JP2010177549A - チップマウンタ - Google Patents

Abstract

【課題】 チップマウンタでの電子部品吸着時のマウンタヘッドの真空圧を測定する圧力センサによる圧力値（真空圧）による吸着不良検出方法以外に光センサや画像認識を併用しなければ、マウンタヘッドによる実装部品表面への吸着不良を確実に検出できない。
【解決手段】 実装部品供給装置から実装部品をマウンタヘッドユニットにより吸引保持して基板上に実装するチップマウンタにおいて、前記マウンタヘッドユニットはマウンタヘッドと超音波探触子を内蔵し、且つノズルと接続していて、前記ノズルにて実装部品を吸着した時に、前記超音波探触子から実装部品に超音波信号を照射し、前記実装部品からの反射波を前記超音波探触子にて電気信号に変換し、チップマウンタ内のメモリに記憶されている正常な吸着時の電気信号と対比する吸着不良ヘッド検出手段を備えていること。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数の実装部品の供給装置（フィーダ、リール、ケース等）から目的に応じて電子部品をピックアップし、基板上に該電子部品を実装するチップマウンタに関するものである。

一般的にダイオード、コンデンサ、抵抗、ＬＳＩ等の電子部品は表面実装部品が用いられ、これらの部品はチップマウンタの真空吸着ヘッドにて吸着され、プリント配線基板の所定の位置に配置して半田により実装される。

図８はチップマウンタの吸着時を示す概略図である。チップマウンタは電子部品を吸着するマウンタヘッド１にて実装部品（電子部品）４を吸着する。
チップマウンタには電子部品吸着時のマウンタヘッド１の真空圧を測定する圧力センサ（図示しない）が備えられている。この圧力センサは、電子部品をピックアップして真空吸着ヘッドにて吸着する際の吸着不良を検出するものであり、図８（ａ）のように実装部品（電子部品）４を表面にて確実に吸着した場合には、圧力センサの圧力値から正常に吸着したと判断できる。圧力センサの圧力値の判断基準は、正常に吸着した場合の偏差を集計して定めれば良い。
一方、図８（ｂ）のように実装部品（電子部品）４を角部で斜めに吸着した場合は、圧力センサの圧力値は正常時（図８（ａ）の場合）と比較して、マウンタヘッド１と実装部品（電子部品）４の間に隙間が生じ、圧力センサの圧力値が低下するので、この圧力値の差により吸着不良と判断することができる。

しかし、上記の圧力センサの圧力値による吸着不良検出方法によると、図８（ｃ）のように実装部品（電子部品）４の側面にて吸着した場合は、圧力センサの圧力値は正常時（図８（ａ）の場合）と変わらない値となる。その結果、正常と判断してしまい、吸着不良を検出できずに所定の位置と異なる箇所に配置してしまい、実装不良を起こしてしまう。

これに対して、後述の特許文献１は実装部品を吸着するマウンタヘッド１の搬送路と平行な箇所に発光素子及び受光素子からなる光学素子による光センサを設置し、正常時（図８（ａ）の場合）は光センサからなる光軸は遮断されることなく、図８（ｃ）のように実装部品（電子部品）４の側面にて吸着した場合に光センサからなる光軸が遮断されることで、吸着不良の問題を判断している。

しかし、この方法では圧力センサの圧力値（真空圧）による吸着不良検出方法と光センサによる吸着不良検出方法を組み合わせる必要が有った。又、光センサによる吸着不良検出方法以外にカメラを用いた画像認識による吸着不良検出方法もあるものの、表面実装部品をピックアップして吸着後にマウンタヘッド１をカメラ装置位置まで移動するか、或いは小型カメラを実装位置まで移動する必要が生じ、タクトタイムが増加してマウンタの部品実装時間が増大し、作業効率が低下する問題があった。

特開平６−２１６５８４

解決しようとする問題点は、短時間で確実に吸着不良を検出することができるチップマウンタを提供することである。

即ち、実装部品供給装置から実装部品をマウンタヘッドユニットにより吸引保持して基板上に実装するチップマウンタにおいて、前記マウンタヘッドユニットはマウンタヘッドと超音波探触子を内蔵し、且つノズルと接続していて、前記ノズルにて実装部品を吸着した時に、前記超音波探触子から実装部品に超音波信号を照射し、前記実装部品からの反射波を前記超音波探触子にて電気信号に変換し、チップマウンタ内のメモリに記憶されている正常な吸着時の電気信号と対比する吸着不良ヘッド検出手段を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、マウンタヘッドユニットに超音波探触子を内蔵することにより、実装部品の吸着不良を検出するのに、光センサによる吸着不良検出方法或いは画像認識による吸着不良検出方法を圧力センサの圧力値（真空圧）による吸着不良検出方法に組み合わせることが不要になる。光センサ或いは画像認識では、別途装置を用意する必要があり、該システムの調整、点検等に時間やコストがかかる問題が避けられなかったが、マウンタヘッドユニットに内蔵された超音波探触子が超音波を照射し、反射波を電気信号に変換してメモリ内の正常な吸着時の電気信号と対比することでその問題を解決できる。

マウンタヘッドユニットに接続されたノズルで実装部品の表面を正常に吸着した時の概略図である。 マウンタヘッドユニットに接続されたノズルで実装部品の表面を正常に吸着できなかった一例の概略図である。 マウンタヘッドユニットに接続されたノズルで実装部品の表面を正常に吸着できなかった一例の概略図である。 マウンタヘッドユニットに接続されたノズルで実装部品の表面を吸着し、基板に実装部品を実装する状況を示す概略図である。 マウンタヘッドユニットに接続されたノズルで実装部品の表面を正常に吸着した時の送信信号である超音波と、その反射波を示す概略図である。 マウンタヘッドユニットに接続されたノズルで実装部品の表面を正常に吸着できなかった一例の送信信号である超音波と、その反射波を示す概略図である。 マウンタヘッドユニットに接続されたノズルで実装部品の表面を正常に吸着できなかった一例の送信信号である超音波と、その反射波を示す概略図である。 従来のマウンタヘッドで実装部品を吸着した時の概略図である。（ａ）が正常に吸着した場合、（ｂ）、（ｃ）が正常に吸着できなかった場合である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図１はマウンタヘッドユニットに接続されたノズルで実装部品の表面を正常に吸着した時の概略図である。チップマウンタの主部であるマウンタヘッドユニット１０はマウンタヘッド１と超音波探触子２を内蔵している。ここで、マウンタヘッド１と超音波探触子２は互いに接続されており、マウンタヘッド１、ノズル３は図８に記載したものと同様のものである。超音波探触子２にはノズル３が接続されており、本発明の主要部分である実装部品４を吸着するマウンタヘッド部分はマウンタヘッド１、超音波探触子２及びノズル３で構成されている。

マウンタヘッドユニット１０にて、ノズル３を実装部品４の表面に垂直に接触し、ノズル３の先端部に実装部品４を吸着させ、吸着後に超音波探触子２からノズル３を介して超音波信号を送信（照射）する。図５がマウンタヘッドユニット１０に接続されたノズル３で実装部品の表面を正常に吸着した時の送信信号である超音波７と、その反射波８を示す概略図である。ここで、超音波探触子２が送信した超音波信号である超音波７をノズル３を介して実装部品４に送信（照射）する。超音波７は実装部品４内を伝搬後に、実装部品４と空気の界面で反射される。この反射した反射波８は実装部品４内を通過後にノズル３を介して超音波探触子２に送られる。その後、超音波探触子２は反射波８を電気信号に変換する。この電気信号をチップマウンタ内のメモリに予め保存しているノズル３の先端部で実装部品４を正常に吸着した場合のデータと対比して、吸着不良の有無を判定する。得られた電気信号の信号パターンがメモリに予め保存している正常なデータと同一及び類似している場合に正常に吸着できていると判断できる。ここでのチップマウンタ内のメモリに予め保存しているデータは、正常吸着時の複数のデータが保存されていて、その範囲内であれば許容可能であると判断できることが好ましい。

図４はマウンタヘッドユニットに接続されたノズルで実装部品の表面を吸着し、基板に実装部品を実装する状況を示す概略図である。マウンタヘッドユニット１０は複数の実装部品４が集積している部品供給装置５から、１個の実装部品４を吸着する。この部品供給装置５はフィーダ、リール、ケース等が該当し、複数の実装部品が詰められたものである。図５で示した超音波探触子２から超音波７を送信（照射）し、実装部品４と空気の界面における反射波８とチップマウンタ内のメモリに予め保存している正常吸着データを対比して、実装部品４とマウンタヘッドユニットに接続されたノズルの吸着不良の有無を判断することは、部品供給装置５から実装部品４を吸着し、基板６に実装部品４を実装するまでの工程の間に実施することが好ましい。

上記の本発明の超音波７を照射し、反射波８とメモリ内の正常吸着データを対比することに加えて、従来からのチップマウンタに備えられている電子部品吸着時のマウンタヘッド１の真空圧を測定する圧力センサ（図示しない）を組み合わせて使用することで、吸着する際の吸着不良を最適に検出することができる。

ここまではマウンタヘッドユニット１０に接続されたノズル３で実装部品４の表面を正常に吸着できた場合を示してきたが、吸着不良の場合について以下に説明する。図２はマウンタヘッドユニットに接続されたノズルで実装部品の表面を正常に吸着できなかった一例の概略図である。図２は吸着時に実装部品４を角部で斜めに吸着した場合であり、マウンタヘッド１の真空圧を測定する圧力センサがノズル３と実装部品４の間に隙間が生じ、圧力センサの圧力値が低下するので、この圧力値の差により吸着不良と判断することができる。従って本発明の超音波７を照射し、反射波８とメモリ内の正常吸着データを対比することなく判断できる。

しかし、マウンタヘッドユニットに接続されたノズルで実装部品の表面を正常に吸着できなかった別の一例の概略図である図３では、ノズル３と実装部品４の側面にて吸着しているので、圧力センサの圧力値は正常時（図１の場合）と変わらない値となり、圧力センサの圧力値だけでは吸着不良の有無を判断できない。そこで、図１の時と同様にマウンタヘッドユニット１０にて、ノズル３を実装部品４の表面に垂直に接触し、ノズル３の先端部に実装部品４を吸着させ、吸着後に超音波探触子２からノズル３を介して超音波信号を送信（照射）する。図７がマウンタヘッドユニットに接続されたノズルで実装部品の表面を正常に吸着できなかった一例の送信信号である超音波と、その反射波を示す概略図である。ここでは、図１および図５の説明にて記載したのと同様に、超音波探触子２が送信した超音波信号である超音波７をノズル３を介して実装部品４に送信（照射）する。超音波７は実装部品４内を伝搬後に、実装部品４と空気の界面で反射される。この反射した反射波８は実装部品４内を通過後にノズル３を介して超音波探触子２に送られる。その後、超音波探触子２は反射波８を電気信号に変換する。この電気信号をチップマウンタ内のメモリに予め保存している正常にノズル３の先端部と実装部品４を吸着した場合のデータと対比して、吸着不良の有無を判定する。図７のようなマウンタヘッドユニットに接続されたノズルで実装部品の表面が正常に吸着できていない場合は、超音波７の伝送経路及び経路長が図１および図５に示した正常な吸着時と異なる。従って、反射波８及び反射波８から変換した電気信号もチップマウンタのメモリに保存されているデータと異なる（電気信号の信号パターンが異なる）ことになる。

先に図２のマウンタヘッドユニット１０に接続されたノズル３で実装部品の表面を正常に吸着できなかった場合は、圧力センサの圧力値が低下するので、この圧力値の差により吸着不良と判断することができると記載したが、この吸着時に実装部品４を角部で斜めに吸着した場合においても、本発明により吸着不良を確認することができる。図６はマウンタヘッドユニット１０に接続されたノズル３で実装部品の表面を正常に吸着できなかった一例の送信信号である超音波と、その反射波を示す概略図であるが、図３及び図７の場合と同様に本発明の超音波７を照射した際に、超音波７の伝送経路及び経路長が図１および図５に示した正常な吸着時と異なる。従って、反射波８及び反射波８から変換した電気信号もチップマウンタのメモリに保存されているデータと異なる（電気信号の信号パターンが異なる）ことになる。

以上のように、本発明の超音波７を照射し、反射波８を変換した電気信号とメモリ内の正常吸着データを対比することで、マウンタヘッドユニット１０に接続されたノズルで実装部品の表面を正常に吸着できたか否かを判断できる。

光センサや映像情報等の他のシステムを組み合わせることがない本発明のチップマウンタは、高信頼性、短時間製造が求められる電気・電子機器の製造の用途で用いることができる。

１ マウンタヘッド
２ 超音波探触子
３ ノズル
４ 実装部品
５ 部品供給装置
６ 基板
７ 超音波
８ 反射波
１０ マウンタヘッドユニット

Claims (1)

1. 実装部品供給装置から実装部品をマウンタヘッドユニットにより吸引保持して基板上に実装するチップマウンタにおいて、前記マウンタヘッドユニットはマウンタヘッドと超音波探触子を内蔵し、且つノズルと接続していて、前記ノズルにて実装部品を吸着した時に、前記超音波探触子から実装部品に超音波信号を照射し、前記実装部品からの反射波を前記超音波探触子にて電気信号に変換し、チップマウンタ内のメモリに記憶されている正常な吸着時の電気信号と対比する吸着不良ヘッド検出手段を備えていることを特徴とするチップマウンタ。

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