JP2010525592A - 自動実装装置及び構成素子を基板に実装するための方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、ＸＹ位置決めシステム（１０８）と、基板（１１０，１３０，１３２）平面に対して並行な第１の方向（Ｘ）と第２の方向（ｙ）に移動できるようにＸＹ位置決めシステム（１０８）に配設されている少なくとも２つの実装ヘッド（１０２，１０３，１５０，１５２，２０２，２０４，２０６，２０８）と、前記少なくとも２つの実装ヘッドの相互に依存しない第１の方向（ｘ）への動きを可能にする第１の駆動ユニット（１２３）と、前記各実装ヘッドの前記基板に並行な平面内に配設される少なくとも２つの素子ホルダ（１０４）とを有している自動実装装置に関している。前記各実装ヘッドは付加的な駆動ユニット（１２７，２３０）を有しており、該駆動ユニットは、第２の方向（ｙ）に固定されたＸＹ位置決めシステム（１０８）のもとで前記各実装ヘッドの素子ホルダ（１０４）の第２の方向（ｙ）への動きを可能にしている。

Description

本発明は構成素子を基板に実装するための自動実装及びその方法に関している。

基板、特にプリント基板に構成素子を実装する際には、自動実装装置が用いられる。この装置はそれぞれ１つ若しくは複数の素子ホルダ（例えば吸着ピペット）を備えた１つまたは複数の実装ヘッドを有し、前記素子ホルダを用いて供給ユニットから複数の構成素子を受取り、ＸＹ位置決めシステムを用いて実装ヘッドを基板平面と並行しながら基板まで移送し、基板上の所定の位置に載置する。ここでは種々異なる実装ヘッドが用いられている。

例えばＥＰ１０７２１８１明細書からは構成素子支持体からの実装のための実装装置が公知である。この装置では複数の素子ホルダがローター周面に沿ってスター状に配置されており、前記ローターは基板平面に並行な軸体を中心に回転し、その場合複数の素子ホルダには複数の構成素子が供給ユニットから受取られ、一緒に基板まで搬送されて当該基板上に載置されている。さらに１つの実装ヘッドが開示されており、このヘッドでは基板の平面に対して垂直方向に位置する把持部が素子ホルダとして環状に分散されて実装ヘッドのホルダに配設されている。このような実装ヘッドは時間的な区分はタレット型実装ヘッドとも称される。

ＵＳ２００６/０１１２５４５Ａ１明細書からは、互いに固定の間隔をおいて支持体に配設されている２つのタレット型実装ヘッドを用いた、電子構成素子を実装するための方法及び装置が開示されている。ここでの２つのタレット型実装ヘッド間の間隔は、相応のパターン構成で配設された供給ユニットから同時に複数の構成素子を受け取れるように選定されている。

またＵＳ５２０３０６１明細書には、素子ホルダを備えた実装ヘッドが支持体にて互いに独立して操作される自動実装装置が開示されている。

ＥＰ１０６３８７５Ｂ１明細書には、ＸＹ位置決めシステムを有し、さらにこのＸＹ位置決めシステムに依存しない動きが可能な可動手段のための付加的駆動ユニットを有している表面実装装置が記載されている。

発明が解決しようとする課題
本発明の課題は、より高い実装能力を備えた自動実装装置ないし複数の構成素子を基板に実装するための方法を提供することである。

課題を解決するための手段
本発明によればこの課題は、請求項１に記載の特徴を備えた自動実装装置、並びに請求項６記載の特徴を備えた、複数の構成素子を基板に実装するための方法によって解決される。

前記自動実装装置はこの場合ＸＹ位置決めシステムと、少なくとも２つの実装ヘッドを有しており、前記２つの実装ヘッドはＸＹ位置決めシステムに次のように配設されている。すなわち少なくとも２つの実装ヘッドが基板平面に対して並行に第１の方向と第２の方向に移動し得るように配設されている。さらに前記少なくとも２つの実装ヘッドに対して第１の駆動ユニットが設けられており、該第１の駆動ユニットは、少なくとも２つの実装ヘッドの相互に依存しない（独立した）動きを可能にしている。さらに少なくとも２つの素子ホルダが各実装ヘッドに設けられており、これらは基板に並行な平面内に配設されている。前記各実装ヘッドはさらに付加的な駆動ユニットを有しており、該駆動ユニットは第２の方向に固定されたＸＹ位置決めシステムのもとで各実装ヘッドの素子ホルダの第２の方向への動きを可能にしている。

換言すれば本発明による自動実装装置は、例えば供給ユニットから基板までに至る広大なリフト量を備えるべく設計仕様されたグローバルなＸＹ位置決めシステムを有している。そのうえさらに少なくとも２つの実装ヘッド若しくは該実装ヘッドに設けられる素子ホルダが少なくとも相互に依存することなく移動できるように設けられている。すなわちそれぞれの実装ヘッドに配設される素子ホルダは、実装すべき複数の基板、例えば２つの異なる基板上の様々な位置に到達できるように設けられている。これにより実装プロセスのさらなる並行処理と実装効率のアップが可能となる。

請求項２による自動実装装置の有利な構成例によれば、素子ホルダの各々にそれぞれ１つの個別回転駆動部が一義的に対応付けられ、それによって素子ホルダが相互に依存することなく基板に並行な平面内で回転可能となる。

この個別回転駆動部を用いることによって素子ホルダに保持された構成素子がその角度位置に関して相互に依存することなく位置決め可能となる。個々の素子ホルダの回転運動はこの場合ＸＹ位置決めシステム若しくは実装ヘッドの並進運動と重なり得る。それにより実装プロセスのさらなる並行処理と実装効率の向上が期待できる。

請求項３による自動実装装置の有利な構成によれば、各素子ホルダが、当該素子ホルダを基板方向に動かすための別個に駆動制御可能なさらなる駆動ユニットを有している。この別個に駆動制御可能なさらなる駆動ユニットは、実装プロセスを次のように最適化し得る。すなわち構成素子を基板上に載置する時点が相互に依存することなく種々の実装ヘッド毎に選択できるようになる。

請求項４による自動実装装置の有利な構成例によれば、少なくとも２つの実装ヘッドがそれぞれ１つのステータと、基板平面に対して垂直方向の軸体を中心に回転可能なローターを有し、このローターに素子ホルダが配設され、さらに付加的な駆動ユニットがこのローターの回転を生じさせる。このローターの回転によって当該ローターに配設されている素子ホルダが第２の方向に動かされ、それと共にこの第２の方向に固定されたＸＹ位置決めシステムによって第２の方向への素子ホルダの動きも得ることができる。

別の有利な実施例によれば、少なくとも２つの実装ヘッドがそれぞれ１つの付加的な支持体を介してＸＹ位置決めシステムに配設され、付加的な駆動ユニットがこれらの少なくとも２つの実装ヘッドの各支持体に沿った動きを可能にしている。それにより例えばいわゆるマトリックスヘッドを実装ヘッドとして使用できるようになる。これにより、異なるマトリックスヘッドの素子ホルダは互いに依存することなく第１の方向にも第２の方向にも動くことができるようになり、固定されたＸＹ位置決めシステムのもとでも第２の方向に動かすことができるようになる。

有利には、自動実装装置の制御装置が設けられ、この制御装置は少なくとも２つの実装ヘッドのそれぞれ少なくとも１つの素子ホルダの基板方向への同時の動きを可能にしている。２つの実装ヘッドの相互に依存しない第１の方向と第２の方向への動き（独立した動き）によって、基板の上方で任意の位置決めが達成できる。それにより、種々異なる実装ヘッドの２つの素子ホルダを用いて２つの構成素子を同時に基板に載置することができ、これによって実装時間がさらに短縮できる。

本発明によれば、少なくとも２つの実装ヘッドがＸＹ位置決めシステムによって基板平面に並行な第１の方向と第２の方向に動かされ、この場合実装ヘッドの少なくとも１つは基板平面に対して並行な平面内に配設される少なくとも２つの素子ホルダを有し、ＸＹ位置決めシステムが第２の方向での第１の位置に固定され、少なくとも２つの実装ヘッドは相互に依存することなく第１の方向に移動可能であり、さらに少なくとも２つの実装ヘッドの各々の素子ホルダも相互に依存することなく移動可能である。実装ヘッドないし素子ホルダ自体の固定された第１の位置における第２の方向への独立した動きによってＸＹ位置決めシステムによる迅速な動き、例えば供給ユニットから基板位置までの迅速な動きが、基板に並行な平面内での第１の位置における実装ヘッドないし素子ホルダの微細な動きのときと同じように迅速にでき、それと同時に実装位置も達成される。

本発明による方法の別の有利な実施例によれば、少なくとも素子ホルダが同時に基板方向に動き、そこにおいて複数の構成素子が同時に載置される。それにより基板への構成素子の実装にかかる時間がさらに短縮される。

この場合の少なくともそれぞれ１つの素子ホルダの相互に依存しない動きは、例えば基板平面に対して垂直方向の軸体を中心とした各実装ヘッドの回転運動によって、あるいは基板平面に並行する実装ヘッドの並進運動によって可能である。

以下では図面の各図の実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。

本発明の第１実施例の概略的平面図 本発明の第２実施例の概略的平面図

図１には自動実装装置１００の第１実施例が示されており、この自動実装装置１００は実装ヘッド１０２，１０３と該ヘッドに取付けられている素子ホルダ１０４，例えば吸引ピペットを用いて、図には示されていない構成素子を供給ユニット１０６から受取り、実装ヘッド１０２が可動に配設されているＸＹ位置決めシステム１０８を用いて基板１１０，１３０まで移送され、当該基板１１０，１３０上の所定の位置に前記構成素子が載置される。この場合前記ＸＹ位置決めシステム１０８は、Ｙ方向に延在する２つの支持体１２０と、該支持体にＹ方向に可動に懸架された２つの支持体１２２を有している。実装ヘッド１０２はそれぞれ可動な支持体１２２に相互に依存することなくＸ方向に可動に配設されており、さらに駆動ユニット１２３、例えばリニアモーターを介して、それぞれ可動な支持体１２２に沿って個別に駆動される。図示の例では実装ヘッド１０２がいわゆるタレット型実装ヘッドとして構成されており、このタレット型実装ヘッドでは複数の素子ホルダ１０４が基板１１０平面に並行する平面内でローター１２４の周囲に配設されている。この場合ローター１２４は、軸体１２６を中心に回転可能に構成されており、この場合の回転は、概略的に示されている付加的な駆動ユニット１２７、例えばサーボモータによって実現される。

実装ヘッド１０２，１０３のＸ方向での依存しない動き、すなわち独立した動きと、軸体１２６を中心としたローター１２４の回転運動によって、基板１１０の上方で任意の位置決めが素子ホルダ１０４を用いて達成することが可能となる。図１の左方側に描写されている第２の実装ヘッド１０３に対して同じようなことが当てはまる。それによりこれらの２つの実装ヘッド１０２，１０３の複数の素子ホルダは、互いに依存することなく、支持体１２２の確定されたＹポジションｙ１のもとで基板１１０，１３０，１３２上方の任意の位置を取ることが可能となる。

例えば図１中で"＋"の付された素子ホルダ１０４が、当該素子ホルダ１０４によって移送される構成素子（図示せず）が載置されるそのつどの位置に到達すると、自動実装装置１００の制御装置１４０を介して例えば２つの構成素子を同時に基板１１０，１３２に載置することがトリガされる。それに対して個々の素子ホルダ１０４はそれぞれ１つのさらなる駆動ユニット１３６，例えば素子ホルダ１０４の回転運動も上下運動も駆動し得る回転／往復運動用のモータを有している。なお図１及び図２においては図を見やすくする理由からそのようなさらなる駆動ユニット１３６は、複数の素子ホルダ１０４のうちの１つにおいてしか示されていない。

このさらなる駆動ユニット１３６によって少なくとも２つの実装ヘッド１０２，１０３は確定されている位置ｙ１において相互に完全に依存することなく、複数の構成素子を基板１１０，１３２上に載置できる。このことは例えば基板１１０，１３２の実装内容が種々異なっている場合に特に有利となる。したがって例えば基板１１０への構成素子実装中に２つの構成素子を基板１３２上の近接する位置に載置することが可能となる。

複数の構成素子を供給ユニット１０６から受取る際には、下方のさらなる実装ヘッド１５０及び１５２に基づいて描写されているように、供給ユニット１０６の適切なパターン構成のもとで、例えば全部で４つの構成素子を同時に供給ユニット１０６から受取ることも可能になる。

本発明による自動実装装置を用いて強化された並行処理によって実装時間は大幅に短縮でき、それに伴って実装能力も大幅に向上する。

さらに自動実装装置１００においては光学的な制御ステーション１６０が、供給ユニット１０６から基板１１０までの移送中に素子ホルダ１０４における構成素子の位置決めをコントロールできるように構成されている。

図２には自動実装装置の第２実施例２００が示されており、この第２実施例も実質的に第１実施例１００と同じ構成要素を有している。いずれにせよここではタレット型実装ヘッド１０２，１０３，１５０，１５２の代わりに、マトリックスヘッド２０２，２０４，２０６，２０８が実装ヘッドとして設けられている。なお各マトリックスヘッド２０２，２０４，２０６，２０８は当該第２実施例では図を見やすくする理由から６つの素子ホルダ１０４しか有していないが、この場合も基本的にはこの６つの素子ホルダ１０４に代えてそれ以上の数の素子ホルダ１０４がマトリックスヘッド２０２，２０４，２０６，２０８に設けられることは明らかである。前記マトリックスヘッド２０２，２０４，２０６，２０８にはそれぞれ付加的な支持体２２０，２２２，２２４，２２６をＹ方向に可動に配設されており、ＸＹ位置決めシステム１０８がＹ方向の第１ポジションｙ１に固定されていたとしても、別個の付加的な駆動ユニット２３０，例えばリニアモーターを用いて相互に依存することなくＸ及びＹ方向に可動である。

マトリックスヘッド２０２，２０４，２０６，２０８のＸ及びＹ方向での非依存性の（独立的な）動きによって、基板１１０の上方で相互に依存しない異なる位置を達成でき、制御装置１４０を用いて複数の構成素子を同時に載置することも達成可能である。

構成素子の収容の際には、供給ユニット１０６の適正なパターン構成のもとで、同時に収容できる構成素子数を高めることができる。例えば図２に示されているように、（"＋"マークの付された）６つの素子ホルダが同時に複数の構成素子を供給ユニット１０６から収容している。

図面に示されているように、プリント基板１１０，１３０，１３２が１つの実装領域にあるならば、外側のプリント基板１１０，１３２は、それぞれＸ軸方向に分離している２つの実装ヘッド１０２，１０３、あるいは１５０，１５２ないし２０２，２０４，２０６，２０８によって相互に別個に実装可能である。それに対して中央のプリント基板１３０には両方の実装ヘッドが到達可能であるのでこの２つの実装ヘッドの両方から実装可能である。

Claims (11)

1. 複数の構成素子を基板（１１０，１３０，１３２）に実装するための自動実装装置（１００，２００）であって、
   ＸＹ位置決めシステム（１０８）と、
   前記基板（１１０，１３０，１３２）の平面に並行な第１の方向（Ｘ）と第２の方向（ｙ）への動きができるように前記ＸＹ位置決めシステム（１０８）に配設されている少なくとも２つの実装ヘッド（１０２，１０３，１５０，１５２，２０２，２０４，２０６，２０８）と、
   前記少なくとも２つの実装ヘッド（１０２，１０３，１５０，１５２，２０２，２０４，２０６，２０８）の相互に依存しない第１の方向（ｘ）への動きを可能にする第１の駆動ユニット（１２３）と、
   前記各実装ヘッド（１０２，１０３，１５０，１５２，２０２，２０４，２０６，２０８）の前記基板（１１０，１３０，１３２）に並行な平面内に配設される少なくとも２つの素子ホルダ（１０４）とを有している形式の自動実装装置において、
   前記各実装ヘッド（１０２，１０３，１５０，１５２，２０２，２０４，２０６，２０８）が付加的な駆動ユニット（１２７，２３０）を有しており、
   前記付加的な駆動ユニット（１２７，２３０）は、第２の方向（ｙ）に固定されたＸＹ位置決めシステム（１０８）のもとで各実装ヘッド（１０２，１０３，１５０，１５２，２０２，２０４，２０６，２０８）の素子ホルダ（１０４）の第２の方向（ｙ）への動きを可能にするように構成されていることを特徴とする自動実装装置。
2. 前記複数の素子ホルダ（１０４）の各々に、当該素子ホルダ（１０４）を相互に依存させることなく前記基板（１１０，１３０，１３２）に並行な平面内で回転させるそれぞれ１つの個別回転駆動部が一義的に対応付けられている、請求項１記載の自動実装装置。
3. 前記各素子ホルダ（１０４）に、当該素子ホルダ（１０４）を基板（１１０，１３０，１３２）方向に動かすための別個に駆動制御可能なさらなる駆動ユニット（１３６）が対応付けられている、請求項１または２記載の自動実装装置。
4. 前記少なくとも２つの実装ヘッド（１０２，１０３，１５０，１５２，２０２，２０４，２０６，２０８）はそれぞれ基板（１１０，１３０，１３２）の平面に対して垂直方向の軸体（１２６）を中心に回転可能なローター（１２４）を有し、該ローター（１２４）に複数の素子ホルダ（１０４）が配設されており、さらに付加的な駆動ユニット（１２７）が前記ローター（１２４）を回転させている、請求項１から３いずれか１項記載の自動実装装置。
5. 前記少なくとも２つの実装ヘッド（１０２，１０３，１５０，１５２，２０２，２０４，２０６，２０８）は、それぞれ１つの付加的な支持体（２２０，２２２，２２４，２２６）を介してＸＹ位置決めシステム（１０８）に配設されており、さらに付加的な駆動ユニット（２３０）が前記少なくとも２つの実装ヘッド（１０２，１０３，１５０，１５２，２０２，２０４，２０６，２０８）の各支持体（２２０，２２２，２２４，２２６）に沿った移動を可能にしている、請求項１から３いずれか１項記載の自動実装装置。
6. 前記少なくとも２つの実装ヘッド（１０２，１０３，１５０，１５２，２０２，２０４，２０６，２０８）のそれぞれにおける少なくとも１つの素子ホルダ（１０４）の基板方向（１１０，１３０，１３２）への同時移動を可能にする制御装置（１４０）が設けられている、請求項１から５いずれか１項記載の自動実装装置。
7. 複数の構成素子を基板（１１０，１３０，１３２）に実装するための方法において、
   少なくとも２つの実装ヘッド（１０２，１０３，１５０，１５２，２０２，２０４，２０６，２０８）がＸＹ位置決めシステム（１０８）によって基板（１１０，１３０，１３２）の平面に対して並行な第１の方向（ｘ）と第２の方向（ｙ）に動かされ、
   前記実装ヘッド（１０２，１０３，１５０，１５２，２０２，２０４，２０６，２０８）の少なくとも１つは、基板（１１０，１３０，１３２）の平面に対して並行な平面内に配設された少なくとも２つの素子ホルダ（１０４）を有しており、
   前記ＸＹ位置決めシステム（１０８）が第２の方向（ｙ）の第１の位置（ｙ１）に固定され、
   前記少なくとも２つの実装ヘッド（１０２，１０３，１５０，１５２，２０２，２０４，２０６，２０８）が相互に依存することなく第１の方向（ｘ）に動かされ、
   さらに前記少なくとも２つの実装ヘッド（１０２，１０３，１５０，１５２，２０２，２０４，２０６，２０８）の各々の素子ホルダの少なくともそれぞれ１つが相互に依存することなく第２の方向（ｙ）に動かされるようにしたことを特徴とする方法。
8. 前記素子ホルダ（１０４）の少なくともそれぞれ１つが同時に基板（１１０，１３０，１３２）方向に動かされ、当該基板において同時に複数の構成素子が載置される、請求項７記載の方法。
9. 前記素子ホルダ（１０４）の少なくともそれぞれ１つが相互に依存することなく基板（１１０，１３０，１３２）方向に動かされ、当該基板において複数の構成素子が載置される、請求項７記載の方法。
10. 前記素子ホルダ（１０４）の少なくともそれぞれ１つの動きは、基板（１１０，１３０，１３２）平面に対して垂直方向の軸体（１２６）を中心とした各実装ヘッド（１０２，１０３，１５０，１５２）の回転運動によって行われる、請求項７から９いずれか１項記載の方法。
11. 前記素子ホルダ（１０４）の少なくともそれぞれ１つの動きは、基板（１１０，１３０，１３２）平面に並行する方向の各実装ヘッド（１０２，１０３，１５０，１５２）の並進運動によって行われる、請求項７から９いずれか１項記載の方法。

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