在分配系统中用于高度传感器的自动位置定位器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明一般地涉及用于分配流体材料的装置和方法，并且更具体地，涉及用于确定高度传感器相对于分配组件中的分配器的位置的装置和方法。
【背景技术】
[0002]流体分配器在电子工业中通常被用来将高度粘稠的流体材料的微小量或微滴选择性地分配到电子基板(诸如电路板)上。通常用于此目的的分配器的类型包括针、喷雾器以及喷射分配器。施加流体材料的分配阀或分配器通常是包括相机和高度传感器的分配组件的一部分。为了分配流体材料，分配组件由诸如χ-y定位器的机器人跨越承载部件的电路板的表面按照图案移动。为了提供准确的分配，必须准确地知道在分配器的χ-y栅格上的水平位置和分配器的高度(Z)两者，使得流体被分配在电路板上的期望位置处，并且以防止分配器与电路板部件之间的有害接触。因此，有必要知道分配器相对于流体材料将被沉积在的电路板上的位置的位置。
[0003]现有技术的使用接触高度的X-Y偏移校准
[0004]当将诸如粘合剂的材料的微滴分配到基板上以将部件附着到基板或者在基板上底部填充部件时，有必要知道部件在基板上的x-y-z位置，或更精确地说，材料将被分配所在的表面在基板上或在部件上的x-y-z位置。为了确定这些x-y-z位置，相机和高度传感器连同分配器一起安放在系统中的χ-y机器人上。然后基于来自相机的图像确定部件的x_y位置，并且随着相机和高度传感器跨越基板移动而从高度传感器确定z位置。分配器被承载在上下移动分配器的z头部上。
[0005]更具体地，系统使用相机通过在基板上的部件上方移动相机来产生部件的x_y图。系统然后同样地在基板的部件上方移动高度传感器，并且连同相机-高度传感器偏移(在下面描述)一起，产生零件/基板的x-y-z地形图。考虑到此地形图和相机-分配器阀偏移(在下面描述)，系统能够在所期望的χ-y位置和高于基板所期望的距离z处分配。通过在高于基板所期望的距离z处分配，系统能够确保分配器不接触基板上的部件中的任一个并且在对于分配适当的过程高度下行进。
[0006]参考图1，相机-分配器偏移被确定如下。被称为“服务站”的区域被设置在其中执行了校准和其它功能的x-y机器人的旁边。服务站有被用来校准分配器的位置的校准表面I。分配组件在校准表面I上向χ-y位置2移动，并且位置2的χ-y坐标是通过记录X驱动器和Y驱动器在分配组件处于位置2情况下的编码器计数来记录的。例如，X驱动编码器计数可能是500并且Y驱动编码器计数可能是1000，使得位置2的(X，y)坐标将是(500, 1000)。分配器然后在分配组件处于x-y位置2中情况下将材料的微滴分配到校准表面I上。然后在材料的微滴上方移动相机，使得相机的十字准线以微滴为中心。分配组件的x-y位置3的x-y坐标然后采用以微滴为中心的相机加以记录。例如，采用以微滴为中心的相机所记录的x-y位置3可能是(600，1200)。因此，相机的十字准线在该示例中在x和y上与分配器的中心线间隔开一定距离。使用相机作为参考位置，分配组件在分配器处于校准位置中和相机处于校准位置中情况下的x-y位置2、3之间的差是相机-分配器偏移向量4。在这种情况下，相机-分配器偏移向量4将是(500-600，1000-1200)或(-100，-200)。例如，每个编码器计数可能在距离上等于1mm。因此，在此示例中，分配器在X轴上位于相机左边10mm处并且在Y轴上位于相机“下方” 200mm处，所以偏移向量是(-100mm，_200mm)。
[0007]现在参考图2，能够确定相机-高度传感器偏移向量如下。过去，使用了具有小探针的接触型高度传感器，所述小探针接触基板以确定基板的高度。美国专利N0.6，955，946描述了 4列、48-64行的现有技术的接触型高度传感器。采用这种高度传感器，分配组件被移动以将高度传感器探针定位在校准表面I上方。然后降低高度传感器以进行缩进，或者在校准表面I上的可变形固体中做出校准标记，并且记录分配组件的x-y位置5。例如，可以将分配组件在校准标记的形成期间的位置5确定为(800，1600)。然后，在校准标记上方移动相机，使得相机的十字准线以校准标记为中心，并且记录了分配组件的x-y位置6。在此示例中，分配组件在相机与校准标记对准时的x-y位置6是(1100，1700)。再次使用相机作为参考点，分配组件在高度传感器处于校准位置中和相机处于校准位置中情况下的x-y位置5、6之间的差是(800-1100，1600-1700)或(-300，-100)，其为相机-高度传感器偏移向量7。
[0008]现在参考图3，在一些系统中还可能期望知道高度传感器与分配器之间的偏移向量或高度传感器-分配器偏移向量8。能够根据相机-分配器偏移向量4和相机-高度传感器偏移向量7通过确定向量4、7之间的差来确定高度传感器-分配器偏移向量8。例如，在已确定相机-分配器偏移向量4是(-100，-200)并且相机-高度传感器偏移向量7是(-300, -100)后，使用分配器作为参考，高度传感器与分配器之间的偏移向量能够根据那两个偏移值被确定为(-300-(-100),-100-(-200))或(-200，100)。包括像先前所描述的那样使用相机和高度传感器确定的所有部件位置的坐标的x-y-z地形图然后与相机-分配器偏移向量4以及可选地高度传感器-分配器偏移向量8 一起使用，以在基板上的期望位置处并且从高于基板的适当高度分配材料。
[0009]现有技术的使用激光高度传感器的X-Y偏移校准
[0010]最后确定了使用与基板进行接触的高度传感器是不可取的，所以最近已在本领域中使用了诸如激光高度传感器的非接触高度传感器。现在参考图4，激光高度传感器9使用三角测量方法来确定基板高度。为此目的，激光束11被向下投射到目标表面13。光束15然后被从目标表面13反射回到传感器9。反射光束15通过接收器透镜17被聚焦并且投射到传感器9内的电荷耦合器件(CXD) 19上。CXD 19针对每个像素来检测反射光束15的激光分布的峰值并且确定精确的目标13位置。随着目标位移相对于传感器9改变，反射光束15的位置在CCD 19上改变。反射光束15在CCD 19上的位置的测量从而提供对各种目标表面类型的稳定且准确的高度感测。
[0011]为了在使用激光高度传感器时确定相机-高度传感器偏移向量，校准标记被放置在服务站校准表面上，并且激光束斑手动地(即在视觉上)以校准标记为中心。在已经以这种方式手动地定位激光高度传感器之后，记录了传感器的(x，y)坐标并且以如针对接触高度传感器上面所描述的相同方式确定了相机-高度传感器偏移向量。然而，此方法有两个问题。第一问题是依靠操作员手动地将激光斑定位在校准标记上引入认为误差，因为一个人必须在视觉上判断非常微小的激光斑何时集中在校准标记上。这可能导致一百微米的误差或更多偏移校准标记的真实中心。考虑到当在小部件上分配微小材料点时在电子工业中所需的高精度水平，当分配材料点时为100微米或更偏移目标可能是不可接受的。第二问题是考虑到操作员必须看明亮激光当前方法对操作员的眼睛有压力。当在视觉上将激光定位在校准标记上时对操作员的这个压力可能引起甚至更多的不准确。
[0012]因此，用于确定非接触高度传感器(诸如激光高度传感器)的位置的改进的装置和方法是需要的。这些改进的装置和方法应该是更准确的并且对操作员不太有压力，或者去除了操作员执行非接触高度传感器对准任务的需要。通过更准确地定位高度传感器，能够创建基板上的部件的更准确的地形图，这将使得系统能够将材料更准确地分配到基板上。
【发明内容】
[0013]在一个实施例中，一种装置包括:高度传感器，所述高度传感器被配置成发射电磁辐射；分配阀，所述分配阀被配置成在基板上分配材料；以及相机。定位器被配置成支撑高度传感器、相机以及分配阀并且相对于基板移动作为组件的高度传感器、相机以及分配阀。所述装置还包括:控制器，所述控制器与定位器、高度传感器、分配阀以及相机通信；以及服务站，所述服务站包括校准设备，所述校准设备被配置成接收从高度传感器所发射的电磁辐射并且被配置成当电磁辐射被校准设备接收到时使对准信号被传送给控制器。
[0014]在另一实施例中，呈现了在分配系统中确定高度传感器的位置的方法。所述方法包括相对于校准设备移动高度传感器以便使由高度传感器所发射的电磁辐射与校准设备对准。响应于由高度传感器所发射的电磁辐射的接收，利用校准设备生成了对准信号。所述方法还包括响应于生成对准信号而确定高度传感器的平面中的位置。
【附图说明】
[0015]附图被并入本说明书并且构成本说明书的一部分，附