JP2006253713A

JP2006253713A - 電子部品実装方法

Info

Publication number: JP2006253713A
Application number: JP2006135716A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Maruyama; 新市丸山
Original assignee: Hitachi High Tech Instruments Co Ltd
Current assignee: Hitachi High Tech Instruments Co Ltd
Priority date: 2006-05-15
Filing date: 2006-05-15
Publication date: 2006-09-21

Abstract

【課題】フラックス転写作業後、装着ヘッドでの電子部品の落下状況を認識することができる電子部品実装方法を提供する。
【解決手段】装着ヘッド７により電子部品を保持し、フラックス供給部から供給されるフラックスを貯溜するフラックス貯溜部及びフラックス貯溜部上を摺動してフラックス貯溜部上に供給されたフラックスを馴らすスキージを備えたフラックス転写装置により電子部品の突起電極にフラックスを転写した後、装着ヘッド７での電子部品の落下状況を部品認識カメラ２１により認識する。
【選択図】図１

Description

本発明は、装着ヘッドに保持された電子部品の突起電極にフラックス転写装置によりフラックスを転写し、フラックスが転写された電子部品を基板上に装着する電子部品実装方法に関する。

このように、装着ヘッドに保持された電子部品の突起電極にフラックス転写装置によりフラックスを転写し、フラックスが転写された電子部品を基板上に装着する電子部品実装方法にて使用されるフラックス転写装置は、例えば特許文献１などに開示されている。

以下、従来のフラックス転写装置について説明する。

例えば、フリップチップ等の部品裏面に突起電極（以下、半田バンプという。）を有する電子部品をプリント基板の電極パッド上に実装するにあたっては、半田のヌレ性を向上させるために基板の電極パッドや半田バンプにフラックスを転写している。

このものは、電子部品をロボットにより吸着保持した状態で転写ステージに搬送し、この転写ステージに搭載された円盤状の回転ドラム上に塗布されたフラックス液面にめがけてロボットを下降させることで、電子部品の半田バンプにフラックスを転写させ、更にロボットの移動によりプリント基板の電極パッド上にこの電子部品を実装している。

上記フラックス転写装置では、上述したように円盤状の回転ドラム上に塗布されたフラックス液面に電子部品の半田バンプ部分を浸すことで、半田バンプにフラックスを転写させている。

ここで、半田バンプの厚みは機種毎に様々あり、例えば８０μｍ程度のものもあり、それぞれの厚みに応じてフラックス液面の高さも調整しておく必要がある。そのために、前記回転ドラム上に塗布したフラックスをスキージでならすことで所定塗布厚になるように設定していた。また、ドラム上に塗布されたフラックスは劣化し易く劣化すると、半田のリフローに支障をきたすおそれがあるため、常に新しいフラックスを供給する必要があった。このとき、スキージでならされた余剰のフラックスは、前記回転ドラムの外周部から垂れ落とされて、この回転ドラムの下に位置させた受け皿で受け止める構成のものが、転写装置として広く普及している。

図３及び図４は従来のフラックス転写装置を説明するための平面図及び側面図である。

図３及び図４において、フラックス転写装置３０の基台３１上には、大きく分けてフラックス供給部３２と、フラックス貯溜部３３と、更にはフラックス排出部３４が搭載されている。

前記フラックス供給部３２は、前記基台３１に支持板３６を介して固定されたシリンジ３７内にフラックスを貯蔵し、図示しない加圧空気供給装置から供給される加圧空気をバルブの開動作期間シリンジ３７内に送り込むことで、シリンジ３７内のフラックスがノズル３８の先端につながったホース３９を通じて、前記フラックス貯溜部３３に供給される。

前記フラックス貯溜部３３は、基台３１に回転可能に設けられ、前記フラックス供給部３２から供給されたフラックスを貯溜する一対の回転ドラム４０，４０Ａを有し、この回転ドラム４０，４０Ａは回転モータ４１の回転が、（当該回転モータ４１の回転軸に嵌合された）プーリ４２、ベルト４３、（前記回転ドラム４０，４０Ａの回転軸に嵌合された）プーリ４４，４４を介して伝えられ、一定方向に回転させられる。尚、前記回転ドラム４０は供給されたフラックスが外側に排出されない（後述するスキージにより掃き出されない）ようにするための外縁を有する構造とし、回転ドラム４０の中央部に穿設した開口部５４から排出管５５を通じて、回収タンク５３に回収する構成となっている（図４参照）。また、回転ドラム４０Ａはそのような外縁を有さない構造とし、回転ドラム４０Ａの外周部からスキージにより掃き出されたフラックスを、この回転ドラム４０Ａの下に設けた受け皿４０Ｂで受け止める構成となっている。尚、当然のことながら、同構造の回転ドラム同士を設置しても構わない。

また、４６，４６Ａは前記回転ドラム４０，４０Ａ上に塗布されたフラックスをならして所定塗布厚に調整するためのスキージで、取付けブラケット４７を介して基台３１に固定されている。このように前記スキージ４６，４６Ａが、移動機構を有していなくても、前記回転ドラム４０，４０Ａが回転することで、結果として当該スキージ４６，４６Ａにより回転ドラム４０，４０Ａ上のフラックスが所定塗布厚となるようにならされる。

５０は、前記回転ドラム４０上に塗布されたフラックスを埃塵等から守るためのカバーで、各回転ドラム４０，４０Ａ上に開口部５１が形成されている。この開口部５１を介して前記吸着ノズル２４に吸着保持された電子部品１５がフラックスに浸される（図４参照）。
特開平１１−１３５５７号公報

しかしながら、このようなフラックス転写装置を使用した電子部品実装方法において、従来、フラックスがある程度の粘性を有するものであり、フラックス転写装置によるフラックスの転写時に電子部品が回転ドラム４０，７０上に置き忘れられたり、更にはフラックス転写が多過ぎたり、少な過ぎたりとかいった不具合が発生するものであった。

そこで本発明は、フラックス転写作業後、部品認識カメラにより装着ヘッドでの電子部品の落下状況、或いは、フラックス転写が多過ぎたり、少な過ぎたりとかいった転写状況を認識させることを目的とする。

このため第１の発明は、装着ヘッドにより電子部品を保持し、フラックス供給部から供給されるフラックスを貯溜するフラックス貯溜部及び当該フラックス貯溜部上を摺動して当該フラックス貯溜部上に供給されたフラックスを馴らすスキージを備えたフラックス転写装置により前記電子部品の突起電極にフラックスを転写し、フラックスが転写された電子部品を基板上に装着する電子部品実装方法において、前記フラックス転写装置によりフラックスが前記電子部品に転写された後、前記装着ヘッドでの前記電子部品の落下状況を部品認識カメラにより認識することを特徴とする。

第２の発明は、装着ヘッドにより電子部品を保持し、フラックス供給部から供給されるフラックスを貯溜するフラックス貯溜部及び当該フラックス貯溜部上を摺動して当該フラックス貯溜部上に供給されたフラックスを馴らすスキージを備えたフラックス転写装置により前記電子部品の突起電極にフラックスを転写し、フラックスが転写された電子部品を基板上に装着する電子部品実装方法において、前記フラックス転写装置によりフラックスが前記電子部品に転写された後、前記電子部品へのフラックスの転写状況を部品認識カメラにより認識することを特徴とする。

本発明によれば、フラックス転写作業後、前記装着ヘッドでの前記電子部品の落下状況を認識することができる。

また、本発明によれば、フラックス転写作業後、フラックスの転写状況を認識することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の電子部品実装方法に係る一実施形態について説明する。

図１は本発明が適用される電子部品実装装置の平面図で、図２は前記電子部品実装装置に搭載されるフラックス転写装置、特に回転ドラム等から成るフラックス貯溜部を示す正面図である。

図１において、電子部品実装装置１の基台２上にＡビーム３及びＢビーム４のＹ方向への移動を案内する一対のレール５が配置されている。Ａビーム３及びＢビーム４はＸ方向に長く、この長手方向に沿って装着ヘッド７，８がそれぞれ移動可能に配設されている。従って、前記装着ヘッド７，８は、ＸＹ方向に移動可能になされている。

また、Ａ側Ｙ軸モータ１０により回転されるボールネジ軸１１がＡビーム３に固定された図示しないナットに螺合しており、このＡビーム３はボールネジ軸１１の回転によりレール５に沿って移動可能である。Ｂビーム４は同様な構造のボールネジ軸１２がＢ側Ｙ軸モータ１４により回転されることで、レール５に沿って移動する。

更に、基台２の図１における上方及び下方の位置には、それぞれ部品供給部が形成され、この部品供給部では種々の電子部品１５を供給する部品供給装置１６が搭載されている。尚、部品供給装置１６には、いわゆるテープ供給方式の部品供給装置やスティック供給方式の部品供給装置やトレイ供給方式の部品供給装置等がある。また、３０は本発明が適用されるフラックス転写装置で、詳しくは後述するが、前記部品供給装置１６内のある部品供給装置１６から供給された半田バンプを有する電子部品１５に対して、その半田バンプにフラックスを転写するものである。

そして、前記装着ヘッド７，８は、各部品供給装置１６から真空吸着により取り出した電子部品１５をプリント基板１８の所望の位置に搬送して実装するものである。

また、前記プリント基板１８は、基台２上に設置された搬送コンベア２０により搬送され、所定の作業ステージ位置で図示しない固定機構により位置決め固定される。

更に、前記部品供給装置１６から取り出された電子部品１５は部品認識カメラ２１により、その装着ヘッド７，８に対する吸着位置ずれ状況、部品落下状況、更には後述するフラックス転写状況等が認識される。

また、前記基台２にはノズルストッカ２２が設置されており、前記装着ヘッド７，８に交換可能に取り付けられる吸着ノズル２４が用意されている。

以下、フラックス転写装置３０の構成について説明する。尚、従来構成（図３及び図４参照）と同等の構成については重複した説明を避けるため、同符号を付して説明を省略している。

図３において、フラックス転写装置３０の基台３１上には、大きく分けてフラックス供給部３２と、フラックス貯溜部３３と、更にはフラックス排出部３４が搭載されている。

そして、フラックス貯溜部３３を構成する回転ドラム上の余剰のフラックスを確実に受け皿に回収させるためのフラックス回収補助機構をフラックス転写装置３０は具備している。

即ち、図２に示すように前記フラックス供給部３２から前記回転ドラム７０上に供給され、当該回転ドラム７０の回転駆動により回転ドラム７０上のフラックスが、スキージ７１により所定塗布厚となるようにならされる。

そして、前記スキージ７１によるならし動作により回転ドラム７０上から掃き出された余剰のフラックスＦが、スキージ７１を伝わって前記受け皿４０Ｂに回収される。

この際、図２に示すようにスキージ７１の両端部に案内部としての突起状の案内板７２を、スキージ７１の両端部から前記受け皿４０Ｂに向かって突設させたことで、前述したようにスキージ７１を伝わってくるフラックスＦがこの部位で堰き止められ（図２に示すように案内板７２下端部にフラックスＦの雫ができ）、ここでフラックスＦは受け皿４０Ｂ内に落下する。

従って、スキージにより掃き出された余剰のフラックスが、従来のようにスキージを伝わって取付けブラケットや固定ボルトにまで付着してしまい、フラックスの拭き取りが必要となり、メンテナンス作業に手間取るといった問題が解消される。

更に、回転ドラム７０の裏面端部に前記スキージ７１により掃き出した余剰のフラックスＦの当該回転ドラム７０裏面への廻り込みを規制する規制部７３が設けられている。

即ち、前記規制部７３は、前記回転ドラム７０の底面の高さを異ならせることで、余剰のフラックスＦの当該回転ドラム７０裏面への廻り込みを規制している。

これにより、図２に示すようにスキージ７１を伝わってきたフラックスＦが、回転ドラム７０の底面の段差部により、回転ドラム７０の中心部と分断されるため、それ以上伝わらなくなり（図２に示すように規制部７３下端部にフラックスＦの雫ができ）、ここでフラックスＦは受け皿４０Ｂ内に落下する。

従って、従来のようにフラックスが回転ドラムの裏面を伝わって、当該回転ドラムの回転機構（例えば、ベルト等）に付着してしまい、それらの拭き取り作業が必要となり、メンテナンス作業に手間取るといった問題が解消される。

尚、規制部７３は、前記回転ドラム７０の裏面端部に段差部を設けた構成であったが、例えば回転ドラム７０の裏面端部に前記受け皿４０Ｂに向かって延在する仕切り板を取付けた構成としても良い。これにより、フラックスが、この仕切り板よりも先（回転ドラム７０の中心部）には伝わらなくなり、従来のような拭き取り作業が必要なくなるため、メンテナンス作業が容易になる。

以下、動作について説明する。

先ず、電子部品実装装置１の作業テーブル位置に前記プリント基板１８が搬送コンベア２０により搬送され、固定機構により位置決め固定される。

続いて、前記装着ヘッド７，８が、所望の部品供給装置１６の電子部品取り出し位置までＸＹ移動して行き、そこで電子部品１５上面まで下降して吸着ノズル２４の先端で電子部品１５を吸着する。

そして、再び装着ヘッド７，８が上昇して吸着ノズル２４の先端で電子部品１５を吸着保持した状態で、部品認識カメラ２１上方までＸＹ移動して行き、そこで、その装着ヘッド７，８（吸着ノズル２４）に対する吸着位置ずれ状況、部品落下状況を認識する。

以下、異常なしとして説明を続けるが、もし、異常が発見された場合には、その異常状況に合わせて対処する。即ち、例えば吸着位置ずれ異常であれば、その電子部品１５を排出した後、再度吸着作業に戻るように、また、例えば部品落下異常であれば、直ちに吸着作業に戻るように制御させれば良い。更に言えば、装置を異常停止させると共に、異常報知して作業者に報知させるようなものでも良い。

次に、装着ヘッド７，８は部品認識カメラ２１上方から前記フラックス転写装置３０のフラックス転写位置（回転ドラム４０，７０上）までＸＹ移動して行き、そこでフラックス液面に吸着ノズル２４に吸着保持された電子部品１５の半田バンプが浸るまで下降させる。そして、再び装着ヘッド７，８が上昇した際に、電子部品１５の半田バンプには適量のフラックスが転写されている。

このとき、フラックス転写装置３０の回転ドラム４０，７０上に塗布されたフラックスは転写に適した状態に準備されている。

即ち、予め、前記フラックス供給部３２のシリンジ３７内に加圧空気が供給されることで（バルブの開動作期間）、シリンジ３７内のフラックスがノズル３８の先端につながったホース３９を通じて回転駆動されている回転ドラム４０，７０上に供給される。そして、このままの状態では使えないため回転ドラム４０，７０上のフラックスが、所定塗布厚となるようにスキージ４６，７１でならされている。

このようにしてフラックスが所定の塗布厚となるようにならされたら、前記回転ドラム４０，７０は回転を停止して、吸着ノズル２４に吸着保持された電子部品の半田バンプへのフラックス転写に備える。

そして、フラックス転写終了（吸着ノズル２４が上昇した）後、前記回転ドラム４０，７０は回転を再開して、次のフラックス転写に備える。ここで、回転ドラム４０，７０上には、前述したようにバルブが開動作される期間、フラックス供給部３２からフラックスが供給され、スキージ４６，７１でならし動作されているため、回転ドラム４０，７１上のフラックスは常に転写に適した状態に準備しておくことができる。

即ち、このバルブの開閉による間欠的なフラックスの供給によりドラム４０，７０上に貯溜されているフラックスの特性が劣化しないような間隔で行われる。

尚、回転ドラム４０，７０上へのフラックスの供給タイミングは、本実施形態のようにバルブの開閉動作に連動した間欠供給でなければいけないというものではなく、例えば転写作業中において、連続的に常時供給されるものであっても構わない。

また、スキージ４６でならされた余剰のフラックスは、回転ドラム４０の中央部に形成された開口部５４から排出管５５を通じて、回収タンク５３に回収され、更にスキージ７１でならされた余剰のフラックスは、回転ドラム７０の外周部から排出されて受け皿４０Ｂに回収される。

このとき、図２に示すように前記スキージ７１により掃き出された回転ドラム７０上の余剰のフラックスが、当該スキージ７１を伝わって受け皿４０Ｂに回収される際に、前記案内板７２の存在により当該案内板７２部分より先には伝わらず、確実に受け皿４０Ｂに回収されるため、従来のように余計な部分にまでフラックスが付着してしまい、メンテナンス作業に手間取るという問題が改善される。

また、同様に回転ドラム７０の裏面端部に規制部７３を設けたことで、前記スキージ７１により掃き出した余剰のフラックスの回転ドラム７０裏面への廻り込みが規制されるため、当該フラックスは確実に受け皿４０Ｂに回収される。従って、従来のように回転ドラムの駆動機構にフラックスが付着してしまい、メンテナンス作業に手間取るという問題が改善される。

続いて、フラックス転写作業後、装着ヘッド７，８が再び部品認識カメラ２１上方までＸＹ移動して行き、そこで、その装着ヘッド７，８に対する吸着位置ずれ状況、部品落下状況、そしてフラックス転写状況を認識する。これは、フラックスがある程度の粘性を有するものであり、転写時に電子部品１５の吸着位置がずれたり、回転ドラム４０，７０上に置き忘れられてしまったり、更にはフラックス転写が多過ぎたり、少な過ぎたりとかいった不具合を認識させるためである。

以下、異常なしとして説明を続けるが、もし異常が発見された場合には、上述したように電子部品１５を再吸着した後、半田バンプにフラックスを転写させるまでの作業を繰り返す。また、装置を異常停止させると共に、異常報知して作業者に報知させても良い。

そして、前記装着ヘッド７，８がプリント基板１８の所望の電極パッド上までＸＹ移動し、そこで下降して電極パッド上に電子部品１５（の半田バンプ）を実装させる。以下、上記作業が繰り返された後、半田をリフローすることで、プリント基板１８上に各電子部品１５が接続される。

以上のように本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。

本発明が適用される電子部品実装装置を示す平面図である。本発明の一実施形態のフラックス転写装置（フラックス貯溜部）を示す正面図である。従来のフラックス転写装置を示す平面図である。従来のフラックス転写装置を示す側面図である。従来のフラックス転写装置（フラックス貯溜部）を示す正面図である。

符号の説明

１電子部品実装装置
７、８装着ヘッド
１５電子部品
２１部品認識カメラ
３０フラックス転写装置
３２フラックス供給部
３３フラックス貯留部
７１スキージ

Claims

装着ヘッドにより電子部品を保持し、フラックス供給部から供給されるフラックスを貯溜するフラックス貯溜部及び当該フラックス貯溜部上を摺動して当該フラックス貯溜部上に供給されたフラックスを馴らすスキージを備えたフラックス転写装置により前記電子部品の突起電極にフラックスを転写し、フラックスが転写された電子部品を基板上に装着する電子部品実装方法において、前記フラックス転写装置によりフラックスが前記電子部品に転写された後、前記装着ヘッドでの前記電子部品の落下状況を部品認識カメラにより認識することを特徴とする電子部品実装方法。
装着ヘッドにより電子部品を保持し、フラックス供給部から供給されるフラックスを貯溜するフラックス貯溜部及び当該フラックス貯溜部上を摺動して当該フラックス貯溜部上に供給されたフラックスを馴らすスキージを備えたフラックス転写装置により前記電子部品の突起電極にフラックスを転写し、フラックスが転写された電子部品を基板上に装着する電子部品実装方法において、前記フラックス転写装置によりフラックスが前記電子部品に転写された後、前記電子部品へのフラックスの転写状況を部品認識カメラにより認識することを特徴とする電子部品実装方法。