TW201332870A - 包含機臺與至少兩組元件拾取單元之元件置放裝置及驅動此元件置放裝置之方法 - Google Patents

Abstract

本發明揭示一種元件置放裝置，其包含一機臺及可相對於由一機臺支撐之至少一個子機臺移動之至少兩組元件拾取單元。每一元件拾取單元可至少在一移動方向上移動。該元件置放裝置包含用於判定實質上在該移動方向上欲施加於該子機臺上之一反力之量值之構件，以及用於將藉由該構件實質上在該移動方向上判定之該反力施加於該子機臺上之至少一個驅動單元，以達成至少部分地抵消在至少一個元件拾取單元相對於該子機臺在該移動方向上移動期間由該元件拾取單元施加於該子機臺上之反作用力之目的。

Description

包含機臺與至少兩組元件拾取單元之元件置放裝置及驅動此元件置放裝置之方法

本發明係關於一種元件置放裝置，其包含一機臺及可相對於由一機臺支撐之至少一個子機臺移動之至少兩組元件拾取單元，每一元件拾取單元可至少在一移動方向上移動。

舉例而言，自申請人之歐洲專利申請案EP 1 937 050 A1知曉此一元件置放裝置。

在該已知元件置放裝置中，該機臺支撐許多子機臺。每一子機臺具備一導軌，一元件拾取單元可在平行於該導軌之一移動方向上於該子機臺上方移動。每一元件拾取單元可在橫向該移動方向之一方向上相對於該子機臺進一步移動。該等導軌彼此平行而延伸。用於運送基板之一傳送裝置安置於該等元件拾取單元下方，該傳送裝置橫向該移動方向而延伸。每一子機臺至少包含用於使該元件拾取單元在該移動方向上移動之一馬達。藉助該元件拾取單元自元件拾取位置拾取元件，此之後該元件拾取單元移動至該基板上之一期望位置上方之一位置，因此該元件置放於該基板上之期望位置上。

此等元件之置放須以最高可能速度及準確性進行。

為獲得此一高速，該元件拾取單元以一相對高加速度自該拾取位置移動。以一類似方式，該元件拾取單元須在該基板上之期望位置附近快速減速，或換言之，以一相對高 的負加速度移動。此等高加速度亦發生於返回至拾取位置之後。由於該等加速度，相對大的反作用力藉由元件拾取單元施加於子機臺上。除其他問題之外，該等反作用力造成該機臺及由該機臺支撐之其他子機臺之振動及變形，因此影響另一元件拾取單元可移動至一期望位置之準確性。此效應稱作動態串擾，該術語應理解為意指一個元件拾取單元之動態行為對另一元件拾取單元之定位準確性之影響。

為減小此等反作用力之影響，以不那麼高的加速度移動該元件拾取單元係可能的。然而，此將對每單位時間可移動之元件之數目具有一不利影響。

另一可能性是使該機臺更重且更堅固，以便可較佳地吸收反作用力。然而，此將使元件置放裝置生產及使用起來相對昂貴。

本發明之目的係提供一種元件置放裝置及一種用於控制此一元件置放裝置之方法，其中藉由一個元件置放單元施加之反作用力將實際上對另一元件拾取單元之定位準確性沒有影響。

此目的係藉助根據本發明之元件置放單元而達成，其中該元件置放裝置包含用於判定實質上在移動方向上欲施加於子機臺上之一反力之量值之構件，以及用於將藉由該構件實質上在該移動方向上判定之該反力施加於該子機臺上之至少一個驅動單元，以達成至少部分地抵消在至少一個 元件拾取單元相對於子機臺在移動方向上移動期間由該元件拾取單元施加於該子機臺上之反作用力之目的。

藉由在該移動方向上主動且蓄意施加一反力(其方向與反作用力之方向相反且其較佳地與該反作用力具有相同量值)，至少部分地(且較佳地實質上全部)抵擋施加於子機臺上之反作用力，從而使得至少實質上且較佳地實際上全部防止(尤其)機臺之振動及變形發生以及振動及變形傳輸至來源(係該子機臺)之原點附近的其他子機臺成為可能。因此，動態串擾顯著減小或至少實際上全部得以防止。藉由計算或藉由量測來判定欲施加之反力之量值。

根據本發明之元件置放裝置之一項實施例之特性在於，子機臺具備驅動單元之一第一部分，而與該驅動單元之該第一部分協作之該驅動單元之一第二部分安裝於獨立於該機臺之一輔助機臺上。

術語「獨立輔助機臺」應理解為意指能夠抑制或消除來自機臺且來自由該機臺支撐之子機臺之力之用於一驅動單元之任一支架，以便將存在較少振動(若有的話)。

此一輔助機臺可係由其中安裝該元件置放裝置之建築物之一牆壁形成。此一輔助機臺亦可係(例如)安置於機臺附近之一金屬構造。因此，由輔助機臺支撐之驅動單元之第二部分將在元件拾取單元在移動方向上之移動期間不經受藉由該元件拾取單元施加於相關聯之子機臺上之反作用力之任何影響，且可完全利用藉由該第二部分施加於該第一部分上之力以用於抵消該反作用力。

根據本發明之元件置放裝置之另一實施例之特性在於，該第一部分包含至少一個永久磁鐵，而該第二部分包含至少一個電激勵線圈或反之亦然。

使用一永久磁鐵及與其協作之一電激勵線圈，輕易產生在量值及在時間上變化之反力係可能的。

根據本發明之元件置放裝置之又另一實施例之特性在於，元件置放裝置包含一控制單元，其用於遞送一控制信號以用於控制該元件拾取單元在移動方向上之移動，其中該驅動單元具備用於依據該控制信號判定由該驅動單元欲施加之反力之量值之構件。

此一控制信號通常包含關於某時間中之期望移動圖案之資訊，舉例而言在將元件置放單元自一元件拾取位置移動至基板上方之期望位置所需要之時間期間之移動。該移動圖案包含三個階段，舉例而言，一第一加速階段、具有一恆定高速之一第二階段及具有一負加速之一第三刹車階段。在該等第一及第三階段期間，該驅動單元依據發生之加速(減速)及移動質量產生一力。

根據本發明之元件置放裝置之又另一實施例之特性在於，元件置放裝置具備一力感測器，其用於判定藉由移動之元件拾取單元施加於子機臺上之反作用力，其中該驅動單元具備用於依據施加於所討論之子機臺上且由力感測器量測之反作用力判定藉由該驅動單元欲施加之反力之量值之構件。

以此方式直接量測發生之反作用力且由此直接知曉藉由 該驅動單元欲施加之反力。

本發明之目的係藉助根據本發明之方法而達成，其中在用於驅動一元件置放裝置之方法中，該元件置放裝置包含一機臺及可相對於由一機臺支撐之至少一個子機臺移動之至少兩組元件拾取單元，每一元件拾取單元可至少在一移動方向上移動，至少一個元件拾取單元相對於該子機臺在該移動方向上移動，其中由元件拾取單元將一反作用力施加於該子機臺上，藉由構件判定實質上在該移動方向上欲施加於該子機臺上之一反力，以達成至少部分地抵消該反作用力之目的，因此藉助至少一個驅動單元實質上在該移動方向上將藉由該構件判定之反力施加於該子機臺上。

每一次當相對於子機臺移動該元件拾取單元時，藉此將一反作用力施加於該子機臺上時，該驅動單元將把一反力施加於該子機臺上。

根據本發明之方法之另一實施例之特性在於，至少基於用於控制元件拾取單元在移動方向上之移動之一控制信號來判定欲施加之反力之量值。

可由該控制信號判定發生之加速(減速)，且組合移動部件之已知重量可能由此判定將發生之力及因此所需要之反力。

根據本發明之方法之又一實施例之特性在於，藉助一力感測器量測由移動之元件拾取單元施加於子機臺上之反作用力，因此至少依據正施加於子機臺上且由力感測器量測之反作用力來判定欲施加之反力之量值。

使用該力感測器，直接判定發生之反作用力及因此所需要之反力。

將參考圖式更詳細地闡釋本發明。

在圖中相同部件係由相同編號指示。

圖1展示根據先前技術之一元件置放裝置1之一示意性側視圖，該元件置放裝置包含一機臺2、由機臺2支撐之一子機臺3及可相對於子機臺3移動之一元件拾取單元4。元件拾取單元4至少在箭頭P1所指示之一移動方向上及在可相反方向上移動。機臺2包含一支撐部件5及安置於支撐部件5之任一側上之立柱部件6。支撐部件5經由支撐腿7支撐於一底座8上。一傳送裝置(未展示)在立柱部件6之間支撐於支撐部件5上以用於在橫向該圖式之平面之一方向上傳送基板9。舉例而言，如自EP 1 937 050 A1知曉，元件拾取單元4自一元件拾取位置(未展示)可以一平常方式移動至基板9上方之一期望位置以用於拾取、移動且隨後將所拾取元件定位於基板9上。元件拾取單元4相對於子機臺3之移動藉助藉由一控制單元控制以用於在期望加速情形下且以期望速度移動元件拾取單元4之一馬達進行。在元件拾取單元4在箭頭P1所指示之方向上加速之後，該馬達在箭頭P1所指示之方向上將一力F1施加於元件拾取單元4上。此造成元件拾取單元4對子機臺3之一反作用力F2，該反作用力F2在量值上等於力F1但在方向上與其相反。該反作用力F2經由子機臺3施加於立柱部件6上，立柱部件6將由於此 而在箭頭P2所指示之方向上彈性彎曲。以虛線圖解說明該彎曲形狀。為清晰起見，以一放大規模展示彎曲程度。部件6之變形致使子機臺3在箭頭P1之相反方向上移動。變化的反作用力F2將造成振動。一旦反作用力F2減少，部件6就將彎曲回去。由於在元件拾取單元4停止以用於拾取或置放一元件時，反作用力F2將減少至零，因此振動將減弱且機臺中藉由反作用力F2造成之振動及移動將對藉助靜止的元件拾取單元4置放元件期間之準確性實際上沒有影響。

然而，若一第二子機臺3靠近第一子機臺3而存在於機臺2上，該第二子機臺3亦具備可相對於第二子機臺3移動之一第二元件拾取單元4，則機臺2中由反作用力F2造成之變形及振動將干涉一元件藉助該第二元件拾取單元4之一準確置放，此乃因該等變形及振動經由環路10(以虛線所圖解說明)影響存在於環路10中之部件之相對位置。因此，在小於15微米或更小之一準確度之情形下一元件藉助該第二子機臺之元件拾取單元4之準確置放係不可能的。而且按理說，在元件拾取單元4在第二子機臺上方移動期間發生之反作用力將對第一子機臺之元件拾取單元4之置放準確性具有一消極影響。

圖2係根據本發明之一元件置放裝置21之一示意性側視圖，其因除了一機臺2、一子機臺3、一元件拾取單元4、一支撐部件5及部件6之外還包含一輔助機臺22而不同於圖1中所展示之元件置放裝置1。輔助機臺22包含定位於支撐 部件5下方之區段23，該等區段支撐於機臺2之支撐腿7上。輔助機臺22進一步包含平行於部件6而延伸之立柱24及安置於立柱24之端之間的一縱樑25。由於機臺2與輔助機臺22之間的連接與環路10隔開一相對大的距離，因此在元件拾取單元4附近發生之力不顯著地傳輸至輔助機臺22，且反之亦然。舉例而言，輔助機臺22係由一金屬形成。

元件置放裝置21進一步具備一驅動單元26，圖3A及圖3B中以一較大規模展示該驅動單元。驅動單元26包含連接至子機臺3之端27的一第一部件，該第一部件包含具備永久磁鐵30、31之兩個隔開之區塊28、29。區塊28、29之磁鐵30彼此相對而定位且具有相同極性。區塊28、29之磁鐵31彼此相對而定位且具有相同極性但與磁鐵30之極性相反。極化方向在平行於基板9之傳送方向之一方向上延伸。驅動單元26進一步包含一第二部件，該第二部件具備連接至縱樑25的一電激勵線圈32，該電激勵線圈之一左邊部分安置於磁鐵30之間且其一右邊部分安置於磁鐵31之間。

元件拾取單元4相對於子機臺3之移動藉助藉由一控制單元33控制以用於在期望加速情形下且以期望速度移動元件拾取單元4之一馬達進行。在元件拾取單元4在箭頭P1所指示之方向上加速之後，該馬達在箭頭P1所指示之方向上將一力F1施加於元件拾取單元4上。此造成自元件拾取單元4對子機臺3之一反作用力F2，該反作用力F2在量值上等於 力F1但在方向上與其相反。同時，控制單元33將控制信號發送至一輔助控制單元34，其中基於該控制信號中之一加速-時間輪廓及已知移動質量來計算預期之反作用力F2。基於預期之該反作用力F2，一電流藉助輔助控制單元34引導至線圈32，該電流將在驅動單元26中產生一反力，該反力在量值上等於預期之反作用力F2但其方向與力F1方向相同。力F1、F2及藉由驅動單元26產生之力較佳地彼此共線。以此方式，防止藉由該驅動單元產生之力引入一力矩。施加於子機臺3上之反作用力F2將相反且藉由驅動單元26所產生之反力消除。由於沒有生成力施加於子機臺3上，因此將沒有振動及變形發生於元件置放裝置21中。因此元件拾取單元4相對於子機臺3之移動將不影響藉助一毗鄰元件拾取單元4可將一元件置放於一基板9上之準確性。在圖2中，虛線圖解說明輔助機臺22由於施加於其上之力而經歷之變形。由於輔助機臺22係獨立的，因此該等力將不傳輸至機臺5，且該等變形及伴隨的振動將不影響元件拾取單元4之置放準確性。

圖4至圖9展示根據本發明之一元件置放裝置41之一實施例之各個視圖，該元件置放裝置包含一機臺42、藉由機臺42支撐之用於基板44之一傳送裝置43及各自包含並排安置之兩個導軌46之三個子機臺45。一元件拾取單元47可在每一導軌46上方移動，除其他部件之外該元件拾取單元之傳送裝置43具備藉此可拾取一元件之一管嘴147。元件置放裝置41在其一前側包含大量元件供應裝置48，該等大量元 件供應裝置含納於可替換固持器49中。元件置放裝置41進一步具備一輔助機臺50，該輔助機臺包含定位於該機臺下方之兩個區段51，橫向其而延伸之兩個立柱52(其安置於元件置放裝置41之後側)及在立柱52之間延伸之一縱樑53。區段51經由腿54連接至機臺55。由於腿54與元件拾取單元47之間的相對大距離，因此輔助機臺50之此一配置可仍被視為獨立的。每一子機臺45在縱樑53附近與每一導軌46共線地具備永久磁鐵54，該等磁鐵安置於連接至縱樑53的線圈區塊55之間。永久磁鐵54經由一連接區段56連接至子機臺45。

由永久磁鐵54及線圈區塊55構成之驅動單元之操作與參考圖2、圖3A、圖3B所闡述之驅動單元26之操作相當。每一子機臺45具有與其相關聯之兩個驅動單元57，藉助第一及第二驅動單元57產生一反力以用於消除分別來自分別在第一及第二導軌46上方移動之第一及第二元件拾取單元47之反作用力。

為了使得可以進入子機臺45下方之空間(例如，用於實施維修工作)，每一子機臺45可在箭頭P3所指示之一方向上繞定位於縱樑53附近之一樞軸58旋轉。圖8中展示子機臺45之此旋轉位置，其中展示永久磁鐵54已自其在線圈區塊55之間的位置外擺。

應注意，圖4至圖9中展示在元件置放裝置41中六個導軌彼此平行而延伸，該等導軌各自具備一元件拾取單元47。在使用中，舉例而言，六個元件拾取單元47中之一第一者 將一元件置放於一基板9上，而其他五個元件拾取單元47以相對高加速度移動。將力施加於子機臺45上以用於抵消藉由移動之元件拾取單元47施加於子機臺45上之反作用力之驅動單元57之使用顯著減小或完全防止振動及變形之發生，因此可藉由第一元件拾取單元47將該等元件準確地置放於該基板上，在此方面可實現小於10微米至15微米之一準確度。

各個元件拾取單元47之移動方向亦可彼此橫向而延伸或包括彼此之一不同角度。

若元件拾取單元47亦可在橫向該移動方向而延伸之一另外移動方向上移動，則給該元件置放裝置提供驅動單元以用於在該另外移動方向上產生反力亦係可能的。

針對驅動單元使用磁鐵與線圈之其他組合(諸如洛倫茲致動器)亦係可能的。液壓驅動單元亦係可能的。

1‧‧‧元件置放裝置

2‧‧‧機臺

3‧‧‧子機臺

4‧‧‧元件拾取單元

5‧‧‧支撐部件

6‧‧‧立柱部件

7‧‧‧支撐腿

8‧‧‧底座

9‧‧‧基板

10‧‧‧環路

21‧‧‧元件置放裝置

22‧‧‧輔助機臺

23‧‧‧區段

24‧‧‧立柱

25‧‧‧縱樑

26‧‧‧驅動單元

27‧‧‧端

28‧‧‧區塊

29‧‧‧區塊

30‧‧‧磁鐵

31‧‧‧磁鐵

32‧‧‧電激勵線圈

33‧‧‧控制單元

34‧‧‧輔助控制單元

41‧‧‧元件置放裝置

42‧‧‧機臺

43‧‧‧傳送裝置

44‧‧‧基板

45‧‧‧子機臺

46‧‧‧導軌

47‧‧‧元件拾取單元

48‧‧‧元件供應裝置

49‧‧‧可替換固持器

50‧‧‧輔助機臺

51‧‧‧區段

52‧‧‧立柱

53‧‧‧縱樑

54‧‧‧永久磁鐵

55‧‧‧線圈區塊

56‧‧‧連接區段

57‧‧‧驅動單元

58‧‧‧樞軸

147‧‧‧管嘴

F1‧‧‧力

F2‧‧‧反作用力

P1‧‧‧方向

P2‧‧‧方向

P3‧‧‧方向

圖1係根據先前技術之一元件置放裝置之一示意性側視圖；圖2係根據本發明之一元件置放裝置之一示意性側視圖；圖3A及圖3B分別係圖2中所展示之元件置放裝置之一驅動單元之一俯視平面視圖及箭頭IIIB-IIIB所指示之方向上之一視圖；圖4係根據本發明之一元件置放裝置之一實施例之一透視正視圖； 圖5係圖3中所展示之元件置放裝置之一透視部分切去之正視圖；圖6係圖3中所展示之元件置放裝置之一透視部分切去之後視圖；圖7係圖3中所展示之元件置放裝置之一部分切去之側視圖；圖8係圖3中所展示之元件置放裝置之一部分切去之側視圖，其中子機臺相對於機臺朝上傾斜；圖9係根據本發明之元件置放裝置之驅動單元之在圖6之箭頭VIII-VIII所指示之方向上之一剖面視圖。

2‧‧‧機臺

3‧‧‧子機臺

4‧‧‧元件拾取單元

5‧‧‧支撐部件

6‧‧‧立柱部件

7‧‧‧支撐腿

9‧‧‧基板

10‧‧‧環路

21‧‧‧元件置放裝置

22‧‧‧輔助機臺

23‧‧‧區段

24‧‧‧立柱

25‧‧‧縱樑

26‧‧‧驅動單元

27‧‧‧端

33‧‧‧控制單元

34‧‧‧輔助控制單元

F1‧‧‧力

F2‧‧‧反作用力

P1‧‧‧方向

Claims (8)

1. 一種元件置放裝置，其包含一機臺及可相對於由一機臺支撐之至少一個子機臺移動之至少兩組元件拾取單元，每一元件拾取單元可至少在一移動方向上移動，其特徵在於該元件置放裝置包含用於判定實質上在該移動方向上欲施加於該子機臺上之一反力之量值之構件，以及用於將藉由該構件實質上在該移動方向上判定之該反力施加於該子機臺上之至少一個驅動單元，以達成至少部分地抵消在至少一個元件拾取單元相對於該子機臺在該移動方向上移動期間由該元件拾取單元施加於該子機臺上之反作用力之目的。
2. 如請求項1之元件置放裝置，其中該子機臺具備該驅動單元之一第一部分，而與該驅動單元之該第一部分協作之該驅動單元之一第二部分安裝於獨立於該機臺之一輔助機臺上。
3. 如請求項2之元件置放裝置，其中該第一部分包含至少一個永久磁鐵，而該第二部分包含至少一個電激勵線圈，或反之亦然。
4. 如前述請求項中任一項之元件置放裝置，其中該元件置放裝置包含一控制單元，用於遞送一控制信號以用於控制該元件拾取單元在該移動方向上之該移動，其中該驅動單元具備用於依據該控制信號判定由該驅動單元欲施加之該反力之該量值之構件。
5. 如前述請求項1至3中任一項之元件置放裝置，其中該元 件置放裝置具備一力感測器，用於判定由該移動之元件拾取單元施加於該子機臺上之該反作用力，其中該驅動單元具備用於依據施加於所討論之該子機臺上且由該力感測器量測之該反作用力判定由該驅動單元施加之該反力之該量值之構件。
6. 一種用於驅動一元件置放裝置之方法，該元件置放裝置包含一機臺及可相對於由一機臺支撐之至少一個子機臺移動之至少兩組元件拾取單元，每一元件拾取單元可至少在一移動方向上移動，其特性在於至少一個元件拾取單元相對於該子機臺在該移動方向上移動，其中由該元件拾取單元將一反作用力施加於該子機臺上，藉由構件判定實質上在該移動方向上欲施加於該子機臺上之一反力，以達成至少部分地抵消該反作用力之目的，因此藉助至少一個驅動單元實質上在該移動方向上將藉由該構件判定之該反力施加於該子機臺上。
7. 如請求項6之方法，其中至少基於用於控制該元件拾取單元在該移動方向上之該移動之一控制信號來判定欲施加之該反力之量值。
8. 如請求項6之方法，其中藉助一力感測器量測由該移動之元件拾取單元施加於該子機臺上之該反作用力，因此至少依據正施加於該子機臺上且由該力感測器量測之該反作用力來判定欲施加之該反力之該量值。