JPH09148790A - 電子部品装着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構造でしかも信頼性の高い電子部品装
着装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 吸着した電子部品４を鉛直方向に下降さ
せ、電子部品４を基板３上にに押圧して接着する電子部
品装着装置において、電子部品４を吸着する吸着ノズル
８と、吸着ノズル８を上側から支持するホルダ９と、ホ
ルダ９を上下方向に摺動自在に支持するノズルベース７
と、ノズルベース７と吸着ノズル８との間に介在され吸
着ノズル８を下方に付勢するばね１０と、基板３に対し
てノズルベース７を相対的に昇降させる昇降装置５と、
昇降装置５を制御しノズルベース７を下降させる制御装
置２２とを備え、制御装置２２は、ノズルベース７を介
して電子部品４を、基板３の直近まで高速で下降させた
後、接着位置まで低速で下降させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、ＱＦＰ
（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）を備えた電子
部品を、吸着ノズルを用いて、クリームハンダを印刷し
た基板に装着する電子部品装着装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の電子部品装着装置とし
て、特開昭６２−８５４９０号公報に記載されたものが
知られている。この電子部品装着装置は、鉛直方向に上
下動することにより基板上に電子部品を装着する装着ヘ
ッドを有している。この装着ヘッドは、電子部品を吸着
する吸着ノズルと、吸着ノズルを上側から支持するホル
ダと、ホルダを上下方向に摺動自在に支持するノズルベ
ースとを備えている。ホルダは鞘管形式で接合された上
ホルダと下ホルダとで構成され、上ホルダと下ホルダと
の間には、電子部品を基板に押し付けたときにその衝撃
を吸収すると共に、基板に対する電子部品の押圧力を付
与するコイルばねが介在している。また、ホルダの上方
には、電子部品の厚みに応じてホルダの下降ストローク
を調整すると共に、ホルダに当接してこれを下降させる
ストローク調整機構が設けられている。

【０００３】この場合、電子部品の厚みに応じてホルダ
の下降ストロークを調整した後、ホルダを下降させる
と、電子部品が基板に当接した段階からコイルばねのば
ね力が電子部品に作用し、電子部品が所望の押圧力で基
板上のクリームハンダに接着される。この場合、ホルダ
は、ストローク調整機構により、最初低速で下降し、徐
々に速度を増し最後はまた低速で下降するように制御さ
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の電子
部品装着装置では、ホルダをストローク調整機構により
直接的に押圧することで、電子部品の押圧力を適切に調
整する構成が採用されているが、ストローク調整機構
は、複雑なリンク機構で構成されているため、全体とし
て構造が複雑となり、部品点数が極めて多くなると共
に、良好な装着精度を安定に保持し難くなる問題があっ
た。また、ホルダの下降は、最初低速で徐々に速度を増
し最後はまた低速になるように制御され、電子部品の基
板への押圧力をゆっくり作用させ得るようになっている
が、電子部品自体は、下降速度が低速になる前に基板に
突き当たるため、たとえコイルばねがクッションとして
作用しても、瞬間的な衝撃は大きく、電子部品が破損し
たり、クリームハンダが飛び散ったりする不具合があっ
た。

【０００５】本発明は、以上のような課題を解決するた
めになされたもので、簡単な構造でしかも信頼性の高い
電子部品装着装置を提供することをその目的としてい
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の電子部品装着
装置は、吸着した電子部品を鉛直方向に下降させ、電子
部品の端子を基板上に塗布したクリームハンダまては接
着剤に押圧して接着する電子部品装着装置において、電
子部品を吸着する吸着ノズルと、吸着ノズルを上側から
支持するホルダと、ホルダを上下方向に摺動自在に支持
するノズルベースと、ノズルベースと吸着ノズルとの間
に介在され吸着ノズルを下方に付勢するばねと、基板に
対してノズルベースを相対的に昇降させる昇降装置と、
昇降装置を制御しノズルベースを下降させる制御装置と
を備え、制御装置は、ノズルベースを介して電子部品
を、基板の直近まで高速で下降させた後クリームハンダ
への接着位置まで低速で下降させることを特徴とする。

【０００７】この構成によれば、昇降装置によりノズル
ベースを下降させると、吸着ノズルに吸着された電子部
品は、やがて基板に当接しほぼ停止した状態になる。さ
らに、ノズルベースは下降するが、その際ホルダを残し
てノズルベースのみが下降を続行し、同時にノズルベー
スと吸着ノズルとの間に介在さればねを圧縮してゆく。
そして、このばねの付勢力により、電子部品は基板に押
圧され、その押圧力が適切な値になったところで、すな
わちノズルベースの下降量が所定の量になったところ
で、制御装置を介して昇降装置が停止する。この場合、
制御装置は、ノズルベースを介して電子部品を、基板の
直近まで高速で下降させた後クリームハンダへの接着位
置まで低速で下降させるように制御するため、電子部品
は基板に当接する手前までは高速で下降し、その後低速
で基板に当接する。したがって、電子部品の一連の装着
動作は短時間で行われるが、電子部品の基板に当接する
ときの衝撃は、十分に小さいものとなる。

【０００８】請求項１の電子部品装着装置において、制
御装置は、端子数の相違による各種電子部品の基板への
押圧力に相当するノズルベースの下降量を記憶するメモ
リを有し、制御装置は、各種電子部品別に、メモリに記
憶されている下降量に基づいてノズルベースの下降量を
制御することが、好ましい。

【０００９】この構成によれば、外観形状の同一な電子
部品であっても、その端子数に応じて電子部品の基板に
対する押圧力を調整することができ、特に多ピン化傾向
にある近年の電子部品を、クリームハンダとの関係にお
いて、適切に装着することができる。

【００１０】請求項１の電子部品装着装置において、ホ
ルダは、ノズルベースの上端に当接し、ばねの付勢力に
抗してホルダの摺動ストロークの下限を規制するストッ
パを有し、制御手段は、ストッパのノズルベースの上端
からの離間を検出して昇降装置を停止させるセンサと、
センサの検出信号の入力から昇降装置の停止までの時間
を調節可能な時間調節手段とを有することが、好まし
い。

【００１１】上記構成によれば、電子部品が基板に当接
したことをセンサにより検出した後、ノズルベースの下
降量を時間調節手段で時間的に調節することができる。
これにより、電子部品が基板に当接してからのばねによ
る押圧力を制御することができる。したがって、電子部
品（パッケージ）の反りなどに基づく製品のばらつき
を、装着動作のなかで吸収することができる。

【００１２】請求項１の電子部品装着装置において、ホ
ルダは、ノズルベースの上端に当接し、ばねの付勢力に
抗してホルダの摺動ストロークの下限を規制するストッ
パを有し、制御手段は、ノズルベースからストッパが離
間したことを検出して昇降装置を停止させるスイッチ
と、スイッチの取付位置を上下方向に移動調節可能な位
置調節手段とを有することが、好ましい。

【００１３】上記構成によれば、スイッチにより、電子
部品が基板に当接してからノズルベースが停止するまで
ノズルベースの下降量を、位置調節手段を介して、スイ
ッチの取付位置を調節することにより、制御することが
できる。また、この微調整を、スイッチと、スイッチの
取付位置を移動調節可能な位置調節手段という簡易な構
造で達成することができる。このような手段は、基板が
反っている場合や、電子部品の寸法にばらつきが発生し
ている場合、特に有効な手法となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明の電子部品装着装置の好適な実施形態について詳細に
説明する。この電子部品装着装置は、いわゆるチップマ
ウンタの主要部を構成する装置であり、主にＱＦＰを備
えた電子部品を基板表面に実装するためのものである。
図１は電子部品装着装置の要部を示す側面図である。同
図に示すように、この電子部品装着装置１は、鉛直方向
に上下動することにより基板３上に電子部品４を装着す
る装着ヘッド２と、この装着ヘッド２を鉛直方向に昇降
させる昇降装置５と、この昇降装置５及び装着ヘッド２
を水平面内においてＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させる
ＸＹステージ６とを有している。

【００１５】装着ヘッド２は、昇降装置５により基板３
に対して上下動するノズルベース７と、電子部品４を吸
着する吸着ノズル８と、吸着ノズル８を上側から保持す
ると共にノズルベース７に対して上下方向に摺動自在に
取り付けられたホルダ９と、ホルダ９に巻回するように
して、ノズルベース７のベース本体７ａと吸着ノズル８
との間でに介在させた圧縮ばね１０とを備えている。

【００１６】このホルダ９は、ノズルベース７のベース
本体７ａに対して上下方向に貫通すると共に吸着ノズル
８を下端に有するステム１１と、このステム１１の上端
に固定したブロック状のストッパ１２とを有している。
このステム１１は、スラスト軸受１３を介してベース本
体７ａに装着されることにより、ベース本体７ａに対し
て上下方向に円滑に摺動されるようになっている。ま
た、ストッパ１２は、定常時において、圧縮ばね１０の
付勢力によりベース本体６ａの上端６ｃに当接して、ス
テム１１の下降（下限位置）を規制している。更に、ス
テム１１の軸心にはエアー吸引孔１１ａが形成され、こ
のエアー吸引孔１１ａは、吸着ノズル８に連通すると共
に、ステム１１の頂部に固定したエアーホース１４に連
通している。

【００１７】ＸＹステージ６は、Ｘステージ１５と図示
しないＹステージとからなり、これらステージは互いに
直交するように組合わされている。Ｘステージ１５は、
ボールネジ機構を用いたリニアアクチュエータ１６によ
り直線的に駆動し、Ｙステージも同様の構成を有してい
る。ＸＹステージ６を駆動させ、所定の場所で吸着ノズ
ル８に電子部品４を真空吸着させた後、ＸＹステージ６
を更に駆動させることにより、装着ヘッド２は基板３上
の所定の位置まで搬送される。すなわち、図１に示すよ
うに、ＸＹステージ６を利用することで、電子部品４を
基板３上のクリームハンダ３ａの真上に位置決めできる
ようになっている。

【００１８】昇降装置５は、Ｘステージ１５に設けられ
たブラケット１７により回転自在に支持されると共に鉛
直方向に延在するボールネジ１８と、ボールネジ１８に
螺合すると共にノズルベース７の基台部７ｂに固定した
支持ブロック１９と、ボールネジ１８の上端にカップリ
ング２０を介して連結したサーボモータ等からなる昇降
モータ２１と、昇降モータ２１の正逆転を制御する制御
器２２とを備えている。制御器２２からの制御信号によ
り、昇降モータ２１を所定量（ステップ）だけ正逆転さ
せると、ボールネジ１８が所定量だけ正逆転され、ボー
ルネジ１８を介して装着ヘッド２のノズルベース７が所
定量だけ鉛直方向に上下動する。

【００１９】制御器２２は、図外の入力装置およびＲＡ
Ｍなどからなるメモリ２２ａを有しており、このメモリ
２２ａには、ノズルベース７の下降ストロークが、電子
部品４別に記憶されている。この下降ストロークは、電
子部品４の部品厚別と成っていることはもとより、同一
部品（厳密には同一形状のパッケージ）でもピン数（端
子数）の相違によっても、またクリームハンダ３ａの種
別によっても、異なるものとなっている。

【００２０】具体的には、電子部品４の部品厚をＬ、基
板３に電子部品４を実装する際の電子部品４の押込み量
をＨ、吸着ノズル８の下面（吸着面）と基板３の表面と
の距離をＳとした場合に、ノズルベース７の下降ストロ
ークＰは、Ｐ＝Ｓ−Ｌ＋Ｈとなる。そして、押込み量Ｈ
は、電子部品４のピン数およびクリームハンダ３ａの粘
性に基づき、圧縮ばね１０のばね力との関係で決定され
る。すなわち、電子部品４別に、且つクリームハンダ３
ａ別に、最も適切な押圧力で電子部品４が実装（装着）
されるようになっている。

【００２１】さらに、制御器２２は、上記のように下降
ストロークを制御できると共に、下降速度を制御できる
ようになっている。具体的には、電子部品４が基板に当
接する直近まで、ノズルベース７を高速で下降させ、そ
の後、所定の下降ストロークとなる位置まで、ノズルベ
ース７を低速で下降させる。これにより、電子部品４が
基板に当接したときの衝撃を小さくでき、かつ装着に要
する時間を短縮することができる。

【００２２】次に、前述した装着ヘッド２の動作につい
て説明する。先ず、ＸＹステージ６が駆動して、電子部
品４を基板３上の所定のクリームハンダ３ａの真上まで
移動させる。次に、制御器２２の制御信号に従って昇降
モータ２１が駆動し、ノズルベース７を介して電子部品
４を高速で下降させる。電子部品４が基板に近づくと、
昇降モータ２１が減速し、電子部品４を低速で下降させ
てゆく。さらに下降が進むと、電子部品４の各ピン４ａ
が基板３に当接するが、ノズルベース７はステム１１を
残して更に下降する。電子部品４が基板３に当接する
と、ストッパ１２がノズルベース７の上端７ｃから相対
的に離れ、ノズルベース７は圧縮ばね１０を圧縮して行
く。これにより、圧縮ばね１０のばね力が電子部品に作
用し、電子部品４を基板３に押圧する。そして、圧縮ば
ね１０の押圧力が所定の値になったところで、昇降モー
タ２１は停止する。その後、真空吸着を解除し、昇降モ
ータ２１を逆転させて、元の状態に復帰する。

【００２３】なお、電子部品４を基板３に実装する際、
圧縮ばね１０は、電子部品４のピン４ａが基板３に当た
った瞬間から縮み続ける。従って、この圧縮ばね１０に
より基板３にピン４ａを押し付ける力は、電子部品４の
押込み量Ｈに応じて比例増加し続けることになる。そこ
で、電子部品４の種類やクリームハンダ３ａの接着力に
応じたノズルベース７の下降ストロークＰを制御器２２
に入力しておくことにより、この値に応じて、ノズルベ
ース７の下降ストロークＰを制御することができ、圧縮
ばね１０の圧縮量すなわち電子部品４の押込み量Ｈが調
整されることになる。その結果、電子部品４の種類やク
リームハンダ３ａの接着力に応じ、基板３に対する電子
部品４の押圧力を、適切なものにすることができる。

【００２４】また、ノズルベース７の下降速度を高速か
ら低速に変速することにより、電子部品４の基板３への
衝突衝撃を小さくすることができると共に、装着動作の
動作時間を短縮することができる。したがって、電子部
品４の破損やクリームハンダ３ａの飛散を有効に防止し
つつ、電子部品４の高速実装が可能になる。なお、電子
部品４を装着した後のノズルベース７の上昇は、高速で
行われる。一方、上記の低速の下降速度は、押込み量Ｈ
分だけ押し込んだときに、電子部品４に加わる押圧力よ
りも、電子部品４が基板３に当接したときの衝撃力が小
さくなるように設定すればよい。

【００２５】次に、図３および図４を参照して、本発明
の第２実施形態について説明する。この実施形態におけ
る電子部品装着装置では、ノズルベース７におけるベー
ス本体７ａの上端７ｃに、ベース本体７ａの上端７ｃの
表面とストッパ１２の下面との当接または当接解除を検
知するセンサ３０が設けられている。このセンサ３０
は、タッチセンサや感圧センサ等で構成されると共に、
検出端３１が上端７ｃの表面に位置している。このよう
な構成では、センサ３０により、ノズルベース７とスト
ッパ１２とが離間したことが検出されると同時に、電子
部品４が基板３に当接したことが検出される。

【００２６】そして、このセンサ３０の検出信号は、制
御器２２の遅延回路（時間調節手段）２２ｂに出力され
る。制御器２２には、第１実施形態で説明した電子部品
４別の下降ストロークＰに代えて、押込み量Ｈに相当す
る電子部品４別の昇降モータ２１の駆動時間が記憶され
ている。したがって、制御器２２は、検出信号を入力し
てから遅延回路２２ｂにより昇降モータ２１の停止を遅
らせ、上記の駆動時間を経過した後、昇降モータ２１を
停止させる。すなわち、電子部品４が基板３に当接した
後、押込み量Ｈに相当する分、昇降モータ２１を駆動さ
せてから停止させるようになっている。

【００２７】この構成では、実際に電子部品４が基板３
に当接してから、その押込み量Ｈを制御することになる
ので、基板３が反っている場合や、電子部品４の寸法に
ばらつきが発生している場合など特に有効である。な
お、センサ３０はストッパ１２側に設けてもよい。

【００２８】次に、図５を参照して、本発明の第３実施
形態について説明する。この実施形態における電子部品
装着装置では、ノズルベース７の基台部７ｂに、ノズル
ベース７に対するストッパ１２の相対上昇量を検知して
ノズルベース７の下降を停止させるリミットスイッチ３
３が設けられている。そして、このリミットスイッチ３
３は、ストッパ１２の上面に当接することで、スイッチ
ング動作を行うと共に、スライドベース（位置調節手
段）３４を介して手動又は自動（例えばネジ送り等）で
鉛直方向に変位させることができる。従って、電子部品
４の種別やクリームハンダ３ａの種別に応じて、リミッ
トスイッチ３３の位置を上下方向に変えることで、押込
み量Ｈを直接的に調節することができる。

【００２９】この構成では、実際に電子部品４が基板３
に当接してから、その押込み量Ｈを極めて簡単な構造
で、調節することができる。しかも、このような手段
は、基板３が反っている場合や、電子部品４の寸法にば
らつきが発生している場合などにも有効である。

【００３０】なお、本実施形態では、基板のクリームハ
ンダ上に電子部品を装着する場合について説明したが、
クリームハンダだけでなく、電子部品を基板に仮固定す
る接着剤上に装着する場合もあり、かかる場合にも本発
明は適用可能である。

【００３１】

【発明の効果】以上のように本発明の電子部品装着装置
によれば、ノズルベース７の下降速度を、電子部品が基
板に当接する直前で、高速から低速に変速させるように
しているので、電子部品４の基板３への衝突衝撃を小さ
くすることができると共に、装着動作の動作時間を短縮
することができる。したがって、電子部品４の破損やク
リームハンダ３ａの飛散を有効に防止しつつ、電子部品
４の高速実装が可能になり、電子部品実装の高速化と信
頼性とを同時に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電子部品装着装置の第１の実施形
態を示す側面図である。

【図２】図１に示した装着ヘッドにより、電子部品が基
板に実装された状態を示す側面図である。

【図３】本発明に係る電子部品装着装置の第２の実施形
態を示す側面図である。

【図４】図３に示した装着ヘッドにより、電子部品が基
板に実装された状態を示す側面図である。

【図５】本発明に係る電子部品装着装置の第３の実施形
態を示す側面図である。

【符号の説明】

１ 電子部品装着装置 ２ 装着ヘッド ３ 基板 ３ａ クリームハンダ ４ 電子部品 ５ 昇降装置 ７ ノズルベース ８ 吸着ノズル ９ ホルダ １０ 圧縮ばね １１ ステム １２ ストッパ ２２ 制御器 ２２ａ メモリ ２２ｂ 遅延回路 ３０ センサ ３３ リミットスイッチ ３４ スライドベース

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸着した電子部品を鉛直方向に下降さ
   せ、電子部品の端子を基板上に塗布したクリームハンダ
   または接着剤に押圧して接着する電子部品装着装置にお
   いて、 電子部品を吸着する吸着ノズルと、当該吸着ノズルを上
   側から支持するホルダと、当該ホルダを上下方向に摺動
   自在に支持するノズルベースと、当該ノズルベースと前
   記吸着ノズルとの間に介在され当該吸着ノズルを下方に
   付勢するばねと、前記基板に対して前記ノズルベースを
   相対的に昇降させる昇降装置と、前記昇降装置を制御し
   前記ノズルベースを下降させる制御装置とを備え、 前記制御装置は、前記ノズルベースを介して電子部品
   を、基板の直近まで高速で下降させた後クリームハンダ
   への接着位置まで低速で下降させることを特徴とする電
   子部品装着装置。
2. 【請求項２】 前記制御装置は、端子数の相違による各
   種電子部品の基板への押圧力に相当する前記ノズルベー
   スの下降量を記憶するメモリを有し、 前記制御装置は、各種電子部品別に、当該メモリに記憶
   されている下降量に基づいて前記ノズルベースの下降量
   を制御することを特徴とする請求項１記載の電子部品装
   着装置。
3. 【請求項３】 前記ホルダは、前記ノズルベースの上端
   に当接し、前記ばねの付勢力に抗して当該ホルダの摺動
   ストロークの下限を規制するストッパを有し、 前記制御手段は、前記ストッパの前記ノズルベースの上
   端からの離間を検出して前記昇降装置を停止させるセン
   サと、当該センサの検出信号の入力から当該昇降装置の
   停止までの時間を調節可能な時間調節手段とを有するこ
   とを特徴とする請求項１記載の電子部品装着装置。
4. 【請求項４】 前記ホルダは、前記ノズルベースの上端
   に当接し、前記ばねの付勢力に抗して当該ホルダの摺動
   ストロークの下限を規制するストッパを有し、 前記制御手段は、前記ノズルベースから前記ストッパが
   離間したことを検出して前記昇降装置を停止させるスイ
   ッチと、当該スイッチの取付位置を上下方向に移動調節
   可能な位置調節手段とを有することを特徴とする請求項
   １に記載の電子部品装着装置。