JP3961083B2 - 電子部品搭載装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品を回路基板に搭載する電子部品搭載装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の電子部品搭載装置の一例を、図9〜図11を参照して説明する。電子部品搭載装置は、図9に示すような構成のボンディングヘッド31にて電子部品30を真空吸着して搬送し、ボンディングステージに吸着保持されている回路基板に搭載するように構成されている。32はボンディングヘッド31の本体ブラケットであり、その上端に空圧シリンダ33が固定されている。34は空圧シリンダ33のピストンで、空圧供給孔35に空気が供給されると、空気圧により下向きに荷重を発生する。36はロードセルで、空圧シリンダ33のピストン34により下向きに加えられる荷重を測定し、その結果によって空圧シリンダ33に供給される空気圧がフィードバック制御される。37はボールスプラインであり、そのナット38がベアリング39を介して本体ブラケット32に保持されており、鉛直方向の軸芯まわりに回転可能にかつ鉛直方向に移動しないように保持されている。40はボールスプライン37のシャフトで、ボール案内部42を転がるボール41に案内され、ナット38に対して鉛直方向にのみ移動可能となっている。43はスプリングで、ボールスプライン37のシャフト40に対して上向きの力を加えている。また、ボールスプライン37のシャフト40の下端部には平行度調整部44が設けられており、その下部に電子部品30を吸着する吸着ノズル45が配設されている。46は電子部品30を吸着するための吸引通路である。また、ナット38の上端部にはプーリ47が固定されており、モータ48の回転によりプーリ49、ベルト50を介してプーリ47及びナット38を回転するように構成されている。そして、ナット38が回転すると、シャフト40、平行度調整部44、吸着ノズル45を介して電子部品30が回転する。
【0003】
図10にボールスプライン37の断面図を、図11にシャフト40の断面図を示す。ボールスプライン37のシャフト40にはボール41の転がり用の溝51が形成されている。ボールスプライン37において、ボール41の転がりによりナット38に対してシャフト40が移動するが、ボール41間は接触状態にあるので、ボール40の転がりに対して抵抗が発生し、ナット38に対するシャフト40の摺動抵抗が増大している。また、ボール41はボール案内部42に案内されながらナット38、シャフト40間を循環するように構成されているが、ナット38とシャフト40間のボールの乗り移り部52でボール41の転がり抵抗が増大し、ナット38に対するシャフト40の摺動抵抗が増大している。
【0004】
次に、以上の構成の電子部品搭載装置の動作を説明する。電子部品30を回路基板に搭載する際、吸着ノズル45にて電子部品30を吸着したボンディングヘッド31の全体が外部の駆動手段により下降し、設定されたボンディング荷重で電子部品30を回路基板に押さえ付けて搭載する。この時、ボールスプライン37のナット38とシャフト40間で若干の摺動を発生しながら電子部品30にボンディング荷重が加えられる。また、ボンディング荷重はロードセル36の検出結果によって空圧シリンダ33に供給される空気圧をフィードバック制御することによってコントロールされるが、そのボンディングの際にボールスプライン37のナット38とシャフト40間の摺動抵抗の影響を受けるため、電子部品30に摺動抵抗分の荷重も加えられる。そのため、摺動抵抗値よりも小さいボンディング荷重は加えられないという制約がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような構成では、電子部品搭載後の製品(回路基板)の品質を確保するために、低いボンディング荷重で搭載することが必要な電子部品を搭載する場合でも、ボールスプラインの構造からくる摺動抵抗によりボンディング荷重を小さく抑えられないという問題が生じていた。
【0006】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、ボールスプラインの摺動抵抗を抑え、低いボンディング荷重での搭載を可能にする電子部品搭載装置を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子部品搭載装置は、電子部品を吸着・搬送して回路基板に搭載するボンディングヘッドと、回路基板を固定するボンディングステージを備えた電子部品搭載装置において、ボンディングヘッド内に、ナットに対してボールを介してシャフトを軸芯方向に移動自在に支持してなるボールスプラインを配設してそのシャフトに電子部品を吸着する吸着ノズルを取付け、ボールスプラインをボール間が非接触の構造となすよう、ナットとシャフトの間にボールを保持するリテーナを設け、ボンディングヘッドを下降させて電子部品を回路基板に押さえ付けて搭載する際に、リテーナとナットが相対移動しない状態でナットに対してシャフトが移動する時のナットとシャフト間の摺動抵抗分の荷重を加えた状態で荷重制御するものである。
【0009】
本発明によれば、ボールスプラインのボール間がリテーナにて非接触の構造となるため、ボールスプラインの摺動抵抗を抑えることができ、低いボンディング荷重で電子部品を搭載することができる。また、ボンディングヘッドを下降させて電子部品を回路基板に押さえ付けて搭載する際に、リテーナとナットが相対移動しない状態でナットに対してシャフトが移動する時のナットとシャフト間の摺動抵抗分の荷重を加えた状態で荷重制御するようにしているので、リテーナとナットの相対移動が無い状態でも所要のボンディング荷重を作用させることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電子部品搭載装置の一実施形態について、図1〜図8を参照して説明する。
【0011】
図1に電子部品搭載装置の全体構成を示す。図1において、1は電子部品で、トレイ2に収納されている。3はボンディングヘッドで、X方向に移動する機能及び昇降する機能を有しており、電子部品1を真空吸着し、搬送、搭載を行う。
【0012】
4は回路基板で、ボンディングステージ5に吸着保持されている。ボンディングステージ5及びトレイ2は、Y方向に移動可能なスライドベース6上に固定されている。7は画像認識光学系であり、視野切換により下方に位置する回路基板4及び上方に位置する電子部品1の位置認識が可能に構成されている。また、画像認識光学系7はX、Y方向に移動可能な構成になっている。
【0013】
図2にボンディングヘッド3の構成を示す。図2において、ブラケット8上に空圧シリンダ9が固定されている。10は空圧シリンダ9のピストンで、空圧供給孔11に供給される空気圧により下向きに荷重を発生する。12はロードセルで、空圧シリンダ9のピストン10により下向きに加えられる荷重を測定し、その結果により空圧供給孔11に供給する空気圧をフィードバック制御するように構成されている。13はボールスプラインであり、ナット14に対してシャフト15をボール16を介して軸芯方向に摺動自在に支持している。ボールスプライン13のナット14はベアリング20を介してブラケット8に回転自在にかつ軸芯方向、即ち鉛直方向には移動しないように支持されている。
【0014】
シャフト15はその上端部がロードセル12を介して空圧シリンダ9のピストン10に連結されている。また、スプリング21がシャフト15に対して上向きの力を加えている。シャフト15の下端部には平行度調整部22が配設されており、この平行度調整部22の下方に電子部品1を吸着する吸着ノズル23が配設されている。24は電子部品を吸着するための吸引通路である。
【0015】
また、ナット14の上端部にはプーリ25が固定されており、モータ26の回転をプーリ27、ベルト28を介してプーリ25及びナット14に伝達するように構成されている。ナット14が回転すると、シャフト15、平行度調整部22、吸着ノズル23を介して電子部品1が回転する。
【0016】
図3にボールスプライン13の構成を示す。シャフト15には、図4に示すようにボール16の転がり用の溝17が形成されている。また、ボール16間が接触しないように、ナット14とシャフト15の間に、図3、図5に示すようにボール16を保持するリテーナ18が配設されている。そして、リテーナ18には、図6に示すように、多数のボール収納穴19が設けられてボール16が保持されている。
【0017】
このような構造のボールスプライン13においては、ボール16の転がりによりナット14に対してシャフト15が摺動する際に、ボール16が互いに非接触状態にあるので、ボール16間の接触によりボール16の転がりに対して抵抗が発生し、ナット14に対するシャフト15の摺動抵抗が増大するということはない。また、ボール16がナット14とシャフト15間を循環しない構造としているので、ボールの乗り移り部が存在せず、ボールの乗り移り部でボール16の転がり抵抗が増大するということはない。よって、このボールスプライン13においてはナット14に対するシャフト15の摺動抵抗を小さく抑えられる。
【0018】
次に、以上の構成の電子部品搭載装置の動作について説明する。電子部品1を回路基板4に搭載する際には、外部の駆動手段(図示せず)により吸着ノズル23にて電子部品1を吸着した状態の図2のボンディングヘッド3の全体が下降し、設定されたボンディング荷重で電子部品1を回路基板4に押さえ付けて搭載する。このときボールスプライン13のナット14とシャフト15間で若干の摺動が発生しながら電子部品1にボンディング荷重が加えられる。また、ボンディング荷重はロードセル12によって荷重を検出することによって空圧シリンダ9の空圧供給孔11に供給する空気圧がフィードバック制御される。その際に、摺動するボールスプライン13のナット14とシャフト15間の摺動抵抗の影響を受けるため、この摺動抵抗分の荷重を加えた状態で荷重制御が行われる。ここで、ボールスプライン13の摺動抵抗よりも小さいボンディング荷重を電子部品1に加えることができないという制約があるが、上記構成のボールスプライン13においてはナット14に対するシャフト15の摺動抵抗値が小さく抑えられているので、小さいボンディング荷重を加えることができる。
【0019】
また、図7に示すように、ナット14に対してシャフト15が矢印Bで示す鉛直方向にLだけ移動した時、リテーナ18がボール16の転がりによってナット14に対してL/2だけ移動する。しかし、図8に示すように、リテーナ18が落下し、その下端18aがナット14に接していると、ナット14に対してシャフト15が矢印Bで示すように下方に移動しようとしてもナット14に対してリテーナ18が下方に移動できないので、シャフト15を下方に移動させるためにはリテーナ18とナット14の相対移動がない状態でのナット14とシャフト15間の摺動抵抗値よりも大きな値の荷重をシャフト15に加える必要がある。そこで、電子部品搭載装置としては、リテーナ18が落下した場合でも必要移動量シャフトを移動させるために、シャフト15を下方に移動させる場合には、リテーナ18とナット14の相対移動が無い状態でのナット14とシャフト15間の摺動抵抗値よりも大きな値の荷重をシャフト15に対して加えるようにする。
【0020】
以上のように、本実施形態によれば、ボンディングヘッド3内のボールスプライン13において、ボール16間は非接触の構造とし、またボール16が循環しない構造としたことにより、ボールスプライン13の構造からくる摺動抵抗を小さく抑えることができ、低いボンディング荷重で電子部品1を搭載することができる。
【0021】
【発明の効果】
本発明の電子部品搭載装置は、以上の説明から明らかなように、ボンディングヘッド内に、ナットに対してボールを介してシャフトを軸芯方向に移動自在に支持してなるボールスプラインを配設してそのシャフトに電子部品を吸着する吸着ノズルを取付け、ボールスプラインをボール間が非接触の構造となすよう、ナットとシャフトの間にボールを保持するリテーナを設けているので、ボールスプラインのボール間が非接触であるため、ボールスプラインの摺動抵抗を抑えることができ、低いボンディング荷重で電子部品を搭載することができ、さらにボンディングヘッドを下降させて電子部品を回路基板に押さえ付けて搭載する際に、リテーナとナットが相対移動しない状態でナットに対してシャフトが移動する時のナットとシャフト間の摺動抵抗分の荷重を加えた状態で荷重制御するので、リテーナとナットの相対移動が無い状態でも所要のボンディング荷重を作用させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電子部品搭載装置の一実施形態の全体構成を示す斜視図である。
【図2】同実施形態におけるボンディングヘッドの部分断面斜視図である。
【図3】同実施形態におけるボールスプラインの断面図である。
【図4】同実施形態におけるボールスプラインのシャフトの断面図である。
【図5】同実施形態におけるボールスプラインのリテーナの斜視図である。
【図6】図3のA部拡大断面図である。
【図7】同実施形態におけるボールスプラインの動作を説明する断面図である。
【図8】同実施形態におけるボールスプラインの動作状態の断面図である。
【図9】従来例の電子部品搭載装置におけるボンディングヘッドの部分断面斜視図である。
【図10】同従来例におけるボールスプラインの断面図である。
【図11】同従来例におけるボールスプラインのシャフトの断面図である。
【符号の説明】
1 電子部品
3 ボンディングヘッド
4 回路基板
5 ボンディングステージ
13 ボールスプライン
14 ナット
15 シャフト
16 ボール
18 リテーナ
23 吸着ノズル
Claims (1)
- 電子部品を吸着・搬送して回路基板に搭載するボンディングヘッドと、回路基板を固定するボンディングステージを備えた電子部品搭載装置において、ボンディングヘッド内に、ナットに対してボールを介してシャフトを軸芯方向に移動自在に支持してなるボールスプラインを配設してそのシャフトに電子部品を吸着する吸着ノズルを取付け、ボールスプラインをボール間が非接触の構造となすよう、ナットとシャフトの間にボールを保持するリテーナを設け、ボンディングヘッドを下降させて電子部品を回路基板に押さえ付けて搭載する際に、リテーナとナットが相対移動しない状態でナットに対してシャフトが移動する時のナットとシャフト間の摺動抵抗分の荷重を加えた状態で荷重制御することを特徴とする電子部品搭載装置。
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- 1997-09-25 JP JP25970997A patent/JP3961083B2/ja not_active Expired - Fee Related
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