WO2015000894A1 - Verfahren zur bestückung elektronischer leiterplatten mit optischen bauelementen. - Google Patents

Verfahren zur bestückung elektronischer leiterplatten mit optischen bauelementen. Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a method for equipping electronic circuit boards with optical components.
  • placement machines When components of component carriers (for example printed circuit boards) are equipped with components, so-called placement machines are used.
  • the components are usually provided by a component feeder at certain pickup positions and picked up from there by a placement.
  • the placement head can be freely positioned within a workspace by means of a positioning system. After picking up the components are transported from the placement to a Be Cultureposition and placed on the component carrier to be populated at predetermined installation positions, which are defined by corresponding electrical pads.
  • the objects or components Due to the increasing miniaturization of electronic components, a precise placement process is only possible by accurate measurement and inspection of the objects or components picked up by the placement head.
  • the objects or components have features or groups of features (for example, corners, edges, component connections, centering pins, markings, etc.), from which information about the type and position of the component is given.
  • image processing systems For a measurement and inspection of objects, in particular components, in placement machines usually image processing systems are used.
  • the placement or a corresponding holding device relative to a camera (eg component camera) of the image processing system is positioned so that to be measured and inspi - decorative object in the field of view of the camera.
  • the actual measurement and inspection - and thus also the recognition of the object or component and its position - then takes place by means of image processing processes by the image processing system.
  • An exemplary device for mounting electronic components is known from EP 1282350 Bl.
  • the invention is therefore based on the object to improve the positioning of optical components.
  • FIG. 1 shows schematically a light emitting diode in SMD construction and FIG. 2 shows schematically the structure of a headlight.
  • This Schweinwerfer includes next to a circuit board 5 as a base body at least one LED in SMD construction 1 and one or more reflectors 6, and optionally also not shown lens systems.
  • a circuit board 5 as a base body at least one LED in SMD construction 1 and one or more reflectors 6, and optionally also not shown lens systems.
  • the exact position of the light-radiating surface 2 within the housing of the LEDs in SMD construction 1 is determined and calculated from a first correction factor. This determination is made before the actual placement process with its own camera system, while the LEDs are still in the component feeder, e.g. a feeding belt.
  • this position of the light-emitting surface 2 is shown within the housing of the light emitting diodes in SMD construction 1 by a second geometric Achsennch 4 of the light-emitting surface.
  • This second coordinate system 4 indicates the optically relevant center of the light-emitting diode 1. This optical center does not match the geometric center of the light-emitting diode 1 defined by the first geometric coordinate system 3 of the light-emitting diode.
  • the deviation between the two coordinate systems 3, 4 is detected by means of the first correction factor, a two-dimensional vector.
  • reference points for further optical components are determined and measured. Holes 7 in the printed circuit board 5, which are provided for the attachment of the reflectors 6 or of lens systems, are particularly suitable as further reference points. From the measures for the other reference points, d. the bores 7 provided for the reflectors 6, at least one further correction factor is calculated.
  • the correction factors represent educatedimensi onale vectors, which include a correction in both the x direction and in the y direction of a arranged in the plane of the circuit board coordinate system.
  • the light emitting diodes are finally placed in SMD construction 1.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestückung elektronischer Leiterplatten mit optischen Bauelementen, wobei die optischen Bauelemente mittels Bildverarbeitungssystemen vermessen und positioniert werden, mit folgenden Verfahrens- schritten: - die optischen Bauelemente werden vor dem eigentlichen Bestückungsvorgang, vorzugsweise im Zuführgurt vermessen und die Position der optisch maßgeblichen Elemente in Bezug zum Gesamtbauelement ermittelt und daraus ein erster Korrekturfaktor berechnet, - aus in der Leiterplatte vorhandenen Referenzpunkten für weitere optische Bauelemente wird zumindest ein weiterer Korrekturfaktor berechnet, - beim Bestückungsvorgang werden die vorgegebenen Einbaupositionen mit den Korrekturfaktoren korrigiert und eine tatsächliche Einbauposition ermittelt, - die optischen Bauelemente werden an der tatsächlichen Einbauposition aufgesetzt. Damit ist eine präzise Positionierung der optischen Bauelemente zueinander möglich.

Description

Beschreibung / Description
Verfahren zur Bestückung elektronischer Leiterplatten mit optischen Bauelementen.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestückung elektronischer Leiterplatten mit optischen Bauelementen.
Bei einer Bestückung von Bauelementeträgern (z.B. Leiterplatten) mit Bauelementen werden so genannte Bestückautomaten eingesetzt. Die Bauelemente werden dabei üblicherweise von einer Bauelemente-Zuführeinrichtung an bestimmten Abholpositionen bereitgestellt und von dort von einem Bestückkopf abgeholt. Der Bestückkopf kann mittels eines Positioniersystems innerhalb eines Arbeitsbereichs frei positioniert werden. Nach dem Abholen werden die Bauelemente vom Bestückkopf zu einer Bestückposition transportiert und auf dem zu bestückenden Bauelementträger an vorgegebenen Einbaupositionen aufgesetzt, welche durch entsprechende elektrische Anschlussflächen definiert sind.
Aufgrund der zunehmenden Miniaturisierung von elektronischen Bauelementen ist ein präziser Bestückvorgang nur durch eine genaue Vermessung und Inspektion der vom Bestückkopf aufgenommenen Objekte bzw. Bauelemente möglich. Dabei weisen die Objekte bzw. Bauelemente Merkmale bzw. Merkmalsgruppen (z.B. Ecken, Kanten, Bauelementanschlüsse, Zentrierstifte, Markierungen, etc.) auf, von welchen Aufschluss über Typ und Lage bzw. Position des Bauelements gegeben wird.
Für ein Vermessung und Inspektion von Objekten, insbesondere Bauelementen, in Bestückautomaten werden üblicherweise Bildverarbeitungssysteme eingesetzt. Dabei wird zum Vermessen und Inspizieren das Objekt bzw. das elektronische Bauelement, das von einem Bestückkopf aufgenommen wurde, vom Bestückkopf oder von einer entsprechenden Haltevorrichtung relativ zu einer Kamera (z.B. Bauelement-Kamera) des Bildverarbeitungssystems derart positioniert, dass sich das zu vermessenden und inspi- zierende Objekt im Gesichtsfeld der Kamera befindet. Die eigentliche Vermessung und Inspektion - und damit auch das Erkennen des Objekts bzw. Bauelements sowie seiner Position - erfolgt dann mittels Bildverarbeitungsprozessen durch das Bildverarbeitungssystem. Eine beispielhafte Einrichtung zur Montage elektronischer Bauteile ist aus der EP 1282350 Bl bekannt .
Die bekannten Vorgehensweisen führen insbesondere bei der Be- stückung optischer Bauelemente zu unbefriedigenden Ergebnissen, da beispielsweise bei Leuchtdioden in SMD-Bauweise die Licht-abstrahlende Fläche keine exakt vorhersagbare Position innerhalb des Gehäuses aufweist. Die Positionierung anhand der Gehäuseabmessungen ist daher nicht präzise genug. Dies insbesondere auch, wenn die optischen Eigenschaften eines Gesamtsystems von einer Mehrzahl von Komponenten wie Leuchtdioden und Reflektoren bestimmt werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Positio- nierung von optischen Bauelementen zu verbessern.
Erfindungsgemäß geschieht dies mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen .
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert, welches in schematischer Weise den Ablauf des er- findungsgemäßen Verfahrens bei der Montage eines Scheinwerfers zeigt.
Zur weiteren Veranschaulichung dienen die Figuren. Es zeigen Fig. 1 schematisch eine Leuchtdiode in SMD Bauweise und Fig.2 schematisch den Aufbau eines Scheinwerfers.
Dieser Schweinwerfer umfasst neben einer Leiterplatte 5 als Basiskörper zumindest eine Leuchtdiode in SMD-Bauweise 1 und einen oder mehrere Reflektoren 6, sowie gegebenenfalls auch hier nicht dargestellte Linsensysteme. Für die optische Funktionsweise ist die präzise Anordnung von Leuchtdioden 1 und Reflektoren 6 zueinander von wesentlicher Bedeutung. Fehler in der Positionierung der einzelnen Bauelemente können sich in einem worst-case-Szenario summieren und so unzulässige Werte annehmen.
Erfindungsgemäß erfolgt nun eine präzise Ausrichtung der optischen Bauelemente durch mehrere Maßnahmen:
So wird die exakte Position der Licht-abstrahlenden Fläche 2 innerhalb des Gehäuses der Leuchtdioden in SMD-Bauweise 1 bestimmt und daraus ein erster Korrekturfaktor berechnet. Diese Bestimmung erfolgt bereits vor dem eigentlichen Bestückungsvorgang mit einem eigenen Kamerasystem, während sich die Leuchtdioden noch in der Bauelemente-Zuführeinrichtung, z.B. einem Zuführgurt befinden.
In Fig. 1 ist diese Position der Licht-abstrahlenden Fläche 2 innerhalb des Gehäuses der Leuchtdioden in SMD-Bauweise 1 durch ein zweites geometrisches Achsenkreuz 4 der Lichtabstrahlenden Fläche dargestellt. Dieses zweite Achsenkreuz 4 zeigt das optisch maßgebliche Zentrum der Leuchtdiode 1 an. Dieses optische Zentrum stimmt nicht überein mit dem durch das erste geometrische Achsenkreuz 3 der Leuchtdiode definierte geometrische Zentrum der Leuchtdiode 1. Die Abweichung zwischen den beiden Achsenkreuzen 3,4 wird mittels erstem Korrekturfaktor, einem zweidimensionalen Vektor erfasst.
Weiterhin werden Referenzpunkten für weitere optische Bauelemente ermittelt und diese vermessen. Als weitere Referenzpunkte eigenen sich in besonderer Weise Bohrungen 7 in der Leiterplatte 5, die für die Befestigung der Reflektoren 6 oder von Linsensystemen vorgesehen sind. Aus den Maßen für die weiteren Referenzpunkte, d h. den für die Reflektoren 6 vorgesehenen Bohrungen 7 wird zumindest ein weiterer Korrekturfaktor berechnet.
Dabei ist anzumerken, dass die Korrekturfaktoren zweidimensi onale Vektoren darstellen, welche eine Korrektur sowohl in x Richtung als auch in y-Richtung eines in der Ebene der Leiterplatte angeordneten Koordinatensystems beinhalten.
Durch diesen direkten Bezug zu den für die Reflektoren 6 vor gesehenen Bohrungen 7 wird eine mögliche Kettenfehlerbildung vermieden und die Genauigkeit der Bestückung weiter erhöht.
An der solcherart ermittelten tatsächlichen Einbauposition werden schlußendlich die Leuchtdioden in SMD-Bauweise 1 aufgesetzt .
Nach dem Bestücken der weiteren vorgesehenen Bauelemente 6 wie ggf. weiterer, für die Steuerung des Scheinwerfers vorge sehener elektronischer Komponenten, wird mit bekannten geeig neten Verfahren gelötet oder ein Leitklebeverfahren angewendet .
Bezugszeichen
1 Leuchtdiode in SMD Bauweise
2 Licht-abstrahlende Fläche
3 erstes geometrisches Achsenkreuz der Leuchtdiode
4 zweites geometrisches Achsenkreuz der Lichtabstrahlenden Fläche
5 Leiterplatte
6 Reflektor
7 Bohrungen für Reflektor

Claims

Patentansprüche / Patent Claims
1. Verfahren zur Bestückung elektronischer Leiterplatten (5) mit optischen Bauelementen (1), wobei die optischen Bauelemente (l,6)mittels Bildverarbeitungssystemen vermessen und positioniert werden, mit folgenden Verfahrensschritten :
- die optischen Bauelemente (1) werden vor dem eigentlichen Bestückungsvorgang, vorzugsweise im Zuführ- gurt vermessen und die Position (4) der optisch maßgeblichen Elemente (2) in Bezug zum Gesamtbauelement (1) ermittelt und daraus ein erster Korrekturfaktor berechnet,
- aus in der Leiterplatte ( 5 ) vorhandenen Referenz- punkten (7) für weitere optische Bauelemente (6) wird zumindest ein weiterer Korrekturfaktor berechnet,
- beim Bestückungsvorgang werden die vorgegebenen Einbaupositionen mit den Korrekturfaktoren korri- giert und eine tatsächliche Einbauposition ermittelt,
- die optischen Bauelemente (1) werden an der tatsächlichen Einbauposition aufgesetzt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als optische Bauelemente (1) Leuchtdioden in SMD- Bauweise vorgesehen werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich- net, dass als weitere optische Bauelemente (6) Reflektoren und/oder Linsensysteme vorgesehen werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als in der Leiterplatte (5) vorhandene Referenzpunkte für weitere optische Bauelemente (6) Bohrungen (7) zur
Befestigung von Reflektoren und/oder Linsensystemen herangezogen werden.
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