KR101136647B1 - 부품 장착 헤드, 흡착 노즐, 및 흡착 노즐의 제조 방법 - Google Patents

부품 장착 헤드, 흡착 노즐, 및 흡착 노즐의 제조 방법 Download PDF

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리사 사쿠라이
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Abstract

흡착 노즐(3)에 있어서의 부품(1)의 흡착 유지면(14)을, 반도체 세라믹스로 형성함으로써, 흡착 유지 시에 상기 부품과 직접적으로 접촉되는 상기 흡착 유지면에 반도체로서의 특성을 구비시켜서, 상기 흡착 노즐에서 정전기가 발생하는 것에 따르는 폐해, 및 흡착 노즐과 상기 부품이 전기적으로 도통 상태가 되는 것에 따르는 폐해의 발생을 방지한다.

Description

부품 장착 헤드, 흡착 노즐, 및 흡착 노즐의 제조 방법{PART MOUNTING HEAD, PICK-UP NOZZLE, PICK-UP NOZZLE MANUFACTURING METHOD}
본 발명은, 흡착(吸着) 노즐로 부품을 흡착 유지하여, 기판 상의 부품 장착 위치에 배치하고, 흡착 유지의 해제를 실행함으로써 상기 부품을 상기 기판에 장착하는 부품 장착 헤드, 흡착 노즐, 및 이 흡착 노즐의 제조 방법에 관한 것이다.
종래에, 이러한 흡착 노즐을 장비하는 부품 장착 헤드를 구비하는 부품 장착 장치에 있어서는, 기판에 장착되어야 할 부품의 위쪽에 흡착 노즐이 위치되도록, 이 부품에 대하여 상기 부품 장착 헤드를 상대적으로 이동시키고, 그 후, 흡착 노즐을 하강시킴으로써, 이 흡착 노즐의 흡착 유지면(維持面)에 상기 부품을 맞닿게 하는 동시에, 상기 흡착 유지면으로 상기 부품을 흡인(吸引)함으로써, 상기 흡착 노즐에 의한 상기 부품의 흡착 유지를 실행하는 것이 가능하게 구성되어 있다. 또한, 이렇게 부품이 흡착 유지된 상태의 흡착 노즐을 장비하는 부품 장착 헤드를, 기판의 위쪽으로 이동시키고, 그 후, 흡착 노즐을 하강시켜서, 상기 기판에 있어서의 부품 장착 위치에 상기 부품을 배치하는 동시에, 상기 흡착 노즐에 의한 흡인을 정지하여 흡착 해제를 실행함으로써, 상기 부품을 상기 기판에 장착하는 것이 가능하게 구성되어 있다.
최근에, 부품이 기판에 장착되는 것에 의해 형성된 전자회로(電子回路)를 내장하는 전자기기(電子機器)에 있어서는, 점점, 고기능화, 다양화, 혹은 소형화가 도모되고 있다. 이러한 전자기기에 있어서의 고기능화, 다양화, 혹은 소형화에 수반하여, 상기 부품이나 상기 기판 자체에 대해서도 고기능화, 다양화, 혹은 소형화가 도모되어, 상기 기판에 대한 상기 부품의 장착 시에 요구되는 여러 조건에 대해서도, 더욱 다양화된 여러 가지 조건이 요구되도록 되고 있는 동시에, 각각의 조건 자체가 더욱 엄격한 조건으로 되고 있다.
이러한 부품 장착에 요구되는 조건으로서는, 예를 들면, 다양화되어 여러 가지 형상을 갖는 부품을, 흡착 노즐의 흡착 유지면으로 확실하게 흡착 유지할 수 있을 것, 상기 고기능화된 것으로, 더욱 외적 부하(負荷)에 대하여 약체화된 상기 부품에 대하여, 손상 등을 발생시키지 않을 것 등이 있다. 이러한 외적 부하로서는, 예를 들면, 정전기 등의 전기적 부하나, 주위 환경 등의 청정도에 기인하여 주어지는 오염 등의 영향 등이 있다. 추가로, 반복해서 실행되는 부품 장착에 대응하기 위해서 흡착 노즐이나 부품 장착 헤드가 내구성 등을 갖추고 있을 것 등도 상기 조건으로서 요구되는 일도 있다.
이러한 부품 장착 헤드에 장비되는 흡착 노즐에 있어서는, 상기 여러 가지 조건 내의 적어도 많은 조건에 적합할 수 있도록, 여러 가지 종류의 것이 개발되어 있다.
이러한 종래에 있어서의 여러 가지 종류의 흡착 노즐로서, 예를 들면, 세라믹스 재료에 의해 형성된 흡착 노즐이 있다(예를 들면, 일본국 특개2000-151200호 공보 참조). 이러한 흡착 노즐에 있어서는, 세라믹스를 이용하여 형성됨으로써, 흡착 노즐의 반복 사용에 있어서의 내구성이나 내마모성을 향상시킬 수 있다고 하는 이점이 있다.
또한, 종래의 다른 종류의 흡착 노즐로서는, 예를 들면, 여러 가지 형상의 부품, 특히 대형 부품을 확실하게 흡착 유지할 수 있는 것을 목적으로 해서 형성된 흡착 노즐이 있다(예를 들면, 일본국 특개2002-233983호 공보 참조). 이러한 흡착 노즐(114)의 모식(模式) 단면도를 도 13에 나타낸다.
도 13에 나타낸 바와 같이, 흡착 노즐(114)은, 부품 장착 헤드의 일부인 중공(中空) 샤프트(shaft)(111)에 부착된 중공 축 형상의 헤드 본체(112)의 내부에 상하 운동 가능하게 배치되어서 구비되어 있다. 또한, 흡착 노즐(114)에는, 이 흡착 노즐(114) 내의 관통 구멍(117)에 상하 운동 가능하고 또한 아래쪽으로 힘이 가해진 상태에서 유지된 돌출 핀(128)이 구비되어 있다. 또한, 흡착 노즐(114)은, 그 노즐 본체(114a)의 아래쪽 선단(先端)에 설치된 패드(pad)부(122)를 갖추고 있다. 이 패드부(122)는, 그 외주 측에 있어서 아래쪽 측을 향해서 나팔 형상으로 돌출하는 스커트부(171)를 갖추고, 연질(軟質) 탄성체로서 이루어진다.
또한, 흡착 노즐(114)은, 그 아래쪽 선단면에 부품을 흡착하는 흡착면이 형성되어 있다. 이 흡착면에는, 노즐 본체(114a)의 선단면에 개구하는 흡기구(吸氣口)(181)의 주위에 아래쪽으로 돌출하도록, 노즐 본체(114a)에 일체가 되도록 강체(剛體)에 의해 형성된 흡착 유지부(125)가 대략 환상(環狀)으로 형성되어 있다. 또한, 패드부(122)의 스커트부(171)는, 이 흡착 유지부(125)보다 약간 아래쪽에 나팔 형상으로 돌출하도록 배치되어서 형성되어 있다. 또한, 이 흡착 유지부(125)의 표면에는 약 15㎛의 다이아몬드 입자가 전착(電着)되어 있다. 또한, 흡착 노즐(114)은, 그 기계적 강도나 제작 가공의 용이성 등을 고려하여, 금속 재료에 의해 형성되어 있다. 부품의 흡착 유지 시의 흡착면은, 스커트부(171)가 부품의 표면에 눌려서 넓혀지는 한편, 흡착 유지부(125)는, 부품의 표면과 맞닿은 상태로 된다.
이어서, 이러한 구성을 갖는 상기 부품 장착 헤드에 있어서, 흡착 노즐(114)에 의해 부품의 흡착 유지를 실행하는 동작에 대해서, 도 14A, 도 14B, 및 도 14C를 참조하면서 설명한다.
도 14A에 나타낸 바와 같이, 상기 부품 장착 헤드는, 부품에 접촉하지 않고 있는 보통 때에는, 패드부(122)의 흡착면은 그것 자체의 탄성에 의해 보통 상태, 즉, 스커트부(171)가 흡착 유지부(125)보다 약간 아래쪽으로 돌출한 상태를 유지하고 있다. 또한, 돌출 핀(128)은 가세력(加勢力: biasing force)에 의해 흡기구(181)로부터 소정의 길이만큼 돌출한 상태를 유지하고, 또한 흡착 노즐(114)이 하한(下限) 위치에 유지되어 있다. 이 상태로부터, 도 14B에 나타낸 바와 같이, 부품 장착 헤드가 부품 공급부(104) 내의 부품(109)의 표면을 향해 하강하여, 흡착면이 부품(109)의 표면에 눌렸을 때, 부품(109)이 경사져 있는 상태에서도 스커트부(171)가 부품(109)의 경사에 추종해서 눌려 넓혀져 바깥쪽으로 열림으로써, 흡착면과 부품(109) 표면과의 밀봉도(密封度)를 높일 수 있다. 이 상태에 있어서, 진공 발생 장치를 작동시킴으로써, 그 흡인력에 의해 부품(109)이 흡착 유지부(125)에 유지된다.
상기한 바와 같이 부품(109)을 흡착한 부품 장착 헤드는, 도 14C에 나타낸 바와 같이, 기판(103)의 소정의 장착 위치 상에 위치가 결정된 뒤 하강하여, 부품(109)을 기판(103) 상에 장착한다.
이러한 흡착 노즐(114)을 구비하는 부품 장착 헤드에 의하면, 대형 부품을 확실하게 흡착 유지할 수 있어, 이러한 대형 부품의 부품 장착에 대응하는 것이 가능하게 된다.
(발명이 해결하려고 하는 과제)
그러나, 일본국 특개2000-151200호 공보에 기재되어 있는 바와 같은 세라믹 재료로서 형성된 흡착 노즐에서는, 이 세라믹 재료가 일반적으로는 전기적 절연 재료이기 때문에, 흡착 노즐 본체에서 정전기를 발생시키기 쉽고, 이 정전기에 의해 흡착 노즐에 대한 먼지 등의 부착을 유인하여, 흡착 노즐 자체 혹은 흡착 유지된 부품도 오염시킬 우려가 있다. 또한, 이러한 정전기가 흡착 유지 시에 부품에 전달 부가됨으로써, 흡착 유지된 부품 혹은 흡착 노즐과 접촉된 부품을 파괴할 우려가 있다. 이러한 경우에 있어서는, 확실하고 또한 안정된 부품의 흡착 유지를 실행할 수 없을 뿐 아니라, 유지되는 부품을 오염 혹은 파괴한다는 문제가 있다.
또한, 일본국 특개2002-233983호 공보에 기재되어 있는 흡착 노즐(114)과 같이, 전기적 절연 재료가 아니고, 도전성 재료에 의해 형성되어 있는 경우에 있어서는, 흡착 노즐(114)에 의해 흡착 유지되어 있는 부품과 이 흡착 노즐(114)과의 사이에서 통전(通電)될 우려가 있으며, 이러한 경우에 있어서는, 이 부품을 파괴할 경우가 있다. 특히, 부품의 고기능화에 의해 이 부품이 전기적 부하에 대하여 약체화되어 있는 경우에 있어서는, 이러한 문제는 더욱 현저한 것으로 된다.
또한, 이 흡착 노즐(114)에서는, 부품의 다양화에 대응하기 위해서, 특히 QFP 등의 대형 부품의 흡착 유지에 대응하기 위해, 흡착 노즐(114)은, 연질 탄성체에 의해 형성된 패드부(122)를 구비하고 있지만, 이 패드부(122)에 있어서의 스커트부(171)의 선단부가, 흡착 노즐(114)의 흡착면보다도 아래쪽에 위치되어 있음으로써, 예를 들면, 부품에 있어서의 흡착 가능한 면이 작지만 부품 전체로서 패드부(122)의 개소에 도달하는 크기의 부품이 흡착 유지되는 경우에 있어서는, 패드부(122)가, 흡착면보다도 먼저 부품에 맞닿아지고, 그 후, 스커트부(171)가 부품에 눌려서 탄성 변형됨으로써, 상기 흡착면이 부품과 맞닿아지지만, 스커트부(171)가 상기 탄성 변형된 상태에 있기 때문에, 상기 흡착면과 부품과의 맞닿음 상태를 떼어 놓는 힘이 동작하는 것으로 되어, 상기 흡착면에 의한 충분한 흡인 유지력을 얻을 수 없는 경우가 있다. 이러한 경우에 있어서는, 다양화된 여러 가지 형상을 갖는 부품의 흡착 유지에 유연하게 대응할 수 없는 경우가 있다고 하는 문제가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 상기 문제를 해결하는 것으로서, 흡착 노즐로 부품을 흡착 유지하여, 기판 상의 부품 장착 위치에 배치하고, 흡착 유지의 해제를 실행함으로써 상기 부품을 상기 기판에 장착하는 부품 장착에 있어서, 고기능화 및 다양화된 부품의 장착에 확실하고 또한 원활하게 대응할 수 있는 부품 장착 헤드, 흡착 노즐, 및 흡착 노즐의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
구체적으로는, (1) 흡착 유지할 때에, 부품에 대하여 외적 부하의 영향을 주지 않는 흡착 노즐 및 부품 장착 헤드를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, (2) 다양화된 여러 가지 형상을 갖는 부품의 흡착 유지에 확실하고 또한 유연하게 대응할 수 있는 흡착 노즐 및 부품 장착 헤드를 제공하는 것을 목적으로 한다.
(과제를 해결하기 위한 수단)
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 아래와 같이 구성한다.
본 발명의 제1특징에 의하면, 부품의 흡착 유지면을 갖는 흡착 노즐을 구비하고, 이 흡착 노즐의 상기 흡착 유지면으로 부품을 흡착 유지하여, 기판에서의 부품 장착 위치에 이 흡착 유지된 부품을 배치함과 더불어, 이 부품의 흡착 유지를 해제함으로써, 상기 부품 장착 위치에 상기 부품을 장착하는 부품 장착 헤드에 있어서,
상기 흡착 노즐에서의 상기 흡착 유지면을 갖는 부분이, 반도체 세라믹스로 형성되어 있는 부품 장착 헤드를 제공한다.
본 발명의 제2특징에 의하면, 상기 반도체 세라믹스는, 104～108Ω?cm 범위의 체적 고유 저항치를 갖는 제1특징에 기재한 부품 장착 헤드를 제공한다.
본 발명의 제3특징에 의하면, 상기 흡착 노즐에 있어서, 이 흡착 노즐의 축심을 그 중심으로 해서 형성된 대략 원 형상 구멍부와, 이 원 형상 구멍부 단부의 일부가 그 직경 방향으로 확대된 복수의 단부 확대부에 의해 일체적으로 형성되어, 맞닿아진 상태의 상기 부품의 흡인을 실행하는 흡착 구멍부가, 상기 흡착 유지면에 형성되어 있는 제2특징에 기재한 부품 장착 헤드를 제공한다.
본 발명의 제4특징에 의하면, 상기 흡착 노즐은,
상기 흡착 유지면보다도 내측에 그 선단부가 위치되는 격납 위치와, 상기 흡착 유지면보다도 이 선단부가 돌출되는 돌출 위치와의 사이에서 미끄럼 운동 가능하게, 상기 대략 원 형상 구멍부 내에 삽입 배치된 돌출 부재와,
상기 돌출 부재를 상기 돌출 위치 측에 항상 힘을 가하는 가세 부재를 구비하는 제3특징에 기재한 부품 장착 헤드를 제공한다.
본 발명의 제5특징에 의하면, 상기 돌출 부재의 상기 선단부는, 상기 반도체 세라믹스로 형성되어 있는 제4특징에 기재한 부품 장착 헤드를 제공한다.
본 발명의 제6특징에 의하면, 상기 흡착 노즐의 상기 흡착 유지면은, 대략 10～20㎛ 범위의 높이 치수 또는 깊이 치수를 갖는 다수의 요철부(凹凸部)를 갖도록, 표면 가공이 실시되어 있는 제3특징에 기재한 부품 장착 헤드를 제공한다.
본 발명의 제7특징에 의하면, 상기 다수의 요철부는, 상기 흡착 유지면에 있어서, 상기 흡착 구멍부와 이 흡착 유지면의 외주(外周) 단부를 연통하도록 형성된 다수의 홈부인 제6특징에 기재한 부품 장착 헤드를 제공한다.
본 발명의 제8특징에 의하면, 이 흡착 노즐의 외주부(外周部)에 밀착해서 배치되는 내주(內周) 단부와, 상기 흡착 유지면의 주변부보다도 외측을 향해서 돌출해 형성되어, 상기 흡착 유지면과 대략 동일한 높이 위치 혹은 상기 흡착 유지면보다도 약간 후퇴된 위치에 배치된 외주 단부를 갖는 탄성 재료에 의해 형성된 보조 흡착부를 추가로 구비하는 제1특징에 기재한 부품 장착 헤드를 제공한다.
본 발명의 제9특징에 의하면, 상기 흡착 노즐은, 그 외주부에 있어서 상기 보조 흡착부의 상기 내주 단부가 탈착(脫着) 가능하게 장비하는 보조 흡착부의 부착부를 구비하고, 상기 보조 흡착부는, 흡착 유지되는 상기 부품의 크기에 상응하여 선택적으로 상기 보조 흡착부의 부착부에 장비되는 제8특징에 기재한 부품 장착 헤드를 제공한다.
본 발명의 제10특징에 의하면, 부품을 흡착 유지하여, 기판에 있어서의 부품 장착 위치에 이 흡착 유지된 부품을 배치하는 동시에, 이 부품의 흡착 유지를 해제함으로써, 상기 부품 장착 위치에 상기 부품을 장착하는 부품 장착 헤드가 구비하는 흡착 노즐에 있어서,
상기 부품을 해제 가능하게 흡착 유지하는 흡착 유지면을 갖는 부분이, 반도체 세라믹스로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 흡착 노즐을 제공한다.
본 발명의 제11특징에 의하면, 부품을 흡착 유지하여, 기판에 있어서의 부품 장착 위치에 이 흡착 유지된 부품을 배치하는 동시에, 이 부품의 흡착 유지를 해제함으로써, 상기 부품 장착 위치에 상기 부품을 장착하는 부품 장착 헤드가 구비하는 흡착 노즐의 제조 방법으로서,
상기 흡착 노즐에 있어서의 상기 부품의 흡착 유지면에 상당하는 개소에, 다수의 경질 입자를 고착(固着)한 금형을 이용하여, 이 금형 내에 반도체 세라믹스를 주입함으로써 상기 흡착 노즐을 성형하고, 이 흡착 유지면에 상기 각각의 경질 입자에 상응한 다수의 요철부를 형성하는 흡착 노즐의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 제12특징에 의하면, 상기 금형은, 상기 흡착 유지면에 상당하는 개소에, 대략 10～20㎛의 직경을 갖는 다이아몬드 입자를 포함하는 상기 경질 입자를 전착해서 형성되며, 상기 흡착 유지면에 형성되는 상기 요철부는, 대략 10～20㎛ 범위의 높이 치수 또는 깊이 치수를 갖는 제11특징에 기재한 흡착 노즐의 제조 방법을 제공한다.
(발명의 효과)
본 발명의 상기 제1특징에 의하면, 부품 장착 헤드에 있어서, 흡착 노즐이, 전기적 절연성을 갖는 세라믹스에 의해 형성되어 있는(예를 들면, 일본국 특개2000-151200호 공보와 같이) 것이 아니고, 예를 들면, 카본 입자와 세라믹스가 혼합되는 것 등에 의해 제작되는 반도체 세라믹스를 이용해서 형성되어 있음으로써, 이 형성된 흡착 노즐에 반도체로서의 특성을 구비하게 할 수 있다. 이것에 의해, 상기 흡착 노즐에 있어서 정전기가 발생하는(절연성 재료로서 형성되어 있는 경우와 같이) 것을 방지할 수 있고, 이 정전기의 발생에 따라 생기는 먼지 등의 부착에 의한 부품의 오염, 및 이 정전기가 상기 흡착 노즐에 접촉된 부품에 전달 부가되어 이 부품에 전기적 손상을 주는 것을 확실하게 방지할 수 있다. 또한, 도전성으로서의 특성을 구비하지 않고, 반도체로서의 특성을 구비함으로써, 상기 흡착 노즐에 접촉된 부품과의 사이에서, 전기적 도통이 생기는 일도 없고, 흡착 유지된 부품에 상기 도통에 의해 전기적 손상을 주는 것을 확실하게 방지할 수 있다. 따라서, 고기능화, 고정밀도화, 그리고 다양화된 부품의 흡착 유지 및 장착에, 확실하고 또한 안정적으로 대응할 수 있는 흡착 노즐 및 부품 장착 헤드를 제공할 수 있다.
본 발명의 상기 제2특징에 의하면, 이러한 상기 반도체 세라믹스를 이용하는 경우에, 그 체적 고유 저항치를, 104～108Ω?cm의 범위로 함으로써, 상기 반도체로서의 특성을 확실하게 얻는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 상기 제3특징에 의하면, 상기 흡착 노즐에 형성되는 흡착 구멍부가, 대략 원 형상 구멍부와 이 대략 원 형상 구멍부의 단부보다 그 직경 방향으로 이 단부를 부분적으로 확대하는 복수의 단부 확대부에 의해 일체적으로 형성되어 있음으로써, 더욱 큰 부품을 흡착 유지할 경우에 안정적으로 대응할 수 있다. 또한, 소형 부품을 흡착 유지할 때에, 유지 자세가 경사 흡착이 되는 경우에 있어서도, 흡착 유지된 부품이 상기 흡착 노즐의 상기 흡착 구멍부 내에 끼워 넣어지는 사태가 발생할 가능성을 대폭적으로 저감할 수 있다. 따라서, 소형 부품으로부터 대형 부품, 또한 이형(異形) 부품도 확실하고 또한 안정적으로 흡착 유지하는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 상기 제4특징에 의하면, 상기 흡착 노즐의 상기 흡착 구멍부 내를 미끄럼 운동하는 돌출 부재가 장비되는 경우에 있어서도, 이 상기 돌출 부재는, 상기 대략 원 형상 구멍부 내를 미끄럼 운동하고, 상기 각각의 긴 구멍부 내에는 배치되지 않기 때문에, 상기 흡착 구멍부로부터의 먼지 등의 흡인에 의해, 상기 돌출 부재의 미끄럼 운동이 저해되는 사태가 발생할 가능성을 대폭적으로 저감할 수 있다. 따라서, 상기 돌출 부재의 동작을 안정적으로 실행하는 것이 가능하게 된다.
또한, 이러한 상기 돌출 부재가 구비되어 있음으로써, 상기 흡착 노즐에 있어서의 흡인 동작을 보조할 수 있는 동시에, 흡착 유지된 부품의 흡착 유지 해제 동작을 보조할 수 있다. 따라서, 더욱 확실하고 또한 안정된 흡착 유지 동작 및 장착 동작을 실행할 수 있다.
본 발명의 상기 제5특징에 의하면, 상기 돌출 부재가 상기 반도체 세라믹스로 형성되어 있음으로써, 상기 흡착 노즐이 상기 반도체 세라믹스로 형성되어 있는 경우와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 상기 제6특징에 의하면, 상기 흡착 노즐에 있어서, 상기 부품과 맞닿아지는 상기 흡착 유지면에, 대략 10～20㎛ 정도 범위의 높이 치수 또는 깊이 치수를 갖는 다수의 요철부가 형성되도록, 표면 가공이 실시되어 있음으로써, 상기 부품을 흡착 유지할 때에, 상기 부품과 상기 흡착 유지면과의 사이에서 미끄러짐의 발생을 적게 할 수 있어, 확실하고 또한 안정된 흡착 유지를 실현할 수 있다. 또한, 이렇게 상기 흡착 유지면에 상기 요철부를 형성함으로써, 상기 부품이 흡착 유지된 상태의 화상(畵像)을, 상기 흡착 노즐의 아래쪽에서 촬상(撮像)할 경우에, 상기 흡착 유지면에 조사(照射)된 광(光)을 상기 요철부에 의해 난반사(亂反射)시킬 수 있어, 부품의 화상을 확실하게 촬상할 수 있다. 따라서, 다양화된 여러 가지 형상을 갖는 부품을 확실하고 또한 안정적으로 흡착 유지하면서, 그 흡착 유지 자세를 정확하게 인식할 수 있어, 고정밀도의 부품 장착에 대응할 수 있다.
본 발명의 상기 제7특징에 의하면, 상기 각각의 요철부가, 상기 흡착 유지면에 있어서, 상기 흡착 구멍부와 이 흡착 유지면의 외주 단부를 연통하도록 형성된 다수의 홈부인 것에 의해, 상기 부품과 상기 흡착 유지면이 접촉된 상태에 있어서, 양자의 사이에 부분적으로 간극을 적극적으로 형성할 수 있다. 이러한 간극이 형성됨으로써, 상기 흡착 구멍부의 부압(負壓) 흡인 작용에 의해 이 간극(홈부) 내의 미소(微小)한 공간에 유체(예를 들면, 공기)가 급속히 흐르게 되고, 베르누이의 법칙에 의해, 상기 부품과 상기 흡착 유지면과의 사이의 이 간극에 부압을 생기게 할 수 있다(간극 부압 효과). 상기 흡착 구멍부의 흡인에 의한 부압(예를 들면, 진공원 부압 효과)에 추가해서, 상기 간극 부압 효과를 이용할 수 있음으로써, 더욱 큰 흡인력을 가지고 확실하게 부품 유지를 실행할 수 있다.
본 발명의 상기 제8특징에 의하면, 상기 흡착 노즐에 추가로 보조 흡착부가 구비되어 있음으로써, 이 상기 보조 흡착부가 구비하는 외주 단부가, 상기 흡착 유지면에 의한 상기 부품의 흡착 유지를 보조할 수 있다.
특히, 상기 외주 단부의 높이 위치가, 상기 흡착 유지면과 대략 동일한 높이 위치 혹은 약간 후퇴된 위치에 위치되어 있는 것으로 형성되어 있음으로써, 상기 흡착 노즐에 의한 부품의 흡착 유지 시에, 상기 외주 단부의 선단부가 상기 흡착 유지면보다도 먼저 상기 부품에 맞닿아, 상기 흡착 유지면에 의한 상기 부품의 흡착 유지를 저해한다고 하는 사태가 발생하는 것을 확실하게 방지할 수 있다. 이러한 흡착 유지의 저해라고 하는 사태는, 상기 외주 단부가 상기 흡착 유지면보다도 돌출하는 높이 위치에 위치되도록 형성되어 있는 경우에 발생할 가능성이 있다.
또한, 상기 외주 단부가 탄성 변형 가능한 탄성 재료로 형성되어, 상기 부품의 상부에 근접된 상태에서, 상기 외주 단부와 상기 부품의 상부로써 끼워진 공간의 압력이 저하됨으로써, 상기 외주 단부를 내향(內向) 아래쪽으로 탄성 변형시킬 수 있고, 이러한 탄성 변형을 실행함으로써, 상기 외주 단부를 상기 부품에 확실하게 맞닿게 할 수 있다. 따라서, 상기 보조 흡착부에 의해 상기 부품을 확실하게 흡착 유지할 수 있다. 이러한 흡착 유지가 실현됨으로써, 상기 흡착 노즐에 있어서의 흡착 유지 가능 영역을, 상기 보조 흡착부의 상기 외주 단부로 둘러싸인 영역에까지 확대할 수 있어, 대형 부품이나 이형 부품의 흡착 유지에 대응하는 것이 가능하게 된다. 또한, 상기 외주 단부에 맞닿게 되는 일이 없는 소형 부품에 대하여는, 상기 흡착 유지면을 맞닿게 함으로써, 상기 보조 흡착부의 존재에 관계없이, 확실한 흡착 유지를 실행할 수 있다. 따라서, 소형 부품으로부터 대형 부품, 또한 이형 부품까지, 다양화된 여러 가지 형상의 부품의 흡착 유지에 유연하고 또한 신속하게 대응할 수 있다.
본 발명의 상기 제9특징에 의하면, 상기 보조 흡착부가, 흡착 유지되는 상기 부품의 크기에 상응해서 착탈(着脫) 가능하게 되어 있음으로써, 상기 부품이, 소형 부품인 경우나 대형 부품인 경우 등에 상응하여, 상기 보조 흡착부의 장비를 선택할 수 있다.
본 발명의 상기 제10특징에 의하면, 상기 제1특징과 마찬가지의 효과를 얻을 수 있는 흡착 노즐을 제공할 수 있다.
본 발명의 상기 제11특징 및 상기 제12특징에 의하면, 흡착 노즐의 흡착 유지면에 있어서의 요철부의 형성에 맞추어, 상기 흡착 노즐이 반도체 세라믹스로 형성되어 있는 것을 고려하면, 예를 들어, 일본국 특개2000-151200호 공보와 같이 세라믹스에 숏 블라스트(shot blast)를 실시해서 상기 요철부를 형성하면, 깨어짐이 발생하거나, 가공면이 안정되지 않고, 단부에 늘어짐이 발생하기 쉽고, 더욱이 가공 시간이 걸리는 등의 문제가 발생한다. 또한, 일본국 특개2002-233983호 공보와 같이, 상기 흡착 노즐에 다이아몬드 입자를 전착해서 상기 요철부를 형성하는 것은, 상기 흡착 노즐이 금속 재료 등에 의해 형성되어 있을 경우에는 가능하지만, 세라믹스로 형성되어 있을 경우에는 상기 전착을 실행할 수 없다고 하는 문제가 있다.
이러한 문제점을 해결하도록, 금형 자체에 경질(硬質) 입자를 고착, 예를 들면, 대략 10～20㎛의 직경을 갖는 다이아몬드 입자를 전착하고, 이 상기 금형을 이용해서 상기 반도체 세라믹스에 의해 상기 흡착 노즐을 성형함으로써, 상기 흡착 유지면에 상기 요철부를 확실하고 또한 용이하게 형성하는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 이것들과 기타 목적과 특징은, 첨부된 도면에 관한 바람직한 실시형태에 관련된 다음의 설명으로부터 명확하게 된다.
도 1은, 본 발명의 하나의 실시형태에 관련한 부품 장착 헤드를 구비하는 부품 장착 장치의 외관 사시도.
도 2는, 상기 부품 장착 헤드의 하부 측면도 및 장비되는 흡착 노즐의 부분 종단면도로서, 패드부 및 돌출 노즐이 장비된 상태를 나타내는 도면.
도 3은, 상기 부품 장착 헤드의 하부 측면도 및 장비되는 흡착 노즐의 부분 종단면도로서, 패드부 및 돌출 노즐이 떼어진 상태를 나타내는 도면.
도 4는, 상기 부품 장착 헤드의 하부 측면 투과도 및 장비되는 흡착 노즐의 전체 종단면도로서, 패드부 및 돌출 노즐이 장비된 상태를 나타내는 도면.
도 5는, 상기 부품 장착 헤드의 하부 측면 투과도 및 장비되는 흡착 노즐의 전체 종단면도로서, 패드부 및 돌출 노즐이 떼어진 상태를 나타내는 도면.
도 6은, 도 4의 흡착 노즐을 아래쪽에서 본 하면도.
도 7은, 도 5의 흡착 노즐을 아래쪽에서 본 하면도.
도 8은, 흡착 노즐 본체의 종단면도.
도 9는, 흡착 노즐 본체의 측면도.
도 10은, 흡착 노즐 하부의 확대 단면도.
도 11은, 대형 부품을 흡착 유지하고 있는 상태를 나타내는 흡착 노즐의 모식 단면도.
도 12는, 커넥터 부품을 흡착 유지하고 있는 상태를 나타내는 흡착 노즐의 모식 단면도.
도 13은, 종래의 부품 장착 헤드 및 흡착 노즐의 종단면도.
도 14A는, 종래의 흡착 노즐에 의한 부품의 흡착 유지 및 장착 동작을 나타내는 모식도로서, 흡착 노즐이 하강되어 있는 상태를 나타내는 도면.
도 14B는, 종래의 흡착 노즐에 의한 부품의 흡착 유지 및 장착 동작을 나타내는 모식도로서, 부품이 경사져 있는 상태에 있어서 흡착 유지가 실행되고 있는 상태를 나타내는 도면.
도 14C는, 종래의 흡착 노즐에 의한 부품의 흡착 유지 및 장착 동작을 나타내는 모식도로서, 흡착 유지한 부품을 기판에 장착하고 있는 상태를 나타내는 도면.
도 15는, 상기 실시형태에 관련한 흡착 노즐 흡착면의 요철부를 나타내는 모식도.
도 16은, 도 15의 흡착 노즐에 의해 부품의 흡착 유지를 실행하는 원리에 대해서 설명하는 모식 설명도.
이하에, 본 발명에 관련한 실시형태를 도면에 근거해서 상세히 설명한다.
본 발명의 제1실시형태에 관련한 부품 장착 헤드(10)를 구비하는 부품 장착 장치(100)의 모식적(模式的)인 구성을 나타내는 모식 사시도를 도 1에 나타낸다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 부품 장착 장치(100)는, 복수의 부품(1)을 취출(取出) 가능하게 공급하는 부품 공급부의 일례인 부품 공급 장치(6)와, 상기 공급되는 각각의 부품(1)이 장착되는 기판(2)을 해제 가능하게 유지하는 기판 유지부의 일례인 스테이지(stage)(5)와, 부품 공급 장치(6)로부터 취출 가능하게 공급되는 각각의 부품(1)을 유지해서 꺼내는 동시에, 스테이지(5)로 유지된 기판(2)에, 상기 유지한 각각의 부품(1)의 장착을 실행하는 부품 장착 헤드(10)와, 이 부품 장착 헤드(10)가 기판(2)의 대략 표면을 따르는 방향의 이동 동작을 실행하는 헤드 이동 장치의 일례인 XY 로봇(8)을 구비하고 있다.
또한, 도 1에 나타낸 바와 같이, 부품 장착 헤드(10)의 하면에는, 부품(1)을 그 상면에 있어서 해제 가능하게 흡착 유지하는 부품 유지 부재의 일례인 흡착 노즐(3)이 구비되어 있다. 또한, 흡착 노즐(3)은, 기판(2)의 표면에 대략 직교하는 방향을 따라서, 승강(昇降)하는 것이 가능하게 되어 있다.
또한, 도 1에 나타낸 바와 같이, XY 로봇(8)은, 부품 장착 헤드(10)를 지지하는 동시에, 도시한 Ⅹ축 방향으로 부품 장착 헤드(10)를 진퇴(進退) 이동시키는 Ⅹ축 로봇(8a)과, Ⅹ축 로봇(8a)을 지지하는 동시에, 도시한 Y축 방향으로 Ⅹ축 로봇(8a)을 진퇴 이동시키는 Y축 로봇(8b)을 구비하고 있다. 이것에 의해, 부품 장착 헤드(10), 즉, 부품 장착 헤드(10)가 구비하는 흡착 노즐(3)의 도시한 Ⅹ축 방향 또는 Y축 방향의 이동을 실행하는 것이 가능하게 되어 있다. 또한, 도시한 Ⅹ축 방향과 Y축 방향은, 기판(2)의 표면에 대략 평행한 방향이며, 또한 서로 직교하는 방향이다.
또한, 부품 공급 장치(6)는, 복수의 부품(1)이 캐리어 테이프(carrier tape)에 취출 가능하게 수용된 소위 테이핑 부품(taping parts)을 장비하는 동시에, 상기 장비된 테이핑 부품을 이송시킴으로써, 수용되어 있는 부품(1)을 취출 가능한 상태로 되게 하는 복수의 부품 공급 카세트(7)를, 도시한 Ⅹ축 방향을 따라 서로 인접시켜서 구비하고 있다. 또한, 각각의 부품 공급 카세트(7)는, 상기 취출 가능한 상태로 되는 부품(1)을 위치시키는 부품 취출 위치(7a)를, Ⅹ축 방향을 따라 1열(列)로 배열되도록 배치하여 구비하고 있다. 또한, 본 실시형태에 있어서는, 부품 공급 장치(6)가 부품 공급 카세트(7)로부터 상기 테이핑 부품을 공급하는 경우에 대해서 설명하였지만, 본 실시형태는 이러한 경우에만 한정되는 것은 아니다. 이러한 경우에 대신하여, 예를 들면, 부품 공급 장치(6)에 부품 공급 트레이(tray)가 배치되어서, QFP 등의 비교적 대형 부품, 혹은, 커넥터 부품 등의 대형이고 또한 이형인 부품의 공급이 실행되는 경우이어도 좋다.
또한, 스테이지(5)는 부품 장착 장치(100)의 기대(基臺)(4) 상에 배치되어 있고, 또한, 스테이지(5)의 상부에는, 도시한 Ⅹ축 방향 우측으로부터 기판(2)을 스테이지(5)로 반송해서 공급하는 동시에, 스테이지(5)로부터 도시한 Ⅹ축 방향 좌측에 기판(2)을 반송해서 배출하는 기판 반송 장치(9)가 구비되어 있다.
또한, 부품 장착 장치(100)는, 부품 장착 장치(100)가 구비하는 각각의 구성부인 헤드부(4), 부품 공급 장치(6), XY 로봇(8), 기판 반송 장치(9) 등의 각각의 동작을 서로 관련되게 만들면서, 각각의 동작 제어를 실행하는 제어 시스템(도시하지 않음)을 구비하고 있다.
이어서, 이러한 부품 장착 장치(100)가 구비하는 부품 장착 헤드(10), 특히, 부품 장착 헤드(10)가 장비하는 흡착 노즐(3)의 구조에 대해서 상세하게 설명한다. 이러한 부품 장착 헤드(10)가 구비하는 흡착 노즐(3)의 모식적인 구성을 나타내는 모식 구성도로서, 부품 장착 헤드(10)의 하부의 측면도 및 흡착 노즐(3)의 부분 종단면도를 도 2 및 도 3에 나타내고, 또한, 도 2 및 도 3에 있어서, 부품 장착 헤드의 하부를 투과시킨 흡착 노즐(3)의 전체 종단면도를 도 4 및 도 5에 나타낸다. 또한, 도 2 및 도 4는, 후술하는 패드부 및 돌출 노즐을 흡착 노즐(3)에 부착한 상태이며, 도 3 및 도 5는, 상기 패드부 및 상기 돌출 노즐을 흡착 노즐(3)로부터 떼어낸 상태를 나타낸다. 또한, 도 2 및 도 4의 흡착 노즐(3)의 하면인 흡착 유지면을 도 6에 나타내고, 도 3 및 도 5의 흡착 노즐(3)의 상기 흡착 유지면을 도 7에 나타낸다. 이하에, 도 2로부터 도 7을 이용하여, 특히, 흡착 노즐(3)의 내부 구조와 부품 장착 헤드(10)의 내부 구조와의 관계를 명확하게 알 수 있는 도 4를 주로 이용해서, 흡착 노즐(3)의 구조에 대해서 설명한다.
도 2로부터 도 5에 나타낸 바와 같이, 특히, 도 4에 나타낸 바와 같이, 이 부품 장착 헤드(10)는, 진공 발생 장치(도시하지 않음) 측에 접속된 중공(中空) 샤프트(11)에 부착되는 동시에, 중심부에 소직경(小直徑) 유지 구멍(20) 및 대직경(大直徑) 유지 구멍(13)이 형성된 중공 축 형상의 헤드 본체(12)와, 이 헤드 본체(12)의 대직경 유지 구멍(13)에 상하 운동 가능하게 배치된 흡착 노즐(3)과, 이 흡착 노즐(3) 내의 관통 구멍(17)에 상하 운동 가능하고 또한 아래쪽으로 힘이 가해진 상태로 유지된 돌출 노즐(28)(돌출 부재의 일례)과, 헤드 본체(12)와 흡착 노즐(3)과의 사이에 설치되어서 흡착 노즐(3)을 항상 아래쪽으로 힘을 가하는 코일 스프링(37)을 구비하고 있다. 흡착 노즐(3)은, 그 노즐 본체(3a)의 아래쪽 선단에 부착된 패드부(22)(보조 흡착부)를 갖추고 있다. 이 패드부(22)는, 그 외주 측에 있어서 아래쪽으로 나팔 형상으로서 돌출하는 스커트부(71)(외주 단부의 일례)를 갖추고, 탄성 재료, 더욱 바람직하게는 연질 탄성체로서 이루어진다.
또한, 흡착 노즐(3)은, 그 아래쪽 선단면에 부품을 흡착 유지하는 흡착 유지면의 일례인 흡착면(14)이 형성되어 있다. 이 흡착면(14)은, 노즐 본체(3)의 선단면에 개구하는 흡착 구멍부의 일례인 흡인구(吸引口)(81)의 주위에 대략 환상(環狀)의 평면으로서 형성되어 있다. 또한, 이 흡착면(14)의 표면은, 대략 10～20㎛ 정도, 예를 들면, 15㎛ 정도의 높이 치수 또는 깊이 치수를 갖는 미세한 요철부가 형성되도록, 표면 가공이 실시되어 있다.
또한, 돌출 노즐(28)은, 그 축심에 축 방향으로 관통하는 흡인 구멍(18)이 형성되어 있으며, 그 하단부에 경사 상태로 형성된 경사 흡인구(29)를 구비하고 있다. 또한 돌출 노즐(28)의 대략 중간 높이 위치 부근의 측면 주변부에는, 주변을 돌도록 볼록 형상으로 융기된 걸림부(30)가 형성되어 있다. 이 걸림부(30)는, 가세(加勢) 부재(탄성체)의 일례인 돌출 노즐용 압축 스프링(21)에 의해 아래쪽으로 항상 힘이 가해지고 있으며, 흡착 노즐(3)의 관통 구멍(17) 내에 설치된 걸림 단부(31)에 항상 눌러져 있다. 이러한 상태에서, 돌출 노즐(28)의 선단부가 흡기구(81)보다 소정의 길이만큼 돌출되어 있다. 또한, 돌출 노즐용 압축 스프링(21)의 상단(上端)은, 흡착 노즐(3)의 내부에 배치된 스프링 시트(19)에 고정되어 있고, 이 스프링 시트(19)는 코일 스프링(37)에 의해 그 부착 위치가 규제된 상태에서 항상 아래쪽으로 힘이 가해진 상태로 되어 있다. 또한, 돌출 노즐(28)이 이와 같이 부착되어 있는 것에 의해, 돌출 노즐(28)을 부품의 상면에 누름으로써, 상기 돌출된 돌출 위치와, 그 선단부가 흡착 노즐(3)의 흡인구(81)에 격납된 위치인 격납 위치와의 사이에서, 돌출 노즐(28)을 진퇴 이동시키는 것이 가능하게 되어 있다.
또한, 부품 장착 헤드(10)에 있어서는, 돌출 노즐(28)의 흡인 구멍(18), 흡착 노즐(3)의 관통 구멍(17), 헤드 본체(12)의 대직경 유지 구멍(13), 소직경 유지 구멍(20) 및 중공 샤프트(11)를 통해서 진공 발생 장치에 연통하는 일련의 진공 흡기(吸氣) 경로가 형성되어 있다.
또한, 이 부품 장착 헤드(10)는, 부품 두께의 상위(相違)를 흡수할 수 있도록 구성되어 있다. 즉, 헤드 본체(12)에 상하 운동이 가능하고 또한 아래쪽으로 힘을 가한 상태로 유지된 흡착 노즐(3)의 한 측면에, 축 방향으로 연장되는 가이드 홈(33)을 형성하고, 헤드 본체(12)에 관통해서 부착된 가이드 핀(guide pin)(34)의 선단부가 가이드 홈(33)에 미끄럼 운동이 자유롭게 걸린 구성으로 되어 있다. 보통 때에는, 코일 스프링(coil spring)(37)에 의해, 흡착 노즐(3)은, 가이드 핀(34)이 가이드 홈(33)의 상단부에 맞닿는 하한 위치에 유지되어 있다. 또한, 코일 스프링(37)은, 비틀림 코일 스프링체로 되어 있으며, 비틀림 복원력에 의해 가이드 핀(34)을 가이드 홈(33)의 한 측면에 항상 맞닿게 하고 있다. 흡착 노즐(3)은, 가이드 핀(34)과 가이드 홈(33)에 의해 상하 운동 범위가 규제되고 있으며, 상기 하한 위치로부터 가이드 핀(34)이 가이드 홈(33)의 하단면에 맞닿는 상한 위치까지 헤드 본체(12) 내에 억지로 들어갈 수 있도록 되어 있다.
여기서, 도 6 및 도 7을 이용하여, 흡착 노즐(3)의 흡착면(14) 및 흡인구(81)의 형상 등에 대해서 상세히 설명한다.
도 7에 나타낸 바와 같이(돌출 노즐(28) 및 패드부(22)가 흡착 노즐(3)에 장비되어 있지 않은 상태), 흡착 노즐(3)의 흡인구(81)는, 흡착 노즐(3)의 축심을 그 중심으로 해서 형성된 대략 원 형상 구멍부의 일례인 주(主) 구멍부(81a)와, 흡착면(14)에 있어서, 주 구멍부(81a)의 단부보다 그 직경 방향으로 연장되고, 주 구멍부(81a)의 외주 원 단부를 부분적으로 확대하는 복수의 단부 확대부, 예를 들면, 대략 균등한 각도 피치(pitch)로 방사상으로 5방향으로 연장되도록 형성된 복수의 긴 구멍부(81b)에 의해 일체적으로 형성되어 있다.
또한, 도 6에 나타내는 상태에서는(돌출 노즐(28) 및 패드부(22)가 흡착 노즐(3)에 장비되어 있는 상태), 돌출 노즐(28)은 흡인구(81)에서의 주 구멍부(81a) 내에 수용된 상태에서 흡착 노즐(3)에 장비되어 있으며, 돌출 노즐(28)의 주위에는 각각의 긴 구멍부(81b)가 배치되어 있다. 또한, 흡착 노즐(3)의 흡착면(14)의 외주 전체를 둘러싸도록, 패드부(22)의 스커트부(71)가 환상으로 배치되어 있다.
또한, 이러한 흡인구(81)의 형상 치수 예로서는, 예를 들면, 주 구멍부(81a)를 직경 1.5mm, 각각의 긴 구멍부(81b)를 폭 0.6mm로서 5개, 또한 각각의 긴 구멍부(81b)의 외주 단부를 연결하는 가상 원의 직경을 3mm로 해서, 형성할 수 있다. 또한, 흡착면(14)의 외주 원의 직경을 5mm, 패드부(22)의 스커트부(71)의 외주 단부의 직경을 8mm로 해서 형성할 수 있다.
여기서, 부품 장착 헤드(10)로부터 떼어낸 상태의 흡착 노즐(3)의 종단면도를 도 8에, 외관 측면도를 도 9에 나타낸다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 흡착 노즐(3)에 있어서는, 그 하단면(下端面)인 흡착면(14)에 형성된 주 구멍부(81a) 및 복수의 긴 구멍부(81b)로서 이루어지는 흡인구(81)와, 이 흡인구(81)에 연통해서 형성된 관통 구멍(17)과, 걸림 단부(31)의 형성 위치에서 이 관통 구멍(17)과 연통된 중간 구멍(41)과, 스프링 시트(19)의 설치 위치를 규제하기 위해서 설치된 스프링 시트 규제 단부(段部)(43)의 형성 위치에서 이 중간 구멍(41)과 연통되는 동시에, 흡착 노즐(3)의 상부에서 개방된 상부 구멍(42)이 일련으로 연통되도록 형성되어 있다.
또한, 도 8 및 도 9에 나타낸 바와 같이, 흡착 노즐(3)의 하부 근방에 있어서의 주면(周面)에는, 패드부(22)의 부착용 홈부(44)(보조 흡착부 부착부의 일례)가 상기 주면을 주위로 돌도록 형성되어 있다. 또한, 패드부(22)가 장비된 상태의 흡착 노즐(3)의 부분 확대 단면도인 도 10에 나타낸 바와 같이, 흡착 노즐(3)의 주면에 형성된 부착용 홈부(44)의 저부(底部)에는, 패드부(22)의 내주 단부(72)가 맞닿을 수 있음과 더불어, 패드부(22)의 부착 높이를 조정 가능하게, 그 형성 폭이 패드부(22)의 내주 단부(72)의 폭보다도 크게 되도록 부착용 홈부(44)가 형성되어 있다. 또한, 패드부(22)의 내주 단부(72)는, 고정용 나사(73)에 의해 원하는 부착 높이 위치에서 부착용 홈부(44)에 고정하는 것이 가능하게 되어 있다. 이렇게 패드부(22)의 내주 단부(72)와 흡착 노즐(3)의 부착용 홈부(44)가 형성되어 있음으로써, 패드부(22)의 외주 단부인 스커트부(71)의 선단(先端) 높이 위치를, 흡착 노즐(3)의 흡착면(14)과의 관계로 조정하면서 고정하는 것이 가능하게 되어 있다. 또한, 본 실시형태에 있어서는, 패드부(22)의 스커트부(71) 선단의 높이 위치가, 흡착 노즐(3)의 흡착면(14)의 높이 위치와 대략 동일한 위치, 혹은, 약간 후퇴된 위치(즉, 스커트부(71)의 선단 위치가 흡착면(14)보다도 약간 위쪽에 위치됨)에 조정된다.
또한, 본 실시형태에 관련한 흡착 노즐(3)은, 반도체 세라믹스로 형성되어 있다. 여기서 반도체 세라믹스라는 것은, 일반적으로 전기적 절연성을 갖는 세라믹스에, 카본 등의 반도체 재료를 혼합시킴으로써 형성할 수 있으며, 상기 반도체 재료의 혼합 비율에 의해, 반도체로서의 특성을 갖는 세라믹스이다. 반도체로서의 특 성을 갖기 위해서는, 그 체적 고유 저항치가, 1～108Ω?cm 정도 범위 내에 있을 필요가 있지만, 확실하게 반도체로서의 특성을 갖기 위해서, 104～108Ω?cm 범위의 체적 고유 저항치를 갖는 반도체 세라믹스에 의해, 흡착 노즐(3)이 형성되는 것이 바람직하다.
이렇게, 흡착 노즐(3)을 반도체 세라믹스로 형성함으로써, 흡착 노즐(3)에 있어서의 정전기 발생을 억제할 수 있어, 흡착 노즐(3)과 부품이 접촉할 때에, 먼지 등의 부착에 의한 부품의 오염 방지나 부품에 대한 정전기 인가 방지에 효과가 있는 동시에, 도전성을 구비하고 있지 않기 때문에, 흡착 노즐(3)로부터 부품에 대한 전기적인 도통에 의한 부품에 대한 전기적 손상을 부여하는 것을 방지할 수 있다고 하는 효과가 있다.
또한, 본 실시형태에 있어서는, 흡착 노즐(3) 전체가, 반도체 세라믹스로 형성되는 경우에 대해서 설명하였지만, 이러한 경우에만 본 실시형태가 한정되는 것은 아니다. 이러한 경우에 대신하여, 흡착 노즐(3)에 있어서의 흡착면(14)의 부분이 반도체 세라믹스로 형성되어 있는 경우이어도 좋다. 이 흡착 노즐(3)에 있어서, 적어도 부품과 접촉하는 부분인 흡착면(14)이, 상기 반도체로서의 특성을 구비하고 있음으로써, 상술(上述)한 각각의 효과를 얻을 수 있기 때문이다.
또한, 흡착 노즐(3)에 있어서, 돌출 노즐(28)이 장비되는 경우에 있어서는, 이 돌출 노즐(28)도 부품과 맞닿아지기 때문에, 반도체 세라믹스로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 마찬가지로, 돌출 노즐(28) 전체가 반도체 세라믹스로 형성되는 경우에 대신하여, 돌출 노즐(28)의 적어도 선단부인 경사 흡인구(29)가 반도체 세라믹스로 형성되어 있는 경우이어도 좋다.
또한, 이렇게 흡착 노즐(3)이 반도체 세라믹스로 형성되는 경우에는, 흡착 노즐(3)은, 예를 들면 금형을 이용해서 성형함으로써 형성되게 된다. 이 경우, 도 10에 나타낸 바와 같이, 금형 제거 방향을 도시(圖示) 상향(上向)으로 해서, 흡착 노즐(3)의 관통 구멍(17)에 도시 상향으로 약간 확장되는 경사(테이퍼)를 설치하는 것이 바람직하다. 이러한 경사는 성형 가공할 때에 필요하게 되고, 흡착 노즐(3)의 관통 구멍(17)에 삽입 배치되는 돌출 노즐(28)이, 도시 아래쪽 선단 부분에서 흔들림이 발생하지 않으면 그 기능을 충분히 달성할 수 있기 때문이다.
또한, 이러한 흡착 노즐(3)의 성형 가공에 의해 제조할 때에는, 성형 금형에 있어서의 흡착 노즐(3)의 흡착면(14)에 상당하는 개소에 다수의 경질 입자를 고착하고, 이 성형 금형을 이용해서 반도체 세라믹스에 의해 흡착 노즐(3)을 성형함으로써, 흡착면(14)에 상기 각각의 경질 입자에 상응한 다수의 요철부를 형성하도록, 표면 가공을 시행할 수 있다. 더욱 구체적으로는, 상기 경질 입자로서, 대략 10～20㎛ 정도의 직경을 갖는 다이아몬드 입자를 이용하여, 상기 개소에 다이아몬드 입자를 전착(電着)해서 형성된 성형 금형을 이용함으로써, 대략 10～20㎛의 범위, 예를 들면, 15㎛ 정도의 높이 치수 또는 깊이 치수를 갖는 상기 요철부를 형성할 수 있다. 또한, 상기 경질 입자에는, 적어도 상기 다이아몬드 입자가 주성분으로서 포함되어 있으면 좋다.
이어서, 이러한 구성을 갖는 흡착 노즐(3)을 구비한 부품 장착 헤드(10)에 의한 부품의 흡착 유지 동작에 대해서, 도 11 및 도 12를 이용해서 설명한다.
본 실시형태의 부품 장착 헤드(10)는, 칩(chip) 부품이나 소형의 IC 부품 등의 소위 소형 부품이나, 일반적으로 이형 부품이라고 칭해지는 전자부품, 예를 들면, 알루미늄 전해 콘덴서(예를 들면, 8～1Omm 정도의 직경, 및 10mm 정도 높이의 원통 형상을 갖는 것), 커넥터 부품(예를 들면, 구형(矩形) 등의 여러 가지의 형상을 갖는 것), 또한, QFP 등의 대형 IC 부품 등의 흡착 유지에 의한 기판에 대한 장착에 대응하는 것이 가능하게 되어 있다. 도 11은, 이들 부품 중에서도, QFP(예를 들면, 4mm 두께, 28mm의 4각)와 같은 대형 부품을 흡착 노즐(3)의 흡착면(14)뿐만 아니라, 패드부(22)에 있어서도 흡착 유지하고 있는 상태를 나타내고 있다.
도 11에 있어서는, 흡착 노즐(3)에 의해 부품(1)이 이미 흡착 유지되어 있는 상태를 나타내고 있지만, 흡착 노즐(3)의 흡착면(14)이 부품(1)의 피흡착면(1a)(도시 상면)에 접촉하지 않고 있는 상태에서는, 패드부(22)의 스커트부(71) 선단부는, 흡착면(14)과 대략 동일한 높이 위치 혹은 흡착면(14)보다도 약간 위쪽에 위치되도록 조정되어 있기 때문에, 상기 위쪽에 위치되어 있는 경우, 예를 들면, 0.1mm 정도 위쪽에 위치되어 있는 경우에는, 부품(1)의 피흡착면(1a)에 스커트부(71)의 선단부가 맞닿아지지 않고 있는 상태에 있다.
우선, 부품 장착 헤드(10)를 XY 로봇(8)에 의해 이동시킴으로써, 흡착 노즐(3)과 부품(1)의 위치 맞춤을 실행한다. 그 후, 부품 장착 헤드(10)에 있어서, 흡착 노즐(3)의 하강을 시작한다. 흡착 노즐(3)의 하강이 실행되면, 그 흡착면(14)보다도 돌출된 상태에 있는(즉, 돌출 위치에 위치된 상태에 있는) 돌출 노즐(28)의 경사 흡인구(29)의 선단(先端)과, 부품(1)의 피흡착면(1a)이 맞닿아진다. 이 맞닿아짐과 동시에, 흡착 노즐(3)의 관통 구멍(17) 및 돌출 노즐(28)의 경사 흡인구(29)를 통해서, 진공 흡인이 시작된다. 또한, 흡착 노즐(3)을 하강시킴으로써, 상기 맞닿음 상태에 있는 돌출 노즐(28)을 항상 아래쪽으로 힘을 가하고 있는 돌출 노즐용 압축 스프링(21)이 압축됨으로써, 돌출 노즐(28)이 흡착 노즐(3)의 관통 구멍(17)에 대하여 상대적으로 상승되어서, 그 경사 흡인구(29)가 관통 구멍(17) 내에 격납된다(즉, 격납 위치에 위치된 상태로 된다).
돌출 노즐(28)의 경사 흡인구(29)의 관통 구멍(17)에 대한 격납이 실행될 때에, 부품(1)의 피흡착면(1a)과, 흡착 노즐(3)의 흡착면(14) 및 패드부(22)의 스커트부(71)에 의해 끼워진 공간 내의 압력이, 상기 흡인 동작에 의해 급격하게 저하되게 된다. 이 압력의 저하는, 흡착면(14)과 부품(1)의 피흡착면(14)과의 거리가 근접함에 따라서 현저하게 된다. 이 압력의 저하에 의해, 탄성 재료로서 형성되어 있는 패드부(22)의 스커트부(71)가, 도시한 아래쪽 내향(內向)으로 탄성 변형되고, 이 탄성 변형에 의해, 스커트부(71)의 선단부와 부품(1)의 피흡착면(1a)이 근접하게 된다. 이것에 의해, 상기 공간의 밀폐도가 올라가, 더욱 압력이 저하되게 되어서, 도 11에 나타낸 바와 같이, 흡착 노즐(3)의 흡착면(14)과 부품(1)의 피흡착면(1a)이 맞닿아지는 동시에, 패드부(22)의 스커트부(71)가 더욱 탄성 변형되어서, 부품(1)의 피흡착면(1a)과 맞닿아지게 된다. 이것에 의해, 부품(1)이 흡착 노즐(3) 및 패드부(22)에 의해 흡착 유지된 상태로 된다.
이러한 패드부(22)를 구비하고 있음으로써, 흡착 유지 면적을 크게 유지할 수 있어, 대형이고 또한 무거운 중량의 부품(1)에 대하여도 확실하고 또한 안정된 흡착 유지를 실행할 수 있다. 또한, 이러한 스커트부(71)를 구비하고 있음으로써, 흡착 노즐(3)의 흡착면(14)과 맞닿아지는 부분에 있어서의 부품(1)의 피흡착면(1a)에 다소의 요철이나 경사면이 존재할 경우에 있어서도, 상기 압력의 저하에 의한 스커트부(71)의 탄성 변형을 이용하여, 확실한 흡착 유지를 실행할 수 있다. 또한, 이러한 스커트부(71)의 탄성 변형 동작을 가능하게 하기 위해서, 스커트부(71)는 탄성 변형이 가능한 형상으로 탄성 재료에 의해 형성되어 있는 것이 바람직하고, 스커트부(71)의 선단부가 흡착면(14)보다도 약간 위쪽에 위치될 경우에는, 이 위치는, 스커트부(71)의 상기 탄성 변형에 의해 상기 선단부가 흡착면(14)과 대략 동일한 높이에 위치되는 정도의 위치에 배치되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 위치로서는, 예를 들면, 흡착면(14)보다 위쪽으로 0.1mm 정도의 위치로 할 수 있다.
그 후, 부품(1)을 흡착 유지한 상태에서, 흡착 노즐(3)을 상승시키는 동시에, XY 로봇(8)에 의해 부품 장착 헤드(10)가 기판(2)의 위쪽으로 이동되어, 기판(2)에 있어서의 부품(1)의 장착 위치와 흡착 노즐(3)과의 위치 맞춤이 행하여진다. 이 위치 맞춤 후, 부품 장착 헤드(10)에서 흡착 노즐(3)의 하강이 시작된다. 그 후, 흡착 유지된 상태의 부품(1)이 기판(2)에 맞닿아져서 압압(押壓) 상태로 되면, 진공 흡인이 정지된다. 이 정지 후, 흡착 노즐(3)의 상승이 시작되지만, 이 상승 동작과 동시에, 상기 압축 상태에 있었던 돌출 노즐용 압축 스프링(21)이 길게 늘어나서, 돌출 노즐(28)의 선단부가 흡착 노즐(3)의 흡착면(14)보다도 돌출되게 된다. 이 돌출 노즐(28)의 돌출에 의해, 부품(1)의 피흡착면(1a)과 흡착면(14) 및 스커트부(71)의 선단부와의 맞닿음 상태를 원활하고 또한 강제적으로 해제할 수 있어, 흡착 노즐(3)과 부품(1)을 분리해서 흡착 유지가 해제 상태로 된다. 이것에 의해, 기판(2)의 장착 위치에 부품(1)을 장착할 수 있다.
한편, 상기 이형 부품, 예를 들면, 커넥터 부품(91)을 흡착 노즐(3)에 의해 흡착 유지하고 있는 상태를 도 12에 나타낸다. 도 12에 나타낸 바와 같이, 커넥터 부품(91)은, 예를 들면, 전체적으로는 대략 구형(矩形) 형상을 이루고 있는 경우에 있어서도, 그 피흡착면(91a)에는 평탄부만이 아니고, 요철 형상의 부분(91b)도 포함되어 있는 경우가 있다. 도 12에 나타낸 바와 같이, 이러한 요철 형상의 부분(91b)이, 패드부(22)의 스커트부(71) 내측에 배치되는 경우에 있어서는, 스커트부(71)의 선단부와 커넥터 부품(91)이 맞닿아진 상태에 있어서도, 요철 형상의 부분(91b)이, 예를 들면, 홈 상태로 개방되어 있으면, 스커트부(71)의 내측 공간의 압력을 저하시킬 수 없어, 스커트부(71)로 흡착 기능을 달성할 수 없다.
그러나, 이러한 경우에 있어서도, 흡착 노즐(3)의 흡착면(14)과 커넥터 부품(91)의 피흡착면(91a)에 있어서의 평탄부가 확실하게 맞닿아져 있으면, 환상의 흡착면(14)의 내측 공간의 압력을 저하시킬 수 있어, 커넥터 부품(91)을 확실하게 흡착 유지할 수 있다. 또한, 이러한 커넥터 부품(91)은, 그 형상은 대형 부품이지만, 요철 형상의 부분(91b)이나 중공 형상으로 형성되어 있는 것이 많고, 그 중량은 비교적 경량인 것이 많다. 특히, 스커트부(71)의 선단부의 높이 위치가, 흡착면(14)과 대략 동일한 높이 위치, 혹은 그것보다도 약간 후퇴된 위치에 조정되어 있음으로써, 이러한 요철 형상의 부분(91b)을 갖는 커넥터 부품(91)의 흡착 유지를 실행하는 경우에 있어서도, 스커트부(71)의 선단부가, 흡착면(14)보다도 먼저 커넥터 부품(91)과 맞닿아서, 흡착면(14)과 커넥터 부품(91)의 맞닿음을 저해하는 사태가 발생하는 것을 회피할 수 있다.
또한, 상기 설명에 있어서는, 흡착 노즐(3)에 패드부(22) 및 돌출 노즐(28)이 장비된 경우에 있어서, 대형 부품이나 이형 부품의 흡착 유지 및 기판(2)에 대한 장착이 실행되는 경우에 대해서 설명하였지만, 이러한 경우에 대신하여, 흡착 노즐(3)에 패드부(22) 또는 돌출 노즐(28)의 어느 한쪽만이 장비되어 있는 경우, 혹은, 흡착 노즐(3)에 패드부(22) 및 돌출 노즐(28)의 모두가 장비되어 있지 않은 경우이어도 좋다. 이러한 패드부(22)나 돌출 노즐(28)의 장비는, 흡착 유지되는 부품의 종류에 따라서 선택적으로 결정할 수 있으며, 예를 들면, 소형의 칩 부품 등의 흡착 유지를 실행하는 경우에 있어서는, 흡착 노즐(3)에 패드부(22) 및 돌출 노즐(28)의 어느 하나도 장비하지 않은 상태에서 실행할 수 있다. 단, 흡착 노즐(3)에 패드부(22) 및 돌출 노즐(28)을 장비한 상태에 있어서도, 칩 부품의 흡착 유지에 문제없이 대응할 수 있고, 이러한 장비 상태에 있어서는, 더욱 여러 가지 형상이나 종류의 부품의 흡착 유지에 유연하고 또한 안정적으로 대응할 수 있다.
여기서, 상기 설명에 있어서의 흡착 노즐(3)의 흡착면(14)에 형성된 미세한 요철의 특징, 기능, 및 그 효과에 대해서 더욱 상세하게 이하에 설명한다.
본 실시형태에 있어서의 흡착 노즐(3)의 흡착면(14)의 표면에는, 대략 10～20㎛ 정도, 예를 들면, 15㎛ 정도의 높이 치수 또는 깊이 치수를 갖는 미세한 요철부가 형성되도록, 그 표면이 마무리되어 있다. 이러한 요철부는, 예를 들면, 도 15에 나타낸 바와 같이, 그 깊이 치수가 15㎛ 정도가 되는 1방향에 배열된 홈(52a)을 흡착면(14)의 표면을 따라 형성함으로써 형성할 수 있다. 혹은, 이렇게 1방향의 홈(52a)이 형성되는 경우에 대신하여, 도 15에 나타낸 바와 같이, 흡착면(14)의 표면을 따라 서로 교차하는 방향(즉, 2방향)으로 배열된 ＋자 형상의 홈(52b)이 형성되는 경우이어도 좋다.
이러한 홈(52a, 52b)은, 예를 들면 흡착면(14)에 연마를 실행함으로써 형성할 수 있지만, 흡착 노즐(3)의 재질이 반도체 세라믹인 것을 고려하면, 금형(소결 금형)에서의 흡착면(14)에 상당하는 개소에, 각각의 홈(52a, 52b)에 대응하는 요철부를 미리 형성해 둠으로써 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 각각의 홈(52a, 52b)은, 흡인구(81)와 흡착면(14)의 외주 단부를 연통하도록 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 도 15에 있어서는, 흡착면(14)에 형성된 홈(52a, 52b)의 일부를 예시적으로 나타낸 것이며, 이것들의 홈(52a, 52b)은 흡착면(14)에 있어서 대략 전면적으로 형성되어 있다.
이렇게 흡착면(14)에 있어서 요철부가 되는 각각의 홈(52a, 52b)이 형성되어 있음으로써, 흡착면(14)에 대한 부품(1)의 흡착 유지력을, 이 요철부가 형성되어 있지 않은 경우와 비교하여, 증대시킬 수 있다.
이 흡착 유지력의 증대 효과에 대해서, 도 16에 나타내는 흡착 노즐(3)의 흡착면(14) 부근의 부분 확대 단면을 나타낸 모식 설명도를 이용해서 설명한다. 도 16에 나타낸 바와 같이, 흡착면(14)으로 부품(1)을 흡착 유지한 경우, 흡착면(14)의 표면과 부품(1)의 표면과의 사이에, 각각의 홈부(52a)(혹은 52b)의 형성 깊이에 상당하는 치수의 부분적인 간극 δ가 생기게 된다. 이렇게 간극 δ가 형성되는 것과, 부품 흡착 시에 있어서의 흡인구(81)의 부압(負壓) 흡인 작용에 의해, 화살표(51)로 나타낸 바와 같이, 이 미소한 간극 δ를 공기가 급속히 흘러서 흡인구(81) 내에 도달하게 된다. 좁은 간극을 유체가 급속히 흐를 경우에 부압이 발생하는 원리(베르누이의 법칙)에 의해, 이 부품(1)과 흡착면(14)과의 사이에 부압이 발생하여, 부품(1)은 흡착면(14)에 흡인 유지된다. 이러한 부압 발생에 의한 흡인 효과를 「간극 부압 효과」라고 한다.
또한, 흡착 노즐(3)에 있어서는, 부품(1)을 흡인 유지하기 위해서 진공원의 흡인에 의해 흡인구(81) 내를 부압으로 하고, 이 부압력으로써 흡착면(14)에 접하는 부품(1)을 흡인한다고 하는 종래로부터 이용되고 있는 흡인 유지력(화살표(50)로서 나타냄), 즉 「진공원 부압 효과」에 추가해서, 상술한 간극 부압 효과에 의한 흡인 유지력을 적극적으로 이용함으로써, 흡인 유지력의 증대를 도모할 수 있다. 단, 부품 장착 장치(100)에 있어서는, 공간 스페이스의 효율적인 활용의 관점에서, 흡착 유지하는 부품(1)보다도 큰 흡착면(14)을 갖는 흡착 노즐(3)을 이용할 수는 없다. 따라서, 한정된 스페이스에서 부압 흡인 작용을 발생시키는 흡인구(81)와, 간극 부압 효과를 발생하는 흡착면(14)과의 균형을 취하고, 또한 부품(1)이 흡인구(81)에 빠져 들어가지 않는 구멍 형상을 채용하는 것이 바람직하다. 이러한 사고 방식을 구체화한 것이, 도 7에 나타내는 바와 같은 흡인구(81)와 흡착면(14)의 조합 형상과 치수이다. 즉, 도 7에 나타내는 흡착 노즐(3)에 있어서, 예를 들면, 흡착면(14)의 외주 원의 직경을 5mm, 벚꽃 꽃잎형의 흡인구(81)의 외주 가상 원의 직경을 3mm로 하는 구성이다. 또한, 이러한 간극 부압 효과는, 흡착면(14)에 있어서의 외주 단부 근방에서 가장 효과적으로 생기는 것으로 되기 때문에, 예를 들면, 부품(1)을 흡착 유지한 상태에서 흡착 노즐(3)을 그 축심 주위로 회전시킨 경우에 있어서도, 이 부품(1)의 흡착 유지 위치의 위치 변위를 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 이러한 요철부는, 상기 1방향에 배열된 홈(52a)이나 ＋자 형상으로 배열된 홈(52b)으로서 형성되는 경우에만 한정되는 것은 아니다. 이러한 경우에 대신하여, 예를 들면, 흡착면(14)에 있어서 불규칙하게 배열된 다수의 요철부가 형성되어, 이러한 요철부의 존재에 의해, 흡인구(81)와 흡착면(14)의 외주 단부를 연통하는 통로(간극)가 형성되는 경우이어도 좋다. 이 통로를 통해서 유체를 급속히 흘려보낼 수 있어, 베르누이의 법칙에 의해 「간극 부압 효과」를 발생시킬 수 있기 때문이다.
또한, 이러한 불규칙한 요철부는, 흡착 노즐(3)의 성형 금형에 있어서의 흡착면(14)에 해당하는 면에, 예를 들면, 숏 블라스트를 실시함으로써, 깊이 15㎛ 정도의 요철부를 형성하고, 이 성형 금형을 이용하여, 상기 불규칙한 요철부가 흡착면(14)에 형성된 흡착 노즐(3)을 성형할 수 있다.
또한, 상기에 있어서는, 도 7에 나타낸 바와 같이, 흡착 노즐(3)의 흡착면(14)에는, 대략 원 형상의 주 구멍부(81a)와 그 주위에 배치된 5개의 긴 구멍부(81b)에 의해, 대략 벚꽃의 꽃잎 형상(즉, 5개의 꽃잎 형상)을 갖는 개구부가 흡인구(81)로서 형성되는 경우에 대해서 설명하였다.
예를 들면, 흡인구(81)를 이러한 벚꽃 꽃잎 형상으로 하고, 또한, 1개의 꽃잎(즉, 긴 구멍부(81b))의 형성 방향을, Y축 방향에 일치시키도록 흡착 노즐(3)을 부품 장착 헤드(10)에 장비시킴으로써, Y축 방향으로 흡착 유지해야 할 부품(1)의 위치 변위가 생기는 경우가 있어도, 흡인구(81)에 있어서 대기에 개방되는 면적이, Ⅹ축 방향에 비해서 적어지도록 할 수 있다.
일반적으로, 부품 장착 장치(100)에 있어서는, 부품 공급 카세트(7)에 의해 공급되는 테이핑 부품으로부터 부품(1)이 꺼내지는 경우, 도 1에 나타낸 바와 같이, 각각의 부품 공급 카세트(7)는 도시한 Y축 방향으로 배치된다. 이 부품 공급 카세트(7)는, Y축 방향으로 테이핑 부품을 송출한다고 하는 특성상, 이 Y축 방향에 대한 위치 결정 정밀도는 Ⅹ축 방향의 위치 결정 정밀도와 비교해서 낮아지게 된다. 그 때문에, 부품 공급 카세트(7)로부터 공급되는 부품(1)을 흡착 노즐(3)에 의해 흡착 유지할 때에는, 이 부품(1)의 흡착 유지 위치가 Y축 방향으로 위치 변위되는 경우가 많아진다. 이러한 Y축 방향의 위치 변위가 생기는 경우에 있어서도, 상술한 바와 같은 흡착 노즐(3)의 배치를 채용함으로써, 위치 변위에 따르는 대기 개방 면적을 최소한으로 할 수 있어, 부품(1)의 흡착 불량 발생률을 저감시킬 수 있다.
이러한 흡착 노즐(3)의 흡인구(81)의 형상은, 다음과 같은 각각의 특징을 갖도록 형성하는 것이 바람직하다.
우선, 대략 원 형상의 주 구멍부(81a)의 주위에 형성되는 각각의 긴 구멍부(81b)는, 동일한 형상을 갖고, 또한, 등각도(等角度) 피치로서 배열되도록 하는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 흡인구(81)를 통해서 부품(1)의 표면에 부가되는 흡착 유지력의 균일성을 높일 수 있다. 또한, 이러한 흡착 유지력의 균일성이라고 하는 관점에서는, 흡인구(81)를 그 중심 주위에 4등분의 영역으로 나누었을 경우에, 각각의 영역 내에 긴 구멍부(81b)가 배치되도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 각각의 긴 구멍부(81b)는, 주 구멍부(81a)의 중심에 대해서 점대칭으로 배열되지 않도록 하는 것이 바람직하다. 흡착면(14)에 대한 부품(1)의 흡착 유지 위치의 위치 변위는, 주 구멍부(81a)의 중심에 대하여 1방향에 생기는 것으로 되지만, 이러한 위치 변위가 생겼을 경우에, 그 위치 변위의 정도에 따라서는, 흡인구(81)가 부분적으로 대기(大氣)에 개방되는 경우가 있다. 그러나, 비점대칭으로 배치되어 있는 경우에는, 점대칭으로 배치되어 있는 경우에 비해서, 상기 대기에 개방되는 면적을 더욱 작게 할 수 있는 경우가 많기 때문이다.
또한, 각각의 긴 구멍부(81b)의 폭 치수는, 주 구멍부(81a)의 직경보다도 작게 하는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 비교적 소형의 부품(1)이 경사 자세 등으로서 흡인 유지되는 경우가 발생해도, 이 부품(1)이 흡인구(81) 내에 빠져 들어가는 것을 확실하게 방지할 수 있기 때문이다.
상기 실시형태에 의하면, 이하와 같은 여러 가지의 효과를 얻을 수 있다.
우선, 부품 장착 헤드(10)에 있어서, 흡착 노즐(3)이, 전기적 절연성을 갖는 세라믹스에 의해 형성되어 있는(예를 들면, 일본국 특개2000-151200호 공보와 같이) 것이 아니고, 예를 들면, 카본 입자와 세라믹스가 혼합되는 것 등에 의해 제조되는 반도체 세라믹스를 이용해서 형성되어 있음으로써, 이 형성된 흡착 노즐(3)에 반도체로서의 특성을 구비하게 할 수 있다. 이것에 의해, 흡착 노즐(3)에 있어서 정전기가 발생하는 것을 방지할 수 있고, 이 정전기의 발생에 따라 생기는 먼지 등의 부착에 의한 부품의 오염이나 이 정전기를 흡착 노즐(3)에 접촉된 부품에 전달 부가해서 이 부품에 전기적 손상을 주는 것을, 확실하게 방지할 수 있다. 또한, 도전성으로서의 특성을 갖지 않고, 반도체로서의 특성을 갖고 있음으로써, 흡착 노즐(3)에 접촉된 부품과의 사이에서, 전기적 도통이 생기는 일도 없고, 흡착 유지된 부품에 상기 도통에 의해서 전기적 손상을 주는 것을 확실하게 방지할 수 있다. 따라서, 고기능화, 고정밀도화, 그리고 다양화된 부품의 흡착 유지 및 장착에, 확실하고 또한 안정적으로 대응할 수 있는 흡착 노즐 및 부품 장착 헤드를 제공할 수 있다.
또한, 이러한 반도체 세라믹스를 이용할 경우에, 그 체적 고유 저항치를, 104～108Ω?cm의 범위로 함으로써, 상기 반도체로서의 특성을 확실하게 얻는 것이 가능하게 된다.
또한, 흡착 노즐(3)의 하면에 형성되는 흡인구(81)가, 주 구멍부(81a)와 이 주 구멍부(81a)로부터 직경 방향으로 연장되도록 주 구멍부(81a)와 일체적으로 형성된 긴 구멍부(81b)를 갖추고 형성되어 있음으로써, 더욱 큰 부품의 흡착 유지에 안정적으로 대응할 수 있다. 또한, 소형의 부품을 흡착 유지할 때에, 유지 자세가 경사 흡착으로 되는 경우에 있어서도, 흡착 유지된 부품이 흡착 노즐(3)의 흡인구(81) 내에 끼워 들어가는 사태가 발생할 가능성을 대폭적으로 저감할 수 있다. 따라서, 소형 부품으로부터 대형 부품, 또한 이형 부품도 확실하고 또한 안정적으로 흡착 유지하는 것이 가능하게 된다.
또한, 흡착 노즐(3)의 관통 구멍(17)을 미끄럼 운동하는 돌출 노즐(28)이 장비되는 경우에 있어서도, 이 돌출 노즐(28)은, 상기 주 구멍부(81a)에 상당하는 관통 구멍(17)의 부분을 미끄럼 운동하고, 각각의 긴 구멍부(81b)에 상당하는 관통 구멍(17)의 부분에는 돌출 노즐(28)이 배치되지 않기 때문에, 흡인구(81)로부터의 먼지 등의 흡인에 의해, 돌출 노즐(28)의 미끄럼 운동이 저해되는 사태가 발생할 가능성을 대폭적으로 저감할 수 있다. 따라서, 돌출 노즐(28)의 동작을 안정적으로 실행하는 것이 가능하게 된다. 또한, 이러한 돌출 노즐(28)이 구비되어 있음으로써, 흡착 노즐(3)에 있어서의 흡인 동작을 보조할 수 있는 동시에, 흡착 유지된 부품의 흡착 유지 해제 동작을 보조할 수 있다. 또한, 이 돌출 노즐(28)이 상기 반도체 세라믹스로 형성되어 있음으로써, 상기 흡착 노즐(3)의 경우와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 흡착 노즐(3)에 있어서, 부품과 맞닿아지는 흡착면(14)에, 대략 10～20㎛ 정도 범위의 높이 치수 또는 깊이 치수를 갖는 다수의 요철부가 형성되도록, 표면 가공이 실시되어 있음으로써, 부품을 흡착 유지할 때에, 부품과 흡착면(14)과의 사이에서 미끄러짐의 발생을 적게 할 수 있어, 확실하고 또한 안정된 흡착 유지를 실현할 수 있다. 또한, 이러한 요철부를 형성함으로써, 상술한 진공원 부압 효과에 추가해서, 상기 간극 부압 효과를 이용할 수 있어, 더욱 확실한 흡착 유지를 실현할 수 있다.
또한, 이렇게 흡착면(14)에 요철부를 형성함으로써, 부품이 흡착 유지된 상태의 화상(畵像)을, 흡착 노즐(3)의 아래쪽에서 촬상(撮像)하는 경우에, 흡착면(14)에 조사(照射)된 광(光)을 상기 요철부에 의해 난반사(亂反射)시킬 수 있어, 부품의 화상을 확실하게 촬상할 수 있다고 하는 효과도 있다. 특히, 보통의 세라믹스가 이용되는 경우에서는, 이 세라믹스가 광을 반사하기 쉬워서, 부품을 반사 인식할 때에, 흡착 노즐의 흡착면이 빛나게 되어, 부품 화상을 선명하게 촬상할 수 없는 경우가 있다고 하는 문제가 있다. 따라서, 상술한 바와 같은 연구를 시행함으로써, 이러한 문제를 해결할 수 있다.
또한, 흡착 노즐(3)의 흡착면(14)을 흑색으로 하는 것이나, 구형(矩形) 형상의 부품(1)이 많다는 것을 고려하여, 흡착면(14)의 형상을 원 형상으로 하는 것도, 상기 부품의 화상의 확실한 촬상을 위해서는 유효한 수단이다.
또한, 이러한 요철부의 형성하는 경우에는, 흡착 노즐(3)이 반도체 세라믹스로 형성되어 있는 것을 고려한다면, 예를 들면, 일본국 특개2000-151200호 공보와 같이 세라믹스에 숏 블라스트를 실행해서 상기 요철부를 형성하면, 깨짐이 발생하거나, 가공면이 안정되지 않고, 단부에 늘어짐이 발생하기 쉽고, 또한 가공 시간이 걸리는 등의 문제가 발생한다. 또한, 일본국 특개2002-233983호 공보와 같이, 흡착 노즐(3)에 다이아몬드 입자를 전착해서 요철부를 형성하는 것은, 흡착 노즐이 금속 재료 등에 의해 형성되어 있을 경우에는 가능하지만, 세라믹스로 형성되어 있을 경우에는 상기 전착을 실행할 수 없다고 하는 문제가 있다.
이러한 문제점을 해결하도록, 상기 실시형태에 있어서는, 금형 자체에 다이 아몬드 입자를 전착하고, 이 금형을 이용해서 반도체 세라믹스에 의해 흡착 노즐(3)을 성형함으로써, 상기 요철부를 확실하고 또한 용이하게 형성하는 것이 가능하게 된다.
또한, 흡착 노즐(3)에 추가로 패드부(22)가 구비되어 있음으로써, 이 패드부(22)가 구비하는 스커트부(71)가, 흡착면(14)에 의한 부품의 흡착 유지를 보조할 수 있다. 특히, 스커트부(71)의 선단의 높이 위치가, 흡착면(14)과 대략 동일한 높이 위치 혹은 약간 후퇴된 위치에 위치되어 있는 것과, 스커트부(71)가 탄성 부재에 의해 형성되어 있는 것에 의해, 흡착 노즐(3)에 의한 부품의 흡착 유지 시에, 스커트부(71)의 선단부가 흡착면(14)보다도 먼저 부품에 맞닿아, 흡착면(14)에 의한 부품의 흡착을 저해한다고 하는 사태가 발생하는 것을 확실하게 방지할 수 있다.
또한, 스커트부(71)는 상기 탄성 재료로서 형성되어, 부품의 상부에 근접된 상태에서, 스커트부(71)와 부품 상부에 끼인 공간의 압력이 저하됨으로써, 스커트부(71)의 선단부를 내향 아래쪽으로 탄성 변형시키는 것이 가능하게 되어 있기 때문에, 이 변형에 의해 스커트부(71)의 선단부를 부품의 상부에 확실하게 맞닿게 할 수 있다. 따라서, 스커트부(71)에 의해 부품을 확실하게 흡착 유지할 수 있다. 이러한 흡착 유지가 실현됨으로써, 흡착 노즐(3)에 있어서의 흡착 유지 가능 영역을 스커트부(71)의 외주 단부로 둘러싸인 영역에까지 확대할 수 있어, 대형 부품이나 이형 부품의 흡착 유지에 대응하는 것이 가능하게 된다. 또한, 스커트부(71)의 선단부에 맞닿아지는 일이 없는 소형 부품에 대하여는, 흡착면(14)을 맞닿게 함으로써, 스커트부(71)의 존재에 관계없이, 확실한 흡착 유지를 실행할 수 있다. 따라서, 소형 부품으로부터 대형 부품, 또한 이형 부품까지, 다양화된 여러 가지 형상의 부품의 흡착 유지에 유연하고 또한 신속하게 대응할 수 있다.
또한, 상기 여러 가지 실시형태 중 임의의 실시형태를 적절하게 조합함으로써, 각각이 갖는 효과를 나타내도록 할 수 있다.
본 발명은, 첨부 도면을 참조하면서 바람직한 실시형태에 관련해서 충분히 기재되어 있지만, 이 기술에 숙련한 사람들에 있어서는 여러 가지의 변형이나 수정은 명백하다. 그러한 변형이나 수정은, 첨부한 청구의 범위에 의한 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않는 한에 있어서, 그 중에 포함된다고 이해되어야 한다.
2003년 12월 19일에 출원된 일본국 특허 출원 제2003-422209호의 명세서, 도면 및 특허청구 범위의 개시 내용은, 전체로서 참조되어 본 명세서 중에 포함되는 것이다.

Claims (12)

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  6. 부품(1, 91)의 흡착 유지면(14)을 갖는 흡착 노즐(3)을 구비하고, 상기 흡착 노즐의 상기 흡착 유지면으로 부품을 흡착 유지하여, 기판(2)에서의 부품 장착 위치에 상기 흡착 유지된 부품을 배치함과 더불어, 상기 부품의 흡착 유지를 해제함으로써, 상기 부품 장착 위치에 상기 부품을 장착하는 부품 장착 헤드(10)에 있어서,
    상기 흡착 노즐에서, 상기 흡착 노즐의 축심을 중심으로 해서 형성한 원 형상 구멍부(81a)와, 상기 원 형상 구멍부의 단부로부터 균등한 각도 피치(pitch)로 방사상으로 배치된 5개의 방향에서 동일한 형상으로 연장되도록, 상기 원 형상 구멍부의 단부의 일부가 그 직경 방향으로 확대된 복수의 단부 확대부(81b)에 의해 일체적으로 형성되어, 맞닿아진 상태의 상기 부품의 흡인을 실행하는 흡착 구멍부(81)가 상기 흡착 유지면에 형성되어 있으며,
    복수의 상기 부품이 수용되고, 수용되어 있는 상기 부품을 부품 이송 방향을 따라 송출하여 부품 취출 위치에 위치시킴으로써, 상기 부품을 공급 가능한 상태로 하는 부품 공급 카세트로부터 공급되는 상기 각각의 부품을, 상기 흡착 노즐이 상기 부품 취출 위치에서 흡착 유지 가능하고,
    상기 부품 공급 카세트에서의 상기 부품 이송 방향에 대하여, 1개의 상기 단부 확대부의 연장 방향을 일치시키도록, 상기 흡착 노즐이 구비되어 있으며,
    상기 흡착 노즐에 있어서, 상기 흡착 구멍부는, 상기 원 형상 구멍부의 구멍 직경을 d로 하고, 상기 흡착 유지면의 외주 단부의 직경은 3d, 상기 각각의 단부 확대부의 폭 치수는 0.4d, 상기 각각의 단부 확대부의 바깥 끝을 연결하는 가상 원의 직경은 2d의 관계를 만족하는 형상을 가지며,
    상기 흡착 노즐의 상기 흡착 유지면은, 10～20㎛ 범위의 높이 치수 또는 깊이 치수를 갖는 다수의 요철부(凹凸部)(52a, 52b)를 갖도록, 표면 가공이 실시되어 있는 부품 장착 헤드.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 다수의 요철부는, 상기 흡착 유지면에 있어서, 상기 흡착 구멍부와 상기 흡착 유지면의 외주 단부를 연통하도록 형성된 다수의 홈부(52a, 52b)인 부품 장착 헤드.
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  10. 부품(1, 91)의 흡착 유지면(14)을 갖는 흡착 노즐(3)을 구비하고, 상기 흡착 노즐의 상기 흡착 유지면으로 부품을 흡착 유지하여, 기판(2)에서의 부품 장착 위치에 상기 흡착 유지된 부품을 배치함과 더불어, 상기 부품의 흡착 유지를 해제함으로써, 상기 부품 장착 위치에 상기 부품을 장착하는 부품 장착 헤드(10)에 있어서,
    상기 흡착 노즐에서, 상기 흡착 노즐의 축심을 중심으로 해서 형성한 원 형상 구멍부(81a)와, 상기 원 형상 구멍부의 단부로부터 균등한 각도 피치(pitch)로 방사상으로 배치된 5개의 방향에서 동일한 형상으로 연장되도록, 상기 원 형상 구멍부의 단부의 일부가 그 직경 방향으로 확대된 복수의 단부 확대부(81b)에 의해 일체적으로 형성되어, 맞닿아진 상태의 상기 부품의 흡인을 실행하는 흡착 구멍부(81)가 상기 흡착 유지면에 형성되어 있으며,
    복수의 상기 부품이 수용되고, 수용되어 있는 상기 부품을 부품 이송 방향을 따라 송출하여 부품 취출 위치에 위치시킴으로써, 상기 부품을 공급 가능한 상태로 하는 부품 공급 카세트로부터 공급되는 상기 각각의 부품을, 상기 흡착 노즐이 상기 부품 취출 위치에서 흡착 유지 가능하고,
    상기 부품 공급 카세트에서의 상기 부품 이송 방향에 대하여, 1개의 상기 단부 확대부의 연장 방향을 일치시키도록, 상기 흡착 노즐이 구비되어 있으며,
    상기 흡착 노즐의 외주부(外周部)에 밀착해서 배치되는 내주(內周) 단부(72)와, 상기 흡착 유지면의 주변부보다도 외측을 향해서 돌출해 형성되어, 상기 흡착 유지면과 동일한 높이 위치 혹은 상기 흡착 유지면보다도 약간 후퇴된 위치에 배치된 외주 단부(71)를 갖는 탄성 재료에 의해 형성된 보조 흡착부(22)를 추가로 구비하고,
    상기 흡착 노즐은, 그 외주부에 있어서 상기 보조 흡착부의 상기 내주 단부가 탈착(脫着) 가능하게 장비되는 보조 흡착부 부착부(44)를 구비하고, 상기 보조 흡착부는, 흡착 유지되는 상기 부품의 크기에 상응해서 선택적으로 상기 보조 흡착부 부착부에 장비되며,
    상기 보조 흡착부 부착부에 대한 상기 보조 흡착부의 상기 내주 단부의 맞닿음 위치를 해제 가능하게 고정함으로써, 상기 보조 흡착부를 상기 보조 흡착부 부착부에 장비시키는 고정용 부재(73)를 추가로 구비하고,
    상기 고정용 부재에 의해 고정되는 상기 맞닿음 위치를, 상기 흡착 노즐의 상기 축심에 따른 방향에 조정함으로써, 상기 보조 흡착부의 상기 외주 단부의 높이 위치를 조정 가능한 부품 장착 헤드.
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