CN100496204C - 电子元件安装装置和电子元件安装方法 - Google Patents

Abstract

夹持件交换机构用于将元件保持夹持件供应到电子元件供应部分或者从其载出，其通过在所述电子元件供应部分上方移动元件图像拍摄照相机的元件图像拍摄照相机移动机构而实现移动，从而可以实现操作效率优异的紧凑的电子元件安装装置和具有良好的操作效率的电子元件安装方法。

Description

电子元件安装装置和电子元件安装方法

技术领域

本发明涉及一种将电子元件安装到电路板上的电子元件安装装置和电子元件安装方法。

背景技术

现有技术中，利用具有专用供应装置的电子元件安装装置，将以半导体晶片形式供应的电子元件(例如半导体芯片等)安装到引线框架(lead frame)等的电路板上。在利用晶片环(wafer ring)保持粘有半导体晶片的粘附片(adhering sheet)的状态下，将该粘附片安装到所述供应装置，并且当从单个晶片环中取出所有半导体芯片时，利用具有抓取和承载功能的交换装置将空的晶片环与新的晶片环交换。例如日本专利申请JP-A-10-270532或美国专利5839187中所公开。

另外，当从粘附片取出半导体芯片时，必须以高的定位精度准确地吸取并且保持半导体芯片，因此，根据安装有晶片环的电子元件供应部分，已知一种具有在电子元件供应部分上可移动的元件图像拍摄照相机的结构，用于识别粘附片上半导体芯片的位置。例如JP-A-2001-267335中所公开。

然而，根据现有技术中的电子元件安装装置，单独设置的交换装置构成为附接到电子元件安装装置，因此，除了在排列各个工具方面的问题(其中不可避免地会由全部工具形成大尺寸)，为了避免利用元件识别照相机识别元件的操作和交换晶片环的操作之间干扰，也不可避免地会产生操作上的时间延迟，因而难以提高操作效率。

近年来，半导体晶片的尺寸越来越大，并且使用了12英寸的半导体晶片。因此，包括多个半导体晶片的片材(sheet)的片盒(magazine)的尺寸和重量增加，现有技术中的手动处理难以实行，因此，采用利用承载器等的专用处理装置将片盒安装到电子元件安装装置上。

然而，根据日本专利申请JP-A-10-270532或美国专利5839187中所公开的现有技术，当用于载入和载出晶片环以进行交换的机构附接到电子元件安装装置上时，难以实现适于利用上述专用处理装置取用的紧凑结构，由此引起了整个装置尺寸增加的问题。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供操作效率优异的紧凑的电子元件安装装置和电子元件安装方法。特别地，提供一种可实现结构紧凑的用于交换晶片环的元件保持夹持件等的机构的电子元件安装装置和电子元件安装方法。

根据本发明，一种电子元件安装装置包括：电子元件供应部分，其用于供应由元件保持夹持件保持的成平面形状对齐的多片电子元件；板保持部分，其设置在第一方向上远离所述电子元件供应部分的位置处；安装头，其用于保持从所述电子元件供应部分拾取的电子元件并且将保持的电子元件安装到由所述板保持部分保持的板上；安装头移动机构，其用于在所述电子元件供应部分和所述板保持部分之间移动所述安装头；元件图像拍摄照相机，其用于拍摄所述电子元件供应部分的电子元件的图像；元件识别处理部分，其用于通过处理由所述元件图像拍摄照相机拍摄的图像来获得所述电子元件供应部分的电子元件的位置；移动件，其用于保持所述元件图像拍摄照相机，并且在元件图像拍摄照相机移动机构驱动下沿所述第一方向在所述电子元件供应部分的上方移动；和夹持件交换机构，其安装到所述移动件，用于通过抓取所述电子元件供应部分的元件保持夹持件并在所述第一方向上移动来交换所述元件保持夹持件。其中，所述夹持件交换机构随元件图像拍摄照相机一起移动。

通过构造出利用在所述电子元件供应部分上方移动元件图像拍摄照相机的元件图像拍摄照相机移动机构来移动将元件保持夹持件供应到电子元件供应部分或者从其载出的所述夹持件交换机构，可实现具有良好的操作效率的紧凑的电子元件安装装置和电子元件安装方法。

根据本发明，一种电子元件安装装置包括：电子元件供应部分，其用于供应由元件保持夹持件保持的成平面形状对齐的多片电子元件；板保持部分，其设置在第一方向上远离所述电子元件供应部分的位置处；元件安装装置，其用于保持从所述电子元件供应部分拾取的电子元件并且将保持的电子元件安装到由所述板保持部分保持的板上；移动件，其安装有操作头，并且在操作头移动机构驱动下沿所述第一方向移动；和夹持件交换机构，其安装到所述移动件，用于通过抓取所述电子元件供应部分的元件保持夹持件并在所述第一方向上移动来交换所述元件保持夹持件；其中，所述夹持件交换机构包括：夹持件抓取部分，其安装到可在所述第一方向上移动的所述移动件，用于抓取所述元件保持夹持件；和前后移动装置，其用于在所述第一方向上相对于所述移动件前后移动所述夹持件抓取部分。操作头是用于拍摄所述电子元件供应部分的电子元件的图像的元件图像拍摄照相机。

通过在将元件保持夹持件供应到电子元件供应部分或者从其载出的所述夹持件交换机构中，提供安装到可在第一方向上水平移动的移动梁以抓取所述元件保持夹持件的夹持件抓取部分和用于在所述第一方向上相对于所述移动梁前后移动所述夹持件抓取部分的前后移动装置，可在不增加在所述第一方向上移动移动梁的行程的情况下保证移动夹持件抓取部分的行程，并且可实现紧凑的交换所述元件保持夹持件的结构。

附图说明

图1是根据本发明一实施例的电子元件安装装置的平面图。

图2是根据本发明所述实施例的电子元件安装装置的侧面剖视图。

图3是显示控制系统的构成的框图。

图4A、4B、5A、5B、6A和6B是根据本发明所述实施例的电子元件安装方法的步骤的解释图。

图7是根据本发明另一实施例的电子元件安装装置的平面图。

图8是根据本发明另一实施例的电子元件安装装置的侧面剖视图。

图9A和9B描绘了根据本发明另一实施例的电子元件安装装置的夹持件交换机构的结构的解释图。

图10A和10B描绘了根据本发明另一实施例的电子元件安装装置的夹持件交换机构的操作的解释图。

具体实施方式

下面将参考附图对本发明的一个实施例进行说明。

参考图1和图2对电子元件安装装置的总体结构进行说明。图2是沿图1的线A-A截取的剖视图。在图1中，在基座1上设置了电子元件供应部分2。如图2所示，电子元件供应部分2设置有晶片保持工作台3，并且晶片保持工作台3可拆卸地保持用作元件保持夹持件的晶片环5。延展到晶片环5的片材(省略对其的说明)上粘有半导体芯片6(下文中简称做“芯片6”)，芯片6是处于分离成单片并且在晶片保持工作台3抓住晶片环5的状态的电子元件，电子元件供应部分2将所保持的芯片6供应到元件保持夹持件，此时成平面形状的多片芯片6对齐。

如图2所示，在由晶片保持工作台3保持的晶片环5的下侧上，设置可通过退出器XY工作台7水平移动的退出器8。退出器8设置有用于抬升向上推压芯片的退出销(未示出)的销抬升机构，并且当利用如下文详述的安装头通过由退出销从晶片环5的下侧向上推压晶片6而从晶片环5取出芯片6时，芯片6从延展到晶片环5的片材剥离。退出器8构成用于使芯片6从延展到晶片环5的片材剥离的片材剥离机构。

另外，所述片材剥离机构不限于这里所示的退出器8，还可以是能够使芯片从片材剥离的其它机构。例如，可以构造从下侧吸取粘附有芯片的片材并且利用吸取力使芯片从片材剥离的机构。

如图1所示，板保持部分10设置在位于基座1的上表面Y方向(第一方向)上的远离电子元件供应部分的位置处。在板保持部分10的上游侧和下游侧，在X方向上分别串行对齐板载入传送器12、板分发部分11、板保持部分10、板传递部分13和板载出传送器14。板载入传送器12设置成跨越连接到板16的子基座1a，并且将粘接剂粘接装置9设置在子基座1a上。粘接剂粘接装置9利用粘接头9a涂敷粘接剂，以便将芯片粘接到从上游侧载入到板载入传送器12中的板16上。

涂上粘接剂后，板16被传送到板分发部分11。板分发部分11选择性地将从板载入传送器12接收的板16分发到板保持部分10的两个板保持机构，如下文所述。板保持部分10设置有第一板保持机构10A和第二板保持机构10B，用于保持由板分发部分11分发的板16，以将其定位到安装位置处。板传递部分13选择性地接收来自第一板保持机构10A和第二板保持机构10B的安装后的板16，将其传递到板载出传送器14。板载出传送器14将传递过来的安装后的板16载至下游侧。

晶片供应部分17设置在基座1的上表面上的与板保持部分10在Y方向(第一方向)上相反的一侧的远离电子元件供应部分2的位置处。晶片供应部分17设置有片盒(magazine)保持部分17a和在片盒保持部分17a的内部抬升片盒的抬升机构18，该机构18用于保持并且抬升装有层叠的晶片环5的片盒。

通过利用抬升机构18抬升片盒，如图2所示，晶片环5可设置在用于在晶片供应部分17和电子元件供应部分2之间交换晶片环5的装载高度上。推压机构19在右方推压设置于装载高度上的晶片环5，夹持件交换机构49(如下文所述)的卡装部分49a抓取该晶片环5，并将其载至电子元件供应部分2。进一步地，当在电子元件供应部分2处所有晶片6均从晶片环5中取出后，利用夹持件交换机构49将空的晶片环5从电子元件供应部分2载至晶片供应部分17并将其送回片盒中。

在图1中，基座1的上表面的两端部设置有第一Y轴基座20A和第二Y轴基座20B，使两者的纵向方向指向与板载送方向(X方向)垂直的Y方向(第一方向)。在第一Y轴基座20A和第二Y轴基座20B的上表面沿纵向方向(Y方向)的整个长度上设置有第一方向引导件21，以构成一对第一方向引导件21彼此平行的形式，并插入电子元件供应部分2和板保持部分10。

所述一对第一方向引导件21可滑动地悬挂有三个梁部件，即第一梁部件31、中心梁部件30和第二梁部件32，所述梁部件为两端支撑型的，其两个端部在Y方向上分别被各个第一方向引导件21支撑，螺母件23b从中心梁部件30右侧的侧端部突出，并且螺纹联接到螺母件23b的丝杠23a被在水平方向上设置在第一Y轴基座20A上的Y轴电机22驱动旋转。通过驱动Y轴电机22，中心梁30沿着第一方向引导件21在Y方向上水平移动。

另外，在第一梁部件31和第二梁部件32左侧的侧端部分别突设有螺母件25b、27b，并且螺纹联接到所述螺母件25b、27b的丝杠25a和27a被在水平方向上分别设置在第二Y轴基座20B上的Y轴电机24和26驱动旋转。通过驱动Y轴电机24和26，第一梁部件31和第二梁部件32在Y方向上沿着第一方向引导件21水平移动。

中心梁部件30安装有安装头33，并且螺纹联接到耦接于安装头33的螺母件41b的丝杠41a被X轴电机40驱动旋转。通过驱动X轴电机40，在由沿X方向(第二方向)设置在中心梁部件30侧面的第二方向引导件42(参见图2)的引导下，安装头30在X方向上移动。

安装头33设置有各自保持单片芯片6的多个(本实施例中是4个)吸嘴33a，并且被设置成在通过将各个芯片6吸到各个吸嘴33a上而保持多片芯片6的状态下可以移动。通过驱动Y轴电机22和X轴电机40，安装头33在X方向和Y方向上水平移动，拾取并保持电子元件供应部分2的芯片6，并将保持的芯片6安装到板保持部分10保持的板16的电子元件安装位置16a处。

另外，用于拾取芯片的机构可单独设置，并且安装头可接收并保持来自拾取结构的芯片。另外，当拾取结构设置有芯片反转机构时，优选地，芯片反转机构可通过头尾翻转来进行安装板上芯片的芯片倒装。

所述一对第一方向引导件21、中心梁部件30、用于沿着第一方向引导件21移动中心梁部件30的第一方向驱动机构(Y轴电机22、丝杠23a和螺母件23b)，以及用于沿着第二方向引导件42移动安装头33的第二方向驱动机构(X轴电机40、丝杠41a和螺母件41b)构成安装头移动机构，用于在电子元件供应部分2和板保持部分10之间移动安装头33。

第一梁部件31安装有第一照相机34，并且保持第一照相机34的支架34a耦接有螺母件44b。螺纹联接到螺母件44b的丝杠44a被X轴电机43驱动旋转，并且通过驱动X轴电机43，，经由设置在第一梁部件31侧面的第二方向引导件45(参见图2)的引导，第一照相机34在X方向上移动。

通过驱动Y轴电机24和X轴电机43，第一照相机34在X方向和Y方向上水平移动。由此，第一照相机34可在板保持部分10上方移动，以拍摄由第一板保持机构10A、第二板保持机构10B保持的板16的图像，并且可移动避开板保持部分10上方的位置。

所述一对第一方向引导件21、第一梁部件30、用于沿着第一方向引导件21移动第一梁部件31的第一方向驱动机构(Y轴电机24、丝杠25a和螺母件25b)，以及第二方向驱动机构(X轴电机43、丝杠44a和螺母件44b)构成第一照相机移动机构，用于在板保持部分10的上方移动第一照相机34。

第二梁部件32(移动梁)安装有第二照相机35，并且保持第二照相机35的支架35a耦接有螺母件47b。螺纹联接到螺母件47b的丝杠47a被X轴电机46驱动旋转，并且，通过驱动X轴电机46，经由设置在第二件32侧面的第二方向引导件48(参见图2)的引导，第二照相机35在X方向上移动。

通过驱动Y轴电机26和X轴电机46，第二照相机35在X方向和Y方向上水平移动。由此，第二照相机35可在电子元件供应部分2的上方移动，以拍摄由电子元件供应部分2保持的芯片6的图像，并且可移动避开电子元件供应部分2上方的位置。

所述一对第一方向引导件21、第二梁部件32、第一方向驱动机构(Y轴电机26、丝杠27a和螺母件27b)和用于沿着第二引导件48移动第二照相机36的第二方向驱动机构(X轴电机36、丝杠47a和螺母件47b)构成用于移动作为元件图像拍摄照相机的第二照相机35的元件图像拍摄照相机移动机构。因此，利用所述元件图像拍摄照相机移动机构，第二梁部件32在电子元件供应部分2上方的第一方向上移动。

夹持件交换机构49安装在与第二梁部件32的安装有第二照相机35的侧表面相反的一侧上。夹持件交换机构49由卡装部分(夹持件抓取部分)49a以及抬升卡装部分49a的卡装部分抬升机构49b构成，其中所述卡装部分49a具有在一侧捏着晶片环5的端部以实现抓取的卡爪。卡爪开/闭机构49c(参见图3)驱动所述卡爪使其打开和闭合。

通过利用驱动第二梁部件32将夹持件交换机构49移动到晶片环5的端部，可以用卡装部分49a抓取晶片环5，并且通过在此状态下驱动第二梁部件32，可实现利用夹持件交换机构49在Y方向上抓取并且移动晶片环5。由此，在反复执行电子元件安装操作的过程中，可执行晶片环交换操作，即用装在晶片供应部分17中的新的晶片环5更换电子元件供应部分2中取出芯片6后变空的晶片环5。

如图2所示，第三照相机15设置在电子元件供应部分2和板保持部分10之间。通过在X方向上在第三照相机15的上方移动已经拾取了电子元件供应部分2处的芯片6的安装头33，第三照相机15拍摄由安装头33保持的芯片6的图像。

下面，参考图3对电子元件安装装置的控制系统的构造进行说明。在图3中，机构驱动部分50包括用于电驱动各个机构的电机的电机驱动器，以及用于控制向如下所示各个机构的汽缸供应的空气压力的控制装置，并且通过利用控制部分54控制机构驱动部分50，驱动下面的各个驱动部件。

X轴电机40和Y轴电机22驱动用于移动安装头33的安装头移动机构。X轴电机43和Y轴电机24驱动用于移动第一照相机的第一照相机移动机构，而X轴电机46和Y轴电机26驱动用于移动第二照相机的第二照相机移动机构。

另外，机构驱动部分50驱动安装头33的抬升机构和利用吸嘴33a(参见图2)的元件吸取机构，并且驱动退出器XY工作台7和退出器8的抬升汽缸的驱动电机。另外，机构驱动部分50驱动板载入传送器12、板载出传送器14、板分发部分11、板传递部分13、第一板保持机构10A、第二板保持机构10B、夹持件交换结构49的卡装部分抬升机构49b和卡爪开/闭机构49c。

第一识别处理部分55通过处理由第一照相机34拍摄的图像来计算由板保持部分10保持的板16的电子元件安装位置16a(参见图4)的位置。电子元件安装位置16a表示板16的用于安装芯片6的位置，并且该位置可通过识别图像而获得。作为元件识别处理部分，第二识别处理部分56通过处理由第二照相机35拍摄的图像来计算电子元件供应部分2上的芯片6的位置。第三识别处理部分57通过处理由第三照相机15拍摄的图像来计算由安装头33保持的芯片6的位置。

第一识别处理部分55、第二识别处理部分56和第三识别处理部分57的识别结果被传送到控制部分55。数据存储部分53存储安装数据、元件数据等等各种数据。操作部分51是键盘、鼠标等输入装置，用于输入数据或者输入控制指令。显示部分52显示由第一照相机34、第二照相机35或第三照相机15拍摄的图像并且显示通过操作部分51输入的引导屏。

以如上文所述方式构成电子元件安装装置，并且下文中参考图4、5、6对电子元件安装方法进行说明。在图4中，多片芯片6粘附到由电子元件供应部分2的晶片保持工作台3保持的晶片环5上。进一步地，在板保持部分10中，板16分别定位到第一板保持机构10A和第二板保持机构10B。安装在此所示的电子元件时，在一个安装轮次(turn)中，通过设置到安装头33的4个吸嘴33a相继吸取以保持多片芯片6(在本发明中是4片)并将所述4片芯片6相继安装到多个电子元件安装位置16a。

首先，如图4A所示，通过第二照相机移动机构将第二照相机35移动到电子元件供应部分2上方的位置，以利用第二照相机35拍摄待拾起的多片(4片)芯片6的图像。此后，如图4B所示，第二照相机35从芯片6上方的位置移开(照相机避开步骤)。进一步地，通过利用第二识别处理部分56处理并识别由第二照相机35拍摄的图像，计算多片芯片6的位置(元件识别步骤)。

接下来，将安装头33移动到电子元件供应部分2上方的位置。进一步地，在基于计算得到的多片芯片6的位置、利用安装头移动机构实行定位操作以将安装头33相继定位到芯片6的同时，通过安装头33的4个吸嘴33a相继拾起并取出多片芯片6(元件取出步骤)。

并行于拾取部分，利用第一照相机移动机构将第一照相机34移动到由板保持部分10的第一板保持机构10A保持的板16的上方。进一步地，第一照相机34相继地移动到板16处设置的作为输入图像的对象的电子元件安装位置中左侧的4个电子元件安装位置16a，并且拍摄多个电子元件安装位置16a的图像以输入图像，其后，第一照相机34避开板16上方的位置。

进一步地，第一识别处理部分55处理由第一照相机34拍摄的图像，以便计算板16的电子元件安装位置16a的位置。接下来，如图5A所示，在各个吸嘴33a处保持4片芯片的安装头33实行在第三照相机15上方移动的扫描操作。由此，由各个吸嘴33a保持的芯片6的图像被输入到第三照相机中，从而通过第三识别处理部分57处理并识别图像，检测到芯片6的位置。

接下来，继续进行安装操作。如图5B所示，安装头33移动到板保持部分10上方的位置处。进一步地，控制部分54进行安装操作，在基于本例中由第一识别处理部分55计算得到的电子元件安装位置16a的位置以及由第三识别处理部分57计算得到的芯片6的位置利用安装头移动机构移动安装头33的同时，将由安装头33保持的芯片6相继安装到由板保持部分10保持的板16上(元件安装步骤)。

进一步地，在利用安装头33安装芯片6时，第二照相机35移动到电子元件供应部分2处待相继拾取的多片芯片6的上方，以便利用第二照相机35拍摄多片芯片6的图像(照相机接近步骤)。此后，进一步地，重复执行与上述步骤相似的各个步骤，并且在执行各个步骤的过程中，进行交换由电子元件供应部分2保持的晶片环5的操作。

也就是说，当晶片环5的所有芯片6被取出时，在相继时间里的照相机避开步骤中，如图6A所示，空的晶片环5被夹持件交换机构49的卡装部分49a抓取。进一步地，通过驱动第二梁部件32，夹持件交换机构49随第二照相机35一起移动，将晶片环5载至晶片供应部分17(图1和2)。

进一步地，在晶片供应部分17处，空的晶片环5装入片盒并且随后利用夹持件交换机构49抓取新的晶片环5。接下来，通过驱动第二梁部件32，如图6B所示，夹持件交换机构49随第二照相机35移动到电子元件供应部分2，并且利用晶片保持工作台3保持晶片环5。

也就是说，在重复执行照相机避开步骤的过程时，利用夹持件交换机构49从电子元件供应部分2载出晶片环5，而在重复执行照相机接近(approach)步骤的过程时，利用夹持件交换机构49将晶片环5载入到电子元件供应部分2中。

如上所述，本实施例中所示的电子元件安装装置构成为利用移动位于电子元件供应部分2上方的作为元件图像拍摄照相机的第二照相机35的元件图像拍摄照相机移动机构，移动夹持件交换机构49，以将晶片环5供应到电子元件供应部分2并进行交换。

由此，与现有技术中单独设置夹持件交换装置以在电子元件供应部分2和晶片供应部分17之间交换晶片的装置相比，实现了节省空间的紧凑的电子元件安装装置。另外，夹持件交换机构49构成为利用两端被支撑的第二梁部件32移动，因而，稳定地实现了在抓取并承载晶片环5的状态下操作夹持件交换机构49。因此，不存在由于现有技术的装置中通过一侧支撑晶片环以进行承载而引起晶片环处于不稳定状态的缺点，并且即使在由大尺寸的晶片形成物体的情况下，也能实现稳定的晶片交换操作。

另外，提出一种一体移动第二照相机35和夹持件交换机构49的结构，因此，不存在第二照相机35的拍摄位于电子元件供应部分2处的晶片6的图像的图像拍摄操作和夹持件交换机构49交换晶片环5的操作之间的操作干扰。也就是说，不需要为了避免元件识别照相机的元件识别操作和交换晶片环的操作之间的干扰而采取操作时延的方式，而该方式是现有技术中单独设置夹持件交换装置的装置中所需的，因此可提高操作效率。

另外，虽然根据本实施例，保持晶片形式的半导体芯片的晶片环构成为用作使多片电子元件成平面形状对齐的元件保持夹持件，但是元件保持夹持件的形式不限于晶片片材在其中延展的晶片环，而是只要元件保持夹持件将电子元件布设成平面形状，例如包括托盘来安装电子元件，该元件保持夹持件就可以应用于本发明。

(实施例2)

下面，参考附图对本发明的另一实施例进行说明。

首先，参考图7和8对该电子元件安装装置的总体结构进行说明。图8是沿着图7的线A-A截取的剖视图。在图7中，板装载路径102沿X方向布设在基座101的上方。板装载路径102将安装有电子元件的板103载至电子元件安装位置处，以使其定位并保持。因此，板装载路径102构成设置在Y方向(第一方向)上远离电子元件供应部分104的位置处的板保持部分。

如图8所示，电子元件供应部分104设置有夹持件保持器107，并且该夹持件保持器107可拆卸地安装有用于保持粘附有作为电子元件的半导体芯片106(下文中简称“芯片106”)的片材的晶片环105。在芯片106分离成单片的状态下粘附芯片106，并且在晶片环105被安装到夹持件保持器107的状态下，电子元件供应部分104将多片芯片106成平面形状对齐并供应这些芯片。晶片环105构成元件保持夹持件。

如图8所示，在由夹持件保持器107保持的晶片环105的下侧设置退出器109，该退出器可通过退出器XY工作台108水平移动。退出器109设置有抬升用于向上推压芯片的退出销(未示出)的销抬升机构，并且当利用下文所述的安装头从片材上拾取芯片106时，通过利用退出销从片材的下方推压芯片106，将芯片106从片材上剥离下来。另外，作为从片材剥离芯片106的机构，除了使用退出销，还可构造利用吸取力从下侧吸取片材而将芯片从片材上剥离的机构。

晶片供应部分110设置在基座101的上表面上的与板装载路径102在Y方向(第一方向)上相反的一侧的远离电子元件供应部分104的位置处。晶片供应部分110设置有用于保持并且抬升装有层叠的晶片环105的片盒的片盒保持部分111，以及用于在片盒保持部分111内抬升片盒的抬升机构112。通过采用如上结构的晶片供应部分110，即使在装有多个大尺寸的晶片的片盒安装到片盒保持部分111时，也可使安装有片盒的承载器等操作装置容易地接近片盒保持部分111，并且提高操作性。

通过利用抬升机构112抬升片盒，晶片环105可设置到用于在晶片供应部分110和电子元件供应部分104之间交换晶片环105的装载高度。推压机构113适度地推压设置在装载高度的晶片环105，夹持件交换机构130的夹持件抓取部分139抓取晶片环105，并将其载至电子元件供应部分104。进一步地，当在电子元件供应部分104处所有芯片106均已取出后，利用夹持件交换机构130将空的晶片环105从电子元件供应部分104载送到晶片供应部分110，以将其收回片盒。

在图7中，基座101的上表面的两端部设置有分别具有第一Y轴驱动机构和第二Y轴驱动机构的第一Y轴工作台120A和第二Y轴工作台120B，使其纵向方向指向垂直于板装载方向(X方向)的Y方向(第一方向)。第一Y轴工作台120A和第二Y轴工作台120B悬挂有分别具有第一X轴驱动机构和第二X轴驱动机构的第一X轴工作台121和第二X轴工作台124，所述第一X轴驱动机构和第二X轴驱动机构的两端分别得到Y方向上可滑动的支撑。通过分别驱动第一Y轴驱动机构和第二Y轴驱动机构，独立地在Y方向上移动第一X轴工作台121和第二X轴工作台124。

第一X轴工作台121安装有可利用第一X轴驱动机构一体移动的安装头122和板识别照相机123。安装头122设置有用于保持芯片106的吸嘴122a，并且可在利用吸嘴122a吸取以保持芯片106的状态下移动。通过驱动第一X轴驱动机构和第二X轴驱动机构，安装头122和板识别照相机在X方向和Y方式上水平移动。

安装头122拾取电子元件供应部分104的芯片106，以将芯片106保持且安装到保持于板装载路径中的板103的电子元件安装位置处。因此，第一Y轴工作台120A、第一X轴工作台121和安装头122构成用于保持从电子元件供应部分104拾取的电子元件并且将保持的电子元件安装到由板保持部分保持的板103上的元件安装装置。

另外，可设置用于从电子元件供应部分104取出芯片106的拾取机构，以便利用安装头122从拾取机构接收并保持芯片106。另外，当拾取机构设置有芯片反转机构时，优选地，芯片反转机构可通过头尾翻转来进行安装板上芯片的芯片倒装操作。

移动到板103上方的板识别照相机123对板103成像，并且通过利用板识别装置(未示出)识别图像拍摄的结果，识别板103上的电子元件安装位置。在利用安装头122安装芯片106时，基于识别结果将芯片106定位到电子元件安装位置处。

第二X轴工作台124的位于电子元件供应部分104一侧的侧面经由导轨127和滑动件128安装有作为操作头的元件识别照相机125(参见图9)。通过驱动第二X轴驱动机构和第二Y轴驱动机构，第一识别照相机125在X方向和Y方向上水平移动，由此，第一识别照相机25可在电子元件供应部分104的上方移动，以在晶片环上方拍摄芯片106的图像，并且其可避开电子元件供应部分104上方的位置。在接近元件供应部分104上方的状态下，元件识别照相机125拍摄由晶片环105保持的芯片106的图像。另外，通过利用元件识别处理装置(未示出)处理并识别图像拍摄的结果，识别获得作为待取出的对象的芯片106的位置。在利用安装头122取出芯片106时，基于识别结果将吸嘴122a定位到芯片106。

第二Y轴驱动机构和第二X轴驱动机构构成操作头移动机构，而第二X轴工作台124成为安装有操作头并且通过操作头移动机构在第一方向上移动的移动梁。另外，虽然作为移动梁，可使用仅一侧被支撑的悬臂梁式移动梁，以便交换晶片环时稳定地移动晶片环105，优选地可使用两端部分别被第一Y轴工作台120A和第二Y轴工作台120B支撑的所谓的两侧支撑式移动梁，如本实施例中所示的第二X轴工作台124。

夹持件交换机构130设置在第二X轴工作台124的下表面上。夹持件交换机构130通过抓取晶片环105并使其在元件供应部分104和晶片供应部分110之间沿Y方向移动来交换元件供应部分104的晶片环105。下面参考图9A和9B描述夹持件交换机构130的结构。在图9A中，第二X轴工作台124的下表面安装有夹持件抓取部分139，该夹持件抓取部分139具有在Y方向上可水平移动的、用于抓取晶片环105的卡爪。利用下文所述的前后移动装置，夹持件抓取部分139在Y方向上相对于第二X轴工作台124前后移动。

第二X轴工作台124的下表面设置有水平移动部分131，以便可在Y方向上相对于第二X轴工作台124水平往复移动。如图9B所示，水平移动部分131经由耦接件132连接到汽缸133的杆133a上。通过驱动汽缸133，水平移动部分131相应于第二X轴工作台124水平往复移动。

水平移动部分131的两端部分别设置有第一皮带轮134和第二皮带轮135，并且作为环形挠曲件的带136通过使各自处于水平姿态的带上部136a和带下部136b彼此相对而卷绕在第一皮带轮134和第二皮带轮135上。当带136围绕第一皮带轮134和第二皮带轮135转动移动时，带上部136a和带下部136b分别彼此相对地在彼此相反的方向上移动。

也就是说，带136以形成一对平行移动部分(带上部136a和带下部136b)的方式可移动地安装到水平移动部分131上。经由第一连接部分137和第二连接部分138，带上部136a和带下部136b分别连接并固定到第二X轴工作台124和夹持件抓取部分139。由此，通过驱动汽缸133，夹持件抓取部分139相对于第二X轴工作台124前后移动。

下面，参考图9和10对利用夹持件交换机构130交换晶片的操作进行说明。在安装电子元件的操作中重复进行如下步骤：移动第二X轴工作台124以将元件识别照相机125移动到电子元件供应部分104，以便对取出的元件进行识别；以及在完成利用元件识别照相机125拍摄图像后，使元件识别照相机125避开电子元件供应部分104上方的位置，在此过程中，在电子元件供应部分104的晶片环105处的元件用完的时候执行晶片交换操作。

图9A和图9B显示了利用夹持件抓取部分139从晶片供应部分104取出晶片环105的操作。也就是说，在汽缸133的杆133a回缩的状态下，第二X轴工作台124靠近晶片供应部分110，并且利用夹持件抓取部分139的卡爪抓取新的晶片环105。当完成晶片环105的抓取时，第二X轴工作台124在Y方向上移动到元件供应部分104。

另外，在第二X轴工作台124的移动的同时，如图10A和10B所示，电子元件安装装置执行使抓取晶片环105的夹持件抓取部分139在从第二X轴工作台124到电子元件供应部分104的方向上移动的操作。也就是说，在元件识别照相机125在X轴方向上移开以避免元件识别照相机125和水平移动部分131之间的干扰后，通过抽出汽缸133的杆133a，通过施加杆133a的运行行程(exerting stroke)S使水平移动部分133前移。

此时，在经由第一连接部分137将带上部136a连接并固定到第二X轴工作台124的情况下，水平移动部分131前移，由此，经由第二连接部分138连接并固定到带下部136b的夹持件抓取部分139以两倍于杆133a的抽出行程(extracting stroke)S的行程2S从第二X轴工作台124前移。进一步地，通过移动第二X轴工作台124和夹持件抓取部分139将由夹持件抓取部分139抓取的晶片环105移动到电子元件供应部分104，以安装到夹持件保持器107。进一步地，在上述操作之前，进行晶片环回收操作，以便将电子元件供应部分104处因取出所有芯片106而取空的晶片环105回收到晶片供应部分110中。晶片环回收操作是以与上述操作相反的顺序执行的。

也就是说，伴随有上述晶片环交换操作的电子元件安装方法具有如下处理方式：在包括以下步骤的过程中，通过在晶片环交换机构130处设置的前后移动装置，在Y方向上相对于第二X轴工作台124前后移动夹持件抓取部分139，其中所述步骤为：操作头接近步骤，即移动作为移动梁的第二X轴工作台124以便使作为操作头的元件识别照相机125移动到电子元件供应部分104；操作头避开步骤，即在完成操作头的操作后，移动移动梁以使操作头避开位于电子元件供应部分104上方的位置；并且反复执行操作头接近步骤和操作头避开步骤。

另外，在利用第二X轴工作台124和夹持件交换机构130的晶片环交换操作中，在Y方向上移动第二X轴工作台124的操作和相对于第二X轴工作台124前后移动夹持件抓取部分139的操作彼此重叠，因此，第二X轴工作台124在Y方向上所需的移动行程可减少夹持件抓取部分139前后移动的量。

由此，即使考虑到拆装装有晶片环105的片盒的操作性而采用在Y方向上串行设置晶片供应部分110的装置设置方式，也可通过使电子元件安装装置在Y方向上的长度尽可能短而实现紧凑的装置结构。另外，通过采用上述夹持件抓取部分139的前后移动装置的结构，夹持件抓取部分139可前后移动两倍于汽缸133的行程的距离，并且夹持件交换机构130在Y方向上的尺寸可减小。

另外，虽然上述实施例显示了其中安装头122安装到第一X轴工作台121并且作为操作头的元件识别照相机125安装到作为移动梁的第二X轴工作台124的结构实例，但是也可将安装头122作为操作头，而夹持件交换机构130可以设置到作为移动梁的第一X轴工作台121上。

另外，如上述实施例1和2中公开的组成部件可在不背离本发明的精神的范围内任意组合。

工业应用性

本发明的电子元件安装装置和电子元件安装方法具有如下效果：可实现具有良好的操作效率的紧凑的电子元件安装装置和电子元件安装方法，并且可应用于将以半导体芯片等的半导体晶片形式供应的电子元件作为对象安装电子元件的领域中。

本发明的电子元件安装装置具有如下效果：可在不增加移动梁的移动行程的情况下保证移动夹持件抓取部分的移动行程的情况下，紧凑地构成晶片环交换机构，并且可适用于将电子元件从晶片环等元件保持夹持件中取出而安装到电路板上的电子元件安装装置。

Claims (10)

1.一种电子元件安装装置，其包括：

电子元件供应部分，其用于供应由一元件保持夹持件保持的成平面形状对齐的多片电子元件；

板保持部分，其设置在第一方向上远离所述电子元件供应部分的位置处；

安装头，其用于保持从所述电子元件供应部分拾取的电子元件并且将保持的电子元件安装到由所述板保持部分保持的板上；

安装头移动机构，其用于在所述电子元件供应部分和所述板保持部分之间移动所述安装头；

元件图像拍摄照相机，其用于拍摄所述电子元件供应部分的电子元件的图像；

元件识别处理部分，其用于通过处理由所述元件图像拍摄照相机拍摄的图像来获得所述电子元件供应部分的电子元件的位置；

移动件，其用于保持所述元件图像拍摄照相机，并且在元件图像拍摄照相机移动机构驱动下沿所述第一方向在所述电子元件供应部分的上方移动；和

夹持件交换机构，其安装到所述移动件，用于通过抓取所述电子元件供应部分的元件保持夹持件并在所述第一方向上移动来交换所述元件保持夹持件，

其中，所述夹持件交换机构随元件图像拍摄照相机一起移动。

2.如权利要求1所述的电子元件安装装置，其中，所述移动件是每一侧均得到支撑的梁。

3.如权利要求1所述的电子元件安装装置，其中，所述夹持件交换机构包括：夹持件抓取部分，其安装到可在所述第一方向上移动的所述移动件，用于抓取所述元件保持夹持件；和前后移动装置，其用于在所述第一方向上相对于所述移动件前后移动所述夹持件抓取部分。

4.如权利要求3所述的电子元件安装装置，其中，所述前后移动装置包括：在水平方向驱动装置驱动下沿所述第一方向相对于所述移动件往复移动的水平移动部分；以形成彼此相对且方向相反地移动的一对平行移动部分的方式、可移动地安装到所述水平移动部分的环形挠曲件；和分别用于连接所述平行移动部分的一侧和另一侧以固定到所述移动件和所述夹持件抓取部分的第一连接部分和第二连接部分。

5.一种电子元件安装装置，其包括：

电子元件供应部分，其用于供应由一元件保持夹持件保持的成平面形状对齐的多片电子元件；

板保持部分，其设置在第一方向上远离所述电子元件供应部分的位置处；

元件安装装置，其用于保持从所述电子元件供应部分拾取的电子元件并且将保持的电子元件安装到由所述板保持部分保持的板上；

移动件，其安装有操作头，并且在操作头移动机构驱动下沿所述第一方向移动；

夹持件交换机构，其安装到所述移动件，用于通过抓取所述电子元件供应部分的元件保持夹持件并在所述第一方向上移动来交换所述元件保持夹持件；

其中，所述夹持件交换机构包括：夹持件抓取部分，其安装到可在所述第一方向上移动的所述移动件，用于抓取所述元件保持夹持件；和前后移动装置，其用于在所述第一方向上相对于所述移动件前后移动所述夹持件抓取部分，

所述操作头是用于拍摄所述电子元件供应部分的电子元件的图像的元件图像拍摄照相机。

6.如权利要求5所述的电子元件安装装置，其中，所述前后移动装置包括：

水平移动部分，其在水平方向驱动装置驱动下沿所述第一方向相对于所述移动件往复移动；

环形挠曲件，其以形成彼此相对且方向相反地移动的一对平行移动部分的方式可移动地安装到所述水平移动部分；和

第一连接部分和第二连接部分，两者分别用于连接所述平行移动部分的一侧和另一侧以固定到所述移动件和所述夹持件抓取部分。

7.一种电子元件安装方法，其由电子元件安装装置执行，所述电子元件安装装置包括：电子元件供应部分，其用于供应由一元件保持夹持件保持的成平面形状对齐的多片电子元件；板保持部分，其设置在第一方向上远离所述电子元件供应部分的位置处；安装头，其用于保持从所述电子元件供应部分拾取的电子元件并且将保持的电子元件安装到由所述板保持部分保持的板上；安装头移动机构，其用于在所述电子元件供应部分和所述板保持部分之间移动所述安装头；元件图像拍摄照相机，其用于拍摄所述电子元件供应部分的电子元件的图像；元件识别处理部分，其用于通过处理由所述元件图像拍摄照相机拍摄的图像来获得所述电子元件供应部分的电子元件的位置；移动件，其用于保持所述元件图像拍摄照相机，并且在元件图像拍摄照相机移动机构驱动下沿所述第一方向在所述电子元件供应部分的上方移动；夹持件交换机构，其安装到所述移动件，用于通过抓取所述电子元件供应部分的元件保持夹持件并在所述第一方向上移动来交换所述元件保持夹持件，

所述电子元件安装方法包括以下步骤：

照相机避开步骤，即通过所述图像拍摄照相机移动机构将所述元件图像拍摄照相机移动到所述电子元件供应部分，并且拍摄电子元件的图像，此后使所述元件图像拍摄照相机避开所述电子元件供应部分上方的位置；

元件识别步骤，即通过利用所述元件识别处理部分处理所述元件图像拍摄照相机拍摄的图像来获得所述多个电子元件的位置；

元件取出步骤，即在基于由所述元件识别处理部分计算得到的多个电子元件的位置，利用所述安装头移动机构进行相继将所述安装头定位到所述多个电子元件处的定位操作的同时，利用所述安装头相继拾取所述多个电子元件；

元件安装步骤，即在利用所述安装头移动机构移动所述安装头的同时，相继将由所述安装头保持的电子元件安装到由所述板保持部分保持的板上；

照相机接近步骤，即在安装电子元件并且相继拍摄多个电子元件的图像时，使所述元件图像拍摄照相机再次移动到所述电子元件供应部分上方的位置；

其中，在反复执行所述照相机避开步骤的过程中，利用所述夹持件交换机构从所述电子元件供应部分将所述元件保持夹持件载出，并且在反复执行所述照相机接近步骤的过程中，利用所述夹持件交换机构将所述元件保持夹持件载入到所述电子元件供应部分。

8.如权利要求7所述的电子元件安装方法，其中，所述移动件是每一侧均得到支撑的梁。

9.一种电子元件安装方法，其由电子元件安装装置执行，所述电子元件安装装置包括：电子元件供应部分，其用于供应由元件保持夹持件保持的成平面形状对齐的多片电子元件；板保持部分，其设置在第一方向上远离所述电子元件供应部分的位置处；元件安装装置，其用于保持从所述电子元件供应部分拾取的电子元件并且将保持的电子元件安装到由所述板保持部分保持的板上；移动件，其安装有操作头，并且在操作头移动机构驱动下沿所述第一方向移动；夹持件交换机构，其安装到所述移动件，用于通过抓取所述电子元件供应部分的元件保持夹持件并在所述第一方向上移动来交换所述元件保持夹持件；其中，所述夹持件交换机构包括：夹持件抓取部分，其安装到可在所述第一方向上移动的所述移动件，用于抓取所述元件保持夹持件；和前后移动装置，其用于在所述第一方向上相对于所述移动件前后移动所述夹持件抓取部分；

所述电子元件安装方法包括以下步骤：

操作头接近步骤，即移动所述移动件以将所述操作头移动到所述电子元件供应部分；和

操作头避开步骤，即在完成所述操作头的操作后，使所述操作头避开所述电子元件供应部分上方的位置，

其中，在反复执行所述操作头接近步骤和所述操作头避开步骤的过程中，利用设置在夹持件交换机构处的前后移动装置，所述夹持件抓取部分在所述第一方向上相对于所述移动件前后移动，

所述操作头是用于拍摄所述电子元件供应部分的电子元件的图像的元件图像拍摄照相机。

10.如权利要求9所述的电子元件安装方法，其中，继所述操作头接近步骤之后，利用所述元件图像拍摄照相机拍摄所述电子元件供应部分的电子元件的图像。

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