JP4220343B2 - 電子部品実装方法及び電子部品実装装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品をプリント基板上に自動的に実装する電子部品実装方法及び電子部品実装装置に関するものである。

近年、電子部品の微細化が進み、従来以上に電子部品実装の高精度化が要求されている。こうした背景のなか半導体素子をプリント基板に実装するフリップチップボンダーや大型のＣＳＰ（チップ・サイズ・パッケージ）、ロングコネクタを実装するＳＭＴ（サーフェース・マウント・テクノロジー）異型部品実装機においては、電子部品を吸着し搬送するツール部と実装対象となるプリント基板を保持するステージ部との平行度を厳しく管理する必要性がある。

しかし、電子部品の実装においては、電子部品が供給される角度とプリント基板のパターン上に実装する角度とが異なる場合があり、電子部品を実装するためには角度を回転させる必要がある。このとき電子部品を吸着するツール部の下面と、これに対向するステージ部上に保持したプリント基板の上面との平行度が変化して、高精度実装の妨げとなってしまうという課題があった。この課題を解決するため、例えば、特許文献１には、電子部品の実装角度に応じて電子部品を供給部から吸着するときに、実装角度と逆方向にツール部を回転させて電位部品を吸着し、実装時にはツール部の角度を元の基準角度に戻して、電子部品実装を行う実装方法が考案されている。
特開平１０−２０９６９３号公報

しかしながら、このような実装方法では、ツール部の電子部品の保持面形状と電子部品との相対角度が、電子部品の実装角度によって変化してしまうという問題が発生する。つまり、ＳＭＴのＣＳＰ実装においては、電子部品をプリント基板に押し付ける荷重が小さく、電子部品の上面全体に均一に荷重をかける必要がなく、また電子部品を吸着するツール部の形状は円形であることが多いことから、ツール部の保持面形状と電子部品との相対角度が変化しても問題は発生しない。しかし、半導体実装のフリップチップ実装においては、電子部品を実装対象であるプリント基板に押し付ける荷重が非常に大きく、電子部品の上面に対して均一に荷重をかける必要があり、電子部品の上面全体を覆うことができる形状が求められる。

また、微細化に伴い電子部品を実装する際、電子部品間の隣接距離が小さくなってきていることから、電子部品を吸着するツール部はできるだけ電子部品の外形枠からはみ出さない形状が求められる。そして、ＳＭＴ分野においても、コネクタのような部品形状の縦横比が大きく異なる場合には、ツール部の形状も部品形状とほぼ同じ形状としたものが使われる場合が多い。

以上のことから実装する電子部品の形状に応じてツール部（吸着ツール）の保持面形状も変更することになり、電子部品の上面形状が長方形の場合には吸着ツールも長方形とすることが一般的である。そのため前述したように電子部品とツール部（吸着ツール）の相対角度を変化させると実装品質を保つことが困難となり、さらに、ヘッド部の構成によっては、ツール部を加熱する加熱手段が設けられているような場合があり、このような場合にはヘッド部を回転させることができないという問題もあった。

本発明は、前記従来技術の問題を解決することに指向するものであり、電子部品とツール部の相対角度を保ったままで、電子部品の実装角度が変化した場合でもツール部の下面とステージ部上に保持されたプリント基板の上面との平行度の精度を高めることができる電子部品実装方法と電子部品実装装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載される電子部品実装法方法は、電子部品を保持するツール部とツール部を保持するヘッド部とを有する実装装置の電子部品実装方法であって、実装装置に備えたツール部とヘッド部との相対角度を変化させる回転制御手段により、実装情報記憶手段に記憶した電子部品の実装角度に応じて保持する角度を変更したツール部をヘッド部により保持した後、電子部品の実装時にはヘッド部を一定角度に保ったまま電子部品を実装する方法によって、ヘッド部とツール部の相対角度を電子部品の実装角度に一致させて変更し、実装時には相対角度をヘッド部がツール部を保持したときの角度に保ったまま実装処理して、ツール部の下面とステージ部上に保持したプリント基板の上面とが平行度を保つことができる。

また、請求項２に記載される電子部品実装方法は、請求項１の電子部品実装方法であって、回転制御手段により、ツール部の保持角度を、基準角度または基準角度から９０度回転した角度間で回転可能に制御する方法によって、回転制御手段の行う角度変更の制御を軽減することができる。

また、請求項３に記載される電子部品実装方法は、電子部品を保持するツール部とツール部を保持するヘッド部とを有する実装装置の電子部品実装方法であって、実装装置に備えたツール部とヘッド部との相対角度を変化させるため、ツールチェンジ部により実装情報記憶手段に記憶した電子部品の実装角度の情報に関連付けてツール保持角度記憶手段に記憶したヘッド部がツール部を保持する角度の情報に基づいて、ツールホルダー部が載置するツール部の角度を変更し、ツール部をヘッド部により保持した後、電子部品の実装時には相対角度をヘッド部がツール部を保持したときの角度に保ったまま電子部品を実装する方法によって、ツール保持角度記憶手段の情報に基づいて、ヘッド部とツール部の相対角度を電子部品の実装角度に一致させて変更し、部品実装時にツール部の下面とステージ部上に保持したプリント基板の上面とが平行度を保つことができる。

また、請求項４に記載される電子部品実装方法は、請求項３の電子部品実装方法であって、実装情報記憶手段に記憶した電子部品の実装角度の情報と、部品情報記憶手段に記憶した電子部品の形状、実装に使用するツール部の種類、及びツール部が電子部品を保持する角度の情報からツール部とヘッド部との相対角度を変更する方法によって、部品情報記憶手段の情報に基づいて、ヘッド部が保持するツール部、及びツール部の相対角度を電子部品の実装角度に一致させて変更し、部品実装時にツール部の下面とステージ部上に保持したプリント基板の上面とが平行度を保つことができる。

また、請求項５に記載される電子部品実装装置は、電子部品を保持面と接触させて保持するツール部と、ツール部を着脱可能に保持するヘッド部と、ヘッド部から取り外した状態のツール部を載置するツールホルダー部と、ツールホルダー部保持されたツール部を保持面に垂直な保持面を通る軸の回りに回転可能に取り付けたツールチェンジ部と、により構成したことによって、電子部品を保持するツール部の保持面形状を一致させ、またヘッド部とツール部の相対角度を電子部品の実装角度に一致させて変更し、実装時にはヘッド部を一定角度に保ったまま実装処理して、ツール部の下面とステージ部上に保持したプリント基板の上面とが平行度を保つことができる。

また、請求項６に記載される電子部品実装装置は、請求項５の電子部品実装装置であって、ツール部の保持面は矩形形状であり、電子部品の実装角度に応じて、ツールチェンジ部に回転可能に取り付けたツールホルダー部の角度を、基準角度または基準角度から９０度回転した角度間で回転させる回転制御手段を設けた構成によって、回転制御手段の行う角度変更の回数を減らすことができる。

また、請求項７に記載される電子部品実装装置は、請求項５または６の電子部品実装装置であって、ツールチェンジ部に取り付けたツールホルダー部は複数であることを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、電子部品の実装角度に関わらず実装時のヘッド部の角度を一定とでき、電子部品とツール部の保持面形状を一致させ、またツール部の下面とステージ部上に保持したプリント基板の上面とが平行度を保った状態にして、電子部品実装の高精度化が実現でき、さらに、ヘッド部がツール部の相対角度の変更に必要な角度だけ回転できない場合でもツール部を回転させて電子部品の実装角度に応じた角度でツール部を保持することができるという効果を奏する。

以下、図面を参照しながら本発明における実施の形態について詳細に説明する。

図１は本発明の実施の形態における電子部品実装装置の概略構成を示すブロック図である。図１に示すように、ヘッド部１は、図示しない機構により電子部品を保持するように構成したツール部２を備え、また、ツール部２を図示しない機構により保持している。さらに、電子部品実装装置には、ヘッド部１とツール部２とを図示しない駆動手段によって、図１の矢印Ａの方向に互いの相対角度を変更する制御を行う回転制御部６を備えている。相対角度の変更はツール部２を回転させることで行っても良く、ヘッド部１を回転させることで行っても良い。

このような構成を持つことで、図２(ａ)〜図２(ｄ)に示すようにヘッド部１とツール部２の相対角度を変更して保持することが可能となる。また図３は、図２(ａ)〜図２(ｄ)に示すヘッド部１とツール部２の相対角度を変更する回転制御部６の一例であるツールチェンジ部の概略構成を示す図である。

図３に示すように、ツール部２を保持するツールホルダー部２１は、例えば、ラックアンドピニオンの構成により駆動部２０と接続して、駆動部２０を回転させることによりツールホルダー部２１を回転可能に構成する。また、駆動部２０としては、ＡＣサーボモーターやパルスモーター等が利用できる。図３に示すツールチェンジ部には、ツールホルダー部２１が複数設置しているが、１つだけであっても良い。なお、ツールホルダー部２１に保持したツール部２を、ヘッド部１に再び保持したときには、ツール部２の下面とステージ部上に保持したプリント基板の上面とが平行度を保った状態となることはいうまでもない。

また、図４は電子部品の実装対象であるプリント基板を示す図である。図４に示すように、プリント基板３はステージ部５上に図示しない手段で保持する。そして、図４に示す例では、プリント基板３上に実装角度の異なる電子部品４ａ及び電子部品４ｂを実装している。

図１に示す主制御部１０は、実装処理する実装情報記憶部１１に記憶したそれぞれの電子部品４ａ，電子部品４ｂの実装角度の情報に従い、回転制御部６（ツールチェンジ部）を用いてそれぞれ電子部品４ａ，電子部品４ｂの実装角度にツール部２の形状が一致するように、ヘッド部１で保持するツール部２の保持角度を変更する。例えば、図４に示す電子部品４ａをプリント基板３上に実装するときには、図２(ａ)に示すツール部２の保持状態から図２(ｄ)に示す角度としてツール部２をヘッド部１で保持することにより、電子部品４ａとの実装角度が異なる場合でもヘッド部１とプリント基板３との角度を一定に保ち実装処理することができる。

同様に、電子部品４ｂを実装する場合には、前述した処理の逆を行えば可能となり、ツール部２の下面とステージ部５上のプリント基板３の上面とが平行度を保った状態で電子部品の実装を行うことができる。

図３に示すツールチェンジ部の動作としては、主制御部１０によりヘッド部１がツール部２を保持する角度を変更すると判断した場合、ヘッド部１に保持しているツール部２を、ツール部２を保持していないツールホルダー部２１に一旦保持させる。そして、駆動部２０によりツールホルダー部２１を回転させることによってツール部２とヘッド部１の相対角度を変更した後、再びヘッド部１にツール部２を保持させる。これにより、ヘッド部１が保持しているツール部２との相対角度を変更する。

一般に、電子部品の形状は通常正方形または長方形であって、電子部品を保持するツール部の部品保持形状も同様に正方形あるいは長方形となっていることから、電子部品とツール部の相対角度が１８０度変化しても、同一のヘッド部１が保持しているツール部２の相対角度で電子部品の上面全体をツール部が覆うこと、つまり、電子部品とツール部の保持面形状を一致させることができる。

そして、ツールホルダー部２１は、０度あるいは９０度の２ポジションのみへの変更が可能な構成としても良い。この場合に、駆動部２０にはモーターではなくロータリーシリンダ等を用いることによりコストダウンをすることができる。また、２ポジション毎に２つの同一形状のツール部２を保持するツールホルダー部２１をそれぞれ設けても良い。この場合に、駆動部２０を必要とせずにツール部２の角度を変更することができ、さらにコストダウンをすることができる。

以上の構成によって、ヘッド部１がツール部２の保持角度を変更するのに必要な角度を回転できないような場合であっても、前述のように、ツール部２側を回転させることによりヘッド部１がツール部２を保持する相対角度を変更することが可能となり、ツール部２の下面とステージ部５上に保持したプリント基板３の上面とが平行度を保ったまま電子部品の実装を行うことができる。

図５は本実施の形態における電子部品実装方法の動作を説明するフローチャートである。図１を参照しながら図５に基づき実装方法を説明する。図５に示すように、まず、電子部品実装時に該当する電子部品の実装角度を実装情報記憶部１１より読み出す(Ｓ１)。主制御部１０は電子部品の実装角度が基準角度であるか否かを判断する（Ｓ２）。処理Ｓ２において基準角度であった場合（処理Ｓ２のＹｅｓ）、ヘッド部１がツール部２を保持する角度を０度に設定する（Ｓ４）。

処理Ｓ２において基準角度でない場合（処理Ｓ２のＮｏ）、基準角度＋１８０度であるか否かを判断する(Ｓ３)。処理Ｓ３において基準角度＋１８０度であった場合（処理Ｓ３のＹｅｓ）、前述の処理Ｓ４へ移る。また、処理Ｓ３において基準角度＋１８０度でない場合（処理Ｓ３のＮｏ）、ヘッド部１がツール部２を保持する角度を９０度に設定する（Ｓ５）。ヘッド部１がツール部２との相対角度を設定した角度で保持した後に電子部品の実装動作を行う（Ｓ６）。

図５のフローチャートに示すように、電子部品の実装角度が基準角度あるいは基準角度と１８０度異なる場合、また基準角度と９０度あるいは２７０度異なる場合に、ヘッド部１とツール部２との相対角度を変更する回転制御の可否を判断する。

以上のような動作により、ヘッド部１とツール部２の相対角度を電子部品の実装角度に一致させて変更し、部品実装時にはヘッド部１を一定角度に保ったまま実装処理して、ツール部２の下面とステージ部上に保持したプリント基板の上面とが平行度を保ったまま電子部品の実装を行うことができる。

図６は本実施の形態における実施例１の電子部品実装装置の概略構成を示すブロック図である。ここで、前記実施の形態を示す図１において説明した構成要件に対応し同等の機能を有するものには同一の符号を付して示し、また重複する説明については省略して、以下の各図においても同様とする。図６に示すように、本実施例１は前記図１に示した構成に加え、電子部品実装装置のツール部２において、実装する電子部品に対応した電子部品を保持する保持面形状を記憶するツール形状記憶部７を備えている。

本実施例１の動作を図４，図６を参照しながら説明する。主制御部１０は電子部品の実装を行う際に、実装処理するためツール部２で吸着する電子部品に対応した保持面形状をツール形状記憶部７から読み出す。読み出した保持面形状が円形、あるいは正方形の場合には、前記の従来例で説明したように、ツール部２とヘッド部１の相対角度の変更処理を不要と判断し、相対角度の変更処理を行わない電子部品の実装処理を行う。

また、保持面形状が円形、あるいは正方形ではない場合、電子部品の保持面形状に一致させたツール部２とヘッド部１の相対角度の変更処理を必要と判断し、実装情報記憶部１１に記憶の電子部品の実装角度に基づき回転制御部６によってツール部２とヘッド部１の相対角度の変更処理を行う。

以上のような動作により、ツール部２の電子部品の保持面形状、及び電子部品の実装角度によってツール部２の回転制御が不要な場合には、相対角度変更処理による実装処理時間の無駄を防止しながら、ツール部２の下面とステージ部５上に保持したプリント基板３の上面とが平行度を保ったまま電子部品の実装処理を効率的に行うことができる。ここで、ツール形状記憶部７に記憶するツール部２の保持面形状は、現在実装処理を行うツール部２の保持面形状を記憶している。

また、図７は本実施の形態における実施例２の電子部品実装装置の概略構成を示すブロック図である。図７に示すように、本実施例２は前記図１に示す構成に加えて、各電子部品の実装を行う場合にヘッド部１がツール部２を保持する角度を記憶するツール保持角度記憶部８を備えている。

本実施例２では、主制御部１０は電子部品の実装を行う際に、実装情報記憶部１１に記憶した電子部品の実装角度に関連付けたツール保持角度記憶部８からのヘッド部１がツール部２を保持する相対角度を読み出し、電子部品の実装角度の変更処理するか否か判断する。前述した電子部品の実装角度が基準角度あるいは基準角度と１８０度、また基準角度と９０度あるいは２７０度異なる場合の、ヘッド部１とツール部２との相対角度を変更する回転制御の可否を判断して、回転制御部６によりツール部２とヘッド部１の相対角度の変更処理を行う。

以上のような動作により、ツール保持角度記憶部８から読み出した実装角度に基づき、ヘッド部１とツール部２の相対角度を電子部品の実装角度に一致させて変更し、実装時にはヘッド部１を一定角度に保ったまま実装処理して、ツール部２の下面とステージ部上に保持したプリント基板の上面とが平行度を保ったまま電子部品の実装を行うことができる。

また、図８は実施の形態における実施例３の電子部品実装装置の概略構成を示すブロック図である。図８に示すように、本実施例３は前記図１に示す構成に加えて、電子部品の形状、実装に使用するツール部の種類、ツール部が電子部品を保持する角度を記憶する部品情報記憶部９を備えている。

主制御部１０は電子部品の実装を行う際、部品情報記憶部９よりツール部２が電子部品を保持する角度、ヘッド部１が保持するツール部２及びヘッド部１がツール部２を保持する角度を読み出すと共に、実装情報記憶部１１から電子部品の実装角度を読み出し、それぞれの情報からヘッド部１がツール部２を保持する角度を求めて、回転制御部６でヘッド部１とツール部２の相対角度を変更する。

以上のような動作により、ヘッド部１とツール部２の相対角度を部品情報記憶部９と実装情報記憶部１１から読み出した情報から求めた、電子部品に対応した電子部品を保持する角度及びツール部２を選択して、ヘッド部１とツール部２の相対角度を変更し、実装時にはヘッド部１を一定角度に保ったまま実装処理して、ツール部２の下面とステージ部上に保持したプリント基板の上面とが平行度を保ったままより正確な電子部品の実装を行うことができる。

本発明に係る電子部品実装方法及び電子部品実装装置は、電子部品の実装角度に関わらず部品実装時のヘッド部の角度を一定とでき、電子部品とツール部の保持面形状を一致させ、またツール部の下面とステージ部上に保持したプリント基板の上面とが平行度を保った状態とし、高精度な電子部品実装が実現でき、電子部品をプリント基板上に自動的に実装する電子部品実装方法及び電子部品実装装置等に有用である。

本発明の実施の形態における電子部品実装装置の概略構成を示すブロック図 本実施の形態におけるヘッド部とツール部の相対角度を変更する動作を説明する図 本実施の形態におけるヘッド部とツール部の相対角度を変更するツールチェンジ部の概略構成を示す図 本実施の形態における電子部品の実装対象であるプリント基板を示す図 本実施の形態における電子部品実装方法の動作を説明するフローチャート 本実施の形態における実施例１の電子部品実装装置の概略構成を示すブロック図 本実施の形態における実施例２の電子部品実装装置の概略構成を示すブロック図 本実施の形態における実施例３の電子部品実装装置の概略構成を示すブロック図

符号の説明

１ ヘッド部
２ ツール部
３ プリント基板
４ａ，４ｂ 電子部品
５ ステージ部
６ 回転制御部
７ ツール形状記憶部
８ ツール保持角度記憶部
９ 部品情報記憶部
１０ 主制御部
１１ 実装情報記憶部
２０ 駆動部
２１ ツールホルダー部

Claims (7)

1. 電子部品を保持するツール部と前記ツール部を保持するヘッド部とを有する実装装置の電子部品実装方法であって、
   前記実装装置に備えた前記ツール部と前記ヘッド部との相対角度を変化させる回転制御手段により、実装情報記憶手段に記憶した前記電子部品の実装角度に応じて保持する角度を変更した前記ツール部を前記ヘッド部により保持した後、前記電子部品の実装時には前記相対角度を前記ヘッド部が前記ツール部を保持したときの角度に保ったまま前記電子部品を実装することを特徴とする電子部品実装方法。
2. 前記回転制御手段により、ツール部の保持角度を、基準角度または基準角度から９０度回転した角度間で回転可能に制御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。
3. 電子部品を保持するツール部と前記ツール部を保持するヘッド部とを有する実装装置の電子部品実装方法であって、
   前記実装装置に備えた前記ツール部と前記ヘッド部との相対角度を変化させるため、ツールチェンジ部により実装情報記憶手段に記憶した前記電子部品の実装角度の情報に関連付けてツール保持角度記憶手段に記憶した前記ヘッド部が前記ツール部を保持する角度の情報に基づいて、ツールホルダー部が載置する前記ツール部の角度を変更し、前記ツール部を前記ヘッド部により保持した後、前記電子部品の実装時には前記相対角度を前記ヘッド部が前記ツール部を保持したときの角度に保ったまま前記電子部品を実装することを特徴とする電子部品実装方法。
4. 前記実装情報記憶手段に記憶した前記電子部品の実装角度の情報と、部品情報記憶手段に記憶した電子部品の形状、実装に使用するツール部の種類、及び前記ツール部が電子部品を保持する角度の情報から前記ツール部と前記ヘッド部との相対角度を変更することを特徴とする請求項３記載の電子部品実装方法。
5. 電子部品を保持面と接触させて保持するツール部と、前記ツール部を着脱可能に保持するヘッド部と、前記ヘッド部から取り外した状態の前記ツール部を載置するツールホルダー部と、前記ツールホルダー部に保持された前記ツール部を前記保持面に垂直な前記保持面を通る軸の回りに回転可能に取り付けたツールチェンジ部と、により構成したことを特徴とする電子部品実装装置。
6. 前記ツール部の前記保持面は矩形形状であり、前記電子部品の実装角度に応じて、前記ツールチェンジ部に回転可能に取り付けたツールホルダー部の角度を、基準角度または基準角度から９０度回転した角度間で回転させる回転制御手段を設けたことを特徴とする請求項５記載の電子部品実装装置。
7. 前記ツールチェンジ部に取り付けたツールホルダー部は複数であることを特徴とする請求項５または６記載の電子部品実装装置。

Images