CN106486404B - 用于操纵电子部件的操纵装置的调节设备和方法 - Google Patents

用于操纵电子部件的操纵装置的调节设备和方法 Download PDF

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Abstract

本发明包括：旋转装置；成像装置，该成像装置位于旋转装置上并能够借助旋转装置来定位；拾取头，拾取头围绕所述旋转装置沿圆周布置，每个拾取头能够操纵保持电子构件；基准标记，该基准标记相对于所述旋转装置位于固定位置处，从而使得所述旋转装置能够相对于所述基准标记旋转，所述基准标记的固定位置表示由相应的拾取头保持的电子部件的布置；用于操纵电子部件的操纵装置，所述操纵装置的位置能够被调节以将所述至少一个操纵装置与由所述拾取头保持的电子部件的布置对准；其中，成像装置操作成捕获包括所述基准标记和所述操纵装置的至少一个图像，以得出所述至少一个操纵装置和由所述基准标记的固定位置所表示的电子部件的布置之间的偏移。

Description

用于操纵电子部件的操纵装置的调节设备和方法
技术领域
本发明公开内容总体上涉及用于操纵电子部件的设备以及调节用于操纵电子部件的设备的操纵装置的位置的方法。
背景技术
传统的测试操纵器包括转台和联接到转台的拾取头，拾取头用于保持半导体封装。在操作期间，转台在各种功能的各种模块或者操纵装置的上方旋转，各种模块或者操纵装置诸如为用于测试半导体封装的性能的测试模块。保持半导体封装的拾取头移动到模块或者操纵装置，以在半导体封装上执行操纵装置的功能。具体地，保持半导体封装的拾取头移动到测试模块以测试半导体封装。具体地，测试模块必须相对于由相应的拾取头保持的每个半导体封装对准，以实现良好的机械稳定性、较高的功能测试产量以及较低的封装损坏率。
当前，测试模块和半导体封装之间的对准和位置调节通过使用诸如用于自由调节的人工判断或者通过使用机械夹具来实现。由于人工判断是主观的并且需要测试操纵器的操作来可视化，因此如果半导体封装的尺寸非常小则难以执行或者不能执行人工调节。附加地，由于缺乏精确性所基于的数据，因此该方法需要相当大的人工技巧和人力劳动。
在一个现有技术方案中，视觉辅助模块对准方法利用安装到转台的光学装置以及多个成像装置来首先对准基准标记并且其次对准操纵装置的位置。然而，这样的方案需要涉及多个成像装置的若干对准步骤。另外，光学装置增加了转台的重量并且因此降低了转台的操作速度。因此，系统生产量也被不期望地降低。
因此，存在旨在解决上述问题中的至少一个的用于操纵电子部件的设备以及调节用于操纵电子部件的设备的至少一个操纵装置的位置的方法的必要。
发明内容
本发明的第一方面是一种用于操纵电子部件的设备。该设备包括：旋转装置；成像装置，该成像装置位于所述旋转装置上并且能够借助所述旋转装置来定位；多个拾取头，这多个拾取头围绕所述旋转装置沿圆周布置，每个拾取头均能够操纵成保持电子构件；基准标记，该基准标记相对于所述旋转装置位于固定位置处，从而使得所述旋转装置能够相对于所述基准标记旋转，所述基准标记的固定位置表示由相应的拾取头保持的电子部件的布置；以及用于操纵电子部件的至少一个操纵装置，所述至少一个操纵装置的位置能够被调节以将所述至少一个操纵装置与由所述拾取头保持的电子部件的布置对准；其中，所述成像装置操作成捕获包括所述基准标记和所述至少一个操纵装置的至少一个图像，以得出所述至少一个操纵装置和如由所述基准标记的固定位置所表示的电子部件的布置之间的偏移。
本发明的第二方面是一种调节用于操纵电子部件的设备的至少一个操纵装置的位置的方法，所述设备包括旋转装置和围绕所述旋转装置沿圆周布置的多个拾取头。所述方法包括以下步骤：相对于基准标记定位位于所述旋转装置上的成像装置，所述基准标记相对于所述旋转位置位于固定位置处，从而使得所述旋转装置能够相对于所述基准标记旋转，所述基准标记的固定位置表示由相应的拾取头保持的电子部件的布置；利用所述成像装置捕获包括所述基准标记和所述至少一个操纵装置的至少一个图像；从由所述成像装置捕获的所述至少一个图像得出所述基准标记和所述至少一个操纵装置之间的偏移；以及基于所述偏移调节所述至少一个操纵装置的位置，以将所述电子部件的布置和所述至少一个操纵装置对准。
附图说明
仅通过示例从下面记载的说明并且结合附图，本领域的普通技术人员将更好地理解并且容易清楚本发明的示例性实施方式，附图中：
图1a是示例性实施方式中的用于操纵电子部件的设备的平面图。
图1b是用于操纵电子部件的设备的平面图，在该设备上安装有成像装置。
图1c是用于操纵电子部件的设备的侧视图，在该设备上安装有成像装置。
图2a是示例性实施方式中的用于操纵电子部件的设备的立体图，在该设备上安装有成像装置。
图2b是用于操纵电子部件的设备的立体图，在该设备上安装有成像装置。
图3是由示例性实施方式中的成像装置捕获的合成图像的平面图。
图4a是由另一示例性实施方式中的成像装置捕获的图像的平面图。
图4b是由该示例性实施方式中的成像装置捕获的另一图像的平面图。
图5是包括机动操纵装置的示例性实施方式中的用于操纵电子部件的设备的平面图，在该设备上安装有成像装置。
图6以旋转装置的局部放大视图示出了附接到旋转装置的成像装置。
图7a是示例性实施方式中的用于操纵电子部件的设备的侧视图，在该设备上安装有成像装置。
图7b是该示例性实施方式中的用于操纵电子部件的设备的平面图，设备具有位于操纵装置上方的成像装置。
图7c是示出了在该示例性实施方式中的位置调节过程中察看基准标记的图。
图7d是示出了在该示例性实施方式中的位置调节过程中察看操纵装置的图。
图8是由示例性实施方式中的拾取头保持的电子部件的平面图。
图9是示出了示例性实施方式中的调节用于操作电子部件的设备的至少一个操纵装置的位置的方法的流程图，该设备包括旋转装置和围绕旋转装置沿圆周布置的多个拾取头。
具体实施方式
示例性的非限制性实施方式可以提供用于操纵电子部件的设备以及调节用于操纵电子部件的设备的至少一个操纵装置的位置的方法。
图1a是示例性实施方式中的用于操纵电子部件的设备平面图。在该示例性实施方式中，用于操纵电子部件的设备示出为测试操纵器100。电子部件可以是诸如半导体封装的半导体部件（在图8中，其中一个半导体部件由附图标记804表示并且由拾取头筒夹808保持）。
测试操纵器100包括旋转装置104、围绕旋转装置104沿圆周布置的多个拾取头108以及基准标记112，使得旋转装置104能够相对于基准标记112旋转。基准标记112不随旋转装置104旋转。例如，基准标记112由位于旋转装置104外部的基准构件116提供。测试操纵器100还包括诸如接触器的操纵装置120，以操纵电子部件。旋转装置104还包括安装构件124，成像装置（图1a中未示出）能够以可拆卸的方式安装到该安装构件。
图1b是用于操纵电子部件的设备的平面图，在该设备上安装有成像装置。图1c是用于操纵电子部件的设备的侧视图，在该设备上安装有第一成像装置。
在该示例性实施方式中，成像装置128通过使用安装构件124在两个相邻的拾取头108之间的位置处以可拆卸的方式安装到旋转装置104。成像装置128能够由旋转装置104定位。在图1b中，旋转装置104旋转，从而使得成像装置128布置在由基准构件116提供的基准标记112上方或者之上。
在该示例性实施方式中，包括基准标记112的基准构件116位于预定位置处，该预定位置表示当电子部件由相应的拾取头108保持时电子部件的布置。即，基准标记112相对于旋转装置104位于固定位置处，从而使得旋转装置104能够相对于基准标记112旋转。成像装置128操作成捕获包括由位于旋转装置104外部的基准构件116提供的基准标记112以及至少一个操纵装置120的至少一个图像，以得出至少一个操纵装置120和如由基准标记112的固定位置所表示的电子部件的布置之间的偏移。至少一个操纵装置120的位置能够被调节以将操纵装置120与由拾取头108保持的电子部件的布置对准。
在该示例性实施方式中，旋转装置104可以是转台。每个拾取头108均能操作成保持电子部件（图1a至1c中未示出）。成像装置128可以是照相机。安装构件可以是但不局限于一个或多个螺栓、铆钉、卡合组件、夹子或者其它紧固部件，以将成像装置128安装到旋转装置104。
在该示例性实施方式中，至少一个操纵装置120以可移动的方式安装在旋转装置104的下方。
在该示例性实施方式中，基准标记112是能够容易由成像装置128检查的图像。基准标记112可以是但不局限于十字形图案或者棋盘图案。包括基准标记112的基准构件116安装在旋转装置104下方的预定位置处。例如，基准构件116可以被安装在旋转装置104下方的静止平台上。基准标记112被用作用于将至少一个操纵装置120对准到由相应的拾取头108保持的电子部件的共用的基准标记。
现在将描述设置在外部基准构件116上以进行操纵装置（诸如接触器）的位置调节的基准标记112的使用。
图2a是示例性实施方式中的用于操纵电子部件的设备的立体图，在该设备上安装有成像装置。在该示例性实施方式中，设备是测试操纵器200，该测试操纵器的功能与参照图1a至1c描述的测试操纵器100大体上相同，并且该测试操纵器包括大体上相同的部件。测试操纵器200的成像装置228被示出为定位在由位于旋转装置204外部的基准构件216提供的基准标记212之上。
成像装置228操作成捕获包括基准标记212的至少一个图像。在其它示例性实施方式中，可以检查或者察看基准标记以对准成像装置或者记下成像装置的光学中心与基准标记之间的偏移。
在成像装置228捕获基准标记212的至少一个图像之后，旋转装置204旋转过一定角度以将成像装置228布置在操纵装置220的顶部上方，操纵装置220的位置待与成像装置的位置对准。在图2b中，旋转装置204被示出为旋转，从而使得以可拆卸的方式安装的成像装置228被布置在操纵装置220的位置的上方。
现在将描述操纵装置的位置调节。
图3是该示例性实施方式中的由成像装置228捕获的合成图像的平面图。该平面图示出了操纵装置220和其中心标记304的图像以及基准标记212的图像。合成图像被分析以得出基准标记212的位置和操纵装置220的位置之间的偏移。之后，基于该偏移手动或者自动地调节操纵装置220，以将操纵装置220的中心标记304与基准标记212的图像的位置对准或者重叠。重新定位的操纵装置220因此相对于由相应的拾取头保持的电子部件的位置布置对准。
利用该示例性实施方式，即使在诸如测试接触器的操纵装置上不设置中心标记，如以下所述，操纵装置也仍然可以与基准标记对准。
图4a和4b是由另一示例性实施方式中的成像装置捕获的图像的平面图。在该示例性实施方式中，该平面图示出了不具有物理中心标记的测试接触器404的图像。该平面图还示出了基准标记408的图像。即使在测试接触器404上不设置物理标记以表示测试接触器404的中心时，也能够使用参照图3描述的位置调节的方法。所捕获的测试接触器404和基准标记408的图像被分析以定位基准标记408的位置和测试接触器404的对称中心412（如图4a所示）。之后，测试接触器404被手动或自动地调节以将测试接触器404的对称中心412与基准标记408的图像的位置对准或者重叠（如图4b所表示）。被重新定位的测试接触器404因此相对于由相应的拾取头保持的电子部件的位置布置对准。
图5是示例性实施方式中的包括机动操纵装置的用于操纵电子部件的设备的平面图，成像装置安装在设备的旋转装置504上。呈接触器520的形式的操纵装置任选地包括马达528、532、536，以相对于由相应的拾取头508保持的电子部件的运动路径提供切向、径向和θ相对运动。在从由成像装置524捕获的一个或多个图像得出由基准构件516提供的基准标记512和机动接触器520之间的偏移之后，主处理器向马达528、532、536发送相应的指示信号，以补偿该偏移，诸如关于基准标记512和机动接触器520之间的距离-角度差，以调节机动接触器520相对于如由基准标记512的固定位置所表示的用于操纵的每个电子部件的布置的位置。设备的自动对准因此可以通过使用来自成像装置524的测量反馈信息和机动接触器520上的马达的设置来实现。
在下面说明中，描述旋转装置的安装构件。
图6以旋转装置的局部放大图示出了附接到旋转装置的成像装置。安装构件608被用于将成像装置612以可拆卸的方式安装到旋转装置604。安装构件608包括一个或多个螺栓、铆钉、卡合组件、夹子或者任何其它类型的紧固部件。安装构件608还包括设置在旋转装置604上的相应的轨道、孔或者其它容置部以接收相应的螺栓、铆钉、卡合组件、夹子或者任何其它类型的紧固部件。
安装构件608可以集成到旋转装置604或者可以是旋转装置604的分离部件。在其中安装构件608集成到旋转装置604的示例性实施方式中，安装构件608可以包括从旋转装置604延伸的臂以及用于接收一个或多个螺栓或铆钉的轨道或者凹槽。成像装置612可以诸如通过调节一个或多个螺栓、铆钉、卡合组件、或者夹子直到成像装置位于检查/察看或者清楚地捕获基准标记的至少一个图像的位置处而被调节。
应理解的是，无需使成像装置的光学中心与基准标记的光学中心对准，只要操纵装置的光学中心和基准标记的光学中心之间的平均偏移能够被确定即可。
以上的示例性实施方式描述了捕获标记和操纵装置的图像。以下描述其中仅一个图像被捕获以用于位置调节过程的示例性实施方式。
图7a是示例性实施方式中的用于操纵电子部件的设备的侧视图，在该设备上安装有成像装置。在该示例性实施方式中，用于操纵电子部件的设备是与测试操纵器100大体上相同的测试操纵器700。安装在旋转装置704上的成像装置728定位成检查或者察看基准标记（图7a中未示出）的图像。基准标记被设置成使得旋转装置704能够相对于该基准标记旋转。例如，基准标记设置在位于旋转装置704外部的基准构件716上。
在检查之后，成像装置728的光学中心与基准标记的光学中心对准。然而，应理解的是，无需将成像装置728的光学中心与基准标记的光学中心对准，只要能够确定成像装置728的光学中心与基准标记的光学中心之间的平均偏移从而使得该偏移能够被补偿即可。
接下来，旋转装置704旋转过一定角度以将成像装置728布置/设置在待被对准的操纵装置720的上方，如图7b中的平面图所表示的那样。
成像装置728定位成捕获操纵装置720的图像。接着，将操纵装置720的图像的位置与成像装置728或者基准标记712的光学中心的位置对比。然后基于成像装置728和基准标记712的中心之间的已知偏移（如果有）而手动或自动地调节操纵装置720的位置。
例如，如图7c所表示，在察看基准标记712期间，通过计算基准标记712的偏移，来将成像装置的光学中心732与基准标记712的光学中心对准。接下来，如图7d所表示，由于已知基准构件的位置（或者其偏移），因此可以利用通过成像装置拍摄的操纵装置的图像来对准操纵装置的光学中心736。
图8是由示例性实施方式中的拾取头保持的电子部件的平面图。如图所表示，电子部件804（诸如半导体部件或者封装）由拾取头的拾取头筒夹808（诸如图1a至1c的108或者图2a至2b的208或者图7的708）保持。
图9是示出了调节示例性实施方式中的用于操纵电子部件的设备的至少一个操纵装置的位置的方法的流程900，该设备包括旋转装置和围绕该旋转装置沿圆周布置的多个拾取头。在步骤902处，将位于旋转装置上的成像装置相对于基准标记定位，该基准标记相对于旋转装置位于固定位置处，从而使得旋转装置能够相对于基准标记旋转，基准标记的固定位置表示由相应的拾取头保持的电子部件的布置。在步骤904处，成像装置捕获包括基准标记和至少一个操纵装置的至少一个图像。在步骤906处，从由成像装置捕获的至少一个图像得出基准标记和至少一个操纵装置之间的偏移。在步骤908处，基于所述偏移调节至少一个操纵装置的位置，以将至少一个操纵装置相对于电子部件的布置对准。
对于所述的示例性实施方式，在完成操纵装置相对于电子部件的布置的对准之后，在用于操纵电子部件的设备的生产运行之前，可以将成像装置从旋转装置拆卸或者移除。
在所述的示例性实施方式中，提供基准标记以使得旋转装置能够相对于基准标记旋转有利地去除了在旋转装置上设置基准标记支承构件并且因此减小了旋转装置上的重量。该重量的减小在旋转装置操作时增大了旋转装置的旋转速度并且因此有利地提高了输出产量。有利地，在完成操纵装置相对于电子部件的布置的对准之后以及在用于操纵电子部件的设备的生产运行之前，成像装置可以从旋转装置拆卸或者移除。因此，在生产运行期间，无来自成像装置或者基准标记支承构件的附加重量施加在旋转装置上。由于基准标记的位置在设备的制造期间已被预先确定，因此对准或调节过程也被有利地简化。而且，利用预先确定的基准标记来对准操纵装置可以提供高精度的对准过程，这是因为可以消除了在每个对准过程期间使用者介入调节基准/参考点的位置的需要。
此外，在对准过程期间通过使用成像装置来捕获包括基准标记和操纵装置的至少一个图像，在该对准过程期间，在电子部件、拾取头、成像装置和/或操纵装置之间无需进行接触。这有利地防止了在对准过程期间对电子部件、拾取头、成像装置和/或操纵装置造成的损害。
另外，由成像装置捕获的至少一个图像提供了清晰的可视画面以使对准过程容易进行。
此外，来自视觉或成像系统的测量反馈允许操纵装置的位置基于基准标记和操纵装置之间的偏移被调节。对对准结果的定量测量因此能够被实现。在一些示例性实施方式中，测量反馈与设置在操纵装置上的马达一起允许操纵装置的位置被自动地调节。因此，对准过程能够自动化。在操纵装置通过使用诸如用于自由调节的人工判断或者通过使用例如用于带和卷轴模块的对准的机械夹具而难以执行对准的情况下，该自动对准过程能够被实施在操纵装置上。
在所描述的示例性实施方式中，至少一个操纵装置是测试接触器，但应理解的是，能够存在涉及电子部件的生产/测试的其它操纵装置。
在一些示例性实施方式中，基准标记描述为由旋转装置外部的基准构件提供。应理解的是，示例性实施方式不局限于此。只要基准标记相对于旋转装置位于固定位置从而使得旋转装置能够相对于基准标记旋转，则有利地去除待被放置在旋转装置上的基准标记支撑构件的常规需要。
在一些示例性实施方式中，基准标记的图像重叠（叠加）在由成像装置捕获的操纵装置的图像上。操纵装置的图像可以包括表示操纵装置的位置的任何图像，并且可以包括操纵装置的一个或多个部分和/或从操纵装置得到的标记。
在对准过程期间，可以存在提供为用于确保操纵装置与基准标记对准的容差度或者规定标准。即，示例性实施方式不局限于将操纵装置与基准标记的图像严格定位。在一些示例性实施方式中，操纵装置的光学中心与基准标记对准。然而，应理解的是，无需将操纵装置的光学中心与基准标记对准，只要满足提供为用于确保操纵装置与基准标记的对准的容差度或者规定标准即可。
应理解的是，尽管一些示例性实施方式描述了利用基准标记的图像和操纵装置的图像，但是示例性实施方式不局限于此。只要获得至少一个图像，就可以利用该至少一个图像使视觉或者成像系统执行对准。
本领域技术人员应理解的是，在不脱离如总体所述的本发明的范围的情况下，可以对具体的实施方式进行其它变形和修改。因此当前实施方式在所有方面都被当作是示意性的和非限制性的。

Claims (14)

1.一种用于操纵电子部件的设备，该设备包括：
旋转装置；
成像装置，该成像装置位于所述旋转装置上并且能够借助所述旋转装置来定位；
多个拾取头，这多个拾取头围绕所述旋转装置沿圆周布置，每个拾取头均能够操纵保持电子构件；
基准标记，该基准标记相对于所述旋转装置位于固定位置处，从而使得所述旋转装置能够相对于所述基准标记旋转，所述基准标记的固定位置表示由相应的拾取头保持的电子部件的布置；以及
用于操纵电子部件的至少一个操纵装置，所述至少一个操纵装置的位置能够被调节以将所述至少一个操纵装置与由所述拾取头保持的电子部件的布置对准，
其中，所述成像装置操作成捕获包括所述基准标记和所述至少一个操纵装置的至少一个图像，以得出所述至少一个操纵装置和如由所述基准标记的固定位置所表示的电子部件的布置之间的偏移。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述操纵装置能够基于所得出的所述操纵装置和所述基准标记之间的偏移被调节，以使该操纵装置与所述基准标记对准。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述基准标记包括在位于所述旋转装置外部的基准构件中。
4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述成像装置是照相机。
5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述至少一个操纵装置被机动化并且能够操作成相对于如由所述基准标记的固定位置所表示的电子部件的布置自动地对准所述至少一个操纵装置。
6.根据权利要求1所述的设备，该设备还包括位于所述旋转装置上的安装构件，所述成像装置能够以可拆卸的方式安装到该安装构件。
7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述成像装置操作成捕获包括所述基准标记的第一图像和包括所述至少一个操纵装置的第二图像。
8.一种调节用于操纵电子部件的设备的至少一个操纵装置的位置的方法，所述设备包括旋转装置和围绕所述旋转装置沿圆周布置的多个拾取头，所述方法包括以下步骤：
相对于基准标记定位位于所述旋转装置上的成像装置，所述基准标记相对于所述旋转位置位于固定位置处，从而使得所述旋转装置能够相对于所述基准标记旋转，所述基准标记的固定位置表示由相应的拾取头保持的电子部件的布置；
利用所述成像装置捕获包括所述基准标记和所述至少一个操纵装置的至少一个图像；
从由所述成像装置捕获的所述至少一个图像得出所述基准标记和所述至少一个操纵装置之间的偏移；以及
基于所述偏移调节所述至少一个操纵装置的位置，以将所述电子部件的布置和所述至少一个操纵装置对准。
9.根据权利要求8所述的方法，该方法还包括将所述成像装置以可拆卸的方式安装到安装构件以将所述成像装置定位在所述旋转装置上的步骤。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述基准标记被包括在位于所述旋转装置外部的基准构件中。
11.根据权利要求8所述的方法，其中，调节所述至少一个操纵装置的位置的步骤还包括调节所述操纵装置以使得该操纵装置的光学中心与所述基准标记的光学中心对准的步骤。
12.根据权利要求8所述的方法，其中，所述至少一个操纵装置被机动化并且调节所述至少一个操纵装置的位置的步骤基于所述偏移被自动地执行。
13.根据权利要求8所述的方法，其中，利用所述成像装置捕获包括所述基准标记和所述至少一个操纵装置的至少一个图像的步骤包括捕获所述基准标记的第一图像和所述至少一个操纵装置的第二图像的步骤。
14.根据权利要求8所述的方法，其中，调节所述至少一个操纵装置的位置的步骤包括基于所得出的所述操纵装置和所述基准标记之间的偏移来调节所述至少一个操纵装置的步骤。
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