JP2002043797A - 電子部品実装装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】回路基板に実装すべき電子部品に対して、大き
な衝撃が加わるのを確実に防止しながら、極めて低い範
囲内で高精度に制御した加圧力をばらつきなく、且つ再
現性良く付加することのできる電子部品実装装置を提供
する。 【解決手段】上下動されるケーシング３１の上下方向の
複数箇所に、複数枚の円板状弾性支持部材３４，３７の
各々の外周縁部をそれぞれ固定して、弾性支持部材３
４，３７を水平の配置で取り付ける。ボンディングシャ
フト３９を、各弾性支持部材３４，３７の各々の中央部
に固着して、各弾性支持部材３４，３７が弾性変形する
範囲内で上下動可能な状態で支持する。ボンディングシ
ャフト３９に下方への加圧力を付与するアクチュエータ
２０を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品をこれに
所要の加圧力を付加して回路基板上に自動的に装着する
電子部品実装装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は、従来の電子部品実装装置を示す
概略縦断面図であり、この装置の作用について説明す
る。電子部品１は、ボンディングシャフト２の下端に設
けられた吸着ノズル３に吸着保持された状態で、Ｘ軸テ
ーブル４の駆動によって図における前後方向であるＸ軸
方向の所要の向きに移送されて、Ｙ軸テーブル７上にセ
ットされた回路基板８の上方に位置決めされる。この状
態において電子部品１と回路基板８とが上下に視野を有
する認識カメラ（図示せず）で撮像され、この撮像によ
る画像データに基づいて電子部品１および回路基板８の
各々の位置や傾きが認識される。電子部品１および回路
基板８は、上記画像認識の結果に基づきＸ軸テーブル４
およびＹ軸テーブル７がそれぞれ移動制御されることに
よってＸ方向およびＹ方向の各々の位置を補正される。

【０００３】さらに、電子部品１の吸着ノズル３による
吸着姿勢のずれは、角度補正用モータ９が上記画像認識
の結果に基づき所定回転量だけ回転されることによって
行われる。すなわち、角度補正用モータ９の回転は、駆
動側プーリ１０および受動側プーリ１１に巻き架けられ
て回送するタイミングベルト１２を介してボールスプラ
インナット１３に伝達される。ボールスプラインナット
１３は、ラジアルベアリング１４を介在して支持ブラケ
ット１７に回転自在に支持されており、ボール１８とス
プライン溝１９との係合によってボンディングシャフト
（ボールスプラインシャフト）２を一体回転させる。し
たがって、ボンディングシャフト２は角度補正用モータ
９の回転量によって所定の角度だけ回転され、吸着ノズ
ル３に吸着保持されている電子部品１は、回路基板８に
対し所定の角度になるよう角度補正される。

【０００４】支持ブラケット１７に固定のモータケーシ
ング２３の内周面に設けられたコイル２１と、ボンディ
ングシャフト２の中央部外周面に配設されたマグネット
２２とは、ボンディングシャフト２に下方への加圧力を
付与するためのリニアモータ２０を構成している。この
リニアモータ２０は、上述の画像認識の結果による各補
正が終了したのちにコイル２１に給電されることによ
り、このコイル２１とマグネット２２との反発力によっ
て発生する推力をボンディングシャフト２に対し下方へ
の加圧力として付加する。これにより、ボンディングシ
ャフト２は、ボール１８によって転がり案内されなが
ら、電子部品１が回路基板８に接触する高さ位置まで下
降する。このボンディングシャフト２が電子部品１を回
路基板８に押し付ける加圧力は、リニアモータ２０のコ
イル２１に供給される電流値によって所定値になるよう
制御される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年では、
電子部品１を回路基板８上に実装するに際して、例え
ば、異方導電性フィルム（ＡＣＦ）や導電性接着剤を用
いるいわゆるフリップチップ実装工法にみられるよう
に、実装時に電子部品１に加える加圧力を、接合部の数
や接合条件に応じて広範囲、且つ高精度に制御すること
が求められている。一方、回路基板８に実装される電子
部品１では、ＧａＡｓやＩｎＰなどの化合物半導体をは
じめとして材質の脆性化が進んでいる。そのため、近年
では、電子部品１の電子部品供給部からの取り出し動作
や回路基板８への装着動作を、電子部品１に大きな衝撃
が加わることなく、且つ加圧力を極めて低い範囲内で高
精度に制御することが可能な電子部品実装装置が必要と
されている。

【０００６】しかしながら、上記電子部品実装装置で
は、ボンディングシャフト２から電子部品１に付加する
加圧力の最少値が、ボンディングシャフト２のスプライ
ン溝１９とボール１８との転がり摩擦力によって決定さ
れてしまい、上記加圧力を小さくするのに自ずから限界
がある。例えば、コイル２１に給電することによって生
じるリニアモータ２０の推力が転がり摩擦による保持力
よりも小さい場合には、ボンディングシャフト２に加圧
力を付加することができない。具体的には、上記構成を
備えた電子部品実装装置において再現可能な最小加圧力
が100 ｇｆ程度と比較的大きい。しかも、上記電子部品
実装装置では、ボール１８とスプライン溝１９との転が
り案内部へのオイル塗布量のばらつきに応じてボンディ
ングシャフト２による電子部品１への加圧力にばらつき
が生じたり、微小加圧領域での再現性に問題があるなど
の欠点を有しているので、ボンディングシャフト２への
加圧力を低い範囲内で高精度に制御することができな
い。

【０００７】また、電子部品実装装置では、一般に、上
下に視野を有する認識カメラを、吸着ノズル３に吸着保
持されている電子部品１と回路基板８との間の位置に容
易に搬入することができ、或いは吸着ノズル３で吸着保
持されて移送中の電子部品１が回路基板８に実装済みの
電子部品１に干渉するのを防止する目的で、吸着ノズル
３に吸着保持して移送するときの電子部品１の高さ位置
を回路基板８に対し比較的大きな間隔に設定されてい
る。そのため、吸着ノズル３は、電子部品１の装着に際
して比較的大きな距離を下降されることになるので、下
降速度を低く設定すると、生産性が低下し、下降速度を
高く設定すると、電子部品１が回路基板８に衝突して電
子部品１に大きな衝撃が加わり易い問題がある。

【０００８】そこで、本発明は、上記従来の課題に鑑み
てなされたもので、回路基板に実装すべき電子部品に対
して、大きな衝撃が加わるのを確実に防止しながら、極
めて低い範囲内で高精度に制御した加圧力をばらつきな
く、且つ再現性良く付加することのできる電子部品実装
装置を提供することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、ボンディングシャフトの下端に設けた吸
着ノズルに吸着保持した電子部品を、前記ボンディング
シャフトから加圧力を付加しながら回路基板に押し付け
て装着する電子部品実装装置において、上下動移動機構
によって鉛直方向に上下動されるケーシングと、前記ケ
ーシングの上下方向の複数箇所に各々の外周縁部がそれ
ぞれ固定されて水平の配置で取り付けられた複数枚の円
板状弾性支持部材と、軸方向の複数箇所が前記各弾性支
持部材の各々の中央部に固着されて、前記各弾性支持部
材を介し前記ケーシングに支持されて前記各弾性支持部
材が弾性変形する範囲内で上下動可能な前記ボンディン
グシャフトと、前記ボンディングシャフトに下方への加
圧力を付与するアクチュエータとを備えて構成されてい
ることを特徴としている。

【００１０】この電子部品実装装置では、ボンディング
シャフトが、ケーシングに対して複数枚の円板状弾性支
持部材が撓み変形する微小な範囲内でのみ上下動可能で
あるから、電子部品に対し大きな衝撃を与えることなく
加圧力を付加できるとともに、アクチュエータに発生す
る推力をボンディングシャフトに加圧力として直接付加
することができるので、従来装置のような転がり摩擦力
の発生といったことが解消されて、電子部品に極めて低
い範囲内で可変制御した加圧力を付加することができ
る。また、ボンディングシャフトは複数枚の弾性支持部
材で支持するだけであるから、従来装置のボンディング
シャフトを支持する転がり案内部にオイルを塗布するこ
とに起因して発生していた加圧力のばらつきや微小加圧
力領域での再現性の問題を解消することができ、加圧力
制御の精度が格段に向上する。

【００１１】しかも、ボンディングシャフトは、複数枚
の円板状弾性支持部材が有する径方向の圧縮と引っ張り
に対する高い剛性によって自体の径方向に付加する荷重
や曲げモーメントに対し高い剛性で支持されるから、下
端部に設けた吸着ノズルを所定の位置に確実に保持する
ことができる。

【００１２】上記発明において、さらに、ケーシングを
支持しながら、電子部品が吸着ノズルで吸着保持されて
移送される高さ位置と前記電子部品が回路基板に接触す
る高さ位置との間の上下ストロークで上下動される上下
動用テーブルと、弾性支持部材の撓み変形を検出するセ
ンサと、前記上下動用テーブルを、前記電子部品が前記
回路基板に近接する位置まで高速度で下動させたのち
に、低速度に切り換えて下動を継続させ、前記センサが
前記弾性支持部材の撓み変形を検出した時点で前記上下
動用テーブルの下動を停止させ、且つアクチュエータを
駆動してボンディングシャフトに下方への加圧力を付加
するよう制御するコントローラとを備えていることが好
ましい。

【００１３】これにより、電子部品の吸着保持位置を回
路基板に対し大きな間隔に設定した場合にも、電子部品
を高速度で回路基板に近接させることができるので、生
産性の低下を招かない。また、電子部品は、回路基板に
近接した時点から低速度で下降されながら回路基板に接
触するとともに、その接触時に複数枚の弾性支持部材が
撓み変形して電子部品に加わる力を吸収するので、電子
部品に衝撃が殆ど加わらない。さらに、上下動用テーブ
ルの下動は弾性支持部材が撓み変形した時点で停止さ
れ、電子部品への加圧力はアクチュエータから付加され
るので、電子部品に過大な加圧力が付加されるのを確実
に防止することができる。

【００１４】また、上記発明において、ケーシングとボ
ンディングシャフトとの間に介在されて、少なくとも前
記ボンディングシャフトと吸着ノズルとの各重量の和に
等しい荷重を前記ボンディングシャフトに対し上方へ付
加する弾性付勢部材を備えていることが好ましい。これ
により、アクチュエータからボンディングシャフトに付
加する加圧力にボンディングシャフトや吸着ノズルの重
量が加味されるのを除外して、ボンディングシャフトに
付加する加圧力を高精度に制御することができる。

【００１５】上記構成とした場合、コントローラは、電
子部品を回路基板に実装する前の状態において、アクチ
ュエータを駆動してボンディングシャフトに下方への加
圧力を付加しながら弾性支持部材を下方へ撓み変形させ
る制御を行う構成とすることが好ましい。これにより、
電子部品が回路基板に接触したのちは、弾性支持部材が
下方への撓み変形から上方への撓み変形に反転するだけ
であって、ボンディングシャフトはほぼ静止状態を保持
する。そのため、ボンディングシャフトから電子部品に
付加する最小加圧力をほぼゼロに近い極めて小さな値に
設定することが可能となる。

【００１６】また、上記発明において、鉛直方向に上下
動される上下動用テーブルに、ケーシングがラジアルベ
アリングを介してボンディングシャフトの軸心回りに回
転自在に支持されているとともに、前記ケーシングが、
前記上下動用テーブルに固設された角度補正用モータに
回転伝達可能に連結されている構成とすることができ
る。これにより、吸着ノズルに吸着保持された電子部品
の回路基板に対する装着角度を補正することができる。

【００１７】さらに、上記発明において、ボンディング
シャフトに設けられて、前記ボンディングシャフトの軸
方向への変位を弾性支持部材の撓み変形よりも高い精度
で検出する加重検出器を備え、コントローラは、前記加
重検出器の検出信号に基づきアクチュエータの駆動をフ
ィードバック制御するよう構成されていることが好まし
い。これにより、電子部品を回路基板に実装するときの
加圧力を常に監視しながら適正値になるよう制御するこ
とができ、電子部品への加圧力の制御を一層高精度に行
うことができる。

【００１８】また、上記発明において設けるアクチュエ
ータとしては、ケーシングおよびボンディングシャフト
の何れか一方に設けられたコイルと他方に設けられたマ
グネットとにより構成されたリニアモータを用いること
が好ましい。これにより、リニアモータへの供給電流を
制御することによって発生推力を可変させ、ボンディン
グシャフトへの加圧力を精度よく制御することができ
る。

【００１９】また、上記発明において、ケーシングに、
電子部品が回路基板に接触したのちに上下動用テーブル
の下動が継続されて弾性支持部材が撓み変形した時点で
ボンディングシャフトの上端部に当接する当接加圧部材
が設けられ、コントローラは、前記弾性支持部材が撓み
変形した時点で、アクチュエータの駆動に代えて、前記
上下動用テーブルの低速度での下動を継続する制御を行
うよう構成されていることが好ましい。これにより、ボ
ンディングシャフトへの加圧力範囲を、アクチュエータ
の駆動による発生推力よりも大きく設定することがで
き、大きな加圧力を必要とする電子部品の実装をも支障
なく行うことができる。

【００２０】一方、上記発明において設けるアクチュエ
ータとしては、ケーシングと最上部の円板状弾性支持部
材とで囲まれた気密の密閉空間内に圧力制御した高圧流
体を供給する高圧流体供給装置を用いることもできる。
これにより、高圧流体の圧力を制御することによってボ
ンディングシャフトへの加圧力を任意に設定することが
できる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明
の第１の実施の形態に係る電子部品実装装置の電子部品
１を吸着保持した状態の概略縦断面図、図２は同装置の
電子部品１を回路基板８に加圧して実装中の状態の概略
縦断面図であり、これらの図において、図６と同一若し
くは同等のものには同一の符号を付してある。

【００２２】Ｘ軸テーブル４によって図の前後方向であ
るＸ方向に移動制御される支持ブラケット２４上には、
上下動用モータ２７が設置され、このモータ２７に連結
されて回転するボールねじ２８には、上下動用テーブル
２９のナット部材３０が螺合している。上下動用テーブ
ル２９は、上下動用モータ２７によってボールねじ２８
が回転されることにより、ナット部材３０を介して上下
動される。上記上下動用テーブル２９は、断面逆Ｌ字形
状の本体部分の上下両端部にそれぞれ円筒状保持部２９
ａ，２９ｂを有しており、上端の支持台部２９ｃ上に角
度補正用モータ９が設置されている。

【００２３】上下動用テーブル２９の上下の円筒状保持
部２９ａ，２９ｂの内部には、有頭円筒状の外形を有す
るケーシング３１が上下のラジアルベアリング３２，３
３を介して回転自在に支持されている。このケーシング
３１は、その上端中央部がカップリング３８を介して角
度補正用モータ９に連結されて、当該モータ９によって
一対の円筒状保持部２９ａ，２９ｂの内部で回転される
ようになっている。また、ケーシング３１は、逆皿状の
上部ケーシング部材３１ａと、円筒状の外形を有する中
間ケーシング部材３１ｂと、リング状の下部ケーシング
部材３１ｃとを有するととともに、これらの各間に、厚
みが30μｍ程度の薄い円板からなる弾性支持部材３４，
３７の外周縁部をそれぞれ挟み込んだ状態で、互いに連
結状態に固着されている。

【００２４】一方、下端に吸着ノズル３が設けられたボ
ンディングシャフト３９は、軸本体部３９ａの上下端に
軸補助部３９ｂ，３９ｃが連結された構成になってお
り、軸本体部３９ａと上下の軸補助部３９ｂ，３９ｃと
は、それらの各間に上述の各弾性支持部材３４，３７の
中央部をそれぞれ挟み込んだ状態で互いに連結固定され
ている。したがって、ボンディングシャフト３９は、２
枚の弾性支持部材３４，３７を介してケーシング３１に
支持されており、その弾性支持部材３４，３７の撓み変
形によって上下方向に対し約0.3 ｍｍ程度変位すること
が可能になっている。このボンディングシャフト３９は
薄い２枚の弾性支持部材３４，３７のみでケーシング３
１で支持されているが、自体の径方向に加わろうとする
荷重や曲げモーメントに対しては、弾性支持部材３４，
３７が有する径方向の圧縮と引っ張りに対する高い剛性
が対抗するので、ボンディングシャフト３９は高い剛性
を有する機構で支持されていることになる。また、ボン
ディングシャフト３９は、２枚の弾性支持部材３４，３
７およびケーシング３１を介して自体の軸心回りに回転
自在に上下動用テーブル２９に支持されている。

【００２５】ボンディングシャフト３９を下方へ加圧す
る手段としては、ケーシング３１の中間ケーシング部材
３１ｂの内周面に設けられたコイル２１と、ボンディン
グシャフト３９の軸本体部３９ａの外周面に配設された
マグネット２２とにより構成されるリニアモータ２０が
設けられている。なお、リニアモータ２０は、コイル２
１をボンディングシャフト３９に、マグネット２２をケ
ーシング３１にそれぞれ設けて構成してもよい。

【００２６】また、ボンディングシャフト３９は、ケー
シング３１の中間ケーシング部材３１ｂの内部に一体形
成されたリング部３１ｄとボンディングシャフト３９の
上部の軸補助部３９ｂとの間に介在された圧縮ばね４０
によって上方に常時付勢されている。この圧縮ばね４０
の取り付け荷重は、ボンディングシャフト３９と吸着ノ
ズル３との各重量の和と同一若しくはそれよりも僅かに
大きく設定されている。これにより、リニアモータ２０
に発生する推力によってボンディングシャフト３９に付
加する下方への加圧力には、ボンディングシャフト３９
と吸着ノズル３との重量が加味されないので、加圧力を
精密に設定制御することができる。

【００２７】下方の弾性支持部材３７には歪みゲージ４
１が貼着手段で取り付けられており、この歪みゲージ４
１は、弾性支持部材３７の撓み変化を検出する。この弾
性支持部材３７の撓み変化については後述する。なお、
歪みゲージ４１は、下方の弾性支持部材３７に代えて、
上方の弾性支持部材３４に取り付けてもよい。

【００２８】つぎに、上記実施の形態の電子部品実装装
置の作用について説明する。図１において、吸着ノズル
３による電子部品１の吸着保持に先立って、リニアモー
タ２０には、予めコイル２１に所定の電流が供給されて
マグネット２２に下方への推力が発生されている。した
がって、２枚の弾性支持部材３４，３７は、上記リニア
モータ２０の推力を受けて中央部が下方へ膨出する状態
に撓み変形されている。このときのリニアモータ２０の
推力の設定については後述する。

【００２９】電子部品１は、ボンディングシャフト３９
の下端の吸着ノズル３に吸着保持された状態で、Ｘ軸テ
ーブル４の駆動によって図における前後方向であるＸ軸
方向の所要の向きに移送されて、Ｙ軸テーブル７上にセ
ットされた回路基板８の上方に位置決めされる。この状
態において、上下に視野を有する認識カメラ４２は、実
線で示す位置から２点鎖線で示す電子部品１と回路基板
８との間の位置に搬入されて、電子部品１および回路基
板８を撮像する。

【００３０】コントローラ（図示せず）は、上記撮像に
よる画像データに基づいて電子部品１および回路基板８
の各々の位置や傾きを画像認識したのちに、その画像認
識の結果に基づきＸ軸テーブル４およびＹ軸テーブル７
をそれぞれ移動制御する。これにより、電子部品１およ
び回路基板８は、Ｘ方向およびＹ方向での各々の位置が
補正される。さらに、コントローラは、角度補正用モー
タ９を上記画像認識の結果に基づき所定回転量だけ回転
させるよう制御する。これにより、ボンディングシャフ
ト３９は、２枚の弾性支持部材３４，３７およびケーシ
ング３１を介し角度補正用モータ９によって所定回転量
だけ回転され、吸着ノズル３に吸着保持されている電子
部品１の回路基板８に対する装着角度が補正される。

【００３１】続いて、コントローラは、上下動用モータ
２７を高速度で回転制御して上下動用テーブル２９を高
速で下降させ、電子部品１を、これと回路基板８との各
々の厚みの寸法公差を考慮しても回路基板８に対し決し
て接触しない範囲内で回路基板８に可及的に近接する高
さ位置に一旦位置決めする。これにより、電子部品１が
吸着ノズル３に吸着保持されて移送される高さ位置を回
路基板８に対し大きく設定した場合にも、生産性の低下
を防止できる。

【００３２】そののち、コントローラは、上下動用モー
タ２７を低速度に切り換えて回転制御し、ボンディング
シャフト３９および吸着ノズル３の質量に起因する衝撃
力が規定の加圧力を超えない範囲に設定した低速度で上
下動用テーブル２９を下降させる。これにより、吸着ノ
ズル３に吸着保持されている電子部品１は、図２に示す
ように、やがて回路基板８の所定の装着位置に接触す
る。なお、上下動用モータ２７は、上述の低速度による
下降を精密に行えるように、数値制御方式で回転制御さ
れる。

【００３３】上下動用テーブル２９は、電子部品１が回
路基板８に接触したのちに、さらに低速度での下降が継
続される。これにより、２枚の弾性支持部材３４，３７
は、リニアモータ２０の推力を受けて図１の中央部が下
方に膨らむ撓み変形状態から、図２に明示するように中
央部が上方へ膨らむ撓み変形状態に反転される。このと
き、ボンディングシャフト３９は、上記弾性支持部材３
４，３７の反転に伴ってケーシング３１に対し恰も上方
へ押し込められる相対位置に変位することになる。

【００３４】ここで、上述したようにリニアモータ２０
に予め発生されている推力は、ボンディングシャフト３
９がケーシング３１に対し上方へ押し込められる相対位
置に変位し始めるときの荷重が装置の最小加圧力になる
ように設定されている。この最小加圧力は、リニアモー
タ２０の推力の再現性と制御分解能にもよるが、圧縮ば
ね４０の作用によってボンディングシャフト３９および
吸着ノズル３の各重量の加圧力への影響が除外されてい
ることから、数ｇｆの極めて小さい値に設定することが
可能である。したがって、回路基板８に接触したのちの
電子部品１には、上記の極めて小さい最小加圧力が加わ
ることになる。すなわち、電子部品１に加わる力は、弾
性支持部材３４，３７が撓み変形して吸収するので、電
子部品１に衝撃が殆ど加わらない。

【００３５】歪みゲージ４１は、弾性支持部材３７の上
記反転したのちの撓み変形を検出して、その検出信号を
コントローラに対し出力する。コントローラは、検出信
号が所定値に達したと判別した時点で上下動用モータ２
７の回転を停止させて、上下動用テーブル２９を静止さ
せる。これにより、電子部品１に過大な加圧力が付加さ
れるのを確実に防止することができる。

【００３６】ところで、上記歪みゲージ４１の検出信号
とボンディングシャフト３９のケーシング３１に対する
相対的な押し込み量との関係は、予め実験的に求めてコ
ントローラのメモリに設定記憶されており、この関係
は、押し込み量が±0.1 ｍｍの範囲内でほぼ直線性を保
つ。また、上記ボンディングシャフト３９におけるケー
シング３１に対する相対的な上方への押し込み量と、弾
性支持部材３４，３７に生じる応力によるボンディング
シャフト３９への押し込み荷重との相関も、予め実験的
に求めてコントローラのメモリに設定記憶されている。
コントローラは、上記各データと歪みゲージ４１の検出
信号とに基づきボンディングシャフト３９の変位を判別
して、適切なタイミングで上下動用モータ２７の回転を
停止させる。また、コントローラは、上記データを参照
しながら上下動用モータ２７の回転を停止させるので、
ボンディングシャフト３９の押し込み量の相違に起因し
て加圧力が設定値に対し変化するのを防止できる。

【００３７】このときの加圧力は、上述のように最小加
圧力であるから、ボンディングシャフト３９には、リニ
アモータ２０に所要の電流を供給して発生する推力によ
って所要の加圧力が加えられる。このリニアモータ２０
の推力による加圧力の追加がない場合には、数ｇｆによ
る最小加圧力での電子部品１の装着が可能である。この
電子部品１に対する加圧は設定された所定の時間が経過
したときに終了し、続いて、コントローラは、吸着ノズ
ル３の吸着動作を停止して、電子部品１を回路基板８上
に装着させ、そののち、上下動用モータ２７の回転を制
御して上下動用テーブル２９を高速度で上限位置まで上
昇させると、１個の電子部品１の実装動作が完了する。

【００３８】上記実施の形態の電子部品実装装置では、
ボンディングシャフト３９が、ケーシング３１に対して
複数枚の円板状弾性支持部材３４，３７が撓み変形する
微小な範囲内でのみ上下動可能であるから、電子部品１
に対し大きな衝撃を与えることなく加圧力を付加できる
とともに、リニアモータ２０に発生する推力をボンディ
ングシャフト３９に加圧力として直接付加することがで
きるので、図６の従来装置のような転がり摩擦力の発生
といったことが解消されて、電子部品１に極めて低い範
囲内で可変制御した加圧力を付加することができる。ま
た、ボンディングシャフト３９は２枚の弾性支持部材３
４，３７で支持するだけであるから、従来装置のボンデ
ィングシャフト２を支持する転がり案内部にオイルを塗
布することに起因して発生していた加圧力のばらつきや
微小加圧力領域での再現性の問題を解消することがで
き、加圧力制御の精度が格段に向上する。

【００３９】なお、上述の一連の動作は、説明した電子
部品１の装着動作だけでなく、電子部品供給部から電子
部品１を吸着ノズル３で吸着保持して取り出す際の動作
や、導電性接着剤を電子部品１に転写する動作にも利用
することができる。

【００４０】図３は本発明の第２の実施の形態に係る電
子部品実装装置における電子部品１を回路基板８に加圧
して実装中の状態を示す概略縦断面図であり、同図にお
いて、図１および図２と同一若しくは同等のものには同
一の符号を付して、その説明を省略する。この実施の形
態の装置が第１の実施の形態の装置と相違する点は、ケ
ーシング３１における上部ケーシング部材３１ａの内面
中央部に当接加圧部材４３を設けた構成のみである。

【００４１】この電子部品実装装置は、電子部品１に対
する加圧力の範囲をリニアモータ２０の推力による加圧
力以上に大きく設定できるものである。第１の実施の形
態では、弾性支持部材３７の上方への反転動作を歪みゲ
ージ４１が検出した時点で上下動用モータ２７による上
下動用テーブル２９の下降動作を停止させたが、この実
施の形態では、弾性支持部材３７の上方への反転動作を
歪みゲージ４１が検出した時点からさらに上下動用モー
タ２７による上下動用テーブル２９の下降動作を継続さ
せる。

【００４２】それにより、ボンディングシャフト３９
は、弾性支持部材３４，３７をこれらの各中央部を上方
へ膨らませる状態に撓ませながら、ケーシング３１に対
し内部に押し込まれる相対位置に変位していき、やがて
自体の上端部に当接加圧部材４３が当接する。したがっ
て、上下動用モータ２７の回転により上下動用テーブル
２９に加えられる下降力は、ラジアルベアリング３２，
３３、ケーシング３１および当接加圧部材４３を介して
ボンディングシャフト３９に直接的に加えられる。ここ
で、上下動用モータ２７のトルクを大きく設定しておけ
ば、電子部品１に大きな加圧力を付与できる。換言すれ
ば、大きな加圧力を必要とする電子部品１をも回路基板
１に支障なく実装することができる。

【００４３】図４は本発明の第３の実施の形態に係る電
子部品実装装置における電子部品１を回路基板８に加圧
して実装中の状態を示す概略縦断面図であり、同図にお
いて、図１および図２と同一若しくは同等のものには同
一の符号を付して、その説明を省略する。この実施の形
態の装置が第１の実施の形態の装置と相違する点は、リ
ニアモータ２０を削除して、ケーシング３１における上
部ケーシング部材３１ａと上部の弾性支持部材３４とで
囲まれた密閉空間４４内に、空気圧を電気的に制御可能
な電空レギュレータ４７から供給管４８を通じて圧縮空
気４９を供給するようにした構成のみである。

【００４４】この実施の形態の装置では、密閉空間４４
内に供給される圧縮空気４９によってボンディングシャ
フト３９に下方への加圧力が付与されるとともに、電空
レギュレータ４７の制御信号によって密閉空間内の圧縮
空気４９の圧力を可変制御することにより、ボンディン
グシャフト３９への加圧力を任意に設定できるものであ
る。したがって、この実施の形態の装置においても、リ
ニアモータ２０を用いた第１の実施の形態と同様に、電
子部品１に対する加圧力を低衝撃で、且つ低圧領域にお
いて高精度に制御することができる。

【００４５】図５は、本発明の第４の実施の形態に係る
電子部品実装装置における電子部品を吸着保持した状態
の略縦断面図を示し、同図において、図１および図２と
同一若しくは同等のものには同一の符号を付して、その
説明を省略する。この実施の形態の装置では、第１の実
施の形態と同様の構成を備えているのに加えて、ボンデ
ィングシャフト３９の上端部中央部に、加重に対する変
位が弾性支持部材３４，３７の撓み変形に比べて十分に
大きい加重検出器５０、例えばロードセルが設けられて
いるとともに、コントローラ５１が加重検出器５０の検
出出力に基づきリニアモータ２０に供給する電流をフィ
ードバックする構成が新たに設けられている。

【００４６】したがって、この実施の形態の装置では、
第１の実施の形態と同様に、弾性支持部材３７の上方へ
の反転動作を歪みゲージ４１が検出した時点で上下動用
モータ２７による上下動用テーブル２９の下降動作を停
止させ、続いて、リニアモータ２０に電流を供給するこ
とによって発生する下方への推力によってボンディング
シャフト３９に加圧力が付与されるときに、この加圧力
を監視しながら制御できる。

【００４７】すなわち、リニアモータ２０の推力による
加圧を受けるボンディングシャフト３９が静止状態のケ
ーシング３１に対し押し出されるよう相対変位すると、
ボンディングシャフト３９と一体に変位する加重検出器
５０は、ケーシング３１の上部ケーシング部材３１ａか
ら離間方向に変位することによるケーシング３１からの
加重の減少に基づきボンディングシャフト３９への加圧
力を検出する。コントローラ５１は、電子部品１をこれ
に加圧力を付与して回路基板８に装着する間において、
加重検出器５０の検出信号に基づきボンディングシャフ
ト３９への加圧力を常時監視して、その加圧力が所定値
になるようリニアモータ２０のコイル２１への供給電流
値をフィードバック制御する。これにより、電子部品１
への加圧力は、極めて高精度に制御することが可能とな
る。

【００４８】

【発明の効果】以上のように、本発明の電子部品実装装
置によれば、ボンディングシャフトを、複数枚の円板状
弾性支持部材が撓み変形する微小な範囲内でのみ上下動
可能に支持する構成としたので、電子部品に対し大きな
衝撃を与えることなく加圧力を付加できる。また、アク
チュエータの駆動力をボンディングシャフトに加圧力と
して直接付加できるので、転がり摩擦力の発生といった
ことが解消されて、電子部品に極めて低い範囲内で可変
制御した加圧力を付加することができる。さらに、ボン
ディングシャフトは複数枚の弾性部材で支持するだけで
あるから、従来において転がり案内部にオイルを塗布す
ることに起因して発生していた加圧力のばらつきや微小
加圧力領域での再現性の問題を解消することができ、加
圧力の設定精度が格段に向上する。しかも、ボンディン
グシャフトは、複数枚の円板状弾性支持部材が有する径
方向の圧縮と引っ張りに対する高い剛性によって自体の
径方向に付加する荷重や曲げモーメントに対し高い剛性
で支持されるから、下端部に設けた吸着ノズルを所定の
位置に確実に保持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る電子部品実装
装置を示す電子部品を吸着保持した状態の概略縦断面
図。

【図２】同上装置における電子部品を回路基板に加圧し
て実装中の状態の概略縦断面図。

【図３】本発明の第２の実施の形態に係る電子部品実装
装置を示す電子部品を回路基板に加圧して実装中の状態
の概略縦断面図。

【図４】本発明の第３の実施の形態に係る電子部品実装
装置における電子部品を回路基板に加圧して実装中の状
態を示す概略縦断面図。

【図５】本発明の第４の実施の形態に係る電子部品実装
装置を示す電子部品を吸着保持した状態の概略縦断面
図。

【図６】従来の電子部品実装装置を示す概略縦断面図。

【符号の説明】

１ 電子部品 ３ 吸着ノズル ８ 回路基板 ９ 角度補正用モータ ２０ リニアモータ（アクチュエータ） ２７ 上下動用モータ（上下動移動機構部） ２９ 上下動用テーブル ３１ ケーシング ３２，３３ ラジアルベアリング ３４，３７ 弾性支持部材 ３９ ボンディングシャフト ４０ 圧縮ばね（弾性付勢部材） ４１ 歪みゲージ（センサ） ４３ 当接加圧部材 ４４ 密閉空間 ４７ 電空レギュレータ（高圧流体供給装置） ４９ 圧縮空気（高圧流体） ５０ 加重検出器 ５１ コントローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 笹岡 達雄 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 徳永 哲也 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 3F061 AA01 CA01 CB02 CB13 CC03 DB04 DB06 DC03 DD02 DD07 5E313 AA01 AA11 CC01 CC02 CC07 EE01 EE02 EE03 EE24 EE38 FF24 FF26 FF28 FF29

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボンディングシャフトの下端に設けた吸
   着ノズルに吸着保持した電子部品を、前記ボンディング
   シャフトから加圧力を付加しながら回路基板に押し付け
   て装着する電子部品実装装置において、 上下動移動機構によって鉛直方向に上下動されるケーシ
   ングと、 前記ケーシングの上下方向の複数箇所に各々の外周縁部
   がそれぞれ固定されて水平の配置で取り付けられた複数
   枚の円板状弾性支持部材と、 軸方向の複数箇所が前記各弾性支持部材の各々の中央部
   に固着されて、前記各弾性支持部材を介し前記ケーシン
   グに支持されて前記各弾性支持部材が弾性変形する範囲
   内で上下動可能な前記ボンディングシャフトと、 前記ボンディングシャフトに下方への加圧力を付与する
   アクチュエータとを備えて構成されていることを特徴と
   する電子部品実装装置。
2. 【請求項２】 ケーシングを支持しながら、電子部品が
   吸着ノズルで吸着保持されて移送される高さ位置と前記
   電子部品が回路基板に接触する高さ位置との間の上下ス
   トロークで上下動される上下動用テーブルと、 弾性支持部材の撓み変形を検出するセンサと、 前記上下動用テーブルを、前記電子部品が前記回路基板
   に近接する位置まで高速度で下動させたのちに、低速度
   に切り換えて下動を継続させ、前記センサが前記弾性支
   持部材の撓み変形を検出した時点で前記上下動用テーブ
   ルの下動を停止させ、且つアクチュエータを駆動してボ
   ンディングシャフトに下方への加圧力を付加するよう制
   御するコントローラとを備えている請求項１に記載の電
   子部品実装装置。
3. 【請求項３】 ケーシングとボンディングシャフトとの
   間に介在されて、少なくとも前記ボンディングシャフト
   と吸着ノズルとの各重量の和に等しい荷重を前記ボンデ
   ィングシャフトに対し上方へ付加する弾性付勢部材を備
   えている請求項１または２に記載の電子部品実装装置。
4. 【請求項４】 コントローラは、電子部品を回路基板に
   実装する前の状態において、アクチュエータを駆動して
   ボンディングシャフトに下方への加圧力を付加しながら
   弾性支持部材を下方へ撓み変形させる制御を行う構成に
   なっている請求項３に記載の電子部品実装装置。
5. 【請求項５】 鉛直方向に上下動される上下動用テーブ
   ルに、ケーシングがラジアルベアリングを介してボンデ
   ィングシャフトの軸心回りに回転自在に支持されている
   とともに、前記ケーシングが、前記上下動用テーブルに
   固設された角度補正用モータに回転伝達可能に連結され
   ている請求項１〜４の何れかに記載の電子部品実装装
   置。
6. 【請求項６】 ボンディングシャフトに設けられて、前
   記ボンディングシャフトの軸方向への変位を弾性支持部
   材の撓み変形よりも高い精度で検出する加重検出器を備
   え、 コントローラは、前記加重検出器の検出信号に基づきア
   クチュエータの駆動をフィードバック制御するよう構成
   されている請求項１〜５の何れかに記載の電子部品実装
   装置。
7. 【請求項７】 アクチュエータは、ケーシングおよびボ
   ンディングシャフトの何れか一方に設けられたコイルと
   他方に設けられたマグネットとにより構成されたリニア
   モータである請求項１〜６の何れかに記載の電子部品実
   装装置。
8. 【請求項８】 ケーシングに、電子部品が回路基板に接
   触したのちに上下動用テーブルの下動が継続されて弾性
   支持部材が撓み変形した時点でボンディングシャフトの
   上端部に当接する当接加圧部材が設けられ、 コントローラは、前記弾性支持部材が撓み変形した時点
   で、アクチュエータの駆動に代えて、前記上下動用テー
   ブルの低速度での下動を継続する制御を行うよう構成さ
   れている請求項２〜７の何れかに記載の電子部品実装装
   置。
9. 【請求項９】 アクチュエータは、ケーシングと最上部
   の円板状弾性支持部材とで囲まれた気密の密閉空間内に
   圧力制御した高圧流体を供給する高圧流体供給装置であ
   る請求項１〜６または８の何れかに記載の電子部品実装
   装置。