JPWO2015097731A1 - 電子部品実装機 - Google Patents

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Abstract

転写装置が粘性流体で形成する流体膜の膜厚が適切に管理できるとともに、装置の小型化及び装置の構造の簡易化が図れ、ひいては製造コストの低減が図れる電子部品実装機を提供すること。電子部品実装機は、装着ヘッドの吸着ノズルと交換可能な膜厚ゲージ131を備える。膜厚ゲージ131は、貯留部64のフラックス膜Fの膜厚Tの測定値に応じた軸方向の長さで形成された測定部136A〜136Dが設けられている。装着ヘッドは、貯留部64の上方の位置まで移動し膜厚ゲージ131を下降させフラックス膜Fに接触させる。膜厚ゲージ131は、測定部136A〜136Dが膜厚Tに応じた測定痕200A〜200Dをフラックス膜Fに形成する。電子部品実装機は、測定痕200A〜200Dをマークカメラ37によって撮像し、撮像データに基づいて実際に形成されたフラックス膜Fの膜厚Tを判定する。

Description

本発明は、粘性流体を転写する転写装置を備える電子部品実装機に関し、特に、転写装置が粘性流体で形成する流体膜の膜厚を測定する電子部品実装機に関するものである。
従来、電子部品実装機には、実装する電子部品、例えばBGA(Ball grid array)の電子部品の電極(バンプ)にフラックスを転写する転写装置を備えるものがある(例えば、特許文献1など)。この電子部品実装機では、装着ヘッドの吸着ノズルに保持した電子部品を回路基板にはんだ付けする前に、予め転写装置が形成したフラックス膜に電子部品を浸漬させて電極にフラックスを転写してからはんだ付けを行う。
電子部品の電極に転写されるフラックスの量は、はんだの濡れ性などを左右し、電子部品を実装した後の回路基板の性能に影響を与える。一方で、フラックスは、一般的に揮発溶剤が含まれており、転写装置の貯留部にフラックス膜として形成された状態が続くと、空気中に溶剤が蒸発して粘度が変化し機械的に設定した膜圧が時間とともに変化してしまう。また、この種の電子部品の実装に用いる転写装置では、フラックスに限らず、他の粘性流体(例えば、はんだ)も使用されるが、粘性流体で形成した流体膜の膜圧を、実装する電子部品の電極のピッチや電極の高さ寸法などに応じて調整する必要がある。このため、例えば、電子部品実装機は、供給される電子部品の種類が取り替えられるごとに、それに応じて転写装置の流体膜の膜厚を調整する必要がある。従って、流体膜の膜圧は、適切に管理される必要がある。
上記した特許文献1に開示される電子部品実装機では、フラックスを載置して搬送する移送ベルトの上面と、当該移送ベルトの上方に位置し搬送されるフラックスに押し当てるブレードの先端との間の間隙の大きさによって、形成されるフラックス膜の膜厚が変更される。従って、この電子部品実装機では、ブレードの位置を変更することによって隙間の大きさを変更し、フラックス膜の膜厚を調整している。また、この電子部品実装機は、フラックス膜の膜厚を測定するための膜厚検出センサを備えており、膜厚検出センサの測定結果が制御部に入力される。制御部は、この測定結果と予め設定された目標値とを比較し、膜厚が適正かどうかを判定する。制御部は、測定結果に応じてブレードを移動させるフィードバック制御を繰り返し実行し、膜厚が適正な値となるまでブレードの位置を調整する。
特開2008−130985号公報
しかしながら、上記した電子部品実装機は、膜圧検出センサ(例えばレーザセンサ)を搭載するために、当該センサを駆動する専用の電源装置(高電圧源)やそれを接続する各種ケーブルなどが必要となり、装置の構造の複雑化や装置自体の大型化を招くこととなる。また、電子部品実装機は、膜厚検出センサや専用の装置を搭載することによって装置の製造コストが高くなってしまうことが問題となる。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、粘性流体を転写する転写装置を備える電子部品実装機において、転写装置が粘性流体で形成する流体膜の膜厚が適切に管理できるとともに、装置の小型化及び装置の構造の簡易化が図れ、ひいては製造コストの低減が図れる電子部品実装機を提供することを目的とする。
上記課題を鑑みてなされた本願に開示される技術に係る電子部品実装機は、粘性流体が貯留され粘性流体の流体膜が形成される貯留部と、電子部品を保持して移動し、電子部品を流体膜に浸漬させる可動部と、流体膜に接触させることによって流体膜の膜厚を測定するための測定値に応じた測定痕を流体膜に形成する膜厚ゲージと、膜厚ゲージによって流体膜に形成された測定痕を撮像する撮像部と、を備え、撮像部の撮像データに基づいて流体膜の膜厚を検出することを特徴とする。
本願に開示される技術によれば、転写装置が粘性流体で形成する流体膜の膜厚が適切に管理できるとともに、装置の小型化及び装置の構造の簡易化が図れ、ひいては製造コストの低減が図れる電子部品実装機を提供することができる。
実施形態のフラックスユニットが取り付けられた電子部品実装機の斜視図である。 電子部品実装機の上面図である。 フラックスユニットの斜視図である。 フラックスユニットの貯留部が設けられた部分を拡大した斜視図である。 電子部品実装機が備える装着ヘッドの一部を拡大した斜視図である。 スリーブに装着した状態の吸着ノズルの斜視図である。 スリーブから取り外した状態の吸着ノズルの斜視図である。 スリーブから取り外した状態の膜厚ゲージの斜視図である。 フラックスユニットの断面図である。 膜厚ゲージをフラックス膜に浸漬させた状態を示す模式図である。 別例のフラックスユニットの上面図である。
以下、本発明を具体化した一実施形態について図面を参照して説明する。図1は、電子部品実装機10の斜視図であり、当該電子部品実装機10のハウジング11の一部を透過させて図示している。図2は、電子部品実装機10の上面図である。電子部品実装機10は、搬送される回路基板B1,B2に電子部品を実装する装置である。
電子部品実装機10は、当該電子部品実装機10が設置される製造工場等の床面に配置されるベース13の上に、ハウジング11に覆われた各種装置が設けられている。ベース13は略直方体形状に形成されている。基板搬送装置20は、ベース13の長手方向に沿って延設される一対のガイドレール21がベース13上に配置されている。なお、以下の説明では、一対のガイドレール21が延設される方向を前後方向、当該前後方向に直角で装置の設置面に対して水平な方向(回路基板B1,B2が搬送される方向)を左右方向、前後方向及び左右方向の両方に直角な方向を上下方向と称して説明する。
基板搬送装置20は、ベース13の略中央部の上面に立設する固定壁23が設けられている。固定壁23は、左右方向の両端部に一対のガイドレール21の各々の前端が連結されている。固定壁23の後方側には、2つの可動壁24A,24Bが配置されている。2つの可動壁24A,24Bの各々は、左右方向の両端部がガイドレール21に対して前後方向に摺動可能に取り付けられている。
固定壁23と可動壁24Aとの前後方向の間には、左右方向に回路基板B1を搬送するレーンが構成されている。同様に、可動壁24A,24Bの前後方向の間には、左右方向に回路基板B2を搬送するレーンが構成されている。この2つのレーンの搬送幅は、各々、拡縮可能となっている。固定壁23及び可動壁24A,24Bは、各々の上部部分に左右方向に回路基板B1,B2を搬送するためのコンベアベルトを備えている。例えば、回路基板B1は、固定壁23と可動壁24Aとの各々に設けられたコンベアベルトにより、レーン上を左から右に向かって搬送される。
固定壁23及び2つの可動壁24A,24Bの各々で構成される2つのレーンには、回路基板B1,B2を固定するためのバックアップテーブル26が設けられている。バックアップテーブル26の各々は、回路基板B1,B2の下方となるベース13上に設けられており、上下方向に向かって昇降可能に構成されている。バックアップテーブル26の各々は、長方形板状の上面に多数のバックアップピンが設けられており、回路基板B1,B2の各々をバックアップピンにより下方から支持して固定的に保持する。
電子部品実装機10の上部には、XYロボット31が設けられている。XYロボット31は、Y方向スライダ32と、X方向スライダ33と、左右一対のY方向ガイドレール34と、上下一対のX方向ガイドレール35とを備えている。なお、図2は、図面が煩雑となるのを避けるため、Y方向スライダ32、Y方向ガイドレール34、X方向ガイドレール35を一点鎖線で示している。また、X方向は左右方向に対応し、Y方向は前後方向に対応している。
一対のY方向ガイドレール34の各々は、ハウジング11の内部空間において上面に近い部分に配置され、前後方向に延設されている。Y方向スライダ32は、Y方向ガイドレール34に対して前後方向に摺動可能に取り付けられている。X方向ガイドレール35の各々は、Y方向スライダ32の前面に配置され、左右方向に延設されている。X方向スライダ33は、X方向ガイドレール35に対して左右方向に摺動可能に取り付けられている。X方向スライダ33の下面には、回路基板B1,B2の表面に付された基準マークや型番等を撮像するためのマークカメラ37が取り付けられている。マークカメラ37は、下方を向いた状態でX方向スライダ33に固定されており、XYロボット31により、ベース13上の任意の位置において撮像することが可能となっている。このマークカメラ37は、本実施形態の電子部品実装機10では、後述するフラックスユニット18のフラックス膜Fの撮像にも使用される。
また、X方向スライダ33には、装着ヘッド41が取り付けられている。装着ヘッド41は、XYロボット31により、ベース13上の任意の位置に移動可能に構成されている。また、装着ヘッド41は、X方向スライダ33に対して、上下方向に摺動可能に構成されている。また、電子部品実装機10は、ベース13上における固定壁23の前方側の位置にパーツカメラ15が設けられている。パーツカメラ15は、装着ヘッド41の吸着ノズル43が吸着した電子部品を撮像するために用いられる。
また、電子部品実装機10は、ベース13の前方側の上面にデバイステーブル16が前後方向に摺動可能に設けられている。デバイステーブル16の上面には、フラックスユニット18が取り付けられている。図3はフラックスユニット18の斜視図である。フラックスユニット18の基部51は、デバイステーブル16(図1及び図2参照)の上面に取り付けられている。基部51は、前後方向に延設された長方形の底板と、当該底板の左右方向の端部から上方に垂直に延びる一対の側板とを備え、前後方向に延びるU字形状の溝を構成している。基部51は、左右方向で対向し前後方向に沿って延設される一対のガイドレール53が底板の上面に配設されている。また、基部51は、底板上における前方側の端部にケーブル連結部54が設けられている。
フラックスユニット18は、ケーブル連結部54に連結されガイドレール53に沿って前後方向に可動するユニット本体部56を備える。ユニット本体部56は、前後方向に延びる直方体形状の台座61を備える。台座61は、基部51のU字形状の溝に収まる大きさで形成されている。台座61は、基部51の底板上に設けられたガイドレール53の形状に合わせて形成された被ガイド部が設けられ、アクチュエーター(図示略)によってユニット本体部56がガイドレール53(基部51)に対して前後方向に移動可能に構成されている。
台座61は、前後方向に延設された一本のガイドレール63が上面に配設されている。台座61の上には、フラックスが貯留される貯留部64が設けられている。貯留部64は、ガイドレール63の形状に合わせて形成された被ガイド部が設けられ、アクチュエーター(図示略)によってガイドレール63(ユニット本体部56)に対して前後方向に移動可能に構成されている。貯留部64は、上方から見た形状が、長手方向が前後方向に沿った長方形状をなす浅底のトレイ内にフラックスが貯留されている。貯留部64のトレイ内には、フラックス膜Fが形成されている。貯留部64は、トレイの上部にフレーム67が設けられている。フレーム67は、上方から見た形状が、後方側が開口する略U字の板状に形成されている。フレーム67は、貯留部64を左右方向に跨ぐように台座61の左右両端から架設されている。
ユニット本体部56は、前端部分にシリンジ保持部68が設けられている。シリンジ保持部68には、円筒状のシリンジ71がクリップ72及びベルト73によって固定されている。シリンジ71の内部には、フラックスが貯留されている。シリンジ保持部68は、下部に設けられたケーブル連結部74がケーブル76によって基部51のケーブル連結部54と連結されている。ケーブル76には、各種の電源線や信号線などが収容されている。
フレーム67は、U字状の開口内にスキージ77が揺動軸83(図4参照)を介して揺動可能に取り付けられている。スキージ77は、左右方向から見た形状が下方側に開口するV字の板状(図9参照)に形成されている。シリンジ71の下面には、液送管79が取り付けられている。液送管79は、一端がシリンジ71に接続され、他端がスキージ77に接続されシリンジ71内とスキージ77のV状の開口内とを連通している。フラックスユニット18は、シリンジ71から液送管79を介して貯留部64にフラックスを供給可能に構成される。スキージ77は、下方に開口するV字形状の当接部77A,77B(図9参照)の先端がフラックス膜Fを掻き取る部分となっている。
図4は、ユニット本体部56の貯留部64が設けられた部分を拡大した斜視図である。ユニット本体部56は、スキージ77の高度を調整する高度調整部81を備える。図4に示すように、高度調整部81は、揺動軸83と、揺動アーム84と、ロッド86と、アクチュエーター87とを備えている。揺動軸83は、丸型の棒状に形成されている。揺動軸83は、フレーム67の左右両縁間に架設されている。スキージ77は、V字状に開口する2枚の板が連結される底部に左右方向に沿った貫通孔が設けられ、当該貫通孔に揺動軸83が挿通された状態で揺動軸83に対して固定されている。従って、スキージ77は、揺動軸83を中心に、当該揺動軸83と一体的に揺動可能に構成されている。揺動アーム84は、台座61の右側面の外側に設けられ、上下方向に延びる板状に形成されている。揺動アーム84は、スキージ77の右側の端部とフレーム67の内周面との間において、当該揺動アーム84の上端部が揺動軸83に対して固定されている。揺動アーム84は、下端部分に下方に開口するU字状のスリット84Aが形成されている。ロッド86は、前後方向に延びる丸型の棒状に形成され、前端部分に設けられ外周面から突出するピン86Aがスリット84Aに係合している。ロッド86は、棒状の後端がアクチュエーター87の出力部分に駆動連結されている。ロッド86は、アクチュエーター87の駆動にともなって前後方向に変動する。電子部品実装機10は、アクチュエーター87を駆動しロッド86の前後方向の位置を変動させることによって、揺動アーム84及び揺動軸83を回動させスキージ77の貯留部64に対する角度(傾き)を変更する。これにより、電子部品実装機10は、貯留部64に形成するフラックス膜Fの膜厚を高度調整部81によって調整する。
次に、装着ヘッド41の構成について説明する。図5は、装着ヘッド41の拡大斜視図である。図5に示すように、装着ヘッド41は、X方向スライダ33(図1及び図2参照)に固定的に保持された本体部91の下方に略円柱状の回転体92が取り付けられている。回転体92は、下方に向かって突出し、上下方向に延びる回転軸を中心に回転可能に構成されている。回転体92の下方には、略円柱状のノズル保持ユニット94が取り付けられている。ノズル保持ユニット94は、回転体92に対して着脱可能に構成されている。ノズル保持ユニット94の内部には、回転体92の外径に比べて僅かに大きな内径の有底穴が形成されており、回転体92の掛止爪が前記有底穴の底面に形成された被掛止部に係止されている。ノズル保持ユニット94は、被掛止部への掛止爪の掛止が解除され有底穴から回転体92が抜き取られることで回転体92から取り外される。なお、図5は、ノズル保持ユニット94が本体部91に装着される直前、即ち、回転体92を有底穴に嵌め入れる直前の装着ヘッド41の状態を示している。
ノズル保持ユニット94は、本体部91に設けられた駆動モータ(図示略)を駆動させることによって、回転体92とともに回転、あるいは上下方向に移動可能に構成されている。また、ノズル保持ユニット94は、棒状の12本のノズルホルダ96を有しており、各ノズルホルダ96の下端部に設けられたスリーブ98(図6参照)には、吸着ノズル43が装着されている。吸着ノズル43は、図示しない正負圧供給装置に接続されており、負圧を利用して電子部品を吸着保持し、正圧を利用して電子部品を離脱する。12本のノズルホルダ96は、ノズル保持ユニット94の外周部において周方向に沿って等角度ピッチで、軸方向が上下方向となる状態に保持されている。各吸着ノズル43は、ノズル保持ユニット94の下面から下方に向かって延び出している。ノズルホルダ96及び吸着ノズル43の各々は、本体部91に設けられた駆動モータ(図示略)によって、軸心回りに回転、あるいは上下方向に移動可能に構成されている。
図6は、吸着ノズル43の拡大斜視図であり、吸着ノズル43をノズルホルダ96のスリーブ98に取り付けた状態を示している。吸着ノズル43は、ノズル保持ユニット94の各ノズルホルダ96の下端部に設けられたスリーブ98に対し着脱可能に構成されている。図7は、スリーブ98から取り外した状態の吸着ノズル43を示している。図7に示すように、吸着ノズル43は、円柱状の主筒101から径方向の外側に向かって張り出すようにして設けられた円板状のフランジ103を備える。吸着ノズル43は、主筒101におけるフランジ103の位置よりも下方に略円柱状の可動筒104が設けられている。可動筒104は、主筒101に対して上下方向に進退可能に保持されている。可動筒104は、当該可動筒104の上面とフランジ103の下面との間に設けられたスプリング106によって、吸着ノズル43の先端(図7における下方)側に向かって付勢されている。可動筒104は、下面から先端に向かって先細り形状に形成された先端筒108が形成され、当該先端筒108がノズルとして機能する。吸着ノズル43は、軸方向に沿って基端部から先端筒108に向かって形成される供給路が内部に形成されている。吸着ノズル43は、この供給路が正負圧供給装置(図示略)に接続され、供給路内の気圧に応じて先端筒108のノズル口における圧力が変更される。
また、吸着ノズル43は、主筒101から径方向に延び出す1対の掛合ピン109を有する。一方で、図6に示すように、スリーブ98の下端部には、吸着ノズル43の掛合ピン109と係合する円筒状の取付部110が設けられている。取付部110は、吸着ノズル43の主筒101の外径に比べて僅かに大きい内径で形成されている。取付部110には、掛合ピン109を嵌め込むための1対のスロット112(図6においては一方のみを図示)が形成されている。各スロット112は、取付部110の下端において開口する部分から取付部110の軸方向に向かって周方向の幅を一定として形成され、その軸方向に形成された部分の上端部分に連続して取付部110の周方向の一方に向かって形成されており、全体としてL字状に形成されている。スロット112は、周方向に形成された部分の端部に掛合ピン109の形状に合わせて下方に向かって切り欠いた被係止部112Aが形成されている。吸着ノズル43は、掛合ピン109がスロット112の被係止部112Aに嵌め込まれた状態で装着される。また、取付部110は、上下方向に可動する円環状のリテーナリング114が外周面上に嵌め込まれている。リテーナリング114は、取付部110の外周面を覆うように設けられ軸方向に対して伸縮可能なスプリング115によって下方側に付勢されている。
次に、吸着ノズル43の交換動作について説明する。電子部品実装機10は、複数の種類の吸着ノズル43が収容されたノズルチェンジャ121(図2参照)を備えている。ノズルチェンジャ121には、複数の吸着ノズル43が、例えば、上記した主筒101を上方に向けた状態で収容されている。電子部品実装機10は、装着ヘッド41に装着されている吸着ノズル43の各々と、ノズルチェンジャ121に収納されている他の吸着ノズル43とを自動で交換可能に構成されている。詳述すると、電子部品実装機10は、ノズルチェンジャ121に設けられた吸着ノズル43を装着する場合には、装着ヘッド41をノズルチェンジャ121の位置まで移動させる。そして、電子部品実装機10は、装着ヘッド41を制御して、ノズルチェンジャ121に収容されている吸着ノズル43の主筒101を、任意のノズルホルダ96の取付部110(図6参照)に嵌入させる。装着ヘッド41は、吸着ノズル43の各掛合ピン109が取付部110のスロット112内を軸方向に沿って移動するようにノズルホルダ96(スリーブ98)を下方に移動させる。次いで、装着ヘッド41は、主筒101が取付部110の奥にまで入った状態で、各掛合ピン109がスロット112内を周方向に向かって移動するようにスリーブ98を、軸方向を中心に回転させる。装着ヘッド41は、掛合ピン109がスロット112の被係止部112Aの位置となるまでスリーブ98を回転させ、スリーブ98の位置を上昇させる。吸着ノズル43は、スプリング115の付勢力によってリテーナリング114が掛合ピン109を下方に押し付けることで、被係止部112Aに掛合ピン109が嵌り込んだ状態で吸着ノズル43がスリーブ98に対して固定される。なお、装着ヘッド41が吸着ノズル43をスリーブ98から取り外す動作については、吸着ノズル43を装着する場合と逆の動作を実施することによって可能であるためここでの詳細な説明は省略する。
<膜厚ゲージ131の構成>
次に、図4に示すフラックスユニット18の貯留部64に形成されたフラックス膜Fの膜厚を測定するための膜厚ゲージ131について図8を用いて説明する。図8に示すように、本実施形態の膜厚ゲージ131は、吸着ノズル43と交換可能なノズル形状に構成されている。なお、以下の説明では、図7に示す吸着ノズル43と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。膜厚ゲージ131は、主筒101の先端にスプリング106によって先端側に付勢されるゲージ部133を備える。ゲージ部133は、主面が主筒101の軸方向に対して垂直となる円形の円板部134を備える。円板部134は、円形の中心が主筒101の回転軸の軸線上となっており、外周部分に軸方向に沿って先端側に向かって形成された一対の位置決め部135が形成されている。位置決め部135は、軸方向に延びる板状に形成され、円板部134の外周に沿って形成され軸方向に直交する平面で切断した断面形状が円弧状をなしている。位置決め部135の各々は、円板部134の径方向において互いに対向する位置に設けられており、軸方向の長さが同一となっている。
また、円板部134は、中央部分に複数(図示例では4つ)の測定部136が形成されている。測定部136の各々は、円板部134に接続される基端部から先端側に軸方向に沿って形成された直方体状をなしている。測定部136の各々は、円板部134の中心を取り囲むように四角形に配置されている。測定部136の各々は、位置決め部135に比べて軸方向の長さが短くなっている。また、測定部136の各々は、互いの軸方向の長さが異なっている。電子部品実装機10は、吸着ノズル43のスリーブ98に膜厚ゲージ131を装着し、膜厚ゲージ131をフラックスユニット18の貯留部64に浸漬させ当該測定部136の各々によってフラックス膜Fに形成された痕跡を検出することによって膜厚を測定する。このため、測定部136の各々は、測定する膜厚に応じた軸方向の長さが設定されている。なお、図8に示す測定部136は、実際の寸法とは異なる大きさで図示している。また、図8に示す測定部136の形状、配置、個数等は一例である。以下の説明では、4つの測定部136を区別するため、軸方向の長さが長いものから順に測定部136A,136B,136C,136Dと称して説明する。
また、膜厚ゲージ131は、図2に示すノズルチェンジャ121に吸着ノズル43とともに収容されている。電子部品実装機10は、フラックス膜Fの膜厚を測定するタイミングに応じて任意のノズルホルダ96の吸着ノズル43を膜厚ゲージ131に交換するようにノズル保持ユニット94を駆動する。例えば、電子部品実装機10は、生産される回路基板B1,B2(図1参照)の種類や供給される電子部品の種類が取り替えられるごとに、それに応じてフラックスユニット18のフラックス膜Fの膜厚を調整するために吸着ノズル43と膜厚ゲージ131とを交換する。
次に、電子部品実装機10のフラックス膜Fの形成及び膜厚の測定を行う動作について説明する。図9は、フラックスユニット18の断面図である。図9に示すように、ユニット本体部56は、回路基板B1,B2の生産時において基部51の後方側に配置される。まず、電子部品実装機10は、フラックスユニット18のスキージ77を駆動して貯留部64に所望の膜厚のフラックス膜Fを形成する。具体的には、まず、電子部品実装機10は、アクチュエーター(図示略)によって貯留部64をスキージ77に対して後方側に移動させる。これにより、スキージ77は、貯留部64に対して前端付近に配置されることとなる。次いで、電子部品実装機10は、ユニット本体部56の高度調整部81(図4参照)を駆動することによって、スキージ77の傾きを所望の角度に変更する。スキージ77は、下方に開口するV字形状の当接部77A,77Bのうち、前方側の当接部77Aが後方側の当接部77Bに比べて下方側となる。この当接部77Aを下方側に傾けた量によって、形成されるフラックス膜の膜厚が変更される。なお、フラックス膜Fを形成した後においては、傾けた当接部77Aの先端が形成後のフラックス膜Fに浸漬する深さが膜厚を調整(削り取る)量に相当する。
次いで、電子部品実装機10は、スキージ77内にシリンジ71から液送管79を介してフラックスを供給する。電子部品実装機10は、貯留部64をスキージ77に対して前方側に移動させる。この際に、フラックス膜Fが当接部77Aによって形成される。また、電子部品実装機10は、高度調整部81を駆動してスキージ77の傾きを変更し、前方側の当接部77Aに比べて後方側の当接部77Bが下方側に傾いた状態とする。電子部品実装機10は、貯留部64をスキージ77に対して後方側に移動させることによって、当接部77Bがフラックス膜Fを形成する。この作業を繰り返し実行し所望の膜厚のフラックス膜Fが形成される。
<フラックス膜Fの膜厚の測定>
次に、電子部品実装機10は、貯留部64に形成されたフラックス膜Fの膜厚を膜厚ゲージ131によって測定する。電子部品実装機10は、膜厚ゲージ131を装着した装着ヘッド41を貯留部64の位置まで移動させる。装着ヘッド41は、膜厚ゲージ131を下降させ位置決め部135(図8参照)及び測定部136A〜136Dを形成されたフラックス膜Fに浸漬させる。この膜厚ゲージ131を下降させる位置は、生産する回路基板B1,B2に実装する電子部品を浸漬させる位置と一致するように設定する。例えば、図4に示すように、貯留部64に形成されたフラックス膜Fには、吸着ノズル43に保持された電子部品の電極を浸漬させる浸漬領域Rが設定されている。この浸漬領域Rは、電子部品の種類などに応じて範囲が適宜変更される。装着ヘッド41は、膜厚ゲージ131をこの浸漬領域R内に浸漬させる制御を実行する。
図10は、膜厚ゲージ131をフラックス膜Fに浸漬させた状態の模式図である。なお、図10は、4つの測定部136A〜136Dのうち、2つの測定部136A,136Bのみを図示している。装着ヘッド41は、位置決め部135の先端面が貯留部64の底部64Aに当接するまで膜厚ゲージ131を下降させる。測定部136A,136Bの各々は、測定する膜厚に応じた軸方向の長さが設定されている。例えば、形成されたフラックス膜Fの膜厚を膜厚Tとする。この膜厚Tは、回路基板B1,B2に実装する電子部品の種類や電極の形状に応じて変更される。また、図10において前方側の測定部136Aは、位置決め部135に比べ軸方向の長さが長さL1だけ短い長さとなっている。また、測定部136Bは、位置決め部135に比べて軸方向の長さが長さL2だけ短い長さとなっている。一例として、膜厚Tは、例えば160μmである。長さL1は、例えば150μmである。長さL2は、例えば175μmである。
この場合、フラックス膜Fは、長さL1が設定された測定部136Aが浸漬され、長さL2が設定された測定部136Bが浸漬しない。このため、フラックス膜Fの表面には、測定部136Aによって凹設され測定痕200Aが形成される。電子部品実装機10は、X方向スライダ33(図2参照)に取り付けれたマークカメラ37によってこの測定痕200Aを撮像し、撮像データに基づいてフラックス膜Fの膜厚Tを検出する。このため、測定部136A〜136Dの各々は、位置決め部135に比べて軸方向の長さを短くする長さ(長さL1,L2など)が、測定したい膜厚Tに応じて設定されている。
図4に示す浸漬領域R内には、図8に示す4つの測定部136A〜136Dによって形成される測定痕200A〜200Dが、フラックス膜Fの膜厚Tに応じて形成される。電子部品実装機10は、マークカメラ37が浸漬領域Rを撮像した撮像データに基づいて測定痕200A〜200Dを検出する。上記した例では、測定痕200B〜200Dが形成されずに、測定痕200Aのみが形成されるため、電子部品実装機10は、浸漬領域Rの膜厚Tが150μm〜175μmの間であると判定する。
検出された浸漬領域Rの膜厚が、所望の膜厚Tと異なる場合には、電子部品実装機10は、スキージ77の角度を自動で微調整してフラックス膜Fを薄くあるいは厚くする処理を行う。例えば、電子部品実装機10は、高度調整部81を駆動しスキージ77の傾きを当接部77A,77Bがよりフラックス膜Fに浸漬する角度に調整した後に、調整後のスキージ77を貯留部64に対して前後させることによって、フラックス膜Fの余剰分を削り取って薄膜化する処理を行う。また、電子部品実装機10は、膜厚Tを調整した後に再度膜厚Tの測定を実施する。
また、検出された浸漬領域Rの膜厚Tが実装する電子部品に応じた膜厚と一致する場合は、電子部品実装機10は、測定のために形成した測定痕200A〜200Dをなくすために、スキージ77の角度を変更せずに再度フラックス膜Fを形成する処理を実行してから電子部品の実装作業を開始する。電子部品実装機10は、吸着ノズル43(図6参照)に吸着保持した電子部品の電極を、装着ヘッド41を駆動して貯留部64のフラックス膜Fの浸漬領域Rに浸漬させる。電子部品の電極には、フラックス膜Fの膜厚に応じた量のフラックスが付着する。電子部品実装機10は、フラックス付着後の電子部品を、吸着ノズル43に吸着させたままパーツカメラ15(図1及び図2参照)の上方を通過させる。電子部品実装機10は、パーツカメラ15によって撮像した電子部品の姿勢の誤差等に基づいた調整を実施し、電子部品を回路基板B1又は回路基板B2に実装する。このようにして、電子部品実装機10は、供給される電子部品の種類等に応じてフラックス膜Fの膜厚Tを調整しながら実装作業を行う。
以上、詳細に説明した本実形態によれば以下の効果を奏する。
<効果1>本実施形態の電子部品実装機10は、フラックスを電子部品の電極に転写するフラックスユニット18を備える。フラックスユニット18は、貯留部64に貯留されたフラックスをスキージ77によって押し広げフラックス膜Fを形成する。また、電子部品実装機10は、フラックス膜Fの膜厚Tを測定するための膜厚ゲージ131を備える。膜厚ゲージ131は、電子部品を保持する装着ヘッド41に対して装着可能に構成されている。膜厚ゲージ131は、膜厚Tの測定値に応じた軸方向の長さで形成された測定部136A〜136Dが設けられている。装着ヘッド41は、貯留部64の上方の位置まで移動し装着した膜厚ゲージ131を下降させフラックス膜Fの表面に接触させる。膜厚ゲージ131は、測定部136A〜136Dの各々によって、膜厚Tに応じた測定痕200A〜200Dをフラックス膜Fに形成する。電子部品実装機10は、フラックス膜Fに形成した測定痕200A〜200Dをマークカメラ37によって撮像し、撮像データに基づいて測定痕200A〜200Dの検出処理を実行する。電子部品実装機10は、検出した測定痕200A〜200Dから実際に形成されたフラックス膜Fの膜厚Tを判定する。
このような構成では、供給される電子部品の種類に応じて電子部品実装機10が膜厚Tを自動で管理することが可能となり、作業効率が向上する。ここで、例えば、電子部品実装機10の作業者が手作業で膜厚Tを測定する場合では、必要なタイミングの測定作業を作業者が忘れてしまう、あるいは作業者が手に持った膜厚ゲージの位置がずれて正しい値の膜厚Tが測定できないといった人為的なミスが発生する可能性がある。また、作業者が手作業で膜厚Tを測定する場合には、例えば、生産ラインを停めてフラックスユニット18をデバイステーブル16に沿って引き出してから測定する必要があり、回路基板B1,B2の生産効率が低下する。これに対し、本実施形態の電子部品実装機10によれば、人為的なミスをなくして、生産工程の一連の流れの中で膜厚を自動で調整するため、生産効率が向上される。
また、従来では膜厚Tを測定するためのレーザセンサなどが搭載されることによって、当該センサを駆動するための専用の電源装置などが必要となり、装置の構造の複雑化や装置自体の大型化が生じる虞があった。これに対し、本実施形態の電子部品実装機10では、装着ヘッド41によって膜厚ゲージ131を保持して測定する構成によってセンサ等を用いずに膜厚Tが測定可能となり、装置の構造の簡易化及び装置の小型化が図れ、ひいては装置の製造コストの低減が図れる。
<効果2>フラックスユニット18は、貯留部64に貯留されたフラックスの表面に接触して所望の膜厚Tのフラックス膜Fを形成するV字状のスキージ77を備える。電子部品実装機10は、検出された膜厚Tに応じてフラックスユニット18の高度調整部81を駆動しスキージ77の傾きを変更して、貯留部64の底部64Aに対するスキージ77の当接部77A,77Bの相対的な高さを変更する。当接部77A,77Bの高度が高い場合には、形成されるフラックス膜Fの膜厚Tは厚くなる。また、当接部77A,77Bの高度が低い場合には、膜厚Tは薄くなる。このため、電子部品実装機10は、検出された膜厚Tに応じて当接部77A,77Bの高度を調整することによって、所望の膜厚Tのフラックス膜Fを形成することが可能となる。
<効果3>膜厚ゲージ131をフラックス膜Fに接触させる位置は、装着ヘッド41によって保持した電子部品をフラックス膜Fに浸漬させる浸漬領域Rに設定されている。つまり、膜厚Tを測定する位置が、実際に電子部品を浸漬させる位置となっている。このため、本実施形態の電子部品実装機10では、電子部品の電極に転写されるフラックスの量をより適切に管理することができ、ひいては後工程に流れる不良基板の数を削減して歩留まりの向上が図れる。
<効果4>膜厚ゲージ131は、装着ヘッド41によって保持されている。装着ヘッド41は、ノズル保持ユニット94及びノズルホルダ96を駆動することによって、膜厚ゲージ131をフラックス膜Fに接触させる。この電子部品実装機10よれば、膜厚ゲージ131の保持及び移動のための専用の移動装置を別途設ける必要がなく、装置の構造の簡易化を図りつつ膜厚Tを適切に管理することが可能となる。
<効果5>膜厚ゲージ131は、装着ヘッド41のノズルホルダ96(スリーブ98)に対して吸着ノズル43と交換可能なノズル形状に構成されている(図8参照)。電子部品実装機10は、フラックス膜Fの膜厚を測定するタイミングに応じて吸着ノズル43と膜厚ゲージ131とを交換させるように装着ヘッド41を駆動する。これにより、電子部品実装機10は、供給される電子部品の種類が取り替えられるタイミング等の適切なタイミングで膜厚Tを自動で測定することが可能となる。
<効果6>膜厚ゲージ131は、フラックス膜Fを測定する際に装着ヘッド41がノズルホルダ96を下降させると、貯留部64の底部64Aに位置決め部135の先端面が当接し当該膜厚ゲージ131の位置が決定される(図10参照)。また、膜厚ゲージ131は、軸方向に沿った長さが互いに異なる測定部136A〜136Dが形成されている。測定部136A〜136Dの各々は、位置決め部135が貯留部64の底部64Aに当接した状態において、底部64Aに対する相対的な高さが互いに異なった位置となる。この膜厚ゲージ131によれば、位置決め部135を当接させ測定位置が安定的に決定されるため、膜厚Tに応じた測定痕200A〜200Dをフラックス膜Fに精度よく形成することが可能となる。
<効果7>本実施形態の電子部品実装機10では、回路基板B1,B2の表面に付された基準マークや型番等を撮像するためのマークカメラ37を、測定痕200A〜200Dを撮像するための撮像手段として兼用しており、別途専用のカメラ等を設ける必要がない。
ここで、マークカメラ37は、撮像部の一例である。吸着ノズル43を備える装着ヘッド41は、可動部の一例である。吸着ノズル43は、装着ノズルの一例である。フラックスは、粘性流体の一例である。フラックス膜Fは、流体膜の一例である。
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内での種々の改良、変更が可能であることは言うまでもない。
例えば、上記実施形態では、膜厚ゲージ131を装着ヘッド41に装着可能な構成としたが、例えば装着ヘッド41やXYロボット31とは別に設けた移動装置によって膜厚ゲージ131を保持及び移動させる構成に変更してもよい。
また、上記実施形態では、膜厚ゲージ131を、吸着ノズル43と交換可能なノズル形状に構成したが、これに限定されない。例えば、膜厚ゲージ131は、板状に形成され、複数の測定部136A〜136Dが櫛歯状に形成された構成でもよい。そして、装着ヘッド41は、板状の膜厚ゲージ131を機械的に挟む構成としてもよい。この場合に用いる板状の膜厚ゲージ131は、一般に用いられる既存の膜厚を測定するための膜厚ゲージでもよい。あるいは、装着ヘッド41は、膜厚ゲージ131を電磁力によって吸着又は離脱する構成でもよい。
また、上記実施形態では、測定部136(測定部136A〜136D)の形状を直方体状としたが、特に形状は限定されない。測定部136の形状は、直方体以外の角柱形状でもよく、円柱状でもよい。ただし、削り加工による測定部136の形成を考慮すると、測定部136の形状が直方体である方が、加工が容易である。また、ブラシなどを使った測定部136のクリーニングを考慮すると、測定部136の形状が円柱状であるよりも角柱状である方が、クリーニングが容易である。
また、膜厚ゲージ131に設けた測定部136の配置、個数等は、一例であり特に限定されない。
また、電子部品実装機10は、複数の種類の膜厚ゲージ131を備えてもよい。この場合、各膜厚ゲージ131が備える測定部136の形状は互いに異なっていてもよい。また、1つの膜厚ゲージ131が、互いに異なる形状の測定部136を備えてもよい。
また、上記実施形態では、膜厚ゲージ131を、吸着ノズル43に対して着脱可能に構成したが、膜厚ゲージ131を吸着ノズル43に対して固定的に設けてもよい。
また、上記実施形態のフラックスユニット18の構成は一例であり、適宜変更可能である。例えば、上記実施形態では、フラックスユニット18を、スキージ77が貯留部64に対して直線的に移動する構成としたが、これに限定されない。図11は、別例のフラックスユニット18Aの上面図を示している。なお、以下の説明では、上記実施形態のフラックスユニット18と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。図11に示すフラックスユニット18Aは、円形の貯留部64を備える。貯留部64は、回転テーブルの上に配置され図中の矢印の方向に回転可能に構成されている。貯留部64は、シリンジ71内のフラックスが吐出ノズル141から供給されフラックスが貯留されている。また、貯留部64の上方には、貯留部64の半径とほぼ同じ長さの板状のスキージ77が、径方向に沿って配置されている。フラックスユニット18Aは、回転テーブルを駆動して貯留部64を回転させることによって、貯留部64内のフラックスをスキージ77の直線上の当接部77Cによって押し広げてフラックス膜Fを形成する。
また、フラックスユニット18Aは、スキージ77の高さ(図11における紙面直交方向の位置)を調整する高度調整部81が設けられ、高度調整部81は、スキージ77の高さを調整しスキージ77と貯留部64の底部との間のギャップを調整することによって、フラックス膜Fの膜厚を変更する。このような構成のフラックスユニット18Aにおいても上記実施形態と同様に、電子部品を浸漬させる浸漬領域Rを設定し膜厚ゲージ131による測定をすることによって、フラックス膜Fの膜厚を適切に管理することが可能となる。
また、上記実施形態では、電子部品実装機10を、測定結果に応じて自動で膜厚Tを調整する構成としたが、測定結果を作業者に通知して作業者がマニュアルで調整する構成としてもよい。図11に示すフラックスユニット18Aは、ユニット本体部56をデバイステーブル16(図1参照)上をスライドさせて引き出しマニュアル運転するための操作パネル143が設けられている。フラックスユニット18Aは、ユニット本体部56が引き出し位置に引き出されている状態において、作業者が操作パネル143を操作してマニュアル運転を行えば、フラックス膜Fの膜厚を調整するために貯留部64を回転させてフラックス膜Fを形成したり、シリンジ71から貯留部64にフラックスを補給したりすることが可能となっている。このような構成では、例えば、電子部品実装機10が膜厚の測定結果を操作パネル等に表示することによって、作業者が操作パネルの表示に従って操作パネル143を操作しフラックス膜Fの膜厚を調整することが可能となる。
また、フラックスユニット18は、1つの貯留部64内に異なる膜厚のフラックス膜Fが複数形成される構成でもよい。
また、浸漬領域Rは、複数の位置に設定してもよい。
また、膜厚ゲージ131による測定は、1回の測定で複数箇所実施し、例えば、その平均値等を算出し測定結果としてもよい。
また、本願における粘性流体は、フラックスに限らず、他の粘性流体(例えばクリームはんだ)でもよい。
また、上記実施形態では、電子部品実装機10は、測定痕200A〜200Dを撮像するための撮像部として、他の用途にも用いるマークカメラ37を兼用する構成であったが、測定痕200A〜200Dを撮像するための専用のカメラを備えてもよい。この場合、専用のカメラは、フラックスユニット18が備えてもよい。
また、上記実施形態では、装着ヘッド41は、電子部品を保持する装着ノズルとして気圧の変化によって電子部品を吸着保持する吸着ノズル43を備えたが、他の方法で電子部品を保持する構成の装着ノズルを備えてもよい。
10 電子部品実装機、37 マークカメラ、41 装着ヘッド、64 貯留部、64A 底部、77 スキージ、81 高度調整部、131 膜厚ゲージ、135 位置決め部、136,136A〜136D 測定部、200A〜200D 測定痕、F フラックス膜、R 浸漬領域、T 膜厚。

Claims (6)

  1. 粘性流体が貯留され前記粘性流体の流体膜が形成される貯留部と、
    電子部品を保持して移動し、前記電子部品を前記流体膜に浸漬させる可動部と、
    前記流体膜に接触させることによって前記流体膜の膜厚を測定するための測定値に応じた測定痕を前記流体膜に形成する膜厚ゲージと、
    前記膜厚ゲージによって前記流体膜に形成された前記測定痕を撮像する撮像部と、を備え、
    前記撮像部の撮像データに基づいて前記流体膜の膜厚を検出することを特徴とする電子部品実装機。
  2. 前記粘性流体に接触し、前記貯留部に対する相対的な高さに応じた膜厚の前記流体膜を形成するスキージと、
    検出された前記流体膜の膜厚に応じて、前記貯留部に対する前記スキージの相対的な高さを変更し前記膜厚を調整する高度調整部と、
    を備えることを特徴とする請求項1に記載の電子部品実装機。
  3. 前記膜厚ゲージを前記流体膜に接触させる位置が、前記可動部により保持された前記電子部品を前記流体膜に浸漬される浸漬領域となるように設定されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の電子部品実装機。
  4. 前記膜厚ゲージは、前記可動部により保持されるものであり、前記可動部の移動に応じて前記流体膜に接触することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の電子部品実装機。
  5. 前記可動部は、前記電子部品を保持する装着ノズルが着脱可能に構成され、
    前記膜厚ゲージは、前記可動部に対して前記装着ノズルと交換可能に構成され、
    前記流体膜の膜厚を測定するタイミングに応じて前記装着ノズルと前記膜厚ゲージとを交換させるように前記可動部を駆動することを特徴とする請求項4に記載の電子部品実装機。
  6. 前記膜厚ゲージは、
    前記流体膜に接触する際に前記貯留部の底部に当接し当該膜厚ゲージの位置を決定する位置決め部と、
    前記位置決め部が前記貯留部の底部に当接された状態において、前記底部に対する相対的な高さが互いに異なった位置となり前記膜厚に応じた前記測定痕を前記流体膜に形成する複数の測定部と、を備えることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の電子部品実装機。
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