AT517157A2

AT517157A2 - Wiederholtes Vermessen eines in einem Bestückbereich eines Bestückautomaten befindlichen Bauelementeträgers

Info

Publication number: AT517157A2
Application number: ATA205/2016A
Authority: AT
Inventors: Christoph Gruber; Leif Reichert; Sylvester Demmel; Boris Bürdek
Original assignee: Asm Assembly Sys Gmbh & Co Kg
Priority date: 2015-04-22
Filing date: 2016-04-20
Publication date: 2016-11-15
Also published as: DE102015106224A1; TW201642730A; CN106068073A; CN106068073B; AT517157A3; AT517157B1; TWI665752B; DE102015106224B4

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Bestücken eines Bauelementeträgers (130) mit elektronischen Bauelementen (290) beschrieben. Das Verfahren weist auf (a) ein Einbringen des Bauelementeträgers (130) in einen Bestückbereich (108) eines Bestückautomaten (100); (b) ein Fixieren des Bauelementeträgers (130) in dem Bestückbereich (108),so dass der Bauelementeträger (130) in Bezug zu dem Bestückautomaten (100) eine feste räumliche Position annimmt; (c) ein Erfassen von einer Markierung (132 232a), welche an dem Bauelementeträger (130) angebracht ist; (d) ein Bestimmen der Position der erfassten Markierung (132 232a) in einem Koordinatensystem des Bestückautomaten (100); (e) ein Bestücken des Bauelementeträgers (130) mit einer ersten Mehrzahl von Bauelementen (290) unter Berücksichtigung der bestimmten Position; (f) ein erneutes Erfassen der Markierung (132 232a); (g) ein erneutes Bestimmen der Position der erneut erfassten Markierung (132 232a) in dem Koordinatensystem; und {h) ein Bestücken des Bauelementeträgers (130) mit einer zweiten Mehrzahl von Bauelementen unter Berücksichtigung der erneut bestimmten Position. Es 'wird ferner ein Bestückautomat (100) sowie ein Computerprogramm beschrieben, mittels welchen das Verfahren zum Bestücken ausgeführt werden kann.

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das technische Gebiet der Bestückungstechnik. Im Speziellen betrifft die vorliegende Erfindung die Sensorik in einem Bestückautomaten und dabei insbesondere die Erfassung von Messdaten mittels eines Sensors sowie die Verarbeitung der Messdaten durch eine Datenverarbeitungseinrichtung, welche dem zumindest einen Sensor nachgeschaltet ist, um eine räumlich präzise Bestückung von Bauelementeträgern mit elektronischen Bauelementen zu gewährleisten. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren, einen Bestückautomaten sowie ein Computerprogramm zum Bestücken eines Bauelementeträgers mit elektronischen Bauelementen, wobei der Bauelementeträger unter Berücksichtigung von bestimmten Positionsdaten von zumindest einer Markierung, welche an dem Bauelementeträger angebracht ist, bestückt wird.

Hintergrund der Erfindung

Die automatische Bestückung von Bauelementeträgern erfolgt üblicherweise in sog. Bestückautomaten. Dabei werden elektronische Bauelemente von einer Bauelement-Zuführeinrichtung hin zu einer Bestückposition transportiert und auf dem Bauelementeträger jeweils an einem vorgesehenen Bauelement-Einbauplatz aufgesetzt. Aufgrund der zunehmenden Miniaturisierung von elektronischen Bauelementen beruht ein korrekter Aufsetzvorgang auf einer präzisen Lagebestimmung sowohl von dem aufzusetzenden Bauelement als auch von dem zu bestückenden Bauelementeträger.

Die Lagebestimmung eines in einen Bestückbereich eines Bestückautomaten eingebrachten und zu bestückenden Bauelementeträger erfolgt typischerweise anhand von Markierungen, welche auf dem Bauelementeträger aufgebracht sind und von einer Kamera optisch erfasst werden. Eine der Kamera nachgeschaltete Datenverarbeitungseinrichtung sorgt dann für die gewünschte Lage- bzw. Positionsbestimmung des Bauelementeträgers relativ zu einem stationären Koordinatensystem des Bestückautomaten. Im Gegensatz zu einer weiteren Kamera, welche in bekannter Weise für eine Lagebestimmung der aufzusetzenden elektronischen Bauelemente bestimmt ist und demzufolge auch als Bauelement-Kamera bezeichnet wird, wird die für die Lagebestimmung der zu bestückenden Bauelementeträger bestimmte Kamera als Leiterplatten-Kamera bezeichnet.

Auf einem zu bestückenden Bauelementeträger kann entweder eine einzige (größere) elektronische Baugruppe oder es können mehrere (kleinere) voneinander getrennte elektronische Baugruppen aufgebaut werden. Bei dem Aufbau von mehreren (kleinen) elektronischen Baugruppen wird der gesamte Bauelementeträger typischerweise in eine Mehrzahl von so genannten Sub-Paneelen aufgeteilt. Dabei kann zum Zwecke einer hochgenauen Positionsbestimmung jedem Sub-Paneel eine Markierung oder eine Mehrzahl von Markierungen zugeordnet werden.

Nach dem Einbringen eines zu bestückenden Bauelementeträgers in einen Bestückbereich eines Bestückautomaten typischerweise mittels eines

Transportsystems wird der Bauelementeträger mittels einer Klemmung räumlich fixiert. Unmittelbar nach dieser räumlichen Fixierung werden die auf dem Bauelementeträger aufgebrachten Markierungen vermessen und daraus die genaue räumliche Lage des Bauelementeträgers innerhalb des Bestückbereichs bestimmt.

Die Zeitdauer des eigentlichen Bestückvorgangs hängt von der Anzahl an Bauelementen ab, welche auf dem zu bestückenden Bauelementeträger bzw. auf der Mehrzahl der auf dem Bauelementeträger ausgebildeten Sub-Paneele aufgesetzt werden sollen.

In dem Bestückbereich eines Bestückautomaten herrscht typischerweise eine im Vergleich zu den Umgebungsbedingungen etwas erhöhte Temperatur. Dies kann beispielsweise durch die Abwärme von Motoren verursacht werden, welche für eine Positionierung eines Bestückkopfes des Bestückautomaten verwendet werden. Die erhöhte Temperatur hat jedoch zur Folge, dass sich ein zu bestückender Bauelementeträger während seiner Bestückung langsam erwärmt. Im Falle von kleinen Bestückinhalten, d.h. auf dem Bauelementeträger werden vergleichsweise wenige elektronische Bauelemente aufgesetzt, spielt diese langsame Temperaturerhöhung lediglich eine untergeordnete Rolle. Bei größeren Bestückinhalten, welche eine längere Verweilzeit des zu bestückenden Bauelementeträger in dem Bestückbereich erfordern, ergibt sich jedoch eine bei der heutigen geforderten Bestückgenauigkeit nicht mehr zu vernachlässigende kontinuierliche thermische Ausdehnung des Bauelementeträgers während seiner Bestückung. Dadurch wird das zu Beginn vermessene bzw. festgelegte räumliche Koordinatensystem des Bauelementeträgers verzerrt und die Bestückgenauigkeit entsprechend reduziert.

Im Falle einer als realistisch anzusehenden Temperaturerhöhung von 7K ergibt sich beispielsweise für einen 500 mm langen Bauelementeträger unter Berücksichtigung der thermischen Expansionskoeffizienten von Kupfer (16,5 x 10"6 K'1) eine maximale Verschiebung der Bestückposition von 58 pm (58 x 10‘6m). Eine solche Positionsverschiebung kann insbesondere für kleine Bauelemente oder für Bauelemente mit mehreren gering voneinander beabstandeten Anschlusskontakten (beispielsweise sog. Fine Pitch Bauelemente) zu einer Fehlbestückung führen.

Obwohl dieses Problem an sich bekannt ist, wird eine von einer Temperaturerhöhung des zu bestückenden Bauelementeträgers verursachte Reduzierung der Bestückgenauigkeit hingenommen. Es sind lediglich einige Maßnahmen bekannt, mit denen die Reduzierung der Bestückgenauigkeit in Grenzen gehalten werden kann. (A) So kann beispielsweise bei einer Aufteilung der Bestückung auf mehrere Bestückautomaten versucht werden, dass der Bestückinhalt, welcher einem Bestückbereich eines Bestückautomaten zugeordnet ist, relativ klein ist. Dadurch wird die Verweilzeit eines zu bestückenden Bauelementeträgers in dem Bestückbereich reduziert. Abhängig von der der jeweiligen Bestückaufgabe und der zur Verfügung stehenden Anzahl an Bestückautomaten ist eine solche Aufteilung nicht Immer möglich und/oder es muss eine erhebliche Reduzierung der Bestückleistung in Kauf genommen werden. In diesem Zusammenhang ist unter den Begriff ’'Bestückleistung" diejenige Anzahl an elektronischen Bauelementen zu verstehen, welche innerhalb einer vorgegebenen Zeiteinheit von einem Bestückkopf eines Bestückautomaten aufgesetzt werden können. (B) Weiterhin kann die Temperaturerhöhung eines Bauelementeträgers dadurch reduziert werden, dass in dem Bestückbereich eine gekühlte Haltevorrichtung für einen Bauelementeträger verwendet wird. Um einen guten thermischen Kontakt zwischen einer solchen Haltevorrichtung und dem Bauelementeträger zu gewährleisten, kann dieser beispielsweise mittels eines Unterdrucks an die Oberfläche der Haltevorrichtung angesaugt werden. Eine solche gekühlte bzw. kühlbare Haltevorrichtung ist jedoch technisch vergleichsweise aufwendig und führt demzufolge zu einer beträchtlichen Kostensteigerung. Außerdem wird eine solche Haltevorrichtung nicht in der Lage sein, alle möglichen Arten von Bauelementeträgern aufzunehmen bzw. zu temperieren. (C) Bei einer Bestückung eines Bauelementeträgers mit einer Mehrzahl von voneinander unabhängigen elektronischen Baugruppen, welche jeweils auf einem Sub-Paneel aufgebaut werden, ist es denkbar, jeweils unmittelbar vor der Bestückung eines solchen Sub-Paneels eine Vermessung einer dem jeweiligen Sub-Paneel fest zugeordneten Markierung vorzunehmen. Diese kann jedoch nur dann erfolgreich sein, wenn die Anzahl an elektronischen Bauelementen, welche auf einem Sub-Paneel aufgesetzt werden sollen, vergleichsweise klein Ist. Nur in diesem Fall wird nämlich auch die Bestückdauer des entsprechenden Sub-Paneels klein sein. (D) Ferner ist es bekannt, auf dem zu bestückenden Bauelementeträger eine Mehrzahl von lokalen Markierungen auszubilden, welche jeweils einer relativ kleinen Anzahl von elektronischen Bauelementen zugeordnet sind. Sofern jeweils möglichst unmittelbar vor einer Bestückung der genannten relativ kleinen Anzahl von Bauelementen die entsprechende(n) Markierung(en) vermessen wird bzw. werden, wird auch hier die effektive Bestückzeit (durch eine entsprechende Reduzierung der Anzahl der zu bestückenden Bauelemente, die einer Vermessung zugeordnet sind) reduziert. Eine solche Maßnahme verschlechtert jedoch erheblich die Bestückleistung eines Bestückautomaten und macht eine Bedienung eines Bestückautomaten umständlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Genauigkeit der Bestückung von Bauelementeträgern mit elektronischen Bauelementen in einem Bestückbereich eines Bestückautomaten auf einfache Weise zu verbessern.

Zusammenfassung der Erfindung

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Bestücken eines Bauelementeträgers mit elektronischen Bauelementen beschrieben. Das Verfahren weist auf (a) ein Einbringen des Bauelementeträgers in einen Bestückbereich eines Bestückautomaten; (b) ein Fixieren des Bauelementeträgers in dem Bestückbereich, so dass der Bauelementeträger in Bezug zu dem Bestückautomaten eine feste räumliche Position annimmt; (c) ein Erfassen von einer Markierung, welche an dem Bauelementeträger angebracht ist; (d) ein Bestimmen der Position der erfassten Markierung in einem Koordinatensystem des Bestückautomaten; (e) ein Bestücken des Bauelementeträgers mit einer ersten Mehrzahl von Bauelementen unter Berücksichtigung der bestimmten Position; (f) ein erneutes Erfassen der Markierung; (g) ein erneutes Bestimmen der Position der erneut erfassten Markierung in dem Koordinatensystem; und (h) ein Bestücken des Bauelementeträgers mit einer zweiten Mehrzahl von Bauelementen unter Berücksichtigung der erneut bestimmten Position;

Dem beschriebenen Verfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, dass der Vorgang des Bestückens eines Bauelementeträgers mit einer Vielzahl von elektronischen Bauelementen vorübergehend unterbrochen und in der resultierenden bestückungsfreien Zeitspanne eine erneute Positions-

Vermessung der einen an dem Bauelementeträger ausgebildeten Markierung vorgenommen werden kann. Durch diese erneute Positionsvermessung kann eine insbesondere durch eine typischerweise ungewollte thermische Ausdehnung des Bauelementeträgers verursachte geringfügige Verschiebung von Bestückpositionen auf dem Bauelementeträger erkannt und durch eine geeignete Ansteuerung eines Positionierungssystems für einen Bestückkopf kompensiert werden. Somit kann ohne zusätzliche apparative Komponenten für einen Bestückautomaten trotz insbesondere thermisch bedingten Verzügen des Bauelementeträgers eine hohe Bestückgenauigkeit gewährleistet werden.

Im Vergleich zu bekannten Maßnahmen zum Ermitteln bzw. Kompensieren eines insbesondere thermisch bedingten Verzugs eines Bauelementeträgers, bei denen lediglich die Anzahl an verwendeten Markierungen erhöht wird, wird mit der hier beschriebenen Erfindung ein ganz anderer Ansatz verfolgt. Der erfindungsgemäße Ansatz geht nämlich nicht von einer Erhöhung der Anzahl an Markierungen aus und damit einer Reduzierung der Anzahl der zu bestückenden Bauelemente, welche jeweils einer Markierung zugeordnet sind. Vielmehr wird durch eine zyklische Vermessung von zumindest einer auf dem Bauelementeträger aufgebrachten Markierung deren Positionsverschiebung als Funktion der Zeit erfasst und daraus Rückschlüsse über einen mit der Zeit veränderlichen Verzug des Bauelementeträgers gewonnen. Dieser zeitabhängige Verzug des Bauelementeträgers wird dann durch eine geeignete Ansteuerung eines Positioniersystems kompensiert, mit welchem ein Bestückkopf relativ zu dem zu bestückenden Bauelementeträger verfahren wird.

Unter dem Begriff "Bauelementeträger" kann in diesem Dokument jede Art von bestückungsfähigem Substrat, insbesondere eine Leiterplatte, verstanden werden. Ein Bauelementeträger kann mehr oder weniger starr oder sogar flexibel sein. Ein Bauelementeträger kann ferner sowohl starre als auch flexible Bereiche aufweisen.

Unter dem Begriff "Bauelement" können in diesem Dokument alle bestückfähigen Elemente verstanden werden, welche auf einem Bauelementeträger platziert werden können. Bauelemente können insbesondere zwei- oder mehrpolige SMT-Bauelemente oder andere hochintegrierte flächige Bauelemente wie beispielsweise Ball Grid Arrays, Bare Dies und Flip Chips sein. Ferner kann der Begriff "Bauelement" auch mechanische Elemente wie beispielsweise Anschlussstifte, Stecker, Buchsen oder dergleichen oder optoelektronische Bauelemente wie beispielsweise Leuchtdioden oder Fotodioden umfassen. Außerdem kann der Begriff "Bauelement" auch sog. RFID-Chips umfassen, welche für sog. Transponder verwendet werden.

Unter dem Begriff "Bestückbereich" kann insbesondere ein räumlicher Teil eines Bestückautomaten verstanden werden, in welchem sich die Bauelementeträger während ihrer Bestückung befinden. Abhängig von der Konstruktion des betreffenden Bestückautomaten kann der Bestückbereich im Zentrum, in einem Randbereich oder sogar außerhalb des Bestückautomaten liegen.

Das beschriebene Fixieren des Bauelementeträgers erfolgt bevorzugt in lösbar Weise. Dies bedeutet, dass die Fixierung des Bauelementeträgers in dem Bestückbereich nach einer zumindest teilweisen Bestückung gelöst werden kann, so dass dieser Bauelementeträger aus dem Bestückbereich entfernt und ein neuer zu bestückender Bauelementeträger in dem Bestückbereich eingebracht werden kann. Sowohl zum Einbringen als auch zum Entfernen des Bauelementeträgers kann ein bevorzugt lineares Transportsystem verwendet werden, mittels welchem Bauelementeträger sequenziell durch den Bestückbereich hindurch gefahren werden können. Selbstverständlich wird dabei in den Bestückbereich ein "Zwischenstopp" eingelegt, damit die elektronischen Bauelemente auf einem ruhenden und nicht auf einen bewegten Bauelementeträger aufgesetzt werden.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung erfolgt das Erfassen der Markierung und/oder das erneute Erfassen der Markierung optisch mittels einer Kamera. Dies hat den Vorteil, dass zur Durchführung des hier beschriebenen Verfahrens Markierungen verwendet werden können, welche in bekannter Weise bereits bei einer so genannten Erst-Positionsbestimmung eines zu bestückenden Bauefementeträgers verwendet werden. Ferner kann das optische Erfassen mit einer Messeinrichtung durchgeführt werden, welche in vielen bekannten Bestückautomaten vorhanden ist. Das beschriebene Verfahren erfordert somit keine besonderen Komponenten und kann von einer Software gesteuert werden, die beispielsweise im Rahmen eines Updates auf einen Steuerrechner eines Bestückautomaten installiert wird. Damit kann ein bekannter Bestückautomat auf einfache Weise so konfiguriert werden, dass das hier beschriebene Verfahren durchgeführt werden kann.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Kamera eine in dem Koordinatensystem des Bestückautomaten verfahrbare Kamera. Es ist also auf vorteilhafte Weise nicht erforderlich, dass bei der Verwendung von mehreren Markierungen die Kamera diese mehreren Markierungen in einem einzigen Kamerabild erfasst. Vielmehr kann die Kamera ggf. in dem Koordinatensystem des Bestückautomaten so verfahren werden, dass die jeweilige Markierung bei einer Position der Kamera erfasst wird, welche sich unmittelbar oberhalb der betreffenden Markierung befindet. Dadurch kann die Genauigkeit der optischen Erfassung zumindest dann verbessert werden, wenn während der Erfassung der entsprechenden Markierung die Position der Kamera in dem Koordinatensystem des Bestückautomaten genau bekannt ist.

Bevorzugt ist die Kamera mittels eines Positioniersystems verfahrbar, welches auch für ein Verfahren bzw. Positionieren eines Bestückkopfes zuständig ist, von welchem Bauelemente von einer Bauelement-Zuführeinrichtung abgeholt, in den Bestückbereich transportiert und auf den sich in dem Bestückbereich befindlichen Bauelementeträger aufgesetzt werden.

In einer besonders einfachen Ausführungsform ist die verfahrbare Kamera direkt oder indirekt an dem Bestückkopf angebracht. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass durch die Verwendung eines dem Bestückkopf zugeordneten Positioniersystems ein Verfahren der Kamera nicht oder zumindest nur sehr unwesentlich zu unerwünschten Nebenzeiten bei der Bestückung führt, da während des erneuten Erfassens der zumindest einen Markierung das Bestücken des Bauelementeträgers ohnehin vorübergehend unterbrochen werden muss.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wobei die Markierung zusammen mit einem Strukturelement des Bestückautomaten erfasst wird, welches in dem Koordinatensystem des Bestückautomaten eine feste räumliche Lage aufweist. Anschaulich ausgedrückt dient das beschriebene Strukturelement als Referenzstruktur, die eine genau definierte Position in dem Koordinatensystem des Bestückautomaten hat. Dann genügt es nämlich lediglich die relative Position der erfassten Markierung in Bezug zu dem Strukturelement zu bestimmen. In Kenntnis der genauen Lage des Strukturelements kann die absolute Position der erfassten Markierung in dem Koordinatensystem basierend auf der bestimmten relativen Position mit hoher Genauigkeit bestimmt werden.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Verfahren ferner auf (i) ein nochmaliges Erfassen der Markierung; (j) ein nochmaliges Bestimmen der Position der nochmalig erfassten Markierung in dem Koordinatensystem; und (k) ein Bestücken des Bauelementeträgers mit einer dritten Mehrzahl von Bauelementen unter Berücksichtigung der nochmalig bestimmten Position.

Das beschriebene nochmalige Bestimmen der Position der Markierung hat den Vorteil, dass Positionsveränderungen und/oder Verzüge des zu bestückenden Bauelementeträgers wiederholt ermittelt und durch eine geeignete Ansteuerung in Bezug auf eine Positionierung des Bestückkopfes kompensiert werden können. Dies ist insbesondere dann besonders vorteilhaft, wenn der in dem Bestückbereich befindliche BaueJementeträger mit einer Vielzahl von Bauelementen bestückt werden soll, was naturgemäß zu einer vergleichsweise langen Bestückungsdauer und damit typischerweise auch zu größeren insbesondere thermischen Verzügen bzw. Positionsverschiebungen des Bauelementeträgers führt.

In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auch eine Vielzahl - im Prinzip unendlich viele - von Zyklen aufweisen kann, wobei ein Zyklus ein Erfassen der Markierung, ein Bestimmen der Position der erfassten Markierung sowie ein Bestücken des Bauelementeträgers mit einer Mehrzahl von Bauelementen unter Berücksichtigung der zuletzt bestimmten Position der Markierung umfasst. Die Wiederholrate bzw. die Dauer eines solchen Zyklus kann dabei bevorzugt abhängig von den jeweiligen Betriebsbedingungen und insbesondere von der Stärke bzw. dem zeitlichen Gradienten von einem zu erwartenden Verzug bzw. einer zu erwartenden Positionsverschiebung des zu bestückenden Bauelementeträgers gewählt werden.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Verfahren ferner auf (a) ein Erfassen von zumindest einer weiteren Markierung, welche an dem Bauelementeträger angebracht ist; (b) ein Bestimmen der Position der erfassten weiteren Markierung in dem Koordinatensystem, wobei bei dem Bestücken des Bauelementeträgers mit der ersten Mehrzahl von Bauelementen die bestimmte Position der erfassten weiteren Markierung berücksichtigt wird; (c) ein erneutes Erfassen der weiteren Markierung; und (d) ein erneutes Bestimmen der Position der erneut erfassten weiteren Markierung in dem Koordinatensystem, wobei bei dem Bestücken des Bauelementeträgers mit der zweiten Mehrzahl von Bauelementen die erneut bestimmte Position der erfassten weiteren Markierung berücksichtigt wird.

Durch die wiederholte Positionsvermessung von zumindest einer ebenfalls an dem Bauelementeträger ausgebildeten weiteren Markierung kann ein insbesondere thermisch bedingter Verzuges des Bauelementeträgers mit besonders hoher Genauigkeit erkannt und bei dem Bestücken des Bauelementeträgers mit der zweiten Mehrzahl von Bauelementen auf geeignete Weise berücksichtigt werden.

Bevorzugt befindet sich die (erste) Markierung in dem Bereich eines ersten Endes des Bauelementeträgers und die weitere Markierung befindet sich in dem Bereich eines gegenüberliegenden anderen Endes des Bauelementeträgers. Positionsverschiebungen von einzelnen Punkten des Bauelementeträgers können durch eine geeignete Interpolation zwischen der Positionsverschiebung der (ersten) Markierung und der Positionsverschiebung der weiteren Markierung ermittelt werden. Dabei kann die Positionsverschiebung der (ersten) Markierung auch Null sein. Dies geschieht beispielsweise dann, wenn die (erste) Markierung zumindest annähernd in demjenigen Teilbereich des Bauelementeträgers liegt, welcher innerhalb des Bestückautomaten positionsgenau fixiert wird. Eine solche positionsgenaue Fixierung kann in bekannter Weise durch eine geeignete Klemmung des Baueiementeträgers insbesondere auf einem Bauelementeträger-Transportsystem erreicht werden.

In diesem Zusammenhang ist es leicht einzusehen, dass ein insbesondere thermisch bedingter Verzug des Bauelementeträgers umso genauer bestimmt werden kann, je höher die Anzahl der Markierungen ist, deren Positionsverschiebung erfasst und bei der Bestückung der zweiten Mehrzahl von Bauelementen berücksichtigt wird.

So kann beispielsweise bei der Verwendung von drei Markierungen auch ein durch einen Schereffekt bestimmter Verzug des Bauelementeträgers erfasst werden.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist (a) die Markierung einem ersten Unterbereich des Bauelementeträgers zugeordnet und (b) die weitere Markierung ist einem zweiten Unterbereich des Bauelementeträgers zugeordnet. Der erste Unterbereich ist unterschiedlich zu dem zweiten Unterbereich.

Die Größen sowie die räumlichen Lagen der verschiedenen Unterbereiche bzw. die Positionen der beiden Markierungen können abhängig von dem Bestückinhalt in geeigneter Weise gewählt werden. Dadurch können bereits mit einer relativ geringen Anzahl an Markierungen Positionsverschiebungen von einzelnen Teilen des Bauelementeträgers mit einer besonders hohen Genauigkeit bestimmt werden, welche Positionsverschiebungen für den jeweiligen Bestückinhalt besonders relevant sind.

In diesem Zusammenhang kann insbesondere die erste Mehrzahl von Bauelementen dem ersten Unterbereich des Bauelementeträgers zugeordnet sein und die zweite Mehrzahl von Bauelementen kann dem zweiten Unterbereich des Bauelementeträgers zugeordnet sein.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Verfahren ferner ein Überwachen einer Messgröße auf, welche indikativ ist für eine Betriebsbedingung für den Prozess des Bestückens des

Bauelementeträgers mit der ersten Mehrzahl von Bauelementen. Dabei wird das erneute Erfassen der Markierung sowie das erneute Bestimmen der Position der erneut erfassten Markierung in dem Koordinatensystem dann durchgeführt, wenn der aktuelle Wert der überwachten Messgröße einen vorgegebenen Schwellenwert überschritten oder zumindest erreicht hat.

Die überwachte Messgröße kann jede beliebige physikalische Observable sein, welche mit dem ersten Teil des Bestückprozesses verknüpft ist, der mit dem hier beschriebenen Verfahren spezifiziert ist. Der erste Teil dieses Bestückprozesses umfasst alle Verfahrensschritte, welche bis zu dem Bestücken des Bauelementeträgers mit der ersten Mehrzahl von Bauelementen durchgeführt werden. Insbesondere kann die überwachte Messgröße charakteristisch sein für den Verlauf oder die sich ggf. mit der Zeit verändernden Betriebsbedingungen, unter welchen die erste Mehrzahl von Bauelementen auf dem Bauelementeträger platziert werden.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die überwachte Messgröße eine aktuelle Zeitspanne zwischen einer Startzeit und einer aktuellen Zeit. Die Startzeit ist vorgegeben durch den Ablauf des Verfahrens bis hin zu dem Bestücken des Bauelementeträgers mit der ersten Mehrzahl von Bauelementen. Der vorgegebene Schwellenwert ist eine vorgegebene Zeitspanne. Die vorgegebene Zeitspanne bestimmt somit den Zeitpunkt, zu dem das erneute Erfassen der Markierung sowie das erneute Bestimmen der Position der Markierung durchgeführt wird.

Es wird darauf hingewiesen, dass das mit dieser Ausführungsform beschriebene Prinzip der Berücksichtigung einer vorgegebenen Zeitspanne nicht nur für das erneute Erfassen der Markierung sowie für das erneute Bestimmen der Position der erneut erfassten Markierung angewendet werden kann. Dieses Prinzip kann im Falle eines Bestückungsprozesses mit mehr als zwei der vorstehend beschriebenen Zyklen auch für zumindest einen weiteren Zyklus des Bestückungsprozesses angewendet werden.

Die vorgegebene Zeitspanne kann auch als Verfallszeit aufgefasst werden, innerhalb welcher eine zuvor bestimmte Position der Markierung als gültig angesehen wird. Bevorzugt können alle genannten Zeiten oder Zeitspannen einer Systemzeit eines Bestückautomaten zugeordnet bzw. unter Berücksichtigung dieser Systemzeit ermittelt werden.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Startzeit durch das Erfassen der Markierung bestimmt.

Anschaulich ausgedrückt stellt der Zeitpunkt des Erfassens der Markierung einen Zeitnullpunkt dar, zu dem naturgemäß eine langsam auftretende Positionsverschiebung bzw. ein langsam auftretender Verzug des Bauelementeträgers noch nicht vorhanden ist. Durch diese Wahl des Zeitnullpunktes kann eine besonders hohe mittlere Bestückgenauigkeit erreicht werden. In diesem Zusammenhang ist unter den Begriff "mittlere Bestückgenauigkeit" die Bestückgenauigkeit gemittelt über alle Bauelemente der betreffenden Mehrzahl von Bauelementen zu verstehen, wobei diese Bestückgenauigkeit typischerweise für Bauelemente, welche kurz nach dem Zeitnullpunkt aufgesetzt werden, größer ist für die Bauelemente, welche zu einem Zeitpunkt auf den Bauelementeträger aufgesetzt werden, welcher Zeitpunkt deutlich nach dem Zeitnullpunkt liegt.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die überwachte Messgröße die in dem Bestückbereich vorliegende Temperatur. Damit wird genau diejenige physikalische Messgröße bestimmt, welche unmittelbar einen Einfluss auf thermisch bedingte Positionsverschiebungen bzw. auf thermisch bedingte Verzüge des Bauelementeträgers hat.

Die Temperatur kann mittels eines geeigneten Temperatursensors erfolgen, welcher sich in dem Bestückbereich befindet. Je näher der Temperatursensor an dem zu bestückenden Bauelementeträger angeordnet ist, desto genauer wird die für das beschriebene Verfahren relevante Temperatur erfasst. Es ist sogar möglich, dass ein solcher Temperatursensor thermisch unmittelbar mit dem zu bestückenden Bauelementeträger gekoppelt wird. Eine solche Ausführungsform, welche jedoch einen gewissen operativen Aufwand erfordert, ermöglicht vermutlich die höchste Genauigkeit des hier beschriebenen Verfahrens.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Schwellenwert eine vorgegebene Temperatur oder eine vorgegebene Temperaturänderung, welche sich seit dem Erfassen der Markierung eingestellt hat.

Der beschriebene Schwellenwert kann derart gewählt sein, dass die Bestückung des Bauelementeträgers mit elektronischen Bauelementen zu lange fortgesetzt werden kann, bis die Temperatur-Drift so groß ist, dass eine vorgegebene Bestückgenauigkeit nicht mehr gewährleistet werden kann. Wenn dieser Schwellenwert erreicht wird, dann wird gemäß dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung die Bestückung des Bauelementeträgers kurz unterbrochen und die vorstehend beschriebene erneute Positionsbestimmung der einen Markierung vorgenommen. Sofern bei der nachfolgenden Bestückung des Bauelementeträgers die durch die Temperatur-Drift verursachte Positionsverschiebung der Markierung berücksichtigt wird, dann werden automatisch thermisch bedingte Verzüge des Bauelementeträgers kompensiert.

In diesem Zusammenhang sei erwähnt, dass eine Drift der Temperatur eines zu bestückenden Bauelementeträger und ein damit einhergehender räumlicher Verzug des Bauelementeträgers in der Praxis typischerweise ein sehr langsamer Prozess ist, welcher einen negativen kontinuierlich ansteigenden Einfluss auf die Bestückgenauigkeit hat. Durch die erfindungsgemäße "Re-Kalibrierung" während des Bestückens einer Vielzahl von elektronischen Bauelementen, welche nach dem Bestücken der ersten Mehrzahl von elektronischen Bauelementen vorgenommen wird, kann auf vergleichbar einfache Weise eine anhaltend hohe Bestückgenauigkeit für eine Vielzahl von elektronischen Bauelementen gewährleistet werden.

Es wird darauf hingewiesen, dass der Zeitpunkt für eine solche "Re-Kalibrierung" auch dadurch bestimmt werden kann, dass zwei oder mehr bestückspezifische Messgrößen überwacht werden, wobei der genannte Zeitpunkt durch die für die Bestückgenauigkeit kritischere Messgröße oder durch eine Kombination von zumindest zwei bestückungsrelevanten oder bestückspezifische Messgrößen bestimmt sein kann. Dies gilt auch für die nachfolgend beispielhaft beschriebenen weiteren (physikalischen) Messgrößen.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die überwachte Messgröße eine Wärmemenge, welche in und/oder an den Bestückbereich von Komponenten des Bestückautomaten und insbesondere von elektromechanischen Komponenten des Bestückautomaten abgegeben wird.

Anschaulich ausgedrückt wird hier der Bestückautomat und insbesondere der Bestückbereich des Bestückautomaten als ein thermisches System angesehen, welches als Antwort auf eine an das System abgegebene Wärmemenge eine bestimmte Temperaturerhöhung zeigt. Der Zusammenhang zwischen der abgegebenen Wärmemenge und einer daraus resultierenden Temperaturerhöhung kann vorab experimentell bestimmt und beispielsweise in einer Nachschlagtabelle hinterlegt werden.

Der wesentliche Teil der abgegebenen Wärmemenge stammt von elektromechanischen Komponenten und insbesondere von motorischen Antrieben, welche einem Positioniersystem zugeordnet und erforderlich sind, um den Bestückkopf in geeigneter Weise zu positionieren. Außerdem kann eine nicht unerhebliche Wärmemenge auch von elektromechanischen Aktuatoren erzeugt werden, welche dem betreffenden Bestückkopf zugeordnet sind.

Die abgegebene Wärmemenge kann ggf. ohne einen zusätzlichen oder speziellen Sensor ermittelt werden, indem einfach elektrische Größen wie Spannung und/oder Strom, welche für den Betrieb einer elektromechanischen Komponente (z. B. motorischer Antrieb, Aktuator) erforderlich sind, erfasst und daraus die von der betreffenden elektromechanischen Komponente erzeugte Wärmemenge ermittelt wird.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die überwachte Messgröße die Anzahl von Bauelementen, welche seit dem vorherigen Bestimmen der Position der Markierung auf den Bauelementeträger aufgesetzt wurden.

Durch die Berücksichtigung der Anzahl an auf den Bauelementeträger aufgesetzten Bauelemente kann auf besonders einfache Weise eine ungefähre Wärmemenge bestimmt werden, welche von den vorstehend genannten elektromechanischen Komponenten erzeugt wird. Dabei wird in guter Näherung davon ausgegangen, dass jede mechanische Bewegung, welche erforderlich ist für (a) ein Aufnehmen eines elektronischen Bauelements insbesondere von einer Bauelement-Zuführeinrichtung, (b) ein Transportieren des aufgenommenen Bauelements in den Bestückbereich sowie (c) ein Aufsetzen des Bauelements auf den Bauelementeträger, im Mittel eine gewisse Wärmemenge produziert, welche zu einer Temperaturerhöhung des zu bestückenden Bauelementeträgers führt. Auch hier kann ggf. der Zusammenhang zwischen (i) der Temperaturerhöhung des

Bauelementeträgers und (ii) der Anzahl der auf den Bauelementeträger aufzusetzenden elektronische Bauelemente vorab ermittelt und in einer Nachschlagtabelle hinterlegt werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Bestückautomat zum Bestücken eines Bauelementeträgers mit elektronischen Bauelementen beschrieben. Der beschriebene Bestückautomat weist auf (a) einen Bestückbereich zum Aufnehmen des Bauelementeträgers; (b) eine Kamera zum Vermessen von zumindest einer an dem Bauelementeträger angebrachten Markierung; (c) einen Bestückkopf (cl) zum Aufnehmen von zumindest einem elektronischen Bauelement, (c2) zum Transportieren des zumindest einen aufgenommenen elektronischen Bauelementes über den Bauelementeträger und (c3) zum Aufsetzen des zumindest einen transportierten elektronischen Bauelementes auf den Bauelementeträger; und (d) eine mit der Kamera gekoppelte Datenverarbeitungseinrichtung, wobei die Datenverarbeitungseinrichtung eingerichtet ist, den Bestückautomaten zu veranlassen das vorstehend beschriebene Verfahren auszuführen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Computerprogramm zum Bestücken eines Bauelementeträgers mit elektronischen Bauelementen beschrieben. Das Computerprogramm ist, wenn es von einer Datenverarbeitungseinrichtung ausgeführt wird, zum Durchführen des vorstehend beschriebenen Verfahrens eingerichtet.

Im Sinne dieses Dokuments ist die Nennung eines solchen Computerprogramms gleichbedeutend mit dem Begriff eines Programm-Elements, eines Computerprogrammprodukts und/oder eines computerlesbaren Mediums, das Anweisungen zum Steuern eines Computersystems enthält, um die Arbeitsweise eines Systems bzw. eines Verfahrens in geeigneter Weise zu koordinieren, um die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verknüpften Wirkungen zu erreichen.

Das Computerprogramm kann als computerlesbarer Anweisungscode in jeder geeigneten Programmiersprache wie beispielsweise in JAVA, C++ etc. implementiert sein. Das Computerprogramm kann auf einem computerlesbaren Speichermedium (CD-Rom, DVD, Blue-ray Disk, Wechsellaufwerk, flüchtiger oder nicht-flüchtiger Speicher, eingebauter Speicher/Prozessor etc.) abgespeichert sein. Der Anweisungscode kann einen Computer oder andere programmierbare Geräte derart programmieren, dass die gewünschten Funktionen ausgeführt werden. Ferner kann das Computerprogramm in einem Netzwerk wie beispielsweise dem Internet bereitgestellt werden, von dem es bei Bedarf von einem Nutzer herunter geladen werden.

Die Erfindung kann sowohl mittels eines Computerprogramms, d.h. einer Software, als auch mittels einer oder mehrerer spezieller elektronischer Schaltungen, d.h. in Hardware oder in beliebig hybrider Form, d.h. mittels Software-Komponenten und Hardware-Komponenten, realisiert werden.

Es wird darauf hingewiesen, dass Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf unterschiedliche Erfindungsgegenstände beschrieben wurden. Insbesondere sind einige Ausführungsformen der Erfindung mit Verfahrensansprüchen und andere Ausführungsformen der Erfindung mit Vorrichtungsansprüchen beschrieben. Dem Fachmann wird jedoch bei der Lektüre dieser Anmeldung sofort klar werden, dass, sofern nicht explizit anders angegeben, zusätzlich zu einer Kombination von Merkmalen, die zu einem Typ von Erfindungsgegenstand gehören, auch eine beliebige Kombination von Merkmalen möglich ist, die zu unterschiedlichen Typen von Erfindungsgegenständen gehören.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden beispielhaften Beschreibung derzeit bevorzugter Ausführungsformen.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Figur 1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Bestückautomaten gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Figur 2 zeigt einen Bauelementeträger mit mehreren Markierungen und einem Unterbereich, in dem sich eine Vielzahl von Einbauplätzen befinden, wobei durch eine bereits erfolgte teilweise Bestückung des Bauelementeträgers mit elektronischen Bauelementen belegt sind.

Figur 3 zeigt ein Flussdiagramm eines Bestückverfahrens gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Detaillierte Beschreibung

Es wird darauf hingewiesen, dass die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen lediglich eine beschränkte Auswahl an möglichen Ausführungsvarianten der Erfindung darstellen.

Figur 1 zeigt einen Bestückautomaten 100, welcher einen Rahmen 102 aufweist, an dem zwei parallel ausgerichtete Führungen 103 angebracht sind. Die beiden Führungen 103 tragen einen quer stehenden Trägerarm 104. Der quer stehende Trägerarm 104 weist eine Führung 105 auf, an welcher ein Trägerelement 106 verschiebbar gelagert ist. ln einem in Figur 1 verwendeten kartesischen Koordinatensystem verlaufen die beiden Führungen 103 entlang einer y-Richtung, die Führung 105 verläuft entlang einer x-Richtung. An dem Trägerelement 106 ist ein Bestückkopf 107 angeordnet, welcher zumindest eine als Saugpipette 120 ausgebildete Bauelement-Haltevorrichtung aufweist, die mittels eines nicht dargestellten Antriebs entlang einer zu der x- und zu der y-Richtung senkrechten z-Richtung verschiebbar ist.

Um die Winkellage von aufgenommenen Bauelementen zu korrigieren und um somit die Bauelemente mit einer korrekten Winkellage bestücken zu können, ist ferner ein nicht dargestellter Drehantrieb vorgesehen. Mittels des Drehantriebs kann die Saugpipette 120 um ihre Längsachse gedreht werden.

Der Bestückautomat 100 weist ferner eine Bauelement-Zuführeinrichtung 112 auf, über welche in Figur 1 nicht dargestellte Bauelemente dem Bestückprozess zugeführt werden können. Ferner weist der Bestückautomat 100 ein Förderband 131 auf, mit dem ein zu bestückender Bauelementeträger bzw. eine zu bestückende Leiterplatte 130 in einen Bestückbereich 108 des Bestückautomaten 100 eingebracht werden kann. Die Saugpipette 120 kann durch eine entsprechende x-y Bewegung des Bestückkopfes 107 innerhalb des Bestückbereiches 108 positioniert werden.

Der Bestückautomat 100 weist außerdem einen Prozessor bzw. eine zentrale Steuereinheit 101 auf. Auf der Steuereinheit 101 kann ein Bearbeitungsprogramm für den Bestückautomaten 100 zum Bestücken von ßauelementeträgem 130 mit Bauelementen ausgeführt werden, so dass alle Komponenten des Bestückautomaten 100 in synchronisierter Weise arbeiten und somit zu einem fehlerfreien und zügigen Bestücken von Bauelementeträgern 130 mit Bauelementen beitragen.

An dem Trägerelement 106 ist zusätzlich eine sog. Leiterplatten-Kamera 114 befestigt, welche zur Erfassung einer an dem Bauelementeträger 130 angebrachten Markierung 132 vorgesehen ist. Auf diese Weise kann die genaue Position des in dem Bestückbereich ein gebrachten Bauelementeträgers 130 durch eine Lagevermessung der Markierung 132 bestimmt werden. Gemäß einem nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung erfolgt eine Positionsbestimmung der Markierung 132 zumindest zweimal im Verlauf der Bestückung des Bauelementeträgers 130. Weitere Details werden nachstehend beschrieben.

Zur Positionsvermessung und zur Kontrolle von aufgenommenen Bauelementen ist eine Kamera 116 vorgesehen, welche gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel in einer festen Position an dem Bestückautomaten 100 angeordnet ist. Die optische Bauelement-Vermessung erfolgt bevorzugt unmittelbar nach der Aufnahme des Bauelements von der Bauelement-Zuführeinrichtung 112 durch eine entsprechende Positionierung des Bestückkopfes 107 oberhalb der Bauelemente-Kamera 116. Das von der Kamera 116 aufgenommene Bild wird in einer Datenverarbeitungseinrichtung 118 ausgewertet. Dabei wird sowohl eine Erkennung des aufgenommenen Bauelement-Typs als auch eine Positionsbestimmung des aufgenommenen Bauelements durchgeführt. Bei der Positionsbestimmung wird der Versatz des von der Saugpipette 120 aufgenommenen Bauelements relativ zu der Saugpipette 120 bzw. relativ zu dem Bestückkopf 107 ermittelt.

Die Datenverarbeitungseinrichtung 118 kann auch in der zentralen Steuereinheit 101 integriert sein. Dabei kann die Datenverarbeitungseinrichtung 118 mittels einer eigenen Hardware oderauch mittels einer geeigneten Software realisiert sein.

Es wird darauf hingewiesen, dass die Erfindung keineswegs auf die Verwendung in dem hier dargestellten Bestückautomaten 100 beschränkt ist. Die Erfindung kann insbesondere auch mit einer Bauelemente-Kamera realisiert werden, welche zusammen mit dem Bestückkopf 108 verfahren wird und welche dafür vorgesehen ist, die aufgenommenen Bauelemente während des Transports von der Aufnahmeposition hin zu der Bestückposition zu vermessen.

Ebenso kann die Erfindung im Zusammenhang mit einem sog. Mehrfach-Bestückkopf eingesetzt werden, welcher mehrere Haltevorrichtungen aufweist und somit gleichzeitig mehrere Bauelemente transportieren kann. Dabei können die Haltevorrichtungen zeilen- bzw. matrixartig angeordnet sein. Ebenso können die Haltevorrichtungen jedoch auch um eine Rotationsachse radial abstehen abgeordnet sein, so dass durch eine Drehung der Haltevorrichtungen mehrere Bauelemente sequentiell aufgenommen und auch wieder abgesetzt werden können. Selbstverständlich kann die Erfindung jedoch auch mit beliebigen anderen Arten von Einfach- oder Mehrfach-Bestückköpfen realisiert werden.

Figur 2 zeigt einen Bauelementeträger 130 mit mehreren Markierungen 232a, 232b, 232c und 232d, welche an einer Oberseite des Bauelementeträgers 130 angebracht sind. Wie bereits zuvor anhand von Figur 1 beschrieben, werden die Positionen dieser Markierungen 232a, 232b, 232c, 232d unmittelbar vor einer ersten Teilbestückung des Bauelementeträgers 130 mit einer ersten Mehrzahl von elektronischen Bauelementen 290 sowie unmittelbar vor einer zweiten Teilbestückung (und nach der ersten Teilbestückung des Bauelementeträgers 130 mit einer zweiten Mehrzahl von elektronischen Bauelementen vermessen.

Die räumlich nicht ganz regelmäßige Anordnung der Markierungen 232a, 232b, 232c und 232d soll einen gewissen räumlichen Verzug des Bauelementeträgers 130 illustrieren, welcher während der zuvor erfolgten ersten Teilbestückung des Bauelementeträgers 130 mit elektronischen Bauelementen 290 aufgrund einer Temperaturerhöhung in dem in Figur 1 dargestellten Bestückbereich aufgetreten ist. Jeder Markierung 232a, 232b, 232c, 232d kann eine Positionsverschiebung dx entlang einer x-Richtung sowie eine Positionsverschiebung dy entlang einer y-Richtung zugeordnet werden. Die Positionsverschiebungen der Markierungen 232a, 232b, 232c, 232d können in geeigneter Weise interpoliert werden, so dass über die gesamte Fläche des Bauelementeträgers 130 für jeden möglichen Bestückort eigene Positionsverschiebungen dx sowie dy ermittelt werden können. Diese für jeden Bestückort individuellen Positionsverschiebungen dx, dy können dann durch eine geeignete modifizierte Positionierung des Bestückkopfes beim Aufsetzen der entsprechenden elektronischen Bauelemente kompensiert werden.

Der in Figur 2 dargestellte Bauelementeträger 130 weist einen Unterbereich 235 auf, in dem sich eine Vielzahl von Einbauplätzen 236 für jeweils ein elektronisches Bauelement befinden. Wie in Figur 2 illustriert, ist ein erster Teil der Einbauplätze 236 bereits mit der ersten Mehrzahl von elektronischen Bauelementen 290 gelegt. Der Rest der Einbauplätze 236, welche mit einem offenen Rechteck illustriert sind, sollen noch mit einer zweiten Mehrzahl von elektronischen Bauelementen sowie gegebenenfalls mit einer weiteren Mehrzahl von elektronischen Bauelementen bestückt werden. Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt jeweils nach einem Bestücken mit einer der genannten "Mehrzahlen" und unmittelbar vor der weitergehenden Bestückung des Unterbereichs 235 eine erneute Vermessung der Positionen der Markierungen 232a, 232b, 232c und 232d.

Es wird darauf hingewiesen, dass weitere in Figur 2 nicht dargestellte Unterbereiche des Bauelementeträgers 130 auf die gleiche Art und Weise bestückt werden können.

Figur 3 zeigt ein Flussdiagramm eines Bestückverfahrens gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Bestückverfahren beginnt mit einem Schritt Sl, in welchem ein zu bestückender Bauelementeträger in den in Figur 1 dargestellten Bestückbereich 108 des Bestückautomaten 100 eingebracht wird. Dazu wird ein Transportsystem mit einem Förderband 131 (siehe Figur 1) verwendet, auf welchem der zu bestückende Bauelementeträger aufliegt. In dem Bestückbereich angekommen wird der Bauelementeträger in einem Schritt S2 mechanisch fixiert, so dass sich der Bauelementeträger während der nachfolgenden Bestückung in Bezug zu einem feststehenden räumlichen Koordinatensystem des Bestückautomaten nicht bewegen kann.

Nach der Fixierung des Bauelementeträgers werden in einem Schritt S3 die in Figur 2 dargestellten Markierungen 232a, 232b, 232c und 232d mittels einer an einem Bestückkopf angebrachten Kamera vermessen. Danach werden in einem Schritt S4 die Positionen der Markierungen 232a, 232b, 232c und 232d in einem feststehenden Koordinatensystem des Bestückautomaten bestimmt.

Danach folgt in einem Schritt S5 ein Bestücken des Bauelementeträgers mit der ersten Mehrzahl von Bauelementen. Während dieser (Teil)Bestückung wird kontinuierlich eine physikalische Messgröße kontinuierlich überwacht, welche für die Betriebsbedingungen des entsprechenden (Teil)Bestückprozesses indikativ ist. Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist diese Betriebsbedingung die aktuelle Zeitspanne, welche seit dem Erfassen der Markierungen in dem Schritt S3 vergangen ist. Dieses kontinuierliche Überwachen erfolgt mittels einer Abfrage Fl. Sollte die aktuelle Zeitspanne noch kürzer sein als eine vorgegebene Zeitspanne SW, dann wird das Bestücken des Bauelementeträgers in dem Schritt S5 fortgesetzt. Sollte die aktuelle Zeitspanne größer sein als oder zumindest gleich sein wie die vorgegebene Zeitspanne SW, dann wird das Bestücken des elektronischen Bauelementeträgers unterbrochen. Während dieser Unterbrechung erfolgt in einem Schritt S6 ein erneutes Erfassen der Markierungen sowie in einem Schritt S7 ein erneutes Bestimmen der Positionen der Markierungen. Basierend auf den erneut bestimmten Positionen wird dann die Bestückung des Bauelementeträgers mit der zweiten Mehrzahl von elektronischen Bauelementen fortgesetzt. Dabei wird basierend auf den erneut bestimmten Positionen für jede Bestückposition ein gewisser Verzug des Bauelementeträgers bestimmt. Dieser Verzug wird durch eine geeignete modifizierte Positionierung des Bestückkopfes beim Aufsetzen des entsprechenden Bauelementes kompensiert. Während dieser zweiten (Teil)Bestückung mit der zweiten Mehrzahl von Bauelementen wird mittels einer Abfrage F2 überprüft, ob die Bestückung des Bauelementeträgers abgeschlossen ist oder ob noch weitere Bauelemente auf den Bauelementeträger aufgesetzt bzw. platziert werden sollen.

Sollte die Abfrage F2 ergeben, dass noch weitere Bauelemente platziert werden müssen, dann wird das hier beschriebene Bestückverfahren mit dem vorstehend beschriebenen Schritt S5 fortgesetzt. Abhängig von der Anzahl der noch zu platzierenden elektronischen Bauelemente bzw. von der Zeit, welche dafür benötigt wird, wird die Sequenz aufweisend die Abfrage Fl, die Schritte S6, S7 und S8 sowie die Abfrage F2 noch einmal oder noch mehrere Male durchgeführt.

Sollte die Abfrage F2 ergeben, dass zumindest der betreffende Unterbereich des Bauelementeträgers bereits vollständig bestückt worden ist, dann wird in einem Schritt S10 die mechanische Fixierung des Bauelementeträgers in dem Bestückbereich gelöst und in einem Schritt Sil der Bauelementeträger mittels des Transportsystems aus dem Bestückbereich heraufgefahren.

Durch die in diesem Dokument beschriebene wiederholte Positionsbestimmung von auf einem Bauelementeträger aufgebrachten Markierungen kann die Bestückgenauigkeit auf einfache Weise erhöht werden. Dies gilt insbesondere für Bestückinhalte, welche eine Vielzahl von elektronischen Bauelementen umfassen, deren Platzierung auf einem Bauelementeträger eine entsprechend lange Zeit benötigt, so dass vergleichsweise große räumliche Verzüge des Bauelementeträgers auftreten können.

Es sollte angemerkt werden, dass der Begriff "aufweisen" nicht andere Elemente ausschließt und dass das "ein" nicht eine Mehrzahl ausschließt. Auch können Elemente, die in Zusammenhang mit unterschiedlichen Ausführungsbeispielen beschrieben sind, kombiniert werden. Es sollte auch angemerkt werden, dass Bezugszeichen in den Ansprüchen nicht als den Schutzbereich der Ansprüche beschränkend ausgelegt werden sollen. BEZUGSZEICHEN: 100 Bestückautomaten 101 Steuereinheit 102 Rahmen 103 Führungen 104 Trägerarm 105 Führung 106 Trägerelement 107 Bestückkopf 108 Bestückbereich 112 Bauelement-Zuführeinrichtung 114 Leiterplatten-Kamera 116 Bauelemente-Kamera 118 Datenverarbeitungseinrichtung 120 Saugpipette 130 Bauelementeträger 131 Förderband 132 Markierung 235 Unterbereich 232a-d Markierungen 236 Einbauplätze für elektronische Bauelemente 290 elektronische Bauelemente

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Bestücken eines Bauelementeträgers (130) mit elektronischen Bauelementen (290), das Verfahren aufweisend Einbringen des Bauelementeträgers (130) in einen Bestückbereich (108) eines Bestückautomaten (100); Fixieren des Bauelementeträgers (130) in dem Bestückbereich (108), so dass der Bauelementeträger (130) in Bezug zu dem Bestückautomaten (100) eine feste räumliche Position annimmt; Erfassen von einer Markierung (132 232a), welche an dem Bauelementeträger (130) angebracht ist; Bestimmen der Position der erfassten Markierung (132 232a) in einem Koordinatensystem des Bestückautomaten (100); Bestücken des Bauelementeträgers (130) mit einer ersten Mehrzahl von Bauelementen (290) unter Berücksichtigung der bestimmten Position; erneutes Erfassen der Markierung (132 232a); erneutes Bestimmen der Position der erneut erfassten Markierung (132 232a) in dem Koordinatensystem; und Bestücken des Bauelementeträgers (130) mit einer zweiten Mehrzahl von Bauelementen unter Berücksichtigung der erneut bestimmten Position.
2. Verfahren gemäß dem vorangehenden Anspruch, wobei das Erfassen der Markierung (132 232a) und/oder das erneute Erfassen der Markierung (132 232a) optisch mittels einer Kamera (114) erfolgt.
3. Verfahren gemäß dem vorangehenden Anspruch, wobei die Kamera eine in dem Koordinatensystem des Bestückautomaten (100) verfahrbare Kamera (i 14) ist.
4. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei i\ die Markierung (132 232a) zusammen mit einem Strukturelement des Bestückautomaten (100) erfasst wird, welches in dem Koordinatensystem des Bestückautomaten (100) eine feste räumlich Lage aufweist.
5. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, ferner aufweisend nochmaliges Erfassen der Markierung (132, 232a); nochmaliges Bestimmen der Position der nochmalig erfassten Markierung (132 232a) in dem Koordinatensystem; und Bestücken des Bauelementeträgers (130) mit einer dritten Mehrzahl von Bauelementen unter Berücksichtigung der nochmalig bestimmten Position.
6. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, ferner auf weisend Erfassen von zumindest einer weiteren Markierung (232b, 232c, 232d), welche an dem Bauelementeträger (130) angebracht ist; Bestimmen der Position der erfassten weiteren Markierung (232b, 232c, 232d) in dem Koordinatensystem, wobei bei dem Bestücken des Bauelementeträgers (130) mit der ersten Mehrzahl von Bauelementen (290) die bestimmte Position der erfassten weiteren Markierung (232b, 232c, 232d) berücksichtigt wird; % erneutes Erfassen der weiteren Markierung (232b, 232c, 232d); und erneutes Bestimmen der Position der erneut erfassten weiteren Markierung (232b, 232c, 232d) in dem Koordinatensystem, wobei bei dem Bestücken des Bauelementeträgers (130) mit der zweiten Mehrzahl von Bauelementen die erneut bestimmte Position der erfassten weiteren Markierung (232b, 232c, 232d) berücksichtigt wird.
7. Verfahren gemäß dem vorangehenden Anspruch, wobei die Markierung (232a) einem ersten Unterbereich (235) des Bauelementeträgers (130) zugeordnet ist und die weitere Markierung (232c) einem zweiten Unterbereich des Bauelementeträgers (130) zugeordnet ist, wobei der erste Unterbereich (235) unterschiedlich ist zu dem zweiten Unterbereich.
8. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, ferner aufweisend Überwachen einer Messgröße, welche indikativ ist für eine Betriebsbedingung für den Prozess des Bestückens des Bauelementeträgers (130) mit der ersten Mehrzahl von Bauelementen (290); wobei das erneute Erfassen der Markierung (132, 232a) sowie das erneutes Bestimmen der Position der erneut erfassten Markierung (132, 232a) in dem Koordinatensystem dann durchgeführt wird, wenn der aktuelle Wert der überwachten Messgröße einen vorgegebenen Schwellenwert überschritten hat.
9. Verfahren gemäß dem vorangehenden Anspruch 8, wobei die überwachte Messgröße eine aktuelle Zeitspanne zwischen einer Startzeit und einer aktuellen Zeit ist, wobei die Startzeit vorgegeben ist durch den Ablauf des Verfahrens bis hin zu dem Bestücken des Bauelementeträgers (130) mit der ersten Mehrzahl von Bauelementen (290) und wobei der vorgegebenen Schwellenwert eine vorgegebene Zeitspanne ist.
10. Verfahren gemäß dem vorangehenden Anspruch 9, wobei die Startzeit durch das Erfassen der Markierung bestimmt ist.
11. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche 8 bis 10, wobei die überwachte Messgröße die in dem Bestückbereich (108) vorliegende Temperatur ist.
12. Verfahren gemäß dem vorangehenden Anspruch 11, wobei der Schwellenwert eine vorgegebene Temperatur oder eine vorgegebene Temperaturänderung ist, welche sich seit dem Erfassen der Markierung (132, 232a) eingestellt hat.
13. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche 8 bis 12, wobei die überwachte Messgröße eine Wärmemenge ist, welche in und/oder an den Bestückbereich (108) von Komponenten des Bestückautomaten (100) und insbesondere von elektromechanischen Komponenten des Bestückautomaten (100) abgegeben wird.
14. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche 8 bis 12, wobei die überwachte Messgröße die Anzahl von Bauelementen (290) ist, welche seit dem vorherigen Bestimmen der Position der Markierung (132, 232a) auf den Bauelementeträger (130) aufgesetzt wurden.
15. Bestückautomat zum Bestücken eines Bauelementeträgers (130) mit elektronischen Bauelementen, der Bestückautomat (100) aufweisend einen Bestückbereich (108) zum Aufnehmen des Bauelementeträgers (130); eine Kamera (114) zum Vermessen von zumindest einer an dem Bauelementeträger (130) angebrachten Markierung (132, 232a); einen Bestückkopf (107) (i) zum Aufnehmen von zumindest einem elektronischen Bauelement (290), (ii) zum Transportieren des zumindest einen aufgenommenen elektronischen Bauelementes (290) überden Bauelementeträger (130) und (iii) zum Aufsetzen des zumindest einen transportierten elektronischen Bauelementes (290) auf den Bauelementeträger (130); und eine mit der Kamera (114) gekoppelte Datenverarbeitungseinrichtung, wobei die Datenverarbeitungseinrichtung (101, 118) eingerichtet ist, den Bestückautomaten (100) zu veranlassen, das Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche auszuführen.
16. Computerprogramm zum Bestücken eines Bauelementeträgers (130) mit elektronischen Bauelementen (290), das, wenn es von einer Datenverarbeitungseinrichtung (101, 118) ausgeführt wird, zum Durchführen des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14 eingerichtet ist.