JP2002536818A - インラインプログラミングシステムおよび方法 - Google Patents

インラインプログラミングシステムおよび方法

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JP2002536818A
JP2002536818A JP2000596511A JP2000596511A JP2002536818A JP 2002536818 A JP2002536818 A JP 2002536818A JP 2000596511 A JP2000596511 A JP 2000596511A JP 2000596511 A JP2000596511 A JP 2000596511A JP 2002536818 A JP2002536818 A JP 2002536818A
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programmed
circuit board
printed circuit
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ウイリアム ホワイト,
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ビーピー マイクロシステムズ
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Abstract

(57)【要約】 プログラム可能集積回路デバイス(PIC)をプログラムし、試験し、プリント回路基板アセンブリ(PCBA)の組み立てを行う、インラインプログラム(ILP)システム(20)および方法。プリント回路基板(116)は、コンベヤシステム(110)上で、ILPシステム(20)に入り、ILPシステム(20)を出る。PICは、ILPシステム(20)にロードされ、ILPシステムは、PICを自動的にプログラムし(230)、試験し、PCBがコンベヤ(110)に到着するときに、PCBに配置する。プログラムおよび試験動作は、PCBA組み立て動作を行う機器と同じ構成要素によって行われる

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 (関連出願の相互参照) 本出願は、1999年1月29日に出願された「IN−LINE PROGR
AMMING DEVICE WITH SELF−TEACHING CAP
ABILITY」と題する米国仮特許出願60/117、873号(Atty.
Docket No.019530−5)に関連しており、これら全ての開示が
、あらゆる目的のために本明細書中で参考として援用される。
【0002】 (発明の背景) 本発明は、一般的にプログラム可能電子デバイスの同時進行自動プログラミン
グに関し、さらに詳細には複数のデバイスタイプおよびパターンをプログラミン
グかつテストし、かつ単一インラインプログラミングデバイスにおける回路基板
アセンブリを同時に実行することに関する。
【0003】 半導体産業において、プログラム可能集積回路(PIC)デバイス等の多数の
電子デバイスは、ロジックアレイ間のブランクメモリまたは任意の接続を用いた
プログラム可能形式で、ベンダーによって提供される。次いで、ユーザは、電子
デバイスをカスタムで構成するか、またはプログラミングをし得、電子デバイス
のプログラミング、一連の動作コードをメモリに転送または「焼き付け」するこ
と、あるいはゲーティングロジック接続の特別な配置を特定することによってユ
ーザの意図する機能を実行する。
【0004】 多数の製造業者は、そのようなデバイスを取り扱い、プログラミングする自動
機械を開発してきた。そのような機械は、ブランクデバイスをソース媒体(例え
ば、トレイ、チューブ、テープ)から一つ以上のプログラミングサイトに送り、
各々のデバイス上のプログラミング動作を行い、プログラミングされたデバイス
をプログラミングサイトから出力媒体(例えば、トレイ、チューブ、テープ)へ
送る。自動プログラミング機器の通常のユーザは、システムスループットに非常
に敏感である。システムスループットは、一般に、1時間当たり正確にプログラ
ミングされるデバイス、および収量について測定され、一般に正確にプログラム
されるデバイスのパーセンテージとして規定される。
【0005】 プログラム可能集積回路(PIC)を含む任意のプリント回路基板アセンブリ
(PCBA)が使用され得る前に、PICは、意図された機能を実行し得るよう
に構成、またはプログラミングされなければならない。プログラミングの間、パ
ターンはプログラミングされていないPICにロードされる。これらのパターン
は、時間によってPCBAの機能の必要要件が変化するにつれて、しばしば変更
され得る。いくつかのアプリケーションでは、パターンは、組み立てられる各々
のPCBAに対して、個別化され得る。
【0006】 数年間、PICは、オフラインプログラミング(OLP)と呼ばれる方法論を
用いて、プリント回路基板に組み立てられる前にプログラミングされてきた。し
かし、この方法は、組み立て前に実行されなければならないPICの上記OLP
におけるいくつかの問題を引き起こした。特別仕様の機器はまた、OLPを実行
するように製造され得る。さらに、OLPはスケジューリングする必要があり、
このことがPCBAの製造を遅らせ、プロセス上において、スケジューリング問
題およびボトルネックを引き起こす。さらに、PICがプログラミングされる場
合、組み立てプロセス開始までにPICは格納されなければならない。この記憶
装置および関連する遅延は一般的にプログラミングされたPICを生成する。こ
の在庫コストマネーのみならず、パターン変更がすぐに必要とされる場合にも、
プログラミングされたPICの在庫品は破棄されねばならない可能性があり、こ
のことがコストを増加させ、さらにPCBAを組み立て始める前に、付加的な遅
れを引き起こす。
【0007】 上記の問題を解決するために、回路内プログラミングを呼ばれる技術が開発さ
れた。ICPは、プリント回路基板に配置された後、すなわちPCBAが組み立
てられた後にプログラミングされるPICを可能にする。したがって、プログラ
ミングされたデバイスの在庫の必要性がなくなり、個別されるPICは、組み立
て時間には全てのPICが一意的(プログラミングがされていない)ので、対応
するPCBAに適合される必要がなくなる。
【0008】 しかし、新しい問題が生じた。例えば、回路内の全てのPICをプログラミン
グするのは困難なため、PCBAの設計者は、ICP適合デバイスのみを選択し
なければならない。ICP適合PICは、同様の非ICP適合PICよりコスト
がかかることが多く、ICPを用いる場合、PCBAのコストはより高くなり得
る。付加的に、PCBAの設計は、ICPを伴うためにより複雑になり得、出荷
される時間がネガティブな影響を与え得る。さらに、特別仕様の機器が必要とな
り、ソフトウェアが書き出され得、プログラミング動作を実行する。このことは
また、PCBAが出荷される時間に影響し得る。プログラミング動作は実行時間
がかかるので、生産ラインは、プログラミング完了を待って、スローダウンし得
る。このスループット問題を説明するためには、あるユーザはいくつかのICP
プログラミングステーションを単一PCBA組み立てラインに役立つようにセッ
トアップし得る。しかし、この解決策は、工場内の付加的な機器、フロアスペー
スおよび投下資本を必要とする。付加的に、PCBAに関するアプリケーション
は、PICが個別化されるパターンでプログラミングされることを必要とする場
合、個々のPICを対応する個別化されたパターンに適合させることが必要とな
り得る。この付加的なコンプリケーション(complication)は、付
加的なコストおよび複雑さを組み立て動作に与える。結局、PICはプログラミ
ングが失敗する場合、PCBA全体はPICを取り替えて、再度使用されなけれ
ばならない。
【0009】 従って、当該分野で必要とされるのは、オフラインプログラミングおよび回路
内プログラミング技術に関連する欠点をなくした、プログラミングPICかつ組
み立てPCBAシステムおよび方法論である。
【0010】 (発明の要旨) 手短に言えば、本発明は、デバイスおよびパターニングの任意の組合せをプロ
プログラムし、テストするためのインラインプログラミング技法を提供する。本
発明の技法は、種々のタイプのプログラム可能な集積回路デバイス(PIC)(
例えば、フラッシュメモリ、EEPROM、マイクロコントローラ、PLD、P
AL、FPGA等を含む)をプログラムするのに有用である。本発明による、イ
ンラインプログラミング(ILP)システムは、PICをプログラムしてテスト
し、プリント回路基板アセンブリ(PCBA)のアセンブリを実行する。プリン
ト回路基板は、コンベヤシステムに関するILPシステムに入れたり出したりす
る。PICはILPシステムにロードされ、ILPシステムはPICを自動的に
プログラムしてテストし、PCBがコンベヤに達すると、PICをPCBに配置
する。
【0011】 本発明は、上記問題(例えば、コスト、複雑化、遅延)の全てを、アセンブリ
動作を実行する機器の同じ構成要素(piece)を用いて、プログラミング動
作およびテスト動作を実行することにより取り扱う。本発明の技法を用いること
で、PICは、要求に応じてプログラムされるため、プログラムされたPICの
在庫に対する必要性がなくなり、プログラムパターンの変化を無駄なくただちに
組み込むことができる。プログラムに失敗した任意のPICは、ILPシステム
によって不合格となるため、不良なPICはPCBAに決して配置されない。P
CBAをインサーキットプログラミング技法に適用するように設計する必要がな
いため、PCBAの設計者は、PICを自由に選択できる。ILPシステムは一
般に、PICを、インサーキットプログラミング方法論を用いてプログラムし得
るよりも高速にPICをプログラムする。ILPシステムはまた、多くのデバイ
スを同時にプログラムすることが可能で、PCBAアセンブリラインが、単一の
PICがプログラムされ得るペースよりもより速いペースでPCBAを生成する
ことが可能である。従って、ILPシステムを組み込むアセンブリラインは、よ
り小型であり得、PCBAをより高速に生成し得る。このPCBAは、インサー
キットプログラミングシステムを組み込むアセンブリラインよりも高品質で安価
である。さらに、アセンブリラインにおいてILPシステムの使用によって、P
CBAがオフラインプログラミングシステムからプログラムされたPICを組み
込むアセンブリラインにおいて生成されるよりも安価に生成され得る。
【0012】 本発明の別の局面によれば、アセンブリ装置のプリント回路基板アセンブリ(
PCBA)を自動的に組み立てる方法が提供される。この方法は典型的に、a)
アセンブリ装置において、プログラムされるプログラム可能な電子デバイスを受
け取る工程、b)アセンブリ装置において電子デバイスを自動的にプログラムす
る工程、を包含する。この方法はまた典型的に、c)アセンブリ装置においてプ
リント回路基板を受け取る工程、d)PCBAを形成するためにプリント回路基
板上にプログラムされた電子デバイスを自動的に配置することによって、アセン
ブリ装置内にPCBAを組み立てる工程、も含む。
【0013】 本発明の別の局面によれば、プリント回路基板アセンブリ(PCBA)を自動
的に組み立てることが可能なアセンブリ装置が提供される。この装置は典型的に
、アセンブリ装置においてプログラムされるプログラム可能な電子デバイスを受
け取る手段、およびアセンブリ装置において電子デバイスを自動的にプログラミ
ングする手段を含む。この装置はまた典型的に、アセンブリ装置においてプリン
ト回路基板を受け取る手段、およびPCBAを形成するためにプリント回路基板
上にプログラムされた電子デバイスを自動的に配置する手段も含む。
【0014】 図面および特許請求の範囲を含む本明細書の残りの部分を参照することにより
、本発明の他の特徴および利点が理解できる。本発明のさらなる特徴および利点
、ならびに本発明の様々な実施形態の構造および動作は、添付の図面と共に以下
で詳細に説明される。図中、同様の参照番号は、同一の要素または機能的に類似
な要素を示す。
【0015】 (詳細な説明) 図1は本発明の実施形態によるインラインプログラミング装置20を含む表面
実装生成ライン10のブロック図を示す。示されるように、表面実装生成ライン
10は、独自の機能を実行するマシンまたは構成要素の直線的な配列を含む。例
えば、構成要素30は、はんだペーストのブランク回路基板への適用を制御する
ステンシルプリンタマシン30であり得る。構成要素40は、高レベルな配置精
度を必要としないデバイスおよび回路素子の配置を高速に行うチップシューター
マシンであり得る。このようなデバイスおよび素子は、レジスタ、キャパシタ等
を含む。構成要素50は、極めて正確に低速でデバイスを配置するファインピッ
チ配置マシンであり得る。構成要素60は、はんだペーストを「加熱(cook
)」し、それによって、前のマシンによって基板上に配置されたデバイスおよび
素子の全てを基板にはんだ付けするリフローオーブンであり得る。生成ライン1
0の各構成要素は、各マシン内のプリント回路基板を移動させるプリント回路基
板コンベヤを含む。各構成要素内のコンベヤは、1つの連続したコンベヤを形成
するように、物理的かつ電気的に接続する。この1つの連続したコンベヤにより
、回路基板がラインの一端からもう一端へ流れ得る。回路基板は典型的に、マシ
ンが動作するように設計された特定の処理を受けている間、各マシン内で一時停
止し、(例えば、クランピング機構を使用して)コンベヤによって所定位置に固
定される。
【0016】 図2は、本発明の実施形態によるインラインプログラミング装置20のブロッ
ク図を示す。プログラム可能なデバイスがコンベヤ上のインラインプログラミン
グ装置を通過するに従い、インラインプログラミング装置20は、ブランクでプ
ログラム可能なデバイスを受け取ってプログラムし、プリント回路基板上にプロ
グラムされたデバイスを配置する。本発明の実施形態によれば、インラインプロ
グラミング装置20は、4つの並列非同期プロセスによって動作する。ある実施
形態において、これらのプロセッサは、インラインプログラミング装置20の4
つの異なるコンポーネント(並行プログラミングサブシステム100、コンベヤ
サブシステム110、選択および配置サブシステム120および中央制御ユニッ
ト130)内に組み込まれる。各コンポーネントは、他のシステムからのイベン
トを表す入力信号に依存する。以下により詳細に記載されるように、相互依存性
は図3〜6に示されるフローチャートで記載される。
【0017】 制御ユニット130は、種々のサブシステムの調整および制御全体を行う。典
型的には、制御ユニット130は、種々のサブシステムと、いくつかの場合にお
いては、アップストリームおよびダウンストリームマシンと、制御信号および状
態信号を送受信することにより1つ以上のバス150を通して通信する。示され
ないが、各サブシステムは、サブシステムの機能を制御し、制御ユニット130
および他のサブシステムと効果的に通信する、プロセッサコンポーネントを含む
【0018】 コンベヤサブシステム110は、アップストリームマシン(例えば、ファイン
ピッチ配置マシン50)からプリント回路基板を受け取り、装置20を通って基
板を動かし、プリント回路基板をダウンストリームデバイス(例えばリフローオ
ーブン60)へ送達する。コンベヤサブシステム110は、基板がいつ受け取ら
れ送達されたかをそれぞれ検出する、当該分野で公知であるようなセンサ112
および114を含む。例えば、各センサ112および114は、後続の基板の端
を検出し、コンベヤサブシステム110および/まはた制御ユニット130に信
号を送る。第3のセンサ(図示せず)はまた、コンベヤサブシステム100の処
理ステーション位置116からちょうどアップストリームに提供される。
【0019】 デバイス入力インターフェース140は、システム20の外部からプログラム
されるデバイスを受け取るために提供される。ある実施形態において、デバイス
入力インターフェース140は、1つ以上のデバイスを保持するトレイを受け取
るデバイストレイシャトルを含む。他のデバイス送達インターフェースは、周知
のように使用され得、メディア(例えば、テープ、チューブおよび同様なもの)
を保持するデバイスを受け取ることが可能なインターフェースを含む。選択およ
び配置サブシステム120は、要求されるプラグラム可能なデバイスを受け取る
ことが可能な選択および配置ヘッド122を含む。選択および配置サブシステム
120は、典型的には、トラックまたはレール118aおよび118bを含み、
それらのレールにそって、サブシステム120の一部を移動させて、装置20内
のデバイスを選択しかつ配置するヘッド122を移動させることができる。
【0020】 並行プログラミングサブシステム100は、所望のプログラムパターンを用い
てデバイスをプログラムし、プリント回路基板上に配置する前にプログラムされ
たデバイスをテストする働きを担う。ある実施形態において、並行プログラミン
グサブシステム100は、同時に複数のデバイスをプログラムし、テストするた
めの複数のサイト1021〜102Nを含む。このような並行プログラミングシス
テムの例は、「Concurrent Programming Appara
tus and Method for Electronic Device
s」と称されるBP Microsytems,Inc.に譲渡された米国特許
第5,996,004号の中で見出され得、その内容は本明細書中であらゆる目
的のために参考として援用される。デバイスを「プログラムする」は、典型的に
は、メモリの中にオペレーティングコードのシーケンスを送信するか、「バーン
インする」か、またはゲートロジック接続の特定の構成(例えば、プログラム可
能なロジックアレイデバイス)を特定する動作を含む。
【0021】 動作中、並行プログラミングサブシステム100の各プログラムサイトは、以
下の状態(EMPTY、WAITING、ACTIVE、READYおよびPR
OMISED)へと移動する。EMPTYは、プログラムサイトすなわちソケッ
トが物理的に空であることを示す。WAITINGは、ソケットがプログラムさ
れるデバイスを送達するために選択および配置サブシステム120を待っている
状態を示す。ACTIVEは、デバイスがソケット内にあり、プログラムされる
ていることを示す。READYは、ソケットがプログラムされたデバイスを含む
ことを示す。PROMISEDは、ソケットがコンベヤサブシステム110にア
センブリを「約束した」プログラムされたデバイスを含むことを示す。
【0022】 プログラムサブシステム100が、処理される基板により要求されるすべての
プログラム可能なデバイスとして構成されると、プログラムサブシステム100
は、中央制御ユニット130により処理ループ(例えば、図3a〜bに示される
ような)に入るよう命令される。図3a〜bは、本発明の実施形態による並行プ
ログラミングサブシステム100の通常動作を示すフローチャートを示す。並行
プログラミングサブシステム100は、ジョブが終了する(つまり、すべてのデ
バイスのプログラムが完了する)まで連続的に繰り返すループを実行することに
より動作する。最初に、各プログラミングサイトに対し、システムは、工程20
0において、サイトがEMPTY状態かどうかを判定する。サイトがEMPTY
である場合、そのサイトは、工程205においてWAITING状態に移行され
る。次に、並行プログラミングサブシステム100は、工程210において、選
択および配置サブシステム120に特定のサイトへデバイスを送達することを要
求する。(工程210内の「A」は、データ(例えば、デバイスおよび状態変数
受け取り、配置する位置を示すデータ)が選択および配置サブシステム120へ
提供されるということを示す。サイトがEMPTYでない場合、工程220にお
いて、サイトがWAITING状態であるかどうかが判定される。サイトがWA
ITINGでない場合、プロセスは工程240へ進む。そうでない場合、工程2
25において、デバイスが送達されたかどうかが判定される。サイトがWAIT
INGであり、デバイスが送達された場合、工程230において、デバイスプロ
グラムは起動され、サイトは、工程235においてACTIVE状態に移行され
る。
【0023】 工程240において、サイトがACTIVE状態であるかどうかが判定される
。サイトがACTIVEである場合、工程245において、サイトがデバイスの
プログラミングを終了したかどうかを判定し、随意にプログラムされたデバイス
が首尾よくテストされたかどうかを(例えば、プログラムされたデバイスへの印
加電圧および波形により)判定する。デバイスがテストに失敗した場合、デバイ
スは処分され、新しいデバイスが、並行プログラミングサブシステム100に供
給される。プログラミングが終了した場合、サイトは工程250においてREA
DY状態に移行される。工程255において、システムはサイトがPROMIS
ED状態であるかどうかを判定する。サイトがPROMISEDである場合、並
行プログラミングサブシステム100は、工程260において、デバイスがその
サイトから取り除かれたかどうかを判定するために選択および配置サブシステム
120に照会する。(工程260において「B」は、データが選択および配置サ
ブシステム120へ提供され、選択および配置サブシステム120から提供され
ることを示す。)プログラムされたデバイスが取り除かれた場合、サイトは、工
程265においてEMPTY状態に移行される。
【0024】 工程270において、全てのサイトがチェックされたかどうかが判定される。
全てのサイトがチェックされていない場合、プロセスは、次のサイトのために開
始工程200に戻る。全てのサイトがチェックされた場合、プロセスは工程27
5に進む。図3bを参照すると、工程275において、並行プログラミングサブ
システム100は、中央制御ユニット130が、デバイスの位置を要求している
かどうかを判定する(例えば、特定のデバイスのタイプに対してプログラミング
を扱う任意のサイトの識別)。(工程275において「C」は、データが中央制
御ユニット130へ提供され、中央制御ユニット130から提供されることを示
す。)中央制御ユニット130がデバイスの位置を要求しない場合、プロセスは
、工程200へ進む。中央制御ユニット130がデバイスの位置を要求している
場合、工程280において、特定の要求されたデバイスのタイプを扱う任意のサ
イトがREADY状態であるかどうかが判定される。特定のデバイスのタイプを
扱うサイトがREADYでない場合、工程295において、並行プログラミング
サブシステム100は、デバイスが準備状態でないことを示すメッセージをコン
ベヤ110に提供する。メッセージは、直接コンベヤ110に提供されてもよい
し、またはメッセージは、最初に中央制御ユニット130に中継されてもよい。
次に、プロセスは、開始工程200に戻って繰り返す。特定のデバイスのタイプ
を扱うサイトがREADYである場合、サイトは、工程285において、PRO
MISED状態に移行され、サイトのソケットの位置がコンベヤ110に提供さ
れる。(工程290および295内の「C」は、データがコンベヤ110へ、直
接または中央制御ユニット130を介してかのいずれかで提供されることを示す
。)次に、プロセスは開始工程200に戻って繰り返す。
【0025】 コンベヤサブシステム110は、プリント回路基板をILPシステム20に運
ぶため、アップストリームマシンとインタラクトする。コンベヤサブシステム1
10はまた、コンベヤサブシステムにプリント回路基板アセンブリを提供するた
め、ダウンストリームマシンとインタラクトする。例えば、図1に示すように、
インラインプログラミングシステム20のコンベヤシステムは、ファインピッチ
配置マシン50(すなわち、アップストリームマシン)とインタラクトし、処理
されるプリント回路基板を受け取り、リフローオーブル60(すなわち、ダウン
ストリームマシン)とインタラクトしてそこにプリント回路基板アセンブリを送
達する。コンベヤサブシステム110はまた、中央制御ユニット130、並行プ
ログラミングサブシステム100、ならびに選択および配置サブシステム120
とインタラクトする。1実施形態において、コンベヤ110は4つの規定された
状態変数(すなわちREADY、AVAIRABLE、UPAVAIL、および
DOWNREADY)を用い、マシンが、その動作状態を通って移動するので、
アップストリームおよびダウンストリームマシンとインタラクトする。1実施形
態において、これらの状態変数は、2つの状態を有するバイナリ変数である。状
態変数は、ILPシステム10と、アップストリームおよびダウンストリームマ
シンとの間に設けられる電気接続を介して、コンベヤサブシステム110、とア
ップストリームおよびダウンストリームマシンとの間で、通信が行われる。一旦
、コンベヤサブシステム100が、速度および加速度制限を用いて構成されると
、第1の基板が送達されるのを待機するために、コンベヤサブシステムのプロセ
シングループに入るように、中央制御ユニット130が命令する。このようなプ
ロセシングループの1例を図4a〜cに示す。
【0026】 1実施形態において、図4a〜cを参照して、コンベヤサブシステム110は
、以下に示すように、6つの規定される動作状態を有する。
【0027】 状態0:この状態では、アップストリームマシンが、基板が送達される準備が
できていることを示すのを、コンベヤが待っている。上記コンベヤは、好適には
、ベルトおよび他の機械的な構成要素上での不必要な摩耗、ならびに、断烈を防
ぐため、静止している。工程300において、READYは1つの状態(例えば
、ロー)に設定され、コンベヤ110が、アップストリームマシンから基板を受
け取る準備がされていないことを示し、AVAIRABLEは1つの状態(例え
ば、ロー)に設定され、コンベヤ110が、プリント回路基板アセンブリをダウ
ントリームマシンに送達する準備がされていないことを示す。アップストリーム
マシンがUPAVAILを1つの状態(例えば、ハイ)に設定する場合、工程3
05において、コンベヤ110は、状態0から状態1に移行し、プリント回路基
板が送達される準備ができていることを示す。
【0028】 状態1:この状態では、コンベヤ110が、アップストリームマシンから基板
を受け取るために待機している。コンベヤ110はアップストリームマシン上の
コンベヤの速度と一致し、1つのマシンから次のマシンへの滑らかな移行を可能
にする。工程310において、READYはハイに設定され、コンベヤ110が
プリント回路基板を受け取る準備ができていることを示す。基板の後続のエッジ
がエントリセンサ112によって検出される場合、コンベヤ110は、工程32
0において、状態1から状態2へ移行する。
【0029】 状態2:この状態では、コンベヤ110は基板を「所有」し、基板を可能な限
り素早くプロセシングステーション位置116に移動し得る。1実施形態におい
て、プロセシングステーション位置116で上記デバイスを所定の位置にクラン
ピングするか、または保持するクランピング機構が提供される。1実施形態にお
いて、コンベヤ110についての速度および加速度制限は、システムオペレータ
によりプリセットされる。工程325において、READYは、ローに設定され
、現在の基板が処理を終了する前に、アップストリームマシンが、他の基板を送
ることを防ぐ。一度、基板がプロセシングステーションにあると、工程330に
おいて、コンベヤ110は移動をやめ、クランプはプロセシングの間、所定の位
置に基板を保持するために起動される。工程335において、中央制御ユニット
130は、基板が処理する準備ができているということを、コンベヤ110によ
り通知され、コンベヤ110は状態2から状態3に移行する。(工程335の「
D」は、データが中央制御ユニット130に提供されることを示す。) 状態3:この状態では、コンベヤ110は中央制御ユニット130が、基板の
処理が完了したことを示すのを待つ。工程340において、コンベヤ110は状
態3から状態4に移行し、この時、中央制御ユニット130は、基板が処理を完
了したことを示す。(工程340の「E」は、中央制御ユニット130におよび
中央制御ユニット130から、データが提供されることを示す。)処理が完了す
るのは、全ての必要とされるプログラムされたデバイスが、プリント回路基板上
に配置される場合である。一般に1つ以上のプログラムされたデバイスは、各プ
リント回路基板組アセンブリを必要とする。
【0030】 状態4:この状態では、組み立てられた基板は、クランプされず、コンベヤ1
10は、可能な限り素早く出口の位置(例えば、ダウンストリームマシンとのイ
ンターフェース)まで、組み立てられた基板を移動する。工程345において、
AVAILABLEはハイに設定され、コンベヤ110が組み立てられた基板を
、ダウンストリームマシンに送達する準備ができていることを示す。工程350
において、基板はクランプされず、出口に移動させられる。工程360において
、ダウンストリームマシンが、基板を受け取る準備ができていると判定されるま
で、工程355において、コンベヤ110は移動を停止する。コンベヤ110が
状態4から状態5まで移行するのは、ダウンストリームマシンが、DOWNRE
ADYを1つの状態(例えば、ハイ)に設定する場合であり、これによりプリン
ト回路基板アセンブリを受け取る準備ができていることを示す。
【0031】 状態5:この状態では、工程365において、コンベヤ110はダウンストリ
ームマシン上のコンベヤの速度と一致し、あるマシンから次のマシンへの滑らか
な移行を提供する。コンベヤ110は、(例えば、基板の後続のエッジが、工程
370において、出口センサ114により検出される)まで、動き続ける。基板
がコンベヤ110を離れる場合、AVAILABLEはローに設定され、コンベ
ヤ110は動きを停止し、状態5から状態0(工程300)に移行し、処理され
る次の基板を、アップストリームマシンから待つ。
【0032】 選択および配置サブシステム120は、デバイスを、ILPシステム内のある
位置からの他の位置へ移動させる能力を提供する。ある実施形態において、選択
および配置サブシステム120は、デバイスを選択し配置する正確な位置を決定
するための自己教示能力(self−teaching capability
)を含む。このような選択および配置システムは、1999年7月27日に出願
された、「Pick and Place Teaching Method
and Apparatus for Implementing the S
ame」と題する、米国特許出願第09/361,791号(ATTY Doc
ket No.19530〜000610)に見受けられ得る。この内容を、本
明細書で、すべての目的のために参照として援用する。
【0033】 選択および配置サブシステム120は、並行プログラミングサブシステム10
0およびコンベヤ110からの要求を満たし、デバイスをある位置から他の位置
に移動させる。これらの要求は、並行プログラミングサブシステム100および
コンベヤ110から、直接受け取られ得るか、中央制御ユニット130を介して
受け取られ得る。要求を作成するシステムは、デバイスを取る位置、デバイスを
配置する位置、および状態変数のアドレスを提供する。ある例として、選択およ
び配置サブシステム120は、(例えば、プログラムされていないデバイスのト
レイから)プログラムされていないデバイスを取り上げ、処理のための並行プロ
グラミングサブシステム100の特定のサイトのソケット中にそのデバイスを配
置するように指示される。空のデバイスは、公知のトレイ、チューブおよびテー
プを含む様々な媒体を用い、デバイス入力インターフェース140を介して、イ
ンラインプログラミング装置20に提供され得る。他の例では、選択および配置
サブシステム120は、プログラムされたデバイスを、並列プログラミングサブ
システム100から取り上げ、プログラムされたデバイスを、コンベヤ110の
特定の位置におけるプリント回路基板に配置するように指示される。選択および
配置サブシステム120は、可能なかぎり速く、要求を待ち行列に入れ、それら
要素を満たす。呼び出し側は以下の状態についての状態変数を監視し得る。すな
わち、いまだ準備されない、進行中、うまく終了、およびエラーとともに終了。
選択および配置サブシステム110は、ジョブが完了するまで、つぎつぎに実行
される。待ち行列が空になる場合、選択および配置サブシステム110は、他の
要求が作られるまで何もしないで待機する。選択および配置サブシステム110
の動作は、図5を参照し、より詳細に説明される。
【0034】 図5に、本発明の実施形態による、選択および配置サブシステム110の概略
的な動作のフローチャートを示す。工程400で、選択および配置サブシステム
120は、リクエストが並行プログラムサブシステム100から受信されたか、
または、デバイスを選択および配置するコンベヤーサブシステム110から受信
されたかを判定する。(工程400の「A」は、選択および配置サブシステム1
20にデータが提供されたことを示す。)デバイスを持って来るようにリクエス
トするエンティティは、選択および配置サブシステム120を呼び出し、位置お
よびステータスアドレス情報を提供する。このようなリクエストが受信される場
合、工程410で、システムは、キューにおける位置情報および関連するステー
タス変数アドレスを配置し、工程430に進む。1つの実施形態において、キュ
ーは、FIFOバッファのようなメモリにおいて実現される。リクエストが受信
されない場合、選択および配置サブシステム120は、任意のデータがキューに
格納されるかどうかを確認する。データがキューに格納されている場合、プロセ
スは、工程430に進み、データがキューに格納されていない場合、プロセスは
、最初の工程400に戻る。
【0035】 工程430で、選択および配置サブシステム120は、最も高い優先順位を有
する、キューにおけるデータを読み出し、特定された位置で、リクエストされた
部分を選択および配置することに進む。工程440で、システムは、任意のステ
ータスリクエストが行われたかどうか判定する。(工程440の「B」は、選択
および配置サブシステム120にリクエストが提供されることを示す。)ステー
タス変数がリクエストされる場合、システムは、工程450でリクエストするエ
ンティティにステータス変数を提供する。その後、プロセスは、開始工程400
に戻る。
【0036】 中央制御ユニット130は、以下でより詳細に説明するように、他のシステム
構成要素のアクションを調整する。中央制御ユニット130は、好適には、Mi
crosoft Windows(登録商標)オペレーティングシステムを実行
する 業界基準のPentium(登録商標)に基づくパーソナルコンピュータ
として実現されるが、任意の他のプロセッサおよび任意の他のオペレーティング
システムが、所望される場合、用いられ得る。機能の一部として、中央制御ユニ
ット130は、プログラムされていないデバイスを、プログラムするために並行
プログラムサブシステム100に送達すること、ならびにプログラムされたデバ
イスの回路基板への配置を調整する。中央制御ユニットの動作は、図6を参照し
ながら、より詳細に説明される。
【0037】 図6に、本発明の実施形態による、プログラムされたデバイスをプリント回路
基板に配置する中央処理ユニット130の概略的な動作を示すフローチャートを
示す。工程500で、中央制御ユニット130は、基板が適所に固定され、処理
される準備ができたということをコンベヤー110が示したかどうかを調べる。
(工程500の「D」は、中央制御ユニット130に、および中央処理ユニット
130から、データが提供されることを示す。)基板が適所に固定される場合、
工程510で、基準認識技術が用いられて、1つ以上のプログラムされたデバイ
スが配置される位置が識別される。概して、基板は、ステーション位置116に
おいて、正確に同じ位置に付けられない。基板は、締め付けられた後は、移動し
ないが、付けられる位置は、基板ごとに、僅かに異なり得る。1つの実施形態に
おいて、カメラが用いられて、一対の「基準マーク」の位置が検出される。「基
準マーク」は、例えば、基板の位置および向きを判定するための基板上の小さな
円または十字マークである。この位置情報は、既知の単数または複数の基板の位
置(例えば、単数または複数のデバイスが基板上で配置される予定の場所)と共
に、選択および配置サブシステム120によって用いられて、基板上でデバイス
を配置する正確な位置および向きが計算される。工程520で、制御ユニット1
30は、プログラムされたデバイスの位置について並行プログラムサブシステム
100に照会する。(工程520の「C」は、中央制御ユニット130に、およ
び中央処理ユニット130から、データが提供されることを示す。)位置が有効
である場合、プロセスは、工程530に進む。位置が有効でない場合、プロセス
は、戻り(「8」で示す)、デバイス位置について、並行プログラムサブシステ
ム100に照会する。
【0038】 工程530で、中央制御ユニット130は、工程520で並行プログラムシス
テムによって識別されたデバイスを選択および配置するように、選択および配置
サブシステム120に命令する。(工程530の「A」は、選択および配置サブ
システム120に、および選択および配置サブシステム120から、位置および
ステータスデータが提供されることを示す。)デバイスが基板上に配置された後
、特定の位置は、PLACEDとマークされる。工程550で、ユニットは、基
板上に配置されることが要求されるデバイス全てが、基板上に配置されたかどう
かを判定する。そうでない場合、プロセスは、工程520に戻る(「8」で示す
)。工程520で、中央制御ユニットは、次のデバイスが配置される位置につい
て並列プログラムサブシステム100に照会する。全てのデバイスが配置された
場合、工程560で、中央制御ユニット130は、基板が処理され、進むことが
できることを、コンベヤサブシステム110に知らせる。(工程530の「E」
は、コンベヤサブシステム110に、およびコンベヤサブシステム110から、
データが提供される。)工程570で、中央制御ユニットは、基板が処理された
ことをコンベヤサブシステム110が確認するまで待機し、最初の工程500に
戻って次の基板の処理を調整する。
【0039】 1つの実施形態によると、インラインプログラム装置、およびその構成要素の
全てが、中央制御ユニット130で実行されるコンピュータコードを用いて、オ
ペレータによって設定可能である。本明細書中に記載した、インラインプログラ
ム装置の全ての構成要素を動作させ、設定するコンピュータコードは、好適には
、中央制御ユニットに接続されたハードディスクに格納される。また、プログラ
ムコード全体、またはプログラムコードの一部は、ROMまたはRAMのような
任意の他のメモリデバイスに格納されてもよいし、コンパクトディスク媒体、フ
ロッピー(登録商標)ディスク等のような、プログラムコードを格納することが
できる任意の媒体上で提供されてもよい。
【0040】 本発明は、一例として、特定の実施形態に関して説明されてきたが、本発明が
開示された実施形態に限定されるものではないことが理解されるべきである。反
対に、当業者にとって明白であるように、様々な改変例および類似の構成を含む
ことが意図される。従って、添付の特許請求の範囲は、このような改変例および
類似の構成を全て含むように、最も幅広い解釈が与えられるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は、本発明の実施形態によるインラインプログラミングシステムを含む表
面実装生成ラインのブロック図を示す。
【図2】 図2は、本発明の実施形態によるインラインプログラミングシステムのブロッ
ク図を示す。
【図3a】 図3aは、本発明の実施形態による同時インラインプログラミングシステムの
一般的な動作を示すフローチャートを示す。
【図3b】 図3bは、本発明の実施形態による同時インラインプログラミングシステムの
一般的な動作を示すフローチャートを示す。
【図4a】 図4aは、本発明の実施形態によるコンベヤシステムの一般的な動作を示すフ
ローチャートを示す。
【図4b】 図4bは、本発明の実施形態によるコンベヤシステムの一般的な動作を示すフ
ローチャートを示す。
【図4c】 図4cは、本発明の実施形態によるコンベヤシステムの一般的な動作を示すフ
ローチャートを示す。
【図5】 図5は、本発明の実施形態による選択(pick)システムおよび配置システ
ムの一般的な動作を示すフローチャートを示す。
【図6】 図6は、本発明の実施形態による中央制御ユニットの一般的な動作を示すフロ
ーチャートを示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZW ),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU, TJ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ, BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,C R,CU,CZ,DE,DK,DM,EE,ES,FI ,GB,GD,GE,GH,GM,HR,HU,ID, IL,IN,IS,JP,KE,KG,KP,KR,K Z,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV,MA ,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ, PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI,S K,SL,TJ,TM,TR,TT,TZ,UA,UG ,US,UZ,VN,YU,ZA,ZW

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アセンブリ装置において、プリント回路基板アセンブリ(P
    CBA)を自動的に組み立てる方法であって、 a)該アセンブリ装置において、プログラムされるプログラム可能電子デバイ
    スを受け取る工程と、 b)該アセンブリ装置において、該電子デバイスを自動的にプログラムする工
    程と、 c)該アセンブリ装置において、プリント回路基板を受け取る工程と、 d)該アセンブリ装置において、該PCBAを形成するように該プリント回路
    基板上に該プログラムされた電子デバイスを自動的に配置することによって、該
    PCBAを組み立てる工程と を包含する、方法。
  2. 【請求項2】 前記PCBAを組み立てる前に、前記プログラムされた電子
    デバイスを試験する工程をさらに包含する、請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 前記プログラムされた電子デバイスが前記試験で不合格にな
    る場合、前記方法が、該プログラムされた電子デバイスを廃棄する工程と、第2
    のプログラム可能な電子デバイスで工程a)およびb)を繰り返す工程とをさら
    に包含する、請求項2に記載の方法。
  4. 【請求項4】 工程b)が、動作コードのシーケンスを、前記プログラム可
    能電子デバイスのメモリに転送する工程を含む、請求項1に記載の方法。
  5. 【請求項5】 前記プログラム可能電子デバイスが、プログラム可能ロジッ
    クアレイであり、工程b)が、ゲーティングロジック命令の構成を該プログラム
    可能ロジックアレイに転送する工程を含む、請求項1に記載の方法。
  6. 【請求項6】 プリント回路基板アセンブリ(PCBA)を自動的に組み立
    てることができるアセンブリ装置であって、 該アセンブリ装置において、プログラムされるプログラム可能な電子デバイス
    を受け取る手段と、 該アセンブリ装置において、該電子デバイスを自動的にプログラムする手段と
    、 該アセンブリ装置において、プリント回路基板を受け取る手段と、 該アセンブリ装置において、該PCBAを形成するように該プリント回路基板
    上に該プログラムされた電子デバイスを自動的に配置する手段と、 を備える、装置。
  7. 【請求項7】 前記PCBAを組み立てる前に、前記プログラムされた電子
    デバイスを試験する手段をさらに備える、請求項6に記載の装置。
  8. 【請求項8】 試験で不合格になる場合、前記プログラムされた電子デバイ
    スを廃棄する手段をさらに備える、請求項7に記載の装置。
  9. 【請求項9】 前記プログラムする手段が、動作コードのシーケンスを、前
    記プログラム可能電子デバイスのメモリに転送する手段を含む、請求項6に記載
    の装置。
  10. 【請求項10】 前記プログラム可能電子デバイスが、プログラム可能ロジ
    ックアレイであり、前記プログラムする手段が、ゲーティングロジック命令の構
    成を該プログラム可能ロジックアレイに転送する手段を含む、請求項6に記載の
    装置。
  11. 【請求項11】 電子デバイスを自動的にプログラムし、プリント回路基板
    アセンブリ(PCBA)を組み立てることができる、インラインプログラムおよ
    びアセンブリ装置であって、 複数のプログラム可能電子デバイスを受け取る入力インターフェースであって
    、第1のプログラム可能電子デバイスが該入力インターフェースで受け取られる
    、入力インターフェースと、 電子デバイスを自動的にプログラムするプログラムデバイスであって、複数の
    プログラムサイトを有するプログラミングデバイスと、 複数の特定の位置から電子デバイスを選択し、該複数の特定の位置に該電子デ
    バイスを配置することができる配置デバイスであって、該配置デバイスは、該第
    1のプログラム可能デバイスを選択し、該プログラミングデバイスサイトのうち
    の第1のデバイスサイトに配置し、該第1の電子デバイスが該プログラミングデ
    バイスによってプログラムされる、配置デバイスと、 プリント回路基板を受け取り、該アセンブリ装置を通して該プリント回路基板
    を移動させるコンベヤであって、第1のプリント回路基板が該コンベヤによって
    受け取られる、コンベヤと を備え、 該配置デバイスが、該第1のプログラムサイトから該プログラムされた第1の
    電子デバイスを選択し、第1のPCBAを形成するように、該第1のプリント回
    路基板上に該プログラムされたデバイスを配置する、 インラインプログラミングおよびアセンブリ装置。
  12. 【請求項12】 前記選択および配置デバイス、前記プログラミングデバイ
    ス、および前記コンベヤと通信可能に接続され、該選択および配置デバイス、該
    プログラミングデバイス、および該コンベヤの動作を調整する、中央制御ユニッ
    トをさらに備える、請求項11に記載の装置。
  13. 【請求項13】 前記入力インターフェースが、1つ以上のプログラム可能
    デバイスを保持するデバイストレイを受け取るデバイストレイシャトルを含む、
    請求項11に記載の装置。
  14. 【請求項14】 前記プログラミングデバイスが、複数のデバイスタイプを
    並行にプログラムできる、請求項11に記載の装置。
  15. 【請求項15】 前記コンベヤが、前記第1のPCBAを前記装置内の出口
    位置に送達する、請求項11に記載の装置。
  16. 【請求項16】 前記第1のプログラム可能電子デバイスが、プログラム可
    能ロジックアレイデバイスであり、前記プログラミングデバイスが、ゲーティン
    グロジック命令の構成を該プログラム可能ロジックアレイデバイスに転送する、
    請求項11に記載の装置。
  17. 【請求項17】 前記プログラミングデバイスが、動作コードのシーケンス
    を、前記第1の電子デバイスのメモリに転送することによって、該第1の電子デ
    バイスをプログラムする、請求項11に記載の装置。
  18. 【請求項18】 前記プログラミングデバイスが、前記プログラムされた第
    1の電子デバイスを、プログラムされた後に試験する、請求項11に記載の装置
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