JP2000151193A - チップ部品の実装方法及び吸着方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 チップ部品への衝撃を最小限に抑えるととも
に、装置の小型・軽量化、コストダウン及びヘッドへの
複数ノズルの配置を可能とするチップ部品の実装方法を
提供すること。 【構成】 チップ部品を吸着すべき吸着ノズル２２と、
該吸着ノズル２２を昇降動させるための第１の昇降動機
構と、該第１の昇降動機構と前記吸着ノズル２２を支持
するヘッド８と、該ヘッド８を支持するヘッド支持部材
１と、前記ヘッド８を前記ヘッド支持部材１に対して相
対的に昇降動させるためのサーボモーター４を用いた第
２の昇降動機構とを備えて成る表面実装機を用いたチッ
プ部品の実装方法として、前記ヘッド８を前記第２の昇
降動機構により予め決められた高さに配置した後、前記
吸着ノズル２２を前記第１の昇降動機構により下降させ
てチップ部品を基板上の所定位置へ実装する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＩＣ、抵抗器、コ
ンデンサー等の微小な電子部品（以下、チップ部品と称
す）を基板上に実装する方法とチップ部品を吸着ノズル
で吸着する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】微小なチップ部品を基板上に実装する表
面実装機においては、チップ部品が吸着ノズルによって
吸着され、吸着ノズルを例えばエアー圧によって下降せ
しめることによって、該吸着ノズルに吸着されたチップ
部品が基板上の所定位置に実装される。

【０００３】ところで、チップ部品を実装する装置とし
ては、例えば部品を吸着するノズルの昇降を２つのカム
による駆動機構を用いて行うようにしたものが提案され
ている（特開平２−６３１９９号公報参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記提
案に係る実装装置においては、複数のリンクを必要とす
るとともに、マウントヘッドのみがガイド部に沿って移
動するため、昇降機構との着脱が可能な連結機構（ロー
ラ、駆動部材）を設ける必要があり、構造が複雑化する
という問題がある。

【０００５】又、部品の実装方法においては、部品厚さ
に対応するためにカムの回転角度を変え、これによって
昇降ストロークを調整する方法が採用されている。

【０００６】ところが、上記方法では、予めカムを調整
して昇降ストロークを短くしておく場合にはローラは突
出した状態で駆動部材と係合することとなり、ノズル先
端に係合時の衝撃が加わり、吸着した部品を脱落させる
原因となる。尚、ローラが駆動部材に係合した後にカム
を調整する方法も考えられるが、この方法では実装速度
が低下してしまう。

【０００７】従って、本発明の目的とする処は、チップ
部品への衝撃を最小限に抑えるとともに、装置の小型・
軽量化、コストダウン及びヘッドへの複数ノズルの配置
を可能とするチップ部品の実装方法を提供することにあ
る。

【０００８】又、本発明の目的とする処は、下降高さと
下降速度の微調整が可能で、衝撃に弱いチップ部品や厚
さの異なるチップ部品への吸着時の衝撃を最小限に抑え
ることができるチップ部品の吸着方法を提供することに
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、チップ部品を吸着すべき吸
着ノズルと、該吸着ノズルを昇降動させるための第１の
昇降動機構と、該第１の昇降動機構と前記吸着ノズルを
支持するヘッドと、該ヘッドを支持するヘッド支持部材
と、前記ヘッドを前記ヘッド支持部材に対して相対的に
昇降動させるためのサーボモーターを用いた第２の昇降
動機構とを備えて成る表面実装機を用いたチップ部品の
実装方法として、前記ヘッドを前記第２の昇降動機構に
より予め決められた高さに配置した後、前記吸着ノズル
を前記第１の昇降動機構により下降させてチップ部品を
基板上の所定位置へ実装することを特徴とする。

【００１０】又、請求項２記載の発明は、前記表面実装
機を用いたチップ部品の吸着方法ととして、吸着ノズル
を第１の昇降動機構により所定高さまで下降させる第１
の下降工程と、ヘッドを第２の昇降動機構により下降さ
せて前記吸着ノズルの高さを前記所定高さからチップ部
品吸着高さまで下降させる第２の下降工程を経てチップ
部品を前記吸着ノズルで吸着することを特徴とする。

【００１１】従って、請求項１記載の発明によれば、チ
ップ部品の厚さに応じてヘッドの高さを調整することに
より、吸着ノズルの昇降を所定のストロークの昇降動機
構（例えばエアー圧作動のエアーシリンダ機構）で行っ
ても、チップ部品への衝撃を最小限に抑えることができ
るとともに、ヘッドの構成を簡素化して装置の小型・軽
量化とコストダウン及びヘッドへの複数ノズルの配置を
可能とすることができる。又、チップ部品を厚さの異な
る複数種の基板に実装する場合は、基板の種類が変わっ
たときに第２の昇降動機構によりヘッドの高さを変える
ことによって、吸着ノズルのストロークを一定に保った
まま、チップ部品の基板への実装が可能となる。

【００１２】又、請求項２記載の発明によれば、部品吸
着時の最終下降工程としての第２の下降工程において第
２の昇降動機構のサーボモーターによってヘッド及びこ
れに支持された吸着ノズルの下降高さと下降速度を微調
整することができるため、衝撃に弱いチップ部品や厚さ
の異なるチップ部品への吸着時の衝撃を最小限に抑える
ことができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。

【００１４】図１は本発明方法に使用される表面実装機
のヘッド部分の側面図、図２は同表面実装機のヘッド部
分の拡大破断詳細図、図３は本発明に係るチップ部品の
実装方法を示すフローチャートである。

【００１５】図１において、１はヘッド支持部材であっ
て、該ヘッド支持部材１は図１の紙面垂直方向に長く水
平に設置された上下２本のレール２に沿って移動自在に
支持され、不図示のサーボモーターによって駆動される
不図示のボールネジ機構によって図１の紙面垂直方向に
往復動せしめられる。

【００１６】上記ヘッド支持部材１にはサーボモーター
４が取り付けられており、該サーボモーター４からはボ
ールネジ５が垂直下方に向かって延出しており、このボ
ールネジ５の下端は軸受部材６によって回転自在に支承
されている。そして、ボールネジ５にはスライダー７が
これに沿って上下動自在に螺合しており、該スライダー
７にはヘッド８が取り付けられている。尚、上記サーボ
モーター４、ボールネジ５及びスライダー７は第２の昇
降動機構を構成している。

【００１７】上記ヘッド８は、ヘッド支持部材１の端面
（前面）に上下方向に取り付けられたガイド９に沿って
昇降動自在に支持されており、該ヘッド８には中空状の
ロッド１０が昇降動自在に支持されている。即ち、図２
に詳細に示すように、ロッド１０は上下のガイド部材１
１，１２よって昇降動自在に支持されており、上方のガ
イド部材１１の外周にはピストン部材１３が上下動自在
に嵌合しており、該ピストン部材１３の下端には、ロッ
ド１０の外周に上下動自在に嵌合するバネ受部材１４が
結着されている。そして、ピストン部材１３はヘッド８
の上部に形成されたシリンダ１５内に上下動自在に嵌装
されており、シリンダ１５内のピストン部材１３の上方
には室１６が形成されている。尚、室１６はヘッド８に
形成されたエアー孔１７を介してコンプレッサー等の不
図示の圧縮エアー供給源に接続されており、圧縮エアー
供給源や前記ロッド１０、ガイド部材１１，１２、ピス
トン部材１３、バネ受部材１４、シリンダ１５、室１
６、スプリング１８，１９等は第１の昇降動機構を構成
している。

【００１８】又、前記バネ受部材１４と下方のガイド部
材１２の間にはリターンスプリング１８が縮装されてお
り、同バネ受部材１４とロッド１０の中間部との間には
コイル径の小さなスプリング１９が介装されている。
尚、ロッド１０はバネ受部材１４に対して上下に摺動自
在であるが、その摺動はこれの外周に嵌着されたストッ
パリング２０がバネ受部材１４の上面に当接することに
よって規制される。

【００１９】而して、図２はロッド１０が上限に位置す
る状態を示す。即ち、この状態ではシリンダ１５内の室
１６への圧縮エアーの供給はなされておらず、ピストン
部材１３及びバネ受部材１４はリタースプリング１８の
弾発力を受けて上限に位置している。このとき、バネ受
部材１４はストッパリング２０に当接してロッド１０を
一体的に押し上げるため、図示のようにロッド１０も上
限に位置する。

【００２０】ところで、ロッド１０の下端部にはノズル
支持部材２１が結着されており、該ノズル支持部材２１
には吸着ノズル２２が取り付けられている。尚、吸着ノ
ズル２２はロッド１０に形成された真空孔２３を介して
不図示の真空源に接続されている。

【００２１】次に、本表面実装機を用いた本発明に係る
チップ部品の実装方法を図３のフローチャートに従って
説明する。

【００２２】吸着ノズル２２が図２に示すように上限位
置にある状態で第２の昇降動機構のサーボモーター４を
駆動してヘッド支持部材１全体をガイド９に沿って上昇
せしめる（図３のステップ１）。即ち、サーボモーター
４を駆動してボールネジ５を回せば、これに螺合するス
ライダー７がガイド９に沿って上動するため、該スライ
ダー７に支持されたヘッド支持部材１が上昇する。

【００２３】上記のようにヘッド支持部材１が上昇すれ
ば、吸着ノズル２２は上限に位置した状態で一体的に上
昇する。

【００２４】次に、不図示の圧縮エアー供給源からヘッ
ド８の室１６に圧縮エアーを供給すれば、第１の昇降動
機構のピストン部材１３及びバネ受部材１４はエアー圧
を受けて下降し、バネ受部材１４がストッパー２４に当
接した状態で停止する。すると、バネ受部材１４とロッ
ド１０の間に介装されたスプリング１９がバネ受部材１
４によって圧縮されるため、ロッド１０はスプリング１
９の圧縮反力を受けて下降し、該ロッド１０の下端部に
取り付けられた吸着ノズル２２も図２に鎖線にて示すよ
うに下降する（図３のステップ２）。

【００２５】上記状態でサーボモーター４を再起動して
ボールネジ５を逆転させれば、ヘッド支持部材１全体が
ガイド９に沿って下降する（図３のステップ３）ため、
吸着ノズル２２も一体的に所定量だけ下降し、これの真
下にセットされたチップ部品Ｗを吸着する（図３のステ
ップ４）。

【００２６】上記のようにチップ部品Ｗが吸着ノズル２
２に吸着されると、前述のようにサーボモーター４を駆
動してヘッド支持部材１全体を所定量だけ上昇せしめ
（図３のステップ５）、その状態でのチップ部品Ｗを画
像認識する（図３のステップ６）。

【００２７】而して、チップ部品Ｗと不図示の基板との
間の距離は部品寸法から予め正確に求められているた
め、サーボモーター４を駆動してヘッド支持部材１全体
を所定量だけ下降させる（図３のステップ７）と、チッ
プ部品Ｗも同一量だけ下降せしめられ、該チップ部品Ｗ
はこれの下方にセットされた基板上の所定の位置に実装
される（図３のステップ８）。そして、実装後、ヘッド
８の室１６への圧縮エアーの供給が遮断されると、ピス
トン部材１３及びバネ受部材１４はリターンスリプリン
グ１８によって上昇せしめられ、このときバネ受部材１
４はストッパリング２０に当接してロッド１０を一体的
に押し上げるため、吸着ノズル２２が上昇せしめられ
（図３のステップ９）、実装作業の１サイクルが終了す
る。

【００２８】以上のように、本発明に係る実装方法によ
れば、チップ部品Ｗの厚さに応じてヘッド８の高さを調
整することにより、吸着ノズル２２の昇降を所定のスト
ロークの第１の昇降動機構で行っても、チップ部品２２
への衝撃を最小限に抑えることができるとともに、ヘッ
ド８の構成を簡素化して装置の小型・軽量化とコストダ
ウン及びヘッドへの複数ノズルの配置を可能とすること
ができる。

【００２９】又、チップ部品Ｗを厚さの異なる複数種の
基板に実装する場合は、基板の種類が変わったときに第
２の昇降動機構によりヘッド８の高さを変えることによ
って、吸着ノズル２２のストロークを一定に保ったま
ま、チップ部品Ｗの基板への実装が可能となる。

【００３０】次に、同表面実装機を用いた実装方法の別
形態を図４に示すフローチャートに従って説明する。

【００３１】即ち、本実施の形態においては、先ず吸着
ノズル２２を第１の昇降動機構によってエアー圧を用い
て下降させて（図４のステップ１）その先部にチップ部
品Ｗを吸着し（ステップ２）た後、該吸着ノズル２２を
上昇させ（ステップ３）、この吸着ノズル２２に吸着さ
れたチップ部品Ｗを画像認識する（ステップ４）。

【００３２】その後、サーボモーター４を用いた第２の
昇降動機構によってヘッド８の高さ位置を補正し（ステ
ップ５）、吸着ノズル２２を下降させたときに該吸着ノ
ズル２２に吸着されたチップ部品Ｗが基板上に衝撃無く
丁度接するような位置にヘッド８を固定する。そして、
ヘッド８の高さ位置を固定した状態で吸着ノズル２２を
第１の昇降動機構によってエアー圧で下降させ（ステッ
プ６）、該吸着ノズル２２に吸着されたチップ部品Ｗを
基板上に実装すれば（ステップ７）、実装時にチップ部
品Ｗには殆んど衝撃が加わらない。その後、吸着ノズル
２２を前述と同様にして上昇させれば（ステップ８）、
実装作業が終了し、本実施の形態においても前記実施の
形態で得られたと同様の効果が得られる他、前記実施の
形態に比して実装時間が短縮されるため、実装の高効率
化を実現することができる。

【００３３】従って、ユーザーは、衝撃に弱いチップ部
品の実装に対しては図３に示す実装方法を選択すること
ができる。

【００３４】以上のように、本実施の形態では、チップ
部品Ｗの吸着時の最終下降工程において第２の昇降動機
構のサーボモーター４によってヘッド８及びこれに支持
された吸着ノズル２２の下降高さと下降速度を微調整す
ることができるため、衝撃に弱いチップ部品Ｗや厚さの
異なるチップ部品への吸着時の衝撃を最小限に抑えるこ
とができる。

【００３５】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、請求項１
記載の発明によれば、チップ部品の厚さに応じてヘッド
の高さを調整することにより、吸着ノズルの昇降を所定
のストロークの昇降動機構（例えばエアー圧作動のエア
ーシリンダ機構）で行っても、チップ部品への衝撃を最
小限に抑えることができるとともに、ヘッドの構成を簡
素化して装置の小型・軽量化とコストダウン及びヘッド
への複数ノズルの配置を可能とすることができる。又、
チップ部品を厚さの異なる複数種の基板に実装する場合
は、基板の種類が変わったときに第２の昇降動機構によ
りヘッドの高さを変えることによって、吸着ノズルのス
トロークを一定に保ったまま、チップ部品の基板への実
装が可能となる。

【００３６】又、請求項２記載の発明によれば、部品吸
着時の最終下降工程としての第２の下降工程において第
２の昇降動機構のサーボモーターによってヘッド及びこ
れに支持された吸着ノズルの下降高さと下降速度を微調
整することができるため、衝撃に弱いチップ部品や厚さ
の異なるチップ部品への吸着時の衝撃を最小限に抑える
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法に使用される表面実装機のヘッド部
分の側面図である。

【図２】本発明方法に使用される表面実装機のヘッド部
分の拡大破断詳細図である。

【図３】本発明に係るチップ部品の実装方法を示すフロ
ーチャートである。

【図４】本発明に係るチップ部品の実装方法及び吸着方
法を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ ヘッド支持部材 ４ サーボモーター ５ ボールネジ ７ スライダー ８ ヘッド １０ ロッド １１，１２ ガイド部材 １３ ピストン部材 １４ バネ受部材 １５ シリンダ １６ 室 １８ リターンスプリング １９ スプリング ２２ 吸着ノズル Ｗ チップ部品

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 チップ部品を吸着すべき吸着ノズルと、
   該吸着ノズルを昇降動させるための第１の昇降動機構
   と、該第１の昇降動機構と前記吸着ノズルを支持するヘ
   ッドと、該ヘッドを支持するヘッド支持部材と、前記ヘ
   ッドを前記ヘッド支持部材に対して相対的に昇降動させ
   るためのサーボモーターを用いた第２の昇降動機構とを
   備えて成る表面実装機を用いたチップ部品の実装方法で
   あって、 前記ヘッドを前記第２の昇降動機構により予め決められ
   た高さに配置した後、前記吸着ノズルを前記第１の昇降
   動機構により下降させてチップ部品を基板上の所定位置
   へ実装することを特徴とするチップ部品の実装方法。
2. 【請求項２】 チップ部品を吸着すべき吸着ノズルと、
   該吸着ノズルを昇降動させるための第１の昇降動機構
   と、該第１の昇降動機構と前記吸着ノズルを支持するヘ
   ッドと、該ヘッドを支持するヘッド支持部材と、前記ヘ
   ッドを前記ヘッド支持部材に対して相対的に昇降動させ
   るためのサーボモーターを用いた第２の昇降動機構とを
   備えて成る表面実装機を用いたチップ部品の吸着方法で
   あって、 前記吸着ノズルを前記第１の昇降動機構により所定高さ
   まで下降させる第１の下降工程と、前記ヘッドを前記第
   ２の昇降動機構により下降させて前記吸着ノズルの高さ
   を前記所定高さからチップ部品吸着高さまで下降させる
   第２の下降工程を経てチップ部品を前記吸着ノズルで吸
   着することを特徴とするチップ部品の吸着方法。