JP4592442B2 - 電子部品組立装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体素子を回路基板上に実装する工程などで使用される電子部品組立装置に関する。

近年、半導体素子の微細化が進み、半導体素子を回路基板上に実装する後工程の組立装置も厳密なダスト管理の要求が高まっている。たとえば百万画素を超えるＣＣＤ、ＣＭＯＳなどの撮像素子のための組立装置では、粒径φ１μｍのダストにより画像不良が発生して歩留り低下を来たすことが報告されており、厳密なダスト管理が要求されている。

図１４は半導体素子を回路基板上に実装する従来の組立装置（以下、電子部品搭載装置という）を示す。回路基板１上に半導体素子２を搬送して上方から圧着させる可動作業ヘッド３（以下作業ヘッド３という）は、水平に往復直線移動する１軸ロボット４に搭載されており、１軸ロボット４上に回転自在に支持されたボールネジ５とそれを回転させるモータ６とを上下移動のためのアクチュエータ７として備えている。

作業ヘッド３には、半導体素子２を真空吸着するためのノズル８を有したエアシリンダやバルブ、ノズル８における半導体素子２の吸着の有無を真空吸着圧によって検出するセンサ９などが装備されている。作業ヘッド３には、給電、信号伝達を行うケーブル１１（１１ａ，１１ｂ）や、圧縮空気や真空や油などの流体エネルギを伝達するホース１２などが接続されている。これらホース１１やケーブル１２は、作業ヘッド３の往復直線移動に追従するように、ケーブルベアシステム１０に組み込まれている。

ケーブルベアシステム１０は一般に、複数の枠形状のケースをピン，リンクや曲げ可能な板で連結し、その連結体たるケーブルベアの内部にホース類やケーブル類を保持した構造であり、ホース類，ケーブル類を保持したケーブルベアが、作業ヘッドなどの可動体に一端において結合され、他端において支持体に結合されて、支持体上で所定の屈曲半径で屈曲しながら可動体の往復直線移動に追従する（たとえば特許文献１）。
特開平９−１７７９０２号公報

しかしながら、上記したような従来の組立装置では、製品の品質に影響するダストの発生が起こり、歩留りの低下を招いていた。ダストは設備各要素の接触もしくは擦れなどが原因で発生するが、特に作業ヘッドの往復直線移動に追従しながら支持体上で屈曲するケーブルベアにおいて、ホース類やケーブル類の被膜、ケーブルベアそのものの材料成分を含んだダストの発生が大きい。ケーブルベアからのダスト発生の要因として以下の４点が挙げられる。

1)ケーブル類やホース類とケーブルベア内壁との擦れ
2)ケーブル類どうし、ホース類どうし、ケーブル類・ホース類間の擦れ
3)ケーブルベアを構成している各ケースの連結部の擦れ
4)ケーブルベアと支持体との擦れ
1)〜3)の要因によって、ケーブルの断線やホース内を流れる流体の漏れなど、装置故障が発生する場合もある。特許文献１に記載されたケーブルベアシステムでは、ケースどうしを連結するリンクとして弾性をもった支持板が用いられていて、3)の要因によるダスト発生の低減に効果を発揮しているが、その他のダスト発生要因に対しては有効な解決手段は有していない。

本発明は上記問題を解決するもので、発塵を低減し、ケーブルの断線やホースからの漏れをも抑制できる電子部品組立装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の電子部品組立装置は、半導体素子などの電子部品を基板上に実装する電子部品組立装置において、実装すべき電子部品を保持する作業ヘッドと、作業ヘッドを往復直線移動するロボットと、前記ロボットに電力や電気信号を伝達するための伝達手段と、複数本の前記伝達手段を結束した結束部材と、前記複数本の伝達手段を前記結束部材により結束して一端を前記作業ヘッドに接続した帯状体と、前記作業ヘッドの往復直線移動に伴われて屈曲変形する前記帯状体を部分的に接触して支持する支持体と、前記帯状体を前記支持体により部分的に接触して支持するために前記結束部材あるいは前記支持体に形成された凸部とを有したことを特徴とする。
また、本発明の電子部品組立装置は、半導体素子などの電子部品を基板上に実装する電子部品組立装置において、実装すべき電子部品を保持する作業ヘッドと、作業ヘッドを往復直線移動するロボットと、前記ロボットに電力や電気信号を伝達するための伝達手段と、複数本の前記伝達手段を結束した結束部材と、前記複数本の伝達手段を前記結束部材により結束して一端を前記作業ヘッドに接続した帯状体と、前記作業ヘッドの往復直線移動に伴われて屈曲変形する前記帯状体を部分的に接触して支持する支持体と、前記帯状体を前記支持体により部分的に接触して支持するために前記結束部材あるいは前記支持体に形成された凹部とを有したことを特徴とする。
また、本発明の電子部品組立装置は、半導体素子などの電子部品を基板上に実装する電子部品組立装置において、実装すべき電子部品を保持する作業ヘッドと、作業ヘッドを往復直線移動するロボットと、前記ロボットに電力や電気信号を伝達するための伝達手段と、複数本の前記伝達手段を結束した結束部材と、前記複数本の伝達手段を前記結束部材により結束して一端を前記作業ヘッドに接続した帯状体と、前記作業ヘッドの往復直線移動に伴われて屈曲変形する前記帯状体を部分的に接触して支持する支持体と、前記帯状体を前記支持体により部分的に接触して支持するために前記結束部材と前記支持体に形成され互いに係合する凸部と凹部とを有したことを特徴とする。

これによれば、複数のケースの連結体たるケーブルベア内にケーブルやホースを収納する従来構造に比べて、ケースの連結部の擦れは発生し得ず、ケーブル，ホースと結束部材との擦れも発生せず、ケーブル，ホースどうしの擦れも互いの間隔および結束間隔を適当間隔とすることで防止することができるので、発塵を低減できるとともに、擦れを原因とするケーブルの断線やホースからの漏れも抑制できる。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて具体的に説明する。
図１は本発明の一実施形態における組立装置の構成図である。ここでは半導体素子を回路基板上に実装する電子部品搭載装置を示している。

図１（ａ）に示すように、回路基板１上に半導体素子２を搬送して上方から圧着させる可動作業ヘッド３（以下作業ヘッド３という）は、水平に往復直線移動する１軸ロボット４に搭載されており、１軸ロボット４上に回転自在に支持されたボールネジ５とそれを回転させるモータ６とを上下移動のためのアクチュエータ７として備えている。

作業ヘッド３には、半導体素子２を真空吸着するためのノズル８を有したエアシリンダやバルブ、ノズル８における半導体素子２の吸着の有無を真空吸着圧によって検出するセンサ９などが装備されている。また作業ヘッド３に、アクチュエータ７，ノズル８，センサ９などを機能させるためのケーブルベアシステム１０が接続している。

図１（ｂ）（ｃ）に示すように、ケーブルベアシステム１０は、モータ６に給電するケーブル１１ａと、センサ９との間で電気信号を伝達する信号ケーブル１１ｂと、ノズル８に真空（流体エネルギ）を伝達するホース１２と、ケーブル１１ａ，１１ｂとホース１２とを適当間隔で平面的に並べて結束して帯状体１３とする結束部材１４と、作業ヘッド３に一端において接続され、作業ヘッド３の直線移動に伴われて屈曲変形する帯状体１３を部分的に接触して支持する支持体１５とで構成されている。帯状体１３の他端は支持体１５上に固定されている。

結束部材１４はウレタンゴムなどの弾性材料からなり、ケーブル１１ａ，１１ｂとホース１２の端部を除いた全長をモールドして一体化させている。この可撓性を有する結束部材１４の一面に、帯状体１３の荷重を支持すべく、支持体１５に当接する複数の凸部１６が縦横に適当間隔をおいて形成されている。

上記構成における作用を説明する。
作業ヘッド３は、部品供給部（図示せず）でノズル８にて半導体素子２を吸着し、この半導体素子２の吸着の有無をセンサ９で確認しつつ、１軸ロボット４により回路基板１の上方の所定位置まで直線移動し、次いでアクチュエータ７により上下方向に直線移動して、ノズル８にて吸着して搬送してきた半導体素子２を回路基板１上に搭載し、その後に逆の経路で部品供給部に戻る、という動作を予め決められたプログラムにしたがって繰り返す。

その際に、ケーブル１１ａ，１１ｂ，ホース１２を結束部材１４で結束してなる帯状体１３は、１１ａ，１１ｂ，ホース１２が芯材となって一定の屈曲半径を形成しながら、作業ヘッド３に追従する。このときケーブル１１ａ，１１ｂ，ホース１２が互いに擦れたり、結束部材１４に対して擦れることはなく、結束部材１４単独での擦れも発生せず、結束部材１４の突起部１６が支持体１５に接触するだけなので、発塵を抑えることができる。擦れに起因するケーブル１１ａ，１１ｂの断線やホース１２内の流体エネルギ（真空）の漏れも防止できる。一体にモールドしているのでケーブル１１ａ，１１ｂ，ホース１２が進行方向に対して逸脱したり分離することはない。

以下、ケーブルベアシステム１０の他の形態を説明する。
図２（ａ）（ｂ）に示すケーブルベアシステムでは、帯状体１３を支持体１５により部分的に接触して支持するために、支持体１５に、結束部材１４に当接する複数の凸部１７を縦横に適当間隔をおいて形成している。

図３に示すケーブルベアシステムでは、帯状体１３を支持体１５により部分的に接触して支持するために、支持体１５に、結束部材１４に対向する溝状の凹部１８を形成し、その両側部分を帯状体１３に当接させている。この凹部１８は帯状体１３のたわみによる落下が発生しない範囲とする。凹部１８は、長手方向、幅方向に複数個形成してもよいし、貫通穴として形成してもよい。図４に示すように、結束部材１４に、支持体１５に対向する凹部１９を形成してもよい。

図５に示すケーブルベアシステムでは、帯状体１３を支持体１５により部分的に接触して支持するために、結束部材１４に凸部１６を形成し、支持体１５に凸部１６に係合する凹部２０を形成している。係合することで、帯状体１３が作業ヘッド３の移動方向からずれるのが防止される。図６に示すように、支持体１５に凸部１７を形成し、結束部材１４に凸部１７に係合する凹部２１を形成してもよい。

なお凸部１６，１７は結束部材１４あるいは支持体１５に一体に形成してもよいし、ゴム等の弾性材料で別途に形成して取り付けてもよいが、接触面積を減らすために先端を球状にするのが望ましい。帯状体１３の端部を支持体１５上に固定するためには、端部の凸部１６，１７は弾性材料を用いて凹部２０，２１内に圧入するように形成するのが好都合であるが、非弾性材料で形成して凹部２０，２１内に挿入し接着固定するようにしてもよい。

図７に示すケーブルベアシステムでは、ケーブル１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，ホース１２の長さ方向に間隔をおいて複数の結束部材２２を配置して帯状体１３を構成している。結束部材２２が帯状体１３としての曲げを阻害する剛性を持つ場合、連続的な屈曲半径の曲線の形成を阻害し局所的な曲げ応力の発生による断線等を防止するために、図８に示すように、必要箇所の結束部材２２におけるケーブル１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，ホース１２への接触部分にリング状の弾性材料２３を配置するのが望ましい。

図９に示すケーブルベアシステムでは、結束部材２４を上部材２５と下部材２６とに分割形成していて、その間にケーブル１１ａ，１１ｂ，ホース１２を挟み込み、配線作業などで一般に用いられる結束帯２７で締め付けて固定するようにしている。結束部材２４が着脱自在であるため、ケーブル１１ａ，１１ｂ，ホース１２の交換作業性が向上する。上部材２５と下部材２６にはそれぞれ、ケーブル１１ａ，１１ｂ，ホース１２の外周面にそれぞれ嵌合する半円柱状の切欠き２５ａ，２６ａを配列数だけ形成しておく。

図１０に示すケーブルベアシステムでは、ケーブル１１ａ，１１ｂ，ホース１２の他に、吸塵可能な孔２８ａを形成した吸引用ホース２８を含ませて帯状体１３を構成している。これによれば、結束部材２２と支持体１５との擦れや、万が一ケーブル１１ａ，１１ｂ，ホース１２の擦れが起こって、ダストが発生した場合に、発生箇所の近傍で孔２８ａを通じて吸引して除去できる。

同様の効果を得るために、図１１に示すように、ケーブル１１ａ，１１ｂ，ホース１２の全長をモールドする結束部材１４を用いる場合に、吸塵可能な孔２８ａを形成した吸引用ホース２８を含ませて帯状体１３を構成し、結束部材１４に、孔２８ａに通じる貫通穴１４ａを形成してもよい。

図１２に示すように、ケーブル１１ａ，１１ｂ，ホース１２の全長をモールドするのでなく、両端部とその間の１または複数箇所を結束する結束部材２９を用いる場合に、つまり結束部材２９が中空部を持つ場合に、吸塵可能な孔２８ａを形成した吸引用ホース２８を含ませて帯状体１３を構成してもよい。

図１３に示すように、支持体１５に、エア吸引手段に接続可能な溝部３０を形成してもよい。
以上説明したように、本発明のケーブルベアシステムは、ケーブルやホースを平面的に並べて結束部材で帯状に結束し、その帯状体の荷重を、帯状体に部分的に接触する支持体で支持する構造としたことにより、擦れを低減してダスト発生を抑制することが可能になり、擦れに起因するケーブルの断線やホースからの漏れも防止できる。

よって、上記した半導体素子をはじめとする、ダストが品質に大きく影響する部品を搭載する部品搭載装置に用いて、製品の歩留りを向上させることができる。ケーブルの断線や流体の漏れなども起こり難いことから、装置故障も発生しにくい。

上述したのは本発明の代表例であり、ケーブルやホースを平面的に並べて帯状体とし、その帯状体を、帯状体に部分的に接触する支持体で支持することによって発塵を抑えるようにしたものであれば、他に種々存在する変形例も、本発明の範囲に含まれる。このようなケーブルベアシステムを用いる組立装置には、（電子）部品搭載装置のほかに、ディスペンサーなど多数存在する。

本発明は、ダスト発生や、ケーブルの断線、ホースからの漏れを抑えることができ、電子部品搭載装置などに特に有用である。

本発明の第１の実施形態におけるケーブルベアシステムとこれを用いた電子部品搭載装置の構成図 本発明の第２の実施形態におけるケーブルベアシステムの構成図 本発明の第３の実施形態におけるケーブルベアシステムの構成図 本発明の第４の実施形態におけるケーブルベアシステムの構成図 本発明の第５の実施形態におけるケーブルベアシステムの構成図 本発明の第６の実施形態におけるケーブルベアシステムの構成図 本発明の第７の実施形態におけるケーブルベアシステムの構成図 本発明の第８の実施形態におけるケーブルベアシステムの要部構成図 本発明の第９の実施形態におけるケーブルベアシステムの要部構成図 本発明の第１０の実施形態におけるケーブルベアシステムの要部構成図 本発明の第１１の実施形態におけるケーブルベアシステムの要部構成図 本発明の第１２の実施形態におけるケーブルベアシステムの構成図 本発明の第１３の実施形態におけるケーブルベアシステムの構成図 従来のケーブルベアシステムとこれを用いた電子部品搭載装置の構成図

符号の説明

１ ・・・・回路基板
２ ・・・・半導体素子
３ ・・・・可動作業ヘッド
４ ・・・・一軸ロボット
10 ・・・・ケーブルベアシステム
11 ・・・・ケーブル
12 ・・・・ホース
13 ・・・・帯状体
14 ・・・・結束部材
15 ・・・・支持体
16,17 ・・凸部
18,19,20,21 ・・凹部
23 ・・・・弾性材料

Claims (10)

1. 半導体素子などの電子部品を基板上に実装する電子部品組立装置において、
   実装すべき電子部品を保持する作業ヘッドと、
   作業ヘッドを往復直線移動するロボットと、
   前記ロボットに電力や電気信号を伝達するための伝達手段と、
   複数本の前記伝達手段を結束した結束部材と、
   前記複数本の伝達手段を前記結束部材により結束して一端を前記作業ヘッドに接続した帯状体と、
   前記作業ヘッドの往復直線移動に伴われて屈曲変形する前記帯状体を部分的に接触して支持する支持体と、
   前記帯状体を前記支持体により部分的に接触して支持するために前記結束部材あるいは前記支持体に形成された凸部と
   を有した電子部品組立装置。
2. 半導体素子などの電子部品を基板上に実装する電子部品組立装置において、
   実装すべき電子部品を保持する作業ヘッドと、
   作業ヘッドを往復直線移動するロボットと、
   前記ロボットに電力や電気信号を伝達するための伝達手段と、
   複数本の前記伝達手段を結束した結束部材と、
   前記複数本の伝達手段を前記結束部材により結束して一端を前記作業ヘッドに接続した帯状体と、
   前記作業ヘッドの往復直線移動に伴われて屈曲変形する前記帯状体を部分的に接触して支持する支持体と、
   前記帯状体を前記支持体により部分的に接触して支持するために前記結束部材あるいは前記支持体に形成された凹部と
   を有した電子部品組立装置。
3. 半導体素子などの電子部品を基板上に実装する電子部品組立装置において、
   実装すべき電子部品を保持する作業ヘッドと、
   作業ヘッドを往復直線移動するロボットと、
   前記ロボットに電力や電気信号を伝達するための伝達手段と、
   複数本の前記伝達手段を結束した結束部材と、
   前記複数本の伝達手段を前記結束部材により結束して一端を前記作業ヘッドに接続した帯状体と、
   前記作業ヘッドの往復直線移動に伴われて屈曲変形する前記帯状体を部分的に接触して支持する支持体と、
   前記帯状体を前記支持体により部分的に接触して支持するために前記結束部材と前記支持体に形成され互いに係合する凸部と凹部と
   を有した電子部品組立装置。
4. 前記凸部が弾性材料で形成された
   請求項１または請求項３のいずれかに記載の電子部品組立装置。
5. 前記複数本の伝達手段の全長が可撓性を有する前記結束部材で結束された
   請求項１〜請求項３の何れかに記載の電子部品組立装置。
6. 前記複数本の伝達手段が長さ方向に間隔をおいて配置された複数の前記結束部材で結束された
   請求項１〜請求項３の何れかに記載の電子部品組立装置。
7. 前記結束部材が前記伝達手段に対して着脱自在である
   請求項６記載の電子部品組立装置。
8. 前記結束部材の少なくとも前記伝達手段への接触部が弾性材料で形成された
   請求項１〜請求項６の何れかに記載の電子部品組立装置。
9. 前記帯状体に、ダストを取り込み可能な孔が形成されたエア吸引用ホースが含まれた
   請求項１〜請求項３の何れかに記載の電子部品組立装置。
10. 前記支持体に、エア吸引手段に接続してダストを取り込み可能な溝部が形成された
    請求項１〜請求項３の何れかに記載の電子部品組立装置。

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