JP2001522997A - 構成素子の位置を検出しかつ／または構成素子の接続部の位置を検出する装置および方法ならびに構成素子の位置を検出しかつ／または構成素子の接続部の位置を検出する装置を備えた装着ヘッド - Google Patents

構成素子の位置を検出しかつ／または構成素子の接続部の位置を検出する装置および方法ならびに構成素子の位置を検出しかつ／または構成素子の接続部の位置を検出する装置を備えた装着ヘッド

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Abstract

(57)【要約】 １．構成素子の位置を検出しかつ／または構成素子の接続部の位置を検出する装置および方法ならびに構成素子の位置を検出しかつ／または構成素子の接続部の位置を検出する装置を備えた装着ヘッド。２．１．自動装着装置を用いてフリップ・チップ・ボンディングを行う場合、カメラ（１１）への構成素子（２）の結像後に構成素子（２）の位置を規定するため、垂直かつ全ての側から斜めに入射する光線の入射によって、構成素子（２）の接続部（１４）は部分的に十分良好に照明されない。２．２．垂直に入射する光線と、全ての側から斜めに入射する光線と、水平に入射する光線とで構成素子（２）を照明することによって、構成素子（２）の側面ひいては突出する接続部（１４）も十分に照明される。水平な照明のために、光線変向体（１８）が形成されている。この光線変向体（１８）の構成では、第３の光源（１６）からの光線が光線変向体（１８）内へ放射され、光線変向体（１８）の第１の外壁（２１）で反射し、光線変向体（１８）の開口（２０）内へ放射される。２．３．フリップ・チップ・ボンディングのための装着ヘッド。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、請求項１の上位概念部に記載した形式の、構成素子の位置を検出し
かつ／または構成素子の接続部の位置を検出する装置に関する。
【０００２】 構成素子をプリント配線板に自動装着する場合、構成素子は、装着ヘッドを用
いて供給装置から受け取られ、構成素子に対応配置されたプリント配線板上の位
置にその都度搭載される。プリント配線板に対する構成素子の相対的な位置が正
確に維持されるように、構成素子は位置検出装置内で照明され、装着ヘッドにお
ける構成素子の現在の位置の画像がカメラを用いて撮影され、カメラに後置され
た画像評価ユニット内で、予め設定された位置と比較される。次いで、装着ヘッ
ドが構成素子を、現在の位置を考慮しながら、予め設定されたプリント配線板上
の位置へ搬送する。構成素子の表面全体にわたって面状に分配されている接続部
を備えた構成素子をケーシングなしに組み付ける（フリップ・チップ・ボンディ
ング）ために、接続位置に基づいた位置検出が行われる。
【０００３】 ヨーロッパ特許出願公開第０２４３６８０号明細書に基づき垂直投光装置が公
知である。この垂直投光装置は、プリント配線板上の導体路または位置調整構造
物の位置検出のために、垂直に入射する光線と、全ての側から斜めに入射する光
線とをプリント配線板の表面に同時に衝突させるための手段を有している。垂直
および以下に示す水平という概念は、光学的な結像軸線に対してほぼ垂直に位置
する構成素子の表面自体に関連して解釈され得る。特にこの場合、フリップ・チ
ップ・ボンディングにおける接続部を照明することは困難であり、画像評価ユニ
ット内で一義的に識別することはできない。
【０００４】 ドイツ連邦共和国特許出願公開第４４２６９６８号明細書に基づき光導波路が
公知である。この光導波路は、物体を側方から照明するために使用可能である。
光導波路は、物体の側面によって反射した光線が光学的な検査システムの方向へ
変向される壁を有している。これによって、観察したい物体の側面と上面とを光
学的に検査することができる。反射する表面構造物を、側方から入射する光線に
よって識別することは極めて困難である。別個の光導波路を装着プロセス内へ組
み込むことも困難である。
【０００５】 ヨーロッパ特許出願公開第０７２５５６０号明細書に基づき、装着時の構成素
子の位置を検出する装置が公知である。この装置においては、垂直にかつ全ての
側から斜めに入射する光線のための光源と、画像評価ユニットが後置されたカメ
ラとが設けられている。構成素子の側面に水平に入射する光線のための第３の光
源が付加的に設けられている。この第３の光源は、別の光センサのための透過光
源として働く。この構造は手間がかかり、カメラと光センサとの別々の評価装置
を必要とする。
【０００６】 したがって本発明の課題は、装着ヘッドにおける構成素子の接続部の位置が、
画像評価ユニットが後置されているカメラによって認識されるように、構成素子
の側方から突出する構造物と、構成素子の表面構造物と、構成素子の接続部とを
良好に照明する、構成素子の位置を検出しかつ／または構成素子の接続部の位置
を検出する装置を提供することである。
【０００７】 この課題は本発明により、請求項１の特徴部に記載した特徴を備えた、冒頭で
述べた形式の照明装置と、請求項１４の特徴部に記載した方法とによって解決さ
れる。
【０００８】 この場合、上方から垂直に入射する光線によって構成素子を照明するための第
１手段と、全ての側から斜めに入射する光線によって構成素子を照明するための
第２手段と、構成素子の側面に水平に入射する光線によって構成素子を照明する
ための第３手段とが設けられており、これらの３つの手段は、入射光源として構
成されていて、１つのカメラの画像フィールドを照明している。これによって、
反射する表面構造物と、側方から突出する接続部とを照明することができる。
【０００９】 請求項２記載の有利な構成では、部分透過性を有するミラーを通って照明装置
の光線経路へ連結される光線を形成する光源によって、垂直に入射する光線が生
ぜしめられる。部分透過性を有するミラーにおける反射によって、カメラへの構
成素子の結像が行われる。
【００１０】 請求項４記載の構成では、全ての側から斜めに入射する光線によって構成素子
を照明するための第２手段がミラーユニットを有している。このミラーユニット
は、光学的なレンズシステムを備えた構成に比べて、特に簡単にかつ場所をとる
ことなく照明装置内へ組み込むことができる。
【００１１】 請求項６記載の有利な構成では、水平に入射する光線によって構成素子を照明
するための第３手段が光線変向体を有している。この光線変向体は、この内部に
入射した光線を、光線変向体の開口内に位置する構成素子の側面に変向させる。
これよって、構成素子から側方に突出する構造物を上方から容易に認識すること
ができ、この構造物の位置検出のために光線変向体を使用することができる。
【００１２】 請求項２、４および７記載の、場所をとらず、単純で、廉価な構成では、垂直
に入射する光線と、全ての側から斜めに入射する光線と、水平に入射する光線と
によって照明するための光源が、発光ダイオードとして形成されている。
【００１３】 請求項８記載の光線変向体の、特に単純な構成では、この光線変向体が光学的
に透明なプラスチックによって製造可能である。
【００１４】 請求項９の構成では、光源が、光線変向体の、前記光源のために設けられた保
持装置内に配置されており、これによって、光源を良好に固定することができる
のと同時に、光線出力の損失を減じることができる。
【００１５】 請求項１０記載の有利な構成では、光線変向体が切欠きを有しており、この切
欠きによって、構成素子が、ほぼ水平にひいては技術的に一層手間のかかる垂直
移動なしに開口内へ搬送される。
【００１６】 請求項１１記載の有利な構成では、照明装置を装着ヘッドに取り付けることに
よって、特に高い装着性能が得られる。なぜならば、位置検出のために装着ヘッ
ドが、自動装着装置内の特別な位置検出装置を作動させる必要はないということ
が保証されているからである。
【００１７】 請求項１２および１３記載の有利な構成では、位置検出装置のために光線変向
体が使用される。この光線変向体は、たとえば構成素子の製造時に発生する照明
問題を解決するためにも使用可能である。
【００１８】 以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。
【００１９】 図１には、構成素子２の位置を検出しかつ／または構成素子２の接続部１４の
位置を検出する装置（以下、位置検出装置と呼ぶ）１が示してある。この場合、
位置検出装置１は、有利には自動装着装置の装着ヘッド３に固定されるように構
成されている。この場合、装着ヘッド３は、回転可能に支承された吸引ピペット
保持体（タレットヘッド）４を有しており、この吸引ピペット保持体４には、供
給装置（図示せず）からの構成素子２を受け取るための吸引ピペット５が設けら
れている。この場合、位置検出装置１は、上方からの垂直な入射光線２５によっ
て構成素子２を照明するための第１手段を有している。この場合、たとえば導体
路のように良好に反射する構成素子２の表面または扁平な表面を有する接点１４
が認識される。このような照明のために第１の光源が設けられている。この第１
の光源は第１グループの発光ダイオード６を有しており、この発光ダイオード６
の放射光線は、部分透過性を備えて形成された第１のミラー７を通って、第２の
ミラー８で反射し、構成素子２の表面に対して垂直に向けられる。照明された構
成素子２の結像は、同様に第２のミラー８と部分透過性を有する第１のミラー７
とを介して行われる。これらのミラー７，８は、たとえばレンズである光学的な
結像装置１０を介して位置検出装置１内のカメラ１１へ構成素子２を結像する。
カメラ１１は、予め設定された目標位置に関連して装着ヘッド３における構成素
子２の位置を規定する画像評価ユニット（図示せず）に接続されている。全ての
側から斜めに入射する光線２６によって構成素子２を照明するための第２手段が
付加的に設けられている。この場合、この第２手段は第２の光源を有しており、
この第２の光源は、第２グループの発光ダイオード１５と第３のミラーユニット
１３とから成っている。このミラーユニット１３は、第２の光源によって放射さ
れた光線が、全ての側から構成素子２に斜めに衝突するように、第２の光源によ
って放射された光線を変向する。カメラ１１への結像が、第２のミラー８と部分
透過性を有する第１のミラー７とを介して再び行われる。
【００２０】 さらに、構成素子２から側方へ突出する、たとえば接続部１４のような構造物
が認識されるために、構成素子２の側面に水平に入射する光線２７によって構成
素子２を照明するための第３手段が設けられている。図２には、３つの照明形式
が再度明確に示してある。この第３手段は、光線変向体１８の保持装置１７内に
固定されている第３グループの発光ダイオード１６の形の第３の光源を有してい
る。光線変向体１８は、ガラスまたは光学的に透明なプラスチックのような透明
な材料［ポリカーボネート：商品名マクラロン（Ｍａｋｒａｌｏｎ）またはポリ
メタクリル酸メチル：商品名プレキシグラス（Ｐｌｅｘｉｇｌａｓ）］から成っ
ている。第３グループの発光ダイオード１６によって放射された光線は、光線変
向体１８内で、この光線変向体１８の開口２０に位置する構成素子２の側面に変
向される。カメラ１１への結像は、やはり第２のミラー８と部分透過性を有する
第１のミラー７とを介して行われる。光線変向体１８の代わりに、光線を水平な
平面内へ変向するための第４のミラーユニット（図示せず）が使用されてもよい
。
【００２１】 光線変向体１８は、図４の平面図と、この図４のＡ−Ａ線に沿った断面図であ
る図３とに詳しく示してある。孔として形成されている保持装置１７内には、第
３グループの発光ダイオード１６が固定されている。この第３グループの発光ダ
イオード１６の光線は光線変向体１８内へ放射され、そこで光線は、第１の（外
）壁２１における全反射によって反射され、第２の（内）壁２２を通って光線変
向体１８の開口２０内へ、ひいては構成素子２の側面へ向けられる。さらに、光
線変向体１８は固定装置２３を有しており、この固定装置２３によって光線変向
体１８は、位置検出装置１のケーシング２４内に着脱可能に固定される。上方か
ら垂直に入射する光線２５と、全ての側から斜めに入射する光線２６とが、開口
２０を通って構成素子２に達する。カメラ１１への結像は、やはり光線変向体１
８の開口２０を通って行われる。構成素子２を開口２０内へほぼ水平に搬送する
ために、光線変向体１８は切欠き２８を有している。これによって、構成素子２
の、技術的に手間のかかる垂直移動が回避される。
【００２２】 ミラー７，８，１３と発光ダイオード６，１５，１６とを備えたユニットは、
特に単純で、場所をとらないので、装着ヘッド３に固定することができる。位置
検出のために別個のステーションを作動させる必要がないので、装着時には極め
て時間を節約することができる。これによって、自動装着装置の装着性能が高ま
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による位置検出装置の概略的な横断面図である。
【図２】 照明形式の概略図である。
【図３】 図４のＡ−Ａ線に沿って軸方向に断面した、本発明による光線変向体の概略的
な横断面図である。
【図４】 光線変向体の平面図である。
【符号の説明】
１ 位置検出装置、 ２ 構成素子、 ３ 装着ヘッド、 ４ 吸引ピペット
保持体またはタレットヘッド、 ５ 吸引ピペット、 ６，１５，１６ 発光ダ
イオード、 ７，８ ミラー、 １０ 結像装置、 １１ カメラ、 １３ ミ
ラーユニット、 １４ 接続部または接点、 １７ 保持装置、 １８ 光線変
向体、 ２０ 開口、 ２１ 第１の壁、 ２２ 第２の壁、 ２３ 固定装置
、 ２４ ケーシング、 ２５ 入射光線、 ２６，２７ 光線、 ２８ 切欠
き
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１１年１１月１６日（１９９９．１１．１６）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ギュンター ヴィットマン ドイツ連邦共和国 ミュンヘン ベルグラ ートシュトラーセ 49 (72)発明者 ハンス−ホルスト グラスミュラー ドイツ連邦共和国 マメンドルフ カペレ ンシュトラーセ ４ Ｆターム(参考） 2F065 AA03 AA07 AA16 BB05 CC25 DD06 FF01 FF04 GG06 HH14 JJ03 JJ09 JJ26 LL00 LL12 UU01 UU04 5E313 AA04 AA11 CC04 DD03 DD13 EE03 EE24 EE33 FF24 FF26 FF28 FF33 FF34 FF40 FG10 (54)【発明の名称】 構成素子の位置を検出しかつ／または構成素子の接続部の位置を検出する装置および方法ならび に構成素子の位置を検出しかつ／または構成素子の接続部の位置を検出する装置を備えた装着ヘ ッド 【要約の続き】 ド。

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 構成素子（２）の位置を検出しかつ／または構成素子（２）
    の接続部（１４）の位置を検出する装置（１）であって、上方から垂直に入射す
    る光線（２５）によって構成素子（２）を照明するための第１手段と、全ての側
    から斜めに入射する光線（２６）によって構成素子（２）を照明するための第２
    手段と、構成素子（２）の側面に水平に入射する光線（２７）によって構成素子
    （２）を照明するための第３手段と、画像評価ユニットが後置されたカメラ（１
    １）とが設けられている形式のものにおいて、照明のための３つの手段が、入射
    光源として構成されていて、唯一のカメラ（１１）の画像フィールドを照明する
    ことを特徴とする、構成素子の位置を検出しかつ／または構成素子の接続部の位
    置を検出する装置。
  2. 【請求項２】 上方から垂直に入射する光線（２５）によって構成素子（２
    ）を照明するための第１手段が、第１の光源（６）と部分透過性を有する第１の
    ミラー（７）とを有しており、この第１のミラー（７）を通って、第１の光源（
    ６）の光線が構成素子（２）に向けられる、請求項１記載の装置。
  3. 【請求項３】 第１の光源が、第１グループの発光ダイオード（６）から形
    成されている、請求項２記載の装置。
  4. 【請求項４】 全ての側から斜めに入射する光線（２６）によって構成素子
    （２）を照明するための第２手段が、第２の光源（１５）と第３のミラーユニッ
    ト（１３）とを有しており、第２の光源（１５）によって放射された光線が全て
    の側から構成素子（２）に対して斜めに向けられるように、前記第３のミラーユ
    ニット（１３）が、第２の光源（１５）によって放射された光線を変向させる、
    請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
  5. 【請求項５】 第２の光源が、第２グループの発光ダイオード（１５）から
    形成されている、請求項４記載の装置。
  6. 【請求項６】 水平に入射する光線（２７）によって構成素子（２）を照明
    するための第３手段が、第３の光源（１６）と光線変向体（１８）とを有してお
    り、該光線変向体（１８）が、構成素子（２）のための、貫通する開口（２０）
    を有しており、第３の光源（１６）から光線変向体（１８）内へ放射された光線
    を第１の壁（２１）で開口（２０）の方向に反射させ、該開口（２０）に対応配
    置された第２の内壁（２２）を通って構成素子（２）に到達させるように構成さ
    れた第１の外壁（２１）を前記光線変向体（１８）が有している、請求項１から
    ５までのいずれか１項記載の装置。
  7. 【請求項７】 第３の光源が、第３グループの発光ダイオード（１６）から
    形成されている、請求項６記載の装置。
  8. 【請求項８】 光線変向体（１８）が、光学的に透明なプラスチックから形
    成されている、請求項６または７記載の装置。
  9. 【請求項９】 光線変向体（１８）が、第３の光源（１６）のための保持装
    置（１７）を有しており、第３の光源（１６）から放射された光線が光線変向体
    （１８）内へ放射されるように、前記保持装置（１７）が形成されている、請求
    項６から８までのいずれか１項記載の装置。
  10. 【請求項１０】 構成素子（２）を開口（２０）内へほぼ水平に搬送するこ
    とができるように、光線変向体（１８）内に切欠き（２８）が設けられている、
    請求項６から９までのいずれか１項記載の装置。
  11. 【請求項１１】 装着ヘッドにおいて、構成素子（２）の位置を検出しかつ
    ／または構成素子（２）の接続部（１４）の位置を検出する、特に請求項１記載
    の装置（１）が、前記装着ヘッド（３）に配置されており、前記装置（１）が、
    上方から垂直に入射する光線（２５）によって構成素子（２）を照明するための
    第１手段と、全ての側から斜めに入射する光線（２６）によって構成素子（２）
    を照明するための第２手段と、構成素子（２）の側面に水平に入射する光線（２
    ７）によって構成素子（２）を照明するための第３手段と、画像評価ユニットが
    後置されたカメラ（１１）とを有しており、３つの手段全てが、唯一のカメラ（
    １１）の画像フィールドを照明することを特徴とする、装着ヘッド。
  12. 【請求項１２】 特に請求項１から１０までのいずれか１項記載の装置のた
    めの光線変向体（１８）において、光線変向体（１８）が、第３の光源（１６）
    のための保持装置（１７）を有しており、第３の光源（１６）から放射された光
    線が光線変向体（１８）内へ放射されるように、前記保持装置（１７）が形成さ
    れており、光線変向体（１８）が、構成素子（２）のための開口（２０）を有し
    ており、光線変向体（１８）内へ放射された光線を開口（２０）の方向に変向さ
    せ、該開口（２０）に対応配置された内側の第２の壁（２２）を通って構成素子
    （２）に到達させるように構成された第１の外壁（２１）を前記光線変向体（１
    ８）が有していることを特徴とする、光線変向体。
  13. 【請求項１３】 光線変向体（１８）が、光学的に透明なプラスチックから
    形成されている、請求項１２記載の光線変向体。
  14. 【請求項１４】 特に請求項１記載の装置（１）によって構成素子（２）の
    位置を検出しかつ／または構成素子（２）の接続部（１４）の位置を検出する方
    法であって、上方から垂直に入射する光線（２５）と、全ての側から斜めに入射
    する光線（２６）と、構成素子（２）の側面に水平に入射する光線（２７）とに
    よって構成素子（２）を照明し、該構成素子（２）を、画像評価ユニットが後置
    されたカメラ（１１）へ結像する形式のものにおいて、カメラ（１１）の画像フ
    ィールドを、垂直に入射する光線（２５）と、全ての側から斜めに入射する光線
    （２６）と、水平に入射する光線（２７）とによって照明することを特徴とする
    、構成素子の位置を検出しかつ／または構成素子の接続部の位置を検出する方法
    。
JP2000519771A 1997-11-10 1998-10-26 構成素子の位置を検出しかつ／または構成素子の接続部の位置を検出する装置および方法ならびに構成素子の位置を検出しかつ／または構成素子の接続部の位置を検出する装置を備えた装着ヘッド Expired - Fee Related JP3400788B2 (ja)

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