[发明专利]用于在电路板上放置组件的对准装置和方法

说明书

本发明与把组件装配到电路板上的自动对准方法和装置有关。具体地说，本发明与在一个选取和放置工具(pick and placement tool)中使用一个自对准槽在印刷电路板上恰当地对准带引脚矩阵的组件(matrix leaded module)有关。

象计算机这样的电子设备是由电子线路构成的。这些电子线路被封装成组件。一个组件一般完成一个功能或一个相关功能集。这些组件被安放在印刷电路板(PCB)上并且通过导电物质构成的线路相连，这些线路包含于印刷电路板上或印刷电路板内，组件具有引脚，这些引脚从组件体延伸到导电物质构成的线路中。这样，组件的电路连到组件引脚，引脚连到线路，线路与其它组件的电路相连。多个印刷电路板连在一起就构成电子设备。

在电子设备的生产过程中，被选中的组件必须被放在印刷电路上以便引脚处于正确线路的正确位置上。因为线路和引脚很小，所以在印刷电路板上装配组件期间，在线路中恰当地对准组件引脚就很重要了。在自动化生产操作中，在印刷电路板上放置组件是由机器完成的，该机器叫做选取和放置工具。选取和放置工具从组件盘中选取一个组件，确定组件引脚参照于印刷电路板的方向，把组件放置于印刷电路板的正确位置上，参照于导电物质构成的线路，组件的引脚处于正确对准位置上。

问题在于确定组件引脚的位置，因为盘中的组件可能不在一已知对准位置上。选取和放置工具(如Panasonic Panasert MPA-80)使用一个阴影视觉系统来解决该问题。在组件被放在印刷电路板上之前，选取和放置工具传送组件通过一照相机，该照相机照射一束光线在组件上，摄取一幅组件投下的阴影的照片，通过阴影的视觉检查来确定引脚的方向。该视觉检查对带周边引脚的组件起作用，这样的组件具有从组件周围伸出的引脚。然而，这样的视觉检查过程对带引脚矩阵的组件无效，这是因为在网格模式中，引脚从组件的底部伸出，这样引脚就不具有用于照相机拍摄的阴影。矩阵引脚组件包括如下组件技术：球形网格阵列(ball grid array)，列网格阵列(columngrid array)，以及焊盘网格阵列组件(land grid array module)。虽然存在能拍摄到矩阵引脚的更成熟的照相机，但这些照相机非常昂贵。

由于上述原因，需要一种制造装置和方法，同一个选取和放置工具一起用来参照印刷电路板对准带引脚矩阵的组件，且不用昂贵的照相机来检测组件引脚的位置。

本发明的一个目标是提供一种增强方法和装置用于对准组件，以便在印刷电路板上装配。

本发明的另一个目标是提供一种方法和装置用于对准组件以便在印刷电路板上装配，而不要求任何移动部分。

本发明的另一个目标是提供一种方法和装置，用于对准组件以便在印刷电路板上装配，而不用照相机来检测组件引脚的位置。

本发明的另一个目标是提供一种方法和装置，用于对准带引脚矩阵的组件(诸如球形网格阵列，列网格阵列，和焊盘网格阵列组件)以便在印刷电路板上装配，而不用阴影视觉照相机。

本发明的另一个目标是提供一种方法和装置，用于精确地对准组件以便在印刷电路板上装配，即使参照组件体组件引脚可能是非对齐的。

前述目标和其它目标通过一个选取和放置工具来达到，该工具选取带引脚矩阵的组件，放下或放置组件到一自对准槽内，从槽中选取组件并把组件放在印刷电路板上。槽参照于印刷电路板的具体位置和方向为选取和放置工具所知。一旦槽对准了组件，工具就从槽中选取组件并把它放在印刷电路板的适当位置上。槽具有斜面，向底倾斜具很光滑。这些面便组件汇集到槽的底部并且使组件初步对齐。槽的内底面是定位坑(locating feature)，组件的引脚就插入定位坑当中。在定位坑之间是滑动面，这样组件引脚可以滑进定位坑中，从而校正细微的对准误差。槽的实施例可用于带引脚矩阵的组件，包括球形网格阵列、列网阵列及焊盘网格阵列组件。

图1A显示了选取和放置工具的较佳实施例的等比例视图。

图1B显示了一个印刷电路板例子的上视图，该较佳实施例的选取和放置工具把组件放到该印刷电路板上。

图2A,2B,2C分别显示了自对准槽的较佳实施例的等比例上视图，等比例下视图和上视图。

图2D显示一个球形网格阵列组件例子的截面视图，该组件被放在该较佳实施例的槽中。

图3显示了较佳实施例的传送装置(shuttle)的上视图。

图4显示了一个列网格阵列组件例子的截面视图，该组件位于另一实施例的槽中。