NL1032761C2

NL1032761C2 - Inrichting geschikt voor het plaatsen van een component op een substraat.

Info

Publication number: NL1032761C2
Application number: NL1032761A
Authority: NL
Inventors: Joseph Louis Horijon
Original assignee: Assembleon Bv
Priority date: 2006-10-27
Filing date: 2006-10-27
Publication date: 2008-04-29
Also published as: EP1916887A1; TW200835407A; KR20080038068A; US7570801B2; CN101169515A; KR101361587B1; US20080130130A1

Description

Inrichting geschikt voor het plaatsen van een component op een substraat.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voorzien van een beeldopname-inrichting, een met de beeldopname-inrichting verbonden 5 plaatsingselement voor het plaatsen van een component op een substraat, alsmede een van een optische as voorzien optisch systeem, waarbij het plaatsingselement gezamenlijk met de beeldopname-inrichting verplaatsbaar is ten opzichte van het optisch systeem naar ten minste een positie waarin de optische as tussen de beeldopname-inrichting en het plaatsingselement is gelegen, waarbij met behulp 10 van de beeldopname-inrichting de positie van een door het plaatsingselement ondersteunde component detecteerbaar is.

Bij een dergelijke, uit de internationale octrooiaanvrage WO-A1-2004/064472 bekende inrichting wordt met behulp van het plaatsingselement een component opgenomen dat met behulp van het optische 15 systeem wordt afgebeeld op de beeldopname-inrichting.

Hiertoe worden het plaatsingselement en de beeldopname-inrichting gezamenlijk verplaatst tot boven een stationair opgesteld optisch systeem dat twee, een hoek van 45° met de optische as insluitende afbuigspiegels alsmede daartussen gelegen lenzen omvat. Het optisch systeem is verder voorzien van een 20 van markeerelementen voorziene plaat. Het plaatsingselement en de beeldopname-inrichting worden in een zodanige positie ten opzichte van het optisch systeem gebracht dat een focusvlak samenvalt met de markeerplaat en een tweede focusvlak samenvalt met de component. In deze positie wordt met behulp van de beeldopname-inrichting een gezamenlijke afbeelding van de component en de 25 markeerelementen vervaardigd.

Uit deze afbeelding is vervolgens de positie van de component ten opzichte van de markeerelementen af te leiden. Indien op het moment dat de afbeelding werd vervaardigd tevens de positie van het plaatsingselement bekend was, is vervolgens de positie van de component ten opzichte van het 30 plaatsingselement vast te stellen.

Met behulp van de beeldopname-inrichting kan verder een afbeelding worden vervaardigd van een deel van een substraat, waarna vervolgens op basis van de vervaardigde afbeeldingen de component nauwkeurig op een gewenste positie op een substraat kan worden gepositioneerd.

1032761 2

Om relatief veel componenten per tijdseenheid op een substraat te plaatsen, dient het plaatsingselement en de daarmee verbonden beeldopname-inrichting relatief snel over het optisch systeem heen te worden verplaatst.

Een nadeel van de bekende inrichting is dat voor het verkrijgen van 5 een nauwkeurige afbeelding, het plaatsingselement en de beeldopname-inrichting nauwkeurig ten opzichte van de focusvlakken dienen te worden gepositioneerd.

De uitvinding beoogt een inrichting te verschaffen met behulp van relatief snel en nauwkeurig de positie van een door het plaatsingselement te ondersteunen component kan worden gedetecteerd.

10 Dit doel wordt bij de inrichting volgens de uitvinding bereikt doordat het optische systeem ten minste in een nabij de beeldopname-inrichting gelegen afbeeldingsruimte alsmede ten minste in een nabij het plaatsingselement gelegen voorwerpruimte telecentrisch is.

Doordat het optische systeem ten minste gedeeltelijk telecentrisch 15 is, behoeven het plaatsingselement en de beeldopname-inrichting ten minste ten opzichte van een focusvlak niet nauwkeurig te worden uitgelijnd. Het optische systeem is zodanig telecentrisch dat de beeldopname-inrichting en het plaatsingselement ten opzichte van beide focusvlakken niet nauwkeurig behoeven te worden uitgelijnd.

20 Op deze wijze is het mogelijk om relatief snel op een nauwkeurige wijze een afbeelding met behulp van de beeldopname-inrichting van een door het plaatsingselement ondersteunde component te vervaardigen. Verder leidt een verplaatsing van het plaatsingselement en/of de beeldopname-inrichting naar het optisch systeem toe of van het optisch systeem af tot minder bewegingsonscherpte. 25 Doordat de component niet nauwkeurig in een specifiek vlak behoeft te worden gepositioneerd alvorens een afbeelding kan worden vervaardigd, behoeft het plaatsingselement dat gebruikelijk ten opzichte van de beeldopname-inrichting in hoogte instelbaar is, bij het vervaardigen van een afbeelding niet nauwkeurig een bepaalde positie ten opzichte van de beeldopname-inrichting in te 30 nemen.

Een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding wordt gekenmerkt, doordat het optische systeem ten minste twee een hoek van 45° met de optische as een sluitende afbuigspiegels omvat.

Een dergelijk optisch systeem is relatief eenvoudig en nauwkeurig 3 te vervaardigen.

Een andere uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat het optisch systeem is voorzien van een prisma waarvan een vlak zich dwars op de optische as uitstrekt en twee daarop aansluitende vlakken 5 de afbuigspiegels vormen, alsmede twee langs de optische as gezien aan weerszijden van de afbuigspiegels gelegen lenzen.

Een dergelijk prisma is nauwkeurig te vervaardigen, stabiel te monteren, geen lichtverlies en zijn de afbuigspiegels ongevoelig voor vervuiling. Door de grotere optische dichtheid van glas, wordt meer mechanische ruimte 10 gecreëerd tussen de afbeeldende lenzen.

Een nog andere uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat de inrichting is voorzien van ten minste een lichtbron voor het belichten van de component onder ten minste twee verschillende belichtingshoeken.

15 Door een dergelijke lichtbron wordt de component egaal verlicht.

Een weer andere uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat de beeldopname-inrichting telecentrisch is.

Dit heeft als voordeel dat indien de beeldopname-inrichting tevens wordt gebruikt voor het vervaardigen van een afbeelding van het substraat, ook bij 20 het vervaardigen van een afbeelding van het substraat, de beeldopname-inrichting ook daarbij niet nauwkeurig ten opzichte van vlak van het substraat behoeft te worden uitgelijnd.

Bij voorkeur heeft de beeldopname-inrichting hierbij een vergelijkbare openingshoek als het optische systeem. Hierdoor gaat relatief weinig 25 lichtverloren.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de tekeningen waarin fig. 1 een perspectivisch aanzicht van een inrichting volgens de uitvinding toont, 30 fig. 2 een zijaanzicht toont van de in fig. 1 weergegeven inrichting, fig. 3 een zijaanzicht van de in fig. 2 weergegeven inrichting toont in een andere positie, fig. 4a een zijaanzicht van een andere uitvoeringsvorm van de in fig. 1 weergegeven inrichting toont, 4 fig. 4b een bovenaanzicht toont van een deel van de in fig. 4a weergegeven inrichting, fig. 5-9 verschillende uitvoeringsvormen tonen van het optische systeem van de in fig. 1 weergegeven inrichting.

5 In de figuren zijn overeenkomende onderdelen voorzien van dezelfde verwijzingscijfers.

Fig. 1 toont een perspectivisch aanzicht van een inrichting 1 volgens de uitvinding die is voorzien van een frame 2, door het frame 2 ondersteunend transportrails 3, een naast de transportrails 3 gelegen optisch 10 systeem 4 en een boven de transportrails 3 en het optische systeem 4 verplaatsbare eenheid 5 waarmee een beeldopname-inrichting 6 en een plaatsingselement 7 zijn verbonden. Het optische systeem 4 is star met het frame 2 verbonden. De eenheid 5 is in en tegengesteld aan de door pijl X aangegeven richting verplaatsbaar ten opzichte van een slede 8. De slede 8 is in en tegengesteld aan de door pijl Y 15 aangegeven richting verplaatsbaar ten opzichte van een U-vormig frame 9. Het U-vormig frame 9 steunt met twee benen 10 af op het frame 2.

Zoals zichtbaar in fig. 1 omvat het optische systeem 4 van de inrichting volgens de uitvinding twee afbuigspiegels 11,12 die elk een hoek van 45° met een zich tussen de beeldopname-inrichting 6 en het plaatsingselement 7 20 uitstrekkende optische as 13 insluiten.

Fig. 2 toont een zijaanzicht van de in fig. 1 weergegeven inrichting 1, waarin de beeldopname-inrichting 6, het plaatsingselement 7 en het optische systeem 4 gedetailleerder zijn weergegeven.

Het optische systeem 4 omvat twee langs de optische as 13 gezien 25 aan weerszijden van de afbuigspiegels 11, 12 gelegen lenzen 14, 15, waarbij het focusvlak f1 van de lens 14 op eenzelfde hoogte is gelegen als het focusvlak f2 van de lens 15. Het optische systeem 4 is verder voorzien van een lichbundel-stopplaat 16 die zich dwars op de optische as 13 uitstrekt en tussen de beide lenzen 14, 15 is gelegen.

30 De beeldopname-inrichting 6 is voorzien van een zich dwars op de optische as 13 uitstrekkend beeldsensor 17, twee lenzen 18, 19 en een tussen de lenzen 18, 19 gelegen lichtbundelstopplaat 20. De stopplaten 16, 20 zijn elk op bekende wijze voorzien van een doorlaatopening 16', 20'.

Bij de in fig. 2 weergegeven positie van de beeldopname- 5 inrichting 6 ten opzichte van het optische systeem 4, valt het focusvlak f3 van de beeldopname-inrichting 6 samen met het focusvlak f2 van het optische systeem 4.

Het plaatsingselement 7 is voorzien van een in en tegengesteld aan de door pijl Z aangegeven richting verplaatsbaar mondstuk 21, waarmee op 5 gebruikelijke wijze met behulp van onderdruk een component 22 kan worden opgenomen. Bij de in fig. 2 weergegeven positie van het plaatsingselement 7 ten opzichte van het optische systeem 4 is de component 22 in het focusvlak f1 gelegen.

Het optische systeem 4 is zowel in een nabij de component 22 10 gelegen voorwerpruimte 23 als in een nabij de beeldopname-inrichting 6 gelegen afbeeldingsruimte 24 telecentrisch.

Ook de beeldopname-inrichting 6 is in een naar het optische systeem 4 toegekeerde zijde van de lens 19 gelegen voorwerpruimte 25 alsmede in een tussen de beeldsensor 17 en de lens 18 gelegen afbeeldingsruimte 26 15 telecentrisch.

Hierdoor wordt een in het focusvlak f1 gelegen component 22 nauwkeurig op de beeldsensor 17 afgebeeld. Echter ook indien component 22 enigszins boven of onder het focusvlak f1 is gelegen, zal een relatief nauwkeurige afbeelding van de component 22 op de beeldsensor 17 worden verkregen. Hetzelfde 20 geschiedt indien de beeldopname-inrichting 6 in Z-richting ten opzichte van het optische systeem 4 is verplaatst zodat de focusvlakken f2 en f3 niet samenvallen.

Met behulp van de beeldopname-inrichting 6 kan tevens een afbeelding worden vervaardigd van een deel 27 van een substraat 28 (zie fig. 1) op grond waarvan nauwkeurig de gewenste positie van de component 22 op het 25 substraat 28 kan worden berekend. Bij het maken van een afbeelding van het substraat 27 behoeft het focusvlak f3 door het telecentrisch zijn van het optische systeem van de beeldopname-inrichting 6 niet nauwkeurig samen te vallen met het oppervlak van het substraat 28.

In fig. 3 is een met fig. 2 overeenkomende inrichting 31 30 weergegeven die zich onderscheidt van de in fig. 2 weergegeven inrichting 1 doordat de focusvlakken f2, f3 versprongen zijn gelegen ten opzichte van het focusvlak f1. Een voordeel van een dergelijk opstelling is dat na het vervaardigen van een afbeelding, de component 22 direct in X- en Y-richting kan worden verplaatst naar de gewenste positie boven het substraat 28. Bij de in fig. 2 6 weergegeven inrichting 1 dient de component 22 eerst in Z-richting te worden verplaatst om botsing met reeds op het substraat 28 gelegen componenten te vermijden.

Fig. 4a en 4b tonen een inrichting 41 die zich onderscheidt van de in 5 fig. 1 weergegeven inrichting doordat de inrichting 41 is voorzien van een van markeringselementen 42, 43 voorziene markeringsplaat 44. Zowel de markeringselementen 42 als de markeringselementen 43 worden waargenomen door de beeldopname-inrichting.

Door het gebruik van markeringselementen 42, 43 kan op 10 eenvoudige wijze de positie van de beeldopname-inrichting 6 en van de component 22 ten opzichte van de stationair met de markeringsplaat 44 verbonden markeringselementen 42, 43 en dus ten opzichte van het optische systeem 41 worden vastgesteld. Hieruit kan de relatieve positie van de component 22 ten opzichte van de beeldopname-inrichting 6 worden bepaald, waarna de 15 component 22 nauwkeurig op het substraat kan worden gepositioneerd. De markeringsplaat 44 is in de focusvlakken f1, f2 gelegen.

Fig. 5 toont een andere uitvoeringsvorm van de inrichting 1 waarbij de afbuigspiegels 11, 12 deel uitmaken van vlakken van een prisma 51 en een hoek α insluiten van 90°. Het tegenover de afbuigspiegels 11,12 gelegen vlak 52 20 strekt zich hierbij dwars uit op de optische as 13. Het prisma 51 is relatief eenvoudig en nauwkeurig te vervaardigen uit kunststof of glas.

Fig. 6-8 tonen verschillende wijzen waarop belichting van de component 22 voor het verkrijgen van een heldere contrastrijke afbeelding kan worden gerealiseerd.

25 Fig. 6 toont twee onder een hoek tegenover de lichtbundelstopplaat gelegen LED’s 61,62.

Door de lichtbronnen 61, 62 wordt licht tegen een onderzijde van de lichtbundelstopplaat 16 geschenen. Het licht wordt door de plaat 16 weerkaatst en via de afbuigspiegels 11, 12 in de richting van het voorwerp 22 gestraald. Doordat 30 de lichtbronnen 61, 62 onder een hoek staan, wordt een gelijkmatige belichting van de component 22 verkregen. Bij voorkeur werken de lichtbronnen 61, 62 als flitslampen, waarbij de flitstijd van de lichtbronnen 61, 62 kleiner is dan de sluitertijd van de beeldsensor 17. Hierdoor wordt op eenvoudige wijze bewegingsonscherpte ten gevolge van het verplaatsen van de beeldopname-inrichting 7 en het 7 plaatsingselement 6 ten opzichte van het optische systeem 4 voorkomen. Bij beeldsensoren met een relatief korte sluitertijd is het mogelijk om de lichtbronnen 61, 62 continu te laten branden.

Bij de in fig. 7 weergegeven uitvoeringsvorm zijn de lichtbronnen 5 aan een van de lens 14 afgekeerde zijde van de afbuigspiegel 11 gelegen, waarbij de afbuigspiegel 11 als halfdoorlatende spiegel is uitgevoerd. Het van de lichtbronnen 71, 72 afkomstige licht gaat door de afbuigspiegel 11 heen en wordt gelijkmatig in de richting van de component 22 geleid.

Fig. 8 toont een uitvoeringsvorm waarbij lichtbronnen 81, 82 dicht 10 nabij het focusvlak f1 zijn opgesteld.

Fig. 9 toont een uitvoeringsvorm waarbij twee ringen 91, 92 met lichtbronnen nabij het focusvlak f1 zijn opgesteld.

Het is ook mogelijk dat de beeldopname-inrichting 6 en het plaatsingselement 7 evenals het optische systeem 4 in Y-richting zijn georiënteerd 15 in plaats van, zoals bij fig. 1, in X-richting.

20 1032761

Claims

1. Inrichting voorzien van een beeldopname-inrichting, een met de beeldopname-inrichting verbonden plaatsingselement voor het plaatsen van een 5 component op een substraat, alsmede een van een optische as voorzien optisch systeem, waarbij het plaatsingselement gezamenlijk met de beeldopname-inrichting verplaatsbaar is ten opzichte van het optisch systeem naar ten minste een positie waarin de optische as tussen de beeldopname-inrichting en het plaatsingselement is gelegen, waarbij met behulp van de beeldopname-inrichting de positie van een door 10 het plaatsingselement ondersteunde component detecteerbaar is, met het kenmerk, dat het optische systeem ten minste in een nabij de beeldopname-inrichting gelegen afbeeldingsruimte alsmede ten minste in een nabij het plaatsingselement gelegen voorwerpruimte telecentrisch is.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het optische 15 systeem ten minste twee een hoek van 45° met de optische as een insluitende afbuigspiegels omvat.

3. Inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat het optische systeem is voorzien van een prisma waarvan een vlak zich dwars op de optische as uitstrekt en twee daarop aansluitende vlakken de afbuigspiegels vormen, alsmede 20 twee langs de optische as gezien aan weerszijden van de afbuigspiegels gelegen lenzen.

4. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de inrichting is voorzien van ten minste een lichtbron voor het belichten van de component onder ten minste twee verschillende belichtingshoeken.

5. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de beeldopname-inrichting telecentrisch is. 30 1032761