CN1893011A - 元件按压装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种元件按压装置。元件按压头利用设置在轴部件一端的元件保持工具保持元件，围绕轴部件的轴线旋转该元件，并在轴线的轴向上按压所述元件，第一音圈电机和第二音圈电机设置在上板与下板之间，以从其相对侧将轴部件夹在中间，使得载荷从联接到该两音圈电机的可移动磁体保持部的下板传递到轴部件。

Description

元件按压装置

技术领域

本发明涉及一种元件按压装置，其利用音圈电机将元件按压到基板。

背景技术

通过按压将电子元件安装到基板的元件安装装置设置有用于产生将电子元件按压到基板的按压载荷的载荷生成装置。已知的一种传统的载荷生成装置利用音圈电机构成，该音圈电机设置有线圈和磁体的组合。在该构造中，通过使由磁体提供的磁场中的线圈通电而产生的推力通过电子元件保持工具传递给电子元件(参见，例如JP-A-2003-319632)。在JP-A-2003-319632中，具有不同磁化方向的两个磁体沿着推力产生方向串联布置，线圈的两个内层和外层设置成将磁体夹在中间，从而获得较大的推力。

近年来，随着电子元件的多样化，已经需要可以施加较高安装载荷以用于安装诸如CCD和CMOS元件等的大尺寸芯片的元件按压装置。一种实现用较高安装载荷进行安装操作的方案将是增加音圈电机自身的推力。然而，对于该方案，必须提供比常规使用的磁体大的磁体。而这种大磁体的问题在于难以市场上买到，而且在合理的成本和期望的交付期限下较难获得满足所需规格的大磁体。此外，不可避免地，作为获得较大推力的结果，音圈电机的尺寸和重量增加。这有悖于使安装装置紧凑的要求。如上面所讨论的，传统元件安装装置中存在着因音圈电机的推力的限制而适应较高安装载荷的问题。

发明内容

针对于上述情况进行了本发明，本发明的目的是提供一种可以使用较小且轻质的音圈电机施加较高的安装载荷的元件按压装置。

本发明提供了一种元件按压装置，其利用设置在轴部件一端的元件保持工具保持元件，围绕轴部件的轴线旋转该元件，并在轴线的轴向上按压元件，从而将元件压靠在基板上，该元件按压装置包括：

用于在轴向上产生第一推力的第一音圈电机，包括第一线圈和可相对于该第一线圈移动的第一磁体；

用于在轴向上产生第二推力的第二音圈电机，包括第二线圈和可相对于该第二线圈移动的第二磁体；

第一联接件，用于使一对所述第一线圈和第二线圈或所述第一磁体和第二磁体相互联接；

第二联接件，用于使另一对所述第一线圈和第二线圈或所述第一磁体和第二磁体相互联接；

设置在所述第一音圈电机与所述第二音圈电机之间的旋转保持部，用于相对于所述第二联接件旋转地保持旋转所述轴部件；

固定到所述第一联接件的旋转驱动机构，用于驱动所述轴部件，并允许所述轴部件在所述轴向上相对于所述第一联接件发生相对位移；和

引导装置，用于在所述轴向上相对于所述第一联接件引导所述第二联接件，同时限制所述第二联接件相对于所述第一联接件围绕所述轴线旋转。

根据本发明，第一音圈电机和第二音圈电机设置在相对侧，以将在其一端具有元件保持工具的轴部件夹在中间，并且载荷从联接件传递到轴部件，所述联接件联接到该两音圈电机的可移动磁体保持部。因此，可以使用较小且轻质的音圈电机提供较高的安装载荷。

附图说明

图1示出根据本发明实施例1的元件安装装置的正视图。

图2示出根据本发明实施例1的元件安装装置的透视图。

图3示出根据本发明实施例1的元件安装装置中的元件按压头的结构说明图。

图4示出根据本发明实施例1的元件安装装置中的元件按压头的结构说明图。

图5A和5B示出根据本发明实施例1的元件安装装置中的元件按压头的结构说明图。

图6示出根据本发明实施例2的元件安装装置中的元件按压头的结构说明图。

图7示出根据本发明实施例3的元件安装装置中的元件按压头的结构说明图。

图8示出根据本发明实施例4的元件安装装置中的元件按压头的结构说明图。

具体实施方式

现在将参照附图详细描述本发明的优选实施例。

(实施例1)

图1示出根据本发明实施例1的元件安装装置的正视图。图2示出根据本发明实施例1的元件安装装置的透视图。图3、4、5A和5B示出根据本发明实施例1的元件安装装置中的元件按压头的结构说明图。

首先，将参照图1和2描述元件安装装置的构造。图1中，元件安装装置1包括设置在基底2上的基板保持部3、元件供给部6和安装部10。基板保持部3包括保持台4，作为目标的基板5被保持在保持台4上，基板5上安装有电子元件。电子元件(或者，简称为“元件”)8贮存在放置在元件供给部6上的元件托盘7中。

如图2所示，安装部10是通过利用移动台11使元件按压头12可沿X方向移动构造而成的。元件安装头12包括向下突出的轴部件27，在轴部件27的下端部附接有连结工具13。连结工具13包括水平延伸的悬臂13a，连结操作部13b从悬臂13a的下表面突出。连结操作部13b构造成通过与其中一个电子元件8的上表面接触而对其进行吸取，并通过将电子元件8按压到基板5而将电子元件8安装到基板5上。连接工具13用作元件保持工具，以保持电子元件8。

振动器14附接到悬臂13a的一端。通过驱动振动器14，超声振动通过悬臂13a传递到连结操作部13b。通过该构造，当用连结工具13将电子元件8按压到基板5时，通过连结操作部13b将超声振动提供给电子元件8。

接下来，将参照图3描述元件按压头12的结构。元件按压头12构成元件按压装置而保持电子元件8，以绕轴部件27的轴线27b旋转电子元件8并且将元件8压向基板5，从而通过设置在轴部件27一端的作为元件保持工具的连结工具13而得以安装。

图3中，致动驱动电机20设置在水平延伸的矩形上板21的上表面上的中心位置，从而旋转轴20a向下突出。旋转轴20a通过联接器23与花键螺母24的轴部24a连接。联接器23和花键螺母24的外周由设置在上板21的下表面上以向下突出的圆柱托架22围绕。通过驱动致动驱动电机20，花键螺母24旋转。

在上板21的下面，设置有水平延伸的矩形下板25，以与上板21平行。托架22设置成围绕旋转轴20a。轴承26设置在下板25的中心位置。轴承26保持着轴部件27，使其可以旋转但不能在垂直方向上发生位移。连结工具13通过工具保持器(未示出)联接到轴部件27的下端。

键槽部27a设置在轴部件27的上部，键槽部27a与花键螺母24配合。在该状态下，允许轴部件27垂直移动，旋转从花键螺母24传递到轴部件27。因此，通过驱动致动驱动电机20以使花键螺母24旋转，连结工具13就围绕轴部件27的轴线27b旋转。

下板25由位于左侧和右侧两位置处的张力弹簧28保持。张力弹簧28承受下板25、轴承26、轴部件27和连结工具13的总重量。高度检测部29沿着轴部件27从托架22的下端悬垂，从而可以用高度检测部29检测到下板25相对于上板21的相对位置，即连结工具13的垂直位置。

在上板21与下板25之间设置有第一音圈电机30A和第二音圈电机30B，轴部件27在X方向上***其间。每个第一音圈电机30A和第二音圈电机30B包括两个在垂直方向上分开的磁体，该两个磁体夹在由内层和外层构成的线圈之间(参见例如JP-A-2003-319632)。虽然下面将仅描述第一音圈电机30A，但是第二音圈电机30B具有与第一音圈电机30A相同的结构。

第一轭部件31A固定在上板21的下表面上，以位于托架22的一侧。第一轭部件31A是由磁性金属制成的双筒部件(double-cylinder member)。张力弹簧28设置成垂直穿透该双筒结构的内筒。两排第一线圈32A在垂直方向上布置在第一轭部件31A上，使得第一线圈32A固定到上板21。

圆柱形的第一可移动磁体保持部33A设置在下板25的上表面上，以在轴承26的外侧向上突出。两排第一磁体34A在垂直方向上设置在第一可移动磁体保持部33A上。每个第一磁体34A分别位于两个设置在第一轭部件31A的内筒和外筒上的第一线圈32A之间。通过使下板25相对于上板21移动，第一磁体34A构造成可相对于第一线圈32A在垂直方向上(即，在轴线27b的方向上)移动。

第一线圈32A设置在利用第一磁体34A构成的磁路上。通过向第一线圈32A提供驱动电流，第一线圈32A和第一磁体34A分别沿轴部件27的轴线27b受力，力的大小根据电流的大小确定，方向根据电流的方向确定。这些力传递到下板25，作为由第一音圈电机30A产生的推力。

第二音圈电机30B包括第二线圈32B和第二磁体34B(第一线圈32A和第一磁体34A的附图标记中字母″A″由″B″代替)。由第二音圈电机30B产生的推力也传递到下板25，即该两推力的合力传递到轴部件27，进而传递到附接到轴部件27下端的连结工具13。通过该构造，连结工具13用连结操作部13b将元件8按压到基板5。

在上述构造中，第一音圈电机30A包括第一线圈32A和可相对于第一线圈32A移动的第一磁体34A，并提供轴部件27的轴线27b的推力。类似地，第二音圈电机30B包括第二线圈32B和可相对于第二线圈32B移动的第二磁体34B，并提供轴部件27的轴线27b的推力。

上板21用作联接第一线圈32A和第二线圈32B的第一联接部件，下板25用作联接第一磁体34A和第二磁体34B的第二联接件。此外，致动驱动电机20、联接器23和花键螺母24一起构成旋转驱动机构，该旋转驱动机构固定到上板21以旋转轴部件27，同时允许轴部件27在轴线27b方向上相对于上板21发生相对位移。此外，轴承26用作设置在第一音圈电机30A和第二音圈电机30B之间的旋转保持部，以相对于下板25旋转地保持轴部件27。

接下来，参照图4、5A和5B，描述用于引导下板25的垂直移动的引导机构。该引导机构的功能是引导下板25的移动，同时防止下板25相对于上板21旋转。图4示出沿着图3中IV-IV线的截面图。图5A示出沿着图3中VA-VA线的截面图。图5B示出沿着图5A中VB-VB线的截面图。

如图4、5A和5B所示，两个引导件35垂直设置在下板25的上表面上，其具有沿着Y方向的对称布置，其间***有托架22。一对引导辊36设置在托架的外周，以夹住引导件35在X方向的两侧的滑动接触面。

引导辊36能够在引导件35的滑动接触面上滚动，从而当下板25相对于上板21移动时，沿着垂直方向在相对于轴线27b的对称位置引导下板25。此时，由于下板25以这样的状态被引导，即，作为辊子部件的引导辊36从两侧夹住作为滑动接触件的引导件35的滑动接触面，限制了下板围绕轴线27b在XY平面中旋转。

换言之，引导件35和引导辊36相对于轴线27b以对称的布置设置在多个位置，从而构成引导装置，用于在轴线27b的方向相对于上板21引导下板25，同时限制下板25相对于上板21围绕轴线27b旋转。

如上所述，在该实施例的元件按压头12中，两个音圈电机设置在相对侧，以在中间***附接有连结工具13的轴部件27。该构造通过将推力从联接到该两音圈电机的可移动磁体保持部的第二联接件25传递到轴部件27而形成。通过该构造，可以提供这样的元件按压装置，其可以使用较小且轻质的音圈电机施加较高的安装载荷。

(实施例2)

图6示出根据本发明实施例2的元件按压头。实施例2中描述的元件按压头112构造成，致动驱动电机(在实施例1的元件按压头12中设置在上板21的上表面上以使旋转轴向下突出)设置在上板21的一侧，以使旋转轴向上突出。通过如此构造，电机不向上突出，从而可以减小元件按压头的高度，并可以提供紧凑的元件按压装置。

在图6中，元件按压头112具有这样的结构，在该实施例的下板25与上板121之间设置有与实施例1类似的第一音圈电机30A和第二音圈电机30B，中间***有轴部件27。第一音圈电机30A和第二音圈电机30B产生在轴部件127的轴线127b的方向上的推力，这些推力通过下板25传递到轴部件127。

与实施例1类似，下板25通过张力弹簧28由上板121支撑。上板121是形状类似于实施例1的上板21的水平板件。致动驱动电机120设置在上板121的一侧端，从而旋转轴120a向上突出，皮带轮123附接于该旋转轴120a。此外，花键螺母128通过轴承126被可旋转地保持在上板121中心部分，皮带轮124附接于该花键螺母128。皮带轮123和皮带轮124用皮带125联结，从而当致动驱动电机120受到驱动时，旋转通过皮带轮123、皮带轮124和皮带125传递到花键螺母128。顺便提及，将旋转从致动驱动电机120传递到花键螺母128的传递机构不限于这种皮带轮和皮带。例如，齿轮系或由皮带联结的齿轮传动装置可以代替上述由皮带轮和皮带构成的机构。

该旋转从花键螺母128被传递到其中设置有键槽部127a的轴部件127，并通过被转换成垂直方向的移动进而被传递到连结工具13。即，通过传递所述旋转，轴部件127可相对于花键螺母128移动，从而允许下板25相对于上板121进行相对移动。轴部件127的垂直移动由从上板121延伸的高度检测部133检测。

由设置在下板25中的轴承26可旋转地保持的轴部件127延伸到上板121的上方，同时与花键螺母128配合。管状托架129固定在上板121的下表面上，以围绕轴部件127。轴部件127的中间部分通过轴承130和花键螺母131而被可旋转地保持，以允许相对移位。

元件按压头112包括与图4、5A和5B所示的实施例1的引导装置相似的引导装置，从而当通过驱动致动驱动电机120而使下板25相对于上板121移动时，可以引导下板25的垂直移动，并限制下板25在XY平面中围绕轴线127b旋转。

在上述构造中，上板121用作联接第一线圈32A和第二线圈32B的第一联接件。下板25用作联接第一磁体34A和第二磁体34B的第二联接件。此外，致动驱动电机120、皮带轮123、皮带轮124、皮带125和花键螺母128一起构成旋转驱动机构，该旋转驱动机构固定到上板121以旋转轴部件127，同时允许轴部件127在轴线127b的方向上相对于上板121发生相对位移。此外，轴承26用作设置在第一音圈电机30A和第二音圈电机30B之间的旋转保持部，以相对于下板25旋转地保持轴部件127。通过这种构造，获得与实施例1相似的优点。

(实施例3)

图7示出根据本发明实施例3的元件安装装置中的元件按压头212的结构说明图。

参照图7，将描述元件按压头212的结构。元件按压头212的基本结构类似于实施例1的元件按压头12。使用相同的附图标记表示与实施例1中的部件相似的部件。

在元件按压头212中，第一音圈电机230A的第一轭部件231A固定到下板225的上表面上，以在轴承26的外侧向上突出。第一轭部件231A是由磁性金属制成的双筒部件。张力弹簧28设置成垂直穿透该双筒结构的内筒。两排第一线圈232A在垂直方向上布置在第一轭部件231A上，从而第一线圈232A固定到上板221。

圆柱形的第一可移动磁体保持部233A设置在上板221的下表面上，以位于托架22的一侧。两排第一磁体234A在垂直方向上布置在第一可移动磁体保持部233A上。每个第一磁体234A分别位于两个设置在第一轭部件231A的内筒和外筒上的第一线圈232A之间。通过使下板225相对于上板221移动，第一磁体234A构造成可相对于第一线圈232A在垂直方向上(即，在轴线27b的方向上)移动。

第一线圈232A设置在利用第一磁体234A构成的磁路上。通过向第一线圈232A提供驱动电流，第一线圈232A和第一磁体234A分别沿轴部件27的轴线27b受力，力的大小根据电流的大小确定，方向根据电流的方向确定。这些力传递到下板225，作为由第一音圈电机230A产生的推力。

第二音圈电机230B包括第二线圈232B和第二磁体234B(第一线圈232A和第一磁体234A的附图标记中字母″A″由″B″代替)。由第二音圈电机230B产生的推力也传递到下板225，即该两推力的合力传递到轴部件27，进而传递到附接到轴部件27下端的连结工具13。通过该构造，连结工具13用连结操作部13b将元件按压到基板。

在上述构造中，第一音圈电机230A包括第一磁体234A和可相对于第一磁体234A移动的第一线圈232A，并提供轴部件27的轴线27b的推力。类似地，第二音圈电机230B包括第二磁体234B和可相对于第二磁体234B移动的第二线圈232B，并提供轴部件27的轴线27b的推力。

上板221用作联接第一磁体234A和第二磁体234B的第一联接件，下板225用作联接第一线圈232A和第二线圈232B的第二联接件。此外，致动驱动电机20、联接器23和花键螺母24一起构成旋转驱动机构，该旋转驱动机构固定到上板221以旋转轴部件27，同时允许轴部件27在轴线27b的方向上相对于上板221发生相对位移。此外，轴承26用作设置在第一音圈电机230A和第二音圈电机230B之间的旋转保持部，以相对于下板225旋转地保持轴部件27。

元件按压头212包括与图4、5A和5B所示的实施例1的引导装置相似的引导装置，从而当通过驱动致动驱动电机20而使下板225相对于上板221移动时，可以引导下板225的垂直移动，并限制下板225在XY平面中围绕轴线27b旋转。

如上所述，在该实施例的元件按压头212中，两个音圈电机设置在相对侧，以在中间***附接有连结工具13的轴部件27。该构造通过将推力从联接到该两音圈电机的可移动磁体保持部的第二联接件25传递到轴部件27而形成。通过该构造，可以提供这样的元件按压装置，其可以使用较小且轻质的音圈电机施加较高的安装载荷。

(实施例4)

图8示出根据本发明实施例4的元件按压头。实施例4中描述的元件按压头312构造成，致动驱动电机(在实施例3的元件按压头212中设置在上板221的上表面上以使旋转轴向下突出)设置在上板221的一侧，以使旋转轴向上突出。通过如此构造，电机不向上突出，从而可以减小元件按压头的高度，并可以提供紧凑的元件按压装置。

与实施例2和3类似，下板225通过张力弹簧28由上板321支撑。上板321是形状类似于实施例3的上板221的水平板件。致动驱动电机120设置在上板321的一侧端，从而旋转轴120a向上突出，皮带轮123附接于该旋转轴120a。此外，花键螺母128通过轴承126被可可旋转地保持在上板121中心部分，皮带轮124附接于该花键螺母128。皮带轮123和皮带轮124用皮带125联结，从而当致动驱动电机120受到驱动时，旋转通过皮带轮123、皮带轮124和皮带125传递到花键螺母128。

该旋转从花键螺母128被传递到其中设置有键槽部127a的轴部件127，并通过被转换成垂直方向的移动进而被传递到连结工具13。即，通过传递所述旋转，轴部件127可相对于花键螺母128移动，从而允许下板25相对于上板121进行相对移动。轴部件127的垂直移动由从上板121延伸的高度检测部133检测。

顺便提及，元件按压头312包括与图4、5A和5B所示的实施例1的引导装置相似的引导装置，从而当通过驱动止动驱动电机120而使下板225相对于上板221移动时，可以引导下板225的垂直移动，并限制下板225在XY平面中围绕轴线127b旋转。

在上述构造中，上板321用作联接第一磁体234A和第二磁体234B的第一联接件。下板225用作联接第一线圈232A和第二线圈232B的第二联接件。此外，致动驱动电机120、皮带轮123、皮带轮124、皮带125和花键螺母128一起构成旋转驱动机构，该旋转驱动机构固定到上板121以使轴部件127旋转，同时允许轴部件127在轴线127b的方向上相对于上板121发生相对位移。此外，轴承26用作设置在第一音圈电机230A和第二音圈电机230B之间的旋转保持部，以相对于下板225旋转地保持轴部件127。通过这种构造，获得与上述实施例相似的优点。

本发明的元件按压装置提供可用较小且轻质的音圈电机施加较大安装载荷的优点，从而可用于通过按压将电子元件安装于基板的元件安装装置。

Claims (11)

1.一种元件按压装置，其利用设置在轴部件一端的元件保持工具保持元件，围绕所述轴部件的轴线旋转所述元件，并在轴线的轴向上按压所述元件，从而将元件压靠在基板上，该元件按压装置包括：

用于在轴向上产生第一推力的第一音圈电机，包括第一线圈和可相对于该第一线圈移动的第一磁体；

用于在轴向上产生第二推力的第二音圈电机，包括第二线圈和可相对于该第二线圈移动的第二磁体；

第一联接件，用于使一对所述第一线圈和第二线圈或所述第一磁体和第二磁体相互联接；

第二联接件，用于使另一对所述第一线圈和第二线圈或所述第一磁体和第二磁体相互联接；

设置在所述第一音圈电机与所述第二音圈电机之间的旋转保持部，用于相对于所述第二联接件旋转地保持旋转所述轴部件；

固定到所述第一联接件的旋转驱动机构，用于驱动所述轴部件，并允许所述轴部件在所述轴向上相对于所述第一联接件发生相对位移；和

引导装置，用于在所述轴向上相对于所述第一联接件引导所述第二联接件，同时限制所述第二联接件相对于所述第一联接件围绕所述轴线旋转。

2.根据权利要求1所述的元件按压装置，其中，所述第一联接件将所述第一线圈和第二线圈相互联接，并且

所述第二联接件将所述第一磁体和第二磁体相互联接。

3.根据权利要求2所述的元件按压装置，其中，所述第一联接件包括上板以及第一轭部件和第二轭部件，所述第一轭部件和第二轭部件固定在所述上板的下表面上，以将所述旋转驱动机构的至少一部分***在其间，并且

所述第一线圈和第二线圈分别安装在所述第一轭部件和第二轭部件上，使得所述第一线圈和第二线圈固定到所述上板。

4.根据权利要求2所述的元件按压装置，其中，所述第二联接件包括下板以及第一可移动磁体保持部和第二可移动磁体保持部，所述第一可移动磁体保持部和第二可移动磁体保持部在所述下板的上表面上向上突出，所述旋转保持部位于所述第一可移动磁体保持部和第二可移动磁体保持部之间，并且

所述第一磁体和第二磁体分别安装在所述第一可移动磁体保持部和第二可移动磁体保持部上，使得所述第一和第二磁体固定到所述下板。

5.根据权利要求1所述的元件按压装置，其中，所述第一联接件将所述第一磁体和所述第二磁体相互联接，并且

所述第二联接件将所述第一线圈和所述第二线圈相互联接。

6.根据权利要求5所述的元件按压装置，其中，所述第一联接件包括上板以及第一可移动磁体保持部和第二可移动磁体保持部，所述第一可移动磁体保持部和第二可移动磁体保持部位于所述上板的下表面上，以将所述旋转驱动机构的至少一部分***在其间，并且

所述第一磁体和第二磁体分别安装在所述第一可移动磁体保持部和第二可移动磁体保持部上，使得所述第一和第二磁体固定到所述上板。

7.根据权利要求5所述的元件按压装置，其中，所述第二联接件包括下板以及第一轭部件和第二轭部件，所述第一轭部件和第二轭部件固定到所述下板的上表面上，以将所述旋转保持部***在其间，并且

所述第一线圈和第二线圈分别安装在所述第一轭部件和第二轭部件上，使得所述第一线圈和第二线圈固定到所述下板。

8.根据权利要求1所述的元件按压装置，其中，多个引导装置相对于所述轴线以对称结构设置。

9.根据权利要求1所述的元件按压装置，其中，所述引导装置包括滑动接触件和辊子部件，所述滑动接触件在其相对侧具有滑动接触面，所述辊子部件从相对侧夹住所述滑动接触面。

10.根据权利要求1所述的元件按压装置，其中，所述旋转驱动机构包括设置在所述第一联接件上的致动驱动电机。

11.根据权利要求1所述的元件按压装置，其中，所述旋转驱动机构包括致动驱动电机，并且

所述致动驱动电机设置在所述第一联接件的一侧，从而将所述致动驱动电机的旋转传递到所述轴部件。

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