CN101310580B - 电子零件安装头、电子零件安装装置及电子零件安装方法 - Google Patents
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Abstract
一种电子零件安装装置,具备保持电子零件的电子零件安装头以及向电路基板按压电子零件的升降机构,通过经由零件保持部,从电子零件安装头的超声波振子向电子零件赋予超声波振动,同时向电路基板按压电子零件,从而电子零件安装在电路基板上。在电子零件安装装置中,利用来自以相对于零件保持部而言为非接触状态固定的加热器的辐射热,经由零件保持部加热电子零件,因此,即使在以能更换的方式装备电热式加热器的状态下,也可以将赋予给电子零件的超声波振动的特性维持恒定。
Description
技术领域
本发明涉及利用超声波将电子零件安装在电路基板上的技术。
背景技术
以往,在将电子零件安装到印刷基板等电路基板上的装置中,利用接合电子零件的电极与电路基板的电极的各种方法,作为可以在短时间内且在比较低的温度下安装电子零件的方法之一,公知利用超声波的接合方法(以下称为“超声波接合”)。在超声波接合中,利用超声波振动使得被按压在电路基板上的电子零件振动,对电子零件的电极(例如形成有凸块(bump))与电路基板的电极进行电接合。
在进行这种超声波接合的电子零件的安装装置中,通过与对电子零件赋予超声波振动的动作并行地加热电子零件或电路基板的电极,从而提高接合的强度,提高安装的质量。这种加热通常是通过从与安装电子零件侧相反的一侧加热电路基板而进行的。
另一方面,由于将电路基板整体加热到高温是不妥的,所以例如在专利文献1中,公开了一种在安装时加热半导体芯片、以提高接合强度的技术。在专利文献1中,通过向设于接合头的激光吸收体照射激光,从而使其发热,来自该激光吸收体的热经由热传导板而被传递到接合头所吸附的半导体芯片上。
专利文献1:特开2003-258037号公报
然而,在专利文献1的装置中,在接合头的外部设置激光振荡器或将激光导向接合头的光纤,接合头的内部设有引导激光的反射镜或激光吸收体、热传导板等各种零件,从而会导致接合头或装置的结构复杂化,装置成本上升。
从简化装置结构的观点来看,作为加热部,认为在保持电子零件的零 件保持部中设置例如电热式的加热器,通过热传导来加热零件保持部及电子零件是优选的。然而,由于以加热器为代表的加热部的寿命比较短,若将加热器以不能更换的方式固定在零件保持部,则零件保持部无法长时间使用。相反,在以能更换的方式安装加热器的情况下,加热器的更换时安装位置少许的偏差或加热器少许的质量差等就会导致通过零件保持部而赋予电子零件的超声波振动的特性变化,有可能无法得到所希望的接合强度。
发明内容
本发明的目的在于,提供一种电子零件安装装置及方法,在一边加热电子零件、一边相对电路基板进行超声波接合的情况下,即使更换电热式加热器,也可以将赋予给电子零件的超声波振动的特性维持恒定,进行电子零件的安装,从而解决上述问题。
为了达成上述目的,本发明如下这样构成。
根据本发明的第一形态,提供一种电子零件安装装置,其利用超声波将电子零件安装到电路基板上,该电子零件安装装置具备:
零件保持部,其保持电子零件;
支承部,其安装所述零件保持部;
加热部,其以相对于所述零件保持部非接触的状态固定于所述支承部,通过赋予辐射热对由所述零件保持部保持的状态下的电子零件进行加热;
超声波振子,其经由所述零件保持部向所述电子零件赋予超声波振动;和
按压机构,其经由所述支承部及所述零件保持部,向所述电路基板按压所述电子零件,
所述零件保持部形成有插入所述加热部的孔部,
由所述支承部保持以不与所述孔部的内侧表面接触的方式插入到所述孔部的状态下的所述加热部。
根据本发明的第二形态,提供一种第一形态所述的电子零件安装装置,其中,
所述孔部是与基于所述超声波振子的所述零件保持部的振动方向垂直的方向上形成的贯通孔,
所述加热部由所述支承部自所述贯通孔的两侧保持。
根据本发明的第三形态,提供一种第一形态所述的电子零件安装装置,其中,
所述零件保持部具备:
振动传递部件,其形成有所述孔部,并与基于所述超声波振子的所述零件保持部的振动方向平行地延伸;和
保持工具,其安装于所述振动传递部件的一端,保持所述电子零件,
在所述振动传递部件中,所述孔部的中心轴与所述振动传递部件的中心轴垂直相交,并且所述孔部相对于包含所述孔部的所述中心轴及所述振动传递部件的所述中心轴的面为面对称。
根据本发明的第四形态,提供一种第一形态所述的电子零件安装装置,其中,
所述加热部为电热式加热器,
所述加热器的表面与所述孔部的内侧表面之间设有7.5μm以上100μm以下的间隙。
根据本发明的第五形态,提供一种第一形态所述的电子零件安装装置,其中,
所述零件保持部具备:
振动传递部件,其形成有插入所述加热部的所述孔部,并且在其一端部安装有所述超声波振子,该振动传递部件与基于所述超声波振子的所述零件保持部的振动方向平行地延伸;和
保持工具,其安装于所述振动传递部件的另一端,保持所述电子零件,
在所述振动传递部件中,所述孔部配置于所述另一端部附近,所述加热部配置于所述另一端部附近。
根据本发明的第六形态,提供一种第一形态所述的电子零件安装装置,其中,
所述支承部仅通过基于所述超声波振子的所述零件保持部的振动的关节部来支承所述零件保持部。
根据本发明的第七形态,提供一种第一形态所述的电子零件安装装置,其中,
还包括温度计,所述温度计以与所述零件保持部非接触的状态测定所述零件保持部的温度或由所述零件保持部保持的电子零件的温度。
根据本发明的第八形态,提供一种第一形态所述的电子零件安装装置,其中,
还包括热电偶,所述热电偶插入到形成于所述零件保持部的孔部,并以与所述零件保持部非接触的状态测定所述零件保持部的温度。
根据本发明的第九形态,提供一种电子零件安装头,其在利用超声波将电子零件安装到电路基板的电子零件安装装置中使用,该电子零件安装头具备:
零件保持部,其保持电子零件;
支承部,其安装所述零件保持部;
加热部,其以相对于所述零件保持部非接触的状态固定于所述支承部,通过赋予辐射热对由所述零件保持部保持的状态下的所述电子零件进行加热;和
超声波振子,其经由所述零件保持部向所述电子零件赋予超声波振动,
所述零件保持部形成有插入所述加热部的孔部,
由所述支承部保持以不与所述孔部的内侧表面接触的方式插入到所述孔部的状态下的所述加热部。
根据本发明的第十形态,提供一种电子零件安装方法,是利用超声波将电子零件安装到电路基板的方法,其中,
从在以不与零件保持部上形成的孔部的内侧表面接触的方式插入到所述孔部的状态下固定于支承部的加热部赋予辐射热,经由所述零件保持部加热所述电子零件,
并且,在经由所述零件保持部向所述电子零件赋予超声波振动的同时,向所述电路基板按压所述电子零件,将所述电子零件安装在所述电路基板上。
发明效果
根据本发明,在一边加热电子零件、一边对电路基板进行超声波接合的情况下,即使更换加热部(例如电热式加热器等),也可以将赋予给电 子零件的超声波振动的特性维持恒定。即,在本发明中,采用以下结构:通过赋予辐射热来加热电子零件的加热部在与零件保持部为非接触的状态下由支承部支承,该零件保持部将从超声波振子传递的超声波振动传递到电子零件。通过采用这种结构,即使为非接触的关系,支承部对加热部的支承(即能更换的支承)、和基于零件保持部的超声波振动的传递也互相没有影响。因此,可以使赋予给电子零件的超声波振动的特性稳定化,可以利用超声波接合可靠地进行电子零件向电路基板的安装。
附图说明
通过以下针对附图的优选实施方式相关联的描述,可以清楚了解本发明的这些方案以及其他目的与特征。在这些附图中:
图1是本发明第一实施方式涉及的电子零件安装装置的主视图。
图2是电子零件安装装置的俯视图。
图3是将电子零件安装头放大表示的主视图。
图4是将电子零件安装头放大表示的左视图。
图5A是表示电子零件安装流程的流程图。
图5B是表示电子零件安装流程的流程图。
图6是将本发明第二实施方式涉及的电子零件安装头放大表示的主视图。
图7是表示电子零件安装流程的一部分的流程图。
图8是表示电子零件安装头的其他例子的主视图。
图9是表示电子零件安装头的另一例子的左视图。
具体实施方式
在继续本发明的描述之前,在附图中针对相同零件赋予相同的参照标记。以下,根据附图详细说明本发明涉及的实施方式。
(第一实施方式)
图1是表示本发明第一实施方式涉及的电子零件安装装置1的构成的主视图,图2是电子零件安装装置1的俯视图。电子零件安装装置1是所谓的倒装(flip chip)安装装置,即把微细的电子零件翻转后,利用超声 波将电子零件安装在印刷基板等电路基板9上,并且同时进行电极的接合(即安装电子零件)。
如图1及图2所示,电子零件安装装置1具备保持电路基板9的基板保持部2,在基板保持部2的(+Z)侧设有将电子零件安装到基板保持部2所保持的电路基板9上的安装机构3。再有,基板保持部2的(-X)侧设置向安装机构3供给电子零件的零件供给部4。在基板保持部2与零件供给部4之间,设有对由零件供给部4向安装机构3供给的电子零件进行摄像的摄像部5、以及回收电子零件的零件回收机构61、62。在电子零件安装装置1中,通过由图1所示的控制部10控制这些机构,从而进行向电路基板9安装电子零件的动作。
基板保持部2具备:保持电路基板9的台架21、以及使台架21沿图1及图2中的Y方向移动的台架移动机构22。安装机构3具备电子零件安装头31、使电子零件安装头31沿X方向移动的安装头移动机构32、使电子零件安装头31沿Z方向移动(即升降)的升降机构34(参照图1)。另外,在本第一实施方式中,X方向与Y方向是在水平面内互相正交的方向,Z方向是与X方向及Y方向正交的方向,即垂直方向。再有,X、Y及Z方向中的“+”方向是图示箭头表示的方向,“-”方向表示与箭头相反的方向。
图3及图4是将电子零件安装头31放大表示的主视图及左视图。在图3及图4中,也一并示出由电子零件安装头31保持的电子零件91(对于图6、图8及图9来说也同样)。如图3所示,电子零件安装头31具备:保持电子零件91的零件保持部33;配置于零件保持部33的(+X)侧的端部并且经由零件保持部33向电子零件91赋予超声波振动的作为振荡部的超声波振子35;安装零件保持部33的支承部36;以及配置于零件保持部33的(-X)侧的端部附近的作为加热部的一例的电热式加热器37。
再如图4所示,电子零件安装头31在零件保持部33的(+Y)侧还具备光纤型的放射温度计38,其以针对零件保持部33来说为非接触的方式测定由零件保持部33保持的电子零件91的温度。放射温度计38安装在支承部36上,相对于零件保持部33而言是相对固定的。另外,在图3中,为了易于理解附图,省略放射温度计38的图示。
如图3所示,支承部36具备从(+Y)侧及(-Y)侧支承零件保持部33的保持部支承部件361,保持部支承部件361仅通过基于超声波振子35的零件保持部33的振动的关节(nodal)部(即,节部)335而与零件保持部33连接。
零件保持部33具备:大致沿X方向延伸的柱状驱动传递部件的一例的安装超声波振子35的机臂(horn)332以及可装卸地安装在机臂332的(-X)侧的端部并且吸附保持电子零件91的保持工具331。保持工具331由在安装电子零件91的过程中具有适宜的振动特性及振动传递特性的不锈钢形成,中心部具备用于电子零件91的吸引吸附的真空吸引用的吸引路。
大致四棱柱状的零件保持部33的机臂332的中心轴330,随着接近超声波振子35(即朝向(+X)侧),朝向向(+Z)侧少许抬起的方向延伸。基于超声波振子35的零件保持部33的振动方向、即机臂332的振动方向与中心轴330平行。换言之,零件保持部33的机臂332是与基于超声波振子35的振动方向平行延伸的大致四棱柱状。在图1所示的电子零件安装装置1中,由于基板保持部2所保持的电路基板9的主面和XY平面平行,故零件保持部33的振动方向相对于电路基板9的主面而言少许倾斜。其中,在本第一实施方式中,基于超声波振子35的零件保持部33的振动的振幅约为1μm。
在图3及图4所示的零件保持部33中,形成有作为沿Y方向贯通机臂332的贯通孔(即与基于超声波振子35的零件保持部33的振动方向垂直的贯通孔)的孔部333,与孔部333的中心轴334垂直的截面为圆形。再有,如图3所示,孔部333的中心轴334相对于零件保持部33的中心轴330而言垂直相交。
一边使大致圆柱状的加热器37的中心轴与孔部333的中心轴334一致,一边将该加热器37插入到孔部333中。通过从孔部333的两侧(即(+Y)侧即(-Y)侧)由支承部36的加热器支承部件362保持加热器37,从而加热器37在相对于孔部333的内侧面为非接触的状态下,与支承部36相对固定。加热器支承部件362由绝热部件形成。再有,能解除加热器支承部件362对加热器37的保持,加热器37采取能更换的构成。
在本第一实施方式中,加热器37的外径及孔部333的直径例如分别为3.1mm及3.3mm。即,在以孔部333的中心轴334为中心的径方向上,在加热器37的表面与孔部333的内侧面之间设有间隙,该间隙的大小为100μm。在图3及图4中,为了图示方便,将该距离描绘得比实际距离大。
在图3及图4所示的电子零件安装头31中,通过对加热器37通电,从而在非接触的状态下从加热器37向零件保持部33赋予辐射热,经由零件保持部33(即机臂332及保持工具331),加热保持工具331所保持的电子零件91。
从对电子零件91有效赋予辐射热的观点来看,优选加热器37与零件保持部33靠近,加热器37的表面与孔部333的内侧面之间的距离优选为100μm以下。再有,从以不使加热器37与孔部333的内侧面接触的方式进行安装的观点来看,加热器37的表面与孔部333的内侧面之间的距离优选为:对于JIS(日本工业标准)B0401“尺寸公差及配合”的H7的上限值(12μm)加上零件保持部33的超声波振动的振幅(1μm)后的值的一半(6.5μm),再加上用于非接触的余量(1μm)以后的值以上,即优选为7.5μm以上。
另外,在利用直径不同的加热器37的情况或零件保持部33的振幅不同的情况下,可以适当变更孔部333的直径、及加热器37的表面与孔部333的内侧面之间的距离。该情况下,也优选将加热器37的表面与孔部333的内侧面之间的距离设为100μm以下,优选设为对于JIS(B0401)的H7的上限值加上零件保持部33的振动的振幅后的值的一半,再加上用于非接触的余量(1μm)以后的值以上。
如图1及图2所示,零件供给部4具备:将电子零件配置于规定位置的零件配置部41;从零件配置部41取出电子零件并进行保持的供给头42;使供给头42在X方向上移动的供给头移动机构43;使供给头42转动以及升降少许的转动机构44。零件配置部41具备:载置多个电子零件的零件托盘411、保持零件托盘411的台架412、使零件托盘411与台架412一起在X方向及Y方向上移动的托盘移动机构413。
如图1所示,供给头42具备向电子零件安装头31的零件保持部33(参照图3)供给通过吸附而保持的电子零件的供给夹头(collet)421。 供给夹头421在中心部具备真空吸引用的吸引路,通过从形成于前端的吸引口进行吸引,从而吸附并保持电子零件。
在图1及图2所示的零件供给部4中,安装到电路基板9的预定的多个电子零件,使形成有与电路基板9接合的电极部的一侧的面(安装后的状态下的下表面,以下称为“接合面”)朝向(+Z)侧(即与安装到电路基板9的方向相反的方向),由此载置于零件托盘411上。另外,在本第一实施方式中,电子零件的电极部是用金(Au)形成在电极图案上的突起凸块,但根据安装方法或所安装的电子零件,电极部也可以是电镀凸块等,也可以是电极图案本身。再有,凸块可以设于电路基板9的电极上,而取代设置于电子零件的电极图案上。
摄像部5设于安装头移动机构32使电子零件安装头31(尤其是零件保持部33)移动的移动路径上、且与电子零件安装头31的移动不会干涉的位置(在本实施方式中为移动路径的正下方),从(-Z侧)对零件保持部33所保持的电子零件进行摄像。设于基板保持部2与摄像部5之间的零件回收机构61也配置在电子零件安装头31(尤其是零件保持部33)的移动路径上、且与电子零件安装头31的移动不会干涉的位置,根据需要回收零件保持部33所保持的电子零件。再有,安装在台架412的(+X)侧的零件回收机构62由于托盘移动机构413的作用而与台架412一体地沿X方向及Y方向移动,并根据需要来回收供给夹头421所保持的电子零件。
图5A及图5B是表示电子零件安装装置1所进行的电子零件安装流程的流程图。其中,在图5A及图5B中,G1及G2是表示各流程间的附图上的关联处的标记。在由电子零件安装装置1将电子零件安装到电路基板9之际,首先以接合面朝向(+Z)侧的方式载置多个电子零件的零件托盘411在预先位于图1中的(-X)侧的供给头42的下方通过托盘移动机构413而移动,由供给夹头421吸附保持电子零件的接合面(步骤S11)。接着,供给头42一边翻转,一边通过供给头移动机构43而向(+X)方向移动,位于图1中以双点划线表示的交接位置(步骤S12)。在电子零件安装装置1中,电子零件安装头31已经预先位于图1中以双点划线表示的交接位置,供给夹头421与电子零件安装头31的保持工具331(参照图 3)对置。
接下来,通过升降机构34使电子零件安装头31下降少许,电子零件的上表面被零件保持部33吸引吸附,并且由供给夹头421进行的吸引停止,零件保持部33从供给夹头421接受电子零件,并吸附保持在保持工具331的前端。在图3所示的电子零件安装头31中,预先对加热器37通电而加热零件保持部33,在由零件保持部33保持电子零件91的同时,经由零件保持部33开始对电子零件91的加热(步骤S13)。
若电子零件91的供给完成,则利用图1所示的升降机构34使电子零件安装头31上升少许,供给头42退回到原来的位置上。与供给头42的退回并行,电子零件安装头31向摄像部5的正上方移动,由摄像部5对零件保持部33所保持的电子零件91(参照图3)进行摄像(步骤S14)。
作为来自摄像部5的输出的图像数据被送往控制部10,对所取得的电子零件91的图像数据和预先存储的电子零件91的图像数据进行比较,检测电子零件91的姿势(即电子零件91的位置及方向)。然后,根据检测结果来修正电子零件91的姿势(步骤S15)。另外,在由控制部10判断为电子零件91的姿势是不能修正的状态(即产生吸附错误)的情况下,电子零件91的安装动作被中止,电子零件安装头31向零件回收机构61的上方移动,通过来自零件保持部33的空气的流动等而从零件保持部33分离的电子零件91由零件回收机构61回收。
接着,电子零件安装头31利用安装头移动机构32而向(+X)方向移动,位于电路基板9上的电子零件91的安装预定位置的上方(以下称为“安装位置”)(步骤S16)。在电子零件安装头31中,从步骤S13中的电子零件91的保持开始,继续进行电子零件91的加热,若电子零件安装头31位于安装位置,则由图4所示的放射温度计38测定电子零件91的温度(步骤S17)。来自放射温度计38的输出被送往控制部10(参照图1),在控制部10中确认电子零件91的温度是否等于规定温度(在本实施方式中约为200℃,以下称为“设定温度”。)(步骤S18)。
在电子零件91的温度等于设定温度时,通过图1所示的升降机构34使电子零件安装头31向电路基板9下降,使形成于电子零件91的接合面的电极部与电路基板9上的电极接触。而且,经由零件保持部33、即机臂 332及保持工具331而从图3所示的超声波振子35向电子零件91赋予超声波振动,同时由升降机构34向电路基板9按压电子零件91。由此,电子零件91与电路基板9电气接合,在电子零件91的安装的同时,进行电气接合(即安装)(步骤S19)。然后,停止对电子零件91的吸引的电子零件安装头31通过升降机构34的作用而从电子零件91离开并上升,电子零件91的安装完成。在电子零件安装装置1中,升降机构34作为通过电子零件安装头31(即支承部36及零件保持部33)而将电子零件91向电路基板9按压的按压机构起作用。
另一方面,在由于干扰的影响等导致电子零件91的温度异于设定温度的情况下(准确地说在成为未包含于以设定温度为基准的允许范围内的温度的情况下),电子零件91的安装中断,并且通过警报灯的闪烁等向操作者通知温度异常(步骤S181),根据来自放射温度计38的输出,由控制部10调整加热器37的输出(即加热器37的温度)(步骤S182)。而且,返回到步骤S17,由放射温度计38再次测定电子零件91的温度,并确认是否等于设定温度,若电子零件91的温度等于设定温度,则重新开始电子零件91的安装(步骤S17~S19)。其中,加热器37的输出的调整可以根据放射温度计38的测定结果手动进行。
如上所述,在电子零件安装装置1中,利用来自以非接触的状态相对于零件保持部33被固定的加热器37的辐射热,经由零件保持部33来加热电子零件91。因此,可以使加热器37相对于零件保持部33容易地装卸,而不会使通过零件保持部33赋予给电子零件91的超声波振动特性变化。换言之,即使更换电热式加热器37,也可以将赋予给电子零件91的超声波振动的特性维持恒定。结果,通过更换与电子零件安装头31的其他构成相比寿命短的加热器37,从而不仅可以维持电子零件91对电路基板9的高接合可靠性(即安装的质量),还可以长时间使用电子零件安装头31。再有,通过在电子零件91的加热中利用电热式加热器37,从而可以防止电子零件安装头31及电子零件安装装置1的结构的复杂化,可以抑制装置成本的上升。
在电子零件安装装置1的电子零件安装头31中,通过将加热器37插入零件保持部33的孔部333,从而加热器37的周围被零件保持部33包围。 因此,可以向零件保持部33有效地赋予来自加热器37的辐射热,可以有效地加热零件保持部33及电子零件91。
在电子零件安装头31中,通过将孔部333设为与零件保持部33的振动方向垂直的贯通孔,从而对于零件保持部33来说可以将加热器37相对固定,而不会增长中心轴330方向的电子零件安装头31的长度,因此可以使电子零件安装头31小型化。再有,由于可以将加热器37配置在电子零件91的附近,而不用在保持工具331上形成孔部,故不会使零件保持部33的结构复杂化,可以进一步有效地加热电子零件91。进而,通过从孔部333的两侧保持加热器37,从而可以在相对于零件保持部33来说非接触的状态下可靠支承加热器37,因此可以进一步缩小加热器37的表面与孔部333的内侧面之间的距离。
在电子零件安装头31中,截面为圆形的孔部333以使其中心轴334与零件保持部33的中心轴330垂直交叉的方式形成于零件保持部33,从而可以防止零件保持部33的质量因为孔部333的影响而在Z方向上从中心轴330向上下方向偏离,可以降低孔部333对通过零件保持部33赋予给电子零件91的超声波振动的特性的影响。
再有,通过使支承加热器37的支承部36仅用超声波振子35赋予零件保持部33振动的关节部335来支承零件保持部33,从而可以使加热器37容易地与零件保持部33一起移动,并且可以降低支承部36对赋予给电子零件91的超声波振动的特性的影响。结果,即使在需要进行零件保持部33相对于支承部36装卸的情况下,无需过度考虑安装时的少许差异对振动特性的影响,可以使得零件保持部33向支承部36的安装变得容易。
在电子零件安装头31中,通过将超声波振子35配置在与零件保持部33配置加热器37一侧的端部相反侧的端部,即通过将超声波振子35配置得尽可能远离加热器37,从而可以抑制来自加热器37的热传递到与电子零件91相比耐热温度较低的超声波振子35。结果,既可以使超声波振子35的温度为耐热温度(在本第一实施方式中约为60℃)以下,又可以将电子零件91加热到设定温度。
在电子零件安装装置1中,通过以对零件保持部33来说非接触的状态利用放射温度计38测定电子零件91的温度,从而可以准确地取得电子 零件91的温度,而不会对赋予给电子零件91的超声波振动的特性造成影响。再有,根据放射温度计38的测定结果,由控制部10自动调整加热器37的输出,从而可以将电子零件91的温度维持在设定温度,因此可以进一步提高电子零件91的安装质量。
(第二实施方式)
接着,对本发明第二实施方式涉及的电子零件安装装置进行说明。图6是将本第二实施方式涉及的电子零件安装装置的电子零件安装头31a放大表示的主视图。如图6所示,在电子零件安装头31a中,取代放射温度计38,而具备作为测定零件保持部33的温度的温度计的热电偶38a。热电偶38a被插入凹部336中,并相对于零件保持部33来说以非接触的方式测定零件保持部33的温度,其中,凹部336是形成于零件保持部33的机臂332的(-X)侧的端部的孔部。其他构成与图1~图4相同,在以下的说明中赋予相同的标记。
本第二实施方式涉及的电子零件安装装置中的电子零件91的安装流程,除了代替电子零件91而测定零件保持部33的温度这一点以外,与上述第一实施方式基本相同。图7是表示本第二实施方式涉及的电子零件安装装置中的电子零件91的安装流程的一部分的流程图,图7所示的步骤S27、S271前后的工序分别和图5A及图5B所示的步骤S11-S16及S18、S19、S181、S182相同。
在利用本第二实施方式涉及的电子零件安装装置将电子零件91安装到电路基板9(参照图1)之际,首先进行上述的步骤S11-S16,保持电子零件91的电子零件安装头31a位于安装位置。接着,由热电偶38a测定零件保持部33的温度并送往控制部10(参照图1)(图7:步骤S27)。控制部10中存储有表示预先求得的零件保持部33的温度和电子零件91的温度之间关系的信息,根据该信息和来自热电偶38a的输出,由控制部10算出电子零件91的温度(步骤S271)。
然后,与上述第一实施方式同样,确认了电子零件91的温度等于设定温度后,将电子零件91安装到电路基板9(步骤S18、S19)。再有,在电子零件91的温度不同于设定温度的情况下,进行了向操作者的通知以 及加热器37的输出调整(步骤S181、S182)之后,返回到步骤S27,再次测定零件保持部33的温度。
如以上所说明的,在本第二实施方式涉及的电子零件安装装置中,与上述第一实施方式同样,利用来自相对于零件保持部33以非接触状态固定的加热器37的辐射热,通过零件保持部33加热电子零件91。由此,在一边加热电子零件91一边与电路基板9进行超声波接合的情况下,即使更换电热式加热器37,也可以将赋予给电子零件91的超声波振动的特性维持恒定。再有,利用热电偶38a相对于零件保持部33以非接触的状态测定零件保持部33的温度,并求得电子零件91的温度,从而可以准确取得电子零件91的温度,而不会对赋予给电子零件91的超声波振动的特性造成影响。
在本第二实施方式涉及的电子零件安装装置中,在作为热电偶38a而利用柔软的芯线型热电偶或铠装热电偶等的情况下,热电偶38a也可以在与凹部336的内侧面接触的状态下固定于零件保持部33。由此,对赋予给电子零件91的超声波振动的特性几乎不会造成影响,与利用热电偶38a的非接触式的测定相比,可以更准确地取得零件保持部33的温度,可以更准确地求得电子零件91的温度。再有,也可以将热电偶38a插入到形成于插入加热器37的零件保持部33的孔部333的内侧面的槽部。
以上,虽然对本发明的各实施方式进行了说明,但本发明不限于上述实施方式,可以进行各种变更。
在上述实施方式涉及的电子零件安装装置的电子零件安装头中,插入加热器37的孔部333的截面不必一定是圆形。从降低孔部333对赋予给电子零件91的超声波振动的特性的影响的观点来看,只要使孔部333的中心轴334与零件保持部33的中心轴330垂直相交,孔部333相对于包含两中心轴330、334的面(即在图3中包含中心轴330整体且与图面垂直的广阔面)来说为面对称即可。因此,孔部333的截面例如可以是在零件保持部33的振动方向长的椭圆。该情况下,由于加热器37的表面和孔部333的距离在零件保持部33的振动方向上增大,故可以进一步可靠地防止加热器37与孔部333的内侧面的接触。孔部333优选相对于与包含图3中的中心轴330的XZ平面平行的面(即包含中心轴330并且垂直于 电路基板9(参照图1)的面)也为面对称。
从在与零件保持部33非接触的状态下可靠地支承加热器37的观点来看,优选从孔部333的两侧保持加热器37,但在装置结构上的制约等存在的情况下,根据需要,也可以仅在孔部333的(+Y)侧或(-Y)侧的一方保持加热器37。
在电子零件安装头中,插入加热器37的孔部333是与零件保持部33的振动方向垂直的贯通孔,但也可以如图8的主视图所示,在零件保持部33的机臂332的(-X)侧端部上,作为孔部333a,形成具有与基于超声波振子35的零件保持部33的振动方向(即零件保持部33的中心轴330方向)平行的中心轴的凹部。该情况下,通过从插入到截面为圆形的孔部333a中的大致圆柱状的加热器37以非接触的状态向零件保持部33赋予辐射热,从而可以一边经由零件保持部33加热电子零件91、一边对电路基板进行超声波接合,而不会使赋予给电子零件91的超声波振动的特性变化。
再有,加热器37未必需要插入到形成于零件保持部33的孔部333中,在电子零件安装头中,例如如图9的左视图所示,也可以在零件保持部33的(-X)侧的端部附近(即保持工具331的附近),设置包围零件保持部33的(+Y)侧、(-Y)侧及(+Z)侧的所谓门型的加热器37a。
在第一及第二实施方式涉及的电子零件安装头中,零件保持部33未必需要采取保持工具331相对于机臂332以能装卸的方式安装的结构,也可以将保持工具与机臂作为一体部件而形成的零件保持部安装在支承部36上。
在电子零件安装装置中,保持工具所进行的电子零件的保持不限于吸引吸附,也可以是通过电性吸附或磁性吸附来保持。
还有,作为加热部的一例,对采用电热式加热器的情况进行了说明,但加热部并不仅限于这种加热器。作为加热部,只要具有进行非接触方式加热的功能即可,例如可以采用灯加热器、电磁感应(IH)加热装置、热风加热器等。这样作为加热部,在采用电热式加热器以外的装置情况下,优选根据该加热部的形状或功能来最佳化加热部的安装位置及形成于机臂332的孔部333的形状或配置等。
电子零件安装装置适于发光二极管或半导体激光器等半导体发光元件的安装,还适于半导体发光元件以外的各种电子零件、例如半导体的裸芯片零件或SAW(Surface Acoustic Wave:表面弹性波)滤波器等的安装。
另外,通过适当组合上述各种实施方式中的任意实施方式,可以达到各自所具有的效果。
虽然参照附图,与优选实施方式关联地充分记载了本发明,但本领域的普通技术人员应该明白本发明的各种变形或改良。这种变形或改良应该理解为包含于本发明的技术方案范围内。
2006年5月9日提出申请的日本专利申请No.2006-129991号的说明书、附图以及权利要求书的公开内容全部被参照并被写入本说明书中。
(工业上的可利用性)
本发明可以在利用超声波将电子零件安装到电路基板的各种技术中采用。
Claims (10)
1.一种电子零件安装装置,其利用超声波将电子零件安装到电路基板上,该电子零件安装装置具备:
零件保持部,其保持电子零件;
支承部,其安装所述零件保持部;
加热部,其以相对于所述零件保持部非接触的状态固定于所述支承部,通过赋予辐射热对由所述零件保持部保持的状态下的电子零件进行加热;
超声波振子,其经由所述零件保持部向所述电子零件赋予超声波振动;和
按压机构,其经由所述支承部及所述零件保持部,向所述电路基板按压所述电子零件,
所述零件保持部形成有插入所述加热部的孔部,
由所述支承部保持以不与所述孔部的内侧表面接触的方式插入到所述孔部的状态下的所述加热部。
2.根据权利要求1所述的电子零件安装装置,其中,
所述孔部是在与基于所述超声波振子的所述零件保持部的振动方向垂直的方向上形成的贯通孔,
所述加热部由所述支承部自所述贯通孔的两侧保持。
3.根据权利要求1所述的电子零件安装装置,其中,
所述零件保持部具备:
振动传递部件,其形成有所述孔部,并与基于所述超声波振子的所述零件保持部的振动方向平行地延伸;和
保持工具,其安装于所述振动传递部件的一端,保持所述电子零件,
在所述振动传递部件中,所述孔部的中心轴与所述振动传递部件的中心轴垂直相交,并且所述孔部相对于包含所述孔部的所述中心轴及所述振动传递部件的所述中心轴的面为面对称。
4.根据权利要求1所述的电子零件安装装置,其中,
所述加热部为电热式加热器,
所述加热器的表面与所述孔部的内侧表面之间设有7.5μm以上100μm以下的间隙。
5.根据权利要求1所述的电子零件安装装置,其中,
所述零件保持部具备:
振动传递部件,其形成有插入所述加热部的所述孔部,并且在其一端部安装有所述超声波振子,该振动传递部件与基于所述超声波振子的所述零件保持部的振动方向平行地延伸;和
保持工具,其安装于所述振动传递部件的另一端,保持所述电子零件,
在所述振动传递部件中,所述孔部配置于所述另一端部附近,所述加热部配置于所述另一端部附近。
6.根据权利要求1所述的电子零件安装装置,其中,
所述支承部仅通过基于所述超声波振子的所述零件保持部的振动的关节部来支承所述零件保持部。
7.根据权利要求1所述的电子零件安装装置,其中,
还包括温度计,所述温度计以与所述零件保持部非接触的状态测定所述零件保持部的温度或由所述零件保持部保持的电子零件的温度。
8.根据权利要求1所述的电子零件安装装置,其中,
还包括热电偶,所述热电偶插入到形成于所述零件保持部的孔部,并以与所述零件保持部非接触的状态测定所述零件保持部的温度。
9.一种电子零件安装头,其在利用超声波将电子零件安装到电路基板的电子零件安装装置中使用,该电子零件安装头具备:
零件保持部,其保持电子零件;
支承部,其安装所述零件保持部;
加热部,其以相对于所述零件保持部非接触的状态固定于所述支承部,通过赋予辐射热对由所述零件保持部保持的状态下的所述电子零件进行加热;和
超声波振子,其经由所述零件保持部向所述电子零件赋予超声波振动,
所述零件保持部形成有插入所述加热部的孔部,
由所述支承部保持以不与所述孔部的内侧表面接触的方式插入到所述孔部的状态下的所述加热部。
10.一种电子零件安装方法,是利用超声波将电子零件安装到电路基板的方法,其中,
从在以不与零件保持部上形成的孔部的内侧表面接触的方式插入到所述孔部的状态下固定于支承部的加热部赋予辐射热,经由所述零件保持部加热所述电子零件,
并且,在经由所述零件保持部向所述电子零件赋予超声波振动的同时,向所述电路基板按压所述电子零件,将所述电子零件安装在所述电路基板上。
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