical arms, which extend and retract the optics 5 , by comparison of the image, which represents only the slot 6 (the chip 1 is in an upper position) with the Fig. B1 (chip 1 is in the adjustment position). The visual field offset can be taken into account later when calculating the position deviation.
Die in Fig. 4 dargestellten Bilder B1, B2, B3 zeigen jeweils schematisiert die Anschlußbeinchen 2 und die Pads 8. Die Aufnahme der Bilder B1 bis B3 erfolgt jeweils zeitlich versetzt bzw. nach je einer relativen schrittweisen Verschiebung zwischen Leiterplatte 7 und der restlichen Anordnung. Nachdem der Weg, den der Lötkopf 3 mit der Optik 5 zurücklegt, bekannt ist, kann durch Vergleich des anfänglich aufgenommenen Bildes des Einbauplatzes 6 mit dem hintergrundbereinigten, also elektronisch aufbereiteten Chipbild die Lageabweichung zwischen Chip 1 und Einbauplatz 6 bezüglich der ebenen Koordinatenrichtungen x und y und entsprechend dem Drehwinkel ϕ um die zentrale Achse 9 berechnet und korrigiert werden. Für die Hintergrundbereinigung bzw. die Kontrasterhöhung durch Ausschaltung bestimmter in den Bildern B1 bis B3 sichtbarer Hintergrunderscheinungen (in diesem Fall die Pads 8) wird die Aussage der drei Bilder B1 bis B3 miteinander verknüpft. Dies geschieht derart, daß korrespondierende Bildpunkte, d. h. Bildpunkte mit gleichen Koordinaten in jeweils verschiedenen Bildern B1 bis B3 pixelweise minimumverknüpft werden. Dies bedeutet, daß bei jedem Pixel bzw. Bildpunkt eine beispielsweise 8-Bit-Helligkeitsstufe aufgenommen wird und für einen Bildpunkt der dunkelste Wert, der in den Bildern B1 bis B3 auftaucht, festgehalten und in das Ergebnisbild, das Chipbild B4, übertragen wird. Eine pixelweise Maximumverknüpfung bedeutet entsprechend die Übertragung des hellsten Wertes in das Ergebnisbild. Durch dieses Verfahren wird zur Kontrasterhöhung der Hintergrund bzw. die Leiterplatte 7 mit den Pads 8 vereinheitlicht und möglichst dunkel oder möglichst hell dargestellt. Dies läßt sich in einfacher Weise bei der Betrachtung der Linie 18 erklären. Die gedachte Linie 18 ist ortsfest in bezug auf die Anschlußbeinchen 2. Vorausgesetzt, daß die Leiterplatte 7 dunkler erscheint als die Anschlußbeinchen 2 wird die Minimumverknüpfung angewandt. Ein Bildpunkt auf der Linie 18 ist einmal über einem Anschlußbeinchen 2 und einmal über der Leiterplatte 7. Dies läßt sich auch dadurch erklären, daß vom Bild B1 bis zum Bild B3 bei ortsfesten Anschlußbeinchen 2 die darunter liegenden Pads 8 schrittweise von links nach rechts verschoben werden.The images B1, B2, B3 shown in FIG. 4 each schematically show the terminal legs 2 and the pads 8 . The recording of the images B1 to B3 takes place in each case offset in time or after each relative stepwise displacement between the printed circuit board 7 and the rest of the arrangement. After the path covered by the soldering head 3 with the optics 5 is known, the positional deviation between the chip 1 and the mounting location 6 with respect to the planar coordinate directions x and y can be determined by comparing the initially recorded image of the mounting location 6 with the background-cleaned, ie electronically processed chip image and calculated and corrected according to the rotation angle φ about the central axis 9 . For the background correction or the increase in contrast by eliminating certain background phenomena visible in the images B1 to B3 (in this case the pads 8 ), the statement of the three images B1 to B3 is linked to one another. This is done in such a way that corresponding picture elements, ie picture elements having the same coordinates, are at least pixel-linked pixel by pixel in respectively different pictures B1 to B3. This means that for each pixel, for example, an 8-bit brightness level is recorded and for one pixel the darkest value appearing in the images B1 to B3 is recorded and transferred to the resulting image, the chip image B4. A pixel-wise maximum link accordingly means the transmission of the brightest value into the result image. By this method, the background or the printed circuit board 7 is unified with the pads 8 and displayed as dark as possible or as bright as possible to increase the contrast. This can be easily explained by considering line 18 . The imaginary line 18 is stationary with respect to the terminal legs. 2 Provided that the printed circuit board 7 appears darker than the terminal pins 2 , the minimum bonding is applied. A pixel on the line 18 is once over a terminal pin 2 and once over the circuit board. 7 This can also be explained by the fact that the underlying pads 8 are shifted step by step from left to right from the image B1 to the image B3 in the case of stationary connection legs 2 .
Die Fig. 5 zeigt ein Ergebnisbild, das Chipbild B4. Dabei sind die Anschlußbeinchen 2 kontrastreich oberhalb der Leiterplatte 7 dargestellt. Die in Form von gestrichelten Linien dargestellten und entsprechend ihrer Position wie in den Bildern B1 bis B3 angeordneten Pads 8 tauchen im Chipbild B4 nicht mehr auf. Wie bereits beschrieben, läßt sich anhand dieses über eine Bildverarbeitung erzeugten Chipbildes B4 im Vergleich zum anfänglich aufgenommenen Bild des Einbauplatzes 6 die Lageabweichung berechnen. FIG. 5 shows a result image, the chip image B4. The connection legs 2 are shown in high contrast above the printed circuit board 7 . The pads 8 shown in the form of dashed lines and arranged according to their position as in the images B1 to B3 no longer appear in the chip image B4. As already described, the positional deviation can be calculated on the basis of this chip image B4 generated by image processing in comparison to the initially recorded image of the installation location 6 .
Die Fig. 6 zeigt eine Anordnung eines automatischen Justiersystemes. Der Chip 1 ist am Lötkopf 3 über die Pipette 4 bereits in die Justierposition gefahren worden. Die seitwärts ein- und ausfahrbare Optik 5 ist in diesem Fall in Form einer Spiegeloptiik mit Spiegeln 51 ausgebildet. Auf dem Monitor 17 ist eine mittels einer Videokamera 10 über den Beobachtungsstrahlengang 105 aufgenommene Ecke eines Chips 1 mit den Anschlußbeinchen 2 sichtbar. Die Beleuchtung 11 ist in Form eines Ringlichtes beispielsweise um den Lötkopf 3 umlaufend ausgebildet. Die Signale der Videokameras 10 werden über die Kameraanschlüsse 101 bis 104 an ein digitales Grauwert-Bildverarbeitungssystem 12 übertragen. Davon ausgehend wird über eine Ablaufsteuerung 14 eine Maschinensteuerung 13 bedient, über die der Lötkopf 3 bzw. die gesamte Anordnung, die auch Optikkopf genannt wird, zur genauen Positionierung in den Koordinatenrichtungen x, y und bezüglich des Drehwinkels ϕ verfahrbar ist. Zur Absenkung des Chips 1 von einer oberen Position in die Justierposition wird in der Regel die Pipette 4 verwendet. Der Lötkopf 3 ist ebenfalls in senkrechter Richtung verfahrbar, was zumindest zum Löten mittels der Lötbügel 31 notwendig ist. Fig. 6 shows an arrangement of an automatic adjustment system. The chip 1 has already been moved to the soldering head 3 via the pipette 4 in the adjustment position. The sideways retractable and extendable optics 5 is formed in this case in the form of a Spiegeloptiik with mirrors 51 . On the monitor 17 , a recorded by means of a video camera 10 via the observation beam path 105 corner of a chip 1 with the terminal legs 2 is visible. The lighting 11 is formed in the form of a ring light, for example, around the soldering head 3 circumferentially. The signals of the video cameras 10 are transmitted via the camera ports 101 to 104 to a digital gray scale image processing system 12 . Based on this, a machine controller 13 is operated via a sequence controller 14 , via which the soldering head 3 or the entire arrangement, which is also called the optical head, can be moved for exact positioning in the coordinate directions x, y and with respect to the angle of rotation φ. To lower the chip 1 from an upper position to the adjustment position, the pipette 4 is used as a rule. The soldering head 3 is also movable in the vertical direction, which is necessary at least for soldering by means of the soldering iron 31 .
Das von dem digitalen Grauwert-Bildverarbeitungssystem 12 ermittelte Justierergebnis 15 von einer nach einer Justierung nochmals überprüften Anordnung von Chip 1 und Einbauplatz 6 kann ebenfalls an die Maschinensteuerung 13 weitergegeben werden. The adjustment result 15 determined by the digital gray-scale image processing system 12 from an arrangement of the chip 1 and the slot 6 which has been checked again after an adjustment can likewise be forwarded to the machine controller 13 .
Die in Fig. 3 und Fig. 6 auf dem Monitor 17 sichtbaren Ecken eines Chips 1 werden jeweils mit einer Videokamera 10 aufgenommen. Dabei sind mindestens zwei Videokameras für die Beobachtung von entsprechend 2 Ecken notwendig.The corners of a chip 1 visible in FIG. 3 and FIG. 6 on the monitor 17 are each recorded with a video camera 10 . At least two video cameras are necessary for the observation of 2 corners.
Die bei der Eliminierung eines strukturierten Hintergrundes beschriebene schrittweise Verschiebung der Pads 8 relativ zu den Anschlußbeinchen 2 geschieht in einem Winkel von mindestens 45° in bezug auf eine längskante eines Anschlußbeinchens 2. Bei nur einer vorhandenen Anschlußreihe wäre eine relative Verschiebung senkrecht zu einer Längskante eines Anschlußbeinchens 2 sinnvoll. Nachdem jedoch ein Chip in Spidertechnologie an vier Seiten Anschlußbeinchen aufweist, ist es rationeller, beispielsweise diagonal zu verfahren. Somit können die Fehlpositionierungen, wie sie beispielsweise in der Fig. 3 in der unteren Reihe von Anschlußbeinchen 2 zu erkennen sind, für jede Reihe von Anschlußbeinchen bei einer einzigen Justierung eliminiert werden.The gradual displacement of the pads 8 relative to the terminal legs 2 described in the elimination of a structured background occurs at an angle of at least 45 ° with respect to a longitudinal edge of a terminal leg 2 . With only one existing terminal row, a relative displacement perpendicular to a longitudinal edge of a terminal leg 2 would make sense. However, after a chip has spider technology on four sides connecting legs, it is more rational, for example, to proceed diagonally. Thus, the mispositioning, as can be seen for example in Fig. 3 in the lower row of terminal pins 2 , can be eliminated for each row of terminal pins in a single adjustment.
Ein System entsprechend der Fig. 6 weist beispielsweise folgende Systemdaten auf:A system according to FIG. 6 has, for example, the following system data:
- - Auswertung von 24 Einzelbildern mit jeweils 512² Pixel; 256 Grauwertstufen- Evaluation of 24 individual images with 512² pixels each; 256 gray scale levels
Die bisher eingesetzten Videokameras 10 entsprachen der europäischen Videonorm CCIR. Durch den Einsatz noch höher auflösender Kameras, beispielsweise nach der HDTV-Norm, läßt sich eine weitere Erhöhung der Meßgenauigkeit erzielen.The video cameras 10 used so far corresponded to the European video standard CCIR. By using even higher-resolution cameras, for example according to the HDTV standard, a further increase in measurement accuracy can be achieved.
Mit dem beschriebenen Verfahren lassen sich insbesondere folgende Vorteile erzielen:In particular, with the described method achieve the following benefits:
- - Höhere Genauigkeit durch Wegfall langer Verfahrwege des Chips 1, wie es beispielswweise bei einem System mit einer Doppeloptik für eine Bildaufnahme an verschiedenen Orten der Fall ist.Greater accuracy by eliminating long travels of the chip 1 , as is the case for example in a system with a double optics for image acquisition at different locations.
- - Kostenersparnis durch einfache Mechanik an der ein- und ausfahrbaren Optik 5 mit reduzierten Anforderungen an die mechanische Positioniergenauigkeit.- Cost savings through simple mechanics on the retractable and extendable optics 5 with reduced requirements for the mechanical positioning accuracy.
- - Höhere Universalität des Systemes, da es auch dort einsetzbar ist, wo aus technischen Gründen keine räumlich getrennte Bildaufnahme erfolgen kann.- Higher universality of the system, as it can also be used there is where, for technical reasons, no spatial separate image acquisition can take place.
- - Erheblich einfachere Kamerajustierung und damit verbundene Erhöhung der Genauigkeit bei der Justierung durch eine identische Optik für Chip 1 und Einbauplatz 6 im Vergleich zum Doppeloptik-System.- Significantly easier camera calibration and thus increased accuracy in the adjustment by an identical optics for chip 1 and slot 6 compared to the double-optics system.
Claims (4)
- - mittels einer bezogen auf eine zentrale Achse (9) seitwärts ausfahrbaren Optik (5) wird ein erstes Bild (B1) von mindestens zwei Ecken eines Einbauplatzes (6) jeweils durch eine Videokamera (10) aufgenommen, während der Chip (1) in einer oberen Position oberhalb der Optik (5) von einer an einem Lötkopf (3) befindlichen Pipette (4) gehalten wird,
- - die Optik (5) wird seitlich ausgefahren, der Chip (1) wird mittels der Pipette (4) in eine untere Position, die Justierposition, abgesenkt und die Optik (5) wird wieder eingefahren,
- - zur jeweiligen Erzeugung eines Bildes einer zu einer aufgenommenen Ecke des Einbauplatzes (6) korrespondierenden Ecke eines Chips (1) werden jeweils mit derselben Optik (5) bei räumlich überlagerter Anordnung von Chip (1) und Einbauplatz (6) weitere Bilder (B2, B3) aufgenommen, wobei der von der Pipette (4) getragene Chip (1) mit den Anschlußbeinchen (2) ortsfest in bezug auf die Optik (5) bleibt und relativ zum Einbauplatz (6) innerhalb des Teilungsmaßes der Anschlußbeinchen (2) parallel zur Leiterplatte (7) schrittweise und in einem Winkel von mindestens 45° in bezug auf eine Längskante eines Anschlußbeinchens (2) verschoben oder innerhalb des Teilungsmaßes der Anschlußbeinchen (2) gedreht wird,
- - die Daten sämtlicher aufgenommenen weiteren Bilder werden pixelweise minimum- oder maximumverknüpft, so daß jeweils für einen korrespondierenden Bildpunkt mehrerer Bilder (B1, B2, B3) der dunkelste bzw. hellste Bildpunkt festgehalten wird und ein hintergrundfreies Chipbild (B4) mit optimalem Kontrast erzeugt wird,
- - die Lageabweichung eines Chips (1) relativ zum Einbauplatz (6) in bezug auf die ebenen Koordinaten (x, y) und den Drehwinkel Φ wird durch separate Auswertung des Bildes vom Einbauplatz (6) und der Lage der Anschlußbeinchen (2) im Chipbild berechnet und als Steuergröße einer Maschinensteuerung (13) zugeführt.
- - By means of a relative to a central axis ( 9 ) sideways extendable optics ( 5 ), a first image (B1) of at least two corners of a slot ( 6 ) each by a video camera ( 10 ), while the chip ( 1 ) in a upper position above the optics ( 5 ) is held by a pipette ( 4 ) located on a soldering head ( 3 ),
- - The optics ( 5 ) is extended laterally, the chip ( 1 ) is lowered by means of the pipette ( 4 ) in a lower position, the adjustment position, and the optics ( 5 ) is retracted again,
- - corresponding to the respective of an image of a recorded area of the installation slot (6) forming corner of a chip (1) respectively with the same optical system (5) in spatially superimposed arrangement of chip (1) and slot (6) more images (B2, B3), wherein the chip ( 1 ) carried by the pipette ( 4 ) with the terminal pins ( 2 ) remains stationary with respect to the optics ( 5 ) and relative to the slot ( 6 ) within the pitch of the terminal pins ( 2 ) parallel to Printed circuit board ( 7 ) is moved stepwise and at an angle of at least 45 ° with respect to a longitudinal edge of a terminal pin ( 2 ) or rotated within the pitch of the terminal pins ( 2 ),
- - The data of all captured further images are pixel-wise minimum or maximum linked, so that in each case for a corresponding pixel of several images (B1, B2, B3) of the darkest or brightest pixel is recorded and a background-free chip image (B4) is generated with optimal contrast .
- - The positional deviation of a chip ( 1 ) relative to the slot ( 6 ) with respect to the planar coordinates (x, y) and the rotation angle Φ by separate evaluation of the image from the slot ( 6 ) and the position of the terminal pins ( 2 ) in the chip image calculated and fed as a control variable of a machine control ( 13 ).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4222283A DE4222283C1 (en) | 1992-07-07 | 1992-07-07 | Chip aligning equipment for printed circuit board mounting - uses at least two TV cameras for chip corners to obtain image for positioning data |
Applications Claiming Priority (1)
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| DE4222283A DE4222283C1 (en) | 1992-07-07 | 1992-07-07 | Chip aligning equipment for printed circuit board mounting - uses at least two TV cameras for chip corners to obtain image for positioning data |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE4222283C1 true DE4222283C1 (en) | 1993-08-05 |
Family
ID=6462672
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE4222283A Expired - Fee Related DE4222283C1 (en) | 1992-07-07 | 1992-07-07 | Chip aligning equipment for printed circuit board mounting - uses at least two TV cameras for chip corners to obtain image for positioning data |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE4222283C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1992
- 1992-07-07 DE DE4222283A patent/DE4222283C1/en not_active Expired - Fee Related
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