JP2010016145A - 電子部品実装方法、実装装置およびサブ基板供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電子部品実装装置において、急な仕様変更にも短時間で対応し、生産効率を高くする。
【解決手段】接続材料が塗布されたメイン基板Ｍを実装位置に搬送する基板搬送装置５と、基板搬送装置５に保持されたメイン基板Ｍに電子部品を実装する実装ヘッド部１１と、を備える電子部品実装装置１において、メイン基板Ｍ上に実装されるサブ基板Ｓを供給するサブ基板供給装置３２から供給され電子部品Ｐの実装または接続材料の塗布が必要なサブ基板Ｓを実装位置に搬送されたメイン基板Ｍ上に実装ヘッド部１１によって実装する。
【選択図】図５

Description

本発明は、メイン基板にサブ基板を実装する機能を備えた電子部品実装装置に関する。

サブ基板上に必要部品を実装してモジュール部品としたモジュール基板をメイン基板に搭載する場合、従来は、あらかじめモジュール基板を製作し在庫しておき、必要時に取り出して搭載している。

また、回路基板へのクリーム半田の塗布と電子部品の実装とを一台の機械で行う電子部品実装装置としては、特許文献１に示されているものが知られている。特許文献１に記載の電子部品実装装置は、その図１に示されているように、Ｙテーブル６上に保持された回路基板７が、実装ヘッド部５と、塗布ヘッド部４が往復移動する方向（Ｘ方向）に対して直行するＹ方向に往復移動し、塗布ヘッド部４によってクリーム半田を塗布され、直後にその上に実装ヘッド部５によって電子部品を実装されるものであり、クリーム半田の塗布と電子部品の実装を１台で行うよう構成されている。

また、他の例として特許文献２に示された電子部品実装装置は、その図１に示されているように、基板受け１１上に保持された基板９が、基板受け１１を昇降させるＺ軸テーブル１０の昇降によって、上方にてクリーム半田印刷装置１２によってクリーム半田を塗布され、下方にて、供給部７から移載ヘッド４によってピックアップされた電子部品が基板９に実装されるものであり、こちらもクリーム半田の塗布と電子部品の実装を１台で行うよう構成されている。これによりクリーム半田の塗布と電子部品の実装を別の装置で実施しなくてもよく、生産性の向上を図ることができる。
特開２００１−３２６４５３号公報 特開２０００−１５１０８８号公報

しかしながら、上述した特許文献１および特許文献２に記載の装置においては、サブ基板上に必要部品を実装してモジュール部品としたモジュール基板をメイン基板に搭載する場合には、あらかじめモジュール部品を製作し在庫しておき、必要な分だけ取り出して搭載する必要があり、これにより仕様変更への対応が即座にできないという問題がある。またこの問題を解決するために、メイン基板への実装部でサブ基板上のモジュール基板を同時に作るようにすればよいが、メイン基板上にサブ基板を搭載して、さらにサブ基板上に部品を搭載するに際し、クリーム半田等の接続材料をサブ基板上に供給する必要がある。この場合、サブ基板上に接続材料をディスペンサによって塗布するか、ピン転写の実施が、電極毎に個別に必要となり、メイン基板１枚あたりの生産時間が長くなり生産性の低下を招くという問題がある。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、急な仕様変更にも短時間で対応可能で生産効率も高い、メイン基板上にサブ基板を実装可能な電子部品実装方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の構成上の特徴は、接続材料が塗布されたメイン基板を実装位置に搬送する基板搬送装置と、前記基板搬送装置に保持された前記メイン基板に電子部品を実装する実装ヘッド部と、を備える電子部品実装装置において、前記メイン基板上に実装されるサブ基板を供給するサブ基板供給装置から供給され電子部品の実装または接続材料の塗布が必要なサブ基板を前記実装位置に搬送された前記メイン基板上に前記実装ヘッド部によって実装することである。

請求項２に係る発明の構成上の特徴は、請求項１において、前記電子部品実装装置は電子部品を供給する部品供給フィーダをさらに備え、前記電子部品供給フィーダから供給される前記電子部品を前記実装ヘッド部によって前記メイン基板または該メイン基板上に実装された前記サブ基板上に実装することである。

請求項３に係る発明の構成上の特徴は、請求項２において、前記メイン基板上に実装される前に前記サブ基板に接続材料塗布装置によって接続材料を塗布し、該接続材料が塗布された前記サブ基板を前記実装位置に搬送されたメイン基板上に前記実装ヘッド部によって実装することである。

請求項４に係る発明の構成上の特徴は、接続材料が塗布されたメイン基板を実装位置に搬送する基板搬送装置と、前記基板搬送装置に保持された前記メイン基板に電子部品を実装する実装ヘッド部と、を備える電子部品実装装置において、前記メイン基板上に実装されるサブ基板を収容するサブ基板収容装置と、前記サブ基板を前記サブ基板収容装置からサブ基板供給位置に搬送するサブ基板搬送装置と、を備え、前記サブ基板供給位置に供給された前記サブ基板を前記実装位置に搬送された前記メイン基板上に前記実装ヘッド部によって実装することである。

請求項５に係る発明の構成上の特徴は、請求項４において、前記電子部品実装装置は電子部品を供給する部品供給フィーダをさらに備え、前記電子部品供給フィーダから供給される前記電子部品を前記実装ヘッド部によって前記メイン基板または該メイン基板上に実装された前記サブ基板上に実装することである。

請求項６に係る発明の構成上の特徴は、請求項４または請求項５において、前記サブ基板収容装置と前記サブ基板供給位置との間に設けられ前記サブ基板収容装置から供給された前記サブ基板上に接続材料を塗布する接続材料塗布装置を備え、前記サブ基板搬送装置は、前記サブ基板を前記サブ基板収容装置から前記接続材料塗布装置に設けられた接続材料塗布位置に搬送し、前記接続材料塗布装置によって接続材料が塗布された前記サブ基板を前記サブ基板供給位置に搬送することである。

請求項７に係る発明の構成上の特徴は、接続材料が塗布されたメイン基板を実装位置に搬送する基板搬送装置と、基板搬送装置に保持された前記メイン基板に電子部品を実装する実装ヘッド部と、を備える電子部品実装装置に用いられるサブ基板供給装置において、前記サブ基板供給装置は前記メイン基板上に実装されるサブ基板を収容するサブ基板収容装置と、前記サブ基板を前記サブ基板収容装置からサブ基板供給位置に搬送するサブ基板搬送装置と、前記サブ基板収容装置と前記サブ基板供給位置との間に設けられ前記サブ基板収容装置から供給された前記サブ基板上に接続材料を塗布する接続材料塗布装置と、を備え、前記サブ基板収容装置は、基体に上下動可能に装架され複数のサブ基板を上下方向に積層可能に収容するラックと、該収容された各サブ基板が前記基体上面に設けられた搬送路と整列するように前記ラックを上下方向に位置決め可能に移動させる昇降装置と、を備え、前記接続材料塗布装置は、上面に前記サブ基板の前記搬送路が設けられた前記基体と、前記搬送路の前記接続材料塗布位置に供給された前記サブ基板上にパターンが貫設されたスクリーンマスクを接離するスクリーン接離装置と、前記サブ基板上に当接された前記スクリーンマスクを透過して前記サブ基板上に接続材料のパターンを印刷する接続材料印刷装置と、を備えることである。

請求項８に係る発明の構成上の特徴は、請求項７において、前記基体は前記電子部品実装装置に前記部品供給フィーダに隣接して搭載されることである。

請求項９に係る発明の構成上の特徴は、請求項７において、前記基体は前記電子部品実装装置の前記部品供給フィーダの着脱部であるスロット部に着脱可能に搭載されることである。

上記のように構成した請求項１に係る発明によれば、サブ基板供給装置から供給された電子部品の実装または接続材料の塗布が必要なサブ基板は、実装位置に搬送されたメイン基板上に実装ヘッド部によって実装される。これによりサブ基板収容装置にサブ基板を供給すれば、サブ基板は自動でメイン基板上に実装され、この実装されたサブ基板に電子部品の実装または接続材料の塗布がなされるため、装置を簡素化し、かつ作業効率が向上する。

上記のように構成した請求項２に係る発明によれば、電子部品供給フィーダから供給される電子部品を実装ヘッド部によってメイン基板または該メイン基板上に実装されたサブ基板上に実装する。これにより予めサブ基板に電子部品を実装して作製したモジュール部品の在庫を持つ必要がなくなり、急な仕様変更にも無理なく対応でき、生産効率の向上が図られる。

上記のように構成した請求項３に係る発明によれば、請求項２において、サブ基板はメイン基板上に実装される前に接続材料塗布装置によって接続材料を塗布され、該接続材料が塗布されたサブ基板がメイン基板上に実装される。これによりメイン基板に電子部品を実装しているときに、同時にサブ基板への接続材料の塗布が行なえるため時間の無駄が省かれ生産性が向上する。またメイン基板上に実装されたサブ基板上に電子部品が実装されるので、予めサブ基板に電子部品を実装して作製したモジュール部品の在庫を持つ必要がなくなり、急な仕様変更にも無理なく対応でき、生産効率の向上が図られる。

上記のように構成した請求項４に係る発明によれば、サブ基板はサブ基板収容装置に収容され、サブ基板収容装置からサブ基板搬送装置によってサブ基板供給位置に搬送され、サブ基板供給位置から実装ヘッド部によってメイン基板上に実装される。これによりサブ基板収容装置にサブ基板を供給すれば、サブ基板は自動でメイン基板上に実装されるため、作業効率が向上する。また、必要に応じて、サブ基板収容装置と、サブ基板をサブ基板収容装置からサブ基板供給位置に搬送するサブ基板搬送装置は着脱可能な一体型とすることができ、他の電子部品実装装置にも共用できるなど汎用性の向上が図られる。

上記のように構成した請求項５に係る発明によれば、請求項４において、部品供給フィーダをさらに備え、電子部品供給フィーダから供給される電子部品は実装ヘッド部によってメイン基板または該メイン基板上に実装されたサブ基板上に実装される。これにより予めサブ基板に電子部品を実装したモジュール部品の在庫を持つ必要がなく、急な仕様変更にも無理なく対応でき、生産効率の向上が図られる。

上記のように構成した請求項６に係る発明によれば、請求項４または請求項５において、サブ基板収容装置とサブ基板供給位置との間にサブ基板上に接続材料を塗布する接続材料塗布装置と、サブ基板をサブ基板収容装置から接続材料塗布装置に設けられた接続材料塗布位置に搬送し、接続材料塗布装置によって接続材料が塗布されたサブ基板をサブ基板供給位置に搬送するサブ基板搬送装置とが設けられる。これによりサブ基板収容装置にサブ基板を供給すると、あとはサブ基板は自動で接続材料が塗布され、塗布後サブ基板搬送装置によってサブ基板供給位置まで搬送され、その後メイン基板上に実装されるため、作業効率が著しく向上する。またメイン基板に電子部品を実装しているときに、同時にサブ基板への接続材料の塗布が行なえるため時間の無駄が省かれ生産性が向上する。さらに予めサブ基板に電子部品を実装して作製したモジュール部品の在庫を持つ必要がなくなり、急な仕様変更にも無理なく対応でき、生産効率の向上が図られる。

上記のように構成した請求項７に係る発明によれば、サブ基板に接続材料を塗布して供給するためのサブ基板供給装置が一体的に構成されて電子部品実装装置に付加できるため、サブ基板に接続材料を塗布する機能を備えた電子部品実装装置を大型化することなく簡素な構成で提供することができる。さらに、サブ基板収容装置から供給されたサブ基板に、接続材料を塗布し、サブ基板搬送装置によってサブ基板供給位置に搬送するサブ基板供給装置を着脱可能な一体型とすることができ、他の電子部品実装装置にも共用できるなど汎用性の向上が図られる。また、接続材料塗布位置に供給されたサブ基板上に接続材料のパターンを印刷するためのスクリーンマスクの取替えにより製品毎に異なる印刷パターンに迅速に対応でき、生産性の向上が図られる。

上記のように構成した請求項８に係る発明によれば、請求項７において、基体は電子部品実装装置に部品供給フィーダに隣接して搭載される。これにより、サブ基板に接続材料を塗布するための装置をライン内に別途、追加する必要がないためライン長を短く抑えることができる。また複数ラインを所有している場合、必要なライン同士で共用することにより設備投資を低く抑えることができる。

上記のように構成した請求項９に係る発明によれば、請求項７において、基体は電子部品実装装置の部品供給フィーダの着脱部であるスロット部に着脱可能に搭載される。これにより生産基板の変更などによりサブ基板が不要となった場合には基体を短時間で取外すことが可能であり、通常の電子部品実装装置としてラインを効率よく稼動させることができ、生産効率の向上が図られる。

以下、本発明に係る電子部品実装方法および装置の実施形態について図１乃至図５に基づいて説明する。図１は本発明にかかる実装装置であるモジュールタイプの電子部品実装装置１を示す図である。なお、文中の前、後、左、右、上、下およびＸ、Ｙ、Ｚは図面に記したとおりとする。

本実施形態においては電子部品実装装置１は、メイン基板Ｍに接続材料が既に塗布されたサブ基板Ｓを実装する１台の電子部品実装モジュール２と、メイン基板Ｍ上またはメイン基板Ｍに実装されたサブ基板Ｓ上に電子部品Ｐを実装する複数（本実施形態においては７台）の電子部品実装モジュール３と、を基台１３上に隣接させ並設して電子部品実装ラインが構成されている。

まず電子部品実装モジュール２について図２、図４および図５に基いて説明する。電子部品実装モジュール２は、電子部品実装機２２と、サブ基板供給装置３２とによって構成される。

電子部品実装機２２には、図２に示すように、メイン基板Ｍを保持し実装位置に搬送する基板搬送装置５と、サブ基板Ｓを吸着ヘッド９により吸着保持して基板搬送装置５にクランプされ保持されたメイン基板Ｍに実装する実装ヘッド部１１と、実装ヘッド部１１による実装を制御する制御装置１２と、が備えられている。

基板搬送装置５は、メイン基板Ｍを搬送方向（Ｘ方向）に搬送するもので、基枠４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、これらによってメイン基板Ｍ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によってメイン基板Ｍ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メイン基板Ｍ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メイン基板Ｍが実装位置で位置決め固定される。また基板搬送装置５の前側には部品供給フィーダ用着脱部である図略のスロット部が設けられている。

実装ヘッド部１１は、ＸＹロボットタイプのものであり、基板搬送装置５と、後述するサブ基板供給装置３２のサブ基板供給位置７１の上方に基枠４に装架され、Ｙ軸サーボモータ４２によりＹ方向に移動される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１２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２に示すように、サブ基板Ｓを吸着してメイン基板Ｍ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作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。所定位置のうちサブ基板Ｓ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。

次にサブ基板供給装置３２について説明する。サブ基板供給装置３２は、その基体８４が電子部品実装機２２の基板搬送装置５の前側に設けられた部品供給フィーダ用着脱部のスロット部に前側から挿入され、図示しないレバー等の操作により容易に着脱できるように搭載される。このときサブ基板供給装置３２は、基体８４の後端面８４ｃに設けられた通信用オスコネクタ９０と、電子部品実装機２２のスロット部後方に設けられた図示しないメスコネクタとが嵌合接続されることにより、電子部品実装機２２の制御装置１２と通信できるように構成されている（図２、図５）。

図４、図５に示すように、サブ基板供給装置３２はサブ基板Ｓを収納するサブ基板収容装置６０と、サブ基板Ｓをサブ基板収容装置６０から接続材料塗布位置７０を経由してサブ基板供給位置７１に搬送するサブ基板搬送装置７２と、接続材料塗布位置７０に搬送されたサブ基板Ｓに接続材料を塗布する接続材料塗布装置７３とから構成される。

サブ基板収容装置６０は、基体８４に上下動可能に装架され複数のサブ基板Ｓを上下方向に積層可能に収容するラック６１と、ラック６１を上下方向に位置決め可能に移動させる昇降装置６２と、ラック６１および昇降装置６２を基体８４に支持するための支持板７７とから構成される。なお、サブ基板Ｓは、ラック６１に直接収容してもよいが、サブ基板Ｓの収容のし易さを考慮し、カートリッジ８０を介して間接的にサブ基板Ｓをラック６１に収容してもよく、本実施形態においてはカートリッジ８０を介してサブ基板Ｓを収容する方式について説明する。

支持板７７は所定の強度を備えた材料（例えばアルミウム、鉄等）で形成され、前後方向に平行に立設されている。また支持板７７は後端部下方で突出された突出部７７ａが、基体８４の左側面に、図示しないボルトで固定され一体となっている。ラック６１は、上面より見た形状がコの字型に形成され、上面、前面および後面の一部が開口されている。支持板７７の右側面７７ｃにはガイド用スライド溝７７ｂが設けられ、ガイド用スライド溝７７ｂは支持板７７の上面７７ｄにＴ字型の開口部が開口され、支持板７７の下面７７ｅ近傍まで上下に延在されている。ラック６１には、ねじ止め等によって固定されたガイド７８が配置され、ガイド７８の左側面に形成されたＴ字部７８ａが支持板７７のガイド用スライド溝７７ｂと嵌合され、上下への移動が案内されている。なお、ガイド用スライド溝７７ｂを下面７７ｅまで貫通させないのは、ラック６１が下方に脱落しないよう停止させるためであるので、例えば、抜け止ピン等の他の手段によってストッパを形成させれば、ガイド用スライド溝７７ｂは下面７７ｅまで貫通させてもよい。

ラック６１には交換用のカートリッジ８０が装填されている。カートリッジ８０は上面より見た形状がコの字型に形成され、前面および後面の一部が開口されている。カートリッジ８０には、ラック６１の左側内面に設けられた凹部６１ｂと嵌合し上下に移動するときのガイドとなる凸部８０ａが左側外面に設けられている。カートリッジ８０の左右内側面には、サブ基板Ｓを収納するために、サブ基板Ｓの厚さより少し大きい厚さの水平な切込みが前面から後面に貫通して複数個刻設されている。これにより、カートリッジ８０には、接続材料を印刷される前のサブ基板Ｓが、所定の間隔を保ちながら上下方向に整列され複数個収納される。カートリッジ８０は作業者によってサブ基板Ｓが収納された後、ラック６１の上側の開口部よりラック６１の左側内面６１ａ上面から下面まで延在され形成された凹部６１ｂとカートリッジ８０の左側外面に形成された凸部８０ａが嵌合され装填される。カートリッジ８０は、ラック６１の右側外面６１ｃの所定の位置に貫通して設けられたピン穴から挿入されラック６１の内側空間に突出したストッパピン７９上に下面が当接して載置され、上下方向の位置決めがされている。カートリッジ８０は、収納されるサブ基板Ｓが全て使用され、無くなると、ストッパピン７９を抜取り、カートリッジ８０ごとラック６１の下部から抜出し離脱させ、再度、カートリッジ８０にサブ基板Ｓを収納したのちにラック６１の上部より前述と同様に装填する。

昇降装置６２はラック６１を上下に駆動し、供給するサブ基板Ｓの下面を、基体８４の上面８４ａに設けられたサブ基板Ｓの搬送路８３の上面と上下方向において略一致させるためのものである。昇降装置６２は支持板７７の右側面７７ｃの前方端上方と前方端下方に、回転可能に軸承された２つのプーリ８５、８６にベルト６２ａが掛け渡されて構成されている。支持板７７には、上方のプーリ８５を挟んで反対側に電動モータ８１が固定され、電動モータ８１の出力軸はプーリ８５に連結されている。ベルト６２ａは後側面部の一部でラック６１に固定されたガイド７８とねじ止め等によって連結されている。これにより、電動モータ８１の回転に伴いプーリ８５が回転してベルト６２ａの後側面部が上下動すると、ラック６１が上下に移動して所望サブ基板Ｓの下面が搬送路８３の上面に位置あわせされる。なお電動モータ８１の制御は制御装置１２によって行なわれる。

次にサブ基板収容装置６０のラック６１に収容されたサブ基板Ｓを接続材料塗布位置７０まで搬送し、また接続材料塗布位置７０で接続材料が塗布されたサブ基板Ｓをサブ基板供給位置７１まで搬送するサブ基板搬送装置７２について説明する。

サブ基板搬送装置７２は、ピストンロッド６３ａを備えた搬送用シリンダ６３と、基体８４の上面に形成されたサブ基板Ｓの搬送路８３と、ピストンロッド６５ａを備えたストッパ用シリンダ６５と、ストッパ用シリンダ６５によって作動されるストッパ７６とから構成される。

基体８４の上面８４ａに形成されたサブ基板Ｓの搬送路８３は、上面８４ａの前方端から、後方端に設けられたサブ基板停止部８４ｇの前面８４ｈまで所定の深さをもって延在して形成されている。

ストッパ用シリンダ６５は接続材料塗布位置７０の下方で基体８４の内部空間８４ｋに配置され、基体８４の上面８４ａに形成された搬送路８３の裏面にブラケット９７を介して固定されている。ストッパ７６はストッパ用シリンダ６５が備えるピストンロッド６５ａを介してストッパ用シリンダ６５と連結ピン７６ｃと長穴との嵌合により回動可能に連結されている。またストッパ７６を回動可能に支承する支持軸９８が左方に延在されブラケット９７に固定されている。

搬送用シリンダ６３は支持板７７の前側面７７ｆにブラケット９１を介して固定される。搬送用シリンダ６３は外部より供給されるエアによって駆動され、ピストンロッド６３ａが進退されるようになっている。搬送用シリンダ６３の制御は制御装置１２によって行なわれる。ピストンロッド６３ａの前端部６３ｂはサブ基板Ｓの前端面Ｓａと当接してサブ基板Ｓを押して搬送するための部位である。

接続材料塗布装置７３は、スクリーンマスク６８を搬送路８３の接続材料塗布位置７０に位置決めされたサブ基板Ｓに接離するスクリーン接離装置８７と、サブ基板Ｓ上に当接されたスクリーンマスク６８を透過してサブ基板Ｓ上に接続材料のパターンを印刷する接続材料印刷装置７５とから構成されている。

基体８４はサブ基板収容装置６０の後方に基体８４の前面８４ｄとラック６１の後面６１ｄとの間にわずかな隙間をもって配置され、前述のとおり、サブ基板収容装置６０の支持板７７の突出部７７ａとボルトによって連結されている。基体８４は上下左右前後の６面を金属性の壁で覆われ形成されている。基体８４の上面８４ａには前述したとおり搬送路８３が形成されている。搬送路８３には、サブ基板Ｓを接続材料塗布位置７０に位置決め停止させるために、ストッパレバー７６の先端が搬送路８３上に出没可能とするための溝部８４ｊが貫通して設けられている。

スクリーン接離装置８７は、搬送路８３上の接続材料塗布位置７０に供給されたサブ基板Ｓ上に接続材料の印刷を行なうために、パターンが貫設されたスクリーンマスク６８を上下に移動してサブ基板Ｓと接離するものである。スクリーン接離装置８７はクリーンマスク６８と、マスク枠９２と、支持板９３と、ピストンロッド６４ａを備えたスクリーンマスク昇降用シリンダ６４と、から構成される。

スクリーンマスク６８はサブ基板Ｓに接続材料を印刷するための薄膜であり、例えばステンレススチールあるいはニッケル合金の薄板で形成されている。スクリーンマスク６８の印刷部には貫通穴が設けられており、接続材料が貫通穴を透過してサブ基板Ｓの表面に印刷される。マスク枠９２は接続材料塗布位置７０の上方に配置され、貫通した長方形の開口部９２ｂが内側に形成された金属性の枠体であり左側後部に所定の幅を持ったブラケット部９２ａが所定の高さで立設されている。開口部９２ｂは接続材料塗布位置７０の直上に配置され、接続材料塗布位置７０に停止されたサブ基板Ｓより大きな面積をもって開口される。マスク枠９２の下面には、開口部９２ｂを塞ぐようにしてスクリーンマスク６８が所定の張力をもって張られている。またマスク枠９２の前方および後方の、搬送路８３を跨いだそれぞれの左右部分にはマスク枠支持軸９２ｃが４本立設されている。４本のマスク枠支持軸９２ｃは下方に延在して基体８４の上面壁を貫通し、基体８４の内部空間８４ｋにマスク枠９２と平行に配置された支持板９３にそれぞれ固定されている。支持板９３は、その下面中心部でスクリーンマスク昇降用シリンダ６４のピストンロッド６４ａの上端部に固定されている。昇降用シリンダ６４は基体８４の下壁上面にボルトによって固定されている。

接続材料印刷装置７５は、サブ基板Ｓに当接されたスクリーンマスク６８上面に接続材料を供給し、スキージすることによって接続材料をサブ基板Ｓの表面に印刷するものである。接続材料印刷装置７５は、スキージ８９と、ピストンロッド６６ａを備えたスキージ切替用シリンダ６６と、ピストンロッド６７ａを備えた印刷用シリンダ６７とから構成される。

スキージ８９は、ブラケット９４の右側面９４ａから右方向に水平に突設された支持軸９５に回動可能に支承され、後端部がスキージ切替用シリンダ６６のピストンロッド６６ａにピン８９ａと長穴との嵌合により回動可能に連結されている。スキージ切替用シリンダ６６はブラケット９４の右側面９４ａ固定されている。

印刷用シリンダ６７は、マスク枠９２の左端から上方に突設された取付部９２ａの右側面に上下方向に移動可能に水平に装架され、図略のシリンダによって上下方向にシフトされるようになっている。そして印刷用シリンダ６７のピストンロッド６７ａの前端部にブラケット９４のＬ字状に屈曲した屈曲部９４ｂが固定されている。これにより、印刷用シリンダ６７の作動によってブラケット９４とともにブラケット９４に固定されたスキージ８９およびスキージ切替用シリンダ６６が一体となって前後方向に移動される。

なお上述において全てのシリンダはエアを駆動源とするエアシリンダであり、エアの給排によって作動され、制御装置１２によってその作動が制御される。

次にメイン基板Ｍに電子部品Ｐを実装する複数の電子部品実装モジュール３について図１および図３に基いて説明する。電子部品実装モジュール３は、電子部品実装機２２と、部品供給装置７と、によって構成される。

電子部品実装モジュール３の電子部品実装機２２については、上述の電子部品実装モジュール２で使用される電子部品実装機２２と、メイン基板Ｍへの実装のために供給される部品がサブ基板Ｓから電子部品Ｐに置き換わっただけであり、その他の構成については同様であるため、同じ構成要素については同じ参照番号を付し、詳細説明を省略する。

部品供給装置７は、図１及び図３に示すように、基枠４上の図略のスロット部に複数のカセット式フィーダ２１が着脱可能に装着して構成されている。カセット式フィーダ２１は基枠４に着脱可能に取り付けられた本体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、上述した電子部品実装モジュール２で説明したように、吸着ヘッド９により吸着保持してメイン基板Ｍに順次実装されていく。

次に、本実施形態にかかる電子部品実装装置１の作動について説明する。まず電子部品実装モジュール２および電子部品実装モジュール３が起動されると電子部品実装機２２とともに電子部品実装機２２内部に搭載されたサブ基板供給装置３２が起動される。サブ基板供給装置３２はサブ基板供給位置７１にサブ基板Ｓが存在しないことを図示しないセンサによって確認し、存在しないことが確認できたら接続材料が塗布されるサブ基板Ｓを接続材料塗布位置７０に供給する。まず制御装置１２の指令により、昇降装置６２の電動モータ８１によってプーリ８５を回転させ、プーリ８５に掛けられている駆動ベルト６２ａの移動に連動してラック６１を上下に移動させ、ラック６１にカートリッジ８０を介して収容されたサブ基板Ｓの下面高さを搬送路８３の上面高さと整列させる。このとき、サブ基板Ｓの位置を検知する方法としては、例えば、カートリッジ８０に収容された各サブ基板Ｓの下面高さが搬送路８３の上面高さと整列すると作動されるセンサを用いてもよいし、作業者による目視によってもよい。目視の場合は、１枚目のサブ基板Ｓを作業者が確認し、高さの位置合わせを行い、それ以降はカートリッジ８０に収納されているサブ基板Ｓの収納間隔の距離分ずつラック６１を下方に移動し位置合わせを行なう。

次に制御装置１２の指令により、接続材料塗布位置７０の下方に配置されるサブ基板ストッパ用シリンダ６５のピストンロッド６５ａを後方へ伸長させて、ストッパ７６を回動させる。これにより、ストッパ７６の先端部７６ａは、搬送路８３上に、サブ基板Ｓの上面より所定量だけ低い状態で、溝部８４ｊから上方へ突出する。

次に搬送用シリンダ６３が作動しピストンロッド６３ａが後方へ伸長され、ピストン６３ａの前端部６３ｂがサブ基板収容装置６０のラック６１に収納されるサブ基板Ｓの前面Ｓａと当接し、後方へ押すことにより、サブ基板Ｓは搬送路８３上を滑り、接続材料塗布位置７０まで搬送される。そしてサブ基板Ｓの後端部Ｓｂはサブ基板ストッパ７６ａの前端面に当接し位置決めされる。搬送用シリンダ６３の作動によりピストンロッド６３ａは予め設定された所定時間が経過したのち、後退されて待機状態となる。

次にスクリーン接離装置８７のスクリーン昇降用シリンダ６４のピストンロッド６４ａが後退されて、スクリーンマスク６８が下降し、接続材料塗布位置７０に位置決めされたサブ基板Ｓの上面と当接する。このときスクリーンマスク６８とともにスキージ８９、スキージ切り替用シリンダ６６および印刷用シリンダ６７が下降される。スキージ８９による印刷方向は、１回前に印刷したときとは反対方向になるので、スクリーンマスク６８上に残存する接続材料をスキージ８９によってサブ基板Ｓの印刷面に刷り込むためには、残存する接続材料をスキージ８９が移動する方向に置く必要がある。そのために印刷用シリンダ６７を上方にシフトしてスキージ８９をスクリーンマスク６８から離脱させ、スキージ切替用シリンダ６６のピストンロッド６６ａを伸長または短縮させ、スキージ８９を支持軸９５を中心に反転させ、その後に印刷用シリンダ６７を下方にシフトしてスキージ８９をスクリーンマスク６８に当接させる。

次にスクリーンマスク６８の上面に、接続材料（例えばクリームはんだ）が不足していれば、手作業で接続材料を供給し、印刷用シリンダ６７を作動させサブ基板Ｓ上に接続材料を印刷する。印刷後、スクリーン昇降用シリンダ６４のピストンロッド６４ａを前進させ、スクリーンマスク６８を上昇させてサブ基板Ｓから離脱させる。次に、サブ基板ストッパ用シリンダ６５のピストンロッド６５ａを後退させて、ストッパ７６を搬送路８３から後退させ位置決め機能を解除する。そして、搬送用シリンダ６３にエアを供給し、ピストンロッド６３ａを前進させて前端部６３ｂでサブ基板Ｓを押動し、サブ基板Ｓの後端面Ｓｂを搬送路８３の後端部に設けられたサブ基板停止部８４ｇの前面８４ｈに当接させ、サブ基板Ｓのサブ基板供給位置７１への位置決めを行なう。そして予め設定された所定時間が経過したのち、ピストンロッド６３ａは後退されて所期状態に戻され、サブ基板供給位置７１へのサブ基板Ｓの供給が完了する

次に基板搬送装置５はベルトコンベア１９が駆動されてメイン基板Ｍが実装位置に搬入され、図略のクランプ装置によりメイン基板Ｍ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が電子部品実装モジュール２のサブ基板供給装置３２のサブ基板供給位置７１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、実装が指令されたサブ基板Ｓに対応する吸着ノズル４４を装着したスピンドル４７がサブ基板Ｓのサブ基板供給位置７１上方に割出される。そして、ノズル下降レバー５３が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の先端がサブ基板Ｓの上面位置に極めて接近するまで下降される。その後、図略のノズル作動装置により吸着ノズル４４に負圧が供給されサブ基板Ｓが吸着ノズル４４の下端面に吸着保持される。

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がメイン基板Ｍ上方にある実装位置に移動され、サブ基板Ｓがメイン基板Ｍに実装される。

サブ基板Ｓが実装されたメイン基板は、並設された電子部品実装モジュール３に基板搬送装置５によって順次搬送され、各電子部品実装モジュール３において実装すべき電子部品のデータに基づき、メイン基板Ｍ上、およびサブ基板Ｓ上に電子部品が実装される。このように、サブ基板Ｓのモジュール化が、メイン基板の実装と同時に行なわれて実装が完了する。

上述の説明から明らかなように、本実施形態においては、メイン基板Ｍ上にサブ基板Ｓが実装ヘッド部１１によって実装され、さらにサブ基板Ｓ上に実装ヘッド部１１によって電子部品Ｐが実装されてサブ基板Ｓがモジュール化される。これにより、予めサブ基板Ｓに電子部品Ｐを実装して作製したモジュール部品として、別に在庫を持つ必要がなく、急な仕様変更にも無理なく対応でき、生産効率の向上が図られる。

また本実施形態においては、サブ基板Ｓは、メイン基板Ｍ上に実装されるより前に接続材料塗布装置７３によって接続材料が塗布される。これにより、サブ基板毎に個別に接続材料を供給することなく一括で供給できるので手間がかからず、生産効率の向上が図られる。さらにメイン基板Ｍに電子部品Ｐを実装しているとき、同時にサブ基板への接続材料の塗布作業が行えるため、時間の無駄が省かれ生産性が向上する。

また本実施形態においては、基板供給装置３２は、サブ基板Ｓを収納するサブ基板収容装置６０と、サブ基板収容装置６０に収納されるサブ基板Ｓを接続材料塗布位置７０およびサブ基板供給位置７１まで搬送するサブ基板搬送装置７２と、サブ基板Ｓに接続材料を塗布する接続材料塗布装置７３とが一体的に構成されている。これによりサブ基板供給装置３２は移動可能な一体型とすることができ、他の電子部品実装装置にも共用できるなど汎用性の向上が図られる。

また本実施形態においては、サブ基板供給装置３２は電子部品実装装置１内に別体で搭載される。これにより、別の専用装置をライン内に追加する必要がないためライン長を短く抑えることができる。また複数ラインを所有している場合、必要なライン同士で共用することにより設備投資を低く抑えることができる。

また本実施形態においては、サブ基板供給装置３２は部品供給フィーダの着脱部であるスロット部に着脱可能に搭載される。これにより、生産基板の変更などによりサブ基板Ｓが不要となった場合にはサブ基板供給装置３２を短時間で取外すことが可能であり、通常の電子部品実装装置としてラインを効率よく稼動させることができ、生産効率の向上が図られる。

また本実施形態においてはサブ基板Ｓを実装する電子部品実装モジュール２を電子部品実装装置１の左端に配置したが、配置位置はメイン基板Ｍに実装される電子部品Ｐの構成や作業効率を考慮し決定されるものであり、他の位置に配置されてもよい。さらにサブ基板Ｓをメイン基板Ｍに実装する電子部品実装モジュール２を１台としたが、メイン基板Ｍに実装されるサブ基板Ｓの種類や数に応じて電子部品実装モジュール２の台数を増やしてもよい。また電子部品実装モジュール２のみの単体で使用してもよい。

またサブ基板Ｓへの接続材料の塗布は印刷に限らず、ピン転写やその他の方法によってもよい。

なお、本実施形態においてはサブ基板Ｓをメイン基板Ｍに実装する前に、サブ基板Ｓ上に接続材料の塗布がされている例について説明したが、これに限らず、電子部品実装機２２の内部に接続材料の塗布装置を備えるものや、供給されるサブ基板Ｓに当初からバンプが付加されており、接続材料の塗布が不要なものについては、メイン基板Ｍに実装される前に接続材料の塗布は行なわず、本実施形態に係る装置をサブ基板Ｓの自動供給装置として利用してもよい。これによりサブ基板は自動でメイン基板上に実装されるため、作業効率が向上する。

また本実施形態においては、サブ基板Ｓをメイン基板Ｍに実装する電子部品実装モジュール２と、電子部品Ｐをサブ基板Ｓまたはメイン基板Ｍに実装する電子部品実装モジュール３とで電子部品実装装置を構成しているが、部品供給装置７を備えた1台の電子部品実装機２２にサブ基板供給装置３２を装備し、サブ基板Ｓへの接続材料の塗布と、サブ基板Ｓのメイン基板Ｍへの実装と、電子部品Ｐのサブ基板Ｓおよびメイン基板Ｍへの実装とを１台の電子部品実装機で行うようにしてもよい。

実施形態に使用される実装機を並列させた電子部品実装装置の斜視図。 実施形態に係るサブ基板実装用電子部品実装モジュールの部分透視斜視図。 実施形態に係る電子部品実装用電子部品実装モジュールの部分透視斜視図。 実施形態に係るサブ基板供給装置を模式的に示す上面図。 実施形態に係るサブ基板供給装置を模式的に示す側面断面図。

符号の説明

１…電子部品実装装置、２…電子部品実装モジュール、３…電子部品実装モジュール、５…基板搬送装置、９…吸着ヘッド、１１…実装ヘッド部、２２…電子部品実装機、３２…サブ基板供給装置、６０…サブ基板収容装置、６１…ラック、６２…昇降装置、６３…搬送用シリンダ、６４…スクリーン昇降用シリンダ、６５…ストッパ用シリンダ、６６…スキージ切替用シリンダ、６７…印刷用シリンダ、６８…スクリーンマスク、７０…接続材料塗布位置、７１…サブ基板供給位置、７２…サブ基板搬送装置、７３…接続材料塗布装置、７５…接続材料印刷装置、８４…基体、８７…スクリーン接離装置、Ｍ…メイン基板、Ｐ…電子部品、Ｓ…サブ基板。

Claims (9)

1. 接続材料が塗布されたメイン基板を実装位置に搬送する基板搬送装置と、
   前記基板搬送装置に保持された前記メイン基板に電子部品を実装する実装ヘッド部と、を備える電子部品実装装置において、
   前記メイン基板上に実装されるサブ基板を供給するサブ基板供給装置から供給され電子部品の実装または接続材料の塗布が必要なサブ基板を前記実装位置に搬送された前記メイン基板上に前記実装ヘッド部によって実装することを特徴とする電子部品実装方法。
2. 請求項１において、前記電子部品実装装置は電子部品を供給する部品供給フィーダをさらに備え、
   前記電子部品供給フィーダから供給される前記電子部品を前記実装ヘッド部によって前記メイン基板または該メイン基板上に実装された前記サブ基板上に実装することを特徴とする電子部品実装方法。
3. 請求項２において、前記メイン基板上に実装される前に前記サブ基板に接続材料塗布装置によって接続材料を塗布し、該接続材料が塗布された前記サブ基板を前記実装位置に搬送されたメイン基板上に前記実装ヘッド部によって実装することを特徴とする電子部品実装方法。
4. 接続材料が塗布されたメイン基板を実装位置に搬送する基板搬送装置と、
   前記基板搬送装置に保持された前記メイン基板に電子部品を実装する実装ヘッド部と、を備える電子部品実装装置において、
   前記メイン基板上に実装されるサブ基板を収容するサブ基板収容装置と、
   前記サブ基板を前記サブ基板収容装置からサブ基板供給位置に搬送するサブ基板搬送装置と、を備え、
   前記サブ基板供給位置に供給された前記サブ基板を前記実装位置に搬送された前記メイン基板上に前記実装ヘッド部によって実装することを特徴とする電子部品実装装置。
5. 請求項４において、前記電子部品実装装置は電子部品を供給する部品供給フィーダをさらに備え、
   前記電子部品供給フィーダから供給される前記電子部品を前記実装ヘッド部によって前記メイン基板または該メイン基板上に実装された前記サブ基板上に実装することを特徴とする電子部品実装装置。
6. 請求項４または請求項５において、前記サブ基板収容装置と前記サブ基板供給位置との間に設けられ前記サブ基板収容装置から供給された前記サブ基板上に接続材料を塗布する接続材料塗布装置を備え、
   前記サブ基板搬送装置は、前記サブ基板を前記サブ基板収容装置から前記接続材料塗布装置に設けられた接続材料塗布位置に搬送し、前記接続材料塗布装置によって接続材料が塗布された前記サブ基板を前記サブ基板供給位置に搬送することを特徴とする電子部品実装装置。
7. 接続材料が塗布されたメイン基板を実装位置に搬送する基板搬送装置と、
   基板搬送装置に保持された前記メイン基板に電子部品を実装する実装ヘッド部と、を備える電子部品実装装置に用いられるサブ基板供給装置において、
   前記サブ基板供給装置は前記メイン基板上に実装されるサブ基板を収容するサブ基板収容装置と、
   前記サブ基板を前記サブ基板収容装置からサブ基板供給位置に搬送するサブ基板搬送装置と、
   前記サブ基板収容装置と前記サブ基板供給位置との間に設けられ前記サブ基板収容装置から供給された前記サブ基板上に接続材料を塗布する接続材料塗布装置と、を備え、
   前記サブ基板収容装置は、基体に上下動可能に装架され複数のサブ基板を上下方向に積層可能に収容するラックと、該収容された各サブ基板が前記基体上面に設けられた搬送路と整列するように前記ラックを上下方向に位置決め可能に移動させる昇降装置と、を備え、
   前記接続材料塗布装置は、上面に前記サブ基板の前記搬送路が設けられた前記基体と、前記搬送路の前記接続材料塗布位置に供給された前記サブ基板上にパターンが貫設されたスクリーンマスクを接離するスクリーン接離装置と、前記サブ基板上に当接された前記スクリーンマスクを透過して前記サブ基板上に接続材料のパターンを印刷する接続材料印刷装置と、を備えることを特徴とするサブ基板供給装置。
8. 請求項７において、前記基体は前記電子部品実装装置に前記部品供給フィーダに隣接して搭載されることを特徴とするサブ基板供給装置。
9. 請求項７において、前記基体は前記電子部品実装装置の前記部品供給フィーダの着脱部であるスロット部に着脱可能に搭載されることを特徴とするサブ基板供給装置。

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