用于建立、验证并/或管理准确性的测试装置的制作方法

文档序号:11105435阅读:321来源:国知局
用于建立、验证并/或管理准确性的测试装置的制造方法

本申请要求于2014年6月11日递交的,名为“用于建立、验证并管理准确性的独立设备”的临时专利申请No.62/010,519的优先权,其公开文本由此通过引用以与本公开文本不抵触的程度并入。

技术领域

本文公开的主题大体涉及在放置真正的部件前,建立、验证和/或管理拾放机的准确性的技术。更特别地,该主题涉及一种独立测试装置,其用于减少建立、验证和/或管理拾放机的准确性的耗时。



背景技术:

为了在具有放置于最终运行板上的真正的部件进行实际装配拾放工艺之前,建立、验证机器准确性,普遍将刻蚀的玻璃小块放置于精密玻璃板上,用于确定机器是否将芯片放置于玻璃板上的正确位置。这验证了机器将正确地放置真正的部件。双面胶带用于粘附小块。该双面胶带通常以纵向方式贴于精密玻璃板上将发生放置的位置。一旦小块放置于这些位置,小块将被双面胶固定。

这个技术具有若干缺陷。例如,放置表面的平整度和质量取决于双面胶带的胶带质量、以及应用双面胶带时技师的粘贴技术。此外,双面胶带容易受到污染,比如一旦验证过程结束后,在小块移除中使用工具刀偶尔产生的玻璃碎片。这会污染用于下次验证工艺的玻璃板。因为污染和由于重复使用而粘性减少,双面胶带必须经常移除并更换。这需要将板从机器中拿出,移除胶带,清洁板并重新施用胶带。这是非常耗时的工序。

因此,本领域非常欢迎一种测试装置,其用于在放置真正的部件之前,建立、验证并管理拾放机的准确性。



技术实现要素:

根据第一实施方式,一种方法包括:用拾放机的拾放喷嘴拾取部件,该部件包括第一磁性件;用拾放喷嘴将该部件放置至测试装置的表面,该测试装置包括第二磁性件,当拾放喷嘴吸持该部件时,该拾放喷嘴的真空夹持力超过了在部件放置于表面后第一磁性件和第二磁性件之间的磁吸力。

根据第二实施方式,公开了一种用于验证拾放工艺准确性的测试装置,该测试装置包括用于容放部件的表面、以及位于该表面下方的铁磁层。

根据第三实施方式,一种系统包括:用于验证拾放工艺的准确性的测试装置,该测试装置包括载体部分、容放部件的表面和位于该表面下方的磁性层,该载体部分包括多个容器,并且多个部件中的每个都包括磁性件,该多个部件容纳于多个容器中。

附图说明

参照下列附图,对本发明的一些实施方式进行详细描述,其中相同的标号指代相同的组件,其中:

图1描绘了根据一实施方式的测试装置的俯视图;

图2描绘了根据一实施方式,具有放置部件的喷嘴的图1所示测试装置的侧视剖面图;

图3描绘了根据一实施方式,对于部件所关注的摄像范围的俯视示意图;

图4描绘了根据一实施方式的方法的流程图;

图5描绘根据一实施方式的拾放机的立体图,其中该拾放机中设有图1中的测试装置;以及

图6描绘了根据一实施方式,位于图5所示拾放机中的图1的测试装置的俯视图。

具体实施方式

下文参考附图详细描述了本文所公开的装置和方法的实施方式,仅作为示例而非限制。

首先参照图1,其示出了测试装置10的俯视图。该测试装置10包括表面12、以及围绕该表面12边缘的载体部分14。在载体部分14上设置有多个容器16,其中设置有多个部件18。在该测试装置10的表面12上设置有多个第一基准点20。在该测试装置10的载体部分14上设置有多个第二基准点22。在部件18的上表面19(如图2所示)上设置有多个第三基准点24(如图3所示)。在该测试装置10的载体部分14上还设置有多个容器38,该多个容器38用于容纳多个拾放喷嘴26。

该测试装置10可用于在对置于最终运行印刷电路板(未示出)上的真正的或实际部件部分进行拾放前,建立并验证拾放机28(如图5和6所示)的准确性。应用该测试装置10的测试不需要将双面胶、或其它粘合剂、胶合物或浆糊置于装置自身表面12上,就可实现。这使得整个过程,包括将部件18放置于表面、检查并验证拾放机28所进行放置的准确性、并将部件18从表面12移除,都能够在拾放机28中完成,而不需要操作员介入或参与。在所示实施方式中,该测试装置10可为独立的,其中在测试过程中所用的部件18和喷嘴26可保持在测试装置10自身的载体部分14的容器16、38中。在其它实施方式中,该测试装置10可为非独立的,并且在放置测试过程中所用的部件18和/或喷嘴26的一种或两种可不保持在该测试装置10自身中。该测试装置10还可在测试过程之后立即重复使用,不需手动介入、移除玻璃碎片或重粘胶带。

参照图2,示出了已通过拾放机28(如图5和6所示)的拾放喷嘴26将部件18放置于表面12后的测试装置10的侧视图。该拾放喷嘴26可包括部件接口部30,该部件接口部30用于与部件18接触并/或接合。还示出了包括在部件18中的第一磁性件32。该第一磁性件32可为部件18的整体部分或附加部分。示出第二磁性件34位于测试装置10的表面12下。通过拾放喷嘴26向所持部件18施加的真空吸持力Fv可超过将部件18放置于表面12后第一磁性件32和第二磁性件34之间的磁吸力Fm。在一实施方式中,该真空吸持力Fv可比磁吸力Fm大至少20%。在一实施方式中,该真空吸持力Fv可比磁吸力Fm大至少30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%或100%。磁吸力Fm的相对值甚至可比真空吸持力Fv大150%或200%。

该测试装置10可通过磁力Fm使部件18保持在其表面12的放置位置上。如下文所述,可预期该测试装置10的其它实施方式不使用磁力,而使用其它手段来在该测试装置10的表面12上固定该测试部件18。应当理解部件18可非实际或真正的电子元件。相反,该部件18可为小块或假部件,该小块或假部件与最终将会在实际装配拾放过程中放置的真正的部件的尺寸相似或相同。该部件18可与测试装置10组成一套或一包。附图中示出的部件18的尺寸都相同。但是,在其它实施方式中,该测试设备10可包括不同尺寸和形状的部件18。该部件18可为小块状、薄片状、片状、大块状等等。该部件18可由玻璃、塑料、金属等制成。可预期为任何材料。在其它实施方式中,部件18可由铁磁性材料制成。在该情况下,部件18可不包括单独的铁磁件,比如第一磁性件32,因为整个部件18可由铁磁材料制成。

在一实施方式中,表面12可由玻璃制成。在其它实施方式中,表面12可由塑料、陶瓷、金属或复合物制成。在一实施方式中,表面12可为透明的或半透明的,以便通过位于表面12下方的相机或成像系统成像或检查。在其它实施方式中,表面12可由多种材料制成。例如,表面12可主要由玻璃制成,该玻璃围绕着一排嵌入在该玻璃中的铁磁材料,该铁磁材料为网格状、格子状、网状或其它形式。在其它实施方式中,该表面12实际可由铁磁材料制成。因此,该测试装置10可由单一磁层(未示出)制成,而非如图2所示,具有包括紧靠在一起的表面12和第二磁性件34的单独两层。

在示出的实施方式中,第二磁性件34位于表面12下方成一层。第二磁性件34可由铁磁材料制成。该第二磁性件34可为遍及表面12的整个表面区域的一层。在其它实施方式中,如果第二磁性件34的形状为网格状、网状或其它模式,可用较少的磁性材料,由此不覆盖表面12下方的整个区域。网格状、网状或其它模式可具有紧密间隔的条状物,使得小型部件能够磁性放置于部件18的表面12上的任何位置,并在第一磁性件32和第二磁性件34之间具有相对均等的磁力。在其它实施方式中,第二磁性件34可为电磁性的,而非铁磁性。在这个实施方式中,该拾放机28可用于在放置、测试设备10的测试和/或普通操作期间,为电磁性的第二磁性件34供能。

在示出的实施方式中,第二磁性件34可永久附着至表面12。例如,第二磁性件34可用胶合物或环氧树脂粘至表面12。或者在另一实施方式中,第二磁性件34可通过螺栓、螺钉等等附着至表面12。在其它实施方式中,第二磁性件34可从表面12移除。该第二磁性件34从表面12的移除可通过拾放机28从表面12下方进行检查。

第一磁性件32和第二磁性件34的磁场强度可取决于表面12的厚度、拾放喷嘴26的真空力。因此,表面12越厚,第一磁性件32和第二磁性件34的磁场强度越大。如上所述,第一磁性件32和第二磁性件34之间的磁吸力Fm可小于拾放喷嘴26的真空力Fv的强度。这使得拾放喷嘴26能够正确地放置部件18,而不会被第二磁性件34和第一磁性件32之间磁吸力影响放置过程。因此,部件18可保持牢固附着至喷嘴26,直至喷嘴26停止向部件18施加真空力。由此,由于第一磁性件32和第二磁性件34而使部件18获得的向表面12施加的磁吸力,即Fm,不会影响放置,或通过喷嘴26向部件18施加真空力Fv时,Fm不会移动喷嘴26上的组件18。

在所示实施方式中,示出的测试装置10包括载体部分14。在一实施方式中,该载体部分14可由金属制成。在其它实施方式中,该载体部分14可由塑料、复合物、木材或玻璃制成。但是,因为载体部分14将不会容放所放置的部件,载体部分14可无需由玻璃或其它抛光或光滑表面制成。该载体部分14可围绕放置表面12的外边缘。在其它实施方式中,载体部分14可仅靠近表面12的一个或多个边沿。

在实施方式中所示用于部件18的每个容器16都具有相同的大小和尺寸。但是,应当理解容器的尺寸可不同,以便容纳不同尺寸的部件18。在其它实施方式中,容器16可具有标准或均一尺寸,其足够大以容纳任何大小的部件18。每个容器16可包括位于该容器16底部或下方的铁磁材料。这可在部件18和其各自容器16之间提供磁吸力。这有助于在将测试装置10移动至拾放机28内的期间,使部件18维持在其各自容器16内。如同第一磁性件32和第二磁性件34之间的磁吸力Fm,部件18和容器16之间的磁吸力可小于喷嘴26的真空力Fv

测试装置10可进一步包括多个容器38,用于持有多个拾放喷嘴26。该拾放喷嘴26可为电子元件放置业中普通的典型拾放喷嘴。测试装置10可用于持有多个不同类型的拾放喷嘴。这些喷嘴26中的每个可拾取不同类型或大小的部件。因此,对于每个喷嘴而言,喷嘴26的部件接口部30的大小和形状可不同,以适应不同的组件。应当理解本文中所述的方法和装置可应用于任意大小的喷嘴和部件。

图5描绘了拾放机28的一实施方式。应当理解所示的拾放机28为示范性实施方式,可预期具有附加部件或不同部件的其它实施方式。下列拾放机28的描述为可应用该测试装置10的这类机器的一个实施例。图中所示拾放机28可包括至少一个供应系统52。该供应系统52可包括一个或多个供应器54,其可包括或载有最终位于印刷电路上的电子元件(未示出)。应当理解上文所述关于测试装置10的部件18可为小块或测试部件,该小块或测试部件可相当于最终将应用于板放置工艺的真正组件。应当理解测试装置10中用于部件18的容器16可通过存放在测试期间由拾放系统48使用的多个部件18,实现与供应系统52相同的目的。同样地,当使用测试装置10时,可使用或不使用供应系统52。在某些实施方式中,测试装置10不包括用于部件18的容器16,应当理解在测试期间,供应系统52可与测试装置10联用。

此外,拾放机28的实施方式可包括至少一个拾放系统46。该拾放系统46可包括拾放喷嘴26(如图2所示)。除上文关于拾取并放置部件18的功能描述,喷嘴26还可在板放置过程期间吸持电子元件,并从供应系统52的供应器54中快速拾取或选择部件。此外,拾放系统46可抓住所拾取的组件,比如其中一个部件18或电子元件,并移动将该部件置于测试装置10的精确位置上,或在测试完成并验证准确性后,置于印刷电路板上。此外,拾放系统46可以单一拾放顺序或多个拾放顺序,将多个部件拾放在测试板10或印刷电路板上。例如,拾放系统46可包括主轴装置或其它具有多个喷嘴的机构,该喷嘴比如是每个都能拾放电子元件的喷嘴26。

拾放机10的实施方式可包括视觉检测系统。该视觉检测系统可包括第一相机44和第二相机50,其可在向测试设备10或印刷电路板放置前后,对部件18或电子元件成像。从图中应当理解,第二相机50可在通过喷嘴拾取部件后,从下检查所拾取部件在拾放喷嘴的位置。与之相对比,第一相机44朝下,并可在最终运行板的装配工艺期间,在部件被放置于测试装置10的表面12上或实际板上之后,捕捉部件的图像。从获得的图像中,处理器(未示出)可验证由第一相机44捕捉的所放置部件位置的准确性。该处理器还可确定部件是否可放置,以部件与拾放系统46以及拾放喷嘴26的关系。例如,如果拾放系统46的拾放喷嘴26已经拾取其中一个部件18,部件18的位置相对喷嘴26不正确,第二相机50可捕获这个不正确的位置,并且处理器可确定部件18不可放置,并指示拾放系统46将部件18相对喷嘴26重新对齐。此外,视觉检测系统以及处理器可在最终板放置过程以及测试过程中验证并/或管理部件18或电子元件放置的准确性。

进一步地,拾放机28的实施方式可在拾放系统48中具有一个或多个喷嘴更换系统。喷嘴更换系统48可存放并管理额外的喷嘴,该额外的喷嘴可用于替换损坏或受污染的喷嘴,或用于将一个喷嘴更换成另一个以适应各种部件吸持的需要。应当理解在测试装置10中用于拾放喷嘴26的容器38可通过存放由拾放系统48在测试中使用的多个喷嘴26,实现与喷嘴更换系统48相同的目的。同样地,当使用测试装置时,可使用或不使用喷嘴更换系统48。在某些实施方式中,测试装置10不包括用于喷嘴26的容器38,应当理解在测试中,喷嘴更换系统48可与测试装置10联用。

进一步地,拾放机28的实施方式也可包括至少一个板处理系统42,其运送测试装置10穿过拾放机28,或者如果该机器在运行将电子元件放置于印刷电路板上,运送印刷线路板穿过拾放机28。板处理系统42的实施方式还可包括运输带,当测试装置10或印刷线路板被运送穿过拾放机10时,它们可在该运输带上运送。该测试装置10或印刷线路板可通过板处理系统42,转移至或进入拾放机10,到达该拾放机28的某一位置,比如该拾放机28的大致中央,在该处单独的机构(比如夹钳或其它固定装置)可固定测试装置10、或印刷电路板,并保持在原位。因此,夹钳或其它固定装置可在拾放机28中用作夹紧测试装置10或印刷线路板的工具。一旦拾放工艺的测试完成,该夹钳或其它固定工具可松开该测试装置10或印刷电路板,然后该测试装置10或印刷电路板可通过板处理系统42移出拾放机28。

回顾图3,表面10和部件18各自可包括各自的基准点20、24。这些基准点20、24可为标记、斑点、符号、形状等等。可预期能够被相机44视觉检测到的任何标记。基准点20、24可比存在有该基准点的部件18或表面12的其余部分更暗。在其它实施方式中,基准点20、24可比存在有该基准点的组件18或表面12的其余部分更浅。基准点20、24可促进并协助包括第一相机44的视觉检测系统检测部件18在表面12上的位置。所示部件18的每一个具有四个基准点24,该部件18的上表面19的每个角上具有一个基准点24。所示该表面12具有均匀分布的基准点20的网格。该网格包括18×7个基准点。但是,可预期更多或更少的基准点。图3展示了基准点20、24的每个可相互间隔,这样第一相机44所关注的摄像范围40总可获取至少一个部件基准点24a,以及其中一个表面基准点20a。这使得视觉检测系统能够确定并验证部件关于表面12的准确位置。应当理解,所关注的摄像范围40可呈现由第一相机44所提供的视觉检测系统的总体视觉识别位置。

在图1上也示出了位于检测装置10的载体部分14的基准点22。这些基准点22使得视觉检测系统和第一相机44能够检测载体部分14在板处理系统42上的位置。虽然所示单个基准点22位于载体部分14的顶侧和底侧,但可预期更多或更少的基准点,以便更容易确定测试装置10的放置。

回顾图4,示出了测试、建立、验证并/或管理拾放机,比如拾放机28的准确性的方法100。该方法100包括从测试装置,比如测试装置10的容器,比如容器16中拾取部件,比如部件18的第一步骤110。该第一步骤110可通过拾放喷嘴比如拾放喷嘴26实现。该方法100可包括拾取测试装置的表面比如表面12上的部件的第二步骤120。这可通过拾放喷嘴进一步实现。该步骤120可进一步包括用磁吸力将部件保持在表面上。这可通过在部件中以及在表面上或表面下设置磁铁来完成。

该方法100进一步可包括检测部件放置的第三步骤130。该步骤130可通过拾放机的视觉检测系统来实现,该视觉检测系统包括相机比如第一相机44。该方法100可包括验证部件放置在表面上的准确性的第四步骤140。这可通过视觉检测系统来实现,该视觉检测系统包括做出这个确定的处理器。当表面仍然留在拾放机中时,可实现或完成该方法100的第三步骤130和第四步骤140,而不需操作员介入或参与。该第三步骤130和第四步骤140可包括用视觉检测系统和/或相机来定位或发现基准点,比如基准点20、22、24,以及检测拾放机中表面的位置,并检测部件在表面上的位置。

该方法100还可进一步包括第五步骤150,例如用拾放喷嘴,将部件重新拾起离开表面。然后该方法100可包括第六步骤160,在检测步骤130以及验证步骤140后,将部件放置或放回测试装置的容器中。

该方法100还可进一步包括通过对多个部件多次进行步骤110、120,将多个部件置于表面。该方法100可包括在步骤130中,用拾放机的视觉检测系统检测表面上的多个部件,并在步骤140中,用拾放机验证将多个组件放置在表面上的准确性。该方法100可包括对多个部件多次进行步骤150、160,由此用拾放喷嘴将多个部件放回到多个容器中。

在另一实施方式中,类似于测试装置10的测试装置可不包括第二磁性件34。相反,在该实施方式中的测试装置可包括真空源,用于在测试装置和部件18之间提供吸力。在该实施方式中,这个真空源可位于测试装置下方。该测试装置的表面可包括半透气性材料,其实现了向表面施加真空力。像上文所述的实施方式,通过该测试装置的表面施加在部件18上的真空力可小于拾放机28的其中一个喷嘴26施加在部件18上的真空力Fv。为了实现这种真空,该测试装置10可包括便携式本地真空源。这个真空源可允许用第三方计量系统来检测该板。在另一实施方式中,可预期另一测试装置可包括用于真空无磁目标板或表面的壁虎状材料。这种类型的材料可应用于整个表面,并且可为干性粘合剂,该干性粘合剂可模仿在壁虎脚趾上发现的刚毛。像这种的干性粘合剂可比双面胶粘度小,可消除移除后的玻璃碎片,并最初更易于施用至表面。

用冠词“一”或“某一”来介绍实施方式的元件。该冠词旨在表示有一个或多个元件。术语“包括”和“具有”和他们的衍生词旨在表示为包括性的,这样除了列出的元件外,还可具有额外的元件。连词“或者”与至少两个术语的一长串共同使用时,旨在表示任一术语或这些术语的组合。术语“第一”和“第二”用于区分元件,并不用于表示特别的顺序。

虽然仅结合限定数目的实施方式对本申请进行详细描述,应当很容易理解本申请不限于这些公开的实施方式。当然,可对本申请进行修改,以合并上文未描述但符合本发明的精神与范围的任意数目的变化、更改、替换或等同设置。此外,虽然描述了本发明的多种实施方式,但是应当理解本发明的重点可仅包括部分所述实施方式。相应地,本发明不应被视为受上文描述所限制,而是仅受所附权利要求的范围所限制。

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