CN114557152A - 部件安装装置以及安装基板的制造方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种部件安装装置以及安装基板的制造方法。部件安装装置将具有功能部的电子部件安装于基板。该部件安装装置具有部件供给机构、识别部、部件安装机构和保持位置决定部。部件供给机构供给电子部件。识别部识别功能部的位置。部件安装机构保持从部件供给机构供给的电子部件并安装于基板。保持位置决定部基于由识别部识别出的功能部的位置，决定由部件安装机构保持电子部件的保持位置。

Description

部件安装装置以及安装基板的制造方法

技术领域

本公开涉及将具有功能部的电子部件安装于基板的部件安装装置以及安装基板的制造方法。

背景技术

近年来，具有表面安装用的芯片LED等发光元件和安装了该发光元件的基板的照明基板正在被广泛利用。照明基板通过如下的方法来制造，即，通过部件安装装置将发光元件安装于基板上，并通过焊料接合而与基板接合。在将发光元件安装于基板时，带式进给器供给容纳于载带的发光元件，吸附嘴通过真空吸附来保持发光元件的上表面，将发光元件移送并安装于基板上(例如，专利文献1)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-119134号公报

发明内容

本公开的部件安装装置将具有功能部的电子部件安装于基板。该部件安装装置具有部件供给机构、识别部、部件安装机构和保持位置决定部。部件供给机构供给电子部件。识别部识别功能部的位置。部件安装机构保持从部件供给机构供给的电子部件并安装于基板。保持位置决定部基于由识别部识别出的功能部的位置，决定由部件安装机构保持电子部件的保持位置。

在本公开的安装基板的制造方法中，利用通过部件安装机构保持具有功能部的电子部件并安装于基板的部件安装装置来制造安装基板。在该制造方法中，识别功能部的位置，基于功能部的位置来决定由部件安装机构保持电子部件的保持位置。然后，在决定出的保持位置，通过部件安装机构保持电子部件并安装于基板。

根据本公开，能够吸附具有功能部的电子部件的恰当的位置并安装于基板。

附图说明

图1是本公开的实施方式涉及的部件安装装置的俯视图。

图2是图1所示的部件安装装置的部分透视侧视图。

图3A是通过本公开的实施方式涉及的部件安装装置安装于基板的发光元件的俯视图。

图3B是图3A所示的发光元件的仰视图。

图3C是图3A所示的发光元件的侧视图。

图4A是通过本公开的实施方式涉及的部件安装装置安装于基板的其他发光元件的俯视图。

图4B是图4A所示的发光元件的仰视图。

图4C是图4A所示的发光元件的侧视图。

图5A是示出通过基板识别摄像机对本公开的实施方式涉及的部件安装装置所具有的带式进给器的被间距进给到部件供给位置处的凹槽进行拍摄的状态的图。

图5B是通过本公开的实施方式涉及的部件安装装置所具有的带式进给器而被间距进给的载带的一部分的俯视图。

图6A是示出本公开的实施方式涉及的部件安装装置所具有的带式进给器供给的发光元件的发光部的中心未从目标位置偏移的例子的图。

图6B是示出本公开的实施方式涉及的部件安装装置所具有的带式进给器供给的发光元件的发光部的中心从目标位置偏移了的例子的图。

图7是示出本公开的实施方式涉及的部件安装装置的控制系统的结构的功能框图。

图8是示出利用本公开的实施方式涉及的部件安装装置的安装基板的制造方法的流程图。

具体实施方式

在说明本公开的实施方式之前，先简单地说明完成本公开的构思的经过。在包含专利文献1的现有技术中，吸附嘴保持电子部件的位置被设定在电子部件的外形中心或载带中容纳了电子部件的凹槽的中心。然而，在发光元件的上表面设置有作为功能部的发光部。因而，在用吸附嘴保持发光元件的情况下，存在如下那样的问题。在发光部由软质的材料形成的情况下，通过吸附嘴吸附发光部而有时会使发光元件的特性下降。另一方面，在发光部以外的部分由软质的材料形成的情况下，若吸附发光部以外的部分，则有时发光元件会粘附于吸附嘴而不脱落。因此，需要根据发光元件的构造而吸附恰当的位置。

本公开提供一种能够吸附具有功能部的电子部件的恰当的位置并安装于基板的部件安装装置以及安装基板的制造方法。

以下，参照附图对本公开的实施方式进行详细地说明。以下叙述的结构、形状等是用于说明的例示，能够根据部件安装装置的规格而适当变更。以下，在所有的附图中，对于对应的要素标注同一符号，并省略重复的说明。在图中，作为在水平面内相互正交的2轴，示出沿着基板搬送方向的X轴(图1中的左右)以及与基板搬送方向正交的Y轴(图1中的上下)。此外，示出沿着与水平面正交的铅垂方向的Z轴(图2中的上下)。

首先，参照图1、图2来说明部件安装装置1的结构。另外，图2局部地示出了图1的II-II线处的剖面。部件安装装置1执行将从部件供给部4供给的电子部件安装于基板3的部件安装作业。如图2所示，在基台1a的中央，沿着X轴配设有基板搬送机构2。基板搬送机构2将从上游搬送来的基板3搬入并定位保持在安装作业位置。此外，基板搬送机构2将部件安装作业完成的基板3搬出到下游。

如图1所示，在基板搬送机构2的两侧配置有部件供给部4。在各个部件供给部4，并排地装配有多个带式进给器5。带式进给器5将形成了收纳电子部件的凹槽的载带沿着从部件供给部4的外侧朝向基板搬送机构2的方向(带进给方向)进行间距进给。通过该间距进给，带式进给器5将电子部件供给到图2所示的安装头8拾取电子部件的部件供给位置5a。即，带式进给器5作为供给电子部件的部件供给机构发挥功能。

如图1所示，在X轴中的基台1a的两端部的上表面，具有直线驱动机构的Y轴梁6被配设为沿着Y轴延伸。在两个Y轴梁6，同样地具有直线驱动机构的两个X轴梁7被结合为沿着Y轴自由移动。X轴梁7被配设为沿着X轴延伸。在X轴梁7，分别沿着X轴自由移动地装配有安装头8。安装头8具有能够吸附保持电子部件并进行升降的多个吸附单元8a。如图2所示，在吸附单元8a各自的下端部，装配有吸附并保持电子部件的吸附嘴8b。

在图1中，通过驱动Y轴梁6以及X轴梁7，从而安装头8沿着X轴以及Y轴移动。由此，两个安装头8分别通过吸附嘴8b，从配置于对应的部件供给部4中的带式进给器5的部件供给位置5a吸附并取出电子部件，装配于被定位在基板搬送机构2的基板3的安装点。即，Y轴梁6、X轴梁7以及安装头8构成通过吸附嘴8b保持从带式进给器5(部件供给机构)的部件供给位置5a供给的电子部件并安装于基板3的部件安装机构9。

在部件供给部4与基板搬送机构2之间配设有部件识别摄像机(以下记为第1识别摄像机)10。当从部件供给部4取出了电子部件的安装头8在第1识别摄像机10的上方移动时，第1识别摄像机10拍摄保持于安装头8的电子部件来识别电子部件的保持姿势。在装有安装头8的板7a，装有基板识别摄像机(以下记为第2识别摄像机)11。第2识别摄像机11与安装头8一体地移动。即，第2识别摄像机11与构成部件安装机构9的安装头8一起移动。

通过安装头8移动，从而第2识别摄像机11移动到被定位在基板搬送机构2的基板3的上方，拍摄设置于基板3的基板标记(未图示)来识别基板3的位置。此外，第2识别摄像机11移动到带式进给器5的部件供给位置5a的上方，识别部件供给位置5a附近的载带的状态。在由安装头8向基板3安装部件的部件安装动作中，考虑第1识别摄像机10对电子部件的识别结果、第2识别摄像机11对电子部件的识别结果和基板3的位置的识别结果来进行安装位置的修正。

如图2所示，在部件供给部4放置台车12，该台车12在进给器基座12a预先装配了多个带式进给器5。在台车12保持有带式卷盘14。带式卷盘14以卷绕状态收纳有保持了电子部件的载带13。从带式卷盘14拉出的载带13通过带式进给器5被间距进给至部件供给位置5a。

下面，参照图3A～图3C对安装于基板3的作为电子部件的发光元件Da的构造进行说明。发光元件Da例如为表面安装用的芯片LED。如图3A、图3C所示，在发光元件Da的主体部Ba的上表面Dua的一部分设置有发光部Sa。如图3B、图3C所示，在主体部Ba的背面Dda设置有电极E1a以及电极E2a。发光部Sa是在电极E1a与电极E2a之间施加电压时发出光的功能部。

发光部Sa的上部由透镜等的硬质的材料形成。另一方面，发光部Sa以外的主体部Ba的上表面Dua由软质的树脂等的材料形成。在由图2所示的吸附嘴8b保持发光元件Da时，硬质的发光部Sa的上部被设定为由吸附嘴8b吸附的保持位置Pa。在该例子中，发光部Sa的发光中心Csa被选择为保持位置Pa。发光中心Csa表示作为功能部的发光部Sa的位置的例子。

下面，参照图4A～图4C，对具有与图3A～图3C所示的发光元件Da不同的构造的发光元件Db的构造进行说明。在图4A、图4C中，在发光元件Db的主体部Bb的上表面Dub的一部分设置有发光部Sb，使得上部露出。在图4B、图4C中，在主体部Bb的背面Ddb设置有电极E1b以及电极E2b。发光部Sb是在电极E1b与电极E2b之间施加电压时发出光的功能部。

与发光元件Da相反地，在发光元件Db中，发光部Sb由软质的树脂等的材料形成，发光部Sb以外的主体部Bb的上表面Dub由硬质的树脂等的材料形成。在由吸附嘴8b保持发光元件Db时，硬质的发光部Sb以外的主体部Bb的上表面Dub被设定为由吸附嘴8b吸附的保持位置Pb。在该例子中，从发光部Sa的发光中心Csb(功能部的位置)移动了保持位置修正值F(Xf，Yf)的位置被选择为保持位置Pb。在发光元件Db中，保持位置Pb被设定为不与发光部Sb(功能部)重叠的位置。

以下，在无需区分发光元件Da和发光元件Db的情况下，仅将发光元件Da和发光元件Db称为“发光元件D”，将发光部Sa和发光部Sb称为“发光部S”。此外，将主体部Ba和主体部Bb称为“主体部B”，将电极E1a、E2a和电极E1b、E2b称为“电极E1、E2”。此外，将上表面Dua和上表面Dub称为“上表面Du”，将背面Dda和背面Ddb称为“背面Dd”。此外，将发光中心Csa和发光中心Csb称为“发光中心Cs”，将保持位置Pa和保持位置Pb称为“保持位置P”。以下，作为由带式进给器5供给并通过利用部件安装机构9的部件安装动作安装于基板3的电子部件，以发光元件D为例进行说明。

下面，参照图5A、图5B，对利用第2识别摄像机11识别供给到部件供给位置5a的发光元件D的识别动作进行说明。在图5A中，在带式进给器5上配设有从上方引导载带13的按压构件15。在按压构件15中，在部件供给位置5a设置有开口部15a。

图5B示出从上方观察部件供给位置5a附近的载带13的状态，按压构件15省略了图示。在载带13的基带13a，等间隔地设置有收纳发光元件D的凹状的凹槽13b、和对载带13进行间距进给的链轮齿(省略图示)卡合的进给孔13c。在收纳了发光元件D的凹槽13b的上表面粘贴有盖带13d。

在图5A中，盖带13d在开口部15a的边缘部15b被剥离并折回。由此，部件供给位置5a以及位于比部件供给位置5a更靠下游(图5A的右边)的凹槽13b的上方被敞开。以下，将被间距进给到部件供给位置5a的凹槽13b称为对象凹槽13B。如箭头a所示，通过驱动Y轴梁6以及X轴梁7，从而第2识别摄像机11移动到部件供给位置5a的上方，通过开口部15a而拍摄部件供给位置5a的对象凹槽13B。

下面，参照图6A、图6B，对由第2识别摄像机11拍摄到的对象凹槽13B的识别图像11a的一例进行说明。第2识别摄像机11拍摄对象凹槽13B，使得能够选择性地识别发光元件D的发光部S。图6A示出在对象凹槽13B、发光元件D、发光部S与第2识别摄像机11之间没有相对的位置偏移的例子。在识别图像11a中，对象凹槽13B和发光元件D的主体部B未被识别，但方便起见，在图中用虚线示出对象凹槽13B的位置和发光元件D的主体部B的位置。

在图6A中，凹槽中心Cp表示虚线所示的对象凹槽13B的中心，部件中心Cd表示虚线所示的发光元件D的中心。若如图5A所示第2识别摄像机11移动到部件供给位置5a的上方，则图6A所示的第2识别摄像机11的拍摄视场11b的中心11c与凹槽中心Cp以及部件中心Cd一致。在识别图像11a中，与X轴正交的中心线11x和与Y轴正交的中心线11y被重叠显示。此外，基于识别图像11a识别出的发光部S的发光中心Cs用黑圆点显示。将这样没有相对的位置偏移的情况下的发光中心Cs定义为发光部S的目标发光中心Cs0。

图6B示出发光部S的发光中心Cs从目标发光中心Cs0偏移了的识别图像11a的例子。若发光元件D在对象凹槽13B中移动，则会成为发光中心Cs从目标发光中心Cs0偏移的原因。如后所述，图7所示的第1处理部31对识别图像11a进行识别处理。由此，第1处理部31计算表示发光部S的发光中心Cs从目标发光中心Cs0起的沿着X轴、Y轴的位置偏移量的发光部位置偏移量ΔXs、ΔYs。这样，第1处理部31和能够与部件安装机构9一起移动的第2识别摄像机11作为识别发光部S的位置的识别部发挥功能。即，识别部识别作为部件供给机构的带式进给器5供给的电子部件的功能部的位置。该功能部的位置是识别部的视场范围(拍摄视场11b)内的位置。

在图6B中，由吸附嘴8b吸附发光元件D时的保持位置P被决定为从识别出的发光部S的发光中心Cs移动了保持位置修正值F(Xf，Yf)的位置。即，保持位置P被决定为对由识别图像11a计算出的发光部位置偏移量ΔXs、ΔYs加上保持位置修正值F(Xf，Yf)而得到的位置。

图6B所示的保持位置P是应用于被设定在不与发光部S重叠的位置的参照图4A～图4C说明的发光元件Db的例子。另一方面，当在参照图3A～图3C说明的发光部S的位置设定保持位置P的发光元件Da的情况下，识别出的发光部S的发光中心Cs被决定为保持位置P。

下面，参照图7，对部件安装装置1的控制系统的结构进行说明。部件安装装置1具有控制部30、基板搬送机构2、带式进给器5、部件安装机构9、第1识别摄像机10、第2识别摄像机11、输入部36以及显示部37。控制部30具有第1处理部31、保持位置决定部(以下记为决定部)32、安装位置修正部(以下记为修正部)33、第2处理部34以及安装存储部35。安装存储部35为存储装置，具有第1存储部40、第2存储部41、第3存储部42、第4存储部43以及第5存储部44。输入部36为键盘、触摸面板、鼠标等输入装置，在操作指令、数据输入时使用。显示部37为液晶面板等显示装置，除了各种数据之外，还显示识别图像11a等。

第1存储部40按照生产对象的基板3的每个种类来存储安装于基板3的发光元件D的安装位置等数据(安装数据)。第2存储部41按照发光元件D的每个种类来存储安装于基板3的发光元件D的尺寸、发光部S的尺寸和发光元件D内的位置、保持位置修正值F(Xf，Yf)等数据(部件数据)。如前所述，第1处理部31对第2识别摄像机11拍摄到的识别图像11a进行识别处理，计算发光部S的发光中心Cs的位置偏移量即发光部位置偏移量ΔXs、ΔYs。第3存储部42将计算出的发光部位置偏移量ΔXs、ΔYs存储为识别结果。

决定部32基于第2存储部41中存储的保持位置修正值F(Xf，Yf)和第3存储部42中存储的发光部位置偏移量ΔXs、ΔYs，决定吸附嘴8b吸附发光元件D时的保持位置P。这样，决定部32基于由第2识别摄像机11和第1处理部31识别出的发光部S的位置，决定由部件安装机构9保持发光元件D的保持位置P。即，决定部32基于由识别部识别出的功能部的位置，决定由部件安装机构9保持电子部件的保持位置P。第4存储部43存储所决定的保持位置P。

修正部33基于发光部S的位置来修正安装位置，使得发光部S配置在基板3的给定的位置。发光部S的位置基于第1存储部40中存储的发光元件D的安装位置、第2存储部41中存储的发光部S在发光元件D内的位置、第3存储部42中存储的发光部S的发光部位置偏移量ΔXs、ΔYs等。第5存储部44将修正后的安装位置存储为安装修正值。

第2处理部34基于第4存储部43中存储的保持位置P来控制部件安装机构9，通过吸附嘴8b吸附发光元件D。此外，第2处理部34基于第5存储部44中存储的修正后的安装位置来控制部件安装机构9，使发光元件D安装于基板3，使得发光部S配置在基板3的给定的位置。

另外，构成安装存储部35的第1存储部40以及第2存储部41由RAM(随机存取存储器)、ROM(只读存储器)等构成。第3存储部42～第5存储部44由可改写的RAM、闪存、硬盘等构成。另外，也可以将这些中的两个以上构成为一体。第1处理部31、决定部32、修正部33以及第2处理部34由CPU(中央运算处理装置)或LSI(大规模集成电路)构成。或者，可以由专用电路构成，还可以通过从易失性或非易失性的存储装置读出的软件来控制通用的硬件加以实现。此外，也可以将这些中的两个以上构成为一体。

下面，沿着图8，对利用了部件安装装置1的安装基板的制造方法进行说明。首先，基板3被基板搬送机构2搬入到部件安装装置1内并被定位保持在安装作业位置(ST1)。接下来，第2识别摄像机11和第1处理部31识别设置在发光元件D的上表面Du上的发光部S的位置(ST2)。在ST2中，发光元件D被供给到带式进给器5的部件供给位置5a。即，识别部在供给电子部件的部件供给机构上识别电子部件的功能部。

接下来，决定部32基于识别出的发光部S的位置，决定由部件安装机构9保持发光元件D的保持位置P(ST3)。在图3所示的发光元件Da的情况下，保持位置P被决定为发光部S的位置，在图4所示的发光元件Db的情况下，保持位置P被决定为不与发光部S重叠的位置。接下来，第2处理部34控制部件安装机构9，通过吸附嘴8b使发光元件D保持在保持位置P(ST4)。

接下来，修正部33基于识别出的发光部S的位置来修正安装位置，使得发光部S配置在基板3的给定的位置(ST5)。即，部件安装机构9在保持位置P保持发光元件D并安装于基板3。接下来，第2处理部34控制部件安装机构9，使发光元件D安装在被修正后的安装位置(ST6)。由此，发光元件D安装于基板3，使得发光部S配置在基板3的给定位置。

接下来，在不是所有的发光元件D已安装于基板3的情况下(ST7中为“否”)，返回到ST2来识别下一个发光元件D的发光部S，修正保持位置P以及安装位置，并使下一个发光元件D安装于基板3。若在基板3安装了给定的发光元件D的全部(ST7中为“是”)，则控制部30控制基板搬送机构2而使基板3搬出到下游(ST8)，返回到ST1而搬入下一个安装对象的基板3。

如上述说明的那样，部件安装装置1具有带式进给器5、第2识别摄像机11以及第1处理部31、部件安装机构9和决定部32，将具有发光部S的发光元件D安装于基板3。带式进给器5是供给作为电子部件的发光元件D的部件供给机构。第2识别摄像机11和第1处理部31作为识别功能部的位置(发光中心Cs)的识别部发挥功能。部件安装机构9保持从部件供给机构供给的电子部件并安装于基板3。决定部32基于由识别部识别出的功能部的位置，决定由部件安装机构9保持电子部件的保持位置P。由此，能够吸附具有功能部的电子部件的恰当的位置并安装于基板3。

另外，第2识别摄像机11和第1处理部31作为对电子部件中的功能部的位置进行识别的识别部发挥功能，第2识别摄像机11能够与部件安装机构9一起移动。而且，识别部对带式进给器5供给的电子部件中的功能部的位置进行识别。第1处理部31也可以内置于第2识别摄像机11。即，识别部的至少一部分能够与部件安装机构9一起移动。

另外，在上述说明中，作为具有功能部的电子部件而以具有发光部S的发光元件D为例进行了说明，但电子部件并不限定于发光元件D。例如，电子部件也可以是作为功能部而在上表面具有图像拍摄用的传感器区域的图像传感器。或者，也可以是作为功能部而具有处理器芯片，并在上表面具有处理器芯片用的散热板的处理器。在该情况下，由于散热板位于处理器芯片上，因此保持位置被决定为不与处理器芯片重叠的位置。

产业上的可利用性

本公开的部件安装装置以及安装基板的制造方法能够吸附具有功能部的电子部件的恰当的位置并安装于基板。因而，在将电子部件安装于基板的领域中是有用的。

符号说明

1 部件安装装置；

1a 基台；

2 基板搬送机构；

3 基板；

4 部件供给部；

5 带式进给器(部件供给机构)；

5a 部件供给位置；

6 Y轴梁；

7 X轴梁；

7a 板；

8 安装头；

8a 吸附单元；

8b 吸附嘴；

9 部件安装机构；

10 部件识别摄像机(第1识别摄像机)；

11 基板识别摄像机(第2识别摄像机)；

11a 识别图像；

11b 拍摄视场；

11c 中心；

11x、11y 中心线；

12 台车；

12a 进给器基座；

13 载带；

13a 基带；

13b 凹槽；

13B 对象凹槽；

13c 进给孔；

13d 盖带；

14 带式卷盘；

15 按压构件；

15a 开口部；

15b 边缘部；

30 控制部；

31 第1处理部；

32 保持位置决定部(决定部)；

33 安装位置修正部(修正部)；

34 第2处理部；

35 安装存储部；

36 输入部；

37 显示部；

40 第1存储部；

41 第2存储部；

42 第3存储部；

43 第4存储部；

44 第5存储部；

B、Ba、Bb 主体部；

Cs、Csa、Csb 发光中心；

D、Da、Db 发光元件；

Du、Dua、Dub 上表面；

Dd、Dda、Ddb 背面；

E1、E2、E1a、E2a、E1b、E2b 电极；

P、Pa、Pb 保持位置；

S、Sa、Sb 发光部。

Claims (10)

1.一种部件安装装置，将具有功能部的电子部件安装于基板，该部件安装装置具备：

部件供给机构，供给所述电子部件；

识别部，识别所述功能部的位置；

部件安装机构，保持从所述部件供给机构供给的所述电子部件并安装于所述基板；和

保持位置决定部，基于由所述识别部识别出的所述功能部的所述位置，决定由所述部件安装机构保持所述电子部件的保持位置。

2.根据权利要求1所述的部件安装装置，其中，

所述保持位置决定部将所述电子部件中不与所述功能部重叠的位置决定为所述保持位置。

3.根据权利要求1所述的部件安装装置，其中，

所述保持位置决定部将所述功能部的所述位置决定为所述保持位置。

4.根据权利要求1所述的部件安装装置，其中，

所述识别部的至少一部分能够与所述部件安装机构一起移动，

所述识别部在所述部件供给机构上识别所述功能部的所述位置。

5.根据权利要求1所述的部件安装装置，其中，

所述电子部件为发光元件，所述功能部为发光部，

所述部件安装装置还具备：安装位置修正部，基于所述发光部的位置来修正所述基板中的所述电子部件的安装位置，使得所述发光部位于所述基板的给定的位置。

6.一种安装基板的制造方法，是利用了部件安装装置的安装基板的制造方法，该部件安装装置通过部件安装机构保持具有功能部的电子部件并安装于基板，在该安装基板的制造方法中，

识别所述功能部的位置，

基于所述功能部的所述位置，决定由所述部件安装机构保持所述电子部件的保持位置，

通过所述部件安装机构在所述保持位置保持所述电子部件并安装于所述基板。

7.根据权利要求6所述的安装基板的制造方法，其中，

将所述电子部件中不与所述功能部重叠的位置决定为所述保持位置。

8.根据权利要求6所述的安装基板的制造方法，其中，

将所述功能部的所述位置决定为所述保持位置。

9.根据权利要求6所述的安装基板的制造方法，其中，

在供给所述电子部件的部件供给机构上识别所述功能部的所述位置。

10.根据权利要求6所述的安装基板的制造方法，其中，

所述电子部件为发光元件，所述功能部为发光部，

基于所述发光部的位置来修正所述基板中的所述电子部件的安装位置，使得所述发光部位于所述基板的给定的位置。

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