JP2001310286A - チップ部品吸着ノズルおよびチップ部品吸着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】チップ部品吸着ノズルの吸引口の面積を従来例
の吸引口の形状を採用した場合の吸着ノズルの吸引口よ
りも広くし、同一負圧力であれば、吸着ノズルの吸引力
を大きくし、移動時におけるワークの回転運動を防止す
る。 【解決手段】ノズル先端に平坦な吸着面11を有し、吸着
面にまで連通する吸引孔12をノズル軸心部に有し、吸引
孔の先端部から根元部の方向に外気の吸引が行われるこ
とにより吸着面にチップ部品1 を吸着・保持するチップ
部品吸着ノズル10であって、吸引孔の先端の吸引口12a
の正面形状は、２本の細長の開口部が吸着面の中央部で
交差するＸ字を基本として有することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、チップ部品吸着ノ
ズルおよびチップ部品吸着装置に係り、特に微小な真空
吸着ノズルの吸引孔の形状に関するもので、チップ部品
実装機などのチップ部品供給装置、チップ部品形状検査
装置などに使用されるものである。一般に、半導体チッ
プ、チップ抵抗、チップコンデンサなどのチップ状の電
子部品（以下、チップ部品と記す）をプリント配線板の
実装部に供給して装着するチップ部品実装機などにおい
ては、作業ヘッド部の吸着ノズルでワーク（チップ部
品）を真空吸引により吸着・保持した状態で搬送させ
る。本発明は、このようなチップ部品吸着ノズルおよび
それをヘッド部に取り付けたチップ部品吸着装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】最近の回路実装基板は高密度、高精度が
要求されるようになり、チップ部品を高速・高精度で実
装するチップ部品装着機が必要とされている。このチッ
プ部品装着機は、ヘッド部の先端でチップ部品を真空吸
着してプリント配線板の実装部に供給して装着する。従
来のチップ部品装着機は、外気を吸引する真空吸引路の
先端のヘッド部の先端にチップ部品を吸引保持する吸着
ノズルが取り付けられており、ヘッド部はフィーダー部
とプリント配線板との間を往復移動する。この時、吸着
ノズルによりフィーダー部のチップ部品を真空吸着し、
ヘッド部がフィーダー部とプリント配線板との間を移動
する移動途中において画像認識によりチップ部品が吸着
ノズルに正常に吸着されているか否かを判定した後にプ
リント配線板に装着する。この画像認識は、吸着ノズル
の前方からチップ部品および吸着面の方向に光を照射
し、反射光量の差からチップ部品の外形、電極位置など
を認識する（反射光像をカメラで撮像し、認識装置で画
像処理して認識する）。

【０００３】この方法で認識の感度を高めるには、吸着
ノズルからの反射光量をできるだけ減らしてチップ部品
からの反射光量のみを認識する必要があり、少なくとも
チップ部品を吸着する吸着面の光反射（吸収）特性が重
要になる。このため、ノズル先端の吸着面に黒色の硬質
炭素膜をコーティングする技術（特開平6-244592公
報）、アルミニウム・シリコン系合金材からなるノズル
の受光面をアルマイト処理して光沢のない灰黒色にする
技術（特開平10-107486 公報）、ノズル先端部を400〜1
000nmの波長光に対する反射率が40％以下のセラミック
スで形成する技術（特開平10-117099 公報）、ノズル先
端の吸着面に黒クロムメッキにより暗色膜を形成する技
術（特開平10-242176 公報）などが提案されている。

【０００４】図４（ａ）および（ｂ）は、特開平10-117
099 公報に開示されている従来のチップ部品吸着ノズル
の先端部を示す斜視図および断面図である。この吸着ノ
ズルの先端には円形で平坦な吸着面51を有し、ノズル軸
心部には吸着面51にまで連通する吸引孔52を有し、この
吸引孔52の先端部から根元部に連なる真空吸引路53の方
向に外気の吸引が行われることにより吸着面51の先端面
に微小なチップ部品を吸着・保持するものである。上記
吸引孔52の先端（吸引口52a ）の形状は、正面からみて
円形であるが、チップ部品を効率よく吸引して吸引後は
移動しないようにするために一直線状にしたもの（特開
平6-244592公報）もある。

【０００５】一方、電子部品の分野では、最近のチップ
部品のサイズは、縦、横、厚さが0.5*0.5*1.0mm から0.
3*0.3*0.6mm まで微小化している。このようにチップ部
品が微小化するにつれて、必然的に吸着ノズルも微小化
する必要があり、吸着面の面積および吸引口52a の面積
も小さくなっていく。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、従来のチッ
プ部品吸着ノズルは、つぎの問題がある。 (1) チップ部品の微小化につれて吸引口52a の面積が極
めて小さくなり、吸引力も低下する。 (2) 円形の吸引口52a は、チップ部品1 の吸着面の局部
に集中的に負圧がかかるので、チップ部品供給装置のア
ームの移動に伴う吸着ノズルの移動時にワークが回転し
易く、ワークの向きがずれる。

【０００７】本発明はかかる事情に鑑み、吸引口の面積
を極力大きくして吸引力を増大させ、移動時にワークが
回転しないように吸着・保持し得るチップ部品吸着ノズ
ルおよびそれを取り付けたチップ部品吸着装置を提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、ノズ
ル先端に平坦な吸着面を有し、該吸着面にまで連通する
吸引孔をノズル軸心部に有し、該吸引孔の先端部から根
元部の方向に外気の吸引が行われることにより前記吸着
面にチップ部品を吸着・保持するチップ部品真空吸着ノ
ズルであって、前記吸引孔の先端の吸引口の正面形状
は、２本の細長の開口部が吸着面の中央部で交差するＸ
字を基本として有することを特徴とする。請求項２の発
明は、請求項１の発明における吸引口の正面形状は、Ｘ
字の４個の先端部が円形に膨らみ、Ｘ字の中央交差部の
コーナーは円弧形の丸みがつけられていることを特徴と
する。請求項３の発明は、請求項１または２の発明にお
けるノズル先端の吸着面の大きさは、吸着の対象である
チップ部品の吸着面の大きさと略同じであり、縦、横が
それぞれ略0.3mm 〜0.5mm であることを特徴とする。請
求項４の発明は、請求項１、２または３の発明における
吸着ノズルは、全体として筒状であって、ノズル先端部
が角型の台錐状に突出しており、ノズル先端は略方形の
吸着面を有し、前記吸引口の正面形状は、前記略方形の
吸着面の２本の対角線に沿う２本の細長の開口部が吸着
面の中央部で交差するＸ字を基本として有することを特
徴とする。請求項５の発明は、請求項１、２、３または
４の発明における吸着ノズルは、セラミックス射出成型
により成型された黒色系のジルコニアからなることを特
徴とする、請求項６の発明は、請求項１、２、３、４ま
たは５のいずれかの発明に係るチップ部品吸着ノズル
と、外気を吸引する吸引路の先端のヘッド部に対して、
該真空吸引路に前記チップ部品吸着ノズルの根元部が連
なるように前記チップ部品吸着ノズルが取り付けられる
真空吸着装置本体とを具備することを特徴とする。

【０００９】請求項１の発明によれば、例えばマウンタ
ーの外気を吸引する真空吸引路の先端のヘッド部に対し
て、該真空吸引路に前記チップ部品吸着ノズルの根元部
が連なるように取り付けられた状態で、マウンターの真
空ポンプにより、吸引孔の先端部から根元部に連なる真
空吸引路の方向への外気の吸引が行われることにより、
ノズル先端面に微小なチップ部品を吸着・保持すること
が可能になる。この際、吸引孔の先端の吸引口は、２本
の細長の開口部が吸着面の中央部で交差するＸ字を基本
とする正面形状を有し、吸引口の面積を従来例の吸引口
の形状を採用した場合の吸着ノズルの吸引口よりも広く
することが可能になるので、同一負圧力であれば、吸着
ノズルの吸引力は大きくなる。しかも、吸引口の中心か
ら吸引口の先端部までの距離が長くなるので、ワークの
回転を防止する力が強くなり、移動時におけるワークの
回転運動を防止することが可能になる。請求項２の発明
によれば、吸引口の正面形状は、Ｘ字の４個の先端部が
円形に膨らんでいるので、先端部の吸引面積が広くな
り、吸引力およびワークの回転防止の点でさらに有利で
あり、しかも、吸着ノズルをセラミックス射出成型によ
り低コストで製造する際に成型が容易になる。また、Ｘ
字の中央交差部のコーナーは円弧形の丸みがつけられて
いるので、Ｘ字状の吸引口は、吸着ノズルの先端部の側
壁がＸ字の隣り合う先端部相互間の領域で肉厚となっ
て、吸着ノズルの先端部の強度を向上させることができ
る。このことは、前記したように吸着ノズルを射出成型
する際、薄肉成型だと不利になる条件を緩和することが
できる点でも有利である。請求項３の発明によれば、ノ
ズル先端の吸着面の大きさは、吸着の対象であるチップ
部品の吸着面の大きさと略同じであり、縦、横がそれぞ
れ略0.3mm 〜0.5mm であるので、平面サイズが0.3mm*0.
3mm まで微小化している最近のチップ部品でも安定に吸
着・保持することが可能になる。請求項４の発明によれ
ば、吸着ノズルが全体として筒状であって、ノズル先端
部が角型の台錐状に突出しているので、吸着の対象であ
るワークと隣りのワークとの干渉が少ないという利点も
ある。請求項５の発明によれば、吸着ノズルはセラミッ
クス射出成型により成型された黒色系のジルコニアから
なるので、硬くて耐摩耗特性が良く、長期間使用しても
吸着面の摩耗が少なく、耐久性に優れており、吸着ノズ
ルを頻繁に交換しなくて済み、生産効率の低下を招かな
くて済む。しかも、ジルコニアからなる吸着ノズルは電
気絶縁性があるので、電子部品を吸着・保持する上で有
利である。また、黒色系のジルコニアからなる吸着ノズ
ルの吸着面にチップ部品を吸着・保持した状態で吸着面
側に向かって光を照射し、その反射光量によってチップ
部品の形状を認識する際、反射特性上の問題はない。請
求項６の発明によれば、真空吸着装置本体の外気を吸引
する吸引路の先端のヘッド部に対して、該真空吸引路に
本発明のチップ部品吸着ノズルの根元部が連なるように
チップ部品吸着ノズルが取り付けられるので、吸着ノズ
ルの吸引力が大きく、移動時にワークが回転しないよう
に吸着・保持し得るチップ部品吸着装置を実現すること
ができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施形態を図面
に基づき説明する。図１は本発明の一実施形態に係るチ
ップ部品実装機（マウンター）のヘッド部に取り付けら
れたチップ部品吸着ノズルの一例を示す側断面図であ
り、図２は図１の吸着ノズルを先端の吸着面側から見て
示す拡大平面図である。図３は、図２中のノズル先端の
吸着面の吸引口の形状を示す拡大平面図である。

【００１１】図１〜図３に示す吸着ノズル10は、全体と
して筒状（本例では円筒状）であって、ノズル先端部が
先細り状（本例では底部が円形、頂部が略正方形の台錐
状）に突出しており、ノズル先端に略正方形で平坦な吸
着面11を有し、ノズル軸心部には吸着面にまで連通する
吸引孔12を有する。本例では吸着ノズル10の材料として
黒色系のジルコニアセラミックスが用いられており、全
体の長さは例えば10 mm であり、円筒部の直径（外径）
は例えば2.5 mmであり、ノズル先端部の台錐側面の傾斜
は例えば30度である。そして、吸着面11の大きさは、吸
着の対象であるワーク（チップ部品）の吸着面の大きさ
と略同じ（例えば縦、横がそれぞれ0.3 mm）であり、吸
着面11の４隅のコーナー部の円弧形の丸みの半径は例え
ば0.05 mm である。

【００１２】また、吸引孔12の先端（吸引口12a ）の正
面形状は、略方形の吸着面11の２本の対角線に沿う２本
の細長の開口部が吸着面中央部で交差するＸ字を基本と
して有し、Ｘ字の４個の先端部が例えば円形に膨らみ、
Ｘ字の中央交差部のコーナーは円弧形の丸みがつけられ
ている。この場合、Ｘ字状の吸引口12a の細長の開口部
の幅はそれぞれ例えば0.032 mmであり、Ｘ字の中央交差
部の対向辺間距離は例えば0.07 mm であり、Ｘ字の先端
部の円形の丸みの半径は例えば0.035 mmであり、Ｘ字の
中央交差部のコーナーの円弧形の丸みの半径は例えば0.
03 mm である。また、Ｘ字の先端部とノズル先端面（吸
着面）の外縁との最短距離は例えば0.05 mm である。

【００１３】また、吸引孔12の断面形状は、吸引口から
根元部に向かって所定の長さ（例えば0.5 mm）の区間は
Ｘ字状で一定であるが、それより先の根元部は、径大の
正方形から円形まで次第に断面積が広がる（例えば0.7
mm* 0.7 mmの正方形から直径が1.2 mmの円形まで次第に
大きくなる）ように形成されている。

【００１４】上記構成の吸着ノズル10は、マウンターの
外気を吸引する真空吸引路の先端のヘッド部に対して、
該真空吸引路に前記チップ部品吸着ノズルの根元部が連
なるように、かつ、着脱可能に取り付けられる。この状
態で、マウンターの真空ポンプ（図示せず）により、吸
引孔の先端部から根元部に連なる真空吸引路の方向への
外気の吸引および吸引解除が交互に行われる。このよう
に真空吸着装置本体による真空吸引が行われることによ
り、ノズル先端面に微小なチップ部品を吸着・保持す
る。

【００１５】この際、吸引口の面積を従来例の吸引口の
形状を採用した場合の吸着ノズルの吸引口よりも広くす
ることが可能になるので、同一負圧力であれば、吸着ノ
ズルの吸引力は大きくなり、しかも、吸引口の正面形状
は、略Ｘ字を基本形状としているおり、吸引口の中心か
ら吸引口の先端部までの距離が長くなるので、ワークの
回転を防止する力が強くなり、移動時におけるワークの
回転運動を防止することが可能になる。さらに、Ｘ字状
の吸引口の正面形状は、Ｘ字の４個の先端部は例えば円
形に膨らんでいるので、先端部の吸引面積が広くなり、
吸引力およびワークの回転防止の点で有利であり、しか
も、吸着ノズルをセラミックス射出成型により低コスト
で製造する際に成型が容易になる。

【００１６】また、Ｘ字状の吸引口の中央交差部のコー
ナーは円弧形の丸みがつけられているので、Ｘ字状の吸
引口は、吸着ノズルの先端部の側壁がＸ字の隣り合う先
端部相互間の領域で肉厚となって、吸着ノズルの先端部
の強度を向上させることができる。このことは、前記し
たように吸着ノズルを射出成型する際、薄肉成型だと不
利になる条件を緩和することができる点でも有利であ
る。さらに、ノズル先端部が台錐状に突出しているの
で、吸着の対象であるワークと隣りのワークとの干渉が
少ないという利点もある。

【００１７】また、ノズル先端の吸着面の大きさは、吸
着の対象であるチップ部品の吸着面の大きさと略同じで
あり、縦、横がそれぞれ略0.3mm であるので、平面サイ
ズが0.3mm*0.3mm まで微小化している最近のチップ部品
を安定に吸着・保持することが可能になる。ノズル先端
の吸着面を縦、横それぞれ略0.5mm にし、Ｘ字状の吸引
口を大きくすれば、平面サイズが0.5mm*0.5mm のチップ
部品を安定に吸着・保持することが可能になる。

【００１８】また、吸着ノズルの材料である黒色系のジ
ルコニアは、セラミックスの中では物理強度が最大の部
類であり、硬くて耐摩耗特性が良い。つまり、長期間使
用しても吸着面の摩耗が少なく、耐久性に優れているの
で、吸着ノズルを頻繁に交換しなくて済み、生産効率の
低下を招かなくて済む。しかも、ジルコニアからなる吸
着ノズルは電気絶縁性があるので、電子部品を吸着・保
持する上で有利である。また、黒色系のジルコニアから
なる吸着ノズルの吸着面にチップ部品を吸着・保持した
状態で吸着面側に向かって光を照射し、その反射光量に
よってチップ部品の形状を認識する際、反射特性上の問
題はない。なお、Ｘ字状の吸引口の中心部は、その面積
が小さ目であることが望ましい。その理由は、異物の吸
引による吸引系統の目詰まりを防止したり、誤ってワー
クの角部（３面の頂点部）でワークを吸引することを防
止することが可能になるからである。

【００１９】

【発明の効果】請求項１のチップ部品真空吸着ノズルに
よれば、吸引口の面積を従来例の吸引口の形状を有する
吸着ノズルの吸引口よりも広くすることが可能になるの
で、同一負圧力であれば、吸着ノズルの吸引力は大きく
なり、しかも、移動時におけるワークの回転運動を防止
することが可能になる。請求項２のチップ部品真空吸着
ノズルによれば、セラミックス射出成型により低コスト
で製造する際に成型が容易になる。また、Ｘ字状の吸引
口は、吸着ノズルの先端部の強度を向上させることがで
き、吸着ノズルを射出成型する際、薄肉成型だと不利に
なる条件を緩和することができる。請求項３のチップ部
品真空吸着ノズルによれば、ノズル先端の吸着面の大き
さは、吸着の対象であるチップ部品の吸着面の大きさと
略同じであり、縦、横がそれぞれ略0.3mm であるので、
平面サイズが0.3mm*0.3mm まで微小化している最近のチ
ップ部品を安定に吸着・保持することが可能になる。請
求項４のチップ部品真空吸着ノズルによれば、全体とし
て筒状であって、ノズル先端部が角型の台錐状に突出し
ているので、吸着の対象であるワークと隣りのワークと
の干渉が少ないという利点もある。請求項５のチップ部
品真空吸着ノズルによれば、セラミックス射出成型によ
り成型された黒色系のジルコニアからなるので、硬くて
耐摩耗特性が良く、長期間使用しても吸着面の摩耗が少
なく、耐久性に優れており、吸着ノズルを頻繁に交換し
なくて済み、生産効率の低下を招かなくて済む。しか
も、ジルコニアからなる吸着ノズルは電気絶縁性がある
ので、電子部品を吸着・保持する上で有利である。ま
た、黒色系のジルコニアからなる吸着ノズルの吸着面に
チップ部品を吸着・保持した状態で吸着面側に向かって
光を照射し、その反射光量によってチップ部品の形状を
認識する際、反射特性上の問題はない。請求項６のチッ
プ部品吸着装置によれば、真空吸着装置本体の外気を吸
引する吸引路の先端のヘッド部に対して、該真空吸引路
に本発明のチップ部品吸着ノズルの根元部が連なるよう
にチップ部品吸着ノズルが取り付けられるので、吸着ノ
ズルの吸引力が大きく、移動時にワークが回転しないよ
うに吸着・保持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のチップ部品吸着ノズルの一実施形態を
示す側断面図である。

【図２】図１の吸着ノズルを先端の吸着面側から見て示
す拡大平面図である。

【図３】図２中のノズル先端の吸着面の吸引口の形状を
示す拡大平面図である。

【図４】従来のチップ部品吸着ノズルの先端部の一例を
示す斜視面および断面図である。

【符号の説明】

1 チップ部品 10 吸着ノズル 11 吸着面 12 吸引孔 12a 吸引口

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ノズル先端に平坦な吸着面を有し、該吸着
   面にまで連通する吸引孔をノズル軸心部に有し、該吸引
   孔の先端部から根元部の方向に外気の吸引が行われるこ
   とにより吸着面にチップ部品を吸着・保持するチップ部
   品吸着ノズルであって、前記吸引孔の先端の吸引口の正
   面形状は、２本の細長の開口部が吸着面の中央部で交差
   するＸ字を基本として有することを特徴とするチップ部
   品吸着ノズル。
2. 【請求項２】前記吸引口の正面形状は、Ｘ字の４個の先
   端部が円形に膨らみ、Ｘ字の中央交差部のコーナーは円
   弧形の丸みがつけられていることを特徴とする請求項１
   記載のチップ部品吸着ノズル。
3. 【請求項３】前記ノズル先端の吸着面の大きさは、吸着
   の対象であるチップ部品の吸着面の大きさと略同じであ
   り、縦、横がそれぞれ略0.3mm 〜0.5mm であることを特
   徴とする請求項１または２記載のチップ部品吸着ノズ
   ル。
4. 【請求項４】前記チップ部品吸着ノズルは、全体として
   筒状であって、ノズル先端部が角型の台錐状に突出して
   おり、ノズル先端は略方形の吸着面を有し、前記吸引口
   の正面形状は、前記略方形の吸着面の２本の対角線に沿
   う２本の細長の開口部が吸着面の中央部で交差するＸ字
   を基本として有することを特徴とする請求項１、２また
   は３に記載のチップ部品吸着ノズル。
5. 【請求項５】前記チップ部品吸着ノズルは、セラミック
   ス射出成型により成型された黒色系のジルコニアからな
   ることを特徴とする請求項１、２、３または４に記載の
   チップ部品吸着ノズル。
6. 【請求項６】請求項１、２、３、４または５に記載のチ
   ップ部品吸着ノズルと、外気を吸引する真空吸引路の先
   端のヘッド部に対して、該真空吸引路に前記チップ部品
   吸着ノズルの根元部が連なるように前記チップ部品吸着
   ノズルが取り付けられる真空吸着装置本体とを具備する
   ことを特徴とするチップ部品吸着装置。