[发明专利]元件形状描绘方法和元件贴装方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于将元件贴装到电路板上的元件贴装机，尤其涉及一种用于将电子元件贴装到印制电路板、液晶显示器面板等上的元件贴装机。

背景技术

通常，当在印制电路板上贴装电子元件时，使用元件贴装机。该元件贴装机包括贴装头和XY机器人(robot)，其中该贴装头能够通过真空吸力来固定(hold)电子元件并将所固定的电子元件贴装到印制电路板上，该XY机器人能够二维地移动该贴装头。

该元件贴装机按以下方式将电子元件贴装到印制电路板上。其贴装头从元件供应单元得到电子元件供应，并固定所供应的电子元件。其XY机器人将其上吸住该电子元件的贴装头输送到印制电路板上方。该贴装头将该电子元件贴装到该印制电路板上。

通常，电子元件被分别放在元件供应单元的存储空间中，该存储空间比电子元件略大。电子元件的位置和角度取决于电子元件而略有变化。元件贴装机的目的是将这些电子元件以很高的精确性贴装到印制电路板上，该元件贴装机用于：使用元件供应单元拾取电子元件；使用诸如照相机或线传感器(line sensor)这样的非接触式位置描绘(profiling)单元(所谓的元件识别单元)来描绘该元件的形状；在元件供应单元中校正该电子元件的位置或角度的偏差(misalignment)；以及将该电子元件贴装到印制电路板上。

很多类型的贴装机都采用了一种方法作为非接触式位置描绘方法，该方法通过将一束激光投射到元件上并识别电极和元件的阴影来描绘该元件的位置。然而，在电子元件有缺陷的情况下，例如，一个电子元件包括向上立着的引脚(lead)或有缺口或丢失的焊球，则其无法与印制电路板正确相连。目前，为了进一步改进贴装质量，存在着这样的需求，即在贴装电子元件之前，使用非接触式位置描绘单元来检查电子元件的向上立着的引脚或和缺口或丢失的焊球。

因此，一种元件贴装机配备有线传感器，该线传感器用于三维地描绘贴装头所固定的电子元件的形状，首先，贴装头从元件供应单元得到电子元件，并固定所供应的电子元件。随后，线传感器三维地描绘该电子元件的固定状态，并当必要时，在该电子元件被贴装之前，校正其位置。此外，在电子元件形状有缺陷的情况下，可以使用贴装机而不管该元件，使得其将不被贴装(例如，参见专利引用文件1：日本公开专利申请No.2004-235671)。

线传感器是这样一个设备，其将一束激光投射到垂直于贴装头所固定的电子元件的移动方向的一个方向上，由其检测器检测在电子元件的表面上反射的漫射光，以及基于三角测量原理来三维地描绘该电子元件的形状。

传统的线传感器构造有两个检测器，其在由于反射角度而导致没有反射光返回到这些检测器其中之一时，能够互相补偿。然而，仍有一些情况，其中取决于电子元件，无法校正电子元件的形状。一种情况是，如果线传感器变得不能描绘元件的形状或者如果叠加了噪声，则不能精确地描绘电子元件的形状。由于这个原因，在生成的图像中电子元件的高度变得不清楚，并因此无法识别该电子元件的偏差。另一种情况是，由于在描绘电子元件的目标点的高度过程中的错误，可接受的元件被判定为有缺陷的元件，或者有缺陷的元件被判定为可接受的元件，然后其被贴装。

作为考虑到上述问题而认真研究的结果，本发明的发明人总结出下述情况是线传感器产生的描绘错误的可信原因。

1、有一种情况是，诸如方型扁平封装(QFP)或小外形封装(SOP)的电子元件20，配备有引脚11，该引脚是导电的并且在一个上抬或下压角度方向上倾斜，如图1所示。

如图2A所示，如果在与引脚11的水平面几乎垂直的方向上一个线传感器投射一束激光li，则反射光lo在所有方向上均匀地漫射，并到达检测器21，因此，可以在检测器21的可检测范围内执行该元件形状的描绘。另一方面，如果引脚的表面像镜面一样，并且光li以与引脚11的水平面成微小角度而被投射到该平面上，如图2B所示，则反射光lo全部聚集到其中一个检测器21，并且光量超出了该检测器21的可检测范围。此外，因为光量不足，另一个检测器21无法执行元件形状的描绘。更具体地，在诸如具有高反射率的金属覆盖的引脚中，这种趋势更加显著。

注意，图2A和2B每一个都是引脚11在光投射方向上的截面图。