JP6500244B2 - 部品装着装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板に電子部品を装着する部品装着装置に関するものである。

近年、ＢＧＡなどの大型部品については、部品搭載後の仮止め機能を含めて接合強度の確保が製品品質向上のために重要となっている。このため、電子部品実装装置として、部品取り出し後に搭載ヘッドに保持された状態の電子部品の下面に、接着剤を供給する機能を備えたものが用いられるようになっている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献例に示す先行技術には、電子部品（構成素子）を基板に装着する電子部品実装装置（自動装着装置）において、搭載ヘッド（装着ヘッド）に保持された電子部品の下面に対して、重力に抗して接着剤（ディスペンサ用媒体）を吐出する機能を有するディスペンサシステムによって接着剤を付加的に塗布する構成が記載されている。

特開２０１２−０２８７８０号公報

上述の接着剤の塗布に際しては、塗布対象となる電子部品の所定の位置に接着剤を正確に塗布しなければならない。しかしながら、使用される接着剤の特性やディスペンサシステムの吐出条件などによって、接着剤の飛翔方向や液滴の形状は必ずしも安定しない。このため、吐出される接着剤は塗布対象の位置に向かって正常に飛翔する主滴以外に、塗布対象からずれた方向に微細な液滴となって飛散する。このようにして飛散した液滴は、搭載ヘッドにおいて電子部品を保持する吸着ノズルを始め近傍の機構部など塗布対象以外の部位に付着して装置の汚損を招く。そしてこのような汚損を放置したままにすると故障の原因となるため、清掃作業によって汚損を除去する作業が余儀なくされて作業者の負荷が増大するという問題があった。

そこで本発明は、電子部品にペーストを塗布するに際し、吐出されたペーストが飛散して塗布対象以外の部位に付着するのを防止することができる部品装着装置を提供することを目的とする。

本発明の部品装着装置は、搭載ヘッドで保持した第１部品を第２部品に装着する部品装着装置であって、前記搭載ヘッドに保持された第１部品にペーストを飛翔させて塗布する吐出部を備え、前記搭載ヘッドに、前記吐出部から吐出されて前記部品に着弾しなかったペーストを捕捉するペースト受部を設け、前記ペースト受部は前記搭載ヘッドに対して着脱自在である。

本発明によれば、電子部品の下面に付加的にペーストを塗布するに際し、吐出されたペーストが飛散して塗布対象以外の部位に付着するのを防止することができる。

本発明の一実施の形態の部品装着装置の平面図 本発明の一実施の形態の部品装着装置に用いられる飛散防止カバー（第１実施例）の構成説明図 本発明の一実施の形態の部品装着装置における飛散防止カバーの装着動作および取り外し動作の動作説明図 本発明の一実施の形態の部品装着装置におけるペースト塗布時の塗布動作および飛散防止の説明図 本発明の一実施の形態の部品装着装置に用いられる飛散防止カバー（第２実施例および第３実施例）の構成説明図 本発明の一実施の形態の部品装着装置における飛散防止カバー（第３実施例）の装着動作の動作説明図 本発明の一実施の形態の部品装着装置の平面図

次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず図１を参照して、部品装着装置１の構成を説明する。部品装着装置１は、搭載ヘッドで保持した第１部品である電子部品を第２部品である基板に装着する機能を有するものである。

図１において基台１ａの中央にはＸ方向（基板搬送方向）に基板搬送機構２が配設されている。基板搬送機構２は上流側から搬入された第２部品である基板３を搬送し、部品装着作業を実行するために設定された装着ステージに位置決めして保持する。基板搬送機構２の両側方には、部品供給部４Ａ、４Ｂが配置されており、それぞれの部品供給部４Ａ、４Ｂはパーツフィーダを装着する複数のスロットを有するフィーダベース（図示省略）を備えている。フィーダベースのスロットには、少なくとも１つのパーツフィーダであるテープフィーダ５が並列に装着されている。

ここで、一方（図１において下側）の部品供給部４Ａには、部品装着装置１に第１部品である電子部品を供給するテープフィーダ５とともに、ディスペンサユニット６が共通のフィーダベースのスロットに装着されている。テープフィーダ５は、電子部品を収納したキャリアテープをテープ送り方向にピッチ送りすることにより、以下に説明する部品装着機構１１の搭載ヘッド９による取り出し位置に供給する。

フィーダベースに装着されるディスペンサユニット６（ユニット）の基板搬送機構２側の先端部には、電子部品に塗布されるペーストを吐出する吐出部６ａが設けられている。吐出部６ａは、搭載ヘッド９に保持された電子部品に部品接合用の接着剤などのペーストＰを飛翔させて塗布する機能を有している（図４参照）。すなわち吐出部６ａはシリンジなどペーストＰを貯留するペースト貯留部とペースト貯留部から送られたペーストＰを吐出させる吐出機構を内蔵している。この吐出機構を作動させることにより、吐出部６ａに上向きに設けられた吐出孔６ｂからペーストＰを重力に抗して飛翔させ、塗布対象の電子部品１９（図４参照）に下面側から着弾させて塗布する。なお、ここでは一方側の部品供給部４Ａのみにディスペンサユニット６を配置した例を示しているが、他方側の部品供給部４Ｂについても同様の構成を適用してもよい。

基台１ａの上面においてＸ方向の一方側の端部には、リニア駆動機構を備えたＹ軸テーブル機構７がＹ方向（Ｘ方向と直交する方向）に配設されており、Ｙ軸テーブル機構７には、同様にリニア駆動機構を備えた２基のＸ軸テーブル機構８が、Ｙ方向に移動自在に結合されている。２基のＸ軸テーブル機構８には、それぞれ搭載ヘッド９がＸ方向に移動自在に装着されている。

搭載ヘッド９は複数の保持ヘッドを備えた多連型ヘッドであり、それぞれの保持ヘッドの下端部には、電子部品１９を吸着して保持し個別に昇降可能な吸引ノズル１０が装着されている（図４参照）。搭載ヘッド９は吸引ノズル１０を昇降させるＺ軸昇降機構および吸引ノズル１０をノズル軸廻りに回転させるθ軸回転機構を備えている。

Ｙ軸テーブル機構７、Ｘ軸テーブル機構８を駆動することにより、搭載ヘッド９はＸ方向、Ｙ方向に移動する。これにより２つの搭載ヘッド９は、それぞれ対応した部品供給部４Ａ、４Ｂのテープフィーダ５の取り出し位置から電子部品を吸引ノズル１０によって取り出す。本実施の形態では、搭載ヘッド９は、テープフィーダ５によって供給される電子部品１９のほかに、以下に説明する飛散防止カバー１７を、移送などの所定の作業処理のために保持する機能を有している。

下側の部品供給部４Ａと基板搬送機構２との間には、部品認識カメラ１３、廃棄ボックス１５、飛散防止カバー供給部１６および飛散防止カバー着脱部１８が配設されており、上側の部品供給部４Ｂと基板搬送機構２との間には部品認識カメラ１３およびノズルホルダ１４が配設されている。飛散防止カバー供給部１６は、搭載ヘッド９に設けられる複数の円板状の飛散防止カバー１７を積層させて供給する機能を有している（図３（ａ）参照）。

ここで飛散防止カバー１７は、搭載ヘッド９において吸引ノズル１０の上部に装着されて、吐出部６ａから吐出されて塗布対象の電子部品１９に着弾しなかったペーストＰを捕捉するペースト受部として機能し、搭載ヘッド９に対して着脱自在に構成されている。すなわち、飛散防止カバー１７を積層させて供給する飛散防止カバー供給部１６は、複数のペースト受部を供給するペースト受部供給部となっている。そして飛散防止カバー着脱部１８は、ペースト受部である飛散防止カバー１７を搭載ヘッド９に着脱するペースト受部着脱部となっている。

ノズルホルダ１４は、搭載ヘッド９に装着される吸引ノズルを複数個収納する。搭載ヘッド９をノズルホルダ１４にアクセスさせて所定のノズル交換動作を行わせることにより、搭載ヘッド９には保持対象に応じた吸引ノズル１０が装着される。廃棄ボックス１５は、部品認識カメラ１３による撮像結果を認識した結果、不良と判定された電子部品１９や、使用後の飛散防止カバー１７を回収する。すなわち回収対象の電子部品１９や飛散防止カバー１７を保持した搭載ヘッド９を廃棄ボックス１５に移動させて廃棄動作を行わせることにより、これらの回収対象は廃棄ボックス１５内に投棄されて回収される。

部品供給部４Ａ，４Ｂから電子部品１９を取り出した搭載ヘッド９が部品認識カメラ１３の上方を移動する際に、部品認識カメラ１３は搭載ヘッド９に保持された状態の電子部品１９を撮像する。この撮像結果を認識処理することにより、電子部品１９の識別や位置検出が行われる。搭載ヘッド９にはＸ軸テーブル機構８の下面側に位置して、それぞれ搭載ヘッド９と一体的に移動する基板認識カメラ１２が装着されている。搭載ヘッド９が移動することにより、基板認識カメラ１２は基板搬送機構２に位置決めされた基板３の上方に移動し、基板３を撮像する。この撮像結果を同様に認識処理することにより基板３の位置が検出される。

図２に示すように、飛散防止カバー１７（第１実施例）は、樹脂など消耗部品として使い捨てが可能な材質で円板状に成形された本体部１７ａの中央部に、吸引ノズル１０の外径よりもやや小さい直径の装着孔１７ｂを設けた構成となっている。前述のように搭載ヘッド９は吸引ノズル１０を備えており、ペースト受部としての飛散防止カバー１７にはその中央部に装着孔１７ｂが形成されている。飛散防止カバー１７を搭載ヘッド９に装着するに際しては、吸引ノズル１０を装着孔１７ｂに挿入して本体部１７ａを吸引ノズル１０に圧入保持させることにより、飛散防止カバー１７を吸引ノズル１０に装着する。

上述の飛散防止カバー１７の搭載ヘッド９への装着は、飛散防止カバー着脱部１８に配設された装着ユニット１８ａを用いて行われる。すなわち図３（ａ）に示すように、装着ユニット１８ａは平面視して略コ字形状の装着治具２０を主体としている。装着治具２０には、搭載ヘッド９に装着された吸引ノズル１０が挿通可能で、且つ吸引ノズル１０と一体に設けられた鍔状部１０ａの通過を阻止する形状・サイズの、開口部２０ａが設けられている。

装着ユニット１８ａを用いて搭載ヘッド９に飛散防止カバー１７を装着する際には、図３（ａ）に示すように、まず飛散防止カバー供給部１６に積層された飛散防止カバー１７を、搭載ヘッド９の吸引ノズル１０によって本体部１７ａを吸引保持することにより取り出す。次いで飛散防止カバー１７を保持した搭載ヘッド９を装着ユニット１８ａに移動させ、保持した飛散防止カバー１７を装着孔１７ｂが開口部２０ａの上方に位置するように位置合わせして、装着治具２０の上面に載置する（矢印ａ）。

次に図３（ｂ）に示すように、吸引ノズル１０による吸引が解除された飛散防止カバー１７を装着治具２０の上面に残置した状態で、搭載ヘッド９を移動させて吸引ノズル１０を装着孔１７ｂ内に圧入し、鍔状部１０ａが本体部１７ａに当接する位置まで搭載ヘッド９を下降させる（矢印ｂ）。これにより、飛散防止カバー１７は装着孔１７ｂを介して吸引ノズル１０に圧入保持される。

また搭載ヘッド９に装着された飛散防止カバー１７を取り外す際には、飛散防止カバー着脱部１８に配設された取り外しユニット１８ｂを用いる。すなわち図３（ｃ）に示すように、取り外しユニット１８ｂは平面視して略コ字形状の取り外し治具２１を主体としている。取り外し治具２１には、吸引ノズル１０と一体に設けられた鍔状部１０ａが通過可能であって、且つ飛散防止カバー１７の通過を阻止する形状・サイズの、開口部２１ａが設けられている。

取り外しユニット１８ｂを用いて搭載ヘッド９に装着された飛散防止カバー１７を取り外す際には、図３（ｃ）に示すように、まず吸引ノズル１０に飛散防止カバー１７が装着された状態の搭載ヘッド９を移動させ、本体部１７ａが取り外し治具２１の下面側に位置するように高さを合わせた状態で、鍔状部１０ａを開口部２１ａ内に移動させる。この状態で搭載ヘッド９を上昇させることにより、吸引ノズル１０に装着された状態の本体部１７ａは取り外し治具２１の下面に当接する。

次いで図３（ｄ）に示すように、搭載ヘッド９をさらに上昇させることにより（矢印ｃ）、飛散防止カバー１７が取り外し治具２１によって係止された状態で吸引ノズル１０が搭載ヘッド９とともに上昇する。これにより、吸引ノズル１０は装着孔１７ｂから抜去され、飛散防止カバー１７は吸引ノズル１０から取り外されて下方に落下し回収される。

次に図４を参照して、飛散防止カバー１７の機能を説明する。図４（ａ）は、吸引ノズル１０によってテープフィーダ５から取り出した電子部品１９を、ディスペンサユニット６の吐出部６ａの上方に位置させた状態を示している。搭載ヘッド９には予め飛散防止カバー１７が装着されており、装着孔１７ｂに吸引ノズル１０を圧入することにより保持された本体部１７ａは、吸引ノズル１０と一体の鍔状部１０ａよりも外側まで張り出した状態となっている。

電子部品１９にペーストＰを塗布する塗布動作では、ディスペンサユニット６に備えた吐出部６ａを作動させて、吐出孔６ｂからペーストＰの主滴を電子部品１９に下面に対して飛翔させ（矢印ｄ）、所定の塗布対象位置に着弾させる。このとき、吐出部６ａの吐出孔６ｂから吐出されるペーストＰには、塗布対象位置に向かって正常に飛翔して着弾する主滴以外にも、上方に向かって拡散しながら飛散する粒子状のペーストＰが存在する。このような電子部品１９に着弾しなかった粒子状のペーストＰは、吸引ノズル１０には飛散防止カバー１７が装着されていることから、本体部１７ａの下面に付着して捕捉される。これにより、吐出部６ａから吐出されたペーストＰが飛散して、塗布対象以外の部位、例えば搭載ヘッド９の下部の機構部などに付着してこれらの部位を汚損するのを防止することができる。

図４（ｂ）は、上述の飛散防止カバー１７に加えて、さらに吐出部６ａの吐出孔６ｂの周囲に、吐出されたペーストＰが四方に飛散するのを防止する飛び散り防止壁２２を設けた例を示している。飛び散り防止壁２２は、飛散防止カバー１７の本体部１７ａよりも幾分小さい径サイズの円筒状部材である。このような飛び散り防止壁２２を設けることにより、吐出孔６ｂからペーストＰの主滴を電子部品１９に下面に対して飛翔させる際に（矢印ｅ）、飛散防止カバー１７では受け止められないような広い範囲にペーストＰの粒子が飛散する場合にあっても、飛散するペーストＰを飛び散り防止壁２２の内面に付着させて捕捉することができる。

なお、図５はこのような用途に用いられる飛散防止カバー１７のバリエーションを例示している。まず図５（ａ）に示す飛散防止カバー１７Ａ（第２実施例）は、図２に示す飛散防止カバー１７において、装着孔１７ｂの周囲に、装着孔２３ａを有する環状の弾性部材である弾性保持部２３を設けたものである。弾性保持部２３にはゴムなど伸縮性を有する材質が用いられ、装着孔２３ａの内径サイズは対応する吸引ノズル１０の外径サイズよりも幾分小さく設定される。飛散防止カバー１７Ａを吸引ノズル１０に装着する際には、図３（ａ）に示す方法と同様に、吸引ノズル１０を装着孔２３ａに圧入する。このような弾性保持部２３を飛散防止カバー１７Ａに設けることにより、飛散防止カバー１７Ａを吸引ノズル１０に確実に保持させることができる。

次に図５（ｂ）に示す飛散防止カバー１７Ｂ（第３実施例）は、図２に示す飛散防止カバー１７において、装着孔１７ｂに吸引ノズル１０を導入するためのガイドとなる切り込み１７ｃを形成した例を示している。すなわち飛散防止カバー１７Ｂにおいては、本体部１７ａの縁部から装着孔１７ｂに連なって形成された切り込み１７ｃとともに、切り込み１７ｃが縁部に開口した切り込み開口部１７ｄが形成されている。このような構成の飛散防止カバー１７Ｂを吸引ノズル１０に装着する際には、切り込み開口部１７ｄを介して切り込み１７ｃに吸引ノズル１０の外周面を差し込んで、装着孔１７ｂまでガイドすることにより、飛散防止カバー１７Ｂを吸引ノズル１０に装着する。なお切り込み１７ｃにおいて、装着孔１７ｂから縁部に至る切り込み線に沿って所定の切除幅を除去してスリットを形成するようにしてもよい。

図６は、このように構成された飛散防止カバー１７Ｂを吸引ノズル１０に装着する装着動作を示すものである。ここでは、上部部材２４ａ、下部部材２４ｂの２つのクランプ部材によって飛散防止カバー１７Ｂをクランプ固定することが可能なクランプユニット２４を備えた飛散防止カバー着脱部１８Ａが用いられる。すなわちクランプユニット２４は、上面に飛散防止カバー１７Ｂの一方側を下面から支持可能に設けられた下部部材２４ｂに対して、上面側から昇降自在な上部部材２４ａを組み合わせて構成されている。上部部材２４ａは、クランプユニット２４によって飛散防止カバー１７Ｂをクランプ保持した状態で吸引ノズル１０が装着された搭載ヘッド９が側方からアクセスできるように、鍔状部１０ａとの干渉を生じないような形状となっている。

飛散防止カバー着脱部１８Ａを用いて飛散防止カバー１７Ｂを吸引ノズル１０に装着するに際しては、図６（ａ）に示すように、まず飛散防止カバー供給部１６に積層された飛散防止カバー１７Ｂを、搭載ヘッド９の吸引ノズル１０によって本体部１７ａを吸引保持することにより取り出す。このとき、飛散防止カバー供給部１６においては、図５（ｂ）に示す切り込み１７ｃが予め規定された所定の方向に位置するように、飛散防止カバー１７Ｂの位置合わせが行われている。次いで飛散防止カバー１７Ｂを保持した搭載ヘッド９を飛散防止カバー着脱部１８Ａに移動させ、保持した飛散防止カバー１７Ｂの本体部１７ａの片側を下部部材２４ｂの上面に載置する（矢印ｄ）。このとき、切り込み１７ｃが吸引ノズル１０の導入に適した所定の方向に位置するように、飛散防止カバー１７Ｂを位置合わせする。

次いで図６（ｂ）に示すように、上部部材２４ａを下降させて（矢印ｅ）、クランプユニット２４によって飛散防止カバー１７Ｂをクランプ固定する。そしてこの状態で吸引ノズル１０による本体部１７ａの吸引保持を解除した後、搭載ヘッド９を移動させて吸引ノズル１０に飛散防止カバー１７Ｂを装着する動作を行う。すなわち、鍔状部１０ａが本体部１７ａの上面の高さに一致し、且つ吸引ノズル１０が飛散防止カバー１７Ｂに形成された切り込み１７ｃの切り込み開口部１７ｄに対応した方向に位置するように、搭載ヘッド９を移動させる（矢印ｆ）。

次に図６（ｃ）に示すように、吸引ノズル１０が切り込み開口部１７ｄを介して切り込み１７ｃ内に進入し、切り込み１７ｃにガイドされて装着孔１７ｂまで到達するように、搭載ヘッド９を水平方向に移動させる（矢印ｇ）。これにより、吸引ノズル１０が装着孔１７ｂに圧入固定された状態となる。そして、上部部材２４ａを上昇させてクランプユニット２４による飛散防止カバー１７Ｂのクランプ状態を解除することにより、飛散防止カバー１７Ｂの吸引ノズル１０への装着が完了する。なお、吸引ノズル１０に装着された飛散防止カバー１７Ｂを取り外す際には、図６に示す動作を逆順に実行することにより、装着孔１７ｂに保持された吸引ノズル１０を切り込み１７ｃに沿って取り外すことができる。

なお図７は、図１に示す実施例においては基板搬送機構２と部品供給部４Ａとの間に配置されていた飛散防止カバー供給部１６を、部品供給部４Ａに備えられたフィーダベースに装着されるディスペンサユニット６に組み込んだ例を示している。すなわち、図７に示すように、ディスペンサユニット６に設けられた吐出部６ａの近傍には、図１に示す飛散防止カバー供給部１６（図３も参照）と同様構成の飛散防止カバー供給部１６Ａが配置されている。この実施例では部品供給部４Ａに備えられたフィーダベースに装着されるディスペンサユニット６（ユニット）にペースト受部供給部を備えた形態となっている。

上記説明したように、本実施の形態に示す部品装着装置は、搭載ヘッド９で保持した第１部品としての電子部品１９を第２部品としての基板３に装着する部品装着装置において、搭載ヘッド９に保持された電子部品１９にペーストＰを飛翔させて塗布する吐出部６ａを備え、搭載ヘッド９に吐出部６ａから吐出されて電子部品１９に着弾しなかったペーストＰを捕捉するペースト受部としての飛散防止カバー１７を設けた構成となっている。これにより、電子部品にペーストを塗布するに際し、吐出されたペーストが飛散して塗布対象以外の部位に付着するのを防止することができる。

なお上記実施の形態においては、搭載ヘッド９によって電子部品１９を保持する手段として真空吸引による吸引ノズル１０を用いた例を示しているが、真空吸引以外によって電子部品１９を保持する方式、例えばメカニカルチャックなどによって電子部品を機械的に把持する方式にも本発明を適用することができる。

本発明の部品装着装置は、電子部品にペーストを塗布するに際し、吐出されたペーストが飛散して塗布対象以外の部位に付着するのを防止することができるという効果を有し、電子部品の下面に付加的にペーストを塗布して基板に装着する部品装着分野において有用である。

１ 部品装着装置
３ 基板
４Ａ，４Ｂ 部品供給部
５ テープフィーダ
６ ディスペンサユニット
６ａ 吐出部
１６，１６Ａ 飛散防止カバー供給部
１７，１７Ａ，１７Ｂ 飛散防止カバー
１７ｂ 装着孔
１７ｃ 切り込み
１８ 飛散防止カバー着脱部
１９ 電子部品
Ｐ ペースト
２３ 弾性保持部

Claims (8)

1. 搭載ヘッドで保持した第１部品を第２部品に装着する部品装着装置であって、
   前記搭載ヘッドに保持された第１部品にペーストを飛翔させて塗布する吐出部を備え、
   前記搭載ヘッドに、前記吐出部から吐出されて前記部品に着弾しなかったペーストを捕捉するペースト受部を設け、
   前記ペースト受部は前記搭載ヘッドに対して着脱自在である、部品装着装置。
2. 前記搭載ヘッドは吸引ノズルを備えており、前記ペースト受部にはその中央部に装着孔が形成されており、前記吸引ノズルを前記装着孔に挿入して前記ペースト受部を前記吸引ノズルに装着する、請求項１に記載の部品装着装置。
3. 前記ペースト受部の前記装着孔の周囲に環状の弾性部材を設けた、請求項２に記載の部品装着装置。
4. 前記ペースト受部には縁部から前記装着孔に連なって形成された切込みまたはスリットが形成されており、前記切込みまたはスリットに前記吸引ノズルの外周面を差し込んで前記ペースト受部を前記吸引ノズルに装着する、請求項２に記載の部品装着装置。
5. さらに、複数のペースト受部を供給するペースト受部供給部と、ペースト受部を前記搭載ヘッドに着脱するペースト受部着脱部を備えた、請求項１乃至４の何れかに記載の部品装着装置。
6. さらに、前記第１部品を供給するパーツフィーダと、前記パーツフィーダを装着する複数のスロットを有するフィーダベースを備え、
   前記吐出部は前記フィーダベースに装着されるユニットに設けられている、請求項５に記載の部品装着装置。
7. 前記ユニットに前記ペースト受部供給部を備えた、請求項６に記載の部品装着装置。
8. さらに、前記吐出部の吐出孔の周囲に吐出されたペーストが四方に飛散するのを防止する飛び散り防止壁を設けた、請求項１乃至７の何れかに記載の部品装着装置。

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