JP2008263116A - 電子部品内蔵基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電子部品の搭載不良を低減する。
【解決手段】基板に形成された孔部の深さは、該孔部に挿入される電子部品４０の部品高と同一となるように形成されている。電子部品４０は、部品格納部材３０に設けられた部品格納部３１に格納されて供給される。部品搭載装置は、部品格納部３１を覆う吸着面１３ｂを有するノズル１３ａを備え、該ノズル１３ａの吸着面１３ｂに部品格納部３１に格納された電子部品４０を吸着させた後、ノズル１３ａの吸着面１３ｂを基板の表面まで移動させて電子部品４０を孔部へ挿入する。
【選択図】図２

Description

本発明は、基板に形成された孔部へ電子部品を挿入する部品搭載装置を用いて電子部品内蔵基板を製造する電子部品内蔵基板の製造方法に関する。

従来、エンボステープ等の部品格納部材に設けられた部品格納部に格納された電子部品をノズルの吸着面に吸着させて基板上に搭載する電子部品搭載装置がある。

また、基板に形成された孔に電子部品を長手方向の途中まで挿入した後、電子部品の端面が基板の表面と同一面となるまで再度押圧するようにして、電子部品の端面が基板の表面と同一面となるまで再度押圧するようにして基板内に電子部品を内蔵した電子部品内蔵基板を製造する装置がある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−２８５９３１号公報

上記したような電子部品をノズルに吸着させて基板上に搭載する電子部品搭載装置では、電子部品４０よりも吸着面の小さなノズル１３ａが標準ノズルとして用いられる。図７（ａ）に、標準ノズルの吸着面に電子部品が吸着された様子を鉛直方向から見た図を示す。また、図７（ｂ）に、標準ノズルの吸着面に電子部品が吸着された様子を横方向から見た図を示す。

図７（ａ）、（ｂ）に示すように、部品搭載時に隣接する電子部品４０の干渉を避けるため、すなわち、部品搭載時に隣接する電子部品４０にノズル１３ａが接触しないように、電子部品４０よりも吸着面の小さなノズル１３ａが標準ノズルとして用いられる。

このような電子部品よりも吸着面の小さな標準ノズルを用いて、基板に形成された孔部へ電子部品を挿入して電子部品内蔵基板を製造する場合、まず、図８（ａ）に示すように、エンボステープ等の部品格納部材３０に設けられた部品格納部３１に格納された電子部品４０をノズル１３ａの吸着面１３ｂに吸着させ、次に、図８（ｂ）に示すように、認識カメラ１６を用いて電子部品４０の中心を検出し、図８（ｃ）に示すように、電子部品４０の中心が基板２０に形成された孔部２１の中心と一致するように補正して、電子部品４０を孔部２１へ加圧して挿入する。

このとき、図８（ｃ）に示したように、部品の中心とノズルの中心にずれが生じていると、電子部品４０にかかる押圧力が不均一となってしまう。例えば、樹脂フィルムを積層して形成された弾性力の大きな基板２０の孔部２１へ電子部品４０を圧入する場合、図８（ｄ）に示すように、電子部品４０にかかる押圧力が不均一となり、樹脂の弾性力（力のモーメント）により電子部品４０が飛散してしまい、電子部品４０を孔部２１へ挿入できないといった問題が生じる。

また、基板に形成された孔部の深さが、孔部に挿入される部品高よりも浅い場合、工程間の搬送時に発生する振動により、電子部品が浮いてしまったり、孔部から欠落してしまったりする場合がある。反対に、基板に形成された孔部の深さが、孔部に挿入される部品高よりも深い場合、電子部品を孔部の底部まで圧入することができないため、電子部品が孔部で傾いた状態となり、電子部品の電極と孔部の底部に設けられたビアとの電気的な接続が不良となってしまう場合がある。

なお、特許文献１に記載された装置は、基板に形成された孔に電子部品を長手方向に挿入する装置であり、電子部品をノズルに吸着させて基板に形成された孔に電子部品を水平方向に挿入するものではない。

本発明は上記問題に鑑みたもので、電子部品の搭載不良を低減することを目的とする。

本発明の第１の特徴は、基板（２０）に形成された孔部（２１）へ電子部品（４０）を挿入する部品搭載装置（１）を用いて電子部品内蔵基板を製造する電子部品内蔵基板の製造方法であって、基板に形成された孔部の深さは、該孔部に挿入される電子部品の部品高と同一となるように形成されており、電子部品は、部品格納部材（３０）に設けられた部品格納部（３１）に格納されて供給されるもので、部品搭載装置は、部品格納部を覆う吸着面を有するノズル（１３ａ）を備え、該ノズルの吸着面に部品格納部に格納された電子部品を吸着させた後、ノズルの吸着面を基板の表面まで移動させて電子部品を孔部へ挿入することである。

このような構成では、部品格納部を覆う吸着面を有するノズルを用いてノズルの吸着面に部品格納部に格納された電子部品を吸着させた後、ノズルの吸着面を基板の表面まで移動させて電子部品が孔部へ挿入されるので、部品全体に均一に押圧力が加えられた状態で孔部の底部まで部品が挿入される。したがって、電子部品の搭載不良を低減することができる。

本発明の第２の特徴は、基板（２０）に形成された孔部（２１）へ電子部品（４０）を挿入する部品搭載装置（１）を用いて電子部品内蔵基板を製造する電子部品内蔵基板の製造方法であって、基板には、複数の孔部が形成され、基板に形成された孔部の深さは、該孔部に挿入される電子部品の部品高と同一となるように形成されており、電子部品は、基板に形成された複数の孔部の位置に合わせて配置されており、部品搭載装置は、基板に形成された孔部の位置に合わせて配置された複数の電子部品を同時に吸着する吸着面を有するノズルを備え、該ノズルの吸着面に複数の電子部品を同時に吸着させた後、ノズルの吸着面を基板の表面まで移動させて電子部品を孔部へ挿入することである。

このような構成では、基板に形成された孔部の位置に合わせて配置された複数の電子部品を同時に吸着する吸着面を有するノズルを用いてノズルの吸着面に複数の電子部品を同時に吸着させた後、ノズルの吸着面を基板の表面まで移動させて電子部品が孔部へ挿入されるので、部品全体に均一に押圧力が加えられた状態で孔部の底部まで部品が挿入される。したがって、電子部品の搭載不良を低減することができる。また、ノズルの吸着面に吸着させた複数の電子部品を同時に孔部へ挿入することもできる。

本発明の第３の特徴は、基板が積層した樹脂フィルムを加熱しながら加圧して形成された積層基板となっていることである。

このように、積層した樹脂フィルムにより形成された積層基板に電子部品を内蔵させた電子部品内蔵基板を形成することができる。

本発明の第４の特徴は、孔部の側面には、孔部へ挿入される電子部品を側方から支持する突起部（２１ａ）が形成されており、部品搭載装置は、電子部品を孔部へ圧入することである。

このような構成では、孔部の側面に電子部品を側方から支持する突起部が形成されており、電子部品が孔部へ圧入されるので、突起部により電子部品が支持され、工程間の搬送時等に振動が発生しても、電子部品が欠落するのを防止することが可能である。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る電子部品内蔵基板の製造方法に用いられる部品搭載装置の全体構成を図１に示す。本部品搭載装置１は、部品供給装置１０、Ｘ軸フレーム１１、Ｙ軸フレーム１２、搭載ヘッド１３、基板搬送コンベア１４、移動カメラ１５、部品認識カメラ１６、照明装置１７および制御部（図示せず）を備えている。

部品供給装置１０は、電子部品格納部材としてのエンボステープに設けられた部品格納部に電子部品を格納した形で電子部品を供給する装置である。

図２に、エンボステープの側面方向からエンボステープの部品格納部に格納された電子部品を透過して見た図を示す。図に示すように、エンボステープ３０には、電子部品４０よりも若干大きな部品格納部３１が形成されており、この部品格納部３１に電子部品４０が１つずつ格納されている。

Ｘ軸フレーム１１とＹ軸フレーム１２は、搭載ヘッド１３をＸ軸方向、Ｙ軸方向に移動させるための機構である。

搭載ヘッド１３は、制御部から入力される信号に応じて作動するモータ（図示せず）を有し、このモータによりＸ軸方向、Ｙ軸方向に移動する。

搭載ヘッド１３は、図２に示したように、エンボステープ３０に形成された部品格納部３１を覆う吸着面１３ｂを有するノズル１３ａを有し、このノズル１３ａの吸着面１３ｂに電子部品４０を吸着させて、電子部品４０を搭載基板２０の予め定められた位置に搭載する。

基板搬送コンベア１４は、電子部品４０を搭載する搭載基板２０を搬送するための装置である。

移動カメラ１５は、搭載ヘッド１３とともにＸ軸、Ｙ軸方向に移動し、基板上に形成された基準位置を示すマークを撮影する。この移動カメラ１８によって撮影された画像データは、制御部へ送出される。

部品認識カメラ１６は、搭載ヘッド１３のノズル１３ａに吸着された電子部品の位置を認識するためのものである。この部品認識カメラ１６によって撮影された画像データは、図示しない制御部へ送出される。

照明装置１７は、搭載ヘッド１３のノズル１３ａに吸着された電子部品を照明するための装置である。

制御部は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたコンピュータとして構成されている。制御部は、搭載ヘッド１３のノズル１３ａに電子部品４０を吸着させ、部品認識カメラ１６から送出される画像データから搭載ヘッド１３のノズル１３ａに吸着された電子部品４０の中心を認識するとともに、移動カメラ１５から送出される画像データから基板２０上に形成された基準位置を示すマークを認識し、電子部品４０の中心が基板２０に形成された孔部２１の中心と一致するようにノズル１３ａの位置を補正して、搭載ヘッド１３のノズル１３ａに吸着された電子部品４０を孔部２１へ挿入させる処理を実施する。

本実施形態では、積層した熱可塑性樹脂フィルムを高温下で一括プレスして形成された搭載基板２０に電子部品を内蔵させて電子部品内蔵基板を製造する。搭載基板２０は、比較的高い弾性力を有している。

図３（ａ）に示すように、搭載基板２０には電子部品４０を挿入するための孔部２１が形成されている。また、この孔部２１の深さは、孔部２１に挿入される電子部品４０の部品高と同一となるように形成されている。

また、孔部２１の側面には、孔部２１へ挿入される電子部品４０を側方から支持する突起部２１ａが形成されている。図３（ｂ）に示すように、搭載ヘッド１３により搭載基板２０の孔部２１へ電子部品４０が圧入されると、突起部２１ａが弾性変形して電子部品４０を側方から支持するようになっている。

なお、図３（ａ）、（ｂ）には、１つの孔部２１が形成された搭載基板２０が示されているが、実際には、搭載される電子部品の数分の孔部２１が搭載基板２０に形成されている。

図４に、搭載基板２０の孔部２１の断面図を示す。図に示すように、搭載基板２０の孔部２１の底面には、電子部品４０の電極４０ａと接触するビア２２が形成されており、このビア２２はランド２３と電気的に接続されている。搭載ヘッド１３のノズル１３ａに吸着された電子部品４０が孔部２１へ圧入されると、電子部品４０の電極４０ａは、ビア２２と接触し、このビア２２を介してランド２３と電気的に接続されるようになっている。

次に、電子部品内蔵基板の製造方法について説明する。作業者は、積層した熱可塑性樹脂フィルムを高温下で一括プレスして形成された搭載基板２０を用意して基板搬送コンベア１４にセットし、部品供給装置１０に電子部品４０をセットする。そして、部品搭載装置１に設けられた操作ボタンを操作すると、制御部は、ＲＯＭに記憶されたプログラムに従って電子部品４０を孔部２１へ挿入するための処理を開始する。

まず、図１に示した搭載ヘッド１３が部品供給装置１０の近くの所定位置まで移動し、図２に示したように、ノズル１３ａの吸着面１３ｂに部品格納部３１に格納された電子部品が吸着される。

そして、認識カメラ１６の上方まで搭載ヘッド１３が移動する。制御部は、認識カメラ１６から送出される画像データに基づいて電子部品４０の中心を検出するとともに移動カメラ１５によって撮影された画像から基準位置マークの位置を認識して搭載基板２０の位置を特定し、電子部品４０の中心が搭載基板２０に形成された孔部２１の中心と一致するように搭載ヘッド１３の位置を補正する。

そして、ノズル１３ａの吸着面１３ｂを搭載基板２０の表面まで移動させて電子部品４０を孔部２１へ圧入する。

図５に示すように、上記した電子部品４０の挿入動作を搭載基板２０に形成された各孔部２１に対して繰り返し実施し、電子部品内蔵基板が完成する。

なお、更に、孔部２１の挿入された電子部品４０の上面に樹脂フィルム等の層を設けて、搭載基板内に電子部品４０を封止するような構成としてもよい。

上記した構成によれば、部品格納部を覆う吸着面を有するノズルを用いてノズルの吸着面に部品格納部に格納された電子部品を吸着させた後、ノズルの吸着面を基板の表面まで移動させて電子部品が孔部へ挿入されるので、部品全体に均一に押圧力が加えられた状態で孔部の底部まで部品が挿入される。したがって、電子部品の搭載不良を低減することができる。

また、孔部の側面に電子部品を側方から支持する突起部が形成されており、電子部品が孔部へ圧入されるので、突起部により電子部品が支持され、工程間の搬送時に発生する振動等により、電子部品が欠落するのを防止することが可能である。

また、搭載基板２０の孔部２１に挿入された電子部品の上面と、搭載基板２０の表面とが同一高さとなるので、例えば、孔部２１の挿入された電子部品４０の表面にシート状の樹脂フィルムを設けて、搭載基板内に電子部品４０を封止することもできる。

なお、本実施形態では、エンボステープに設けられた部品格納部に電子部品を格納した形で電子部品が供給される例を示したが、このようなエンボステープに限定されるものではなく、例えば、トレイに設けられた部品格納部に電子部品を格納した形で電子部品が供給されるようにしてもよい。

（第２実施形態）
上記第１実施形態では、搭載ヘッド１３のノズル１３ａの吸着面１３ｂに、電子部品４０を１つずつ吸着させて搭載基板２０の孔部２１へ挿入する例を示したが、本実施形態では、図６に示すように、搭載基板２０に形成された孔部２１の位置に合わせて配置された複数の電子部品を同時に吸着する吸着面１３ｂを有するノズル１３ａを用いて、該ノズル１３ａの吸着面１３ｂに複数の電子部品２０を同時に吸着させた後、電子部品４０を同時に搭載基板２０の孔部２１へ挿入する。以下、上記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。

本実施形態の部品搭載装置１には、電子部品４０を仮配置するための平面（図示せず）が設けられている。本実施形態では、まず、第１実施形態の部品搭載装置１と同様のノズル１３ａを用いて吸着面１３ｂに電子部品４０を１つずつ吸着させて、仮配置するための平面上に、搭載基板２０に形成された複数の孔部２１の位置に合わせて電子部品４０を配置する。

次に、図６に示したような、この平面上に配置された複数の電子部品４０を同時に吸着する吸着面１３ｂを有するノズル１３ａに付け替え、このノズル１３ａを用いて仮平面上に配置された複数の電子部品４０を同時に吸着し、電子部品４０を同時に搭載基板２０の各孔部２１へ圧入する。このようにして、電子部品内蔵基板が完成する。

なお、本実施形態では、認識カメラ１６から送出される画像データと移動カメラ１５によって撮影された画像に基づいて電子部品４０の中心が搭載基板２０に形成された孔部２１の中心と一致するように搭載ヘッド１３の位置を補正する処理は実施していない。

このような構成によれば、基板に形成された孔部の位置に合わせて配置された複数の電子部品を同時に吸着する吸着面を有するノズルを用いてノズルの吸着面に複数の電子部品を同時に吸着させた後、ノズルの吸着面を基板の表面まで移動させて電子部品が孔部へ挿入されるので、部品全体に均一に押圧力が加えられた状態で孔部の底部まで部品が挿入される。したがって、電子部品の搭載不良を低減することができる。また、ノズルの吸着面に吸着させた複数の電子部品を同時に孔部へ挿入することもできる。

なお、本実施形態では、搭載基板２０に形成された複数の孔部２１の位置に合わせて予め用意された平面上に電子部品４０を配置する例を示したが、例えば、複数の電子部品４０の上面の高さが同一となるように、電子部品４０の部品高に合わせて凹凸が形成された面上に電子部品４０を配置するようにしてもよい。このように、複数の電子部品４０の上面の高さを同一とすることで、複数の電子部品をノズル１３ａの吸着面１３ｂに吸着させる際に、ノズル１３ａの吸着面１３ｂを複数の電子部品２０を同時に接触させて吸着することができるので、位置ずれの防止を図ることができる。

また、本実施形態では、認識カメラ１６から送出される画像データと移動カメラ１５によって撮影された画像に基づいて電子部品４０の中心が搭載基板２０に形成された孔部２１の中心と一致するように補正する処理を実施していないが、電子部品４０の中心が搭載基板２０に形成された孔部２１の中心と一致するように補正する処理を実施してもよい。この場合、例えば、特定の電子部品４０の中心が孔部２１の中心と一致するように補正してもよい。

（その他の実施形態）
上記実施形態では、積層した樹脂フィルムを加熱しながら加圧して形成された積層基板に電子部品を挿入して電子部品内蔵基板を製造する例を示したが、樹脂フィルムを用いた積層基板に限定されるものではなく、他の材料を用いた基板に適用してもよい。

本発明の第１実施形態に係る電子部品内蔵基板の製造方法に用いられる部品搭載装置の全体構成を示す図である。 エンボステープの部品格納部に格納された電子部品について説明するための図である。 （ａ）は、搭載基板に形成された孔部について説明するための図、（ｂ）は、搭載基板に形成された孔部に電子部品が挿入されたときの様子を表す図である。 搭載基板に形成された孔部の断面図である。 複数の孔部に電子部品が挿入されていく様子を表す図である。 第２実施形態に係るノズルによって複数の電子部品を同時に吸着する様子を表す図である。 （ａ）は、標準ノズルの吸着面に電子部品が吸着された様子を鉛直方向から見た図、（ｂ）は、標準ノズルの吸着面に電子部品が吸着された様子を横方向から見た図である。 課題を説明するための図である。

符号の説明

１…部品搭載装置、１０…部品供給装置、１１…Ｘ軸フレーム、１２…Ｙ軸フレーム、
１３…搭載ヘッド、１４…基板搬送コンベア、１５…移動カメラ、
１６…部品認識カメラ、１７…照明装置、２０…搭載基板、３０…エンボステープ、
３１…部品格納部、４０…電子部品。

Claims (4)

1. 基板（２０）に形成された孔部（２１）へ電子部品（４０）を挿入する部品搭載装置（１）を用いて電子部品内蔵基板を製造する電子部品内蔵基板の製造方法であって、
   前記基板に形成された孔部の深さは、該孔部に挿入される前記電子部品の部品高と同一となるように形成されており、
   前記電子部品は、部品格納部材（３０）に設けられた部品格納部（３１）に格納されて供給されるもので、
   前記部品搭載装置は、前記部品格納部を覆う吸着面を有するノズル（１３ａ）を備え、該ノズルの吸着面に前記部品格納部に格納された前記電子部品を吸着させた後、前記ノズルの吸着面を前記基板の表面まで移動させて前記電子部品を前記孔部へ挿入することを特徴とする電子部品内蔵基板の製造方法。
2. 基板（２０）に形成された孔部（２１）へ電子部品（４０）を挿入する部品搭載装置（１）を用いて電子部品内蔵基板を製造する電子部品内蔵基板の製造方法であって、
   前記基板には、複数の孔部が形成され、前記基板に形成された孔部の深さは、該孔部に挿入される前記電子部品の部品高と同一となるように形成されており、
   前記電子部品は、前記基板に形成された複数の孔部の位置に合わせて配置されており、
   前記部品搭載装置は、前記基板に形成された前記孔部の位置に合わせて配置された複数の電子部品を同時に吸着する吸着面を有するノズルを備え、該ノズルの吸着面に前記複数の電子部品を同時に吸着させた後、前記ノズルの吸着面を前記基板の表面まで移動させて前記電子部品を前記孔部へ挿入することを特徴とする電子部品内蔵基板の製造方法。
3. 前記基板は、積層した樹脂フィルムを加熱しながら加圧して形成された積層基板であることを特徴とする請求項１または２に記載の電子部品内蔵基板の製造方法。
4. 前記孔部の側面には、前記孔部へ挿入される前記電子部品を側方から支持する突起部（２１ａ）が形成されており、
   前記部品搭載装置は、前記電子部品を前記孔部へ圧入することを特徴とする請求項３に記載の電子部品内蔵基板の製造方法。

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