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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestücken eines Substrats mit Bauteilen in einem Bestückautomaten in der Elektronikfertigung. Die Erfindung betrifft ferner ein Steuergerät für einen Bestückautomaten sowie ein Computerprogrammprodukt, die zum Durchführen eines Verfahrens zum Bestücken eines Substrats mit Bauteilen konfiguriert und ausgestaltet sind. Außerdem betrifft die Erfindung einen Bestückautomaten, durch welchen Substrate mit Bauteilen bestückt werden können.
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STAND DER TECHNIK
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Beim Bestücken von Substraten mit Bauteilen wird bisher vorausgesetzt, dass alle bereits bestückten Bauteile bezogen auf einen Maschinen-Nullpunkt eine konstante Höhe nicht überschreiten dürfen, bei welcher ein kollisionsfreier Überflug der Bauteile durch einen Bestückkopf mit einem neuen Bauteil in einem Abhol- und Bestückbereich jederzeit möglich ist.
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Basierend auf dieser Annahme wird anhand einer Optimierung ein sogenanntes Freihöhenprofil für alle Bestückköpfe einer Linie berechnet. Die Berechnung findet auf Basis einer maximal zulässigen Bauteilhöhe der Bauteile für das Substrat für jeden einzelnen Bestückkopf statt. Dies generiert eine monoton ansteigende Treppenkurve vom ersten bis zum letzten Bestückkopf der Linie. Während einer Datenaufbereitung lässt die Optimierung Bauteile nur dann an einen Bestückkopf, wenn für mindestens eine Pipette bzw. einen Greifer des Bestückkopfes eine bestückkopfspezifische Freihöhe eingehalten werden kann. Hierbei kann die Optimierung scheitern, falls für ein Bauteil kein Bestückkopf gefunden werden kann, der eine ausreichende Freihöhe aufweist.
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Bisher ist die maximale Bauteilhöhe, die beispielsweise ein sogenannter CPP-Bestückkopf (Collect/Pick&Place) in Form eines Revolver-Bestückkopfes maximal bestücken kann, durch folgende konstante, bestückkopfspezifische Faktoren begrenzt:
- - Einbauhöhe des Bestückkopfes.
- - Äußerer Drehkreisradius des Bestückkopfes, d.h., die Summe aus der Bauteilhöhe und einer Pipettenlänge, gerechnet ab einer Pipettenschnittstelle, darf den Wert des Drehkreisradius nicht überschreiten.
- - Transport-Oberkante beim Transport eines Bauteils
- - Sicherheitsabstand von ca. 2mm
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Ein CPP-Bestückkopf in verschiedenen Betriebsarten ist in der
EP 1 731 008 B1 dargestellt. Die einzelnen Pipetten des dargestellten CPP-Bestückkopfes weisen eine relativ geringe Hubhöhe von ca. 12 mm auf. Von Bedeutung ist hier insbesondere der einfache Pick&Place-Modus für extra große Bauteile, die nicht durch den CPP-Bestückkopf hindurch passen. Ein solches Bauteil wird in einer fixierten Drehstellung des Revolvers aufgenommen, über eine stationäre Kamera vermessen und auf ein Substrat in Form einer Leiterplatte aufgesetzt. Daraus ergibt sich bei CPP-Bestückköpfen derzeit eine relativ geringe maximal zulässige Bauteilhöhe, unabhängig davon, in welchem Bestückbereich einer Bestücklinie der CPP-Bestückkopf konfiguriert ist. Diese maximal zulässige Bauteilhöhe schränkt den Bestückungsprozess ein.
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Aus der
WO 2014 006 809 A1 ist eine Ausweichlösung bekannt, bei welcher der komplette Bestückkopf zusätzlich zu einer Hubbewegung einer Pipette angehoben werden kann. Ein solcher Mechanismus ist jedoch aufwändig und entsprechend teuer. Außerdem ist ein solches System schwer und deshalb für Hochleistungsbestückköpfe nicht geeignet.
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Weitere Bestücksysteme gehen aus der internationalen Patentanmeldung
WO 2014/141 427 A1 sowie der chinesischen Patentanmeldung
CN 1 04 869 799 A hervor.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die voranstehend beschriebenen Nachteile beim Bestücken von Substraten mit Bauteilen zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Bestücken eines Substrats mit Bauteilen in der Elektronikfertigung, ein Steuergerät sowie ein Computerprogrammprodukt zum Durchführen des Verfahrens, sowie einen Bestückautomaten mit einem Steuergerät zur Verfügung zu stellen, durch die auf einfache, schnelle und kostengünstige Weise die Bestückung von Substraten auch mit überhohen Bauteilen ermöglicht wird.
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Die voranstehende Aufgabe wird durch die Patentansprüche gelöst. Insbesondere wird die voranstehende Aufgabe durch das Verfahren gemäß Anspruch 1, das Steuergerät gemäß Anspruch 11, das Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 12 sowie den Bestückautomaten gemäß Anspruch 13 gelöst. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Steuergerät, dem erfindungsgemäßen Computerprogrammprodukt, dem erfindungsgemäßen Bestückautomaten und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
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Gemäß eines ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Bestücken eines Substrats mit Bauteilen in einem Bestückautomaten in der Elektronikfertigung zur Verfügung gestellt. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
- - Erlangen wenigstens eines Höhenprofils für ein bestücktes Substrat,
- - Aufnehmen wenigstens eines Bauteils mit einem Bestückkopf, und
- - Bestücken des Substrats mit dem wenigstens einen Bauteil abhängig vom erlangten Höhenprofil,
wobei ein Höhenprofil während des Bestückens des Substrats dynamisch ermittelt wird.
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D.h., während des Bestückens des Substrats wird das bisher vorhandene Höhenprofil des Substrats bzw. der Bauteile auf dem Substrat erfasst. Es wird also ein dynamisches Höhenprofil des Substrats erstellt, welches exakt die Position und Höhe der bereits auf das Substrat gesetzten Bauteile umfasst. Beim Abholen der Bauteile aus einem Tray kann auf Basis des erlangten Höhenprofils eine Fahrkurve bzw. eine Bestückreihenfolge gewählt werden, bei welcher eine Kollision mit einem anderen Bauteil auf dem Tray zuverlässig verhindert werden kann. Das dynamische Höhenprofil kann ferner mit dem initial erlangten Höhenprofil abgeglichen und bei einer definierten Abweichung angepasst werden. So kann das Höhenprofil besonders genau ermittelt werden. Dies führt zu einer entsprechend hohen Sicherheit bezüglich einer Kollisionsvermeidung beim Bestücken des Substrats. Das dynamische Höhenprofil kann optisch oder anhand eines Algorithmus erfasst oder erstellt werden. Mittels des Algorithmus kann das dynamische Höhenprofil unter Berücksichtigung der bereits gesetzten Bauteile auf dem Substrat erstellt werden. Das dynamische Ermitteln des Höhenprofils kann alternativ oder zusätzlich zum vorstehend beschriebenen Erlangen des Höhenprofils durchgeführt werden.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird sich von der bisher üblichen Herangehensweise gelöst, dass eine maximal zulässige Bauteilehöhe anhand eines initial festgelegten Freihöhenprofils eines Bestückkopfes oder von Bestückköpfen festgelegt wird. Außerdem wird die Auswahl der Bauteile zum Bestücken des Substrats nicht mehr dahingehend ausgewählt, dass ein kollisionsfreier Überflug aller Bauteile auf dem Substrat im Abhohl- und Bestückbereich jederzeit mit allen übrigen Bauteilen möglich sein muss.
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Anhand des erfindungsgemäß erlangten Höhenprofils, das vor dem Bestücken des Substrats mit den Bauteilen erlangt wird, kann die exakte Lage aller Bauteile, die unterschiedliche Höhen aufweisen, erfasst werden. Insbesondere können anhand des erlangten Höhenprofils die jeweiligen Höhen der Bauteile an ihren jeweiligen Positionen ermittelt werden. Basierend auf diesen Informationen können Kollisionen mit überhöhen Bauteilen auf dem Substrat zuverlässig verhindert werden. Außerdem ist es möglich, das Bauteil am Bestückkopf anhand des erlangten Höhenprofils über ausreichend niedrige Bauteile bzw. Bauteile, die eine definierte kleine Höhe aufweisen oder kleiner als die definierte kleine Höhe sind, zu navigieren. Die große Höhe ist hierbei größer als die kleine Höhe. Dadurch können bei einer weiterhin hohen Bestückungsqualität Umwege während des Bestückprozesses vermieden werden und eine entsprechend hohe Linienleistung erzielt werden.
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Das Höhenprofil für das bestückte Substrat bzw. des wenigstens teilweise bestückten Substrats kann aus einem Speicher ausgelesen bzw. auf diese Weise erlangt werden. Der Speicher ist bevorzugt ein nichtflüchtiger Speicher und Bestandteil des Bestückautomaten oder mit dem Bestückautomaten für eine entsprechende Datenübertragung verbindbar.
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Unter dem Höhenprofil für das bestückte Substrat ist ein Höhenprofil eines wenigstens teilweise bestückten Substrats zu verstehen. Das Höhenprofil ist ein zu erwartendes Höhenprofil oder ein momentanes Höhenprofil, das ein zumindest teilweise bestücktes Substrat nach einem Bestückvorgang oder während eines Bestückvorgangs aufweisen wird, vermutlich aufweisen wird oder momentan aufweist. D.h., ein tatsächliches Höhenprofil ist vor dem Bestücken des Substrats noch nicht vorhanden oder noch nicht vollständig vorhanden. Das erlangte Höhenprofil ist vorzugsweise ein simuliertes oder virtuelles Höhenprofil, d.h., ein bestücktes Substrat in einer simulierten oder virtuellen Form.
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Das Höhenprofil ist bevorzugt als detailliertes Höhenprofil zu verstehen, in welchem sämtliche Bauteile, die auf das fertig bestückte Substrat zu setzen sind oder bereits gesetzt sind, berücksichtigt werden. Unter dem Substrat ist insbesondere eine Leiterplatte zu verstehen. Das Verfahren wird insbesondere in der Elektronikfertigung bei einer Oberflächenmontage bzw. einem SMT-Prozess durchgeführt.
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Darunter, dass das Substrat mit dem wenigstens einen Bauteil abhängig vom erlangten Höhenprofil bestückt wird ist zu verstehen, dass ein Bestückungsprozess des Substrats abhängig vom erlangten Höhenprofil durchgeführt wird. Unter dem Bestückungsprozess ist die Art und Weise zu verstehen, wie das Substrat mit den Bauteilen bestückt wird, d.h., mit welcher Bestückungsgeschwindigkeit, mit welchem Bestückungsmuster und/oder mit welcher Bestückungsreihenfolge.
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Gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann bei einem Verfahren demnach ein Höhenprofil für ein fertig bestücktes Substrat erlangt werden, bevor das Substrat mit Bauteilen bestückt wird. Dies hat den Vorteil, dass bereits zu Beginn des Bestückungsprozesses eine definierte Bestückungsreihenfolge definiert werden kann, anhand welcher das Substrat besonders effizient bestückt werden kann.
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Außerdem ist es bei einem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, dass bei der Erlangung des wenigstens einen Höhenprofils eine Durchbiegung des Substrats berücksichtigt wird. D.h., die Durchbiegung, welche einer Fertigungstoleranz entspricht, kann beim Erlangen des Höhenprofils bzw. bei einer Ermittlung des Höhenprofils berücksichtigt werden. Eine Bauteilkollision bei einem Bestückungsprozess des Substrats kann dadurch besonders zuverlässig verhindert werden. Die Durchbiegung wird vorzugsweise mit einem Wert von ca. 2mm berücksichtigt.
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Darüber hinaus ist es möglich, dass bei einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung abhängig vom erlangten Höhenprofil eine Bestückreihenfolge beim Bestücken des Substrats eingestellt bzw. basierend auf dem erlangten Höhenprofil ermittelt und anschließend entsprechend eingestellt wird. Anhand einer definierten Bestückreihenfolge können Ausweichfahrten verhindert und somit ein Bestückprozess beschleunigt werden.
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Von besonderem Vorteil ist es, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren abhängig vom erlangten Höhenprofil eine Bestückreihenfolge beim Bestücken des Substrats eingestellt wird, bei welcher das Substrat mit den Bauteilen von einer Bestückposition auf dem Substrat, die sich am Weitesten von einer stationären Kamera in oder an einem Bestückautomaten entfernt befindet, in Richtung der stationären Kamera, bestückt wird. Anhand der Optimierung hinsichtlich der Bestückreihenfolge nach dem Prinzip „von außen nach innen“ (mit Bezug auf die stationäre Kamera), können Ausweichfahrten des Bestückkopfes zum Verhindern einer etwaigen Bauteilkollision sicher verhindert oder zumindest stark reduziert werden. Außerdem kann dadurch eine gute Simulationsgenauigkeit der gesamten Bestückungslinie erreicht werden. Ohne die vorstehend beschriebene Optimierung müssen Ausweichbewegungen durchgeführt werden, die sich negativ auf eine Simulationsqualität der Optimierung und auf die gesamte Linienleistung auswirken. Durch die vorgeschlagene Optimierung ist es auf besonders vorteilhafte Weise möglich, eine bisher existierende software-bedingte Einschränkung aufzubrechen, die verhindert, dass Bauteile mit einer technisch maximalen Bauteilhöhe mit beispielsweise Pick&Place-Bestückköpfen einer End-Of-Line-Station auch tatsächlich für eine Bestückung verwendet werden können.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es weiterhin möglich, dass bei einem Verfahren eine Bauteilhöhe des wenigstens einen Bauteils erlangt wird und das Substrat mit dem wenigstens einen Bauteil abhängig von der erlangten Bauteilhöhe bestückt wird. Darunter, dass das Bauteil abhängig von der erlangten Bauteilhöhe bestückt wird ist zu verstehen, dass ein Bestückungsprozess zum Bestücken des Substrats abhängig von der erlangten Bauteilhöhe durchgeführt wird. D.h., abhängig von der erlangten Bauteilhöhe kann beispielsweise entschieden werden, ob das Bauteil auf direktem Wege, bei welchem das Bauteil über andere Bauteile bewegt wird, oder auf indirektem Wege, bei welchem das Bauteil um bestehende Bauteile herum bewegt wird, auf das Substrat gesetzt werden soll. Dadurch können bei der Bestückung Zeit und somit entsprechend Kosten gespart werden.
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Von Vorteil kann es hierbei sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren das Substrat mit dem wenigstens einen Bauteil abhängig von der erlangten Bauteilhöhe mittels Collect&Place oder mittels Pick&Place bestückt wird. Eine Bestückung mittels Collect&Place ist schneller, weist jedoch eine geringere Bestückungsgenauigkeit auf. Eine Bestückung mittels Pick&Place ist genauer, weist jedoch eine geringe Bestückungsgeschwindigkeit auf. Abhängig von der erlangten Bauteilhöhe kann fundierter ausgewählt werden, ob das Substrat mittels Collect&Place oder mittels Pick&Place bestückt werden soll. Die Bauteilhöhe wird vorzugsweise dadurch erlangt, dass ein Speicher ausgelesen wird, in welchem die Bauteilhöhe zu jedem ausgewählten Bauteil hinterlegt ist. Sobald das Bauteil, beispielsweise über eine stationäre Kamera, erkannt wurde, kann auch die zugehörige Bauteilhöhe ausgelesen bzw. entsprechend erkannt werden.
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Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren ist es ferner möglich, dass das Substrat mit dem wenigstens einen Bauteil mittels Pick&Place bestückt wird, wenn die erlangte Bauteilhöhe über einem definierten Schwellenwert, insbesondere über 11,5 mm, liegt. Bauteile mit einer solchen Höhe können als überhohe Bauteile oder als Bauteile mit einer großen Höhe bezeichnet werden. Überhohe Bauteile müssen besonders präzise bewegt werden, um eine Kollision mit anderen Bauteilen sicher vermeiden zu können. Durch das gezielte Verwenden der Pick&Place-Bestückung können Kollisionen mithin zuverlässig verhindert oder zumindest reduziert werden. Das Substrat wird bevorzugt dann mit dem wenigstens einen Bauteil mittels Pick&Place bestückt, wenn die erlangte Bauteilhöhe über 11,5 mm, insbesondere zwischen ca. 11,5 mm und ca. 15 mm, ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung ist es möglich, dass das Substrat mit dem wenigstens einen Bauteil mittels Collect&Place bestückt wird, wenn die erlangte Bauteilhöhe unter einem definierten Schwellenwert liegt, insbesondere wenn die erlangte Bauteilhöhe kleiner oder gleich 11,5 mm ist. Bauteile mit einer solchen Höhe können als normale oder niedrige Bauteile oder als Bauteile mit einer normalen oder kleinen Höhe bezeichnet werden. Niedrige Bauteile können einfacher als hohe Bauteile bewegt werden. Niedrige Bauteile könne insbesondere leichter über andere Bauteile, die sich bereits auf dem Substrat befinden, bewegt werden. Durch das gezielte Verwenden der Collect&Place-Bestückung können eine hohe globale Bestückungsgeschwindigkeit und somit eine entsprechend hohe Linienleistung erzielt werden.
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Gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist es zudem möglich, dass das Substrat mittels eines CPP-Bestückkopfes bestückt wird. Durch das initiale Erlangen des wenigstens einen Höhenprofils für das bestückte Substrat, insbesondere in Kombination mit der eingestellten Bestückreihenfolge, ist es möglich, einen CPP-Bestückkopf universell zu verwenden, selbst für die Bestückung des Substrats mit den überhohen Bauteilen. Der CPP-Bestückkopf wird hierbei abhängig von der erlangten Bauteilhöhe im Pick&Place-Modus oder im Collect&Place-Modus verwendet. Genauer gesagt wird der CPP-Bestückkopf bei den hohen Bauteilen im Pick&Place-Modus und bei den niedrigen Bauteilen im Collect&Place-Modus betrieben.
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Gemäß eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein Steuergerät für einen Bestückautomaten, das zum Bestücken eines Substrats mit Bauteilen in der Elektronikfertigung gemäß eines wie vorstehend im Detail beschriebenen Verfahrens konfiguriert und ausgestaltet ist, zur Verfügung gestellt. Damit bringt ein erfindungsgemäßes Steuergerät die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben worden sind.
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Ferner wird ein Computerprogrammprodukt bereitgestellt, das in dem vorstehend erwähnten Steuergerät implementiert bzw. gespeichert werden kann. Das Computerprogrammprodukt ist zum Bestücken eines Substrats mit Bauteilen in der Elektronikfertigung gemäß eines wie vorstehend im Detail beschriebenen Verfahrens konfiguriert und ausgestaltet. Damit bringt auch ein erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben worden sind. Das Computerprogrammprodukt kann als computerlesbarer Anweisungscode in jeder geeigneten Programmiersprache wie beispielsweise in JAVA, C++ etc. implementiert sein. Das Computerprogrammprodukt kann auf einem computerlesbaren Speichermedium (Datendisk, Wechsellaufwerk, flüchtiger oder nichtflüchtiger Speicher, eingebauter Speicher/Prozessor, etc.) abgespeichert sein. Der Anweisungscode kann einen Computer oder andere programmierbare Geräte wie das Steuergerät für den Bestückautomaten derart programmieren, dass die gewünschten Funktionen ausgeführt werden. Ferner kann das Computerprogrammprodukt in einem Netzwerk wie beispielsweise dem Internet bereitgestellt werden bzw. sein, von dem es bei Bedarf von einem Nutzer herunter geladen werden kann. Das Computerprogrammprodukt 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 bzw. sein. Das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt kann bei einem vorhandenen System bzw. Systemen des Standes der Technik einfach implementiert werden. So können Bestandskunden nach Installation des Computerprogrammprodukts mit bestehenden Bestückungslinien höhere Bauteile bestücken, sobald im gewünschten Bestückbereich CPP-Bestückköpfe erfindungsgemäß konfiguriert sind. Durch das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt ist es außerdem möglich, dass Kunden Bestückungslinien-Konfigurationen ohne einem sogenannten Twin-Head und einem entsprechend verbesserter Preis-Leistungsverhältnis angeboten werden können, wenn keine zu hohen Bauteile, d.h. Bauteile, die beispielsweise größer als 15mm sind, auf das Substrat gesetzt werden müssen. Gleichwohl können das vorliegende Computerprogrammprodukt und somit auch das erfindungsgemäße Verfahren auch für eine Anwendung mit dem Twin-Head erweitert werden. Dadurch können Bauteile mit einer Bauteilhöhe von bis zu ca. 44 mm auf kostengünstige Weise, ohne Kollisionsgefahr und bei hoher Linienleistung auf das Substrat gesetzt werden.
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Gemäß eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein Bestückautomat zum Bestücken eines Substrats mit Bauteilen in der Elektronikfertigung zur Verfügung gestellt, wobei der Bestückautomat ein wie vorstehend im Detail beschriebenes Steuergerät aufweist. Damit bringt auch ein erfindungsgemäßer Bestückautomat die vorstehend beschriebenen Vorteile mit sich. Der Bestückautomat weist vorzugsweise eine Erlangungseinheit zum Erlangen wenigstens eines Höhenprofils für ein bestücktes Substrat auf. Die Erlangungseinheit kann als Recheneinheit oder als Bestandteil einer Recheneinheit ausgeführt sein. Außerdem weist der Bestückautomat eine Aufnahmeeinheit zum Aufnehmen wenigstens eines Bauteils mit einem Bestückkopf auf. Die Aufnahmeeinheit ist bevorzugt in Form einer Pipette am Bestückkopf ausgestaltet. Darüber hinaus weist der Bestückautomat vorzugsweise eine Bestückeinheit auf, die zum Bestücken des Substrats mit dem wenigstens einen Bauteil abhängig vom erlangten Höhenprofil ausgestaltet ist. Zudem kann der Bestückautomat eine Einstelleinheit aufweisen, die zum Einstellen einer Bestückreihenfolge beim Bestücken des Substrats abhängig vom erlangten Höhenprofil ausgestaltet ist, insbesondere zum Einstellen einer Bestückreihenfolge, bei welcher das Substrat mit den Bauteilen von einer Bestückposition auf dem Substrat, die sich am Weitesten von einer stationären Kamera in oder an einem Bestückautomaten entfernt befindet, in Richtung der stationären Kamera, bestückt wird. Die Einstelleinheit kann als Recheneinheit oder als Bestandteil einer Recheneinheit ausgeführt sein. Der Bestückautomat weist außerdem wenigstens einen CPP-Bestückkopf zum Bestücken des Substrats auf.
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Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder der Zeichnung hervorgehende Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen können sowohl für sich als auch in den verschiedenen Kombinationen erfindungswesentlich sein.
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Es zeigen jeweils schematisch:
- 1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Bestückautomaten mit einem erfindungsgemäßen Steuergerät sowie einem erfindungsgemäßen Computerprogrammprodukt,
- 2 eine Draufsicht auf den erfindungsgemäßen Bestückautomaten, und
- 3 ein Flussdiagramm zum Erläutern eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 bis 3 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist ein Bestückautomat 300 bzw. ein Ausschnitt aus einem Bestückautomaten 300 mit einem Steuergerät 330 dargestellt. In dem Bestückautomat 300 sind ferner ein Bestückkopf 310 sowie eine stationäre Kamera 320 ausgestaltet.
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Das Steuergerät 330 weist einen Speicher 331 auf, in welchem ein Computerprogrammprodukt 332 gespeichert ist. Der Bestückkopf 310 ist in Form eines CPP-Bestückkopfes mit mehreren Pipetten 311 zur Aufnahme von Bauteilen 200 ausgestaltet. Die stationäre Kamera 320 ist zum Erfassen von Bauteilen 200 und dabei zum Erkennen einer Bauteilhöhe der erfassten Bauteile 200 ausgestaltet. In 1 ist ferner ein Substrat 100 in Form einer Leiterplatte dargestellt, welches mit Bauteilen 200 bestückt ist.
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Das in 1 dargestellte Steuergerät 330 sowie das darin implementierte Computerprogrammprodukt 332 sind zum erfindungsgemäßen Bestücken des Substrats 100 mit Bauteilen 200 ausgestaltet.
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In 2 ist eine Draufsicht auf einen Bestückautomaten 300 sowie auf eine Bestückungslinie dargestellt. Anhand der Darstellung in 2 soll erläutert werden, wie, abhängig von einem erlangten Höhenprofil des Substrats 100, eine Bestückreihenfolge beim Bestücken des Substrats 100 eingestellt wird, bei welcher das Substrat 100 mit den Bauteilen 200 von einer Bestückposition auf dem Substrat 100, die sich am Weitesten von der stationären Kamera 320 im Bestückautomaten 300 entfernt befindet, in Richtung der stationären Kamera 320, bestückt wird.
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Wie in 2 zu erkennen, wird das Substrat 100 von einem äußeren Startpunkt S in Richtung eines inneren Endpunktes E entlang einer Bestückungsrichtung R bestückt, wobei sich das Bauteil 200 am Endpunkt am nächsten zur stationären Kamera 320 befindet und das Bauteil 200 am Startpunkt S von der stationären Kamera 320 am weitesten weg befindet.
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Mit Bezug auf 3 wird anschließend ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Bestücken des Substrats 100 mit Bauteilen 200 in der Elektronikfertigung beschrieben.
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In einem ersten Schritt S1 wird ein Höhenprofil für ein bestücktes Substrat 100 aus einem Speicher gelesen und dadurch erlangt. Hierbei wird das Höhenprofil für ein fertig bestücktes Substrat 100 erlangt, bevor das Substrat 100 mit Bauteilen 200 bestückt wird. Bei der Erlangung des Höhenprofils wird eine Durchbiegung des Substrats 100 von 2 mm berücksichtigt.
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In einem anschließenden zweiten Schritt S2 wird abhängig vom erlangten Höhenprofil eine Bestückreihenfolge beim Bestücken des Substrats 100 eingestellt, bei welcher das Substrat 100 mit den Bauteilen 200 von einer Bestückposition auf dem Substrat 100, die sich am Weitesten von einer stationären Kamera 320 im Bestückautomaten 300 entfernt befindet, in Richtung der stationären Kamera 320, bestückt wird.
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In einem dritten Schritt S3 wird das Bauteil 200 mit einer Pipette 311 am Bestückkopf 310, der als CPP-Bestückkopf ausgestaltet ist, aufgenommen und in Richtung der stationären Kamera 320 bewegt. Dort wird das Bauteil 200, insbesondere eine Bauteilhöhe, erfasst. Das Bauteil 200 wird abhängig vom erlangten Höhenprofil sowie von der festgelegten Bestückreihenfolge mit dem CPP-Bestückkopf aufgenommen.
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Hiernach wird das Substrat 100 mit dem Bauteil 200 abhängig vom erlangten Höhenprofil sowie abhängig von der festgelegten Bestückreihenfolge bestückt. Das Substrat 100 wird mit dem Bauteil 200 abhängig von der erlangten Bauteilhöhe bestückt. Wenn festgestellt wird, dass die erlangte Bauteilhöhe über 11,5 mm liegt, wird das Substrat 100 mit dem Bauteil 200 mittels Pick&Place bestückt. Wenn festgestellt wird, dass die erlangte Bauteilhöhe kleiner oder gleich 11,5 mm ist, wird das Substrat 100 mit dem Bauteil 200 im Rahmen eines Collect&Place-Verfahrens bestückt.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Substrat
- 200
- Bauteil
- 300
- Bestückautomat
- 310
- Bestückkopf
- 320
- stationäre Kamera
- 330
- Steuergerät
- 331
- Speicher
- 332
- Computerprogrammprodukt
