JPH07120871B2 - チップ装着装置 - Google Patents

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、チツプ部品を、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42
02092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ツト・アーム・リンク仕掛によ
つ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くの点で問題がある。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くに位置付けし、その後手動でピ
ンを挿入するようにした技術を示している。この場合は
位置付け機構がいくぶん簡単になるが、手動ステツプが
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、位置付け機構が簡単であるとはいえ、まだ相当複
雑であり、寸法も大きい。

米国特許第4528747号は順次的手動挿入をなくすように
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プレートを用い、部品を
有するテンプレートをロボツト・アームにより回路板上
に位置付け、振動により、種々の部品のピンを回路板の
孔に配置している。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ツト・アーム機構を必要とし、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、様々な部品位置付け技術が提案されている
が、従来の技術は複雑な位置付け機構を必要とし、ま
た、動作の正確性、信頼性の点で問題があつた。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。従つて、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け装置
が必要とされている。更に、このよう装置は、チツプの
オフ・ラインでの補給を迅速に行なうのに適し且つチツ
プ配置パターンを変えるのが容易であり、従つて、様々
な回路板に対して適応性を有し、機械の休止時間を最小
にできるものであるのが望ましい。

C.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け方法及び装置を提供することであ
る。

D.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、表面装着チツプ
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、チツプのスタツク（積重ね）をマガジンに収
容し、マガジンを装着ブロツクによつて支持する。チツ
プはスタツクの一端から（例えば、下端から）１つず
つ、回路板のチツプ装着位置と対向した位置に取出され
る。これは、例えば、装着ブロツクの中で摺動するスラ
イダによつてスタツク最下部のチツプを横方向に押出す
ことによつて行なうことができる。取出されたチツプは
回路板のチツプ装着位置へ運ばれる。

E.実施例 第１図は、表面装着チツプ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を示している。

装置10は、基本的には、回路板16に隣接して部品12のス
タツク（積重ね）を支持するための支持手段と、部品ス
タツクを横切つて延びる線20に沿つて部品スタツクの最
初のチツプ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にチツ
プを装着する前に、各チツプをスタツク内の第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に沿つて押出すために設けられ
る。

支持手段は、縦軸24を形成するように複数のチツプ12を
積重ねたチツプのスタツ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の端からチツ
プが飛び出さないようにするために、マガジン22に嵌込
まれるストツパ13が設けられる。おもり11は重力によつ
て部品を下方へ送り出す働きを助ける。取出し手段は、
装着ブロツク30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34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32
の面の種々の位置（回路板16の複数のチツプ位置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はチツ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
ブロツク30を通つ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20に沿つて矢印46の方向に移動しつつある。ス
タツクの第１のチツプはスタツクと垂直方向で整列して
第１の位置（スタツク最下部の位置）にある。

第５図〜第９図に示されるように、スライダ26は線20に
沿つて矢印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26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、48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に沿つ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、及びステツプ表面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のチツプ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の取出し表面に乗つている。
このようにして、チツプのスタツクはスライダ26の移動
期間中スタツクの縦軸24に沿つ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36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を定める装着ブロツ
ク30の表面が円錐形にされている理由は、管36を案内
し、これを小さな円筒形の第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54及び突起手段50の組合せにより矢印46の
方向へ十分に動かされており、スライダ26の第１の取出
し表面38はスタツク及びその縦軸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ツクは軸24に沿
つて下方に落下し、最下部のチツプ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に沿つて第７図の位置まで動かされている。第
13図に示すように、この移動期間にステツプ表面42はス
タツク最下部のチツプ18の垂直な側面60に係合してこの
チツプ18をスタツクから押出し、チツプ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のチツプ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つて行なうことができ
る。第１のチツプはその上面が装着ブロツク30の表面14
0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。スタツ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、
これがスタツク最下部の部品となる。

第８図は装置10の第４の動作状態を示している。この状
態ではスライダ26は、突起手段50及び往復移動板54によ
り、線20に沿つて矢印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
チツプ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10の第５の動作状態を示している。この状
態では真空管36が管の長軸に沿つて下方へ第９図の第３
の位置まで下げられている。装着ブロツク30の下部のス
ロツト153（第17図）は、管36及びチツプ12が通るため
の隙間を与える。第１の部品18は管36によつて真空吸着
されているから、管と共に下方に運ばれ、チツプの第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、これに押しつける。チツプ12を位置14（通常、これ
は前もつて付着された接着剤を有する）に押しつける
と、真空が切断され、管36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
装置した後、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のチツプ18、62、及び装着ブ
ロツク30相互間に重要な寸法関係があることが認められ
よう。第11図及び第13図において、装着ブロツク30は、
第１のチツプ18がスライダ26により線20に沿つて動かさ
れる時に第２のチツプ62が線20の方向に動くのを防止す
るために、その内部に係止手段72を含む。第５図及び第
11図からわかるように、係止手段72は真空管開口44を形
成している装着ブロツク30の壁部分によつて与えられて
いる。第13図からわかるように、係止手段72の係止表面
64はスライダ26の移動期間に第２のチツプ62の表面78と
係合し、第２のチツプ62がスライダ26によつて第１のチ
ツプ18と一緒に運ばれるのを防止する。第１及び第２の
チツプ18、62は第１のチツプの厚さ66及び第２のチツプ
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38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のチツプの厚さ66よりも少し大き
いが、第１のチツプの厚さ66と第２のチツプの厚さ80と
の和よりも小さくなるように選択される。なお、第13図
において、チツプ18と62の間及びチツプ18と第１の取出
し表面38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、チツプ
は重力によつて第１の取出し表面38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のチツプの厚さ66以下であれば、第１のチツプ18
は係止手段72の下面70と第１の取出し表面38との間の空
間領域80を通つ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のチツプの厚さ66と第２
のチツプの厚さ80との和以上になると、係止手段72は第
１のチツプの移動の際に第２のチツプの移動を防止する
係止機能を有効に果さなくなるだろう。

第11図及び第12図において、取付板32は位置決め表面16
0を有する。上部板31、取付板32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
板につ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のチツプ18がスライダ26によ
りスタツクから左方に押出された時第１のチツプ18の左
端を受止める停止手段として働き、そしてチツプを管36
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、チツプの移動を停止させる場合の位置付
け誤差を最小にし且つ常に一定の状態に位置付けでき
る。仮に装着ブロツク30が取付板32に取付けられた状態
の時にわずかに横方向に動くことがあつたとしても、チ
ツプの位置付けは、全チツプに対して共通な位置決めを
与える取付板32によつて定められるから非常に正確であ
る。勿論、上部板31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31及び取付板32は単一の取付板として形成す
ることもできる。

第13図において、第１の取出し表面38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
のチツプの厚さ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のチツプの厚さ66以上である
と、スライダ26のステツプ表面42が第２のチツプ62の側
面82にも係合し、第１のチツプ18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、装着ブロツク30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123を有する。表面123の間
隔はチツプ18の幅よりも大きく、矢印48の方向へ進むに
つれて間隔が狭まつている。表面121間の間隔はチツプ1
8の幅程度（チツプが丁度よく嵌込まれる程度）であ
る。従つて、チツプが第14図の位置から第15図の位置へ
進むと、テーパ状になつた表面123はチツプ18の前縁125
と接触してこれを案内し、チツプ18が所望の最終位置ま
で動く間にチツプ18の向きを線20に関して整列させるよ
うに働く。最終整列はチツプの側面と接触する表面121
によつて維持される。

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ツク30に対しても
当てはまる。従つて、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を有する。先端部90は先端を切断し
た４角誰のようなテーパ状になつている。レールの上記
の表面は、装着ブロツク30の空所領域28を形成している
対応装着ブロツ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
が装着ブロツク30内で線20に沿つて正確に移動するよう
にスライダ26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
折れ曲がつた片持ばりのばね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を装着ブロツク30内に組立てるのに必要なスペ
ースに関する製造上の許容公差を考慮し、スライダ26を
装着ブロツク30にぴつ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
より装着ブロツク30に対して摺動させる時に往復移動板
54の上面106と接触点において摺動係合することによつ
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
ブロツク30に関して取外し可能なロツク位置に固定する
ための取外し可能なロツ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が装着ブロツク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のスタツクで満たされたマガジン22と共に持
ち運び、第10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接着ブロツク30
から外れると、マガジン22内のチツ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
突出したロツク部材94が設けられている。ロツク部材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102になつている。ロツクした位置
では、ロツク部材94の２つの突出部が装着ブロツク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を持ち運びする時又は不使用時に
スライダ26が線20に沿つ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及びロツク部材94は
垂直方向に上下に動くことができる。

第16図のロツク状態にある時に、第10図〜第12図に示さ
れるようにスライダ26のロツクを外したい場合は、ロツ
ク部材94を上方に動かして、嵌合している空隙部150、1
51から外側に外し、スライダ26を線20に沿つて摺動可能
にする。ロツクされていない状態では、ロツク部材94は
空所93（第３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ツク30の構成
を詳しく説明する。装着ブロツク30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。
装着ブロツク30はプラスチツ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は別の目的を持つて
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34にたわみ性を与え、上部板31への押下げによる嵌
込みを容易にすると共に取外しを容易にする。

第３図において、装着ブロツク30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
方向に沿つて延びた線状の隆起部118、120が設けられて
いる（第４図の対向側の装着ブロツク内壁面にも118、1
20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、きつい締り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内にしつかりと保持す
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は外側に開くように傾
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を深く挿入するにつれて徐々
に強くなる締りばめを与える。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
ち装着ブロツク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。

チツプの位置付けが進み、マガジン22内にチツプ12がな
くなつた時は、チツプをオフ・ラインで補給する必要が
あるが、この場合は、装着ブロツク30を上部板31及び取
付板32から取外し、マガジンを外してチツプを補充する
か又はチツプが入れられている別のマガジンと差替えて
装着ブロツ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ならい。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きる。ま
た、チツプの配置パターンが異なる回路板にチツプを配
置する場合は、そのチツプ配置パターンに合せて機械加
工した上部板31、取付板32及び往復移動板54を使用すれ
ばよく、簡単に種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、チツプのスタツ
クを上方に偏倚し、チツプ・スタツクの上に回路板を配
置するようにすれば、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３図は第１図の線１−１で得られる、第１図の装置の
装着ブロツクの断面図、 第４図は第１図の線１−１において第３図と反対側にあ
らわれる、第１の装置の装着ブロツクの断面図、 第５図〜第９図は装着ブロツクを第１図の線１−１で切
断し、一部を破断して示した、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ツク動作
を示す部分断面図、 第13図はチツプとスライダと装着ブロツクの寸法関係を
示す部分断面図、 第14図及び第15図は装着ブロツクを第３図の線２−２で
切断して本発明の装置を上から見た時のチツプ移送動作
を示す部分断面図、 第16図はロツク位置にある第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……チツプ、22……マガジン、
26……スライダ、30……装着ブロツク。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回路基板上に所定のパターンをなして位置
   する複数の場所にリード線を持たないリードレス・チッ
   プを同時に装着するためのチップ装着装置において、 上記チップ装着装置に着脱可能に取り付けられた取付け
   板であって、上記複数の場所に対応する位置に後記チッ
   プ載置アセンブリのための取付け部を有するものと、 上記取付け板の上記取付け部にそれぞれ着脱可能に取付
   けられた複数のチップ載置アセンブリと、 を有し、該チップ載置アセンブリの各々は、 上記リードレス・チップを縦に積み重ねたスタックを保
   持する保持手段と、 上記スタックから上記リードレス・チップを横方向に押
   し出して上記回路基板上の場所に整列した取出し位置に
   定置する往復動スライダと、 上記取出し位置に定置された上記リードレス・チップを
   流体圧力差により吸着保持する流体圧保持手段と、 を有して成るチップ装着装置。
2. 【請求項２】上記取付け板の上記取付け部は上記所定の
   パターンをなして位置する上記取付け板の開口であり、
   上記チップ載置アセンブリは少なくともその一部が上記
   開口に挿入されたときに上記取付け板に結合する結合手
   段を有して成る請求項１のチップ装着装置。
3. 【請求項３】上記チップ装置アセンブリは、上記スタッ
   クを保持する保持手段としてのマガジンと、該マガジン
   を担持しかつ上記取出し位置を画定する空所を有する装
   着ブロックを有して成る請求項１のチップ装着装置。
4. 【請求項４】上記スライダは上記装着ブロックの上記マ
   ガジンの下部開口を含む経路内で往復動可能に上記装着
   ブロックに指示され、かつ外部往復駆動部材に係合可能
   な係合突起を有して成る請求項３のチップ装着装置。