JPH06224598A - チップ部品搭載装置の搭載位置の高さ検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 チップ部品を真空の負圧により吸着ノズルに
吸着して回路基板上の搭載位置に移動し搭載するチップ
部品搭載装置において、安価な構成で搭載位置の高さを
正確に検出できる検出方法を提供する。 【構成】 チップ部品の搭載実行前に、回路基板上の搭
載位置のデータを含む生産データを読み込み（ステップ
Ｓ１）、チップ部品を吸着していない状態で、前記デー
タによる搭載位置へ吸着ノズルを移動する（Ｓ２）。そ
して吸着ノズルを下降させながら吸着ノズル内の真空度
を空気圧センサにより検知して監視し（Ｓ３、Ｓ４〜Ｓ
７のループ）、真空度が立ち上がったら、その時の吸着
ノズルの高さを回路基板の搭載位置の高さとして検出
し、メモリに記憶する（Ｓ８）。このようにして、従来
からチップ部品搭載装置に設けられている空気圧センサ
を利用して搭載位置の高さを正確に検出できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、チップ部品を真空の負
圧により吸着ノズルに吸着して回路基板の搭載位置に移
動し搭載するチップ部品搭載装置において、回路基板の
搭載位置の高さを検出するチップ部品搭載装置の搭載位
置の高さ検出方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】上記のチップ部品搭載装置、いわゆるチ
ップマウンタでは、図１に示すヘッド機構にチップ部品
１を真空の負圧により吸着する吸着ノズル２が設けられ
ている。ノズル２は、θモータ（ノズル回転モータ）４
の駆動によりタイミングベルト５を介してノズル自体の
軸を中心として任意の角度に回転できるとともに、Ｚ軸
モータ（ノズル昇降モータ）６の駆動によりピニオン７
とラック８、リニアガイド９を介して昇降できるように
なっている。そして、ヘッド機構は不図示のＸＹ移動機
構のＸ軸モータ、Ｙ軸モータの駆動によりＸ軸方向、Ｙ
軸方向に移動され、不図示のフィーダにより供給される
チップ部品１をノズル２により吸着し、不図示の回路基
板上の予め指定された位置に移動し、マウントするよう
になっている。

【０００３】ところで、チップ部品をマウントする回路
基板には反りやうねりによる高低差があり、それは回路
基板が大型になるほど大きくなる。これに対応するた
め、従来のチップマウンタでは、吸着ノズルの先端部を
ダンパーとしてノズル本体から弾性力により突出し、そ
の弾性力に抗して押し込むことのできるようにした構成
が採用されている。例えば図２に示すように回路基板１
０の高低差の許容範囲が±２ｍｍとすると、吸着ノズル
２の先端部２ａのダンパー機構による移動ストロークを
４ｍｍとする。そして、チップ部品１を回路基板１０に
搭載する際の吸着ノズル２の本体の高さを、回路基板１
０の本来の高さの部位でノズル先端部２ａが２ｍｍ上方
へ押し込まれる高さとし（図２の中央）、その高さから
のノズル先端部２ａの押し込み（図２の左側）ないし突
出（図２の右側）により、回路基板１０の高低差に対応
してマウントできるようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが上記の吸着ノ
ズルのダンパー機構により回路基板の高低差に対応する
方式では次の２つの問題があった。

【０００５】（１）マウント時に、ノズル先端部の押し
込み量が大きいと、回路基板も強く押下されるため、チ
ップ部品の搭載後、ノズルを上げる際に回路基板がバネ
となりチップ部品をハネ上げてしまうことがある。

【０００６】（２）同様にマウント時にノズル先端部の
押し込み量が大きいと、ノズル先端部によるチップ部品
に対する圧力も大きくなり、特に図２の左側に示したよ
うに押し込み量が最大限になると前記圧力も最大とな
り、チップ部品が材質によっては割れてしまうことがあ
る。

【０００７】この問題を解決するには、回路基板の搭載
位置の高さを正確に検出して搭載位置の高さを正確に制
御する必要がある。しかし、チップマウンタに搭載位置
の高さを検出する手段を新たに設けることはコスト面で
マイナスとなるという問題があった。

【０００８】そこで本発明の課題は、この種のチップ部
品搭載装置において、安価に実現できる構成でチップ部
品の搭載位置の高さを正確に検出できる搭載位置の高さ
検出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】上記の課題を解決するた
め、本発明によれば、チップ部品を真空の負圧により吸
着して回路基板上の搭載位置に移動する吸着ノズルと、
この吸着ノズル内の真空度を検知する検知手段を有する
チップ部品搭載装置において、前記チップ部品を吸着し
ていない状態で前記吸着ノズルに真空の負圧を印加して
吸着ノズルを前記回路基板の搭載位置上に移動し、前記
吸着ノズルを下降させながら吸着ノズル内の真空度を前
記検知手段により検知して監視し、吸着ノズル内の真空
度が立ち上がったときの吸着ノズルの高さを前記回路基
板の搭載位置の高さとして検出する搭載位置の高さ検出
方法を採用した。

【００１０】

【作用】このような方法によれば、従来からチップ部品
搭載装置に設けられている吸着ノズル内の真空度の検知
手段を利用した安価に実現できる構成で回路基板の搭載
位置の高さを正確に検出できる。

【００１１】

【実施例】以下、図を参照して、本発明による搭載位置
の高さ検出方法を採用したチップ部品搭載装置の実施例
を説明する。

【００１２】まず、図３は実施例によるチップ部品搭載
装置のヘッド機構の要部の構成を示している。この図３
において、符号２、２′で示すように、本実施例のヘッ
ド機構は吸着ノズルが２個設けられている。勿論、１個
でも良いが、２個の方がマウントを高速に行なえる。ノ
ズル２、２′の本体の構造は図４に示したように通気孔
２ｂ、２ｂ′が上下に貫通しているだけの単純な構造で
あり、従来のダンパー機構は設けられておらず、先端部
２ａ、２ａ′は固定されている。

【００１３】また図３において、θモータ４の駆動によ
り歯車１１、タイミングベルト５、歯車１２、１２′を
介して、ノズル２、２′がそれぞれ任意の角度に回転で
きるようになっている。また、２個のＺ軸モータ６、
６′のそれぞれの駆動によりピニオン７、７′、ラック
８、８′を介してノズル２、２′が別々に昇降できるよ
うになっている。なお、図示していないがモータ４、
６、６′にはそれぞれの回転量を検出するためのエンコ
ーダが付設されている。

【００１４】一方、ノズル２、２′には、真空発生機１
５、１５′に連結されたエアーチューブ１３、１３′が
連結されている。真空発生機１５、１５′には電磁弁１
６、１６′を介して不図示の加圧源から強い気圧が印加
される。電磁弁１６、１６′が閉じられると真空発生器
１５、１５′の発生する真空によりエアーチューブ１
３、１３′内の空気圧が減圧され、その負圧によりノズ
ル２、２′が吸気し、チップ部品を吸着することができ
る。また、チップ部品を吸着した状態で電磁弁１６、１
６′が開かれるとエアーチューブ１３、１３′内の空気
圧が加圧され、ノズル２、２′からチップ部品が離れる
ようになっている。

【００１５】また、ノズル２、２′と真空発生機１５、
１５′の間のエアーチューブ１３、１３′内の真空度の
空気圧を検知する、つまりチューブ１３、１３′に連通
したノズル２、２′内の真空度の空気圧を検知する空気
圧センサ１４、１４′が設けられており、それぞれの出
力は後述のＡ／Ｄ変換器へ導かれる。

【００１６】次に図５は本実施例装置の制御系の構成を
示している。図５において符号１７は装置全体の制御を
行なうマイクロプロセッサなどからなるＣＰＵである。
ＣＰＵ１７にはメモリ１８が接続されている。メモリ１
８はＲＯＭとＲＡＭからなり、ＲＯＭにはＣＰＵ１７が
実行する制御プログラムなどのデータが格納され、ＲＡ
Ｍには、生産データとして、チップ部品を搭載する回路
基板のデータ、搭載するチップ部品のデータ、チップ部
品の吸着位置および搭載位置のＸ軸、Ｙ軸の座標データ
などが格納される。

【００１７】一方、図５において符号２９は先述した図
３の構成を有するヘッド機構であり、Ｘ軸モータ２３と
Ｙ軸モータ２４それぞれの駆動によりＸ軸３０とＹ軸３
１に沿って移動される。Ｘ軸モータ２３とＹ軸モータ２
４の駆動制御はＸＹ軸パルスジェネレータ２１とＸＹ軸
サーボドライバ２２を介してＣＰＵ１７により行なわれ
る。即ち、ＣＰＵ１７からヘッド機構２９を移動すべき
Ｘ軸方向とＹ軸方向の移動量を指令する信号がＸＹ軸パ
ルスジェネレータ２１に対し出力され、それに応じてＸ
Ｙ軸パルスジェネレータ２１はＸ軸、Ｙ軸方向の移動量
に応じた駆動パルスをＸＹ軸サーボドライバ２２に出力
し、それに応じてドライバ２２はＸ軸モータ２３、Ｙ軸
モータ２４の駆動電流を制御し、両モータ２３、２４を
駆動する。なお、両モータ２３、２４に付設されたエン
コーダ２３ａ、２４ａからそれぞれの回転量がドライバ
２２にフィードバックされる。

【００１８】また、ヘッド機構２９の先述したＺ軸モー
タ６、６′の駆動制御もＣＰＵ１７によりＺ軸パルスジ
ェネレータ２５とＺ軸サーボドライバ２７、２７′を介
して同様に行なわれ、θモータ４の駆動制御もステッピ
ングドライバ２６を介して同様に行なわれる。

【００１９】また、ヘッド機構２９の空気圧センサ１
４、１４′のアナログの出力信号がＡ／Ｄ変換器２０に
よりＡ／Ｄ変換され、その結果のデジタル信号が入出力
ポート１９を介してＣＰＵ１７に入力される。これによ
りＣＰＵ１７は吸着ノズル２、２′内の真空度の空気圧
を認識できるようになっている。

【００２０】以上の構成のもとに、本実施例では、チッ
プ部品の搭載を実行する前のトライランモードにおい
て、搭載を行なう回路基板にクリームハンダや部品接着
剤を付着させていない状態で、回路基板の搭載位置のそ
れぞれの高さを検出する。この検出は空気圧センサ１
４、１４′を利用して行なわれる。そして検出した各搭
載位置の高さをメモリ１８に記憶し、搭載の実行時に各
搭載位置の高さを記憶データに応じた高さに制御する。

【００２１】ここで図６を参照して搭載位置の高さの検
出動作の詳細を説明する。図６は前記検出動作を行なう
ためのＣＰＵ１７の制御のフローチャートを示してい
る。

【００２２】搭載位置の高さ検出を行なうにあたり、ま
ずＣＰＵ１７は、前述した回路基板とチップ部品のデー
タ、及びチップ部品の吸着位置と搭載位置のデータ（Ｘ
軸、Ｙ軸の座標データ）などからなる生産データを外部
からメモリ１８のＲＡＭに読み込む（図６のステップＳ
１）。なお、１基板当たりの搭載位置の数は通常１００
〜１００００点である。

【００２３】次に、読み込んだ生産データ中にある搭載
位置の１つのＸ軸、Ｙ軸の座標データに応じてＸ軸モー
タ２３とＹ軸モータ２４を駆動し、ヘッド機構２９を移
動し、その吸着ノズル２を前記の搭載位置上へ移動する
（ステップＳ２）。なお、ここでは吸着ノズル２にチッ
プ部品を搭載していない状態で移動する。また真空発生
機１５を駆動し、電磁弁１６を閉じておき、真空の負圧
がノズル２に印加される状態としておく。

【００２４】次に、チップ部品を搭載する回路基板の反
りやうねりによる高低差の許容範囲を例えば±２ｍｍと
して、Ｚ軸モータ６の駆動により吸着ノズル２を回路基
板上＋２ｍｍの高さ（回路基板に反り、うねりがない場
合に吸着ノズル２の先端と回路基板上面の距離が２ｍｍ
となる高さ）となるまで下降させる（ステップＳ３）。
ここで回路基板の反り、うねりにより回路基板の搭載位
置の高さが本来より２ｍｍ高くてノズル２の先端が回路
基板に接触する場合もある。

【００２５】次に、空気圧センサ１４によりエアーチュ
ーブ１３内の空気圧、即ち吸着ノズル２の通気孔２ｂ内
の真空度を示す空気圧を検出し、その検出結果をＡ／Ｄ
変換器２０、入出力ポート１９を介してサンプリングす
る（ステップＳ４）。

【００２６】次に、サンプリングした空気圧により吸着
ノズル２内の真空度が立上がったか否か判定する。ここ
で、ノズル先端が基板に接触すると、図７に示した様に
吸着ノズル２内の真空度が急激に立上がる。即ち、図７
の実線の曲線Ａと破線の曲線Ｂは、それぞれ基板の搭載
位置の高さがうねり、反りのない時の本来の高さを基準
として＋０．７ｍｍである場合と、−１．２ｍｍである
場合の、ノズル先端の高さ（基板の本来の高さを基準と
した高さ）による真空度の変化を示している。Ａの場
合、ノズル先端の高さが＋０．７ｍｍとなってノズル先
端が基板に接触すると真空度が急激に立上り、Ｂの場
合、ノズル先端の高さが−１．２ｍｍとなってノズル先
端が基板に接触すると真空度が急激に立上る。従って、
ここで真空度が立ち上がったか否かの判定はノズル先端
が回路基板に接触したか否かの判定を意味し、真空度の
変化の曲線の立上りエッジでのノズル先端の高さが回路
基板の搭載位置の高さである。

【００２７】このように真空度が立ち上がったか否か判
定して立上がっていない場合は、つまりノズルが基板に
接触していない場合は、Ｚ軸モータ６を１ステップだけ
駆動し、ノズル２を１ステップ分の距離だけ下降させる
（ステップＳ６）。この１ステップ分の距離は、勿論、
基板のうねり、反りによる高低差の許容範囲より大幅に
小さな値とする。

【００２８】次に、ノズル先端の高さが基板上面−２ｍ
ｍより下か否か判定する（ステップＳ７）。これは、操
作ミス等により基板が無い場合等はノズルをいくら下げ
ても真空度が立ち上がらないことを考慮し、ノズルを下
げる際のリミット値として例えば−２ｍｍを設定した場
合である。そして、−２ｍｍより下であれば、基板が無
いことを操作者に報知するなどのエラー処理（ステップ
Ｓ１２）を行なった後、処理を終了するが、−２ｍｍよ
り上であればステップＳ４へ戻り、ステップＳ４〜Ｓ７
の処理を繰り返す。

【００２９】ステップＳ４〜Ｓ７の繰返しにより、ノズ
ル２内の真空度の立上りが検知されるまで、ノズル２が
順次１ステップ分づつ下降されることになる。そして、
真空度の立上りが検知されると、その時のノズル２の先
端の高さを搭載位置の高さとして、そのＺ軸の座標デー
タをその搭載位置のＸ軸、Ｙ軸の座標データに対応づけ
てメモリ１８のＲＡＭに記憶する（ステップＳ８）。

【００３０】次に、生産データ内にある次の搭載位置の
Ｘ軸、Ｙ軸の座標データを選択する（ステップＳ９）。

【００３１】続いて、前記の選択する次のデータがなく
なったか否か、つまり、生産データ内の全搭載位置デー
タについてステップＳ４〜Ｓ８による高さ検出を終了し
たか否かの判定を行ない（ステップＳ１０）、終了して
いなければステップＳ２に戻り、ステップＳ２〜Ｓ９の
繰返しにより、次の搭載位置の高さ検出を行なう。

【００３２】そして全搭載位置の高さ検出が終了した
ら、全搭載位置の高さの検出データを含む生産データを
例えばハードディスク装置やフロッピーディスク装置な
どの外部記憶装置にセーブする。

【００３３】以上のようにして、本実施例によれば、チ
ップ部品の搭載実行前に全搭載位置の高さを正確に検出
し、記憶できる。そして搭載実行時には各搭載位置の高
さを前記の記憶した高さに制御することにより、搭載位
置の高さを正確に制御することができ、先述したダンパ
ー機構による従来例のような搭載時のチップ部品のハネ
上がりや割れなどの問題が発生せず、回路基板の反り、
うねりに対応して支障無くマウントを行なうことができ
る。しかも、高さ検出に用いる空気圧センサは、この種
のチップマウンタの動作を制御するために従来から設け
られているものであるから、本実施例はハードウェアに
関わるコストアップなしで、図６のフローチャートの制
御を実行するためのＲＯＭの制御プログラムの変更のみ
により簡単に実現することができる。

【００３４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のチップ部品搭載装置の搭載位置の高さ検出方法によれ
ば、従来からチップ部品搭載装置に設けられている吸着
ノズル内の真空度の検知手段を利用し、安価に実現でき
る構成で回路基板の搭載位置の高さを正確に検出でき、
チップ部品搭載装置においてこの検出結果に基づいて回
路基板の搭載位置の高さを正確に制御することにより、
回路基板の反り、うねりなどによる高低差に対応して支
障なくチップ部品の搭載を行なえるという優れた効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】チップマウンタのヘッド機構の外観を示す斜視
図である。

【図２】従来のチップマウンタにおいて回路基板の反
り、うねりに対応するための吸着ノズルのダンパー機構
の動作の説明図である。

【図３】本発明方法が適用されるチップマウンタのヘッ
ド機構の構成を示す説明図である。

【図４】図３中の吸着ノズルの拡大斜視図である。

【図５】本発明方法が適用されるチップマウンタの制御
系の構成を示すブロック図である。

【図６】同制御系のＣＰＵによる搭載位置の高さ検出の
ための制御のフローチャート図である。

【図７】同検出時の回路基板に対する吸着ノズルの高さ
による同ノズル内の真空度の変化を示す線図である。

【符号の説明】

１ チップ部品 ２、２′ 吸着ノズル ４ θモータ ６、６′ Ｚ軸モータ １４、１４′ 空気圧センサ １５、１５′ 真空発生機 １６、１６′ 電磁弁 １７ ＣＰＵ １８ メモリ ２３ Ｘ軸モータ ２４ Ｙ軸モータ ２９ ヘッド機構

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 チップ部品を真空の負圧により吸着して
   回路基板上の搭載位置に移動する吸着ノズルと、この吸
   着ノズル内の真空度を検知する検知手段を有するチップ
   部品搭載装置において、 前記チップ部品を吸着していない状態で前記吸着ノズル
   に真空の負圧を印加して吸着ノズルを前記回路基板の搭
   載位置上に移動し、 前記吸着ノズルを下降させながら吸着ノズル内の真空度
   を前記検知手段により検知して監視し、 吸着ノズル内の真空度が立ち上がったときの吸着ノズル
   の高さを前記回路基板の搭載位置の高さとして検出する
   ことを特徴とするチップ部品搭載装置の搭載位置の高さ
   検出方法。