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

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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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