JP4744310B2 - フラックス転写装置 - Google Patents

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Description

本発明は、電子部品をプリント基板に半田付けする際に、電子部品の突起電極にフラックスを転写するためのフラックス転写装置に関する。詳述すれば、フラックス供給部から円盤状の回転ディスクに供給されたフラックスを駆動源により前記回転ディスクを回転させることによりスキージによりならして、所定の塗布厚さに調整されたフラックスを吸着ノズルに吸着保持された電子部品の突起電極に転写するためのフラックス転写装置に関する。
この種のフラックス転写装置は、例えば特許文献1などに開示されている。一般にフラックス転写装置は、転写の際に電子部品を前記吸着ノズルに保持できなくなって前記回転ディスク上に置いてくることが生じる場合がある。このように、前記回転ディスク上に電子部品を置いてきた場合に、当該電子部品が次の電子部品のフラックス転写に障害となる場合も起こるので、これを検出してフラックス転写装置の運転を停止させることが考えられる。
特許第3583319号公報
しかし、フラックス転写装置の運転を停止させるのであれば、電子部品へのフラックスの転写、延いては次の電子部品のプリント基板への半田付けに係る生産時間に遅れを生じることとなる。
そこで本発明は、フラックスの転写の際に吸着ノズルに保持できなくなって回転ディスク上に電子部品を置いてきた場合でも、電子部品へのフラックスの転写に係る生産時間の遅れを生じさせないフラックス転写装置を提供することを目的とする。
このため第1の発明は、フラックス供給部から円盤状の回転ディスクに供給されたフラックスを駆動源により前記回転ディスクを回転させることによりスキージによりならして、所定の塗布厚さに調整されたフラックスを吸着ノズルに吸着保持された電子部品の突起電極に転写するためのフラックス転写装置において、前記転写の際に前記吸着ノズルに保持できなくなって電子部品を前記回転ディスク上に置いてきた場合でも、当該フラックス転写装置を停止させることなく、前記回転ディスクの回転に伴って該回転ディスクの外周縁部へと前記スキージにより案内することを特徴とする。
第2の発明は、フラックス供給部から円盤状の回転ディスクに供給されたフラックスを駆動源により前記回転ディスクを回転させることによりスキージによりならして、所定の塗布厚さに調整されたフラックスを吸着ノズルに吸着保持された電子部品の突起電極に転写するためのフラックス転写装置において、前記転写の際に前記吸着ノズルに保持できなくなって前記回転ディスク上に置いてきた電子部品を前記回転ディスクの回転に伴って前記スキージで案内しながら該回転ディスクの外周縁部へと導き、該電子部品を前記フラックスの流出を防止するために形成された前記回転ディスクの外縁と前記スキージとで捕集することを特徴とする。
第3の発明は、フラックス供給部から円盤状の回転ディスクに供給されたフラックスを駆動源により前記回転ディスクを回転させることによりスキージによりならして、所定の塗布厚さに調整されたフラックスを吸着ノズルに吸着保持された電子部品の突起電極に転写するためのフラックス転写装置において、前記転写の際に前記吸着ノズルに保持できなくなって前記回転ディスク上に置いてきた電子部品を前記回転ディスクの回転に伴って前記スキージで案内しながら補足回収するための補足部を前記スキージに形成したことを特徴とする。
第4の発明は、フラックス供給部から円盤状の回転ディスクに供給されたフラックスを駆動源により前記回転ディスクを回転させることによりスキージによりならして、所定の塗布厚さに調整されたフラックスを吸着ノズルに吸着保持された電子部品の突起電極に転写するためのフラックス転写装置において、前記転写の際に前記吸着ノズルに保持できなくなって前記回転ディスク上に置いてきた電子部品を前記回転ディスクの回転に伴って前記スキージで案内しながら該回転ディスクの外周縁部へと導いて、前記回転ディスクから落下した電子部品を回収する回収箱を設けたことを特徴とする。
本発明は、フラックスの転写の際に吸着ノズルに保持できなくなって回転ディスク上に電子部品を置いてきた場合でも、電子部品へのフラックスの転写に係る生産時間の遅れを生じさせないフラックス転写装置を提供することができる。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態に係るフラックス転写装置を電子部品装着装置に適用した例について図面を参照しながら説明する。図1は電子部品装着装置の平面図であり、図2及び図3は前記電子部品装着装置に搭載されるフラックス転写装置の側面図及び平面図である。
図1において、電子部品装着装置1の基台2上にAビーム3及びBビーム4のY方向への移動を案内する一対のレール5が配置されている。前記Aビーム3及びBビーム4はX方向に長く、この長手方向に沿って装着ヘッド7、8がX軸モータ13、15によりそれぞれ移動可能に配設されている。従って、前記装着ヘッド7、8は、XY方向に移動可能になされている。
また、A側のY軸モータ10により回動されるボールネジ軸11がAビーム3に固定された図示しないナットに螺合しており、このAビーム3はボールネジ軸11の回動によりレール5に沿って移動可能である。Bビーム4は同様な構造のボールネジ軸12がB側のY軸モータ14により回動されることで、レール5に沿って移動する。
更に、前記基台2の図1における上下位置には、それぞれ部品供給台6が形成され、この部品供給台6上には種々の電子部品を供給する部品供給装置16が着脱可能に搭載されている。尚、部品供給装置16には、いわゆるテープ供給方式の部品供給装置や、スティック供給方式の部品供給装置や、トレイ供給方式の部品供給装置等がある。また、30は前記部品供給台6上に着脱可能に搭載されるフラックス転写装置で、詳しくは後述するが、ある部品供給装置16から供給された突起電極(半田バンプ)を有する電子部品、例えばBGA(Ball Grid Array)等に対して、その突起電極にフラックスを転写するものである。
そして、前記装着ヘッド7、8は、各部品供給装置16から真空吸着により取り出した電子部品をプリント基板18の所望の位置に搬送して実装するものである。また、前記プリント基板18は、基台2上に設置された搬送コンベア20により搬送され、所定の作業ステージ位置で図示しない固定機構により位置決め固定される。
更に、前記部品供給装置16から装着ヘッド7、8の吸着ノズル24により取り出された電子部品は部品認識カメラ21により、その吸着ノズル24に対する吸着位置ずれ状況、部品落下状況、更には後述するフラックス転写状況等が撮像され認識処理装置19により認識処理される。
また、前記基台2にはノズルストッカ22が設置されており、前記装着ヘッド7、8に交換可能に取り付けられる複数の吸着ノズル24が用意されている。
以下、前記フラックス転写装置30について説明する。図2及び図3において、フラックス転写装置30の基台31上には、大きく分けてフラックス供給部32と、フラックス貯溜部33とが搭載されている。
前記フラックス供給部32は、前記基台31に支持台34を介して固定されたシリンジ35内にフラックスFを貯蔵し、ネジ36を所定回転させると所定量のフラックスFがホース37及びこれに接続された先端に下方に向けた吐出口を備えた供給パイプ38を通じて、前記フラックス貯溜部33に供給される。
前記フラックス貯溜部33は、基台31に回転可能に設けられ、前記フラックス供給部32から供給されたフラックスFを貯溜してフラックスFが外側に排出(流出)されないようにするための外縁41を備えた円盤状の回転ディスク40を有し、この回転ディスク40の基軸体46は駆動モータ42の出力軸の回動がプーリ43、ベルト44、プーリ45を介して伝えられ、ベアリング47を介して一定方向に回転させられる。前記外縁41は回転ディスク40の平面部よりも高く形成され、フラックスFが回転ディスク40の回転に伴って後述のスキージ50にならされる際に外側に排出(流出)されないようにするために形成される。
また、50は表面をテフロン(登録商標)コーティングした合成樹脂製のスキージで、前記回転ディスク40上に塗布されたフラックスFをならして所定塗布厚に調整するためのもので、対向する垂直片50Y1、50Y2と、該垂直片50Y1、50Y2とを連結する対向する水平片50X1、50X2とから構成され、一方の垂直片50Y1に固定された支持体51に固定されたスライダ52が案内レール53に沿って昇降可能である。
即ち、フラックスをならして所定塗布厚に調整するために、作業者がマイクロゲージ55を目盛を見ながら回動させるとネジ軸56が回動し、前記スライダ52と一体化されたナット体57がスライダ52と共に昇降することとなり、前記スキージ50が昇降することとなる。
次に、前記スキージ50について詳述すると、他方の前記垂直片50Y2はフラックスFをならす際の後側の端面50TMが回転ディスク40の回転中心を通る第1垂直片50Y3と、この第1垂直片50Y3の端面50TMの延長線との成す角度が135度の第2垂直片50Y4とを備え、平面視して前記供給パイプ38の吐出口は両水平片50X1、50X2及び両垂直片50Y1、50Y2とで囲まれた領域内の回転ディスク40の中心と該回転ディスク40と一体に形成された外縁41との中間位置に配設される。
なお、前記回転ディスク40上の前記フラックスFを前記スキージ50がならせるように、概ねスキージ50の回転ディスク40の上方に位置する部位は厚く、回転ディスク40の外方に位置する部位は段差が形成されて薄く作製されている。
次に、図6の制御ブロック図に基づいて、以下説明する。60は本装着装置1を統括制御する制御部としてのCPU(セントラル・プロセッシング・ユニット)で、該CPU60にはバスラインを介して、RAM(ランダム・アクセス・メモリ)62及びROM(リ−ド・オンリー・メモリ)63が接続されている。そして、CPU60は前記RAM62に記憶されたデータに基づいて、前記ROM63に格納されたプログラムに従い、電子部品装着装置1の部品装着動作に係る動作を統括制御する。即ち、CPU60は、インターフェース64及び駆動回路65を介して装着ヘッド7、8をX方向に移動させるX軸モータ13、15、前記Aビーム3、Bビーム4をY方向に移動させるY軸モータ10、14、吸着ノズル24を昇降させる上下軸モータ66、吸着ノズル24を回転させるθ軸モータ67、回転ディスク40を回転させる駆動モータ42などの駆動を制御している。
前記RAM62には、部品装着に係る装着データが記憶されており、その装着順序毎(ステップ番号毎)に、プリント基板内でのX座標、Y座標及び角度情報や、各部品供給ユニット3の配置番号情報等が記憶されている。また、前記RAM62には、前記各部品供給装置16の配置番号に対応した各電子部品の種類(部品ID)に関する部品配置データが記憶されている。更には、各電子部品(部品ID)毎に種別、X方向のサイズ、Y方向のサイズ、厚さ方向のサイズ等から構成される部品ライブラリデータも格納されている。
19はインターフェース64を介して前記CPU60に接続される部品認識処理装置で、部品認識カメラ21により撮像して取込まれた画像の認識処理を行なう。尚、前記部品認識カメラ21より撮像された画像は表示装置としてのモニタ68に表示される。そして、前記モニタ68には種々のタッチパネルスイッチ69が設けられ、作業者がタッチパネルスイッチ69を操作することにより、電子部品装着に係る種々の設定を行うことができる。
70はカウンタで、前記吸着ノズル24が前記部品認識カメラ21上方までXY移動して電子部品が撮像されて認識処理装置19により認識処理されて、CPU60が吸着ノズル24から吸着保持されていた電子部品の落下したと判断すると、即ちフラックス転写装置30によるフラックスの転写の際に前記吸着ノズル24に保持できなくなって前記回転ディスク40上に置いてきたと判断すると、計数値を「1」インクリメントする。71は表示灯等のような視覚的又はブザー等のような聴覚的に報知する報知装置で、前記カウンタ70が設定回数を計数した場合に作業者に報知する。
次に、電子部品装着装置1の動作について説明する。先ず、電子部品装着装置1の作業テーブル位置に前記プリント基板18が搬送コンベア20により搬送され、位置決め機構により位置決め固定される。続いて、CPU60がX軸モータ13、15及びY軸モータ10、14を制御することにより、前記装着ヘッド7、8が所望の部品供給装置16の電子部品取り出し位置までXY移動して行き、そこで上下軸モータ66を制御することにより吸着ノズル24を下降させて吸着位置まで供給された電子部品を吸着して取り出す。
そして、吸着ノズル24が電子部品を吸着保持した状態で、上昇して部品認識カメラ21上方までXY移動して行き、そこで電子部品を撮像して、認識処理装置19により吸着ノズル24に対する吸着位置ずれ状況、部品落下状況が認識処理される。
そして、この認識が異常なしとされた場合には、装着ヘッド7、8は部品認識カメラ21上方から前記フラックス転写装置30のフラックス転写位置TNまで前述したように、XY移動して行き、そこでフラックスに吸着ノズル24に吸着保持された電子部品の突起電極(半田バンプ)が浸るまで下降させる。そして、再び装着ヘッド7、8が上昇した際に、電子部品の突起電極(半田バンプ)には適量のフラックスFが転写されている。
このときには、フラックス転写装置30の回転ディスク40上に供給されたフラックスFは既に転写に適した状態に準備されている。即ち、予め、前記フラックス供給部32のシリンジ35内のフラックスはホース37及び供給パイプ38を通じて、回転駆動されている回転ディスク40上に供給され、回転ディスク40上のフラックスFが、所定塗布厚となるようにスキージ40でならされている。
このようにして、フラックスFが所定の塗布厚となるようにならされたら、前記回転ディスク40は回転を停止して、吸着ノズル24に吸着保持された電子部品の突起電極(半田バンプ)へのフラックス転写に備える。そして、フラックス転写終了(吸着ノズル24が上昇した)後、前記回転ディスク40は回転を再開して、次のフラックス転写に備える。
このとき、作業者がマイクロゲージ55を目盛を見ながら回動させて、前記スキージ50を昇降させて、回転ディスク40上のフラックスFが所定塗布厚となるようにスキージ40の高さ調整がされているので(図2から図4の状態)、駆動モータ42が駆動すると、その出力軸の回動がプーリ43、ベルト44、プーリ45を介して基軸体46に伝えられ、ベアリング47を介して基軸体46及び回転ディスク40が時計方向に回転し、回転ディスク40上のフラックスFは回転しながら所定塗布厚となるようにスキージ40でならされる。
続いて、吸着ノズル24がスキージ50の垂直片50Yの右外方の転写位置TNに下降して、電子部品の突起電極にフラックスFを転写した後、装着ヘッド7、8が再び部品認識カメラ21上方までXY移動して行き、そこで、部品認識カメラ21が吸着ノズル24に吸着保持された電子部品を撮像し、この撮像された画像を認識処理装置19が認識処理して、その装着ヘッド7、8の吸着ノズル24に対する電子部品の吸着位置ずれ状況、部品落下状況、そしてフラックス転写状況を認識する。
これは、フラックスFがある程度の粘性を有するものであり、転写時に電子部品の吸着位置がずれたり、電子部品を回転ディスク40上に置いてきたり、更にはフラックス転写が多過ぎたり、少な過ぎたりとかいった不具合を認識するためである。
そして、認識異常がない場合には、前記装着ヘッド7、8がプリント基板18の所望の電極パッド上までXY移動し、そこで下降して電極パッド上に電子部品(の突起電極)を実装させる。以下、上記作業が繰り返された後、半田をリフローすることで、プリント基板18上に各電子部品が固定される。
なお、フラックスFがある程度の粘性を有するものであるために、フラックスの転写時に電子部品Dを回転ディスク40上に置いてきた場合には、次のフラックス転写に備えて回転ディスク40を時計方向に回転させた際に、回転に伴い回転ディスク40上の電子部品Dは移動し、スキージ50の第2垂直片50Y4に当接する。そして、回転ディスク40の回転による遠心力によって、電子部品Dは第2垂直片50Y4後面に案内されながら移動すると共に、第2垂直片Y4後面の延長線(二点鎖線にて示す。)が回転ディスク40の中心40Aからずれた状態で該第2垂直片Y4が傾いているために電子部品Dに外縁41方向へ働く分力によっても第2垂直片Y4に案内されながら移動し、第2垂直片50Y4と外縁41とで囲まれた領域内に捕集されることとなる(図5参照)。
そして、このフラックス転写動作後に、部品認識カメラ21が撮像した画像を認識処理装置19が認識処理して、CPU60が吸着ノズル24から電子部品が落下した、即ち前記回転ディスク40上に電子部品を置いてきたと判断した場合には、カウンタ70が計数値を「1」インクリメントする。そして、このカウンタ70が設定回数を計数した場合には、CPU60は報知装置71により作業者に報知するように制御すると共に当該電子部品装着装置1の運転を停止させるように制御する。
このため、吸着ノズル24から電子部品が落下したことを検出しても、直ちにはフラックス転写装置30を含む電子部品装着装置1を停止させることはしないので、生産効率の低下を招くことが防止できる。
従って、作業者は報知装置71による報知により、所定数の電子部品Dが捕集されたことを知り、回転ディスク40上より電子部品Dを取り出して、運転を再開させる。この場合、落下した原因を解明して対処することができる。
次に、図7に基づきスキージ50の第2の実施形態について説明するが、説明の便宜上、第1の実施形態と同一の番号は同一又は類似の機能を有するものとする。
そして、前記スキージ50がフラックスFをならす際の右方の垂直片50Y2の後面部の一部を外方に向けて徐々に膨出させ、フラックス転写の際に前記吸着ノズル24に保持できなくなって前記回転ディスク40上に置いてきた電子部品Dを補足回収し易くするための補足部50Hを形成する。即ち、前記回転ディスク40の回転に伴って電子部品Dに回転ディスク40の回転方向に働く力により乗り上げて補足し易くするために、スキージ50の上面をフラックスFをならす際の垂直片50Y2の前面部から後面部端面、即ち補足部50Hの膨出側端面BMに向けて徐々に低くなるように傾斜させた傾斜面50Kを形成する。
従って、吸着ノズル24より落下した電子部品Dは、前記回転ディスク40の回転に伴って、補足部50Hの膨出側端面BMから傾斜面50K上に乗り上げ、当該電子部品Dを補足回収できる。
なお、このフラックス転写動作後の電子部品落下検出後のCPU60による報知装置71による報知及び当該電子部品装着装置1の運転停止に係る制御は、第1の実施形態と同様であり、省略する。
また、補足部50Hとして傾斜面50Kを形成せずに、ただ単に垂直片50Y2の後面部に窪みなどを形成し、即ち垂直片50Y2の後面部を一部切除して窪みを形成し、この窪みに電子部品を補足して収納できるようにしてもよい。この場合、落下した電子部品Dは回転ディスク40の回転に伴って垂直片50Y2の窪みを形成する端面に当接して、前記窪み内に補足されることとなる。
次に、図8に基づきスキージ50の第3の実施形態について説明するが、説明の便宜上、第1の実施形態と同一の番号は同一又は類似の機能を有するものとする。フラックス転写の際に前記吸着ノズル24に保持できなくなって前記回転ディスク40上に置いてきた電子部品Dは回転ディスク40の回転に伴って移動する。そして、電子部品Dはスキージ50に当接し、当接した電子部品Dを遠心力によりスキージ50の右方の第2垂直片50Y4(第2垂直片50Y4は回転ディスク40の中心40Aからずれて傾いているため、電子部品Dには外縁41方向へ分力も働く。)で案内させながら、フラックスFを回転ディスク40から外側に流出しないようにするための外縁41に形成された切欠41Kより電子部品Dを上面開口せる回収箱75へ導いて回収する。この回収箱75の上面開口の一部は回転ディスク40の下方に位置し、その上面の高さレベルが前記回転ディスク40の平面部と同じ高さレベルである切欠41Kから落下した電子部品Dを確実に回収できるように構成される。
なお、このフラックス転写動作後の電子部品落下検出後のCPU60による報知装置71による報知及び当該電子部品装着装置1の運転停止に係る制御は、第1の実施形態と同様であり、省略する。
なお、上述せる第1乃至第3の実施形態における電子部品の落下状況の検出は、部品認識カメラ21で行なう場合に限らず、例えば電子部品を吸着保持している吸着ノズル24の吸着圧力の変化を真空センサが検出したり、吸着ノズル24に吸着保持されている電子部品をラインセンサで検出することでも行なうことができる。このような真空センサやラインセンサ等の場合には、落下後に直ちに落下を検出することができる。そして、フラックスの転写時に電子部品Dを回転ディスク40上に置いてきた場合でも、電子部品装着装置1は直ちには停止されず運転は継続されるので、電子部品へのフラックスの転写に係る生産時間の遅れを生じさせないフラックス転写装置を提供することができる。
また、第1乃至第3の実施形態における回転ディスク40に配設される外縁41は、回転ディスク40に固定されたもので該回転ディスク40と共に回転するものでも、固定されておらず該回転ディスク40と共に回転しないものでもよい。
以上のように本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。
本発明フラックス転写装置が適用される電子部品装着装置の平面面図である。 スキージが上昇した状態のフラックス転写装置の側面図である。 スキージが上昇した状態のフラックス転写装置の平面図である。 スキージが下降した状態のフラックス転写装置の一部側面図である。 フラックス転写装置の一部拡大平面図である。 制御ブロック図である。 第2の実施形態のフラックス転写装置の一部拡大平面図である。 第3の実施形態のフラックス転写装置の一部拡大平面図である。
符号の説明
1 電子部品装着装置
24 吸着ノズル
30 フラックス転写装置
40 回転ディスク
50 スキージ
50X1、50X2 スキージの水平片
50Y1、50Y2 スキージの垂直片
50Y3 第1垂直片
50Y4 第2垂直片
50H 補足部
50K 傾斜面
75 回収箱

Claims (4)

  1. フラックス供給部から円盤状の回転ディスクに供給されたフラックスを駆動源により前記回転ディスクを回転させることによりスキージによりならして、所定の塗布厚さに調整されたフラックスを吸着ノズルに吸着保持された電子部品の突起電極に転写するためのフラックス転写装置において、前記転写の際に前記吸着ノズルに保持できなくなって電子部品を前記回転ディスク上に置いてきた場合でも、当該フラックス転写装置を停止させることなく、前記回転ディスクの回転に伴って該回転ディスクの外周縁部へと前記スキージにより案内することを特徴とするフラックス転写装置。
  2. フラックス供給部から円盤状の回転ディスクに供給されたフラックスを駆動源により前記回転ディスクを回転させることによりスキージによりならして、所定の塗布厚さに調整されたフラックスを吸着ノズルに吸着保持された電子部品の突起電極に転写するためのフラックス転写装置において、前記転写の際に前記吸着ノズルに保持できなくなって前記回転ディスク上に置いてきた電子部品を前記回転ディスクの回転に伴って前記スキージで案内しながら該回転ディスクの外周縁部へと導き、該電子部品を前記フラックスの流出を防止するために形成された前記回転ディスクの外縁と前記スキージとで捕集することを特徴とするフラックス転写装置。
  3. フラックス供給部から円盤状の回転ディスクに供給されたフラックスを駆動源により前記回転ディスクを回転させることによりスキージによりならして、所定の塗布厚さに調整されたフラックスを吸着ノズルに吸着保持された電子部品の突起電極に転写するためのフラックス転写装置において、前記転写の際に前記吸着ノズルに保持できなくなって前記回転ディスク上に置いてきた電子部品を前記回転ディスクの回転に伴って前記スキージで案内しながら補足回収するための補足部を前記スキージに形成したことを特徴とするフラックス転写装置。
  4. フラックス供給部から円盤状の回転ディスクに供給されたフラックスを駆動源により前記回転ディスクを回転させることによりスキージによりならして、所定の塗布厚さに調整されたフラックスを吸着ノズルに吸着保持された電子部品の突起電極に転写するためのフラックス転写装置において、前記転写の際に前記吸着ノズルに保持できなくなって前記回転ディスク上に置いてきた電子部品を前記回転ディスクの回転に伴って前記スキージで案内しながら該回転ディスクの外周縁部へと導いて、前記回転ディスクから落下した電子部品を回収する回収箱を設けたことを特徴とするフラックス転写装置。

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