裸片安装系统及裸片安装方法与流程

本发明是涉及将供给对一块晶片进行切割而形成的裸片的裸片供给装置设置于元件安装机，由该元件安装机的安装头吸附从该裸片供给装置供给的裸片并向电路基板安装的裸片安装系统及裸片安装方法的发明。

背景技术：

近年来，如专利文献1(日本特开2010-129949号公报)记载那样，将供给裸片的裸片供给装置设置于元件安装机，由该元件安装机的安装头吸附从该裸片供给装置供给的裸片并向电路基板安装。该裸片供给装置具备：料仓，多层地收纳将张设有切割片的晶片托盘，上述切割片粘贴有以分割成多个裸片的方式被切割的晶片；及供给头，对晶片托盘的切割片上的裸片进行吸附，该裸片供给装置从料仓逐块地拉出晶片托盘并由供给头吸附并拾取该晶片托盘的切割片上的裸片。

然而，裸片是对粘贴于切割片的一块晶片切割而形成的，但是有时裸片的安装面朝上地粘贴于切割片。因此，专利文献2(日本特开2012-23230号公报)记载的元件安装机构成为使裸片供给装置的供给头上下翻转，在裸片吸附动作后，使供给头上下翻转并利用元件安装机的安装头吸附该供给头上的裸片以向电路基板安装。

专利文献1：日本特开2010-129949号公报

专利文献2：日本特开2012-23230号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

然而，在利用元件安装机的安装头吸附裸片供给装置的供给头上的裸片的裸片交接动作的完成后，裸片供给装置的供给头翻转成原来的状态、向作为吸附对象的裸片的上方移动并吸附该裸片、再次上下翻转并向下一个裸片交接位置移动的裸片交接准备动作所需要的时间与在裸片交接动作的完成后，元件安装机的安装头向电路基板的裸片安装位置的上方移动并将该裸片安装于电路基板，并向下一个裸片交接位置移动的裸片安装动作所需要的时间相比，两者不是相同时间，产生先到达下一个裸片交接位置的一个头等待另一个头的到达的等待时间。另外，由裸片供给装置的裸片交接准备动作所需要的时间和元件安装机的裸片安装动作所需要的时间中的较长一方的时间(＝较短一方的时间+等待时间)与裸片交接动作的时间(裸片交接动作的时间可看作恒定的时间)的合计时间来确定循环时间，因此为了缩短循环时间来提高生产率，需要缩短较长一方的时间或等待时间。

因此，本发明要解决的课题在于提供一种能够缩短循环时间而提高生产率的裸片安装系统及裸片安装方法。

用于解决课题的方案

为了实现上述目的，本发明涉及一种裸片安装系统，将裸片供给装置设置于元件安装机，上述裸片供给装置供给对粘贴在切割片上的一块晶片进行切割而形成的裸片，利用该元件安装机的安装头吸附从该裸片供给装置供给的裸片并向电路基板安装，上述裸片安装系统的特征在于，上述裸片供给装置具备：供给头，吸附上述切割片上的裸片并使上述裸片上下翻转；及供给头移动机构，使上述供给头移动，上述裸片安装系统具备控制系统，上述控制系统对如下的动作进行控制：通过上述供给头移动机构使上述供给头向作为吸附对象的裸片的上方移动，利用该供给头吸附该裸片并使该供给头上下翻转，并且通过该供给头移动机构使该供给头向裸片交接位置移动，在该元件交接位置利用上述元件安装机的安装头吸附该供给头上的裸片并向电路基板安装，裸片交接准备动作所需时间为：在上述裸片交接位置利用上述元件安装机的安装头吸附上述裸片供给装置的供给头上的裸片的裸片交接动作完成后，上述裸片供给装置的供给头翻转成原来的状态、向作为吸附对象的裸片的上方移动并吸附该裸片、再次上下翻转并向下一个裸片交接位置移动所需要的时间，裸片安装动作所需时间为：在上述裸片交接动作完成后，上述元件安装机的安装头向电路基板的裸片安装位置的上方移动并将该裸片安装于电路基板、并向上述下一个裸片交接位置移动所需要的时间,上述控制系统以缩短上述裸片交接准备动作所需时间和上述裸片安装动作所需时间中较长一方的时间以减小两者的时间差从而缩短循环时间的方式，来设定上述下一个裸片交接位置。

在该结构中，以缩短裸片供给装置的裸片交接准备动作所需要的时间与元件安装机的裸片安装动作所需要的时间中的较长一方的时间而减小两者的时间差(其相当于裸片交接位置处的等待时间)从而缩短循环时间的方式，来设定下一个裸片交接位置，因此能够缩短循环时间而提高生产率。

然而，裸片供给装置的裸片交接准备动作包括供给头的移动、裸片吸附动作、上下翻转动作，但是供给头的裸片吸附动作或上下翻转动作所需要的时间与裸片交接位置无关而可看作恒定的时间，因此供给头的移动时间与裸片供给装置的裸片交接准备动作所需要的时间存在相关关系。因此，也可以使用供给头的移动时间作为裸片供给装置的裸片交接准备动作所需要的时间的代用信息。

另外，元件安装机的裸片安装动作包括安装头的移动和在安装位置的上下移动动作，但是在安装位置的上下移动动作所需的时间与裸片交接位置无关而可看作恒定的时间，因此安装头的移动时间与元件安装机的裸片安装动作所需要的时间存在相关关系。因此，也可以使用安装头的移动时间作为元件安装机的裸片安装动作所需要的时间的代用信息。

在实施本发明的情况下，准备有作为下一个裸片交接位置的候补的多个临时裸片交接位置，算出在各临时裸片交接位置裸片供给装置的裸片交接准备动作所需时间或与之相关的信息及元件安装机的裸片安装动作所需时间或与之相关的信息，并将循环时间最短的临时裸片交接位置确定为下一个裸片交接位置。

附图说明

图1是表示在本发明的一实施例的元件安装机中设置有裸片供给装置的状态的俯视图。

图2是表示在元件安装机中设置有裸片供给装置的状态的外观立体图。

图3是表示设置于元件安装机时的裸片供给装置与元件安装机的安装头的位置关系的侧视图。

图4是表示使裸片供给装置的台上升了时的供给头与元件安装机的安装头的高度位置关系的侧视图。

图5是表示使裸片供给装置的台下降了时的供给头与元件安装机的安装头的高度位置关系的侧视图。

图6是表示利用供给头吸附裸片供给装置的台上的晶片托盘的裸片时的状态的侧视图。

图7是表示利用元件安装机的安装头吸附上下翻转后的供给头上的裸片时的状态的侧视图。

图8是表示利用元件安装机的安装头直接吸附裸片供给装置的台上的晶片托盘的裸片时的状态的侧视图。

图9是表示裸片供给装置的供给头与相机的位置关系的外观立体图。

图10是表示裸片吸附动作时的供给头的状态的外观立体图。

图11是表示上下翻转动作时的供给头的状态的外观立体图。

图12是从斜上方观察晶片托盘未从裸片供给装置的料仓被拉出至台上的状态的外观立体图。

图13是从斜上方观察晶片托盘从裸片供给装置的料仓被拉出至台上的状态的外观立体图。

图14是对算出供给头在供给头的上下翻转位置(裸片吸附位置)的等待时间的方法进行说明的俯视图。

图15是对算出供给头在临时裸片交接位置的等待时间的方法进行说明的俯视图。

图16是表示裸片交接位置确定程序的处理的流程的流程图。

具体实施方式

以下，使用附图对将用于实施本发明的方式具体化了的一实施例进行说明。

如图1及图2所示，裸片供给装置12能够拆装地设置于元件安装机11。在元件安装机11上与裸片供给装置12的设置位置相邻地设有供料器设置台13，带式供料器等供料器(未图示)能够拆装地设置在该供料器设置台13上。设置在供料器设置台13上的供料器不限定于带式供料器，也可以是散料供料器、棒式供料器等，也可以将上述供料器中的多种供料器设置在供料器设置台13上。

在元件安装机11上设有使安装头15沿XY方向(左右前后方向)移动的XY移动机构16(XY机器人)。该XY移动机构16具备：沿Y方向(与电路基板17的输送方向垂直的方向)进行滑动移动的Y滑动件18和以能够沿X方向(电路基板17的输送方向)滑动的方式支撑在该Y滑动件18上的X滑动件19，在该X滑动件19上支撑有安装头15。

在元件安装机11的安装头15上设有对从裸片供给装置12供给的裸片22或从供料器供给的电子元件(以下称为“供料器元件”)进行吸附的一根或多根吸嘴23(参照图3至图8)、从上方拍摄电路基板17的基准标记等拍摄对象物的标记相机(未图示)等。另外，安装头15能够与吸嘴23的根数不同的安装头进行更换。

在元件安装机11上设有两台对电路基板17进行输送的输送机25，在输送机25与裸片供给装置12(或供料器)之间的位置，朝上地设有零件相机26(参照图1、图4至图8)，该零件相机26从下方拍摄由安装头15的吸嘴23吸附的裸片22或供料器元件。此外，在元件安装机11上设有保管更换用的吸嘴的吸嘴台20(参照图1)，能够对保持于安装头15的吸嘴23与保管于吸嘴台20的吸嘴自动地进行更换。

另一方面，在裸片供给装置12上设有多层地收纳晶片托盘27的料仓28。如图12、图13所示，晶片托盘27成为如下的结构：将粘贴有晶片且能够伸缩的切割片29以张大的状态装配于具有圆形的开口部的切割框架30，并通过螺纹紧固等而将该切割框架30安装于托盘主体31，上述晶片以分割成多个裸片22的方式被切割。在裸片供给装置12上设有托盘取放机构35，通过该托盘取放机构35而从料仓28将晶片托盘27拉出到台32上和使该晶片托盘27返回料仓28内。

另外，在裸片供给装置12上设有使供给头33沿XY方向(左右前后方向)移动的供给头移动机构34(XY机器人)。该供给头移动机构34具备沿Y方向滑动的Y滑动件36和以能够沿X方向滑动的方式支撑于该Y滑动件36的X滑动件37，在设于该X滑动件37的头保持单元40上以能够拆装的方式保持有供给头33，在该供给头33上以能够上下移动的方式保持有多个吸嘴38(参照图9至图11)。该裸片供给装置12的供给头33在裸片22以安装面朝上的方式粘贴于晶片托盘27的切割片29上的情况下使用，在该供给头33的吸嘴38吸附了裸片22之后，通过上下翻转机构39(参照图9至图11)将该供给头33上下翻转而使裸片22上下翻转，并使元件安装机11的安装头15的吸嘴23吸附。

在该情况下，需要使上下翻转后的供给头33上的裸片22的高度位置与元件安装机11的安装头15的吸附高度位置一致，因此设有使裸片供给装置12的供给头33与设置有晶片托盘27的台32一体地上下移动的上下移动机构(未图示)，在使裸片22上下翻转并向电路基板17安装的情况下，如图7所示，在通过上下移动机构而使供给头33及台32下降了的位置，使元件安装机11的安装头15吸附上下翻转后的供给头33上的裸片22。

另一方面，在裸片22以安装面朝下的方式粘贴于晶片托盘27的切割片29的情况下，将裸片22不进行上下翻转地安装于电路基板17。在该情况下，如图8所示，在通过上下移动机构而使供给头33及台32上升了的位置，使元件安装机11的安装头15的吸嘴23吸附台32上的晶片托盘27的裸片22。

在裸片供给装置12的供给头33上设有相机41(参照图9)，在将裸片22吸附于供给头33的吸嘴38之前，上述相机41拍摄该裸片22，对该相机41的拍摄图像进行处理而识别出裸片22的位置并使供给头33的吸嘴38吸附裸片22。

另外，在裸片供给装置12上设有上顶机构42(参照图12)，在将裸片22吸附于供给头33的吸嘴38时，上述上顶机构42对切割片29中的要由吸嘴38吸附的部分从其下方进行上顶。上顶机构42与台32的上下移动联动地进行上下移动。

在元件安装机11的运转中，通过控制系统(未图示)，按照生产作业(生产程序)来控制元件安装机11、裸片供给装置12及供料器的动作，吸附从裸片供给装置12供给的裸片22和从供料器供给的供料器元件中的任一个并向电路基板17安装。

此时，在使裸片22上下翻转并向电路基板17安装的情况下，如图5所示，使裸片供给装置12的供给头33和台32下降，并且如图6所示，使供给头33向晶片托盘27的上方移动，在利用供给头33吸附裸片22之前，利用相机41拍摄该裸片22而识别出该裸片22的位置，并且使供给头33的吸嘴38吸附裸片22。然后，如图7所示，使裸片供给装置12的供给头33与吸嘴38一体地上下翻转，使吸附于该吸嘴38的裸片22上下翻转，并且使元件安装机11的安装头15移动至供给头33的上方，将供给头33的吸嘴38上的裸片22吸附于安装头15的吸嘴23并向电路基板17安装。

然而，在利用元件安装机11的安装头15吸附裸片供给装置12的供给头33上的裸片22的裸片交接动作完成后，裸片供给装置12的供给头33翻转成原来的状态并向晶片托盘27的上方移动、利用相机41拍摄作为吸附对象的裸片22而识别出该裸片22的位置之后、吸附该裸片22并再次上下翻转向下一个裸片交接位置移动的裸片交接准备动作所需要的时间Ta与在裸片交接动作完成后，元件安装机11的安装头15向电路基板17的裸片安装位置的上方移动并向电路基板17安装该裸片22、向下一个裸片交接位置移动的裸片安装动作所需要的时间Tb相比，两者不是相同时间，产生先到达下一个裸片交接位置的一个头等待另一个头的到达的等待时间(Ta-Tb)。另外，由裸片供给装置12的裸片交接准备动作所需要的时间Ta和元件安装机11的裸片安装动作所需要的时间Tb中较长一方的时间(＝较短一方的时间+等待时间)与裸片交接动作的时间(裸片交接动作的时间可看作恒定的时间)的合计时间来确定循环时间，因此为了缩短循环时间来提高生产率，需要缩短较长一方的时间或等待时间。

因此，在本实施例中，控制系统(裸片供给装置12的控制装置及/或元件安装机11的控制装置)每当裸片交接动作完成时，执行后述的图16的裸片交接位置确定程序，由此以缩短裸片供给装置12的裸片交接准备动作所需要的时间Ta和元件安装机11的裸片安装动作所需要的时间Tb中较长一方的时间而减小两者的时间差(其相当于裸片交接位置处的等待时间)从而缩短循环时间的方式来确定下一个裸片交接位置。

在此，使用图14及图15来对本实施例的裸片交接位置的确定方法进行说明。在图14、图15中，(Xa，Ya)是元件安装机11的安装头15的前一个安装位置，(Xb，Yb)是元件安装机11的安装头15的下一个安装位置，(Xc，Yc)是裸片供给装置12的供给头33的上下翻转位置，(Xd，Yd)是临时裸片交接位置。通过下述的[1]～[6]的工序，确定下一个裸片交接位置。另外，如本实施例那样在裸片供给装置12的供给头33上设有多个吸嘴38而在一个供给头33上吸附多个裸片22的情况下，安装头15的前一个安装位置(Xa，Ya)是最后安装裸片22的安装位置，安装头15的下一个安装位置(Xb，Yb)是最初安装裸片22的安装位置。

[1]供给头33在上下翻转位置的等待时间Tn通过下式算出。

Tn＝Ta-(Tb+A_C/Va)……(式1)

在此，Ta是裸片供给装置12的裸片交接准备动作所需要的时间，Tb是元件安装机11的裸片安装动作所需要的时间，A_C是安装头15的前一个安装位置(Xa，Ya)与供给头33的上下翻转位置(Xc，Yc)之间的距离，Va是裸片吸附前的安装头15的平均移动速度。

[2]供给头33从上下翻转位置向下一个安装位置的安装头15移动的移动时间Tm通过下式算出。

Tm＝C_B/Vb……(式2)

在此，C_B是供给头33的上下翻转位置(Xc，Yc)与下一个安装位置(Xb，Yb)之间的距离，Vb是裸片吸附后的安装头15的平均移动速度。

[3]临时裸片交接位置处的等待时间Tp通过下式算出。

Tp＝(Ta+C_D/Vc)-(Tb+A_D/Va)……(式3)

在此，C_D是供给头33的上下翻转位置(Xc，Yc)与临时裸片交接位置(Xd，Yd)之间的距离，Vc是裸片吸附后的供给头33的平均移动速度。A_D是安装头15的前一个安装位置(Xa，Ya)与临时裸片交接位置(Xd，Yd)之间的距离，Va是裸片吸附前的安装头15的平均移动速度。

[4]安装头15从临时裸片交接位置到下一个安装位置的移动时间Tq通过下式算出。

Tq＝D_B/Vb……(式4)

在此，D_B是临时裸片交接位置(Xd，Yd)与下一个安装位置(Xb，Yb)之间的距离，Vb是裸片吸附后的安装头15的平均移动速度。

另外，供给头33的移动速度与安装头15的移动速度不一定相同。一般，安装头15比供给头33的移动速度快的情况多。另外，为了防止吸附的裸片22的脱落，有时裸片吸附后的安装头15的平均移动速度Vb比供给头33的平均移动速度慢。

[5]在临时裸片交接位置进行了裸片交接动作的情况下的改善时间量Tz通过下式算出。

在Tn>Tp的情况下，供给头33的等待时间减少，安装头15向下一个安装位置的移动量增加，因此改善时间量Tz通过下式算出。

Tz＝(Tq-Tb)-(Tn-Tq)……(式5.1)

在此，(Tq-Tb)相当于移动时间的增加量，(Tn-Tq)相当于等待时间的减少量。

在Tn<Tp的情况下，供给头33的等待时间增加，安装头15向下一个安装位置的移动量减少，因此改善时间量Tz通过下式算出。

Tz＝(Tp-Tn)-(Tq-Tb)……(式5.2)

在此，(Tp-Tn)相当于等待时间的增加量，(Tq-Tb)相当于移动时间的减少量。

[6]准备有作为下一个裸片交接位置的候补的多个临时裸片交接位置，算出在各临时裸片交接位置处的改善时间量Tz，将改善时间量Tz最大的临时裸片交接位置确定作为下一个裸片交接位置。另外，临时裸片交接位置的设定方法可以是，为了减少供给头33的移动量和安装头15的移动量，临时裸片交接位置设定在连接供给头33的上下翻转位置(Xc，Yc)与下一个安装位置(Xb，Yb)之间的直线上的位置或接近该直线的位置。

以上所说明的本实施例的裸片交接位置的确定由控制系统(裸片供给装置12的控制装置及/或元件安装机11的控制装置)按照图16的裸片交接位置确定程序来执行。图16的裸片交接位置确定程序每当裸片交接动作完成时执行。当本程序起动时，首先，在步骤101中，使用上述(式1)，算出供给头33在上下翻转位置的等待时间Tn。然后，进入步骤102，使用上述(式2)，算出供给头33从上下翻转位置到下一个安装位置的安装头15的移动时间Tm。

然后，进入步骤103，使用上述(式3)，算出临时裸片交接位置的等待时间Tp。然后，进入步骤104，使用上述(式4)，算出安装头15从临时裸片交接位置到下一个安装位置的移动时间Tq。然后，进入步骤105，使用上述(式5.1)或(式5.2)，算出改善时间量Tz。

然后，进入步骤106，对是否对准备的全部临时裸片交接位置算出了改善时间量Tz进行判定，若还有未算出改善时间量Tz的临时裸片交接位置，则执行上述步骤103～105的处理，算出该临时裸片交接位置处的改善时间量Tz。

并且，在对于全部临时裸片交接位置，算出了各临时裸片交接位置处的改善时间量Tz的阶段，进入步骤107，对各临时裸片交接位置处的改善时间量Tz进行比较，选择改善时间量Tz最大的临时裸片交接位置，并将其确定作为下一个裸片交接位置。由此，每当裸片交接动作完成时，确定下一个裸片交接位置。

根据以上所说明的本实施例，对准备的多个临时裸片交接位置，算出各临时裸片交接位置处的改善时间量Tz，将改善时间量Tz最大的临时裸片交接位置确定作为下一个裸片交接位置，因此能够缩短循环时间而提高生产率。

另外，裸片供给装置12的裸片交接准备动作包括供给头33的移动、裸片吸附动作、裸片拍摄、图像处理、上下翻转动作，但是供给头33的裸片吸附动作、裸片拍摄、图像处理及上下翻转动作所需要的时间与裸片交接位置无关而可看作恒定的时间，因此供给头33的移动时间与裸片供给装置12的裸片交接准备动作所需药的时间Ta存在相关关系。因此，也可以使用供给头33的移动时间作为裸片供给装置12的裸片交接准备动作所需要的时间Ta的代用信息。

另外，元件安装机11的裸片安装动作包括安装头15的移动和在安装位置的上下移动动作，但是在安装位置的上下移动动作所需要的时间与裸片交接位置无关而可看作恒定的时间，因此安装头15的移动时间与元件安装机11的裸片安装动作所需要的时间Tb存在相关关系。因此，可以使用安装头15的移动时间作为元件安装机11的裸片安装动作所需要的时间的代用信息。

另外，本发明不限定于上述实施例，也可以在裸片供给装置12的供给头33上仅设置一个吸嘴38而仅吸附一个裸片22，另外，也可以适当变更元件安装机11或裸片供给装置12的结构等，在不脱离主旨的范围内能够实施各种变更，这是不言而喻的。

附图标记说明

11…元件安装机，12…裸片供给装置，13…供料器设置台，15…安装头，16…XY移动机构，17…电路基板，22…裸片，23…吸嘴，25…输送器，26…零件相机，27…晶片托盘，28…料仓，29…切割片，32…台，33…供给头，34…供给头移动机构，35…托盘存取机构，38…吸嘴，39…上下翻转机构，40…头保持单元，41…相机，42…上顶机构。