TW201425959A - 具影像擷取裝置之電子元件作業單元及其應用之作業設備 - Google Patents

Abstract

一種具影像擷取裝置之電子元件作業單元及其應用之作業設備，該作業單元係於機台上設有至少一移載取放裝置、至少一作業區、至少一影像擷取裝置及比對裝置；該移載取放裝置係可移動而將待執行作業之電子元件移載至作業區位置，該作業區係設有供電子元件對位置放之承置座，以對電子元件執行預設的作業，該影像擷取裝置係包括有取像器及反射鏡組，而可於移載取放裝置移動對應於作業區之承置座上方位置時，同時對該移載取放裝置上之電子元件及作業區之承置座進行取像，並將取像所得之即時影像資料傳輸至比對裝置，以供判斷是否執行下一步作業；藉此，利用影像擷取裝置之取像器及反射鏡組，即可以單一的取像器同時擷取位於上方之電子元件的仰視影像及位於下方之承置座的俯視影像，進而有效達到簡化作業時間及降低設備成本之實用效益。

Description

具影像擷取裝置之電子元件作業單元及其應用之作業設備

本發明尤指其提供一種以單一的取像器同時擷取位於上方之電子元件的仰視影像及位於下方之承置座的俯視影像，進而有效達到簡化作業時間及降低設備成本之具影像擷取裝置之電子元件作業單元及其應用之作業設備。

一般電子元件在對位置入於作業區之承置座前，係必須先確認承置座內是否有殘留電子元件或殘留受損電子元件之餘屑或灰塵等異物，以避免後續置入之電子元件因壓抵到異物而陸續受損，且該殘留的異物亦會影響電子元件與承置座的有效接觸，而影響作業的品質。以電子元件的測試分類機為例，請參閱第1圖，其係為本申請人所申請之台灣專利申請第94124172號『積體電路檢測機』專利案，該檢測機係於熱測室10之頂板相對應測試台11位置固設有一為CCD12之視覺裝置，使用者可依所需而控制CCD12對測試台11進行掃瞄，並將掃瞄訊號傳輸至控制器(圖中未示出)，以檢測出測試台11之內部是否殘留有受損IC或餘屑或灰塵等異物，如掃瞄出測試台11具有異物，即可事先獲知並迅速將異物排除，以防止後續置入之IC壓抵於異物而造成損壞，以大幅降低IC損壞率。

然而隨著電子元件朝向小巧輕薄的小體積微接點發展，電子元件在置入於作業區之承置座前，不僅必須先確認承置座內是否有殘留電子元件或餘屑或灰塵等異物，且由於小體積微接點的電子元件置入於作業區之承置件內之精準度要求相當高，若精準度稍有偏差，即使得電子元件無法在承置件內有效的執行作業，而降低作業的品質，因此也必須同時確保電子元件可準確對位置入於作業區之承置件內。再以電子元件的測試分類機為例，請參閱第2圖，其係為本申請人所申請之台灣專利申請第96149417號『可使電子元件精準對位之移載裝置』專利案，該測試分類機之 機台上係包括有供料裝置20、輸入端輸送裝置21、作業區22、輸出端輸送裝置23及收料裝置24；輸入端輸送裝置21係將供料裝置20上待測之電子元件分別輸送至作業區22內之供料載具221，作業區22內之第一、第二收料載具222、223上完測之電子元件，則依據檢測結果由輸出端輸送裝置23輸送至收料裝置24分類放置。請參閱第3圖，作業區22包括有測試站224、取像機構225、位於測試站224一側之第一收料載具222、位於測試站224另側之供料載具221及第二收料載具223、第一移載取放器226及第二移載取放器227；其中，該供料載具221之上方係設有複數個底面具鏤空孔且用以承置待測電子元件之承座2211，各承座2211係配置有複數個可為伺服馬達且呈不同軸向設置之調整件2212、2213、2214，而可利用調整件2212、2213、2214驅動承座2211作X-Y兩軸向及θ角之位移，而供料載具221之下方則設有滑軌組2215，而可於作業區22之供料處供輸入端輸送裝置將待測電子元件置入於各承座2211上後，利用滑軌組2215將待測電子元件移載至取像機構225處由下往上擷取電子元件底部的電性接點影像，並以各調整件2212、2213、2214驅動承座2211作X-Y兩軸向及θ角之補償校正，而可精確調整待測電子元件之擺置位置，另該第一、二收料載具222、223則供承置完測之電子元件，該第一、二收料載具222、223係以固定的方式定位於相對測試站224的相關位置，以供第一、二移載取放器226、227及輸出端輸送裝置進行收料作業，該平行位於供料載具221側方之取像機構225係為CCD取像器，並設置於機台之透明台板下方，且以線路連接訊號至中央控制器，於供料載具221移載電子元件至取像機構225處由下往上擷取電子元件底部的電性接點影像後，將取像訊號傳輸至中央控制器，且經由中央控制器之比對，而運算出其偏差量，進而命令供料載具 221之各承座2211作位置或角度之補償校正，使電子元件精準正確擺置，以供第一移載取放器226取出並移載置入於測試站224上執行檢測作業。

亦即對於現今電子元件的測試分類機來說，除了必須如第1圖所示，於相對應測試台11位置的上方機架上固設CCD12，以檢測測試台11之內部是否殘留有受損IC或餘屑或灰塵等異物外，同時也必須如第2、3圖所示，於機台下方設置取像機構225，以於待測電子元件移載至取像機構225處時，取像機構225可由下往上擷取電子元件底部的電性接點影像，再由中央控制器之比對，而命令供料載具221之各承座2211作位置或角度之補償校正，使電子元件精準正確擺置，以供第一移載取放器226取出並移載置入於測試站224上執行檢測作業；而同時設置如第1圖所示之CCD12及如第2、3圖所示之取像機構225，除了增加設備成本外，同時也因為分段擷取影像而增加作業時間，進而影響設備的競爭力。

有鑑於此，本發明人為因應小體積電子元件的發展趨勢，係研創出一種可簡化作業時間及降低設備成本之影像擷取裝置，此即為本發明之設計宗旨。

本發明之目的一，係提供一種具影像擷取裝置之電子元件作業單元，該影像擷取裝置係包括有取像器及反射鏡組，而於移載取放裝置移動對應於作業區之承置座上方位置時，以取像器本身對該移載取放裝置上之電子元件或作業區之承置座進行取像，並搭配反射鏡組的反射影像，對該移載取放裝置上之電子元件或作業區之承置座進行取像，再將取像所得之即時影像資料傳輸至比對裝置，以供判斷是否執行下一步作業；藉此，利用影像擷取裝置之取像器及反射鏡組，即可以單一的取像器同時擷取位於上方之電子元件的仰視影像及位於下方之承置座的俯視影像，進而有效達到簡化作業時間及降低設備成本之實用效益。

本發明之目的二，係提供一種具影像擷取裝置之電子元件作業單元應用之作業設備，該作業設備包含有供料裝置、收料裝置、作業單元、輸入端輸送裝置、輸出端輸送裝置及中央控制單元，供料裝置係配置於機台上，用以容納至少一待執行作業之電子元件，收料裝置係配置於機台上，用以容納至少一完成作業之電子元件，作業單元係配置於機台上，並設有至少一移載取放裝置、至少一作業區及至少一影像擷取裝置及比對裝置，用以對電子元件執行預設的作業，輸入端輸送裝置及輸出端輸送裝置係配置於機台上，用以將供料裝置上之電子元件輸入作業單元及自作業單元輸出電子元件至收料裝置，中央控制單元係用以控制及整合各裝置作動，以執行自動化作業，達到提升作業效能之實用效益。

為使 貴審查委員對本發明作更進一步之瞭解，茲舉一較佳實施例並配合圖式，詳述如后：請參閱第4圖，本發明之作業單元30係於機台上設有至少一移載取放裝置31、至少一作業區32、至少一影像擷取裝置33及比對裝置(圖式未示)；該移載取放裝置31係可移動而將待執行作業之電子元件移載至作業區32位置，於本實施例中，該移載取放裝置31係包括有位於作業區32第一側之第一供料載台311及第一收料載台312、位於作業區32第二側之第二供料載台313及第二收料載台314、移動於作業區32與第一供料載台311及第一收料載台312間之第一移載取放器315以及移動於作業區32與第二供料載台313及第二收料載台314間之第二移載取放器316；位於作業區32第一側之第一供料載台311上係具有至少一第一供料承座3111，以於供料位置承置待執行作業之電子元件，並可移動至對應作業區32的側方位置，第一收料載台312上係具有至少一第一收料承座3121，並可移動至對應作業區32的側方位置，以承置完成作業之電子元件並移動至收料位置，位於作業區32 第二側之第二供料載台313上係具有至少一第二供料承座3131，以於供料位置承置待執行作業之電子元件，並可移動至對應作業區32的側方位置，第二收料載台314上係具有至少一第二收料承座3141，並可移動至對應作業區32的側方位置，以承置完成作業之電子元件並移動至收料位置，第一移載取放器315係可移動至第一側之第一供料載台311位置，以將第一供料載台311上待執行作業之電子元件移載至作業區32位置，或將作業區32完成作業之電子元件移載至第一收料載台312上，第二移載取放器316係可移動至第二側之第二供料載台313位置，以將第二供料載台313上待執行作業之電子元件移載至作業區32位置，或將作業區32完成作業之電子元件移載至第二收料載台314上；至少一作業區32，作業區32係可供置入待執行作業之電子元件，以對該電子元件執行預設的作業，該預設的作業可以為印刷、模壓、外觀檢測或電性測試等，於本實施例中該作業區32係執行電性測試作業，而於作業區32內設有測試電路板321，以及於測試電路板321上設有供電子元件對位置放之承置座322，由於本實施例為執行電性測試作業，承置座322內並設有複數個連接至電路板321之電性接點323，以供電子元件之接腳或錫球電性接觸該電性接點323；請參閱第4、5圖，為了確認承置座322內是否有殘留電子元件或餘屑或灰塵等異物，以及使第一移載取放器315或第二移載取放器316可以準確的將電子元件36置放於承置座322內，並使電子元件36之接腳或錫球361可以精準的電性接觸承置座322內之電性接點323，本發明係設有影像擷取裝置33及比對裝置(圖式未示)，於本實施例中，該影像擷取裝置33係於機台台面設有至少一為CCD之取像器331，而可在第一移載取放器315或第二移載取放器316移動對應於作業區32之承置座322上方位置時，對該第一移載取放器315或第二移載取放器316上之電子元件36，由下往上擷取底部的仰視影像，影像擷取裝置33另於對應取像器33 1的上方位置裝設有至少一反射鏡組332，於本實施例中，該反射鏡組332係裝設於第一移載取放器315或第二移載取放器316上，該反射鏡組332並架設呈適當傾角角度，以於第一移載取放器315或第二移載取放器316移動對應於作業區32之承置座322上方位置時，可將承置座322的俯視影像投影於該反射鏡組332中，再由取像器331由下往上擷取反射鏡組332中承置座322的俯視影像，進而可由單一個的取像器331同時擷取電子元件36底部的仰視影像及承置座322的俯視影像，達到簡化作業時間及降低設備成本之效益，接著影像擷取裝置33再將取像所得之電子元件36底部的仰視影像及承置座322的俯視影像傳輸至比對裝置，比對裝置於接收影像擷取裝置33傳輸之電子元件36底部的仰視影像及承置座322的俯視影像後，比對判斷電子元件36是否精準正確擺置及承置座322內部是否殘留有受損電子元件或餘屑或灰塵等異物，若判斷為異常時，則可通知工作人員進行異常狀況排除，於本實施例中，更包含設有對位調整裝置35，以於電子元件36擺置偏差時作位置或角度之補償校正，於本實施例中，該對位調整裝置35係於第一移載取放器315或第二移載取放器316上架置多層式的調整平台，以第一移載取放器315為例，該調整平台上方為固定座351，固定座351下方架設有一可由X軸向調整件352驅動作X軸向滑移之第一滑動座353，第一滑動座353下方再架設有一可由Y軸向調整件354驅動作Y軸向滑移及可由角度調整件355驅動作角度調整之第二滑動座356，第一移載取放器315取放電子元件之吸持件3151則固定於第二滑動座356下方；由於多層式的調整平台已為習知的技術，因此其動作不再贅述，進而使得電子元件36可於第一移載取放器315或第二移載取放器316上進行對位調整，以準確的將電子元件36置放於承置座322內，並使電子元件36之接腳或錫球361可以精準的電性接觸承置座322內之電性接點323。

請參閱第6圖，本發明之作業單元30於執行作業時，其係由移載取放裝置31將待執行作業之電子元件移載至對應作業區32位置，於本實施例中，移載取放裝置31之第一供料載台311係將第一供料承座3111內待執行作業之電子元件36移載至對應作業區32的側方位置，第一移載取放器315並移動至第一供料載台311上方位置，以吸取待執行作業之電子元件36。請參閱第7圖，接著第一移載取放器315移載待執行作業之電子元件36至對應於作業區32之承置座322的上方位置。

請參閱第8圖，本發明為了確保承置座322內未殘留有電子元件或餘屑或灰塵等異物，以及使待執行作業之電子元件36可以精準對位放置於作業區32之承置座322內，接著由影像擷取裝置33之取像器331及反射鏡組332，擷取承置座322的俯視影像及第一移載取放器315上待執行作業之電子元件36底部的仰視影像，進而可由單一個的取像器331同時擷取二種即時影像資料，達到簡化作業時間及降低設備成本之效益，影像擷取裝置33再將該二種即時影像資料傳輸至比對裝置進行比對，比對裝置於接收影像擷取裝置33傳輸之二種即時影像資料後，比對判斷電子元件36是否精準正確擺置及承置座322內部是否殘留電子元件或餘屑或灰塵等異物，如果判斷發現承置座322內部殘留有受損電子元件餘屑或灰塵等異物時，可通知工作人員進行異常狀況排除，如果判斷發現電子元件36擺置偏差時，除可通知工作人員進行異常狀況排除外，亦可由對位調整裝置35作位置或角度之補償校正。

請參閱第9圖，經由比對裝置進行比對後，如承置座322內部未發現殘留有電子元件或餘屑或灰塵等異物，以及電子元件36擺置未超出誤差範圍或超出誤差範圍而完成對位調整，電子元件36則再由第一移載取放器315直接下降移入承置座322，進而使電子元件36之接腳或錫球361可以精準的電性接觸承置座322內之電性接點323，於本實施例中，該電性測 試作業係採壓測的方式進行，其第一移載取放器315將待執行作業之電子元件36置入作業區32之承置座322內後，係以第一移載取放器315保持壓抵於待執行作業之電子元件36的上方，以確保待執行作業之電子元件36的接腳或錫球361可保持電性接觸承置座322內之電性接點323。

請參閱第10圖，在第一移載取放器315壓抵待執行作業之電子元件36執行電性測試作業時，第二移載取放器316係移動至第二供料載台313位置，並準備吸取第二供料載台313內另一待執行作業之電子元件37。請參閱第11圖，作業區32完成電子元件36的電性測試作業後，係由移載取放裝置31將完成作業之電子元件移出作業區32，於本實施例中，其係以第一移載取放器315將電子元件36移出作業區32之承置座322，並將電子元件36移載放置於第一收料載台312上，第一收料載台312再將完成作業之電子元件36移載至收料位置；此時由於第一移載取放器315已經移出作業區32，而由第二移載取放器316接替將待執行作業之電子元件37移載至作業區32位置，以進行相同的作業。

請參閱第12圖，本發明影像擷取裝置33之另一實施例，其係於機台台面設有至少一反射鏡組332，於本實施例中，該反射鏡組332架設呈適當傾角角度，以於第一移載取放器315或第二移載取放器316移動對應於反射鏡組332上方位置時，可將電子元件36底部的仰視影像投影於該反射鏡組332中，影像擷取裝置33另於對應反射鏡組332的上方位置裝設有至少一為CCD之取像器331，於本實施例中，該取像器331係裝設於第一移載取放器315或第二移載取放器316上，而可由上往下擷取反射鏡組332中電子元件36底部的仰視影像，並於第一移載取放器315或第二移載取放器316移動對應於作業區32之承置座322上方位置時，由上往下擷取承置座322的俯視影像，相同的可由單一個的取像器331同時擷取承置座322的俯視影像及電子元件36底部的仰視影像，進 而可由單一個的取像器331同時擷取二種即時影像資料，達到簡化作業時間及降低設備成本之效益，影像擷取裝置33再將取像所得之二種即時影像資料傳輸至比對裝置，比對裝置於接收影像擷取裝置33傳輸之二種即時影像資料後，比對判斷承置座322內部是否殘留有電子元件或餘屑或灰塵等異物及電子元件36是否精準正確擺置，以使電子元件36之接腳或錫球361可以精準的電性接觸承置座322內之電性接點323。

請參閱第13圖，本發明之作業單元30應用於作業設備時，以測試分類機為例，其係於機台上設有供料裝置40、輸入端輸送裝置50、作業單元30、輸出端輸送裝置60及收料裝置70；輸入端輸送裝置50係將供料裝置40上待執行測試作業之電子元件分別輸送至作業單元30之第一供料載台311及第二供料載台313，作業單元30之第一收料載台312及第二收料載台314上完成測試作業之電子元件，則依據測試結果由輸出端輸送裝置60輸送至收料裝置70分類放置，中央控制單元係用以控制及整合各裝置作動，以執行自動化作業，達到提升作業效能之實用效益。

習知部分：

10‧‧‧熱測室

11‧‧‧測試台

12‧‧‧CCD

20‧‧‧供料裝置

21‧‧‧輸入端輸送裝置

22‧‧‧作業區

221‧‧‧供料載具

2211‧‧‧承座

2212‧‧‧調整件

2213‧‧‧調整件

2214‧‧‧調整件

2215‧‧‧滑軌組

221‧‧‧第一收料載具

223‧‧‧第二收料載具

224‧‧‧測試站

225‧‧‧取像機構

226‧‧‧第一移載取放器

227‧‧‧第二移載取放器

23‧‧‧輸出端輸送裝置

24‧‧‧收料裝置

本發明部分：

30‧‧‧作業單元

31‧‧‧移載取放裝置

311‧‧‧第一供料載台

3111‧‧‧第一供料承座

312‧‧‧第一收料載台

3121‧‧‧第一收料承座

313‧‧‧第二供料載台

3131‧‧‧第二供料承座

314‧‧‧第二收料載台

3141‧‧‧第二收料承座

315‧‧‧第一移載取放器

3151‧‧‧吸持件

316‧‧‧第二移載取放器

32‧‧‧作業區

321‧‧‧測試電路板

322‧‧‧承置座

323‧‧‧電性接點

33‧‧‧影像擷取裝置

331‧‧‧取像器

332‧‧‧反射鏡組

35‧‧‧對位調整裝置

351‧‧‧固定座

352‧‧‧X軸向調整件

353‧‧‧第一滑動座

354‧‧‧Y軸向調整件

355‧‧‧角度調整件

356‧‧‧第二滑動座

36‧‧‧電子元件

361‧‧‧錫球

37‧‧‧電子元件

40‧‧‧供料裝置

50‧‧‧輸入端輸送裝置

60‧‧‧輸出端輸送裝置

70‧‧‧收料裝置

第1圖：台灣申請第94124172號檢測機之示意圖。

第2圖：台灣申請第96149417號專利案於測試分類機之配置示意圖。

第3圖：台灣申請第96149417號專利案作業區之配置示意圖。

第4圖：本發明作業單元之配置示意圖。

第5圖：本發明作業單元之影像擷取裝置之示意圖。

第6圖：本發明作業單元之動作示意圖(一)。

第7圖：本發明作業單元之動作示意圖(二)。

第8圖：本發明作業單元之動作示意圖(三)。

第9圖：本發明作業單元之動作示意圖(四)。

第10圖：本發明作業單元之動作示意圖(五)。

第11圖：本發明作業單元之動作示意圖(六)。

第12圖：本發明影像擷取裝置之另一實施例圖。

第13圖：本發明作業單元應用於作業設備之配置示意圖。

315‧‧‧第一移載取放器

3151‧‧‧吸持件

316‧‧‧第二移載取放器

32‧‧‧作業區

321‧‧‧測試電路板

322‧‧‧承置座

323‧‧‧電性接點

33‧‧‧影像擷取裝置

331‧‧‧取像器

332‧‧‧反射鏡組

35‧‧‧對位調整裝置

351‧‧‧固定座

352‧‧‧X軸向調整件

353‧‧‧第一滑動座

354‧‧‧Y軸向調整件

355‧‧‧角度調整件

356‧‧‧第二滑動座

36‧‧‧電子元件

361‧‧‧錫球

Claims (10)

1. 一種具影像擷取裝置之電子元件作業單元，係包含有：作業區：係設有供待執行作業之電子元件對位置放的承置座，以對該電子元件執行預設的作業；移載取放裝置：係設有至少一移載取放器，以將待執行作業之電子元件移載至作業區之承置座，以及將作業區承置座內完成作業之電子元件移出承置座；影像擷取裝置：係於機台台面設有至少一取像器，以擷取移載取放器上電子元件之仰視影像，另於對應該取像器的上方位置裝設有至少一反射鏡組，以投影承置座的俯視影像，並供該取像器擷取該反射鏡組中承置座的俯視影像；比對裝置：係接收影像擷取裝置傳輸之電子元件仰視影像及承置座的俯視影像，並進行比對判斷。
2. 依申請專利範圍第1項所述之具影像擷取裝置之電子元件作業單元，其中，該影像擷取裝置之取像器係於移載取放器移動對應於作業區之承置座上方位置時，對該移載取放器上之電子元件由下往上擷取底部的影像。
3. 依申請專利範圍第1項所述之具影像擷取裝置之電子元件作業單元，其中，該影像擷取裝置之反射鏡組係裝設於移載取放器上，並架設呈適當傾角角度，以於移載取放器移動對應於作業區之承置座上方位置時，將承置座的俯視影像投影於該反射鏡組中，再由取像器由下往上擷取反射鏡組中承置座的俯視影像。
4. 一種具影像擷取裝置之電子元件作業單元，係包含有：作業區：係設有供待執行作業之電子元件對位置放的承置座，以對該電子元件執行預設的作業；移載取放裝置：係設有至少一移載取放器，以將待執行作業之電子元件移載至作業區之承置座，以及將作業區承置座內完成作業之電子元件移出承置座； 影像擷取裝置：係於機台台面設有至少一反射鏡組，以將電子元件的仰視影像投影於該反射鏡組中，另於對應該反射鏡組的上方位置裝設有至少一取像器，以擷取該反射鏡組中電子元件的仰視影像，以及擷取承置座的俯視影像；比對裝置：係接收影像擷取裝置傳輸之電子元件仰視影像及承置座的俯視影像，並進行比對判斷。
5. 依申請專利範圍第4項所述之具影像擷取裝置之電子元件作業單元，其中，該影像擷取裝置之反射鏡組係架設呈適當傾角角度，以於移載取放器移動對應於作業區之承置座上方位置時，將電子元件底部的影像投影於該反射鏡組中，再由取像器由上往下擷取反射鏡組中電子元件底部的影像。
6. 依申請專利範圍第4項所述之具影像擷取裝置之電子元件作業單元，其中，該影像擷取裝置之取像器係裝設於移載取放器上，以於移載取放器移動對應於作業區之承置座上方位置時，由上往下擷取反射鏡組中電子元件的仰視影像，以及擷取承置座的俯視影像。
7. 依申請專利範圍第1或4項所述之具影像擷取裝置之電子元件作業單元，其中，該作業區係設有測試電路板，以及於測試電路板上設有供電子元件對位置放之承置座，承置座內並設有複數個連接至電路板之電性接點，以供電子元件對位置放並執行電性測試作業。
8. 依申請專利範圍第1或4項所述之具影像擷取裝置之電子元件作業單元，其中，該移載取放裝置係於作業區設有至少一供料載台、收料載台及至少一移動於供料載台、作業區與收料載台間之移載取放器。
9. 依申請專利範圍第1或4項所述之具影像擷取裝置之電子元件作業單元，更包含設有對位調整裝置，於比對裝置比對判斷為異常時，對電子元件作位置或角度之補償校正。
10. 一種應用具影像擷取裝置之電子元件作業單元之作業設 備，係包含有：供料裝置：係設於機台上，用以承置待執行作業之電子元件；收料裝置：係設於機台上，用以承置完成作業之電子元件；作業單元：係設於機台上，並設有至少一依申請專利範圍第1或4項所述之作業區、移載取放裝置、影像擷取裝置及比對裝置，用以對電子元件執行預設的作業；輸入端輸送裝置：係將供料裝置上待執行作業之電子元件輸送至作業單元；輸出端輸送裝置：係將作業單元上完成測試作業之電子元件依據作業結果分類放置於收料裝置。中央控制裝置：係用以控制及整合各裝置作動，以執行自動化作業。