JP6781840B2 - 調整用治具および位置合わせ方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の部品の受渡しを行う複数の吸着ノズルを備えた供給側装置と受取り側装置について、両装置に設けられたノズルホルダの位置合わせを行うための調整用治具と、その調整用治具を使用したノズルホルダの位置合わせ方法に関する。

回路基板に部品を実装するための部品実装機は、下記特許文献１に開示されているように、例えばダイを供給するためのダイ供給装置が取り付けられるようになっている。そのダイ供給装置は、ウエハパレット上に、ダイシングされた複数のダイを貼着したダイシングシートが備えられ、そのダイシングシートからダイを取り出すため、ダイを吸着ノズルにより吸着保持する供給ヘッドが設けられている。そして、ダイ供給装置の供給ヘッドに吸着保持されたダイは、部品実装機に設けられた実装ヘッドとの間で受け渡しが行われる。つまり、部品実装機の実装ヘッドは、同じく吸着ノズルを備えてダイを吸着保持することが可能であり、回路基板上にダイを実装するよう構成されている。

国際公開ＷＯ２０１４／１１８９２９号公報

ところで、前記従来例の供給ヘッドと実装ヘッドは、それぞれ複数のノズルホルダが形成され、同じ数の吸着ノズルを備えるよう構成されている。そのため、ダイ供給装置および部品実装機との間では、ダイ供給装置側から部品実装機側へと複数のダイを一度に受渡しすることが可能になっている。しかし、複数のダイを一度に受け渡しするには、供給ヘッドと実装ヘッドが有する複数の吸着ノズルが互いに一致した位置関係になければならない。従って、ダイ供給装置および部品実装機では、ダイ供給ヘッドやダイ実装ヘッドに対し、吸着ノズル同士を位置合わせする作業が必要であった。そして、その位置合わせは、受渡しの対象である部品が極小であるため精度が要求される作業であった。

そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、ノズルホルダの位置合わせを行うための調整用治具および位置合わせ方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様における調整用治具は、１次側装置の複数のノズルホルダに対して挿入可能な１次側挿入部および、２次側装置の複数のノズルホルダに対して挿入可能な２次側挿入部とを備えた複数の位置決めピンと、前記１次側挿入部と前記２次側挿入部とが反対側に突き出した前記複数の位置決めピンを、所定の固定位置において位置調整が可能な固定部を介して取り付ける基板部材とを有する。

本発明の他の態様における位置合わせ方法は、１次側装置の複数のノズルホルダに対して複数の位置決めピンを挿入し、その挿入した状態の前記複数の位置決めピンを基板部材に対して固定する１次側工程と、前記基板部材に対して所定の位置に固定された前記位置決めピンを２次側装置の複数のノズルホルダに対して挿入し、前記位置決めピンに従って位置決めされた前記ノズルホルダを装置本体に対して固定する２次側工程とを有する。

前記構成によれば、調整用治具を使用して１次側工程と２次側工程での位置合わせを実行することにより、位置側装置の複数のノズルホルダと、２次側装置の複数のノズルホルダとの位置関係を簡単に一致させることができる。

部品実装機に対してダイ供給装置がセットされた状態を示した斜視図である。 １次側装置のノズルホルダに対応した面から調整用治具を示した斜視図である。 ２次側装置のノズルホルダに対応した面から調整用治具を示した斜視図である。 実装ヘッドに対する１次側工程を示した斜視図である。 １次側工程において調整用治具を装着した状態を示した拡大斜視図である。 供給ヘッドに対する２次側工程を示した斜視図である。 ２次側工程において調整用治具を装着した状態を示した拡大斜視図である。 供給ヘッド側のノズルホルダのネジ止めについて示した図である。

次に、本発明に係る調整用治具および位置合わせ方法の一実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。本実施形態では、回路基板に部品を実装する部品実装機と、その部品実装機に取り付けられたダイ供給装置を例に挙げ、両装置の間で使用される調整用治具および、その調整用治具を使用したノズルホルダの位置合わせ方法について説明する。なお、本実施形態では、従来例と同様に部品としてダイを例に挙げて説明するが、取り扱う部品はその他の電子部品などであってもよい。

図１は、部品実装機に対してダイ供給装置がセットされた状態を示した斜視図である。部品実装機１は、ダイ供給装置２から供給されるダイ２１などを吸着保持することが可能な実装ヘッド１１が設けられている。部品実装機１は、その実装ヘッド１１をＸＹ平面上で任意の位置に移動させることができるようにしたＸＹ移動機構１２（ＸＹロボット）が設けられている。本実施形態では、図示するように部品実装機１の機体前後方向をＹ軸方向とし、機体幅方向をＸ軸方向としている。そこで、ＸＹ移動機構１２は、そのＹ軸方向にスライド移動するＹスライド１３を備え、そのＹスライド１３に対してＸ軸方向にスライド可能なＸスライド１４が組み付けられている。そして、実装ヘッド１１は、そのＸスライド１４に取り付けられている。

部品実装機１では、実装ヘッド１１によってダイ２１が吸着保持され、機内に配置された回路基板に対して実装が行われる。そのため、部品実装機１には、回路基板を搬送するコンベア１５が設けられている。そのコンベア１５は、機体の幅方向（Ｘ軸方向）が回路基板の進行方向となるよう構成されている。よって、回路基板は、部品実装機１に対して機体幅方向に出入りし、隣り合って配置されたスクリーン印刷機や他の部品実装機などとの間で受渡しされるようになっている。

回路基板に実装するためのダイ２１は、部品実装機１に取り付けられたダイ供給装置２から供給される。ダイ供給装置２は、ウエハパレット２２を複数段に収容するマガジン２３が設けられ、そのウエハパレット２２には、ダイシングされたウエハがダイシングシートに貼着されている。ダイシングシートはダイシングフレームに装着され、そのダイシングフレームは、パレット本体にねじ止め等により取り付けた構成となっている。ダイ供給装置２には、マガジン２３からウエハパレット２２をステージ２４上に引き出す引き出し機構が設けられている。

また、ダイ供給装置２には、部品実装機１の実装ヘッド１１との間で複数のダイ２１を一度に受渡しするための供給ヘッド２５が設けられている。供給ヘッド２５は、ＸＹ平面上を移動させるヘッド移動機構２６（ＸＹロボット）に組み付けられている。ヘッド移動機構２６は、Ｙ軸方向にスライド移動するＹスライド２７に対して、Ｘ軸方向にスライド可能なＸスライド２８が組み付けられ、供給ヘッド２５は、そのＸスライド２８に対して着脱可能に取り付けられている。

供給ヘッド２５は、複数本の吸着ノズルが上下方向に移動可能な構成となっている。そして、その供給ヘッド２５には、下向きに突き出した状態の吸着ノズルを上下反転することができるように上下反転機構が設けられている。よって、供給ヘッド２５は、実装面を上にして配置されたダイ２１を吸着ノズルで吸着保持した後、上下反転することによりダイ２１の非実装面を上向きにすることができる。そのため、供給ヘッド２５の吸着ノズルと実装ヘッド１１の吸着ノズルとの間では、複数のダイ２１について受渡しが可能になっている。

本実施形態の実装ヘッド１１は、４本の吸着ノズルが装着されているが、吸着ノズルの本数は実装ヘッドの種類によって様々である。部品実装機１は、そうした吸着ノズルの本数が異なる実装ヘッドとの交換が可能な構成になっている。一方、前述したように、実装ヘッド１１との間でダイ２１の受渡しを行う供給ヘッド２５は、そのノズル本数が実装ヘッド１１のノズル本数と一致している必要がある。そのため、供給ヘッド２５においても着脱可能な構成を有し、実装ヘッド１１のノズル本数と同じノズル本数の供給ヘッドとの交換が可能になっている。

ノズル本数が同じ実装ヘッド１１と供給ヘッド２５は、複数のダイ２１を一度に受渡しするには、ノズル本数の一致だけではなく各吸着ノズルの配置も一致していなければならない。実装ヘッド１１と供給ヘッド２５の吸着ノズルの配置にズレが生じてしまえば、正確な受け渡しができず、回路基板への実装にも影響してしまうためである。そこで、部品実装機１では、吸着保持された複数のダイ２１がカメラによって撮像され、その撮像データから各々のダイ２１の位置が算出される。その結果、全てのダイ２１の位置が実装ヘッド１１側のノズル位置と一致していなければ、一つずつのダイ２１の受渡しが行われることとなる。

しかし、それでは複数のダイ２１の受け渡しを一度に行うことを可能にした実装ヘッド１１および供給ヘッド２５の機能が損なわれることになる。そこで、本実施形態では、実装ヘッド１１および供給ヘッド２５本来の機能を発揮させるため、複数ある吸着ノズルの位置関係を一致させるための調整用治具及び、その調整用治具を使用した位置合わせ方法を提案する。

実装ヘッド１１及び供給ヘッド２５に設けられた複数の吸着ノズルは、それぞれノズルホルダに対して着脱可能な構成になっている。そのため、吸着ノズルの位置を合わせるにはノズルホルダの位置を合わせることになる。よって、本実施形態の調整用治具は、実装ヘッド１１および供給ヘッド２５に設けられたノズルホルダの位置合わせを行うものである。ここで、図２および図３は、ノズルホルダの調整用治具を示した斜視図である。特に、図２は、先に行う実装ヘッド１１に対する調整用治具の１次側を示した図であり、図３は、後に行う供給ヘッド２５に対する調整用治具の２次側を示した図である。

調整用治具３０は、吸着ノズルの本数つまりノズルホルダの数に応じてピン部材３１が設けられている。本実施形態では、４つのピン部材３１が基板３２に固定されて一体になっている。基板３２には、４つのピン部材３１を配置させるための４つの位置決め孔３５が形成され、その周辺に締結ボルト３６を通すためのボルト通し孔３７などが形成されている。一方、ピン部材３１は、位置決めピン４１と鍔部材４２とが一体になって形成されている。

位置決めピン４１は、鍔部材４２を境にして、実装ヘッド１１のノズルホルダに対する１次側挿入部４１１と、その反対側に供給ヘッド２５のノズルホルダに対する２次側挿入部４１２とが形成されている。この１次側挿入部４１１および２次側挿入部４１２は、それぞれ実装ヘッド１１や供給ヘッド２５のノズルホルダの形状に合わせて形成されたものである。本実施形態では、実装ヘッド１１側が基準であり、そのノズルホルダの配置を供給ヘッド２５側のノズルホルダに転写するようにした位置を合わせ方法が行われる。従って、実装ヘッド１１を１次側装置とし、供給ヘッド２５を２次側装置として説明するが、特にこのような関係に限定されるわけではなく、位置合わせを逆に行うことで供給ヘッド２５を１次側装置とし、実装ヘッド１１を２次側装置としてもよい。

鍔部材４２は、鍔部分４２１の中央を貫くように円筒部４２２が一体に形成され、その円筒部４２２の中に位置決めピン４１が差し込まれてピン部材３１が構成されている。基板３２の位置決め孔３５は、円筒部４２２より径を大きくして形成されている。そのため、位置決め孔３５に挿入された円筒部４２２は、ピン部材３１が径方向（基板３２の平面方向）に移動可能な遊嵌状態となる。そのピン部材３１は、図２に示すように基板３２の片側面から位置決め孔３５に挿入され、鍔部分４２１が基板３２に当てられた状態で取り付けられる。そこで、基板３２に対する鍔部分４２１の反対側に、図３に示すように固定ブロック４５が配置される。

この固定ブロック４５は、基板３２を突き抜けた位置決めピン４１の２次側挿入部４１２を支持するピン支持部分４５１と、ボルト締めする締結部分４５２とがある。ピン支持部分４５１には、位置決めピン４１を通すピン孔が形成され、図３に示すように２次側挿入部４１２が突き出している。そして、この固定ブロック４５には、ピン支持部分４５１に位置決めピン４１を挟んで一対の嵌合凸部４５５が形成され、供給ヘッド２５のノズルホルダ側に形成された嵌合凹部に遊嵌するようになっている。一方、締結部分４５２側には、締結ボルト３６を通す貫通孔が形成されている。

調整用部材３０は、鍔部材４２の鍔部分４２１と固定ブロック４５が基板３２を挟み込み、固定ブロック４５側から通した締結ボルト３６を鍔部材４２のねじ穴に螺合させることにより、基板３２にピン部材３１が固定される。基板３２に形成された位置決め孔３５やボルト通し孔３７には、挿入されたピン部材３１や締結ボルト３６との間に隙間があるため、基板３２の面方向に対してピン部材３１の微調整が可能になっている。そして、その基板３２は、角部を面取りした四角形の板部材であるが、四辺のうちの一辺の側面が基準面３２１として形成されている。

次に、このような調整用治具３０を使用したノズルホルダの位置合わせ方法について説明する。ここで、図４乃至図８は、位置合わせの各工程を示した図である。特に、図４及び図５は、実装ヘッド１１に対する１次側工程を示したものであり、図６乃至図８は、供給ヘッド２５に対する２次側工程を示したものである。

１次側の実装ヘッド１１は、吸着ノズルが下向きに突き出すようにして取り付けられるため、ノズルホルダ５１の開口部は下側に配置されている。そして、その実装ヘッド１１では、４つのノズルホルダ５１が予め定位置に固定されている。そのため、１次側工程では、実装ヘッド１１に対して調整用治具３０が下側から取り付けられるが、その際、ノズルホルダ５１の位置に合わせるようにして調整用治具３０のピン部材３１、特に位置決めピン４１の１次側挿入部４１１がそれぞれ差し込まれる。

この段階では基板３２に対してピン部材３１は遊嵌状態となっているので、各々のピン部材３１は、４つのノズルホルダ５１に合わせて位置を微妙にずらしながら、基板３２に対する位置決めが行われる。そして、基板３２は、図５に示すように実装ヘッド１１に取り付けられるが、実装ヘッド１１に対して支持ボルト４８が完全に締め付けられてはいない。つまり、基板３２自体も調整可能な状態である。そのため、基板３２に対しても基準面３２１を基準軸に合わせるための調整作業が行われる。

本実施形態の基準軸は、実装ヘッド１１を移動させるＸＹ平面のＸ軸である。よって、図５に示す基板３２は、その基準面３２１がＸ軸と平行になるようにした配置とする。そのためには基準面３２１にマイクロメータを当てた計測を行いながら、その基準面３２１がＸ軸と平行になるように、基板３２に対するＸＹ平面上での向きの微調整が行われる。そして、基準軸に合わせた基板３２に対して、ピン部材３１を固定する。すなわち、締結ボルト３６を締め付けることにより、鍔部材４２と固定ブロック４５により基板３２を挟み込んでピン部材３１が基板３２と一体となる。

こうした１次側工程により、調整用治具３０は、基準軸に合わせた配置の基板３２に対して、４本のピン部材３１によって４つのノズルホルダ５１の位置関係が取り出される。そして、その調整用治具３０は実装ヘッド１１から取り外され、位置合わせ作業は供給ヘッド２５のノズルホルダに対して行う２次側工程へと移る。その際、図６に示すように供給ヘッド２５が上下反転し、ノズルホルダ５２が開口部を上向きにした状態で配置されている。その２次側装置である供給ヘッド２５は、４つのノズルホルダ５２がそれぞれ装置本体に対して位置調整が可能な固定構造を有している。

そこで、図７に示すように、ノズルホルダ５２に対して調整用治具３０のピン部材３１、特に位置決めピン４１の２次側挿入部４１２がそれぞれ差し込まれる。すると、移動可能なノズルホルダ５２は、位置決めピン４１に倣い、位置ズレが生じていた場合にはそのズレ量だけ各々のノズルホルダ５２の位置が微調整される。すなわち、４本の位置決めピン４１は１次側工程で実装ヘッド１１の４つのノズルホルダの位置関係を取り出したものであるため、供給ヘッド２５のノズルホルダ５２には同じ位置関係が転写されることとなる。

また、このとき基板３２に対しては、基準面３２１を基準軸に沿った配置作業が行われる。その基準軸は、実装ヘッド１１側の場合と同じく供給ヘッド２５を移動させるＸＹ平面のＸ軸である。そのため、図示しないが基準面３２１にマイクロメータを使用した計測を行いながら、その基準面３２１がＸ軸と平行になるように、基板３２に対するＸＹ平面上での向きの微調整が行われる。そして、基準軸に合わせた基板３２のピン部材３１同士の位置関係が供給ヘッド２５のノズルホルダ５２に移される。そこで、４つのノズルホルダ５２がそれぞれ供給ヘッド２５の装置本体に対して固定される。具体的には、図８に示すように、基板３２にあけられた作業孔３８，３９を通して工具が差し込まれ、４つのノズルホルダ５２に対するネジ部材の締結が行われる。

よって、本実施形態では、調整用治具３０を使用して１次側工程と２次側工程での位置合わせを実行することにより、実装ヘッド１１の４つのノズルホルダ５１と、供給ヘッド２５の４つのノズルホルダ５２との位置関係が一致する。そのため、それぞれのノズルホルダ５１，５２に装着した吸着ノズルの位置が一致することになり、供給ヘッド２５から実装ヘッド１１側へと正確に部品の受け渡しをすることが可能になる。そして、このような位置合わせの効果は、１次側装置のノズルホルダ５１の配置を２次側装置のノズルホルダ５２に対して調整用治具３０を使用して転写する簡単な作業で得ることができる。また、実装ヘッド１１と供給ヘッド２５のそれぞれにおいて、Ｘ軸を基準にして調整用治具３０を配置することにより、移動を伴った部品の受渡しをより正確に行う位置合わせが可能になる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施形態の調整用治具３０は、基板３２に４本のピン部材３１を備えたものであるが、対象とする装置のノズルホルダに応じて位置決めピンの数や配置は任意に変更可能である。

１…部品実装機 ２…ダイ供給装置 １１…実装ヘッド ２１…ダイ ２５…供給ヘッド ３０…調整用治具 ３１…ピン部材 ３２…基板 ３５…位置決め孔 ３６…締結ボルト ３７…ボルト通し孔 ４１…位置決めピン ４２…鍔部材 ４１１…１次側挿入部 ４１２…２次側挿入部

Claims (4)

1. １次側装置の複数のノズルホルダに対して挿入可能な１次側挿入部および、２次側装置の複数のノズルホルダに対して挿入可能な２次側挿入部とを備えた複数の位置決めピンと、
   前記１次側挿入部と前記２次側挿入部とが反対側に突き出した前記複数の位置決めピンを、所定の固定位置において位置調整が可能な固定部を介して取り付ける基板部材とを有する調整用治具。
2. 前記基板部材は、前記１次側装置と前記２次側装置の各々の基準軸に合わせるための基準面を有する請求項１に記載の調整用治具。
3. １次側装置の複数のノズルホルダに対して複数の位置決めピンを挿入し、その挿入した状態の前記複数の位置決めピンを基板部材に対して固定する１次側工程と、
   前記基板部材に対して所定の位置に固定された前記位置決めピンを２次側装置の複数のノズルホルダに対して挿入し、前記位置決めピンに従って位置決めされた前記ノズルホルダを装置本体に対して固定する２次側工程とを有する位置合わせ方法。
4. 前記１次側工程では、前記１次側装置の基準軸に基準面を合わせた前記基板部材に位置決めピンを固定し、
   前記２次側工程では、前記２次側装置の基準軸に前記基板部材の基準面を合わせた状態で前記位置決めピンにより前記ノズルホルダを位置決めする請求項３に記載の位置合わせ方法。
   
   
   
   

Images