CN101677060A - 部件安装装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种部件安装装置。该部件安装装置包括：拾取头，具有用于拾取部件的拾取工具；拾取头支撑单元，用于支撑拾取头；拾取头支撑臂，具有设置有拾取头的一个端部和可旋转地安装到拾取头支撑单元的另一端部；拾取头倒置单元，使拾取头相对于拾取头支撑单元垂直倒置；和拾取工具旋转单元，使拾取工具围绕拾取工具的旋转轴线旋转，其中，拾取工具旋转单元包括驱动力产生单元和驱动力传递单元，驱动力传递单元用于传递驱动力产生单元的驱动力作为拾取工具的旋转力，并且驱动力产生单元设置在拾取头支撑单元上。

Description

部件安装装置
技术领域
本发明涉及一种用于安装诸如芯片(dice)的部件的部件安装装置，该芯片通过切片而离散硅晶片来获得。
背景技术
管芯结合装置具有三个操作台，这三个操作台包括部件供应台、中间台和安装台，部件供应台用于供应通过切片而离散变薄的硅晶片所得到的管芯(部件)，中间台用于暂时放置由拾取头拾取的管芯以将该管芯从部件供应台传送至安装头，安装台用于通过安装头使管芯结合到基板上。拾取头具有吸入喷嘴，该吸入喷嘴的取向可垂直倒置，使得所拾取的管芯的面(电路形成表面)的取向可以改变。此外，吸入喷嘴能够围绕其中心轴线旋转，以实现角修正(参见专利文献1)。
专利文献1：JP-A-2006-93321
在传统的拾取头中，由于用于使吸入喷嘴围绕其中心轴线旋转的机构及其驱动源设置在与吸入喷嘴一起倒置的倒置部上，因此倒置部在尺寸上已经较大且较重，从而导致其动态特性变差以及死区增大。此外，用于向位于倒置部的驱动源供电的布线已经较为复杂。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种消除拾取头的复杂布线的部件安装装置，并实现紧凑且重量轻的倒置部。
根据本发明第一方面的部件安装装置包括：拾取头，具有用于拾取部件的拾取工具；拾取头支撑单元，用于支撑拾取头；拾取头支撑臂，具有设置有拾取头的一个端部和可旋转地安装到拾取头支撑单元的另一端部；拾取头倒置单元，使拾取头相对于拾取头支撑单元垂直倒置；和拾取工具旋转单元，使拾取工具围绕拾取工具的旋转轴线旋转，其中，拾取工具旋转单元包括驱动力产生单元和驱动力传递单元，驱动力传递单元用于传递驱动力产生单元的驱动力作为拾取工具的旋转力，并且驱动力产生单元设置在拾取头支撑单元上。
根据本发明的第二方面，根据本发明第一方面的部件安装装置还包括：轴，设置在拾取头支撑臂上，从而能够在旋转轴线的方向上运动，轴的两端部分别从拾取头支撑臂的两端部突出；其中，驱动力产生单元从轴的一个端部向轴施加用于在拾取头支撑臂的旋转轴线的方向上运动的力；并且驱动力传递单元将轴的另一端部的平移运动转换成拾取工具的旋转运动。
根据本发明的第三方面，根据本发明第一方面的部件安装装置，驱动力产生单元使设置在轴的一个端部处的从动元件跟随设置在拾取头支撑单元上的偏心凸轮的旋转运动，以向轴施加用于沿拾取头支撑臂的旋转轴线的方向运动的力。
根据本发明的第四方面，根据本发明第一方面的部件安装装置，拾取工具具有与轴的另一端部接合的接合部；并且该接合部连同轴的所述另一端部的平移运动一起运动，使得轴的所述另一端部的平移运动转换成拾取工具的旋转运动。
根据本发明的第五方面，根据本发明第一方面的部件安装装置还包括：安装头，接收连同拾取头的倒置而倒置的部件，并将该部件安装到基板上，其中，拾取头由拾取头支撑臂支撑，使得当拾取头处于向下取向的姿态时，拾取工具相对于拾取头支撑臂的旋转轴线位于距离安装头更远的位置，并且其中，拾取工具旋转单元包括设置在拾取头支撑单元上的驱动力产生单元和设置在拾取头支撑臂上并适于传递驱动力产生单元的驱动力作为拾取工具的旋转力的驱动力传递单元。
根据本发明的第六方面，根据本发明第一方面的部件安装装置还包括：部件供应台；中间台，暂时放置所拾取的部件；安装头，接收连同拾取头的倒置而倒置的部件或暂时放置在中间台上而没有倒置的部件；和安装台，将安装头所接收的部件安装到基板上；其中，当安装头接收暂时放置在中间台上而没有倒置的部件并将该部件安装到基板上时，拾取头设置成使得拾取头支撑臂的旋转轴线相对于拾取工具位于距离中间台更远的位置，并且其中，当安装头接收连同拾取头的倒置而倒置的部件并将该部件安装到基板上时，拾取头设置成使得当拾取头处于向下取向的姿态时，拾取工具相对于拾取头支撑臂的旋转轴线位于距离安装头更远的位置。
拾取工具旋转单元由驱动力产生单元和用于传递驱动力产生单元的驱动力作为拾取工具的旋转力的驱动力传递单元构成，并且，重量较大的驱动力产生单元不是设置在拾取头上，而是设置在拾取头支撑单元上。因此，消除了用于向拾取头供电的复杂布线，并且因拾取头紧凑且重量轻，动态特性和空间效能得到提高。
拾取工具旋转装置由驱动力产生装置和用于传递驱动力产生装置的驱动力作为拾取工具的旋转力的驱动力传递装置构成，并且，重量较大的驱动力产生装置没有设置在拾取头上，而是设置在拾取头支撑装置上。因此，消除了用于向拾取头供电的复杂布线，并且因拾取头紧凑且重量轻，动态特性和空间效能得到提高。
拾取工具旋转单元由驱动力产生单元和用于传递驱动力产生单元的驱动力作为拾取工具的旋转力的驱动力传递单元构成，并且，重量较大的驱动力产生单元不是设置在拾取头上，而是设置在拾取头支撑单元上。因此，消除了用于向拾取头供电的复杂布线，并且因拾取头紧凑且重量轻，动态特性和空间效能得到提高。
附图说明
图1是根据本发明实施例的部件安装装置的透视图；
图2是根据本发明实施例的部件安装装置的示意图；
图3是根据本发明实施例的部件安装装置的驱动机构的示意图；
图4是示出根据本发明实施例的部件安装装置的部件的内部结构的横截面图；
图5是示出根据本发明实施例的部件安装装置在面朝下安装期间拾取头与安装头之间的位置关系的视图；和
图6是示出根据本发明实施例的部件安装装置在面朝上安装期间拾取头与安装头之间的位置关系的视图。
具体实施方式
参照附图描述本发明的实施例。图1是根据本发明实施例的部件安装装置的透视图。图2是根据本发明实施例的部件安装装置的示意图。图3是根据本发明实施例的部件安装装置的驱动机构的示意图。图4是示出根据本发明实施例的部件安装装置的部件的内部结构的横截面图。图5是示出根据本发明实施例的部件安装装置在面朝下安装期间拾取头与安装头之间的位置关系的视图。图6是示出根据本发明实施例的部件安装装置在面朝上安装期间拾取头与安装头之间的位置关系的视图。
首先，参照图1和2，描述部件安装装置的总体构造及其操作。部件安装装置1包括：晶片座2；拾取头5，用于从被保持在晶片座2上的晶片3拾取芯片4；芯片中转工作台6，用于暂时放置由拾取头5从晶片3拾取的芯片4；安装头7，用于从拾取头5或中间工作台6接收从晶片3拾取的芯片4；基板支撑工作台9，用于支撑基板8；分配器10，用于向基板8施加使芯片4结合到基板8的膏状粘合剂；第一照相机11，用于确认附着到晶片3的芯片4的位置和取向；第二照相机12，用于确认暂时放置在中间工作台6上的芯片4的位置和取向；第三照相机13，用于确认施加在基板8上的膏状粘合剂的位置；以及第四照相机14，用于确认由安装头7接收的芯片4的位置和取向。第一照相机11、第二照相机12和第三照相机13分别设置在待成像的物体的垂直上方，而垂直向下的区域被设定为成像区域。另一方面，第四照相机14设置在待成像的物体的垂直下方，而垂直向上的区域被设定为成像区域。
安装头7能够在第一线性运动单元20和第二线性运动单元21的作用下在垂直方向和水平方向(第一方向)上运动。同样地，分配器10能够在第三线性运动单元22和第二线性运动单元21的作用下在垂直方向和水平方向(第一方向)上运动。拾取头5安装在旋转臂23的前端，旋转臂23在水平面内在垂直于第一方向的第二方向上延伸。旋转臂23可围绕中心轴线41旋转，拾取头5通过该旋转而被垂直倒置，从而能够改变喷嘴24的取向以使其面朝上或面朝下。拾取头5与旋转臂23一起安装在第四线性运动单元25上，并且可在垂直方向和水平方向(第一方向和第二方向)上运动。
晶片座2能够在第五线性运动单元26的作用下在预定高度沿水平方向(第一方向和第二方向)运动。用于芯片4的上推单元27设置在晶片座2的下面。上推单元27设置成相对于第一照相机11呈垂直上或下位置关系(vertically upper or lower positional relationship)。随着晶片座2相对于上推单元27水平运动，附着到晶片的任意一个芯片4定位在上推单元27的垂直上方。被上推单元27向上推的芯片4由拾取头5的喷嘴24吸入，由此从晶片3释放。
中间工作台6和基板支撑台9能够分别在第六线性运动单元28和第七线性运动单元29的作用下在预定高度沿第二方向运动。随着分配器10和被吸到安装于安装头7的喷嘴30上以面朝下的芯片4沿第一方向运动，并且基板8沿第二方向运动，膏状粘合剂施加到基板8上的任意位置，然后芯片4安装到该位置。在芯片4面朝上安装的情况下，由拾取头5拾取的芯片4在不倒置的条件下暂时放置在中间工作台6上，然后该芯片4由安装头7拾取并安装到基板8。另一方面，在芯片4面朝下安装的情况下，拾取头5被垂直倒置，由此，从晶片3拾取的面朝上姿态的芯片4被倒置并转变成面朝下姿态，然后被直接送到安装头7。
接下来，将参照图2描述晶片座2、中间工作台6和基板支撑工作台9的布置。中间工作台6和基板支撑工作台9在第一方向上彼此平行地布置在工作台31上。基板支撑工作台9设置在比中间工作台6更高的位置处。工作台31被支撑在基板支撑工作台9侧的机器底座上，在中间工作台6的下面形成有空间。晶片座2在工作台31的中间工作台6一侧设置在比工作台31低的位置处。形成在中间工作台6下面的空间是当晶片座2将任意一个芯片4定位在上推单元27的垂直上方时晶片座2的部分可以进入的空间。
在部件安装装置1中，在一个芯片4面朝上安装到基板8的情况下，拾取头5在被保持在晶片座2上的晶片3与中间工作台6之间运动，并暂时放置芯片4，并且，安装头7在中间工作台6与被支撑在基板支撑工作台9上的基板8之间运动并安装芯片4。在基于这样的多个头之间进行协作的安装方法中，安装优选地以这样的时序进行，即，安装头7在拾取头5暂时放置芯片4之后就立即去拾取芯片4，以确保每个头中不发生等待进行运动的不必要的等待时间。出于这个原因，在部件安装装置1中，通过将中间工作台6设置成位于晶片座2与基板支撑工作台9之间的高度处来实现拾取头5和安装头7之间在运动时间上的平衡。
至于具体将中间工作台6设置在什么样的高度，这通过考虑拾取头5和安装头7的运动速度和水平运动距离以及拾取和安装所需的时间来确定。由于安装芯片时，定位、加热等通常需要时间，因此常常优选的是，将中间工作台6设置成接近基板支撑工作台9，以缩短安装头7的运动距离。通过以此方式设置中间工作台6，可以避免出现如下情况：当安装头7去拾取芯片4时，芯片4还没有被暂时放置在中间工作台6上，以及当拾取头5暂时放置芯片4时，前一个芯片4仍保持在被暂时放置的状态。因此，生产效率提高。
在部件安装装置1中，由于设置了允许晶片座2进入工作台31下面的空间，因此可以缩短拾取头5的水平运动距离，使得中间工作台6可以设置成更接近基板支撑工作台9。结果，也缩短了安装头7的运动距离，并且两个头5和7的运动距离整体上得以缩短，从而进一步提高生产效率。
接下来，将参照图3-6描述部件安装装置。旋转臂23在旋转臂23沿第二方向突出的状态下安装在运动臂40上。运动臂40附接到第四线性运动单元25，并通过第四线性运动单元25的驱动而在垂直方向和水平方向上运动。
旋转臂23具有以轴线41为中心的中空圆柱形形状，拾取头5安装在其前端部，并且一对轴承42设置在其中的轴承部43安装在其后端部。当旋转臂23装配到第四线性运动单元25时，轴承部43插入到形成于运动臂40中的孔44中。用作旋转臂23的旋转驱动源的第一电机45安装在运动臂40的观察侧(旋转臂23的前端侧)。带轮46装配在第一电机45的旋转轴上，与该带轮46相对的带轮47装配在旋转臂23的外周。环形带48卷绕在各带轮46和47周围并在各带轮46和47之间拖拉(train)，使得第一电机45的旋转驱动力传递作为用于使旋转臂23围绕轴线41旋转(箭头a)的力。当旋转臂23通过第一电机45的驱动围绕轴线41旋转180度时，安装在旋转臂23的前端部的拾取头5垂直倒置，从而改变喷嘴24的取向以使其面朝上或面朝下。
拾取头5安装在与旋转臂23的轴线41隔开的位置，当进行面朝下安装时，喷嘴24设置成在喷嘴24处于向下取向的姿态时在第一方向上相对于轴线41位于距离安装头7更远的位置(参见图2和5)。由于喷嘴24和轴线41具有这样的位置关系，因此通过拾取头5的垂直倒置而围绕轴线41旋转的喷嘴24沿着接近安装头7的方向运动。结果，当拾取头5从由图5中的实线表示的拾取位置运动到由虚线表示的传送位置时，如果拾取头5在第一方向上运动的距离比喷嘴24和安装头7的喷嘴30之间的中心距离d1短，则拾取头5将面朝下的芯片4传送至安装头7成为可能。随着拾取头5的运动距离得到缩短，面朝下安装所需的时间也可以得到缩短，从而提高部件安装装置1的生产效率。
此外，在尝试通过采用中间工作台6设置在晶片座2与基板支撑工作台9之间的高度处的多结合机(multi-bonder)来提高生产率的情况下，可以通过使旋转臂在图2中的a所示的方向上旋转来避免拾取头与中间台之间的干扰，从而允许芯片运动最短的距离。
另一方面，在进行面朝上安装的情况下，拾取头5固定在这样的姿态下，即，喷嘴24面朝下，且轴线41设置成在第一方向上相对于喷嘴24位于距离中间工作台6更远的位置(参见图6)。即，在面朝上安装与面朝下安装之间，喷嘴24和轴线41之间的位置关系是相反的。在面朝上安装的情况下，在图6中实线所示的位置处拾取芯片4的拾取头5在其姿态原封不动的条件下运动至虚线所示的位置，并将芯片4放置到中间工作台6上。出于这个原因，如果轴线41处于更接近中间工作台6的位置，则必须使拾取头5以一路线运动，还要考虑中间工作台6与喷嘴24和以轴线41为其中心轴线的旋转臂23之间的干扰。然而，如果喷嘴24位于更接近中间工作台6的位置，则仅考虑喷嘴24的干扰就足够了，结果，运动距离可以缩短。由于拾取头5的运动距离得到缩短，因此面朝上安装所需的时间也可以得到缩短，从而提高部件安装装置1的生产效率。
在第二方向上延伸的轴49插入在能够沿第二方向运动的旋转臂23的中心部分中。压缩弹簧50以如下状态装载在轴49的外周上，即，压缩弹簧50的一端抵靠形成在轴49上的弹簧止动器51，另一端抵靠形成在旋转臂23上的弹簧止动器52。轴49的相对端部分别从旋转臂23的相对端突出，凸轮随动件53装配到轴49的后端部。与该凸轮随动件53接合的偏心凸轮54装配在第二电机55的旋转轴56上，第二电机55安装在运动臂40的后面(旋转臂23的后端侧)。凸轮随动件53在被压缩弹簧50的弹性迫使的状态下与偏心凸轮54接触。如果第二电机55被驱动，则凸轮随动件53被偏心凸轮54的旋转所驱动，并且连接到该凸轮随动件53的轴49沿第二方向运动(箭头b)。
安装在拾取头5上的喷嘴24可围绕轴线57旋转(箭头c)，轴线57与旋转臂23的轴线41呈正交关系。横向突出的旋转杆58安装在喷嘴24上。旋转杆58的前端部与设置在轴49的前端部上的销60接合，并适于连同轴49的运动一起围绕轴线57旋转，其中轴49通过第二电机55的驱动而运动。喷嘴24通过旋转杆58的旋转而围绕轴线57旋转。由于用作喷嘴24的旋转驱动源的第二电机55不是设置在拾取头5上，而是设置在运动臂40上，因此使拾取头5紧凑且重量轻。此外，不存在电源布线。
此外，由于与拾取头5的倒置相关的机构和与喷嘴24的旋转相关的机构彼此独立，且不互相干扰，因此可以使喷嘴24在拾取头5的倒置期间旋转，从而可以通过同时执行这两个操作而使生产率提高。
通风路径59形成在轴49的内部。该通风路径59与形成在轴49的前端部中的开口61连通，并通过未示出的管连接到喷嘴24。该通风路径59在轴49的后端侧通过未示出的活页阀连接到真空产生源和压缩空气产生源(均没有示出)，由此在吸入芯片4时可以将喷嘴24设定为真空状态，并且通过使处于真空状态的喷嘴24的内部压力增加而对被吸入的芯片4执行真空中断来取消吸入。
在根据本发明实施例的部件安装装置1中，晶片3形成用于向拾取头5供应附着到上表面的芯片4的部件供应台；中间工作台6形成用于在其上暂时放置由拾取头5拾取的芯片4并将其传送至安装头7的中间台；以及基板支撑工作台9形成用于在基板8上安装由安装头7接收的芯片4的安装台。
喷嘴24是用于通过真空抽吸来拾取芯片4(部件)的拾取工具的一种形式。对于拾取工具，可以使用通过机械单元、电磁单元等拾取芯片4的工具，只要其能够保持芯片4一固定的时间期间并执行拾取和释放之间的转换即可。
运动臂40是用于支撑拾取头的拾取头支撑单元的一种形式。拾取头支撑单元可以是与运动臂40的情况不同、不是在其位置固定的条件下运动的单元，只要其能够可倒置地支撑拾取头5即可。
第一电机45是用于使拾取头相对于拾取头支撑单元垂直倒置的拾取头倒置单元的一种形式。第二电机55是构成用于使拾取工具围绕其旋转轴线旋转的拾取工具旋转单元的驱动力产生单元的一种形式。
轴49和旋转杆58是用于传递驱动力产生单元的驱动力作为拾取工具的旋转力的驱动力传递单元的一种形式。旋转杆58是与轴49的另一端部(前端部)接合的接合部的一种形式。
本发明作为用于将在多个头之间传送的部件安装到基板上的部件安装装置是有用的。

Claims (6)

1.一种部件安装装置，包括：
拾取头，具有用于拾取部件的拾取工具；
拾取头支撑单元，支撑所述拾取头；
拾取头支撑臂，具有设置有拾取头的一个端部和可旋转地安装到拾取头支撑单元的另一端部；
拾取头倒置单元，使拾取头相对于拾取头支撑单元垂直倒置；和
拾取工具旋转单元，使拾取工具围绕拾取工具的旋转轴线旋转，
其中，拾取工具旋转单元包括驱动力产生单元和驱动力传递单元，该驱动力传递单元传递该驱动力产生单元的驱动力作为拾取工具的旋转力；并且
驱动力产生单元设置在拾取头支撑单元上。
2.根据权利要求1的部件安装装置，还包括：
轴，设置在拾取头支撑臂上，从而能够在旋转轴线的方向上运动，轴的两端部分别从拾取头支撑臂的两端部突出；
其中，驱动力产生单元从轴的一个端部向轴施加用于在拾取头支撑臂的旋转轴线的方向上运动的力；并且
驱动力传递单元将轴的另一端部的平移运动转换成拾取工具的旋转运动。
3.根据权利要求2的部件安装装置，其中，驱动力产生单元使设置在轴的一个端部处的从动元件跟随设置在拾取头支撑单元上的偏心凸轮的旋转运动，从而向轴施加用于在拾取头支撑臂的旋转轴线的方向上运动的力。
4.根据权利要求2的部件安装装置，其中，拾取工具具有与轴的另一端部接合的接合部；并且
该接合部连同轴的所述另一端部的平移运动一起运动，使得轴的所述另一端部的平移运动转换成拾取工具的旋转运动。
5.根据权利要求1的部件安装装置，还包括：
安装头，接收连同拾取头的倒置而倒置的部件，并将该部件安装到基板上，
其中，拾取头由拾取头支撑臂支撑，使得当拾取头处于向下取向的姿态时，拾取工具位于相对于拾取头支撑臂的旋转轴线距离安装头更远的位置，并且
其中，拾取工具旋转单元包括设置在拾取头支撑单元上的驱动力产生单元和设置在拾取头支撑臂上并适于传递驱动力产生单元的驱动力作为拾取工具的旋转力的驱动力传递单元。
6.根据权利要求1的部件安装装置，还包括：
部件供应台；
中间台，暂时放置所拾取的部件；
安装头，接收连同拾取头的倒置而倒置的部件、或暂时放置在中间台上而没有倒置的部件；和
安装台，将安装头所接收的部件安装到基板上；
其中，当安装头接收暂时放置在中间台上而没有倒置的部件并将该部件安装到基板上时，拾取头设置成使得拾取头支撑臂的旋转轴线相对于拾取工具位于距离中间台更远的位置，并且
其中，当安装头接收连同拾取头的倒置而倒置的部件并将该部件安装到基板上时，拾取头设置成使得当拾取头处于向下取向的姿态时，拾取工具相对于拾取头支撑臂的旋转轴线位于距离安装头更远的位置。
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