CN101504491B - 电路装置与基板接合用光学对位装置及具有该装置的系统 - Google Patents
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Abstract
一种电路装置与基板接合用光学对位装置及具有该装置的系统，供将电路装置精密对位接合至与电路装置间留有高度差的基板，接合系统包含承载基板的承载装置、携带并移动电路装置的携行装置、及一组驱动承载装置与携行装置相对移动的控制装置；光学对位装置包含：受控制装置驱动、在留有高度差方向，供同步摄取电路装置及基板的光学影像的光学影像摄取单元；及介于电路装置与光学影像摄取单元间及/或基板与光学影像摄取单元间、用以补偿电路装置与基板对应高度差的光程差的光程补偿单元。本发明大幅提升需接合两者对位的效率。
Description
技术领域
本发明是关于一种光学对位装置及具有该装置的系统，尤其是一种电路装置与基板接合用光学对位装置及具有该装置的系统。
背景技术
液晶显示器玻璃或印刷电路板类的基板上，多需设置如集成电路、或其它电路元件，尤其随元件的复杂化，接脚数目持续增多、接脚密度随之增大，接合程序的效率与精准日益受重视，业界无不费尽心思开发应用于接合制造工艺的全自动化机台，其中，负责精密定位电路装置与基板两者，从而确保接合时的精密对位的装置，更成为影响机台效能的重要因素。
图1是公知电路装置与基板接合进行对位时，定焦型工业摄影机动作示意图，一般工业摄影机为保持高的分辨率，所设定的摄像景深范围因而相当短浅，亦即，当光程稍有超过范围，即无法清楚判别解析。图中左上侧为基板10，上方记号X为预备接合点，右上侧的电路装置12准备以记号X定位接合至基板10，基板10与电路装置12进行接合之前，需保持一高度差h。
为确定电路装置12与基板10接合正确，需由定焦型工业摄影机14感测基板10与电路装置12的两处记号X位置，因两者存有高度差h，两个记号X与定焦型工业摄影机14的距离(光程)并不相同，只能依先后分别判断。假定先测定基板10的记号X位置，后续感测电路装置12记号X时，定焦型工业摄影机14需依箭头方向变换至定焦型工业摄影机位置14’的位置，且为避免感测判读错误，基板10需暂时朝水平箭头方向位移，待感测电路装置12的记号X动作执行完毕后方复位。
也就是说，即使基板10为透明玻璃材质，定焦型工业摄影机14可直接穿透感测基板10，却无法同时感测基板10上的记号X与电路装置12的记号X；而必须额外增添基板10的退避与复位流程，除了耗费时间外，又造成一次可能发生机械误差的机会，逐次进行对位动作时，定焦型工业摄影机14亦需不断升降以变换对焦位置。
图2是公知电路装置与基板接合进行对位时，变焦型工业摄影机动作示意图，若将感测的镜头更换为变焦型工业摄影机16，可由变焦型工业摄影机16的内部动作减少摄影机的上下移动，却仍有相同的问题，无法同时感测基板10与电路装置12上的记号X。
因此，若能提供一种可同时感测基板与电路装置接合记号的光学对位装置与具有该装置的系统，同时感测两者的预备接合记号，除了能够大幅缩短对位时间，减少被感测物的不必要位移，也直接杜绝可能产生误差的机会，应为最佳解决方案。
发明内容
因此，本发明的一个目的，在于提供一种运用光学原理补偿消除高度差问题，能够同时感测到电路装置与基板所在空间位置、用于电路装置与基板接合的光学对位装置。
本发明另一个目的，在于提供一种运用光学原理补偿消除高度差问题，能够同时感测到电路装置与基板所在空间位置、用于电路装置与基板接合的光学对位系统。
本发明的再一个目的，在于提供一种仅需单次影像摄取作业，大幅缩短光学对位耗用时间，直接提升接合系统与机台工作效率的电路装置与基板接合用光学对位系统。
本发明的又一个目的，在于提供一种减少基板与电路装置间无用相对应运动，使机械误差产生机会降至最低，接合优良率从而提升的电路装置与基板接合用光学对位系统。
本发明的又另一个目的，在于提供一种不必使用变焦型工业摄影机、构造简单、建制成本低廉的电路装置与基板接合用光学对位系统。
因此，本发明为一种电路装置与基板接合系统用的光学对位装置，供将该电路装置精密对位接合至与该电路装置间留有高度差的该基板，该接合系统包含一组承载该基板的承载装置、一组携带并移动该电路装置的携行装置、及一组驱动该承载装置与该携行装置相对移动的控制装置，该光学对位装置包含：一组受该控制装置驱动、在该留有高度差方向、供同步摄取该电路装置及该基板的光学影像的光学影像摄取单元；及一组介于该电路装置与该光学影像摄取单元间及/或该基板与该光学影像摄取单元间、用以补偿该电路装置与该基板对应该高度差的光程差的光程补偿单元。
借助光程补偿单元的配置，一方面有效补偿电路装置与基板的对位记号至光学影像摄取单元的实际高度与光程差，使光学影像摄取装置可单次同步摄取两者影像，并判读三度空间的对位是否精确，不仅简化对位流程、提升作业效率，从而降低机械操作所导致的可能误差、提升优良率，尤其光学影像摄取装置可采用定焦摄影机，使系统的制造成本明显降低、精度提升，完整解决公知光学对位系统存在的各方面问题。
附图说明
图1是公知电路装置与基板接合进行对位时，定焦型工业摄影机动作示意图；
图2是公知电路装置与基板接合进行对位时，变焦型工业摄影机动作示意图；
图3是本发明光学对位装置第一较佳实施例示意图；
图4是本发明光学对位装置第二较佳实施例示意图；
图5是本发明光学对位装置第三较佳实施例示意图；
图6是本发明光学对位装置第四较佳实施例示意图；
图7是本发明光学对位装置第五实施例立体示意图；
图8是本发明测试系统第一实施例的立体示意图；及
图9是本发明测试系统的第二实施例的立体示意图。
主要元件符号说明
X...记号 h...高度差 10...基板 12...电路装置
10’...液晶显示模块 12’...驱动IC 14...定焦型工业摄影机
14’...定焦型工业摄影机位置 16...变焦型工业摄影机
2、2’...光学对位装置 20...光学影像摄取单元
22、22’、22”...光程补偿单元 24...摄影机 26...光源
3...控制装置 4...转角反射件 5...电耦合元件摄影机
6...携行装置 62...机械臂 64...吸嘴 66...加热器 7...承载装置
72...通气管道 74...通气孔 76...承载架 8...接合系统
具体实施方式
有关本发明的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合附图和所述较佳实施例的详细说明中，将可清楚地呈现。
图3为本发明应用的第一较佳实施例示意图，如前所述，其中基板10与电路装置12间留有高度差h，且两者需精密对位接合。本发明的光学对位装置2包含：受控制装置3驱动、在高度差方向同步摄取电路装置12及基板10光学影像的光学影像摄取单元20；及介于电路装置12与光学影像摄取单元20间、用以补偿电路装置12与基板10对应高度差h的光程差的光程补偿单元22。
为避免校准移动中电路装置12和基板10相互碰撞，两者留有相对移动所需的安全高度差，使得两段关键的光程，即光学影像摄取单元20至电路装置12记号X间，以及光学影像摄取单元20至基板10记号X间的光程并不相同，但光程补偿单元22可改变自光学影像摄取单元20至电路装置12记号X间的光程，使两段光程无差距，光学影像摄取单元20可同时摄取视为一平面的影像。
光程补偿单元22可由具一定透光率，且满足所需转换光程率的材料形成，例如石英或其它适宜材料；图4为本发明第二较佳实施例示意图，光程补偿单元22’介于电路装置12/基板10与光学影像摄取单元20间，由两种彼此折射率相异的透光棱镜，让来自电路装置12的光束与来自基板10的光束，行经不同折射率的棱镜而进入光学影像摄取单元，完成光程补偿。
图5是本发明第三较佳实施例，光程补偿单元22”同样介于电路装置12/基板10与光学影像摄取单元20间，且分别由一直角三角形棱镜与一配置于三角形斜边处的平行四边形棱镜共同构成，在三角形与四边形棱镜接口处，并镀覆有一半反射半穿透膜。
使得来自基板的光线，会先由四边形棱镜的上方表面入射，经左下斜边反射，横向越过图示的四边形棱镜，再由接口处的半反射半穿透膜反射向下方脱离棱镜；相对地，来自电路元件的光线，将直接穿过三角形棱镜、半反射半穿透膜和四边形，而直行向图示下方，使得来自基板与电路元件的光束行经复合棱镜的不同光程，从而补偿原本结构上的光程差。
图6是本发明的光学对位装置第四实施例的示意图，实际应用中，为能更清楚摄取基板10与电路装置12各记号X的影像，光学对位系统2除包含控制装置3所控制的摄影机24，以及提供光程补偿的光程补偿单元22外，更设置有补充照明度的光源26。
图7是本发明的光学对位装置第五实施例的立体示意图，为求更精密的对位效果，将上述各实施例的单点对位改成在电路装置12与基板10上各设置两处定位记号，分别由两组摄影机负责校准对位；光学摄取的构件亦稍做变换。图中，基板10由承载装置7承载，电路装置12由携行装置6吸取，控制装置3除控制承载装置7与携行装置6相对移动外，更同时控管光学对位装置2’；光学对位装置2’可如图所示配置，光程补偿单元22位于电路装置12下方，光程补偿单元22远离电路装置12的另一侧配置转角反射件4；两台例如是电耦合元件摄影机5分别配置于转角反射件4的对应两侧，由光线折射与反射的原理，两侧的电耦合元件摄影机5可同时感测电路装置12两端与基板10两端的接合记号，可更提升接合精度。
将光学对位装置进一步整合于系统中，可见如图8为本发明的具有光学对位装置的系统的第一实施例立体示意图，接合系统8包含承载基板10的承载装置7、携带并移动电路装置12的携行装置6、驱动承载装置7与携行装置6相对移动的控制装置3及光学对位装置2。
光学对位装置2更包括：受控制装置3驱动，在留有高度差方向、供同步摄取电路装置12及基板10的光学影像的光学影像摄取单元20及介于电路装置12与光学影像摄取单元20间、用以补偿电路装置12与基板10对应高度差的光程差的光程补偿单元22；当然，光学对位装置2可视需求配置光源以补充照明程度。
图9是本发明具有光学对位装置的系统的第二实施例的立体示意图，将图8的系统以另一种组合呈现，基板可为液晶显示模块10’，电路装置可为驱动IC 12’，控制装置3控管承载装置7、携行装置6与光学对位装置2’的对应运作。
光学对位装置2’包括光程补偿单元22、转角反射件4与两侧对应设置的电耦合元件摄影机5；承载装置7是一组内部形成有通气管道72、且承载液晶显示模块10’的表面形成有多个通气孔74的承载架76。
携行装置6则包括一组可以相对趋近及远离液晶显示模块10’的机械臂62及一组受机械臂62带动、供吸取驱动IC 12’的吸嘴64；携行装置6更包括一组用以将驱动IC 12’加热压贴至液晶显示模块10’的加热器66。
依照上述各实施例，光程补偿单元确实可以有效解决高度差的问题，也由此配置单次即可完成确认需接合的电路装置与基板位置是否正确；更充分利用光学折射原理，使光学对位系统各构件的配置更加灵活发挥，因此由本发明确实可以有效达成本申请的所有上述目的。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，不能构成对本发明保护范围的限制，任何依本发明申请权利要求保护范围及说明书内容所作的简单的等同变化与修改，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。
Claims (8)
1.一种电路装置与基板接合系统用的光学对位装置，供将该电路装置精密对位接合至与该电路装置间留有高度差的该基板，该接合系统包含一组承载该基板的承载装置、一组携带并移动该电路装置的携行装置、及一组驱动该承载装置与该携行装置相对移动的控制装置，该光学对位装置包含：
一组受该控制装置驱动、在该留有高度差方向、供同步摄取该电路装置及该基板的光学影像的光学影像摄取单元；及
一组介于该电路装置与该光学影像摄取单元间及/或该基板与该光学影像摄取单元间、用以补偿该电路装置与该基板对应该高度差的 光程差的光程补偿单元。
2.根据权利要求1所述的光学对位装置，其中该组光学影像摄取单元是一组摄影机。
3.根据权利要求1所述的光学对位装置，更包含一组介于该光学影像摄取单元至该电路装置及该基板间的转角反射件。
4.根据权利要求3所述的光学对位装置，其中该组光学影像摄取单元是两组彼此对称设置的电耦合元件摄影机。
5.一种具有权利要求1的光学对位装置的电路装置与基板接合系统，供将一电路装置精密对位接合至与该电路装置间留有高度差的一基板，该接合系统包含：
一组承载该基板的承载装置；
一组携带并移动该电路装置的携行装置；
一组驱动该承载装置与该携行装置相对移动的控制装置；及
一组光学对位装置，包括：
一组受该控制装置驱动、在该留有高度差方向、供同步摄取该电路装置及该基板的光学影像的光学影像摄取单元；及
一组介于该电路装置与该光学影像摄取单元间及/或该基板与该光学影像摄取单元间、用以补偿该电路装置与该基板对应该高度差的光程差的光程补偿单元。
6.根据权利要求5所述的接合系统，其中该承载装置系一组内部形成有通气管道、且承载该基板表面形成有多个通气孔的承载架。
7.根据权利要求5所述的接合系统，其中该携行装置包括:
一组可以相对趋近及远离该基板的机械臂；及
一组受该机械臂带动、供吸取该电路装置的吸嘴。
8.根据权利要求7所述的接合系统，其中该电路装置为一颗驱动IC，该基板为一片液晶显示模块，且该携行装置更包括一组用以将该驱动IC加热压贴至该液晶显示模块的加热器。
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