JPH1199426A

JPH1199426A - 電子部品吸着用ノズル

Info

Publication number: JPH1199426A
Application number: JP26758697A
Authority: JP
Inventors: Takuya Gendoshi; 拓哉源通
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1997-09-30
Filing date: 1997-09-30
Publication date: 1999-04-13

Abstract

(57)【要約】【課題】チップ状の電子部品の実装工程において、吸着
用ノズルに保持した電子部品を高速搬送させる際に、ず
れを生じたり、落下することを防ぎ、回路基板の所定位
置に正確に実装できるようにする。【解決手段】吸着用ノズルの吸着面５にショットブラス
ト処理を施して吸引孔４から周縁部に延びる特定方向の
加工痕のない面とするとともに、その表面粗さを最大粗
さ（Ｒｙ）０．５〜５μｍとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、チップコンデンサ
ーやチップ抵抗器などチップ状の電子部品を回路基板に
実装するためのチップマウンター装置に用いられる電子
部品吸着用ノズルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、チップコンデンサーやチップ抵抗
器などチップ状の電子部品を回路基板に実装する工程で
は、電子部品を吸着用ノズルにより吸着保持し、電子部
品の外形状あるいはその一部分を光学的に画像解析装置
でもって測定認識したあと、吸着用ノズルを相対的に所
定の位置まで高速移動させ、回路基板の所定位置に実装
するようになっていた。

【０００３】また、この種の吸着用ノズルは、図１にそ
の一般的な構造を示すように、ノズル本体２に円筒状を
したノズル３を備え、該ノズル３の内孔を吸引孔４とす
るとともに、ノズル３の先端面を吸着面５としたもので
あった。

【０００４】また、上記吸着用ノズル１の吸着面５に
は、図５（ａ）に示すような多数の吸引孔４を穿設した
り、あるいは吸着面５に開口する吸引孔４の穴形状を図
５（ｂ）に示すような十字状や図５（ｃ）に示すような
長穴状として吸着力が高められており、高速移動時に保
持した電子部品Ｗがずれることによる実装ミスを低減す
るようになっていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、回路
基板における実装密度の向上と電子部品Ｗの小型化に伴
って、吸着用ノズル１のノズル径は極端な小径化が進
み、その結果、吸着面５における吸引孔４の穴形状の自
由度も制限され、従来のような高い吸着力は望めなくな
っていた。

【０００６】例えば、チップコンデンサーの寸法は、長
辺の長さが１．０〜１．６ｍｍ程度、短辺の長さが０．
５〜０．８ｍｍ程度となり、さらに微細なものでは長辺
の長さが０．６ｍｍ、短辺の長さが０．３ｍｍのものも
あり、また、回路基板上における電子部品Ｗの間隔も
０．３〜０．５ｍｍ程度と狭かった。

【０００７】その為、ノズル３のノズル径は大きいもの
でも１．３ｍｍ以下としなければならず、また、上記電
子部品Ｗを吸着保持しようとすると吸着用ノズル１にお
ける吸引孔４の孔径はこれらの短辺と同等あるいはさら
に小さくしなければならないことから、このような孔径
の小さな吸引孔４の穴形状を十字状や楕円状として吸着
力を高めることは難しくなってきていた。

【０００８】また、吸着用ノズル１の吸着面５は、電子
部品Ｗとの密着性を高めるために平坦化する必要があ
り、通常、吸着面５はノズル３の先端面に固定砥粒でも
って研磨することにより平坦化されているのであるが、
固定砥粒を用いて研磨すると、吸着面５に図５（ａ）〜
（ｃ）に示すような一方向に延びる直線状の加工痕７
（砥粒による引っかき傷）が多数形成されるため、電子
部品Ｗを吸着保持しても上記加工痕７から空気の漏れが
発生し、吸着力をさらに低下させるといった課題があっ
た。

【０００９】その為、このように吸着面積が小さくかつ
一方向に延びる直線状の加工痕７をもった吸着用ノズル
１を用いて電子部品Ｗを保持し、所定の位置まで高速移
動させると、電子部品Ｗのずれを生じ、所定の位置へ正
確に実装できなかったり、あるいは電子部品Ｗが移送中
に落下し、部分的に電子部品Ｗの抜けが生じるなどの実
装不良が発生したり、再度電子部品Ｗを取りに行くなど
無駄な操作が増え、生産効率が悪かった。

【００１０】このように、これまでの吸着用ノズル１は
吸着面５の表面状態についてあまり考慮されていなかっ
た。

【００１１】本発明は、このような極端に小径化された
ノズルを有する吸着用ノズルにおいて、高速移動時に電
子部品のずれを生じたり落下させることなく確実に保持
することができる電子部品吸着用ノズルを提供すること
にある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】そこで、上記課題に鑑
み、本発明の第１発明は、先端にチップコンデンサーや
チップ抵抗器などの電子部品を真空吸引して吸着保持す
る平坦な吸着面を有するとともに、該吸着面に開口した
吸引孔を備えた吸着用ノズルにおいて、上記吸着面にシ
ョットブラスト加工を施してその表面粗さを最大粗さ
（Ｒｙ）０．５〜５μｍとすることにより、上記吸着面
に一方向に延びる直線状の加工痕のない面としたことを
特徴とする。

【００１３】また、本発明の第２発明は、チップコンデ
ンサーやチップ抵抗器などの電子部品を真空吸引して吸
着保持する平坦な先端面を有するとともに、該先端面に
開口した吸引孔を備えた吸着用ノズルにおいて、少なく
とも上記先端面に粒径が０．５〜２μｍの硬質粒子を緻
密に整列させて固着することにより吸着面を形成し、そ
の表面粗さを最大粗さ（Ｒｙ）０．５〜５μｍとするこ
とにより、上記吸着面に一方向に延びる直線状の加工痕
のない面としたことを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。

【００１５】図１は本発明に係る電子部品吸着用ノズル
１の一例を示す斜視図であり、図２は吸着面５のみを拡
大した斜視図である。

【００１６】図１に示す電子部品吸着用ノズル１（以
下、吸着用ノズルと称す。）は、チップコンデンサーや
チップ抵抗器などチップ状の電子部品Ｗを回路基板（不
図示）に実装するためのチップマウンター装置に用いら
れるもので、円筒状をしたノズル本体２と、該ノズル本
体２の外径より小さな外径を有する円筒状のノズル３か
らなり、該ノズル３の内孔を吸引孔４とするとともに、
ノズル３の先端面を吸着面５としてある。

【００１７】そして、上記吸着用ノズル１の吸着面５を
電子部品Ｗに近づけ、吸引孔４より真空吸引すれば、電
子部品Ｗは吸着面５に吸い付けられ、吸着保持するよう
になっている。

【００１８】この種の吸着用ノズル１におけるノズル３
のノズル径Ｌ及び吸引孔４の孔径ｌは、保持する電子部
品Ｗの大きさにもよるが、例えば、電子部品Ｗとして長
辺の長さが０．６〜１．６ｍｍ程度、短辺の長さが０．
５〜０．８ｍｍ程度のチップコンデンサーを保持し、
０．３〜０．５ｍｍ程度のクリアランスで実装する場
合、ノズル３のノズル径Ｌは最大１．０〜１．３ｍｍ程
度、吸引孔４の孔径ｌは最大０．５〜０．８ｍｍ程度と
すれば良い。

【００１９】ところで、このようなノズル径Ｌの小さな
吸着用ノズル１において、電子部品Ｗのずれを生じたり
落下させることなく確実に保持するには吸着面５の表面
状態が重要であり、図２に示すように、吸着面５の表面
粗さを最大粗さ（Ｒｙ）で０．５〜５μｍとするととも
に、吸着面５上に点状の加工痕６が多数存在した凹凸面
とし、吸引孔４から周縁部に延びる直線状の加工痕のな
い面とすることが必要である。

【００２０】即ち、吸着面５の最大粗さ（Ｒｙ）が０．
５μｍ未満であると、大きな吸引力が望めない吸着用ノ
ズル１では吸着面５が滑らか過ぎるために電子部品Ｗと
の摩擦抵抗が小さく、高速移動に伴って加わる水平方向
の力によって電子部品Ｗのずれを生じるからであり、逆
に、最大粗さ（Ｒｙ）が５．０μｍより粗くなると、電
子部品Ｗとの隙間が大きくなりすぎるために、この隙間
から空気が漏れて吸着力が低下するからである。

【００２１】また、吸着面５が０．５〜５μｍの表面精
度に仕上げられていたとしても、一方向に延びる直線状
の加工痕があると、この加工痕から漏れる空気の量が多
く、吸着力が大きく低下するため、吸着用ノズル１の高
速移動時にずれを生じることになる。

【００２２】これに対し、図２に示す吸着面５のよう
に、点状の加工痕６が多数存在した凹凸面とし、一方向
に延びる直線状の加工痕のない面とすることにより、電
子部品Ｗを吸着保持したとしても空気の漏れを最小限に
抑え、高速移動に伴う電子部品Ｗのずれや落下をなく
し、吸着面５に確実に吸着保持することができる。

【００２３】このような吸着面５を得る手段としては、
微小な球状粒子をノズルから噴出させ、その衝撃力でも
って加工を行うショットブラスト処理を施すことが必要
である。

【００２４】例えば、点状の加工痕を有する吸着面５を
得るための他の加工手段として放電加工や超音波加工が
あるが、放電加工は加工精度がそれほど良くないために
吸着面５の表面粗さを５．０μｍ以下とすることができ
ず、また、超音波加工では吸着面５のエッジ部分が大き
く削られ易いために吸着面５の面積がさらに小さくな
り、その結果、空気漏れが生じ易くなるといった不都合
がある。

【００２５】これに対し、ショットブラスト処理は、球
状粒子の粒子径と噴出圧及び噴出時間を適宜設定するこ
とで、無数の点状加工痕６が吸着面５に形成されるだけ
で吸引孔４から周縁部につながる直線状の加工痕がな
く、また、その表面粗さが最大粗さ（Ｒｙ）０．５〜５
μｍである吸着面５を容易にかつ効率良く形成すること
ができる。なお、加工条件としてはノズル３の材質にも
よるが、例えば、５０番手〜２５０番手程度のダイヤモ
ンド、炭化硼素、炭化珪素、アルミナなどからなる硬質
の球状粒子を２．５〜６ｋｇ／ｃｍ²の噴射圧で４〜３
０秒程度噴出させれば良い。

【００２６】一方、吸着用ノズル１を構成する材質とし
ては、１秒間に４〜５個の電子部品Ｗを回路基板に実装
しなければならず、実装の際には吸着ノズル１の吸着面
５に大きな衝撃が加わるとともに、電子部品Ｗの脱着の
繰り返しに伴い摩耗し易ため、少なくとも吸着面５は高
強度、高硬度を有し、耐摩耗性に優れるアルミナ、ジル
コニア、炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム等のセ
ラミックスで形成するか、あるいは超硬合金、サーメッ
ト材、あるいはダイヤモンド焼結体で形成することが良
い。

【００２７】上記セラミックスや超硬合金、サーメット
材、ダイヤモンド焼結体は表１にその機械的特性を示す
ように、曲げ強度３０ｋｇ／ｍｍ²以上、ビッカース硬
度１２００ｋｇ／ｍｍ²以上と優れることから、電子部
品Ｗの脱着の繰り返しにおいても摩耗が少なく、また、
欠けや割れを生じることがないため、寿命の長い吸着用
ノズル１を提供することができる。

【００２８】また、チップマウンター装置において、電
子部品Ｗの形状を解析する測定手段によっては、下方か
らライトの光を照射し、電子部品Ｗからの反射光を画像
解析装置で測定する方法があり、この場合、吸着用ノズ
ル１における光の反射を防ぐために黒色系のセラミック
スを用いることが良い。

【００２９】このような黒色を呈するセラミックスとし
ては、表１に示す窒化珪素や炭化珪素の他に、例えば、
アルミナに対し、着色顔料として酸化チタンを添加した
濃青色のアルミナセラミックス、ジルコニアに対し、着
色顔料としてＣｒ₂Ｏ₃、ＦｅＯ、Ｆｅ₃Ｏ₄、Ｃｏ
Ｏ、ＮｉＯ等と助剤成分としてＡｌ₂Ｏ₃やＴｉＣを添
加した黒緑色あるいは濃青色を有するジルコニアセラミ
ックス、あるいはジルコニアに対してＣやＺｒＣを含む
黒色のジルコニアセラミックス等を用いることもでき
る。

【００３０】

【表１】

【００３１】また、吸着面５を上記セラミックスや超硬
合金、サーメット材、ダイヤモンド焼結体等で形成する
場合、内外のエッジはシャープエッジのままでも良い
が、欠けや割れを防ぐためにＲ面やＣ面などの面取りを
施すことが好ましい。

【００３２】なお、図２ではノズル３全体がセラミック
ス、超硬、サーメット材、ダイヤモンド焼結体等からな
る例を示したが、例えば、図３（ａ）（ｂ）に示すよう
に、金属や樹脂からなるノズル３の先端に、本発明の表
面状態を有する吸着面５を備えたセラミックス、超硬、
サーメット材、ダイヤモンド焼結体等からなる先端チッ
プ７を接着やネジ止めなどの手段により接合したもので
も構わない。

【００３３】次に、本発明の他の実施形態を図４を用い
て説明する。

【００３４】この吸着用ノズル１０は、図２におけるノ
ズル３の先端面を平滑に形成し、この先端面上に、多数
の硬質粒子８を緻密に整列させて固着し、その表面を吸
着面９としたものである。

【００３５】このように、ノズル３の先端面に多数の硬
質粒子８を緻密に整列させて固着させることにより、吸
着面９には硬質粒子８同士によって形成される窪みが点
在するため、吸着面５を適度に粗すことができるととも
に、吸引孔４から周縁部に延びる直線状の溝や凹みがな
いため、吸着面９を電子部品に近づけ、吸引孔４より真
空吸引すれば、電子部品は吸着面９に吸い付けられ、強
固に吸着保持することができる。ただし、この吸着用ノ
ズル１０においても、吸着面９の表面粗さは最大粗さ
（Ｒｙ）で０．５〜５μｍとすることが必要であり、そ
のためには粒径が０．５〜２．０μｍの硬質粒子８を用
いれば良い。

【００３６】また、電子部品の脱着に伴う吸着面９の摩
耗を抑えるために、吸着面９を形成する硬質粒子８は、
前述したセラミックスや超硬合金、あるいはサーメット
材やダイヤモンド焼結体などにより形成すれば良い。

【００３７】（実施例１）図１に示す吸着用ノズル１の
吸着面５に、ショットブラス加工、固定砥粒による研磨
加工、放電加工、超音波加工をそれぞれ施して、吸着面
５の表面粗さと加工痕の状態をそれぞれ変化させたもの
を用意し、吸着特性について測定を行った。

【００３８】吸着用ノズル１には、ノズル径Ｌが１．２
ｍｍ、吸引孔４の孔径ｌが０．５ｍｍのノズル３を備え
たものを使用し、ノズル３材質をダイヤモンド焼結体及
びジルコニアセラミックスとした。

【００３９】そして、これらの吸着用ノズル１に４×１
０×１ｍｍの寸法を有するセラミック板を吸着保持さ
せ、このセラミック板を長手方向に引っ張った時にずれ
を生じた時の荷重を測定して吸着特性を評価した。な
お、セラミック板には純度９９．５％のアルミナセラミ
ックスを使用した。

【００４０】吸着用ノズル１の吸着面５における表面粗
さと加工痕の状態及びそれぞれの結果は表２に示す通り
である。

【００４１】

【表２】

【００４２】この結果、表２より判るように、固定砥粒
による研磨加工を施した試料Ｎｏ．１０〜１２は、吸着
面５の表面粗さが最大粗さ（Ｒｙ）で０．５〜５．０μ
ｍの範囲にあるものの、吸着面５に吸引孔４から周縁部
に延びる特定方向の加工痕があるために、０．７ｇ程度
の荷重でセラミック板のずれが発生した。

【００４３】また、超音波加工を施した試料Ｎｏ．１３
は、吸着面５に特定方向の加工痕がなく、また、表面粗
さを最大粗さ（Ｒｙ）０．５〜５．０μｍとすることが
できたものの、エッジ部が大きく削られて吸着面５の面
積が小さくなりすぎているために空気の漏れを生じ、
０．６ｇ程度の荷重でセラミック板のずれが発生した。

【００４４】さらに、放電加工を施した試料Ｎｏ．１４
では、吸着面５の表面粗さが５．０μｍより粗いために
ガラス板との隙間からの空気の漏れが多く、セラミック
板を吸着させることができなかった。

【００４５】一方、ショットブラス加工を施した試料Ｎ
ｏ．１及び４は、いずれも吸着面５に吸引孔４から周縁
部に延びる特定方向の加工痕がないものの、吸着面５の
表面粗さが最大粗さ（Ｒｙ）で０．５μｍ未満と滑らか
過ぎるため、０．５〜０．６ｇ程度の荷重でセラミック
板のずれが発生し、また、試料Ｎｏ．９では吸着面５の
表面粗さが最大粗さ（Ｒｙ）で５．０μｍより大きいた
めに空気の漏れが発生し、０．６ｇの荷重でセラミック
板のずれが発生した。

【００４６】これに対し、ショットブラス加工を施した
試料Ｎｏ．２，３，５〜８は、いずれも吸着面５の表面
粗さが最大粗さ（Ｒｙ）で０．５〜５．０μｍの範囲に
あるとともに、吸着面５に吸引孔４から周縁部に延びる
特定方向の加工痕がないため、セラミック板を移動させ
るのに必要な荷重を１．０ｇ以上にまで吸着力を高める
ことができた。

【００４７】（実施例２）次に、ノズル３の先端面に硬
質粒子を固着した図４の吸着ノズル１０を２種類用意
し、実施例１と同様に吸着特性について測定を行った。

【００４８】第１の吸着ノズル１０は、ボールミルにて
粒径を０．５〜２．０μｍに調整したＳｉＣの硬質粒子
をメチルセルロース溶液に添加してペーストを作製し、
このペーストを、超硬合金製のノズル３の先端面付近に
塗布された銀ロウ材の上に印刷し、熱処理を施すことに
よってＳｉＣの硬質粒子からなる吸着面９を形成し、そ
の表面粗さを最大粗さ（Ｒｙ）で３．５μｍとした。

【００４９】また、第２の吸着ノズル１０は、ボールミ
ルにて粒径を０．５〜２．０μｍに調整したＴｉＣの硬
質粒子を３０ｍｏｌ％混合したＰｔペーストを作製し、
このペーストを、ジルコニアセラミック製のノズル３の
先端面付近に塗布し、熱処理を施すことによってＴｉＣ
の硬質粒子からなる吸着面９を形成し、その表面粗さを
最大粗さ（Ｒｙ）で２．８μｍとした。なお、いずれの
ノズル３もノズル径Ｌが１．２ｍｍ、吸引孔４の孔径ｌ
が０．５ｍｍのものを使用した。

【００５０】そして、これらの吸着ノズル１０に４×１
０×１ｍｍの寸法を有するアルミナ製のセラミック板を
吸着保持させ、該セラミック板を長手方向に引っ張った
時にずれを生じた時の荷重を測定して吸着特性を評価し
た。

【００５１】この結果、いずれの吸着ノズル１０も、吸
着面９の表面粗さが最大粗さ（Ｒｙ）で０．５〜５．０
μｍの範囲にあるとともに、吸着面９に吸引孔４から周
縁部に延びる特定方向の加工痕がないため、セラミック
板を移動させるのに必要な荷重を１．０ｇ以上とするこ
とができ、吸着力を高めることができた。

【００５２】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、先端に
電子部品を真空吸引して吸着保持する平坦な吸着面を有
するとともに、該吸着面に開口した吸引孔を備えた電子
部品吸着用ノズルにおいて、上記吸着面にショットブラ
スト処理を施してその表面粗さを最大粗さ（Ｒｙ）０．
５〜５μｍとするか、あるいは少なくとも上記ノズルの
先端面に粒径が０．５〜２μｍの硬質粒子を緻密に整列
させて固着することにより吸着面を形成し、その表面粗
さを最大粗さ（Ｒｙ）０．５〜５μｍとしたことによ
り、電子部品と吸着面との微小隙間からの空気の漏れを
最小限に留めることができるとともに、電子部品との摩
擦抵抗を適度に持たせてあることから、吸着力を向上さ
せることができ、吸着用ノズルを高速移動させて電子部
品がずれたり、落下することがない。

【００５３】その為、本発明の電子部品吸着用ノズルを
チップマウンター装置に用いれば、電子部品の高速搬送
においても回路基板の所定位置に正確に実装することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電子部品吸着用ノズルの一例を示
す斜視図である。

【図２】図１の吸着面のみを拡大した斜視図である。

【図３】（ａ），（ｂ）は本発明に係る他の電子部品吸
着用ノズルの吸着面を拡大した斜視図である。

【図４】本発明に係る他の電子部品吸着用ノズルの吸着
面のみを示す斜視図である。

【図５】（ａ）〜（ｃ）は従来の電子部品吸着用ノズル
における吸着面のみを示す斜視図である。

【符号の説明】

１・・・電子部品吸着用ノズル２・・・ノズル本体３・・・ノズル４・・・吸引孔５・・・吸着面６・・・点状の加工痕７・・・特定方向に延びる加工痕Ｗ・・・電子部品

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】先端にチップコンデンサーやチップ抵抗器
などの電子部品を真空吸引して吸着保持する平坦な吸着
面を有するとともに、該吸着面に開口した吸引孔を備え
た吸着用ノズルにおいて、上記吸着面にショットブラス
ト加工を施してその表面粗さを最大粗さ（Ｒｙ）０．５
〜５μｍとしたことを特徴とする吸着ノズル。
【請求項２】チップコンデンサーやチップ抵抗器などの
電子部品を真空吸引して吸着保持する平坦な先端面を有
するとともに、該先端面に開口した吸引孔を備えた吸着
用ノズルにおいて、少なくとも上記先端面に粒径が０．
５〜２μｍの硬質粒子を固着して吸着面を形成し、その
表面粗さを最大粗さ（Ｒｙ）０．５〜５μｍとしたこと
を特徴とする吸着ノズル。