CN104735966A - 电子部件安装系统、电子部件安装方法和电子部件安装机器 - Google Patents

电子部件安装系统、电子部件安装方法和电子部件安装机器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电子部件安装系统、电子部件安装方法和电子部件安装机器。在电子部件安装方法中,发光元件通过焊料膏和粘结剂暂时被固定到板,粘结剂被固化以将发光元件的主体固定到板,并且焊料被熔化以将发光元件的端子结合到板。该方法包括:检测在发光元件的顶表面上的发射部分的位置偏离;在其中通过吸嘴来保持发光元件的状态中检测发光元件的位置;基于位置偏离和发光元件的位置,将发射部分定位到在板上的规定位置;在板上的相对于规定位置偏离了位置偏离的位置处安装发光元件;固化粘结剂;并且,加热板以熔化焊料。

Description

电子部件安装系统、电子部件安装方法和电子部件安装机器
技术领域
本发明的一个或多个方面涉及用于通过焊接在板上安装作为电子部件的发光元件的电子部件系统和电子部件安装方法以及在该电子部件安装系统中使用的电子部件安装机器。
背景技术
存在其中在板上安装诸如LED的发光元件的、作为照明装置的照明板的广泛使用。例如在JP-A-2004-341108、JP-A-2012-42670和JP-A-2012-243713中描述了该照明板。在该照明板中,因为单个发光元件的发光量小,所以在板上安装许多发光元件,并且形成照明板,使得光学阵列,其中,多个聚光元件被集成在元件安装表面上,由此增大从发光元件发射的光束的使用的效率。
近些年来,在具有上面的配置的照明板中,使用焊接工艺来在板上安装(连接)发光元件,诸如用于普通部件的安装方法。该方法可以通过减小发光元件到板的连接的电阻来降低功耗,并且降低照明板的制造成本。
发明内容
然而,当通过焊接在板上安装发光元件时,下面问题因为发光元件的参考位置(发射中心)的变化和对于焊接唯一的自对齐行为而产生。在发光元件的制造过程中,不必然严格执行参考位置的基于外部形状的管理,并且结果,发光元件的参考位置具有变化。
关于焊接,因为其中由于熔融焊料的表面张力导致通过结合电极来吸引发光元件的端子的自对齐行为,所以发光元件通过焊接结合到板的结合位置不必然与在承载焊料的印刷的板上安装发光元件的安装位置重合。因此,使用上述技术,难以向用于安装要求其参考位置相对于板的精确定位的发光元件的方法应用焊接工艺。因此,期望用于解决这个问题的新的技术。
本发明的一个或多个方面的目的是提供一种电子部件安装系统、电子部件安装方法和电子部件安装机器,它们可以以高定位精度通过焊接在板上安装作为电子部件的发光元件。
根据本发明的第一方面,提供了一种电子部件安装系统,用于通过焊接在板上安装作为电子部件的发光元件,电子部件安装系统包括:焊料膏供应单元,焊料膏供应单元将焊料膏布置于在板的顶表面上形成的焊接区对上;粘结剂施加单元,粘结剂施加单元在板上的焊接区之间布置用于将发光元件固定到板的粘结剂;发射部分检测单元,发射部分检测单元检测在发光元件的顶表面上形成的发射部分的位置偏离;发光元件位置检测单元,发光元件位置检测单元基于在其中发光元件的顶表面被电子部件安装机器的吸嘴吸取并保持的状态中获得的发光元件的背表面的图像来检测发光元件的位置;发光元件定位单元,发光元件定位单元通过使用由发射部分检测单元检测到的位置偏离和由发光元件位置检测单元检测到的发光元件的位置,相对于板移动吸嘴来将发光元件移位其位置偏离,来相对于板定位发光元件,以将发射部分布置在板上的规定位置处;发光元件安装单元,发光元件安装单元向板降低吸嘴,使得发光元件的端子接触在相应的焊接区上形成的焊料膏,并且使得发光元件的主体接触在板上形成的粘结剂;粘结剂固化单元,粘结剂固化单元固化粘结剂,并且将发光元件固定到板;以及,回流单元,回流单元在其中发光元件通过固化的粘结剂被固定到板的状态中熔化在焊料膏中的焊料,并且回流单元电子地和机械地将发光元件的端子连接到板的相应的焊接区。
根据本发明的第二方面,提供了一种电子部件安装方法,用于通过焊接在板上安装作为电子部件的发光元件,电子部件安装方法包括:将焊料膏布置于在板的顶表面上形成的焊接区对上;在板上的焊接区对的每一个之间布置用于将发光元件固定到板的粘结剂;检测在发光元件的顶表面上形成的发射部分的位置偏离;基于在其中发光元件的顶表面被电子部件安装机器的吸嘴吸取并保持的状态中获得的发光元件的背表面的图像来检测发光元件的位置;通过使用所检测到的位置偏离和发光元件的所检测到的位置,相对于板移动吸嘴来将发光元件移位其位置偏离,来相对于板定位发光元件,以将发射部分布置在板上的规定位置处;向板降低吸嘴,使得发光元件的端子接触在相应的焊接区上形成的焊料膏,并且使得发光元件的主体接触在板上形成的粘结剂;固化粘结剂,并且将发光元件固定到板;以及,执行回流处理,以在其中发光元件通过固化的粘结剂被固定到板的状态中熔化在焊料膏中的焊料,并且电子地和机械地将发光元件的端子连接到板的相应的焊接区。
根据本发明的第三方面,提供了一种在电子部件安装系统中使用的电子部件安装机器,电子部件安装系统用于通过焊接在板上安装作为电子部件的发光元件,电子部件安装机器在板上安装发光元件,其中,在板的顶表面上形成的焊接区对上形成焊料膏,以及在板上的焊接区之间布置用于将发光元件固定到板的粘结剂,电子部件安装机器包括:发射部分检测单元,发射部分检测单元检测在发光元件的顶表面上形成的发射部分的位置偏离;发光元件位置检测单元,发光元件位置检测单元基于在其中发光元件的顶表面被电子部件安装机器的吸嘴吸取并保持的状态中获得的发光元件的背表面的图像来检测发光元件的位置;发光元件定位单元,发光元件定位单元通过使用由发射部分检测单元检测到的位置偏离和由发光元件位置检测单元检测到的发光元件的位置,相对于板移动吸嘴来将发光元件移位其位置偏离,来相对于板定位发光元件,以将发射部分布置在板上的规定位置处;发光元件安装单元,发光元件安装单元向板降低吸嘴,使得发光元件的端子接触在相应的焊接区上形成的焊料膏,并且使得发光元件的主体接触在板上形成的粘结剂。
根据权利要求的第四方面,提供了一种电子部件安装方法,其中,在板上安装作为电子部件的发光元件,发光元件包括主体、在主体上形成的端子和在主体的顶表面上形成的发射部分,使得发光元件通过焊料膏和粘结剂暂时地被固定到板,粘结剂被固化以形成粘结剂部分,粘结剂部分将发光元件的主体固定到板,并且在焊料膏中的焊料被熔化以形成焊料部分,焊料部分将发光元件的端子电子地和机械地结合到板的焊接区;电子部件安装方法包括:检测在发光元件的顶表面上形成的发射部分的位置偏离;通过吸嘴来保持发光元件;在其中通过吸嘴保持发光元件的状态中检测发光元件的位置;通过基于发射部分的位置偏离和发光元件的位置移动吸嘴,将发射部分定位到在板上的规定位置;降低吸嘴,以在板上的规定位置偏离位置偏离的位置处在板上安装发光元件;固化粘结剂以形成粘结剂部分;并且,加热被安装有发光元件的板以熔化焊料以形成焊料部分。
根据本发明的一个或多个方面,有可能以高的定位精度通过焊接在板上安装作为电子部件的发光元件。
附图说明
图1示出根据本发明的第一实施例的电子部件安装系统的配置;
图2是根据本发明的第一实施例的电子部件安装系统的一部分的平面图;
图3是示出根据本发明的第一实施例的电子部件安装机器的控制系统的配置的框图;
图4A-4C图示了根据本发明的第一实施例的在电子部件安装方法中的理想发光元件的安装定位规则;
图5是根据本发明的第一实施例的要由电子部件安装系统安装的发光元件(电子部件)的平面图;
图6A-6C图示了根据本发明的第一实施例的如何在电子部件安装方法中定位发光元件;
图7图示了根据本发明的第一实施例的电子部件安装方法的步骤;以及
图8是根据本发明的第二实施例的电子部件安装机器的平面图。
具体实施方式
以下将参考附图描述本发明的第一实施例。首先,将参考图1来描述电子部件安装系统1的配置,电子部件安装系统1具有通过经由焊接在板上安装诸如LED的发光元件(电子部件)来生产照明板的功能。电子部件安装系统1主要由以下述方式配置的部件安装线1a构成:丝网印刷机器M2、粘结剂施加机器M3、电子部件安装机器M4和回流机器M5,它们作为用于安装电子部件的机器,并且被相互级联,并且被布置在板供应机器M1和板拾取机器M7之间,板供应机器M1和板拾取机器M7分别具有供应和拾取安装主体板的功能。
部件安装线1a的独立机器的板输送单元彼此级联,以形成具有公共传输线的板输送路径。执行电子部件安装操作以通过丝网印刷机器M2、粘结剂施加机器M3、电子部件安装机器M4和回流机器M5在板3上(参见图2和图4A-4C)安装在沿着板输送路径正在输送的发光元件20(参见图4A-4C至图6A-6C)。
更具体地,已经被板供应机器M1供应的板3被载入丝网印刷机器M2内,其中,执行丝网印刷操作,用于在板3上形成用于部件的结合的焊料膏S(参见图7)的印刷。已经进行丝网印刷操作的板3被传送到粘结剂施加机器M3,其中,在规定的施加位置处施加用于将发光元件20固定到板3的粘结剂A(参见图7)。已经进行粘结剂A的施加的板3被传送到电子部件安装机器M4,其中,执行向其上已经形成焊料膏S的印刷并且粘结剂A已经被施加到的板3安装发光元件20的部件安装操作。
已经进行部件安装操作的板3被载入回流机器M5内,其中,根据规定的加热曲线来将其加热。即,执行预热以固化在粘结剂施加机器M3中施加的粘结剂A(热固粘结剂)。结果,发光元件20在它们被安装的相同位置处被固定到板3。然后,在发光元件20通过粘结剂A被固定到板3的状态中执行对于焊料的主要加热:熔化在焊料膏S中的焊料,并且然后在这个状态中将其固化。因此,每个发光元件20的端子电子地和机械地连接到相应的焊接区3a。结果,其中在板3上安装发光元件20的照明板被完成,并且被板拾取机器M6拾取。
在具有上面的配置的实施例中,回流机器M5不仅作为用于通过在粘结剂施加机器M3中施加的粘结剂A而将发光元件20固定到板3的粘结剂固化单元,而且作为用于通过下述方式来电子地和机械地将每一个发光元件20的端子连接到焊接区3a的回流单元:在通过固化的粘结剂A将发光元件20固定到板3的状态中熔化在焊料膏S中的焊料。
该实施例使用热固粘结剂来作为粘结剂A,热固粘结剂的固化反应在比在焊料膏S中的焊料的熔化温度低的温度处具有峰值,诸如下述热固粘结剂,其中,通过差示扫描量测量的固化反应的峰值在比在焊料膏S中的焊料的熔化温度低的温度下出现。因此,上述的发光元件固化单元是预热单元,该预热单元在小于焊料的熔化温度并且高于或等于开始促进热固粘结剂的固化反应的温度的温度下加热板3。并且,上述回流单元以下述形式来运行:与通过预热单元的加热连续地在高于或等于焊料的熔化温度的温度下加热板3。通过回流机器M5的加热曲线固化功能来实现该形式的加热。
在粘结剂施加机器M3中施加的粘结剂A可以是取代热固粘结剂的光固化粘结剂,其具有作为部件的UV固化树脂。在该情况下,可以在回流机器M5的上游或内部布置光照明单元,诸如UV照明设备,用于发射用于加速光固化粘结剂的固化的光,回流机器M5作为粘结剂固化单元,用于通过固化在粘结剂施加机器M3中施加的粘结剂A来将发光元件20固定到板3。
接下来,将参考图2来描述根据第一实施例的丝网印刷机器M2、粘结剂施加机器M3、电子部件安装机器M4的配置。如图2中所示,以下述方式在电子部件安装系统1中形成用于输送板3的板输送路径:分别在丝网印刷机器M2、粘结剂施加机器M3和电子部件安装机器M4的基台1A、1B和1C的中心处在板输送方向(X方向)中级联地布置板输送机构2A、2B和2C。
Y轴移动机构4A、4B或4C在Y方向中在两端从基台1A、1B和1C的每一个的顶表面竖起。分别在Y轴移动机构4A、4B或4C上布置橡胶滚轴台5A和X轴移动机构5B和5C,以便在Y方向上可移动。一组Y轴移动机构4A和X轴移动机构5B和一组Y轴移动机构4C和X轴移动机构5C每一个构成工作头移动机构,用于移动工作头,该工作头在粘结剂施加机器M3或电子部件安装机器M4中执行下述的每一个部件安装操作。
丝网印刷机器M2配备了板定位单元6,板定位单元6定位和保持板3。板定位单元6相对于在板定位单元6上布置的丝网掩模7定位已经被板输送机构2A载入丝网印刷机器M2内的板3。丝网印刷橡胶滚轴头8被安装在橡胶滚轴台5A的底表面上,以便能够相对于丝网掩模7被升起和降低。当在降低橡胶滚轴头8之一的状态中驱动Y轴移动机构4A时,这个橡胶滚轴头8在丝网掩模7的顶表面上在Y方向中滑动,并且由此执行丝网印刷操作。
通过丝网掩模7形成图案孔(未示出),以便对应于板3的焊料印刷部分(即,在板3上形成的多对焊接区3a(参见图4B和4C))。通过在丝网掩模7上的橡胶滚轴头8之一来执行丝网印刷操作,在被板定位单元6持有的板3与丝网掩模7接触的状态中向丝网掩模7供应焊料膏S,由此,在板3的焊接区3a上布置用于部件的结合的焊料膏S。如此,丝网印刷机器M2作为焊料膏供应单元,用于将焊料膏S布置于在板3的顶表面上形成的多对焊接区3a上。
粘结剂施加机器M3的板输送机构2B将完成了丝网印刷的板3载入粘结剂施加机器M3内并且定位它。X轴移动机构5B被安装有用于排放粘结剂A的分配器10。通过经由驱动Y轴移动机构4B和X轴移动机构5B来相对于板3定位施加头9,粘结剂A可以被施加到板3的顶表面的规定施加位置处。在该实施例中,在多对焊接区3a之间设置的规定施加位置处布置用于发光元件20的固定的热固粘结剂A(参见图7)。如此,粘结剂施加机器M3作为粘结剂施加单元,用于将用于将发光元件20固定到板3的粘结剂A布置于板3的顶表面上的多对焊接区3a之间。
电子部件安装机器M4的板输送机构2C将完成粘结剂施加的板3载入电子部件安装机器M4内,并且定位它。在板输送机构2C的一侧上布置了其中布置多个带进给器15的部件供应单元14。每一个带进给器15通过逐个间距地供应保持发光元件20(安装主体电子部件)的带来向部件安装头11的部件拾取位置供应发光元件20。部件供应单元14可以设有取代带进给器15的盘式进给器,其供应被盘持有的发光元件20。
在板输送机构2C和部件供应单元14之间布置了部件识别相机13。X轴移动机构5C被安装有部件安装头11,部件安装头11具有多个吸嘴,每一个吸嘴用于吸取和保持发光元件20。在X轴移动机构5C的底表面上安装与部件安装头11一起移动的板识别相机12。Y轴移动机构4C和X轴移动机构5C构成用于移动部件安装头11的安装头移动机构16。因此,可以通过驱动安装头移动机构16将部件安装头11与板识别相机12一起通过部件供应单元14或板3移动到任何位置。
当在板3上移动部件安装头11时,通过板识别相机12获得识别目标的图像,该识别目标例如是在板3的顶表面上形成的板识别掩模3c(参见图6B)。当在部件供应单元14上移动部件安装头11时,可以从带进给器15拾取发光元件20。因此,执行部件安装操作,用于将发光元件20移动和安装到由板输送机构2C定位和保持的板3。
在将部件安装头11从部件供应单元14向板3移动的过程中,有时将部件安装头11移动到部件识别相机13上。在该状态中,部件识别相机13从下面获得由部件安装头11在保持的发光元件20的图像。在板3上安装发光元件20的部件安装操作中,基于对于通过板识别相机12获得板3的图像的结果和获得发光元件20的图像的结果的多个识别处理的结果来相对于板3定位每一个发光元件20。
现在,将参考图4A-4C至图6A-6C来详细描述每一个发光元件20相对于板3的定位。图4A-4C示出下述状态,其中,发光元件20(电子部件)根据其设计规范准确地、即精确地生产的理想部件,并且每个发光元件20的独立位置没有尺寸误差,诸如位置偏离。如图4A中所示,每一个发光元件20主要由其顶表面(功能表面)以发射部分21形成的矩形主体30a形成。在主体20a的、在纵向上的两个相应的端部处形成焊接端20b。以以使用荧光体覆盖LED(发光源)的顶表面的方式来配置发射部分21。每一个发光元件20的设计规范规定,发射部分21应当相对于主体20a的中心对称,并且作为发光元件20的中心的部件中心PC应当与作为发射部分21的中心的发射部分位置FC重合。
图4B示出其上要通过焊接安装多个发光元件20的板3的一部分。在板3的安装表面上形成多对焊接焊接区3a。每对焊接区3a的中心是作为发光元件20的安装的目标的安装坐标点3b。在通过焊接安装发光元件20的状态中,要求其发射部分位置FC与安装坐标点3b重合。
图4C示出在板3上安装如图4A中所示的理想部件的状态。在图4A-4C和图6A-6C中,既未示出用于焊接的焊料膏S也未示出固定粘结剂A。目标是将每一个安装的发光元件20的发射部分位置FC与对应的对的焊接区3a的安装坐标点3b相等。在理想部件的情况下,因为发射部分位置FC与部件中心PC重合,所以可以通过下述方式来实现期望的定位目标:定位部件中心PC,使得它与安装坐标点3b重合。
图5示出在实际生产地点中使用的发光元件20。在发光元件20的制造过程中,不必然严格管理发射部分21相对于主体20a的外部形状的位置,并且因此,发射部分FC从一个部件到另一个不同。因为例如当在主体20a中安装LED时出现的位置偏离和在安装LED后切割为独立部件时出现的误差,作为发射部分21的中心的发射部分位置FC不与作为发光元件20的中心的部件中心PC重合。即,位置偏离ΔW和ΔL分别在宽度方向和长度方向中出现。因此,如果根据定位规则(即,部件中心PC被定位使得与安装坐标点3b重合)来安装具有这样的位置偏离ΔW和ΔL的发光元件20,则应当与安装坐标点3b重合的发射部分位置FC偏离它。
为了解决上面的问题,在根据该实施例的电子部件安装系统1中,如图6A-6C中所示,在将发光元件20安装在板3上之前,通过图像识别来检测发射部分位置FC相对于实际发光元件20的部件中心PC的位置偏离ΔW和ΔL,并且,基于所检测到的位置偏离ΔW和ΔL来校正在板3上的发光元件20的安装位置。因此,防止在安装状态中的发射部分位置FC的位置偏离的出现。
图6A示出作为位置偏离ΔW和ΔL的检测主体的、在安装之前的发光元件20。在该实施例中,当部件安装头11从部件供应单元14拾取每一个发光元件20时,通过板识别相机12获得其顶表面的图像(参见图6A)。以这种方式,识别作为每一个发光元件20的中心的部件中心PC的位置和作为发射部分21的中心的发射部分位置FC的位置。并且,基于识别结果来检测发光元件20的位置偏离ΔW和ΔL(参见图5)。
关于其上要安装发光元件20的板3,通过下述方式来检测相应的对的焊接区3a的安装坐标点3b的位置:通过使用板识别相机12获得其图像来识别在板3上形成的板识别掩模3c。在板3上安装发光元件20的安装操作中,如图6C中所示,通过部件安装头11的部件安装的位置被校正,使得发射部分位置FC与相应的安装坐标点3b重合。即,每一个发光元件20在将其安装位置相对于其定位方法的安装位置校正位置偏离ΔW和ΔL后布置在对应的焊接区3a上,在该方法中,部件中心PC被定位使得与安装坐标点3b重合。
接下来,将参考图3来描述根据第一实施例的电子部件安装机器M4的控制系统30的配置。在电子部件安装机器M4中,控制系统30包含作为负责内部处理功能的单元的部件安装处理单元31、板识别处理单元32、部件顶表面识别处理单元33、部件位置识别处理单元34和部件安装坐标计算单元35。控制系统30也包含存储单元36,存储单元36存储板信息36a和部件信息36b,它们是作为安装操作的主体的板3和发光元件20的设计信息。板信息36a和部件信息36b指示焊接区3a和安装坐标点3b的多组坐标、在安装坐标点3b和板识别掩模3c之间的位置关系、发光元件20的形状等。板输送机构2C、部件识别相机13、板识别相机12、部件安装头11、安装头移动机构16和带进给器15连接到控制系统30。
部件安装处理单元31通过控制板输送机构2C、部件安装头11、安装头移动机构16和带进给器15来执行部件安装处理,用于从带进给器15拾取发光元件20,并且将它们移动和安装到板3上。在执行部件安装处理中,部件安装处理单元31参考由部件安装坐标计算单元35执行的部件安装坐标计算(下述)的结果。
板识别处理单元32通过对于板识别相机12获得在板3上形成的板识别掩模3c(参见图6B)的图像的结果执行识别处理来检测在板3上的发光元件20的安装坐标点3b的位置(参见图4B和6B)。部件顶表面识别处理单元33通过在部件安装头11拾取发光元件20时进行的对于由板识别相机12获得发光元件20的顶表面的图像的结果执行识别处理来识别每一个发光元件20的部件中心PC的位置和在发光元件20的顶表面中形成的发射部分21的发射部分位置FC,并且由此检测位置偏离ΔW和ΔL(参见图5)。如此,部件识别相机13和部件顶表面识别处理单元33作为发射部分检测单元,用于检测每一个发光元件20的发射部分21的位置偏离。
部件位置识别处理单元34通过对于由部件识别相机13获得发光元件20的背表面的图像的结果执行识别处理来识别在被部件安装头11的吸嘴保持的状态中的发光元件20的位置。如此,部件识别相机13和部件位置识别处理单元34作为发光元件位置检测单元,用于基于发光元件20的背表面的图像来检测在被电子部件安装机器M4的吸嘴吸取和保持的状态中的每一个发光元件20的位置。
部件安装坐标计算单元35基于板识别处理单元32、部件顶表面识别处理单元33和部件位置识别处理单元34的多个识别处理的结果,执行处理,该处理计算要用于定位被部件安装头11保持的每一个发光元件20的发射部分位置FC的部件安装坐标,使得与在板3上的对应的安装坐标点3b重合。当部件安装处理单元31基于所计算的部件安装坐标来控制安装头移动机构16时,部件安装头11的保持发光元件20的吸嘴相对于板3移动,由此,将发射部分21布置在对应的安装坐标点3b处(即,在板3上的规定位置处)。此时,相对于板3定位发光元件20,使得被移位其位置偏离ΔW和ΔL,如在图6A中所示。
如此,安装头移动机构16、部件安装处理单元31和部件安装坐标计算单元35构成发光元件定位单元,其通过下述方式来相对于板3定位每一个发光元件20:通过使用由发射部分检测单元检测到的位置偏离ΔW和ΔL和由发光元件位置检测单元检测到的发光元件20的位置移动部件安装头11的保持发光元件20的吸嘴以将发光元件20的发射部分21布置在板3上的规定位置处,将每一个发光元件20移位其位置偏离ΔW和ΔL。
通过降低保持已经相对于板3定位的发光元件20的吸嘴,发光元件20的端子20b与在相应的焊接区3a上形成的焊料膏S接触。同时,发光元件20的主体20a与在板3上形成的粘结剂A的点接触(参见在图7中所示的步骤ST4)。如此,部件安装处理单元31和部件安装头11作为发光元件安装单元,其向板3降低吸嘴,并且由此使得每一个发光元件20的端子20b与在相应的焊接区3a上形成的焊料膏S接触,并且使得发光元件20的主体20a与在板3上形成的粘结剂A的点接触。
接下来,将参考图7来描述在电子部件安装系统1中通过焊接在板3上安装发光元件20的电子部件安装方法。图7包括图示在电子部件安装方法的相应的处理步骤处执行的操作的图。
首先,在步骤ST1处,将板3载入丝网印刷机器M2内,并且在其中进行丝网印刷。即,将焊料膏S布置于在板3的顶表面上形成的多对焊接区3a上(焊料膏供应步骤)。在步骤ST2处,将板3载入粘结剂施加机器M3内,并且在其中向它施加热固粘结剂。
即,在板3的顶表面上在多对焊接区3a的每一个之间形成用于将发光元件20固定到板3的粘结剂A的点(粘结剂施加步骤)。粘结剂A是热固粘结剂,其具有下述固化特性:固化反应在比在焊料膏S中的焊料的熔化温度低的温度处具有峰值。在板3的顶表面上的每一个安装坐标点3b的两个相应侧上的位置处形成粘结剂A的点,使得当安装发光元件20时与对应的发光元件20的底表面接触。
然后,将板3载入电子部件安装机器M4内。在电子部件安装机器M4中,首先,在步骤ST3处,检测发射部分位置FC(位置偏离)。即,部件安装头11被移动到部件供应单元14上,通过附接到部件安装头11的板识别相机12来获得由带进给器15保持的每一个发光元件20的顶表面的图像,并且,部件顶表面识别处理单元33对于识别结果执行识别处理。结果,识别部件中心PC的位置和发射部分位置FC,并且检测发光元件20的发射部分21的位置偏离ΔW和ΔL(参见图5)(发射部分检测步骤)。
在步骤ST4处,当部件安装处理单元31控制部件安装头11和安装头移动机构16时,安装发光元件20(电子部件)。更具体地,首先,通过部件安装头11的吸嘴吸取和保持每一个发光元件20的顶表面来拾取每一个发光元件20,并且该每一个发光元件20被移动到部件识别相机13上。部件识别相机13获得在被吸嘴保持的状态中的发光元件20的背表面的图像。通过部件位置识别处理单元34来识别获得图像的结果,由此识别发光元件20的位置。即,基于所获得的其背表面的图像来检测发光元件20的位置(发光元件位置检测步骤)。
随后,为了将每一个发光元件20的发射部分21布置在板3上的规定位置处,通过下述方式来相对于板3定位发光元件20:通过使用在发射部分检测步骤处检测到的位置偏离ΔW和ΔL和在发光元件20位置检测步骤处检测到的发光元件20的位置来相对于板3移动吸嘴而将发光元件20位移其位置偏离ΔW和ΔL(发光元件定位步骤)。然后,向板3降低部件安装头11的吸嘴,由此,将每一个发光元件20的端子20b与在对应的焊接区3a上形成的焊料膏S接触,并且,将发光元件20的主体20a与在板3上形成的粘结剂A的对应的点接触(发光元件安装步骤)。结果,每一个发光元件20被焊料膏S和粘结剂A暂时固定到板3的顶表面,并且其发射部分位置FC被定位使得与对应的安装坐标点3b重合。在该状态中的板3被载入回流机器M5内。
在回流机器M5中,根据预设的加热曲线来加热板3,由此,首先,固化粘结剂A,并且由此发光元件20被固定到板(粘结剂固化步骤)。在该实施例中,因为热固粘结剂被用作粘结剂A,所以粘结剂固化步骤是预热步骤(步骤ST5),其中,在小于在焊料膏S中的焊料的熔化温度并且大于或等于开始促进热固粘结剂的固化反应的温度的温度下加热板3。通过预热来固化粘结剂A,以变为将发光元件20固定到板3的粘结剂部分A*。
然后,在回流机器M5中移动板3,并且转换到根据加热曲线的剩余部分执行的用于焊接的加热步骤。在这个加热步骤(步骤ST6,回流步骤)处,在发光元件20通过粘结剂部分A*(即,固化的粘结剂A)固定到板3的状态中熔化在焊料膏S中的焊料,由此,发光元件20的端子20b电子地和机械地连接到板3的焊接区3a。回流步骤与预热步骤连续(在回流机器M5中执行两个步骤),并且在大于或等于焊料的熔化温度的温度下通过加热板3而被执行。
焊料被固化以变为焊料部分S*,其通过焊接将发光元件20的端子20b固定到板3的焊接区3a。在该焊接中,因为在通过粘结剂部分A*将发光元件20固定到板3的状态中熔化焊料,所以回流步骤没有自对齐行为,其中,因为熔化的焊料的表面张力而导致焊接区3a吸引端子20b。因此,在保持在步骤ST4的状态中的同时,发光元件20被焊接到板3;即使在焊剂后,发射部分21的发射部分位置FC与在板3上的相应的安装坐标点3b重合。
光固化粘结剂(树脂)可以被用作粘结剂A以取代在该实施例中使用的固化粘结剂。在该情况下,上述的粘结剂固化步骤被替代为光照明步骤,其中,使用用于加速光固化粘结剂的固化的光来照亮板3。可以在本发明中使用既不是热固粘结剂也不是光固化粘结剂的粘结剂,只要它显示出例如在一定程度上自然地固化以产生足以防止自对齐行为(如上所述)的粘结的固化特性。
关于用于检测在每一个发光元件20的顶表面中形成的发射部分21的位置偏离的发射部分检测单元的配置,图8示出根据第二实施例的电子部件安装机器M4A,其配备了暂时布置级19,在暂时布置级19上暂时布置了已经从带进给器15拾取的发光元件20以获得图像。电子部件安装机器M4A与在图2中所示的电子部件安装机器M4不同在于:与部件识别相机13相邻地布置暂时布置级19,并且,增加传送部件,其向暂时布置级19上传送已经从带进给器15拾取的发光元件20。以下述方式来配置该传送部件:在由Y轴移动机构4C在Y方向中移动的X轴移动机构5D上安装部件传送头18。部件传送头18可以被传送头移动机构17移动到在部件供应单元14或暂时布置级19上的任何位置,传送头移动机构17由Y轴移动机构4C和X轴移动机构5D构成。
电子部件安装机器M4A以下面的方式来执行电子部件安装操作。在图8中,实线箭头指示部件传送头18的移动,并且虚线箭头指示部件安装头11的移动。首先,部件传送头18从带进给器15连续地拾取发光元件20。并且,部件安装头11移动到板3上,并且,板识别相机12获得板3的板识别掩模3c的图像,由此识别安装坐标点3b的位置。随后,部件传送头18在暂时布置级19上布置由部件传送头18吸取和保持的发光元件20。然后,部件安装头11移动到暂时布置级19,并且,板识别相机12获得其上暂时布置的发光元件20的图像。
部件顶表面识别处理单元33(参见图3)对于获得图像的结果执行识别处理,由此以与在第一实施例中相同的方式来检测发射部分21的发射部分位置FC相对于每一个发光元件20的部件中心PC的位置偏离ΔW和ΔL。虽然在这个实施例中通过附接到部件安装头11的板识别相机12来获得在暂时布置级19上的发光元件20的图像,但是可以通过附接到部件传送头18并且具有与板识别相机12相同功能的相机来获得它们。
随后,已经从暂时布置级19拾取了发光元件20的部件安装头11移动到部件识别相机13上。部件识别相机13从下面获得被部件安装头11保持的发光元件20的图像。部件位置识别处理单元34对于获得图像的结果执行识别处理,由此,识别发光元件20的位置。然后,部件安装头11移动到板3上,并且,在板3上在相应的安装坐标点3b处安装由吸嘴吸取和保持的发光元件20。基于安装坐标点3b、位置偏离ΔW和ΔL和已经通过由板识别相机12和部件识别相机13获得图像而识别的位置来安装发光元件20。
根据第二实施例的电子部件安装机器M4A可以使得部件安装操作的效率高于根据第一实施例的电子部件安装机器M4,因为发光元件20被部件传送头18连续地从带进给器15拾取,并且被部件安装头11安装在板3上。
如上所述,在实施例中,以下面的方式来焊接在板3上安装作为电子部件的发光元件20。在板3的顶表面上形成用于将发光元件20固定到板3的粘结剂A的点。检测每一个发光元件20的发射部分21的位置偏离ΔW和ΔL,并且基于发光元件20的背侧的图像来检测发光元件20的位置。为了将发射部分21布置在板3的规定位置,通过下述方式来相对于板3定位发光元件20:使用在发射部分检测步骤处检测到的位置偏离ΔW和ΔL和在发光元件位置检测步骤处检测到的发光元件20的位置,将发光元件20移位其位置偏离ΔW和ΔL。随后,在粘结剂A被固化并且发光元件20由此被固定到板3的状态中熔化焊料,由此,发光元件20的端子20b被电子地和机械地连接到板3的焊接区3a。
结果,即使发光元件20的发射部分位置FC具有变化,也可以在板3上安装发光元件20。并且将发射部分21定位使得与板3的规定位置重合。而且,因为粘结剂A可以防止当在回流处理中熔化焊料时发光元件20因为自对齐行为而移动的现象,所以可以以高的定位精度通过焊接在板3上安装发光元件20。
通过提供可以以高定位精度通过焊接在板上安装作为电子部件的发光元件的优点,根据本发明的实施例的电子部件安装系统、电子部件安装方法和电子部件安装机器在通过在板上安装诸如LED的发光元件而制造照明板的领域中有益。

Claims (13)

1.一种电子部件安装系统,用于通过焊接在板上安装作为电子部件的发光元件,所述电子部件安装系统包括:
焊料膏供应单元,所述焊料膏供应单元将焊料膏布置于在所述板的顶表面上形成的焊接区对上;
粘结剂施加单元,所述粘结剂施加单元在所述板上的所述焊接区之间布置用于将所述发光元件固定到所述板的粘结剂;
发射部分检测单元,所述发射部分检测单元检测在所述发光元件的顶表面上形成的发射部分的位置偏离;
发光元件位置检测单元,所述发光元件位置检测单元基于在其中所述发光元件的顶表面被电子部件安装机器的吸嘴吸取并保持的状态中获得的所述发光元件的背表面的图像来检测所述发光元件的位置;
发光元件定位单元,所述发光元件定位单元通过使用由所述发射部分检测单元检测到的所述位置偏离和由所述发光元件位置检测单元检测到的所述发光元件的所述位置,相对于所述板移动所述吸嘴来将所述发光元件移位其位置偏离,来相对于所述板定位所述发光元件,以将所述发射部分布置在所述板上的规定位置处;
发光元件安装单元,所述发光元件安装单元向所述板降低所述吸嘴,使得所述发光元件的端子接触在相应的焊接区上形成的所述焊料膏,并且使得所述发光元件的主体接触在所述板上形成的所述粘结剂;
粘结剂固化单元,所述粘结剂固化单元固化所述粘结剂,并且将所述发光元件固定到所述板;以及,
回流单元,所述回流单元在其中所述发光元件通过固化的粘结剂被固定到所述板的状态中熔化在所述焊料膏中的焊料,并且所述回流单元电子地和机械地将所述发光元件的端子连接到所述板的相应的焊接区。
2.根据权利要求1所述的电子部件安装系统,
其中,所述粘结剂包括热固粘结剂,所述热固粘结剂在比所述焊料的熔化温度低的温度下具有固化反应峰,
其中,所述粘结剂固化单元包括预热单元,所述预热单元在小于所述焊料的熔化温度并且等于或高于开始促进所述热固粘结剂的固化反应的温度的温度下加热所述板,并且
其中,所述回流单元与通过所述预热单元的加热连续地、在等于或大于所述焊料的熔化温度的温度下加热所述板。
3.根据权利要求1所述的电子部件安装系统,
其中,所述粘结剂包括光固化粘结剂,并且
其中,所述粘结剂固化单元包括光照明单元,所述光照明单元使用光来照亮所述板,所述光促进所述光固化粘结剂的固化。
4.一种电子部件安装方法,用于通过焊接在板上安装作为电子部件的发光元件,所述电子部件安装方法包括:
将焊料膏布置于在所述板的顶表面上形成的焊接区对上;
在所述板上的所述焊接区对的每一个之间布置用于将所述发光元件固定到所述板的粘结剂;
检测在所述发光元件的顶表面上形成的发射部分的位置偏离;
基于在其中所述发光元件的顶表面被电子部件安装机器的吸嘴吸取并保持的状态中获得的所述发光元件的背表面的图像来检测所述发光元件的位置;
通过使用所检测到的所述位置偏离和所述发光元件的所检测到的位置,相对于所述板移动所述吸嘴来将所述发光元件移位其位置偏离,来相对于所述板定位所述发光元件,以将所述发射部分布置在所述板上的规定位置处;
向所述板降低所述吸嘴,使得所述发光元件的端子接触在相应的焊接区上形成的所述焊料膏,并且使得所述发光元件的主体接触在所述板上形成的所述粘结剂;
固化所述粘结剂,并且将所述发光元件固定到所述板;以及,
执行回流处理,以在其中所述发光元件通过所述固化的粘结剂被固定到所述板的状态中熔化在所述焊料膏中的焊料,并且电子地和机械地将所述发光元件的端子连接到所述板的相应的焊接区。
5.根据权利要求4所述的电子部件安装方法,
其中,所述粘结剂包括热固粘结剂,所述热固粘结剂在比所述焊料的熔化温度低的温度下具有固化反应峰,
其中,所述固化所述粘结剂包括预热处理,其中,在小于所述焊料的熔化温度并且等于或高于开始促进所述热固粘结剂的固化反应的温度的温度下加热所述板,并且
其中,与通过所述预热处理的加热连续地、在等于或大于所述焊料的熔化温度的温度下、在所述回流处理中加热所述板。
6.根据权利要求4所述的电子部件安装方法,
其中,所述粘结剂包括光固化粘结剂,并且
其中,所述固化所述粘结剂包括使用光来照亮所述板,所述光促进所述光固化粘结剂的固化。
7.一种在电子部件安装系统中使用的电子部件安装机器,所述电子部件安装系统用于通过焊接在板上安装作为电子部件的发光元件,所述电子部件安装机器在所述板上安装发光元件,其中,在所述板的顶表面上形成的焊接区对上形成焊料膏,以及在所述板上的所述焊接区之间布置用于将所述发光元件固定到所述板的粘结剂,所述电子部件安装机器包括:
发射部分检测单元,所述发射部分检测单元检测在所述发光元件的顶表面上形成的发射部分的位置偏离;
发光元件位置检测单元,所述发光元件位置检测单元基于在其中所述发光元件的顶表面被吸嘴吸取并保持的状态中获得的所述发光元件的背表面的图像来检测所述发光元件的位置;
发光元件定位单元,所述发光元件定位单元通过使用由所述发射部分检测单元检测到的所述位置偏离和由所述发光元件位置检测单元检测到的所述发光元件的所述位置,相对于所述板移动所述吸嘴来将所述发光元件移位其位置偏离,来相对于所述板定位所述发光元件,以将所述发射部分布置在所述板上的规定位置处;
发光元件安装单元,所述发光元件安装单元向所述板降低所述吸嘴,使得所述发光元件的端子接触在相应的焊接区上形成的所述焊料膏,并且使得所述发光元件的主体接触在所述板上形成的所述粘结剂。
8.一种电子部件安装方法,其中,在板上安装作为电子部件的发光元件,所述发光元件包括主体、在所述主体上形成的端子和在所述主体的顶表面上形成的发射部分,使得所述发光元件通过焊料膏和粘结剂暂时地被固定到所述板,所述粘结剂被固化以形成粘结剂部分,所述粘结剂部分将所述发光元件的主体固定到所述板,并且所述焊料膏中的焊料被熔化以形成焊料部分,所述焊料部分将所述发光元件的端子电子地和机械地结合到所述板的焊接区;所述电子部件安装方法包括:
检测在所述发光元件的顶表面上的所述发射部分的位置偏离;
通过吸嘴来保持所述发光元件;
在其中通过所述吸嘴保持所述发光元件的状态中检测所述发光元件的位置;
通过基于所述发射部分的所述位置偏离和所述发光元件的所述位置移动所述吸嘴,将所述发射部分定位到在所述板上的规定位置;
降低所述吸嘴,以在所述板上的所述规定位置偏离所述位置偏离的位置处在所述板上安装所述发光元件;
固化所述粘结剂以形成所述粘结剂部分;并且
加热被安装有所述发光元件的所述板以熔化所述焊料以形成所述焊料部分。
9.根据权利要求8所述的电子部件安装方法,
其中,所述粘结剂包括热固粘结剂,所述热固粘结剂在比所述焊料的熔化温度低的温度下具有固化反应峰,并且
其中,通过连续地执行预热和回流处理来形成所述粘结剂部分和所述焊料部分,所述预热包括在小于所述焊料的熔化温度并且等于或高于开始促进所述热固粘结剂的固化反应的温度的温度下加热被安装有所述发光元件的所述板,并且,所述回流处理包括在等于或大于所述焊料的熔化温度的温度下加热所述板。
10.根据权利要求8所述的电子部件安装方法,
其中,所述粘结剂包括光固化粘结剂,并且
其中,通过使用光来照亮所述板形成所述粘结剂部分,所述光促进所述光固化粘结剂的固化。
11.根据权利要求8所述的电子部件安装方法,
其中,所述位置偏离是所述发射部分从所述发光元件的中心的位置偏离。
12.根据权利要求11所述的电子部件安装方法,
其中,所述发光元件被安装使得所述发光元件的中心从指示在所述板上的所述规定位置的安装坐标点偏离所述位置偏离。
13.根据权利要求8所述的电子部件安装方法,
其中,所述吸嘴保持所述发光元件的顶表面;并且
其中,所述发光元件的位置在其中通过所述吸嘴保持所述发光元件的顶表面状态中从下面被检测。
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