JP2008028198A - 部品実装装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で、供給された部品を表裏反転させて基板上に搭載することにより、柔軟性に富んだ部品の供給形態や、作業効率の向上を図れる部品実装装置を提供する。
【解決手段】部品供給部から供給される部品Ｐを装着ヘッド部により保持して基板Ｓ上に実装する部品実装装置において、両側が開放された部品収納部３２と、該部品収容部両側の開放部をそれぞれ閉じるための、互いに独立して開閉可能な開閉扉３４，３６と、該開閉扉を閉じた状態で前記部品収納部を部品と共に反転させる反転機構３８と、を有する部品反転装置３０を備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、部品を基板に搭載する部品実装装置に係り、特に、部品を表裏反転させて基板に搭載することが可能な部品実装装置に関する。

部品実装装置では、部品供給部から供給された電子部品（以下、単に部品と称する）を、平面方向に移動可能な装着ヘッド部によって保持して基板に搭載する動作（以下搭載動作と称する）が反復して行われる。前記部品供給部から供給される部品も様々あり、例えば、図１に示される如く、部品のうちフリップチップ等のように接続用端子としてのバンプ（突出電極）Ｂが形成された部品Ｐは、一般に、バンプＢの形成面を上面側にした姿勢で部品供給部１０から供給される。

このような部品Ｐは、例えば特許文献１や特許文献２に開示されているように反転ピックアップヘッド部１２に固定されたカメラ１２Ａにより上方から部品Ｐの吸着位置を確認した後、平面方向に移動可能な反転ピックアップヘッド部１２の吸着ノズル１２Ｂによって吸着し、部品供給部１０から部品Ｐを取り出す。部品Ｐを取り出した後、図２に示される如く、部品ＰのバンプＢが下面側にした姿勢になるように反転ピックアップヘッド部１２を表裏反転させ、図３に示される如く、表裏反転された部品Ｐを装着ヘッド部１４に受け渡す。受け渡し完了後は、基板上の搭載位置を補正するために、別のカメラ１６によりマーク認識を行い、その後、装着ヘッド部１４を基板上の搭載位置へ移動させて部品Ｐを搭載していた。

特公平７−６０８４１号公報 特許３６３６１５３号公報

しかしながら、部品を表裏反転して基板に搭載する従来の部品実装装置では、反転ピックアップヘッド部１２は、（１）反転機構の他に、平面方向の移動に必要な専用の位置決め部や、部品をピックアップするための吸着ノズル１２Ｂや、部品の吸着位置を認識するのに必要な専用のカメラ１２Ａや、反転する吸着ノズル１２Ｂに負圧を供給するための機構が必要なため、又、（２）部品を吸着したまま反転するので遠心力が働き、特に大型の部品の場合、強力な負圧が必要なため、部品実装装置全体が複雑となり、コストが高くなっていた。

又、部品の供給形態は、ウェハやトレイやテープフィーダ等様々であり、従来の部品を表裏反転させる機能を有する部品実装装置は、部品の供給形態に応じて専用の装置となるものが多く、部品の供給形態に対する柔軟性に欠けていた。

又、部品の種類により吸着ノズルを交換する場合、装着ヘッド部１４の吸着ノズルの他に反転ピックアップヘッド部１２の吸着ノズル１２Ｂも交換する必要があるため、作業効率の低下を招いていた。

又、作業効率を高めるため複数の装着ヘッド部を備える部品実装装置もあるが、反転ピックアップヘッド部１２の位置決め部が加わることで、これらのヘッドの動きに干渉が生じやすくなり、制御の面での困難さが生じてしまう問題もあった。

又、部品を装着ヘッド部に受け渡した後、吸着ノズル１２Ｂが上向きに開いた状態になるため、埃を吸気しやすく、吸着ノズル１２Ｂが詰まる原因ともなり、メンテナンスの面での問題も考えられる。

本発明は、前記従来の問題点を解消すべくなされたもので、簡易な構成で、供給された部品を表裏反転させて基板上に搭載でき、部品の供給形態に対する柔軟性に富み、作業効率の向上を図れる部品実装装置を実現することを課題とする。

本発明は、部品供給部から供給される部品を装着ヘッド部により保持して基板上に実装する部品実装装置において、両側が開放された部品収納部と、該部品収容部両側の開放部をそれぞれ閉じるための、互いに独立して開閉可能な開閉扉と、該開閉扉を閉じた状態で前記部品収納部を部品と共に反転させる反転機構と、を有する部品反転装置を備えることで、前記課題を解決したものである。

前記部品反転装置は、前記装着ヘッド部の下端部に設けることができる。

本発明によれば、専用の位置決め部や、図１に示されている吸着ノズル１２Ｂやカメラ１２Ａが不要となるため、部品反転装置を簡易な構成にでき、この部品反転装置を従来の部品実装装置に備えることで、供給される部品を吸着し、表裏反転して搭載できる部品実装装置に容易に変更することが可能となる。

又、ウェハ供給、トレイ供給など供給形態が変わってもそのまま部品反転装置を利用する事ができる。即ち、装着ヘッド部により部品反転装置まで部品を運び、ここで部品を反転させ、再び装着ヘッド部により基板に部品を搭載でき、専用の吸着ノズルの交換が不要であるため、部品の供給形態に対する柔軟性に富み、作業効率の向上を図ることができる。

又、専用の位置決め部が不要であるため、複数の装着ヘッド部を有する部品実装装置にも適用できる汎用性を有する。

特に、部品反転装置を装着ヘッド部の下端部に設けることで、装着ヘッド部が移動中に部品反転装置の表裏反転動作を行うことができるため、より生産タクトの短縮を実現できる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

（第１実施形態）
図４は、本発明に係る部品実装装置の第１実施形態の構成を示す平面図である。部品実装装置２０は、その前面に配設され、回路基板（以下、基板と称す）Ｓに実装する部品をテープフィーダにより供給する部品供給部２２と、部品を基板Ｓに搭載する装着ヘッド部２４と、部品供給部２２から装着ヘッド部２４により供給される部品の表裏を反転させる部品反転装置３０と、該装着ヘッド部２４をＸ軸方向に位置決めするＸ軸位置決め部４０と、該装着ヘッド部２４をＹ軸方向に位置決めするＹ軸位置決め部４２と、装着ヘッド部２４に保持された部品を下方（図中奥から手前）から高精度で認識する画像認識装置部４４と、基板Ｓの搬送を行う搬送部４６と、を備えている。

前記装着ヘッド部２４は、基板Ｓ上のマークＭや部品を認識する画像認識カメラ２６と、部品を保持するための、吸着ノズルＮ（例えば４本の吸着ノズルＮ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４）と、当該各吸着ノズルを上下方向（Ｚ軸方向）及び回転方向に位置決めするノズル位置決め部（図示せず）を備えている。

前記各ノズルＮ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４は、例えば等間隔に装着ヘッド部２４に並載され、吸着ノズルの先端部が下方（図中奥方向）に向いている。

前記画像認識カメラ２６は、装着ヘッド部２４に配設され、基板Ｓ上のマークＭや部品供給部２２上に載置されている部品を上方から撮像できるように下方に向いている。

前記部品反転装置３０は、部品供給部２２からの部品を反転させ、画像認識装置部４４で認識後、基板Ｓに効率よく搭載できるように、部品供給部２２と基板Ｓとの間の画像認識装置部４４の近くに配設されている。

次に、本実施形態の部品反転装置３０について図５に基づいて説明する。

前記部品反転装置３０は、部品収納部３２と、第１開閉扉３４と、第２開閉扉３６と、反転機構３８とを有している。

前記部品収容部３２は、吸着ノズルＮ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４の間隔に対応した間隔でＸ軸方向に並設され、両側（図中上下側）に開放された貫通孔３２Ａを有している。各貫通孔３２Ａの開放部３２Ｂは、吸着ノズルＮに保持された部品Ｐが入出可能な大きさを有している。第１開閉扉３４及び第２開閉扉３６は、貫通孔３２Ａの開放部３２Ｂをそれぞれ閉じるための、Ｙ軸方向に互いに独立してスライド開閉可能な機構（図示せず）を有している。

反転機構３８は、部品収容部３２の軸３２Ｃを中心に、部品収容部３２と第１開閉扉３４と第２開閉扉３６とを共に反転させるモータ（図示せず）を有している。

次に、図４〜図８に基づき、部品反転装置３０の動作について説明する。

まず部品Ｐの吸着位置を認識するために、画像認識カメラ２６により部品供給部２２上にある部品Ｐを認識し、バンプ形成面側の部品中心を吸着するように吸着位置を補正して装着ヘッド部２４で部品Ｐを吸着し保持する。

部品Ｐを保持した後、Ｘ軸位置決め部４０及びＹ軸位置決め部４２により、装着ヘッド部２４を部品反転装置３０の上まで移動する。

図５に示される如く、第１開閉扉３４がＹ軸方向にスライドし、開口すると、部品収容部３２の一方の開放部３２Ｂが露出する。その後、ノズル位置決め部により、ノズルＮを下降させ、部品Ｐを部品収容部３２に収容する。このとき、第２開閉扉３６は閉であり、部品収容部３２の貫通孔３２Ａの他方の開放部を塞ぐことで底面の役割をし、部品Ｐがその上に載置される。

部品Ｐが載置され、吸着ノズルＮの上昇後、図６に示される如く、第１開閉扉３４は、Ｙ軸方向にスライドして閉じる。

第１開閉扉３４が閉じた後、図７に示される如く、反転機構３８により、軸３２Ｃを中心に、両開閉扉３４、３６を閉じた状態で部品収納部３２を部品Ｐと共に回転させる。

図８に示される如く、反転後、第２開閉扉３６がＹ軸方向にスライドし、開口すると、部品収容部３２の他方の開放部３２Ｄが露出し、部品Ｐが吸着可能な状態となる。

次に、画像認識カメラ２６により撮像してから、部品反転装置３０に収容されている部品Ｐのバンプ非形成面側の部品中心を吸着するように吸着位置を補正して、装着ヘッド部２４の吸着ノズルＮで部品Ｐを吸着し保持する。

次の部品Ｐを反転させる場合、第２開閉扉３６側から部品Ｐを収容することができるため、反転して戻す必要はない。

このように部品反転装置３０上の部品Ｐを装着ヘッド部２４で吸着した後、部品ＰのバンプＢの位置を画像認識装置部４４で下面から認識し、搭載姿勢を補正して基板Ｓ上に搭載動作を行う。

本実施形態は、部品Ｐを収容する貫通孔３２Ａが複数あるため、複数の部品Ｐを一度に表裏反転させることができる。

又、貫通孔３２Ａの大きさが異なる部品収容部３２を交換することで、容易に部品の大きさに対応させることができる。

（第２実施形態）
次に、図９及び図１０を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。

図９に示される如く、第２実施形態に係る装着ヘッド部２５は、先端に吸着ノズルＮを有するノズル軸２５Ａと、該ノズル軸２５ＡをＺ軸方向に移動させるノズル軸駆動部２５Ｂと、前記ノズル軸２５Ａを軸周りに回転させるθ軸駆動部２５Ｃと、部品反転装置３０をＹ軸方向にスライドさせるためのガイド２５Ｄと、を備え、ノズル軸駆動部２５Ｂと、θ軸駆動部２５Ｃと、ガイド２５Ｄとは、基台２５Ｅにより支えられている。

部品反転装置３０は、ガイド２５Ｄに沿って基台２５Ｅのほぼ真下（部品反転装置３０の待機位置）から吸着ノズルＮのほぼ真下（部品反転装置３０の反転位置）まで支持体２５Ｆを介してスライドするように装着ヘッド部２５の下端部に設けられている。

次に、図９及び図１０に基づき、部品反転装置３０が下端部に設けられた装着ヘッド部２５の動作について説明する。

第１実施形態と同様に、まず、図９に示される如く、部品反転装置３０が待機位置にある状態の装着ヘッド部２５により部品供給部２２上にある部品Ｐを保持する。

部品供給部２２上で、バンプＢの形成面を上面側にした部品Ｐを保持した後、装着ヘッド部２５が画像認識装置部４４まで移動するまでの間、以下の動作を行う。

部品Ｐを保持した後、図９に示される如く、部品反転装置３０がガイド２５Ｄに沿ってＹ軸方向に移動し、図１０に示される如く、部品反転装置３０の反転位置まで移動した後、第１実施形態と同様に第１開閉扉３４が開かれ、部品Ｐが収容され、部品反転装置３０が反転した後、第２開閉扉３６が開かれ、装着ヘッド部２５が吸着ノズルＮにより反転された部品Ｐを吸着する。

装着ヘッド部２５が部品Ｐを保持した後、図１０に示される如く、ノズル軸駆動部２５Ｂにより、部品Ｐを保持した吸着ノズルＮを引き上げ、部品反転装置３０は、待機位置にガイド２５Ｄに沿って戻る。

以上、ここまでの動作の後、第１実施形態と同様に、部品ＰのバンプＢの位置を画像認識装置部４４で下面から認識し、搭載姿勢をθ軸駆動部２５Ｃ等で補正して基板Ｓ上に搭載動作を行う。

装着ヘッド部２５が画像認識装置部４４まで移動中に部品反転装置３０の表裏反転動作を行うことで第１実施形態のように部品反転装置３０が部品実装装置２０上の固定されている場合より生産タクトが更に短縮できる。

なお、部品供給部２２は、本実施形態に限られず、ウェハやトレイ等から部品を供給してもよい。

従来の部品反転装置におけるパンプ付き部品を吸着する状態を模式的に示す側面図 前記部品を表裏反転させた状態を模式的に示す側面図 前記表裏反転された部品を装着ヘッド部で吸着した状態を模式的に示す側面図 本発明に係る部品実装装置の第１実施形態の構成を示す平面図 第１実施形態における部品反転装置の開閉扉が開である状態を示す斜視図 前記部品反転装置の開閉扉が閉である状態を示す斜視図 前記部品反転装置に収容された部品が表裏反転する状態を示す斜視図 前記部品反転装置から表裏反転された部品を取り出す様子を示す斜視図 本発明に係る部品実装装置の第２実施形態における部品反転装置付き装着ヘッド部の構成を示す側面図 前記部品反転装置付き装着ヘッド部の部品反転装置が反転位置にある状態を示す側面図

符号の説明

２０…部品実装装置
２２…部品供給部
２４…装着ヘッド部
３０…部品反転装置
３２…部品収納部
３２Ａ…貫通孔
３２Ｂ、３２Ｄ…開放部
３４…第１開閉扉（開閉扉）
３６…第２開閉扉（開閉扉）
３８…反転機構
Ｐ…部品
Ｓ…基板

Claims (2)

1. 部品供給部から供給される部品を装着ヘッド部により保持して基板上に実装する部品実装装置において、
   両側が開放された部品収納部と、
   該部品収容部両側の開放部をそれぞれ閉じるための、互いに独立して開閉可能な開閉扉と、
   該開閉扉を閉じた状態で前記部品収納部を部品と共に反転させる反転機構と、
   を有する部品反転装置を備えたことを特徴とする部品実装装置。
2. 前記部品反転装置が、前記装着ヘッド部の下端部に設けられたこと特徴とする請求項１に記載の部品実装装置。

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