CN1298205C - 工件保持装置、工件照明装置和工件检查系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于一FPC粘合装置等的电子部件保持装置。本发明的一个目的是提供一种包括一个可稳定、均匀地照明一预定区域的用于图像检测的照明装置的结构。为实现这一目的，在具有保持和照明一工件的功能的该保持装置中，使得保持位置与照明位置不同，且在照明位置上使得该工件可变形。

Description

工件保持装置、工件照明装置和工件检查系统

技术领域

本发明涉及一种通过所谓的真空吸持等保持一工件如一芯片部件或一IC等并将该工件传送至另一部件上以将该工件安装在该部件上的保持装置。更具体地，本发明涉及一种用于利用光为一用一保持件保持的工件照明以根据被照明的工件的图像检测该工件的状态如其保持位置的照明方法或涉及一种装备有一种执行该照明方法的照明装置的保持装置。本发明还涉及一种用于当由上述保持装置保持一工件时检查工件保持状态的检查系统。

背景技术

一般来说，由一所谓的自动装配装置从一存储站拾取一芯片部件如一电阻或一电容并将其安装在一电路板上。该自动装配装置装备有一用于保持一芯片部件的保持装置，实际上是利用该保持装置保持一芯片部件并将其传送到装配地点。在某些情况下，芯片装配操作也是由这一保持装置来完成的。这一保持装置利用例如所谓的真空吸持来实现对一芯片部件的保持。在保持一芯片部件时，会发生位置移动，换句话说，对于每个单独的芯片部件，芯片部件的保持位置或保持状态可能发生变化。考虑到这种情况，实际中一种通常的做法是，通过一照相机等拍摄该芯片部件保持状态的图像并根据该图像改变保持装置的驱动轨迹或芯片部件待安装到其上的电路板的位置以处理该位置移动。

上述自动装配装置设有一用于上述图像拍摄操作的并为一芯片部件提供照明的照明装置。通过借助于该照明装置从保持装置一侧对芯片部件进行照明而获得该芯片部件的图像。用一设置在与保持装置相对的位置上且芯片部件位于其间的照相机拍摄该图像并进行上述图像处理。照明装置按照其形式大致分为透射型和反射型。

日本专利申请公告No.62-060292或日本专利申请公告No.02-243232公开了透射型照明装置的具体例子。通常，该保持装置包括一主体部和一实际真空吸持一芯片部件的吸嘴。在所述透射型照明装置中，在吸嘴与主体部之间布置一用于散射和透射光的板状结构，且光线照射到该结构的装置主体侧表面上。因此，通过该结构将光线引导到一芯片部件上，从而形成该芯片部件的图像。在反射型照明装置的情况下，实际上用光对一芯片部件等照明，并根据反射光检测该芯片部件的形状或其它特性。但是，由于如此获得的芯片部件的图像的状态会随该芯片部件的反光性或其它特性变化，因此很难实现均匀的照明条件。此外，由于必须把照明装置设置在保持装置的周边上，因此存在装置整体尺寸变大的问题。

近年来，实现了部件尺寸的减小，且当前的情况是，吸嘴的抽吸端的外径比一芯片部件的外部尺寸大。因此，上述保持装置与芯片部件同时拍摄到吸嘴端部外部形状的图像。因此，要求有一种能拍摄一极小芯片部件的外部形状的图像的装置。为满足这一要求，提出了日本专利申请公告No.06-120699公开的照明装置。该照明装置包括一大致呈环形、称为吸嘴帽的半透明结构，该结构其外周部上包括一发光件如一发光二极管。通过把具有上述结构的照明装置布置在吸嘴端部附近，就可对尺寸较小的芯片部件进行图像拍摄处理。

上述保持装置的一个应用例子是把一具有柔性的柔性印刷电路板(FPC)粘合在一用于一浮动型磁盘装置中的头部支承件上。考虑到减小头部的尺寸需求、以高精度保持头部的重量平衡的必要性、减小尺寸的需求和提高密度(集成度)的需求，这种粘合处理得到了实际应用。对该处理(方法)的需求可望日益增长。在该处理过程中，一置于一等待地点上的柔性印刷电路板由一保持装置吸持，并传送到一被固定保持在一预定位置上的头部支承件上。在该传送过程中，利用图像处理检测柔性印刷电路板和头部支承件的保持状态。在头部支承件的一预定部位上预先涂有粘结剂，在保持预定位置关系的同时把柔性印刷电路板压靠在粘结剂上，从而把柔性印刷电路板和头部支承件可靠地粘结在一起。

在日本专利申请公告No.2002-288812中也提出了一种用于上述过程的粘合方法。对于在该过程中使用的保持装置，除了上述吸嘴还设有一用于将一柔性印刷电路板的一个预定部位压靠在粘结剂上的部件是必要的。此外，由于该柔性印刷电路板为一具有较大长度的部件，因此在某些情况下可能需要把多个吸嘴作为保持装置。在这种情况下或在例如使用上述日本专利申请公告No.06-120699公开的照明装置的情况下，为获得更清晰的图像，必需更高效地照明柔性印刷电路板上要测量位移量或其他因素的特定部位。但是，由于受结构的限制，有时很难把这一照明装置布置在与所述特定部位对应的位置上。

另一方面，有时除了吸嘴还设有一起加压作用的部件。上述日本专利申请公告No.06-120699、日本专利申请公告No.62-060292、日本专利申请公告No.02-243232或日本实用新型申请公告No.02-019436公开的照明装置都存在几乎无法获得安装这一部件的空间的问题。换句话说，在保持装置装备有多个用于处理单一部件如一芯片部件的吸嘴的情况下，如果该装置具有一施加某些作用的部件(例如一与该吸嘴一起对该被保持的部件施加一载荷的部件)，使用上述通用的照明装置无法获得所需效果。

发明内容

考虑到上述情况做出了本发明。本发明的一个目的是提供一种FPC(柔性印刷电路板)保持装置或用于这一保持装置的一种照明装置，使用该照明装置可在一将一柔性印刷电路板粘合到一头部支承件的头部制造过程中有利地检测柔性印刷电路板的保持位置并成功地进行该柔性印刷电路板的粘合。此外，本发明的另一个目的是提供一种保持装置，该保持装置除了单一吸嘴还具有一向一由所述吸嘴吸持的部件施加附加的作用的部件并装备有一可以以更有利的方式向由所述吸嘴吸持的部件提供照明的照明装置。所述照明装置为能稳定和均匀地照明一预定区域的用于图像检测的照明装置。本发明的另一个目的是提供一种照明装置、一种检查系统和一种工件固定装置，该工件固定装置使用所述照明装置和检查系统，从而较好地检测由上述保持装置保持的一柔性印刷电路板的保持状态。

按照用来解决上述问题的本发明，提供一种保持一工件、将该工件传送到一预定位置并向一特定方向使该工件的一预定部位移动或变形的工件保持装置，包括一具有一用于保持工件的工件吸持机构的主体部和一加压件，所述加压件设置在一与该工件吸持机构不同的位置并可相对该主体部移动以依靠其自身的移动向所述特定方向使所述工件的所述预定部位移动或变形，其中，该加压件包括一设置在一个与所述工件的所述预定部位对应的位置上的透光件。

在上述工件保持装置中，通过一光缆将光线引导到该透光件的一与一靠近所述工件的表面不同的表面上是有利的，从该光缆发出的光线的光轴与该加压件的移动方向重合。

上述工件保持装置最好用于一工件固定装置。这种工件固定装置最好包括上述保持装置、一与所述加压件相对的且在其与所述加压件之间布置所述工件的照相机、一用于支承工件的台和一用于支承固定目标的台，工件待固定在该固定目标上，其中，所述保持装置设有一用于根据照相机获得的工件的图像信息调节工件的保持状态的位置调节机构。

根据用来解决上述问题的本发明的工件照明装置为一和一保持和传送一工件的工件保持主体部一起使用的照明装置，包括一固定地保持一用于将光线引导到照明装置的光缆以使该光缆在一预定方向上取向的光缆保持件，和一个以一到所述光缆的一端部的预定间距固定在所述光缆保持件上的加压照明件，该加压照明件包括一透光部，该透光部在其后面接受的从光缆所述端部发出的光线并将光线传送到其前面，其中，加压照明件可独立于工件保持主体部而被驱动，在如上驱动时，加压照明件用透光部的一个表面向该工件施加一个载荷，从而使该工件向一预定方向移动或变形。

根据用来解决上述问题的本发明的一工件照明装置为一用于在保持和传送一工件的同时对该工件进行照明的照明装置，包括一固定地保持一用于将光线引导到照明装置的光缆以使该光缆在一预定方向上取向的光缆保持件，和一个以一到所述光缆的一端部的预定间距固定在所述光缆保持件上的加压照明件，该加压照明件包括一透光部，该透光部在其后面接受的从光缆所述端部发出的光线并将光线传送到其前面，其中，加压照明件以所述透光部的所述表面保持所述工件并以所述透光部的一个表面在一特定方向上向所述工件施加一载荷以使所述工件移动或变形，且从所述光缆端部发出的光线的光轴与所述特定方向重合。

上述工件照明装置最好用于一工件固定装置。这种工件固定装置最好包括上述照明装置、一与所述加压件相对的且在其与所述加压件之间布置所述工件的照相机、一用于支承工件的台和一用于支承所述工件待固定其上的固定目标的台，其中，所述照明装置设有一个用于根据照相机获得的工件的图像信息调节工件的保持状态的位置调节机构。

根据用来解决上述问题的本发明的一工件检查系统为一用于当一保持装置保持一工件时检查该工件的保持状态的检查系统，包括：一包括一将该工件保持在其保持位置上的保持主体部和一对工件上一与所述保持位置不同的预定位置进行照明的照明装置的保持装置，和一与所述照明装置相对的照相机，且所述工件的所述预定位置位于所述照相机与所述照明装置之间。

在上述检查系统中，照明装置最好包括一用于提供一光源的光缆和一设置在一个与工件上所述预定位置对应的位置上的透光件，最好通过透光件用由光缆引导的光线对工件进行照明。此外，最好是，照明装置在利用一光散射件起一平面光源的的作用的同时对工件进行照明。

上述工件检查系统最好用于一工件固定装置。这种工件固定装置最好包括上述检查系统、一用于支承工件的台和一用于支承工件待固定其上的固定目标的台，其中，该保持装置设有一个用于根据照相机获得的工件的图像信息调节工件的保持状态的位置调节机构。

附图说明

图1为示出一作为本发明的一个实施例的保持装置的外观的透视图。

图2为示出图1所示的保持装置的从后侧观察的透视图。

图3为示出一用于图1所示的保持装置中的照明件的外观的透视图。

图4示出图3所示的照明件的局部内部结构。

图5示出其中使用根据本发明的保持装置的、用于将一柔性印刷电路板粘合到一头部支承件上的一装置的基本结构。

图6为图5所示的粘合装置一主要部分的放大图。

具体实施方式

下面参考附图说明根据本发明的保持装置的一个实施例。图1为一个示出根据本发明的保持装置的从斜向观察的透视图。图2为一示出一个照明件的从下侧观察的透视图。保持装置10包括一主体部12和一照明件或照明装置1。主体部12设有在背侧12a上形成的用于实现一吸着器具功能的吸嘴开口16。吸嘴开口16经过设置在主体部12内部的吸气管路与一吸管14连接。保持装置借助吸嘴开口16吸持一工件如一柔性印刷电路板(FPC)。在主体部12的内部设有一在其中安装有一照明件1的通孔12b。

图3为一示出图1和2所示照明装置的照明件1的从斜向观察的透视图。图4示出从一与图3不同的方向观察的图3中所示的照明件1。图4部分地示出照明件的内部结构。照明件1包括一将照明光引导到照明件1的光缆3、一用于保持光缆3的光缆保持件5和一由一个螺纹件9固定在光缆保持件5上的加压照明件7。

加压照明件7由一种透光塑料如PMMA、AS、ABS或PC，或一种玻璃制成。对加压照明件7进行散射处理，从而可散射一由光缆3提供的点光源发出的光。在加压照明件7的材料为塑料的情况下，可通过在该材料中混合散射材料来实现散射处理。当对通过模制生产的加压照明件进行散射处理时，可通过使模具的表面变粗糙(roughing)并将该粗糙的表面转移到该模制件的正面来实现散射处理。可选地，可通过化学处理或喷射(blasting)处理使加压照明件的一个表面变粗糙。通过赋予加压照明件的透光表面光散射特性，可将实际对柔性印刷电路板进行照明的光源变成平面光源。因此，当用一照相机拍摄柔性印刷电路板的图像时可获得较清晰的图像。

光缆保持件5这样保持光缆3，以使光线照射的光轴取向为一与用于图像处理的照相机的图像拍摄方向相对的预定方向。在该实施例中有两个用作光源的分别由光缆保持件5以相对于加压照明件7的一间距d保持的光缆3。加压照明件7沿上述光轴方向具有一厚度D。根据加压照明件7的透光度和散射性能和由光缆3引导的光的强度适当地确定间距d和厚度D的值。

在根据本发明的上述照明装置中，照明件1适配成可相对主体部12沿从光缆3的该端部照射的光的光轴方向移动。在实际的FPC粘合过程中。由吸嘴开口16吸持柔性印刷电路板，然后用照明件1将柔性印刷电路板压靠在头部支承件上(即把柔性印刷电路板粘合在涂在头部支承件上的粘结剂上)。换句话说，照明件1用作对柔性印刷电路板加压的加压件。具体地说，由照明件1使柔性印刷电路板的一预定部位向头部支承件上的一个预定位置变形或移动。

如上所述，使用上述照明装置可这样吸持一柔性印刷电路板，使得其保持状态需要最精确地检测的部位(即在柔性印刷电路板的情况下要粘合到头部支承件上的部位)设定成位于一与照明装置1对应的位置。因此，通过由照明件1对处于上述状态的柔性印刷电路板进行照明和通过由一照相机拍摄图像并处理所获得的图像就可以以高精度进行粘合处理。

总之，在本发明所采用的结构中，一为柔性印刷电路板形式的工件的的保持位置与照明位置不同，照明位置与作为固定目标的头部支承件上的预定粘合位置基本上重合。因此，根据本发明，对一柔性印刷电路板上实际粘合到一头部支承件上的部位进行照明、图像拍摄和检测保持位置，从而精确地把该部位粘合到头部支承件上的一预定位置上。此外，根据本发明，可在用加压照明件7的下端面7a对柔性印刷电路板的粘合部位的一个大的区域加压的同时进行粘合操作。因此，不会向柔性印刷电路板的粘合部位施加局部载荷，并可减小柔性印刷电路板过度变形或形成在柔性印刷电路板上的导线的破坏的可能性。

尽管在该实施例中照明件和主体部设计成不同部件，但本发明不限于该具体的特征，它们也可制成一单个的一体的部件。此外，吸嘴开口的数量和位置以及照明件相对主体部的数量和位置不限于上述实施例的情况。最好是，根据由该装置利用吸持所保持的对象适当地改变这些特征。此外，尽管在该实施例中主体部和加压照明件的下端面是平坦的，但最好根据通过吸持所保持的物体的形状或其它因素适当地改变所述表面的形状。

接下来，在下面说明一利用根据本发明的保持装置的FPC(柔性印刷电路版)粘合装置。图5示意性地示出该FPC粘合装置的基本结构。该装置包括一FPC粘合部20、一头部支承件供应台部30、一用于设置在头部支承件供应台部30上方的承载梁以检测一置于台部30上的头部支承件的位置的照相机45、一FPC供应台部40和一用于柔性印刷电路版以拍摄传送中的柔性印刷电路板的保持状态的图像的照相机47。

FPC粘合部20包括一支承根据本发明的保持装置10的头部21。该头部21适配成可在沿X、Y和Z轴的三个方向上移动和可在X-Y平面上转动(θ-转动)。此外，一光缆和一吸管连接至保持装置10，尽管为便于了解该装置的结构图5中未示出它们。

在该实施例的保持装置10中，与上述实施例不同，一照明件1设置在一主体部12的侧部。图6示意性地示出了处于即将通过吸持保持一柔性印刷电路板的状态下的保持装置的从斜上侧观察的基本结构。照明件1设置成在柔性印刷电路板41的延伸方向(即X方向)上与主体部12并置。借助于一图中未示出的公知驱动机构相对主体部12在Z方向上驱动照明件1。在照明件1的一加压照明件7上形成有一凸起部7b，利用该凸起部将柔性印刷电路板41压靠在头部支承件上的粘结剂上。柔性印刷电路板41上设有用于位置检测的孔41a。通过由照明件1提供的照明光可使显示孔41a的位置变得清晰，从而通过后面进行的图像拍摄处理可获得清晰的图像。

头部支承件供应台部30包括在其顶面上放置头部支承件37的一头部支承件供应台31。头部支承件供应台31设有一用于作为一公知的X-Y台驱动该供应台的机构，所述台31可在所述各轴线的方向上移动。FPC供应台部40包括在其顶面上放置柔性印刷电路板41的一FPC供应台42。FPC供应台42可在图6所示Y方向上移动。用来驱动上述台的驱动机构可由通常使用的一滚珠丝杠和一步进电动机等构成。可根据停止位置、驱动速度和其它因素的要求精度采用所述(驱动)机构的各种结构。这种结构本身与本发明不是直接相关的，其说明从略。

下面简单说明实际的FPC粘合过程。首先，将头部21移动到并排设置在FPC供应台42上的多个柔性印刷电路板41之一的正上方的位置。然后，向该目标柔性印刷电路板41降低头部21并用保持装置10吸持该柔性印刷电路板41。在吸持柔性印刷电路板41后，使头部21升高到原高度并随后在X方向上移动以使其位于头部支承件供应台31的正上方。在此移动过程中，对柔性印刷电路板41进行照明，由用于柔性印刷电路板41的照相机47拍摄柔性印刷电路板41的图像并用图像处理进行柔性印刷电路板41的保持状态的检测处理。具体地说，照相机47拍摄柔性印刷电路板41上的上述孔41a的图像。

同时，用于承载梁的照相机45检测头部支承件供应台31上多个相互平行放置的头部支承件37中该柔性印刷电路板41通过该操作要粘合其上的一个头部支承件37的位置。位置检测之后，根据这样获得的检测结果用未示出的粘结剂施加装置把粘结剂施加在该头部支承件的一个预定位置上。此外，根据与如此获得的位置信息和该柔性印刷电路板的保持状态有关的数据设定头部21在头部支承件上方停止的位置等。

头部21停止在上述预定位置上后，使头部21下降并停止在一个使头部支承件37与该柔性印刷电路板41相互隔开一预定间隔的位置上。这样使头部21停止后，使照明件1下降，从而用加压照明件7的平坦的下端面7a将该柔性印刷电路板41压靠并粘合在涂敷在头部支承件37上的粘结剂上。基本上与此同时，释放保持装置10对该柔性印刷电路板41的吸持。上述操作后，使照明件1返回相对于保持装置10的原始位置并使头部21重新移动到FPC供应台42上方的位置。然后重复进行上述过程。

如上所述，通过在一FPC粘合装置中使用根据本发明的保持装置，可获得关于粘合部位(即一柔性印刷电路板上与一头部支承件上涂有粘结剂的部位对应的预定部位)位置信息，其中在所述粘合部位处定位是最重要的。此外，由于用平坦的面7a将柔性印刷电路板压靠在涂有粘结剂的部位上，柔性印刷电路板和粘结剂在一个大的区域上互相接触。因此，可获得稳定的粘合强度。此外，由于用平坦的面7a将柔性印刷电路板压靠在涂有粘结剂的部位上，压靠时不会发生作用在柔性印刷电路板上的载荷集中。因此可减小对柔性印刷电路板产生不利影响的作用力。

尽管在该实施例中照明件1和主体部12做成不同的部件，但本发明不限于这种具体的特征，它们也可制成一单个的一体部件。

以上参考根据本发明的保持装置用于FPC粘合装置的示例说明了本发明。但是，本发明的应用不限于该实施例，而是可应用于适于保持一物体、用光照明该物体以根据从该物体的图像获得的信息检测保持状态、从而进行其它处理的各种装置。

利用本发明的实施形式，在将一柔性印刷电路板粘合到一头部支承件上的一头部制作过程中，可清楚检测该柔性印刷电路板的保持状态并以有利的方式进行柔性印刷电路板的粘合操作。此外，根据本发明，在一保持装置除了一个单独的吸嘴外还装备有一个对一用该吸嘴吸持的物体进行附加处理的部件的情况下，以有利的方式对所吸持物体进行照明并以有利的方式进行上述处理是可能的。此外，按照本发明，可提供一种用于图像检测的照明装置，该照明装置尺寸紧凑并可稳定、均匀地照明一预定区域。

Claims (3)

1.一种用于保持一工件、把所述工件传送到一预定位置并朝一特定方向使所述工件的一预定部位移动或变形的工件保持装置，包括：

一具有一用于保持该工件的工件吸持机构的主体部；以及

一设置在与所述工件吸持机构不同的位置并可相对所述主体部移动以通过自身移动向所述特定方向使所述工件的所述预定部位移动或变形的加压件，

其中，所述加压件包括一个设置在一与所述工件的所述预定部位对应的位置上的透光件。

2.一种按权利要求1所述的装置，其特征在于，通过一光缆将光引导到所述透光件的一个与靠近所述工件的一个表面不同的表面上，且从所述光缆发出的光的光轴与所述加压件的移动方向重合。

3.一种工件固定装置，包括：

一按权利要求1或2所述的保持装置；

一与所述加压件相对的且在其与所述加压件之间布置有所述工件的照相机；

一用于支承所述工件的台；以及

一用于支承一固定目标的台，所述工件待固定在该固定目标上，

其中，所述保持装置设有一用于根据所述照相机获得的所述工件的图像信息调节所述工件的保持状态的位置调节机构。

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