用於晶片安裝器的部件識別裝置的製作方法

2023-04-23 02:32:01

專利名稱：用於晶片安裝器的部件識別裝置的製作方法
技術領域：
本發明一般地涉及晶片安裝器。更具體而言，本發明涉及用於芯 片安裝器的部件識別裝置。
背景技術：
晶片安裝器用於將部件如集成電路(IC)部件、半導體封裝等安 裝在襯底如印刷電路板(PCB)上。最近，PCB和單個IC部件已變 得複雜和高度集成。所以，安裝在PCB上的IC部件具有大量非常緊 密地間隔開的輸出引腳。在將電子部件安裝在PCB上之前，由晶片安裝器將其拾起並通過 吸力保持在噴嘴上。為了確保部件在PCB上的精確定位和電子部件的 連接器與PCB跡線的正確對準，部件安裝器的噴嘴可以將部件旋轉一 個角度。為了便於確定部件角度，設置了部件識別裝置。部件識別裝置一般附裝到晶片安裝器的頭部的主體。在附裝到芯 片安裝器頭部的傳統部件識別裝置中，常將鏡子布置在電子部件下方 以將其圖像反射到照相機，使得可以識別電子部件的角度定向並在需 要時隨後進行校正。圖l是傳統頭部附裝的部件識別裝置的示意圖。如圖1所示，傳 統的部件識別裝置包括噴嘴11、鏡12、照相機13和驅動機構14。噴 嘴11、鏡12、照相機13和驅動機構14全都安裝在晶片安裝器的頭部 (未示出)上。鏡12直接布置在由噴嘴ll保持的電子部件P的下方。電子部件P的圖像由鏡12反射並沿著光軸輸入到照相機13。在 此情況下，鏡12構造成當噴嘴11向下運動來拾取並安裝電子部件P 時順時針旋轉以避免與電子部件P的千涉。為此，驅動機構14安裝 在頭部中，這增加了頭部的重量。 增加的頭部重量導致頭部運動時更高的動量，並由此減小了部件安裝速度。而且，鏡12的位置和角度需要由驅動機構14精確設定， 否則待安裝的電子部件P可能被錯誤識別。發明內容根據本發明的一個方面， 一種用於晶片安裝器的部件識別裝置包 括頭部、照相機和鏡部。頭部包括框架和安裝在框架上的至少一個噴 嘴部的頭部，該噴嘴部構造成拾取電子部件並將該電子部件安裝在襯 底上。包括透鏡部和成像裝置的照相機可以安裝在框架上。鏡部包括 安裝在框架上的鏡支承部和連接到鏡支承部的鏡，使得鏡構造在不會 與噴嘴部的運動路徑幹涉的空間中。由噴嘴部拾取的電子部件的圖像 由該鏡反射，偏軸穿過透鏡部，而形成在成像裝置上。,當頭部包括多於一個噴嘴部時，照相機的數量可以大於1。當噴 嘴部的數量大於1時，可以設置單個照相機以依次識別由每個噴嘴部 拾取的電子部件。單個照相機可以沿著頭部運動。


圖1示出傳統的頭部附裝的部件識別裝置；圖2是根據一個實施例的部件識別裝置的透視圖；圖3A示出物體通過透鏡的像，該物體相對於光軸對稱；圖3B示出物體通過透鏡的像，該物體偏離光軸；圖4示出釆用偏軸方法的部件識別裝置；圖5示出採用鏡-像偏軸方法的部件識別裝置；圖6是圖2的部件識別裝置的側視圖，示出從部件供應裝置拾取電子部件的噴嘴部分；圖7是圖2的部件識別裝置的側視圖，示出位於部件識別位置中的噴嘴部分以及識別電子部件的操作；圖8是圖2的部件識別裝置的側視圖，示出將噴嘴部分移動到安裝位置以將電子部件安裝在襯底上；以及
圖9是根據另一實施例的部件識別裝置的透視圖。
具體實施例方式
圖2是部件識別裝置的一個實施例的透視圖。參照圖2，用於芯 片安裝器的部件識別裝置100包括頭部110、照相機120和鏡部130。
頭部110包括框架111和安裝在框架111上的至少一個噴嘴部112。 噴嘴部112能夠通過吸力拾取電子部件P。框架111包括具有至少一 個孔的大體水平基部，在該孔中至少一個噴嘴部112構造成上下運動 以及角度運動如360。旋轉。至少一個孔(例如如圖所示的兩個孔)構 造成接近基部的第一側(例如如圖2所示的前側)。框架111包括從基 部的另一邊或側(例如如圖2所示的後側)向上延伸的大體豎直上部。 如圖所示，大體豎直上部遠離至少一個孔和至少一個噴嘴部112。盡 管在圖2中未示出，但是頭部IIO設有使至少一個噴嘴部112在至少 一個孔中上、下和i走轉運動的驅動機構。如進一步示出的，照相4幾120 連接到框架111的大體豎直部分，更具體地連接到其背離至少一個噴 嘴部112的表面。如圖所示，鏡部130連接到框架111的基部，使得 該鏡部基本上位於框架111的大體豎直部分的下方。
如圖2所示，兩個照相機120安裝和構造成使得每個照相機120 對應於至少一個噴嘴部(例如如圖所示的兩個)的每個噴嘴部112。 照相機120通過照相機支承部120a安裝到框架111的大體豎直部分。 照相機120從支承部120a向下延伸經過框架111的基部。照相機120 的下部(例如透鏡鏡筒)相對於照相機120的上部成一定角度向下向 著鏡部130延伸。照相機120檢測由每個噴嘴部112保持的電子部件 P的位置誤差。就是說，當噴嘴部112拾取部件P時，部件P可能定 向成使得部件P與PCB的跡線或引線框的引線未對準，如果其簡單 地向下運動到目標物體例如村底上的話。照相機120包括透鏡部121 和成像裝置122。
透鏡部121可以包括廣角透鏡以接收電子部件P的寬圖像。成像 裝置122布置在透鏡部121上方並可以是區域電荷耦合器件(CCD )。 但是，成像裝置122並不限於區域CCD，也可以是直線CCD。在本實施例中，照相機120的數量以1: 1的關係對應於噴嘴部 112的數量，但是本發明並不限於此。就是說，在其它實施例中單個 可運動照相機可以用於識別由多個噴嘴部112中每個噴嘴部112保持 的電子部件P。鏡部130包括鏡支承部131和鏡132。在框架111的大體豎直部 分的下方，鏡支承部131在其上端處附裝、連接或以其它方式聯接到 框架111的基部。鏡支承部131的下部支承鏡132。鏡132由鏡支承 部131保持在大體水平方向上。鏡132位於不會與由各個噴嘴部112 保持的電子部件P的運動路徑幹涉的空間中。就是說，根據本實施例 的鏡132布置在照相機120和噴嘴部112之間，但不在直接位於噴嘴 部112下方的空間中。更具體而言，鏡132構造成在框架111的大體 豎直部分下方，使得鏡132遠離噴嘴部112。根據本實施例的鏡132與圖1所示傳統技術的不同之處在於，鏡 132不需要被移動以防止在例如電子部件拾取步驟、電子部件識別步 驟和電子部件安裝步驟期間與電子部件P的幹涉。在本實施例中，儘管對應於多個噴嘴部112隻安裝了一個在框架 111的寬度上延伸的鏡132,但是本發明並不限於此。就是說，可以設 置多於一個鏡132。例如，多個鏡132可以構造成使得多個中的各個 鏡132以1: 1的關係對應於多個噴嘴部112中的各個噴嘴部112。在 識別電子部件P的步驟中，根據本實施例的照相機120和鏡部130布 置成使得電子部件P的圖像由鏡132反射，穿過透鏡部121，並以偏 軸方法形成在成像裝置122上。# 據本實施例的照相機120和鏡部130的布置將參照圖3A至5 詳細描述。圖3A示出物體通過透鏡的像，該物體相對於透鏡的光軸 對稱。圖3B示出物體通過透鏡的像，該物體偏離光軸定向或定位。在一般的光學系統中，如圖3A所示，物體St布置成相對於光軸 Ai對稱，使得由透鏡"形成的圖像Hi相對於光軸^對稱。但是，如 圖3B所示，當物體S2偏離光軸A2 (或者透鏡L2定向成其光軸A2不 與物體S2對齊)時，由透鏡L2形成的圖像H2偏離光軸A2。此成像方法稱為偏軸方法，並應用於根據本實施例的部件識別裝置。圖4示出採用偏軸方法的部件識別裝置。圖5示出使用鏡部採用 偏軸方法的部件識別裝置。如圖4所示，光軸A3從照相機120，的透鏡121'的中心向上延伸， 使得光軸A3基本平行於噴嘴部112。由噴嘴部112保持的電子部件P 的圖像穿過透鏡部121'並聚焦到照相機120'的成像裝置122，上，且相 對光軸A3不對稱。因為電子部件P的位置並不相對於光軸A3對稱， 並且形成在成像裝置122，上的圖像並不相對於光軸A3對稱，所以此聚 焦方法是偏軸方法。但是，因為照相機120'布置在頭部下靠近部件供應裝置或印刷電 路板的待安裝電子部件P處，所以圖4的部件識別裝置限制了使用空 間並妨礙了高效工作。所以，可以引入鏡子使得照相機120'可以重新 定位到更加方便的位置。如圖5所示，鏡132布置在圖4所示圖像的路徑上以將部件P的 圖像向上反射。於是，照相機120可以安裝在頭部110的上部中。結 果，使用鏡-像偏軸方法，使得照相機120布置成不與部件供應裝置 或印刷電路板幹涉，從而可以進行高效工作。而且，當使用釆用鏡132的偏軸方法時，因為鏡132不需要直接 布置在噴嘴部112下方，且不會與電子部件P的運動路徑T幹涉，所 以頭部110不需要包括圖1的傳統部件識別裝置中所使用的驅動機構 14。因此，可以減小頭部的重量，並且可以提高部件安裝速度。將參照圖6至8描述^L據本實施例的用於晶片安裝器的部件識別 裝置100的操作。圖6是第一側視圖，示出噴嘴部分從部件供應裝置 拾取電子部件並運動到部件識別位置。圖7是第二側視圖，示出位於 部件識別位置的噴嘴部分並示出照相機和鏡部配合識別電子部件。圖 8是第三側視圖，示出噴嘴部分在識別之後運動到安裝位置並在需要 時進行定向校正，以將電子部件安裝在村底上或者諸如引線框之類的 目標物體上。
參照圖6，噴嘴部112從框架111下降以拾取由部件供應裝置180 (例如帶送入器)供應的電子部件P。然後噴嘴部112保持住電子部 件P上升(如箭頭所示)。鏡132遠離噴嘴部112，並因此在下降和上 升步驟期間不會與電子部件P幹涉。接著，當噴嘴部112上升到如圖7所示的部件識別位置時，電子 部件P的圖像由鏡132反射並通過偏軸成像方法由透鏡部121形成在 成像裝置122上。然後，照相機120識別電子部件P，使得可以識別 電子部件P的對準和定中心。在識別電子部件P的位置之後，例如通過將噴嘴部112旋轉預定 角度來調節或校正電子部件P的對準。然後，如圖8所示，噴嘴部112 在箭頭所示方向上下降以將電子部件P安裝在襯底1卯上。因為鏡132 不會在下降步驟中與電子部件P幹涉，所以電子部件P可以可靠且精 確地安裝在襯底l卯上。如上所述，使用鏡132採用偏軸方法的根據本發明一個實施例的 用於晶片安裝器的部件識別裝置100不需要用於驅動鏡132的附加驅 動機構，因為鏡132固定在不會與電子部件P的運動幹涉的位置處。 於是，降低了製造成本，並且精確快速地進行電子部件P的安裝。現在將參照圖9描述根據另一實施例的部件識別裝置。圖9是根 據本發明另一實施例的部件識別裝置的透視圖。參照圖9，根據另一實施例的部件識別裝置200包括頭部210、照 相機220和鏡部230。頭部210包括框架211和安裝在框架211上的 多個噴嘴部212。框架211可以基本類似於前述實施例的框架111，並 可以設有使得各個噴嘴部212能夠上升、下降和旋轉的驅動機構。照 相機220和鏡部230分別安裝在框架211的基部的一側上並在其下方 延伸。每個噴嘴部212能夠通過吸力拾取電子部件P。照相機220通過照相機支承部220a安裝到框架211的側面。照相 機支承部220a基本延伸通過框架211的大體豎直上部的整個寬度。照 相機220構造成沿著照相機支承部220a的長度運動，使得照相機220 可以相對於一個或多個噴嘴部212的位置(例如與其基本對準)定向
在一個或多個位置中。照相機220檢測由噴嘴部212保持的電子部件 P的位置誤差。本發明的本實施例使用一個照相機220，因為其能夠 沿著照相機支承部220a滑動。就是說，照相機220可以在與噴嘴部 212的延伸方向大體垂直的方向上運動。照相機220可以基本類似於第一實施例的照相機120。照相機220 包括透鏡部221和成像裝置222。透鏡部221可以包括廣角透鏡以接 收電子部件P的寬圖像。成像裝置222布置在透鏡部221上方並可以 使用直線電荷耦合器件(CCD)。於是，照相機220通過在沿著照相 機支承臂220a運動的同時直線掃描，而識別由每個噴嘴部212保持的 電子部件P。鏡部230可以基本類似於第一實施例的鏡部130。鏡部230包括 鏡支承部231和鏡232。鏡232由鏡支承部231固定安裝。鏡支承部 231固定到框架211的下部並在大體水平定向中支承鏡232。鏡232 布置在照相機220和噴嘴部212之間，以不與由噴嘴部212保持的電 子部件P的運動路徑幹涉。在本實施例中，類似於前一實施例，在電子部件識別步驟中，照 相機220和鏡部230布置成使得電子部件P的圖像由鏡232反射，穿 過透鏡部221，並以偏軸方法形成在成像裝置222上。如上所述，使用鏡232採用偏軸方法的根據本發明另 一實施例的 部件識別裝置200不需要用於驅動鏡232的附加驅動機構，因為鏡232 固定在不會與電子部件P的運動路徑幹涉的位置處。於是，降低了制 造成本，並且精確快速地進行電子部件P的安裝。而且，根據本發明另一實施例的部件識別裝置200使用單個照相 機220用於多個噴嘴部212，於是減小了安裝照相機220的成本和頭 部210的總重量。部件識別裝置200的結構、操作和效果與部件識別裝置100基本 相似。於是，為簡要起見不重複共同方面的詳細說明。如上所述，根據本發明，減小了晶片安裝器的製造成本，並且可 以精確快速安裝電子部件，從而提高晶片安裝器的效率。 雖然參照其優選實施例具體示出和描述了本發明，但是本領域技 術人員將理解到可以在其中進行形式和細節的各種改變，而不偏離由 所附權利要求限定的本發明的精神和範圍。本申請請求享受2006年10月9日遞交到韓國知識產權局的韓國 專利申請No. 10-2006-0098141的優先權，該申請通過引用而整體包含 於此。
權利要求
1.一種用於晶片安裝器的部件識別裝置，所述裝置包括包括大體水平部分和大體豎直部分的頭部框架，所述大體水平部分具有第一邊、與所述第一邊大體平行且遠離所述第一邊的第二邊、靠近所述第一邊的至少一個孔，所述大體豎直部分從所述第二邊向上延伸；構造成在所述至少一個孔中進行上、下和旋轉運動的至少一個噴嘴部，所述噴嘴部構造成拾取電子部件並將所述電子部件安裝在襯底上；照相機，包括與所述大體豎直部分聯接的第一部分、以及從所述第一部分向下並向著所述第一邊延伸的第二部分；靠近所述第二邊從所述大體水平部分向下延伸的大體豎直鏡支承件；以及位於所述大體豎直鏡支承件的下端處的鏡，所述鏡大體水平以在所述噴嘴部處於向上定向時將所述電子部件的圖像反射到所述照相機。
2. 根據權利要求1所述的裝置，其中所述照相機包括區域CCD。
3. 根據權利要求l所述的裝置，其中所述照相機包括直線CCD。
4. 根據權利要求l所述的裝置，其中所述照相機包括廣角透鏡。
5. 根據權利要求l所述的裝置，其中所述至少一個噴嘴部包括構 造成大體平行於所述第一邊的並排布置的兩個噴嘴部。
6. 根據權利要求5所述的裝置，還包括第二照相機，其中每個照 相機與所述兩個噴嘴部中的相應噴嘴部基本對準。
7. 根據權利要求5所述的裝置，還包括致動器，所述致動器構造 成使所述照相機沿著所述大體豎直部分的寬度運動以依次識別由所述 兩個噴嘴部中的每個噴嘴部拾取的電子部件。
8. 根據權利要求5所述的裝置，還包括第二鏡，其中每個鏡與所
9. 根據權利要求l所述的裝置，其中所述照相機包括 成像裝置；和透鏡部，所述透鏡部構造成接收從所述鏡反射的電子部件的圖像 並將所述圖像聚焦到所述成像裝置上，其中所述圖像偏軸穿過所述透鏡部到達所述成像裝置。
10. —種晶片安裝器，包括包括框架的頭部，所述框架具有大體水平部分和大體豎直部分， 所述大體水平部分具有第一邊、與所述第一邊大體平行且遠離所述第 一邊的第二邊、靠近所述第一邊的至少一個孔，所述大體豎直部分從 所述第二邊向上延伸；構造成在所述至少一個孔中進行上、下和旋轉運動的至少一個噴 嘴部，所述噴嘴部構造成拾取電子部件並將所述電子部件安裝在襯底 上；包括照相機的電子部件識別裝置，所述照相機具有與所述大體豎 直部分聯接的第一部分、從所述第一部分向下並向著所述笫一邊延伸 的第二部分、以及構造在所述照相機與所述至少一個噴嘴部之間的大體水平鏡，其中所述照相機的所述第二部分定向成當所述噴嘴部處於向上定 向時接收由所述鏡反射的所述電子部件的圖像。
11. 根據權利要求10所述的晶片安裝器，其中所述照相機包括區 域CCD。
12. 根據權利要求IO所述的晶片安裝器，其中所述照相機包括直 線CCD。
13. 根據權利要求10所述的晶片安裝器，其中所述照相機包括廣 角透鏡。
14. 根據權利要求10所述的晶片安裝器，其中所述至少一個噴嘴 部包括構造成大體平行於所述第一邊的並排布置的兩個噴嘴部。
15. 根據權利要求14所述的晶片安裝器，還包括第二照相機，其 中每個照相機與所述兩個噴嘴部中的相應噴嘴部基本對準。
16. 根據權利要求14所述的晶片安裝器，還包括致動器，所述致 動器構造成使所述照相機沿著所述大體豎直部分的寬度運動以依次識 別由所述兩個噴嘴部中的每個噴嘴部拾取的電子部件。
17. 根據權利要求14所述的晶片安裝器，還包括第二鏡，其中每 個鏡與所迷兩個噴嘴部中的相應噴嘴部基本對準。
18. —種用於晶片安裝器的部件識別裝置，包括頭部框架和至少 一個噴嘴部，所述頭部框架具有靠近其基部的第一側的孔，所述至少 一個噴嘴部構造成在至少一個孔中進行上、下和旋轉運動，所述裝置 包括照相機，包括與所述基部的第二側聯接的第一照相機部分、以及 從所述第一照相機部分向下並向著所述第一側延伸的第二照相機部 分，所述第二照相機部分在限定光軸的成像端中結束，所述光軸相對 於所述至少一個噴嘴部成傾斜角度；從所述第二側向下延伸並在比所述成像端低的底端中結束的大體 豎直鏡支承件；以及位於所述大體豎直鏡支承件的底端處的鏡，所述鏡大體水平以在所述噴嘴部處於向上定向時將由所述至少一個噴嘴部拾取的電子部件 的圖像反射到所述成像端。
19. 根據權利要求18所述的裝置，還包括第二照相機，其中每個 照相機與所述至少 一個噴嘴部中的不同噴嘴部基本對準。
20. 根據權利要求18所述的裝置，還包括致動器，所述致動器構 造成使所述照相機沿著所述第二側的寬度運動以依次識別由所述至少 一個噴嘴部中的不同噴嘴部拾取的電子部件。
21. 根據權利要求19所述的裝置，還包括第二鏡，其中每個鏡與 相應的照相機基本對準。
全文摘要
一種用於晶片安裝器的部件識別裝置包括具有框架和安裝在框架上的至少一個噴嘴部的頭部，該噴嘴部拾取電子部件並將該電子部件安裝在襯底上；與框架聯接並包括成像裝置的照相機；和鏡部，該鏡部具有安裝在框架上的鏡支承部和由鏡支承部保持在不會與由噴嘴部保持的電子部件的運動路徑幹涉的空間中的鏡。照相機包括透鏡部，並且由噴嘴部保持的電子部件的圖像由該鏡反射，偏軸穿過透鏡部而形成在成像裝置上。
文檔編號H05K13/04GK101163393SQ20071014266
公開日2008年4月16日 申請日期2007年8月20日 優先權日2006年10月9日
發明者金相哲 申請人:三星Techwin株式會社