DE10147106A1

DE10147106A1 - Placement device and method for equipping substrates with placement elements

Info

Publication number: DE10147106A1
Application number: DE10147106A
Authority: DE
Inventors: Yim-Bum Patrick Kwan
Original assignee: Siemens Dematic AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2001-09-25
Filing date: 2001-09-25
Publication date: 2003-05-15
Also published as: WO2003028427A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bestückvorrichtung und ein Verfahren zum Bestücken von Substraten mit Bestückelementen, wobei die Position des an eine vorbestimmte Position zu bestückenden Bestückelements (110) mittels eines Meßsystems jeweils relativ zu mindestens zwei Arbeitsstationen (210, 220, 230) der Bestückvorrichtung ermittelt wird und jeweils die Position des das Bestückelement (110) haltenden Greifers (310-6, 310-12) relativ zu der jeweiligen Arbeitsstation (210, 220, 230) erfasst wird. Hierdurch kann die absolute Position des Bestückelements schnell und einfach bestimmt werden.The invention relates to a mounting device and a method for mounting substrates with mounting elements, the position of the mounting element (110) to be mounted at a predetermined position being determined by means of a measuring system in each case relative to at least two workstations (210, 220, 230) of the mounting device and in each case the position of the gripper (310-6, 310-12) holding the placement element (110) relative to the respective work station (210, 220, 230) is detected. As a result, the absolute position of the placement element can be determined quickly and easily.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bestückvorrichtung sowie ein Verfahren zum Bestücken von Substraten mit Bestückelementen, mittels welchen ein hochgenaues Bestücken möglich ist. The invention relates to a placement device and a Method for equipping substrates with placement elements, with which a highly precise assembly is possible.

Bei herkömmlichen Hochgeschwindigkeits-Bestückvorrichtungen sind häufig mehrere Arbeitsstationen vorgesehen, an denen ein zu bestückendes Bestückelement jeweils bearbeitet werden kann. Das Bestückelement wird an einer Entnahmestelle von einem Bestückkopf, beispielsweise einem Revolverbestückkopf oder einem Turret-Bestückkopf aufgenommen und entlang der Mehrzahl von Arbeitsstationen zu einer Bestückposition bewegt. Diese Bewegung erfolgt in der Regel schrittweise, d. h. an jeder Arbeitsstation wird der Bestückkopf angehalten, damit von der Arbeitsstation das Bestückelement bearbeitet und/oder bewegt werden kann. With conventional high-speed placement devices there are often several work stations provided, one at the placement element to be assembled are each processed can. The placement element is at a removal point from a placement head, for example a turret placement head or a turret placement head and along the A plurality of workstations for one placement position emotional. This movement is usually gradual, i.e. H. the placement head is stopped at each work station, so that the placement element is processed by the workstation and / or can be moved.

Hierbei bestehen für jede einzelne Arbeitsstation unterschiedliche Anforderungen an die Genauigkeit, mit welcher das Bestückelement der Arbeitsstation zur Verfügung gestellt werden muss. Die von der Bestückvorrichtung insgesamt erreichte Bestückgenauigkeit wird durch die Summe der einzelnen, an den Arbeitsstationen auftretenden Positionsfehler bestimmt. Mit zunehmender Anzahl von Arbeitsstationen steigt auch der aus der Summe der Positionsfehler resultierende Bestückfehler. Von besonderer Bedeutung ist dabei die Genauigkeit, welche zwischen der Position des Bestückkopfs an der Meßstation für das Bestückelement in Relation zu dem Bildverarbeitungssystem erreicht wird und die Genauigkeit, welche für die Position des Bestückkopfs an der Bestückstation relativ zu dem Meßsystem für die Position des Substratträgers erreicht wird. Derartige relative Positionen können vorgegeben werden und als Korrekturvektoren von einer Steuersoftware verarbeitet werden. There are individual workstations different requirements for the accuracy with which the Placement element provided to the workstation must become. The total achieved by the placement device Placement accuracy is determined by the sum of the individual Workstations occurring position errors determined. With The increasing number of work stations also increases the sum of the position errors resulting assembly errors. The accuracy of which is of particular importance between the position of the placement head at the measuring station for the placement element in relation to the image processing system is achieved and the accuracy required for the position of the placement head at the placement station relative to the Measuring system for the position of the substrate carrier is reached. Such relative positions can be specified and processed as correction vectors by control software become.

Kalibrierprozesse, welche zum Bestimmen der Korrekturvektoren erforderlich sind, beanspruchen jedoch viel Zeit und können daher nicht häufig durchgeführt werden, ohne die Leistung der Bestückvorrichtung negativ zu beeinflussen. Calibration processes, which are used to determine the correction vectors are required, but take a lot of time and can therefore cannot be done frequently without the performance of the To affect placement device negatively.

Hierbei besteht jedoch der Nachteil, dass die durchzuführenden Kalibrierungen sehr viel Zeit in Anspruch nehmen und außerdem die Bestückvorrichtungen mit sehr geringen Toleranzen gefertigt werden müssen, wodurch sie teuer, schwer und langsam werden. However, there is the disadvantage that the calibrations to be carried out take a lot of time and also the placement devices with very small tolerances must be manufactured, making them expensive, heavy and slow down.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Bestückvorrichtung und ein Verfahren zum Bestücken von Substraten mit Bestückelementen anzugeben, bei welchem die Position eines zu bestückenden Bestückelements relativ zu dem zu bestückenden Substrat schnell und hochgenau ermittelbar ist. It is therefore an object of the invention to Placement device and a method for loading substrates with Specify placement elements in which the position of a to populating component relative to that to be populated Substrate can be determined quickly and with high precision.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Bestückvorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Bestücken von Substraten mit den Merkmalen nach Anspruch 11. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beansprucht. This object is achieved by a Placement device with the features of claim 1 and a Method for equipping substrates with the features according to Claim 11. Preferred embodiments of the invention are in the dependent claims.

Erfindungsgemäß wird eine Bestückvorrichtung geschaffen, welche einen Bestückkopf aufweist, an welchem mehrere um eine Drehachse des Bestückkopfs drehbar angeordnete Greifer zum Greifen von Bestückelementen angeordnet sind. Ferner ist die Bestückvorrichtung mit mindestens zwei Arbeitsstationen versehen, in deren Nähe die Greifer positionierbar sind. Von einem Meßsystem ist die Position des jeweils in der Nähe der Arbeitsstation positionierten Greifers relativ zu dieser Arbeitsstation ermittelbar. An mindestens zwei der Arbeitsstationen ist hierzu jeweils ein Sensor vorgesehen, von welchem die Position des Greifers relativ zu der jeweiligen Arbeitsstation erfasst werden kann. According to the invention, a placement device is created, which has a placement head on which several by one Rotary axis of the placement head rotatably arranged gripper for Gripping placement elements are arranged. Furthermore, the Placement device with at least two workstations provided, in the vicinity of which the grippers can be positioned. Of A measuring system is the position of each near the Workstation positioned gripper relative to this Workstation detectable. At least two of the For this purpose, work stations each have a sensor, of which the position of the gripper relative to the respective one Workstation can be captured.

Die erfindungsgemäße Bestückvorrichtung macht sich die Tatsache zunutze, dass lediglich die relative Position eines bestimmten Greifers zu einer aus einer Mehrzahl von Arbeitsstationen, wie beispielsweise einer Auftragsstation zum Aufbringen von Lotmittel auf ein Bestückelement oder einer Bestückstation, von welcher aus das Bestückelement an eine Bestückposition auf dem zu bestückenden Substrat bestückt werden kann oder dergleichen, von Bedeutung ist. Die genaue Position der Greifer zueinander oder die Position der Arbeitsstationen zueinander ist für den Gesamtprozess und die Gesamtgenauigkeit des Prozesses von geringer Bedeutung. Daher ist es wichtig, in der Lage zu sein, die gegenwärtige Position jedes Greifers in mehreren Dimensionen relativ zu der entsprechenden Arbeitsstation nach jeder schrittweisen Bewegung des Bestückkopfs bestimmen zu können. Dies wird durch die erfindungsgemäße Bestückvorrichtung ermöglicht. Das erfindungsgemäße Meßsystem ist dabei an mindestens zwei oder an allen Arbeitsstationen jeweils mit einem Sensor versehen, von welchem die Position des Greifers relativ zu der jeweiligen Arbeitsstation ermittelbar ist. The placement device according to the invention makes the Take advantage of the fact that only the relative position of a specific gripper to one of a plurality of Workstations, such as an order station for Applying solder to a placement element or one Placement station, from which the placement element to a Assembly position on the substrate to be assembled can or the like, is important. The exact position the gripper to each other or the position of the work stations to each other is for the overall process and the Overall accuracy of the process is of little importance. Therefore, it is important to be able to find the current position of everyone Gripper in several dimensions relative to the corresponding workstation after each gradual movement of the To determine placement head. This is through the placement device according to the invention enables. The Measuring system according to the invention is at least two or at all Each workstation is provided with a sensor, from which the position of the gripper relative to the respective one Workstation is detectable.

Von dem Sensor kann die Position des Greifers relativ zu der jeweiligen Arbeitsstation direkt ermittelt werden. Es ist nicht erforderlich, während eines Kalibrierprozesses ermittelte Korrekturvektoren oder dergleichen in einem Steuerprogramm für die Bestückvorrichtung zu verarbeiten. Hierdurch wird eine hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit der Bestückvorrichtung erreicht. Um die Position des Greifers leichter ermitteln zu können, ist es möglich, jeweils in der Nähe des Greifers eine Markierung an dem Bestückkopf vorzusehen und mittels des jeweiligen Sensors an der Arbeitsstation diese Markierung zu erfassen. Durch eine feste mechanische Zuordnung zwischen der Markierung und dem jeweiligen Greifer ist nach Erfassen der Markierung direkt die Position des Greifers bekannt. The position of the gripper can be relative to the sensor respective workstation can be determined directly. It is not required during a calibration process determined correction vectors or the like in one Process control program for the placement device. hereby becomes a high processing speed of the Placement device reached. To make the position of the gripper easier To be able to determine, it is possible in each case near the To provide a marking on the placement head and by means of the respective sensor at the work station Capture mark. Through a fixed mechanical Assignment between the marking and the respective gripper is the position of the gripper immediately after detection of the marking known.

Beispielsweise kann jeder Greifer bezüglich des jeweiligen Sensors mindestens zwei Freiheitsgrade aufweisen. Der zugehörige Sensor ist entsprechend gestaltet und weist die entsprechende Anzahl von Freiheitsgraden auf. Beispielsweise können zwei Freiheitsgrade zum Erfassen der Position des Greifers verwendet werden. Hierbei wird als Sensor vorzugsweise ein Flächensensor verwendet. Die zwei Freiheitsgrade sind beispielsweise in der Ebene des zu bestückenden Substrats und/oder in der Bewegungsebene des zu bestückenden Bestückelements realisiert. Es ist jedoch auch möglich, mehrere, bis zu 6 Freiheitsgrade für den Greifer bei entsprechender Gestaltung des Sensor vorzusehen. For example, each gripper can with respect to the respective Sensor have at least two degrees of freedom. The associated sensor is designed accordingly and has the corresponding number of degrees of freedom. For example, you can two degrees of freedom to grasp the position of the gripper be used. Here, a is preferably used as the sensor Area sensor used. The two degrees of freedom are for example in the plane of the substrate to be assembled and / or in the plane of movement of the to be loaded Placement element realized. However, it is also possible to set up several to 6 degrees of freedom for the gripper with the corresponding Design of the sensor.

Die erfindungsgemäße Markierung kann beispielsweise so nah wie möglich an der Mittelachse eines jeden Bestückkopfs in der Bewegungsebene des zu bestückenden Bestückelements angeordnet sein. In der axialen Richtung der Mittelachse sollte die Markierung so nahe wie möglich an jener Höhenlage angeordnet sein, an welcher der jeweilige Prozessschritt, beispielsweise das Bestücken, auftritt. Hierdurch werden zusätzliche Abweichungen vermieden, welche durch verbleibende Abweichungen in den anderen, nicht gemessenen Freiheitsgraden auftreten. The marking according to the invention can be so close, for example as possible on the central axis of each placement head in the plane of movement of the placement element to be assembled be arranged. In the axial direction of the central axis should the mark as close as possible to that altitude be arranged at which the respective process step, for example populating occurs. This will avoided additional deviations caused by remaining Deviations in the other, not measured degrees of freedom occur.

Eine entsprechende Erfassungsvorrichtung, beispielsweise ein Sensor zum Erfassen des Greifers, ist jeweils an einer entsprechenden Position jeder Arbeitsstation angeordnet. Nach jeder Bewegung des Bestückkopfs um einen Schritt, d. h. von einer Arbeitsstation zur nächsten Arbeitsstation kann die relative Position des jeweiligen Greifers zu der Arbeitsstation in mindestens zwei Freiheitsgraden gemessen werden. Die derzeitige Positionsinformation kann dann entweder zur sofortigen Positionskorrektur während des Bestückschritts verwendet werden oder in einem Speicher zur späteren Verwendung gespeichert werden. A corresponding detection device, for example a Sensor for gripping the gripper is on each corresponding position of each work station. To each movement of the placement head by one step, d. H. of one workstation to the next workstation can relative position of the respective gripper to the work station be measured in at least two degrees of freedom. The current position information can then either immediate position correction used during the placement step be or in a memory for later use get saved.

Die Greifrichtung der Greifer, also die Richtung, in welcher von den Greifern Bestückelemente aufgenommen oder abgesetzt werden können, kann im Wesentlichen parallel oder im Wesentlichen senkrecht zu der Drehachse des Bestückkopfs ausgerichtet sein. Es ist auch möglich, die Greifrichtung der Greifer winkelig zu der Drehachse auszurichten. The gripping direction of the grippers, i.e. the direction in which Picked up or set down by the grippers can be essentially parallel or in Essentially perpendicular to the axis of rotation of the placement head be aligned. It is also possible to change the gripping direction of the gripper align at an angle to the axis of rotation.

Mindestens eine der Arbeitsstationen kann einen Referenzrahmen aufweisen, welcher zwischen dem Substratträger, welcher das zu bestückende Substrat aufnimmt, und dem Bestückkopf angeordnet ist. Zusätzlich zu dem Referenzrahmen ist ein Referenz-Meßsystem zwischen dem Substratträger und dem Referenzrahmen vorgesehen, von welchem die Position des Referenzrahmens relativ zu dem Substratträger ermittelbar ist. Somit ist erfindungsgemäß bei Kenntnis der relativen Position des Bestückelements zu dem Greifer des Bestückkopfs auch die Position des Bestückelements relativ zu dem Substrat auf dem Substratträger schnell und einfach ermittelbar, beispielsweise durch Vektoraddition. At least one of the workstations can have one Have reference frame, which between the substrate carrier, which the substrate to be assembled, and the placement head is arranged. In addition to the frame of reference is a Reference measuring system between the substrate carrier and the Reference frame is provided, from which the position of the Reference frame can be determined relative to the substrate carrier. So is according to the invention with knowledge of the relative position of the Placement element to the gripper of the placement head also Position of the placement element relative to the substrate on the Substrate carrier can be determined quickly and easily, for example by vector addition.

Um die Position eines von einem Greifer gegriffenen Bestückelements relativ zu diesem Greifer ermitteln zu können, kann eine Bildverarbeitungseinrichtung als eine Arbeitsstation vorgesehen sein. An einer derartigen Arbeitsstation ist ein Meßsystem vorgesehen, von welchem die Position des Greifers relativ zu der Arbeitsstation ermittelbar ist. To the position of one gripped by a gripper To be able to determine placement element relative to this gripper an image processing device as a work station be provided. At such a work station is a Measuring system provided, from which the position of the gripper can be determined relative to the workstation.

Hierdurch kann die Position des Bestückelements relativ zu dem Greifer innerhalb eines einzigen Schritts des Bestückkopfs ermittelt werden, da die jeweiligen relativen Positionen der Greifer zu den entsprechenden Arbeitsstationen ermittelt und somit bekannt sind. This allows the position of the placement element to be relative the gripper within a single step of the Placement head can be determined because the relative Positions of the grippers to the corresponding work stations are determined and thus known.

Die Meßsysteme weisen beispielsweise zweidimensionale Encoder, Hall-Sensoren und/oder optische Sensoren auf, von welchen die jeweiligen Markierungen bzw. Greifer erfassbar sind. Bevorzugt sind hierbei die aktiven Bestandteile der jeweiligen Sensoren an den Arbeitsstationen angebracht und die passiven Elemente der Sensoren sind an dem Bestückkopf als Markierung oder an dem Sensor angebracht. Hierdurch wird erhöhter Verkabelungsaufwand vermieden und für eine gesteigerte Betriebssicherheit gesorgt. The measuring systems have, for example, two-dimensional ones Encoders, Hall sensors and / or optical sensors on, from which the respective markings or grippers can be grasped. The active constituents of the respective sensors attached to the workstations and the passive elements of the sensors are on the placement head as Mark or attached to the sensor. This will increased cabling effort avoided and for an increased Operational security ensured.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, ein Bestückelement an einer Aufnahmestation als erste Arbeitsstation der Bestückvorrichtung von einem der Greifer des Bestückkopfs aufzunehmen, die Position des Bestückelements relativ zu dem Greifer an einer zweiten Arbeitsstation mittels einer Bildverarbeitungseinrichtung sowie die Position des Greifers relativ zu der Arbeitsstation mittels des Meßsystems der Bestückvorrichtung zu ermitteln, den Greifer durch Drehen des Bestückkopfs um die Drehachse zu einer Ausgabestation als dritte Arbeitsstation der Bestückvorrichtung zu bewegen, an der Ausgabestation die Position des Greifers relativ zu der Ausgabestation mittels des an der Ausgabestation vorgesehenen Meßsystems zu ermitteln, und das Bestückelement von dem Greifer unter Berücksichtigung der Position des Bestückelements relativ zu dem Greifer und der Position des Greifers relativ zu der Ausgabestation an eine vorbestimmte Stelle auf dem Substrat zu positionieren. The method according to the invention enables a Placement element at a pick-up station first Workstation of the placement device of one of the grippers of the Pick and place the position of the placement element relative to the gripper at a second work station by means of a Image processing device and the position of the gripper relative to the work station by means of the measuring system of the To place the gripper by turning the Placement head around the axis of rotation to an output station as to move the third work station of the placement device the position of the gripper relative to the delivery station Dispensing station by means of that provided at the dispensing station Measuring system to determine, and the placement element of the Gripper taking into account the position of the placement element relative to the gripper and the position of the gripper relative to the delivery station at a predetermined location on the Position substrate.

Hierbei gehen als Einflussgrößen für die Genauigkeit des Bestückprozesses lediglich jene Toleranzen ein, welche beim Bestimmen der Position des Bestückelements relativ zu dem Greifer sowie beim Bestimmen der Position des Greifers relativ zu der Ausgabestation entstehen. Weitere, durch andere zwischen der Ausgabestation und der Aufnahmestation liegende Komponenten der Bestückvorrichtung bedingte Ungenauigkeiten gehen in das Bestimmen der Position des Bestückelements nicht ein. Erfindungsgemäß ist somit ein hochgenaues Bestücken bei geringem mechanischen Aufwand und geringem Aufwand an Rechenleistung möglich. Da es auf die gesamte Toleranz der Bestückvorrichtung für die Genauigkeit des Bestückvorgangs nicht primär ankommt, können auch bei der Konstruktion der Bestückvorrichtung Kosten eingespart werden. Here are the influencing factors for the accuracy of the Placement process only those tolerances which are the case with Determine the position of the placement element relative to the Gripper and when determining the position of the gripper arise relative to the output station. More, by others between the dispensing station and the receiving station Components of the placement device caused inaccuracies do not go into determining the position of the placement element on. According to the invention, a highly precise assembly is thus possible little mechanical effort and little effort Computing power possible. Since it is on the whole tolerance of Placement device for the accuracy of the placement process not arrives primarily, can also in the construction of the Placement device costs can be saved.

Um die Position des Bestückelements relativ zu dem zu bestückenden Substrat zu bestimmen, kann zusätzlich der Referenzrahmen sowie das Referenzmeßsystem verwendet werden. Hierbei werden die Position des Greifers relativ zu dem Referenzrahmen sowie die Position des Referenzrahmens relativ zu dem zu bestückenden Substrat ermittelt. Auch bei diesem erweiterten Meßverfahren sind jeweils nur die relativen Positionen des Greifers bzw. des Substrats bezüglich des Referenzrahmens von Bedeutung für die Genauigkeit des Bestückprozesses. Somit ist auch das Bestimmen der Position des Bestückelements relativ zu dem zu bestückenden Substrat erfindungsgemäß schnell und einfach durchführbar. To the position of the placement element relative to the to determine the mounting substrate, the Reference frame and the reference measuring system can be used. in this connection the position of the gripper relative to the Reference frame as well as the position of the reference frame relative to the mounting substrate determined. Even with this extended Measuring methods are only the relative positions of the Gripper or the substrate with respect to the reference frame of Significance for the accuracy of the placement process. So is also determining the position of the placement element relative to the substrate to be assembled quickly and according to the invention easy to do.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen: The invention will become more apparent with reference to the drawing explained. The drawing shows:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bestückvorrichtung, Fig. 1 is a schematic plan view of an embodiment of the fitting device according to the invention,

Fig. 2a eine teilweise Schnittansicht der Aufnahmestation der bevorzugten Ausführungsform, FIG. 2a is a partial sectional view of the receiving station of the preferred embodiment,

Fig. 2b ein Flussbild, aus welchem sich die Abhängigkeit der Genauigkeit an der Aufnahmestation von den einzelnen Elementen der Aufnahmestation ergibt, Fig. 2b is a flow diagram, from which results in the dependence of the accuracy at the receiving station from the individual elements of the receiving station,

Fig. 3a eine teilweise Schnittansicht der Meßstation der bevorzugten Ausführungsform, Fig. 3a shows a partial sectional view of the measuring station of the preferred embodiment,

Fig. 3b ein Flussbild, aus welchem sich die Abhängigkeit der Genauigkeit an der Meßstation von den einzelnen Elementen der Meßstation ergibt, FIG. 3b is a flow diagram, from which results in the dependence of the accuracy at the measuring station from the individual elements of the measuring station,

Fig. 4a eine teilweise Schnittansicht der Substrat- Meßstation der bevorzugten Ausführungsform, FIG. 4a is a partial sectional view of the substrate measurement station of the preferred embodiment,

Fig. 4b ein Flussbild, aus welchem sich die Abhängigkeit der Genauigkeit der Substrat-Meßstation von den einzelnen Elementen der Substrat-Meßstation ergibt, FIG. 4b is a flow diagram, from which the dependence of the accuracy of the substrate measuring station from the individual elements of the substrate results in the measuring station,

Fig. 5a eine teilweise Schnittansicht der Bestückstation der bevorzugten Ausführungsform, FIG. 5a is a partial sectional view of the Bestückstation the preferred embodiment,

Fig. 5b ein Flussbild, aus dem sich die Abhängigkeit der Genauigkeit der Bestückstation von den Elementen der Bestückstation ergibt. Fig. 5b is a flowchart illustrating the dependence of the accuracy of the results from the Bestückstation of the elements of the Bestückstation.

Aus Fig. 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bestückvorrichtung ersichtlich. Die Bestückvorrichtung weist einen Bestückkopf 300 auf, welcher um eine Drehachse 320 in einer Drehrichtung K drehbar ist. Um den Umfang 330 des Bestückkopfs verteilt ist eine Mehrzahl von Arbeitsstationen 210, 220, 230, 250 angeordnet. Ferner weist die Bestückvorrichtung einen Substratträger 550 zum Aufnehmen eines zu bestückenden Substrats 400 mit Bestückelementen 110 auf. An dem Substratträger 550 ist ein Referenzrahmen 510 angebracht, welcher relativ zu dem Substratträger 550 bewegbar gelagert ist. An dem Substratträger 550 sind Markierungen 560 und 570 ausgebildet, welche von entsprechenden Sensoren 520 bzw. 530 des Referenzrahmens 510 erfassbar sind, so dass die Position des Referenzrahmens 510 relativ zu dem Substratträger 550 ermittelbar ist. From FIG. 1, a preferred embodiment of the fitting device according to the invention can be seen. The placement device has a placement head 300 which can be rotated in a direction of rotation K about an axis of rotation 320 . A plurality of workstations 210 , 220 , 230 , 250 are arranged around the circumference 330 of the placement head. Furthermore, the placement device has a substrate carrier 550 for receiving a substrate 400 to be equipped with placement elements 110 . To the substrate carrier 550, a reference frame 510 is mounted, which is supported relative to the substrate support 550 moveable. Markings 560 and 570 are formed on the substrate carrier 550 and can be detected by corresponding sensors 520 and 530 of the reference frame 510 , so that the position of the reference frame 510 relative to the substrate carrier 550 can be determined.

Jede der Arbeitsstationen 210, 220, 230 und 250 kann mit einem Sensor versehen sein, von welchem an dem Bestückkopf 300 angeordnete Greifer zum Greifen der Bestückelemente 110 erfassbar sind. Die Greifer sind an dem Bestückkopf entlang des Umfangs des Bestückkopfs 330 angeordnet. Aus der Fig. 1 ist lediglich ein Greifer 310-6 schematisch in der 6-Uhr-Position des Bestückkopfs 300 dargestellt. In dieser 6-Uhr-Position ist es mittels des Greifers 310-6 möglich, Bestückelemente 110 in einer vorgegebenen Bestückposition auf dem Substrat 400 zu positionieren. Each of the workstations 210 , 220 , 230 and 250 can be provided with a sensor, from which grippers arranged on the placement head 300 for gripping the placement elements 110 can be detected. The grippers are arranged on the placement head along the circumference of the placement head 330 . From Fig. 1, only one gripper 310-6 is schematically shown in the 6 o'clock position of the placement head 300th In this 6 o'clock position, the gripper 310-6 makes it possible to position placement elements 110 in a predetermined placement position on the substrate 400 .

Um die Position des Substrats 400 relativ zu dem Substratträger 550 bestimmen zu können, sind beispielsweise Markierungen 410 an dem Substrat 400 angeordnet. Diese können von einem Bildverarbeitungssystem 250 der Substrat-Meßstation erfasst werden und so die Position des Substrats 400 relativ zu dem Substratträger 550 bestimmt werden. In order to be able to determine the position of the substrate 400 relative to the substrate carrier 550 , markings 410 are arranged on the substrate 400 , for example. These can be the substrate measurement station are recorded by an image processing system 250, and thus the position of the substrate 400 are determined relative to the substrate carrier 550th

Zusätzlich kann ein Substrat-Indexer vorgesehen sein, welcher Klammern 420 sowie einen Antrieb und ein Wegmeßsystem aufweist. Von dem Substrat-Indexer kann das Substrat 400 relativ zu dem Substratträger 550 schrittweise in Y-Richtung bewegt werden. Zur Positionsbestimmung des Substrat-Indexers und somit des Substrats relativ zu dem Substratträger 550 wird das Wegmeßsystem verwendet. In addition, a substrate indexer can be provided, which has clips 420 as well as a drive and a displacement measuring system. The substrate 400 can be moved stepwise in the Y direction relative to the substrate carrier 550 by the substrate indexer. The position measuring system is used to determine the position of the substrate indexer and thus of the substrate relative to the substrate carrier 550 .

Als Arbeitsstation ist aus Fig. 1 eine Aufnahmestation 210 ersichtlich, von welcher Bestückelemente 110 von einem Träger 100 entnommen werden können. Hierzu werden die Bestückelemente 110 mittels einer Entnahmevorrichtung 120 in einer Entnahmerichtung E auf die Aufnahmestation 210 zu bewegt und von mindestens einem an der Aufnahmestation 210 vorgesehenen Greifer 210-6 aufgenommen. Die Aufnahmestation kann z. B. revolverartig ausgebildet und mit einer Mehrzahl von Greifern versehen sein. Die Greifer sind beispielsweise Vakuumpipetten. Es ist auch möglich, den Träger 100 in einer anderen als der gezeigten vertikalen Ausrichtung anzuordnen, beispielsweise kann der Träger 100 parallel zur Ebene des Substratträgers 550 angeordnet werden. As a workstation 1, a receiving station 210 is seen from FIG., May be found by which pick-and 110 by a support 100. For this purpose, the placement elements 110 are moved by a removal device 120 in a removal direction E to the receiving station 210 and picked up by at least one gripper 210-6 provided on the receiving station 210 . The recording station can e.g. B. designed revolver-like and provided with a plurality of grippers. The grippers are, for example, vacuum pipettes. It is also possible to arrange the carrier 100 in a vertical orientation other than that shown, for example the carrier 100 can be arranged parallel to the plane of the substrate carrier 550 .

Aus Fig. 2a ist eine teilweise Schnittansicht der bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bestückvorrichtung im Bereich der Aufnahmestation 210 ersichtlich. Wie aus Fig. 2a ersichtlich, kann als Aufnahmestation auch einer der Greifer 310-12 des Bestückkopfs 300 verwendet werden. Die Bestückelemente 110 werden dabei von der Entnahmeeinrichtung 120 auf den Greifer 310-12 zu bewegt und von diesem aufgenommen oder von einer Zuführeinrichtung (nicht gezeigt) an eine Abholposition verbracht, von sie mittels des Greifers 310-12 entnommen werden können. Um die Position des Bestückelements 110 relativ zu dem Bestückkopf 300 bestimmen zu können, ist an der Aufnahmestation 210 ein Positionssensor 270 angeordnet, von welchem die Position des Bestückkopfs 300 mittels einer Markierung 340 ermittelt werden kann. In mechanischstabiler Verbindung zu dem Positionssensor 270 ist an der Aufnahmestation 210 ferner ein Meßsystem 280 angeordnet, von welchem der Träger 100 vermessen werden kann, welcher die Bestückelemente 110 trägt. Der Träger 100 kann hierbei beispielsweise ein Halbleiter-Wafer sein, von welchem die Bestückelemente 110, z. B. Bare-Dies, mittels der Entnahmeeinrichtung 120 entnommen werden. Es ist jedoch auch möglich, als Träger 100 ein Flächenmagazin für Bestückelemente, insbesondere mit Gehäusen versehene elektrische Bauelemente zu verwenden. Ferner ist als Träger 100 für die erfindungsgemäße Bestückvorrichtung auch eine Zuführeinrichtung möglich, welche elektrische Bauelemente aus einem Bauelementegurt, in welchem eine Mehrzahl von elektrischen Bauelementen angeordnet ist, bereitstellt. FIG. 2a shows a partial sectional view of the preferred embodiment of the placement device according to the invention in the area of the receiving station 210 . As can be seen from FIG. 2a, one of the grippers 310-12 of the placement head 300 can also be used as the receiving station. The placement elements 110 are moved from the removal device 120 to the gripper 310-12 and picked up by the latter or brought to a pick-up position by a feed device (not shown), from which they can be removed by means of the gripper 310-12 . In order to be able to determine the position of the placement element 110 relative to the placement head 300 , a position sensor 270 is arranged at the receiving station 210 , from which the position of the placement head 300 can be determined by means of a marking 340 . In a mechanically stable connection to the position sensor 270 , a measuring system 280 is also arranged on the receiving station 210 , from which the carrier 100 , which carries the placement elements 110 , can be measured. The carrier 100 can, for example, be a semiconductor wafer, of which the placement elements 110 , e.g. B. Bare dies can be removed by means of the removal device 120 . However, it is also possible to use a surface magazine for mounting elements, in particular electrical components provided with housings, as carrier 100 . Furthermore, as a carrier 100 for the placement device according to the invention, a feed device is also possible, which provides electrical components from a component belt in which a plurality of electrical components are arranged.

Aus Fig. 2b sind die Toleranzen ersichtlich, welche im Bereich der Aufnahmestation 210 für die bevorzugte Ausführungsform der Bestückvorrichtung bedeutsam sind. Der Träger 100 befindet sich hierbei in einer bekannten Position. Zwischen dem Träger 100 und der Aufnahmestation 210 ist das Meßsystem 280 angeordnet. Hierbei handelt es sich nicht um eine mechanisch stabile Verbindung, sondern um ein Meßsystem, von welchem die Position des Trägers 100 relativ zu der Aufnahmestation 210 ermittelbar ist. Zwischen der Aufnahmestation und dem Sensor für den Bestückkopf 270 besteht eine mechanisch stabile Verbindung. Der Positionssensor 270 kann die Position der Markierung 340 ermitteln. Welche an dem Bestückkopf 300 fest angebracht ist. Somit bestehen Quellen für Ungenauigkeiten der Positionsbestimmung des Bestückelements 110 relativ zu dem Bestückkopf 300 zwischen dem Positionssensor 270 und dem Bestückkopf 300. Der Greifer 310-12 ist wiederum mechanisch stabil an dem Bestückkopf 300 angebracht. Erfindungsgemäß sind somit zur exakten Positionsbestimmung des Bestückelements 110 an dem Bestückkopf 300 zwei Meßstrecken erforderlich. Da jedoch beide Meßstrecken sich in unmittelbarer Nähe zu der Position des zu erfassenden Objekts, hier das Bestückelement 110 an dem Greifer 310-12, befinden, können Ungenauigkeiten bei der Messung weitgehend ausgeschlossen werden. From Fig. 2b, the tolerances are visible, which are significant in the region of the receiving station 210 for the preferred embodiment of the fitting device. The carrier 100 is in a known position. The measuring system 280 is arranged between the carrier 100 and the receiving station 210 . This is not a mechanically stable connection, but rather a measuring system from which the position of the carrier 100 relative to the receiving station 210 can be determined. There is a mechanically stable connection between the receiving station and the sensor for the placement head 270 . The position sensor 270 can determine the position of the marking 340 . Which is firmly attached to the placement head 300 . Thus there are sources for inaccuracies in the position determination of the placement element 110 relative to the placement head 300 between the position sensor 270 and the placement head 300 . The gripper 310-12 is in turn mechanically stably attached to the placement head 300 . According to the invention, two measuring sections are therefore required for the exact position determination of the placement element 110 on the placement head 300 . However, since both measurement sections are in the immediate vicinity of the position of the object to be detected , here the placement element 110 on the gripper 310-12 , inaccuracies in the measurement can largely be ruled out.

An der Aufnahmestation 210 soll der Bestückkopf 300 mit der Entnahmeeinrichtung 120 oder dergleichen ausgerichtet werden. Hierbei können die einzelnen Greifer des Bestückkopfs 300 unter Verwenden zusätzlicher Ausrichtungshilfen vorvermessen werden. Bei bekannter Position der Greifer relativ zu dem Bestückkopf ist die jeweilige Position des an der Aufnahmestation 210 befindlichen Greifers des Bestückkopfs 300 leicht ermittelbar, indem die Position des Bestückkopfs 300 von dem Positionssensor 270 für den Bestückkopf 300 aufgrund der Position der Markierung 340 relativ zu dem Positionssensor 270 ermittelt wird. Diese Position wird gespeichert. Die gespeicherten Werte können jederzeit mit gegenwärtig gemessenen Werten in nachfolgenden Betriebsschritten verglichen werden, um die derzeitige Position des jeweiligen Greifers relativ zu der Aufnahmestation 210 zu bestimmen. Wenn diese Position außerhalb eines Toleranzbereichs liegt, kann mittels Justiermitteln, welche an der Aufnahmestation 210 vorgesehen sein können, die entsprechende Abweichung korrigiert werden. At the receiving station 210 , the placement head 300 is to be aligned with the removal device 120 or the like. Here, the individual grippers of the placement head 300 can be pre-measured using additional alignment aids. If the position of the grippers relative to the placement head is known, the respective position of the gripper of the placement head 300 located at the receiving station 210 can be easily determined by the position of the placement head 300 being displaced by the position sensor 270 for the placement head 300 based on the position of the marking 340 relative to the position sensor 270 is determined. This position is saved. The stored values can be compared at any time with currently measured values in subsequent operating steps in order to determine the current position of the respective gripper relative to the receiving station 210 . If this position lies outside a tolerance range, the corresponding deviation can be corrected by means of adjustment means, which can be provided at the receiving station 210 .

Aus Fig. 3a ist eine teilweise Schnittansicht der bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bestückvorrichtung an der Meßstation 220 ersichtlich. Die Meßstation 220 weist eine Markierung 223 auf, welche von einem Bildverarbeitungssystem 221 erfassbar ist. Ferner ist die Meßstation 220 mit einem Positionssensor 222 zum Erfassen der Markierung 340 des Bestückkopfs 300 versehen. Von dem Bildverarbeitungssystem 221 kann auch das Bestückelement 110 an dem Greifer 310-11 erfasst werden. From Fig. 3a is a partial sectional view of the preferred embodiment of the fitting device according to the invention at the measuring station 220 is visible. The measuring station 220 has a marking 223 which can be detected by an image processing system 221 . Furthermore, the measuring station 220 is provided with a position sensor 222 for detecting the marking 340 of the placement head 300 . The placement element 110 on the gripper 310-11 can also be captured by the image processing system 221 .

Aus Fig. 3b sind die Quellen für mögliche Ungenauigkeiten bei der Positionsbestimmung des Bestückelements 110 relativ zu dem Bestückkopf an der Meßstation 220 ersichtlich. Die Position des Bestückelements 110 relativ zu der Meßstation 220 ist mittels des Bildverarbeitungssystems 221 ermittelbar. Hierbei geht die Genauigkeit des Bildverarbeitungssystems 221 direkt in die Genauigkeit der Positionsbestimmung ein. Von dem Bildverarbeitungssystem 221 werden hierbei sowohl das Bestückelement 110 als auch eine Markierung 223 an der Meßstation 220 erfasst. Zwischen der Meßstation 220 und der Markierung 223 besteht eine feste mechanische Verbindung. Ebenso ist der Positionssensor 222 mit der Meßstation 220 mechanisch starr verbunden. From Fig. 3b, the sources for possible inaccuracies in determining the position of the Bestückelements 110 are shown relative to the placement head at the measuring station 220th The position of the placement element 110 relative to the measuring station 220 can be determined by means of the image processing system 221 . The accuracy of the image processing system 221 is directly involved in the accuracy of the position determination. The image processing system 221 detects both the placement element 110 and a marking 223 at the measuring station 220 . There is a fixed mechanical connection between the measuring station 220 and the marking 223 . Position sensor 222 is also mechanically rigidly connected to measuring station 220 .

Die Position des Bestückkopfs relativ zu der Meßstation 220 wird mittels des Positionssensors 222 und der an dem Bestückkopf 300 angebrachten Markierung 340 bestimmt. Hierbei wird von dem Positionssensor 222 die Markierung 340 erfasst. Zwischen der Markierung 340 und dem Bestückkopf 300 besteht wiederum eine mechanisch starre Verbindung. Die Position des Greifers 310-11 relativ zu dem Bestückkopf 300 ist aus dem vorangegangenen unter Bezugnahme auf Fig. 2a und 2b beschriebenen Schritt bekannt. Somit ist auch die Position des Bestückelements 110 relativ zu dem Bestückkopf bekannt. Sämtliche Meßeinrichtungen, hier der Positionssensor 222 und die Markierung 340 sowie das Bildverarbeitungssystem 221 und die Markierung 223 sind jeweils in unmittelbarer Nähe der Position des zu erfassenden Gegenstandes, jedes Bestückelements 110 bzw. des Bestückkopfs 300 angeordnet. Hierdurch werden Ungenauigkeiten bei der Positionsbestimmung vermieden. The position of the placement head relative to the measuring station 220 is determined by means of the position sensor 222 and the marking 340 attached to the placement head 300 . In this case, the marking 340 is detected by the position sensor 222 . There is again a mechanically rigid connection between the marking 340 and the placement head 300 . The position of the gripper 310-11 relative to the placement head 300 is known from the previous step described with reference to FIGS. 2a and 2b. The position of the placement element 110 relative to the placement head is thus also known. All measuring devices, here the position sensor 222 and the marking 340 as well as the image processing system 221 and the marking 223 are each arranged in the immediate vicinity of the position of the object to be detected, each placement element 110 or the placement head 300 . This avoids inaccuracies in determining the position.

Beim Vermessen der Position des Bestückelements relativ zu der Meßstation 220 können mittels des Bildverarbeitungssystems 221 bis zu 6 Freiheitsgrade ermittelt werden. Die Erfassung der Markierung 340 an dem Bestückkopf 300 erfolgt beispielsweise gleichzeitig hierzu unter Verwenden des Positionssensors 222, welcher ebenfalls bezogen auf die Meßstation 220 misst. Zum Ermitteln der relativen Position des Bestückelements 110 zu dem Bestückkopf 300 bzw. der Markierung des Bestückkopfs 340 kann beispielsweise Vektoraddition verwendet werden. When measuring the position of the placement element relative to the measuring station 220 , up to 6 degrees of freedom can be determined using the image processing system 221 . The detection of the marking 340 on the placement head 300 takes place simultaneously, for example, using the position sensor 222 , which also measures in relation to the measuring station 220 . Vector addition can be used, for example, to determine the position of the placement element 110 relative to the placement head 300 or the marking of the placement head 340 .

Aus Fig. 4a ist eine teilweise Schnittansicht der bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bestückvorrichtung im Bereich der Substrat-Meßstation für das Substrat 400 ersichtlich. Wie bereits in Fig. 1 beschrieben, weist der Substrattisch 550 eine in einer Längsrichtung sich erstreckende Markierung 570 auf. Diese Markierung 570 ist mittels eines Positionssensors 530, welcher an dem Referenzrahmen 510 angebracht ist, erfassbar. Der Referenzrahmen 510 und der Substratträger 510 sind in zumindest einer Richtung zueinander bewegbar gelagert. Auf dem Substratträger 550 ist das Substrat 400 angeordnet. Zur Bestimmung der Position des Substrats 400 sind an dem Substrat Markierungen 410 angebracht, welche beispielsweise mittels des Bildverarbeitungssystems 250 der Substrat-Meßstation erfassbar sind, wodurch die Position des Substrats 400 relativ zu dem Substratträger 550 ermittelbar ist. Das Bildverarbeitungssystem 250 ist in dem Referenzrahmen 510 derart angeordnet, dass mittels des Bildverarbeitungssystems 250 das Substrat 400 und die Markierungen 410, welche an dem Substrat 400 angeordnet sind, erfassbar sind. From Fig. 4a is a partial sectional view of the preferred embodiment of the fitting device according to the invention in the area of the substrate measuring station for the substrate 400 is visible. As already described in FIG. 1, the substrate table 550 has a marking 570 which extends in a longitudinal direction. This marking 570 can be detected by means of a position sensor 530 which is attached to the reference frame 510 . The reference frame 510 and the substrate carrier 510 are mounted such that they can move relative to one another in at least one direction. The substrate 400 is arranged on the substrate carrier 550 . To determine the position of the substrate 400 , markings 410 are attached to the substrate, which can be detected, for example, by means of the image processing system 250 of the substrate measuring station, as a result of which the position of the substrate 400 relative to the substrate carrier 550 can be determined. The image processing system 250 is arranged in the reference frame 510 such that the substrate 400 and the markings 410 , which are arranged on the substrate 400 , can be detected by means of the image processing system 250 .

Aus Fig. 4b sind mögliche Fehlerquellen für die Positionsbestimmung des Substrats relativ zu dem Referenzrahmen ersichtlich. Zwischen der Position des Substrats 400 und dem Referenzrahmen 510 wird mittels des Bildverarbeitungssystems 250 die Position des Substrats 400 in bis zu 6 Freiheitsgraden ermittelt. An dem Referenzrahmen 510 sind auch weitere Sensoren 530 ausgebildet, um die Position des Substratträgers 550 relativ zudem Referenzrahmen 510 ermitteln zu können. Die Position der Markierungen 410, welche an dem Substrat 400angebracht sind, relativ zu dem Substratträger 550 kann z. B. mittels des Bildverarbeitungssystems 250 ermittelt werden. From Fig. 4b possible sources of error for determining the position of the substrate are shown relative to the reference frame. The position of the substrate 400 is determined in up to 6 degrees of freedom between the position of the substrate 400 and the reference frame 510 by means of the image processing system 250 . Also additional sensors 530 are formed on the reference frame 510 to the position of the substrate support to be able to also determine relative reference frame 510 550th The position of the markings 410 , which are attached to the substrate 400 , relative to the substrate carrier 550 can e.g. B. can be determined by means of the image processing system 250 .

Der Referenzrahmen 510 kann beispielsweise mit einer aktiven Temperatursteuerung versehen sein, um Dimensionsveränderungen zu vermeiden. Es ist jedoch auch möglich, die einzelnen Komponenten der erfindungsgemäßen Bestückvorrichtung aus Materialien mit geringer oder keiner Wärmeausdehnung auszubilden. Den Problemen der Wärmeausdehnung kommt insbesondere bezüglich der Bestimmung der Position des Substrats relativ zu dem Referenzrahmen besondere Bedeutung zu, da hier die längsten Streckenabschnitte zwischen den Sensoren bzw. dem Bildverarbeitungssystem und dem zu ermittelnden Objekt, hier dem Substrat 400, vorliegen. Daher können, entweder mittels aktiver Temperatursteuerung die beteiligten Komponenten der Bestückvorrichtung innerhalb eng vorgegebener Toleranzen gehalten oder die Veränderungen der Abmessungen der entsprechenden Komponenten direkt oder indirekt bestimmt werden, beispielsweise indem thermisch hochleitende Materialien verwendet werden und die derzeitige Temperatur der Komponenten gemessen und ausgewertet wird. Entscheidend ist, dass die Substrat- Meßstation, welche das Bildverarbeitungssystem 250 aufweist, relativ zu der Bestückstation in einer mechanisch stabilen und gegenüber äußeren Einflüssen, wie z. B. Temperatur- oder Luftdruckänderungen, unempfindlichen Position gehalten wird. For example, the reference frame 510 can be provided with an active temperature control in order to avoid dimensional changes. However, it is also possible to form the individual components of the placement device according to the invention from materials with little or no thermal expansion. The problems of thermal expansion are of particular importance with regard to the determination of the position of the substrate relative to the reference frame, since here the longest route sections exist between the sensors or the image processing system and the object to be determined, here the substrate 400 . Therefore, either the components of the placement device involved can be kept within narrowly specified tolerances by means of active temperature control, or the changes in the dimensions of the corresponding components can be determined directly or indirectly, for example by using thermally highly conductive materials and the current temperature of the components being measured and evaluated. It is crucial that the substrate measuring station, which has the image processing system 250 , relative to the mounting station in a mechanically stable and against external influences, such as. B. temperature or air pressure changes, insensitive position is held.

Aus Fig. 5a ist eine teilweise Schnittansicht der bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bestückvorrichtung im Bereich der Aufsetzstation ersichtlich. Beispielsweise ist die Aufsetzstation, wie aus Fig. 1 ersichtlich, die 6-Uhr- Position des Bestückkopfs 300. Hierbei kann mittels des in der 6-Uhr-Position des Bestückkopfs 300 befindlichen Greifers 310-6 ein Bestückelement 110 an einer vorgegebenen Position auf das Substrat 400 aufgesetzt werden. An der Aufsetzstation sind hierzu ein Positionssensor 580, von welchem die Markierung 340 des Bestückkopfs 300 erfassbar ist, sowie der Sensor 530 des Referenzrahmens 510 vorgesehen. Der Positionssensor 580 ist ebenfalls an dem Referenzrahmen 510 ausgebildet. Somit besteht eine starre mechanische Verbindung zwischen dem Positionssensor 580 und dem Referenzrahmen 510. Von dem Sensor 530 des Referenzrahmens 510 ist die Markierung 570 des Substratträgers 550 erfassbar. Somit ist die Position des Referenzrahmens 510 relativ zu dem Substratträger 550 exakt ermittelbar. Die Position des Substrats 400 wird zunächst mittels des Bildverarbeitungssystems 250 ermittelt, indem Merkmale auf dem Substrat, wie z. B. die Markierungen 410, erfasst werden. Ferner wird die Position des Substratträgers 550 sowie die Position der an dem Substrat angebrachten Klammern 420 des Substrat-Indexers ermittelt. Danach wird das Substrat zum Bestücken mit dem von dem Greifer 310-6 gehaltenen Bestückelement 110 unter den Greifer 310-6 an der Bestückstation bewegt. Beispielsweise wird hierbei die Bewegung in der X- Richtung mittels des Substratträgers 550 und die Bewegung in der Y-Richtung mittels des Substrat-Indexers und der Klammern 420 durchgeführt. Beide Bewegungen sind mittels der Sensoren 530 des Substratträgers 550 relativ zu dem Referenzrahmen 510 bzw. mittels der Klammern 420 und des Wegmeßsystems des Substrat-Indexers erfassbar. Auch nach der Bewegung ist daher die exakte Position des Substrats 400 und/oder der Markierungen 410 auf dem Substrat 400 bekannt. Diese Information wird genutzt um sicherzustellen, dass das Substrat 400 sich unter Berücksichtigung der Signale der Sensoren 530, des Wegmeßsystems sowie aller vorheriger Meßsignale, z. B. der Meßstation 220, an der korrekten Position unter dem Greifer 310-6 befindet. From Fig. 5a is a partial sectional view of the preferred embodiment of the fitting device according to the invention in the field of Aufsetzstation be seen. For example, as shown in FIG. 1, the placement station is the 6 o'clock position of the placement head 300 . Here, by means of the gripper 310-6 located in the 6 o'clock position of the placement head 300, a placement element 110 can be placed on the substrate 400 at a predetermined position. For this purpose, a position sensor 580 , from which the marking 340 of the placement head 300 can be detected, and the sensor 530 of the reference frame 510 are provided at the placement station. The position sensor 580 is also formed on the reference frame 510 . There is thus a rigid mechanical connection between the position sensor 580 and the reference frame 510 . The marking 570 of the substrate carrier 550 can be detected by the sensor 530 of the reference frame 510 . The position of the reference frame 510 relative to the substrate carrier 550 can thus be determined exactly. The position of the substrate 400 is first determined by means of the image processing system 250 by adding features on the substrate, such as e.g. B. the markings 410 are detected. Furthermore, the position of the substrate carrier 550 and the position of the clips 420 of the substrate indexer attached to the substrate are determined. The substrate is then moved under the gripper 310-6 at the assembly station for the placement element 110 held by the gripper 310-6 . For example, the movement in the X direction is carried out by means of the substrate carrier 550 and the movement in the Y direction is carried out by means of the substrate indexer and the clamps 420 . Both movements can be detected by means of the sensors 530 of the substrate carrier 550 relative to the reference frame 510 or by means of the brackets 420 and the position measuring system of the substrate indexer. Therefore, even after the movement, the exact position of the substrate 400 and / or the markings 410 on the substrate 400 is known. This information is used to ensure that the substrate 400 takes into account the signals from the sensors 530 , the displacement measuring system and all previous measuring signals, e.g. B. the measuring station 220 , is in the correct position under the gripper 310-6 .

Aus Fig. 5b sind mögliche Quellen für Ungenauigkeiten bei der Bestimmung der Position des Bestückelements 110 relativ zu der vorbestimmten Bestückposition auf dem Substrat ersichtlich. Die Position des Bestückelements 110 ist aufgrund des vorbestimmten Vektors (zusammen mit der Aufnahmestation 210 beschrieben) relativ zu der Markierung 340 des Bestückkopfs 300 bekannt. Zwischen der Markierung 340 und dem Referenzrahmen 510 erfolgt eine Messung aufgrund des Positionssensors 580, von welchem die Markierung 340 erfassbar ist. Ebenfalls wird aufgrund des Sensors 530 die Position des Referenzrahmens 510 relativ zu dem Substratträger 550 ermittelt. Die Position des Substrats 400 relativ zu dem Substratträger 500 wird ermittelt, indem die an dem Substrat 400 angebrachte Klammer 420 mittels eines nicht gezeigten Sensors oder mittels des Wegmeßsystems des Substrat-Indexers erfasst wird. Die Position der Klammer 420 an dem Substrat 400 ist hierzu bekannt und beispielsweise als Vektor in einer Steuervorrichtung der erfindungsgemäßen Bestückvorrichtung hinterlegt. From Fig. 5b possible sources of inaccuracies in determining the position of the Bestückelements 110 are shown relative to the predetermined placement position on the substrate. The position of the placement element 110 is known based on the predetermined vector (described together with the receiving station 210 ) relative to the marking 340 of the placement head 300 . A measurement takes place between the marking 340 and the reference frame 510 on the basis of the position sensor 580 , from which the marking 340 can be detected. The position of the reference frame 510 relative to the substrate carrier 550 is also determined on the basis of the sensor 530 . The position of the substrate 400 relative to the substrate carrier 500 is determined by the clamp 420 attached to the substrate 400 being detected by means of a sensor (not shown) or by means of the path measuring system of the substrate indexer. For this purpose, the position of the clamp 420 on the substrate 400 is known and is stored, for example, as a vector in a control device of the placement device according to the invention.

Beim Bestimmen der Position des Bestückelements 110 relativ zu der vorbestimmten Bestückposition auf dem Substrat können sämtliche während der vorangegangenen Schritte ermittelten Abweichungen von den gewünschten Positionen an den vorangegangenen Arbeitsstationen, insbesondere der Meßstation 220 der Aufnahmestation 210 sowie der Substrat-Meßstation berücksichtigt werden. Erfindungsgemäß ist es hierdurch möglich, Zeitverzögerungen zwischen der Vermessung des Bestückelements relativ zu dem Bestückkopf sowie der Vermessung des Substrats und dem Aufsetzen des Bestückelements auf das Substrat so gering wie möglich zu halten, wobei Abweichungen von vorgegebenen Positionen minimiert sind, da Ungenauigkeiten bei den jeweiligen einzelnen Messungen aufgrund der Tatsache minimiert sind, dass lediglich die relativen Positionen der einzelnen Komponenten zueinander bzw. des Bestückelements relativ zu den einzelnen Komponenten ermittelt werden und hierbei an allen Komponenten lediglich geringe Entfernungen zwischen den zu ermittelnden Positionen und den hierfür vorgesehenen Sensoren bzw. Bildverarbeitungssystemen vorliegen. When determining the position of the placement element 110 relative to the predetermined placement position on the substrate, all deviations from the desired positions determined during the previous steps at the previous work stations, in particular the measuring station 220 of the receiving station 210 and the substrate measuring station, can be taken into account. According to the invention, this makes it possible to keep time delays between the measurement of the placement element relative to the placement head and the measurement of the substrate and the placement of the placement element on the substrate as small as possible, deviations from predetermined positions being minimized because inaccuracies in the respective individual Measurements are minimized due to the fact that only the relative positions of the individual components relative to one another or of the placement element relative to the individual components are determined, and all components have only small distances between the positions to be determined and the sensors or image processing systems provided for this purpose.

Claims

1. Bestückvorrichtung zum Bestücken von Substraten mit Bestückelementen, die Bestückvorrichtung mit:
einem Bestückkopf (300), welcher mehrere, um eine Drehachse (320) des Bestückkopfs (300) drehbar angeordnete Greifer (310-12, 310-6) zum Greifen von Bestückelementen (110) aufweist,
mindestens zwei Arbeitsstationen (210, 220, 230), in deren Nähe die Greifer (310-12, 310-6) positionierbar sind, und
einem Meßsystem, von welchem die Position des jeweils in der Nähe der Arbeitsstation positionierten Greifers (310- 12, 310-6) relativ zu dieser Arbeitsstation ermittelbar ist, wobei an mindestens zwei der Arbeitsstationen (210, 220, 230) jeweils ein Sensor (270, 222, 580) zum Erfassen der Position des Greifers (310-6, 310-12) relativ zu der jeweiligen Arbeitsstation vorgesehen ist. 1. Placement device for loading substrates with placement elements, the placement device with:
a placement head ( 300 ) which has a plurality of grippers ( 310-12 , 310-6 ) which are arranged to be rotatable about an axis of rotation ( 320 ) of the placement head ( 300 ), for gripping placement elements ( 110 ),
at least two workstations ( 210 , 220 , 230 ), in the vicinity of which the grippers ( 310-12 , 310-6 ) can be positioned, and
a measuring system from which the position of the gripper (310-12, 310-6) positioned in the vicinity of the workstation can be determined relative to this workstation, wherein at least two of the workstations ( 210 , 220 , 230 ) each have a sensor ( 270 , 222 , 580 ) is provided for detecting the position of the gripper ( 310-6 , 310-12 ) relative to the respective work station.

2. Bestückvorrichtung nach Anspruch 1, wobei in der Nähe jedes Greifers (310-6, 310-12) jeweils eine von dem in der Nähe des Greifers (310-6, 310-12) befindlichen Sensor (270, 222, 580) erfassbare Markierung (340) an dem Bestückkopf (300) vorgesehen ist. 2. Placement device according to claim 1, wherein in the vicinity of each gripper ( 310-6 , 310-12 ) in each case one of the sensors ( 270 , 222 , 580 ) located in the vicinity of the gripper ( 310-6 , 310-12 ) can be detected Marking ( 340 ) is provided on the placement head ( 300 ).

3. Bestückvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei
jeder Greifer (310-6, 310-12) bezüglich des jeweiligen Sensors (270, 222, 580) mindestens zwei Freiheitsgrade aufweist, und
von dem Sensor (270, 222, 580) jeweils Bewegungen des Greifers (310-6, 310-12) in einer entsprechenden Anzahl von Freiheitsgraden erfassbar sind. 3. placement device according to claim 1 or 2, wherein
each gripper ( 310-6 , 310-12 ) has at least two degrees of freedom with respect to the respective sensor ( 270 , 222 , 580 ), and
The sensor ( 270 , 222 , 580 ) can detect movements of the gripper ( 310-6 , 310-12 ) in a corresponding number of degrees of freedom.

4. Bestückvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Greifrichtung der Greifer (310-6, 310-12), in welcher von den Greifern (310-6, 310-12) Bestückelemente (110) aufgenommen und abgesetzt werden können, im Wesentlichen parallel oder im Wesentlichen senkrecht zu der Drehachse (320) ausgerichtet ist. 4. placement device according to one of claims 1 to 3, wherein the gripping direction of the grippers ( 310-6 , 310-12 ), in which of the grippers ( 310-6 , 310-12 ) placement elements ( 110 ) can be picked up and set down, is oriented substantially parallel or substantially perpendicular to the axis of rotation ( 320 ).

5. Bestückvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Greifrichtung der Greifer, in welcher von den Greifern Bestückelemente aufgenommen und abgesetzt werden können, winklig zu der Drehachse ausgerichtet ist. 5. placement device according to one of claims 1 to 3, wherein the gripping direction of the grippers, in which of the grippers Placement elements can be picked up and set down, is aligned at an angle to the axis of rotation.

6. Bestückvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei
mindestens eine der Arbeitsstationen einen Referenzrahmen (510) aufweist, welcher zwischen einem das zu bestückende Substrat (400) aufnehmenden Substrat-Träger (550) und dem Bestückkopf (300) angeordnet ist, und
ein Referenz-Meßsystem (520, 530, 560, 570) zwischen dem Substrat-Träger (550) und dem Referenzrahmen (510) vorgesehen ist, von welchem die Position des Referenzrahmens (510) relativ zu dem Substrat-Träger ermittelbar ist. 6. placement device according to one of the preceding claims, wherein
at least one of the work stations has a reference frame ( 510 ) which is arranged between a substrate carrier ( 550 ) receiving the substrate to be assembled ( 400 ) and the placement head ( 300 ), and
a reference measuring system ( 520 , 530 , 560 , 570 ) is provided between the substrate carrier ( 550 ) and the reference frame ( 510 ), from which the position of the reference frame ( 510 ) relative to the substrate carrier can be determined.

7. Bestückvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei mindestens eine der Arbeitsstationen eine Bildverarbeitungseinrichtung (221) aufweist, von welcher die Position eines von einem Greifer (310-6, 310-12) gegriffenen Bestückelements (110) relativ zu dem Greifer (310-6, 310-12) ermittelbar ist. 7. Placement device according to one of the preceding claims, wherein at least one of the work stations has an image processing device ( 221 ), of which the position of a placement element ( 110 ) gripped by a gripper ( 310-6 , 310-12 ) relative to the gripper ( 310- 6 , 310-12 ) can be determined.

8. Bestückvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Markierungen (340) nahe der Greifer (310-6, 310-12) angeordnet sind. 8. placement device according to one of the preceding claims, wherein the markings ( 340 ) near the gripper ( 310-6 , 310-12 ) are arranged.

9. Bestückvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Markierungen (340) jeweils im Wesentlichen in der Arbeitsebene der Arbeitsstationen (210, 220, 230) angebracht sind. 9. placement device according to one of the preceding claims, wherein the markings ( 340 ) are each substantially in the working plane of the workstations ( 210 , 220 , 230 ) attached.

10. Bestückvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Meßsysteme 2-dimensionale Encoder, Hallsensoren, und/oder optische Sensoren sind, von denen die jeweiligen Markierungen erfassbar sind. 10. Placement device according to one of the preceding Claims, the measuring systems 2-dimensional encoders, Hall sensors, and / or optical sensors, of which the respective markings are detectable.

11. Verfahren zum Bestücken von Substraten mit Bestückelementen unter Verwenden einer Bestückvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 10, bei welchem Verfahren
ein Bestückelement (110) an einer Aufnahmestation (210) als erste (310-6, 310-12) des Bestückkopfs (300) aufgenommen wird,
die Position des Bestückelements (110) relativ zu dem Greifer (310-6, 310-12) mittels einer Bildverarbeitungseinrichtung (221) und die Position des Greifers (310-6, 310-12) relativ zu den beiden Arbeitsstationen mittels des Meßsystems (270, 222) der Bestückvorrichtung ermittelt wird,
der Greifer (310-6, 310-12) durch Drehen des Bestückkopfs (300) um die Drehachse (320) zu einer Ausgabestation als zweite Arbeitsstation der Bestückvorrichtung bewegt wird,
an der Ausgabestation die Position des Greifers (310-6) relativ zu der Ausgabestation mittels des an der Ausgabestation vorgesehenen Meßsystems (580) ermittelt wird, und
das Bestückelement (110) von dem Greifer (310-6) unter Berücksichtigung der Position des Bestückelements (110) relativ zu dem Greifer (310-6) und der Position des Greifers (310-6) relativ zu der Ausgabestation an eine vorbestimmte Stelle auf dem Substrat (400) positioniert wird. 11. A method for loading substrates with placement elements using a placement device according to claims 1 to 10, in which method
a placement element ( 110 ) is received at a receiving station ( 210 ) as the first ( 310-6 , 310-12 ) of the placement head ( 300 ),
the position of the placement element ( 110 ) relative to the gripper ( 310-6 , 310-12 ) by means of an image processing device ( 221 ) and the position of the gripper ( 310-6 , 310-12 ) relative to the two workstations by means of the measuring system ( 270 , 222 ) of the placement device is determined,
the gripper ( 310-6 , 310-12 ) is moved by rotating the placement head ( 300 ) about the axis of rotation ( 320 ) to an output station as the second work station of the placement device,
at the output station, the position of the gripper ( 310-6 ) relative to the output station is determined by means of the measuring system ( 580 ) provided at the output station, and
the placement element ( 110 ) from the gripper ( 310-6 ) taking into account the position of the placement element ( 110 ) relative to the gripper ( 310-6 ) and the position of the gripper ( 310-6 ) relative to the delivery station at a predetermined location the substrate ( 400 ) is positioned.

12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei zusätzlich der Referenzrahmen (510) und das Referenz- Meßsystem (520, 530, 560, 570) verwendet werden, wobei die Position des Greifers (310-6, 310-12) relativ zu dem Referenzrahmen(510) sowie die Position des Referenzrahmens (510) relativ zu dem zu bestückenden Substrat (400) ermittelt werden, um die Position des zu bestückenden Substrats (400) relativ zu dem Bestückelement (110)zu ermitteln. 12. The method according to claim 11, wherein additionally the reference frame ( 510 ) and the reference measuring system ( 520 , 530 , 560 , 570 ) are used, the position of the gripper ( 310-6 , 310-12 ) relative to the reference frame ( 510 ) and the position of the reference frame ( 510 ) relative to the substrate ( 400 ) to be assembled, in order to determine the position of the substrate ( 400 ) to be assembled relative to the placement element ( 110 ).