JP2017224662A

JP2017224662A - 部品実装方法

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Publication number: JP2017224662A
Application number: JP2016117557A
Authority: JP
Inventors: 大輔溝上; Daisuke Mizogami
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2016-06-14
Filing date: 2016-06-14
Publication date: 2017-12-21
Anticipated expiration: 2036-06-14
Also published as: JP6738996B2

Abstract

【課題】ペースト供給部を大型化させることなく部品のペースト付着不足を防いで基板に対する部品の装着不良の発生を抑制できる部品実装方法を提供することを目的とする。【解決手段】ペースト接触工程の前に、転写領域ＴＲに対して設定した基準位置ＫＪにノズル２２ａを移動させて部品３をペーストＰｓｔに接触させたならば部品３は転写領域ＴＲからはみ出すことなくペーストＰｓｔに接触するか否かを判断する。部品３が転写領域ＴＲからはみ出すことなくペーストＰｓｔに接触する場合には、ノズル２２ａを基準位置ＫＪに移動させて部品３をペーストＰｓｔに接触させ、部品３が転写領域ＴＲからはみ出してペーストＰｓｔに接触する場合には、部品３を転写領域ＴＲからはみ出させることなくペーストＰｓｔに接触させることができるノズル２２ａの移動先の位置にノズル２２ａを移動させて部品３をペーストＰｓｔに接触させる。【選択図】図７

Description

本発明は、ノズルにより吸着した部品をペーストに接触させてから基板に装着する部品実装方法に関するものである。

部品を基板に装着して実装基板を製造する部品実装装置の中には、部品を基板に装着する前に、部品の下面にフラックスや接着剤等のペーストを付着させるようにしたものがある。このような部品実装装置による部品実装方法では、ペースト供給部によって、予め定められた転写領域にペーストを供給しておき、ノズルにより吸着した部品をペーストに接触させて、部品の下面にペーストを付着させる（例えば、特許文献１）。

転写位置には、部品をペーストに接触させるときのノズルの目標移動位置として基準位置が設定されており、部品をペーストに接触させるときには、部品を吸着したノズルを基準位置に移動させる。基準位置が、部品の中央部を吸着したノズルをその位置に移動させたならば部品を転写領域からはみ出させることなくペーストに接触させることができる位置に設定されていると、部品の下面の全域を転写領域内のペーストに接触させることができ、部品に十分なペーストを付着させることが可能となる。

特開２０１５−１４２００６号公報

しかしながら、上記部品実装方法において、部品が比較的大型であるうえ、部品の中央部をノズルで吸着できない状況である場合には、部品を吸着したノズルを基準位置に移動させても部品を転写領域からはみ出させずにペーストに接触させることができるとは限らない。部品が転写領域からはみ出した状態でペーストに接触すると、部品の一部にペーストが十分に付着しないペースト付着不足が生じ、基板に対する部品の装着状態が不良になり易くなる。このような不都合を防止するためにはペースト供給部を大型化して転写領域を拡大すればよいが、部品実装装置の全体がサイズアップしてしまうおそれがある。

そこで本発明は、ペースト供給部を大型化させることなく部品のペースト付着不足を防いで基板に対する部品の装着不良の発生を抑制できる部品実装方法を提供することを目的とする。

本発明の部品実装方法は、予め定められた転写領域にペーストを供給するペースト供給工程と、ノズルにより部品を吸着する部品吸着工程と、前記部品吸着工程で前記部品を吸着した前記ノズルを移動させて前記部品を前記ペーストに接触させるペースト接触工程と、前記ペースト接触工程で前記ペーストに接触させた前記部品を基板に装着する部品装着工程とを含む部品実装方法であって、前記転写領域には、前記部品を前記ペーストに接触させるときの前記ノズルの目標移動位置として基準位置が設定されており、前記ペースト接触工程の前に、前記部品を吸着した前記ノズルを前記基準位置に移動させて前記部品を前記ペーストに接触させたならば前記部品は前記転写領域からはみ出すことなく前記ペーストに接触するか否かを判断する判断工程を実行し、前記判断工程で、前記部品が前記転写領域からはみ出すことなく前記ペーストに接触することになると判断した場合には、前記ノズルを前記基準位置に移動させて前記ペースト接触工程を実行する。

本発明によれば、ペースト供給部を大型化させることなく部品のペースト付着不足を防いで基板に対する部品の装着不良の発生を抑制できる。

本発明の一実施の形態における部品実装装置の斜視図本発明の一実施の形態における部品実装装置が備えるペースト供給部の斜視図本発明の一実施の形態におけるペースト供給部の側面図本発明の一実施の形態におけるペースト供給部の一部の平面図本発明の一実施の形態における部品実装装置の制御系統を示すブロック図本発明の一実施の形態における部品実装装置が実行する部品装着作業の実行手順を示すフローチャート（ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における部品実装装置により部品にペーストを接触させている状態を示す図本発明の一実施の形態における部品実装装置により部品にペーストを接触させている状態を示す図

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の一実施の形態における部品実装装置１を示している。部品実装装置１は基板２に部品３を装着して本発明の部品実装方法を実行する。部品実装装置１は、基台１１に基板搬送機構１２、部品供給部１３、部品装着機構１４、部品撮像部１５及びペースト供給部１６を備えている。ここでは説明の便宜上、作業者ＯＰから見た部品実装装置１の左右方向をＸ軸方向とし、前後方向をＹ軸方向とする。また、上下方向をＺ軸方向とする。

図１において、基板搬送機構１２は前後に配置された一対のコンベア１２ａによって基板２をＸ軸方向に搬送し（図中に示す矢印Ａ）、基台１１の中央部付近の作業位置に位置させる。部品供給部１３は複数のテープフィーダ１３ａから構成されている。複数のテープフィーダ１３ａは基台１１の前方側（作業者ＯＰから見た手前側）にＸ軸方向に並んで配置されている。各テープフィーダ１３ａは後方側（作業者ＯＰから見た奥側）の端部に位置する部品供給口１３Ｋに部品３を連続的に供給する。

図１において、部品装着機構１４は、基台１１に設けられたヘッド移動機構２１と、ヘッド移動機構２１によって移動される装着ヘッド２２から構成されている。ヘッド移動機構２１は、固定テーブル２１ａ、移動テーブル２１ｂ及び移動プレート２１ｃを備えている。固定テーブル２１ａは基台１１に固定されており、基台１１の上方をＹ軸方向に延びている。移動テーブル２１ｂはＸ軸方向に延びており、一端部（右端部）が固定テーブル２１ａに沿って移動自在となっている。移動プレート２１ｃは、移動テーブル２１ｂに沿って移動自在に設けられている。装着ヘッド２２は移動プレート２１ｃに取り付けられている。

図１において、装着ヘッド２２は下方に延びた複数の部品吸着用のノズル２２ａを備えている。各ノズル２２ａは装着ヘッド２２に対して昇降及びＺ軸回りの回転が自在であり、下端に部品３を吸着する部品吸着口が形成されている。装着ヘッド２２は吸着機構部２２ｂを備えており、吸着機構部２２ｂは図示しない真空源と繋がっている。吸着機構部２２ｂは真空源より供給される真空圧を制御することで、各ノズル２２ａの部品吸着口に真空吸着力を発生させる。

ヘッド移動機構２１は、固定テーブル２１ａに対する移動テーブル２１ｂのＹ軸方向への移動と、移動テーブル２１ｂに対する移動プレート２１ｃのＸ軸方向への移動とによって、装着ヘッド２２を水平面内（ＸＹ面内）方向に移動させる。部品装着機構１４は、基板搬送機構１２によって作業位置に位置された基板２に部品３を装着するように動作する。

図１において、部品撮像部１５は、基台１１の基板搬送機構１２と部品供給部１３との間の領域に設けられている。部品撮像部１５は撮像視野を上方に向けたカメラから成る。部品撮像部１５は、上方を通過する物体（具体的には装着ヘッド２２によりピックアップされた部品３）を下方から撮像する。

図１において、ペースト供給部１６は、部品供給部１３のテープフィーダ１３ａに隣接した位置に設けられている。ペースト供給部１６は、図２及び図３に示すように、皿状のステージ３１、ステージ３１の上方に設けられてＸ軸方向に延びたスキージ３２ａを備えたスキージユニット３２、スキージユニット３２に対してステージ３１を前後方向に移動させるステージ駆動部３３を備えている。ステージ３１上にはペーストＰｓｔが貯留されている。ステージ駆動部３３によってステージ３１をスキージユニット３２に対してＹ軸方向に移動させると、ステージ３１上のペーストＰｓｔがスキージ３２ａによって相対的に掻き寄せられて、ステージ３１上に膜状のペーストＰｓｔが形成される（図３）。

図２及び図４において、ステージ３１上には転写領域ＴＲが予め定められている。ペースト供給部１６は、ペースト供給部１６は、ステージ３１上に定められた転写領域ＴＲを含む領域にペーストＰｓｔを供給する。転写領域ＴＲは、ステージ３１上の領域のうち、形成した膜状のペーストＰｓｔの厚さＴ（図３）が安定的に一定となる領域に定められる。

転写領域ＴＲの形状は任意であるが、本実施の形態では、図４に示すように、Ｘ軸方向とＹ軸方向とにそれぞれ平行な四辺から成る矩形の領域としている。本実施の形態では、転写領域ＴＲは作業者ＯＰから見た横方向寸法（Ｘ軸方向の寸法）Ｌｘは作業者ＯＰから見た縦方向寸法（Ｙ軸方向の寸法）Ｌｙよりも倍程度大きくなっている。また、本実施の形態における部品実装装置１が取り扱う部品３のＹ軸方向の最大寸法Ｓｙは転写領域ＴＲの縦方向寸法Ｌｙよりも小さく（Ｌｙ＞Ｓｙ）、部品３は平面視において転写領域ＴＲ内に収まり得るサイズとなっている。

図５において、基板搬送機構１２、各テープフィーダ１３ａ、ヘッド移動機構２１、吸着機構部２２ｂの各作動制御及び部品撮像部１５の撮像動作の制御は部品実装装置１が備える制御装置４０の動作制御部４０ａが行う。ペースト供給部１６が備えるステージ駆動部３３の作動制御も制御装置４０の動作制御部４０ａが行う。部品撮像部１５の撮像によって得られた画像データは制御装置４０に送られ、制御装置４０の画像認識部４０ｂにおいて画像認識される。

図５において、制御装置４０にはタッチパネル４１が接続されている。タッチパネル４１は、作業者ＯＰが制御装置４０に所要の入力を行う入力装置として機能するほか、制御装置４０が部品実装装置１の状態を作業者ＯＰに表示したり作業者ＯＰに作業指示を与えたりする出力装置として機能する。

次に、本実施の形態における部品実装装置１による部品実装方法を、部品実装装置１により基板２に部品３を装着する部品装着作業の実行手順に従って説明する。部品実装装置１による部品装着作業は、作業者ＯＰがタッチパネル４１から作業開始の操作を行うことによって開始される。

作業者ＯＰが作業開始の操作を行うと、先ず、基板搬送機構１２が制御装置４０に制御されて作動し、外部から供給された基板２を受け取って搬入し、作業位置に位置決めする（図６のステップＳＴ１の基板搬入工程）。基板搬送機構１２が基板２を作業位置に位置決めしたら、ペースト供給部１６がステージ３１をスキージ３２ａに対して移動させ、転写領域ＴＲにペーストＰｓｔを供給する（ステップＳＴ２のペースト供給工程）。

ペースト供給部１６が転写領域ＴＲにペーストＰｓｔを供給したら、装着ヘッド２２はヘッド移動機構２１に駆動されて部品供給部１３の上方に移動する。そして、各テープフィーダ１３ａが部品供給口１３Ｋに供給する部品３をノズル２２ａにより吸着する（ステップＳＴ３の部品吸着工程）。

転写領域ＴＲには、部品３をペーストＰｓｔに接触させるときのノズル２２ａの目標移動位置として基準位置ＫＪが設定されている（図４）。基準位置ＫＪは、部品３の中央部３Ｃを吸着したノズル２２ａをその位置に移動させて部品３をペーストＰｓｔに接触させたならば、その部品３が転写領域ＴＲからはみ出すことなくペーストＰｓｔに接触するような位置に設定されている。本実施の形態では、具体的には、基準位置ＫＪは、転写領域ＴＲの縦方向の辺の中点を通ってＸ軸に平行な線上の位置に設定されている（図４）。

制御装置４０の判断部４０ｃは、ノズル２２ａが部品３を吸着したら、部品３を吸着したノズル２２ａを基準位置ＫＪ（図４）に移動させて部品３をペーストＰｓｔに接触させたならば、部品３は転写領域ＴＲからはみ出すことなくペーストＰｓｔに接触するか否かを判断する（ステップＳＴ４の判断工程）。判断部４０ｃは、上記判断を、予め与えられる転写領域ＴＲのサイズのデータ、部品３のサイズのデータ、部品３に対するノズル２２ａの吸着位置のデータ等に基づいて行う。

本実施の形態では、基準位置ＫＪは、前述したように、部品３の中央部３Ｃをその位置に移動させて部品３をペーストＰｓｔに接触させたならば、その部品３が転写領域ＴＲからはみ出すことなくペーストＰｓｔに接触するような位置に設定されていることから、部品吸着工程でノズル２２ａが部品３の中央部３Ｃを吸着した場合、ノズル２２ａを基準位置ＫＪに移動させて部品３をペーストＰｓｔに接触させれば、部品３は転写領域ＴＲからはみ出すことなくペーストＰｓｔに接触することになる（図４）。このため判断部４０ｃは、部品吸着工程でノズル２２ａが部品３の中央部３Ｃ以外の部分を吸着した場合にのみ上記判断工程を行うようになっていてもよい。

制御装置４０は、判断工程で、図７（ａ）に示すように、部品３が転写領域ＴＲからはみ出してペーストＰｓｔと接触すると判断した場合には、部品３を転写領域ＴＲからはみ出させることなくペーストＰｓｔに接触させることができるノズル２２ａの移動先の位置を算出し、その算出した位置をノズル移動先位置ＮＳ（図７（ｂ））として設定する（ステップＳＴ５のノズル移動先位置設定工程）。ノズル移動先位置ＮＳには、例えば、部品３の中央部３Ｃを基準位置ＫＪに位置させた場合にその部品３を吸着したノズル２２ａが位置することとなる位置を設定する。

制御装置４０は、ステップＳＴ４の判断工程で、部品３が転写領域ＴＲからはみ出してペーストＰｓｔに接触すると判断し、ステップＳＴ５でノズル移動先位置ＮＳを設定したら、その設定したノズル移動先位置ＮＳにノズル２２ａを移動させて（ステップＳＴ６）、部品３をペーストＰｓｔに接触させる（図７（ｂ）。ステップＳＴ７のペースト接触工程）。一方、制御装置４０は、ステップＳＴ４の判断工程で、部品３が転写領域ＴＲからはみ出すことなくペーストＰｓｔに接触すると判断した場合には、部品吸着工程で部品３を吸着したノズル２２ａを基準位置ＫＪに移動させて（ステップＳＴ８）、部品３をペーストＰｓｔに接触させる（図４。ステップＳＴ７のペースト接触工程）。

装着ヘッド２２は、ペースト接触工程で部品３をペーストＰｓｔに接触させて部品３にペーストＰｓｔを付着させたら、ノズル２２ａを引き上げる。そして、基板２の上方へ移動し、ペースト接触工程でペーストＰｓｔに接触させた部品３を基板２上の所定の位置（部品装着位置）に装着する（ステップＳＴ９の部品装着工程）。

部品装着工程では、装着ヘッド２２は、ペーストＰｓｔを付着させた部品３を部品撮像部１５に撮像させたうえで、基板２上の部品装着部位に部品３を装着する。制御装置４０は、部品撮像部１５が撮像した部品３の画像に基づいて画像認識を行い、部品３が基板２上に正しい姿勢で装着されるように装着ヘッド２２の動作を制御する。

ここで、ノズル２２ａが部品３の中央部３Ｃを吸着できなかった場合であって、図７（ｂ）に示すように、設定したノズル移動先位置ＮＳが基準位置ＫＪよりも基板２から遠い側（作業者ＯＰに近い側）に位置することとなる場合には、ノズル２２ａを１８０度回転させた状態で部品３の中央部３Ｃが基準位置ＫＪに位置するようにして、部品３をペーストＰｓｔに接触させる際、ノズル移動先位置ＮＳが基準位置ＫＪよりも基板２に近い側に位置するようにしてもよい（図８）。すなわち、ノズル移動先位置設定工程において、ノズル２２ａの移動先を基準位置ＫＪよりも基板２に近い側に位置させるようにしてもよい。本実施の形態のように、ペースト供給部１６が作業位置に位置決めされた基板２から比較的遠い位置に設定されている場合、部品３へのペースト転写が、ヘッド移動機構２１による装着ヘッド２２の移動可能範囲のぎりぎりの位置で行われる場合が多く、設定したノズル移動先位置ＮＳが基準位置ＫＪよりも基板２から遠い側に位置することになると、ペーストＰｓｔに部品３を接触させることができないケースが起こり得るからである。

上記のようにして基板２に部品３が装着されたら、制御装置４０はまだ基板２に装着していない未装着の部品３があるかどうかを判定する（ステップＳＴ１０の判定工程）。そして、未装着の部品３があると判定した場合にはステップＳＴ２のペースト供給工程に戻り、未装着の部品３がないと判定した場合には基板搬送機構１２が基板２を搬送し、部品実装装置１の外部に搬出する（ステップＳＴ１１の基板搬出工程）。これにより部品実装装置１による基板２の１枚当たりの部品装着作業が終了する。

以上説明したように、本実施の形態における部品実装装置１による部品実装方法では、ペースト接触工程の前に、転写領域ＴＲに対して設定した基準位置ＫＪにノズル２２ａを移動させて部品３をペーストＰｓｔに接触させたならば部品３は転写領域ＴＲからはみ出すことなくペーストＰｓｔに接触するか否かを判断するようになっている。このため、部品３が転写領域ＴＲからはみ出すことなくペーストＰｓｔに接触することになると判断した場合には、ノズル２２ａを基準位置ＫＪに移動させることで部品３をペーストＰｓｔに接触させることができ、部品３が転写領域ＴＲからはみ出してペーストＰｓｔに接触することになると判断した場合には、部品３を転写領域ＴＲからはみ出させることなくペーストＰｓｔに接触させることができるノズル２２ａの移動先の位置（ノズル移動先位置ＮＳ）を設定し、その設定したノズル移動先位置ＮＳにノズル２２ａを移動させることで、部品３をペーストＰｓｔに接触させることができる。

このため本実施の形態における部品実装方法によれば、部品３のサイズや部品３に対するノズル２２ａの吸着位置によらず、部品３を確実に転写領域ＴＲ内でペーストＰｓｔに接触させることができる。よって、ペースト供給部１６を大型化させることなく部品３のペースト付着不足を防いで基板２に対する部品３の装着不良の発生を抑制できる。

ペースト供給部を大型化させることなく部品のペースト付着不足を防いで基板に対する部品の装着不良の発生を抑制できる部品実装方法を提供する。

２基板
３部品
３Ｃ中央部
２２ａノズル
ＴＲ転写領域
Ｐｓｔペースト
ＫＪ基準位置
ＮＳノズル移動先位置

Claims

予め定められた転写領域にペーストを供給するペースト供給工程と、
ノズルにより部品を吸着する部品吸着工程と、
前記部品吸着工程で前記部品を吸着した前記ノズルを移動させて前記部品を前記ペーストに接触させるペースト接触工程と、
前記ペースト接触工程で前記ペーストに接触させた前記部品を基板に装着する部品装着工程とを含む部品実装方法であって、
前記転写領域には、前記部品を前記ペーストに接触させるときの前記ノズルの目標移動位置として基準位置が設定されており、
前記ペースト接触工程の前に、前記部品を吸着した前記ノズルを前記基準位置に移動させて前記部品を前記ペーストに接触させたならば前記部品は前記転写領域からはみ出すことなく前記ペーストに接触するか否かを判断する判断工程を実行し、
前記判断工程で、前記部品が前記転写領域からはみ出すことなく前記ペーストに接触することになると判断した場合には、前記ノズルを前記基準位置に移動させて前記ペースト接触工程を実行することを特徴とする部品実装方法。
前記判断工程で、前記部品が前記転写領域からはみ出して前記ペーストに接触することになると判断した場合には、前記部品を前記転写領域からはみ出させることなく前記ペーストに接触させることができる前記ノズルの移動先の位置を設定するノズル移動先位置設定工程を実行し、その設定した前記ノズルの移動先の位置に前記ノズルを移動させて前記ペースト接触工程を実行することを特徴とする請求項１に記載の部品実装方法。
前記判断工程で、前記部品が前記転写領域からはみ出して前記ペーストに接触することになると判断した場合には、前記ノズル移動先位置設定工程で、前記部品の中央部を前記基準位置に移動させた場合に前記部品を吸着した前記ノズルが位置することとなる位置を前記ノズルの移動先の位置に設定することを特徴とする請求項１に記載の部品実装方法。
前記判断工程は、前記部品吸着工程で前記ノズルが前記部品の中央部以外の部分を吸着した場合に実行することを特徴とする請求項１又は２に記載の部品実装方法。
前記ノズル移動先位置設定工程において、前記ノズルの移動先を前記基準位置よりも前記基板に近い側に位置させることを特徴とする請求項４に記載の部品実装方法。