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Betriebsanleitung SIPLACE 80S-20/F4 6 Visionfunktionen Softwareversion SR.406.xx Ausgabe 02/2000 DE 6.3 BE-Visionsysteme 225 BE-Visionmodul für den Pi ck&Place-Kopf: Flip- Chip-Visionmodul 6 Alle opt isch en Kompon e…

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6 Visionfunktionen Betriebsanleitung SIPLACE 80S-20/F4
6.3 BE-Visionsysteme Softwareversion SR.406.xx Ausgabe 02/2000 DE
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6.3.1.3 Funktionsbeschreibung
Ein Segment des 12-Segment-Revolverkopfes nimmt an der Sternstation 1 ein Bauelement auf.
Der Stern taktet weiter, weitere Bauelemente werden aufgenommen. In Sternstation 7 befindet
sich die optische Einheit des BE-Visionsystems. Dort angekommen leuchten drei räumlich ver-
setzte LED-Reihen das Bauelement mit Rotlicht gleichmäßig aus. Die Optik bildet Bauelemente
bis zu einer Höhe von 5mm scharf auf den CCD-Chip der Kamera ab. 6
Die von der Bauelementekamera erzeugte digitale BE-Abbildung wird in die Visionauswerteein-
heit übertragen. Mit Hilfe von Methoden der digitalen Bildverarbeitung (HALE-Verfahren) ver-
gleicht die Auswerteeinheit die BE-Abbildung mit einem zuvor im GF-Editor (Gehäuseform)
erzeugten synthetischen Modell. Die daraus gewonnenen Parameter liefern Aussagen zu Positi-
onsabweichungen, Verdrehwinkel, Beinchenzustand und BE-Reidentifikation. Das HALE-Verfah-
ren hat sich als sehr robust gegenüber Störeinflüssen wie Störreflexionen, unterschiedlichem
Reflexionsverhalten von Beinchen, Streulichteinflüssen usw. erwiesen. Es ist genauer und
schneller als das Matching-Verfahren. Nach erfolgreicher Messung dreht das Segment das Bau-
element in Sternstation 9 in die korrekte Bestückrichtung. In Sternstation 1 wird das Bauelement
dann lagekorrekt auf die Leiterplatte bestückt. 6
6.3.2 BE-Visionsystem für den Pick&Place-Kopf
6.3.2.1 Systembeschreibung
BE-Visionmodul für den Pick&Place-Kopf: Fine-Pitch-Visionmodul 6
Alle optischen Komponenten des Systems 6
– CCD-Kamera (SONY-Kamera XC77)
– Objektiv
– Optisches Bandfilter zur Unterdrückung von Störreflexionen
sind in einem staubdichten Gehäuse untergebracht. Das Gesichtsfeld der CCD-Kamera beträgt
38 mm x 38 mm. Zur Lageerkennung bzw. zum Beinchentest wird der IC-Baustein im Auflichtver-
fahren von drei LED-Ebenen ausgeleuchtet und mit dem Objektiv auf den CCD-Chip scharf ab-
gebildet. Mit Methoden der digitalen Bildverarbeitung werden die Parameter für Lage,
Verdrehwinkel und Beinchenzustand von Fine-pitch-Bauelementen und BGAs (Ball Grid Arrays)
ermittelt. 6
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BE-Visionmodul für den Pick&Place-Kopf: Flip-Chip-Visionmodul 6
Alle optischen Komponenten des Systems wie 6
– CCD-Kamera (SONY-Kamera XC75C)
– Objektiv
sind in einem staubdichten Gehäuse untergebracht. Das Gesichtsfeld der CCD-Kamera beträgt
12,2 mm x 9,2 mm. Zur Lageerkennung bzw. zum Balltest werden die Flip-Chips im Auflichtver-
fahren von zwei LED-Ebenen ausgeleuchtet und mit dem Objektiv auf dem CCD-Chip scharf ab-
gebildet. Mit Methoden der digitalen Bildverarbeitung werden die Parameter für Lage,
Verdrehwinkel des Bauelements bzw. Anzahl und Lage der Balls ermittelt.
Die Visionauswerteeinheit finden Sie in Abschnitt 6.1.4, ab Seite 212. 6
6.3.2.2 Technische Daten
Fine-Pitch-Visionmodul für den Pick&Place-Kopf 6
Kamera-Typ: SONY XC77
Anzahl der Pixel: 484 x 484
Gesichtsfeld: 38 mm x 38 mm
Beleuchtungsmethode: Auflichtverfahren (Rotlicht)
3 Beleuchtungsebenen
Bildverarbeitung: HALE - Grauwertverfahren
(H
igh Accuracy Lead Extraction)
Bildschirm: RGB - Monitor (VGA-Modus) 640 x 484 Pixel
Spektrum der erkennbaren Bauelemente:Fine-pitch bis 55 mm x 55 mm und BGAs
(Ball Grid Arrays)
Minimale Beinchenteilung: 0,4 mm
Flip-Chip-Visionmodul für den Pick&Place-Kopf 6
Kamera-Typ: SONY XC75C
Anzahl der Pixel: 484 x 484
Gesichtsfeld: 12,2 mm x 9,2 mm
Beleuchtungsmethode: Auflichtverfahren (Rotlicht)
2 Beleuchtungsebenen
Bildverarbeitung: ca. 1 sec bei Standard-Flip-Chips
Bildschirm: RGB - Monitor (VGA-Modus) 640 x 484 Pixel
Spektrum der erkennbaren Bauelemente:Flip-Chips und Fine-pitch BEs bis ca. 15 mm x 15 mm
Minimale Ball-Größe: 80 µm
Minimale Beinchenteilung: 0,2 mm
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6.3.2.3 Funktionsbeschreibung
Für den Pick&Place-Kopf stehen zur optischen Zentrierung von Bauelementen zwei optische Zen-
triersysteme zur Verfügung: 6
– das Fine-Pitch-Visionmodul für Fine-Pitch-Bauelemente bis zu einer Größe von 55 mm x 55
mm und einer minimalen Beinchenteilung von 0,4 mm und BGAs (Ball-Grid-Arrays)
– das Flip-Chip-Visionmodul für Flip-Chips und Fine-Pitch-Bauelemente bis zu einer Größe von
15 mm x 15 mm und einer minimalen Beinchenteilung von 0,2 mm
Der Pick&Place-Kopf holt die Bauelemente von Flächenmagazinen ab und positioniert sie über
das jeweilige optische Zentriersystem. Räumlich versetzte LED-Ebenen leuchten das Bauele-
ment mit Rotlicht gleichmäßig aus. Die von der Bauelementekamera erzeugte digitale Bauele-
menteabbildung wird in die Visionauswerteeinheit übertragen. Hier erfolgt eine Auswertung
entsprechend dem Bauelementetyp. Die daraus gewonnen Ergebnisse liefern Aussagen zu Po-
sitionsabweichungen, Verdrehwinkel, Beinchenzustand und der Abbildungsqualität des Bauele-
ments. 6
Für BGAs und Flip-Chips wurden neue Beleuchtungsverfahren und spezielle Algorithmen zum
Gewinnen der Bauelementeparameter entwickelt, um diese neue Generation von Bauelementen
optisch zentrieren zu können.
Bauelemente, die sich nicht optisch zentrieren lassen, legt der Pick&Place-Kopf zur weiteren
Analyse wieder in das Flächenmagazin zurück.
6.3.3 Kriterien zur Erfassung von Bauelementen
Form der Bauelemente 6
Mit der optischen Bauelemente-Zentrierung können neben regelmäßigen auch unregelmäßige
Bauelemente zentriert werden. Als maximale Beinchenanzahl sind für die horizontale bzw. verti-
kale Richtung jeweils 99 Beinchen zugelassen. 6
Kriterien für regelmäßige Bauelemente 6
Definition 6
Ein Bauelement wird als regelmäßig bezeichnet, wenn folgende vier Bedingungen erfüllt sind: 6
– rechteckige Gehäuseform (Sonderfall: quadratische Form)
– nur ein Beinmodell (lead-type)
– nur eine Beingruppe pro Seite
– Die gegenüberliegende Beingruppen sind jeweils symmetrisch zu den beiden Hauptachsen
(X-, Y-Achse).