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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Zusammenbauen
einer elektronischen oder optischen Schaltung, insbesondere einer
Mikrowellenschaltung.
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Die
meisten Vorrichtungen und Verfahren des Standes der Technik zum
automatischen Bestücken (Platzieren)
beschäftigen
sich mit dem schnellen und reproduzierbaren Verteilen einer großen Anzahl
elektronischer Bauelemente auf einer herkömmlichen Leiterplatte. Für gewöhnlich ist
eine solche Leiterplatte flach, so dass alle Schaltungsbauelemente
in derselben Höhe
platziert werden müssen.
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Eine
solche Leiterplatte wird für
gewöhnlich
mit einem oder mehreren Referenzmarkierungen versehen, die auch
als Bezugspunkte bezeichnet werden und von denen beabsichtigt ist,
dass sie von einem Bilderkennungssystem der Bestückungsmaschine erfasst werden,
so dass sie auf Grundlage der so erfassten Positionen der Referenzmarkierungen
und der Steuerungsdaten, die die Position der einzelnen Schaltungsbauelemente
hinsichtlich der Bezugszeichen anzeigen, diese Schaltungsbauelemente
korrekt auf der Leiterplatte platzieren kann, selbst wenn die Position
der Leiterplatte, an der die Platzierung ausgeführt wird, nicht genau mit einer
gewünschten
Position übereinstimmt
(siehe
US-A-2002/0184755 ).
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Optische
und elektrooptische Schaltungen und elektronische Schaltungen für Hochfrequenzanwendungen
haben ein kompliziertes mechanisches Design, in dem die einzelnen
Schaltungsbauelemente auf ein oder mehrere Substrate verteilt sind,
die wiederum auf einer Grundplatte, z. B. einer Platine, platziert
werden.
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Die
Verwendung herkömmlicher
Bestückungsmaschinen
zum Zusammenbauen solcher Schaltungen ist aus verschiedenen Gründen schwierig.
Wenn eine Schaltung auf der Grundplatte schrittweise aus einzelnen
Bauelementen, die hier insbesondere die Substrate und die elektronischen/optischen/optoelektronischen und
anderen Arten von Signalverarbeitungsschaltungsbauelementen umfassen
sollen, aufgebaut werden soll, müssen
diese Bauelemente präzise
platziert werden. Wenn ein Substrat ungenau platziert wird, können die Weglängen zwischen
verschiedenen Substraten auf der Grundplatte von einem vorher definierten
Wert abweichen, wodurch die Platzierung der Schaltungsteile, die
auf den einzelnen Substraten geformt wurden, beeinträchtigt werden
kann. Zudem bewirkt ein ungenau platziertes Substrat Ungenauigkeiten
bei der Platzierung aller Bauelemente, die anschließend darauf
montiert werden. Wenn das Substrat in einer ersten Richtung von seiner
gewünschten
Position verschoben wird, weisen alle auf dem Substrat platzierten
Bauelemente eine systematische Verschiebung in Bezug auf das Substrat
auf, die umgekehrt der Verschiebung des Substrats in Bezug auf die
Grundplatte gleich ist.
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Es
könnte
vorgesehen werden, dass dieses Problem in mehreren Schritten handgehabt.
Zunächst Platzieren
von Schaltungsbauelementen auf den Substraten und danach gegebenenfalls
auch durch automatische Platzierung Platzieren der so erhaltenen
Hybridelemente auf der Grundplatte. Eine solche Lösung ist jedoch
sehr zeitaufwändig,
da, wenn eine Anzahl n von Hybridelementen auf einer Basisplatte
montiert werden soll, dies n + 1 Platzierungsvorgänge erfordert,
in denen jeweils ein Träger,
der Bauelemente aufnehmen soll und bei dem es sich um ein Substrat
oder die Grundplatte handeln kann, genau an der Bestückungsmaschine positioniert
werden muss und nach der Platzierung entfernt werden muss. Die hohe
Anzahl von Positionierungs- und Platzierungsvorgängen erfordert eine beträchtliche
Zeit. Darüber
hinaus erfordert ein solcher Vorgang, dass alle Hybridelemente abgeschlossen
sein müssen,
bevor damit begonnen wird, sie auf der Grundplatte zu montieren.
Die fertigen Hybride müssen
einige Zeit lang gestapelt werden, was administrative Bemühungen erfordert.
Da es für
gewöhnlich
aus Effizienzgründen
gewünscht
wird, die erforderlichen Hybridelemente in Serien mit großen Anzahlen
herzustellen, kann das Stapeln der Hybridelemente auch einen beträchtlichen
Geldaufwand bedingen.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren
zum automatischen Platzieren von Bauelementen auf einer Grundplatte
bereitzustellen, das eine wirtschaftliche automatisierte Herstellung von
Schaltungen, die Hybridelemente enthalten, von hoher Qualität ermöglicht.
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Die
Aufgabe wird mit einem Verfahren zum automatischen Platzieren von
Bauelementen, wie Substraten oder Schaltungsbauelementen, auf einer
Grundplatte der Schaltung auf Grundlage von vorher definierten Positionsdaten
gelöst,
wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
- a) Erfassen der Position von mindestens einer Referenzmarkierung,
die an der Grundplatte geformt wurde;
- b) Berechnen einer Zielposition zum Platzieren eines Substrats
auf der Grundplatte auf Grundlage der erfassten Position der ersten
Referenzmarkierung und der vorher definierten Positionsdaten für das Substrat und Platzieren
des Substrats an der berechneten Position;
- c) Erfassen der Position von mindestens einer zweiten Referenzmarkierung,
die an dem Substrat geformt wurde;
- d) Berechnen einer Zielposition zum Platzieren des Bauelements
auf dem Substrat auf Grundlage der erfassten Position der zweiten
Referenzmarkierung und der vorher definierten Positionsdaten für das Bauelement
und Platzieren des Bauelements an der berechneten Zielposition.
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Das
in Schritt d) erwähnte
Bauelement kann ein Schaltungsbauelement oder ein weiteres Substrat sein.
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Die
Erfassung der Position der mindestens einen ersten Referenzmarkierung
ermöglicht
einen Vergleich der Position, die von der Grundplatte an der Bestückungsmaschine
belegt wird, mit einer erwarteten oder idealen Position und diese
zu berücksichtigen,
wenn Bauelemente auf der Grundplatte platziert werden. Folglich
führen
Ungenauigkeiten der Positionierung der Grundplatte nicht notwendigerweise
zu systematischen Verschiebungen der Schaltungsbauelemente, die
unvermittelt auf der Grundplatte montiert wurden. Wenn eines der
Bauelemente, die direkt oder indirekt auf der Grundplatte montiert
wurden, ein Substrat ist, das als ein Träger für weitere Bauelemente dienen
soll, ermöglicht
die Erfassung der Position dieses Substrats einen Vergleich seiner
effektiven Position mit einer Position, die von den vorher definierten
Positionsdaten spezifiziert wird, und die Berücksichtigung von Unterschieden
zwischen den beiden, wenn ein Bauelement auf dem Substrat platziert
wird. Systematische Ungenauigkeiten werden somit vermieden, wenn Bauelemente
auf den Substraten platziert werden, und die Genauigkeit der Platzierung
dieser Bauelemente ist genauso gut, wie wenn die Bauelemente des
betroffenen Substrats auf diesem getrennt montiert wurden und nur
später
auf der Leiterplatte montiert wurden.
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Wenn
nur eine Referenzmarkierung in Schritt a) oder Schritt c) erfasst
wurde, ermöglicht
dies eine Berechnung einer Verschiebung zwischen tatsächlichen
bzw. erwarteten Positionen der Grundplatte am Substrat auf Grundlage
der Annahme, dass die Ausrichtung der Grundplatte bzw. des Substrats
korrekt ist. Wenn zwei Referenzmarkierungen erfasst werden, können sowohl
eine Verschiebung als auch eine Neigung der Grundplatte bzw. des
Substrats in Bezug auf die erwartete Position berechnet und ausgeglichen
werden.
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Um
ein Bauelement an der Oberfläche
der Grundplatte oder dem Substrat, an dem es montiert ist, zu befestigen,
wird das Bauelement vorzugsweise mit einer vorher bestimmten Druckkraft
und Druckdauer gegen eine Klebstoffschicht, die auf die Grundplatte
bzw. das Substrat aufgebracht wurde, gedrückt. Die Druckdauer und -kraft
werden so gewählt,
dass die Klebstoffschicht von dem Bauelement zusammengedrückt wird
und einen Kontakt zwischen dem Bauelement und dem Substrat auf einer
so großen
Oberfläche
wie möglich
bereitstellt, ohne an Seitenrändern
des Bauelements, in bestimmten Rändern,
an denen ein einziger Übergang
zu einem anderen Bauelement auftritt, in einem Ausmaß hervortritt,
dass dieses eine Auswirkung auf die Signalübertragung zwischen den Bauelementen
hat.
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Um
dies zu erreichen, ist es angemessen, die Druckkraft und/oder -dauer
in Abhängigkeit
von der Form des zu klebenden Bauelements zu definieren. Je größer seine
Oberfläche
ist, desto länger
wird für
gewöhnlich
die Dauer sein, die die Klebstoffschicht zum gleichmäßigen Verteilen
unter dem Bauelement benötigt und
die die Luft, die möglicherweise
in der Klebstoffschicht eingefangen ist, zum Entweichen aus der
Schicht benötigt.
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Um
eine Beschädigung
der Bauelemente oder eines Substrats, auf dem sie platziert werden
sollen, zu vermeiden, während
die Bauelemente platziert werden, wird das Bauelement, das von der
Bestückungsmaschine
gehalten wird und in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu
der Oberfläche
des Substrats bewegt wird, abgebremst, bevor es die Oberfläche des
Substrats erreicht.
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Die
Kenntnis der Position dieser Oberfläche, die für eine rechtzeitige Abbremsung
erforderlich ist, kann von einer Steuerung der Bestückungsmaschine
mittels direkter Messung, beispielsweise mittels optischer Triangulierung
der Oberfläche,
erhalten werden. Sie kann auch aus einer bekannten Höhe der Grundplatte
und der Dicke des Substrats, von der angenommen wird, dass sie bekannt
ist, berechnet werden. Die Höhe
der Grundplatte kann als eine konstante Eigenschaft der Bestückungsmaschine
betrachtet werden. Um mögliche
Ungenauigkeiten der Platzierung der Grundplatte zu berücksichtigen,
kann vorgesehen werden, dass die Position von mindestens drei ersten
Referenzmarkierungen an der Grundplatte in allen drei Raumrichtungen
(einschließlich
der Höhe)
erfasst wird und dass die Höhe
des Substrats an der Zielposition, an der das Bauelement platziert
werden soll, auf Grundlage der erfassten Höhen der drei ersten Referenzmarkierungen
berechnet wird.
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Die
Schritte des oben beschriebenen Verfahrens können alle an einer individuellen
Bestückungsmaschine
ausgeführt
werden, die nacheinander die Platzierung eines oder mehrerer Substrate
auf der Grundplatte und/oder weiterer Bauelemente, die auf den Substraten
montiert werden sollen, ausführt.
Es ist jedoch auch möglich,
die Ausführung
des Verfahrens auf zwei (oder mehr) Bestückungsmaschinen zu verteilen,
so dass für mindestens
eines der Substrate, die auf der Grundplatte platziert werden sollen,
die Schritte a) und b) an einer ersten Bestückungsmaschine ausgeführt werden
und die Schritte c) und d) für
mindestens ein Bauelement, das auf dem relevanten Substrat platziert
werden soll, an einer zweiten Bestückungsmaschine ausgeführt werden.
Auf diese Weise kann die Anzahl unterschiedlicher Bauelemente, die
von einer Bestückungsmaschine gehandhabt
werden müssen,
verringert werden, so dass die Weglängen, entlang derer ein Greifer
der Bestückungsmaschine
sich zwischen einem Magazin für
Bauelemente und der Grundplatte bewegt, verringert werden können und
die Bestückungsfrequenz
erhöht
werden kann.
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Vorzugsweise
werden die vorher definierten Positionsdaten, die von der mindestens
einen Bestückungsmaschine
benötigt
werden, direkt von einem CAD-System an die Bestückungsmaschine übermittelt.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung
einer Ausführungsform,
die sich auf die angefügten
Zeichnungen bezieht, offensichtlich werden.
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1 ist
eine schematische Draufsicht einer Bestückungsmaschine, mit der das
Verfahren der Erfindung ausgeführt werden
kann;
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2 ist
eine schematische perspektivische Ansicht einer Grundplatte mit
darauf platzierten Schaltungsbauelementen;
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3 ist
ein Ablaufdiagramm des Bestückungsverfahrens
der Erfindung;
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4A bis 4C sind
Diagramme zum Veranschaulichen des Betriebsmodus des Verfahrens
und
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5 zeigt
Unterschritte der Schritte S6, S11 des Verfahrens von 3.
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1 ist
eine schematische Draufsicht einer Bestückungsmaschine, mit der das
Verfahren der Erfindung ausgeführt
werden kann. Die Maschine umfasst auf einer schwingungsgedämpften Tischplatte
zwei eingebaute Fördervorrichtungen 2, 3,
die zum Befördern
von Schaltungsträgern 4,
auf denen eine Grundplatte 6, auf der Bauelemente montiert
werden sollen, mit Hilfe von Klauen 5 aus einer Magazinladeeinrichtung 7,
die nicht detailliert gezeigt ist, befestigt wird, auf einer Bestückungsstelle 8 und
nach der Bestückung
(Platzierung) aus der Bestückungsmaschine
heraus zur weiteren Verarbeitung betrieben werden können. Die
eingebauten Fördervorrichtungen
weisen beide eine verlängerte
horizontale Platte 9 auf, um die in einem seitlichen Bereich angetriebene
Transportbänder 10 geschlungen
sind, auf denen die Schaltungsträger 4 ruhen,
die befördert werden
sollen. Die Schaltungsträger 4 werden
mit wenig Spielraum zwischen seitlichen Flanken 11 geführt.
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Die
Bestückungsstelle 8 wird
von einem vertikal verschiebbaren Tisch gebildet, der in die Platte 9 der Bandfördervorrichtung 3 eingefügt wird
und der zur Bestückung
gegen eine Angrenzung gehoben wird, um den Schaltungsträger 4 der
Transportbänder 10 anzuheben
und ihn auf eine wohl definierte und reproduzierbare Höhe zu bringen.
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Ein
Spender 13 für
Klebstoff und ein Greifer 14 sind auf Schienen 15,
die zur Förderrichtung
der eingebauten Fördervorrichtungen 2, 3 parallel
sind, und auf Schienen 16, 17, die quer zur Förderrichtung
sind, verschiebbar. Des Weiteren sind der Spender 13 und
der Greifer 14 vertikal verschiebbar. Ein Steuerkreis 18 steuert
die Bewegung des Spenders 13 und des Greifers 14 auf
Grundlage von Konstruktionsdaten der Schaltung, die auf der Grundplatte 6 montiert
werden soll. Der Steuerkreis 18 ist mit einer digitalen
Schnittstelle und/oder einer Lesevorrichtung ausgestattet, damit
mobile Datenträger
diese Konstruktionsdaten empfangen.
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Der
Steuerkreis 18 ist weiterhin mit zwei Kameras 19 verbunden,
die über
der Tischplatte 1 gehalten werden und zur Bestückungsstelle 8 aus
verschiedenen Richtungen ausgerichtet sind.
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2 ist
eine perspektivische Ansicht eines Beispiels der Grundplatte 6,
auf der mehrere Bauelemente platziert sind, wobei die Bauelemente
Substrate 20, 21, 22 und elektronische
Bauelemente 23, die auf den Substraten platziert sind,
umfassen. Die Grundplatte 6 ist mit drei Referenzmarkierungen 24 versehen.
Wenn die Grundplatte 6 sich an der Bestückungsstelle 8 befindet,
werden diese Referenzmarkierungen 24 von den Kameras 19 erfasst
und der Steuerkreis 18 berechnet die Position der Referenzmarkierungen 24 in
einem Koordinatensystem x, y, z, das sich auf die Bestückungsmaschine
bezieht, dessen Achsen beispielsweise so gewählt sind, dass x mit der Förderrichtung,
y mit der Querrichtung und der horizontalen Ebene und z mit der vertikalen
Richtung abgeglichen ist.
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In
einer einfachen Ausführungsform
des Verfahrens kann der Steuerkreis 18 nur die x- und y-Koordinaten
erfassen und die z-Koordinate der Oberseite der Grundplatte 6,
auf der die Bauelemente platziert werden sollen, wie durch die Höhe des verschiebbaren
Tischs an der Bestückungsstelle 8 und
die Dicke der Grundplatte vorher definiert, übernehmen.
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Dementsprechend
könnte
eine im Vergleich zu 1 vereinfachte Ausführungsform
einer Bestückungsmaschine
ausreichen, die nur eine Kamera 19 aufweist, die dann vorzugsweise
vertikal von oben auf die Grundplatte 6 gerichtet ist.
Eine Annäherungsmessung
der besagten Koordinate der Grundplatte ist ebenfalls unter Verwendung
einer solchen Kamera möglichen,
wobei Autofokustechniken angewendet werden, die aus der Fotografie
bekannt sind. In der Ausführungsform
von 1 mit zwei Kameras 19 kann der Steuerkreis 18 die
x-, y- und z-Koordinaten der Referenzmarkierungen 24 mit ähnlicher
Genauigkeit aus den Bildern, die von den Kameras 19 erhalten
werden, berechnen.
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Die
Bestückungsmaschine
von 1 dient sowohl zum Auftragen von Kleber unter
Verwendung des Spenders 13 als auch zum Platzieren von
Bauelementen der Schaltung unter Verwendung des Greifers 14 auf den
aufgetragenen Kleber, während
die Grundplatte 6 sich an der Bestückungsstelle 8 befindet.
Um eine Störung
des Spenders 13 und des Greifers 14 zu verhindern,
während
eine Grundplatte verarbeitet wird, und um die Durchsatzleistung
der Bestückungsmaschine
zu steigern, werden gemäß einer
erweiterten Ausführungsform,
nicht gezeigt, zwei Verarbeitungsstellen, die mit einem Bandfördermittel,
wie 2, 3, verbunden sind, vorgesehen, wobei der
Spender an der ersten dieser Verarbeitungsstellen Kleber auf einer
Grundplatte verteilt und gleichzeitig an der zweiten Verarbeitungsstelle
der Greifer Bauelemente auf einer anderen Grundplatte platziert.
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3 stellt
den Betrieb der Bestückungsmaschine
von 1 auf Grundlage eines Ablaufdiagrams dar. In Schritt
S1 wird die Grundplatte der zu montierenden Schaltung an der Bestückungsstelle 8 in
Position gebracht. In Schritt S2 erfassen die Kameras 19 deren
Referenzmarkierungen 24 der Grundplatte 1.
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Die
Koordinaten der Referenzmarkierungen 24, die in einem Koordinatensystem
von dem CAD-System angegeben werden, sind ebenfalls in Konstruktionsdaten
enthalten, die dem Steuerkreis 18 zugeführt werden. Auf Grundlage dieser
Koordinaten und der in dem xyz-Koordinatensystem erfassten Koordinaten
kann der Steuerkreis 18 eine Transformationsregel zum Umrechnen
von Angaben, die in den Konstruktionsdaten enthalten sind, in Bezug
auf die Position der Bauelemente von dem von vornherein unbekannten
Koordinatensystem des CAD-Systems in das xyz-Koordinatensystem der
Bestückungsmaschine
(S3) berechnen und eine solche Umrechnung (Schritt S4) ausführen.
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Im
nächsten
Schritt S5 wählt
der Steuerkreis 18 ein Substrat, das auf der Grundplatte 6 platziert
werden soll, beispielsweise das Substrat 20 des Beispiels
von 2.
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Dementsprechend
können
die Konstruktionsdaten für
jedes Bauelement eine Angabe dazu, wo auf der Grundplatte 6 oder
einem Substrat, das (direkt oder indirekt) auf der Grundplatte 6 platziert
werden soll, es montiert werden soll. Es ist jedoch auch möglich, auf
Grundlage der Angaben, die die Form der Grundplatte und die Position
und Form der Bauelemente betreffen und die in den Konstruktionsdaten
enthalten sind, zu berechnen, welche von diesen sofort auf der Grundplatte
platziert werden müssen.
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Nachdem
das Substrat 20 in den Daten ausgewählt wurde, bewirkt der Steuerkreis 18,
dass der Greifer 14 ein Exemplar dieses Substrats 20 aus
einem Bauelementvorrat 25 zu ergreifen und es in Schritt
S6 gemäß der Angaben
in den Konstruktionsdaten auf der Grundplatte 6 zu platzieren.
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Das
Substrat 20 selbst weist Referenzmarkierungen 26 auf,
die in Schritt S7 von dem Steuerkreis 18 erfasst werden.
Wenn die Platzierung des Substrats 20 absolut genau gewesen
wäre, würden die
erfassten Positionen der Referenzmarkierungen 26 mit den
theoretischen Positionen, die in den Konstruktionsdaten spezifiziert
sind, übereinstimmen.
Auf Grundlage von Unterschieden zwischen den gemessenen und den
theoretischen Positionen der Referenzmarkierungen 26 berechnet
der Steuerkreis 18 in Schritt S8 ein weiteres Transformationsgesetzt,
das die theoretischen Positionen der Referenzmarkierungen 26 in
die gemessenen Positionen transformiert. Dieses Transformationsgesetz
wird in Schritt S9 auf die Positionsdaten aller Bauelemente, die
direkt oder indirekt auf dem Substrat 20 platziert werden
sollen, angewendet, das heißt,
auf die Substrate 21, 22 und die elektronischen
Bauelemente 23, die sich in dem Beispiel von 2 darauf
befinden.
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Die
Anwendung dieses Vorgangs ist in den 4A bis 4C dargestellt.
Die Vektoren V20, V21 geben die Positionen eines Bezugspunkts, hier
eine Ecke, der Substrate 20, 21 in der xy-Ebene
des xyz-Koordinatensystems der Bestückungsmaschine an. Die Position
der zwei Substrate wird von diesem Vektor und einem Ausrichtungswinkel α 20 bzw. α 21 vollständig definiert.
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4B zeigt
die gewünschte
Position von Substrat 20, wie in den Konstruktionsdaten
spezifiziert, als eine Phantomkontur und – mit einer stark übertriebenen
Verschiebung – eine
tatsächliche
Position des platzierten Substrats 20 als eine massive
Kontur. Wie sofort zu erkennen ist, würde eine inkorrekte Position
des Substrats 21 auf Substrat 20 resultieren,
wenn die Verschiebung des Substrats 20 beim Platzieren
des Substrats 21 nicht berücksichtigt würde. Durch
die Transformation von Schritt S9 wird die Position, an der der
Steuerkreis 18 das Substrat 21 montieren wird,
jedoch zu der Position verschoben, die in 4C als
eine massive Kontur gezeigt ist, so dass das Substrat 21 in
Bezug auf das Substrat 20 korrekt platziert wird.
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Nach
dieser Korrektur wählt
der Steuerkreis unter den Schaltungsbauelementen, die auf dem Substrat 20 platziert
werden sollen, ein Schaltungsbauelement aus, das direkt auf dem
Substrat 20 platziert werden soll, das heißt, im Fall
von 2 eines der Substrate 21, 22,
und platziert es in Schritt S11. Da es sich bei dem platzierten
Schaltungsbauelement um ein Substrat handelt, verzweigt sich der
Vorgang rekursiv von Schritt S12 zurück zu Schritt S7, wodurch Referenzmarkierungen,
dieses Mal die von Substrat 22, erfasst werden. Wiederum
wird ein Transformationsgesetz erzeugt, das nun auf die Koordinaten
der Bauelemente, die auf Substrat 21 platziert werden sollen,
angewendet wird. Im hier betrachteten Fall sind diese Bauelemente
zwei elektronische Schaltungsbauelemente 23, nicht Substrate,
die platziert werden, indem die Schritte S11 bis S13 zweimal ausgeführt werden.
Wenn sich unter den zu platzierenden Bauelementen etwaige Substrate
befinden würden,
müssten
die Schritte S7 bis S13 in einer weiteren Rekursionsebene, in 3 nicht
gezeigt, wiederholt werden.
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Wenn
das Substrat 21 vollständig
mit Bauelementen ausgestattet ist, kehrt der Vorgang zu Schritt
S13 der ersten Rekursionsebene zurück, in der das Substrat 22 platziert
wird, und danach werden die Schritte S7 bis S13 für die elektronischen
Bauelemente 23, die darauf platziert werden sollen, wiederholt.
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Wenn
das Substrat 20 somit vollständig mit Bauelementen ausgestattet
wurde, prüft
der Steuerkreis 18 in Schritt S14, ob es etwaige Substrate
gibt, die auf der Grundplatte 6 platziert werden sollen,
die in den Konstruktionsdaten übrig
sind. Da dies im Beispiel von 2 nicht
der Fall ist, endet der Vorgang hier.
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Die
Unterschritte, die auszuführen
sind, wenn ein Bauelement in den Schritten S6 und S11 platziert wird,
werden unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm von 5 kurz
erläutert.
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Zunächst wird
in Schritt S60 Klebstoff auf jenen Teil der Oberfläche des
Substrats aufgebracht, auf den das Bauelement platziert werden soll.
Dieser Schritt kann anschließend
für alle
Bauelemente, die auf einem Substrat platziert werden sollen, ausgeführt werden,
bevor damit begonnen wird, sie zu platzieren.
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Wenn
der Greifer 14 ein Bauelement aus einem Bauelementvorrat
entnommen hat, das von einem Steuerkreis 18 spezifiziert
wurde, bewegt er sich in Schritt S61 zu einer Position in der xy-Ebene über der
Position, die in den Konstruktionsdaten für das relevante Bauelement
spezifiziert wurde. Zum Teil kann diese Bewegung in Schritt S61
gleichzeitig mit einer schnellen Bewegung des Greifers nach unten
erfolgen, zumindest bis eine Höhe
erreicht wird, an der kein Kontakt mit platzierten Schaltungsbauelementen
auftreten wird. Die Höhe
(die besagte Koordinate) der Oberfläche, auf der das Schaltungsbauelement
angeordnet werden soll, ist bekannt, entweder durch Berechnung aus
den Positionen von Referenzmarkierungen, wie 24 oder 26,
der Oberfläche,
die von den Kameras 19 erfasst wurden, oder durch Berechnung
aus den Konstruktionsdaten.
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Wenn
die Höhe
auf weniger als eine Grenzhöhe
sinkt, was von der Geschwindigkeit der Verschiebung des Greifers
abhängt
(S63), wird die Geschwindigkeit des Greifers reduziert (S64), um
einen kräftigen
Zusammenstoß zwischen
dem Bauelement, das von dem Greifer gehalten wird, und der Oberfläche, auf
der es platziert werden soll, zu verhindern. Ein solcher kräftiger Zusammenstoß könnte eine
Beschädigung
des Bauelements oder eine unkontrollierte Klebstoffleckage aus dem
Spalt zwischen dem Bauelement und der Oberfläche bewirken. Der Greifer ist
mit einem Kraftsensor ausgestattet, um eine Erfassung des Drucks
zu ermöglichen, der
auf das Bauelement ausgeübt
wird, sobald es mit der Klebstoffschicht an der Oberfläche in Kontakt
kommt. Diese Kraft wird auf einen Wert eingestellt, der in den Konstruktionsdaten
spezifiziert und in Abhängigkeit
von der Viskosität
des Klebstoffs und der Größe und Form
der Kontaktfläche
zwischen dem Bauelement und der Klebstoffschicht vorher definiert
ist. Dieser Wert wird empirisch definiert, so dass die Klebstoffschicht
ausreichend zusammengedrückt
wird, um Luft aus dem Spalt zwischen dem Bauelement und der Oberfläche zu treiben,
ohne zu bewirken, dass der Klebstoff so weit aus den Seiten des
Schaltungsbauelements hervortritt, dass es eine Auswirkung auf die
Signalübertragung
der gepressten Bauelemente oder angrenzender Bauelemente hat, z.
B. durch Ansteigen in einem Spalt zwischen zwei derartigen Bauelementen.
Der Druck wird für
einen kurzen Zeitraum aufrechterhalten, der unter Berücksichtigung
der Viskositätseigenschaften
des Klebstoffs so ausgewählt
wird, dass er lang genug ist, dass die elastische Spannung in der
Klebstoffschicht abklingt. Folglich wird das Bauelement exakt in
der Position bleiben, in der es angeordnet wurde, als der Greifer
es freigab und es erneut angehoben wurde. FIGURENTEXTE
| Fig. 3 |
| S1 | Platzieren
von Grundplatte |
| S2 | Erfassen
von Referenzmarkierungen auf Grundplatte |
| S3 | Berechnen
von Transformationsregel für
CAD -> Maschine |
| S4 | Anwenden
von Transformationsregel auf alle Schaltungsbauelemente |
| S5 | Auswählen von
auf Grundplatte zu platzierendem Substrat |
| S6 | Platzieren |
| S7 | Erfassen
von Referenzmarkierungen auf Substrat |
| S8 | Berechnen
von Transformationsregel für
gewünschte <-> tatsächliche Substratpositionen |
| S9 | Anwenden
von Transformationsregel auf alle Bauelemente auf Substrat |
| S10 | Auswählen von
direkt auf Substrat zu platzierendem Bauelement |
| S11 | Platzieren
von Bauelement |
| S12 | Ist
Bauelement ein Substrat? |
| y | J |
| n | N |
| S13 | Nicht
platziertes Bauelement übrig? |
| S14 | Auf
Grundplatte zu platzierendes Substrat übrig? |
| S15 | Erfassen
von Referenzmarkierungen auf Substrat |
| Fig. 5 |
| S60 | Auftragen
von Klebstoff auf mit Bauelementen auszustattender Oberfläche |
| S61 | Positionieren
von Greifer mit Bestandteil in xy-Ebene |
| S62 | Schnelles
Senken von Greifer |
| S63 | Grenzhöhe über Oberfläche erreicht? |
| S64 | Langsames
Senken von Greifer |
| S65 | Pressen
von Bauelement |
| S66 | Anheben
von Greifer |