WO2003088321A2 - Vorrichtung und verfahren zum positionieren eines plattenförmigen substrates - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum positionieren eines plattenförmigen substrates Download PDF

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WO2003088321A2
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light
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Dirk Eisinger
Marc Zoller
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H01L21/68Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for positioning, orientation or alignment
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    • H01L21/67259Position monitoring, e.g. misposition detection or presence detection
    • H01L21/67265Position monitoring, e.g. misposition detection or presence detection of substrates stored in a container, a magazine, a carrier, a boat or the like

Definitions

  • the invention relates to a device and to a method for the linear positioning of a plate-shaped substrate along a transport path which has at least one conveyor belt.
  • components are transported from a component feed device by means of a placement head to a mounting position on a substrate.
  • components is understood to mean all elements which can be fitted, in particular electronic components, electromechanical components, plugs and plug connections for electrical and mechanical contacts, and shielding plates.
  • substrates that can be assembled are, for example, dies or individual parts of a semiconductor wafer, which are further processed into finished components, in particular after structuring and cutting the wafer.
  • the substrates to be loaded are removed from a magazine or from another pick and place machine, guided on two opposite sides and transported into the pick and place machine with the aid of a linear transport, which usually has two conveyor belts.
  • a linear transport which usually has two conveyor belts.
  • substrates are usually positioned on a transport route by means of a mechanical positioning system.
  • a so-called stop element is arranged below the substrate level is so moved up that a port distance along the Trans ⁇ moving substrate against the stop member moves un d thus the stopping position of the substrate is fixed.
  • Ultra ⁇ used sound reflex button at Derar ⁇ term mechanical positioning systems which detect a transported substrate before abutment against the stop element and the conveyor belt is braked thereupon, so that the substrate at a slower speed collides with the stop member.
  • the conveyor belt continues to run for a defined time after the substrate has been recognized by the ultrasound reflex button. A detection of whether the substrate has actually reached the stop element is not possible when using an ordinary stop element.
  • the stop element When loading substrates which have cutouts on their front edge, the stop element must be positioned such that the foremost edge of the cut substrate moves against the stop element which is extended upwards. When equipping different types of substrates with different recesses, it is therefore necessary to manually move the stop element transversely to the transport direction. Another disadvantage of the known mechanical positioning system is that the substrate is always exposed to vibrations when struck against the stop element.
  • DE 198 23 938 C1 discloses a method and a device for linear positioning and for detecting the position of a substrate, the position of a transported substrate being able to be determined by means of an optical sensor arranged above a transport path.
  • the sensor detects a predetermined substrate feature at a predetermined braking position of the transport route and then the conveyor belt on which the one to be loaded is placed S rests ubstrat decelerated such that the substrate with the S ubstratmerkmal comes to rest at an end position.
  • the invention has for its object to provide a device and method for positioning a plattenförr ⁇ igen substrate along a transport path, can be carried out by means of which an exact positioning of the substrate inde ⁇ pending on mounted on the substrate marks, and wherein mechanical vibration of the to be positioned substrate should be avoided if possible.
  • the device-related object is achieved by a device with the features of independent claim 1.
  • the invention is based on the knowledge that a reliable positioning of substrates which have cutouts or cutouts on their front edge can be achieved by using a light barrier, which is arranged transversely to the transport direction.
  • the use of a light barrier ensures that regardless of the shape of the front edge of the substrate to be transported, the foremost part of the front edge of the substrate is always detected.
  • the extension of the detection area of the light barrier to below the support level of the substrate ensures that the foremost edge of the substrate is also detected when the foremost part of the substrate is below the support level of the substrate as a result of a deflection downwards. Such bending often occurs particularly in the case of thin substrates with relatively large cutouts. ä O
  • the light barrier can be moved along the transport path, so that the device for positioning a plate-shaped substrate can be used for a large number of different substrate types.
  • the light barrier has a light source and a light receiver, which on different sides the transport route are arranged opposite one another.
  • the term light source and light receiver are not only understood to mean optical elements which emit or detect light in the visible spectral range. Likewise 5 as optical elements can be used which in fraroten in ⁇ , ultraviolet or emit in any other spectral range of electromagnetic radiation or detect.
  • a laser light source is used for the light barrier, so that the light barrier has a precisely defined detection area, the cross section of which remains essentially constant over the width of the transport path.
  • the use of a laser light barrier has the
  • the light-sensitive surface of the light receiver is larger than the cross section of the detection area 2.5 of the light barrier. This ensures that the positioning accuracy is not reduced even if the two transport sides are not shifted exactly parallel when the width of the transport route is set.
  • the positioning device has one or more deflection rollers by means of which the conveyor belt is guided around the detection area of the light barrier.
  • the positioning device preferably has three rotations for each conveyor belt of the transport route.
  • a third deflection roller means of the second deflection roller is deflected with ⁇ conveyor belt deflects by 90 ° in the horizontal direction.
  • the device additionally a sensor element by means of which that is detected to be positioned in front of a substrate tripping of the light barrier. In this way, the moving substrate can be
  • the sensor element can be, for example, an ultrasound reflex button or a light barrier.
  • the sensor element is preferably a so-called light sensor, which can be integrated, for example, in a so-called SMD component (Surface Mounted Device).
  • the sensor element can be realized in a compact space. It is pointed out that in addition to visible light, the light scanner for detecting a substrate also uses light in the infrared, in the ultraviolet or in any other spectral range.
  • the adjustment of the sensor element according to claim 9 has the advantage that the detection of the substrate is not impaired by dirt on the conveyor belt.
  • the detection area is consequently between the two conveyor belts.
  • the sensor element is used to control the speed of the conveyor belt before detecting the substrate with the light barrier.
  • the transport speed at a ⁇ penetrate the substrate in the detection area of the sensor elements continuously reduced so that an abrupt change of motion can be avoided to be positioned substrate.
  • FIG. 1 shows a plan view of a transport route along which a substrate is positioned.
  • FIG. 2 shows a speed profile of the substrate to be positioned.
  • Figure 3 shows in a cross-sectional view along the
  • Transport direction a sensor element attached to the transport route.
  • FIG. 4 shows a side view transverse to the transport direction of the sensor element shown in FIG. 3.
  • FIG. 5 illustrates a displacement of the sensor element along the transport path, which is necessary when changing from a substrate with a straight front edge (left side) to another substrate with a front edge having a recess (right side).
  • FIG. 6a shows a front view against the transport direction of a substrate having two cutouts on the front.
  • Figure 6b shows a top view of the substrate shown in Figure 6a.
  • FIG. 7 shows a schematic representation of the size ratio between the cross-sectional area of the comprehensive light beam of the light barrier and the De ⁇ tektor configuration of the light receiver.
  • Figure 8 shows a sungs Scheme by means of three guide rollers around the Erfas ⁇ run around the light barrier transport belt.
  • FIG. 1 shows a transport route 100 along which a substrate 101 is transported in a transport direction indicated by arrow 102 and the transport is stopped at a specific position.
  • the position detection of the moving substrate 101 takes place in two stages.
  • the front edge of the substrate 101 is detected by means of two sensor elements 106, which are arranged on the left and right next to the transport path 100.
  • the sensor element can be a light sensor or a light barrier.
  • Each of the sensor elements 106 has a detection area 107 through which the substrate 101 to be positioned is passed.
  • the exact positioning of the substrate 101 takes place in a second step by means of a light barrier which has a detection area 105 which runs transversely to the transport direction 102.
  • the light barrier has a laser light source 103 on one side of the transport path and a light detector 104 on the opposite side of the transport path 100.
  • the detection area 105 is arranged relative to the transport path 100 such that the foremost edge of the substrate 101 is automatically detected.
  • the course of movement of the substrate 101 to be positioned is shown in FIG. 2.
  • the time t is plotted on the abscissa and the speed v of the substrate 101 is plotted on the ordinate.
  • the substrate 101 to be positioned is first transported at a certain constant speed v1.
  • the transport speed in Reduced shape of a ramp.
  • the speed is continu ously ⁇ reduced is moved to the substrate 101 at a time t2 with the reduced speed v2.
  • the braking ramp is designed such that the substrate 101 definitely reaches the slow speed v2 before it is detected by the light barrier at time t3.
  • the transport movement is stopped immediately at time t3.
  • the substrate 101 has then reached its final position.
  • FIG. 3 shows a cross-sectional view along the transport direction of the preferred arrangement of the sensor element 106 on a transport cheek 300, by means of which a transport belt 302 is guided, on which the substrate to be positioned rests with one side.
  • the sensor element 106 is fastened to a holder in such a way that the detection region 107 of the sensor element 106 is located laterally next to the conveyor belt 302. In this way, it is avoided that, for example, possible contamination of the conveyor belt 302 by means of the sensor element 106 generates a signal which incorrectly indicates the penetration of a substrate. Due to the short range and the detection downwards, error detections by other moving machine parts are also excluded.
  • FIG. 4 shows a side view transverse to the transport direction of the transport cheek 300.
  • the holder 301 and thus also the sensor element 106 can be displaced along a displacement direction 400 along the transport direction between a first stop 401 and a second stop 402.
  • the detection area 107 can be shifted relative to the transport route 100. This is particularly important when different types of substrates with differently shaped leading edges are used along the transport route. be moved defined below and by means of the light barrier exactly positio ⁇ .
  • FIG. 5 A Nhand of Figure 5, the shifting of the Sensorele is explained 106 which is then necessary to duck when various ⁇ dene types of substrates, in particular a substrate 501a having a straight leading edge and a substrate 501b having at least at one front corner, a recess 502 should be positioned.
  • the two different substrates 501a and 501b are to be detected in such a way that a signal is output precisely when the front edge 503 of the moving substrate has just reached a certain position.
  • the sensor element is positioned such that the detection area 107a is close to the desired position.
  • the detection area 107b When using a substrate 501b with the cutout 502 at its front right corner, the detection area 107b must be shifted a certain distance 400 against the transport direction 102, in order to ensure that a signal is output precisely when the protruding front edge 504 of the substrate 501b just passed the desired position.
  • FIGS. 6a and 6b show a front view and a top view of the substrate 501b, which in each case has cutouts 502 at its two front corners.
  • the foremost edge of the substrate 501b is bent slightly downward due to gravity. Since, according to the invention, the light barrier is arranged such that the detection area extends below the support level of the substrate 501b on the conveyor belt 302, it is ensured that the foremost edge 504 of the substrate 501b is reliably detected.
  • FIG. 7 shows a schematic representation of the spatial position of the detection area 105 and the light detector relative to the support level 701 of the substrate to be positioned on the conveyor belt.
  • the light detector has one effective detector surface 700 on which is substantially larger than the cross section of the detection area 105.
  • the detector surface 700 has a width b d of approximately 5 mm and a height h d of likewise approximately 5 mm.
  • the detection area 105 has a height h of approximately 4 mm and a width b of approximately 0.3 mm.
  • the detection area 105 which runs parallel to the support level 701, is arranged such that the detection area 105 extends down to a height x of approximately 1 mm below the support level 701. In this way it is ensured that the foremost edge of a substrate which has cutouts on its front side is reliably detected by the light barrier even if the foremost edge is no more than approximately 1 mm below the support level 701. It is pointed out that the height of the detection area 105 relative to the support level 701 can of course be chosen to be larger or smaller than in the exemplary embodiment shown here, so that depending on the size, thickness or rigidity of the substrates to be positioned, the foremost edges also then reliably recorded if they sag to different degrees.
  • FIG. 8 shows the guidance of the conveyor belt 302, which is guided around the detection area of the light barrier, which has the laser light source 103 and the light detector 104, by means of a first deflection roller 800a, a second deflection roller 800b and a third deflection roller 800c. Grinding out the conveyor belt 302 below the light barrier ensures that the detection area of the light barrier also extends below the support level across the entire transport path of the substrate 101 can extend and thus can be reliably detected downwards by ⁇ hanging front edges of the substrate.
  • the invention provides an apparatus and a method for positioning creates a substrate 101 on ei ⁇ ner a conveyor belt 302 having transport path 100.
  • the position of the transported substrate 101 is determined by detecting the, seen in the transport direction 102 forwardmost edge of the substrate 101 by means of a light barrier becomes.
  • the detection area 105 of the light barrier extends to below the support level 701 of the substrate 101 on the conveyor belt 302.
  • the substrate front edge is thus also detected if it is below the support level 701, for example as a result of bending.
  • the conveyor belt 302 is looped around the detection area 105 of the light barrier, so that the detection area 105 of the light barrier can run across the entire transport route 100.
  • a sensor element 106 is additionally used, which is attached upstream of the transport path 100 relative to the light barrier and by means of which the front edge of the substrate 101 to be positioned can also be detected. In this way, particularly gentle braking of the substrate 101 moving along the transport path 100 can be achieved.

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Abstract

Die Erfindung schafft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Positionieren eines Substrates (101) auf einer ein Transportband (302) aufweisenden Transportstrecke (100). Erfindungsgemäß wird die Position des transportierten Substrates (101) bestimmt, indem die in Transportrichtung (102) gesehene vorderste Kante des Substrates (101) mittels einer Lichtschranke erfasst wird. Der Erfassungsbereich (105) der Lichtschranke erstreckt sich bis unterhalb des Auflageniveaus (701) des Substrates (101) auf dem Transportband (302). Somit wird die Substratvorderkante auch dann erfasst, wenn sich diese beispielweise infolge eines Durchbiegens unterhalb des Auflageniveaus (701) befindet. Das Transportband (302) wird in einer Schleife um den Erfassungsbereich (105) der Lichtschranke herumgeführt, so dass sich der Erfassungsbereich (105) der Lichtschranke quer über die gesamte Transportstrecke (100) verlaufen kann. Gemäß einer Weiterbildung wird zusätzlich ein Sensorelement (106) verwendet, welcher relativ zu der Lichtschranke stromaufwärts an der Transportstrecke (100) angebracht ist und mittels welchem ebenfalls die Vorderkante des zu positionierenden Substrates (101) erfassbar ist. Auf diese Weise kann ein besonders schonendes Abbremsen des entlang der Transportstrecke (100) bewegten Substrates (101) erreicht werden.

Description

Beschreibung
Vorrichtung und Verfahren zum Positionieren eines plattenför- igen Substrates
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und auf ein Verfahren zum linearen Positionieren eines plattenför igen Substrates entlang einer Transportstrecke, welche zumindest ein Transportband aufweist.
Die automatische Bestückung von Substraten bzw. Leiterplatten mit Bauelementen erfolgt heutzutage üblicherweise mittels sog. Bestückautomaten. Dabei werden Bauelemente von einer Bauelementzuführeinrichtung mittels eines Bestückkopfes zu einer AufSetzposition auf ein Substrat transportiert. Unter dem Begriff Bauelemente werden im folgenden alle bestückfähigen Elemente verstanden, insbesondere elektronische Bauelemente, elektromechanische Bauelemente, Stecker und Steckverbindungen für elektrische und mechanische Kontakte sowie Ab- schirmbleche. Bestückfähige Substrate sind außer Leiterplatten ferner beispielsweise Dies bzw. einzelne Teile eines Hal- bleiterwafers, welche insbesondere nach dem Strukturieren und dem Schneiden des Wafers zu fertigen Bauelementen weiterverarbeitet werden.
Die zu bestückenden Substrate werden aus einem Magazin oder von einem anderen Bestückautomaten entnommen, an zwei gegenüberliegenden Seiten geführt und mit Hilfe eines Lineartransports, welcher üblicherweise zwei Transportbänder aufweist, in den Bestückautomaten transportiert. Für eine präzise Bestückung eines Substrates ist es erforderlich, dass die Position des Substrates genau bekannt ist.
Die Positionierung von Substraten auf einer Transportstrecke erfolgt gemäß dem Stand der Technik üblicherweise mittels eines mechanischen Positioniersystems. Dabei wird ein sog. Stoppelement, welches unterhalb der Substratebene angeordnet ist, derart nach oben verschoben, dass ein entlang der Trans¬ portstrecke bewegtes Substrat gegen das Stoppelement fährt und somit die Stopp-Position des Substrates festgelegt ist. Zur Vermeidung von größeren Erschütterungen werden bei derar¬ tigen mechanischen Positioniersystemen beispielsweise Ultra¬ schallreflex-Taster verwendet, welche ein transportiertes Substrat vor dem Anschlag an das Stoppelement erkennen und das Transportband daraufhin abgebremst wird, so dass das Substrat mit geringerer Geschwindigkeit auf das Stoppelement prallt. Um sicherzustellen, dass das Substrat das Stoppelement auch sicher erreicht, läuft das Transportband nach der Vorerkennung des Substrates durch den Ultraschallreflex- Taster für eine definierte Zeit weiter. Eine Erkennung, ob das Substrat das Stoppelement auch tatsächlich erreicht hat, ist bei der Verwendung eines gewöhnlichen Stoppelements nicht möglich.
Bei der Bestückung von Substraten, welche an ihrer Vorderkante Ausschnitte aufweisen, uss das Stoppelement derart positioniert werden, dass die vorderste Kante des ausgeschnittenen Substrates gegen das nach oben ausgefahrene Stoppelement fährt. Bei einer Bestückung von verschiedenartigen Substraten mit unterschiedlichen Aussparungen ist deshalb ein manuelles Verschieben des Stoppelements quer zur Transportrichtung erforderlich. Ein weiterer Nachteil des bekannten mechanischen Positioniersystems besteht darin, dass das Substrat beim Anschlagen an das Stoppelement stets Erschütterungen ausgesetzt ist.
Aus der DE 198 23 938 Cl ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum linearen Positionieren und zur Lageerkennung eines Substrates bekannt, wobei mittels eines oberhalb einer Transportstrecke angeordneten optischen Sensors die Position eines transportierten Substrates bestimmt werden kann. Dabei wird mittels des Sensors ein vorgegebenes Substratmerkmal an einer vorgegebenen Bremsposition der Transportstrecke erfasst und daraufhin das Transportband, auf welchem das zu bestückende Substrat aufliegt, derart abgebremst, dass das Substrat mit dem Substratmerkmal an einer Endposition zur Ruhe kommt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Positionieren eines plattenförrαigen Substrates entlang einer Transportstrecke zu schaffen, mittels welchen eine exakte Positionierung des Substrates unab¬ hängig von auf dem Substrat angebrachten Markierungen vorgenommen werden kann und wobei mechanische Erschütterungen des zu positionierenden Substrates möglichst vermieden werden.
Die vorrichtungsbezogene Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine zuverlässige Positionierung von Substraten, welche an ihrer Vorderkante Ausschnitte bzw. Aussparungen aufweisen, durch die Verwendung einer Lichtschranke realisiert werden kann, welche quer zur Transportrichtung angeordnet ist. Die Verwendung einer Lichtschranke stellt sicher, dass unabhängig von der Form der vorderen Kante des zu transportierten Substrates stets der vorderste Teil der Vorderkante des Substrates erfasst wird. Die Erstreckung des Erfassungsbereiches der Lichtschranke bis unter das Auflageniveau des Substrates stellt sicher, dass die vorderste Kante des Substrates auch dann erfasst wird, wenn sich der vorderste Teil des Substrates infolge einer Durchbiegung nach unten unterhalb des Auflageniveaus des Substrates befindet. Ein solches Durchbiegen tritt insbesondere bei dünnen Substraten mit relativ großen Aussparungen häufig auf. ä O
Gemäß Anspruch 2 ist die Lichtschranke entlang der Transportstrecke verschiebbar, so dass die Vorrichtung zum Positionieren eines plattenför igen Substrates für eine Vielzahl von verschiedenen Substrattypen verwendet werden kann.
55
Gemäß Anspruch 3 weist die Lichtschranke eine Lichtquelle und einen Lichtempfänger auf, welche auf unterschiedlichen Seiten der Transportstrecke einander gegenüberliegend angeordnet sind. Unter dem Begriff Lichtquelle und Lichtempfänger werden nicht nur optische Elemente verstanden, welche Licht im sichtbaren Spektralbereich emittieren bzw. detektieren. Eben- 5 so können optische Elemente verwendet werden, welche im in¬ fraroten, ultravioletten oder in einem beliebigen anderen Spektralbereich elektromagnetische Strahlung emittieren bzw. detektieren.
L0 Gemäß Anspruch 4 wird für die Lichtschranke eine Laserlichtquelle verwendet, so dass die Lichtschranke einen genau definierten Erfassungsbereich aufweist, dessen Querschnitt über die Breite der Transportstrecke im wesentlichen konstant bleibt. Die Verwendung einer Laserlichtschranke hat den Vor-
L5 teil, dass sich der Erfassungsbereich der Lichtschranke nur sehr gering über die Breite der Transportstrecke ändert, so dass vermieden wird, dass die Stopp-Position von der Dicke des zu positionierenden Substrates und von der Breite der Transportstrecke abhängt. Eine derart abhängige Stopp-
_0 Position würde sich bei einem sich aufweitenden Strahl ergeben.
Gemäß Anspruch 5 ist die lichtempfindliche Fläche des Lichtempfängers größer als der Querschnitt des Erfassungsbereiches 2.5 der Lichtschranke. Dadurch wird gewährleistet, dass die Positioniergenauigkeit auch dann nicht reduziert wird, wenn bei einer Einstellung der Breite der Transportstrecke die beiden Transportseiten nicht exakt parallel verschoben werden.
30 Gemäß Anspruch 6 weist die Vorrichtung zur Positionierung eine oder mehrere Umlenkrollen auf, mittels welchen das Transportband um den Erfassungsbereich der Lichtschranke herumgeführt wird. Bevorzugt weist die Vorrichtung zur Positionierung für jedes Transportband der Transportstrecke drei Um-
35 lenkrollen auf, wobei eine erste Umlenkrolle das Transportband um 90° nach unten umlenkt, eine zweite Umlenkrolle das mittels der ersten Umlenkrolle umgelenkte Transportband um 180° nach oben umlenkt und eine dritte Umlenkrolle das mit¬ tels der zweiten Umlenkrolle umgelenkte Transportband um 90° in horizontale Richtung umlenkt.
5 Gemäß der vorteilhaften Weiterbildung nach Anspruch 7 weist die Vorrichtung zusätzlich ein Sensorelement auf, mittels welchem das zu positionierende Substrat vor einem Auslösen der Lichtschranke erfasst wird. Auf diese Weise kann vor der Erfassung durch die Lichtschranke das bewegte Substrat an ei-
L0 ner weiteren Position erfasst werden. Das Sensorelement kann beispielsweise ein Ultraschallreflex-Taster oder eine Lichtschranke sein. Bevorzugt ist das Sensorelement ein sog. Lichttaster, welcher beispielsweise in einem sog. SMD- Bauelement (Surface Mounted Device) integriert sein kann.
L5 Dies hat den Vorteil, dass das Sensorelement in einer räumlichen kompakten Baugröße realisierbar ist. Es wird darauf hingewiesen, dass der Lichttaster zum Erfassen eines Substrates außer sichtbarem Licht auch Licht im infraroten, im ultravioletten oder in jedem beliebigen anderen Spektralbereich ver-
_0 wenden kann.
. Die Justierung des Sensorelements gemäß Anspruch 9 hat den Vorteil, dass das Erfassen des Substrates durch Verschmutzungen auf dem Transportband nicht beeinträchtigt wird. Bei der
2.5 Verwendung von zwei Transportbändern, auf welchen die zu positionierenden Substrate in Transportrichtung gesehen mit ihrer linken bzw. mit ihrer rechten Kante aufliegen, liegt der Erfassungsbereich demzufolge zwischen den beiden Transportbändern.
30
Gemäß Anspruch 10 wird das Sensorelement dazu verwendet, um vor dem Erfassen des Substrates mit der Lichtschranke die Geschwindigkeit des Transportbandes zu steuern. Durch eine Reduzierung der Transportgeschwindigkeit können auf vorteilhaf-
35 te Weise beim Stoppen des Substrates auftretende Erschütterungen erheblich reduziert werden. Die der Erfindung zugrundeliegende verfahrensbezogene Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 11 gelöst.
Gemäß Anspruch 12 wird die Transportgeschwindigkeit beim Ein¬ dringen des Substrates in den Erfassungsbereich des Sensor- elements kontinuierlich reduziert, so dass eine abrupte Bewegungsänderung des zu positionierenden Substrates vermieden werden kann.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden beispielhaften Beschreibung einer derzeit bevorzugten Ausführungsform. Dabei werden in der Zeichnung gleiche Bezugszeichen für gleiche Teile verwendet.
Figur 1 zeigt eine Draufsicht auf eine Transportstrecke, entlang welcher ein Substrat positioniert wird.
Figur 2 zeigt ein Geschwindigkeitsprofil des zu positionierenden Substrates.
Figur 3 zeigt in einer Querschnittsansicht entlang der
Transportrichtung ein an der Transportstrecke angebrachtes Sensorelement.
Figur 4 zeigt eine Seitenansicht quer zur Transportrichtung des in Figur 3 dargestellten Sensorelements.
Figur 5 illustriert ein Verschieben des Sensorelements entlang der Transportstrecke, welches bei einem Wechsel von einem Substrat mit einer geraden Vorderkante (linke Seite) zu einem anderen Substrat mit einer eine Aussparung aufweisenden Vorderkante (rechte Seite) erforderlich ist.
Figur 6a zeigt eine Frontansicht entgegen der Transportrichtung eines an der Vorderseite zwei Aussparungen aufweisenden Substrates.
Figur 6b zeigt eine Draufsicht des in Figur 6a dargestellten Substrats.
Figur 7 zeigt in einer schematischen Darstellung das Größenverhältnis zwischen der Querschnittsfläche des er- fassenden Lichtstrahls der Lichtschranke und der De¬ tektorfläche des Lichtempfängers. Figur 8 zeigt ein mittels drei Umlenkrollen um den Erfas¬ sungsbereich der Lichtschranke herumgeführtes Trans- portband.
Figur 1 zeigt eine Transportstrecke 100, entlang welcher ein Substrat 101 in einer durch den Pfeil 102 gekennzeichneten Transportrichtung transportiert wird und der Transport an ei- ner bestimmten Position gestoppt wird. Die Positionserfassung des bewegten Substrates 101 erfolgt in zwei Stufen. Zunächst wird die vordere Kante des Substrates 101 mittels zweier Sensorelemente 106 erfasst, welche seitlich links und rechts neben der Transportstrecke 100 angeordnet sind. Das Sensorele- ment kann ein Lichttaster oder eine Lichtschranke sein. Jedes der Sensorelemente 106 weist einen Erfassungsbereich 107 auf, durch welchen das zu positionierende Substrat 101 durchgefahren wird. Die exakte Positionierung des Substrates 101 erfolgt in einem zweiten Schritt mittels einer Lichtschranke, die einen Erfassungsbereich 105 aufweist, welcher quer zu der Transportrichtung 102 verläuft. Die Lichtschranke weist auf der einen Seite der Transportstrecke eine Laserlichtquelle 103 und dazu gegenüberliegend auf der anderen Seite der Transportstrecke 100 einen Lichtdetektor 104 auf. Der Erfas- sungsbereich 105 ist relativ zu der Transportstrecke 100 derart angeordnet, dass automatisch die vorderste Kante des Substrates 101 erfasst wird.
Der Bewegungsverlauf des zu positionierenden Substrates 101 ist in Figur 2 dargestellt. Dabei ist auf der Abszisse die Zeit t und auf der Ordinate die Geschwindigkeit v des Substrates 101 aufgetragen. Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das zu positionierende Substrat 101 zunächst mit einer bestimmten konstanten Geschwin- digkeit vl transportiert. Beim Eindringen der Vorderkante des zu positionierenden Substrates 101 in die Erfassungsbereiche 107 zum Zeitpunkt tl wird die Transportgeschwindigkeit in Form einer Rampe reduziert. Die Geschwindigkeit wird kontinu¬ ierlich reduziert, bis das Substrat 101 zu einem Zeitpunkt t2 mit der reduzierten Geschwindigkeit v2 bewegt wird. Die Bremsrampe ist dabei so ausgelegt, dass das Substrat 101 auf jeden Fall die langsame Geschwindigkeit v2 erreicht, bevor es von der Lichtschranke zum Zeitpunkt t3 erfasst wird. Zum Zeitpunkt t3 wird die Transportbewegung sofort gestoppt. Das Substrat 101 hat dann seine endgültige Position erreicht. Durch die kontinuierliche Reduzierung der Geschwindigkeit von der Maximalgeschwindigkeit vl bis zu der langsameren Geschwindigkeit v2 wird die beim Stoppen der Transportbewegung auftretende Erschütterung erheblich reduziert.
Figur 3 zeigt in einer Querschnittsansicht entlang der Transportrichtung die bevorzugte Anordnung des Sensorelements 106 an einer Transportwange 300, mittels welcher ein Transportband 302 geführt wird, auf welchem das zu positionierende Substrat mit einer Seite aufliegt. Das Sensorelement 106 ist an einer Halterung derart befestigt, dass sich der Erfassungsbereich 107 des Sensorelements 106 seitlich neben dem Transportband 302 befindet. Auf diese Weise wird vermieden, dass beispielsweise durch eventuelle Verschmutzungen des Transportbandes 302 mittels des Sensorelements 106 ein Signal erzeugt wird, welches fälschlicherweise das Eindringen eines Substrates indiziert. Durch die kurze Reichweite und das Erfassen nach unten sind ferner Fehlerkennungen durch andere sich bewegende Maschinenteile ausgeschlossen.
Figur 4 zeigt eine Seitenansicht quer zur Transportrichtung der Transportwange 300. Die Halterung 301 und damit auch das Sensorelement 106 sind entlang der Transportrichtung zwischen einem ersten Anschlag 401 und einem zweiten Anschlag 402 entlang einer Verschieberichtung 400 verschiebbar. Auf diese Weise kann der Erfassungsbereich 107 relativ zu der Transportstrecke 100 verschoben werden. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn verschiedenartige Substrate mit unterschiedlich ausgebildeten Vorderkanten entlang der Transportstrecke be- wegt und nachfolgend mittels der Lichtschranke genau positio¬ niert werden.
Anhand von Figur 5 wird das Verschieben der Sensorele ente 106 erläutert, welches dann erforderlich ist, wenn verschie¬ dene Typen von Substraten, insbesondere ein Substrat 501a mit einer geraden Vorderkante und ein Substrat 501b, welches an zumindest einer vorderen Ecke eine Aussparung 502 aufweist, positioniert werden sollen. Wie in Figur 5 dargestellt, sol- len die beiden unterschiedlichen Substrate 501a und 501b derart erfasst werden, dass ein Signal genau dann ausgegeben wird, wenn die Vorderkante 503 des bewegten Substrates gerade eine bestimmte Position erreicht. Im Falle der geraden Vorderkante des Substrates 501a wird das Sensorelement derart positioniert, dass sich der Erfassungsbereich 107a nahe der gewünschten Position befindet. Bei der Verwendung eines Substrates 501b mit der Aussparung 502 an seiner vorderen rechten Ecke muss der Erfassungsbereich 107b um eine bestimmte Strecke 400 entgegen der Transportrichtung 102 verschoben werden, um somit zu gewährleisten, dass genau dann ein Signal ausgegeben wird, wenn sich die vorstehende Vorderkante 504 des Substrates 501b gerade die gewünschte Position passiert.
Die Figuren 6a und 6b zeigen eine Frontansicht und eine Draufsicht des Substrates 501b, welches an seinen beiden vorderen Ecken jeweils Aussparungen 502 aufweist. Die vorderste Kante des Substrates 501b ist infolge der Schwerkraft leicht nach unten gebogen. Da erfindungsgemäß die Lichtschranke derart angeordnet ist, dass sich der Erfassungsbereich bis unter das Auflageniveau des Substrates 501b auf dem Transportband 302 erstreckt, wird gewährleistet, dass die vorderste Kante 504 des Substrates 501b zuverlässig erfasst wird.
Figur 7 zeigt in einer schematischen Darstellung die räumli- chen Lage des Erfassungsbereiches 105 und des Lichtdetektors relativ zu dem Auflageniveau 701 des zu positionierenden Substrates auf dem Transportband. Der Lichtdetektor weist eine effektive Detektorfläche 700 auf, welche wesentlich größer ist als der Querschnitt des Erfassungsbereiches 105. Auf die¬ se Weise wird gewährleistet, dass eine zuverlässige Erfassung der Stopp-Position auch dann erfolgt, wenn bei Einstellung der Breite der Transportstrecke die beiden Transportseiten nicht parallel verschoben werden. Gemäß dem hier dargestell¬ ten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Detektorfläche 700 eine Breite bd von ungefähr 5 mm und eine Höhe hd von ebenfalls ungefähr 5 mm auf. Der Erfassungsbereich 105 weist eine Höhe h von ungefähr 4 mm und eine Breite b von ungefähr 0,3 mm auf. Der Erfassungsbereich 105, welcher parallel zu dem Auflageniveau 701 verläuft, ist derart angeordnet, dass sich der Erfassungsbereich 105 nach unten bis zu einer Höhe x von ungefähr 1 mm unterhalb des Auflageniveaus 701 erstreckt. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die vorderste Kante eines Substrates, welches an seiner vorderen Seite Aussparungen aufweist, auch dann zuverlässig von der Lichtschranke erfasst wird, wenn sich die vorderste Kante nicht mehr als ungefähr 1 mm unterhalb des Auflageniveaus 701 befindet. Es wird darauf hingewiesen, dass selbstverständlich die Höhenlage des Erfassungsbereichs 105 relativ zu dem Auflageniveau 701 größer oder kleiner als im hier dargestellten Ausfüh- rungsbeispiel gewählt werden kann, so dass je nach Größe und Dicke bzw. Steifheit der zu positionierenden Substrate die vordersten Kanten auch dann zuverlässig erfasst werden, wenn diese unterschiedlich stark durchhängen.
Figur 8 zeigt die Führung des Transportbandes 302, welches mittels einer ersten Umlenkrolle 800a, einer zweiten Umlenkrolle 800b und einer dritten Umlenkrolle 800c um den Erfassungsbereich der Lichtschranke, welche die Laserlichtquelle 103 und den Lichtdetektor 104 aufweist, herumgeführt wird. Durch das Ausschleifen des Transportbandes 302 unterhalb der Lichtschranke wird gewährleistet, dass sich der Erfassungsbereich der Lichtschranke auch unterhalb des Auflageniveaus quer über die gesamte Transportstrecke des Substrates 101 erstrecken kann und somit zuverlässig auch nach unten durch¬ hängende Vorderkanten des Substrates erfassbar sind.
Zusammenfassend schafft die Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Positionieren eines Substrates 101 auf ei¬ ner ein Transportband 302 aufweisenden Transportstrecke 100. Erfindungsgemäß wird die Position des transportierten Substrates 101 bestimmt, indem die in Transportrichtung 102 gesehene vorderste Kante des Substrates 101 mittels einer Lichtschranke erfasst wird. Der Erfassungsbereich 105 der Lichtschranke erstreckt sich bis unterhalb des Auflageniveaus 701 des Substrates 101 auf dem Transportband 302. Somit wird die Substratvorderkante auch dann erfasst, wenn sich diese beispielweise infolge eines Durchbiegens unterhalb des Auflageniveaus 701 befindet. Das Transportband 302 wird in einer Schleife um den Erfassungsbereich 105 der Lichtschranke herumgeführt, so dass sich der Erfassungsbereich 105 der Lichtschranke quer über die gesamte Transportstrecke 100 verlaufen kann. Gemäß einer Weiterbildung wird zusätzlich ein Sensorelement 106 verwendet, welcher relativ zu der Lichtschranke stromaufwärts an der Transportstrecke 100 angebracht ist und mittels welchem ebenfalls die Vorderkante des zu positionierenden Substrates 101 erfassbar ist. Auf diese Weise kann ein besonders schonendes Abbremsen des entlang der Transportstrecke 100 bewegten Substrates 101 erreicht werden.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Positionieren eines plattenförmigen Sub¬ strates entlang einer zumindest ein Transportband (302) auf-
5 weisenden Transportstrecke (100) , mit
• einer Lichtschranke, welche derart angeordnet ist, dass de¬ ren Erfassungsbereich (105) parallel zu der Auflageebene und senkrecht zu der Transportrichtung (102) des Substrates
(101) verläuft und die Position der in Transportrichtung .0 (102) weisenden Stirnseite des Substrates (101) erfassbar ist, wobei sich der Erfassungsbereich (105) der Lichtschranke bis unter das Auflageniveau (701) des Substrats (101) erstreckt, und
• zumindest einer Auslenkvorrichtung, mittels welcher das
.5 Transportband (302) in einer zumindest teilweise unterhalb des Auflageniveaus (701) ausgebildeten Schleife um den Erfassungsbereich (105) der Lichtschranke herum geführt wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Lichtschranke >0 entlang der Transportstrecke (100) verschiebbar ist.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, bei der die Lichtschranke auf der einen Seite der Transportstrecke (100) eine Lichtquelle (103) und auf der anderen Seite, der Trans-
.5 portstrecke (100) einen Lichtempfänger (104) aufweist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei welcher die Lichtquelle (103) ein Laser ist.
30 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 4, bei welcher der Lichtempfänger (104) eine lichtempfindliche Fläche (700) aufweist, welche größer ist als der Querschnitt des von der Lichtquelle (103) emittierten Lichtstrahls.
35 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Auslenkvorrichtung zumindest eine Umlenkrolle und bevorzugt drei Umlenkrollen (800a, 800b, 800c) aufweist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, zusätzlich mit zumindest einem Sensorelement (106), welches relativ zu der Lichtschranke stromaufwärts derart an der Transportstrek- ke (100) angebracht ist, dass ein entlang der Transportstrek-
5 ke (100) transportiertes Substrat (101) vor einem Auslösen der Lichtschranke in den Erfassungsbereich (107) des Sensorelements (106) eindringt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei welcher das Sensorelement .0 (106) an einem Führungselement (300) des Transportbandes
(302) und/oder des Substrates (101) angebracht ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 8, bei welcher das Sensorelement (106) derart justiert ist, dass sich der
.5 Erfassungsbereich (107) seitlich neben dem Transportband (302) befindet.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei welcher beim Eindringen des Substrates (101) in den Erfassungsbereich
10 (107) des Sensorelements (106) ein Signal ausgebbar ist, mittels welchem die Geschwindigkeit des Transportbandes (302) steuerbar ist.
11. Verfahren zum Positionieren eines plattenförmigen Sub- -5 strates entlang einer zumindest ein Transportband (302) aufweisenden Transportstrecke (100) unter Verwendung der Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, bei dem
• beim Eindringen des Substrates (101) in den Erfassungsbereich (107) des Sensorelementes (106 die Transportgeschwin-
30 digkeit reduziert wird und
• beim Auslösen der Lichtschranke durch die Stirnseite des Substrates (101) die Bewegung des Substrates (101) gestoppt wird.
5 12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem die Transportgeschwindigkeit vor dem Auslösen der Lichtschranke kontinuierlich reduziert wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die Transportgeschwindigkeit in Form eines rampenartigen Geschwindigkeitsverlaufes von einer Maximalgeschwindigkeit (vl) auf eine Mi- nimalgeschwindigkeit (v2) reduziert wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem die Minimalgeschwin- digkeit (vl) erreicht wird, bevor die Lichtschranke ausgelöst wird.
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