DE19904327A1

DE19904327A1 - Verfahren zur Plazierung von Bauteilen auf Leiterplatten

Info

Publication number: DE19904327A1
Application number: DE19904327A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Martin; Fritz Preul; Thomas Schally; Andreas Wild
Original assignee: Martin GmbH fuer Umwelt und Energietechnik
Current assignee: Martin GmbH fuer Umwelt und Energietechnik
Priority date: 1999-01-28
Filing date: 1999-01-28
Publication date: 2000-08-24
Anticipated expiration: 2019-01-29
Also published as: DE19904327B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Plazierung von Bauteilen (b) auf Leiterplatten (LP), bei dem mit der Hilfe einer Videokamera (1) ein Bild eines Teilbereiches (T) einer Leiterplatte (LP) erzeugt wird, auf dem ein Bauteil (B) unter Ausrichtung der Anschlußelemente (11) des Bauteiles (B) zu den Kontaktpads (10) des Teilbereiches (T) zu plazieren ist. In dem Bild des Teilbereiches (T) wird eine Markierung (R) erzeugt, zu der das in das Bild des Teilbereiches (T) bewegte Bauelement (B) ausgerichtet wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Pla zieren von Bauteilen auf Leiterplatten nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

In der älteren Patentanmeldung DE 198 26 555.7 sind ein Verfahren und eine Einrichtung zum Plazieren von Bauteilen auf Leiterplatten, insbesondere von Mikro-BGA-Bauelementen, die die Kontaktelemente, beispielsweise in der Form von Lotkügelchen, an der der Leiterplatte zugewandten Untersei te des Bauelementes aufweisen, beschrieben. Dabei ist eine Videokamera vorgesehen, die um eine senkrecht zur Ebene der Leiterplatte angeordnete Achse beispielsweise um 180° ver schwenkbar ist, so daß sie in zwei um 180° gegeneinander versetzten Positionen unter einem schrägen Blickwinkel in Bezug auf die Oberfläche der Leiterplatte Bilder erzeugt. Jedes Bild umfaßt die jeweilige Kante eines Bauteiles und wegen des schrägen Blickwinkels auch einen Teilbereich der Leiterplatte, der sich von oben her gesehen unterhalb des Bauteiles befindet. Die Videokamera wird kontinuierlich zwischen den beiden genannten Positionen verschwenkt und die in den jeweiligen Positionen aufgenommenen Bilder kön nen gleichzeitig betrachtet und zur genauen Positionierung des Bauteiles herangezogen werden.

Obwohl ein solches Verfahren gut funktioniert, können Ab bildungsfehler und somit Plazierungsfehler dadurch entste hen, daß sich beim Betrieb der Winkel zwischen der Drehach se der Videokamera und der Aufnahmerichtung der Videokamera ändert. Zudem müssen die wenigstens in den beiden Positio nen aufgenommenen Bilder gleichzeitig projiziert und vom Anwender beim Verschieben des zu plazierenden Bauteiles fortlaufend auf Übereinstimmung verglichen werden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein vergleichsweise einfaches Verfahren zum Plazieren von Bauteilen auf einer Leiterplatte anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß es ohne aufwendige und beim Betrieb störanfällige elektromechanische Komponenten, wie sie bei spielsweise bei der genannten älteren Patentanmeldung er forderlich sind, ausführbar ist. In einer äußerst einfachen Weise kann daher eine fehlerfreie Plazierung von Bauteilen auf einer Leiterplatte vorgenommen werden. Ein aufwendiges und anstrengendes Vergleichen von auf einem Monitor ange zeigten Videobildern auf Übereinstimmung ist nicht erfor derlich.

Vorteilhafterweise ist es zur Plazierung lediglich erfor derlich, die Konturen des Gehäuses eines Bauteiles zu künstlichen Markierungen auszurichten, die auf der Abbil dung desjenigen Teilbereiches einer Leiterplatte erzeugt werden, auf dem das Bauteil zu plazieren ist. Dabei kann die Erzeugung der Markierung vorteilhafterweise durch einen Rechner automatisch erzeugt werden, der eine Tabelle ent hält, in der für verschiedene Bauteiltypen die entsprechen den Markierungsdaten gespeichert sind.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor. Im folgenden werden die Erfindung und deren Ausgestaltungen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung ein Schaltbild zur Erläuterung des Prinzips der vorliegenden Erfindung und

Fig. 2A, 2B und 2C Darstellungen zur Erläuterung des er findungsgemäßen Plazierungsverfahrens.

Fig. 3 eine Weiterbildung der Erfindung.

In der Fig. 1 ist eine Leiterplatte, auf der ein Bauteil B auf einem Teilbereich T zu plazieren ist, mit LP bezeich net. Das Bauteil B weist an seiner der Leiterplatte LP zu gewandten Seite Anschlußelemente 11, beispielsweise in der Form von Lötkügelchen, auf, die zu entsprechenden Kontakt pads 10 des Teilbereiches T auszurichten sind. Vorzugsweise wird das Bauteil B in einer Saugpipette 5 gehalten, die an der den Anschlußelementen 11 abgewandten Seite des Bautei les B angreift. Die Saugpipette S ist mit der Hilfe eines Plazierarmes A manipulierbar. Dabei verläuft der Plazierarm A vorzugsweise schräg zur Längsachse der Saugpipette S, so daß ein Verschieben des Bauteiles B von einer Seite des Teilbereiches T her möglich ist.

Mit der Hilfe einer Videokamera 1 wird auf einem Monitor 6, der über eine Leitung 7 mit der Videokamera 1 verbunden ist, ein Bild des Teilbereiches T in einer Richtung senk recht zur Leiterplatte LP, d. h. also von oben her erzeugt. Um ein besonders gutes Arbeiten mit dem Plazierarm A zu er möglichen, wird die Videokamera 1 vorzugsweise nicht senk recht oberhalb des Teilbereiches T angeordnet, sondern es wird in der aus der Fig. 1 ersichtlichen Weise der Strahl 5 der Videokamera 1 auf einen schrägen Ablenkspiegel 4 ge leitet, der den Strahl 5 senkrecht auf die Oberfläche der Leiterplatte LP lenkt.

Die Videokamera 1 ist über eine Leitung 3 mit einem Rechner 2 verbunden, dessen Funktion später näher erläutert werden wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird in der folgenden Weise ausgeführt. Zunächst wird mit der Hilfe der Videokamera 1 aus einem Aufnahmewinkel senkrecht zur Oberfläche der Lei terplatte LP ein Bild des Teilbereiches T mit den Kontakt pads 10 auf dem Monitor 6 erzeugt. Das so erzeugte Bild des Teilbereiches T ist in der Fig. 2A dargestellt. Nachfol gend wird nun automatisch durch den Rechner 2 in dem Bild des Teilbereiches T gemäß Fig. 2B eine Markierung erzeugt, die vorzugsweise die Form eines um den Teilbereich T herum verlaufenden Rahmens R aufweist, der den Konturen G des Ge häuses des zu plazierenden Bauteiles B entspricht.

Mit der Hilfe des Positionierarmes A wird nun ein an der Saugpipette S gehaltenes Bauteil B von der Seite her in das von der Videokamera aufgenommene Bild (Fig. 2B) geschoben, so daß ein Bild gemäß Fig. 2C entsteht, Da die vom Rechner 2 um den abgebildeten Teilbereich T erzeugte rahmenförmige Markierung R genau den Konturen G des Gehäuses des zu pla zierenden Bauteiles B entspricht, muß dieses nun zur exak ten Positionierung lediglich mit dem Positionierarm A so verschoben und/oder gedreht werden, daß die Konturen G ge nau mit der Markierung R übereinstimmen. Das Bauteil B kann dann auf den Teilbereich T der Leiterplatte LP abgesetzt werden und befindet sich in der richtigen Position.

Anstelle der rahmenförmigen Markierung R, die besonders vorteilhaft ist, können auch andere Markierungen, die bei spielsweise nur den vier oder drei Eckbereichen der Kontu ren des Gehäuses des Bauteiles B entsprechen, vom Rechner 2 erzeugt werden.

Um ein besonders einfaches und vielseitiges Arbeiten zu er möglichen, besitzt der Rechner 2 vorzugsweise eine Tabelle, in der die zur automatischen Erzeugung der Markierung R er forderlichen Daten bauteilespezifisch enthalten sind. Dies bedeutet, daß in der Tabelle für die Größe jedes möglichen Bauteiles B entsprechende Daten gespeichert sind.

Die Fig. 3 zeigt eine Ausgestaltung der Erfindung, bei der der Rechner 2 in dem von der Videokamera 1 auf dem Monitor 6 vom Teilbereich T erzeugten Bild die Mittellinien M1 und M2 als Markierung anstelle des im Zusammenhang mit den Fig. 2A bis 2C beschriebenen Rahmens R erzeugt. Es wird nun wie weiter oben bereits beschrieben das zu plazierende Bauteil B zum Teilbereich T geschoben. In dem dabei von der Videokamera 1 vom Bauteil B bzw. dessen Gehäuse G aufgenom menen Bildbereich erzeugt der Rechner 2 ebenfalls die ent sprechenden Mittellinien m1 und m2. Zur Plazierung müssen nun lediglich die Mittellinien M1 und ml sowie M2 und m2 zur Deckung gebracht werden. Besonders vorteilhaft ist die ses Verfahren, weil im Gegensatz zur Ausführungsform der Fig. 2A bis 2C die Größe des Bauteiles B bzw. des Gehäu ses G nicht bekannt sein muß, da kein der Kontur des Gehäu ses G entsprechender Rahmen R erzeugt wird.

Claims

1. Verfahren zur Plazierung von Bauteilen (B) auf Leiter platten (LP), bei dem mit der Hilfe einer Kamera (1) ein Bild eines Teilbereiches (T) einer Leiterplatte (LP) erzeugt wird, auf dem ein Bauteil (B) unter Aus richtung der Anschlußelemente (11) des Bauteiles (B) zu den Kontakpads (10) des Teilbereiches (T) zu plazieren ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Bild des Teil bereiches (T) eine Markierung (R) erzeugt wird, zu der das in das Bild des Teilbereiches (T) bewegte Bauele ment (B) ausgerichtet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierung die Form eines den Teilbereich (T) we nigstens teilweise umgebenden Rahmens (R) aufweist, der der Kontur des Gehäuses (G) des Bauteiles (B) ent spricht.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Markierung die Mittellinien (M1, M2) des Teilberei ches (T) und die Mittellinien (m1, m2) des in das Bild geschobenen Bauteiles (B) erzeugt und zur Plazierung zur Deckung gebracht werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß als Kamera (1) eine Videokamera ver wendet wird, die mit einem Monitor (6) verbunden ist, auf dem das Bild des Teilbereiches (T) der Leiterplatte (LP) angezeigt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß zur Erzeugung der Markierung ein Rechner (2) verwendet wird, der in einer Tabelle bau teilespezifisch die der Markierung entsprechenden Daten enthält.