JP4039222B2 - Electronic component mounting method - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板に電子部品を実装する電子部品実装方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電子部品を基板に実装する電子部品実装においては、部品供給部に収納された電子部品を搭載ヘッドによってピックアップするピックアップ動作と、基板上へ移動した搭載ヘッドによって電子部品を基板上の所定の実装点に着地させる部品搭載動作が行われる。この部品搭載動作は、搭載ヘッドに備えられた昇降手段によって電子部品を保持した吸着ノズルを下降させ、電子部品を正しく基板上面の高さ位置で停止させる必要がある。
【0003】
従来より、この基板上面の高さ位置は実装高さデータとして予め与えられており、実装動作においては、前述の昇降手段を実装高さデータに基づいて制御する方法が一般的である。これに対し、うねりや反りなどで平面精度が確保されていないような種類の基板を実装対象とする場合には、基板の反りを予め計測しておき、実装動作時には実装高さデータとして基板の反りデータを加味したものを用いる方法が用いられるようになっている(例えば特許文献1参照)。これにより、基板表面が下凹状態にある場合に、電子部品がまだ基板表面に到達せずに離れた位置にある状態で吸着保持を解除することによって生じる、電子部品の落下位置ずれなどの不具合を防止することができる。
【0004】
【特許文献1】
特開2000−269692号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記方法では、あらかじめ実装対象の基板を計測して反りデータを求めておく必要があることから、多種類の基板を対象とする場合には各ロット毎に計測作業を反復する必要があり、必ずしも実用的な方法とは言い難いものであった。また、計測データを入手した場合でも、データ入力等でのミスがある場合には、不具合を避けることができなかった。
【0006】
そこで本発明は、実装高さに起因する実装不具合を解消することができる電子部品実装方法を提供することを目的とする。
【0007】
【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方法は、吸着ノズルを備えた搭載ヘッドによって部品供給部から電子部品をピックアップし基板に実装する電子部品実装方法であって、前記搭載ヘッドを下降させることにより前記吸着ノズルに保持された電子部品を基板に着地させる部品搭載動作において、搭載ヘッドに備えられた当接検出手段によって前記電子部品が基板に当接した部品当接タイミングを検出し、この部品当接タイミングに基づいて、前記吸着ノズルから真空吸引する真空吸引手段およびまたは前記搭載ヘッドを昇降させる昇降手段を制御するものであり、前記当接検出手段は、前記搭載ヘッドに備えられたノズルホルダに設けられた当接部材と、この当接部材の上面に対向して設けられたプローブと、この当接部材とプローブが接続された導通検出部とから成り、前記吸着ノズルの下端部に上向きの力が作用して前記当接部材と前記プローブが当接したことを前記導通検出部が検出することにより、前記吸着ノズルに保持された電子部品が基板の表面に当接したことを検出するようにした
【0008】
請求項2記載の電子部品実装方法は、請求項1記載の電子部品実装方法であって、前記当接検出手段によって検出された部品当接タイミングに基づいて当該部品当接タイミングにおける前記吸着ノズルの高さ位置を求め、求めらた高さ位置を予め記憶されている正規高さ位置範囲と比較し、当該高さ位置が正規高さ位置範囲内にある場合にのみ、前記部品搭載動作を継続して実行する。
【0009】
本発明によれば、搭載ヘッドに備えられた当接検出手段によって電子部品が基板に当接した部品当接タイミングを検出し、この部品当接タイミングに基づいて、搭載ヘッドを昇降させる昇降手段および吸着ノズルから真空吸引する真空吸引手段を制御することにより、適正な実装高さを確保して実装不具合を減少させることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
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平面図、図2は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の移載ヘッドの構成を示す図、図3は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の移載ヘッドに備えられた吸着ヘッドの構成図、図4は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図、図5は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置による電子部品の搭載動作のフロー図、図6は本発明の一実施の形態の電子部品実装方法における電子部品の搭載動作の工程説明図、図7は本発明の一実施の形態の電子部品実装方法における実装高さ判定の説明図である。
【0011】
まず図1を参照して電子部品実装装置の構造を説明する。図1において基台1の中央にはX方向に搬送路2が配設されている。搬送路2は基板3を搬送し電子部品の実装位置に位置決めする。搬送路2の両側方には、部品供給部4が配置されており、それぞれの部品供給部4には多数のテープフィーダ5が並設されている。テープフィーダ5はテープに保持されたチップ(電子部品)を収納し、このテープをピッチ送りすることにより供給する。
【0012】
基台1上面の両端部上にはY軸テーブル6A,6Bが配設されており、Y軸テーブル6A、6B上には2台のX軸テーブル7A,7Bが架設されている。Y軸テーブル6Aを駆動することにより、X軸テーブル7AがY方向に水平移動し、Y軸テーブル6Bを駆動することにより、X軸テーブル7BがY方向に水平移動する。X軸テーブル7A,7Bには、それぞれ移載ヘッド8および移載ヘッド8と一体的に移動するカメラ9が装着されている。
【0013】
Y軸テーブル6A,X軸テーブル7A,Y軸テーブル6B,X軸テーブル7Bをそれぞれ組み合わせて駆動することにより移載ヘッド8は水平移動し、それぞれの部品供給部4からチップを吸着ノズルによってピックアップし、搬送路2に位置決めされた基板3上に実装する。基板3上に移動したカメラ9は、基板3を撮像して認識する。
【0014】
また部品供給部4から搬送路2に至る経路には、ラインカメラ11およびノズルストッカ12が配設されている。ラインカメラ11は、それぞれの移載ヘッド8に保持された状態のチップを下方から撮像する。ノズルストッカ12は、吸着対象のチップに応じた各種の吸着ノズルを収納しており、移載ヘッド8がノズルストッカ12にアクセスすることにより、吸着ノズルの交換が出来るようになっている。
【0015】
次に図2を参照して移載ヘッド8について説明する。図2に示すように、移載ヘッド8はマルチタイプであり、搭載ヘッドとしての吸着ヘッド10を複数個備えた構成となっており、これらの吸着ヘッド10はカメラ9と一体的に移動する。各吸着ヘッド10は、上端部に設けられた昇降機構10a、昇降機構10aから下方に延出した軸機構部10b、軸機構部10bの下端部に設けられたノズルホルダ10cを備えている。ノズルホルダ10cには、チップを吸着して保持する吸着ノズル14が着脱自在に装着され、チップの種類に応じて交換される。
【0016】
各吸着ノズル14は、昇降手段である昇降機構10aによって個別単独に昇降動作が可能となっており、また共通のθ軸モータ13によって軸廻りの回転が可能となっている。昇降機構10aはそれぞれZ軸モータ(図示省略)を備えており、Z軸モータに設けられたエンコーダからのパルス信号を高さ位置検出部15が受信することにより、ノズルホルダ10cに装着された状態の吸着ノズル14の下端部の高さ位置を検出できるようになっている。
【0017】
ここで図3を参照して、吸着ヘッド10への吸着ノズル14の装着および真空吸引系について説明する。軸機構部10bの下端部に設けられたノズルホルダ10cは、軸機構部10bに対して所定ストロークだけ上下動が許容されて装着されており、軸機構部10bに内蔵された付勢手段によって常に下方に付勢されている。軸機構部10bの側面には外部接続用の接続孔10dが設けられており、接続孔10dには真空バルブ16が接続されており、真空バルブ16はさらに真空ポンプ17に接続されている。
【0018】
吸着ノズル14はノズルホルダ10cの装着孔に嵌合するテーパ状の嵌合係止部の下方に、軸状の本体部14aおよび円板形状の鍔部14cを設けた構成となっている。鍔部14cは、ラインカメラ11に付設された照明部より照射された照明光を反射する反射板として機能する。
【0019】
本体部14aには、吸着孔14bが上下に貫通して設けられており、吸着ノズル14をクランプ部材10eによってクランプしてノズルホルダ10cに装着した状態では、吸着孔14bは軸機構部10bの接続孔10dを介して真空バルブ16と連通する。この状態で真空ポンプ17を駆動し、さらに真空バルブ16を開状態にして吸着ノズル14から真空吸引することにより、吸着孔14bにチップを吸着保持する。そして真空バルブ16を閉状態にして真空吸引を停止することにより、チップは吸着解除されて吸着ノズル14から離脱する。真空ポンプ17および真空バルブ16は、吸着ノズル14から真空吸引する真空吸引手段となっている。
【0020】
次に、吸着ノズル14によって保持されたチップが基板に当接したことを検出する当接検出手段について説明する。ノズルホルダ10cには円板状の当接部材18が設けられており、当接部材18の上面には軸機構部10bから下方に延出して設けられたプローブ19が対向している。当接部材18とプローブ19は、導通検出部20に接続されている。
【0021】
プローブ19にはバッファ用のスプリングが装着されており、プローブ19の下端部に上向きの力が作用してもスプリングの撓み代分だけプローブ19の上方への変位が許容され、破損を防止するようになっている。吸着ノズル14の下端部に上向きの外力が作用すると、ノズルホルダ10cは吸着ノズル14とともに上方に変位し、当接部材18がプローブ19に当接する。
【0022】
このプローブ19と当接部材18の当接は導通検出部20によって電気的に検出され、これにより、吸着ノズル14の下端部に上向きの力が作用したことが検出される。この吸着ノズル14へ作用する上向きの力の作用を、吸着ヘッド10によるチップの搭載動作中に実行することにより、吸着ノズル14に保持されたチップが、基板の表面に当接したことが検出される。すなわち、当接部材18,プローブ19および導通検出部20は当接検出手段となっている。
【0023】
次に図4を参照して、電子部品実装装置の制御系の構成を説明する。図4において、CPU21は演算部であり、データ記憶部23に記憶されたデータを用いてプログラム記憶部22に記憶されたプログラムを実行することにより、各種処理や演算を行う。プログラム記憶部22は、移載ヘッド8による電子部品実装動作や、基板搬送動作のための動作プログラムなど各種のプログラムを記憶する。データ記憶部23は、基板3に実装されるチップの実装位置やチップサイズなどを示す実装データ23aおよび基板3の各実装点の高さ位置を示す実装高さデータ23bを記憶する。
【0024】
導通検出部20は、吸着ヘッド10においてプローブ19が当接部材18と導通したことを検出することにより、吸着ノズル14によって保持されたチップが基板に当接したことを検出する。高さ位置検出部15は、吸着ヘッド10の昇降機構10aからのパルス信号に基づき、吸着ノズル14の下端部の高さ位置を検出する。
【0025】
チップを保持した吸着ノズル14を基板3に対して下降させてチップを基板3に着地させる搭載動作においては、後述する実装高さ判定が行われる。すなわち、導通検出部20によってチップの当接が検出されたタイミングにおける吸着ノズル14の高さ位置を検出し、この検出された高さ位置を上述の実装高さデータ23bと比較することにより、当該搭載動作が正常に行われたか否かを判定する。
【0026】
機構駆動部24は、X軸テーブル7A,7B、X軸テーブル6A,6B、移載ヘッド8などの機構部を駆動する。画像認識部25は、カメラ9の撮像により得られた画像データを認識処理することにより基板3の位置を認識するとともに、ラインカメラ11の撮像により得られた画像データを認識処理することにより、吸着ノズル14に保持されたチップの位置を認識する。吸着制御部26は真空バルブ16の開閉を制御することにより、吸着ノズル14によるチップの吸着保持・吸着解除の制御を行う。
【0027】
この電子部品実装装置は上記のように構成されており、以下電子部品実装方法における搭載動作について、図5の搭載動作フローに沿って図6を参照しながら説明する。まず、移載ヘッド8を部品供給部4に移動させ、ここでテープフィーダ5に対して吸着ヘッド10を昇降させることにより、図6(a)に示すように、吸着ノズル14によってチップPを吸着する(ST1)。次いで移載ヘッド8はラインカメラ11の上方を通過して基板3の上方へ移動する。このとき、吸着ノズル14に保持されたチップPはラインカメラ11によって撮像され、これによりチップPが認識される(ST2)。
【0028】
この後、移載ヘッド8は基板実装位置へ移動し(ST3)、実装点に対して吸着ヘッド10を位置合わせする。次いで図6(b)に示すように、吸着ヘッド10を下降させる(ST4)。これにより、吸着ノズル14に保持されたチップPが基板3の上面に当接する。この状態から吸着ヘッド10がわずかに下降することにより、図6(c)に示すように、プローブ19が当接部材18cに当接して導通し、これによりチップPの基板3への当接が検出される(ST5)。
【0029】
そしてこの導通検出を受けて、吸着制御部26が真空バルブ16を制御することにより、吸着ノズル14からの真空吸引が停止する。これによりチップPの吸着が解除され、チップPは基板3に搭載される(ST6)。次いで図6(d)に示すように、チップPを基板3上に離脱させた後に吸着ヘッド10は上昇する(ST7)。これにより、チップPの搭載動作が終了する。
【0030】
上記電子部品実装方法は、吸着ヘッド10を下降させることにより吸着ノズル14に保持されたチップPを基板3に着地させる部品搭載動作において、搭載ヘッド10に備えられた当接検出手段によってチップPが基板3に当接した部品当接タイミングを検出し、この部品当接タイミングに基づいて、吸着ヘッド10を昇降させる昇降機構10aおよび吸着ノズル14から真空吸引する真空吸引手段の真空バルブ16を制御する形態となっている。
【0031】
次に、上記搭載動作におけるチップPの基板3への当接検出と、実装高さ判定について図7を参照して説明する。図6のフロー中の(ST5)においては、吸着ノズル14に保持されたチップPの当接が検出されるが、このときの当接検出は、必ずしもチップPが基板3の上面に正常な状態で当接したことを保証するものではない。例えば、基板3上の実装点に落下部品などの異物が存在する場合、吸着ノズル14を下降させるとチップPはこれらの異物に当接する。
【0032】
このような異常状態のまま搭載動作を継続すると、搭載ミスを生じるのみならずノズル破損などのマシントラブルを誘発することとなるため、本実施の形態に示す電子部品実装方法では、チップPの当接検出タイミングにおいて以下に説明する実装高さ判定を行い、正常な搭載動作が行われているか否かを判定するようにしている。
【0033】
図7は、部品搭載動作における実装高さの正規高さ位置範囲を示している。実装対象となる基板は、必ずしも平面精度が良好に保たれているとは限らず、うねりや反りなどで表面の高さがばらついている場合がある。このような基板を対象とする場合にあっても、本実施の形態に示す電子部品実装装置による搭載動作では、当接検出手段によってチップPの基板3への当接が検出されることから、基板表面の高さのばらつきの有無にかかわらず、正しいタイミングで吸着ノズル14の吸着解除を行うことができるようになっている。
【0034】
しかしながら、高さのばらつきの程度が局部的に著しい場合や、実装点に異物が存在する場合などには、搭載動作をそのまま継続することはできず、何らかの対処が必要となる。このため本実施の形態の電子部品実装方法においては、図7に示すように、基板3の表面3aの正規状態における高さ位置から、上方・下方へそれぞれ上方許容高さHU、下方許容高さHLだけ隔てた上限U、下限Lの間を、搭載動作を正常に行うことができる正規高さ位置範囲として設定し、実装高さデータ23bとしてデータ記憶部23に記憶させるようにしている。上方許容高さHU、下方許容高さHLは、それぞれ上凸状の基板3、下凹上の基板3に正常にチップPの搭載が行える許容高さである。
【0035】
そして前述の当接検出手段によって検出された部品当接タイミングに基づいて、当該部品当接タイミングにおける吸着ノズル14の下端部の高さ位置を高さ検出部15によって求め、求められた高さ位置を予め記憶されている実装高さデータ23bに含まれる正規高さ位置範囲と比較し、検出された高さ位置が正規高さ位置範囲内にある場合にのみ、部品搭載動作を継続して実行するようにしている。実装高さデータ23bにおいては、チップPの厚み寸法tを加味した高さ位置が各実装点毎に記憶されており、厚み寸法が異なる異部品を誤搭載した場合においても正規高さ位置範囲からの逸脱として誤搭載が検出できるようになっている。
【0036】
すなわち、検出された高さ位置が、上述の正規高さ位置範囲を外れている場合には、搭載動作が正常に行われていないと判定し、搭載動作を停止するとともに、報知手段によってその旨報知する。搭載動作が正常に行われていない例としては、基板が過度に反り変形している場合や、基板上の実装点に異物が存在する場合、および前述の異部品の誤搭載などがある。
【0037】
上記説明したように、本実施の形態に示す電子部品実装方法では、チップが基板に当接した部品当接タイミングを検出し、この部品当接タイミングに基づいて、吸着ノズルの吸着解除および吸着ヘッドの上昇を行うようにしている。これにより、実装対象の基板に反りがある場合においても、従来方法で必要とされた基板の事前計測や計測データの入力などの繁雑な作業を行うことなく、適正な実装高さを確保してチップの位置ずれなどの実装不具合を減少させることができる。
【0038】
【発明の効果】
本発明によれば、搭載ヘッドに備えられた当接検出手段によって電子部品が基板に当接した部品当接タイミングを検出し、この部品当接タイミングに基づいて、前記搭載ヘッドを昇降させる昇降手段および吸着ノズルから真空吸引する真空吸引手段を制御することにより、適正な実装高さを確保して実装不具合を減少させることができる。
【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平面図
【図2】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の移載ヘッドの構成を示す図
【図3】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の移載ヘッドに備えられた吸着ヘッドの構成図
【図4】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図
【図5】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置による電子部品の搭載動作のフロー図
【図6】本発明の一実施の形態の電子部品実装方法における電子部品の搭載動作の工程説明図
【図7】本発明の一実施の形態の電子部品実装方法における実装高さ判定の説明図
【符号の説明】
3 基板
8 移載ヘッド
10 吸着ヘッド
14 吸着ノズル
15 高さ位置検出部
16 真空バルブ
17 真空ポンプ
18 当接部材
19 プローブ
20 導通検出部
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electronic component mounting method for mounting electronic components on a substrate.
[0002]
[Prior art]
In electronic component mounting for mounting electronic components on a substrate, a pickup operation for picking up an electronic component stored in a component supply unit by a mounting head and a predetermined mounting point on the substrate by a mounting head moved onto the substrate The component mounting operation for landing is performed. In this component mounting operation, it is necessary to lower the suction nozzle holding the electronic component by the elevating means provided in the mounting head and to stop the electronic component correctly at the height position of the upper surface of the substrate.
[0003]
Conventionally, the height position of the upper surface of the substrate is given in advance as mounting height data, and in the mounting operation, a method of controlling the above-described lifting means based on the mounting height data is common. On the other hand, when mounting a board of a type whose plane accuracy is not ensured due to swell or warp, the board warpage is measured in advance, and the mounting height data is used as the mounting height data during the mounting operation. A method using a warp data is used (see, for example, Patent Document 1). Due to this, when the substrate surface is in a downwardly concave state, the electronic component does not reach the substrate surface yet and is in a distant position so that it can be released, etc. Can be prevented.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-269692
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above method, since it is necessary to measure the substrate to be mounted in advance to obtain warpage data, it is necessary to repeat the measurement work for each lot when targeting multiple types of substrates, It was not necessarily a practical method. Moreover, even when the measurement data is obtained, if there is a mistake in data input or the like, a failure cannot be avoided.
[0006]
Therefore, an object of the present invention is to provide an electronic component mounting method that can eliminate mounting defects caused by mounting height.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The electronic component mounting method according to claim 1 is an electronic component mounting method in which an electronic component is picked up from a component supply unit by a mounting head having a suction nozzle and mounted on a substrate, and the suction is performed by lowering the mounting head. In the component mounting operation for landing the electronic component held by the nozzle on the substrate, the component contact timing at which the electronic component contacts the substrate is detected by the contact detection means provided in the mounting head, and this component contact timing The vacuum suction means for vacuum suction from the suction nozzle and the lifting means for raising and lowering the mounting head are controlled based on the above, and the contact detection means is provided in a nozzle holder provided in the mounting head. A contact member, a probe provided facing the upper surface of the contact member, and the contact member and the probe are connected to each other. The continuity detecting unit detects that the abutment member and the probe are in contact with each other when an upward force is applied to the lower end of the suction nozzle, and is held by the suction nozzle. It was detected that the electronic component touched the surface of the substrate .
[0008]
The electronic component mounting method according to claim 2 is the electronic component mounting method according to claim 1, wherein the suction nozzle at the component contact timing is based on the component contact timing detected by the contact detection means. obtains the height position, as compared to the normal height position range previously stored look et the height position, only if the height is within the normal height position range, the component placing operation Continue to run.
[0009]
According to the present invention, the abutting detection means provided in the mounting head detects the component abutting timing when the electronic component abuts on the substrate, and the elevating means for raising and lowering the mounting head based on the component abutting timing; By controlling the vacuum suction means for vacuum suction from the suction nozzle, it is possible to secure an appropriate mounting height and reduce mounting defects.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view of an electronic component mounting apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a transfer head of the electronic component mounting apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a control system of an electronic component mounting apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a control system of the electronic component mounting apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 6 is a flowchart of the electronic component mounting operation by the electronic component mounting apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG. 6 is a process explanatory diagram of the electronic component mounting operation in the electronic component mounting method of the embodiment of the present invention. 7 is an explanatory diagram of mounting height determination in the electronic component mounting method according to the embodiment of the present invention.
[0011]
First, the structure of the electronic component mounting apparatus will be described with reference to FIG. In FIG. 1, a transport path 2 is disposed in the center of the base 1 in the X direction. The conveyance path 2 conveys the board 3 and positions it at the mounting position of the electronic component. On both sides of the conveyance path 2, component supply units 4 are arranged, and each component supply unit 4 has a large number of tape feeders 5 arranged in parallel. The tape feeder 5 stores chips (electronic components) held on the tape and supplies the tape by pitch feeding.
[0012]
Y-axis tables 6A and 6B are disposed on both ends of the upper surface of the base 1, and two X-axis tables 7A and 7B are installed on the Y-axis tables 6A and 6B. By driving the Y-axis table 6A, the X-axis table 7A moves horizontally in the Y direction, and by driving the Y-axis table 6B, the X-axis table 7B moves horizontally in the Y direction. The X-axis tables 7A and 7B are equipped with a transfer head 8 and a camera 9 that moves integrally with the transfer head 8, respectively.
[0013]
When the Y-axis table 6A, the X-axis table 7A, the Y-axis table 6B, and the X-axis table 7B are driven in combination, the transfer head 8 moves horizontally, and the chip is picked up from each component supply unit 4 by the suction nozzle. And mounted on the substrate 3 positioned in the transport path 2. The camera 9 that has moved onto the substrate 3 captures and recognizes the substrate 3.
[0014]
A line camera 11 and a nozzle stocker 12 are disposed on the path from the component supply unit 4 to the conveyance path 2. The line camera 11 captures an image of the chip held by each transfer head 8 from below. The nozzle stocker 12 accommodates various types of suction nozzles corresponding to the suction target chip, and the suction heads can be replaced when the transfer head 8 accesses the nozzle stocker 12.
[0015]
Next, the transfer head 8 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, the transfer head 8 is multi-type and includes a plurality of suction heads 10 as mounting heads. These suction heads 10 move integrally with the camera 9. Each suction head 10 includes an elevating mechanism 10a provided at the upper end portion, a shaft mechanism portion 10b extending downward from the elevating mechanism 10a, and a nozzle holder 10c provided at the lower end portion of the shaft mechanism portion 10b. The nozzle holder 10c is detachably mounted with a suction nozzle 14 that sucks and holds the chip, and is exchanged according to the type of chip.
[0016]
Each suction nozzle 14 can be moved up and down individually by a lifting mechanism 10a which is a lifting means, and can be rotated around a shaft by a common θ-axis motor 13. Each of the elevating mechanisms 10a is provided with a Z-axis motor (not shown), and the height position detector 15 receives a pulse signal from an encoder provided in the Z-axis motor, and is attached to the nozzle holder 10c. The height position of the lower end of the suction nozzle 14 can be detected.
[0017]
Here, with reference to FIG. 3, the attachment of the suction nozzle 14 to the suction head 10 and the vacuum suction system will be described. The nozzle holder 10c provided at the lower end portion of the shaft mechanism portion 10b is mounted so as to be allowed to move up and down by a predetermined stroke with respect to the shaft mechanism portion 10b, and is always mounted by an urging means incorporated in the shaft mechanism portion 10b. It is biased downward. A connection hole 10d for external connection is provided on the side surface of the shaft mechanism portion 10b. A vacuum valve 16 is connected to the connection hole 10d, and the vacuum valve 16 is further connected to a vacuum pump 17.
[0018]
The suction nozzle 14 has a configuration in which a shaft-shaped main body portion 14a and a disc-shaped flange portion 14c are provided below a tapered fitting locking portion that fits into the mounting hole of the nozzle holder 10c. The collar part 14c functions as a reflecting plate that reflects the illumination light emitted from the illumination part attached to the line camera 11.
[0019]
The main body portion 14a is provided with a suction hole 14b penetrating vertically. When the suction nozzle 14 is clamped by the clamp member 10e and attached to the nozzle holder 10c, the suction hole 14b is connected to the shaft mechanism portion 10b. The vacuum valve 16 communicates with the hole 10d. In this state, the vacuum pump 17 is driven, and the vacuum valve 16 is opened and vacuum suction is performed from the suction nozzle 14 to suck and hold the chip in the suction hole 14b. Then, by closing the vacuum valve 16 and stopping the vacuum suction, the chip is released from the suction and detached from the suction nozzle 14. The vacuum pump 17 and the vacuum valve 16 serve as vacuum suction means for vacuum suction from the suction nozzle 14.
[0020]
Next, contact detection means for detecting that the chip held by the suction nozzle 14 has contacted the substrate will be described. The nozzle holder 10c is provided with a disk-like contact member 18, and a probe 19 provided so as to extend downward from the shaft mechanism portion 10b is opposed to the upper surface of the contact member 18. The contact member 18 and the probe 19 are connected to the continuity detection unit 20.
[0021]
The probe 19 is provided with a buffer spring. Even if an upward force is applied to the lower end of the probe 19, the probe 19 is allowed to be displaced upward by the amount of bending of the spring to prevent damage. It has become. When an upward external force acts on the lower end portion of the suction nozzle 14, the nozzle holder 10 c is displaced upward together with the suction nozzle 14, and the contact member 18 contacts the probe 19.
[0022]
The contact between the probe 19 and the contact member 18 is electrically detected by the continuity detection unit 20, thereby detecting that an upward force is applied to the lower end portion of the suction nozzle 14. By executing the upward force acting on the suction nozzle 14 during the chip mounting operation by the suction head 10, it is detected that the chip held by the suction nozzle 14 has come into contact with the surface of the substrate. The That is, the contact member 18, the probe 19, and the continuity detection unit 20 serve as contact detection means.
[0023]
Next, the configuration of the control system of the electronic component mounting apparatus will be described with reference to FIG. In FIG. 4, a CPU 21 is a calculation unit, and performs various processes and calculations by executing a program stored in the program storage unit 22 using data stored in the data storage unit 23. The program storage unit 22 stores various programs such as an electronic component mounting operation by the transfer head 8 and an operation program for substrate transport operation. The data storage unit 23 stores mounting data 23 a indicating the mounting position and chip size of a chip mounted on the substrate 3 and mounting height data 23 b indicating the height position of each mounting point on the substrate 3.
[0024]
The continuity detection unit 20 detects that the chip held by the suction nozzle 14 has come into contact with the substrate by detecting that the probe 19 is in conduction with the contact member 18 in the suction head 10. The height position detection unit 15 detects the height position of the lower end portion of the suction nozzle 14 based on the pulse signal from the lifting mechanism 10 a of the suction head 10.
[0025]
In the mounting operation in which the suction nozzle 14 holding the chip is lowered with respect to the substrate 3 to land the chip on the substrate 3, a mounting height determination described later is performed. That is, by detecting the height position of the suction nozzle 14 at the timing when the contact of the chip is detected by the continuity detection unit 20, and comparing the detected height position with the above-described mounting height data 23b, It is determined whether or not the mounting operation has been performed normally.
[0026]
The mechanism drive unit 24 drives mechanism units such as the X-axis tables 7A and 7B, the X-axis tables 6A and 6B, and the transfer head 8. The image recognition unit 25 recognizes the position of the substrate 3 by recognizing image data obtained by imaging of the camera 9, and recognizes the image data obtained by imaging of the line camera 11, thereby performing suction. The position of the chip held by the nozzle 14 is recognized. The suction control unit 26 controls the suction holding / release of the chip by the suction nozzle 14 by controlling the opening and closing of the vacuum valve 16.
[0027]
This electronic component mounting apparatus is configured as described above, and the mounting operation in the electronic component mounting method will be described below with reference to FIG. 6 along the mounting operation flow of FIG. First, the transfer head 8 is moved to the component supply unit 4, and the suction head 10 is moved up and down with respect to the tape feeder 5, thereby sucking the chip P by the suction nozzle 14 as shown in FIG. (ST1). Next, the transfer head 8 passes above the line camera 11 and moves above the substrate 3. At this time, the chip P held by the suction nozzle 14 is imaged by the line camera 11, and thereby the chip P is recognized (ST2).
[0028]
Thereafter, the transfer head 8 moves to the substrate mounting position (ST3), and aligns the suction head 10 with respect to the mounting point. Next, as shown in FIG. 6B, the suction head 10 is lowered (ST4). Thereby, the chip P held by the suction nozzle 14 comes into contact with the upper surface of the substrate 3. When the suction head 10 is slightly lowered from this state, as shown in FIG. 6C, the probe 19 is brought into contact with the contact member 18c to be conducted, whereby the contact of the chip P with the substrate 3 is prevented. It is detected (ST5).
[0029]
In response to this conduction detection, the suction control unit 26 controls the vacuum valve 16 to stop the vacuum suction from the suction nozzle 14. As a result, the adsorption of the chip P is released, and the chip P is mounted on the substrate 3 (ST6). Next, as shown in FIG. 6D, after the chip P is detached from the substrate 3, the suction head 10 moves up (ST7). Thereby, the mounting operation of the chip P is completed.
[0030]
In the electronic component mounting method, in the component mounting operation in which the chip P held by the suction nozzle 14 is landed on the substrate 3 by lowering the suction head 10, the chip P is mounted by the contact detection means provided in the mounting head 10. The component contact timing contacted with the substrate 3 is detected, and on the basis of this component contact timing, the lifting mechanism 10a for lifting and lowering the suction head 10 and the vacuum valve 16 of the vacuum suction means for vacuum suction from the suction nozzle 14 are controlled. It has a form.
[0031]
Next, detection of contact of the chip P with the substrate 3 and mounting height determination in the mounting operation will be described with reference to FIG. In (ST5) in the flow of FIG. 6, the contact of the chip P held by the suction nozzle 14 is detected. In this contact detection, the chip P is not necessarily in the normal state on the upper surface of the substrate 3. It is not guaranteed that they have come into contact with each other. For example, when foreign matters such as dropped parts are present at the mounting point on the substrate 3, the chip P comes into contact with these foreign matters when the suction nozzle 14 is lowered.
[0032]
If the mounting operation is continued in such an abnormal state, not only a mounting error occurs but also a machine trouble such as nozzle breakage is induced. In the electronic component mounting method shown in the present embodiment, The mounting height described below is determined at the contact detection timing to determine whether a normal mounting operation is being performed.
[0033]
FIG. 7 shows a normal height position range of the mounting height in the component mounting operation. The substrate to be mounted does not always have a good planar accuracy, and the surface height may vary due to undulation or warpage. Even in the case of targeting such a substrate, in the mounting operation by the electronic component mounting apparatus shown in the present embodiment, the contact of the chip P to the substrate 3 is detected by the contact detection means. Regardless of whether the height of the substrate surface varies or not, the suction nozzle 14 can perform suction release at the correct timing.
[0034]
However, when the degree of height variation is locally significant, or when a foreign object is present at the mounting point, the mounting operation cannot be continued as it is, and some countermeasure is required. For this reason, in the electronic component mounting method of the present embodiment, as shown in FIG. 7, the upper allowable height HU and the lower allowable height from the normal position of the surface 3a of the substrate 3 upward and downward, respectively. The upper limit U and the lower limit L separated by HL are set as a normal height position range in which the mounting operation can be normally performed, and are stored in the data storage unit 23 as mounting height data 23b. The upper allowable height HU and the lower allowable height HL are allowable heights at which the chip P can be normally mounted on the upper convex substrate 3 and the lower concave substrate 3, respectively.
[0035]
Based on the component contact timing detected by the above-described contact detection means, the height position of the lower end portion of the suction nozzle 14 at the component contact timing is obtained by the height detection unit 15 and the obtained height position is obtained. Is compared with the normal height position range included in the pre-stored mounting height data 23b, and the component mounting operation is continuously executed only when the detected height position is within the normal height position range. Like to do. In the mounting height data 23b, the height position including the thickness dimension t of the chip P is stored for each mounting point, and even when different parts having different thickness dimensions are erroneously mounted, It is possible to detect erroneous mounting as a deviation from the above.
[0036]
That is, when the detected height position is out of the above-described normal height position range, it is determined that the mounting operation is not performed normally, the mounting operation is stopped, and the notification means notifies that effect. Inform. Examples in which the mounting operation is not normally performed include a case where the substrate is excessively warped and deformed, a foreign object is present at a mounting point on the substrate, and the above-described erroneous mounting of different parts.
[0037]
As described above, in the electronic component mounting method shown in the present embodiment, the component contact timing when the chip contacts the substrate is detected, and the suction release of the suction nozzle and the suction head are based on the component contact timing. Trying to make a rise. As a result, even when the board to be mounted is warped, the proper mounting height can be secured without performing complicated operations such as pre-measurement of the board and input of measurement data required by the conventional method. Mounting defects such as chip misalignment can be reduced.
[0038]
【The invention's effect】
According to the present invention, the abutting detection means provided in the mounting head detects the component abutting timing when the electronic component abuts on the substrate, and the elevating means moves the mounting head up and down based on the component abutting timing. And by controlling the vacuum suction means for vacuum suction from the suction nozzle, it is possible to secure an appropriate mounting height and reduce mounting defects.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of an electronic component mounting apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a transfer head of the electronic component mounting apparatus according to an embodiment of the present invention. The block diagram which shows the structure of the control system of the electronic component mounting apparatus of one Embodiment of this invention. [FIG. 4] The block diagram which shows the suction head with which the transfer head of the electronic component mounting apparatus of one Embodiment was equipped. FIG. 6 is a flowchart of the electronic component mounting operation performed by the electronic component mounting apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG. 6 is a process explanatory diagram of the electronic component mounting operation in the electronic component mounting method according to the embodiment of the present invention. FIG. 7 is an explanatory diagram of mounting height determination in the electronic component mounting method according to the embodiment of the present invention.
3 Substrate 8 Transfer Head 10 Suction Head 14 Suction Nozzle 15 Height Position Detection Unit 16 Vacuum Valve 17 Vacuum Pump 18 Contact Member 19 Probe 20 Conduction Detection Unit

Claims (2)

吸着ノズルを備えた搭載ヘッドによって部品供給部から電子部品をピックアップし基板に実装する電子部品実装方法であって、前記搭載ヘッドを下降させることにより前記吸着ノズルに保持された電子部品を基板に着地させる部品搭載動作において、搭載ヘッドに備えられた当接検出手段によって前記電子部品が基板に当接した部品当接タイミングを検出し、この部品当接タイミングに基づいて、前記吸着ノズルから真空吸引する真空吸引手段およびまたは前記搭載ヘッドを昇降させる昇降手段を制御するものであり、
前記当接検出手段は、前記搭載ヘッドに備えられたノズルホルダに設けられた当接部材と、この当接部材の上面に対向して設けられたプローブと、この当接部材とプローブが接続された導通検出部とから成り、前記吸着ノズルの下端部に上向きの力が作用して前記当接部材と前記プローブが当接したことを前記導通検出部が検出することにより、前記吸着ノズルに保持された電子部品が基板の表面に当接したことを検出するようにしたことを特徴とする電子部品実装方法。
An electronic component mounting method in which an electronic component is picked up from a component supply unit by a mounting head equipped with a suction nozzle and mounted on a substrate, and the electronic component held by the suction nozzle is landed on the substrate by lowering the mounting head In the component mounting operation to be performed, the component contact timing when the electronic component contacts the substrate is detected by the contact detection means provided in the mounting head, and vacuum suction is performed from the suction nozzle based on the component contact timing. A vacuum suction means and / or a lifting means for raising and lowering the mounting head ;
The contact detection means includes a contact member provided in a nozzle holder provided in the mounting head, a probe provided to face the upper surface of the contact member, and the contact member and the probe connected to each other. The continuity detection unit, and when the upward force acts on the lower end portion of the suction nozzle, the continuity detection unit detects that the contact member and the probe are in contact with each other. A method of mounting an electronic component, wherein the detected electronic component is detected as contacting the surface of the substrate .
前記当接検出手段によって検出された部品当接タイミングに基づいて当該部品当接タイミングにおける前記吸着ノズルの高さ位置を求め、求めらた高さ位置を予め記憶されている正規高さ位置範囲と比較し、当該高さ位置が正規高さ位置範囲内にある場合にのみ、前記部品搭載動作を継続して実行することを特徴とする請求項1記載の電子部品実装方法。It obtains the height position of the suction nozzle in the component contact timing on the basis of the detected parts contact timing by the abutment detection means, normal height position range previously stored look et the height 2. The electronic component mounting method according to claim 1, wherein the component mounting operation is continuously executed only when the height position is within a normal height position range.
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