CN101861091A - 电子元件安装设备 - Google Patents

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Abstract

两个同心布置的环状贮存器(32、33)沿着冲压头(4)的移动方向位于与基板(9)隔开的位置，并且冲压头(4)布置成能够在贮存器(32、33)与基板(9)之间直线移动。膏剂保留在内部贮存器(32)中，外部贮存器(33)用作试验性冲压区。冲压头(4)在设定在贮存器(32)上的位置(P1)与基板(9)之间移动的同时执行膏剂冲压操作。进行试验性冲压的位置(P2)沿着冲压头(4)的交通线设定在贮存器(33)上。

Description

电子元件安装设备
技术领域
本发明涉及一种用冲压到基板上的膏剂粘合剂将电子元件安装在基板上的电子元件安装设备。
背景技术
在电子元件安装在基板上的领域中，到目前为止，已经已知将贴附于设置在冲压头上的冲压针的膏剂粘合剂冲压到基板作为向基板供应膏剂粘合剂的方法。冲压针具有使膏剂粘合剂附着并将这样附着上的粘合剂冲压到基板的冲压表面。与期望要冲压的形状相适应的突起形成在冲压表面上。虽然附着到突起的膏剂粘合剂冲压到基板，但随着进行冲压的次数的增加，在突起之间的空间中堆积起膏剂粘合剂。粘合剂附着到基板，这又成为使冲压质量变差的原因。目前已知的设备具有设置在膏剂粘合剂供应位置与冲压位置之间的清洁单元。使冲压表面与清洁材料(例如，非织造物)接触，从而清洁冲压表面并去除堆积起来的膏剂粘合剂(参见专利文献1)。
专利文献1：JP-A-2001-7136
然而，清洁单元位于这样的位置，在该位置处，清洁单元占据该地点并且不与另一元件干涉。因此，清洁单元不总是位于冲压头在正常操作期间的交通线上的位置。出于这个原因，需要冲压头进行移动，该移动与正常操作期间执行的移动不同，是用于清洁的目的。结果，出现了冲压头的移动带来耗时和生产率劣化的问题。
发明内容
本发明旨在提供一种电子元件安装设备，该电子元件安装设备可以在生产率不变差的条件下从冲压针除去膏剂粘合剂。
本发明的第一方面提供了一种电子元件安装设备，包括：膏剂保留部，保留将电子元件连结到基板的膏剂；冲压头，使膏剂保留部的膏剂附着到冲压针，并将膏剂冲压到基板；和安装头，将电子元件安装到已经冲压有膏剂的基板；其中，膏剂保留部具有：至少两个环状贮存器，所述至少两个环状贮存器同心地布置；贮存器旋转部，使贮存器旋转；挤压件，遮蔽至少其中一个贮存器的横截面；以及间隙调节部，调节挤压件与所述至少其中一个贮存器的底壁之间的间隙；并且，其中，残留在冲压针上的膏剂试验性地冲压到至少另一个贮存器。
根据本发明，膏剂贮存器体现为多个同心布置的环状贮存器，并且其中一个贮存器用作试验性冲压区。无需提供试验性冲压区，并且可以缩短冲压头为了试验性冲压的目的而移动的距离。
附图说明
图1是本发明实施例的电子元件安装设备的斜视图；
图2是本发明实施例的膏剂供应部移动机构的斜视图；
图3是本发明实施例的电子元件安装设备的平面图；
图4是本发明实施例的电子元件安装设备的试验性冲压操作的流程图；和
图5是本发明实施例的贮存器的斜视图。
具体实施方式
下面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安装设备的斜视图；图2是本发明实施例的膏剂供应部移动机构的斜视图；图3是本发明实施例的电子元件安装设备的平面图；图4是本发明实施例的电子元件安装设备的试验性冲压操作的流程图；和图5是本发明实施例的贮存器的斜视图。
如图1所示，电子元件安装设备1的主要部分包括：三个作业头，即，拾取头2、连结头3和冲压头4；以及四个作业工作台，即，元件供应工作台5、元件中转工作台(component relay table)6、安装工作台7和膏剂供应工作台8。作业头在深度方向上从电子元件安装设备1的前侧到后侧以拾取头2、连结头3和冲压头4的顺序布置。类似地，作业工作台以元件供应工作台5、元件中转工作台6、安装工作台7和膏剂供应工作台8的顺序布置。此外，电子元件安装设备1具有用于运送基板9的基板运送机构10、用于使各作业头移动的直线移动机构11、用于使膏剂供应工作台8移动的直线移动机构30(参见图2)以及四个照相机12、13、14和15。
拾取头2在电子元件安装设备1的垂直方向和深度方向(由箭头“a”表示：与基板9的运送方向(由箭头“b”表示)正交的方向)上移动，从而运送芯片20。芯片20贴附到被保持在元件供应工作台5上的晶片板(wafersheet)21上。拾取头2通过抽吸用喷嘴22吸引每个芯片20，从而将芯片20从晶片板21剥离，并将芯片20放置在元件中转工作台6上。
第一照相机12探知位于晶片板21上的芯片20的位置和取向。当探知到位置偏移时，通过使元件供应工作台5在水平面内移动来修正芯片20的位置，并根据芯片20的取向来修正喷嘴22的角度。
元件中转工作台6与喷嘴储料器24和第二照相机15一起布置在移动工作台23上。移动工作台23可以通过直线移动装置25在基板运送方向(由箭头“b”表示)上移动。清洁头26设置在移动工作台23的行进路径上。当移动工作台23移动到清洁头26正下方时，清洁头26清理元件中转工作台6的上表面(芯片安装表面)或去除不要的芯片。用于更换目的的喷嘴或冲压针存储在喷嘴储料器24中。
连结头3在电子元件安装设备1的垂直方向和深度方向(由箭头“a”表示)上移动，并将通过喷嘴27的抽吸而吸引的芯片20安装到基板9上。除了通过抽吸吸引放置在元件中转工作台6上的芯片20以外，连结头3也可以通过抽吸直接吸引来自晶片板21的芯片20以及拾取头2通过抽吸而吸引的芯片20。当从拾取头2接收芯片时，随着拾取头2的倒转，通过抽吸吸引上下倒置的芯片20。按照原样安装保持上下倒置的芯片，由此执行倒装连结。
第三照相机13探知位于元件中转工作台6上的芯片20的位置和取向。当探知到芯片的位置偏移时，通过连结头3的移动(由箭头“a”表示)和元件中转工作台的移动(由箭头“b”表示)来修正喷嘴27与芯片20之间的位置关系。根据芯片20的取向来修正喷嘴27的角度。在倒装连结的情况下，第二照相机15捕获由连结头3的喷嘴27通过抽吸而吸引的芯片20的图像，从而探知芯片的位置和取向。
冲压头4在电子元件安装设备1的垂直方向和深度方向(由箭头“a”表示)上移动，并将附着到冲压针28的膏剂冲压到基板9上。膏剂被保持在膏剂供应工作台8上。冲压头4使冲压针28浸入到膏剂中，由此使特定数量的膏剂附着到冲压针28。通过将冲压针28压到基板9上，来冲压膏剂。
还可以通过第四照相机14来探知冲压到基板9的膏剂的位置和形状。在探知到膏剂已经以正确的形状冲压到正确位置之后，将芯片20安装到膏剂上。第四照相机14还用于探知安装好的芯片20的位置和取向。
从侧面运送到电子元件安装设备1中的基板9由基板运送机构10运送到安装工作台7上。基板运送机构10将臂29的尖端钩到基板9的后部，并以基板9与臂29的运动同步的方式运送基板9。
参照图2描述膏剂供应工作台8和直线移动机构30。膏剂供应工作台8具有作为主要元件的L形板31，两个环状膏剂贮存器32和33彼此整合地形成并且同心地布置在板的水平部分上。第一贮存器32置于第二贮存器33的内部，膏剂状的粘合剂被保留在第一贮存器32中。第二贮存器33作为没有膏剂的空贮存器，并用作用于去除仍残留在冲压针28上的膏剂的试验性冲压区。第一贮存器32和第二贮存器33在电机34的作用下围绕同心圆的中心轴线旋转。
每个贮存器32和33具有用于遮蔽贮存器的横截面的挤压件35。两个挤压件35可以借助利用测微头等的调节机构36和37独立地上升或下降，从而能够根据上升和下降位置调节各贮存器32、33的底壁38、39与挤压件35之间的间隙。在挤压件35下游的位置处，使保留在第一贮存器32中的膏剂具有与挤压件35和底壁38之间的间隙相当的均匀厚度。同时，在第二贮存器33中，与底壁39保持紧密接触的挤压件35刮擦所施加的膏剂，使得没有膏剂附着到底壁39的相对于挤压件35的下游部分。由于膏剂没有机会在相对于挤压件35的下游位置再次附着到冲压针28，因此甚至在从膏剂贮存器转移的小区域中，膏剂也可以反复地施加。此外，施加可以总在同一位置进行。
如图3所示，电子元件安装设备1布置成，同心布置的两个环状贮存器32和33在冲压头4的移动方向上与基板9隔开，使得冲压头4可以在贮存器32和33与基板9之间直线移动。膏剂存储在内部的第一贮存器32中，外部的第二贮存器33用作膏剂涂覆区。冲压头4在设定于第一贮存器32上的位置P1与基板9之间移动的同时执行膏剂冲压操作。执行涂覆的位置P2沿着冲压头4的交通线设定在第二贮存器33上。
冲压头4使冲压针28在膏剂接收位置P1浸入到第一贮存器32的膏剂中，从而使厚度调节好的膏剂附着到冲压针28。冲压头移动到基板9上方的位置，并将膏剂冲压到定位之后的基板9上。试验性膏剂涂覆位置P2相对于膏剂接收位置P1位于方向“a”冲压头4的移动方向)上，并沿着在第一贮存器32与基板9之间移动以进行冲压操作的冲压头4的交通线。因此，在冲压操作期间，冲压头4可以在不离开交通线的条件下执行冲压操作。
电机34的旋转轴和膏剂贮存器32和33通过环形带40在L形板31的后部联接在一起。拾取头2、元件中转工作台6和连结头3沿着冲压头4的交通线布置。具体地，拾取头2、连结头3和冲压头4布置成沿着单一交通线移动。通过这种布置，可以容易地执行芯片在头之间的交换和用于接管操作(taking over operation)的定位。
直线移动机构30由水平延伸的导轨41、无杆汽缸42和可滑动地附接到导轨41的滑块43构成。设置在无杆汽缸42中的嵌入磁体被气动地致动，从而显示出磁性的滑块43移动以跟随磁体的运动。滑块43设置有沿垂直方向延伸的导轨44，附接到L形板31的垂直部分的另一滑块45可滑动地附接到导轨44。
膏剂供应工作台8可以在将导轨41的整个长度作为行程的同时在电子元件安装设备1的深度方向(由箭头“a”表示)上移动。当膏剂冲压到基板9时，膏剂供应工作台8移动到电子元件安装设备1的后侧，以接近基板9。这样，缩短了冲压头4的行进距离，由此尝试着提高冲压操作的效率。相反，膏剂供应工作台8在维护操作期间，例如清洁贮存器32和33以及补充膏剂时，反向地朝前侧移动，从而接近位于前面的操作者。这样，提高了维护的可操作性。
即使当通过使用第三照相机13探知到施加于第二贮存器33的膏剂的形状时，膏剂供应工作台8也进行移动。第四照相机用于探知冲压到基板9的膏剂的形状等。由于膏剂将要冲压到的位置和膏剂将要施加的位置P2沿着膏剂供应工作台8的移动方向并排布置，因此使膏剂供应工作台8移动，可以使施加到固定的第四照相机14的有角视场的膏剂移动。
直线移动机构30具有用于使膏剂供应工作台8垂直移动的膏剂供应工作台提升机构46。膏剂供应工作台提升机构46是具有凹陷48的汽缸机构，该凹陷48设置在活塞杆的前端以与形成在L形板31侧面的突起47接合。膏剂供应工作台提升机构46通过活塞杆的抽出和收缩而使膏剂供应工作台8上升或下降。膏剂供应工作台提升机构46设置在电子元件安装设备1的后侧，并控制膏剂供应工作台8的提升或下降位置，使得膏剂液面与基板9的上表面之间的高度差变得更小。在该情况下，膏剂供应工作台8下降为更接近基板9，这可能在运转中与臂29干涉。出于这个原因，在基板运送期间，使膏剂供应工作台8上升到工作台在运转中不妨碍臂29的提升位置。
现在参照图4所示的流程图描述电子元件安装设备1的涂覆操作。当电子元件安装设备1开始操作时(ST1)，首先将试验性冲压计数器复位为零(ST2)。所用的计数器设置在电子元件安装设备1的控制系统中，并对执行试验性冲压的次数进行计数。由于前面操作期间已经进行完的计数操作的数有时会留在试验性冲压计数器中，因此在开始新的操作时，计数器必须复位到零。
开始操作的电子元件安装设备1需要在预定的时刻执行试验性冲压(ST3)。在冲压操作时，膏剂压到冲压针28上，然后随着时间变得粘附住。发出请求的时刻通常由操作开始后所经过的时间和膏剂冲压操作执行的次数所确定。因此，一轮试验性冲压操作在更换基板和芯片时或更换每个喷嘴时进行，从而试验性冲压操作不中断生产。
该轮试验性冲压操作开始于第二贮存器33的清洁(ST4)，该第二贮存器33是用于试验性冲压的贮存器。通过使第二贮存器33在挤压件35保持与底壁39紧密接触的同时旋转来执行对第二贮存器33的清洁。对于在开始操作后执行的第一次试验性冲压操作，由于还没有膏剂贴附于底壁39，因此也可以省去清洁操作。随后，执行用于将冲压针28压到底壁39的试验性冲压操作(ST5)。通过该试验性冲压操作，仍残留在冲压针28上的膏剂中仍保持与底壁39接触的至少一部分膏剂附着到底壁39，从而被从冲压针28除去。
接下来，第三照相机13对施加在底壁39上的膏剂的形状进行拍照，从而探知膏剂的形状(ST6)。由于膏剂的形状根据仍残留在冲压针28上的膏剂的量和位置以及冲压针28的类型而改变，膏剂的形状图案在之前被创建为电子数据，因此将与施加在底壁39上的膏剂有关的图像数据与电子数据相比。作为与形状图案相比的结果，在探知到膏剂的形状为正常时(ST7)，试验性冲压操作结束(ST8)。进行试验性冲压操作的次数被计入(ST9)，电子元件安装设备返回到正常的安装操作。
膏剂的正常形状是能够通过试验性冲压操作去除仍残留在冲压针28上的大部分膏剂的形状，使得得到的形状被认为或可以被看出与附着到底壁39的膏剂的形状相同。当附着到底壁39的膏剂呈现这样的形状时，冲压针28可以被认为处于没有膏剂残留在冲压针上的清洁状态。
作为匹配的结果，在膏剂的形状被探知为异常时(ST7)，进行试验性冲压操作的次数被计入(ST9)，再次重复一轮试验性冲压操作(ST4至ST6)。该轮试验性冲压操作(ST4至ST6)重复进行，直到探知到膏剂的形状为正常的。当试验性冲压操作的数量超过预设的允许值时，确定冲压针28不能通过试验性冲压操作清洁，然后发出错误报警(ST10)。
在收到错误报警时，操作者临时中止电子元件安装设备1的操作，并在视觉上检查冲压针28的状态。如果冲压针可以通过洗涤等清洁，则就这样使用清洁后的冲压针28，并重新开始电子元件安装设备1的操作。当确定冲压针不能容易地被清洁时，冲压针被更换为另一冲压针，随后重新开始电子元件安装设备1的操作。
代替错误报警(ST10)，冲压针还可以自动地更换。在该情况下，冲压头4移动到喷嘴储料器24，在那里，头被更换为存储在喷嘴储料器24中的冲压针。随后，通过使用这样更换的新冲压针来连续地执行冲压操作。
由于贮存器32和33在许多情况下由金属或树脂形成，因此底壁39本身不具有清洁冲压针28的能力。因此，如图5所示，清洁材料50，例如充满溶解膏剂的化学品的毡子，放置在第二贮存器33的底壁上，从而可以清洁冲压针28。在该情况下，清洁材料50使底壁的一部分保持暴露，而不是覆盖整个底壁，由此可以通过组合使用试验性冲压操作和清洁操作来清洁冲压针28。例如，甚至在试验性冲压操作重复进行若干次之后膏剂的形状也不正常时，也可以清洁冲压针28。
在上述的实施例中，膏剂贮存在第一贮存器32中，并试验性地冲压在第二贮存器33中。然而，第一贮存器32也可以用于试验性冲压的目的，并且膏剂也可以保持在第二贮存器33中。在该情况下，图2所示的位置P2用作冲压位置，位置P1用作试验性冲压位置。由于冲压位置P2与基板9之间的直接距离变得更短，因此可以缩短致动冲压头4所需的时间，使得生产率提高。相反，试验性冲压操作期间所需的行进量增加。然而，与冲压操作相比，试验性冲压操作没有那么频繁。因此，生产率不会变差。
膏剂贮存器设置为多个同心布置的环状贮存器，其中一个贮存器用作试验性冲压区。结果，无需提供特别设计的试验性冲压区。还产生如下优点：能够缩短冲压头为了试验性冲压的目的而行进的距离。本发明在通过向基板冲压膏剂来安装电子元件的领域中是有用的。

Claims (4)

1.一种电子元件安装设备，包括：
膏剂保留部，保留将电子元件连结到基板的膏剂；
冲压头，使膏剂保留部的膏剂附着到冲压针，并将膏剂冲压到基板；和
安装头，将电子元件安装到已经冲压有膏剂的基板；
其中，膏剂保留部具有：至少两个环状贮存器，所述至少两个环状贮存器彼此整合地形成并且同心地布置；贮存器旋转部，使贮存器旋转；挤压件，遮蔽至少其中一个贮存器的横截面；以及间隙调节部，调节挤压件与所述至少其中一个贮存器的底壁之间的间隙；并且，其中，残留在冲压针上的膏剂试验性地冲压到至少另一个贮存器。
2.根据权利要求1的电子元件安装设备，还包括用于探知施加到底壁的膏剂的形状的照相机。
3.根据权利要求1的电子元件安装设备，其中，用于清洁冲压针的清洁材料设置在底壁上。
4.一种电子元件安装方法，包括使保留在膏剂保留部中且用于将电子元件连结到基板的膏剂附着到设置在冲压头上的冲压针，并将膏剂冲压到基板，并将由安装头保持的电子元件安装到已经冲压有膏剂的基板；
其中，膏剂保留部具有：至少两个彼此整合形成并且同心布置的环状贮存器；贮存器旋转部，用于使贮存器旋转；挤压件，遮蔽至少其中一个贮存器的横截面；以及间隙调节部，调节挤压件与所述至少其中一个贮存器的底壁之间的间隙；其中，该方法包括：
将残留在冲压针上的膏剂施加到至少另一个贮存器的底壁；
通过间隙调节部使保留在所述至少其中一个贮存器中的膏剂形成为预定的膜厚度；
使形成为膜的膏剂附着到冲压针；
将膏剂冲压到基板；和
将由安装头保持的电子元件安装到已经冲压有膏剂的基板。
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