JP2004186500A - 部品実装装置および部品搭載機 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、搬入機から搬出機に至る実装ラインを極力短くすることができ、省スペース化を図れる部品実装装置を得ることにある。
【解決手段】部品実装装置（１）は、プリント配線板（８）を搬入する搬入機（２）と、表面実装部品（９）が半田付けされた上記プリント配線板を搬出する搬出機（６）との間に介在される複数の実装作業機（３，４，５）を有している。これら実装作業機のうちの少なくとも二つを縦方向に積み重ねて配置し、これら重ねられた実装作業機の間でプリント配線板を縦方向に搬送する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体パッケージのような表面実装部品をプリント配線板に半田付けする部品実装装置およびフィーダから供給される表面実装部品をプリント配線板に搭載する部品搭載機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばＱＦＰのような表面実装形の電子部品においては、プリント配線板への搭載から半田付けに至る一連の実装工程が自動化されている。この種の電子部品の実装作業に用いる部品実装装置は、プリント配線板を搬入する搬入機、搬入されたプリント配線板のパッドに半田ペーストを印刷する印刷機、フィーダから供給される電子部品を半田ペーストが印刷されたパッド上に搭載する部品搭載機、上記半田ペーストを溶融させてプリント配線板と電子部品とを半田付けするリフロー炉および電子部品が半田付けされたプリント配線板を搬出する搬出機を備えている。これら搬入機、印刷機、部品搭載機、リフロー炉および搬出機は、生産現場の据え付け面に一列に並べて配置されて、横方向に延びる実装ラインを構成している。
【０００３】
ところで、部品実装装置に用いる部品搭載機は、取り扱う電子部品の大きさ、搭載精度および搭載能力等によりプリント配線板に対する電子部品の搭載方式が異なっている。具体的にはチップ部品等はチップマウンタ、半導体パッケージやコネクタのような各種形状の部品は、混載マウンタを用いてプリント配線板に搭載することが行なわれている。特に近年では、電子部品の集積化、ファインピッチ化および多機能化に伴い、混載マウンタを用いた電子部品の搭載数が増加する傾向にあり、この部品搭載工程に要する作業時間の増大が問題となりつつある。
【０００４】
この問題に対処するため、従来では混載マウンタを増設することで作業時間の短縮を図っている。しかしながら、このようにすると、混載マウンタが横方向に一列に並ぶために、混載マウンタの設置スペースが印刷機からリフロー炉までの実装ラインの多くを占有することになる。
【０００５】
この結果、搬入機から搬出機に至る実装ラインの全長が極めて長くなり、部品実装装置を設置するに当って広大な場所を必要とするといった弊害が生じてくる。
【０００６】
また、最近では、実装作業の高速化および多種多様な電子部品に対する汎用性を高めるため、プリント配線板に対する多数種の電子部品の実装を分散して行なうようにした、いわゆるモジュール型部品実装装置が開発されている。
【０００７】
このモジュール型部品実装装置は、一種類の電子部品を取り扱う単位実装機を一つのモジュールとし、この単位実装機を複数台直列に接続することにより、プリント配線板に対し単位実装機から数種類ずつの電子部品を順次搭載するようになっている（例えば特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−２９１９９６号公報 （第１頁、図１）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、モジュール型部品実装装置では、複数の単位実装機を横方向に一列に並べる必要があるので、プリント配線板に搭載する電子部品の種類が多くなる程、単位実装機の数が増えてしまい、モジュール型部品実装装置が占める実装ラインが長くなる。したがって、省スペース化には自ずと限界があり、部品実装装置の設置スペースを削減する上での有効な解決策とはなり得ない。
【００１０】
本発明の目的は、搬入機から搬出機に至る実装ラインを極力短くすることができ、省スペース化を図れる部品実装装置を得ることにある。
【００１１】
本発明の他の目的は、多種多様な表面実装部品に対する汎用性を確保しつつ、省スペース化を図れる部品搭載機を得ることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係る部品実装装置は、
基板を搬入する搬入機と、表面実装部品が半田付けされた上記基板を搬出する搬出機との間に介在される複数の実装作業機のうちの少なくとも二つを縦方向に積み重ねて配置し、これら重ねられた実装作業機の間で上記基板を縦方向に搬送するようにしたことを特徴としている。
【００１３】
この構成によれば、搬入機から搬入された基板が縦方向に搬送される過程で各種の実装作業が行なわれるので、搬入機から搬出機に至る横方向の実装ラインを短くすることができ、部品実装装置の省スペース化が可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下本発明の第１の実施の形態を、図１および図２に基づいて説明する。
【００１５】
図１は、例えば生産現場の水平な床ＧＬに据え付けられて実装ラインを構成する部品実装装置１を開示している。この部品実装装置１は、搬入機２、印刷機３、モジュール型部品搭載ユニット４、リフロー炉５および搬出機６を備えている。搬入機２、印刷機３、部品搭載ユニット４、リフロー炉５および搬出機６は、床ＧＬの上に一列に並べて配置されている。そのため、実装作業機となる印刷機３、部品搭載ユニット４およびリフロー炉５は、上記搬入機２と搬出機６との間に位置している。
【００１６】
搬入機２は、基板としてのプリント配線板８を部品実装装置１に搬入するためのものであり、実装ラインの始端に位置している。印刷機３は、プリント配線板８のパッドに半田ペーストを印刷するためのものであり、上記搬入機２の後に置かれている。部品搭載ユニット４は、半田ペーストが印刷されたプリント配線板８に、チップ部品、半導体パッケージあるいは面実装型コネクタのような多種類の表面実装部品９を搭載するためのものであり、印刷機３の後に置かれている。リフロー炉５は、表面実装部品９が搭載されたプリント配線板８を加熱して半田ペーストを溶かすことで、表面実装部品９をプリント配線板８に半田付けするためのものであり、部品搭載ユニット４の後に置かれている。搬出機６は、表面実装部品９が半田付けされたプリント配線板８を部品実装装置１の外方に搬出するためのものである。この搬出機６は、リフロー炉５の後に置かれて実装ラインの終端に位置している。
【００１７】
隣り合う搬入機２と印刷機３、印刷機３と部品搭載ユニット４、部品搭載ユニット４とリフロー炉５およびリフロー炉５と搬出機６との間でのプリント配線板８の受け渡しは、図２に示す水平な搬送コンベヤ１０を介して行なわれるようになっている。搬送コンベヤ１０は、上記実装ラインに沿って水平に延びている。
【００１８】
なお、上記搬入機２、印刷機３、リフロー炉５および搬出機６は、従来周知のものと同様の構成でよく、その詳細な構成については説明を省略する。
【００１９】
図２に示すように、上記部品搭載ユニット４は、第１および第２の部品搭載機１２，１３と、印刷機３から送り込まれるプリント配線板８を昇降動させるエレベータ機構１４とを備えている。第１および第２の部品搭載機１２，１３は、数種類ずつの表面実装部品９をプリント配線板８に順次搭載するものであり、上記実装ラインと直交する縦方向に互いに積み重ねられている。
【００２０】
第１の部品搭載機１２は、床ＧＬに据え付けられて印刷機３とリフロー炉５との間に介在されている。第１の部品搭載機１２は、半田ペーストが印刷されたプリント配線板８が水平な姿勢で送り込まれる第１の作業領域１６と、チップ部品のような一種類の表面実装部品９を供給する複数のテープフィーダ１７（一つのみを図示）と、半導体パッケージや面実装型コネクタのような複数種のその多の表面実装部品９を供給する複数のトレイフィーダ１８と、上記表面実装部品９を吸着する吸着ヘッド１９とを備えている。
【００２１】
テープフィーダ１７とトレイフィーダ１８とは、第１の作業領域１６を間に挟んで横方向に互いに振り分けて配置されている。テープフィーダ１７は、図示を省略するが水平方向に一列に並んでいる。トレイフィーダ１８は、縦方向に積層されている。各段のトレイフィーダ１８は、それよりも下段のトレイフィーダ１８から表面実装部品９を取り出す際の妨げとならないように、上方に移動可能となっている。
【００２２】
吸着ヘッド１９は、フィーダ１７，１８から供給される表面実装部品９を吸着して上記第１の作業領域１６に送り込まれたプリント配線板８に搭載するためのものであり、上記第１の作業領域１６の上方に位置している。この吸着ヘッド１９は、プリント配線板８と平行な水平面上を互いに直交する二方向およびプリント配線板８に近づいたり遠ざかる垂直方向に移動可能となっている。
【００２３】
第２の部品搭載機１３は、第１の部品搭載機１２の上に積み重ねられている。第２の部品搭載機１３は、プリント配線板８が水平な姿勢で送り込まれる第２の作業領域２０と、上記第１の部品搭載機１２から供給される表面実装部品９とは異なる種類の表面実装部品９を供給する複数のテープフィーダ２１（一つのみを図示）および複数のトレイフィーダ２２と、上記表面実装部品９を吸着する吸着ヘッド２３とを備えている。
【００２４】
第２の作業領域２０は、上記第１の作業領域１６の真上に位置している。テープフィーダ２１とトレイフィーダ２２とは、第２の作業領域２０を間に挟んで横方向に互いに振り分けて配置されている。テープフィーダ２１は、図示を省略するが水平方向に一列に並んでいる。トレイフィーダ２２は、縦方向に積層されている。各段のトレイフィーダ２２は、それよりも下段のトレイフィーダ２２から表面実装部品９を取り出す際の妨げとならないように、上方に移動可能となっている。
【００２５】
吸着ヘッド２３は、フィーダ２１，２２から供給される表面実装部品９を吸着して上記第２の作業領域２０に送り込まれたプリント配線板８に搭載するためのものであり、上記第２の作業領域２０の上方に位置している。この吸着ヘッド２３は、プリント配線板８と平行な水平面上を互いに直交する二方向およびプリント配線板８に近づいたり遠ざかる垂直方向に移動可能となっている。
【００２６】
図２および図３に示すように、上記エレベータ機構１４は、縦方向に延びる四本の昇降用ガイドレール２５、一対のサイドレール２６および支持板２７を備えている。
【００２７】
昇降用ガイドレール２５は、正方形の四つの角部の位置関係を保って配置されており、第１の部品搭載機１２の第１の作業領域１６と第２の部品搭載機１３の第２の作業領域２０を縦方向に貫通している。サイドレール２６は、互いに平行をなすとともに、隣り合う昇降用ガイドレール２５の間に跨って水平に配置されている。サイドレール２６の両端部は、夫々スライダ２８を介して昇降用ガイドレール２５に昇降動可能に支持されている。支持板２７は、サイドレール２６の間に跨って水平に配置されている。支持板２７の上面は、印刷機３から送り込まれるプリント配線板８を水平に支持する支持面２９となっている。この支持面２９は、プリント配線板８よりも大きな面積を有している。
【００２８】
支持板２７を有するサイドレール２６は、図示しないモータ等の駆動機構により昇降動されるようになっている。そして、支持板２７は、第１の作業領域１６および第２の作業領域２０に対応した高さ位置で停止される。
【００２９】
このような部品実装装置１において、プリント配線板８に表面実装部品９を搭載してから表面実装部品９の半田付けが完了するまでの作業工程について説明する。
【００３０】
表面実装部品９が搭載される以前のプリント配線板８は、搬入機２から印刷機３に自動的に搬入される。印刷機３は、プリント配線板８のパッドに半田ペーストを印刷する。この半田ペーストの印刷が完了したプリント配線板８は、搬送コンベヤ１０を介して部品搭載ユニット４の第１の部品搭載機１２に送り込まれる。
【００３１】
この際、部品搭載ユニット４では、エレベータ機構１４の支持板２７が第１の部品搭載機１２の第１の作業領域１６に対応する高さ位置に降下している。このため、半田ペーストの印刷が完了したプリント配線板８は、搬送コンベヤ１０から支持板２７の支持面２９に移されるとともに、この支持面２９に図示しない真空チェックあるいはメカニカルチャックを介して移動不能に保持される。
【００３２】
この状態で第１の部品搭載機１２の吸着ヘッド１９が動作する。吸着ヘッド１９は、テープフィーダ１７やトレイフィーダ１８から供給される表面実装部品９を吸着してプリント配線板８上の予め決められた位置に搭載する。第１の部品搭載機１２による表面実装部品９の搭載作業が終了すると、吸着ヘッド１９が第１の作業領域１６を外れた位置に退く。引き続いて、エレベータ機構１４の支持板２７が第１の作業領域１６から第２の作業領域２０に向けて上昇する。
【００３３】
支持板２７が第２の作業領域２０に対応する高さ位置で停止すると、第２の部品搭載機１３の吸着ヘッド２３が動作する。吸着ヘッド２３は、テープフィーダ２１やトレイフィーダ２２から供給される表面実装部品９を吸着してプリント配線板８上の予め決められた位置に搭載する。
【００３４】
したがって、プリント配線板８に対する表面実装部品９の搭載作業は、プリント配線板８が第１の作業領域１６から第２の作業領域２０に向けて上昇する、言い換えれば、図１に矢印で示すようにプリント配線板８が縦方向に移動する過程で数種類ずつ分散して行なわれる。
【００３５】
プリント配線板８に対する表面実装部品９の搭載が完了すると、支持板２７が第２の作業領域２０から第１の作業領域１６に降下する。そして、プリント配線板８は、搬送コンベヤ１０を介して第１の部品搭載機１２からリフロー炉５に送り込まれる。
【００３６】
リフロー炉５は、プリント配線板８を加熱することで、パッドに印刷された半田ペーストを溶かし、表面実装部品９をプリント配線板８のパッドに半田付けする。これにより、表面実装部品９がプリント配線板８に電気的に接続されたプリント回路板が得られる。このプリント回路板は、搬送コンベヤ１０を介して搬出機６に送り込まれるとともに、この搬出機６を介して部品実装装置１から排出される。
【００３７】
このような構成の部品実装装置１によれば、プリント配線板８に表面実装部品９を搭載する第１および第２の部品搭載機１２，１３を実装ラインと直交する縦方向に積み重ねたので、プリント配線板８に対する表面実装部品９の搭載作業が行なわれる過程では、プリント配線板８の搬送方向が横方向から縦方向に変化する。
【００３８】
このため、プリント配線板８の横方向への搬送経路が短くなり、部品実装装置１の搬入機２から搬出機６に至る実装ラインの全長Ｌを短縮することができる。よって、多種多様な表面実装部品９に対する汎用性を確保しつつ、部品実装装置１の省スペース化が可能となり、広大な据え付けスペースを必要としない。
【００３９】
しかも、上記構成によると、実装ラインのうち表面実装部品９をプリント配線板７に搭載する部分の構成のみを入れ換えればよく、既存の実装ラインを大幅に変更する必要はないといった利点がある。
【００４０】
なお、部品搭載ユニットの構成は、上記第１の実施の形態に特定されるものではなく、例えば複数台のチップマウンタと複数台の混載マウンタとを積み重ねてもよい。
【００４１】
図４および図５は、本発明の第２の実施の形態を開示している。
【００４２】
この第２の実施の形態の部品実装装置１は、印刷機３、一台の部品搭載機３１およびリフロー炉５を縦方向に積み重ねたものであり、それ以外の部品実装装置１の構成は、基本的に上記第１の実施の形態と同様である。そのため、第２の実施の形態において、第１の実施の形態と同一の構成部分には同一の参照符号を付して、その説明を省略する。
【００４３】
図４および図５に示すように、印刷機３は、床ＧＬに据え付けられて、搬入機２と搬出機６との間に介在されている。この印刷機３は、搬入機２からプリント配線板８が水平に送り込まれる作業領域３２を有し、この作業領域３２の上に印刷マスク３３および印刷スキージ３４が配置されている。
【００４４】
印刷マスク３３は、プリント配線板８のパッドに対応する大きさの複数の開口部を有している。この印刷マスク３３は、作業領域３２に送り込まれたプリント配線板８に重なり合う印刷位置と、作業領域３２から退く退避位置とに亘って移動可能となっている。印刷スキージ３４は、印刷マスク３３の表面に沿って水平に往復動可能となっている。この移動により半田ペーストが印刷マスク３３の開口部に押し込まれて、パッドの表面に転写されるようになっている。
【００４５】
上記部品搭載機３１は、印刷機３の上に積み重ねられている。部品搭載機３１は、半田ペーストが印刷されたプリント配線板８が水平に送り込まれる作業領域３５と、チップ部品のような一種類の表面実装部品９を供給する複数のテープフィーダ３６（一つのみを図示）と、半導体パッケージや面実装型コネクタのような複数種のその他の表面実装部品９を供給する複数のトレイフィーダ３７と、表面実装部品９を吸着する吸着ヘッド３８とを備えている。
【００４６】
テープフィーダ３６とトレイフィーダ３７とは、作業領域３５を間に挟んで横方向に互いに振り分けて配置されている。テープフィーダ３６は、図示を省略するが水平方向に一列に並んでいる。トレイフィーダ３７は、縦方向に積層されている。各段のトレイフィーダ３７は、それよりも下段のトレイフィーダ３７から表面実装部品９を取り出す際の妨げとならないように、上方に移動可能となっている。
【００４７】
吸着ヘッド３８は、フィーダ３６，３７から供給される表面実装部品９を吸着して作業領域３５に送り込まれたプリント配線板８に搭載するためのものであり、上記作業領域３５の上方に位置している。この吸着ヘッド３８は、プリント配線板８と平行な水平面上を互いに直交する二方向およびプリント配線板８に近づいたり遠ざかる垂直方向に移動可能となっている。
【００４８】
上記リフロー炉５は、部品搭載機３１の上に積み重ねられている。リフロー炉５は、ヒータのような一対の熱源４０ａ，４０ｂを有している。熱源４０ａ，４０ｂは、縦方向に互いに向かい合っており、これら熱源４０ａ，４０ｂの間に加熱室４１が形成されている。熱源４０ａ，４０ｂおよび加熱室４１は、部品搭載機３１の真上よりも横方向にずれた位置に設置されている。
【００４９】
図５に示すように、印刷機３、部品搭載機３１およびリフロー炉５の間でのプリント配線板８の受け渡しは、上記第１の実施の形態と同様のエレベータ機構１４を介して行なわれる。このエレベータ機構１４の昇降用ガイドレール２５は、印刷機３の作業領域３２、部品搭載機３１の作業領域３５を貫通して縦方向に延びているとともに、その上端部がリフロー炉５の加熱室４１の側方に達している。
【００５０】
昇降用ガイドレール２５に沿って昇降動する支持板２７は、印刷機３の作業領域３２、部品搭載機３１の作業領域３５および加熱室４１の側方に対応する高さ位置で停止されるようになっている。そして、本実施形態の場合、エレベータ機構１４の支持板２７と加熱室４１との間でのプリント配線板８の受け渡しは、水平方向に延びる図示しない中継コンベヤを介して実行される。
【００５１】
このような構成において、搬入機２からのプリント配線板８は、搬送コンベヤ１０を介して印刷機３の作業領域３２に送り込まれる。この際、エレベータ機構１４の支持板２７は、印刷機３の作業領域３２に対応する高さ位置に降下しており、この支持板２７の支持面２９にプリント配線板８が移される。そして、このプリント配線板８は、真空チャックあるいはメカニカルチャックを介して支持面２９の上に移動不能に保持される。
【００５２】
この状態でプリント配線板８に印刷マスク３３が重なり合い、印刷スキージ３４を介してプリント配線板８のパッドの上に半田ペーストが印刷される。半田ペーストの印刷が終了すると、印刷マスク３３および印刷スキージ３４が作業領域３２から外れた位置に退くとともに、エレベータ機構１４の支持板２７が印刷機３の作業領域３２から部品搭載機３１の作業領域３５に向けて上昇する。
【００５３】
支持板２７が作業領域３５に対応する高さ位置で停止すると、部品搭載機３１の吸着ヘッド３８が動作する。吸着ヘッド３８は、テープフィーダ３６やトレイフィーダ３７から供給される表面実装部品９を吸着してプリント配線板８上の予め決められた位置に搭載する。
【００５４】
部品搭載機３１による表面実装部品９の搭載作業が終了すると、吸着ヘッド３８が作業領域３５を外れた位置に退く。引き続いて、エレベータ機構１４の支持板２７がリフロー炉５の加熱室４１の側方に向けて上昇し、表面実装部品９を搭載したプリント配線板８が中継コンベヤを介してリフロー炉５の加熱室４１に送り込まれる。この加熱室４１での加熱により、パッドに印刷された半田ペーストが溶融し、表面実装部品９がプリント配線板８に半田付けされたプリント回路板が得られる。
【００５５】
プリント回路板は、中継コンベヤを介して再びエレベータ機構１４の支持板２７に移される。この後、支持板２７が印刷機３の作業領域３２に向けて降下し、プリント回路板を搬送コンベヤ１０に移し変える。このプリント配線板は、搬出機６に送り込まれるとともに、この搬出機６を介して部品実装装置１から排出される。
【００５６】
このような構成の部品実装装置１によれば、搬入機２と搬出機６との間に位置する印刷機３、部品搭載機３１およびリフロー炉５を縦方向に積み重ねたので、プリント配線板８への半田ペーストの印刷から表面実装部品９の半田付けが行なわれるまでの過程において、プリント配線板８の搬送方向が横方向から縦方向に変化する。言い換えると、部品実装装置１へのプリント配線板８の搬入および部品実装装置１からのプリント配線板８の搬出時を除いてプリント配線板８の搬送方向が縦向きとなり、その分、プリント配線板８の横方向への搬送経路が短くなる。
【００５７】
したがって、部品実装装置１の搬入機２から搬出機６に至る実装ラインの全長Ｌをより短縮することができ、省スペース化を強調できる。
【００５８】
加えて、上記構成によれば、高速で移動する吸着ヘッド３８を有するが故に慣性力が大きい部品搭載機３１の位置をできる限り低くすることができ、この部品搭載機３１の揺れが減少する。
【００５９】
図６および図７は、本発明の第３の実施の形態を開示している。
【００６０】
この第３の実施の形態は、印刷機３、検査装置５１および部品搭載機３１を縦方向に積層した点が上記第２の実施の形態と相違している。
【００６１】
図６および図７に示すように、印刷機３は、床ＧＬに据え付けられて、搬入機２とリフロー炉５との間に介在されている。部品搭載機３１は、検査装置５１を間に挟んで印刷機３の上に積層されている。これら印刷機３および部品搭載機３１は、上記第２の実施の形態と同様の構成を有するため、第２の実施の形態と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
【００６２】
検査装置５１は、半田ペーストの印刷品質、つまり半田ペーストがプリント配線板８のパッドに正しく印刷されているか否かを検査するとともに、プリント配線基板８に対する表面実装部品９の装着状態の良否を検査するためのものである。この検査装置５１は、プリント配線板８が水平な姿勢で送り込まれる検査領域５２と、この検査領域５２の上に配置されたカメラ５３とを有している。
【００６３】
カメラ５３は、半田ペーストの印刷品質および表面実装部品９とプリント配線板８との半田付け部の形状を撮像するものである。このカメラ５３は、検査領域５２に送り込まれたプリント配線板８と平行な水平面上を互いに直交する二方向およびプリント配線板８に近づいたり遠ざかる垂直方向に移動可能となっている。そして、カメラ５３によって撮像された画像データは、良品画像と比較照合され、これにより半田ペーストの印刷品質の良否および半田付け部の形状の良否が判定されるようになっている。
【００６４】
図７に示すように、印刷機３、検査装置５１および部品搭載機３１の間でのプリント配線板８の受け渡しは、上記第１の実施の形態と同様のエレベータ機構１４を介して行なわれる。このエレベータ機構１４の昇降用ガイドレール２５は、印刷機３の作業領域３２、検査装置５１の検査領域５２および部品搭載機３１の作業領域３５を貫通して縦方向に延びている。
【００６５】
昇降用ガイドレール２５に沿って昇降動する支持板２７は、印刷機３の作業領域３２、検査装置５１の検査領域５２および部品搭載機３１の作業領域３５に対応する高さ位置で停止可能となっている。
【００６６】
このような構成において、搬入機２からのプリント配線板８は、搬送コンベヤ１０を介して印刷機３の作業領域３２に送り込まれる。この際、エレベータ機構１４の支持板２７は、印刷機３の作業領域３２に対応する高さ位置に降下しており、この支持板２７の支持面２９にプリント配線板８が移される。そして、このプリント配線板８は、真空チャックあるいはメカニカルチャックを介して支持面２９の上に移動不能に保持される。
【００６７】
この状態でプリント配線板８に印刷マスク３３が重なり合い、印刷スキージ３４を介してプリント配線板８のパッドの上に半田ペーストが印刷される。半田ペーストの印刷が終了すると、印刷マスク３３および印刷スキージ３４が作業領域３２から外れた位置に退くとともに、エレベータ機構１４の支持板２７が印刷機３の作業領域３２から検査装置５１の検査領域５２に向けて上昇する。
【００６８】
支持板２７が検査領域５２に対応する高さ位置で停止すると、検査装置５１のカメラ５３が動作し、半田ペーストが印刷されたプリント配線板８を撮像する。この撮像データは、良品の画像データと比較照合され、半田ペーストの印刷不良箇所に例えばマーキングが施される。なお、カメラ５３でプリント配線板８を撮像する際に、このプリント配線板８をレーザ光でスキャニングするようにしても良い。
【００６９】
半田ペーストの印刷品質の検査が終了すると、カメラ５３が検査領域５２から外れた領域に退くとともに、エレベータ機構１４の支持板２７が検査領域５２から部品搭載機３１の作業領域３５に向けて上昇する。
【００７０】
支持板２７が作業領域３５に対応する高さ位置で停止すると、部品搭載機３１の吸着ヘッド３８が動作する。吸着ヘッド３８は、テープフィーダ３６やトレイフィーダ３７から供給される表面実装部品９を吸着してプリント配線板８上の予め決められた位置に搭載する。
【００７１】
部品搭載機３１による表面実装部品９の搭載作業が終了すると、エレベータ機構１４の支持板２７が作業領域３５から降下するとともに、検査装置５１の検査領域５２に対応する高さ位置で停止する。引き続いてカメラ５３が検査領域５２に進出し、このカメラ５３によって表面実装部品９の搭載状態が撮像される。この撮像データは、良品の画像データと比較照合され、表面実装部品９のずれ、傾きあるいは欠品等が生じている不良箇所に例えばマーキングが施される。
【００７２】
表面実装部品９の搭載状態の検査が終了すると、エレベータ機構１４の支持板２７が検査領域５２から印刷機３の作業領域３２に降下し、表面実装部品９を搭載したプリント配線板８が搬送コンベヤ１０を介してリフロー炉５に送り込まれる。
【００７３】
リフロー炉５は、プリント配線板８を加熱することでパッドに印刷された半田ペーストを溶かし、表面実装部品９をプリント配線板８のパッドに半田付けする。これにより、表面実装部品９がプリント配線板８に電気的に接続されたプリント回路板が得られる。このプリント回路板は、搬送コンベヤ１０を介して搬出機６に送り込まれるとともに、この搬出機６を介して部品実装装置１から排出される。
【００７４】
このような構成の部品実装装置１によれば、搬入機２とリフロー炉５との間に位置する印刷機３、検査装置５１および部品搭載機３１を縦方向に積み重ねたので、プリント配線板８に対する半田ペーストの印刷から表面実装部品９の搭載が行なわれるまでの過程において、プリント配線板８の搬送方向が横方向から縦方向に変化する。
【００７５】
したがって、上記第２の実施の形態と同様に、プリント配線板８の横方向への搬送経路が短くなり、部品実装装置１の搬入機２から搬出機６に至る実装ラインの全長Ｌをより短縮することができる。
【００７６】
さらに、上記構成によれば、検査装置５１が印刷機３と部品搭載機３１との間に位置するので、プリント配線板８を縦方向に搬送する時に、一台の検査装置５１で半田ペーストの印刷品質の良否と、表面実装部品９の搭載状態の良否を判定することができる。このため、半田ペーストの印刷品質および表面実装部品９の搭載状態を効率よく検査することができる。それとともに、検査装置５１が一台で済むことから、部品実装装置１の実装ラインを短くすることができ、省スペース化を図る上でも好都合となるといった利点がある。
【００７７】
図８は、本発明の第４の実施の形態を開示している。
【００７８】
この第４の実施の形態は、半田ペーストが印刷されたプリント配線板８に多数種の表面実装部品９を搭載するための部品搭載機６１の構成を開示している。この部品搭載機６１は、上記第１ないし第４の実施の形態に開示された横方向に延びる実装ラインに組み込んで使用するものであり、例えば生産現場の床ＧＬに据え付けられて、印刷機とリフロー炉との間に介在されるようになっている。
【００７９】
図８に示すように、部品搭載機６１は、プリント配線板８が水平な姿勢で送り込まれる第１および第２の搭載ステージ６２ａ，６２ｂと、実装ヘッドとしての吸着ヘッド６３とを備えている。第１の搭載ステージ６２ａと第２の搭載ステージ６２ｂとは、上記実装ラインと直交する縦方向に二段に積み重ねられている。そのため、第１の搭載ステージ６２ａの上に第２の搭載ステージ６２ｂが位置し、この第２の搭載ステージ６２の上部に吸着ヘッド６３が位置している。
【００８０】
第１の搭載ステージ６２ａにチップ部品のような一種類の表面実装部品９を供給する複数のテープフィーダ６４（一つのみを図示）と、半導体パッケージや面実装型コネクタのような複数種のその他の表面実装部品９を供給する複数のトレイフィーダ６５が配置されている。テープフィーダ６４とトレイフィーダ６５とは、第１の搭載ステージ６２ａを間に挟んで横方向に振り分けて配置されている。テープフィーダ６４は、図示を省略するが水平方向に一列に並んでいる。トレイフィーダ６５は、縦方向に積層されている。各段のトレイフィーダ６５は、それよりも下段のトレイフィーダ６５から表面実装部品９を取り出す際の妨げとならないように、上方に移動可能となっている。
【００８１】
さらに、第２の搭載ステージ６２ｂには、上記第１の搭載ステージ６２ａで供給される表面実装部品９とは異なる種類の表面実装部品９を供給する複数のテープフィーダ６６（一つのみを図示）と複数のトレイフィーダ６７が配置されている。テープフィーダ６６とトレイフィーダ６７とは、第２の搭載ステージ６２ｂを間に挟んで横方向に振り分けて配置されている。
【００８２】
テープフィーダ６６は、図示を省略するが第１の搭載ステージ６２ａのテープフィーダ６４の真上において、水平方向に一列に並んでいる。トレイフィーダ６７は、第１の搭載ステージ６２ａのトレイフィーダ６５の真上において、縦方向に積層されている。各段のトレイフィーダ６７は、それよりも下段のトレイフィーダ６７から表面実装部品９を取り出す際の妨げとならないように、上方に移動可能となっている。
【００８３】
したがって、テープフィーダ６４，６６およびトレイフィーダ６５，６７は、夫々縦方向に二段階に亘って積層されている。
【００８４】
上記吸着ヘッド６３は、第１および第２の搭載ステージ６２ａ，６２ｂのフィーダ６４，６５，６６，６７から供給される表面実装部品９をプリント配線板８に搭載するためのものである。この吸着ヘッド６３は、第１の搭載ステージ６２ａと第２の搭載ステージ６２ｂとの間に亘って昇降動可能であるとともに、プリント配線板８と平行な水平面上を互いに直交する二方向に移動可能となっている。
【００８５】
図８に示すように、第１の搭載ステージ６２ａと第２の搭載ステージ６２ｂとの間でのプリント配線板８の受け渡しは、エレベータ機構７０を介して行なわれる。エレベータ機構７０は、縦方向に延びる複数の昇降用ガイドレール７１と支持板７２とを備えている。
【００８６】
昇降用ガイドレール７１は、第１の搭載ステージ６２ａと第２の搭載ステージ６２ｂを縦方向に貫通している。支持板７２は、その両端部がスライダ７３を介して昇降用ガイドレール７１に昇降動可能に水平に支持されている。支持板７２の上面は、半田ペーストが印刷されたプリント配線板８を水平に支持する支持面７４となっている。この支持面７４は、プリント配線板８よりも大きな面積を有している。支持板７２は、図示しないモータ等の駆動機構により昇降動され、第１の搭載ステージ６２ａおよび第２の搭載ステージ６２ｂに対応する高さ位置で停止するようになっている。
【００８７】
なお、半田ペーストが印刷されたプリント配線板８は、搬入コンベヤ７５ａを介して第１の搭載ステージ６２ａに送り込まれるとともに、表面実装部品９の搭載が完了したプリント配線板８は、第１の搭載ステージ６２ａから搬出コンベヤ７５ｂを介して送り出されるようになっている。これらコンベヤ７５ａ，７５ｂは、実装ラインに沿って水平に配置されている。
【００８８】
このような構成の部品搭載機６１において、半田ペーストが印刷されたプリント配線板８は、搬入コンベヤ７５ａを介して下段の第１の搭載ステージ６２ａに送り込まれる。この際、エレベータ機構７０の支持板７２および吸着ヘッド６３は、第１の搭載ステージ６２ａに対応する高さ位置に降下している。そのため、プリント配線板８は、支持板７２の支持面７４に移されるとともに、この支持面７４に図示しない真空チャックあるいはメカニカルチャックを介して保持される。
【００８９】
この状態で吸着ヘッド６３が動作し、テープフィーダ６４やトレイフィーダ６５から供給される表面実装部品９を吸着してプリント配線板８の上の予め決められた位置に搭載する。第１の搭載ステージ６２ａでの表面実装部品９の搭載作業が終了すると、エレベータ機構７０の支持板７２および吸着ヘッド６３が第１の搭載ステージ６２ａから第２の搭載ステージ６２ｂに向けて上昇する。
【００９０】
支持板７２が第２の搭載ステージ６２ｂに対応した高さ位置で停止すると、再び吸着ヘッド６３が動作する。吸着ヘッド６３は、テープフィーダ６６やトレイフィーダ６７から供給される表面実装部品９を吸着してプリント配線板８の上の予め決められた位置に搭載する。したがって、プリント配線板８に対する表面実装部品９の搭載作業は、このプリント配線板８が縦方向に移動する過程で数種類ずつ分散して行なわれる。
【００９１】
第２の搭載ステージ６２ｂでの表面実装部品９の搭載作業が終了すると、支持板７２が第１の搭載ステージ６２ａに向けて降下する。この表面実装部品９の搭載が完了したプリント配線板８は、搬出コンベヤ７５ｂを介して部品搭載機６１から排出される。
【００９２】
このような構成の部品搭載機６１によれば、複数のテープフィーダ６４，６６およびトレイフィーダ６５，６７が上下二段に積層されているとともに、プリント配線板８は、上下二段のテープフィーダ６４，６６およびトレイフィーダ６５，６７の間を昇降動するようになっている。このため、たとえプリント配線板８に搭載する表面実装部品９の種類が多くなったとしても、テープフィーダ６４，６６およびトレイフィーダ６５，６７が横方向に一列に並ぶことはなく、部品搭載機６１の全長を短くできる。よって、多種多様な表面実装部品９に対する汎用性を確保しつつ、部品搭載機６１の省スペース化を図ることができ、広大な据え付けスペースを必要とせずに済む。
【００９３】
また、図９は本発明の第５の実施の形態を開示している。
【００９４】
この第５の実施の形態は、第１の搭載ステージ６２ａの上部および第２の搭載ステージ６２ｂの上部に夫々吸着ヘッド８１ａ，８１ｂを配置した点が上記第４の実施の形態と相違している。
【００９５】
吸着ヘッド８１ａ，８１ｂは、夫々第１および第２の搭載ステージ６２ａ，６２ｂに位置されたプリント配線板８と平行な水平面上を互いに直交する二方向およびプリント配線板８に近づいたり遠ざかる垂直方向に移動可能となっている。
【００９６】
この構成によると、第１および第２の搭載ステージ６２ａ，６２ｂに送り込まれた夫々のプリント配線板８に吸着ヘッド８１ａ，８１ｂを用いて表面実装部品９を搭載することができる。
【００９７】
このため、プリント配線板８に対する表面実装部品９の搭載作業を効率よく行なうことができ、搭載時間の短縮化に寄与するといった利点がある。
【００９８】
【発明の効果】
以上詳述した本発明によれば、搬入機から搬出機に至る実装ラインの全長を短縮して部品実装装置の省スペース化が可能となる。
【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部品実装装置のシステムの構成を概略的に示すブロック図。
【図２】本発明の第１の実施の形態において、第１の部品搭載機と第２の部品搭載機とを縦方向に積み重ねた部品搭載ユニットの側面図。
【図３】図２のＦ３−Ｆ３線に沿う断面図。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る部品実装装置のシステムの構成を概略的に示すブロック図。
【図５】本発明の第２の実施の形態において、印刷機、部品搭載機およびリフロー炉を縦方向に積み重ねた状態を示す側面図。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係る部品実装装置のシステムの構成を概略的に示すブロック図。
【図７】本発明の第３の実施の形態において、印刷機、検査装置および部品搭載機を縦方向に積み重ねた状態を示す側面図。
【図８】本発明の第４の実施の形態に係る部品搭載機の側面図。
【図９】本発明の第５の実施の形態に係る部品搭載機の側面図。
【符号の説明】
２…搬入機
３，４，５…実装作業機（印刷機、部品搭載ユニット、リフロー炉）
６…搬出機
８…基板（プリント配線板）
３１…部品搭載機
５１…検査装置
６１…部品搭載機
６３，６４，６５，６６…フィーダ（テープフィーダ、トレイフィーダ）
７０…エレベータ機構

Claims (10)

1. 基板を搬入する搬入機と、
   表面実装部品が半田付けされた上記基板を搬出する搬出機と、
   これら搬入機と搬出機との間にライン状に並べて配置された複数の実装作業機と、を具備し、
   これら搬入機、実装作業機および搬出機との間で上記基板を横方向に搬送するとともに、上記複数の実装作業機のうちの少なくとも二つを縦方向に積み重ねて配置し、これら重ねられた実装作業機の間で上記基板を縦方向に搬送するようにしたことを特徴とする部品実装装置。
2. 請求項１の記載において、上記縦方向に積み重ねられた実装作業機は、夫々フィーダから供給される上記表面実装部品を上記基板上の予め決められた位置に搭載する部品搭載機であることを特徴とする部品実装装置。
3. 請求項２の記載において、上記部品搭載機よりも上記基板の搬送方向上流側に位置する実装作業機は、上記搬入された基板に半田ペーストを印刷する印刷機であり、上記部品搭載機よりも上記基板の搬送方向下流側に位置する実装作業機は、上記半田ペーストを溶融させて上記基板と上記表面実装部品とを半田付けするリフロー炉であることを特徴とする部品実装装置。
4. 基板を搬入する搬入機と、
   表面実装部品が半田付けされた上記基板を搬出する搬出機と、
   これら搬入機と搬出機との間にライン状に並べて配置された複数の実装作業機と、を具備し、
   上記複数の実装作業機は、上記搬入された基板に半田ペーストを印刷する印刷機と、フィーダから供給される上記表面実装部品を上記半田ペーストが印刷された基板上に搭載する部品搭載機と、上記半田ペーストの印刷品質および上記基板に対する上記表面実装部品の装着状態の良否を検査する検査装置を含み、
   上記印刷機、部品搭載機および検査装置を縦方向に積み重ねて配置することにより、これら印刷機、部品搭載機および検査装置の間で上記基板を縦方向に搬送するとともに、この基板の搬送方向に沿う下側から上側に向けて上記印刷機、検査装置および部品搭載機をこの順で配置したことを特徴とする部品実装装置。
5. 請求項２ないし請求項４のいずれかの記載において、上記部品搭載機は、上記フィーダから供給される上記表面実装部品を吸着して上記基板上の予め決められた位置に搭載する吸着ヘッドを有し、上記フィーダは、縦方向に複数段に亘って積層されていることを特徴とする部品実装装置。
6. 請求項５の記載において、上記部品搭載機は、上記表面実装部品の搭載時に、上記基板を上記各段のフィーダに対応する高さ位置に昇降動させるエレベータ機構を有することを特徴とする部品実装装置。
7. 請求項２ないし請求項４のいずれかの記載において、上記部品搭載機のフィーダは、縦方向に複数段に亘って積層されているとともに、上記各段のフィーダに対応する位置に、上記フィーダから供給される上記表面実装部品を吸着して上記基板上の予め決められた位置に搭載する複数の吸着ヘッドを備えていることを特徴とする部品実装装置。
8. 表面実装部品を供給するフィーダと、上記フィーダから供給される表面実装部品を基板上の予め決められた位置に搭載する実装ヘッドと、を備え、上記フィーダは、縦方向に複数段に亘って積層されていることを特徴とする部品搭載機。
9. 請求項８の記載において、上記基板は、上記表面実装部品の搭載時に、エレベータ機構を介して上記表面実装部品を供給すべきフィーダに対応する高さ位置に昇降動されることを特徴とする部品搭載機。
10. 表面実装部品を供給するとともに、縦方向に複数段に亘って積層されたフィーダと、
    上記各段のフィーダに対応した位置に夫々配置され、上記フィーダから供給される上記表面実装部品を基板上の予め決められた位置に搭載する複数の実装ヘッドと、
    上記表面実装部品の搭載時に、上記基板を上記各段のフィーダに対応する高さ位置に昇降動させるエレベータ機構と、を具備したことを特徴とする部品搭載機。

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