JP6855721B2 - 部品供給装置および部品供給方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品を搬送する技術に関するものであり、特に、電子部品を装置に供給する技術に関するものである。

情報装置や通信装置の小型化や高性能化が進み、情報装置や通信機器に使用される配線基板や半導体装置等の電子基板の微細化や高密度化が進んでいる。また、微細化や高密度化にともない、配線基板や半導体装置等の電子基板上に実装される電子部品も微細化され、電子基板上に微細な電子部品を実装する際には、高い位置精度が要求される場合がある。また、電子基板上には、磁石など様々な特性を有する電子部品が実装される。

電子基板上に電子部品を実装する際には、例えば、搬送治具上に電子部品を整列搭載し、実装工程の装置まで電子部品を搬送し、搬送治具上から電子部品をピックアップして実装が行われる。そのような方法で搬送を行う場合には、搬送中の位置ずれを防止するため、搬送治具に対して電子部品を確実に固定する必要がある。

搬送治具に対して電子部品を固定する方法としては、例えば、搬送治具上に粘着シートを形成し、粘着シートの粘着力で電子部品を固定する方法がある。しかし、粘着シートによる固定では、搬送治具から電子部品をピックアップする際に、粘着シートの保持力が高いと粘着シートからの電子部品の剥離が困難になることがある。また、粘着シートの保持力が高いとピックアップ時に大きな力が必要となり、ピックアップ精度が低下する恐れがある。そのため、電子部品を固定し、安定的に搬送およびピックアップを行うために、電子部品の特性に基づいて、電子部品を保持する技術の開発が行われている。そのような、特性に基づいて電子部品を保持する技術としては、例えば、特許文献１のような技術が開示されている。

特許文献１は、磁性体を一部に含む電子部材を基板上に固定する技術に関するものである。特許文献１の実装装置は、磁性体を有する電子部品と、基板と、磁気誘導素子を備えている。電子部品と磁気誘導素子は、基板を介して対向する位置に備えられている。特許文献１では、基板を介して対向する位置に備えられた磁気誘導素子から生じる磁力によって、磁性体を有する電子部品を基板上に固定している。特許文献１は、そのような方法で基板に電子部品を固定することで、電子部品を所定の位置に正確に固定できるとしている。

特開昭６２−２４２４００号公報

しかしながら、特許文献１の技術は次のような点で十分ではない。特許文献１では、磁性体を有する電子部品が、基板の裏面側に備えられた磁気誘導素子の磁力で固定されている。そのため、特許文献１の技術を搬送治具による搬送とピックアップ動作に用いた場合に、ピックアップの際に磁力による固定力の強さによって電子部品を搬送治具から剥離することが困難になる恐れがある。また、剥離できたとしても、磁力を上回るような大きな力を加えることで、電子部品の位置ずれが生じる恐れがある。そのため、特許文献１は、磁性体を有する電子部品を、位置ずれ等を生じさせずに、容易に次工程に搬送する技術としては十分ではない。

本発明は、上記の課題を解決するため、電子部品を、搬送治具から位置ずれ等を生じさせずに容易に搬送することができる部品供給装置を得ることを目的としている。

上記の課題を解決するため、本発明の部品供給装置は、保持手段と、加熱手段と、搬送手段を備えている。保持手段は、磁力によって電子部品が上面に固定された搬送治具を保持する。加熱手段は、搬送治具または電子部品の少なくとも一方を加熱する。搬送手段は、加熱手段によって磁力が低下する温度に加熱された際に、電子部品を搬送治具の上面から、次工程の装置に搬送する。

本発明の部品供給方法は、磁力によって電子部品が上面に固定された搬送治具を保持する。本発明の部品供給方法は、搬送治具または電子部品の少なくとも一方を加熱する。本発明の部品供給方法は、磁力が低下する温度に加熱された際に、電子部品を搬送治具の上面から、次工程の装置に搬送する。

本発明によると、電子部品を、搬送治具から位置ずれ等を生じさせずに容易に搬送することができる。

本発明の第１の実施形態の構成の概要を示す図である。 本発明の第２の実施形態の構成の概要を示す図である。 本発明の第２の実施形態の搬送治具と電子部品を示す図である。 本発明の第２の実施形態の表面実装システムの構成の例を示した図である。 本発明の第２の実施形態において表面実装を行う際の動作フローを示した図である。 本発明の第３の実施形態の構成の概要を示す図である。 本発明の第３の実施形態の搬送治具と電子部品を示す図である。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について図を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態の部品供給装置の構成の概要を示したものである。本実施形態の部品供給装置は、保持手段１と、加熱手段２と、搬送手段３を備えている。保持手段１は、磁力によって電子部品４が上面に固定された搬送治具５を保持する。加熱手段２は、搬送治具５または電子部品４の少なくとも一方を加熱する。搬送手段３は、加熱手段２によって磁力が低下する温度に加熱された際に、電子部品４を搬送治具５の上面から、次工程の装置に搬送する。

本実施形態の部品供給装置は、保持手段１において磁力によって電子部品４が上面に固定された搬送治具５を保持するので、搬送治具５の搬送時および部品供給装置へのセット時に電子部品４の位置がずれることはない。また、加熱手段２によって搬送治具５または電子部品４の少なくとも一方を加熱することで磁力が低下し、電子部品４を搬送治具５の上面から動かすことが可能なる。そのため、搬送手段３によって、搬送治具５上から電子部品４を次工程の装置に容易に搬送することが可能になる。その結果、本実施形態の部品供給装置は、電子部品を、位置ずれ等を生じさせずに容易に搬送することができる。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態について図を参照して詳細に説明する。図２は、本実施形態の部品供給装置の構成の概要を示したものである。

本実施形態の部品供給装置は、供給ステージ１１と、加熱部１２と、ピックアップ部１３を備えている。また、部品供給装置が動作する際に加熱部１２の上部には、搬送治具２０が、セットされる。搬送治具２０には、複数の電子部品３０が載置されている。また、電子部品３０は、磁石３１と回路部品３２が接合材３３によって接合されて形成されている。

本実施形態の部品供給装置は、例えば、表面実装（Surface Mount Device；ＳＭＴ）装置において回路基板への実装に用いる磁力を有する電子部品３０を、ＳＭＴ装置に供給する装置として用いられる。ＳＭＴ装置に供給する電子部品３０を上面に固定した搬送治具２０を本実施形態の部品供給装置にセットし、ピックアップ部１３によって電子部品３０を搬送することで、表面実装装置に電子部品３０の供給が行われる。

供給ステージ１１は、上面に加熱部１２を備えている。供給ステージ１１の上面の加熱部１２の上部には、搬送治具２０がセットされる。本実施形態の供給ステージ１１は、第１の実施形態の保持手段１に相当する。

加熱部１２は、内部にヒーターを備え、上部にセットされる搬送治具２０を加熱する。加熱部１２は、電子部品３０の磁石３１の磁力が弱まる温度まで加熱を行う。加熱部１２の加熱温度は、不可逆減磁と呼ばれる温度を低下させても磁石３１の磁力が戻らない状態が生じない温度に設定される。すなわち、加熱部１２は、加熱によって磁石３１の磁力が低下した後に温度が下がったときに磁石３１の磁力が回復する温度範囲で加熱を行う。本実施形態の加熱部１２は、第１の実施形態の加熱手段２に相当する。供給ステージ１１と加熱部１２は、一体の部品として形成されていてもよい。また、加熱部１２は、供給ステージ１１の内部に備えられていてもよい。

ピックアップ部１３は、搬送治具２０上の電子部品３０を、ピックアップし、電子部品３０を実装する基板等の上に搬送する。ピックアップ部１３は、例えば、真空吸着によって電子部品３０を保持して、搬送治具２０上から電子部品３０をピックアップして次工程の装置に搬送する。本実施形態のピックアップ部１３は、第１の実施形態の搬送手段３に相当する。

搬送治具２０は、複数の電子部品３０を上面に載置した状態で搬送する搬送パレットとしての機能を有する。搬送治具２０は、電子部品３０を固定する平面部を上面に有する。また、搬送治具２０は、加熱部１２が発生した熱を電子部品３０に伝える熱伝導性を有する。搬送治具２０は、磁性体によって形成されている。磁性体によって形成されている搬送治具２０は、磁石３１を有する電子部品３０の磁力を用いて、電子部品３０を上面に固定して保持する。本実施形態の搬送治具２０は、鉄によって形成されている。搬送治具２０は、鉄以外の磁性体によって形成されていてもよい。また、搬送治具２０は、熱伝導性を有するものであれば、鉄等の磁性体と樹脂やセラミックなどとの複合部材であってもよい。

電子部品３０は、磁石３１と回路部品３２が接合材３３によって接合された部材である。本実施形態の磁石３１は、底面に平面部を有する。磁石３１は、加熱部１２の加熱によって温度が上昇すると磁力が弱まり、冷却によって温度が低下すると磁力が回復する。接合材３１には、例えば、接着剤やはんだなどが用いられる。回路部品３２は、磁石３１との組み合わせによって用いられる回路素子である。電子部品３０は、磁力を発生して搬送治具２０に固定されるものであればよく、底面側に磁石３１を有していなくてもよい。また、電子部品３０は、磁石３１単体であってもよく、上層に複数の回路部品が積層されていてもよい。

本実施形態の部品供給装置の動作について説明する。始めに搬送治具２０上に、複数の電子部品３０が整列して載置される。図３は、搬送治具２０上に、接合材３３で接合された磁石３１および回路部品３２が整列して載置されている状態を示している。電子部品３０は、底面側の磁石３１の磁力によって、磁性体で形成されている搬送治具２０の表面に固定される。よって、搬送治具２０の搬送を行っても、上面に載置された電子部品３０の位置ずれは生じない。

電子部品３０が搬送治具２０に固定されると、搬送治具２０は、供給ステージ１１の加熱部１２上にセットされる。搬送治具２０は、例えば、搬送アームによって搬送され加熱部１２上にセットされる。

搬送治具２０が加熱部１２上にセットされると、加熱部１２は、ヒーターをオン状態にし、搬送治具２０を加熱する。加熱部１２のヒーターは、常時、オン状態であってもよい。加熱部１２のヒーターがオン状態になると、搬送治具２０の底面が加熱される。底面が加熱されると、熱は、搬送治具２０を伝導して電子部品３０の磁石３１に伝わる。そのため、電子部品３０の磁石３１は、搬送治具２０を介して加熱部１２によって加熱された状態となり、温度が上昇する。

電子部品３０の磁石３１の温度が上昇すると、磁石３１の磁力は低下する。磁石３１の磁力が低下した状態になると、ピックアップ部１３は、電子部品３０をピックアップし、実装を行う基板上に搬送する。実装を行う基板上に電子部品３０が搬送されると、磁石３１の温度が低下するので、磁石３１は、再び、磁力を生じるようになる。

搬送治具２０が、加熱部１２上にセットされてからピックアップ部１３がピックアップの動作を開始するまでの時間は、温度と磁石３１の磁力が低下するまでの時間の情報を基にあらかじめ設定されている。搬送治具２０の温度を計測する温度センサを取り付け、計測温度が基準温度以上となったときにピックアップ部１３がピックアップの動作を開始するようにしてもよい。

ピックアップ部１３によって、搬送された電子部品３０は、基板上に実装される。ピックアップ部１３は、搬送治具２０上の電子部品３０がなくなるか、実装処理が終了するまで電子部品３０のピックアップと基板上への搬送を繰り返す。

電子部品３０のピックアップおよび搬送が全て終了すると、加熱部１２は、ヒーターをオフ状態とする。加熱部１２のヒーターが、常時、オン状態の場合は、加熱部１２は、ヒーターをオフ状態にする動作を行わない。

電子部品３０のピックアップの動作が終了すると、搬送治具２０は、加熱部１２上から除去される。次に作業を行う電子部品３０が載置された搬送治具２０がある場合には、次に作業を行う搬送治具２０が加熱部１２上にセットされ、上記の動作が繰り返される。

図４は、本実施形態の部品供給装置を表面実装装置６０の部品供給ユニットとして用いて、表面実装システムを構成した場合の例を模式的に示したものである。図４の例では、上面側が回路部品３２である電子部品３０が、ピックアップ部１３によって搬送治具２０上からピックアップされ、表面実装装置６０上の回路基板６１上に搬送される。回路基板６１上に搬送された電子部品３０は、回路基板６１上に実装される。

また、図５は、搬送治具２０に電子部品３０を整列し、搬送治具２０を部品供給装置に搬送して、電子部品３０を回路基板６１上に実装する際の動作フローを示したものである。電子部品３０の搬送の動作が開始されると、始めに複数の電子部品３０が、搬送治具２０上に整列して載置される（ステップ１０１）。電子部品３０は、底面側の磁石３１によって磁性体の搬送治具２０に固定される。電子部品３０が固定されると、搬送治具２０は、部品供給装置に搬送される（ステップ１０２）。電子部品３０が固定された搬送治具２０が部品供給装置に搬送されると、搬送治具２０は、供給ステージ１１に備えられている加熱部１２の上にセットされる（ステップ１０３）。

供給ステージ１１の加熱部１２上に搬送治具２０がセットされると、加熱部１２のヒーターがオン状態となる。ヒーターがオン状態となると、電子部品３０の温度が上昇し、磁石３１の磁力が低下する。磁石３１の磁力が低下すると、電子部品３０は、搬送治具２０に固定されていない状態になるので、ピックアップすることが可能になる。

電子部品３０のピックアップが可能になると、ピックアップ部１３は、電子部品３０を搬送治具２０上からピックアップし、表面実装装置６０にセットされている回路基板６１上に搬送する（ステップ１０４）。回路基板６１上に電子部品３０が搬送されると、電子部品３０と回路基板６１の接合が行われ、電子部品３０の回路基板６１への実装が行われる（ステップ１０５）。他に実装する部品がある場合には、ピックアップからの動作が繰り返される。

本実施形態の部品供給装置では、磁石３１の磁力で固定された電子部品３０を上面に保持した磁性体の搬送治具２０が、供給ステージ１１の上に備えられた加熱部１２上にセットされる。搬送治具２０は、電子部品３０が磁力で固定された状態でセットされるので、搬送時やセット時に電子部品３０の位置ずれが生じることはない。また、加熱部１２によって磁石３１が加熱され、磁力が低下した状態で、電子部品３０は、ピックアップ部１３によってピックアップされて次工程の装置に反応される。磁力が低下した状態でピックアップが行われるので、電子部品３０は、搬送治具２０から容易に剥離する。そのため、ピックアップ時に大きな力を必要としないので、ピックアップ時の位置ずれ等も防ぐことが出来る。その結果、本実施形態の部品供給装置は、磁力を有する電子部品を、搬送治具から位置ずれ等を生じさせずに容易に搬送することができる。

（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態について図を参照して詳細に説明する。図６は、本実施形態の部品供給装置の構成の概要を示したものである。

本実施形態の部品供給装置は、供給ステージ１１と、加熱部１２と、ピックアップ部１３を備えている。また、部品供給装置が動作する際に加熱部１２の上部には、搬送治具４０が、セットされる。搬送治具４０は、磁石４１を有している。また、搬送治具４０の磁石４１に対応する位置に電子部品５０がそれぞれ載置されている。

第２の実施形態の部品供給装置は、磁性体の搬送治具２０と、磁石３１を有する電子部品３０の組み合わせによって電子部品３０が固定されている搬送治具２０から電子部品３０のピックアップを行っていた。本実施形態の部品供給装置は、そのような構成に代えて、磁石４１を有する搬送治具４０と、磁性体の電子部品５０の組み合わせによって電子部品５０が固定されている搬送治具４０から電子部品５０のピックアップを行うことを特徴とする。

本実施形態の部品供給装置は、例えば、表面実装装置において回路基板への実装に用いる磁性体の電子部品５０を、表面実装装置に供給する装置として用いられる。表面実装装置に供給する電子部品５０を上面に固定した搬送治具４０を本実施形態の部品供給装置にセットし、ピックアップ部１３によって電子部品５０を搬送することで、表面実装装置に電子部品５０の供給が行われる。

本実施形態の供給ステージ１１、加熱部１２およびピックアップ部１３の構成と機能は、第２の実施形態とそれぞれ同様である。

搬送治具４０は、複数の電子部品５０を上面に載置した状態で搬送する搬送パレットとしての機能を有する。搬送治具４０は、磁石４１に熱を伝導する材質であればよく、アルミニウム等の非磁性体の金属材料、無機材料、樹脂材料またはそれらの複合材によって形成されている。また、搬送治具４０の電子部品５０を載置する位置には、磁石４１がそれぞれ形成されている。

磁石４１は、搬送治具４０の上面側に形成されている。磁石４１は、加熱部１２の加熱によって温度が上昇すると磁力が弱まり、冷却によって温度が低下すると磁力が回復する。

電子部品５０は、磁性体を有する部材である。電子部品５０は、底面に水平部を有する。

本実施形態の部品供給装置の動作について説明する。始めに搬送治具４０の磁石４１に対応する位置に、電子部品５０が整列して載置される。図７は、搬送治具４０上に、電子部品５０が整列して載置されている状態を示している。電子部品５０は、磁性体で形成されているので、搬送治具４０の磁石４１の磁力によって、搬送治具４０の表面に固定される。よって、搬送治具４０の搬送を行っても、上面に載置された電子部品５０の位置ずれは生じない。

電子部品５０が搬送治具４０に固定されると、搬送治具４０は、供給ステージ１１の加熱部１２上にセットされる。搬送治具４０は、例えば、搬送アームによって搬送され加熱部１２上にセットされる。

搬送治具４０が加熱部１２上にセットされると、加熱部１２は、ヒーターをオン状態にし、搬送治具４０を加熱する。加熱部１２のヒーターは、常時、オン状態であってもよい。加熱部１２のヒーターがオン状態になると、搬送治具４０の底面が加熱される。また、底面が加熱されると、搬送治具４０の磁石４１の温度が上昇する。

搬送治具４０の磁石４１の温度が上昇すると、磁石４１の磁力は低下する。磁石４１の磁力が低下した状態になると、ピックアップ部１３は、電子部品５０をピックアップし、実装を行う基板上に搬送する。

搬送治具４０が、加熱部１２上にセットされてからピックアップ部１３がピックアップの動作を開始するまでの時間は、温度と磁石３１の磁力が低下するまでの時間の情報を基にあらかじめ設定されている。搬送治具４０の温度を計測する温度センサを取り付け、計測温度が基準温度以上となったときにピックアップ部１３がピックアップの動作を開始するようにしてもよい。

ピックアップ部１３によって、搬送された電子部品５０は、基板上に実装される。ピックアップ部１３は、搬送治具４０上の電子部品５０がなくなるか、実装処理が終了するまで電子部品５０のピックアップと基板上への搬送を繰り返す。

電子部品５０のピックアップおよび搬送が全て終了すると、加熱部１２は、ヒーターをオフ状態とする。加熱部１２のヒーターが、常時、オン状態の場合は、加熱部１２は、ヒーターをオフ状態にする動作を行わない。

電子部品５０のピックアップの動作が終了すると、搬送治具４０は、加熱部１２上から除去される。加熱部１２上から除去されると、搬送治具４０の磁石４１は、温度が下がるため、磁力を回復する。次に作業を行う電子部品５０が載置された搬送治具４０がある場合には、次に作業を行う搬送治具４０が加熱部１２上にセットされ、上記の動作が繰り返される。

本実施形態の部品供給装置では、搬送治具４０の磁石４１で固定された電子部品５０を上面に保持した磁性体の搬送治具４０が、供給ステージ１１の上に備えられた加熱部１２上にセットされる。搬送治具４０は、電子部品５０が磁力で固定された状態でセットされるので、搬送時やセット時に電子部品５０の位置ずれが生じることはない。また、加熱部１２によって磁石４１が加熱され、磁力が低下した状態で、電子部品５０は、ピックアップ部１３によってピックアップされて次工程の装置等に搬送される。磁力が低下した状態でピックアップが行われるので、電子部品５０は、搬送治具４０から容易に剥離する。そのため、ピックアップ時に大きな力を必要としないので、ピックアップ時の位置ずれ等も防ぐことが出来る。その結果、本実施形態の部品供給装置は、磁性体の電子部品を、搬送治具から位置ずれを生じさせずに容易に搬送することができる。

第２および第３の実施形態では、搬送治具を下面側からヒーターで加熱していたが、加熱方式は他の方式であってもよい。例えば、赤外線加熱方式などの非接触の加熱方式で加熱を行って磁石の温度を上昇させてもよい。また、そのような加熱を行う際に、搬送治具の上面側から加熱を行ってもよい。

第２および第３の実施形態の各図では、それぞれ３つの電子部品が直線上に搬送治具に固定されている例を示しているが、電子部品は、３つ以外であってもよい。また、複数の電子部品を複数列で配置してもよい。また、１つの搬送治具上に複数の種類の電子部品が固定されていてもよい。

第２および第３の実施形態では、部品供給装置には、搬送治具が１つのみセットされていたが、部品供給装置は、複数の搬送治具が同時にセットできる構成であってもよい。また、部品供給装置は、第２の実施形態の搬送治具と第３の実施形態の搬送治具を同時にセットできる構成であってもよく、他の方式の搬送治具を同時にセットできる構成であってもよい。

１ 保持手段
２ 加熱手段
３ 搬送手段
４ 電子部品
５ 搬送治具
１１ 供給ステージ
１２ 加熱部
１３ ピックアップ部
２０ 搬送治具
３０ 電子部品
３１ 磁石
３２ 回路部品
３３ 接合材
４０ 搬送治具
４１ 磁石
５０ 電子部品
６０ 表面実装装置
６１ 回路基板

Claims (10)

1. 磁石と磁性体の間にはたらく磁力によって電子部品が上面に固定された搬送治具を保持する保持手段と
   前記搬送治具または前記電子部品の少なくとも一方の側から前記磁石を加熱する加熱手段と、
   前記磁石の磁力が低下する温度に前記磁石が加熱されているときに、前記電子部品を前記搬送治具の上面から、次工程の装置に搬送する搬送手段と、
   を備えることを特徴とする部品供給装置。
2. 前記保持手段は、前記電子部品の磁石から生じる前記磁力によって前記電子部品が上面に固定された磁性体の前記搬送治具を保持することを特徴とする請求項１に記載の部品供給装置。
3. 前記保持手段は、前記搬送治具の磁石から生じる前記磁力によって磁性体の前記電子部品が上面に固定された前記搬送治具を保持することを特徴とする請求項１に記載の部品供給装置。
4. 前記保持手段は、前記搬送治具の上面側に備えられた磁石から生じる前記磁力によって、前記磁石ごとにそれぞれ磁性体の前記電子部品が上面に固定された前記搬送治具を保持していることを特徴とする請求項３に記載の部品供給装置。
5. 前記加熱手段は、加熱によって前記磁石の磁力が低下した後に温度が下がったときに前記磁石の磁力が回復する温度範囲で加熱を行うことを特徴とする請求項１から４いずれかに記載の部品供給装置。
6. 請求項１から５いずれかに記載の部品供給装置と、
   回路基板に電子部品を表面実装する表面実装装置と、
   を備え、
   前記表面実装装置は、前記搬送手段が前記搬送治具の上面から搬送した前記電子部品を前記回路基板に表面実装することを特徴とする表面実装システム。
7. 磁石と磁性体の間にはたらく磁力によって電子部品が上面に固定された搬送治具を保持し、
   前記搬送治具または前記電子部品の少なくとも一方の側から前記磁石を加熱し、
   前記磁石の磁力が低下する温度に前記磁石が加熱されているときに、前記電子部品を前記搬送治具の上面から、次工程の装置に搬送することを特徴とする部品供給方法。
8. 前記電子部品の磁石から生じる前記磁力によって前記電子部品が上面に固定された磁性体の前記搬送治具を保持することを特徴とする請求項７に記載の部品供給方法。
9. 前記搬送治具の磁石から生じる前記磁力によって磁性体の前記電子部品が上面に固定された前記搬送治具を保持することを特徴とする請求項７に記載の部品供給方法。
10. 前記搬送治具の上面側に備えられた磁石から生じる前記磁力によって、前記磁石ごとにそれぞれ磁性体の前記電子部品が上面に固定された前記搬送治具を保持することを特徴とする請求項９に記載の部品供給方法。

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