NL9300631A - Optisch systeem voor het onderling positioneren van een sporendrager en component met aansluitpootjes. - Google Patents

Description

Optisch systeem voor het onderling positioneren van eensporendrager en een component met aansluitpootjes.

Met het toenemen van de dichtheid van de componenten opde sporendrager, en het toenemen van het aantal aanslui¬tingen per component nemen bij gelijkblijvende procesbe¬heersing de uitval en de kosten van de uitval toe. Pa¬rallel daaraan is er een beweging om de passieve en deactieve componenten in separate processtappen te plaat¬sen, eerst de passieve componenten in een reflow-oven/- *soldeerbad en daarna de actieve componenten met een sys¬teem zoals beschreven.

Met de huidige stand der techniek is het geen probleemom een component te verwijderen, het probleem ontstaatbij het beheerst plaatsen c.g. terugplaatsen van decomponent,· de pootjes van de component moeten met eenminimale speling samenvallen met de corresponderendesporen op de printplaat.

Positioneringssystemen voor toepassing bij de hierbovengeschetste problemen zijn weliswaar bekend, doch verto¬nen steeds het bezwaar dat zij zeer gecompliceerd inopbouw en vrij kostbaar zijn.

De uitvinding voorziet daarentegen in een systeem, datis gekenmerkt door de in conclusie 1 weergegeven kenmer¬ken.

Essentieel in de vinding is het gelijktijdig, vrij vanparallax, met een groot gezichtsveld en een voldoendhoog oplossend vermogen (het oog in combinatie met eenloupe en of een binoculaire microscoop, echter niet meteen camera) waarnemen van zowel het voorwerp (= de prentvan de pootjes van de "multileaded component") en hetsporenpatroon waarop de pootjes bevestigd moeten worden.

De bij de uitvinding daartoe toegepaste deelspiegel isuit overwegingen van robuustheid opgedampt op een vlakketransparante draagplaat met een eindige dikte.

De ruimte achter de spiegel wordt genoemd de beeldruim-te; de ruimte voor de spiegel, de waarnemers- en decomponent zij de, heet de voorwerpsruimte. De spiegeldra-ger met een eindige dikte leidt tot een verplaatsing vande beeldruimte t.o.v. de voorwerpsruimte. De vindingbetreft het compenseren van deze verplaatsing door hetintroduceren van een plaat met identieke optische eigen¬schappen in de voorwerpsruimte.

De uitvoering voorziet in enkele hoofduitvoeringsvormenvolgens conclusie 2 en 3.

Volgens een eerste uitvoeringsvorm is dus gekozen voorhet waarnemen van het midden van het gezichtsveld ondereen hoek van Tf/2. Afhankelijk van ergonomie en gewenstgezichtsveld zullen voorwerpsvlak en beeldvlak een hoekvan 20 a 30 graden maken met de deelspiegel. De deel¬spiegel is "gesandwiched" tussen spiegeldrager en com-pensatieplaat. Afwijkingen van de printplaat of onder¬zijde pootjes met hun corresponderende vlakken hebbeneen marginaal effect op de misalignment na samenbrengen.In geval van high-pitch components zal een alternatievewijze van "aanslag" moeten worden verwezenlijkt.

Volgens een tweede uitvoeringsvorm is gekozen voor eendrager, equidistant met enerzijds de aanslagzijde van deprintplaatondersteuning en anderzijds met de bovenzijdevan de compensatieplaat, welke bovenzijde tevens fun¬geert als aanslag voor de prent van de pootjes van decomponent en dit in combinatie met het waarnemen van hetsporenpatroon en de prent onder een hoek die afwijkt vanT3/2. Wanneer niet wordt voldaan aan de voorwaarde vanequidistante dan leidt dit tot parallax; voorwerp enbeeld die onder dezelfde hoek worden waargenomen vallenna samenbrengen (zie proces afloop) niet meer samen.

De keuze tussen de genoemde eerste en tweede hoofduit¬voeringsvormen wordt mede bepaald door de hoedanigheid van het oppervlak van de sporendragers. Wanneer dezeniet vlak zijn, bijvoorbeeld bij kromme printplaten (incombinatie met high-pitch) , kan het voorkomen dat deprintplaat zich niet bevindt in het theoretische vlakvan de aanslag van de printplaathouder met als gevolgdat de sporen niet corresponderen met voetafdruk (prent)van de component. In dat geval heeft de eerste hoofduit¬voeringsvorm een sterke voorkeur. De tweede hoofduitvoe¬ringsvorm biedt voor high-pitch componenten of vlakkesubstraten gunstige mogelijkheden.

Bij de uitvinding spelen ook nevenaspecten een belang¬rijke rol, zoals het menselijk oog, dat als detectordient. Bij de eerste hoofduitvoeringsvorm staat hetvoorwerps- /beeldvlak loodrecht op de waamemingsas. Eenbinoculair microscoop is toepasbaar en voor het waarne¬men van high-pitch componenten waarschijnlijk gewenst.Bij de tweede hoofduitvoeringsvorm staat het voor¬werps /beeldvlak onder een hoek van circa ΓΓ/3 met dewaamemingsas. Het accommodatievermogen van het oogstelt de waarnemer in staat elk detail binnen het helegezichtsveld scherp waar te nemen. Met een zwak vergro¬tende loupe worden door mensen met normale en verziendeogen de details vergroot waargenomen.

Het oplossend vermogen van het oog is overigens afhanke¬lijk van de ruimtelijke frequentie en het contrast tus¬sen de te onderscheiden voorwerpen. Door de omgevings-verlichting zal er altijd meer licht vallen op de spo¬rendrager dan op de onderkant van de component. Eentoegesneden additioneel verlichtingssysteem zorgt voorhet benodigde contrast tussen de sporen enerzijds en devoetprint van de pootjes anderzijds.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de handvan de tekeningen 1 en 2 waarin schematisch en vereen¬voudigd de twee uitvoeringsvormen van het optische sys¬teem in samenhang met de positioneer- en plaatsingsin-richting zullen worden getoond.

Figuur 1 geeft schematisch een dwarsdoorsnede van een eerste oplossing 1 weer. De verplaatsing van de compo¬nent naar de sporendrager geschiedt d.m.v. rotatie om deas 1. De sporenzijde van de sporendrager is gefixeerd invlak 2, het fictieve vlak van de voetafdruk van de com¬ponent 4.1 bevindt zich in vlak 4, de deelspiegel be¬vindt zich in vlak 3.2, de drie vlakken 2, 3.2 en 4snijden elkaar in as 1 waarbij de hoeken tussen de vlak¬ken onderling aan elkaar gelijk zijn. De deelspiegelsa-menstelling 3 bestaat uit de deelspiegel 3.2, de spie-geldrager 3.1 en de compensatieplaat 3.3. Het waarnemenvindt plaats door loupe 5, zodanig geplaatst dat deoptische as 6 van de lensmiddelen haaks staat op hetmidden van het gezichtsveld, d.w.z. in de hartlijn 4.4van de componentfixerings- verwarmingskop. Schematischworden getoond: de component 4.1, de componentfixerings-middelen 4.2 en verwarmingsmiddelen 4.3. Afhankelijk vanergonomie en gewenst gezichtsveld zullen voorwerpsvlaken beeldvlak een hoek van circa 30 graden maken met dedeelspiegel. Met deze oplossing hebben afwijkingen vande printplaat of onderzijde pootjes van de component methun corresponderende vlakken een marginaal effect op demisalignment na samenbrengen.

Figuur 2 geeft een tweede oplossing, waarbij het refe-rentievlak het aanslagvlak 8 van de sporendrager is.Haaks daarop staat de componentverplaatsingsas 10.4. Dedeelspiegelsamenstelling 9 bestaat uit de deelspiegel9.2, de deelspiegeldraagplaat 9.1 en de compensatieplaat9.3 waarvan de bovenzijde fungeert als aanslagvlak voorde voetprent van de aansluitpootjes van de component10.1. Voor een perfecte evenwijdigheid van draag- encompensatieplaat dient zorg te worden gedragen. De deel¬spiegelsamenstelling dient in hoek instelbaar te zijn,zodanig dat de deelspiegel evenwijdig kan worden inge¬steld t.o.v. het aanslagvlak van de sporendrager. Dedeelpiegelsamenstelling is in hoogte instelbaar om tebereiken dat aan de voorwaarde van equidistantie vanenerzijds de aanslagzijde van de printplaatondersteuningt.o.v. de deelspiegel en anderzijds met de bovenzijdevan de compensatieplaat is voldaan. Met de gekozen con¬figuratie wordt bereikt, dat na het uitlijnen van aan- sluitpootjes met de corresponderende sporen - na hetreproduceerbaar verwijderen van de deelspiegelsamenstel-ling - na verticaal verplaatsen de pootjes zullen samen¬vallen met de corresponderende sporen.

De loupe 11 met optische as is zodanig ingesteld dat hetfocusvlak 11.1 binnen het gebruikte gezichtsveld achterde sporenzijde van de sporendrager ligt.

Claims (8)

1. Inrichting voor het gelijktijdig en vrij van paral-lax d.m.v. een deelspiegel waarnemen van een sporendra¬ger en de corresponderende aansluitpootjes van een SMD-component, met het kenmerk dat de deelspiegel is ge¬plaatst tussen twee optisch identieke transparante vlak¬ke substraten.

2. Inrichting voor het onderling positioneren van eensporendrager en de corresponderende aansluitpootjes vaneen multileaded component, omvattende middelen voor hetin een voorgeschreven vlak fixeren van de sporendrager,voorzien van optische middelen volgens conclusie 1, methet kenmerk dat de optische middelen bestaan uit eendeelspiegel, die als het ware is gevat tussen twee op¬tisch identieke substraten, die zo zijn gepositioneerd,dat het vlak van de sporenzijde van de sporendrager, dedeelspiegel en het fictieve vlak van de aansluitpootjeseen gemeenschappelijke snijlijn hebben, onderling onderdezelfde hoek staan en voorts middelen voor het onder¬ling bewegen van de sporendrager en de component aanwe¬zig zijn.

3. Inrichting voor het onderling positioneren van eensporendrager en een voetafdruk van een multileaded com¬ponent, omvattende middelen voor het in een voorgeschre¬ven vlak fixeren van de sporendrager, voorzien van opti¬sche middelen volgens conclusie 1, met het kenmerk datde optische middelen bestaan uit een transparante onder-steuningsplaat, waarvan de bovenzijde de pootjes van decomponent ondersteunt en een op een transparante draag¬plaat aangebrachte deelspiegellaag, middelen aanwezigzijn voor het zodanig instellen van de optische middelendat de transparante ondersteuningsplaat en de deelspie¬gellaag evenwijdig aan het voorgeschreven vlak van desporendrager is en dat de afstand van de vlak tot dedeelspiegellaag in hoofdzaak gelijk is aan de afstandvan de deelspiegellaag tot de bovenzijde van de onder-steuningsplaat en middelen voor het onderling bewegenvan de sporendrager en de component en onder een kleine¬re hoek dan Γ[/2 rad naar de bovenzijde van de deelspie¬gellaag gerichte lensmiddelen voor het gelijktijdig waarnemen van de voetafdruk van de component en hetdeelbeeld van de sporendrager.

4. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies,met het kenmerk dat de optische middelen reproduceerbaarzijn te verplaatsen, zodanig dat de weg wordt vrijge¬maakt om de component op de sporendrager te plaatsen.

5. Inrichting volgens een van de voorafgaande conclu¬sies, met het kenmerk dat de lensmiddelen een loupeomvatten.

6. Inrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk datde lensmiddelen een bioculaire microscoop omvatten.

7. Inrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk datde transparante ondersteuningsplaat van kwarts is.

8. Inrichting volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk dat de bewegingsmiddelen middelen omvatten om desporendrager in twee orthogonale richtingen te transle¬ren en te roteren.