JP3823719B2 - 電子部品実装装置および電子部品実装方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板に電子部品を実装する電子部品実装装置および電子部品実装方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電子部品を基板に実装する電子部品実装装置では、供給部に収納された電子部品を移載ヘッドによってピックアップし、基板上へ移送して所定の実装点に搭載する。電子部品のピックアップの方法としては、吸着ノズルによって真空吸着する方法が広く用いられている。そしてこの吸着ノズルは、一般に吸着対象の電子部品に応じて種類や大きさが異なっており、吸着対象の電子部品に応じて交換されるようになっている。
【0003】
ところで、電子部品を基板に実装する際には、電子部品を基板に対して所定の押圧荷重(実装荷重)で押し付ける必要がある。この実装荷重は電子部品によって異なっているため、一般に移載ヘッドは吸着ノズルを固定支持ではなくバネなどで弾性支持してフローティング状態とする場合が多い。そして移載ヘッドの押し下げ量を加減することで弾性力を変化させて、吸着ノズルが電子部品を押圧する実装荷重を調整するようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電子部品の小型化が進み実装荷重が小さい軽実装荷重部品の出現に伴って、上記方法による実装荷重の調整が不可能となっている。すなわち、上記構造の移載ヘッドでは、フローティング部分の自重に弾性力を加え合わせた荷重が電子部品に対する押圧荷重として作用することから、フローティング部分の自重より小さい実装荷重は実現できない。このため、軽荷重部品を対象とする場合には、従来構造の移載ヘッドに替えて専用の移載ヘッドを備えた実装装置を用いる必要があり、設備の共用化ができないという問題点があった。
【0005】
そこで本発明は、軽実装荷重の電子部品を実装対象とすることができる電子部品実装装置および電子部品実装方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の電子部品実装装置は、電子部品の供給部から移載ヘッドの装着部に着脱自在に装着された吸着ノズルによって電子部品を真空吸着してピックアップし基板へ搭載する電子部品実装装置であって、前記吸着ノズルの種類には実装荷重が小さい軽実装荷重部品用の軽荷重ノズルを含み、この軽荷重ノズルは、中空形状の保持部と、この中空部の内部に配置されてこの中空部の内部の上限位置と下限位置の間で上下方向に摺動可能な吸着部と、この吸着部の下端面に装着されて電子部品に当接しこの当接面に設けられた吸着孔から真空吸引することにより電子部品を吸着するノズルティップと、この保持部内に設けられ前記吸着部を前記実装荷重に対応した付勢力で下方に押圧する付勢手段と、前記ノズルティップの吸着孔を前記吸着部を貫通して設けられた吸引路を介して移載ヘッドに設けられ真空吸引源と接続された吸引孔に連通させる連通手段とを備え、前記吸着部の下限位置は前記保持部の底面と当接する位置であり、通常状態ではこの底面に押し付けられた状態である。
【0007】
請求項2記載の電子部品実装装置は、請求項1記載の電子部品実装装置であって、前記吸着部の上方への変位を所定位置で規制する高さ規制部と、吸着部の高さ位置が所定位置に規制された状態における吸着ノズルの高さ位置を検出する高さ位置検出手段とを備えた。
【0010】
本発明によれば、実装荷重が小さい軽実装荷重部品用の軽荷重ノズルに、電子部品に当接し吸着する吸着部と、この吸着部を上方への変位を許容した状態で保持する保持部と、保持部内に設けられ吸着部を実装荷重に対応した付勢力で下方に押圧する付勢手段を設け、移載ヘッドを下降させて電子部品を基板に対して付勢力に抗して押圧し、吸着部を上方に変位させて電子部品に対して所定の実装荷重を作用させることにより、吸着ノズルの自重よりも小さい実装荷重の電子部品を実装対象とすることができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の斜視図、図2は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の平面図、図3は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の移載ヘッドの正面図、図4は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の吸着ノズルの断面図、図5は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の動作説明図である。
【0012】
まず図1、図2を参照して電子部品実装装置について説明する。図1において、基台1の中央部にはX方向に搬送路2が配設されている。搬送路2は基板3を搬送し位置決めする位置決め部となっている。搬送路2の両側には電子部品を供給する部品供給部4が配設され、それぞれの部品供給部4には多数個のテープフィーダ5が並設されている。テープフィーダ5はテープに保持された電子部品を収納し、このテープをピッチ送りすることによりピックアップ位置5aに電子部品を供給する。
【0013】
X軸テーブル6には、移載ヘッド7が装着されている。移載ヘッド7は、個別に昇降可能な単位移載ヘッドを備えている。X軸テーブル6は平行に配置された2つのY軸テーブル8A,8Bに両端を支持されて架設されている。X軸テーブル6およびY軸テーブル8A,8Bを駆動することにより、移載ヘッド7は水平移動する。このとき、単位移載ヘッドのそれぞれの下端部に電子部品吸着用の吸着ノズルを装着することにより、移載ヘッド7はテープフィーダ5のピックアップ位置5aから電子部品を真空吸着してピックアップし、基板3上に移載する。
【0014】
搬送路2と部品供給部4の間の移載ヘッドの移動経路には、ノズル保持部9、認識部10、ペースト供給部11が配設されている。ノズル保持部9は、移載ヘッド7に装着され電子部品の吸着保持に用いられる吸着ノズルをストックする。ここで、吸着ノズルには対象とする電子部品のサイズや、搭載時に電子部品を基板に対して押圧する荷重(実装荷重)に応じて、重実装荷重用ノズルや軽実装荷重用ノズルなど多数の吸着ノズルが保持されている。そして移載ヘッド7をノズル保持部9にアクセスさせることにより、各単位移載ヘッドに装着された吸着ノズルを交換することができる。
【0015】
認識部10はラインカメラを備えており、部品供給部4から電子部品をピックアップした移載ヘッド7が上方を通過する際に、ラインカメラにより吸着ノズルに保持された状態の電子部品を下方から撮像する。そして撮像結果を認識処理することにより電子部品の識別や位置検出を行う。ペースト供給部11は、電子部品の半田接合に用いられるフラックスや電子部品接着用のペーストなどを回転テーブル状の容器に貯溜し、所定膜圧のペースト塗膜で供給する。このペースト塗膜上に移載ヘッド7に保持された電子部品を下降させることにより、電子部品の下面にペーストが塗布される。
【0016】
次に図3を参照して移載ヘッド7について説明する。図3は移載ヘッド7を構成する単位の移載ヘッド7Aを示している。移載ヘッド7Aは図示しないZ軸駆動機構により上下動し、下端部に電子部品を吸着する吸着ノズル20を備えている。移載ヘッド7Aは、本体部12の下面に軸部13を介して装着ブロック15を結合した構成となっている。装着ブロック15に設けられた装着孔15aには、吸着ノズル20がスプリングなどの弾性体の保持力を利用した保持機構によって脱着自在に装着されている。
【0017】
軸部13には圧縮方向のスプリング14が装着されており、吸着ノズル20に対して上方への荷重が作用した場合には、装着ブロック15はスプリング14に抗して上方へ変位する。本体部12から側方へ延出したブラケット16には光学センサ17が装着されており、装着ブロック15には光学センサ17の位置に対応して検出用ドグ18が取り付けられている。
【0018】
装着ブロック15が上方へ変位することにより、検出用ドグ18も上方へ移動し、所定位置にて光学センサ17によって検出される。そしてこの検出タイミングにおいて、Z軸駆動機構のZ軸モータに備えられたエンコーダのパルスに基づいて上下方向の位置を検出するZ位置検出手段19の検出値を読み取ることにより、当該タイミングにおける装着ブロック15に装着された吸着ノズル20の高さ方向の位置検出が可能となっている。
【0019】
次に図4を参照して、吸着ノズル20について説明する。この吸着ノズル20は、実装荷重が小さい軽実装荷重部品を対象とする軽荷重ノズルであり、対象部品が当該部品に切り換えられる際には、重実装荷重部品用のノズルなど他の種類の吸着ノズルと交換して装着ブロック15に装着される。図4において、吸着ノズル20は、中空形状の保持部21内に摺動部22を上下方向に摺動自在に配置し、摺動部22の下端部にノズルティップ24を装着した構造となっている。
【0020】
保持部21の上部は装着ブロック15に設けられた装着孔15a(図3)に嵌合するテーパ部21aとなっており、テーパ部21aには吸引路21cが上下に貫通して設けられている。テーパ部21aの下方は円板状に張り出した鍔部21bとなっており、鍔部21bの下面は電子部品の認識時において下方からの照明光を反射する反射面として機能する。
【0021】
保持部21の内部に設けられた中空部21fには摺動部22が嵌合しており、摺動部22の上下にはそれぞれ突部22a,22cが設けられている。中空部21fの天井面には、突部22aが嵌入可能な孔部21dが設けられており、また中空部21fの底面21gは、中心部分が開口し、この開口から摺動部22の下端部が下方へ突出している。
【0022】
摺動体22は、中空部21fの内部において、突部22aの上面が孔部21dの上面21eに当接する上限位置と、摺動体22が底面21gと当接する下限位置の間で上下方向に摺動可能となっている。突部22aには圧縮方向のスプリング23が装着されており、スプリング23は摺動体22を下方に付勢する。これにより、摺動体22は通常状態では底面21gに押し付けられた状態にある。
【0023】
摺動部22の下面の突部22cには、吸着孔24aが設けられたノズルティップ24が装着されている。吸着孔24aは摺動部22の中心部を上下に貫通して設けられた吸引路22bを介して吸引路21cと連通している。したがって吸着ノズル20が単位移載ヘッド7Aに装着された状態では、吸着孔24aは単位移載ヘッド7Aに設けられた吸引孔と連通する。この吸引孔は図示しない真空吸引源と接続されており、真空吸引源を駆動することにより吸着孔24aから真空吸引し、ノズルティップ24の下面に当接した電子部品を吸着して保持する。
【0024】
すなわち上記構成において、ノズルティップ24が装着された摺動部22は、電子部品に当接し吸着保持する吸着部を構成する。保持部21は、この吸着部を上下方向の変位を許容した状態で保持する。そして電子部品の実装時において、ノズルティップ24の下面に保持した電子部品を基板に対して押圧する際には、スプリング23は実装荷重に対応した付勢力で摺動部22を下方に押圧する。したがってスプリング23は付勢手段となっている。また、保持部21の吸引路21c及び摺動部22の吸引路22bは、吸着孔24aを単位移載ヘッド7Aに設けられた吸引孔と連通させる連通手段となっている。
【0025】
さらに、摺動部22の突部22aおよび孔部21dは、吸着部の上方への変位を前記上限位置に対応した所定位置で規制する高さ規制部となっており、図3に示す光学センサ17と検出用ドグ18およびZ位置検出手段19は、吸着部の高さ位置が所定位置に規制された状態における吸着ノズル20の高さ位置を検出する高さ位置検出手段となっている。
【0026】
この電子部品実装装置は上記のように構成されており、以下動作について説明する。部品供給部4から多品種の電子部品を移載ヘッド7によってピックアップして基板3に実装する実装動作を継続する過程において、実装荷重が小さい軽実装荷重部品を対象とする場合には、移載ヘッド7はノズル保持部9へアクセスし、既装着ノズルを軽荷重用の吸着ノズル20と交換するツールチェンジを行う。
【0027】
この後、移載ヘッド7は部品供給部4へ移動し、テープフィーダ5から電子部品をピックアップする。このピックアップ動作について図5を参照して説明する。図5(a)は、移載ヘッド7を部品供給部4へ移動させ、1つの単位移載ヘッド7Aをテープフィーダ5のピックアップ位置5a、すなわちテープフィーダ5に保持された電子部品Pの上方に位置合わせした状態を示している。このとき、図4に示す摺動部22はスプリング23によって下方に付勢されており、突部22aの上面と孔部21dの上面とは所定の隙間cを保った状態にある。
【0028】
次いで単位移載ヘッド7Aを下降させると、図5(b)に示すように電子部品Pの上面にノズルティップ24が当接する。この状態でさらに単位移載ヘッド7Aを下降させると、まずスプリング23(図4)が圧縮され、突部22aが孔部21d内に徐々に嵌入する。そして図5(a)に示す隙間cがゼロとなった状態から、さらに単位移載ヘッド7Aを下降させると、スプリング14が圧縮されるようになる。これにより、光学センサ17が検出用ドグ18に対して相対的に接近を開始する。
【0029】
そして図5(c)に示すように、光学センサ17が検出用ドグ18を検出したタイミングにおけるZ位置検出手段19(図3)の検出値を読み取ることにより、吸着ノズル20のノズルティップ24の下面の高さ位置、すなわち電子部品Pの上面の高さ位置を、実装装置に備えられた固有の高さ基準線からの距離Hとして検出する。
【0030】
この後、吸着孔24aから真空吸引することにより電子部品Pは吸着ノズル20によって真空吸着される。次いで電子部品Pを保持した移載ヘッド7は、認識部10、ペースト供給部11へ順次移動して、電子部品Pの認識および電子部品Pの下面へのペースト塗布を行う。そしてこの後、移載ヘッド7は基板3上へ移動し、ここで基板3に対して下降することにより、吸着ノズル20に保持した電子部品Pを基板3に実装する。
【0031】
この搭載動作においては、吸着ノズル20に内蔵されたスプリング23が所定の圧縮量だけ圧縮されるまで単位移載ヘッド7Aを下降させて、摺動部22を吸着ノズル20内部でスプリング23の付勢力に抗して上方に変位させる。これにより、電子部品Pにはこの圧縮量に対応した押圧力(実装荷重)が作用する。
【0032】
このようにして、吸着ノズル20全体の自重よりも小さい実装荷重を設定する必要がある場合においても、スプリング23を適切に選定することにより、広範囲の実装荷重の設定を行うことができる。したがって、同一構成の移載ヘッド7を用い、単に吸着ノズル20のツールチェンジを行うのみで、実装荷重が大きく異なる多種類の電子部品を実装対象とすることができる。
【0033】
【発明の効果】
本発明によれば、実装荷重が小さい軽実装荷重部品用の軽荷重ノズルに、電子部品に当接し吸着する吸着部と、この吸着部を上方への変位を許容した状態で保持する保持部と、保持部内に設けられ吸着部を実装荷重に対応した付勢力で下方に押圧する付勢手段を設け、移載ヘッドを下降させて電子部品を基板に対して付勢力に抗して押圧し、吸着部を上方に変位させて電子部品に対して所定の実装荷重を作用させるようにしたので、吸着ノズルの自重よりも小さい実装荷重の電子部品を実装対象とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の斜視図
【図2】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の平面図
【図3】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の移載ヘッドの正面図
【図4】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の吸着ノズルの断面図
【図5】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の動作説明図
【符号の説明】
3 基板
4 部品供給部
7 移載ヘッド
17 光学センサ
19 Z位置検出手段
20 吸着ノズル
21 保持部
22 摺動部
23 スプリング
24a 吸着孔
Claims (2)
- 電子部品の供給部から移載ヘッドの装着部に着脱自在に装着された吸着ノズルによって電子部品を真空吸着してピックアップし基板へ搭載する電子部品実装装置であって、前記吸着ノズルの種類には実装荷重が小さい軽実装荷重部品用の軽荷重ノズルを含み、この軽荷重ノズルは、中空形状の保持部と、この中空部の内部に配置されてこの中空部の内部の上限位置と下限位置の間で上下方向に摺動可能な吸着部と、この吸着部の下端面に装着されて電子部品に当接しこの当接面に設けられた吸着孔から真空吸引することにより電子部品を吸着するノズルティップと、この保持部内に設けられ前記吸着部を前記実装荷重に対応した付勢力で下方に押圧する付勢手段と、前記ノズルティップの吸着孔を前記吸着部を貫通して設けられた吸引路を介して移載ヘッドに設けられ真空吸引源と接続された吸引孔に連通させる連通手段とを備え、前記吸着部の下限位置は前記保持部の底面と当接する位置であり、通常状態ではこの底面に押し付けられた状態であることを特徴とする電子部品実装装置。
- 前記吸着部の上方への変位を所定位置で規制する高さ規制部と、吸着部の高さ位置が所定位置に規制された状態における吸着ノズルの高さ位置を検出する高さ位置検出手段とを備えたことを特徴とする請求項1記載の電子部品実装装置。
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