JPH05243796A

JPH05243796A - 電子部品の装着ヘッド

Info

Publication number: JPH05243796A
Application number: JP4042806A
Authority: JP
Inventors: Teru Fujii; 輝藤井; Tatsuya Araya; 達弥新家; Shigeshi Yoshinaga; 重志吉永
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-02-28
Filing date: 1992-02-28
Publication date: 1993-09-21

Abstract

(57)【要約】【構成】本発明の装着ヘッドは、図１に示す主軸ノズル
４と補助ノズル５の２本の真空吸着ノズルを有する。主
軸ノズル４は、搭載部品の中心に位置し、平坦度確保の
ため接触面積が大きくなっている。これに対して補助ノ
ズル５は、主軸ノズル４に隣接し、軸に伸縮可能なスプ
リング機構を有して、一体化した構成となっている。真
空回路は独立し、吸着タイミングは主軸回路の安定後、
補助回路の動作に入る手順となる。【効果】本発明によれば、高精度位置決めを要する精密
電子部品の組立の安定化を図ることで、高価な電子回路
の歩留向上に寄与し、量産ラインでの効果は大である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、表面実装型多ピン狭ピ
ッチ電子部品を対象とした、真空吸着式ハンドリング用
装着ヘッドに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、表面実装型電子部品のハンドリン
グは、真空吸着機構が圧倒的に多く、部品の形状や大き
さに対応させてヘッド先端部のノズルを交換する方式を
採っていた。そして、表面実装部品の基板への搭載は、
後工程での一括リフローによるはんだ接続を見込んだ仮
固定である。このため、ヘッドは１穴の真空ノズルで、
部品のハンドリングに供する真空力で行っていた。

【０００３】１穴真空チャックは、古くからある技術で
あるが、部品搭載機の例として、「電子回路素子の装着
装置」特開昭５５−２４４９４，「電子部品装着装置」
特開昭59-28399，「電子部品装着装置」特開昭61-63100
等がある。この内、先の２件は１穴真空ノズルで、部品
位置ずれ、特に回転ずれは避けられない。最後の１件は
部品を凹部に吸着する方式で、構造上、部品搭載位置で
の加熱接続には適さない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】電子機器の小形化に伴
い、表面実装用電子部品は高密度化が要求され、ＱＦＰ
（Quad Flat Package）やＴＡＢ（Tape Automated Bond
ing）は多ピン狭ピッチの傾向にある。

【０００５】現状の具体例は、０．５mmピッチのＱＦＰ
やＴＡＢが主流であるが、その実装技術は、はんだやペ
ーストを接続パターン状に形成した基板上に、順次必要
部品を搭載し仮固定する。その後の本接続は、後工程あ
るいは別装置での一括リフローによるはんだ接合であ
る。

【０００６】ところが、多ピン狭ピッチの傾向は４００
ピン０．３mmピッチから６００ピン０．２mmピッチが見
込まれている。これは、０．５mmピッチの従来技術では
対応できない諸々の問題があり、その一つに位置ずれが
ある。

【０００７】この位置ずれとは、狭ピッチのため搭載位
置精度の許容範囲が狭くなったことと、はんだ溶融接合
時と関連する。このため、部品の搭載・接続を同時に行
う方法が進められているが、部品リードの平坦度バラツ
キや部分的な浮を押えて、接合部分を加圧しながら加熱
する方法が採られる。このとき、部品ハンドリング用装
着ヘッドの１穴真空吸着方式では、部品の位置ずれ、特
に回転ずれは避けられず、これを解決するのが本発明の
目的である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、部品ハンド
リング用装着ヘッドの真空吸着ノズルを位置決めと平坦
度を維持する主軸と、部品のずれを防止する補助軸の２
系統に分けることにより達成できる。

【０００９】また、上記の補助軸は部品の位置ずれを防
止することが目的であるから、部品との接触面に柔軟性
をもたせたスプリング機構を設け、吸着タイミングは主
軸より遅らすことで安定させることができる。

【００１０】

【作用】部品ハンドリング用装着ヘッドにおいて、真空
吸着ノズルを２系統に分けることは、吸着力を強化する
と同時に、部品のずれを防止する効果がある。その構成
は、部品のハンドリングと位置決め制御を容易にするた
め、主軸の真空ノズルは部品の中心に位置し、平坦度を
保つよう接触面積を大きくする。もう一方の補助軸の真
空ノズルは、部品接触方向に柔軟性をもたせたスプリン
グ機構を設け、主軸によって維持される平坦度を損なわ
ないようにする。また、主軸と補助軸の真空吸着タイミ
ングも、補助軸を若干遅らせることにより、安定したハ
ンドリングが可能になる。これにより部品ずれを起さな
い信頼性の高い部品の搭載・接続ができることになる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１ならび図３によ
り説明する。図１は部品装着ヘッド先端部の構造、図２
は２本の真空吸着ノズルの動作タイミング、図３は応用
例を示す。

【００１２】本発明の部品装着ヘッドは、２本ないし複
数個の真空吸着ノズルを有することが特徴で、図１の実
施例はＱＦＰ（Quad Flat Package）の搭載・接続を対
象に説明する。但し、図はヘッドの先端部のみで、全体
構造は数多い既成の装置にも適用できるものであり省略
する。

【００１３】図１において、ＱＦＰ１のハンドリングと
搭載は、装着ヘッド先端に位置する主軸ノズル４と、補
助ノズル５の２本の真空吸着によって行われるが、主軸
ノズル４は、部品平坦面との接触面積を大きくとる構造
で高安定性を図り、補助ノズル５はスプリング機構６を
有する柔軟性をもたせた構造として、主軸ノズルを補助
しながら吸着力の強化と、部品の位置ずれ、特に回転ず
れを防止する。この主軸ノズル４と補助ノズル５の位置
関係や大きさは、対象とするＱＦＰ等部品の大きさ、形
状によって決まるものである。この２本のノズルはバン
ド８で固定され、真空回路は個々に設ける。図中、真空
配管７は補助ノズル５用で主軸ノズル４用真空回路は省
略する。

【００１４】ここで、ＱＦＰを対象とした基板への搭載
・接続の手順と、有効性についての実施例を記述する。

【００１５】マガジン等で供給されるＱＦＰ１は、装着
ヘッドによってハンドリングされるが、最初の部品の取
出しは、主軸ノズル４と補助ノズル５が同時にＱＦＰ１
の平坦面に接触し、主軸ノズル４の真空回路をＯＮした
状態で、ＱＦＰ１が密着吸引されると同時に、スプリン
グ機構６で柔軟性のある補助ノズル５も、ＱＦＰ１の平
坦面に習って高さが自動的に調整される。続いて、補助
ノズル５の真空回路をＯＮすることにより、ＱＦＰ１は
ずれることなく２本のノズル先端で固定吸引される。

【００１６】この後、ＱＦＰ１はハンドリング過程でリ
ード２の計測が行われ、プログラミングされた装着ヘッ
ドの位置制御により、あらかじめ位置決め済みの基板の
接続パターン３上に位置決め搭載される。なお、この基
板上の接続パターンには、接続に必要なはんだやペース
トが形成されており、搭載時の仮固定に耐える接着機能
を有している。

【００１７】しかし、仮固定が可能であっても、多ピン
狭ピッチであるが故に、部品ずれを避けるため、ＱＦＰ
の搭載と接続を同時に行うのであるが、リード２の浮を
無くし接続パターン３に密着させるべく、加圧治具（図
省略）で押えながら加熱するが、このはんだ溶融時にＱ
ＦＰのずれが発生していた。これは回転ずれが顕著であ
り、本発明の２穴あるいは複数穴の吸着方式により部品
ずれを解消することができる。

【００１８】図２は、上記した主軸ノズル４と補助ノズ
ル５の真空回路の制御タイミングを示したものである
が、真空ＯＦＦ時ははんだ冷却・接続後であるため、２
つの真空系は同時動作となる。

【００１９】また、図３の応用例は、最初の（ａ）が図
１で説明したＱＦＰ１と主軸ノズル４および補助ノズル
５との接触状態を模擬的に示したものであり、続く
（ｂ）および（ｃ）が、先に説明した図１の応用例であ
る。この場合は、１本の部品装着ノズル９に、図１で説
明した主軸ノズル４対応の主真空吸着穴４´と補助ノズ
ル５対応の補助真空吸着穴５´を一体化した構造となっ
ている。

【００２０】つまり応用例は、図３の（ａ），（ｂ），
（ｃ）において、主真空吸着穴４´と補助真空吸着穴５
´を共通に設定すれば、図２の動作タイミングで全ての
説明ができる。

【００２１】以上の説明より、複数個の真空吸着穴を２
つの動作タイミング制御で、部品の位置ずれを防止する
と同時に、部品の保持力が強化できる。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、従来の部品搭載機の構
造を大きく変更することなく、シンプルな構造で部品の
位置ずれを防ぎ、安定した部品のハンドリングと搭載・
接続が可能になる。

【００２３】今後、ますます電子装置の小形化が進み、
高密度実装の傾向は、搭載部品の多ピン狭ピッチへと移
行し、精密位置決めと部品のずれ防止は不可欠となる。

【００２４】以上のことより、本発明によれば高価な電
子回路の生産における品質の安定化と歩留向上に貢献
し、量産ラインでの効果は大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す装着ヘッド先端部の説
明図である。

【図２】装着ヘッド主軸ノズルと補助ノズルの動作タイ
ミング説明図である。

【図３】装着対象部品の平坦吸着面とノズル接触面形状
例の説明図である。

【符号の説明】

１…ＱＦＰ（Quad Flat Package)、２…リード、３…接
続パターン、４…主軸ノズル、５…補助ノズル、４´…
主真空吸着穴、５´…補助真空吸着穴、６…スプリング
機構、９…部品装着ノズル。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】広い平坦面を有する真空ノズルを主軸と
し、スプリング機構を有する真空ノズルを補助軸とし
て、この２軸を一体化したことを特徴とする電子部品の
装着ヘッド。
【請求項２】接触面が平坦な真空吸着ノズルにおいて、
ノズルの中心に大きな真空回路穴を形成し、上記中心穴
の周辺部に小さな真空回路穴を複数個形成した構造を特
徴とする電子部品の装着ヘッド。
【請求項３】請求項１又は２において、主軸あるいはノ
ズル中心の真空回路と、補助軸あるいはノズル周辺部の
真空回路のタイミング制御を個々に行えるようにしたこ
とを特徴とした電子部品の装着ヘッド。