TW201417897A - 基於角度定位特徵的分配材料之方法 - Google Patents

Abstract

一種分配系統包括：框架；分配單元起重架，該分配單元起重架是可移動地耦接於該框架；以及分配單元，該分配單元耦接於該分配單元起重架。該分配單元進一步包括耦接於該框架的視覺系統起重架，以及耦接於該視覺系統起重架的視覺系統。控制器耦接於該分配單元起重架、該分配單元、該視覺系統起重架與該視覺系統。該控制器是配置來：取得設置於該電子基板上的基準點的影像；取得位於該電子基板上的物體的至少一部分的影像；將該物體相關於該分配單元來定向；以及執行分配操作，以將該物體固定至該電子基板。另外揭露用於將材料分配於基板上的方法。

Description

基於角度定位特徵的分配材料之方法

本揭露一般是關於用於將黏性材料分配於基板(例如，印刷電路板)上的設備與方法，且更具體地，是關於用於根據定位電路板上的角度特徵來準確地分配材料的系統與相關方法。

有數種先前技術的分配系統，用於分配準確數量的液體或焊膏，來用於多種應用。一個此種應用是組裝積體電路晶片與其他電子組件到電路板基板上。在此應用中，自動分配系統用於分配非常少量或點狀的黏性材料到電路板上。黏性材料可包括液態環氧樹脂或焊錫膏，或者某種其他相關材料。在執行分配操作之前，電路板必須對準於或記錄於分配系統的分配器。在一個已知方法中，這可如此達成：藉由利用分配系統的視覺系統來檢驗電路板上的地標(或者熟知為基準點)的位置。具體地，為了將電路板對準於分配系統的分配單元，藉由視覺系統的攝影機來取得至少兩基準點的影像。如果電路板在位置之外，則可操縱能夠移動分配器的 起重架，以產生電路板的真正位置。在另一實施例中，在執行分配操作之前，可操縱支撐表面上放置有電路板的該支撐表面，以準確地定位電路板。

與使用識別基準點來將電路板對準於分配單元有關的一個問題是：當需要分配的區域無法參考該等基準點來良好界定時。例如，如果將要分配的區域無法參考於該等基準點，則所做的分配操作會非常不準確，且在許多情況之下，會無法符合處理的要求。

本揭露敘述了一種技術，該技術藉由定位基板上的一或多個角度特徵(以及一或多個基準點)並且基於一或多個角度特徵來分配材料而將材料分配於基板上，該基板具有多個區域並未良好界定。

此技術包括使用單一基準點來決定將被分配的物體的位置與定向，且使用此資訊來相關於所找到的物體將分配單元定向，以增進將材料線或一或多個材料點準確地分配於基板(例如，電路板)上的能力。為了將線準確地分配於基板上，物體(例如，安裝於電路板上的組件或類似者)定位於電路板上，且決定該物體的位置、定向與角度，以相關於該物體來分配線。雖然所分配的線通常垂直或平行於該物體的所找出定向，所分配的線不需要是垂直或平行。所分配的線可為直線或弧形的形狀。所分配的線可為連續的，或者一或多個點或線段的形狀。也可使用線的圖案與子圖案。當分配時，可使用感測在電路板之上的z軸高度。為了提高分配 操作的準確性，可選擇該物體的次組特徵。

本揭露的一態樣是關於用於將材料沉積於電子基板上的一種分配系統。在一實施例中，該分配系統包括：框架；分配單元起重架，該分配單元起重架是可移動地耦接於該框架；以及分配單元，該分配單元耦接於該分配單元起重架。該分配單元是配置來在該分配操作期間將材料沉積於該基板上。該分配單元進一步包括耦接於該框架的視覺系統起重架，以及耦接於該視覺系統起重架的視覺系統。該視覺系統是配置來在執行該分配操作之前取得該電子基板的一或多個影像。控制器耦接於該分配單元起重架、該分配單元、該視覺系統起重架與該視覺系統。該控制器是配置來：取得設置於該電子基板上的基準點的影像；取得位於該電子基板上的物體的至少一部分的影像；將該物體相關於該分配單元來定向；以及執行分配操作，以將該物體固定至該電子基板。

該分配系統的實施例進一步可包括耦接於該框架的支撐裝置。該支撐裝置可配置來在分配操作期間支撐該電子基板。該控制器進一步可配置來藉由該視覺系統起重架來操縱該視覺系統，以使該視覺系統移動至該物體的特徵所界定的位置並且取得該影像。執行分配操作可包括以弧形形狀來分配材料。該物體可為攝影機，該攝影機具有主體與複數凸出部，該複數凸出部從該主體的周邊延伸。該分配單元可配置來將材料分配於相鄰的凸出部之間。該控制器進一步可配置來分配材料線及/或材料點。該分配單元可包括感測器，該感測器是配置來感測在該電子基板上的z軸高度。

本揭露的另一態樣是關於一種方法，該方法用於藉由分配系統來將材料沉積於電子基板上，該分配系統包括框架；分配單元起重架，該分配單元起重架是可移動地耦接於該框架；分配單元，該分配單元耦接於該分配單元起重架，該分配單元是配置來在該分配操作期間將材料沉積於該基板上；視覺系統起重架，該視覺系統起重架耦接於該框架；以及視覺系統，該視覺系統耦接於該視覺系統起重架，該視覺系統是配置來在執行該分配操作之前取得該電子基板的一或多個影像。在一實施例中，該方法包括：取得設置於該電子基板上的基準點的影像；取得位於該電子基板上的物體的至少一部分的影像；將該物體相關於該分配單元來定向；以及執行分配操作，以將該物體固定至該電子基板。

該方法的實施例進一步可包括感測在該電子基板上的z軸高度，及/或藉由耦接於該框架的支撐裝置，來在分配操作期間支撐該電子基板。該方法可在控制器的控制之下執行，該控制器是配置來藉由該視覺系統起重架來操縱該視覺系統，以使該視覺系統移動至該物體的特徵所界定的位置並且取得該影像。該控制器進一步可配置來分配材料線及/或材料點。執行分配操作可包括以弧形形狀來分配材料。該物體可為攝影機，該攝影機具有主體與複數凸出部，該複數凸出部從該主體的周邊延伸。該分配單元可配置來將材料分配於相鄰的凸出部之間。

10‧‧‧分配器

12‧‧‧電子基板

14、16‧‧‧分配單元

18‧‧‧控制器

20‧‧‧框架

22‧‧‧支座

24‧‧‧分配單元起重架

26‧‧‧秤重秤盤

28‧‧‧顯示單元

30‧‧‧視覺系統

32‧‧‧視覺系統起重架

200‧‧‧方法

300‧‧‧電子基板

302‧‧‧支座(套筒)

304‧‧‧物體(攝影機)

306‧‧‧主體

308、310、312‧‧‧凸出部

314‧‧‧凸出部

316、318、320、322‧‧‧狹縫

400、500、600、700、800‧‧‧圖形使用者介面

900‧‧‧基板

902‧‧‧支座

904‧‧‧物體

908、910、912、914‧‧‧凸出部

916、918、920、922‧‧‧空間

924‧‧‧框

所附圖式並未打算依尺寸繪製。在圖式中，多個圖 式中所例示的每一相同或幾乎相同的元件是藉由相似的號碼來表示。為了清楚的目的，並非每一元件都在每一圖式中標示。在圖式中：第1圖是本揭露的實施例的分配器的示意視圖；第2圖是分配材料之方法的示意方塊圖，該分配材料是基於特徵的角度定位；第3圖是基板(例如，印刷電路板)上所設置的範例物體的頂部平面視圖；第4圖至第8圖是範例使用者介面的螢幕照片，使用者介面用於執行本揭露的方法的角度定位命令；及第9圖是樣本的影像，該樣本顯示了所找出的角度定位特徵。

僅為了例示的目的，且不限制一般性，本揭露現在將參照所附圖式來詳細敘述。本揭露不將本揭露的應用限制於圖式中所例示或下面敘述中所提出的元件配置與建構的細節。本揭露中所提出的原理可用於其他實施例，且可用各種方式來實施或實現。另外，本文所用的語詞與術語是為了敘述的目的，且不該視為限制。在本文中，「包括」、「包含」、「具有」、「含有」、「涉及」與前述各者之變化型的使用是表示包含了其後列出的事項與事項的均等物，以及額外的事項。

本揭露的各種實施例是關於黏性材料分配系統、包括分配系統的裝置與定位電子基板(例如，印刷電路板)上 的物體並且在基板上執行分配操作的方法。本文所揭露的實施例是關於多種技術，該等技術用於藉由使用單一基準點且藉由定位與定向物體而將材料分配於電子基板上，且使用該物體的位置來定向該分配系統的泵或分配單元，以促進分配操作。

本文所揭露的系統與方法通常可執行分配操作，該分配操作垂直或平行於該物體的所找出定向；但是，這並非是要求。所分配的線可為直線或弧形的形狀。

該等系統與方法另外可促成點或線段的準確分配。具體地，分配系統的分配單元可被修改成分配點。

根據本揭露的一實施例，第1圖示意例示了分配器，大體上以10表示。分配器10用於分配黏性材料(例如，黏著劑、封裝材料、環氧樹脂、焊錫膏、底部封膠材料等)或半黏性材料(例如，焊錫熔接劑(soldering flux)等)於電子基板12上，例如，印刷電路板或半導體晶圓。分配器10可替代地使用在其他應用中，例如用於施用汽車的襯墊材料或在某些醫學應用中。應了解到，當在此使用時，黏性或半黏性材料的參照是範例性的，且打算是非限制性的。分配器10包括第一與第二分配單元或頭(大體上分別以14與16表示)，以及控制器18，控制器18用以控制分配器的操作。雖然顯示兩個分配單元，應了解到，可提供一或更多個分配單元。

分配器10也可包括：框架20，框架20具有基座或支座22來支撐基板12；分配單元起重架24，分配單元起重 架24是可移動地耦接於框架20，用於支撐且移動分配單元14、16；以及重量量測裝置或秤重秤盤26，用於秤重黏性材料的分配量(例如，作為部分的校正程序)，且提供重量資料給控制器18。運送系統(未圖示)或其他轉移機構(例如，走動梁(walking beam))可用於分配器10中，以控制裝載基板至分配器且從分配器卸載基板。使用馬達，在控制器18的控制之下，可移動起重架24，以將分配單元14、16定位在基板之上的預定位置處。分配器10可包括顯示單元28，顯示單元28連接至控制器18並且用於顯示各種資訊給操作者。可有選擇性的第二控制器，用於控制分配單元。另外，每一分配單元14、16可配置有z軸感測器，用以偵測分配單元設置於電子基板12之上或電子基板上所安裝的特徵之上的高度。z軸感測器耦接於控制器18，以傳遞感測器所取得的資訊給控制器。

在執行分配操作之前，如同上述，基板(例如，印刷電路板)必須對準於或記錄於分配系統的分配器。分配器另外包括視覺系統30，視覺系統30耦接於視覺系統起重架32，視覺系統起重架32是可移動地耦接於框架20並且用於支撐且移動視覺系統。如同所述，視覺系統30是用以檢驗在基板上的地標(熟知為基準點)的位置。一旦已經定位，控制器可被編程來操縱分配單元14、16之一或兩者的移動，以將材料分配於電子基板上。

本揭露的系統與方法是關於藉由利用位置與角度分量兩者來定位基板上所設置的物體，來將材料分配於基板(例 如，電路板)上。本文所提供的系統與方法的敘述是參考範例性電子基板12(例如，印刷電路板)，電子基板12受支撐於分配器10的支座22上。在一實施例中，分配操作受到控制器18的控制，控制器18可包括電腦系統，電腦系統是配置來控制材料分配器。在另一實施例中，控制器18是由操作者來操縱。控制器18是配置來操縱視覺系統起重架32的移動，以移動視覺系統來取得電子基板12的一或多個影像。控制器18進一步是配置來操縱分配單元起重架24的移動，以移動分配單元14、16來執行分配操作。

本揭露的系統與方法的角度定位特徵是使用特定物體的已知幾何結構，這提供從該物體相關於電子基板上所設置之一或多個基準點的相對位置所取得的x軸、y軸與θ(theta))資訊。在一實施例中，特定物體可為安裝在基板上的物品，例如百萬像素的攝影機。此種攝影機通常包括特徵是難以相關於電子基板與分配器而定向。具體地，關於使用此種攝影機的一個問題是：當需要分配的區域無法參考該攝影機來良好界定時，會難以將攝影機與電子基板對準於分配單元。例如，如果將要分配的區域無法參考於該攝影機，則所做的分配操作會非常不準確，且在許多情況之下，會無法符合處理的要求。

在一實施例中，範例方法是例示在第2圖中。如同所示，基於定位物體的角度特徵之分配材料的方法是大體上以200表示。

如同所示，方法開始於202。在204，使用視覺系統 來取得至少一個已知基準點的影像。在大多數應用中，基準點是定位於基板或載具上的已知位置中，例如電子基板的角落，且定位出兩個基準點。基準點的位置是由分配器的控制器來儲存。

在206，進一步使用視覺系統來取得該物體的一個影像或多個影像。在某個實施例中，該物體是攝影機，攝影機具有特徵，例如凸出部。在某些實施例中，攝影機可插設於電子基板上所安裝的特徵中，例如圓形套筒或框。當已經插設時，特徵相關於電子基板的定向還未知。如同基準點，該物體的位置是由分配器的控制器來儲存。

在208，基於物體的特徵相關於電子基板的基準點的已知位置與分配器的分配單元的位置之位置，控制器決定物體的定向。藉由物體的已知定向，可決定需要分配的區域，例如物體的特徵之間的區域。

在210，執行分配操作。在一實施例中，材料(例如，環氧樹脂)是分配於攝影機與套筒的內壁之間的狹縫中、攝影機的凸出部之間。在控制器的控制之下，執行分配操作。

在212，一旦分配操作完成了將材料分配，該方法結束。

第3圖例示了電子基板300的一部分的影像。如同所示，支座302是藉由任何合適的方法而安裝於電子基板300上。在一實施例中，支座302是圓形的套筒或框，支座302是配置來接收物體304(例如百萬像素的攝影機)，使得物體安裝於支座內。如同所示，攝影機304包括圓形主體306、三 個較大的凸出部308、310、312與一個較小的凸出部314，每一凸出部延伸超過主體的周邊。該配置是使得攝影機304插設於套筒302中並且藉由合適的黏著劑(例如黏著劑或環氧樹脂)而固定至電子基板300。

當已經插設時，攝影機304並未相關於套筒302與電子基板300而定向。因此，攝影機304的凸出部308、310、312、314是相關於套筒302與板300而任意定向。當將攝影機304固定至電子基板300時，將組裝材料(例如黏著劑)分配於狹縫316、318、320、322內，狹縫316、318、320、322是界定於攝影機304的主體306的外部表面、攝影機的凸出部308、310、312、314與套筒的內部表面之間。本揭露的系統與方法是設計成使分配器的分配單元可以將材料分配於狹縫內，該等狹縫是相關於套筒302與電子基板300而任意定向。

第4圖至第8圖是範例使用者介面的螢幕照片，使用者介面用於執行本揭露的方法的角度定位命令。如同所示，參見第4圖，提供圖形使用者介面400，圖形使用者介面400包括角度定位特徵。可建立子程式來教導角度定位基準點與相關弧線，子程式可由主程式呼叫。從命令清單，選擇角度定位命令。

參見第5圖，當被提示去選擇圖形使用者介面500上的基準點時，操作者或控制者操縱至預定檔案(例如，C：\CamFiles\SpecialFids)，且選擇CamFid命令。藉由使用顯示器上的十字線，操作者或控制者之後慢慢移動起重架， 以使視覺系統進入物體(例如，攝影機)的中心。

參見第6圖，參見圖形使用者介面600，藉由兩次點擊該角度定位(Angular Locate)命令，操作者或控制者選擇命令格柵。

參見第7圖，參見圖形使用者介面700，操作者或控制者接著點擊在角度定位螢幕上的尋找與對準(Find and Align)鈕。這個動作會決定模型的參考x軸、y軸與θ(theta)角。藉由按壓該尋找與對準(Find and Align)鈕，操作者或控制者將這些參考點填入介面中。在某些實施例中，應注意到，這些特殊模型的搜尋分數通常是在七十的範圍中。當使用互動模式時，操作者接著選擇並按壓「OK」。

參見第8圖，參見圖形使用者介面800，應注意到，當完成角度定位的對話時，命令格柵的theta欄填入有弧線的定位位置。操作者或控制者然後進行增加弧線命令。

參見第9圖，一旦已經定向，在物體之上顯示框，來代表物體904相關於基板900與分配器的分配單元的準確定向。框924代表物體904相關於支座902與電子基板900的適當定向。一旦已經適當定向，可進行分配操作，其中將材料分配於物體904(例如，攝影機)的相鄰凸出部908、910、912、914之間的空間916、918、920、922中。相關於基板具有任意定向的任何其他物體都將是用於執行本文所揭露的方法的候選者。例如，藉由使用本文所揭露的方法，晶片、蓋件、小開關與其他裝置(這些是載具中的次組件(例如，100以上的單元))可受到定向與分配。

電腦系統可包括作業系統，作業系統管理在電腦系統中所包括的硬體元件的至少一部分。通常，處理器或控制器執行作業系統，作業系統可例如是：可從微軟公司(Microsoft Corporation)取得的Windows類型作業系統，例如Windows NT、Windows 2000(Windows ME)、Windows XP或Windows Vista作業系統；可從蘋果電腦(Apple Computer)取得的MAC OS System X作業系統；許多Linux類型作業系統發佈的一者，例如可從Red Hat Inc.取得的Enterprise Linux作業系統；可從Sun Microsystems取得的Solaris作業系統；或可從各種來源取得的UNIX作業系統。可以使用許多其他作業系統，且本文所揭露的實施例並不打算限制於任何特定實施。

處理器與作業系統一起界定了電腦平台，針對電腦平台，可寫出高階程式語言的應用程式。這些組件應用程式可以中介地執行，例如，使用通訊協定(例如TCP/IP)透過通訊網路(例如Internet)來通訊的C-、位元組程式碼或解譯程式碼。相似的，根據本揭露的態樣可使用物件導向的程式語言來實施，例如.Net、SmallTalk、Java、C++、Ada或C#(C-Sharp)。也可使用其他的物件導向的程式語言。替代地，可使用功能的、描述的或邏輯的程式語言。

另外，根據本揭露的各種態樣與功能可在非程式環境中實施，例如，當在瀏覽器程式的視窗中觀看、圖形使用者介面的表現態樣或執行其他功能時，以HTML、XML或其他格式所產生的文件。另外，根據本揭露的各種實施例可實 施作為程式的或非程式的元件，或者該等元件的組合。例如，網頁可使用HTML來實施，而從網頁內呼叫的資料物件可用C++寫成。因此，本揭露不限於特定的程式語言，且也可使用任何合適的程式語言。

應注意到，本文所敘述的系統與方法可執行於百萬像素攝影機以外的物體。例如，該方法可執行於電子基板上所安裝的任何類型的電子組件上。在執行該方法之前，應該先知道物體的幾何外形。

因此，已經敘述本揭露的至少一實施例的數個態樣，可了解到，各種替換、修改與改良將隨時可由本領域中熟習技藝者做出。此種替換、修改與改良是打算作為本揭露的部分，且打算是在本發明的精神與範圍內。因此，前面的敘述與圖式僅是藉由範例之方式。

所主張的申請專利範圍如下。

10‧‧‧分配器

12‧‧‧電子基板

14、16‧‧‧分配單元

18‧‧‧控制器

20‧‧‧框架

22‧‧‧支座

24‧‧‧分配單元起重架

26‧‧‧秤重秤盤

28‧‧‧顯示單元

30‧‧‧視覺系統

32‧‧‧視覺系統起重架

Claims (18)

1. 一種分配系統，用於將材料沉積於一電子基板上，該分配系統包括：一框架；一分配單元起重架，該分配單元起重架是可移動地耦接於該框架；一分配單元，該分配單元耦接於該分配單元起重架，該分配單元是配置來在該分配操作期間將材料沉積於該基板上；一視覺系統起重架，該視覺系統起重架耦接於該框架；一視覺系統，該視覺系統耦接於該視覺系統起重架，該視覺系統是配置來在執行該分配操作之前取得該電子基板的一或多個影像；及一控制器，該控制器耦接於該分配單元起重架、該分配單元、該視覺系統起重架與該視覺系統，該控制器是配置來取得設置於該電子基板上的一基準點的一影像，取得位於該電子基板上的一物體的至少一部分的一影像，將該物體相關於該分配單元來定向，及執行一分配操作，以將該物體固定至該電子基板。
2. 如請求項1所述之分配系統，其中該控制器進一步是配置來藉由該視覺系統起重架來操縱該視覺系統，以使該視覺系統移動至該物體的一特徵所界定的一位置並且取得該影 像。
3. 如請求項1所述之分配系統，其中執行一分配操作包括以一弧形形狀來分配材料。
4. 如請求項1所述之分配系統，其中該物體是一攝影機，該攝影機具有一主體與複數凸出部，該複數凸出部從該主體的一周邊延伸。
5. 如請求項4所述之分配系統，其中該分配單元是配置來將材料分配於相鄰的凸出部之間。
6. 如請求項1所述之分配系統，其中該控制器進一步是配置來分配材料線。
7. 如請求項1所述之分配系統，其中該控制器進一步是配置來分配材料點。
8. 如請求項1所述之分配系統，其中該分配單元包括一感測器，該感測器是配置來感測在該電子基板上的一z軸高度。
9. 如請求項1所述之分配系統，進一步包括一支撐裝置，該支撐裝置耦接於該框架，該支撐裝置是配置來在一分配操作期間支撐該電子基板。
10. 一種方法，用於藉由一分配系統來將材料沉積於一電子基板上，該分配系統包括一框架；一分配單元起重架，該分配單元起重架是可移動地耦接於該框架；一分配單元，該分配單元耦接於該分配單元起重架，該分配單元是配置來在該分配操作期間將材料沉積於該基板上；一視覺系統起重架，該視覺系統起重架耦接於該框架；以及一視覺系統，該視覺系統耦接於該視覺系統起重架，該視覺系統是配置來在執行該分配操作之前取得該電子基板的一或多個影像；該方法包括以下步驟：取得設置於該電子基板上的一基準點的一影像；取得位於該電子基板上的一物體的至少一部分的一影像；將該物體相關於該分配單元來定向；及執行一分配操作，以將該物體固定至該電子基板。
11. 如請求項10所述之方法，其中該方法是在一控制器的控制之下執行，該控制器是配置來藉由該視覺系統起重架來操縱該視覺系統，以使該視覺系統移動至該物體的一特徵所界定的一位置並且取得該影像。
12. 如請求項11所述之方法，其中該控制器進一步是配置來分配材料線。
13. 如請求項11所述之方法，其中該控制器進一步是配置來分配材料點。
14. 如請求項10所述之方法，其中執行一分配操作包括以一弧形形狀來分配材料。
15. 如請求項10所述之方法，其中該物體是一攝影機，該攝影機具有一主體與複數凸出部，該複數凸出部從該主體的一周邊延伸。
16. 如請求項15所述之方法，其中該分配單元是配置來將材料分配於相鄰的凸出部之間。
17. 如請求項10所述之方法，進一步包括以下步驟：感測在該電子基板上的一z軸高度。
18. 如請求項10所述之方法，進一步包括以下步驟：藉由耦接於該框架的一支撐裝置，來在一分配操作期間支撐該電子基板。