DE69710714T2

DE69710714T2 - Elektronische bauteile bestückungsvorrichtung

Info

Publication number: DE69710714T2
Application number: DE69710714T
Authority: DE
Inventors: Eiichi Hachiya
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1996-04-23
Filing date: 1997-04-22
Publication date: 2002-10-24
Anticipated expiration: 2017-04-23
Also published as: EP0897657A1; KR100318875B1; DE69710714D1; KR20000010618A; CN1095624C; WO1997040657A1; US6144452A; EP0897657B1; CN1216674A

Description

Gebiet der Technik

Die Erfindung betrifft eine Bestückungsvorrichtung für elektronische Bauteile zum automatischen Bestücken von Leiterplatten, beispielsweise Leiterplatten mit gedruckten Schaltungen oder Flüssigkristallanzeige- oder Plasmaanzeigetafel-Platinen, mit elektronischen Bauelementen.

Stand der Technik

Bei Bestückungsvorrichtungen für elektronische Bauelemente zur Anbringung von elektronischen Bauelementen wie QFPs oder Steckverbindern mit kleinen Leiterabständen und kleinen Leiterbreiten ist es bisher üblich, eine automatische Prüfung auf Anschlussleiterversatz von Bauelementen durchzuführen, bevor die Bauelemente in die gedruckte Schaltung eingesetzt werden.
Die US-A 5 200 799, die den nächstkommenden Stand der Technik darstellt, auf dem die Erfindung aufbaut, offenbart ein System zur Prüfung des Zustands von auf einer gedruckten Leiterplatte eingesetzten Teilen, welches eine Positionserfassungseinrichtung enthält, die bei Bestrahlung der gedruckten Leiterplatte mit einem Laserstrahl entstehendes Streulicht empfängt und das empfangene Streulicht in eine Positionssignal umsetzt. Dieses Positionssignal wird zur Ermittlung von Luminanzwerten und mindestens zwei Höhenwerten der Teile auf der gedruckten Leiterplatte verwendet. Die richtigen Höhenwerte der Teile werden auf der Grundlage der Differenz zwischen den beiden Höhenwerten bestimmt. Das Prüfsystem bestimmt den Zustand der Bestückungsteile durch Vergleich der Endhöhenwerte mit vorgegebenen Referenzwerten.
Das optische Prüfsystem prüft somit, ob bei den Bestückungsteilen auf einem Substrat Mängel bestehen, beispielsweise Positionsungenauigkeiten, Fehlstellen, Abstehen und Lötfehler der in die gedruckte Schaltung eingesetzten Teile.
Fig. 9A bis 9D sind Diagramme des Bestückungsvorgangs bei einer weiteren bekannten Bestückungsvorrichtung für elektronische Bauelemente. Bei den meisten bekannten Bestückungsvorrichtungen für elektronische Bauelemente werden elektronische Bauelemente mit kleinen Leiterabständen in einer Abfolge von Schritten eingesetzt, wie sie in Fig. 9A bis 9D gezeigt ist. Im einzelnen wird in dem in Fig. 9A gezeigten Schritt ein auf einem Träger 3 liegendes elektronisches Bauelement durch einen Kopf 7 der Bestückungsvorrichtung angesaugt. In dem in Fig. 9B gezeigten Schritt wird dann von einer Positionierungskamera 47 eine Aufnahme des angesaugten elektronischen Bauelements 2 gemacht und das elektronische Bauelement 2 unter Verwendung einer Bildverarbeitungseinrichtung, durch die die Positionierungsdaten gewonnen werden, positioniert.
In dem in Fig. 9C gezeigten Schritt wird unter Verwendung der in dem Schritt nach Fig. 9B gewonnenen Positionierungsdaten die Koplanarität des elektronischen Bauelements 2 durch einen Leiterversatzsensor 48 des Transmissionstyps geprüft, oder es wird anderweitig am Endabschnitt oder Endabschnittsschatten eines Anschlussleiters von einer Koplanaritätsprüfkamera 49 eine Aufnahme gemacht, d. h. das Bild wird von der Bildverarbeitungseinrichtung auf Koplanarität überprüft.
Wird bei dieser Prüfung keine Unregelmäßigkeit festgestellt, wird in dem in Fig. 9D gezeigten Schritt auf der Grundlage der im Schritt nach Fig. 9B gewonnenen Positionierungsdaten eine Korrekturwertberechnung für die gedruckte Leiterplatte 9 sowie das darauf anzubringende elektronische Bauelement 2 vorgenommen. Dann wird das elektronische Bauelement 2 an der bestimmten Position in die gedruckte Leiterplatte 9 eingesetzt.
Jedoch ist es bei der oben beschriebenen bekannten Bestückungsvorrichtung für elektronische Bauelemente, wenn die Bauelemente in einer Abfolge von Schritten, wie sie in Fig. 9A bis 9D dargestellt sind, eingesetzt werden, erforderlich, die Bauelemente im Schritt gemäß Fig. 9C unter Verwendung der im Schritt gemäß Fig. 9B gewonnenen Positionierungsdaten mechanisch zu platzieren, weil die Positionierungskamera 47 im Schritt gemäß Fig. 9B und der Leiterversatzsensor 48 oder die Koplanaritätsprüfkamera 49 im Schritt gemäß Fig. 9C physisch voneinander getrennt installiert sind, d. h. dass die Vorgänge bei den einzelnen Schritten nicht gleichzeitig ausgeführt werden können, was unvermeidlich zu einer seriellen Verarbeitung führt, während die zu platzierenden Bauelemente in den einzelnen Schritten für Bewegung, Stop, Anheb/Absetz- oder sonstige Bewegungen gehandhabt werden müssen. Mit der Handhabungsdauer für Bewegen, Stop, Anheb/Absetz- oder sonstige Bewegungen der einzusetzenden Bauelemente wirkt sich somit die Verfahrensdauer in den Schritten nach Fig. 9B und 9C unmittelbar auf die gesamte Bestückungsdauer in der Weise nachteilig aus, dass sich die Bestückungsdauer insgesamt um die Handhabungsdauer für diese Bewegungen verlängert.
Wenn wie im Schritt von Fig. 9C von dem Transmissionsleiterversatzsensor 48 eine Koplanaritätsprüfung vorgenommen wird, ist es außerdem erforderlich, die physischen vier Kanten eines einzusetzenden Bauelementes einzeln abzutasten, wobei die Verarbeitungszeit dafür gewöhnlich etwa 1 bis 3 Sekunden beträgt. Diese Verarbeitungszeit verlängert in diesem Fall die Bestückungsdauer für Bauelemente. Das erweist sich als großer Nachteil insbesondere beim Einsetzen einer Vielzahl von QFPs oder Steckverbindern. Auch wenn die Koplanaritätsprüfung unter Verwendung der Koplanaritätsprüfkamera 49 vorgenommen wird, ist dafür wie im vorherigen Fall viel Zeit erforderlich, bedingt durch das Fokussieren der Kamera oder die Erfassung von Teilbildern aufgrund mangelnder Auflösung oder dergleichen. Auch das hätte Auswirkung auf die Bestückungsdauer.

Beschreibung der Erfindung

Somit ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Bestückungsvorrichtung für elektronische Bauelemente zur Verfügung zu stellen, welche die Bestückungsdauer für Bauelemente, bei denen eine dreidimensionale Konfigurationsprüfung, beispielsweise eine Koplanaritätsprüfung, erforderlich ist, verkürzen und sowohl seitliche als auch vertikale Pixelgrößen (Auflösung) bei während des Einsetzens der Bauelemente gemachten Aufnahmen sicherstellen kann und welche außerdem flexibel an eine höhere Geschwindigkeit und eine höhere Auflösung (höhere Genauigkeit) des Bestückungsvorgangs beim Einsetzen von Bauelementen mit kleinen Leiterabständen wie QFPs oder Steckverbindern angepasst werden kann.
Die genannten und weitere Aufgaben werden gelöst, indem gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung eine Bestückungsvorrichtung für elektronische Bauelemente gemäß Anspruch 1 und 3 zur Verfügung gestellt wird.
Bei dieser Vorrichtung kann ein dreidimensionales Bild des einzusetzenden Bauelements durch eine Einrichtung zur Erzeugung dreidimensionaler Bilder gewonnen werden, und das dreidimensionale Bild kann verarbeitet werden, wodurch das Platzieren des elektronischen Bauelements und die dreidimensionale Konfigurationsprüfung des Bauelements gleichzeitig durchgeführt werden können.
Während das Positionieren durch eine Kamera und die dreidimensionale Konfigurationsprüfung wie die Koplanaritätsprüfung beim Stand der Technik, wie in Fig. 9 gezeigt, nacheinander (in getrennten Schritten) erfolgt, wird somit die gleichzeitige Durchführung der Positionierung und der dreidimensionalen Prüfung ermöglicht, wie in Fig. 10 gezeigt, so dass die Bestückungsdauer deutlich verkürzt werden kann. Das erklärt den Unterschied zwischen der Erfindung (siehe Fig. 10A bis 10C) und dem in Fig. 9A bis 9D gezeigten Stand der Technik.
Fig. 10A bis 10C sind Bestückungsdiagramme für die Bestückungsvorrichtung für elektronische Bauteile in einer speziellen Ausführung des ersten Aspekts der Erfindung. In Fig. 10A bis 10C ist mit Bezugszeichen 2 ein elektronisches Bauelement, mit 3 ein Träger, auf dem das elektronische Bauelement 2 liegt, mit 7 ein Kopf zum Bewegen des elektronischen Bauelements 2, mit 8 ein 3D-Sensor als Mittel zum Aufnehmen eines dreidimensionalen Bildes und mit 9 eine gedruckte Leiterplatte, die mit dem elektronischen Bauelement 2 zu bestücken ist, bezeichnet.
In dem in Fig. 10A gezeigten Schritt, wird das elektronische Bauelement 2 durch den Kopfabschnitt 7 vom Träger 3 aufgenommen (angesaugt). Während sich das elektronische Bauelement 2 weiterbewegt, folgt der 3D-Sensor 8 der Bewegung des Kopfabschnitts 7 in dem in Fig. 10B gezeigten Schritt und nimmt ein dreidimensionales Bild der Unterseite 2a des angesaugten und bewegten elektronischen Bauelements 2 auf, das durch die Bewegung und das Abtasten mit einem durch den 3D-Sensor 8 emittierten Laserstrahl 8a in einen Bildspeicher M1 in der Bildverarbeitungseinrichtung G1 aufgenommen wird. Dann erfolgt die Bildverarbeitung dieses dreidimensionalen Bildes, wobei sowohl die Positionierung als auch die dreidimensionale Konfigurationsprüfung des elektronischen Bauelements 2 durchgeführt werden. In dem in Fig. 10C gezeigten Schritt wird das elektronische Bauelement 2 auf der Grundlage der durch Bildverarbeitung in der Bildverarbeitungseinrichtung G1 ermittelten Positionsdaten auf der gedruckten Leiterplatte 9 montiert.
Die nachfolgenden Ausführungsbeispiele sollen dem Verständnis zahlreicher Aspekte der Erfindung dienen.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Bestückungsvorrichtung für elektronische Bauteile entsprechend dem ersten Aspekt zur Verfügung gestellt, wobei die Steuerung so eingerichtet ist, dass die durch Abtasten mittels Laserstrahls in der zu der Richtung, in der das elektronische Bauelement über die Einrichtung zur Erzeugung dreidimensionaler Bilder bewegt wird, senkrechten Richtung gewonnenen dreidimensionalen Bilddaten des elektronischen Bauelements in den Bildspeicher aufgenommen werden, während die Betriebsgeschwindigkeit der Einrichtung zum Bewegen des elektronischen Bauelements konstant gehalten wird.
Durch diese Einrichtung wird die Betriebsgeschwindigkeit der Bewegungsachse bei der Bestückungsvorrichtung für elektronische Bauteile nach dem ersten Aspekt konstant gehalten, und unnötige Halte der Bauteilbewegungsachse vor und nach dem Berechnen werden aus dem Bestückungsvorgang herausgenommen. Dadurch lässt sich die Rechendauer des Bestückungsvorgangs reduzieren.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird eine Bestückungsvorrichtung für elektronische Bauteile zur Verfügung gestellt, die folgendes enthält:
eine Bewegungseinrichtung zum Bewegen eines auf einer Platine zu montierenden elektronischen Bauelements;
einen unterhalb der Bewegungseinrichtung angeordneten Polygonspiegel;
einen Malbleiterlaser, der einen Laserstrahl auf den Polygonspiegel emittiert;
eine um den Polygonspiegel herum angeordnete Positionserfassungseinrichtung und
eine Bildformungslinse zur Formung eines Bildes auf der Positionserfassungseinrichtung aus dem Laserstrahl, der die Unterseite des elektronischen Bauelements überstrichen hat,
wobei der Halbleiterlaser so angeordnet ist, dass der Laserstrahl auf dem sich drehenden Polygonspiegel auftrifft und reflektiert wird und die Unterseite des elektronischen Bauelements überstreicht, das über dem Polygonspiegel vorbeigeführt wird und wobei ein dreidimensionales Bild des elektronischen Bauelements, das durch die von der Positionserfassungseinrichtung ausgegebenen Rechendaten erhalten wurde, auf der Grundlage des Vorbeiführens des elektronischen Bauelements über dem Polygonspiegel durch die Bewegungseinrichtung und der durch die Drehung des Polygonspiegels ausgelösten Laserabtastung in einen Bildspeicher aufgenommen wird, wobei mit dem dreidimensionalen Bild eine Positionierung und eine Konfigurationsprüfung des elektronischen Bauelements vorgenommen werden.
Bei dieser Anordnung kann ein dreidimensionales Bild des elektronischen Bauelements durch eine Erfassungseinrichtung für dreidimensionale Bilder gewonnen werden, die aus dem Polygonspiegel, den Halbleiter-Positionserfassungseinrichtungen, dem Halbleiterlaser und dergleichen besteht, so dass die Positionierung und die dreidimensionale Konfigurationsprüfung des elektronischen Bauelements gleichzeitig vorgenommen werden können.
Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung wird eine Bestückungsvorrichtung für elektronische Bauteile gemäß dem dritten Aspekt zur Verfügung gestellt, die weiter aufweist:
eine Bewegungsbetrag-Erfassungsschaltung zum Berechnen des Bewegungsbetrags der Bewegungseinrichtung aus einer Referenzposition der Bewegungseinrichtung, eine Drehbetrag-Erfassungsschaltung zum Berechnen des Drehbetrages des Polygonspiegels aus einer Referenzposition des Polygonspiegels in Erwiderung auf den Empfang eines Drehbetragssignals des Polygonspiegels und
eine erste Vergleichsschaltung zum Vergleichen des Bewegungsbetrages der Bewegungseinrichtung und des Drehbetrages des Polygonspiegels miteinander, wobei, wenn der Unterschied zwischen dem Bewegungsbetrag der Bewegungseinrichtung und dem Drehbetrag des Polygonspiegels als Vergleichsergebnis, welches aus der ersten Vergleichsschaltung erhalten wird, in einen zulässigen Bereich fällt, die Daten, die in dem Bildspeicher gespeichert sind, als effektive Daten verarbeitet werden, wogegen, wenn der Unterschied nicht in den zulässigen Bereich fällt, die Daten, die in dem Bildspeicher gespeichert sind, als ineffektive Daten verarbeitet werden.
Gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung wird eine Bestückungsvorrichtung für elektronische Bauteile entsprechend dem dritten oder vierten Aspekt zur Verfügung gestellt, die weiter enthält:
eine Bewegungsgeschwindigkeits-Erfassungsschaltung zum Berechnen der Bewegungsgeschwindigkeit der Bewegungseinrichtung zu jedem Zeitpunkt, eine Drehgeschwindigkeits-Erfassungsschaltung zum Berechnen der Drehgeschwindigkeit des Polygonspiegels zu jeder Zeit in Erwiderung auf ein Drehbetragssignal des Polygonspiegels,
eine zweite Vergleichsschaltung zum Vergleichen der Bewegungsgeschwindigkeit der Bewegungseinrichtung und der Drehgeschwindigkeit des Polygonspiegels miteinander, wobei, wenn ein Unterschied zwischen der Bewegungsgeschwindigkeit der Bewegungseinrichtung und der Drehgeschwindigkeit des Polygonspiegels als Vergleichsergebnis, welches aus der zweiten Vergleichsschaltung erhalten wird, in einen zulässigen Bereich fällt, die Daten, die in dem Bildspeicher gespeichert sind, als effektive Daten verarbeitet werden, wogegen, wenn der Unterschied nicht in den zulässigen Bereich fällt, die Daten, die in dem Bildspeicher gespeichert sind, als ineffektive Daten verarbeitet werden.
Durch diese Anordnung werden bei der Bestückungsvorrichtung für elektronische Bauteile gemäß dem dritten und/oder dem vierten Aspekt entweder der Bewegungsbetrag der Bewegungseinrichtung, die das zu montierende elektronische Bauelement bewegt, oder der Drehbetrag des Polygonspiegels, oder beides, und die Bewegungsgeschwindigkeit der Bewegungseinrichtung sowie die Bewegungsgeschwindigkeit des Polygonspiegels durch eine Schaltung überwacht, wodurch die Normalität eines dreidimensionalen Bildes (Koinzidenz des Seitenverhältnisses des Bildes ohne jede partielle Verzerrung), die durch Abtastbewegungen sowohl der Bewegungseinrichtung als auch des Polygonspiegels bei voneinander unabhängigen Bewegungen gewonnen wird, sichergestellt ist.
Gemäß einem sechsten Aspekt der Erfindung wird eine Bestückungsvorrichtung für elektronische Bauteile entsprechend einem der Aspekte drei bis fünf zur Verfügung gestellt, die außerdem enthält:
ein Taktungsänderungsmittel zum Ändern der Basistaktfrequenz, mit der das dreidimensionale Bild erfasst wird,
wobei, wenn eine hohe Auflösung für das dreidimensionale Bild notwendig ist, die Basistaktfrequenz durch das Taktungsänderungsmittel erhöht wird, wogegen die Bewegungsgeschwindigkeit der Bewegungseinrichtung verlangsamt wird, und wobei, wenn eine hohe Geschwindigkeit zum Erfassen des dreidimensionalen Bildes benötigt wird, die Basistaktfrequenz durch das Taktungsänderungsmittel verringert wird, während die Bewegungsgeschwindigkeit der Bewegungseinrichtung erhöht wird.
Bei dieser Anordnung kann die Bestückungsvorrichtung für elektronische Bauteile gemäß einem der Aspekte drei bis fünf so betrieben werden, dass die Basistaktfrequenz zur Gewinnung eines dreidimensionalen Bildes geändert wird und dass in Kombination damit die Bewegungsgeschwindigkeit der Bewegungseinrichtung, mit der das Bauelement bewegt wird, beschleunigt oder verlangsamt wird. Auf diese Weise kann bei der Positionierung und der dreidimensionalen Konfigurationsprüfung des elektronischen Bauelements je nach den zu montierenden Bauelementen und ohne Beeinträchtigung der Normalität des gewonnenen Bildes auf einfache Weise umgeschaltet werden zwischen einer Verbesserung der Auflösung für eine höhere Positionierungs- oder Prüfgenauigkeit und einer Erhöhung der Abtastgeschwindigkeit bei Bevorzugung von Geschwindigkeit.
Gemäß einem siebten Aspekt der Erfindung wird eine Bestückungsvorrichtung für elektronische Bauteile entsprechend einem der Aspekte drei bis sechs zur Verfügung gestellt, die weiterhin enthält:
eine Einrichtuig zum Berechnen der Strecke, um die das Bauteil in der Zeit, nachdem das Bauteil in der Bilddaten-Erfassungsstartposition angeordnet worden ist, bis das Bauteil in einer zulässigen Laserstrahl-Startposition für die Zeilenabtastung angeordnet ist, bewegt wird,
wobei unter Berücksichtigung der Strecke, die durch das Berechnungsmittel berechnet worden ist, die Positionierung des Bauteils unter Verwendung des dreidimensionalen Bildes ausgeführt wird.
Wenn beim vorgenannten Aufbau die Positionierung des Bauelements auf der Grundlage des vom Berechnungsmittel erzielten Rechenergebnisses erfolgt, kann verhindert werden, dass die Positionierungsgenauigkeit sich durch zeitliche Verschiebungen verschlechtert, so dass die Positionierung mit größerer Exaktheit erfolgt.
Gemäß den vorgenannten Aspekten der Erfindung kann die Bestückungsvorrichtung für elektronische Bauteile die Rechenzeit beim Montieren von Bauelementen, für die eine dreidimensionale Konfigurationsprüfung wie die Koplanaritätsprüfung erforderlich ist, verkürzer, sowohl horizontale als auch vertikale Pixelgrößen (Auflösung) bei gewonnenen Bildern bei der Bauteilmontage sicherstellen und außerdem flexibel an eine höhere Geschwindigkeit und eine höhere Auflösung (größere Genauigkeit) bei der Montage von Bauelementen mit kleinen Ab ständen wie QFPs oder Steckverbinder angepasst werden.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Die genannten und weitere Aspekte und Merkmale der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung anhand bevorzugter Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen hervor, die folgendes zeigen:
Fig. 1: ein schematisches Gesamtdiagramm einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der Bestückungsvorrichtung für elektronische Bauteile;
Fig. 2A, 2B, 2C, 2D, 2E und 2F:
erläuternde Darstellungen der Gewinnung eines dreidimensionalen Bildes bei obiger Ausführungsform;
Fig. 3A, 3B und 3C:
erläuternde Darstellungen des Bestückungsvorgangs bei obiger Ausführungsform;
Fig. 4: ein Schnittbild der Anordnung in Richtung der x-Achse eines 3D- Sensors bei obiger Ausführungsform;
Fig. 5: ein Schnittbild der Anordnung in Richtung der y-Achse eines 3D- Sensors bei obiger Ausführungsform;
Fig. 6: eine erläuternde Darstellung der Ausgangssignale des 3D-Sensors bei obiger Ausführungsform;
Fig. 7: ein Diagramm des inneren Aufbaus des Hauptsteuerabschnitts bei obiger Ausführungsform;
Fig. 8: ein Diagramm des inneren Aufbaus der Höhenberechnungsschaltung bei obiger Ausführungsform;
Fig. 9A, 9B, 9C und 9D:
Bestückungsdiagramme für eine bekannte Bestückungsvorrichtung für elektronische Bauelemente;
Fig. 10A, 10B und 10C:
Bestückungsdiagramme für eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer Bestückungsvorrichtung für elektronische Bauteile;
Fig. 11: eine erläuternde Darstellung eines Beispiels für ein Verfahren zum Messen der Höhe bei obiger Ausführungsform;
Fig. 12: eine erläuternde Darstellung der Beziehung zwischen dem Hauptsteuerabschnitt und den einzelnen Einrichtungen bei obiger Ausführungsform;
Fig. 13: ein Taktungsdiagramm, das die Taktung der Bildgewinnung bei obiger Ausführungsform zeigt;
Fig. 14: ein Ablaufdiagramm für die Operationen von der Bildgewinnung bis zur Bildverarbeitung bei obiger Ausführungsform;
Fig. 15A, 15B und 15C:
erläuternde Darstellungen eines Beispiels für einen Algorithmus für die Abfolge der Erkennung der Anschlussleiter des Bauelements;
Fig. 16A, 16B und 16C:
erläuternde Darstellungen eines Verfahrens zum Messen des Versatzes der Anschlussleiter des Bauelements;
Fig. 17: eine erläuternde Darstellung der Höhenberechnung für jeden Anschlussleiter des Bauelements und
Fig. 18: ein Taktungsdiagramm, das die Ausführungsform beim Erfassen und Verarbeiten von Bildern mehrerer elektronischer Bauelemente zeigt.

Beste Ausführungsform der Erfindung

Vorab sei darauf hingewiesen, dass in allen Zeichnungen gleiche Teile jeweils mit demselben Bezugszeichen bezeichnet sind.
Im folgenden wird eine erfindungsgemäße Ausführungsform der Bestückungsvorrichtung für elektronische Bauelemente ausführlich unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
In Fig. 1 ist mit Bezugszeichen 1 der Körper der Bestückungsvorrichtung für elektronische Bauteile bezeichnet, mit 2 ein mit der Bestückungsvorrichtung zu montierendes elektronisches Bauelement (im folgenden kurz "Bauelement" genannt), mit 3 ein Träger, auf den die Bauelemente gelegt werden, mit 4 eine Trägerzuführeinheit zum automatischen Zuführen der auf dem Träger 3 liegenden Bauelemente, mit 7 ein Kopf zum Ansaugen und Plazieren des Bauelements 2 beim Bestückungsvorgang, mit 5 ein Roboter auf der Seite der x-Achse (kurz "x-Achsen-Roboter"), der Teil eines xy- Roboters ist, als Beispiel für eine Bauelement oder Kopfabschnitt- Bewegungseinrichtung, die den Kopf 7 auf der x-Achse bewegt, mit 6a und 6b ein Roboter auf der Seite der y-Achse (kurz "y-Achsen-Roboter"), der Teil des xy-Roboters ist und den Kopf 7 entlang der y-Achse bewegt, mit 8 ein Dreidimensionensensor (kurz "3D-Sensor"), der ein Bild von der Höhe des Bauelements 2 erfasst. Mit 9 ist eine gedruckte Schaltung bezeichnet, in der das Bauelement 2 zu montieren ist.
Wenn das Bauelement 2 auf dem Träger 3 liegt, wird es von dem Kopf 7 angesaugt und bewegt sich mit dem x-Achsen-Roboter 5; mit dem 3D-Sensor 8 wird ein 3D-Bild (Höhe) des Bauelements 2 erfasst. Das vom 3D-Sensor 8 erfasste Höhenbild wird verarbeitet und dabei einer 3D-Konfigurationsüberprüfung zum Plazieren, auf Leiterversatz oder andere Punkte des Bauelements 2 unterzogen. Dann wird das Bauelement 2 entsprechend den Positionsdaten an einer bestimmten Position in die gedruckte Schaltungsplatine 9 eingesetzt.
Fig. 2A bis 2F sind erläuternde Ansichten der Erfassung eines 3D-Bildes durch die hier beschriebene Ausführungsform der Bestückungsvorrichtung für elektronische Bauteile. In Fig. 2A bis 2F wird mit Bezugszeichen 2 das Bauelement bezeichnet, das durch den x-Achsen-Roboter 5 bewegt wird, mit 8 der Dreidimensionensensor, mit 44 ein von einem Polygonspiegel gescannter Laserstrahl, mit 45 einer der Anschlussleiter des Bauelements 2, der entgegengesetzt zur Bestückungsoberfläche gebogen ist, und mit 46 Höhenwerte, die sich bei der Gewinnung eines Bilds vom Anschlussleiter 45 durch den 3D-Sensor 8 ergeben haben.
Fig. 2A bis 2C zeigen, wie ein 3D-Bild des Bauelements 2 in einen Bildspeicher 35 aufgenommen wird, indem folgende Schritte vollzogen werden: Bewegen des Bauelements 2 zum 3D-Sensor 8, Abstrahlen des Laserstrahls 44 auf die Unterseite des Bauelements 2, wobei die Abtastung durch den Laserstrahl 44 in einer zur Bewegungsrichtung des Bauelements 2 senkrechten Richtung erfolgt, um so ein Bild der Reflexion des Laserstrahls 44 an einer Halbleiter-Positionserfassungseinrichtung zu erzeugen, und sequentielles Berechnen der Ausgangssignale der Halbleiter-Positionserfassungseinrichtung zur Bestimmung der Höhen.
Die in den einzelnen horizontalen Zeilen des Bildspeichers 35 erfassten Daten sind Höhendaten, vom 3D-Sensor 8 aus gesehen, von Gegenständen mit berechneter Höhe, die sich in den einzelnen Laserabtastzeilen befinden (in diesem Fall Anschlussleiter und Gehäuse des Bauelements 2). Diese Daten sind in dem xy-Querschnittsbild wiedergegeben.
Fig. 2D bis 2F zeigen den Zustand des Bildspeichers 35 zu dem Zeitpunkt, zu dem das Bauelement 2 den 3D-Sensor 8 passiert hat. Insbesondere wenn der Anschlussleiter 45 verbogen ist, haben die Höhendaten 46 für den Anschlussleiter 45 im Z-W- Querschnittsbild einen höheren Wert als die anderen Anschlussleiter. Dieser Datenvergleich ermöglicht eine Überprüfung der 3D-Konfiguration wie die Überprüfung der Anschlussleiter auf Verbiegungen.
Weil der Bildspeicher 35 zweidimensionale Bilddaten des Bauelements 2 empfängt, ermöglicht die Bildverarbeitung dieser Daten auch eine Plazierung der Bauelemente in der gleichen Weise wie die Bildverarbeitung unter Verwendung einer Bildaufnahmeeinrichtung wie einer Kamera, obwohl es dabei Unterschiede zwischen Helligkeitsdaten und Höhendaten gibt.
Fig. 3A bis 3C sind erläuternde Ansichten des Bestückungsvorgangs der Bestückungsvorrichtung für elektronische Bauteile in obiger Ausführungsform. In Fig. 3A bis 3C sind mit den Bezugszeichen 2, 3, 4, 8, 9 das anzusaugende Bauelement, der Träger, die Trägerzuführeinheit, der 3D-Sensor und die gedruckte Schaltungsplatine, die mit den Bauelementen zu bestücken ist, bezeichnet.
In Fig. 3A gibt der durch Pfeile, die vom Punkt A zum Punkt B, vom Punkt B zum Punkt C und vom Punkt C zum Punkt D gezogen sind, dargestellte Weg eine Abfolge von Schritten wieder, in denen das Bauelement 2 durch die Bestückungsvorrichtung für elektronische Bauteile an der richtigen Stelle auf der gedruckten Schaltungsplatine 9 eingesetzt wird. Es handelt sich um folgende Schritte: Aufnahme des Bauelements 2 vom Träger 3, wodurch das Bauelement 2 zum 3D-Sensor 8 gelangt, so dass der 3D- Sensor 8 ein 3D-Bild des Bauelements 2 gewinnt, und Plazierung sowie Prüfung des Bauelements durch Verarbeitung der Bilddaten, um so die Plazierungsposition zu berechnen und zu korrigieren.
Fig. 3B und 3C zeigen, wie der Bewegungsvorgang der einzelnen Roboter in Richtung der x-Achse und der y-Achse entsprechend dem in Fig. 3A dargestellten Weg des Bauelements 2 beschleunigt oder verlangsamt wird. Dabei wird das Bauelement 2 während der Bewegung auf der x-Achse zwischen Punkt B und Punkt C über dem 3D- Sensor hinweggeführt, wobei ein 3D-Bild aufgenommen wird. Bei diesem Vorgang ist die Betriebsgeschwindigkeit des x-Achsen-Roboters konstant, während der y-Achsen- Roboter stillsteht.
Während des restlichen Vorgangs werden zur Minimierung der Gesamtbestückungszeit Beschleunigungs- und Verlangsamungsvorgänge, mit denen zeitweise Stops an Geschwindigkeitsänderungspunkten beim Übergang von der Bewegung zwischen Punkt A und Punkt B zur Bewegung zwischen Punkt B und Punkt C sowie von der Bewegung zwischen Punkt B und Punkt C zur Bewegung zwischen Punkt C und Punkt D verbunden sind, ausgeschaltet, was den Bestückungsvorgang durch die Maschine verbessert.
Im folgenden werden Aufbau und Arbeitsweise des 3D-Sensors 8 ausführlich beschrieben.
Fig. 4 zeigt den Aufbau (Schnittbild) des 3D-Sensors 8 von der x-Achse aus gesehen, und Fig. 5 zeigt den Aufbau (Schnittbild) des 3D-Sensors 8 von der y-Achse aus gesehen. In Fig. 4 und 5 ist mit dem Bezugszeichen 5 der x-Achsen-Roboter, mit 7 der Kopf, mit 2 das angesaugte Bauelement, mit 10 ein Halbleiterlaser zum Aussenden eines Laserstrahls, mit 11 eine Kollektiv- und Formungslinse zum Konzentrieren und Formen des Laserstrahls, mit 12 ein Polygonspiegel zum Abtasten des auf dem Spiegel auftreffenden Laserstrahls durch mechanische Drehung, mit 13 ein Halbspiegel, der einen Teil des Laserstrahls hindurchlässt und einen anderen Teil reflektiert, und mit 14 ein Spiegel für die Lichtreflexion bezeichnet.
Ferner ist mit Bezugszeichen 15 eine F-8-Linse zur Änderung des Lichtwegs, so dass der mechanisch durch den Polygonspiegel 12 geschwenkte Laserstrahl vertikal auf das Bauelement 2 projiziert wird, was das Ziel ist, mit 16a und 16b Bildformungslinsen, die die Reflexion (das Streulicht) des Laserstrahls, der auf dem Bauelement 2 aufgetroffen ist, zu Bildern formen, mit 17a und 17b Halbleiter-Positionserfassungseinrichtungen (im folgenden als PSDs abgekürzt) als Positionserfassungselemente, auf denen das reflektierte Licht des auf dem Bauelement 2 aufgetroffenen Laserstrahls durch die Bildformungslinsen 16a, 16b ein Bild formt, wobei die PSDs 17a, 17b jeweils die Funktion haben, ein mit der Position des bildformenden Strahls korrelierendes elektrisches Signal zu erzeugen. Ferner sind mit 18a, 18b Ausgangssignale der PSDs 17a, 17b bezeichnet.
Dabei wird der vom Halbleiterlaser 10 emittierte Laserstrahl konzentriert und seine Strahlkonfiguration durch die Kollektiv- und Formungslinse 11 geformt, dann durch den Halbspiegel 13 hindurchgelassen und vom Spiegel 14 reflektiert, von wo er auf dem Polygonspiegel 12 auftrifft. Da der Polygonspiegel 12 sich kontinuierlich dreht, wird der auf der Spiegeloberfläche auftreffende Laserstrahl geschwenkt. Außerdem wird bewirkt, dass der durch die F-A-Linse aus seinem Weg abgelenkte Laserstrahl vertikal auf dem Bauelement 2 auftrifft, woraufhin das dabei reflektierte Licht mittels der Bildformungslinsen 16a, 16b auf den PSDs 17a, 17b zu einem Bild geformt wird, so dass die PSDs 17a, 17b die Ausgangssignale 18a, 18b erzeugen, die eine Messung der Höhe der den Laserstrahl reflektierenden Oberflächen des Bauelements 2 ermöglichen.
Ferner ist mit dem Bezugszeichen 19 ein optischer Sensor zum Erfassen einfallenden Lichts und mit 20 ein Signal, das in den optischen Sensor 19 eingespeistes Licht nach außen meldet, bezeichnet. Dieses Signal 20 ändert sich, wenn die einzelnen Spiegeloberflächen des Polygonspiegels 12 spezielle Winkel erreichen und entspricht dann einem Ursprungssignal (den Oberflächenursprung anzeigend) der einzelnen Oberflächen des Polygonspiegels 12. Wenn der Polygonspiegel 12 beispielsweise 18 Oberflächen hat, werden pro Umdrehung 18 Signale ausgegeben, wenn der Polygonspiegel 12 sich in gleichen Intervallen (bei 18 Oberflächen jeweils 20 Grad) in die Winkel gedreht hat. Die dabei erzeugten Signale werden als Drehbetragssignale des Polygonspiegels 12 bezeichnet.
Bei obiger Ausführungsform hat der 3D-Sensor 8 zwei Systeme mit PSD-Schaltungen, und zwar deshalb, um einen Ausgleich für Ausfälle zu schaffen, die sich bei einem System von PSD-Schaltungen ergeben können, wenn das reflektierte Licht nach Reflexion des Laserstrahls am Bauelement nicht winkelgerecht zur PSD zurückkommt. Wenngleich drei oder mehr solche Systeme effektiver sein können, entspricht dies dem Fall von zwei Systemen, so dass sich die Beschreibung auf zwei Systeme bezieht.
Es wird ein Beispiel für ein Verfahren zum Messen der von den PSDs 17a, 17b zu messenden Höhe des Bauelements stellvertretend für die PSD 17a gemäß Fig. 11 beschrieben.
Nach Fig. 11 wird ein auf das Bauelement durch Abtasten in einer zum Zeichnungsblatt von Fig. 11 senkrechten Richtung von der F-θ-Linse 15 projizierter Laserstrahl unregelmäßig von dem Bauelement 2 reflektiert. In diesem Fall wird angenommen, dass der projizierte Punkt ein Punkt A&sub1; der Höhe 0 von der Unterseite des Bauelements 2 und ein Punkt B&sub1; der Höhe H von der Unterseite sei und dass die gestreuten Laserstrahlen durch die Bildformungslinsen 16a zu Bildern geformt werden und dann auf der PSD 17a an den Punkten A&sub2; bzw. B&sub2; jeweils ein Bild formen. Das hat zur Folge, dass an den Punkten A&sub2; und B&sub2; eine elektromotorische Kraft erzeugt wird und am Punkt C die elektrischen Ströme I&sub1; und I&sub2; sowie am Punkt D die elektrischen Ströme 13 und 14 entnommen werden. Die Werte der Ströme I&sub1; und I&sub3; werden durch Widerstandselemente im Verhältnis zum Abstand xA zwischen den Punkten A&sub2; und C und zum Abstand zwischen den Punkten A² und D bestimmt, während die Werte der Ströme I&sub2; und I&sub4; durch Widerstandselemente im Verhältnis zum Abstand xB zwischen den Punkten B&sub2; und und zum Abstand zwischen den Punkten B&sub2; und D bestimmt werden. Wenn die Länge der PSD 17a L ist, ergeben sich xA und xB von Fig. 11 aus folgenden Gleichungen:
XA = L · I&sub3;/(I&sub1; + I&sub3;)
xB = L · I&sub4;/(I&sub2; +I&sub4;)
Daher bestimmt sich der Abstand H' zwischen den Punkten A&sub2; und B&sub2; auf der PSD 17a von Fig. 11 nach folgender Gleichung:
H' = xA - xB
Die Höhe H bestimmt sich durch das bestimmte H' auf der PSD.
Im folgenden wird das Funktionsprinzip, nach dem bei der obigen Ausführungsform der Bestückungsvorrichtung für elektronische Bauteile ein 3D-Bild erzeugt wird, unter Bezugnahme auf Fig. 6 und 7 erläutert.
Fig. 6 ist eine erläuternde Darstellung eines Ausgangssignals aus dem 3D-Sensor 8 der hier beschriebenen Ausführungsform der Bestückungsvorrichtung für elektronische Bauteile, und Fig. 7 ist ein Diagramm des inneren Aufbaus des Hauptsteuerabschnitts. In Fig. 6 ist mit Bezugszeichen 2 das Bauelement bezeichnet, mit 5 der x-Achsen- Roboter, mit 7 der Kopf, mit 8 der 3D-Sensor, mit 18a, 18b die PSD-Ausgangssignale, mit 20 das Drehbetragssignal, mit 21 der Hauptsteuerabschnitt der Bestückungsvorrichtung für elektronische Bauteile, mit 22 ein Referenzpositionssensor zur Übermittlung der Referenzposition für die Erzeugung eines 3D-Bildes auf dem x-Achsen- Roboter 5 an den Hauptsteuerabschnitt 21, mit 23 ein Referenzpositionssignal für das Passieren des Referenzpositionssensors 22 durch den Kopf 7 und entsprechende Übermittlung an den Hauptsteuerabschnitt 21 und mit 24 ein Encoder eines Motors, der den x-Achsen-Roboter 5 bewegt, sowie mit 25 das vom Encoder 24 ausgegebene Encodersignal.
Wenn das vom Träger 3 aufgenommene Bauelement 2 durch den x-Achsen-Roboter 5 bewegt wird, gibt der Encoder 24 normalerweise ständig Encodersignale (AB-Phasen-, Z-Phasen- oder entsprechende Signale) 25 an den Hauptsteuerabschnitt 21. Da das Referenzpositionssignal 23 an den Hauptsteuerabschnitt 21 gegeben wird, wenn das Bauelement 2 den Referenzpositionssensor 22 passiert, ermöglichen daher diese zwei Signale eine Berechnung der Relativposition des Bauelements 2 gegenüber der Referenzposition auf dem x-Achsen-Roboter 5 durch den Hauptsteuerabschnitt 21.
Inzwischen wird normalerweise der Drehbetrag des Polygonspiegels 12 im 3D-Sensor 8 als Drehbetragssignal 20 an den Hauptsteuerabschnitt 21 gegeben, während sich der Polygonspiegel 12 dreht. Somit ermöglichen das Drehbetragssignal 20 sowie das Referenzpositionssignal 23 die Berechnung des Drehbetrags des Polygonspiegels 12 seit dem Passieren der Referenzposition.
Da sich der Drehbetrag des Polygonspiegels 12 proportional zu seiner Geschwindigkeit erhöht, erhöht sich auch entsprechend der Bewegungsbetrag des x-Achsen-Roboters 5. Andererseits geht der 3D-Sensor 8 bei dieser Ausführungsform davon aus, dass sich der Polygonspiegel 12 dreht und dass sich der x-Achsen-Roboter 5 bei Gewinnung des 3D-Bildes gerade mit gleicher Geschwindigkeit wie die Drehgeschwindigkeit des Polygonspiegels 12 weiterbewegt. Ist diese Bedingung gestört, ändern sich die horizontale und die vertikale Auflösung pro Pixel (Pixelgröße) des erzeugten 3D-Bildes entsprechend den Geschwindigkeitsänderungen. Das bildet eine Fehlerquelle bei der Messgenauigkeit. Daher wird bei der hier beschriebenen Ausführungsform der Bestückungsvorrichtung für elektronische Bauteile das 3D-Bild durch den wie oben beschrieben aufgebauten 3D-Sensor 8 in den im Hauptsteuerabschnitt 21 angeordneten Bildspeicher 35 aufgenommen, während die Vorrichtung das Drehbetragssignal 20 des Polygonspiegels 12 sowie das Encodersignal 25 des Motors dazu verwendet, die Übereinstimmung zwischen dem Polygonspiegel 12, der sich grundsätzlich mit gleichbleibender Geschwindigkeit dreht, und dem Kopf 7, der durch den Motor, beispielsweise einen Servomotor, angetrieben wird, zu überwachen und zu steuern.
In Fig. 7 ist mit Bezugszeichen 26 eine Bewegungsbetrag-Erfassungsschaltung zum Berechnen des Bewegungsbetrags (des Abstands) des x-Achsen-Roboters 5 von einer Bezugsposition nach Empfang des Encodersignals 25 bezeichnet, mit 27 eine Bewegungsgeschwindigkeit-Erfassungsschaltung zur Berechnung der Bewegungsgeschwindigkeit des x-Achsen-Roboters zu jedem Zeitpunkt bei Empfang des Encodersignals 25, mit 28 eine Drehbetrag-Erfassungsschaltung zum Berechnen des Drehbetrags gegenüber der Referenzposition des x-Achsen-Roboters 5 bei Empfang des Drehbetragssignals 20 des Polygonspiegels 12, mit 29 eine Drehgeschwindigkeit- Erfassungsschaltung zum Berechnen der Drehgeschwindigkeit des Polygonspiegels 12 zu jedem Zeitpunkt bei Empfang des Drehbetragssignals 20, mit 30 eine erste Vergleichsschaltung zum Vergleichen der Bewegungsbeträge zwischen der Bewegung des x-Achsen-Roboters 5 und der Drehung des Polygonspiegels, mit 31 eine zweite Vergleichsschaltung zum Vergleichen der Bewegungsgeschwindigkeiten zwischen der Bewegung des x-Achsen-Roboters 5 und der Drehung des Polygonspiegels, mit 32, 33 Speicherschaltungen zum Speichern der Vergleichsergebnisse der Vergleichsschaltungen 30 bzw. 31, mit 34 eine Verarbeitungsschaltung zum Steuern du Überwachen des gesamten Hauptsteuerabschnitts 21, mit 35 ein Bildspeicher zur Aufnahme oder Speicherung des 3D-Bildes (Höhenbildes), mit 36 eine Taktungsschaltung zur Erzeugung verschiedenartiger Taktsignale zur Erlangung der vom 3D-Sensor 8 abgegebenen PSD-Ausgangssignale 18a, 18b, mit 37 eine Interfaceschaltung, über die der Hauptsteuerabschnitt 21 die PSD-Ausgangssignale 18a, 18b empfangen kann, und mit 38 eine Höhenberechnungsschaltung zum Umsetzen der PSD-Ausgangssignale 18a, 18b in Höhensignale und zu deren Korrektur.
Die vom 3D-Sensor erzeugten PSD-Ausgangssignale 18a, 18b werden über die Interfaceschaltung 37 in den Hauptsteuerabschnitt 21 eingespeist. Die eingespeisten PSD- Ausgangssignale 18a, 18b sind im Grunde von den PSDs 17a, 17b abgegebene Rohsignale. Damit das Höhenbild softwaremäßig verarbeitet werden kann, müssen verschiedene Arten von Berechnungen mit den PSD-Ausgangssignalen 18a, 18b durchgeführt werden, beispielsweise die Umsetzung in Höhe und Korrekturberechnungen. Das geschieht in der Höhenberechnungsschaltung 38. Das von der Höhenberechnungsschaltung 38 berechnete Signal wird als Höheninformation in den Bildspeicher 35 aufgenommen und verschiedenen Verarbeitungsschritten durch die Verarbeitungsschaltung 34 unterworfen.
Die Aufnahme von Höhendaten in den Bildspeicher 35 erfolgt sequentiell in den einzelnen horizontalen Zeilen des Bildspeichers 35. Dabei wird das Drehbetragssignal 20 des Polygonspiegels 12 als Synchronisationssignal (Referenzsignal) für die einzelnen Polygonoberflächen verwendet.
Bei dieser Abfolge von Bilderzeugungsschritten werden der x-Achsen-Roboter 5 (d. h. die Bewegung der Bauelemente, die das Ziel der Bilderzeugung sind) und der Polygonspiegel 12 unabhängig voneinander betrieben. Im einzelnen werden der Bewegungsbetrag und die Bewegungsgeschwindigkeit des x-Achsen-Roboters 5 auf der Grundlage des Encodersignals 25 durch die Bewegungsbetrag-Erfassungsschaltung 26 bzw. die Bewegungsgeschwindigkeit-Erfassungsschaltung 27 berechnet. Dann werden auf der Grundlage des Drehbetragssignals 20 des Polygonspiegels 12 der Drehbetrag und die Drehgeschwindigkeit des Polygonspiegels 12 von der Drehbetragserfassungsschaltung 28 bzw. der Drehgeschwindigkeit-Erfassungsschaltung 29 berechnet. Die Bewegungsbeträge und die Geschwindigkeiten von x-Achsen-Roboter 5 und Polygonspiegel 12 werden von der Vergleichsschaltung 30 bzw. 31 miteinander verglichen, und die Vergleichsergebnisse werden in den Speicherschaltungen 32, 33 gespeichert. Auf diese Weise wird die Synchronisation der Bewegung des x-Achsen- Roboters 5 und der Drehung des Polygonspiegels 12 überwacht und gesteuert.
Als Beispiel für die Überwachung werden die im Bildspeicher gespeicherten Daten in jeder der Vergleichsschaltungen 30, 31 als effektive Daten behandelt, wenn die aus dem Vergleichsergebnis erhaltene Differenz in einen zulässigen Bereich fällt. Wenn die Differenz jedoch nicht in den zulässigen Bereich fällt, werden die im Bildspeicher gespeicherten Daten als ineffektive Daten behandelt. Das bedeutet, dass jeder Vergleichsfehler, der einen vorgegebenen Rahmen überschreitet, als Bildgewinnungsfehler angesehen wird, worauf ein weiteres Verfahren zur Bildgewinnung folgt oder das 3D-Bild im Bildspeicher 35 unter Bezugnahme auf das Vergleichsergebnis durch ein Programm oder eine weitere zusätzliche Schaltung im Hinblick auf Normalisierung, Korrektur oder anderweitig bearbeitet wird.
Im folgenden wird ein Beispiel für das Umsetzen des Drehbetrags des Polygonspiegels 12 in den Bewegungsbetrag beschrieben.
Es wird davon ausgegangen, dass der Polygonspiegel 12 zwölf Flächen hat und dass das Bauelement 2 um 40 um bewegt wird, wenn der Polygonspiegel 12 um 30 Grad ( = 360º/12) gedreht wird. Wenn also der Drehbetrag des Polygonspiegels 12 nach Beginn der Bildgewinnung 125,5 Umdrehungen entspricht, hat sich das Bauelement 2 um 60,24 um weiterbewegt [ = 125,5 (Drehung) · 12 (Oberfläche/Drehung) · 40 um].
Um diesen Betrieb in Schaltungen zu verwirklichen, wird die Anzahl der Impulse des Drehbetragssignals 20 vom Polygonspiegel 12 (die Anzahl der Signale von jedem Oberflächenursprung, der der Referenzpunkt einer jeden Oberfläche des Polygonspiegels 12 ist) während des Bildgewinnungsvorgangs gezählt. Wenn der Polygonspiegel beim vorstehenden Beispiel 125,5 Umdrehungen ausführt, wird die Anzahl der Oberflächenursprünge mit 1.506 gezählt [ = 125,5 (Umdrehungen) · 12 (Anzahl der Oberflächenursprünge)]. Wenn die Anzahl der Impulse des Drehbetragssignals 20 also 1.506 ist, kann davon ausgegangen werden, dass das Bauelement um 40 um bewegt worden ist; dann kann der Drehbetrag des Polygonspiegels 12 in den Bewegungsbetrag umgesetzt werden.
Fig. 8 zeigt den inneren Aufbau der Höhenberechnungsschaltung 38. Mit Bezugszeichen 41 ist eine Analog/Digital-Wandlerschaltung für die Umsetzung der PSD- Ausgangssignale 18a, 18b von analog nach digital bezeichnet, mit 42 eine Takterzeugungsschaltung, mit 43 eine Taktwählschaltung als Taktungsänderungsmittel, um der A/D-Wandlerschaltung 41 oder dem Bildspeicher 35 eine Taktfrequenz zuzuordnen, indem einer der von der Takterzeugungsschaltung 42 erzeugten Takte ausgewählt wird, mit 44 eine Höhenumsetzschaltung zur Durchführung von Berechnungen an den PSD-Ausgangssignalen 18a, 18b nach dem Dreiecksprinzip und mit 45 eine Höhenkorrekturschaltung für die Korrektur der nichtlinearen Beziehung zwischen der Position eines zu einem Bild geformten Strahls auf den Oberflächen der PSDs 17a, 17b und der Position des Laserstrahls, der auf dem Messobjekt auftrifft. In diesem Fall werden von der Taktwählschaltung 43 zwei oder mehr verschiedene von der Takterzeugungsschaltung 42 erzeugte Frequenzen ausgewählt, und die ausgewählten Taktfrequenzen werden den benötigten Schaltungen im Hauptsteuerabschnitt 21, beispielsweise der A/D- Wandlerschaltung 41 und dem Bildspeicher 35 zugeordnet, die diese Signale benötigen, während die Betriebsgeschwindigkeit des x-Achsen-Roboters umgekehrt proportional zu diesen Taktfrequenzen erhöht oder herabgesetzt wird. Dadurch wird unter Beibehaltung der horizontalen und der vertikalen Pixelgrößen des gewonnenen Bildes (3D-Bild) ohne weitere Spezialschaltung eine Auflösungsänderung möglich. Beispielsweise soll angenommen werden, dass bei A/D-Umsetzung mit 4 MHz und einer Geschwindigkeit des x-Achsen-Roboters von 100 mm/s die horizontal und die vertikale Pixelgröße 50 um, also gleich groß sei. Wenn dann ein Takt von 8 MHZ ausgewählt und den benötigten Schaltungen zugeordnet wird und wenn der x-Achsen-Roboter mit 50 mm/s betrieben wird, kann die Pixelgröße (Auflösung) des zu gewinnenden Bildes 25 um betragen.
In diesem Fall verdoppelt sich die Datenmenge pro Zeile (Horizontalzeile) ebenso wie in vertikaler Richtung. Um also ein Bild in doppelter Auflösung im selben Betrachtungsfeld zu erhalten, wäre eine viermal höhere Kapazität des Bildspeichers 35 erforderlich. Es besteht also die Wahl zwischen einer Vergrößerung des Bildspeichers 35 oder der Einschränkung des Betrachtungsfelds des verwendeten Bildspeichers 35 bei verbesserter Auflösung.
Im folgenden wird die Beziehung zwischen einzelnen Signalen und den Bildgewinnungs- und Bildverarbeitungsvorgängen in dem Hauptsteuerabschnitt 21 nach Fig. 7 und 8 unter Bezugnahme auf Fig. 7, 8, 12 und 13 beschrieben.
Der x-Achsen-Roboter 5 hat einen Motor, der den Kopfabschnitt 7 bewegt, welcher das Bauelement 2 ansaugt. Der mit dem Motor verbundene Encoder gibt ein AB-Phasen- Signal, das eine normale Bewegungsstrecke des x-Achsen-Roboters 5 anzeigt, und ein Z-Phasen-Signal, das eine feste Position (einen bestimmten Drehwinkel des Motors) anzeigt, aus.
Bei Empfang sowohl des Z-Phasen-Signals als auch des Positionserfassungssensorsignals aus dem Positionserfassungssensor (der beispielsweise ein Photosensor oder ein Hall-Element usw. ist) zur Erfassung der Referenzposition wird der Bilddatengewinnungsvorgang gestartet.
Da die Zeit vom Empfang des Z-Phasen-Signals und des Sensorsignals bis zum Start des Bilddatengewinnungsvorgang sehr kurz ist, wie in Fig. 13 gezeigt, wird automatisch der sequentielle Betrieb der Laserstrahlemission und der Bilddatengewinnung in Synchronisation mit dem Drehbetragssignal, das die Oberflächenursprünge des Polygonspiegels 12 anzeigt, durch ein Hardwareteil, nicht durch die Verarbeitungsschaltung 34 durchgeführt. Um diese Betriebsweise durchzuführen, gibt die Takterzeugungsschaltung 36 einen Bilddatengewinnungstakt aus. Durch Ausgabe des Bilddatengewinnungstakts werden die Bilddaten von beispielsweise 1000 Zeilen gewonnen. Auf diese Weise wird die Zeit für die Gewinnung des Drehbetragsignals 20 als Referenzposition (Oberflächenursprung einer jeden Oberfläche des Polygonspiegels 12) behandelt und als Startreferenz für die Bllddatengewinnung festgelegt. Wenn beispielsweise die Bilddaten von eintausend Zeilen pro Bauelement gewonnen werden, wird der Bilddatengewinnungsvorgang für das Bauelement durch Gewinnung der Bilddaten von 1000 Zeilen automatisch abgeschlossen.
Die beiden Analogsignale der PSD-Ausgänge 18a, 18b werden in der genannten Weise eingespeist und dann durch eine Verstärkerschaltung 202 verstärkt, wie in Fig. 12 gezeigt. Anschließend werden die beiden Analogsignale durch die A/D- Wandlerschaltung 41 der Höhenberechnungsschaltung 38 über die Interfaceschaltung 37 von analog in digital umgesetzt. Anschließend erfolgt die oben beschriebene Höhenberechnung auf der Grundlage dieser beiden digitalisierten Signale aus den PSD- Ausgängen 18a, 18b, um die Leiterhöhenpositionen zu berechnen. Wenn dabei ein Wert des digitalisierten Signals in einen zulässigen Bereich fällt, werden die Daten als normale Daten behandelt und sequentiell verarbeitet. Fällt der Wert nicht in den zulässigen Bereich, werden die Daten ignoriert. Das heißt also, wenn eines der zwei PSD- Ausgangssignale 18a, 18b in den zulässigen Bereich fällt, wird nur dieses eine Signal verwendet. Fallen die Werte beider PSD-Ausgangssignale in den zulässigen Bereich, wird der Mittelwert der PSD-Ausgangssignale verwendet. Fallen die Werte beider PSD- Ausgangssignale nicht in den zulässigen Bereich, werden die PSD-Ausgangssignale nicht in den sequentiellen Prozessen verarbeitet und als fehlerstiftend behandelt.
Nachdem die Leiterhöhendaten in dieser Weise berechnet worden sind, wird von der Höhenkorrekturschaltung 45 die Höhenkorrektur durchgeführt. Diese Höhenkorrektur sollte deswegen durchgeführt werden, weil obwohl die Positionen der einfallenden Strahlen auf den PSDs 17a, 17b linear geändert werden, die entsprechenden Positionen auf den PSDs 17a, 17b nicht linear geändert werden. Die Höhenkorrektur wird vorgenommen, indem vorab Tabellen oder Kurvengleichungen für die Korrektur gespeichert werden und die berechneten Höhendaten auf dieser Basis korrigiert werden, wodurch man korrekte Höhendaten erhält.
Die höhenkorrigierten Höhendaten werden in die Bildspeicherschaltung 35 eingegeben, während aus der Takterzeugungsschaltung 36 erhaltene Taktfrequenzen als Adressen gespeichert werden.
Dann wird auf der Grundlage der Daten, die in der Speicherschaltung 32 als Vergleichsergebnis aus der Vergleichsschaltung 30 zwischen der Drehbetrag- Erfassungsschaltung 28 und der Bewegungsbetrag-Erfassungsschaltung 26 gespeichert wurden, entschieden, ob die Bilddaten in den zulässigen Bereich fallen oder nicht. Fallen sie nicht in den zulässigen Bereich, werden die in der Bildspeicherschaltung 35 gespeicherten Bilddaten als ineffektive Daten behandelt. Fallen die Bilddaten in den zulässigen Bereich, werden die in der Bildspeicherschaltung 35 gespeicherten Daten durch die Verarbeitungsschaltung 34 ausgelesen, um die Bildverarbeitung, beispielsweise die Plazierung des Bauelements, durchzuführen.
Im folgenden wird ein Beispiel für den Ablauf des Bildgewinnungsvorgangs und der Verarbeitung des gewonnenen Bilds für ein Bauelement 2 näher beschrieben, wie im Ablaufdiagramm von Fig. 14 gezeigt.
Wie in Fig. 14 angegeben, wird im Schritt 60 zunächst das Bauelement 2 erfasst.
Dann wird in Schritt 61 die Positionserfassung der Anschlussleiter des Bauelements 2, dessen Bild erfasst worden ist, durchgeführt. Für die Positionserfassung gibt es verschiedene Methoden (Algorithmen), im folgenden wird jedoch ein typisches Beispiel beschrieben. Die Positionserfassung erfolgt vorzugsweise wie nachstehend beschrieben. Zunächst wird die Neigung der Anschlussleiter auf einer Seite des quadratischen Bauelements 2, beispielsweise eines QFP, grob erfasst (siehe Fig. 15A). Anschließend werden die Positionen von zwei unter den erfassten Anschlussleitern willkürlich ausgewählten Anschlussleitern grob erfasst (siehe Fig. 15B). Schließlich werden die Anschlussleiterpositionen auf einer Seite des Bauelements, wie in Fig. 15C gezeigt, auf der Grundlage der grob erfassten Anschlussleiterpositionen präzise erfasst. Wenn also die Anschlussleiterpositionen auf einer Seite des quadratischen Sauelements 2, beispielsweise eines QFP, erfasst sind, lassen sich auf diese Weise die übrigen Anschlussleiterpositionen auf den übrigen Seiten ausgehend von den auf der einen Seite erfassten Anschlussleiterpositionen präzise erfassen.
Anschließend wird in Schritt 62 entschieden, ob der Leiterabstand akzeptabel ist. Ist das der Fall, wird in Schritt 63 in der nachstehend beschriebenen Weise die Höhenberechnung für die einzelnen Anschlussleiter vorgenommen. Bei der Höhenberechnung werden, wie in Fig. 17 angegeben, die Höhendaten (die im Bildspeicher gespeichert sind) mehrerer Pixel (die jeweils einem kleinen Quadrat in Fig. 17 entsprechen) für jeden Anschlussleiter um einen Anschlussleiterendabschnitt 204 (Schrägstrichabschnitte in Fig. 17) ausgehend von den in Schritt 61 erhaltenen Anschlussleiterpositionsdaten gemittelt, um die Höhen der Anschlussleiter zu erhalten. Die dreidimensionale Position der einzelnen Anschlussleiter sind die Werte x; , y; , z; , die man durch Hinzufügen der Leiterhöhen zu den Positionen der einzelnen Leiter, die beim Positionserfassungsvorgang erfasst wurden, erhält, wobei i = 1, ..., n (n ist die Anzahl der Anschlussleiter).
Danach wird in Schritt 64 eine virtuelle Ebene (Einsetzebene) berechnet. Die virtuelle Ebene wird nachstehend beschrieben. Wenn Bauelement, die jeweils mehrere Anschlussleiter haben, beispielsweise QFPs, auf einer Platine montiert werden, ist es grundsätzlich möglich, dass ein Teil der Anschlussleiter für das Bauelement von den Platinenelektroden getrennt sind, was als Leiterversatz bezeichnet wird. Im Schritt 65 wird eine Leiterversatzerfassung vorgenommen, um einen Leiterversatz zu erkennen, bevor das Bauelement auf der Platine montiert wird. Wenn dieser Verarbeitungsschritt durchgeführt wird, während das Bauelement von einer Düse angesaugt wird, wie in Fig. 16A gezeigt, kann es vorkommen, dass das Bauelement 2 in Schräglage von der Düse 7a angesaugt wird. Durch eine solche Schräglage des Bauelements kann daher ein Leiterversatz nicht dadurch präzise ermittelt werden, dass einfach die Höhe der einzelnen Leiter berechnet wird. Dann wird die virtuelle Ebene, die eine Kontaktebene ist, auf der das Bauelement montiert wird, ermittelt, und es wird ein Abstand von der virtuellen Ebene zu den einzelnen Anschlussleitern ermittelt, um den Anschlussleiterversatzbetrag zu bestimmen. In Fig. 16A ist mit Bezugszeichen 201 eine Referenzebene bezeichnet und mit 200 ein Fehler (H&sub1; - H&sub2;) zwischen den Höhen von zwei Anschlussleitern, der durch die Schräglage des von der Düse 7a angesaugten Bauelements 2 bedingt ist.
Die virtuelle Ebene 202 ist eine Ebene, die sich durch drei Anschlussleiterpositionen des Bauelements 2 ergibt, und eine Ebene, die den nachstehenden zwei Bedingungen genügt, kann als Konstruktionspunkt für die virtuelle Ebene 202 dienen:
1. Wie in Fig. 16B gezeigt, befinden sich alle Anschlussleiterpositionen über oder auf der virtuellen Ebene 202.
2. Wie in Fig. 16C gezeigt, liegt ein Punkt 203 (Schwerpunktprojektionspunkt), in dem der Schwerpunkt des Bauelements 2 auf die virtuelle Ebene 202 projiziert ist, in einem Dreieck, das durch drei Punkte der Anschlussleiterpositionen, die die virtuelle Ebene 202 bilden, gegeben ist.
Ausgehend von den in Schritt 63 berechneten Höhen und der in Schritt 64 ermittelten virtuellen Ebene wird dann in Schritt 65 entschieden, ob der Leiterversatzbetrag innerhalb eines zulässigen Bereichs liegt oder nicht. Der Leiterversatz ergibt sich durch Berechnen des Abstands zwischen dem Anschlussleiter und der virtuellen Ebene, die für alle Anschlussleiter durch die dreidimensionale Position des Anschlussleiters gefunden wurde. Der Abstand entspricht dem Leiterversatzbetrag der einzelnen Leiter gegenüber der virtuellen Ebene. Wenn der Anschlusseiterversatzbetrag im zulässigen Bereich liegt, wird der Bildverarbeitungsvorgang abgeschlossen. Liegt der Betrag nicht im zulässigen Bereich, wird der Bildverarbeitungsvorgang in Schritt 67 als Anschlussleiterversatzfehler abgeschlossen. Liegt der Leiterabstand in Schritt 62 nicht im zulässigen Bereich, wird der Bildverarbeitungsvorgang in Schritt 66 als Abstandsfehler abgeschlossen.
Im folgenden wird ein Beispiel für den Korrekturvorgang zur Korrektur eines Versatzes des Bilderfassungstakts beschrieben.
Fig. 12 ist ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen dem Hauptsteuerabschnitt 21 von Fig. 7 und den einzelnen Einrichtungen, darunter den Erfassungsschaltungen 26 bis 29, den Vergleichsschaltungen 30, 31, den Speicherschaltungen 32, 33 und der Verarbeitungsschaltung 34 durch einen einzelnen Polygonspiegelsteuerabschnitt 200 zeigt. Fig. 13 ist ein Taktungsdiagramm, das die Taktung der Bilderfassung zeigt.
Nach Fig. 12 und 13 gibt der 3D-Sensor 8, wenn das Bauelement 2 sich entsprechend der Bewegung des Kopfabschnitts 7 in einer bestimmten Position befindet, das Positionserfassungssensorsignal aus, und der Polygonspiegelsteuerabschnitt 200 bereit et sich auf die Bilddatenerfassung im Takt der Z-Phasen-Erzeugung, die eines der Ausgangssignale des Encoders des Motors zum Bewegen des Bauelements ist und die eine feste Position sicherstellt.
Nachdem der Abschnitt 200 die Vorbereitung abgeschlossen hat, werden die Daten des aktuellen Bildes für jede Zeile synchron mit der Erfassung der Oberflächenursprünge des Polygonspiegels 12 erfasst, d. h. das Drehbetragssignal 20, das die Oberflächenursprünge des Polygonspiegels 12 anzeigt, wird erfasst, und dann wird das Bild mit der Laserstrahlemission durch den Halbleiter 10 erfasst.
Wie in Fig. 13 gezeigt, besteht dabei eine Zeitverzögerung nach Plazierung des Kopfabschnitts 7 an der Bilddatenerfassung-Startposition bis zum tatsächlichen Start der Bilddatenerfassung. Die Zeitverzögerung enthält einen Betrag t, um den das Bauelement 2 vor dem Bilderfassungsvorgang wegen einer Asynchronität zwischen der Bewegung des Kopfabschnitts 7 und des Polygonspiegels 12 bewegt werden könnte, und eine Verzögerung, die bedingt ist durch die Vorbereitungszeit, die eine feste, durch die Initialisierung der Schaltungen bedingte Zeit ist.
Nach der Zeitverzögerung wird das Bild eines Rahmens synchron zum Polygonspiegel 12 erfasst.
Daher wird die Strecke, um die das Bauelement 2 bewegt wird, nachdem es in die Bilddatenerfassungsstartposition des 3D-Sensors 8 gebracht worden ist und bevor der Polygonspiegel 12 des 3D-Sensors 8 in der Abtaststartposition steht, durch Zählen der Encoderausgangssignale (AB-Phase) des Motors zum Bewegen des Bauelements 2 durch eine Zählschaltung 300 erfasst und das Ergebnis an die Verarbeitungsschaltung 34 ausgegeben. Auf der Grundlage des Zählergebnisses wird dann das Bauelement 2 positioniert. Dadurch wird eine durch Änderungen der Taktsprünge bedingte Verschlechterung der Positionierungsgenauigkeit verhindert. Somit kann die Positionserfassung mit größerer Präzision erfolgen.
Wenngleich das Bauelement 2 bei den vorstehenden Ausführungsformen durch eine einzige Ansaugdüse des Kopfabschnitts 7 angesaugt wird, kann die Erfindung auch mit Kopfabschnitten 7 mit mehreren Düsen angewendet werden. Wenn in einem solchen Fall mehrere Bauelemente jeweils einzeln durch eine von mehreren Düsen angesaugt werden, wenn die Positionserfassung und die Bauelementkonfigurationsprüfung nacheinander durchgeführt werden und wenn beispielsweise Bilddaten für 1000 Zeilen pro Bauelement erfasst werden, werden bei vier Düsen Bilddaten für 4000 Zeilen erfasst, wobei jeweils Bilddaten von 1000 Zeilen als Bilddaten eines Bauelements behandelt werden.
Die Zeiten für die Positionserfassung und die dreidimensionale Konfigurationsprüfung werden weitgehend in der Verarbeitungszeit berücksichtigt. Wenn jedoch dreidimensionale Bilder von mehreren Bauelementen, die jeweils einzeln durch eine von mehreren Düsen angesaugt werden, nacheinander durch den 3D-Sensor erfasst werden und dann die Bauelemente nacheinander von den Düsen auf einer Platine montiert werden, wird die Zeit für die Bewegung des Bauelements von der Bauelementansaugposition in die Bauelementmontageposition sowohl für den Fall, dass ein Bauelement von einer Düse angesaugt und bewegt wird, als auch für den Fall, dass mehrere Bauelemente einzeln von einer von mehreren Düsen angesaugt und bewegt werden, erfindungsgemäß in etwa konstant gehalten, was sich deutlich insbesondere auf eine Reduzierung der Verarbeitungsdauer auswirkt.
Wie Fig. 18 zeigt, kann die Abfolge der Bilderfassung in geeigneter Weise unter Berücksichtigung der Reihenfolge der Montage der Bauelemente 2 für einen Kopfabschnitt 7 mit mehreren Düsen geändert werden. Es soll beispielsweise angenommen werden, dass vier Düsen (Nr. 1 bis Nr. 4) die Bauelemente 2 in dieser Reihenfolge ansaugen, dass die entsprechenden Bilddaten in der Bildspeicherschaltung 35 erfasst werden und dass die Bauelemente von den vier Düsen in der Reihenfolge von Nr. 1 bis Nr. 4 auf der Platine montiert werden. Dabei wird immer, wenn die Bilddaten eines Bauelements erfasst werden, entschieden, ob die Verarbeitung der erfassten Bilddaten vor der Verarbeitung der Bilddaten anderer Bauelemente erfolgen soll. Dann erfolgt die Bildverarbeitung für das Bauelement mit der höchsten Priorität vor der Verarbeitung der anderen Bilder. Weil die Bildverarbeitung in der Reihenfolge der Montage erfolgt, kann in diesem Fall der Montagevorgang ausgeführt werden, nachdem die entsprechende Bildverarbeitung abgeschlossen ist, während noch die Bildverarbeitung für die anderen Bauelemente durchgeführt wird.
Aus vorstehender Beschreibung ist außerdem ersichtlich, dass für eine Verbesserung der Auflösung nicht nur eine Verbesserung der Taktfrequenz, sondern auch eine Herabsetzung der Geschwindigkeit des x-Achsen-Roboters 5 erforderlich wäre.
Um den engeren Abständen von Bauelementen wie QFPs und Steckverbindern zu genügen, ist es in jedem Fall unverzichtbar, die Bildauflösung zu verbessern, während Sauelemente, die mit gröberer Auflösung gemessen werden können, durch schnellstmögliche Abtastung in Bilder umgesetzt werden können. In diesem Fall ist das Mittel zur Verbesserung der Auflösung äußerst wirksam.
Wie oben gezeigt, wird erfindungsgemäß unter Verwendung einer Erfassungseinrichtung für dreidimensionale Bilder ein Höhenbild erfasst, und das von dieser Erfassungseinrichtung für dreidimensionale Bilde erfasste Bild wird verarbeitet. Daher wird es möglich, die Positionierung der zu montierenden Bauelemente und die dreidimensionale Bauelementkonfigurationsprüfung, typischerweise durch Koplanaritätsprüfung, gleichzeitig in einem Vorgang durchzuführen.
Dadurch kann die Montagerechenzeit bei der Montage von Bauelementen, für die eine dreidimensionale Konfigurationsprüfung wie die Koplanaritätsprüfung erforderlich ist verkürzt werden.
Außerdem kann die Betriebsgeschwindigkeit der Einrichtung zum Bewegen des Kopfabschnitts, beispielsweise des x-Achsen-Roboters oder des y-Achsen-Roboters, konstant gehalten werden, und die Bewegung des Bauelements muss bei den Montagevorgängen vor und nach dem Bewegungsvorgang nicht mehr unterbrochen werden. Außerdem können zwei asynchrone Achsen (Antriebswelle der Bewegungseinrichtung für den Kopfabschnitt und Antriebswelle des Polygonspiegels) grundsätzlich mechanisch betrieben werden. Somit kann ein System zur Verfügung gestellt werden, bei dem die horizontale und die vertikale Pixelgröße (Auflösung) durch Erfassung von dreidimensionalen Bildern durch die Erfassungseinrichtung für dreidimensionale Bilder sichergestellt werden.
Dadurch wird es auch möglich, die horizontale und die vertikale Pixelgröße (Auflösung) bei dem erfassten Bild während der Montage des Bauelements sicherzustellen.
Außerdem wird bei der Montage von Bauelementen mit kleinen Abständen wie QFPs und Steckverbindern ein Bild mit verbesserter Auflösung von dem Bauelement erfasst. Andererseits kann die Bilderfassung bei Montage von Bauelementen, die mit etwas gröberer Auflösung erfasst werden können, durch schnelles Abtasten mit geringerer Auflösung (statt mit der höheren Auflösung) erfolgen, während die Normalität der Pixel in dem erfassten Bild des zu montierenden Bauelements erhalten bleibt.
Zur Montage von Bauelementen mit kleinen Abständen wie QFPs und Steckverbindern kann die Bestückungsvorrichtung für Bauteile somit flexibel an eine höhere Geschwindigkeit und eine höhere Auflösung (größere Präzision) der Montage angepasst werden.
Wenngleich bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen die Ausgangssignale des Encoders 24 zum Erfassen der Relativposition zur Referenzposition am x-Achsen- Roboter 5 des Kopfabschnitts 7 verwendet werden, kann die Position des Kopfabschnitts 7 auch durch direktes Anlegen einer linearen Skale an den x-Achsen-Roboter 5 erfasst werden.
Die gesamte Offenbarung der japanischen Patentanmeldung Nr. 8-100744, die am 23. April 1996 angemeldet worden ist, d. h. deren Beschreibung, Ansprüche, Zeichnungen und Zusammenfassung, werden in ihrer Gesamtheit in die vorliegenden Anmeldung mit einbezogen.
Wenngleich die Erfindung anhand der bevorzugten Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen vollständig beschrieben worden ist, sei darauf hingewiesen, dass für den Fachmann zahlreiche Abwandlungsmöglichkeiten zu erkennen sind. Diese Abwandlungsmöglichkeiten sind als im Schutzumfang der in den Ansprüchen definierten Erfindung enthalten anzusehen, soweit sie nicht davon abweichen.

Claims

1. Bestückungsvorrichtung für elektronische Bauteile, enthaltend:

einen Bauteilzuführabschnitt (4) zum Zuführen eines elektronischen Bauteils (2), das auf einer Platine zu montieren ist,

einen Kopfabschnitt (7) zum Halten des elektronischen Bauteils (2), welches aus dem Bauteilzuführabschnitt (4) zugeführt worden ist,

eine Kopfabschnitt-Bewegungseinrichtung (5, 6) zum Bewegen des Kopfabschnittes (7), der das elektronische Bauteil (2) hält,

eine in einer Position unterhalb eines Bewegungsbereiches des Kopfabschnittes (7) vorgesehene Erfassungseinrichtung (8) für dreidimensionale Bilder zum Ausführen einer Zeilenabtastung des Bauteils (2), welches durch den Kopfabschnitt (7) gehalten wird, mit einem Laserstrahl, um aus jeder Abtastzeile Positionsdaten der Position, in der sich das Bauteil befindet, und Höhedaten des Bauteils (2) entsprechend den Positionsdaten zu erhalten, bevor das Bauteil auf der Platine montiert wird, einen Bildspeicher (35) zum Speichern der Höhendaten, die aus der Erfasssungseinrichtung (8) für dreidimensionale Bilder als dreidimensionale Bilddaten erhalten worden sind, und

einen Steuerabschnitt (21) zum Ausführen einer Bildverarbeitung für die dreidimensionalen Bilddaten des elektronischen Bauteils (2), um Informationen zum Positionieren des elektronischen Bauteils und eine dreidimensionale Prüfung der Konfiguration des elektronischen Bauteils zu erhalten,

wobei das Bauteil auf der Platine durch den Kopfabschnitt basierend auf den erhaltenen Höhendaten und den erhaltenen Positionsdaten der Position und den Informationen für die Positionierung sowie die Prüfung der dreidimensionalen Konfiguration des elektronischen Bauteils als Ergebnis der Bildverarbeitung für die dreidimensionalen Bilddaten montiert wird.

2. Bestückungsvorrichtung für elektronische Bauteile nach Anspruch 1, bei der der Steuerabschnitt so angeordnet ist, dass die dreidimensionalen Bilddaten des elektronischen Bauteils, die durch die Laserstrahlabtastung in einer Richtung senkrecht zu der Richtung, in der das elektronische Bauteil über die Erfassungseinrichtung für dreidimensionale Bilder bewegt wird, in den Bildspeicher eingeschrieben werden, während die Betriebsgeschwindigkeit der Bewegungseinrichtung zum Bewegen des elektronischen Bauteils konstant gehalten wird.

3. Bestückungsvorrichtung für elektronische Bauteile, enthaltend:

eine Bewegungseinrichtung (5, 6) zum Bewegen eines elektronischen Bauteils, das auf einer Platine zu montieren ist,

einen Polygonspiegel (8), der in einer Position unterhalb der Bewegungseinrichtung angeordnet ist,

einen Halbleiterlaser (10), welcher einen Laserstrahl für den Polygonspiegel abstrahlt,

eine Positionserfassungseinrichtung (17a, 17b), die in einer Position um den Polygonspiegel angeordnet ist, und

eine Bildformungslinse (16a, 16b) zum Formen des Laserstrahls, der eine untere Fläche des elektronischen Bauteils abtastet, als Bild auf der Positionserfassungseinrichtung,

wobei der Halbleiterlaser so angeordnet ist, dass sein Laserstrahl auf den sich drehenden Polygonspiegel auftrifft, wobei er reflektiert wird, und auf der unteren Oberfläche des elektronischen Bauteils, das über den Polygonspiegel hinweggeführt wird, auftrifft, und wobei ein dreidimensionales Bild des elektronischen Bauteils, das durch Berechnen der Daten, welche durch die Positionserfassungseinrichtung ausgegeben werden, erhalten wird, in einem Bildspeicher basierend auf einem Vorbeiführen des elektronischen Bauteils über dem Polygonspiegel durch die Bewegungseinrichtung und der Laserabtastung, die durch eine Rotation des Polygonspiegels getriggert ist, eingeschrieben wird, wodurch eine Positionsbestimmung des elektronischen Bauteils und ein Konfigurationscheck des elektronischen Bauteils mit dem dreidimensionalen Bild ausgeführt werden, und wobei das elektronische Bauteil auf der Platine basierend auf der Positionierung des elektronischen Bauteils und des Konfigurationschecks des elektronischen Bauteils montiert wird.

4. Bestückungsvorrichtung für elektronische Bauteile nach Anspruch 3, weiterhin enthaltend:

eine Bewegungsbetrag-Erfassungsschaltung (26) zum Berechnen eines Bewegungsbetrages der Bewegungseinrichtung aus einer Referenzposition der Bewegungseinrichtung,

eine Drehbetrag-Erfassungsschaltung (28) zum Berechnen eines Drehbetrages des Polygonspiegels aus einer Referenzposition des Polygonspiegels in Erwiderung auf den Empfang eines Rotationsbetragssignals des Polygonspiegels und eine erste Vergleichsschaltung (30) zum Vergleichen des Bewegungsbetrages der Bewegungseinrichtung und des Drehbetrages des Polygonspiegels miteinander, wobei, wenn ein Unterschied zwischen dem Bewegungsbetrag der Bewegungseinrichtung und dem Drehbetrag des Polygonspiegels als Vergleichsergebnis, welches aus der ersten Vergleichsschaltung erhalten wird, in einen zulässigen Bereich fällt, die Daten, die in dem Bildspeicher gespeichert sind, als effektive Daten verarbeitet werden, wogegen, wenn der Unterschied nicht in den zulässigen Bereich fällt, die Daten, die in dem Bildspeicher gespeichert sind, als ineffektive Daten verarbeitet werden.

5. Bestückungsvorrichtung für elektronische Bauteile nach Anspruch 3 oder 4,

weiterhin enthaltend:

eine Bewegungsgeschwindigkeits-Erfassungsschaltung (27) zum Berechnen der Bewegungsgeschwindigkeit der Bewegungseinrichtung zu jedem Zeitpunkt, eine Drehgeschwindigkeit-Erfassungsschaltung (29) zum Berechnen der Drehgeschwindigkeit des Polygonspiegels zu jeder Zeit in Erwiderung auf ein Rotationsbetragssignal des Polygonspiegels,

eine zweite Vergleichsschaltung (31) zum Vergleichen der Bewegungsgeschwindigkeit der Bewegungseinrichtung und der Rotationsgeschwindigkeit des Polygonspiegels miteinander,

wobei, wenn ein Unterschied zwischen der Bewegungsgeschwindigkeit der Bewegungseinrichtung und der Rotationsgeschwindigkeit des Polygonspiegels als Vergleichsergebnis, welches aus der zweiten Vergleichsschaltung erhalten wird, in einen zulässigen Bereich fällt, die Daten, die in dem Bildspeicher gespeichert sind, als effektive Daten verarbeitet werden, wogegen, wenn der Unterschied nicht in den zulässigen Bereich fällt, die Daten, die in dem Bildspeicher gespeichert sind, als ineffektive Daten verarbeitet werden.

6. Bestückungsvorrichtung für elektronische Bauteile nach einem der Ansprüche 3 bis 5,

weiterhin enthaltend:

ein Taktungsänderungsmittel zum Ändern der Basistaktfrequenz, mit der das dreidimensionale Bild erfasst wird,

wobei, wenn eine hohe Auflösung für das dreidimensionale Bild notwendig ist, die Basistaktfrequenz durch das Taktungsänderungsmittel erhöht wird, wogegen die Bewegungsgeschwindigkeit der Bewegungseinrichtung verlangsamt wird, und wobei, wenn eine hohe Geschwindigkeit zum Erfassen des dreidimensionalen Bildes benötigt wird, die Basistaktfrequenz durch das Taktungsänderungsmittel verringert wird, während die Bewegungsgeschwindigkeit der Bewegungseinrichtung erhöht wird.

7. Bestückungsvorrichtung für elektronische Bauteile nach einem der Ansprüche 3 bis 6,

weiterhin enthaltend:

eine Einrichtung (300) zum Berechnen der Strecke, um die das Bauteil in der Zeit, nachdem das Bauteil in der Bilddaten-Erfassungsstartposition angeordnet worden ist, bis das Bauteil in einer zulässigen Laserstrahl-Startposition der Zeilenabtastung angeordnet ist, bewegt wird,

wobei unter Berücksichtigung der Strecke, die durch das Berechnungsmittel berechnet worden ist, die Positionierung des Bauteils unter Verwendung des dreidimensionalen Bildes ausgeführt wird.