JP4985676B2

JP4985676B2 - 電子部品実装装置

Info

Publication number: JP4985676B2
Application number: JP2009045123A
Authority: JP
Inventors: 保夫 ▲高▼浪
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2009-02-27
Filing date: 2009-02-27
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2029-02-27
Also published as: JP2010199468A

Description

本発明は、パレットからピックアップした電子部品を基板に実装する電子部品実装装置に関するものである。

電子部品実装分野における電子部品の供給方法として、伸縮性のあるウェハシートに電子部品を貼り付けておき、ウェハシートの下方から電子部品を押し上げながら上方からノズルで吸着する方法がある。このような供給方法を採用した電子部品実装装置が特許文献１に開示されている。特許文献１に開示された装置は、予め複数のウェハシートをマガジン内に収納しておき、これらを取り出して専用のホルダに設置し、この位置でノズルによって電子部品を取り出し、電子部品が空になるとマガジンに戻し、代わりに新たなウェハシートを取り出すという動作を繰り返すことで複数の基板に電子部品を連続して実装できるように構成されており、ウェハシートの端部を固定するアームをマガジンとホルダを結ぶ直線上で移動させることでウェハシートをマガジンに出し入れする。
特開平４−１９６１４８号公報

この装置ではウェハシートの交換作業はアームの直線移動によってのみ行われるため、アームはマガジンに対してホルダの背後まで移動しなければならない。そのためホルダの背後にアームの移動スペースとアームの移動機構の設置スペースを確保する必要があり、結果として装置が大型化していた。

本発明の電子部品実装装置は、交換用のパレットを水平に収納するパレット収納部と、前記パレット収納部の隣に配置されたパレット保持部とを備え、前記パレット保持部によって水平に保持されるパレットから電子部品をピックアップして基板に実装する電子部品実装装置であって、前記パレット保持部は、パレットの端部と連結するパレット連結部材と、前記パレット連結部材を前記パレット収納部側に配置したテーブルと、前記テーブルを前記パレット収納部に対して近接または離反する方向およびこの方向と水平面内で直交する方向に移動させる直動機構と、前記パレット連結部材を水平面内で回動させる機構とを備え、前記直動機構は、前記パレット連結部材と端部で連結されたパレットをピックアップ位置に対して位置決めするとともに、前記パレット連結部材と端部で連結されたパレットを前記パレット収納部と前記パレット保持部の間で移動させる。

本発明の電子部品実装装置は、パレットの交換作業にパレットの直線移動と旋回を併用することでパレットの直線移動行程を短縮し、直動機構の小型化、簡素化を可能にした。

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における電子部品実装装置の平面図、図２は本発明の実施の形態における電子部品実装装置の側面図、図３乃至図１３は本発明の実施の形態における電子部品実装装置の平面図である。

電子部品実装装置の構成について、図１の平面図と図２の側面図を参照して説明する。電子部品実装装置１はそれぞれ機能の異なる４つの部分を主要部として構成されている。

パレット収納部２は、パレット３を上下に等間隔で水平な姿勢で収納するマガジン４と、マガジン４を上下に移動させるマガジン昇降機構５とで構成されている。

パレット保持部６は、パレット３を対向する２箇所で固定する２つのパレット固定部材７、８と、パレット固定部材７、８を上部に配置したパレット固定テーブル９と、パレット固定テーブル９を水平面内で直交する２方向（矢印ａ、ｂ）にそれぞれ動かす２つの直動機構とで構成されている。このうち第１の直動機構は、送りねじ１０に螺着されたナット１１をパレット固定テーブル９の下部に取り付け、送りねじ１０をモータ１２で回転させてパレット固定テーブル９をａ方向において動かす機構である。パレット固定テーブル９の下部に取り付けられたスライダ１３がガイド１４に摺動自在に装着されており、パレット固定テーブル９はガイド１４の延伸する直線に沿って移動する。送りねじ１０とモータ１２、ガイド１４は移動テーブル１５の上部に配置されている。第２の直動機構は、移動テーブル１５をパレット固定テーブル９の移動方向（ａ方向）と直交する方向（ｂ方向）において動かす機構であり、第１の直動機構と同様に、移動テーブル１５の下部に取り付けられたスライダ１６およびナット１７と、電子部品実装装置１の基台１８に取り付けられたモータ１９および送りねじ２０、ガイド２１とで構成されている。

パレット収納部２は、第１の直動機構によってパレット固定テーブル９が移動する方向（ａ方向）にパレット保持部６との間に所定の距離をおいて配置されている。マガジン４は隣に配置されたパレット保持部６と正対する側が正面であり、正面側はパレット３の出し入れを行うために開口されている。パレット固定部材７、８はａ方向にパレット３の全長より長い距離をおいて配置されている。このうちパレット収納部２側に配置された第１のパレット固定部材７は、モータ２２によって水平面内で回動できるようになっている。第１のパレット固定部材７はパレット３の端部の凸部材２３と係合する凹部材を備え、パレット３をマガジン４から取り出すときには、これらの係合によってパレット３を連結するパレット連結部材として機能する。第２のパレット固定部材８はシリンダ２４の伸縮するピストンロッド２５に取り付けられており、第１のパレット固定部材７に接近または離反できるようになっている。

基板保持部３０は、第２の直動機構によって移動テーブル１５が移動する方向（ｂ方向）にパレット保持部６との間に所定の距離をおいて配置されている。基板保持部３０は基板３１を水平な姿勢で保持する基板保持テーブル３２と、基板保持テーブル３２をａ方向およびｂ方向に動かす図示しない直動機構とで構成されている。

移載ヘッド部４０は、ヘッド４１と、ヘッドの下部に装着されているノズル４２と、ヘッドをｂ方向に動かす図示しない直動機構とで構成されている。ヘッド４１はパレット保持部６と基板保持部３０の上を移動し、ピックアップ位置４３でパレット３からピックアップしたチップを実装位置４４で基板３１に搭載する。

図１中の点線４５は電子部品実装装置１の内部と外部の境界線であり、この点線上に装置筐体の側壁が配置されている。点線４５の内側が電子部品実装装置１が水平面において占有する領域であり、パレットの交換動作を以下に説明する方法に限定することで電子部品実装装置１の占有面積を小さくすることができる。なお電子部品実装装置１はｂ方向においてパレット保持部６側が正面であり、基板保持部３０側が背面である。作業者は正面側から電子部品実装装置１の操作やメンテナンスなどを行う。

電子部品実装装置１におけるパレット交換動作について、図１乃至図７を参照して説明する。パレット交換動作には、マガジン４から取り出したパレット３をパレット固定テーブル９に固定する動作と、パレット固定テーブル９に固定されているパレット３をマガジ
ン４に挿入する動作があるが、ここではマガジン４に収納されているパレット３をパレット固定テーブル９に固定するまでの動作についてのみ図面を参照して説明する。

最初の動作として、図１、図２に示すように、これから取り出そうとするパレット３の凸部材２３と第１のパレット固定部材７との位置合わせを行う。水平方向における位置合わせは移動テーブル１５をｂ方向に動かすことで行い、鉛直方向における位置合わせはマガジン４を昇降させることで行う。ここでは図２に示すように最上段に収納されているパレット３を取り出すことになっている。

位置合わせが終了したら、図３に示すようにパレット固定テーブル９をマガジン４に向けて動かし、第１のパレット固定部材７の凹部とパレット３の凸部材２３を係合させる。第１のパレット固定部材７には電磁的または機械的なチャッキング機能が備わっており、パレット３の凸部材２３を強く固定することができるようになっている。その後、図４に示すようにパレット固定テーブル９をパレット収納部２と離反する方向に動かし、第１のパレット固定部材７によって固定されているパレット３をマガジン４から取り出す。

パレット固定テーブル９は、図５に示すようにマガジン４からパレット３を完全に取り出すため、電子部品実装装置１の側壁（点線４５）に接触しない程度に接近するまで移動する。そして、図６に示すように第１のパレット固定部材７を回動させ、一端を固定したパレット３を１８０度旋回させる。旋回したパレット３はパレット固定テーブル９の真上に移動し、第２の固定部材８がパレット３の他端に接触しこれを固定する。

これによりパレット３はパレット固定テーブル９の真上で固定された状態となる。しかし、この段階でパレット３はピックアップ位置４３から離れた位置にあるので、最後の動作として、図７に示すようにパレット固定テーブル９と移動テーブル１５をそれぞれパレット収納部２側および基板保持部３０側に動かし、パレット３をピックアップ位置４３に向けて移動させる。この後は、チップを実装順にピックアップ位置４３に移動させるために第１および第２の直動機構によってパレット３の位置決めを行う。

以上は、パレット交換動作のうちマガジン４から取り出したパレット３をパレット固定テーブル９に固定する動作であるが、もう１つのパレット交換動作であるパレット固定テーブル９に固定されているパレット３をマガジン４に入れる動作については、以上説明した動作を逆に行うことになる。

電子部品実装装置１は、実装動作において使用したパレット３をマガジン４に戻すときにはパレット３を旋回させなければならないが、パレット３を実装動作で使用した位置（図７参照）においたまま旋回させるとパレット３がマガジン４に衝突してしまうので、パレット固定テーブル９をパレット収納部２および基板保持部３０からそれぞれ離反する方向に一旦移動させる動作が必要となる。そして、パレット固定テーブル９が図６に示す位置まで移動した段階でパレット３を旋回させることになる。

このように電子部品実装装置１は、パレット交換時にはパレット３を必ず１８０度旋回させることになるが、パレット３の旋回は、パレット固定テーブル９が一定の位置、すなわち図６に示すように、パレット固定テーブル９がパレット収納部２および基板保持部３０からそれぞれ離反した位置にあるときにのみ限定して行われる。これは、パレット３の旋回をどの位置でも行うことができるようにするためには、旋回中のパレット３がマガジン４と干渉しないようにパレット収納部２とパレット保持部６との間の距離を大きめに確保しておかなければならなくなるが、マガジン４から離反した位置でのみパレット３の旋回を行うようにすることで、パレット収納部２をパレット保持部６の近くに配置しても旋回中のパレット３がマガジン４と干渉することがなくなるからである。従って、電子部品
実装装置１は、パレット収納部２とパレット保持部６とを互いに近接させて配置し、占有面積が小さく面積生産性に優れたものとなっている。

また、パレット３は作業者に対して反対側、すなわち装置奥側において旋回するので、パレット保持部６を装置正面側に寄せて配置してもパレット３が装置正面側の側壁に衝突することはない。従って、装置正面側の側壁はパレット保持部６の近傍に配置することができるようになり、占有面積が小さく面積生産性に優れたものとなっているとともに、作業者により近い位置にあるパレット保持部６に対するメンテナンス性にも優れる。

また電子部品実装装置１は、パレット３の交換作業におけるパレット３の移動に直線移動と旋回を併用することで、パレット３のａ方向における直線移動行程を短縮することができる。これにより第１の直動機構を構成する送りねじ１０の全長を短縮することができ、第１の直動機構自体を小型化することができる。第１の直動機構はパレット３の交換作業に用いられるだけではなく、パレット３の位置決め機構も兼ねているため、コストパフォーマンスや面積生産性、メンテナンス性に優れたものとなっている。

さらに電子部品実装装置１は、第１の直動機構を作業者に対してパレット固定テーブル９の反対側に配置し、第２の直動機構については駆動部となるモータ１９を同じくパレット固定テーブル９の反対側に配置したことで、駆動系が作業者から遠ざかり、パレット保持部６に対する作業時のアクセス性に優れたものとなっている。

マガジン４にパレット３を収納する方法について、図８乃至図１３を参照して説明する。電子部品実装装置１は様々な品種のチップを扱うため、マガジン４には品種の異なるチップを備えた交換用のパレット３を予め収納しておく必要がある。電子部品実装装置１においてマガジン４にパレット３を収納する方法は大きく分けて二つの方法がある。

一つは、第１の直動機構を用いてパレット３を収納する方法であり、最初に図８に示すようにパレット固定テーブル９の上で第１のパレット固定部材７にパレット３の凸部材２３を係合させて連結し、次に１８０度旋回させ（図９、図１０参照）、最後に図１１に示すようにパレット固定テーブル９をパレット収納部２に向けて移動させてパレット３をマガジン４に収納する。この収納方法はパレット３を円滑に移動させ、無用な振動や衝撃を加えることがないので、チップをウェハシートに貼り付けた形態のパレットだけでなく、チップをトレイに載置しただけの形態のパレットにも有効である。

もう一つの収納方法は、第１の直動機構を用いずに作業者自らが手動で収納する方法である。図１２に示すように電子部品実装装置１の正面側に位置する作業者は、自らの手６０でパレット収納部２とパレット保持部６の間にパレット３を運び、マガジン４の正面側から収納することができる。ただし、正面側から手動で収納する場合、パレット収納部２とパレット保持部６の間の非常に狭い空間で作業を行うことになるため、位置合わせに時間がかかるなど作業性があまり良いとはいえない。そのため、図１３に示すようにマガジン４の背面側にもパレット３を出し入れするための開口を設け、ここからパレット３を収納できるようにすることも可能である。

マガジン４の背面側からパレット３を収納する方法は、マガジン４の背面側にある程度の空間を必要とするため、複数の電子部品実装装置１を横一列に並べて使用するような場合には適さないが、電子部品実装装置１の側方に十分な空間的余裕がある場合には、正面側から収納する方法よりはるかに簡単かつ迅速に作業を行うことができる。

従って、マガジン４の背面側にも予めパレット３の出し入れ用の開口を設けておくことで、第１の直動機構を用いたパレットの自動収納およびマガジン４の両方向からの手動収
納を行うことが可能になり、電子部品実装装置１の配置やパレットの種類等に応じて収納方法を選択し、または組み合わせることができる合理的な作業環境を実現することができる。

本発明の電子部品実装装置は、パレットの交換作業にパレットの直線移動と旋回を併用することでパレットの直線移動行程を短縮し、直動機構の小型化、簡素化を可能にしたので、パレットからピックアップした電子部品を基板に実装する分野に有用である。

本発明の実施の形態における電子部品実装装置の平面図本発明の実施の形態における電子部品実装装置の側面図本発明の実施の形態における電子部品実装装置の平面図本発明の実施の形態における電子部品実装装置の平面図本発明の実施の形態における電子部品実装装置の平面図本発明の実施の形態における電子部品実装装置の平面図本発明の実施の形態における電子部品実装装置の平面図本発明の実施の形態における電子部品実装装置の平面図本発明の実施の形態における電子部品実装装置の平面図本発明の実施の形態における電子部品実装装置の平面図本発明の実施の形態における電子部品実装装置の平面図本発明の実施の形態における電子部品実装装置の平面図本発明の実施の形態における電子部品実装装置の平面図

１電子部品実装装置
２パレット収納部
３パレット
６パレット保持部
７第１のパレット固定部材
９パレット固定テーブル
１０送りねじ
１１ナット
１２モータ
２２モータ
２３凸部材

Claims

交換用のパレットを水平に収納するパレット収納部と、前記パレット収納部の隣に配置されたパレット保持部とを備え、前記パレット保持部によって水平に保持されるパレットから電子部品をピックアップして基板に実装する電子部品実装装置であって、
前記パレット保持部は、パレットの端部と連結するパレット連結部材と、前記パレット連結部材を前記パレット収納部側に配置したテーブルと、前記テーブルを前記パレット収納部に対して近接または離反する方向およびこの方向と水平面内で直交する方向に移動させる直動機構と、前記パレット連結部材を水平面内で回動させる機構とを備え、
前記直動機構は、前記パレット連結部材と端部で連結されたパレットをピックアップ位置に対して位置決めするとともに、前記パレット連結部材と端部で連結されたパレットを前記パレット収納部と前記パレット保持部の間で移動させることを特徴とする電子部品実装装置。