JP6346610B2

JP6346610B2 - 電子部品装着装置及び装着方法

Info

Publication number: JP6346610B2
Application number: JP2015529260A
Authority: JP
Inventors: 哲生林; 邦靖中根; 力茂手嶋
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-07-31
Filing date: 2013-07-31
Publication date: 2018-06-20
Anticipated expiration: 2033-07-31
Also published as: US20160174425A1; CN105379447B; EP3030067B1; CN105379447A; US10231370B2; EP3030067A1; EP3030067A4; JPWO2015015578A1; WO2015015578A1

Description

本発明は、基板に装着された電子部品をカバーするカバー部品を押圧して基板に取り付ける電子部品装着装置及びその装着方法に関する。

従来、電子部品装着装置で装着される電子部品には、電磁波や熱の影響を受け易いものがあり、最近では、そのような影響を防ぐために、携帯電話、パソコンなどで基板にシールドカバーを組付けたり、シャーシ実装するものが増加している。

特許文献１では、１つの枠部材に対して１つのカバー部品を基板に位置決め載置する電子部品装着方法が記載されている。

特開２０１２−２２２０３５号公報

ところで、上記特許文献１においてでは、１つの枠部材が基板にカバーされる電子部品を囲むように立設されている。ここで、効率の良い生産のため、この枠部材を電子部品装着装置にて位置決め搭載しようとすると、枠部材を採取することができる大きなノズルやチャックを備えた搭載装置が必要になる。これは、効率とあわせて省スペース化を図ろうとする電子部品装着装置において問題となる。

本発明は係る従来の問題点に鑑みてなされたものであり、特許文献１の枠部材の代わりにクリップを用いて、クリップとカバー部品を電子部品装着装置にて搭載／載置することができる電子部品装着装置及び方法を提供することである。

上述した課題を解決するために、請求項１に係る発明の構成上の特徴は、電子部品を装着する基板を搬送して位置決めする基板搬送装置と、前記電子部品を前記基板の装着位置に位置決めして装着する装着装置と、複数の被係合部を採取して前記基板の搭載位置に位置決めして搭載する搭載装置と、装着された前記電子部品をカバーする所定の位置に係合部を設けたカバー部品を採取して該係合部を対応する前記被係合部の位置に位置決めして載置する載置装置と、前記カバー部品を押圧する押圧部を有する上下動装置と、前記上下動装置を駆動させて前記カバー部品を前記押圧部で複数回押圧を指示する制御装置と、前記基板の高さを測定する測定装置と、前記測定装置により測定した、前記基板の所定の複数の位置の高さの測定結果と、前記カバー部品の所定の複数の位置の高さの測定結果を記憶する高さ記憶装置と、該測定結果により押圧の良否を判定する判定装置と、を備えていることである。

本発明により、効率の良い、省スペースな電子部品装着装置及び方法を提供することができる。

本実施形態に係る電子部品装着装置の概略を示す平面図。部品移載装置と上下動部材の概要を示す図。クリップを横から見た図。クリップを上から見た図。カバー部品を上から見た図。クリップが搭載された基板と参照マークの位置関係を示す図。カバー部品を基板に組付ける手順を示すフローチャート。カバー部品を載置した工程を表わす図。押圧部にてカバー部品の上面を押す順番を示す図。カバー部品を上から見て角部を示す図。高さ測定機能を備えたマーク認識用カメラを示す図。

本発明に係る電子部品装着方法を実施する電子部品装着装置の実施形態を図面に基づいて以下に説明する。電子部品装着装置２は、図１に示すように、基板３を搬入位置に搬入して所定の位置に位置決めする基板搬送装置４と、部品供給装置５と、基台６に対して水平方向であるＸ方向及びＹ方向に移動可能に支持された移動台８に設けられた装着ヘッド１０を有する部品移載装置１２及びマーク認識用カメラ１４と、基台６に固定された部品認識用カメラ１６と、部品移載装置１２による装着を制御する制御装置１８とを備えている。

基板搬送装置４は、いわゆるダブルコンベヤタイプで、各コンベヤは、Ｘ方向に延在するガイドレール２０に沿って並設されて基板３を位置決めされた位置まで搬入する平行に設けられたコンベアベルト（図略）と、搬入された基板３を夫々支持する支持フレーム（図略）と、支持された基板３を実装される位置（所定の位置）まで上昇させる昇降装置（図略）と、実装される位置（装着位置）において基板３をクランプするクランプ装置（図略）とを夫々備えている。

部品供給装置５は、前記基板搬送装置４の側部（図１において手前側）に複数のカセット式フィーダ２１を並設して構成したものである。カセット式フィーダ２１は、いずれも図略の前記スロットに離脱可能に取り付けたケース部と、ケース部の後部に設けた供給リールと、ケース部の先端に設けた部品取出部を備えている。供給リールには電子部品４０（図６参照）がそれぞれ所定ピッチで封入された細長いテープ（図略）が巻回保持され、このテープがスプロケット（図略）により所定ピッチで引き出され、電子部品４０が封入状態を解除されて部品取出部に順次送り込まれる。カセット式フィーダ２１にはコード（識別符号）が貼着され、このコードと電子部品４０のＩＤ・部品番号・封入数・部品重量等との対応データが、制御装置１８にライン全体を管理するホストコンピュータ（図略）から伝送された装着プログラムデータに予め記録されている。基板搬送装置４の側部（図１における上部側）には部品トレイ１７が配置され、部品トレイ１７には大型の電子部品やカバー部品１９が収納されている。また、電子部品４０と同様にクリップ１００も供給される。

基板搬送装置４の上方にはＸ方向移動ビーム２２が設けられ、該Ｘ方向移動ビーム２２はＹ方向に延在するとともに、前記基板搬送装置４に沿ってＸ方向に延在するＸ方向レール（図略）に沿って移動可能に設けられる。Ｘ方向移動ビーム２２には、図１に示すように、移動台８がＸ方向移動ビーム２２の側面に設けられたＹ方向レール（図略）にスライダ（図略）を介して移動可能に設けられている。該移動台８には装着ヘッド１０を備えた部品移載装置１２とマーク認識用カメラ１４とが移動台８とともに移動可能に保持されている。Ｘ方向移動ビーム２２はいずれも図略のボールねじ機構を介してサーボモータにより駆動され、移動台８は、図略のＹ方向移動用ボールねじ機構を介して図略のサーボモータにより駆動される。これらのサーボモータはその駆動を制御装置１８によって制御されている。

マーク認識用カメラ１４の光軸はＸ方向及びＹ方向に直角なＺ方向に平行になっている。

マーク認識用カメラ１４により撮像された撮像画像は、図略のＡ／Ｄ変換機を備えた図略の画像認識装置に入力される。画像認識装置は、撮像された画像を取込んで、参照マークｍ（図６参照）からの情報を読み取る。そして、制御装置１８に備えられた演算装置（図略）により参照マークｍの位置ずれを演算する。次にマーク認識用カメラ１４が移動されるときには、この位置ずれを補正して移動する。

部品移載装置１２は、前記前記移動台８と、移動台８によりＸ方向及びＹ方向と直角なＺ方向に昇降可能に支持される装着ヘッド昇降装置（図略）と、装着ヘッド昇降装置に支持された装着ヘッド１０とを備えている。装着ヘッド１０には、図２に示すように、一対のノズルホルダ２４，２６が設けられ、各ノズルホルダ２４，２６は図略の軸受により夫々軸方向に回転可能に支承されている。また、ノズルホルダ２４，２６は図略のガイド部材により上下動可能に支承されている。各ノズルホルダ２４，２６は図略のサーボモータで駆動されるノズルホルダ昇降装置（図略）によって夫々上下動駆動される。またノズルホルダ２４，２６は、図略の回転駆動機構及び回転駆動機構を駆動される図略のサーボモータにより、その中心軸回りに回転駆動される。

各ノズルホルダ２４，２６には夫々軸状の吸着ノズル２８，３０が嵌脱可能に嵌挿されている。吸着ノズル２８，３０のうちの一方は、図２に示すように、下端部に矩形状の押圧部３２が形成されている。この押圧部３２の下端には、負圧源である負圧供給ポンプ３４に連通する負圧流路３６が開口している。負圧流路３６と負圧供給ポンプ３４の間には電磁弁３８が設けられ、電磁弁３８により負圧流路３６に対する負圧供給ポンプ３４からの負圧空気の連通及び遮断が可能になっている。電磁弁３８の作動は前記制御装置１８によって制御される。吸着ノズル２８の先端及び吸着ノズル３０の負圧流路３６の開口は負圧空気が供給されることで電子部品４０等が吸着保持されるようになっている。ノズルホルダ２４，２６及び吸着ノズル２８，３０により上下動部材が構成される。

基板搬送装置４と部品供給装置５との間には、部品認識用カメラ１６が設けられ、この部品認識用カメラ１６によって前記吸着ノズル２８，３０に吸着された電子部品４０が撮像されて、生産される基板の種類に適合する種類の電子部品であるか、吸着状態良いか、部品自体の不良箇所がないか等が判定される。クリップ１００、カバー部品１９についても同様に行われる。

電子部品装着装置２には、基板データ、部品データ等を入力するためのキーボード等の入力装置４２が設けられている。入力装置４２には表示装置４４が併設され、表示装置４４の画面には基板データ、部品データ、演算データやマーク認識用カメラ１４等で撮像した画像が表示できるようになっている。

本実施形態で使用されるクリップ１００は、例えば銅合金、アルミ合金などの金属製で、図３及び図４に示すように、カバー部品向け開口部１０１、カバー部品狭持部１０２、基板搭載面１０３が形成される。

本実施形態で使用されるカバー部品１９は、例えば銅合金、アルミ合金などの金属製で、図５及び図８に示すように、略長方形の板状で、周端縁に係合部が折曲されて形成され、クリップ１００に対応するようになっている。

上記のように構成された電子部品装着装置２を使用して基板３に装着された電子部品４０をカバー部品１９でカバーする手順について、図７のフローチャート等に基づいて以下に説明する。

以下、工程を細かく区切って説明すると、制御装置１８は、基板３を、電子部品装着装置２に搬入し、基板搬送装置４により所定搬送位置まで搬送する（Ｓ１０１）。

所定搬送位置まで搬送された基板３は、図略の昇降装置により所定搬送位置より装着位置に上昇され、位置決めされて図略のクランプ装置によりクランプされる（基板搬送位置決め工程・Ｓ１０２）。

次に、制御装置１８は、図６に示すように、位置決めされた基板３の対角線上のコーナーに設けられた一対の参照マークｍにマーク認識用カメラ１４を位置決めし、参照マークｍの位置座標を読み取る（Ｓ１０３）。これによって、予め制御装置１８の記憶装置に記憶されている基板３の位置座標のデータとの対比において、基板３が基板搬送装置４によって位置決めされた位置の水平方向の位置ずれ（Ｘ方向、Ｙ方向及び回転方向）を認識する。

次に、制御装置１８は、吸着ノズル２８によりカセット式フィーダ２１より電子部品４０を採取し、基板３上の位置補正された位置座標に位置決め装着する。また、吸着ノズル２８によりカセット式フィーダ２１よりクリップ１００を採取し、基板３上の位置補正された位置座標に位置決め搭載する（部品装着・クリップ搭載工程・Ｓ１０４）。通常、電子部品４０とクリップ１００を装着・搭載する順番は効率により決められる。

次に、制御装置１８は、図６及び図８に示すように、少なくともカバー部品１９に覆われることを予定している電子部品の装着及びカバー部品１９に被係合予定のクリップ１００の搭載を全て終えた後に、吸着ノズル３０よりカバー部品１９を採取し、基板３上の位置補正された位置座標に位置決め載置する。（カバー部品載置工程・Ｓ１０５）。

次に、制御装置１８は、図９に示すように、吸着ノズル３０をカバー部品１９の上方に上昇させ、吸着ノズル３０を下降させることで、押圧部２０１の下に位置するカバー部品１９の短手方向に対向する係合部の一方を押圧する（押圧前期工程・Ｓ１０６）。このとき、吸着ノズル３０の形状は短手方向に対向する係合部の一方を全て覆うことができる大きさであればなおよ
い。このような大きさであれば、カバー部品１９が未係合になることを防止することができる。次に、制御装置１８は、図９に示すように、吸着ノズル３０を上昇後、移動させ、吸着ノズル３０を下降させることで、押圧部２０２の下に位置するカバー部品１９のもう一方の短手方向に対向する係合部を押圧する（押圧前期工程・Ｓ１０６）。この後、制御装置１８は、図９に示すように、カバー部品１９について複数の係合部の全てを押圧するように押圧部２０１、２０２、２０３、２０４、２０５の順に吸着ノズル３０を制御する。

カバー部品１９の係合部のうち４角でない角部１２２に位置するものは、その他の部分の押圧により係合状態から未係合に変化することがある。したがって、このような部分は押圧組付け工程後半に押圧（押圧部２０４、２０５）すべきである（押圧後期工程・Ｓ１０８）。

次に、制御装置１８は、カバー部品１９が組付けられた基板３をアンクランプして昇降装置で装着位置から搬送位置に降下させることで基板搬送装置４に受け渡す（Ｓ１０９）。

次に、制御装置１８は、基板搬送装置４を駆動させてカバー部品１９が組付けられた基板３を次工程に払い出す（Ｓ１０９）。

クリップ１００は複数存在するため、それぞれが予定する位置よりずれる場合がある。そのような場合、そのずれた位置を認識しずれの方向へカバー部品１９の載置予定位置への位置決めを補正すると未係合を防ぐことができる。一実施例においては、マーク認識用カメラ１４において少なくとも２つ以上のクリップ１００の位置を計測し、その位置を記憶し位置決めを補正する。特にカバー部品１９において長手方向の載置予定位置への位置決め補正には、複数のクリップ１００のうちカバー部品向け開口部１０１が長手方向に開いているもの、すなわち、図面上ハッチングのないクリップ長手方向位置決め基準群１１０の一部又は全てを選択し使うことが有用である。また、短手方向の載置予定位置への位置決め補正には、複数のクリップ１００のうちカバー部品向け開口部１０１が短手方向に開いているもの、すなわち、図面上ハッチングされているクリップ短手方向位置決め基準群１１２の一部又は全てを選択し使うことが有用である。つまり、カバー部品１９において載置予定位置への位置決め補正には、クリップ長手方向位置決め基準群１１０とクリップ短手方向位置決め基準群１１２により位置決め補正を行うということである。この工程は、Ｓ１０５の前に行われる。

ここで、基板カメラ３４６について説明する。図１１の（１）に示されるように、レーザー高さセンサ３０６は、隣接配置されたレーザー光照射部３６１および反射光検出部３６２を有している。レーザー光照射部３６１は、下方に配置された対象物である基板Ｋに向かって、レーザー光Ｌ１を下向きに照射する。レーザー光Ｌ１は基板Ｋの上面で反射され、反射レーザー光Ｌ２が反射光検出部３６２に入射する。反射光検出部３６２は、反射レーザー光Ｌ２の検出位置の違いから、対象物の高さＨを検出する。図１１の（１）では、基板Ｋが正規の高さＨにあるときの反射レーザー光Ｌ２と、基板Ｋｘが正規よりも上方の高さＨ３にあるときの反射レーザー光Ｌ３とが例示されている。

また、図１１の（２）に示されるように、レーザー高さセンサ３０６の高さ測定の対象物は基板Ｋの上面であり、複数の測定位置で高さ測定を行う。図には、基板ＫのＹ軸方向の３箇所ｙ１、ｙ２、およびｙ３の測定位置が例示されている。実際には、Ｘ軸方向の３箇所も考慮し、基板Ｋ上の合計９箇所の格子点を測定位置として高さ測定を行う。この場合、基板Ｋが平板でかつ水平姿勢を保っていると、全測定位置で同じ高さＨが測定される。また、図中に破線で例示されるように、反りのある基板Ｋｘでは、各測定位置でそれぞれ異なった高さｈ１〜ｈ３が測定される。また、基板Ｋが水平姿勢でなく傾斜してクランプされた場合も、各測定位置で異なった高さが測定される。なお、合計９箇所の測定位置は例であって、所望する任意数量の任意の測定位置をヘッド駆動機構上の平面座標系の座標値を用いて設定することができる。

クリップ１００は複数存在することにより、少なくとも一部が未係合のまま、又は、係合状態から未係合に変化した状態で次工程に払い出される可能性がある（Ｓ１０９）。このようなことを防ぐために、カバー部品１９の押圧組付け工程完了後に係合部に問題がないか検査する工程を追加することもできる。一実施例においては、マーク認識用カメラ１４の代わりに電子部品装着装置２に備えた図１１に示す基板カメラ３４６の高さ測定機能を使用する。この機能によりカバー部品１９の上面の少なくとも１箇所以上の高さを測定し、その高さを記憶装置（図略）に記憶し、所定の値より低いかどうかを判定装置（図略）により確認することでカバー部品１９が全ての係合部が係合していることを検査することができる。より正確に求めるには、上面の少なくとも３箇所以上の高さを測定すればよい。通常この工程はＳ１０８の後に行うことが考えられるが、Ｓ１０６からＳ１０８の間に行ってもよい。

上記のように構成された電子部品装着装置２を用いたカバー部品の組付け方法によると、効率の良い、省スペースな電子部品装着装置及び方法を提供することができる。

上記のように構成された電子部品装着装置２を用いたカバー部品の組付け方法によると、未係合を防ぎ、確実に係合されたカバー部品を生産することができる。

なお、上記実施形態において、２つの上下動部材の、一つを吸着ノズル２８に、一つを吸着ノズル３０にすることにした。しかし、上下動部材は、２つに限定されず、例えば１つでもよく３つ以上のものでもよい。

また、上記実施形態において、被係合手段としてクリップ１００としたが、クリップ形状の係合部をカバー部品１９に持たせてもよいし、複数の被係合部についてそれぞれクリップ１００の形状が違う場合もある。そして、クリップ１００は部品トレイ１７から供給されてもよいし、カバー部品１９はカセット式フィーダ２１から供給されてもよい。

そして、上記実施形態において、電子部品装着装置２は一台を想定したが複数台によって行われてもよい。

さらに、上記実施形態において、基板カメラ３４６の高さ測定機能にてカバー部品１９の上面の高さを測定することとしたが、レーザーや接触子による高さ測定でもよい。斯様に、上記した実施の形態で述べた具体的構成は、本発明の一例を示したものにすぎず、本発明はそのような具体的構成に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の態様を採り得るものである。

２：電子部品装着装置３：基板４：基板搬送装置５：部品供給装置１２：部品移載装置１４：マーク認識用カメラ１９：カバー部品２４：上下動部材（ノズルホルダ）２６：上下動部材（ノズルホルダ）２８：上下動部材（吸着ノズル）３０：上下動部材（吸着ノズル）３２：押圧部３４：負圧源３６：負圧流路４０：電子部品１００：クリップ１０１：カバー部品向け開口部１０２：カバー部品狭持部１０３：基板搭載面１１０：クリップ長手方向位置決め基準群１１２：クリップ短手方向位置決め基準群１２２：角部２０１：押圧部２０２：押圧部２０３：押圧部２０４：押圧部２０５：押圧部３４６：基板カメラ３０６：レーザー高さセンサ３６１：レーザー光照射部３６２：反射光検出部Ｌ１：レーザー光Ｌ２：反射レーザー光Ｌ３：反射レーザー光Ｋ：基板Ｋｘ：基板Ｋｙ：基板Ｈ：高さＨ３：高さｈ１：高さｈ２：高さｈ３：高さ

Claims

電子部品を装着する基板を搬送して位置決めする基板搬送装置と、
前記電子部品を前記基板の装着位置に位置決めして装着する装着装置と、
複数の被係合部を採取して前記基板の搭載位置に位置決めして搭載する搭載装置と、
装着された前記電子部品をカバーする所定の位置に係合部を設けたカバー部品を採取して該係合部を対応する前記被係合部の位置に位置決めして載置する載置装置と、
前記カバー部品を押圧する押圧部を有する上下動装置と、
前記上下動装置を駆動させて前記カバー部品を前記押圧部で複数回押圧を指示する制御装置と、
前記基板の高さを測定する測定装置と、
前記測定装置により測定した、前記基板の所定の複数の位置の高さの測定結果と、前記カバー部品の所定の複数の位置の高さの測定結果を記憶する高さ記憶装置と、
該測定結果により押圧の良否を判定する判定装置と、
を備えていることを特徴とする電子部品装着装置。
請求項１に記載の電子部品装着装置であって、
前記カバー部品の所定の複数の位置の高さの測定は、前記押圧部で複数回押圧する押圧前期工程から押圧後期工程の間に行うこと、を特徴とする電子部品装着装置。
請求項１又は請求項２に記載の電子部品装着装置であって、
前記測定装置としてレーザー高さセンサを備え、
前記レーザー高さセンサにより前記基板の所定の複数の位置の高さと前記カバー部品の所定の複数の位置の高さを測定すること、特徴とする電子部品装着装置。
基台と、
前記基台に対して、水平方向に移動可能に支持された移動台と、
を備え、
前記装着装置、前記搭載装置、前記載置装置、及び、前記上下動装置とともに、前記レーザー高さセンサは前記移動台に備えられることを特徴とする請求項３に記載の電子部品装着装置。
前記基板に搭載された前記複数の被係合部から少なくとも２つ以上の被係合部を選択する選択装置と、
選択された被係合部の搭載位置を計測する前記移動台に備えられるカメラと、
前記カメラにより計測された計測結果を記憶する位置記憶装置と、
該計測結果により前記カバー部品の載置位置を補正する補正装置と、
を備えることを特徴とする請求項４に記載の電子部品装着装置。
前記基板に搭載された前記複数の被係合部から少なくとも２つ以上の第１方向を開口方向とする被係合部を第１被係合部群として選択し少なくとも２つ以上の第２方向を開口方向とする被係合部を第２被係合部群として選択する選択装置と、
選択された被係合部の搭載位置を計測する計測装置と、
計測結果を記憶する位置記憶装置と、
前記第１被係合部群の計測結果により前記カバー部品の載置位置の第１方向を補正し、前記第２被係合部群の計測結果により前記カバー部品の載置位置の第２方向を補正する補正装置と、
を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の電子部品装着装置。
前記制御装置は、前記カバー部品の角の内で４角のみを含む部分を複数回押圧のうち前半に押圧し、前記カバー部品の４角でない角部を含む部分を前記複数回押圧のうち後半に押圧するように指示すること、を特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の電子部品装着装置。
電子部品を装着する基板を搬送して位置決めし、
前記電子部品を前記基板の装着位置に位置決めして装着し、
複数の被係合部を採取して前記基板の搭載位置に位置決めして搭載し、
装着された前記電子部品をカバーする所定の位置に係合部を設けたカバー部品を採取して該係合部を対応する前記被係合部の位置に位置決めして載置し、
前記カバー部品を複数回押圧し、
前記基板の高さと前記カバー部品の高さを測定し、
前記基板の高さと前記カバー部品の高さの測定結果から押圧の良否を判定する、
電子部品装着方法。