专利名称：一种贴装装置及其贴装方法
技术领域：
本发明涉及一种将电子元件贴装在基板上的贴装装置和贴装方法。
背景技术：
在许多领域，例如电子制造和封装领域，通常使用贴装装置(例如贴装机)将电子元件贴装到基板上的指定位置。在贴装过程中，基板(例如PCB基板)首先固定在贴装台上，接着配置在贴装头底部的贴装吸嘴吸附需要贴装的电子元件，并且通过移动贴装头和贴装吸嘴的伸出操作将被吸附的电子元件贴装到基板上的规定的位置。然而，在一些情况下，例如贴装一些具有不规则形状的电子元件以及贴装位置位于在基板边界的电子元件(例如USB接口，这样的电子元件常常有一部分悬空在基板边界外)时，由于这些电子元件在贴装过程中受到的贴装压力不均匀，常常会导致贴装失败，或 者贴装错误，有时即使能够贴装，也很难保证贴装的精确度。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种通过辅助贴装部来改善贴装压力不均匀的贴装装置和贴装方法。根据本发明的一方面，本发明提供了一种贴装装置，包括贴装头，具有贴装吸嘴并通过贴装吸嘴吸附电子元件，并且将所吸附的电子元件移动到基板上的相应位置；辅助贴装部，可拆卸地安装在所述贴装头，其具有可移动到规定方向上的机械臂；以及控制部，根据所述电子元件的种类信息，控制所述机械臂和所述贴装吸嘴来配合地支撑所述电子元件。在本发明中，当贴装头的贴装吸嘴吸附了电子元件后，通过在贴装头上安装的辅助贴装部来支撑电子元件的部分底部。具体来说，控制器通过分析电子元件的种类信息(例如形状、厚度)，接着控制辅助贴装部的机械臂，使机械臂移动到电子元件的底部，通过与贴装吸嘴配合适当地支撑电子元件的部分底部，保证被贴装电子元件均匀受力，从而更好地将电子元件贴装在基板上的相应位置，确保贴装成功率。根据本发明一个优选的实施方式，所述辅助贴装部包括滑动部，固定在所述贴装头的侧面；延伸部，固定在所述滑动部上，其上具有伸出杆，并且所述伸出杆通过所述控制器的控制可以上下移动；以及转动部，通过所述伸出杆与所述延伸部连接，并且具有所述机械臂，所述转动部可滑动地配合在所述滑动部上，并且通过所述控制部的控制，所述伸出杆和所述滑动部将所述机械臂转动到规定方向。根据本发明另一个优选的实施方式，所述滑动部包括滑动轨道和制动器，所述滑动轨道沿上下方向固定在贴装头的侧面，所述转动部通过所述制动器与所述滑动轨道配合，根据所述控制部的控制，所述转动部可沿所述制动器的上下移动到所述规定位置。
根据本发明另一个优选的实施方式，所述转动部包括第一连接杆、第二连接杆、第三连接杆、第四连接杆和第五连接杆，所述第一连接杆可滑动地配合在所述制动器上，所述第二连接杆的一端与所述第一连接杆的一端通过螺栓可转动连接，所述第二连接杆的另一端与所述第三连接杆的一端通过螺栓可转动连接，所述第三连接杆的另一端与所述第四连接杆的一端通过螺栓可转动连接，所述第四连接杆的另一端与所述第一连接杆的一端通过螺栓可转动连接，所述第一连接杆、所述第二连接杆、所述第三连接杆和所述第四连接杆形成平行四边形结构，所述伸出杆的一端通过螺栓可转动连接在所述第二连接杆上，所述第五连接杆形成所述机械臂，并且所述第五连接杆与所述第四连接杆固定连接，当所述制动器移动到所述规定位置后，所述控制器通过控制所述伸出杆移动所述机械臂到所述规定方向上。在这种情况下，由于第一连接杆、第二连接杆、第三连接杆和第四连接杆形成平行四边形结构，第四连接杆与第五连接杆(机械臂)，而且第一连接杆与制动器滑动配合，第二连接杆与伸出杆可转动连接，因此，通过伸出该伸出杆可以将与平行四边形结构的机械臂移动到规定方向。
根据本发明另一个优选的实施方式，当所述伸出杆恢复到原来状态时，所述第五连接杆与第一连接杆处于同一直线方向上。在这种情况下，当将转动部恢复到原来状态时，通过将伸出杆收入和制动器可以沿着滑动轨道往上滑动而将转动部收回到原来位置。根据本发明另一个优选的实施方式，所述规定位置由所述贴装头的顶面至所述制动器的距离LI来确定，所述距离LI由以下公式获得LI = L-L2其中，L为所述贴装头高度距离，L2为制动器的顶面至贴装吸嘴的距离。在这种情况下，L为所述贴装头高度距离，L2为制动器的顶面至贴装吸嘴的距离，其中，L为已知高度，而L2与转动部的尺寸和被贴装电子元件的种类信息有关系。由于转动部的尺寸和被贴装电子元件的种类信息在电子元件被贴装前可以获得，因此，在贴装电子元件时，控制器只需要知道电子元件的种类信息便可以获得LI的距离，从而可以精确地将机械臂移到所需的位置上。根据本发明的另一方面，所述的贴装装置的贴装方法，包括吸附步骤，贴装吸嘴吸取待贴装的电子元件；旋转步骤，将所述转动部的机械臂转动到与所述电子元件底部配合的规定方向上；以及 贴装步骤，将所述电子元件贴装到基板上的相应位置。根据本发明一个优选的实施方式，所述贴装方法在所述吸附步骤之前还包括判断步骤，所述控制器根据所述电子元件的种类信息判断是否要启动所述辅助贴装部。根据本发明另一个优选的实施方式，所述旋转步骤包括伸出步骤，根据所述控制器将转动部移动到所述规定位置；转动步骤，移动所述伸出杆，将所述转动部上的机械臂转动到所述规定的方向上。在这种情况下，伸出步骤首先通过滑动轨道和伸出杆将转动部移动到所述规定位置，例如沿着上下方向移动到制动器规定的位置，接着在转动步骤中，通过伸出杆的进一步移动，产生转动臂上机械臂的旋转，从而使机械臂转动到电子元件底部配合的规定方向上。
根据本发明另一个优选的实施方式，所述贴装步骤之后还包括恢复步骤，将转动部恢复到原来的状态。根据本发明的贴装装置，可以提供一种通过辅助贴装部来改善贴装压力不均匀并提供可靠贴装的贴装装置。
图I是示出了根据本发明的典型实施方式的包括贴装装置的贴装系统的示意图。图2是示出了根据本发明的典型实施方式的贴装装置的示意图。图3是示出了图2中的转动部的结构分解图。图4是示出了根据本发明的典型实施方式的电子元件的示意图。
图5是示出了根据本发明的典型实施方式的贴装装置的吸附电子元件时示意图。图6是示出了根据本发明的典型实施方式的贴装装置的辅助贴装装置中的转动部移动的示意图。图7是示出了图6中辅助贴装装置中的转动部移动的示意图。图8是示出了根据本发明的典型实施方式的贴装装置的辅助贴装装置中的机械臂支撑在电子元件时的示意图。图9是示出了根据本发明的典型实施方式的贴装装置的贴装时的示意图。
图10是示出了本发明的典型实施方式的贴装装置的流程图。
具体实施例方式下面，结合附图和具体实施方式
，进一步详细地说明本发明。在附图中，相同的部件或具有相同功能的部件采用相同的符号标记，省略对其的重复说明。图I是示出了根据本发明的典型实施方式的包括贴装装置的贴装系统的示意图。图2是示出了根据本发明的典型实施方式的贴装装置的示意图。本发明的电子元件贴装装置包括贴装头100、辅助贴装部200和控制部300。其中，贴装头100具有贴装吸嘴101并可以通过贴装吸嘴101吸附电子元件，在控制器300的控制下，所吸附的电子元件移动到基板400上的相应位置。辅助贴装部200可拆卸地安装在所述贴装头100，并且辅助贴装部200具有可移动到规定方向上的机械臂。控制部300根据电子元件500的种类信息，控制机械臂和贴装吸嘴101来配合地支撑电子元件500。在本实施方式的电子元件贴装装置中，如图I和图2所示，与以往技术相似，该贴装头100上具有贴装吸嘴101，并通过贴装吸嘴101可以吸附电子元件，在控制部300的控制下，基板400被运送至贴装电子元件的工作台上，并且控制贴装头100的贴装吸嘴101从供料处吸取所需电子元件500，然后将贴装吸嘴101到基板400的上方，使贴装吸嘴101所吸附的电子元件500对准基板400上的适当位置进行贴装。然而，本实施方式的不同之处在于，该电子元件贴装装置还具有辅助贴装部200，通过控制部300所获取的有关将要贴装的电子元件的种类信息和位置信息，辅助贴装部200可以启动机械臂配合贴装头100的贴装吸嘴101对电子元件500进行贴装。在本实施方式中，当贴装头的贴装吸嘴吸附了电子元件后，通过在贴装头100上安装的辅助贴装部200来配合的支撑电子元件500 (例如支撑电子元件500的部分底部)。具体来说，控制器300通过分析电子元件500的种类信息(例如形状、厚度)，接着控制辅助贴装部200的机械臂，使机械臂移动到电子元件500的底部，通过与贴装吸嘴101配合适当地支撑电子元件的部分底部，保证被贴装电子元件均匀受力，从而更好地将电子元件贴装在基板上的相应位置，确保贴装成功率。如图2所示，本实施方式的辅助贴装部200可以包括滑动部220、延伸部210以及转动部230。其中，滑动部220可以可拆卸地固定在所述贴装头100的侧面，当所使用的贴装元件为常规电子元件(例如一般的集成电路元件，例如CPU、内存等)不需要辅助贴装部200的场合，可以通过滑动部220从贴装头100拆下来。延伸部210可以固定在滑动部220、上面，其固定的位置可适当地靠近贴装头100的上方的位置。延伸部210上具有伸出杆211，通过控制器300的控制，伸出杆211可以在上下方向上伸出和收入。转动部230具有机械臂(即图3中的第五连接杆235)。另外，转动部230可以通过伸出杆211连接到延伸部210，并且转动部230的一侧可滑动地与滑动部220配合，从而转动部230通过伸出杆和与滑动部之间的滑动操作可以实现上下方向上的移动并使机械臂移动到规定的方向(例如水平方向)。在本实施方式中，滑动部220优选地包括滑动轨道221和制动器222。滑动轨道221固定在贴装头100的侧面，制动器222配合在滑动轨道221上，制动器222可以在滑动轨道221上移动，并且可以根据控制器300的控制在滑动轨道221的适当位置上停止并且固定在该位置上。图3是示出了图2中的转动部230的结构分解图。如图3所示，转动部230由平行四边形形状的连接杆形成。具体来说，转动部230包括第一连接杆231、第二连接杆232、第三连接杆233、第四连接杆234和第五连接杆235。其中，第一连接杆231配合在制动器222上，第一连接杆231可以沿着制动器222滑动。第二连接杆232的一端与第一连接杆231的一端通过螺栓可转动连接；第二连接杆232的另一端与第三连接杆233的一端通过螺栓可转动连接；第三连接杆233的另一端与第四连接杆234的一端螺栓可转动连接；第四连接杆234的另一端与第一连接杆231的一端螺栓可转动连接。第一连接杆231、第二连接杆232、第三连接杆233和第四连接杆234形成平行四边形结构。此外，伸出杆211的一端通过例如螺栓可转动连接在第二连接杆上。注意到，上述提到的连接杆之间的连接方式，除了螺栓之外，也可以通过其它连接方式例如铆钉等，只要这种连接方式保证连接杆之间可转动的连接即可。另外，转动部230的第五连接杆235形成上述所提到的辅助贴装部200的机械臂，并且第五连接杆235与第四连接杆234固定连接。第五连接杆235与第四连接杆234形成某一固定角度，优选地，该角度可以被设置成，当伸出杆211恢复到初始状态时，使第五连接杆235处于与第一连接杆231同一直线方向上。在这种情况下，由于第一连接杆231、第二连接杆232、第三连接杆233和第四连接杆234形成平行四边形结构，第二连接杆232与伸出杆可转动连接，因此通过伸出杆211的移动，可以导致上述平行四边形结构的改变，如图3所示。此外，由于第一连接杆231与制动器222滑动配合，因此，可以通过控制伸出杆211在上下方向上的距离以及制动器的位置将机械臂移动到规定方向例如水平方向上。这里，有必要关于上面提到的电子元件500的种类信息进行进一步地说明。在本实施方式中，需要启动辅助贴装部200的电子元件500 —般是位于基板400边界上的元件，并且这种电子元件500常常有一部分悬空在基板的外部，例如USB接口。图4举例说明了需要启动该辅助贴装部200的典型的电子元件500，这种元件需要安装在基板400的边界部分，并且电子兀件500的一部分需要悬空在基板400的外部。如图4所示，电子元件500可以包括贴装部分501、连接部分503和悬空部分502。通常，贴装头100的贴装吸嘴101吸附贴装部分501或者悬空部分502，贴装吸嘴101具体的吸附位置由电子元件500的形状决定，例如如果电子元件500的悬空部分502部分远比贴装部分501长，电子元件500的重心偏移到悬空部分502的位置，则贴装吸嘴101的吸附位置位于悬空部分502上，反之，如果电子元件500的悬空部分502部分远比贴装部分501短，使电子元件500的重心偏移到贴装部分501的位置上，则贴装吸嘴101的吸附位置位于贴装部分501上。电子元件500的种类信息包括了电子元件500的厚度，特别包括了悬空部分502的厚度。 关于悬空部分502形状结构的进一步讨论。即使悬空部分502的底面并不是平面，也可以使用本实施方式的电子元件贴装装置。由于作为电子元件500的悬空部分502的结构具有一定的限制，因此有些电子元件500的悬空部分502虽然不是规则形状(例如该悬空部分502的底面不是完全平整的)，但是其底面仍有可以支撑的位置，也就是说，只要有这样的支撑位置，那么本实施方式中的机械臂便能实现支撑电子元件500的作用，从而达到本发明的效果。在本实施方式中，当贴装头100的贴装吸嘴101吸附了电子元件500之后，辅助贴装部200的机械臂配合贴装吸嘴101支撑该电子元件500。具体来说，当贴装头100的贴装吸嘴101吸附了电子元件500之后，控制部通过控制辅助贴装部200，使辅助贴装部200的机械臂(也就是第五连接杆235)移动到电子元件500的悬空部分502的底部，辅助支撑电子元件500。当电子元件500在进行贴装的时候，由于被辅助贴装部200支撑，因此电子元件500这部分悬空部分502不会因为受力不均而导致贴装不可靠或贴装失败。在本实施方式中，对于机械臂的材质和具体结构并没有特别的限制，但是为了使机械臂能够应用到所贴装的电子元件500厚度较小的情况，机械臂在保持应有的机械强度下，可以适当地减小在上下方向上的厚度(当机械臂移动到水平方向上时)，从而使本发明的贴装装置可以得到更广泛的应用。以下，结合图5至图10详细地说明辅助贴装部200对电子元件500贴装的辅助贴装过程。首先，控制部300控制贴装头100从电子元件的供料处用贴装吸嘴101吸取所需的电子元件500(S102)。如图5所示，电子元件500被吸附在贴装吸嘴101上。此时，控制部300已经获悉电子元件500的种类信息，包括判断电子元件500是否需要贴装在边界上的元件(SlOl)，也可以包括该电子元件500厚度、重心位置、悬空部分的厚度等。接着，如果判断出该所吸附的电子元件需要贴装在边界上的元件，则控制部300启动辅助贴装部200，如图6所示。具体地说，控制部300首先计算制动器222在滑动轨道221移动的距离。参考图7，制动器222在滑动轨道221移动的距离LI等于贴装头100顶面至贴装吸嘴101的距离L (即贴装头100的高度)减去制动器222的顶面至贴装吸嘴101的距离L2。而L2的距离可以通过第一连接杆231的长度L3减去电子元件500的悬空部分502的厚度W'。由于贴装头100顶面至贴装吸嘴101的距离L、第一连接杆231的长度L3均为已经信息。因此，只要从电子的种类信息中得到电子元件500的悬空部分502的厚度r，便可计算得到制动器222在滑动轨道221移动的距离LI。然后，当制动器222移动到固定的位置后，转动部230也往下移动到第一连接杆231而被卡在制动器222上。参考图3，注意到，第一连接杆231在其上端有突出部分，当转动部230整体在制动器222上移动的时候，该突出部分可以卡住制动器222，从而转动部230通过延伸部210的伸出杆211在上下方向上不会进一步移动。应该理解到，上述转动部230的移动的时机并没有特别限制，转动部230的移动可以在贴装吸嘴101吸附了电子元件500后离开进行，也可以在贴装头100移动到基板上的过程中同时进行。而对于电子元件贴装后会在边界外悬空一部分的情况，转动部230也可以在贴装头100对准位置后在进行移动。接着，延伸部210的伸出杆211继续运动，由于第一连接杆231的上端已卡住在制动器222上，因此，此时由多个连接杆形成的转动部230会形成旋转运动，使机械臂(即第 五连接杆235)移动到电子元件500的悬空部分502，基本贴附在悬空部分502的底面，从而配合贴装吸嘴101支撑电子元件500 (如图8所示)(S103)。最后，贴装头100移动到该电子元件500的贴装位置，如图9所示。具体来说，贴装头100的贴装吸嘴101将电子元件500对准到所贴装的位置，同时施加向下的压力，此时，由于电子元件500在位置A、位置B和位置C同时受力，使得电子元件500不会因为存在悬空部分502而在贴装过程中产生摇动，从而使电子元件500可靠地贴装在所要贴装的位置上(S104)。当贴装完成后，贴装辅助部200恢复到启动前的状态。此外，应该理解到，虽然本实施方式中多次提到电子元件安装在基板的边界上，但是对于很多即使安装在基板边界内的位置，也可以使用本发明的贴装装置。例如，上述中提到的图4中的电子元件500可以包括贴装部分501、连接部分503和悬空部分502。在这种情况下，如果连接部分503的高度适当，使得电子元件500安装在边界内部时，悬空部分502 (此时这里的悬空部分并非指的是边界之外的部分，而是电子元件500上离开基板400的部分)与基板400的距离足够容纳机械臂(即第五连接杆235)，那么在这种情况下，本实施方式的贴装装置也是可以使用的。虽然以上结合附图和实施例对本发明进行了具体说明，但是可以理解，上述说明不以任何形式限制本发明。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。
权利要求
1.一种贴装装置，其特征在于，包括 贴装头，具有贴装吸嘴并通过贴装吸嘴吸附电子元件，并且将所吸附的电子元件移动到基板上的相应位置； 辅助贴装部，可拆卸地安装在所述贴装头，其具有可移动到规定方向上的机械臂；以及控制部，根据所述电子元件的种类信息，控制所述机械臂和所述贴装吸嘴来配合地支撑所述电子元件。
2.根据权利要求I的贴装装置，其特征在于，所述辅助贴装部包括 滑动部，固定在所述贴装头的侧面； 延伸部，固定在所述滑动部上，其上具有伸出杆，并且所述伸出杆通过所述控制器的控制可以上下移动；以及 转动部，通过所述伸出杆与所述延伸部连接，并且具有所述机械臂， 所述转动部可滑动地配合在所述滑动部上，并且通过所述控制部的控制，所述伸出杆和所述滑动部将所述机械臂转动到规定方向。
3.根据权利要求2的贴装装置，其特征在于，所述滑动部包括滑动轨道和制动器， 所述滑动轨道沿上下方向固定在所述贴装头的侧面， 所述转动部通过所述制动器与所述滑动轨道配合， 根据所述控制部的控制，所述转动部可沿所述制动器的上下移动到所述规定位置。
4.根据权利要求3的贴装装置，其特征在于，所述转动部包括 第一连接杆、第二连接杆、第三连接杆、第四连接杆和第五连接杆， 所述第一连接杆可滑动地配合在所述制动器上， 所述第二连接杆的一端与所述第一连接杆的一端通过螺栓可转动连接，所述第二连接杆的另一端与所述第三连接杆的一端通过螺栓可转动连接，所述第三连接杆的另一端与所述第四连接杆的一端通过螺栓可转动连接，所述第四连接杆的另一端与所述第一连接杆的一端通过螺栓可转动连接， 所述第一连接杆、所述第二连接杆、所述第三连接杆和所述第四连接杆形成平行四边形形状， 所述伸出杆的一端通过螺栓可转动连接在所述第二连接杆上， 所述第五连接杆形成所述机械臂，并且所述第五连接杆与所述第四连接杆固定连接，当所述制动器移动到所述规定位置后，所述控制器通过控制所述伸出杆移动所述机械臂到所述规定方向上。
5.根据权利要求4的贴装装置，其特征在于，当所述伸出杆恢复到原来状态时，所述第五连接杆与所述第一连接杆处于同一直线方向上。
6.根据权利要求I至5的任一项所述的贴装装置，其特征在于，所述规定位置由所述贴装头的顶面至所述制动器的距离LI来确定，所述距离LI由以下公式获得LI = L-L2 其中，L为所述贴装头高度距离，L2为所述制动器的顶面至所述贴装吸嘴的距离。
7.一种根据权利要求I至5的任一项所述的贴装装置的贴装方法，其特征在于，包括 吸附步骤，所述贴装吸嘴吸取待贴装的电子元件； 旋转步骤，将所述转动部的机械臂转动到与所述电子元件底部配合的规定方向上；以及 贴装步骤，将所述电子元件贴装到基板上的相应位置。
8.一种根据权利要求7的贴装方法，其特征在于，所述贴装方法在所述吸附步骤之前还包括 判断步骤，所述控制器根据所述电子元件的种类信息判断是否要启动所述辅助贴装部。
9.一种根据权利要求7的贴装方法，其特征在于，所述旋转步骤包括 伸出步骤，根据所述控制器将转动部移动到所述规定位置； 转动步骤，移动所述伸出杆，将所述转动部上的机械臂转动到所述规定的方向上。
10.一种根据权利要求7至9任一项所述的贴装方法，其特征在于，所述贴装步骤之后还包括 恢复步骤，将所述转动部恢复到原来的状态。
全文摘要
本发明提供了一种贴装装置，包括贴装头，具有贴装吸嘴并通过贴装吸嘴吸附电子元件，并且将所吸附的电子元件移动到基板上的相应位置；辅助贴装部，可拆卸地安装在所述贴装头，其具有可移动到规定方向上的机械臂；以及控制部，根据所述电子元件的种类信息，控制所述机械臂和所述贴装吸嘴来配合地支撑所述电子元件。根据本发明的贴装装置，可以提供一种通过辅助贴装部来改善贴装压力不均匀并提供可靠贴装的贴装装置。
文档编号H05K13/04GK102740606SQ20111008044
公开日2012年10月17日 申请日期2011年3月29日 优先权日2011年3月29日
发明者王栋 申请人:松下电器产业株式会社