DE19510402C2 - Verfahren und Einrichtung zur optischen Erfassung eines Fluiddots auf einem Substrat - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur optischen Erfassung eines Fluiddots auf einem Substrat unter Verwendung eines optischen Meßstrahles, der auf einen Appli­ kationsbereich des Fluiddots gerichtet und dessen Reflexion und Streuung erfaßt wird.

Aus der Mikroelektronik, Mikromechanik oder Mikrooptik sind verschiedene Prozeßschritte zur Bauelemente- oder Baugruppen­ fertigung sowie -montage bekannt, bei denen mit Hilfe von Dispenserköpfen bzw. Applikationsköpfen kleine Mengen pastö­ ser Massen, wie z. B. Lotpasten, Klebstoffe, Gleitmittel oder ähnliches mit hoher Präzision in engen Toleranzen bezüglich Position, Volumen und Form auf Funktionsflächen (Substrate) wie Leiterkarten für die SMD-Montage, Fügeflächen mikromecha­ nischer Elemente oder Grundsubstrate hybrider mikrooptischer Aufbauten aufgebracht werden. Die in ihrer Art und Funktions­ weise verschiedenen Dispenserköpfe portionieren die pastösen Massen und setzen diese mittels einer Düse, zum Teil verbun­ den mit einer Dosiernadel (Dosierkanüle), auf der Arbeitsflä­ che ab. Dazu wird die Austrittsöffnung des Dosiersystems in einer genau definierten, von Art und Volumen der pastösen Masse abhängigen Höhe über oder in Richtung eines Absetzpunk­ tes oder einer Absetzbahn positioniert und das pastöse Mate­ rial in einer kleinen Menge appliziert. Die fehlerfreie Rea­ lisierung einer beliebig großen Anzahl von Dosierungen inner­ halb äußerst kurzer Zeitspannen (im Millisekundenbereich) er­ fordert einerseits eine periodische bzw. kontinuierliche In­ spektion der abgesetzten Volumina (Fluiddots), um Störungen in der Massenportionierung und dem Materialfluß innerhalb des Dispensersystems zu erkennen, sowie andererseits eine genaue Messung und Justage des Abstandes zwischen Dosierdüse und Substrat (insbesondere bei schräggestellten Dispenserköpfen), um eine exakte Positionierung des Absetzpunktes bzw. Überstreichens einer Absetzbahn entlang der Substratebene zu er­ reichen.

Die zuverlässige Inspektion kleiner Mengen derartiger, in ih­ rer Konsistenz gegebenenfalls unterschiedlicher Massen, ins­ besondere pastöser Massen (Fluiddots), wie Kleber, Lotpaste, Gleitmittel oder ähnliches sowohl hinsichtlich der Größe, der Form, des Volumens sowie der Lage des Fluiddots innerhalb des kurzen, zur Verfügung stehenden Zeitraumes erfordert daher besondere Aufmerksamkeit.

Für die vorbeschriebenen Inspektionsaufgaben ist eine Lotpa­ sten-Inspektionssystem bekannt, bei dem in einem als "Laserschnitt-Methode" bezeichneten Meßablauf die gesamte Oberfläche eines in der vorgenannten Art und Weise komplett bearbeiteten Substrates mit einem Laserstrahl abgetastet wird ("Elektronik, Produktion und Prüftechnik" EPP Heft 5/1994, S. 16 ff.). Die Spur des mittels Galvanometerspiegel ausgelenk­ ten Laserstrahls wird dabei durch eine, im Winkel von 45° zur Substratebene angeordnete CCD-Kamera in X- und Y-Richtung be­ obachtet. Eine Bildverarbeitungssoftware ermöglicht sowohl die Herstellung eines 3D-Bildes (Höhenprofil) des abgetaste­ ten Applikationsbereiches des Fluiddots als auch das Erkennen von Versatz, Unebenheiten, Brückenbildungen usw. im Vergleich zu einem vorgegebenen Ziel-Scannmuster. Überdies kann für den Fluiddot eine Höhenmessung nach dem Triangulationsprinzip durch die relative Anordnung von Laserstrahlquelle und CCD- Kamera vorgenommen werden.

Hierbei erfolgt die Inspektion der dispensierten Dots aller­ dings erst nach Abschluß aller Dosierungen, in der Regel auch in einer separaten technologischen Anlage. Somit ist bei die­ ser Lösung keine Einflußnahme auf die Prozeßparameter des Dispensiervorganges (Korrektur des Druckes oder der Venti­ löffnungszeiten zur Korrektur der Größe des Fluiddots, Kor­ rektur von ΔX und ΔY der Dosierkopfpositionierung zur Korrektur der Lage der Dots und ähnlichem) oder auf den techni­ schen Zustand des Dispenserkopfes (Beseitigung von Verstop­ fungen, Reinigung, Justage und ähnlichem) möglich. Hieraus resultiert nicht nur eine höhere Ausschußrate der zugehörigen Substrate, da Fehler nur nachträglich erkannt werden, sondern auch ein größerer Zeitaufwand für den Gesamtfertigungsvor­ gang.

Es ist ferner ein Video-Mikroskopsystem zur Fehlerindikation bei der Baugruppenfertigung bekannt, das aufgrund seiner Kom­ paktheit sowohl als Handgerät als auch als Bestandteil eines geführten Prüfkopfes zur Inspektion dispensierter Flächen verwendet werden kann ("Elektronik, Produktion und Prüftech­ nik" EPP Heft 11/1994, S. 59 ff.). Die Einrichtung besitzt ein komplettes CCD-Kamerasystem mit Zoomobjektiv, winkelva­ riabler, integrierter Objektbeleuchtung und hochauflösendem Monitor. Mit diesem Mikroskopsystem ist eine qualitative Be­ urteilung der ausgeführten Dosierungen hinsichtlich Gleichmä­ ßigkeit und Größenverteilung, gegebenenfalls auch im visuel­ len Vergleich mit einem abgespeicherten Bildmuster auf dem Monitor möglich. Dieses Inspektionssystem ist in seiner Grundkonfiguration allerdings ebenfalls für stichprobenartige Untersuchungen nach Abschluß der Dosierungen vorgesehen. Wird ein derartiges System zur Inspektion jedes einzelnen Dots nach jedem Dispensierschritt eingesetzt, so ist zum Erfassen aussagefähiger Daten eine Relativbewegung des Kamerakopfes bezüglich des Dosierpunktes bzw. einer Relativbewegung der Objektbeleuchtung notwendig. Der dafür benötigte Zeitraum und die Bearbeitung der relativ großen Datenmenge für den Ver­ gleich mit einem vorgegebenen Soll-Dotbild verzögern den in der Regel im Millisekunden-Takt ablaufenden Dispensierprozeß beträchtlich.

Aus der DD 268 048 A1 sowie der DD 268 049 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung des Auftrages von fließfähigem Stoff unter Erzeugung eines etwa ringförmigen Polygons bekannt, wobei von Lichtquellen Lichtimpulse abgestrahlt und deren Reflexion erfaßt wird, um diese mit Referenzsignalen zu vergleichen.

Aus der EP 0 391 801 A1 (DE 690 00 920 T2) ist eine Vorrich­ tung und ein Verfahren zur Bestimmung des Randwinkels eines Flüssigkeitstropfens auf einem Substrat bekannt, wobei eine reflektierende Oberfläche innerhalb einer Reflexionsober­ fläche sowie eine Kamera vorgesehen ist, um die aus der reflektierenden Oberfläche des Flüssigkeitstropfens reflektierten Strahlen zu sammeln und einer Bewertung zugänglich zu machen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zur optischen Erfassung von Fluiddot auf einem Substrat anzugeben, das bei einfachem Ablauf und eben­ solcher Handhabbarkeit unmittelbar für jeden Dispensiervor­ gang eine präzise Beurteilung eines dispensierten Fluiddots ohne beträchtliche Verzögerung des Dispensiervorganges ge­ stattet und zugleich eine unmittelbare Fehlerkorrektur im Hinblick auf den Dispensierprozeß selbst ermöglicht.

Im Hinblick auf das Verfahren der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Im Hinblick auf eine Einrichtung der eingangs genannten Art wird die vorgenannte Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 15 gelöst.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist jedem Meßpunkt jeweils ein feststehender, fo­ kussierter optischer Meßstrahl sowie ein geometrisch struktu­ rierter, optoelektronischer Empfängerfeldabschnitt zugeord­ net.

Nach noch einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform des er­ findungsgemäßen Verfahrens wird der Applikationsbereich des Fluiddots von zumindest drei um jeweils ca. 120° versetzt stationär angeordneten, fokussierten monomodigen Laserlicht­ strahlen abgetastet, und werden reflektierte Primärstrahlen sowie ein diesen zugehöriges optisches Streufeld hinsichtlich Intensität und/oder Lage und/oder räumlicher Verteilung von zumindest drei um jeweils ca. 120° versetzt stationär angeordneten, geometrisch strukturierten optoelektronischen Empfängerfeldabschnitten erfaßt.

Vorzugsweise werden die Meßpunkte abfolgend oder gleichzeitig durch impulsförmig applizierte Meßstrahlen (monomodiges La­ serlicht) abgetastet.

Dabei ist vorzugsweise jedem Meßstrahl ein gleichartiger, klassifizierbare Sektoren aufweisender Empfängerfeldabschnitt eines integralen Fotoempfängerringes zugeordnet.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung ist der Meßkopf zugleich als Fluid- Applikationskopf ausgelegt und weist eine Mehrzahl von auf verschiedene Meßpunkte fokussierenden, monomodige Meßstrahlen emittierenden Mikrolinsen auf, die vorzugsweise unter einem Winkelabstand von ca. 120° auf einer Kreislinie angeordnet eine zentrale Fluid-Dispenserkanüle umgeben, wobei die Mikro­ linsen eingangsseitig mit je einem Lichtleitkabel verbunden und von einem geometrisch strukturierten Fotoempfängerring umgeben sind, der den Mikrolinsen zugeordnete, klassifizier­ bare Sektoren aufweisende Empfängerfeldabschnitte in entspre­ chender ca. 120°-Teilung aufweist.

Weitere, bevorzugte Ausführungsformen des Erfindungsgegen­ standes sind in den übrigen Unteransprüchen dargelegt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbei­ spieles und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert. In die­ sen zeigen:

Fig. 1 eine schematische, vergrößerte Längsschnittdarstel­ lung eines Meßkopfes einer optoelektronischen Fluiddot-Inspektionseinrichtung,

Fig. 2 eine Druntersicht des Meßkopfes nach Fig. 1, und

Fig. 3a bis 3d Fallgestaltungen von Inspektionsergebnissen eines Fluiddots in bezug auf einen Applikationsbereich jeweils in schematischer Darstellung sowie hin­ sichtlich einer Intensitätsverteilung an einem Fo­ toempfängerring des Meßkopfes nach Fig. 1 und 2.

Fig. 1 zeigt in schematischer, vergrößerter Längsschnittdar­ stellung einen Meßkopf 1 einer hier nicht näher dargestellten optischen Inspektionseinrichtung für z. B. Lotpastedots 2 (von denen hier nur eines schematisch und vergrößert darge­ stellt ist), der sich auf einem Substrat 3 zum nachfolgenden Verlöten eines elektronischen Bauelementes befindet. Der in diesem Fall rotationssymmetrische, kegelstumpfartige Meßkopf 1 weist einen Grundkörper 4 auf, der entlang seiner zentralen Symmetrielängsachse (Rotationsachse) eine Dispenserkanüle 5 aufnimmt. Durch diese wird in hier nicht näher dargestellter Weise innerhalb eines vorgegebenen Applikationsbereiches eine bestimmte, kleine Menge einer pastösen Masse (hier als Dot 2 bzw. Fluiddot bezeichnet), wie z. B. Lotpaste, als dosiertes Volumina im Millisekundenbereich auf das Substrat 3 abge­ setzt.

Um dieses Dot 2 hinsichtlich Größe, Form, Volumen und Positi­ on in bezug auf den vorgesehenen Applikationsbereich zu er­ fassen und zu vermessen, weist der Meßkopf 1 eng benachbart zu der Dispenserkanüle 5 drei in Umfangsrichtung um jeweils ca. 120° versetzt angeordnete Mikrolinsen 7a, 7b, 7c auf (siehe auch Fig. 2 in nicht-maßstäblicher Darstellung (verglichen mit Fig. 1)), die eingangsseitig jeweils mit ei­ ner Lichtleitfaser 8 verbunden sind, denen von einer oder mehreren monomodiges Laserlicht abgebenden Laserlichtquellen jeweils ein entsprechender Laserlichtstrahl zugeführt ist. Die Lichtleitfasern 8 sind fest an die zugehörigen Mikrolin­ sen 7 (Selfoc-Stablinsen) angekoppelt, wobei in Fig. 1 zwei dieser Mikrolinsen 7 mit zugeordneten Lichtleitfasern 8 dargestellt sind (Schnittführung I-I schematisch in Fig. 2 dar­ gestellt).

Wie auch aus Fig. 2 ersichtlich ist, sind die Mikrolinsen 7 auf einer Kreislinie und konzentrisch zu der zentralen Mitte­ lachse des Meßkopfes 1 bzw. der in dieser Mittelachse ange­ ordneten Dispensierkanüle 5 angeordnet.

Im vorliegenden Fall ist das aus den drei Mikrolinsen 7 mit zugeordneten Lichtleitfasern 8 bestehende optische System achsparallel zueinander und zu der zentralen Mittelachse des Meßkopfes 1 bzw. der Dispensierkanüle 5 angeordnet.

Es ist jedoch auch möglich, die optischen Achsen der Mikro­ linsen 7 gegebenenfalls leicht zur Symmetrieachse des Meßkop­ fes 1 einwärts geneigt anzuordnen.

An der Unterseite des Meßkopfes 1, d. h. an der Unterseite des Grundkörpers 4, trägt dieser einen integralen, kreisför­ migen, geometrisch, z. B. durch Ätzen, strukturierten Fo­ toempfängerring 9 (Fotoempfängerchip), der jeweils den be­ treffenden Mikrolinsen 7a, 7b, 7c zugeordnete, gleichartige und ebenfalls im 120°-Winkel angeordnete Empfängerfeldab­ schnitte 9a, 9b, 9c aufweist. Die betreffenden Empfängerfeld­ abschnitte 9a bis 9c sind jeweils der nächstliegenden opti­ schen Strahlquelle, d. h. der nächstliegenden Mikrolinse 7a-­ 7c derart zugeordnet, daß der betreffende Empfängerfeldab­ schnitt 9a-9c sich symmetrisch zu beiden Seiten der zugehö­ rigen Mikrolinse 7a-7c erstreckt. Jeder der abfolgenden Empfängerfeldabschnitte 9a-9c weist klassifizierbare Sekto­ ren 12 auf, d. h. ist in radialer und Umfangsrichtung geome­ trisch unterteilt (z. B. durch Ätzungen), so daß an einer dem Fotoempfängerring 9 nachgeordneten, hier nicht dargestellten photoelektrischen Auswerteeinrichtung eine auftretende Inten­ sitätsverteilung des nach Reflexion an dem Dot 6 auf den be­ treffenden Empfängerfeldabschnitt 9a-9c auftreffenden Re­ flexionslichts möglich ist.

Anstelle des hier dargestellten planaren und im wesentlichen rechtwinklig zu den Mikrolinsen 7 angeordneten Fotoempfänger­ ringes 9 kann dieser auch in einer geneigten Form oder Lage (z. B. glockenförmig oder als Innenfläche eines Kegelmantels angeordnet sein).

Fig. 3 zeigt in den Fig. 3a bis 3d in schematischer Darstel­ lung eine Auswahl möglicher Fallkonstellationen bei der In­ spektion eines Fluiddots (hier Lotpastemenge) 2.

Dabei ist in den Fig. 3a bis 3d jeweils auf der linken Seite schematisch die Lage des Lotpastedots 2 innerhalb eines von den Mikrolinsen 7a bis 7c abgetasteten Applikationsbereiches dargestellt, wobei der Lotpastedot 2 jeweils in unterbroche­ ner Linie dargestellt ist. Die sich für den jeweiligen Unter­ suchungsfall einstellende Intensitätsverteilung des reflek­ tierten Laserlichtes (Primärstrahl als Reflexion eines Meß­ strahles) auf dem geometrisch strukturierten Fotoempfänger­ ring 9 ist jeweils rechts des Pfeiles auf der zugehörigen rechten Seite der jeweiligen Fig. 3a bis 3d dargestellt.

Das Inspektionsverfahren kann dabei vorzugsweise so ausge­ führt werden, daß die Laserstrahlbeaufschlagung des Applika­ tionsbereiches des Fluiddots 2 jeweils impulsförmig gleich­ zeitig oder auch in zeitlicher Abfolge vorgenommen werden kann. Gleiches gilt für die photoelektrische Auswertung der zugehörigen Intensitätsverteilung des Reflexionslichtes am Fotoempfängerring 9.

In einer Abwandlung des hier dargestellten Ausführungsbei­ spieles wäre es auch möglich, statt einer Mehrzahl sequenti­ ell oder gleichzeitig die Meßpunkte vorgebender Laserstrahlen (Mikrolinsen 7a bis 7c) nur einen, entsprechend angesteuer­ ten, nicht stationären Laserstrahl zu verwenden, der zu einer Mehrzahl vorgegebener Meßpunkte, z. B. entlang eines Kreisbo­ gens, geführt wird. Aufgrund des geringen zur Verfügung stehenden Zeitfensters für die Inspektion erscheint derzeit al­ lerdings die Verwendung einer Mehrzahl stationärer Laser­ lichtquellen vorteilhafter.

Tritt bei der Inspektion ein Meßstrahl 10 (monomodiger Laser­ strahl) aus einer der Mikrolinsen 7a bis 7c aus, so wird er an der Oberfläche des zu inspizierenden Dots 2 entsprechend Größe, Form, relativer Lage und Oberflächenbeschaffenheit dieser dispensierten Masse, z. B. Lotpaste, in unterschiedli­ che Richtungen reflektiert, gestreut dabei gedämpft und in seiner Form verändert (aufgeweitet, verzerrt). Der direkt re­ flektierte Primärstrahl 11 und ein ihn umgebender Streulicht­ kegel 13 treffen dadurch, je nach Beschaffenheit des Fluid­ dots 2, auf unterschiedliche Sektoren 12 des Fotoempfänger­ ringes 9, so daß hieraus die Parameter für die Beschaffenheit des inspizierten Fluiddots 2 abgeleitet werden können. Hier­ durch ermöglicht der Meßkopf 1 mit der zugehörigen Meßanord­ nung eine feinfühlige Detektion der dispensierten Dots 2 und die unmittelbare Ableitung von Führungsgrößen für die Durch­ führung des Dispensierprozesses selbst.

Fig. 3a repräsentiert eine optimale Größe und Lage des Lotpa­ stedots 2 nach Fig. 1. Eine Intensitätsverteilung 14 der Pri­ märstrahlen 11 befindet sich innerhalb der den Mikrolinsen 7a bis 7c unmittelbar zugeordneten zentralen Sektoren 12 und in einem Mittelbereich derselben. Die Messung wird insbesondere durch gleichzeitige Laserimpulse von allen drei Mikrolinsen 7a-7c, denen über die Lichtleitfasern 8 jeweils eine Laser­ lichtquelle zugeordnet ist, bewirkt. Der Meßvorgang kann aber auch sequentiell in Umfangsrichtung abfolgend, vorzugsweise durch Laserstrahlimpulse, vorgenommen werden.

In Fig. 3b wird aus der Lage der Intensitätsverteilung 13 des reflektierten Laserlichtes geschlossen, daß das Volumen des Dots 2 insgesamt zu klein ist, während Fig. 3c einen Fall wi­ derspiegelt, bei dem das abgesetzte Fluidvolumen, d. h. der Lotpastedot 2, zu groß ist.

Fig. 3d gibt ein Ausführungsbeispiel eines Meßfalles an, bei dem der Dot 2 sich in einer fehlerhaft lageversetzten Positi­ on (Verlagerung nach rechts unten) befindet, d. h. einen feh­ lerhaften Versatz ΔX - ΔY aufweist.

Selbstverständlich sind auch beliebige Kombinationen solcher in den Fig. 3b bis 3d dargestellten Fehlerfälle hinsichtlich der Dotapplikation möglich. Aus der erfaßten Intensitätsver­ teilung 14 des reflektierten Laserlichtes am Fotoempfänger­ ring 9, der entsprechend geometrisch unterteilt ist, werden Steuersignale für die Prozeßparameter der Dispensiertechnolo­ gie abgeleitet.

Ist im Applikationsbereich (am Inspektionspunkt) keine dispe­ nierte Masse, d. h. kein Fluiddot 2 vorhanden, oder weicht ein Oberflächenrelief von der regelmäßig gekrümmten Normal­ form ab, oder überschreiten die Ausmaße des Dots 2 die Gren­ zen des Gesichtsfeldes (Ränder) des Meßkopfes 4 oder ähnli­ ches, so treffen, wie z. B. in Fig. 3d verdeutlicht, die re­ flektierten Primärstrahlen sowie der Streulichtkegel 11 auf bestimmte benachbarte bzw. von dem "idealen", hier der zuge­ hörigen Mikrolinse 7a bis 7c radial benachbarten Sektor ab­ weichende Empfängerfeldsektoren 12 bzw. werden überhaupt nicht mehr erfaßt.

Durch ein variables Ansteuer- und Meßregime lassen sich auch jegliche Lichtintensitätsverteilungen messen und zu Datenfel­ dern aufbereiten, die mit Referenzdaten typischer Fehlerfälle oder des Idealfalles (Zieldot) verglichen werden können, um anschließend gezielte Eingriffe in den Ablauf des Dispensier­ vorganges für das Absetzen eines nächsten Dots zu ermögli­ chen.

Nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel oder Modifikationen desselben wird der zu vermessende Dot 2 unmittelbar nach dem Absetzen auf dem Substrat gleichzeitig oder in festgelegter Abfolge von mehreren, vorzugsweise drei feststehenden, fokus­ sierten Meßstrahlen 10 impulsförmig abgetastet, wobei die re­ flektierten Primärstrahlen 11 sowie das entstehende optische Streufeld 13 unter Verwendung eines geometrisch strukturier­ ten optoelektronischen Empfängerfeldes hinsichtlich Intensi­ tät und Lage bzw. Verteilung detektiert werden.

Alternativ kann auch eine Meßstrahl abfolgend zu einer Mehr­ zahl von Meßpunkten bezüglich des Applikationsbereiches des Fluiddots 2 geführt werden.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist hierzu der optische Meßkopf 1 vorgesehen, bei dem zumindest drei Laserstrahlquel­ len (monomodiges Laserlicht), z. B. Lichtleitfasern 8 mit vorgesetzten Mikrolinsen 7a bis 7c in gleichem Abstand auf einem zentrischen Kreis definierten Durchmessers angeordnet sind. Diese Anordnung von einem Fotoempfängerring 9 mit geo­ metrisch strukturierten Fotoempfängerfeldabschnitten 9a bis 9c umschlossen, die Auswertungssektoren 12 bilden. Die Emp­ fängerfeldabschnitte 9a bis 9c entsprechen der Anzahl der Lichtleitfasern 8 bzw. Mikrolinsen 7a bis 7c und wiederholen sich periodisch und sind jeweils einer Meßstrahlquelle (Lichtleitfasern 8) zugeordnet. Die je Fotoempfängerabschnitt 9a bis 9c (jedem dieser Empfängerfeldabschnitte 9a bis 9c ist ein Meßkanal zugeordnet) des zentrisch über dem Dot 2 posi­ tionierten Meßkopfes 1 gewonnenen Daten stehen nach Normie­ rung, Verdichtung, Klassifizierung für einen Vergleich mit den an einer optimalen Dosierung bzw. typischen Fehlern er­ mittelten Referenzwerten für eine Gütebewertung des abgesetz­ ten Fluiddots sowie für einen Eingriff in die Steuerung der Dispensiertechnologie zur Korrektur nächstfolgender Dot- Dispensierungen zur Verfügung.

Auf diese Weise besteht die Möglichkeit der Ermittlung von Form, Volumen und relativem Versatz von Dots 2 mit der für eine Güteklassifizierung notwendigen Genauigkeit, ohne eine Veränderung der Raumposition (X-Y-Z-Position) des Dispenser- und/oder Meßkopfes 1, unmittelbar im Anschluß an die Dosie­ rung, so daß eine Entscheidung über die Güte, d. h. z. B. "gut", "Nacharbeit", "Fehlermeldung", bereits vor dem näch­ sten Dosierschritt ohne wesentliche Verzögerung des Ar­ beitstaktes im Normalbetrieb der Dosiereinrichtung möglich ist.

Es ist ferner möglich, den optischen Meßkopf 1 in unmittelba­ rer Nähe der Dispenserdüse (Dispensierkanüle 5) anzuordnen, da eine zentrische, in der Symmetrieachse des Meßkopfes 1 verlaufende Bohrung z. B. eine Dosiernadel aufnehmen bzw. den Konturen eines Düsenkörpers einer Dispensierdüse angepaßt werden kann.

Die Anordnung der mikrooptischen Linsen (hier Selfoc- Stablinsen 7a bis 7c) ist z. B. mittels Ionenaustausch in ei­ nem monolithischen Glaskörper realisierbar. Eine solche inte­ griert-optische Herstellungs- und Bauform besitzt neben der Miniaturisierung Vorteile bezüglich der Justiergenauigkeit und Gleichmäßigkeit der Laser-Strahlungsquellen sowie hin­ sichtlich der Handhabbarkeit des Meßkopfes 1 (betreffend Mon­ tage, Reinigung und ähnliches).

Schließlich gestattet die Erfindung die Integration eines op­ tischen Meßsystems zur Abstandsmessung der Fluiddots 2 auf der Grundlage einer Reflexions- oder Triangulationsmessung (auch Höhenprofil), so daß eine Mehrfachnutzung der Meß­ strahlquellen (Lichtleitfasern 8) und des strukturierten, insbesondere geometrisch strukturierten optischen Empfängers 9 möglich ist. Der optoelektronische Empfänger (hier Fotoemp­ fängerring 9) kann auch in anderer Weise strukturiert sein, so daß jedenfalls die Raumposition einer auftretenden Inten­ sitätsverteilung des reflektierten und gestreuten Laserlich­ tes möglich ist, z. B. unter Einsatz photoelektrischer Emp­ fängerfeldabschnitte unterschiedlicher Empfindlichkeit, un­ terschiedlichen Wellenlängen-Empfangsspektrums oder derglei­ chen.

Claims (28)

1. Verfahren zur optischen Erfassung eines Fluiddots auf einem Substrat und Verwen­ dung eines optischen Meßstrahls,
der auf einen Applikationsbereich des Fluiddots gerichtet ist und dessen Reflexion und Streuung erfaßt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Applikationsbereich des Fluiddots (2) an einer Mehrzahl von Meßpunkten mit einem jedem Meßpunkt zugeordneten optoelektronischen Empfängerfeld (9) erfaßt wird, wobei aus den Signalen der einzelnen Abschnitte (9a-9c) des Empfängerfeldes (9) auf die Anwesenheit bzw. Position und/oder geometrische Konfiguration des Fluiddots (2) geschlossen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Meßpunkten jeweils ein feststehender, fokussierter optischer Meßstrahl (10) sowie ein geometrisch strukturierter, opto­ elektronischer Empfängerfeldabschnitt (9a-9c) zugeordnet ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Applikationsbereich von zumindest drei um jeweils ca. 120° versetzt stationär angeordneten, fokussierten Meßstrah­ len (10) abgetastet wird und reflektierte Primärstrahlen (11) und/oder ein diesen zugehöriges, optisches Streustrahlenfeld hinsichtlich Intensität und/oder Lage und/oder räumlicher Verteilung von zumindest drei um jeweils ca. 120° versetzt stationär angeordneten, strukturierten, vorzugsweise geome­ trisch strukturierten, optischen Empfängerfeldabschnitten (9a bis 9c) erfaßt werden.

4. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprü­ che 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Meß­ strahl (10) ein monomodiger Laserstrahl ist.

5. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprü­ che 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßpunkte abfol­ gend durch impulsförmig applizierte Meßstrahlen (10) abgeta­ stet werden.

6. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprü­ che 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßpunkte gleichzeitig durch impulsförmig applizierte Meßstrahlen (10) abgetastet werden.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein nicht-stationärer optischer Meßstrahl abfolgend impulsförmig zu den Meßpunkten geführt wird.

8. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprü­ che 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßpunkte auf einer Kreislinie angeordnet sind.

9. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprü­ che 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die geometrisch strukturierten, optoelektronischen Empfängerfeldabschnitte (9a-9c) einen Fotoempfängerring (9) bilden, der die Empfän­ gerfeldabschnitte (9a-9c) als klassifizierbare, geometrisch strukturierte Sektoren (12) aufweist.

10. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprü­ che 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Fotoempfänger­ ring (9) in gleichmäßiger Verteilung in Umfangsrichtung eine Mehrzahl geometrisch strukturierter und klassifizierbarer Sektoren (12) aufweisende Empfängerfeldabschnitte (9a-9c) aufweist, wobei jeder Empfängerfeldabschnitt in radialer Richtung einem Meßstrahl zugeordnet ist.

11. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprü­ che 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die impulsförmigen Meßstrahlen (10) im wesentlichen parallel zueinander appli­ ziert werden.

12. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprü­ che 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die impulsförmigen Meßstrahlen zu einer zentralen Mittelachse eines Meßkopfes einwärts geneigt verlaufend appliziert werden.

13. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprü­ che 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluiddot (2) eine pastöse Masse, insbesondere Lotpaste, Klebstoff oder Gleitmittel ist.

14. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprü­ che 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die opto­ elektronischen Empfängerfeldabschnitte (9a-9c) erfaßten In­ tensitätsverteilungen (14) der reflektierten Meßstrahlen (10) zu Datenfeldern aufbereitet und mit Referenzdaten typischer Fluiddotkonfigurationen verglichen werden, zur Ableitung von Führungsgrößen für eine Steuerung einer Applikationseinrich­ tung der Fluiddots (2).

15. Einrichtung zur optischen Erfassung eines Fluiddots auf einem Substrat mit einer Lichtquelle zur optischen Abtastung eines Applikationsbereichs des Fluiddots mit ei­ nem Meßstrahl und einem optoelektronischen Empfänger zur Erfassung von Refle­ xionen des Meßstrahls, gekennzeichnet durch einen Meßkopf (1) mit Mitteln zur Festlegung einer Mehrzahl von Meßpunkten bezo­ gen auf den Applikationsbereich des Fluiddots (2) und eines jedem Meßpunkt zuge­ ordneten Abschnitt (9a-9c) eines optoelektronischen Empfängerfeldes (9), aus des­ sen Signalen mittels einer Auswerteeinrichtung auf die Anwesenheit bzw. Position und/oder geometrische Konfiguration des Fluiddots (2) geschlossen wird.

16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkopf (1) zugleich als Fluidapplikationskopf ausgelegt ist.

17. Einrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Meßkopf (1) eine Mehrzahl von Laserlicht­ quellen (8) zur Abstrahlung einer Mehrzahl monomodiger Laser­ lichtstrahlen aufweist.

18. Einrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden An­ sprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkopf (1) eine zentrale Fluid-Dispensereinrichtiung (5), umgeben von einer Mehrzahl von Meßstrahlen (10) zu verschiedenen Meß­ punkten emittierenden Laserlichtquellen (8) aufweist, die ih­ rerseits von einem strukturierten, vorzugsweise geometrisch strukturierten, optoelektronischen Fotoempfängerring (9) um­ geben sind.

19. Einrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden An­ sprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkopf (1) eine zentrale Fluid-Dispenserkanüle (5), umgeben von drei unter einem Winkelabstand von ca. 120° auf einer Kreislinie angeordneten Mikrolinsen (7a, 7b, 7c), insbesondere Mikrolin­ sen, aufweist, mit denen eingangsseitig Lichtleitfasern (8) verbunden sind.

20. Einrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkopf (1) an seiner dem Substrat (3) zugewandten Unter­ seite den geometrisch strukturierten Fotoempfängerring (9) zur Erfassung von Intensitätsverteilungen (14) der reflek­ tierten Meßstrahlen (10) aufweist.

21. Meßkopf nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Fotoempfängerring (19) eine der Anzahl der Meßpunkte entsprechende Anzahl gleichartiger Fotoempfängerfeldabschnitte (9a-9c) mit klas­ sifizierbaren Sektoren (12) aufweist.

22. Einrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden An­ sprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Fotoemp­ fängerfeldabschnitte (9a-9c) sowohl in radialer als auch in Umfangsrichtung geometrisch unterteilt sind.

23. Einrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die geometrische Unterteilung des Fotoempfängerringes (9) durch erosive Bearbeitung desselben, insbesondere durch Ät­ zen, vorgesehen ist.

24. Einrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden An­ sprüche 15 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Fo­ toempfängerring (9) elektronische Auswerteeinrichtungen zur Aufbereitung und/oder Darstellung von die Intensitätsvertei­ lung (14) der reflektierten Meßstrahlen (10) repräsentieren­ den Datenfeldern und zum Vergleich mit Referenzdaten typi­ scher Fluidkonfigurationen verbunden sind, zur Ableitung von Steuersignalen für eine Steuerung der Applikationseinrichtung der Fluiddots (2).

25. Einrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrolinsen (7a, 7b, 7c) parallel zueinander und zu der zentralen Fluid-Dispenserkanüle (5) angeordnet sind.

26. Einrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrolinsen einwärts geneigt zu der zentralen Fluid- Dispenserkanüle angeordnet sind.

27. Einrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden An­ sprüche 15 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluiddot (2) eine pastöse Masse, insbesondere Lotpaste, Klebstoff oder Gleitmittel ist.

28. Einrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden An­ sprüche 19 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrolin­ sen als mikrooptische Linsen in einem integralen optischen Körper, insbesondere einem monolithischen Glaskörper, z. B. mittels Ionenaustausch, ausgebildet sind.