JP2014107523A - 部品実装装置及び吸着ツール - Google Patents

Abstract

【課題】多孔質部材から成る吸着ツールの装着ヘッドへの保持力を高めて正圧ブロー時に吸着ツールが装着ヘッドから脱落してしまう事態を防止することができる部品実装装置及び吸着ツールを提供することを目的とする。
【解決手段】部品実装装置１が備える装着ヘッド１６の下端に吸引保持される多孔質部材から成る吸着ツール１７が、装着ヘッド１６内を延びて吸着ツール１７を吸引保持する負圧が供給されるツール吸引管路２１の開口を塞ぐ位置に、多孔質部材よりも気体透過性の低い材料から成る第１のシール部３１を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、部品を吸着して基板に装着する装着ヘッドを備えた部品実装装置及びこの部品実装装置の装着ヘッドに吸引保持される吸着ツールに関するものである。

近年、フレキシブルで薄型（２０〜４０μｍ程度）のタイプのチップ部品が多用されており、このようなタイプのチップ部品を硬質部材で形成された従来型の吸着ツールを介して装着ヘッドで吸引すると、吸着ツールに形成された吸引用の溝形状が部品に転写されて部品が変形してしまうおそれがあった。このため、吸着ツールを多孔質部材から構成し、均一な吸着力によって面全体で部品を吸着できるようにして、部品へのダメージを小さくするようにした部品実装装置が考案されている（例えば、特許文献１）。

特開２００１−３５８４５５号公報

しかしながら、多孔質部材から成る吸着ツールを用いた場合、装着ヘッド内を延びて吸着ツールに負圧を与えるツール吸引管路は、吸着ツールとの接触面（ツール保持面）における開口から吸着ツールを通じて外界に対して開放状態となってしまうことから、ツール吸引管路を介した吸着ツールの吸引力、すなわち吸着ツールの装着ヘッドへの保持力は弱く、正圧ブロー時に吸着ツールに作用する下方押圧力によって吸着ツールが装着ヘッドから脱落してしまうおそれがあるという問題点があった。

そこで本発明は、多孔質部材から成る吸着ツールの装着ヘッドへの保持力を高めて正圧ブロー時に吸着ツールが装着ヘッドから脱落してしまう事態を防止することができる部品実装装置及び吸着ツールを提供することを目的とする。

請求項１に記載の部品実装装置は、下端部に多孔質部材から成る吸着ツールを吸引保持した装着ヘッドにより部品を吸着して基板に装着する部品実装装置であって、前記装着ヘッド内を延び、前記装着ヘッドの前記吸着ツールとの接触面であるツール保持面に開口するツール吸引管路と、前記ツール吸引管路内に負圧を供給して前記吸着ツールを吸引し、前記吸着ツールを前記ツール保持面に接触させた状態に保持する第１のエア制御部と、前記装着ヘッド内を延び、前記装着ヘッドに吸引保持された前記吸着ツールと接続する部品吸着管路と、前記部品吸着管路内に負圧及び正圧を切り替え供給し、前記吸着ツールを介して前記部品の吸着及び離脱を行う第２のエア制御部とを有し、前記吸着ツールは、前記ツール吸引管路の開口を塞ぐ位置に、前記多孔質部材よりも気体透過性の低い材料から成る第１のシール部を備えた。

請求項２に記載の部品実装装置は、請求項１に記載の部品実装装置であって、前記吸着ツールは、外側面の少なくとも一部に前記多孔質部材よりも気体透過性の低い材料から成る第２のシール部を備えた。

請求項３に記載の吸着ツールは、部品実装装置が備える装着ヘッドの下端に吸引保持される多孔質部材から成る吸着ツールであって、前記装着ヘッド内を延びて前記吸着ツールを吸引保持する負圧が供給されるツール吸引管路の開口を塞ぐ位置に、前記多孔質部材よりも気体透過性の低い材料から成る第１のシール部を備えた。

請求項４に記載の吸着ツールは、請求項３に記載の吸着ツールであって、外側面の少なくとも一部に多孔質部材よりも気体透過性の低い材料から成る第２のシール部を備えた。

本発明では、多孔質部材から成る吸着ツールにおけるツール吸引管路の開口を塞ぐ位置に、多孔質部材よりも気体透過性の低い材料から成るシール部（第１のシール部）が設けられており、ツール吸引管路におけるエア吸引時の抵抗が高められて吸着ツールを吸引する力は増大するので、吸着ツールを装着ヘッドに強固に保持することができ、正圧ブロー時に吸着ツールが装着ヘッドから脱落してしまう事態を防止することができる。

本発明の一実施の形態における部品実装装置の要部斜視図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における部品実装装置の要部側面図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における部品実装装置が備える装着ヘッドの部分拡大断面図 本発明の一実施の形態における装着ヘッドの部分拡大断面図 本発明の一実施の形態における装着ヘッドを（ａ）図４の矢視Ａ−Ａから見た端面図（ｂ）図４の矢視Ｂ−Ｂから見た端面図 本発明の一実施の形態における部品実装装置が備える吸着ツールの断面斜視図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における装着ヘッドの部分拡大断面図

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１及び図２（ａ），（ｂ）に示す部品実装装置１は、基板２の端部に配置されて導電性の粘着テープが貼り付けられた複数の電極部３のそれぞれに部品４を装着する装置であり、基台１１上に設けられたステージ移動機構１２によって水平面内で移動され、上面に基板２を保持する基板移動ステージ１３、基板移動ステージ１３に保持された基板２の端部を下方から支持するバックアップステージ１４及び基台１１上に設けられたヘッド移動機構１５によって移動される装着ヘッド１６を備えて成る。装着ヘッド１６の下端には吸着ツール１７が着脱自在に保持されている。なお、ここでは部品４の一例として、フレキシブルで薄型の部品を想定しているが、部品４の形態はこのようなものに限定されない。

図３（ａ），（ｂ）及び図４において、装着ヘッド１６の内部にはツール吸引管路２１と部品吸着管路２２がそれぞれ上下方向に延びて設けられている。ツール吸引管路２１は装着ヘッド１６の下端面であり吸着ツール１７との接触面であるツール保持面１６ａに形成された周回溝２１ａにおいて下方に開口しており（図５（ａ）も参照）、部品吸着管路２２も装着ヘッド１６のツール保持面１６ａに開口している。

図３（ａ），（ｂ）及び図４において、ツール吸引管路２１は装着ヘッド１６の外部に設けられてツール吸引管路２１に負圧を供給する第１のエア制御部２３に接続されており、部品吸着管路２２は装着ヘッド１６の外部に設けられて部品吸着管路２２内に負圧及び正圧を切り替え供給する第２のエア制御部２４に接続されている（図１も参照）。

吸着ツール１７はセラミック焼結体等の微細な気孔を含んで通気性を有する多孔質部材から成り、矩形平板状の基部１７ａ及び基部１７ａから下方に突出して延びた断面長方形状の突出部１７ｂを有している。吸着ツール１７の内部には、基部１７ａの上面（これを吸着ツール１７の上端面１７ｃとする）に開口した空洞部１７ｄが設けられている（図５（ｂ）及び図６も参照）。

吸着ツール１７の上端面１７ｃを装着ヘッド１６のツール保持面１６ａに下方から接触させ、この状態で第１のエア制御部２３からツール吸引管路２１内に負圧を供給すると、吸着ツール１７が装着ヘッド１６のツール保持面１６ａに吸引保持される（図３（ｂ）及び図４）。このように吸着ツール１７が装着ヘッド１６の下端部に吸着保持された状態では、装着ヘッド１６内を延びる部品吸着管路２２の開口が、装着ヘッド１６に吸引保持された吸着ツール１７の空洞部１７ｄに接続される。

図３（ａ），（ｂ）、図４及び図６において、吸着ツール１７の上端面１７ｃにおけるツール吸引管路２１の開口（周回溝２１ａ）を塞ぐ位置には、吸着ツール１７を構成する多孔質部材よりも気体透過性の低い材料から成る第１のシール部３１が設けられている。具体的には、図５に示す斜線領域ＡＲを含む吸着ツール１７の上端面１７ｃに第１のシール部３１が設けられている。ここで、斜線領域ＡＲは、装着ヘッド１６のツール保持面１６ａに吸着ツール１７の上端面１７ｃが接触した状態で、装着ヘッド１６の周回溝２１ａと対向する領域、すなわちツール吸引管路２１を介して装着ヘッド１６側から吸着ツール１７が吸着される領域を示している。第１のシール部３１を設けることにより、ツール吸引管路２１におけるエア吸引時の抵抗が高められて吸着ツール１７を吸引する力は増大し、吸着ツール１７の装着ヘッド１６への保持力が高められる。

また、吸着ツール１７の外側面には、第２のシール部３２が形成されている。ここで、吸着ツール１７の外側面とは、吸着ツール１７の上端面１７ｃと下端面１７ｅを除く外表面をいい、本実施の形態における第２のシール部３２は、図３（ａ）及び図６に示すように、突出部１７ｂの側面を覆うシール部３２ａ、基部１７ａの下面を覆うシール部３２ｂ及び基部１７ａの側面を覆うシール部３２ｃから成る。

なお、第１のシール部３１及び第２のシール部３２としては、各種の金属材料、合金材料が用いられるが、後述するように、熱伝導率の低いアルミナやジルコニア等の耐熱セラミック材を用いるのが好ましい。

上記のようにして、装着ヘッド１６の下端部に吸着ツール１７を吸引保持した状態で、第２のエア制御部２４から部品吸着管路２２内に負圧を供給すると、吸着ツール１７の空洞部１７ｄ及び吸着ツール１７を構成する多孔質部材内の多数の気孔を通じて吸着ツール１７の下端面１７ｅに吸い込み側のエアの流れが発生するので（図７（ａ））、この吸い込み側のエアの流れを利用して、吸着ツール１７の下端面１７ｅに部品４を吸着保持（ピックアップ）することができる。

また、装着ヘッド１６の下端部に吸着ツール１７を吸引保持した状態で、第２のエア制御部２４から部品吸着管路２２内に正圧を供給すると、吸着ツール１７の空洞部１７ｄ及び吸着ツール１７を構成する多孔質部材内の多数の気孔を通じて吸着ツール１７の下端面１７ｅに吹き出し側のエアの流れが発生するので（図７（ｂ））、この吹き出し側のエアの流れを利用して（正圧ブローを行って）、吸着ツール１７の下端面１７ｅから部品４を離脱することができる。

図３（ａ），（ｂ）及び図４において、装着ヘッド１６の内部にはヒータ１６Ｈが設けられている。このヒータ１６Ｈを作動させることで、装着ヘッド１６の下端に取り付けた吸着ツール１７を介して吸着ツール１７に吸着させた部品４を加熱することができる。

基板移動ステージ１３に載置された基板２の位置決め動作は、部品実装装置１が備える制御装置４０（図１）がステージ移動機構１２の作動制御を行うことによってなされる。

装着ヘッド１６の移動動作は制御装置４０がヘッド移動機構１５の作動制御を行うことによってなされ、装着ヘッド１６に備えられたヒータ１６Ｈによる吸着ツール１７を介した部品４の加熱制御も制御装置４０によってなされる。また、ツール吸引管路２１内への負圧の供給による装着ヘッド１６の下端部への吸着ツール１７の吸引保持動作は、制御装置４０が第１のエア制御部２３に含まれるエア制御バルブの作動制御を行うことによってなされ、部品吸着管路２２内への負圧及び正圧の切り替え供給による吸着ツール１７への部品４の吸着及び離脱動作は、制御装置４０が第２のエア制御部２４に含まれるエア制御バルブの作動制御を行うことによってなされる。

以下、本実施の形態における部品実装装置１の詳細な動作例について説明する。制御装置４０は、装着ヘッド１６の下端部に吸着ツール１７を保持した状態で、図示しない基板移載部によって基板移動ステージ１３に基板２が載置されたことを検知したら、ステージ移動機構１２の作動制御を行って基板移動ステージ１３を（すなわち基板２を）移動させ、これから部品４の装着を行おうとする電極部３がバックアップステージ１４の上方に位置するように基板２の位置決めを行う。そして、図示しない部品供給部に供給された部品４に装着ヘッド１６の下端（吸着ツール１７）を接触させつつ、第２のエア制御部２４から部品吸着管路２２内に負圧を供給し、吸着ツール１７の下端面１７ｅに吸引力を作用させることによって、吸着ツール１７の下端面１７ｅに部品４を吸着させる。

制御装置４０は、上記のようにして吸着ツール１７の下端面１７ｅに部品４を吸着させたら、その吸着させた部品４が装着対象となっている電極部３の上方（すなわちバックアップステージ１４の上方）に位置するように装着ヘッド１６を移動させる（図２（ａ））。そして、ヒータ１６Ｈに給電を行って吸着ツール１７を介して部品４を加熱しながら装着ヘッド１６を下降させ（図２（ｂ）中に示す矢印Ｐ）、部品４を電極部３に押し付けて装着（圧着）する（図２（ｂ））。

制御装置４０は、部品４を基板２に（電極部３に）装着したら、第２のエア制御部２４から部品吸着管路２２内に正圧を供給し、吸着ツール１７の下端面１７ｅから正圧を吹き出させる正圧ブローを行い、吸着ツール１７の下端面１７ｅから部品４を離脱させながら、装着ヘッド１６を上昇させる。これにより部品４が基板２の電極部３に装着される。

制御装置４０は、ひとつの電極部３に部品４を装着したら、ステージ移動機構１２の作動制御を行い、次に部品４の装着対象となっている電極部３がバックアップステージ１４の上方に位置するように基板２を移動させる。そして、上記の要領で部品４の装着作業を実行し、全ての電極部３に部品４を装着したら、その基板２についての部品装着作業を終了する。

本実施の形態における部品実装装置１（吸着ツール１７）では、多孔質部材から成る吸着ツール１７の上端面１７ｃにおけるツール吸引管路２１の開口を塞ぐ位置に、多孔質部材よりも気体透過性の低い材料から成るシール部（第１のシール部３１）が設けられており、ツール吸引管路２１におけるエア吸引時の抵抗が高められて吸着ツール１７を吸引する力は増大するので、吸着ツール１７を装着ヘッド１６に強固に保持することができる。これにより、正圧ブロー時に吸着ツール１７が装着ヘッド１６から脱落してしまう事態を防止することができる。また、ツール吸引管路２１からの負圧が吸着ツール１７の下端面１７ｅまで影響しなくなるため、部品吸着管路２２からの吸引を行っていない際に、ツール吸引管路２１からの負圧によって、部品４が不意に吸着されてしまうことも防止できる。

また、吸着ツール１７の外側面にも、第１のシール部３１と同じく、吸着ツール１７を構成する多孔質部材よりも気体透過性の低い材料から成るシール部（第２のシール部３２）が設けられており、吸着ツール１７の外側面の密閉性が高められる。これにより、部品吸着管路２２からの負圧の流れが吸着ツール１７の側面に漏れることが防止でき、吸着ツール１７の下端面１７ｅに負圧を集中させて部品４の吸着力を高めることができる。

更に、吸着ツール１７の外側面に設けられたシール部（第２のシール部３２）によって、部品吸着管路２２の負圧の影響による外気からの空気の流入を抑えることができ、部品４の吸着時の吸着ツール１７内の空気の流れをなくすことができる。これにより、ヒータ１６Ｈによって加熱された吸着ツール１７の温度が下がりにくくなる。結果として、ヒータ１６Ｈによる部品４の加熱効率が高められ、短時間かつ低コストで部品４を加熱することが可能となる。更に、吸着ツール１７の外側面のシール部（第２のシール部３２）を断熱効果の高い、例えば熱伝導率の低い材料（例えばジルコニアを主成分とする耐熱セラミック材料等）で形成することにより、吸着ツール１７からの外気への放熱を防止することができる。

なお、上述の実施の形態では、吸着ツール１７の外側面を覆う第２のシール部３２は吸着ツール１７の外側面の全面（突出部１７ｂの側面、基部１７ａの下面及び基部１７ａの側面）に設けられていたが、第２のシール部３２は、吸着ツール１７の外側面の少なくとも一部に設けられるだけであっても効果がある。また、吸着ツール１７の加熱時の熱膨張により第２のシール部３２が熱歪を受けることを回避するため、第２のシール部３２にスリットを設けたり、第２のシール部３２を複数のパーツに分割したりするようにしてもよい。

また、上述の実施の形態では、第１のシール部３１は、図４及び図６等に示すように、吸着ツール１７の上端面１７ｃのほぼ半面を覆うように設けられているが、少なくとも、図５（ｂ）に示す斜線領域ＡＲの部分に設けられていれば同様の効果が得られる。また、逆に、吸着ツール１７の上端面１７ｃのほぼ全面にわたって第１のシール部３１を形成しても構わない。但し、このとき第１のシール部３１の材料として熱伝導率の低い材料を用いている場合、ヒータ１６Ｈの熱が吸着ツール１７に伝わりにくくなるため、できれば図４及び図６等に示すように、吸着ツール１７の上端面１７ｃの一部の面は第１のシール部３１を設けずに露出させておくのが好ましい。

また、吸着ツール１７に設けるシール部（第１のシール部３１及び第２のシール部３２）は、少なくとも吸着ツール１７の表面に設けられていればよいので、吸着ツール１７の表面にセラミック材料等を溶着させることでコーティングしてもよいし、吸着ツール１７を構成する多孔質材料に粘度が或る程度低い封止材料を浸透させることでシール部を形成してもよい。

多孔質部材から成る吸着ツールの装着ヘッドへの保持力を高めて正圧ブロー時に吸着ツールが装着ヘッドから脱落してしまう事態を防止することができる部品実装装置及び吸着ツールを提供する。

１ 部品実装装置
２ 基板
４ 部品
１６ 装着ヘッド
１６ａ ツール保持面
１７ 吸着ツール
２１ ツール吸引管路
２２ 部品吸着管路
２３ 第１のエア制御部
２４ 第２のエア制御部
３１ 第１のシール部
３２ 第２のシール部

Claims (4)

1. 下端部に多孔質部材から成る吸着ツールを吸引保持した装着ヘッドにより部品を吸着して基板に装着する部品実装装置であって、
   前記装着ヘッド内を延び、前記装着ヘッドの前記吸着ツールとの接触面であるツール保持面に開口するツール吸引管路と、
   前記ツール吸引管路内に負圧を供給して前記吸着ツールを吸引し、前記吸着ツールを前記ツール保持面に接触させた状態に保持する第１のエア制御部と、
   前記装着ヘッド内を延び、前記装着ヘッドに吸引保持された前記吸着ツールと接続する部品吸着管路と、
   前記部品吸着管路内に負圧及び正圧を切り替え供給し、前記吸着ツールを介して前記部品の吸着及び離脱を行う第２のエア制御部とを有し、
   前記吸着ツールは、前記ツール吸引管路の開口を塞ぐ位置に、前記多孔質部材よりも気体透過性の低い材料から成る第１のシール部を備えたことを特徴とする部品実装装置。
2. 前記吸着ツールは、外側面の少なくとも一部に前記多孔質部材よりも気体透過性の低い材料から成る第２のシール部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の部品実装装置。
3. 部品実装装置が備える装着ヘッドの下端に吸引保持される多孔質部材から成る吸着ツールであって、
   前記装着ヘッド内を延びて前記吸着ツールを吸引保持する負圧が供給されるツール吸引管路の開口を塞ぐ位置に、前記多孔質部材よりも気体透過性の低い材料から成る第１のシール部を備えたことを特徴とする吸着ツール。
4. 外側面の少なくとも一部に多孔質部材よりも気体透過性の低い材料から成る第２のシール部を備えたことを特徴とする請求項３に記載の吸着ツール。

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