专利名称：对装配过程进行光学检查的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种装置，用于对在传统装配装置中的、尤其是在用于给基板装配上 电子元件的自动装配机中的装配过程进行光学检查。
背景技术：
在自动装配过程中借助于元件保持装置将装配装置中的、尤其是自动装配机中的 电子元件装在基板上(例如印刷电路板)。利用元件保持装置、例如装配头(该装配头可以 具有至少一个机械手或者一个吸管，或者也可以具有多个机械手或吸管)将元件从供给装 置里取出。然后借助于一种所谓的装配门架(Bestilckportal)(在该门架上可活动地装有 元件保持装置)使元件朝基板方向上运动，并在那里在一个规定的位置上插在基板上。装 配门架例如借助于门架导向装置可以在至少一个方向上，例如在Y方向上移动。由于元件 保持装置的可移动的安置，因此例如可以实现元件保持装置或者说装配头的二维的或者说 X-Y的可定位性，以用于使元件精确地定位。一般都借助于传送装置使基板在传送方向上移动通过装配线，并装配上不同的元 件。在一条装配线中可以设有多个自动装配机或者说装配装置(Bestilckanordrumgen)。在 这种装配线的开端处通常安装有打印机用于对基板打印，通常采用焊膏，并在装配线结束 处设有所谓的回流炉(Reflow-Ofen)，该回流炉用于使元件通过焊膏的熔化而与基板连接。现今正如例如在专利文献JP 2006237236A中所叙述和表示的那样，应用独立分 开的自动化机器来检查印刷过程的质量或者说来检查装配的基板或者说印刷电路板。这些 自动化机器具有一种所谓的自动光学检查(AOI)功能，其中可以借助于一种图象处理系统 来检查已印刷的或已装配的基板，找出差错并登记。AOI自动化机器例如位于装配线中，紧 接着打印机或紧接着一个自动装配机。将用于进行光学检查的AOI自动化机器的应用(Einsatz)作为在装配过程的装 配线中的独立的单元当然具有以下缺点其应用(Einsatz)的制造费用高，位置空间多， 灵活性差。因此必须例如事先计划好对于在装配线中的以不同方式装配的基板进行控制， 这是因为以后的改变只可能以高的费用或者以改造装配线并且以可能的停机时间来实现。 AOI-自动化机器的失效也可能导致制造的或者说装配线的停机。正如由专利文献US 2006/0174480A1得知为了省去位置空间(Stellplatz)并直 接在对基板装配之后进行光学检查，可以安装有一个光学的拍摄单元，该拍摄单元由例如 多个摄相机组成，这些摄相机在装配装置的或者说自动装配机的盖板部位中或者说上顶盖 部位中。利用该光学拍摄单元则可以拍摄到例如在装配过程之前和/或之后的基板的图像 并将其继续传输给一个位于装配装置之外的控制_和处理单元。因为拍摄单元固定地安装 在装配装置的盖板上，所以必须将拍摄的基板分别传送至一个在装配装置内部的为光学检 查所预定的位置，并在那里为各自的拍摄而固定住。在专利文献US 2006/0174480A1中所述的光学拍摄单元的问题诚然在于未装配 的或者说已装配的基板的光学检查只能在一个预先规定的位置上进行，基板必须被传送到这个位置上。因此对于在装配过程期间的光学检查来说，要求附加的费用投入和时间投入， 以及灵活性较小。此外，设置在装配装置之外的控制-和处理单元证实为是不利的，这是因 为对其必须设有附加的位置空间(Stellplatz)。由专利文献US 2003/0110623A1此处还已知了用于对基板进行装配的自动装配 机的检查单元。这些检查单元包括横梁，在这些横梁上分别安装有一个可活动的摄相机并 且这些横梁可通过电动机移动。第一检查单元的摄相机可以在用于印刷电路板或者说基板 的保持装置上移动，并在装配过程之前和之后提供印刷电路板的图像用来了解装配位置。 使第二检查单元的摄相机在用于电子元件的、尤其是用于设置在粘合薄膜中的半导体芯片 的准备装置上进行传送，以便拍摄元件的图象，或者说确定它们在准备装置中的位置。在专 利文献US 2003/0110623A1中公开的检查单元当然有以下缺点检查单元通过进给丝杠装 置相对固定地与自动装配机连接，并因此具有较小的灵活性。检查单元因此也只能在一个 由进给丝杠装置所规定的长度上移动，并因此只能用于某些印刷电路板尺寸。此外也必须 为这个在专利文献US 2003/0110623A1中公开的检查单元设计一个设置在装配装置之外 的控制-和处理单元，该单元要求了附加的位置空间(Stellplatz)
发明内容
因而本发明的目的是提出一种对在传统的装配装置中的装配过程进行光学检查 的装置，通过该装置可以成本低而节省位置地，灵活地在装配过程期间进行光学检查。因此通过一种开头所述类型的装置来实现该目的，该装置用于对在传统装配装置 中的、尤其是在用于给基板装配上电子元件的自动装配机中的装配过程进行光学检查，其 中用于光学检查的门架和移动式数据处理单元这样地集成在传统的装配装置中，从而用于 光学检查的门架设计替代了至少一个装配门架或者作为附加的门架；而且在装配装置的设 计用于供给装置的位置空间上安装了移动式数据处理单元。该移动式数据处理单元设计用 来控制用于光学检查的门架，并对用于光学检查的门架的数据、例如拍摄图像等等，进行分 析评估。根据本发明所提出的解决办法的主要方面在于借助于通用的可应用的 (einsetzbar)用于光学检查和移动式数据处理单元的门架，可以节省费用和节省位置地进 行光学检查，该移动式数据处理单元与用于供给装置的位置空间相匹配。此处通过一种模 块化结构可以灵活地采用根据本发明的装置，并可以简单地与各自的生产相匹配。此外可 以快速而且没有长的停顿时间地更换用于光学检查的的门架或者说数据处理。由于用于光 学检查的装置为模块化结构，因此可以在正在进行生产的装配装置或者装配线旁边进行维 护或者修理。移动式数据处理单元此外还有以下优点可以实施离线的(也就是说不与装 配装置连接的)不同的程序，例如对生产的适应、已终止的生产任务的分析评估、测试试验 或者也包括维护-和优化工作，因此同样也可以节省时间和费用，或者说减少停机时间。有利的是用于光学检查的门架包括用于安装在装配装置中的模块化门架单 元；用于与装配装置连接的卷绕电缆(Kabelschl印ρ)；和所谓的AOI装置。通过模块化门 架单元可以使用于光学检查的门架快速地，例如利用少数把手，附加地或者替代了一个装 配门架，可以在至少一个方向上移动地(例如Y方向)安装在装配装置中。通过卷绕电缆 使光学门架，例如对于供电设备来说以电方式和/或以数据技术方式与装配装置连接。
所谓的AOI装置包括至少一个摄相机(例如行扫描摄相机等等)或者至少一个用 于对基板进行光学检查的扫描器，该装置理论上可以在至少一个方向上(例如X-方向)移 动地安装在模块化门架单元上，因此采用AOI装置可以简单地获得对基板的精确的扫描结 果或者说检查结果。为了使AOI装置实现驱动或者说定位，有利地采用了直线电机，这些直 线电机例如由装配装置提供。 可替换地，但是也可以考虑AOI装置与模块化门架单元为一种固定连接，或者是 一个或多个AOI装置集成在模块化门架单元中，其中模块化门架单元或者说整个用于进行 光学检查的门架可以在第一个方向上，例如在Y-方向上移动和定位。在第二个方向上(例 如X-方向)的定位则可以通过用于装配装置的基板的传送装置(例如用于印刷电路板传 送的传送带，等等)来进行。如果为了将用于光学检查的门架与数据处理单元连接起来而设有接口，那就也是 有利的。该接口理论上由装配装置提供并可以例如安装在卷绕电缆的一端上。因此可以将 用于光学检查的门架简单地并且无需附加费用地与移动的并设置在装配装置的设计用于 供给装置的位置空间上的数据处理单元连接起来。在本发明的一种优选的改进方案中，移动式数据处理单元设计用于除了用于光学 检查的第一门架之外，还至少控制用于光学检查的第二门架。由于用于光学检查的装置为 模块化结构，这样可以获得另外的组合优点。因为用于光学检查的门架可以设置在装配装 置之内的任意位置上，或者说在每个可以安装上装配门架的位置上，因此对于不同的检查 步骤来说例如可以在一个装配装置中采用两个用于光学检查的门架。控制和数据分析评估 则当然可以利用移动式数据处理单元来进行，从而节省了位置并且可以获得更好的或者更 加多种多样的检查结果。同样也有利的是设有第二接口，通过该第二接口可以集成在装配装置的台站软 件(Stationssoftware)中或者集成在装配线的装配线软件中。通过光学检查和装配的一 种这样的集成，例如可以无需附加费用地直接地和迅速地校验出差错信号(例如在装配时 元件的通报的拾取损耗(Abholverlust)等等)，并在一定条件下在相同的装配装置中或者 说在相同的自动装配机中进行补充装配。因此可以迅速而无时间损失地以及无需进行费用 高的校验就排除差错。数据处理单元除了主处理器和存储器单元之外，更为适宜地还具有控制单元和适 合的可视化单元。借助于控制单元和/或可视化单元可以有利地离线地例如使程序最优 化，或者重新改编或者说为新的生产进行编程，和/或对检查结果进行分析评估。因此有 利的是将用于光学检查的装置应用在装配装置之外进行维护、优化、测试_和/或编程目 的。对于这种离线的应用来说，可以应用根据本发明的用于光学检查的装置的最小变体，其 例如由AOI装置和移动式数据单元的组合来组成。
以下示例性地按附图对本发明加以说明。图1示例性地并且简略地示出了根据本 发明的装置，该装置用于对在传统装配装置中的装配过程进行光学检查。
具体实施例方式图1示例性地并简略地示出了一种用于给基板LP1，LP2装配上电子元件的传统装配装置BA，在其中集成了根据本发明的用于对装配过程进行光学检查的装置。装配装置BA包括机座B，其中在两侧都设有位置空间，用来安置置于小车上的用 于电子元件的供给装置ZF。通过两个连接端可以使装配装置BA例如与其它的装配装置 BA、打印机和/或回流炉组合成一条装配线，在这两个连接端上安装了第一门架导向装置 PFl和第二门架导向装置PF2，用于安装或悬挂装配门架和/或用于光学检查AOI的门架 (Portal)。在一个小车上安置了多个供给装置ZF用于装配过程。带有供给装置ZF的小车则 可以为了对装配过的基板进行加工，安装在装配装置BA的各自的位置空间上，并与装配装 置BA相连接。图1示例性所示出的装配装置BA另外还包括有两个传送装置LT1，LT2，用于使基 板或者说印刷电路板LP1，LP2在传送方向Y上传送。借助于传送装置LT1，LT2在一个传送 方向Y上传送。借助于传送装置LT1，LT2(例如传送带)使印刷电路板LP1，LP2在装配装 置BA中或者说从装配线的一个单元继续传送至下一个单元。在示例性的、其上设有装配门架的装配装置BA的第一个侧面上，将印刷电路板 LPl从由第一传送装置LTl传送至规定的位置上，即所谓的装配位置上。装配门架至少包 括一个门架单元P、第一卷绕电缆KSl和一个装配头BK。通过门架单元P使装配门架例如 在方向X上可移动地安装在装配装置BA上。通过第一卷绕电缆KSl使装配头BK以电方式 和以数据技术方式与装配装置连接。装配头BK例如可以具有至少一个机械手，或者一个吸 管，也可以具有多个机械手或吸管，利用该装配头则将由供给装置ZF所提供的电子元件取 出，并在规定位置上装在第一印刷电路板LPl上。在设计用于该装配门架的装配过程结束 之后，使第一印刷电路板LPl由第一传送装置LT1，在方向Y上例如继续传送至装配线的下 一个单元。在第二个侧面上，装配装置BA具有根据本发明的用来进行光学检查的装置。用于 光学检查的装置包括用于光学检查AOI的门架和移动式数据处理单元DV。用于光学检查 AOI的门架至少包括一个模块化门架单元MP、第二卷绕电缆KS2和一个AOI装置AK组成。 利用模块化门架单元MP，将用于光学检查AOI的门架例如在方向X上可移动地安装在门架 导向装置PF1，PF2上。用于光学检查AOI的门架为了供电和供给数据，借助于第二卷绕电缆KS2与装配 装置BA连接。第二卷绕电缆例如在靠近第二门架导向装置PF2的端部上具有用于接口 S 的连接。通过接口 S，将用于光学检查AOI的门架与移动式数据处理单元DV，例如数据传输 装置、控制命令的传输装置相连接。接口 S可以由装配装置BA提供。AOI装置AK例如可以在方向Y上可移动地安装在模块化门架单元MP上，并且例如 通过装配装置BA的直线电机而移动。由于模块化门架单元MP可以在X方向上移动，和由 于AOI装置AK可以在Y方向上移动，因此在校验第二印刷电路板LP2时可以获得特别精确 的扫描结果或检查结果，其中借助于装配装置的第二传送装置LT2将第二印刷电路板LP2 传送，以用于进行校验。可替换地，但是也可以考虑AOI装置AK与模块化门架单元MP是一种固定连接，或者将AOI装置AK装入在模块化门架单元MP中。模块化门架单元MP在这些情况下可能使 AOI装置AK在X方向上定位，以用于校验第二印刷电路板LP2。第二传送装置LT2在此则 可能使第二印刷电路板在Y方向上定位，以用于进行校验。AOI装置AK例如具有一个或多个摄相机或者至少一个扫描器，利用该装置则确定 出所要校验的第二印刷电路板LP2的检查结果。借助于安置在第二卷绕电缆KS2中的数据 导线和接口 S，将检查结果继续传输给移动式数据处理单元DV。但是例如也可以从移动式 数据处理单元DV将控制信号、控制命令等等，经过接口 S传输给用于光学检查AOI的门架 或者传输给AOI-装置AK。移动式数据处理单元DV节省位置地安装在这样一个位置空间上，该位置空间设 置在装配装置BA的一侧并且通常设计用于供给装置ZF。数据处理单元DV的外形尺寸因 此应该匹配于在装配装置BA中所设定的用于供给装置ZF的位置空间。移动式数据处理单 元DV除了主处理器和存储器单元之外，还至少包括有控制单元和可视化单元，借助于它们 例如可以离线地在光学检查之前或者之后，使程序匹配于新的生产、对结束的任务或检查 数据进行分析评估，以及可以实施标定(Kalibrierimgen)，维护和测试。移动式数据处理单 元DV可以为了进行传送而例如安置在适合的小车上。除此之外也可以在根据本发明的用 于光学检查的装置中设有另一个接口，通过该接口将用于光学检查AOI的门架和数据处理 单元DV集成在装配装置BA的站台软件中或者集成在装配线的装配线软件中。按此方式例 如可以直接地校验和排除差错信号，如电子元件的拾取损耗(Abholverlust)。也可以在装配装置BA中安装一个以上的用于光学检查AOI的门架。因此例如，当所有具有最大装配功率的装配装置BA被利用时，就可能出现以下情况不再有空的位置空 间或者在用于数据处理单元DV的门架导向装置PFl，PF2上的位置或者用于光学检查AOI 的门架。在这种情况下，附加的装配装置只能装备有用于光学检查AOI的门架。移动式数 据处理单元DV除了用于光学检查AOI的第一门架之外，至少还可以控制另一个用于光学检 查AOI的门架。装备有一个或者多个用于进行光学检查的装置的装配装置BA可以任意地 装入在装配线中。具有集成的、用于进行光学检查的装置的多个装配装置BA的、在装配线 之内的一个应用(Einsatz)也是可以考虑的。将用于光学检测AOI的门架与数据处理单元DV—起集成，这不仅可以考虑用在 用于所谓的表面安装技术(SMT)的装配装置BA中，也就是说用于装配所谓的表面安装装 置_元件，或者说具有壳体的元件(例如电阻、电容器、电感器、石英、二极管、晶体管、运算 放大器、有外壳的集成的线路等等)，而且用在所谓的芯片机(Die-Maschinen)中，由该芯 片机来装配无外壳的半导体元件(例如硅芯片、晶片等等)。根据本发明的用于光学检查的 装置在所谓的芯片机中的应用当然设有一个单独的升降机或者说将一个升降机集成在移 动式数据处理单元DV的小车中。
权利要求
一种装置，用于对在传统装配装置(BA)中的、尤其是在用于给基板(LP1，LP2)装配电子元件的自动装配机中的装配过程进行光学检查，其特征在于，用于光学检查(AOI)的门架和移动式数据处理单元(DV)这样地集成在所述装配装置(BA)中，从而用于所述光学检查(AOI)的所述门架设计替代了至少一个装配门架(P，KS1，BK)或者作为附加的门架；而且在所述装配装置(BA)的设计用于供给装置(ZF)的位置空间上安装了所述移动式数据处理单元(DV)，所述移动式数据处理单元设计用来控制用于光学检查(AOI)的所述门架，并对用于所述光学检查(AOI)的所述门架的数据进行分析评估。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，用于所述光学检查(AOI)的所述门架包 括用于安装在所述装配装置(BA)中的模块化门架单元(MP)；用于与所述装配装置(BA) 连接的卷绕电缆(KS2)；和所谓的AOI装置(AK)，所述AOI装置可至少在一个方向(Y)上移 动地安装在模块化门架(MP)上。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述AOI装置(AK)包括至少一个摄相机 或者至少一个扫描器，用于对所述基板进行光学检查。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，通过所述装配装置(BA)的 直线电机实现所述AOI-装置(AK)的驱动。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，设有由所述装配装置(BA) 提供的接口(S)，用于将用于所述光学检查(AOI)的所述门架与所述数据处理单元(DV)连 接起来。
6.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述数据处理单元(DV)设 计用于除了控制用于所述光学检查(AOI)的第一门架之外，还至少控制用于所述光学检查 (AOI)的第二门架。
7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，设有第二接口，通过所述第 二接口可以实现集成在所述装配装置(BA)的台站软件中或者集成在装配线的装配线软件 中。
8.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述数据处理单元(DV)除了 主处理器和存储器单元之外，还具有控制单元和可视化单元。
9.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，提供一种在所述装配装置 (BA)之外的应用用于维护、优化、测试_和/或编程目的。
全文摘要
本发明涉及一种对在传统装配装置中的、尤其在给基板装配电子元件的自动装配机中的装配过程进行光学检查的装置。在该装置中，模块化结构的、用于光学检查的门架和移动式数据处理单元集成在装配装置中。为了集成设有用于光学检查的门架来替代至少一个装配门架或者作为附加门架，用于光学检查的门架包括至少一个模块化的门架、一个用于与装配装置连接的卷绕电缆和一个所谓的AOI装置。移动式数据处理单元安装在装配装置的用于供给装置的位置空间上。本发明的装置具有以下优点可灵活地在装配期间进行光学检查。由于装置为模块化结构，其可简单并且费用少地与例如新产品等相匹配。通过集成在传统的装配装置中还节省了位置空间和费用。
文档编号H05K13/08GK101842001SQ201010138638
公开日2010年9月22日 申请日期2010年3月18日 优先权日2009年3月19日
发明者弗兰克·延斯·舒曼, 斯文·霍尔格·斯特雷夫 申请人:西门子电子集成系统有限责任两合公司