JP3231371B2 - チップの実装方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はチップの実装方法に係
り、詳しくは、不良ノズルがあったならば、この不良ノ
ズルをヘッドに収納して、不良ノズルによるチップの実
装を中止するようにしたものである。

【０００２】

【従来の技術】高速チップ実装装置として知られるロー
タリーヘッド式チップ実装装置は、ヘッドをインデック
ス回転させながら、チップ供給部においてヘッドを昇降
させて、チップ供給部にセットされたパーツフィーダの
チップをノズルに吸着してピックアップし、またＸＹテ
ーブルにおいてヘッドを昇降させて、ＸＹテーブルに位
置決めされた基板にチップを搭載するようになってい
る。

【０００３】この種チップ実装装置は、チップを高速実
装できる長所を有するが、その一方、チップのピックア
ップミスを多発しやすい短所がある。ピックアップミス
の原因としては、ノズルの組付け誤差や変形、詰まり、
ヘッドの停止位置誤差等があり、ピックアップミスが発
生しやすい不良ノズルの存在が判明した場合には、ピッ
クアップステージにおけるヘッドの昇降を中止して、こ
の不良ノズルによるチップのピックアップを中止し、あ
るいは搭載ステージにおけるヘッドの昇降を中止して、
この不良ノズルによるチップの基板への搭載を中止する
ことが望ましい。

【０００４】また上記の場合の他、チップの実装を行う
のに先立ち、装置の試運転（空運転）を行う場合がある
が、このような場合も、ノズルがパーツフィーダや基板
に衝突するのを回避するために、ヘッドの昇降を中止し
たいものである。

【０００５】ところで本出願人は、先にノズルの昇降ス
トロークの調整手段を提供した（特開平１−２６１８９
８号公報）。このものは、電子部品（以下チップとい
う）の厚さに対応して、ノズルの昇降ストロークを調整
できるようにしたものであり、図４を参照しながら、そ
の機構を簡単に説明する。

【０００６】１はモータ２に駆動されて回転するカム、
３はこのカム１に当接するカムフォロア、４はこのカム
フォロア３が軸着されたレバー、５はレバー４を弾発す
るスプリング、６はレバーの回転軸である。

【０００７】レバー４には溝状の嵌合部７が形成されて
おり、この嵌合部７には、水平なロッド８の端部に軸着
されたローラ９が嵌合している。ロッド８は、ガイド部
１１に左右方向に摺動自在に支持されている。このガイ
ド部１１は、プレート１２に装着されている。またプレ
ート１２は、垂直レール１３を介して、背板１４に上下
動自在に装着されている。

【０００８】背板１４上にはモータ１５が設けられてい
る。１６はモータ１５に駆動されて回転する垂直なボー
ルねじであり、ナット１７に螺合している。したがって
モータ１５が正逆回転すると、プレート１２及びこれに
支持されたロッド８は上下動し、上記ローラ９の上記嵌
合部７に対する嵌合深さが変わる。

【０００９】ロッド８の他端部にも、ローラ１８が軸着
されており、このローラ１８はレバー１９の嵌合部２１
に嵌合している。２２はレバー１９の回転軸である。レ
バー１９の他端部にもローラ２３が軸着されており、こ
のローラ２３は昇降子２４に嵌合している。２５は昇降
子２４の昇降ガイド体である。

【００１０】２６はノズルシャフトであり、その下端部
のノズル２９にチップＰを吸着し、基板３０上で上下動
することにより、基板３０にチップＰを搭載する。

【００１１】ノズルシャフト２６の上部にはアーム２７
が設けられており、その先端部に軸着されたローラ２８
は、上記昇降子２４に嵌合している。したがって昇降子
２４がガイド体２５に沿って昇降すると、ノズル２９は
上下動し、チップＰを基板３０に搭載する。

【００１２】本装置は上記構成より成り、次に動作を説
明する。モータ２が駆動することにより、カム１は回転
し、レバー４はＮ１方向に揺動する。するとロッド８は
Ｎ２方向へ往復動し、レバー１９はＮ３方向に揺動す
る。すると昇降子２４はＮ４方向に昇降し、ノズル２９
はＮ５方向に昇降して、チップＰを基板３０に搭載す
る。

【００１３】チップＰの厚さが変わる場合には、次のよ
うにして、ノズル２９の昇降ストロークを調整する。す
なわち、基板３０に順次搭載されるチップＰの品種は、
コンピュータのプログラミング上、予め既知である。し
たがって厚いチップＰを基板３０に搭載する場合には、
モータ１５を正回転させて、ロッド８をその往復動方向
Ｎ２と直交する垂直方向Ｎ６に引上げる。するとローラ
９の嵌合部７に対する嵌合深さは深くなり、したがって
ロッド８の横方向のストロークは短くなって、ノズル２
９の昇降ストロークも短くなる。

【００１４】また薄いチップＰを基板に搭載する場合
は、上記の場合と反対に、モータ１５を逆回転させて、
ロッド８を垂直方向Ｎ６に引き下げる。するとローラ９
の嵌合部７に対する嵌合深さは浅くなりロッド８の横方
向のストロークは長くなって、ノズル２９の昇降ストロ
ークも長くなる。以上のような機構や動作は、上記特開
平１−２６１８９８号公報に開示されているとおりであ
る。

【００１５】ところで、この種電子部品実装装置におい
て、ノズル２９の昇降を一時的に中止したい場合があ
る。このような場合とは、例えばチップＰが不良品で基
板３０への搭載を中止する場合や、装置の保守点検時な
どである。

【００１６】このような場合には、モータ２の駆動を停
止して、カム１の回転を止めることによりノズル２９の
昇降を中止することが考えられる。しかしながら、装置
の運転上、カム１の回転を一時的に停止させることは望
ましくない。

【００１７】このため従来手段では、レバー４の上方に
禁止シリンダ３１を設け、必要時には、そのプランジャ
３２を突出させて、レバー４を下方に押圧することによ
り（図４鎖線参照）、カムフォロア３をカム１から離間
させ、カム１が回転しても、レバー４が揺動しないよう
にして、ノズル２９の昇降を一時的に中止するようにし
ていた。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
手段では、禁止シリンダ３１やその配管、バルブ、制御
機構等を格別に設ける必要があるため、装置全体が大型
化するとともにコストアップになる問題点があった。ま
たスプリング５のばね力の強弱に応じて禁止シリンダ３
１の選定をせねばならず、またプランジャ３２がレバー
４に接離する際には、機械音を発生するのでオペレータ
にはきわめて耳障りであり、またプランジャの突没に応
じて、カムフォロア３はカム１に接離することから、そ
の衝撃により次第に摩耗し、レバー８の揺動量、ひいて
はノズル２９の昇降ストロークに狂いを生じるようにな
る等の問題点があった。

【００１９】ところで本出願人は、先に複数本のノズル
を有するヘッドを提案した（特開平２−９９０００号公
報）。このものは、各々のノズルは突出収納自在にヘッ
ドに装着されており、イニシャル化ステージ（ノズル収
納ステージ）においてすべてのノズルをヘッドに収納し
たうえで、ノズル選択エリアで次にピックアップしよう
とするチップに最適のノズルを選択し、ノズル突出ステ
ージにおいて、選択されたノズルをヘッドから突出させ
るようになっている。

【００２０】そこで本発明は、このような突出収納自在
な複数本のノズルを有するヘッドを装備するチップ実装
手段において、不良ノズルが発生した場合には、この不
良ノズルによるチップ実装を中止できる方法を提供する
ことを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】このために本発明は、突
出収納自在な複数本のノズルを有するヘッドをインデッ
クス回転させながら、複数本のノズルの中から選択され
たノズルをノズル出し手段により突出させて、このノズ
ルによりチップ供給部のチップを吸着してピックアップ
し、次いでヘッドの移動路に設けられた認識手段により
ピックアップミスの有無を検出し、次いでＸＹテーブル
に位置決めされた基板上にこのチップを搭載した後、こ
の突出するノズルをノズル収納手段により上昇させて前
記ヘッドに収納し、次いで前記ノズル出し手段により選
択されたノズルをヘッドから突出させて、前記動作を繰
り返すようにしたチップの実装方法において、チップの
実装運転中に同一ノズルが所定回数ピックアップミスし
たことを不良ノズル検出手段が検出した場合には、この
ノズルを不良ノズルとしてヘッドの移動路に設けられた
ノズル収納手段により前記ヘッドに収納するとともに、
この不良ノズルをコンピュータに登録し、以後、この不
良ノズルの使用を中止するようにし、且つ前記認識手段
が前記不良ノズル検出手段であり、また前記ヘッドの移
動路に投棄ステージと前記ノズル収納手段があり、前記
不良ノズル検出手段でピックアップミスが検出された場
合は、前記投棄ステージにおいてチップの吸着状態を解
除してチップを投棄し、また前記ノズル収納手段により
不良ノズルを前記ヘッドに収納するようにした。

【００２２】

【作用】上記構成によれば、不良ノズルが判明したなら
ば、この不良ノズルをヘッドに収納し、且つこれをコン
ピュータに登録するだけの簡単な動作により、不良ノズ
ルによるチップの実装を中止できる。

【００２３】

【実施例】次に、図面を参照しながら本発明の実施例を
説明する。

【００２４】図１はチップ実装装置の平面図である。１
はロータリーヘッドであり、その円周方向に沿って多数
個のヘッド２を有している。図２（ｇ）に示すように、
ヘッド２は複数本（本実施例では４本）のノズル３（３
ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）を有しており、チップの品種に
より選択使用する。このヘッド２は、前記特開平２−９
９０００号公報に記載されたものと同様の構造であり、
その詳細な構造の説明は省略する。

【００２５】４はチップ供給部であって、移動台５上に
パーツフィーダ６を載置して構成されており、パーツフ
ィーダ６をボールねじ７に沿ってＸ方向に移動させるこ
とにより、所望のチップを有するパーツフィーダ６をノ
ズル３のピックアップ位置Ｑに停止させる。パーツフィ
ーダとしては、テープフィーダ、チューブフイーダが多
用されている。８はＸＹテーブルであって、基板９をＸ
Ｙ方向に移動させて、基板９の所定の座標位置にチップ
Ｐを搭載する。１０はこのチップ実装装置を制御するコ
ンピュータである。

【００２６】図１においてＡは、ヘッド２の移動路に設
けられたピックアップステージであり、ヘッド２が昇降
することにより、ノズル３がパーツフィーダ６のチップ
を吸着してピックアップする（図２（ａ）も参照）。Ｂ
は観察ステージであり、図２（ｂ）に示すように、カメ
ラ１１により下方から観察して、チップＰのＸＹθ方向
の位置ずれやピックアップミスの有無を検出する。１２
はレンズや光源等の光学系が収納されたボックスであ
る。なお認識手段としては、カメラ１１以外に、レーザ
装置やラインセンサなどが多用される。

【００２７】Ｃは投棄ステージであって、図２（ｃ）に
示すように、ノズル３がピックアップミスしたチップＰ
を回収部１３に投棄する。なお図２（ｂ）において、ノ
ズル３ａに吸着されたチップＰは、ピックアップミスに
より立っている。Ｄは第１のノズル収納ステージであ
り、図２（ｄ）に示すように、シリンダ１４のロッド１
５を上昇させて、ロッド１５先端のプレート１６により
突出していたノズル３ａをヘッド２の内部へ押し上げて
収納する。Ｅは搭載ステージであり、ヘッド２を昇降さ
せることにより、ノズル３に吸着されたチップＰを基板
９に搭載する。

【００２８】Ｆは第２のノズル収納ステージであって、
図２（ｆ）に示すように、シリンダ１７のロッド１８を
上昇させ、プレート１９により下方に突出したノズル３
を押し上げてヘッド２に収納する。Ｇはノズル選択ステ
ージであって、図２（ｇ）に示すように、ヘッド２をｎ
方向に水平回転させることにより、４本のノズル３ａ〜
３ｄのうち、ピックアップステージＡにおいて次にピッ
クアップしようとするチップＰに最適のノズル３（例え
ばノズル３ａ）を選択する。なおヘッド２を、ｎ方向に
回転させる手段は周知であり、その説明は省略する。Ｈ
はノズル出しステージであって、図２（ｈ）に示すよう
に、ノズル３の下降阻止部材２３をシリンダ２１のロッ
ド２２により押圧することにより、ノズル３の下降阻止
状態を解除して、選択ステージＧで選択されたノズル３
（例えばノズル３ａ）を下方に突出させる。なお、ヘッ
ド２の昇降手段、下降阻止部材２３等は、前記特開平２
−９９０００号公報の第４図に示される手段と同様であ
るが、勿論、この第４図に示される手段には限定されな
い。

【００２９】本装置は上記のような構成より成り、次に
動作の説明を行う。図２（ａ）に示すピックアップステ
ージＡにおいて、ヘッド２は昇降し、下方に突出したノ
ズル３ａにより、パーツフィーダ６のチップＰをピック
アップする。次いでこのヘッド２は観察ステージＢに移
動し、チップＰのピックアップミスの有無を検出すると
ともに、チップＰのＸＹθ方向の位置ずれを検出する
（図２（ｂ））。ここで、ピックアップミスが無かった
場合は、周知位置ずれ補正手段によりこのＸＹθ方向の
位置ずれを補正したうえで、搭載ステージＥにおいて、
基板９に搭載する。次いでこのヘッド２は、第２のノズ
ル収納ステージＦに移動し、そこでシリンダ１７のロッ
ド１８が突出してプレート１９が上昇し、ノズル３ａを
押し上げて収納する（図２（ｆ））。すなわちこのノズ
ル収納ステージＦは、次の選択ステージＧでノズル３を
選択し、更にその次のノズル出しステージＨで選択され
たノズルを突出させるのに先立って、ノズル３を引き込
ませてイニシャル化する。

【００３０】次いでこのヘッド２は選択ステージＧへ移
動し、ヘッド２を水平回転させて、ノズル３の選択を行
う（図２（ｇ））。次いでこのヘッド２はノズル出しス
テージＨへ移動し（図２（ｈ））、シリンダ２１のロッ
ド２２が突出することにより、選択されたノズル３ａを
突出させる。次いでこのヘッド２はピックアップステー
ジＡへ移動し（図２（ａ））、上記動作が繰り返され
る。

【００３１】また観察ステージＢにおいて、カメラ１１
によりピックアップミス（例えば図２（ｂ）に示すよう
にチップＰの立ち）が検出された場合は、図２（ｃ）に
示すように、投棄ステージＣにおいて、チップＰの真空
吸着状態を解除し、チップＰを回収部１３上に投棄す
る。次いでこのヘッド２は、ノズル収納ステージＤ上に
移動し、ここでシリンダ１４のロッド１５が上昇するこ
とにより、突出していたノズル３ａを押し上げてヘッド
２の内部に収納する（図２（ｄ））。次いでこのヘッド
２は搭載ステージＥへ移動し、ヘッド２は昇降するが
（図２（ｅ））、上記ノズル３ａはすでにヘッド２の内
部に収納されているので、ヘッド２が昇降してもこのノ
ズル３ａが基板９に衝突することはない。勿論、ノズル
３ａに吸着されていたチップＰはすでに投棄されている
ので、基板９にチップＰは搭載されない。

【００３２】次いでこのヘッド２はノズル収納ステージ
Ｆへ移動し、そこでプレート１９が上昇するが、ノズル
３ａはノズル収納ステージＤにおいてすでに収納されて
いるので、プレート１９は空上昇するだけである。勿
論、この場合、ノズル３ａはすでに収納済であるので、
シリンダ１７は作動させなくてもよい。次いで、このヘ
ッド２は、各ステージＧ，Ｈを経て、ピックアップステ
ージＡへ移動するが、各々のステージＧ，Ｈにおける動
作は、上記ピックアップミスが無かった場合と同様であ
るので、その説明は省略する。

【００３３】また図３（ａ）に示すピックアップステー
ジＡにおいて、ノズル３ａがチップＰをピックアップで
きなかったことが、図３（ｂ）に示す観察ステージＢに
おいてカメラ１１により検出されたときには、図３
（ｃ）に示すノズル収納ステージＤにおいて、ノズル３
ａを引き込ませる。

【００３４】ところで、チップ実装装置は、コンピュー
タ１０により制御されており、ピックアップミスの有無
は、その都度コンピュータ１０に登録される。そして、
例えば同一ノズル３が、連続して例えば３回以上図２や
図３に示すようなピックアップミス（チップ無し）を生
じた場合は、このノズル３は、組付け誤差、変形、真空
吸着の詰まり、停止位置誤差等のピックアップミスの原
因となる何らかのトラブルがあるものと判断され、不良
ノズルとしてコンピュータ１０に登録される。勿論、オ
ペレータの目視検査により、ノズル３の折れなどを発見
した場合も、不良ノズルとして登録される。なお一般
に、図２に示すチップ立ちのようなピックアップミス
は、突発的なミスであって、必ずしもノズル側にその原
因が無い場合が多いのに対し、図３に示すチップ無し
は、真空吸着の詰まりのようにノズル側にその原因があ
る場合が多い。

【００３５】そして、それ以後は、次のようにしてこの
不良ノズル３の使用を中止するようにする。その第１の
方法は、この不良ノズル３がノズル出しステージＨに移
動してきても、シリンダ２１のロッド２２を突出させな
いで、この不良ノズル３の突出を中止し、不良ノズル３
をヘッド２の内部に収納したままにしておき、以後、こ
の不良ノズル３の使用を中止する。このようにすれば、
この不良ノズル３がピックアップステージＡに移動し
て、ヘッド２が昇降しても、この不良ノズルはチップＰ
をピックアップしない。

【００３６】第２の方法は、この不良ノズル３が収納ス
テージＤに移動してきたら、シリンダ１４のロッド１５
を突出させて、この不良ノズル３を引き込ませる。この
ようにすれば、この不良ノズル３が搭載ステージＥに移
動して、ヘッド２が下降しても、図２（ｅ）鎖線に示す
ように、ノズルが基板９や基板９上に搭載済のチップＰ
に衝突することはない。このように、不良ノズルの収納
方法は種々考えられる。以上のように本方法によれば、
ピックアップステージＡや搭載ステージＥにおいて、ヘ
ッド２が下降しても、不良ノズル３はヘッド２の内部に
収納されているので、パーツフィーダ６や基板９に衝突
することはない。また装置の試運転時には、シリンダ１
４やシリンダ１７を作動させて、すべてのノズル３をヘ
ッド２に収納すれば、チップＰのピックアップや基板９
への搭載は行われず、安心して空運転することができ
る。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、チップの
実装運転中に同一ノズルが所定回数ピックアップミスし
たことを不良ノズル検出手段が検出した場合には、この
ノズルを不良ノズルとしてヘッドに収納するとともにコ
ンピュータに登録してその使用を中止するようにしてい
るので、不良ノズルがパーツフィーダや基板に衝突する
ことはなく、したがって不良ノズルが検出されても、通
常の運転どおりにヘッドを昇降させながらチップの実装
運転を続行することができる。また装置の試運転時に
は、すべてのノズルをヘッドに収納しておけば、ノズル
がパーツフィーダや基板に衝突するのを回避できる。し
かも本発明によれば、騒音発生や装置の大型化等の原因
となる従来手段のような禁止シリンダ等を不要にでき、
簡単な構成により所期の目的を達成できる。またチップ
のピックアップミスが検出された場合には、そのチップ
の投棄と不良ノズルの収納を段取りよく行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るチップ実装装置の平面図

【図２】本発明に係る運転プロセスの説明図

【図３】本発明に係る運転プロセスの説明図

【図４】従来手段に係るノズル昇降機構の正面図

【符号の説明】

２ ヘッド ３ ノズル ４ チップ供給部 ８ ＸＹテーブル ９ 基板 １０ コンピュータ １１ 認識手段 １４ ノズル収納手段 １７ ノズル収納手段 ２１ ノズル出し手段

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】突出収納自在な複数本のノズルを有するヘ
   ッドをインデックス回転させながら、複数本のノズルの
   中から選択されたノズルをノズル出し手段により突出さ
   せて、このノズルによりチップ供給部のチップを吸着し
   てピックアップし、次いでヘッドの移動路に設けられた
   認識手段によりピックアップミスの有無を検出し、次い
   でＸＹテーブルに位置決めされた基板上にこのチップを
   搭載した後、この突出するノズルをノズル収納手段によ
   り上昇させて前記ヘッドに収納し、次いで前記ノズル出
   し手段により選択されたノズルをヘッドから突出させ
   て、前記動作を繰り返すようにしたチップの実装方法に
   おいて、チップの実装運転中に同一ノズルが所定回数ピ
   ックアップミスしたことを不良ノズル検出手段が検出し
   た場合には、このノズルを不良ノズルとしてヘッドの移
   動路に設けられたノズル収納手段により前記ヘッドに収
   納するとともに、この不良ノズルをコンピュータに登録
   し、以後、この不良ノズルの使用を中止するようにし、
   且つ前記認識手段が前記不良ノズル検出手段であり、ま
   た前記ヘッドの移動路に投棄ステージと前記ノズル収納
   手段があり、前記不良ノズル検出手段でピックアップミ
   スが検出された場合は、前記投棄ステージにおいてチッ
   プの吸着状態を解除してチップを投棄し、また前記ノズ
   ル収納手段により不良ノズルを前記ヘッドに収納するよ
   うにしたことを特徴とするチップの実装方法。