JP2001516503A - 電気的コンポーネントの製造装置を測定するための方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 テスト基板（１）に、自動実装機内で、素子のモデル（３）を取り付ける。このモデルは、所定のマーク（４）を有する。テスト基板には、マーク（４）の近くに、位置の精度の高い局所的な基準マーク（５）が配置されている。位置を分析するためのセンサとして使用される、自動実装機のプリント基板カメラは、連続的にマーク（４）および基準マーク（５）の上に移動する。ここでマーク（４）と基準マーク（５）はそれぞれ、カメラのテスト領域（６）内に位置している。これにより基準マーク（５）に対するマーク（４）の相対位置を、カメラを移動することなく検出することができ、結果的に測定の際の繁雑さが低減される。

Description

【発明の詳細な説明】 電気的コンポーネントの製造装置を測定するための方法および装置 本発明は、電気的コンポーネントの製造装置、特に座標軸にしたがってプリン ト基板に素子を取り付ける装置を測定するための方法と装置に関する。ここでは この製造装置によって、プリント基板の形態を備えたテスト基板の所定の載置位 置に、板状の素子モデル（素子の模造品）が取り付けられる。 従来はテスト基板として、コーナー領域にセンタリングマークを有する、プリ ント基板に類似したガラス基板を使用することが通例である。両面接着フィルム を備えたガラス基板は、例えば自動実装機として構成された装置に入れられ、こ の装置においてセンタリングマークの位置が、自動実装機の、位置の分析を行う プリント基板カメラによって求められる。その後でテスト基板には、センタリン グマークを基準として定められた相対位置に素子のモデルが取り付けられる。 次のステップでは、実装済みのガラス基板を光学的測定機械に入れる。ガラス 小板は、所定のマークを有しており、このマークの位置は測定機械内で、ガラス 基板のセンタリングマークを基準として相対的に求められる。目標とする理想位 置からの位置偏差に基づい て、座標方向におよび回転状態について補正値が求められ、この補正値は、補正 パラメタとして自動実装機に入力される。この偏差は、後にプリント基板に素子 を取り付ける際に自動実装機により考慮される。 本発明の課題は、補正パラメタをより簡単かつより迅速に求めることである。 この課題は、本発明により請求項１および６の特徴部分の記載により解決され る。 ここでの前提は、局所的な基準マークが、テスト基板に高い精度で配置されて いることである。このような精度は例えば写真平版法によって得られる。モデル ではマークを省略して、このマークの代わりに例えばモデルの外側のエッジを、 所定の構造的特徴部分として使用することも可能である。このような場合には、 ガラス小板の代わりに、エッジが簡単に識別できる相応のセラミック部材または 金属部材を使用すると有利である。 本発明の方法の大きな利点は、モデルのグローバルな位置を、テスト基板のグ ローバルな基準マークに対して測定するのではなく、面積の小さな区分だけを考 慮して測定することにある。このような測定過程には高精度の測定機械は不要で ある。構造的特徴部分と局所的なマークとの間の距離が小さいため、わずかな測 定誤差のもとで、モデルの位置偏差を、例えば単純な光学的測定装置により求め ることができる。 本発明の有利な実施形態は従属請求項に記載されている。 請求項２に記載された特徴により、モデルの構造的特徴部分に対する基準マー クの相対位置を、センサを移動させなくても一気に求めることができる。したが って測定誤差は、センサ光学系にのみ依存し、他の機械的な影響はすべて完全に 除外される。例えばＣＣＤカメラとして構成されたセンサは、評価電子装置に接 続されており、この評価電子装置で基準マークに対する構造的特徴部分の相対位 置が計算される。 請求項３の発展形態により、固定されたテスト基板にモデルを取り付けること ができ、さらにこのテスト基板を、付加的な操作なしに例えばプリント基板カメ ラを用いて測定することができる。したがって測定基板をセンタリングする際に 生じるエラーは消去される。テスト基板への取り付けおよびプリント基板カメラ の移動は、同一の制御装置により行うことができる。 載置したすべてのモデルにおいて位置の検出を行った後、系統的な偏差が評価 装置で計算される。この評価装置は例えば、この装置の制御装置に組み込まれた プログラムモジュールとすることができる。これにより計算した補正パラメタが 、例えば請求項４にしたがって固定値として、さらに機械制御部を使用しなくて も通知される。 このような方法の殊に有利な点は、上記のような較 正過程を、新たに製造した機械だけでなく、すでに使用している機械の場合にも 、付加的なコストなしに、しかも別の補助手段なしに、例えば定期的なメンテナ ンス処理の際にときおり実行できることである。したがって例えば摩耗または老 朽化による、位置付け過程の変化をわずかなコストでチェックして補正すること ができる。 マークを測定する際の速度が高いことにより、請求項５のように多数のモデル を使用することができ、したがって統計的な評価のために十分な回数の測定を行 うことができる。 請求項７の発展形態により、モデルの角度位置を求めることができる。これは 例えば請求項８にしたがい、対角線上で対向する相互に十分に離れたコーナー領 域を測定することによる。 請求項９の発展形態により構造的特徴部分は、基準マークと同じ光学的特性を 有する。これにより走査光学系を最適に設定することができる。それはマークの 評価の際に、基準マークの場合と同じ識別基準が使用できるからであり、これに より評価は一層簡単になる。 請求項１０によるモデルは、種々の温度においても良好な形状安定性を有する 。マークの配置構成により、マークと基準マークとは同じ水平面にあり、これに より視差を回避することができる。 請求項１１の発展形態により、モデルに対して、透明な材料の代わりに、不透 明なセラミック材料を使用することができる。この場合にはマークは上側に配置 される。 以下では本発明を図面に示した実施例に基づいて詳しく説明する。 図１は、素子のモデルを載置したテスト基板の平面図を示している。 図２は、図１のテスト基板の一部を拡大した図を示している。 図１および２では、ガラス基板からなるテスト基板１は、対角線上で相互に対 向する２つのコーナーに、グローバルなセンタリングマーク２を有する。テスト 基板１には電気的素子のための自動実装機内で、所定の位置にこのような素子の モデル３が取り付けられる。ここでセンタリングマーク２は、自動実装機におけ るモデル３の位置のセンタリングに使用される。 モデル３は小さなガラス小板からなり、このガラス小板はそれぞれ、対角線上 で相互に対向する２つのコーナーに十字線の形態のマーク４を有する。テスト基 板１には、このコーナーの位置に、マーク４に接近して、高い位置精度で配置さ れた局所的な基準マーク５が設けられている。 マーク４と基準マーク５とは、位置を分析する光学センサのテスト領域６内に 入るように接近して並置さ れている。ここでこのセンサは素子の取付ヘッドに固定されている。この取付ヘ ッドは移動することができ、これによりセンサを、マークの付いたコーナー領域 すべてに位置付け可能である。 位置分析センサは、評価電子装置と接続されており、この評価電子装置により 、マーク４の相対位置をそれぞれの基準マーク５に対して、センサを移動するこ となく求めることができる。実装機の図示しない制御装置は評価モジュールを有 し、これにより基準マーク５からのマーク４の個々の偏差を処理して、この実装 機のための補正パラメタを得る。この補正パラメタは自動的に制御装置から取り 出される。

【手続補正書】 【提出日】平成１１年１０月２２日（１９９９．１０．２２） 【補正内容】 明細書 電気的コンポーネントの製造装置を測定するための方法および装置 本発明は、電気的コンポーネントの製造装置、特に座標軸にしたがってプリン ト基板に素子を取り付ける装置を測定するための方法と装置に関する。ここでは この装置により、プリント基板の形態のテスト基板の所定の載置位置に、板状の 素子モデル（素子の模造品）を取り付ける。 従来はテスト基板として、コーナー領域にセンタリングマークを有する、プリ ント基板に類似したガラス基板を使用することが通例である。両面接着フィルム を備えたガラス基板は、例えば自動実装機として構成された装置に入れられ、こ の装置においてセンタリングマークの位置が、位置の分析を行う、自動実装機の プリント基板カメラによって求められる。その後でテスト基板には、センタリン グマークに対して定められた相対位置に、素子のモデルが取り付けられる。 次のステップでは、実装済みのガラス基板を光学的測定機械に入れる。ガラス 小板は、所定のマークを有しており、このマークの位置は測定機械内で、ガラス 基板のセンタリングマークを基準として相対的に求められる。目標とする理想位 置からの位置偏差に基づいて、座標方向におよび回転状態について補正値が求め られ、この補正値は、補正パラメタとして自動実装機に入力される。この偏差は 、後にプリント基板に素子を取り付ける際に自動実装機により考慮される。 さらにＵＳ−Ａ−５５３７２０４から、モデルの中央に配置された、ガラス基 板上の点マークと、モデルのリング状のマークとを光学的な比較器において比較 して、引き続いてＸ−Ｙ−偏差を求める補正方法が公知である。さらにモデルの 縁は、ガラス基板の上にあるものとして正方形としてモデル化され、モデルの対 応するマークと比較器において比較され角度偏差が求められる。 さらにＤＥ−Ａ−４２２７６６７から、ガラス基板とモデルとに、直接隣接す る直線マークが設けられた測定装置が公知である。これらの直線マークの相互の 間隔は、測定顕微鏡によって求めることができる。 さらに１９９５年８月、ドイツのドレスデンにおけるドレスデン工科大学のシ ンポジウムではWohlrabe教授により、接近してはいるが相互に重なり合わないよ うに比較マークを配置した測定装置が提案されている。この間隔は、２つのマー クが、例えばＣＣＤカメラの形態の位置分析センサの視野領域に同時に現れるほ どに小さい。このカメラは、精度の高くない簡単な位置付け装置により、個々の ２重のマークに移動することができ、そこでこの２つのマークの相互の相対位置 を画像を評価することによって求める。 モデルの構造的特徴部分に対する基準マークの相対位置は、静止状態で一気に 求めることができる。この際にカメラを移動する必要はない。したがって測定誤 差は、センサ光学系にのみ依存する。これにより他の機械的な影響は完全に除さ れる。ＣＣＤカメラは、評価電子装置と接続されており、この評価電子装置で基 準マークに対する構造的特徴部分の相対位置が計算される。 本発明の課題は、より簡単かつより迅速に補正パラメタを求めることである。 この課題は本発明により請求項１にしたがって解決される。 ここでの前提は、局所的な基準マークが、テスト基板に高い精度で配置されて いることである。このような精度は例えば写真平版法によって得られる。モデル ではマークを省略して、このマークの代わりに例えばモデルの外側のエッジを、 所定の構造的特徴部分として使用することも可能である。このような場合には、 ガラス小板の代わりに、エッジが簡単に識別できる可能な相応のセラミック部材 または金属部材を使用すると有利である。 固定されたテスト基板にはモデルを取り付けることができ、さらにこのテスト 基板を付加的な操作なしに例えばプリント基板カメラにより測定することができ る。このカメラは、素子のための取付ヘッドに固定して接合されており、また自 動実装機におけるプリント基板のセンタリングに使用することもできる。 したがって測定基板をセンタリングする際に生じるエラーは消去される。テス ト基板の取り付けおよびプリント基板カメラの移動は、同一の制御装置により行 うことができる。 載置したすべてのモデルにおける位置の検出を行った後、系統的な偏差が評価 装置で計算される。この評価装置は例えば、この装置の制御装置に組み込まれた プログラムモジュールとすることができる。これにより計算した補正パラメタが 、例えば請求項２にしたがって固定値として、さらに機械制御部を使用しなくて も通知される。 このような方法の殊に有利な点は、上記のような較正過程を、新たに製造した 機械だけでなく、すでに使用している機械の場合にも、付加的なコストなしに、 しかも別の補助手段なしに、例えば定期的なメンテナンス処理の際にときおり実 行できることである。したがって例えば摩耗または老朽化による、位置付け過程 の変化をわずかなコストでチェックして補正することができる。 マークを測定する際の速度が高いことにより、請求項３のように多数のモデル を使用することができ、したがって統計的な評価のために十分な回数の測定を行 うことができる。 以下では本発明を図面に示した実施例に基づいて詳しく説明する。 図１は、素子のモデルを載置したテスト基板の平面図を示している。 図２は、図１のテスト基板の一部を拡大した図を示している。 図１および２では、ガラス基板からなるテスト基板１は、対角線上で相互に対 向する２つのコーナーに、グローバルなセンタリングマーク２を有する。テスト 基板１には電気的素子のための自動実装機内で、所定の位置にこのような素子の モデル３が取り付けられる。ここでセンタリングマーク２は、自動実装機でのモ デル３の位置のセンタリングに使用される。 モデル３は小さなガラス小板からなり、このガラス小板はそれぞれ、対角線上 で相互に対向する２つのコーナーに十字線の形態のマーク４を有する。テスト基 板１には、このコーナーの位置にマーク４に接近して、高い位置精度で配置され たローカルな基準マーク５が設けられている。 マーク４と基準マーク５とは、これらが位置を分析する光学センサのテスト領 域６内に入るように接近して並置されている。ここでこのセンサは素子の取付ヘ ッドに固定されている。この取付ヘッドは移動することができ、これによりセン サを、マークの付いたコーナー領域すべてに位置付け可能である。 位置分析センサは、評価電子装置と接続されており、この評価電子装置は、マ ーク４の相対位置をそれぞれの基準マーク５に対して、センサを移動することな く求めることができる。実装機の図示しない制御装置は評価モジュールを有し、 これにより基準マーク５からのマーク４の個々の偏差を処理して、この機械のた めの補正パラメタを得る。この補正パラメタは自動的に制御装置から取り出され る。 請求の範囲 １． 電気的なコンポーネントの製造装置、例えば座標軸にしたがってプリント 基板に素子を実装する装置の測定方法であって、 前記製造装置を用いて、プリント基板の形態を備えたテスト基板（１）の所 定の載置位置に、板状の素子モデル（３）を取り付け、 テスト基板（１）の基準マーク（５）に対するモデル（３）の相対位置を、 位置を決定する、モデル（３）の光学的な構造的特徴部分（例えば４）に基づ いて、光学センサにより求め、 前記構造的特徴部分（例えば４）の理想的位置からの位置の偏差に基づいて 、前記電気的コンポーネントの製造装置の制御装置に対する少なくとも１つの 補正パラメタを計算し、 基準マーク（５）を、モデル（３）の載置位置に局所的に配置し、 構造的特徴部分（例えば４）の位置を、当該構造的特徴部分（例えば４）に それぞれ対応付けられた局所的な基準マーク（５）に対して相対的に求め、 基準マーク（５）と、載置されたモデル（３）の光学的な構造的特徴部分（ 例えば４）との間の距離は、位置分析センサのテスト領域（６）の幅よりも小 さく、 前記センサを、連続して基準マーク（５）と構造的特徴部分（４）の上に移 動させ、 当該位置にある前記センサにより、基準マーク（５）と構造的特徴部分（例 えば４）とをそれぞれ含む画像を記録し、 各々の構造的特徴部分（例えば４）と基準マーク（５）との相対位置を、記 録した画像を評価することによって相互に求める形式の測定方法において、 前記センサは、プリント基板の製造装置の一部であり、 画像の評価および補正パラメタの計算を、前記電気的コンポーネントの製造 装置の光学的な評価装置を使用して行うことを特徴とする 測定方法。２． 前記評価装置により求めた補正パラメタを、自動的に制御装置に通知して 、該制御装置によって記憶する 請求項１に記載の測定方法。３． テスト基板（１）全体に、短い間隔で多数のモデル（３）を取り付け、 すべてのモデル（３）位置を求める 請求項２に記載の測定方法。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 電気的コンポーネントの製造装置、例えば座標軸にしたがってプリント基 板に素子を実装する装置を測定する方法であって、 前記製造装置を用いて、プリント基板の形態を備えたテスト基板（１）の所 定の載置位置に、板状の素子モデル（３）を取り付け、 テスト基板（１）の基準マーク（５）に対するモデル（３）の相対位置を、 位置を決定する、モデル（３）の光学的な構造的特徴部分（例えば４）に基づい て、光学センサにより求め、 前記構造的特徴部分（例えば４）の理想的位置からの位置の偏差に基づいて 、前記電気的コンポーネントの製造装置の制御装置に対する少なくとも１つの補 正パラメタを計算する形式の測定方法において、 基準マーク（５）を、モデル（３）の載置位置に局所的に配置し、 構造的特徴部分（例えば４）の位置を、当該構造的特徴部分（例えば４）に それぞれ対応付けられた局所的な基準マーク（５）に対して相対的に求めること を特徴とする 測定方法。 ２． 基準マーク（５）と、載置されたモデル（３） の光学的な構造的特徴部分（例えば４）との間の距離は、位置を分析するセンサ のテスト領域（６）の幅よりも小さく、 前記センサを連続的に、基準マーク（５）および構造的特徴部分（４）上に 移動し、 当該位置にある前記センサに、基準マーク（５）および構造的特徴部分（４ ）をそれぞれ含む画像を記録させ、 それぞれの構造的特徴部分（例えば４）と基準マーク（５）との相対位置を 相互に、記録した画像を評価することにより求める 請求項１に記載の測定方法。 ３． 前記センサは、プリント基板の製造装置の一部であり、 画像の評価および補正パラメタの計算を、前記電気的コンポーネントの製造 装置の光学的な評価装置により行う 請求項１または２に記載の方法。 ４． 前記評価装置により求めた補正パラメタを、自動的に前記制御装置に通知 して、該制御装置によって記憶する 請求項３に記載の測定方法。 ５． テスト基板（１）全体に、短い間隔で多数のモデル（３）を取り付け、 すべてのモデル（３）位置を求める 請求項４に記載の測定方法。 ６． 電気的コンポーネントの製造装置を測定するための方法、例えば請求項１ から５までのいずれか１項に記載の方法を実行するための装置であって、 前記製造装置を用いて、プリント基板の形態を備えたテスト基板（１）の所 定の載置位置に、素子のモデル（３）が取り付られており、 テスト基板（１）の基準マーク（５）に対するモデル（３）の相対位置は、 位置を決定する、モデル（３）の光学的な構造的特徴部分（例えば４）に基づい て、光学センサにより求められ、 構造的特徴部分（例えば４）の理想的位置からの位置の偏差に基づいて、前 記電気的コンポーネントの製造装置の制御装置に対する少なくとも１つの補正パ ラメタが計算される形式の装置において、 モデル（３）の載置位置の局所的な基準マーク（５）は、載置されるモデル （３）の光学的な構造的特徴部分（例えば４）の接近した位置に配置されており 、 基準マーク（５）と、載置されたモデル（３）の構造的特徴部分（例えば４ ）との間の距離は、位置を分析するセンサのテスト領域（６）の幅よりも小さい ことを特徴とする装置。 ７． 前記載置位置にそれぞれ付加的な基準マーク（５）が配置されており、か つ該基準マーク（５）は モデル（３）の付加的な構造的特徴部分（例えば４）に対応付けられており、 前記付加的な基準マーク（５）および構造的特徴部分（例えば４）は、前記 センサにより検出される 請求項６に記載の装置。 ８． 基準マーク（５）は、矩形の板として構成されたモデル（３）のコーナー に配置されている 請求項６または７に記載の装置。 ９． モデル（３）の光学的な構造的特徴部分（例えば４）は、基準マーク（５ ）に類似するマーク（４）として構成されている 請求項６から８までのいずれか１項に記載の装置。 10． モデル（３）は、鉱物製の透明な材料例えばガラスからなり、 マーク（４）は、モデル（３）のテスト基板（１）を向いた側に設けられて いる 請求項８に記載の装置。 11． 基準マーク（５）は、テスト基板（１）上で、載置されたモデル（３）の 外側に配置されている 請求項６から１０までのいずれか１項に記載の装置。