Brevet FR2591057A1 — publié le 19870605

La nte inzeenrtion concerne un procédé pour tecze/r et cotiger un dfaut de-n age d é1élents de crcuits ectriues sur des plaquettes a circuits impri- Ilmes et un disposeitiz pour l"application de ce procédé et, plus particulièrement un proccdë et un dispositif qui sont destin.s a executer la détection de défauts ou d imperfec= tions dans le montage d'éléments de circuits électroniques sur des plaquettes à circuits imprimés, tels que des défauts de montage, un mauvais cadrage des éléments montés par rap- port à la plaquette à circuits imprimés, une erreur dans le sens de montage,le nDntage d' élents incorrects -ou analogues; le tri entre plaquettes défectueuses et plaquettes accepta- bles; et le transfert des plaquettes défectueuses à un pos- te de correction afin de remettre en état les plaquettes dont 13 le montage est incorrect. Dans une chaine classique de montage d'éléments de.circuits électroniques (désignés ci-après par "pièces électroniques" ou "puces") sur une plaquette à circuits im- primés (désignés ci-apres par "substrat"), le contrôle des défauts ou imperfections survenant dans le montage des 259105? 2. parties électroniques sur des substrats s'effectue pour cha- que substrat et, lorsqu'un défaut ou imperfection de monta- ge est décelé, le substrat défectueux est enlevé de la chaîne et prélevé dans un récepteur de puces par un ouvrier. Le subs- trat ainsi prélevé est alors soumis à une opération de correc- tion à un poste séparé. Comme on peut le voir d'après ce qui précède, dans le système classique de détection et de correction des défauts de montage, le contrôle d'un tel défaut ou imperfec- tion est effectué sur chaque substrat. Cela ne permet pas d'améliorer le rendement global de la chaine de fabrication même lorsque le montage des parties lectrcnieues sur des substrats est effectué efficacement et en continu à un poste de montage de puces. De plus, une défaillance de montage comprend un défaut de montage, un mauvais cadrage des pièces électroniques montées et du substrat, une erreur dans le sens de montage, le montage de pièces électroniques incorrectes sur un substrat ou analogue. Malheureusement, il est difficile de procéder à un contrôle précis et efficace des d fauts Bde mon- tage de types aussi divers. En outre, de mranière à corriger les substrats défectueux dans un poste de correction séparé, l'en- lèvement des substrats défectueux de la chalne de fabrication peut être exécuté manuellement et il est nécessaire qu'un opé- rateur fasse un repère sur chaque partie défectueuse des subs- trats, de sorte que l'opération de correction peut s'avérer très fastidieuse et inefficace. La présente invention a pour objet d'éliminer l'in- convénient précédent de l'art antérieur. Par conséquent, un objet de la présente invention est un procédé de détection et de correction d'un défaut de montage de pièces électroniques sur des substrats, qui soit capable de permettre un contrôle courant d'une multitude de puces montées des substrats, d'exécuter automatiquement et efficacement le tri entre substrats défectueux et substrats non défectueux, et de corriger efficacement et avec concentra- tion les substrats défectueux. 3. Un autre objet de la présente invention est un dispositif pour détecter et corriger un défaut de montage de pièces électroniques sur des substrats, qui soit capable de contrôler simultanément une multitude de puces montées sur des substrats; d'exécuter automatiquement et efficacement le tri entre substrats défectueux et substrats non défectueux, et de corriger efficacement et avec concentration des subs- trats défectueux. Un autre objet de la présente invention est un pro- cédé de détection d'un défaut de montage de pièces électroni- ques sur des substrats, qui soit capable de contrôler avec précision et faciliter le montage de pièces électroniques sur chacun des substrats en fonction de la configuration des piè- ces électroniques. Selon un aspect de la présente invention, un pro- cédé de détection et de correction de défaut de montage de pièces électroniques sur des substrats est prévu, qui comprend les étapes consistant à appliquer un repère codé, par étique- tage, impression ou analogue, sur une surface de chacun des substrats sur lesquels sont montées des pièces électroniques; à disposer une multitude de substrats en rangées; à observer des images des pièces électroniques; à contrôler successive- ment les images des pièces électroniques observées-et à pro- duire des données de contrôle concernant les substrats dont le montage est défectueux; à traiter et stocker les données de contrôle de chaque repère codé fixé aux substrats et à classer les substrats au montage défectueux et les substrats acceptables, et à exécuter la correction des substrats défec- tueux sur la base des données stockées. Le repère codé peut avoir la forme d'un code à barres. Selon un autre aspect de la présente invention, un dispositif pour détecter et corriger un défaut de montage de pièces électroniques sur des substrats est prévu, qui com- prend un moyen pour appliquer un repère codé sur une surface de chacun des substrats sur lesquels sont montées des pièces 4. électroniques; une table X-Y pour disposer en rangées une mul- titude de substrats; une multitude de caméras de contrôle dis- posées au-dessus de la table X-Y à des positions correspon- dant aux positions auxquelles les substrats sont disposés; un dispositif de contrôle par vision pour contrôler successive- ment les images des pièces électroniques fournies par les caméras de contrôle afin de produire des données de contrôle concernant des substrats dont le montage est défectueux; un contrôleur d'édition de données pour traiter et stocker la don- née de contrôle de chaque repère codé fixé aux substrats dont le montage est défectueux; un mécanisme de tri pour trier les subs- trats dont le montage est défectueux et les substrats accepta- bles sur la base des données stockées, ce mécanisme étant dispo- sé à une position en avant de la table X-Y et relié au contrô- leur d'édition de données; un moyen pour corriger les substrats dont le montage est défectueux, ce moyen étant relié au contrô- leur d'édition de données, et un lecteur de code pour lire le repère codé de chacun des substrats dont le montage est défec- tueux, ce lecteur étant incorporé dans le moyen de correction, le moyen de correction exécutant la correction de chacun des substrats dont le montage est défectueux sur la base du classe- ment des caractères entre le repère codé de chacun des subs- trats dont le montage est défectueux lu par le lecteur de co- de et la donnée stockée dans le contrôleur d'édition de don- nées. En outre, selon un autre aspect de la présente inven- tion, un procédé de détection d'un défaut de montage de piè- ces électroniques sur des substrats est prévu, qui comprend les étapes consistant à irradier de lumière dans la direction descendante un substrat sur lequel sont montées des pièces électroniques de manière à former une ombre des pièces électro- niques; à saisir de manière limitée une image de pièces électro- niques avec l'ombre à une multitude de points sur la périphérie des pièces électroniques; et à observer le contraste entre l'ima- ge saisie de façon limitée et l'ombre dans le but de détecter un défaut dans le montage des pièces électroniques sur le subs- trat. 5. La présente invention sera bien comprise lors de la description suivante faite en liaison avec les dessins ci--joints dans lesquels: - La figure 1 est un schéma d'un mode de réalisa- tion d'un dispositif pour détecter et corriger un défaut de montage de pièces électroniques sur des substrats selon la présente invention; La figure 2 est une vue en plan d'un exemple de substrat pouvant être utilisé dans la présente invention; La figure 3 est une vue en perspective d'une sec- tion de contrôle incorporée dans le mode de réalisation de la figure 1 dans le but de détecter un défaut de montage de pièces électroniques sur des substrats; La figure 4 est une vue schématique d'un exemple de caméra de corntrâle destinée à être utilisée dans la section de contrôle représentée en figure 3; et Les figures 5 à 7 sont chacune une vue schémati- que permettant d'expliquer la manière avec laquelle on juge le montage des pièces électroniques sur un substrat. On décrira maintenant, en liaison avec les dessins d'accompagnement, un procédé de détection et de correction de défauts de montage de pièces électroniques sur un subs- trat et un dispositif d'application de ce procédé. Un dispositif de détection et de correction des défauts de montage est représenté en figure 1 et est cons- truit de manière que des substrats sur lesquels sont montées des pièces électroniques par un appareil de montage de puces 10 soient reçus dans un magasin (non representé), puis intro- duits sur une table X-Y 54 par un chargeur 56, opération au cours de laquelle un moyen 58 d'application d'un repère codé applique un repère codé sur la surface de chacun des subs- trats. Un exemple de substrat pouvant être utilisé dans le mode de réalisation de l'invention est indiqué par la ré- férence 14 en figure 2. Le substrat 14 comporte un repère co- dé 16 appliqué par le moyen 58 d'application de repère codé. 6. Le repère codé 16 peut être obtenu en faisant adhérer une étiquette à barres au substrat.En variante, il peut être formé en imprimant le substrat avec un code à barres. L'im- pression peut s'effectuer par impression magnétique. Le repé- re codé 16 ainsi formé sert à exécuter le traitement du substrat 14, comme on le décrira ci-après. La table 54, comme représentée en figure 3, per- met de disposer une multitude de substrats 14 en rangées, ou côte à côte, à des intervalles prédétermines, et des caméras de contrôle 60 d'un nombre correspondant à celui des subs- trats 14 sont fixées au-dessus des emplacements de la table 54 sur lesquels les substrats 14 sont placés. Les caméras 60 sont destinées à fournir successivement des images des pièces élec- troniques des substrats 14 à un dispositif 62 de contrôle com- mun par vision, dont la fonction est de détecter toute défec- tuosité dans le montage, par exemple un défaut de montage, un mauvais cadrage des pièces montées et des substrats, une erreur dans le sens du montage, un montage de pièces électroniques incorrectes sur le substrat, etc. De plus, la table 54 comporte un lecteur de code 64 qui sert à lire le repère codé de chacun des substrats 14 et à fournir un signal de code concernant le repère codé à un con- trôleur 44 d'édition de données de façon que celui-ci corres- ponde à une donnée sur un montage défectueux détecté du subs- trat et produite par le dispositif de contrôle 62, comme on le décrira en détail ci-après. Le mode de réalisation représenté en figure 1 comporte également un mécanisme de tri 26 disposé à l'avant de la table 54 et relié au contrôleur 44. Le mécanisme 26 comporte un convoyeur de séparation 27 en forme de patte de chien. Le convoyeur 27 sert à trier des substrats défectueux pour les différencier des substrats non défectueux sur la ba- se des données concernant les défectuosités de montage dé- tectées par le dispositif de contrôle 62. Le mécanisme 26 com- porte également un déchargeur de substrats non défectueux 66 et 7. un déchargeur de substrats défectueux 68 qui sont reliés au convoyeur 27 en étant disposés côte à côte et destinés à fai- re avancer des substrats non défectueux et des substrats dé- fectueux en provenance de ce convoyeur, respectivement. Le déchargeur 68 est relié à un positionneur de puce 70 qui est destiné à exécuter la correction de chacun des substrats défec- tueux sur la base du classement des caractères entre un repè- re codé lu par le lecteur de code 72 monté sur le positionneur de puce 70 et les données stockées dans le contrôleur d'édi- tion 44. Comme décrit ci-dessus, dans le mode de réalisation illustré, une multitude de caméras de contrôle 60 procèdent simultanément à la vérification d'une multitude de substrats 14 placés sur la table 54, comme représenté en figure 3. A ce mo- ment là, les mêmes points des substrats respectifs sont dépla- cés de la même manière par rapport aux caméras de contrôle correspondantes alors que les substrats sont déplacés longitu- dinalement ou latéralement par la table 54, car des pièces électroniques identiques sont disposées dans des endroits iden- tiques des substrats respectifs. Ainsi, les données concernant le montage des pièces électroniques sur les substrats prove- nant des mêmes points peuvent être appliquées par le disposi- tif de contrôle 62 au contrôleur 44 d'édition de données de manière à correspondre à des données sur les repères codés des substrats respectifs lues par un lecteur de code 64. Plus particulièrement,le dispositif de contrôle par vision 62 re- çoit successivement des données de première main en provenan- ce des caméras 60 pour juger si les substrats respectifs sont acceptables ou défectueux et fournir un signal ou donnée sur un tel jugement relatif à chaque substrat par l'intermédiai- re d'un dispositif à commande numérique 74 au contrôleur 44 d'édition de données, lequel stocke les signaux ou données. Le contrôleur 44 est relié au convoyeur 27 et au positionneur de puce 70 de sorte que les données appliquées par le contrâ- leur 44 au convoyeur 27 et au positionneur 70 provoquent 8. l'exécution du tri par le convoyeur 27 entre pièces électroni- ques défectueuses et pièces électroniques non défectueuses, et la correction par le positionneur 70 des substrats défec- tueux, respectivement. Incidemment, le positionneur de puce 70 peut indiquer par un spot lumineux une partie défectueuse sur un substrat dont la présence d'un défaut de montage de puce est détectée par le dispositif de contrôle par vision 62, et sor- tir une puce appropriée d'un ensemble d'alimentation en puce (non représenté) d'après l'indication du spot lumineux et échan- ger la puce défectueuse. Ainsi, on remarquera que le mode de réalisation représenté en figure 1 permet à une multitude de substrats d'être soumis simultanément à un traitement de contrôle ou de détection et d'être dirigés successivement vers les étapes ultérieures, de sorte que la détection et la conversion des substrats défectueux peuvent être exécutées efficacement pendant un laps de temps de courte durée. De plus, on remarquera que le dispositif de dé- tection et de correction des défauts de montage dans le mode de réalisation illustré peuvent exécuter automatiquement le tri des substrats défectueux vis-à-vis des substrats accepta- bles et exécuter la correction des substrats défectueux sur la base des détails de la défectuosité indiquée, de manière à obtenir une chaine de fabrication capable de monter des piè- ces électroniques sur un substrat avec un rendement et une pré- cision élevés. Dans le mode de réalisation décrit ci-dessus, cha- que caméra de contrôle 60, comme représenté en figure 4, peut être utilisée de manière à saisir une image d'une puce 78 en même temps que l'ombre formée au bord de la périphérie de la puce 78 montée sur le substrat 14 par suite de l'irradiation de la lumière provenant de stroboscopes 76 placés au-dessus de la puce, image avec l'ombre qui est projetée sur un cadre du dispositif de contrôle par vision 62 (figures 1 et 3). Dans le dispositif de contrôle 62, le contraste entre lumière et 9. ombre dans l'image de la puce avec l'ombre est saisi de maniè- re limitée au droit d'une multitude de points de la périphé- rie de la puce, de sorte qu'on peut déceler partiellement le contour de la puce 78 sur la base du contraste entre la lumière et l'ombre dans l'image comportant l'ombre. Ainsi, les caracté- ristiques de montage de la puce sur le substrat peuvent être jugées en fonction du fait que chaque contour partiellement saisi de la puce 78 est projeté ou non à une position prédé- terminée sur le cadre du dispositif de contrôle 62. Dans ce cas, cette saisie limitée peut être effectuée en utilisant des fenêtres qui sont ménagées dans un cadre du dispositif de con- trôle par vision 62 de manière à limiter les zones de saisie plusieurs positions prédéterminées dans l'image de la puce avec l'ombre observée par la caméra 60 et sur la périphérie de l'image avec l'ombre. L'utilisation de ces fenêtres permet d'obtenir une relation entre positions du substrat et de la pu- ce sur la base de la différence de contraste entre l'image de la puce et l'ombre sur une partie du substrat autour de la pu- ce ou entre les images des bornes d'électrode de la puce et une ombre sur une partie du substrat autour des bornes. Supposons qu'une puce rectangulaire 78 soit mon- tée sur un substrat comme représenté en figure 5; l'éclairage par la lumière provenant des stroboscopes 76 (figure 4) de la puce provoque une ombre 80 autour de la puce. Le cadre du dis- positif de contrôle 62 (figures 1 et 3), sur lequel une ima- ge de la puce 78 ainsi que l'ombre 80 sont projetéescomporte des fenêtres 82a à 82f, qui chacune limitent partiellement l'image avec l'ombre tant dans la direction longitudinale que dans la direction latérale suivant une position désirée à la- quelle la puce est montée sur le substrat, de sorte que l'ima- ge avec l'ombre observée par la caméra 60 (figure 4) peut être superposée au cadre et on peut examiner le contraste entre la lumière et l'ombre dans l'image de manière à détecter la fron- tière entre l'image de la puce et l'ombre. Une telle détection est exécutée aux fenêtres respectives 82a à 82f, de manière à 10. déterminer le contour de la puce 78, et un défaut de montage de la puce 78 sur le substrat est constaté lorsqu'il y a écart du contour sur un endroit prédéterminé à l'intérieur des fenêtres respectives 82a à 82f. Quand une puce devant être montée sur un substrat est un transistor 78' ayant des électrodes 84 en saillie, on utilise un cadre du dispositif de contrôle par vision muni de fenêtres 82a' à 82c' à des positions correspondant aux élec- trodes. On constate un défaut de montage de la puce 78' sur le substrat en comptant le rapport entre une ombre 80' formée autour de la puce et située dans chacune des fenêtres 82a' à 82c' et la lumière réfléchie par chacune des électrodes 84 et en provenance des stroboscopes 76, sous forme du nombre de cellules d'image. En outre, lorsqu'une puce est une résistance du type cylindrique 78" comme représenté en figure 7, les élec- trodes 84' de la puce 78" scintillent par suite de la réfle- xion de la lumière des stroboscopes 76 (figure 4) dans une ombre 80" formée autour de la puce 78', de sorte que le monta- ge de la puce peut être jugé sur la base d'une correlation en- tre les bords des fenêtres 82" d'un cadre du dispositif de contrôle par vision et les parties latérales scintillantes de la puce 78". Plus particulièrement, lors du contrôle, on détermine les caractéristiques de montage de la puce sur un substrat lorsqu'on peut détecter le bord de la puce 78" à chacune des fenêtres 82" et que le bord de la puce n'est pas superposé à celui des fenêtres 82", alors qu'on détermine un montage incorrect lorsqu'au moins l'un des deux bords latéraux de la puce 78" est superposé au bord des fenêtres 82" ou qu'aucun bord de la puce ne peut être détecté dans les fenê- tres 82". De plus, on détermine un défaut de montage lorsque l'éclairage de la lumière ne provoque aucune ombre. Par conséquent, on notera que, dans le mode de réalisation décrit cidessus, on juge de la caractéristique de montage en utilisant le contraste de l'image d'une puce 11. avec une ombre formée par suite de l'éclairage de la lumière tombant sur la puce, de sorte que le jugement peut s'effec- tuer d'une manière précise et extrêmement facile, s'agissant d'une puce ayant une forme quelconque. La présente invention n'est pas limitée aux exem- ples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de modifications et de variantes qui apparaîtront à l'homme de l'art. 12. REVENDICATIONS 1 - Procédé de détection et de correction d'un dé- faut de montage de pièces électroniques sur des substrats, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à: - appliquer un repère codé (16) par étiquetage, im- pression ou analogue, à la surface de chacun des substrats (14) sur lesquels sont montées des pièces électroniques; disposer une multitude de substrats en rangées, - observer des images des pièces électroniques, - contrôler successivement les images des pièces élec- troniques observées por produire des données-de contrôle concer- nant les substrats au montage défectueux, - traiter et stocker les données de contrôle de cha- que repère codé fixé aux substrats; et - classer les substrats au montage défectueux et les substrats acceptables et exécuter la correction des subs- trats défectueux sur la base des données stockées. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le repère codé est constitué d'un code à barres. 3 - Dispositif pour la détection et la correction d'un défaut de montage de pièces électroniques sur des subs- trats (14), caractérisé en ce qu'il comprend: - un moyen (58) pour appliquer un repère codé (16) à la surface de chacun des substrats sur lesquels sont montées des pièces électroniques, - une table X-Y (54) pour disposer en rangées une multitude des substrats; - une multitude de caméras de contrôle (60) dispo- sées au-dessus de la table X-Y à des positions correspondant à celles auxquelles les substrats sont disposés, - un dispositif de contrôle par vision (62) afin de contrôler successivement les images des pièces électro- niques fournies par les caméras de contrôle afin de produi- re des données de contrôle concernant les substrats dont le montage est défectueux, - un contrôleur d'édition de données (44) pour traiter 13. et stocker les données de contrôle de chaque repère codé fixe aux substrats dont le montage est défectueux; - un mécanisme de tri (26) pour séparer les subs- trats dont le montage est défectueux et les substrats accepta- bles sur la base des données stockées, ce mécanisme étant disposé à une position en avant de la table X-Y et relié au con- trôleur d'édition de données2 - un moyen (70) pour corriger les substrats dont le Dontage est défectueux, ce moyen étant relié au contrôleur d'édition de données, et - un lecteur de code (64) pour lire le repère codé de chacun des substrats dont le montage est défectueux, le lec- tsur étant incorporé au moyen de correction, - le moyen de correction exécutant la correction de chacun des substrats dont le montage est détectueux sur la ba- se du classement des caractères entre le repère codé de chacun des substrats dont le montage est défectueux lu par le lecteur de code et les données stockées dans le contrôleur d'édition de donnees. 4 - Procédé de détection d'un défaut de montage de pièces électroniques sur des substrats, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: - irradier de lumière (76) dans le sens descendant un substrat sur lequel sont montées les pièces électroniques de manière à former une ombre concernant les pièces électroni- ques, - à saisir de manière limitée une image des pièces électroniques avec l'ombre au droit d'une multitude de points de la périphérie des pièces électroniques; et - observer le contraste de l'image saisie de maniè- re limitée avec l'ombre de manière à détecter un défaut de montage des pièces électroniques sur le substrat.