JP2007200989A

JP2007200989A - 電子部品の実装方法

Info

Publication number: JP2007200989A
Application number: JP2006015161A
Authority: JP
Inventors: Teruyuki Ohashi; 輝之大橋
Original assignee: Fuji Machine Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Fuji Corp
Priority date: 2006-01-24
Filing date: 2006-01-24
Publication date: 2007-08-09

Abstract

【課題】吸着ヘッドに対する吸着姿勢不良或いは電子部品自体が不良と判断された部品が、基板上に落下することを防止する電子部品の実装方法を提供する。
【解決手段】吸着ヘッドの各スピンドルに吸着された電子部品を部品確認位置に搬送して各電子部品の良否を電子部品良否判定手段により判定する工程と、電子部品良否判定手段により不良と判定された電子部品が含まれるときは、複数の電子部品を前記吸着ヘッドにより廃棄位置に搬送する工程と、廃棄位置に搬送された複数の電子部品のうち不良と判定された電子部品を吸着ヘッドにより廃棄部品収容手段に廃棄する工程と、廃棄位置に搬送された複数の電子部品のうち良好と判定された電子部品を吸着ヘッドにより実装位置に搬送して基板に実装する工程とを有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、電子部品を、吸着ヘッドで吸着して基板に実装する方法に関する。

従来、電子部品実装装置において、電子部品が実装される基板の上に落下すると基板全体が不良となるため、電子部品のこのような落下を防止する機構を備えたものとして特許文献１のような電子部品実装装置がある。これは吸着ノズルの上下動範囲に配置されたシャッター１６が、電子部品の吸着及び基板への搭載時に開くようになっており、該シャッター１６はヘッド部３に固定されているためにヘッド部３の移動に伴って移動するようになっており、このシャッター１６によって電子部品が基板上に落下することが防止されている。しかし、このような専用の機構を設けると実装装置自体がコスト高となるとともに装置の動きも複雑となってしまう。

そこで、シャッター１６のような落下防止のための専用の機構を設けずに不良の電子部品を排除して基板に実装する場合においては、図５に示すように、電子部品Ｐを部品供給位置Ｂで吸着ヘッドにより吸着し、吸着された電子部品Ｐを部品確認位置Ｋで確認し、一旦、すべての電子部品Ｐを実装位置Ｊに移動し、良好と確認された電子部品Ｐだけを実装し、不良と確認された電子部品Ｐをさらに廃棄位置Ｈに移動して該電子部品Ｐを廃棄し、最初の部品供給位置Ｂに戻るようにしていた。
特開２００５−１２９６３１

しかし、上記従来の廃棄手順では、部品確認位置Ｋで不良と確認された電子部品Ｐが、一旦、実装位置Ｊに移動された後に、廃棄位置Ｈに移動されて廃棄されるため、実装位置付近で吸着不良の電子部品Ｐが落下するおそれがあり、最悪の場合として該部品Ｐが基板Ｓの上に落下することによって不良基板となる可能性があった。

本発明は係る従来の問題点に鑑みてなされたものであり、吸着ヘッドに対する吸着姿勢不良或いは電子部品自体が不良と判断された部品が、基板上に落下することを防止する電子部品の実装方法を提供することである。

上述した課題を解決するために、請求項１に係る発明の特徴は、部品供給部より供給される複数種類の電子部品を、各電子部品を吸着するために選定された吸着ヘッドの複数のスピンドルにて取り出し、基板の各電子部品の実装位置に実装する実装方法において、前記吸着ヘッドの各スピンドルに吸着された電子部品を部品確認位置に搬送して各電子部品の良否を電子部品良否判定手段により判定する工程と、前記電子部品良否判定手段により不良と判定された電子部品が含まれるときは、前記複数の電子部品を前記吸着ヘッドにより廃棄位置に搬送する工程と、廃棄位置に搬送された前記複数の電子部品のうち不良と判定された電子部品を前記吸着ヘッドにより廃棄部品収容手段に廃棄する工程と、廃棄位置に搬送された前記複数の電子部品のうち良好と判定された電子部品を前記吸着ヘッドにより実装位置に搬送して前記基板に実装する工程とを有することである。

請求項２に係る発明の特徴は、請求項１において、前記電子部品良否判定手段によりすべての電子部品が良好と判定されたときは、前記複数の電子部品を吸着ヘッドにより廃棄位置に搬送する工程を省略し、直接前記複数の電子部品を吸着ヘッドにより実装位置に搬送して前記基板に実装する工程とすることである。

請求項１に係る発明においては、吸着ヘッドに設けられた複数のスピンドルに吸着された電子部品が、不良（電子部品自体又は電子部品の吸着状態についての不良）と判定された電子部品を含んでいる場合には、まず廃棄位置に搬送して不良と判定された電子部品を廃棄し、続いて基板のある実装位置に搬送して残りの良好と判定された電子部品を基板に実装する。このように、吸着ヘッドを実装のために基板上に移動しても、スピンドルに吸着されているのは良好と判定された電子部品ばかりなので、基板上に電子部品が落下しにくく、電子部品が基板上に落下することにより不良基板となることを防止することができる。

請求項２に係る発明においては、すべての電子部品が良好なため廃棄位置に搬送させる必要のない場合は、吸着ヘッドによって複数の電子部品を直接実装位置に搬送する短い経路を選択して搬送するので、実装サイクル時間を短くして生産効率を向上させることができる。

本発明に係る電子部品の実装方法の実施形態を図面に基づいて以下に説明する。図１は電子部品をスピンドルに吸着した吸着ヘッドの移動経路を示す図であり、図２は本発明にかかる実装方法が使用されるモジュールタイプの実装機を示す図である。

電子部品実装機１は複数台のモジュールタイプの実装機を基台１３上に隣接させて並設して電子部品実装ラインを構成している。各電子部品実装機１には、図３に示すように、基枠３上に夫々設けられて、基板Ｓを搬送する基板搬送装置５と、この基板搬送装置５の前側に設けて基板Ｓに装着する電子部品Ｐを供給する部品供給装置７と、これらの両装置５，７の上方に配設して部品供給装置７により供給された電子部品Ｐを後述する吸着ヘッド９により吸着保持して基板搬送装置５にクランプされた基板Ｓに実装する電子部品移載装置１１と、後述する部品認識カメラ２９による撮像及び部品移載装置１１による実装を制御する制御装置１２と、部品認識カメラ２９によって撮像された画像を処理して電子部品Ｐの吸着姿勢の良否及び電子部品自体の良否を判断する画像処理装置２８とが備えられている。部品認識カメラ２９及び画像処理装置２８によって電子部品良否判定手段を構成する。

基板搬送装置５は、基板Ｓを搬送方向（Ｘ方向）に搬送するもので、基枠３上に組み付けられた第１及び第２ガイドレール１５,１７を備えている。第１及び第２ガイドレール１５,１７は搬送方向に延在しかつ互いに平行に対向して配列されており、これらによって基板Ｓが搬送方向に案内される。第１及び第２ガイドレール１５,１７の直下には互いに平行に設けられた１対のコンベアベルト１９が並設されており、これらのコンベアベルト１９によって基板Ｓが搬送方向に搬送される。また、基板搬送装置５には所定位置まで搬送された基板Ｓを押し上げてクランプする図略のクランプ装置が設けられ、該クランプ装置によって基板Ｓが実装位置Ｊで位置決め固定される。

部品供給装置７は、図２及び図３に示すように、基枠３上に複数のカセット式フィーダ２１を並設して構成される。カセット式フィーダ２１は基枠３に離脱可能に取り付けた本体２３と、本体２３の後部に設けた供給リール２５と、本体２３の先端に設けた部品取出し部２７（部品供給位置Ｂ）を備えている。供給リール２５には電子部品Ｐが所定ピッチで封入された図略の細長いテープが巻回保持され、このテープが図略のスプロケットにより所定ピッチで引き出され、電子部品が封入状態を解除されて部品取出し部２７（部品供給位置Ｂ）に順次送り込まれる。

部品供給装置７と基板搬送装置５との間には、部品認識カメラ２９が部品確認位置Ｋにおいて設けられ、この部品認識カメラ２９によって、吸着ヘッド９に設けた後述する吸着ノズルに吸着された電子部品Ｐの吸着姿勢や電子部品自体の良・不良を撮像する。部品認識カメラ２９で撮像された画像のデータは画像処理装置２８に送られて画像処理される。また、部品認識カメラ２９の傍らには廃棄部品収容手段としての廃棄ボックス３０が廃棄位置Ｈにおいて並設されている。

部品移載装置１１は、図３に示すように、ＸＹロボットタイプのものであり、基枠３に装架されて基板搬送装置５及び部品供給装置７の上方に配設されＹ軸サーボモータ４２によりＹ方向にされるＹ方向移動スライダ４１を備えている。このＹ方向移動スライダ４１にはＸ軸サーボモータ４０によりＹ方向に直交する水平なＸ方向に移動されるＸ方向移動スライダ４３が備えられている。Ｙ軸サーボモータ４２及びＸ軸サーボモータ４０は制御装置３３によって、作動が制御されている。

Ｘ方向移動スライダ４３には、図３に示すように、電子部品Ｐを吸着して基板Ｓに実装する吸着ノズル４４を設けた吸着ヘッド９が取り付けられている。この吸着ヘッド９はＸ方向移動スライダ４３に取り付けられたヘッドフレーム４６を備えている。ヘッドフレーム４６の下部には、複数（例えば８本）のスピンドル４７を上下方向（Ｚ軸方向）に往復動可能に保持する円筒状のノズルホルダ４９が軸線回りに回転可能に取り付けられている。各スピンドル４７は図略の圧縮スプリングにより上方に付勢され、下端に吸着ノズル４４が取り付けられている。各吸着ノズル４４には夫々図略の吸着ノズル駆動装置から負圧が供給されるようになっている。

ノズルホルダ４９はヘッドフレーム４６に取り付けたＲ軸モータ５０によって吸着ノズル４４が所定位置で停止するように間欠的に回転される。所定位置のうち電子部品Ｐを実装する実装ポイントに停止されたスピンドル４７はＺ軸モータ５１により駆動されるＺ軸送りねじ５２の回転によりノズル下降レバー５３が下降されると前記圧縮スプリングのばね力に抗して吸着ノズル４４も下降する。Ｚ軸送りねじ５２の反対回りの回転によりノズル下降レバー５３が上昇されると、スピンドル４７は圧縮スプリングのばね力により上昇され吸着ノズル４４も上昇する。吸着ヘッド９には基板認識カメラ（マークカメラ）５５が設けられ、実装位置Ｊにクランプされた基板Ｓの少なくとも２個のマークを撮像し、基板Ｓの位置ずれ、角度ずれ及び基板Ｓに実装される電子部品Ｐの有無をモニターする。モニターされた画像のデータは画像処理装置２８に送られる。なお、上記Ｒ軸モータ５０、Ｚ軸モータ５１の作動及び基板認識カメラ５５の撮像は、制御装置３３によって制御される。

次に、以上のように構成された電子部品実装機１を使用して、本実施形態にかかる実装方法を実施した場合について、図面に基づいて以下に説明する。まず、基板搬送装置５はベルトコンベア１９が駆動して基板Ｓが実装位置Ｊに搬入され、図略のクランプ装置により基板Ｓが上昇されて位置決めクランプされる。Ｙ方向移動スライダ４１及びＸ方向移動スライダ４３がＹ軸サーボモータ４２及びＸ軸サーボモータ４０により駆動され、吸着ヘッド９が部品供給装置７の部品取出し部２７（部品供給位置Ｂ）まで移動される。そして、ノズルホルダ４９が割出し回転され、実装が指令された電子部品Ｐに対応する吸着ノズル４４を装着したスピンドル４７が電子部品Ｐの部品取出し部２７（部品供給位置Ｂ）上方に割出される。さらに、ノズル下降レバー５３が前記圧縮スプリングのばね力に抗して下降され、ノズル下降レバー５３に係合されたスピンドル４７の吸着ノズル４４の先端が部品背面位置に極めて接近するまで下降される。そして、前記ノズル駆動装置により吸着ノズル４４に負圧が供給され電子部品Ｐが各吸着ノズル４４の下端面に吸着保持される（ステップＳ２０１）。このようにして、複数のスピンドル４７の下端の吸着ノズル４４に夫々電子部品Ｐを吸着する。

次に、電子部品Ｐを吸着後、吸着ヘッド９はノズル下降レバー５３が上昇され、スピンドル４７が後退端に後退される。そして、制御装置３３によってＹ軸サーボモータ４２及びＸ軸サーボモータ４０が駆動されて吸着ヘッド９が部品認識カメラ２９の上方に位置する部品確認位置Ｋまで移動される（ステップＳ２０３）。

この部品確認位置Ｋにおいて、部品認識カメラ２９により、吸着ノズル４４に吸着された電子部品Ｐの吸着状況及び電子部品自体を順次撮像する（ステップＳ２０５）。

部品認識カメラ２９で撮像された画像を、画像処理手段としての画像処理装置２８によって予め設定されている電子部品Ｐの吸着姿勢における位置ずれ及び角度ずれを検出するとともに電子部品自体の良・不良を検出し（ステップＳ２０７）、判定する（ステップＳ２０９）。

ステップＳ２０９において、電子部品Ｐの位置ずれ及び角度ずれが許容範囲にない場合、及び電子部品自体が不良品と判定された場合ステップＳ２１５へ移行し、Ｙ軸サーボモータ４２及びＸ軸サーボモータ４０が駆動されて吸着ヘッド９を廃棄ボックス３０の上方の廃棄位置Ｈに移動し（ステップＳ２１５）、吸着ノズル４４への負圧の供給を遮断することにより、該不良とされた電子部品Ｐを廃棄ボックス３０に廃棄する（ステップＳ２１７）。

次に、Ｙ軸サーボモータ４２及びＸ軸サーボモータ４０が駆動されて吸着ヘッド９を基板Ｓ上方にある実装位置Ｊに移動し（ステップＳ２１９）、廃棄されなかった残りの電子部品Ｐを基板Ｓに実装する（ステップＳ２２１）。

次に、基板認識カメラ５５によって電子部品Ｐが実装された基板Ｓを撮像し（ステップＳ２２３）、画像処理装置２８により実装されていない不足の電子部品Ｐを確認する（ステップＳ２２５）。

次に、不足電子部品のデータに基づき、次のモジュールにおいて不足の電子部品を、新たに実装される電子部品と併せて実装する。

ステップＳ２０９において、すべての電子部品Ｐの吸着状態及びすべての電子部品自体が良好と判定された場合（吸着状態及び電子部品自体が不良であっても許容範囲に入る場合を含む）、ステップＳ２１１へ移行し、Ｙ軸サーボモータ４２及びＸ軸サーボモータ４０が駆動されて吸着ヘッド９を基板Ｓの上方にある実装位置Ｊに移動し（ステップＳ２１１）、場合により位置・角度の補正を加えて電子部品Ｐを基板Ｓに実装する（ステップＳ２１３）。このように廃棄位置Ｈに吸着ヘッド９を移動させる必要のない場合は、直接実装位置Ｊに移動する短い経路を選択して移動するので、実装サイクル時間を短くして生産効率を向上させることができる。

なお、本実施形態において、基板Ｓに不足の電子部品Ｐが確認された場合に、次のモジュールで電子部品Ｐの不足分を実装することとしたが、これに限定されるものではなく、例えば、同じモジュール内で不足の電子部品Ｐを吸着ヘッドにより取りに戻るようにしてもよく、また、複数あるモジュールの内の最後のモジュールにおいて、不足が確認された電子部品Ｐをまとめて実装してもよい。

本発明に係る実施形態の作動概要を示す図。実施形態に使用される実装機を並列させた斜視図。同実装機の部分斜視図。実施形態の手順を示すフローチャート。従来例における作動概要を示す図。

符号の説明

１…電子部品実装機、９…吸着ヘッド、２８…電子部品良否判定手段（画像処理装置）、２９…電子部品良否判定手段（部品認識カメラ）、３０…廃棄部品収容手段（廃棄ボックス）、４７…スピンドル、Ｂ…部品供給位置、Ｈ…廃棄位置、Ｊ…実装位置、Ｋ…部品確認位置、Ｐ…電子部品、Ｓ…基板。

Claims

部品供給部より供給される複数種類の電子部品を、各電子部品を吸着するために選定された吸着ヘッドの複数のスピンドルにて取り出し、基板の各電子部品の実装位置に実装する実装方法において、
前記吸着ヘッドの各スピンドルに吸着された電子部品を部品確認位置に搬送して各電子部品の良否を電子部品良否判定手段により判定する工程と、
前記電子部品良否判定手段により不良と判定された電子部品が含まれるときは、前記複数の電子部品を前記吸着ヘッドにより廃棄位置に搬送する工程と、
廃棄位置に搬送された前記複数の電子部品のうち不良と判定された電子部品を前記吸着ヘッドにより廃棄部品収容手段に廃棄する工程と、
廃棄位置に搬送された前記複数の電子部品のうち良好と判定された電子部品を前記吸着ヘッドにより実装位置に搬送して前記基板に実装する工程と
を有することを特徴とする電子部品の実装方法。
請求項１において、前記電子部品良否判定手段によりすべての電子部品が良好と判定されたときは、前記複数の電子部品を吸着ヘッドにより廃棄位置に搬送する工程を省略し、直接前記複数の電子部品を吸着ヘッドにより実装位置に搬送して前記基板に実装する工程とすることを特徴とする電子部品の実装方法。