JP2000133996A - 電子部品装着機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ノズルと電子部品の切り離し時に発生する吸
着孔からの高圧ガスの噴出によって、装着済みの電子部
品がずれることを防止する。 【解決手段】 電子部品４が基板３上に接触後、切り替
えバルブ９が高圧ガス１１側に切り替わると吸着経路１
２とキャビティ１７が非真空状態時になり、同時に可動
子１４がその自重と高圧ガス１１の圧力の作用により下
方に移動しようとし、これに同期して電子部品保持部５
を上下駆動機構１により上に引き上げることにより、ニ
ードル１５がノズル１９の吸着孔１９ａから吸着面より
微小量突出し、電子部品４の裏面を押すことによりノズ
ル吸着面と電子部品４の切り離しが行なわれる。このと
き、可動子１４によるバイパス２０の遮蔽が行なわれる
ため、吸着孔１９ａからの高圧ガスの漏れは最小限に抑
えられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子部品装着機に関
するものであり、電子部品を基板上へ装着後、電子部品
保持部と電子部品の切り離しを行なうと同時に、電子部
品保持部吸着面の電子部品の有無を点検し、さらには自
動で電子部品保持部の切り離しと取り付けを可能とする
ものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、回路基板の小型多機能化により小
面積内に多くの電子部品を装着する高密度実装化が進ん
でおり、電子部品装着機においては電子部品間の隣接ピ
ッチの狭小化，多品種化に対応しなければならない。

【０００３】図３は従来の電子部品装着機の電子部品を
装着する空圧システムとノズルの断面図（１）及びその
電子部品保持部を一部拡大した動作図（２）を示す。電
子部品供給部１８から供給される電子部品４は装着位置
上までロボット２により搬送を完了し基板３上に装着す
る直前まで切り替えバルブ９を真空源１０側にすること
により吸着経路１２の真空力によりノズル１９の吸着孔
１９ａに吸着保持され、この状態で電子部品保持部５
（図面上では説明の便宜上５ａ，５ｂで示す。これにつ
いては後述する。）と電子部品４は基板３の上面まで、
上下駆動機構１の作用により下降する。電子部品４が基
板３に接触した後、切り替えバルブ９を高圧ガス１１側
に切り替え、真空の破壊とそれに伴って電子部品４と電
子部品保持部５の切り離しを行なう。また電子部品４が
半導体である場合においては、半導体表面の酸化やダス
トによる汚れを防ぐため、高圧ガス１１に窒素や十分に
洗浄された空気等が使用される。

【０００４】新たな電子部品４の装着を行なおうとする
場合において、ノズル表面に電子部品が確実に保持され
ているかどうか、もしくは電子部品の装着完了後にノズ
ル表面に電子部品が残留していないかどうかを、その都
度確認する必要がある。従来からの電子部品装着機の電
子部品を装着するノズルにおいては、これらの確認を吸
着経路１２内の真空圧の圧力差を圧力センサ１３により
検出することにより行なわれる。

【０００５】１つのノズルで多品種の電子部品装着を図
る場合において、従来の電子部品保持部の切り替え動作
を図３を用いて説明する。電子部品４の大きさに準じた
吸着面を持った電子部品保持部５に、ノズル中心線Ａと
軸心を同じくする軸と、その軸の外周に同心円状に切り
欠き２８と、その先端にテーパ２９を設ける。ボール７
は電子部品保持部５の上記の軸に嵌まり込む穴部分に同
じ円周上に複数個配置され、それぞれがばね６の作用に
より、ノズル中心線Ａに対し半径方向に切り欠き２８に
押し当てられ、電子部品保持部５がノズル本体から落下
するのを防止する。

【０００６】電子部品保持部５ａの切り離しには、ノズ
ルステーション２５に設けられた任意に動作するチャッ
キング機構２７により、電子部品保持部５を上下駆動機
構１によって下降させたときに電子部品保持部５ａのみ
をチャッキングし、ばね６と上記の切り欠き角度から算
出されるノズル中心線Ａ方向の必要荷重を上下駆動機構
１に発生させつつノズル本体を上昇させることにより、
電子部品保持部５ａの切り離しを行なう。

【０００７】一方、電子部品保持部５ｂをノズル本体に
取り付ける動作は、ノズル１９をロボット２により所定
の位置上まで搬送した後、ノズルステーション２５に設
けられた任意に動作するチャッキング機構２７を開き、
上下駆動機構１によりノズルステーション２５のポケッ
トに待機している電子部品保持部５ｂの軸に対し、ばね
６と軸先端部のテーパ２９の角度から算出されるノズル
中心線Ａ方向の必要荷重を上下駆動機構１に発生させつ
つノズル本体を下降させることにより、ノズル本体側の
穴が完全に嵌まり込むまで下降させると同時に、ボール
７の作用により電子部品保持部５ｂの下降は防止され、
上下駆動機構１によりノズルを上昇させることをもって
電子部品保持部５の切り替えを完了する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記に
示すような電子部品とノズルの切り離し方式では、特に
小型の電子部品を非常に狭い隣接ピッチにて装着を行な
う場合において、ノズルと電子部品を切り離すときに発
生するノズル吸着孔からの高圧ガスの噴流により、先に
装着した電子部品をずらしてしまうという問題がある。

【０００９】一方、この問題の解決を図るため高圧ガス
の流量を絞りすぎると、真空の破壊が十分に行なわれず
ノズルと電子部品の切り離しが不可能となる。特に半導
体においては、半導体裏面に残留するエキスパンドシー
トの接着剤によりノズルと電子部品が密着し、吸着経路
内の圧力を大気圧に復帰させるだけの高圧ガスの流量で
は、ノズルと電子部品の切り離しに不十分なことが多
い。

【００１０】また小型の電子部品に対して、ノズル表面
にこの電子部品が確実に保持されているかどうか、もし
くはこの電子部品の装着完了後にノズル表面に電子部品
が残留していないかどうかを、その都度確認する場合に
おいて、ノズル吸着孔の断面積が大きくできないことか
ら、真空圧の圧力差が微少になり圧力センサでは確実な
確認が難しくなる。この結果、ノズル表面に電子部品を
保持したまま、次の電子部品を供給系から取りに行く等
の問題が発生する。

【００１１】１つのノズルで多品種の電子部品装着を図
る場合において、上記の手段によれば電子部品保持部を
ノズル本体より脱着するとき、機械的騒音と嵌合部にお
ける電子部品保持部とボールの摩耗が発生し、機械的寿
命を考慮する必要がある。

【００１２】本発明は上記問題を解決し、ノズルと電子
部品の切り離し時に発生する吸着孔からの高圧ガスの噴
出によって装着ずみの電子部品がずれることを防止する
ことを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題を解決
し目的を達成するため、電子部品吸着経路の真空状態と
非真空状態の切り替えに対し上下に従動する可動子とそ
の先端に付けられた突起物を有し、真空吸着した電子部
品を基板上に装着後、電子部品吸着経路が非真空状態時
に切り替わると同時にその突起物が吸着面から突出し、
電子部品の裏面を押すことによりノズル吸着面と電子部
品の切り離しを行なうことを特徴とする。

【００１４】またこの可動子が小孔もしくは外周に同心
円状の切り欠きを有し、可動子を可動方向に案内する部
品にその小孔もしくは同心円状の切り欠きを介して可動
子の上下位置を判別できる検出装置を有し、電子部品保
持部の吸着面に電子部品の有無を判別可能とすることを
特徴とする。

【００１５】また、突起物を介し外部からの上下方向の
作用により、複数の電子部品保持部を用意することによ
って、複数の大きさの電子部品に対し自動で電子部品保
持部を取り替え可能とすることを特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施の形態につ
いて図１，図２を参照しながら詳細に説明する。

【００１７】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形
態１における電子部品装着機の空圧システムとノズル断
面図（１）及び可動子案内部分の平面図（２）である。
図１において、前記従来例の図３と同じ部材には同じ符
号を付してある。ここで、１４は可動子案内部２１に設
けられた可動子、１５は可動子１４の先端に設けられた
突起物（ニードル）、１６は透過型光電センサ、１７は
キャビティ、２０はバイパスである。

【００１８】次に電子部品装着機の動作を説明すると、
電子部品４を電子部品供給部１８より取り出すとき、切
り替えバルブ９が真空源１０側に切り替わる。すなわち
吸着経路１２とキャビティ１７内が真空状態となると同
時に可動子１４を上に引き上げ、その作用によりバイパ
ス２０を通じてノズル１９の吸着孔１９ａへの真空力の
回り込みを可能にし、電子部品保持部５の吸着面に電子
部品４を吸着保持し、電子部品４は装着位置上までロボ
ット２により搬送を完了する。この状態で電子部品保持
部５と電子部品４は基板３上面まで、上下駆動機構１の
作用により下降する。

【００１９】電子部品４が基板３上に接触後、切り替え
バルブ９が高圧ガス１１側に切り替わる。すなわち吸着
経路１２とキャビティ１７が非真空状態時に切り替わる
と同時に、可動子１４がその自重と高圧ガス１１の圧力
の作用により下方に移動しようとし、これに同期して電
子部品保持部５を上下駆動機構１により上に引き上げる
ことにより、ニードル１５が吸着孔１９ａから吸着面よ
り微小量突出し、電子部品４の裏面を押すことによりノ
ズル吸着面と電子部品４の切り離しが行なわれる。この
とき、可動子１４によるバイパス２０の遮蔽が行なわれ
るため、吸着孔１９ａからの高圧ガスの漏れは最小限に
抑えられる。

【００２０】電子部品のノズル吸着面での有無を検出す
る機能について説明する。可動子１４の形状を円筒とし
た場合、これの外周に同心円状に溝８を設け、可動子１
４を上方に動かしたとき溝８を通じて両端から１対の透
過型光電センサ１６の光軸が透過できるように、可動子
案内部２１に小孔を設けると同時に透過型光電センサ１
６を取り付ける。電子部品４が電子部品保持部５の吸着
面に残留している場合には、ニードル１５が吸着孔１９
ａに格納され可動子１４が上方に押し上げられる。すな
わち、吸着経路１２の真空圧力如何に関わらず、透過型
光電センサ１６の検出信号により電子部品４の残留検出
が可能である。また電子部品４が電子部品保持部５の吸
着面に残留していない場合には、ニードル１５及び可動
子１４は下方に移動し、透過型光電センサ１６の光軸を
遮光することにより電子部品４の残留がないことを判別
する。

【００２１】この可動子１４の上下を検出する手段とし
ては、反射型の光電センサでも可能である。

【００２２】可動子１４の形状として、円筒以外に多角
形断面を持つ立方体が考えられるが、可動子案内部の断
面も同様な多角形とすることにより、可動子１４の回転
方向の動きを規正でき、透過型光電センサ１６の被検出
部を可動子１４の軸方向と直角な小孔とすることもでき
る。

【００２３】（実施の形態２）図２は本発明の実施の形
態２における電子部品装着機の空圧システムとノズルホ
ルダ断面図（１）及びその電子部品保持部を一部拡大し
た動作図（２）である。図２において、実施の形態１の
図１と同じ部材には同じ符号を付してある。

【００２４】ここで、２２は可動子案内部２１に設けら
れたリング、２３はシリンダ、２４はピン、２６は切り
欠きである。

【００２５】次に電子部品装着機の動作を説明すると、
電子部品４の大きさに準じた吸着面を持った電子部品保
持部５に、ノズル中心線Ａと軸心を同じくする穴と、そ
の穴の内面に同心同状に切り欠き２６を設ける。ボール
７は電子部品保持部５の上記の穴に嵌まり込む軸部分に
同じ円周上に複数個配置され、先端部にテーパを持った
リング２２を介してばね６の反力により切り欠き２６に
押し当てられることより、電位部品保持部５の落下を防
止する。可動子１４がニードル１５及びピン２４を介し
て解除ストロークＢだけ下方より押し上げられることに
よって、このリング２２は、上方へ移動すると同時にボ
ール７はノズル中心線Ａに対して半径方向に自由にな
り、この結果、電子部品保持部５は上記の機構を有した
ノズル本体側から軸方向に分離可能となる。設備自動運
転中におけるこの電子部品保持部の切り替え動作の一例
を以下に説明する。

【００２６】電子部品４ａの装着が完了後、これとは異
なる大きさの電子部品４ｂの装着を行なう前に、現在の
電子部品保持部５ａから電子部品保持部５ｂに自動で切
り替える必要がある。電子部品保持部５ａをノズル本体
からの切り離す動作は、ノズル１９をロボット２によ
り、所定の位置上まで搬送し上下駆動機構１の作用によ
りノズルステーション２５のポケット２５ａに電子部品
保持部５ａを挿入した後、シリンダ２３の先端に取り付
けられたピン２４で吸着孔１９ａを通じてニードル１５
を押し上げ、上記のように電子部品保持部５ａをノズル
本体からの切り離し可能状態とする。ピン２４の上下駆
動機構としては、シリンダ以外に所定の曲線を持ったカ
ムを介しモータ駆動でも実現できる。この後、上下駆動
機構１によりノズル本体側を上昇させると同時に、ボー
ル７が電子部品保持部５ａの上面から完全に離脱する高
さまでピン２４を同期上昇させることにより、完全な切
り離しを図る。

【００２７】一方、電子部品保持部５ｂをノズル本体に
取り付ける動作は、ノズル１９をロボット２により所定
の位置上まで搬送し上下駆動機構１により、ノズルステ
ーション２５のポケット２５ｂに待機している電子部品
保持部５ｂの穴にノズル本体側の軸部が完全に嵌まり込
むまで下降させると同時に、ピン２４を所定の高さまで
上昇させておく。このピン２４の存在により、リング２
２は解除ストロークＢだけ上方へ移動すると同時にボー
ル７はノズル中心線Ａに対して半径方向に自由になり、
電子部品保持部５ｂの穴とノズル本体側の軸部との嵌合
を容易にする。この嵌合が完了した後、ピン２４を下方
に待避させると同時に、上下駆動機構１によりノズルを
上昇させても、上記の作用によって電子部品保持部５ｂ
の落下が防止されており、電子部品保持部５ａから電子
部品保持部５ｂへの自動切り替えは完了する。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、小
型の電子部品を非常に狭い隣接ピッチにて装着を行なう
場合において、ノズルと電子部品を切り離すときに発生
するノズル吸着孔からの高圧ガスの噴流を最小限に抑え
ることにより、先に装着した電子部品をずらすことなく
完全な切り離しを可能とする。また半導体実装のよう
に、基板と電子部品の接合時における平行度管理が数ミ
クロンのオーダで行なわれる場合においても、ニードル
が電子部品の裏面の中心を正確に押すことにより、ニー
ドル先端と電子部品の接触点を中心にして、お互いの平
行度のずれを自動的に調心する効果も期待できる。また
半導体実装における電子部品とノズル表面の切り離しを
目的とする窒素や十分に洗浄された圧縮空気の使用量は
大幅に削減できる。

【００２９】また、小型の電子部品に対して、ノズル表
面にこの電子部品が確実に保持されているかどうか、も
しくはこの電子部品の装着完了後にノズル表面に電子部
品が残留していないかどうかを、その都度確認する場合
において、微小な真空圧の圧力差による圧力センサの検
出より確実な検出を可能とし、この結果ノズル表面上に
電子部品を保持したまま、次の電子部品を取りに行く等
の問題を解決できる。

【００３０】また、ノズルに上記の効果を持ちつつ、ノ
ズルと電子部品を取り離す目的で設けられた突起物を介
し外部からの上下方向の作用により、複数の電子部品保
持部を用意することによって、複数の大きさの電子部品
に対し自動で電子部品保持部を取り替え可能とし、１つ
のノズルで多品種の電子部品装着が可能となる。また静
粛な切り替え動作と、電子部品保持部及びボールの機械
的摩耗の防止を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における電子部品装着機
の空圧システムとノズル断面図（１）及び可動子案内部
分の平面図（２）

【図２】本発明の実施の形態２における電子部品装着機
の空圧システムとノズルホルダの断面図（１）及びその
電子部品保持部を一部拡大した動作図（２）

【図３】従来の電子部品装着機の空圧システムとノズル
断面図（１）及びその電子部品保持部を一部拡大した動
作図（２）

【符号の説明】

１ 上下駆動機構 ２ ロボット ３ 基板 ４ 電子部品 ５ 電子部品保持部 ６ ばね ７ ボール ８ 溝 ９ 切り替えバルブ １０ 真空源 １１ 高圧ガス １２ 吸着経路 １３ 圧力センサ １４ 可動子 １５ ニードル １６ 透過型光電センサ １７ キャビティ １８ 電子部品供給部 １９ ノズル １９ａ ノズル吸着孔 ２０ バイパス ２１ 可動子案内部 ２２ リング ２３ シリンダ ２４ ピン ２５ ノズルステーション ２６ 切り欠き Ａ ノズル中心線 Ｂ 解除ストローク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 那須 博 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 佐藤 章二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5E313 AA01 AA11 CC02 CC03 CC04 EE03 EE24

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子部品吸着経路の真空状態と非真空状
   態の切り替えに対し上下に従動する可動子とその先端に
   付けられた突起物を有し、真空吸着した電子部品を基板
   上に装着後、電子部品吸着経路が非真空状態時に切り替
   わると同時にその突起物が吸着面から突出し、電子部品
   の裏面を押すことにより電子部品保持部と電子部品の切
   り離しを行なうノズルを有することを特徴とする電子部
   品装着機。
2. 【請求項２】 可動子が小孔もしくは外周に同心円状の
   溝を有し、可動子を可動方向に案内する部品にその小孔
   もしくは同心円状の溝を介して可動子の上下位置を判別
   できる検出装置を有し、電子部品保持部の吸着面に電子
   部品の有無を判別可能とするノズルを有することを特徴
   とする請求項１記載の電子部品装着機。
3. 【請求項３】 電子部品を吸着保持しその電子部品の大
   きさに準じた吸着面とノズル中心線と軸心を同じとする
   穴とその穴の内面に同心円状に切り欠きを有する電子部
   品保持部と、前記電子部品保持部の落下を防止するボー
   ル保持機構を有し、前記ボール保持機構が電子部品吸着
   部の同心円状の切り欠きに挿入された場合は当該電子部
   品吸着部を保持し、上下方向に可動する突起物及び可動
   子を外部から吸着孔を通じて下から上へ押し上げること
   によりボールが電子部品吸着部の同心円状の切り欠きか
   ら外れ当該電子部品吸着部の取り外しが可能とする電子
   部品保持部固定機構を有し、ノズルの電子部品保持部を
   自動で電子部品の大きさに応じて切り替えできることを
   特徴とする請求項１または２記載の電子部品装着機。