DE19904327B4

DE19904327B4 - Verfahren zum Bestücken von Leiterplatten mit Bauteilen

Info

Publication number: DE19904327B4
Application number: DE19904327A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Dipl.-Ing. Martin; Fritz Preul; Thomas Dipl.-Ing.(FH) 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: 2004-09-16
Anticipated expiration: 2019-01-29
Also published as: DE19904327A1

Abstract

Verfahren zum Bestücken von Leiterplatten (LP) mit Bauteilen (B), bei dem das von einer Kamera (1) aufgenommene Bild eines Teilbereiches (T) einer Leiterplatte (LP) auf einem Monitor (6) wiedergegeben wird, wobei auf dem Teilbereich (T) ein Bauteil (B) unter Ausrichtung der Anschlußelemente (11) des Bauteiles (B) zu den Kontaktpads (10) des Teilbereiches (T) zu plazieren ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem von der Kamera (1) wiedergegebenen Bild des Teilbereiches (T), als eine künstliche Markierung (R) von einem Rechner die Mittellinien (M1, M2) des Teilbereiches (T) und die Mittellinien (m1, m2) des in das Bild geschobenen Bauteiles (B) erzeugt und zur Plazierung des Bauteiles (B) zur Deckung gebracht werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestücken von Leiterplatten mit Bauteilen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, wie es aus der US-Patentschrift 5235407 bekannt ist.
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 Unterseite des Bauelementes aufweisen, beschrieben. Dabei ist eine Videokamera vorgesehen, die um eine senkrecht zur Ebene der Leiterplatte angeordnete Achse beispielsweise um 180° verschwenkbar 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 können gleichzeitig betrachtet und zur genauen Positionierung des Bauteiles herangezogen werden.
Obwohl ein solches Verfahren gut funktioniert, können Abbildungsfehler und somit Plazierungsfehler dadurch entstehen, daß sich beim Betrieb der Winkel zwischen der Drehachse der Videokamera und der Aufnahmerichtung der Videokamera ändert. Zudem müssen die wenigstens in den beiden Positionen 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 beispielsweise bei der genannten älteren Patentanmeldung erforderlich 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 angezeigten Videobildern auf Übereinstimmung ist nicht erforderlich.
Dadurch dass bei dem vorliegenden Verfahren in dem von der Kamera wiedergegebenen Bild des Teilbereichs als eine künstliche Markierung die Mittellinien des Teilbereichs und des in das Bild geschloßenen Bauteils einzengt und zur Deichung gebracht werden, ergibt sich ein besonders einfaches, von der Größe der Bauteile unabhängiges Positionierverfahren.
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:
1 in schematischer Darstellung ein Schaltbild zur Erläuterung des Prinzips der vorliegenden Erfindung,
2 die Matrix des Kontaktpads eines zu bestückenden Teilbereiches, und
3 eine Darstellungen zur Erläuterung des er findungsgemäßen Plazierungsverfahrens.
In der 1 ist eine Leiterplatte, auf der ein Bauteil B auf einem Teilbereich T zu plazieren ist, mit LP bezeichnet. Das Bauteil B weist an seiner der Leiterplatte LP zugewandten Seite Anschlußelemente 11, beispielsweise in der Form von Lötkügelchen, auf, die zu entsprechenden Kontaktpads 10 des Teilbereiches T auszurichten sind. Vorzugsweise wird das Bauteil B in einer Saugpipette S gehalten, die an der den Anschlußelementen 11 abgewandten Seite des Bauteiles 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 senkrecht zur Leiterplatte LP, d.h. also von oben her erzeugt.
Um ein besonders gutes Arbeiten mit dem Plazierarm A zu ermöglichen, wird die Videokamera 1 vorzugsweise nicht senkrecht oberhalb des Teilbereiches T angeordnet, sondern es wird in der aus der 1 ersichtlichen Weise der Strahl 5 der Videokamera 1 auf einen schrägen Ablenkspiegel 4 geleitet, 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 Leiterplatte LP ein Bild des Teilbereiches T mit den Kontaktpads 10 auf dem Monitor 6 erzeugt. Das so erzeugte Bild des Teilbereiches T ist in der 2 dargestellt. Nachfolgend wird nun automatisch durch den Rechner 2 in dem Bild des Teilbereiches T gemäß 3 eine Markierung erzeugt.
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 geschoben.
Um ein besonders einfaches und vielseitiges Arbeiten zu ermöglichen, besitzt der Rechner 2 vorzugsweise eine Tabelle, in der die zur automatischen Erzeugung der Markierungen M1, M2, m1, m2 erforderlichen Daten bauteilespezifisch enthalten sind. Dies bedeutet, daß in der Tabelle für die Größe jedes möglichen Bauteiles B entsprechende Daten gespeichert sind.
Die 3 zeigt den erfindungsgemäße Verfahren bei dem 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 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 aufgenommenen Bildbereich erzeugt der Rechner 2 ebenfalls die entsprechenden Mittellinien ml und m2. Zur Plazierung müssen nun lediglich die Mittellinien M1 und ml sowie M2 und m2 zur Deckung gebracht werden. Besonders vorteilhaft ist dieses Verfahren, weil die Größe des Bauteiles B bzw. des Gehäuses G nicht bekannt sein muß.

Claims

Verfahren zum Bestücken von Leiterplatten (LP) mit Bauteilen (B), bei dem das von einer Kamera (1) aufgenommene Bild eines Teilbereiches (T) einer Leiterplatte (LP) auf einem Monitor (6) wiedergegeben wird, wobei auf dem Teilbereich (T) ein Bauteil (B) unter Ausrichtung der Anschlußelemente (11) des Bauteiles (B) zu den Kontaktpads (10) des Teilbereiches (T) zu plazieren ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem von der Kamera (1) wiedergegebenen Bild des Teilbereiches (T), als eine künstliche Markierung (R) von einem Rechner die Mittellinien (M1, M2) des Teilbereiches (T) und die Mittellinien (m1, m2) des in das Bild geschobenen Bauteiles (B) erzeugt und zur Plazierung des Bauteiles (B) zur Deckung gebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kamera (1) eine Videokamera verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bild des Teilbereiches (T) aus einem Aufnahmewinkel senkrecht zur Oberfläche der Leiterplatte (LP) erzeugt wird:
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahl (5) der Kamera (1) auf einen schrägen Ablenkspiegel (4) geleitet, wird, der den Strahl (5) senkrecht auf die Oberfläche der Leiterplatte (LP) lenkt.