TWI407863B - 元件表面黏著製程及其元件貼片系統與供料裝置 - Google Patents

Description

元件表面黏著製程及其元件貼片系統與供料裝置

本發明是關於一種元件表面黏著製程及其元件貼片系統與供料裝置；具體而言，本發明是關於一種元件表面黏著製程，以及此製程中所使用的元件貼片系統及供料裝置，可用於電子元件的表面黏著製程。

SMT(surface-mount technology,表面黏著技術)是一種用來將電子元件(例如發光二極體)固定於印刷電路板(printed circuit boards,PCBs)表面上的製程方法，由於其高元件密度、高可靠性、強抗振能力、高頻特性佳、易於自動生產等特性，因而能取代傳統的THT(through hole technology,插入式封裝技術)製程而廣泛應用於電子產品的製程。在SMT製程中，元件材料的供應位於整個流程的前端，是影響產品良率、生產時間及成本的重要因素。一般的做法會先將原先呈散狀的電子元件包裝成捲帶狀或盤狀，而後再供應至元件貼片機具。

圖1為習知的元件黏著製程的流程圖。如圖1所示，步驟1包含將元件包裝於捲帶上。可利用捲帶設備將原先呈散狀的電子元件以一定的間距一一放置於長條形的捲帶上，而後整個捲帶連同電子元件可以如同磁帶一般地捲曲成捲狀，以利運送及裝載。步驟2包含將捲帶裝載至供料器。步驟3包含使供料器將捲帶輸出至表面黏著機。捲曲的捲帶被展開後，以一定的速率輸入表面黏著機。步驟4包含使表面黏著機自捲帶取出元件，而後再進行黏著(貼片)。捲帶上的元件以吸取等方式取出，再以錫膏等材料將電子元件黏著於電路板上，而完成整個元件黏著製程。

然而，元件的捲帶包裝一方面需要額外的捲帶材料成本，另一方面也相對地需要耗費包裝的時間。此外，表面黏著機在進行元件黏著的過程中往往會因為元件吸取失敗或元件辨識失效等原因而無法順利進行黏著。此時可以選擇重新執行前述的步驟1至4重新進行黏著，或選擇直接以人工進行元件黏著。前者將多耗費一個元件黏著製程的時間與成本，後者則會產生較高的不良率。

本發明的目的在於提供一種元件黏著製程，相較於先前技術，以直接輸入散狀元件的方式節省捲帶包裝的時間與成本，並可節省元件重新進行黏著所需的時間與成本。

本發明的另一目的在於提供一種元件貼片系統，相較於先前技術，節省了捲帶及捲帶設備的成本。

本發明的又一目的在於提供一種供料裝置，相較於先前技術，可直接以散狀元件進行元件供給，並具備回收元件重新進行供給的功能。

本發明元件貼片系統包含供料裝置及元件表面黏著機台。供料裝置包含圓盤振動送料模組、直線振動送料模組及元件表面黏著機台。圓盤振動送料模組具有環狀振動輸送帶，其中環狀振動輸送帶具有圓振輸出端。直線振動送料模組具有直線振動輸送帶，其中直線振動輸送帶係連接圓振輸出端，且直線振動輸送帶具有直振輸出端相對於圓振輸出端。回收模組設置於圓盤振動送料模組下方，並回收經圓盤振動送料模組剔除的元件。元件表面黏著機台具有元件接收單元對應直線振動送料模組的直振輸出端。此元件貼片系統一方面使供料裝置對元件表面黏著機台供給散狀形態的元件，另一方面使回收模組將被剔除的元件回收至供料裝置。

本發明元件黏著製程用來對多個元件進行元件表面黏著製程，包含下列步驟：於圓盤振動送料模組中振動輸送多個元件至圓振輸出端；以直線振動送料模組自圓振輸出端接收該些元件，並輸送至相對於圓振輸出端的直振輸出端；使直振輸出端對應於元件表面黏著機台的元件接收單元，並以元件接收單元自直振輸出端接收該些元件。此元件黏著製程直接對元件表面黏著機台供給散狀形態的元件，而不需要預先對元件進行包裝。

本發明提供一種元件黏著製程及其元件貼片系統與供料裝置。在較佳實施例中，此元件黏著製程可配合SMT製程使用，此元件貼片系統與供料裝置則可用於SMT製程中。然而在其他實施例中，此元件黏著製程可配合其他製程使用，此元件貼片系統與供料裝置則可用於其他製程。

圖2A為本發明元件貼片系統的一實施例的示意圖；圖2B為圖2A所示元件貼片系統的側視圖；圖2C為圖2B所示元件貼片系統的爆炸圖。如圖2A、圖2B及圖2C所示，元件貼片系統包含供料裝置10及元件表面黏著機台20。供料裝置10設置於元件表面黏著機台20的一側，用以對元件表面黏著機台20供應元件。所供應的元件較佳為發光二極體等顆粒狀的電子元件，但亦可為其他類型的元件。

供料裝置10包含圓盤振動送料模組11、直線振動送料模組12及回收模組13。圓盤振動送料模組11具有環狀振動輸送帶111及第一篩選單元112。環狀振動輸送帶111具有一圓振輸出端1111與直線振動送料模組12相連接。放入供料裝置10的元件是藉由振動的方式沿著環狀振動輸送帶111往圓振輸出端1111輸送。在本實施例中，由於元件必須以特定的極性輸入元件表面黏著機台20，後續才能以正確的極性加以黏著，因此在環狀振動輸送帶111上設置第一篩選單元112以進行篩選。第一篩選單元112設置於環狀振動輸送帶111上，並位於圓振輸出端1111的上游(亦即環狀振動輸送帶111在圓振輸出端1111之前的其他部分)，使得元件在進入圓振輸出端1111前，可先經過第一篩選單元112的篩選。在較佳實施例中，第一篩選單元112是利用加壓空氣將欲剔除的元件自環狀振動輸送帶111上吹除，再藉由回收模組13進行回收。此外，在較佳實施例中，第一篩選單元112可以是包含光電感應裝置或影像判別裝置等光敏元件的元件方位判別裝置，藉由判斷元件外觀上的方位等差異以進而達到判斷其極性的目的。第一篩選單元112的數量可視需求增加或減少，並可視需求選擇不設置或設置於不同位置。

直線振動送料模組12具有直線振動輸送帶121。直線振動輸送帶121的一端連接環狀振動輸送帶111的圓振輸出端1111，以接收來自環狀振動輸送帶111的元件，另一端為直振輸出端1211，對應於元件表面黏著機台20的元件接收單元21。在本實施例中，直線振動輸送帶121上靠近圓振輸出端1111的位置設有第二篩選單元122。元件在經過第一篩選單元112的檢查之後，由第二篩選單元122進行再次檢查，以確保元件極性的正確。在較佳實施例中，第二篩選單元122是利用加壓空氣將欲剔除的元件自直線振動輸送帶121上吹除，再藉由回收模組13進行回收。此外，在較佳實施例中，第二篩選單元122可以是包含光電感應裝置或影像判別裝置等光敏元件的元件方位判別裝置，藉由判斷元件外觀上的方位等差異以進而達到判斷其極性的目的。第二篩選單元122的數量可視需求增加或減少，並可視需求選擇不設置或設置於不同位置。綜上所述，供料裝置10具有直接將散狀的元件輸入黏著機台20的功能，相較於前述先前技術，節省了捲帶和捲帶包裝設備的成本，以及捲帶包裝的時間與成本。

回收模組13包含回收腔體131及元件引道132，回收腔體131設置於圓盤振動送料模組11下方，元件引道132則延伸至第二篩單元122下方，以回收經第二篩選單元122剔除的元件至回收腔體131。回收腔體131底部較佳具有元件通孔1311，用以與元件引道132連通。落入元件引道132中的元件會被傳送至回收腔體131，回收腔體131中的元件則會被環狀振動輸送帶111再次向上輸送，以進行前述的元件輸送流程。在本實施例中，元件引道132為朝向回收腔體131傾斜的滑道，使元件引道132上的元件能朝回收腔體131滑動。然而在其他實施例中，元件引道132可以採用其他非傾斜式的設計。如圖2D所示，水平設置的元件引道132以震動的方式使元件朝回收腔體131移動，此時可視需求設置吹氣裝置於元件引道132側邊，以利用加壓空氣將元件吹入回收腔體131中。環狀振動輸送帶111則自回收腔體131底部沿螺旋狀路徑往上延伸，使回收腔體131底部中的元件可沿著環狀振動輸送帶111逐漸往上移動。綜上所述，回收模組13將被剔除的元件輸送回圓盤振動送料模組11重新進行供給，相較於前述先前技術，節省了對被剔除的元件重新進行捲帶包裝與黏著所需的時間與成本。

元件表面黏著機台20的元件接收單元21自直振輸出端1211接收元件。元件接收單元21較佳為具有吸嘴的機械手臂，以吸取的方式接收元件，但亦可為其他具備元件接收功能的裝置。元件被成功地接收後，再由元件表面黏著機台20的其他部分進行表面黏著。在本實施例中，元件接收單元21每隔一定時間自直振輸出端1211接收元件。此時，為了確保元件接收單元21每次都能順利接收元件，可以使直線振動輸送帶121的進料速度S₁ 大於元件接收單元21的接收速度S₂ 。然而在其他實施例中，當直線振動輸送帶121的進料速度S₁ 小於元件接收單元21的接收速度S₂ 時，可以藉由增加供料裝置10的數量來配合元件接收單元21的接收速度S₂ ，亦即使所有供料裝置10的進料速度S₁ 的總和大於元件接收單元21的接收速度S₂ 。如圖3所示，兩個並列的供料裝置10同時對元件表面黏著機台20進行供料。此外，在其他實施例中，可以在元件接收單元21設置偵測裝置211，以偵測直振輸出端1211上的元件輸送狀況。當直振輸出端1211有元件時，元件接收單元21起動並自直振輸出端1211接收元件。偵測裝置可為真空偵測系統、光電感應系統或其他可用來判別元件存在與否的裝置。使用偵測裝置可以改善元件接收單元21接收元件的成功率，加快製程速度。

圖4為本發明元件貼片系統設置於底座上的一實施例的示意圖。如圖4所示，包含圓盤振動送料模組11、直線振動送料模組12及回收模組13的整個供料裝置10是由可調整高度的底座30來加以支撐。在本實施例中，可藉由調整底座30的支撐腳31來使供料裝置10的直振輸出端1211與元件表面黏著機台20的元件接收單元21兩者的高度相對應，使得元件接收單元21能自直振輸出端1211接收元件。

圖5為本發明元件黏著製程的一實施例的流程圖。此元件黏著製程較佳用來對發光二極體等顆粒狀的電子元件進行元件表面黏著製程，但亦可用於其他類型的元件。如圖5示，步驟110包含於圓盤振動送料模組中以振動的方式輸送元件至圓振輸出端。在本實施例中，元件必須以特定的極性輸入元件表面黏著機台後續才能以正確的極性加以黏著。因此，在較佳實施例中，步驟110可包含以第一篩選單元於圓盤振動送料模組中篩選該些元件，並以回收模組回收經第一篩選單元剔除的元件。第一篩選單元可以是包含光電感應裝置或影像判別裝置等光敏元件的元件方位判別裝置，藉由判斷元件外觀上的方位等差異來進而達到判斷其極性的目的。此外，在較佳實施例中，第一篩選單元是利用加壓空氣將欲剔除的元件自圓盤振動送料模組上吹除。

步驟120包含以直線振動送料模組自圓振輸出端接收該些元件，並輸送至直線振動送料模組相對於圓振輸出端的直振輸出端。在較佳實施例中，步驟120可包含以第二篩選單元於直線振動送料模組中篩選該些元件，並以回收模組回收經第二篩選單元剔除的元件。元件在經過第一篩選單元的檢查之後，由第二篩選單元進行再次檢查，以確保元件極性的正確。此外，在較佳實施例中，第二篩選單元是利用加壓空氣將欲剔除的元件自直線振動輸送模組上吹除。第二篩選單元可以是包含光電感應裝置或影像判別裝置等光敏元件的元件方位判別裝置，藉由判斷元件外觀上的方位等差異來進而達到判斷其極性的目的。回收模組較佳包含回收腔體及元件引道。回收腔體設置於圓盤振動送料模組下方，元件引道則延伸至第二篩單元下方，以回收經第二篩選單元剔除的元件至回收腔體。回收腔體底部有元件通孔，用以與元件引道連通而將回收的元件傳送至回收腔體。回收腔體中的元件會被圓盤振動送料模組再次向上輸送，以重新進行步驟110中的元件輸送流程。綜上所述，回收模組將被剔除的元件輸送回圓盤振動送料模組重新進行供給，相較於前述先前技術，節省了對被剔除的元件重新進行捲帶包裝與黏著所需的時間與成本。

步驟130包含使直振輸出端對應於元件表面黏著機台的元件接收單元，並以元件接收單元自直振輸出端接收該些元件。元件接收單元較佳為具有吸嘴的機械手臂，以吸取的方式接收元件，但亦可為其他具備元件接收功能的裝置。元件被成功地接收後，再由元件表面黏著機台的其他部分進行表面黏著。在本實施例中，包含圓盤振動送料模組、直線振動送料模組及回收模組的整個供料裝置是由可調整高度的底座來加以支撐，因此步驟130可包含調整支撐圓盤振動送料模組及直線振動送料模組的底座的高度，使直振輸出端的高度對應於元件表面黏著機台的元件接收單元的高度，進而使元件接收單元能自直振輸出端接收元件。綜上所述，直線振動送料模組直接將散狀的元件輸入元件接收單元，相較於前述先前技術，節省了捲帶包裝的時間與成本。

在本實施例中，元件接收單元每隔一定時間自直振輸出端接收元件。為了確保元件接收單元每次都能順利接收元件，步驟130可包含使直線振動輸送模組的進料速度大於元件接收單元的接收速度。然而在其他實施例中，當直線振動輸送模組的進料速度小於元件接收單元的接收速度時，可以藉由增加供料裝置的數量來配合元件接收單元的接收速度，亦即使所有供料裝置的進料速度的總和大於元件接收單元的接收速度。此外，在其他實施例中，步驟130可包含以偵測裝置偵測直振輸出端上的元件輸送狀況，並根據輸送狀況起動接收單元而自直振輸出端上接收該些元件。偵測裝置可為真空偵測系統、光電感應系統或其他可用來判別元件存在與否的裝置。使用偵測裝置可以改善元件接收單元接收元件的成功率，加快製程速度。

本發明已由上述相關實施例加以描述，然而上述實施例僅為實施本發明之範例。必需指出的是，已揭露之實施例並未限制本發明之範圍。相反地，包含於申請專利範圍之精神及範圍之修改及均等設置均包含於本發明之範圍內。

10．．．供料裝置

11．．．圓盤振動送料模組

111．．．環狀振動輸送帶

1111．．．圓振輸出端

112．．．第一篩選單元

12．．．直線振動送料模組

121．．．直線振動輸送帶

1211．．．直振輸出端

122．．．第二篩選單元

13．．．回收模組

131．．．回收腔體

1311．．．元件通孔

132．．．元件引道

20．．．元件表面黏著機台

21．．．元件接收單元

211．．．偵測裝置

30．．．調整底座

31．．．支撐腳

圖1為習知的元件黏著製程的流程圖；

圖2A為本發明元件貼片系統的一實施例的示意圖；

圖2B為圖2A所示元件貼片系統的側視圖；

圖2C為圖2B所示元件貼片系統的爆炸圖；

圖2D為圖2A所示元件貼片系統的元件引道的另一實施例的示意圖；

圖3為在本發明元件貼片系統中使用複數個供料裝置的一實施例的示意圖；

圖4為本發明元件貼片系統設置於底座上的一實施例的示意圖；以及

圖5為本發明元件黏著製程的一實施例的流程圖。

10．．．供料裝置

11．．．圓盤振動送料模組

111．．．環狀振動輸送帶

1111．．．圓振輸出端

112．．．第一篩選單元

12．．．直線振動送料模組

121．．．直線振動輸送帶

1211．．．直振輸出端

122．．．第二篩選單元

13．．．回收模組

20．．．元件表面黏著機台

211．．．偵測裝置

30．．．調整底座

Claims (29)

1. 一種供料裝置，供輸送複數之元件進入一元件表面黏著機台，該供料裝置包含：一圓盤振動送料模組，具有一環狀振動輸送帶及至少一第一篩選單元，其中該環狀振動輸送帶具有一圓振輸出端，該第一篩選單元係設置於該環狀振動輸送帶上並位於該圓振輸出端之上游；一直線振動送料模組，具有一直線振動輸送帶及至少一第二篩選單元，其中該直線振動輸送帶係連接該環狀振動輸送帶之該圓振輸出端，該第二篩選單元係設置於該直線振動輸送帶上靠近該圓振輸出端之位置；以及一回收模組，具有一回收腔體及一元件引道，該回收腔體設置於該圓盤振動送料模組下方而該元件引道延伸至該第二篩選單元下方，並回收經該第一篩選單元及該第二篩選單元剔除之部份該些元件，其中該元件引道為朝向該回收腔體傾斜的滑道，使該元件引道上的元件能朝該回收腔體之底部滑動。
2. 如申請專利範圍第1項所述之供料裝置，其中該回收腔體底部更進一步設計有一元件通孔，用以連接該元件引道。
3. 如申請專利範圍第1項所述之供料裝置，其中該第一篩選單元及該第二篩選單元中至少其一包含一元件方位判別裝置。
4. 如申請專利範圍第3項所述之供料裝置，其中該元件方位判別裝置包含一光電感應裝置或影像判別裝置。
5. 如申請專利範圍第1項所述之供料裝置，進一步包含一底座支撐該圓盤振動送料模組、直線振動送料模組及該回收模組，其 中該底座係可調整高度。
6. 一種元件貼片系統，供對複數之元件進行元件表面黏著製程，該元件貼片系統包含：一供料裝置，包含：一圓盤振動送料模組，具有一環狀振動輸送帶，其中該環狀振動輸送帶具有一圓振輸出端；一直線振動送料模組，具有一直線振動輸送帶，其中該直線振動輸送帶係連接該圓振輸出端，且該直線振動輸送帶具有一直振輸出端相對於該圓振輸出端；以及一回收模組，具有一回收腔體及一元件引道，該回收腔體設置於該圓盤振動送料模組下方，而該元件引道為朝向該回收腔體傾斜的滑道，使該元件引道上的元件能朝該回收腔體之底部滑動並回收經該圓盤振動送料模組剔除之部分該些元件；以及一元件表面黏著機台，具有一元件接收單元對應該直線振動送料模組之該直振輸出端，其中該直線振動輸送帶具有一進料速度，該元件接收單元具有一接收速度，該進料速度及該接收速度係可調整。
7. 如申請專利範圍第6項所述之元件貼片系統，其中該圓盤振動送料模組包含至少一第一篩選單元，其中該第一篩選單元係設置於該環狀振動輸送帶上並位於該圓振輸出端之上游。
8. 如申請專利範圍第6項所述之元件貼片系統，其中該直線振動送料模組包含至少一第二篩選單元，其中該第二篩選單元係設置於該直線振動輸送帶上靠近該圓振輸出端之位置。
9. 如申請專利範圍第8項所述之元件貼片系統，其中該元件引道延伸至該第二篩選單元下方，並回傳元件至該回收腔體。
10. 如申請專利範圍第6項所述之元件貼片系統，其中該回收腔體底部更進一步設計有一元件通孔，用以連接該元件引道。
11. 如申請專利範圍第7項所述之元件貼片系統，其中該第一篩選單元中至少其一包含一元件方位判別裝置。
12. 如申請專利範圍第8項所述之元件貼片系統，其中該第二篩選單元中至少其一包含一元件方位判別裝置。
13. 如申請專利範圍第11項或第12項所述之元件貼片系統，其中該方位判別裝置包含一光電感應裝置或影像判別裝置。
14. 如申請專利範圍第6項所述之元件貼片系統，進一步包含一底座支撐該供料裝置，其中該底座係可調整高度使該直振輸出端高度對應於該元件表面黏著機台之該元件接收單元高度。
15. 如申請專利範圍第6項所述之元件貼片系統，其中該直線振動輸送帶具有一進料速度，該元件接收單元具有一接收速度，該進料速度係大於該接收速度。
16. 如申請專利範圍第6項所述之元件貼片系統，其中該直線振動輸送帶具有一進料速度，該元件接收單元具有一接收速度，當該進料速度小於該接收速度時，該元件貼片系統包含複數個該供料裝置，使該些供料裝置的該直線振動輸送帶的該進料速度的總和大於該元件接收單元的該接收速度。
17. 如申請專利範圍第6項所述之元件貼片系統，其中該元件接收單元具有一偵測裝置，該偵測裝置偵測該直振輸出端上之元件輸送狀況，該元件接收單元根據該輸送狀況起動接收該元件。
18. 如申請專利範圍第17項所述之元件貼片系統，其中該偵測裝置可為真空偵測系統、光電感應系統或其他可判別元件有無之偵測裝置。
19. 一種元件表面黏著製程方法，供對複數之元件進行元件表面黏著製程，該方法包含下列步驟：於一圓盤振動送料模組，振動輸送該複數之該些元件至一圓振輸出端；以一直線振動送料模組自該圓振輸出端接收該些元件，並輸送至相對於該圓振輸出端之一直振輸出端；以一回收模組回收該圓盤振動送料模組及該直線振動送料模組篩選之該些元件，其中該回收模組更進一步設計有一回收腔體及一元件引道，該回收腔體設置於該圓盤振動送料模組下方，而該元件引道為朝向該回收腔體傾斜的滑道，使該元件引道上的元件能朝該回收腔體之底部滑動並回收經該圓盤振動送料模組剔除之部分該些元件；以及使該直振輸出端對應於一元件表面黏著機台之一元件接收單元，並以該元件接收單元自該直振輸出端接收該些元件，其中該直線振動送料模組具有一進料速度，該元件接收單元具有一接收速度，該進料速度及該接收速度係可調整。
20. 如申請專利範圍第19項所述之製程方法，其中該圓盤振動送料模組輸送步驟包含以至少一第一篩選單元於該圓盤振動送料模組中篩選該些元件。
21. 如申請專利範圍第20項所述之製程方法，其中該圓盤振動送料模組輸送步驟包含以該回收模組回收經該第一篩選單元剔 除該些元件。
22. 如申請專利範圍第19項所述之製程方法，其中該直線振動送料模組輸送步驟包含以至少一第二篩選單元於該直線振動送料模組中篩選該些元件。
23. 如申請專利範圍第22項所述之製程方法，其中該直線振動送料模組輸送步驟包含以該回收模組回收經該第二篩選單元剔除之該些元件。
24. 如申請專利範圍第23項所述之製程方法，其中該元件引道延伸至該第二篩單元下方，並回傳元件至該回收腔體。
25. 如申請專利範圍第24項所述之製程方法，其中該回收腔體底部更進一步設計有一元件通孔，用以連接該元件引道。
26. 如申請專利範圍第19項所述之製程方法，其中該直振輸出端與該元件接收單元對應步驟包含調整支撐該圓盤振動送料模組及該直線振動送料模組之一底座高度，使該直振輸出端高度對應於該元件表面黏著機台之該元件接收單元高度。
27. 如申請專利範圍第19項所述之製程方法，其中該直振輸出端與該元件接收單元對應步驟包含使該直線振動送料模組之一進料速度大於該元件接收單元之一接收速度。
28. 如申請專利範圍第19項所述之製程方法，其中該直振輸出端與該元件接收單元對應步驟包含：以一偵測裝置偵測該直振輸出端上之元件輸送狀況；以及根據該輸送狀況起動該接收單元自該直振輸出端上接收該些元件。
29. 如申請專利範圍第19項所述之製程方法，其中該元件為發光 二極體。