-
Technisches Gebiet
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Bauteilmontageverfahren
und eine Bauteilmontagevorrichtung gemäß den Ansprüchen 1 und 2, die verwendet
werden, um Schaltungsleiterplatten herzustellen durch Platzieren
einer Vielzahl von Bauteilen auf mehreren Teilleiterplatten, die
eine Mehrfachleiterplatte definieren.
-
Stand der Technik
-
In
den letzten Jahren hat sich die Nachfrage nach einer Montagevorrichtung
für elektronische
Bauteile von Rotationstyp-Hochgeschwindigkeitsmontagevorrichtungen
zu Robotertyp-Montagevorrichtungen, die flexibel an verschiedene
Produktionsformen angepasst werden können, hinsichtlich der Flächenproduktivität und der
Bauteilanpassungsfähigkeit
geändert.
Unter diesen Umständen
haben sich diejenigen Montagevorrichtungen, deren Anzahl von Platzierungsköpfen, die
an einem Roboter zu montieren sind, sich von einem zu einer Mehrzahl
entwickelt hat und in denen die für jeden Platzierungskopf zu
verwendende Saugdüse
abnehmbar und austauschbar ist, als Hauptrichtung herausgebildet.
-
Bei
diesem Typ von Elektronikbauteilmontagevorrichtung gibt es einige
Fälle der
Verwendung einer so genannten Mehrfachleiterplatte, die durch Bereitstellen
mehrerer Schaltungen mit einem identischen Muster auf einer Schaltungsleiterplatte
hergestellt wird, der Montage mehrerer elektronischer Bauteile auf
dieser Schaltungsleiterplatte und des anschließenden Schneidens der Leiterplatte
entsprechend individueller Schaltungsmuster, so dass mehrere Teilleiterplatten
mit identischem Schaltungsmuster hergestellt werden. Es ist zu beachten,
dass eine solche Mehrfachleiterplatte sich hier in dieser Beschreibung
auf eine Mehrfachleiterplatte bezieht, die aus mehreren Teilleiterplatten
zusammengesetzt ist.
-
Die
folgenden Verfahren stehen als Beispiel des Standes der Technik
für die Platzierung
elektronischer Bauteile auf einer solchen aus mehreren Teilleiterplatten
zusammengesetzten Mehrfachleiterplatte zur Verfügung:
- (1)
Ein Schrittwiederholungsverfahren, das die Schritte des Anwendens
eines Schritts der Platzierung bestimmter Bauteile (im Folgenden
als Platzierungsschritt bezeichnet) auf allen Teilleiterplatten
und nach Abschluss des Platzierungsschritts den Übergang zum nächsten Platzierungsschritt
enthält;
und
- (2) ein Musterwiederholungsverfahren, das die Schritte des Durchführens aller
Platzierungsschritte für
eine Teilleiterplatte und nach Abschluss aller Platzierungsschritte
den Übergang
zur Platzierung auf der nächsten
Teilleiterplatte enthält.
-
Sowohl
das Schrittwiederholungsverfahren als auch das Musterwiederholungsverfahren
werden häufig
verwendet, da die Vorbereitung nur eines NC-Programms als Montageprogramm für nur eine
Teilleiterplatte es ermöglicht,
das Programm für
alle Bauteile, die auf der Schaltungsplatine zu montieren sind,
durch Festlegen relativer Abstände
zu anderen Teilleiterplatten zu entwickeln.
-
Das
Bauteilmontageverfahren für
diese Mehrfachleiterplatte wird im Folgenden beschrieben.
-
7 zeigt
eine Montageprozedur mittels des herkömmlichen Schrittwiederholungsverfahrens. 11 zeigt
sequentiell diese Platzierungsprozedur durch Bauteilplatzierungsschritte
mit einer Elektronikbauteilmontagevorrichtung, die vier miteinander
verbundene Platzierungsköpfe
(Platzierungsköpfe
Nrn. 1-4) aufweist.
-
In 11 zeigt
die Spalte "Schritt
Nr." die Nummern,
die den Schritten der Platzierung sequentiell zugewiesen sind, wobei
angenommen wird, dass Schritte, die der Anzahl der Platzierungsköpfe entsprechen,
in einer Ein-Zyklus-Operation vom Ansaugen bis zum Platzieren der
Bauteile mittels der vier verbundenen Platzierungsköpfe verwendet
werden. Die Spalte "Teil-Leiterplatte" zeigt anhand der
Nummern der Teilleiterplatten auf welcher Teilleiterplatte der Schaltungsleiterplatte
ein Bauteil zu platzieren ist. Die Spalte "Bauteil" zeigt die in den jeweiligen Schritten
zu platzierenden Bauteile. Die Spalte "Platzierungskopf Nr." zeigt die in den individuellen Schritten
zu verwendenden Platzierungsköpfe.
Die Spalte "Saugdüse" zeigt, welcher Typ
von Saugdüse
in den individuellen Schritten ver wendet wird. Der Typ der zu verwendenden
Saugdüse
hängt von
der Konfiguration und der Größe eines
Bauteils ab, wobei Saugdüsen
in den Größen S (klein),
M (mittel) und L (groß) vorkommen.
Hier wird beispielsweise angenommen, dass kleine Bauteile mittels
der Saugdüse
der Größe S angesaugt
werden, mittelgroße
Bauteile mittels der Saugdüse
der Größe M angesaugt
werden, und große Bauteile
mittels der Saugdüse
der Größe L angesaugt
werden. Wenn einige Platzierungsköpfe vorhanden sind, die irgendein
Bauteil nicht in einer Ein-Zyklus-Operation ansaugen, saugt der Platzierungskopf
kein Bauteil an und platziert dieses auch nicht, so dass die Felder
des Bauteils und der Saugdüse
in 11 mit "-" markiert sind.
-
Wie
in 11 gezeigt ist, werden in dieser Platzierungsprozedur
Bauteile des gleichen Typs für
individuelle Muster in einer Reihenfolge eines Chip-Bauteils C1
eines ersten Musters bis C5 eines zweiten Musters und C9 eines dritten
Musters platziert, ..., wobei nach Abschluss eines Platzierungsschritts
der Arbeitsschritt zu einem Platzierungsschritt für den nächsten gleichen
Typ von Chip-Bauteilen C2, C6 und C10 vorrückt. Dieser Platzierungsschritt
wird für
alle Bauteile durchgeführt.
Es ist zu beachten, dass die Saugdüse von der Größe S für kleine
Bauteile zur Größe M für mittelgroße Bauteile
nach der Platzierung des Chip-Bauteils C12 des dritten Musters geändert wird,
und von der Größe M für mittelgroße Bauteile
zur Größe L für große Bauteile nach
der Platzierung von SOP1-SOP3 geändert
wird (wobei "SOP" eine Abkürzung für Gehäuse mit
kleinem Umriss ist, Small Outline Package).
-
Als
Nächstes
wird das herkömmliche
Musterwiederholungs-Montageverfahren beschrieben.
-
12 zeigt
eine Montageprozedur gemäß dem herkömmlichen
Musterwiederholungsverfahren. 13 zeigt
diese sequentielle Platzierungsprozedur durch Elektronikbauteil-Platzierungsschritte
mit einer Elektronikbauteilmontagevorrichtung, die vier Platzierungsköpfe (Platzierungsköpfe Nrn.
1-4) aufweist.
-
In
dieser Prozedur, wie in 13 gezeigt
ist, rückt
nach Abschluss aller Platzierungsschritte für das erste Muster in der Reihenfolge
der Chip-Bauteile C1-C4, SOP1 und QFP1 des ersten Musters (wobei "QFP" eine Abkürzung ist
für Vier fach-Flachgehäuse, Quad
Flat Package) der Arbeitsschritt zur Platzierung des zweiten Musters
vor. Bei Abschluss der Platzierung für das zweite Muster rückt anschließend der
Arbeitsschritt zur Platzierung für
das dritte Muster vor. Es ist zu beachten, dass der Wechsel der
Saugdüsen
jeweils nach Abschluss der Platzierung für eine Art von Bauteilen eines
jeden Musters bewerkstelligt wird. Im Fall der 19 wird
der Wechsel der Saugdüsen
für jedes
Muster drei Mal durchgeführt,
insgesamt acht Mal (das letzte Mal ist unnötig).
-
Da
jedoch im Fall des Schrittwiederholungsverfahrens jederzeit nur
eine von den vier Saugdüsen
verwendet wird, werden das Bauteilansaugen und die Bauteilplatzierung
für jedes
einzelne Bauteil wiederholt durchgeführt, was eine Verlängerung
der Montagezeit verursacht. Da das Montageverfahren eine Mehrfachkopfkonstruktion
mit mehreren Saugdüsen
nicht vollständig
ausnutzt, führt
dies zu einem ineffizienten Montageverfahren.
-
Da
andererseits im Fall des Musterwiederholungsverfahrens der Wechsel
der Saugdüsen
häufig durchgeführt wird,
würde die
Montagezeit jedes Mal dann verlängert,
wenn die zeitaufwendige Düsenwechselarbeit
mehrmals durchgeführt
wird. Dieses Verfahren führt
somit zu einem ineffizienten Montageverfahren.
-
Die
Anwendung eines solchen Montageverfahrens auf die in letzter Zeit
zunehmenden großtechnischen
Mehrfachleiterplatten, die z. B. aus 50-200 Leiterplatten zusammengesetzt
sind, würde
bewirken, dass die Montagevorrichtung sehr mühsam arbeitet. Da ein solches
ineffizientes Montageverfahren kaum eine Verbesserung der Bearbeitungszeit
erreichen kann, bestand ein großes
Verlangen nach Montageverfahren mit höherer Effizienz.
-
Die
internationale Patentanmeldung
WO
99-31948 offenbart ein Bauteilplatzierungssystem, das ein Paar
Gerüstausleger
aufweist, die jeweils sechs Platzierungsköpfe und eine Kamera auf der
gegenüberliegenden
Seite unterstützen.
Diese werden alle unabhängig
mittels linearer Motoren angetrieben. Die sechs Köpfe nehmen
gleichzeitig sechs Bauteile auf, entsprechend einer programmierten
Aufnahmekonfiguration. Jeder Ausleger ist mit festen Schienen mittels
Kopplern gekoppelt, wobei die Linearmotoren so gesteuert werden, dass
sie den Ausleger verdrehen. Dies erlaubt, die Köpfe zweidimensional bezüglich zueinander für eine gleichzeitige
Platzierung zu bewegen.
-
Außerdem offenbart
die
japanischen Patentanmeldung
mit der Veröffentlichungsnummer
64-47100 ein Bauteilmontagesystem zum Montieren elektronischer
Bauteile auf mehreren Teilleiterplatten, die eine Mehrfachleiterplatte
definieren.
-
Die
vorliegende Erfindung wurde hinsichtlich dieser und anderer Probleme
gemacht, wobei eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein
Bauteilmontageverfahren und eine Bauteilmontagevorrichtung zu schaffen,
die eine Verkürzung
der Montagezeit erlauben durch Reduzieren einer solchen Ansaugvorbereitungsoperation
für Saugdüsen, wie
z. B. durch Senken der Wechselhäufigkeit
der Saugdüsen
im Prozess der Bauteilmontage auf der Mehrfachleiterplatte.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Um
die obige Aufgabe zu lösen,
hat die vorliegende Erfindung die folgende Beschaffenheit.
-
Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Bauteilmontageverfahren
geschaffen, wie durch die Merkmale des Anspruchs 1 definiert ist.
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Bauteilmontagevorrichtung
geschaffen, wie durch die Merkmale des Anspruchs 2 definiert ist.
-
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
-
Diese
und andere Aspekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden
deutlich anhand der folgenden Beschreibung in Verbindung mit ihren
bevorzugten Ausführungsformen
und mit Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen, in welchen:
-
1 eine
perspektivische Ansicht einer Bauteilmontagevorrichtung als erste
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
-
2 eine
vergrößerte perspektivische
Ansicht eines Verbringungskopfes der Bauteilmontagevorrichtung ist;
-
3 eine
schematische Draufsicht der Elektronikbauteilmontagevorrichtung
ist;
-
4 eine
Ansicht ist, die eine Platzierungsreihenfolge mittels eines Aufgabenwiederholungsverfahrens
in einem Beispiel einer Mehrfachleiterplatte ist, die aus drei Teilleiterplatten
mit einem identischen Muster zusammengesetzt ist;
-
5 eine
Ansicht ist, die sequentiell Platzierungsschritte mittels des Aufgabenwiederholungsverfahrens
zeigt;
-
6 eine
Ansicht ist, die eine Mehrfachplatine mit insgesamt 16 Teilplatinen,
longitudinal 4 × lateral 4,
zeigt;
-
7 eine
Ansicht ist, die eine Platzierungsreihenfolge mittels eines verbesserten
Schrittwiederholungsverfahrens in einem Beispiel einer Mehrfachleiterplatte
zeigt, die aus drei Teilleiterplatten mit einem identischen Muster
zusammengesetzt ist;
-
8 eine
Ansicht ist, die sequentiell Platzierungsschritte mittels des verbesserten
Schrittwiederholungsverfahrens zeigt;
-
9 eine
Ansicht ist, die eine Platzierungsreihenfolge mittels eine Umkehrverfahrens
in einem Beispiel einer Mehrfachleiterplatte zeigt, die aus drei
Teilleiterplatten mit einem identischen Muster zusammengesetzt ist;
-
10 eine
Ansicht ist, die sequentiell Platzierungsschritte mittels des Umkehrverfahrens
zeigt;
-
11 eine
Ansicht ist, die sequentiell Platzierungsschritte mittels des herkömmlichen
Schrittwiederholungsverfahrens zeigt;
-
12 eine
Ansicht ist, die eine Platzierungsreihenfolge mittels eines herkömm lichen
Musterwiederholungsverfahrens in einem Beispiel einer Mehrfachleiterplatte
zeigt, die aus drei Teilleiterplatten mit einem identischen Muster
zusammengesetzt ist;
-
13 eine
Ansicht ist, die sequentiell Platzierungsschritte mittels des herkömmlichen
Musterwiederholungsverfahrens zeigt;
-
14A, 14B, 14C und 14D Ansichten
sind, die jeweils Zustände
der Bauteilplatzierungsoperation mittels Saugdüsen durch eine Vertikalbewegung
der Saugdüsen
zeigen; und
-
15 ein
Blockdiagramm bezüglich
des Steuerabschnitts der Elektronikbauteilmontagevorrichtung gemäß der vorangehenden
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist.
-
Bester Modus zur Ausführung der
Erfindung
-
Bevor
die Beschreibung der vorliegenden Erfindung fortgesetzt wird, ist
zu beachten, dass über
alle beigefügten
Zeichnungen hinweg ähnliche
Teile mit ähnlichen
Bezugszeichen bezeichnet sind.
-
Im
Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen genauer
beschrieben.
-
1 ist
eine perspektivische Ansicht einer Elektronikbauteilmontagevorrichtung,
die ein Beispiel der Bauteilmontagevorrichtung als eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist, während 2 eine vergrößerte perspektivische
Ansicht eines Verbringungskopfes der Elektronikbauteilmontagevorrichtung
gemäß 1 ist,
und 3 eine schematische Draufsicht der Elektronikbauteilmontagevorrichtung
ist.
-
Zuerst
wird der Aufbau einer Elektronikbauteilmontagevorrichtung 100 der
Ausführungsform
beschrieben.
-
Wie
in 1 gezeigt ist, ist ein Paar Führungsschienen 14 für eine Schaltungslei terplatte 12 an
jedem Ladevorrichtungsabschnitt 16, Leiterplattenhalteabschnitt 18 und
Entladevorrichtungsabschnitt 20 in der oberen Mitte einer
Basis 10 der Elektronikbauteilmontagevorrichtung 100 vorgesehen.
Durch synchrones Antreiben von Transportbändern, die an jedem dieser
Paare von Führungsschienen 14 vorgesehen
sind, wird die Schaltungsleiterplatte 12 von dem Paar der
Führungsschienen 14 des
Ladevorrichtungsabschnitts 16 an einem Ende zu dem Paar
der Führungsschienen 14 des
Leiterplattenhalteabschnitts 18, der an einer Position angeordnet
ist, wo Bauteile wie z. B. elektronische Bauteile montiert werden,
und weiter von dem Paar der Führungsschienen 14 des
Leiterplattenhalteabschnitts 18 zu dem Paar der Führungsschienen 14 des
Entladevorrichtungsabschnitts 20 auf der anderen Seite
transportiert. Der Leiterplattenhalteabschnitt 18 positioniert
und hält
die herantransportierte Schaltungsleiterplatte 12 und bereitet
sie für
die Bauteilmontage vor.
-
An
beiden Seitenabschnitten der oberen Oberfläche der Basis 10 oberhalb
der Schaltungsleiterplatte 12 sind jeweils Y-Achse-Roboter 22, 24 vorgesehen,
wobei ein X-Achse-Roboter 26 zwischen diesen zwei Y-Achse-Robotern 22, 24 aufgehängt ist,
wobei der X-Achse-Roboter 26 in Y-Achse-Richtung durch
Antreiben der Y-Achse-Roboter 22, 24 vorrückbar und
zurückziehbar
ist. Ferner ist ein Verbringungskopf 28 am X-Achse-Roboter 26 so
angebracht, dass er in X-Achse-Richtung
vorrückbar
und zurückziehbar
ist, wobei die Anordnung den Verbringungskopf 20 innerhalb
eines X-Y-Ebene beweglich macht. In jedem der Roboter werden z.
B. Kugelgewindetriebe mittels Motoren vorwärts und rückwärts gedreht, wobei Mutternelemente,
die mit den Kugelgewindetrieben verschraubt sind, in ihren jeweiligen
Axialrichtungen vorrückbar
und zurückziehbar
sind, und wobei die vorzurückenden
und zurückzuziehenden
Elemente an den Mutternelementen befestigt sind.
-
Der
Verbringungskopf 28, der am X-Y-Roboter (ein Beispiel der
Verbringungskopfbewegungsvorrichtung) bestehend aus den X-Achse-Roboter 26 und
dem Y-Achse-Robotern 22, 24 montiert
ist und sich in der X-Y-Ebene frei bewegt (z. B. einer horizontalen
Ebene oder einer Ebene im Wesentlichen parallel zur oberen Oberfläche der
Basis 10), ist so aufgebaut, dass gewünschte elektronische Bauteile
mittels Saugdüsen 34 aus mehreren
Bauteilzuführungsvorrichtungen 30 als
Beispiele für
den Bauteilzuführungsabschnitt
zum Zuführen solcher
elektroni scher Bauteile, wie z. B. Widerstands-Chips oder Chip-Kondensatoren,
oder aus einer Bauteilschale 32 als ein weiteres Beispiel
des Bauteilzuführungsabschnitts
zum Zuführen
solcher relativ großer elektronischer
Bauteile, wie z. B. ICs, wie z. B. SOPs oder QFPs oder Verbinder,
angesaugt werden, und dass die angesaugten elektronischen Bauteile
an Bauteilplatzierungspositionen auf der Schaltungsleiterplatte 12 platziert
werden können.
Eine solche Elektronikbauteilmontageoperation wird von einem Steuerabschnitt 52 der 15 gemäß einem
Montageprogramm gesteuert, das in einem Speicherabschnitt 1001 gespeichert
und vorgegebenen ist.
-
Diese
Bauteilzuführungsvorrichtungen 30 und
die Bauteilschale 32 entsprechen einem Beispiel der Bauteilzuführungsabschnitte,
wobei das Anordnungsintervall von Bauteilen in den Bauteilzuführungsabschnitten
sich auf einen Abstand zwischen Bauteilzuführungsöffnungen von verbundenen Bauteilzuführungsvorrichtungen 30 im
Fall der Bauteilzuführungsvorrichtungen 30,
oder auf einem Abstand zwischen Aufnahmevertiefungsabschnitten zur
Aufnahme der Bauteile in der Bauteilschale 32 im Fall der
Bauteilschale 32 bezieht.
-
Die
Bauteilzuführungsvorrichtungen 30 sind
in einer Vielzahl auf beiden Seiten (obere rechte Seite und untere
linke Seite in 1) in Transportrichtung des
Paares der Führungsschienen 14 angeordnet.
In jeder der Bauteilzuführungsvorrichtungen 30 sind
Bandbauteilrollen angeordnet, auf denen eine Vielzahl von elektronischen
Bauteilen, wie z. B. Widerstands-Chips oder Chip-Kondensatoren,
aufgenommen sind.
-
Die
Bauteilschale 32 kann insgesamt zwei Schalen 32a aufnehmen,
die längs
einer Richtung senkrecht zur Leiterplattentransportrichtung des
Paares der Führungsschienen 14 langgestreckt
sind. Jede Schale 32a gleitet in Richtung des Paares der
Führungsschienen 14 entsprechend
der Anzahl der zugeführten
Bauteile, so dass die Bauteilentnahmeposition in Y-Richtung an einer
konstanten Position gehalten wird. Auf diesen Schalen 32a ist
eine Vielzahl von QFPs oder anderen elektronischen Bauteilen platziert.
-
An
einem Seitenabschnitt der Schaltungsleiterplatte 12, die
auf dem Paar der Führungsschienen 14 positioniert
ist, ist eine Erkennungsvorrichtung 36 zum Er fassen irgendeiner
zweidimensionalen Positionsverschiebung (Ansauglage) der elektronischen
Bauteile, die von den Saugdüsen 34 angesaugt
werden, und zum Erlauben einer Korrektur auf der Seite des Verbringungskopfes 28,
so dass diese Positionsverschiebung aufgehoben wird, vorgesehen.
-
Der
Verbringungskopf 28, wie in 2 gezeigt
ist, ist als ein Mehrfachkopf vorgesehen, in welchem mehrere (in
der ersten Ausführungsform
vier) Platzierungsköpfe
(erster Platzierungskopf 38a, zweiter Platzierungskopf 38b,
dritter Platzierungskopf 38c, vierter Platzierungskopf 38d)
als ein Beispiel der Bauteilhaltevorrichtungen lateral miteinander
verbunden sind. Die vier Platzierungsköpfe 38a, 38b, 38c und 38d weisen
den gleichen Aufbau auf, wobei jeder Platzierungskopf eine Saugdüse 34,
ein Betätigungselement 40 zum
Antreiben der Saugdüse 34 zu
einer vertikalen Operation (aufwärts
und abwärts),
und eine Riemenscheibe 46 aufweist. Die Vorwärts-Rückwärts-Rotationsantriebskraft
eines θ-Rotationsmotors 42a wird
auf die Riemenscheibe 46 des ersten Platzierungskopfes 38a und
die Riemenscheibe 46 des dritten Platzierungskopfes 38c mittels eines
Steuerriemens 44 übertragen,
so dass die Saugdüsen 34 der
beiden Platzierungsköpfe
gleichzeitig in eine θ-Rotation
versetzt werden (eine Rotation um die Achse der Saugdüsen 34).
Ferner wird die Vorwärts-Rückwärts-Rotationsantriebskraft
eines θ-Rotationsmotors 42b auf
die Riemenscheibe 46 des zweiten Platzierungskopfes 38b und
die Riemenscheibe 46 des vierten Platzierungskopfes 38d mittels
eines Steuerriemens 44 übertragen,
so dass die Saugdüsen 34 der
beiden Platzierungsköpfe
gleichzeitig in eine θ-Rotation versetzt
werden. Jedes Betätigungselement 40 ist
z. B. ein Luftzylinder, wobei das Ein- und Ausschalten des Luftzylinders
zum vertikalen Bewegen (aufwärts
und abwärts)
der Saugdüse 34 ermöglicht,
eine Bauteilhalte- und Bauteilmontageoperation selektiv durchzuführen. Die
Anordnung ist hier so beschaffen, dass die Kraft des θ-Rotationsmotors 42a mittels
des Steuerriemens 44 übertragen
wird, mit dem die Saugdüsen 34 der
Platzierungsköpfe 38a, 38c jeweils
in eine θ-Rotation
versetzt werden, während
die Kraft des θ-Rotationsmotors 42b mittels
des Steuerriemens 44 übertragen
wird, mit dem die Saugdüsen
der Platzierungsköpfe 38b, 38d in
eine θ-Rotation
versetzt werden, wie in 2 gezeigt ist. Eine solche Anordnung
ist jedoch nur ein Beispiel, wobei die Anordnung so beschaffen sein
kann, dass die Platzierungsköpfe 38a, 38b, 38c, 38d jeweils
mit θ-Rotationsantriebsmotoren
ausgestattet sind, die diese Platzierungsköpfe individuell in eine θ-Rotation
ver setzen. Die Anzahl der θ-Rotationsantriebsmotoren,
die zum Antreiben zu einer θ-Rotation
dienen, ist jedoch vorzugsweise kleiner, um das Gewicht des Verbringungskopfes 28 zu
reduzieren.
-
Die
Saugdüsen 34 der
Platzierungsköpfe
sind austauschbar, wobei Hilfssaugdüsen für den Austausch im Voraus in
einem Düsenlager 48 auf
der Basis 10 der Elektronikbauteilmontagevorrichtung 100 eingelagert werden.
Die Saugdüsen 34 sind
z. B. als Düsen
der Größe S zum
Ansaugen sehr kleiner Chip-Bauteile von etwa 1,0 × 0,5 mm,
Düsen der
Größe M zum
Ansaugen von QFPs von 18 mm im Quadrat, und dergleichen vorgesehen
und werden entsprechend dem Typ der zu platzierenden elektronischen
Bauteile in Anwendung gebracht.
-
Im
Folgenden wird die Operation der Elektronikbauteilmontagevorrichtung
mit dem obigen Aufbau beschrieben.
-
Wie
in 3 gezeigt ist, wird dann, wenn die Schaltungsleiterplatte 12 vom
Ladevorrichtungsabschnitt 16 des Paares der Führungsschienen 14 eingetragen
und zum Leiterplattenhalteabschnitt 18 verbracht wird, der
Verbringungskopf 28 mittels des X-Y-Roboters lateral bewegt,
d. h. innerhalb der X-Y-Ebene, um gewünschte elektronische Bauteile
von den Bauteilzuführungsvorrichtungen 30 oder
der Bauteilschale 32 anzusaugen, bewegt sich anschließend über die
Lageerkennungskamera der Erkennungsvorrichtung 36, wo die Ansauglage
der elektronischen Bauteile erkannt wird. Anschließend wird
auf der Grundlage des Erkennungsergebnisses der θ-Rotationsmotor angetrieben,
um die Saugdüsen 34 in θ-Rotation
zu versetzen, um somit eine Korrekturoperation für die Ansauglage durchzuführen. Anschließend werden
die elektronischen Bauteile auf den Bauteilplatzierungspositionen
auf der Schaltungsleiterplatte 12 platziert.
-
Beim
Ansaugen der elektronischen Bauteile aus den Bauteilzuführungsvorrichtungen 30 oder
der Bauteilschale 32 mittels der Saugdüsen 34, sowie beim
Platzieren der elektronischen Bauteile an den Bauteilplatzierungspositionen
auf der Schaltungsleiterplatte 12 bewirken die Platzierungsköpfe 38a, 38b, 38c, 38d eine Abwärtsbewegung
der Saugdüsen 34 mittels
Betätigung
der Betätigungselemente 40 ausgehend
von der X-Y-Ebene in vertikaler Richtung (Z-Richtung). Ferner wird
die Platzierungsoperation bei Bedarf mit ausgetauschten Saugdüsen 34 entsprechend
dem Typ der elektronischen Bauteile durchgeführt.
-
Durch
Wiederholen der obigen Operation des Ansaugens elektronischer Bauteile
und des Platzierens derselben auf der Schaltungsleiterplatte 12 wird
die Montage elektronischer Bauteile auf der Schaltungsleiterplatte 12 abgeschlossen.
Die Schaltungsleiterplatte 12 wird nach der Montage aus
dem Leiterplattenhalteabschnitt 18 zum Entladevorrichtungsabschnitt 20 ausgetragen,
während
eine neue Schaltungsleiterplatte vom Ladevorrichtungsabschnitt 16 zum
Leiterplattenhalteabschnitt 18 eingetragen wird und die
obige Operation wiederholt wird.
-
Es
ist zu beachten, dass hier Montageoperationen für elektronische Bauteile hinsichtlich
der Montagezykluszeit in der Geschwindigkeit klassifiziert sind,
wie z. B. als hohe, mittlere und niedrige Geschwindigkeiten, entsprechend
dem Typ (Größe und Gewicht)
der elektronischen Bauteile. Dies beruht auf der Trägheit der elektronischen
Bauteile, wobei die Klassifizierung in Abhängigkeit von der Saugkraft
der Saugdüsen 34 und der
Haftung der elektronischen Bauteile auf der Schaltungsleiterplatte
bestimmt wird. Ferner wird eine Bauteilansaugung gleichzeitig von
mehreren Platzierungsköpfen
durchgeführt,
oder die Bauteilansaugung wird jeweils Platzierungskopf für Platzierungskopf
durchgeführt.
-
Als
Nächstes
werden Beispiele des Elektronikbauteilmontageverfahrens für Mehrfachleiterplatten
mit der Elektronikbauteilmontagevorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung mit Bezug auf die 4 bis 10 beschrieben.
-
(Beispiel 1)
-
Zuerst
wird eine Montageoperation mittels eines Aufgabenwiederholungsverfahrens
als Beispiel 1 beschrieben. Das Aufgabenwiederholungsverfahren bezieht
sich auf ein Verfahren der Wiederholung der Aufgabe des Ansaugens
von Komponenten mit allen mehreren Platzierungsköpfen gleichzeitig oder jeweils
individuell und nach einer Erkennung des anschließenden Platzierens
aller an den Platzierungsköpfen
gehaltenen Bauteile auf der Schaltungsleiterplatte 12 gleichzeitig
oder individuell mit einer Häufigkeit
entsprechend der Musteranzahl.
-
4 zeigt
ein Beispiel einer Mehrfachleiterplatte, die aus drei Teilleiterplatten
eines identischen Musters zusammengesetzt ist, zu Erläuterungszwecken,
wobei angenommen wird, dass Chip-Bauteile C1-C12, SOP1-SOP3 und
QFP1-QFP3 auf dem Muster (erstes, zweites und drittes Muster) jeder
Teilleiterplatte dieser Mehrfachleiterplatte zu platzieren sind.
-
Gemäß diesem
Montageverfahren wird die Montage der elektronischen Bauteile in
einer Reihenfolge der Chip-Bauteile der SOPs zu den QFPs ausgeführt, wie
durch Pfeile in 4 gezeigt ist. Genauer, wie
als Platzierungsschritte sequentiell in 5 gezeigt,
enthalten die ersten Schritte das Ansaugen des Chip-Bauteils C1
am ersten Platzierungskopf 38a, des Chip-Bauteils C2 am
zweiten Platzierungskopf 38b, des Chip-Bauteils C3 am dritten
Platzierungskopf 38c und des Chip-Bauteils C4 am vierten
Platzierungskopf 38d jeweils mittels Saugdüsen der
Größe S, das
Bewegen des Verbringungskopfes 28 zu den Bauteilplatzierungspositionen
für die
individuellen Chip-Bauteile auf der Teilleiterplatte des ersten
Musters, und das Platzieren der Chip-Bauteile C1-C4 auf der Leiterplatte
in dieser Reihenfolge. Die hierauf folgenden Schritte enthalten
das Ansaugen der Chip-Bauteile C5-C8 mittels jeweils der Platzierungsköpfe 38a-38d,
das Bewegen und Platzieren dieser Bauteile an den Bauteilplatzierungspositionen
auf der Teilleiterplatte des zweiten Musters, und in ähnlicher
Weise weiter das Ansaugen der Chip-Bauteile C9-C12 an den Platzierungsköpfen 38a-38d und
das Platzieren der Bauteile an den Bauteilplatzierungspositionen
auf der Teilleiterplatte des dritten Musters in ähnlicher Weise.
-
Als
Nächstes
wird z. B. mit der Saugdüse
des ersten Platzierungskopfes 38a, die von der Größe S auf Größe M gewechselt
worden ist (wobei der Platzierungskopf ein beliebiger anderer sein
kann), SOP1 vom ersten Platzierungskopf 38a angesaugt und
an der Bauteilplatzierungsposition auf der Teilleiterplatte des
ersten Musters platziert. Als Nächstes
werden der Reihe nach SOP2 und SOP3 vom ersten Platzierungskopf
angesaugt und an den Bauteilplatzierungspositionen auf jeder Teilleiterplatte
in ähnlicher
Weise platziert.
-
Anschließend werden
mit der Saugdüse 34 des
ersten Platzierungskopfes 38a, die von der Größe M zur
Größe L geändert worden
ist, die QFPs1-3 an den Bauteilplatzierungspositionen auf jeder
Teilleiterplatte platziert.
-
Mit
diesem Aufgabenwiederholungsverfahren werden bei der Platzierung
der elektronischen Bauteile auf drei Teilleiterplatten die Saugdüsen nur
bei den Übergängen von
C12 nach SOP1 und von SOP3 nach QFP1 gewechselt. Dies minimiert
die Anzahl der Wechselvorgänge
der Saugdüsen,
was das Platzieren elektronischer Bauteile auf Leiterplatten mit
hoher Effizienz erlaubt. Somit kann eine Reduktion der Elektronikbauteilmontagezeit
erzielt werden.
-
Mit
diesem Aufgabenwiederholungsverfahren kann die Montagezeit für die Platzierung
elektronischer Bauteile auf einer Mehrfachleiterplatte mit z. B.
longitudinal 4 × lateral
4, also insgesamt 16 Teilleiterplatten, wie in
6 gezeigt,
auf Probe wie folgt berechnet werden: Aufeinanderfolgende
Platzierung von vier Typen von Chip-Bauteilen:
| | 3
s × 16
Muster = 48 s |
| Düsentausch
(S → M): | 2
s |
| SOP-Platzierung: | 1,5
s × 16
Muster = 24 s |
| Düsentausch
(M → L): | 2
s |
| QFP-Platzierung: | 1,5
s × 16
Muster = 24 s |
| | Gesamt:
100 s |
-
(Beispiel 2)
-
Als
Nächstes
wird eine Montageoperation mittels eines verbesserten Schrittwiederholungsverfahrens als
Beispiel 2 beschrieben.
-
In
diesem verbesserten Schrittwiederholungsverfahren ist die Reihenfolge
der Montage der elektronischen Bauteile ähnlich derjenigen des herkömmlichen
Schrittwiederholungsverfahrens, wie in 7 gezeigt ist,
wo die Montage in der Reihenfolge der Chip-Bauteile → SOPs → QFPs ausgeführt wird,
wie durch Pfeile in 7 gezeigt ist. Genauer, wie
als Platzierungsschritte sequentiell in 8 gezeigt
ist, enthalten die ersten Schritte das Ansaugen des Chip-Bauteils
C1 am ersten Platzierungskopf 38a, des Chip-Bauteils C5
am zweiten Platzierungskopf 38b und des dritten Chip-Bauteils
C9 am dritten Platzierungskopf 38c mittels jeweils Saugdüsen der
Größe S gleichzeitig
oder jeweils individuell, das Bewegen des Verbringungskopfes 28 und
das Platzieren der Chip-Bauteile C1, C5, C9 auf den jeweiligen Teilleiterplatten
in dieser Reihenfolge. In ähnlicher Weise
enthalten die hierauf folgenden Schritte das Ansaugen der Chip-Bauteile
C2, C6, C10 mittels der Platzierungsköpfe 38a, 38b, 38c,
das Platzieren dieser Bauteile auf den jeweiligen Teilleiterplatten,
und ferner das Ansaugen und Platzieren der Chip-Bauteile C3, C7,
C11 und das Ansaugen und Platzieren der Chip-Bauteile C4, C8, C12.
-
Als
Nächstes
wird mit der Saugdüse 34 des
ersten Platzierungskopfes 38a, die von der Größe S zur Größe M gewechselt
wurde, SOP1 mittels der Saugdüse 34 des
ersten Platzierungskopfes 38a angesaugt und an der Bauteilplatzierungsposition
auf der Teilleiterplatte des ersten Musters platziert. Als Nächstes wird
SOP2 vom ersten Platzierungskopf 38a angesaugt und auf
der Teilleiterplatte des zweiten Musters platziert, und ferner SOP3
angesaugt und auf der Teilleiterplatte des dritten Musters in ähnlicher
Weise platziert.
-
Nachdem
anschließend
die Saugdüse 34 des
ersten Platzierungskopfes 38a von der Größe M zur Größe L gewechselt
worden ist, werden die QFPs 1-3 der Reihe nach auf den jeweiligen
Teilleiterplatten in ähnlicher
Weise platziert.
-
Mit
diesem verbesserten Schrittwiederholungsverfahren kann bei der Platzierung
der Bauteile auf drei Teilleiterplatten die Anzahl der Bauteilansaugoperationen
im Vergleich zum Schrittwiederholungsverfahren, das eine Ansaugoperation
für jedes
Bauteil verwendet, erheblich reduziert werden, was das Platzieren
elektronischer Bauteile auf Leiterplatten mit hoher Effizienz erlaubt.
Die Montagezeit kann somit verkürzt
werden.
-
Mit
diesem verbesserten Schrittwiederholungsverfahren kann die Montagezeit
für die
Platzierung elektronischer Bauelemente auf einer Mehrfachleiterplatte
mit longitudinal 4 × lateral
4, d. h. insgesamt 16 Teilleiterplatten, wie in
6 gezeigt
ist, in ähnlicher
Weise auf Probe wie folgt berechnet werden: Aufeinanderfolgende
Platzierung eines Typs von Bauteilen:
| | (3
s × 4
Muster) × 4
Typen von Bauteilen = 48 s |
| Düsentausch
(S → M): | 2
s |
| SOP-Platzierung: | 1,5
s × 16
Muster = 24 s |
| Düsentausch
(M → L): | 2
s |
| QFP-Platzierung: | 1,5
s × 16
Muster = 24 s |
| | Gesamt:
100 s |
-
(Beispiel 3)
-
Als
Nächstes
wird eine Montageoperation mittels eines Umkehrverfahrens als Beispiel
3 beschrieben. Das Umkehrverfahren bezieht sich auf eine verbesserte
Version des Musterumkehrverfahrens, bei dem die Reihenfolge der
Verwendung der Saugdüsen
für individuelle
Muster ausgehend von der Reihenfolge der Verwendung der Saugdüsen für ein vorangehendes
Muster umgekehrt ist.
-
Die
Reihenfolge der Montage der Bauteile, die gemäß diesem Umkehrverfahren zu
montieren sind, wird mit Bezug auf 9 beschrieben.
Die Montagereihenfolge für
individuelle elektronische Bauteile enthält, wie durch Pfeile in 9 gezeigt
ist, die Platzierung elektronischer Bauteile auf einer Teilleiterplatte
des ersten Musters, und anschließend, wenn die Saugdüse, die
zum Zeitpunkt des Abschlusses des Platzierungsschrittes verwendet
worden ist, unverändert
bleibt, den Beginn eines Platzierungsschrittes für das zweite Muster.
-
Genauer,
wie die Platzierungsschritte separat in 10 gezeigt
sind, enthalten die ersten Schritte das Ansaugen des Chip-Bauteils
C1 mittels des ersten Platzierungskopfes 38a, des Chip-Bauteils
C2 mittels des zweiten Platzierungskopfes 38b, des Chip-Bauteils
C3 mittels des dritten Platzierungskopfes 38c und des Chip-Bauteils
C4 mittels des vierten Platzierungskopfes 38c jeweils mit
Saugdüsen
der Größe S, das
Bewegen des Verbringungskopfes 28 zu den Bauteilplatzierungspositionen
auf der Teilleiterplatte des ersten Musters, und das Platzieren
der Chip-Bauteile C1-C4 auf der Leiterplatte in dieser Reihenfolge.
Anschließend,
wenn die Saugdüse 34 des
ersten Platzierungskopfes 38a von der Größe S zur
Größe M gewechselt
worden ist, wird SOP1 mittels des ersten Platzierungskopfes 38a angesaugt
und an der Bauteilplatzierungsposition auf der Teil leiterplatte
des ersten Musters platziert. Anschließend, wenn in ähnlicher
Weise die Saugdüse 34 des
ersten Platzierungskopfes 38a von der Größe M zur
Größe L gewechselt
worden ist, wird QFP1 an der Bauteilplatzierungsposition auf der
Teilleiterplatte des ersten Musters platziert.
-
Als
Nächstes
wird die Platzierung elektronischer Bauteile für die Teilleiterplatte des
zweiten Musters durchgeführt,
wobei die Saugdüse
(Größe L) für QFP1,
die als Letzte zum Platzieren auf der Teilleiterplatte des ersten
Musters verwendet wurde, unverändert
ohne Wechsel verwendet wird, und wobei QFP2 auf der Teilleiterplatte
des zweiten Musters platziert wird. Nach Abschluss der Platzierung
von QFP2 wird SOP2 mit der von der Größe L zur Größe M gewechselten Saugdüse platziert,
wobei ferner die Chip-Bauteile C5-C8 mit der von der Größe M zur
Größe S gewechselten
Saugdüse
platziert werden.
-
Anschließend werden
für die
Teilleiterplatte des dritten Musters, während die Saugdüse der Größe S ohne
Wechsel unverändert
in ähnlicher
Weise verwendet wird, die Chip-Bauteile 9-12 zuerst auf der Teilleiterplatte
des dritten Musters platziert. Anschließend werden SOP3 und QFP3 platziert.
-
Das
Ausführen
der Platzierung auf diese Weise eliminiert die Notwendigkeit zum
Wechseln der Saugdüse
bei Abschluss des Platzierungsschrittes auf einer Teilleiterplatte,
was erlaubt, die Anzahl der Wechsel der Saugdüsen deutlich zu reduzieren.
Somit können
elektronische Bauteile auf der Leiterplatte mit hoher Effizienz platziert
werden, wobei die Montagezeit verkürzt werden kann.
-
Mit
diesem Umkehrverfahren kann die Montagezeit für die Platzierung elektronischer
Bauteile auf einer Mehrfachleiterplatte, die longitudinal 4 × Lateral
4, d. h. insgesamt 16 Teilleiterplatten aufweist, wie in
6 gezeigt
ist, in ähnlicher
Weise auf Probe wie folgt berechnet werden: Aufeinanderfolgende
Platzierung von vier Typen von Chip-Bauteilen:
| | 3
s |
| Düsentausch
(S → M): | 2
s |
| SOP-Platzierung: | 1,5
s |
| Düsentausch
(M → L): | 2
s |
| QFP-Platzierung: | 1,5
s |
| | Zwischensumme:
10 s |
| | 10
s × 16
Muster = 160 s |
| | Gesamt:
160 s |
-
(Vergleichsbeispiel 1)
-
Zu
Vergleichszwecken sind im Folgenden Montagezeiten mittels des Schrittwiederholungsverfahrens und
mittels des Musterwiederholungsverfahrens angegeben.
-
Erstens,
die Montagezeit mittels des Schrittwiederholungsverfahrens ist Folgende: Für einen
Typ von Bauteil:
| | 1,5
s × 16
Muster × 6
Typen von Bauteilen = 148 s |
| Düsentausch
(S → M): | 2
s |
| Düsentausch
(M → L): | 2
s |
| | Gesamt
152s |
-
(Vergleichsbeispiel 2)
-
Ferner
ist die Montagezeit mittels des Musterwiederholungsverfahrens Folgende: Aufeinanderfolgende
Platzierung von vier Typen von Chip-Bauteilen:
| | 3s |
| Düsentausch:
(S → M): | 2
s |
| SOP-Platzierung: | 1,5
s |
| Düsentausch
(M → L): | 2
s |
| QFP-Platzierung: | 1,5
s |
| Düsentausch
(Ein → S): | 2
s |
| | Zwischensumme:
12 s |
| | (12
s × 16
Muster) minus (letzter Düsentausch:
2 s) = 190 s |
| | Gesamt:
190 s |
-
Tabelle
1 listet die Montagezeiten mittels aller individuellen Montageverfahren
auf, die oben beschrieben worden sind. Wie in Tabelle 1 gezeigt
ist, sind das Aufgabenwiederholungsverfahren, das verbesserte Schrittwiederholungsverfahren
und das Umkehrverfahren fähig,
die Anzahl der Bauteilansaugoperationen im Vergleich zum Schrittwiederholungsverfahren
deutlich zu reduzieren, und die Anzahl der Düsenwechsel im Vergleich zum
Musterwiederholungsverfahren deutlich zu reduzieren. Insbesondere
mit dem Aufgabenwiederholungsverfahren und dem verbesserten Schrittwiederholungsverfahren
kann ferner die Montagezeit erheblich reduziert werden, was erlaubt,
den Durchsatz der Anlage zu verbessern.
-
Es
ist zu beachten, dass die in Tabelle 1 gezeigte Montagezeit ein
Beispiel einer probeweisen Berechnung unter den obenbeschriebenen
Bedingungen ist, wobei dann, wenn die Bauteilmontage unter anderen
Bedingungen durchgeführt
wird, bestimmte Fälle
auftreten können,
in denen deutlichere Montagezeitreduktionseffekte in der Montagezeit
der individuellen Beispiele im Vergleich zur Montagezeit der Vergleichsbeispiele
erzielt werden können. Tabelle 1:
| | Montageverfahren | Anzahl
der Bauteilansaugoperationen | Anzahl
der Düsenwechsel | Montagezeit |
| Beispiel
1 | Aufgabenwiederholung | 48 | 2 | 100
s |
| Beispiel
2 | verbesserte Schrittwiederholung | 48 | 2 | 100
s |
| Beispiel
3 | Umkehrung | 48 | 32 | 160
s |
| Vergleichsbeispiel 1 | Schrittwiederholung | 96 | 2 | 152
s |
| Vergleichsbeispiel 2 | Musterwiederholung | 48 | 47 | 190
s |
-
Gemäß dem Bauteilmontageverfahren
und der Bauteilmontagevorrichtung der vorliegenden Erfindung wird
im Prozess der Montage von Bauteilen auf einer Mehrfachleiterplatte
- (1) ein Tausch der Saugdüsen durchgeführt, nachdem
ein Platzierungsschritt des Platzierens aller Bauteile, die von
einer identischen Saugdüse
gehalten werden können,
auf der Leiterplatte auf alle Teilleiterplatten angewendet worden
ist, was ermöglicht,
die Anzahl der Wechsel der Saugdüsen
auf ein Minimum zu reduzieren;
- (2) nachdem ein Platzierungsschritt der Platzierung von Bauteilen
auf individuellen Teilleiterplatten aufeinanderfolgend mit Bauteilen
eines identischen Typs, die von den Saugdüsen jeweils gehalten werden,
auf alle Teilleiterplatten angewendet worden ist, der Arbeitsschritt
zum nächsten
Platzierungsschritt vorgerückt, was
ermöglicht,
eine Operation des wiederholten Ansaugens und Platzierens von Bauteilen
mittels eines Bauteils zu ersetzen durch eine Operation des vorangehenden
Ansaugens mehrerer Bauteile gleichzeitig und des Platzierens der
Bauteile; und
- (3) wenn die Platzierung von Bauteilen auf einer Teilleiterplatte
abgeschlossen ist und die Platzierung von Bauteilen auf der nächsten Teilleiterplatte
folgt, die Saugdüse,
die die zuletzt verwendete für
die vollständig platzierte
Teil leiterplatte ist, unverändert
für die
nächste
Teilleiterplatte verwendet, was ermöglicht, die Anzahl der Wechsel
der Saugdüsen
zu reduzieren. Mittels dieser Verfahren von (1) bis (3) kann eine
Montageoperation effizient ausgeführt werden, so dass sie frei
von Verschwendung ist. Die Bauteilmontagezeit kann somit verkürzt werden,
wobei der Durchsatz einer Anlage verbessert werden kann.
-
Obwohl
die vorliegende Erfindung in Verbindung mit den bevorzugten Ausführungsformen
derselben und mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen vollständig beschrieben
worden ist, ist zu beachten, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen
für Fachleute
offensichtlich sind. Solche Änderungen
und Modifikationen sind als im Umfang der vorliegenden Erfindung,
wie durch die beigefügten
Ansprüche
definiert ist, enthalten aufzufassen, sofern diese nicht hiervon
abweichen.