CN1096224C - 电子元器件安装装置及电子元器件安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能缩短托盘供给电子元器件的安装节拍时间的电子元器件安装装置及安装方法。其电子元器件供给装置(16)具有：保持装有电子元器件的托盘(31、33、35)的多个平台(19、20、21)；具有上下多层上述平台且在各个高度(L1、L2、L3)使各个平台作水平方向自由移动的框架(17)；配置于每个平台、使该平台从待机段(B)向吸取段(A)移动的多个输送机(22、23、24)。移载头(13)具有：真空吸附电子元器件的吸嘴(14a、14b、14c)；和相应于吸取段中各托盘高度使所述吸嘴上下移动的上下运动机构。在吸取位置，将各托盘配置在不同的高度，分别设于各托盘的输送机各自独立移动，各移载头在吸取电子元器件的位置和在不妨碍从其他托盘吸取的位置分别移动。因此，从所需托盘吸取位置的退出动作不影响其它托盘，能快速进行，结果缩短了安装节拍时间。

Description

电于元器件安装装置及电子元器件安装方法

技术领域

本发明涉及用安装于移载头的多个吸嘴(nozzle)吸取上下多层托盘中电子元器件移送安装到基板的电子元器件安装装置及电子元器件安装方法。

已往广为应用的电子元器件安装装置是将电子元器件供给装置的各种电子元器件真空吸附于移载头的吸嘴、再移送安装到基板上。作为向移载头吸嘴供给电子元器件的电子元器件供给装置，有各种类型，其中包括一种托盘型。

首先，说明这种托盘型已有技术的电子元器件供给装置。图13为这种已有技术的电子元器件供给装置的侧视图。图13中，1为箱体，内部装有上下多层的、放置纵横排列的众多电子元器件的托盘2。在该已有技术的电子元器件供给装置中，设有固定输入输出高度3，用升降装置4升降箱体1，将下一步应进入吸取段(stage)6的托盘2置位到该输入输出高度3。5为输入输出装置，用于将处于输入输出高度3的托盘2从箱体1输出到吸取段6，或将处于吸取段6的托盘2送回到箱体1。

一旦所需托盘2输出到吸取段6(参见虚线所示托盘2)，移载头7的吸嘴8就向托盘2下降，用吸嘴8的下端部从托盘2真空吸取电子元器件P如虚线所示，将该电子元器件P移送安装于如印刷板等基板9上。

但是，上述已有电子元器件供给装置存在的问题是，为更换位于吸取段6的托盘2所需时间长，供给节拍时间长，因此产生率低。其原因如下。也即，要将图13虚线所示托盘2与箱体1中托盘2X进行交换，其第一步用输入输出装置5将托盘2从吸取段6送回给箱体1；第二步；用升降装置4使箱体1上升让托盘2X升至输入输出高度3，第三步，用输入输出装置5将升至输入输出高度3的托盘2X输出到吸取段6，上述一连串动作不可缺少。

本发明揭示

本发明用于解决上述已有技术存在的问题；其目的在于提供一种能缩短供给节拍时间以高速度将电子元器件移送安装于基板的电子元器件安装装置及电子元器件安装方法。

为实现上述发明目的，本发明的电子元器件安装方法，包含下列过程：将安放电子元器件的多个托盘保持在不同高度的过程；在各个高度向获取段水平移动保持着的所述多个托盘的过程；使获取所述电子元器件用的获取装置上下移动到所述获取段中所述托盘之一高度的过程；用所述获取装置获取所述托盘上所述电子元器件的过程；和将获取的所述电子元器件移动到定位好的基板上并安装到所述基板上的过程。

本发明还提供一种实施上述方法的电子元器件安装装置。

本发明的电子元器件安装装置，包含：对基板定位的定位单元；供给电子元器件的电子元器件馈送装置，该馈送装置包含：在不同高度保持存放电子元器件的托盘的多个托盘保持装置，具有多个垂直层支撑所述托盘保持装置使各托盘保持装置可在它们各自高度作水平移动的支撑架，和和所述托盘保持装置一起配置、在待机段与获取段之间的它们各自高度独立地水平移动各托盘保持装置的移动机构；和可在所述电子元器件馈送装置与所述定位单元间移动、将所供给的电子元器件移送并安装到已定好位的基板上的移载头，该移载头包含：通过吸引获取所述所述电子元器件的吸嘴，和使所述吸嘴垂直移动到获取段上托盘之一高度的垂直运动机构。

本发明的电子元器件安装方法，将存放电子元器件的托盘移动到获取段，再用移载头的吸嘴获取所述电子元器件，安装到基板上，所述方法包含：用某个垂直间隔设置多层高度用于将托盘推出到获取段和从获取段返回托盘；通过在各层高度推出托盘将托盘定位在获取段；和用吸嘴获取收容在托盘中的电子元器件，将电子元器件安装到所述基板。

本发明的电子元器件安装方法，把收容在配置于多个垂直层中的托盘中的电子元器件移动到获取段，用装于移载头的多个吸嘴吸取电子元器件，将电子元器件移送到由定位单元定位的基板上并安装在该基板上，所述方法包含：在配置于多个垂直层中的托盘上移动移载头；依序垂直移动所述多个吸嘴依次从上层托盘到下层托盘获取电子元器件，此时，不获取所述电子元器件的吸嘴随着获取电子元器件的吸嘴一起下降。

本发明的电子元器件安装装置，按照上述结构有如下效果。

即，由于各托盘能在不同的高度(level)单独退出至吸取段，且移载头的吸嘴随上下运动机构上下移动到位于吸取段托盘的高度，故需要时能将所需托盘迅速定位到吸取段，用吸嘴立即吸取电子元器件安装到基板。也即，在已有电子元器件安装装置中不可避免的为箱体升降动作或升降动作后进行的托盘进出动作所需的时间，可省略掉，相应地缩短安装的节拍时间。

由于退出至吸取段的托盘的高度在上下方向隔开设为多层，在各高度退出托盘定位于吸取段，故所需托盘的退出动作与其它托盘无关，能快速进行，结果能缩短安装节拍的时间。

由于移载头位于所述上下多层配置的托盘的上方，然后所述多个吸嘴依次上下动作，从上层托盘至下层托盘依次吸取电子元器件，此时，不吸取电子元器件的其它吸嘴也随为吸取电子元器件而下降的吸嘴一起下降，所述能缩短吸嘴上下动作为吸取托盘中电子元器件所需节拍时间，以及吸嘴移向基板上方再度上下动作将电于元器件安装于基板所需的节拍时间，因此能高速对托盘中电子元器件进行作业安装于基板。

附图概述

图1为本发明一实施形态中电子元器件安装装置的立体图，图2为该电子元器件安装装置主要部分的立体图，图3为该电子元器件安装装置的剖面图，图4为该电子元器件安装装置的移载头的立体图，图5为该电子元器件安装方法第一例的工序说明图，图6为该电子元器件安装方法第二例的工序说明图，图7、8、9、10、11和12为该电子元器件安装方法第三例的工序说明图，图13为已有技术电子元器件供给装置的侧视图。

实施本发明的最佳形态

下面参照附图说明本发明的实施形态。

参照图1-图4说明本发明一实施形态中的电子元器件安装装置。图1中箭头X、Y、Z表示方向。11为作为基板定位单元的输送机，设置在底座10上面，其长度沿X方向，用于输送基板12并将基板12定位在规定位置。13为移载头，装有多个吸嘴，其下部用于吸附电于元器件；借助X平台(table)19A和Y平台19B；可在底座10上作XY方向的水平移动。40为电子元器件的观察装置，设置在输送机11的一侧。利用输送机11，使基板12的输送方向为X方向。

16为利用托盘供给电子元器件的电子元器件供给装置。17为其框架(frame)，固定在底座10上。电子元器件供给装置16设置在紧靠输送机11等的侧面。具有：移载头13的吸嘴真空吸取电子元器件的吸取段A；中部待机段B；和位于吸取段A相反侧、用于将空托盘与别的托盘进行交换补充电子元器件的补给段C，盖18从上方盖住待机段B。15为用非盘式供给形态(如，带状馈送机或管道馈送机等)供给电子元器件的元件馈送机。

下面，参见图2说明电子元器件供给装置16的内部主要结构。如图2所示，本实施形态的电子元器件供给装置16从下至上依次配置有第一平台19，第二平台20及第三平台21的的三层平台。第一平台19、第二平台20、第三平台21分别连接第一输送机(conveyer)22、第二输送机23、第三输送机24。第一输送机22、第二输送机23、第三输送机24分别由第一电动机25、第二电动机26、第三电动机27独立驱动。因而，第一平台19、第二平台20、第三平台21可沿箭头N1、N2、N3所示方向各自独立地进出。这里，第一、第二、第三平台19、20、21相当于保持托盘的托盘保持装置，第一、第二、第三输送机22、23、则相当于输入输出装置。

下面参见图3说明本实施形态电子元器件供给装置16的详细结构。如图3所示，在框架17的上部从当中向外依次向下分层形成层单元中第一层17a、第二层17b及第三层17c。固定于第一平台19下面的滑块(slider)S与固定于第一层17a的第一导轨(guide)28可自由滑动配合。同样，第二平台20及第三平台21也分别由固定于第二层17b的第二导轨29、固定于第三层17C的第三导轨30自由滑动支持。31为置于第一平台19上用以放置第一电子元器件32的第一托盘，33为置于第二平台20上用以放置第二电子元器件34的第二托盘，35为置于第三平台21上用以放置第三电子元器件36的第三托盘。在置于各平台的状态中，第一托盘引位于最下层的第一高度L1，第二托盘33位于中层第二高度L2，第三托盘35位于最上层的第三高度L3。L0为电子元器件的观察高度(下述)。

第二平台20的两侧在紧靠第一平台19的外侧垂直向下弯曲，并在紧靠第一平台19的下方向框架17的内侧再次直角弯曲，到达滑块S。这样一来，由于第二平台20的两侧在第一平台19的外侧迂回弯曲到框架17的中部，故第二平台20的宽度极小，能紧凑地构成电子元器件供给装置16。以同样的思路，第三平台21的两侧在第二平台20的外侧迂回弯曲到框架17的中部到达滑块S。

下面，参照图4说明移载头13和观察装置40的结构。移载头13具有相互独立可各自上下运动的第一吸嘴(nozzle)14a，第二吸嘴14b及第三吸嘴14c，如下文所述，可分别将第一、第二、第三电子元器件32、34、36真空吸附移送安装到基板12。

第一、第二、第三吸嘴14a、14b、14c的上下运动机构的结构相同，包括：头用框架引；垂直保持于头用框架51中的进给螺栓52；安装于头用框架引上部带动进给螺栓52旋转的Z轴电动机53；与进给螺栓啮合的、当进给螺栓52旋转时沿进给螺栓52上下运动的螺母54；垂直设于螺母54的吸嘴轴55；和安装于吸嘴轴55的圆盘状护板56。吸嘴轴55借助头用电动机57及皮带58以其轴心线为中心旋转θ角。因而，当Z轴电动机53正反向旋转时，则螺母54沿进给螺栓52上下运动，使第一、第二、第三吸嘴14a、14b、14c作上下运动。当头用电动机57旋转时，则吸嘴轴55旋转θ角度，对第一、第二、第三吸嘴14a、14b、14c下端部真空吸附着的电子元器件在水平方向中的旋转角度进行校正。

观察装置40由在盒41内部放置线型传感器(line sensor)42而构成。线型传感器42其长度方向沿Y方向配置，盒41上面开有对应于线型传感器42的狭缝43。移载头13在狭缝43上方沿与线型传感器42设置方向(Y方向)正交的方向(X方向)移动。第一、第二、第三吸嘴14a、14b、14c在X方向上横排成一列，因此，分别被真空吸附于各下端部的第一、第二、第三电子元器件32、34、36通过使移载头13沿X方向作直线移动而横线线传感器42上方，由此，可连续地高速观察这些电子元器件，可分别检测X方向、Y方向、θ方向的位置偏差。

下面，说明本发明一实施形态中电子元器件安装方法的第一例。

图5为该电子元器件安装方法第一例的工序说明图。首先，如图5(a)所示，使第一、第二、第三托盘31、33、35预先置位于待机段B。接着，在移载头13到达吸取段A之前，使第一、第二、第三托盘31、33、35一起置位于吸取段A(图5(b))。然后在第三高度L3，使第一吸嘴14a从最上层第三托盘35吸取第三电子元器件36。

若第三高度L3的吸取动作结束，就立即使第三托盘35让开到待机段B(图5(C))。然后，第三托盘35让开后，第二吸嘴14b立即在第二高度L2将第二电子元器件34从第二托盘33吸取安装到基板12。这里，不需要像已有电子元器件安装装置那样为使箱体升降或将下一托盘输出到吸取段A等所浪费的时间，而能以相应的短时间安装电子元器件。

然后，在对第二托盘33吸取动作结束后，如图(d)所示，立即使第二托盘33移向待机段B，并从位于第一高度L1的第一托盘31吸取第一电子元器件32。处于待机段B的第二托盘33为空盘时使其移到补给段C(参看虚线所示)，与装满第二电子元器件34的新托盘交换，对托盘进行补给。作为将电子元器件安装于基板12的顺序，也可在吸取电子元器件36、34、32之后安装到基板12。

下面，说明本发明一实施形态中电子元器件安装方法的第二例。

图6为该电子元器件安装方法第二例的程序说明图。在该方法中，不用像上述实施形态那样将托盘返回待机段B，而是以更小的返回动作切换托盘。也即，首先如图可a)所示，第一、第二、第三托盘31、33、35对齐，第一吸嘴14a从第三托盘35吸取第三电子元器件36。接着，仅将第三托盘35返回到相对于第一、第二托盘31、33两倍电子元器件排列间距的长度，再使移载头13仅移动电于元器件排列间距的长度，用第二吸嘴14b从第二托盘33吸取第二电子元器件34。然后如图6(C)所示，使第二托盘33返回到与第三托盘35对齐，仅使第一托盘3回比这些第二、第三托盘33、35更为突出，用第三吸嘴14c从第一托盘31吸取第一电子元器件32。

之后，将移载头13移至基板12的上方，将已吸取的第三、第二、第一电子元器件36、34、32安装到基板12。按照上述工序；当从下层第一托盘31吸取第一电子元器件32时，第二、第三托盘33、35返回，此时可取动作行程为以不妨碍下层第一托盘31中第一电于元器件32的吸取的最短距离，故可以更短时间安装电子元器件。

下面，说明本发明一实施形态中电子元器件安装方法的第三例。

图7-图12为该电子元器件安装方法第三例的工序说明图，表示动作顺序。也即，如图7所示，先将第一、第二、第三托盘31、33、35从待机段B引入吸取段A。此时，最下层第一托盘31的第一高度L1与观察装置40的观察电子元器件的观察高度L0及基板12上面高度(电子元器件的安装高度)完全相等或大致相等，下文将描述该安排的理由。

如图7所示，再将移载头13移至吸取段A的上方。开始，将第一、第二、第三吸嘴14a、14b及14c退到最高高度，如图所示，先只让第三吸嘴14c作下降、上升运动，真空吸取最上层第三托盘35中的第三电子元器件36。

如图8所示，再将第三托盘35后退到待机段B，露出第二托盘33。然后如图9所示，使第二吸嘴14b上下运动，吸取第二电子元器件34。此时，未吸电于元器件的第一吸嘴14a及第三吸嘴14c也一起跟随第二吸嘴14b的下降运动下降一个行程H1

如图10所示，再使第二托盘33向待机段B后退，使第一托盘31露出。然后使第一吸嘴14a上下运动，吸取第一电子元器件32。此时，吸好电子元器件的第二吸嘴14b、第三吸嘴14c也跟随第一吸嘴14a的下降动作再降一个行程H2。

如果第三、第二、第一吸嘴豆4c、14b、14a按如上所述依序吸好第三、第二、第一电子元器件36、34、32，则如图11所示，移载头13移至观察装置和的上方，对第三、第二、第一电子元器件36、34、32的位置偏差进行观察(可参照图4)。此时，要驱动Z轴电动机53使第一、二、三吸嘴14a、14b、14c下降以便所有电子元器件36、34、32位于观察装置40的观察高度L0，但是在图10所示最终吸取时，由于不仅要吸取第一电子元器件32的第一吸嘴14a，而且作为已吸好第二、第二电子元器件34、36的、在图10所示工序中不再吸取电子元器件的第二、三吸嘴14b、14c也随同所述第一吸嘴14a下降，故第三、二、一电子元器件36、34、32从第一高度L1下降至观察高度M，只要稍微下降行程H3即可，因而可对3个电于元器件36、34、32分层吸取，高速连续观察，检测其X、Y、θ方向的位置偏差。不言而喻，只要观察装置40设置得稍稍高些，该下降行程H3也可为0。

下面，如图12所示，移载头1 3移动到基板12上方，然后使第三、二、一吸嘴14c、14b、14a单个上下运动，依次将3个电子元器件36、34、32安装到基板12的规定坐标位置上，此时如图11所示，第一、二、三吸嘴14a、14b、14c由于下降到低高度的观察高度L0就结束，故为将电子元器件36、34、32安装于基板12的下降行程H4可以较短，从而能高速安装。另外，观察装置40检测到的X方向及Y方向的位置偏差，通过对移载头13相对于基板12的X方向及Y方向的移动行程(stroke)进行加减来校正，而θ方向的位置偏差，可通过驱动头用电动机5大图4中)使吸嘴轴55旋转来校正。

工业上的应用性

在本发明的电子元器件安装装置中，由于各托盘能在不同高度独立地退出吸取段，且移载头的吸嘴借助上下运动机构作相应于吸取段中托盘高度的上下运动，故在必要的时候，能使需要的托盘快速地位于吸取段，并用吸嘴能立即吸取电于元器件安装于基板。也即；能节约已有电子元器件安装装置中不可避免的用于箱体升降动作或该升降动作结束后托盘的出人动作所需的时间，因此能缩短安装的节拍时间。

本发明的电子元器件安装方法中，由于将托盘退出吸取段的高度上下隔开并设置多层，在各高度退出托盘并位于吸取段；故所需托盘的退出动作与其它托盘无关；可快速进行，其结果可缩短安装的节拍时间。

本发明的电子元器件安装方法，由于移载头位于上下多层配置的托盘的上方，然后多个吸嘴依次上下动作从上层至下层依次吸取电子元器件，此时，不吸取电于元器件的其它吸嘴跟随为吸取电子元器件而作下降动作的吸嘴，也作下降动作，故能大大缩短吸嘴上下动作为吸取托盘上的电子元器件所需的节拍时间，以及吸嘴移向基板上方再次上下动作为将电子元器件安装于基板所需的节拍时间，因此，能对托盘中电子元器件高速作业，将其安装于基板。

Claims (8)

1.一种电子元器件安装方法，包含下列过程：

将安放电子元器件的多个托盘保持在不同高度的过程；

在各个高度向获取段水平移动保持着的所述多个托盘的过程；

使获取所述电子元器件用的获取装置上下移动到所述获取段中所述托盘之一高度的过程；

用所述获取装置获取所述托盘上所述电子元器件的过程；和

将获取的所述电子元器件移动到定位好的基板上并安装到所述基板上的过程。

2.如权利要求1所述的电子元器件安装方法，其特征在于，获取所述电子元器件时从上层到下层依次获取所述电子元器件。

3.如权利要求2所述的电子元器件安装方法，其特征在于，不获取所述电子元器件的其它获取装置跟随为获取所述电子元器件而上下动的获取装置也作上下动。

4.实施权利要求1-3任一权利要求所述的电子元器件安装方法的电子元器件安装装置。

5.一种电子元器件安装装置，其特征在于，包含：

对基板定位的定位单元；

供给电子元器件的电子元器件馈送装置，该馈送装置包含：

在不同高度保持存放电子元器件的托盘的多个托盘保持装置，

具有多个垂直层支撑所述托盘保持装置使各托盘保持装置可在它们各自高度作水平移动的支撑架，和

和所述托盘保持装置一起配置、在待机段与获取段之间的它们各自高度独立地水平移动各托盘保持装置的移动机构；和

可在所述电子元器件馈送装置与所述定位单元间移动、将所供给的电子元器件移送并安装到已定好位的基板上的移载头，该移载头包含：

通过吸引获取所述所述电子元器件的吸嘴，和

使所述吸嘴垂直移动到获取段上托盘之一高度的垂直运动机构。

6.如权利要求5所述的电子元器件安装装置，其特征在于，还包含设置在所述移载头下面的监视装置。

7.一种电子元器件安装方法，将存放电子元器件的托盘移动到获取段，再用移载头的吸嘴获取所述电子元器件，安装到基板上，所述方法包含：

用某个垂直间隔设置多层高度用于将托盘推出到获取段和从获取段返回托盘；

通过在各层高度推出托盘将托盘定位在获取段；和

用吸嘴获取收容在托盘中的电子元器件，将电子元器件安装到所述基板。

8.一种电子元器件安装方法，把收容在配置于多个垂直层中的托盘中的电子元器件移动到获取段，用装于移载头的多个吸嘴吸取电子元器件，将电子元器件移送到由定位单元定位的基板上并安装在该基板上，所述方法包含：

在配置于多个垂直层中的托盘上移动移载头；

依序垂直移动所述多个吸嘴依次从上层托盘到下层托盘获取电子元器件，此时，不获取所述电子元器件的吸嘴随着获取电子元器件的吸嘴一起下降。

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