CN117096057A - 安装装置及安装方法 - Google Patents

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冨樫徳和
楠部善弘
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Abstract

本发明提供一种可抑制所需空间的增大与生产性的降低的安装装置及安装方法。实施方式的安装装置包括：保持头，具有保持电子零件的保持工具、以及对保持工具进行加热的加热工具；驱动机构，使保持头向接近/远离安装对象的方向移动；空气供给部，供给冷却用空气；多个罐，供冷却用空气填充；升压部，对来自空气供给部的冷却用空气进行升压并填充至罐；切换部，对从哪一个罐向保持头供给冷却用空气进行切换；以及控制装置，通过控制驱动机构而使保持工具所保持的电子零件与安装对象接触，通过控制加热工具而经由保持工具对电子零件进行加热，通过控制切换部而从任一个罐向保持头供给冷却用空气。

Description

安装装置及安装方法
技术领域
本发明涉及一种安装装置及安装方法。
背景技术
将半导体元件等芯片状的电子零件搭载于基板等安装对象，进行加热，由此使焊料凸块熔融而进行安装。例如，利用以下批次式方式，其中对使用安装装置而搭载有多个电子零件的基板在回焊炉内进行加热，由此将多个电子零件一并安装。
但是，在高性能计算(high-performance computing，HPC)或各种服务器中所使用的尖端逻辑半导体中，电子零件的大型化、基板的多层化不断发展。因此，在回焊炉内受到加热的电子零件或基板在其平面内及高度方向上的温度分布中产生差异，容易产生翘曲。若产生翘曲，则电子零件会受到损伤。
为了应对所述情况，有将电子零件各别地加热并加以安装的局部回焊方式的安装装置。在所述局部回焊方式中，在使电子零件的焊料凸块与基板的安装区域的电极接触的状态下，利用脉冲加热器对保持有电子零件的工具进行加热，在焊料凸块熔融后，对工具进行冷却而使焊料硬化。在此种局部回焊方式中，由于在将电子零件保持于工具的状态下进行回焊，因此可抑制翘曲的产生。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利特开2007-329306号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
在电子零件大型的情况下，保持其的工具也变大。于是，工具的热容量也变大，因此加热后的冷却耗费时间，生产性降低。因此，通过吹附冷却用的空气来冷却工具。为了进行高速的冷却，需要可对冷却用的空气持续供给0.7MPa左右的比较高的压力。但是，一般的工厂中可利用的空气为0.5MPa左右的比较低的压力。为了应对所述情况，考虑设置20L左右的大型罐，将从工厂供给的空气通过泵等升压部件升压至冷却所需的压力并填充至罐，再从罐供给空气。然而，在有限的空间内设置大型罐会限制所设置的安装装置的台数，生产性降低。
本发明的实施方式的目的在于提供一种可抑制所需空间的增大与生产性的降低的安装装置及安装方法。
[解决问题的技术手段]
为了实现所述目的，实施方式的安装装置包括：保持头，具有保持电子零件的保持工具、以及对所述保持工具进行加热的加热工具；驱动机构，使所述保持头向接近/远离安装对象的方向移动；空气供给部，供给冷却用空气；多个罐，供所述冷却用空气填充；升压部，对来自所述空气供给部的所述冷却用空气进行升压并填充至所述罐；切换部，对从哪一个所述罐向所述保持头供给所述冷却用空气进行切换；以及控制装置，通过控制所述驱动机构而使所述保持工具所保持的所述电子零件与所述安装对象接触，通过控制所述加热工具而经由所述保持工具对所述电子零件进行加热，通过控制所述切换部而从任一个所述罐向所述保持头供给所述冷却用空气。
实施方式的安装方法包括：接触工序，驱动机构使保持工具所保持的电子零件与安装对象接触；加热工序，加热工具经由所述保持工具对所述电子零件进行加热；以及冷却工序，切换部从多个罐中对从空气供给部供给的冷却用空气进行升压后的任一个所述罐向具有所述保持工具及所述加热工具的保持头供给所述冷却用空气。
[发明的效果]
本发明的实施方式可抑制所需空间的增大与生产性的降低。
附图说明
图1是表示实施方式的安装装置的正面图及表示控制装置的框图。
图2是表示实施方式的安装装置的平面图。
图3是表示实施方式的保持头的上表面侧立体图。
图4是表示实施方式的保持头的下表面侧立体图。
图5是图3的A-A箭视剖面图。
图6是图3的B-B箭视剖面图。
图7是表示空气供给部、罐、升压部、切换部的结构图。
图8是表示实施方式的安装时的各部的动作的时刻图。
图9是表示实施方式的安装顺序的流程图。
图10是表示由冷却用空气的压力的切换而引起的加热工具的温度的下降速度的变化的曲线图。
图11是表示将实施方式的安装装置的罐设为一个的变形例的结构图。
[符号的说明]
1：安装装置
2：电子零件
3：基板
10：供给装置
11：片材
12：供给载台
13、41：载台移动机构
20：拾取装置
21：拾取喷嘴
22：移动机构
22a：臂部
22b、321：滑动机构
22c、321a：支撑框架
22d、321b、322b：轨道
22e、321c、322c：滑件
22f、322：升降机构
23：翻转机构
24：上推机构
24a：上推体
24b：支承体
30：搭载装置
40：基板载台
50：控制装置
51：机构控制部
52：抽吸控制部
53：加热控制部
54：切换控制部
55：填充部
56：存储部
60：输入装置
70：显示装置
310：保持部
311：保持工具
311a：突出部
311b：保持面
311c：抽吸口
311d、312b、313b、314b：零件抽吸孔
311e：槽
312：加热工具
312a、313a、314a：工具抽吸孔
312c：冷却槽
312d：温度检测部
313：绝热材料
313c、314c：冷却孔
314：装配基座
314d：接头
315：接合头
316：接触检测部
320：驱动机构
322a：伺服马达
330：工具抽吸部
340：零件抽吸部
350：空气供给部
360、360A、360B：罐
370：升压部
380：压力检测部
390：切换部
a：时刻
H：保持头
P1：供给位置
P2：交接位置
P3：安装位置
S101～S114：步骤
X、Y、Z：方向。
具体实施方式
参照附图，对本发明的实施方式(以下，称为本实施方式)进行具体说明。此外，附图是示意图，各部的尺寸、比率等包含为了易于理解而夸大的部分。
如图1及图2所示，本实施方式的安装装置1包括：供给装置10、拾取装置20、搭载装置30、基板载台40以及控制装置50。安装装置1通过下述方式进行安装，即，使通过拾取装置20从供给装置10拾取的电子零件2翻转，交接至搭载装置30，并安装于由基板载台40支撑的基板3。
[电子零件]
电子零件2例如为矩形形状的薄小片零件。在本实施方式中，电子零件2为将晶片分割为单片而成的半导体芯片。半导体芯片的表面及背面中的一面是作为半导体元件发挥功能的功能面，具有作为电极的焊料凸块。此外，作为安装电子零件2的安装对象的基板3为在与焊料凸块对应的位置形成有导电性图案的印刷基板。另外，焊料凸块也有时不是由半导体芯片具有而是由基板3具有。
[供给装置]
供给装置10是将电子零件2供给至拾取装置20的装置。供给装置10使作为拾取对象的电子零件2移动至供给位置P1。供给位置P1是拾取装置20拾取成为拾取对象的电子零件2的位置。供给装置10包括：支撑贴附有电子零件2的片材11的供给载台12、使供给载台12移动的载台移动机构13。作为所述载台移动机构13，例如可使用线性导轨(linear guide)，所述线性导轨是通过由伺服马达(servomotor)驱动的滚珠螺杆(ball screw)机构，使滑件(slider)在轨道(rail)上移动。
此处，贴附有电子零件2的片材11是贴附于未图示的晶片环的具有粘着性的晶片片材。在片材11上以矩阵(matrix)状配置有多个电子零件2。在本实施方式中，电子零件2以功能面在上方露出的面朝上(face up)状态配置。
供给载台12是水平地支撑贴附有片材11的晶片环的台。即，供给载台12经由晶片环对贴附有电子零件2的片材11进行支撑。供给载台12设置成能够通过载台移动机构13而在水平方向上移动。由于片材11与供给载台12一起被水平地支撑于载台移动机构13，因此片材11以及载置于所述片材11的电子零件2也设置成能够在水平方向上移动。由此，供给装置10可使多个电子零件2中成为拾取对象的电子零件2移动至供给位置P1并定位。
此外，如图1所示，水平方向中，将供给装置10与搭载装置30排列的方向称为X轴方向，将与X轴正交的方向称为Y轴方向。另外，将与片材11的平面正交的方向称为Z轴方向或上下方向。所谓上方向，是以片材11的平面为边界而载置有电子零件2的一侧的方向，所谓下方向，是以片材11的平面为边界而未载置电子零件2的一侧的方向。进而，将Z轴方向上的位置设为高度位置。
[拾取装置]
拾取装置20是从供给装置10拾取电子零件2，将所拾取的电子零件2交接至搭载装置30的装置。所述拾取装置20包括：拾取喷嘴21、移动机构22、翻转机构23、以及上推机构24。
(拾取喷嘴)
拾取喷嘴21是抽吸保持电子零件2，且解除抽吸保持而释放电子零件2的机构。拾取喷嘴21包括喷嘴孔。喷嘴孔在拾取喷嘴21的前端的吸附面开口。喷嘴孔与包含真空泵(vacuum pump)等的负压产生回路(未图示)连通，通过使所述回路产生负压，将电子零件2吸附保持于拾取喷嘴21的吸附面。另外，通过解除负压而从吸附面解除电子零件2的保持状态。
(移动机构)
移动机构22是使拾取喷嘴21在供给位置P1与交接位置P2之间往复移动，且使拾取喷嘴21在供给位置P1及交接位置P2升降的机构。此外，所谓交接位置P2，是拾取装置20将在供给位置P1所拾取的电子零件2交接至后述的保持头H的位置。供给位置P1及交接位置P2主要指水平方向(XY方向)上的位置，未必指上下方向(Z方向)上的位置。
移动机构22具有装配有拾取喷嘴21的臂部(arm)22a，通过使臂部22a移动，而使拾取喷嘴21移动。移动机构22包括：滑动机构22b、升降机构22f。滑动机构22b通过使装配有拾取喷嘴21的臂部22a移动，使拾取喷嘴21在供给位置P1与交接位置P2之间往复移动。此处，滑动机构22b包括：与X轴方向平行地延伸且固定于支撑框架22c的轨道22d、以及在轨道22d上移行的滑件22e。虽未图示，但滑件22e通过由旋转马达驱动的滚珠螺杆、线性马达等驱动。
升降机构22f通过使装配有拾取喷嘴21的臂部22a移动，而使拾取喷嘴21在上下方向上移动。具体而言，升降机构22f可使用线性导轨，所述线性导轨通过由伺服马达驱动的滚珠螺杆机构，使滑件在轨道上移动。即，通过伺服马达的驱动，使拾取喷嘴21沿着Z轴方向升降。所述升降机构22f装配于滑动机构22b的滑件22e。
(翻转机构)
翻转机构23设置于拾取喷嘴21与移动机构22之间。此处，翻转机构23是包含通过使臂部22a旋转来变更拾取喷嘴21的朝向的马达(motor)等驱动源、滚珠轴承(ballbearing)等旋转导件而成的致动器(actuator)。所谓变更朝向，是沿上下方向旋转0°～180°。例如，使喷嘴孔向下而朝向供给载台12的拾取喷嘴21在供给位置P1抽吸并保持电子零件2。其后，翻转机构23以喷嘴孔朝上的方式变更拾取喷嘴21的朝向。此时，旋转角度为180°。
(上推机构)
上推机构24在供给位置P1设置于供给装置10的片材11的下方。上推机构24具有：上推体24a、支承体24b以及未图示的驱动机构。上推体24a是包含多个块的构件。支承体24b设置成使上推体24a的长度方向与Z轴方向平行。驱动机构设置于支承体24b，使上推体24a的块从其内部进出或者向其内部退避。所述进出或退避是沿上下方向进行。所述驱动机构例如包括由上下方向上的轨道引导而移动的滑件、以及驱动滑件的气缸或凸轮机构。另外，支承体24b连接有未图示的负压回路，抽吸并保持片材11。
[搭载装置]
搭载装置30是将电子零件2搭载于基板3的装置。搭载装置30将从拾取装置20接收的电子零件2搬送至安装位置P3，通过搭载于基板3而进行安装。所谓安装位置P3，是将电子零件2安装于基板3的位置。安装位置P3主要是指XY方向上的位置，未必是指Z轴方向上的位置。搭载装置30具有：保持部310、驱动机构320、工具抽吸部330、零件抽吸部340、空气供给部350、罐360、升压部370、压力检测部380、切换部390(参照图7)。
(保持部)
保持部310在交接位置P2从拾取喷嘴21接收电子零件2，且将所述电子零件2在安装位置P3安装于基板3。具体而言，如图1～图4所示，保持部310具有保持头H、接合头315。保持头H具有保持电子零件2的保持工具311、对保持工具311进行加热的加热工具312。本实施方式的保持头H除了具有保持工具311、加热工具312以外，还具有绝热材料313、装配基座314。保持头H装配于后述的接合头315。
保持工具311保持电子零件2，且在安装后从电子零件2脱离。如图4、图5及图6所示，保持工具311是比电子零件2大的矩形的板体。如图4所示，在保持工具311的下表面形成有板状的突出部311a。突出部311a的下表面的大小和形状与电子零件2的上表面相同。所述突出部311a的下表面是与电子零件2的上表面接触并保持电子零件2的保持面311b。
在保持工具311的保持面311b的中心，设置有抽吸口311c。如图5所示，抽吸口311c与沿上下方向贯通保持工具311内的零件抽吸孔311d连通。另外，如图4所示，在保持面311b，形成有包含抽吸口311c在内的格子状的槽311e。因此，当向零件抽吸孔311d供给负压时，负压经由抽吸口311c而作用于槽311e的整体，因此电子零件2的上表面被抽吸保持于保持面311b。
加热工具312是通过流通电流而使电阻发热的脉冲加热方式的工具(脉冲加热器)。如图4所示，本实施方式的加热工具312是矩形的板体。加热工具312的下表面与保持工具311的上表面为相同的形状和大小。如图5所示，在加热工具312，沿上下方向贯通地设置有多个工具抽吸孔312a。通过使负压作用于工具抽吸孔312a，保持工具311的上表面被抽吸保持于加热工具312的下表面。另外，在加热工具312，沿上下方向贯通地设置有与保持工具311的零件抽吸孔311d连通的零件抽吸孔312b。
进而，如图3～图6所示，在加热工具312的上表面，形成有两列冷却槽312c。所述冷却槽312c的两端到达加热工具312的相反的两侧面。此外，在加热工具312，设置有对其温度进行检测的温度检测部312d(参照图1)。
如图3及图4所示，绝热材料313是具有绝热性的长方体形状的块。绝热材料313的下表面与加热工具312的上表面为相同的形状和大小。在绝热材料313的下表面，装配有加热工具312的上表面。如图5所示，在绝热材料313，沿上下方向贯通地设置有与加热工具312的工具抽吸孔312a连通的工具抽吸孔313a。另外，在绝热材料313，沿上下方向贯通地设置有与加热工具312的零件抽吸孔312b连通的零件抽吸孔313b。进而，如图6所示，在绝热材料313，沿上下方向贯通地设置有与加热工具312的冷却槽312c连通的冷却孔313c。
如图3及图4所示，装配基座314是金属制的长方体形状的块。装配基座314的下表面是比绝热材料313的上表面大的矩形。在装配基座314的下表面，装配有绝热材料313的上表面。如图5所示，在装配基座314，沿上下方向贯通地设置有与绝热材料313的工具抽吸孔313a连通的工具抽吸孔314a。另外，在装配基座314，沿上下方向贯通地设置有与绝热材料313的零件抽吸孔313b连通的零件抽吸孔314b。
进而，如图6所示，在装配基座314，设置有与绝热材料313的冷却孔313c连通的冷却孔314c。关于冷却孔314c，从下方向上方延伸的路径向水平方向弯曲，其端部到达装配基座314的相反的两侧面并开口。冷却孔314c设置有四个，如图3及图4所示，各端部的开口在装配基座314的两侧面各设置有两个。此外，在各开口，装配有连接有未图示的配管的接头314d。
工具抽吸孔314a、工具抽吸孔313a、工具抽吸孔312a是用于将保持工具311抽吸保持于加热工具312的连续的通气路径。零件抽吸孔314b、零件抽吸孔313b、零件抽吸孔312b、零件抽吸孔311d是用于经由抽吸口311c将电子零件2抽吸保持于保持工具311的连续的通气路径。冷却孔314c、冷却孔313c及冷却槽312c是用于冷却加热工具312的连续的通气路径。
接合头315(参照图1)通过在下部装配装配基座314而支撑保持头H。接合头315与装配基座314、绝热材料313、保持工具311一起在交接位置P2与安装位置P3之间移动。另外，接合头315通过向下方移动，而使保持工具311所保持的电子零件2压接于基板3，然后通过向上方移动，而使释放电子零件2后的保持工具311从电子零件2脱离。
此外，保持头H以能够上下移动的方式支撑于接合头315。保持头H由未图示的弹簧等弹性体向下方施力。由此，保持头H的保持工具311的相对高度位置能够相对于接合头315产生位移。
(驱动机构)
如图1、图2所示，驱动机构320是使保持头H在交接位置P2与安装位置P3之间往复移动，且在交接位置P2及安装位置P3升降的机构。本实施方式的驱动机构320经由接合头315而使保持头H向接近/远离基板的方向移动。具体而言，驱动机构320包括：滑动机构321、升降机构322。
滑动机构321使接合头315在交接位置P2与安装位置P3之间往复移动。此处，滑动机构321包括：与X轴方向平行地延伸且固定于支撑框架321a的两条轨道321b、以及在轨道321b上移行的滑件321c。虽未图示，但滑件321c通过由旋转马达驱动的滚珠螺杆、线性马达等来驱动。
此外，虽未图示，但滑动机构321具有使接合头315沿Y轴方向滑动移动的滑动机构。所述滑动机构也可由Y轴方向的轨道及在轨道上移行的滑件构成。滑件通过由旋转马达驱动的滚珠螺杆、线性马达等来驱动。
升降机构322使接合头315沿上下方向移动。具体而言，升降机构322可使用线性导轨，所述线性导轨通过由伺服马达322a驱动的滚珠螺杆机构，使滑件322c在轨道322b上移动。即，通过伺服马达322a的驱动，使接合头315沿着Z轴方向升降。
此外，在接合头315，设置有用于对保持工具311所保持的电子零件2对基板3的接触进行检测的接触检测部316(参照图1)。接触检测部316使用位移传感器，所述位移传感器基于保持工具311与接合头315的相对的高度位置的位移量，对保持工具311所保持的电子零件2相对于基板3的接触进行检测。当电子零件2与基板3接触时，保持工具311的位移停止，另一方面，由于接合头315继续下降，因此两者的相对位置发生变化。当反映所述相对位置的变化的位移传感器的输出值超过预先设定的阈值时，探测到接触。
(工具抽吸部)
工具抽吸部330(参照图1)通过使负压作用于加热工具312的工具抽吸孔312a，而将保持工具311抽吸保持于加热工具312。工具抽吸部330具有负压产生回路(未图示)，所述负压产生回路包括经由配管而与装配基座314的工具抽吸孔314a连接的真空泵等。负压产生回路经由工具抽吸孔314a及工具抽吸孔313a使工具抽吸孔312a产生负压，由此将保持工具311抽吸保持于加热工具312的下表面。另外，通过解除负压，而解除加热工具312对保持工具311的保持状态。由此，能够根据电子零件2的大小或种类更换保持工具311。
(零件抽吸部)
零件抽吸部340(参照图1)通过使负压作用于保持工具311的抽吸口311c，而将电子零件2抽吸保持于保持工具311。零件抽吸部340具有负压产生回路(未图示)，所述负压产生回路包括经由配管而与装配基座314的零件抽吸孔314b连接的真空泵等。负压产生回路经由零件抽吸孔314b、零件抽吸孔313b、零件抽吸孔312b、零件抽吸孔311d使抽吸口311c产生负压，由此将电子零件2抽吸保持于保持工具311的保持面311b。另外，通过解除负压，而解除保持面311b对电子零件2的保持状态。
(空气供给部)
如图7所示，空气供给部350通过向保持头H供给冷却用空气来冷却保持工具311。空气供给部350是与工厂的空气供给源连接的配管。来自空气供给部350的冷却用空气例如为0.5MPa左右的比较低压的空气。
(罐)
罐360是供经升压后的冷却用空气填充的罐。在本实施方式中，如图7所示，设置有两个罐360。各罐360的容量为电子零件2的一次安装所需的冷却用空气的供给量以上的容量。例如，使用10L左右的比较小型的容量的罐360。在本实施方式中，将其中一者设为罐360A，将另一者设为罐360B，在不区分两者情况下设为罐360。
(升压部)
升压部370对来自空气供给部350的冷却用空气进行升压，并填充至罐360。此处所述的升压是指高于来自空气供给部350的冷却用空气的压力。本实施方式的升压部370是设置于从空气供给部350分支并与各罐360连接的配管上的增压阀。此外，升压部370只要可将冷却用空气填充至罐360并使所述冷却用空气成为高压即可，例如，也可为由马达驱动的电动泵(压缩机)。
(压力检测部)
压力检测部380对罐360的压力进行检测。压力检测部380是设置于罐360与后述的切换部390之间的配管上的压力计。
(切换部)
切换部390对从哪一个罐360向保持头H供给冷却用空气进行切换。另外，切换部390也可不经由罐360而从空气供给部350供给冷却用空气。即，切换部390可将冷却用空气的供给源切换为空气供给部350、罐360A及罐360B的任一者。作为切换部390，例如使用与来自罐360A的配管、来自罐360B的配管、空气供给部350的配管连接的三通电磁阀。
[基板载台]
基板载台40是支撑用于安装电子零件2的基板3的台。基板载台40设置于载台移动机构41。载台移动机构41是使基板载台40在XY平面上滑动移动，将基板3中的电子零件2的安装预定位置定位于安装位置P3的移动机构。载台移动机构41例如可使用线性导轨，所述线性导轨通过由伺服马达驱动的滚珠螺杆机构，使滑件在轨道上移动。
[控制装置]
控制装置50对供给装置10、拾取装置20、搭载装置30、基板载台40的启动、停止、速度、动作时刻(timing)等进行控制。控制装置50为了实现安装装置1的各种功能而包括：执行程序(program)的处理器(processor)、存储程序或动作条件等各种信息的存储器(memory)、驱动各元件的驱动电路等。如图1所示，在控制装置50连接有操作员(operator)输入控制所需的指示或信息的输入装置60、用于确认装置的状态的显示装置70。输入装置60可使用开关、触摸屏、键盘、鼠标等。显示装置70可使用液晶、有机电致发光(electroluminescence，EL)等。
本实施方式的控制装置50具有：机构控制部51、抽吸控制部52、加热控制部53、切换控制部54、填充部55、存储部56。机构控制部51对供给装置10、拾取装置20、搭载装置30、基板载台40的各部的机构进行控制。例如，在本实施方式中，机构控制部51通过控制驱动机构320，而使接合头315下降，从而使保持工具311所保持的电子零件2与基板3接触。另外，机构控制部51通过控制驱动机构320，而使接合头315上升，从而使释放电子零件2后的保持工具311从电子零件2脱离。
抽吸控制部52通过控制工具抽吸部330，而使负压作用于加热工具312的工具抽吸孔312a，从而保持保持工具311。另外，抽吸控制部52通过控制零件抽吸部340，而使负压作用于保持工具311的抽吸口311c，从而保持电子零件2。
加热控制部53通过控制加热工具312，而经由保持工具311对电子零件2进行加热。此处所述的加热是指成为焊料凸块的熔融温度。因此，在焊料凸块不熔融的温度下预热、从所述预热状态升温至熔融温度的控制也包含于加热中。切换控制部54通过控制切换部390，而从空气供给部350、罐360A、罐360B的任一者对保持头H供给冷却用空气。填充部55通过控制升压部370，而将升压后的来自空气供给部350的冷却用空气填充到罐360。
存储部56是包括作为存储介质的各种存储器(硬盘驱动器(Hard Disk Drive，HDD)或固态驱动器(Solid State Drive，SSD)等)、存储介质与外部的接口的存储装置。在存储部56中存储安装装置1的动作所需的数据、程序。所需的数据例如包含规定的高度位置、规定的阈值、规定时间、规定温度等。另外，各装置输出的数据也被适宜地存储于存储部56。在以下的说明中，获取各装置中所输出的数据也相当于存储于存储部56中。
[动作]
以下，除了参照图1～图7以外，还参照图8及图9，对在以上那样的安装装置1中将电子零件2以面朝下的状态安装于基板3的动作进行说明。即，通过拾取装置20使拾取喷嘴21移动至上推机构24所在的供给位置P1，使拾取喷嘴21的前端与上推体24a相向。另一方面，供给装置10使供给载台12移动，使作为拾取对象的电子零件2位于供给位置P1。其后，通过上推机构24的支承体24b抽吸保持作为拾取对象的电子零件2的周围的片材11。同时，拾取喷嘴21下降，接近电子零件2。
拾取喷嘴21下降直至与电子零件2接触为止并停止。此时，电子零件2由拾取喷嘴21与上推体24a夹持。然后，在拾取喷嘴21停止的状态下，通过来自喷嘴孔的排出气体而开始抽吸。在所述状态下，上推体24a上升，并且与此同步，拾取喷嘴21上升，当电子零件2上升可从片材11剥离的预先设定的规定量时，上推体24a停止。此时，被上推的电子零件2的周围的片材11由支承体24b抽吸保持，因此片材11的贴附有电子零件2的部分被拉开，从电子零件2局部撕离。然后，由进一步上升的拾取喷嘴21抽吸的电子零件2从片材11完全撕离，由此被拾取。
拾取电子零件2后的拾取装置20通过移动机构22而使所拾取的电子零件2移动至交接位置P2。此时，拾取装置20通过翻转机构23使拾取喷嘴21翻转。由此，所拾取的电子零件2被翻转。在交接位置P2，搭载装置30的保持工具311待机，与翻转后的拾取喷嘴21所保持的电子零件2相向。使接合头315朝向拾取喷嘴21下降，利用保持工具311抽吸保持电子零件2后，拾取喷嘴21解除负压，由此向保持工具311交接电子零件2。其后，保持工具311以离开拾取喷嘴21的方式上升，向安装位置P3移动。
其后，升降机构322驱动接合头315，由此使保持工具311下降，将电子零件2搭载安装于基板3。参照图8的时刻图、图9的流程图来说明所述安装动作的顺序。在图8中，Z轴方向位移是控制装置50对升降机构322进行控制的高度位置的位移量。
在初期状态下，接合头315位于原点位置。关于罐360(360A、360B)的压力，在初期状态下，填充有一次安装中的冷却所需的冷却用空气，成为比空气供给部350的压力即0.5MPa高的0.7MPa以上。在图8中，用罐A表示罐360A，用罐B表示罐360B。另外，加热工具312的温度被预热至焊料凸块不熔融的温度即90℃。此外，图8的横轴为时间，Z轴方向位移量、加热工具312的温度、冷却用空气的流量、罐360的压力是示意性地表示各自的量的变化。
首先，升降机构322通过驱动接合头315，而使保持工具311从原点位置高速下降，并在规定的高度位置切换为低速后下降(步骤S101)。其原因在于防止产生保持工具311所保持的电子零件2与基板3接触时破损那样的冲击性加压力，因此设定不会产生此种加压力的下降速度。即，为了缩短安装的节拍时间而设定规定的高度位置，以成为尽可能短的下降时间，且在接触时不会产生冲击地充分减速而切换为稳定的低速。
即便电子零件2与基板3接触，保持工具311停止(图8中，a的时刻)，在作为位移传感器的接触检测部316所检测到的间隙超过阈值之前，接合头315仍继续下降(步骤S102的否(NO))。当因间隙超过阈值而检测到接触时(步骤S102的是(YES))，升降机构322停止(步骤S103)。如此，在检测到接触之前，保持工具311所保持的电子零件2被按入基板3侧。
因此，在图8中，升降机构322的Z轴方向位移示出即便超过a的时刻也下降的情形。另外，位移传感器的接触检测输出也示出即便超过a的时刻也上升(间隙扩大)的情形。接触检测信号示出在接触检测器316所检测到的间隙超过阈值时上升的信号。Z轴方向位移示出因所述上升而升降机构322停止从而下降停止的情况。
当升降机构322停止而接合头315的下降停止时，加热工具312切换为高温(步骤S104)。即，当接触检测信号上升时，对加热工具312的加热温度进行切换。例如，如图8的加热温度设定所示，所述切换温度是焊料凸块的熔融温度即320℃。当焊料凸块熔融时，被按入的保持工具311稍微下降，接触检测部316所检测到的间隙发生变化，因此基于所述变化，检测到有熔融的熔融检测信号上升(步骤S105的是)。如Z轴方向位移所示，接合头315上升保持工具311的下降量，以使保持工具311与基板3维持规定的间隔(步骤S106)。
在图8中，以加热温度的形式示出基于接触检测信号而切换加热温度、切换加热工具312的加热温度的情形。伴随于此，示出工具温度的曲线图上升，达到焊料凸块的熔融温度即320℃，焊料熔融，保持工具311下降时的位移传感器的接触检测输出开始减少的情形。而且，示出达到规定的阈值时，焊料凸块熔融检测信号上升的情形。示出基于所述焊料凸块熔融检测信号的上升，而Z轴方向位移上升，并在规定高度停止的情形。
当在检测到熔融后经过规定时间时(步骤S107的是)，将加热工具312的温度设定切换为低温90℃，并且通过切换部390，开始从空气供给部350向保持头H供给冷却用空气(步骤S108)。所述冷却用空气的压力为比较低的0.5MPa。即，实施在供给高压的冷却用空气之前，供给低压的冷却用空气的初期冷却工序。
在图8中，以加热温度设定的曲线图从320℃成为90℃的情形示出从焊料凸块熔融检测信号上升时起、经过保持工具311与基板3成为规定的间隔所需的时间后，切换加热工具312的加热的情形。伴随于此，工具温度的曲线图开始下降。另外，以空气供给部供给信号上升的情况来示出在切换加热温度设定的同时开始空气供给部350的冷却用空气的供给的情况。冷却流量(压力)的曲线图示出此时的冷却空气的流量(压力)逐渐上升并成为0.5MPa的情形。
当由温度检测部312d检测到的温度降低至规定的温度即200℃时(步骤S109的是)，切换部390开始从其中一个罐360A供给冷却用空气(步骤S110)。此时的冷却用空气的压力为比较高的0.7MPa。当由温度检测部312d检测到的温度成为规定的温度即90℃时(步骤S111的是)，停止从罐360A供给冷却用空气(步骤S111)。作为规定温度的200℃如后所述，是当使冷却用空气的供给量(流量)变化时，温度的降低速度发生变化的温度。在保持工具311与基板3维持规定的间隔的状态下，电子零件2的焊料凸块熔融后硬化。由此，电子零件2被安装于基板3。
在图8中，示出在工具温度下降、成为200℃的时刻，来自空气供给部350的供给信号下降，来自空气供给部350的针对保持头H的冷却空气的供给停止的情形。同时，示出罐360A供给的曲线图上升，开始从罐360A向保持头H供给0.7MPa的冷却空气的情况(参照冷却流量(压力))。另外，示出当工具温度达到90℃时，冷却断开(OFF)，罐360A供给的曲线图下降，冷却流量(压力)的曲线图成为零，从罐360A的冷却空气的供给停止，针对保持头H的冷却空气的供给停止的情形。
当电子零件2的安装结束时，解除保持工具311的抽吸口311c的负压，接合头315上升，由此保持工具311从电子零件2脱离而返回至原点位置(步骤S112)。与此同时，升压部370向完成冷却用空气的供给的罐360A供给来自空气供给部350的冷却用空气，由此开始升压(步骤S113)。在图8中，示出当冷却断开时，Z轴方向位移的曲线图上升，升降机构322上升的情况。所述情况表示接合头315上升。罐360A压力的曲线图表示罐360A内的冷却空气的压力，示出罐360A供给开始的同时压力降低的情形。另外，示出当冷却断开时，开始向罐360A填充冷却空气，压力逐渐上升的情形。
其后，在接下来存在应安装的电子零件2的情况下(步骤S114的是)，通过保持下一个电子零件2的保持工具311，以与所述相同的顺序进行安装。所述情况下，供给冷却用空气的罐360使用上次没有使用的罐360B。另外，关于上次使用的罐360A，在电子零件2的安装中，完成来自空气供给部350的冷却用空气的填充。如此，交替使用、交替填充罐360A与罐360B来重复电子零件2的安装。在没有应安装的电子零件2的情况下(步骤S114的否)，结束处理。
[效果]
(1)本实施方式的安装装置1包括：保持头H，具有保持电子零件2的保持工具311、以及对保持工具311进行加热的加热工具312；驱动机构320，使保持头H向接近/远离安装对象的方向移动；空气供给部350，供给冷却用空气；多个罐360，供冷却用空气填充；升压部370，对来自空气供给部350的冷却用空气进行升压并填充至罐360；切换部390，对从哪一个罐360向保持头H供给冷却用空气进行切换；以及控制装置50，通过控制驱动机构320而使保持工具311所保持的电子零件2与安装对象接触，通过控制加热工具312而经由保持工具311对电子零件2进行加热，通过控制切换部390而从任一个罐360向保持头H供给冷却用空气。
另外，本实施方式的安装方法包括：接触工序，驱动机构320使保持工具311所保持的电子零件2与安装对象接触；加热工序，加热工具312经由保持工具311对电子零件2进行加热；以及冷却工序，切换部390从多个罐360中对从空气供给部350供给的冷却用空气进行升压后的任一个罐360向具有保持工具311及加热工具312的保持头H供给冷却用空气。
因此，通过对提高了来自空气供给部350的冷却用空气的压力的多个罐360进行切换，并供给冷却用空气进行冷却，可连续地安装多个电子零件2，因此可减少各罐360的容量，可抑制所需空间的增大与生产性的降低。此外，由于在将电子零件2保持于保持工具311的状态下进行焊料凸块的熔融及硬化，因此可抑制电子零件2的翘曲的产生。
(2)安装装置1的控制装置50通过控制升压部370，而将冷却用空气填充至向保持头H供给冷却用空气的罐360以外的罐360。另外，安装方法包括：升压工序，升压部370对冷却用空气进行升压并填充至向保持头H供给冷却用空气的罐360以外的罐360。此外，在向保持头H供给冷却用空气的罐360以外的罐360存在多个的情况下，冷却空气的填充可针对这些罐360中的任一个进行，也可对多个或全部进行填充。
因此，在利用来自任一个罐360的冷却用空气进行冷却的期间内，可使其他罐360升压，因此不会产生损失时间，可确保高生产性。
(3)安装装置1的控制装置50通过控制切换部390，而在利用加热工具312进行加热后、且在从罐360向保持头H供给冷却用空气之前，从空气供给部350不经由罐360向保持头H供给冷却用空气。另外，安装方法包括：初期冷却工序，在加热工序之后、且冷却工序之前，将来自空气供给部350的冷却用空气不经由罐360向保持头H供给。
通常，冷却用空气的每单位时间的供给量越多，越可缩短冷却时间，但总供给量变多。供应压力越高，所述供给量可越多。发明者进行了努力研究，结果发现在降低至某程度的温度之前，冷却用空气的供给量(流量)对温度的降低速度几乎没有影响。图10中示出保持头H的温度与冷却时间的关系。纵轴是保持头H的温度，横轴是时间。图中实线表示在低压(0.5MPa)下向保持头H供给冷却用空气时的温度变化，虚线表示在高压(0.7MPa)下向保持头H供给冷却用空气时的温度变化。根据所述温度变化，得知在冷却用空气的供给压力高时、即供给流量多时，如虚线所示，可以α秒(s)的时间将保持头H从320℃冷却至80℃，在冷却用空气的供给压力低时、即供给流量少时，如实线所示，可以β秒(s)的时间进行相同的冷却。此时，β>α。即，图10示出冷却用空气的供给压力高的情况下冷却时间短。
其中，得知在保持头H的温度成为200℃以前，无论冷却用空气的供给压力为低压还是高压均可以相同的时间冷却(阶段[1])。另外，得知在200℃以下，在高压供给的情况下可在短时间内冷却(阶段[2])。因此，在本实施方式中，可在达到规定的温度之前，不经由高压的罐360而是供给来自空气供给部350的低压的冷却用空气，在达到规定的温度之后，从罐360供给高压的冷却用空气。
例如，在保持头H的温度从320℃降低至200℃之前(阶段[1])，将冷却用空气设为低压力(0.5MPa)。接下来，从200℃开始将冷却用空气切换为高压力(0.7MPa)，使温度降低至80℃(阶段[2])。通过如此进行切换，即便在保持头H的温度高的区域中减少冷却用空气的供给量，也可以与冷却用空气的供给量从一开始便多的状态相同的α秒(s)的时间将保持头H从320℃冷却至80℃。
由此，可减少冷却用空气的总供给量，使罐360的容量更小型，由此可抑制所需空间的增大。另外，在冷却用空气与加热工具312的温度差小的阶段[2]，提高冷却用空气的压力，由此可提高冷却效率，缩短冷却时间。因此，可抑制装置的大型化，以快速的循环升压，因此生产性提高。
(4)安装装置1的控制装置50通过控制切换部390，而在从空气供给部350向保持头H不经由罐360供给冷却用空气之后、且加热工具312的温度成为规定的温度时，向保持头H供给来自任一个罐360的冷却用空气。因此，可在冷却用空气供给量成为影响温度的降温速度的温度的时刻，切换为罐360。因此，可更确实地减少冷却用空气的总供给量，使罐360的容量更小型，由此可抑制所需空间的增大。
(5)安装装置1的控制装置50通过控制切换部390，而在每一次安装电子零件2时，对向保持头H供给冷却用空气的罐360进行切换。因此，一个罐360的容量只要设为安装一个电子零件2时冷却所需的容量即可，因此可抑制罐360的容量，可抑制装置的大型化。另外，高压的冷却用空气的填充也可在短时间内完成。由此，可缩短直至用于下一次冷却用空气的供给为止的循环时间，可提高生产性。由于切换使用多个罐360，因此可在进行下一次安装的期间内对用于保持头H的冷却的罐360进行填充，可缩短为了填充而待机的时间。特别是，若设为在进行下一次安装的期间内可完成填充的罐360的容量或填充量，则可不产生用于填充的待机时间，因此可进一步提高生产性。
[变形例]
本发明并不限定于所述实施方式。也能够应用基本结构与所述实施方式相同的以下那样的变形例。
(1)在所述实施方式中，罐360的切换在每一次安装电子零件2时进行，也可与安装次数无关地，在罐360内的压力不是所需压力的时间点进行切换。例如，控制装置50在供给冷却用空气的罐360的由压力检测部380检测到的压力成为规定的阈值以下的情况下，切换向保持头H供给冷却用空气的罐360。由此，即便在安装的中途，也可在可判断为不是冷却所需的压力(残量)时，通过切换罐360，以使冷却用空气在安装的中途不中断。由于可以说可将多个罐360连结而使用，因此即便因电子零件2的品种切换而所需的罐容量改变，也可保持相同的结构进行安装。另外，也可减少各罐容量，可制成更小的安装装置1。
(2)在所述实施方式中，在加热工具312的温度成为规定的温度时，从罐360供给冷却用空气。然而，也可在开始从空气供给部350向保持头H不经由罐360供给冷却用空气起、经过规定的时间时，从罐360向保持头H供给冷却用空气。规定的时间例如可通过对从开始供给低压的冷却用空气起至温度从320℃降低至200℃的时间进行实测来求出。
(3)罐360的数量可比两个多。也可切换部390可对三个以上的小型的罐360进行切换而供给高压的冷却用空气。
(4)罐360也可为一个。即，如图1及图11所示，也可为如下安装装置1，包括：保持头H，具有保持电子零件2的保持工具311、以及对保持工具311进行加热的加热工具312；驱动机构320，使保持头H向接近/远离安装对象的方向移动；空气供给部350，供给冷却用空气；罐360，供冷却用空气填充；升压部370，对来自空气供给部350的冷却用空气进行升压并填充至罐360；切换部390，对从空气供给部350与罐360的哪一个向保持头H供给冷却用空气进行切换；以及控制装置50，通过控制驱动机构320而使保持工具311所保持的电子零件2与安装对象接触，通过控制加热工具312而经由保持工具311对电子零件2进行加热，通过控制切换部390而在从空气供给部350向保持头H供给冷却用空气后，从罐360向保持头H供给冷却用空气。
另外，也可为如下安装方法，包括：接触工序，驱动机构320使保持工具311所保持的电子零件2与安装对象接触；加热工序，加热工具312经由保持工具311对电子零件2进行加热；初期冷却工序，切换部390从空气供给部350向具有保持工具311及加热工具312的保持头H供给冷却用空气；以及冷却工序，从对从空气供给部350供给的冷却用空气进行升压后的罐360向保持头H供给冷却用空气。
在所述形态中，也可在达到规定的温度之前，不经由高压的罐360将来自空气供给部350的低压的冷却用空气向保持头H供给，在达到规定的温度之后，从罐360向保持头H供给高压的冷却用空气。例如，在温度从320℃降低至200℃之前(图10的阶段[1])，将冷却用空气设为低压力(0.5MPa)，从200℃起切换为高压力(0.7MPa)，高速降低至80℃(图10的阶段[2])。
因此，可减少冷却用空气的总供给量，并且将罐360设为一个，由此可抑制所需空间的增大。另外，在冷却用空气与加热工具312的温度差小的阶段[2]，提高冷却用空气的压力，由此可提高冷却效率，缩短冷却时间。因此，可抑制装置的大型化，以快速的循环升压，因此生产性提高。
(5)在所述实施方式中，在供给装置10中，电子零件2以功能面在上方露出的面朝上状态配置，但也可以功能面成为下方的片材11侧的面朝下状态配置。另外，如上所述，电子零件2也包括相对于基板3面朝下安装的情况，包括面朝上安装的情况。即，面朝上配置的电子零件2通过翻转可进行面朝下接合。另外，面朝下配置的电子零件2通过经由中继装置可进行面朝下接合。
[其他实施方式]
对本发明的实施方式及各部的变形例进行了说明，但所述实施方式或各部的变形例是作为一例来提出，并不意图限定发明的范围。另外，本发明也包含将各技术方案的全部或任一个组合而成的实施方式。所述这些新颖的实施方式能够以其他各种形态来实施，可在不脱离发明的主旨的范围内，进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含于发明的范围或主旨中，并且包含于权利要求所记载的发明中。

Claims (10)

1.一种安装装置，其特征在于包括：
保持头，具有保持电子零件的保持工具、以及对所述保持工具进行加热的加热工具；
驱动机构，使所述保持头向接近/远离安装对象的方向移动；
空气供给部，供给冷却用空气；
多个罐，供所述冷却用空气填充；
升压部，对来自所述空气供给部的所述冷却用空气进行升压并填充至所述罐；
切换部，对从哪一个所述罐向所述保持头供给所述冷却用空气进行切换；以及
控制装置，通过控制所述驱动机构而使所述保持工具所保持的所述电子零件与所述安装对象接触，通过控制所述加热工具而经由所述保持工具对所述电子零件进行加热，通过控制所述切换部而从任一个所述罐向所述保持头供给所述冷却用空气。
2.根据权利要求1所述的安装装置，其特征在于，所述控制装置通过控制所述升压部，而将所述冷却用空气填充至向所述保持头供给所述冷却用空气的所述罐以外的所述罐。
3.根据权利要求1所述的安装装置，其特征在于，所述控制装置通过控制所述切换部，而在利用所述加热工具进行加热后、且在从所述罐向所述保持头供给所述冷却用空气之前，从所述空气供给部不经由所述罐向所述保持头供给所述冷却用空气。
4.根据权利要求3所述的安装装置，其特征在于，所述控制装置通过控制所述切换部，而在从所述空气供给部向所述保持头不经由所述罐供给所述冷却用空气之后、且所述加热工具的温度成为规定的温度时，从所述罐向所述保持头供给所述冷却用空气。
5.根据权利要求3所述的安装装置，其特征在于，所述控制装置通过控制所述切换部，而在从所述空气供给部向所述保持头不经由所述罐供给所述冷却用空气之后、且经过规定的时间时，从所述罐供给所述冷却用空气。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的安装装置，其特征在于，所述控制装置通过控制所述切换部，而在每一次安装所述电子零件时，对向所述保持头供给所述冷却用空气的所述罐进行切换。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的安装装置，其特征在于，具有对所述罐的压力进行检测的检测部，
所述控制装置在由所述检测部检测到的压力成为规定的阈值以下时，对向所述保持头供给所述冷却用空气的所述罐进行切换。
8.一种安装方法，其特征在于包括：
接触工序，驱动机构使保持工具所保持的电子零件与安装对象接触；
加热工序，加热工具经由所述保持工具对所述电子零件进行加热；以及
冷却工序，切换部从多个罐中对从空气供给部供给的冷却用空气进行升压后的任一个所述罐向具有所述保持工具及所述加热工具的保持头供给所述冷却用空气。
9.根据权利要求8所述的安装方法，其特征在于包括：升压工序，升压部对所述冷却用空气进行升压并填充至向所述保持头供给所述冷却用空气的所述罐以外的所述罐。
10.根据权利要求8所述的安装方法，其特征在于包括：初期冷却工序，在所述加热工序之后、且所述冷却工序之前，将来自所述空气供给部的所述冷却用空气不经由所述罐向所述保持头供给。
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