CN101218861B - 电子部件安装设备、电子部件高度检测方法及部件高度检测单元的光轴调节方法 - Google Patents

Abstract

一种电子部件安装设备包括：用于透射激光束的束投影仪；放置为与束投影仪相对并且接收从束投影仪投射的激光束的束接收器；光接收灵敏度设定单元，用于调节束接收器的光接收灵敏度；投影侧孔板，设置在束投影仪中，使得激光束的投射光斑直径变窄；接收侧孔板，设置在束接收器中，使得接收光斑直径变窄，其中改进了束接收器的光接收灵敏度。结果，可以提供能够通过使用相对便宜的光电传感器，精确地检测小部件的高度尺寸的电子部件安装设备。

Description

电子部件安装设备、电子部件高度检测方法及部件高度检测单元的光轴调节方法

技术领域

本发明涉及一种电子部件安装设备，用于通过部件保持构件从电子部件馈送单元上拾取电子部件，并且将电子部件安装到板或其它安装目标上。具体地，本发明涉及一种电子部件安装设备，所述设备包括部件高度检测单元用于检测由部件保持构件所保持的电子部件的高度或厚度。

背景技术

在电子部件安装领域中，通过作为部件保持构件的管嘴从电子部件馈送单元拾取电子部件，并且将电子部件安装到板或其它安装目标上，在实践中，测量由管嘴拾取的电子部件的高度尺寸，以将电子部件精确地安装到板或其它安装目标上。将电子部件的测量高度尺寸反馈给在安装操作中所包括的管嘴高度定位控制，并且与电子部件的尺寸数据比较，以判断电子部件的吸取姿态，据此检测到任意异常吸取，所述异常吸取意味着电子部件以其安装表面朝下之外的其他姿态而被吸取。结果，防止了将电子部件安装为不稳定状态的安装故障。

作为用于测量电子部件的高度尺寸的装置，使用光电传感器的装置是公知的(例如参见文献1：日本未审专利公开：No.H11-298196A)。在这种情况下，通过以下步骤测量电子部件的高度：向下移动管嘴使得从分离放置的束投影仪投影到束接收器上的激光束与管嘴垂直相交；分别检测当管嘴本体和由管嘴拾取的电子部件通过光轴时的时间点处得到的管嘴高度位置；以及根据管嘴高度位置之间的差别来计算电子部件高度。

在这种光电传感器中，从投影仪投影的激光束的投影光斑直径和由束接收器接收的激光束的接收光斑直径通常是约1.0至1.2mm。近年来，因为电子装备日益向着小尺寸和轻重量发展，因此待安装到电子装备上的电子部件也已经变为更小尺寸。因此，需要将如0402-芯片这样的小部件吸取到管嘴并且将其精确地安装到板等上。

然而，如0402-芯片这样的小部件具有约0.2至0.4mm的纵向、横向和厚度尺寸，与传统光电传感器的光斑直径相比非常小。因此，由于小部件的光截断而导致降低的接收光量中的变化只是微小的变化，使得难以精确地检测接收光量中的变化。此外，因为在小部件的末端部分处衍射的光被束接收器接收，不可能精确地检测当激光束被小部件截断时的时间点，造成在某些情况下不能精确地检测这种小部件的高度尺寸的问题。应该注意的是，尽管使用包括CCD摄像机的线传感器(line sensor)使得能够实现这种小部件的相当精确的检测，然而这种线传感器比光电传感器价格高得多，在成本方面是不利的。

在如文献1所述的用于检测电子部件的高度尺寸的传统方法中，管嘴高度的检测是通过用于驱动管嘴上下移动的驱动单元的编码器值的检测来实现的。在接收到当束接收器的接收光量已经达到特定的阈值时发布的电信号时，检测编码器值。因此，增加管嘴的上/下速度导致明显的响应延迟的出现，结果是检测到的编码器值从在当束接收器的接收光量已经达到特定阈值的时间点时得到的真实编码器值偏移了响应延迟。

可以通过施加预设的校正值在一定程度上校正由于响应延迟导致的编码器值的这种偏移。然而，编码器值的偏移量依赖于诸如管嘴的向下移动速度以及所拾取的电子部件的高度之类的条件而变化，使得难以精确地设定与各个条件相对应的校正值。此外，落在所述条件之外的电子部件不能由预设的校正值来管理。同时，随着近年来部件生产率和小型化的进一步改进的趋势，更加需要管嘴高度的高速和高精度检测，即电子部件的高度尺寸的检测。

此外，在文献1中所述的光电传感器中，存在一些情况，其中束投影仪和束接收器之间光轴的不正确调节引起管嘴高度变化和接收光量变化之间相互关系的分布，使得不能测量电子部件的精确高度。具体地，对于近年来小型化的电子部件的测量，需要通过光轴的适当调节来明确与管嘴高度相关联的接收光量变化。

发明内容

因此，本发明的目的在于解决这些和其它问题，提出一种电子部件安装设备、电子部件的高度检测方法和用于部件高度检测单元的光轴调节方法，每一个都能够利用相对便宜的部件高度检测单元精确地检测电子部件安装设备中待安装的电子部件的高度尺寸，尤其是检测小型化的电子部件的高度尺寸。

为了实现以上目的，本发明具有以下结构。

根据本发明的第一方面，提出了一种电子部件安装设备，用于将由部件保持构件从电子部件馈送单元拾取的电子部件安装到安装目标上，所述电子部件安装设备包括：

部件高度检测单元，用于检测由部件保持构件保持的电子部件的高度尺寸，

所述部件高度检测单元包括：

束投影仪，用于沿光轴投射光束；

束接收器，放置在束投影仪的光轴上与束投影仪相对，用于接收从束投影仪投射的光束；

投影侧孔板，设置在束投影仪中，用于部分地截断从束投影仪投射的光束，使得光束的投射光斑直径变窄；

接收侧孔板，设置在束接收器中，用于部分地截断从束投影仪投射的光束，使得束接收器接收到的光束的接收光斑直径变窄；以及

光接收灵敏度设定单元，用于提高束接收器的光接收灵敏度，以便补偿由束接收器中的接收侧孔板造成的光截断量，其中，

将由部件保持构件保持的电子部件放置到部件高度检测单元中的束投影仪和束接收器之间的光轴上，通过部件高度检测单元检测束接收器接收到的光束的接收光量的减小，据此检测电子部件的高度尺寸，然后基于所述高度尺寸将电子部件安装到安装目标上。

根据本发明的第二方面，提出了如第一方面中所述的电子部件安装设备，其中：

光接收灵敏度设定单元针对束接收器设定增强的光接收灵敏度，使得将束接收器的接收光量实质上增强为在接收侧孔板截断之前的光量。

根据本发明的第三方面，提出了如第一方面中所述的电子部件安装设备，还包括：

检测装置控制单元，用于检测束接收器接收到的光束的接收光量已经达到光减小检测值，以从而检测光减小；

上/下驱动单元，用于驱动部件保持构件的向上和向下移动；

驱动控制单元，用于检测通过上/下驱动单元向上或向下移动的部件保持构件的上/下高度位置，其中

部件保持构件的高度位置是在检测装置控制单元检测到光减小时的时间点由驱动控制单元获得的，并且基于所获得的高度位置来计算电子部件的高度尺寸。

根据本发明的第四方面，提出了如第三方面中所述的电子部件安装设备，其中：

在部件高度检测单元中，根据通过其上未保持电子部件的部件保持构件检测到光减小时的部件保持构件的高度位置以及通过其上保持有电子部件的部件保持构件检测到光减小时的部件保持构件的高度位置之间的差别，来计算电子部件的高度尺寸。

根据本发明的第五方面，提出了如第一方面中所述的电子部件安装设备，其中：

接收侧孔板的孔直径比电子部件的高度尺寸小。

根据本发明的第六方面，提出了如第一方面中所述的电子部件安装设备，其中：

投影侧孔板的孔直径比接收侧孔板的孔直径大。

根据本发明的第七方面，提出了如第一方面中所述的电子部件安装设备，其中：

光接收灵敏度设定单元至少包括运算放大器和多个可变电阻器；以及

束接收器的光接收灵敏度通过改变可变电阻器的电阻值来改进和设定。

根据本发明的第八方面，提出了如第一方面中所述的电子部件安装设备，还包括：

上/下驱动单元，用于驱动部件保持构件的向上和向下移动；以及

检测装置，用于在部件保持构件通过上/下驱动单元而上/下移动期间，分别检测部件保持构件在向上移动和向下移动时部件保持构件的第一高度位置，所述第一高度位置是在部件保持构件的下部末端部分与光束交叉使得束接收器的接收光量达到光减小检测值时的时间点处得到的部件保持构件的高度位置，以及分别检测部件保持构件在向上和向下移动时部件保持构件的第二高度位置，所述第二高度位置是在部件保持构件的下部末端部分处保持的电子部件与光束交叉使得束接收器的接收光量达到光减小检测值时的时间点处得到的部件保持构件的高度位置；

第一计算装置，用于根据部件保持构件在向上和向下移动时的第一高度位置计算平均值，以及根据向上和向下移动时的第二高度计算平均值；以及

第二计算装置，用于基于通过第一计算装置计算的第一高度位置的平均值和第二高度位置的平均值之间的差别，计算电子部件的高度尺寸。

根据本发明的第九方面，提出了一种通过使用根据第一方面所述的电子部件安装设备来检测电子部件的高度尺寸的方法，包括：

第一检测步骤，用于在向下移动部件保持构件的同时，检测在部件保持构件的下部末端部分与光束交叉状态下束接收器的接收光量达到光减小检测值时的时间点处得到的部件保持构件的高度位置，作为向下移动的第一高度位置；

第二检测步骤，用于在向上移动部件保持构件的同时，检测在部件保持构件的下部末端部分与光束交叉状态下束接收器的接收光量达到光减小检测值时的时间点处得到的部件保持构件的高度位置，作为向上移动的第一高度位置；

第一计算步骤，用于根据向下移动的第一高度位置和向上移动的第一高度位置来计算第一高度位置的平均值；

第三检测步骤，用于在向下移动在下部末端部分上保持有电子部件的部件保持构件的同时，检测在电子部件与光束交叉状态下束接收器的接收光量达到光减小检测值时的时间点处得到的部件保持构件的高度位置，作为向下移动的第二高度位置；

第四检测步骤，用于在向上移动其上保持有电子部件的部件保持构件的同时，检测在电子部件与光束交叉状态下束接收器的接收光量达到光减小检测值时的时间点处得到的部件保持构件的高度位置，作为向上移动的第二高度位置；

第二计算步骤，用于根据向下移动的第二高度位置和向上移动的第二高度位置来计算第二高度位置的平均值；以及

第三计算步骤，用于基于第一高度位置的平均值和第二高度位置的平均值计算电子部件的高度尺寸。

根据本发明的第十方面，提出了一种用于调节在根据第一方面所述的电子部件安装设备中的部件高度检测单元中的束投影仪和束接收器之间的光轴的方法，包括：

将光学滤波器放置在束投影仪的投影仪侧孔板和束接收器的接收侧孔板之间的光轴上；以及

在通过光学滤波器使光束的接收光量降低的状态下，束接收器接收从束投影仪投射的光束同时，调节束投影仪和束接收器之间的相对位置，从而进行光轴调节。

根据本发明的第十一方面，提出了根据第十方面中所述的部件高度检测单元中的光轴调节的方法，其中：

光学滤波器的放置是通过在光轴上放置光学滤波器来实现的，所述光学滤波器具有这样的透射率，使得在设置了光学滤波器的情况下在完全光接收状态中束接收器的接收光量的值低于未设置光学滤波器的情况下在饱和状态中束接收器的接收光量的值。

根据本发明，通过包含使投影光斑直径变窄的投影侧孔板和使接收光斑直径变窄的接收侧孔板，可以减小光束(例如激光束)衍射的影响。另外，通过包含光接收灵敏度设定单元，例如放大单元，用于将束接收器中的光接收灵敏度设定为与其中没有设置这些孔板的情况相比增强的状态，可以清楚地检测到由于电子部件或部件保持构件对光束的截断导致的接收光量的变化。因此，即使电子部件是小部件，也可以精确地检测部件高度，使得可以改善电子部件安装设备中电子部件的安装精度。

另外，通过取在部件保持构件向下和向上移动时检测到的部件保持构件的高度位置的平均值，消除了由于部件高度检测单元中的响应延迟导致的高度位置检测误差。因此，可以精确地测量电子部件的高度。

另外，因为在调节部件高度检测单元的光轴时插入光学滤波器而使得接收光量降低，实际上可以在保持改善光接收灵敏度时执行光轴调节。另外，因为利用如上所示的光学滤波器降低了接收光量，使得可以数字地了解束接收器处于完全光接收状态时的时间点，实际上可以实现精确的光轴调节。

附图说明

根据以下参考附图、结合本发明优选实施例的描述，本发明的这些和其它方面和特征将是清楚的，其中：

图1是根据本发明第一实施例的电子部件安装设备的示意性平面图；

图2A是第一实施例的电子部件安装设备中包括的传送头的示意性平面图；

图2B是第一实施例的传送头的示意性侧视图；

图3A是第一实施例的电子部件安装设备中包括的传感器单元的示意性结构图；

图3B是示出了第一实施例的传感器单元的孔直径和小部件之间关系的示意性侧视图；

图3C是示出了第一实施例的传感器单元的孔直径和小部件之间关系的示意性平面图；

图4A是示出了第一实施例的传感器单元中的光截断长度和接收光量之间的关系的曲线；

图4B是示出了在出现图4A曲线中的光量减小时光截断长度和接收光量之间的关系的曲线；

图5是第一实施例的电子部件安装设备中包括的部件特性检测单元的示意性结构图；

图6A是示出了第一实施例的传感器单元和部件特性检测单元的布局的示意性平面图；

图6B是示出了图6A的传感器单元和部件特性检测单元的布局的示意性侧视图；

图7是第一实施例的电子部件安装设备中的电学和控制结构图；

图8是示出了第一实施例的电子部件安装设备中的安装操作的流程图；

图9是第一实施例的传感器单元中包括的放大单元的电学结构图；

图10是根据第一实施例的修改的部件特性检测单元的检测器的示意性布局图；

图11是根据本发明第二实施例的传感器单元的示意性结构图；

图12是通过第二实施例的传感器单元实现的电子部件高度检测方法的示意性示范图；

图13A是示出了由于在第二实施例的部件高度检测方法中管嘴的上/下移动导致的Z轴位移的曲线；

图13B是示出了第二实施例的部件高度检测方法中管嘴的上/下移动的Z轴速度的曲线；

图13C是示出了第二实施例的部件高度检测方法中从传感器控制部分向Z轴编码器发布的信号的状态的示意性示范图；

图14是示出了第二实施例的电子部件安装方法中的安装操作的流程图；

图15是示出了根据本发明第三实施例的针对电子部件安装设备中的部件高度检测传感器单元的光轴调节方法的示意性示范图；以及

图16是示出了第三实施例的传感器单元中的光轴调节度和接收光量之间的关系的曲线。

具体实施方式

在描述本发明之前，应该注意的是贯穿附图，将类似的部分用类似的参考符号表示。

在下文中，参考附图详细描述本发明的一个实施例。

(第一实施例)

参考图1中所示的电子部件安装设备100的示意性平面图，描述根据本发明第一实施例的电子部件安装设备的一般结构。如图1所示，将传送导轨2放置在底座1的大体中心处。传送导轨2是板传送和定位单元的示例，用于传送作为其上将要安装电子部件的安装目标的板(电路板)3，并且将板定位于底座1上的指定位置。在第一实施例中，假设板3的传送方向是X方向，并且在水平面内与其正交的方向是Y方向。

此外，如图1所示，将部件馈送单元4沿Y方向放置在传送导轨2的两侧，多个带馈送器5可移动地设置成阵列。将一对Y台6沿X方向放置在底座1的两个末端部分处。安装X台7以便分别在这些Y台6上进行桥接，X台7通过Y台6的驱动沿Y方向移动。将作为部件安装头的传送头8放置在X台7旁边，并且通过X台7的驱动沿X方向移动。Y台6和X台7是水平移动单元的示例，用于在底座1上沿X方向和Y方向移动传送头8。

图2A示出了电子部件安装设备100中包括的传送头8的示意性平面图，以及图2B示出了所述传送头的示意性侧视图。如图2A和图2B所示，将多个管嘴单元10分别排列在传送头8中。在该第一实施例中，沿Y方向排列两个管嘴单元行，每个管嘴单元行中沿X方向排列四个管嘴单元。此外，如图2B所示，作为用于可释放地吸取和保持部件P(电子部件)的部件保持构件的示例的管嘴11分别安装到管嘴单元10的下部末端部分处。每一个管嘴单元10具有作为用于向上和向下移动管嘴11的上/下单元的示例的Z轴驱动单元12和用于旋转管嘴11的θ轴驱动单元13(参见图7)。通过管嘴11的上/下和旋转操作，可以校正由管嘴11吸取的部件P的吸取姿态。

参考图1，将具有线摄像机14等的部件识别单元放置在传送导轨2和每一个部件馈送单元4之间。这使得可以由线摄像机14等从下面识别由管嘴11吸取和拾取的部件P。

因此，将从带馈送器5馈送的部件吸取和保持，并且拾取到处于拾取位置的管嘴11，在校正了通过线摄像机14识别的他们的吸取姿态之后，将其安装到板3上。当在安装操作的重复期间，将要从带馈送器5馈送的部件已经耗尽时，将所述带用新带来替换，所述新带上贮存了相同类型的部件，从而重新供应部件。可用于替换所述带的方法包括用其上缠绕了新带的整个带卷轴来替换的方法、用整个带馈送器替换的方法、连接和添加(拼接)新带的方法等。通过按照需要选择的这些方法的任意一种来执行带替换。

参考图1，作为用于检测部件的高度尺寸的部件高度检测单元的示例的部件高度检测用传感器单元20(将在下文中称为传感器单元20)以及用于检测部件的电学特性的部件特性检测单元30整体地设置在每一个线摄像机14旁边。

首先，参考附图描述传感器单元20的结构。结合该描述，图3A是示出了传感器单元20结构的示意性结构图，图3B是示出了传感器单元的孔直径和小部件之间关系的示意性侧视图，以及图3C是与图3B类似的示意性平面图。

参考图3A，传感器单元20由以下部分组成：光电传感器，包括放置在光轴24上的束投影仪21(例如激光产生装置)和束接收器22，彼此相对并且彼此隔开；传感器控制部分23，是与束投影仪21和束接收器22电连接的检测装置控制单元的示例；以及放大单元25，作为光接收灵敏度设定单元的示例。在束投影仪21和束接收器22的相对面上分别设置了投影侧孔板21a和接收侧孔板22a。作为沿通常处于水平位置的光轴24经由投影侧孔板21a从束投影仪21投射(即发射)的光束示例的激光束经由接收侧孔板22a由束接收器22接收。允许从束投影仪21发射的激光束通过其孔部分的投影侧孔板21a具有这样的功能：使激光束的光斑直径变窄，使得激光束的投影光斑直径变得与孔直径一致。此外，允许从束投影仪21发射的激光通过其孔部分的接收侧孔板22a具有这样的功能：使激光束的光斑直径变窄，使得激光束的接收光斑直径变得与孔直径一致。将束接收器22接收到的激光束的接收光量转换为用于过程中进行管理的电压，使得通过所述电压的增加和减小来检测接收光量的增加和减小。将所得到的电压通过放大单元25放大，并且将其输出至传感器控制部分23，并且在传感器控制部分23中基于电压的增加或减小来识别接收光量的增加或减小。另外，放大单元25包括运算放大器26和多个可变电阻器。在该第一实施例中，如图9所示，示出了两个可变电阻器R1、R2。通过增加或减小可变电阻器R1、R2的电阻值，调节已经转换为电压的接收光量的放大程度，使得可以调节束接收器22的光接收灵敏度。

而将投影侧孔板21a和接收侧孔板22a设置为在光轴24上彼此相对，图3A和3B示出了将其上设置了投影侧孔板21a和接收侧孔板22a的表面旋转90°以便面朝前的状态，为了更加容易理解所述描述。

图4A中通过实线和虚线绘出的是示出了传感器单元20中的光截断长度和接收光量之间的关系的曲线。虚线表示根据现有技术的部件高度检测用光电传感器中的光截断长度和接收光量之间的关系，而实线表示第一实施例的传感器单元20中的光截断长度和接收光量之间的关系。

现在通过使用具体的操作方法来解释第一实施例的传感器单元20中对由管嘴11吸取和保持的部件P进行高度检测的原理。在通过管嘴11将从部件馈送单元4的带馈送器5馈送的部件P吸取和保持之后，将传送头8移动至传感器单元20的上方。随后，当向下移动管嘴11时，将吸取和保持的部件P向下向着位于束投影仪21和束接收器22之间的光轴24移动，据此沿光轴24发射的激光束被部件P部分地截断，其中部件P与光轴24交叉以截断激光束。当进一步向下移动管嘴11时，部件P越过光轴24以进一步地与激光束交叉，使得垂直截断激光束的长度即光截断长度增加，而到达束接收器22的激光束的光量即接收光量降低。当由于管嘴11向下移动，部件P的下部末端和接收侧孔板22a的下部末端变得彼此相齐时，光截断长度达到完全光截断区R(参见图4A)，其中到达束接收器22的激光束的光量即接收光量变为0(实际上，因为激光束在部件P的末端部分处衍射以至于会略微的接收到，因此接收光量不会变为0)。

在传感器单元20中，利用针对接收光量而设定的阈值β，根据当接收光量已经达到阈值β时的时间点处管嘴11的高度以及当由于尚未吸取部件P的管嘴11截断而使接收光量已经达到阈值β时的时间点处管嘴11的高度两者，来测量部件P的高度。应该注意的是，阈值β是接收光量的光减少检测值的示例。

参考图3A，传感器控制部分23与Z轴编码器15电连接。Z轴编码器15检测驱动管嘴11的上/下移动的Z轴驱动单元12的驱动量作为编码器值。当接收光量已经达到阈值β时，从传感器控制部分23向Z轴编码器15发布接通信号(ON)，其中获得了当时的编码器值。因此，传感器单元20获得当由于管嘴11截断使接收光量达到阈值β时得到的编码器值，以及当由于管嘴11吸取的部件P截断使接收光量达到阈值β时得到的编码器值。然后，传感器单元20根据这些编码器值之间的差别计算与部件P的高度相对应的编码器值，并且根据已知的编码器值和高度之间的相互关系，来计算部件P的高度尺寸。因此，在传感器控制部分23和Z轴编码器15之间传输接通/断开信号，据此检测部件P的高度尺寸。

图3B示出了小部件P1、投影侧孔板21a(即孔板中的孔部分)以及接收侧孔板22a(即，孔板中的孔部分)的部件高度之间的尺寸关系。小部件P1是将要在安装设备中处理的那些部件中最小的部件。例如如果部件是0402芯片部件，其沿纵向长约0.4mm，沿横向长约0.2mm，以及沿厚度方向厚约0.2mm，与普通投影仪和束接收器的1mm投影/接收光斑直径相比更小。因此，当将要截断激光束的小部件P1尺寸比激光束的光斑直径足够小时(例如，传统的光电传感器的情况)，对于小部件P1不可能按照这样的方式截断激光束：可以清楚地检测接收光量的减小，从而不能获得图4A的图中所示的光截断长度和接收光量之间的相互关系。因此，难以测量小部件P1的部件高度。

为了解决对于如上所示的传统传感器可能出现的这种问题，在第一实施例的传感器单元20中，为了测量这种小部件P1的部件高度，将具有比小部件P1的检测点小的直径d的接收侧孔板22a提供给束接收器22，以使光接收光斑变窄，如图3B所示，使相对于光接收光斑增加光截断长度以便使得接收光量降低。应该注意的是，术语“检测点“指的是小部件P1中形成截断激光束的表面的那部分，在图3B的示例中，是图中所示的小部件P1的左侧面，由小部件P1的高度h和宽度W组成。因此，在第一实施例中，将接收侧孔板22a设定为具有比小部件P1的高度h小的直径d。考虑管嘴11的尖端作为检测点的情况，优选地将接收侧孔板22a的直径d设定为比管嘴11的外径A小。

通过在束接收器22中这样形成接收侧孔板22a，即使将小部件P1保持为由管嘴11吸取和保持，也可以减小激光束的衍射对光接收的影响(部件侧面的反射光对光截断宽度的影响)，所述影响由于小部件P1相对于激光束的光斑直径太小而发生。因此，可以在小部件P1截断激光束的情况下，维持接收光量和光截断长度之间的相互关系，使得通过清楚地检测接收光量的降低来提高检测精度。

尽管理想地将束投影仪21的投影侧孔板21a设定为尽可能小的直径，然而太小的直径将使得难以进行光轴调节。因此，优选地是将投影侧孔板21a形成为直径D比接收侧孔板22a的直径d略微大一些。例如，如果将投影侧孔板21a的直径D设定为约0.3mm，并且将接收侧孔板22a的直径d设定为约0.1mm，可以将衍射光的影响抑制到较小，此外可以确保针对光轴调节的可使用性。此外，例如可以将束投影仪21和束接收器22之间的距离设定为约50至85mm，但是可以依赖于设备的设计将这种距离设定为不同的值。

同时，由于将如上所述具有与小部件P1的尺寸相对应的相对小直径的接收侧孔板22a设置在束接收器22中的结构，可能会出现所谓光量不足的缺点，即束接收器22中接收光量降低，使得不再可以明确由于光截断导致的接收光量变化。为了防止这种缺点的出现，在该第一实施例中，改进了束接收器22的光接收灵敏度，使得可以清楚地检测接收光量的变化。可以通过改变放大单元25中包括的束接收器输出电压放大电路中所包含的可变电阻器26(参见图9)的电阻值，来改进光接收灵敏度。改进的光接收灵敏度允许对从束接收器22输出至传感器控制部分23的电压进行放大，使得可以更清楚地检测接收光量的微小变化。

图4A中通过实线绘出的是示出了具有改进光接收灵敏度的第一实施例的传感器单元20中的光截断长度和接收光量之间关系的曲线。尽管在之后跟随完全光截断状态的光截断长度紧接之前，接收光量不会降低而是保持饱和状态，超过该状态的更多光截断引起接收光量突然降低。作为其结果，之后跟随完全光截断状态的光截断长度附近曲线的梯度α₁变为突变梯度。同时，示出了在未改进光接收灵敏度的情况下(如，传统传感器)光截断长度和接收光量之间关系的虚线曲线的梯度α₂为缓和的梯度。

因此，在阈值β附近，在改进光接收灵敏度的情况下接收光量相对于特定光截断长度“a”的变化(由图中的“c”表示)比传统情况下(由图中的“b”表示)大。这样，利用改进的光接收灵敏度，在出现由于周围温度或其他周围环境导致的干扰所引起的接收光量变化时，可以将光截断长度的变化抑制为较小。作为其结果，可以在尽可能不受任意干扰影响的情况下检测当接收光量已经到达阈值β时得到的管嘴11的高度，使得可以实现小部件P1高度的精确测量。

更具体地，在图4B中，由干扰扰动了接收光量和光截断长度之间的相互关系，其中示出了正常状态时的相互关系的实线曲线S1和虚线曲线S2每一个均向下偏移与接收光量“e”相对应的程度，从而分别变为由实线曲线S3和虚线曲线S4表示的相互关系。应该注意的是，实线曲线S3示出了改进光接收灵敏度的情况，而虚线曲线S4示出了未改进光接收灵敏度的情况。

在图4B的实线曲线S1中，当接收光量已经达到阈值β时的时间点处的光截断长度是f1。作为对比，在传感器特性由于干扰而变化的情况下的实线曲线S3中，当接收光量已经达到阈值β时的时间点处的光截断长度是f3。类似地，在虚线曲线S2、S4中，光截断长度分别是f2、f4。因为光截断长度f1和f3之间的差别g1小于f2和f4之间的差别g2，所以在改进光接收灵敏度的情况下比在未改进光接收灵敏度的情况下表现出与真实光截断强度更接近的值，甚至在出现由于干扰导致的传感器特性变化时。作为其结果，因为甚至在存在各种干扰时可以将当接收光量到达阈值β时的时间点处的管嘴11的高度位置的变化抑制为较小，可以获得抑制了干扰影响的稳定编码器值，从而可以高精度地测量小部件P1的高度尺寸。

另外，尽管可以将阈值β设定为任意值，然而应该避免通过衍射导致的接收光量的区域“j”，以避免光接收受到衍射的影响，并且因为由于周围环境导致的变化，还应该避免其中接收光量从饱和状态“d”开始降低的区域。因此，将阈值β设定为除了那两个区域“j”和“k”之外的区域允许实现精确的测量，此外将阈值β设定为其中这两个区域的大致中间部分处的实线曲线梯度α₁大致上恒定的区域“c”是更优选的。在接收侧孔板22a的直径设定为约0.1mm时，接收光量的饱和状态维持到约0.1mm长度一半的光截断长度，并且在随后的光截断长度中出现梯度α₁。

在该第一实施例中，如图4A所示，通过改进束接收器22的光接收灵敏度，将表示设置有阈值β的接收光量和光截断长度之间的相互关系的曲线的梯度α₂偏移为更加倾斜的梯度α₁，使得可以增加每单位光截断长度的接收光量，从而使得光截断长度中的微量改变是可检测的，并且可以改进检测精度。此外，改进光接收灵敏度还可以消除“在通过孔变窄接收光量的情况下光截断长度变化不可检测”的可能性，而这可能在未改进光接收灵敏度的情况下发生。

此外，针对小部件P1的高度检测，通过其较长一侧截断激光束允许实现更精确的检测。利用0402芯片部件作为示例，通过利用比其横向侧面L(L＝0.2mm)大的纵向侧面W(W＝0.4mm)进行光轴24的光截断，可以改进检测精度。因此，理想的是旋转已经吸取了小部件P1的管嘴11以便改变检测执行的方向。

接下来，参考图5的示意性示范图解释部件特性检测单元30。参考图5，部件特性检测单元30包括三个检测器31a、31b、31c以及选择性地与这三个检测器31a、31b、31c电连接的电学特性检测单元32。

各检测器31a、31b、31c每一个均由拉长形式并且安装到检测底座33的顶部表面上的铜等高导电薄片构成。将这三个检测器31a、31b、31c定位为他们的纵向的一个末端部分31d相邻但是彼此不接触，同时他们的间隔向着他们的另一个末端部分31e增加。

参考图5，将小部件P1放置在检测器31a、31b的末端部分31d处，其中在小部件P1的两个末端处形成的电极P1a分别与检测器31a、31b接触。在小部件P1例如是0402芯片的情况下，末端部分31d之间的间隔距离是约0.2mm。同时，将部件P2放置在检测器31b、31c的末端部分31e上，其中在部件P2的两个末端处形成的电极P2a分别与检测器31a、31c精确地接触。部件P2是在安装设备中待处理的部件中最大的部件，并且将检测器31a、31c的末端部分31e在与最大部件P2相对应的位置处彼此间隔开。此外，部件P3是晶体管，并且三个电极P3a分别与检测器31a、31b、31c接触。

使用按照这种方式定位的检测器31a、31b、31c，可以按照需要将这些检测器中的任意检测器与电子部件安装设备100中待处理的各种部件P的电极接触。此外，在电子部件安装设备100中不处理晶体管的情况下，两个检测器即可，其中可以省略中心的检测器31b。

电学特性检测单元32配备有多个检测单元，用于检测与部件P的类型相对应的电学特性。例如，在电学特性检测单元32中设置有：晶体管极性检测单元34，用于当部件P是晶体管时检测极性；二极管极性检测单元35，用于当部件P是二极管时检测极性；电感检测单元36，用于当线圈部件时P是线圈部件时检测电感；静电电容检测单元37，用于当部件P是电容器时检测静电电容；以及电阻值检测单元38，用于当部件P是电阻器部件时检测电阻值。

二极管极性检测单元35和电感检测单元36、静电电容检测单元37以及电阻值检测单元38每一个均具有两个端子35a、36a、37a、38a。此外，晶体管极性检测单元34具有三个端子34a、34b。检测器31a、31c分别经由电缆39、40与继电器41、42电连接。继电器41、42可以选择性地与端子35a、36a、37a、38a电连接，使得可以检测与部件P2的类型相对应的电学特性。另外，检测器31b经由电缆43与继电器44电连接。继电器44可以选择性地与端子34b和电缆39、40电连接。当继电器44与电缆40电连接时，可以检测部件P1的电学特性。此外，当继电器44与电缆39电连接时，也通过检测器31b、31c可以检测部件P1的电学特性。此外，当继电器44与端子34b电连接，并且继电器41、42与端子34a电连接时，可以检测部件P3的晶体管极性。

尽管为了解释，图5示出了将三个部件P1、P2、P3放置到检测器31a、31b、31c上的状态，然而只放置作为待检测目标的一个部件，以进行电学特性的实际检测。

如上所述构造的传感器单元20的束投影仪21和束接收器22以及部件特性检测单元30的检测底座33可以整体地设置在电子部件安装设备100的底座1上，例如如图6A和6B所示。在束投影仪21和束接收器22分别放置在检测底座33的两端上方的情况下，可以向下移动吸取到管嘴11上的部件P以便与光轴24交叉，其中检测了部件高度，并且随后进一步地原样向下移动，使得可以将部件P放置到检测器31a、31b、31c上。这样，可以按照操作顺序执行部件高度的检测和电学特性的检测，使得实际上可以提供高效率和高空间节省特性的电子部件安装设备100。

将已经放置到检测器31a、31b、31c上并且通过电学特性检测的部件P取出用于随后的步骤。因此，在将部件保持吸取到管嘴11时执行电学特性的检测操作是高效的。然而，因为管嘴11通常是由铁材料或其他导电材料形成的，对于检测希望一度取消吸取，将管嘴11和部件P彼此分离以断开电传导。

对在带馈送器5中原始封装的带上贮存的部件P以及在每当部件耗尽时重新替换的带上贮存的部件P，执行传感器单元22对部件高度的检测以及部件特性检测单元30对电学特性值的检测。将所检测的部件高度和电学特性值存储在随后所述的数据存储部分63中。

接下来参考图7的控制方框图解释电子部件安装设备100的电学和控制结构。电子部件安装设备100中所包括的控制部分50通过总线51与传送导轨2、带馈送器5、Y台6、X台7、Z轴驱动单元12、θ轴驱动单元13、线摄像机14、传感器单元20和部件特性检测单元30电导通，其中可以通过经由总线51发送和接收控制信号，基于NC程序54来控制这些构件的驱动。预先将NC程序54存储在数据库部分52中，其中数据库部分52还存储了部件库53、板数据55、管嘴数据56和接收光量阈值数据57。可以将总线51设置为有线或无线形式。

数据存储部分63在其中存储传感器单元20中检测到的部件高度数据、电学特性检测单元32中检测到的部件电学特性值数据。将部件高度数据在数据处理部分64中进行算术处理，使得基于处理的结果对管嘴11的高度控制量进行校正。即，计算带替换之前和之后的部件高度差别，其中如果在带替换之前和之后部件高度已经变化，调节管嘴单元10的Z轴驱动单元12的驱动量以校正管嘴11的移动量。如果在带替换之后的部件高度大于之前，基于部件高度差别减小管嘴11的向下移动量，从而防止管嘴11的下部末端处吸取的部件猛烈地压到板上并且受到冲击。相反，如果在带替换之后的部件高度小于之前，基于部件高度差别增加管嘴11的向下移动量，从而防止诸如由于向管嘴11的下部末端处吸取的部件施加不足的压力而导致的键合故障之类的问题。

数据处理部分64作为用于计算带替换之前和之后的部件高度差的计算装置，也作为用于基于带替换之前和之后的高度差来校正在安装替换部件时使用的管嘴11的高度控制量。这样，即使在带替换之前和之后部件高度变化时，也可以用恰好足够的压力安装替换部件，允许确保安装设备和安装质量。

另外，数据处理部分64比较和核对在数据存储部分63中存储的带替换之前和之后的部件电学特性值，以验证带替换之前和之后部件的一致性。因为先前已经将以部件类型为基础的电学特性值的允许值存储在部件库53中，参考这些允许值用于验证部件的一致性。这样，在验证带替换之前和之后部件的一致性时，精确地检测部件的电学特性，并且进行比较和核对，允许实现正确的判断。部件特性检测单元30和数据处理部分64作为核对装置，用于通过比较带替换之前和之后部件的电学特性来验证带替换之前和之后部件的一致性。

将操作/输入部分65，诸如键盘或数据驱动器之类的输入装置，用于手动地控制安装设备的操作，或者用于向数据库部分52预先输入数据。显示部分66(液晶显示面板或CRT或其他显示装置)可见地显示与安装设备的操作等相关联的各种信息等。

接下来描述如上所述构造的该第一实施例的电子部件安装设备100的操作。接合以下描述，在图8中示出了安装操作过程的流程图。应该注意的是，将以下所述的电子部件安装设备100中各组成部分的操作控制执行为控制部分50的整体控制且彼此相关联。

首先，在图1中，当开始电子部件安装设备100的操作时，将包括管嘴11的传送头8移动至带馈送器5的拾取位置上方。在此操作期间，带馈送器5也开始其驱动以馈送其上贮存了部件P的带逐步至拾取位置。在拾取位置处，将管嘴11向下移动以吸取和保持在带上贮存的部件P(步骤ST1)。将已经吸取了部件P的管嘴11移动至线摄像机14上方，通过线摄像机14识别存在或不存在部件P的吸取或者其吸取姿态(步骤ST2)。如果将管嘴11识别为并没有吸取部件P，不执行安装操作以便避免出现有缺陷的板。此外，如果部件不处于正常的吸取姿态，通过θ轴驱动单元13的驱动来旋转部件以便将其校正为正常姿态。

接下来，检测吸取至管嘴11的部件P的部件高度尺寸(步骤ST3)。更具体地，如上所述，将已经吸取了部件P的管嘴11定位于传感器单元20的上方，并且将部件P与管嘴11一起向下移动以便通过光轴24。在该向下移动期间，从束投影仪21向束接收器22发射激光束以检测束接收器22的接收光量的变化，据此检测部件P的高度尺寸。将所检测到的部件高度存储在数据存储部分63中，此外将其反映为随后步骤的部件高度检测(步骤ST4)中管嘴11的高度控制量。即，为了在已经吸取和保持在管嘴11的吸取面上的部件P的电极与检测器接触的过程中利用刚好足够的压力使电极的下表面与检测器的上表面接触，考虑部件高度来校正管嘴11的高度控制量，据此调节管嘴11的向下移动量(管嘴高度控制量校正：R1)。将所检测到的部件特性存储在数据存储部分63中。

当已经耗尽了部件馈送单元4中的部件时，将带用其上贮存了新部件的另一条带来替换(步骤ST5)。随后，对替换带上贮存的部件进行上述步骤ST1至ST4的操作，从而检测在带替换之后部件的部件高度和部件特性(步骤ST6)。

在步骤ST6中检测到的带替换之后部件的部件高度和部件特性以及步骤ST3和ST4中检测到的带替换之前部件的部件高度和部件特性之间进行比较，核对带替换之前和之后的部件(步骤ST7)。如果已经确定带替换之前和之后的部件彼此相同，将替换带上贮存的部件逐一地安装到板上(步骤ST8)。在该步骤中，如果在带替换之前和之后部件高度变化，将两个部件之间的差别反映为在带替换之后安装部件时管嘴11的高度控制量。即，为了在将已经吸取到管嘴11的吸取面的部件安装到板上的过程中利用刚好足够的压力将部件的安装表面压到板的上表面，考虑部件高度来校正管嘴11的高度控制量，据此调节管嘴11的向下移动量(管嘴高度控制量校正：R2)。

另一方面，如果没有确定带替换之前和之后的部件彼此相同，停止安装操作(步骤ST10)。作为其结果，预先防止了由于将不兼容的部件错误安装到板上而导致出现有缺陷的板。应该注意的是，每当在部件馈送单元4中出现部件耗尽时利用另一条带来替换带时，针对替换带上贮存的部件执行一次部件高度检测操作(步骤ST3)和部件特性检测操作(步骤ST4)。

在以上描述中，在通过线摄像机14的部件识别步骤(步骤ST2)之后执行部件高度检测步骤(步骤ST3)和部件特性检测步骤(步骤ST4)。然而，对于不要求在部件电极和检测器之间的定位精度的部件，可以省略通过线摄像机14的部件识别步骤(步骤ST2)。

此外，已经描述了通过部件电学特性值的核对来判断带替换之前和之后部件的一致性。然而，考虑部件的高度尺寸和电学特性两者的验证对于最佳安装是理想的。其原因在于即使电子部件是由相同厂商制造的相同电学特性的电子部件，在批量生产中他们的外部尺寸也略有差别，这种差别在各个厂商之间进一步增加。

另外，作为用于验证部件一致性的核对装置并且设置在电学特性检测单元32中的检测单元不局限于上述的晶体管极性检测单元34、二极管极性检测单元35、电感检测单元36、静电电容检测单元37和电阻值检测单元38。可以进一步设置用于检测与安装设备中待处理的部件co的类型相对应的电学特性的检测单元。

此外，前面已经描述了将带馈送器5安装到部件馈送单元4的情况作为示例。然而，本发明中的部件馈送单元不局限于此，诸如料盘馈送器(tray feeder)或散装式馈送器(bulk feeder)之类的各种形式的部件馈送器也是可用的。

术语“孔板”通常表示具有孔的圆盘，用于使流道变窄。然而，孔板只需要具有通过允许激光束通过其中使光斑直径变窄的功能，因此将该第一实施例中的术语“孔板”用于代表具有允许激光束通过其中的小孔部分的构件。可以将这种孔部分形成为任意形状，例如圆孔或方孔。因此，孔板的直径是不但包含直径而且包含沿垂直方向的孔板高度的概念。应该注意的是，在该第一实施例中术语“孔板”意思是具有孔的“孔板构件”或“孔板片”。另外，可以说这种孔板是“孔径停止构件”，用于限制允许通过的激光束的光斑直径。

另外，前面的实施例已经描述了将激光束用作光束示例的情况。另外，也可以使用通过光纤输出的光束(光纤输出光)。如此使用光纤的结构可应用于光投影单元和光接收单元之间的距离相对较短的情况，使得不要求高的检测精度。

此外，尽管已经将接收光量阈值数据57示出为附加到图7中的数据库部分52中，也可以将其附加到传感器单元20，以将检测单元功能集成到一起，在这种情况下构成高效的结构。

此外，也可以将检测到的部件高度和电学特性值存储在带馈送器5中包括的信息存储部分中，例如标识标签。

此外，通过采用其中将检测器31a、31c倾斜，从而在其一侧末端部分彼此靠近而在其另一侧末端彼此分离的排列结构，来设置图5中所示的检测器31a、31c。除了这种排列结构之外，例如，还可以将检测器31a和31b排列在如图10所示的直线上。

(第二实施例)

本发明不局限于前述第一实施例，并且可以实现为其他各种模式。例如，根据本发明第二实施例的电子部件安装设备尽管包括实质上与第一实施例的传感器单元20的结构类似的传感器单元，但是倾向于通过利用与第一实施例不同的技术来检测部件高度，以进一步改进检测精度。因此，在以下描述中，将具有与第一实施例的传感器单元20的组成构件相同结构的组成构件用相同的参考符号表示，并且省略其描述。

首先，在图11中示出了表示传感器单元220的结构的示意性结构图，作为第二实施例的电子部件安装设备中所包括的部件高度检测单元的示例。如图11所示，将包括具有投影侧孔板21a的束投影仪21和具有接收侧孔板22a的束接收器22的传感器单元220构造为沿位于束投影仪21和束接收器22之间的光轴24发射激光束Q。该结构与第一实施例的传感器单元20的结构类似。

在传感器单元220中，束投影仪21和束接收器22分别包括投影仪驱动单元21b和束接收器驱动单元22b。通过驱动这些投影仪驱动单元21b和束接收器驱动单元22b，分别将束投影仪21和束接收器22垂直和水平地移动和转动，据此可以实现针对束投影仪21和束接收器22的光轴调节。

通过光电元件(未示出)将束接收器22接收到的激光束Q转换为电压，通过放大单元25进行放大，并且输出至传感器控制部分23。因此，在由于激光束Q的截断导致接收光量变化时，即使变化量是微小变化，可以将所述变化清楚地检测为传感器控制部分23中已放大的电压变化。

应该注意的是，将投影侧孔板21a和接收侧孔板22a分别设置在束投影仪21和束接收器22的相对表面上。然而，为了易于理解该描述，图11示出了将其上设置了投影侧孔板21a和接收侧孔板22a的表面旋转90°以便面朝前的状态。

参考图11，传感器控制部分23与Z轴编码器15电连接。直接与Z轴驱动单元12连接的Z轴编码器15能够检测通过Z轴驱动单元12的驱动而向上和向下移动的管嘴11的Z轴位移量作为脉冲形式的编码器值。

此外，当通过Z轴驱动单元12的驱动将管嘴11在束投影仪21和束接收器22之间向上和向下移动时，管嘴11的下部末端部分和吸取至管嘴11的下部末端部分的电子部件P与激光束Q交叉，从而截断激光束Q，导致束接收器22的接收光量的变化。当接收光量已经达到特定阈值时，从传感器控制部分23向Z轴驱动单元12发布接通/断开信号，其中获得当前编码器值并且将其传输至数据处理部分64。

就此而论，在图12中示出了用于解释没有吸取和保持部件P的管嘴11和已经吸取和保持了部件P的管嘴11之间的管嘴11上/下高度位置关系的示意性示范图。

在图12中，图中左侧所示的管嘴11位于其上/下移动时的第一高度位置H1，示出了当没有吸取和保持部件P的管嘴11的下部末端部分与激光束Q交叉，使得束接收器22的接收光量已经达到预定阈值时的时间点。此外，图中右侧所示的管嘴11位于第二高度位置H2，示出了当吸取和保持至管嘴11的下部末端部分的部件P与激光束Q交叉，使得束接收器的接收光量已经达到预定阈值时的时间点。可以通过Z轴编码器15将管嘴11的第一高度位置H1和第二高度位置H2检测为编码器值，并且根据两个编码器值之间的差别，通过计算与部件P的高度“h”相对应的管嘴11的Z轴位移量“d”来测量部件P的高度“h”。

这样，Z轴编码器15作为检测装置的示例，所述检测装置检测作为管嘴11上/下移动的结果，当管嘴11的下部末端部分与激光束Q交叉，使得束接收器22的接收光量已经达到预定阈值时的时间点处管嘴11的第一高度位置H1；此外，检测作为管嘴11上/下移动的结果，当通过管嘴11的下部末端部分吸取和保持的部件P与激光束Q交叉，使得束接收器22的接收光量已经达到预定阈值时的时间点处的管嘴11的第二高度位置H2。另外，Z轴驱动单元12是上/下驱动单元的示例，用于在束投影仪21和束接收器22之间向上和向下移动管嘴11。

接下来，参考图13A、13B和13C解释该第二实施例的传感器单元220的管嘴高度检测方法。图13A和13B示出了在管嘴11的一个周期上/下移动中管嘴11的Z轴位移和Z轴速度之间的关系，其中图中的垂直轴分别表示Z轴偏移和Z轴速度，并且每一个水平轴表示时间。管嘴11按照加速度A从其上下高度范围中的顶部静点P1向下移动，并且在到达上/下移动的大体中点处的拐点P2，在按照加速度A减速同时向下移动至底部静点P3。管嘴11在到达底部静点P3时按照加速度A向上移动，并且在到达拐点P2时在按照加速度A减速同时向上移动至顶部静点P1。

参考图13A和图13C，当管嘴11位于光减少检测位置s1、s3处时(其中通过传感器单元220检测接收光量已经达到阈值)，从传感器控制部分23向Z轴编码器15发布接通/断开信号。当该接通/断开信号已经到达Z轴编码器15时，获得当前的编码器值。然而，出现了从传感器控制部分23发送接通/断开信号时开始到在Z轴编码器15中获得了编码器值时为止的轻微响应延迟，响应时间Δt。在图13C中，在处于向下移动状态的管嘴11在时间点t1时到达光减少检测位置s1的同时，从传感器控制部分23向Z轴编码器15发送断开信号，其中由于响应时间Δt的响应延迟而获得了t2时间点时得到的编码器值。此外，在处于向上移动状态的管嘴11在时间点t3时到达光减少检测位置s3的同时，从传感器控制部分23向Z轴编码器15发送接通信号，其中由于响应时间Δt的响应延迟而获得了t4时间点时得到的编码器值。

如图13A所示，由于该响应延迟，在管嘴11向下移动的情况下，实际获得的编码器值不是在当管嘴11位于光减少检测位置s1处、而是当将管嘴11进一步向下移动经过响应时间Δt之后位于s2处时的时间点处得到的编码器值，并且在管嘴11向上移动的情况下，实际获得的编码器值不是在当管嘴11位于光减少检测位置s3处、而是当将管嘴11进一步向上移动经过响应时间Δt之后位于s4处时的时间点处得到的编码器值。因此通过原样使用在管嘴11的向下或向上移动中获得的编码器值来测量电子部件P的高度尺寸，将包含由于响应延迟导致的误差。为了防止由于出现这种误差而导致的检测精度降低，该第二实施例的部件高度检测方法采用如下技术：对在向下和向上移动中获得的两个编码器值进行平均，以计算近似的编码器校正值Sc，从而消除误差。

接下来，通过使用计算值来解释编码器校正值Sc。在以下计算中，将每一个编码器值表示为与底部静点P3的距离。参考图13A和13b，参考符号s1-s4表示与管嘴11的底部静点P3的距离，v1-v4分别表示当管嘴11经过s1-s4时的时间点处管嘴11的速度。此外，s1和s3与底部静点P3等距离，假设该等距离是S。

因为v2＝v1-A·Δt，v4＝v3+A·Δt并且v1＝v3，从而得到v4＝v1+A·Δt。应该注意的是，不考虑管嘴11沿上/下方向的符号区别。接下来s2＝S-(v1+v2)·Δt/2，s4＝S+(v3+v4)·Δt/2。因为编码器校正值Sc＝(s2+s4)/2，将以上等式代入，得到结果Sc＝S+(A·Δt²)/2。

就此而论，在第二实施例的电子部件安装设备中，例如因为加速度A＝2G(＝19.6m/s²)并且响应时间Δt＝300μs，从而编码器校正值Sc＝S+8.82×10^-7m，结果是与真实的编码器值S的误差是约0.9μm。这样，近似计算的编码器校正值Sc非常接近真实的编码器值S。另外在相同条件下计算s2时，因为s2＝S-(v1+v2)·Δt/2，从而s2＝S-4.11×10^-5m，所得到的误差是41.1μm。在小电子部件的情况下，例如0603芯片部件，尺寸为0.6mm长、0.3mm宽和0.3mm高，约尺寸1/10的误差将对电子部件的高度检测精度具有较大影响，这可能导致错误识别吸取姿态等的可能性。然而，使用上述技术，充分减小误差是可实现的，使得可以改进部件高度检测精度。

针对其上没有吸取和保持部件P的管嘴11和其上吸取和保持了部件P的管嘴11中的每一个计算编码器校正值Sc。即，根据其上未吸取和保持部件P的管嘴11向上和向下移动时获得的第一高度位置H1的校正值的平均，来计算第一编码器校正值Sc1；此外根据其上吸取和保持有部件P的管嘴11向上和向下移动时获得的第二高度位置H2的校正值的平均，来计算第二编码器校正值Sc2。根据按照上述方式计算的第一编码器校正值Sc1和第二编码器校正值Sc2，来计算与电子部件P的高度h相对应的管嘴11的Z轴位移量“d”，据此可以检测电子部件P的高度尺寸h(参见图12)。

第一编码器校正值Sc1和第二编码器校正值Sc2的计算以及部件P的高度尺寸h的计算在数据处理部分64中执行(参见图7)。数据处理部分64是第一计算装置的示例，用于计算其上未吸取和保持部件P的管嘴11向上和向下移动时的第一高度位置H1的平均值，以及用于计算其上吸取和保持有部件P的管嘴11向上和向下移动时的第二高度位置H2的平均值。数据处理部分64也是第二计算装置的示例，用于根据管嘴11的第一高度位置的平均值和管嘴11的第二高度位置的平均值之间的差别，计算在管嘴11的下部末端部分处吸取和保持的部件P的高度尺寸。

如上所示，在第二实施例中的电子部件安装设备的部件高度检测时，使用通过对管嘴向上和向下移动时获得的编码器值进行平均所计算的近似编码器校正值，对由于传感器单元22的响应延迟导致的编码器值的任意偏移进行校正，因此使得可以高精度检测电子部件的高度尺寸。此外，作为使用编码器校正值的结果，无需设定校正值，所述校正值用于相应于诸如管嘴的向下移动速度和电子部件的高度尺寸之类的各种条件来校正编码器值的偏移，并且也可以将类似的技术应用于各种规范的电子部件。

接下来，参考图14中所示的流程图解释电子部件安装设备的安装操作，主要是其部件高度检测操作。应该注意的是，通过电子部件安装设备中包括的控制器50、传感器控制部分23、数据处理部分64等，将图14的流程图中所示的各组成部分的操作控制执行为整体控制并且彼此相关联。

参考图14的流程图，在开始安装操作时，在步骤ST21，向下移动管嘴11以便与传感器单元220的激光束Q交叉(第一向下移动步骤)，据此获得向下的编码器值(第一检测步骤)。接下来在步骤ST22，将步骤ST21时已经向下移动的管嘴11向上移动以便与传感器220的激光束Q交叉(第一向上移动步骤)，据此获得了向上的编码器值(第二检测步骤)。在步骤ST23，计算向下的编码器值和在步骤ST22时获得的向上的编码器值的平均值，据此计算第一编码器校正值Sc1(第一计算步骤)。

接下来在步骤ST24，将管嘴11移动至其中吸取、保持和拾取了部件P的带馈送器(部件馈送器)5上方。在步骤ST25，向下移动在其底部末端部分处吸取和保持有部件P的管嘴11以便与传感器单元220的激光束Q交叉(第二向下移动步骤)，据此获得向下移动编码器值(第三检测步骤)。在步骤ST26，将步骤ST25时已经向下移动的管嘴11向上移动以便与传感器220的激光束Q交叉(第二向上移步骤)，据此获得了向上移动编码器值(第四检测步骤)。在步骤ST27，计算向下移动编码器值和在步骤ST26获得的向上移动编码器值的平均值，据此计算第二编码器校正值Sc2(第二计算步骤)。在步骤ST28，计算在步骤ST23计算的第一编码器校正值Sc1和在步骤ST27计算的第二编码器校正值Sc2之间的差，据此计算部件P的高度尺寸(第三计算步骤)。这样，测量了管嘴11吸取和保持的部件P的高度尺寸。

将部件P的计算高度尺寸与部件库53中存储的各种类型电子部件的高度数据进行核对，通过判断例如是否吸取和保持了指定类型的电子部件，来进行任意异常吸取的判断。另外，因为在某些情况下即使正常吸取指定类型的部件P也可能存在高度差异，将该差异反映到用于安装这种电子部件的管嘴高度控制量，并且利用适当的压力将电子部件压到板上以进行安装(步骤ST29)。随后，连续地执行如上所述的步骤ST24-ST29的操作，直到将电子部件完全地安装到板上的所有安装位置，结束安装操作。

此外，一旦针对每一个管嘴11执行了一次通过步骤ST21-ST23的第一编码器校正值Sc1的计算，那么计算其与在步骤ST27计算的以部件P的类型为基础的第二编码器校正值Sc2的差别，允许测量部件P的高度。

在以上描述中，在将传感器单元220置于底座的情况下，通过将管嘴11向传感器单元220移动来检测管嘴高度。然而，在该第二实施例中，只需要传感器单元220和管嘴11彼此相对移动。例如，在将传感器单元220与管嘴11一起安装到传送头8上的情况下，将传感器单元220向每一个管嘴11移动，能够获得类似的效果。利用这种结构，可以在通过传送导轨2在部件馈送单元4上方和板3上方之间移动传送头8以便拾取电子部件并且将其安装到板3的过程期间，测量吸取到喷头11的部件P的高度。这样，可实现安装效率的改进。

(第三实施例)

接下来，作为本发明的第三实施例，下面参考图15和16中所示的示意性示范图，解释针对第一或第二实施例的电子部件安装设备中包括的传感器单元的光轴调节方法。

这种传感器单元20(或传感器单元220)中的光轴调节是通过以下步骤执行的：调节束投影仪21和束接收器22的位置或倾斜以便设置这样的状态，其中从束投影仪21大体上水平投射的激光束Q完全地由束接收器22接收，即这样的状态：激光束通过束接收器22的接收侧孔板22a的整个孔部分，使得可以由束接收器22接收指定光接收光斑直径的激光束。

更具体地，首先如图15所示，将光学滤波器89放置在束投影仪21和束接收器22之间的光轴上，使得光学滤波器89与所发射的激光束交叉。作为低透射率的光学滤波器的光学滤波器89具有部分地截断从束投影仪21投射的激光束的功能，以便例如将其光量降低为约一半。通过驱动投影仪驱动单元21b和束接收器驱动单元22b，例如使束投影仪21和束接收器22彼此相对向上和向下移动，据此将投影侧孔板21a的中心高度与中心高度彼此对齐。此外，调节束投影仪21的倾斜，使得从束投影仪21投射的激光束Q变得大体上水平。然后，调节束接收器22的垂直和水平倾斜，使得确保接收侧孔板22a位于激光束Q的线上。

图16中的曲线T1、T2示出了束投影仪21或束接收器22的光轴调节度与束接收器22的接收光量之间的关系。在图16中，其中水平轴表示光轴调节度，当光轴调节度为0时，束投影仪21的光轴和束接收器22的光轴彼此一致，并且随着光轴调节度从0向+或-两侧远离，他们的光轴彼此之间偏移增加。

实线曲线T1示出了利用在束投影仪21和束接收器22之间插入的光学滤波器89执行光轴调节的情况下，光轴调节度和接收光量之间的关系。从束投影仪21投射的激光束通过光学滤波器89，光量减小，使得束接收器22中接收光量在光轴调节度为0时(即，束投影仪和束接收器的光轴彼此完全一致的状态)变为完全接收状态，其中接收光量W1是最大值。因此，可以通过基于传感器控制部分23的功能(参见图7)，检测当接收光量达到最大时得到的接收侧孔板22a的位置，来实现传感器单元20的光轴调节，其中传感器控制部分23数字地控制当通过束接收器驱动单元22b的驱动而使接收侧孔板22a的位置相对于激光束Q变化时得到的束接收器22的接收光量变化。

与此相反，图16中的虚线曲线T2示出了没有插入光学滤波器89的情况下光轴调节度和接收光量之间的关系。在改进束接收器22的光接收灵敏度的情况下，即使没有达到完全的光接收状态，接收光量也达到了饱和值，因此达到了饱和状态，使得不能通过对完全光接收状态进行数字判断来检测光轴调节度变为0时的时间点，使得可以实现精确的光轴调节。因此，对于已经改进了光学灵敏度的传感器单元20中的光轴调节，例如，通过在束投影仪21和束接收器22之间插入以便与激光束Q交叉的光学滤波器89，将束接收器22接收到的光量降低为约一半。这样，光轴调节度和接收光量之间的关系导致由实线曲线T1所表示的曲线，其中最大接收光量W1变得比饱和状态低，以便可以数字地控制。这使得清楚地判断达到完全光接收状态的时间点是可实现的。

如上所示，因为接收光量由于为了对改进了光接收灵敏度的部件高度检测传感器进行光轴调节而插入的低透射率滤波器而降低，以精确地测量小电子部件的高度，因此实际上可以在已经改进了光接收灵敏度的状态下执行光轴调节。另外，降低接收光量使得可以数字地了解达到完全光接收状态时的时间点，使得精确的光轴调节是可实现的。

如上所示的光学滤波器可以是用于图像拾取等的光学滤波器，例如通过使用三乙酰基纤维素(triacetylcellulose)形成的、黑色半透明、并且其透射因子(透射光量/总光量)约是1/10的光学滤波器。

此外，通过将在实现了完全光接收状态时的时间点处的接收光量W1和接收侧孔板22a的位置存储在传感器控制部分23中，对于接下来和随后时间的光轴调节变得更加易于实现，并且此外可以消除光轴调节中的误差，使得可以抑制检测精度的变化。

根据本发明，电子部件安装设备具有以下优点：可以通过利用相对便宜的光电传感器等形成的部件高度检测单元来精确地检测小部件的高度尺寸，因此在通过管嘴将电子部件从电子部件馈送单元上拾取并且安装到板或其他安装目标上的电子部件安装领域是有用的。

应该注意的是，通过适当地组合上述各种实施例的任意实施例，可以产生他们所拥有的效果。

尽管已经参考附图并结合本发明的优选实施例全面地描述了本发明，应该注意的是各种变化和修改对于本领域普通技术人员是显而易见的。应该将这些变化和修改理解为包括在所附权利要求所限定的本发明的范围内，除非它们脱离该范围。

将2005年7月8日递交的日本专利申请No.2005-199876、2005年8月26日递交的日本专利申请No.2005-245643、和2005年8月30日递交的日本专利申请No.2005-248976的包括说明书、权利要求、附图和摘要在内的完整公开一并结合在此作为参考。

Claims (10)

1.一种电子部件安装设备，用于将由部件保持构件从电子部件馈送单元拾取的电子部件安装到安装目标上，所述电子部件安装设备包括：

部件高度检测单元，用于检测由部件保持构件保持的电子部件的高度尺寸，

所述部件高度检测单元包括：

束投影仪，用于沿光轴投射光束；

束接收器，放置在束投影仪的光轴上与束投影仪相对，用于接收从束投影仪投射的光束；

投影侧孔板，设置在束投影仪中，用于部分地截断从束投影仪投射的光束，使得光束的投射光斑直径变窄；

接收侧孔板，设置在束接收器中，用于部分地截断从束投影仪投射的光束，使得束接收器接收到的光束的接收光斑直径变窄；以及

光接收灵敏度设定单元，用于提高束接收器的光接收灵敏度，

以便补偿由束接收器中的接收侧孔板造成的光截断量，其中，

将由部件保持构件保持的电子部件放置到部件高度检测单元中的束投影仪和束接收器之间的光轴上，通过部件高度检测单元检测束接收器接收到的光束的接收光量的减小，据此检测电子部件的高度尺寸，然后基于所述高度尺寸将电子部件安装到安装目标上，

其中，投影侧孔板的孔直径比接收侧孔板的孔直径大。

2.根据权利要求1所述的电子部件安装设备，其中，

光接收灵敏度设定单元针对束接收器设定增强的光接收灵敏度，使得将束接收器的接收光量实质上增强为在接收侧孔板截断之前的光量。

3.根据权利要求1所述的电子部件安装设备，还包括：

检测装置控制单元，用于检测束接收器接收到的光束的接收光量已经达到光减小检测值，从而检测光减小；

上/下驱动单元，用于驱动部件保持构件的向上和向下移动；

驱动控制单元，用于检测通过上/下驱动单元向上或向下移动后的部件保持构件的上/下高度位置，其中

部件保持构件的高度位置是在检测装置控制单元检测到光减小时的时间点由驱动控制单元获得的，并且基于所获得的高度位置来计算电子部件的高度尺寸。

4.根据权利要求3所述的电子部件安装设备，其中，

在部件高度检测单元中，根据通过其上未保持电子部件的部件保持构件检测到光减小时的部件保持构件的高度位置以及通过其上保持有电子部件的部件保持构件检测到光减小时的部件保持构件的高度位置之间的差别，来计算电子部件的高度尺寸。

5.根据权利要求1所述的电子部件安装设备，其中，

接收侧孔板的孔直径比电子部件的高度尺寸小。

6.根据权利要求1所述的电子部件安装设备，其中，

光接收灵敏度设定单元至少包括运算放大器和多个可变电阻器；以及

束接收器的光接收灵敏度通过改变可变电阻器的电阻值来改进和设定。

7.根据权利要求1所述的电子部件安装设备，还包括：

上/下驱动单元，用于驱动部件保持构件的向上和向下移动；以及

检测装置，用于在部件保持构件通过上/下驱动单元而上/下移动期间，分别检测部件保持构件在向上移动和向下移动时部件保持构件的第一高度位置，所述第一高度位置是在部件保持构件的下部末端部分与光束交叉使得束接收器的接收光量达到光减小检测值时的时间点处得到的部件保持构件的高度位置，以及分别检测部件保持构件在向上和向下移动时部件保持构件的第二高度位置，所述第二高度位置是在部件保持构件的下部末端部分处保持的电子部件与光束交叉使得束接收器的接收光量达到光减小检测值时的时间点处得到的部件保持构件的高度位置；

第一计算装置，用于根据部件保持构件在向上和向下移动时的第一高度位置计算平均值，以及根据向上和向下移动时的第二高度计算平均值；以及

第二计算装置，用于基于通过第一计算装置计算的第一高度位置的平均值和第二高度位置的平均值之间的差别，计算电子部件的高度尺寸。

8.一种通过使用根据权利要求1所述的电子部件安装设备来检测电子部件的高度尺寸的方法，包括：

第一检测步骤，用于在向下移动部件保持构件的同时，检测在部件保持构件的下部末端部分与光束交叉状态下束接收器的接收光量达到光减小检测值时的时间点处得到的部件保持构件的高度位置，作为向下移动的第一高度位置；

第二检测步骤，用于在向上移动部件保持构件的同时，检测在部件保持构件的下部末端部分与光束交叉状态下束接收器的接收光量达到光减小检测值时的时间点处得到的部件保持构件的高度位置，作为向上移动的第一高度位置；

第一计算步骤，用于根据向下移动的第一高度位置和向上移动的第一高度位置来计算第一高度位置的平均值；

第三检测步骤，用于在向下移动在下部末端部分上保持有电子部件的部件保持构件的同时，检测在电子部件与光束交叉状态下束接收器的接收光量达到光减小检测值时的时间点处得到的部件保持构件的高度位置，作为向下移动的第二高度位置；

第四检测步骤，用于在向上移动其上保持有电子部件的部件保持构件的同时，检测在电子部件与光束交叉状态下束接收器的接收光量达到光减小检测值时的时间点处得到的部件保持构件的高度位置，作为向上移动的第二高度位置；

第二计算步骤，用于根据向下移动的第二高度位置和向上移动的第二高度位置来计算第二高度位置的平均值；以及

第三计算步骤，用于基于第一高度位置的平均值和第二高度位置的平均值计算电子部件的高度尺寸。

9.一种用于调节在根据权利要求1所述的电子部件安装设备中的部件高度检测单元中的束投影仪和束接收器之间的光轴的方法，包括：

将光学滤波器放置在束投影仪的投影侧孔板和束接收器的接收侧孔板之间的光轴上；以及

在通过光学滤波器使光束的接收光量降低的状态下，束接收器接收从束投影仪投射的光束同时，调节束投影仪和束接收器之间的相对位置，从而进行光轴调节。

10.根据权利要求9中所述的部件高度检测单元中的光轴调节方法，其中，

光学滤波器的放置是通过在光轴上放置光学滤波器来实现的，所述光学滤波器具有这样的透射率，使得在设置了光学滤波器的情况下在完全光接收状态中束接收器的接收光量的值低于未设置光学滤波器的情况下在饱和状态中束接收器的接收光量的值。

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