JP2013243231A

JP2013243231A - 部品実装装置、及び駆動ステージ

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Publication number: JP2013243231A
Application number: JP2012115180A
Authority: JP
Inventors: Riichi Nagao; 理一永尾; Masaki Yamaguchi; 正樹山口; Takehiro Saito; 雄大齋藤; Yoshinori Okamoto; 義徳岡本
Original assignee: Hitachi High Tech Instruments Co Ltd
Current assignee: Hitachi High Tech Instruments Co Ltd
Priority date: 2012-05-21
Filing date: 2012-05-21
Publication date: 2013-12-05
Anticipated expiration: 2032-05-21
Also published as: JP5970233B2

Abstract

【課題】電子製品は、基板に電子部品を実装することで製造される。この電子製品の製造に用いられるのが部品実装装置である。従来技術では、磁気吸引力が部品実装部が移動するためのビームを支持する支持体（支持構造と表現することもできる）に与える影響については配慮がなされていない。
【解決手段】本発明では、ビームを支持する支持構造を磁気吸引力に対して強固な構造とすることを特徴とする。より具体的には、支持構造は、第１の厚さを有する第１の面と、第１の厚さよりも厚い第２の面、及び第１の厚さよりも厚い第３の面を有し、第１の面は第２の面と第３の面との間にあり、第１の面にビームが接続されることを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は基板に部品を実装する部品実装装置、部品実装装置に用いられる駆動システム、及び支持構造に関する。

様々な電子製品は、基板に電子部品を実装することで製造される。この電子製品の製造に用いられるのが部品実装装置である。部品実装装置の従来技術としては、特許文献１乃至６が挙げられる。

特開２００９−２９６７６２号公報特開２００８−１９８６８５号公報特開２０１２−０３３７３６号公報特開２００６−１０９６６４号公報特開２００５−３１１１５８号公報特開２００５−０６５４６８号公報

いずれの特許文献でも、磁気吸引力がビームを支持するための支持構造に与える影響については配慮がなされていない。より具体的に説明するなら、支持構造が磁気吸引力の影響を受け歪むと、支持構造に接続されたビーム、ビームに接続された部品実装部も本来あるべき位置から移動することになり、部品を実装する際に精度に影響を与えるということである。

本発明では、ビームを支持する支持構造を磁気吸引力に対して強固な構造とすることを特徴とする。

より具体的には、本発明は、基板に部品を実装するための部品実装部と、前記部品実装部を第１の方向に移動させるためのビームと、前記ビームを第２の方向に移動させるためのリニアモータシステムと、前記リニアモータシステムと前記ビームとを接続するための支持構造を有し、前記支持構造は前記第２の方向に沿って第１の面、第２の面、及び第３の面を有し、前記第１の面は前記第２の面と前記第３の面との間にあり、前記第２の面、及び前記第３の面は前記第１の面よりも厚く、前記ビームは前記第１の面に接続されており、前記リニアモータシステムによる磁気吸引力は前記第１の方向に働くことを特徴とする。

本発明は、第１の面、第２の面、及び第３の面によって形成される空間は前記部品実装部を収容するのに十分な容量を有することを特徴とする。

本発明は、前記ビームが接続された前記第１の面の反対側にＬ字型のプレートを有することを特徴とする。

本発明は、前記リニアモータシステムはリニアモータ可動子を有し、前記リニアモータ可動子は、前記Ｌ字型のプレートを介して前記支持構造に接続されることを特徴とする。

本発明によれば、より精度の高い部品の実装を行うことが可能となる。

本実施例の部品実装装置の斜視図。本実施例の部品実装装置をｙ方向から見た図。本実施例の部品実装装置をｚ方向から見た図。支持構造１０８の周辺を詳細に説明する図。正投影図法による支持構造１０８の正面図。正投影図法による支持構造１０８の背面図。正投影図法による支持構造１０８の左側面図。正投影図法による支持構造１０８の右側面図。正投影図法による支持構造１０８の平面図。正投影図法による支持構造１０８の底面図。支持構造１０８にネジ穴を形成した場合の背面図。支持構造１０８にネジ穴を形成した場合の正面図。

以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。

図１は本実施例の部品実装装置の斜視図であり、図２は本実施例の部品実装装置をｙ方向から見た図であり、図３は本実施例の部品実装装置をｚ方向から見た図である。架台１００上には基板１０１を搬送するための搬送システム１０２がある。搬送システム１０２はｘ方向に基板を移動させる。搬送システム１０２の両端には搬送システムよりもせり上がった部分１１３、１１４が形成されている。せり上がった部分１１３、１１４上にはレール１０３、１１２が配置されている。レール１０３、１１２上にはレール上を移動可能な支持構造１０４、１０８が形成されているビーム１０５は支持構造１０４、及び１０８に接続されている。支持構造１０８には後述する隆起部４０２、４０４が形成されている。ビーム１０５上にはフレーム１０６を介して基板１０１上に部品を実装するための部品実装部１０７が配置されている。部品実装部１０７は搬送システム１０２を挟んでｙ方向の一外方もしくは両側に設けられた図示しない部品供給部より電子部品を取り出し、ｙ方向へのビーム１０５の移動により移動し、位置決め固定された基板１０１上に当該部品を装着する。

支持構造１０８を挟んでビームと反対側には支持構造１０８、ビーム１０５、及び支持構造１０４を移動させるためのリニアモータ可動子１０９が配置されている。さらに、架台１００の側壁１１１にはリニアモータ固定子１１０がｙ方向に沿って配置されている。

フレーム１０６がビーム１０５上をｘ方向（例えば、第１の方向と表現することができる）に移動するので、部品実装部１０７はｘ方向に移動することが可能である。リニアモータ可動子１０９とリニアモータ固定子１１０の相互作用によって支持構造１０８、ビーム１０５、及び支持構造１０４はｙ方向（例えば、第２の方向と表現することができる）に移動することになる。よって、部品実装部１０７はｙ方向に移動することが可能である。

また、部品実装部１０７内の部品を吸着したノズルはフレーム１０６上をｚ方向に移動可能である。なお、リニアモータ可動子１０９によって発生する磁気吸引力とリニアモータ固定子１１０によって発生する磁気吸引力はＸ軸方向で対向しているので、リニアモータ可動子１０９とリニアモータ固定子１１０との組み合わせは磁気対向型のリニアモータシステムと表現することができる。磁気対向型リニアモータシステムの利点は以下の点にある。（１）他の形式（コアレスタイプ）に比べると発熱量が少ない（２）他の形式（磁気相殺型）に比べると固定子の使用量を少なくできるので低コスト化が可能である。なお、本実施例はリニアモータシステムとしてコアレスタイプ、磁気相殺型を採用することを排除しない。

前述した搬送システム１０２により基板１０１の移動、及び部品実装部１０７の移動によって、基板１０１上の任意の位置への部品の実装が可能である。

次に、本実施例の支持構造１０４、及び支持構造１０８について詳細に説明する。図４は支持構造１０８の周辺を詳細に説明する図である。前述したようにビーム１０５は支持構造１０８に接続されている。ビーム１０５が接続された場所の両端は隆起しており隆起部４０２と隆起部４０４が形成されている。つまり隆起部４０２と隆起部４０４との間には空間４０３が形成されているということである。その他の表現としては、ビーム１０５が接触する支持構造１０８の面４０７の厚さＴ１よりも、隆起部４０２、及び隆起部４０４の少なくとも１つの厚さＴ２の方が厚いと表現することもできる。つまり、本実施例の支持構造１０８は、ｙ方向にそって形成された第１の厚さを有する第１の面と、第１の厚さよりも厚い第２の面、及び第１の厚さよりも厚い第３の面を有し、第１の面は第２の面と第３の面との間にあり、第１の面にビームが接続されると表現することもできる。また、支持構造１０８の中心付近は両端付近に比べて低いと表現することもできる。さらに、隆起部４０２、隆起部４０４の双方を有する支持構造１０４、１０８だけでなく、隆起部４０２、及び隆起部４０４のうち少なくとも１つを有する支持構造１０４、１０８も本実施例の開示の範囲内である。

本実施例の部品実装装置では、リニアモータ可動子１０９とリニアモータ固定子１１０の相互作用によって磁気吸引力４０５がｘ軸マイナス方向に発生する。磁気吸引力４０５の影響は特に支持構造１０８の端部で顕著である。よって、隆起部４０４、４０８の存在によって、支持構造１０８は磁気吸引力４０５に対して耐性を有することになる。つまり、支持構造１０８は磁気吸引力４０５に対して強固であるということである。

なお、隆起部４０２の幅Ｗ１とＷ２とは同じであっても良いし、異なっても良い。また、空間４０３の幅Ｗ４はビームの奥行きＤ２と部品実装部１０７からフレームまでの奥行きＤ３との和よりも大きいことが望ましい。また、空間４０３の奥行きＤ１（隆起部４０２、及び隆起部４０４の少なくとも１つの奥行きと表現することもできる）は部品実装部１０７の端部からノズル４０６までの距離Ｗ３よりも深いことが望ましい。つまり、例えば、Ｄ２＋Ｄ３＜Ｗ４、かつＷ３＜Ｄ１となれば、部品実装部１０７のＷ３に含まれる部分は空間４０３に収容されることになり、部品実装部１０７のノズル４０６は支持構造１０８に最も接近して部品を実装することが可能となるということである。また、部品実装部１０７が複数のノズルを有する場合、Ｗ３は部品実装部の端部から最も離れたノズルまでの距離と表現することもできる。このようにすれば、複数のノズルの中の任意のノズルを支持構造１０８に最も接近させて部品の実装を行うことが可能となる。

また、支持構造１０８のビーム１０５が接続された面と反対側には、Ｌ字型のバックプレート４０１が形成されており、リニアモータ可動子１０９はバックプレート４０１にネジ等によって接続されている。隆起部４０２、及び隆起部４０４の少なくとも１つにはｘ方向プラス側の面からｘ方向マイナス側の面（つまりバックプレート４０１側の面）に渡って貫通するネジ穴４０８が形成されている。そして、矢印４０９の方向（つまりｘ方向プラス側からｘ方向マイナス側）に向かって挿入されるネジ４１１によって支持構造１０８とリニアモータ可動子１０９を有するバックプレート４０１とは強固に接続されることになる。これは、例えば、ネジ４１１の長さをＬ１とするなら、Ｔ１＋Ｔ２＜Ｌ１という関係があると表現することもできる。もちろん、ネジ穴４０８とネジ４１１との組み合わせを複数用意して、支持構造１０８の任意の場所に配置しても良い。もちろん、バックプレート４０１にもネジ穴４０８に対応したネジ穴が形成されている。隆起部４０２、及び隆起部４０４の少なくとも１つに１つ以上のネジ穴を設けることで、支持構造１０８の強度を低下させずにリニアモータ可動子１０９を支持構造１０８に強固に接続することが可能となる。また、バックプレート４０１はｘ軸マイナス方向（磁気吸引力が働く方向と表現することもできる）に延長する面４１０を有している。このような面４１０を有することによって、支持構造１０８はより強固なものとなる。なお、面４１０の幅Ｗ５は厚さＴ１よりも大きいことが望ましい。このような構造により、支持構造１０８は磁気吸引力４０５に対して強固なものとなる。

また、上述した支持構造１０８、バックプレート４０１とは鋳造、又は鍛造により実質的に一体成型とすることも可能である。また、面４０７と隆起部４０２と隆起部４０４は分割構造として、ネジ等により接続し、実質的な支持構造としても良い。また、支持構造１０８の材質としては、アルミニウム、ＳＵＳ、炭素系材料等が考えられる。同様に、バックプレート４０１の材質としては、アルミニウム、ＳＵＳ、炭素系材料等が考えられる。

また、支持構造１０４、及び１０８の少なくとも１つを正投影図法を使用して同一縮尺で表現するなら図５乃至図１０のように表現することができる。

また、前述したように支持構造１０８にはネジ穴４０８が形成される場合もある。その場合、支持構造１０８の背面図は図１１のように表現される。また、支持構造１０８の正面図は図１２のように表現される。図１１、及び図１２では、隆起部４０２にネジ穴４０８が３箇所形成され、隆起部４０４にはネジ穴４０８が３箇所形成されている。なお、ネジ穴の数は３箇所でなくてもよく、３箇所より多くても、少なくても良い。

以上、本実施例について説明したが、支持構造１０４についても支持構造１０８と同様の構造を取ることが可能である。また、本実施例では、支持構造１０８側にリニアモータ可動子１０９とリニアモータ固定子１１０を配置したが、支持構造１０４側にリニアモータ可動子１０９とリニアモータ固定子１１０を配置しても良いし、支持構造１０４、１０８の双方にリニアモータ可動子１０９とリニアモータ固定子１１０をそれぞれ配置しても良い。さらに、隆起部４０２、４０４は直方体として表現されたが、この表現は例示であり、隆起４０２、４０４は実質的な円柱形状としても良い。また、バックプレート４０１の断面形状はＬ字型でなくても良い、例えば凹型やＴ字型でもよく、リニアモータ可動子１０９を格納するのに十分な内部空間を有する実質的な直方体としても良い。

また、本実施例では、部品実装装置について説明したが、本実施例の支持構造１０８や、支持構造１０８、リニアモータ可動子１０９、リニアモータ固定子１１０、及びビームの組み合わせは、部品実装装置以外の装置に適用しても良い。部品実装装置以外の装置としては、他の産業機械、輸送機械、医療用の検査装置、分析装置が挙げられる。つまり、支持構造１０８によって支持、駆動される構成は部品実装部１０７でなくても良く、ロボットアーム、容器から何らかの液体を吸い上げるノズル、容器に何らかの液体を注入するノズル等の所定の対象物に何らかの処理を施すユニットであれば本実施例は幅広く適用可能であるということである。

１００架台
１０１基板
１０２搬送システム
１０３、１１２レール
１０４、１０８支持構造
１０５ビーム
１０６フレーム
１０７部品実装部
１０９リニアモータ可動子
１１０リニアモータ固定子
１１１側壁
４０１バックプレート
４０２、４０４隆起部
４０３空間
４０５磁気吸引力
４０６ノズル
４０７面
４０８ネジ穴
４０９矢印

Claims

部品実装装置において、
基板に部品を実装するための部品実装部と、
前記部品実装部を第１の方向に移動させるためのビームと、
前記ビームを第２の方向に移動させるためのリニアモータシステムと、
前記リニアモータシステムと前記ビームとを接続するための支持構造を有し、
前記支持構造は前記第２の方向に沿って第１の面、第２の面、及び第３の面を有し、
前記第１の面は前記第２の面と前記第３の面との間にあり、
前記第２の面、及び前記第３の面のうちの少なくとも１つの面は前記第１の面よりも厚く、
前記ビームは前記第１の面に接続されており、
前記リニアモータシステムによる磁気吸引力は前記第１の方向に働くことを特徴とする部品実装装置。
請求項１に記載の部品実装装置において、
前記第１の面、前記第２の面、及び前記第３の面によって形成される空間は前記部品実装部を収容するのに十分な容量を有することを特徴とする部品実装装置。
請求項２に記載の部品実装装置において、
前記ビームが接続された前記第１の面の反対側にＬ字型のプレートを有することを特徴とする部品実装装置。
請求項３に記載の部品実装装置において、
前記リニアモータシステムはリニアモータ可動子を有し、
前記リニアモータ可動子は、前記Ｌ字型のプレートを介して前記支持構造に接続されることを特徴とする部品実装装置。
駆動ステージにおいて、
ビームと、
前記ビームを第１の方向に移動させるためのリニアモータシステムと、
前記リニアモータシステムと前記ビームとを接続するための支持構造を有し、
前記支持構造は前記第２の方向に沿って第１の面、第２の面、及び第３の面を有し、
前記第１の面は前記第２の面と前記第３の面との間にあり、
前記第２の面、及び前記第３の面は前記第１の面よりも厚く、
前記ビームは前記第１の面に接続されており、
前記リニアモータシステムによる磁気吸引力は前記第１の方向に働くことを特徴とする駆動ステージ。
請求項５に記載の駆動ステージにおいて、
対象物に処理を施す処理ユニットを有し、
前記第１の面、前記第２の面、及び前記第３の面によって形成される空間は前記処理ユニットを収容するのに十分な容量を有することを特徴とする駆動ステージ。
請求項６に記載の駆動ステージにおいて、
前記ビームが接続された前記第１の面の反対側にＬ字型のプレートを有することを特徴とする駆動ステージ。
請求項７に記載の駆動ステージにおいて、
前記リニアモータシステムはリニアモータ可動子を有し、
前記リニアモータ可動子は、前記Ｌ字型のプレートを介して前記支持構造に接続されることを特徴とする駆動ステージ。