JP3116817B2 - 電子部品実装装置および電子部品実装方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ステムの前面に設
けられた台部上に、ワークを搭載して通信用素子を組み
立てるための電子部品実装装置および電子部品実装方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光通信の通信中継素子などとして用いら
れる通信用素子として、リード付きステムの前面に設け
られた台部上に、ヒートシンクや発光素子などの複数個
のワークを段積して組み立てるものが知られている。従
来、リード付きステムの台部上に複数個のワークを段積
して搭載する電子部品実装装置は、ワーク供給部に備え
られたワークをノズルに真空吸着してピックアップし、
ワークをカメラで観察してその位置認識を行ったうえ
で、台部上の所定の座標位置に搭載するようになってい
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この種通信用素子のワ
ークには、高い実装位置精度が要求される。しかしなが
ら、ノズルに真空吸着されたワークをカメラで観察して
位置認識を行う従来の電子部品実装装置では、ワークの
高い実装位置精度を確保することは困難であるという問
題点があった。

【０００４】したがって本発明は、ワークを高い実装位
置精度でステムの台部上に搭載できる電子部品実装装置
および電子部品実装方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の電子部品実装装
置は、台部を水平な姿勢にしてステムを保持する保持手
段と、この保持手段で保持されたステムの前面に押し付
けられる押圧子と、この押圧子の特徴部の位置を認識す
る認識手段と、認識手段で求められた特徴部の位置に基
いて、ワークを台部上の所定の位置に搭載する搭載手段
とを備えたものである。

【０００６】本発明の電子部品実装方法は、ステム供給
部に備えられたステムをノズルで真空吸着してピックア
ップし、ステムを回転させることによりステムの前面に
設けられた台部を水平な姿勢で保持手段に保持する工程
と、保持手段に保持されたステムの前面に押圧子を押し
付ける工程と、この押圧子の特徴部の位置を認識手段で
認識する工程と、ワーク供給部に備えられたワークを搭
載手段でピックアップし、台部の上方へ移送する工程
と、認識手段で求められた特徴部の位置に基いてワーク
を台部上の所定の位置に搭載する工程と、を含むもので
ある。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明によれば、押圧子をステム
の前面に押し付けて押圧子の特徴部の位置を認識手段で
検出し、検出された位置に基いて、ワークを高い実装位
置精度で台部上に搭載することができる。

【０００８】次に、本発明の実施の形態を図面を参照し
て説明する。図１は本発明の一実施の形態の電子部品実
装装置の斜視図、図２は同電子部品実装装置の保持手段
に保持されたリード付きステムの正面図、図３は同電子
部品実装装置の実装ユニットの部分平面図、図４は同電
子部品実装装置の通信用素子の斜視図である。

【０００９】まず、通信用素子について説明する。図４
において、通信用素子１は、円板状のステム２と、ステ
ム２の背面から後方へ延出する複数本のリード３と、ス
テム２の主面である前面に突設された台部４と、台部４
上に搭載された第１のワークとしてのヒートシンク５
と、ヒートシンク５上に段積して搭載された第２のワー
クとしての発光素子６とから成っている。発光素子６と
しては、たとえばレーザダイオードである。この通信用
素子１は光通信などの通信中継素子などとして電子機器
の配線基板に組み付けられる。発光素子６は、その前面
から通信用の光を発光するものであり、高い実装位置精
度が要求される。

【００１０】台部４の表面は金メッキが施されており、
ヒートシンク５は台部４上に共晶ボンディングされる。
またヒートシンク５の表面にはハンダメッキが施されて
おり、発光素子６はヒートシンク５上にハンダ付けされ
る。なおヒートシンク５や発光素子６は、共晶ボンディ
ングやハンダ付け以外にも、ボンドを用いて固着するこ
ともできる。

【００１１】次に、図１〜図３を参照して、ヒートシン
ク５と発光素子６を実装する電子部品実装装置について
説明する。図１において、１０はコンベヤであり、ステ
ム供給部としての搬送用治具１１を搬送する。搬送用治
具１１は長板状であって、その長手方向にピッチをおい
て小孔１２が開口されている。リード付きステム１’は
リード３を小孔１２に挿入して直立した姿勢で搬送用治
具１１に載せられており、搬送用治具１１によりコンベ
ヤ１０に沿って搬送される。なお、リード付きステム
１’とは、図４において、ヒートシンク５と発光素子６
が搭載される前のステム２とリード３と台部４の３つの
要素から成る組立未完成の素子のことをいう。

【００１２】コンベヤ１０の側方には、リード付きステ
ム１’のピックアップ手段２０が設けられている。ピッ
クアップ手段２０は、Ｘテーブル２１と、Ｘテーブル２
１上に立設されたＺテーブル２２とを備えている。２３
はＸテーブル駆動用モータ、２４はＺテーブル駆動用モ
ータである。Ｚテーブル２２の前面には支持板２５が保
持されており、支持板２５の前面にはシリンダ２６が水
平な姿勢で保持されている。シリンダ２６のロッド２７
の先端部にはアーム２８が結合されており、アーワ２８
の先端部にはノズル２９が結合されている。ノズル２９
はリード付きステム１’の頭部を真空吸着してピックア
ップする。

【００１３】支持板２５の側部にはブラケット３０が装
着されており、ブラケット３０の背面には回転アクチュ
エータ３１が装着されている。回転アクチュエータ３１
が駆動すると、ロッド２７はその軸心を中心に回転し、
これによりアーム２８とノズル２９は９０°正逆回転す
る。またシリンダ２６のロッド２７が進退することによ
り、ノズル２９はＹ方向へ移動し、またＸテーブル２１
が駆動することによりノズル２９はＸ方向へ移動し、ま
たＺテーブル２２が駆動することによりノズル２９は上
下動する。以上の構成により、ノズル２９は任意方向へ
移動することができる。なおコンベヤ１０による搬送用
治具１１の搬送方向をＸ方向とする。

【００１４】コンベヤ１０の他方の側方には実装ユニッ
ト４０が設けられている。次に実装ユニット４０につい
て説明する。４１はＸＹテーブルであり、その上面には
台板４２が設けられている。台板４２上にはＸ方向に長
尺のガイドレール４３が設けられている。４５は押圧子
としてのヒートブロックであり、スライダ４４を介して
ガイドレール４３上にスライド自在に載せられている。
ヒートブロック４５の内部にはヒータ４６が設けられて
いる。このヒータ４６はヒートブロック４５を４００°
Ｃ以上に加熱する。ヒートブロック４５の平面形状はコ
の字形であり、その上面には特徴部としての認識マーク
４９が形成されている。上方のカメラ５８によりこの認
識マーク４９を観察することにより、ヒートブロック４
５の位置認識を行う。なお特徴部としては、ヒートブロ
ック４５の角部などでもよい。ヒートブロック４５はシ
リンダ４７のロッド４８に結合されている。したがって
シリンダ４７のロッド４８が進退すると、ヒートブロッ
ク４５はガイドレール４３に沿ってＸ方向へスライドす
る。

【００１５】ＸＹテーブル４１の前部には、リード付き
ステム１’を保持する保持手段５０が設けられている。
次にこの保持手段５０について説明する。５１は台板で
あり、ブロック５２が載せられている。ブロック５２の
前面中央には孔部５７が開口されている。ノズル２９は
搬送用治具１１に載せられたリード付きステム１’の頭
部を真空吸着してピックアップし、ロッド２７を中心に
９０°回転することによりリード付きステム１’を水平
な姿勢に変えたうえで、リード３を孔部５７に差し込
む。これにより、リード付きステム１’は水平な姿勢で
ブロック５２に保持され、またステム２の前面は垂直面
となる。

【００１６】ブロック５２の両側部にはケース５３が設
けられている。ケース５３の前面には押接子５４が保持
されている。ケース５３の内部には、押接子５４を水平
方向へ前進後退させるための駆動手段が内蔵されてい
る。またブロック５２の下部にはケース５５が設けられ
ている。ケース５５の前面には押接子５６が設けられて
いる。ケース５５内の駆動手段が駆動することにより、
押接子５６は上下動する。図２に示すように、押接子５
４を左右から前進させてそのテーパ状先端部を切溝８に
押し付けることにより、リード付きステム１’を左右か
らチャックしてリード付きステム１’の水平方向の位置
決めがなされる。また押接子５６を上昇させてステム２
の下面に押し付けることにより、ステム２は下方からし
っかり支持される。なおこの押接子５６はなくてもよ
い。

【００１７】図１において、実装ユニット４０の側方に
は、ワーク供給部６０が設けられている。次にワーク供
給部６０について説明する。６１はＸＹテーブルであ
り、その上面には支持台６２が設けられている。支持台
６１上にはテーブル６３が設けられている。テーブル６
３上には、第１のワークであるヒートシンク５をマトリ
クス状に収納する第１トレイ６４と、第２のワークであ
る発光素子６をマトリクス状に収納する第２トレイ６５
が設けられている。ＸＹテーブル６１が駆動することに
より、第１トレイ６４と第２トレイ６５は水平方向へ移
動する。ワーク供給部６０の上方にはカメラ６６が設け
られている。ワーク供給部６０には、第１トレイ６４や
第２トレイ６５にかえてウエハが備えられる場合があ
り、カメラ６６はウエハのチップを認識する。

【００１８】実装ユニット４０とワーク供給部６０の上
方には、搭載手段７０が設けられている。搭載手段７０
は、移動テーブル７１から成り、その前面にヘッド７２
が保持されている。ヘッド７２はヒートシンク５や発光
素子６を真空吸着してピックアップするノズル７３を有
している。ヘッド７２は移動テーブル７１に沿ってワー
ク供給部６０とブロック５２に保持されたリード付きス
テム１’の間をＹ方向へ往復移動する。ヘッド７２の移
動路の下方には、ノズル７３に保持されたヒートシンク
５や発光素子６を認識するためのカメラ７４が設けられ
ている。

【００１９】この電子部品実装装置は上記のように構成
されており、次にリード付きステム１’にヒートシンク
５と発光素子６を搭載する動作を説明する。図１におい
て、搬送用治具１１により搬送されてきた直立姿勢のリ
ード付きステム１’を、Ｚテーブル２２が駆動してノズ
ル２９が上下動作を行うことによりピックアップする。
次にシリンダ２６のロッド２７が突出することにより、
リード付きステム１’はブロック５２の前方へ送られ
る。

【００２０】次に回転アクチュエータ３１が駆動するこ
とにより、アーム２８はロッド２７を中心に９０°回転
する。これにより、ノズル２９に真空吸着されたリード
付きステム１’は、リード３をブロック５２側に向けた
水平な姿勢となる。そこでＸテーブル２１が駆動してリ
ード付きステム１’をブロック５２側へ移動させること
により、リード付きステム１’のリード３は孔部５７に
挿入される。このようにしてリード付きステム１’を孔
部５７に挿入したならば、ノズル２９はリード付きステ
ム１’の真空吸着状態を解除し、先程とは逆の動作を行
って、図１に示す原位置に復帰し、ヒートシンク５と発
光素子６が搭載されたリード付きステム１の回収のため
に待機する。

【００２１】次にブロック５２の両側部の押接子５４が
ステム２に向って前進し、その先端部が切溝８に押接
し、また押接子５６が上昇してその上端のＶ字形の溝が
ステム２の下面に押接する（図２を参照）。以上のよ
り、ステム２の水平方向（Ｙ方向）および高さ方向の位
置決めがなされ、ステム２の前面の台部４は水平な姿勢
となる。

【００２２】次に実装ユニット４０のシリンダ４７のロ
ッド４８が突出し、ヒートブロック４５は前進してブロ
ック５２に保持されたステム２の垂直な前面に押接す
る。図３は、このときの状態を示している（ただし、図
３に示されるヒートシンク５と発光素子６は未だ搭載さ
れていない）。次にカメラ５８でヒートブロック４５の
認識マーク４９を観察してその位置を検出し、ステム２
の前面ａまでの距離Ｄをコンピュータ（図外）により演
算して求める。この前面ａの座標位置は、ヒートブロッ
ク４５の前面の座標位置と同じである。一般に、ヒート
シンク５や発光素子６は、ステム２の前面ａを位置基準
面として水平な台部４上に搭載されるものであり、した
がってステム２の前面ａの座標位置を上述のようにして
正確に求めれば、ヒートシンク５と発光素子６を高い位
置精度で（すなわち位置基準面であるステム２の前面ａ
から正しい距離ｄの位置に）搭載することができる。

【００２３】ヒータ４６が駆動することにより、ヒート
ブロック４５は４００°Ｃ程度に加熱されている。した
がって図２に示すようにヒートブロック４５をステム２
に押し当てることにより、ステム２や台部４も４００°
Ｃ近くまで加熱されており、これにより後述するヒート
シンク５の共晶ボンディングや発光素子６のハンダ付け
が可能となる。

【００２４】さて、以上のようにしてリード付きステム
１’の位置決めと加熱がなされたならば、図１において
ヘッド７２のノズル７３は上下動作を行い、第１トレイ
６４に収納されたヒートシンク５を真空吸着してピック
アップする。なおＸＹテーブル６１が駆動することによ
り第１トレイ６４はＸ方向やＹ方向へ移動し、予め第１
トレイ６４内の所定のヒートシンク５はノズル７３の直
下に位置決めされている。

【００２５】ヒートシンク５をノズル７３でピックアッ
プしたヘッド７２は、移動テーブル７１に沿ってブロッ
ク５２の上方へ移動し、そこでノズル７３が下降して、
その下端部に真空吸着したヒートブロック５を台部４の
上面に押し付ける。台部４の表面には金メッキが施され
ており、また台部４はヒータ４６の伝熱で加熱されてい
るので、ヒートシンク５は台部４に共晶ボンディングさ
れる。上述のようにカメラ５８で認識マーク４９を観察
したことにより、ヒートシンク５の搭載位置の基準位置
となるステム２の前面ａの座標位置は正確に求められて
おり、したがってヒートシンク５はこれに基いて、Ｘ方
向（ステム２の前面ａに直交する方向）に位置ずれなく
高い実装位置精度で搭載される。

【００２６】次にノズル７３によるヒートシンク５の真
空吸着を解除した後、ノズル７３は上昇し、またヘッド
７２はＸＹテーブル６１の上方へ復帰する。このとき、
ＸＹテーブル６１が駆動することにより、第２トレイ６
５内の所定の発光素子６は、ノズル７３によるピックア
ップ位置まですでに移動してきており、ノズル７３が上
下動作を行うことにより、発光素子６を真空吸着してピ
ックアップする。次いでヘッド７２はブロック５２の上
方へ移動し、そこでノズル７３が下降することにより、
発光素子６を台部４上に搭載済のヒートシンク５上に搭
載する。この場合も、上述のようにカメラ５８で認識マ
ーク４９を観察したことにより、発光素子６の搭載位置
の基準位置となるステム２の前面ａの位置は正確に求め
られているので、これに基いて発光素子６をＸ方向に位
置ずれなく搭載される。またヒートシンク５は台部４か
らの伝熱により加熱されており、かつヒートシンク５の
表面はハンダメッキが施されているので、発光素子６は
ヒートシンク５上にハンダ付けされる。

【００２７】以上のようにして発光素子６をヒートシン
ク５上に搭載したならば、ノズル７３は発光素子６の真
空吸着状態を解除して上昇し、ＸＹテーブル６１の上方
へ復帰して次のヒートシンク５のピックアップのために
待機する。なお一般にヒートシンク５は発光素子６ほど
高い実装位置精度は一般に要求されないものであり、し
たがってヒートシンク５は上記方法以外のラフな方法で
台部４上に搭載してもよい。

【００２８】以上のようにしてリード付きステム１’の
台部４上にヒートシンク５と発光素子６を搭載すること
により、図４に示す通信用素子１の組み立ては終了す
る。そこで押接子５４を側方へ退去させるとともに、押
接子５６を下方へ退去させてステム２のチャック状態を
解除する。またノズル２９はブロック５２に保持された
ステム２の前方へ到来し、以下、リード付きステム１’
を孔部５７に挿入した場合と逆方向へノズル２９を動作
させることにより、組み立てが終了した通信用素子１を
ブロック５２から抜き取り、搬送用治具１１の小孔１２
にリード３を差し込んで搬送用治具１１に載せる。

【００２９】次いで搬送用治具１１は１ピッチ前進して
次のリード付きステム１’がノズル２９の直下に移動し
てくる。以下、上述した動作が繰り返される。搬送用治
具１１のすべての小孔１２に通信用素子１が載せられた
ならば、搬送用治具１１はコンベヤ１０により次工程へ
送られ、またリード付きステム１’が載せられた次の搬
送用治具１１がノズル２９の下方まで送られてくる。そ
して上述した動作が繰り返される。

【００３０】本発明は上記実施の形態に限定されないの
であって、例えば図１において、ヘッド７２のノズル７
３はヒートシンク５と発光素子６に対する共通ノズルで
あるが、ヒートシンク５専用のノズルと発光素子専用の
ノズルを備えてもよい。またヒートシンク５はボンドに
より台部４にボンディングしてもよく、また発光素子６
もボンドによりヒートシンク５にボンディングしてもよ
く、この場合ヒートブロック４５のヒータ４６は不要と
なる。また通信用素子としては、リードを有しないもの
や台部に１個のワークを搭載するものなど様々な種類が
あり、したがって通信用素子も上記実施の形態のものに
限定されない。また上記実施の形態では、ステム供給部
は搬送用治具１１であるが、ステム供給部としてはトレ
イなどの他の形態でもよい。

【００３１】また発光素子６をヒートシンク５上に搭載
する方法も上記実施の形態に限定されない。すなわち上
記実施の形態では、図３において、認識マーク４９の座
標位置を検出することにより、ステム２の前面ａの座標
位置を求め、この前面ａから距離ｄの位置に発光素子６
の前面が位置するように発光素子６をヒートシンク５上
に搭載していたが、認識マーク４９の位置を求めたなら
ば、ここからＸ方向へ距離Ｌの位置に発光素子６の前面
が位置するように発光素子６をヒートシンク５上に搭載
してもよいものであり、要は押圧子（ヒートブロック４
５）をステム２の前面に当接した状態で、押圧子の特徴
部（認識マーク４９）の位置を求め、この求められた特
徴部の位置に基いてワーク（発光素子６）の搭載位置を
決定すればよいものである。

【００３２】

【発明の効果】本発明は、押圧子をステムの前面に押し
付けて押圧子の特徴部の位置を認識手段で検出し、検出
された特徴部の位置に基いて、ワークを高い実装位置精
度で台部上に搭載することができ、高品質の通信用素子
を組み立てることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の斜
視図

【図２】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の保
持手段に保持されたリード付きステムの正面図

【図３】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の実
装ユニットの部分平面図

【図４】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の通
信用素子の斜視図

【符号の説明】

１ 通信用素子 １’ リード付きステム ２ ステム ３ リード ４ 台部 ５ ヒートシンク ６ 発光素子 １０ コンベヤ １１ 搬送用治具（ステム供給部） ２０ ピックアップ手段 ２１ Ｘテーブル ２６ シリンダ ２９ ノズル ３１ 回転アクチュエータ ４０ 実装ユニット ４１ ＸＹテーブル ４５ ヒートブロック ４７ シリンダ ４９ 認識マーク ５０ 保持手段 ５２ ブロック ５４，５６ 押接子 ５８ カメラ ６０ ワーク供給部 ６１ ＸＹテーブル ６４ 第１トレイ ６５ 第２トレイ ７０ 搭載手段 ７１ 移動テーブル ７２ ヘッド ７３ ノズル

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ステムの前面に設けられた台部上にワーク
   を搭載して通信用素子を組み立てるための電子部品実装
   装置であって、 前記台部を水平な姿勢にして前記ステムを保持する保持
   手段と、この保持手段で保持されたステムの前面に押し
   付けられる押圧子と、この押圧子の特徴部の位置を認識
   する認識手段と、この認識手段で求められた前記特徴部
   の位置に基いて、ワークを前記台部上の所定の位置に搭
   載する搭載手段とを備えたことを特徴とする電子部品実
   装装置。
2. 【請求項２】ステム供給部に備えられたステムをノズル
   で真空吸着してピックアップし、ステムを回転させるこ
   とによりステムの前面に設けられた台部を水平な姿勢で
   保持手段に保持する工程と、保持手段に保持されたステ
   ムの前面に押圧子を押し付ける工程と、この押圧子の特
   徴部の位置を認識手段で認識する工程と、ワーク供給部
   に備えられたワークを搭載手段でピックアップし、前記
   台部の上方へ移送する工程と、前記認識手段で求められ
   た前記特徴部の位置に基いて前記ワークを前記台部上の
   所定の位置に搭載する工程と、を含むことを特徴とする
   電子部品実装方法。