JP3855824B2 - 電子部品実装装置および電子部品実装方法ならびにペースト供給装置 - Google Patents

電子部品実装装置および電子部品実装方法ならびにペースト供給装置 Download PDF

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品にペーストを転写して基板に実装する電子部品実装装置および電子部品実装方法ならびにペーストを延展して所定膜厚のペースト膜の形態で供給するペースト供給装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電子部品の実装方法として半田接合を用いる方法が広く用いられている。半田接合に際しては半田接合性を向上させる目的でペースト状のフラックスを半田接合部に供給することが行われる。このフラックス供給の方法として、転写による方法が知られている。この方法は、ペースト(フラックス)容器にスキージでスキージングされたフラックス膜を形成し、このフラックス膜に電子部品に形成された半田バンプなどの転写対象物を接触させることにより、転写対象物にフラックスを転写するものである。転写対象物によって使用するペーストの種類や必要な転写量が異なる場合には、従来よりペースト(フラックス)容器を複数個準備し、これに形成されるフラックス膜の膜厚を変えることにより、転写量を調整するようにしていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ペースト容器を複数個準備するのは、スペースとコストの点で問題があった。また、従来のフラックス膜厚はスキージの下端部に形成された塗膜形成用のギャップ寸法によって設定されるようになっていた。このため、例えば実装される電子部品の品種が切り替えられ半田バンプのサイズが変更になる度に、スキージを交換する必要があり、品種切り替え時等の段取り替え作業に手間と時間を要していた。
【0004】
そこで本発明は、スペースとコストを削減し、品種切り替え性を向上させることができる電子部品実装装置および電子部品実装方法ならびにペースト供給装置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】
請求項1記載の電子部品実装装置は、移載ヘッドによって基板に電子部品を実装する電子部品実装装置であって、前記移載ヘッドを移動させる移動手段と、この移動手段による移載ヘッドの移動経路に配設されてペーストを貯溜するペースト供給部と、前記移動手段を制御することにより移載ヘッドに保持された電子部品を前記ペースト供給部のペースト膜に対して昇降させて電子部品にペーストを転写する転写制御部とを備え、前記ペースト供給部は、ペーストを貯留するペースト容器と、塗膜形成のためのスキージとから成り、前記ペースト容器は複数のパートに仕切られて各パートの上面はペーストの塗膜部となっており、また前記スキージは前記複数のパートの前記塗膜部の底面上に貯溜されたペーストの上面を掻き均して延展する延展部と、膜厚基準面に接触して相対移動する摺接部を有する。
請求項2記載の電子部品実装装置は、請求項1記載の電子部品実装装置において、前記塗膜部には、異なる高さで設けられた複数の塗布面を有する。
請求項3記載の電子部品実装装置は、請求項1記載の電子部品実装装置において、前記塗膜部には、異なる高さで設けられた複数の塗布面及びペースト溜め面を有する。
【0006】
請求項記載の電子部品実装方法は、請求項1乃至3の何れかに記載の電子部品実装装置を用いる電子部品実装方法であって、電子部品を保持した前記移載ヘッドを前記ペースト供給部に移動させて、移載ヘッドに保持された電子部品を前記何れかのパートの底面上のペースト膜に対して選択的に昇降させて電子部品にペーストを転写する工程と、ペーストが転写された電子部品を移載ヘッドによって基板に移送搭載する工程とを含む。
【0007】
請求項記載のペースト供給装置は、スキージによってペースト容器に貯溜されたペーストを延展することによりペーストを所定膜厚のペースト膜の形態で供給するペースト供給装置であって、ペーストを貯留するペースト容器と、塗膜形成のためのスキージとから成り、前記ペースト容器は複数のパートに仕切られて各パートの上面はペーストの塗膜部となっており、また前記スキージは前記複数のパートの前記塗膜部の底面上に貯溜されたペーストの上面を掻き均して延展する延展部と、膜厚基準面に接触して相対移動する摺接部を有する。
【0009】
本発明によれば、仕切壁で各パートを仕切ることにより、各パートに異品種のペーストを貯溜してもペースト同士が混り合うことはないので、一つのペースト供給部に複数品種のペーストを貯溜して移載ヘッドに供給することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
(実施の形態1)
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は本発明の実施の形態1における電子部品実装装置の平面図、図2は本発明の実施の形態1におけるペースト供給装置の斜視図、図3(a)は本発明の実施の形態1におけるペースト供給装置の部分斜視図、図3(b)は本発明の実施の形態1におけるペースト供給装置の部分側面図、図4(a),(b)は本発明の実施の形態1におけるペースト供給装置の塗膜形成スキージの説明図、図5は本発明の実施の形態1におけるペースト供給装置の塗膜掻き取りスキージの説明図、図6、図7は本発明の実施の形態1における電子部品実装装置の動作説明図である。
【0011】
まず図1を参照して電子部品実装装置について説明する。図1において、基台1の中央部には、基板3を搬送する搬送路2が設けられている。搬送路2は基板3を搬送し、電子部品実装位置に基板3を位置決めする。基台1上面の両端部には、Y軸モータ4aを備えたY軸テーブル4およびY軸ガイド部4cが配設されている。Y軸モータ4aはY方向の送りねじ4bを回転させる。Y軸テーブル4およびY軸ガイド部4cにはX軸モータ5aを備えたX軸テーブル5が架設されており、X軸テーブル5には移載ヘッド6が装着されている。X軸モータ5aはX方向の送りねじ5bを回転させる。本発明では、搬送路2による基板3の搬送方向をX方向とする。
【0012】
X軸モータ5a、Y軸モータ4aを駆動することにより、移載ヘッド6はX方向、Y方向に水平移動する。すなわち、X軸テーブル5、Y軸テーブル4は、移載ヘッド6を水平方向へ移動させる移動手段となっている。このとき、制御部10によってX軸モータ5a、Y軸モータ4aおよび移載ヘッド6の駆動を制御することにより、移載ヘッド6を以下に説明するペースト供給装置9を含む移動範囲内の任意位置で水平移動を停止させ、この停止位置で昇降させることができる。
【0013】
搬送路2の手前側には、部品供給部7およびペースト供給装置(ペースト供給部)9が配設されている。部品供給部7はバンプ付きの電子部品8を格子状に収納し、移載ヘッド6に対して供給する。ペースト供給装置9は、部品供給部7から電子部品8を取り出した移載ヘッド6が基板3へ移動する移動経路に配設され、電子部品8のバンプにペーストであるフラックスを転写により塗布するためのペースト膜としてのフラックス膜を供給する。
【0014】
次に図2を参照して、ペースト供給装置9の構造を説明する。図2において、水平なベース部9aには、ポスト部材11によって支持されてフラックスなどのペーストを貯溜するペースト容器12が配設されている。ペースト容器12は上面が開放された薄底箱状の容器であり、ペースト容器12は中央の仕切壁12’により複数のパート(本実施の形態1では左右の2つのパート12a,12b)に仕切られており、各パート12a,12bはペーストであるフラックスの塗膜ステージとなっている。各パート12a,12bは、塗膜面(ペースト膜形成面)が上面に形成される階段状の塗膜部13a,13bを備えており、後述するようにこれらの塗膜部13a,13b上をスキージを相対移動させることにより、フラックスを延展してペースト膜であるフラックス膜を形成する。
【0015】
ペースト容器12には、各パート12a,12bにおける塗膜形成のためのスキージ14および形成された塗膜を掻き取るためのスキージ18が配設されている。スキージ14とスキージ18の両端はそれぞれ保持ブロック15,19に結合されており、保持ブロック15,19はペースト容器12の下方に配置された移動ブロック20に昇降自在に保持されている。ペースト容器12の両側方には、ガイドレール24,25がX方向に配設されており、ガイドレール24,25は保持ブロック15,19に結合されたカムフォロア17(保持ブロック19に結合されたカムフォロア17は反対側のため図示せず)を下方から支持している。
【0016】
ガイドレール24はシリンダ26によって昇降自在となっており、ガイドレール24の昇降動作はシャフト24aによってスライド自在に支持されている。シリンダ26によってガイドレール24を上昇させることにより、ガイドレール24上に当接したカムフォロア17を介してスキージ14は上昇する。また保持ブロック15はスプリング16によって常に下方に付勢されており、ガイドレール24を下降させることにより保持ブロック15に結合されたスキージ14は下降し、その下端部が塗膜部13a,13bに対して押しつけられる。ガイドレール24と同様の昇降機構(図2において、反対側のために図示せず)によりガイドレール25を昇降させることにより、スキージ18は塗膜部13a,13bに対して昇降する。
【0017】
図2において、ベース部9a上のペースト容器12の手前側にはモータ23が配置されており、モータ23の回転軸に結合されたプーリ22にはベルト21が調帯されている。ベルト21の端部は移動ブロック20に結合されており、モータ23を正逆回転することにより、移動ブロック20および保持ブロック15,19はペースト容器12の下方で一体的にX方向に往復動し、したがってスキージ14,18は塗膜部13a,13b上を一体的にX方向に往復動する。
【0018】
このスキージ14,18の往復動と前述の昇降動作とを組み合わせることにより、スキージ14とスキージ18のいずれかを選択的に塗膜部13a,13bに対して下降させた状態で往復動させることができ、これによりスキージ14、スキージ18はそれぞれ後述する塗膜形成動作と塗膜掻き取り動作を行う。
【0019】
次に図3を参照して、塗膜部13aについて説明する。なお他方の塗膜部13bは塗膜部13aと同構造であるから、説明は省略する。図3に示すように、塗膜部13aは底面に段差が設けられた階段状の板状部材であり、上面の両側部には塗膜部13aの長さ方向に形成された平滑な膜厚基準面130が、水平面に平行に形成されている。塗膜部13aには、水平面に平行で異なる高さで設けられた複数の平坦な塗膜面(ペースト膜形成面)である底面131,132,133,134およびペースト溜め面135が設けられている。
【0020】
図3(b)に示すように、底面131,132,133,134は、それぞれ隣接した底面との間で段差dを有する階段状に形成されており、各塗膜面の膜厚基準面130からの高さ寸法は、それぞれh1,h2,h3,h4に設定されている。すなわち、塗膜ステージであるパート12aの塗膜部13aは、複数の底面131〜134と膜厚基準面130とが一体形成された塗膜部13aを備えている。
【0021】
この塗膜部13a上でのペースト膜であるフラックス塗膜の形成について説明する。図4(a)に示すように、フラックス膜の形成に用いられるスキージ14(塗膜形成スキージ)は、ペースト容器12をまたぐ棒状部14aの下面(図4(a)に示す上下反転図では上面)に、各底面131〜134上に貯溜されたフラックスの上面を掻き均して延展する直線状の延展部14bと、延展部14bの端部に突出した摺接部14cとを設けた構造となっている。ここで、延展部14bと摺接部14cとの高さ差が所定高さ寸法H(図4(b))となるよう、各部寸法が設定されている。
【0022】
スキージ14を塗膜部13a,13b上に配置して塗膜形成を行う際には、スキージ14の一部である摺接部14cを膜厚基準面130に接触させた状態で矢印方向(X方向)に水平移動する。すなわち、パート12a,12bには水平面に平行な膜厚基準面130が設けられており、スキージ14の一部である摺接部14cを膜厚基準面130に接触させながら相対移動するようになっている。図4に示すように、膜厚基準面130は複数個互いに平行に設けられており、これによりスキージ14の安定した移動を実現している。
【0023】
この塗膜形成動作により、スキージ14の延展部14bと底面131との間に生じる隙間に等しい所定膜厚のフラックス塗膜が、底面131上に形成され、形成されるフラックス塗膜の膜厚t1は、H−h1となる。同様に、底面132,133,134上には、膜厚t2(H−h2),t3(H−h3),t4(H−h4)のフラックス塗膜が形成される。
【0024】
この塗膜形成動作に際して、スキージ14は、その摺接部14cが常に膜厚基準面130に接触した状態で移動することから、形成されるフラックス塗膜の膜厚が変動することがなく、膜厚精度を向上させることができる。また、複数の底面131〜134と膜厚基準面130とが一体形成された塗膜部13a,13bを用いることにより、部品加工精度のみによって塗膜部13a,13bの寸法精度が確保され、組み立て時の調整作業を必要とすることなく、必要な膜厚精度を確保することが可能となっている。
【0025】
そして、これらのフラックス塗膜に対して、移載ヘッド6に保持された電子部品8を下降させることにより、電子部品8のバンプ8a(図6(b)参照)にフラックス27を転写により塗布することができる。このとき、制御部10によって移載ヘッド6の水平移動および昇降動作を制御することにより、膜厚が異なる何れかのパート12a,12bの何れかの底面131〜134上のフラックス塗膜に対して移載ヘッド6を選択的に昇降させることが可能となっている。これにより、電子部品8のバンプ8aに塗布されるフラックスの塗布量を膜厚によって調整することができるようになっている。このように、制御部10は、移載ヘッド6をフラックス塗膜のいずれかに対して選択的に昇降させて電子部品にペーストを転写する転写制御部となっている。
【0026】
次に、形成されたフラックス塗膜を各塗膜面から除去する塗膜掻き取りについて説明する。図5に示すように、フラックス塗膜の除去に用いられるスキージ18(塗膜掻き取りスキージ)は、スキージ14と同様にペースト容器12をまたぐ棒状部18aの下面(図5に示す上下反転図では上面)に、各底面131〜134の上面に摺接して付着したフラックスを掻き取る掻き取り部18bを設けた構造となっている。
【0027】
スキージ18を塗膜部13a,13b上に装着した状態では、掻き取り部18bが各パート12a,12bの各底面131〜134に当接し、その状態でX方向に移動する。このとき、スキージ18はスプリング(図2に示すスプリング16参照)の付勢力によって常に塗膜部13a,13bに対して押しつけられていることから、スキージ18の移動に伴い、掻き取り部18bは各底面131,132,133,134の各面間の段差dにならって摺接する(破線矢印a,b参照)。これにより、塗膜形成動作によって底面131,132,133,134に形成された塗膜は、底面131,132,133,134から掻き取られて除去される。
【0028】
次に、図6、図7を参照して、移載ヘッド6に保持された電子部品8のバンプ8aにフラックス27を転写するための塗膜形成動作およびフラックス転写動作について説明する。図6(a)は、ペースト容器12のパート12aの断面を示している。電子部品実装動作の開始に先立って、ペースト容器12内のフラックス溜め面135には、フラックス27が供給される。
【0029】
そしてスキージ14をフラックス溜め面135側から塗膜面131へ向かって移動(原理的には、逆方向の移動も可能)させることにより、スキージ14によってフラックス27が延展され、各底面131,132,133,134上には所定膜厚のフラックス塗膜27b,27c,27d,27eが形成される(図6(a)参照)。これにより、ペースト供給装置9によって複数の膜厚が異なるフラックス塗膜が移載ヘッド6に対して供給される。このとき、形成されるフラックス塗膜27b〜27eの液面は同一高さとなる。
【0030】
この後、電子部品8のバンプ8aに対してフラックス27の塗布が行われる。すなわち、部品供給部7から電子部品8をピックアップした移載ヘッド6はペースト供給装置9の上方に移動する。そして移載ヘッド6を所定の膜厚のフラックス塗膜(ここでは、フラックス塗膜27d)上に位置させて、ここで移載ヘッド6が昇降動作を行うことにより、電子部品8のバンプ8aがフラックス塗膜27dに対して接触し、これにより図6(b)に示すように、所定量のフラックス27がバンプ8aに転写により塗布される。
【0031】
次いでフラックス転写後の電子部品8を保持した移載ヘッド6は、搬送路2に位置決めされた基板3上に移動する。そしてここで移載ヘッド6が基板3に対して昇降することにより、電子部品8のバンプ8aを基板3の電極上に着地させて搭載する。
【0032】
図6(c)、(d)は、電子部品8へのフラックス転写後に、塗膜部13aあるいは13bからフラックス27を除去する塗膜掻き取り動作を示している。すなわち、スキージ18をまず底面131に対して下降させ、スキージ18の下端部の掻き取り部18bを底面131に当接させた状態でスキージ18を右方向に移動させる。これにより、掻き取り部18bは各底面131,132,133,134上のフラックス27を順次掻き取って、フラックス溜め面135上に掻き寄せる。
【0033】
そして次回のフラックス塗膜形成動作を開始する際には、図6(e)に示すように、掻き溜めたフラックス27をスキージ14を左方向に移動させて延展し、再び図6(a)に示すように各底面131,132,133,134上にフラックス塗膜を形成する。
【0034】
次に図7を参照して、上述の電子部品実装動作において電子部品の種類に応じてフラックス塗布量を調整する必要がある場合の塗膜面の選択について説明する。まず電子部品8が小型のバンプ8aを有するもので、必要とされるフラックス塗布量が小さい場合には、図7(a)に示すように、バンプ8aのサイズに応じた膜厚t1のフラックス塗膜27bが形成された底面131に対して、電子部品8を保持した移載ヘッド6を下降させる。これにより、バンプ8aには適正量のフラックス27が転写により塗布される。
【0035】
これに対し、大きなサイズのバンプ8’aを有する電子部品8’に対してフラックス転写を行う場合には、バンプ8’aのサイズに応じた膜厚t4のフラックス塗膜27eが形成された底面134に対して、電子部品8’を保持した移載ヘッド6を下降させる。これにより、バンプ8’aには適正量のフラックス27が転写により塗布される。
【0036】
上記電子部品に応じたフラックス塗布量の調整において、塗膜部13a,13bの各底面131〜134上には予め膜厚が異なる複数のフラックス塗膜が形成されていることから、転写対象の電子部品8を保持した移載ヘッド6をこれらのフラックス塗膜に対して選択的に昇降させることのみで、フラックス塗布量の調整が行える。したがって、従来の転写によるフラックス塗布において必要とされた塗布量調整のためのスキージの交換を行うことなく、同一のスキージによって多種類の電子部品に対して適正量のフラックス塗布が行え、品種切り替え性を大幅に向上させることができる。また、単一種類の電子部品について適正塗布量を求めるための条件出しを行う場合にあっても、フラックス塗膜の膜厚微調整を容易に行うことができる。
【0037】
またペースト容器12は仕切壁12’により複数のパート(本例では2つのパート12a,12b)に仕切られているので、各パート12a,12bに異品種のペーストを貯溜してもペースト同士が混り合うことはないので、一つのペースト供給部に複数品種のペーストを貯溜して移載ヘッドに供給することができる。これにより、複数のペースト供給部を設ける必要はなくなり、装置内のスペースの有効活用及び装置のコストダウンを図ることができる。
【0038】
(実施の形態2)
図8は本発明の実施の形態2におけるペースト供給装置の部分斜視図である。このペースト供給装置40の主体となるペースト容器41は皿状(円型容器状)であって、例えば特開平6−69285号公報に記載されたものと同様のものである。
【0039】
ペースト容器41の上面は環状の仕切壁42により複数のパート(本実施の形態2では外側のパート43aと内側のパート43b)に仕切られている。各々のパート43a,43bには塗膜部44a,44bが平面視してリング状に設けられている。各塗膜部44a,44bには、段差のある複数の底面441,442がリング状に形成されている。各底面441,442にはスキージ45a,45b,45c,45dが設けられている。したがって、図外の駆動手段によりペースト容器41がスキージ45a〜45dに対して相対的に水平回転することにより、各底面441,442上に貯溜されたフラックスの上面はスキージ45a〜45dにより平滑される。電子部品8のバンプ8aにフラックスを付着させて基板に搭載する機構や動作は実施の形態1と同じである。
【0040】
なお上記各実施の形態では、ペーストとしてフラックスを例にとって説明したが、フラックス以外にも電子部品を基板に接着するためのボンド、例えば銀ペースト等の導電性接着剤等に本発明を適用してもよい。
【0041】
【発明の効果】
本発明によれば、複数のパートを設け、仕切壁で各パートを仕切ることにより、各パートに異品種のペーストを貯溜してもペースト同士が混り合うことはないので、一つのペースト供給部に複数品種のペーストを貯溜して移載ヘッドに供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1における電子部品実装装置の平面図
【図2】本発明の実施の形態1におけるペースト供給装置の斜視図
【図3】(a)本発明の実施の形態1におけるペースト供給装置の部分斜視図
(b)本発明の実施の形態1におけるペースト供給装置の部分側面図
【図4】(a)本発明の実施の形態1におけるペースト供給装置の塗膜形成スキージの説明図
(b)本発明の実施の形態1におけるペースト供給装置の塗膜形成スキージの説明図
【図5】本発明の実施の形態1におけるペースト供給装置の塗膜掻き取りスキージの説明図
【図6】本発明の実施の形態1における電子部品実装装置の動作説明図
【図7】本発明の実施の形態1における電子部品実装装置の動作説明図
【図8】本発明の実施の形態2におけるペースト供給装置の部分斜視図
【符号の説明】
3 基板
6 移載ヘッド
8 電子部品
9,40 ペースト供給装置
10 制御部(転写制御部)
12,41 ペースト容器
12a,12b,43a,43b パート(塗膜ステージ)
12’,42 仕切壁
13a,13b,44a,44b 塗膜部
130 膜厚基準面
131,132,133,134,441,442 底面
14,18,45a,45b,45c,45d スキージ
14b 延展部
14c 摺接部
27 フラックス

Claims (5)

  1. 移載ヘッドによって基板に電子部品を実装する電子部品実装装置であって、前記移載ヘッドを移動させる移動手段と、この移動手段による移載ヘッドの移動経路に配設されてペーストを貯溜するペースト供給部と、前記移動手段を制御することにより移載ヘッドに保持された電子部品を前記ペースト供給部のペースト膜に対して昇降させて電子部品にペーストを転写する転写制御部とを備え、
    前記ペースト供給部は、ペーストを貯留するペースト容器と、塗膜形成のためのスキージとから成り、前記ペースト容器は複数のパートに仕切られて各パートの上面はペーストの塗膜部となっており、また前記スキージは前記複数のパートの前記塗膜部の底面上に貯溜されたペーストの上面を掻き均して延展する延展部と、膜厚基準面に接触して相対移動する摺接部を有することを特徴とする電子部品実装装置。
  2. 前記塗膜部は、異なる高さで設けられた複数の塗布面を有することを特徴とする請求項1記載の電子部品実装装置。
  3. 前記塗膜部は、異なる高さで設けられた複数の塗布面及びペースト溜め面を有することを特徴とする請求項1記載の電子部品実装装置。
  4. 請求項1乃至3の何れかに記載の電子部品実装装置を用いる電子部品実装方法であって、電子部品を保持した前記移載ヘッドを前記ペースト供給部に移動させて、移載ヘッドに保持された電子部品を前記何れかのパートの底面上のペースト膜に対して選択的に昇降させて電子部品にペーストを転写する工程と、ペーストが転写された電子部品を移載ヘッドによって基板に移送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。
  5. スキージによってペースト容器に貯溜されたペーストを延展することによりペーストを所定膜厚のペースト膜の形態で供給するペースト供給装置であって、ペーストを貯留するペースト容器と、塗膜形成のためのスキージとから成り、前記ペースト容器は複数のパートに仕切られて各パートの上面はペーストの塗膜部となっており、また前記スキージは前記複数のパートの前記塗膜部の底面上に貯溜されたペーストの上面を掻き均して延展する延展部と、膜厚基準面に接触して相対移動する摺接部を有することを特徴とするペースト供給装置。
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