CN1038740A - 电子元件安装设备 - Google Patents

Abstract

一种电子元件或芯片安装设备，能以高速，高精确度进行芯片安装操作。该设备包括两个传送站，一个在芯片供给部件与传送站之间往复运动的芯片拾取头，两个在传送站与安装总片的基片之间往复运动的芯片放置头，以便根据往复转换系统进行芯片安装操作，以及高效率地进行放置芯片于基片的操作。

Description

本发明涉及电子元件安装设备，特别是以高速、高精度在基片上高效率地安装各种电子元件，例如芯片型式元件。

这类型的电子元件（以下称为“芯片”）安装设备，即现有技术中已提出并用于在基片上安装芯片的设备，一般是按照例如日本专利申请公开265223/1986所公开的方式构造的。更具体讲，传统的芯片安装设备如此构造，使用适当的装置把电子元件或芯片从芯片供给部件上一个接一个地连续拾起，通过适当的装置传送到中间站，然后利用芯片安装头按顺序一个接一个地取出或抽出。取出的芯片接着通过头的工作被放置或安装在预定的位置。

传统的芯片安装设备，每个中间站和安装头适宜在每个芯片安装操作中只输送一个芯片，以致于当输出的芯片的数量增多时，就会引起芯片安装头的往复运动的相应增多，导致芯片安装工作效率的降低。因此，应注意到传统的芯片安装设备不能在每个芯片安装操作中同时处理多个芯片。

另一个这类传统装置公开在1987年2月24日援于Hendrik的美国专利4644642中。在公开的装置中，通过具有多个拾取元件的拾取装置在提出位置上同时拾取多个元件。然后，通过拾取装置的运动和/或基片与拾取装置之间的相对运动，使拾取装置移到基片上的位置，并且每个拾取元件连续移到基片的所需位置上。接着，利用拾取元件把相关元件放置在相关位置并松开。

这样，在该美国专利的装置中，单个拾取装置在提出位置和基片之间直接往复运动，以致于需要很多时间从提出位置使送芯片至基片。在该装置中，也没有对减少在基片上放置元件的时间给予考虑，而这在元件安装操作所需的全部时间里占了很大部分。因此该传统装置不能以高速有效地进行安装操作。此外，公开的该装置不适于元件放置在基片上之前进行拾取元件的位置修正，故其不能完成芯片相对于基片的准确定位。

另一种传统的电子元件或芯片安装设备业已提出，包括芯片定位机构，如代理人在日本专利申请公开264788/1986，214692/1987和229900/1987所建议的。上述日本专利申请公开的芯片定位机构适宜当在芯片四个侧面挟住芯片的同时进行芯片定位。因此，该机构不能使单个定位部件同时进行多个芯片的定位。

由以上看来，代理人提出的芯片定位机构的构造，是为了以芯片的两个侧面为基础来进行定位，这公开于日本专利申请公开32692/1987。在提出的机构中，承受芯片的支撑相对于定位部件倾斜移动，以便获得X和Y两方向的运动分量。可惜，该机构的目的是在每个芯片安装操作中仅精确定位一个芯片，因此在每个芯片安装操作中它不能同时定位多个芯片。

一种指针旋转式芯片安装头已在传统的芯片安装设备上用作芯片安装头，这记载在日本专利申请公开30399/1987。该安装头包括在指针头上以相等角度间隔布置的多个吸杆，并适于当指针头移动至一个特定位置时，使每个吸杆旋转预定的角度。

还提出了另一种芯片安装头，它具有成一排的多个吸杆，并安装在一个X-Y平台的下侧面。在该芯片安装头中，分别吸住各个芯片的吸杆在印刷电路板或基片上移动至某一位置，按顺序在印刷电路板上放置芯片。在这个例子中，象上述的指针旋转式安装头那样，当按顺序毫不相干地设定吸杆的旋转角度时，需要大量时间来调整被每个吸杆以预定角度吸住的芯片姿态。

术语“电子元件安装操作”或“芯片安装操作”在这里一般指的是从芯片供给部件取出芯片至芯片放置于基片上这一范围的操作。

针对现有技术中上述缺点作出了本发明。

因此，本发明的目的是提供一种电子元件安装设备，它能高速有效地完成电子元件安装操作。

本发明的另一目的是提供一种电子元件安装设备，它能在电子元件安装操作的时间方面良好协调的条件下，进行电子元件从供给部件的拾取和元件放置于基片，导致显著地减少了安装操作所需的时间。

本发明的另一个目的是提供一种电子元件安装设备，它能同时操纵各种类型的电子元件。

本发明的又一个目的是提供一种电子元件安装设备，它能高精度地完成电子元件安装操作。

本发明的又一个目的是提供一种电子元件安装设备，它能提高每单位层面积上被操纵的电子元件的数量和类型。

本发明的另一个目的是提供一种电子元件安装设备，它能以简单的方式快速和有效地完成待安装的电子元件的定位修正。

本发明进一步的目的是提供一种电子元件安装设备，它能在显著减小的空间里有效地实现电子元件的定位修正。

本发明另一个进一步的目的是提供一种电子元件安装设备，它能高精度地快速完成电子元件在基片上的放置。

本发明的又一个进一步的目的是提供一种电子元件安装设备，它能简化结构和显著减小尺寸。

根据本发明，提供了一种电子元件安装设备。该设备包括一个具有多个电子元件供给单元的固定式供给部件，用来供给电子元件;多个传送站和一个电子元件拾取头部件。拾取头部件包括多个吸杆，该吸杆通过从固定式供给部件吸取电子元件并放置于传送站来完成拾取电子元件。而且，该设备还包括多个电子元件放置头部件，它们的数量与传送站相对应。每个放置头部件包括多个吸杆，利用吸力把电子元件从传送站取走，并放置在每个定位基片上，定位基片的数量与传送站相应。

通过以下详细说明并参考附图，可以容易地很好了解本发明的这些和其它目的及优点。在整个说明中，相同的标号代表相同或相应的部分，其中：

图1是根据本发明的电子元件安装设备的实例平面图。其中，为了清晰起见，略去了电子元件拾取头部件，电子元件放置头部件和印刷电路板或基片;

图2是类似于图1的平面示意图，其中显示了拾取头部件，放置头部件和基片;

图3是图1所示设备的侧剖视图;

图4是电子元件供给单元的侧视示意图;

图5是拾取头部件的局部后视图;

图6是用于图5的拾取头部件的吸杆驱动机构的侧剖视图;

图7是传送站的平面图;

图8是图7所示传送站的部分前剖视图;

图9是图7所示传送站的侧视图;

图10A和图10B均是对在图7所示传送站的电子元件进行定位修正的方法示意图;

图11是吸杆与被吸于其上的电子元件之间配准不良的示意图;

图12是图7所示传送站的一种改型的基础部分的部分放大平面示意图;

图13是电子元件放置头部件的侧剖视图;

图14是一个电子元件放置头部件及其外围的后视图。

图15是另一个电子元件放置头部件及其外围的后视图;

图16是用于电子元件放置头部件的缠绕连接机构的平面图;

图17A图17B均是电子元件旋转操作的示意图;

图18是通过照象机观察的电子元件和吸杆的配置仰视图;

图19是由皮带传送机构支承和定位的印刷电路板的部分侧剖视图;

图20A是电子元件相对于吸杆的正确姿态示意图;

图20B是被吸在吸杆上的电子元件的不正确姿态的示意图。

以下，将参考附图说明根据本发明的电子元件或芯片安装设备。

如图1-3所示的芯片安装设备的实施例，一般包括多个卷筒30，每个上绕有带子32，一个固定式芯片供给部件34，该部件含有许多并置或配置成一排的供给单元36，一对传送站38（38A和38B），用来临时把那些从固定供给部件34拾取的电子元件或芯片40（图4）置于其上，并对每个芯片40的姿态或位置进行修正，一个电子元件或芯片拾取头部件42，用来从固定式供给部件34拾取芯片40并传送到传送站38A和38B，照象机44用于成相处理，皮带传送机构46用来把印刷电路板或基片48（48A和48B）传送至预定位置，电子元件或芯片放置头部件50（50A和50B）的配置数量与传送站38A和38B相适应。上述设备元件或部件安装在一个基座52上。在说明的实施例中如参考标号11A和11B所示，基片48被皮带传送机构送到并置于设置在设备上的预定位置，预定位置的数量与传送站38A和38B相适应。此外，在说明的实施例中，卷筒30排成两行，每行包括数个卷筒，如图1和图2所示。

在图1中，略去了芯片拾取头部件42，芯片放置头部件50A和50B和基片48A和48B。这样，根据图1和图2之间的比较可以容易地了解该实施例。

如图3所示，芯片拾取头部件42按这样的方式配置，能沿一个滚珠丝杆轴54在X方向移动遍及所有供给单元36，该滚珠丝杆轴安置得在所有供给单元36上横向延伸，拾取头部件还能在与X方向垂直的Y方向移动，以致能在每个供给单元36的供给位置与每个传送站38A和38B之间运动，芯片暴露于供给单元36以便头部件42能从那里拾取，芯片拾取头部件42，以下将做详细说明，包括多个吸杆，其配置能相互无关地垂直移动。

如以下所述，芯片放置头部件50A和50B包括多个吸杆，每个吸杆安装在每个X-Y平台的下表面，X-Y平台相互分离布置，以便能在X和Y两个方向上移动。放置头部件50A适于利用吸力把芯片从传送站38A取出，并将其放置在左手一侧基片48A（图2）的预定位置上，基片由皮带传送机构46承载，基片预先涂复了粘合剂。同样，芯片放置头部件50B利用吸力把芯片从传送站38B取出，并将其放置在右手一侧涂有粘合剂的基片48B上，该基片也由皮带传送机构46承载。

在该实施例中，皮带传送机构46适用于按图2中的箭头X，所指方向传送基片48。

每个照相机44如此配置，使得被吸在每个放置头部件50A和50B上的每个芯片可以由其成相。为此目的，芯片放置头部件50A和50B可以按这样的方式运动，在通过照相机上方位置后分别到达基片48A和48B。

如图1-3所示和以上简述，卷筒30安装在基座52的后部，它们相互依次交错地排成两行。每行包括多个卷筒。每个卷筒30可旋转地支承在那些安装于基座52的卷筒支架56上。卷筒30的这种交错地布置成两行，可使大量的薄壁式供给单元36相互并置。如图4所示，绕在每个卷筒30上的带子包括承载带部分58，它由在横向和纵向都以相同间隔设置的多个凸起60形成。每个凸起60容纳一个芯片40在内。带子还包括一个罩带部分62，用来罩住承载带部分58。带子32从卷筒拉出并分别引入相应的供给单元36。

图3清楚地显示出，供给单元36可拆卸地安装在固定于基座52的供给单元支座64上，每个单元具有一个供给齿轮，用来以预定的齿距供给带子32的承载带部分58一个卷带盘68，用来卷绕罩带部分的剥落段，一个导向部件70，用来对剥落的罩带部分62进行导向。因此，带子32的结构如下，芯片40容纳在承载带部分58的凸起处60，承载带部分58被罩带部分62所覆盖，带子32被引入相应的供给单元36，那里，罩带部分63被从承载带部分58上剥落，结果，芯片40在供给位置部被暴露，在这里芯片拾取头部件42的吸杆把芯片拾取。

现在，将参考附图3和5对芯片拾取头部件9进行详细说明。

拾取头部件42安装在一个纵向X-Y平台72的下表面上。更具体地说，X-Y平台72包括一个固定在机架76上的X方向滑动导轨74，机架76竖直地安装在基座52上，一个X方向滑块可滑动地被支承在滑动导轨74上。此外，一个内螺纹部件80与X方向滑块78组合而成，并与那个在X方向横向延伸在所有供给单元36之上的细长滚珠丝杆轴54螺纹啮合。轴54的两端由轴承座82支承，并在一端装有一个皮带轮84。皮带轮84通过皮带86实现与装在机架76上的马达的运转连接，由此马达88的驱动力通过皮带86被传送至皮带轮84。这导致X方向滑块78因滚珠丝杆轴54的旋转而在所有供给单元36之上的转动。

在X方向滑块78的下表面牢固地安装着Y方向滑动导轨90，Y方向滑块92被可滑动地支承于Y方向滑动导轨90下表面上。芯片拾取头部件42安装在Y方向滑块92的下侧边。在X方向滑块78与Y方向滑块92之间，配置了一个气缸94，用来把Y方向滑块在Y方向移动一个预定距离或固定距离。因为在本实施例中，每个供给单元的芯片供给位置与每个传送站38A和38B之间在Y方向的距离是保持固定不变的。

此外，如以上简述，芯片拾取头部件42具有多个吸杆96。更具体地说，在本实施例中，头部件42具有20个用于正常尺寸芯片的吸杆96A和4个用于大尺寸芯片的吸杆96B，如图5所示。吸杆96B的安装间距大于吸杆96A的安装间距。

图6展示了一个吸杆驱动机构，它与每个吸杆96A和96B相应或相对布置，用来垂直移动吸杆，为此目的，配置了一个旋转轴100，轴上固定地安装了一个筒形凹槽凸轮102。此外，还有一个用于芯片拾取头部件42的机架104，其中一个轴106以X方向被支承在机架104内。单个凸轮随动件108的一端固定在轴106上，其另一端枢轴地装有一个滚轮110。滚轮110与筒形凹槽凸轮102的凸轮槽112衔接。这引起凸轮随动件108随筒形槽式凸轮102的旋转产生枢轴运动。单个的凸轮随动件108为所有吸杆96A和96B所共有，并在其一端设置多个连接机构，设置方式是相互分离并与各个吸杆对应。每个连接机构114布置得与装在驱动杆118上端的联接板116衔接。每个吸杆96A和96B被吸在驱动杆118的下端。

每个驱动杆118以可垂直滑动的方式，安置在方块122的筒形孔120中，方块固定安装在机架104上。更具体地说，驱动杆118如此形成，其上部构成一个用于选择气缸的活塞，吸杆96装在驱动杆118的下端，包括一个具有吸孔128的杆体126，吸孔与穿过方块122的真空吸力通道130连通，一个固定在杆体126下部的端头部件132并至少具有吸孔。筒形孔120的上部和下部分别用封口部件134A和134B气密封闭。筒形孔120内有一空间处于活塞124之上，它与穿过方块122的压缩空气馈入通道138和排气通道140连通。此外，在筒形孔120内设置了一个压力弹簧142，它产生一个持续的向上力或推动活塞52。利用与每个吸杆96相对应的阀144来操纵真空吸力通道130，由此通过端头部件132实现对芯片吸力的开一关控制。同样，设置与每个吸杆96相对应的阀146，以便操纵排气，由此，实现吸杆选择操作的开一关控制。

如图5所示，在机架104的后侧安装了一个马达148，通过皮带150把驱动力传到固定于旋转轴100的皮带轮152上。

具有上述结构的芯片拾取头部件42，当相应的阀146开通时，选择气缸并设有作用于每个吸杆96，以致于，因压力弹簧142的作用活塞124以及驱动杆49保持在升高位置。因此，吸杆96保持在其升高位置而与凸轮随动件108的枢轴运动无关，结果防止了吸杆96对芯片的吸力作用。反之，当相应的阀146关闭时，选择气缸作用于每个吸杆96，以致于驱动杆118的活塞124可以抵抗压力弹簧142向下运动。这使得吸杆96可以随凸轮随动件108的枢轴运动而垂直移动，结果实现吸杆对芯片的吸力作用。因此，应注意到，通过凸轮机构实现吸杆96的驱动，由此保证以高速吸取芯片。

每个传送站38可以按如图7至9所示方式构造。传送站38包括固定于基座52的站机架160，一个Y方向滑动导向轴162固定安装在站机架上。一个Y方向滑块164被可滑动地支承在Y方向滑动导向轴162上，一个用来在其上放置芯片的芯片台牢固地设置在滑块164上。在芯片台166上确定了芯片吸取位置Q，其数量与置于其上芯片数量相应，每个芯片吸持位置由至少一个吸孔168（168A或168B）所形成。在本实施例中，每个位置是由一个这样的吸孔确定的。于是，在本实施例中，图7中左侧的四个吸孔168B在N方向以较大的相等间隔设置，用来利用吸力吸住大尺寸芯片，右侧的20个吸孔108A在N方向以较小的相等间隔设置，用来吸住通常尺寸芯片。吸孔168A和吸孔168B通常分别与形成在芯片台166中的吸力通道170A和170B连通，吸力通道170A和170B均通过开-关控制阀与负压源（未画出）相连，例如真空泵或类似装置。

在站机架160上，装有一个气缸172用来在Y方向调准芯片，一个气缸174用来卸下已停止吸取的芯片至一个沿芯片台166设置的芯片贮器176中。气缸172和174的活塞杆适于紧靠在固定于安装板178的止动螺栓180A和180B，安装板178组装在芯片台166的下侧面。芯片台在图7的Y₁方向通过弹簧装置持续受力。

此外，传送站38包括一个X方向滑块182，它被可移动地支承在机架160上，以便在X方向滑动。一个位置控制板184固定在滑块182上，用来对置于芯片台上的芯片进行定位修正，或者用吸孔168调准芯片。在X方向滑块182与站机架160之间设置了一个气缸186，用来在X方向调准或修正芯片。在位置控制板184的平端表面上设置了多个从该端突出的齿188，以便形成多个X方向调准或修正的表面装置190和多个Y方向调准或修正的表面装置，192，后者均限定在相邻的X方向调准表面装置190之间。突出齿188与吸孔168A相对应设置。

在Y方向滑块164与站机架160之间，设置了拉簧191，以便在那个使位置控制板184的端部离开芯片台166的吸孔168的方向上拉动Y方向滑块164，除了吸孔的设置之外，站38A和38B两者当然都使用上述的传送站38的结构。更具体地说，在站38B中，用于大尺寸芯片的四个吸孔168B可以取消，因此站38B上仅仅包括20个用于通常尺寸芯片的吸孔168A。

现在，将参考附图10A和10B以及图1至9，对按上述构造的传送站的工作方式进行说明。

首先，利用芯片拾取头部件42，把多个芯片40从芯片供给部件34传送到芯片台166上的芯片吸住位置Q并在其上每隔一定间距放置，在此过程中，吸孔168A和168B承受真空吸力，结果芯片40被吸力吸在芯片台166上。然后，开动Y方向修正气缸172，使每个吸孔168A与位置修正板184的每个Y方向调准面192之间的间距设定在一个如图10A所示的预定量。之后，开动X方向调准气缸186，使每个吸孔168A与位置调准板184的每个X方向调准面190之间的间距设定在一个如图10B所示的预定量。因此，每个芯片被定位修正。结果，每个芯片40的中心通过真空吸孔168A被吸在芯片台166上，并与相应的吸孔中心配合一致。

当芯片40与吸孔168B配合一致时，Y方向和X方向调准气缸172和186返回其原位，使位置调准板184保持在与芯片40分离的位置。接着，如以下所述，芯片被芯片放置头部件取出并传送到基片。

在芯片吸取过程中，因放置头部件对芯片的吸力中断面引起的芯片在芯片台166上的任何遗留，都会阻碍由芯片拾取头部件执行的下一批芯片从供给部件至芯片台的传送。在本实施例中，为了避免这样的问题，在下一批芯片传送至芯片台166之前，开动气缸卸下芯片，在这一点上，实质是按图9中箭头194所示移动Y方向滑块164，结果遗留的任何芯片都被位置修正板184卸到芯片贮器176中。

如上所述，在本实施例中，芯片台上的每个芯片吸住位置Q设置一个吸孔。然而，它也可以设置两个或更多的这种吸孔。

如果在传送站不进行芯片的定位修正和/或调准，即使通过把吸在吸杆上的芯片姿态进行成相处理，来对芯片相应于基片的位置进行修正，在芯片安装头部件50的每个吸杆中心与芯片40中心之间也会发生配准不良，以及由于芯片40与基片48之间插入粘合剂，使得芯片发生如假想线所示的不正确姿态。本实施例能使芯片中心与放置头部件的吸杆中心充分地配合一致，因此有效地克服了上述缺点。

图12展示了上述传送站的一种改型，其中每个芯片吸住位置Q设置了数个或许多较小吸孔168′。这种结构使得每个芯片吸住了位置Q由一组小吸孔168′构成，结果使得尺寸或构形实质不同的各种芯片都可以被吸力可靠地吸住。

正如从上述可以看到的，在传送站中，单个位置调准或修正板的设置方式是多个芯片共用，结果，可以简单的方式，同时快速地完成芯片的定位修正和调准。此外，传送站的尺寸可以大大地减小，因为不需要对每个芯片设置芯片定位结构，并且可以极大地减小每个相邻的芯片吸住位置之间的间距。

图13展示了芯片放置头部件50（50A或50B），它用来通过吸力把芯片从传送站38取走，并通过芯片传送至基片来把芯片放置在基片上。芯片放置头部件50A和50B除了吸杆的设置置外，其结构可以实质相同。

芯片放置头部件50被承载在X-Y平台200的下侧面上。更具体地说，如图3所示，Y方向滑块202被支撑在设置于部件50机架的Y方向滑块导轨上，以便能在Y方向滑动，一个与Y方向滑块202组合一体的内螺纹部件与载于机架的Y方向滚珠丝杆轴204相啮合，以便由滚珠丝杆轴204的旋转带动Y方向滑块202在Y方向移动。在Y方向滑块202的下侧面安装了一个X方向滑动导轨206，其上支承了一个X方向滑块208，以便在X方向滑动，一个与X方向滑块208组合一体的内螺纹部件与载于Y方向滑块202的X方向滚珠丝杆轴210相啮合。以便由滚珠丝杆轴210的旋转带动X方向滑块208在X方向移动。放置头部件50安装在X方向滑块208的下侧面。

在实施例中，如图14所示，芯片放置头部件50A包括吸杆212，其设置方式与芯片拾取头部件42的吸杆的设置以及传送站38A的吸孔168A的设置相对应。因此，部件50A包括20个用于通常尺寸芯片的吸杆212A和4个用于大尺寸芯片的吸杆212B。

图15展示了用来操纵传送站38B上的芯片的另一个芯片放置头部件50B。头部件50B装在X-Y平台214的下侧面，并包括与传送站38B的吸孔设置相应的吸杆设置，因此只包括20个用于通常尺寸芯片的吸杆212A。图15中，参考标号216表示与照相机44相联系的照明装置。

如图13所示，芯片放置头部件50（50A或50B）包括与吸杆212相应设置的吸杆驱动机构218，用来分别垂直移动和旋转吸杆212。更具体地说，每个机构218包括一个机架220和一定固定于机架220的方块222。方块222上设置了一个圆筒形孔224，其中插入一个驱动元件或部件226，其下端装有吸杆212，插入方式是在垂直方向或正方向可滑动并可围绕其轴旋转。驱动部件在其上端起一个驱动杆228作用。此外，在机架220上承载了一个旋转轴230，以便在Y方向延伸，其上固定了一个筒形开槽凸轮232。机架220上支承了一个在X方向延伸的轴234，其上安装了单个凸轮从动件236。凸轮从动件236的一端上枢轴地安装了一个滚轮238，它与开槽凸轮232的凸轮槽240相接合。这导致由开槽凸轮232的旋转带动凸轮从动件236产生枢轴运动。单个凸轮从动件236为所有吸杆212所共用，在其另一端的相互分离的方式设置一个连接件，并与各个吸杆相对应。每个连接件212设置得便于与装在驱动杆228上端的联结板244相衔接。

每个吸杆212由一个吸孔形成，它通过驱动部件和方块222的真空吸力通道和阀246与负压源连通，负压源是例如真空泵或其它类的装置。在每个驱动杆228之上设置了一个选择气缸248，它固定在机架220上。对每个选择气缸248供给的压缩空气由开-关阀250控制。下端装有吸杆212的驱动部件226被围绕驱动杆228设置的压缩弹簧260持续向上推着。

在驱动元件或部件226上固定安装了一个齿轮262，它与旋转地支承在机架220上的齿轮264相啮合。齿轮264与一个与离合器270的从动轴268组合一体的齿轮266相啮合。在从动轴268下端设置了一个基本上是圆锥形的凹槽272用于摩擦连接，并以可旋转及轴向稍微可动的方式支承在机架220上。离合器270还包括一个主动轴274，其上端设置了一个圆锥形凸块276与凹槽272相对应。因此，当开动用于连接的气缸，向下移动从动轴268时，通过凹槽272和凸块276，轴265运转地与主动轴274相连，把轴268的旋转力传给轴274。当设有开动气缸278时，压簧280起到向上推动从动轴44的作用，使得凹槽272与凸块276分离，实现轴268与274之间的分离，同时通过制动板228把齿轮266受压地紧靠在机架220的固定板290上，以防止从动轴268空转。

离合器270的主动轴274可旋转地支承在机架220上，其下端固定设置了一个皮带轮292，用来旋转吸杆212。相应地，机架220上固定了一个设备294，其上枢轴地安装了一个导向皮带轮296。

图16展示了用来把驱动力从单个动力源传送至每个吸杆212的装置，它包括与每个吸杆212对应设置的吸杆旋转皮带轮292，与每个吸杆对应的导向皮带轮296，每一个导向皮带轮298、300和302设置在机架220的两侧，装有减速机构的共同马达304，一个固定在马达304驱动轴上的驱动皮带轮306，以及皮带轮之间的调节皮带308的拉紧方式。正如从图16所能见到的，用于旋转吸杆212的皮带轮是以相同的角度在同一方向旋转的。参考标号310代表用于对压缩空气源至气缸278的开-关控制的阀门。

在具有上述结构的芯片放置头部件50中，由于与每个吸杆212对应的阀250开通，压缩空气驱动选择气缸248，使得杆部件226以及吸杆212抵抗压簧260向下运动，以致吸杆212可以随凸轮随动件236的枢轴运动而垂直运动，结果为其吸取操作做好准备。每个吸杆212对芯片的吸取开始时间是，当X-Y平台214移动放置头部件50的每个吸杆212至传送站38的相应芯片吸住位置之上的位置时。然后，吸杆212利用吸力把芯片吸住放置在传送站38上。当需要用吸杆旋转任一芯片时，开动相应的阀310来驱动气缸278，以便实现离合器连接。吸在吸杆212上的芯片通过齿轮旋转至一预定旋转角的位置，该旋转角与联动连接保持或持续时间相对应。在本例中，利用吸杆212旋转芯片是通过主旋转操作进行的，把芯片40旋转一个大角度θ例如45度、90度，180度，270度等。如图17A所示。作为一种替换，它可以是一种修正操作，把芯片40旋转一个微角或α角△_θ，来修正芯片的姿态，如图17B所示。

与吸杆对应的阀250关闭时选择气缸对吸杆无作用，以致吸杆保持在其上升位置，而没有进行吸取操作。

芯片放置头部件50于是移动至处于预定位置的基片之上的位置，其吸杆利用吸力把芯片吸于其上并旋转，以便把芯片按希望旋转一个预定旋转角。然后，连续选择地开动吸杆，来把芯片放置在涂有粘合剂的基片预定位置上，结果芯片被安置在基片上。

如上所述，芯片放置头部件50的吸杆212的开动是由凸轮机构协行的，结果，与由气缸装置直接开动吸杆相比，开动速度提高了。

为了成象处理方便起见，如图13和18所示，在接近每个吸杆212的地方，设置了标记杆312。设置方式是每个标记杆312X方向的位置与吸杆X方向的位置对准。

此外，在放置头部件50中，对每个吸杆212设置了离合器270。另外，虽然多个离合器主动轴274是由一个旋转动力源来旋转的，组成对的离合器从动轴268与离合器主动轴274之间的连接时间设定为相互独立的适当长度。这种结构允许各个吸杆相互独立地各自设定预定的旋转角度，同时还可以使放置头部件小型化和紧凑。

如上所述，在放置头部件，单个动力源其用于所有吸杆的驱动，而且进行联动连接的时间的确定对于每个吸杆来说是独立的，因此相应于多个吸杆的旋转角的设定可以快速完成。此外，即使吸杆数量增多也可简化结构。结果头部件紧凑了。

图18是通过照相机44观察的芯片40吸在吸杆上的俯视图。图18中的圆圈314表示照相机的视野。每个照相机44的快门如此地被操纵，以致于当放置头部件50以不变的速度通过照相44上方时，吸杆212和标记杆312成对地处于照相机的视野中。放置头部件50无需在照相机上方停止，因此减少了头部件50从传送站38至基片48的移动时间。

现在，将参考附图1、3和19，说明皮带传送机构46。

机构46包括一对在X方向对基片进行滑动导向的导轨316，一个把基片连续送至预定的停止位置或芯片放置位置的皮带318。在本实施中，设定了两个这样的停止位置。基片在图2的X₁方向被传送。此外，机构46还包括一对可垂直移动的板320，每个上设置了定位杆322，以便由此向上伸长。每个定位杆322适用于，当基片被传送至两个芯片放置位置中的一个，并由此基片被吸在该位置上时，插入基片48的定位孔324。以下将参考附图，对芯片安装设备的上述实施例的芯片安装操作方式进行说明。

芯片拾取头部件42的吸杆96A和96B在供给部件34的期望的供给单元36的芯片供给位置部降下，利用吸力把期望的通常的尺寸和大尺寸的芯片拾取并升起。吸杆96A和96B的这种操作是连续或同时进行的，当所有吸杆96由此利用吸力吸住期望的芯片40时，拾取头部件移动至一个传送站38或传送站38A的芯片台166，如图7所示，吸杆96同时下降以此拾取芯片台166上的芯片40。于是，拾取头42回到供给部件34之上的位置。然后，吸杆从所期望的供给单元拾取通常尺寸的芯片40并把它们传送至传送站38B。

在每个传送站38A和38B，位置控制板184按照图10A和10B所示的程序，实行与芯片吸住位置Q的吸孔168相对应的芯片定位修正。

然后，芯片放置头部件50A的吸杆212A和212B降下，从传送站38A吸起定位修正后的芯片40并向上运动。吸杆212A和212B在X方向以恒定速度越过与传送站38A相邻设置的照相机44，然后到达预先放置在芯片放置位置的印刷电路板48A之上的位置。

照相机44产生如图18的圆圈314所示静止图象，以便计算X方向上标记杆312与照相机44视野中心O之间的偏移S，以及测量与标记杆312相对应的吸杆212的位置。因此，通过成象处理，对吸杆212相对应的芯片姿态进行识别。图20A显示了芯片40的正确姿态。

图20B展示了与吸杆212相对应的芯片40定位失败的一个例子，其中△_x表示X方向偏移，△_y表示Y方向偏移，△_θ是旋转方向的偏移。△_x和△_y由X-Y平台214修正，△_θ由吸杆212的旋转修正，此外，当芯片方向需要改变时，例如芯片40旋转90度角，这同样可由吸杆的旋转来实现。

因此，放置头部件50的吸杆212A和212B降低至施有粘合剂198的印刷电路板上的芯片放置位置，同时根据通过照相机44所获得的静止图象的处理结果，按需要改变每个X-Y平台214和吸杆的位置，以便完成芯片在基片上的安装。

同样地，芯片放置头部件50B的吸杆212A降下，从传送站38B取走定位修正后的芯片40并向上运动。吸杆212A在X方向以恒定速度越过与传送站38B相邻设置的照相机44，然后到达预先放置在芯片安装位置的印刷电路板48B之上的位置。接着，根据照相机44所获得的静止图象，检测每个芯片与相应吸杆212A之间的偏移△_x、△_y和△_θ。如果需要，由X-Y平台进行△_x和△_y的修正，通过吸杆的旋转进行△_θ的修正。此外，如果需要，由吸杆的旋转来改变芯片40的方向。之后，放置头部件50B的吸杆212A同样地降下至印刷电路板48B上的芯片放置位置，由此进行芯片在基片上的安装。

正如从以上说明所看到的，本发明的芯片安装设备是如此构造的，以至传送站放入芯片供给部件与基片传送机构之间地设置，使得根据往复转换机构来操纵芯片。这种结构允许由放置头部件把预先拾取的芯片放置在基片上之前，下一个芯片被拾取头部件从供给部件拾取。由此，实质上减了从芯片供给部件拾取芯片至芯片放置在基片上之间所需时间，结果，与安装头直接往复于芯片供给部件与基片之间的现有技术相比，进行芯片安装操作的速度提高了。

此外，在本发明中，芯片拾取头部件和芯片放置头部件均包括多个吸杆，因此可以有效地操纵各种类型的芯片。

在本发明的设备中，一个能在短时间进行快速操作的芯片拾取头覆盖了两个或更多的传送站。因为每个头部件在基片上越过的总距离大大地增多了，所以在基片上放置芯片需要很多时间，芯片放置头部件的设置数量与传送站相对应，以便由放置头部件进行芯片设置操作，相对于每个基片可以独立进行，基片数量与传送站相对应。因此，应注意到，本发明的芯片拾取头部件和芯片放置头部件两者的布置，在芯片安装操作中芯片从供给部件拾取与芯片在基片上放置之间，形成了优异的时间平衡。

此外，在本发明中，利用照象机的成象处理，对与吸杆对应并被吸于其上的芯片姿态进行修正，从而导致安装精度提高。

进一步，在本发明中，芯片供给部件是固定的，因此与传统的移动供给部件相比，可以显著地减少安置设备所需占地面积，并且在相同的占地面积可以增加供给单元的设置数量。

虽然，结合附图对本发明的优选实施例进行了具体、特定的说明，但在上述技术指教下可以做出显而易见的改进和变型，因此应该了解到，在所提权利要求范围内，可以采取与上述特定说明不同的其它方式实施本发明。

Claims (11)

1、一种电子元件安装设备，包括：

包括多个电子元件供给单元的固定式供给部件，用于供给电子元件；

多个传送站；

一个包括多个吸杆的电子元件拾取头部件，用于利用吸力从所说的固定式供给部件拾取电子元件并把它们放在所说的传送站上；

多个电子元件放置头部件，其设置数量与所说的传送站相对应并且每个包括多个吸杆；

所说的放置头部件利用吸力从所说的传送站取走电子元件，把它们放置在数量与所说的传送站相对应设置的基片上。

2、根据权利要求1的电子元件安装设备，还包括照相机，用于对吸持在所说放置头部件的每个所述吸杆上的电子元件进行成象;

所说的放置头部件从所述传送站吸持取走所述元件，越过所述照相机并把所述电子元件放置在所述基片上。

3、根据权利要求1或2的电子元件安装设备，其中所述传送站设置了电子元件吸取位置，其数量与所述放置头部件的所述吸杆相对应。

4、根据权利要求2的电子元件安装设备，其中通过所述照相机所获得的所述电子元件的成象被用来检测所述电子元件与所述吸杆之间的配准不良，以便在所述电子元件被放置在所述基片上时修正所述吸杆的位置。

5、根据权利要求2的电子元件安装设备，其中拾取头部件的某些吸杆和放置头部件的某些吸杆以增大的间距设置。

6、根据权利要求2的电子元件安装设备，其中每个传送站包括：

一个电子元件台，其上设有多个在X方向配置的电子元件吸住位置，每个所述吸住位置是由至少一个吸孔形成的;

一个位置控制板，由多个X方向定位表面装置和多个垂直于所述X方向定位表面装置的Y方向定位表面装置构成，用于对放置于所述台上的电子元件进行修正;

所述的台和位置控制板可以在X和Y方向相对运动。

7、根据权利要求2的电子元件安装设备，其中每个放置头部件包括：

头机架;

支承在所述头机架上的多个驱动元件，可以垂直移动和转动，并且每个在其下端装有吸杆;

多个与所述驱动元件对应设置的离合器，每个包括支承在所述头机架上的从动轴和主动轴，以便有选择地相互衔接;

相互对应的从动轴和驱动轴通过传输机构分别相互运转连接;

一个共用驱动轴，通过缠绕连接机构与所述主动轴运转连接，以致主动轴可以在相同方向旋转相同角度，结果每个所述驱动元件的旋转角由所述离合器进行连接的时间来确定。

8、根据权利要求7的电子元件安装设备，其中所述驱动元件由凸轮机构驱动。

9、用于电子元件安装设备的传送站，包括：

一个电子元件台，其上在X方向设有多个电子元件吸住位置，每个所述吸住位置由至少一个吸孔形成;

位置控制板，由多个X方向定位表面装置和多个垂直于所述X方向定位表面装置的Y方向定位表面装置构成，用来对放置在所述台上的电子元件进行修正;

所述台和位置控制板可以在X和Y方向相对运动。

10、用于电子元件安装设备的电子元件安装头，包括：

一个头机架;

多个支承在所述头机架上的驱动元件，可以垂直运动和旋转，每个下端装有吸杆;

多个与所述驱动元件对应设置的离合器，每个包括支承在所述头机架上的从动轴和主动轴，以便有选择地相互衔接;

相互对应的从动轴和驱动轴通过传输机构分别相互运转连接;

一个共用驱动轴，通过缠绕连接机构与所述主动轴运转连接，以致主动轴可以在相同方向旋转相同角度，结果每个所述驱动元件的旋转角由所述离合器进行连接的时间来确定。

11、根据权利要求10的电子元件安装头，其中所述驱动元件是由凸轮机构驱动的。

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