元件安装系统及元件安装方法与流程

本说明书公开了元件安装系统及元件安装方法。

背景技术：

以往，提出了通过钎焊接合而向基板安装发光元件的元件安装装置(参照例如专利文献1)。专利文献1记载的元件安装装置首先在基板的上表面配置用于将发光元件固定于基板的粘接剂。接着，元件安装装置检测发光元件中的发光部位置与元件中心之间的位置偏差，并且对该发光元件的位置进行检测。然后，元件安装装置在向基板进行搭载时，利用检测出的位置偏差和发光元件的位置，使搭载位置移动位置偏差的量地将该发光元件搭载于基板。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2016-181723号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

在上述元件安装装置中，若在产生了发光部位置与元件中心之间的位置偏差时使发光元件的搭载位置移动了该位置偏差的量，则发光元件(元器件主体)的搭载位置偏离粘接剂(定位材料)的配置位置。因此，有时发光元件由于粘接材料的配置位置而未与粘接材料充分接触，无法定位(固定)于基板。

本公开的主要目的在于，在以使电子元件的定位对象位于基板的预定位置的方式进行对位而将该电子元件向基板安装的情况下，以能够适当地对电子元件进行定位的方式配置定位材料。

用于解决课题的手段

为了达成上述主要目的，本公开采用了以下的手段。

本公开的要旨在于提供一种元件安装系统，在保持在上表面包含定位对象的电子元件而向基板安装时，以使上述定位对象位于上述基板的预定位置的方式进行对位，上述元件安装系统具备：至少一个头，至少能够利用于配置用于将上述电子元件相对于上述基板进行定位的定位材料的配置动作及将上述电子元件向上述基板安装的安装动作中的任一个动作；位置偏差检测装置，对上述定位对象在上述电子元件的上表面中的位置偏差进行检测；及控制装置，以根据由上述位置偏差检测装置检测出的定位对象在上述电子元件的上表面中的位置偏差对配置位置进行修正而将上述定位材料向上述基板配置的方式控制上述头，由此执行上述配置动作，并以使上述定位对象与配置有上述定位材料的上述基板的上述预定位置进行对位而将上述电子元件向上述基板安装的方式控制上述头，由此执行上述安装动作。

本公开的该元件安装系统在保持在上表面包含定位对象的电子元件而向基板进行安装时，以使定位对象位于基板的预定位置的方式进行对位。该元件安装系统执行检测定位对象在电子元件的上表面中的位置偏差并根据所检测出的位置偏差对配置位置进行修正而将定位材料向基板配置的配置动作。并且，元件安装系统执行使定位对象与配置有定位材料的基板的预定位置进行对位而将电子元件向基板安装的安装动作。由此，在以电子元件的定位对象位于基板的预定位置的方式进行对位而将该电子元件向基板安装的情况下，能够以能够适当地对电子元件进行定位的方式配置定位材料。

附图说明

图1是表示作为本发明的一实施方式的元件安装系统1的概略结构图。

图2是表示元件安装装置10的概略结构图。

图3是表示元件安装装置10的俯视图。

图4是表示控制装置70和管理装置100的电连接关系的框图。

图5是表示元件60的一例的俯视图。

图6是表示定位对象62的偏差的说明图。

图7是表示元件安装处理的一例的流程图。

图8a是表示带膜剥离工序的说明图。

图8b是表示拍摄工序的说明图。

图8c是表示胶粘工具安装工序的说明图。

图8d是表示粘接剂涂布工序的说明图。

图8e是表示安装工具安装工序的说明图。

图8f是表示元件安装工序的说明图。

图9是表示比较例中的安装动作的情形的说明图。

图10是表示本实施方式中的安装动作的情形的说明图。

图11是表示其他实施方式中的元件安装装置10b的俯视图。

图12是表示其他实施方式中的元件安装处理的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图来对本发明的具体实施方式进行说明。

图1是表示作为本发明的一实施方式的元件安装系统1的概略结构图。图2是表示元件安装装置10的概略结构图。图3是表示元件安装装置10的俯视图。图4是表示控制装置70和管理装置100的电连接关系的框图。另外，在本实施方式中，图2中的左右方向是x轴方向，前后方向是y轴方向，上下方向是z轴方向。

如图1所示，元件安装系统1具备丝网印刷装置2、元件安装装置10、回流焊炉4及对系统整体进行管理的管理装置100等。丝网印刷装置2通过利用刮板对丝网上的焊料进行滚压并压入到丝网上形成的图案孔中，而经由该图案孔向下方的基板b印刷配线图案(焊料面)。元件安装装置10拾取电子元件(以下简称为“元件”)并向印刷有焊料的基板b安装。回流焊炉6通过对安装有元件的基板b进行加热，而使基板b上的焊料熔融来进行钎焊接合。

如图1所示，元件安装装置10具备基台11、壳体12、元件供给装置22、基板输送装置24、xy机器人30、头40及控制装置70(参照图4)等。另外，元件安装装置10除此以外，还具备零件相机26和标记相机28等。零件相机26设置于基台11上，用于从下方对由头40拾取的元件进行拍摄。另外，标记相机设置于头40，从上方拍摄由元件供给装置22供给的元件，或从上方拍摄附设于基板b上的定位基准标记。此外，元件安装装置10在基台11上还设有安装工具站52、胶粘工具站54、吸嘴站56及废弃箱58等。安装工具站52构成为收纳具有吸嘴的安装工具的收纳部。胶粘工具站54构成为收纳具有点胶机的胶粘工具的收纳部。吸嘴站56构成为收纳多个吸嘴的收纳部。废弃箱58是用于废弃不合格元件的箱。

元件供给装置22构成为将每隔预定间隔地收纳有元件的带从卷盘拉出并向供给位置进行间距进给的带式供料器。带在上表面粘贴有带膜，在供给位置的近前将该带膜剥离，元件以露出的状态向供给位置送出。该元件供给装置22在元件安装装置10的前侧以沿着左右方向(x轴方向)排列的方式设有多个。

基板输送装置24具有在图2中的前后隔开间隔地设置并沿左右方向架设的一对传送带。通过基板输送装置24的传送带从图中的左侧向右侧输送基板b。

xy机器人30使头40沿着xy轴方向移动，如图1所示具备x轴滑动件32及y轴滑动件34。x轴滑动件32支撑于x轴导轨31，上述x轴导轨31在y轴滑动件34的前面沿着x轴方向延伸地设置，x轴滑动件32能够通过未图示的x轴电动机的驱动而沿着x轴方向进行移动。y轴滑动件34支撑于左右一对的y轴导轨33，上述左右一对的y轴导轨33在壳体12的上段部沿着y轴方向延伸地设置，y轴滑动件34能够通过未图示的y轴电动机的驱动而沿着y轴方向进行移动。在x轴滑动件32上安装有头40。因此，头40能够通过对xy机器人30(x轴电动机及y轴电动机)进行驱动控制而向xy平面上的任意位置移动。

头40构成为能够供包含安装工具和胶粘工具等在内的多种工具进行拆装，头40根据所安装的工具而被赋予不同的功能。例如，头40当安装了安装工具时，能够执行由安装工具所具备的吸嘴吸附由元件供给装置22供给的元件的上表面并向基板b上安装的安装动作。另外，头40当安装了胶粘工具时，能够执行由胶粘工具所具备的点胶机向基板b上涂布粘接剂的涂布动作(配置动作)。

如图4所示，控制装置70构成为以cpu71为中心的微处理器，除了cpu71之外，还具备rom72、hdd73、ram74及输入输出接口75等。这些部件经由总线76而连接。向控制装置70输入例如来自检测xy机器人30的xy方向上的位置的未图示的位置传感器的位置信号、来自零件相机26、标记相机28的图像信号等。另一方面，从控制装置70输出对于元件供给装置22、基板输送装置24、xy机器人30的x轴电动机及y轴电动机、零件相机26、标记相机28等的各种控制信号。

管理装置100是例如通用的计算机，如图4所示，由cpu101、rom102、hdd103、ram104及输入输出接口105等构成。经由输入输出接口105而向管理装置100输入来自输入设备107的输入信号。从管理装置100经由输入输出接口105而输出对于显示器108的显示信号。在hdd103中存储有包含基板b的生产程序和其他生产信息在内的作业信息。在此，生产程序是指在元件安装装置10中规定在哪个基板b上以怎样的顺序安装哪个元件60、另外制作几块这样安装而成的基板b的程序。另外，生产信息中包含与作为安装对象的元件相关的元件信息(元件的种类或其供给位置)、与使用的工具相关的工具信息、粘接剂的目标配置位置(xy座标)及元件的目标安装位置(xy座标)等。管理装置100与元件安装装置10的控制装置70以能够通信的方式连接，进行各种信息或控制信号的交换。

图5是表示元件60的一例的俯视图。元件60是在元件主体61的上表面设有发光部(定位对象)62且在元件主体61的下表面设有电极63的发光元件。元件安装装置10在向基板b安装这样的元件60的情况下，需要使发光部62的发光中心(定位对象中心)相对于基板b进行对位。在此，如图6所示，元件60在其制造过程中发光部62相对于元件外形的位置存在偏差。另外，在图6的例子中，发光部62的发光中心fc相对于其本来的位置(在此为元件中心pc)而在左右方向(x轴方向)上偏移了δx，在上下方向(y轴方向)上偏移了δy。在该情况下，在安装工序中以使发光中心fc与基板b的目标安装位置一致的方式向基板b安装元件60。但是，元件60的发光中心fc在安装工序之后的钎焊接合工序中由于熔融焊料的表面张力而产生被电极63吸引的自对准作用，有时在偏离了目标安装位置的位置被接合于基板b。因此，本实施方式的元件安装装置10在安装包含发光部62这样的定位对象的元件60的情况下，通过预先对基板b配置热固化性粘接剂等定位材料，而在向基板b安装部件后利用定位材料将元件60固定于基板b。

接着，对这样构成的本实施方式的元件安装装置10的动作、特别是将在上表面包含定位对象的上述元件60以使定位对象中心与基板b的目标安装位置一致的方式向基板b安装时的动作进行说明。图7是表示元件安装处理的一例的流程图。元件安装处理在从管理装置100接收到作业信息时执行。以下，参照图8所示的各工序的说明图来对元件安装处理进行说明。另外，图8a是表示带膜剥离工序的说明图。图8b是表示拍摄工序的说明图。图8c是表示胶粘工具安装工序的说明图。图8d是表示粘接剂涂布工序的说明图。图8e是表示安装工具安装工序的说明图。图8f是表示元件安装工序的说明图。

当执行元件安装处理时，控制装置70的cpu71首先输入元件的目标安装位置(xm，ym)或作为定位材料的粘接剂的目标配置位置(xs，ys)、定位对象中心的理想位置、位置偏差容许范围及其他设定信息(s100)。另外，定位对象中心的理想位置是元件外形中的定位对象中心的理想位置，在此设为元件中心pc。另外，位置偏差容许范围是规定容许要安装的元件60的元件外形中的定位对象中心的实际位置与其理想位置(元件中心pc)之间存在何种程度的偏差的范围。另外，其他设定信息包含规定例如在发现了不合格元件的情况下是否向废弃箱58废弃该不合格元件的废弃设定信息。

这样输入了各种信息时，cpu71使元件供给装置22剥离粘贴于带的上表面的顶带膜(s110、图8a中的带膜剥离工序)，通过标记相机28拍摄从带露出的元件60的上表面(s120、图8b中的拍摄工序)。接下来，cpu71对拍摄图像进行处理而识别出元件外形，确定定位对象中心在元件外形中的实际位置(s130)。并且，cpu71算出确定出的定位对象中心的实际位置与输入的理想位置之间的x轴方向及y轴方向上的位置偏差量δx、δy(s140)。

cpu71在算出了位置偏差量δx、δy时，判定位置偏差量δx、δy是否处于输入的位置偏差容许范围内(s150)。cpu71在判定为位置偏差量δx、δy处于位置偏差容许范围内时，通过使输入的目标配置位置(xs，ys)向反方向移动位置偏差量δx、δy的量来修正目标配置位置(xs，ys)(s160)。接下来，cpu71控制xy机器人30而使头40向胶粘工具站54的上方移动，并向头40安装胶粘工具44(s170、图8c中的胶粘工具安装工序)。并且，cpu71控制xy机器人30而使头40(胶粘工具44)向基板b的目标配置位置(xs，ys)的上方移动，控制头40而向基板b涂布粘接剂(s180、图8d中的粘接剂涂布工序)。

接着，cpu71使头40向胶粘工具站54的上方移动，在将胶粘工具44收纳于胶粘工具站54后，使头40向安装工具站52的上方移动，并向头40安装安装工具42(s190、图8e中的安装工具安装工序)。接下来，cpu71将元件吸附于安装工具42的吸嘴(s200)，控制xy机器人30而使头40(安装工具42)向零件相机26的上方移动，对吸附于吸嘴的元件的下表面进行拍摄(s210)。并且，cpu71以使定位对象中心与基板b的目标安装位置(xm，ym)一致的方式使头40移动，控制头40而将元件向基板b安装(参照s220、图8f中的安装工序)。头40的移动是通过基于在s210的拍摄中得到的图像确定以xy机器人30为基准的元件外形的位置并基于确定出的元件外形的位置及在s130中确定出的定位对象中心在元件外形中的位置来控制xy机器人30而进行的。另外，cpu71可以省略s210的处理(元件下表面的拍摄)。在该情况下，cpu71基于在s120的处理(元件上表面的拍摄)中得到的图像来确定以xy机器人30为基准的定位对象中心的位置，并以使确定出的定位对象中心的位置与基板b的目标安装位置(xm，ym)一致的方式控制xy机器人30即可。

图9是表示比较例中的安装动作的情形的说明图。在元件60的发光部62偏离元件中心的情况下，当元件安装装置10在对基板b的本来的目标配置位置(xs，ys)涂布粘接剂a后以使元件中心与目标安装位置(xm，ym)一致的方式向基板b安装元件60时，定位对象中心偏离目标安装位置。另一方面，元件安装装置10当以使定位对象中心与目标安装位置一致的方式向基板b安装元件60时，元件中心偏离目标安装位置。因此，有时粘接剂a未与元件主体61充分接触，而无法将元件60适当地定位(固定)于基板b。

图10是表示本实施方式中的安装动作的情形的说明图。本实施方式的元件安装装置10在元件60的发光部62偏离元件中心时，使目标配置位置(xs，ys)向反方向移动所偏离的量而向基板b涂布粘接剂a。由此，即使在以使定位对象中心与目标安装位置(xm，ym)一致的方式向基板b安装元件60而元件中心偏离目标安装位置的情况下，粘接剂a也在适当的位置与元件主体61接触。其结果是，能够将元件60适当地定位(固定)于基板b。

当这样向基板b安装了元件时，cpu71判定是否有要安装的下一元件(s230)，当判定为有下一元件时，返回到s100并重复进行处理，当判定为没有下一元件时，就此结束元件安装处理。

cpu71当在s150中判定为位置偏差量δx、δy不处于位置偏差容许范围内时，判断为元件为不合格元件，基于在s100输入的废弃设定信息判定是否废弃不合格元件(s240)。cpu71当判定为废弃不合格元件时，使用安装于头40的安装工具吸附不合格元件，使头40向废弃箱58的上方移动，将不合格元件废弃至废弃箱58(s260)，并进入s230。另一方面，cpu71当判定为不废弃不合格元件时，跳过不合格元件的吸附(s270)，并进入s230。

在此，对实施方式的主要要素与发明内容部分记载的发明的主要要素之间的对应关系进行说明。即，头40相当于“至少一个头”，标记相机28相当于“位置偏差检测装置”，执行图5的元件安装处理的控制装置70相当于“控制装置”。另外，安装工具42和胶粘工具44相当于“工具”。

以上说明的本实施方式的元件安装系统1执行检测定位对象(发光部62)在元件外形中的位置偏差并根据检测出的位置偏差对配置位置进行修正而将定位材料(粘接剂)配置于基板b的配置动作。并且，元件安装系统1执行使定位对象与配置有定位材料的基板的目标安装位置进行对位并将元件60安装于基板b的安装动作。由此，在以使元件60的定位对象位于基板b的目标安装位置的方式进行对位并将该元件60安装于基板的情况下，能够以能够适当地对元件60进行定位的方式配置定位材料。

另外，本实施方式的元件安装系统1判定定位对象在元件外形中的位置偏差量是否处于位置偏差容许范围内，在位置偏差量处于容许范围内时，执行配置动作和安装动作，在位置偏差量不在容许范围内时，判断为元件为不合格元件而执行废弃动作或跳过元件的吸附。由此，能够防止不合格元件向基板的安装。

此外，本实施方式的元件安装系统1具备能够供安装工具和胶粘工具进行拆装的一个头40，在执行配置动作时使胶粘工具安装于头40，在执行安装动作时使安装工具安装于头40。由此，能够通过工具的更换而以一个头40来执行配置动作和安装动作，能够使元件安装装置10进一步小型化。

另外，本发明不受上述实施方式的任何限定，只要属于本发明的技术范围，就可以以各种方式进行实施，这是不言而喻的。

例如，在上述实施方式中，元件安装装置10设为，具备能够更换多种工具的一个头40，通过向头40安装胶粘工具而能够执行配置动作，通过向头40安装安装工具而能够执行安装动作。但是，元件安装装置也可以分别具有能够执行配置动作的头和能够执行安装动作的头。图11是表示其他实施方式中的元件安装装置10b的概略结构图。元件安装装置10b在除了头40以外还具备一个头40b和不具备安装工具站52及胶粘工具站54这两点上与本实施方式的元件安装装置10不同。头40具有涂布粘接剂的点胶机，能够通过xy机器人30而沿着xy方向进行移动。另一方面，头40b具有用于吸附元件的吸嘴和用于拍摄元件上表面的标记相机28b，能够通过xy机器人30b独立于头40地沿着xy方向进行移动。另外，头40、40b构成为能够更换多种具，也可以构成为不能更换工具。这样的变形例的元件安装装置10b使用头40执行粘接剂的涂布(s180)，使用头40b向基板b安装元件(s210、s220)或将不合格元件废弃(s250、s260)。由此，能够省略图7中的元件安装处理的s170、s190。

另外，也可以将变形例的元件安装装置10b设为，取代图7的元件安装处理而执行图12的元件安装处理。在图12中，对于与图7的处理相同的处理标注了相同的步骤编号。以下，以与图7的元件安装处理不同的部分为中心而对图12的元件安装处理进行说明。当执行图12的元件安装处理时，控制装置70的cpu71在s120中对元件上表面进行拍摄后，确定以xy机器人30b为基准的定位对象中心的位置，而不对得到的图像进行处理来识别元件外形(s300)。接下来，cpu71使用头40b的吸嘴吸附元件(s310)，控制xy机器人30b而使吸附的元件向零件相机26的上方移动来对元件的下表面进行拍摄(s320)。然后，cpu71对通过拍摄而得到的图像进行处理来识别元件外形，确定元件外形的位置和元件外形中的定位对象中心的实际位置(s330)，在s140中算出位置偏差量δx、δy。这样，其他实施方式的元件安装处理不是使用通过标记相机28对元件上表面进行拍摄而得到的拍摄图像而是使用通过零件相机26对元件下表面进行拍摄而得到的拍摄图像来识别元件外形。这样的处理例如在元件的颜色与收纳该元件的带的颜色相似而仅通过拍摄元件上表面难以识别出元件外形的情况下很有效。另外，s320的处理在仅通过对元件上表面进行拍摄而得到的拍摄图像就能识别出元件外形的情况下可以省略。

cpu71在s140中算出位置偏差量δx、δy后，在s150中判定位置偏差量是否处于位置偏差容许范围内，当判定为处于位置偏差容许范围内时，在s160中以位置偏差量δx、δy的量来修正目标配置位置(xs，ys)进行修正。并且，cpu71使用头40向修正后的目标配置位置(xs，ys)涂布粘接剂(s180)，将在s310中吸附的元件以使定位对象中心与目标安装位置(xm，ym)一致的方式向基板b安装(s220)，并进入s230。另一方面，cpu71当判定为位置偏差量δx、δy不在位置偏差容许范围内时，将在s310中吸附的元件向废弃箱58废弃(s260)，并进入s230。

在上述实施方式中，作为用于将元件定位于基板b的定位材料而使用了热固化性粘接剂，但不限定于此，也可以使用粘接带等。

在上述实施方式中，配置动作和安装动作在相同的装置(元件安装装置10)内执行，但配置动作和安装动作也可以在不同的装置中执行。在该情况下，执行配置动作的装置与执行安装动作的装置相比配置于基板输送线的上游即可。

根据本公开的元件安装系统中的一实施方式，即使在定位对象偏离元件主体的情况下，也可以将电子元件更为可靠地定位(固定)于基板。

另外，根据本公开的元件安装系统中的一实施方式，能够防止将不合格元件安装于基板。

此外，根据本公开的元件安装系统中的一实施方式，能够使元件安装系统进一步小型化。

另外，本公开除了元件安装系统的方式以外，也可以是元件安装方法的方式。

工业实用性

本公开能够利用于元件安装系统的制造产业等。

附图标记说明

1元件安装系统、10、10b元件安装装置、11基台、12壳体、22元件供给装置、24基板输送装置、26零件相机、28、28b标记相机、30、30bxy机器人、31x轴导轨、32x轴滑动件、33y轴导轨、34y轴滑动件、40、40b头、42安装工具、44胶粘工具、52安装工具站、54胶粘工具站、56吸嘴站、58废弃箱、60电子元件(元件)、61元件主体、62发光部(定位对象)、63电极、70控制装置、71cpu、72rom、73hdd、74ram、75输入输出接口、76总线、100管理装置、101cpu、102rom、103hdd、104ram、105输入输出接口、107输入设备、108显示器、b基板、s焊料、a粘接剂、pc元件中心、fc发光中心。