专利名称：用于元件的接线的位置识别和/或共面性检查和/或间距检查的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于元件的接线的位置识别和/或共面性检查和/或间距检查的方法和设备。
在对线路板或陶瓷衬底自动装配以面装配的元件(SMD元件)时，各个元件借助一个装配头从元件库中或从送进装置中被取出并随后在预先确定的位置被定位在线路板或陶瓷衬底上。由于元件在元件库中或在送给装置的提取位置上具有约一个毫米的位置公差，而元件又必须极精确地被定位在线路板或陶瓷衬底上，所以需要对位置进行自动识别和修正。此外，特别是对有大量电极的面装配的元件而言，间距和共面性，即接线的一致的高度位置必须被检查。这种检查譬如在制造面装配的元件时作为质量控制项目也须进行。
公开的、用于元件的接线的位置识别和间距检查的装置经由一个物镜把元件或元件的局部映像到一个扁平状的电荷耦合器件(CCD)摄像机上并经过对图象的数字处理测定元件接线的位置及元件接线的间距。其中，通过直接反射可使电荷耦合器件摄像机受到过度照射并从而降低分辨率。
US 5 452 080公开了一种用于测量元件的接线的共面性的方法。在该方法中，通过沿元件的侧壁并从而沿一排接线设置一个光源，这一整排接线被映象到一个检测装置上。为了使检查尽快地进行，规定同时对对面的接线排进行照明和映象。为了抑制使分别位于对面的元件侧得到映象的光程的相互干扰，两个光程通过分别相互垂直的偏振被相互分离。其中，在接线受到反射光观察时，所用的偏振滤光镜必须是如此设置的，使接线的直接反射被探测，这导致探测装置受到所述的过度照射。
US 5 440 391公开了一种用于测量共面性的三角测量法，在该方法中，面装配的元件的接线的高度位置据此被确定，即接线被来自两个方向的光照射并且接线的阴影投影借助电荷耦合器件摄像机被探测。从中，接线的高度位置在一个设在摄像机之后的图象评估单元中被确定。在共面性出现不允许的、会导致在装配到线路板上时，不是所有的接线建立接触的误差的情况下，有这种误差的元件可据此被鉴别并从装配程序中被摒除。可是该方法不适于检查未被光照射的接线，譬如位于元件下方的、通过元件遮光的接线。
另外还公开了一种方法，该方法与所描述的方法不同，为了确定接线的共面性和间距，用的不是阴影投影，而是光在接线上的散射反射。其中，接线被垂直入射的光照射并通过一个光学的映像装置被映像到一个分辨位置的探测装置上。届时，映像光程借助垂直入射的光形成一个不等于零的角度，据此，可通过三角测量确定接线的高度位置。此外，还据此减少了直接反射到探测装置中的光线的影响。其中，接线的变化了的高度位置使探测装置上的映像位置发生变化，该变化了的映像位置借助设在后方的图象评定单元被识别。通过沿元件的接线排的扫描运动，确保所有的接线被映像。但基于接线的不同的表面特性，除散射反射之外，还有强度较大的直接反射达到探测装置上，据此，探测装置部分地被过度照射。远离本来的照射中心发生的直接反射也可降低探测装置的侧向分辨率。这两种效应所导致的是，接线间距不再可靠地被探测。
因此，发明的任务在于提供一种用于识别元件接线的位置和/或检查元件接线的共面性和/或检查元件接线的间距的方法和设备，该方法和设备避免探测装置受到过度照射。
按照发明，解决以上任务的技术方案在于权利要求1所述的方法和具有权利要求3的特征部分中的特征的设备。
就结构而言，采用用于照射接线的偏振光和把一光学检偏器置入光程是可简单地实现的。光学检偏器-象光学中通用的那样-被理解成一个光学的、具有与偏振有关的透明性的元件。譬如偏振滤光镜被用作光学检偏器。与原则上结构相同的、从非偏振的光中产生偏振光的起偏振镜不同，光学检偏器被用于分析已经偏振了的光。直接反射与散射反射不同，具有固定的偏振方向并可据此通过把光学检偏器置入光程被抑制。据此，防止探测装置通过直接反射被过度照射。
在从属权利要求中描述了发明的优选的实施形式。
按照权利要求4，一个激光器被用作光源是特别有利的，因为激光已经是线性偏振化了的并因此无需其它用于生成偏振光的结构费用。
通过按照权利要求9可转动地设置光学检偏器，直接反射的减弱可有利地被调准。
下面借助一个在附图中所示的实施例详细说明本发明。
附图所示为
图1发明的、具有一个作为光源的激光器的设备的结构示意图，图2在没有光学检偏器的情况下对一个元件的16条接线的高度位置的摄像，图3在有光学检偏器的情况下对元件的16条接线的高度位置的摄像，图4发明的、具有作为光源的发光二极管的设备的结构示意图。
在图1中示出的是出自一个光源1的偏振光在垂直入射的情况下是如何照射一个元件3的一条接线2的并且接线2是如何通过一个光学的映像装置4(譬如一个聚光透镜)被映像到一个分辨位置的探测装置5上的。这种届时探测装置5在以接线2为基准的情况下与光源1处在同一侧的映像也被称为入射垂直照明。譬如以条形设置的光电探测器适用作探测器装置5，以条形设置的光电探测器是如此垂直于映像光程定位的，使具有不同的高度位置的接线2被不同的光电探测器探测。其中，映像光程相对垂直入射的光偏移约30°角，以便使通过直接反射造成的过度照射已经有所减少。一个串接的图象评定单元6评估映像的位置，以便使接线2的高度位置被确定。在位于接线2和探测器装置5之间的光程中设有一个作为光学检偏器7的偏振滤光镜，该偏振滤光镜是如此定位的，使该偏振滤光镜对直接被接线2反射的光是不透明的或几乎不透明的。据此，对探测装置5的过度照射被避免，如在图2中在无光学检偏器6的情况下的测量结果上举例示出的那样。
一个元件3的16条接线2通过沿接线2的配置的方向8的扫描和对映像位置H的同时拍摄在1000个测点上曾被测量。其中，位置H＝0毫米意味着最佳的定位。其中，探测装置5通过直接反射被过度照射，据此，不仅是接线的图象10，而且接线间距的图象11均虚构一个其大小相当于接线2的图象10的位置H的位置H。据此，接线2的图象10不能被分解，检查间距，即测量接线2的间距是不可能的。
与此不同，在图3中示出了在接线2和探测装置5之间的光程中设有一个光学检偏器7的情况下相应的测量的结果。通过抑制直接的反射，探测装置5没被过度照射，而用于形成映像的散射反射基于不同的偏振方向通过光学检偏器7到达探测装置5上并被用于评定。接线2的图象10是通过接线间距的图象11明显地相互分离的，据此，使间距检查成为可能。图3还比图2更明确地示出了第8条和第9条接线的不合格的共面性(在测点400至450的部位上)，据此，共面性检查也被简化。
作为光源1，激光器是特别适宜的，因为激光器已经发射线性偏振光，据此，无需在光源1和接线2之间的光程中附加地设置作为起偏振镜的偏振滤光镜。否则，偏振光也可通过一个发光的二极管和一个起偏振镜被产生。
其中，光学检偏器7是可绕一个平行于映像的光轴的轴旋转地支承的，据此，可调整对直接反射的最佳的减弱。
在图4中示出了一个用于识别位置的设备。借助一个由发光二极管(LED)12构成的、其发射的光通过一个设在位于发光二极管12和元件3之间的光程中的起偏振镜13线性地被偏振的光源，元件3或元件3的至少一部分被照明并经由一个光学映像装置4被映像到一个扁平的、用作探测装置的电荷耦合器件摄像机14上。为了对位置识别进行评估，在电荷耦合器件摄像机14之后串接有一个图象评估单元6。为了抑制会使电荷耦合器件摄像机14受到过度照射的直接反射，在映像光程中设有一个光学检偏器7。
权利要求
1.用于识别元件(3)的接线(2)的位置和/或检查元件(3)的接线(2)的共面性和/或检查元件(3)的接线(2)的间距的方法，其中，接线在反射光观察中借助线性偏振光被照明，接线的散射反射被用于对接线的映像，接线的直接反射通过一个作为光学检偏振镜的、用于映像的偏振滤光镜被抑制，并且借助对接线的映像，进行位置识别和/或共面性检查和/或间距检查。
2.按照权利要求1所述的用于识别元件(3)的接线(2)的位置和/或检查元件(3)的接线(2)的共面性和/或检查元件(3)的接线(2)的间距的方法，其特征在于，接线(2)通过各条接线(2)的按顺序排列的一排映像被记录。
3.用于识别元件(3)的接线(2)的位置和/或检查元件(3)的接线(2)的共面性和/或检查元件(3)的接线(2)的间距的设备，具有一个光源(1)和一个分辨位置的、接线(2)被映像到其上的探测器装置(5)以及一个串接在探测装置(5)之后的图象评估单元(6)，其中，光源(1)和探测器装置(5)是如此设置的，使接线在反射光观察中被照明并被映象，在图象评估单元(6)中，接线(2)在元件(3)上的位置从接线(2)的映像(10)中被测定，其特征在于，用以使接线(2)得到照明的光是线性偏振了的，并且在接线(2)和探测装置(5)之间的光程中设置有一个光学检偏器(7)，其设置方式在于，光学检偏器(7)的偏振方向和偏振光的偏振方向至少近似于相互垂直。
4.按照权利要求3所述用于位置识别和/或共面性检查和/或间距检查的设备，其特征在于，具有一个用作光源(1)的激光器。
5.按照权利要求3所述用于位置识别和/或共面性检查和/或间距检查的设备，其特征在于，具有一个设在光源(1)和接线(2)之间的光程中的起偏振镜。
6.按照权利要求5所述用于位置识别和/或共面性检查和/或间距检查的设备，其特征在于，具有至少一个用作光源(1)的发光二极管。
7.按照权利要求3至6之一所述用于位置识别和/或共面性检查和/或间距检查的设备，其特征在于，具有条状设置的、用作探测装置(5)的光电探测器，这些光电探测器是近似于垂直于映像光程设置的，其设置方式在于，其定位不正确的接线(2)的映像和其定位正确的接线(2)的映像被不同的光电探测器接收。
8.按照权利要求3至6之一所述用于位置识别和/或共面性检查和/或间距检查的设备，其特征在于，具有一个扁平的、用作探测装置的电荷耦合器件摄像机(14)。
9.按照权利要求3至7之一所述用于位置识别和/或共面性检查和/或间距检查的设备，其特征在于，光学检偏器(7)是可绕一个平行于映像的光轴的轴旋转地设置的。
全文摘要
1.1.用于元件(3)的接线(2)的位置识别和/或共面性检查和/或间距检查的方法和设备。2.1.在自动装配机中装配元件(3)之前,必须检查接线(2)是否处于同一高度位置(共面性)和/或接线(2)间是否有足够的距离(间距)。在一种公开的方法中,接线(2)相继地被映像到一个分辨位置的探测装置(5)上,然而,其中,探测装置(5)通过光源(1)的直接反射被过度照射。2.2.通过采用用于照明接线(2)的偏振光和一个设在映像光程中的光学检偏器(7),直接的反射光被抑制并且只有散射反射导致映像。2.3.自动装配机。
文档编号H05K13/08GK1266608SQ98808037
公开日2000年9月13日 申请日期1998年7月24日 优先权日1997年8月7日
发明者H·斯坦兹尔 申请人:西门子公司