JP2012501538A - Pick and place machine - Google Patents

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JP2012501538A JP2011524926A JP2011524926A JP2012501538A JP 2012501538 A JP2012501538 A JP 2012501538A JP 2011524926 A JP2011524926 A JP 2011524926A JP 2011524926 A JP2011524926 A JP 2011524926A JP 2012501538 A JP2012501538 A JP 2012501538A
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ヤーコブス ヴィルヘルムス クナーペン,ライモント
ズヴェト,エルヴィン ヨン ファン
アドリアヌス ヨハンネス ペトルス マリア フェルメール,
クリスティアーン ブルールス,サンデル
デル ゾン, クレメンス マリア ベルナルドゥス ファン
ヤヘル, ピーテル ヴィレム ヘルマン デ
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ネーデルランツ オルガニサティー フォール トゥーゲパストナトゥールヴェテンシャッペリーク オンデルズーク テーエンオー
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    • H05K13/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
    • H05K13/04Mounting of components, e.g. of leadless components
    • H05K13/0404Pick-and-place heads or apparatus, e.g. with jaws
    • H05K13/0408Incorporating a pick-up tool
    • H05K13/041Incorporating a pick-up tool having multiple pick-up tools

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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Abstract

軸を含む枠と、複数のピック/プレースヘッドと慣性バランスホイールとを備えたタレットであって、ピック/プレースヘッドと慣性バランスホイールの両方が軸の軸線の周囲を回転するように取り付けられたタレットと、ピックアンドプレース動作中にタレットを回転させるための第1の電気機械装置であって、磁場発生部と通電部とを備え、一部がタレット上にあり、一部が慣性バランスホイール上にある第1の電気機械装置とを備えたピックアンドプレース機であって、第1の電気機械装置が発生させたトルクがタレットの角加速を一方向に引き起こし、かつ慣性バランスホイールの角加速を反対方向に引き起こすように構成されたピックアンドプレース機。
【選択図】図2(a)、図2(b)
A turret having a frame including an axis, a plurality of pick / place heads and an inertia balance wheel, and both the pick / place head and the inertia balance wheel are mounted to rotate around the axis of the axis And a first electromechanical device for rotating the turret during the pick-and-place operation, comprising a magnetic field generation unit and an energization unit, a part on the turret and a part on the inertia balance wheel A pick and place machine with a first electromechanical device, wherein the torque generated by the first electromechanical device causes angular acceleration of the turret in one direction and counteracts angular acceleration of the inertial balance wheel Pick and place machine configured to cause in direction.
[Selection] FIG. 2 (a), FIG. 2 (b)

Description

本発明は、特に三次元集積回路(3DICs)向けの、ただしこれだけに限定されない、ピックアンドプレース機に関する。   The present invention relates to pick-and-place machines, particularly but not exclusively, for three-dimensional integrated circuits (3DICs).

さまざまな電子部品を印刷回路板またはリードフレームなどの基板上に載置するためにピックアンドプレース機が用いられることは周知である。既存の技術が提供するピックアンドプレースの性能は、高速または高精度のどちらか一方であり、この両方ではない。1つの種類のピックアンドプレース機は、複数のピック/プレースヘッドを有する回転可能なタレットを備える。この一例が独国特許出願公開第10230901号に開示されている。   It is well known that pick and place machines are used to place various electronic components on a substrate such as a printed circuit board or lead frame. The pick and place performance provided by existing technology is either high speed or high accuracy, not both. One type of pick and place machine comprises a rotatable turret with multiple pick / place heads. An example of this is disclosed in German Offenlegungsschrift 10230901.

3DICの出現により、複数のダイを3Dスタックに載置することが必要になってきた。この載置は、極めて高い精度を必要とし、一部の用途においては許容載置誤差を例えば1マイクロメートル未満にする必要がある。   With the advent of 3DIC, it has become necessary to place multiple dies on a 3D stack. This placement requires extremely high accuracy, and in some applications, the acceptable placement error needs to be less than 1 micrometer, for example.

本発明の目的は、部品の載置を高精度で、例えば3DIC製造のニーズを満たす精度で、かつ採算の合う価格で行えるピックアンドプレース機を提供することである。   An object of the present invention is to provide a pick-and-place machine capable of placing components with high accuracy, for example, with accuracy that satisfies the needs of 3DIC manufacturing and at a profitable price.

この点を踏まえ、第1の側面によると、本発明は、
軸を含む枠と、
複数のピック/プレースヘッドと慣性バランスホイールとを備えたタレットであって、ピック/プレースヘッドと慣性バランスホイールの両方が軸の軸線の周囲を回転するように取り付けられたタレットと、
ピックアンドプレース動作中にタレットを回転させるための第1の電気機械装置であって、磁場発生部と通電部とを備え、一部がタレット上にあり、一部が慣性バランスホイール上にある第1の電気機械装置と、
を備え、
第1の電気機械装置が発生させたトルクがタレットの角加速を一方向に引き起こし、かつ慣性バランスホイールの角加速を反対方向に引き起こすように構成されたピックアンドプレース機を提供しうる。
Based on this point, according to the first aspect, the present invention provides:
A frame containing the axis;
A turret having a plurality of pick / place heads and an inertia balance wheel, wherein both the pick / place head and the inertia balance wheel are mounted to rotate about an axis of the shaft;
A first electromechanical device for rotating a turret during pick-and-place operation, comprising a magnetic field generator and a current-carrying part, a part on the turret and a part on an inertia balance wheel 1 electromechanical device;
With
There may be provided a pick and place machine configured such that the torque generated by the first electromechanical device causes angular acceleration of the turret in one direction and angular acceleration of the inertia balance wheel in the opposite direction.

ピックアンドプレース動作中、タレットは、各ピック/プレース動作の間、最初は正に角加速し、次に負に角加速する。本発明の第1の側面は、慣性バランスホイールを設けることによって、タレットの角加速によって引き起こされる反力の枠への伝達を防止するか、または少なくとも大幅に減らす。これは、タレットとは反対方向に角加速する反力によって引き起こされる。これにより、ピックアンドプレース機が高速で動作中であっても、すなわち正および負の高角加速が必要とされるときであっても、枠の振動が皆無となるか、または少なくとも低く維持されるため、高い載置精度を達成できる。   During the pick and place operation, the turret is initially angularly positive and then negatively angularly accelerated during each pick / place operation. The first aspect of the invention prevents or at least significantly reduces the transmission of reaction forces to the frame caused by angular acceleration of the turret by providing an inertial balance wheel. This is caused by a reaction force that angularly accelerates in the opposite direction to the turret. This eliminates frame vibrations or keeps them at least low, even when the pick and place machine is operating at high speed, i.e. when positive and negative high-angle acceleration is required. Therefore, high placement accuracy can be achieved.

好ましくは、タレットは、各ピック/プレースヘッドをピック位置およびプレース位置に移動できるように回転可能であり、各ピック/プレースヘッドはアクチュエータの平行移動部を備え、ピックアンドプレース機は、ピック位置に配置されて枠に固定されたアクチュエータのステータ部と、プレース位置に配置されて枠に固定されたアクチュエータのステータ部とをさらに備え、ピックアンドプレース機は、ピック/プレースヘッドがピックまたはプレース位置にあるときに、ピックまたはプレース移動を行うように動作可能な作動アクチュエータが形成されるように構成される。   Preferably, the turret is rotatable so that each pick / place head can be moved to the pick position and place position, each pick / place head comprising a translation of the actuator, and the pick and place machine is in the pick position. An actuator stator portion arranged and fixed to the frame, and an actuator stator portion arranged at the place position and fixed to the frame, the pick and place machine has the pick / place head at the pick or place position. At some point, an actuating actuator is configured that is operable to perform a pick or place movement.

アクチュエータのステータ部を枠に固定することによって、ピックまたはプレース移動の実行時に生じた反力は枠に伝達され、これによりタレットの振動が回避される。   By fixing the stator portion of the actuator to the frame, the reaction force generated during the execution of the pick or place movement is transmitted to the frame, thereby avoiding the vibration of the turret.

好ましくは、駆動軸は水平であり、ピックアンドプレース機はタレットの一方の側に配置されたピックステージとタレットの反対側に配置されたプレースステージとをさらに備え、両ステージは基板を鉛直平面状に保持するように構成される。   Preferably, the drive shaft is horizontal, and the pick and place machine further includes a pick stage disposed on one side of the turret and a place stage disposed on the opposite side of the turret, and both stages have substrates in a vertical plane shape. Configured to hold on.

このような向きは、基板への、またはダイ表面への、汚染物質の付着しやすさを極力減らすために有効である。   Such an orientation is effective to reduce the ease of attachment of contaminants to the substrate or to the die surface.

ピックアンドプレース機は、汚染物質の排除をさらに助けるために清浄空気流を下向きにピックステージおよびプレースステージの表面全体に送る送風手段をさらに備えると都合がよい。   Conveniently, the pick and place machine further comprises a blowing means for directing a clean air flow downward across the surface of the pick stage and place stage to further assist in eliminating contaminants.

第2の側面によると、本発明は、
軸を含む枠と、
複数のピック/プレースヘッドを備えたタレットであって、各ピック/プレースヘッドはアクチュエータの平行移動部を備え、タレットの回転により各ピック/プレースヘッドをピック位置とプレース位置とに移動できるように、軸の軸線の周囲を回転するように取り付けられたタレットと、
を備えたピックアンドプレース機であって、
ピック位置に配置されて枠に固定されたアクチュエータのステータ部と、プレース位置に配置されて枠に固定されたアクチュエータのステータ部とをさらに備え、ピック/プレースヘッドがピックまたはプレース位置にあるときに、ピックまたはプレース移動を行うように動作可能な作動アクチュエータが形成されるように構成されたピックアンドプレース機を提供しうる。
According to a second aspect, the present invention provides:
A frame containing the axis;
A turret with a plurality of pick / place heads, each pick / place head having a translation part of the actuator, so that each pick / place head can be moved between a pick position and a place position by rotating the turret. A turret mounted to rotate around the axis of the shaft;
A pick-and-place machine with
When the pick / place head is in the pick or place position, the actuator further includes: a stator portion of the actuator arranged at the pick position and fixed to the frame; and an actuator stator portion arranged at the place position and fixed to the frame. A pick and place machine configured to form an actuating actuator operable to perform pick or place movement may be provided.

本発明の第3の側面によると、本発明は、
水平に向けられた軸を含む枠と、
複数のピック/プレースヘッドを備え、軸の軸線の周囲を回転するように取り付けられたタレットと、
タレットの一方の側に配置されたピックステージと、タレットの反対側に配置されたプレースステージと、
を備えたピックアンドプレース機であって、
両ステージは基板を鉛直平面状に保持するように構成されたピックアンドプレース機を提供しうる。
According to a third aspect of the present invention, the present invention provides:
A frame containing a horizontally oriented axis;
A turret having a plurality of pick / place heads and mounted to rotate about the axis of the shaft;
A pick stage located on one side of the turret, a place stage located on the opposite side of the turret,
A pick-and-place machine with
Both stages can provide a pick and place machine configured to hold the substrate in a vertical plane.

第4の側面によると、本発明は、ピックアンドプレース機のためのタレット組み立て体であって、
複数のピック/プレースヘッドと慣性バランスホイールとを備えたタレットであって、ピック/プレースヘッドと慣性バランスホイールの両方が支持枠の軸の軸線の周囲を回転するように取り付け可能なタレットと、
ピックアンドプレース動作中にタレットを回転させるための第1の電気機械装置であって、磁場発生部と通電部とを備え、一部がタレット上にあり、一部が慣性バランスホイール上にある第1の電気機械装置と、
を備えたタレット組み立て体であって、
第1の電気機械装置が発生させたトルクがタレットの角加速を一方向に引き起こし、かつ慣性バランスホイールの角加速を反対方向に引き起こすように構成された、タレット組み立て体を提供しうる。
According to a fourth aspect, the present invention is a turret assembly for a pick and place machine,
A turret having a plurality of pick / place heads and an inertia balance wheel, wherein both the pick / place head and the inertia balance wheel can be mounted so as to rotate around the axis of the support frame;
A first electromechanical device for rotating a turret during pick-and-place operation, comprising a magnetic field generator and a current-carrying part, a part on the turret and a part on an inertia balance wheel 1 electromechanical device;
A turret assembly comprising
A turret assembly may be provided that is configured such that the torque generated by the first electromechanical device causes angular acceleration of the turret in one direction and angular acceleration of the inertial balance wheel in the opposite direction.

本願明細書で使用される用語「角加速」は、角加速と角減速の両方を含むものとして広義に使用される。角加速を正の角加速と称し、角減速を負の角加速と称する。   As used herein, the term “angular acceleration” is used broadly to include both angular acceleration and angular deceleration. Angular acceleration is referred to as positive angular acceleration, and angular deceleration is referred to as negative angular acceleration.

本発明の他の側面およびさらに好適な特徴について、以下の説明で説明し、添付の特許請求の範囲で定義する。   Other aspects and further preferred features of the invention are described in the following description and defined in the appended claims.

以下に、添付図面を参照しながら本発明の例示的実施形態を説明する。   In the following, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

第1のピックアンドプレース機の概略正面図を示す。1 shows a schematic front view of a first pick and place machine. FIG. 図1に示されているタレット組み立て体の横断面図を示す。FIG. 2 shows a cross-sectional view of the turret assembly shown in FIG. 図1に示されているタレット組み立て体の軸断面図を示す。FIG. 2 shows an axial cross-sectional view of the turret assembly shown in FIG. 第2のピックアンドプレース機の概略ブロック図を示す。A schematic block diagram of a second pick and place machine is shown. ピックまたはプレース位置に到達するときの個々のピック/プレースヘッドの各部の概略図を示す。Figure 4 shows a schematic of each part of an individual pick / place head when reaching a pick or place position. ピックまたはプレース位置における個々のピック/プレースヘッドの各部の概略図を示す。Figure 2 shows a schematic of each part of an individual pick / place head in a pick or place position.

全体が参照符号10で示されている第1のピックアンドプレース機が図1に示されている。ピックアンドプレース機10は、支持枠12を備え、参照符号Xで示された軸線を有する軸15(図2(a)、図2(b)に見える)の周囲を回転するようにタレット組み立て体14が支持枠12に取り付けられる。ピックアンドプレース機10は、タレット組み立て体14の右側で枠12に固定されたピックステージ16と、タレット組み立て体14の左側で枠12に固定されたプレースステージ18とをさらに備える。ピックステージ16は、載置の準備が整ったダイの配列を収容したピックウェーハ16aの形態の基板を備える。ピックステージ16は、ピックウェーハ16aの位置をウェーハの平面内で二次元に調整できる。プレースステージ18は、積層中にダイを保持する基板18aを備える。プレースステージ18は、基板18aの位置を基板18aの平面内で二次元に調整できる。ピックアンドプレース機10は、清浄空気流を下向きにピックステージ16およびプレースステージ18の表面全体に送るためのダウンフローユニット26をさらに備える。空気流は濾過され、極めて低いISO清浄度クラスを有する。タレット組み立て体14は、厚い環状リングの形態のタレット本体22を有するタレット20を備え、8つのピック/プレースヘッド24a〜hがタレット本体22の周囲に等しい角度間隔で配設される。各ピック/プレースヘッド24は、ピックまたはプレース移動を行うために伸長位置と収縮位置との間で半径方向に移動可能な真空ノズルを備える。   A first pick and place machine, indicated generally by the reference numeral 10, is shown in FIG. The pick and place machine 10 comprises a support frame 12 and a turret assembly for rotation about a shaft 15 (visible in FIGS. 2 (a) and 2 (b)) having an axis indicated by reference symbol X. 14 is attached to the support frame 12. The pick and place machine 10 further includes a pick stage 16 fixed to the frame 12 on the right side of the turret assembly 14 and a place stage 18 fixed to the frame 12 on the left side of the turret assembly 14. The pick stage 16 comprises a substrate in the form of a pick wafer 16a that contains an array of dies ready for placement. The pick stage 16 can adjust the position of the pick wafer 16a two-dimensionally in the plane of the wafer. The place stage 18 includes a substrate 18a that holds a die during lamination. The place stage 18 can adjust the position of the substrate 18a two-dimensionally within the plane of the substrate 18a. The pick and place machine 10 further includes a downflow unit 26 for sending a clean air flow downward across the surfaces of the pick stage 16 and the place stage 18. The air stream is filtered and has a very low ISO cleanliness class. The turret assembly 14 includes a turret 20 having a turret body 22 in the form of a thick annular ring, with eight pick / place heads 24a-h disposed at equal angular intervals around the turret body 22. Each pick / place head 24 includes a vacuum nozzle that is movable radially between an extended position and a retracted position to perform pick or place movement.

図2(b)を参照すると、タレット組み立て体14は、軸15の周囲に取り付けられた慣性バランスホイール30をさらに備える。慣性バランスホイール30は、タレット本体22とほぼ同じ寸法および質量を有する厚い環状リングの形態を採る。タレット20および慣性バランスホイール30は、どちらも空気軸受25によって軸15の周囲に回転自在に取り付けられる。   Referring to FIG. 2 (b), the turret assembly 14 further includes an inertia balance wheel 30 attached around the shaft 15. The inertia balance wheel 30 takes the form of a thick annular ring having approximately the same dimensions and mass as the turret body 22. Both the turret 20 and the inertia balance wheel 30 are rotatably mounted around the shaft 15 by an air bearing 25.

他の複数の実施形態においては、代わりに転動体軸受を使用できる。   In other embodiments, rolling element bearings can be used instead.

タレット組み立て体14は、タレット本体22に固設された磁場発生部42と慣性バランスホイールに固設された通電部44とを備えた第1の電気機械装置40をさらに備える。磁場発生部42は、図2(a)において最もよく見えるように、タレット本体22の周囲に等しい角度間隔で載置された12個の永久磁石42a〜lを備える。   The turret assembly 14 further includes a first electromechanical device 40 including a magnetic field generator 42 fixed to the turret main body 22 and an energization unit 44 fixed to the inertia balance wheel. The magnetic field generator 42 includes twelve permanent magnets 42a to 42l placed at equal angular intervals around the turret body 22, as best seen in FIG.

通電部44は、慣性バランスホイール30の周囲に等しい角度間隔で載置された、永久磁石42a〜lに対応する12個のコイル44a〜lを備える。電気機械装置40は、その構成要素が軸線Xを中心とした円形に折り曲げられたリニアモータと考えることもできる。電気機械装置40は、ピックアンドプレース動作中にタレット20を回転させるために働く。   The energization unit 44 includes twelve coils 44 a to l corresponding to the permanent magnets 42 a to l that are placed around the inertia balance wheel 30 at equal angular intervals. The electromechanical device 40 can also be thought of as a linear motor whose constituent elements are bent into a circle around the axis X. The electromechanical device 40 serves to rotate the turret 20 during pick and place operations.

他の複数の実施形態において、通電部44はタレット本体22に固設され、磁場発生部42は慣性バランスホイール30に固設される。他の複数の実施形態において、第1の電気機械装置40は、誘導電動機または非同期電動機を備えてもよい。この場合、磁場発生部42は磁場を発生させるコイルを複数備え、通電部44は渦電流を内部で発生させる導体を備えてもよい。この導体は、円筒を備えてもよく、あるいはかご形構成であってもよい。   In other embodiments, the energization unit 44 is fixed to the turret body 22, and the magnetic field generation unit 42 is fixed to the inertia balance wheel 30. In other embodiments, the first electromechanical device 40 may include an induction motor or an asynchronous motor. In this case, the magnetic field generation unit 42 may include a plurality of coils that generate a magnetic field, and the energization unit 44 may include a conductor that generates an eddy current inside. The conductor may comprise a cylinder or may have a cage configuration.

動作時、図1に示されているように、割り出し運動を用いてタレット20を反時計回りに回転させる。停止時、図1のピック/プレースヘッド24cに対応する、ピック位置にあるピック/プレースヘッドは、事前に位置付けられたピックウェーハ16aからダイ(参照符号なし)を取り上げる。同時に、図1のピック/プレースヘッド24aに対応する、プレース位置のピック/プレースヘッドは、事前に位置付けられた基板18a上にダイを置く。ピックウェーハ16aおよび基板18aの向きを鉛直にすることに加え、清浄空気流をダウンフローユニット26から供給することは、ダイの表面への汚染物質の堆積を防止するために役立つ。清浄な環境をピックアンドプレース機10の内部、特にピックステージ16およびプレースステージ18に作成することによって、清浄度がより厳しくない環境へのピックアンドプレース機10の配置が可能になることを理解されるであろう。タレット20が次のピック/プレース位置、すなわちピック/プレースヘッド24fがピック位置になり、ピック/プレースヘッド24bがプレース位置になる位置、に割り出されるとき、最初にタレット20の正の角加速を反時計回り方向に引き起こすトルクを生じさせるように電気機械装置40が駆動される。最大角速度に達すると、タレット20の負の角加速を反時計回り方向に引き起こすためにトルクを反対方向に生じさせる。これにより、タレット20は次のピック/プレース位置で停止する。慣性バランスホイール30は回転自在に軸15に取り付けられるため、タレット20を上記方法で回転させるために必要な角加速からの反力は枠12に伝達されず、代わりに慣性バランスホイール30に伝達されるため、慣性バランスホイール30の時計回り方向への角加速が引き起こされる。   In operation, the turret 20 is rotated counterclockwise using an indexing motion as shown in FIG. When stopped, the pick / place head in the pick position, corresponding to the pick / place head 24c of FIG. 1, picks up a die (not referenced) from the pre-positioned pick wafer 16a. At the same time, the pick / place head in place, corresponding to the pick / place head 24a of FIG. 1, places the die on the pre-positioned substrate 18a. In addition to vertical orientation of the pick wafer 16a and substrate 18a, providing a clean air flow from the downflow unit 26 helps to prevent contaminant buildup on the surface of the die. It is understood that by creating a clean environment inside the pick and place machine 10, particularly in the pick stage 16 and place stage 18, it is possible to place the pick and place machine 10 in an environment where the cleanliness is less severe. It will be. When the turret 20 is indexed to the next pick / place position, i.e., the position where the pick / place head 24f is the pick position and the pick / place head 24b is the place position, the positive angular acceleration of the turret 20 is first applied. The electromechanical device 40 is driven so as to generate torque that is caused in the counterclockwise direction. When the maximum angular velocity is reached, torque is generated in the opposite direction to cause negative angular acceleration of the turret 20 in the counterclockwise direction. As a result, the turret 20 stops at the next pick / place position. Since the inertia balance wheel 30 is rotatably attached to the shaft 15, the reaction force from the angular acceleration necessary for rotating the turret 20 by the above method is not transmitted to the frame 12, but is transmitted to the inertia balance wheel 30 instead. Therefore, the angular acceleration of the inertial balance wheel 30 in the clockwise direction is caused.

これにより、ピックアンドプレース機10が高速で動作中であっても、すなわち正および負の高加速が必要とされるときであっても、枠12の振動が皆無となるか、または少なくとも低く維持されるため、高い載置精度を達成できる。   This eliminates the vibration of the frame 12 or keeps it at least low, even when the pick and place machine 10 is operating at high speed, i.e. when high positive and negative acceleration is required. Therefore, high placement accuracy can be achieved.

以降、図1および図2(a)、図2(b)に示されている第1のピックアンドプレース機に関して説明した部分と同様の部分に言及するときは、同じ参照符号を使用する。   Hereinafter, the same reference numerals are used to refer to the same parts as those described with reference to the first pick-and-place machine shown in FIGS. 1, 2 (a), and 2 (b).

図3は、第2のピックアンドプレース機10を示す。図面を簡略化するために、枠12、ピック/プレースヘッド24、およびピックアンドプレースステージ16、18の大半は図示されていない。図3に示すタレット組み立て体14は、第1のピックアンドプレース機のものと異なり、タレット20が慣性バランスホイール30の外周に空気軸受25を介して直接取り付けられる。   FIG. 3 shows a second pick and place machine 10. To simplify the drawing, most of the frame 12, pick / place head 24, and pick and place stages 16, 18 are not shown. The turret assembly 14 shown in FIG. 3 is different from that of the first pick-and-place machine in that the turret 20 is directly attached to the outer periphery of the inertia balance wheel 30 via the air bearing 25.

ピックアンドプレース機10は、タレット位置制御フィードバックループ52を含む制御システム50を備える。制御ループ52は、所望のタレット位置を設定する手段54と、エラー信号を発生させるために所望のタレット位置とトランスデューサ60から供給された実際のタレット位置信号とを比較する比較器56とを備える。このエラー信号はループ制御部62に供給され、ループ制御部62は制御信号を電気機械装置40を駆動する駆動部64に供給する。トランスデューサ60は、固定された世界に対するタレット20の位置を軸15上のインデックスによって光学的に測定する。このインデックスは、位置を直接表すか、または角速度の推定に用いられるかのどちらかであり、角速度はその後に位置の計算に用いられる。   The pick and place machine 10 includes a control system 50 that includes a turret position control feedback loop 52. The control loop 52 comprises means 54 for setting the desired turret position and a comparator 56 that compares the desired turret position with the actual turret position signal supplied from the transducer 60 to generate an error signal. This error signal is supplied to the loop control unit 62, and the loop control unit 62 supplies the control signal to the drive unit 64 that drives the electromechanical device 40. Transducer 60 optically measures the position of turret 20 relative to the fixed world by an index on axis 15. This index either represents the position directly or is used to estimate the angular velocity, which is then used to calculate the position.

動作中、第2のピックアンドプレース機10は第1のピックアンドプレース機のように動作する。次のピック/プレース位置を示す信号が手段54から与えられる。制御ループ52の働きにより、タレット20はその位置に割り出される。この場合も、タレット20を時計回り方向に角加速するトルクが電気機械装置40に生じると、反力によって慣性バランスホイール30は反対方向に回転する。これにより、枠12の振動が皆無となるか、または少なくとも低く維持されるため、高い載置精度を達成できる。   In operation, the second pick and place machine 10 operates like a first pick and place machine. A signal indicating the next pick / place position is provided from the means 54. The turret 20 is indexed to that position by the action of the control loop 52. Also in this case, if torque that angularly accelerates the turret 20 in the clockwise direction is generated in the electromechanical device 40, the inertia balance wheel 30 rotates in the opposite direction due to the reaction force. This eliminates the vibration of the frame 12 or keeps it at least low, so that high placement accuracy can be achieved.

この制御システム50を第1のピックアンドプレース機に組み込むこともできる。   The control system 50 can also be incorporated into the first pick and place machine.

実際には、動作中に慣性バランスホイール30が停止しないこともある。この理由により、第2のピックアンドプレース機10は、慣性バランスホイール30と軸15との間に結合される、慣性バランスホイール30の角速度を下げるための手段を備えることが好ましい。一実施形態において、これは、慣性バランスホイール30上に配置された磁石の配列およびタレット20上の導電性金属の被覆など、渦電流を誘起する受動的減衰手段によって実現される。なお、磁石の配列および導電性金属の被覆の位置はこの逆でもよい。別の実施形態においては、第1の電気機械装置40と同様の第2の電気機械装置を慣性バランスホイール30と軸15とに分散させる、つまり一部を慣性バランスホイール30上に配置し、一部を軸15上に配置する、ことができる。この第2の電気機械装置は、制御ループ52と同様のフィードバック制御ループによって慣性バランスホイール30の角速度を能動的に制御するために用いられる。能動制御ループは、慣性バランスホイール30に加わる減衰を調整できる点が都合がよい。きわどい処理の実行時、慣性バランスホイール30と軸15との間の減衰をできる限り小さくすべきである。その理由は、減衰が加わると、軸に一部伝達される反力が振動を枠に引き起こすからである。   In practice, the inertial balance wheel 30 may not stop during operation. For this reason, the second pick and place machine 10 preferably comprises means for reducing the angular velocity of the inertia balance wheel 30 that is coupled between the inertia balance wheel 30 and the shaft 15. In one embodiment, this is achieved by passive damping means that induce eddy currents, such as an array of magnets disposed on the inertial balance wheel 30 and a coating of conductive metal on the turret 20. The magnet arrangement and the conductive metal coating position may be reversed. In another embodiment, a second electromechanical device similar to the first electromechanical device 40 is distributed over the inertial balance wheel 30 and the shaft 15, i.e. a portion is disposed on the inertial balance wheel 30, and The part can be arranged on the shaft 15. This second electromechanical device is used to actively control the angular velocity of the inertial balance wheel 30 by a feedback control loop similar to the control loop 52. The active control loop is advantageous in that the damping applied to the inertial balance wheel 30 can be adjusted. When performing critical processing, the damping between the inertial balance wheel 30 and the shaft 15 should be as small as possible. The reason is that when damping is applied, a reaction force partially transmitted to the shaft causes vibration in the frame.

慣性バランスホイールの角速度を下げるためのさまざまな手段を第1のピックアンドプレース機にさらに組み込むこともできる。   Various means for reducing the angular speed of the inertial balance wheel can also be incorporated into the first pick and place machine.

タレット20の中心および軸15はどちらも中空であることが好ましい。これにより、移動の慣性を低く維持できるほか、他の構成要素、例えばケーブルフィードスルーおよびセンサ、のための空間が生まれる。   Both the center of the turret 20 and the shaft 15 are preferably hollow. This allows the inertia of the movement to be kept low and creates space for other components such as cable feedthroughs and sensors.

図4(a)および図4(b)は、ピック/プレースヘッド24のノズルを収縮位置と伸長位置との間で半径方向に移動させるためのアクチュエータを構成するさまざまな部分を示す。図示の構成は、第1または第2のピックアンドプレース機のどちらへの組み込みにも適している。   4 (a) and 4 (b) show the various parts that make up the actuator for moving the nozzle of the pick / place head 24 radially between the retracted and extended positions. The configuration shown is suitable for incorporation into either the first or second pick and place machine.

ピックアンドプレース機10の枠12は、アクチュエータ70のステータ部72をピック位置およびプレース位置で支持する。図4(a)および図4(b)には、プレース位置のみが示されている。ステータ部72は筐体部74を備え、コイル組み立て体76が筐体部74の内部に設けられる。ステータ部72は、筐体部74を枠12にしっかりと固定する結合部77をさらに備える。各ピック/プレースヘッド24は平行移動部80を備え、平行移動部80は永久磁石組み立て体82と、半径方向内方および外方に動くように取り付けられたアクチュエータ部材84とを備える。図面を明確にするために、ノズルへの部材84aの外方端の取り付けは省かれている。   The frame 12 of the pick and place machine 10 supports the stator portion 72 of the actuator 70 at the pick position and the place position. 4A and 4B only show place positions. The stator portion 72 includes a housing portion 74, and a coil assembly 76 is provided inside the housing portion 74. The stator portion 72 further includes a coupling portion 77 that firmly fixes the housing portion 74 to the frame 12. Each pick / place head 24 includes a translation section 80 that includes a permanent magnet assembly 82 and an actuator member 84 that is mounted to move radially inward and outward. For clarity of illustration, the attachment of the outer end of member 84a to the nozzle is omitted.

動作中、図4(a)に示されているようにピック/プレースヘッド24がプレース位置に移動して図4(b)の停止位置に達すると、プレース位置に配置されたステータ部72とピック/プレースヘッド24によって担持されている平行移動部80とが位置合わせされて作動アクチュエータが形成される。この位置において、磁石組み立て体82はコイル組み立て体76の機能領域に位置するため、載置動作を行わせるために平行移動部80を半径方向に収縮した位置と半径方向に伸長した位置との間で軸方向に移動させるように、コイル組み立て体76に供給される電流によってアクチュエータ70を制御することができる。平行移動部80が移動すると、反力がステータ部72を介して枠/固定された世界に伝達される。この反力は枠/固定された世界に伝達されるため、タレット20の外乱はない。タレット20がノズルを担持しているため、タレット20への外乱/振動がないことにより、位置決め精度が上がる。   During operation, when the pick / place head 24 moves to the place position as shown in FIG. 4 (a) and reaches the stop position in FIG. 4 (b), the stator 72 and the pick arranged at the place position are picked. The actuating actuator is formed by aligning with the translation unit 80 carried by the place head 24. At this position, the magnet assembly 82 is located in the functional region of the coil assembly 76, and therefore, between the position where the parallel moving portion 80 is contracted in the radial direction and the position where the parallel movement portion 80 is extended in order to perform the mounting operation. The actuator 70 can be controlled by the current supplied to the coil assembly 76 so as to move in the axial direction. When the translation unit 80 moves, the reaction force is transmitted to the frame / fixed world via the stator unit 72. Since this reaction force is transmitted to the frame / fixed world, there is no disturbance of the turret 20. Since the turret 20 carries the nozzle, there is no disturbance / vibration on the turret 20, so that the positioning accuracy is improved.

本発明のこの実施形態の利点の1つは、ノズル起動部を駆動するための電気ケーブルをタレット20に取り付ける必要がないことである。ただし、例えば測定のために何本かのケーブルが必要になる場合もある。さらに、アクチュエータ70の一部のみをタレット20上に担持することによって、タレット20の総質量を低く維持でき、これによりスループットの高速化または載置精度の向上(どちらが必要かに応じて)が可能になることを理解されるであろう。   One advantage of this embodiment of the present invention is that there is no need to attach an electrical cable to the turret 20 to drive the nozzle activation. However, for example, several cables may be required for measurement. Furthermore, by carrying only a part of the actuator 70 on the turret 20, the total mass of the turret 20 can be kept low, which can increase the throughput or improve the mounting accuracy (depending on which is necessary). Will be understood.

Claims (15)

軸を含む枠と、
複数のピック/プレースヘッドと慣性バランスホイールとを備えたタレットであって、前記ピック/プレースヘッドと前記慣性バランスホイールの両方が前記軸の軸線の周囲を回転するように取り付けられたタレットと、
ピックアンドプレース動作中に前記タレットを回転させるための第1の電気機械装置であって、磁場発生部と通電部とを備え、一部がタレット上にあり、一部が慣性バランスホイール上にある第1の電気機械装置と、
を備え、
前記第1の電気機械装置が発生させたトルクが前記タレットの角加速を一方向に引き起こし、かつ慣性バランスホイールの角加速を反対方向に引き起こすように構成された、ピックアンドプレース機。
A frame containing the axis;
A turret comprising a plurality of pick / place heads and an inertia balance wheel, wherein both the pick / place head and the inertia balance wheel are mounted to rotate about an axis of the axis;
A first electromechanical device for rotating the turret during a pick-and-place operation, comprising a magnetic field generator and a current-carrying part, part on the turret and part on an inertia balance wheel A first electromechanical device;
With
A pick-and-place machine configured such that the torque generated by the first electromechanical device causes angular acceleration of the turret in one direction and angular acceleration of the inertia balance wheel in the opposite direction.
前記タレットおよび前記慣性バランスホイールは前記軸に直接取り付けられる、請求項1に記載のピックアンドプレース機。   The pick and place machine according to claim 1, wherein the turret and the inertia balance wheel are directly attached to the shaft. 前記タレットは前記慣性バランスホイールの外周に取り付けられ、前記慣性バランスホイールは前記軸に直接取り付けられる、請求項1に記載のピックアンドプレース機。   The pick and place machine according to claim 1, wherein the turret is attached to an outer periphery of the inertia balance wheel, and the inertia balance wheel is directly attached to the shaft. 前記タレットは、各ピック/プレースヘッドをピック位置およびプレース位置に移動できるように回転可能であり、各ピック/プレースヘッドはアクチュエータの平行移動部を備え、前記ピックアンドプレース機は、前記ピック位置に配置されて前記枠に固定されたアクチュエータのステータ部と、前記プレース位置に配置されて前記枠に固定されたアクチュエータのステータ部とをさらに備え、前記ピックアンドプレース機は、前記ピック/プレースヘッドが前記ピックまたはプレース位置に配置されたときに、ピックまたはプレース移動を行うように動作可能な作動アクチュエータが形成される、先行請求項の何れか1項に記載のピックアンドプレース機。   The turret is rotatable so that each pick / place head can be moved to a pick position and a place position, each pick / place head is provided with a translation part of an actuator, and the pick and place machine is at the pick position. An actuator stator portion disposed and fixed to the frame; and an actuator stator portion disposed at the place position and fixed to the frame. The pick and place machine includes the pick / place head. A pick and place machine according to any preceding claim, wherein an actuating actuator is formed that is operable to perform a pick or place movement when placed in the pick or place position. 前記駆動軸は水平であり、前記ピックアンドプレース機は、前記タレットの一方の側に載置されたピックステージと、前記タレットの反対側に載置されたプレースステージとをさらに備え、両ステージは基板を鉛直平面状に保持するように構成される、先行請求項の何れか1項に記載のピックアンドプレース機。   The drive shaft is horizontal, and the pick and place machine further includes a pick stage placed on one side of the turret and a place stage placed on the opposite side of the turret, The pick and place machine according to any one of the preceding claims, wherein the pick and place machine is configured to hold the substrate in a vertical plane. 清浄空気流を下向きに前記ピックステージおよび前記プレースステージの表面全体に送る送風手段をさらに備える、先行請求項の何れか1項に記載のピックアンドプレース機。   The pick and place machine according to any one of the preceding claims, further comprising air blowing means for sending a clean air flow downward to the entire surface of the pick stage and the place stage. 前記タレットの位置を制御するための第1のフィードバック制御ループをさらに備える、先行請求項の何れか1項に記載のピックアンドプレース機。   The pick and place machine according to any one of the preceding claims, further comprising a first feedback control loop for controlling the position of the turret. 前記慣性バランスホイールの角速度を受動的に減衰させる手段をさらに備える、先行請求項の何れか1項に記載のピックアンドプレース機。   The pick and place machine according to any one of the preceding claims, further comprising means for passively attenuating an angular velocity of the inertia balance wheel. 磁場発生部と通電部とを備え、一部が前記慣性バランスホイール上にあり、一部が前記軸上にある第2の電気機械装置と、前記慣性バランスホイールの角速度を前記第2の電気機械装置によって制御するための第2のフィードバック制御ループとをさらに備える、請求項1乃至7の何れか1項に記載のピックアンドプレース機。   A second electric machine device including a magnetic field generation unit and an energization unit, a part of which is on the inertia balance wheel and a part of which is on the shaft; and an angular velocity of the inertia balance wheel is set to the second electric machine. The pick and place machine according to any one of claims 1 to 7, further comprising a second feedback control loop for controlling by the device. 前記慣性バランスホイールの回転を選択的に減衰させるために前記第2のフィードバック制御ループを使用しうる、請求項9に記載のピックアンドプレース機。   The pick and place machine of claim 9, wherein the second feedback control loop may be used to selectively dampen rotation of the inertial balance wheel. 前記タレットは中空である、先行請求項の何れか1項に記載のピックアンドプレース機。   The pick and place machine according to any one of the preceding claims, wherein the turret is hollow. 前記軸は中空である、先行請求項の何れか1項に記載のピックアンドプレース機。   The pick and place machine according to any one of the preceding claims, wherein the shaft is hollow. 先行請求項の何れか1項に記載のピックアンドプレース機での使用に適したタレット組み立て体であって、
複数のピック/プレースヘッドと慣性バランスホイールとを備え、前記ピック/プレースヘッドと前記慣性バランスホイールの両方が支持枠の軸の軸線の周囲を回転するように取り付け可能なタレットと、
ピックアンドプレース動作中に前記タレットを回転させるための第1の電気機械装置であって、磁場発生部と通電部とを備え、一部が前記タレット上にあり、一部が前記慣性バランスホイール上にある第1の電気機械装置と、
を備え、
前記第1の電気機械装置が発生させたトルクは前記タレットの角加速を一方向に引き起こし、かつ前記慣性バランスホイールの角加速を反対方向に引き起こすように構成される、タレット組み立て体。
A turret assembly suitable for use in a pick and place machine according to any one of the preceding claims,
A turret comprising a plurality of pick / place heads and an inertia balance wheel, wherein both the pick / place head and the inertia balance wheel can be mounted to rotate about an axis of a support frame axis;
A first electromechanical device for rotating the turret during a pick-and-place operation, comprising a magnetic field generation unit and an energization unit, a part on the turret and a part on the inertia balance wheel A first electromechanical device in
With
The torque generated by the first electromechanical device is configured to cause angular acceleration of the turret in one direction and angular acceleration of the inertia balance wheel in the opposite direction.
軸を含む枠と、
複数のピック/プレースヘッドを備えたタレットであって、各ピック/プレースヘッドはアクチュエータの平行移動部を備え、タレットの回転により各ピック/プレースヘッドをピック位置とプレース位置とに移動できるように前記軸の軸線の周囲を回転するように取り付けられたタレットと、
を備えたピックアンドプレース機であって、
前記ピック位置に配置されて前記枠に固定されたアクチュエータのステータ部と、前記プレース位置に配置されて前記枠に固定されたアクチュエータのステータ部とをさらに備え、前記ピック/プレースヘッドが前記ピックまたはプレース位置に配置されたときに、ピックまたはプレース移動を行うように動作可能な作動アクチュエータが形成されるように構成された、ピックアンドプレース機。
A frame containing the axis;
A turret having a plurality of pick / place heads, wherein each pick / place head includes a translation part of an actuator, and the pick / place head can be moved between a pick position and a place position by rotating the turret. A turret mounted to rotate around the axis of the shaft;
A pick-and-place machine with
A stator portion of an actuator arranged at the pick position and fixed to the frame; and a stator portion of an actuator arranged at the place position and fixed to the frame, wherein the pick / place head is the pick or place head A pick and place machine configured to form an actuating actuator operable to perform a pick or place movement when placed in a place position.
水平に向けられた軸を含む枠と、
複数のピック/プレースヘッドを備え、前記軸の軸線の周囲を回転するように取り付けられたタレットと、
前記タレットの一方の側に配置されたピックステージと、前記タレットの反対側に配置されたプレースステージと、
を備え、
両ステージは基板を鉛直平面状に保持するように構成された、
ピックアンドプレース機。
A frame containing a horizontally oriented axis;
A turret comprising a plurality of pick / place heads and mounted for rotation about an axis of said axis;
A pick stage disposed on one side of the turret; a place stage disposed on the opposite side of the turret;
With
Both stages were configured to hold the substrate in a vertical plane,
Pick and place machine.
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