CN104620686A - 基于角定位特征的分配系统和分配材料的方法 - Google Patents

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Abstract

一种分配系统包括框架、可移动地联接于框架的分配单元吊架和联接于分配单元吊架的分配单元。分配单元还包括联接于框架的视觉系统吊架和联接于视觉系统吊架的视觉系统。控制器联接于分配单元吊架、分配单元、视觉系统吊架和视觉系统。控制器配置成获取设置在电子基板上的基准点的图像、获取安置在电子基板上的物体的至少一部分的图像、将物体相对于分配单元取向并实施分配操作以将物体固定于电子基板。还公开了将材料分配在基板上的方法。

Description

基于角定位特征的分配系统和分配材料的方法
背景技术
1.技术领域
本公开内容总体上涉及将黏性材料分配在基板(如印刷电路板)上的仪器和方法，并且更具体地，涉及基于定位在电路板上的角特征来精确地分配材料的系统及相关方法。
2.相关技术
现有技术中存在若干类型的分配系统，用于在各种应用中分配精确量的液体或膏。一种这样的应用是将集成电路芯片及其它电子部件装配在电路板基板上。在这种应用中，使用自动化的分配系统来将非常少量的黏性材料或黏性材料点分配在电路板上。黏性材料可包括液体环氧树脂或焊膏或一些其它相关材料。在实施分配操作之前，必须将电路板与分配系统的分配器对准或以其它方式对齐。在一种已知的方法中，这可以通过使用分配系统的视觉系统来确认电路板上另外也被称为基准点的标记的位置而实现。具体而言，要将电路板与分配系统的分配单元对准，由视觉系统的照相机拍摄至少两个基准点的图像。如果电路板不在适当的位置上，则可以操纵能够移动分配器的吊架以应对电路板的实际位置。在另一实施例中，在实施分配操作之前可以操纵其上搁置了电路板的支承表面以精确地将电路板定位。
与采用识别基准点来将电路板与分配单元对准相关联的一个问题是当不能参照基准点很好地限定出需要分配的区域时。例如，如果不能相对于基准点指明要分配的区域，则所产生的分配操作可能会非常不精确，并且在许多情况下可能无法满足工艺要求。
发明内容
本公开内容描述了以下技术：将材料分配在基板上，该基板具有不能通过定位基板上的一个或多个角特征(以及一个或多个基准点)而很好地限定出来的区域；以及基于角特征来分配材料。
这种技术包括使用单个基准点来确定要分配在上面的物体的位置和方向，并使用这种信息将分配单元相对于所找到的物体取向，以提高精确地分配位于基板(如电路板)上的材料线或一个或多个材料点的能力。要将线精确地分配在基板上，将物体(例如，安装在电路板上的部件等)定位在电路板上，并确定物体的位置、方向和角度以相对于物体来分配线。虽然分配的线常常是垂直或平行于物体的所找到的方向，但并不要求分配的线是垂直或平行的。分配的线可以是直的或弧形的。分配的线可以是连续的或者一个或多个点或线段的形式。也可以采用线型图案及子图案。当分配时，可采用感测电路板上方的z轴线高度。要提高分配操作的精确度，可选择物体的特征子集。
本公开内容的一个方面涉及用于将材料沉积在电子基板上的分配系统。在一个实施例中，分配系统包括框架、可移动地联接于框架的分配单元吊架和联接于分配单元吊架的分配单元。分配单元配置成在分配操作期间将材料沉积在基板上。分配单元还包括联接于框架的视觉系统吊架和联接于视觉系统吊架的视觉系统。视觉系统配置成在实施分配操作之前获取电子基板的一个或多个图像。控制器联接于分配单元吊架、分配单元、视觉系统吊架和视觉系统。控制器配置成获取设置在电子基板上的基准点的图像、获取安置在电子基板上的物体的至少一部分的图像、将物体相对于分配单元取向以及实施分配操作以将物体固定于电子基板。
分配系统的实施例还可包括联接于框架的支承组件。支承组件可配置成在分配操作期间支承电子基板。控制器进一步可配置成用视觉吊架系统操纵视觉系统以移动到由物体的特征限定的位置并获得图像。实施分配操作可以包括以弧形分配材料。物体可以是具有主体和从主体的周边延伸的多个耳片的照相机。分配单元可配置成将材料分配在相邻的耳片之间。控制器进一步可配置成分配材料线和/或材料点。分配单元可包括配置成感测电子基板上的z轴线高度的传感器。
本公开内容的另一方面涉及用如下类型的分配系统将材料沉积在电子基板上的方法，所述类型的分配系统包括框架；可移动地联接于框架的分配单元吊架；联接于分配单元吊架的分配单元，该分配单元配置成在分配操作期间将材料沉积在基板上；联接于框架的视觉系统吊架和联接于视觉系统吊架的视觉系统，该视觉系统配置成在实施分配操作之前获取电子基板的一个或多个图像。在一个实施例中，所述方法包括：获取设置在电子基板上的基准点的图像；获取安置在电子基板上的物体的至少一部分的图像；将物体相对于分配单元取向；以及实施分配操作以将物体固定于电子基板。
所述方法的实施例进一步可以包括感测电子基板上的z轴线高度和/或在分配操作期间用联接于框架的支承组件来支承电子基板。所述方法可以在控制器的控制下进行，所述控制器配置成用视觉吊架系统操纵视觉系统以移动到由物体的特征限定的位置并获得图像。控制器进一步可以配置成分配材料线和/或材料点。实施分配操作可包括以弧形分配材料。物体可以是具有主体和从主体的周边延伸的多个耳片的照相机。分配单元可以配置成将材料分配在相邻的耳片之间。
附图说明
附图不旨在按比例绘制。在附图中，各图中示出的每个相同或几乎相同的部件由同样的标号来表示。为清楚起见，不是每个部件都可以在每个附图中被标记。在附图中：
图1是本公开内容的实施例的分配器的示意图；
图2是基于特征的角位置来分配材料的方法的示意框图；
图3是设置在基板(如印刷电路板)上的示例物体的俯视平面图；
图4-8是用于实施本公开内容的方法的角定位命令的示例用户界面的屏幕截图；以及
图9是显示所找到的角定位特征的样品的图像。
具体实施方式
仅为说明而非一般性限制的目的，将参考附图对本公开内容进行详细描述。本公开内容并不将其应用限制于以下说明书中给出或附图中示出的部件构造及布置的细节。本公开内容中阐述的原理能够有其它的实施例，并且能够以各种方式予以实践或实施。另外本文所用的措辞和术语是为了描述的目的而不应被视为具有限制意义。本文中“包括”、“包含”、“具有”、“含有”、“涉及”及其变化形式的使用意指涵盖其后列出的项目及其等同项目以及附加项目。
本公开内容的各实施例涉及黏性材料分配系统、包括分配系统的装置以及将物体在电子基板(如印刷电路板)上定位并在基板上实施分配操作的方法。本文公开的实施例涉及通过以下方式将材料分配在电子基板上的技术，即通过使用单个基准点并且通过定位和取向物体，并使用物体的位置来取向分配系统的分配单元或泵以增进分配操作。
本文公开的系统及方法可频繁实施垂直或平行于物体的所找到的方向的分配操作；然而，这不是必须要求的。分配的线可以是直的或者是弧形的。
所述系统及方法进一步使得能够精确地分配点或线段。具体而言，可改动分配系统的分配单元以分配点。
图1示意性地示出根据本公开内容的一个实施例的分配器，总体上标示为10。分配器10用于将黏性材料(例如，黏合剂、密封剂、环氧树脂、焊膏、底部填充材料等)或半黏性材料(例如，焊剂等)分配在电子基板12(如印刷电路板或半导体晶片)上。分配器10或者可用在其它应用中，如用于施加汽车衬垫材料或用在某些医疗应用中。应当理解的是，如本文所用，提到黏性或半黏性材料是示意性的，并且意指具有非限制性的含义。分配器10包括第一和第二分配单元或头(通常分别标示为14和16)和用以控制分配器的操作的控制器18。虽然示出的是两个分配单元，但是应当理解的是，可以设置一个或多个分配单元。
分配器10还可以包括：框架20，其具有用于支承基板12的基座或支承件22；分配单元吊架24，其可移动地联接于框架20，用于支承和移动分配单元14,16；以及重量测量装置或重量秤26，用于对分配的黏性材料量进行称重(例如，作为校准程序的一部分)，并对控制器18提供重量数据。在分配器10中可使用传送系统(未显示)或其它传递机构(如活动梁)来控制将基板装载到分配器上以及从分配器上卸载基板。在控制器18的控制下使用马达移动吊架24，以将分配单元14,16定位在基板上方的预定位置处。分配器10可包括连接于控制器18的显示单元28，用于向操作员显示各种信息。可以有可选的第二控制器，用于控制分配单元。另外，各分配单元14,16可配置有z轴线传感器以检测将分配单元布置在电子基板12上方或布置在安装于电子基板上的特征上方的高度。z轴线传感器联接于控制器18以将由传感器获得的信息转发给控制器。
在实施分配操作之前，如上所述，必须将基板(例如，印刷电路板)与分配系统的分配器对准或以其它方式对齐。分配器还包括视觉系统30，其联接于视觉系统吊架32，该视觉系统吊架可移动地联接于用来支承和移动视觉系统的框架20。如所描述的那样，视觉系统30被用来确认基板上被称为基准点的标记的位置。一旦定位，则控制器可以被编程来操纵分配单元14,16之一或两者的移动，以将材料分配在电子基板上。
本公开内容的系统及方法涉及通过用位置及角部件两者将设置在基板上的物体定位的方式将材料分配在基板(例如，电路板)上。本文提供的系统及方法描述参考示例性电子基板12(例如，印刷电路板)，其支承在分配器10的支承件22上。在一个实施例中，由控制器18控制分配操作，该控制器18可包括配置成控制材料分配器的计算机系统。在另一实施例中，可由操作员来操纵控制器18。控制器18配置成操纵视觉系统吊架32的移动以移动视觉系统，以便获取电子基板12的一个或多个图像。控制器18进一步配置成操纵分配单元吊架24的移动，以移动分配单元14,16来实施分配操作。
本公开内容的系统及方法的角定位特征利用特定物体的已知几何形状，该特定物体提供由其相对于设置在电子基板上的一个或多个基准点的相对位置得到的x轴线、y轴线及θ信息。在一个实施例中，特定物体可以是安装在基板上的物品，如百万像素照相机。这种照相机通常包括难以相对于电子基板和分配器取向的特征。具体而言，与使用这种照相机相关联的一个问题是，当不能参照照相机很好地限定出需要分配的区域时难以将照相机和电子基板与分配单元对准。例如，如果不能参照照相机指明要分配的区域，则所产生的分配操作可能会非常不精确，并且在许多情况下可能无法满足工艺要求。
在一个实施例中，图2示出一种示例性方法。如所示出的，基于物体的定位角特征来分配材料的方法总体上标示为200。
如所示出的，所述方法开始于202。在204处，采用视觉系统来获取至少一个已知基准点的图像。在大多数应用中，基准点位于基板或载体上的已知位置处，如电子基板的拐角处，并且定位两个基准点。基准点的位置由分配器的控制器储存。
在206处，进一步采用视觉系统来获取物体的图像。在某实施例中，物体是具有特征(如耳片)的照相机。在一些实施例中，可以将照相机插入安装在电子基板上的特征(如圆形套筒或边沿)内。当插入时，特征相对于电子基板的方向是未知的。与基准点一样，物体的位置由分配器的控制器储存。
在208处，控制器基于物体的特征相对于电子基板的基准点的已知位置以及分配器的分配单元的位置来确定物体的方向。在物体的方向已知的情况下，可以确定需要分配的区域，例如在物体的特征之间的区域。
在210处，实施分配操作。在一个实施例中，将材料(如环氧树脂)分配在照相机的耳片之间在相机与套筒的内壁之间的狭槽中。在控制器的控制之下实施分配操作。
在212处，一旦分配操作完成分配材料，则所述方法结束。
图3示出电子基板300的一部分的图像。如所示出的，通过任意合适的方法将支承件302安装在电子基板300上。在一个实施例中，支承件302是圆形套筒或边沿，其配置成接纳物体304(如百万像素照相机)，使得物体被安装在支承件内。如所示出的，照相机304包括圆形主体306、三个较大的耳片308,310,312和一个较小的耳片314，耳片中的每一个均延伸超出主体的周边。如此布置使得照相机304插入套筒302内并通过合适的黏合剂(如黏合剂或环氧树脂)固定于电子基板300。
当插入时，照相机304未相对于套筒302和电子基板300取向。因此，照相机304的耳片308,310,312,314相对于套筒302和板300是随机取向的。当将照相机304固定于电子基板300时，将装配材料(例如，黏合剂)分配在照相机302的主体306的外表面、照相机的耳片308,310,312,314与套筒的内表面之间限定的狭槽316,318,320,322内。本公开内容的系统及方法设计成使分配器的分配单元能够将材料分配在相对于套筒302和电子基板300随机取向的狭槽内。
图4-8是用于实施本公开内容的方法的角定位命令的示例性用户界面的屏幕截图。如所示出的，参考图4，提供了包括角定位特征的图形用户界面400。可建立可由主程序调用的子程序以教导角定位基准点及关联弧。从命令菜单中选择角定位命令。
参照图5，当提示选择图形用户界面500上的基准点时，操作员或控制员导航到预定的文件(例如，C:\CamFiles\SpecialFids)并选择CamFid命令。然后操作员或控制员轻推吊架，以通过使用显示器上的十字准线将视觉系统置于物体(例如，相机)的中心位置。
参照图6，参考图形用户界面600，通过双击角定位命令，操作员或控制员选择命令格(grid)。
参照图7，参考图形用户界面700，操作员或控制员接下来点击角定位屏幕上的查找(find)和对准(align)按钮。此动作确定模型的参考x轴线、y轴线和θ角。通过按下查找和对准按钮，操作员或控制员将这些参考点填到界面中。在某些实施例中，应当注意的是，这些特定模型的搜索分值通常在七十量级范围。当使用交互模式时，则操作员选择并按下“确定(OK)”。
参照图8，参考图形用户界面800，应当注意的是，当完成角定位对话时，用弧的位置定位(position location)填入命令格的θ字段。然后操作员或控制员继续进行以增加弧命令。
参照图9，一旦取向，在物体上方显示方框来代表物体904相对于基板900和分配器的分配单元的精确方向。方框924代表物体904相对于支承件902和电子基板900的恰当方向。一旦恰当地取向，可进行分配操作，其中将材料分配在物体904(例如，照相机)的相邻耳片908,910,912,914之间的空间916,918,920,922中。相对于基板具有随机方向的任何其它物体都将是用于实施本文所公开的方法的候选。例如，可采用本文公开的方法将芯片、封盖、小开关及作为载体中的子组件的其它装置(例如，100附加单元)取向并进行分配。
计算机系统可包括操作系统，其管理包含在计算机系统中的至少一部分硬件元件。通常，处理器或控制器执行操作系统，所述操作系统可以是例如：可购自Microsoft Corporation的基于Windows的操作系统，如Windows NT、Windows 2000(Windows ME)、Windows XP或Windows Vista操作系统；可购自Apple Computer的MAC OS System X操作系统；许多基于Linux的操作系统版本之一，例如可购自Red Hat Inc.的Enterprise Linux操作系统；可购自Sun Microsystems的Solaris操作系统；或可购自多种来源的UNIX操作系统。可使用许多其它的操作系统，并且本文公开的实施例不旨在限定于任何特定的实施方式。
处理器和操作系统一起限定了高级编程语言的应用程序可以被写入的计算机平台。这些部件应用可以是可执行文件、中间文件，例如C-、字节码或翻译码，其采用通信协议(例如，TCP/IP协议)经通信网络(例如，因特网)进行通信。类似地，可使用面向对象的编程语言来实施根据本公开内容的各方面，如.Net、SmallTalk、Java、C++、Ada或C#(C-Sharp)。也可以使用其它面向对象的编程语言。作为另外的选择，可以使用功能、脚本或逻辑编程语言。
此外，可以在非编程的环境中实施根据本公开内容的各方面及功能，例如以HTML、XML或其它格式创建的文档，当在浏览器程序的窗口中查看时其提供图形用户界面的各方面或实施其它功能。进一步地，可以将根据本公开内容的各种实施例实施为编程或非编程的元素或其任意组合。例如，可使用HTML实施网页，而从网页内调用的数据对象可用C++编写。因此，本公开内容不限于特定的编程语言，并且也可以使用任意合适的编程语言。
应当注意的是，本文描述的系统及方法可在除了百万像素照相机以外的物体上实施。例如，所述方法可在安装在电子基板上的任意类型的电子部件上实施。在实施所述方法之前应已知物体的几何形状。
至此已描述了本公开内容的至少一个实施例的若干方面，应当理解的是，对于本领域技术人员来讲可以容易地想到各种变化、修改及改进。这类变化、修改及改进旨在作为本公开内容的一部分，并且旨在属于本发明的实质及范围之内。因此，前述说明书及附图仅为示例。
权利要求如下。

Claims (18)

1.一种用于将材料沉积在电子基板上的分配系统，该分配系统包括：
框架；
可移动地联接于框架的分配单元吊架；
联接于分配单元吊架的分配单元，该分配单元配置成在分配操作期间将材料沉积在基板上；
联接于框架的视觉系统吊架；
联接于视觉系统吊架的视觉系统，该视觉系统配置成在实施分配操作之前获取电子基板的一个或多个图像；以及
联接于分配单元吊架、分配单元、视觉系统吊架和视觉系统的控制器，该控制器配置成
获取设置在电子基板上的基准点的图像，
获取安置在电子基板上的物体的至少一部分的图像，
将物体相对于分配单元取向，以及
实施分配操作以将物体固定于电子基板。
2.根据权利要求1所述的分配系统，其中控制器进一步配置成用视觉吊架系统操纵视觉系统以移动到由物体的特征限定的位置并获得图像。
3.根据权利要求1所述的分配系统，其中实施分配操作包括以弧形分配材料。
4.根据权利要求1所述的分配系统，其中物体是具有主体和从主体的周边延伸的多个耳片的照相机。
5.根据权利要求4所述的分配系统，其中分配单元配置成将材料分配在相邻的耳片之间。
6.根据权利要求1所述的分配系统，其中控制器进一步配置成分配材料线。
7.根据权利要求1所述的分配系统，其中控制器进一步配置成分配材料点。
8.根据权利要求1所述的分配系统，其中分配单元包括传感器，该传感器配置成感测在电子基板上的z轴线高度。
9.根据权利要求1所述的分配系统，还包括联接于框架的支承组件，支承组件配置成在分配操作期间支承电子基板。
10.一种用如下类型的分配系统将材料沉积在电子基板上的方法，所述类型的分配系统包括：框架；可移动地联接于框架的分配单元吊架；联接于分配单元吊架的分配单元，分配单元配置成在分配操作期间将材料沉积在基板上；联接于框架的视觉系统吊架；以及联接于视觉系统吊架的视觉系统，视觉系统配置成在实施分配操作之前获取电子基板的一个或多个图像，所述方法包括：
获取设置在电子基板上的基准点的图像；
获取安置在电子基板上的物体的至少一部分的图像；
将物体相对于分配单元取向；并
实施分配操作以将物体固定于电子基板。
11.根据权利要求10所述的方法，其中该方法在控制器的控制下实施，该控制器配置成用视觉吊架系统操纵视觉系统以移动到由物体的特征限定的位置并获得图像。
12.根据权利要求11所述的方法，其中控制器进一步配置成分配材料线。
13.根据权利要求11所述的方法，其中控制器进一步配置成分配材料点。
14.根据权利要求10所述的方法，其中实施分配操作包括以弧形分配材料。
15.根据权利要求10所述的方法，其中物体是具有主体和从主体的周边延伸的多个耳片的照相机。
16.根据权利要求15所述的方法，其中分配单元配置成将材料分配在相邻的耳片之间。
17.根据权利要求10所述的方法，进一步包括感测电子基板上的z轴线高度。
18.根据权利要求10所述的方法，进一步包括在分配操作期间用联接于框架的支承组件支承电子基板。
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