JPH02232999A - 電子部品装着装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、電子部品を吸着して回路基板等に装着する電
子部品装着装置に関し、特に透視部を有する吸着ノズル
を備えた電子部品装着装置に関する． 従来の技術 従来、電子部品を回路基板に実装する際には、回路基板
の電子部品装着位置に接着剤を塗布するとともに電極に
リフロー用半田を塗布し、この回路基板を部品装着装置
に設置し、装着すべき電子部品を回路基板に装着して接
着剤にて仮固定し、次にこの回路基板をリフロー炉に挿
入してリフロー用半田をリフローさせ、半田にて本固定
するとともに電気的接合を行っている。

又、上記電子部品の装着装置においては、第７図に示す
ように、部品供給部６２において装着すべき電子部品Ｐ
を吸着ノズル６１で吸着し、次に吸着ノズル６１を認識
位置に移動させて認識カメラ６３で吸着した電子部品Ｐ
の位置を検出し、その後吸着ノズル６ｌを回路基板Ｂの
部品装着位置に対向する位置まで移動させ、電子部品Ｐ
の位置ずれの補正を行って回路基板Ｂ上の所定位置に装
着していた． しかし、このような装着装置では、吸着ノズル６１で電
子部品Ｐを吸着した後回路基板已に向かって移動する途
中で吸着ノズル６１を認識位置に正確に位置決めし、吸
着ノズル６１に対する電子部品Ｐの位置認識を行った後
再び吸着ノズル６１を移動させているため、１回の部品
装着動作に要する時間が長くかかり、部品装着効率が悪
いという問題があった． そこで、本出願人は先に、第８図に示すように、透光材
から成る吸着ノズル７１と、この吸着ノズル７１と適当
間隔をおいて配置した透光板７２との間に吸引室７３を
形成するとともに、この吸引室７３を吸引源に接続し、
前記吸着ノズル７１で吸着した電子部品の位置や形状等
を前記透光仮７２及び吸着ノズル７１を通して認識する
認識手段（図示せず）を設け、吸着した電子部品を搬送
途中で位置認識できるようにした電子部品装着装置を提
案している。

さらに、本出願人は先に、吸着ノズル７ｌが透光材から
成ることを利用して、電子部品の装着直後にレーザ光線
にてリフロー用半田をリフローさせて半田接合を行い、
電子部品の装着と半田接合を一工程で済ませることによ
って生産性を高めた電子部品装着装置も提案している。

発明が解決しようとする課題 しかし、近年はＩＣの高集積化が飛躍的に進んでおり、
それに伴ってリード本数も数１０本から数１００本のも
のが現れるに至っている．このリード本数の増加に対応
してリードの狭ピッチ化が進んでおり、それに伴ってリ
ードの形成方法がプレス成形からエッチング形成に変わ
り、リードの厚みが０．１ｍｍ以下の薄いものとなって
来ている． そのため、リードの剛性が極めて小さく、リードの曲が
りが発生し易いために、上記のような実装方法では、第
９図に示すように、一部のリードに浮き上がりを生じて
接合が行われなかったり、一応接合されてもその接合強
度が弱く、接合の信鎖性が乏しいという問題があった。

第９図において、Ｔは回路基板Ｂ上の電極、Ｓはその上
に塗布されたりフロー用半田、Ｌは電子部品Ｐのリード
であり、一部のリードＬａは上方に曲がりを生じている
ために、リフロー用半田Ｓとの間に隙間を生じており、
リフローしても接合されない。

従って、接合状態の信顧性を高めるためには、手作業に
よる確認、補修作業が必要となり、生産性が著しく損な
われていた。また、このような問題のために逆に狭ピッ
チ化ができないという問題があった。

本発明は上記従来の問題点に鑑み、電子部品の装着とリ
ードの接合を一工程で行えるとともにリードが狭ピッチ
で薄肉の場合にも信鎖性良く接合できる電子部品装着装
置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 本発明は上記目的を達成するために、装着ヘッドに設け
られた吸着ノズルにて電子部品を真空吸着して搬送し、
所定位置に装着する電子部品装着装置において、透光材
からなる透視部とノズル部とを有する吸着ノズルを設け
、この吸着ノズルの透視部に、吸着した電子部品のリー
ドに当接する押圧部を突設し、吸着ノズルの透視部を通
じてリードを加熱するレーザ光源を設けたことを特徴と
する。

作　　　用 本発明によると、吸着ノズルにて電子部品を基板上に装
着した後、吸着ノズルの透視部を通して電子部品のリー
ドをレーザ光腺にて加熱することによって、基板の電極
上のりフロー用半田を速やかに加熱溶融させてリードと
電極を半田接合することができ、リフロー炉でのりフロ
ー工程を無くして一工程で装着と接合を行うことができ
、かつレーザ光線の照射時に押圧部でリードを電極に向
かって加圧できるので、リードが薄肉で曲がり易いもの
であってもリードの浮き上がりを生ずることはな《、信
鎖性の高い接合状態を確保することができる． 実施例 以下、本発明の一実施例を第１図〜第６図に基づいて説
明する。

第６図において、１は本体フレームで、その上部一側に
Ｙ軸テーブル２が配設され、その上にＸ軸テーブル３が
Ｙ方向に移動可能に設置され、さらにこのＸ軸テーブル
３に沿ってＸ方向に移動可能なＺ軸テーブル４に、吸着
ノズル部１ｌを有する装着ヘッド５がＺ方向に移動可能
に取付けられている．又、本体フレーム１の上面の後部
にはテープ状部品集合体を用いた部品供給千段６とトレ
ーに部品を収容した部品供給手段７が配設され、その前
に電子部品Ｐを装着すべき回路基板Ｂの搬送位置決め手
段８が配設され、さらに前部に特殊部品の供給手段９が
配設されており、吸着ノズル部１１が各部品供給手段に
おける部品吸着位置と回路基板Ｂ上の電子部品Ｐを装着
すべき任意の位置との間を移動するように構成されてい
る。又、吸着ノズル部１１の可動範囲内である部品供給
千段７の側部位置に洗浄手段としての超音波洗浄槽１０
が配設されている。

第１図において、吸着ノズル部ｌ１は、吸着ノズル１２
と、その上方に適当間隔あけて配置された透光板１３と
、これら吸着ノズル１２と透光板ｌ３が下端部と上端部
に一体的に係止された吸引筒１４とから構成され、これ
ら吸着ノズル１２、透光板１３及び吸引筒１４にて吸引
室ｌ５が区画されている．前記吸引筒１４の周側壁には
、吸着ノズル１２の上面に接するように周方向に適当間
隔おきに複数の吸引開口１６が形成され、また吸引筒ｌ
４の下端外周にはフランジ１４ａが設けられている。

この吸着ノズル部１１の吸引筒１４は支持筒１７に嵌合
され、かつ吸着すべき電子部品Ｐの大きさに対応してワ
ンタッチで吸着ノズル部１１を交換できるように弾性係
止具１８にて係止されている。

前記支持筒１７の下部内周には、前記吸引開口ｌ６に対
向するように環状溝１９ａが形成されるとともに、この
環状溝１９ａを支持筒１７の上部で外周面に開口させる
通路１９ｂが形成され、これら環状溝１９ａと通路１９
ｂにて真空吸引通路２０が構成されている。また、前記
吸引筒ｌ４のフランジ１４ａと支持筒１７の下端面の間
、及び吸引筒１４の上端と支持筒１７の内周に形成され
た段部との間にはそれぞれシール材２１、２２が介装さ
れている。

前記支持筒１７は、回転筒体２３の下端部内周に嵌合さ
れるとともに、ピン２４と長孔２５の係合により僅かに
上下動可能に支持され、かつ支持筒ｌ７の上端と回転筒
体２３内周に形成された段部との間に衝撃吸収用の弾性
体２６が介装されている。また、回転筒体２３の下端部
には、前記通路１９ｂの開口に対向するように貫通孔２
７が形成されるとともに、その上下位置の内周面にシー
ル材２８ａ，　２８ｂが配設されている。

前記回転筒体２３はその中間部に適当間隔設けて配置さ
れた軸受２９ａ、２９ｂを介して前記Ｚ軸テーブル４に
沿って昇降可能な移動体３ｏにて回転自在に支持されて
いる。３１は、軸受２９ａ２９ｂのインナーレース間に
介装されたスペーサ、３２は回転筒体２３の外周に螺合
され、カラー３３を介して軸受２９ａ、２９ｂを軸方向
に押圧固定するナットである。３５は、回転筒体２３の
上端外周に固定されたプーリで、図示しない駆動モータ
にて回転され、吸着ノズル部１１を任意の角度姿勢に回
転させる． 前記回転筒体２３の下端部外周には、吸引ヘッド３７が
嵌合されるとともに、止め輪３８にて相対回転自在に支
持されている。この吸引ヘッド３７の内周には前記貫通
孔２７に対向するように環状溝３９が形成され、かつこ
の吸引へッド３７の外周面に、環状溝３９と通孔４０を
介して連通ずるように真空吸引手段（図示せず）の接続
部材４２が取付けられている。４３ａ、４　３　ｂ　ハ
、吸引ヘッド３７の内周に配設されたシール材である．
４５は、前記回転筒体２３の上方に同一軸心状態で配置
された認識カメラであり、４４はその下部に配置された
光学レンズ系である。また、前記移動体３０の周囲には
、適当間隔置きに前記吸着ノズル部ｌ１に向かって照明
光を照射する複数の照明ランプ４６が配設され、前記回
転筒体２３及びスペーサ３１には、この照明光を通過さ
せる窓４７が形成されている． ５０は、前記認識カメラ４５の側部に配置されたレーザ
光源で、矢印Ａに示すように、前記認識カメラ４５と択
一的に回転筒体２３の上方に位置し得るように構成され
、かつ回転筒体２３の上方位置で図示しない移動手段に
てＸ方向及びＹ方向の任意の位置に位置決め可能に構成
されている。

前記吸着ノズル１２は、第２図及び第３図に詳細に示す
ように、金属製のノズル部１２ａと透光材から成る透視
部１２ｂとこの透視部の下面に一体的に突設された同じ
く透光材から成る押圧部１２ｃとから成っている。ノズ
ル部１２ａの通孔４１にはフィルタ４１ａが嵌着され、
適宜接着剤にて固着されている。又、前記押圧部１２ｃ
は、ノズル部１２ａの回りを矩形状に取り囲むとｆとも
にノズル部１２ａにて吸着している状態の電子部品Ｐの
リードしに当接するように形成されている。

さらに、電子部品Ｐを吸着してそのリードＬに押圧部１
２ｃが当接している状態で、ノズル部１２ａの下端と電
子部品Ｐの上面との間に適当な隙間δが形成されるよう
に構成されるとともに、第４図に示すように押圧部１２
ｃの角部に排気穴５１が形成されている． 次に、動作を説明する。まず、吸着ノズル部１ｌを部品
吸着位置の上方に対向位置させ、認識カメラ４５にて透
光材から成る吸着ノズル１２の透視部１２ｂ及び透光Ｆ
ｉｌ３を通して吸着位置の電子部品Ｐの形状を認識する
。その際、吸着ノズル１２のノズル部１２ａの部分は透
視できないが、このノズル部１２ａは電子部品Ｐよりも
小さく、かつほぼその中央部に対向位置しているので、
電子部品Ｐの形状や位置認識に必要な外周部は透視する
ことができ、認識に支障はない。

電子部品Ｐが不適正な形状となっている場合には、吸着
動作には入らず、そのまま次の電子部品Ｐを吸着位置に
送り込み、再びその形状を認識カメラ４５にて認識する
。

電子部品Ｐの形状が適正であると、移動体３０が下降し
て吸着ノズル部１１にて電子部品Ｐを吸着する。その前
に、吸引室１５が図示しない真空吸引手段にて真空にさ
れるため、ノズル部１２ａの通孔４ｌから外気が吸引さ
れる。その際、吸引外気にゴミ等が含まれていても通孔
４１に設けられたフィルタ４１ａにて除去されてから吸
引室ｌ５内に流入するので、吸引室１５内に面している
吸着ノズル１２の透視部１２ｂの上面や透光板１３の下
面にゴミ等が付着することはない。その後、押圧部１２
ｃの下端が電子部品Ｐのリードしに当接するとともにノ
ズル部１２ａの先端が電子部品Ｐの上面に近接して電子
部品Ｐが吸着される。

このとき、ノズル部１２ａの先端と電子部品Ｐの上面と
の間に隙間δが形成されるが、その大きさは吸着に支障
ない程度に設定されている。

電子部品Ｐを吸着すると、移動体３０は再び上昇した後
、Ｘ軸テーブル３及びＹ軸テーブル２が作動して吸着ノ
ズル部１１にて吸着した電子部品Ｐを回路基板Ｂの所定
の装着位置の上方に位置させ、電子部品ＰのリードＬと
回路基板Ｂ上の電極Ｔとを対向させる．このとき、吸着
した電子部品Ｐの位置を認識カメラ４５にて正確に認識
し、Ｘ方向及びＹ方向の偏心量及び電子部品Ｐの装着姿
勢に対する傾き角θを検出し、その補正をＸ軸テーブル
３、Ｙ軸テーブル２の移動量の補正とプーリ３５の回転
によって行う。

その後、移動体３０を下降させ、吸引室ｌ５にエアを送
り込んで吸着を解除することによって、電子部品Ｐをそ
のリードＬが回路基板Ｂ上の電極Ｔ上に当接するように
正確に装着し、かつ押圧部１２ｃにてリードＬを電極Ｔ
に圧接させる。尚、回路基仮Ｂの電極Ｔ上には予めリフ
ロー用半田Ｓが塗布されている。

こうして電子部品Ｐを正確に装着すると、次に認識カメ
ラ４５を側方に退避させ、レーザ光源５０を回転筒体３
５の上方に位置させる。次に、第２図に示すようにレー
ザ光源５０をその移動手段（図示せず）にて任意のり一
ドＬの上方に位置決めしてレーザ光線５２を照射し、リ
ードＬを加熱する．このとき、リードしは第５図に示す
ように押圧部１２ｃにて電極Ｔに向かって加圧されてお
り、その状態でエネルギー密度の高いレーザ光線５２が
照射されてリードＬが加熱されることにより、リフロー
用半田Ｓが速やかにリフローし、リードしは浮き上がり
を生ずることなく、電極Ｔと短時間に信頼性良く半田接
合される。又、リフロ一用半田Ｓに直接レーザ光線を照
射しないので、フラックス成分が急激に蒸発して半田が
飛散するようなこともない。

更に、この接合工程でノズル部１２ａにエアを供給し、
第３図に示すようにノズル部１２ａの下端と電子部品Ｐ
の上面との間の隙間δからエアを吹き出し、リフロ一時
に発生するフランクス煙をエアとともに押圧部１２ｃの
角部に形成された排気穴５１から外部に排出する。これ
によって、透視部１２ｂ等がフラックス煙にて汚れるの
を抑制する。

以上の接合動作を電子部品Ｐの全リードしに対して順次
行い、接合が完了すると、装着ヘッド５を上昇させ、次
の電子部品Ｐの装着動作に移行する。

以上の動作を繰り返すことによって回路基板Ｂ上の電子
部品装着位置に順次電子部品Ｐを効率的に装着して接合
することができる． なお、上記のようにノズル部１２ａにフィルタ４１ａを
設け、また押圧部１２ｃに排気穴５１を設けてゴミやフ
ラックス煙等の付着を極力防止しても、長期間には吸着
ノズル１２の透視部１２ｂ又は透光板１３にゴミ等が付
着して汚れが発生する．この汚れの検出は、例えば吸着
ノズル部１ｌを照明体又は白パターン上に位置させてｖ
ｌ識カメラ４５で認識し、汚れによって黒レベルになっ
ている画素数が一定数以上となっているか否かを判定し
て行うことができる．汚れを検出すると、清浄動作指令
が発せられ、装着ヘッド５を超音波洗浄槽１０に向かっ
て移動し、吸着ノズル部ｌ１を取り外して洗浄するとと
もに、装着ヘッド５に代替の吸着ノズル部ｌ１を取付け
て装着動作に復帰する． 上記実施例では、押圧部１２ｃをノズル部１２ａの回り
を取り囲むように四方に形成したが、電子部品Ｐの相対
向する２辺若しくは隣接する２辺又は１辺にのみ対応さ
せて平行若しくはＬ字状又は平板状に突設し、レーザ光
線照射時にブーリ３５にて吸着ノズル部ｌ１を回転させ
ることによって電子部品Ｐの周囲のりードＬを押圧する
ようにしてもよい。

また、上記実施例ではノズル部１２ａから吹き出したエ
アにてフラックス埋を排出するようにしたが、吸着ノズ
ル１２の周囲にエアの吹き付け手段や吸引手段を配設し
てもよい。

発明の効果 本発明によれば、吸着ノズルにて電子部品を基板上に装
着した後、吸着ノズルの透視部を通して電子部品のリー
ドをレーザ光線にて加熱することによって、基板の電極
上のりフロー用半田を速やかにリフローさせてリードと
電極を半田接合することができ、電子部品を仮固定する
ための接着材の塗布工程やりフロー炉でのりフロー工程
を無くして一工程で装着と接合を行うことができる。又
レーザ光線の照射時に押圧部でリードを電梅に向かって
加圧するので、リードが薄肉で曲がり易いものであって
もリードの浮き上がりを生ずることはなく、信幀性の高
い接合状態を確保することができる等、大なる効果を発
揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図は本発明の一実施例を示し、第１図は装
着ヘッド部の縦断正面図、第２図は電子部品の装着及び
接合状態における吸着ノズル部の縦断面図、第３図は同
要部の拡大断面図、第４図は吸着ノズルの透視部と押圧
部の斜視図、第５図は押圧部によるリードの加圧状態の
拡大詳細図、第６図は電子部品装着装置の全体斜視図、
第７図は従来の装着動作を示す斜視図、第８図は先に提
案した部品装着装置の吸着ノズル部の縦断面図、第９図
は従来の部品装着装置により装着した電子部品の接合時
の問題点を示す断面図である．５・・・・・・装着ヘッ
ド、１２・・・・・・吸着ノズル、１２ａ・・・・・・
ノズル部、１２ｂ・・・・・・透視部、１２ｃ・・・川
押圧部、５０・・・・・・レーザ光源、Ｐ・・・・・・
電子部品、Ｌ・・・・・・リード。 代理人　弁理士　粟野　重孝　はか１名第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　装着ヘッドに設けられた吸着ノズルにて電子部品を真
   空吸着して搬送し、所定位置に装着する電子部品装着装
   置において、透光材からなる透視部とノズル部とを有す
   る吸着ノズルを設け、この吸着ノズルの透視部に、吸着
   した電子部品のリードに当接する押圧部を突設し、吸着
   ノズルの透視部を通してリードを加熱するレーザ光源を
   設けたことを特徴とする電子部品装着装置。