CN104853580A - 借助位于相对侧上的结构特征来光学地测量元件 - Google Patents

Abstract

本发明描述了一种用来将电子元件（180）安装在元件载体（175）上的方法。此方法具有：(a)借助第一照相机(120)光学地探测到元件（180）的第一侧的第一图像，在该侧上能够识别到元件（180）的第一结构特征（185），（b）借助第二照相机(160)光学地探测到元件（180）的第二侧的第二图像，在该侧上能够识别到元件（180）的第二结构特征（186），其中第一侧和第二侧是相对而置的，并且其中第二结构特征（186）配置得连接到元件载体（175）上的预先确定的位置上，（c）确定电子元件（180）的方位，因此第一结构特征（185）的中心以期望的位置相对于元件载体（175）对齐，其中第二结构特征（186）能够与预先确定的位置相应地偏置，并且（d)将电子元件（180）安装在元件载体(175)上，其中第一结构特征（185）的中心相对于元件载体（175）对齐，其中第二结构特征（186）与预先确定的位置是偏置的。此外，还描述了一种用来在装椟元件载体的准备阶段中检测光电元件的功能性的方法，并且描述了一种用来安装已光学测量的电子元件的自动装配机。

Description

借助位于相对侧上的结构特征来光学地测量元件

技术领域

本发明涉及用电子元件来装配元件载体的技术领域。本发明尤其涉及在装配的准备阶段光学地测量电子元件。详细说来，本发明涉及(i)一种借助电子元件的事先测量将电子元件安装在元件载体上的方法，以及(ii)一种在用光电元件来装配元件载体的准备阶段中检测光电元件的功能性的方法，以及(iii)一种用来安装经光学测量的电子元件的自动装配机。

背景技术

发光二极管（LEDs）的应用按光学视角需要LED的对齐，这些发光二极管加装在前大灯和发光灯中或者加装在传感器中并且高度精确地对准接收器，这些前大灯或发光灯通过光学元件如透镜或反射器保留了光线的投影。目前表面安装的元件（大多数LED属于这种元件）只是朝其几何中心对齐，以便位置精确地装配它们，但如今越来越进行这样的应用，即LED主要必须指向其发出光线的发光表面或安装的LED芯片的中点。

但在实践中典型地在LED元件的几何中心和发出光线的发光表面之间存在着（不期望的）偏置，该几何中心在实践中借助连接触点（如连接面或连接脚）的空间位置来确定。这种偏置能够在0和100 μm (100 x 10^-6m) 之间。

但为了不使该几何中心，而是发光二极管（LED)的发出光线的表面的中点正好指向光学结构的或接收光线的光电元件的光学轴线，必须在用LED元件装配元件载体时借助光学系统来测量发出光线的发光表面，然后将LED元件这样定位和固定在元件载体上，使得相关的LED的发出光线的发光表面的中点正好来到在自动装配机的装配程序中提到的装配位置上，而不是LED元件的几何中心来到该装配位置上。

为了大致确定发出光线的发光表面和LED元件的几何中心之间的空间偏置，已知的是，要么已在供应单元中，要么在自动装配机内的特定位置上测量该LED元件，LED元件借助该供应单元传输至自动装配机。然后，该LED元件借助容纳工具（例如吸管）如此提取，即容纳工具安放在发出光线的发光表面的事先测定的中点上。随后，该LED元件无另一位置修正地在预先设定的额定位置上安放在元件载体上。此作法的问题是，不能再为LED元件进行位置修正，但如果LED元件例如在暂时摆放时略微扭转或滑动时，则所述位置修正是必要的，因为发出光线的发光表面的事先进行的位置测量或多或少都是无用的。此外，在极端情况下可能在发光表面和电连接触点之间出现如此强烈的偏置，即在装配时在理想地朝发光表面的中点对齐的基础上LED元件不再能以需要的质量来钎焊。在这种情况下，应该阻止用相关LED元件进行的装配。但由于缺乏有关发出光线的发光表面和电连接触点之间的偏置的信息，无法实现这一点。因此，在用LED元件装配元件载体时，工艺稳定性相对不高。

发明内容

本发明的目的是，改善电子元件的装配，以使电子元件的结构特征在已装配的元件载体上的定位得到改善。

此目的通过独立权利要求的内容得以实现。在从属权利要求中描述了本发明的有利的实施例。

按本发明的另一角度，描述了一种将电子元件安装在元件载体上的方法。所述的方法具有：(a)借助第一照相机光学地探测到元件的第一侧的第一图像，在该侧面上能够识别到元件的第一结构特征，(b)借助第二照相机光学地探测到元件的第二侧的第二图像，在该侧面上能够识别到元件的第二结构特征，其中第一侧和第二侧是相对而置的，并且其中第二结构特征配置得连接到元件载体上的预先确定的位置上，(c) 确定电子元件的方位，因此第一结构特征的中心以期望的位置相对于元件载体对齐，其中第二结构特征能够与预先确定的位置相应地偏置，并且(d) 将电子元件安装在元件载体上，其中第一结构特征的中心相对于元件载体对齐，其中第二结构特征与预先确定的位置是偏置的。

所述方法是以下面的知识为基础：为了借助自动装配机用电子元件自动地装配元件载体，在准备阶段或在即将开始装配时进行元件的位置测量。在此，该元件由元件-止动装置（例如吸管）保持住。在此，以已知的方式确定元件相对于元件-止动装置的可能的偏置和/或角度位置。借助第一结构特征（例如电接口或元件的外轮廓）的位置的光学探测来实现所述确定。然后在装配元件时，在元件于元件载体上的安放过程中，该确定的空间偏置和/或角度位置通过适当地调节元件-止动装置的位置和/或角度位置来平衡。但如果这两个结构特征相互具有未知的空间偏置，并且如果组件具有用元件装配的元件载体，（还）取决于第二结构特征相对于元件载体的空间位置，然后能够在安放元件时以适当的方式考虑这两个结构特征之间的按本发明确定的空间偏置。

按本发明的实施例，该方法还包含在第一和第二图像的基础上测量第二结构特征和第一结构特征之间的空间偏置。在此，尤其能够确定第一结构特征的正确的空间位置。

当元件安放或定位在待装配的元件载体上时，既能考虑(i)第一结构特征和元件-止动装置之间的偏置和/或元件相对于元件-止动装置的角度位置，也能考虑这两个结构特征之间的空间偏置。此外在需要时在安放元件时也能够考虑这两个用 (i) 和 (ii) 标出的、或多或少需要平衡的方面。

应注意，在将电子元件安装或安放在元件载体之前，该元件必要时还能够由额外的（第三）照相机光学地探测到，以便以已知的方式确定由元件-止动装置容纳的元件的位置和/或方位，对于该元件来说元件的这两个结构特征之间的空间偏置是已知的。

那么，如果这两个结构特征分别能够只从一个方向光学地探测到，则该描述的按本发明的方法可尤其以有利的方式应用，因为它们在另一方向通过元件的主体遮盖，即在这种情况下，借助例如第一结构特征的光学探测不能获得第二结构特征位于哪个位置上的信息。然后，所述的方法不仅是目前最好的方案，也是唯一可行的方案，用来确定两个设置在元件的相对侧上的结构特征之间的空间偏置。

按本发明的另一实施例，在一个平面中确定空间偏置，该平面相对于第一侧和/或第二侧平行地定向。其优点是，能够尤其精确地确定空间偏置。如果这两个图像在垂直于所述平面的方向上拍摄，则这一点尤其适用。

该平面能够优选与待测量的电子元件的主平面重合。该主平面可例如通过包含在元件中的主导体基底的表面给出。备选地亦或组合，该主平面还能与元件的壳体的表面重合，或与之平行地定向。

按本发明的另一实施例，第一照相机和第二照相机相互具有固定的空间关系。通过这两个照相机之间的固定且尽量准确已知的空间关系，描述的方法能够以高的精度来实施。在此非强制必要的是，永久地给出这两个照相机之间的固定的空间关系。如要在拍摄图像的时刻精确地知道这两个照相机的相对的空间关系，然后在确定空间偏置时相应地加以考虑，就已足够。

按本发明的另一实施例，第一照相机的第一光学轴线和第二照相机的第二光学轴线共线地相互定向。在这种情况下，这两个照相机相互间的相对的空间布局能够以尤其高的精度来实现。因此为了高度精确地实现这两个照相机的定向，应用了一种方法，其中照相机直接相对而置并且分别拍摄另一照相机的图像。例如在DE 102 49 669 B3中描述了这种用来确定两个照相机之间的相对空间位置的方法。然后借助这两个拍摄的照相机图像，能够这样再调校这两个照相机中的至少一个的位置，使得这两个照相机能够在其光学轴线方面至少几何完美地相互定向。

应注意，为了简单且同时还精确地实现两个照相机的精确的空间定向，能够应用专门的玻璃构件，它由两个照相机探测到。借助位于玻璃构件上的标志，能够以更高的精度将两个照相机对齐。

这两个照相机的至少几乎完美的对齐是尤其有利的，即能够以高的精度实施在此文献中描述的方法，并因此改善借助装配建立的电子组件的精度。

按本发明的另一实施例，第一照相机和/或第二照相机是在自动装配机内可移动的照相机。

该可移动的照相机能够例如在自动装配机内借助定位或龙门吊车系统来移动。该可移动的照相机优选能够设置在自动装配机的装配头上，并且与装配头一起在自动装配机中或自动装配机上朝拍摄元件的相应图像的位置移动。然后在两个不同的电子元件进行两次相继的图像拍摄之间，该照相机能够设置在另一位置上，在该位置中它们例如探测了(i)元件相对于固定该元件的止动装置的位置和/或位置，和/或探测了(ii)  设置在自动装配机的装配区域中的且待装配的元件载体的位置。因此，描述的方法能够借助自动装配机的本来就已存在的照相机来实施。因此不需要或只需略微适配地改造自动装配机，来实施描述的方法。

按本发明的另一实施例，该元件在探测第一图像期间以及在探测第二图像期间位于相同的位置中。其优点是，能够以尤其高的精度实施该方法。因此能够避免该元件在两个不同位置之间的运动的不清楚性，在这些位置中分别拍摄了图像。

按本发明的另一实施例，第一图像和第二图像在不同的时刻探测到。这两个图像依次借助特定的时间偏置来探测。如果为了拍摄至少一个图像需要短暂的照亮（例如闪光），则该实施例尤其能够具有很大的益处。然后在时间上间隔进行图像拍摄时，通过照相机进行的图像拍摄以有利的方式不会被用于其它照相机的闪光干扰。

按本发明的另一实施例，同时探测第一图像和第二图像。其优点是，能够尤其快地探测这两个图像。因此，还能够更快地实施整个用来光学地测量电子元件的结构的方法。因此在借助自动装配机装配时（为此实施描述的方法）产生了更高的装配效率，其中该装配功率例如能够通过元件的数量来确定，这些元件能够在预先设定的时间内（例如1秒）安放在一个或多个元件载体上。

按本发明的另一实施例，该元件在探测第一图像期间位于第一位置中，以及在探测第二图像期间位于第二位置中。第一位置与第二位置是不同的。

直观地表达是，按此处描述的实施例这两个图像的探测是在元件的不同位置中进行的，这两个图像分别示出了位于电子元件的一侧上的结构特征。该电子元件必须在第一图像拍摄和第二图像拍摄之间移动。这一点典型地借助元件-止动装置来实现，该止动装置设置在装配头上。

尤其在应用光源来照亮待拍摄的元件时，在元件的不同位置中进行的图像拍摄是有利的，即借助照相机进行的光学图像拍摄不受被从属于其它照相机的照明干扰。

在电子元件的不同位置中进行图像拍摄的另一优点在于，在自动装配机中反正已经存在着的照相机能够用于此处描述的方法，该照相机也用于其它的测量或检测任务。因此，在自动装配机中或借助已知的自动装配机实施此处描述的方法时，不需要或只需非常少的设备费用来对自动装配机进行必要的改装。

应注意，此处描述的方法的实施需要准确地了解两个位置的相对空间位置，在该方法中该元件的两个图像在元件的不同位置中拍摄。这意味着，必须非常准确地了解元件在两个位置之间移动所经过的路段。当然，这要求相应的定位系统具有很高的精度，用于元件的止动装置借助该定位系统在自动装配机内部移动。

按本发明的另一实施例，如果光学地探测到这两个图中的至少一个，则电子元件位于光学上透明的支承元件上。

该光学上透明的支承元件例如能够是玻璃板，其中该元件 (i) 由位于玻璃板下方的照相机借助光学的透射配置并且(ii)由位于玻璃板上方的照相机借助光学的入射配置进行探测。

为了在已知的自动装配机内实施此处描述的方法，除了提供两个合适的照相机以外，只需要光学上透明的支承元件，各待探测的电子元件以此支承元件上主要设置得用来拍摄这两个图像中的至少一个。

按本发明的另一实施例，如果光学地探测到这两个图中的至少一个，则电子元件被夹持装置固定。

该夹持装置尤其能够这样构成，即待探测的电子元件这样固定，即夹持装置的夹爪不会阻碍第一图像和/或第二图像的图像拍摄。该电子元件尤其能够被夹持装置从侧面固定，因此该元件能够借助第一照相机从上方并且借助第二照相机从下方探测。

与应用光学上透明的支承元件相比，应用这种夹持装置的优点在于，不会出现不期望的光学反射，并因此能够实现无问题的图像拍摄，其元件图像具有很高的质量。从而提高了描述的方法的精度。

在此上下文中需注意，在穿透光学上透明的支承元件来光学地探测元件时，尤其在同样穿透光学上透明的支承元件来入射地照亮元件时，在实践中经常可能出现反射和/或光散射，它们例如通过光学上透明的支承元件上的污染引起。在此上下文中容易理解的是，这种反射和/光散射会使探测到的图像质量明显变差。在实践中，这种污染经常是由摩擦引起的，该摩擦是由于元件的操纵从元件和/或支承元件中来的。

在此上下文中还应注意，入射照明在实践中是非常重要的，因为在许多情况下只借助这种照明来可靠地在光学上探测电子接口，该电子接口位于相关元件的下侧上。

按本发明的另一实施例，（a）借助第一照相机和/或借助第二照相机分别以图像拍摄的方式拍摄并因此光学地探测多个元件的多个图像，其中一个图像分别从属于元件，并且(b)在相应的从不同方向上拍摄的元件图像的基础上，对于多个元件中的每个元件来说分别确定了两个位于元件的不同侧面上的结构特征之间的空间偏置，此外(c) 确定多个元件中的每个的方位，因此第一结构特征的中心以期望的位置相对于元件载体对齐，其中各第二结构特征能够与各预先确定的位置相应地偏置，并且(d)将多个元件安装或安放在元件载体上，并且各第一结构特征的中心相对于元件载体对齐，其中各第二结构特征与各预先确定的位置是偏置的。

这直观地表达是，在用多个元件来装配元件载体的准备阶段中这些元件不是单个地测量，而是与其它元件一起测量。该描述的方法能够以这种方式顺利地用于多个元件，因此相应地提高了各自动装配机的装配功率。

还可能的是，多个元件只由这两个照相机中的一个借助唯一一次图像拍摄（从一个方向）光学地探测，并且借助照相机（从另外的方向）单个地光学地探测。

按本发明的另一实施例，（a）电子元件是光电元件，（b）第一结构特征是光电元件的发出光线的芯片，并且(c)第二结构特征是光电元件的至少一个电接口。

该描述的方法在此处提到的实施例中用来光学地测量光电元件的结构。对于这种应用来说目前产生了许多优点，因为与已知的方法相比能够首次在其光学特征方面实现了光电元件的精确定位，即在光电元件的发出光线的芯征的位置方面。在已知的方法中，这些光电元件在空间上只借肋其电连接触点的空间位置来定位。但是，只有已精确地了解发出光线的发光表面（其通过发出光线的芯片发出）相对于光电元件的电连接触点的位置，才能光学地将光电元件精确地定位在元件载体上。该空间偏置能够借助此处描述的方法以简单且有效的方式来确定，并且在安放或定位光电元件时加以考虑。

因此在了解发出光线的芯片和电连接触点（其通过引线框架给出）之间的空间偏置时，能够将光电元件精确地以光学方式定位在元件载体上。在此，在即将进行装配时，必须以已知的方式只探测光电元件的电连接触点的空间位置。然后在用光电元件来装配元件载体时，以合适的方式考虑特定的空间偏置，并且通过改变固定该元件的止动装置的位置来平衡该偏置。

光电元件能够例如是激光二极管或发出光线的二极管（LED)。此外，光电元件还能是接收光线的元件，例如光电二极管。

此处描述的方法尤其能够在自动装配机中用LED来装配元件载体时应用，亦或在所谓的LED芯片贴合机中以有利的方式应用，因为借助已知的光学的测量方法在借助吸管来输送LED元件时，在任何时候都不可能同时从上方（即从具有发出光线的发光表面的侧面）并且从下方（即从具有电连接触点的侧面）拍摄LED元件的图像。因此为了以光学方式进行准确的装配，应用此处描述的方法是绝对必要的，以便在(i)电连接触点的空间位置（该连接触点位于引线框架上或直接位于发出光线的芯片上）和(ii)发出光线的发光表面的空间位置之间确定明确的位置关系。如同前面已阐述的一样，了解这些位置关系是强制必要的，以便光学上精确地定位已装配的元件载体上的LED元件。

按本发明的另一实施例，穿透吸管来探测第一图像。

在电子元件相对较大时，该实施例尤其能够以有利的方式应用，因为大的电子元件典型地借助相对较大的吸管来固定。大的吸管典型地具有宽的抽吸通道，与第一照相机光学上耦合的镜头（例如光导体）能安装在该抽吸通道中。然后，该元件的第一结构特征通过该镜头来探测。因此例如能够光学地探测发出光线的发光表面或LED元件的LED芯片，同时测量LED元件的电接口。因此，以有利的方式不需要经由光学测量站的中间步骤，在该测量站中元件被安放在光学上透明的支承面上或由夹持装置固定住。

按本发明的另一角度，描述了一种用来检测光电元件的功能性的方法。该描述的检测方法具有：（a）借助用来光学地测量光电元件的结构的部分方法，确定（i） 光电元件的位于元件的第二侧上的第二结构特征和 (ii)光电元件的位于元件的第一侧上的第一结构特征之间的空间偏置，其中第一侧与第二侧是相对而置的，所述部分方法具有：(a1)借助第一照相机光学地探测到光电元件的第一侧的第一图像，（a2）借助第二照相机光学地探测到元件的第二侧的第二图像，(a3）在第一和第二图像的基础上测量该空间偏置，其中光电元件具有发出光线的光电元件，该方法还包含：(b)在光学上透明的承载元件上接触发出光线的光电元件；（c）接通发出光线的光电元件，其在光学上透明的承载元件上接触；（d) 测量光线的强度，它从接通的光电元件上获知；并且(e) 在测得的强度的基础上检测光电元件的功能性。

所述的用来检测光电元件的方法的基础在于，在进行上述用来将电子元件安装在元件载体上的方法时，也能够检测光电元件的功能性。如果在此应该得出，相关的光电元件未发挥功能或者发射的发光强度太大或太小，则能够通过以下方式避免生产有错误的电子组件，即相关的光电元件不用于装配工艺（电子组件借助该装配工艺来制造），而是摒弃。以这种方式能够在制造具有光电元件的电子组件时明显地提高效率。

按本发明的实施例，测量部分的发光密度在光电元件的发光表面上的空间分布。有关部分的发光密度的分布的信息，尤其是有关在发光表面上的准确位置（发光密度在此处最大）的信息能够用来更准确地在光学装置内部对齐该元件。

直观地表达是，借助此处描述的方法在发出光线的光电元件中测量发出光线的表面上或发出光线的芯片上的光线强度最大的位置。为了在发出光线的光电元件和例如光导体之间进行光学耦合时获得最好的光学效果或最低的光学衰减，能够通过“主动的调校”（即在光源接通时）推动该发出光线的光电元件如此之远，直到在接收器上到达最大的光量。这意味着，例如在LED中不是自动地为“光学”调校应用芯片或发出光线的表面的中心。而是为“光学”调校应用这样的位置，即在该位置上芯片或发出光线的表面具有最高的局部发光密度。因此能够以有利的方式改善发出光线的光电元件的“光学”定向。本发明的这一方面对于大多数LED来说是重要的，因为由于在LED芯片的制造过程中的波动，光辐射不是均匀地分布在芯片的表面上，因此芯片的几何中心不是发光强度最大的位置。

按本发明的另一角度，描述了一种将电子元件安装在元件载体上的自动装配机。描述的自动装配机具有(a)装配头，其(i) 用来容纳电子元件，(ii) 用来通过元件载体输送容纳的电子元件，以及（iii）将输送来的电子元件安放在元件载体上；(b）第一照相机；(c)第二照相机；以及(d)与这两个照相机耦合的评估装置，其中该评估装置设计得使自动装配机实施上述将电子元件安装在元件载体上的方法。

应指出，本发明的实施例已参照不同的发明内容进行描述。尤其描述了本发明的具有方法权利要求的几个实施例，并且描述了本发明的具有装置权利要求的其它实施例。对于专业人员来说在阅读该申请时能够立即明白，如果没有另外的详细说明，则除了这些属于这类发明内容的特征组合以外，还可能实现这些特征的任意组合，这些任意的特征组合属于其它类型的发明内容。

本发明的其它优点和特征从目前优选的实施例的以下示例性描述中得出。本申请的单个附图只是未意性的并且比例是不正确的。

附图说明

图1a至1g示出了装配过程，其中在将元件安放在元件载体上之前借助按本发明的第一实施例的光学测量方法来测量该元件的结构。

图2示出了测量站，它与设置在装配头上的可移动的照相机一起能够执行按本发明的第一实施例的光学测量方法。

图3示出了LED元件，其在电连接结构的几何中心和发出光线的LED芯片的几何中心之间具有偏置。

参考标记清单

100装配系统

110装配头/六角转头

112元件-止动装置/吸管

120第一照相机/电路板照相机

130其它照相机/元件照相机

150测量站

160第二照相机

170供应皮带

175元件载体/电路板

176接线垫

180电子元件/LED元件

185第一结构特征/LED芯片

186第二结构特征/元件接口

220a信号导线

252壳体

254光学上透明的支承元件

258评估装置

260a信号导线

382元件壳体

384aLED芯片的几何中心

386a元件接口的几何中心

387接合线

dx偏置。

具体实施方式

应指出，在下面的详细描述中不同实施例的特征或部件（它们与其它实施例的相应特征或部件相同或者至少功能相同）设置有相同的参考标记或者不同的参考标记，所述不同的参考标记只是在其第一个字母上与相同的或至少功能上相同的特征或部件的参考标记不同。为了避免不必要的重复，已经借助前面描述的实施例阐述的特征或部件在后面不再详细阐述。

此外应指出，以下描述的实施例只是从本发明的可能的实施例中选出来的。尤其可能的是，单个实施例的特征以适当的方式彼此组合，因此对于专业人员来说借助此处详细描述的实施方案就能把许多不同的实施例看作是明显公开的。

如果上面已描述的一样，借助在此文献中描述的方法能够在LED元件的内部精确地获知 (i)LED芯片或LED元件的发出光线的表面（第一结构特征）和 (ii) LED元件的电接口的中心（第二结构特征）之间的由制造决定的空间的偏置。在此，借助两个相互精确校正的照相机同时或者短时间内依次从上方和下方光学地探测所述LED元件。该LED元件优选在两次照相机拍摄之间不移动。该方法能够借助任意大小的元件来实施，只要待测量的特征（即电接口或钎焊接口和LED芯片）位于各照相机的画面范围内。

下面借助图1a至1g描述了用来实施在此文献中描述的方法的实施例的单个步骤。按此处描述的实施例，该方法在装配系统100中实施。

如同从图1a可看到的一样，电子的LED元件180借助未示出的供应单元传递到提取位置上，并且能够以已知的方法从该提取位置被装配头110提取。按此处描述的实施例，借助供应皮带170来实现所述元件-供应，在该供应皮带中形成容纳袋（未设置参考标记），元件180分别位于此容纳袋中。

LED元件180具有LED芯片185，它在图1a中只可从上方看到。在此文献中，LED芯片185也称为发出光线的表面或称为第一结构特征。

按此处所示的实施例，装配头110是所谓的六角转头，它能够围绕着垂直于图面的旋转轴线旋转。在图1a中通过弯曲的箭头来表示顺时针方向的旋转方向。当然，示出的旋转方向只是示例性的，并且装配头110也能够逆时针方向旋转。装配头110具有多个径向伸出的元件-止动装置，它按此处所示的实施例构成为所谓的吸管112。通过在吸管112上施加低压，LED元件180分别保持在每个吸管112上。

第一照相机120设置在装配头110上。因为照相机120通常用来测量标记，这些标记设置在待装配的元件载体或待装配的电路板（未示出）上，所以照相机通常也称为电路板照相机120。通过探测这种标志，以已知的方式确定设置在装配系统的装配区域中的且待装配的电路板的准确位置。

按此处所示的实施例，在装配头110上还设置有另一光学的照相机130，借助它来探测由止动装置112容纳的元件180。该另外的照相机130因此经常也称为元件照相机。在元件探测的基础上，能够获知容纳的元件180的角度位置，并且获知元件180的中心和各吸管112的纵轴线之间的可能存在的偏置。当元件180随后安放在电路板上时，然后以已知的方式通过吸管围绕着纵轴线的适当旋转或者通过装配头110的适当位置来平衡所述角度位置以及偏置。

在图1b中示出了元件180的光学测量，该元件位于元件照相机130的画面范围中。在此附图中，在各元件180的下侧上也可看到元件接口。这些元件接口也用参考标记186表示，它们在此文献中也称为第二结构特征。

如同上面描述的一样，该元件照相机130是可选的，用来实施此处描述的方法。但该元件照相机130是重要的，以便确定待测量的元件180在吸管112上的位置。因此避免将元件180安放在错误的位置上，因而能够借助测量站150的照相机160可靠地从下方探测该元件。图1c示出了，将元件180安放在测量站150的上侧上。通过相应吸管112朝下的运动，来安放该元件180。图1c借助直箭头展示了该运动。

图1d展示了，(i)借助照相机160（其在此文献中也称为第二照相机160）并且(ii)借助电路板照相机120（其在此文献中也称为第一照相机120）来同时测量LED元件180。为此该装配头110已这样移动，即设置在它上面的电路板照相机120正好位于安放在测量站150上的元件180上。然后在由两个照相机120和160拍摄的两个图像的基础上，确定在LED元件180的上侧上的第一结构特征或LED芯片和设置在LED元件180的下侧上的电元件接口186之间的空间偏置。

在借助照相机120和照相机160同时探测元件180的上侧和下侧之后，该元件180被测量站150提取。图1e示出了这一点，在此附图中吸管112设置指向上方的直箭头，元件180借助此吸管进行提取。在此应注意，为了视觉清晰，图1a至1g未示出所有能够由多个吸管112容纳的元件。当然，借助在此描述的方法也能在一定程度上持续地测量多个元件。为此当然也能够应用所有的吸管112（在此图1数量是8个）。

随后，提取的元件180通过装配头110的旋转沿着用弯箭头标出的旋转方向带到元件能被元件照相机130重新探测的位置上。图1f示出了这一点。然后如同前面已描述的一样，借助元件照相机130来测量元件180的角度位置，并且还测量元件180和相应吸管112的纵轴线之间的可能存在的偏置。如果该元件180在安放于测量站150和/或被该测量站150容纳时不小心地滑动或扭动，则借助照相机130这样重新测量元件180是必要的。

图1g示出了，将相应的元件180安放在元件载体或电路板175上。电路板175具有接线垫176，在图1g中示出其中的两个。在安放元件180时（所述安放在图1g中通过指向下方的直箭头标出），以已知的方式通过吸管112围绕着其纵轴线的旋转或者通过装配头110的适配位置，来平衡事先获知角度位置，和/或平衡LED元件180相对于相关吸管112的纵轴线的偏置。

除了以上所述地平衡角度位置和/或元件180相对于吸管112的偏置以外，按此处描述的方法在安放元件180时还额外地考虑LED芯片（第一结构特征）和图1未示出的元件接口结构186的几何中心（第二结构特征）之间的空间偏置。通过装配头110在装配头110的移动平面内的适配位置，该偏置能够在安放元件180时以简单的方式来平衡，其中该移动平面与电路板175的表面平行地定向。

以上借助图1a至1g描述的步骤该用来实施在此文献中描述的方法，以便可视地测量电子元件180的结构，这些步骤能够直观地如下总结地表达：

在进行原本的装配过程之前，该元件180从元件-供应单元中提取出来，并且在测量站150的透光板上优选正好安放在两个照相机120和160的中点中。然后，这两个照相机120和160分别测量对它们来说可见的特征的中点。它们是LED芯片185和钎焊接口186。如果这两个中点相互偏离它们的位置，则它们是对于后继装配来说需待考虑的、LED芯片185和钎焊接口186之间的偏置。因为在重新提取元件180时元件180朝相应的吸管112可能会出现另一偏置，所以待装配的元件180还再次借助设置在装配头110上的元件照相机130或者备选地借助静止安装的元件照相机来测量。然后，元件180和吸管112之间的偏置借助LED芯片185和钎焊接口186之间的偏置来计算，因此LED芯片185的中心精确地来到电路板175上的预先设定的且期望的位置上。

为了获知LED芯片（= LED元件180的第一结构特征）和钎焊接口186（= 电元件接口或LED元件180的第二结构特征）之间的偏置，能够应用一对照相机120、160，它们的光学轴线是重合的。在这种情况下，不必生成借助第一照相机测得的中点朝元件180自身（例如其外部轮廓）的关系。因此在具有变化的轮廓、表面、颜色等元件中总是能够稳定且恒定地进行测量，只要待测量的区域能够清楚地看到。即使在构件较大时（其主体超过了相关照相机120、160的画面范围），只要待测量的结构特征位于相关照相机的画面范围内，就能够进行测量。所述的偏置测量能够非常精确地进行，因为它终归只取决于两个照相机120、160的分辨率。通过借助光学的元件照相机130进行的光学测量能够探测到由于在测量站150上操纵元件（例如容纳、安放）引起的错误，并且通过适当地操控装配头110（装配头110的位置以及相关吸管112的角度位置）来平衡。

图2在扩大视图中示出了测量站150。该测量站具有壳体252，第二照相机160位于该壳体上。测量站150在该壳体252的上侧上具有光学上透明的支承元件254，它以前被称为透光板。为了测量位于元件180的上侧上的第一结构特征185（在此是LED芯片185）和位于元件180的下侧上的第二结构特征（在此是钎焊接口或元件180的电连接结构）之间的偏置，将该元件180放置在透明的支承元件254上。然后在该处由(i)测量站150的第二照相机160并且由(ii)电路板照相机120同时探测该偏置。借助评估装置258来评估两个由两个照相机160和120拍摄的图像，并从中获知第一结构特征185（LED芯片）和第二结构特征（元件-连接结构）之间的空间偏置，该评估装置通过信号导线260a和220a与第二照相机160或第一照相机120相连。

图3在扩大视图中示出了安放在电路板175上的LED元件180。该LED元件180具有元件壳体382，LED芯片185位于该壳体中。为了接触LED芯片185，在元件壳体382中设置有元件接口186，LED元件180能够通过该元件接口与电路板175上的接线垫176导电地相连。如图3所示，LED芯片185的上侧通过接合线387与总共三个元件接口186中的右边元件接口相连。LED芯片185的下侧与这三个元件接口186中的中间元件接口直接接触。这三个元件接口186中的左边元件接口同样能够与LED芯片185的上侧相连。备选地，左边的元件接口186也与LED元件180的其它部件（例如另一未示出的LED芯片）相连。

LED芯片185的几何中心在图3中通过虚线示出，其设置有参考标记384a。这三个元件接口186 的几何中心以相应的方式通过虚线示出，其设置有参考标记386a。LED芯片185（第一结构特征）和例如通过LED元件180的引线框架确定的元件接口（第二结构特征）之间的空间偏置用"dx"表示。

如同前面详细阐述的一样，在此文献中描述的装配方法中在安放LED芯片180时考虑该偏置，因此LED芯片位于相对于电路板175最佳的”光学“位置上。

应注意，在实践中在这两个结构特征之间不仅存在着沿着x方向的空间偏置dx，当然还沿着y-方向具有空间偏置'‘dy’‘，并且在第一结构特征的结构和第二结构特征的结构之间具有（不期望的）扭转”dtheta"。当然，当把LED元件180安放在元件载体175上时，也能够考虑偏差"dy" 和/或 "dtheta"。

Claims (18)

1.一种用来将电子元件（180）安装在元件载体（175）上的方法，所述的方法具有：

借助第一照相机 (120)光学地探测到元件（180）的第一侧的第一图像，在该侧上能够识别到元件（180）的第一结构特征（185），

借助第二照相机 (160)光学地探测到元件（180）的第二侧的第二图像，在该侧上能够识别到元件（180）的第二结构特征（186），其中第一侧和第二侧是相对而置的，并且其中第二结构特征（186）配置得连接到元件载体（175）上的预先确定的位置上，

 确定电子元件（180）的方位，因此第一结构特征（185）的中心以期望的位置相对于元件载体（175）对齐，其中第二结构特征（186）能够与预先确定的位置相应地偏置，并且

将电子元件（180）安装在元件载体 (175)上，其中第一结构特征（185）的中心相对于元件载体（175）对齐，其中第二结构特征（186）与预先确定的位置是偏置的。

2.按上述权利要求所述的方法，其中该方法还具有在第一和第二图像的基础上测量第二结构特征（186）和第一结构特征（185）之间的空间偏置（dx），以便确定第一结构特征（185）的正确的空间位置。

3.按上述权利要求2所述的方法，其中在一个平面中确定该空间偏置（dx)，该平面相对于第一侧和/或第二侧平行地定向。

4.按上述权利要求中任一项所述的方法，其中第一照相机（120）和第二照相机（160）相互具有固定的空间关系。

5.按上述权利要求中任一项所述的方法，其中第一照相机（120）的第一光学轴线和第二照相机（160）的第二光学轴线共线地相互定向。

6.按上述权利要求中任一项所述的方法，其中

第一照相机（120）和/或第二照相机（160）是可在自动装配机（100）的内部移动的照相机。

7.按上述权利要求1至5中任一项所述的方法，其中该元件（180）在探测第一图像期间以及在探测第二图像期间位于相同的位置中。

8.按上述权利要求7所述的方法，其中第一图像和第二图像在不同的时刻探测到。

9.按上述权利要求7所述的方法，其中第一图像和第二图像同时探测到。

10.按上述权利要求1至6中任一项所述的方法，其中

该元件（180）在探测第一图像期间位于第一位置中，并且该元件（180）在探测第二图像期间位于第二位置中，其中第一位置与第二位置是不同的。

11.按上述权利要求1至10中任一项所述的方法，其中如果光学地探测到这两个图中的至少一个，则电子元件（180）位于光学上透明的支承元件 (254)上。

12.按上述权利要求1至10中任一项所述的方法，其中如果光学地探测到这两个图中的至少一个，则电子元件（180）被夹持装置固定。

13.按上述权利要求中任一项所述的方法，其中借助第一照相机(120) 和/或借助第二照相机（160）分别以图像拍摄的方式拍摄并因此光学地探测多个元件（180）的多个图像，其中一个元件（180）分别配备一个图像，

在相应的从不同方向上拍摄的元件（180）的图像的基础上，对于多个元件（180）中的每个元件（180）来说分别确定了两个位于元件（180）的不同侧面上的结构特征（185、186）之间的空间偏置（dx)，

确定多个元件（180）中的每一个的方位，因此第一结构特征（185）的中心以期望的位置相对于元件载体（175）对齐，其中各第二结构特征（186）能够与各预先确定的位置相应地偏置，并且

将多个元件（180）安装在元件载体元件载体(175)上，其中各第一结构特征（185）的中心相对于元件载体（175）对齐，其中各第二结构特征（186）与各预先确定的位置是偏置的。

14.按上述权利要求中任一项所述的方法，其中电子元件是光电元件（180），并且第一结构特征是光电元件的发出光线的芯片（185）或接收光线的芯片，并且第二结构特征是光电元件 (180) 的至少一个电接口（186）。

15.按上述权利要求中任一项所述的方法，其中第一图像穿透吸管（112）进行探测。

16.一种用来检测光电元件（180）的功能性的方法，该方法包含：借助用来光学地测量光电元件（180）的结构的部分方法，确定(i) 光电元件（180）的位于元件（180）的第二侧上的第二结构特征（186）和 (ii)光电元件（180）的位于元件（180）的第一侧上的第一结构特征（185）之间的空间偏置（dx)，其中第一侧与第二侧是相对而置的，其中该部分方法具有：

借助第一照相机（120）光学地探测到光电元件（180）的第一侧的第一图像，

借助第二照相机（160）光学地探测到元件（180）的第二侧的第二图像，

在第一和第二图像的基础上测量该空间偏置（dx），其中光电元件（180）具有发出光线的光电元件（180），其中该方法还包含：在光学上透明的承载元件上接触发出光线的光电元件（180）；

接通发出光线的光电元件（180），其在光学上透明的承载元件上接触；

测量光线的强度，它从接通的光电元件（180）上获知；并且

在测得的强度的基础上检测光电元件（180）的功能性。

17.按上述权利要求所述的方法，其中该方法还具有测量部分的发光密度在光电元件（180）的发光表面（185）上的空间分布。

18.一种用来将电子元件（180）安装在元件载体（175）上的自动装配机，该自动装配机具有：

装配头，其

(i) 用来容纳电子元件（180），

(ii) 用来通过元件载体输送容纳的电子元件（180），

（iii）将输送来的电子元件（180）安放在元件载体（175）上；

第一照相机(120）；

第二照相机(160）以及

与这两个照相机（120、160）耦合的评估装置（258），其中该评估装置（258）设计得使自动装配机实施按权利要求1至15中任一项所述的方法。