JP2019041047A

JP2019041047A - 吸着ノズル組み立て体

Info

Publication number: JP2019041047A
Application number: JP2017163426A
Authority: JP
Inventors: 輝昭片桐; Teruaki Katagiri
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2017-08-28
Filing date: 2017-08-28
Publication date: 2019-03-14

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端にわたる貫通孔および前記第１端に吸着面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、前記吸着面における前記貫通孔である吸着孔が、長軸および短軸を有する形状であり、前記フランジとの嵌合部が、前記長軸および前記短軸と軸方向が揃った楕円形状である。【選択図】図１

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、組み合わせた状態において吸着孔の向きを把握できる構成である必要があった。

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。また、小型化が進んだ場合、組み合わせ自体が困難になるおそれがある。そのため、吸着孔の向きを把握しつつ、吸着ノズルとフランジとを比較的容易に組み合わせることができる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端にわたる貫通孔および前記第１端に吸着面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、前記吸着面における前記貫通孔である吸着孔が、長軸および短軸を有する形状であり、前記フランジとの嵌合部が、前記長軸および前記短軸と軸方向が揃った楕円形状である。

本開示の吸着ノズル組み立て体は、吸着孔の向きを把握しつつ、吸着ノズルとフランジとを比較的容易に組み合わせることができる。

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。本開示の吸着ノズル組み立て体における第１端を正面視した場合の複数の例を示す概略図である。吸着孔における長軸と短軸とを説明する概略図である。本開示の吸着ノズル組み立て体の一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における吸着ノズルの一例を示す斜視図である。本開示の吸着ノズル組み立て体における第１端を正面視した場合のさらに複数の例を示す概略図である。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。なお、縦断面図とは、吸着ノズル組み立て体の軸方向に沿った方向の断面のことである。

図１および図２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、吸着ノズル１の貫通孔１ｂに繋がる連通孔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が備える連通孔２ａと、吸着ノズル１が備える貫通孔１ｂとつながっていることにより、電子部品を吸着するための吸引孔として機能する。なお、内包とは、吸着ノズル１の外周の周方向すべてに、フランジ２の内周面２ｂが対向している必要はなく、吸着ノズル１とフランジ２とを組み合わせることができるのであれば、吸着ノズル１の第２端Ｂ側の外周面が露出しているものであってもよい。

そして、吸着ノズル１は、図３に示すように、吸着面１ａにおける貫通孔１ｂである吸着孔１ｄが、長軸および短軸を有する形状である。図４を用いて具体的に説明する。図４は、吸着孔１ｄにおける長軸Ｌと短軸Ｓとを説明する概略図である。このように、吸着孔１ｄは、中心を通って直交する長軸Ｌと短軸Ｓを有する形状である。図３（ａ）は、角が丸みを帯びた長方形状であり、図３（ｂ）は、カプセル状であり、図３（ｃ）は楕円形状である。なお、以下の記載において、吸着孔１ｄ以外にも楕円形状である部材について説明する場合があるが、識別のため、吸着孔１ｄについてのみ「Ｌ」、「Ｓ」の符号を付して説明する。

次に、図５は、図１に示す吸着ノズル組み立て体１０の横断面図である。ここで、図５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１については断面では無いため、ハッチングを施しておらず、吸着ノズル組み立て体１０における、吸着ノズル１およびフランジ２の構成の理解を容易にするため、吸着ノズル１を着色して示している。そして、図６は、本開示の吸着ノズル組み立て体１０における吸着ノズル１の一例を示す斜視図である。

吸着ノズル１は、図５および図６に示すように、フランジ２との嵌合部１ｃが、吸着孔１ｄの長軸Ｌおよび短軸Ｓと軸方向が揃った楕円形状である。ここで、「軸方向が揃った」とは、楕円形状である嵌合部１ｃの長軸と、吸着孔１ｄの長軸Ｌまたは短軸Ｓのいずれかと揃っていることをいう。なお、図５および図６において、貫通孔１ｂは、吸着孔１ｄと軸方向の形状が同じである。よって、図５および図６に示す例においては、楕円形状である嵌合部１ｃの長軸と吸着孔１ｄの長軸Ｌ、嵌合部１ｃの短軸と吸着孔１ｄの短軸Ｓが揃っている例である。

本開示の吸着ノズル組み立て体１０は、上述した構成を満たしていることにより、吸着孔１ｄの向きを把握しつつ、吸着ノズル１とフランジ２とを比較的容易に組み合わせることができる。図５および図６に示す例においては、嵌合部１ｃの外周形状で吸着孔１ｄの向きを把握することができる。また、楕円形状である嵌合部１ｃの長軸と吸着孔１ｄの短軸Ｓ、嵌合部１ｃの短軸と吸着孔１ｄの長軸Ｌが揃っている場合は、事前の把握により、嵌合部１ｃの外周形状により、嵌合部１ｃの短軸方向に吸着孔１ｄの長軸があることを把握することができる。そして、嵌合部１ｃは、楕円形状であることから、第２端Ｂを含んで内包するフランジ２との組み合わせは容易である。

また、貫通孔１ｂは、嵌合部１ｃ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、嵌合部１ｃの肉厚が揃うことから、吸着ノズル１の小径化に応えることができる。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、例えば、向きであれば±５°の角度ずれ、形としてはコーナーの丸みの帯び方の若干の違いなどの近似形状を含む概念である。

また、吸着面１ａの形状が、吸着孔１ｄの長軸Ｌと揃った楕円形状であってもよい。図７に複数の例を示す。図７（ａ）は、角が丸みを帯びた長方形状であり、図７（ｂ）は、カプセル状であり、図７（ｃ）は楕円形状である。このような構成を満たしているときには、吸着ノズル１の第１端Ａの側の肉厚が比較的揃うことから、吸着ノズル１の第１端Ａの側の小径化に応えることができる。また、吸着面１ａの形状が楕円形状あれば、嵌合部１ｃがフランジ２に内包されて吸着ノズル組み立て体１０となった場合であっても、吸着孔１ｄの向きを把握することができる。

さらに、フランジ２は、嵌合部１にあたる肉厚が揃っていてもよい。このような構成を満たしているときには、部分的に肉厚が薄いところが無いため、径方向において強度を含めて高い信頼性を有する。

また、図２や図６に示すように、吸着ノズル１が、嵌合部１ｃよりも第１端Ａの側に、嵌合部１ｃよりも径の大きな段差部を有しているとき、この段差部が楕円形状であってもよい。このような構成を満たしているときには、嵌合部１ｃがフランジ２に内包されて吸着ノズル組み立て体１０となった場合であっても、吸着孔１ｄの向きを把握することができる。

また、フランジ２の外周形状が、吸着孔１ｄの長軸Ｌと揃った楕円形状であってもよい。このような構成を満たしているときには、嵌合部１ｃがフランジ２に内包されて吸着ノズル組み立て体１０となった場合であっても、吸着孔１ｄの向きを把握することができる。

そして、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の側をフランジ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。

本開示の吸着ノズル組み立て体１０における嵌合部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嵌合部１ｃの表面からの脱粒が少なく、高い接着力を有する。

また、嵌合部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、嵌合部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。

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Ａの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、１０^３Ω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８の概略図を用いて説明する。

図８に示す電子部品装着装置９は、吸着ノズル組み立て体１０を備える電子部品搬送機５と、吸着ノズル組み立て体１０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、切削加工したり、焼成後に研磨加工を施したりしてもよい。

また、嵌合部の表面性状は、上記金型における嵌合部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、上記金型における嵌合部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：嵌合部
１ｄ：吸着孔
２：フランジ
２ａ：連通孔
２ｂ：内周面
１０：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端にわたる貫通孔および前記第１端に吸着面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、
前記吸着面における前記貫通孔である吸着孔が、長軸および短軸を有する形状であり、
前記フランジとの嵌合部が、前記長軸および前記短軸と軸方向が揃った楕円形状である、吸着ノズル組み立て体。
前記嵌合部が、前記長軸の揃った楕円形状である、請求項１に記載の吸着ノズル組み立て体。
前記嵌合部にあたる前記貫通孔が、前記嵌合部と向きおよび形が同じである、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。
前記吸着面形状が、前記長軸の揃った楕円形状である、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。
前記フランジは、前記嵌合部にあたる肉厚が揃っている、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。
前記吸着ノズルが、前記嵌合部よりも前記第１端の側に、前記嵌合部よりも径の大きな段差部を有し、該段差部が楕円形状である、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。
前記嵌合部の表面は、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６のいずれかに記載の吸着ノズル組み立て体。
前記嵌合部の表面は、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７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８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９に記載の吸着ノズル組み立て体。