CN101625982A - 电子元件结合装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电子元件结合装置。在该构造中，中间台(5)介于基板定位台(4)与电子元件供应台(3)之间；并且，可以选择结合头(10A)将拾取头(6)从电子元件供应台(3)取出并载置在中间台(5)上的电子元件(P)传送至基板定位台(4)的模式或借助结合头(10A)将直接从电子元件供应台(3)取出的电子元件(P)运送至基板定位台(4)的模式，用于移动拾取头(6)的拾取头移动机构(7)以悬垂方式耦接到位于底座(2)的端部的龙门架(8)的梁构件(8b)的下表面，并且在拾取头移动机构(7)下面的位置确保了允许电子元件供应台(3)的一部分进入的空间(S)。

Description

电子元件结合装置
技术领域
本发明涉及一种电子元件结合装置，该电子元件结合装置将诸如半导体芯片的电子元件从电子元件供应台中取出并将这样取出的电子元件结合到基板。
背景技术
将诸如半导体芯片的电子元件从电子元件供应台中取出并结合到引线框架、树脂基板等。根据电子元件的安装位置，这种电子元件的结合形式一般分为面朝上结合和所谓的面朝下结合，在面朝上结合中，电子元件在其有源面向上取向的同时进行结合，而在面朝下结合中，电子元件在其有源面向下取向的同时进行结合。当待结合的电子元件是半导体芯片时，从半导体晶片切下来的半导体芯片被一片一片地拾取。
晶片形式的半导体芯片以有源面向上取向的面朝上姿势被保持在晶片板上。因此，为了将半导体芯片以面朝下姿势结合到相应的基板，在电子元件供应台上必须使从半导体晶片中取出的半导体芯片上下倒置。出于这些原因，已经已知一种具有用于使取出的半导体芯片上下倒置的元件倒置机构的结合装置，该结合装置使这些半导体芯片以面朝下姿势进行结合(参见专利文献1和2)。
在专利文献1所描述的实施例中，为了提高执行位置的准确性，从电子元件供应台取出的半导体芯片暂时放置在载置部上，以进行偏差修正，然后芯片由载置头保持并安装在基板上。在专利文献2中描述的实施例中，为了防止工作效率下降，传送头置于卸载头与载置头之间，其中在用于将电子元件从元件供应部中取出的卸载头的操作妨碍将电子元件安装在基板上的载置头的操作时可能导致工作效率下降。
为了实现一种显示出更大的通用性的设备的目的，还提出了一种构造成能够使单一结合装置实现面朝上结合和面朝下结合的结合装置(参见例如专利文献3)。在专利文献3描述的实施例中，设置了两个保持台，一个保持台用于在元件供应部以面朝上姿势保持电子元件，另一个保持台用于在元件供应部保持以面朝下位姿势保持电子元件。
专利文献1：JP-A-11-274240
专利文献2：JP-A-2001-60795
专利文献3：JP-A-2005-123638
顺便提及，在目前的电子设备制造领域，提高能够处理宽范围的元件类型的生产设备的总体通用性，包括需要高度元件安装准确性的高性能电子元件，以及降低设备的占地面积以提高面积生产率(area productivity)，已经成为追求的目标，以获得生产率和质量方面的进一步提高。然而，在这些专利文献描述的现有技术中，已经不可能足以完成这些要求。
例如，在专利文献1描述的相关技术中，可以保证元件安装准确性的程度，但是无法进行面朝下结合。必须额外地设置用于暂时放置半导体芯片以修正偏差的载置部，这导致难以减小设备的占地面积。类似地，在专利文献2描述的相关技术中，无法进行面朝下结合，并且必须额外地设置用于防止头操作之间出现干扰的传送头，这也导致难以减小设备的占地面积。
在专利文献3描述的相关技术中，设置了两个保持台，一个保持台用于以面朝上姿势保持电子元件，另一个保持台用于以面朝下姿势保持电子元件。因此，类似地难以缩减设备的占地面积。如上所述，相关技术的电子元件结合装置存在如下问题：即，难于通过增加可以被拾取为生产对象的元件的范围来提高总体通用性，且难于通过缩减设备的占地面积来提高面积生产率。
发明内容
因此，本发明旨在提供一种能够增强其总体通用性和面积生产率(areaproductivity)的电子元件结合装置。
本发明的电子元件结合装置是将从电子元件供应台取出的电子元件结合至位于基板定位台上的基板的电子元件结合装置，该结合装置包括：底座，当从上面观察时，基板定位台和电子元件供应台沿第一方向并排布置在该底座上；龙门架，在垂直于第一方向的第二方向上布置在底座的边缘，并具有水平部，该水平部的下表面位于比基板定位台和电子元件供应台高的位置，该龙门架沿第一方向延伸并且布置成水平部的正面朝底座的中心取向；中间台，介于基板定位台与电子元件供应台之间，并且从电子元件供应台取出的电子元件将被载置在该中间台上；拾取头，从电子元件供应台拾取电子元件，并将该元件传送至中间台；拾取头移动机构，使拾取头在电子元件供应台上方的位置与中间台上方的位置之间移动，并使拾取头在第二方向上前进或后退；结合头，保持位于电子元件供应台上的电子元件或由拾取头传送至中间台的电子元件，并将该电子元件结合到位于基板定位台上的基板；和结合头移动机构，沿着第一方向布置在龙门架的水平部的正面，并使结合头在电子元件供应台或中间台上方的位置与基板定位台上方的位置之间移动，其中，拾取头移动机构以悬垂的方式联结至龙门架的水平部的下表面，并且，在拾取头移动机构下面的位置处确保了允许电子元件供应台的一部分进入的空间。
在如下构造中，中间台介于基板定位台与电子元件供应台之间；并且，可以选择结合头将拾取头从电子元件供应台取出并载置在中间台上的电子元件传送至基板定位台的模式或将直接从电子元件供应台取出的电子元件运送至基板定位台的模式，用于移动拾取头的拾取头移动机构以悬垂方式耦接到位于底座端部的龙门架的水平部的下表面，并且在拾取头移动机构下面的位置确保了允许电子元件供应台的一部分进入的空间。可以通过使结合模式是可选择的，而提高通用性，并且通过减小设备的占地面积而提高面积生产率。
附图说明
图1是本发明实施例的电子元件结合装置的前视图；
图2是本发明实施例的电子元件结合装置的侧视图；
图3是本发明实施例的电子元件结合装置中的拾取头和拾取头移动机构的结构说明图；
图4是本发明实施例的电子元件结合装置中的拾取头和拾取头移动机构的结构说明图；
图5是本发明实施例的电子元件结合装置中的拾取头和拾取头移动机构的结构说明图；
图6是示出本发明实施例的电子元件结合装置的控制系统的构造的框图；
图7(a)和(b)是本发明实施例的电子元件结合装置中的拾取头移动机构的操作说明图；
图8(a)和(b)是本发明实施例的电子元件结合装置中的拾取头移动机构的操作说明图；
图9是本发明实施例的电子元件结合装置中的拾取头移动机构的操作说明图；
图10(a)、(b)和(c)是本发明实施例的电子元件结合装置的电子元件结合操作的过程说明图；
图11(a)、(b)和(c)是本发明实施例的电子元件结合装置的电子元件结合操作的过程说明图；
图12(a)、(b)和(c)是本发明实施例的电子元件结合装置的电子元件结合操作的过程说明图；
图13(a)、(b)和(c)是本发明实施例的电子元件结合装置的电子元件结合操作的过程说明图；
图14(a)、(b)和(c)是本发明实施例的电子元件结合装置的电子元件结合操作的过程说明图；
图15(a)、(b)和(c)是本发明实施例的电子元件结合装置的电子元件结合操作的过程说明图；和
图16是图1中的部分A的详细视图。
具体实施方式
现在将参照附图描述本发明的实施例。图1是本发明实施例的电子元件结合装置的前视图；图2是本发明实施例的电子元件结合装置的侧视图；图3、4和5是本发明实施例的电子元件结合装置中的拾取头的结构和拾取头移动机构的结构的说明图；图6是示出本发明实施例的电子元件结合装置的控制系统的构造的框图；图7、8和9是本发明实施例的电子元件结合装置的拾取头移动机构的操作的说明图；图10、11、12、13、14和15是本发明实施例的电子元件结合装置的电子元件结合操作的过程的说明图。图16是图1中的部分A的详细视图。
首先参照图1和2描述电子元件结合装置1的总体结构。电子元件结合装置1具有如下功能：将从电子元件供应台取出的诸如半导体芯片的电子元件结合到定位于基板定位台上的基板。在图1和2中，在从上面观察时，底座2呈现为矩形形状，并且当从上面观察时，电子元件供应台3和基板定位台4沿方向Y(第一方向)并排布置在底座2的上表面上。
电子元件供应台3具有XY工作台11，该XY工作台11包括一个堆叠在另一个之上的Y轴工作台11Y和X轴工作台11X。多个支撑构件13在位于X轴工作台11X的上表面上的水平移动板12上设置在直立位置。支撑构件13支撑保持工作台14，该保持工作台14构造成使得晶片环15设置在保持工作台的上表面上且开口14a形成在保持工作台的中心。晶片板17横跨晶片环15的上边缘而伸展。正如该图中部分A的细节所示出的，在有源面向上取向时分成片的多个电子元件P粘附地保持在晶片板17上。
用于从晶片板17拾取电子元件P的拾取操作位置[P1]设置在电子元件供应台3上。喷射器机构16定位于保持工作台14中的对应于拾取操作位置[P1]的位置。喷射器机构16具有喷射器销单元16a，该喷射器销单元16a的功能是通过借助销从晶片板17的底侧向上推电子元件P而促使元件从晶片板17移出。在移出电子元件P时，使喷射器销单元16a上升或下降(如箭头“a”所示)，由此使其接触晶片板17的下表面，使得拾取头6(将在后面描述)可以容易地从晶片板17中取出电子元件P。
在元件移出操作期间，XY工作台11被致动，从而使晶片板17水平移动(如箭头“b”所示)，由此使载置于晶片板17上的所述多个电子元件P中待取出的期望电子元件P位于拾取操作位置[P1]。利用供应载置于晶片板17上的晶片形式的电子元件的晶片工作台的示例在这里被作为电子元件供应台3。然而，供应呈预定平面布置的多个电子元件的元件托盘也可以布置在电子元件供应台3上，从而可替换晶片工作台。
基板定位台4设置在底座板21的上表面上，该底座板21由在底座2的上表面上设置在直立位置的多个支撑柱20从下方支撑，并被构造成使得保持基板24的基板保持部23位于由一个堆叠在另一个之上的X轴工作台22X和Y轴工作台22Y构建的XY工作台22上。用于将电子元件P结合到由基板保持部23保持的基板24的结合操作位置[P4]设置在基板定位台4上。通过致动XY工作台22，可以使设置在基板24上的任意元件安装点24a位于结合操作位置[P4]。
中间台5在底座板21的上表面上置于基板定位台4与电子元件供应台3之间。中间台5构造成使得载置台26和元件识别照相机27布置在X轴移动工作台25的上表面上，从电子元件供应台3取出的电子元件P将放置在载置台26上以进行位置修正，元件识别照相机27用于从下方捕获电子元件P的图像以识别元件。X轴移动工作台25被致动，由此使载置台26和元件识别照相机27在水平面内沿方向X移动。中间位置[P2]设定在载置台26上，元件识别位置[P3]设置在元件识别照相机27上。载置台26和元件识别照相机27通过X轴移动工作台25而移动，从而使得能够将载置在载置台26上的电子元件P定位到中间位置[P2]以及将元件识别照相机27定位到元件识别位置[P3]。
如图2所示，两端由腿8a从下方保持的龙门架8在与方向Y正交的方向X(第二方向)上布置在底座2的边缘且在方向Y上沿着该边缘布置。龙门架8具有用作水平部的梁构件8b，该梁构件8b的下表面8c定位在比基板定位台4和电子元件供应台3高的位置并在方向Y上水平延伸。龙门架8定位成使得梁构件8的正面8d取向为朝向底座2的中心(参见图2中由箭头B指示的中心位置)；即，电子元件供应台3和基板定位台4布置的位置。梁构件8b的正面8d是指梁构件8b的作用面；即，诸如结合头10A的工作头将要附接到的面。
具有用于吸入并保持电子元件P的拾取嘴6a的拾取头6位于电子元件供应台3上方的位置。从下表面8c悬垂的拾取头移动机构7位于梁构件8b的下面。拾取头移动机构7具有使拾取头6沿方向X前进或后退的功能以及使拾取头6在电子元件供应台3上方的位置与中间台5上方的位置之间移动的功能。由此拾取头6执行用于从电子元件供应台3拾取电子元件P并将元件传送至中间台5的载置台26的操作。必要时可以使拾取头6沿方向X从拾取操作位置[P1]上方的位置后退。
借助头移动机构9，结合头10A和涂覆头10B位于梁构件8b的正面8d上。结合头10A保持位于电子元件供应台3上的电子元件P(或由拾取头6从电子元件供应台3传送至中间台5的载置台26上的位置的电子元件P)，并结合到位于基板定位台4上的基板24上。在结合头10A所执行的结合操作之前，涂覆头10B使用用于结合的粘合剂来涂覆设置在基板24上的元件安装点24a。
头移动机构9(结合头移动机构)沿着方向Y布置在龙门架8的梁构件8b的前方。头移动机构在电子元件供应台3或中间台5的上方的位置与基板定位台4的上方的位置之间移动结合头10A，并使涂覆头10B沿方向Y在基板定位台4的上方前进或后退。头移动机构9具有横过梁构件8b的整个长度沿方向Y设置在梁构件8b的正面8d上的线性工作台30以及相对于线性工作台30在方向Y上移动的移动块35A和35B。结合头10A载置在移动块35A上，涂覆头10B载置在移动块35B上。结合头10A和涂覆头10B借助移动块35A和35B的内嵌升降机构能够垂直移动(如箭头“c”所示)。
两个导轨31沿方向Y铺设在线性工作台30的正面上，并且可滑动地装配到相应导轨31的滑块32耦接到移动块35A和35B，从而移动块35A和35B可相对于线性工作台30沿方向Y滑动(如箭头“d”所示)。移动构件34设置在面对设置于线性工作台30前方的固定构件33的移动块35A和35B的背面上且在梁构件8b的整个范围的位置。固定构件33和移动构件34构建出直线电机(linear motor)，从而能够将结合头10A和涂覆头10B定位到任意位置。
第一照相机36、第二照相机37和第三照相机38位于拾取操作位置[P1]、中间位置[P2]和结合操作位置[P4]上方的相应位置，各照相机的成像面朝下取向。第一照相机36在电子元件供应台3上方的拾取操作位置[P1]捕获由晶片板17保持的电子元件P的图像。对成像结果进行识别处理，由此识别出固定到晶片板17的电子元件P的位置。根据识别结果控制XY工作台11，由此可以使取出的电子元件P正确地位于拾取操作位置[P1]。
类似地，第二照相机37捕获在中间台5的中间位置[P2]位于载置台26上的电子元件P的图像。对成像结果进行识别处理，由此识别出固定到载置台26的电子元件P的位置。根据识别结果控制X轴移动工作台25，由此可以使取出的电子元件P正确地位于中间位置[P2]。第三照相机38在基板定位台4上的结合操作位置[P4]捕获由基板保持部23保持的基板24上的元件安装点24a的图像。对成像结果进行识别处理，由此识别出元件安装点24a的位置。根据识别结果控制XY工作台22，使得元件安装点24a可以正确地对准到结合操作位置[P4]。
关于相应部分的构造，拾取头移动机构7构造成在从龙门架8的梁构件8b的下表面8c悬垂的同时被联结。如图2所示，由此在拾取头移动机构7下面的位置确保了允许电子元件供应台3的一部分进入的空间S。当电子元件P从横跨晶片环15而伸展的晶片板17的整个区域取出时，必须通过用XY工作台11水平移动保持工作台14而在拾取操作位置[P1]取出电子元件P。出于这个原因，在电子元件供应台3周围需要与保持工作台14的水平移动行程相当的自由空间。在本实施例中的电子元件结合装置1中，如上所述，在拾取头移动机构7下面的位置确保了空间S，使得由于保持工作台14进入空间S，确保了保持工作台14的水平移动行程，从而能够减小设备的占地面积。
参照图3、4和5，现在描述拾取头移动机构7的详细结构。如上所述，考虑到使设备的占地面积最小，该实施例的电子元件结合装置1采用这样的构造，在构成拾取头移动机构7的机构元件中，用作驱动源的机构例如电机和丝杠机构位于梁构件8b的下面，并且，在该构造中，仅使用于通过头移动构件42将源自驱动源的移动操作传送至拾取头6的操作传送机构从梁构件8b朝底座2的中心突出。
具体地，如图4和5所示，具有拾取嘴6a的拾取头6通过反转心轴构件40联接到反转驱动部41，并且反转驱动部41联接到耦接板42a，该耦接板42a设置成沿方向X从头移动构件42突出。沿三个轴线的方向即方向X(第二方向)、方向Y(第一方向)和方向Z(垂直方向)的移动动作从位于梁构件8b下面的驱动源传送至头移动构件42，从而使拾取头6执行预定的作业动作。简言之，关于此构造，头移动构件42具有使拾取头6在第一方向、第二方向和垂直方向移动的功能。
拾取头6具有使拾取嘴6a围绕轴线旋转并可使由拾取嘴6a保持的电子元件P与方向θ对准的嵌入θ轴机构6b。通过驱动反转驱动部41，拾取头6围绕作为水平心轴的反转心轴构件40旋转，从而拾取头6可在反向上自由旋转。由拾取嘴6a保持的电子元件P可以通过拾取头6的反向旋转而反转到内部，从而可以根据结合模式改变电子元件P的正面或背面；换言之，拾取头6借助反转驱动部41附接到头移动构件42，且可围绕方向X上的水平轴自由地反向旋转。
Y轴驱动机构50将方向Y上的运动传递到头移动机构42，并且Z轴驱动机构60将方向Z上的垂直运动传递到头移动机构42。从梁构件8b的下表面8c悬垂下来的X轴驱动机构70使Y轴驱动机构50和Z轴驱动机构60在方向X上一体移动。对Y轴驱动机构50的结构进行描述。如图3和4所示，悬架51a和51b设置在作为水平的矩形板的连接板51的下表面上，从而在悬架的平面对准XZ平面时向下延伸。Y轴电机57附接到悬架51a的侧表面，丝杠56平行于Y轴电机57由悬架51a和51b轴向支撑。皮带轮58A安装到丝杠56的旋转心轴，且皮带轮58B安装到Y轴电机57的旋转心轴。带59围绕皮带轮58A和58B延伸。与丝杠56螺纹接合的螺母55联结到Y轴移动构件54。通过驱动Y轴电机57，使该Y轴移动构件54在方向Y上水平移动(如箭头“f”所示)。
导轨52沿着连接板51的下表面的一个边缘置于Y方向上。沿方向Y可滑动地装配到导轨52的滑块53连接到沿方向Y从Y轴移动构件54分叉并水平延伸的分支板54d。Y轴移动构件54沿方向Y的移动通过由导轨52和滑块53构成的Y引导机构引导。
如图4所示，Y轴移动构件54的一端在方向Y上以直角弯曲，从而形成Y弯曲部54a。Y弯曲部54a的边缘又在方向X上以直角弯曲，从而形成向前延伸的X弯曲部54b。X弯曲部54b呈现为在方向Z上比Y弯曲部54a宽的形状，并且，两个导轨54c放置在X弯曲部54b在方向Z上的侧面上。固定到Y弯曲部42c的滑块46装配到导轨54C从而在方向Z上可滑动，其中Y弯曲部42c从头移动构件42的边缘延伸并在方向Y上弯曲。Y轴移动构件54在方向Y上的移动借助X弯曲部54b和Y弯曲部42c传递到头移动构件42。此时导轨54c和滑块46可在方向Z上滑动，从而允许Y轴移动构件54和头移动构件42在方向Z上相对移动。
因此，Y轴移动构件54用作第一方向移动构件，该第一方向移动构件被作为第一方向驱动机构的Y轴驱动机构50驱动以在方向Y(第一方向)上移动，并连接到头移动构件42，同时允许沿方向Z(垂直方向)进行相对移动。X弯曲部54b、导轨54c、Y弯曲部42c和滑块46构成将Y轴移动构件54和头移动构件42连接在一起同时允许它们沿方向Z相对移动的Y轴连接部45。
现在将描述Z轴驱动机构60的结构。如图3和4所示，矩形的Z轴板61在方向Y上连接到连接板51的一端，同时Z轴板的平面与XZ平面对准。悬架61a和61b分别附接到Z轴板61的上下边缘从而沿方向Y延伸。Z轴电机67在垂直位置附接到悬架61a的下表面，平行于Z轴电机67布置的丝杠66由悬架61a和61b轴向支撑。皮带轮68A附接到丝杠66的旋转心轴，且皮带轮68B附接到Z轴电机67的旋转心轴。带69围绕皮带轮68A和68B延伸。
与丝杠66螺纹接合的螺母65耦接到沿方向Y从Z轴移动构件64延伸的连接构件64a，并且，通过驱动Z轴电机67，使Z轴移动构件64在方向Z上移动(如箭头“g”所示)。导轨62沿方向Z放置在Z轴板61的面对丝杠66的侧表面上。装配到导轨62从而可沿方向Z滑动的滑块63耦接到Z轴板61的侧表面。Z轴移动构件64沿方向Z的移动通过由导轨62和滑块63构成的Z引导机构引导。
如图4所示，Z轴移动构件64沿方向X延伸的一端在方向Y上以直角弯曲，从而形成Y弯曲部64b。滑块44耦接到Y弯曲部64b的侧表面，同时滑块的延伸方向与方向Y对准。位于延伸部42b上的导轨43装配到滑块44，从而可以在方向Y上滑动，其中延伸部42b设置在头移动构件42的顶部从而沿方向Y延伸。Z轴移动构件64沿方向Z的移动借助Y弯曲部64b和延伸部42b传递到头移动构件42。导轨43和滑块44可沿方向Y滑动，从而允许Z轴移动构件64和头移动构件42在方向Y上相对移动。
因此，Z轴移动构件64用作垂直移动构件，该垂直移动构件被作为第一方向驱动机构的Z轴驱动机构60驱动以在方向Z(垂直方向)上移动，并耦接到头移动构件42，同时允许沿方向Y(第一方向)进行相对移动。Y弯曲部64b、滑块44、延伸部42b和导轨43构成将Z轴移动构件64和头移动构件42连接在一起同时允许它们沿方向Y相对移动的Z轴连接部47。
现在描述X轴驱动机构70的结构。如图3和5所示，矩形的悬架71A和71B设置在梁构件8b的下表面8c上，以向下突出，同时悬架的平面与YZ平面对准(参见图5中的箭头C-C)。X轴电机77在水平方向上附接到悬架71A的侧表面，并且，平行于X轴电机77布置的丝杠76由悬架71A和71B轴向支撑。皮带轮78A附接到丝杠76的旋转心轴，并且皮带轮78B附接到X轴电机77的旋转心轴。带79围绕皮带轮78A和78B延伸。
与丝杠76螺纹接合的螺母75借助块74耦接到连接板51的上表面。X轴电机77被驱动，从而丝杠76旋转，由此使连接板51在方向X上水平移动(如箭头“h”所示)。如前面所述，Y轴驱动机构50和Z轴驱动机构60耦接到连接板51。通过沿方向X移动连接板51，而使Y轴驱动机构50和Z轴驱动机构60沿方向X移动。因此，在前面的构造中，连接板51用作驱动部连接构件，作为垂直驱动机构的Z轴驱动机构60和作为第一方向驱动机构的Y轴驱动机构50耦接到该驱动部连接构件。
导轨72沿方向X放置在梁构件8b的下表面8c上，并且装配到导轨72从而可沿方向X滑动的滑块73联结到连接板51的上表面(参见图5中通过D-D的视图)。连接板51沿方向X的移动通过由从梁构件8b的下表面8c悬垂的导轨72和滑块73构成的X引导机构引导。具体地，X轴驱动机构70用作第二方向驱动机构，该第二方向驱动机构以悬垂的方式耦接到梁构件8b的下表面8c，并使作为驱动部连接构件的连接板51沿方向X(第二方向)移动。
在上述构造中，沿方向X、Y和Z连同拾取头6一起移动的头移动构件42构造成借助Y轴连接部45耦接到Y轴移动构件54，并借助Z轴连接部47耦接到Z轴移动构件64。结果，由Y轴驱动机构50、Z轴驱动机构60和X轴驱动机构70构成的固定驱动部7a可以位于该固定驱动部不从梁构件8b的下表面8c水平突出的位置。具体地，作为采用仅使由头移动构件42、Y轴移动构件54、Z轴移动构件64、Y轴连接部45和Z轴连接部47构成的可移动操作传递部7b从梁构件8b的下表面8c突出的构造的结果，可以使拾取头6的驱动机构构造得紧凑。
现在参照图6描述电子元件结合装置1的控制系统的构造。控制部80是处理计算装置，利用存储在存储部81中的程序和数据来控制各部分的操作和处理。具体地，控制部80控制电子元件供应台3的XY工作台11、喷射器机构16、基板定位工作台4的XY工作台22、基板保持部23、中间台5的X轴移动工作台25、拾取头6的嵌入θ轴旋转机构6b、使拾取头6上下倒置的反转驱动部41以及拾取头移动机构7的X轴驱动机构70、Y轴驱动机构50和Z轴驱动机构60的操作。此外，控制部80控制结合头10A、涂覆头10B以及使结合头10A和涂覆头10B水平移动的头移动机构9的操作。
存储部81存储用于控制各部分的操作处理程序和用于执行结合电子元件的操作的作业数据。操作输入部82是诸如键盘和鼠标的输入设备，执行用于操作电子元件结合装置1的各部分的各种类型的数据和操作命令的输入。显示部83是诸如液晶面板的显示设备；显示借助操作输入部82执行的输入操作期间出现的引导屏和信息屏、由照相机等捕获的屏等。识别处理部84识别并处理由元件识别照相机27、第一照相机36和第二照相机37和第三照相机38捕获的结果。
根据通过借助元件识别照相机27捕获由结合头10A保持的电子元件P的图像所获得的识别结果，控制部80控制XY工作台22和头移动机构9，由此修正在将电子元件P结合到基板24时可能出现的位置偏移。根据借助捕获固定到晶片板7的电子元件P的图像的第一照相机36所获得的识别结果，控制部80控制XY工作台11，由此可以使待取出的电子元件P正确地定位在拾取操作位置[P1]。根据借助捕获放置在中间台5的载置台26上的电子元件P的图像的第二照相机37所获得的识别结果，控制部80控制X轴移动工作台25和头移动机构9，由此可以在对载置在载置台26上的电子元件P的位置偏移进行修正的同时将电子元件P保持在结合头10A上。
对作为捕获基板24的图像的第三照相机38的结果产生的结果进行识别处理，由此执行下面的处理。根据通过捕获基板24的图像并检测设置在基板24上的元件安装点24a产生的识别结果，控制部80控制XY工作台22，由此可以将作为结合目标的元件安装点24a正确地对准到结合操作位置[P3]。对已经涂覆有粘合剂且已经结合有电子元件的基板24的成像结果进行识别处理，由此执行用于确定粘合剂的涂覆状态是否有缺陷的检查以及用于确定电子元件的结合状态好坏的检查。检查处理不是必要的，而是根据需要进行。
现在将描述由拾取头移动机构7完成的拾取头6的移动操作。首先参照图7A和7B描述在方向Y上的移动操作。图7A示出螺母55在Y轴驱动机构50中位于丝杠56上最右边位置的状态。在该状态下，拾取头6位于Y方向行程的右端。此时拾取头6的垂直位置由Z轴驱动机构60中的Z轴移动构件64的垂直位置调节。在该状态下Y轴电机57被驱动预定量，从而使螺母55移动到丝杠56上最左边的位置，如图7B所示。由此借助Y轴移动构件54和Y轴连接部45使头移动构42向左移动(如箭头“k”所示)，从而拾取头6仅移动预定的Y行程Sy。导轨43沿着构成Z轴连接部47的滑块44在方向Y上滑动，从而无论Z轴驱动机构60的状态如何都可以使头移动构件42沿方向Y移动。
现在参照图8A和8B描述包括沿方向Y的移动操作和沿方向Z的移动操作的组合的示例操作。图8A示出Y轴驱动机构50的螺母55位于丝杠56上最右边位置且螺母65在Z轴驱动机构60中位于丝杠66上最下面位置的状态。在该状态下，拾取头6位于Y方向行程的右端且位于Z方向行程的下端。
在该状态下Y轴电机57和Z轴电机67仅被驱动预定量，由此使螺母55移动至丝杠56上最左边位置(如箭头“i”所示)，如图8B所示，并且螺母65由丝杠66升降至与Z轴电机67的旋转量相当的预定位置(如箭头“j”所示)。借助Y轴移动构件54、Y轴连接部45、Z轴移动构件64和Z轴连接部47将朝左上的移动操作传递到头移动构件42，由此拾取头6仅移动预定的Y行程Sy和Z行程Sz。
图9示出通过驱动X轴驱动机构70而执行的拾取头6的前进和后退操作。如之前提到的，在拾取操作位置[P1]从电子元件供应台3取出将由电子元件结合装置1结合的电子元件P。用于取出电子元件P的头的类型根据取出的电子元件P是否必须放置在中间台5的载置台26上而改变。即，当取出的电子元件P必须放置在载置台26上并以备后用时，使拾取头6位于拾取操作位置[P1]，并进行拾取操作以相对于电子元件供应台3的晶片板17上升或下降并将取出的电子元件P放置在载置台26上。
与此相反，当直接借助结合头10A从电子元件供应台3取出电子元件P时，使拾取头6从拾取操作位置[P1]朝底座2的边缘回退，如图9所示。即，驱动拾取头移动机构7的X轴驱动机构70，从而使拾取头6与操作传递部7b一起在方向X上移动，如图5所示(如箭头“l”所示)。从而在拾取操作位置[P1]确保了使结合头10A的上升和下降不易受干扰的自由空间，并且，结合头10A可以从电子元件供应台3的晶片板17直接取出电子元件P。
电子元件结合装置1如上所述构造出，现在描述该电子元件结合装置1所执行的电子元件结合操作。首先，参照图10A、10B、10C、11A、11B和11C描述用于借助中间台5将从电子元件供应台3取出的电子元件P以面朝上姿势传送到基板定位台4并结合该元件的示例性作业操作。当作为对象的电子元件P是需要进行高位置准确度结合的元件类型时，对作业操作进行选择。
在图10A中，固定有面朝上姿势的多个电子元件P的晶片板17设置在电子元件供应台3上。喷射器销单元16a在拾取操作位置[P1]保持与晶片板17的下表面接触，从而可以进行拾取操作。在基板定位台4中，作为结合对象的基板24由设置在XY工作台22上的基板保持部23保持。
当开始电子元件结合操作时，第一照相机36首先在拾取操作位置[P1]捕获晶片板17的图像，从而对待取出的电子元件P进行识别(由箭头ph1表示)。根据识别结果，控制电子元件供应台3的XY工作台11，从而使待取出的电子元件P正确地定位在拾取操作位置[P1]。与定位操作并行地，第三照相机38在结合操作位置[P4]捕获基板24的图像(由箭头ph2表示)，从而对待结合的元件安装点24a进行识别。根据识别结果，控制基板定位台4的XY工作台22，从而使元件安装点24a正确地定位在结合操作位置[P4]。
如图10B所示，在电子元件供应台3中，拾取头6移动至拾取操作位置[P1]并相对于晶片板17下降(如箭头“m”所示)。拾取嘴6a保持着待取出的电子元件P并将该元件从晶片板17移出。随后，拾取嘴6a保持着电子元件P的拾取头6移动至中间台5并将电子元件P放置在载置台26上(如箭头“n”所示)。在基板定位台4中，涂覆头10B移动至结合操作位置[P4]并相对于基板24下降(如箭头“o”所示)，从而使涂覆嘴10b接近基板24的元件安装点24a，以进行涂覆操作。
如图10C所示，在结合电子元件时使用的粘合剂28施加至基板24的元件安装点24a，随后涂覆头10B移动至备用位置(如箭头“p”所示)。在拾取头6从中离开的中间台5中，第二照相机37捕获位于载置台26上的电子元件P的图像(如箭头ph3所示)，从而对载置的电子元件P进行识别并检测位置偏移。根据识别结果，控制中间台5的X轴移动工作台25，由此使载置的电子元件P正确地定位在中间位置[P2]。X轴移动工作台25仅执行X方向上的位置修正，而方向Y上的位置修正在结合头10A保持电子元件P时进行。与该位置修正并行地，第三照相机38捕获处于结合操作位置[P4]的基板24的图像(如箭头ph4所示)，由此进行用于确定涂覆有粘合剂28的基板24的状态是否有缺陷的检查。涂覆状态的检查不是必不可少的，而是可以省去。
如图11A所示，结合头10A移动至中间台5，并相对于载置在载置台26上的电子元件P下降，并且结合嘴10a保持电子元件P(如箭头“q”所示)。随后，保持着电子元件P的结合头10A移动至基板定位台4上方的位置，且结合头10A在结合操作位置[P4]处下降，由此将保持的电子元件P结合到基板24(如箭头“r”所示)。
如图11B所示，当完成结合操作的结合头10A已经从结合操作位置[P4]后退时，第三照相机38捕获基板24的图像(如箭头ph5所示)，从而识别结合后的电子元件P，并根据识别结果执行结合状态的检查。结合状态的检查不是必不可少的，而是也可以省去。随后，如图11C所示，在电子元件供应台3中执行用于将下一个要取出的电子元件P定位到拾取操作位置[P1]的元件定位操作。在基板定位台4中，执行用于将基板24的下一个元件安装点24a对准到元件识别位置[P3]的基板定位操作。随后，处理过程返回至图10A所示的工序，并在那里重复执行类似的作业操作。
参照图12A、12B、12C、13A、13B和13C，描述由结合头10A将从电子元件供应台3取出的电子元件P以面朝上姿势不经过中间台5而直接传送至基板定位台4并结合该元件的示例性作业操作。在图12A中，粘附有处于面朝上姿势的多个电子元件P的晶片板17设置在电子元件供应台3中。在拾取操作位置[P1]使喷射器销单元16a与晶片板17的下表面接触，从而可以进行拾取操作。在基板定位台4中，待结合的基板24由设置在XY工作台22上的基板保持部23保持。
当开始电子元件结合操作时，第一照相机36首先在拾取操作位置[P1]捕获晶片板17的图像，从而对待取出的电子元件P进行识别(由箭头ph6表示)。根据识别结果，控制电子元件供应台3的XY工作台11，从而使待取出的电子元件P正确地定位在拾取操作位置[P1]。与定位操作并行地，第三照相机38在元件识别位置[P3]捕获基板24的图像(由箭头ph7表示)，从而对作为结合目标的元件安装点24a进行识别。根据识别结果，控制基板定位台4的XY工作台22，从而使元件安装点24a正确地定位在结合操作位置[P4]。
如图12B所示，结合头10A移动至电子元件供应台3上方的位置，并定位在拾取操作位置[P1]。接下来，使结合头10A相对于晶片板17下降(如箭头“s”所示)，并且，结合嘴10a保持着待取出的电子元件P并将该电子元件从晶片板17移出。在基板定位台4中，涂覆头10B移动至结合操作位置[P4]，并相对于基板24下降(如箭头“t”所示)，由此使涂覆嘴10b接近基板24的元件安装点24a，并进行涂覆操作。如图12C所示，用于电子元件结合目的的粘合剂28施加至基板24的元件安装点24a，如图12C所示，随后涂覆头10B移动至备用位置。用结合嘴10a保持着电子元件P的结合头10A从拾取操作位置[P1]朝基板定位台4上方的位置移动(如箭头“u”所示)。与该移动并行地，第三照相机38捕获处于结合操作位置[P4]的基板24的图像(如箭头ph8所示)，并进行用于确定涂覆有粘合剂28的基板24的状态是否良好的检查。涂覆状态的检查不是必不可少的，而是也可以省去。
接下来，如图13A所示，结合头10A定位在结合操作位置[P4]并下降，从而将这样保持着的电子元件P结合到基板24(如箭头“v”所示)。如图13B所示，当完成结合操作的结合头10A已经从结合操作位置[P4]后退时，第三照相机38捕获基板24的图像(如箭头ph9所示)，从而识别结合后的电子元件P。根据识别结果执行结合状态的检查。结合状态的检查不是必不可少的，而是也可以省去。
如图13C所示，在电子元件供应台3中，执行用于将下一个要取出的电子元件P定位到拾取操作位置[P1]的元件定位操作。在基板定位台4中，执行用于将基板24的下一个元件安装点24a对准到元件识别位置[P3]的基板定位操作。随后，处理过程返回至图12A所示的工序，并在那里重复执行类似的作业操作。
参照图14和15，描述用于将已经由结合头10A从电子元件供应台3中取出的面朝上姿势的电子元件P上下倒置成面朝下姿势并随后将该元件传送至基板定位台4以进行元件结合的示例性作业操作。在图14A中，固定有处于面朝上姿势的多个电子元件P的晶片板17设置在电子元件供应台3中。喷射器销单元16a在拾取操作位置[P1]保持与晶片板17的下表面接触。在基板定位台4中，待结合的基板24由设置在XY工作台22上的基板保持部23保持。
当开始电子元件结合操作时，第一照相机36首先在拾取操作位置[P1]捕获晶片板17的图像(如箭头ph10所示)，从而对待取出的电子元件P进行识别。根据识别结果，控制电子元件供应台3的XY工作台11，从而使待取出的电子元件P正确地定位在拾取操作位置[P1]。与定位操作并行地，第三照相机38在结合操作位置[P4]捕获基板24的图像(由箭头ph11表示)，从而对作为结合目标的元件安装点24a进行识别。根据识别结果，控制基板定位台4的XY工作台22，从而使元件安装点24a正确地定位在结合操作位置[P4]。
如图14B所示，拾取头6移动至电子元件供应台3上方的位置并定位在拾取操作位置[P1]，然后相对于晶片板17下降(如箭头“w”所示)。拾取嘴6a保持着待取出的电子元件P，从而将该元件从晶片板17移出。随后，拾取头6在保持着电子元件P的同时移动至中间台5上方的位置(如箭头“x”所示)，并在该位置起动反转驱动部41(参见图3和4)，从而使拾取头6旋转180度。
由此使保持着电子元件P的拾取嘴6a向上取向，并且电子元件P呈现该元件的有源面向下取向的面朝下姿势。在基板定位台4中，涂覆头10B移动至结合操作位置[P4]并相对于基板24下降(如箭头“y”所示)，从而使涂覆嘴10b接近基板24的元件安装点24a，以进行涂覆操作。
如图14C所示，用于电子元件结合目的的粘合剂28施加至基板24的元件安装点24a，随后涂覆头10B移动至备用位置。结合头10A移动至中间台5上方的位置，并位于拾取头6正上方的点。接下来，结合头相对于拾取头6下降，由此结合嘴10a接收由拾取嘴6a保持的面朝下姿势的电子元件P。
接下来，用结合嘴10a保持着电子元件P的结合头10A移动至元件识别位置[P3]，在此元件识别照相机27捕获由结合嘴10a保持的电子元件P的图像(如箭头ph13所示)，从而识别由结合头10A保持的电子元件P的位置偏移。与该识别操作并行地，第三照相机38捕获处于结合操作位置[P4]的基板24的图像(如箭头ph12所示)，由此进行用于确定涂覆有粘合剂28的基板24的状态是否良好的检查。涂覆状态的检查不是必不可少的，而是也可以省去。
接下来，如图15A所示，结合头10A定位在结合操作位置[P4]并下降，从而使这样保持的电子元件P结合到基板24(如箭头“z”所示)。图14C所示的由元件识别照相机27通过元件识别检测到的位置偏移得到修正。如图15B所示，当完成结合操作的结合头10A已经从结合操作位置[P4]后退时，第三照相机38捕获基板24的图像(如箭头ph14所示)，从而识别结合后的电子元件P。根据识别结果执行结合状态的检查。结合状态的检查不是必不可少的，而是也可以省去。
如图14C所示，在电子元件供应台3中，执行用于将下一个要取出的电子元件P定位到拾取操作位置[P1]的元件定位操作。在基板定位台4中，执行用于将基板24的下一个元件安装点24a对准到结合操作位置[P4]的基板定位操作。随后，处理过程返回至图14A所示的工序，并在那里重复执行类似的作业操作。
如上所述，结合该实施例描述的电子元件结合装置1具有如下构造：中间台5介于基板定位台4与电子元件供应台3之间；并且，可以选择结合头10A将拾取头6从电子元件供应台3取出并载置在中间台5上的电子元件P传送至基板定位台4的模式或借助结合头10A将直接从电子元件供应台3取出的电子元件P运送至基板定位台4的模式。在该构造中，用于移动拾取头6的拾取头移动机构7以悬垂方式耦接到位于底座2的端部的龙门架8的梁构件8b的下表面，并且在拾取头移动机构7下面的位置确保了允许电子元件供应台3的一部分进入的空间S。此外，设置了用于使拾取头6上下倒置的反转驱动部41，由此可以使有源面向上取向的以面朝上姿势供应的电子元件P倒转至面朝下姿势并结合到基板24。可以被当作生产对象的元件类型的范围扩大，由此提高通用性，且通过减小设备的占地面积可以提高面积生产率。
本发明的电子元件结合装置具有能够使通用性和面积生产率提高的特点，并可应用于电子元件结合至引线框架、树脂基板等的领域。

Claims (4)

1.一种电子元件结合装置，该电子元件结合装置将从电子元件供应台取出的电子元件结合至定位于基板定位台上的基板，该结合装置包括：
底座，当从上面观察时，基板定位台和电子元件供应台沿第一方向并排布置在该底座上；
龙门架，在垂直于第一方向的第二方向上布置在底座的边缘，并具有水平部，该水平部的下表面位于比基板定位台和电子元件供应台高的位置，该龙门架沿第一方向延伸并且布置成水平部的正面朝底座的中心取向；
中间台，介于基板定位台与电子元件供应台之间，并且从电子元件供应台取出的电子元件将被设置在该中间台上；
拾取头，从电子元件供应台拾取电子元件，并将该电子元件传送至中间台；
拾取头移动机构，使拾取头在电子元件供应台上方的位置与中间台上方的位置之间移动，并使拾取头在第二方向上前进或后退；
结合头，保持电子元件供应台上的电子元件或由拾取头传送至中间台的电子元件，并将该电子元件结合到定位于基板定位台上的基板；和
结合头移动机构，沿着第一方向布置在龙门架的水平部的正面，并使结合头在电子元件供应台或中间台上方的位置与基板定位台上方的位置之间移动，
其中，拾取头移动机构以悬垂的方式联结至龙门架的水平部的下表面，并且在拾取头移动机构下面的位置处确保了允许电子元件供应台的一部分进入的空间。
2.根据权利要求1所述的电子元件结合装置，其中，拾取头移动机构具有：
头移动构件，使拾取头在第一方向、第二方向和垂直方向上移动；
垂直移动构件，由垂直方向驱动机构驱动以垂直地移动，并且联结至头移动构件，同时被允许在第一方向上进行相对移动；
第一方向移动构件，由第一方向驱动机构驱动以在第一方向上移动，并且联结至头移动构件，同时被允许在垂直方向上进行相对移动；
驱动部连接构件，垂直方向驱动机构和第一方向驱动机构连接到该驱动部连接构件；和
第二方向驱动机构，以悬垂的方式联结至水平部的下表面，并使驱动部连接构件在第二方向上移动。
3.根据权利要求2所述的电子元件结合装置，其中，拾取头借助反转驱动机构附接到头移动构件，并且能够围绕第二方向上的水平轴线反转。
4.根据权利要求2所述的电子元件结合装置，其中，第一方向驱动机构、第二方向驱动机构和垂直移动驱动机构布置在这些机构不从水平部的下表面水平突出的位置。
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