KR20050092415A

KR20050092415A - 전자부품 실장장치 및 전자부품 실장방법

Info

Publication number: KR20050092415A
Application number: KR1020057013117A
Authority: KR
Inventors: 히데히로 사호
Original assignee: 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤
Priority date: 2003-01-15
Filing date: 2004-01-15
Publication date: 2005-09-21
Also published as: US20040139602A1; EP1586225A1; US8091216B2; CN1736134A; CN100441080C; WO2004064474A1; JP2004265886A

Abstract

회전축 부근에서 회전하는 로터기구에 다수의 흡착노즐을 방사형으로 배치한 로터리 형식의 멀티노즐형의 다수의 실장헤드를 구비한 전자부품 실장장치에 있어서, 회전축의 방향을 부품공급부에서의 테이프 피더의 배열방향에 일치시키고 또한 흡착노즐의 축간거리 D를 피더 배열피치 p의 다수배로 맞추어 부품탑재기구를 구성한다. 이것에 의해, 픽업 공정에서는 다수의 테이프 피더로부터 동시에 다수의 전자부품을 픽업할 수 있고, 부품탑재공정에서는 한쪽의 실장헤드가 탑재동작을 행하고 있는 사이에 다른 쪽의 실장헤드에서 차회 탑재예정의 흡착노즐을 동작위치로 이동시키는 노즐절환 동작을 완료시킬 수 있다.

Description

전자부품 실장장치 및 전자부품 실장방법{ELECTRONIC PARTS MOUNTING APPARATUS AND ELECTRONIC PARTS MOUNTING METHOD}

본 발명은 기판에 전자부품을 실장하는 전자부품 실장장치 및 전자부품 실장방법에 관한 것이다.

기판에 전자부품을 실장하는 전자부품 실장장치는 부품공급부로부터 전자부품을 취출하여 기판에 이송탑재하는 실장헤드를 구비하고 있다. 이 실장헤드의 형태로서 전자부품을 흡착유지하는 흡착노즐을 다수 구비하여 1회의 실장턴에서 다수의 전자부품을 탑재함으로써 실장효율을 향상시키는 멀티노즐형의 실장헤드가 널리 이용되고 있다.

이러한 멀티노즐형 실장헤드로서 수평 회전축 부근에서 회전가능한 회전체에 다수의 흡착노즐을 방사형으로 배치한 로터리 형식의 멀티노즐형 헤드가 공지되어 있다(예를 들면, 특개평9-130084호 공보). 이러한 로터리 형식을 채용함으로써, 상술한 멀티노즐형의 이점에 추가하여 실장헤드 자체를 이동시키지 않고 다수의 흡착노즐을 동일 부품 피더에 순차적으로 위치를 맞추어 연속하여 전자부품의 픽업을 행하는 이점이 있다.

최근 생산성 향상의 요청으로, 상술한 로터리 형식의 멀티노즐형의 실장헤드를 구비한 전자부품 실장장치에 대해서도 실장속도의 고속화가 요구되고 있다. 상기 종래의 전자부품 실장장치에서 실장속도를 고속화하기 위해서는 흡착노즐의 수를 증가시키는 동시에 취출가능한 전자부품을 수를 증가시키고 또한 흡착노즐의 절환시의 회전속도를 고속화할 필요가 있다.

하지만, 로터리 형식에서는 전자부품을 흡착유지한 상태의 흡착노즐이 간헐적으로 회전하기 때문에, 안정적으로 전자부품을 유지하기 위해서는 회전시의 주 속도에 제약이 있어 흡착 노즐수의 증대나 회전속도의 고속화에는 한계가 있었다.

도 1은 본 발명의 일실시예의 전자부품 실장장치의 평면도.

도 2는 본 발명의 일실시예의 전자부품 실장장치의 실장헤드의 정면도.

도 3은 본 발명의 일실시예의 전자부품 실장장치의 실장헤드의 측면도.

도 4a 내지 4d는 본 발명의 일실시예의 전자부품 실장방법의 공정설명도.

도 5a 내지 5d는 본 발명의 일실시예의 전자부품 실장방법의 공정설명도.

도 6은 본 발명의 일실시예의 전자부품 실장장치의 실장헤드의 정면도.

따라서, 본 발명은 로터리 형식의 멀티노즐형의 탑재헤드를 구비하여 고능률로 안정된 실장동작을 실현할 수 있는 전자부품 실장장치 및 전자부품 실장방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

부품공급부로부터 전자부품을 취출하여 기판에 이송탑재하는 전자부품 실장장치로서: 제 1 방향으로 이송된 상기 기판을 위치결정하는 기판 위치결정부; 상기 부품공급부에 제 1 방향을 따라 소정 피치로 배열된 부품 피더; 제 1 방향에 맞추어 설정된 수평 회전축 부근에서 공전하여 상기 전자부품을 흡착유지가능한 다수의 흡착노즐이 상기 회전축을 중심으로 방사형으로 배설된 다수의 실장헤드; 및 다수의 상기 실장헤드를 상기 부품공급부와 기판위치결정부의 사이에서 일체로 이동시키는 헤드이동수단을 포함한다.

제 1 방향으로 반송된 상기 기판을 위치결정하는 기판위치결정부와, 부품공급부에 제 1 방향을 따라 소정 피치로 배열된 부품 피더와, 제 1 방향에 맞추어 설정된 수평 회전축 부근에서 공전하여 상기 전자부품을 흡착유지가능한 다수의 흡착노즐이 상기 회전축을 중심으로 방사형으로 배설된 다수의 실장헤드와, 다수의 상기 실장헤드를 상기 부품공급부와 기판위치결정부의 사이에서 일체로 이동시키는 헤드이동수단을 구비한 전자부품 탑재장치에 의해 전자부품을 기판에 이송탑재하는 전자부품 실장방법으로서, 상기 다수의 실장헤드를 부품 공급부로 이동시키고 실장헤드의 흡착노즐을 이용하여 부품 피더로부터 전자부품을 취출하는 픽업공정; 전자부품을 유지한 다수의 실장헤드를 상기 기판위치결정부로 이동시키는 헤드이동공정; 및 다수의 실장헤드에 의해 각 흡착노즐에 의해 유지된 전자부품을 순차적으로 기판의 실장점에 탑재하는 부품탑재공정을 포함하고, 상기 부품탑재공정에서 한 실장헤드에서 흡착노즐을 기판에 대하여 승강시켜 유지된 전자부품을 기판에 탑재하고 있는 사이에 다른 탑재헤드에서 차회 탑재예정의 전자부품을 유지한 흡착노즐을 상기 회전축 부근에서 공전시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 다수의 실장헤드에 의해 각 흡착헤드에 의해 유지된 전자부품을 순차적으로 기판의 실장점에 탑재하는 부품탑재공정에 있어서, 한 실장헤드에서 흡착노즐을 기판에 대하여 승강시켜 유지된 전자부품을 기판에 탑재하고 있는 사이에 다른 실장헤드에서 차회 탑재예정의 전자부품을 유지한 흡착노즐을 회전축 근방에서 공전시켜 차회 탑재동작을 위한 노즐절환을 완료시킴으로써, 로터리 형식의 멀티노즐형의 실장헤드를 구비한 전자부품 실장장치에 의해 고능률로 안정된 실장동작을 실현할 수 있다.

다음, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 일실시예의 전자부품 실장장치의 평면도, 도 2는 본 발명의 일실시예의 전자부품 실장장치의 실장헤드의 정면도, 도 3은 본 발명의 일실시예의 전자부품 실장장치의 실장헤드의 측면도, 도 4a 내지 4d 및 도 5a 내지 5d는 본 발명의 일실시예의 전자부품 실장방법의 공정설명도, 도 6은 본 발명의 일실시예의 전자부품 실장장치의 실장헤드의 정면도이다.

먼저, 도 1을 참조하여 전자부품 실장장치의 전체구성을 설명한다. 도 1에서, 기대(1)의 중앙에는 X 방향(제 1 방향)을 따라 반송로(2)가 배설되어 있다. 반송로(2)는 기판(3)을 X 방향으로 반송하고, 전자부품의 실장위치에 위치결정하는 기판위치결정부로 되어 있다. 반송로(2)의 양측방에는 부품공급부(4)가 배치되어 있고, 각각의 부품공급부(4)에는 부품 피더인 테이프 피더(5)가 X 방향을 따라 소정 피치로 배열되어 있다. 테이프 피더(5)는 테이프에 의해 유지된 전자부품을 수납하고, 이 테이프를 피치씩 보냄으로써 전자부품을 공급한다.

기대(1)의 양 단부상에는 Y축 테이블(6A,6B)이 배설되어 있고, Y축 테이플(6A,6B)상에는 2대의 X축 테이블(7A,7B)이 가설되어 있다. Y축 테이블(6A)을 구동함으로써 X 축 테이블(7A)이 Y 방향으로 수평이동하고, Y축 테이블(6B)을 구동함으로써 X축 테이블(7B)이 Y 방향으로 수평이동한다. X축 테이블(7A,7B)에는 각각 부품탑재기구(8) 및 부품탑재기구(8)와 일체로 이동하는 카메라(9)가 장착되어 있다.

Y축 테이블(6A), X축 테이블(7A), Y축 테이블(6B), 및 X축 테이블(7B)을 각각 조합하여 구동함으로써, 부품탑재기구(8)는 후술하는 다수의 실장헤드 및 카메라(9)와 함께 수평이동하고, 각각의 부품공급부(4)로부터 전자부품을 탑재헤드에 구비된 흡착노즐에 의해 픽업하고, 반송로(2)에 위치결정된 기판(3)상으로 이송탑재한다. Y축 테이블(6A), X축 테이블(7A), Y축 테이블(6B), 및 X축 테이블(7B)은 다수의 실장헤드를 부품공급부(4)와 기판위치결정부의 사이에서 일체로 이동시키는 헤드이동수단으로 되어 있다. 실장헤드와 함께 기판(3)상으로 이동한 카메라(9)는 기판(3)을 촬상하여 위치를 인식한다.

다음, 도 2 및 3을 참조하여 부품탑재기구(8)에 대하여 설명한다. 도 2에 도시한 것과 같이, 부품탑재기구(8)는 다수(본 실시예에서는 2개)의 실장헤드(10A,10B)를 일체로 이동가능하게 병설한 구성으로 되어 있고, 실장헤드(10A,10B)의 배열간격은 각각에 구비된 흡착노즐(20)의 축간 거리 D가 부품공급부(4)에서의 테이프 피더(5)의 배열피치 p의 다수배의 거리에 일치하도록 설정되어 있다.

실장헤드(10A)(10B)에 대하여 설명한다. 도 3에 도시한 것과 같이, X축 테이블(7A)(7B)의 이동 플레이트(11)에는 가이드 레일(12)이 수직으로 배설되어 있고, 가이드 레일(12)에 슬라이드가 자유롭게 감합된 슬라이더(13)는 승강블록(14)에 고착되어 있다. 승강블록(14)은 Z축 모터(15) 및 피드 스크류(16)를 조합한 승강기구에 의해 승강한다.

승강블록(14)의 하부의 측면에는 X 방향에 맞추어 설정된 수평 회전축(18a)(도 2 참조) 부근에 회전이 자유롭게 로터기구(18)가 설치되어 있다. 로터기구(18)에는 회전축(18a)을 중심으로 하여 다수의 흡착노즐(20)이 방사형의 등배위치에 배설되어 있고, 로터 회전기구(19)에 의해 로터기구(18)를 회전구동함으로써, 각 흡착노즐(20)은 X 방향과 직교하는 수직면(YZ면)내에서 흡착공을 외향으로 한 장착자세로 공전한다. 이것에 의해, 다수의 흡착노즐(20)중 특정 노즐을 소망하는 동작위치로 이동시키는 노즐 절환동작이 행해진다.

로터기구(18)의 최하단 위치는 부품흡착·탑재위치가 되고, 부품흡착동작에서는 도 3에 도시한 것과 같이 먼저 부품흡착·탑재위치를 테이프 피더(5)의 부품픽업위치(5a)에 위치를 맞추고, 로터기구(18)를 회전시켜 부품흡착 대상의 흡착노즐(20)을 로터기구(18)의 하단부로 이동시킨다. 이것에 의해, 해당 흡착노즐(20)은 흡착공을 하방으로 향한 자세로 부품픽업위치(5a)의 상방에 위치한다.

그리고, 이 상태에서 Z축 모터(15)를 구동하여 승강블록(14)을 승강시킴으로써, 흡착노즐(20)은 부품픽업 위치(5a)로부터 전자부품 P을 진공흡착하여 유지한다. 여기서 도 2에 도시한 것과 같이, 실장헤드(10A,10B)의 흡착노즐(20)의 축간 거리 D는 테이프 피더(5)의 배열피치 p의 다수배로 되어 있기 때문에, 2개의 실장헤드(10A,10B)를 각각 테이프피더(5)에 대하여 동시에 위치맞출 수 있고 일체로 이동하는 실장헤드(10A,10B)에 의한 다수 부품 동시흡착이 가능하게 되어 있다.

이 상태에서 로터기구(18)를 회전시킴으로써, 전자부품 P을 흡착유지한 흡착노즐(20)은 순차적으로 상방으로 이동한다. 그리고 이 흡착노즐(20)이 로터기구(18)의 상단부에 도달함으로써, 유지된 전자부품 P은 상방향 자세가 된다. 로터기구(18)의 상단부는 부품인식위치로 되어 있고, 부품인식 위치에 도달한 전자부품 P은 전자부품 인식카메라(17)에 의해 인식된다.

흡착노즐(20)은 로터기구(18)에 내장된 노즐 θ축 기구(도시생략)에 의해 노즐축 부근에서 회전하도록 되어 있고, 흡착노즐(20)에 의해 유지된 전자부품을 기판(3)에 탑재할 때에는 부품인식 카메라(17)에 의한 인식결과에 기초하여 흡착노즐(20)을 노즐축 부근에서 회전시켜 전자부품의 노즐축 부근의 회전방향의 위치편차를 보정한다.

이 전자부품 실장장치는 상기와 같이 구성되어 있고, 다음 이 전자부품 실장장치에 의한 실장동작에 대하여 도 4 및 5를 참조하여 설명한다. 먼저 도 4a에 도시한 것과 같이, 실장헤드(10A,10B)를 구비한 부품탑재기구(8)를 부품공급부(4)로 이동시키고, 실장헤드(10A,10B)를 각각 테이프 피더(5)에 위치맞춤한다.

다음, 도 4b에 도시한 것과 같이, 실장헤드(10A,10B)의 각각의 흡착노즐(20)을 테이프 피더(5)에 대하여 승강시킴으로써, 도 4c에 도시한 것과 같이 각각의 흡착노즐(20)에 의해 테이프 피더(5)로부터 전자부품 P을 픽업한다(픽업 공정). 이 픽업 공정에서는 실장헤드(10A,10B)에 의해 테이프 피더(5)로부터 동시에 전자부품 P을 픽업한다.

이 후, 노즐 절환을 위한 로터회전 동작이 행해진다. 즉, 도 4d에 도시한 것과 같이, 실장헤드(10A,10B)에서 각각 로터기구(18)를 회전시켜 다음 픽업동작을 행할 예정의 흡착노즐(20)을 공전시켜 부품흡착·탑재위치로 이동시킨다. 이 동작과 함께, 부품탑재기구(8)를 이동시켜 다음 픽업대상이 되는 전자부품을 유지한 테이프 피더(5)에 대하여 이동시켜 전술한 픽업 동작을 반복실행한다. 이 노즐절환동작과 픽업동작을 소정회수 반복함으로써, 부품탑재기구(8)의 실장헤드(10A,10B)의 흡착노즐(20)에는 각각 소정의 전자부품이 유지된다.

이 후, 부품탑재동작으로 이행한다. 즉, 도 5a에 도시한 것과 같이, 흡착노즐(20)에 전자부품 P을 유지한 실장헤드(10A,10B)를 반송로(2)에 위치결정된 기판(3)상으로 이동시킨다(헤드이동공정). 그리고, 각 흡착노즐(20)에 유지된 전자부품 P을 순차적으로 기판(3)의 실장점에 탑재한다(부품탑재공정).

이 부품탑재공정에서는 먼저 도 5b에 도시한 것과 같이 탑재헤드(10A)(한 실장헤드)에서 흡착노즐(20)을 기판(3)에 대하여 하강시켜 전자부품 P을 기판(3)에 착지시킨다. 실장헤드(10A)가 이 부품탑재동작을 행하고 있는 사이에 도 5c에 도시한 것과 같이 실장헤드(10B)(다른 실장헤드)에서는 로터기구(18)에 의해 차회 탑재예정의 전자부품을 유지한 흡착노즐(20)을 회전축(18a)(도 2 참조) 부근에서 공전시켜 부품흡착·탑재위치까지 이동시키는 노즐절환동작이 행해진다.

그리고, 노즐절환동작을 완료한 실장헤드(10B)는 도 5d에 도시한 것과 같이 해당 흡착노즐(20)에 의해 유지된 전자부품 P을 기판(3)에 탑재한다. 실장헤드(10B)가 이 부품탑재동작을 행하고 있는 사이에 실장헤드(10A)에서는 상술한 것과 동일한 노즐절환동작이 행해져 차회 탑재예정의 전자부품을 유지한 흡착노즐(20)이 부품흡착·탑재위치까지 이동한다. 이 후, 동일한 부품탑재공정이 계속되어 한쪽의 탑재헤드에서 전자부품 P을 기판(3)에 탑재하고 있는 사이에 다른 쪽의 실장헤드에서는 차회 탑재예정의 전자부품을 유지한 흡착노즐을 부품흡착·탑재위치로 이동시키는 노즐절환동작이 행해진다.

상기 설명한 바와 같이, 본 실시예에 나타낸 전자부품 탑재장치에서는 부품공급부(4)와 반송로(2)에 위치결정된 기판(3)과의 사이를 이동하는 부품탑재기구(8)에 다수의 흡착노즐(20)을 구비한 로터리 형식의 멀티노즐형의 실장헤드를 다수기 구비하도록 하고 있다.

이것에 의해, 1개의 실장헤드에 장비되는 흡착노즐수를 증가시키지 않고, 혹은 노즐절환 동작시의 로터기구(18)의 회전속도를 증대시키지 않고, 부품탑재기구(8)가 부품공급부(4)와 기판(3)의 사이를 왕복하는 1 실장턴에서 취출 부품수를 증대시킬 수 있다. 따라서, 노즐 절환시의 로터 기구의 주속도를 과대하게 설정할 필요가 없고, 그 결과 주속도가 고속화함으로써 생기는 부품의 탈락이나 위치편차 등의 문제점을 초래하지 않고 고능률로 안정된 실장동작을 실현할 수 있다.

또한, 다수의 실장헤드를 일체로 이동가능하게 배치할 때에는 로터기구(18)의 회전축(18a)을 부품공급부(4)에서의 테이프 피더(5)의 배열방향에 맞추어 설정하고 있기 때문에, 다수의 실장헤드를 로터 기구 상호간의 위치적인 간섭을 초래하지 않고 근접하여 배치하는 것이 가능하게 되어 있다.

또한 상기 실시예에서는 부품탑재기구(8)에 2개의 실장헤드(10A,10B)를 설치한 예를 나타내었지만, 도 6에 도시한 것과 같이, 3개의 실장헤드(10A,10B,10C)를 구비한 부품탑재기구(8A)를 이용하도록 하여도 무방하다. 이 경우에도 각 실장헤드간의 거리는 흡착노즐(20)의 축간거리 D1가 부품공급부(4)에서의 테이프 피더(5)의 배열피치의 다수배가 되도록 설정된다.

또한, 상기 실시예에서는 흡착노즐(20)의 승강을 각 실장헤드마다 설치된 Z축 모터(15)에 의해 행하는 예를 나타내었지만, 로터기구(18)내에 노즐 승강기구를 내장하여 부품흡착위치에 있는 흡착노즐(20)을 로터기구(18)에 대하여 승강하도록 하여도 무방하다.

본 발명에 따르면, 다수의 실장헤드에 의해 각 흡착노즐에 의해 유지된 전자부품을 순차적으로 기판의 실장점에 탑재하는 부품탑재공정에 있어서, 한 실장헤드에서 흡착노즐을 기판에 대하여 승강시켜 유지된 전자부품을 기판에 탑재하고 있는 사이에 다른 실장헤드에서 차회 탑재예정 전자부품을 유지한 흡착노즐을 회전축 부근에서 공전시켜 차회 탑재동작을 위한 노즐 절환을 완료시키도록 동작하기 때문에, 로터리 형식의 멀티노즐형의 실장헤드를 구비한 전자부품 실장장치에 의해 고능률로 안정된 실장동작을 실현할 수 있다.

Claims

부품공급부로부터 전자부품을 취출하여 기판에 이송탑재하는 전자부품 실장장치로서:

제 1 방향으로 이송된 상기 기판을 위치결정하는 기판위치결정부;

상기 부품공급부에 제 1 방향을 따라 소정 피치로 배열된 부품 피더;

제 1 방향에 맞추어 설정된 수평 회전축 부근에서 공전하여 상기 전자부품을 흡착유지가능한 다수의 흡착노즐이 상기 회전축을 중심으로 방사형으로 배설된 다수의 실장헤드; 및

상기 다수의 실장헤드를 상기 부품공급부와 기판위치결정부의 사이에서 일체로 이동시키는 헤드이동수단을 포함한 것을 특징으로 하는 전자부품 실장장치.
제 1항에 있어서, 상기 다수의 실장헤드는 상기 제 1 방향을 따라 서로 평행하게 배설된 것을 특징으로 하는 전자부품 실장장치.
제 2항에 있어서, 상기 실장헤드의 배열간격은 각각에 구비된 흡착노즐의 축간 거리가 부품공급부에서의 테이프 피더의 배열피치의 다수배의 거리가 되도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 전자부품 실장장치.
제 2항에 있어서, 상기 다수의 실장헤드 각각에는 상기 전자부품을 인식하는 부품인식 카메라가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전자부품 실장장치.
제 1 방향으로 반송된 기판을 위치결정하는 기판위치결정부와, 부품공급부에서 제 1 방향을 따라 소정 피치로 배열된 부품 피더와, 제 1 방향에 맞추어 설정된 수평 회전축 부근에서 공전하여 상기 전자부품을 흡착유지가능한 다수의 흡착노즐이 상기 회전축을 중심으로 방사형으로 배설된 다수의 실장헤드와, 다수의 상기 실장헤드를 상기 부품공급부와 기판위치결정부의 사이에서 일체로 이동시키는 헤드이동수단을 포함하는 전자부품 탑재장치에 의해 전자부품을 기판에 이송탑재하는 전자부품 실장방법으로서,

상기 다수의 실장헤드를 상기 부품공급부로 이동시키고 상기 실장헤드의 흡착노즐을 이용하여 상기 부품 피더에서 전자부품을 취출하는 픽업공정;

상기 전자부품을 유지한 다수의 실장헤드를 상기 기판위치결정부로 이동시키는 헤드이동공정; 및

다수의 실장헤드에 의해 각 흡착노즐에 유지된 전자부품을 순차적으로 상기 기판의 실장점에 탑재하는 부품탑재공정을 포함하고,

상기 부품탑재공정에서 한 실장헤드에서 흡착노즐을 기판에 대하여 승강시켜 유지된 전자부품을 기판에 탑재하고 있는 사이에 다른 탑재헤드에서 차회 탑재예정의 전자부품을 유지한 흡착노즐을 상기 회전축 부근에서 공전시키는 것을 특징으로 하는 전자부품 실장방법.
제 5항에 있어서, 상기 픽업공정에서 다수의 실장헤드에 의해 다수의 부품 피더로부터 동시에 전자부품을 픽업하는 것을 특징으로 하는 전자부품 실장방법.
제 5항에 있어서, 상기 다수의 실장헤드에 의해 유지된 전자부품은 상기 다수의 실장헤드에 각각 설치되어 있는 부품인식 카메라에 의해 인식되는 것을 특징으로 하는 전자부품 실장방법.