安放设备和安放方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种根据权利要求1所述的用于位置精确地装配第一安放配合件与第二安放配合件的安放设备和一种根据权利要求13所述的用于位置精确地装配第一安放配合件与第二安放配合件的安放方法。
【背景技术】
[0002]在制造尤其是电子的、光学的和光电子的产品以及微系统时产生如下目的:将器件自动地设置在衬底上。所述器件例如能够是存储器组件或者微处理器，所述器件必须放置在衬底上。其它的例子是VCSEL(垂直腔面发射激光器)器件、光电二极管、MEMS (微机电系统)器件或者晶玻接装(Chip-on-Glas)器件的安装。
[0003]紧接着进行衬底连同器件的进一步加工。特别地，在一些情况下实现衬底和器件的持久的连接，例如通过热压缩、超声波法、焊接或者粘接来实现。
[0004]例如从DD 242320 A1或者DE 19524475 C1中已知如下安放设备，其中借助于杠杆臂将器件放置在衬底上。
【发明内容】
[0005]为了能够实现越来越高的安放精确性，需要如下安放设备和方法，所述安放设备和方法能够简单且有效地制造以及使用。
[0006]所述目的通过具有权利要求1的特征的安放设备来实现。
[0007]在此，至少一个摄像设备用于拍摄第一安放配合件或者第一安放配合件的保持设备的单独的图像和至少一个第二安放配合件或者用于至少一个第二安放配合件的保持设备的单独的图像。也就是说，拍摄安放配合件的或者相应的保持设备的图像。此外，位置评估设备用于根据对图像的处理创建输出数据集，其中输出数据集具有所期待的安放结果的视觉成像(visuelle Abbild)。
[0008]在此，安放设备用于位置精确地定向或装配第一安放配合件与至少一个与其互补的第二安放配合件。互补意味着在装配时这两个安放配合件匹配。
[0009]有利的是，第一安放配合件具有衬底并且至少第二安放配合件具有至少一个器件。根据安装情况，器件能够安放在衬底上并且反之亦然。也可行的是，不仅安放衬底和器件，而且还能够将附加的部件设置在这两个安放配合件上。在每种情况下，安放配合件都是彼此互补的。
[0010]在一个有利的实施方式中，第一摄像设备构成为用于拍摄衬底的图像的衬底摄像设备，并且第二摄像设备构成为用于拍摄器件的下侧的图像的器件摄像设备。
[0011]通过用于将安放配合件(例如衬底和器件)相对定向的调节设备，这些安放配合件能够彼此沿着至少一个空间方向和/或转动方向运动，以便实现精确的安放结果。这些运动优选能够通过马达驱动的轴或者其它的机构构成，其中在下文中对此使用术语轴。
[0012]有利地，安放设备具有一排校正机构。通过第一校正机构借助于校准数据将摄像设备的图像中光学误差、尤其是畸变最小化。第二校正机构用于通过校准数据补偿安放设备的机械误差。
[0013]校正机构能够单独地或者以彼此任意组合的方式来使用。
[0014]位置评估设备用于根据对之前所获得的图像的处理来创建输出数据集，其中输出数据集具有图像的叠加以在输出设备上显示。输出数据集在此将所述设备的所期待的安放结果、尤其是安放位置和转动可视化。这允许例如快速地识别设施操作员是否已正确地安放所述安放配合件(例如器件和衬底)。
[0015]安放设备的另一个实施方式具有用于在输出数据集中产生图形对象和其描述的机构。该对象的显示是评估输出数据集、尤其在重要的图像部位处评估输出数据集的另一种可能性，在该图像部位处，安放配合件不具有可识别的或者不具有可充分识别的信息以通过设施操作员评定安放结果。
[0016]用于对器件相对于衬底的位置进行调节和定向的设备基于输出数据集在闭循环中的使用，其中安放配合件(例如器件和/或衬底)的机械位置的改变引起相应的摄像设备的图像的改变，并且这种改变又在输出数据集中反映出来。循环通过例如由设施操作员做出的决定来终止，使得输出数据集的视觉成像示出安放配合件的足够精确的定位。接下来，安放设备能够借助所设置的调节实行精确的装配。在此，使用用于定向和调节的机构，所述机构例如能够构成为人工控制装置。
[0017]用于调节和定向第二安放元件(例如器件)相对于第一安放元件(例如衬底)的位置的另一个有利的设备基于输出数据集在闭循环中的使用，其中所述调节通过在调整安放位置的参数之后连续地产生输出数据集来进行。在循环内部由此既不改变安放配合件的机械位置也不拍摄所述安放配合件的新的图像。循环通过例如由设施操作员做出的决定终止，使得输出数据集的视觉成像示出安放配合件的足够精确的定位。接下来，安放设备能够通过所设置的调节实行精确的装配。
[0018]在另一个实施方式中，实时产生和显示输出数据集，使得操作员能够借助调节设备根据输出数据集的视觉成像无延迟地执行至少两个安放配合件彼此间的空间设置。
[0019]另一个实施方式具有调节设备，通过所述调节设备自动地、例如通过图像识别系统进行至少两个安放配合件彼此间的空间设置，其中在安放设备占据该位置之前，输出数据集将自动设置的结果可视化。
[0020]除此之外，安放设备具有用于将一个安放配合件放置在另一个上的机构，这优选通过马达驱动的轴或者其它机构实现。在此，对随后确定的安放位置的处理在考虑输出数据集和所述设备的其它已知的参数的情况下进行。
[0021]在另一个实施方式中，设有用于进一步处理安放配合件(例如器件和衬底)的机构、尤其是通过热压缩、超声波法、焊接和/或粘接以建立衬底和器件的持久的连接的机构。
[0022]所述目的也通过具有权利要求13的特征的安放方法来实现。
【附图说明】
[0023]在下文中，根据附图和框图示出本发明的实施例。在此示出:
[0024]图1示出安放设备的一个实施方式的立体视图；
[0025]图2示出安放设备的另一个实施方式的立体视图；
[0026]图3示出安放设备和待借助于其实施的用于产生和显示输出数据集的安放方法的一个实施方式的框图，其中所述输出数据集呈衬底和器件的叠加图像的形式，这借助对光学和机械误差的校正来实施；
[0027]图4示出安放设备和待借助于其实施的用于产生和显示呈衬底和器件的叠加图像的形式的输出数据集的安放方法的一个实施方式的框图，其中这借助对光学和机械误差的校正来实施，与图像识别系统耦联；
[0028]图5示出器件相对于衬底的安放方法的一个实施方式；
[0029]图6示出器件相对于衬底的安放方法的一个实施方式，其中创建在多个摄像位置处的输出数据集；
[0030]图7示出具有用于产生和显示输出数据集中的图形对象的机构的位置评估设备的一个实施方式；
[0031]图8示出器件相对于衬底的安放方法的一个实施方式，其中创建在多个摄像位置处的输出数据集并且附加地应用合成产生的图形对象；
[0032]图9示出安放设备和待借助于其实施的用于借助于对调节设备的可移动的轴的追踪来调节和定向器件相对于衬底的位置的安放方法的一个实施方式的框图；
[0033]图10示出安放设备和待借助于其实施的用于借助于输出数据集中的视觉成像的定向来调节和定向器件相对于衬底的位置的安放方法的一个实施方式的框图。
【具体实施方式】
[0034]在下面的附图中描述实施方式，其中安放配合件是1、2，衬底是1并且器件是2。在此以如下内容为出发点:将器件2放置到衬底1上。但是基本上也可能的是，将衬底1放置到器件2上。
[0035]在图1中示出安放设备100的一个实施方式。这样的安放设备100用于将器件2设置在衬底1上。器件2在此在门户11上设置在安放单元10下方的保持设备3上，衬底1设置在底座20上。底座20在此例如用作为用于衬底1的保持设备。
[0036]在此处所示出的实施方式中，衬底摄像设备31可移动地、尤其在门户11处可移动地设置。
[0037]在下文中为了简单起见保持该描述方式，其中原则上可行的是，衬底1设置在安放单元10上并且器件2位于底座20上。
[0038]在每种情况下，器件2和衬底1作为安放配合件1、2通过运动彼此引导，其中器件2和/或衬底1是否运动原则上是不重要的。
[0039]门户11处的安放单元10能够沿着安放设备100的纵向方向和横向方向(图1中的X方向和Y方向)行进。附加地，安放单元10也能够沿着竖直方向(图1中的Z方向)行进。
[0040]制备用于安放的器件2’、2”、2”’位于支承区域22中。当安放单元10在该支承区域22中移动时，安放单元10能够沿着竖直方向向下行进，使得能够接收器件2’、2”、2”’中的一个，以便将其稍后安放在衬底1上。基本上，支承区域22也能够设置在另一个部位上、尤其也设置在安放设备100的外部。
[0041]为了所需要的安放精度，需要