JP2011523032A

JP2011523032A - コンポーネントの表面を検出する光検出装置と方法

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Publication number: JP2011523032A
Application number: JP2011503392A
Authority: JP
Inventors: プラカペンカウラジミール; ブランドルフランツ
Original assignee: Muehlbauer GmbH and Co KG
Current assignee: Muehlbauer GmbH and Co KG
Priority date: 2008-04-12
Filing date: 2009-03-11
Publication date: 2011-08-04
Also published as: CN101999260B; CN101999260A; EP2266380B1; EP2266380A1; DE102008018586A1; WO2009124817A1; ATE525898T1; US20110102577A1; MY149740A

Abstract

【課題】細胞を高濃度に回収する。
【解決手段】本発明は、少なくとも１つのコンポーネント（１１）の少なくとも１つの表面（１１ａ）を検出するための光検出装置に関し、コンポーネント（１１）は保持エレメント（１５）によって第１のワークステーション（２）から第２のワークステーション（３）へ搬送されることができ、かつ、コンポーネント（１１）の第１の表面（１１ａ）にカメラ機器（１８）が向けられ、少なくとも１つの光源（１２）は、第１の光ビーム（２５，２６）を短波領域において第１の表面（１１ａ）へ送り、少なくとも１つの第２の光源（１３ａ，１３ｂ）は、第２の光ビーム（２９，３０）を長波領域においてコンポーネント（１１）の第１の表面（１１ａ）とは異なる方向に向いた少なくとも１つの第２の表面（１１ｂ，１１ｃ）へ送り、かつ、カメラ機器は、表面の画像（３７）を生成するために、表面（１１ａ−ｃ）上で反射された第１および第２の光ビーム（２７，３３，３４）を受ける。

Description

本発明は、請求項１および請求項１０の特徴記述部分に記載されている、少なくとも１つのコンポーネントの少なくとも１つの表面を検出するための光検出装置と方法とに関するものである。前記コンポーネントは、先行するプロセスステップとは独立して保持エレメントにより第１のワークステーションから第２のワークステーションへ搬送されることができ、かつ、前記コンポーネントの表面にカメラ機器が向けられる。

所謂ピックアンドプレースマシンにおいて、具体的には例えばチップまたはダイ等の電子部品であるコンポーネントは、従来、第１のワークステーションにおいて、例えば把持エレメント等の保持エレメントによって持ち上げられ、続いて、第２のワークステーションにおいて、キャリア材上にまたはキャリア材内に降ろされる。コンポーネントが降ろされる前に、通常は、カメラ機器によりコンポーネントの一表面を写真で記録するようにしてコンポーネントの検査が行われ、この手段により表面画像が観察目的で生成される。

搬送の間、および、搬送されるべきコンポーネントの下面の検査または検出の間、このようなタイプの把持エレメントはコンポーネントをその下側で保持する。この手段では、コンポーネントより下に間隔を置いて配置されるカメラ機器がコンポーネントの底面の画像記録を実施できるものの、コンポーネントの側方に配置される例えばその基底面では長方形または正方形の形をとる表面はこのカメラ機器によって検出されない。同様に、精巧に構築された検査設備を用いれば、実際に長方形の基底面を備えかつ直角平行六面体の形をとるコンポーネント側面の写真をさらに検出できることが知られているが、そのためには、一方で、搬送経路の途中でコンポーネントの様々な表面を記録するための中間停止が必要であり、他方で、複数のカメラ機器または精巧に構築されたミラーシステムの何れかが必要である。これは、中間停止および精巧な検査設備の製造に起因して、ピックアンドプレースマシンのスループットを下げる結果となる。

従って、本発明の目的は、ピックアンドプレースマシン内で少なくとも１つのコンポーネントの表面を検出するための光検出システムを利用可能にすることにあり、前記システムは、前記コンポーネントの複数の異なる配向の表面の高速光検出を可能にし、構造が単純であり、かつ、安価な製造が可能である。

この目的は、装置に関しては請求項１に記載された特徴によって、かつプロセスに関しては請求項１０に記載された特徴によって達成される。

本発明の最も重要なポイントは、少なくとも一つのコンポーネント、特に電子部品の少なくとも１つの表面を検出する光検出装置の場合において、このコンポーネントは保持エレメントにより第１のワークステーションから第２のワークステーションへ搬送されることが可能であり、よってコンポーネントの第１の表面にカメラ機器が向けられるが、その場合に、短波領域内の第１の光ビームを前記第１の表面へ送信する少なくとも１つの第１の光源と、長波領域内の第２の光ビームをコンポーネントの少なくとも１つの第２の表面へ送信する少なくとも１つの第２の光源と、これらの表面で反射される前記第１および第２の光ビームを受信する前記カメラ機器とを利用するという事実にある。これに関しては、前記少なくとも１つの第２の表面は、例えば下面と合計４つの側面とを有する直角平行六面体の形式をとるコンポーネントの場合がそうであるように、前記少なくとも１つの第１の表面とは異なる向きにある。

当然ながら、第２の表面に関しては、存在するコンポーネントの形状が異なれば、表面の数が４以外になる場合もある。

２つの光源および異なる波長を放射する光ビームの使用を通じて、効果的には、このようなタイプの光源システムまたは照明システムが、一方の第１の表面の様々な焦点面と他方の少なくとも１つの第２の表面との相互的連携をストレートに許容することに起因して、ダイであってもよいコンポーネントの底面および側方の周縁となるように配置される他の表面（例えば、コンポーネントの正面）の双方を共通のカメラ機器によって写真に記録することが可能にされる。これとは異なり、コンポーネントの全表面を照明する目的で共通波長の放射光ビームを有する共通の光源が利用されれば、カメラ機器の領域内に異なる焦点面が生じる結果となり、これは、カメラ機器の領域において、センサエレメント上に例えば平面的に形成される全表面の鮮明な画像記録をより困難にする。一方で、短波領域内で動作しかつコンポーネントの下面に配置される表面の照明を担当する光源の使用を通じて、結果的に生じる、この第１の表面を鮮明に画像化するための焦点面は、長波領域内で動作する少なくとも１つの第２の光源の第２の光ビームの焦点面のうちの１つとより容易に連携されることが可能である。これは、カメラ機器の領域におけるルートセグメント内には、反射された第１の光ビームの複数の焦点面が位置づけられているのに対して、長波領域における第２の光ビームの焦点面はこのルートセグメント内に僅かしか存在しないことに起因する。

さらに、本発明によって、効果的には、据え付けなければならないカメラ機器は数台ではなく１台だけであることになる。

本発明のさらなる重要な優位点は、コンポーネントの底面および例えば直角平行六面体の形をとるコンポーネントの側周面の双方を画像的に検出したい場合でも、コンポーネントを第１のワークステーションから第２のワークステーションへ搬送する間に、これまでのようにコンポーネントをそのために設けられた検出領域または検査領域内に位置合わせするための、好適には上下方向へ位置合わせするための中間停止が不要であるという事実にある。

ある好適な実施形態によれば、第１の光源の光ビームをそれが第１の表面、即ちコンポーネントの下側に配置される表面に達する前に検出できる、少なくとも１つの少なくとも部分的に反射するビームスプリッタプレートが設けられる。必然的に、第１の光源は、カメラ機器、コンポーネントおよびビームスプリッタプレートが位置づけられる共通の光軸の外側における配置が可能である。

光軸内に配置されるビームスプリッタプレートは、１つの表面内に、効果的には、第１の光源から最初に放射される光ビームを反射してこの光ビームをコンポーネントの底である第１の表面上へ案内するが、コンポーネントの底である第１の表面で反射されて必然的に戻る第１の光ビームは反射せず、むしろこの光ビームを光透過式に転送して、次にはこれをビームスプリッタプレートの下に配置されるカメラ機器へ入射させるような方法で設計される。

ビームスプリッタプレートとコンポーネントとの間の領域では、第１の光ビームが、コンポーネントへのその前向き経路およびコンポーネントからのその戻り経路の双方で、光軸に並行するまたは光軸上のカメラ機器へと進む。

好適には、少なくとも１つの第２の光源の第２の光ビームは、少なくとも１つの第２の表面上へこの表面の平面に対してある入射角を有して指向され、かつ、第２の表面から第２の表面の平面に対してある角度を有して反射される。１つまたは複数の第２の表面から反射された第２の光ビームは、好適にはコンポーネントより上でコンポーネントが締め付けられる保持エレメントへ取り付けられた反射エレメント上へ案内され、ここから再び反射され、続いてカメラ機器上へ案内される。これに関して、２度目に反射された第２の光ビームは、戻り経路上の第１の光ビームと同様に、ビームスプリッタプレートを介して転送され、かつ、ビームスプリッタプレートの下または側面に配置されるカメラ機器上へ案内される。カメラ機器は、ビームスプリッタプレートに対して他の任意の位置を提示してもよい。

カメラ機器は、反射される光ビームを検出するためと、表面の少なくとも１つの画像を生成するための、好適には平面式に形成される少なくとも１つのセンサを有し、前記センサは検出された画像データをディスプレイ機器へ電子的に、適切であれば、画像化された表面の鮮明さを高める目的で先に行われた電子画像データ処理と共に再送信することができる。

反射エレメントは少なくとも１つの、好適には２つまたは４つの反射面を有し、これらは、コンポーネントの側周縁である第２の表面で先に反射されている入射光ビームを、反射状態において、画像化される他の表面からの対応する間隔を考慮してカメラ機器のセンサ面上へ指向させるように、光軸に対してある角度で傾斜している。

効果的なさらなる実施形態は、従属クレームによってもたらされる。
優位点および効力は、以下の説明から推察することができる。

最新技術による光検出装置を伴うピックアンドプレースマシンを示す略図である。ピックアンドプレースマシン内部の本発明の一実施形態による光検出装置を示す略図である。光路は描かれていない。第１の光源の第１の光ビームの光路が描かれた、図２における再現された光検出装置を示す略図である。第２の光源の第２の光ビームの光路が描かれた、図２に示す光検出装置。本発明による光検出装置によって記録された、電子コンポーネントの表面の画像再生。

図１には、最新技術による光検出装置を伴うピックアンドプレースマシンが略図で再現されている。この略図からは、例えば直角平行六面体の形をとるチップであってもよい電子コンポーネント１ａが、持ち上げられるワークステーション２から、降ろされるワークステーション３へと搬送されているものと推定することができる。ワークステーション３に降ろされるべき電子コンポーネント１ｃは、第１および第２のワークステーション２、３間を保持エレメントまたはグリッパ５によって搬送されていて、検出領域または検査領域４を通過しつつある。搬送経路は、矢印６、７で表されている。

検出領域４には、参照記号９により再現されているような画像を生成する目的で、電子コンポーネント１ｂの下面に配置される表面の記録を従来方法で実行するカメラ機器８が配置される。

図２には、本発明の一実施形態によるピックアンドプレースマシンのための光検出装置が再現されている。この光検出装置１４内には、電子コンポーネント１１、第１の光源１２および第２の光源１３ａおよび１３ｂも配置されている。

第１の光源１２は短波領域における光ビームを放射するのに対して、第２の光源１３ａおよび１３ｂは長波領域における光ビームを放射する。

保持エレメント１５は、電子コンポーネントの上側を、例えば真空の適用によって保持する。

矢印１６は、実行されるべき画像記録の間の電子コンポーネントの搬送方向を表すが、これに関連して、電子コンポーネント１１の停止かつ必然的に保持エレメント１５の停止も同様に想像できる。停止の場合、電子コンポーネントはカメラ機器の上で停止され、幾つかの画像記録が、中間停止のない搬送の場合と同様に、そのための電子コンポーネントを伴う保持エレメント１５のｚ方向への移動、即ち上下方向への移動を必要とすることなく実行される。

実際のカメラ機器１８において、頂部に配置される対物鏡１７内には、光ビームの入射方向に依存して反射式および光透過式の双方で機能できるビームスプリッタプレート１９が配置される。

レンズ２０は、光ビームを集束する働きをする。

図３には、本発明の一実施形態による光検出装置が第１の光源１２の光ビームの光路と共に表現されている。

第１の表面１１ａおよび第２の表面１１ｂ，１１ｃを有する電子コンポーネント１１の上には、電子コンポーネント１１に対して間隔２４を隔てて置かれる反射エレメント２３が配置される。

第１の光源１２は、光ビーム２５を放射する。第１の光ビーム２５はビームスプリッタプレート１９に当たり、ビームスプリッタプレート１９はこの入射方向では反射効果を有し、かつ、この光ビームをそれらが参照記号２６に従って電子コンポーネント上へと偏向されるように反射する。反射された光ビーム２６は、続いて電子コンポーネント１１の底面１１ａに当たり、かつ、表面１１ａの平面に対して直角に達することから参照記号２７により再現されているようにここで１８０゜反射される。

表面１１ａ上で反射された第１の光ビーム２７は、続いてビームスプリッタプレート１９上へさらなる入射方向から入射する。このビームスプリッタプレート１９は、その表面の適切な設計により、この入射方向に対しては光透過式に作用するミラーであってもよい。

短波波長領域における反射された第１の光ビーム２７は、次にセンサ２８に当たる。センサ２８は、好適には平面式に形成され、かつ、入射する光ビームの検出および必然的に電子コンポーネントの表面１１ａの再現を可能にする。

図４には、図２および図３による光検出装置がさらなる略図で示されている。この略図では、ビーム光路は第２の光源１３ａ，１３ｂから発する第２の光ビームで表現されている。

第２の光ビーム２９，３０は、側面１１ｂ，１１ｃに対して適切に配向された第２の光源１３ａ，１３ｂから放射され、かつ、側面１１ｂ，１１ｃに入射角α_１で当たる。さらには、前側および後側の側面もさらなる第２の光源で、または、この同じ第２の光源で照明されることが可能である。しかしながら、本図では、これは再現されていない。

入射角α_１で表面に入射する光ビーム２９，３０はこれらの表面１１ｂ，１１ｃ上で反射され、反射された状態において表面から反射角α_２で去る。表面で反射された第２の光ビーム３１，３２は、今度は保持エレメント１５に固定されている反射エレメント２３の反射面２３ａ，２３ｂに当たる。続いて、反射面２３ａ，２３ｂ上では、これらの第２の光ビーム３１，３２のさらなる反射が、これらの反射面上で反射される光ビーム３３，３４がセンサ２８上へと案内されるようにして発生する。反射されるこれらの第２の光ビーム３３，３４は同様に、先に、この入射方向では光透過性であるように設計されるビームスプリッタプレートを通過する。

反射面２３ａ，２３ｂは、第１および第２の光ビームの所望される共通の焦点面と連携して平面センサ２８の領域内へ、保持エレメント１５、電子コンポーネント１１、レンズ２０、ミラー１９およびセンサ２８が位置づけられる光軸２７ａに対して角度βで向けられる。同様に、所望される共通の焦点面に依存して、反射エレメント２３と電子コンポーネント１１との間に存在する間隔２４が調整される。

図５には、反射されて入射する第１および第２の光ビームによってセンサ２８が取得できるような画像が例示的に表現されている。この画像３７は、参照記号３５として表された第１の表面１１ａと、参照数字３６で表されているような第２の表面１１ｂ，１１ｃの一方とを含む。この図からは、明らかに、この画像記録が、チップまたはダイであってもよい電子コンポーネントの表面１１ａ，１１ｂ，１１ｃ上の例えば隆起または終端パッドを認識するために必要な鮮明さを有するものであると推察することができる。

本出願文書に開示されている全ての特徴は、これらが最新技術に対して、個々にまたは組合せにおいて新規である範囲で本発明の本質的部分であることを主張する。

１ａ，１ｂ，１ｃコンポーネント
２第１のワークステーション
３第２のワークステーション
４検出ステーション
５保持エレメント
６，７搬送方向
８カメラ機器
９記録領域
１１電子コンポーネント
１１ａ第１の表面
１１ｂ，ｃ第２の表面
１２第１の光源
１３ａ，１３ｂ第２の光源
１４検出装置
１５保持エレメント
１６搬送方向
１７対物機器
１８カメラ機器
１９ビームスプリッタプレート
２０レンズ
２２さらなる対物パーツ
２３反射エレメント
２３ａ，２３ｂ反射面
２４間隔
２５第１の光ビーム
２６反射された第１の光ビーム
２７反射された第１の光ビーム
２７ａ光軸
２８センサ
２９、３０第２の光ビーム
３１，３２反射された光ビーム
３３，３４反射された光ビーム
３５第１の表面の画像記録
３６第２の表面の画像記録
３７画像

Claims

少なくとも１つのコンポーネント（１１）の少なくとも１つの表面（１１ａ）を検出するための光検出装置であって、前記コンポーネント（１１）は保持エレメント（１５）によって第１のワークステーション（２）から第２のワークステーション（３）へ搬送されることができ、かつ、前記コンポーネント（１１）の第１の表面（１１ａ）にカメラ機器（１８）が向けられ、
第１の光ビーム（２５，２６）を短波領域において前記第１の表面（１１ａ）へ送る少なくとも１つの光源（１２）と、
第２の光ビーム（２９，３０）を長波領域において、前記コンポーネント（１１）の前記第１の表面（１１ａ）とは異なる方向に向いた少なくとも１つの第２の表面（１１ｂ，１１ｃ）へ送る少なくとも１つの第２の光源（１３ａ、１３ｂ）と、
前記表面の画像（３７）を生成するために、前記表面（１１ａ−ｃ）上で反射された第１および第２の光ビーム（２７，３３，３４）を受ける前記カメラ機器とを特徴とする光検出装置。
少なくとも１つの少なくとも部分的に反射するビームスプリッタプレート（１９）を特徴とし、前記第１の光源（１２）の前記第１の光ビーム（２５、２６）は、前記第１の表面（１１ａ）に達する前に前記ビームスプリッタプレート（１９）上で偏向されることが可能である請求項１に記載の光検出装置。
前記コンポーネント（１１）、前記ビームスプリッタプレート（１９）および前記カメラ機器（１８）は共通の光軸（２７ａ）上に配置され、前記コンポーネント（１１）の前記表面（１１ａ−ｃ）上で反射される前記第１の光ビーム（２７）は、前記光軸上をまたは前記光軸に平行して進むことを特徴とする請求項２に記載の光検出装置。
前記少なくとも１つの第２の光源（１３ａ，１３ｂ）の前記第２の光ビーム（２９，３０，３１，３２）は、前記少なくとも１つの第２の表面（１１ｂ，１１ｃ）上へ該表面の平面に対して入射角（α_１）で指向され、かつ、前記第２の表面から該第２の表面（１１ｂ，１１ｃ）の平面に対して反射角（α_２）で反射されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の光検出装置。
前記第２の表面（１１ｂ，１１ｃ）上で反射される前記第２の光ビーム（３１，３２）を前記カメラ機器（１８）上へ案内するように反射するための、前記保持エレメント（１５）へ取り付けられた反射エレメント（２３）を特徴とする請求項３に記載の光検出装置。
前記ビームスプリッタプレート（１９）は、第１の方向から入射する前記第１の光ビーム（２５）は反射し、かつ、第２の方向から入射する前記第１の表面（１１ａ）で反射された前記第１の光ビーム（２７）並びに前記反射エレメント（２３）上で反射された前記第２の光ビーム（３３，３４）は透過するように設計されることを特徴とする請求項４に記載の光検出装置。
前記カメラ機器は、前記反射される光ビームを検出するためと、前記表面（１１ａ−ｃ）の少なくとも１つの画像（３５−３７）を生成するための少なくとも１つのセンサ（２８）を有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の光検出装置。
前記反射される光ビーム（２７，３３，３４）の光路において、前記ビームスプリッタプレート（１９）と前記コンポーネント（１１）との間に少なくとも１つのレンズエレメント（２０）が配置されることを特徴とする請求項２から請求項７のいずれかに記載の光検出装置。
前記反射エレメント（２３）は、前記光軸（２７ａ）に対して角度（β）で傾斜する少なくとも１つの反射面（２３ａ，２３ｂ）を有することを特徴とする請求項４から請求項７のいずれかに記載の光検出装置。
少なくとも１つのコンポーネント（１１）の少なくとも１つの表面（１１ａ）を光学的に検出するための方法であって、前記コンポーネント（１１）は保持エレメント（１５）によって第１のワークステーション（２）から第２のワークステーション（３）へ搬送され、かつ、前記コンポーネント（１１）の第１の表面（１１ａ）にカメラ機器（１８）が向けられ、
少なくとも１つの光源（１２）は、第１の光ビーム（２５，２６）を短波領域において前記第１の表面（１１ａ）へ送り、少なくとも１つの第２の光源（１３ａ，１３ｂ）は、第２の光ビーム（２９，３０）を長波領域において、前記コンポーネント（１１）の前記第１の表面（１１ａ）とは異なる方向に向いた少なくとも１つの第２の表面（１１ｂ，１１ｃ）へ送り、かつ、前記カメラ機器は、前記表面の画像（３７）を生成するために、前記表面（１１ａ−ｃ）上で反射された第１および第２の光ビーム（２７，３３，３４）を受けることを特徴とする方法。