JP6134907B2 - ペースト転写ユニット及び部品実装装置 - Google Patents

Description

本発明は、部品にペーストを転写させるペースト膜を形成するペースト転写ユニット及びこのペースト転写ユニットを備えた部品実装装置に関するものである。

半導体パッケージ等を対象とした部品実装装置には、フラックスや接着剤等のペーストの薄膜（ペースト膜）を形成して部品へのペーストの転写に供するペースト転写ユニットを備えたものがある。ペースト転写ユニットは、ペーストが供給されたステージに対してスキージが所定の間隔を空けた状態で相対移動することでステージ上に一定厚さのペースト膜を形成し、使用済みのペースト膜はステージ上を摺動するスクレーパによって掻取る構成となっている（例えば、特許文献１）。

特開２００８−１０８８８４号公報

しかしながら、スクレーパの下縁はペーストと長時間接触することによって膨潤し、折れや波打ち等の変形が生じる場合があった。その結果、ペーストの掻取り時にステージ上のペーストを完全に掻取ることができずにペーストをステージ上に残してしまい、その後スキージによってペースト膜を形成する際に、残ったペーストをスクレーパの背面側で掻取ってしまうという不具合が生じていた。

そこで本発明は、ペーストとの長時間の接触によって膨潤したスクレーパの変形を修正して安定したペースト膜の形成を実現できるペースト転写ユニット及び部品実装装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載のペースト転写ユニットは、ペーストが供給されるステージと、ペーストが供給された前記ステージに対して相対移動することで前記ステージ上にペースト膜を形成するスキージと、前記ステージ上を摺動して前記ペースト膜を掻取るスクレーパと、を備え、前記スクレーパは、下縁を前記ステージに接触させて摺動する掻取り部材及びこの掻取り部材の上部を固定保持するホルダを備えて成り、前記掻取り部材の上端面には切欠き部が形成されており、前記掻取り部材は前記ステージ上の前記ペースト膜を掻取る掻取り面に開口して内部を前記上端面側に向かって延びるペースト誘導路を備えた。

請求項２に記載のペースト転写ユニットは、請求項１に記載のペースト転写ユニットであって、前記切欠き部は、前記掻取り部材の前記ステージに対する相対移動方向に沿って前記上端面を横断して設けられている。

請求項３に記載のペースト転写ユニットは、請求項１又は２に記載のペースト転写ユニットであって、前記ホルダは前記掻取り部材の前記上端面が当接される当接面を有する。

請求項４に記載の部品実装装置は、請求項１乃至３の何れかに記載のペースト転写ユニットと、前記ペースト転写ユニットにより形成された前記ペースト膜に接触させてペーストを転写した部品を基板に装着する装着ヘッドとを備えた。

本発明では、スクレーパの掻取り部材は上端面に切欠き部を備えているので上部が容易に変形し得る。このため、掻取り部材の下縁が膨潤して変形を生じても掻取り部材のホルダに対する固定保持状態を緩めることで掻取り部材の下縁を直線状にすることができ、掻取り部材の下縁の変形を修正して安定したペースト膜の形成を実現できる。

本発明の一実施の形態における部品実装装置の斜視図 本発明の一実施の形態における部品実装装置が備えるペースト転写装置の斜視図 本発明の一実施の形態におけるペースト転写装置の側面図 本発明の一実施の形態におけるペースト転写装置が備えるスクレーパの（ａ）斜視図（ｂ）側面図 本発明の一実施の形態におけるスクレーパの分解斜視図 本発明の一実施の形態における部品実装装置の制御系統を示すブロック図 （ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）本発明の一実施の形態におけるペースト転写装置の動作説明図 （ａ）（ｂ）（ｃ）本発明の一実施の形態における部品実装装置の動作説明図 （ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）本発明の一実施の形態におけるスクレーパの正面図 （ａ）本発明の第１変形例におけるスクレーパの部分斜視図（ｂ）第１変形例におけるスクレーパの矢視ＶＢ−ＶＢ断面図（ｃ）矢視ＶＣ−ＶＣ断面図 本発明の第２変形例におけるスクレーパの（ａ）正面図（ｂ）側面図 本発明の第３変形例におけるスクレーパの（ａ）正面図（ｂ）側面図 本発明の第４変形例におけるスクレーパの（ａ）正面図（ｂ）側面図 （ａ）（ｂ）（ｃ）本発明の第５変形例におけるスクレーパの正面図

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１において、部品実装装置１は、上流工程側の装置から送られてきた基板２を搬入し（図１中に示す矢印Ａ）、その基板２上の電極部３に部品４を装着して下流工程側の装置に搬出する部品実装動作を繰り返し実行する装置である。以下、説明の便宜上、基板２の搬送方向をＸ軸方向（作業者ＯＰから見た左右方向）とし、Ｘ軸方向と直交する水平面内方向をＹ軸方向（作業者ＯＰから見た前後方向）とする。また、上下方向をＺ軸方向とする。

図１において、部品実装装置１は、基台１１上に基板２を搬送して作業位置に位置決めするコンベア１２、部品供給口１３ａに部品４を供給する複数のパーツフィーダ１３及び直交座標ロボットから成るヘッド移動機構１４を備えており、ヘッド移動機構１４によって装着ヘッド１５が移動される。

装着ヘッド１５の下部には複数の吸着ノズル１６が下方に延びた状態で取付けられている。これら吸着ノズル１６はそれぞれ、装着ヘッド１５内に設けられたノズル駆動機構１５ａの作動によって上下方向への移動（昇降）と上下軸回りの回動を行い、装着ヘッド１５内に設けられた吸着機構１５ｂの作動によって部品４の真空吸着動作を行う。

装着ヘッド１５には撮像視野を下方に向けた基板カメラ１７が取付けられており、基台１１上のコンベア１２とパーツフィーダ１３との間の領域には撮像視野を上方に向けた部品カメラ１８が取付けられている。

パーツフィーダ１３に隣接した位置には部品４に転写させるためのペーストＰｓｔの薄膜（ペースト膜Ｐｍ）を形成するペースト転写ユニット２０が設けられている。ペースト転写ユニット２０は、図２及び図３に示すように、ベース部２１の上方に皿状のステージ２２を有しており、ステージ２２はベース部２１に取付けられたステージ駆動アクチュエータ２３によってＹ軸方向に移動（すなわちベース部２１に対して相対移動）される。ベース部２１にはスキージ・スクレーパ保持部２４が設けられており、スキージ・スクレーパ保持部２４にはスキージ２５及びスクレーパ２６が保持されている。

スキージ２５はＸ軸方向に延びた「へら」状の部材から成り、スキージ・スクレーパ保持部２４に取付けられたスキージ昇降アクチュエータ２７によって昇降させることができる。スキージ昇降アクチュエータ２７によってスキージ２５を昇降させると、ステージ２２の上面２２ｓとスキージ２５の下縁２５ｓとの間隔Ｇｐ（図３中の拡大図参照）の大きさが変更される。

図３及び図４（ａ），（ｂ）において、スクレーパ２６はスキージ２５よりも作業者ＯＰに近い側（後方とする）に位置しており、Ｘ軸方向に延びた「へら」状の掻取り部材３１と、この掻取り部材３１を固定保持するホルダ３２を備えて成る。

図４（ａ），（ｂ）において、ホルダ３２は、Ｘ軸方向に延びた水平部４１ａ及び水平部４１ａの前端から下方に延びた垂直部４１ｂから成る断面Ｌ字状の主部４１と、水平部４１ａの後斜面４１ｃに複数のボルト４２によって取付けられた押え部４３から成る。掻取り部材３１は後方に延出した上部３１ａの上端面３１ｂを水平部４１ａの下面（当接面４１ｄ）に当接させるとともに前端面３１ｃを垂直部４１ｂの後面４１ｅに当接させており、上部３１ａの後端部３１ｄが押え部４３の係止溝４３ａに係止された状態でホルダ３２に保持されている。すなわち掻取り部材３１は、その上部３１ａが、ホルダ３２の有する掻取り部材保持空間（当接面４１ｄ、後面４１ｅ及び係止溝４３ａによって囲まれる空間）内で位置変位を拘束された状態でホルダ３２に取付けられている。

図４（ａ），（ｂ）において、掻取り部材３１の下部はホルダ３２の垂直部４１ｂよりも下方に突出しており、その前面にはペーストＰｓｔの掻取り面３１ｅが形成されている。ホルダ３２はスキージ・スクレーパ保持部２４に取付けられた付勢ばね２４ｓ（図３）によって下方に付勢されており、これにより掻取り部材３１の（掻取り面３１ｅの）下縁３１ｆは常時ステージ２２の上面２２ｓに押付けられた状態となっている。

掻取り部材３１をホルダ３２から取外すときには、ホルダ３２に対してボルト４２を緩めたうえで、ホルダ３２の側方から掻取り部材３１を引抜けばよい（図５）。一方、掻取り部材３１をホルダ３２に取付けるときには、これとは逆の順序で掻取り部材３１をホルダ３２に差込んでボルト４２を締付ければよい。或いは、ホルダ３２の主部４１から押え部４３を取外し、この状態から主部４１の当接面４１ｄに掻取り部材３１の上端面３１ｂを当接させ、主部４１の後面４１ｅに掻取り部材３１の前端面３１ｃを当接させたうえで、掻取り部材３１の後端部３１ｄを押え部４３の係止溝４３ａによって係止するようにしつつ、ボルト４２によって押え部４３を主部４１に締付ければよい。

図５において、掻取り部材３１の上部３１ａには、上端面３１ｂに開口する複数の切欠き部３１ＶがＸ軸方向（掻取り部材３１のステージ２２に対する相対移動方向と直交する）に並んで設けられている。これら上端面３１ｂに形成された複数の切欠き部３１Ｖはそれぞれ、掻取り部材３１のステージ２２に対する相対移動方向（Ｙ軸方向）に沿って、上端面３１ｂを横断して（すなわちＹ軸方向に貫通して）設けられている。

図６において、コンベア１２による基板２の搬送及び位置決め動作、各パーツフィーダ１３による部品４の供給動作、ヘッド移動機構１４による装着ヘッド１５の移動動作は部品実装装置１が備える制御装置３０によってなされる。また、ノズル駆動機構１５ａによる各吸着ノズル１６の昇降及び回動の各動作の制御と吸着機構１５ｂによる各吸着ノズル１６の部品４の吸着動作も制御装置３０によってなされる。

基板カメラ１７の撮像動作制御及び部品カメラ１８の撮像動作制御は制御装置３０によってなされる。基板カメラ１７の撮像動作によって得られた画像データと部品カメラ１８の撮像動作によって得られた画像データはそれぞれ制御装置３０に送信され、制御装置３０の画像認識部３０ａ（図６）において画像認識がなされる。また、ペースト転写ユニット２０のステージ駆動アクチュエータ２３によるステージ２２のＹ軸方向への移動動作及びスキージ昇降アクチュエータ２７によるスキージ２５の昇降動作はそれぞれ制御装置３０によってなされる。

制御装置３０は、部品実装装置１により基板２上に部品４を装着する場合には、先ず、ペースト転写ユニット２０のステージ２２上にペースト膜Ｐｍを形成（成膜）させる。これには、先ず、ステージ駆動アクチュエータ２３を作動させてステージ２２をベース部２１の前方（図７における紙面左側）に位置させたうえで、図示しないペースト供給手段によってステージ２２の上面２２ｓにペーストＰｓｔを供給する。そして、スキージ２５の下縁２５ｓがペーストＰｓｔに接触しない程度の高さになるまでスキージ２５を上昇させたうえで、ステージ２２を後方に移動させる（図７（ａ）中に示す矢印Ｂ１）。このときスクレーパ２６は付勢ばね２４ｓによって掻取り部材３１の下縁３１ｆがステージ２２の上面２２ｓに押付けられているので、ステージ２２上のペーストＰｓｔはステージ２２に対して相対移動したスクレーパ２６によってステージ２２の前方領域に掻取られた状態となる（図７（ｂ））。

制御装置３０は、ステージ２２を後方に移動させたら、スキージ２５を下降させてスキージ２５の下縁２５ｓとステージ２２の上面２２ｓとの間の間隔Ｇｐが形成しようとするペースト膜Ｐｍの厚さになるようにする（図７（ｃ）中に示す矢印Ｃ）。そして、ステージ２２を前方に移動させ（図７（ｄ）中に示す矢印Ｂ２）、スキージ２５をステージ２２に対して相対移動させる。これによりペースト転写ユニット２０のステージ２２上にペースト膜Ｐｍが形成される。

制御装置３０は、ペースト転写ユニット２０のステージ２２上にペースト膜Ｐｍを形成したら、コンベア１２を作動させて上流工程側の装置から送られてきた基板２を受け取って搬入し、所定の作業位置に位置決めする。次いで、装着ヘッド１５を移動させ、基板カメラ１７による基板２上の一対の基板マーク２ｍ（図１）の撮像を行って画像認識を実行し、得られた基板マーク２ｍの位置から基板２の位置ずれを求める。

制御装置３０は、基板２の位置ずれを求めたら、パーツフィーダ１３の部品供給口１３ａに部品４を供給させる一方、装着ヘッド１５をパーツフィーダ１３の上方に位置させて、部品供給口１３ａに供給された部品４を吸着ノズル１６に吸着させる。そして、装着ヘッド１５をペースト転写ユニット２０の直上の位置に移動させ、そこから装着ヘッド１５を下降させて（図８（ａ）。図中に示す矢印Ｄ１参照）、部品４の下面に形成されたバンプ４ｂにペーストＰｓｔを付着させる（図８（ｂ））。

制御装置３０は、部品４のバンプ４ｂにペーストＰｓｔを付着させたら、装着ヘッド１５をステージ２２に対して上昇させた後（図８（ｃ）中に示す矢印Ｄ２参照）、ペーストＰｓｔを付着させた部品４が部品カメラ１８の上方を通過するように装着ヘッド１５を移動させる。そして、部品カメラ１８による部品４の撮像を行って画像認識を実行し、部品４の吸着ノズル１６に対する位置ずれ（吸着ずれ）を求める。

制御装置３０は、部品４の吸着ノズル１６に対する位置ずれを求めたら、装着ヘッド１５を基板２の上方に位置させ、吸着ノズル１６に吸着させた部品４を基板２に接触させて真空吸着を解除し、部品４を基板２に装着する。この部品４の装着時には、事前に求めた基板２の位置ずれと部品４の吸着ずれが修正されるように、基板２に対する吸着ノズル１６の位置補正を行う。

制御装置３０は、基板２に対する部品４の装着を行ったら、基板２に装着すべき全ての部品４の装着が終了したか否かの判断を行い、その結果、基板２に装着すべき全ての部品４の装着が終了していなかったときには、続いて新たな部品４の吸着を行い、基板２に装着すべき全ての部品４の装着が終了していたときにはコンベア１２を作動させて基板２を部品実装装置１から搬出する。

このような構成の部品実装装置１において、スクレーパ２６の掻取り部材３１は、前述したように、上端面３１ｂをホルダ３２の主部４１の当接面４１ｄに当接させた状態でホルダ３２に取付けられているが（図９（ａ））、掻取り部材３１の下縁３１ｆはステージ２２の上面２２ｓに押付けられてペーストＰｓｔと長時間接触した状態にあるので、時間の経過とともに膨潤して折れや波打ち等の変形が生じてしまう（図９（ｂ））。このような掻取り部材３１の折れや波打ち等は、スクレーパ２６によるペーストＰｓｔの掻取り時にステージ２２上のペーストＰｓｔを完全に掻取ることができなくなるという不都合が生じる。

作業者ＯＰは、スクレーパ２６によるステージ２２上のペーストＰｓｔの掻取り状態が不良になり、その結果ペーストＰｓｔの掻き残しが増え、ペーストＰｓｔ量が減少することで安定したペースト膜Ｐｍの形成ができなくなってきたと判断した場合には、部品実装装置１による部品実装作業を一旦停止させたうえで、掻取り部材３１の取付け状態をリセットする。

掻取り部材３１の取付け状態をリセットするには、作業者ＯＰは、一旦ボルト４２を緩めてから改めてボルト４２を締付ける。このボルト４２を緩めてから改めてボルト４２を締付ける間に、掻取り部材３１の上部３１ａは前述のホルダ３２の掻取り部材保持空間（当接面４１ｄ、後面４１ｅ及び係止溝４３ａによって囲まれる空間）内でＸ軸方向の拘束が解除され、下縁３１ｆ側の膨潤の程度が上部３１ａ側よりも大きいために下方に凸となる弓状に反った形状（図９（ｃ））になろうとする掻取り部材３１の全体がＸ軸方向に伸びることを許容することによって、掻取り部材３１の下縁３１ｆの反りが修正される（図９（ｄ））。このとき掻取り部材３１の上部３１ａは各切欠き部３１Ｖを開くようにしてＸ軸方向に容易に伸びることができ、切欠き部３１Ｖの数が多いほどＸ軸方向の伸びを滑らかにすることができる。この掻取り部材３１の取付け状態のリセットによってペースト膜Ｐｍの掻取り状態は良好となり、以後、ペーストＰｓｔの掻き残しのない安定した状態でペースト膜Ｐｍを形成することが可能となる。

なお、図１０（ａ），（ｂ）の第１変形例に示すように、掻取り部材３１のステージ２２に対する相対移動方向（Ｙ軸方向）に沿って、上端面３１ｂを横断させずに（Ｙ軸方向に貫通させずに）、平面視にて蛇腹状になるように切欠き部３１Ｖを形成してもよい。この場合、Ｙ軸方向における前方側から切欠いた切欠き部３１ＶとＹ軸方向における後方側から切欠いた切欠き３１ＶとをＸ軸方向に向かって交互に設ける。

また、図１１（ａ），（ｂ）の第２変形例に示すように、掻取り部材３１に、ステージ２２上のペースト膜Ｐｍを掻取る掻取り面３１ｅに開口して内部を上端面３１ｂ側に向かって延びるペースト誘導路３１ｇが設けられていてもよい。このペースト誘導路３１ｇは、掻取り部材３１の下縁３１ｆを浸すペーストＰｓｔの一部を掻取り部材３１の上端面３１ｂ側に誘導し（図１１（ｂ）中に示す白矢印参照。後述の図１２（ｂ）及び図１３（ｂ）についても同様）、これにより掻取り部材３１の上部３１ａ側も下縁３１ｆ側とできるだけ同程度に膨潤させることによって、掻取り部材３１の反りを解消しようとするものである。この場合、ペースト誘導路３１ｇの形状等は自由であり、図１２（ａ），（ｂ）の第３変形例に示すように、ペースト誘導路３１ｇの掻取り面３１ｅにおける開口高さが掻取り部材３１の上部３１ａに達しているものや、図１３（ａ），（ｂ）の第４変形例に示すように、ペースト誘導路３１ｇの掻取り面３１ｅにおける開口幅（Ｘ軸方向の寸法）が複数の切欠き部３１Ｖを跨る寸法を有しているもの等であってもよい。

なお、このように掻取り部材３１にペースト誘導路３１ｇを設けることによって掻取り部材３１の反りが十分に解消される場合には、図１４（ａ），（ｂ），（ｃ）の第５変形例に示すように、切欠き部３１Ｖの形成を省略することも可能である。

以上説明したように、本実施の形態におけるペースト転写ユニット２０では、スクレーパ２６の掻取り部材３１は上端面３１ｂに切欠き部３１Ｖを備えているので上部が容易に変形し得る。このため、掻取り部材３１の下縁３１ｆが膨潤して変形しても掻取り部材３１のホルダ３２に対する固定状態を緩める（実施の形態ではボルト４２を緩める）ことで掻取り部材３１の下縁３１ｆを直線状にすることができ、掻取り部材３１の下縁３１ｆの変形を修正して安定したペースト膜Ｐｍの形成を実現できる。

ペーストと長時間接触したスクレーパが膨潤して変形した場合であってもこれを修正して安定したペースト膜の形成を実現できるペースト転写ユニット及び部品実装装置を提供する。

１ 部品実装装置
２ 基板
４ 部品
１５ 装着ヘッド
２０ ペースト転写ユニット
２２ ステージ
２５ スキージ
２６ スクレーパ
３１ 掻取り部材
３１ａ 上部
３１ｂ 上端面
３１ｅ 掻取り面
３１ｆ 下縁
３１ｇ ペースト誘導路
３１Ｖ 切欠き部
３２ ホルダ
４１ｄ 当接面
Ｐｓｔ ペースト
Ｐｍ ペースト膜

Claims (4)

1. ペーストが供給されるステージと、
   ペーストが供給された前記ステージに対して相対移動することで前記ステージ上にペースト膜を形成するスキージと、
   前記ステージ上を摺動して前記ペースト膜を掻取るスクレーパと、を備え、
   前記スクレーパは、下縁を前記ステージに接触させて摺動する掻取り部材及びこの掻取り部材の上部を固定保持するホルダを備えて成り、前記掻取り部材の上端面には切欠き部が形成されており、
   前記掻取り部材は前記ステージ上の前記ペースト膜を掻取る掻取り面に開口して内部を前記上端面側に向かって延びるペースト誘導路を備えたことを特徴とするペースト転写ユニット。
2. 前記切欠き部は、前記掻取り部材の前記ステージに対する相対移動方向に沿って前記上端面を横断して設けられていることを特徴とする請求項１に記載のペースト転写ユニット。
3. 前記ホルダは前記掻取り部材の前記上端面が当接される当接面を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のペースト転写ユニット。
4. 請求項１乃至３の何れかに記載のペースト転写ユニットと、前記ペースト転写ユニットにより形成された前記ペースト膜に接触させてペーストを転写した部品を基板に装着する装着ヘッドとを備えたことを特徴とする部品実装装置。

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