CN1574258A - 电子元件安装设备及电子元件安装方法 - Google Patents

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Abstract

在电子元件安装设备中，由具有沿电子元件的安装方向设置在堆叠块中的压电元件的负荷传感器检测施加到电子元件上的垂直负荷和水平负荷。因此，可以减小负荷传感器沿水平方向上的尺寸，并且可以在电子元件的安装位置附加检测施加到电子元件上的负荷。此外，通过将其中将水平负荷在X方向和Y方向上的负荷值用作坐标值的二维空间中的位置与二维空间中的容差范围进行比较，可以根据水平负荷的偏移来检测安装故障。

Description

电子元件安装设备及电子元件安装方法
技术领域
本发明涉及一种电子元件安装设备及电子元件安装方法，用于将如半导体裸片、电子电路封装等电子元件安装在板上。
背景技术
传统上，在将如具有隆起焊盘的半导体裸片等电子元件安装在板上时，采用通过向电子元件施加朝向电极的负荷，来将隆起焊盘焊接到板上的电极上的方法。根据此方法，需要将施加到每个隆起焊盘的负荷值控制在预定的范围内，因此在通过如测压元件等负荷传感器对施加到电子元件上的负荷进行测量的同时，进行电子元件的安装。
图12示出了传统电子元件安装设备的结构。在传统的电子元件安装设备100中，将沿Z方向运动的运动模块分为第一运动模块110和第二运动模块120，并且设置在第二运动模块120中的螺母部分121与由电动机150旋转驱动的进给螺杆151相啮合。此外，连接第一运动模块110和第二运动模块120，从而由弹簧122将其牵引在一起，并且将作为负荷传感器的测压元件130设置在第一运动模块110和第二运动模块120之间。在第一运动模块110的侧面上设置滑块111，并在沿Z方向设置的导轨112上滑动。
第一运动模块110的下端部按照以下顺序具有沿Z方向设置其中心轴的轴113和用于通过负压吸取和保持电子元件101的保持头115。此外，在保持头115的下方，设置了能够沿X方向和Y方向运动的工作台140，并将板102放置在工作台140上。将测压元件130的输出输入到控制部分160，以及控制部分160在监控测压元件130的输出的同时，控制对电动机150的驱动。
在将电子元件101安装在板102上时，沿预定的方向旋转驱动电动机150，以便沿Z方向下移第二运动模块120和第一运动模块110。当电子元件101与板102相接触时，由测压元件130检测到的负荷逐渐增加，并对电子元件101施压。此时，例如，通过在以预定负荷对电子元件101施压的同时，施加超声波，设置在电子元件101底部的隆起焊盘101a与板102上的布线图案相连，然后进行安装。随后，保持头115与电子元件101分离，并沿Z方向上移第二运动模块120和第一运动模块110。
作为与传统的电子元件安装设备有关的现有技术，日本未审专利公开No.10-163273公开了一种电子元件安装设备，其中通过气缸将第一运动模块和第二运动模块连接在一起，来代替通过弹簧将第一运动模块和第二运动模块连接在一起。日本未审专利公开No.08-203966公开了一种电子元件安装设备，其中采用音圈电动机来代替电动机和螺杆进给机构，以便沿Z方向移动运动模块，并且将保持头附加在由音圈电动机沿Z方向驱动的轴上。此外，在日本未审专利公开No.08-203966中，根据施加到音圈电动机上的电流来估计压力，而并未使用如测压元件等负荷传感器。
日本未审专利公开No.11-297764公开了一种电子元件安装设备，其中通过由设置在保持头侧的多个位置上的负荷传感器检测焊接中的压力，并调整保持头的下表面的倾角，使电子元件和板表面彼此平行，从而压力值变得均匀。
日本未审专利公开No.04-94553公开了一种电子元件安装设备，其中在通过将带状板压向设置在工作台上具有朝上的隆起焊盘的电子元件来进行焊接的焊接设备中，调整工作台的倾角，从而根据由设置在保持带状板的焊接工具的多个位置上的应变仪所检测到的压力，使焊接工具的施压表面和电子元件的焊接表面彼此平行。日本未审专利公开No.04-223349公开了一种电子元件安装设备，其中根据设置在工作台的多个位置上的负荷传感器的输出来调整工作台的倾角。此外，日本未审专利公开No.04-223349公开了一种用于通过根据针对焊接工具而设置的另一负荷传感器的输出进行反馈控制而使焊接工具的压力与施压模式相一致的技术。
在如图12所示的传统电子元件安装设备100中，将测压元件130定位在第一运动模块110和第二运动模块120之间，并在测压元件130的(-Z)侧(下侧)设置滑块111和导轨112。当滑块111在导轨112上滑动时，一定程度的滑动阻力(例如，大约30gf)的产生不可避免，并且由测压元件130检测到的负荷包括由于此滑动阻力而引起的误差。因此，如果根据测压元件130所检测到的负荷来控制对电动机150的驱动，则施加到电子元件101上的负荷发生变化。如果实际施加到电子元件101上的负荷比所需负荷小得多，则不能获得电子元件101和板102之间足够的焊接强度，可能引起接触不良等。相反，如果实际施加到电子元件101上的负荷比所需负荷大得多，则存在电子元件101底部的隆起焊盘101a发生破碎或电子元件101自身受到损坏的可能性。
此外，由于电子元件安装设备100中的测压元件130只检测Z方向的负荷，如果电子元件101相对于板102的表面倾斜，则不能将负荷均匀地施加到电子元件101底部的隆起焊盘101a上，可能引起某些隆起焊盘的接触不良和某些隆起焊盘的破碎。这种问题类似地发生在日本未审专利公开No.10-163273的电子元件安装设备中。此外，在日本未审专利公开No.08-203966的电子元件安装设备中也只是沿Z方向检测施加到电子元件上的负荷，并且间接地进行测量。因此，存在电子元件与板之间的接触不良、隆起焊盘的破碎以及电子元件自身受到损坏的可能性。
在日本未审专利公开No.11-297764、04-94553和04-223349的电子元件安装设备中，能够通过沿水平方向设置的多个负荷传感器来检测电子元件和板的倾角。但是，需要在该设备的多个位置上分立地设置负荷传感器，以便适当地测量负荷。相反，如果负荷传感器与安装位置相分离，则不利地增加了负荷传感器所占用的区域。即，根据沿水平方向设置多个负荷传感器的技术，存在对传感器部分在检测电子元件相对于板表面的倾角的精度限制，并且难以精确地检测安装故障。
此外，为了克服在电子元件101相对于板102的表面倾斜时，不能将负荷均匀地施加到电子元件101底部的隆起焊盘101a上，而可能导致某些隆起焊盘接触不良，而某些隆起焊盘破碎的上述问题，例如，可以使用空气轴承，以便减少在沿Z方向移动运动模块时的滑动阻力。但是，尽管在施加到电子元件上的负荷较小(如，大约300gf)时空气轴承可以承受负荷，但是当施加超过预定极限的负荷时，则不能使用空气轴承。这种问题类似地发生在日本未审专利公开No.10-163273的电子元件安装设备中。
在日本未审专利公开No.08-203966的电子元件安装设备中，在将保持头附加在由音圈电动机沿Z方向驱动的轴上的同时，移动保持头，因此，与图12所示的情况相似，产生了滑动阻力。此外，由于间接测量施加到电子元件上的负荷，如上所述，存在电子元件与板之间的接触不良、隆起焊盘的破碎以及电子元件自身受到损坏的可能性。
同样地，在日本未审专利公开No.11-297764、04-94553和04-223349的电子元件安装设备中，由倾斜调整机构等间接地测量施加到电子元件上的负荷，因此，难以精确地测量实际施加到电子元件上的负荷。因此，难以根据来自负荷传感器的输出，精确地执行电子元件相对于板表面的倾角调整，并且随着精度的改进，存在对防止电子元件的安装故障的限制。此外，需要将负荷传感器分立地设置在设备的多个位置上，以便改进负荷的测量精度，并且难以检测安装位置附近的负荷。
实现本发明以解决上述传统问题，并且本发明的一个目的是提供一种电子元件安装设备，能够通过检测安装位置附近的负荷，精确地检测电子元件的安装故障。
本发明的另一目的是解决上述传统问题，并提供一种电子元件安装设备，能够通过消除由于运动模块移动时的滑动阻力而引起的误差的影响，精确地测量实际施加到电子元件上的负荷。
发明内容
为了实现这些和其他方面，根据本发明的第一方面，提供了一种用于将电子元件安装在板上的电子元件安装设备，所述设备包括：
板保持部分，用于保持所述板；
保持头，用于保持所述电子元件；
负荷传感器，附加在所述保持头或所述板保持部分上，并具有两个压电元件，用于在接收到大体上垂直于所述电子元件的安装方向并且大体上彼此相交的两个方向的水平负荷时，产生电压，沿所述安装方向堆叠所述压电元件；以及
安装故障检测部分，用于将其中将由所述负荷传感器(loadsensor)所检测到的两个方向上的水平负荷值用作坐标值的二维空间中的位置与二维空间中的预设容差范围进行比较，从而检测所述电子元件的安装故障。
根据本发明的第二方面，提供了如第一方面所定义的电子元件安装设备，还包括：
存储部分，用于预先存储负荷分布图，所述负荷分布图表达了在安装期间要施加到所述电子元件的负荷值沿大体上平行于所述安装方向的方向上的基于时间的变化，
所述负荷传感器还包括压电元件，用于在接收到大体上平行于所述安装方向的方向的垂直负载时，产生电压，将所述压电元件堆叠在所述两个压电元件上，以及
所述安装故障检测部分通过将由所述负荷传感器检测到的所述垂直负荷值与存储在所述存储部分中的负荷分布图进行比较，来检测所述电子元件的所述安装故障。
根据本发明的第三方面，提供了如第一或第二方面所定义的电子元件安装设备，其中
根据所述负载分布图，围绕所述二维空间的原点，扩展或收缩所述二维空间中的所述容差范围。
根据本发明的第四方面，提供了如第三方面所定义的电子元件安装设备，其中
所述二维空间中的所述容差范围是以所示原点为中心的圆形或椭圆形区域。
根据本发明的第五方面，提供了如第一或第二方面所定义的电子元件安装设备，其中
由所述安装故障检测部分检测在安装期间，突出在所述电子元件和所示保持头或所述板之间，或突出在所述板和所述板保持部分之间的异物。
根据本发明的第六方面，提供了一种用于将电子元件安装在板上的电子元件安装方法，所述方法包括：
由板保持部分保持板；
由保持头保持电子元件；
将所述电子元件安装在所述板上；
在安装中，由附加在所述保持头或所述板保持部分上的具有两个压电元件的负荷传感器检测大体上垂直于所述电子元件的安装方向并且大体上彼此相交的两个方向上的水平负荷；以及
通过将其中将由所述负荷传感器所检测到的两个方向上的水平负荷值用作坐标值的二维空间中的位置与二维空间中的预设容差范围进行比较，来检测所述电子元件的安装故障。
根据本发明的第七方面，提供了一种用于将电子元件安装在板上的电子元件安装设备，所述设备包括：
运动模块，能够沿所述电子元件的安装方向对其进行驱动；
保持头，是高硬度的一体化模块，用于保持所述电子元件；
负荷传感器，设置在所述运动模块和所述保持头之间，并支撑所述保持头，用于检测大体上平行于所示安装方向的方向上的垂直负荷值；以及
驱动机构，用于沿所述安装方向驱动所述安装模块。
根据本发明的第八方面，提供了如第七方面所定义的电子元件安装设备，还包括：
存储部分，用于预先存储负荷分布图，所述负荷分布图表达了在安装期间要施加到所述电子元件的负荷值沿大体上平行于所述安装方向的方向上的基于时间的变化，
控制部分，用于根据所述负荷分布图，来控制对所述运动模块的驱动；以及
安装故障检测部分，用于通过将由所述负荷传感器检测到的大体上平行于所示安装方向的方向上的所述垂直负荷值与所述负荷分布图进行比较，来检测所述电子元件的安装故障。
根据本发明的第九方面，提供了如第八方面所定义的电子元件安装设备，还包括：
位移传感器，用于检测所述保持头沿大体上平行于所述安装方向的方向上的位移量，以及
所述安装故障检测部分通过将由所述位移传感器检测到的所述保持头从安装开始到结束的位移量与预先存储在所述存储部分中的基准位移量进行比较，来检测所述电子元件的安装故障。
根据本发明的第十方面，提供了如第七到第九方面之一所定义的电子元件安装设备，其中
所述负荷传感器是压电元件。
根据本发明的第十一方面，提供了如第十方面所定义的电子元件安装设备，其中
所述负荷传感器具有三个压电元件，用于在接收到大体上平行于所述安装方向的垂直负荷和大体上垂直于所述安装方向并且大体上彼此相交的两个方向的水平负荷时，产生电压。
根据本发明的第十二方面，提供了如第十一方面所定义的电子元件安装设备，其中
所述安装故障检测部分通过将其中将由所述负荷检测器所检测到的两个方向上的水平负荷值用作坐标值的二维空间中的位置与预先存储在所述存储部分中的二维空间中的容差范围进行比较，来检测所述电子元件的安装故障。
根据本发明的第十三方面，提供了如第十方面所定义的电子元件安装设备，其中
所示压电元件由压电陶瓷或晶体制成。
根据本发明的第十四方面，提供了如第七到第九方面之一所定义的电子元件安装设备，其中
所示电子元件是半导体裸片。
根据本发明的第十五方面，提供了如第七到第九方面之一所定义的电子元件安装设备，其中
通过在向其施加预定的负荷的同时进行加热，将所述电子元件通过热固树脂焊接在所述板上。
根据本发明的第十六方面，提供了如第七到第九方面之一所定义的电子元件安装设备，其中
通过在向其施加预定的负荷的同时施加超声波，将所述电子元件焊接在所述板上。
根据本发明的第十七方面，提供了如第七到第九方面之一所定义的电子元件安装设备，其中
所述负荷传感器包括：
第一附加面，将所述保持头附加在所述第一附加面上；以及
第二附加面，平行于所述第一附加面，并附加在所述运动模块上。
根据本发明的第十八方面，提供了一种用于将电子元件安装在板上的电子元件安装方法，所述方法包括：
由板保持部分保持板；
由保持头保持电子元件，所述保持头是通过负荷传感器附加在沿所述电子元件的安装方向被驱动的运动模块上的高硬度的一体化模块；
通过沿着导引机构，沿所述安装方向驱动所述运动模块，将所述电子元件安装在所述板上；
在安装所述电子元件的同时，由所示负荷传感器检测大体上平行于所述安装方向的方向上的垂直负荷。
附图说明
通过以下结合了参照附图的优选实施例的描述，本发明的这些和其他方面和特征将变得更加清楚，其中：
图1是示出了根据本发明第一实施例的电子元件安装设备的结构的正视图；
图2是示出了第一实施例的电子元件安装设备的保持头和负荷传感器的安装结构的剖面图；
图3是示出了第一实施例的电子元件安装设备的电子元件安装操作的流程图；
图4是示出了第一实施例的电子元件安装设备的负荷分布图的曲线图；
图5是示出了用于检测第一实施例的电子元件安装设备的电子元件安装故障的操作的流程图；
图6是示出了施加到第一实施例的电子元件安装设备的电子元件上的水平负荷的容差范围的曲线图；
图7是示出了第一实施例的电子元件安装设备的电子元件附近的视图；
图8是示出了第一实施例的电子元件安装设备的电子元件附近的视图；
图9是示出了第一实施例的电子元件安装设备的电子元件附近的视图；
图10是示出了第一实施例的电子元件安装设备保持头和负荷传感器的安装结构的另一示例的剖面图；
图11是示出了根据本发明第二实施例的电子元件安装设备的结构的正视图；以及
图12是示出了传统电子元件安装设备的结构的正视图。
具体实施方式
在进行本发明的描述之前，应当注意的是，贯穿整个附图，相似的部分以相似的参考数字来表示。
下面，将根据附图，对本发明的实施例进行详细的描述。
本发明涉及一种电子元件安装设备，能够通过检测安装位置附近的负荷，精确地检测电子元件的安装故障，以及通过利用设置在保持头附近的负荷传感器来消除引导机构的滑动阻力的影响，精确地测量施加到电子元件上的负荷。下面，将参照附图，对根据本发明一个实施例的电子元件安装设备进行描述。
图1是示出了根据本发明第一实施例的电子元件安装设备10的结构的视图，其中电子元件安装设备10将作为半导体裸片的电子元件1安装在其上形成了电路配线的板2上。
在电子元件安装设备10中，设置在沿Z方向运动的运动模块20中的螺母部分21与由电动机50旋转驱动的进给螺杆51相啮合。滑块11设置在运动模块20的侧表面上，并在指向Z方向的导轨12上滑动。滑块11和导轨12用作用于沿电子元件1的安装方向可移动地导引运动模块20的导引机构。此外，电动机50、进给螺杆51和运动模块20的螺母部分21构成了用于沿电子元件1的安装方向驱动运动模块20的驱动机构。
在运动模块20的下端部沿如下顺序设置有：轴13，其中心轴沿Z方向设置；负荷传感器30，具有用于测量施加到电子元件1上的负荷的压电元件；模块141，其上附加有超声波振荡器14；以及保持部分15，用于通过负压吸取和保持电子元件1。将保持部分15、模块141以及设置在保持部分15和模块141之间的部件组装成作为高硬度一体化模块的保持头15a。将与真空泵(未示出)相连的管道16与保持部分15相连，并通过从形成在保持部分15的下表面上的吸取口进行吸取，吸取电子元件1。在轴13的(+X)侧设置光学系统(光学干涉系统)线性标尺70，作为用于检测保持头15a沿Z方向(电子元件1的安装方向)的位移量的位移传感器。将线性标尺70和负荷传感器30的输出输入到控制部分60中。
在保持头15a的下面，设置可以沿X方向和Y方向运动的工作台40，并且在工作台40上放置和保持板2。应当注意的是，在图中并未示出用于进给电子元件1的机构、以及用于检测电子元件1相对于板2的相对位置的摄像机等。
图2示出了负荷传感器30和保持头15a的安装结构。其上附加有超声波振荡器14的模块141和负荷传感器30具有通过其插入螺栓35的通孔141a和30a，并且借助于螺栓35，将模块141和负荷传感器30附加到轴13上，从而负荷传感器30插入在模块141和运动模块20的轴13之间。即，附加保持头15a，从而实质上只由负荷传感器30支撑。此外，借助于螺栓(未示出)，将保持部分15附加到模块141上。
在负荷传感器30中，将平板形的三个压电元件31、32和33堆叠在沿Z方向(电子元件1的安装方向)的层中。例如，确定位于最上层的压电元件31的极化方向，从而在受到大体上平行于电子元件1的安装方向(图1所示的Z方向，而且不必与重力方向相一致)的方向上的负荷(垂直与板2的方向上的负荷，此后称为“垂直负荷”)时，产生电压。类似地，确定位于中间层和最下层中的压电元件32和33的极化方向，从而在受到大体上垂直于电子元件1的安装方向并大体上彼此垂直的两个方向(X方向和Y方向)上的负荷(此后称为“水平负荷”)时，产生电压。
负荷传感器30具有其上直接附加有保持头15a的附加面30b和与附加面30b平行并附加于运动模块20的轴13的另一附加面30c。利用这样的结构，实现了通过一个螺栓35，以预定的方式容易地将负荷传感器30附加在轴13上，以及将负荷传感器30与轴13分开。
图3是示出了在将电子元件1安装在板2上期间，电子元件安装设备10的操作的流程图。在将电子元件1安装在板2上期间，首先将板2放置在工作台40上，并由工作台40保持(步骤S11)，并且保持部分15从进给机构接收电子元件1，并通过真空吸取保持该元件(步骤S12)。随后，将电子元件1移动到板2上的安装位置上方的位置，并进行由保持部分15保持的电子元件1相对于板2的相对位置的对准(步骤S13)。
接下来，沿指定的方向旋转驱动电动机50，以便与运动模块20一起沿(-Z)方向下移保持部分15(步骤S14)，从而使电子元件1与板2相接触。由图1所示的控制部分60的接触检测部分61，根据负荷传感器30的输出，精确地检测电子元件1与板2的接触(步骤S15)。当所需的电子元件1与板2的接触的检测精度不是很高时，可以通过由线性标尺70检测到电子元件1沿Z方向(安装方向)的位移与提供给电动机50的电流(电动机的转矩)之间的关系，来检测该接触。此外，同样可以接受的是，根据来自电动机50的编码器的输出，检测保持头15a下降了预定的距离，并将该检测认为是电子元件1与板2相接触。
图4是示出了负荷分布图601的曲线图，负荷分布图601表示在安装时，施加到电子元件1上的垂直负荷的基于时间的变化，并且将负荷分布图601预先存储在控制部分60的存储部分62中。图4所示的负荷分布图601表示了以下的事实：从安装开始到时间t1，负荷逐渐增加，从时间t1开始，在预定的时间内，实现以预定负荷的施压，负荷进一步增加到时间t2，之后，从时间t2开始，在预定的时间内，实现施压。应当注意的是，根据电子元件1和板2的类型、安装方法等，负荷分布图601的结构发生多种变化。
当在步骤S15中检测到电子元件1与板2的接触时，由控制部分60根据负荷分布图601，控制对运动模块20的驱动，并开始对电子元件1的施压(步骤S16)。然后，作为由负荷传感器30检测到的负荷逐渐增加的结果，在其中以预定的负荷对电子元件1进行施压的状态下，由来自控制部分60的信号激活超声波振荡器14，将超声波施加到电子元件1上。因此，将设置在电子元件1的底部的隆起焊盘1a焊接在板2的配线图案上，从而在放置的同时进行安装(步骤S17)。
随后，打开针对管道16设置的阀(未示出)，通过管道16降低保持部分15的效果，并且将保持部分15与电子元件1分离。然后，沿反方向旋转驱动电动机50，以便沿(+Z)方向上移运动模块20(和保持头15a)，完成电子元件1的安装(步骤S18)。
在电子元件安装设备10中，如果在将电子元件1安装在板2上的过程中(步骤S16和S17)，向电子元件1施加负荷或电子元件1的位移发生问题，则由控制部分60根据来自负荷传感器30和线性标尺70的输出，检测电子元件1的安装故障(异常)。图5是示出了电子元件安装设备10中用于检测电子元件1的安装故障的操作的流程图。此后，将参照图5和其他附图，对安装电子元件1的过程中的故障检测操作进行描述(即，与电子元件1的安装处理同时执行的故障检测操作)。
首先，如果检测到电子元件1与板2接触，并开始对电子元件1的施压，则由负荷传感器30检测施加到电子元件1的负荷，并将其传送给控制部分60(步骤S21)。将由压电元件31检测到的垂直负荷与存储在存储部分62中的负荷分布图601进行比较，以确认负荷是否处于图4所示的负荷分布图601的容差范围(位于负荷分布图601上下的线6021之间的范围)602之内(步骤S22)。此外，与电子元件1与板2的接触的检测同时，也启动由线性标尺70对保持头15a的位移量的测量。
如果控制部分60的安装故障检测部分63(参见图1)确定垂直负荷位于负荷分布图601的容差范围602以外，通过点亮针对电子元件安装设备10设置的告警灯64，通知操作员检测到电子元件1的安装故障(步骤S30)。例如，如果发生了滑块11或导轨12的滑动故障等，则检测到的垂直负荷有时具有位于负荷分布图601的容差范围602之外的较小数值。在这种情况下，存在由于缺乏将电子元件1按向板2的压力而引起的隆起焊盘1a对板2的缺陷焊接的发生，并且通过安装故障检测部分63检测这种安装故障。
如果确定垂直负荷位于负荷分布图601的容差范围602之内，则接下来，将由压电元件32和33检测到的水平负荷与预先存储在存储部分62中的水平负荷的容差范围进行比较。图6是示出了二维空间604中施加到电子元件1上的水平负荷的容差范围603的曲线图，其中将负荷的X方向和Y方向用作X轴和Y轴。容差范围603是由线6031环绕的、以二维空间604的原点为中心的圆形或椭圆形区域(根据电子元件1的结构等，有时可以采用另外的形状)，并且根据负荷分布图601，围绕着位于中心的原点扩展或收缩该区域。在图6中，以实线表示的线6031表示在图4所示的负荷分布图601的时间t1处的容差范围603。如果提升对电子元件1的施压，并且施压进入时间t2处的负荷分布图601的状态，则根据由时间t2处的负荷分布图601所表示的垂直负荷的数值等，将该区域扩展到以双点划线表示的位置。
在控制部分60的安装故障检测部分63中，将其中将由负荷检测器30检测到的X方向和Y方向上的水平负荷值用作坐标值的位置与容差范围603进行比较(步骤S23)。当该位置位于容差范围603之外时，通过点亮告警灯64，通知操作员检测到电子元件1的安装故障(步骤S24)。作为在步骤23中检测到的安装故障的情况，例如，考虑由于保持部分15的吸取故障、异物的突出等而引起的相对于板2倾斜地保持电子元件1的情况，以及有异物进入某些焊盘1a和板2之间的情况。
图7到图9是示出了由保持部分15保持的电子元件1附近的视图。如图7到图9所示，当在相对于电子元件1中心的(+X)侧，在电子元件1和保持部分15或板2之间，或者在板2和工作台40之间，发生异物80的侵入时，位于电子元件1的(+X)侧的隆起焊盘1a比位于(-X)侧的隆起焊盘1a更早地与板2接触(在图8所示的情况下为通过异物80)，并且从此状态开始对电子元件1进行施压。此时，由于负荷集中在位于(+X)侧的隆起焊盘1a上，由负荷传感器30检测到的水平负荷在二维空间604中的位置从原点偏向(+X)侧，并位于容差范围603之外。在这种情况下，并未将负荷均匀地施加在位于电子元件1的底部的隆起焊盘1a上，可能引起由于负荷的集中而引起的位于(+X)侧的隆起焊盘1a的破碎，位于(-X)侧的隆起焊盘1a与板2之间的缺陷焊接，以及由于不均匀的受力而引起的电子元件1的损坏。由安装故障检测部分63检测由水平负荷的这种偏移所引起的安装故障。
在电子元件安装设备10中，当该位置不仅在(+X)方向而且还在另外的方向上偏移时，在空间604中表示由于异物80的进入等而引起的施加到电子元件1上的水平负荷的位置位于容差范围603之外，并且由安装故障检测部分63检测到安装故障。
如果安装故障检测部分63确定水平负荷位于容差范围603之内，则由控制部分60确定是否结束对电子元件1的安装(步骤S24)。如果不结束安装，程序流程返回到步骤S21，以重复负荷的测量，以及安装故障的检测(步骤S21到S23)，直到电子元件1的安装完成为止(依照负荷分布图601进行对电子元件1的施压)(步骤S24)。
如果电子元件1的安装结束，则由线性标尺70检测从电子元件1的安装开始(在检测到电子元件1与板2接触时)到结束(对电子元件1的施压结束)，保持头15a的位移量，将其传送给控制部分60(步骤S25)，并与作为预先存储在存储部分62中的基准的位移量(此后，称为“基准位移量”)进行比较(步骤S26)。
如果检测到的位移量位于预先与基准位移量有关的容差范围之外，则通过由安装故障检测部分63点亮告警灯64，通知操作员检测到电子元件1的安装故障，并结束安装故障的检测操作(步骤S30)。例如，如果作为在安装时电子元件1的隆起焊盘1a的破碎的结果，或者由于其他原因，电子元件1比所需更多地靠近板2，则检测到的位移量取得位于容差范围之外的较大数值，并且由安装故障检测部分63检测这种安装故障。
此外，如果由线性标尺70检测到的位移量位于基准偏移量的容差范围之内，则确定电子元件1在板2上的设置(和安装)正常结束，并结束安装故障的检测操作。如上所述，在电子元件安装设备10中，通过将负荷传感器30和线性标尺70的检测结果与预先存储在存储部分62中的容差范围进行比较，由安装设备检测部分63来检测电子元件1的安装故障。在电子元件安装设备10中，即使在步骤S22和S23中检测到安装故障，当安装故障的程度可以忽略时，仍然继续电子元件1的安装操作，并且继续负荷传感器30和线性标尺70对负荷和位移的检测，直到安装操作序列结束，从而获得了这些步骤(步骤S22、S23和S26)中的测量结果，用于检测安装故障。
图10是示出了负荷传感器30和保持头15a的安装结构的另一示例的视图。在图10中，与图2所示的结构相比，附加了具有加热器的加热模块142，代替模块141，并且由保持部分15保持半导体裸片，所述半导体裸片是作为电子元件1的IC。将保持头15a组装为具有保持部分15和加热模块142的高硬度的一体化模块。其他结构类似于图2，并以相同的参考数字表示。负荷传感器30的结构和安装方法也类似于图2所示。通过螺栓35，可以将负荷传感器30和加热模块142容易地附加到轴13上，或与轴13相分离。此外，在轴13的(+X)侧设置用于测量保持头15a在Z方向上的位移的线性标尺70。
在安装电子元件1的过程中，在板2上预先吸附热固各向异性导电树脂膜(ACF(各向异性导电膜))(此后，简称为“ACF”)2a，并通过加热模块142预热保持部分15。因此，当保持部分15保持电子元件1时，通过保持部分15加热电子元件1。然后，下移保持部分15，以便向经ACF2a位于板2上的电子元件1施压，并且破碎ACF 2a中的导电颗粒，以便将电子元件1的电极1b电焊接到板2上的电极上。焊接同时，通过电子元件1加热ACF 2a并硬化，从而将电子元件1固定在板2上。在焊接结束之后，保持部分15释放吸取并上移。
接下来，将描述适用于负荷传感器30的压电元件的材料。表1示出了压电元件的材料与多种常数之间的关系。
表1
 压电元件的常数
居里点(Tc)   介电常数   压电变形常数(d)   压电输出系数(g)  温度系数
℃   ε/ε0   m/v×10-12   Vm/N×10-8  d(％/℃) g(％/℃)
锆钛酸铅Pb(TiZr)O3 320.0 2000.0 320.0 24.0 +0.08 -0.19
钛酸铅PbTiO3 490.0 300.0 50.0 30.0 +0.15 +0.04
晶体 550.0   4.5   2.0   50.0  -0.02 -0.02
铌酸铅PbNb2O6 560.0 250.0 82.0 30.0 +0.06 +0.02
铌酸锂LiNbO3 1210.0 30.0 16.0 2.3 +0.03 -
例如，其介电常数和压电变形常数较低且灵敏度较低的晶体具有较高的居里点和优良的稳定性。因此，当通过如图10所示的加热器进行焊接，并且要求测量精度时，最好使用晶体。另一方面，如锆钛酸铅(Pb(TiZr)O3)等居里温度低于晶体的压电陶瓷具有较高的介电常数和较高的压电变形常数以及优良的响应特性。此外，压电陶瓷具有易于加工成任意结构和在大规模生产中表现优良的特征。由于上述原因，依照负荷传感器30所需的精度、响应特性、成本等，从由晶体和压电陶瓷构成的组中选择最优的一个。
如上所述，在电子元件安装设备10中，通过利用沿电子元件1的安装方向设置在堆叠块(stack)中的压电元件32和33来检测水平负荷，以及利用设置在压电元件32和33上方的压电元件31来检测垂直负荷，能够减小负荷传感器30沿水平方向上的尺寸，并在电子元件1的安装位置附近，检测沿三个方向施加到电子元件1上的负荷。结果，能够更为精确地测量施加到电子元件1上的负荷。
此外，将负荷传感器30直接附加在作为高硬度的一体化模块的保持头15a上，因此，可以认为由负荷传感器30检测到的负荷值等价于施加到电子元件1上的负荷。特别地，相对于滑块11和导轨12的滑动部分，沿作为电子元件1的安装方向的Z方向，在保持头15a侧，设置负荷传感器30，因此，由负荷传感器30检测到的负荷值并未受到滑块11和导轨12之间的滑动阻力的影响。因此，与传统的电子元件安装设备相比，可以获得接近实际施加到电子元件1上的真实负荷的测量值，并且可以更为精确地测量在安装电子元件1的过程中施加到电子元件1上的负荷。
在电子元件安装设备10中，通过在安装时，将施加到电子元件1上的垂直负荷与负荷分布图601进行比较，并检测施加到电子元件1上的水平负荷的偏离和/或电子元件1的位移量的异常，可以精确地检测安装电子元件1时的安装故障。于是，通过从大规模生产过程中去除针对其检测到安装故障的板2，作为缺陷元件，可以预先防止作为最终产品的缺陷电子设备的出现。
在电子元件安装设备10中，能够接受的是，控制部分60通过根据由负荷传感器30检测到的垂直负荷的测量值与负荷分布图601之间的比较结果，执行对通过驱动保持头15a将电子元件1压向板2的电动机50的反馈控制。如上所述，在电子元件安装设备10中，可以精确地测量施加到电子元件1上的垂直负荷。因此，可以执行对电动机50的精确控制，并且能够使施加到电子元件1上的垂直负荷的变化在几克的范围内。结果，可以防止电子元件1与板1之间的缺陷焊接、位于电子元件1底部的隆起焊盘1a和电极1b的损坏、电子元件1自身的损坏等的发生。
在电子元件安装设备10中，将其中将X方向和Y方向上的水平负荷用作坐标值的二维空间604中的位置与作为以二维空间604的原点为中心的圆形或椭圆形区域的容差范围603进行比较。即，相对于X方向和Y方向上的权矢量的合成矢量，确定容差范围603，因此通过全面地考虑X方向和Y方向上的负荷的偏移，可以进行安装故障的检测。此外，借助于椭圆形的容差范围603，可以依照电子元件1的结构、X方向上的压电元件32和Y方向上的压电元件33之间灵敏度的差别等，改变椭圆的长轴和短轴，从而可以适当地设置容差范围603。
采用了压电元件的负荷传感器具有比采用应变仪的测压元件更为广泛的负荷可测量范围。此外，作为压电元件的材料的晶体和压电陶瓷几乎没有对弹性变形的滞后现象，这是因为它们具有比构成了测压元件的金属弹性体更高的硬度和更小的变形量。因此，可以更为精确地测量施加到电子元件1上的负荷。此外，采用了压电元件的负荷传感器具有比采用测压元件时更高的响应速度。因此，可以更为精确地检测电子元件1与板2的接触，并且即使在高速安装电子元件时，也能够精确地测量施加到电子元件1上的负荷。因此，通过将压电元件31到33用于负荷传感器30，可以提供具有更高通用性的电子元件安装设备10。
图11是示出了根据本发明第二实施例的电子元件安装设备10a的视图。在电子元件安装设备10a中，根据图1所示的电子元件安装设备10，将设置在模块141和运动模块20的轴13之间的负荷传感器30设置在工作台40下面(在(-Z)侧)，并且通过负荷传感器30，将工作台40支撑在底座41上。其他的结构类似于图1所示，并且在以下的描述中，以相同的参考数字表示。
在电子元件安装设备10a中，在施压的同时，将由保持部分15保持的电子元件1安装在板2上时，由在保持部分15下方，垂直设置的负荷传感器30测量施加到板2上的负荷(即，施加到电子元件1上的负荷)。
电子元件安装设备10a对电子元件1的安装操作类似于第一实施例。首先，将板2放置在工作台40上，并由工作台40保持，并且将由保持部分15吸取并保持的电子元件1下移到板2上的安装位置，并通过控制部分60的接触检测部分61检测电子元件1与板2的接触。随后，依照预先存储在存储部分62中的负荷分布图601(参见图4)，开始对电子元件1的施压，并通过向以预定负荷施压的电子元件1施加超声波，同时进行电子元件1的放置和安装。之后，上移保持头15，完成电子元件1的安装(图3：步骤S11到S18)。
即使在电子元件安装设备10a中，仍然根据在安装电子元件1时，来自负荷传感器30和线性标尺70的输出，由安装故障检测部分63检测电子元件1的安装故障。安装故障的检测操作也类似于第一实施例。首先，由负荷传感器30的压电元件31到33检测垂直负荷和水平负荷(图5：步骤S21)，并确认垂直负荷是否位于负荷分布图601的容差范围602之内(步骤S22)。如果垂直负荷位于容差范围602之外，则检测到电子元件1的安装故障，并点亮告警灯64(步骤S30)。
如果确定垂直负荷位于容差范围602之内，则将其中将X方向和Y方向上的水平负荷值用作坐标值的二维空间604中的位置与水平负荷的容差范围603进行比较(步骤S23)。如果该位置位于容差范围603之外，检测到电子元件1的安装故障(步骤S30)。在电子元件安装设备10a中，重复安装故障的检测，直到电子元件1的安装结束(步骤S24)。
如果电子元件1的安装结束，则由线性标尺70检测从电子元件1的安装开始到结束，保持头15a在Z方向上的位移量，并与基准位移量进行比较(步骤S25和S26)。当检测到的位移量落在基准位移量的容差范围之外时，检测到电子元件1的安装故障(步骤S30)，以及在位移量落入容差范围内时，结束安装故障的检测操作。
如上所述，类似于第一实施例，电子元件安装设备10a，通过利用沿电子元件1的安装方向设置在堆叠块中的压电元件31到33，能够在减小负荷传感器30沿水平方向上的尺寸的同时，在电子元件1的安装位置附近，检测施加到电子元件1上的负荷。此外，将负荷传感器30设置在电子元件1的安装位置下方，位于并未受到滑块11和导轨12的滑动阻力的影响的位置，因此，可以更为精确地测量施加到电子元件1上的负荷。
在电子元件安装设备10a中，通过在安装时，将施加到电子元件1上的垂直负荷与负荷分布图601进行比较，并检测施加到电子元件1上的水平负荷的偏离和/或电子元件1的位移量的异常，可以精确地检测安装电子元件1时的安装故障。此外，通过将水平负荷的偏移与依照电子元件1的结构等适当设置的容差范围603进行比较，可以通过全面地考虑X方向和Y方向上的偏移，来进行安装故障的检测。
此外，通过将压电元件31到33用于负荷传感器30，可以提供具有更高通用性的电子元件安装设备10a。
尽管上面已经描述了本发明的实施例，但是本发明并不局限于前述实施例，而允许按照多种方式对其进行修改。
例如，可以将滚珠花键用作用于导引运动模块20的运动的机构。在这种情况下，可以通过围绕中心轴枢轴旋转整个滚珠花键来改变电子元件的方向。
此外，尽管在前述实施例中，将压电元件用作负荷传感器，根据负荷的数量级和负荷检测精度，可以采用测压元件，类似于传统的情况。即使在上述情况下，仍然可以获得接近实际施加到电子元件上的真实负荷的测量值，由于在由负荷传感器检测到的负荷中没有包含由于导引机构等的滑动阻力而引起的误差分量，并且可以更为精确地控制在安装电子元件时要施加到电子元件上的负荷。
可以将电子元件安装设备用于安装多种电子元件的多种情况。例如，可以接受的是，借助于电子元件安装设备，将电子元件预先安装(临时焊接)在板上的焊料隆起焊盘上，并通过下一处理中的重熔，熔化和凝固焊料，将电子元件焊接到板上。此外，可以接受的是，将电子元件临时压焊在其上已经吸附了热固树脂膜的板上，并将电子元件安装设备用于与施压和加热分开执行的主压力焊接。
例如，要由电子元件安装设备安装的电子元件可以是LED芯片、半导体激光器等的除了半导体发光元件以外的其他电子元件、电阻器、电容器等的已封装IC、精细半导体芯片、或者除半导体以外的SAW(声表面波)滤波器。板可以由除了树脂以外的玻璃、半导体等材料构成。除了利用前述实施例的负压吸取之外，可以通过机械卡盘或静电卡盘等，在安装级中保持电子元件。
本发明可以用于将电子元件安装在电路板上的电子元件安装设备。
根据本发明，通过由压电元件检测水平负荷，可以减小负荷传感器沿水平方向上的尺寸，并且可以在安装位置附加检测负荷。此外，根据水平负荷的偏移，可以精确地检测电子元件的安装故障。根据本发明的第二方面，可以根据垂直负荷精确地检测电子元件的安装故障。
根据本发明的第三方面，可以针对水平负荷，设置与负荷分布图相对应的容差范围。根据本发明的第五方面，可以通过全面地考虑X方向和Y方向上的负荷的偏移，来检测安装故障。
根据本发明，通过设置在运动模块和保持头之间的负荷传感器来测量施加到电子元件上的负荷。因此，可以更为精确地测量在安装电子元件时施加到电子元件上的负荷，而不会受到由于用于导引运动模块的导引机构产生的滑动阻力等的影响。根据本发明的第十方面，可以更为精确地测量施加到电子元件上的负荷。
根据本发明的第八方面，可以根据垂直负荷，更为精确地检测电子元件的安装故障。根据本发明的第九方面，可以根据水平负荷的偏移，精确地检测电子元件的安装故障。根据本发明的第十二方面，可以根据电子元件的位移量，精确地检测电子元件的安装故障。
根据本发明的第十七方面，可以按照指定的方式附加和分离负荷传感器。
通过适当地组合前述多个实施例中的任意实施例，都可以产生本发明所拥有的效果。
尽管已经参照附图，联系本发明的优选实施例，对本发明进行了全面的描述，但是应当注意的是，对于本领域的技术人员，多种变化和修改是显而易见的。除非其偏离本发明的范围，这些变化和修改应当被理解为包括在由所附权利要求所限定的本发明的范围之内。

Claims (18)

1、一种用于将电子元件安装在板上的电子元件安装设备，所述设备包括：
板保持部分，用于保持所述板；
保持头，用于保持所述电子元件；
负荷传感器，附加在所述保持头或所述板保持部分上，并具有两个压电元件，用于在接收到大体上垂直于所述电子元件的安装方向并且大体上彼此相交的两个方向的水平负荷时，产生电压，沿所述安装方向堆叠所述压电元件；以及
安装故障检测部分，用于将其中将由所述负荷传感器所检测到的两个方向上的水平负荷值用作坐标值的二维空间中的位置与二维空间中的预设容差范围进行比较，从而检测所述电子元件的安装故障。
2、根据权利要求1所述的电子元件安装设备，其特征在于还包括：
存储部分，用于预先存储负荷分布图，所述负荷分布图表达了在安装期间要施加到所述电子元件的负荷值沿大体上平行于所述安装方向的方向上的基于时间的变化，
所述负荷传感器还包括压电元件，用于在接收到大体上平行于所述安装方向的方向的垂直负载时，产生电压，将所述压电元件堆叠在所述两个压电元件上，以及
所述安装故障检测部分通过将由所述负荷传感器检测到的所述垂直负荷值与存储在所述存储部分中的负荷分布图进行比较，来检测所述电子元件的所述安装故障。
3、根据权利要求1或2所述的电子元件安装设备，其特征在于
根据所述负载分布图，围绕所述二维空间的原点，扩展或收缩所述二维空间中的所述容差范围。
4、根据权利要求3所述的电子元件安装设备，其特征在于
所述二维空间中的所述容差范围是以所示原点为中心的圆形或椭圆形区域。
5、根据权利要求1或2所述的电子元件安装设备，其特征在于
由所述安装故障检测部分检测在安装期间，突出在所述电子元件和所示保持头或所述板之间，或突出在所述板和所述板保持部分之间的异物。
6、一种用于将电子元件安装在板上的电子元件安装方法，所述方法包括：
由板保持部分保持板；
由保持头保持电子元件；
将所述电子元件安装在所述板上；
在安装中，由附加在所述保持头或所述板保持部分上的具有两个压电元件的负荷传感器检测大体上垂直于所述电子元件的安装方向并且大体上彼此相交的两个方向上的水平负荷；以及
通过将其中将由所述负荷传感器所检测到的两个方向上的水平负荷值用作坐标值的二维空间中的位置与二维空间中的预设容差范围进行比较，来检测所述电子元件的安装故障。
7、一种用于将电子元件安装在板上的电子元件安装设备，所述设备包括：
运动模块，能够沿所述电子元件的安装方向对其进行驱动；
保持头，是高硬度的一体化模块，用于保持所述电子元件；
负荷传感器，设置在所述运动模块和所述保持头之间，并支撑所述保持头，用于检测大体上平行于所示安装方向的方向上的垂直负荷值；以及
导引机构，用于沿所述安装方向移动地导引所述运动模块；
驱动机构，用于沿所述安装方向驱动所述安装模块。
8、根据权利要求7所述的电子元件安装设备，其特征在于还包括：
存储部分，用于预先存储负荷分布图，所述负荷分布图表达了在安装期间要施加到所述电子元件的负荷值沿大体上平行于所述安装方向的方向上的基于时间的变化；
控制部分，用于根据所述负荷分布图，来控制对所述运动模块的驱动；以及
安装故障检测部分，用于通过将由所述负荷传感器检测到的大体上平行于所示安装方向的方向上的所述垂直负荷值与所述负荷分布图进行比较，来检测所述电子元件的安装故障。
9、根据权利要求8所述的电子元件安装设备，其特征在于还包括：
位移传感器，用于检测所述保持头沿大体上平行于所述安装方向的方向上的位移量，以及
所述安装故障检测部分通过将由所述位移传感器检测到的所述保持头从安装开始到结束的位移量与预先存储在所述存储部分中的基准位移量进行比较，来检测所述电子元件的安装故障。
10、根据权利要求7到9之一所述的电子元件安装设备，其特征在于
所述负荷传感器是压电元件。
11、根据权利要求10所述的电子元件安装设备，其特征在于
所述负荷传感器具有三个压电元件，用于在接收到大体上平行于所述安装方向的垂直负荷和大体上垂直于所述安装方向并且大体上彼此相交的两个方向的水平负荷时，产生电压。
12、根据权利要求11所述的电子元件安装设备，其特征在于
所述安装故障检测部分通过将其中将由所述负荷传感器所检测到的两个方向上的水平负荷值用作坐标值的二维空间中的位置与预先存储在所述存储部分中的二维空间中的容差范围进行比较，来检测所述电子元件的安装故障。
13、根据权利要求10所述的电子元件安装设备，其特征在于
所示压电元件由压电陶瓷或晶体制成。
14、根据权利要求7到9之一所述的电子元件安装设备，其特征在于
所示电子元件是半导体裸片。
15、根据权利要求7到9之一所述的电子元件安装设备，其特征在于
通过在向其施加预定的负荷的同时进行加热，将所述电子元件通过热固树脂焊接在所述板上。
16、根据权利要求7到9之一所述的电子元件安装设备，其特征在于
通过在向其施加预定的负荷的同时施加超声波，将所述电子元件焊接在所述板上。
17、根据权利要求7到9之一所述的电子元件安装设备，其特征在于
所述负荷传感器包括：
第一附加面，将所述保持头附加在所述第一附加面上；以及
第二附加面，平行于所述第一附加面，并附加在所述运动模块上。
18、一种用于将电子元件安装在板上的电子元件安装方法，所述方法包括：
由板保持部分保持板；
由保持头保持电子元件，所述保持头是通过负荷传感器附加在沿所述电子元件的安装方向被驱动的运动模块上的高硬度的一体化模块；
通过沿着导引机构，沿所述安装方向驱动所述运动模块，将所述电子元件安装在所述板上；
在安装所述电子元件的同时，由所示负荷传感器检测大体上平行于所述安装方向的方向上的垂直负荷。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102407436A (zh) * 2010-08-25 2012-04-11 加特可株式会社 压入方法
CN105230138A (zh) * 2014-03-28 2016-01-06 爱立发株式会社 电子部件接合装置和电子部件接合方法
US20160315064A1 (en) * 2015-04-24 2016-10-27 Kulicke And Soffa Industries, Inc. Thermocompression bonders, methods of operating thermocompression bonders, and horizontal scrub motions in thermocompression bonding
CN108929109A (zh) * 2018-06-28 2018-12-04 齐开丽 一种具有npo特性的高压陶瓷电容器材料及其制备方法
CN110383969A (zh) * 2017-03-10 2019-10-25 株式会社富士 元件安装机
TWI835636B (zh) 2023-04-24 2024-03-11 創新服務股份有限公司 電子元件的維修方法及設備

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4468195B2 (ja) * 2005-01-31 2010-05-26 富士通株式会社 加工装置向け識別ユニットおよび加工装置並びに加圧装置
KR100843198B1 (ko) * 2006-06-28 2008-07-02 삼성전자주식회사 반도체 패키지 본딩장치
TWI509731B (zh) * 2012-03-07 2015-11-21 Hon Hai Prec Ind Co Ltd 晶片焊接裝置
JPWO2013145622A1 (ja) * 2012-03-28 2015-12-10 株式会社ニコン 基板貼り合わせ装置および基板貼り合わせ方法
CN105247978B (zh) * 2013-03-26 2018-03-27 富士机械制造株式会社 电子电路元件安装系统
US9136243B2 (en) 2013-12-03 2015-09-15 Kulicke And Soffa Industries, Inc. Systems and methods for determining and adjusting a level of parallelism related to bonding of semiconductor elements
US9165902B2 (en) * 2013-12-17 2015-10-20 Kulicke And Soffa Industries, Inc. Methods of operating bonding machines for bonding semiconductor elements, and bonding machines
US9731378B2 (en) * 2015-05-22 2017-08-15 Kulicke And Soffa Industries, Inc. Thermocompression bonders, methods of operating thermocompression bonders, and horizontal correction motions using lateral force measurement in thermocompression bonding
JP6722689B2 (ja) * 2015-11-04 2020-07-15 株式会社Ｆｕｊｉ 荷重計測装置及び荷重計測方法
JP2023000808A (ja) * 2021-06-18 2023-01-04 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 実装ヘッド、実装装置及び電子デバイスの製造方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3641651A (en) * 1970-02-18 1972-02-15 Usm Corp Work positioning mechanism
JPH0494553A (ja) 1990-08-10 1992-03-26 Nippon Steel Corp ボンディング装置
JPH04223349A (ja) 1990-12-25 1992-08-13 Mitsubishi Electric Corp ギャングボンディング装置
US5878484A (en) * 1992-10-08 1999-03-09 Tdk Corporation Chip-type circuit element mounting apparatus
JP3262683B2 (ja) 1995-01-20 2002-03-04 松下電器産業株式会社 半導体実装装置
JPH1027996A (ja) * 1996-07-10 1998-01-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電子部品装着装置
JP3449139B2 (ja) 1996-11-28 2003-09-22 松下電器産業株式会社 チップの圧着装置
JPH10294341A (ja) * 1997-04-17 1998-11-04 Toshiba Corp 実装方法及びその装置及び異方性導電材及びテープ・キャリア・パッケージ
JPH11297764A (ja) 1998-04-14 1999-10-29 Ricoh Co Ltd ボンディングツール及びそれを用いた半導体チップのボンディング方法
JP4399088B2 (ja) * 2000-06-01 2010-01-13 富士機械製造株式会社 電気部品装着装置
US6892447B1 (en) * 2000-11-14 2005-05-17 Toray Engineering Company, Limited Chip mounting device

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102407436A (zh) * 2010-08-25 2012-04-11 加特可株式会社 压入方法
CN105230138A (zh) * 2014-03-28 2016-01-06 爱立发株式会社 电子部件接合装置和电子部件接合方法
CN105230138B (zh) * 2014-03-28 2019-07-30 爱立发株式会社 电子部件接合装置和电子部件接合方法
US20160315064A1 (en) * 2015-04-24 2016-10-27 Kulicke And Soffa Industries, Inc. Thermocompression bonders, methods of operating thermocompression bonders, and horizontal scrub motions in thermocompression bonding
US9847313B2 (en) * 2015-04-24 2017-12-19 Kulicke And Soffa Industries, Inc. Thermocompression bonders, methods of operating thermocompression bonders, and horizontal scrub motions in thermocompression bonding
CN110383969A (zh) * 2017-03-10 2019-10-25 株式会社富士 元件安装机
CN110383969B (zh) * 2017-03-10 2021-03-12 株式会社富士 元件安装机
CN108929109A (zh) * 2018-06-28 2018-12-04 齐开丽 一种具有npo特性的高压陶瓷电容器材料及其制备方法
TWI835636B (zh) 2023-04-24 2024-03-11 創新服務股份有限公司 電子元件的維修方法及設備

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Publication number Publication date
CN100347838C (zh) 2007-11-07
US7246430B2 (en) 2007-07-24
US20050071991A1 (en) 2005-04-07

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