JPH0983192A - チップマウンタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 搭載精度や部品強度に適した、チップマウン
タの吸着ノズルを提供すること。 【解決手段】 上下軸１３に一端に、吸着ノズルを着脱
可能な着脱手段１８を設けると共に、上下軸１３をノズ
ル取り付け軸１５とＺ軸１４とに分割し、ダンパ−機能
を設けた。また、機台１に吸着ノズル２３、２５を保
持、交換可能な吸着ノズル交換手段３０を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロチップ等
の電子部品を基板上に搬送し装着するためのチップマウ
ンタに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、抵抗、コンデンサ、ＬＳＩ、等
の電子部品を回路基板に実装するための装置として、テ
−プ、バルク、などのパッケ−ジ上に等間隔に並べられ
て送られてくる電子部品を、部品供給位置で順次吸着し
て回路基板上に移載するチップマウタが知られている。

【０００３】このチップマウンタは、水平方向に移動可
能な移動ユニットと、この移動ユニットに上下方向に移
動可能に設けられた吸着ノズルとを備えている。そし
て、パッケ−ジ上に等間隔に並べられると共に、部品供
給位置に供給された電子部品を吸着ノズルで吸着保持す
る。次に、吸着ノズルを上昇させて電子部品を持ち上げ
る。その後、移動ユニットを水平方向に移動させて、回
路基板上の移載位置上方に移動させる。そして、その位
置で吸着ノズルを下降させて、電子部品を回路基板上の
所定位置に載せる。

【０００４】この時の吸着ノズル下降量は、初期位置で
の吸着ノズル端面高さや、部品供給位置の高さや、供給
部品の厚さや、回路基板の高さが、わかれば容易に計算
することができる。しかし、供給部品毎の厚さのばらつ
きや、回路基板の水平度の誤差等を考慮する必要がある
ので、吸着ノズル下降量は、計算値よりも大きくする必
要が生ずる。このため、吸着ノズルは、吸着機能に加え
てダンパ−機能（供給部品毎の厚さのばらつき等を吸収
する上下動機能）を備える必要があった。

【０００５】また、小型電子部品の搭載時の破損を防ぐ
ために、電子部品の吸着時や搭載時に電子部品にかかる
荷重を小さくすることが要求されていた。したがって、
吸着ノズルは小型化、軽量化する必要があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、吸着ノ
ズルを小型化すると、吸着ノズルの搭載繰り返し精度は
悪くなった。すなわち、吸着ノズル自体にダンパ−機能
（上下動機能）を有する場合、その上下動繰り返し精度
は、吸着ノズル本体２６とノズルスライダ−２８の嵌合
長さに左右される（図４参照）。そして、図４に示すよ
うに、嵌合長さ２６ｂは、吸着ノズルが小型化されるほ
ど短くなる。このため、吸着ノズルを小型化すると、機
械的ガタが発生し、吸着ノズルの搭載繰り返し精度は低
下した。

【０００７】そして、この搭載精度が低下した吸着ノズ
ルを用いて、大型で、かつ搭載精度が必要な電子部品
（例えば、ピッチの細かいＱＦＰ等）を、回路基板に搭
載すると、目的とした回路基板の所定位置に正確に搭載
されない、搭載不良が発生した。 本願発明は上記問題
点を解消するためにされたものである。すなわち、本願
発明は、例えば、回路基板に種類の異なる複数の電子部
品を搭載する時、小型で破損しやすくかつ搭載精度が必
要のない電子部品と、大型で強度がありかつ搭載精度が
必要な電子部品が混在している場合、部品の強度と搭載
精度とに適した、チップマウンタの吸着ノズルを提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１のチップマウンタは、電子部品を吸脱着可
能な吸着ノズルと、この吸着ノズルを保持可能で、かつ
上下方向に延出する上下軸と、この上下軸を保持すると
共に、上下軸を上下方向に移動させる移動ユニットと、
を備え、部品供給位置に供給された電子部品を吸着ノズ
ルで順次吸着して持ち上げ、移動ユニットを水平方向に
移動させた後、吸着ノズルを下降させて回路基板上の所
定位置に電子部品を移載するチップマウンタにおいて、
前記上下軸の一端に、吸着ノズルを着脱可能な着脱手段
を備えるとともに、前記上下軸をノズル取り付け軸と、
Ｚ軸とに分割し、このノズル取り付け軸は上下動可能に
支持されるとともに、下方に向けて付勢されていること
を特徴とする。

【０００９】上記のように、ダンパ−機能は、ノズル取
り付け軸とＺ軸との間に設けられているので、吸着ノズ
ルにダンパ−機能を設けた場合に比べて、ダンパ機能の
精度（上下動繰り返し精度）を左右する嵌合部が数倍長
い。このため、メカ的ガタが少ないので、搭載精度が良
好で、大型で搭載精度を有する電子部品に適応すること
ができる。

【００１０】また、小型で破損しやすく、搭載精度を必
要としない、電子部品を搭載する場合には、着脱手段に
より吸着ノズルを交換する。すなわち、吸着ノズル自体
にダンパ−機能を有するものに交換して搭載を行う。こ
のように、いろいろの種類の電子部品に対応して、最適
な吸着ノズルを選択、使用することができる。請求項２
のチップマウンタは、請求項１に加えて、機台上に複数
の吸着ノズルを保持可能で、かつ吸着ノズルを交換可能
な交換手段を設けたことを特徴とする。

【００１１】この構成により、複数の吸着ノズルから、
搭載する電子部品の形状に応じて、最適な吸着ノズル
を、速やかに選択することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。図１はチップマウンタ斜視
図で、図２はそのヘッド部斜視図である。そして、図３
は上下軸に吸着ノズルが装着された時の部分断面図、。
図４は吸着ノズル自体にダンパ−機能を有する、吸着ノ
ズルの半断面図。図５は図１機台上Ｗ部詳細図で、ノズ
ル交換手段の斜視図である。

【００１３】１は機台（筒体フレ−ム部）で、その上面
にチップマウンタの各構成部品、フィ−ダ−３、回路基
板４、ヘッド部６、吸着ノズル交換手段Ａ、等を保持す
る。３はフィ−ダ−（電子部品供給装置）で、このチッ
プ部品（電子部品）２を制御手段に基づき、部品供給位
置に順次供給する。４は回路基板で、基板搬送部５に載
置される。そして、基板搬送部５は図示しない駆動源に
より移動し、回路基板４をチップ部品搭載位置に送った
り、電子部品の搭載が終わった回路基板４を排出したり
する。

【００１４】６はヘッド部（移動ユニット）でその下方
に吸着ノズル９を着脱自在に支持する。そして、このヘ
ッド部６はＸ方向移動部７とＹ方向移動部８により支持
されており、機台１の上面の任意の位置に移動すること
ができる。また、このヘッド部６（移動ユニット）は、
図２に示すように、上下軸１３と、この上下軸１３を上
下動する回動モ−タ１２と、電子部品２を吸脱着可能な
吸着ノズル９と、電子部品２の吸着された状態での角度
及び位置を規制する位置決め爪１０と、吸着ノズルを回
転するためのモ−タ１１と、により構成される。

【００１５】図３は上下軸と吸着ノズルとを連結したと
きの詳細図（部分断面図）である。図３に基づき上下軸
１３に付いて説明する。上下軸１３は、Ｚ軸１４と、ノ
ズル取り付け軸１５と、により構成される。Ｚ軸１４は
回動モ−タ１２に連結され、回動モ−タ１２の回動によ
り、上下動する。そして、このＺ軸１４は図示せぬ吸気
源と連通可能な吸気孔１４ａが、その中心部に形成され
ている。１４ｂはＺ軸の下部に設けられた保持部で、前
記吸気孔１４ａと連通する中空孔である。

【００１６】１５はノズル取り付け軸で、その上部は軸
状で、Ｚ軸保持部１４ｂに上下動可能に支持される。ま
た、ノズル取り付け軸１５には、係合溝１５ａが形成さ
れている。この係合溝１５ａは長孔形状で、上下方向に
長辺を備える。そして、Ｚ軸１４に突設されたダンパ−
止めピン１６に摺動可能に支持される。このため、ノズ
ル取り付け軸１５は上下動範囲を規制されるのに加え
て、水平方向に回動しない。すなわち、ラジアルガタを
無くして、搭載精度を得ている。

【００１７】１７は圧縮バネで、一端がＺ軸下部に形成
された保持部１４ｂに、他端がノズル取り付け軸１５上
端に係合する。このため、ノズル取り付け軸１５は下方
に向けて付勢される。しかし、係合溝１５ａ上端がダン
パ−止めピン１６に係合するので、ノズル取付け軸１５
は所定の下降位置に保持される。１８はノズル着脱手段
で、ノズル取り付け軸下部に設けられている。そして、
後で詳しくのべるように、吸着ノズル２３、２５を簡単
に着脱交換することができる。

【００１８】このノズル着脱手段１８は、ノズル取り付
け軸に固定されたバネ止めリング１９と、バネ２０と、
ノズルアウタ−２１と、係合リング２２と、により構成
される。ノズルアウタ−２１は円筒で、その外径は突部
２１ｃを有するとともに、その内径はテ−パ形状を有す
る。そして、ノズルアウタ−２１は、ノズル取り付け軸
下側に設けた摺動部１５ｃに摺動可能に支持されると共
に、その下方端部２１ａがノズル取り付け軸下端に設け
た突部１５ｂに係止される。また、バネ２０は、一端が
バネ止めリング１９に、他端がノズルアウタ−突部２１
ｃに係合し、ノズルアウタ−２１を下方に付勢する。

【００１９】２２は係合リングで、切り欠け部を有する
弾性材料からなり、径方向に広げたり、縮めたりするこ
とが可能である。そして、この係合リング２２は、ノズ
ル取り付け軸下方に設けた溝１５ｄに嵌合し、伸縮可能
に支持されている。この係合リング２２は、その外径が
ノズルアウタ−２１の内径に保持され、その内径がノズ
ルアウタ−２１の内径部に係合する。そして、ノズルア
ウタ−２１の内径部はテ−パ形状であるので、この係合
リング２２を水平方向に伸縮させる。すなわち、ノズル
アウタ−２１が下方に付勢されているとき、ノズルアウ
タ−２１内径テ−パ形状の、小さい径が係合リング２２
を保持するので、係合リング２２はノズル取り付け軸内
径に向けて押圧される。

【００２０】一方バネ２０の付勢力に抗してノズルアウ
タ−２１を上昇させると、ノズルアウタ−２１内径テ−
パ形状の、大きい径が係合リング２２を保持するので、
係合リング２２はノズルアウタ−２１による押圧を解除
され、係合リング２２はノズル取り付け軸外側に向けて
拡がる。係合リング２２はノズルアウタ−２１の上下動
により縮んだり拡がったりする。

【００２１】２３は第１の吸着ノズルで、この吸着ノズ
ル２３自体はダンパ−機能（上下動機能）を持たない。
この吸着ノズル２３は、中央部にノズル取り付け軸１５
と、Ｚ軸吸気孔１４ａを介して、図示せぬ吸気源と連通
する吸気孔がある。この吸着ノズル２３は、下端２３ａ
に弾性体としてのゴムが焼き付けられている。また、吸
着ノズル２３の上部には、係合リング２２に当接する溝
２３ｂがもうけられている。そして、この溝部２３ｂと
先に述べたノズルアウタ−２１の上下動に伴う係合リン
グ２２の伸縮作用により、吸着ノズル２３はノズル取付
け軸１５に着脱可能に支持される。

【００２２】次に図４にもとづき、小型、軽量化され、
かつ吸着ノズル自体にダンパ−機能（上下動機能）を持
つ、吸着ノズル２５に付いて説明する。２５は第２の吸
着ノズルで、吸着ノズル本体２６と、圧縮バネ２７と、
ノズルスライダ−２８と、ノズルインナ−ピン２９と、
より構成されている。吸着ノズル本体２６は円筒状で、
内径は段差を有し、またその外径には吸着ノズルを着脱
するための溝部２６ａが形成されている。この溝部２６
ａには、第１吸着ノズルと同じように、ノズル取付け軸
１５に設けた、係合リング２２が当接する。吸着ノズル
内径２６ｂは、ノズルスライダ−２８軸部を摺動可能に
支持する。この吸着ノズル内側段差部２６ｃは圧縮バネ
２７を保持することができる。

【００２３】そして、圧縮バネ２７（ノズル取付け軸を
下方に付勢するバネ１７より付勢力が小さい）は、一端
が吸着ノズル本体２６に、他端がノズルスライダ−２８
に当接し、ノズルスライダ−２８を下方に向けて付勢し
ている。しかし、ノズルスライダ−２８はノズル本体２
６より突設されたノズルインナ−ピン２９と、このノズ
ルインナ−ピン２９に上下動範囲を規制するようノズル
スライダに形成した係合溝２８ａとにより、下降位置に
保持される。この係合溝２８ａは長孔形状で、上下方向
に長辺を備える。そして、係合溝２８ａは、ズルインナ
−ピン２９に摺動可能に支持される。したがって、ノズ
ルスライダ−２８は上下動範囲を規制されるのに加え
て、水平方向に回動できない。

【００２４】上記のように第２の吸着ノズル２５は、図
３に示す上下軸１３に着脱可能である。また、吸着ノズ
ル先端から、それぞれの溝部１５ｄ，２３ｄまでの長さ
ｈは同じなので、吸着ノズルを交換しても、電子部品吸
脱着時の吸着ノズル下降量を変更する必要はない。しか
し、第１の吸着ノズル２３と第２の吸着ノズル２５とを
上下軸１３に取り付けた場合その仕様が異なる。

【００２５】第１の吸着ノズル２３を上下軸１３に取付
けた場合、第１の吸着ノズル２３はダンパ−機能を持た
ないので、ノズル取付け軸１５とＺ軸１４とに設けたダ
ンパ−機能が作用する。このとき、ダンパ機能の精度を
左右する嵌合長を大きくすることができるので、電子部
品吸脱着時のダンパ−機能（上下動機能）の繰り返し精
度は高い。例えば、嵌合長さが３０ｍｍであれば、その
繰り返し精度は±０．０５ｍｍである。しかし、この第
１の吸着ノズル２３を使用した場合、電子部品吸脱着
時、高精度のダンパ−機能により、電子部品には吸着ノ
ズル２３に加えてノズル着脱手段１８、ノズル取り付け
軸１５も作用するので、大きな荷重がかかる。

【００２６】第２の吸着ノズル２５を上下軸１３に取り
付けた場合、第２の吸着ノズル２５はダンパ−機能を有
する。そして、この吸着ノズルのダンパ−機能付勢力
は、ノズル取付け軸１５とＺ軸１４とに設けたダンパ−
機能付勢力より小さい。このため、電子部品吸脱着時、
電子部品に作用するダンパ−機能は、吸着ノズルのダン
パ−機能のみである。そして、小型、軽量化した第２の
吸着ノズルのみが電子部品に作用し、その荷重が小さ
い。したがって、小型電子部品の搭載時の破損を防ぐ効
果がある。

【００２７】しかし、第２の吸着ノズル２５は、その全
長が２５ｍｍ程度であるので、ダンパ−機構の嵌合長さ
は、数ミリである。したがって、ダンパ−機構のガタが
生じるので、搭載精度が落ちる。次に、第５図に基づ
き、吸着ノズル交換手段について説明する。図５は図１
チップマウンタ機台Ａ部詳細図である。

【００２８】３０は吸着ノズル交換手段で、機台１上面
に載置されており、吸着ノズルの移動軌跡上に２個以上
配置されている。この吸着ノズル交換手段３０は、機台
上に形成された吸着ノズルを保持可能な保持孔３１と、
この保持孔３１上部に設けた係合部材３２と、エアシリ
ンダ−３３により構成される。

【００２９】このエアシリンダ−３３は、回り止め機能
付きで、係合部材３３を上下動させる。さらに、エアシ
リンダ−３３は３つの停止位置、初期位置、第２位置、
第３位置に停止することができる。係合部材３２は、一
端に円筒輪３２ａがある。この円筒輪３２ａは、その上
端面がノズルアウタ−下端外径２１ｄに当接可能で、そ
の中空部は第１、第２のノズル外径より大きい。

【００３０】このチップマウタは、前記構成に加えて、
周知のＩ／Ｏ装置、メモリ、ＣＰＵ、モ−タドライバ等
を備える。Ｉ／Ｏ装置の入力部には、ヘッド部（移動ユ
ニット）６の位置を検出すべくヘッド駆動機構に設けら
れたエンコ−ダからのｘ−ｙ位置信号、及び吸着ノズル
の高さを検出すべくノズル上下動機構（回動モ−タ１
２）に設けられたエンコ−ダからのｚ位置信号が入力さ
れ、これらのｘ−ｙ位置信号及びｚ位置信号がＩ／Ｏ装
置を経てＣＰＵに入力されるようになっている。

【００３１】ＣＰＵは、上記ｘ−ｙ位置信号及びｚ位置
信号によってヘッド部（移動ユニット）６の位置及び吸
着ノズルの高さを確認しつつ、メモリにあらかじめ記憶
されている位置デ−タと、電子部品種類ごとの最適吸着
ノズルデ−タと、吸着ノズル交換手段が保持する吸着ノ
ズルデ−タと、に基づいて、Ｘ方向移動部７のモ−タド
ライバ、Ｙ方向移動部８のモ−タドライバ、回動モ−タ
１２のモ−タドライバ、エアシリンダ−３３を所定位置
に停止させる電磁バルブにそれぞれ駆動信号をあたえ
る。

【００３２】そして、各モ−タドライバはＣＰＵからの
駆動信号に基づいて、各モ−タ、電磁バルブを駆動す
る。次にこの発明の実施形態の動作について説明する。
電子部品を吸脱着して基板上に搭載する動作はすでに述
べたので省略し、ここでは、回路基板に種類の異なる電
子部品を搭載する時に、自動的に吸着ノズルを交換する
動作について述べる。

【００３３】回路基板に種類の異なる複数の電子部品を
搭載する時、大型で強度がありかつ搭載精度が必要な電
子部品から、小型で破損しやすくかつ搭載精度が必要の
ない電子部品に搭載電子部品が変更になると、前記した
メモリのデ−タにより、ＣＰＵは各モ−タドライバに駆
動信号を発生する。そして、下記の順序で、下軸１３に
装着されている吸着ノズルを、第１の吸着ノズル２３か
ら第２の吸着ノズル２５に交換する。あらかじめ、第２
の吸着ノズル２５は、所定の吸着ノズル交換手段３０の
保持孔３４に保持されている。

【００３４】最初に、第１の吸着ノズル２３を保持した
ヘッド部（移動ユニット）６が、吸着ノズルを保持して
いない空の保持孔３１の対向位置に移動する。次に、係
合部材３１が初期位置から第３位置に移動し、ノズルア
ウタ−２１に当接する。そして、吸着ノズルと上下軸と
の保持状態を解除するので、吸着ノズルは保持孔３２に
落下して、保持される。

【００３５】次に、ヘッド部（移動ユニット）６は、第
２吸着ノズル２５を保持している保持孔３４の対向位置
に移動する。次に、係合部材３２を第２位置に移動す
る。次に、上下軸１３を下降して、第２吸着ノズル２５
とノズル取付け軸１５とが装着可能な位置に合わせる。
この時、ノズルアウタ−２１は係合部材３２に当接す
る。

【００３６】次に、エアシンダ−が下降して係合部材３
２を初期位置に移動させる。このため、ノズルアウタ−
２１は係合部材３２の係止を解除され、ノズル取付け軸
突部１５ｂに係止される。したがって、第２吸着ノズル
が、係合リング２２によりノズル取付け軸１５に保持さ
れ、吸着ノズル交換作業を終了する。この発明は、上記
実施例に限定されず、いろいろ変更することができる。
例えば、上下軸１３にダンパ−機能を設けたが、これに
代えて、上下軸１３はダンパ機能を持たず、吸着ノズル
自体のダンパ−機能が、大型で強度がありかつ搭載精度
が必要な電子部品に適するようなものにして、電子部品
の種類に応じて吸着ノズルを交換することも容易にかん
がえられる。

【００３７】また、上下軸１３にダンパ−機能を設け
て、ダンパ機能を持たない第１の吸着ノズルと、ダンパ
機能を有する第２の吸着ノズルとを、電子部品の種類に
応じて交換したが、これに代えて、上下軸ダンパ−機能
と、ダンパ機能を有する第２の吸着ノズルと、第２吸着
ノズルのダンパ−機能をロック可能が機構を用いること
もできる。このダンパ−機能ロック機構は、吸着ノズル
本体２６と、ノズルスライダ−２８と、をボルトにより
固定したり、一対の開閉可能なチャック部材により固定
したりするものである。

【００３８】また、この発明は、吸着ノズルのダンパ−
機能の有無により、吸着ノズルを交換したが、これに代
えて、電子部品吸着条件、例えば、吸着ノズル吸引能力
等により、吸着ノズルを変更することも容易に考えられ
る。

【００３９】

【発明の効果】以上述べたように、請求項１のチップマ
ウンタによれば、ダンパ−機能は、ノズル取り付け軸と
Ｚ軸との間に設けられているので、吸着ノズルにダンパ
−機能を設けた場合に比べて、ダンパ機能の精度（上下
動繰り返し精度）を左右する嵌合部が数倍長い。

【００４０】このため、メカ的ガタが少ないので、搭載
精度が良好で、大型で搭載精度を有する電子部品に適応
することができる。また、小型で破損しやすく、搭載精
度を必要としない、電子部品を搭載する場合には、着脱
手段により吸着ノズルを交換する。すなわち、吸着ノズ
ル自体にダンパ−機能を有するものに交換して搭載を行
う。このように、いろいろの種類の電子部品に対応し
て、最適な吸着ノズルを選択、使用することができる。

【００４１】このような請求項２におけるチップマウン
タによれば、請求項１に加えて、複数の吸着ノズルか
ら、搭載する電子部品の形状に応じて、最適な吸着ノズ
ルを、速やかに選択することができる。したがって、吸
着ノズル交換時間を短縮することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明チップマウンタ斜視図

【図２】本発明チップマウンタのヘッド部斜視図

【図３】本発明チップマウンタの上下軸に吸着ノズル装
着された時の部分断面図。

【図４】吸着ノズル自体にダンパ−機能を有する、吸着
ノズルの半断面図

【図５】チップマウンタ機台Ｗ部詳細図

【符号の説明】

１ 機台 ６ 移動ユニット（ヘッド部） １３ 上下軸 １４ Ｚ軸 １５ ノズル取付け軸 １８ 着脱手段 ２３ 第１吸着ノズル ２５ 第２吸着ノズル ３０ 吸着ノズル交換手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電子部品を吸脱着可能な吸着ノズルと、 この吸着ノズルを保持可能で、かつ上下方向に延出する
   上下軸と、 この上下軸を保持すると共に、上下軸を上下方向に移動
   させる移動ユニットと、を備え、 部品供給位置に供給された電子部品を吸着ノズルで順次
   吸着して持ち上げ、移動ユニットを水平方向に移動させ
   た後、吸着ノズルを下降させて回路基板上の所定位置に
   電子部品を移載するチップマウンタにおいて、 前記上下軸の一端に、吸着ノズルを着脱可能な着脱手段
   を備えるとともに、 前記上下軸をノズル取り付け軸と、Ｚ軸とに分割し、 このノズル取り付け軸は上下動可能に支持されるととも
   に、下方に向けて付勢されていることを特徴とするチッ
   プマウンタ。
2. 【請求項２】請求項１記載のチップマウンタにおいて、 機台上に複数の吸着ノズルを保持可能で、かつ吸着ノズ
   ルを交換可能な交換手段を設けたことを特徴とするチッ
   プマウンタ