JPH0897596A - 電子部品搭載機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】高速制御を行っても微細なはんだペーストを崩
すことなく電子部品リードをはんだに確実に保持させ、
歩留良く電子部品を基板上へ搭載できる電子部品搭載機
を提供する。 【構成】電子部品を真空排気系の動作により吸着保持す
るノズル４を設け、前記ノズルを支持する支持部１３を
設け、前記支持部を所望する高さまで移動する移動手段
（１４，１３Ａ，１３Ｂ）を設け、前記吸着ノズルが基
板２０へ電子部品１を搭載するときの押圧検出手段１７
を設け、制御部１２で押圧検出手段の検出値の微分係数
を求め、微分係数が正となる瞬間を捕らえてはんだペー
ストとの接触を検知する。電子部品リードの接触した瞬
間は前記の処理により検出でき、接触後は前記制御部に
より前記押圧検出手段の信号に基づき前記支持部の高さ
を移動させ電子部品を搭載するときの押圧を制御するこ
とで電子部品リードの押し込まれる速度を抑え、はんだ
ペーストを崩すことなく電子部品を基板に搭載する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子部品搭載機に係わ
り、特に、電子部品を保持した搭載ノズルをプリント基
板上に駆動し、保持を解除することによってプリント基
板上の所望箇所に電子部品を搭載する電子部品搭載機に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の電子部品搭載機における部品搭載
部を図１０に示す例に基づいて説明する。図１０は部品
搭載部の概略構造を示す縦断面図である。部品搭載部
は、真空吸着（保持）した電子部品１を基板２０上に搭
載するノズル部３０、前記ノズル部３０を上下に駆動す
る図示を省略したモ−タ等よりなる駆動装置、前記駆動
装置および真空ポンプ９を制御する図示を省略した制御
部等により構成されている。

【０００３】前記ノズル部３０は、保持体２５に接続し
たノズル支持部２２、ノズル支持部２２と同心的に設け
た吸着ノズル２１、ガイド２４等よりなり吸着ノズル２
１と保持体２５の間には圧縮バネ２３が挿入されてい
る。吸着ノズル２１は吸着ノズル２１に設けたフランジ
２７がノズル支持部２２の外周に設けたガイド２４の下
端ストッパに向けて圧縮バネ２３によるバネ力で押すこ
とにより保持されている。吸着ノズル２１、ノズル支持
部２２、保持体２５により構成される空間１５には保持
体２５に連通する配管１１を介して真空ポンプ９が接続
されている。また配管１１は途中で分岐し、分岐した先
には電磁弁２８が接続されている。電磁弁２８を閉じ真
空ポンプ９により空間１５が減圧されることで、電子部
品１は吸着ノズル２１先端に吸着される。

【０００４】上記のように構成され電子部品１を吸着し
たノズル部３０が基板２０上の所望個所に到達すると、
前記制御部から前記駆動装置により所定の距離を下降す
る指令が出され、吸着ノズル２１に吸着した電子部品１
のリ−ド２が基板２０上のはんだペ−スト３に接触し、
電子部品１は前記駆動装置により基板２０に押しつけら
れる。その際、吸着ノズル２１と保持体２５の間に設け
た圧縮バネ２３により衝撃力の一部を吸収して電子部品
１の破損を防止する。次に、電子部品１の吸着を解除す
る指令が前記制御部から出され、電磁弁２８を開放し空
間１５を大気圧に近づけて吸着を解除し電子部品１を搭
載している。

【０００５】なお、特公平５−１０４３４９号公報で
は、ノズル部の部品搭載時に生じる衝撃力を圧力センサ
で検出し、前記センサの検出値に基づいて次に搭載する
部品を搭載する時の基板との衝突速度を補正して衝撃力
を抑えることにより部品の破損を防止する衝撃力補正手
段を備えた電子部品搭載機が提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の電子部品搭載機
において、以下のような問題が生じる。前記部品の搭載
が行われる基板は、樹脂基板やセラミック基板等が対象
となるが、いずれもその表面は一様な平面ではなく反り
等があるため電子部品のリードと基板との距離は基板の
部品搭載箇所ごとに異なっている。このため、降下距離
を制御すると、一例として電子部品リードがはんだペー
ストに押し込まれず、保持されないまま搭載を終了する
ようなおそれがある。また、最近では部品のリードピッ
チは０．３ｍｍ程度まで極小化してきており、これに伴
いはんだペーストのパターン間隔もより微細に形成され
ている。このように微細に形成されはんだペーストに電
子部品を歩留まり良く搭載するためには、リードを一定
深さ以上押し込んで確実にはんだペーストに保持させる
と共に、搭載時の振動や衝撃によりはんだペーストが崩
れブリッジなどの不具合が発生しないように電子部品リ
ードを搭載する必要がある。さらに、電子部品搭載装置
は電子部品を効率よく短時間で、基板上に搭載すること
が要求されている。

【０００７】従来は、電子部品リードをはんだペースト
に確実に保持させるため、圧力センサにより電子部品を
押し込む押圧の絶対値を検出してはんだペーストの接触
を検知する制御を行っていた。

【０００８】このため、圧力が設定値となるまで実際の
動作と遅延時間が発生する。例えば、搭載効率を上げる
ためノズルを高速度ではんだペーストに接触させた場合
は、接触後の圧力上昇を捕らえるが、圧力が上昇するま
での遅延時間を生じる。電子部品リードがはんだペース
トに接触してから基板面に至るまでの僅かな時間で制御
を行うため、この遅延時間が長ければ制御が困難にな
る。また検出後、制御部は短時間でリードの移動を停止
させることになる。従って、ノズルが急激に停止するこ
とによる振動を生じたり、あるいは、リードがはんだペ
ーストを突き抜け基板面に衝突し衝撃を与えることで微
細なはんだペーストを崩すおそれがある。

【０００９】ノズルを低速で移動させはんだペーストに
接触させたときはペーストを崩す恐れはないが、搭載時
間が長く装置の効率が低下する。また、接触後の圧力の
上昇が緩やかになるため設定値に達するまでの時間が長
い。あるいは設定値以上に上昇せず、誤動作の原因とな
る問題がある。

【００１０】従って、電子部品を基板上へ搭載している
状況を遅れ時間無しに正確に検出し、高速制御を行う必
要がある。

【００１１】本発明の目的は、高速制御を行っても微細
なはんだペーストを崩すことなく電子部品リードをはん
だに確実に保持させ、歩留良く電子部品を基板上へ搭載
できる電子部品搭載機を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明による電子部品搭
載機の特徴とするところは、電子部品を保持したノズル
を基板上面に駆動し、保持を解除することによって基板
上のはんだペーストに電子部品を搭載するものにおい
て、前記ノズルを支持する支持部と、該支持部と基板面
の距離を変える支持部移動手段と、前記ノズルが電子部
品を介してはんだペスートに加える押圧を検出する押圧
検出手段と、前記押圧検出手段の検出値の変化により前
記支持部移動手段を駆動して前記ノズルの押圧を制御す
る手段を設けたことにある。

【００１３】

【作用】電子部品リードとはんだペーストの接触により
押圧検出手段の検出値は増加する。押圧検出値の変化を
捕えて接触を検出するので、電子部品リードがはんだペ
ーストに接触した瞬間を検出できる。電子部品リードが
はんだペーストに接触した瞬間を検出できるので、接触
した瞬間から直ちに電子部品リードの移動速度を制御で
きる。電子部品リードがはんだペースト内へ押し込まれ
る速度はリードがはんだペーストに加える押圧により定
まる。前記押圧検出手段の検出値に基づき吸着ノズルの
保持部を支持部移動手段を駆動して移動させることで押
圧を所望する値に制御し、はんだペースト内へ電子部品
リードが押し込まれる速度を制御する。電子部品リード
をはんだペーストへ高速で接触させても、接触した瞬間
から電子部品を押し込む速度を制御できるので、はんだ
ペ−ストを崩してブリッジを発生させること無く確実に
電子部品を保持させ、歩留まり良く搭載できる。

【００１４】さらに、押し込み時間を制御することによ
り、はんだペースト内へ電子部品リードを押し込む深さ
を制御できる。

【００１５】

【実施例】図１〜図４により本発明の一実施例を説明す
る。図１は電子部品搭載機における部品搭載部の縦断面
図、図２は部品搭載部の制御部構成を示すブロック図、
図３、図４は搭載ノズルと電子部品のストロ−クパタ−
ンを示すタイムチャートである。なお、図１０に示す従
来例と同一部分には同一符号を付けその説明の反復を省
略した。

【００１６】図１に示す本発明電子部品搭載機の部品搭
載部は、真空吸着（保持）した電子部品１を基板２０上
に搭載するノズル部３０、前記ノズル部３０を支持する
支持部となるベ−ス１３、ベ−ス１３を駆動するモ−タ
１４、ナット１３Ａ、ボールねじ１３Ｂ等よりなる支持
部移動手段、モ−タ１４、真空ポンプ９および電磁弁２
８を制御する制御部１２等により構成されている。

【００１７】前記ノズル部３０は保持体７によりアーム
２６を介してベース１３に固定されている。ベース１３
はナット１３Ａに固定され、モータ１４に接続されたボ
ールねじ１３Ｂの回転により、モータ１４が正転した場
合はナット１３Ａが下降し、逆転した場合はナット１３
Ａが上昇するように構成してある。前記ノズル部３０に
は保持体７により副吸着ノズル６が支持されており、副
吸着ノズル６と同心的に配置された吸着ノズル４、吸着
ノズル４と副吸着ノズル６との間に設けた圧縮バネ５な
どの部品により構成されている。保持体７、副吸着ノズ
ル６および吸着ノズル４で仕切られるノズル部３０の内
部空間１５には配管１１が接続されている。前記配管１
１は途中で分岐し片端には真空ポンプ９が接続され、他
端には電磁弁２８が接続されている。電磁弁２８は電子
部品１の吸着を行う際は図１に示すように閉じており、
電子部品１を放す際は開放される。

【００１８】前記圧縮バネ５と吸着ノズル４の間には圧
力センサ１７が設けてあり、圧力センサ１７の信号は増
幅器８に送られ、増幅器８から制御部１２へ送られる。
また、ノズル部３０の位置と移動速度はそれぞれモータ
１４に設けたエンコーダ１８により検出され制御部１２
へ送られる。前記の検出値に基づき制御部１２は真空ポ
ンプ９、電磁弁２８およびモータ１４等の制御を行う。

【００１９】制御部１２は図２に示すように、位置制御
器４２、速度制御器４１、モータ１４の電流制御器４
０、第一の切替スイッチ４５、第２の切替スイッチ４
６、上位コンピュータ４７などより構成されている。

【００２０】以下ノズル部３０の搭載動作を、図３のタ
イムチャ−トを使って詳細に説明する。図３は真空ポン
プ９の吸着力ｆｐ、圧縮バネ５のバネ力ｆｓ、圧力セン
サ１７の検出値ｆ、ノズル部３０とその先端に吸着した
電子部品１のリード２下降ストロークおよびモータ１
４、電磁弁２８等の関係を示したものである。以下の説
明ではモータ１４、電磁弁２８等の動作は信号を受けて
から所望する動作となるまでに遅延時間が発生するが微
小量であり、また複雑化するため省略する。

【００２１】上記のように構成された電子部品搭載装置
にて電子部品１をノズル部３０に吸着する場合は、始め
に図１に示すように電磁弁２８を閉じ真空ポンプ９によ
り保持体７に連通する配管１１を介して、空間１５を極
低圧の状態（１／１０００気圧程度）まで減圧する。こ
のとき空間１５の減圧により発生する吸着力をｆｐ、圧
縮バネ５のバネ力をｆｓとすると吸着力ｆｐは上向き
に、バネ力ｆｓは下向きに作用している。また、吸着ノ
ズル４、電子部品１等の重力も下向きに作用している。
空間１５が極低圧に減圧された状態において吸着力ｆｐ
０はバネ力ｆｓ０と吸着ノズル４、電子部品１等の重力
との合計値より大きく、吸着ノズル４は上方に動き、図
１に示すように吸着ノズル４先端が副吸着ノズル６の先
端と同一平面上となった状態で電子部品１を吸着保持し
ている。以下の説明においては、吸着ノズル４、電子部
品１等の重力の影響はバネ力ｆｓ、吸着力ｆｐより充分
小さく、また複雑化するため省略する。

【００２２】電子部品１を吸着したノズル部３０は基板
２０の所望個所上に到達した時刻ｔ０においてモータ１
４の駆動によりリード２と基板２０との距離Ｈ０から下
降を開始する。このモータ１４によりノズル部３０が下
降している間の時刻ｔ１にて電磁弁２８をＯＦＦ（開放
状態）にする指令が制御部１２から出されると電磁弁２
８は直ちに開放される。電磁弁２８の開放により空間１
５の圧力は大気圧に向かって徐々に上昇する。空間１５
の圧力を上昇させながらノズル部３０は下降を続ける。
下降距離はエンコーダ１８による位置検出値Ｚにより検
出され設定値Ｚ０と比較される。位置検出値Ｚが所定の
位置設定値Ｚ０（位置検出値Ｚ０にて下降距離Ｈ１）と
なったことが検出されるまで制御部１２の第１の切替ス
イッチ４５はａ側に入り位置制御器４２、速度制御器４
１と電流制御器４０のループによりエンコーダ１８によ
る位置検出値Ｚを検出してノズル部３０を高速度で移動
させる位置制御が行われている。時刻ｔ２において位置
検出値Ｚが設定値Ｚ０に等しくなったことが検出される
と上位コンピュータ４７により第１の切替スイッチ４５
はｂ側に入り位置制御を停止し、モータ１４の駆動を停
止する。これによりノズル部３０は所定の距離Ｈ１だけ
下降して停止する。時刻ｔ２におけるリード２の先端位
置は、下降ストロークを示すチャ−トでは点Ａ１で示し
ている。空間１５内の圧力は大気圧に向かって上昇して
いるが、時刻ｔ２においては吸着力ｆｐ２がバネ力ｆｓ
２より大きくなっており吸着ノズル４と副吸着ノズル６
は同一平面上に電子部品１を保持している。（ただし、
バネ力ｆｓ２＝ｆｓ０）。さらに時間が経過し、空間１
５の内圧が上昇した時刻ｔ３になると、吸着力ｆｐ３が
バネ力ｆｓ３と等しくなる。（ただし、バネ力ｆｓ３＝
ｆｓ０）。時刻ｔ３以降はさらに空間１５の内圧が上昇
することにより吸着力ｆｐは低下しバネ力ｆｓより小さ
くなるので圧縮バネ５が伸び始め、停止しているノズル
部３０より吸着ノズル４のみが更に下降する。このとき
圧力センサ１７の検出値ｆは、圧縮バネ５の伸びにより
減少していく。

【００２３】空間１５の圧力上昇と圧縮バネ５の伸びに
より、次第にノズル４は下降速度を上げるが、空間１５
の容積が増加することで内圧の上昇は抑制されるのでは
んだペースト３に向い略一定の速度で下降していく。前
記の下降速度は時刻ｔ０から時刻ｔ２までのモータ１４
による高速度の下降速度と略等しい。時刻ｔ４では図３
に示すように圧縮バネ５の伸びにより吸着ノズル４がさ
らに距離ΔＨ１だけ下降し、はんだペ−スト３にリ−ド
２が接触する。このはんだペースト３とリード２の接触
により圧力センサ１７の検出値ｆは減少から増加に変わ
る。制御部１２は圧力センサ１７の値が減少から増加に
変わる瞬間を捕らえてはんだペースト３とリード２の接
触を検出する。すなわち、制御部１２は上位コンピュー
タ４７で圧力センサ１７の値ｆの単位時間当たりの変化
量である微分係数ｄｆ／ｄｔを演算し、前記微分係数ｄ
ｆ／ｄｔの符号が負から正に変わることによりはんだペ
ースト３と接触したことを判定する。前記の微分係数ｄ
ｆ／ｄｔが負の間は、第２の切替スイッチ４６はｏｆｆ
状態にあるが微分係数ｄｆ／ｄｔが正に変わることによ
り第２の切替スイッチ４６はｏｎ状態に切替わる。第２
の切替スイッチ４６が入ることにより制御部１２は圧力
センサ１７の検出値ｆを位置制御器４２、速度制御器４
１と電流制御器４０のループによりモータ１４を駆動し
て制御する圧力制御に制御を切替える。

【００２４】時刻ｔ４以降もさらにノズル部３０内の空
間１５の圧力が上がることにより圧縮バネ５は伸びリー
ド２をはんだペースト３内に押し込もうとする。時刻ｔ
４におけるリード２の先端位置を、チャートでは点Ａ２
で示す。この時刻ｔ４以降では空間１５の容積増加はモ
ータ１４を駆動による圧力制御により抑えられるので内
圧が速やかに上昇し、吸着力ｆｐは急速に０に近づくた
め圧力センサ１７の検出値ｆがはんだペースト３を押す
力に略等しくなっていく。従って吸着力ｆｐの影響は無
視し圧力センサ１７の検出値ｆを吸着ノズル４による押
圧とみなすことができる。はんだペースト３とリード２
との接触により圧力センサの値ｆは急激に上昇するがや
がてはんだペースト３が変形することにより吸収され
る。はんだペースト３の変形量、すなわちリード２の押
し込まれた深さはリード２がはんだペースト３へ加える
仕事量に等しい。また、リード２が受ける抵抗ははんだ
ペースト３内に押し込まれる際の速度により定まる。リ
ード２とはんだペースト３の接触した瞬間を微分係数ｄ
ｆ／ｄｔの符号が正になることにより検出し、検出後は
リード２の押圧を制御しながらリード２がはんだペース
ト３内に入り込む速度を抑え、リード２がはんだペース
ト３に接触してから加えた力積を上位コンピュータ４７
で圧力センサ１７の値ｆを積分することにより求め、積
分値∫ｆｄｔが一定量となるまでモータ１４を駆動して
吸着ノズル４により押圧を加えるように制御部１２によ
り制御すれば、はんだペースト３への押し込み深さと押
し込み速度を制御できる。

【００２５】時刻ｔ４以降は圧力センサ１７の値ｆを制
御部１２でモータ１４を駆動することで吸着ノズル４が
通常加える押圧の設定値ｆ０に近づくようにノズル部３
０の高さを調整する。設定値ｆ０についてはｆ０が小さ
い場合は所定の押し込み量を確保する迄の時間が長くな
るため電子部品搭載に必要な時間が長くなり、ｆ０が大
きすぎる場合は移動速度が速くなり部品搭載に必要な時
間は短くなるが、移動速度を早くすることは衝撃や振動
等が発生する原因となりはんだペーストを崩すおそれが
あるので搭載時間に影響の無く、振動や衝撃を生じない
範囲で吸着ノズル４が移動するようにｆ０は設定され
る。時刻ｔ４以降は圧力センサ１７の値ｆがｆ０より大
きいときはモータ１４をノズル部３０の位置が再び上が
るように逆転させてノズル部３０を基板２０面より離
し、圧力センサ１７の値ｆがｆ０より小さいときはモー
タ１４をノズル部３０の位置が更に下がるようにモータ
１４を正転させ、ノズル部３０を更に押し込む。

【００２６】図３には時刻ｔ４からｔ５にかけては押圧
を弱めるようにモータ１４を逆転させてノズル部３０を
上昇させ、時刻ｔ５以降は押圧を一定に保つように再び
モータ１４を正転してノズル部３０を下降させ時刻ｔ６
で電子部品１の搭載を終了しノズル部３０を上昇させる
例を示している。すなわち時刻ｔ４からｔ５にかけては
圧力センサ１６の値ｆがｆ０より大きいので押圧を弱め
るようにノズル部３０を上昇させリード２の押し込み速
度を抑え、圧力センサ１６の値ｆが設定値ｆ０と等しく
なった時刻ｔ５以降は押圧を一定に保つようにノズル部
３０を下降させてリード２の押し込み速度を設定値に保
ち、さらにこの状態を保持しリード２がはんだペースト
３に接触してから与えた力積を上位コンピュータ４７に
より圧力センサ１７の検出値ｆを積分することにより求
め、積分値∫ｆｄｔが所定量となったことが演算される
とリード２が所定の深さだけはんだペースト３内に押し
込まれたと判定しノズル部３０を上昇させる。時刻ｔ６
におけるリード２先端位置をチャートでは点Ａ３で示
す。時刻ｔ６において制御部１２は前記積分値∫ｆｄｔ
が上位コンピュータ４７で所定量となったことが演算さ
れると、第１の切替スイッチ４５をａ側に戻し第２の切
替スイッチ４６をｏｆｆにして再び制御系を位置制御に
切り換え、ノズル部３０をモータ１４により急速に上昇
させ電子部品１の搭載を終える。

【００２７】尚、図３のタイムチャートでは吸着ノズル
４が分離して下降する動作を説明するため時刻ｔ２と時
刻ｔ３との間隔を開けているが、搭載時間短縮のため時
刻ｔ２と時刻ｔ３との間隔が極力短時間となるように電
磁弁２８を開放する時刻ｔ１は設定される。

【００２８】図４は、図３とは異なるストロークパター
ンを示したものである。図３に示したストロークパター
ンと異なる点はリード２が基板２０との距離Ｈ０ａ（Ｈ
０ａ＞Ｈ０）から下降し、位置制御を終了しモータ１４
による下降を終える位置Ａａ１がはんだペースト３から
離れた位置に停止した場合、すなわち距離ΔＨ１ａだけ
離れた場合（ΔＨ１ａ＞ΔＨ１）を示している。時刻ｔ
３ａから吸着ノズル４はバネ圧によりはんだペースト３
に向かい、時刻ｔ４ａでリード２が接触する。この時、
圧力センサ１７の検出値ｆは低下しているがリード２と
はんだペースト３の接触により上昇するため微分係数ｄ
ｆ／ｄｔは正となり、接触した瞬間を検出できる。リー
ド２とはんだペースト３の接触時のバネ圧ｆｓ４は弱く
なっているため接触直後の圧力センサ１７の値ｆは設定
値ｆ０より小さい、このような場合はノズル部３０をモ
ータ１４により下降させて圧力センサ１７の値を設定値
ｆ０まで上昇させ、以下積分値∫ｆｄｔが上位コンピュ
ータ４７で所定量になるｔ６ａまで一定の押圧ｆ０を保
持する。

【００２９】すなわち本ストロークパターンでは、時刻
ｔ０ａから時刻ｔ２ａまでは、図１に示すようにノズル
部３０は吸着ノズル４と副吸着ノズル６とが共にモータ
の駆動により下降し、時刻ｔ３ａ以降は、吸着ノズル４
がバネ力により降下し、電子部品１のリード２がはんだ
ペースト３と接触する時刻ｔ４ａ以降はモータ１４でノ
ズル部３０を下方に移動して一定の押圧ｆ０を保持して
リード２がはんだペースト３内に入り込む速度を調整
し、押圧積分値∫ｆｄｔが一定と成る時刻ｔ６ａまで押
圧を加えることでリード２がはんだペースト３内に入り
込む量を確保し、時刻ｔ６ａにてノズル部３０を上昇さ
せ搭載を終了する。

【００３０】上記のようにリードがはんだペーストに接
触した瞬間をとらえることができるのでリードとはんだ
ペーストを高速度で接触させ、接触後はリードの押し込
み速度を抑えて所望する押し込み量を確保できるので、
歩留まり良く部品を搭載できる。

【００３１】図３、４のタイムチャートでは、時刻ｔ３
から時刻ｔ４まで吸着ノズル４の下降速度を時刻ｔ２ま
でのモータ１４による下降速度と略等しい高速度とした
が、電磁弁２８から空間１５までの流路抵抗や、圧縮バ
ネ５のバネ定数、空間１５の容積などを変えることによ
り吸着ノズル４を低速度で下降させるように構成しても
良い。このように低速度ではんだペースト３に電子部品
リード２を接触させても圧力センサ１７の検出値は減少
から上昇に変わるので圧力センサ１７の値ｆの単位時間
当たりの変化量である微分係数ｄｆ／ｄｔを演算すれ
ば、はんだペースト３とリード２の接触した瞬間を検出
できる。また、これにより電子部品１の搭載時間は伸び
るが、接触速度が低下するので演算速度は高速度で下降
する場合に比べて遅くても良くコンピュータ４７の処理
負担を小さくでき、制御部を簡易化できるのでコスト低
減が図れる。

【００３２】図３、図４に示した制御例では、はんだペ
ースト３にリード２が接触してからは主にモータ１４の
駆動によりリード２を押し込んでいたが、圧縮バネ５の
伸びを主体とした制御としても良い。すなわち、以上の
実施例では前記積分値∫ｆｄｔが上位コンピータ４７で
所定量になると直ちにノズル部３０を上昇させ、圧縮バ
ネ５がバネ力ｆ０からさらに伸びる影響を排除していた
が、圧縮バネ５のバネ定数が既知であればバネ力ｆ０か
ら伸びる量を加え、前記積分値∫ｆｄｔを一定値となる
ように制御してもよい。

【００３３】図５は、はんだペースト３とリード２が接
触した時刻ｔ４ｂを微分係数ｄｆ／ｄｔを計算すること
により求め、時刻ｔ４ｂからｔ５ｂまではノズル部３０
を上昇させ、バネ力ｆ０となったｔ５ｂでモータ１４を
停止しノズル部３０を一定の高さに保ち、時刻ｔ５ｂ以
降は圧縮バネ５の伸びでリード２を押し込み、圧縮バネ
５が伸び前記積分値∫ｆｄｔが所定の値となったｔ６ｂ
でノズル部３０を上昇させ搭載を終了した例である。圧
縮バネ５の伸びに伴いバネ力ｆｓはｆ０より徐々に低下
する。バネ力ｆｓはｆ０より低下するのでリード２の押
し込み速度はバネ力ｆ０の時を最大値とし、徐々に低下
する。本実施例によれば図３、図４の実施例における制
御のように、搭載終了時にモータの反転が無い。従っ
て、ノズル部３０の移動方向の急激な変化が無くなるた
め搭載終了時における振動の発生を防止できる。

【００３４】図５の実施例における制御では、バネ力ｆ
０となる時刻ｔ５ｂまでの吸着ノズル４の力積と時刻ｔ
５ｂ以降のバネ力ｆ０からの力積とで所望する押し込み
深さを確保するために充分な力積が得られる場合を示し
た。これに対し、バネ力ｆ０からでは所望する力積が得
られないような場合や時間が掛すぎるような場合は、バ
ネ力ｆ０となったときにモータ１４の駆動を停止し、リ
ード２を押し込み、圧縮バネ５が伸びバネ力ｆｓが一定
値となったら再びモータ１４によりバネ力ｆ０となるよ
うにノズル部３０を降下させ、バネ力ｆ０から圧縮バネ
５を伸ばすことを繰り返し所望する力積が得られたらノ
ズル部３０を上昇させるように制御すればよい。

【００３５】図６、図７は図１とは異なる実施例であ
る。図１に示す実施例と異なる点はノズル部３０の空間
１５の内圧を検出する圧力センサ１６を設け、制御部１
２に圧力センサ１６と圧力センサ１７の信号を取り込み
演算器４３で実際の吸着ノズル４の押し込み圧力を求め
るようにし、さらにノズル部３０の押圧を検出する圧力
センサ１７を吸着ノズル４の先端に設けたものである。
このように構成することにより吸着ノズル部３０の内部
空間１５の吸引力による誤差を補正することができるの
で正確な押圧を得ることができ、さらに正確に押し込み
深さと速度を制御できる効果が有る。

【００３６】また、このように構成することで内部空間
１５の圧力を常に監視することができるので、吸着ノズ
ル４の先端に保持した電子部品１のリード２がはんだペ
ースト３に触れる前の脱落を防止するように電磁弁２８
や真空ポンプ９を制御することもできる。例えば、電子
部品１が脱落しないようにリード２がはんだペースト３
に触れるまでは内部空間１５を一定圧以下の低圧に保つ
ように制御する。このようにすれば部品の脱落は無く、
信頼性が向上する。

【００３７】また、図１に示す圧力センサ１７の位置に
おいては、搭載を開始するときの基板２０とノズル部３
０との距離が離れ、はんだペースト３と部品リード２が
接触するより前に圧縮バネ５の伸びにより吸着ノズル４
と副吸着ノズル６とが接触したときも圧力センサ１７の
検出値が上昇するので、はんだペースト３とリード２が
接触したように制御部１２が判断し誤動作するおそれが
あるが、図６に示すように圧力センサ１７の位置を吸着
ノズル４の先端とすることにより吸着ノズル４と副吸着
ノズル６とが接触した場合でも圧力センサ１７の検出値
は前記の影響を受けないため誤動作を防止できる。

【００３８】図８は図６とはさらに異なる実施例であ
る。図８に示す実施例はノズル部３０を図１０に示すも
のから圧縮バネ２３と吸着ノズル２１との間に圧力セン
サ１７を設けたものに変更し、ノズル部３０以外の構造
は図１に示す実施例と同一の構造としたものである。こ
のように構成したノズル部３０の搭載動作を、以下、図
９のチャートにより説明する。時刻ｔａ０からノズル部
３０はモータ１４の駆動により降下を始める。このとき
の圧力センサ１７の検出値ｆはバネ力ｆｓ０より吸着力
ｆｐ０を減じた値ｆａ１となっている。ノズル部３０が
下降を続けエンコーダ１８で所定距離Ｈ１降下したこと
が検知される時刻ｔａ１までは制御部１２は位置制御を
行う。この時刻ｔａ１におけるリード２位置をチャート
では点Ａｂ１で示す。所定距離Ｈ１降下したことが検知
されると制御部１２は位置制御を終了し所望する速度で
下降させる速度制御を行う。時刻ｔａ２でリード２とは
んだペースト３が接触（リード２位置はチャートでは点
Ａｂ２）する。接触以前の圧力センサ１７の検出値は一
定値ｆａ１であるが接触により上昇する。これにより微
分係数ｄｆ／ｄｔは接触以前は０であるが接触直後は正
に変わる。微分係数ｄｆ／ｄｔが正に変わると制御部１
２はリード２とはんだペースト３が接触したと判断し、
直ちに制御部１２は圧力センサ１７の値ｆを制御する圧
力制御に切り替える。すなわち、一定距離Ｈ１降下する
までは高速度でノズル部３０を降下させる位置制御を行
い、一定距離降下後は速度を所望する値に制御する速度
制御を行い、リード２とはんだペースト３が接触してか
らは圧力センサ１７の検出値ｆを制御する圧力制御に切
り変える。はんだペースト３がリード２に接触してから
さらに押し込んでいくと、この押し込みに要する抵抗分
だけ接触前の圧力センサ１７の検出値ｆａ１より増加す
ることになる。微分係数ｄｆ／ｄｔが正となってから、
この検出値ｆの増加分に対し上位コンピュータ４７で積
分値∫（ｆ−ｆａ１）ｄｔを求めれば、リード２がはん
だペースト３に加えた力積を検出できる。また、この時
の圧力が設定値ｆａ０を超えないように一定圧力に制御
してリード２の押し込み速度を抑える。時刻ｔａ３にお
いて前記の積分値∫（ｆ−ｆａ１）ｄｔが設定値になっ
たらノズル部３０の下降を停止する。この時刻ｔａ３に
おけるリード２位置をチャートでは点Ａｂ３で示す。ノ
ズル部３０の下降を停止すると同時に電磁弁２８を開放
する。この後、ノズル部３０内空間１５の内圧が充分に
上昇した時刻ｔａ４においてノズル部３０を上昇させて
搭載動作を停止する。このように構成することにより制
御が単純化し、構造が単純化されるので信頼性が向上す
る。

【００３９】これまでの実施例では上位コンピュータ４
７でノズル部３０が電子部品１に加える力を積分して力
積を求めることにより押し込み深さの制御をしてきた
が、ノズル部３０の押圧を設定値ｆ０の一定値とみなし
ノズル部３０が押圧を加える時間との積で制御しても良
い。例えば、微分係数ｄｆ／ｄｔによりリード２とはん
だペースト３の接触を検出した後、ノズル部３０を上下
に移動することでノズル部３０が加える押圧を設定値ｆ
０まで変化させ、その後は押圧を一定にしてリード２の
押し込み速度を保ち、所望する押し込み深さが押圧ｆ０
と押圧ｆ０を加えた時間ｔｃ０の力積で得られるように
押圧を加える時間を設定し、設定時間ｔｃ０でノズル部
３０を上昇させるように制御する。前記のように制御す
ることにより、接触直後にリード２がはんだペースト３
に加える力のばらつきで力積の過不足が生じ押し込み深
さは変化するが、この変化量が許容範囲であればよい。
センサの値ｆをｆ０とするまでの時間が短かければ実際
に加えた力積と前記により推定した力積（ｆ０×ｔｃ
０）との過不足は小さく、したがってばらつく量も小さ
い。このように制御することにより上位コンピュータ４
７の処理負担を小さくでき、制御部を簡易化できるので
コスト低減が図れる。

【００４０】また、前記のように制御しておき設定値ｆ
０から圧縮バネ５の伸びでリード２を押し込む量を減じ
て前記の力積（ｆ０×ｔｃ０）を設定し、設定値ｆ０に
て設定時間ｔｃ０の間押し込み、この後に圧縮バネ５の
伸びでリード２を押し込むようにしてもよい。

【００４１】以上詳述したように本発明は、ノズルが加
える圧力の変化を検出し、リードとはんだペーストの接
触を捕らえ、リードがはんだペースト内に押し込まれる
速度とを抑えながら電子部品リードがはんだペースト内
へ押し込まれる深さを確保するものであればよい。

【００４２】

【発明の効果】本発明によれば、高速制御を行っても微
細なはんだペーストを崩すことなく電子部品リードをは
んだに確実に保持させ、歩留良く電子部品を基板上へ搭
載できる電子部品搭載機を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明電子部品搭載機の一実施例を示す要部の
概略断面図である。

【図２】図１に示した電子部品搭載機要部の制御部を示
すブロック図である。

【図３】図１に示した電子部品搭載機要部の部品搭載動
作時におけるストロ−ク特性の一例を示すチャートであ
る。

【図４】図３とは異なるストロ−ク特性を示すチャート
である。

【図５】図３、図４とは異なる制御のストロ−ク特性を
示すチャートである。

【図６】図１とは異なる実施例を示す要部の概略断面図
である。

【図７】図６に示したの電子部品搭載機要部の制御部を
示すブロック図である。

【図８】図１とさらに異なる実施例を示す要部の概略断
面図である。

【図９】図８に示した電子部品搭載機要部の部品搭載動
作時におけるストロ−ク特性を示すチャートである。

【図１０】従来の電子部品搭載機を示す要部の概略断面
図である。

【符号の説明】

１…電子部品、２…リード、３…はんだペースト、４…
吸着ノズル ５…圧縮バネ、６…副吸着ノズル、７…保持体、８…増
幅器、９…真空ポンプ １１…配管、１２…制御部、１３…ベース、１４…モー
タ、１５…空間 １６…圧力センサ、１７…圧力センサ、１８…エンコー
ダ、２０…基板 ２１…吸着ノズル、２２…ノズル支持部、２３…圧縮バ
ネ、２４…ガイド ２５…保持体、２６…アーム、２８…電磁弁、３０…ノ
ズル部 ４０…電流制御器、４１…速度制御器、４２…位置制御
器、４３…演算器 ４５…第１の切り替えスイッチ、４６…第２の切り替え
スイッチ ４７…上位コンピュータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 和田 壮 茨城県竜ヶ崎市向陽台５丁目２番 日立テ クノエンジニアリング株式会社開発研究所 内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電子部品を保持したノズルを基板上面に駆
   動し、保持を解除することによって基板上のはんだペー
   ストに電子部品を搭載するものにおいて、 前記ノズルを支持する支持部と、該支持部を基板面に対
   し垂直方向に移動させる支持部移動手段と、前記ノズル
   が電子部品を介してはんだペスートに加える押圧を検出
   する押圧検出手段と、前記押圧検出手段の検出値の変化
   により前記支持部移動手段を駆動して前記ノズルの押圧
   を制御する手段を設けたことを特徴とする電子部品搭載
   機。
2. 【請求項２】電子部品を保持したノズルを基板上面に駆
   動し、保持を解除することによって基板上のはんだペー
   ストに電子部品を搭載するものにおいて、 前記ノズルを支持する支持部と、該支持部を基板面に対
   し垂直方向に移動させる支持部移動手段と、前記ノズル
   が電子部品を介してはんだペスートに加える押圧を検出
   する押圧検出手段と、前記押圧検出手段の検出値の変化
   により前記支持部移動手段を駆動して前記ノズルの押圧
   により電子部品をはんだペーストに押し込む速度を制御
   し、さらに押圧を加える時間を制御する手段を設けたこ
   とを特徴とする電子部品搭載機。
3. 【請求項３】前記制御手段は押圧検出手段の検出値にお
   ける単位時間当たりの変化量が設定値を超えたことによ
   り電子部品とノズルの接触を検出することを特徴とする
   請求項１および２のいずれかに記載の電子部品搭載機。
4. 【請求項４】前記制御手段は押圧検出手段の検出値の変
   化傾向により電子部品とノズルの接触を検知することを
   特徴とする請求項１および２のいずれかに記載の電子部
   品搭載機。