JP4735564B2 - 部品実装装置および部品実装方法 - Google Patents

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本発明は、スタック実装を行う部品実装装置および部品実装方法に関するものである。
半導体チップや抵抗等の部品の種類によっては、部品とプリント配線基板（以下、基板という。）の接合部にクリーム半田やフラックスを必要とするものがある。このような部品にあっては、従来、クリーム半田やフラックスを薄膜状に貯留した転写面にノズルでピックアップした部品を接地させ、接合端子に適量のクリーム半田やフラックスを転写した後に基板に実装する方法が用いられている（特許文献１参照）。
特開２０００−１８８４９８号公報
近年、限られた基板面積により多くの部品を実装する高密度実装が要求されており、３次元方向に実装密度を高めるスタック実装が広く行われるようになってきている。従来のスタック実装においては、基板保持部に保持された基板に一段ずつ部品を積み上げていく手法がとられており、基板に部品を一段実装する度に実装ヘッドが部品収納部と基板の間を往復移動する必要があった。この往復移動はスタック実装される部品の段数に相当する回数だけ行われるため、段数が増える毎に実装ヘッドの移動距離が伸びることで実装タクトが増大するという問題を招来していた。
そこで本発明は、スタック実装における実装タクトを短縮する部品実装装置および部品実装方法を提供することを目的とする。
請求項１記載の部品実装装置は、基板に第１の部品と第２の部品をスタック実装する部品実装装置であって、基板を保持する基板保持部と、第１の部品を複数収納するパーツフィーダから成る第１収納部と、第２の部品を平面状に複数収納したトレイを複数段格納したマガジンから成る第２収納部と、第１の部品に半田若しくはフラックスを転写する転写部と、基板保持部と第１収納部と第２収納部と転写部を含む範囲で移動し、第１の部品を第２の部品に実装するとともに第２の部品を基板に実装する実装ヘッドを備え、転写部にて半田若しくはフラックスが転写された第１の部品を第２収納部であるマガジンの最上段に順に移送されたトレイに収納された状態の第２の部品に実装した後に第１の部品とともに第２の部品を基板に実装する。
請求項２記載の部品実装方法は、基板に第１の部品と第２の部品をスタック実装する部品実装方法であって、パーツフィーダから成る第１収納部に収納された第１の部品をピックアップする工程と、ピックアップされた第１の部品の接続端子に転写部にて半田若しくはフラックスを転写する工程と、半田若しくはフラックスが転写された第１の部品をマガジンから成る第２収納部の最上段に順に移送されて第２の部品を平面状に収納したトレイに収納された状態の第２の部品に実装する工程と、既に実装された第１の部品とともに第２の部品を基板に実装する工程を含む。
本発明によれば、第１収納部に収納された第１の部品を第２収納部であるマガジンの最上段に順に移送されたトレイに収納された状態の第２の部品に実装した後に第１の部品とともに第２の部品を基板に実装することでスタック実装が行われるので、実装ヘッドの移動距離を短縮することが可能になり、スタック実装における実装タクトを短縮し生産性の向上が実現できる。
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態の部品実装装置の構成を示す斜視図、図２は本発明の実施の形態の部品実装装置における実装方法を示す斜視図、図３は本発明の実施の形態の部品実装装置における実装方法を示す斜視図である。
最初に部品実装装置の構成について説明する。図１において、部品実装装置は、基板１を保持する基板保持部２と、第１の部品３を複数収納する第１収納部４と、第２の部品５を複数収納する第２収納部６と、第１の部品３と第２の部品５の接続端子に半田若しくはフラックスを転写する転写部７と、基板保持部２と第１収納部４と第２収納部６と転写部７を含む範囲で移動する実装ヘッド８とで構成されており、基板１に第１の部品３と第２の部品５をスタック実装する装置である。
基板保持部２は基板１の両端部を支持した状態で一方向に搬送するとともに所定の位置で一時的に固定して基板１を保持する機能を備えている。第１収納部４はテープフィーダやバルクフィーダ等のパーツフィーダで構成され、第１の部品３を複数個収納している。第２収納部６は第１収納部４に隣接して配置され、第１の部品３より外形が大きい第２の部品５を互いに重ならない平面状に複数個収納したトレイ６ａ、６ｂ、６ｃを複数段格納したマガジンで構成されている。トレイ６ａ、６ｂ、６ｃは順に最上段に移送され、最上段にあるトレイ６ａに収納された全ての第２の部品５が基板１に実装されると、代わって下段のトレイ６ｂが最上段に移送される。
転写部７は第１収納部４および第２収納部６と基板保持部２の間に配置され、フラックスやクリーム状の半田等の溶剤を上部に貯留している。実装ヘッド８は第１の部品３および第２の部品５を吸装着するノズル８ａを備え、基板保持部２と第１収納部４と第２収納部６と転写部７を含む範囲の上方で水平移動可能に構成されている。ノズル８ａは実装ヘッド８から下方に向けて装着され、実装ヘッド８に対して相対的な昇降が可能に構成されている。第１収納部４、第２収納部６の上方でノズル８ａを昇降させることで第１の部品３、第２の部品５のピックアップを行い、所定の実装位置の上方でノズル８ａを昇降させることで第１の部品３、第２の部品５の実装を行う。また、転写部７の上方で第１の部品３をピックアップしたノズル８ａを昇降させることで第１の部品３の接続端子に溶剤を転写することができる。
実装ヘッド８には、鉛直下方を撮像する撮像手段であるカメラ９が装着されている。実装ヘッド８は、カメラ９により撮像された基板１、第１の部品３、第２の部品５の画像解析結果に基づいて位置制御され、第１の部品３を第２の部品５の所定の実装位置に正確に実装するとともに、第２の部品５を基板１の所定の実装位置に正確に実装する。
次に、部品実装装置における部品実装方法について説明する。第１の部品３と第２の部品５はリフロー工程における半田接合により両接合端子同士が接合されるため、第１の部品３を第２の部品５の上部にスタック実装する際に荷重を加える必要はなく、位置ずれしない程度に搭載されていればよい。そのため、基板１に既に実装された第２の部品５ではなく、耐荷重性のないトレイ６ａ、６ｂ、６ｃに収納した状態の第２の部品５に第１の部品３を直接搭載するこが可能である。従って部品実装においては、図２において、まず第１収納部４からピックアップした第１の部品３を転写部７に移送し（矢印ａ参照）、接続端子に溶剤を転写させた第１の部品３を第２収納部６に移送し（矢印ｂ参照）、トレイ６ａ、６ｂ、６ｃに収納された状態の第２の部品５に実装する。第２の部品５に複数の第１の部品３を実装する必要があるときは、全ての第１の部品３の実装が完了した段階で既に実装された第１の部品３とともにピックアップした第２の部品５を基板保持部に移送し（矢印ｃ参照）、基板１に実装する。
従来のスタック実装では、最初に第２の部品５を基板１に実装した後に全ての第１の部品３を基板１に実装された状態の第２の部品５に実装していたため、実装ヘッド８はスタック実装の段数および第１の部品３の実装点数に相当する回数だけ第１収納部４と基板保持部２の間を往復移動する必要があった。これに対し、上記の順序でスタック実装を行う場合、実装ヘッド８は、第１収納部４、転写部７、第２収納部６の順に移動し、トレイ６ａ、６ｂ、６ｃに収納された状態の第２の部品５に全ての第１の部品３をスタック実装した後、基板保持部２に移動し、既に実装された第１の部品３とともに第２の部品５を基板１に実装するため、同じ段数のスタック実装を行うために要する実装ヘッド８の移動距離を従来のそれに比べ短縮できるという利点がある。これによりスタック実装における実装タクトが短縮され、生産効率が向上する。
本実施の形態では基板１に第１の部品３と第２の部品５を２段にスタック実装する場合を例示しているが、本発明はさらに複数段のスタック実装を行う場合にも適用することが可能である。例えば、第１の部品３の上部にさらに小型の第３の部品を実装する場合、第３の部品を複数個収納する第３収納部を第１収納部４、第２収納部６の並びに配置し、トレイ６ａ、６ｂ、６ｃに収納された状態の第２の部品５に既に実装された第１の部品３にさらに第３の部品を実装し、第２の部品５は全ての第１の部品３および第３の部品が実装された後に基板１に実装される。
なお、上述した部品実装装置では、図３に示すように第２の部品を小型基板１０に代えることで基板保持部２を使用せずに第１の部品３の実装を行うことが可能である。従来、小型基板を取り扱う場合、複数個を平面状に連結させた多面取り基板として取り扱うことが多く、基板保持部２に保持された多面取り基板に部品を実装した後に個別の小型基板に分割している。しかし、実装ヘッド８が第１収納部４と基板保持部２の間を何度も往復する必要が生じるため実装タクトの面で不利であり、また、結果として基板保持部２に多面取り基板が長時間停滞することになるため、部品実装装置の一定面積を占有する基板保持部２を有効活用することができず、面積生産性の面でも不利となっていた。
これに対し、トレイ６ａ、６ｂ、６ｃに収納された状態の小型基板１０に第１の部品３を直接実装すると（矢印ｄ、ｅ参照）、実装ヘッド８の移動距離が短縮されるので生産効率が向上し、基板保持部２には他の基板の保持に使用することができるので面積生産性の向上が期待できる。
本発明によれば、第１収納部に収納された第１の部品を第２収納部であるマガジンの最上段に順に移送されたトレイに収納された状態の第２の部品に実装した後に第１の部品とともに第２の部品を基板に実装することでスタック実装が行われるので、実装ヘッドの移動距離を短縮することが可能になり、スタック実装における実装タクトを短縮し生産性の向上が実現できるという利点を有し、基板に複数の部品をスタック実装する分野において有用である。
本発明の実施の形態の部品実装装置の構成を示す斜視図 本発明の実施の形態の部品実装装置における実装方法を示す斜視図 本発明の実施の形態の部品実装装置における実装方法を示す斜視図
符号の説明
１ 基板
２ 基板保持部
３ 第１の部品
４ 第１収納部
５ 第２の部品
６ 第２収納部
７ 転写部
８ 実装ヘッド

Claims (2)

  1. 基板に第１の部品と第２の部品をスタック実装する部品実装装置であって、
    基板を保持する基板保持部と、第１の部品を複数収納するパーツフィーダから成る第１収納部と、第２の部品を平面状に複数収納したトレイを複数段格納したマガジンから成る第２収納部と、第１の部品に半田若しくはフラックスを転写する転写部と、基板保持部と第１収納部と第２収納部と転写部を含む範囲で移動し、第１の部品を第２の部品に実装するとともに第２の部品を基板に実装する実装ヘッドを備え、
    転写部にて半田若しくはフラックスが転写された第１の部品を第２収納部であるマガジンの最上段に順に移送されたトレイに収納された状態の第２の部品に実装した後に第１の部品とともに第２の部品を基板に実装する部品実装装置。
  2. 基板に第１の部品と第２の部品をスタック実装する部品実装方法であって、
    パーツフィーダから成る第１収納部に収納された第１の部品をピックアップする工程と、ピックアップされた第１の部品の接続端子に転写部にて半田若しくはフラックスを転写する工程と、半田若しくはフラックスが転写された第１の部品をマガジンから成る第２収納部の最上段に順に移送されて第２の部品を平面状に収納したトレイに収納された状態の第２の部品に実装する工程と、既に実装された第１の部品とともに第２の部品を基板に実装する工程を含む部品実装方法。
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