JP3157163U - ディスペンサ付印刷機 - Google Patents
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Abstract
Description
近年は、基板に搭載される電子部品が小型化し、基板に設けられるランド(配線)が微細になってきたために、従来にくらべてより薄いマスクが用いられるようになってきた。クリームはんだ印刷においては、マスクの孔(厚さ部分)に残ったはんだが転写されるから、マスクを薄くすると、供給されるはんだの量が少なくなるからである。
このように、基板上に供給するはんだの量を調節する方法としては、マスクに形成する孔を大きくしてはんだがより多く供給されるようにする方法、はんだの供給量を多くする部分におけるマスクの厚さを厚くするといった方法である。
本考案は、これらの課題を解決すべくなされたものであり、はんだの印刷機能とディスペンス機能をともに備えることによって、より効率的でかつ信頼性の高いはんだ印刷を可能とし、また、より広い用途にも利用することができるディスペンサ付印刷機を提供することを目的とする。
なお、ディスペンサは、はんだの印刷機構によって供給されるはんだと同一のはんだを供給する場合に限らず、印刷機構によって供給されるはんだとは異種のはんだを供給すること、電子部品の封止に用いる樹脂材や、部品の接着に用いる樹脂材を供給することが可能である。
また、前記高さ調節部は、前記吐出部を支持するスライド部の移動方向を鉛直方向に規制するスライドガイドを備え、前記スライド部は、前記スライドガイド上を移動するためのモータを備えることによって、吐出部の高さ位置を容易に調節することができる。
また、前記吐出部は、前記基板に対向して配置されたノズルを備え、前記ノズルは、射出径が異なるノズルが交換可能に装着されていることにより、吐出部によるはんだ等の供給量を適宜調節することができる。
また、前記画像認識装置は、前記下位置に位置する基板と前記マスクに設けられた基準位置マークとをそれぞれ視認するCCDカメラを備えることにより、基板とマスクを正確に位置合わせすることができ、あわせてディスペンサによるはんだ等の供給操作を正確に行うことができる。
図1は、ディスペンサ付印刷機の外観図を示す。ディスペンサ付印刷機10は、箱形に形成された筐体12内に、はんだの印刷機構及びディスペンス機構を収納する。筐体12の前面の上部には、装置内部を視認する視認窓14aを備えた開閉扉14が設けられている。
筐体12の右側面には、基板を装置内に搬入する搬入部16が設けられ、左側面には印刷後の基板を搬出する搬出部18が設けられている。搬入部16と搬出部18は、基板を搬送するための搬入コンベア16a、16bと搬出コンベア18a、18bをそれぞれ備える。筐体12の上部には、操作ボタン22が配置され、筐体12の上面に操作モニター20が設置されている。
筐体12内の略中央位置に、基板を搬入位置において支持するテーブル30が配置され、テーブル30の一方側に基板の搬入部16が位置し、他方側に基板の搬出部18が位置する。テーブル30には、基板の搬出入位置である下位置と、基板に印刷を施す上位置との間においてテーブル30を昇降させる昇降機構(不図示)と、基板を印刷位置に位置合わせするためにテーブル30のX−Y−θ方向における位置を調整する調整機構(不図示)が設けられている。
テーブル30が下位置に位置する状態においては、テーブル30の上面と、搬入コンベア16a、16b、及び搬出コンベア18a、18bによる基板の移送高さが一致し、基板は、テーブル30に設けられたセンターコンベア32を介して、テーブル30と搬入部16及び搬出部18との間において掛け渡すようにして移送される。
画像認識装置50とディスペンサ52は、筐体12の左右方向に延びる支持板54に支持され、支持板54には画像認識装置50とディスペンサ52を支持板54の長手方向、すなわち筐体12の左右方向(X方向)に沿って移動させる移動機構が設けられている。また、筐体12には、支持板54を筐体12の前後方向(Y方向)に移動させる移動機構が設けられている。これらの移動機構によって画像認識装置50とディスペンサ52はともにX-Y方向に移動可能となる。
本実施形態のディスペンサ付印刷機における、スキージユニット40とマスク42を備えるはんだの印刷機構の構成は従来の印刷機と同様であり、テーブル30による基板の支持機構も従来の印刷機におけるテーブルと同様である。本実施形態のディスペンサ付印刷機において特徴的な構成は、画像認識装置50とディスペンサ52とを並置し、画像認識装置50とディスペンサ52とを基板の平面内(X-Y方向)において任意位置に移動可能とした構成である。
図3に示すように、支持板54の下面には、筐体の左右方向(支持板54の長手方向)に支持板54の略全長にわたりスライドガイド55が取り付けられ、スライドガイド55に摺動自在にスライド体56が係合し、スライド体56に画像認識装置50とディスペンサ52が支持されている。
スライド体56には、スライドガイド55の下方において、スライドガイド55と平行に配置されたボールねじ57が係合し、ボールねじ57は基端部において、支持板54の一端側の下面に取り付けられた駆動モータ58の出力軸に連結する。
駆動モータ58によりボールねじ57を正逆回転させることにより、スライド体56とともに画像認識装置50とディスペンサ52は、筐体の左右方向(X方向)の任意位置に移動する。
スライドガイド62aの下方には、スライドガイド62aと平行にボールねじ64が配され、ボールねじ64がガイド駒63aの下部に係合する。ボールねじ64の基端は、フレーム60a(図4)の端部に取り付けられた駆動モータ66の出力軸に連結し、駆動モータ66が正逆回転することにより、スライドガイド62a、62bに沿った方向(Y方向)の任意の位置に支持板54が移動する。
フレーム60a、60b間には、フレーム68aとロッド68bが、かけ渡すように連結され、フレーム全体が井桁状になる(図4)。
図5に示すように、ディスペンサ52は、基板にはんだを供給する吐出部521と、吐出部521の鉛直方向の位置を調節する高さ調節部522を備える。高さ調節部522は、スライド体56に連結されたブロック523の側面に鉛直方向にスライドガイド524を設置し、スライドガイド524にスライド部525を係合して形成される。
スライド部525はモータを内蔵し、モータ駆動によりスライド部525がスライドガイド524に沿って上下動する。吐出部521はディスペンサバレル521b、バレルホルダ521cを備え、バレルホルダ521cがスライド部525に固定され、スライド部525とともに吐出部521が上下動する。
ディスペンス機構は、ディスペンサ52と変位センサ53とを合わせて構成される。ディスペンサ52と変位センサ53は基板が下位置に位置する際に、基板とマスク42とに挟まれた領域内をX-Y方向に移動する。吐出部521あるいはスライド部525、変位センサ53は基板及びマスク42と干渉しないように、高さ寸法が設定される。
画像認識装置50は基板に設けられている基準位置マーク等についても視認する。図6において、画像認識装置50に下向きに設けられている視認窓502bは基板側を視認するためのものである。画像認識装置50には、視認窓502a、502bを介して画像を視認するCCDカメラ503a、503bが内蔵されている。
変位センサ53は、基板との対向面に発光・受光センサを備え、コントローラを内蔵している。これらのディスペンサ52及び変位センサ53を合わせてディスペンス機構が構成される。
スライド体56に支持された支持アーム561には、テーブル30上に搬入される基板を位置合わせするためのストッパ機構51が設けられている。ストッパ機構51は、テーブル30に向けて先端が突出するストッパ511と、ストッパ511を鉛直方向に昇降させるストッパ用シリンダ512を備える。
本実施形態のディスペンサ付印刷機は、はんだの印刷機構とディスペンス機構を利用して、いろいろな使用方法が可能である。以下では、標準的な使用方法として、はんだの供給量が異なる部品が混在して搭載される基板について使用する例について説明する。
ストッパ機構511は画像認識装置50及びディスペンサ52とともに支持板54に支持され、X-Y方向に可動となっている。ストッパ機構51は基板の端面にストッパ511を当接させ、テーブル30のセンター位置と基板のセンター位置とを一致させるように作用する。したがって、処理対象である基板寸法に応じてストッパ511の位置を調節することによってテーブル30の所定位置に基板を配置することができる。
基板とマスク42の基準位置マークを検知する操作は、駆動モータ58、66を駆動して画像認識装置50をX-Y方向に移動させ、視認窓502a、502bを介してCCDカメラ503a、503bによって基準位置マークを認識することによってなされる。画像解析により、基準位置マークの座標点が検出され、テーブル30のX-Y-θ方向を補正することによって基板の平面位置が補正される。基板とマスクの基準位置マークの検知位置は補正しても完全に一致するとは限らないから、基板とマスク42の相互の位置ずれがもっとも小さくなる条件として基板の位置を補正する。
図3においては、基板の下位置(A位置)と上位置(B位置)を示している。画像認識装置50はこのA位置とB位置に挟まれた領域内を移動する。
マスク42上にはクリームはんだが供給されており、スキージユニット40の印刷用ヘッド40a、40bをマスク42上において進退動させることによって、基板にはんだを印刷する。スキージユニット40を用いてはんだを印刷する方法は従来の印刷機における操作とまったく同様である。なお、マスク42は所定の厚さ(均等な厚さ)に形成されたものである。
マスク42と基板とを位置合わせする先の操作において、基板の基準位置マークが検知されているから、この基準位置に基づいてディスペンサ52をX-Y方向に移動させて、所定位置にはんだを供給する。ディスペンサ52によってはんだを供給する位置は、基板の設計に基づいてあらかじめ記憶されており、その記憶位置にしたがってディスペンサ52の移動位置が制御される。
吐出部521から供給するはんだの供給量も、はんだの吐出位置ごとに設定することができるから、基板上の所要位置に所要量のはんだを供給することができる。
基板を搬出する操作に連動して、搬入コンベア16a、16bを駆動し、次の基板をテーブル30上に搬入する。新たな基板についてのはんだ印刷およびディスペンス操作もまったく同様に行うことができる。
以下に、上述したディスペンサ付印刷機の使用例を含めて、ディスペンサ付印刷機の使用例について述べる。
(1)微細部品と一般部品が混在する基板に使用する例。
微細部品と一般部品のように、はんだの供給量が異なる部品を搭載するような基板の場合は、まず微細部品用にマスクを用いてはんだを印刷し、次いで、一般部品用にディスペンス機構によってはんだを供給する。微細部品を印刷する際に、一般部品を搭載するランドや電極の個所にもはんだを供給しておいてよい。印刷されたはんだの上に、ディスペンス機構によってはんだを供給することによって、一般部品の接合に必要なはんだ量を確保することができる。
本装置によれば、印刷操作に引き続いてディスペンス操作を行うことができ、ディスペンス装置を別装置とした場合と比較して効率的なはんだ供給を行うことができる。
マスクを用いる印刷方法においては、マスクの大きさによって印刷できる基板の大きさが限定される。したがって、印刷対象とする基板の大きさによって使用するマスクの大きさが決められ、印刷機が決まる。
実際の印刷機においては、マスクの周囲はマスクを弾性的に支持するスプリングを張る領域となっており、支持枠の全域よりもマスクによる印刷範囲は狭くなっている。一方、ディスペンサはテーブルとマスクに挟まれた領域内を移動可能であり、少なくとも支持枠の全域について可動である。
印刷法によっては、閉じたループ状にはんだを供給することができない。これに対してディスペンス機構を用いれば、円環状等の任意のループ状にはんだを供給することができる。印刷法によってははんだが供給できないような基板を対象とする場合に、同一印刷機に、印刷法とディスペンス法によるはんだ供給を可能にする構成を併設することは有効である。
はんだの印刷機構によってはんだを供給した際に、はんだが的確に供給されないことがある。この場合に、ディスペンサ機構によって、はんだが不足している個所にはんだを供給することができる。
はんだ印刷後、画像認識装置50を用いて、基板上におけるはんだ印刷個所を検査し、はんだが不足している個所にディスペンス機構を用いてはんだを供給する。基板上の一個所あるいは数個所のはんだの供給が的確になされていないために、基板全体が不良になることがある。ディスペンス機構を用いてはんだを補うようにすることは、はんだ供給の信頼性を高める上で有効である。この場合も、はんだ印刷機構にディスペンス機構を併設したことによって、はんだ印刷機とディスペンス装置とを別装置とした場合とくらべて、作業効率を向上させることができる。
はんだ印刷によって基板にはんだを供給し、部品を仮付けした後、部品搭載個所に必要に応じてはんだを供給する(追加する)場合がある。大型部品などの場合に、接合個所により多くのはんだを供給するといった場合である。この場合も、ディスペンス機構を用いて所要個所にはんだを供給することができる。この使用方法においては、部品を仮付けした後にディスペンサ機構を用いるから、はんだ印刷を行って、部品を仮付けした後、再度、ディスペンサ付印刷機に基板をかけることになる。
ディスペンス機構によるはんだの供給は、はんだ印刷によるはんだの供給とは独立した操作であるから、はんだの印刷機構によって供給するはんだと同一のはんだを用いることもできるし、異種のはんだを用いることもできる。はんだ印刷による場合は微細な印刷に適したはんだを使用し、ディスペンス機構では、接合力に重きをおいたはんだを使用するといった使い方が可能である。異種はんだを使用するような場合は、微細部品を印刷するときに、一般部品(はんだ量が多い)の電極部分には印刷しないようにしてもよい。
ディスペンス機構ははんだを供給する目的のみに使用するとは限らない。たとえば、はんだ付けによって基板に搭載した電子部品を樹脂によって封止するといた場合に、ディスペンス機構を利用して基板に搭載された部品に樹脂を供給して、樹脂によって封止するといった使用方法が可能である。
本使用形態は、ディスペンサ付印刷機をディスペンス装置として利用する場合の例である。また、逆に、ディスペンサ付印刷機をはんだ印刷のみに使用して、ディスペンス機構を利用しないという使い方も可能である。このように、本考案に係るディスペンサ付印刷機は両用に使用することができる。
16 搬入部
18 搬出部
30 テーブル
40 スキージユニット
40a、40b 印刷用ヘッド
42 マスク
50 画像認識装置
52 ディスペンサ
53 変位センサ
55 スライドガイド
56 スライド体
57 ボールねじ
58、66 駆動モータ
62a、62b スライドガイド
64 ボールねじ
502a、502b 視認窓
521 吐出部
521a ノズル
522 高さ調節部
525 スライド部
532 センサ部
Claims (5)
- 基板を搬出入する下位置と、基板の上面がマスクに接してはんだが印刷される上位置との間において昇降可能に基板を支持するテーブルと、
スキージユニットと前記マスクとを備えるはんだの印刷機構と、
前記下位置に位置する基板と前記マスクとによって挟まれた領域内を、移動機構を介して、X-Y方向に移動可能に支持された画像認識装置と、
前記下位置に位置する基板と前記マスクとによって挟まれた領域内を、前記移動機構を介して、前記画像認識装置とともにX-Y方向に移動可能に支持されたディスペンサとを備えることを特徴とするディスペンサ付印刷機。 - 前記ディスペンサは、吐出部と、吐出部の鉛直方向の位置を調節する高さ調節部とを備え、前記ディスペンサに、前記吐出部と前記基板との離間間隔を検知する変位センサが付設され、
前記変位センサによる検知結果に基づいて前記高さ調節部を制御する制御部が設けられていることを特徴とする請求項1記載のディスペンサ付印刷機。 - 前記高さ調節部は、前記吐出部を支持するスライド部の移動方向を鉛直方向に規制するスライドガイドを備え、
前記スライド部は、前記スライドガイド上を移動するためのモータを備えることを特徴とする請求項2記載のディスペンサ付印刷機。 - 前記吐出部は、前記基板に対向して配置されたノズルを備え、
前記ノズルは、射出径が異なるノズルが交換可能に装着されていることを特徴とする請求項2または3記載のディスペンサ付印刷機。 - 前記画像認識装置は、前記下位置に位置する基板と前記マスクに設けられた基準位置マークとをそれぞれ視認するCCDカメラを備えることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項記載のディスペンサ付印刷機。
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JP2009008250U JP3157163U (ja) | 2009-11-19 | 2009-11-19 | ディスペンサ付印刷機 |
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JP2009008250U JP3157163U (ja) | 2009-11-19 | 2009-11-19 | ディスペンサ付印刷機 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2011224806A (ja) * | 2010-04-16 | 2011-11-10 | Panasonic Corp | スクリーン印刷機及びスクリーン印刷方法 |
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2009
- 2009-11-19 JP JP2009008250U patent/JP3157163U/ja not_active Expired - Fee Related
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