DE102018205828A1

DE102018205828A1 - System aus Überprüfungselement und Wendeadapter sowie Verfahren zum Vermessen einer Bestückgenauigkeit

Info

Publication number: DE102018205828A1
Application number: DE102018205828.8A
Authority: DE
Inventors: Daniel Wiedenmann; David Rajkay; Manfred Wörl
Original assignee: ASM Assembly Systems GmbH and Co KG
Current assignee: ASMPT GmbH and Co KG
Priority date: 2018-04-17
Filing date: 2018-04-17
Publication date: 2019-10-17
Anticipated expiration: 2038-04-18
Also published as: CN110392522B; CN110392522A; DE102018205828B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Überprüfungselement (1) zum Vermessen einer Bestückgenauigkeit eines Bestückvorgangs in einem Bestückautomaten, das Überprüfungselement (1) aufweisend einen Überprüfungskörper (2) aus einem Körpermaterial (3). Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein System (100) aus einem Überprüfungselement (1) und einen Wendeadapter (30) zum Vermessen einer Bestückgenauigkeit eines Bestückvorgangs in einem Bestückautomaten sowie ein Verfahren zum Vermessen einer Bestückgenauigkeit eines Bestückvorgangs in einem Bestückautomaten unter Verwendung eines Überprüfungselements (1) oder eines Systems (100).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Überprüfungselement zum Vermessen einer Bestückgenauigkeit eines Bestückvorgangs in einem Bestückautomaten, das Überprüfungselement aufweisend einen Überprüfungskörper aus einem Körpermaterial. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein System aus einem Überprüfungselement und einem Wendeadapter zum Vermessen einer Bestückgenauigkeit eines Bestückvorgangs in einem Bestückautomat sowie ein Verfahren zum Vermessen einer Bestückgenauigkeit eines Bestückvorgangs in einem Bestückautomaten unter Verwendung eines Überprüfungselements bzw. eines Systems.
STAND DER TECHNIK
In der modernen Technik ist es grundsätzlich bekannt, zur Bestückung von Leiterplatten bzw. Platinen Bestückautomaten einzusetzen. Diese Bestückautomaten können für jeden einzelnen geplanten Bestückvorgang mit verschiedenen Bestückköpfen und diese wiederum mit unterschiedlichen Sektionen, wie beispielsweise Pipetten, Greifvorrichtungen, Bauelement-Kameras oder ähnlichem, ausgestattet sein. Auch kann sich für jeden Bestückvorgang die zu bestückende Platine beispielsweise hinsichtlich des verwendeten Platinensubtrats als auch insbesondere hinsichtlich einer Dicke der verwendeten Platinen unterscheiden.
Um eine gleichbleibende Bestückgenauigkeit gewährleisten zu können, ist es gemäß dem Stand der Technik bekannt, Messungen der Bestückgenauigkeit durchzuführen. Insbesondere ist es bekannt, eine Testplatine, beispielsweise aus einem Keramikmaterial, in den Bestückautomaten einzulegen, dort einen Bestückvorgang durchzuführen. Anschließend wird gemäß dem Stand der Technik die bestückte Platine aus dem Bestückautomaten entnommen und extern vermessen. Diese Vorgehensweise ist aufwendig und oftmals nur durch speziell geschulte Fachkräfte und/oder eigens angefertigte Messapparaturen durchführbar. Darüber hinaus können nicht sämtliche Merkmale der Bestückqualität bzw. der Bestückgenauigkeit auf diese Weise untersucht werden, da bei Bauelementen, deren wesentliche Merkmale auf der Unterseite der Bauelemente und damit auf dem Testsubstrat angeordnet sind, nicht hinsichtlich ihrer Bestückgenauigkeit vermessen werden können.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile beim Vermessen einer Bestückgenauigkeit eines Bestückvorgangs in einem Bestückautomaten zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Überprüfungselement, ein System sowie ein Verfahren zum Vermessen einer Bestückgenauigkeit eines Bestückvorgangs in einem Bestückautomaten bereitzustellen, welche in besonders einfacher und kostengünstiger Weise ein Verbessern eines Vermessens der Bestückgenauigkeit eines Bestückvorgangs im Bestückautomaten bereitstellen, wobei insbesondere ein Vermessen einer Bestückgenauigkeit bei Bauelementen mit Merkmalen, die der zu bestückenden Platine zugewandt sind, ermöglicht wird und/oder Vermessungsvorrichtungen des Bestückautomaten selbst verwendet werden.
Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Überprüfungselement zum Vermessen einer Bestückgenauigkeit eines Bestückvorgangs in einem Bestückautomaten mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Ferner wird die Aufgabe gelöst durch ein System aus einem Überprüfungselement und einem Wendeadapter mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 9 sowie durch ein Verfahren zum Vermessen einer Bestückgenauigkeit eines Bestückvorgangs in einem Bestückautomaten mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 10. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Überprüfungselement beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen System und dem erfindungsgemäßen Verfahren sowie jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Überprüfungselement zum Vermessen einer Bestückgenauigkeit eines Bestückvorgangs in einem Bestückautomaten, das Überprüfungselement aufweisend einen Überprüfungskörper aus einem Körpermaterial. Ein erfindungsgemäßes Überprüfungselement ist dadurch gekennzeichnet, dass der Überprüfungskörper einen Bestückbereich zum Bestücken mit Bauelementen aufweist, wobei zumindest im Bestückbereich das Körpermaterial durchgängig transparent ausgebildet ist, und wobei ferner wenigstens im Bestückbereich Überprüfungsmarkierungen auf und/oder im Überprüfungskörper angeordnet sind, zur Ermöglichung einer absoluten und/oder relativen Positionsbestimmung von im Bestückbereich während des Bestückvorgangs anordenbaren Bauelementen zum Vermessen der Bestückgenauigkeit des Bestückvorgangs von Bauelementen im Bestückautomaten.
Ein erfindungsgemäßes Überprüfungselement ist zur Verwendung in einem Bestückautomaten vorgesehen. Um eine Bestückgenauigkeit eines Bestückvorgangs in diesem Bestückautomaten zu vermessen, kann das Überprüfungselement in den Bestückautomaten eingelegt und dort einem testweisen Bestückvorgang unterzogen werden. Für diesen Zweck weist ein erfindungsgemäßes Überprüfungselement einen Überprüfungskörper aus einem Körpermaterial auf, wobei ferner der Überprüfungskörper einen Bestückbereich zum Bestücken mit Bauelementen aufweist. Dieser Bestückbereich ist für die Durchführung des testweisen Bestückvorgangs vorgesehen. Eine Dicke des Körpermaterials des Überprüfungskörpers kann bevorzugt an eine Substratdicke einer Platine angepasst ausgebildet sein, wie sie im zu vermessenden Bestückvorgang verwendet werden soll. Dies kann beispielsweise direkt durch die Dicke des Überprüfungskörpers und/oder durch eine Verwendung von Höhenadaptern erfolgen.
Der Überprüfungskörper eines erfindungsgemäßen Überprüfungselements weist wie oben bereits angeführt insbesondere einen Bestückbereich auf, der für ein Bestücken mit Bauelementen bei der testweisen Durchführung des Bestückvorgangs im Bestückautomaten vorgesehen ist. Zumindest in diesem Bestückbereich ist das Körpermaterial des Überprüfungskörpers durchgängig transparent ausgebildet. Der Überprüfungskörper und damit insbesondere das gesamte Überprüfungselement sind somit zumindest im Bestückbereich durchsichtig, man kann sowohl von einer Oberseite als auch von einer Unterseite des Überprüfungselements durch das gesamte Überprüfungselement hindurchsehen. Mit anderen Worten kann ein im Bestückbereich angeordnetes Bauelement sowohl von einer Oberseite des Überprüfungskörpers, auf der das Bauelement angeordnet ist, vermessen werden, als auch von einer Unterseite. Hierbei ermöglicht die durchgängig transparente Ausgestaltung des Körpermaterials zumindest im Bestückbereich die Vermessung des Bauelements von der Unterseite aus. Bauelemente mit wesentlichen Merkmalen auf der Bauelementunterseite, die nach dem Bestückvorgang an der Oberfläche der Platine beziehungsweise des Überprüfungselements anliegen, können somit durch den Einsatz eines erfindungsgemäßen Überprüfungselements hinsichtlich ihrer Bestückgenauigkeit vermessen werden.
Überprüfungsmarkierungen, die insbesondere an festgelegten Positionen am und/oder im Überprüfungskörper angeordnet sind, ermöglichen ein Vermessen der Positionierung des Bauelements auf dem Überprüfungskörper des Überprüfungselements und dadurch eine Ermittlung bzw. eine Vermessung einer Bestückgenauigkeit des Bestückvorgangs von diesen Bauelementen im Bestückautomaten. Die Überprüfungsmarkierungen können insbesondere dahingehend ausgebildet sein, dass sie zum einen eine absolute Positionierung des gesamten Überprüfungselements im Bestückautomaten und zum anderen gleichzeitig eine relative Positionierung der Bauelemente auf dem Überprüfungselement ermöglichen. Insbesondere kann durch das Vorhandensein dieser Überprüfungsmarkierungen das Vermessen der platzierten bzw. bestückten Bauelemente zum Ermitteln der Bestückgenauigkeit bevorzugt durch bereits im Bestückautomaten vorhandene Aufnahmevorrichtungen, beispielsweise Bauelementkameras und/oder Leiterplattenkameras, durchgeführt werden.
Insgesamt kann durch ein erfindungsgemäßes Überprüfungselement somit bereitgestellt werden, dass unabhängig von den im zu vermessenden Bestückvorgang eingesetzten Elementen, wie beispielsweise die verwendete Platinenart, die eingesetzten Bestückköpfe und deren Sektoren sowie der verwendeten Bauelemente, eine Vermessung der Bestückgenauigkeit dieses speziellen Bestückvorgangs durchgeführt werden kann. Dies kann insbesondere unter Verwendung der bereits im Bestückautomaten vorhandenen Aufnahmevorrichtungen durchgeführt werden. Die zumindest im Bestückbereich vorhandene durchgehend transparente Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Überprüfungselements erlaubt darüber hinaus ein Vermessen von auf dem Überprüfungselement platzierten Bauelementen sowohl von der Oberseite als auch von der Unterseite her, wodurch eine Einschränkung der vermessenen Bauelemente vermieden werden kann. Ein Vermessen einer Bestückgenauigkeit eines Bestückvorgangs in einem Bestückautomaten kann auf diese Weise einfach und weniger aufwendig und insbesondere schneller und kostengünstiger durchgeführt werden.
Ein erfindungsgemäßes Überprüfungselement kann ferner derartig ausgebildet sein, dass das Körpermaterial des gesamten Überprüfungskörpers vollständig transparent ausgebildet ist, insbesondere, dass das Körpermaterial ein transparentes Glas oder ein transparentes Kunststoffmaterial ist. In dieser speziellen Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Überprüfungselements kann somit besonders einfach bereitgestellt werden, dass zumindest der Bestückbereich durchgängig und vollständig transparent ausgebildet ist, Darüber hinaus kann ermöglicht werden, dass der Überprüfungskörper einteilig bzw. einstückig ausgebildet sein kann. Mit anderen Worten besteht der gesamte Überprüfungskörper vollständig aus einem Körpermaterial, wobei dieses Körpermaterial durchgehend transparent ausgebildet ist. Ein Herstellen eines erfindungsgemäßen Überprüfungselements kann auf diese Weise vereinfacht werden.
Auch kann bei einem erfindungsgemäßen Überprüfungselement vorgesehen sein, dass eine Körperdicke des Überprüfungskörpers zwischen 0,3 mm und 5 mm, bevorzugt zwischen 0,5 mm und 1,5 mm, besonders bevorzugt 1,2 mm, beträgt. Durch diese speziellen Körperdicken kann eine besonders einfache und direkte Anpassung an verschiedenste Substratdicken beim zu vermessenden Bestückvorgang vorgenommen werden. Insbesondere kann beispielsweise für verschiedene Substratdicken jeweils ein speziell angefertigtes Überprüfungselement vorgesehen sein. Auch können Höhenadapter verwendet werden, um ein Überprüfungselement, das eine geringere Körperdicke als das zu simulierende Platinensubstrat aufweist, auf die entsprechende Dicke eines zu vermessenden Substrats zu erhöhen. Eine besonders gute Nachstellung des zu vermessenden Bestückvorgangs, insbesondere hinsichtlich der durch die Positionierung der Substratoberfläche im Bestückautomaten bestimmten Bestückhöhe, kann auf diese Weise bereitgestellt werden.
Bei einem erfindungsgemäßen Überprüfungselement kann ferner vorgesehen sein, dass der Überprüfungskörper zylinderförmig oder zumindest im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet ist, insbesondere mit einem Körperdurchmesser zwischen 300 mm und 750 mm, bevorzugt mit einem Körperdurchmesser von 13 Zoll oder 600 mm. Ein zylinderförmiger Überprüfungskörper kann insbesondere durch einen zumindest im Wesentlichen als kreisförmige Scheibe mit geringer Dicke ausgebildeten Überprüfungskörper bereitgestellt werden. Auf diese Weise kann, insbesondere zusammen mit einer zumindest teilweisen vollständig transparenten Ausgestaltung des Überprüfungskörpers, beispielsweise ermöglicht werden, dass, im Gegensatz zu einer beispielsweise rechteckigen Ausgestaltung eines Überprüfungskörpers gemäß dem Stand der Technik, Markierungen auf Fördereinrichtungen, insbesondere Chuck-Marken, im Bestückautomaten sichtbar bleiben, wodurch eine Positionsbestimmung des Überprüfungselements im Bestückautomaten weiter vereinfacht werden kann. Dies kann insbesondere dadurch unterstützt werden, dass der Überprüfungskörper durchgängig und insbesondere vollständig transparent ausgebildet ist. Durch die zylinderförmige Ausgestaltung des Überprüfungskörpers kann somit insbesondere sichergestellt werden, dass zum Bestücken mit Bauelementen und zum anschließenden Vermessen der Bestückgenauigkeit dieses Bestückvorgangs ein ausreichender Platz vorhanden ist, wobei gleichzeitig ein geringer Platzbedarf an den Rändern bereitgestellt werden kann.
Besonders bevorzugt kann bei einem erfindungsgemäßen Überprüfungselement vorgesehen sein, dass die Überprüfungsmarkierungen auf einer Oberfläche des Überprüfungskörpers angeordnet, insbesondere aufgebracht, sind. Ein auf der Oberfläche vorgenommenes Anordnen, insbesondere ein Aufdrucken, stellt eine besonders einfache Möglichkeit einer Anordnung der Überprüfungsmarkierungen dar. So können beispielsweise die Überprüfungsmarkierungen unter Verwendung eines chromhaltigen Materials auf der Oberfläche des Überprüfungskörpers aufgebracht sein. Eine besonders gute Sichtbarkeit der Überprüfungsmarkierungen bei gleichzeitiger Ermöglichung einer besonders einfachen Anordnung der Überprüfungsmarkierung kann auf diese Weise bereitgestellt werden.
Auch kann ein erfindungsgemäßes Überprüfungselement dahingehend ausgebildet sein, dass die Überprüfungsmarkierungen zumindest eines der folgenden Elemente zum Ermöglichen einer relativen Positionsbestimmung von auf dem Überprüfungskörper angeordneten Bauelementen umfassen:

- umlaufende oder zumindest im Wesentlichen umlaufende Randmarkierung am Rand des Überprüfungskörpers,
- Einbuchtung am Rand des Überprüfungskörpers,
- regelmäßige, insbesondere matrixartig, angeordnete Markierelemente, besondere Kreuze und/oder Punkte.

Die Liste ist nicht abgeschlossen, sodass auch weitere Elemente als Überprüfungsmarkierungen auf einem erfindungsgemäßen Überprüfungselement angeordnet sein können. Der im Bestückautomaten durchgeführte Bestückvorgang orientiert sich insbesondere an diesen Elementen bzw. an den Überprüfungsmarkierungen. Auf diese Weise kann durch ein gleichzeitiges Vermessen der Überprüfungsmarkierungen und der bestückten Bauelemente auf dem Überprüfungselement eine Bestimmung der relativen Positionierungsgenauigkeit der auf dem Überprüfungskörper angeordneten Bauelemente vorgenommen werden. Ein Auswerten dieses Vermessens ergibt dann zumindest die relative Bestückgenauigkeit des vorgenommenen Bestückvorgangs.
Darüber hinaus kann ein erfindungsgemäßes Überprüfungselement derart ausgebildet sein, dass die Überprüfungsmarkierungen ein Positionierungselement, insbesondere eine Punktematrix, aufweist zum Ermöglichen einer absoluten Positionsbestimmung von auf dem Überprüfungskörper angeordneten Bauelementen. Ein derartiges Positionierungselement kann insbesondere eine hochpräzise Anordnung des Positionierungselements auf dem Überprüfungselement umfassen. Dies kann durch eine Punktematrix besonders einfach bereitgestellt werden, da in dieser Ausgestaltung besonders viele und gleichzeitig mit hoher Genauigkeit angeordnete Messpunkte vorhanden sind. „Hochpräzise“ im Sinne der Erfindung kann bevorzugt eine Anordnung des Positionierungselements mit einer Genauigkeit von 1 µm oder besser umfassen. Auf diese Weise kann eine absolute Positionierung des Überprüfungselements im Bestückautomaten bestimmt werden, insbesondere besonders genau bestimmt werden. Durch das gleichzeitige Vermessen der platzierten Bauelemente hinsichtlich des Positionierungselements kann auf diese Weise auch eine absolute Bestückgenauigkeit ermittelt werden.
Ferner kann bei einem erfindungsgemäßen Überprüfungselement vorgesehen sein, dass der Überprüfungskörper einen Anordnungsabschnitt zum Anordnen eines Überprüfungsadapters, insbesondere eines Höhenadapters zum Einstellen einer Bestückhöhe und/oder eines Wendeadapters zum Ermöglichen einer Änderung einer Orientierung des Überprüfungselements im Bestückautomaten, aufweist. Durch einen derartigen Anordnungsabschnitt kann besonders einfach bereitgestellt werden, dass am Überprüfungskörper ein Überprüfungsadapter angeordnet werden kann. Besonders bevorzugt kann ein derartiger Überprüfungsadapter beispielsweise als ein Höhenadapter ausgebildet sein, wodurch ein Einstellen einer Bestückhöhe im Inneren des Bestückautomaten besonders einfach bereitgestellt werden kann. Verschiedenste Dicken von zu bestückenden Substraten können auf diese Weise besonders einfach nachgestellt werden. Zusätzlich oder alternativ kann an einem derartigen Anordnungsabschnitt auch ein Überprüfungsadapter angeordnet werden, der als ein Wendeadapter ausgebildet ist. Durch einen derartigen Wendeadapter kann insbesondere ermöglicht werden, dass ein bereits bestücktes Überprüfungselement in den Bestückautomaten erneut eingelegt werden kann, wobei insbesondere das Überprüfungselement aus einer ersten Orientierung, in der der Bestückvorgang vorgenommen wurde, in eine zweite, der ersten Orientierung entgegensetzte Orientierung gewendet wird und somit mit anderen Worten umgedreht in den Bestückautomaten eingelegt werden kann. Ein Vermessen der Unterseite des Überprüfungselements durch im Bestückautomaten vorhandene Aufnahmevorrichtungen kann auf diese Weise besonders einfach bereitgestellt werden. Der Wendeadapter ist insbesondere bevorzugt derart ausgebildet, dass auf dem Überprüfungselement angeordnete Bauelemente sicher und insbesondere kontaktfrei durch den Bestückautomaten transportiert werden können. Eine Beschädigung der bestückten Bauelemente bei einer Wendung des Überprüfungskörpers kann auch diese Weise sicher verhindert werden. Durch das durchgehend transparente Körpermaterial zumindest im Bestückbereich des Überprüfungselements kann auf diese Weise ein Vermessen der Bauelemente von ihrer Unterseite her durchgeführt werden.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein System aus einem Überprüfungselement und einem Wendeadapter zum Vermessen einer Bestückgenauigkeit eines Bestückvorgangs in einem Bestückautomaten. Ein erfindungsgemäßes System ist dadurch gekennzeichnet, dass das Überprüfungselement gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildet ist, wobei das Überprüfungselement in einer ersten Orientierung in einem Bestückautomaten mit Bauelementen bestückbar ist und in einer zweiten Orientierung, die der ersten Orientierung entgegengesetzt ist, am Wendeadapter zur Vermessung der folgenden Bestückung mit Bauelementen im Bestückautomaten anordenbar ist. Somit ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits ausführlich in Bezug auf ein erfindungsgemäßes Überprüfungselement beschrieben worden sind, auch für ein erfindungsgemäßes System, das ein derartiges Überprüfungselement aufweist. Insbesondere können bei einem erfindungsgemäßen System, das Überprüfungselement und der Wendeadapter aufeinander abgestimmt ausgebildet sein, beispielsweise hinsichtlich eines Anordnungsabschnittes des Überprüfungselements und eines entsprechenden Gegenanordnungsabschnitts des Wendeadapters.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Vermessen einer Bestückgenauigkeit eines Bestückvorgangs in einem Bestückautomaten unter Verwendung eines Überprüfungselements gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung oder eines Systems gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung. Ein erfindungsgemäßes Verfahren ist durch folgende Schritte gekennzeichnet:

a) Einlegen des Überprüfungselements in den Bestückautomaten in einer ersten Orientierung,
b) Bestücken zumindest des Bestückbereichs mit zumindest einem Bauelement,
c) Vermessen der relativen und/oder absoluten Position des in Schritt b) angeordneten zumindest einen Bauelements im Bestückautomaten,
d) Ermitteln der Bestückgenauigkeit durch Auswertung der in Schritt c) durchgeführten Messung,
e) Anzeigen der in Schritt d) ermittelten Bestückgenauigkeiten.

Durch den Einsatz eines erfindungsgemäßen Überprüfungselements gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung oder eines Systems gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung können durch ein erfindungsgemäßes Verfahren sämtliche Vorteile bereitgestellt werden, die bereits ausführlich hinsichtlich eines erfindungsgemäßen Überprüfungselements bzw. in Bezug auf ein erfindungsgemäßes System beschrieben worden sind.
Bei der Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird in dessen erstem Schritt a) das Überprüfungselement in den Bestückautomaten in einer ersten Orientierung eingelegt. Dieses Einlegen kann beispielsweise ein Platzieren des Überprüfungselements auf einer Fördervorrichtung, insbesondere einem Förderband, des Bestückautomaten umfassen. Zum Einstellen einer Bestückhöhe, wie sie beim zu vermessenden Bestückvorgang von der dann verwendeten Substratplatine bereitgestellt wird, können beispielsweise ein Überprüfungselement mit einer passenden Dicke und/oder ein Höhenadapter, auf dem das Überprüfungselement angeordnet ist, verwendet werden.
Im nächsten Schritt b) wird der Bestückvorgang, dessen Genauigkeit vermessen werden soll, auf dem Überprüfungselement simuliert. Für diesen Zweck wird zumindest der Bestückbereich des Überprüfungselements mit zumindest einem Bauelement bestückt. Hierbei kann bevorzugt im Bestückautomaten dieselbe Einstellung, beispielsweise hinsichtlich des verwendeten Bestückkopfes bzw. dessen Sektionen, eingesetzt werden. Auch können im Schritt b) eines erfindungsgemäßen Verfahrens mehrere Bauelemente bestückt werden, wobei hierbei bevorzugt dieselbe Reihenfolge der Bestückung wie im späteren Produktionsablauf verwendet wird. Eine besonders genaue Nachbildung des zu vermessenden Bestückvorgangs kann auf diese Weise bereitgestellt werden.
Im folgenden Schritt c) wird eine relative und/oder absolute Position der auf dem Überprüfungselement bestückten Bauelemente durchgeführt. Dies wird insbesondere bevorzugt im Bestückautomaten selbst durchgeführt, wobei im Bestückautomaten bereits vorhandene Aufnahmevorrichtungen, wie beispielsweise Bauelementkameras und/oder Leiterplattenkameras, verwendet werden. Bereits dies bringt eine deutliche Vereinfachung eines erfindungsgemäßen Verfahrens im Vergleich zum Stand der Technik mit sich.
In den nächsten beiden Schritten d) und e) wird das in c) durchgeführte Vermessen ausgewertet und eine Bestückgenauigkeit ermittelt. Bei dieser Auswertung werden insbesondere die Messungen der Positionen der Bauelemente und die ebenfalls vermessenen Überprüfungsmarkierungen des Überprüfungselements erfasst und verglichen. Eine relative und/ oder absolute Bestückgenauigkeit kann auf diese Weise ermittelt werden. Diese Bestückgenauigkeit wird im Anschluss an Schritt d) im letzten Schritt e) eines erfindungsgemäßen Verfahrens angezeigt.
Zusammenfassend kann durch ein erfindungsgemäßes Verfahren ein Vermessen bzw. Bestimmen einer Bestückgenauigkeit eines Bestückvorgangs in einem Bestückautomaten somit einfacher, schneller und insbesondere kostengünstiger als bisher durchgeführt werden. Das Anzeigen in Schritt e) kann insbesondere neben der einfachen Ausgabe der Ergebnisse für einen Benutzer des Bestückautomaten auch eine Ausgabe in passenden Formaten für eine Kalibration des Bestückautomaten selbst bzw. dessen Software umfassen. Ein besonders einfaches Einstellen des Bestückautomaten auf die ermittelten Bestückgenauigkeiten und somit eine Kalibrierung des Bestückautomaten kann auf diese Weise besonders einfach durchgeführt werden. Auf diese Weise kann somit letztendlich eine gleichbleibend hohe Bestückgenauigkeit für beliebige Bestückvorgänge ermöglicht werden.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren kann vorzugsweise dahingehend weiterentwickelt sein, dass vor Schritt c) das Überprüfungselement aus dem Bestückautomaten entnommen wird, unter Verwendung eines Wendeadapters aus der ersten Orientierung in eine der ersten Orientierung entgegengesetzte zweite Orientierung gewendet wird und anschließend wieder am Wendeadapter angeordnet in den Bestückautomaten eingelegt wird. Auf diese Weise kann insbesondere bereitgestellt werden, dass auch die Unterseite des Überprüfungselements im Bestückautomaten vermessen werden kann. Da das Überprüfungselement erfindungsgemäß insbesondere zumindest in dessen Bestückbereich transparent ausgebildet ist, können Bauelemente, die in diesem Bestückbereich angeordnet sind, auch von ihrer Unterseite her vermessen werden. Insbesondere Bauelemente, deren wesentliche Merkmale zumindest teilweise auf deren Unterseite angeordnet sind, können auf diese Weise ebenfalls vermessen werden. Eine Einschränkung hinsichtlich der verwendeten Bauelemente kann auf diese Weise bei einem erfindungsgemäßen Verfahren vermieden werden.
Besonders bevorzugt kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren ferner vorgesehen sein, dass die Schritte d) und e) eine Erkennung und eine Anzeige von Abweichungen von Vorgabewerten umfassen. Derartige Vorgabewerte können beispielsweise eine mindestens zu erreichende Bestückgenauigkeit umfassen, beispielsweise hinsichtlich einer absoluten und/oder relativen Abweichung von SOLL-Positionen. Die Anzeige von Abweichungen von Vorgabewerten in Schritt e) kann insbesondere auch eine Alarmierung umfassen, beispielsweise eine optische und/oder akustische Alarmierung. Ein Übersehen von zu großen Abweichungen kann auf diese Weise vermieden werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Elemente mit gleichen Funktionen und Wirkungsweisen sind in den 1 bis 7 mit denselben Bezugszeichen versehen. Es zeigen jeweils schematisch

1 ein erfindungsgemäßes Überprüfungselement,
2 eine erste Detailansicht eines erfindungsgemäßen Überprüfungselements,
3 eine zweite Detailansicht eines erfindungsgemäßen Überprüfungselements,
4 eine dritte Detailansicht eines erfindungsgemäßen Überprüfungselements,
5 eine erste Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Systems,
6 eine zweite Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Systems, und
7 ein erfindungsgemäßes Verfahren.

In den 1 bis 4 ist ein erfindungsgemäßes Überprüfungselement 1 dargestellt, wobei 1 eine Gesamtansicht des erfindungsgemäßen Überprüfungselements 1, die 2 bis 4 Detailansichten des erfindungsgemäßen Überprüfungselements 1 zeigen. Diese Detailansichten sind in 1 mit den römischen Ziffern I bis III gekennzeichnet. Die 1 bis 4 werden im Folgenden gemeinsam beschrieben, wobei auf die einzelnen Figuren jeweils separat eingegangen wird.
1 zeigt eine Gesamtansicht eines erfindungsgemäßen Überprüfungselements 1 in einer ersten Orientierung 8. Das Überprüfungselement 1 ist in einer Aufsicht gezeigt, wobei insbesondere eine zumindest im Wesentlichen kreisförmige Ausgestaltung des sichtbaren Querschnitts des Überprüfungselements 1 sichtbar ist. In der Richtung senkrecht zur Zeichenebene weist das Überprüfungselement 1 eine Körperdicke 4 (nicht mit abgebildet) auf, wodurch sich insgesamt eine zumindest im Wesentlichen zylinderförmige Ausgestaltung eines Überprüfungselements 1 gemäß der Erfindung ergibt. Die Körperdicke 4 kann insbesondere zwischen 0,3 mm und 5 mm, bevorzugt zwischen 0,5 mm und 1,5 mm, besonders bevorzugt 1,2 mm betragen. Die Körperdicke 4 und der Körperdurchmesser 5 des Überprüfungselements 1 ist derart gewählt, dass eine besonders gute Nachahmung der zu simulierenden Substratplatinen im Bestückvorgang bereitgestellt werden kann. So kann der Körperdurchmesser 5 beispielsweise zwischen 300 mm und 750 mm, bevorzugt 13 Zoll oder 600 mm, betragen.
In der dargestellten Ausgestaltungsform ist die gesamte sichtbare Oberfläche des Überprüfungskörpers 2 des Überprüfungselements 1 als Bestückbereich 6 ausgebildet. Insbesondere ist das Körpermaterial 3 in diesem Bestückbereich 6 durchgehend transparent ausgebildet, sodass auf dem Überprüfungselement 1 angeordnete Bauelemente 40 (nicht mit abgebildet) sowohl von einer Oberseite des Überprüfungselements 1 als auch von einer Unterseite des Überprüfungselements 1 vermessen werden können. Für eine insbesondere relative Bestimmung der Positionierung der Bauelemente 40 sind auf dem Überprüfungskörper 2 Überprüfungsmarkierungen 10 angeordnet, die insbesondere als auf der Oberfläche des Überprüfungskörpers 2 aufgedruckete Markierelemente 11 ausgebildet sein können. Dies ist insbesondere als Detailansicht mit der Ziffer I in 2 näher gezeigt. Die Markierelemente 10, 11 können insbesondere als Punktmatrix und/oder Kreuzmatrix ausgebildet sein. Der durchgeführte Bestückvorgang im Bestückautomaten orientiert sich insbesondere an diesen Markierelementen 10, 11. Um Bestückvorgänge, bei denen ein Substrat eingesetzt wird, auf dem diese Markierelemente 10, 11 nicht vorhanden sind, ebenfalls simulieren zu können, weist das dargestellte erfindungsgemäße Überprüfungselement 1 ferner eine Randmarkierung 12 und insbesondere auch eine Einbuchtung 13 auf, um auch für diese Fälle für den Bestückvorgang die nötigen Anhaltspunkte bereitstellen zu können. Dies ist in der Detailansicht III in 4 näher gezeigt. Die Detailansicht II wiederum, dargestellt in 3, zeigt neben den Markierelementen 11 der Randmarkierung 12 und der Randmarkierung 12 insbesondere ein als Punktematrix 15 ausgebildetes Positionierungselement 14. Dieses Positionierungselement 14 ist insbesondere mit hoher Genauigkeit, bevorzugt mit einer Genauigkeit von 1 µm oder besser, am erfindungsgemäßen Überprüfungselement 1 angeordnet, wodurch eine insbesondere absolute Positionsbestimmung des Überprüfungselements 1 im Bestückautomaten durchgeführt werden kann.
In den 5 und 6 ist insbesondere ein erfindungsgemäßes System 100 gezeigt. Das erfindungsgemäße System 100 weist insbesondere ein Überprüfungselement 1 auf, das an einem Wendeadapter 30 angeordnet sein kann. Der dargestellte Wendeadapter 30 kann auch als ein Höhenadapter 20 verwendet werden. Eine Einstellung einer Bestückhöhe, insbesondere unabhängig von der Körperdicke 4 des Überprüfungselements 1, kann auf diese Weise ebenfalls bereitgestellt werden. Für das Anordnen am Wendeadapter 30 weist das Überprüfungselement 1 insbesondere Anordnungsabschnitte 7 auf, durch die ein Anordnen an beispielsweise Gegenanordnungsabschnitten des Wendeadapters 30 vereinfacht werden kann. In 5 ist dargestellt, dass der Bestückvorgang auf dem Überprüfungselement 1 bereits abgeschlossen ist, wodurch insbesondere Bauelemente 40 auf der Oberfläche des Überprüfungselements 1 angeordnet sind. Das Überprüfungselement 1 ist in 5 insbesondere in seiner ersten Orientierung 8 gezeigt. In 6 wiederum wurde das Überprüfungselement 1 gewendet und liegt nun in seiner zweiten Orientierung 9 vor. Deutlich sichtbar ist, dass durch die Verwendung des Wendeadapters 30 die Bauelemente 40 sicher und geschützt angeordnet sind, wodurch eine Beschädigung der Bauelemente 40 beispielsweise durch eine Transportvorrichtung im Bestückautomaten vermieden werden kann. Durch das Wenden des Überprüfungselements 1 können, da das Überprüfungselement 1 zumindest im Bestückbereich 6 (nicht mit abgebildet) vollständig transparent ausgebildet ist, auch Merkmale auf den Unterseiten der bestückten und auf dem Überprüfungselement 1 angeordneten Bauelementen 40 vermessen werden.
7 zeigt insbesondere schematisch die Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Die einzelnen Schritte a) bis e) sind in 7 mit Großbuchstaben A bis E bezeichnet. Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzten Elemente, insbesondere das erfindungsgemäße Überprüfungselement 1 beziehungsweise das erfindungsgemäße System 100, sind jeweils nicht mit abgebildet.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren wird unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Überprüfungselements 1 bzw. ein erfindungsgemäßes System 100 zumindest teilweise in einem Bestückautomaten durchgeführt und ermöglicht ein Vermessen einer Bestückgenauigkeit eines Bestückvorgangs in diesem Bestückautomaten. Für diesen Zweck wird im Schritt a) das Überprüfungselement 1 in dem Bestückautomaten eingelegt, insbesondere in einer ersten Orientierung 8 des Überprüfungselements 1. Das Überprüfungselement 1 kann hierfür insbesondere einem zu bestückenden Substrat nachgebildet sein, beispielsweise hinsichtlich seines Körperdurchmessers 5 bzw. seiner Körperdicke 4. Im nächsten Schritt b) wird der zu vermessende Bestückvorgang durchgeführt, wobei insbesondere zumindest der Bestückbereich 6 des Überprüfungselements 1 mit zumindest einem Bauelement 40 bestückt wird. Schritt c) umfasst insbesondere ein Vermessen der relativen und/oder absoluten Position, des in Schritt b) angeordneten zumindest einen Bauelements 40. Dieses Vermessen kann insbesondere durch bereits im Bestückautomaten vorhandene Aufnahmevorrichtungen, wie beispielsweise eine Bauelementkamera und eine Leiterplattenkamera durchgeführt werden. Auch kann vor Durchführung des Schritts c) insbesondere das gesamte Überprüfungselement 1 aus dem Bestückautomaten entfernt und unter Verwendung eines Wendeadapters 30 in einer zweiten Orientierung 9, die der ersten Orientierung 8 entgegengesetzt ist, wieder in den Bestückautomaten eingelegt werden. Die zumindest teilweise vollständig transparente Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Überprüfungselements 1 ermöglicht in diesem Fall ein Vermessen der Unterseite von bestückten Bauelementen 40. Im folgenden Schritt d) wird die in Schritt c) durchgeführte Messung ausgewertet, um die Bestückgenauigkeit des durchgeführten Bestückvorgangs zu ermitteln. Schritt e) umfasst insbesondere eine Ausgabe der in Schritt d) ermittelten Bestückgenauigkeit. Auch eine Ausgabe einer Alarmierung, falls im Schritt d) eine Abweichung von Vorgabewerten erkannt wird, kann in Schritt e) vorgenommen werden.
Zusammenfassend kann durch ein erfindungsgemäßes Verfahren somit eine Vermessung der Bestückgenauigkeit eines Bestückvorgangs in einem Bestückautomaten durchgeführt werden. Im Vergleich zum Stand der Technik kann insbesondere dieses Vermessen derartig vereinfacht werden, dass durch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Überprüfungselements 1 die nötigen Messungen durch bereits im Bestückautomaten vorhandene Aufnahmeelemente durchgeführt werden können. Insgesamt kann somit das Vermessen bzw. Bestimmen einer Bestückgenauigkeit eines Bestückvorgangs in einem Bestückautomaten somit deutlich vereinfacht werden.
Bezugszeichenliste

1: Überprüfungselement
2: Überprüfungskörper
3: Körpermaterial
4: Körperdicke
5: Körperdurchmesser
6: Bestückbereich
7: Anordnungsabschnitt
8: erste Orientierung
9: zweite Orientierung
10: Überprüfungsmarkierung
11: Markierelement
12: Randmarkierung
13: Einbuchtung
14: Positionierungselement
15: Punktematrix
20: Höhenadapter
30: Wendeadapter
40: Bauelement
100: System

Claims

Überprüfungselement (1) zum Vermessen einer Bestückgenauigkeit eines Bestückvorgangs in einem Bestückautomaten, das Überprüfungselement (1) aufweisend einen Überprüfungskörper (2) aus einem Körpermaterial (3), dadurch gekennzeichnet, dass der Überprüfungskörper (2) einen Bestückbereich (6) zum Bestücken mit Bauelementen (40) aufweist, wobei zumindest im Bestückbereich (6) das Körpermaterial (3) durchgängig transparent ausgebildet ist, und wobei ferner wenigstens im Bestückbereich (6) Überprüfungsmarkierungen (10) auf und/oder im Überprüfungskörper (2) angeordnet sind zur Ermöglichung einer absoluten und/oder relativen Positionsbestimmung von im Bestückbereich (6) während des Bestückvorgangs anordenbaren Bauelementen (40) zum Vermessen der Bestückgenauigkeit des Bestückvorgangs von Bauelementen (40) im Bestückautomat.
Überprüfungselement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Körpermaterial (3) des gesamten Überprüfungskörpers (2) vollständig transparent ausgebildet ist, insbesondere dass das Körpermaterial (3) ein transparentes Glas oder ein transparentes Kunststoffmaterial ist.
Überprüfungselement (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Körperdicke (4) des Überprüfungskörpers (2) zwischen 0,3 mm und 5 mm, bevorzugt zwischen 0,5 mm und 1,5 mm, besonders bevorzugt 1,2 mm beträgt.
Überprüfungselement (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Überprüfungskörper (2) zylinderförmig oder zumindest im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet ist, insbesondere mit einem Körperdurchmesser (5) zwischen 300 mm und 750 mm, bevorzugt mit einem Körperdurchmesser (5) von 13 Zoll oder 600 mm.
Überprüfungselement (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überprüfungsmarkierungen (10) auf einer Oberfläche des Überprüfungskörpers (2) angeordnet, insbesondere aufgebracht, sind.
Überprüfungselement (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überprüfungsmarkierungen (10) zumindest eines der folgenden Elemente umfassen zum Ermöglichen einer relativen Positionsbestimmung von auf dem Überprüfungskörper (2) angeordneten Bauelementen (40): - umlaufende oder zumindest im Wesentlichen umlaufende Randmarkierung (12) am Rand des Überprüfungskörpers (2), - Einbuchtung (13) am Rand des Überprüfungskörpers (2), - regelmäßig, insbesondere matrixartig angeordnete Markierelemente (11), insbesondere Kreuze und/oder Punkte.
Überprüfungselement (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überprüfungsmarkierungen (10) ein Positionierungselement (14), insbesondere eine Punktematrix (15), aufweisen zum Ermöglichen einer absoluten Positionsbestimmung von auf dem Überprüfungskörper (2) angeordneten Bauelementen (40).
Überprüfungselement (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Überprüfungskörper (2) einen Anordnungsabschnitt (7) zum Anordnen eines Überprüfungsadapters (20, 30), insbesondere eines Höhenadapters (20) zum Einstellen einer Bestückhöhe und/oder eines Wendeadapters (30) zum Ermöglichen einer Änderung einer Orientierung des Überprüfungselements (1) im Bestückautomat, aufweist.
System (100) aus einem Überprüfungselement (1) und einem Wendeadapter (30) zum Vermessen einer Bestückgenauigkeit eines Bestückvorgangs in einem Bestückautomaten, dadurch gekennzeichnet, dass das Überprüfungselement (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche ausgebildet ist, wobei das Überprüfungselement (1) in einer ersten Orientierung (8) in einem Bestückautomaten mit Bauelementen (40) bestückbar ist und in einer zweiten Orientierung (9), die der ersten Orientierung (8) entgegengesetzt ist, am Wendeadapter (30) zur Vermessung der erfolgten Bestückung mit Bauelementen (40) im Bestückautomaten anordenbar ist.
Verfahren zum Vermessen einer Bestückgenauigkeit eines Bestückvorgangs in einem Bestückautomat unter Verwendung eines Überprüfungselements (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 8 oder eines Systems (100) nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) Einlegen des Überprüfungselements (1) in den Bestückautomaten in einer ersten Orientierung (8), b) Bestücken zumindest des Bestückbereichs (6) mit zumindest einem Bauelement (40), c) Vermessen der relativen und/oder absoluten Position des in Schritt b) angeordneten zumindest einen Bauelements (40) im Bestückautomaten, d) Ermitteln der Bestückgenauigkeit durch Auswertung der in Schritt c) durchgeführten Messung, e) Anzeigen der in Schritt d) ermittelten Bestückgenauigkeit.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass vor Schritt c) das Überprüfungselement (1) aus dem Bestückautomaten entnommen wird, unter Verwendung eines Wendeadapters (30) aus der ersten Orientierung (8) in eine der ersten Orientierung (8) entgegengesetzte zweite Orientierung (9) gewendet wird und anschließend wieder am Wendeadapter (30) angeordnet in den Bestückautomat eingelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte d) und e) eine Erkennung und eine Anzeige von Abweichungen von Vorgabewerten umfassen.