JP2019038072A

JP2019038072A - 吸着ノズル組み立て体

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Publication number: JP2019038072A
Application number: JP2017162429A
Authority: JP
Inventors: 輝昭片桐; Teruaki Katagiri
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2017-08-25
Filing date: 2017-08-25
Publication date: 2019-03-14
Anticipated expiration: 2037-08-25
Also published as: JP6886895B2

Abstract

【課題】より簡易的に吸着ノズルとフランジとを所定の向きに合わせることが可能な構成の吸着ノズル組み立て体が求められている。【解決手段】本開示の吸着ノズル組み立て体は、セラミックスからなり、第１端から第２端にわたる貫通孔を有する吸着ノズルと、該吸着ノズルの第２端を含んで内包する筒状のフランジとを備える。前記吸着ノズルは、前記第２端から前記第１端に向かうとともに、前記貫通孔に対向して位置する、一つ以上の平らな第１面を有する。また、前記フランジは、内周面の少なくとも一部に前記第１面に対向する第２面を有する。そして、前記第１面および前記第２面が、前記フランジの回り止め部である。【選択図】図３

Description

本開示は、吸着ノズル組立体に関するものである。

従来、半導体素子、コンデンサおよび抵抗器などのチップ状の電子部品の搬送には、電子部品搬送機に装着された吸着ノズル組み立て体が用いられている。この吸着ノズル組み立て体は、吸着ノズルとフランジとが組み合わされたものであり、吸引孔となる貫通孔を備える。

そして、近年においては、電子部品の吸着の信頼性を上げるべく、電子部品の形状に合わせて吸引孔の形状が、円状ではなく、矩形状やカプセル状のものが用いられている。そのため、吸着ノズルとフランジとは、単に組み合わせるのではなく、所定の向きに合わせる必要があった。

本出願人は、吸着ノズルまたはフランジの一方が、吸着ノズルの挿入方向と直行する方向で、他方に向けて突出する突出部を有しているとともに、吸着ノズルまたはフランジの他方が突出部と対応する受け部を有し、突出部と受け部の嵌め合わせにより、所定の向きに合わせることができる構成を提案している。

特許第６０３９３５３号公報

電子部品の小型化が進むに伴い、吸着ノズルの小型化が進んだ場合、突出部および受け部の形成が困難になるおそれがあるため、より簡易的に吸着ノズルとフランジとを所定の向きに合わせることが可能な構成が求められている。

本開示の吸着ノズル組み立て体は、セラミックスからなり、第１端から第２端にわたる貫通孔を有する吸着ノズルと、該吸着ノズルの第２端を含んで内包する筒状のフランジとを備える。前記吸着ノズルは、前記第２端から前記第１端に向かうとともに、前記貫通孔に対向して位置する、一つ以上の平らな第１面を有する。また、前記フランジは、内周面の少なくとも一部に前記第１面に対向する第２面を有する。そして、前記第１面および前記第２面が、前記フランジの回り止め部である。

本開示の吸着ノズル組み立て体は、簡易的な構成でありながらも、吸着ノズルとフランジとを所定の向きに合わせることが可能である。

本開示の吸着ノズル組み立て体の一例を示す斜視図である。図１に示す吸着ノズル組み立て体の縦断面図である。図１に示す吸着ノズル組み立て体の横断面図である。図１に示す吸着ノズル組み立て体における吸着ノズルの斜視図である。本開示の吸着ノズル組み立て体の他の例を示す横断面図である。本開示の吸着ノズル組み立て体の他の例を示す横断面図である。本開示の吸着ノズル組み立て体の他の例を示す横断面図である。本開示の吸着ノズル組み立て体の他の例を示す横断面図である。本開示の吸着ノズル組み立て体の他の例を示す横断面図である。本開示の吸着ノズル組み立て体の他の例を示す横断面図である。本開示の吸着ノズル組み立て体を装着した電子部品搬送機により電子部品を実装する電子部品装着装置の概略図である。

以下、本開示の吸着ノズル組み立て体の実施形態について説明する。

図１は、本開示の吸着ノズル組み立て体の一例を示す斜視図である。図２は、図１に示す吸着ノズル組み立て体の縦断面図である。図３は、図１に示す吸着ノズル組み立て体の横断面図である。なお、図２、図３における「縦」および「横」とは、吸着ノズル組み立て体の軸方向に沿った方向が「縦」であり、軸方向に直交する方向が横である。また、図２は、吸着ノズル組み立て体の中心軸を含む縦断面図である。また、図３は、図２において符号Ｂで示す部分の横断面図であり、吸着ノズルについては断面では無いため、ハッチングを施していない。さらに、図３においては、吸着ノズル組み立て体における、吸着ノズルおよびフランジの構成の理解を容易にするため、吸着ノズルを着色して示している。

図１〜図３に示す吸着ノズル組み立て体１０は、吸着ノズル１とフランジ２とを備える。吸着ノズル１は、セラミックスからなり、図２に示すように、第１端Ａに位置する吸着面１ａと、第１端Ａから第２端Ｂわたって位置する貫通孔１ｂとを備える。また、フランジ２は、図２に示すように、貫通孔２ａと内周面２ｂとを備え、吸着ノズル１の第２端Ｂを含んで内包する筒状体である。フランジ２が備える貫通孔２ａは、吸着ノズル１が備える貫通孔１ｂとつながっており、電子部品を吸着するための吸引孔として機能する。

また、吸着ノズル１は、図３に示すように、貫通孔１ｂに対向して位置する、平らな第１面１ｃを少なくとも一つ有している。ここで、対向とは、貫通孔１ｂと第１面１ｃとが互いに向き合っているということであり、例えば、図３において、第１面１ｃの両端から伸ばした２つの鉛直線に挟まれる場合のことをいう。また、図４の斜視図に示すように、吸着ノズル１における第１面１ｃは、第２端Ｂから第１端Ａに向かって位置している。なお、図４は第１面１ｃが段差部まで到達しているが、第１面１ｃが第２端Ｂから第１端Ａに向かっていればよいものであり、段差部まで到達しないものであってもよい。

また、フランジ２は、内周面２ｂの少なくとも一部に第１面１ｃに対向する第２面２ｃを有する。なお、第２面２ｃは、平らな面であってもよいし、第１面１ｃに向かった凸曲面であってもよい。

そして、本開示の吸着ノズル組み立て体１０は、第１面１ｃおよび第２面２ｃが、吸着ノズル１に対するフランジ２の回り止め部である。このような構成を満たしていることにより、本開示の吸着ノズル組み立て体１０は、簡易的な構成でありながらも、吸着ノズル１とフランジ２とを所定の向きに合わせることができる。

なお、吸着ノズル１とフランジ２との組み合わせにおいては、吸着ノズル１の第２端Ｂ側をフランジ２に嵌め合わせる方法でもよいが、より強固に固定するという観点から、フランジ２の内周と吸着ノズル１の外周とに、ある程度のクリアランスを設けて接着剤を用いて固定してもよい。

第２面２ｃは、第１面１ｃに平行な面であってもよい。このような構成を満たすときに
は、より回り止めの効果が高まる。また、図３に示すような、軸方向に直交する断面において、第２面２ｃの長さは、第１面１ｃの長さに近似していた方が、回り止め効果が高まる。ここで、近似とは、第１面１ｃの長さに対し、第２面２ｃの長さが９５％以上である場合のことをいう。

吸着ノズル１の外周において、第１面１ｃの周方向における両側は、曲面で繋がれるものであってもよい。このような構成を満たしているときには、第１面１ｃの周方向における両側に角ばったところが無いため、吸着ノズル１とフランジ２とを組み合わせやすく、かつ組み合わせ時の接触によってカケが生じにくい。

また、曲面で繋がれているとは、図３に示すような横断面図において、第１面１ｃと隣接する面の接線との角度が１１０°以上１７０°以下で繋がれているとも言い換えることができる。

図５は、本開示の吸着ノズル組み立て体の他の例を示す、横断面図であり、横断面の切断位置は、図３と同じである。図５に示す例の吸着ノズル組み立て体２０は、第１面１ｃと、フランジ２の内周面２ｂとの間に隙間３を有する。このような構成を満たしているときには、固定にあたって接着剤を用いたとき、適量を超えた場合であっても、吸着ノズル１とフランジ２との間から流れ出にくくなり、流れ出た接着剤を拭き取る作業が生じにくくなる。

図６〜図８は、本開示の吸着ノズル組み立て体の他の例を示す、横断面図であり、横断面の切断位置は、図３と同じである。図６に示す吸着ノズル組み立て体３０は、第１面１ｃを２つ備える例である。図７に示す吸着ノズル組み立て体４０は、第１面１ｃを３つ備える例である。図８に示す吸着ノズル組み立て体５０は、第１面１ｃを４つ備える例である。このように本開示の吸着ノズル組み立て体において第１面１ｃは、複数であってもよい。

また、図９に示すように、軸方向に直交する方向において、フランジ２および吸着ノズル１の形状と、それぞれの中心とが近似しているときには、フランジ２の肉厚が部位によって近似することとなるため、信頼性が高まる。また、フランジ２が平らな面を有しているときには、この面を電子部品搬送機との組み合わせにおける所定の向きに合わせるための基準面とすることができる。

以上、本開示の吸着ノズル組み立て体について、複数の例について説明したが、以下の説明においては、上述した吸着ノズル組み立て体に共通する事項であることから、符号１００を付して説明する。

本開示の吸着ノズル組み立て体１００における第１面１ｃは、粗さ曲線から求められる算術平均粗さＲａが０．０４μｍ以上０．１８μｍ以下であってもよい。このような構成を満たすときには、固定にあたって接着剤を用いたとき、組み合わせを含む取り扱い時に吸着ノズル１の表面からの脱粒が少なく、高い接着力を有する。

また、本開示の吸着ノズル組み立て体１００における第１面１ｃは、粗さ曲線から求められるスキューネスＲｓｋが−１以上１以下であってもよい。粗さ曲線から求められるスキューネスＲｓｋが−１以上１以下の面性状とは、尖りすぎていない山が適度に存在するため、固定にあたって接着剤を用いたときに高い接着力を有する。

ここで、本開示における粗さ曲線から求められる算術平均粗さＲａおよび粗さ曲線から求められるスキューネスＲｓｋとは、株式会社東京精密製のＳＵＲＦＣＯＭ１４００Ｄ
という接触式の測定器を用いて得られた値である。そして、測定条件としては、触針径が２μｍの触針を用い、測定長さを０．２５ｍｍ、カットオフ波長の値を０．０２５ｍｍ、走査速度を０．０６ｍｍ／秒、傾斜補正を最小二乗曲線補正に設定したものである。なお、第１面１ｃにおいて、少なくとも３ヵ所以上測定し、その平均値を算術平均粗さＲａおよびスキューネスＲｓｋの値とする。

また、本開示の吸着ノズル組み立て体１００における吸着ノズル１は、第１面１ｃを有している部分にあたる貫通孔１ｂが、第１面１ｃを有している部分の外周形状と向きおよび形が同じであってもよい。このような構成を満たしているときには、吸着ノズル１の肉厚は揃うこととなることから、今以上に電子部品の小型化が進んだり、搬送速度を向上させたりするために求められる、吸着ノズル１の薄肉化に応えることができる。

具体的には、吸着ノズル１において、貫通孔１ｂ形状と外周形状が異なったり、外周形状と貫通孔１ｂの向きが異なったりした場合、貫通孔１ｂから外周までの距離である厚みが異なることとなるが、上記構成を満たしているときには、吸着ノズル１の肉厚は揃うこととなる（図１および図１０を参照）。なお、ここで向きおよび形が同じとは、厳密に合っていなければならないというものではなく、角部形状が異なるなどの近似形状を含む概念である。

次に各部材の材質について説明する。まず、フランジ２は、例えば、ステンレス、アルミニウム合金などの金属部材からなる。次に吸着ノズル１は、セラミックスからなり、例えば、ジルコニア質セラミックス、アルミナ質セラミックス、ジルコニア−アルミナ複合質セラミックスおよび炭化珪素質セラミックスなどが挙げられる。ここで、ジルコニア質セラミックスとは、ジルコニアを主成分としたセラミックスのことであり、他も同様である。なお、ここでいう主成分とは、セラミックスを構成する成分を１００質量％とした場合、５５質量％以上のことである。また、ジルコニア−アルミナ複合質セラミックスとは、ジルコニアおよびアルミナを含み、ジルコニアとアルミナの含有量の合計が５５質量％以上であるもののことであり、ジルコニアの含有量が多い場合のみならず、アルミナの含有量が多いものであってもよい。

そして、吸着ノズル１がジルコニア質セラミックスからなるときには、機械的強度が高いことから、吸着面１ｂを含む第１端側の部分の径を細くすることができる。

また、ジルコニア質セラミックスが、導電性成分を含むときには、吸着ノズル１が静電気を帯びたとしてもフランジ２を介して除電することができるため、静電気の帯電によって吸着ノズル１に付着した塵埃等により電子部品を汚染したり、並んでいる電子部品の整列を乱して実装位置ずれを起こしたりするおそれを少なくすることができる。ジルコニア質セラミックスからなる吸着ノズル１の具体的な抵抗値は、１０³Ω以上１０¹¹Ω以下で
ある。

ここで、導電性成分とは、例えば、酸化鉄、酸化クロム、酸化チタン、酸化マンガン、酸化ニッケルなどが挙げられる。そしてこれらの導電性成分を含むときには、ジルコニア質セラミックスは暗色系の色調を呈するものとなる。一般的に、電子部品は色調が、明色系であるものが多いことから、吸着ノズル１が暗色系であるときには、後述する電子部品装着装置が備えるＣＣＤカメラおよび画像解析装置による認識エラーや誤動作を少なくすることができる。

また、接着剤としては、ジビニルベンゼン、ビスフェノールＦ、ポリグリシジルエーテル、ビニルシクロヘキシンジオキシド、ジシクロペンタジエンオキシド、エポキシ樹脂、ウレタン、シリコン、アクリルなどを含有する接着剤が挙げられる。ジビニルベンゼンを
含有する接着剤を用いたときには、弾力性に富み、２００℃程度の温度でも塑性変形しないことから、高温の環境下でも吸着ノズル組み立て体１００を使用することができる。

また、接着剤が導電性を有するものであってもよい。例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｚｎの単一もしくは複合物からなるものを接着剤に混合して用いればよい。

次に、本開示の吸着ノズル組み立て体を装着した電子部品搬送機により電子部品を実装する電子部品装着装置について、図１１の概略図を用いて説明する。

図１１に示す電子部品装着装置９は、吸着ノズル組み立て体１００を備える電子部品搬送機５と、吸着ノズル組み立て体１００に吸着された電子部品４に向けて光を照射するライト６と、電子部品４を映すＣＣＤカメラ７と、ＣＣＤカメラ７で撮影した画像を処理するための画像解析装置８とで構成されている。この電子部品装着装置９を用いることにより、トレイ上に並ぶ電子部品４を回路基板の所定位置に実装することができる。

次に、本開示の吸着ノズル組み立て体の製造方法を説明する。

まず、吸着ノズルの製造方法の一例について説明する。安定化剤を含むジルコニア粉末（以下、単にジルコニア粉末と記載する。）を用意する、このとき、安定化剤としてはイットリア、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質セラミックスとなる。そして、ジルコニア粉末に溶媒を加えてボールミルやビーズミル等を用いて平均粒径が０．２〜０．５μｍとなるまで粉砕し、これを第１のスラリーとする。

次に、酸化鉄、酸化クロムおよび酸化チタンを含む導電性成分粉末に溶媒を加えてボールミルやビーズミル等を用いて平均粒径が０．１〜０．５μｍとなるまで粉砕し、これを第２のスラリーとする。なお、導電性成分粉末には、酸化マンガン粉末や酸化ニッケル粉末も用いることができる。ジルコニア粉末と導電性成分粉末との質量比率は、例えば、６０：４０〜８５：１５である。

次に、第１のスラリーと第２のスラリーとを混合した後にスプレードライヤーで噴霧乾燥することにより顆粒とする。なお、この混合時に分散剤を加えてもよい。分散剤の添加量としては、例えば、ジルコニア粉末および導電性成分粉末の合計１００質量部に対し、０．１〜１．０質量部である。

次に、この顆粒と熱可塑性樹脂とワックス等をニーダに投入して加熱しながら混練して坏土を得る。そして、得られた坏土をペレタイザーに投入することにより、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。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、ポリスチレン、アクリル系樹脂などを用いることができ、添加量としては、ジルコニア粉末および導電性成分粉末の合計１００質量部に対し、１０〜２５質量部程度添加すればよい。また、ニーダを用いての混練条件は、加熱温度を１００〜１７０℃、混練時間を０．５〜３時間に設定すればよい。

次に、所望形状が得られる金型を備えるインジェクション成形機（射出成形機）にペレットを投入して射出成形して成形体を得る。その後、成形体を脱脂し、大気雰囲気中において、１３００〜１５００℃の温度で１〜３時間保持して焼成することにより、ジルコニア質セラミックスからなる吸着ノズルを得ることができる。

また、焼成後に湿式バレルや乾式バレルを行なうこともできる。さらに、成形体を得た
後に、第１面となる部分を切削加工したり、焼成後に研磨加工により第１面を形成したりしてもよい。

また、第１面の表面性状は、上記金型における第１面に相当する部分の表面性状の転写により所望の表面性状にすることができる。また、焼成後に湿式バレルや乾式バレルなどの加工を行なうときには、上記金型における第１面に相当する部分の表面性状を、加工による表面性状の変化を考慮したものとすればよい。

次に、金属部材からなる所望形状のフランジを用意して、吸着ノズルとフランジとを組み合わせることにより、本開示の吸着ノズル組み立て体を得ることができる。なお、接着剤を用いる例としては、例えば、ジビニルベンゼンを含有する接着剤を用意し、吸着ノズルにおいてフランジの内周に対向する部分に接着剤を塗布してから、フランジと組み合わせればよい。

１：吸着ノズル
１ａ：吸着面
１ｂ：貫通孔
１ｃ：第１面
２：フランジ
２ａ：貫通孔
２ｂ：内周面
２ｃ：第２面
３：隙間
１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０：吸着ノズル組み立て体
４：電子部品
５：電子部品搬送機
６：ライト
７：ＣＣＤカメラ
８：画像解析装置
９：電子部品装着装置

Claims

セラミックスからなり、第１端から第２端にわたる貫通孔を有する吸着ノズルと、
該吸着ノズルの第２端を含んで内包する筒状のフランジと、を備え、
前記吸着ノズルは、前記第２端から前記第１端に向かうとともに、前記貫通孔に対向して位置する、一つ以上の平らな第１面を有し、
前記フランジは、内周面の少なくとも一部に前記第１面に対向する第２面を有し、
前記第１面および前記第２面が、前記フランジの回り止め部である、吸着ノズル組み立て体。
前記第２面が、前記第１面と平行である、請求項１に記載の吸着ノズル組み立て体。
前記第１面が、周方向において曲面で繋がれている、請求項１または請求項２に記載の吸着ノズル組み立て体。
前記第１面と、前記内周面との間に隙間を有する、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の吸着ノズル組み立て体。
前記第１面は、粗さ曲線から求められる算術平均粗さＲａが０．０４μｍ以上０．１８μｍ以下である、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の吸着ノズル組み立て体。
前記第１面は、粗さ曲線から求められるスキューネスＲｓｋが−１以上１以下である、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の吸着ノズル組み立て体。
前記吸着ノズルは、前記第１面を有している部分にあたる前記貫通孔が、前記第１面を有している部分の外周形状と向きおよび形が同じである、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の吸着ノズル組み立て体。
前記吸着ノズルは、ジルコニア質セラミックスからなる、請求項１乃至請求７のいずれかに記載の吸着ノズル組み立て体。
前記ジルコニア質セラミックスは、導電性成分を含む、請求項８に記載の吸着ノズル組み立て体。