JPH09201558A - 塗布装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 はんだや接着剤などの流動物質を収容する容
器を高速で上下動し得るようにして、塗布作業の作業能
率を向上する。 【解決手段】 流動物を塗布する塗布位置とこれから離
れた位置との間を水平方向に移動自在の支持台３０を有
し、この支持台３０には下ホルダー３６が上下方向に摺
動自在に取り付けられており、先端に流動物を吐出する
ニードル２６を有し内部に流動物を収容する容器４４の
先端部が下ホルダー３６に支持される。支持台３０には
上下方向に摺動自在かつ回転自在に上ホルダー４２が取
り付けられ、この上ホルダー４２により容器４４の基端
部が固定される。容器４４は上下動手段によって上下動
自在となっており、上ホルダー４２に取り付けられた従
動歯車４３と噛み合う駆動歯車軸を回転することにより
回転自在となっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置などの電
子部品をプリント基板に接着するためのクリームはんだ
や接着剤などの流動物質を塗布する塗布技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】実装基板を構成するためのプリント基板
に対してＩＣやＬＳＩ等の半導体装置、ダイオード、コ
ンデンサ、さらに抵抗などの電子部品を自動的に搭載す
るために電子部品搭載装置が使用される。これらの電子
部品をプリント基板に固定するために、接着剤やクリー
ムはんだが使用され、クリームはんだをプリント基板に
塗布した後に、塗布によって盛り付けられたはんだの部
分に半導体装置などの電子部品を押し付けることによ
り、電子部品はプリント基板に固定されることになる。

【０００３】クリームはんだは、はんだペーストとも言
われ、微粉末はんだと活性フラックスとを配合し、混合
させることによって形成されたペースト状のはんだであ
り、電子部品を接着固定する前の状態にあっては所定の
粘着性と、流動性とを有している。このようなクリーム
はんだを用いて電子部品をプリント基板に固定するに
は、容器からプリント基板に滴下して塗布した後に、滴
下されたクリームはんだに電子部品を押し付けることに
より、リフローはんだ付けが達成される。

【０００４】プリント基板に自動的にクリームはんだを
塗布するために、はんだが収容されたはんだ容器を搭載
ヘッドとともに部品搭載装置に装着するようにしてい
る。部品搭載装置は、プリント基板を案内して所定の位
置でこれを位置決めするガイドレールと、プリント基板
に搭載される複数の電子部品を保持する部品ステージと
を有しており、はんだ容器と搭載ヘッドはガイドレール
の上方でＸＹ二軸方向に水平移動するようになってい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】近年にあっては、プリ
ント基板に対して多数の電子部品を迅速に搭載し得るよ
うにして、電子機器の製造効率を向上することが望まれ
ている。これまでに開発されたはんだ塗布装置は、搭載
ヘッドの移動に伴ってはんだの容器が塗布位置まで移動
する過程では容器を上昇移動させておき、塗布位置とな
ったときに容器を下降移動するために、空気圧シリンダ
が用いられていた。しかしながら、空気圧シリンダによ
って容器を上下動する場合には、容器を高速で上下動す
ることができず、容器の上下動速度に限度があった。

【０００６】容器にはその下端部にクリームはんだを塗
布する針つまりニードルが設けられており、塗布装置に
よっては容器に２本のニードルが設けられたものがあ
る。そのような容器からはんだを塗布する場合には、容
器を回転させる必要があり、従来技術では、その回転手
段を空気圧シリンダによって上下動する部材に取り付け
るようにしている。このため、上下動する部材の重量が
かさみ、容器の高速移動を妨げている。このような点か
ら、電子機器の製造効率を向上する上で、容器の上下動
速度を向上し得るようにすることが重要な解決課題であ
った。

【０００７】また、はんだを収容する容器は、はんだの
種類などに応じて種々のサイズのものが使用されてお
り、搭載ヘッドに装着される容器の種類に応じて、支持
部品などを交換するようにしており、その交換作業にも
時間がかかっている。

【０００８】本発明の目的は、はんだや接着剤などの流
動物質を収容する容器を高速で上下動し得るようにし
て、塗布作業の作業能率を向上することにある。

【０００９】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかにな
るであろう。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を説明すれば、次の通
りである。

【００１１】すなわち、本発明の塗布装置は流動物を塗
布する塗布位置とこれから離れた位置との間を水平方向
に移動自在の支持台を有し、この支持台には下ホルダー
が上下方向に摺動自在に取り付けられており、先端に流
動物を吐出するニードルを有し内部に流動物を収容する
容器の先端部が下ホルダーに支持される。支持台には上
下方向に摺動自在かつ回転自在に上ホルダーが取り付け
られ、この上ホルダーによって容器の基端部が固定され
る。容器は上下動手段によって上下動自在となってお
り、上ホルダーに取り付けられた従動歯車と噛み合う駆
動歯車軸を回転することによって回転自在となってい
る。また、上ホルダーと下ホルダーはタイロッドにより
相互間の距離を調整自在に連結されるようになってい
る。

【００１２】容器は相互に独立した上下のホルダーの間
に挟まれるように保持されるので、長さが相違する複数
の種類の容器を保持することができる。容器の上下動は
上ホルダーに連結されたタイミングベルトを電動モータ
によって駆動することにより迅速になされる。容器を回
転するための電動モータは支持台に取り付けられてお
り、容器の上下動時には容器を回転するための電動モー
タは容器とともに上下動することなく、容器を含めた上
下動部は軽量化され、高速で移動することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。

【００１４】図１は本発明の一実施の形態である塗布装
置を有する電子部品搭載装置を示す平面図であり、図２
は図１の正面図である。この電子部品搭載装置は、平行
に配置された２つの水平支持部材１，２を有し、それぞ
れの水平支持部材１，２には図２に示すようにガイドレ
ール３，４が取り付けられている。水平支持部材１，２
に対して直角方向に延びるクロスバー５はその両端部で
ガイドレール３，４に装着されており、ガイドレール
３，４に案内されて水平支持部材１，２に沿ってＹ方向
に移動自在となっている。このクロスバー５にはこれに
案内されてヘッドユニット６が摺動自在に装着されてお
り、ヘッドユニット６はクロスバー５の延びる方向つま
りＸ方向に移動自在となっている。

【００１５】クロスバー５をＹ方向に駆動するために、
一方の水平支持部材２にはモータ７により駆動されるボ
ールねじ８が回転自在に取り付けられており、このボー
ルねじ８はクロスバー５の一端部にねじ結合されてい
る。クロスバー５にはこれに平行に連動シャフト１０が
設けられており、この連動シャフト１０の両端に固定さ
れたピニオンギヤ１１，１２は、水平支持部材１，２に
固定されたラックギヤ１３，１４に噛み合っている。し
たがって、モータ７によってボールねじ８を駆動する
と、クロスバー５はＹ方向に移動することになり、この
移動に伴ってそれぞれのラックギヤ１３，１４と噛み合
うピニオンギヤ１１，１２が回転することから、クロス
バー５は水平支持部材１，２に対して所定の直角度を維
持しながらＹ方向に移動することになる。なお、ラック
ギヤ１３は図２に示すガイドレール４の上方に位置して
いる。

【００１６】クロスバー５にはヘッドユニット６をＸ方
向に駆動するためのボールねじ１５が回転自在に設けら
れており、このボールねじ１５はヘッドユニット６にね
じ結合されている。このボールねじ１５はモータ１６の
主軸に設けられたプーリーとボールねじ１５に設けられ
たプーリーとに掛け渡されたタイミングベルトを介して
駆動されるようになっている。

【００１７】水平支持部材１，２の下方には、水平支持
部材１，２に対して直角の方向に相互に平行となって延
びる２本のガイド部材２１，２２が設けられており、こ
れらのガイド部材２１，２２はプリント基板２０を搬送
するコンベアを形成し、これらのガイド部材２１，２２
に案内されてプリント基板２０がＸ方向に搬送されるよ
うになっている。プリント基板２０はガイド部材２１，
２２に案内されて所定の基板支持ステージの位置に位置
決めされるようになっている。プリント基板２０のサイ
ズに対応させて、一方のガイド部材２１は他方のガイド
部材２２に対して接近離反移動し得るようになってい
る。

【００１８】ガイド部材２１，２２により形成されるコ
ンベアの両側には、電子部品Ｗを保持する複数の部品ス
テージ２３が設けられている。それぞれの部品ステージ
２３における電子部品をプリント基板２０に搭載するた
めに、ヘッドユニット６には複数の搭載ヘッド２４とプ
リント基板２０の所定の位置にクリームはんだを塗布す
るための塗布装置２５が設けられている。

【００１９】図２に示すように、塗布装置２５はクリー
ムはんだを塗布するニードル２６を有し、搭載ヘッド２
４は上下方向に摺動自在となった吸着ノズルつまり吸着
ビット２７を有している。ニードル２６および吸着ビッ
ト２７は、クロスバー５を水平支持部材１，２に沿って
Ｙ方向に移動するとともに、ヘッドユニット６をクロス
バー５に沿ってＸ方向に移動させることにより、結果的
にＸ，Ｙ二軸の平面内を移動するようになっている。

【００２０】したがって、電子部品Ｗをプリント基板２
０の所定の位置に搭載するには、まず、ニードル２６を
上昇させた状態で塗布装置２５を搭載位置まで移動し、
この状態でニードル２６を下降移動させてクリームはん
だを所定の位置に塗布する。次いで、任意の部品ステー
ジ２３における電子部品Ｗを吸着し、プリント基板２０
の所定の位置に搭載する。電子部品Ｗを吸着する際に
は、吸着ビット２７を所定の部品ステージ２３に向けて
下降移動させて吸着した後に、吸着ビット２７を上昇移
動させながら、吸着ビット２７をプリント基板２０に塗
布されたクリームはんだの位置に移動する。その位置で
吸着ビット２７を下降移動させることにより、電子部品
Ｗはプリント基板２０の所定の位置に接着固定される。

【００２１】図３〜図６は図１および図２に示された塗
布装置を拡大して示す図であり、クロスバー５にこれに
沿って摺動自在に装着されたユニット本体６ａには支持
台３０が固定されており、この支持台３０は図６に示さ
れるように上下方向に延びる２つのリブ３１を有してい
る。それぞれのリブ３１の外側にはガイドレール３２が
固定されており、それぞれのガイドレール３２に案内さ
れて下側スライダー３３と上側スライダー３４の上下２
つのスライダーが上下方向に摺動自在に取り付けられて
いる。

【００２２】支持台３０に固定されたブラケット３５ａ
と下側スライダー３３との間には図３に示すように圧縮
コイルばね３５が設けられており、このばね３５によっ
て下側スライダー３３には上方に向かうばね力が付勢さ
れている。この下側スライダー３３には図３に示すよう
に下ホルダー３６が固定されており、この下側ホルダー
３６には図４に示すように、支持ブロック３７とラジア
ル軸受３８が設けられている。

【００２３】一方、上側スライダー３４には環状部を有
するリテーナ３９が固定され、このリテーナ３９の内側
に設けられたラジアル軸受４１の内側には、図４に示す
ように、円筒形状の上ホルダー４２が回転自在に組み付
けられ、この上ホルダー４２には環状の従動歯車４３が
固定されている。

【００２４】クリームはんだや接着剤が収容された容器
４４はシリンジとも言われ、小径の先端部にはクリーム
はんだを吐出するためのニードル２６が設けられ、先端
部を下向きとして上下両方のホルダー４２，３６に装填
して支持されるようになっている。上ホルダー４２には
クランプ部材４５が取り付けられており、容器４４の基
端部に設けられた開口に嵌合する加圧キャップ４６がク
ランプ部材４５により締結されるようになっている。

【００２５】したがって、容器４４は基端部が上側とな
って上ホルダー４２に支持され、先端部が下ホルダー３
６によって支持された状態となって装填され、装填され
た状態にあっては下ホルダー３６は圧縮コイルばね３５
によって上方に付勢される。加圧キャップ４６には加圧
空気供給用の配管４７が接続されており、図外からこの
配管４７を介して容器４４内には圧縮空気のパルスが供
給され、ニードル２６から所定の量のはんだや接着剤が
吐出されるようになっている。

【００２６】容器４４は相互に分離された上下のホルダ
ー４２，３６によって支持されるようになっているの
で、相互に長さが相違する複数種類の容器を支持するこ
とができる。下ホルダー３６には円筒状のカバー４８が
固定されており、このカバー４８の内径よりも小さい外
径を有する容器であれば、相互に外径が相違する複数種
類の容器を支持することができる。

【００２７】リテーナ３９には下方に向けて突出して、
図６に示すようにタイロッド４９が取り付けられてお
り、このタイロッド４９はねじ部材５０によって下側ス
ライダー３３に締結されるようになっている。ねじ部材
５０を緩めて上ホルダー４２と下ホルダー３６との距離
を調整することができる。

【００２８】容器４４を回転するために、図４に示すよ
うに、支持台３０には上下方向に延びる駆動歯車軸５１
が上下の軸受５２，５３によって回転自在に取り付けら
れており、駆動歯車軸５１にはその全長にわたり歯車が
形成されており、軸方向の任意の位置で従動歯車４３が
噛み合うようになっている。支持台３０にはモータ５４
が取り付けられ、このモータ５４のシャフトに固定され
た駆動歯車５５はアイドル歯車５６を介して駆動歯車軸
５１の下端部に噛み合っている。

【００２９】したがって、このモータ５４を駆動するこ
とによって、駆動歯車軸５１、従動歯車４３を介して上
ホルダー４２が回転し、この上ホルダー４２の部分で締
結された容器４４が回転することになる。駆動歯車５５
の回転角度を検出するために、支持台３０にはセンサ５
７が設けられ、駆動歯車５５の回転角度を検出すること
よって容器４４の回転角度が検出される。

【００３０】容器４４を上下方向に駆動するために、支
持台３０の上端部には電動モータ６１が固定されてお
り、このモータ６１のシャフトに固定されたプーリー６
２と、このプーリー６２の下方に位置させて支持台３０
に回転自在に設けられたプーリー６３とにはタイミング
ベルト６４が掛け渡されている。このタイミングベルト
６４には、図５に示すように、締結具６５がねじ止めさ
れており、この締結具６５は連結部材６５ａによって上
ホルダー４２に連結されている。

【００３１】したがって、モータ６１によりタイミング
ベルト６４を駆動することにより、締結具６５を介して
上ホルダー４２を上下方向に駆動すると、容器４４は上
下方向に駆動されることになる。このように、空気圧シ
リンダによることなく、モータ６１によって容器４４を
上下動することにより、高速で容器４４を上下動するこ
とが可能となり、特に、容器４４を回転させるためのモ
ータ５４は容器４４とともに上下動することがないの
で、容器４４を含めて上下動する部材は上下のホルダー
４２，３６のみであり、全体的に軽量となることから
も、迅速に容器４４を上下動させることが可能となる。

【００３２】前記した塗布装置によってプリント基板２
０の所定の位置にクリームはんだや接着剤を塗布する手
順について説明する。

【００３３】プリント基板２０の所定の位置にクリーム
はんだや接着剤を塗布するには、図３および図４に示す
ように、容器４４を上昇させた状態のもとで、図１に示
すクロスバー５をＹ軸方向に移動させるとともに、ヘッ
ドユニット６をＸ軸方向に移動させる。このようにして
ヘッドユニット６に設けられた塗布装置２５のニードル
２６が塗布位置まで位置決めされたならば、モータ６１
を駆動して容器４４を下降移動させる。容器４４が下降
移動してニードル２６が下降限位置となった状態は、図
４において二点鎖線で示されている。

【００３４】なお、図３および図４は図示する長さの容
器４４が上下のホルダー４２，３６に保持されるととも
に上昇限位置となった状態を示し、この状態で水平方向
に容器４４は搬送される。図５は図３および図４に示す
場合と相違して、タイロッド４９と下側スライダー３３
との締結が解かれ、下ホルダー３６が上ホルダー４２か
ら分離されて、ほぼ下降限位置まで下降した状態を示
す。

【００３５】容器４４はニードル２６の先端がプリント
基板２０の被塗布面との間に0.１〜0.３ｍｍ程度の隙間
となるまで下降移動される。この状態で容器４４内に図
示しない空気圧源からパルス状に圧縮空気を供給するこ
とにより、所定の量のクリームはんだが被塗布面に塗布
される。塗布終了後は容器４４をモータ６１の駆動によ
って上昇限位置まで移動する。

【００３６】容器４４の上下動に際しては、容器４４を
回転させるためのモータ５４が支持台３０に取り付けら
れており、容器４４とともに上下動することがないの
で、容器４４の上下動に際してこれとともに上下動する
部材の全重量は軽くなり、高速かつ迅速に上下動するこ
とが可能となる。しかも、その上下動のために空気圧シ
リンダを使用することなく、電動モータを使用するよう
にしたので、高速かつ迅速に上下動することが可能とな
り、塗布作業の迅速化が達成される。

【００３７】はんだが塗布された部分に電子部品を固定
するには、ヘッドユニット６を図１に示された複数の部
品ステージのいずれかに移動する。たとえば、図示する
場合には、ヘッドユニット６には２つの搭載ヘッド２４
が設けられており、いずれか一方の搭載ヘッド２４が特
定の部品ステージの真上になるまでヘッドユニット６を
移動する。この状態で吸着ビット２７を下降移動させ
て、部品ステージに保持されている電子部品を吸着し
て、既に塗布されたはんだの位置にまで電子部品を搬送
して、その電子部品をプリント基板２０に固定する。

【００３８】プリント基板に設けられたソケットの部分
に止め付けられるリードを有する電子部品をプリント基
板２０に搭載する場合であって、はんだや接着剤を使用
しない場合には、塗布装置２５を作動させることなく、
吸着ビット２７のみによって搭載作業がなされる。

【００３９】容器４４として２本のニードル２６を有す
るタイプのものが装着されることがあり、その場合には
容器４４の回転姿勢が所定の姿勢に設定されることにな
り、容器４４を回転させて２本のニードル２６の位置を
変更させるには、モータ５４が駆動される。容器４４の
回転は駆動歯車軸５１と従動歯車４３との噛み合いによ
ってなされ、駆動歯車軸５１にはその全長にわたって歯
車が形成されているので、従動歯車４３と駆動歯車軸５
１の回転比率は従動歯車４３が駆動歯車軸５１のどの位
置に噛み合っていても同一となる。したがって、容器４
４の回転は容器４４を上下方向任意の位置で行うことが
できる。

【００４０】空となった容器を新たなものに交換した
り、容器の種類を交換する際には、加圧キャップ４６を
外すことにより、容易に容器４４を上下のホルダー４
２，３６から取り外すことができる。そして、相互に分
離された上下２つのホルダー４２，３６によって容器４
４を支持するようになっているので、容器４４の長さが
相違しても、そのままのホルダー４２，３６に対して容
器４４を装填することができる。また、加圧キャップ４
６で容器４４の中心が設定されるので、外径が相違した
複数種類の容器４４全てについても、確実にホルダー４
２，３６の中心に容器を装填することができる。しか
も、容器４４は上下のホルダー４２，３６によって挟み
付けられるようにして保持されることになるので、容器
４４は安定した状態で保持される。

【００４１】以上、本発明者によってなされた発明を実
施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実
施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
たとえば、図示する塗布装置は水平支持部材１，２に沿
ってＹ軸方向に移動するクロスバー５に対してＸ軸方向
に移動するようになっており、平面方向の任意の位置に
移動するようになっているが、直線方向にのみ移動する
ように塗布装置を案内部材に取り付けるようにしても良
い。また、ヘッドユニット６に取り付けられる搭載ヘッ
ド２４の数は２つに限られず、任意の数とすることがで
きる。

【００４２】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以
下の通りである。

【００４３】(1).電動モータによって容器を上下動する
ようにしたことから、高速に容器を作動させることがで
きる。

【００４４】(2).容器の上下動に際しては容器を回転さ
せるモータが容器とともに上下動しないので、容器を高
速に作動させることができる。

【００４５】(3).容器は上下に分離独立したホルダーに
よって挟まれた状態となって保持されるので、容器は安
定して保持されることになり、高速で移動させることが
可能となる。

【００４６】(4).また、分離独立した上下のホルダーに
よって容器を保持するようにしたので、相互に長さなど
が相違した複数の種類の容器をホルダーを交換すること
なく、保持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態である電子部品搭載装置
の概略構造を示す平面図である。

【図２】図１の正面図である。

【図３】図１および図２に示された塗布装置を示す拡大
側面図である。

【図４】図３の断面図である。

【図５】図３におけるＶ−Ｖ線に沿う断面図である。

【図６】図３におけるVI−VI線に沿う断面図である。

【符号の説明】

１，２ 水平支持部材 ３，４ ガイドレール ５ クロスバー ６ ヘッドユニット ７ モータ ８ ボールねじ １０ 連動シャフト １１，１２ ピニオンギヤ １３，１４ ラックギヤ １５ ボールねじ １６ モータ ２０ プリント基板 ２１，２２ ガイド部材 ２３ 部品ステージ ２４ 搭載ヘッド ２５ 塗布装置 ２６ ニードル ２７ 吸着ビット（吸着ノズル） ３０ 支持台 ３１ リブ ３２ ガイドレール ３３ 下側スライダー ３４ 上側スライダー ３５ 圧縮コイルばね ３６ 下ホルダー ３７ 支持ブロック ３８ ラジアル軸受 ３９ リテーナ ４１ ラジアル軸受 ４２ 上ホルダー ４３ 従動歯車 ４４ 容器 ４５ クランプ部材 ４６ 加圧キャップ ４７ 配管 ４８ カバー ４９ タイロッド ５０ ねじ部材 ５１ 駆動歯車軸 ５２，５３ 軸受 ５４ モータ ５５ 駆動歯車 ５６ アイドル歯車 ５７ センサ ６１ モータ ６２，６３ プーリー ６４ タイミングベルト ６５ 締結具 Ｗ 電子部品

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 クリームはんだや接着剤などの流動物を
   塗布する塗布位置とこれから離れた位置との間を水平方
   向に移動自在の支持台と、 先端に流動物を吐出するニードルを有し内部に前記流動
   物を収容する容器の先端部を回転自在に支持し、かつ前
   記支持台に上下方向に摺動自在に取り付けられた下ホル
   ダーと、 前記支持台に上下方向に摺動自在かつ回転自在に取り付
   けられ、前記容器の基端部を固定する上ホルダーと、 前記支持台に取り付けられ、前記容器を上下方向に駆動
   する上下動手段と、 前記支持台に上下方向に延びて回転自在に設けられ、前
   記上ホルダーに取り付けられた従動歯車と噛み合う駆動
   歯車軸と、 前記支持台に取り付けられ、前記駆動歯車軸を駆動する
   回転手段とを有することを特徴とする塗布装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の塗布装置であって、前記
   上ホルダーと前記下ホルダーはタイロッドにより相互間
   の距離を調整自在に連結し得るようにしたことを特徴と
   する塗布装置。