JP2000323898A - 表面実装機の印刷回路基板平面度の補正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 印刷回路基板を作業位置に停止させその下部
で該基板を１次的に上昇させ該基板の位置が固定される
ようにし、２次的に再び微細上昇させながら該基板の厚
さに対する平面度を補正し、該基板の厚さに従う実装高
さを調節し部品の装着性と精密度を向上させ得る表面実
装機の印刷回路基板平面度の補正装置を提供する。 【解決手段】 各種チップが装着される印刷回路基板を
移送させるコンベヤーシステムを備えた表面実装機であ
り、ベースと、ベース中間部に左右に移動するように設
けた第１移動手段と、第１移動手段に固定されたブラケ
ットに設けた伝達手段と、伝達手段に設けた駆動手段
と、ベース下部に設けた第１移動手段に連結され移動さ
れる調整手段と、調整手段を移動するように設けた第２
移動手段と、ベースに設けられて印刷回路基板を押すと
同時に吸着して反りを補正する一つ以上の補正手段とか
ら構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイス及
び各種電子部品を印刷回路基板に正確に実装できるよう
に印刷回路基板(PCB)の厚さに従いその印刷回路基板の
平面度を補正する印刷回路基板平面度の補正装置に係る
もので、詳しくは、印刷回路基板が作業位置に移送され
るときそれぞれのセンサーを用いて印刷回路基板を正確
に停止させた後、印刷回路基板を１次的に上昇させプッ
シュピンと吸着手段を用いて印刷回路基板を押すと同時
に吸着することにより、印刷回路基板の平面度を補正し
て表面実装部品を印刷回路基板に揺れなしに装着するこ
とができる表面実装機の印刷回路基板平面度の補正装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近、電気及び電子製品の開発において
その趨勢は、電子部品の高密度化、小型化、多様化に移
っており、その開発は段々激しくなりつつある。特に、
電気、電子部品に用いられる印刷回路基板(PCB:Printed
Circuit Board)の組立生産に表面実装機を用いた表面
実装技術(SMT:Surface Mounting Technology)は段々加
速化されつつある。

【０００３】表面実装機は、表面実装部品(SMD:Surface
Mounting Device)を印刷回路基板に実装する表面実装
組立装備の核心装備であって、各種表面実装部品を部品
供給機から受けて印刷回路基板の実装位置まで移送させ
た後、印刷回路基板上に実装する装備である。

【０００４】その種類としては、機能に従い高速機と汎
用機に大別され、前記高速機は、短時間内に多くの部品
を組み立てることができるように構成されているので、
実装速度が速くて大量生産に適するという特長がある
が、実装精密度が劣るという短所があり、一方、前記汎
用機は、多様な部品の実装に適合するように構成されて
いるので、実装精密度が高く、且つ多様な部品の実装が
可能であって、多品種の中少量生産に適するという特長
があるが、実装速度が遅くて生産性が劣るという短所が
ある。

【０００５】表面実装機は、実装部品を供給するフィー
ダー部（以下「テープフィーダー」と称す）と、作業位
置を決定するX-Yガントリー部と、作業する印刷回路基
板を搬送するコンベヤー部と、テープフィーダーから実
装部品を順次ピックアップして印刷回路基板上に実装す
るヘッド部と、からなる。一般に、表面実装機は、各種
チップを含んだ電子部品を印刷回路基板に装着する装備
であって、通常「マウンター(mounter)」とも称され
る。

【０００６】以下、前記マウンターの構造を詳しく説明
する。先ず、ベースアッセイと、前記ベースアッセイの
上部に設置されて印刷回路基板を移送させるコンベヤー
部と、前記コンベヤー部により移送される印刷回路基板
に部品を装着できるように各種チップ又は表面実装部品
を供給するフィーダー部と、前記フィーダー部により供
給されるそれぞれのデバイスを装着するヘッド部と、前
記ヘッド部により装着される各種デバイスが正確に装着
されるように部品を認識して補正するビジュン部と、前
記ビジュン部とヘッド部が設置されてテーブルにより位
置を付けるためのX-Yガントリー部と、その他の部分
と、からなる。前記ヘッド部は、部品を直接に吸着する
吸着ノズル(suction nozzle)と、吸着された部品を固定
させるためのノズルチャックと、前記ノズルを交換する
ためのノズル交換装置と、からなる。

【０００７】このとき、前記コンベヤー部は、各種チッ
プを装着できるように印刷回路基板を移送させる動作を
する装置である。前記コンベヤー部に設置されたコンベ
ヤーベルトにより印刷回路基板が移送されれば、マウン
ターのヘッドがチップを装着するように、ストッピング
装置が印刷回路基板の一側部と接触しながら作業位置に
停止させる。次いで、印刷回路基板が停止されると、そ
の下部に設置された補正装置により印刷回路基板が上昇
しながら、レールと接触してチップマウンティングが正
確になされるように固定させる。

【０００８】ところが、上述のように表面実装機のコン
ベヤー部に供給される印刷回路基板の場合は、その厚さ
(0.4mm-4.0mm)に従い上向きに膨らんでいるか、又は下
向きに凹んでいるなどの自体の反りを有していた。これ
は印刷回路基板の製作の初期に発生されるものであっ
て、コンベヤー部に供給される印刷回路基板にはある程
度それ自体の反りを有しているので、その平面度が一定
に維持されていない。それで、印刷回路基板の反りを補
正するために印刷回路基板の下部でピンを用いて押す
か、又は印刷回路基板を吸着してその平面度を補正する
ことにより、その厚さを一定に維持する方法を使用して
いる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】然るに、このような従
来の印刷回路基板は、作業位置に停止した後部品を実装
させるために印刷回路基板を上昇させるとき、高さの調
節が微細に行われずに実装高さに至るように押し上げる
ため、印刷回路基板の平面度を補正すべき別の補正装置
を必要としている。

【００１０】又、一部の装備においては、印刷回路基板
の下部でピンを用いて押し上げる方法を使用している
が、調節が難しくて却って印刷回路基板を過度に押し上
げて、デバイスの実装を一層難しくするという問題点が
あり、多様な種類の電子部品又は種類の異なるデバイス
を同一装備で連続して実装させることができないという
問題点があった。又、表面実装の際、実装される部品の
高さが異なって発生する位置エラーに起因して、部品の
破損及び変形を誘発させて完成製品の信頼性を低下させ
るという問題点があった。

【００１１】本発明の目的は、印刷回路基板を作業位置
に停止させ、その下部で印刷回路基板を１次的に上昇さ
せて印刷回路基板の位置が固定されるようにし、２次的
に再び微細に上昇させて印刷回路基板の厚さに対する平
面度を補正し、印刷回路基板の厚さに従う実装高さを調
節して部品の装着性と精密度を向上させることができる
表面実装機の印刷回路基板平面度の補正装置を提供する
ことにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るため本発明に係る表面実装機の印刷回路基板平面度の
補正装置は、ベースと、前記ベースの中間部に左右に移
動するように設置された第１移動手段と、前記第１移動
手段に固定されたブラケットに設置された伝達手段と、
前記伝達手段に設置された駆動手段と、前記ベースの下
部に設置され、第１移動手段に連結されて移動される調
整手段と、前記調整手段を移動するように設置された第
２移動手段と、前記ベースに設置されて印刷回路基板を
押すと同時に吸着して反りを補正する少なくとも一つ以
上の補正手段と、から構成されていることを特徴とす
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。本発明に係る表面実装機は、図１に示すよ
うに、表面実装機を支持するためのフレームアッセイ10
0が設置され、前記フレームアッセイ100の上部にはベー
スとしての役割をするようにベースアッセイ102が設置
され、前記ベースアッセイ102の上部には印刷回路基板
を移送させるコンベヤーシステム104が設置される。

【００１４】前記コンベヤーシステム104の上方には、
このコンベヤーシステム104により移送された印刷回路
基板の上部に電子部品を実装するため前後左右に移動す
るX-Yガントリー部106が設置され、前記X-Yガントリー
部は、X軸とY軸を支持するそれぞれのガントリーフレー
ム109からなる。このように構成されたガントリーフレ
ーム109には、前記コンベヤーシステム104により移送さ
れる印刷回路基板に部品を実装させるマウンターヘッド
アッセイ108が移動可能に設置される。

【００１５】このとき、前記マウンターヘッドアッセイ
108には複数のマウンターヘッド10が設置され、前記マ
ウンターヘッド10には部品を吸着するノズル12がそれぞ
れ設置される。前記ノズル12が吸着した電子部品(elect
ronic component)を印刷回路基板の正確な位置に実装さ
れるように検査するビジュン部14が設置される。又、前
記コンベヤーシステム104には、印刷回路基板が移送さ
れて所定作業位置に停止するようにストッパーアッセイ
110が設置され、前記印刷回路基板を上昇させるように
プッシャー16が設置され、その下部にプッシャー16を固
定するようにマグネット片(magnetic piece)18が設置さ
れる。

【００１６】又、印刷回路基板を移送させるコンベヤー
システム104には、図２に示すように、ベース20の両側
部に相互対応して平行にガイド23,24が設置され、前記
ガイド23,24の上側部には印刷回路基板の両端が掛かっ
て摺動するようにレール26が形成され、ガイド23,24の
間にはプッシュプレート22が設置される。前記プッシュ
プレート22の上部面にはストッパーアッセイ110が設置
され、その前部には前記ストッパーアッセイ110により
停止した印刷回路基板を上方に押し上げるための複数個
のプッシャー16が設置され、前記プッシャー16をプッシ
ュプレート22に固定されるようにマグネット片18がそれ
ぞれの下端に設置される。

【００１７】図３は、図２の中央部の一部を切欠した平
面図であって、プッシュプレート22の下部に設置された
印刷回路基板プッシング装置112を示している。前記プ
ッシュプレート22の下部に左右に移動可能に両端にロー
ラー34を備えたシャフト32が設置され、前記ローラー34
はガイド溝30に設置されたプッシュプレートガイド（不
図示）の上部に載せられている。

【００１８】図４は、本発明に係る印刷回路基板プッシ
ング装置112を示す底面斜視図である。プッシュプレー
ト22の上面両側部に相互平行に一対のガイド溝30が長く
形成され、前記ガイド溝30にはプッシュプレートガイド
38がそれぞれ一定距離を維持しながら固定される。又、
プッシュプレートガイド38の内側には四角形状からなる
第１ストッパー36が平行に設置され、前記第１ストッパ
ー36の前後部には両端にローラー34を具備したシャフト
32が第１ストッパー36に連結される。

【００１９】前記第１ストッパー36の間にはロード44を
備えたリニアサーボモーター40が固定される。前記ロー
ド44の前方部には第２ストッパー42の一側部が固定さ
れ、第２ストッパー42の他側部には前記シャフト32が固
定される。このとき、前記シャフト32の両端部にそれぞ
れ設置されたローラー34は、両端の直径よりも中間部の
直径が小さいローラー溝28が形成され、前記ローラー溝
28は前記プッシュプレートガイド38に沿って移動するよ
うに形成される。

【００２０】前記プッシュプレートガイド38は左側端部
よりも右側端部が高く形成され、左側から右側に漸進的
に上向きする傾斜面が形成される。前記プッシュプレー
ト22の両側部には前記プッシュプレート22が上昇すると
きに直線的に動き得るようにガイドシャフト47が設置さ
れる。

【００２１】このような構造の印刷回路基板の補正装置
の動作は、前記リニアサーボモーター40が駆動して前記
ロード44が前進し、前記ロード44が継続して前進する
と、その前方部に固定された第２ストッパー42と、前記
第２ストッパー42に固定されたシャフト32の前進が行わ
れる。このとき、前記シャフト32の両端に設置されたロ
ーラー34は、前記プッシュプレートガイド38の傾斜面に
沿って上昇し、第１ストッパー36により連結された他側
のシャフト32も同時に前進してプッシュプレート22が上
昇する。

【００２２】このように上昇されるプッシュプレート22
は、両側のガイドシャフト46により反られるか又は押さ
れずに垂直に上がり、前記プッシュプレート22の上部に
到着した印刷回路基板を上向きに上げることにより、コ
ンベヤーシステム104のガイド23,24に形成されたレール
26に両端部が加圧されてその位置が固定される。このよ
うに印刷回路基板が正確な作業位置に固定されると、マ
ウンターヘッド10がガントリーアッセイ106のX軸フレー
ム109に沿って左右に動きながら部品を実装する。しか
し、このような場合にも印刷回路基板の製作のときに発
生した厚さに従う自体の反り、即ち、上向きに膨らんで
いるか下向きに凹んでいる形態、或いは多様な形態の反
りを補正できないという問題点がある。

【００２３】プッシュプレート22の上部には、図４に示
すように、ガイドシャフト46が設置され、その下部には
それぞれのプッシュプレートガイド38が前後部に固定さ
れ、前記プッシュプレートガイド38の前部にはローラー
34が設置される。前記ローラー34は、前記プッシュプレ
ートガイド38と接触しながら前記プッシュプレートガイ
ド38を押し上げ、プッシュプレート22の上部に設置され
たガイドシャフト46を押し上げて、移送された印刷回路
基板を上部に押し上げるようになる。

【００２４】前記プッシュプレート22の下部に設置され
たプッシュプレートガイド38の下部には、図５及び図６
に示すように、ベース114が設置され、多数の上部矢盤
木128が前記ベース114の下部にそれぞれ固定され、下部
矢盤木130が前記上部矢盤木128との組合せにより設置さ
れる。

【００２５】移動プレート116は、前記下部矢盤木130と
同様に前後に動くように固設され、前記移動プレート11
6の一端部はボールスクリュー118によりブラケット122
に設置される。そして、サーボモーター120は前記ボー
ルスクリュー118を回転させるように前記ボールスクリ
ュー118の一端部に連設される。

【００２６】又、前記下部矢盤木130の下部にはLMレー
ル124に沿って前後に動くようにLMブロック126がそれぞ
れ設置され、前記ベース114の下部には多数のガイドシ
ャフト46が前記ベース114を支持するように設置され
る。そして、前記ベース114の上部には印刷回路基板の
自体の反りを吸着すると同時に押し上げることにより、
印刷回路基板の平面度を補正する少なくとも一つ以上の
補正手段138が設置される。

【００２７】図６は、本発明の要部の印刷回路基板平面
度の補正装置を底面から見た斜視図である。前記ベース
114の下部にそれぞれの四箇所に上部矢盤木128が設置さ
れ、下部矢盤木130が前記上部矢盤木128と接するように
掛かって設置される。前記下部矢盤木130は移動プレー
ト116に固定されるので、ボールスクリュー118が回転す
るときに一緒に動き得るように設置される。一方、前記
上部矢盤木128と下部矢盤木130は、相互接する面が傾斜
面からなって、移動プレート116により下部矢盤木130が
移動されるとき、上部矢盤木128を押し上げるようにな
っている。

【００２８】以下、印刷回路基板平面度の補正装置を図
７及び図８を用いて説明する。ベース114の中間に設置
され前後に移動可能に設置される移動プレート116は、
その後方部がブラケット122に固定される。前記ブラケ
ット122の一側にはボールスクリュー118が固定される。
前記ボールスクリュー118はボールスクリューサポート
ブロック132により支持され、前記ボールスクリュー118
の一端部にはサーボモーター120が設置される。又、前
記サーボモーター120とボールスクリューサポートブロ
ック132との間にはカップリングブロック134が設置さ
れ、前記カップリングブロック134にはカップリングハ
ンドル136が設置される。

【００２９】従って、このように構成されたサーボモー
ター120が作動してボールスクリュー118が回転すると、
ボールスクリュー118に固定された移動プレート116が前
方に直線移動する。そして、前記移動プレート116が移
動するに従い下部矢盤木130が前方に移動すれば、上部
矢盤木128は前記下部矢盤木130の傾斜面と接して上向き
に押し上げられ、つまり、ベース114を上昇させる。こ
のとき、前記下部矢盤木130はLMブロック126に固定され
ているので、LMレール124に沿って摺動され、サーボモ
ーター120の回転を制御して、ベース114の上昇高さを微
細に調節し、前記補正手段138が印刷回路基板を吸着し
て自体に発生された反りを補正する。

【００３０】図８は、このようにサーボモーター120の
回転動作により移動プレート116に固定された下部矢盤
木130が上部矢盤木128と接してその下部に位置したとき
の状態を示し、図９は、本発明の印刷回路基板の平面度
を補正するための補正手段を示す。

【００３１】前記ベース114の上部に設置された少なく
とも一つ以上の補正手段138（図５を参照）は、前記ベ
ース114の上部にマグネット片140が固定され、そのマグ
ネット片140の上部に垂直に支持シャフト142が固定さ
れ、ハウジング144が前記支持シャフト142の上部に連続
して設置され、印刷回路基板を下部で吸着して上向きに
ふくらんだ反りを補正できるようにベローズ吸着板146
が設置される。

【００３２】前記支持シャフト142とハウジング144とベ
ローズ吸着板146の中央には、印刷回路基板を下部から
押して下向きに凹んだ反りを補正できるように支持板14
8が設置され、前記ハウジング144の中央には外部からの
真空圧を用いて印刷回路基板を吸着できるようにエアー
孔150が形成される。従って、印刷回路基板の下部で補
正手段138が、ベローズ吸着板146が吸着すると同時に支
持ピン148により支持されるか又は押し上げられるの
で、印刷回路基板の平面度の偏差が減少する。

【００３３】以上説明したように、前記上下部矢盤木12
8,130を用いてベース114を微細に押し上げながら高さを
調節すると、前記印刷回路基板が移送されたとき、前記
補正手段のベローズ吸着板が吸着して引っ張ると同時に
所定量が下向きに引っ張れた後、再び支持ピンが印刷回
路基板を上向きに押し上げることにより、印刷回路基板
に発生した自体の反りを防止して厚さに従い発生する平
面度を調整することができる。

【００３４】又、実装される部品のサイズが異なるか又
は多様なサイズを有するデバイスを実装するに際して、
高さの調節を容易にして実装時に発生されるピッカーと
部品の接触に起因する破損を防止し、多様な種類に適用
することができて、装備を新たに交替する煩雑さがなく
なる。

【００３５】このように、印刷回路基板が移送されて正
確な作業位置に固定されると、マウンターヘッド10がガ
ントリーアッセイ106のX軸フレーム109に沿って左右に
動きながら部品を精密に実装するようになる。従って、
本発明に係る表面実装機の印刷回路基板平面度の補正装
置は、印刷回路基板が作業位置に到着した後、各種部品
を実装するときに揺れなしに正確に固定させるので、部
品の実装の際に精密性と装着性を向上させることができ
る。

【００３６】

【発明の効果】上述のように、本発明に係る表面実装機
の印刷回路基板の補正装置は、精密な部品の実装の際、
印刷回路基板が揺れなしにレールに加圧されると同時に
印刷回路基板に発生した平面度を補正して、正確な位置
に実装することができ、多様な種類のデバイスに対し高
さの調節が微細に成されて、多様なデバイスに適用する
ことが容易であるので、実装部品の装着性に優れている
という効果がある。又、上記のように実装部品の装着性
に優れていて製品の信頼性が向上され、作業効率が向上
されるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 表面実装機の構造を示す斜視図である。

【図２】 印刷回路基板を移送させるためのコンベヤー
装置を示す斜視図である。

【図３】 図２の平面図である。

【図４】 印刷回路基板を上昇させるための補正装置を
示す底面斜視図である。

【図５】 本発明の印刷回路基板の平面図を補正するた
めの補正装置を示す正断面図である。

【図６】 本発明の印刷回路基板平面度の補正装置を示
す斜視図である。

【図７】 本発明の印刷回路基板平面度の補正装置が結
合された状態を示す断面図である。

【図８】 本発明の印刷回路基板平面度の補正装置が動
作された状態を示す断面図である。

【図９】 本発明の印刷回路基板の厚さを補償するため
上下に押し吸着するように設置された補正手段を示す正
面図である。

【符号の説明】

114：ベース、 116：移動プレート、 118：ボールスクリュー、 120：サーボモーター、 122：ブラケット、 124：LMレール、 126：LMブロック、 128：上部矢盤木、 130：下部矢盤木、 132：ボールスクリューサポートブロック、 134：カップリングブロック、 136：カップリングハンドル、 138：補正手段、 140：マグネット片、 142：支持シャフト、 144：ハウジング、 146：ベローズ吸着板、 148：支持ピン、 150：エアー孔。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各種チップが装着される印刷回路基板を
   移送させるコンベヤーシステムを備えた表面実装機にお
   いて、 ベースと、 前記ベースの中間部に左右に移動するように設置された
   第１移動手段と、 前記第１移動手段に固定されたブラケットに設置された
   伝達手段と、 前記伝達手段に設置された駆動手段と、 前記ベースの下部に設置され、前記第１移動手段に連結
   されて移動される調整手段と、 前記調整手段を移動するように設置された第２移動手段
   と、 前記ベースに設置されて前記印刷回路基板を押すと同時
   に吸着して反りを補正する少なくとも一つ以上の補正手
   段と、から成ることを特徴とする表面実装機の印刷回路
   基板平面度の補正装置。
2. 【請求項２】 前記第１移動手段は、前記ベースに沿っ
   て移動する移動プレートであることを特徴とする、請求
   項１に記載の表面実装機の印刷回路基板平面度の補正装
   置。
3. 【請求項３】 前記伝達手段は、ボールスクリューであ
   ることを特徴とする、請求項１に記載の表面実装機の印
   刷回路基板平面度の補正装置。
4. 【請求項４】 前記駆動手段は、サーボモーターである
   ことを特徴とする、請求項１に記載の表面実装機の印刷
   回路基板平面度の補正装置。
5. 【請求項５】 前記調整手段は、上部矢盤木(marrying
   wedge)と下部矢盤木から成ることを特徴とする、請求項
   １に記載の表面実装機の印刷回路基板平面度の補正装
   置。
6. 【請求項６】 前記上部矢盤木と前記下部矢盤木は、相
   互結合されて傾斜面に沿って相互移動するように設置さ
   れることを特徴とする、請求項５に記載の表面実装機の
   印刷回路基板平面度の補正装置。
7. 【請求項７】 前記第２移動手段は、LMレールに沿って
   移動するLMブロックから成ることを特徴とする、請求項
   １に記載の表面実装機の印刷回路基板平面度の補正装
   置。
8. 【請求項８】 前記補正手段は、前記ベースの上部に固
   定されて印刷回路基板を固定する吸着手段と、 前記吸着手段の上部に設置される支持シャフトと、 前記支持シャフトの上部に連続して設置されるハウジン
   グと、 前記ハウジングと前記支持シャフトの内側に設置され、
   印刷回路基板を上向きに押し上げるための支持ピンと、 前記ハウジングの上部に設置されて印刷回路基板を固定
   させるための固定手段と、から成ることを特徴とする、
   請求項１に記載の表面実装機の印刷回路基板平面度の補
   正装置。
9. 【請求項９】 前記吸着手段は、マグネット片であるこ
   とを特徴とする、請求項８に記載の表面実装機の印刷回
   路基板平面度の補正装置。
10. 【請求項１０】 前記固定手段は、ベローズ吸着板を用
    いて印刷回路基板を吸着することを特徴とする、請求項
    ８に記載の表面実装機の印刷回路基板平面度の補正装
    置。
11. 【請求項１１】 前記ハウジングは、その内側中央にベ
    ローズ吸着板を通して印刷回路基板を真空で吸着できる
    ようにエアー孔が形成されることを特徴とする、請求項
    ８に記載の表面実装機の印刷回路基板平面度の補正装
    置。