專利名稱：電子元件安裝裝置和電子元件安裝方法
技術領域：
本發明涉及一種將電子元件安裝到電路板上的電子元件安裝裝置和電子元件安裝方法。
背景技術：
現有技術中，利用具有專用供應裝置的電子元件安裝裝置，將以半導體晶片形式供應的電子元件(例如半導體芯片等)安裝到引線框架(lead frame)等的電路板上。在利用晶片環(wafer ring)保持粘有半導體晶片的粘附片(adhering sheet)的狀態下，將該粘附片安裝到所述供應裝置，并且當從單個晶片環中取出所有半導體芯片時，利用具有抓取和承載功能的交換裝置將空的晶片環與新的晶片環交換。例如日本專利申請JP-A-10-270532或美國專利5839187中所公開。
另外，當從粘附片取出半導體芯片時，必須以高的定位精度準確地吸取并且保持半導體芯片，因此，根據安裝有晶片環的電子元件供應部分，已知一種具有在電子元件供應部分上可移動的元件圖像拍攝照相機的結構，用于識別粘附片上半導體芯片的位置。例如JP-A-2001-267335中所公開。
然而，根據現有技術中的電子元件安裝裝置，單獨設置的交換裝置構成為附接到電子元件安裝裝置，因此，除了在排列各個工具方面的問題(其中不可避免地會由全部工具形成大尺寸)，為了避免利用元件識別照相機識別元件的操作和交換晶片環的操作之間干擾，也不可避免地會產生操作上的時間延遲，因而難以提高操作效率。
近年來，半導體晶片的尺寸越來越大，并且使用了12英寸的半導體晶片。因此，包括多個半導體晶片的片材(sheet)的片盒(magazine)的尺寸和重量增加，現有技術中的手動處理難以實行，因此，采用利用承載器等的專用處理裝置將片盒安裝到電子元件安裝裝置上。
然而，根據日本專利申請JP-A-10-270532或美國專利5839187中所公開的現有技術，當用于載入和載出晶片環以進行交換的機構附接到電子元件安裝裝置上時，難以實現適于利用上述專用處理裝置取用的緊湊結構，由此引起了整個裝置尺寸增加的問題。
發明內容
因此，本發明的一個目的是提供操作效率優異的緊湊的電子元件安裝裝置和電子元件安裝方法。特別地，提供一種可實現結構緊湊的用于交換晶片環的元件保持夾持件等的機構的電子元件安裝裝置和電子元件安裝方法。
根據本發明，一種電子元件安裝裝置包括電子元件供應部分，其用于供應由元件保持夾持件保持的成平面形狀對齊的多片電子元件；板保持部分，其設置在第一方向上遠離所述電子元件供應部分的位置處；安裝頭，其用于保持從所述電子元件供應部分拾取的電子元件并且將保持的電子元件安裝到由所述板保持部分保持的板上；安裝頭移動機構，其用于在所述電子元件供應部分和所述板保持部分之間移動所述安裝頭；元件圖像拍攝照相機，其用于拍攝所述電子元件供應部分的電子元件的圖像；元件識別處理部分，其用于通過處理由所述元件圖像拍攝照相機拍攝的圖像來獲得所述電子元件供應部分的電子元件的位置；移動件，其用于保持所述元件圖像拍攝照相機，并且在元件圖像拍攝照相機移動機構驅動下沿所述第一方向在所述電子元件供應部分的上方移動；和夾持件交換機構，其安裝到所述移動件，用于通過抓取所述電子元件供應部分的元件保持夾持件并在所述第一方向上移動來交換所述元件保持夾持件。
通過構造出利用在所述電子元件供應部分上方移動元件圖像拍攝照相機的元件圖像拍攝照相機移動機構來移動將元件保持夾持件供應到電子元件供應部分或者從其載出的所述夾持件交換機構，可實現具有良好的操作效率的緊湊的電子元件安裝裝置和電子元件安裝方法。
根據本發明，一種電子元件安裝裝置包括電子元件供應部分，其用于供應由元件保持夾持件保持的成平面形狀對齊的多片電子元件；板保持部分，其設置在第一方向上遠離所述電子元件供應部分的位置處；元件安裝裝置，其用于保持從所述電子元件供應部分拾取的電子元件并且將保持的電子元件安裝到由所述板保持部分保持的板上；移動件，其安裝有操作頭，并且在操作頭移動機構驅動下沿所述第一方向移動；和夾持件交換機構，其安裝到所述移動件，用于通過抓取所述電子元件供應部分的元件保持夾持件并在所述第一方向上移動來交換所述元件保持夾持件；其中，所述夾持件交換機構包括夾持件抓取部分，其安裝到可在所述第一方向上移動的所述移動件，用于抓取所述元件保持夾持件；和前后移動裝置，其用于在所述第一方向上相對于所述移動件前后移動所述夾持件抓取部分。
通過在將元件保持夾持件供應到電子元件供應部分或者從其載出的所述夾持件交換機構中，提供安裝到可在第一方向上水平移動的移動梁以抓取所述元件保持夾持件的夾持件抓取部分和用于在所述第一方向上相對于所述移動梁前后移動所述夾持件抓取部分的前后移動裝置，可在不增加在所述第一方向上移動移動梁的行程的情況下保證移動夾持件抓取部分的行程，并且可實現緊湊的交換所述元件保持夾持件的結構。
圖1是根據本發明一實施例的電子元件安裝裝置的平面圖。
圖2是根據本發明所述實施例的電子元件安裝裝置的側面剖視圖。
圖3是顯示控制系統的構成的框圖。
圖4A、4B、5A、5B、6A和6B是根據本發明所述實施例的電子元件安裝方法的步驟的解釋圖。
圖7是根據本發明另一實施例的電子元件安裝裝置的平面圖。
圖8是根據本發明另一實施例的電子元件安裝裝置的側面剖視圖。
圖9A和9B描繪了根據本發明另一實施例的電子元件安裝裝置的夾持件交換機構的結構的解釋圖。
圖10A和10B描繪了根據本發明另一實施例的電子元件安裝裝置的夾持件交換機構的操作的解釋圖。
具體實施例方式
下面將參考附圖對本發明的一個實施例進行說明。
參考圖1和圖2對電子元件安裝裝置的總體結構進行說明。圖2是沿圖1的線A-A截取的剖視圖。在圖1中，在基座1上設置了電子元件供應部分2。如圖2所示，電子元件供應部分2設置有晶片保持工作臺3，并且晶片保持工作臺3可拆卸地保持用作元件保持夾持件的晶片環5。延展到晶片環5的片材(省略對其的說明)上粘有半導體芯片6(下文中簡稱做“芯片6”)，芯片6是處于分離成單片并且在晶片保持工作臺3抓住晶片環5的狀態的電子元件，電子元件供應部分2將所保持的芯片6供應到元件保持夾持件，此時成平面形狀的多片芯片6對齊。
如圖2所示，在由晶片保持工作臺3保持的晶片環5的下側上，設置可通過退出器XY工作臺7水平移動的退出器8。退出器8設置有用于抬升向上推壓芯片的退出銷(未示出)的銷抬升機構，并且當利用如下文詳述的安裝頭通過由退出銷從晶片環5的下側向上推壓晶片6而從晶片環5取出芯片6時，芯片6從延展到晶片環5的片材剝離。退出器8構成用于使芯片6從延展到晶片環5的片材剝離的片材剝離機構。
另外，所述片材剝離機構不限于這里所示的退出器8，還可以是能夠使芯片從片材剝離的其它機構。例如，可以構造從下側吸取粘附有芯片的片材并且利用吸取力使芯片從片材剝離的機構。
如圖1所示，板保持部分10設置在位于基座1的上表面Y方向(第一方向)上的遠離電子元件供應部分的位置處。在板保持部分10的上游側和下游側，在X方向上分別串行對齊板載入傳送器12、板分發部分11、板保持部分10、板傳遞部分13和板載出傳送器14。板載入傳送器12設置成跨越連接到板16的子基座1a，并且將粘接劑粘接裝置9設置在子基座1a上。粘接劑粘接裝置9利用粘接頭9a涂敷粘接劑，以便將芯片粘接到從上游側載入到板載入傳送器12中的板16上。
涂上粘接劑后，板16被傳送到板分發部分11。板分發部分11選擇性地將從板載入傳送器12接收的板16分發到板保持部分10的兩個板保持機構，如下文所述。板保持部分10設置有第一板保持機構10A和第二板保持機構10B，用于保持由板分發部分11分發的板16，以將其定位到安裝位置處。板傳遞部分13選擇性地接收來自第一板保持機構10A和第二板保持機構10B的安裝后的板16，將其傳遞到板載出傳送器14。板載出傳送器14將傳遞過來的安裝后的板16載至下游側。
晶片供應部分17設置在基座1的上表面上的與板保持部分10在Y方向(第一方向)上相反的一側的遠離電子元件供應部分2的位置處。晶片供應部分17設置有片盒(magazine)保持部分17a和在片盒保持部分17a的內部抬升片盒的抬升機構18，該機構18用于保持并且抬升裝有層疊的晶片環5的片盒。
通過利用抬升機構18抬升片盒，如圖2所示，晶片環5可設置在用于在晶片供應部分17和電子元件供應部分2之間交換晶片環5的裝載高度上。推壓機構19在右方推壓設置于裝載高度上的晶片環5，夾持件交換機構49(如下文所述)的卡裝部分49a抓取該晶片環5，并將其載至電子元件供應部分2。進一步地，當在電子元件供應部分2處所有晶片6均從晶片環5中取出后，利用夾持件交換機構49將空的晶片環5從電子元件供應部分2載至晶片供應部分17并將其送回片盒中。
在圖1中，基座1的上表面的兩端部設置有第一Y軸基座20A和第二Y軸基座20B，使兩者的縱向方向指向與板載送方向(X方向)垂直的Y方向(第一方向)。在第一Y軸基座20A和第二Y軸基座20B的上表面沿縱向方向(Y方向)的整個長度上設置有第一方向引導件21，以構成一對第一方向引導件21彼此平行的形式，并插入電子元件供應部分2和板保持部分10。
所述一對第一方向引導件21可滑動地懸掛有三個梁部件，即第一梁部件31、中心梁部件30和第二梁部件32，所述梁部件為兩端支撐型的，其兩個端部在Y方向上分別被各個第一方向引導件21支撐，螺母件23b從中心梁部件30右側的側端部突出，并且螺紋聯接到螺母件23b的絲杠23a被在水平方向上設置在第一Y軸基座20A上的Y軸電機22驅動旋轉。通過驅動Y軸電機22，中心梁30沿著第一方向引導件21在Y方向上水平移動。
另外，在第一梁部件31和第二梁部件32左側的側端部分別突設有螺母件25b、27b，并且螺紋聯接到所述螺母件25b、27b的絲杠25a和27a被在水平方向上分別設置在第二Y軸基座20B上的Y軸電機24和26驅動旋轉。通過驅動Y軸電機24和26，第一梁部件31和第二梁部件32在Y方向上沿著第一方向引導件21水平移動。
中心梁部件30安裝有安裝頭33，并且螺紋聯接到耦接于安裝頭33的螺母件41b的絲杠41a被X軸電機40驅動旋轉。通過驅動X軸電機40，在由沿X方向(第二方向)設置在中心梁部件30側面的第二方向引導件42(參見圖2)的引導下，安裝頭30在X方向上移動。
安裝頭33設置有各自保持單片芯片6的多個(本實施例中是4個)吸嘴33a，并且被設置成在通過將各個芯片6吸到各個吸嘴33a上而保持多片芯片6的狀態下可以移動。通過驅動Y軸電機22和X軸電機40，安裝頭33在X方向和Y方向上水平移動，拾取并保持電子元件供應部分2的芯片6，并將保持的芯片6安裝到板保持部分10保持的板16的電子元件安裝位置16a處。
另外，用于拾取芯片的機構可單獨設置，并且安裝頭可接收并保持來自拾取結構的芯片。另外，當拾取結構設置有芯片反轉機構時，優選地，芯片反轉機構可通過頭尾翻轉來進行安裝板上芯片的芯片倒裝。
所述一對第一方向引導件21、中心梁部件30、用于沿著第一方向引導件21移動中心梁部件30的第一方向驅動機構(Y軸電機22、絲杠23a和螺母件23b)，以及用于沿著第二方向引導件42移動安裝頭33的第二方向驅動機構(X軸電機40、絲杠41a和螺母件41b)構成安裝頭移動機構，用于在電子元件供應部分2和板保持部分10之間移動安裝頭33。
第一梁部件31安裝有第一照相機34，并且保持第一照相機34的支架34a耦接有螺母件44b。螺紋聯接到螺母件44b的絲杠44a被X軸電機43驅動旋轉，并且通過驅動X軸電機43，，經由設置在第一梁部件31側面的第二方向引導件45(參見圖2)的引導，第一照相機34在X方向上移動。
通過驅動Y軸電機24和X軸電機43，第一照相機34在X方向和Y方向上水平移動。由此，第一照相機34可在板保持部分10上方移動，以拍攝由第一板保持機構10A、第二板保持機構10B保持的板16的圖像，并且可移動避開板保持部分10上方的位置。
所述一對第一方向引導件21、第一梁部件30、用于沿著第一方向引導件21移動第一梁部件31的第一方向驅動機構(Y軸電機24、絲杠25a和螺母件25b)，以及第二方向驅動機構(X軸電機43、絲杠44a和螺母件44b)構成第一照相機移動機構，用于在板保持部分10的上方移動第一照相機34。
第二梁部件32(移動梁)安裝有第二照相機35，并且保持第二照相機35的支架35a耦接有螺母件47b。螺紋聯接到螺母件47b的絲杠47a被X軸電機46驅動旋轉，并且，通過驅動X軸電機46，經由設置在第二件32側面的第二方向引導件48(參見圖2)的引導，第二照相機35在X方向上移動。
通過驅動Y軸電機26和X軸電機46，第二照相機35在X方向和Y方向上水平移動。由此，第二照相機35可在電子元件供應部分2的上方移動，以拍攝由電子元件供應部分2保持的芯片6的圖像，并且可移動避開電子元件供應部分2上方的位置。
所述一對第一方向引導件21、第二梁部件32、第一方向驅動機構(Y軸電機26、絲杠27a和螺母件27b)和用于沿著第二引導件48移動第二照相機36的第二方向驅動機構(X軸電機36、絲杠47a和螺母件47b)構成用于移動作為元件圖像拍攝照相機的第二照相機35的元件圖像拍攝照相機移動機構。因此，利用所述元件圖像拍攝照相機移動機構，第二梁部件32在電子元件供應部分2上方的第一方向上移動。
夾持件交換機構49安裝在與第二梁部件32的安裝有第二照相機35的側表面相反的一側上。夾持件交換機構49由卡裝部分(夾持件抓取部分)49a以及抬升卡裝部分49a的卡裝部分抬升機構49b構成，其中所述卡裝部分49a具有在一側捏著晶片環5的端部以實現抓取的卡爪。卡爪開/閉機構49c(參見圖3)驅動所述卡爪使其打開和閉合。
通過利用驅動第二梁部件32將夾持件交換機構49移動到晶片環5的端部，可以用卡裝部分49a抓取晶片環5，并且通過在此狀態下驅動第二梁部件32，可實現利用夾持件交換機構49在Y方向上抓取并且移動晶片環5。由此，在反復執行電子元件安裝操作的過程中，可執行晶片環交換操作，即用裝在晶片供應部分17中的新的晶片環5更換電子元件供應部分2中取出芯片6后變空的晶片環5。
如圖2所示，第三照相機15設置在電子元件供應部分2和板保持部分10之間。通過在X方向上在第三照相機15的上方移動已經拾取了電子元件供應部分2處的芯片6的安裝頭33，第三照相機15拍攝由安裝頭33保持的芯片6的圖像。
下面，參考圖3對電子元件安裝裝置的控制系統的構造進行說明。在圖3中，機構驅動部分50包括用于電驅動各個機構的電機的電機驅動器，以及用于控制向如下所示各個機構的汽缸供應的空氣壓力的控制裝置，并且通過利用控制部分54控制機構驅動部分50，驅動下面的各個驅動部件。
X軸電機40和Y軸電機22驅動用于移動安裝頭33的安裝頭移動機構。X軸電機43和Y軸電機24驅動用于移動第一照相機的第一照相機移動機構，而X軸電機46和Y軸電機26驅動用于移動第二照相機的第二照相機移動機構。
另外，機構驅動部分50驅動安裝頭33的抬升機構和利用吸嘴33a(參見圖2)的元件吸取機構，并且驅動退出器XY工作臺7和退出器8的抬升汽缸的驅動電機。另外，機構驅動部分50驅動板載入傳送器12、板載出傳送器14、板分發部分11、板傳遞部分13、第一板保持機構10A、第二板保持機構10B、夾持件交換結構49的卡裝部分抬升機構49b和卡爪開/閉機構49c。
第一識別處理部分55通過處理由第一照相機34拍攝的圖像來計算由板保持部分10保持的板16的電子元件安裝位置16a(參見圖4)的位置。電子元件安裝位置16a表示板16的用于安裝芯片6的位置，并且該位置可通過識別圖像而獲得。作為元件識別處理部分，第二識別處理部分56通過處理由第二照相機35拍攝的圖像來計算電子元件供應部分2上的芯片6的位置。第三識別處理部分57通過處理由第三照相機15拍攝的圖像來計算由安裝頭33保持的芯片6的位置。
第一識別處理部分55、第二識別處理部分56和第三識別處理部分57的識別結果被傳送到控制部分55。數據存儲部分53存儲安裝數據、元件數據等等各種數據。操作部分51是鍵盤、鼠標等輸入裝置，用于輸入數據或者輸入控制指令。顯示部分52顯示由第一照相機34、第二照相機35或第三照相機15拍攝的圖像并且顯示通過操作部分51輸入的引導屏。
以如上文所述方式構成電子元件安裝裝置，并且下文中參考圖4、5、6對電子元件安裝方法進行說明。在圖4中，多片芯片6粘附到由電子元件供應部分2的晶片保持工作臺3保持的晶片環5上。進一步地，在板保持部分10中，板16分別定位到第一板保持機構10A和第二板保持機構10B。安裝在此所示的電子元件時，在一個安裝輪次(turn)中，通過設置到安裝頭33的4個吸嘴33a相繼吸取以保持多片芯片6(在本發明中是4片)并將所述4片芯片6相繼安裝到多個電子元件安裝位置16a。
首先，如圖4A所示，通過第二照相機移動機構將第二照相機35移動到電子元件供應部分2上方的位置，以利用第二照相機35拍攝待拾起的多片(4片)芯片6的圖像。此后，如圖4B所示，第二照相機35從芯片6上方的位置移開(照相機避開步驟)。進一步地，通過利用第二識別處理部分56處理并識別由第二照相機35拍攝的圖像，計算多片芯片6的位置(元件識別步驟)。
接下來，將安裝頭33移動到電子元件供應部分2上方的位置。進一步地，在基于計算得到的多片芯片6的位置、利用安裝頭移動機構實行定位操作以將安裝頭33相繼定位到芯片6的同時，通過安裝頭33的4個吸嘴33a相繼拾起并取出多片芯片6(元件取出步驟)。
并行于拾取部分，利用第一照相機移動機構將第一照相機34移動到由板保持部分10的第一板保持機構10A保持的板16的上方。進一步地，第一照相機34相繼地移動到板16處設置的作為輸入圖像的對象的電子元件安裝位置中左側的4個電子元件安裝位置16a，并且拍攝多個電子元件安裝位置16a的圖像以輸入圖像，其后，第一照相機34避開板16上方的位置。
進一步地，第一識別處理部分55處理由第一照相機34拍攝的圖像，以便計算板16的電子元件安裝位置16a的位置。接下來，如圖5A所示，在各個吸嘴33a處保持4片芯片的安裝頭33實行在第三照相機15上方移動的掃描操作。由此，由各個吸嘴33a保持的芯片6的圖像被輸入到第三照相機中，從而通過第三識別處理部分57處理并識別圖像，檢測到芯片6的位置。
接下來，繼續進行安裝操作。如圖5B所示，安裝頭33移動到板保持部分10上方的位置處。進一步地，控制部分54進行安裝操作，在基于本例中由第一識別處理部分55計算得到的電子元件安裝位置16a的位置以及由第三識別處理部分57計算得到的芯片6的位置利用安裝頭移動機構移動安裝頭33的同時，將由安裝頭33保持的芯片6相繼安裝到由板保持部分10保持的板16上(元件安裝步驟)。
進一步地，在利用安裝頭33安裝芯片6時，第二照相機35移動到電子元件供應部分2處待相繼拾取的多片芯片6的上方，以便利用第二照相機35拍攝多片芯片6的圖像(照相機接近步驟)。此后，進一步地，重復執行與上述步驟相似的各個步驟，并且在執行各個步驟的過程中，進行交換由電子元件供應部分2保持的晶片環5的操作。
也就是說，當晶片環5的所有芯片6被取出時，在相繼時間里的照相機避開步驟中，如圖6A所示，空的晶片環5被夾持件交換機構49的卡裝部分49a抓取。進一步地，通過驅動第二梁部件32，夾持件交換機構49隨第二照相機35一起移動，將晶片環5載至晶片供應部分17(圖1和2)。
進一步地，在晶片供應部分17處，空的晶片環5裝入片盒并且隨后利用夾持件交換機構49抓取新的晶片環5。接下來，通過驅動第二梁部件32，如圖6B所示，夾持件交換機構49隨第二照相機35移動到電子元件供應部分2，并且利用晶片保持工作臺3保持晶片環5。
也就是說，在重復執行照相機避開步驟的過程時，利用夾持件交換機構49從電子元件供應部分2載出晶片環5，而在重復執行照相機接近(approach)步驟的過程時，利用夾持件交換機構49將晶片環5載入到電子元件供應部分2中。
如上所述，本實施例中所示的電子元件安裝裝置構成為利用移動位于電子元件供應部分2上方的作為元件圖像拍攝照相機的第二照相機35的元件圖像拍攝照相機移動機構，移動夾持件交換機構49，以將晶片環5供應到電子元件供應部分2并進行交換。
由此，與現有技術中單獨設置夾持件交換裝置以在電子元件供應部分2和晶片供應部分17之間交換晶片的裝置相比，實現了節省空間的緊湊的電子元件安裝裝置。另外，夾持件交換機構49構成為利用兩端被支撐的第二梁部件32移動，因而，穩定地實現了在抓取并承載晶片環5的狀態下操作夾持件交換機構49。因此，不存在由于現有技術的裝置中通過一側支撐晶片環以進行承載而引起晶片環處于不穩定狀態的缺點，并且即使在由大尺寸的晶片形成物體的情況下，也能實現穩定的晶片交換操作。
另外，提出一種一體移動第二照相機35和夾持件交換機構49的結構，因此，不存在第二照相機35的拍攝位于電子元件供應部分2處的晶片6的圖像的圖像拍攝操作和夾持件交換機構49交換晶片環5的操作之間的操作干擾。也就是說，不需要為了避免元件識別照相機的元件識別操作和交換晶片環的操作之間的干擾而采取操作時延的方式，而該方式是現有技術中單獨設置夾持件交換裝置的裝置中所需的，因此可提高操作效率。
另外，雖然根據本實施例，保持晶片形式的半導體芯片的晶片環構成為用作使多片電子元件成平面形狀對齊的元件保持夾持件，但是元件保持夾持件的形式不限于晶片片材在其中延展的晶片環，而是只要元件保持夾持件將電子元件布設成平面形狀，例如包括托盤來安裝電子元件，該元件保持夾持件就可以應用于本發明。
(實施例2)下面，參考附圖對本發明的另一實施例進行說明。
首先，參考圖7和8對該電子元件安裝裝置的總體結構進行說明。圖8是沿著圖7的線A-A截取的剖視圖。在圖7中，板裝載路徑102沿X方向布設在基座101的上方。板裝載路徑102將安裝有電子元件的板103載至電子元件安裝位置處，以使其定位并保持。因此，板裝載路徑102構成設置在Y方向(第一方向)上遠離電子元件供應部分104的位置處的板保持部分。
如圖8所示，電子元件供應部分104設置有夾持件保持器107，并且該夾持件保持器107可拆卸地安裝有用于保持粘附有作為電子元件的半導體芯片106(下文中簡稱“芯片106”)的片材的晶片環105。在芯片106分離成單片的狀態下粘附芯片106，并且在晶片環105被安裝到夾持件保持器107的狀態下，電子元件供應部分104將多片芯片106成平面形狀對齊并供應這些芯片。晶片環105構成元件保持夾持件。
如圖8所示，在由夾持件保持器107保持的晶片環105的下側設置退出器109，該退出器可通過退出器XY工作臺108水平移動。退出器109設置有抬升用于向上推壓芯片的退出銷(未示出)的銷抬升機構，并且當利用下文所述的安裝頭從片材上拾取芯片106時，通過利用退出銷從片材的下方推壓芯片106，將芯片106從片材上剝離下來。另外，作為從片材剝離芯片106的機構，除了使用退出銷，還可構造利用吸取力從下側吸取片材而將芯片從片材上剝離的機構。
晶片供應部分110設置在基座101的上表面上的與板裝載路徑102在Y方向(第一方向)上相反的一側的遠離電子元件供應部分104的位置處。晶片供應部分110設置有用于保持并且抬升裝有層疊的晶片環105的片盒的片盒保持部分111，以及用于在片盒保持部分111內抬升片盒的抬升機構112。通過采用如上結構的晶片供應部分110，即使在裝有多個大尺寸的晶片的片盒安裝到片盒保持部分111時，也可使安裝有片盒的承載器等操作裝置容易地接近片盒保持部分111，并且提高操作性。
通過利用抬升機構112抬升片盒，晶片環105可設置到用于在晶片供應部分110和電子元件供應部分104之間交換晶片環105的裝載高度。推壓機構113適度地推壓設置在裝載高度的晶片環105，夾持件交換機構130的夾持件抓取部分139抓取晶片環105，并將其載至電子元件供應部分104。進一步地，當在電子元件供應部分104處所有芯片106均已取出后，利用夾持件交換機構130將空的晶片環105從電子元件供應部分104載送到晶片供應部分110，以將其收回片盒。
在圖7中，基座101的上表面的兩端部設置有分別具有第一Y軸驅動機構和第二Y軸驅動機構的第一Y軸工作臺120A和第二Y軸工作臺120B，使其縱向方向指向垂直于板裝載方向(X方向)的Y方向(第一方向)。第一Y軸工作臺120A和第二Y軸工作臺120B懸掛有分別具有第一X軸驅動機構和第二X軸驅動機構的第一X軸工作臺121和第二X軸工作臺124，所述第一X軸驅動機構和第二X軸驅動機構的兩端分別得到Y方向上可滑動的支撐。通過分別驅動第一Y軸驅動機構和第二Y軸驅動機構，獨立地在Y方向上移動第一X軸工作臺121和第二X軸工作臺124。
第一X軸工作臺121安裝有可利用第一X軸驅動機構一體移動的安裝頭122和板識別照相機123。安裝頭122設置有用于保持芯片106的吸嘴122a，并且可在利用吸嘴122a吸取以保持芯片106的狀態下移動。通過驅動第一X軸驅動機構和第二X軸驅動機構，安裝頭122和板識別照相機在X方向和Y方式上水平移動。
安裝頭122拾取電子元件供應部分104的芯片106，以將芯片106保持且安裝到保持于板裝載路徑中的板103的電子元件安裝位置處。因此，第一Y軸工作臺120A、第一X軸工作臺121和安裝頭122構成用于保持從電子元件供應部分104拾取的電子元件并且將保持的電子元件安裝到由板保持部分保持的板103上的元件安裝裝置。
另外，可設置用于從電子元件供應部分104取出芯片106的拾取機構，以便利用安裝頭122從拾取機構接收并保持芯片106。另外，當拾取機構設置有芯片反轉機構時，優選地，芯片反轉機構可通過頭尾翻轉來進行安裝板上芯片的芯片倒裝操作。
移動到板103上方的板識別照相機123對板103成像，并且通過利用板識別裝置(未示出)識別圖像拍攝的結果，識別板103上的電子元件安裝位置。在利用安裝頭122安裝芯片106時，基于識別結果將芯片106定位到電子元件安裝位置處。
第二X軸工作臺124的位于電子元件供應部分104一側的側面經由導軌127和滑動件128安裝有作為操作頭的元件識別照相機125(參見圖9)。通過驅動第二X軸驅動機構和第二Y軸驅動機構，第一識別照相機125在X方向和Y方向上水平移動，由此，第一識別照相機25可在電子元件供應部分104的上方移動，以在晶片環上方拍攝芯片106的圖像，并且其可避開電子元件供應部分104上方的位置。在接近元件供應部分104上方的狀態下，元件識別照相機125拍攝由晶片環105保持的芯片106的圖像。另外，通過利用元件識別處理裝置(未示出)處理并識別圖像拍攝的結果，識別獲得作為待取出的對象的芯片106的位置。在利用安裝頭122取出芯片106時，基于識別結果將吸嘴122a定位到芯片106。
第二Y軸驅動機構和第二X軸驅動機構構成操作頭移動機構，而第二X軸工作臺124成為安裝有操作頭并且通過操作頭移動機構在第一方向上移動的移動梁。另外，雖然作為移動梁，可使用僅一側被支撐的懸臂梁式移動梁，以便交換晶片環時穩定地移動晶片環105，優選地可使用兩端部分別被第一Y軸工作臺120A和第二Y軸工作臺120B支撐的所謂的兩側支撐式移動梁，如本實施例中所示的第二X軸工作臺124。
夾持件交換機構130設置在第二X軸工作臺124的下表面上。夾持件交換機構130通過抓取晶片環105并使其在元件供應部分104和晶片供應部分110之間沿Y方向移動來交換元件供應部分104的晶片環105。下面參考圖9A和9B描述夾持件交換機構130的結構。在圖9A中，第二X軸工作臺124的下表面安裝有夾持件抓取部分139，該夾持件抓取部分139具有在Y方向上可水平移動的、用于抓取晶片環105的卡爪。利用下文所述的前后移動裝置，夾持件抓取部分139在Y方向上相對于第二X軸工作臺124前后移動。
第二X軸工作臺124的下表面設置有水平移動部分131，以便可在Y方向上相對于第二X軸工作臺124水平往復移動。如圖9B所示，水平移動部分131經由耦接件132連接到汽缸133的桿133a上。通過驅動汽缸133，水平移動部分131相應于第二X軸工作臺124水平往復移動。
水平移動部分131的兩端部分別設置有第一皮帶輪134和第二皮帶輪135，并且作為環形撓曲件的帶136通過使各自處于水平姿態的帶上部136a和帶下部136b彼此相對而卷繞在第一皮帶輪134和第二皮帶輪135上。當帶136圍繞第一皮帶輪134和第二皮帶輪135轉動移動時，帶上部136a和帶下部136b分別彼此相對地在彼此相反的方向上移動。
也就是說，帶136以形成一對平行移動部分(帶上部136a和帶下部136b)的方式可移動地安裝到水平移動部分131上。經由第一連接部分137和第二連接部分138，帶上部136a和帶下部136b分別連接并固定到第二X軸工作臺124和夾持件抓取部分139。由此，通過驅動汽缸133，夾持件抓取部分139相對于第二X軸工作臺124前后移動。
下面，參考圖9和10對利用夾持件交換機構130交換晶片的操作進行說明。在安裝電子元件的操作中重復進行如下步驟移動第二X軸工作臺124以將元件識別照相機125移動到電子元件供應部分104，以便對取出的元件進行識別；以及在完成利用元件識別照相機125拍攝圖像后，使元件識別照相機125避開電子元件供應部分104上方的位置，在此過程中，在電子元件供應部分104的晶片環105處的元件用完的時候執行晶片交換操作。
圖9A和圖9B顯示了利用夾持件抓取部分139從晶片供應部分104取出晶片環105的操作。也就是說，在汽缸133的桿133a回縮的狀態下，第二X軸工作臺124靠近晶片供應部分110，并且利用夾持件抓取部分139的卡爪抓取新的晶片環105。當完成晶片環105的抓取時，第二X軸工作臺124在Y方向上移動到元件供應部分104。
另外，在第二X軸工作臺124的移動的同時，如圖10A和10B所示，電子元件安裝裝置執行使抓取晶片環105的夾持件抓取部分139在從第二X軸工作臺124到電子元件供應部分104的方向上移動的操作。也就是說，在元件識別照相機125在X軸方向上移開以避免元件識別照相機125和水平移動部分131之間的干擾后，通過抽出汽缸133的桿133a，通過施加桿133a的運行行程(exerting stroke)S使水平移動部分133前移。
此時，在經由第一連接部分137將帶上部136a連接并固定到第二X軸工作臺124的情況下，水平移動部分131前移，由此，經由第二連接部分138連接并固定到帶下部136b的夾持件抓取部分139以兩倍于桿133a的抽出行程(extracting stroke)S的行程2S從第二X軸工作臺124前移。進一步地，通過移動第二X軸工作臺124和夾持件抓取部分139將由夾持件抓取部分139抓取的晶片環105移動到電子元件供應部分104，以安裝到夾持件保持器107。進一步地，在上述操作之前，進行晶片環回收操作，以便將電子元件供應部分104處因取出所有芯片106而取空的晶片環105回收到晶片供應部分110中。晶片環回收操作是以與上述操作相反的順序執行的。
也就是說，伴隨有上述晶片環交換操作的電子元件安裝方法具有如下處理方式在包括以下步驟的過程中，通過在晶片環交換機構130處設置的前后移動裝置，在Y方向上相對于第二X軸工作臺124前后移動夾持件抓取部分139，其中所述步驟為操作頭接近步驟，即移動作為移動梁的第二X軸工作臺124以便使作為操作頭的元件識別照相機125移動到電子元件供應部分104；操作頭避開步驟，即在完成操作頭的操作后，移動移動梁以使操作頭避開位于電子元件供應部分104上方的位置；并且反復執行操作頭接近步驟和操作頭避開步驟。
另外，在利用第二X軸工作臺124和夾持件交換機構130的晶片環交換操作中，在Y方向上移動第二X軸工作臺124的操作和相對于第二X軸工作臺124前后移動夾持件抓取部分139的操作彼此重疊，因此，第二X軸工作臺124在Y方向上所需的移動行程可減少夾持件抓取部分139前后移動的量。
由此，即使考慮到拆裝裝有晶片環105的片盒的操作性而采用在Y方向上串行設置晶片供應部分110的裝置設置方式，也可通過使電子元件安裝裝置在Y方向上的長度盡可能短而實現緊湊的裝置結構。另外，通過采用上述夾持件抓取部分139的前后移動裝置的結構，夾持件抓取部分139可前后移動兩倍于汽缸133的行程的距離，并且夾持件交換機構130在Y方向上的尺寸可減小。
另外，雖然上述實施例顯示了其中安裝頭122安裝到第一X軸工作臺121并且作為操作頭的元件識別照相機125安裝到作為移動梁的第二X軸工作臺124的結構實例，但是也可將安裝頭122作為操作頭，而夾持件交換機構130可以設置到作為移動梁的第一X軸工作臺121上。
另外，如上述實施例1和2中公開的組成部件可在不背離本發明的精神的范圍內任意組合。
工業應用性本發明的電子元件安裝裝置和電子元件安裝方法具有如下效果可實現具有良好的操作效率的緊湊的電子元件安裝裝置和電子元件安裝方法，并且可應用于將以半導體芯片等的半導體晶片形式供應的電子元件作為對象安裝電子元件的領域中。
本發明的電子元件安裝裝置具有如下效果可在不增加移動梁的移動行程的情況下保證移動夾持件抓取部分的移動行程的情況下，緊湊地構成晶片環交換機構，并且可適用于將電子元件從晶片環等元件保持夾持件中取出而安裝到電路板上的電子元件安裝裝置。
權利要求
1.一種電子元件安裝裝置，其包括電子元件供應部分，其用于供應由一元件保持夾持件保持的成平面形狀對齊的多片電子元件；板保持部分，其設置在第一方向上遠離所述電子元件供應部分的位置處；安裝頭，其用于保持從所述電子元件供應部分拾取的電子元件并且將保持的電子元件安裝到由所述板保持部分保持的板上；安裝頭移動機構，其用于在所述電子元件供應部分和所述板保持部分之間移動所述安裝頭；元件圖像拍攝照相機，其用于拍攝所述電子元件供應部分的電子元件的圖像；元件識別處理部分，其用于通過處理由所述元件圖像拍攝照相機拍攝的圖像來獲得所述電子元件供應部分的電子元件的位置；移動件，其用于保持所述元件圖像拍攝照相機，并且在元件圖像拍攝照相機移動機構驅動下沿所述第一方向在所述電子元件供應部分的上方移動；和夾持件交換機構，其安裝到所述移動件，用于通過抓取所述電子元件供應部分的元件保持夾持件并在所述第一方向上移動來交換所述元件保持夾持件。
2.如權利要求1所述的電子元件安裝裝置，其中，所述移動件是每一側均得到支撐的梁。
3.如權利要求1所述的電子元件安裝裝置，其中，所述夾持件交換機構包括夾持件抓取部分，其安裝到可在所述第一方向上移動的所述移動件，用于抓取所述元件保持夾持件；和前后移動裝置，其用于在所述第一方向上相對于所述移動件前后移動所述夾持件抓取部分。
4.如權利要求1所述的電子元件安裝裝置，其中，所述前后移動裝置包括在水平方向驅動裝置驅動下沿所述第一方向相對于所述移動件往復移動的水平移動部分；以形成彼此相對且方向相反地移動的一對平行移動部分的方式、可移動地安裝到所述水平移動部分的環形撓曲件；和分別用于連接所述平行移動部分的一側和另一側以固定到所述移動件和所述夾持件抓取部分的第一連接部分和第二連接部分。
5.一種電子元件安裝裝置，其包括電子元件供應部分，其用于供應由一元件保持夾持件保持的成平面形狀對齊的多片電子元件；板保持部分，其設置在第一方向上遠離所述電子元件供應部分的位置處；元件安裝裝置，其用于保持從所述電子元件供應部分拾取的電子元件并且將保持的電子元件安裝到由所述板保持部分保持的板上；移動件，其安裝有操作頭，并且在操作頭移動機構驅動下沿所述第一方向移動；夾持件交換機構，其安裝到所述移動件，用于通過抓取所述電子元件供應部分的元件保持夾持件并在所述第一方向上移動來交換所述元件保持夾持件；其中，所述夾持件交換機構包括夾持件抓取部分，其安裝到可在所述第一方向上移動的所述移動件，用于抓取所述元件保持夾持件；和前后移動裝置，其用于在所述第一方向上相對于所述移動件前后移動所述夾持件抓取部分。
6.如權利要求5所述的電子元件安裝裝置，其中，所述前后移動裝置包括水平移動部分，其在水平方向驅動裝置驅動下沿所述第一方向相對于所述移動件往復移動；環形撓曲件，其以形成彼此相對且方向相反地移動的一對平行移動部分的方式可移動地安裝到所述水平移動部分；和第一連接部分和第二連接部分，兩者分別用于連接所述平行移動部分的一側和另一側以固定到所述移動件和所述夾持件抓取部分。
7.如權利要求5所述的電子元件安裝裝置，其中，所述操作頭是用于拍攝所述電子元件供應部分的電子元件的圖像的元件圖像拍攝照相機。
8.如權利要求6所述的電子元件安裝裝置，其中，所述操作頭是用于拍攝所述電子元件供應部分的電子元件的圖像的元件圖像拍攝照相機。
9.一種電子元件安裝方法，其由電子元件安裝裝置執行，所述電子元件安裝裝置包括電子元件供應部分，其用于供應由一元件保持夾持件保持的成平面形狀對齊的多片電子元件；板保持部分，其設置在第一方向上遠離所述電子元件供應部分的位置處；安裝頭，其用于保持從所述電子元件供應部分拾取的電子元件并且將保持的電子元件安裝到由所述板保持部分保持的板上；安裝頭移動機構，其用于在所述電子元件供應部分和所述板保持部分之間移動所述安裝頭；元件圖像拍攝照相機，其用于拍攝所述電子元件供應部分的電子元件的圖像；元件識別處理部分，其用于通過處理由所述元件圖像拍攝照相機拍攝的圖像來獲得所述電子元件供應部分的電子元件的位置；移動件，其用于保持所述元件圖像拍攝照相機，并且在元件圖像拍攝照相機移動機構驅動下沿所述第一方向在所述電子元件供應部分的上方移動；夾持件交換機構，其安裝到所述移動件，用于通過抓取所述電子元件供應部分的元件保持夾持件并在所述第一方向上移動來交換所述元件保持夾持件，所述電子元件安裝方法包括以下步驟照相機避開步驟，即通過所述圖像拍攝照相機移動機構將所述元件圖像拍攝照相機移動到所述電子元件供應部分，并且拍攝電子元件的圖像，此后使所述元件圖像拍攝照相機避開所述電子元件供應部分上方的位置；元件識別步驟，即通過利用所述元件識別處理部分處理所述元件圖像拍攝照相機拍攝的圖像來獲得所述多個電子元件的位置；元件取出步驟，即在基于由所述元件識別處理部分計算得到的多個電子元件的位置，利用所述安裝頭移動機構進行相繼將所述安裝頭定位到所述多個電子元件處的定位操作的同時，利用所述安裝頭相繼拾取所述多個電子元件；元件安裝步驟，即在利用所述安裝頭移動機構移動所述安裝頭的同時，相繼將由所述安裝頭保持的電子元件安裝到由所述板保持部分保持的板上；照相機接近步驟，即在安裝電子元件并且相繼拍攝多個電子元件的圖像時，使所述元件圖像拍攝照相機再次移動到所述電子元件供應部分上方的位置；其中，在反復執行所述照相機避開步驟的過程中，利用所述夾持件交換機構從所述電子元件供應部分將所述元件保持夾持件載出，并且在反復執行所述照相機接近步驟的過程中，利用所述夾持件交換機構將所述元件保持夾持件載入到所述電子元件供應部分。
10.如權利要求9所述的電子元件安裝方法，其中，所述移動件是每一側均得到支撐的梁。
11.一種電子元件安裝方法，其由電子元件安裝裝置執行，所述電子元件安裝裝置包括電子元件供應部分，其用于供應由元件保持夾持件保持的成平面形狀對齊的多片電子元件；板保持部分，其設置在第一方向上遠離所述電子元件供應部分的位置處；元件安裝裝置，其用于保持從所述電子元件供應部分拾取的電子元件并且將保持的電子元件安裝到由所述板保持部分保持的板上；移動件，其安裝有操作頭，并且在操作頭移動機構驅動下沿所述第一方向移動；夾持件交換機構，其安裝到所述移動件，用于通過抓取所述電子元件供應部分的元件保持夾持件并在所述第一方向上移動來交換所述元件保持夾持件；其中，所述夾持件交換機構包括夾持件抓取部分，其安裝到可在所述第一方向上移動的所述移動件，用于抓取所述元件保持夾持件；和前后移動裝置，其用于在所述第一方向上相對于所述移動件前后移動所述夾持件抓取部分；所述電子元件安裝方法包括以下步驟操作頭接近步驟，即移動所述移動件以將所述操作頭移動到所述電子元件供應部分；和操作頭避開步驟，即在完成所述操作頭的操作后，使所述操作頭避開所述電子元件供應部分上方的位置，其中，在反復執行所述操作頭接近步驟和所述操作頭避開步驟的過程中，利用設置在夾持件交換機構處的前后移動裝置，所述夾持件抓取部分在所述第一方向上相對于所述移動件前后移動。
12.如權利要求11所述的電子元件安裝方法，其中，所述操作頭是用于拍攝所述電子元件供應部分的電子元件的圖像的元件圖像拍攝照相機，并且，繼所述操作頭接近步驟之后，利用所述元件圖像拍攝照相機拍攝所述電子元件供應部分的電子元件的圖像。
全文摘要
夾持件交換機構用于將元件保持夾持件供應到電子元件供應部分或者從其載出，其通過在所述電子元件供應部分上方移動元件圖像拍攝照相機的元件圖像拍攝照相機移動機構而實現移動，從而可以實現操作效率優異的緊湊的電子元件安裝裝置和具有良好的操作效率的電子元件安裝方法。
文檔編號H01L21/02GK1864452SQ20048002865
公開日2006年11月15日 申請日期2004年10月21日 優先權日2003年10月24日
發明者燒山英幸, 江本康大 申請人:松下電器產業株式會社