CN102595800A - 多基板的高精度的同步贴板的视觉定位装置及其方法 - Google Patents

Abstract

一种多基板的高精度的同步贴板的视觉定位装置及其方法，其中该方法包括以下步骤：提供一用以存放基板的暂存区；提供一定位区，利用一移动平台将所述基板由该暂存区移动至该定位区；利用一视觉装置撷取所述基板的影像，并分析所述基板的偏移值；利用一搬移定位装置依据每一基板的偏移值进行补正后依序吸取位于该定位区上的所述基板，以补正每一基板的偏移值；以及利用该搬移定位装置将上述经过定位的所述基板高精度地且同步地放置于一载板上，使固定于该载板上的两两基板之间具有高精度的相对位置。

Description

多基板的高精度的同步贴板的视觉定位装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种同步贴板的视觉定位装置及其方法，尤指一种将多个基板高精度、高速地贴合于载板上的同步贴板的视觉定位装置及其方法。

背景技术

电子产品的技术快速发展，相关产品特性大多要求重量轻、体积小、高质量、低价位、低消耗功率及高可靠度等特点，上述特点促进了通讯、多媒体等技术的开发与市场成长，而以随身携带的多媒体用品或信息产品的发展更为迅速，为了电子产品的可移植性，产品的体积与尺寸都以微小化为前提。

从生产成本与效率的角度来看，为了配合SMT厂的置件需求，传统上将多个小尺寸的电路板合并成一个面积较大、元件数目较多的并板，但将电路板并成多连板，势必得另外承受两种风险，一为印刷机的单一钢板无法随时因应不同电路板涨缩尺寸及时修正，而造成锡膏印刷偏移的元件立碑与空焊问题；二为多连板中将出现电路板因内层线断、短路的不良板参杂其中，成为另一导致SMT生产线稼动率下降的因素，或因SMT厂拒收此多连板，而造成采购成本大幅增加的问题。

然而，传统贴板/并板时产生以下问题：

1、以人工方式，利用高温胶带将电路板贴合于载板上。然而，此方法所制作的并板的精度不佳，除了人工贴合的误差，更可能因为电路板本身的可挠性(如软板)，使得电路板在贴附时产生翘曲、扭折、歪斜的情形，尤其是高温胶带仅贴附软板周围，故其中央位置可能会形成突起或扭折。故上述并板的精度无法有效控制，造成SMT机台无法将元件置放在所要求的位置；另外，人工成本亦造成SMT厂的负担。

2、利用可重复使用的高温黏胶将电路板贴合于载板上。此方式可解决电路板的中央位置的突起或扭折，但高温黏胶的寿命无法量化，仅能以预估最低寿命的方式加以管理，故使得并板的成本大幅提高；另外，上述传统并板的方式均无法提升其速度，例如逐片进行贴板制程，使得贴板制程出现产出时间(cycle time)的时间瓶颈。

发明内容

本发明的实施例提供一种多基板的高精度的同步贴板的视觉定位方法，其用以将多个基板放置于一载板，该同步贴板的视觉定位方法包括以下步骤：提供一用以存放基板的暂存区，并将多个基板传送至该暂存区；提供一定位区，所述基板由该暂存区被移动至该定位区，其中利用一移动平台将所述基板由该暂存区移动至该定位区；利用一视觉装置撷取所述基板的影像，并分析所述基板的偏移值，其中该移动平台将所述基板运载至该视觉装置的下方；利用一搬移定位装置依据每一基板的偏移值进行补正后吸取位于该定位区上的所述基板，其中该视觉装置设于该搬移定位装置上，该搬移定位装置依据每一基板的偏移值改变其吸取角度及位置，以补正每一基板的偏移值；以及利用该搬移定位装置将上述经过定位的所述基板高精度地且同步地放置于该载板上，使固定于该载板上的两两基板之间具有高精度的相对位置。

本发明实施例还提供一种多基板的高精度的同步贴板的视觉定位装置，其用以将多个基板放置于一载板上，该视觉定位装置包括：一架体；一设于该架体上的暂存区，所述基板暂存于该暂存区；一设于该架体上的定位区，所述基板通过一移动平台自该暂存区被移动至该定位区；一设于搬移定位装置的视觉装置，其中该移动平台将所述基板运载至该视觉装置的下方；一搬移定位装置，其可移动地设置于该架体上，用以依据每一基板的偏移值进行补正后吸取位于该定位区上的所述基板，其中该搬移定位装置依据每一基板的偏移值改变其吸取角度及位置，以补正每一基板的偏移值；以及承放于该架体上的该载板，藉此，该搬移定位装置将所述基板高精度地且同步地放置于该载板上，使固定于该载板上的两两基板之间具有高精度的相对位置。

本发明具有以下有益的效果：本发明先分析基板的偏移值，再于吸附基板的同时进行基板偏移值的补正，接着进行同步贴板，故可提升贴板的精准度，据此，就生产线的速度与精确度而言，本发明的同步贴板的视觉定位装置/方法均具有大幅改善的效果。

附图说明

图1为本发明的多基板的高精度的同步贴板的视觉定位方法的流程图。

图2为本发明的多基板的高精度的同步贴板的视觉定位装置的立体示意图。

图2A为图2中的A部分的放大图。

图2B为搬移定位装置的侧视图。

图3为基板歪斜地置于移动平台的示意图。

图4为基板高精度地贴合于载板的示意图。

其中，附图标记说明如下：

10          架体

11A         暂存区          111   吸取头

11B         定位区

12          移动平台

13          搬移定位装置    130   凹面

14          视觉装置

15          载板

2           基板            20    定位标志

θ1、θ2    角度

d           相对距离

S101～S109  流程步骤

具体实施方式

本发明提出一种多基板的同步贴板的视觉定位装置及其方法，其主要可用于快速的搬移基板，利用补正偏移的技术将基板调整于正确角度/正确位置后，同步且高精度地贴合固定于载板上，故可缩短贴板的产出时间，以达到提升生产效能的目标。

首先，请参阅图2至图2A，本发明所提出的多基板的高精度的同步贴板的视觉定位装置至少包含：一架体10、一设于架体10上的暂存区11A、一设于架体10上的定位区(又称取料区)11B、一于暂存区11A与定位区11B之间往复移动的移动平台12、一可移动地设置于该架体10上的搬移定位装置13、一设于该搬移定位装置13上的视觉装置14及一承放于架体10上的载板15，而该同步贴板的视觉定位装置的功用在于补正(或称补偿)基板2的偏移值，如各种电路板、软板等，以将多个基板2同步地、高精度地贴合于载板15上，其中“高精度”是指两两相邻的基板2之间具有高精度的相对位置d(如图4所示)，本发明可依程序宣告两两相邻的基板2间的相对位置d而达到补正的效果，且由于本发明的多基板的同步贴板的视觉定位装置可同步贴合多个基板2于载板15上，故可节省贴板制程的产出时间；另外，该基板2上设有多个定位标志20，以作为识别、定位之用，而上述定位标志20较佳地设置于该基板2的上表面。例如图2、图2A，搬移定位装置13可一次将两片基板2进行同步贴板，而载板15上已固定有四片基板2，即表示搬移定位装置13已经完成两次贴板作业。

据此，本发明可应用上述多基板的同步贴板的视觉定位装置进行以下的同步贴板的视觉定位方法，以同步针对多个基板2进行贴板作业，以下将以两个基板2说明本发明的同步贴板的视觉定位方法：

步骤S101：提供一用以存放基板2的暂存区11A。在本实施例中，两个基板2利用吸取头111或其他搬移装置将基板2由进料区搬移置放于暂存区11A中的移动平台12，以提高将基板2搬移至定位区11B的速率。由于吸取头111将基板2搬移、放置于移动平台12上时，基板2之间的位置可能出现误差，如图3所示，左右两侧的基板2可能出现歪斜的情形，而本发明可解决上述的歪斜情形，而同步地将歪斜的基板2以高精度的方式贴合于载板15上(如图4所示)。

另外，架体10为本装置的主体，前述的装置实质地架设于架体10。架体10上可包括有用以放置基板2的储存装置(图未示)等，储存装置相当于进料区，其功能在于放置上述基板2，而吸取头111即可将基板2由进料区的储存装置以真空方式取放且置于暂存区11A上的移动平台12，移动平台12较佳地可具有真空吸力，并可承载基板2在暂存区11A与定位区11B之间往返移动。

步骤S103：提供一定位区11B。在本步骤中，所述基板2由该暂存区11A被移动至该定位区11B，例如利用快速往返的移动平台12将基板2由该暂存区11A移动至该定位区11B，该移动平台12可提供真空吸力(如连接至一真空泵)或其他固定方式将基板2稳定地置放于移动平台12上，而不会产生基板2掉落的问题。

而前述的暂存区11A位于进料区与定位区11B之间，其功能在于暂存基板2，以缩短进料区与后述的定位区11B的距离。换言之，暂存区11A的位置较接近上述的定位区11B，并利用移动平台12承载基板2在暂存区11A与定位区11B之间往返移动，故可提高工作的效率(移动行程距离较短)，使基板2可高速地由暂存区11A传送至定位区11B。在具体实施例中，暂存区11A与定位区11B可为同一机台区域，本说明仅是在文字上加以定义以方便说明。

步骤S105：利用一个视觉装置14撷取所述基板2的影像，并分析所述基板2的偏移值，在本具体实施例中，视觉装置14装设于搬移定位装置13上，以避免视觉装置14与搬移定位装置13的相对误差，其中在本步骤中，该移动平台12将所述基板2运载至视觉装置14的下方，以利于视觉装置14撷取基板2的影像并进行影像分析。在一具体实施例中，视觉装置14可为一种上视觉检测装置，以用于检视基板2的上表面影像，例如依序检视基板2的定位标志20的位置，以利用影像分析判断基板2的偏移值，并将检知结果传递给控制单元等(图未示)，以控制后续的吸取步骤。

步骤S107：利用搬移定位装置13依据每一基板2的偏移值进行补正后吸取位于该定位区11B上的所述基板2，其中该搬移定位装置13依据每一基板2的偏移值改变其吸取角度及位置，以补正每一基板2的偏移值；换言之，在本步骤中，该搬移定位装置13较佳地具有一可调的吸取头(如真空吸头、吸盘或其他具有搬移能力的装置)，其可依据前一步骤中所分析的检知结果进行基板2的偏移补正，并将基板2加以吸取。具体而言，步骤四可分为以下子步骤：

(1)该吸取头先依据所述基板2的其中之一的偏移值调整其吸取角度及位置；

(2)该吸取头向下以吸取完成补正该偏移值的基板2；

(3)该吸取头与被吸取的该基板2向上并移动至正确角度与正确位置；

(4)再依上述步骤，逐一吸取所述基板2中的其他基板2，而在吸取其他基板2时，控制两相邻的基板2间的间距而进行补正，例如可依系统程序宣告两相邻基板2间的间距而进行补正，使后续贴板后，两两相邻的基板2之间具有高精度的相对距离d(如图4所示)。

请结合图3，上述的步骤可具体说明如下，首先吸取头先依据左侧的基板2的偏移值调整其吸取角度及位置，例如根据步骤S 105的分析结果，左侧的基板2逆时针偏移一角度θ1，故控制单元先依照分析结果，将吸取头逆时针偏移角度θ1；接着，吸取头向下位移，以吸取完成补正该偏移值的基板2(即左侧的基板2)；接着，该吸取头与被吸取的该基板2向上移动，并顺时针旋转，以调整基板2至正确角度与正确位置。

接下来，针对右侧的基板2，控制单元再依照分析结果，将吸取头顺时针偏移角度θ2；接着，吸取头向下位移，以吸取完成补正该偏移值的基板2(即右侧的基板2)，而吸取右侧的基板2时，可依程序宣告两相邻基板2间的间距而进行吸取动作；接着，该吸取头与被吸取的该基板2向上移动，并逆时针旋转，以调整基板2至正确角度与正确位置。

藉此，本发明可将本实施例的左右两个歪斜的基板2补正至正确角度与正确位置，使后续的贴板具有高精度，以达到两两相邻的基板2之间具有高精度的相对距离d。值得说明的是，本实施例以偏移角度进行说明，但并非以上述为限，其他例如距离等偏移亦可利用上述方式进行补正与调整。另外，如图2B所示，搬移定位装置13的吸取面较佳为凹凸面，凸面主要用于吸取基板2，而凹面130则是为了在贴板时不影响到先前的贴板作业中已完成的基板2，而且凹面130的宽度可依据贴板的相对距离d进行调整。

而在步骤S107之后，步骤S109即可利用搬移定位装置13将上述经过补正、定位的基板2高精度地放置于载板15上(如图5所示)，使固定于载板15上的两两基板2之间具有高精度的相对位置。因此，本发明可同步地将多个基板2高精度地贴合于载板15上，故可有效节省贴板的作业时间。

故，依据上述说明，本发明可根据视觉装置14所分析的结果调整基板2的偏移位置/角度，即搬移定位装置13可依据所述定位标志20的位置及方向，补偿、调整该基板2的X轴、Y轴、Z轴及方位角等方向及位置等，再同步地将多个基板2高精度地贴合于载板15上，使两两相邻的基板2之间具有高精度的相对距离d，并可有效节省贴板的作业时间。

综上所述，本发明具有下列诸项优点：

1、本发明利用同步贴板的方式将多个基板同步贴合于载板上，故可解决传统单片进行贴板的速率低的问题，换言之，本发明可大幅节省贴板的制程时间，例如在本具体实施例中，其产出时间约为4.5秒/2片。

2、另外，本发明搭配影像分析的步骤，先就每一基板的偏移值进行分析，在吸附基板的同时进行基板偏移值的补正，使两两贴板之间的精度可达约±30μm，因此在生产的速度与精度上均可达到制程上的要求。

以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，并不局限本发明的专利范围，故凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效技术变化，均包含于本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种多基板的高精度的同步贴板的视觉定位方法，其特征在于，用以将多个基板放置于一载板，该同步贴板的视觉定位方法包括以下步骤：

提供一用以存放基板的暂存区，并将多个基板传送至该暂存区；

提供一定位区，所述基板由该暂存区被移动至该定位区，其中利用一移动平台将所述基板由该暂存区移动至该定位区；

利用一视觉装置撷取所述基板的影像，并分析所述基板的偏移值，其中该移动平台将所述基板运载至该视觉装置的下方；

利用一搬移定位装置依据每一基板的偏移值进行补正后吸取位于该定位区上的所述基板，其中该视觉装置设于该搬移定位装置上，该搬移定位装置依据每一基板的偏移值改变其吸取角度及位置，以补正每一基板的偏移值；以及

利用该搬移定位装置将上述经过定位的所述基板高精度地且同步地放置于该载板上，使固定于该载板上的两两基板之间具有高精度的相对位置。

2.如权利要求1所述的多基板的高精度的同步贴板的视觉定位方法，其特征在于，该搬移定位装置具有一可调的吸取头，在利用该搬移定位装置吸取所述基板的步骤中，该吸取头进行以下步骤：

步骤一：该吸取头先依据所述基板的其中之一的偏移值调整其吸取角度及位置；

步骤二：该吸取头向下以吸取完成补正该偏移值的基板；

步骤三：该吸取头与被吸取的该基板向上并移动至正确角度与正确位置；

步骤四：再依上述步骤一至步骤三，逐一吸取所述基板中的其他基板。

3.如权利要求2所述的多基板的高精度的同步贴板的视觉定位方法，其特征在于，该视觉装置为一种上视觉检测装置，在利用一个设于该定位区的视觉装置撷取所述基板的影像的步骤中，该视觉装置用以检视所述基板上的定位标志的影像。

4.如权利要求3所述的多基板的高精度的同步贴板的视觉定位方法，其特征在于，在利用一移动平台将所述基板由该暂存区移动至该定位区的步骤中，所述移动平台提供有真空吸力，以将基板稳定地置放于该移动平台上。

5.如权利要求3所述的多基板的高精度的同步贴板的视觉定位方法，其特征在于，在所述步骤四中，控制两相邻的基板间的间距而进行补正。

6.如权利要求5所述的多基板的高精度的同步贴板的视觉定位方法，其特征在于，该搬移定位装置的吸取面为凹凸面。

7.一种多基板的高精度的同步贴板的视觉定位装置，其特征在于，用以将多个基板放置于一载板，该视觉定位装置包括：

一架体；

一设于该架体上的暂存区，所述基板暂存于该暂存区；

一设于该架体上的定位区，所述基板通过一移动平台自该暂存区被移动至该定位区；

一搬移定位装置，其可移动地设置于该架体上，用以依据每一基板的偏移值进行补正后吸取位于该定位区上的所述基板，其中该搬移定位装置依据每一基板的偏移值改变其吸取角度及位置，以补正每一基板的偏移值；

一设于该搬移定位装置的视觉装置，其中该移动平台将所述基板运载至该视觉装置的下方；以及

承放于该架体上的该载板，藉此，该搬移定位装置将所述基板高精度地且同步地放置于该载板上，使固定于该载板上的两两基板之间具有高精度的相对位置。

8.如权利要求7所述的多基板的高精度的同步贴板的视觉定位装置，其特征在于，该搬移定位装置具有一可调的吸取头，该视觉装置为一种上视觉检测装置，该视觉装置用以检视所述基板上的定位标志的影像。

9.如权利要求8所述的多基板的高精度的同步贴板的视觉定位装置，其特征在于，该移动平台提供有真空吸力。

10.如权利要求7所述的多基板的高精度的同步贴板的视觉定位装置，其特征在于，该搬移定位装置的吸取面为凹凸面。

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