DE69300853T2

DE69300853T2 - Verfahren zum Montieren von Bauteilen und Vorrichtung dafür.

Info

Publication number: DE69300853T2
Application number: DE69300853T
Authority: DE
Inventors: Kenichi Indo; Hiroyuki Ohta; Hiroshi Sakurai
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1992-07-01
Filing date: 1993-07-01
Publication date: 1996-03-28
Anticipated expiration: 2013-07-02
Also published as: US5660519A; EP0582086B1; EP0582086B2; EP0582086A1; DE69300853D1; DE69300853T3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage eines Bauteils an einer bestimmten Position, vorzugsweise auf einem Substrat, wie einer Leiterplatte, durch Anziehen des Bauteils durch eine Anziehungsdüseneinheit von einer Bauteilzuführeinheit, Verfahren des Bauteils und Montieren desselben in der gewünschten Position, wobei eine Mehrzahl von Bauteilen in einem Erfassungsbereich einer optischen Erfassungseinrichtung angeordnet werden. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Montagevorrichtung für ein solches Bauteil, vorzugsweise zum Ausführen des vorgenannten Verfahrens.
Aus EP-A-0 144 717 sind ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und eine Vorrichtung gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 3 und 11 bekannt.
Um sehr kleine Bauteile, wie integrierte Schaltungen, wie ICs, Widerstände, Kondensatoren, usw. genau an ihren festgelegten Positionen auf einem Substrat zu montieren, wurde bereits eine Montagevorrichtung vorgeschlagen, die ein Bauteil durch eine Anziehungsdüse mittels Unterdruck anzieht, wobei die Anziehungsposition des Bauteils im Hinblick auf Ungenauigkeiten erfaßt wird, die verhindern können, daß das Bauteil genau an der erwünschten stelle auf dein Substrat positioniert wird. Ferner ist dargelegt worden, zu versuchen, Verschiebungen des Anziehungspunkts des Bauteils in verschiedenen Richtungen in bezug auf die Mitte des Bauteils auszugleichen, um solche Daten in die Steuerungsvorrichtung einzuführen, um das Bauteil genau zu positionieren. Schwierigkeiten sind insoweit aufgetreten, als Messungen, die darauf abzielen, Korrekturwerte zum Verbessern der Montagegenauigkeit zu erhalten, die Zykluszeit des Zusammenbauvorgangs beträchtlich erhöhen, wodurch der Wirkungsgrad des Montageverfahrens verringert wird.
Genauer gesagt ist dargelegt worden, die genannten Korrekturwerte zu erlangen, indem eine Projektionsbreite des Bauteils erfaßtt wird, während das Bauteil nach einem vorläufigen Drehen des Bauteils um dessen Anziehpunkt herum das Bauteil in einem zu der vorläufigen Drehung entgegengesetzten Sinn gedreht wird, was angesehen wurde, sicher eine minimale Projektionsbreite des Bauteils zu erfassen, indem eine richtige Erfassungsposition und Zustand davon sichergestellt werden. Alternativ mag bevorzugt werden, eine Bauteilmontagevorrichtung zu entwerfen, die ein Chip-Bauteil von einem Bauteilzuführabschnitt, wie ein Bandförderer, usw. durch eine Montagekopfeinheit für ein Bauteil anziehen kann, das mit einer Anziehungsdüse ausgerüstet ist, wobei das Bauteil zu dem Substrat verbracht wird, das in einer vorbestimmten Position angeordnet ist und das Bauteil an der bestimmten Position auf dem Substrat angebracht wird. Betrachtet man, daß die Korrekturgrößen auf der Grundlage einer Projektion des Bauteils bestimmt werden könnten, das parallelen Lichtstrahlen ausgesetzt und in die genannte Position gedreht wird, wie es in Fig. 21 gezeigt ist, und, um sicher eine minimale Projektionsbreite des Bauteils zu erfassen, die Anziehungsdüse, an die das genannt Bauteil angezogen ist, um einen definierten Winkel in einer vorbestimmten positiven Richtung (im Gegenuhrzeigersinn in Fig. 21) gedreht werden könnte, während das Bauteil 120 mit parallelen Strahlen in der Richtung der X-Achse bestrahlt wird, wobei die Projektionsbreite des Bauteils in Richtung der Y- Achse während der Drehung erfaßt wird. Einige Grundparameter des Bauteils könnten in dem Zustand der minimalen Projektionsbreite erfaßt werden (ein Zustand, in dem eine längere oder kürzere Seite des Bauteils parallel zu der X-Achse ist) und die Korrekturgröße könnte auf der Grundlage dieser Daten erhalten werden.
Jedoch verlängert in dem Fall der ersten Alternative die Anforderung an eine vorläufige Drehung die Erfassungszeit, die verlorene Zeit im Hinblick auf den Zusammenbauvorgang ist, und deshalb den Wirkungsgrad des Bauteilmontageverfahrens verringert, wohingegen es auch im Fall der zweiten Alternative unbekannt ist, ob das Bauteil in einer positiven Richtung oder negativen Richtung geneigt ist (da die Ausrichtung, mit der das Bauteil an die Anziehungsdüse angezogen ist, um die Richtung der X-Achse innerhalb eines vorbestimmten Bereiches des Drehwinkels streut) und die Drehung des Bauteils in eine positive Richtung nur um einen bestimmten Winkel mag nicht zuverlässig zu dem Zustand der charakteristischen Projektion, wie einer minimalen Projektionsbreite führen. Somit ist auch in diesem Fall dargelegt worden, das Bauteil sicher durch den Zustand der minimalen Projektionsbreite drehen zu lassen, indem es erst in der negativen Richtung (T Ra in Fig. 21) um einen bestimmten Winkel θs gedreht wird und dann das Bauteil in die positive Richtung gedreht wird (T Rb in Fig. 21).
Demgemäß ist es eine Zielsetzung der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der oben angegebenen Art zu schaffen, das ermöglicht, die Zeit zu verringern, die zum Erfassen einer Projektionsbreite des Bauteils notwendig ist, und deshalb den Wirkungsgrad des Bauteilmontageverfahrens zu erhöhen.
Ferner ist es eine andere Zielsetzung der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Montage eines Bauteils in einer bestimmten Position, vorzugsweise auf einem Substrat, wie einer gedruckten Leiterkarte zu schaffen, die umfaßt eine bewegliche Montagekopfeinheit, die eine Anziehungsdüse zum Anziehen eines zu montierenden Bauteils durch Unterdruck von einem Bauteilzuführabschnitt einer Bauteilzuführeinheit lagert, eine Bauteilpositions-Erfassungseinrichtung und eine Hauptsteuerungseinheit zum Steuern der Arbeitsweise der Vorrichtung, was verringerte Zykluszeiten des Montagevorgangs erlaubt, der erhalten werden soll, und die Montageleistung der Vorrichtung erhöht.
Um die genannten Zielsetzungen gemäß einem ersten Gedanken der vorliegenden Erfindung auszuführen, wird ein Verfahren der oben angegebenen Art geschaffen, bei dem das Bauteil, nachdem es durch die Anziehungsdüse angezogen worden ist, um eine vertikale Achse der Anziehungsdüse über einen bestimmten Winkel vorläufig gedreht wird, während es gleichzeitig durch die Anziehungsdüse in Richtung einer vertikalen Z-Achse angehoben wird, um das Bauteil in eine vorgegebene Ausgangsposition zur weiteren Erfassung einer minimalen Projektionsbreite des Bauteils zu bringen, nachdem dieses in einen Erfassungsbereich einer optischen Erfassungseinrichtung bewegt worden ist.
Auf diese Weise wird eine vorläufige Drehung des Bauteils, um eine richtige, nachfolgende Erfassung seiner Projektionsbreite sicherzustellen, gleichzeitig ausgeführt, während die Anziehungsdüse mit dem an sie angezogenen Bauteil angehoben wird, so daß die Zeit für die genannte vorläufige Drehung mit der Anstiegszeit der Anziehungsdüse überlagert wird, die auf alle Fälle verlangt, um ein Bauteil aufzunehmen und es zu einem Erfassungsbereich der optischen Erfassungseinrichtung zu verfahren. Auf diese Weise wird Verlustzeit minimiert und der Bauteilmontagewirkungsgrad wird verbessert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezüglich ihrer Verfahrensaspekte wird das Bauteil in dem Erfassungsbereich der optischen Erfassungseinrichtung in einem zu der vorbereitenden, vorläufigen Drehung entgegengesetzten Sinn gedreht, wobei die Projektionsbreite des Bauteils während der Drehung des Bauteils in dem Erfassungsbereich der optischen Erfassungseinrichtung erhalten wird und Korrekturgrößen für die Montageposition des Bauteils berechnet werden.
Um die Zielsetzung der vorliegenden Erfindung in Größen der Vorrichtungsaspekte der vorliegenden Erfindung auszuführen, umfaßt gemäß einem zweiten Gesichtspunkt die Erfindung eine Vorrichtung zur Montage eines Bauteils an einer bestimmten Position, vorzugsweise auf einem Substrat, wie einer gedruckten Leiterplatte, eine bewegliche Montagekopfeinheit, die eine Anziehungsdüse zum Ansaugen von einem zu montierenden Bauteil von einem Bauteil-Zuführabschnitt einer Bauteil-Zuführeinheit mittels Unterdruck, eine Bauteilpositions-Erfassungse inrichtung und eine Hauptsteueruungseinheit zum Steuern des Betriebs der Vorrichtung, vorzugsweise zum Durchführen des oben angegebenen Verfahrens, wobei die genannte Anziehungsdüse drehbar um ihre vertikale Mittelachse gehalten ist und die Erfassungseinrichtung eine optische Erfassungseinrichtung ist, um eine Projektion des Bauteils bereitzustellen und die Projektionsbreite des Bauteils zu erfassen, sowie Korrekturgrößen für die Montageposition zu erhalten, dadurch gekennzeichnet, daß eine vorläufige Drehsteuerungseinrichtung mit einem Hauptprozessor der Hauptsteuerungseinheit verbunden ist.
Vorzugsweise ist der genannte Hauptprozessor zum Berechnen von mindestens einer Montagepositionskorrekturgröße der Montageposition des Bauteils in Reaktion auf andere gemessene Korrekturgrößen vorgesehen.
Alternativ umfaßt gemäß einem dritten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung, um die vorgenannte Zielsetzung im Hinblick auf die Vorrichtungsaspekte der vorliegenden Erfindung auszuführen, eine Vorrichtung zur Montage eines Bauteils an einer bestimmten Stelle, vorzugsweise auf einem Substrat, wie beispielsweise einer gedruckten Leiterplatte, eine bewegliche Montagekopfeinheit, die zumindest eine Anziehungsdüse lagert zum Ansaugen von mindestens einem zu montierenden Bauteil von einem Bauteil-Zuführabschnitt einer Bauteil-Zuführeinheit mittels Unterdruck, eine Bauteilpositions-Erfassungseinrichtung und eine Hauptsteuerungseinheit zum Steuern des Betriebes der Vorrichtung, wobei die genannte Anziehungsdüse um ihre vertikale Mittelachse drehbar gehalten ist und die Erfassungseinrichtung eine optische Erfassungseinrichtung ist, um eine Projektion des Bauteils zu schaffen und dessen Projektionsbreite zu erfassen, sowie um Montagepositionskorrekturgrößen zu erhalten, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Bauteil-Zuführabschnitt und die optische Erfassungseinrichtung so angeordnet sind, daß eine Lichtstrahl-Bestrahlungsrichtung der optischen Erfassungseinrichtung einen vorbestimmten Neigungswinkel zu der Richtung der Lage der Bauteile in dem Bauteil-Zuführabschnitt bildet.
Durch diese Vorrichtung ist eine vorbereitende, vorläufige Drehung des Bauteils vor dem Beginn der tatsächlichen Erfassungsschritte seiner Projektionsbreite vollständig Verzichtbar, da die genannte Vorrichtung das Chip-Bauteil stets in einem geneigten Zustand in der gleichen Richtung in bezug auf die Bestrahlungsrichtung des parallelen Lichtbündels umfaßt, wenn es an die Anziehungsdüse angezogen ist. Somit wird der Wirkungsgrad des Verfahrens ebenfalls verbessert.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen angegeben.
Im folgenden wird die vorliegende Erfindung mehr im einzelnen mittels mehrerer Ausführungsformen hier in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen erläutert, in denen:
Fig. 1 eine Vorrichtung zur Montage eines Bauteils gemäß einer bevorzugten, ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer perspektivischen Ansicht ist,
Fig. 2 eine Vorderansicht einer Montagekopfeinheit der Vorrichtung der Fig. 1 ist,
Fig. 3 ein Blockdiagramm der Komponenten und Steuerungseinrichtung der Vorrichtung der Fig. 1 ist,
Fig. 4 ein Flußdiagramm ist, das das Verfahren zur Montage des Bauteils gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch die Vorrichtung der Fig. 1 zeigt,
Fig. 5 eine erläuternde Tabelle ist, die die vertikale Bewegung (Z-Achse) und die Drehbewegung (R-Achse) des Bauteils bei jedem Schritt des Montageverfahrens zeigt,
Fig. 6 eine Draufsicht ist, die den Bewegungsweg der Montagekopfeinheit mit der Anziehungsdüse entsprechend dem Verfahren der Fig. 5 zeigt,
Fig. 7a bis Fig. 7c erläuternde Darstellungen sind, die das Verfahren zum Erfassen einer minimalen Projektionsbreite des Bauteils gemäß einer Ausführungsforin der vorliegenden Erfindung zweigen,
Fig. 8 ein Diagramm ist, das die Änderung der Projektionsbreite des Bauteils in Reaktion auf seinen Drehwinkel zeigt,
Fig. 9 eine erläuternde Darstellung zum Ableiten der Gleichungen zur Berechnung der Korrekturgröße Xc für die Richtung der X-Achse ist,
Fig.10a bis 10c Darstellungen sind, die verschiedene (normal und anormal) Anziehungszustände des Bauteils zeigen,
Fig. 11 eine Draufsicht auf eine Bauteilmontagevorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist,
Fig. 12 eine Vorderansicht der Montagevorrichtung der Fig. 11 ist,
Fig. 13 eine vergrößerte Vorderansicht einer Montagekopfeinheit der Vorrichtung der Fig. 11 ist,
Fig. 14 ein Blockdiagramm der Komponenten und Steuerungseinrichtung der Vorrichtung der Fig. 11 ist.
Fig. 15a bis 15e erläuternde Darstellungen sind, die eine Reihe von sequentiellen Anziehungs- und Montagevorgängen ähnlich denjenigen der Fig. 5 bei der ersten Ausführungsform zeigen,
Fig. 16 eine erläuternde Darstellung ist, die schematisch ein Bauteil in seinem an eine Anziehungsdüse der Montagekopfeinheit angezogenen Zustand zeigt,
Fig. 17 eine erläuternde Darstellung des Zustands des Bauteils ist, das als ein Vorgang zum Erhalten einer Korrekturgröße für die Montageposition des Bauteils gedreht worden ist,
Fig. 18 eine erläuternde Darstellung zum Ableiten der Gleichungen zur Berechnung der Korrekturgröße Xc für die Richtung der X-Achse ähnlich der Fig. 9 ist,
Fig. 19 eine Draufsicht ähnlich derjenigen der Fig. 11 ist, die eine Bauteilmontagevorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 20 eine Draufsicht ähnlich derjenigen der Fig. 18 ist, die eine Bauteilmontagevorrichtung gemaß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und
Fig. 21 eine erläuternde Darstellung ist, die die Schwierigkeiten zeigte die durch das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung überwunden werden.
Zuerst wird die grundsätzliche Struktur der ersten Ausführungsform der Bauteilmontagevorrichtung gemäß dieser Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 beschrieben. Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Bauteilmontagevorrichtung gemäß dieser Erfindung, Fig. 2 ist eine Vorderansicht einer Kopfeinheit, mit der die obige Bauteilmontagevorrichtung ausgerüstet ist, und Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, das die Bauweise der Bauteilmontagevorrichtung zeigt.
Wie es in Fig. 1 gezeigt ist, ist die Bauteilmontagevorrichtung gemäß dieser Erfindung iiiit einer Kopfeinheit 1 versehen, die sich in der X-Y Ebene bewegen kann.
Die Kopfeinheit 1 steht in Bewegngseingriff mit einer Kugelumlaufspindel 2, die drehbar entlang der X-Achse angeordnet ist, und wird in der Richtung der X-Achse auf der Kugelumlaufspindel 2 durch eine Drehung der Kugelumlaufspindel bewegt, die durch einen Servomotor 3 bewirkt wird. Der Servomotor 3 ist mit einer Positionserfassungseinrichtung 4 hierfür versehen, und der Servomotor 3 und die Positionserfassungseinrichtung 4 sind elektrisch mit der Achsensteuerungseinrichtung (Ansteuerungseinrichtung) 6 der Hauptsteuerungseinrichtung 5 verbunden, wie es in Fig. 3 gezeigt ist.
Die Kugelumlaufspindel 2 und der Servomotor 3 für die X-Achse sind für eine Bewegung in der Richtung der Y-Achse entlang einem Paar von Schienen 7 gehaltert, die parallel zueinander angebracht sind, und diese befinden sich in Bewegungseingriff mit einer Kugelumlaufspindel 8, die drehbar entlang der Y-Achse angeordnet ist. Wenn der Servomotor 9 für die Y-Achse betätigt wird, wird seine Drehung auf die Spindelschraube 8 durch eine Riemenscheibe 10, einen Riemen 11 und eine Riemenscheibe 12 übertragen. Dann werden die Kugelumlaufspindel 2, der Servomotor 3 für die X-Achse und die Kopfeinheit 1 entlang der Kugelumlaufspindel 8 in der Richtung der Y-Achse bewegt werden. Der Servomotor 9 für die Y-Achse ist mit einer Positionserfassungseinrichtung 13 hierfür versehen, und der Servo-Motor 9 für die Y-Achse und die Positionserfassungseinrichtung 13 sind elektrisch mit der Achsensteuerungseinrichtung (Ansteuerungseinrichtung) 6 der Hauptsteuerungseinrichtung 5 verbunden, wie es in Fig. 5 gezeigt ist.
Deshalb kann sich, wenn sich die Kugelumlaufspindeln 2 und 8 durch den Servomotor 3 für die X-Achse bzw. durch den Servomotor 9 für Y-Achse drehen, die Kopfeinheit in eine beliebige Position in der X-Y-Ebene bewegen, wie es vorher beschrieben worden ist.
Hier wird die Bauweise der Kopfeinheit 1 unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben.
Das Bezugszeichen 14 bezeichnet eine Anziehungsdüse zum Anziehen des Bauteils K mittels Unterdruck, und die Anziehungsdüse 14 kann um ihre Mittelachse (R-Achse) durch den Servomotor 15 für die R-Achse gedreht und in Richtung der Z- Achse durch den Servomotor 16 für die Z-Achse aufwärts und abwärts bewegt werden. Der Servomotor 15 für die X-Achse und der Servomotor 16 für die Z-Achse sind mit einer Positionserfassungseinrichtung 17 bzw. 18 versehen, und diese Gruppen von Servomotoren und Positionserfassungseinrichtungen (15 und 17) und (16 und 18) sind elektrisch mit der Achsensteuerungseinrichtung (Ansteuerungseinrichtung) 6 der Hauptsteuerungseinrichtung 5 verbunden, wie es in Fig. 3 gezeigt ist.
An dem unteren Ende der Kopfeinheit 1 ist eine Lasereinheit 20, eine optische Erfassungseinrichtung, angebracht, die eine Lasererzeugungseinrichtung 20A und eine ladungsgekoppelte Erfassungseinrichtung (CCD) 20B aufweist, die einander gegenüberliegend auf beiden Seiten der Anziehungsdüse 14 angeordnet sind. Die Lasereinheit 20 ist elektrisch mit dem Prozessor 21 für die Lasereinheit verbunden, der wiederum mit dem Hauptprozessor 23 über die Eingabe/Ausgabeinrichtung 22 der Hauptsteuerungseinrichtung 5 verbunden ist. Ferner ist die Positionserfassungseinrichtung 17 mit der Lasereinheit 20 verbunden, und, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, ist mit dem Hauptprozessor 23 eine vorläufige Drehsteuerungseinrichtung 25 verbunden.
Die Kopfeinheit 1 ist ferner mit einer Erfassungseinrichtung 24 für eine Störposition zum Erfassen der Störposition zwischen einer Bauteil-Zuführeinheit 30, die später beschrieben wird (siehe Fig. 6), und der Anziehungsdüse 14 zu erfassen, und die Störpositionserfassungseinrichtung 24 ist mit der Eingabe/Ausgabeeinrichtung 22 der Hauptsteuerungseinrichtung 5 verbunden.
Als nächstes werden das Verfahren und das Vorgehen zum Montieren eines Bauteils K unter Bezugnahme auf die Fig. 4 bis 9 beschrieben, wobei diese Bauteilmontagevorrichtung verwendet wird. Fig. 4 ist ein Flußdiagramm, das das Bauteilmontageverfahren zeigt. Fig. 5 ist eine erläuternde Tabelle, die die (aufwärts-abwärts) Bewegung entlang der Z-Achse und die (Dreh) Bewegung um die R-Achse bei jedem Schritt zeigt.
Fig. 6, die der Fig. 5 entspricht, ist eine Draufsicht, die die Bewegung der Kopfeinheit (Anziehungsdüse) zeigt. Die Fig. 7(a) bis 7(c) sind erläuternde Darstellungen, die das Verfahren zum Erfassen der minimalen Projektionsbreite zeigen. Fig. 8 ist ein Diagramm, das die Änderung der Projektionsbreite des Bauteils als Funktion seines Drehwinkels zeigt. Fig. 9 ist eine erläuternde Darstellung zum Ableiten der Berechnungsgleichung für die Montagepositionskorrekturgröße Xc in der X-Richtung. Die Fig. 10(a) bis 10(c) sind Darstellungen, die verschiedene angezogene Zustände des Bauteils zeigen.
Wenn das Bauteil K angesaugt wird, wird zuerst ein Anzieungsunterdruck in der Anziehungsdüse 14 erzeugt (Schritt 1 in Fig. 4), dann werden die Servomotoren 3, 9 und 15 für die X-Achse, die Y-Achse und die R-Achse betätigt, so daß die Kopfeinheit 1 in der X-Y-Ebene in die Position oberhalb der bestimmten Zuführeinrichtung 31 der Bauteil-Zuführeinheit 30 (Bauteilanziehposition) bewegt werden kann, und die Anziehungsdüse kann gedreht werden (Schritt 2 in Fig. 4). Wenn hier die Koordinaten der Mitte der Anziehungsdüse 14 in den zulässigen Bereich der vorbestimmten Position (Bauteilanziehungsposition) (Schritt 3 in Fig. 4) gelangen, wird der Servomotor 16 für die Z-Achse betätigt, um die Anziehungsdüse 14 in der Richtung der Z-Achse abzusenken (Schritt 4 in Fig. 4), und das Bauteil K, das in der Zuführvorrichtung 31 enthalten ist, wird von der Anziehungsdüse 14 angezogen (Schritt 5 in Fig. 4, 1 in Fig. 5 und 6). Die in Fig. 6 gezeigten Punkte 1-6 zeigen die Positionen der Mitte der Anziehungsdüse 14 in den entsprechenden Zuständen 1-6 in Fig. 5.
Wenn das Bauteil K durch die Anziehungsdüse 14 angezogen ist, wie es oben beschrieben wurde, wird der Servomotor 16 für die Z-Achse erneut betätigt, und die Anziehungsdüse 14 wird entlang der Z-Achse angehoben (Schritt 6 in Fig. 4) und dann, wenn durch die Erfassungseinrichtung 24 für eine Störposition bestätigt worden ist, daß die Anziehungsdüse 14 aus dem Bereich der Störung mit der Zuführvorrichtung 31 entwichen ist (Schritt 7 in Fig. 4), werden, während der Servomotor 15 für die R-Achse betätigt wird und die Anziehungsdüse 14 im Uhrzeigersinn um einen Winkel θs gedreht wird (dies wird "vorläufige Drehung" genannt), die Servomotoren 3 und 9 für die X-Achse und die Y-Achse betätigt und die Kopfeinheit 1 wird in der X-Y-Ebene in Richtung zu der Bauteilmontageposition bewegt (Schritt 8 in Fig. 4, 2 in Fig. 5 und 6). Die Bewegungsstrecken der Kopfeinheit 1 (Anziehungsdüse 14) in Richtung der X-Achse und der Y-Achse und der Drehwinkel θ der Anziehungsdüse 14 um die R-Achse werden durch die Positionserfassungseinrichtungen 4, 13 bzw. 17 erfaßt und zu der Achsensteuerungseinrichtung 6 der Hauptsteuerungseinrichtung 5 zurückgeführt, und die Achsensteuerungseinrichtung 6 steuert die Betätigung der entsprechenden Servomotoren 3, 9 und 15 auf der Grundlage der zurückgeführten Daten.
Nachfolgend wird die oben erwähnte, vorläufige Drehung des Bauteils unter Bezugnahme auf Fig. 7a erläutert.
Wenn das Bauteil K angezogen ist, wie es mit gestrichelter Linie in Fig. 7(a) gezeigt ist, wird der Anziehungspunkt des Bauteils (entsprechend dem Mittelpunkt der Anziehungsdüse 14) als 0 genommen, und die Linie M, die durch den Anziehungspunkt 0 parallel zu der längeren Seite des Bauteils K geht, wird als die Ausgangslinie (θ=0) der Anziehungsdüse 14 für die Drehung genommen.
Der Servomotor 15 für die R-Achse wird durch die und unter Steuerung der Steuerungseinrichtung 25 für die vorläufige Drehung betätigt, wobei das Bauteil K an die Anziehungsdüse 14 angezogen ist, und der genannte Servomotor 15 für die R- Achse dreht vorläufig die Anziehungsdüse 14 im Uhrzeigersinn um einen Winkel θs, so daß das Bauteil K in derselben Richtung um denselben Winkel θs um den Anziehungspunkt 0 aus der Position mit gestrichelter Linie in die Position mit ausgezogener Linie gedreht wird, die in Fig. 7a gezeigt ist. Diese vorläufige Drehung ist eine Tätigkeit, die ausgeführt wird, um sicher den Zustand des Bauteils K zu erzeugen, in dem seine Projektionsbreite W auf die Y-Achse minimal wird (der in Fig. 7(b) gezeigte Zustand).
Dann beginnt, wenn bestätigt wird, daß die Anziehungsdüse 14 die Erkennungshöhe erreicht hat, auf der die Lasereinheit es erkennen kann, und die vorläufige Drehung abgeschlossen ist (Schritt 9 in Fig. 4), die Lasereinheit 20, das Bauteil K zu erfassen (Schritt 10 in Fig. 4, 3 in Fig. 5 und 6).
Nachfolgend wird das Verfahren zum Erfassen des Bauteils K durch die Lasereinheit 20 unter Bezugnahme auf die Fig. 7a, 7b und 7c beschrieben.
Hier wird, wenn ein Laserbündel (L) parallel zu der X-Achse von der Lasererzeugungseinrichtung 20A der Lasereinheit 20 ausgesendet wird, während das Bauteil K in einem mit durchgezogener Linie in der Fig. 7a gezeigten Zustand wegen der oben erläuterten vorläufigen Drehung ist, die Projektionsbreite Ws des Bauteils K auf der Y-Achse durch die Erfassungseinrichtung 20B erfaßt, da die Lichtintensität des Laserstrahls (L) in dein Bereich der Erfassungseinrichtung 20B geringer ist, der der Projektionsbreite Ws des Bauteils K auf der Erfassungseinrichtung 20B (Y-Achse) entspricht, da der Laserstrahl (L) von dem Bauteil K geschnitten wird. Zur gleichen Zeit werden die Mittelposition Cs der Projektionsbreite Ws des Bauteils K und der Drehwinkel θs der Anziehungsdüse 14 ebenfalls erfaßt, und diese Werte Ws, Cs und θs werden dem Hauptprozessor 23 der Hauptsteuerungseinrichtung 5 durch den Prozessor 21 der Lasereinheit und die Eingabe/- Ausgabeeinrichtung 22 der Hauptsteuerungseinrichtung 5 zugeführt.
Wenn die obigen Erfassungen abgeschlossen sind, wird der Servomotor 15 für die R-Achse betätigt, die Anziehungsdüse 14 wird im Gegenuhrzeigersinn um einen bestimmten Winkel θe (beispielsweise 45º) gedreht, das Bauteil K wird ebenfalls um den Anziehungspunkt 0 aus seiner Position mit gestrichelter Linie in Fig. 7(a) in seine Position mit ausgezogener Linie in Fig. 7(c) gedreht, wie es in Fig. 7(c) gezeigt ist, und während dieser Drehung wird die Projektionsbreite W des Bauteils K auf der Y-Achse durch die Lasereinheit 20 erfaßt (Schritt 11 und 12 in Fig. 4).
Wenn die Projektionsbreite W des Bauteils K auf der Y-Achse durch die Lasereinheit 20 erfaßt wird, während das Bauteil K gedreht wird, wie es oben beschrieben worden ist, nimmt die Projektionsbreite W zuerst nach und nach mit Zunahme des Drehwinkels θ ab, wie es in Fig. 8 gezeigt ist, und erreicht ihr Minimum in dem Zustand des Bauteils K, der in Fig. 7(b) gezeigt ist (der Zustand, in dem die längere Seite des Bauteils K parallel zu der X-Achse wird).
In dem oben beschriebenen Zustand werden die minimale Projektionsbreite Wmin des Bauteils K, die Mittelposition Cmin der Projektionsbreite Wmin und der Drehwinkel θmin der Anziehungsdüse 14 erfaßt (Schritt 13 in Fig. 4), und diese Werte Wmin, Cmin und θmin werden dem Hauptprozessor 23 der Hauptsteuerungseinrichtung 5 durch den Prozessor 21 der Lasereinheit und die Eingabe/Ausgabeeinrichtung 22 der Hauptsteuerungseinrichtung 5 zugeführt.
Danach beurteil der Hauptprozessor 23 der Hauptsteuerungseinrichtung 5, ob das Bauteil K normal angezogen ist, wie es in Fig. 10(a) gezeigt ist, oder in einem anormalen Zustand (eher aufrecht) angezogen ist, wie es in Fig. 10(b) oder Fig. 10(c) gezeigt ist, wobei die Eingabedaten θs, θe, Wmin und θmin verwendet werden (Schritt 14 in Fig. 4), und, wenn das Bauteil K nicht normal angezogen ist, wird das Bauteil K entfernt (Schritt 15 in Fig. 4).
Ob das Bauteil K normal oder anormal (unregelmäßig) angezogen ist, wird praktisch dadurch entschieden, ob die folgenden Gleichungen erfüllt sind oder nicht. Das Bauteil K wird als anormal angezogen betrachtet, wenn irgendeine der folgenden Gleichungen erfüllt ist:
Wmin < (Bauteilbreite x Sicherheitsfaktor)
Wmin < (Bauteilbreite x Sicherheitsfaktor)
θmin = θs
θmin = θe
Wenn bestätigt wird, daß das Bauteil K normal angezogen ist, berechnet der Hauptprozessor 23 der Hauptsteuerungseinrichtung 5 die Montagepositionskorrekturgrößen Xc, Yc und θc in der X-, Y- und θ-Richtung für das Bauteil (Schritt 16 in Fig. 4).
Bei den obigen Korrekturgrößen Xc, Yc und θc werden die Korrekturgrößen Yc und θc in der Y- und θ-Richtung berechnet, wobei die folgenden Gleichungen verwendet werden:
Yc = Cmin - CN (1)
θc = θmin (2)
In der Gleichung (1) ist CN die Mittelposition (Anziehungspunkt) der Anziehungsdüse 14, wie es in Fig. 9 gezeigt ist, und, da diese ein bekannter Wert ist, werden die Korrekturgrößen Yc und θs Werte, die im wesentlichen durch tatsächliche Messung erhaltbar sind.
Die Korrekturgröße Xc in der X-Richtung wird deshalb durch Berechnungen erhalten, wobei die Daten Xs, θs, Cmin und θmin verwendet werden, die durch die Erfassungen erhalten worden sind. Die Gleichung für diese Berechnungen werden unter Bezugnahme auf Fig. 9 abgeleitet, wie folgt.
In Fig. 9 Δ A0B a0b, und, weil a b = A B = CN - Cmin (3)
wird die Projektionslänge Yab der Seite a b auf der Y-Achse aus der folgenden Gleichung erhalten:
Yab = (Cn - Cmin) cos (θmin + θs) (4)
Ähnlich wird die Projektionslänge Yao der Seite A O auf der Y-Achse durch die folgende Gleichung erhalten:
Yao = a o sin (θmin + θs) = (CN - Cs) - Yab = CN - Cs) - (CN - Cmin) cos (θmin + θs) (5)
Deshalb kann die Korrekturgröße Xc in Richtung der X-Achse aus der Gleichung 5 durch die folgende Gleichung berechnet werden:
Xc = A O = a o = (CN - Cs) - (CN - Cmin) cos (θmin + θs) / sin (θmin + θs) (6)
Nachdem die Montagepositionskorrekturgrößen Xc, Yc und θc für das Bauteil in der X-Richtung, der Y-Richtung bzw. θ-Richtung berechnet worden sind, wie es oben beschrieben wurde, wird der Servomotor 3, 9 bzw. 15 für die X-Achse, die Y- Achse und die θ-Achse betätigt, und die Kopfeinheit 1 wird gemäß den Korrekturgrößen Xc, Yc und θc bewegt (Schritt 17 in Fig. 4, 4 in Fig. 5 und 6). Dann wird, wenn bestätigt wird, daß die Koordintaten (X, Y und θ) des Mittelpunkts G des Bauteils K in den Bereich der vorbestimmten Montageposition gelangen (Schritt 18 in Fig. 4), der Servomotor 16 für die Z-Achse betätigt, und die Nontagedüse wird zusammen mit dem Bauteil K abgesenkt (Schritt 19 in Fig. 4, 5 in Fig. 5 und 6), dann wird, wenn bestätigt wird, das ihre Höhe in den vorbestimmten Bereich gelangt ist (Schritt 20 in Fig. 4), der Anzugsunterdruck, der an die Anziehungsdüse 14 angelegt worden ist, abgestellt (Schritt 21 in Fig. 4), und das Bauteil K wird genau an der bestimmten Position montiert (6 in Fig. 5 und 6).
Nachdem das Bauteil K montiert worden ist, wird der Servomotor 16 für die Z-Achse betätigt und die Anziehungsdüse 14 wird angehoben (Schritt 22 in Fig. 4), so daß eine Reihe von Montagevorgängen ausgeführt wird (Schritt 23 in Fig. 4).
Bei dieser Ausführungsform ist, da die vorläufige Drehung gleichzeitig ausgeführt wird, während die Anziehungsdüse 14 angehoben wird, die Zeit für die vorläufige Drehung in der Zeit zum Anheben der Anziehungsdüse 14 enthalten. Deshalb wird Verlustzeit minimiert und das Bauteil K wird mit hohem Wirkungsgrad montiert.
Obgleich jedoch die Montagepositionskorrekturgröße Yc für das Bauteil K in Richtung der Y-Achse durch Erfassen der Projektionsbreite W des Bauteils K auf der Y-Achse erhalten wird, und die Montagepositionskorrekturgröße Xc für das Bauteil in Richtung der X-Achse durch Berechnung bei der obigen Ausführungsform erhalten wird, ist es natürlich möglich, daß im Gegensatz, die Montagepositionskorrekturgröße Xc für das Bauteil K in Richtung der X-Achse durch Erfassen der Projektionsbreite des Bauteils K auf der X-Achse erhalten wird, und die Montagepositionskorrekturgröße Yc für das Bauteil in Richtung der Y-Achse durch Berechnung erhalten wird.
Im folgenden werden weitere Bauteilmontagevorrichtungen insoweit erläutert, als sie sich von der oben beschriebenen, ersten Ausführungsform unterscheiden.
Fig. 11 und Fig. 12 zeigen eine Gesamtbauweise einer Bauteilmontagevorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform dieser Erfindung. In diesen Zeichnungen ist ein Förderer 102 auf einem Grundrahmen 101 angebracht.
Auf den Seiten des Förderers 102 sind Bauteilzuführabschnitte 104 angeordnet, von denen jeder aus einer Mehrzahl von Reihen von Bauteilzuführbändern 104a versehen ist, die später im einzelnen beschrieben werden. Eine Kopfeinheit 105, die sich in der Richtung der X-Achse (Richtung des Förderers 102) und in der Richtung der Y-Achse (Richtung senkrecht zu der Richtung der X-Achse in einer horizontalen Ebene) bewegen kann, ist oberhalb des Grundrahmens 101 angebracht.
Das heißt, während ein paar fester Schienen 107, die sich in Richtung der Y-Achse über den Förderer 102 erstrecken, auf dem Grundrahmen 101 parallel zueinander angeordnet sind, wobei ein bestimmter Abstand zwischen ihnen beibehalten wird, ist eine Kugelumlaufspindel 108, die von einem Servomotor 109 für die Y-Achse gedreht wird, nahe einer festen Schiene 107 als der Zuführmechanismus in der Richtung der Y- Achse angeordnet. Ein Halteelement 111, um die Kopfeinheit 105 zu halten, ist bewegbar an beiden festen Schienen 107 gehalten, und der Mutterabschnitt 112 des Halteelements 111 steht an seinem einen Ende im Schraubeingriff mit der Kugelumlaufspindel 108, so daß das Halteelement 111 in der Richtung der Y-Achse durch Drehung der Kugelumlaufspindel 108 bewegt werden kann. Der Servomotor 109 für die Y-Achse ist mit einer Positionserfassungseinrichtung 110 für die Y- Achse versehen, die von einer Codiereinrichtung gebildet wird.
Das Halteelement 111 ist, während es mit Führungsschienen 113 versehen ist, die sich in Richtung der X-Achse erstrekken, mit einer Kugelumlaufspindel 114 ausgerüstet, die nahe den Führungsschienen 113 angeordnet ist, und mit einem Servomotor 115 für die X-Achse, um die Kugelumlaufspindel 114 als ein Zuführmechanismus in Richtung der X-Achse zu drehen. Die Kopfeinheit 105 ist bewegbar auf den Führungsschienen 113 gelagert, und der Mutterabschnitt 117, der an der Kopf einheit 105 vorgesehen ist, steht mit der Kugelumlaufspindel 114 so in Schraubeingriff, daß die Kopfeinheit 105 in der Richtung der X-Achse durch Drehung der Kugelumlaufspindel 114 bewegt werden kann. Der Servomotor 115 für die X-Achse ist mit einer Positionserfassungseinrichtung 116 für die X- Achse versehen.
Die Kopfeinheit 105 ist mit einer Mehrzahl (drei bei dieser Ausführungsform) von Anziehungsdüsen 121 zum Anziehen von Chip-Bauteilen 120 versehen. Wie es im einzelnen in den Fig. 13 und 14 gezeigt ist, ist jede Anziehungsdüse 121 mit einem Servomotor 122 für die Z-Achse und einem Servomotor 124 für eine R-Achse versehen, so daß sie in der (vertikalen) Richtung für die Z-Achse bewegt und um die R-Achse (Mittelachse der Düse) gedreht werden kann. Die Servomotoren 122 und 124 sind mit einer Positionserfassungseinrichtung 123 bzw. 125 versehen. Ferner ist eine Störpositionserfassungseinrichtung 126 zum Erfassen der Störposition der Anziehungsdüse 121 mit dem Bauteilzuführabschnitt 104 an der Kopfeinheit 105 angebracht.
An dem unteren Endabschnitt der Kopfeinheit 105 ist eine Lasereinheit 127 angebracht, die die optische Erfassungseinrichtung bildet. Die optische Erfassungseinrichtung 127 ist aus einem Laserstrahl-Erzeugungsabschnitt (parallele Strahlen aussendender Abschnitt) 127a und einer Erfassungseinrichtung (Strahlenempfangsabschnitt) aufgebaut, die von einer ladungsgekoppelten Einrichtung CCD gebildet wird, und bestrahlt das Chip-Bauteil 120 in dem an die Anziehungsdüse 121 angezogenen Zustand mit Laserstrahlen, parallelen Strahlen, und erfaßt dessen Projektionsbreite.
Wie es in Fig. 14 gezeigt ist, sind die Servomotoren 109, 115, 122 und 124 und die Positionserfassungseinrichtungen 100, 116, 123 und 125 elektrisch mit der Achsensteuerungseinrichtung (Ansteuerungseinrichtung) 131 der Hauptsteuerungseinrichtung 130 verbunden. Die Lasereinheit 127 ist elektrisch mit dem Prozessor 128 für die Lasereinheit verbunden. Dieser Prozessor 128 für die Lasereinheit ist mit dem Hauptprozessor durch die Eingabe/Ausgabeeinrichtung der Hauptsteuerungseinrichtung 130 verbunden. Eine Recheneinrichtung zum Erhalten der Montagepositionskorrekturgröße für das Bauteil ist aus diesem Hauptprozessor 133 gebildet. Ferner ist eine Störpositionserfassungseinrichtung mit der Eingabe/Ausgabeeinrichtung 132 verbunden.
Wie es in Fig. 11 gezeigt ist, ist der Bauteilzuführabschnitt 104 mit einer Vielzahl von Reihen von Zuführbändern (Bauteilzuführelementen) 104a versehen, um zu ermöglichen, eine Vielzahl von Chip-Bauteilarten zuzuführen. Jedes Zuführband 104a enthält und hält Chip-Bauteile, wie integrierte Schaltungen ICs, Transistoren, Kondensatoren und ähnliches, jeweils in regelmäßigen Abständen und ist um eine Spule gewickelt. Der Bauteilzuführabschnitt 104 hat einen Klinken-Zuführmechanismus, der an dem Austrittsende 104b des Zuführbandes 104a vorgesehen ist, und das Zuführband 104a wird schrittweise ausgebracht, wenn Chip-Bauteile 120 aufeinanderfolgend von dem Austrittsende 104b durch die Kopf einheit 104 auf genommen werden, so daß der Aufnahmevorgang wiederholt werden kann.
Als eine charakteristische Bauform dieser Ausführungsform sind der Bauteilzuführabschnitt 104 und die Lasereinheit 127 so angeordnet, daß die Richtung der Bauteillage in dem Bauteilzuführabschnitt 104 und die Bestrahlungsrichtung des Laserstrahls der Lasereinheit 127 in bezug zueinander unter einem bestimmten Winkel geneigt, und in der Richtung der Bauteillage in dem Bauteilzuführabschnitt 4 bei dieser Ausführungsform geneigt sein können.
Es wird die Beziehung zwischen der Lagerichtung des Bauteils und der Bestrahlungsrichtung des Laserstrahls unter Bezugnahme auf die Fig. 11 und 16 beschrieben, wobei die Lasereinheit 127 so angeordnet ist, daß der Laserstrahl in Richtung der X-Achse ausgesendet werden kann. Andererseits ist der Bauteilzuftihrabschnitt 104 so angeordnet, daß die Richtung des Zuführbandes 104a in der Draufsicht in bezug auf die Y-Achse um einen bestimmten Winkel α geneigt sein kann, und deshalb kann die Richtung senkrecht zu der Richtung des Zuführbandes in bezug auf die Laserstrahlrichtung um den bestimmten Winkel α geneigt sind, während die chip-Bauteile 120 so in dem Zuftihrband 104a enthalten sind, daß ihre längere Seite im allgemeinen parallel zu der Richtung des Zuführbandes sein kann. Der obige Winkel α ist so festgelegt, daß er dem Fehlerbereich des Drehwinkels des Bauteils 120 entspricht.
Wie es in Fig. 11 gezeigt ist, sind die Anziehungsdüsen 121 der Kopfeinheit 105 in einer in bezug auf die X- und Y-Achse geneigten Richtung angeordnet, um ein Überlappen in der Bestrahlungsrichtung des Laserstrahls zu vermeiden. Die Austragsenden 104b der Zuführbänder 103a in dem Bauteilzuführabschnitt 104 sind in einer Richtung angeordnet, die der Anordnungsrichtung der Anziehungsdüsen 121 entspricht.
Als nächstes wird der Montagevorgang des Chip-Bauteils bei der Vorrichtung gemäß dieser Ausführungsforin beschrieben.
Gemäß dem vorbestimmten Programm wird, zuerst während die Anziehungsdüse 121 mit Unterdruck von einer Unterdruckerzeugungseinrichtung (nicht gezeigt) versorgt wird, die Kopf einheit 105 in der Richtung der X-Achse und der Y-Achse in die Position bewegt, die dem Bauteilzuführabschnitt 104 entspricht, dann wird, wenn sie die Anziehungsposition erreicht, die Anziehungsdüse gesenkt (Fig. 15(a)) und zieht ein Chip-Bauteil an, das an dem Austragsende 104b des Zuführbandes 104a gehalten ist. Dann wird die Anziehungsdüse 121 angehoben, und, wenn sie in eine Position angehoben ist, wo die Anziehungsdüse 121 dem Störbereich mit dem Bauteilzuführabschnitt 104 entkommt (Fig. 15(b)), wird die Bewegung der Kopfeinheit 105 zu dem gedruckten Substrat 103 gestartet. Dann wird, wenn das Chip-Bauteil 120 in eine Position angehoben ist, die der Höhe entspricht, auf der das Bauteil 120 von der Lasereinheit 127 erkannt werden kann (Fig. 15(c)), der Vorgang zum Korrigieren der Bauteilmontageposition (wird später beschrieben) parallel zu der Bewegung der Kopfeinheit 105 ausgeführt. Dann wird die Anziehungsdüse 121 gesenkt, wenn die Kopfeinheit 105 die korrigierte Bauteilmontageposition erreicht. Wenn das Bauteil 120 auf die vorbestimmte Höhe nahe dem gedruckten Substrat 103 abgesenkt wird, wird der der Anziehungsdüse zugeführte Unterdruck abgestellt, und das Bauteil 120 wird auf dem gedruckten Substrat 103 montiert. Danach wird die Anziehungsdüse 121 angehoben und eine Abfolge von Anziehungs- und Montagevorgängen ist abgeschlossen.
Obgleich nur eine Anziehungsdüse 121 in Fig. 15 gezeigt ist, um die Beschreibung zu vereinfachen, ziehen, wenn eine Vielzahl von Anziehungsdüsen 121 vorgesehen werden, alle Anziehungsdüsen jeweils Bauteile 120 an und montieren sie. In diesem Fall wird es, wenn die Anordnung der Anziehungsdüsen 121 und die Anordnung der Austragsenden 104b der Zuführbänder 104a einander entsprechen, wie es in Fig. 11 gezeigt ist, bei einer Vielzahl von Anziehungsdüsen möglich, gleichzeitig, die gleiche Anzahl vqn Chip-Bauteilen 120 anzuziehen.
Das Verfahren zum Korrigieren der Bauteilmontageposition, die bei dein obigen Anziehungs- und Montagevorgang ausgeführt wird, wird unter Bezugnahme auf die Fig. 16 und 17 beschrieben.
In dem gerade an die Anziehungsdüse 121 angezogenen und wie sie ist, angehoben Zustand des Chip-Bauteils 120, ist die Richtung der längeren Seite des Chip-Bauteils 120 innerhalb eines bestimmten Drehwinkelfehlerbereichs um die Richtung senkrecht zu der Bandrichtung der Zuführvorrichtung herum, wobei aber, da die Anordnungsrichtung der Chip-Bauteile (Richtung senkrecht zu der Richtung des Zuführbandes 104a) um einen bestimmten Winkel α in bezug auf die Laserstrahlrichtung (Richtung der X-Achse) geneigt ist, das Chip-Bauteil 120 stets in einem geneigten Zustand in der negativen Richtung (im Uhrzeigersinn wie gezeigt) in bezug auf die Laserstrahlrichtung ist, selbst wenn der obige Drehwinkelfehler vorhanden ist (Fig. 16). Deshalb wird der Korrekturvorgang erreicht, wie es unten beschrieben wird, selbst wenn eine vorläufige Drehung in die negative Richtung nicht ausgeführt wird.
Ausgehend von dem Anfangszustand, der in Fig. 16 gezeigt ist, wird die Anziehungsdüse um einen bestimmten Winkel θ (beispielsweise 45º) in der positiven Richtung (im Uhrzeigersinn) gedreht (Fig. 17). Während dieser Drehung wird der Laserstrahl, der von dem Laseraussendeabschnitt 127a der Lasereinheit 127 ausgesandt wird, von der Erfassungseinrichtung 127b empfangen, und die Projektionsbreite des Chip- Bauteils 120 wird erfaßt. In diesem Fall ist die Änderung der Projektionsbreite als Funktion des Drehwinkels θ, wie es in Fig. 8 gezeigt ist, und die Projektionsbreite wird minimal, wenn die längere Seite des Chip-Bauteils 120 während der Drehung um einen bestimmten Winkel in einen Zustand kommt, der der Laserstrahlrichtung entspricht.
Die Projektionsbreite Ws und ihre Mittelposition Cs in dem obigen Anfangszustand, die Projektionsbreite Wmin und ihre Mittelposition Cmin im Zustand der minimalen Projektionsbreite und der Drehwinkel θm von dem Anfangszustand in den Zustand mit minimaler Projektionsbreite werden in den Hauptprozessor 113 durch den Prozessor 128 für die Lasereinheit und die Eingabe/Ausgabeeinrichtung 132 eingelesen, und auf der Grundlage dieser Werte werden die Montagepositionskorrekturgrößen Xc, Yc und θc durch den Hauptprozessor 133 berechnet.
Das heißt, wenn das Chip-Bauteil 120 in einen Zustand montiert werden soll, wobei sich seine längere Seite in Richtung der X-Achse erstreckt, werden die Korrekturgrößen Yc und θc in der Y- und θ-Richtung von den Montagepositionskorrekturgrößen Xc, Yc und θc für das Bauteil durch die folgenden Gleichungen gegeben:
Yc = Cm - CN
θc = θm
wo CN die Mittelposition der Anziehungsdüse (Anziehungspunkt), ein bekannter Wert, ist.
Bei dieser Ausführungsform wird die Korrekturgröße Xc in der X-Richtung durch Berechnung erhalten, wobei die durch Erfassen erhaltenen Daten verwendet werden, und die obige Berechnung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 18 beschrieben. In Fig. 18 ist O der Mittelpunkt der Anziehungsdüse, b und B sind Mittelpunkte des Chip-Bauteils in dem Anfangszustand bzw. in dem Zustand mit minimaler Projektionsbreite, und ΔaOb = Δ AOB.
Wenn man nimmt wie folgt:
LAB: Länge des Segments AB
Lab Länge des Segments ab
LAO: Länge des segments AO
Lao: Länge des Segments ao
Yab: Projektionslänge des Segments ab auf die Y-Achse
Yao: Projektionslänge des Segments aO auf die Y-Achse
CN - Cs = Yao + Yab
Yao = La&sub0; sin θm und
Yab = Lab cos θm
Da Lao = LAO = Xc und Lab = LAB = CN - Cm, wird Xc aus den obigen Gleichungen abgeleitet, wie es in der folgenden Gleichung gezeigt ist.
Xc = (CN - Cs) - (CN - Cm) cos (θm)/sin θm
Fig. 19 zeigt eine dritte Ausführungsform dieser Erfindung. Bei dieser Ausführungsform sind die Lagerichtung der Bauteile in dem Bauteilzuführabschnitt 104 und die Laserstrahlrichtung der Lasereinheit 127 in bezug zueinander um einen bestimmten Winkel geneigt, und die Laserstrahlrichtung ist geneigt. Das heißt, das Zuführband 104a des Bauteilzuführabschnitts ist in der Richtung der Y-Achse angeordnet, die Austragsenden 104b der Zuführbänder 104a sind in der Richtung der X-Achse ausgerichtet, und die Anziehungsdüsen 121 der Kopfeinheit 105 sind auch in der Richtung der X- Achse ausgerichtet. Im Gegensatz ist die Lasereinheit 127 an der Kopfeinheit 105 in einer Lage angebracht, in der der Laserstrahl in bezug auf die X-Achse mit einem bestimmten Winkel α geneigt ist.
Bei der dritten Ausführungsform wird ebenfalls, da ein Zustand des Chip-Bauteils 120, das in der gleichen Richtung in bezug auf die Laserstrahlrichtung geneigt ist, stets sichergestellt ist, die vorläufige Drehung für die Montagepositionskorrektur für das Bauteil unnötig. Es ist ebenfalls das gleiche wie bei der ersten Ausführungsform, das eine Vielzahl von Bauteilen 120 gleichzeitig von einer Vielzahl von Anziehungsdüsen 121 bei der zweiten Ausführungsform angezogen werden können.
Fig. 20 zeigt eine vierte Ausführungsform dieser Erfindung. Bei dieser Ausführungsform ist, während die Lasereinheit 127 an der Kopfeinheit auf die gleiche Weise wie bei der dritten (oder zweiten) Ausführungsform angebracht ist, eine Lasereinheit 140 eines größeren Typs an dem Grundrahmen 101 befestigt.
Wenn diese Ausführungsform verwendet wird, ist es möglich, während die Lasereinheit 127, die an der Kopfeinheit 105 angebracht ist, verwendet wird, wenn das Bauteil ein kleinerer Typ ist und der Korrekturvorgang ausgeführt wird, während sich die Kopfeinheit 105 zu der Bauteilmontageposition bewegt, möglich, das Bauteil zu der festen Lasereinheit 140 zu verbringen und die Montageposition auf der Grundlage der dortigen Erfassungsergebnisse zu korrigieren, wenn das Bauteil ein größerer Typ ist und das Erfassen durch die Lasereinheit 127, die an der Kopfeinheit 105 angebracht ist, schwierig ist.
Obgleich die Kopfeinheit mit einer Vielzahl von Anziehungsdüsen bei den obigen Ausführungsformen versehen ist, ist die Anzahl der Anziehungsdüsen nicht beschränkt, sondern kann irgendeine sein. Ferner kann die praktische Bauweise verschiedener Abschnitte der Vorrichtung abgeändert werden, ohne von dem Zweck dieser Erfindung abzuweichen.
Da die Vorrichtung zur Montage eines Bauteils gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen, die mit einer optischen Erfassungseinrichtung zum Bestrahlen des Chip- Bauteils, das an die Anziehungsdüse angezogen ist, mit parallelen Strahlen und zum Erfassen seiner Projektionsbreite und einer Einrichtung versehen ist, um die Montagepositionskorrekturgröße des Bauteils zu erhalten, während die Anziehungsdüse in der bestimmten Richtung auf der Grundlage des Erfassungsergebnisses der optischen Erfassungseinrichtung gedreht wird, so konstruiert ist, daß die Richtung der Bauteillage in dem Bauteilzuführabschnitt und die Lichtstrahl bestrahlungsrichtung der optischen Erfassungseinrichtung relativ zueinander unter einem bestimmten Winkel geneigt sein können, ist der Zustand des Chip-Bauteil, das in einer bestimmten Richtung in bezug auf die obigen parallelen Strahlen geneigt ist, stets sichergestellt, wenn es an die Anziehungsdüse angezogen ist, und die Korrekturgröße kann erhalten werden. Deshalb kann die Zeit, die zur Korrektur verlangt wird, abgekürzt werden, und der Arbeitswirkungsgrad kann wirksam verbessert werden.
Indem ferner die Kopfeinheit mit einer Vielzahl von Anziehungsdüsen parallel zueinander versehen wird, indem diese Anziehungsdüsen in einer in bezug auf die Lichtstrahlbestrahlungsrichtung der optischen Erfassungseinrichtung geneigten Richtung angeordnet wird und die Anordnung des Bauteilzuführelements der Anordnung der Anziehungsdüsen entsprechend gemacht werden, können eine Vielzahl von Bauteilen gleichzeitig angezogen und zusätzlich zu den obigen Wirkungen montiert werden, und der Arbeitswirkungsgrad kann weiter verbessert werden.

Claims

1. Verfahren zum Montieren eines Bauteiles (K) an einer speziellen Stelle, vorzugsweise auf einem Substrat wie z.B. einer gedruckten Leiterplatte, durch Anziehen des Bauteiles durch eine Anzugsdüse (14) von einer Bauteil-Liefereinheit (30), Fördern des Bauteiles und Montieren desselben an der gewünschten Stelle, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil (K), nachdem es durch die Anzugsdüse (14) angezogen worden ist, um eine vertikale Achse (R) der Anzugsdüse (14) über einen bestimmten Winkel (θs) vorläufig gedreht wird, während es gleichzeitig durch die Anzugsdüse (14) in Richtung einer vertikalen Z-Achse angehoben wird, um das Bauteil (K) in eine vorgegebene Startposition zur weiteren Erfassung einer minimalen Projektionsbreite (Wmin) des Bauteiles (K) zu bringen, nachdem dieses in einen Erfassungsbereich einer optischen Erfassungseinrichtung (20) bewegt worden ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil (K) in dem Erfassungsbereich der optischen Erfassungseinrichtungen (20) in einem Sinn entgegengesetzt zu der vorbereitenden vorläufigen Drehung gedreht wird, wobei die Projektionsbreite (W) des Bauteiles (K) während der Rotation des Bauteiles (K) im Erfassungsbereich der optischen Erfassungseinrichtung (20) erhalten wird, und das Korrekturbeträge (Xc, Yc, θc) für die Montageposition des Bauteiles (K) berechnet werden.

3. Einrichtung zur Montage eines Bauteiles (K) an einer speziellen Stelle, vorzugsweise auf einem Substrat wie z.B. einer gedruckten Leiterplatte mit einer beweglichen Montagekopfeinheit (1), die eine Anzugsdüse (14) zum Anziehen eines zu montierenden Bauteiles (K) durch Vakuum von einem Bauteil- Zuführungsabschnitt (31) einer Bauteil-Liefereinheit (30) lagert, einer Bauteilpositions-Erfassungseinrichtung (20) und einer Hauptsteuereinheit (5) zum Steuern des Betriebes der Einrichtung, vorzugsweise zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, wobei die Anzugsdüse (14) um ihre vertikale Mittelachse (R) drehbar gelagert ist und die Erfassungseinrichtung eine optischeErfassungeinrichtung (20) ist, um eine Projektion des Bauteiles (K) bereitzustellen und die Projektionsbreite (W) des Bauteiles (K) zu erfassen, sowie um Montagepositions- Korrekturbeträge (Yc, θc) zu erhalten dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung (25) für eine vorläufige Rotation mit einem Hauptprozessor (23) der Hauptsteuereinheit (5) verbunden ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptprozessor (23) vorgesehen ist, um zumindest einen Montagepositions-Korrekturbetrag (Xc) der Montageposition des Bauteiles in Abhängigkeit von den anderen gemessenen Korrekturbeträgen (Yc, θc) zu berechnen.

5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Montagekopfeinheit (1) so gelagert ist, daß sie in einer horizontalen X-Y-Ebene beweglich ist.

6. Einrichtung nach zumindest einem der vorhergenden Ansprüche 3-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Montagekopfeinheit (1) in Richtung der X-Achse durch einen Servomotor (3) bewegbar ist, mit dem eine Positions-Erfassungseinrichtung (4) verbunden ist, und daß die Kopfeinheit (1) in Richtung der Y-Achse durch ihren Servomotor (9) bewegbar ist, mit dem eine Positions-Erfassungseinrichtung (13) verbunden ist, wobei die Servomotoren (3, 9) und die zugehörigen Positions-Erfassungseinrichtungen (4, 13) elektrisch mit einer Achsensteuerungs- und -antriebseinrichtung (6) der Hauptsteuereinheit (5) verbunden sind.

7. Einrichtung nach zumindest einem der vorhergenden Ansprüche 3-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzugsdüse (14) an der Montagekopfeinheit (1) durch einen R-Achsen-Servomotor (15) drehbar gelagert ist, und gleitbar gelagert ist, um vertikal entlang der Z-Achse durch einen Z-Achsen-Servomotor (16) gelagert zu sein, mit jeweiligen Postions-Erfassungseinrichtungen (17, 18), die den Servomotoren (15, 16) zugeordnet sind, wobei diese Servomotoren (15, 16) und die Positions-Erfassungseinrichtungen (17, 18) elektrisch mit einer Achsensteuerungs- und -antriebseinrichtung (6) der Hauptsteuereinheit (5) verbunden sind.

8. Einrichtung nach zumindest einem der vorhergenden Ansprüche 3-7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Laserstrahleinheit (20) als die optische Erfassungseinrichtung an einem unteren Ende der Montagekopfeinheit (1) installiert ist, wobei die Laserstrahleinheit (20) einen Laserstrahlgenerator (20A) und ein Erfassungsglied (20B) aufweist, die gegenüberliegend zueinander zu beiden Seiten der Anzugsdüse (14) angeordnet sind.

9. Einrichtung nach zumindest einem der vorhergenden Ansprüche 3-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserstrahleinheit (20) elektrisch mit einem Lasereinheit-Prozessor (21) verbunden ist, der mit einem Hauptprozessor (23) durch eine Eingabe-Ausgabe- Einrichtung (22) der Hauptsteuereinheit (5) verbunden ist.

10. Einrichtung nach zumindest einem der vorhergenden Ansprüche 3-9, dadurch gekennzeichnet, daß die Montagekopfeinheit (1) eine Behinderungspositions-Erfassungseinrichtung (24) aufweist, die vorgesehen ist, um eine Behinderungsposition der Bauteil- Liefereinheit (30) und der Anzugsdüse (14) zu erfassen, wobei die Behinderungspositions-Erfassungseinrichtung (24) mit der Eingabe-Ausgabe-Einrichtung (22) der Hauptsteuereinheit (5) verbunden ist.

11. Einrichtung zum Montieren eines Bauteiles (120) an einer speziellen Stelle, vorzugsweise auf einem Substrat wie z.B. einer gedruckten Leiterplatte, mit einer beweglichen Montagekopfeinheit (105) die zumindest eine Anzugsdüse (121) lagert, zum Ansaugen zumindest eines zu montierenden Bauteiles (120)&supmin; von einem Bauteil-Zuführungsabschnitt (104) einer Bauteil- Liefereinheit durch Vakuum, einer Bauteilpositions-Erfassungseinrichtung (127) und einer Hauptsteuereinheit (130) zum Steuern des Betriebes der Einrichtung, wobei diese zumindest eine Anzugsdüse (121) um ihre vertikale Mittelachse (R) drehbar gelagert ist und die Erfassungseinrichtung eine optische Erfassungseinrichtung (20) ist, um eine Projektion des Bauteiles (120) zu schaffen und die Projektionsbreite (W) des Bauteiles (120) zu erfassen, ebenso um Montagepositions-Korrekturbeträge Yc, θc) zu erhalten, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Bauteil-Zuführungsabschnitt (104) und die optische Erfassungseinrichtung (127) so angeordnet sind, daß eine Lichtstrahl- Abstrahlungsrichtung der optischen Erfassungseinrichtung (127) einen vorgegebenen Neigungswinkel (α) zu der Richtung der Lage der Bauteile (120) in dem Bauteil-Zuführungsabschnitt (104) bildet.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Montagekopfeinheit (105) drehbar und gleitbar eine Mehrzahl von Anzugsdüsen (121) lagert, während eine Mehrzahl von Bauteil-Zuführungsabschnitte (104), bestehend aus einer Mehrzahl von Reihen von Bauteil-Zuführungsteilen (104a) vorgesehen ist, wobei eine Richtung der Anordnung der Anzugsdüsen (121) und die Richtung der Lichtstrahlabstrahlung sich geneigt relativ zueinander erstrecken, um so jedes Bauteil (120) in einen Zustand zu bringen, der in einer bestimmten Richtung relativ zu einer Lichtstrahlrichtung geneigt ist, während die Richtungen der Anordnung der Anzugsdüsen (121) und der Abgabeenden (104b) der Bauteil-Zuführungsteile (104a) einander entsprechen.

13. Einrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Erfassungseinrichtung (127) einen Laserstrahl-Erzeugungsabschnitt (127a), der Laserstrahlen in parallelen Strahlen parallel zu einer X-Achsen-Richtung emittiert, aufweist, während der Bauteil-Zuführungsabschnitt (104) angeordnet ist, um eine Mehrzahl von Zuführungsbändern (104a) (in Draufsicht) geneigt relativ zu einer Y-Achse um den vorgegebenen Winkel (α) auszusrichten.

14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Winkel (α) einem Fehlerbereich des Drehwinkels des Bauteiles (20) entspricht.

15. Einrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 11-14, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteile Chip- Bauteile (120) sind, die auf dem Zuführungsband (104a) derart angeordnet sind, daß eine längere Seite des Chip-Bauteiles (120) sich im wesentlichen rechtwinklig zu der Richtung des Zuführungsbandes erstreckt.