JP2011071370A

JP2011071370A - 真空吸着ノズル

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Publication number: JP2011071370A
Application number: JP2009221885A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Hamashima; 浩浜島
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2009-09-28
Filing date: 2009-09-28
Publication date: 2011-04-07

Abstract

【課題】実装機の高速化を図り、装着精度を向上させるために濃い色のセラミックスを用いたとしても、カメラ側から光を照射して吸着物の位置検出を行なうときに、吸着ノズルの錐状部からの反射光の画像入力レベルがなお高い（輝度が高い）ので、吸着物の正確な位置検出ができず、装着精度が劣るという問題があった。
【解決手段】吸着物を真空吸着する吸着面を有する先端部と該先端部に向かって縮径する錐状部とを有する真空吸着ノズルであって、前記錐状部に多数のディンプルを有する真空吸着ノズルであることから、先端に吸着物（電子部品）を真空吸着して移送して吸着物を実装する際に精度良く実装できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、チップコンデンサやチップ抵抗器などのチップ状の電子部品を回路基板に実装するための電子部品装着機に好適に用いられる真空吸着ノズルに関する。

従来、チップコンデンサやチップ抵抗器などのチップ状の電子部品は、電子部品装着機に具備された真空吸着ノズルの先端の吸着面に真空吸引によって吸着された後、そのまま搬送されて回路基板の所定の位置へ実装される。このとき、このチップ状の電子部品の位置の測定は、光を照射して、このチップ状の電子部品によって反射された反射光をＣＣＤカメラで受光し、画像解析装置でそのチップ状の電子部品の形状や電極の位置を解析することによって行なわれている。

図４は、真空吸着ノズルを具備した電子部品装着機を用いた、チップ状の電子部品を回路基板に実装する電子部品装着装置の構成を示す概略図である。

図４に示す電子部品装着装置50は、電子部品装着機44に具備された真空吸着ノズル31と、電子部品45を並べたトレイ46と、真空吸着ノズル31に吸着された電子部品45に向けて光を照射するライト47と、電子部品45からの反射光を受光するためのＣＣＤカメラ48と、ＣＣＤカメラ48で受光した反射光を画像処理するための画像解析装置49とで構成されている。

そして、この電子部品装着装置50は、真空吸着ノズル31がトレイ46まで移動し、トレイ46上に並べられた電子部品45を吸着すると、ライト47が真空吸着ノズル31に吸着された電子部品45へ向けて光を照射し、この光が電子部品45の本体や電極に当たって反射する反射光をＣＣＤカメラ48で受光し、ＣＣＤカメラ48で受光した画像を基に画像解析装置49によって電子部品45の位置を測定して、そのデータを基に回路基板（図示せず）の所定の位置に電子部品45を吸着した真空吸着ノズル31を移動させて、回路基板上に電子部品45を実装している。

なお、図示していないが、電子部品装着装置50には回路基板上に実装した電子部品45の位置が正確であるかどうかをＣＣＤカメラで撮像して画像解析装置で解析し、任意の実装予定位置より位置ずれが大きい場合には実装した回路基板を製造工程から除去するようになっている。

図３は、電子部品装着機の保持部材に組み付けられた状態の真空吸着ノズルの構成の一例を示す、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のは縦断面図である。

この真空吸着ノズル31は、真空吸引することによって電子部品を吸着して保持するための吸着面32を先端の端面側に有した先端部35と、先端部35の吸着面32と相対する側に先端部35に向かって先細りの形状で設けられた錐状部34と、錐状部34が吸着面32と相対する根元の端面側に設けた頭部36とを有する構成とされている。そして先端部35の中心部を貫く内孔は、錐状部34と頭部36とに延設されて吸引孔33とされている。

また、保持部材40は真空吸着ノズル31の頭部36と嵌合する受け部41を中央に有し、その中心部に吸引孔33と連通するように吸引孔42を有しており、受け部41に真空吸着ノズル31の頭部36を嵌合して電子部品装着機に取り付けられるようにしてある。

そして、真空吸着ノズル31の材質としては、耐摩耗性に優れるセラミックスや超硬合金などが用いられている。

さらに、特許文献１には、チップ部品を吸着する吸着ノズルの先端部に耐摩耗性の優れたセラミックスを用いることや、このような吸着ノズルの先端部がカメラで撮影したときにチップ部品よりも画像入力レベルの低い色（濃い色、例えば黒色のセラミックスの色）で構成されることによって、チップ部品の位置検出が行なえることが開示されており、この吸着ノズルは耐摩耗性に優れ、チップ部品をノズルでピックアップした際の画像処理を確実に行なえることが開示されている。

また、特許文献２には、先端に被測定物を吸着保持する平坦な吸着面を有するとともに、該吸着面にまで連通する吸引孔を備えた吸着ノズルを具備してなり、該吸着ノズルの吸引孔より真空吸引して吸着面に被測定物を吸着保持するようにしてなる光学測定用物体保持装置において、上記吸着ノズルの少なくとも先端部を、400〜1000ｎｍの波長光に対する反射率が40％以下であるセラミックスで形成した光学測定用物体保持装置が開示され、併せて、先端に平坦な吸着面を有し、該吸着面に向かって先細り状に形成した略円錐状の吸着ノズルと該吸着ノズルが嵌合する保持部材（フランジ）とからなり、この吸着ノズルが黒色系のセラミックスで形成されるとともに、保持部材（フランジ）がステンレス，アルミニウム，合金工具鋼材等の金属で形成されたものが開示されている。そして、これによれば、吸着ノズルでの光の反射を抑え、被測定物の外形形状やその一部分を確実に認識して所定位置まで搬送することができるとともに、被測定物の脱着を繰り返したとしても吸着面の摩耗が少ないため長期使用が可能であるというものである。

特開平２−90700号公報特開平10−117099号公報

しかしながら、近年、真空吸着ノズルを高速で移動させてトレイ上の電子部品を吸着し、そのまま電子部品を回路基板まで移動して実装する工程等において、回路基板およびこれに実装する電子部品がますます小型化されて、実装する電子部品の数が増加する傾向にあるため、真空吸着ノズルが電子部品を吸着して回路基板の実装位置に確実に精度良く載置することがさらに求められてきている。特に、電子部品装着装置等を用いて電子部品を真空吸着ノズルで吸着して回路基板に載置するときに、電子部品に光を照射してその反射光をＣＣＤカメラで受光し画像解析装置によって電子部品の位置確認を行なうが、吸着する電子部品が小型化していることから、この電子部品からの反射光以外に真空吸着ノズルからの反射光も多く含まれるようになり正確な位置検出が難しくなって、より精度よく実装することが難しいという問題が生じている。

また、特許文献２の吸着ノズルは先端部を、400〜1000ｎｍの波長光に対する反射率が40％以下であるセラミックスで形成し、吸着面に向かって先細り状に形成した略円錐状の吸着ノズルであって黒色系のセラミックスで形成されて反射光は少なくなってはいるものの、電子部品が小型化されると吸着ノズル全体からの反射光が多くなって、正確な位置検出が難しくなって、より精度よく実装することが難しいという問題が生じている。

本発明は、先端に吸着物（電子部品）を真空吸着して移送する際に吸着物を実装する際に精度良く実装できる真空吸着ノズルを提供することを目的とする。

本発明の真空吸着ノズルは、吸着物を真空吸着する吸着面を有する先端部と該先端部に向かって縮径する錐状部とを有する真空吸着ノズルであって、前記錐状部に多数のディンプルを有することを特徴とするものである。

また、本発明の真空吸着ノズルは、上記構成において、前記ディンプルの間隔は、前記ディンプルの径以下であることを特徴とするものである。

また、本発明の真空吸着ノズルは、上記いずれかの各構成において、多数の前記ディンプルの面積が、錐状部の面積の50％以上を占めていることを特徴とするものである。

また、本発明の真空吸着ノズルは、上記いずれかの各構成において、前記真空吸着ノズルは、セラミックスからなることを特徴とするものである。

本発明の真空吸着ノズルによれば、吸着物を真空吸着する吸着面を有する先端部と該先端部に向かって縮径する錐状部とを有する真空吸着ノズルであって、前記錐状部に多数のディンプルを有することから、電子部品に光を照射してその反射光をＣＣＤカメラで受光し画像解析装置によって電子部品の位置確認を行なうときに、錐状部へ照射された光のうちディンプル間に照射された光の反射光は特定の方向への反射光となるが、ディンプルへ照射された光はディンプルの内面の曲面で方向が特定されない散乱光となり、ＣＣＤカメラへはディンプル間の反射光と、ディンプルの散乱光のわずか一部とが入射するが、電子部品からの反射光はその多くがＣＣＤカメラへ入射することから、吸着された電子部品と、その背景となる真空吸着ノズルの外周面である錐状部とのコントラストが明瞭となり、電子部品の正確な位置検出ができるので装着精度が向上する。

また、本発明の真空吸着ノズルによれば、ディンプルの間隔は、ディンプルの径以下であることから、錐状部へ照射された光は多くがディンプルで散乱光となって反射し、吸着された電子部品と、その背景となる真空吸着ノズルの外周面である錐状部のコントラストがより一層明瞭となり、電子部品の正確な位置検出ができるので装着精度が向上する。

また、本発明の真空吸着ノズルによれば、多数のディンプルの面積が、錐状部の面積の50％以上を占めていることから、錐状部へ照射された光の反射光の多くがディンプルによる散乱光となることから、吸着した電子部品と、その背景となる真空吸着ノズルの外周面である錐状部とのコントラストはより一層明瞭となり、電子部品の正確な位置検出ができるので装着精度が向上する。

また、本発明の真空吸着ノズルは、前記真空吸着ノズルは、セラミックスからなることから、洗浄やハンドリングを繰り返しても、硬度や強度が高いために錐状部の摩耗が少なく長期間の使用に耐えられる。

本発明の真空吸着ノズルを電子部品装着機の保持部材に組み付けたときの構成の一例を示す、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の縦断面図であり、（ｃ）は（ａ）のディンプルの径と間隔とを示す模式図である。本発明の真空吸着ノズルを具備した電子部品装着機を用いて、チップ状の電子部品を回路基板に実装する電子部品装着装置の構成を示す概略図である。従来の電子部品装着機の保持部材に組み付けられた状態の真空吸着ノズルの構成の一例を示す、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のは縦断面図である。従来の真空吸着ノズルを具備した電子部品装着機を用いた、チップ状の電子部品を回路基板に実装する電子部品装着装置の構成を示す概略図である。

以下、本発明の実施の形態の例を説明する。

図１は本発明の真空吸着ノズルを電子部品装着機の保持部材に組み付けたときの構成の一例を示す、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の縦断面図であり、（ｃ）は（ａ）のディンプルの径と間隔を示す模式図である。

図１に示す真空吸着ノズル１は、真空吸引することによって吸着物である電子部品（図示せず）を吸着して保持するための吸着面２を先端の端面側に有した先端部５と、先端部５の吸着面２と相対する側に先端部５に向かって先細りの形状で設けられた錐状部４と、錐状部４が吸着面２と相対する根元の端面側に設けた頭部８とを有する構成である。そして、先端部５を貫通して吸着面２に開口した内孔は、錐状部４と頭部８とに延設して頭部８の表面に開口させて、吸引孔３としてある。そして錘状部４には、開口が円形状であり内面が凹曲面状の多数のディンプル６を有している。

また、真空吸着ノズル１の頭部８と嵌合する受け部11を有し、吸引孔３と連通するように吸引孔12を有している保持部材10が、真空吸着ノズル１の頭部８と受け部11とを嵌合させて取り付けられており、この保持部材10を介して真空吸着ノズル１が電子部品装着機（図示せず）に取り付けられるようにしてある。

次に、図２に、本発明の真空吸着ノズル１を具備した電子部品装着機を用いて、チップ状の電子部品を回路基板に実装する電子部品装着装置の構成を概略図で示す。

図２に示す電子部品装着装置20は、電子部品装着機14に具備した真空吸着ノズル１と、電子部品15を並べたトレイ16と、真空吸着ノズル１に吸着された電子部品15に向けて光を照射するライト17と、ライト17の反射光を受光するためのＣＣＤカメラ18と、ＣＣＤカメラ18で受光した反射光（画像）を画像処理するための画像解析装置19とで構成されている。

そして、この電子部品装着装置20は、真空吸着ノズル１がトレイ16まで移動し、トレイ16上に並べられた電子部品15を吸着すると、ライト17が真空吸着ノズル１に吸着された電子部品15へ向けて光を照射し、この光が電子部品15の本体や電極に当たって反射する反射光をＣＣＤカメラ18で受光し、ＣＣＤカメラ18で受光した画像を基に画像解析装置19によって電子部品15の位置を測定して、そのデータを基に回路基板（図示せず）の所定の位置に電子部品15を吸着した真空吸着ノズル１を移動させて、回路基板の表面に電子部品15を実装するものである。なお、図示していないが、電子部品装着装置20には回路基板上に実装した電子部品15の位置が正確であるかどうかをＣＣＤカメラで撮像して画像解析装置で解析し、任意の実装予定位置より位置ずれが大きい場合には実装した回路基板を製造工程から除去するようになっている。

そして、本発明の真空吸着ノズル１は、吸着物を真空吸着する吸着面２を有する先端部と該先端部に向かって縮径する錐状部４とを有する真空吸着ノズル１であって、錐状部４に多数のディンプル６を有することが重要である。

図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、錐状部４に多数のディンプル６を有することから、ライト17から照射された光は、ディンプル６では内面の曲面で反射して方向が特定されない散乱光となり、ディンプル間７では特定の方向へ向かう反射光となり、ＣＣＤカメラはディンプル間７の反射光と、ディンプルの散乱光のわずか一部とを検出することになる。

一方、電子部品に照射された光は、錐状部４で散乱された光と比較して多くがＣＣＤカメラへ入射することから、吸着された電子部品と、その背景となる真空吸着ノズル１の外周面である錐状部４とのコントラストが明瞭となり、電子部品の正確な位置検出ができるので装着精度が向上する。

また、ディンプル６に入射した光は、ディンプル６の周囲に均等に散乱するのではなく、ＣＣＤカメラに入射する光が少なくなる方向に散乱することが好ましい。ディンプル６の周囲に均等に散乱すると、散乱光の一部がＣＣＤカメラに入射しやすくなって電子部品の背景が明るくなりコントラストが不明瞭になるためである。

ディンプル６の曲面は、錐状部４に照射された光が一方向に集中して反射することを防止し、真空吸着ノズル１や周囲の部材に強い反射光が生じＣＣＤカメラで撮影した画像で吸着物と背景とのコントラストが不明瞭になるという問題を防止する。

また、錐状部４は、図１（ａ）では円錐形状で示されているが、一般的に錐状体と呼ばれる形状全般を示すものである。さらに、先端部５は図１（ａ）では円筒形状で示されているが、角柱や錐状体であってもよい。

また、ディンプル６の間隔は、ディンプル６の径以下であることが好ましい。

図１（ｃ）に示すように、ディンプル６の間隔６ｂがディンプルの径６ａ以下であると、錐状部４に照射された光はディンプル６の曲面で散乱されて電子部品の背景を暗い状態に保つことができる。また、ディンプル間７は、真空吸着ノズル１を電子部品装着機から取り外して洗浄したり取り付けたりする作業中に、錐状部４が周囲の部材と接触しディンプル間７が欠けて変形するという問題を防止する。錐状部４の表面がディンプル６だけで形成されると、隣接するディンプル６の境界にはディンプル間７が殆ど無くなるためディンプル間７からの反射光はなくなり好ましいが一方でディンプルの境界部が突起状となり欠けやすくなって真空吸着ノズル１が損傷するという問題が生じる可能性も生じている。

なお、ディンプル６の配列が偏ると、ディンプル６の面積が錐状部の50％以上となっても、ディンプル間７が広くなる部位が現れて部分的に強い反射光を生じ、電子部品の背景が明るくなり位置精度が低下する場合があるので、ディンプル６の間隔６ｂ（ディンプル間７）は均等になっていることが好ましい。

また、ディンプル６の開口の径６ａおよび間隔６ｂ（ディンプル間７）は、表面粗さ測定器や、走査型電子顕微鏡，金属顕微鏡などで撮影して写真や画像からも測定することができる。

また、多数のディンプル６の（開口の）面積が、錐状部の面積の50％以上を占めていることが好ましい。

多数のディンプル６の面積が、錐状部４の面積の50％以上を占めていると、錐状部４へ照射された光の反射光の多くが散乱光となることから、吸着された電子部品と、その背景となる真空吸着ノズル１の外周面である錐状部４とのコントラストはより一層明瞭となり、電子部品の正確な位置検出ができるので装着精度が向上する。

また、ディンプル６の面積とは、ディンプルが開口した部分の面積のことであり、面積の測定方法は、錐状部４をディンプル６とディンプル間７との分布が分かる適度な倍率で撮影し、撮影した画像か写真からディンプル６またはディンプル間７のいずれか一方の面積を測定し、次に画像全体の面積から一方の面積を差し引くことにより他方の面積を求めることができる。図１（ｃ）のように、ディンプル６が規則的に配列している場合は、破線で囲んだ領域Ａと領域Ａ内のディンプル６の面積を求めてディンプル６の面積比率を算出することもできる。

なお、ディンプル６の開口の形状について円の場合で説明してきたが、開口の形状が楕円や多角形の場合でも同様の効果を得ることができる。

また、本発明の真空吸着ノズル１は、セラミックスからなることが好ましい。

真空吸着ノズル１がセラミックスからなると、洗浄やハンドリングを繰り返してもディンプル６は傷ついたり磨耗したりしにくいため、錐状部４に入射した光をディンプル６が散乱光として反射する効果が長く保たれる。真空吸着ノズル１が金属や樹脂で形成されその表面を暗色にコーティングして反射光を少なくする様な加工をしていると、錐状部４の表面は傷つき磨耗しやすくなって暗色にコーティングが剥がれ錐状部４のディンプル６が入射した光を散乱する効果を長く保つことが難しくなる。このようなセラミックスとしては、例えばアルミナセラミックス，ジルコニアセラミックスあるいは窒化珪素セラミックスなどを好適に用いることができる。

さらに、本発明の真空吸着ノズル１に用いるセラミックスは導電性付与剤を含むのが好ましい。

真空吸着ノズル１に用いるセラミックスに導電性付与剤を含むものを用いると、単体では絶縁性のセラミックスであっても、導電性付与剤を含ませることによって所望の適度な抵抗値を有する真空吸着ノズル１を作製することができる。

本発明の真空吸着ノズル１は、半導電性を有する場合には、例えば真空吸着ノズル１の先端と後端との間の抵抗値を10^３〜10^１１Ωとすれば、真空吸着ノズル１が高速で移動して空気や電子部品との摩擦で発生する静電気により帯電したとしても、この静電気は保持部材10と電子部品装着機20とを通してアース（除電）できるために、真空吸着ノズル１から周囲の電子部品15などに静電気が急速に放電して周囲の電子部品15が放電破壊するのを防止することができる。また、真空吸着ノズル１が電子部品15に近付いても、真空吸着ノズル１の静電気は除電されているので、静電気の反発力で電子部品15が吹き飛ぶという現象が発生しないようにすることができる。この抵抗値が10^３Ω未満になると、真空吸着ノズル１の周囲にある部品などに静電気が帯電しているとそれらから放電されやすくなり、吸着している電子部品15を静電破壊してしまうという問題が生じるおそれがある。また、10^１１Ωを超えると、真空吸着ノズル１に発生した静電気を帯電しやすくなり、真空吸着ノズル１が電子部品15に近付くと静電気の反発力により電子部品15が吹き飛ぶという現象が発生するようになるおそれがある。

このような半導電性を有するセラミックスとして、例えば、アルミナセラミックスは絶縁性のセラミックスであるが、安価で耐摩耗性が優れているという特長があり、炭化チタンや窒化チタンなどの導電性付与材を添加すれば適度な導電性を有するものとなるので、これを用いることによって、耐摩耗性に優れ、適度な導電性も有する真空吸着ノズル１を作製することができる。同様に、ジルコニアセラミックスは強度の高い材料であり、酸化鉄，酸化チタンおよび酸化亜鉛などの導電性付与材を添加すれば適度な導電性を有するものとなるので、これを用いることによって、細い形状でも折れにくくなり、適度な導電性も有する真空吸着ノズル１を作製することができる。また、炭化珪素セラミックスは、炭素を添加することで抵抗値を調整した真空吸着ノズル１を作製することができる。

さらに、本発明の真空吸着ノズル１に用いるセラミックスは黒色系セラミックスであることが好ましい。

真空吸着ノズル１に黒色系セラミックスを用いると、真空吸着ノズル１で吸着した電子部品15をライト17で照射してＣＣＤカメラ18で撮影したときに、電子部品15はライト17の反射光で鮮明に写るが、電子部品15の背景は真空吸着ノズル１が黒色系セラミックスであるために暗い状態となり、電子部品15の輪郭は明瞭になる。そのため、画像解析装置19は真空吸着ノズル１に吸着された電子部品15の形状を認識しやすくなるので、回路基板に実装する際の装着精度が高くなるという利点がある。

黒色系セラミックスとしては、黒色系の導電性付与材を添加したジルコニア，アルミナおよび炭化珪素などがある。また、茶色系や青色系など他の色調を有するセラミックスでも、濃い色調とすることにより黒色系セラミックスと同様の効果を得ることができる。

例えば、アルミナセラミックスに添加する黒色系あるいは茶色系や青色系であっても濃い色調として用いることができる導電性付与材としては、酸化鉄，酸化ニッケル，炭化チタン，窒化チタンなどが挙げられ、中でも酸化鉄，炭化チタンが黒色系セラミックスを得られる導電性付与材として好ましい。ジルコニアセラミックスに添加する黒色系あるいは茶色系や青色系であっても濃い色調として用いることができる導電性付与材としては、酸化鉄，酸化チタン，酸化コバルト，酸化クロム，酸化ニッケルなどが挙げられ、中でも酸化鉄が黒色系セラミックスを得られる導電性付与材として好ましい。炭化珪素セラミックスは、炭素を含有させて導電性を付与したものが黒色系セラミックスとして好ましい。

また、真空吸着ノズル１は、セラミックスの主成分が安定化剤を含むジルコニアであって、この主成分よりも硬度が低い金属酸化物を含む添加剤を含有していることが好ましい。

真空吸着ノズル１に用いるセラミックスに安定化剤を含むジルコニアセラミックスを用いることが好ましいのは、セラミックスとしての機械的強度が高いためである。特に、図１（ａ）に示す真空吸着ノズル１のように、先端部５を有しており、その径が細い形状の真空吸着ノズル１の場合には、吸着面２に吸着した電子部品15を基板に実装したときに隣接する部品と真空吸着ノズル１の先端とが接することによって先端部５が破損しやすいので、セラミックスとして強度の高いジルコニアセラミックスを使用することが好適である。このときのジルコニアセラミックスに含ませる安定化剤にはイットリア，セリア，マグネシアなどを用いればよく、これら安定化剤を２〜８モル％程度含んでいれば実用上で強度的に十分なジルコニアセラミックスとなる。また、ジルコニアの平均結晶粒子径は３μｍ以下のものが好ましい。ジルコニアの平均結晶粒子径を３μｍ以下とすることで、真空吸着ノズル１の作製や補修の際に吸着面２に対して研削加工や鏡面加工をするときに、結晶粒子が脱落しにくくなることから吸着面２に欠けが生じにくくなる。

次に、本発明のセラミックス製の真空吸着ノズル１の製造方法を説明する。

本発明の真空吸着ノズル１を構成するセラミックスとしては、炭化珪素，アルミナ，安定化剤を含むジルコニアなど公知の材料を用いることができる。

例えば、炭化珪素を95質量％に焼結助剤としてアルミナを５質量％の割合で混合した原料をボールミルに投入して所定の粒度まで粉砕してスラリーを作製し、スプレードライヤーを用いて噴霧乾燥して顆粒を形成する。

次に、この顆粒と熱可塑性樹脂とをニーダに投入して加熱しながら混練して得られた坏土をペレタイザーに投入すれば、インジェクション成形（射出成形）用の原料となるペレットを得ることができる。なお、ニーダに投入する熱可塑性樹脂としては、エチレン酢酸ビニル共重合体やポリスチレンやアクリル系樹脂などをセラミックスの質量に対して10〜25質量％程度添加すればよく、ニーダを用いて混練中の加熱温度は140〜180℃に設定すればよい。また、混練の条件はセラミックスの種類や粒度、および熱可塑性樹脂の種類に応じて適宜設定すればよい。

そして、得られたペレットをインジェクション成形機（射出成形機）に投入して射出成形すれば、真空吸着ノズル１となる成形体が得られる。このとき、得られた成形体には通常は射出成形したときの余分な原料が冷えて固まったランナが付随しているので、脱脂する前に切断しておく。

炭化珪素の焼成条件としては、真空雰囲気中またはアルゴンやヘリウムなどの不活性ガス雰囲気中で焼成すればよく、最高温度は1900〜2200℃とし、最高温度での保持時間を１〜５時間とすればよい。

さらにまた、本発明の真空吸着ノズル１を構成するセラミックスとして、安定化剤を含むジルコニアセラミックス，アルミナセラミックスなどを用いる場合には、導電性付与材としては、酸化鉄，酸化コバルト，酸化クロムおよび酸化ニッケルの少なくとも１種か、または炭化チタンや窒化チタンを含むものを用いることができる。

例えば、安定化剤としてイットリアを含むジルコニアを65質量％に対して酸化鉄を35質量％の割合で混合し、この原料をボールミルに投入して所定の粒度まで粉砕してスラリーを作製し、スプレードライヤーを用いて噴霧乾燥して顆粒を形成し、インジェクション成形機に投入して上述と同様の方法で射出成形すれば、真空吸着ノズル１となる成形体が得られる。

なお、本発明の真空吸着ノズル１の形状を得るには、一般的な射出成形法に基づいて、真空吸着ノズル１の形状が得られる成形型を作製し、これをインジェクション成形機に設置して射出成形すればよい。これによって、容易に所望の形状の真空吸着ノズル１が得られる。

ここで、ジルコニアセラミックス，アルミナセラミックスの焼成条件としては、導電性付与材が酸化鉄，酸化コバルト，酸化クロムおよび酸化ニッケルの少なくとも１種の場合には、大気雰囲気中での焼成で最高温度を1300〜1500℃の範囲として、最高温度での保持時間を１〜５時間とすればよい。また、導電性付与材が炭化チタンの場合には、最高温度を1400〜1800℃の範囲として、最高温度での保持時間を１〜５時間とし、真空雰囲気中またはアルゴンなどの不活性ガス雰囲気中で焼成すればよい。また、導電性付与材が窒化チタンの場合には、これら真空雰囲気中または不活性雰囲気中に加えて、窒素ガス雰囲気中で焼成してもよい。これにより、セラミックス製の真空吸着ノズル１に適度な導電性を付与することができる。

なお、焼成後の真空吸着ノズル１は、セラミックスの表面の導電性が、内部よりも低下したり、ばらついて不安定となったりしないように、バレル加工などで研磨してセラミックスの面状態を一様にしておいてもよい。

そして、錐状部４の表面にディンプル６を形成するには、インジェクション成形機に取り付けられた金型の錐状部４を形成する部位にディンプル６を形成するための凸部を設けて射出成形し、成形体を焼成する方法がある。さらに、錐状部４をブラスト加工してディンプル６を形成する方法や、成膜やエッチングによる方法、ディンプル６となる樹脂の粒子を金型に塗布したり、原料に混ぜて成型したりして、焼成し樹脂の粒子が蒸発した跡をディンプル６とする方法がある。

以下、本発明の実施例を説明する。

まず、ディンプル６の有無により、ＣＣＤカメラが電子部品15の位置を正確に認識するかどうか、電子部品15が高精度に基板に装着されるかどうか、について評価した。

セラミックスの成分は，安定化剤としてイットリアを３モル％含むジルコニア70質量％，酸化鉄26質量％，酸化クロム２質量％および酸化チタン２質量％となる様に秤量した。そして、原料に水を加えてボールミルで粉砕・混合してスラリーを作製し、これらのスラリーをスプレードライヤーを用いて噴霧乾燥し、顆粒を作製した。そして、この顆粒100質量部に対してエチレン酢酸ビニル共重合体，ポリスチレン，アクリル系樹脂を合計20質量部加えてニーダに投入し、約150℃の温度に保ちながら混練して坏土を作製した。次に、得られた坏土をペレタイザーに投入してインジェクション成形用の原料となるペレットを作製した。そして、インジェクション成形機には、図１に示すように、吸着面２を有する先端部５と先端部５に向かって縮径する錐状部４とを有する真空吸着ノズル１の金型を取り付け、金型の錐状部４を形成する部位にはディンプル６を形成するための凸部を設け、ペレットをインジェクション成形機に投入し、図１に示す真空吸着用ノズル１となる成形体を作製した。また、比較用として図３に示すような従来の錐状部４を形成する全面にディンプル６がない金型をインジェクション成形機に取り付け、従来の真空吸着ノズル31となる成形体を作製した。

そして、これらの成形体を乾燥機に入れて乾燥した後、酸化雰囲気である大気雰囲気中での焼成で最高温度を1400±50℃の範囲とし、最高温度での保持時間を１〜２時間としてそれぞれ焼成して焼結体とした。

そして、得られた焼結体に対して、真空吸着ノズル１の吸着面２となる部分を平面研削盤を使用して平坦に加工し、本発明の実施例であるディンプル６がある試料Ｎｏ．１〜５と、比較例であるディンプル６がない試料Ｎｏ．６〜10との真空吸着ノズルの各試料を作製した。

また、本発明の実施例である試料Ｎｏ．１〜５は、焼結体のディンプル６の開口の形状が円形で、開口の径６ａは平均140μｍ、深さは平均30μｍ、ディンプルの間隔６ｂは平均156μｍ、ディンプル６の内面は凹曲面とした。

そしてこれらの真空吸着ノズルを保持部材10に組み付けて電子部品装着機14に取り付けてから稼動させて0603タイプ（寸法が0.6ｍｍ×0.3ｍｍ）の電子部品15の実装テストを行ない、電子部品装着装置50に搭載されたＣＣＤカメラで回路基板上に実装した電子部品15の位置を検出し、電子部品15がテスト用の基板に高精度に実装されたかについて各試料について10万個の装着精度を調べた。その判断基準は電子部品が、実装される予定位置に対して、電子部品の各辺の長さの１／３以下の範囲内でずれた場合には高精度に装着できたとして合格とし、１／３を超えた範囲でずれた場合には高精度に装着できなかったとして不合格と判断した。

得られた結果を表１に示す。

表１に示す結果から、高精度に実装できなかった不合格の発生率は、本発明の実施例である試料Ｎｏ．１〜５では0.016〜0.018％であるのに対し、比較例である試料Ｎｏ．６〜10では0.029〜0.043％となった。

本発明の実施例である試料Ｎｏ．１〜５は、錐状部４に光が照射されたとき錐状部４に形成されたディンプル６の曲面で光が散乱して電子部品15の背景が暗くなり、ＣＣＤカメラで電子部品15を明瞭に撮影することができるため高精度に実装できなかった不合格の発生率が低くなったことが分かる。

これに対し、比較例は、錐状部４にディンプル６が形成されておらず、錐状部４かその周囲の部材に部分的に強い反射光が生じて電子部品15の背景が明るくなり、ＣＣＤカメラで電子部品15を明瞭に撮影することができない場合が生じて高精度に実装できなかった不合格の発生率が高くなったことが分かる。

次に、ディンプル６の間隔６ｂが、ディンプル６の径以下であると、電子部品15の位置をより正確に検出し高精度に実装でき不合格になる発生率が低下するかについての実験を行なった。

試料は実施例１と同様にして本発明の真空吸着ノズル１を作製し、焼結体のディンプル６の開口の形状は円形で、開口の径６ａは平均140μｍ、深さは平均30μｍ、ディンプル６の間隔は金型に形成したディンプル６を形成するための凸部の間隔を変えて表２の値となるように調整してディンプル６の間隔が違う試料Ｎｏ．11〜16を作製した。

また、ディンプルの開口の径６ａは、ディンプル６を走査型電子顕微鏡で撮影して画像から測定した。ディンプル６の深さは、錐状部４を表面粗さ計で測定することで求めた。そして、ディンプル６を測定した数は10個とし、開口部の径６ａと間隔６ｂの平均値を求めた。また、ディンプル６の間隔６ｂは、錐状部４を電子顕微鏡で撮影し図１（ｃ）のように最も近い位置にあるディンプル６同士の間隔６ｂを測定した。

これらの真空吸着ノズル１を保持部材10に組み付けて電子部品装着機14に取り付け、稼動させて10万個の0603タイプ（寸法が0.6ｍｍ×0.3ｍｍ）の電子部品15の真空吸着テストを行ない、電子部品装着装置50に搭載されたＣＣＤカメラで回路基板上に実装した電子部品15の位置を正確に検出し、電子部品15がテスト用の基板に高精度に装着されたかについて調べた。その判断方法は、実施例１と同一とした。

得られた結果を表２に示す。

表２に示す結果から、不合格の発生率は、試料Ｎｏ．11，12では0.017〜0.018％であるのに対し、試料Ｎｏ．13〜16では0.009〜0.010％となった。

試料Ｎｏ．11，12は、錐状部４に光が照射されたとき、錐状部４に形成されたディンプルの間隔６ｂが、ディンプルの開口の径６ａよりも大きいため、ディンプル間７で反射する光の影響が強くなって不合格の発生率が改善されなかったことが分かる。

これに対し、試料Ｎｏ．13〜16は、ディンプルの間隔６ｂが、ディンプルの開口の径６ａ以下のため、ディンプル６の曲面で散乱する光の影響が強くなって認識異常の発生率が改善されたことが分かる。

次に、多数のディンプル６の面積が、錐状部の面積の50％以上を占めていると、電子部品15の位置をより正確に検出し高精度に実装でき不合格になる発生率が低下するかについて評価した。

実施例１と同様にして本発明の真空吸着ノズル１を作製し、焼結体のディンプル６の開口の形状は円形で、開口の径６ａは平均140μｍ、深さは平均30μｍ、ディンプル６の面積は金型に形成したディンプル６を形成するための凸部の間隔を変えて表３の値となるように調整した。

ディンプル６の開口部とディンプル間７の面積は、走査型電子顕微鏡を用いて錐状部４を撮影し、撮影した画像からディンプル６の面積を測定し、次に画像全体の面積からディンプル６の面積を差し引くことによりディンプル間７の面積を求めた。

得られた結果を表３に示す。

表３に示す結果から、不合格の発生率は、試料Ｎｏ．17では0.009％であるのに対し、試料Ｎｏ．18〜20では0.004〜0.005％となった。

試料Ｎｏ． 18〜20は、錐状部４に光が照射されたとき、錐状部４に形成されたディンプル６の開口の面積が、ディンプル間７の面積よりも大きいため、大半の光がディンプル６の曲面で散乱して電子部品15の背景が暗くなり、ＣＣＤカメラで電子部品15のを明瞭に撮影することができるため不合格の発生率が改善されたことが分かった。

これに対し、試料Ｎｏ．17は、ディンプル６の面積がディンプル間７よりも少ないため、錐状部４に形成されたディンプル６の開口の面積が、ディンプル間７の面積よりも大きいものよりも、錐状部４に照射された光が散乱されにくく、錐状部４かその周囲の部材に部分的に強い反射光が生じやすくなり、電子部品15の背景が明るくなってＣＣＤカメラで電子部品15の明瞭さが低下し認識異常の発生率が改善されなかったことが分かった。

次に、真空吸着ノズルを電子部品装着機14から取り外して洗浄し、洗浄後取り付ける作業を繰り返したとき、錐状部４が磨耗したり傷ついたりして寿命が低下するかどうか、について評価した。

実施例１と同様にしてセラミックスからなる本発明の真空吸着ノズル１を作製し、比較用として金属製の真空吸着ノズルで錐状部を黒色にＤＬＣ（Diamond like carbon）コーティングしたものを作製した。

これらの真空吸着ノズル１を保持部材10に組み付けて電子部品装着機14に取り付け、稼動させて10万個の0603タイプ（寸法が0.6ｍｍ×0.3ｍｍ）の電子部品15の真空吸着テストを行ない、電子部品装着装置50に搭載されたＣＣＤカメラで回路基板上に実装した電子部品15の位置を正確に検出し、電子部品15がテスト用の基板に高精度に装着されたかについて調べた。また、真空吸着ノズルの洗浄は電子部品を基板に2000個装着する毎に行なった。その判断方法は、実施例１と同一とした。

その結果、本発明の真空吸着ノズル１は10万個の電子部品15を装着する間、不合格の発生率は0.016〜0.018％と低い値で安定していたが、金属を黒色にコーティングした真空吸着ノズルは電子部品15を５万個装着した後、不合格の発生率がテスト開始時の0.017〜0.018％から0.030〜0.036％と高くなった。

テスト終了後にセラミックスからなる本発明の真空吸着ノズル１と、比較用の金属を黒色にコーティングした真空吸着ノズルとの表面を電子顕微鏡で観察すると、セラミックスからなる本発明の真空吸着ノズル１の表面はテストを始める前と変化がなかったが、比較用の金属を黒色にコーティングした真空吸着ノズルの表面にはコーティングが剥がれた痕が多数発生していた。これらのコーティングが剥がれた痕が錐状部４に照射された光を電子部品15の背景が明るくなる方向に反射して電子部品15と背景のコントラストを低下させたことが分かった。

以上のように、本発明の真空吸着ノズル１によれば、錐状部にディンプルとディンプル間が形成されていることから、錐状部に照射された光は散乱して電子部品の背景が暗くなり、電子部品に照射された光はＣＣＤカメラに入射するため、吸着された電子部品と、その背景となる真空吸着ノズルの外周面である錐状部のコントラストが明瞭となり、電子部品の正確な位置検出ができるので装着精度が向上する。

１：真空吸着ノズル
２：吸着面
３：吸引孔
４：錐状部
５：先端部
６：ディンプル
６ａ：ディンプルの開口の径、６ｂ：ディンプルの間隔
７：ディンプル間
８：頭部
10：保持部材
11：受け部
14：電子部品装着機
15：電子部品
16：トレイ
19：画像解析装置
20：電子部品装着装置

Claims

吸着物を真空吸着する吸着面を有する先端部と該先端部に向かって縮径する錐状部とを有する真空吸着ノズルであって、前記錐状部に多数のディンプルを有することを特徴とする真空吸着ノズル。
前記ディンプルの間隔は、前記ディンプルの径以下であることを特徴とする請求項１に記載の真空吸着ノズル。
多数の前記ディンプルの面積が、前記錐状部の面積の５０％以上を占めていることを特徴とする請求項１または２に記載の真空吸着ノズル。
前記真空吸着ノズルは、セラミックスからなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の真空吸着ノズル。