JP4960191B2

JP4960191B2 - 電子部品の実装方法及び装置

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Publication number: JP4960191B2
Application number: JP2007265238A
Authority: JP
Inventors: 勝斉藤; 毅水野
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Filing date: 2007-10-11
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Description

本発明は、電子部品の実装方法及び装置、特に電子部品をプリント基板又は液晶パネルやディスプレイパネル等の基板に自動的に実装する際に適用して好適な、電子部品の実装方法及び装置に関する。

電子部品を実装する際に用いられる吸着ノズルとしては、例えば特許文献１には、図２３、図２４にそれぞれ正面図と縦断面図を示すものが開示されている。

この吸着ノズル７０は、主として、平面形状が長方形となるコンデンサなどの電子部品Ａを吸着するものであり、電子部品Ａの形状に合わせて、ノズル形成面７４が面取りされた長方形となっている。また、中心の主吸引孔７３ａの外側にある４個の副吸引孔７３ｂも電子部品Ａの形状に合わせて、長方形を成すように相互に縦横線対称に配設されている。したがって、平面方向におけるエアの流速分布は、図２５に示すように、ノズル形成面７４の中心位置、すなわち主吸引孔７３ａの中心から外径方向に向かって除々に遅くなり（同図（ｂ））、かつその等速線は略長方形（同図（ａ））となる。

したがって、図２３に併せて示すように、電子部品Ａがノズル形成面７４に対し長辺方向に位置ずれして供給された場合を考えると、電子部品Ａの図示左側の短辺部分のエアは電子部品Ａの表面に沿って長い距離でノズル孔７３に達する。このため、図示されている右側のエアは左側のエアより、電子部品Ａによる粘性抵抗が大きくなり流速が遅くなる。すなわち、図示されているノズル形成面７４の左側のエアの流れは右側のエアの流れより高速となり、ベルヌーイの定理により、高速側が低速側より圧力が低くなって、電子部品Ａに左側に横移動させようとする力が働く。これは電子部品Ａがノズル形成面７４に対し短辺方向に位置ずれして供給された場合も同様である。

したがって、電子部品Ａは、吸着の際のエアの流れにより、ノズル形成面７４の中心に向かって横移動するようにして吸着される。特に図示されているようなエアの流速分布では、電子部品Ａの表面に沿って流れるエアの流速が全体として速いため、粘性抵抗による減速が顕著なものとなり、位置ずれに基づく左右の流速差が大きくなる。このため、吸着する電子部品Ａの全域に吸引エアが作用するようにノズル孔７３を配設することにより、吸着の際に電子部品Ａを自動的に位置補正することができる。

特許第３６０７４４５号公報

しかしながら、前記特許文献１に開示されている吸着ノズルでは、電子部品が吸着時に自動位置補正するためには、ノズル先端部に設けた複数の吸引孔により吸引し、部品が浮き上がった後に、ノズル先端に接触するまでの間に部品が移動することになるため、重量が大きい電子部品の場合は、吸着エアの流速の差から発生する横方向の力が十分に得られないことがあり得ることから、電子部品の位置補正ができない可能性がある。

逆に、微小部品の場合は、ノズル先端に複数の穴を設ける必要があることから、昨今の部品の小型化に対応させると、ノズル先端の直径は、φ０．２［ｍｍ］以下にする必要がある。

ノズル先端径をφ０．２［ｍｍ］以下にする場合には、主吸引孔はφ５０［μｍ］程度、副吸引孔に至っては、φ２５［μｍ］程度にする必要がある。このような微細孔の部品の製造は難しく、製造時の歩留りや加工時間の増加等により、コストアップに繋がる。

また、孔径が小さいのでゴミなどが吸引孔に詰まる可能性が増加するため、吸着不良の発生が増加するという問題もある。

更に、搭載する電子部品の大きさは様々であるため、吸着に使用するノズルは、部品サイズ（０４０２、１００５等）に応じて変更する必要がある。そのため、部品サイズに応じた複数のノズルを用意して、装置内部に交換可能な状態に配置しておく必要がある上に、ノズル交換をする時間がかかるという問題があった。

本発明は、吸着ノズルのノズル径の種類が少ない場合でも、大きな部品から微小部品に至るまで、吸着位置の自動補正効果により、電子部品の中心位置を確実に吸着保持した後、該電子部品を基板上に実装することができる電子部品の実装方法及び装置を提供することを課題とする。

本発明は、搭載ヘッドに装着された吸着ノズルで電子部品を吸着保持した後、該電子部品を基板上に搭載する電子部品の実装方法において、前記吸着ノズルの吸着端又は電子部品の被吸着面に液体を付着させ、付着させた液体に前記吸着ノズルの吸着端と前記電子部品の被吸着面とを接触させた後、前記吸着ノズルの吸着端に連通された真空系により、前記吸着ノズルの吸着端と前記電子部品の被吸着面との間に介在する前記液体を吸引除去する電子部品の吸着動作を行なうことにより、前記課題を解決したものである。

本発明においては、前記電子部品の被吸着面に予め液体を付着しておくようにしてもよい。

本発明は、又、搭載ヘッドに装着された吸着ノズルで電子部品を吸着保持し、該電子部品を基板上に搭載する電子部品の実装装置において、前記吸着ノズルの吸着端又は電子部品の被吸着面に液体を付着させる液体供給手段と、付着させた液体に前記吸着ノズルの吸着端と前記電子部品の被吸着面とを接触させた後、前記吸着ノズルの吸着端と前記電子部品の被吸着面との間に介在する前記液体を吸引除去する、前記吸着ノズルの吸着端に連通された真空系とを備えたことにより、同様に前記課題を解決したものである。

本発明においては、前記液体供給手段が、前記搭載ヘッドに備えられているようにしてもよい。

本発明は、又、搭載ヘッドに装着された吸着ノズルで電子部品を吸着保持した後、該電子部品を基板上に搭載する電子部品の実装方法において、前記吸着ノズルの吸着端に液体を付着させて液滴を形成し、形成された液滴を撮像して画像認識により液滴の量を制御した後、電子部品の吸着動作を行なうことにより、同様に前記課題を解決したものである。

本発明は、又、前記吸着ノズルとして、吸着端が凹凸面からなる吸着ノズルを使用することができる。

本発明によれば、吸着ノズルの吸着端又は電子部品の被吸着面に液体を付着した後、該吸着ノズルで電子部品を吸着するようにしたので、液体の持つ表面張力に起因するセルフアライメント効果により、微小部品でも吸着端中心を部品中心に一致させた状態で確実に吸着保持でき、従って、電子部品の実装精度を大幅に向上することができる。

又、吸着ノズルの吸着端に形成された液滴の量を画像認識により制御することにより、部品サイズに応じた適切な吸着を実現することができる。

更に、吸着端を凹凸形状にして表面積を大きくすることにより、液滴サイズを広範囲に変更することが可能となるため、一本の吸着ノズルでも広範囲の部品サイズに対応することができる。

図１は、本発明に係る第１実施形態の電子部品の実装装置の要部を示す斜視図である。

図１において、電子部品（以下、単に部品ともいう）を吸着保持し搭載する搭載ヘッド１が、実装装置のＸ軸方向への移動を行なうＸ軸ガントリ２に取り付けられ、又、搭載ヘッド１とＸ軸ガントリ２は実装装置のＹ軸方向へ移動させるためのＹ軸ガントリ３に取付けられている。

又、この実装装置には、吸着した電子部品の姿勢を認識するＣＭＯＳカメラやＣＣＤカメラを使用した部品認識装置４が設置されている。更に、基板へ搭載する電子部品を供給するための部品供給装置５が実装装置の前方に配設されている。

前記搭載ヘッド１のシャフト先端には、図２に示すように吸着ノズル６が取り付けられており、該吸着ノズル６により先端に電子部品７を吸着保持した後、位置決めされている基板（図示せず）上に搭載される。図示されている電子部品７は、中央部分が本体で、両端部分が電極に当たる。

次に、本実施形態に適用されるの吸着ノズル６の構造について、図３の部分断面図を用いて説明する。

吸着ノズル６の本体下部６Ａは、テーパ状になっており、先端に行くに従い細くなる形状となっており、その下端部６Ｂには管状のノズル先端部８が、段付き構造に連結されている。

この吸着ノズル６の内部には、部品を真空吸着するためのエアの吸引孔９がノズル先端部８の吸着端（先端）まで貫通形成されている。そして、この吸着孔９の途中には、ノズル先端に純水等の液体を供給するための配管１０が連結されている。

即ち、本実施形態の実装装置には、上記吸着孔９を負圧にするための通常の真空制御系以外に、上記配管１０に純水（液体）を供給するための液体制御系が備えられている。

図４には、これら両制御系による吸着ノズル６の部品吸着用エア及び純水の接続系統を示す。

吸着ノズル６の真空エア吸引孔９は、途中に圧力計１１を経由しながら、真空源１２に吸着エア用電磁弁１４を介して接続されている。

一方、吸着ノズル６の純水供給配管１０は、前記装着ヘッド１に設置されている水タンク１３に純水用電磁弁１５を介して接続されている。

従って、本実施形態においては、吸着ノズル６による通常の吸着動作を行なうことができると共に、ノズル先端部８の吸着端（先端）に純水を供給することができるようになっている。

本実施形態で使用する吸着ノズル６のノズル先端部８は、図３に示されているように外周部上端は、ノズル下端部６Ｂに垂直に連結され、吸着端まで同一の径の直管からなる。

このような直管下端の吸着端に液滴が付着した場合と、テーパ部がある吸着端に液滴が付着した場合とでは、図５に対比させて示すように、水の接触角をθとすると、同図（Ａ）のテーパ部を持った吸着ノズル６’の場合は、付着した液滴Ｗの直径はＲとなる。

一方、同図（Ｂ）に示した連結部が垂直な直管からなるノズル先端部８を持っている吸着ノズル６の場合は、両者の材質が同一で、液滴の接触角も同じθであるとすると、テーパ部が無い直管の場合は、付着した液滴Ｗの直径はｒとなり、液滴の直径を小さくすることができる。

以上のように、できるだけ吸着端外周を垂直な面で形成するとしておくことにより、吸着ノズル６の吸着端のみに液滴を付着させることができるようになり、これによりノズルに付着する液滴の量をできるだけ小さくし、先端部以外に付着しないようにすることができるため、液滴径（大きさ）のコントロールを正確にできるようになる。

以上の構成において、本実施形態による電子部品の搭載動作の流れを説明する。

前記図１において、Ｘ軸ガントリ２、Ｙ軸ガントリ３を動作させて、搭載ヘッド１を部品供給装置５の上方に移動し、チップ部品（電子部品）を吸着する。

チップ部品を吸着した搭載ヘッド１を部品認識装置４の上方へ移動し、該部品認識装置４により部品を認識する。この部品認識が終了した後、搭載ヘッド１を基板上の電子部品の搭載予定部に移動し、吸着部品の搭載を行なう。

部品搭載動作について、図６〜１０を使用すると共に、図１１のフローチャートに従って説明する。

まずは吸着動作を開始し（ステップ１）、搭載ヘッド１を部品供給装置５上に移動する。部品供給装置５上に位置決めされた搭載ヘッド１は、電子部品７を吸着するために吸着ノズル６の下降動作を行なう（ステップ２）。

図６には、この下降動作により、吸着ノズル６が、部品供給装置５に部品供給テープ１６で供給された電子部品７に接近した状態を示す。

本実施形態においては、上記のような吸着ノズル６の下降動作をしながら純水用電磁弁１５を開放し、純水Ｗを微量吐出し、図７に示すようにノズル先端部８の吸着端に純水を溜める（ステップ３）。

吸着ノズル６をそのまま下降させ、該吸着ノズル６の先端に溜めてある純水と電子部品７の被吸着面（上面）が接触する吸着高さまで下降を行なう（ステップ４）。

電子部品７が純水Ｗに接触すると、表面張力によって吸着ノズル６に電子部品７が引き寄せられ付着される。その際、ここでは理解し易いように電子部品の大きさが異なる図を使って説明するが、吸着ノズル６の中心と電子部品７の中心位置がずれていたために、図８に示すように付着したとしても、純水の表面張力によるセルフアライメント効果（自動位置補正効果）によって電子部品７の中心位置が図９のように吸着ノズル６の中心に移動する。このセルフアライメント効果については、後に詳述する。

従って、自ずと電子部品７の中心位置が吸着ノズル６の中心に引き寄せられた状態になる。その後、電磁弁を切り替えて真空エア用電磁弁１４を開放することにより、真空系により吸引孔９に溜まっていた純水Ｗを吸引除去することになり（ステップ５）、図１０に示すように電子部品７の中心が吸着ノズル６の吸着端の中心に一致した状態に接触し、吸着保持される。

吸引孔９の真空系の配管用に設けた圧力計１１による吸着圧が、部品吸着時の圧力に設定されている閾値以上になったときに（ステップ６）、電子部品が吸着ノズルに吸着保持されたものと判定して吸着完了信号を出力し（ステップ７）、ＸＹ軸方向への移動動作へ移る。

以上説明したように、本実施形態によれば以下の効果が得られる。

（１）液体の表面張力の作用を利用しているのでセルフアライメント効果が得られ、常に部品の中心とノズルの中心を一致させることができる。従って、部品搭載時の位置決め精度を向上することができる。

ここで、セルフアライメント効果について説明する。これは、電子部品を吸着するために該部品に吸着ノズルを接近させた際、ノズルの中心位置が部品の中心との間にずれが生じていたとしても、吸着時に正常な位置へ自動的に修復される効果である。

液状物質は、その表面張力を最小にして安定しようとする。即ち、最大数の分子が内部に入り込み、最大数の近接分子で取り囲まれようとするため、液滴は表面積／体積の比が最小である球形を取ろうとする。この表面積を最小にしようとする効果が表面張力であるが、この張力はあらゆる界面（気相−液相界面、液相−固相界面）において現われる力である。

この表面張力により、図１２に示すように電子部品７が液滴の表面積がＷａから最小となるＷｂとなる位置であるノズルの中心位置に移動する現象を、セルフアライメント効果と言う。

セルフアライメント力は、下式によって求められ、このセルフアライメント力と部品自重とを比較し、セルフアライメント効果が期待できる量をノズル先端の液滴の量とする。

セルフアライメント力＝γ×Ｌ×ｎ …（１）
γ：純水（液滴）の表面張力（水：５０［ｍＮ／ｍ］）
Ｌ：接触長さ（外周）
ｎ：接触している極数（接触点の数）

ここで、０．４ｍｍ×０．２ｍｍの小型チップ部品である０４０２チップ部品に働く表面張力を求めてみる。

γ＝５０［ｍＮ／ｍ］，Ｌ＝０．４×２＋０．２×２＝１．２［ｍｍ］，ｎ＝１を上の（１）式に代入すると、セルフアライメント力は、０．０６［ｍＮ］のように求まる。

０４０２チップ部品の液滴に働く力である１個当たりの重さは、０．０００２９４［ｍＮ］であることから、セルフアライメント力に比べ十分に小さいのでセルフアライメント効果を利用することができる。

（２）ノズル先端の吸着孔は１つでよいので、先端サイズが微小の吸着ノズルでも製作が可能であることから、微小部品にも容易に対応することができる。

（３）電子部品を純水を介して付着させた後に真空吸着により純水を吸引し、該電子部品の吸着保持を行なうようにしたので、ＸＹ移動時に部品の位置ずれを起こすことを防止できる。

（４）純水を使用しているので、真空吸着で吸着した後に、部品や吸着ノズル先端部に純水が残っていたとしても部品に影響が無い。

次に、本発明に係る第２実施形態について、図１３、図１４を用いて説明する。

前記第１実施形態では、搭載ヘッド１に純水供給手段を備え、吸着ノズル６の先端に配管１０を通して純水Ｗを供給して溜めた状態で部品を吸着する場合を示したが、本実施形態では、搭載ヘッド１とは別に純水を供給する塗布ヘッド１７を備え、該塗布ヘッド１７を使って部品供給装置５に部品供給テープ１６内で供給される電子部品７の上面（被吸着面）に吐出管１７Ａから純水Ｗを微量塗布する。

次いで、第１実施形態と同様に、吸着ノズル６を電子部品７に接近させ、両者を純水Ｗを介して接触させた後、第１実施形態と同様の動作により部品の実装を行なう。従って、図示したものとは別に配管１０のない通常な吸着ノズルを使用することもできる。

次に、本発明に係る第３実施形態について、図１５、図１６を用いて説明する。

本実施形態は、吸着ノズル６内に配管１０を設けるのではなく、純水供給ノズル１８を通常の吸着ノズル６の近傍に配設するようにした以外は、前記第一実施形態と同様である。

従って、部品供給装置５上に位置決めされた搭載ヘッド１が、電子部品７を吸着するために吸着ノズル６を下降させる際、下降動作をしながら前記図４に示した純水用電磁弁１５を開放し、純水供給ノズル１８から純水Ｗを微量吐出し、図１５に示すように吸着ノズル６の先端に供給する。吸着ノズルをそのまま下降させ、該ノズル６の先端に溜めた純水Ｗと電子部品７が接触するまで下降を行なった後、前記第１実施形態と同様に実装動作を行なう。

図１７は、本発明に係る第４実施形態の電子部品実装装置全体の概略図である。

本実施形態の電子部品実装装置２０は、基本構成は前記図１に要部を示したものと同一であり、中央部から少し後方で左右方向に延在する回路基板搬送路２１と、図示の下側に配設され、回路基板Ｓに実装される部品を供給する部品供給装置５と、Ｘ方向及びＹ方向にそれぞれ配設されＸ軸移動機構２及びＹ軸移動機構３を備えている。

Ｘ軸移動機構２は、部品を吸着する吸着ノズル６を備えた搭載ヘッド１をＸ軸方向に移動させ、またＹ軸移動機構３は、Ｘ軸移動機構２並びに搭載ヘッド１をＹ軸方向に移動させる。また搭載ヘッド１は、吸着ノズル６を垂直方向（Ｚ軸方向）に昇降可能に移動させるＺ軸移動機構を備え、また吸着ノズルをノズル軸（吸着軸）を中心に回転させるθ軸移動機構を備えている。また、搭載ヘッド１には、回路基板Ｓ上に形成された基板マークを撮像する基板認識カメラ１ａが、支持部材に取付けるようにして搭載されている。また、部品供給装置５の側部には、吸着ノズル６に吸着された部品を下方から撮像する部品認識カメラ（部品認識装置）４が配置されている。

図１８は電子部品実装装置２０の制御系の構成を示している。符号２２は、装置全体を制御するマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）、並びにＲＡＭ、ＲＯＭなどからなるコントローラ（制御手段）であり、これに接続されている以下に説明する２３〜３３の符号で示す各構成部をそれぞれ制御している。

Ｘ軸モータ２３は、Ｘ軸移動機構２の駆動源で、搭載ヘッド１をＸ軸方向に移動させ、また、Ｙ軸モータ２４は、Ｙ軸移動機構３の駆動源で、Ｘ軸移動機構２をＹ軸方向に移動させ、それにより搭載ヘッド１はＸ軸方向とＹ軸方向に移動可能となる。

Ｚ軸モータ２５は、吸着ノズル６を昇降させるＺ軸駆動機構（不図示）の駆動源で、吸着ノズル６をＺ軸方向（高さ方向）に昇降させる。また、θ軸モータ２６は、吸着ノズル６のθ軸回転機構（不図示）の駆動源で、吸着ノズル６をそのノズル中心軸（吸着軸）を中心にして回転させる。

画像認識装置２７は、吸着ノズル６に吸着された部品７の画像認識を行なうもので、Ａ／Ｄ変換器２７ａ、メモリ２７ｂ及びＣＰＵ２７ｃから構成される。そして、吸着された部品７を撮像した部品認識カメラ４から出力されるアナログの画像信号をＡ／Ｄ変換器２７ａによりデジタル信号に変換してメモリ２７ｂに格納し、ＣＰＵ２７ｃがその画像データに基づいて吸着された部品の認識を行なう。

即ち、画像認識装置２７は、部品中心と吸着角度を演算し、部品の吸着姿勢を認識する。また、画像認識装置２７は、基板認識カメラ１ａで撮像された基板マークの画像を処理して基板マーク位置を演算する。

また、画像認識装置２７は、部品認識カメラ４で撮像された部品７の画像データと基板認識カメラ１ａで撮像された基板マークデータを処理して、両方の補正データを制御手段２２へ転送する。

キーボード２８とマウス２９は、部品データなどのデータを入力するために用いられる。

記憶装置３０は、フラッシュメモリなどで構成され、キーボード２８とマウス２９により入力された部品データ、及び不図示のホストコンピュータから供給される部品データなどを格納するのに用いられる。

表示装置（モニタ）３１は、部品データ、演算データ、及び部品認識カメラ４で撮像した部品７の画像などをその表示面３１ａに表示する。

更に本実施形態おいては、吸着ノズルの吸着端に液体を付着させて形成した液滴を前記部品認識カメラ４で撮像し、その画像を画像認識する処理が、前記画像認識装置２７で実行され、処理結果に基づく液滴量の制御（調整）が、前記制御装置２２で実行される。

次に、本実施形態に適用される吸着ノズル６の先端（吸着端）の形状について説明する。

図１９にノズル先端部の側面図（Ａ）と下面図（Ｂ）を示してあるように、ノズルの底面（吸着端）には十字に溝加工を施して凹凸が形成されている。このように溝加工をすることにより、底面の面積が増えるために液滴と接触する面積が大きくなる。このように面積が大きくなると液滴の大きさの調整が容易となる上に、液滴を生成する為の液体の吐出圧力を低く押えることが出来る利点もあることが知見されている。

例えば、φ１０２ｍｍの外径の一般的なノズルを使用した場合、液滴の形成は、圧力０．３ｋＰａ〜１．３ｋＰａの範囲で液滴をノズル先端に形成することができ、その時の液滴径は、φ０．８ｍｍ〜φ０．８２ｍｍ程度しか変化しない。同じφ１０２ｍｍの外径のノズルで溝付きを使用することにより、圧力０．１ｋＰａ〜１．３ｋＰａの範囲で液滴をノズル先端に形成することができ、その時の液滴径は、φ０．４５ｍｍ〜φ０．５５ｍｍ程度変化することができ、液滴形成の圧力が低く、且つ制御できる液滴の径の範囲も大きくなる。

また、吸着端に溝６ａがあるために部品吸着後に液滴を真空吸引する時には、ノズル底面と部品の間にある水分を溝６ａを通して吸引しやすくなるため、部品表面に接しているノズル先端に残留する水分を減少させることが出来る。

なお、ノズルの吸着端の面積を大きくするには溝ではなく、表面により細かい凹凸を形成してもよく、更には梨地処理などを施しても良い。

本実施形態に適用される吸着ノズル６は、先端（吸着端）が図１９に示したように溝が形成されている以外は、前記図２、図３に示したものと同様であり、又、液体を吐出、吸着するための流体制御系も基本的には前記図４に示したものと同一である。

従って、本実施形態における部品の吸着動作は、前記図６〜図１０に示したものと同様の原理で実現される。

以下には、本実施形態による部品吸着動作の特徴について、前記図４、図７〜図１０等をも参照して詳述する。

図２０には、吸着動作全体の流れを、図２１には、図２０のステップ１３の「液滴形成」とステップ１４の「液滴認識及び補正」の詳細な流れをそれぞれ示す。

先ず、部品吸着動作を開始し（ステップ１１）、搭載ヘッド１を部品認識カメラ４の上方へ移動させて図２２に示す位置関係に位置決めする（ステップ１２）。

次いで、吸着ノズル６の下降動作をしながら純水用電磁弁１５を開放し、純水Ｗを微量吐出し、図２２に示したようにノズル先端に純水Ｗを貯めて液滴を形成する（ステップ１３）。なお、便宜上、以下には液滴の符号もＷで表わす。

その後、形成された液滴Ｗを部品認識カメラ４にて撮像を行ない、撮像した画像を画像処理して液滴ＷのサイズＤを画像認識により求め、あらかじめ設定しておいた基準の液滴の量ｄに対する許容値内に入っているか液滴量の判定を行なうと共に、許容値内になるように補正する制御を行なう（ステップ１４）。

次に、ステップ１４の詳細について図２１をも参照しながら説明する。

ここで、あらかじめ設定しておいた基準の液滴量、即ち液滴の直径サイズｄに対する許容値を、
液滴のサイズ下限値：ｄ−ｄ１
液滴のサイズ上限値：ｄ＋ｄ２
とする。

この許容値としては、上限値と下限値で別の値を入れることが出来るようになっている。

液滴の形状はほぼ球形状であるから、直径Ｄから算出される体積Ｔは、
Ｔ＝(４／３)π(Ｄ／２)³
となるから、Ｄの３乗に比例する。即ち、Ｄが１０％小さくなった場合と１０％大きくなった場合では、体積Ｔの変化率は異なり、１０％ではない。

例えば、設定した液滴のサイズｄ＝１００μｍとした場合、Ｔ＝５２３３３３μｍ³となる。

計測した液滴のサイズＤが±１０％の変化をした場合、即ち
Ｄ＝９０μｍの場合は、Ｔ１＝３８１５１０μｍ³（７３％）
Ｄ＝１１０μｍの場合は、Ｔ２＝６９６５５６μｍ³（１３３％）
となり、体積の比率は異なってしまう。

そのため、以下のようにＤを設定したとすると±３０％の変化量となる。
Ｄ＝８９μｍの場合、Ｔ１＝３６９１２１μｍ³（７０％）
Ｄ＝１０９μｍの場合、Ｔ２＝６７８０７５μｍ³（１３０％）

以上より、上限値と下限値は、１０％とのように一律に設定できないため、別々の値を設定できるようにしている。

そこで、純水を吐出し（ステップ３１）、液滴Ｗを画像認識により比較した結果（ステップ３２）、Ｄ＜ｄ−ｄ１で判定が液滴の量が少ないＮＧの場合、液滴の量を増して再度認識作業を行なう（ステップ３３）。

Ｄ＞ｄ＋ｄ２で判定が液滴の量が多いＮＧの場合、液滴をバキュームで吸い込み液滴の量を減らして再度認識作業を行なう（ステップ３４）。

ｄ−ｄ１≦Ｄ≦ｄ＋ｄ２で判定がＯＫであれば、液滴形成工程を終了し次のステップ１５の動作に入る（ステップ３５）。

即ち、液滴Ｗの直径サイズＤが適切な範囲になったら、搭載ヘッド１を部品吸着位置へ移動させると共に、前記図７に示したように同位置に到達したら（ステップ１５、１６）、電子部品７を吸着する為に下降動作を行ない、図８の状態とする。

以降は、前記ステップ２〜ステップ７と実質同一のステップ１７〜ステップ２２の処理を行なうことにより、図９のように電子部品７が純水Ｗに接触すると表面張力によって吸着ノズル６の中心と一致するため、図１０に示したように正確に該電子部品７の中心を吸着することができる。

以上詳述した本実施形態によれば以下の効果が得られる。

（１）形成した液滴の量を最適なサイズに制御することが出来る。即ち、ノズル先端に形成した液滴の量を部品認識カメラで検査することが出来るので、最適な液滴の量に調整して部品を吸着することが出来る。

（２）特別な機構や構造を必要としない。即ち、部品認識に使用するカメラ４や認識装置２７を利用することができるので、別途認識基板等の認識するための場所や機構が必要ない。

（３）ノズル交換を行なう必要がない。即ち、液滴の大きさを変更できるので、部品のサイズによって生成する液滴のサイズを変更することにより、部品サイズに応じてノズルを交換する必要が無くなる。具体的には、従来は部品サイズに応じてノズル径が大中小の３本の吸着ノズルが必要であったとすると、例えば中の１本の吸着ノズルのみで対応することができるようになる。

なお、前記実施形態では、液体として純水を使用する場合を示したが、表面張力の大きな絶縁性液体やエタノール等のアルコール系の液体でも良い。

本発明に係る第１実施形態の部品実装装置の要部を示す斜視図吸着ノズルによる部品の吸着状態を示す斜視図本実施形態に適用される吸着ノズルの特徴を示す部分断面図本実施形態に適用される流体制御系の概要を示す説明図吸着ノズルの吸着端の形状と付着される純水の液滴の関係を示す説明図第１実施形態の作用の第１段階を示す説明図第１実施形態の作用の第２段階を示す説明図第１実施形態の作用の第３段階を示す説明図第１実施形態の作用の第４段階を示す説明図第１実施形態の作用の第５段階を示す説明図第１実施形態の作用を示すフローチャート液体のセルフアライメント効果を説明する模式図第２実施形態の特徴を示す説明図第２実施形態の特徴を示す他の説明図第３実施形態の特徴を示す説明図第３実施形態の特徴を示す他の説明図本発明に係る第４実施形態の部品実装装置の全体を示す斜視図第４実施形態の部品実装装置の制御系の概要を示すブロック図第４実施形態に適用される吸着ノズルの特徴を示す説明図第４実施形態の作用を示すフローチャート液滴量の制御の特徴を示す説明図液滴を撮像しているイメージを示す模式図従来の吸着ノズルと部品吸着の関係を示す側面図従来の吸着ノズルの断面図従来の吸着ノズルの底面と空気流速の関係を示す説明図

符号の説明

１…搭載ヘッド
２…Ｘ軸ガントリ
３…Ｙ軸ガントリ
４…部品認識装置
５…部品供給装置
６…吸着ノズル
６ａ…溝
７…電子部品
８…先端部
９…吸引孔
１０…配管
１１…圧力計
１２…真空源
１３…水タンク
１４…エア用電磁弁
１５…純水用電磁弁
１６…部品供給テープ
１７…塗布ヘッド
１８…純水供給ノズル

Claims

搭載ヘッドに装着された吸着ノズルで電子部品を吸着保持した後、該電子部品を基板上に搭載する電子部品の実装方法において、
前記吸着ノズルの吸着端又は電子部品の被吸着面に液体を付着させ、付着させた液体に前記吸着ノズルの吸着端と前記電子部品の被吸着面とを接触させた後、前記吸着ノズルの吸着端に連通された真空系により、前記吸着ノズルの吸着端と前記電子部品の被吸着面との間に介在する前記液体を吸引除去する電子部品の吸着動作を行なうことを特徴とする電子部品の実装方法。
搭載ヘッドに装着された吸着ノズルで電子部品を吸着保持し、該電子部品を基板上に搭載する電子部品の実装装置において、
前記吸着ノズルの吸着端又は電子部品の被吸着面に液体を付着させる液体供給手段と、
付着させた液体に前記吸着ノズルの吸着端と前記電子部品の被吸着面とを接触させた後、前記吸着ノズルの吸着端と前記電子部品の被吸着面との間に介在する前記液体を吸引除去する、前記吸着ノズルの吸着端に連通された真空系とを備えたことを特徴とする電子部品の実装装置。
搭載ヘッドに装着された吸着ノズルで電子部品を吸着保持した後、該電子部品を基板上に搭載する電子部品の実装方法において、
前記吸着ノズルの吸着端に液体を付着させて液滴を形成し、形成された液滴を撮像して画像認識により液滴の量を制御した後、電子部品の吸着動作を行なうことを特徴とする電子部品の実装方法。
搭載ヘッドに装着された吸着ノズルで電子部品を吸着保持し、該電子部品を基板上に搭載する電子部品の実装装置において、
前記吸着ノズルの吸着端に液体を付着させて液滴を形成する液体供給手段と、形成された液滴を撮像して画像認識により液滴の量を制御する画像認識・制御手段とを備えたことを特徴とする電子部品の実装装置。
前記吸着ノズルとして、吸着端が凹凸面からなる吸着ノズルを使用することを特徴とする請求項１又は３に記載の電子部品の実装方法。
前記吸着ノズルとして、吸着端に凹凸面が形成された吸着ノズルが用意されていることを特徴とする請求項２又は４に記載の電子部品の実装装置。