專利名稱：零件安裝機(jī)、零件裝配頭及零件裝配方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及例如將電子零件裝設(shè)于基板的電子零件安裝機(jī)等零件安裝機(jī)，該零件 安裝機(jī)所具有的零件裝配頭及零件裝配方法。
背景技術(shù)：
圖7是表示現(xiàn)有的裸片插裝機(jī)的概略結(jié)構(gòu)的圖。XY工作臺104的上表面裝設(shè)有基 板103。XY工作臺104使裝設(shè)的基板103沿水平面朝直角方向移動。吸附噴嘴部102與真 空發(fā)生器105連接。通過該真空發(fā)生器105的吸引力，吸附噴嘴部102的前端吸附有裸片 101的上表面。第一單軸工作臺的可動部106b保持吸附噴嘴部102。第一單軸工作臺的固定部 106a將可動部106b保持成可上下移動。吸附噴嘴部106的上下移動通過第一單軸工作臺 引導(dǎo)。支架107保持第一單軸工作臺106。第二單軸工作臺113保持支架107。第二單 軸工作臺113利用未圖示的電動機(jī)在上下方向移動。通過該第二單軸工作臺113的上下移 動，支架107上下移動。此外，支架107保持測力傳感器110。測力傳感器110的感壓面與桿109的上表面 連接。桿109的下表面與壓縮彈簧108的上端連接。壓縮彈簧108將吸附噴嘴部102朝下 方壓下。加壓檢測部112將測力傳感器110的檢測壓力輸出到工作臺控制器114。工作臺控制器114根據(jù)加壓檢測部112的輸出，驅(qū)動使第二單軸工作臺113在上下方向移動的未 圖示的電動機(jī)。也就是說，工作臺控制器114根據(jù)加壓檢測部112的輸出，控制第二單軸工 作臺113的上下移動。此外，支架107保持拉伸彈簧111的上端。拉伸彈簧111的下端與第一單軸工作 臺的可動部106b的上表面連接。拉伸彈簧111在與壓縮彈簧108的負(fù)載方向相反的方向 上產(chǎn)生第一單軸工作臺的可動部106b的自重以上的負(fù)載。也就是說，拉伸彈簧111將第一 單軸工作臺的可動部106b吊起。這種結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有的裸片插裝機(jī)中，當(dāng)被吸附噴嘴部102吸附的裸片101裝設(shè)于基 板103的印刷圖案上時，第二單軸工作臺113朝下方移動。此時，第二單軸工作臺113比裸 片101的接觸前移動距離B還多朝下方移動壓入距離A。此外，此時，工作臺控制器114將 測力傳感器110的檢測壓力與規(guī)定的基準(zhǔn)加壓力進(jìn)行比較?；鶞?zhǔn)加壓力是在被吸附噴嘴部102吸附的裸片101與基板103接觸前，通過測力 傳感器Iio檢測出的初期檢測負(fù)載上，加上由于壓入距離A而在壓縮彈簧108及拉伸彈簧 111上產(chǎn)生的負(fù)載所得到的值。當(dāng)?shù)诙屋S工作臺113在裸片101與基板103接觸后進(jìn)一步朝下方移動壓入距離 A時，第一單軸工作臺的可動部106b相對于第二單軸工作臺113朝上方移動。通過該可動 部106b的朝上方的移動，壓縮彈簧108被壓縮，且拉伸彈簧111回復(fù)，由此產(chǎn)生上述的基準(zhǔn)加壓力。此外，當(dāng)?shù)诙屋S工作臺113朝下方移動壓入距離A時，由于該壓入距離A而在壓 縮彈簧108及拉伸彈簧111上產(chǎn)生的負(fù)載，裸片101被加壓。也就是說，由于該壓入距離A 而在壓縮彈簧108及拉伸彈簧111上產(chǎn)生的負(fù)載成為裝設(shè)加壓力。在通過加壓檢測部112檢測的加壓力達(dá)到基準(zhǔn)加壓力的時間點(diǎn)，工作臺控制器 114停止第二單軸工作臺113的動作。如上述說明，在現(xiàn)有的裸片插裝機(jī)中，由于壓入距離而在壓縮彈簧及拉伸彈簧上 產(chǎn)生的負(fù)載成為裝設(shè)加壓力(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。不過，以上說明的現(xiàn)有的裸片插裝機(jī)中，通過拉伸彈簧111保持重力平衡。因此， 當(dāng)與拉伸彈簧111連接的構(gòu)件(第一單軸工作臺的可動部106b、吸附端頭部102、裸片101 等)產(chǎn)生熱膨脹時，由于熱膨脹，拉伸彈簧111伸 長或縮短，重力平衡失衡。該重力平衡的 失衡影響裝設(shè)加壓力的高精度的檢測。
專利文獻(xiàn)1 日本專利特開平8-330790號公報發(fā)明的公開發(fā)明所要解決的技術(shù)問題本發(fā)明鑒于上述技術(shù)問題而作，其目的在于提供一種即便零件、噴嘴等熱膨脹，重 力平衡也不會失衡，能高精度的檢測出微小的裝設(shè)加壓力的零件安裝機(jī)、零件裝配頭及零 件裝配方法。解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為達(dá)成上述目的，本發(fā)明所涉及的零件安裝機(jī)包括零件裝配頭和控制部，其中，零件裝配頭包括裝配頭底座；移動體，其被上述裝配頭底座支承成可上下移動；可動部，其具有吸附端頭部和可動軸，被上述移動體支承成至少可上下移動，上述 吸附端頭部吸附零件；重量補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，其與上述可動軸卡合，根據(jù)上述可動部的重量或上述可動部和吸 附于上述吸附端頭部的零件的總重量，補(bǔ)償上述可動部的重量或上述可動部和吸附于上述 吸附端頭部的零件的總重量的重力；力檢測部，其檢測作用于上述可動部的上下方向的力；以及驅(qū)動部，其使上述力檢測部相對于上述移動體在上下方向上移動，上述控制部在零件被裝設(shè)于被安裝對象體時，控制上述驅(qū)動部，以使上述力檢測 部的檢測值達(dá)到目標(biāo)值。上述零件安裝機(jī)中，上述重量補(bǔ)償機(jī)構(gòu)也可由在支點(diǎn)的一側(cè)與上述可動部卡合的 天平機(jī)構(gòu)構(gòu)成。此外，上述零件安裝機(jī)中，上述驅(qū)動部也可包括音圈電動機(jī)、線性電動機(jī)或氣缸中 的任意一個。此外，上述零件安裝機(jī)中，也可將使作用于上述驅(qū)動部的負(fù)載增加的施力構(gòu)件設(shè) 于上述零件裝配頭。此外，上述零件安裝機(jī)中，上述零件裝配頭也可采用以下結(jié)構(gòu)，還包括旋轉(zhuǎn)構(gòu)件，其被上述移動體支承成可旋轉(zhuǎn)，上述可動部的一部分可上下移動地插入其內(nèi)部空間；以及 電動機(jī)，其使上述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件旋轉(zhuǎn)，且隨著上述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)，上述吸附端頭部旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明所涉及的零件裝配頭是設(shè)于上述零件安裝機(jī)的零件裝配頭。本發(fā)明所涉及的零件裝配方法如下，在將吸附于可動部的吸附端頭部的零件裝設(shè) 于被安裝對象體的工序中，在根據(jù)上述可動部的重量或上述可動部和吸附于上述吸附端頭 部的零件的總重量，使補(bǔ)償上述可動部的重量或上述可動部和吸附于上述吸附端頭部的零 件的總重量的重力的力作用于上述可動部的狀態(tài)下，通過使上述可動部朝上下方向移動， 將檢測作用于上述可動部的上下方向的力的力檢測部的檢測值控制成目標(biāo)值，并將零件裝 設(shè)于被安裝對象體。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式，即便可動部、吸附的零件等熱膨脹，重力平衡也不會失 衡，能高精度的檢測出微小的裝設(shè)加壓力。此外，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式，在利用施力構(gòu)件使作用于驅(qū)動部的負(fù)載增加的狀 態(tài)下，通過以小的負(fù)載作用于力檢測部的方式控制上述驅(qū)動部，能高響應(yīng)、高精度地控制微 小的裝設(shè)加壓力。


圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的零件裝配頭的局部的概略結(jié)構(gòu)的圖。圖2是將本發(fā)明的實(shí)施方式1 3的電子零件安裝機(jī)局部切開，也表示其內(nèi)部的 外觀立體圖。圖3是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式1的零件裝配頭的動作的圖。圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的零件裝配頭的別的例子的局部的概略結(jié)構(gòu)的 圖。圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的零件裝配頭的局部的概略結(jié)構(gòu)的圖。圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3的零件裝配頭的局部的概略結(jié)構(gòu)的圖。圖7是表示現(xiàn)有的裸片插裝機(jī)的概略結(jié)構(gòu)的圖。
具體實(shí)施例方式以下，參考

本發(fā)明的實(shí)施方式。在以下各實(shí)施方式中，作為零件安裝機(jī)， 以將電子零件裝設(shè)于基板的電子零件安裝機(jī)為例進(jìn)行說明。但是，本發(fā)明并不僅適用于電 子零件安裝機(jī)，也能適用于將安裝對象的零件裝設(shè)到被安裝對象體的裝置。(實(shí)施方式1)圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的電子零件安裝機(jī)所包括的零件裝配頭的局部的 概略結(jié)構(gòu)的圖，圖2是將本發(fā)明的實(shí)施方式1的電子零件安裝機(jī)局部切開，也表示其內(nèi)部的 外觀立體圖。如圖2所示，電子零件安裝機(jī)50包括被X-Y移動機(jī)構(gòu)52支承的零件裝配頭51。 該零件裝配頭51用于保持例如半導(dǎo)體組件這樣的小型電子零件，從基板的上方以規(guī)定的 加壓力(裝設(shè)加壓力)對所保持的電子零件加壓，并將其裝設(shè)于基板上。X-Y移動機(jī)構(gòu)52 將零件裝配頭51沿X-Y平面(水平面)向接收從零件供給部供給的電子零件的接收位置的上方或基板上的裝設(shè)位置的上方搬送。以下，參照圖1詳細(xì)說明零件裝配頭。裝配頭底座1被電子零件安裝機(jī)的X-Y移 動機(jī)構(gòu)52支承。移動體2被裝配頭底座1支承成可上下移動。例如，也可采用裝配頭底座 1通過直線引導(dǎo)件支承移動體2的結(jié)構(gòu)。此外，移動體2通過未圖示的移動體移動機(jī)構(gòu)，相對于裝配頭底座1在上下方向上 移動。該移動體移動機(jī)構(gòu)例如也可由設(shè)于裝配頭底座1的電動機(jī)，設(shè)于該電動機(jī)的輸出軸 的滾珠絲杠和與該滾珠絲杠螺合的、固定于移動體2的螺母等構(gòu)成。若采用這種結(jié)構(gòu)，則能 對應(yīng)于電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度量進(jìn)行移動體2的上下方向的定位。此外，移動體2具有供吸附端頭部4插入的插入部。移動體2通過直線引導(dǎo)件3 將插入插入部的吸附端頭部4支承成可上下移動。直線引導(dǎo)件3例如能使用滾珠花鍵軸承 等。吸附端頭部4的前端安裝有噴嘴5。噴嘴5從移動體2的下表面突出。在該噴嘴5的 前端吸附有電子零件。在本實(shí)施方式1中，作為吸附的電子零件，以半導(dǎo)體組件6為例說明。在安裝對象 物為半導(dǎo)體組件的情形下，如圖1所示，噴嘴5上設(shè)于加熱頭7。為了熔化半導(dǎo)體組件的焊 球，加熱頭7產(chǎn)生熱。在吸附端頭部4及與吸附端頭部4的上部連接的可動軸9上形成有空氣吸引孔 10?？諝馕?0開口于可動軸9的外周面，并與噴嘴5的貫通孔連通?？諝馕?0 的可動軸9側(cè)的開口端與未圖示的真空發(fā)生器連接。該真空發(fā)生器將形成于噴嘴5的前端 的開口端形成真空。通過該真空發(fā)生器的吸引力，在噴嘴5的前端吸附有電子零件。此外，在移動體2上、供吸附端頭部4插入的插入部的下方形成有臺階部11。在該 電子零件安裝機(jī)中，在吸附端頭部4與臺階部11抵接的狀態(tài)下，移動體2下降，半導(dǎo)體組件 6與基板8接觸?？蓜虞S9通過壓縮彈簧12與測力傳感器(力檢測部)13的感壓面(感壓部)連 接。測力傳感器13檢測作用于可動部的上下方向的力。在本實(shí)施方式1中，可動部由噴嘴 5、加熱頭7、吸附端頭部4、可動軸9及壓縮彈簧12形成。壓縮彈簧12用于保護(hù)測力傳感 器13。在本實(shí)施方式1中，對使用壓縮彈簧作為保護(hù)測力傳感器的裝置的情形進(jìn)行了說明， 當(dāng)然，保護(hù)測力傳感器的裝置只要是在測力傳感器上作用有高負(fù)載時能保護(hù)的裝置即可， 并不限定于壓縮彈簧。擺動體14在支點(diǎn)的一側(cè)與可動軸9卡合，在另一側(cè)與平衡塊15卡合。支點(diǎn)上配 置有軸承16。軸承16被固定于移動體2的支承臺17支承。該軸承16將擺動體14支承成 可擺動。決定平衡塊的重量，以使其與由吸附端頭部4等形成的可動部和被吸附端頭部4 吸附的電子零件的總重量平衡。通過該天平機(jī)構(gòu)，補(bǔ)償可動部和吸附的電子零件的總重量。這樣，在本實(shí)施方式1中，作為為補(bǔ)償可動部和吸附的電子零件的總重量而產(chǎn)生 與該總重量相當(dāng)?shù)牧Φ闹亓垦a(bǔ)償機(jī)構(gòu)，使用天平機(jī)構(gòu)。作為擺動體14與平衡塊15卡合的結(jié)構(gòu)，例如也可采用擺動體14通過軸承把持設(shè) 于平衡塊15的支軸的結(jié)構(gòu)。此外，擺動體14與可動軸9卡合的結(jié)構(gòu)只要是不成為可動軸9的上下移動的障礙 的結(jié)構(gòu)即可。例如，也可采用以下結(jié)構(gòu)擺動體14的前端設(shè)有2個爪，通過這些爪支承設(shè)于 可動軸9的2個突起。
此外，雖然在支點(diǎn)配置了軸承，但例如也可通過刀承支承擺動體14。此外，為了補(bǔ)償可動部和吸附的電子零件的總重量，使用了天平機(jī)構(gòu)，但補(bǔ)償總重 量的裝置(重量補(bǔ)償機(jī)構(gòu))只要是能產(chǎn)生任意可設(shè)定的一定的力的裝置即可，并不限定于 天平機(jī)構(gòu)。也就是說，補(bǔ)償總重量的裝置只要是能產(chǎn)生與可動部和吸附的電子零件的總重 量相當(dāng)?shù)囊欢ǖ牧Φ难b置即可。此外，并不限定于100%補(bǔ)償可動部和吸附的電子零件的總重量的情形，只要以能 良好地控制微小的裝設(shè)加壓力的方式，補(bǔ)償可動部和吸附的電子零件的總重量即可。因此， 補(bǔ)償?shù)闹亓恐灰悄芰己玫乜刂莆⑿〉难b設(shè)加壓力的范圍內(nèi)的重量即可，例如，也可產(chǎn)生 與可動部的重量相當(dāng)?shù)囊欢ǖ牧?。此外，如后所述，也可產(chǎn)生可動部和吸附的電子零件的總重量以上的一定的力。擺動體2上設(shè)有使測力傳感器13相對于移動體2在上下方向上移動的音圈電動 機(jī)(驅(qū)動部)18。音圈電動機(jī)(以下稱VCM) 18包括桿19、安裝于桿19的磁鐵20和設(shè)于磁 鐵20的周圍側(cè)的線圈21。通過控制流過線圈21的電流，能使桿19沿其軸向移動。VCM18的殼體固定于設(shè)在移動體2上的保持部22。保持部22將桿19支承成可沿 其軸向滑動。桿19與測力傳感器13的感壓面相反一側(cè)的面連接。因此，通過驅(qū)動VCMlSjHi 測力傳感器13在上下方向上移動。VCM18的動作控制一般采用力控制環(huán)路。接著，對用于控制VCM18的動作的力控制環(huán)路進(jìn)行說明。VCM18的動作通過控制該 零件裝配頭的動作的電子零件安裝機(jī)的控制部23來控制。在將吸附于噴嘴5的前端的半導(dǎo)體組件6裝設(shè)到基板8上時，移動體2下降至半 導(dǎo)體組件6與基板8接觸后，進(jìn)一步多下降壓入距離。該移動體2的下降動作是通過控制 部23控制使移動體2上下移動的未圖示的移動體移動機(jī)構(gòu)的移動距離而進(jìn)行的。此時，控制部23使基于測力傳感器13的檢測值與目標(biāo)值的偏差的電流流到VCM18 的線圈21。由此，與VCM18的桿19連接的測力傳感器13上升，以使測力傳感器13的檢測 值達(dá)到目標(biāo)值。使測力傳感器朝上下方向移動的驅(qū)動部、及控制驅(qū)動部的結(jié)構(gòu)并不限定于以上說 明的結(jié)構(gòu)，例如也可采用對桿19進(jìn)行位置控制的結(jié)構(gòu)。作為位置控制桿19的結(jié)構(gòu)，例如也 可采用以下結(jié)構(gòu)將檢測桿19的位置的位置檢測器設(shè)于VCM18的主體側(cè)，控制部將測力傳 感器13的檢測值與目標(biāo)值的偏差變換成桿19的目標(biāo)位置，并使基于位置檢測器的檢測值 與目標(biāo)位置的偏差的電流流到VCM18的線圈21。此時，與VCM18的桿19連接的測力傳感器 13移動，以使位置檢測器的檢測值與目標(biāo)位置一致。此外，例如也可使用線性電動機(jī)來取代VCM。在使用線性電動機(jī)的情形下，也可采 用以下結(jié)構(gòu)將測力傳感器的檢測值與目標(biāo)值的偏差變換成線性電動機(jī)的桿的目標(biāo)位置， 使線性電動機(jī)的桿移動，以使檢測線性電動機(jī)的桿的位置的位置檢測器的檢測值與目標(biāo)位
置一致。此外，例如也可使用氣缸來取代VCM，在使用氣缸的情形下，只要控制使氣缸的活塞朝上下方向移動的壓力即可，能通過簡易的方式將測力傳感器的檢測值控制成目標(biāo)值。接著，對于零件裝配頭的動作，以測力傳感器13的檢測值的目標(biāo)值設(shè)定為IOgf的 情形為例進(jìn)行說明。
電子零件安裝機(jī)的控制部23驅(qū)動VCM18，對桿19作用朝下的IOgf的力。此時，吸 附端頭部4與臺階部11以IOgf的力抵接。在該狀態(tài)下，控制部23控制使移動體2上下移動的未圖示的移動體移動機(jī)構(gòu)的移 動距離，在使移動體2下降至半導(dǎo)體組件6與基板8接觸后，使移動體2進(jìn)一步多下降壓入 距離。圖3表示移動體2多下降壓入距離的狀態(tài)。此時，控制部23使 基于測力傳感器 13的檢測值與目標(biāo)值的偏差的電流流到VCM18的線圈21。由此，與VCM18的桿19連接的 測力傳感器13上升，以使測力傳感器13的檢測值達(dá)到目標(biāo)值。此時，由于吸附端頭部4上 升，從臺階部11離開，因此能通過測力傳感器13檢測加壓于半導(dǎo)體組件6的力(裝設(shè)加壓 力)。這樣，能將加壓于半導(dǎo)體組件6的力(裝設(shè)加壓力)維持在IOgf。在作用有該裝 設(shè)加壓力的狀態(tài)下，控制部23使加熱頭7產(chǎn)生熱。隨后，在通過使真空發(fā)生器停止來解除 吸附端頭部4對半導(dǎo)體組件6的吸附后，控制部23使移動體2上升。與該移動體2的上升 配合，吸附端頭部4下降，與臺階部11抵接。在如上所述的本實(shí)施方式1中，以檢測作用于由吸附端頭部4等形成的可動部的 上下方向上的力的測力傳感器13的檢測值達(dá)到目標(biāo)值的方式，控制使測力傳感器13在上 下方向上移動的VCM，將半導(dǎo)體組件6裝設(shè)于基板8上。本實(shí)施方式1中，由于產(chǎn)生一定的力的天平機(jī)構(gòu)(重量補(bǔ)償機(jī)構(gòu))補(bǔ)償由吸附端 頭部等形成的可動部和吸附于吸附端頭部的電子零件的總重量，因此，能避免由于可動部 和吸附的電子零件等的熱膨脹引起的重力平衡的失衡。此外，本實(shí)施方式1中，由于通過天平機(jī)構(gòu)(重量補(bǔ)償機(jī)構(gòu))補(bǔ)償可動部和吸附 的電子零件的總重量，因此，能抑制在電子零件與基板接觸時作用于測力傳感器的感壓面 (感壓部)的沖擊力。因此，能使用能檢測微小的力的分辨率高的測力傳感器，可高精度地 檢測出將電子零件裝設(shè)于基板時的微小的加壓力(裝設(shè)加壓力)。此外，本實(shí)施方式1中，由于在電子零件與基板接觸之前，VCM的線圈中就流有電 流，在該狀態(tài)下，通過VCM控制微小的裝設(shè)加壓力，因此，能提高裝設(shè)電子零件時的VCM的響 應(yīng)性，并能高精度地控制微小的裝設(shè)加壓力。本實(shí)施方式1中，對于將平衡塊的重量設(shè)定為與可動部和吸附的電子零件的總重 量相當(dāng)?shù)闹亓康那樾芜M(jìn)行了說明，但也可使用比可動部和吸附的電子零件的總重量略重的 平衡塊。此時，通過平衡塊對可動部作用朝上的力。該朝上的力是與從平衡塊的重量減去 可動部和吸附的電子零件的總重量后的差分重量相當(dāng)?shù)牧?。與該差分重量相當(dāng)?shù)牧σ恢弊?用于測力傳感器的感壓面(感壓部)。因此，通過測力傳感器檢測到的力是在將吸附于噴嘴 前端的電子零件裝設(shè)于基板時的裝設(shè)加壓力上加上由于平衡塊(天平機(jī)構(gòu))作用于測力傳 感器的感壓面(感壓部)的力的值。因此，例如，若從平衡塊的重量中減去可動部和吸附的電子零件的總重量后的差 分重量為‘10gf’，則在將加壓在吸附于噴嘴前端的電子零件的力(裝設(shè)加壓力)控制在 iIOgf'的情形下，只需將測力傳感器的檢測值的目標(biāo)值設(shè)定為‘20gf’即可。這樣，在使用比可動部和吸附的電子零件的總重量略重的平衡塊，并通過平衡塊對測力傳感器的感壓面(感壓部)作用負(fù)載的情形下，即便增加測力傳感器的檢測值的目標(biāo)值，也能以較小的值控制加壓在吸附于噴嘴前端的電子零件上的力(裝設(shè)加壓力)，可更 精細(xì)地控制裝設(shè)加壓力。此外，在本實(shí)施方式1中，對于移動體2通過直線引導(dǎo)件3將吸附端頭部4支承成 可上下移動的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了說明，當(dāng)然，并不限定于該結(jié)構(gòu)，例如也可采用通過空氣軸承支承 吸附端頭部4的結(jié)構(gòu)。圖4表示移動體2通過空氣軸承將吸附端頭部4支承成可上下移動的結(jié)構(gòu)的一 例。不過，對于與已說明的構(gòu)件對應(yīng)的構(gòu)件標(biāo)注相同符號，適當(dāng)省略說明。如圖4所示，移動體2上形成有開口于移動體2的外表面的空氣供給孔25。此外， 在移動體2上、供吸附端頭部4插入的插入部的內(nèi)周面(以下稱作移動體2的內(nèi)周面)形 成有環(huán)狀的空氣供給室26。空氣供給孔25與空氣供給室26連通。此外，空氣供給孔25的 靠近移動體2的外表面?zhèn)鹊拈_口端與未圖示的空氣供給器連接。若采用這種結(jié)構(gòu)，則通過將從未圖示的空氣供給器供給的空氣通過空氣供給孔25 供給到空氣供給室26，能在移動體2的內(nèi)周面與吸附端頭部4的外周面之間的間隙中形成 空氣軸承24。此外，通過形成環(huán)狀的空氣供給室26，能相對于吸附端頭部4的外周面的全 周形成空氣軸承24。這樣，通過利用空氣軸承支承吸附端頭部，不會產(chǎn)生摩擦，能進(jìn)一步高精度地檢測 將吸附于噴嘴前端的電子零件裝設(shè)于基板時的微小的裝設(shè)加壓力。盡管將空氣供給室26形成于移動體2的內(nèi)周面，但也可在移動體2的內(nèi)部形成環(huán) 狀的空氣供給室，并形成與該空氣供給室連通的、開口于移動體的內(nèi)周面的多個連通孔。此 夕卜，也可在吸附端頭部4的外周面形成環(huán)狀的空氣供給室。此外，本實(shí)施方式1中，對于從形成于可動軸9的外周面的空氣吸引孔10的開口 端吸引空氣，在噴嘴前端產(chǎn)生真空的結(jié)構(gòu)做了說明，當(dāng)然，并不限定于該結(jié)構(gòu)，例如也可如 圖4所示地構(gòu)成。S卩，在移動體2上形成開口于移動體2的外表面的空氣吸引孔27。此外，在移動 體2的內(nèi)周面形成環(huán)狀的空氣吸引室28，使空氣吸引孔27與空氣吸引室28連通。空氣吸 引孔27的靠近移動體2的外表面?zhèn)鹊拈_口端與未圖示的真空發(fā)生器連接?？諝馕?8 也可形成于吸附端頭部4的外周面。另一方面，在吸附端頭部4內(nèi)形成有與噴嘴5的貫通孔連通、且開口于吸附端頭部 4的外周面的多個空氣吸引孔29。各空氣吸引孔29的靠近吸附端頭部4的外周面?zhèn)鹊拈_ 口端與形成于移動體2的內(nèi)周面的空氣吸引室28相對形成。在吸附端頭部4的外周面形 成空氣吸引室28時，以與該空氣吸引室28連通的方式形成空氣吸引孔29。若采用這種結(jié)構(gòu)，則能從空氣吸引孔27的靠近移動體2的外表面?zhèn)鹊拈_口端吸引 空氣，并能在噴嘴5的前端產(chǎn)生真空。從空氣吸引孔27吸引的空氣的流量比供給向空氣供 給孔25的空氣的流量還大。(實(shí)施方式2)以下，對于本發(fā)明的實(shí)施方式2，說明與上述實(shí)施方式1不同的地方。圖5是表示 本發(fā)明的實(shí)施方式2的電子零件安裝機(jī)具有的零件裝配頭的局部的概略結(jié)構(gòu)的圖?？墒?， 對于與在上述實(shí)施方式1中說明的構(gòu)件相同的構(gòu)件標(biāo)注相同符號。
如圖5所示，在作為使作用于VCM18的負(fù)載增加的施力構(gòu)件的拉伸彈簧30設(shè)于零 件裝配頭這點(diǎn)上，本實(shí)施方式2與上述實(shí)施方式1不同。拉伸彈簧30的一端與設(shè)于移動體 2的突起部卡合，另一端與保持測力傳感器13的保持構(gòu)件31卡合。接著，對于該零件裝配頭的動作，以拉伸彈簧30的拉伸力為200gf、測力傳感器13 的檢測值的目標(biāo)值設(shè)定為Igf的情形為例進(jìn)行說明。電子零件安裝機(jī)的控制部23驅(qū)動VCM18，對桿19作用朝下的201gf的力。此時， 測力傳感器13的檢測值為lgf。此外，此時，吸附端頭部4與臺階部11以Igf的力抵接。在該狀態(tài)下，控制部23控制使移動體2上下移動的未圖示的移動體移動機(jī)構(gòu)的移 動距離，在使移動體2下降至半導(dǎo)體組件6與基板8接觸后，進(jìn)一步多下降壓入距離。當(dāng)移動體2多下降壓入距離時，控制部23使基于測力傳感器13的檢測值與目標(biāo) 值的偏差的電流流到VCM18的線圈21。由此，與VCM18的桿19連接的測力傳感器13上升， 以使測力傳感器13的檢測值達(dá)到目標(biāo)值。此時，由于吸附端頭部4上升，從臺階部11離開， 因此能通過測力傳感器13檢測加壓于半導(dǎo)體組件6的力(裝設(shè)加壓力)。若這樣，則能將加壓于半導(dǎo)體組件6的力(裝設(shè)加壓力)維持在lgf。在作用有該 裝設(shè)加壓力的狀態(tài)下，控制部23使加熱頭7產(chǎn)生熱。隨后，在通過使真空發(fā)生器停止來解 除吸附端頭部4對半導(dǎo)體組件6的吸附后，控制部23使移動體2上升。與該移動體2的上 升配合，吸附端頭部4下降，與臺階部11抵接。如上所述，在實(shí)施方式2中，在使VCM18產(chǎn)生朝下的力來抵消拉伸彈簧30產(chǎn)生的 拉伸力的狀態(tài)下，驅(qū)動VCM18，以使測力傳感器13的檢測值達(dá)到目標(biāo)值。本實(shí)施方式2中，由于在電子零件與基板接觸之前，使作用于VCM的負(fù)載增加，并 使流過VCM的線圈的電流量增加，在該狀態(tài)下，通過VCM控制微小的裝設(shè)加壓力，因此，能進(jìn) 一步提高裝設(shè)電子零件時的VCM的響應(yīng)性，并可高精度地控制更微小的裝設(shè)加壓力。使測力傳感器朝上下方向移動的驅(qū)動部、及控制驅(qū)動部的結(jié)構(gòu)并不限定于以上說 明的結(jié)構(gòu)，如在上述實(shí)施方式ι中所說明的，例如可采用位置控制VCM18的桿19的結(jié)構(gòu)，也 可采用使用線性電動機(jī)或氣缸來取代VCM的結(jié)構(gòu)。此外，與上述實(shí)施方式1相同，也可使用比可動部和吸附的電子零件的總重量略 重的平衡塊，并通過平衡塊對測力傳感器的感壓面(感壓部)作用負(fù)載。此外，也可如在上述實(shí)施方式1中說明的那樣，采用通過空氣軸承支承吸附端頭 部4的結(jié)構(gòu)。此外，關(guān)于在噴嘴前端產(chǎn)生真空的結(jié)構(gòu)，并不限定于從形成于可動軸9的外周 面的空氣吸引孔10的開口端吸引空氣的結(jié)構(gòu)，也可如在上述實(shí)施方式1中說明的那樣，采 用從移動體2的外表面吸引空氣，經(jīng)由移動體2的內(nèi)周面與吸附端頭部4的外周面之間的 間隙，在噴嘴前端產(chǎn)生真空的結(jié)構(gòu)。在以上說明的實(shí)施方式1、2中，對于使吸附于吸附端頭部的電子零件在水平面上 移動、在上下方向上移動的情形進(jìn)行了說明，但在將電子零件安裝于基板時需要旋轉(zhuǎn)修正 的情形下，例如采用吸附端頭部相對于移動體2不旋轉(zhuǎn)，使移動體2整體旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)即可。在移動體2與吸附端頭部4之間形成空氣軸承的情形下，為使吸附端頭部4相對于移動體2不旋轉(zhuǎn)，例如只需使移動體2的供吸附端頭部插入的插入部的水平截面形狀和 吸附端頭部4的水平截面形狀都形成四角形等多面形狀，在移動體2和吸附端頭部4中的 一方設(shè)置與設(shè)于另一方的槽卡合的突起即可。
(實(shí)施方式3)以下，對于本發(fā)明的實(shí)施方式3，說明與上述實(shí)施方式1、2不同的地方。在以使移 動體2整體不旋轉(zhuǎn)、吸附端頭部4可旋轉(zhuǎn)的方式構(gòu)成零件裝配頭這點(diǎn)上，本實(shí)施方式3與上 述實(shí)施方式1和2不同。圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3的電子零件安裝機(jī)具有的零件裝配頭的局部的概 略結(jié)構(gòu)的圖?？墒?，對于與在上述實(shí)施方式1和2中說明的構(gòu)件相同的構(gòu)件標(biāo)注相同符號。如圖6所示，移動體2的下部為殼體32。在殼體32的內(nèi)側(cè)，通過軸承33a、33b安 裝有旋轉(zhuǎn)構(gòu)件34。因此，旋轉(zhuǎn)構(gòu)件34被支承成可相對于殼體32 (移動體2)旋轉(zhuǎn)。
齒輪35以其中心與旋轉(zhuǎn)構(gòu)件34的中心一致的狀態(tài)安裝于旋轉(zhuǎn)構(gòu)件34的上表面。 此外，殼體32的殼頂部安裝有電動機(jī)36，該電動機(jī)36的輸出軸突出到殼體32的內(nèi)側(cè)。該 電動機(jī)36的輸出軸上安裝有齒輪37，該齒輪37與安裝于旋轉(zhuǎn)構(gòu)件34的上表面的齒輪35 嚙合。因此，驅(qū)動電動機(jī)36時，旋轉(zhuǎn)構(gòu)件34被軸承33a、33b引導(dǎo)，相對于殼體32 (移動體 2)轉(zhuǎn)動。旋轉(zhuǎn)構(gòu)件34采用朝下方開口的中空結(jié)構(gòu)。該旋轉(zhuǎn)構(gòu)件34的中空部(內(nèi)部空 間)34a內(nèi)插入有吸附端頭部4。與吸附端頭部4的下端連接的噴嘴5從形成于殼體32的 下部的孔38a突出到殼體32的外側(cè)。在本實(shí)施方式3中，作為與吸附端頭部4的下端抵接 的臺階部，使用殼體32的下部。另一方面，吸附端頭部4的上端與第一可動軸9a的下端連接。該第一可動軸9a 穿過形成于旋轉(zhuǎn)構(gòu)件34的上部的孔38b、形成于齒輪35的孔38c、形成于殼體32的殼頂部 的孔38d，延設(shè)到殼體32的外部。殼體32的上方配置有保持部43。該保持部43采用朝下 方開口的中空結(jié)構(gòu)。該保持部的中空部43a內(nèi)插入有第一可動軸9a的上端側(cè)。保持部43 通過軸承44將第一可動軸9a支承成可旋轉(zhuǎn)。殼體32中形成有開口于殼體32的外表面的空氣供給孔40。此外，殼體32的內(nèi)周 面上形成有環(huán)狀的空氣供給室39。空氣供給孔40與空氣供給室39連通。另一方面，旋轉(zhuǎn)構(gòu)件34中形成有開口于其外周面和內(nèi)周面的多個空氣供給孔41。 各空氣供給孔41的靠近旋轉(zhuǎn)構(gòu)件34的外周面?zhèn)鹊拈_口端與環(huán)狀的空氣供給室39相對形 成。在殼體32的內(nèi)周面與旋轉(zhuǎn)構(gòu)件34的外周面之間，作為密封裝置的空氣密封件 42a、42b在上下方向上彼此離開地配置，從而能在氣密狀態(tài)下將空氣從環(huán)狀的空氣供給室 39送向旋轉(zhuǎn)構(gòu)件34的空氣供給孔41。在此使用0形環(huán)作為空氣密封件42a、42b，但也能由 Y形密封件構(gòu)成。由于采用上述結(jié)構(gòu)，從配置于殼體32的外表面的空氣供給孔40的開口端供給的 空氣被供給到由空氣密封件42a、42b密封的空氣供給室39的氣密區(qū)域，供給到空氣供給室 39的氣密區(qū)域的空氣通過旋轉(zhuǎn)構(gòu)件34的空氣供給孔41，排出到旋轉(zhuǎn)構(gòu)件34的內(nèi)周面與吸 附端頭部4的外周面之間的間隙。由此，在旋轉(zhuǎn)構(gòu)件34與吸附端頭部4之間形成空氣軸承。如圖6所示，也可在空氣供給孔41的中途設(shè)置遍及旋轉(zhuǎn)構(gòu)件34整周的空氣保持 室41a?？諝獗３质?1a以具有比空氣供給孔41的靠近旋轉(zhuǎn)構(gòu)件34的內(nèi)周面?zhèn)鹊拈_口端 還大的截面積的形式形成。通過如此設(shè)置空氣保持室41a，能在旋轉(zhuǎn)構(gòu)件34與吸附端頭部 4之間確保穩(wěn)定的壓力。
上述結(jié)構(gòu)中，通過使旋轉(zhuǎn)構(gòu)件34的中空部34a的水平截面形狀呈四角形，并使隔著空氣軸承用的間隙與該中空部34a卡合的吸附端頭部4的水平截面形狀也呈四角形，能 使吸附端頭部4與旋轉(zhuǎn)構(gòu)件34的轉(zhuǎn)動一體地轉(zhuǎn)動。旋轉(zhuǎn)構(gòu)件34的中空部34a的水平截面 形狀和吸附端頭部4的水平截面形狀并不限定于四角形，只要旋轉(zhuǎn)構(gòu)件34的中空部34a的 水平截面形狀和吸附端頭部4的水平截面形狀都是多面形狀即可。此外，在旋轉(zhuǎn)構(gòu)件34和 吸附端頭部4中的一方形成與設(shè)于另一方的槽卡合的突起。保持部43的上表面與可動部的第二可動軸9b連接，第二可動軸9b的上端通過壓 縮彈簧12與測力傳感器13的感壓面連接。因此，與測力傳感器13連接的第二可動軸9b 不轉(zhuǎn)動。擺動體14與第二可動軸9b卡合。在本實(shí)施方式3中，以與由噴嘴5、加熱頭7、吸 附端頭部4、第一可動軸9a、保持部43、第二可動軸9b等形成的可動部和吸附于噴嘴前端的 電子零件的總重量平衡的方式，決定平衡塊15的重量。與上述實(shí)施方式1、2相同，也可使用比可動部和吸附的電子零件的總重量略重的 平衡塊，并通過平衡塊對測力傳感器的感壓部(感壓面)作用負(fù)載。接著，對在噴嘴前端真空吸附電子零件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。本實(shí)施方式3中，與噴嘴 5的貫通孔連通的空氣吸引孔10從吸附端頭部4的安裝有噴嘴5的部分開始，延伸到第一 可動軸9a的上端而形成?？諝馕?0開口于第一可動軸9a的上端，并與保持部43的 中空部(內(nèi)部空間)43a連通。此外，保持部43中形成有開口于其外周面和內(nèi)周面的空氣 吸引孔45。該空氣吸引孔45的靠近保持部43的外周面?zhèn)鹊拈_口端與未圖示的真空發(fā)生器 連接。此外，在第一可動軸9a的外周面與保持部43的內(nèi)周面之間配置有作為使保持部43 的內(nèi)部空間成氣密狀態(tài)的密封裝置的空氣密封件46。由于采用此種結(jié)構(gòu)，因此，能通過真空發(fā)生器使噴嘴5的前端形成真空，并能將電 子零件吸附到噴嘴5的前端。在此使用0形環(huán)作為空氣密封件46，但也能由Y形密封件構(gòu) 成。通過以上說明的結(jié)構(gòu)，可使吸附端頭部4相對于移動體2旋轉(zhuǎn)。此外，通過采用電 子零件安裝機(jī)的控制部23根據(jù)檢測電動機(jī)36的旋轉(zhuǎn)角度的編碼器(未圖示)的輸出來產(chǎn) 生規(guī)定的角度量的旋轉(zhuǎn)的方式控制電動機(jī)36的結(jié)構(gòu)，可調(diào)節(jié)吸附保持于噴嘴5的前端部的 電子零件的朝向。本實(shí)施方式3中，采用了在旋轉(zhuǎn)構(gòu)件34與吸附端頭部4之間形成空氣軸承的結(jié) 構(gòu)，但也可將吸附端頭部4通過滾珠花鍵軸承等直線引導(dǎo)件安裝于旋轉(zhuǎn)構(gòu)件34。此外，對于 在噴嘴前端產(chǎn)生真空的結(jié)構(gòu)，也可如在上述實(shí)施方式1中說明的那樣，采用從移動體2(殼 體32)的外表面吸引空氣，經(jīng)由移動體2(殼體32)的內(nèi)周面與旋轉(zhuǎn)構(gòu)件34的外周面之間 的間隙，并經(jīng)由旋轉(zhuǎn)構(gòu)件34的內(nèi)周面與吸附端頭部4的外周面之間的間隙，在噴嘴前端產(chǎn) 生真空的結(jié)構(gòu)。以上說明的實(shí)施方式1至3中，以將半導(dǎo)體組件安裝于基板的情形為例進(jìn)行了說 明，但本發(fā)明并不限定于此，也能應(yīng)用于通過沒有加熱頭7的零件裝配頭將電子零件裝載 于基板上涂覆的焊料糊的電子零件安裝機(jī)。工業(yè)上的可利用性由于本發(fā)明所涉及的零件安裝機(jī)、零件裝配頭及零件裝配方法，即便零件、噴嘴等熱膨脹，重力平衡也不會失衡，能高精度地檢測微小的裝設(shè)加壓力，因此， 對于將小型化及 薄型化不斷發(fā)展的半導(dǎo)體組件安裝到基板上的零件安裝機(jī)是有用的。
權(quán)利要求
一種零件安裝機(jī)，包括零件裝配頭和控制部，該零件安裝機(jī)將零件裝設(shè)于被安裝對象體，其特征在于，所述零件裝配頭包括裝配頭底座；移動體，該移動體被所述裝配頭底座支承成可上下移動；可動部，該可動部具有吸附端頭部和可動軸，被所述移動體支承成至少可上下移動，所述吸附端頭部吸附零件；重量補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，該重量補(bǔ)償機(jī)構(gòu)與所述可動軸卡合，根據(jù)所述可動部的重量或所述可動部和吸附于所述吸附端頭部的零件的總重量，補(bǔ)償所述可動部的重量或所述可動部和吸附于所述吸附端頭部的零件的總重量的重力；力檢測部，該力檢測部檢測作用于所述可動部的上下方向的力；以及驅(qū)動部，該驅(qū)動部使所述力檢測部相對于所述移動體在上下方向上移動，所述控制部控制所述驅(qū)動部，以使所述力檢測部的檢測值達(dá)到目標(biāo)值。
2.如權(quán)利要求1所述的零件安裝機(jī)，其特征在于，所述重量補(bǔ)償機(jī)構(gòu)由在支點(diǎn)的一側(cè) 與所述可動部卡合的天平機(jī)構(gòu)構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1所述的零件安裝機(jī)，其特征在于，所述驅(qū)動部包括音圈電動機(jī)、線性電 動機(jī)或氣缸中的任意一個。
4.如權(quán)利要求1所述的零件安裝機(jī)，其特征在于，還包括使作用于所述驅(qū)動部的負(fù)載 增加的施力構(gòu)件。
5.如權(quán)利要求1所述的零件安裝機(jī)，其特征在于，所述零件裝配頭還包括旋轉(zhuǎn)構(gòu)件， 該旋轉(zhuǎn)構(gòu)件被所述移動體支承成可旋轉(zhuǎn)，所述可動部的一部分可上下移動地插入其內(nèi)部空 間；以及電動機(jī)，該電動機(jī)使所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件旋轉(zhuǎn)，所述吸附端頭部隨著所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的旋轉(zhuǎn) 而旋轉(zhuǎn)。
6.一種零件裝配頭，其特征在于，包括 裝配頭底座；移動體，該移動體被所述裝配頭底座支承成可上下移動；可動部，該可動部具有吸附端頭部和可動軸，被所述移動體支承成至少可上下移動，所 述吸附端頭部吸附零件；重量補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，該重量補(bǔ)償機(jī)構(gòu)與所述可動軸卡合，根據(jù)所述可動部的重量或所述可 動部和吸附于所述吸附端頭部的零件的總重量，補(bǔ)償所述可動部的重量或所述可動部和吸 附于所述吸附端頭部的零件的總重量的重力；力檢測部，該力檢測部檢測作用于所述可動部的上下方向的力；以及 驅(qū)動部，該驅(qū)動部使所述力檢測部相對于所述移動體在上下方向上移動。
7.如權(quán)利要求6所述的零件裝配頭，其特征在于，所述重量補(bǔ)償機(jī)構(gòu)由在支點(diǎn)的一側(cè) 與所述可動部卡合的天平機(jī)構(gòu)構(gòu)成。
8.如權(quán)利要求6所述的零件裝配頭，其特征在于，所述驅(qū)動部包括音圈電動機(jī)、線性電 動機(jī)或氣缸中的任意一個。
9.如權(quán)利要求6所述的零件裝配頭，其特征在于，還包括使作用于所述驅(qū)動部的負(fù)載 增加的施力構(gòu)件。
10.如權(quán)利要求6所述的零件裝配頭，其特征在于，還包括旋轉(zhuǎn)構(gòu)件，該旋轉(zhuǎn)構(gòu)件被所 述移動體支承成可旋轉(zhuǎn)，所述可動部的一部分可上下移動地插入其內(nèi)部空間；以及電動機(jī)， 該電動機(jī)使所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件旋轉(zhuǎn)，所述吸附端頭部隨著所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。
11.一種零件裝配方法，其特征在于，在將吸附于可動部的吸附端頭部的零件裝設(shè)于被 安裝對象體的工序中，在根據(jù)所述可動部的重量或所述可動部和吸附于所述吸附端頭部的 零件的總重量，使補(bǔ)償所述可動部的重量或所述可動部和吸附于所述吸附端頭部的零件的 總重量的重力的力作用于所述可動部的狀態(tài)下，通過使所述可動部朝上下方向移動，將檢 測作用于所述可動部的上下方向的力的力檢測部的檢測值控制為目標(biāo)值，并將零件裝設(shè)于 被安裝對象體。
全文摘要
一種能高精度的檢測出微小的裝設(shè)加壓力的零件安裝機(jī)。本發(fā)明所涉及的零件安裝機(jī)的零件裝配頭包括具有吸附端頭部和可動軸的可動部；與所述可動軸卡合，根據(jù)所述可動部和吸附于所述吸附端頭部的零件的總重量，補(bǔ)償所述總重量的重力的重量補(bǔ)償機(jī)構(gòu)；檢測作用于所述可動部的上下方向的力的力檢測部；以及使所述力檢測部在上下方向上移動的驅(qū)動部。本發(fā)明所涉及的零件安裝機(jī)的控制部控制所述驅(qū)動部，以使所述力檢測部的檢測值達(dá)到目標(biāo)值。
文檔編號H01L21/60GK101836525SQ20088011338
公開日2010年9月15日 申請日期2008年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月6日
發(fā)明者樋口元寬, 犬塚良治 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社