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電子元件結合裝置的制作方法

文檔序號:6935507閱讀:208來源:國知局
專利名稱:電子元件結合裝置的制作方法
技術領域
本發(fā)明涉及一種電子元件結合裝置,該電子元件結合裝置將諸如半導體 基板。
背景技術
框架、樹脂基板等。根據(jù)電子元件的安裝位置,這種電子元件的結合形式一 般分為面朝上結合和所謂的面朝下結合,在面朝上結合中,電子元件在其有 源面向上取向的同時進行結合,而在面朝下結合中,電子元件在其有源面向 下取向的同時進行結合。當待結合的電子元件是半導體芯片時,從半導體晶 片切下來的半導體芯片被一 片 一 片地拾取。
晶片形式的半導體芯片以有源面向上取向的面朝上姿勢被保持在晶片 板上。因此,為了將半導體芯片以面朝下姿勢結合到相應的基板,在電子元 件供應臺上必須使從半導體晶片中取出的半導體芯片上下倒置。出于這些原 因,已經(jīng)已知一種具有用于使取出的半導體芯片上下倒置的元件倒置才幾構的 結合裝置,該結合裝置使這些半導體芯片以面朝下姿勢進行結合(參見專利
文獻1和2)。
在專利文獻l所描述的實施例中,為了提高執(zhí)行位置的準確性,從電子 元件供應臺取出的半導體芯片暫時放置在載置部上,以進行偏差修正,然后 芯片由載置頭保持并安裝在基板上。在專利文獻2中描述的實施例中,為了 防止工作效率下降,傳送頭置于卸載頭與載置頭之間,其中在用于將電子元 件從元件供應部中取出的卸載頭的操作妨礙將電子元件安裝在基板上的載
置頭的操:作時可能導致工作效率下降。
為了實現(xiàn)一種顯示出更大的通用性的設備的目的,還提出了一種構造成 能夠使單一結合裝置實現(xiàn)面朝上結合和面朝下結合的結合裝置(參見例如專
利文獻3)。在專利文獻3描述的實施例中,設置了兩個保持臺, 一個保持臺
4用于在元件供應部以面朝上姿勢保持電子元件,另一個保持臺用于在元件供 應部保持以面朝下位姿勢保持電子元件。
專利文獻l: JP-A-11-274240 專利文獻2: JP-A-2001-60795 專利文獻3: JP-A-2005-123638
順便提及,在目前的電子設備制造領域,提高能夠處理寬范圍的元件類 型的生產(chǎn)設備的總體通用性,包括需要高度元件安裝準確性的高性能電子元 件,以及降低設備的占地面積以提高面積生產(chǎn)率(area productivity),已經(jīng)成 為追求的目標,以獲得生產(chǎn)率和質量方面的進一步纟是高。然而,在這些專利 文獻描述的現(xiàn)有技術中,已經(jīng)不可能足以完成這些要求。
例如,在專利文獻l描述的相關技術中,可以保證元件安裝準確性的程 度,但是無法進行面朝下結合。必須額外地設置用于暫時放置半導體芯片以 修正偏差的載置部,這導致難以減小設備的占地面積。類似地,在專利文獻 2描述的相關技術中,無法進行面朝下結合,并且必須額外地設置用于防止 頭操作之間出現(xiàn)干擾的傳送頭,這也導致難以減小設備的占地面積。
在專利文獻3描述的相關技術中,設置了兩個保持臺, 一個保持臺用于 以面朝上姿勢保持電子元件,另一個保持臺用于以面朝下姿勢保持電子元 件。因此,類似地難以縮減設備的占地面積。如上所述,相關技術的電子元 件結合裝置存在如下問題即,難于通過增加可以祐:拾取為生產(chǎn)對象的元件 的范圍來提高總體通用性,且難于通過縮減設備的占地面積來提高面積生產(chǎn) 率。

發(fā)明內(nèi)容
因此,本發(fā)明旨在提供一種能夠增強其總體通用性和面積生產(chǎn)率(area productivity)的電子元件結合裝置。
本發(fā)明的電子元件結合裝置是將從電子元件供應臺取出的電子元件結 合至位于基板定位臺上的基板的電子元件結合裝置,該結合裝置包括底座, 當從上面觀察時,基板定位臺和電子元件供應臺沿第 一方向并排布置在該底 座上;龍門架,在垂直于第一方向的第二方向上布置在底座的邊緣,并具有 水平部,該水平部的下表面位于比基板定位臺和電子元件供應臺高的位置, 該龍門架沿第 一方向延伸并且布置成水平部的正面朝底座的中心取向;中間臺,介于基板定位臺與電子元件供應臺之間,并JU人電子元件供應臺取出的
電子元件將被載置在該中間臺上;拾取頭,從電子元件供應臺拾取電子元件, 并將該元件傳送至中間臺;拾取頭移動機構,使才合取頭在電子元件供應臺上 方的位置與中間臺上方的位置之間移動,并使拾取頭在第二方向上前進或后
臺的電子元件,并將該電子元件結合到位于基板定位臺上的基板;和結合頭 移動機構,沿著第一方向布置在龍門架的水平部的正面,并使結合頭在電子 元件供應臺或中間臺上方的位置與基板定位臺上方的位置之間移動,其中, 拾取頭移動機構以懸垂的方式聯(lián)結至龍門架的水平部的下表面,并且,在拾 取頭移動機構下面的位置處確保了允許電子元件供應臺的 一部分進入的空 間。
在如下構造中,中間臺介于基板定位臺與電子元件供應臺之間;并且, 可以選擇結合頭將拾取頭從電子元件供應臺取出并載置在中間臺上的電子 元件傳送至基板定位臺的模式或將直接從電子元件供應臺取出的電子元件 運送至基板定位臺的模式,用于移動拾取頭的拾取頭移動機構以懸垂方式耦 接到位于底座端部的龍門架的水平部的下表面,并且在拾取頭移動機構下面 的位置確保了允許電子元件供應臺的一部分進入的空間。可以通過使結合模 式是可選擇的,而提高通用性,并且通過減小設備的占地面積而提高面積生 產(chǎn)率。


圖l是本發(fā)明實施例的電子元件結合裝置的前視圖; 圖2是本發(fā)明實施例的電子元件結合裝置的側視圖; 圖3是本發(fā)明實施例的電子元件結合裝置中的拾取頭和拾取頭移動機構 的結構說明圖4是本發(fā)明實施例的電子元件結合裝置中的才合取頭和拾取頭移動機構 的結構說明圖5是本發(fā)明實施例的電子元件結合裝置中的拾取頭和拾取頭移動機構 的結構說明圖6是示出本發(fā)明實施例的電子元件結合裝置的控制系統(tǒng)的構造的框
圖;圖7(a)和(b)是本發(fā)明實施例的電子元件結合裝置中的拾取頭移動機構 的操作說明圖8(a)和(b)是本發(fā)明實施例的電子元件結合裝置中的拾取頭移動機構 的操作說明圖9是本發(fā)明實施例的電子元件結合裝置中的拾取頭移動機構的操作說 明圖10(a)、 (b)和(c)是本發(fā)明實施例的電子元件結合裝置的電子元件結合 操作的過程說明圖ll(a)、 (b)和(c)是本發(fā)明實施例的電子元件結合裝置的電子元件結合 操作的過程說明圖12(a)、 (b)和(c)是本發(fā)明實施例的電子元件結合裝置的電子元件結合 操作的過程說明圖13(a)、 (b)和(c)是本發(fā)明實施例的電子元件結合裝置的電子元件結合 操作的過程說明圖14(a)、 (b)和(c)是本發(fā)明實施例的電子元件結合裝置的電子元件結合 操作的過程說明圖15(a)、 (b)和(c)是本發(fā)明實施例的電子元件結合裝置的電子元件結合 操作的過程說明圖;和
圖16是圖1中的部分A的詳細視圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在將參照附圖描述本發(fā)明的實施例。圖1是本發(fā)明實施例的電子元件 結合裝置的前視圖;圖2是本發(fā)明實施例的電子元件結合裝置的側視圖;圖 3、 4和5是本發(fā)明實施例的電子元件結合裝置中的拾取頭的結構和拾取頭移 動機構的結構的說明圖;圖6是示出本發(fā)明實施例的電子元件結合裝置的控 制系統(tǒng)的構造的框圖;圖7、 8和9是本發(fā)明實施例的電子元件結合裝置的 拾取頭移動機構的才喿作的說明圖;圖10、 11、 12、 13、 14和15是本發(fā)明實 施例的電子元件結合裝置的電子元件結合操作的過程的說明圖。圖16是圖1 中的部分A的詳細^L圖。
首先參照圖1和2描述電子元件結合裝置1的總體結構。電子元件結合 裝置1具有如下功能將從電子元件供應臺取出的諸如半導體芯片的電子元件結合到定位于基板定位臺上的基板。在圖l和2中,在從上面觀察時,底
座2呈現(xiàn)為矩形形狀,并且當從上面觀察時,電子元件供應臺3和基板定位 臺4沿方向Y(第一方向)并排布置在底座2的上表面上。
電子元件供應臺3具有XY工作臺11,該XY工作臺11包括一個堆疊 在另一個之上的Y軸工作臺IIY和X軸工作臺IIX。多個支撐構件13在位 于X軸工作臺11X的上表面上的水平移動板12上^:置在直立位置。支撐構 件13支撐保持工作臺14,該保持工作臺14構造成使得晶片環(huán)15設置在保 持工作臺的上表面上且開口 14a形成在保持工作臺的中心。晶片板17橫跨 晶片環(huán)15的上邊緣而伸展。正如該圖中部分A的細節(jié)所示出的,在有源面 向上取向時分成片的多個電子元件P粘附地保持在晶片板17上。
用于從晶片板17拾取電子元件P的拾取操作位置[P1]設置在電子元件供 應臺3上。噴射器機構16定位于保持工作臺14中的對應于拾取操作位置[P1] 的位置。噴射器機構16具有噴射器銷單元16a,該噴射器銷單元16a的功能 是通過借助銷從晶片板17的底側向上推電子元件P而促使元件從晶片板17 移出。在移出電子元件P時,使噴射器銷單元16a上升或下降(如箭頭"a" 所示),由此使其接觸晶片板17的下表面,使得拾取頭6(將在后面描述)可以 容易地從晶片板17中取出電子元件P。
在元件移出操作期間,XY工作臺ll被致動,從而使晶片板17水平移 動(如箭頭"b,,所示),由此使載置于晶片板17上的所述多個電子元件P中 待取出的期望電子元件P位于拾取操作位置[Pl]。利用供應載置于晶片板17 上的晶片形式的電子元件的晶片工作臺的示例在這里被作為電子元件供應 臺3。然而,供應呈預定平面布置的多個電子元件的元件托盤也可以布置在 電子元件供應臺3上,從而可替換晶片工作臺。
基板定位臺4設置在底座板21的上表面上,該底座板21由在底座2的 上表面上設置在直立位置的多個支撐柱20從下方支撐,并被構造成使得保 持基板24的基板保持部23位于由一個堆疊在另 一個之上的X軸工作臺22X 和Y軸工作臺22Y構建的XY工作臺22上。用于將電子元件P結合到由基 板保持部23保持的基板24的結合操作位置[P4]設置在基板定位臺4上。通 過致動XY工作臺22,可以使設置在基板24上的任意元件安裝點24a位于 結合操作位置[P4]。
中間臺5在底座板21的上表面上置于基板定位臺4與電子元件供應臺3之間。中間臺5構造成使得載置臺26和元件識別照相機27布置在X軸移動 工作臺25的上表面上,從電子元件供應臺3取出的電子元件P將放置在載 置臺26上以進行位置修正,元件識別照相機27用于從下方捕獲電子元件P 的圖像以識別元件。X軸移動工作臺25被致動,由此使載置臺26和元件識 別照相機27在水平面內(nèi)沿方向X移動。中間位置[P2]設定在載置臺26上, 元件識別位置[P3]設置在元件識別照相機27上。載置臺26和元件識別照相 機27通過X軸移動工作臺25而移動,從而使得能夠將載置在載置臺26上 的電子元件P定位到中間位置[P2]以及將元件識別照相機27定位到元件識別 位置[P3]。
如圖2所示,兩端由腿8a從下方保持的龍門架8在與方向Y正交的方 向X(第二方向)上布置在底座2的邊緣且在方向Y上沿著該邊緣布置。龍門 架8具有用作水平部的梁構件8b,該梁構件8b的下表面8c定位在比基板定 位臺4和電子元件供應臺3高的位置并在方向Y上水平延伸。龍門架8定位 成使得梁構件8的正面8d取向為朝向底座2的中心(參見圖2中由箭頭B指 示的中心位置);即,電子元件供應臺3和基板定位臺4布置的位置。梁構 件8b的正面8d是指梁構件8b的作用面;即,諸如結合頭10A的工作頭將 要附接到的面。
具有用于吸入并保持電子元件P的拾取嘴6a的拾取頭6位于電子元件 供應臺3上方的位置。從下表面8c懸垂的拾取頭移動機構7位于梁構件8b 的下面。拾取頭移動機構7具有使拾取頭6沿方向X前進或后退的功能以及 使拾取頭6在電子元件供應臺3上方的位置與中間臺5上方的位置之間移動 的功能。由此拾取頭6執(zhí)行用于從電子元件供應臺3拾取電子元件P并將元 件傳送至中間臺5的載置臺26的操作。必要時可以使拾取頭6沿方向X從 拾取操作位置[P1]上方的位置后退。
借助頭移動機構9,結合頭10A和涂覆頭10B位于梁構件8b的正面8d 上。結合頭IOA保持位于電子元件供應臺3上的電子元件P (或由拾取頭6 從電子元件供應臺3傳送至中間臺5的載置臺26上的位置的電子元件P), 并結合到位于基板定位臺4上的基板24上。在結合頭10A所執(zhí)行的結合操 作之前,涂覆頭10B使用用于結合的粘合劑來涂覆設置在基板24上的元件 安裝點24a。
頭移動機構9(結合頭移動機構)沿著方向Y布置在龍門架8的梁構件8b的前方。頭移動機構在電子元件供應臺3或中間臺5的上方的位置與基板定 位臺4的上方的位置之間移動結合頭IOA,并使涂覆頭10B沿方向Y在基 板定位臺4的上方前進或后退。頭移動機構9具有橫過梁構件8b的整個長 度沿方向Y設置在梁構件8b的正面8d上的線性工作臺30以及相對于線性 工作臺30在方向Y上移動的移動塊35A和35B。結合頭IOA載置在移動塊 35A上,涂覆頭10B載置在移動塊35B上。結合頭10A和涂覆頭10B借助 移動塊35A和35B的內(nèi)嵌升降機構能夠垂直移動(如箭頭"c"所示)。
兩個導軌31沿方向Y鋪設在線性工作臺30的正面上,并且可滑動地裝 配到相應導軌31的滑塊32耦4妄到移動塊35A和35B,從而移動塊35A和 35B可相對于線性工作臺30沿方向Y滑動(如箭頭"d"所示)。移動構件34 設置在面對設置于線性工作臺30前方的固定構件33的移動塊35A和35B 的背面上且在梁構件8b的整個范圍的位置。固定構件33和移動構件34構 建出直線電機(linear motor),從而能夠將結合頭IOA和涂覆頭10B定位到任 意位置。
第一照相機36、第二照相機37和第三照相才幾38位于拾取操作位置[Pl]、 中間位置[P2]和結合操作位置[P4]上方的相應位置,各照相機的成像面朝下 取向。第一照相機36在電子元件供應臺3上方的拾取操作位置[P1]捕獲由晶 片板17保持的電子元件P的圖像。對成像結果進4亍識別處理,由此識別出 固定到晶片板17的電子元件P的位置。根據(jù)識別結果控制XY工作臺11, 由此可以使取出的電子元件P正確地位于拾取才喿作位置[Pl]。
類似地,第二照相機37捕獲在中間臺5的中間位置[P2]位于載置臺26 上的電子元件P的圖像。對成像結果進行識別處理,由此識別出固定到載置 臺26的電子元件P的位置。根據(jù)識別結果控制X軸移動工作臺25,由此可 以使取出的電子元件P正確地位于中間位置[P2]。第三照相機38在基板定位 臺4上的結合操作位置[P4] 捕獲由基板保持部23保持的基板24上的元件安 裝點24a的圖像。對成像結果進行識別處理,由此識別出元件安裝點24a的 位置。根據(jù)識別結果控制XY工作臺22,使得元件安裝點24a可以正確地對 準到結合操作位置[P4]。
關于相應部分的構造,拾取頭移動機構7構造成在從龍門架8的梁構件 8b的下表面8c懸垂的同時被聯(lián)結。如圖2所示,由此在拾取頭移動機構7 下面的位置確保了允許電子元件供應臺3的一部分進入的空間S。當電子元件P從橫跨晶片環(huán)15而伸展的晶片板17的整個區(qū)域取出時,必須通過用 XY工作臺11水平移動保持工作臺14而在拾取操作位置[P1]取出電子元件 P。出于這個原因,在電子元件供應臺3周圍需要與保持工作臺14的水平移 動行程相當?shù)淖杂煽臻g。在本實施例中的電子元件結合裝置1中,如上所述, 在拾取頭移動機構7下面的位置確保了空間S, ^使得由于保持工作臺14進 入空間S,確保了保持工作臺14的水平移動行程,從而能夠減小設備的占 地面積。
參照圖3、 4和5,現(xiàn)在描述拾取頭移動機構7的詳細結構。如上所述, 考慮到使設備的占地面積最小,該實施例的電子元件結合裝置1采用這樣的 構造,在構成拾取頭移動機構7的機構元件中,用作驅動源的機構例如電機 和絲杠機構位于梁構件8b的下面,并且,在該構造中,僅使用于通過頭移 動構件42將源自驅動源的移動操作傳送至拾取頭6的操作傳送機構從梁構 件8b朝底座2的中心突出。
具體地,如圖4和5所示,具有拾取嘴6a的拾取頭6通過反轉心軸構 件40聯(lián)接到反轉驅動部41,并且反轉驅動部41聯(lián)接到耦接板42a,該耦接 板42a設置成沿方向X從頭移動構件42突出。沿三個軸線的方向即方向X(第 二方向)、方向Y(第一方向)和方向Z(垂直方向)的移動動作^M立于梁構件8b 下面的驅動源傳送至頭移動構件42,從而使拾取頭6執(zhí)行預定的作業(yè)動作。 簡言之,關于此構造,頭移動構件42具有使拾取頭6在第一方向、第二方 向和垂直方向移動的功能。
拾取頭6具有使拾取嘴6a圍繞軸線旋轉并可使由拾取嘴6a保持的電子 元件P與方向0對準的嵌入6軸機構6b。通過驅動反轉驅動部41 ,拾取頭6 圍繞作為水平心軸的反轉心軸構件40旋轉,從而才合取頭6可在反向上自由 旋轉。由拾取嘴6a保持的電子元件P可以通過拾取頭6的反向旋轉而反轉 到內(nèi)部,從而可以根據(jù)結合模式改變電子元件P的正面或背面;換言之,拾 取頭6借助反轉驅動部41附接到頭移動構件42,且可圍繞方向X上的水平 軸自由i也反向S走轉。
Y軸驅動^/L構50將方向Y上的運動傳遞到頭移動才幾構42,并且Z軸驅 動機構60將方向Z上的垂直運動傳遞到頭移動才幾構42。從梁構件8b的下 表面8c懸垂下來的X軸驅動機構70使Y軸驅動4凡構50和Z軸驅動機構60 在方向X上一體移動。對Y軸驅動機構50的結構進^f亍描述。如圖3和4所
ii示,懸架51a和51b設置在作為水平的矩形板的連接板51的下表面上,從 而在懸架的平面對準XZ平面時向下延伸。Y軸電才幾57附接到懸架51a的側 表面,絲杠56平行于Y軸電機57由懸架51a和51b軸向支撐。皮帶輪58A 安裝到絲杠56的旋轉心軸,且皮帶輪58B安裝到Y軸電機57的旋轉心軸。 帶59圍繞皮帶輪58A和58B延伸。與絲杠56螺紋,接合的螺母55聯(lián)結到Y
軸移動構件54。通過驅動Y軸電4幾57, -使該Y軸移動構件54在方向Y上 水平移動(如箭頭"f,所示)。
導軌52沿著連接板51的下表面的一個邊緣置于Y方向上。沿方向Y 可滑動地裝配到導軌52的滑塊53連接到沿方向Y/人Y軸移動構件54分叉 并水平延伸的分支板54d。 Y軸移動構件54沿方向Y的移動通過由導軌52 和滑塊53構成的Y引導機構引導。
如圖4所示,Y軸移動構件54的一端在方向Y上以直角彎曲,從而形 成Y彎曲部54a。 Y彎曲部54a的邊緣又在方向X上以直角彎曲,從而形成 向前延伸的X彎曲部54b。 X彎曲部54b呈現(xiàn)為在方向Z上比Y彎曲部54a 寬的形狀,并且,兩個導軌54c放置在X彎曲部54b在方向Z上的側面上。 固定到Y彎曲部42c的滑塊46裝配到導軌54C /人而在方向Z上可滑動,其 中Y彎曲部42c從頭移動構件42的邊緣延伸并在方向Y上彎曲。Y軸移動 構件54在方向Y上的移動借助X彎曲部54b和Y彎曲部42c傳遞到頭移動 構件42。此時導軌54c和滑塊46可在方向Z上滑動,從而允許Y軸移動構 件54和頭移動構件42在方向Z上相對移動。
因此,Y軸移動構件54用作第一方向移動構件,該第一方向移動構件 被作為第一方向驅動機構的Y軸驅動機構50驅動以在方向Y(第一方向)上 移動,并連接到頭移動構件42,同時允許沿方向Z(垂直方向)進行相對移動。 X彎曲部54b、導軌54c、 Y彎曲部42c和滑塊46構成將Y軸移動構件54 和頭移動構件42連接在一起同時允許它們沿方向Z相對移動的Y軸連接部 45。
現(xiàn)在將描述Z軸驅動機構60的結構。如圖3和4所示,矩形的Z軸板 61在方向Y上連接到連接板51的一端,同時Z軸板的平面與XZ平面對準。 懸架61a和61b分別附接到Z軸板61的上下邊緯^人而沿方向Y延伸。Z軸 電機67在垂直位置附接到懸架61a的下表面,平行于Z軸電機67布置的絲 杠66由懸架61a和61b軸向支撐。皮帶輪68A附-接到絲杠66的旋轉心軸,且皮帶輪68B附接到Z軸電機67的旋轉心軸。帶69圍繞皮帶輪68A和68B 延伸。
與絲杠66螺紋接合的螺母65耦接到沿方向Y /人Z軸移動構件64延伸 的連接構件64a,并且,通過驅動Z軸電機67,使Z軸移動構件64在方向 Z上移動(如箭頭"g"所示)。導軌62沿方向Z放置在Z軸板61的面對絲杠 66的側表面上。裝配到導軌62從而可沿方向Z滑動的滑塊63耦接到Z軸 板61的側表面。Z軸移動構件64沿方向Z的移動通過由導軌62和滑塊63 構成的Z引導機構引導。
如圖4所示,Z軸移動構件64沿方向X延伸的一端在方向Y上以直角 彎曲,從而形成Y彎曲部64b?;瑝K44耦接到Y彎曲部64b的側表面,同 時滑塊的延伸方向與方向Y對準。位于延伸部42b上的導軌43裝配到滑塊 44, 乂人而可以在方向Y上滑動,其中延伸部42bi殳置在頭移動構件42的頂 部/人而沿方向Y延伸。Z軸移動構件64沿方向Z的移動借助Y彎曲部64b 和延伸部42b傳遞到頭移動構件42。導軌43和滑塊44可沿方向Y滑動, 從而允許Z軸移動構件64和頭移動構件42在方向Y上相對移動。
因此,Z軸移動構件64用作垂直移動構件,該垂直移動構件被作為第 一方向驅動才幾構的Z軸驅動才幾構60驅動以在方向Z(垂直方向)上移動,并耦 接到頭移動構件42,同時允許沿方向Y(第一方向)進行相對移動。Y彎曲部
42連接在一起同時允許它們沿方向Y相對移動的Z軸連4妄部47。
現(xiàn)在描述X軸驅動機構70的結構。如圖3和5所示,矩形的懸架71A 和71B設置在梁構件8b的下表面8c上,以向下突出,同時懸架的平面與 YZ平面對準(參見圖5中的箭頭C-C)。 X軸電機77在水平方向上附接到懸 架71A的側表面,并且,平行于X軸電機77布置的絲杠76由懸架71A和 71B軸向支撐。皮帶輪78A附接到絲杠76的旋轉心軸,并且皮帶輪78B附 接到X軸電機77的旋轉心軸。帶79圍繞皮帶輪78A和78B延伸。
與絲杠76螺纟丈接合的螺母75借助塊74耦4^到連接板51的上表面。X 軸電機77被驅動,從而絲杠76旋轉,由此使連^"板51在方向X上水平移 動(如箭頭"h"所示)。如前面所述,Y軸驅動才幾構50和Z軸驅動機構60 耦接到連接板51 。通過沿方向X移動連接板51 ,而使Y軸驅動機構50和Z 軸驅動機構60沿方向X移動。因此,在前面的構造中,連接板51用作驅動部連接構件,作為垂直驅動機構的Z軸驅動機構60和作為第一方向驅動機
構的Y軸驅動機構50耦接到該驅動部連接構件。
導軌72沿方向X放置在梁構件8b的下表面8c上,并且裝配到導軌72 從而可沿方向X滑動的滑塊73聯(lián)結到連接板51的上表面(參見圖5中通過 D-D的視圖)。連接板51沿方向X的移動通過由/人梁構件8b的下表面8c懸 垂的導軌72和滑塊73構成的X引導機構引導。具體地,X軸驅動機構70 用作第二方向驅動機構,該第二方向驅動機構以懸垂的方式耦接到梁構件8b 的下表面8c,并使作為驅動部連接構件的連接板51沿方向X(第二方向)移 動。
在上述構造中,沿方向X、 Y和Z連同拾取頭6—起移動的頭移動構件 42構造成借助Y軸連接部45耦接到Y軸移動構件54,并借助Z軸連接部 47耦接到Z軸移動構件64。結果,由Y軸驅動才幾構50、 Z軸驅動機構60 和X軸驅動^U勾70構成的固定驅動部7a可以位于該固定驅動部不/人梁構件 8b的下表面8c水平突出的位置。具體地,作為采用僅使由頭移動構件42、 Y軸移動構件54、 Z軸移動構件64、 Y軸連接部45和Z軸連接部47構成 的可移動梯:作傳遞部7b從梁構件8b的下表面8c突出的構造的結果,可以 使拾取頭6的驅動機構構造得緊湊。
現(xiàn)在參照圖6描述電子元件結合裝置1的控制系統(tǒng)的構造。控制部80 是處理計算裝置,利用存儲在存儲部81中的程序和數(shù)據(jù)來控制各部分的操 作和處理。具體地,控制部80控制電子元件供應臺3的XY工作臺11、噴 射器機構16、基板定位工作臺4的XY工作臺22、基板保持部23、中間臺 5的X軸移動工作臺25、拾取頭6的嵌入e軸》走轉才幾構6b、使拾取頭6上 下倒置的反轉驅動部41以及拾取頭移動機構7的X軸驅動機構70、 Y軸驅 動機構50和Z軸驅動機構60的操作。此外,控制部80控制結合頭IOA、 涂覆頭10B以及使結合頭IOA和涂覆頭10B水平移動的頭移動機構9的操 作。
存儲部81存儲用于控制各部分的操作處理程序和用于執(zhí)行結合電子元 件的操作的作業(yè)數(shù)據(jù)。操作輸入部82是諸如鍵盤和鼠標的輸入設備,執(zhí)行 用于操作電子元件結合裝置1的各部分的各種類型的數(shù)據(jù)和操作命令的輸 入。顯示部83是諸如液晶面板的顯示設備;顯示借助操作輸入部82執(zhí)行的 輸入操作期間出現(xiàn)的引導屏和信息屏、由照相機等捕獲的屏等。識別處理部84識別并處理由元件識別照相機27、第一照相才幾36和第二照相機37和第 三照相機38捕獲的結果。
根據(jù)通過借助元件識別照相機27捕獲由結合頭10A保持的電子元件P 的圖像所獲得的識別結果,控制部80控制XY工作臺22和頭移動機構9, 由此修正在將電子元件P結合到基板24時可能出現(xiàn)的位置偏移。根據(jù)借助 捕獲固定到晶片板7的電子元件P的圖像的第一照相機36所獲得的識別結 果,控制部80控制XY工作臺11 ,由此可以使待取出的電子元件P正確地 定位在拾取操作位置[P1]。根據(jù)借助捕獲放置在中間臺5的載置臺26上的電 子元件P的圖像的第二照相機37所獲得的識別結果,控制部80控制X軸移 動工作臺25和頭移動機構9,由此可以在對載置在載置臺26上的電子元件 P的位置偏移進行修正的同時將電子元件P保持在結合頭10A上。
對作為捕獲基板24的圖像的第三照相機38的結果產(chǎn)生的結果進行識別 處理,由此執(zhí)行下面的處理。根據(jù)通過捕獲基板24的圖像并檢測設置在基 板24上的元件安裝點24a產(chǎn)生的識別結果,控制部80控制XY工作臺22, 由此可以將作為結合目標的元件安裝點24a正確地對準到結合操作位置 [P3]。對已經(jīng)涂覆有粘合劑且已經(jīng)結合有電子元件的基板24的成像結果進行 識別處理,由此執(zhí)行用于確定粘合劑的涂覆狀態(tài)是否有缺陷的檢查以及用于 確定電子元件的結合狀態(tài)好壞的檢查。檢查處理不是必要的,而是根據(jù)需要 進行。
現(xiàn)在將描述由拾取頭移動機構7完成的拾取頭6的移動操作。首先參照 圖7A和7B描述在方向Y上的移動操作。圖7A示出螺母55在Y軸驅動機 構50中位于絲杠56上最右邊位置的狀態(tài)。在該狀態(tài)下,拾取頭6位于Y方 向行程的右端。此時拾取頭6的垂直位置由Z軸驅動機構60中的Z軸移動 構件64的垂直位置調(diào)節(jié)。在該狀態(tài)下Y軸電機57被驅動預定量,從而使螺 母55移動到絲杠56上最左邊的位置,如圖7B所示。由此借助Y軸移動構 件54和Y軸連接部45使頭移動構42向左移動(如箭頭"k"所示),從而拾 取頭6僅移動預定的Y行程Sy。導軌43沿著構成Z軸連接部47的滑塊44 在方向Y上滑動,從而無論Z軸驅動機構60的狀態(tài)如何都可以使頭移動構 件42沿方向Y移動。
現(xiàn)在參照圖8A和8B描述包括沿方向Y的移動操作和沿方向Z的移動 操作的組合的示例操作。圖8A示出Y軸驅動機構50的螺母55位于絲杠56上最右邊位置且螺母65在Z軸驅動機構60中位于絲杠66上最下面位置的 狀態(tài)。在該狀態(tài)下,拾取頭6位于Y方向行程的右端且位于Z方向行程的 下端。
在該狀態(tài)下Y軸電機57和Z軸電機67僅,皮驅動預定量,由此使螺母 55移動至絲杠56上最左邊位置(如箭頭"i,,所示),如圖8B所示,并且螺 母65由絲杠66升降至與Z軸電機67的旋轉量相當?shù)念A定位置(如箭頭"j,, 所示)。借助Y軸移動構件54、 Y軸連4妻部45、 Z軸移動構件64和Z軸連 接部47將朝左上的移動操作傳遞到頭移動構件42,由此拾取頭6僅移動預 定的Y行程Sy和Z行程Sz。
圖9示出通過驅動X軸驅動機構70而執(zhí)行的拾取頭6的前進和后退操 作。如之前提到的,在拾取操作位置[P1]從電子元件供應臺3取出將由電子 元件結合裝置1結合的電子元件P。用于取出電子元件P的頭的類型根據(jù)取 出的電子元件P是否必須放置在中間臺5的載置臺26上而改變。即,當取 出的電子元件P必須放置在載置臺26上并以備后用時,使拾取頭6位于拾 取操作位置[Pl],并進行拾取操作以相對于電子元件供應臺3的晶片板17 上升或下降并將取出的電子元件P放置在載置臺26上。
與此相反,當直接借助結合頭IOA從電子元件供應臺3取出電子元件P 時,使拾取頭6從拾取操作位置[P1]朝底座2的邊緣回退,如圖9所示。即, 驅動拾取頭移動機構7的X軸驅動機構70,從而〗吏拾取頭6與操:作傳遞部 7b—起在方向X上移動,如圖5所示(如箭頭T,所示)。從而在拾取操作 位置[P1]確保了使結合頭IOA的上升和下降不易受干擾的自由空間,并且, 結合頭IOA可以從電子元件供應臺3的晶片板17直接取出電子元件P。
電子元件結合裝置1如上所述構造出,現(xiàn)在描述該電子元件結合裝置1 所執(zhí)行的電子元件結合操作。首先,參照圖IOA、 IOB、 IOC、 IIA、 IIB和 11C描述用于借助中間臺5將從電子元件供應臺3取出的電子元件P以面朝 上姿勢傳送到基板定位臺4并結合該元件的示例性作業(yè)操作。當作為對象的 電子元件P是需要進行高位置準確度結合的元件類型時,對作業(yè)操作進行選 擇。
在圖IOA中,固定有面朝上姿勢的多個電子元件P的晶片板17設置在 電子元件供應臺3上。噴射器銷單元16a在拾取操作位置[Pl]保持與晶片板 17的下表面接觸,從而可以進行拾取操作。在基板定位臺4中,作為結合對象的基板24由設置在XY工作臺22上的基板保持部23保持。
當開始電子元件結合操作時,第一照相機36首先在拾取操作位置[P1] 捕獲晶片板17的圖像,從而對待取出的電子元件P進行識別(由箭頭phl表 示)。根據(jù)識別結果,控制電子元件供應臺3的XY工作臺11,從而使待取 出的電子元件P正確地定位在拾取操作位置[Pl]。與定位操作并行地,第三 照相機38在結合操作位置[P4]捕獲基板24的圖像(由箭頭ph2表示),從而 對待結合的元件安裝點24a進行識別。根據(jù)識別結果,控制基板定位臺4的 XY工作臺22,從而使元件安裝點24a正確地定位在結合操作位置[P4]。
如圖IOB所示,在電子元件供應臺3中,拾取頭6移動至拾取操作位置 [Pl]并相對于晶片板17下降(如箭頭"m"所示)。拾取嘴6a保持著待取出的 電子元件P并將該元件從晶片板17移出。隨后,拾取嘴6a保持著電子元件 P的拾取頭6移動至中間臺5并將電子元件P放置在載置臺26上(如箭頭"n" 所示)。在基板定位臺4中,涂覆頭10B移動至結合操作位置[P4]并相對于基 板24下降(如箭頭"o"所示),從而使涂覆嘴10b接近基板24的元件安裝點 24a,以進行涂覆操作。
如圖10C所示,在結合電子元件時4吏用的粘合劑28施加至基板24的元 件安裝點24a,隨后涂覆頭IOB移動至備用位置(如箭頭"p"所示)。在拾取 頭6從中離開的中間臺5中,第二照相機37捕獲位于載置臺26上的電子元 件P的圖像(如箭頭ph3所示),從而對載置的電子元件P進行識別并檢測位 置偏移。根據(jù)識別結果,控制中間臺5的X軸移動工作臺25,由此使載置 的電子元件P正確地定位在中間位置[P2]。 X軸移動工作臺25僅執(zhí)行X方 向上的位置修正,而方向Y上的位置修正在結合頭10A保持電子元件P時 進行。與該位置修正并行地,第三照相機38捕獲處于結合操作位置[P4]的基 板24的圖像(如箭頭ph4所示),由此進行用于確定涂覆有粘合劑28的基板 24的狀態(tài)是否有缺陷的檢查。涂覆狀態(tài)的檢查不是必不可少的,而是可以省 去。
如圖IIA所示,結合頭IOA移動至中間臺5,并相對于載置在載置臺 26上的電子元件P下降,并且結合嘴10a保持電子元件P(如箭頭"q"所示)。 隨后,保持著電子元件P的結合頭IOA移動至基板定位臺4上方的位置,且 結合頭10A在結合操作位置[P4]處下降,由此將保持的電子元件P結合到基 板24(如箭頭"r,,所示)。如圖IIB所示,當完成結合操作的結合頭10A已經(jīng)從結合操作位置[P4] 后退時,第三照相機38捕獲基板24的圖像(如箭頭ph5所示),從而識別結 合后的電子元件P,并根據(jù)識別結果執(zhí)行結合狀態(tài)的檢查。結合狀態(tài)的檢查 不是必不可少的,而是也可以省去。隨后,如圖IIC所示,在電子元件供應 臺3中執(zhí)行用于將下一個要取出的電子元件P定位到拾取操作位置[P1]的元 件定位操作。在基板定位臺4中,執(zhí)行用于將基板24的下一個元件安裝點 24a對準到元件識別位置[P3]的基板定位操作。隨后,處理過程返回至圖10A 所示的工序,并在那里重復執(zhí)行類似的作業(yè)操作。
參照圖12A、 12B、 12C、 13A、 13B和13C,描述由結合頭10A將從電 子元件供應臺3取出的電子元件P以面朝上姿勢不經(jīng)過中間臺5而直接傳送 至基板定位臺4并結合該元件的示例性作業(yè)操作。在圖12A中,粘附有處于 面朝上姿勢的多個電子元件P的晶片板17設置在電子元件供應臺3中。在 拾取操作位置[P1]使噴射器銷單元16a與晶片板17的下表面接觸,從而可以 進行拾取操作。在基板定位臺4中,待結合的基板24由設置在XY工作臺 22上的基板保持部23保持。
當開始電子元件結合操作時,第一照相機36首先在拾取操作位置[P1] 捕獲晶片板17的圖像,從而對待取出的電子元件P進行識別(由箭頭ph6表 示)。根據(jù)識別結果,控制電子元件供應臺3的XY工作臺11,從而使待取 出的電子元件P正確地定位在拾取操作位置[Pl]。與定位操作并行地,第三 照相機38在元件識別位置[P3]捕獲基板24的圖像(由箭頭ph7表示),從而 對作為結合目標的元件安裝點24a進行識別。根據(jù)識別結果,控制基板定位 臺4的XY工作臺22,從而使元件安裝點24a正確地定位在結合操作位置 [P4]。
如圖12B所示,結合頭IOA移動至電子元件供應臺3上方的位置,并 定位在拾取操作位置[Pl]。接下來,使結合頭10A相對于晶片板17下降(如 箭頭"s,,所示),并且,結合嘴10a保持著待取出的電子元件P并將該電子 元件從晶片板17移出。在基板定位臺4中,涂覆頭10B移動至結合操作位 置[P4],并相對于基板24下降(如箭頭"t"所示),由此使涂覆嘴10b接近基 板24的元件安裝點24a,并進行涂覆操作。如圖12C所示,用于電子元件 結合目的的粘合劑28施加至基板24的元件安裝點24a,如圖12C所示,隨 后涂覆頭10B移動至備用位置。用結合嘴10a保持著電子元件P的結合頭10A/人拾取操作位置[P1]朝基板定位臺4上方的位置移動(如箭頭"u"所示)。 與該移動并行地,第三照相機38捕獲處于結合操作位置[P4]的基板24的圖 像(如箭頭ph8所示),并進行用于確定涂覆有粘合劑28的基板24的狀態(tài)是 否良好的檢查。涂覆狀態(tài)的檢查不是必不可少的,而是也可以省去。
接下來,如圖13A所示,結合頭10A定位在結合操作位置[P4]并下降, 從而將這樣保持著的電子元件P結合到基板24(如箭頭"v,,所示)。如圖13B 所示,當完成結合操作的結合頭10A已經(jīng)從結合操作位置[P4]后退時,第三 照相機38捕獲基板24的圖像(如箭頭ph9所示),從而識別結合后的電子元 件P。根據(jù)識別結果執(zhí)行結合狀態(tài)的檢查。結合狀態(tài)的檢查不是必不可少的, 而是也可以省去。
如圖13C所示,在電子元件供應臺3中,執(zhí)行用于將下一個要取出的電 子元件P定位到拾取操作位置[P1]的元件定位操作。在基板定位臺4中,執(zhí) 行用于將基板24的下一個元件安裝點24a對準到元件識別位置[P3]的基板定 位操作。隨后,處理過程返回至圖12A所示的工序,并在那里重復執(zhí)行類似 的作業(yè)操作。
參照圖14和15,描述用于將已經(jīng)由結合頭IOA從電子元件供應臺3中 取出的面朝上姿勢的電子元件P上下倒置成面朝下姿勢并隨后將該元件傳 送至基板定位臺4以進行元件結合的示例性作業(yè)操作。在圖14A中,固定有 處于面朝上姿勢的多個電子元件P的晶片板17設置在電子元件供應臺3中。 噴射器銷單元16a在拾取操作位置[Pl]保持與晶片板17的下表面接觸。在基 板定位臺4中,待結合的基板24由設置在XY工作臺22上的基板保持部23 保持。
當開始電子元件結合操作時,第一照相機36首先在才合取^:作位置[P1] 捕獲晶片板17的圖像(如箭頭ph10所示),從而對待取出的電子元件P進行 識別。根據(jù)識別結果,控制電子元件供應臺3的XY工作臺11,從而使待取 出的電子元件P正確地定位在拾取操作位置[Pl]。與定位操作并行地,第三 照相機38在結合操作位置[P4]捕獲基板24的圖像(由箭頭phll表示),從而 對作為結合目標的元件安裝點24a進行識別。根據(jù)識別結果,控制基板定位 臺4的XY工作臺22,從而使元件安裝點24a正確地定位在結合操作位置 [P4]。
如圖14B所示,拾取頭6移動至電子元件供應臺3上方的位置并定位在拾取操作位置[Pl],然后相對于晶片板17下降(如箭頭"W"所示)。拾取嘴
6a保持著待取出的電子元件P,從而將該元件從晶片板17移出。隨后,拾 取頭6在保持著電子元件P的同時移動至中間臺5上方的位置(如箭頭"x,, 所示),并在該位置起動反轉驅動部41(參見圖3和4),從而使拾取頭6旋轉 180度。
由此使保持著電子元件P的拾取嘴6a向上取向,并且電子元件P呈現(xiàn) 該元件的有源面向下取向的面朝下姿勢。在基板定位臺4中,涂覆頭IOB移 動至結合操作位置[P4]并相對于基板24下降(如箭頭"y"所示),從而使涂 覆嘴10b接近基板24的元件安裝點24a,以進行涂覆操作。
如圖14C所示,用于電子元件結合目的的粘合劑28施加至基板24的元 件安裝點24a,隨后涂覆頭IOB移動至備用位置。結合頭IOA移動至中間臺 5上方的位置,并位于拾取頭6正上方的點。接下來,結合頭相對于拾取頭 6下降,由此結合嘴10a接收由拾取嘴6a保持的面朝下姿勢的電子元件P。
接下來,用結合嘴10a保持著電子元件P的結合頭IOA移動至元件識別 位置[P3],在此元件識別照相機27捕獲由結合嘴10a保持的電子元件P的圖 像(如箭頭pM3所示),從而識別由結合頭10A保持的電子元件P的位置偏 移。與該識別操作并行地,第三照相機38捕獲處于結合操作位置[P4]的基板 24的圖像(如箭頭phl2所示),由此進行用于確定涂覆有粘合劑28的基板24 的狀態(tài)是否良好的檢查。涂覆狀態(tài)的檢查不是必不可少的,而是也可以省去。
接下來,如圖15A所示,結合頭10A定位在結合操作位置[P4]并下降, 從而使這樣保持的電子元件P結合到基板24(如箭頭"z"所示)。圖14C所 示的由元件識別照相機27通過元件識別檢測到的位置偏移得到修正。如圖 15B所示,當完成結合操作的結合頭10A已經(jīng)從結合操作位置[P4]后退時, 第三照相機38捕獲基板24的圖像(如箭頭phl4所示),從而識別結合后的電 子元件P。根據(jù)識別結果執(zhí)行結合狀態(tài)的檢查。結合狀態(tài)的檢查不是必不可 少的,而是也可以省去。
如圖14C所示,在電子元件供應臺3中,執(zhí)行用于將下一個要取出的電 子元件P定位到拾取操作位置[P1]的元件定位操作。在基板定位臺4中,執(zhí) 行用于將基板24的下一個元件安裝點24a對準到結合操作位置[P4]的基板定 位操作。隨后,處理過程返回至圖14A所示的工序,并在那里重復執(zhí)行類似 的作業(yè)操作。如上所述,結合該實施例描述的電子元件結合裝置1具有如下構造中 間臺5介于基板定位臺4與電子元件供應臺3之間;并且,可以選擇結合頭 IOA將拾取頭6從電子元件供應臺3取出并載置在中間臺5上的電子元件P 傳送至基板定位臺4的模式或借助結合頭10A將直接從電子元件供應臺3 取出的電子元件P運送至基板定位臺4的模式。在該構造中,用于移動拾取 頭6的拾取頭移動機構7以懸垂方式耦接到位于底座2的端部的龍門架8的 梁構件8b的下表面,并且在拾取頭移動機構7下面的位置確保了允許電子 元件供應臺3的一部分進入的空間S。此外,設置了用于使拾取頭6上下倒 置的反轉驅動部41 ,由此可以使有源面向上取向的以面朝上姿勢供應的電子 元件P倒轉至面朝下姿勢并結合到基板24??梢员划斪魃a(chǎn)對象的元件類 型的范圍擴大,由此提高通用性,且通過減小設備的占地面積可以提高面積 生產(chǎn)率。
本發(fā)明的電子元件結合裝置具有能夠使通用性和面積生產(chǎn)率提高的特 點,并可應用于電子元件結合至引線框架、樹脂基板等的領域。
權利要求
1.一種電子元件結合裝置,該電子元件結合裝置將從電子元件供應臺取出的電子元件結合至定位于基板定位臺上的基板,該結合裝置包括底座,當從上面觀察時,基板定位臺和電子元件供應臺沿第一方向并排布置在該底座上;龍門架,在垂直于第一方向的第二方向上布置在底座的邊緣,并具有水平部,該水平部的下表面位于比基板定位臺和電子元件供應臺高的位置,該龍門架沿第一方向延伸并且布置成水平部的正面朝底座的中心取向;中間臺,介于基板定位臺與電子元件供應臺之間,并且從電子元件供應臺取出的電子元件將被設置在該中間臺上;拾取頭,從電子元件供應臺拾取電子元件,并將該電子元件傳送至中間臺;拾取頭移動機構,使拾取頭在電子元件供應臺上方的位置與中間臺上方的位置之間移動,并使拾取頭在第二方向上前進或后退;結合頭,保持電子元件供應臺上的電子元件或由拾取頭傳送至中間臺的電子元件,并將該電子元件結合到定位于基板定位臺上的基板;和結合頭移動機構,沿著第一方向布置在龍門架的水平部的正面,并使結合頭在電子元件供應臺或中間臺上方的位置與基板定位臺上方的位置之間移動,其中,拾取頭移動機構以懸垂的方式聯(lián)結至龍門架的水平部的下表面,并且在拾取頭移動機構下面的位置處確保了允許電子元件供應臺的一部分進入的空間。
2. 根據(jù)權利要求1所述的電子元件結合裝置,其中,拾取頭移動機構具有頭移動構件,使拾取頭在第一方向、第二方向和垂直方向上移動;垂直移動構件,由垂直方向驅動機構驅動以垂直地移動,并且聯(lián)結至頭 移動構件,同時^皮允許在第 一方向上進行相對移動;第一方向移動構件,由第一方向驅動機構驅動以在第一方向上移動,并 且聯(lián)結至頭移動構件,同時被允許在垂直方向上進行相對移動;驅動部連接構件,垂直方向驅動機構和第 一方向驅動機構連接到該驅動部連"^妄構件;和第二方向驅動機構,以懸垂的方式聯(lián)結至水平部的下表面,并使驅動部 連接構件在第二方向上移動。
3. 根據(jù)權利要求2所述的電子元件結合裝置,其中,拾取頭借助反轉驅 動機構附接到頭移動構件,并且能夠圍繞第二方向上的水平軸線反轉。
4. 根據(jù)權利要求2所述的電子元件結合裝置,其中,第一方向驅動機構、 第二方向驅動機構和垂直移動驅動機構布置在這些^U勾不^v水平部的下表 面水平突出的位置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電子元件結合裝置。在該構造中,中間臺(5)介于基板定位臺(4)與電子元件供應臺(3)之間;并且,可以選擇結合頭(10A)將拾取頭(6)從電子元件供應臺(3)取出并載置在中間臺(5)上的電子元件(P)傳送至基板定位臺(4)的模式或借助結合頭(10A)將直接從電子元件供應臺(3)取出的電子元件(P)運送至基板定位臺(4)的模式,用于移動拾取頭(6)的拾取頭移動機構(7)以懸垂方式耦接到位于底座(2)的端部的龍門架(8)的梁構件(8b)的下表面,并且在拾取頭移動機構(7)下面的位置確保了允許電子元件供應臺(3)的一部分進入的空間(S)。
文檔編號H01L21/50GK101625982SQ20091015782
公開日2010年1月13日 申請日期2009年7月7日 優(yōu)先權日2008年7月7日
發(fā)明者野田和彥 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社
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