JPH01239899A - チップ装着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は電子部品を回路板上に自動的に配置する装置及
び方法に関し、更に具体的にいうと、チップ部品を、回
路板上の隣接する対応位置に順次に位置付けるための方
法及び装置に関する。

Ｂ、従来技術 回路板上に電子部品を自動的に配置する技術として種々
のものが提案されており、代表的なものは米国特許第４
２０２０９２号に示されている。

この特許では、テープ又はマガジンで部品を運んでテー
プから部品を取り、そして、比較的複雑な機械的ロボッ
ト・アーム・リンク仕掛によって部品のピンを回路板の
対応する孔に自動的に挿入している。このような装置は
多（の点で問題がある。

先ず、各部品をテープから分離し、回路板の孔と整列す
るようにリードを曲げるための機構が必要である。更に
、このような部品の型式や、テープから回路板上の位置
までの比較的長い走行路に応じた複雑な機械的リンク仕
掛が必要である。

米国特許第４２２２１６６号は、ピンの付いた複数の部
品を回路板上の所定位置の近（に位置付げし、その後手
動でビンを挿入するようにした技術を示している。この
場合は位置付は機構かい（ぶん簡単になるが、手動スチ
ップが必要である。

各部品をマガジンから順次に取出し、次いでリードを回
路板の孔に手動的に挿入する必要がある。

更に、位置付は機構が簡単であるとはいえ、まだ相当複
雑であり、寸法も太きい。

米国特許第４５２８７４７号は順次的手動挿入をな（す
ようにした装置を示している。複数の所望の電子部品を
受取るための複数の開孔を有するテンフレートラ用い、
部品を有するテンプレートをロボット・アームにより回
路板上に位置付け、振動により、種々の部品のビンを回
路板の孔に配置しテイル。このような装置は部品位置付
けのための比較的複雑なロボット・アーム機構全必要と
し、また夫々のマガジンからテンプレートの開孔までの
部品の搬送の詳細については開示していない。

その他にも、様々な部品位置付は技術が提案されている
が、従来の技術は複雑な位置付は機構を必要とし、また
、動作の正確性、信頼性の点で問題があった。特に、回
路板の回路密度が増すほど、電子部品配置の正確性、信
頼性が重大な問題になる。従って、複数の電子部品を高
回路密度の回路板に同時に配置するための、小形で、簡
単で、経済的で、信頼性の高い電子部品位置付は装置が
必要とされている。更に、このような装置は、チップの
オフ・ラインでの補給を迅速に行なうのに適し且つチッ
プ配置パターンを変えるのが容易であり、従って、様々
な回路板に対して適応性を有し、機械の休止時間全最小
にできるものであるのが望ましい。

Ｃ０発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、小形で、簡単で、経済的で、信頼性の
高い電子部品位置付は方法及び装置を提供する。ことで
ある。

Ｄ１問題点を解決するための手段 本発明は、回路板上に装着するために、表面装着チップ
のような電子部品を位置付けるための方法及び装置を提
供する。

本発明は、チップのスタック（積重ね）全マガジンに収
容し、マガジンを装着ブロックによって支持する。チッ
プはスタックの一端から（例えば、下端から）１つずつ
、回路板のチップ装着位置と対向した位置に取出される
。これは、例えば、装着ブロックの中で摺動するスライ
ダによってスタック最下部のチップを横方向に押出すこ
とによって行なうことができる。取出されたチップは回
路板のチップ装着位置へ運ばれる。

Ｅ、実施例 第１図は、表面装着チップ１２のような電子部品を回路
板１６（第９図）上の夫々の位置１４（第９図）に装着
するために、かかる部品を順次に位置付けるための本発
明の装置１０全示している。

装置１０は、基本的には、回路板１６に隣接して部品１
２のスタック（積重ね）を支持するための支持手段と、
部品スタックを横切って延びる線２０に沿って部品スタ
ックの最初のチップ１８（第６図）を押出すための取出
し手段とを有する。

取出し手段は、第９図に示される位置１４にチップを装
着する前に、各チップをスタック内の第１の位置（第６
図）から、回路板上の対応位置と対向した第２の位置（
第８図）へ線２０に沿って押出すために設げられる。

支持手段は、縦軸２４を形成するように複数のチップ１
２積重ねたチップのスタックを収容するマガジン２２（
第１図）の形をとることができる。

マガジン２２の端からチップが飛び出さないようにする
ために、マガジン２２に嵌込まれるストッパ１３が設げ
られる。おもり１１は重力によって部品を下方へ送り出
す働き全助ける。取出し手段は、装着ブロック６０の内
側に延びた溝状空所部分２８に対して摺動可能に係合す
るスライダ２６（第２図、第５図）の形をとるのが好ま
しい。

ここで、第５図〜第９図及び第１３図を参照して、装置
の全体の動作について説明する。その後に、装置の、構
造を詳しく説明する。

その前に第１０図を参照するが、装置１０は装置１０を
取外し可能に支持するための１対の接続手段６４により
、取付板３２上に位置付けられるのが好ましい。本発明
は取付板３２０面の種々の位置（回路板１６上の複数の
テッグ位置１４に対応する位置）にこのような装置１０
を複数個支持することを意図しているが、簡明化のため
、図に−は１つの装置１０しか示されていない。

第５図において、装置１０は第１の動作状態で示されて
いる。真空管３６はチップの供給が行なわれない時この
位置に引込められる。この第１の状態では、真空管３６
は装着ブロック３０を通って下方に延びている真空管開
口４４の形の小室手段よりも高い位置まで引込められて
いる、即ち、持上げられている。また、第１の状態では
、スライダ２６は線２Ｄに沿って矢印４６の方向に移動
しつつある。スタックの第１のチップはスタックと垂直
方向で整列して第１の位置（スタック最下部の位置）に
ある。

第５図〜第９図に示されるように、スライダ２６は線２
０に沿って矢印４６．４８の方向に前後に往復移動する
。この機構については後に詳しく説明する。スライダ２
６は下方に延びた突起手段５０を有する。第１０図にお
いて、この突起手段５０は往復移動板５４内の開口５２
へ延びるのが好ましい。往復移動板５４が矢印４６．４
８の方向に往復移動すると、往復移動板５４は突起手段
５０と係合し、これにより、スライダ２６は線２０に沿
って前後に動かされる。

第５図において、スライダ２６の上面には、以後第１の
取出し表面３８、第２の取出し表面４０、及びスチップ
表面４２と呼ぶ複数の表面が設けられている。第５図の
第１の動作状態では、第１のチップ１８の下面は、スラ
イダ２６が矢印４６の方向に移動する間第２の取出し表
面に乗っている。

このようにして、チップのスタックはスライダ２６の移
動期間中スタックの縦軸２４に沿って垂直方向に整列し
た状態に保たれる。

第６図において、装置１０は第２の動作状態で示されて
いる。真空管６６は第５図の第１の位置から開口４４内
の第２の位置まで下げられている。

開口４４を定める装着ブロック３００表面５６が円錐形
にされている理由は、管３６全案内し・これ全小さな円
筒形の第２の真空管開口５８の中に整列させるためであ
る。第２の動作状態では、スライダ２６は往復移動板５
４及び突起手段５０の組合せにより矢印４６の方向へ十
分に動かでれており、スライダ２６の第１の取出し表面
６８はスタック及びその縦軸２４と垂直方向で整列する
位置に来ている。この移動期間にスタックは軸２４に沿
って下方に落下し、最下部のチップ１８の下面が第１の
取出し表面３８と係合する。

第７図は第３の動作状態を示しており、スライダ２６は
往復移動板５４及び突起手段５０の働きにより、第６図
の位置から線２０に沿って第７図の位置まで動かされて
いる。第１３図に示すように、この移動期間にスチップ
表面４２はスタック最下部のチップ１Ｂの垂直Ｔｘ　［
ｔ１１面６０に係合してこのチップ１８をスタックから
押出し、チップ１８を第６図の第１の位置から第７図の
第２の位置、即ち、真空管３６、真空管開口４４、第２
の真空管開口５８と垂直方向で整列した位置まで運ぶ。

装置１０が第７図の第３の動作位置に移動している間に
第１のチップ１８の上下表面間に圧力差が与えられる。

これは、管３６に真空を与えることによって行なうこと
かでさる。第１のチップはその上面が装着ブロック６０
の表面１４０と接触するまで垂直方向に持上げられ、そ
の位置に保持される。スタックの最下部から最初の部品
１８を送り出すと、２番目の部品６２が第２の取出し表
面４０と接触し、これがスタック最下部の部品となる。

第８図は装置１ｏの第４の動作状態全示している。この
状態ではスライダ２６は、突起手段５Ｄ及び往復移動板
５４により、線２０に沿って矢印４６の方向へ第６図の
位置まで動かされている。

管３６の真空による吸引作用により、最初のチップ１８
は第８図の位置に保持されている。第２の部品６２は、
スライダ２６が第８図の位置に移動すると、第２の取出
し表面４０から第１の取出し表面３８の上へすべり落ち
る。

第９図は装置１ｏの第５の動作状態を示し一’（イる・
この状態では真空管６６が管の長袖に沿って下方へ第９
図の第６の位置まで下げられている。

装着ブロック３０の下部のスロット１５３（第１７図）
は、管３６及びチップ１２が通るための隙間を与える。

第１の部品１８は管６６によって真空吸着されているか
ら、管と共に下方に運ばれ、チップの第３の位置におい
て回路板１６の所望の対応位置１４に位置付け、これに
押しつげる。チップ１２を位置１４（通常、これは前も
って付着された接着剤を有する）に押しつげると、真空
が切断され、管５６は第５図の第１の位置に垂直に持上
げられる。そして、次の回路板１６を装置１０の下に整
置した後、上述の一連の動作が繰返される。

スライダ２６、第１及び第２のチップ１８．６２、及び
装着ブロックろ０相互間に型費な寸法関係があることが
認められよう。第１１図及び第１６図において、装着ブ
ロック５０は、第１のチップ１８がスライダ２６により
線２Ｄに沿って動かされる時に第２のチップ６２が線２
ｏの方向に動くの全防止するために、その内部に係止手
段７２を含む。第５図及び第１１図かられかるように、
係止手段７２は真空管開口４４を形成している装着ブロ
ック６０の壁部分によって与えられている。

第１３図かられかるように、係止手段７２の係止表面６
４はスライダ２６の移動期間に第２のチップ６２の表面
７８と係合し、第２のチップ６２がスライダ２６によっ
て第１のチップ１８と一緒に運ばれるのを防止する。第
１及び第２のチップ１８．６２は第１のチップの厚さ６
６及び第２のチップの厚さ８０を有する。係止手段７２
の下面とスライダ２６の第１の取出し表面６８との間の
間隔は第１の間隔６８とする。この第１の間隔は第１の
チップの厚さ６６よりも少し大きいが、第１のチップの
厚さ６６と第２のチップの厚さ８０との和よりも小さく
なるように選択される。なお、第１６図において、チッ
プ１８と６２の間及びチップ１８と第１の取出し表面３
８の間に隙間が示されているが、これは説明の便宜上こ
のようにしているだけであり、実際には、チップは重力
によって第１の取出し表面６８上に自・然に積重ねられ
た状態にあることは理解されよう。もし第１の間隔６８
が第１のチップの厚さ６６以下であれば、第１のチップ
１８は係止手段７２の下面７０と第１の取出し表面６８
との間の空間領域８０’ｌｒ通って摺動することは困難
になる。

逆に、もし第１の間隔６８が第１のチップの厚さ６６と
第２のチップの厚さ８０との和以上になると、係止手段
７２は第１のチップの移動の際に第２のチップの移動を
防止する係止機能を有効に果さな（なるだろう。

第１１図及び第１２図において、取付板６２は位置決め
表面１６０を有する。上部板６１、取付板６２及び往復
移動板５４は、垂直方向での適正な位置合せを確保する
ため、すべての板ばりいて共通の加工基準点を用いて機
械加工される。位置決め表面１６０は、第１のチップ１
８がスライダ２６によりスタックから左方如押出された
時第１のチップ１８の左端を受止める停止手段として働
き、そしてチップを管６６及び位置１４に関して所望の
位置に正確に位置付ける。このようにして、チップの移
動全停止させる場合の位置付は誤差を最小にし且つ常に
一定の状態に位置付けでざる。

仮に装着ブロック６０が取付板５２に取付げられた状態
の時にわずかに横方向に動（ことがあったとしても、チ
ップの位置付けは、全チップに対して共通な位置決めを
与える取付板３２によって定められるから非常に正確で
ある。勿論、上部板６１及び取付板３２は正確に位置合
せされて固定されており、往復移動板５４は装置１０に
対して所定の位置関係で往復移動できるように支持され
ている。また、上部板６１及び取付板３２は単一の取付
板として形成することもでさる。

第１６図において、第１の取出し表面６８と第２の取出
し表面４０との間の間隔は第２の間隔７６とするが、こ
れは第１のチップの厚さ６６よりも少し小さいのが好ま
しい。もしこの第２の間隔７６が第１のチップの厚さ６
６以上であると、スライダ２６のスチップ表面４２が第
２のチップ６２の側面８２にも係合し、第１のチップ１
８のみをうまく押出すことができなくなる。

第３図、第１４図、第１５図において、装着ブロック３
０は線２０に平行な対向表面１２１及びこの表面１２１
に続き、線２０に対して少し傾斜した対向表面１２６を
有する。表面１２３の間隔はチップ１８の幅よりも大ぎ
く、矢印４８の方向へ進むにつれて間隔が狭まっている
。表面１２１間の間隔はチップ１８の幅程度（チップが
丁度よく嵌込まれる程度）である。従って、チップが第
１４図の位置から第１５図の位置へ進むと、テーパ状に
なった表面１２３はチップ１８の前縁１２５と接触して
これ全案内し、チップ１８が所望の最終位置まで動く間
にチップ１８の向きを線２０に関して整列させるように
働（。最終整列はチップの側面と接触する表面１２１に
よって維持される。

次に第２図を参照して、スライダ２６を詳しく説明する
。スライダ２６は線２０及び垂直軸２４を含む垂直な平
面に関して対称である。この対称性は装着ブロック６０
に対しても当てはまる。従って、説明の簡明化のため、
上記の垂直な平面に関して片側にある部分についてだけ
説明することにする。スライダ２６の両側には１対のレ
ール８４が設けられ、各レールはレール側面８６、レー
ル上面８８、レール底面８９及び先端部９０全有する。

先端部９０は先端を切断した４角錐のようなテーパ状に
なっている。レールの上記の表面は、装着ブロック３０
の空所領域２８を形成している対応装着ブロック表面に
摺動可能に係合し、スライダ２６を空所領域２８に摺動
可能に保持すると共に、スライダ２６が装着ブロック５
０内で線２０に沿って正確に移動するようにスライダ２
６の動きを規定する。

第２図において、スライダ２６は底面７４から下方に突
出した突起手段５０を一方の側に有し、他方の側には、
下方に折れ曲がった片持ば９のばね９２を有する。ばね
９２の主要な目的は、以下の説明から一層明らかとなる
ように、スライダ２６を装着ブロック６０内に組立てる
のに必安なスペースに関する製造上の許容公差を考慮し
、スライダ２６全装着ブロック３０にぴったりと嵌合さ
せるようにスライダ２６を上方に偏倚させることである
。この上方への偏倚は第１０図に示されるように、スラ
イダ２６を往復移動板５４により装着ブロック３０に対
して摺動させる時に往復移動板５４の上面１０６と接触
点１０４において摺動係合することによって与えられる
。ばね９２は別の目的も有し、これについては第１０図
〜第１２図に関して詳しく説明するが、これは、第１６
図及び第１７図に示されるように、スライダ２６を装着
ブロック３０に関して取外し可能なロック位置に固定す
るための取外し可能なロック機構を与えることである。

このようにして、装置１０は、スライダ２６が装着ブロ
ック３０の空所領域２８から不用意に外れるのを心配す
ることなく、部品１２のスタックで満たされたマガジン
２２と共に持ち運び、第１ｏ図に示されるように装着す
ることができる。もしスライダ２６が持ち運びの期間に
装着ブロック６ｏがら外れると、マガジン２２内のチッ
プが落ちることになる。

第１０図〜第１２図において、ばね９２の下面１０２（
第２図）は動作時に往復移動板５４の上面１０６の上に
乗る。ばね９２端部には、前縁９６及び後縁９８（第２
図）を有する翼状に突出したロック部材９４が設げられ
ている。ロック部材９４の中間部から下方にもどり止即
ち係止突起１００が延びており、その下側の表面が、往
復移動板の上面１０６と摺動係合する上述の下面１［Ｊ
２になっている。ロックした位置では、ロック部材９４
の２つの突出部が装着ブロック３０の対応空隙部１５０
．１５１（第３図、第４図、第６図、第１７図）に係合
し、装置１０金持ち運びする時又は不使用時にスライダ
２６が線２０に沿って摺動しないようにする。ばね９２
のばね作用により、係止突起１００及びロック部材９４
は垂直方向に上下に動くことができる。

第１６図のロック状態にある時に、第１０図〜第１２図
に示されるようにスライダ２６のロックを外したい場合
は、ロック部材９４全上方に動かして、嵌合している空
隙部１．５０．１５１から外側に外し、スライダ２６を
線２０に沿って摺動可能にする。ロックされていない状
態では、ロック部材９４は空所９６（第６図、第１６図
）の中を移動する。

次に第３図及び第４図を参照して装着ブロック６０の構
成を詳しく説明する。装着ブロック６０の本体の中には
、複数の空所１０８．１１０．１１２．１１４．１１６
が設けられている。装着ブロック３０はプラスチック材
を型込め成形して形成するのが好ましく、上述の空所の
目的は、主として、このような型込め成形において各部
の壁の厚さを一様にするためのものである。空所１０８
．１１４は別の目的も持っている。即ち、接続手段３４
の付根部の材料を除去して接続手段６４にたわみ性を与
え、上部板３１への押下げによる嵌込み全容易にすると
共に取外しを容易にする。

第６図において、装着ブロック６ｏは概して矩形状の空
所１２８を中央部に有する。空所１２８の対向内壁面に
は軸２４の方向に沿って延びた線状の隆起部１１８，１
２０が設けられている（第４図の対向側の装着ブロック
内壁面にも１１８．１２０として示されている）。この
隆起部の目的は、マガジン２２が空所１２８に挿入され
る時にマガジン２２と摺動係合して、きつい締つばめを
与える変形可能な接触部を与え、そしてマガジン２２を
空所１２８内にしっかりと保持することである。隆起部
１１８，１２０が形成されている内壁面と直角なもう１
つの内壁面にも、同様に機能する隆起部１２２が設けら
れている（第４図にも、１２２として示されている）。

隆起部１２２の案内部分１２４は外側に開（ように傾斜
しており、これにより、マガジンの最初の挿入を容易に
すると共に、マガジン２２全深（挿入するにつれて徐々
に強くなる締つばめを与える。縦軸２４に垂直な面にあ
る下側の表面１２６はマガジン２２の下端が最終的に接
触係合する位置になる。この表面１２６の働きは、第４
図において、マガジン２２の下端１２９が表面１２６と
接触係合している様子から良く理解されよう。第４図で
はマガジン２２のうち装着ブロック３０に挿入されてい
る部分は省略されているが、実際には、マガジン２２の
左端の破線で示す位置に挿入される。

チップの位置付けが進み、マガジン２２内にチップ１２
がなくなった時は、チップをオフ・ラインで補給する必
要があるが、この場合は、装着ブロック３０を上部板ろ
１及び取付板６２から取外し、マガジンを外してチップ
全補光するか又はチップが入れられている別のマガジン
と差替えて装着ブロックを再び取付ければよい。この操
作は簡単であり、時間もそれほどかからない。本発明の
装置は非常に簡単で小形であり、しかも正確に位置付け
でさる。また、チップの配置パターンが異なる回路板に
チップを配置する場合は、そのチップ配置パターンに合
せて機械加工した上部板３１、取付板６２及び往復移動
板５４全使用すればよ（、簡単に神々の回路配置パター
ンに適応させることができる。

本発明の実施例は表面装着型のリードレス電子部品に特
に適しているが、他の微小部品の位置付けにも適用でき
、また、マガジンは必ずしも回路板又は基板に対して垂
直である必要はないであろう。また、チップのスタック
を上方に偏倚し、チップ・スタックの上に回路板を配置
するようにすれは、回路板の下面に部品を取付けること
もできよう。

【図面の簡単な説明】

第１図は一部を破断して示した本発明の装置を示す図、 第２図は第１図の装置のスライダを示す図、第６図は第
１図の線１−１で得られる、第１図の装置の装着ブロッ
クの断面図、 第４図は第１図の線１−１において第３図と反対側にあ
られれる、第１の装置の装着ブロックの断面図、 第５図〜第９図は装着ブロック全第１図の線１−１で切
断し、一部全破断して示した、第１図の装置の種々の動
作段階を示す図、 第１０図〜第１２図は本発明の取外し可能な摺動ロック
動作を示す部分の断面図、 第１６図はチップとスライダと装着ブロックの寸法関係
を示す部分断面図、 第１４図及び第１５図は装着ブロックを第ろ図の＠２−
２で切断して本発明の装置を上から見た時のチップ移送
動作を示す部分断面図、第１６図はロック位置にある第
１図の装置を示す部分断面図、及び 第１７図は第１図の装置を別の角度から見た図である。 １０・・・・本発明の装置、１２・・・・チップ、２２
・・・・マガジン、２６・・・・スライダ、５０・・・
・装着ブロック。 出ＩＪ’Ｊｆ　人　　インタープジクｆｔいビジネス・
マシーンズ・コツボレーションＦＩＧ　２ ＦＩＧ　　３ ＦＩＧ　Ｌ＋ ＦＩＧ　６ ＦＩＧ　　７ ＦＩＧ　　８ ＦＩＧ　９ １ｂＵ ＦＩＧ　　１２

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）チップを回路板に装着するためのチツプ位置付け
   方法にして、 上記チップのスタックを上記回路板の近くに支持し、 上記スタックの一端から、上記回路板のチップ装着位置
   と対向した位置にチップを取出し、取出されたチップを
   上記回路板のチツプ装着位置へ運ぶこと、 を含むチップ位置付け方法。
2. （２）チップを回路板に装着するためのチップ位置付け
   方法にして、 上記回路板上のチツプ装着位置から上記回路板の表面に
   沿つて所定の距離だけ離れた位置に上記チップのスタッ
   クを支持し、 上記スタックの一端から、上記チツプ装着位置と整列し
   た位置まで上記回路板の表面に沿つてチップを押出し、 押出されたチップを上記回路板の表面と垂直に上記チッ
   プ装着位置へ運ぶこと、 を含むチツプ位置付け方法。
3. （３）チップを回路板に装着するためのチップ位置付け
   装置にして、上記チップのスタックを保持するマガジン
   と、 上記マガジンを支持する装着ブロックと、 上記装着ブロックに対して相対移動し、上記スタックの
   一端から、上記回路板のチップ装着位置と対向した位置
   にチツプを取出すチップ取出し手段と、 取出されたチップを上記回路板のチップ装着位置へ運ぶ
   手段と、 を有するチップ位置付け装置。
4. （４）チップを回路板に装着するためのチップ位置付け
   装置にして、チップのスタックを保持するマガジンと、 上記回路板上のチップ装着位置から上記回路板の表面に
   沿つて所定の距離だけ離れた位置に上記マガジンを支持
   する装着ブロックと、 上記装着ブロックに対して相対移動し、上記スタックの
   一端から、上記チツプ装着位置と整列した位置まで上記
   回路板の表面に沿つてチップを押出すチップ取出し手段
   と、 押出されたチップを上記回路板の表面と垂直に上記チッ
   プ装着位置へ運ぶ手段と、 を有するチツプ位置付け装置。