CN101686633B - 元件贴装装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种元件贴装装置，用于将元件贴装在基板上，其特征在于，具有：能将元件贴装在基板的规定位置上的贴装头；可调整所述贴装头与竖直轴的夹角的调整部；所述调整部可根据基板面的弯曲角度对所述贴装头的倾斜角度进行调整，以使所述贴装头的倾斜角度与基板上的弯曲发生面的法线方向一致，并将元件贴装在基板上。通过调整贴装头角度，使元件贴装作业方向与基板弯曲面的法线方向一致，从而可使贴装力均匀，以提高贴装精度。

Description

元件贴装装置

技术领域

本发明涉及一种电子元件的贴装装置，更具体地说，本发明提供了一种可以校正在将元件贴装到基板上时因基板弯曲变形导致的贴装位置偏移和贴装力不均。

背景技术

在元件贴装装置中，将电路基板设置在贴装台上，然后利用设置在贴装头底部的多个吸嘴分别吸附元件，通过将吸嘴伸出的操作将吸附在吸嘴上的该元件贴装到基板的规定元件贴装位置。并且，在贴装头上，对应于每个吸嘴，设置有吸嘴转动机构，利用该吸嘴转动机构使吸嘴转动，从而调整吸附在该吸嘴上的元件的角度，从而可准确地控制将元件贴装在基板上时的位置和角度。

但是，在基板存在变形时，尤其是基板面积较大的情况下，变形会更加明显，此时由于该变形使基板部分发生隆起和倾斜，在将元件贴装在基板上时，在元件的底面与基板的贴装面之间形成夹角，因此造成元件的贴装力不均匀。

为了解决上述问题，以往，通常是通过增大贴装头的下压力，增元件的贴装力，以校正该基板的变形，从而使贴装力均匀。但是，由于增大贴装力，有可能使元件或基板的图案发生损坏，而且由于强制校正该基板的变形，会使贴装的位置发生偏离。

发明内容

本发明正是为了解决上述现有技术中存在的问题而产生的。

本发明的元件贴装装置，用于将元件贴装在基板上，其特征在于，具有：将元件贴装在基板的规定位置上的贴装头；调整所述贴装头与竖直轴的夹角的调整部；所述调整部根据基板面的倾斜对所述贴装头的倾斜角度进行调整，以使所述贴装头的倾斜角度与基板上的倾斜的法线方向一致，并将元件贴装在基板上。根据本发明的元件贴装装置，通过调整贴装头角度，使元件贴装作业方向与基板变形的面的法线方向一致，从而，可以使贴装力均匀。

本发明的元件贴装装置，优选所述调整部包括：在竖直方向上支撑所述贴装头，长度固定的1个固定部；和在竖直方向上支撑所述贴装头，长度可变的2个可变部。利用上述构成，可以简单的构成本发明的元件贴装装置。

本发明的元件贴装装置，优选所述可变部包括，作为驱动所述可变部改变长度的动力源的驱动马达；将来自所述驱动马达的动力传送至可动部的传动机构；和接受来自传动装置的动力并使所述可变部长度变化的位移机构。利用上述构成，可以以尽可能小的成本，简单的结构构成本发明的元件贴装装置。

本发明的元件贴装装置，优选所述元件贴装装置具有高度检测模块，用于检测基板的高度；利用由所述高度检测模块检测的基板的规定位置的高度所得到的信息求出基板面的弯曲。通过设置高度检测模块，并根据由该高度检测模块所检测的信息，可模拟基板表面的形状，根据所模拟的基板表面的形状，计算出贴装作业时贴装头的倾斜角度。

附图说明

图1为以往的元件贴装装置的整体示意图。

图2为以往的元件贴装装置在基板变形时的贴装作业示意图。

图3为本发明实施方式中的贴装头单元的结构示意图。

图4为利用本发明的元件贴装装置，在基板变形时的贴装作业示意图。

图5为本发明实施方式中的贴装头调整部的构成示意图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的具体实施方式进行详细说明，在附图说明中，对于同一部件或具有相同功能的部件使用相同的符号表示，并省略重复的说明。

如图1所示，在以往的元件贴装装置1中，具有用于搬进搬出基板的导轨2、将基板固定在贴装作业位置上的载台3、以及向固定在载台3上的基板贴装元件的贴装单元4。在贴装单元4中具有，安装有多个可以垂直于XY平面的Z方向为轴进行旋转和伸缩的吸嘴7(未图示)的贴装头5，和使贴装头在平行于基板平面的X、Y方向上自由移动的贴装头位移机构6。利用上述构成，通过移动贴装头使吸附在吸嘴上的所要进行贴装作业的元件与基板上对应的贴装位置对准，然后通过使该吸嘴伸出而将该元件贴装在基板上。在此仅对上述以往的元件贴装装置的构成进行简单说明。

在上述以往的元件贴装装置中，当装载在贴装作业位置上的基板发生弯曲时，如图2所示，会使基板局部隆起，从而相对于吸附在贴装头上的元件P的底面形成了一个角度，当在形成该角度的状态下进行贴装作业时，造成元件与基板接触面上的贴装力不均，严重影响了贴装的精度。并且，为了解决上述问题，通常是增加对于元件的贴装力，以校正该变形，从而使元件底面与基板的贴装位置的贴装力大致均匀。这样会使已经变形的局部基板达到恢复到大致水平，虽然可以使贴装力大致均匀，但会使基板发生微小的位置移动，从而影响贴装的精度，当在基板上贴装小型精密的元件时，通常该基板的微小位置移动会造成贴装的不良，并且，由于需要对元件施加更大的力，有可能使元件发生损坏，而造成不良。

在本实施方式中，为了解决上述问题，对以往的元件贴装装置进行了革命性的改进。下面，将结合附图对本实施方式的元件贴装装置进行详细说明。

在本实施方式的元件贴装装置10(参见图1，贴装装置10的外观以往的元件贴装装置大致相同)中，导轨、载台的构成与以往相同。并且，在贴装单元中具有相同的使贴装头15在平行于基板平面的X、Y方向上自由移动的贴装头位移机构(省略符号)。但是，在本实施方式的元件贴装装置10中，贴装头单元100除了具有贴装头110，和设置在贴装头上用于吸附元件的多个吸嘴120外，还具有用于对贴装头110与基板平面的角度进行调整的贴装头调整部130。

该贴装头调整部130安装在贴装头位移机构上，并有贴装头位移机构驱动整个贴装头单元在平行于基板理想平面(假设基板无变形等)的X，Y方向上移动。

在本实施方式中，为了使该贴装头调整部130可对贴装头110与基板理想平面的成角进行调整，如图3所示，该贴装头调整部130具有如下构成，包括：固定于贴装头位移机构上的支撑部134；一端与支撑部134固定并在竖直方向上向下延伸，另一端与贴装头110支点连接的固定部131；和一端由支撑部134支撑，另一端与贴装头110支点连接，并且可在Z方向上伸缩的第一及第二可动部132、133。

在本实施方式中，为了使贴装头调整部130构成简单，该第一及第二可动部132、133分别位于从固定部向图中右侧的X方向，和向图中后侧(奥侧)的Y方向上。

根据图3可知，通过调整第一及第二可动部132、133的长度，可以对贴装头110与基板理想平面的成角进行调整。如图4所示，假设基板面发生了弯曲，并且在X方向上发生隆起的情况。此时，在元件贴装位置上，在X方向上发生了角度θ的倾斜，通过调整上述第一可动部132的长度，使贴装头与基板理想平面成相同的角度θ，可以使吸附在吸嘴120上的元件底面与该贴装位置的切平面平行，即，使所吸附的元件贴装作业方向与该贴装位置的法线方向一致。

如上所述，利用贴装头调整部130对贴装头110的角度进行调整，可以校正因基板变形导致的贴装位置与元件底面的成角，由此，可以在贴装时，能够使元件平行于该贴装位置贴装在对应的贴装位置上。因此，不需要增大施加在元件上的贴装力来校正基板变形，就可以用均匀的贴装力将元件贴装在基板上，并避免元件因受力过大而损坏，或者因基板再次变形造成的贴装位置偏移。

在上述说明中仅仅列举了基板在X方向上存在变形的情况，但可以理解，在基板Y方向上也存在变形时，只要通过调整第一和第二可动部132、133的长度，就可以对贴装头的角度进行调整，使其贴装方向与变形后基板贴装位置的法线方向一致，即，使元件与贴装位置平行地进行贴装。从而避免了元件贴装时的贴装力不均。

在上述实施方式中，对本实施方式中的贴装头单元100的主要构成进行了概略说明。下面，对驱动贴装头110调整其角度的第一及第二可动部132、133的具体结构进行详细说明。

如图5所示，贴装头支撑部134的内部构成的示意图。在图5中，示出了在通过固定部131的轴线和第一可动部132的轴线的平面上的剖面示意图。

在该支撑部134上固定有固定部131，该固定部从支撑部134伸出向下方延伸。在支撑部134内部还具有驱动第一可动部132在竖直方向上伸缩的第一驱动部135，该第一驱动部135包括固定在支撑部134内部的第一驱动马达1321，传递第一驱动马达1321输出的扭矩，可使第一可动部132在竖直方向上作直线运动的传动机构的第一传动带1322和第一丝杠1323，设置在第一可动部132的一端与第一丝杠1323啮合从而可在竖直方向上作直线运动的第一啮合部1324。

利用上述构成，可以在第一驱动马达1321的驱动下，使第一可动部132在竖直方向上运动，从而与固定部共同作用调整贴装头110在X方向上的角度。对第二可动部133也设置有与上述相同的构成。因此，可以同时对第一和第二可动部的伸缩进行调整，从而可在X方向和Y方向上调整贴装头110的角度，达到本发明的目的。

另外，在上述实施方式中，列举了使用马达和作为传动机构的第一传动带1322(第二传动带)、第一丝杠1323(第二丝杠)来调整第一及第二可动部132、133的伸缩的构成，当然，也可以使用具有相同功能的其他结构。

在上述实施方式中，具有一个固定部131和第一及第二可动部132、133两个可动部。也可以是具有3个可动部，但从构成简单并且计算容易的观点出发，优选如上述实施方式的构成。另外，在上述实施方式中，固定部131与第一及第二可动部132、133相互位置为从竖直方向观看，分别位于直角三角形的三个顶点，同样，也可以位于任意三角形的顶点位置，但是，从计算容易的观点出发优选上述实施方式所示构成。

在本发明的构成中从构成简单的观点出发，为了测量基板的变形，优选利用基板高度来计算基板各个部分的变形。例如，在水平面投影尽可能临近贴装头110的位置上与贴装头单元100的支撑部134一体地，设置高度检测装置140(参见图1)。并且该高度检测装置140的构成与以往的元件贴装装置中相同，以此可以有效限制元件贴装装置的成本的增加。

在贴装头位移机构的驱动下，该高度检测装置140在XY平面上运动，从而可以确定基板因变形导致的高度差异。通过使高度检测装置140在基板的XY方向上进行扫描，对基板X、Y方向上的高度进行微分，由此，可以得到基板倾斜的角度的值。

例如，在XY平面上可以设基板的曲面预测方程为：

z＝ax+by+cxy+dx²+ey²+f          (1)

则在基板的某个贴装位置(近似认为是某个贴装点)上，得到的切平面计算方程式为：

F(x，y，z)＝ax+by+cxy+dx²+ey²+f-z

                                        (2)

其中，F(x，y，z)使通过基板上某点(x0，y0，z0)的方程。

因此，可知

z-z₀＝(a+cy₀+2dx₀)(x-x₀)+(b+cx₀+2ey₀)(y-y₀)

并可由此求得法线方程：

$\frac{x-x_0}{a+{\mathrm{cy}}_0+2{\mathrm{dx}}_0}=\frac{y-y_0}{b+{\mathrm{cx}}_0+{2\mathrm{ey}}_0}=\frac{z-z_0}{-1}$

从而求得倾斜角度θ

$\mathrm{\θ}=\mathrm{\π}/2-\mathrm{arctg}\left(\frac{a+{\mathrm{cy}}_0+2{\mathrm{dx}}_0}{b+{\mathrm{cx}}_0+{2\mathrm{ey}}_0}\right)$

该角度θ可以认为是元件底面与基板理想平面的成角，也是贴装头倾斜的角度。

利用上述倾斜角度，可以求得第一及第二可动部132、133的伸缩值，即从与固定部131等长的状态发生伸缩的长度。

如上所述对本发明一个实施方式的构成和基本原理进行了详细说明，但本发明并不局限于上述实施方式，本领域技术人员在不偏离本发明的实质精神和范围的情况下可以根据需要对本发明进行变形和变化。这些变形和变化均落入本发明的范围内。

Claims (2)

1.一种元件贴装装置，用于将元件贴装在基板上，其特征在于，具有：

将元件贴装在基板的规定位置上的贴装头；

调整所述贴装头与竖直轴的夹角的调整部；

所述调整部根据基板面的弯曲对所述贴装头的倾斜角度进行调整，以使元件的贴装作业方向与贴装位置的法线方向一致，并将元件贴装在基板上，

所述调整部包括：

在竖直方向上支撑所述贴装头，长度固定的1个固定部；和

在竖直方向上支撑所述贴装头，长度可变的2个可变部，

所述可变部包括：

作为驱动所述可变部改变长度的动力源的驱动马达；

将来自所述驱动马达的动力传送至所述可变部的传动机构；和

接受来自传动机构的动力并使所述可变部长度变化的位移机构。

2.如权利要求1所述的元件贴装装置，其特征在于：

所述元件贴装装置具有高度检测模块，用于检测基板的高度；

利用由所述高度检测模块检测的基板的规定位置的高度所得到的信息求出基板面的弯曲。