JP2008218793A

JP2008218793A - 電子部品の実装装置

Info

Publication number: JP2008218793A
Application number: JP2007055589A
Authority: JP
Inventors: Shunji Onobori; 俊司尾登; Yoshinori Ando; 良典安東; Mitsunori Yamamoto; 光紀山本
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-03-06
Filing date: 2007-03-06
Publication date: 2008-09-18

Abstract

【課題】金属バネなどを用いずに、低荷重で電子部品を回路基板などに実装する実装装置を提供する。
【解決手段】一端に電子部品１８を吸着保持するための吸着部２１を有し、他端にコイル部３０と位置規制板とを有するヘッド部２２と、磁石部３１と磁気回路３２とを有して、前記コイル部３０と磁気的に結合することで、前記ヘッド部２２を始点から終点まで移動させる付勢力を与えるボイスコイルモータ２４とを備えた実装装置であって、前記位置規制板は磁性体からなる規制板２８とスペーサ２９とからなり、このスペーサ２９を介して前記磁石部３１に吸引させることで、その始点の位置を決定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子部品を搬送、実装するための実装装置に関するものである。

実装装置は、供給された電子部品を、吸着治具で吸着した後、この吸着治具を多層基板などの回路基板上に搬送して位置決め、実装する。吸着治具は、搬送、位置決めのために水平および垂直に移動する機構を備えている。さらに、実装時に電子部品にかかる衝撃などを小さくするために、特に垂直移動機構には、吸着ヘッドの自重を相殺して、低荷重で実装するための機構を備えている。

図３は、実装時の荷重を測定することでその値を一定以下に制御する機構を有した搬送装置の、特にヘッド部を説明するための要部断面図である。電磁コイル１が収納される筒状体２の内側に、非磁性体を介して軸方向に移動可能なセンターポール３を設ける。さらに、筒状体２の外周にセンターポール３と同一方向に移動可能な複数のヨーク４を設けて、センターポール３を一方向に付勢する第一の付勢手段５を設けるとともに、各ヨーク４をセンターポール３と同一方向に付勢する第二の付勢手段６を設ける。そして、センターポール３とヨーク４の少なくとも一方の移動量を検知し、センターポール３およびヨーク４による電子部品への荷重を制限するセンサ７を設けている。

なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開平４−３３８０９７号公報

上記のヘッド部は、第一、第二の付勢手段５、６に金属バネなどの弾性体を用いているので、実装装置などの、動作頻度の高い装置においては、金属疲労などが原因でバネ定数が経時変化して、その結果、実装する電子部品へ過大な荷重を与えてしまう課題があった。

そこで本発明は、実装装置の、特にバネなどの機構を有さないヘッド部を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、一端に電子部品を吸着保持するための吸着部を有し、他端にコイル部と位置規制板とを有するヘッド部と、磁石部と磁気回路とを有して、前記コイル部と磁気的に結合することで、前記ヘッド部を始点から終点まで移動させる付勢力を与えるボイスコイルモータとを備えた実装装置であって、前記位置規制板は磁性体からなる規制板とスペーサとからなり、このスペーサを介して前記磁石部に吸引させることで、その始点の位置を決定するものである。

本発明に係る実装装置によれば、一端に電子部品の吸着部を有したヘッド部の他端に、位置規制板とコイル部とを設ける。このコイル部を、磁石部と磁気回路とを有するボイスコイルモータに磁気的に結合することで、始点から終点まで前記ヘッド部を移動させる付勢力を与える。このとき、位置規制板は、磁性体からなる規制板とスペーサとからなり、このスペーサを介して、ボイスコイルモータの磁石部に吸引させることで始点の位置を決定する。そして、ヘッド部はその終点位置であっても、自重よりも大きな吸引力で磁石部に吸引されているので、ヘッド部の自重は常にこの吸引力で相殺されて、ボイスコイルモータの付勢力のみで、低荷重で回路基板などに電子部品を実装できる作用効果を奏するものである。また、突然の停電に対しても、ヘッド部は磁石部に吸引されることで、実装位置から回避するため、他の部位との衝突による破損を防止することができる。さらに、このスペーサを銅や亜鉛などの反磁性体とすることで、磁化を防ぎ、コイルに通電したときに始点位置からの規制板の離れを容易にして動作を滑らかに行うことができる作用効果も同時に奏するものである。

以下に、図を用いて発明の詳細を説明する。

図１は、本発明の一実施の形態を説明する実装装置の斜視図である。

本実施の形態における実装装置は、基台８上に、駆動モータ９とボールネジ１０などのガイドとからなる移動機構を有し、導電性ペーストや半田クリームなどの実装材料を塗布するための水平方向（ｘ、ｙ方向）に移動可能な塗布部１１と、この塗布部１１に対向して設けられた電子部品の実装部１２と、この塗布部１１と実装部１２との間を、キャリアテープなどに固定されたセラミックや樹脂のパッケージ、回路基板などの実装用基板１３を搬送するための搬送部１４とを備えている。塗布部１１は、垂直方向（ｚ方向）に移動可能なシリンジ１５と、このシリンジ１５からの吐出量を制御する制御ユニット１６とをさらに備えており、このシリンジ１５を移動機構により実装用基板１３上に移動させて、所定の位置に実装材料を塗布する。一方、実装部１２は、移動機構の端部に設けたパレット１７から、実装する電子部品１８を吸着して搬送するための実装ヘッド部１９を有している。実装ヘッド部１９は垂直、水平方向に移動可能な移動機構と、実装ヘッド部１９全体を回動させる回動機構２０とを有している。下端（一端）に有する吸着部２１で、パレット１７上に整列された電子部品１８を吸引した後、その電子部品１８を搬送部１４上に搬送する。そして、移動機構および回動機構２０とで実装用基板１３との位置を微調整した後、実装ヘッド部１９を降下させて決められた位置に低荷重で電子部品１８を実装する。

次に、図２を用いて、実装ヘッド部１９の詳細とその動作を説明する。

図２は、実装ヘッド部１９の要部断面図を示している。

実装ヘッド部１９は、下端（一端）に電子部品１８を吸着するための吸着部２１を有するヘッド部２２と、このヘッド部２２の外側面を上下動可能に支持する玉軸受け２３と、ボイスコイルモータ２４とから構成されている。そして、この実装ヘッド部１９全体は、他の玉軸受け２５を介してフレーム２６に回動可能に支持されており、さらにこのフレーム２６は、リニアガイド２７に固定されることで、実装ヘッド部１９全体を上下動させる。

ヘッド部２２の上端（他端）には、規制板２８とスペーサ２９とからなる位置規制板とコイル部３０とを有しており、磁石部３１と磁気回路３２と、このコイル部３０とでボイスコイルモータ２４を構成している。この磁気回路３２は、磁石部３１とともにコイル部３０を挟むように配置されている。磁気回路３２には、所定の電流を供給することにより、コイル部３０を貫く貫通磁界を発生するものである。コイル部３０は供給される電流と、この貫通磁界との相互作用により生じる力により、接続されたヘッド部２２を付勢して上下動させる。

本実施の形態ではヘッド部２２を、図２（ａ）に示す上死点、図２（ｂ）に示す下死点を有する一定の距離Ａで上下動させる。下死点は、フレーム２６の一部をヘッド部２２の下端にせり出して当接させることで決定する。上死点は、ヘッド部２２の上端に設けた位置規制板と、ボイスコイルモータ２４を構成する磁石部３１とを用いて規制する。尚、位置規制板は、鉄、ニッケル、コバルトなどからなる磁性体からなる規制板２８と、この規制板２８上に固定した非磁性体からなるスペーサ２９とから構成されている。そのため、ヘッド部２２の上死点は、規制板２８を磁石部３１で吸引させ、スペーサ２９を磁石部３１に当接させることで決定するものである。このとき、磁石部３１の磁力は、ヘッド部２２の重量と玉軸受けなどの摺動抵抗と、ヘッド部２２の移動距離Ａを考慮して決定する。すなわち、ヘッド部２２の下死点における磁石部３１の吸引力が、玉軸受けの摺動抵抗とヘッド部２２の重量以上となるように決定するものである。こうすることで、金属バネなどの弾性体を使用せずにヘッド部２２の自重を相殺することができるので、繰り返し動作による金属疲労で生じるバネ定数の変化がなく、常に一定の荷重で安定した動作を実現することができる。また、突然の停電に対しても、ヘッド部２２は磁石部３１に吸引されることで、実装位置から回避できるため、他の部位との衝突による破損を防止することができる。

また、スペーサ２９を樹脂材料などの非磁性体とすることで、磁石部３１による磁界で磁化することはなく、特に磁気回路３２に電流を供給して上死点にあるヘッド部２２を下方に移動させる付勢力を与える場合に、動作を引っかかりなく滑らかに行うことができる。スペーサ２９に金属材料を用いる必要がある場合は、常磁性体であるアルミニウム、クロム、白金などを選択することで、磁性体である規制板２８による磁化を最小限に抑えることができる。

また、スペーサ２９を金、銀、銅、亜鉛などの反磁性体とすることで、当接面には磁石部３１と同じ磁極が形成されることで弱い反発力が働くので、上死点にあるヘッド部２２を、当接している磁石部３１から容易に離すことができ、ヘッド部２２の動作をより滑らかに行うことができる。

尚、本実施の形態では、ヘッド部２２を非磁性体として規制板２８を別体としたが、ヘッド部２２を磁性体とすることで一体構造としてもよい。

上述した電子部品の実装装置は、ヘッド部２２の動作を上下動方向として説明しているが、水平方向に動作させる場合であっても適用可能である。

本発明に係る実装装置によれば、一端に電子部品の吸着部を有したヘッド部の他端に、位置規制板とコイル部とを設ける。このコイル部を、磁石部と磁気回路とを有するボイスコイルモータに磁気的に結合することで、始点から終点まで前記ヘッド部を移動させる付勢力を与える。このとき、位置規制板は、磁性体からなる規制板とスペーサとからなり、このスペーサを介して、ボイスコイルモータの磁石部に吸引させることで始点の位置を決定する。そして、ヘッド部はその終点位置であっても、自重よりも大きな吸引力で磁石部に吸引されているので、ヘッド部の自重は常にこの吸引力で相殺されて、ボイスコイルモータの付勢力のみで、低荷重で回路基板などに電子部品を実装できる作用効果を奏するものである。また、突然の停電に対しても、ヘッド部は磁石部に吸引されることで、実装位置から回避するため、他の部位との衝突による破損を防止することができる。さらに、このスペーサを銅や亜鉛などの反磁性体とすることで、磁化を防ぎ、コイルに通電したときに始点位置からの規制板の離れを容易にして動作を滑らかに行うことができる作用効果も同時に奏するので、電子部品を搬送、実装するための実装装置に有用である。

本発明の実装装置の一実施の形態を説明する斜視図（ａ）同装置の実装ヘッド部の詳細を説明する要部断面図、（ｂ）同装置の実装ヘッド部の詳細を説明する要部断面図従来の実装装置を説明するための要部構成図

符号の説明

１８電子部品
２１吸着部
２２ヘッド部
２４ボイスコイルモータ
２８規制板
２９スペーサ
３０コイル部
３１磁石部
３２磁気回路

Claims

一端に電子部品を吸着保持するための吸着部を有し、他端にコイル部と位置規制板とを有するヘッド部と、磁石部と磁気回路とを有して、前記コイル部と磁気的に結合することで、前記ヘッド部を始点から終点まで移動させる付勢力を与えるボイスコイルモータとを備えた実装装置であって、前記位置規制板は磁性体からなる規制板とスペーサとからなり、このスペーサを介して前記ヘッド部を磁石部に吸引させることで、その始点の位置を決定する電子部品の実装装置。
スペーサは非磁性体からなる請求項１に記載の電子部品の実装装置。
スペーサは反磁性体からなる請求項１に記載の電子部品の実装装置。
終点において、ヘッド部はその重さ以上の吸引力で磁石部に吸引されている請求項２または請求項３に記載の電子部品の実装装置。