JP2942025B2

JP2942025B2 - フラックス塗布機構

Info

Publication number: JP2942025B2
Application number: JP3216491A
Authority: JP
Inventors: 真人松岡
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-08-02
Filing date: 1991-08-02
Publication date: 1999-08-30
Anticipated expiration: 2014-08-30
Also published as: JPH0541597A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子部品搭載装置を構
成するフラックス塗布機構に係り、特に、電子部品を搭
載する基板上に、フラックス等の液体を定量且つ均一に
供給塗布するフラックス塗布機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子部品搭載装置における基板への接着
剤、はんだペースト等の液体の塗布方法に関する従来技
術として、例えば、「電子技術１９８６年１２月別
冊」の論文「プリント回路への接合技術」等に記載され
ているように、ディスペンサ方式、転写方式、スクリー
ン印刷方式等の技術が知られている。

【０００３】ディスペンサ方式は、小型ノズル内にはん
だペースト等の接着剤を入れ、これに空気圧を加え、ノ
ズルの先端から接着剤を押し出して接着剤等の液体の塗
布を行うものであり、また、転写方式は、細ピンの先端
を接着剤の中につけ、ピン先端に付着した接着剤を基板
上に塗布するものである。さらに、スクリーン印刷方式
は、所定のパターンを持ったスクリーンを使用して接着
剤を所定の位置に印刷塗布するというものである。

【０００４】また、電子部品搭載装置における電子部品
のアライメント方式に関する従来技術として、例えば、
特開平１−１２２１９９号公報等に記載された技術が知
られている。この従来技術は、位置決めテーブル上に電
子部品を置き、Ｘ及びＹ方向にそれぞれ相対して移動す
る２組の位置決め駒を、電子部品等のワークに直接的に
接触させて位置決めを行うという方法である。

【０００５】また、電子部品搭載装置における電子部品
の電極位置の検出方式として、電極面から出る蛍光を検
出する蛍光検出方式、検出時に用いる照明光を電極面に
対して上面から照射して検出する明視野検出方式、検出
時に用いる照明光を部品の側面全体から照射して検出す
る暗視野検出方式、あるいは、明視野と暗視野とを合せ
た明暗視野検出方式等の技術が知られている。

【０００６】さらに、電子部品搭載装置における電子部
品の基板への搭載方法に関する従来技術として、電子部
品をＸＹθ（θは回転）方向に位置決め補正を完了させ
た後、カムによる駆動により、電子部品を吸着したヘッ
ドを一定ストロークだけ基板に向けて下降させ、これに
より一定の背圧を加えて基板上に電子部品を搭載すると
いう技術が知られている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述の基板上への液体
塗布に関する従来技術は、基板上に塗布する液体が、は
んだペースト等の高粘度のものであり、また、１回当た
りの基板上への塗布範囲も基板上の電極点の１ポイント
あるいは数ポイントといった狭い範囲にしかはんだペー
ストを塗布することができないものである。そして、こ
の従来技術は、このはんだペーストの塗布直後、基板上
に電子部品を搭載し、搭載した基板を次工程に移すため
に基板の搬送を行っても、はんだペーストの粘性が非常
に高いため、搬送時の衝撃により電子部品が動いてズレ
が発生するということの少ないものである。

【０００８】しかし、電子部品の電極面が微小な球状は
んだで構成されている場合、はんだペーストを広範囲に
塗布する必要があり、はんだペーストの代わりに粘性の
落ちるフラックスを使用しなければならない。このた
め、前記従来技術の塗布方法では、このような場合に対
応することができず、また、塗布後フラックスの粘性を
上げる処理を行わなければならないという問題点を生じ
る。

【０００９】

【００１０】

【００１１】

【００１２】本発明の目的は、前述した従来技術の問題
点を解決し、電子部品を高精度に基板上に搭載すること
ができる電子部品搭載装置に使用する広範囲に一括して
定量のフラツクスの塗布を行うことのできるフラツクス
塗布機構を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明によれば前記目的
は、電子部品搭載装置を構成するフラツクス塗布機構
を、次のように構成することにより達成される。

【００１４】フラックス塗布機構は、基板上の所定の広
い範囲にフラックスを均一に塗布する機構であり、所定
の大きさの塗布面を持つ塗布ヘッドと、フラックス注入
シリンジと、フラックスの吐出を制御するフラックス吐
出コントローラとを備え、前記フラックス塗布ヘッドの
内部にフラックスを染み込ませる海綿材を有し、ヘッド
のフラックス吐出面全体にメッシュ状に溝が形成され、
さらに、フラックス吐出穴が設けられて構成される。

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【００１８】

【００１９】

【００２０】

【作用】フラックス塗布ヘッド内に内蔵した海綿材は、
綿状の物質であるものが使用されているため、ヘッド内
に注入された塗布すべきフラックスをその内部にしみこ
ませて保持することができる。これにより、ヘッド内に
フラックスの溜まりができ、ヘッド内部の液体を吐出さ
せる空気圧と、液ダレ防止の真空圧とのバランスを容易
に保つことができる。この結果、本発明の塗布ヘッド
は、液ギレが向上し、特に、高粘度の液体の定量供給を
行うようにすることができる。

【００２１】また、ヘッドのフラックス塗布面がメッシ
ュ状に形成されているので、海綿材の内部に溜まってい
るフラックスを一定量、塗布面上に吐出させて基板上に
塗布することができる。この際、フラックスの塗布量と
ヘッド部に残る量とが適宜按分され、一定で均一な膜厚
にフラックスを塗布することができる。

【００２２】

【００２３】

【００２４】

【００２５】

【００２６】

【００２７】

【実施例】以下、本発明によるフラツクス塗布機構を備
えた電子部品搭載装置の一実施例を図面により詳細に説
明する。

【００２８】図１は本発明の一実施例による電子部品搭
載装置の外観を示す斜視図である。図１において、１は
フラツクス塗布機構、２はフラックス乾燥機構、３は搭
載部、４は搭載ヘッド、５は光学系、２１はアライメン
ト爪である。

【００２９】図１に示す本発明の一実施例による電子部
品搭載装置において、図示しない基板は、基板搬送治具
にセットされてフラツクス塗布機構１の下部に置かれ、
この位置で基板上の所定の部位にフラックスが塗布され
た後、基板搬送路１０１上を搬送され、フラックス乾燥
機構２によりフラックスが乾燥された後搭載部３に運ば
れる。

【００３０】一方、基板に搭載される電子部品は、図示
しない部品収納パレットに載せられて、部品搬送路１０
２上を搭載ヘッド４の位置に搬送される。搭載ヘッド４
は、部品を吸着するヘッドと、後述する背圧調整機構を
備え、前記パレット上から電子部品を吸着し、基板上に
搭載するため搭載部３の方向に移動する。この移動の途
中、電子部品は、アライメント爪２４により、アライメ
ントされる。

【００３１】前述したアライメントを受けて搭載部３の
位置まで運ばれた電子部品は、光学系５により、後述す
るように球状の電極位置が検出され、基板上の所定の位
置に所定の背圧が加えられて基板に搭載される。

【００３２】次に前述した電子部品搭載装置における各
工程順に本発明による電子部品搭載装置を構成する各種
機構の構成を説明する。

【００３３】図２はフラックス塗布機構１に用いられて
いるフラックス塗布ヘッドの概要を示す図、図３はフラ
ックス塗布ヘッドのノズルの詳細な構造を示す図であ
る。図２、図３において、６はシリンジ、７はノズル、
８はシリコンチューブ、９はディスペンサ、１０はフェ
ルト、１３は基板、１４はフラックス吐出穴、１５は溝
である。

【００３４】フラックス塗布機構１を構成するフラック
ス塗布ヘッドは、図２に示すように、フラックスを注入
するシリンジ６と、フラックスを吐出及び直接塗布する
ノズル７と、シリンジ６とノズル７とを接続するシリコ
ンチューブ８とにより構成されている。さらに、シリン
ジ６には、フラックスの吐出量をコントロールするディ
スペンサ９が接続されいる。ノズル７の内部は、空洞に
なっており、この中にはフラックスをしみ込ませる海面
体としてのフェルト１０が内蔵されている。

【００３５】このフラックス塗布ヘッドは、シリンジ６
内にフラックスを注入後、ディスペンサ９からエアー圧
１１をかけることにより、フラックスをフェルト１０に
しみ込ませてノズル７内部にフラックスのたまりを作る
ものである。また、ノズル７からフラックスが垂れ落ち
るのを防止する為、ディスペンサ９は、真空圧１２を加
えてフラックスを吸い上げて液ダレを防止する。

【００３６】この場合、最適な真空圧１２の設定は、フ
ラックスが液ダレせず、かつ、液の吸い上げ過ぎでシリ
ンジ６内に気泡が発生しない範囲である。フェルト１０
は、この場合に、前述の真空圧１２の範囲を非常に広く
取るために有効であり、これにより、フラックスの吐出
の制御を容易に行うことができる。

【００３７】ノズル７の吐出面は、図３（ａ）に示すよ
うに、吐出面全体にメッシュ状に溝１５が加工されてお
り、さらに、フラックス吐出穴１４が設けられて構成さ
れている。このようなメッシュ構造は、ノズル７の吐出
面が平面でないため、粘度の高いフラックス等の液体を
基板１３に塗布する際、ノズル７と基板１３とが付着し
て、基板１３が持ち上げられるいう不具合を防止するこ
とができ、また、フラックスがノズル７の吐出面に吐出
された後、約半分が基板１３上に塗布され、残り半分が
ノズル７の溝１５に残るため、前述したフェルトの作用
（真空圧１２の制御の容易性）と合せた両作用により、
フラックスを均一に、かつ、定量に塗布することができ
るという利点を生じさせる。

【００３８】図４はフラックス乾燥機構２の構成を示す
図である。図４において、１６は遠赤外線ヒータであ
る。

【００３９】フラックス塗布機構１によりフラックスが
塗布された基板１３は、フラックス乾燥機構２の位置に
搬送される。このフラックス乾燥機構２は、前述したフ
ラックス塗布機構１で塗布されたフラックス乾燥させる
ものであり、図４に示すように、遠赤外線ヒータ１６に
よって基板１３の上方から熱を一定時間加え、基板上に
塗布されたフラックスを強制的に乾燥させる。これによ
り、フラックスの粘度を高くすることができ、その後の
工程で基板搬送時に生ずる衝撃によって基板に搭載後の
電子部品のズレを防止することができる。

【００４０】なお、このフラックス乾燥機構２における
遠赤外線ヒータ１６は、通常の加熱用ヒータであっても
よく、また、乾燥機構を熱風等による乾燥を行うものと
してもよい。

【００４１】図５は電子部品を収納するパレットの収納
状態を示す図、図６は光学系により部品の電極位置を検
出する場合の検出視野と部品の位置との関係を説明する
図である。図５において、１７はポケット、１８、Ａ、
Ｂ、Ｃは電子部品、１９は電極、２０は検出視野であ
る。

【００４２】前述によりフラックスが乾燥された基板
は、図１における搭載機構３の位置に搬送され、一方、
電子部品が収納されたポケット１７を有するパレット
も、図１における搭載機構３の位置に搬送される。電子
部品としては、外形が異なるもの（図５における部品
Ａ、Ｂ、Ｃ）が数種類使用されており、この外形が異な
る電子部品を共通に１つのパレットに収納して使用する
ためには、１番サイズの大きい部品Ｃに合せてポケット
１７のサイズを決めなければならない。

【００４３】このため、１番サイズの小さい部品Ａは、
図５に部品１８として示すようにポケット１７内で色々
な方向に動いている状態で搬送されてくることになる。
さらにこの状態で、図１における搭載ヘッド４がパレッ
トから電子部品を真空吸着し、光学系５により電子部品
の電極面を検出しようとする場合、図６に示すように、
検出すべき電極１９が検出視野２０から外れるという問
題が発生する。

【００４４】そこで、この問題点を解決するために、電
子部品の位置を修正するアライメント機構が必要であ
る。

【００４５】図７はアライメント機構の構成を示す図で
ある。図７において、２１はアライメント爪、２２は電
子部品、３８はＸＹテーブル、３９はアーム部。４０は
Ｘ軸モータ、４１はＹ軸モータである。

【００４６】このアライメント機構は、図１において、
搭載ヘッド４がパレットから電子部品を吸着する吸着点
の上方に設置され、図７（ａ）に示すように、アライメ
ント爪２１と、このアライメント爪２１をＸＹテーブル
３８に固定するアーム部３９と、ＸＹテーブル３８を駆
動するＸ軸モータ４０及びＹ軸モータ４１とから構成さ
れている。

【００４７】このアライメント機構による電子部品のア
ライメント方法は、図７（ｂ）に示すように、搭載ヘッ
ド４により電子部品２２を吸着した状態でＸ方向にアラ
イメント爪２１を動かし、Ｘ及びθ方向のアライメント
を行い、さらに、Ｙ方向にアライメント爪２１を動かし
て、Ｙ方向のアライメントを行うことにより実行され
る。このアライメント動作中、電子部品２２は、真空吸
着により搭載ヘッド４に吸着された状態であるので、ア
ライメント爪２１を押し当てることにより、搭載ヘッド
４に吸着された状態で滑りながらアライメントされるこ
とになる。これにより、低ストレスで電子部品のアライ
メントを行うことが可能であり、電子部品に損傷を与え
ることがなく、常に図６における検出視野２０内に電子
部品２２の検出すべき電極１９を入れておくことが可能
となる。

【００４８】図７により説明したようにしてアライメン
ト爪２１でアライメントされた電子部品は、図１の搭載
ヘッド４によりの光学系５上に運ばれ、電子部品の電極
位置の検出が行われる。

【００４９】図８は電子部品の電極位置検出機構の構成
を示す図である。図８において、２３は照明装置、２４
は電子部品の電極、２５は電極の影、２６は電子部品の
基材である。

【００５０】図８に示す電極位置検出機構において、搭
載ヘッド４に吸着された電子部品２２の電極面に対し
て、γの角度を付けて、Ｘ方向から照明装置２３によっ
て照明光を当てる。これにより、電子部品２２の基材２
６上には、電極２４の影２５ができる。この影ができた
画像を検出し２値化すると、電極の影２５を、安定した
白点の領域４２として得ることができる。この２値画像
は、Ｘ軸方向に対して白点の積分処理を行うことにより
画像２７として示すような波形を得ることができる。こ
の積分処理した画像２７の白点の波形２８のエッジＸａ
とＸｂとを検出し、これらの値に基づいて、電極のＸ方
向の中心位置を求める。このＸ方向の中心位置Ｘは、次
の（１）式により求めることができる。Ｘ＝（Ｘａ＋Ｘｂ）／２ …………（１）また、同様に、照明光の方向をＹ方向からに切換えるこ
とにより、Ｘ方向と同様の処理を行うことによって電極
のＹ方向の中心位置を求めることができる。

【００５１】これにより、電極及び基材の表面状態に関
係なく、電子部品の各電極の中心位置を検出することが
でき、この結果に基づいて、複数個の電極位置から電子
部品の中心位置を求めることができるため、部品の搭載
位置をより高精度に検出し、決定することができる。

【００５２】前述により、位置検出が終了した電子部品
は、背圧調整機構を持つ搭載ヘッド４により基板上に搭
載される。次に、この機構について説明する。

【００５３】図９は背圧調整機構を有する搭載ヘッド４
の機構を示す図である。図９において、２９は吸着ツー
ル、３０は背圧調整ネジ、３１は電子部品着地検出部、
３２は押し上げロッドＢ、３３は接点Ｂ、３４は押し上
げロッドＡ、３５は接点Ａ、３７はツール取付け軸であ
る。

【００５４】図示搭載ヘッド４は、電子部品を吸着する
吸着ツール２９と、背圧調整ネジ３０とバネとによる背
圧調整機構、電子部品着地検出部３１とを大きな機構部
として構成され、これらは、ツール取付け軸３７に可動
的に取付けられている。着地検出部３１は、通常、押上
げロッドＡ３４と接点Ａ３５とが接触した状態にあり、
これらに接続されているリード線３６が導通状態になっ
ている。また、押上げロッドＢ３２と接点Ｂ３１とが接
触した状態になっている。

【００５５】前述した状態にある搭載ヘッド全体が、電
子部品２２を基板１３上に搭載するために、基板１３に
向けて降下し、吸着ツール２９に吸着された電子部品２
２の電極が基板１３に着地すると、吸着ツール２９が取
付けられているツール取付け軸３７が押し上げられ、軸
３７の上端にある接点Ｂ３３が押上げられる。これに伴
い、押し上げロッドＢ３２が押し上げられ、該ロッドＢ
３２と連結されている押し上げロッドＡ３４も押し上げ
られる。この結果、この押し上げロッドＡ３４と接点Ａ
３５が離れ、リード線３６が断となり、これにより電子
部品２２が基板１３上に着地したことを検出することが
できる。

【００５６】その後、この位置から一定量、この搭載ヘ
ッドを降下させることにより、背圧調整ネジ３０の下部
に取付けられているバネにより、電子部品に対して一定
の背圧を加えることが可能となり、電子部品を搭載する
基板上のフラックスの粘度が低下した状態でも、高精度
に電子部品を基板上に搭載することが可能である。

【００５７】前述した本発明の実施例による各種機構
は、その少なくとも１つを電子部品搭載装置の構成とし
て使用することができ、これにより、これらの機構によ
り得ることのできる効果を持った電子部品搭載装置を構
成することができる。

【００５８】前述した本発明の実施例の塗布機構によれ
ば、フラックス等の高粘度液体を一括して基板の広範囲
に塗布することができるため、作業タクトが要求される
設備に本発明による塗布機構を組み込むことが可能であ
る。また、定量かつ均一な塗布膜厚を得ることができる
ので、電子部品搭載後の基板搬送時に生じる振動による
電子部品ズレ防止のためのフラックス乾燥、及び、搭載
後の工程である電子部品のはんだ付け、洗浄工程等にお
いても、一定条件の下で作業を行うことが可能である。
従って、その後の電子部品が搭載された基板の搬送、接
続、洗浄等の処理の信頼性を向上することができるとい
う効果を得ることができる。

【００５９】

【００６０】

【００６１】

【００６２】

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によるフラッ
クス塗布機構によれば、高粘度液体であるフラックスを
一括して基板の広範囲に塗布することができ、定量かつ
均一な塗布膜厚を得ることができるので、電子部品搭載
装置に使用した場合、基板搬送時に生じる振動による電
子部品ズレ防止のためのフラックス乾燥、及び、搭載後
の工程である電子部品のはんだ付け、洗浄工程等におい
て、一定条件の下で作業を行うことが可能であり、これ
により、その後の電子部品が搭載された基板の搬送、接
続、洗浄等の処理の信頼性を向上させることができると
いう効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による電子部品搭載装置の外
観を示す斜視図である。

【図２】フラックス塗布機構１に用いられているフラッ
クス塗布ヘッドの概要を示す図である。

【図３】フラックス塗布ヘッドのノズルの詳細な構造を
示す図である。

【図４】フラックス乾燥機構２の構成を示す図である。

【図５】電子部品を収納するパレットの収納状態を示す
図である。

【図６】光学系により部品の電極位置を検出する場合の
検出視野と部品の位置との関係を説明する図である。

【図７】アライメント機構の構成を示す図である。

【図８】電子部品の電極位置検出機構の構成を示す図で
ある。

【図９】背圧調整機構を有する搭載ヘッドの機構を示す
図である。

【符号の説明】

１フラックス塗布機構２フラックス乾燥機構３搭載部４搭載ヘッド５光学系６シリンジ７塗布ノズル８シリコンチューブ９ディスペンサ１０フェルト１３基板１４フラックス吐出穴１５溝１６遠赤外線ヒータ１７ポケット２１アライメント爪２２電子部品２３照明装置２４電極２６基材２９吸着ツール３０背圧調整ネジ３１電子部品着地検出部３２押上げロッドＢ３３接点Ｂ３４押上げロッドＡ３５接点Ａ３６リード線３７ツール取付軸３８ＸＹテーブル３９アーム部４０Ｘ軸モータ４１Ｙ軸モータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭63−273397（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−144776（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−194865（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−168095（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−21533（ＪＰ，Ａ) 特開平１−187898（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−1908（ＪＰ，Ａ) 特開平３−62597（ＪＰ，Ａ) 実願昭63−150208号（実開平２− 70859号）の願書に添付した明細書及び図面の内容を撮影したマイクロフィルム（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H05K 3/34 503 H05K 13/04 B23K 3/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に電子部品を搭載する電子部品搭
載装置における電子部品を搭載する基板の所定の位置に
フラックスを塗布するフラックス塗布機構において、フ
ラックス塗布ヘッドと、フラックス注入シリンジと、フ
ラックス吐出コントローラよりなり、前記フラックス塗
布ヘッドの内部にフラックスを染み込ませる海綿材を設
置し、ヘッドのフラックス吐出面全体にメッシュ状に溝
が形成され、さらに、フラックス吐出穴が設けられてい
ることを特徴とするフラックス塗布機構。