JP2003529211A - 基板のための装着装置における電気的な構成部品を検査するための方法および装置 - Google Patents
基板のための装着装置における電気的な構成部品を検査するための方法および装置Info
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Abstract
Description
を検査するための方法であって、 前記構成部品を装着装置の、1作業平面内で移動させられる装着ヘッドによっ
てハンドリングし、 該装着ヘッドに設けられた、前記構成部品のためのグリッパを作業平面に対し
て垂直に昇降駆動装置によって搬送位置と機能位置との間で移動させ、 前記構成部品を前記グリッパの下面に吸着させ、 前記構成部品を前記グリッパによりピックアップ位置から搬送位置にまで持ち
上げ、そして装着位置への装着ヘッドの移動後に基板へ向かって機能位置にまで
降下させ、 前記構成部品と前記グリッパとの間の位置関係を、装着ヘッドに設けられた光
学的なプローブ装置により検査する 形式の方法に関する。
るだけでなく、グリッパにおける構成部品の存在または不在、つまり構成部品の
有無をも意味する。
この公知の装置では、装着ヘッドに設けられたプローブ装置が、それぞれ一連の
送光ダイオードと受光ダイオードとから成っている。これらのダイオードは、搬
送位置に位置する構成部品の高さで、昇降方向に対して垂直なプローブ平面を形
成している。装着ヘッドが基板上の装着個所にまで移動する間、昇降軸線を中心
とした吸着グリッパの回動により構成部品の側方輪郭をプローブすることができ
る。このことから、グリッパ軸線からの構成部品中心の位置偏差を求めることが
できる。グリッパにおける構成部品の有無は、構成部品のピックアップ時もしく
は装着時にピペットにおける吸込み圧を検出することによって検知される。もち
ろん、光学的な測定の場合でも構成部品の有無を検出することができる。
に回転する定位置のターンテーブルを備えた装着装置が公知である。このターン
テーブルの下では、プリント配線板が2つの座標方向で移動可能である。タレッ
ト式のターンテーブルは構成部品のための多数のグリッパを備えている。これら
のグリッパはステップバイステップ式に種々のステーションを通過し、そしてピ
ックアップ位置から反対の側の装着位置にまで構成部品を搬送する。ピックアッ
プの前にグリッパの自由端部はライトバリヤ式の光学的な送光ダイオードと受光
ダイオードとの垂直な列を備えたコントロールステーションを通過する。これに
より、グリッパ下面の高さ位置を求めることができる。構成部品のピックアップ
後に、グリッパ端部は構成部品と共に、垂直なダイオード列を備えた別の光学的
なコントロールステーションを通過する。これにより、構成部品下面の高さ位置
を求め、ひいては構成部品の構成高さを求めることができる。2つの座標方向で
移動可能な装着ヘッドでは、相応する測定を実施できるようにするために、グリ
ッパが構成部品のピックアップ前とピックアップ後とに位置固定のコントロール
ステーションを通過しなければならない。このことは、通常、ピックアップ位置
と装着位置との間での許容不可能な回り道を生ぜしめる。
タレット式に形成し、ロータに周期的に配置された多数の吸着グリッパを装備さ
せることが知られている。この場合、ステータはグリッパの回転軌道に沿って配
置された、構成部品のための複数の処理ステーションを有している。たとえば上
記米国特許明細書の第2欄、第65行以降の記載によれば、構成部品はこれらの
ステーションでセンタリングされ、コンタクティングされ、かつ電気的、光学的
または機械的に測定される。現在、一般に汎用されている手段は、グリッパにお
ける構成部品の位置測定をCCDカメラによって実施することである。CCDカ
メラは構成部品の装着側、特にコンタクト面の位置を反射光で測定する。構成部
品の角度位置は後続の回転ステーションで補正することができる。x−yずれは
、装着ヘッドの目標座標の相応する補正により考慮される。
にまでの小型化傾向により、グリッパには極めて狭い吸着通路が設けられている
ことが必要となる。この狭い吸着通路は特に汚染が生じた場合に真空質問を困難
にする。さらに、ピックアップ時の姿勢が不正確となることに基づいて、構成部
品が吸着通路を十分に覆わなくなる恐れがあり、そしてこの漏れにより真空質問
の結果の信頼性が失われる。そうすると、たとえばタレットヘッドの場合では事
情によっては光学系ステーションで装着段階にならないと、構成部品のエラーが
気付かれない。代替構成部品のピックアップはかなりの付加的な時間手間を必要
とする。
。
。たとえば、プローブビームはグリッパの持ち上げられた状態でグリッパの下面
よりも少しだけ下方に配置されていてよい。これにより、ピックアップしたい構
成部品へのグリッパの降下前にグリッパの下面を検査することが可能となる。通
常の場合では、ライトバリヤ(光学式通過センサ)の光路は遮断されていない。
その後に、グリッパはピックアップしたい構成部品にまで降下させられる。次い
で、この構成部品が吸着されて持ち上げられる。その直後に、新たなプローブパ
ルスによって、構成部品がグリッパにより把持されたかどうかを確実にチェック
することができる。構成部品は汎用の形式でテープポケットに装入された状態で
供給される。テープが送られると、構成部品が振動に基づき、ポケットから飛び
出すか、またはその位置(姿勢)を変化させてしまう恐れがある。あるいはまた
、前で述べた公差に基づき、グリッパが構成部品を把持できないことも起こり得
る。直接に続いて行われるプロービングにより、直ちに新たなピックアップ過程
を導入することができる。この新たなピックアップ過程では、テープがさらに1
ポケットピッチ分だけ引っ張られるので、グリッパは別の構成部品を把持するこ
とができる。このことは、装着ヘッドを引き続き移動運動させることなしに行な
われ、つまり僅かな時間遅延を伴うだけで行われる。基板への構成部品の装着の
直前に、もう一度プロービングを実施することができる。これにより、構成部品
がグリッパにまだ存在しているかどうかをチェックすることができる。このこと
は、構成部品が、たとえば装着ヘッドの振動、加速もしくは減速に基づいて装着
前に紛失してしまう場合を考慮すると有利である。この場合には、グリッパの装
着行程が中止される。このことは、さもないとグリッパ下面が、プリント配線板
上に存在するろう接ペーストに載置されてしまい、これにより下面が著しく汚染
されて、吸着開口が著しく狭められてしまうか、またはそれどころか閉塞されて
しまうことを考慮すると重要である。構成部品が存在していると、この構成部品
は基板に装着されて、圧縮空気衝撃によって下面から剥離される。しかし、極め
て小さな構成部品の場合には、汚染された下面の接着作用が極めて大きいので、
構成部品がグリッパに付着してしまう恐れがある。このことは、グリッパの持上
げ直後にプロービングによってチェックされるので、グリッパは、装着ヘッドが
装着位置から進出する前にもう一度、構成部品を基板に装着することを試みるこ
とができる。こうして、高い程度のピックアップ・装着確実性が達成される。
ての運転段階において達成される。
品の高さをも求めることが可能となる。これにより、構成部品の種類に関する付
加的な情報を取得することができる。たとえば、テープポケット内に装入されて
いる構成部品が片側で吸着され、これにより構成部品がグリッパによって縦の姿
勢で把持されてしまう恐れがある。したがって、このことは既にピックアップ時
にピックアップエラーとして検知され得る。このような構成部品は規定の位置で
放出されるので、このような構成部品が無秩序に基板にまで到達することはない
。請求項4に記載の装置は、請求項1に記載の方法と同様に、本発明の根底を成
す課題を解決するものである。この場合にも、グリッパ下面における状況を完全
に監視することができるので、装着確実性は相応して高められる。
成部品高さの、より正確な検査を可能にする。このことから、構成部品の種類ま
たは組込み位置に関する、より正確な情報を引き出すことができる。
能となる。これにより、各機能位置の間の正確なジオメトリ関係(幾何学的関係
)を形成することができる。下面近傍の変向手段は、たとえばプリズムにより形
成され得る。この場合、このプリズムはプローブビームを斜め上方に向かって送
光ダイオードへ変向させる。
有している。これらの吸着グリッパは周期的な回転軌道に沿って放射状に配置さ
れている。ロータはステップバイステップ式に駆動されるので、吸着グリッパを
順次にピックアップステーションにまで回転させることができ、これにより直接
連続して構成部品を収容することができる。しかしこのことは、構成部品が光学
的に検査され得る前に構成部品が少なくとも複数のステーションを通過し、その
後に光学系ステーションへ到達することを意味する。この時間に、構成部品を光
学的に検査することは本発明によるプローブ装置なしでは不可能である。構成部
品の一部は装着段階になって初めて光学系ステーションの傍らを通って案内され
かつ検査される。これにより、真空質問により検知することのできないピックア
ップエラーは、あとの段階になった後でしか検知されず、こうして相応する時間
損失を招いてしまう。本発明によれば、全ての吸着グリッパを直接にピックアッ
プ過程と関連して監視することが可能となるので、ピックアップエラーが発生し
た場合にグリッパは、ロータが送り回転され得ることなしに新たなピックアップ
を試みることができる。構成部品の位置を測定するための光学的なステーション
を装着ステーションの手前に複数個配置し、そしてグリッパを後続のステーショ
ンで所望の組込み位置にまで回転させることが普通である。ロータおよびグリッ
パの回転時には、光学的な測定の後になお構成部品損失が生じる恐れがある。こ
のことは、装着ステーションに設けられたプローブ装置なしではもはや検知され
得ない。したがって、装着時の光学的なプロービングは監視確実性を著しく向上
させる。
成部品の移動路内へ一体に侵入させることが可能となる。
な装着ヘッド1はグリッパ2を備えている。このグリッパ2は対応する昇降駆動
装置3によって作業平面に対して垂直に移動可能である。グリッパ2の、下方へ
向けられた先端部は、把持したいワークのための吸着開口4を備えている。昇降
駆動装置3はストローク測定装置5を有している。このストローク測定装置5を
用いて、グリッパ2のその都度の行程位置を検出することができる。ストローク
測定装置5はデータ線路を介して装着装置の制御装置6に接続されている。グリ
ッパ2の下面の範囲では、装着ヘッド1にプローブ装置7が取り付けられている
。このプローブ装置7はフォーク形ライトバリヤ、つまりフォーク形の光学式通
過センサの形に形成されていて、送光ダイオード8と受光ダイオード9とを備え
ている。これらのダイオードは、両ダイオードの間に延びる、鮮鋭に集束された
プローブビーム22がグリッパ軸線に直角に交差するように配置されかつ互いに
位置調整されている。プローブ装置7は別のデータ線路を介して、同じく制御装
置6に接続されている。
上位の行程位置では、グリッパ2の下面が、ダイオードにより規定されたプロー
ブ高さよりも上方に位置している。制御装置6はストローク測定装置5のストロ
ーク測定値を受信する。プローブ装置7はグリッパ2の昇降段階の間、活性化さ
れる、つまり動作可能な状態にもたらされる。受光ダイオードにより受信された
信号は、やはり制御装置6に伝送される。受光ダイオード9の受信された明るさ
値が所定の閾値を超過した瞬間、まさにこのときに測定されたグリッパ2のスト
ロークが別の使用のために記憶される。
先端部の位置と、グリッパ2に保持したい電気的な構成部品10の位置とが破線
で示されている。
されている。
部品10の真上に位置している。この場合、装着ヘッドは図1に示した出発位置
から既に、グリッパ2の空の下面がプローブ装置7のプローブビーム22に交差
する程度にまで降下されている。対応するグリッパ位置が制御装置6により記憶
される。このようなプロービングを各グリッパ交換後にその都度実施し、こうし
て求められた標準値を空のグリッパの降下時に各測定値と比較することが可能で
ある。その場合、著しい偏差はグリッパ先端部に欠陥があることを示唆している
場合がある。このような欠陥により、不純物または付着した構成部品を推量する
ことができる。
ケット11内に装入された構成部品10に載置されていて、この構成部品10を
吸着している。
パ2の下面はプローブビーム22よりも上方に位置していて、吸着された構成部
品10がプローブビーム22を遮っている。既にこの瞬間に、記憶された値につ
き、把持したい構成部品がグリッパ2に存在していることを確認することができ
る。
持ち上げられており、この場合、グリッパ2は、ちょうど構成部品10の下面が
プローブビーム22を解放するところにまで、つまりプローブビーム22の遮断
を解除するところにまで、持ち上げられている。この状態変化は制御装置6(図
1)により検知され、ストローク測定装置5の対応するプローブ値と共に記憶さ
れる。この瞬間に、既に、それ以前に記憶された値を目下の値と比較することが
できる。この場合、行程位置における高さ差は、構成部品10の高さを知るため
の目安となる。両プローブ値が不変のままである場合、このことは、構成部品1
0が十分に吸着されて持ち上げられなかったことを意味する。制御装置6には、
さらに構成部品ライブラリからの構成部品データが知らされている。高さ値に偏
差が生じた場合、このことは、間違ったタイプの構成部品が準備されてしまった
ことを意味するか、または構成部品が誤った位置もしくは姿勢で吸着されてしま
ったことを意味する。このような構成部品は放出部を介して除去され得る。この
ような誤った試みが成された場合、グリッパがピックアップ位置から離れる前に
、新たなピックアップ過程をリリースすることができる。
り、この搬送位置では、構成部品10がプローブ高さよりも上方に位置している
。装着ヘッド1は次いで構成部品10のための装着位置にまで移動することがで
きる。
この装着位置に位置していて、降下段階にある。このとき、図5に示した状態に
相応して、構成部品10がまだグリッパ2に存在しているかどうかを検査するこ
とができる。新たな高さ測定と相まって行われてもよい、このような検査により
、構成部品10の有無に関して説得力のある確実な情報の提供が可能となる。構
成部品10が搬送途中で紛失してしまった場合には、グリッパ2がそれ以上降下
させられなくなるので、グリッパ2の先端部が基板13に存在するろう接ペース
トによって汚染される危険は生じない。
ッパ2の空の下面がプローブレベルを超えて上方へ持ち上げられている。この過
程の間、受光ダイオード9の状態が連続的に監視されるので、構成部品10が実
際にグリッパ2から離脱したかどうかを確認することができる。
しくはロータリヘッド式に形成されていて、作業平面内で両座標方向xおよびy
に移動可能である。この装着ヘッド14はステータ15を有しており、このステ
ータ15にはロータ16がステップバイステップ式に回転可能に支承されている
。ロータ16には、複数の変えられたグリッパ17が放射状に突出しかつ周期的
に回転するように配置されている。こうして、装着ヘッド14が基板13の真上
へ移動する前に、1回のピックアップサイクルの間に、全てのグリッパ17を順
次に構成部品で満たすことができる。グリッパ17の回転軌道に沿ってプローブ
光学系18が位置している。このプローブ光学系18を用いて、構成部品10の
下面を正確に測定することができる。このことは、プローブ装置なしでは構成部
品10の有無や、構成部品10のタイプがこの段階にならないと確実に検査され
得ないことを意味する。したがって、誤ピックアップは次のピックアップサイク
ルにならないと補正され得えない。
に対応配置されている。この昇降駆動装置19は対応するグリッパ17と一時的
に係合した状態にある。ステータ15には別のプローブ装置21が設けられてお
り、このプローブ装置21は、プローブビーム22が構成部品10の回転軌道に
対して僅かに上方で接線方向に向けられるように取り付けられている。このよう
な配置形式により、プローブ装置を同じく、一体のU字形の支持体を備えたフォ
ーク形ライトバリヤとして形成することが可能となる。その場合、この支持体の
基部は回転軌道の片側でステータ15に固定されている。この装着ヘッド14の
場合でも、図3〜図9に相応するプローブステップを実施することができる。
階の開始時の状態で示す図である。
示す図である。
面図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 基板(13)のための装着装置における電気的な構成部品(
10)を検査するための方法であって、 前記構成部品(10)を装着装置の、1作業平面(x−y)内で移動させられ
る装着ヘッド(1)によってハンドリングし、 該装着ヘッド(1)に設けられた、前記構成部品(10)のためのグリッパ(
2)を作業平面(x−y)に対して垂直に昇降駆動装置(3)によって搬送位置
と機能位置との間で移動させ、 前記構成部品(10)を前記グリッパ(2)の下面に吸着させ、 前記構成部品(10)を前記グリッパ(2)によりピックアップ位置から搬送
位置にまで持ち上げ、そして基板(13)に対する装着位置への装着ヘッド(1
)の移動後に機能位置にまで降下させ、 前記構成部品(10)と前記グリッパ(2)との間の位置関係を、装着ヘッド
(1)に設けられた光学的なプローブ装置(7)により検査し、 前記構成部品(10)を前記グリッパ(2)の昇降運動により、前記プローブ
装置(7)の、昇降方向に対して直交する横方向に向けられた少なくとも1つの
プローブビーム(22)の作用範囲に進入させ、 前記グリッパ(2)の下面を搬送位置で前記プローブビーム(22)よりも上
方に位置させ、 装着ヘッド(1)に制御装置(6)を装備し、該制御装置(6)により前記グ
リッパ(2)の行程位置をコントロールする 形式の方法において、 前記プローブ装置(7)を前記制御装置(6)と結合し、 前記プローブ装置(7)を前記構成部品(10)の吸着前の段階と、吸着後の
段階とで作動させ、 前記制御装置(6)により、前記グリッパ(2)における前記構成部品(10
)の有無を前記プローブ装置(7)のプローブ値から検知し、 前記制御装置(6)により、前記両段階の間に不変のままとなるプローブ値を
運転エラーとして判定する ことを特徴とする、基板のための装着装置における電気的な構成部品を検査する
ための方法。 - 【請求項2】 前記プローブ装置(7)を前記構成部品(10)のピックア
ップ時および前記構成部品(10)の装着時に作動させる、請求項1記載の方法
。 - 【請求項3】 前記構成部品(10)の下面を搬送位置で、狭く集束された
プローブビーム(22)の高さレベルよりも上へ持ち上げ、 前記グリッパ(2)の下面を機能位置でプローブビーム(22)の高さレベル
よりも下へ移動させ、 昇降駆動装置(3)に前記グリッパ(2)の行程位置を測定するためのストロ
ーク測定装置(5)を設け、 該ストローク測定装置(5)を前記制御装置(6)と結合し、 前記構成部品(10)の持上げ時および/または降下時に昇降装置を作動させ
、 前記制御装置(6)により、前記構成部品(10)の下面の高さ位置もしくは
前記グリッパ(2)の下面の高さ位置を、該下面との交差時におけるプローブ値
の変化と、前記グリッパ(2)のその都度の行程位置とにつき求める、 請求項1または2記載の方法。 - 【請求項4】 特に請求項1から3までのいずれか1項記載の方法により、
基板(13)のための装着装置における電気的な構成部品(10)を検査するた
めの装置であって、 装着装置が、前記構成部品(10)をハンドリングするための、1つの作業平
面(x−y)内で移動可能な装着ヘッド(1)を有しており、 該装着ヘッド(1)に設けられた、前記構成部品(10)のためのグリッパ(
2)が、前記作業平面(x−y)に対して垂直に昇降駆動装置(3)によって搬
送位置と機能位置との間で移動可能に支承されており、 前記構成部品(10)が前記グリッパ(2)の下面に吸着可能であり、 前記構成部品(10)が前記グリッパ(2)によってピックアップ位置から搬
送位置にまで持上げ可能であって、かつ基板(13)に対する装着位置への装着
ヘッド(1)の移動後に機能位置にまで降下可能であり、 装着ヘッド(1)が、前記グリッパ(2)における前記構成部品(10)の検
査のための光学的なプローブ装置(7)を有しており、 該プローブ装置(7)が、昇降方向に対して直交する横方向に向けられた、昇
降方向で小幅の少なくとも1つのプローブビーム(22)を受光するようになっ
ており、 前記グリッパ(2)の下面が搬送位置で前記プローブビーム(22)よりも上
方に位置しており、 装着ヘッド(1)が、前記グリッパ(2)の昇降運動をコントロールするため
の制御装置(6)を有している 形式のものにおいて、 前記プローブ装置(7)が前記制御装置(6)と結合されており、 前記プローブ装置(7)が前記構成部品(10)の吸着前の段階と吸着後の段
階とで作動可能であり、 前記制御装置(6)が前記グリッパ(2)における前記構成部品(10)の有
無を前記プローブ装置(7)のプローブ値から検知するようになっており、 前記制御装置(6)が、前記両段階の間で不変のままとなったプローブ値を運
転エラーとして判定するようになっている ことを特徴とする、基板のための装着装置における電気的な構成部品を検査する
ための装置。 - 【請求項5】 前記プローブビーム(22)が前記構成部品(10)の搬送
位置で該構成部品(10)の下面よりも下方に配置されており、 前記グリッパ(2)の下面が該グリッパ(2)の機能位置で、鮮鋭に集束され
た前記プローブビーム(22)よりも下方に位置しており、 前記昇降駆動装置(3)が、前記グリッパ(2)の行程位置を測定するための
ストローク測定装置(5)を有しており、 該ストローク測定装置(5)が前記制御装置(6)と結合されており、 昇降装置が、前記構成部品(10)の持上げ時および/または下降時に作動可
能であり、 前記制御装置(6)が前記構成部品(10)の下面の高さ位置もしくは前記グ
リッパ(2)の下面の高さ位置を、該下面との交差時におけるプローブ値の変化
と、前記グリッパ(2)のその都度の行程位置とにつき求め、そしてこの高さ位
置から前記構成部品(10)の高さを算出するようになっている、 請求項4記載の装置。 - 【請求項6】 前記プローブ装置(7)が、光学的な機能部分(たとえば8
,9)のためのU字形の支持体を備えたフォーク形ライトバリヤとして形成され
ており、 前記プローブビーム(22)が変向手段によって、前記プローブ装置(7)の
、基板(13)寄りの下面の近くに配置されている、 請求項5記載の装置。 - 【請求項7】 タレット式に形成された装着ヘッド(14)がステータ(1
5)を有しており、該ステータ(15)にロータ(16)がステップバイステッ
プ式に回転可能に支承されており、 前記ロータ(16)が、周期的に分配された多数のグリッパ(17)を備えて
おり、 該グリッパ(17)が、前記昇降駆動装置(19)によって装着ヘッド(14
)の昇降ステーション(20)で降下・持上げ可能であり、 前記ステータ(15)に取り付けられたプローブ装置(21)が前記昇降ステ
ーション(20)に対応配置されており、 装着ヘッド(14)の前記ステータ(15)が、昇降ステーション(20)以
外に前記プローブ装置(7)に対して付加的に、前記グリッパ(2)における前
記構成部品(10)の位置検出のための光学系ステーション(18)を備えてい
る、 請求項4、5または6記載の装置。 - 【請求項8】 前記プローブビーム(22)が前記構成部品(10)の回転
方向に向けられている、請求項7記載の装置。
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