JP4381846B2 - 部品実装装置 - Google Patents

Description

本発明は、部品実装装置に関し、特に基板上に電子部品を実装する部品実装装置に関するものである。

従来、プリント基板等の基板上に電子部品を実装するダイボンダあるいはフリップチップボンダ等の部品実装装置では、電子部品の実装を行う前に、上記電子部品を固定するための接着剤や半田ペースト等の接合材料を基板上に塗布することが行われている。この塗布は、実装ヘッド部により行われ、搬送手段により作業位置まで搬送されてきた基板に、シリンダと接続された上下動自在なディスペンサの接合材料を塗布することにより行われる（例えば、特許文献１参照）。

図５は、従来の部品実装装置による部品実装における実装ヘッド部の動作を説明するための実装ヘッド部の正面図である。
接合材料の基板上への塗布は、ディスペンサ５１０を予め決められた原点高さにし（図５（ａ））、シリンダ５００によりディスペンサ５１０を下方に押圧して、ノズル５１１先端が基板５２０上面に対して所定の高さになるまでディスペンサ５１０を下降させ、ノズル５１１から接合材料５３０を吐出させた後（図５（ｂ））、シリンダ５００によるディスペンサ５１０への押圧を停止して、ディスペンサ５１０を元の原点高さに上昇させることにより行われる（図５（ｃ））。

ここで、所定の高さは、例えば、図６の従来の実装ヘッドの正面図に示すように、ディスペンサ５１０に第１のストッパ部６００を設け、更にディスペンサ５１０の動きとは無関係となるように固定され、シリンダ５００による下方への押圧により第１のストッパ部６００が押し付けられる第２のストッパ部６１０を有するフレーム６２０を設け、第２のストッパ部６１０の高さを手動で調節することにより設定される。
特開昭６２−１７９７９５号公報

ところで、接合材料、基板および電子部品の種類により塗り易さが異なるので、接合材料、基板および電子部品の種類に応じた塗布量の変更が要求される。また近年、基板と電子部品との接着性を考慮して、複雑な塗布パターンが要求されている。よって、一般的には、基板上面に対するノズル先端の高さを調節することで、描画の太さを調節し、これらの要求に対応している。

しかしながら、従来の部品実装装置では、オペレータが手動調節してノズル先端の高さを設定することとなるため、その高さを容易に変更することができず、塗布量や塗布パターンを容易に変更することができないという問題がある。このとき、ディスペンサに専用の駆動源を設け、これを制御することにより、上記問題に対応することができるが、コストの増大という新たな問題が発生する。

そこで、本発明は、かかる問題点に鑑み、塗布量や塗布パターンを容易に変更することができる部品実装装置を提供することを第１の目的とする。
また、低コストの部品実装装置を提供することを第２の目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の部品実装装置は、部品実装に用いる上下動自在なヘッドと、押圧手段と、前記押圧手段と接続され、基板に接合材料を塗布する上下動自在なディスペンサとを備え、前記ヘッドは、第１のストッパ部を有し、前記ディスペンサは、前記押圧手段による下方向への力での押圧により前記第１のストッパ部と接触した状態となる第２のストッパ部を有することを特徴とする。ここで、前記ディスペンサと前記ヘッドとは、並んで配置され、前記第１のストッパ部は、前記ディスペンサに向かって突き出た凸部であり、前記第２のストッパ部は、前記ヘッドに向かって突き出た凸部であってもよいし、前記下方向への力とは、前記ヘッドの上下動を乱さず、かつ前記第１のストッパ部と前記第２のストッパ部とが非接触の状態とならない力であってもよい。

これによって、ディスペンサの基板上面に対する高さ調節をヘッドにより行うことができるので、専用駆動源を設けることなく、機械制御により基板上面に対するディスペンサの高さを調節することができ、塗布量や塗布パターンを容易に変更することが可能な低コストの部品実装装置を実現することができる。

ここで、前記押圧手段は、前記ディスペンサにより接合材料の塗布を行う場合において前記ディスペンサを押圧してもよいし、前記押圧手段は、前記接合材料の塗布を行わない場合において前記ディスペンサを押圧しなくてもよい。

これによって、基板への接合材料の塗布に際して、ヘッドを上下動させることによりディスペンサを上下動させることで、接合材料の塗布に際して描画の太さを調節することができるので、基板に複雑な塗布パターンを描くことができる部品実装装置を実現することができる。さらに、接合材料の塗布を終了する際に低速でディスペンサを上昇させた後、高速でディスペンサを上昇させることができるので、ノズルが接着剤供給箇所から離れる際に発生する糸引き現象を回避することができ、容易にノズルから接着剤を切ることができる部品実装装置を実現することができる。

また、前記部品実装装置は、さらに、前記第１のストッパ部と前記第２のストッパ部とが接触したことを認識する認識手段を備えてもよい。
これによって、第１のストッパ部と第２のストッパ部とを確実に接触させることができるので、ヘッドの高さ精度と同じ高さ精度で基板上面に対するディスペンサの高さを調節することが可能な部品実装装置を実現することができる。

また、本発明は、第１のストッパ部を有し、部品実装に用いる上下動自在なヘッドと、第２のストッパ部を有し、基板に接合材料を塗布する上下動自在なディスペンサとを備える部品実装装置の駆動方法であって、前記第１のストッパ部と前記第２のストッパ部とが接触した状態を維持したまま、前記ディスペンサにより前記塗布を行う塗布ステップを含むことを特徴とする部品実装装置の駆動方法とすることもできる。ここで、前記塗布ステップにおける前記塗布において、前記ヘッドを上下動させてもよいし、前記部品実装装置の駆動方法は、さらに、前記塗布を終了し、前記第２のストッパ部と前記第１のストッパ部とを非接触の状態とする塗布終了ステップを含んでもよいし、前記部品実装装置の駆動方法は、さらに、前記塗布を行う位置まで前記ヘッドを移動させた後、前記第１のストッパ部と前記第２のストッパ部とを接触の状態とする塗布準備ステップを含んでもよい。

これによって、ディスペンサの基板上面に対する高さ調節をヘッドにより行うことができるので、専用駆動源を設けることなく、機械制御により基板上面に対するディスペンサの高さを調節することができ、塗布量や塗布パターンを容易に変更することが可能な部品実装装置の駆動方法を実現することができる。

本発明に係る部品実装装置によれば、塗布パターンを容易に変更することが可能な低コストの部品実装装置を実現できる。また、基板に複雑な塗布パターンを描くことができる部品実装装置を実現することができる。さらに、容易にノズルから接合材料を切ることができる部品実装装置を実現することができる。
よって、本発明により、塗布パターンを容易に変更することが可能な低コストの部品実装装置を提供することが可能となり、実用的価値は極めて高い。

以下、本発明の実施の形態における部品実装装置について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施の形態のフリップチップボンダの外観図である。
本実施の形態のフリップチップボンダは、塗布量や塗布パターンを容易に変更することができるフリップチップボンダを実現することを目的とするものであって、電子部品を取り出した後、電子部品を実装可能な向きになるように上下反転して保持する反転ヘッド部１１０と、反転ヘッド部１１０に保持された電子部品を吸着し、その電子部品を基板に実装する実装ヘッド部１２０と、吸着された電子部品の状態および電子部品が実装された基板の状態を認識する撮像装置である認識部１３０と、基板を保持して位置決めするステージ部１４０と、基板をステージ部１４０まで搬送する基板搬送部１５０とを備える。

図２は、実装ヘッド部１２０の外観図である。
実装ヘッド部１２０は、電子部品を吸着し、その電子部品を基板に載置するヘッド２１０と、ヘッド２１０と並んで配置され、基板に接着剤を塗布するディスペンサ２２０と、ディスペンサ２２０を下方に押圧するシリンダ２３０とを備える。
ここで、ヘッド２１０は、駆動部（図外)により例えば０．２５〜０．５μｍの高さ精度で制御されて上下動し、ディスペンサ２２０に向かって突き出た凸部である第１のストッパ部２１１を有する。ディスペンサ２２０は、上下動自在な状態でシリンダ２３０と接続され、ヘッド２１０に向かって突き出た凸部である第２のストッパ部２２１と、接着剤が吐出されるノズル２２２とを有する。なお、第１のストッパ部２１１および第２のストッパ部２２１の少なくとも一方は、第１のストッパ部２１１と第２のストッパ部２２１とが接触したことを感知するセンサー等を有してもよい。

上記構成を有する実装ヘッド部１２０の部品実装における動作について、図３に示す実装ヘッド部１２０の正面図を用いて説明する。図３において、図２と同一の要素には同一の符号が付されており、それらに関する詳しい説明はここでは省略する。
まず、図３（ａ）に示すように、ディスペンサ２２０およびヘッド２１０をそれぞれ予め決められた原点高さ、例えば基板３００上面に対するヘッド２１０下端の高さを８０ｍｍにする。

次に、図３（ｂ）に示すように、駆動部によりヘッド２１０を所定の高さ、例えば基板３００上面に対するヘッド２１０下端の高さが２０ｍｍになるまで下方に移動させる。

次に、図３（ｃ）に示すように、シリンダ２３０によりディスペンサ２２０を下方に押圧し、ディスペンサ２２０の第２のストッパ部２２１をヘッド２１０の第１のストッパ部２１１に押し付ける。これによって、ディスペンサ２２０をヘッド２１０の動きに追従させることができる。このとき、シリンダ２３０は、駆動部のゲイン調節を乱さず、かつ第１のストッパ部２１１と第２のストッパ部２２１とが離れない範囲の力でディスペンサ２２０を押圧する。そして、ノズル２２２より接着剤３１０を吐出させ、基板３００への接着剤３１０の塗布を開始する。

次に、図３（ｄ）に示すように、駆動部によりヘッド２１０を例えば１ｍｍの範囲内で上下動させて、ディスペンサ２２０に所望の動きをさせつつ接着剤３１０の塗布を行った後、接着剤３１０の塗布を終了する。

次に、図３（ｅ）に示すように、シリンダ２３０によるディスペンサ２２０の押圧を停止し、ディスペンサ２２０を原点高さにする。そして、電子部品３２０の認識のために、駆動部によりヘッド２１０を所定の高さ、例えば基板３００上面に対するヘッド２１０下端の高さが４０ｍｍになるまで上方に移動させた後、ヘッド２１０に電子部品３２０を吸着させる。

次に、図３（ｆ）に示すように、駆動部によりヘッド２１０を下方に移動させ、ヘッド２１０に吸着した電子部品３２０を基板３００上面に載置する。
なお、実装ヘッド部１２０は、部品実装に際して図３（ｂ）、（ｃ）に示す動作ではなく図４（ａ）、（ｂ）に示す動作をおこなってもよい。
すなわち、シリンダ２３０によりディスペンサ２２０を下方に押圧し、第２のストッパ部２２１を第１のストッパ部２１１に押し付けた後（図４（ａ））、駆動部によりヘッド２１０を所定の高さまで下方に移動させて、ディスペンサ２２０を下方に移動させ、基板３００への接着剤３１０の塗布を開始してもよい（図４（ｂ））。

以上のように本実施の形態のフリップチップボンダによれば、実装ヘッド部１２０のディスペンサ２２０において、ノズル２２２先端の基板３００上面に対する高さ調節は、実装ヘッド部１２０のヘッド２１０を上下動させる駆動部により行われる。よって、専用駆動源を設けることなく、機械制御により基板上面に対するノズル先端の高さを調節することができるので、本実施の形態のフリップチップボンダは、塗布量や塗布パターンを容易に変更することが可能な低コストのフリップチップボンダを実現することができる。

また、本実施の形態のフリップチップボンダによれば、実装ヘッド部１２０のディスペンサ２２０による基板３００への接着剤３１０の塗布に際して、ディスペンサ２２０のノズル２２２に所望の上下動をさせることができる。よって、接着剤の塗布に際して、描画の太さを調節することができるので、本実施の形態のフリップチップボンダは、基板に複雑な塗布パターンを描くことができるフリップチップボンダを実現することができる。更に、接着剤３１０の塗布を終了する際に、はじめは低速でノズルを上昇させた後、高速でノズルを上昇させることができるので、ノズルが接着剤供給箇所から離れる際に発生する糸引き現象を回避することができ、容易にノズルから接着剤を切ることができるフリップチップボンダを実現することができる。

また、本実施の形態のフリップチップボンダによれば、第１のストッパ部２１１と第２のストッパ部２２１とが接触したことを感知するセンサー等を有する。よって、第１のストッパ部と第２のストッパ部とを確実に接触させることができるので、ヘッドの高さ精度と同じ高さ精度で基板上面に対するノズル先端の高さを調節することが可能なフリップチップボンダを実現することができる。

なお、本実施の形態のフリップチップボンダにおいて、実装ヘッド部１２０のディスペンサ２２０におけるノズル２２２先端の基板３００上面に対する高さ調節は、実装ヘッド部１２０のヘッド２１０を上下動させる駆動部により行われるとした。しかし、実装ヘッド部は、更に仮圧ヘッドを備え、ノズル先端の基板上面に対する高さ調節は、仮圧ヘッドを上下動させる駆動部により行われてもよい。

本発明は、部品実装装置に利用でき、特にフリップチップボンダ等に利用することができる。

本発明の実施の形態のフリップチップボンダの外観図である。 同実施の形態のフリップチップボンダの実装ヘッド部１２０の外観図である。 同実施の形態のフリップチップボンダによる部品実装における実装ヘッド部１２０の動作を説明するための実装ヘッド部１２０の正面図である。 同実施の形態のフリップチップボンダによる部品実装における実装ヘッド部１２０の動作の変形例を説明するための実装ヘッド部１２０の正面図である。 従来の部品実装装置による部品実装における実装ヘッド部の動作を説明するための実装ヘッド部の正面図である。 従来の部品実装装置による部品実装におけるノズル先端の基板上面に対する高さ調節を説明するための実装ヘッド部の正面図である。

符号の説明

１１０ 反転ヘッド部
１２０ 実装ヘッド部
１３０ 認識部
１４０ ステージ部
１５０ 基板搬送部
２１０ ヘッド
２１１、６１０ 第１のストッパ部
２２０、５１０ ディスペンサ
２２１、６００ 第２のストッパ部
２２２、５１１ ノズル
２３０、５００ シリンダ
３００、５２０ 基板
３１０ 接着剤
３２０ 電子部品
５３０ 接合材料
６２０ フレーム

Claims (3)

1. 部品実装に用いる上下動自在なヘッドと、
   押圧手段と、
   前記押圧手段と接続され、基板に接合材料を塗布する上下動自在なディスペンサとを備え、
   前記ヘッドは、第１のストッパ部を有し、
   前記ディスペンサは、前記押圧手段による下方向への力での押圧により下方向に移動し、該移動により前記第１のストッパ部と接触した状態となる第２のストッパ部を有し、
   前記ディスペンサと前記ヘッドとは、並んで配置され、
   前記第１のストッパ部は、前記ディスペンサに向かって突き出た凸部であり、
   前記第２のストッパ部は、前記ヘッドに向かって突き出た凸部であり、
   前記押圧手段は、前記ディスペンサにより接合材料の塗布を行う場合において前記ディスペンサを押圧する
   ことを特徴とする部品実装装置。
2. 前記押圧手段は、前記接合材料の塗布を行わない場合において前記ディスペンサを押圧しない
   ことを特徴とする請求項１に記載の部品実装装置。
3. 前記部品実装装置は、さらに、
   前記第１のストッパ部と前記第２のストッパ部とが接触したことを認識する認識手段を備える
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の部品実装装置。

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