确定电子元件取向的方法、传感器系统及装配机技术方案

本发明专利技术确定电子元件取向的方法、传感器系统及装配机，电子元件具有多个连接触点，该方法具有：（a）照亮该元件，使得来自元件的两个相对侧表面的倾斜照射方向的照明光线只入射到这两个侧表面之一上，根据待确定的取向只入射到该元件的下方表面或上方表面上；（b）拍摄该元件的图像，被照亮的表面至少在此图像中成像；（c）评估所摄图像是否存在明亮区域，明亮区域的基础分别是照明光线在连接触点之一上的反射；（d）如果存在至少一个这样的明亮区域，则评估所摄图像以获得该明亮区域相对于壳体的相对位置；（e）基于关于至少一个这样的明亮区域的存在的第一信息，和/或基于关于至少一个明亮区域的相对位置的第二信息，来确定该元件的取向。

Method of Determining Orientation of Electronic Components, Sensor System and Assembly Machine

【技术实现步骤摘要】
确定电子元件取向的方法、传感器系统及装配机
本专利技术通常涉及制造装配技术这一
，准确的说，涉及待装配到元件载体上的电子元件的光学测量。本专利技术尤其涉及用来确定电子元件的取向的方法和传感器系统，该电子元件具有从元件壳体中突出的弯曲的连接触点。此外，本专利技术还涉及一种具有传感器系统的自动装配机。
技术介绍
元件载体与电子元件的自动装配典型地在具有装配头的自动装配机中进行，该装配头（i）将待装配的元件从元件-供应装置的元件-拾取位置中拾取出来；（ii）将拾取出来的元件传递到装配区域中，待装配的元件载体位于此装配区域中；以及（iii）在各预先设定的元件-安装位置将传递到该装配区域中的元件安放在该元件载体上。为了拾取该元件，典型的装配头应用了一个或多个元件-拾取装置，它们典型地构成为真空-抽吸夹具。在装配工艺中通常还对相对于z-方向具有非对称连接结构的元件进行加工，沿着z-方向确定经装配的元件的高度。这意味着，只有当该元件以正常的取向安放在元件载体上时，该元件才能与设置在相关元件载体上的元件-连接面形成导电接触。在元件的取向错误（颠倒“upsidedown”）时，导电接口朝上并因此远离元件载体，因此不能朝相关的元件载体建立导电接触。具有非对称导电连接结构的元件例如是包装在所谓的SOT（小外形晶体管SmallOutlineTransistor）壳体中的元件。这种元件具有多个弯曲的导电连接触点，它们分别包括双重弯曲的金属条。金属条的上方平坦部段（典型的是，水平地）从壳体包装的上方区域中突出来，并且在上方弯曲部段处终止，该上方平坦部段与相关的经包装的芯片导电连接。（倾斜）朝上指且通常未弯曲的中间部段连接到此上方弯曲部上，该中间部段在下方弯曲部段处终止。金属条的（水平延伸的）下方平坦部段连接到此下方弯曲部段，其在元件装配时平放在预定的元件-连接面上，并且（在钎焊之后）朝元件载体的导体电路结构建立导电接触。弯曲的导电连接触点在此文献中称为“鸥翼-连接触点”，或者用英文的且实践中常用的概念“鸥翼式（Gullwing）-连接触点”表示。除了上面提到的SOT壳体形状以外，具有这种“鸥翼式（Gullwing）-连接触点“的壳体形状例如还可以是以下壳体形式：DIP（双列直插式封装技术Dualin-linepackage）、SO（小外形封装smallOutline）、TSSOP（薄收缩小外形封装Thin-ShrinkSmallOutlinePackage）、QFP（四面扁平封装QuadFlatPackage）、BQFP（保險桿四面薄型扁平接腳封裝BumperedQuadFlatPackage）、TQFP（四面薄型扁平接腳封裝thinquadflatpack）、LQFP（薄型扁平Low-profileQuadFlatPackage）。已公开的是，具有这种弯曲连接触点的电子元件在装配过程中必须以正确的取向安放在元件载体上，这些弯曲连接触点位于（铸造的）元件包装之外。在以错误取向装配的情况下，此时弯曲连接触点朝上并因此远离元件载体的表面，相关的元件不能与元件载体的导体电路结构电连接。在典型的装配工艺中，这些元件（包装在所谓的元件带中）由构成为带式输送器的元件-供应装置传递到拾取位置中，并在该处被装配头拾取。但尤其对于较小的元件来说（其例如以所谓的SOT23壳体形状构成），在拾取过程中有时会出现这些元件以错误的“颠倒”取向被装配头的相关吸管拾取的情况。为了在这种情况下避免元件载体的错误装配，在装配工艺的范畴内必须可靠地识别出，这种设置有弯曲连接触点的元件被“颠倒”拾取了。如果是这种情况，则必须将该元件从该装配工艺中剔出。通过评估灰度图像，能够以已知的方式实现元件的“颠倒”取向，该灰度图像是从由元件-拾取装置保持的元件（从下面）获得的。同样为此能够应用多个灰度图像，它们在不同的照明情况下（尤其从不同的照射方向）拍摄到。在评估该灰度图像时，（A）识别壳体上侧上是否存在标记，其中上侧这一概念涉及的是经装配的元件，不是涉及被元件-拾取装置保持的元件。备选的或组合的是，还能试图在评估灰度图像时识别弯曲电连接触点的弯曲类型、尤其是“弯曲方向”。但具有弯曲连接触点的元件通常没有合适的标记，这些标记能够用来按原理（A）确定元件的取向。按原理（B）来识别弯曲类型很容易出错，因为灰度图像中的不同弯曲几乎是完全不同的。由JP2009130034A已知一种用来以光学方式识别电子元件的方法。在此，吸在吸管上的元件从（水平的）侧表面方向被照相机拍摄，以获得被吸住的元件的侧表面的图像。在此，对被吸住的元件的右端部或左端部的高度位置或者被吸住的元件的两个端部的高度位置以及其最下方端部的高度位置进行测量，并且从中计算出差值。根据该差值是否小于与元件前侧或背侧关联的识别阈值，来决定该元件被吸管接纳的取向。本专利技术的目的是，能够简单且可靠地以光学方式确定具有弯曲电连接触点的电子元件的取向。
技术实现思路
此目的通过独立权利要求的内容得以实现。在从属权利要求中描述了本专利技术的有利的实施例。按本专利技术的第一角度，描述了一种用来确定电子元件的取向的方法，该电子元件包括芯片、包围芯片的壳体以及多个接触该芯片的弯曲连接触点。这种元件的壳体具有（i）上方表面、（ii）与该上方表面相对而置的下方表面以及（iii）多个侧表面。各弯曲连接触点具有（i）上方平坦部段，其在侧面表面之一上从壳体的上方部位中突出来；（ii）上方弯曲部段，其连接到上方平坦部段上；以及（iii）中间部段，其连接到上方弯曲部段并且在壳体之外从上方弯曲部段开始朝下延伸。按本专利技术的方法具有以下步骤：（a）照亮该元件，使得来自两个相对侧表面的倾斜照射方向的照明光线只入射到这两个侧表面之一上，根据待确定的取向只入射到该元件的下方表面或上方表面上；（b）尤其从拍摄方向拍摄（被倾斜照亮）的元件的图像，该拍摄方向至少几乎垂直于经照亮的表面，因此该被照亮的表面至少在此图像中成像；（c）评估所摄图像是否存在明亮区域，这些明亮区域的基础分别是照明光线在连接触点之一上的反射；（d）如果存在至少一个这样的明亮区域，则评估所摄图像以获得该明亮区域相对于壳体的相对位置；以及（e）基于关于至少一个这样的明亮区域的存在的第一信息，和/或基于关于至少一个明亮区域的相对位置的第二信息，来确定该元件的取向。所述方法是以下面的知识为基础：在倾斜地且单侧地照亮该元件时，一部分照明光线在弯曲的电连接触点上这样反射，使得相应反射的光线入射到拍摄元件图像的照相机上。由于弯曲连接触点相对于元件的高度延伸部位是不对称的，所以这些反射是通过弯曲连接触点的这些表面区域产生的，即这些表面区域相对于产生照明光线的照明装置和照相机的位置这样取向，使得入射角=反射角这一条件成立。弯曲连接触点的所述非对称性的结果是，根据元件的各取向，（i）根本不存在这种满足入射角=反射角这一条件的表面区域，或者（ii）在所摄图像中存在着至少一个特别明亮的区域，其以这种反射为基础并且其相对于壳体的空间位置将元件的取向指示出来。在此有利的是，在所摄图像中不仅能看到明亮反射，还能看到壳体（相应较黑），因为随后能够在所摄图像中建立壳体和所述至少一个明亮反射之间的可靠空间关系。如果已知有关壳体位置的所谓“先验（本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用来确定电子元件（190）的取向的方法，所述电子元件包括芯片、包围芯片的壳体（192）以及多个接触该芯片的弯曲连接触点（194），其特征在于：其中，该壳体具有（i）上方表面、（ii）与该上方表面相对而置的下方表面以及（iii）多个侧表面，并且：其中，各弯曲连接触点（194）分别具有（i）上方平坦部段（294a），其在侧面表面之一上从壳体的上方部位中突出来；（ii）上方弯曲部段（294b），其连接到上方平坦部段（294a）上；以及（iii）中间部段（294c），其连接到上方弯曲部段（294b）并且在壳体（192）之外从上方弯曲部段（294b）开始朝下延伸，所述方法具有：照亮该元件，使得来自两个相对侧表面的倾斜照射方向的照明光线（210a）只入射到这两个侧表面之一上，根据待确定的取向只入射到该元件（190）的下方表面或上方表面上；拍摄该元件（190）的图像（350a、350b），因此至少该被照亮的表面在该图像（350a、350b）中成像；评估所摄图像（350a、350b）是否存在明亮区域，这些明亮区域的基础分别是照明光线（210）在连接触点（194）之一上的反射；如果存在至少一个这样的明亮区域，则评估所摄图像（350a、350b）以获得该明亮区域相对于壳体（192）的相对位置；以及以及基于关于至少一个这样的明亮区域的存在的第一信息，和/或基于关于至少一个明亮区域的相对位置的第二信息，来确定该元件（190）的取向。...

【技术特征摘要】
2018.02.01 DE 102018102288.31.一种用来确定电子元件（190）的取向的方法，所述电子元件包括芯片、包围芯片的壳体（192）以及多个接触该芯片的弯曲连接触点（194），其特征在于：其中，该壳体具有（i）上方表面、（ii）与该上方表面相对而置的下方表面以及（iii）多个侧表面，并且：其中，各弯曲连接触点（194）分别具有（i）上方平坦部段（294a），其在侧面表面之一上从壳体的上方部位中突出来；（ii）上方弯曲部段（294b），其连接到上方平坦部段（294a）上；以及（iii）中间部段（294c），其连接到上方弯曲部段（294b）并且在壳体（192）之外从上方弯曲部段（294b）开始朝下延伸，所述方法具有：照亮该元件，使得来自两个相对侧表面的倾斜照射方向的照明光线（210a）只入射到这两个侧表面之一上，根据待确定的取向只入射到该元件（190）的下方表面或上方表面上；拍摄该元件（190）的图像（350a、350b），因此至少该被照亮的表面在该图像（350a、350b）中成像；评估所摄图像（350a、350b）是否存在明亮区域，这些明亮区域的基础分别是照明光线（210）在连接触点（194）之一上的反射；如果存在至少一个这样的明亮区域，则评估所摄图像（350a、350b）以获得该明亮区域相对于壳体（192）的相对位置；以及以及基于关于至少一个这样的明亮区域的存在的第一信息，和/或基于关于至少一个明亮区域的相对位置的第二信息，来确定该元件（190）的取向。2.根据上述权利要求所述的方法，其特征在于，该方法还具有：借助元件-拾取装置（285）、尤其是自动装配机的装配头（280）的元件-拾取装置（285）抓住该元件（190）；以及将抓住的元件（190）传递到传感器系统（200）的预设的探测区域中，该传感器系统具有用来产生照明光线的照明装置（210）和用来拍摄图像（350a、350b）的照相机（220）。3.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于：每个弯曲连接触点（194）分别还具有：（iv）下方弯曲部段（294d），其连接到中间部段（294c）上；以及可选地（v）下方平坦部段（294e），其连接到该下方弯曲部段（294d）上，并且其中借助第二信息确定该元件（190）的取向。4.根据上述权利要求所述的方法，其特征在于：如果在所摄图像（350a）中存在着明亮反射，该明亮反射相对于倾斜入射的照明光线（210a）位于壳体（192）的后面，则在确定取向时假定该元件（190）在元件载体上的后续安装过程中是正确取向的，如果在所摄图像（350b）中存在着明亮反射，该明亮反射相对于倾斜入射的照明光线（210a）位于壳体（192）的前面，则在确定取向时假定该元件（190）在元件载体上的后续安装过程中是不正确取向的。5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于：该壳体（192）具有边缘，该边缘是指被照亮的表面和侧表面之间的边界，所述至少一个弯曲连接触点（194）从该侧表面中突出来，在拍摄该图像（350a、350b）时该元件（190）这样取向，即该边缘与照明光线（210a）的倾斜照明方向围成一个角度，该角度在60°和90°之间的范围内，尤其在70°和90°之间的范围内，尤其在80°和90°之间的范围内。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：通过选择性地激活具有多个照明节段的照明装置（210）的至少一个照明元件，实现该元件（190）相对于照明方向的取向，在此取向中壳体（192）的边缘至少几乎垂直于该照明方向。7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：通过元件（190）的旋转实现该元件（190）相对于照明方向的取向，在此取向中壳体（192）的边缘至少几乎垂直于该照明方向。8.根据权利要求5至7中任一项所述的方法，其特征在于，还具有：在照亮该元件（190...

【专利技术属性】
技术研发人员：比约恩·奥尔隆格，全彩娇，
申请(专利权)人：先进装配系统有限责任两合公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE