| 【発明の名称】 |
部品搭載装置及び部品搭載方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】伊藤 秀一
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| 【要約】 |
【課題】本発明は、少量多品種生産に対応し、確実、かつ、高速に部品を基板に搭載し得る部品搭載装置を提供する。
【解決手段】ヘッドに取り付ける吸着ノズル及びへッドに取り付けるスタンプノズルを交換するツールチェンジャーと、接着媒体をスタンプノズルに供給する接着溶剤・フラックス供給装置と、前記部品の種類に応じたノズルユニットの搭載動作情報を記憶する部品マスタ５２と、この部品マスタ５２に記憶した搭載動作情報を基に、前記吸着ノズル及びスタンプノズルの交換動作、基板への部品搭載動作及び基板への接着媒体塗布動作を各々実行させる制御部５０とを有するものである。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ヘッドユニットに複数のヘッドを備え、このヘッドに着脱可能な一以上の部品吸着手段と、一以上の接着媒体搬送手段とにより基板上に部品接着用の接着媒体の塗布及び部品の保持を含む搭載動作を各々実行する部品搭載装置であって、前記ヘッドに取り付ける前記部品吸着手段を交換する部品吸着手段交換手段と、 前記へッドに取り付ける前記接着媒体搬送手段を交換する接着媒体搬送手段交換手段と、前記接着媒体を前記接着媒体搬送手段に供給する接着媒体供給手段と、前記部品の種類に応じたヘッドユニットの搭載動作情報を記憶する搭載情報記憶手段と、前記搭載情報記憶手段に記憶した搭載動作情報を基に、前記部品吸着手段及び前記接着媒体搬送手段の交換動作、基板への部品搭載動作を各々実行させる制御手段と、を有することを特徴とする部品搭載装置。
【請求項２】 ヘッドユニットに複数のヘッドを備え、このヘッドに着脱可能な部品吸着ノズルを取り付けた一以上の吸着ヘッドと、前記ヘッドユニットに着脱可能なスタンプノズルを取り付けた一以上のスタンプヘッドとを備え、部品認識が終了した前記吸着ヘッドに対して、部品との位置ずれ補正及び搭載着地点との位置ずれ補正を行い、スタンプヘッドと搭載着地点の位置ずれ補正を行い、前記スタンプヘッドにより基板の搭載着地点に接着媒体を塗布した後、前記吸着ヘッドによりその上に部品を搭載すること、を特徴とする請求項１記載の部品搭載装置。
【請求項３】 部品搭載作業空間を基板に対して相対的に移動可能な前記ヘッドユニットを２個設けて１組のヘッドユニット群をなし、前記ヘッドユニット群を複数群備えたことを特徴とする請求項２記載の部品搭載装置。
【請求項４】 第１のヘッドユニットに複数のヘッドを備え、このヘッドに着脱可能な部品吸着ノズルを取り付けた一以上の吸着ヘッドと、第２のヘッドユニットに複数のヘッドを備え、このヘッドに着脱可能なスタンプノズルを取り付けた一以上のスタンプヘッドとを備え、部品認識が終了した前記吸着ヘッドに対して、部品との位置ずれ補正及び搭載着地点との位置ずれ補正を行い、スタンプヘッドと搭載着地点の位置ずれ補正を行い、前記第２のヘッドユニットのスタンプヘッドにより基板の搭載着地点に接着媒体を塗布した後、前記第１のヘッドユニットの吸着ヘッドによりその上に部品を搭載すること、を特徴とする請求項１記載の部品搭載装置。
【請求項５】 前記第１、第２のヘッドユニットで１組のヘッドユニット群をなし、前記ヘッドユニット群を複数群備えたこと、を特徴とする請求項４記載の部品搭載装置。
【請求項６】 ヘッドユニットに複数のヘッドを備え、このヘッドに着脱可能な一以上の接着可能な部品吸着手段と、一以上の接着媒体搬送手段とにより基板上に部品接着用の接着媒体の塗布及び部品の保持を含む搭載動作を各々実行する部品搭載方法であって、前記ヘッドに取り付ける前記部品吸着手段を交換する部品吸着手段交換手段と、 前記へッドに取り付ける前記接着媒体搬送手段を交換する接着媒体搬送手段交換手段と、前記接着媒体を前記接着媒体搬送手段に供給する接着媒体供給手段と、前記部品の種類に応じたヘッドユニットの搭載動作情報を記憶する搭載情報記憶手段と、前記搭載情報記憶手段に記憶した搭載動作情報を基に、前記部品吸着手段及び前記接着媒体搬送手段の交換動作、基板への部品搭載動作を各々実行させる制御手段と、を有することを特徴とする部品搭載方法。
【請求項７】 ヘッドユニットに複数のヘッドを備え、このヘッドに着脱可能な部品吸着ノズルを取り付けた一以上の吸着ヘッドと、前記ヘッドユニットに着脱可能なスタンプノズルを取り付けた一以上のスタンプヘッドとを備え、部品認識が終了した前記吸着ヘッドに対して、部品との位置ずれ補正及び搭載着地点との位置ずれ補正を行い、スタンプヘッドと搭載着地点の位置ずれ補正を行い、前記スタンプヘッドにより基板の搭載着地点に接着媒体を塗布した後、前記吸着ヘッドによりその上に部品を搭載すること、を特徴とする請求項６記載の部品搭載方法。
【請求項８】 部品搭載作業空間を基板に対して相対的に移動可能な前記ヘッドユニットを２個設けて１組のヘッドユニット群をなし、前記ヘッドユニット群を複数群備えたこと、を特徴とする請求項７記載の部品搭載方法。
【請求項９】 第１のヘッドユニットに複数のヘッドを備え、このヘッドに着脱可能な部品吸着ノズルを取り付けた一以上の吸着ヘッドと、第２のヘッドユニットに複数のヘッドを備え、このヘッドに着脱可能な一以上のスタンプノズルヘッドを取り付けた一以上のスタンプヘッドとを備え、部品認識が終了した前記吸着ヘッドに対して、部品との位置ずれ補正及び搭載着地点との位置ずれ補正を行い、スタンプヘッドと搭載着地点の位置ずれ補正を行い、前記第２のヘッドユニットのスタンプヘッドにより基板の搭載着地点に接着媒体を塗布した後、前記第１のヘッドユニットの吸着ヘッドによりその上に部品を搭載すること、を特徴とする請求項６記載の部品搭載方法。
【請求項１０】 前記第１、第２のヘッドユニットで１組のヘッドユニット群をなし、前記ヘッドユニット群を複数群備えたこと、を特徴とする請求項９記載の部品搭載方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、部品搭載装置及び部品搭載方法に関し、より詳しくは、電子部品等の部品を基板に搭載する際に半田等の接着溶剤、ペースト若しくはフラックス等の接着媒体の塗布を行う部品搭載装置及び部品搭載方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体部品の高密度化による小型化への技術革新にはめざましいものがあるが、その一方では、それらを有効利用する為の部品実装技術が立ち遅れている。その最大の課題となっているのが、実装基板と部品とのボンディング技術であると言っても良い。
【０００３】従来において、ＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）部品等の実装方法として最も一般化しているものは、予め実装基板の部品搭載位置に、クリーム半田等の接着溶剤を塗布（印刷）し、その後、部品実装装置にかける方法である。
【０００４】しかし、この実装方法は、ピッチ幅（部品の電極であるリード線の接点となるパッド間）が０．３ｍｍピッチが限界とされ、ピッチ幅がそれより下回るものについて接着溶剤を塗布することが不可能とされている。
【０００５】また、実装基板への搭載用の部品を順次供給するディスペンサー方式では、いわゆる１００５部品（１．０×０．５（ｍｍ）角部品）までが適用可能な範囲とされ、また接着溶剤にも制限があり、部品搭載工程の高速化が望めなかった。
【０００６】さらに、従来においても、チップマウンター等でクリーム半田やＵＶボンド等の接着溶剤を塗布ピンといわれる部材に転写し、塗布ピンを使用して実装基板へ接着溶剤を塗布するようにしたピンスタンプ法が提案されている。
【０００７】しかし、このピンスタンプ法は、元々少量多品種向けに開発されたものだけにその精度は先に述べた印刷式と変わらないものの、部品の電極リード数分のスタンプ工程が必要があった。
【０００８】昨今、電極リードのピッチ幅が０．２ｍｍ程度のＱＦＰ部品が登場し、実装技術の困難さが増している。また、それに代わるように部品裏面に半田ボールを持つＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）部品や、電極リードのピッチ幅が１．０ｍｍを下回るマイクロＢＧＡ部品等の高密度部品の登場により、部品実装技術分野は新たなる局面を迎えている。
【０００９】上述したＢＧＡ部品は、裏面の電極部分に半田バンプと呼ばれるボール状の半田を接着している部品であるが、製品製造時に半田バンプを接着する工程でフラックス成分が飛び、また、半田バンプ表面が酸化膜を作るため塗れ性が悪く、ＱＦＰ部品と同じようにクリーム半田等のフラックス溶剤を塗布する必要のあることは広く知られている。
【００１０】ところが、各種パッケージの内部機構に要するメタルマスク（シリコンウェハーチップ）に、０．２ｍｍピッチ幅で同じく半田バンプを裏面に持つフリップチップ部品は、更にフラックスの含有量が乏しく、ＢＧＡ部品のように一括接続（塗布剤印刷でリフロー）が難しい為、個別接続によって対応しているもののフラックス溶剤を塗布する技術が未だ確立されていないのが現状である。
【００１１】最近では、フリップチップ部品対応として、フラックス等を直接、部品の裏面に塗布したり、又は、部品の裏面へ霧状のフラックス等を吹き付けたり、さらには部品をフラックス等の液溜めに漬けたりして、実装基板へ搭載する方法も提案されているが、そのフラックス等の粘性又はそれ以外の接着媒体を使用する場合にはその粘度によっては実装基板への搭載時の部品認識に悪影響を与え、また、繰り返しフラックス等を塗布する場合の精度が悪いなど物理的な不具合が生じていた。
【００１２】また、部品認識後での裏面塗布の場合でも、塗布する際にフリップチップ部品のズレを発生させるケースもあり、結局、フリップチップ部品毎に認識可能な接着媒体の特性を選択する他なく、フリップチップ部品等の少量多品種生産技術の確立と高速化という点では課題を残していた。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した従来の課題を解決するためなされたものであり、少量多品種生産に対応し、確実、かつ、高速に部品を基板に搭載し得る部品搭載装置と、接着媒体の粘性に関わらず接着媒体塗布後直ちに部品の基板への搭載を可能とする部品搭載方法とを提供することを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、ヘッドユニットに複数のヘッドを備え、このヘッドに着脱可能な一以上の部品吸着手段と、一以上の接着媒体搬送手段とにより基板上に部品接着用の接着媒体の塗布及び部品の保持を含む搭載動作を各々実行する部品搭載装置であって、前記ヘッドに取り付ける前記部品吸着手段を交換する部品吸着手段交換手段と、前記へッドに取り付ける前記接着媒体搬送手段を交換する接着媒体搬送手段交換手段と、前記接着媒体を前記接着媒体搬送手段に供給する接着媒体供給手段と、前記部品の種類に応じたヘッドユニットの搭載動作情報を記憶する搭載情報記憶手段と、前記搭載情報記憶手段に記憶した搭載動作情報を基に、前記部品吸着手段及び前記接着媒体搬送手段の交換動作、基板への部品搭載動作を各々実行させる制御手段とを有することを特徴とするものである。この発明によれば、前記部品の種類に応じたヘッドユニットの搭載動作情報を搭載情報記憶手段に記憶し、制御手段により前期搭載動作情報を基に、前記部品の種類に対応した前記部品吸着手段及び前記接着媒体搬送手段の交換動作、基板への部品搭載動作を各々実行させるものであるから、少量多品種生産に対応し、確実、かつ、高速に部品を基板に搭載することが可能となる。
【００１５】請求項２記載の発明は、請求項１記載の部品搭載装置において、ヘッドユニットに複数のヘッドを備え、このヘッドに着脱可能な部品吸着ノズルを取り付けた一以上の吸着ヘッドと、前記ヘッドユニットに着脱可能なスタンプノズルを取り付けた一以上のスタンプヘッドとを備え、部品認識が終了した前記吸着ヘッドに対して、部品との位置ずれ補正及び搭載着地点との位置ずれ補正を行い、スタンプヘッドと搭載着地点の位置ずれ補正を行い、前記スタンプヘッドにより基板の搭載着地点に接着媒体を塗布した後、前記吸着ヘッドによりその上に部品を搭載することを特徴とするものである。この発明によれば、接着媒体塗布用の一以上のスタンプヘッド及び複数のヘッドを取り付けた一以上の部品吸着ヘッドを用いた構成で、少量多品種生産に対応し、確実、かつ、高速に部品を基板に搭載することが可能となる。
【００１６】請求項３記載の発明は、請求項２記載の部品搭載装置において、部品搭載作業空間を基板に対して相対的に移動可能な前記ヘッドユニットを２個設けて１組のヘッドユニット群をなし、前記ヘッドユニット群を複数群備えたことを特徴とするものである。この発明によれば、前記ヘッドユニットを２個設けて１組のヘッドユニット群をなし、前記ヘッドユニット群を複数群備えた構成で、少量多品種生産に対応し、確実、かつ、高速に部品を基板に搭載することが可能となる。
【００１７】請求項４記載の発明は、請求項１記載の部品搭載装置において、第１のヘッドユニットに複数のヘッドを備え、このヘッドに着脱可能な部品吸着ノズルを取り付けた一以上の吸着ヘッドと、第２のヘッドユニットに複数のヘッドを備え、このヘッドに着脱可能なスタンプノズルを取り付けた一以上のスタンプヘッドとを備え、部品認識が終了した前記吸着ヘッドに対して、部品との位置ずれ補正及び搭載着地点との位置ずれ補正を行い、スタンプヘッドと搭載着地点の位置ずれ補正を行い、前記第２のヘッドユニットのスタンプヘッドにより基板の搭載着地点に接着媒体を塗布した後、前記第１のヘッドユニットの吸着ヘッドによりその上に部品を搭載することを特徴とするものである。この発明によれば、前記一以上の吸着ヘッド、一以上のスタンプヘッドを使用し、部品認識が終了した前記吸着ヘッドに対して、部品との位置ずれ補正及び搭載着地点との位置ずれ補正を行い、前記第２のヘッドユニットのスタンプヘッドにより基板の搭載着地点に接着媒体を塗布した後、前記第１のヘッドユニットの吸着ヘッドによりその上に部品を搭載するものであるから、少量多品種生産に対応し、高精度、かつ、高速動作で部品を基板に搭載することが可能となる。
【００１８】請求項５記載の発明は、請求項４記載の部品搭載装置において、前記第１、第２のヘッドユニットで１組のヘッドユニット群をなし、前記ヘッドユニット群を複数群備えたことを特徴とするものである。この発明によれば、請求項４記載の発明に係る部品搭載装置における前記第１、第２のヘッドユニットで１組のヘッドユニット群をなし、前記ヘッドユニット群を複数群備えたものであるから、少量多品種生産に対応し、かつ、より大量の部品を高速に基板に搭載することが可能となる。
【００１９】請求項６記載の発明は、ヘッドユニットに複数のヘッドを備え、このヘッドに着脱可能な一以上の部品吸着手段と、一以上の接着媒体搬送手段とにより基板上に部品接着用の接着媒体の塗布及び部品の保持を含む搭載動作を各々実行する部品搭載方法であって、前記ヘッドに取り付ける前記部品吸着手段を交換する部品吸着手段交換手段と、前記へッドに取り付ける前記接着媒体搬送手段を交換する接着媒体搬送手段交換手段と、前記接着媒体を前記接着媒体搬送手段に供給する接着媒体供給手段と、前記部品の種類に応じたヘッドユニットの搭載動作情報を記憶する搭載情報記憶手段と、前記搭載情報記憶手段に記憶した搭載動作情報を基に、前記部品吸着手段及び前記接着媒体搬送手段の交換動作、基板への部品搭載動作を各々実行させる制御手段とを有することを特徴とするものである。この発明によれば、前記部品の種類に応じたヘッドユニットの搭載動作情報を搭載情報記憶手段に記憶し、前記制御手段により前期搭載動作情報を基に、前記制御手段により前記部品吸着手段及び前記接着媒体搬送手段の交換動作、基板への部品搭載動作を各々実行させるものであるから、少量多品種生産に対応し、確実、かつ、高速に部品を基板に搭載することが可能な部品搭載方法を実現することができる。
【００２０】請求項７記載の発明は、請求項６記載の部品搭載方法において、ヘッドユニットに複数のヘッドを備え、このヘッドに着脱可能な部品吸着ノズルを取り付けた一以上の吸着ヘッドと、前記ヘッドユニットに着脱可能なスタンプノズルを取り付けた一以上のスタンプヘッドとを備え、部品認識が終了した前記吸着ヘッドに対して、部品との位置ずれ補正及び搭載着地点との位置ずれ補正を行い、スタンプヘッドと搭載着地点の位置ずれ補正を行い、前記スタンプヘッドにより基板の搭載着地点に接着媒体を塗布した後、前記吸着ヘッドによりその上に部品を搭載することを特徴とするものである。この発明によれば、請求項２記載の部品搭載装置の構成を使用して、少量多品種生産に対応し、高精度、かつ、高速な部品搭載搭載方法を実現できる。
【００２１】請求項８記載の発明は、請求項７記載の部品搭載方法において、部品搭載作業空間を基板に対して相対的に移動可能な前記ヘッドユニットを２個設けて１組のヘッドユニット群をなし、前記ヘッドユニット群を複数群備えたことを特徴とするものである。この発明によれば、請求項３記載の部品搭載装置の構成を使用して、少量多品種生産に対応し、より大量の部品搭載を行うことが可能な部品搭載搭載方法を実現できる。
【００２２】請求項９記載の発明は、請求項６記載の部品搭載方法において、第１のヘッドユニットに複数のヘッドを備え、このヘッドに着脱可能な部品吸着ノズルを取り付けた一以上の吸着ヘッドと、第２のヘッドユニットに複数のヘッドを備え、このヘッドに着脱可能な一以上のスタンプノズルヘッドを取り付けた一以上のスタンプヘッドとを備え、部品認識が終了した前記吸着ヘッドに対して、部品との位置ずれ補正及び搭載着地点との位置ずれ補正を行い、前記第２のヘッドユニットのスタンプヘッドにより基板の搭載着地点に接着媒体を塗布した後、前記第１のヘッドユニットの吸着ヘッドによりその上に部品を搭載することを特徴とするものである。この発明によれば、前記請求項４記載の部品搭載装置の構成を使用して、少量多品種生産に対応し、高精度、かつ、高速動作で部品を基板に搭載することが可能な部品搭載搭載方法を実現できる。
【００２３】請求項１０記載の発明は、請求項９記載の部品搭載方法において、前記第１、第２のヘッドユニットで１組のヘッドユニット群をなし、前記ヘッドユニット群を複数群備えたことを特徴とするものである。この発明によれば、前記請求項５記載の部品搭載装置の構成を使用して、少量多品種生産に対応し、確実、かつ、高速な部品搭載搭載方法を実現できる。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態の部品搭載装置について詳細に説明する。
【００２５】（実施の形態１）図１は、本実施の形態の部品搭載装置の全体構成を示すものである。この部品搭載装置は、装置本体１００に、部品搭載用の実装基板３０を搬送する平行配置の搬送レール１０１を備えている。装置本体１００には、ヘッドユニット２１及びヘッドユニット２２からなる２個のヘッドユニットを搭載している。ヘッドユニット２１及びヘッドユニット２２は、各々互いに直交するＸ軸、Ｙ軸方向に配置した２個の平行配置のＸ方向レール１０２、１０３、Ｙ方向レール１０４、１０５に取り付けられ、各々Ｘ方向、Ｙ方向に移動可能となっている。
【００２６】また、装置本体１００には、前記搬送レール１０１の両側に、詳細は後述する２個のツールチェンジャー本体３１が配置されている。また、この２個のツールチェンジャー本体３１の外側に各々部品供給部３５を配置している。
【００２７】図２（ａ）、（ｂ）は、本実施の形態の部品搭載装置において、部品１に対して、接着溶剤、フラックス等の接着媒体の塗布を行う場合の概略のヘッド構成を示している。
【００２８】図２（ａ）、（ｂ）に示す部品搭載装置のヘッドユニット２１及びヘッドユニット２２のヘッド構成は、部品実装空間における移動方向を、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向とし、Ｚ軸方向の回りに回転する方向をθ軸方向と定義するとき、Ｘ軸、Ｙ軸方向に移動可能な図示しない光源及び拡散板８３を備えたヘッドＡ，Ｂを備えたヘッドユニット２１及びヘッドユニット２２からなる構成で、ヘッドユニット２１におけるヘッドＡには部品吸着手段としてのスタンプノズル８１を、ヘッドＢには吸着ノズル８２を装着した構成を示している。
【００２９】また、ヘッドユニット２２のヘッドＡには吸着ノズル８２を、ヘッドＢにも吸着ノズル８２を装着した構成を示している。
【００３０】前記各ヘッドＡ、ヘッドＢは、各々Ｚ、θ軸方向に例えば５ミクロン単位で可動可能となっている。
【００３１】また、前記ヘッドユニット２１及びヘッドユニット２２の各々のヘッドＡ及びヘッドＢに対しては、ヘッドユニット２１及びヘッドユニット２２の下方に、図２に示すように、接着媒体供給手段としての接着溶剤・フラックス供給装置１０を配置して、フラックス等の接着媒体１６をスタンプノズル８１又は部品１に塗布するように構成している。
【００３２】この接着溶剤・フラックス供給装置１０は、図３に詳しく示すように、装置本体１１に、有底でかつ平坦な上面蓋部１２ａの一部に楕円状の液溜め１２を設けた容器９を支持軸１３を回転中心として矢印Ｂ方向に回転配置し、容器９内に接着溶剤やフラックス液等の接着媒体１６を貯溜するとともに、上面蓋部１２ａ上に接着媒体１６を溢出させるようになっている。装置本体１１には、容器９をこの装置本体１１に収納したり、取り出したりするための蓋１５を設けている。
【００３３】そして、部品１等に対する一定の塗布量を確保するために、上面蓋部１２ａ上で塗布量調整用の水平棒１４を固定してこの水平棒１４に取り付けられた塗布量調整部材１４ａを上面蓋部１２ａ側に臨ませ、図３に示すＰ点で接着媒体１６の液面と部品１又はスタンプノズル８１の塗布面とが接面する毎に円形状の容器９を支持軸１３を回転中心として図３に示す矢印Ｂ方向に回転させるようになっている。
【００３４】また、前記水平棒１４を上下（Ｚ方向）に微調整することで、塗布量調整部材１４ａのＺ方向の位置を変え、１０ミクロン単位で接着媒体１６の塗布量の調整を可能としている。
【００３５】また、図４に示すように、前記ヘッドユニット２１又はヘッドユニット２２等に吸着ノズル、スタンプノズル等のツールを自在に装着、脱着可能なツールチェンジャー（自動ノズル交換装置）を備えた部品搭載装置においては、ツールチェンジャー本体３１内に常時十数種類の後述するスタンプノズル８１ａ等を収納し搭載動作の選択により自動的に指定されたスタンプノズル８１ａ等をこのスタンプノズル８１ａ、吸着ノズル８２等に備えたバネ材を利用して前記ヘッドＡ又はヘッドＢに装着し、搭載動作終了後及び停止時においては、その装着位置で開閉可能なシャッター３２の図４に示す矢印方向のスライド動作により前記スタンプノズル８１ａ等をヘッドＡ又はヘッドＢから離脱させ、ツールチェンジャー本体３１内に戻して、次の装着に備えるようにしている。尚、図４は、スタンプノズル８１、吸着ノズル８２に共用のツールチェンジャー本体３１を示すものである。
【００３６】このようにして、ツールチェンジャー本体３１内には、図５に示すように、例えば４種類の形状の異なるスタンプノズル８１ａ乃至８１ｄを収納し、後述するモード３の動作時には、部品１の仕様に合わせたスタンプノズル８１ａ乃至８１ｄのうちのいずれかを、自動的に前記ヘッドＡ又はヘッドＢに装着することを可能としている。
【００３７】また、前記接着溶剤・フラックス供給装置１０からの接着媒体１６の転写時には、部品１に対して非常に精密なレベルの塗布量が必要なことから、前記部品１のリード部やスタンプノズル８１にどの程度接着媒体１６を塗布するかが重要となる。
【００３８】そこで、前記吸着ノズル８２やスタンプノズル８１が液面に対して適切な位置で接面するための転写アジャスト（吸着ノズル８２や、スタンプノズル８１を５ミクロン単位で液面に近づけ、適切に接面する高さを装置に覚え込ませること）を行い、後述する部品マスタ５２に格納した部品１の位置の情報や部品１のリード部の位置の情報を参照することで、各種の部品１に対して微量でも常に適切な接着媒体１６の塗布量を確保することを可能としている。
【００３９】図６は、本実施の形態の部品搭載装置の制御系を示すものである。
【００４０】即ち、この部品搭載装置の全体の制御を行う制御部５０に対して、装置本体１００に配置され、図１にも示す実装基板３０の基板位置の位置ずれを認識する基板位置認識部５１（例えば基板位置認識カメラ、レーザセンサ等）、実装すべき各部品１の位置の情報や各部品１のリード部の位置の情報を各部品１毎に予め記憶している記憶手段である部品マスタ５２、ヘッドユニット２１をＸ、Ｙ方向に駆動するヘッドユニット駆動部６０、ヘッドユニット２２をＸ、Ｙ方向に駆動するヘッドユニット駆動部７０、ヘッドＡをＺ、θ方向に駆動するヘッドＡ駆動部６１、ヘッドＡをＺ、θ方向に駆動するヘッドＢ駆動部６２、ヘッドＡをＺ、θ方向に駆動するヘッドＡ駆動部７１、ヘッドＢをＺ、θ方向に駆動するヘッドＢ駆動部７２、前記ヘッドＡ側に設けられ部品位置の位置ずれを認識する部品位置認識部（部品位置認識カメラ）５３Ａ、前記ヘッドユニット側に設けられ前記ヘッドＡ又はヘッドＢにおける部品位置の位置ずれを認識する部品位置認識部（部品位置認識カメラ、レーザセンサ等）５３Ｂ、基板位置の位置ずれ及び部品位置の位置ずれの補正演算を行う補正演算部５４を各々接続し、前記制御部５０によりこれらの動作制御を行うようになっている。
【００４１】尚、前記基板位置認識カメラ、部品位置認識カメラの詳細についてここでは省略する。
【００４２】次に、上述した構成を有する部品搭載装置を使用した溶剤塗布方法及び部品搭載方法を図７及び図８乃至１０を参照して説明する。
【００４３】図２に示すヘッドユニット２１のヘッド構成は、詳細は後述するモード３のフラックス塗布方法を実行するためのものであり、また、ヘッドユニット２２のヘッド構成はやはり詳細は後述するモード１又はモード２のフラックス塗布方法である。
【００４４】この部品搭載装置の動作が開始すると、図８に示すように、基板位置認識部５１により部品１を搭載すべき実装基板３０の位置が認識され（ステップＳ１）、次に、制御部５０は前記部品マスタ５２からの前記部品１の情報の読み取り（ステップＳ２）により各モード１乃至３のうちのいずれかのモードを選択する（ステップＳ３）。
【００４５】この部品マスタ５２の読み取りとは、実装基板３０へ搭載する部品１のＸ、Ｙ、Ｚ等の長さの情報、部品実装する速度の情報等に加えて、部品１への最適な接着媒体１６の塗布方法を記述した部品マスタ５２のファイル中から当該部品１の情報を得ることを意味するものである。この結果、部品１へ塗布する半田等の接着溶剤やフラックス等の接着媒体１６の特性により、実装基板３０へ実装可能な部品１に関連する情報として最適な塗布方法を各部品１毎に指定できる。
【００４６】以下に、モード１乃至モード３の具体的処理内容を各々説明する。ステップＳ３において選択されるモード１は、接着溶剤やフラックス等からなる接着媒体１６の部品１の裏面への塗布の場合に、接着媒体１６の表面張力により影響を受け、部品認識を後回しにせざるを得ない場合に適用される。
【００４７】このモード１においては、ヘッドユニット２２のヘッド構成として、図２の右欄に示すようにヘッドＡ、Ｂとも吸着ノズル８２を使用したものとする。即ち、ヘッドＡ、Ｂに各々１部品づつ吸着でき、２ヘッドあるため１度に２点打ちが可能となる。
【００４８】このモード１において、まず、図９に示すように、ヘッドユニット駆動部７０はヘッドユニット２２を前記ツールチェンジャー本体３１の位置に駆動して、ヘッドＡ、Ｂに各々吸着ノズル８２を装着し（ステップＳ１１）、次に、ヘッドＡ駆動部７１、ヘッドＢ駆動部７２を動作させ、ヘッドＡ、Ｂにより各々部品１を吸着する（ステップＳ１２）。このとき、ヘッドＡ駆動部７１、ヘッドＢ駆動部７２を介して、前記制御部５０はヘッドＡ、Ｂにおける部品１の吸着（ピックアップ）の有無を前記部品位置認識部５３Ａ、５３Ｂにより認識する（ステップＳ１３）。
【００４９】部品１の吸着の有無の認識が必要である理由は、吸着すべき部品１に対して何らかの理由で吸着動作が失敗した場合、即ち、ピックエラーの場合（ステップＳ１４）、このモード１では部品認識処理が接着媒体１６の転写後のため部品１を吸着していると判断して転写動作を行った時、部品ノズル（吸着ノズル）が塗布液を吸ってしまうことを防ぐためである。これにより、部品吸着に失敗しても接着媒体１６の転写を回避してもう１度部品１のピックを行うリトライ動作が可能である。
【００５０】部品１のピックエラーでない場合には、ヘッドユニット駆動部７０、ヘッドＡ駆動部７１、ヘッドＢ駆動部７２の動作で、ヘッドＡ、Ｂが吸着している各部品１の各裏面に接着媒体１６が塗布され（ステップＳ１５）、さらにヘッドＡ、Ｂにおける各部品１に対し該当部品であるかが認識された後（ステップＳ１６）、ヘッドＡ、Ｂにおける各部品１のステップＳ１６での認識による位置補正が実行され（ステップＳ１７）、次にヘッドＡ、Ｂに対する前記基板位置認識部５１の認識結果に基づく実装基板３０の基板補正による位置補正が行われ（ステップＳ１８）、この後ヘッドＡ、Ｂに吸着した各部品１が前記実装基板３０の所定の位置に対して正確に搭載される（ステップＳ１９）。
【００５１】そして、次の工程でも同じ部品１を実装するか否かを制御部５０が判断し（ステップＳ２０）、同じ部品１の実装であればステップＳ１２に移行し、次の工程において、異なる部品１の実装である場合には、図８に示すステップＳ２に移行する。
【００５２】図１０に示すモード２は、モード１とは逆に接着溶剤やフラックスの部品裏面塗布の場合に液の表面張力の影響は受けないが部品裏面塗布の後の部品認識処理に影響を受ける場合に適用される。
【００５３】このモード２は、モード１と同様に１ヘッドにつき１部品の搭載ができ、１軸で２ヘッドあれば１度に２点打ちが可能であり、従来の接着溶剤・フラックスの塗布付きの部品実装タクト率を非常に向上させるものである。
【００５４】このモード２において、まず、ヘッドユニット駆動部７０はヘッドユニット２２を前記ツールチェンジャー本体３１の位置に駆動して、ヘッドＡ、Ｂに各々吸着ノズル（部品ノズル）を装着し（ステップＳ２１）、次に、ヘッドＡ駆動部７１、ヘッドＢ駆動部７２を動作させ、ヘッドＡ、Ｂにより各々部品１を吸着する（ステップＳ２２）。このとき、ヘッドＡ駆動部７１、ヘッドＢ駆動部７２を介して制御部５０はヘッドＡ、Ｂにおける部品１に対し該当部品であるかを認識する（ステップＳ２３）。
【００５５】何らかの理由でヘッドＡ、Ｂにおける部品１の吸着が失敗した場合にはリトライ動作が行われ（ステップＳ２４）、また、部品１のピックエラーでない場合には、ヘッドユニット駆動部７０、ヘッドＡ駆動部７１、ヘッドＢ駆動部７２の動作で、ヘッドＡ、Ｂが吸着している各部品１の各裏面に接着媒体１６が塗布され（ステップＳ２５）、ヘッドＡ、Ｂにおける各部品１のステップＳ２３での認識による位置補正が実行され（ステップＳ２６）、次にヘッドＡ、Ｂに対する前記基板位置認識部５１の認識結果に基づく実装基板３０の基板ズレによる位置補正が行われ（ステップＳ２７）、この後ヘッドＡ、Ｂに吸着した各部品１が前記実装基板３０の所定の位置に対して正確に搭載される（ステップＳ２８）。
【００５６】そして、次の工程でも同じ部品１を実装するか否かを制御部５０が判断し（ステップＳ２９）、同じ部品１の実装であれば、ステップＳ２２に移行し、次の工程において異なる部品１の実装である場合には、図８に示すステップＳ２に移行する。
【００５７】図１１に示すモード３については、モード１、２のように部品１の実装タクト率の向上にはつながらないものの、接着溶剤やフラックス等の接着媒体１６の粘性には全く影響を受けず、確実に部品実装を実行できるモードである。
【００５８】この場合には、図２の左欄に示すヘッドユニット２１のように、片側のヘッドＡにスタンプノズル８１を装着し、もう片側のヘッドＢに吸着ノズル８２を装着することにより行うものである。
【００５９】まず、ヘッドユニット駆動部６０はヘッドユニット２１を前記ツールチェンジャ本体３１の位置に駆動して、ヘッドＡにスタンプノズル８１を装着するとともに（ステップＳ３１）、もう片側のヘッドＢに吸着ノズル８２を装着する（ステップＳ３２）。
【００６０】次に、前記ヘッドＢ駆動部６２を動作させ、ヘッドＢにより部品１を吸着する（ステップＳ３３）。このとき、ヘッドＢ駆動部６２を介して制御部５０はヘッドＢにおける部品１に対し、該当部品であるかを認識する（ステップＳ３４）。
【００６１】何らかの理由でヘッドＢにおける部品１の吸着が失敗した場合にはリトライ動作が行われ（ステップＳ３５）、また、部品１のピックエラーでない場合には、ヘッドＡ駆動部６１の動作で、ヘッドＡにおけるスタンプノズル８１にフラックスが転写される（ステップＳ３６）。
【００６２】次に、ヘッドＢにおける部品１のステップＳ３４での認識による位置補正が実行され（ステップＳ３７）、次にヘッドＡ、Ｂに対する前記基板位置認識部５１の認識結果に基づく実装基板３０の基板ズレによる位置補正が行われ（ステップＳ３８）、この後、ヘッドＡに装着されたスタンプノズル８１により前記実装基板３０の所定の位置に対して正確にフラックスが塗布される（ステップＳ３９）。
【００６３】次に、ヘッドＢに吸着した部品１が実装基板３０のフラックスが塗布された位置に搭載される（ステップＳ４０）。
【００６４】そして、次の工程でも同じ部品１を実装するか否かを制御部５０が判断し（ステップＳ４１）、同じ部品１の実装であれば、ステップＳ３３に移行し、次の工程において異なる部品１の実装である場合には、図８に示すステップＳ２に移行する。
【００６５】このモード３においては、部品認識時での補正情報や実装基板３０の位置ズレ情報等、実装位置への補正情報を、従来のスタンプノズル８１を使用した場合は持たないが、本実施の形態のモード３においては、実装位置への補正情報をスタンプノズル８１を装着したヘッドＡ側にも持たせるようにしたことが大きな特徴である。
【００６６】即ち、従来のスタンプノズル８１を使用する場合には、このスタンプノズル装着時、実装基板を搬送するレールに対して垂直になるように装着するが、実装基板の位置ズレまでを補正しきれなかった。しかし、本実施の形態の場合、部品１を吸着するヘッドＢ（吸着ヘッド）と同様に基板位置ズレ情報をスタンプノズル８１を装着したヘッドＡ（スタンプヘッド）側に持たせる（図１１に示すステップＳ３８）ことにより、図７に示すように、Ｘ、Ｙ方向及びθ方向のズレをヘッドＡの着地前に補正し、その後ヘッドＡにより、接着媒体１６を実装基盤３０に塗布することにより、実装基板３０の正確な実装位置にフラックス等が塗られ、部品１の裏面の半田バンプ又はＱＦＰ部品の電極部に満遍なくフラックス等を塗布することと同じ効果を得ることができる。
【００６７】（実施の形態２）図１２（ａ）、（ｂ）は、実施の形態２を示すものであり、各々Ｘ、Ｙ方向に移動可能なヘッドＡ，Ｂを備えたヘッドユニット２１及びヘッドユニット２２とからなる２軸構成で、ヘッドユニット２１のヘッドＡ及びヘッドＢには各々スタンプノズル８１ａ、８１ｂを装着し、ヘッドユニット２２のヘッドＡ及びヘッドＢには各々吸着ノズル８２を装着した構成を示している。すなわち、粘性も表面張力も大きい接着媒体１６に対応するスタンプ方式の構造としている。
【００６８】前記各ヘッドユニット２１、２２の各々のヘッドＡ、ヘッドＢは、Ｚ、θ方向に５ミクロン単位で可動可能となっている。
【００６９】また、前記ヘッドユニット２１の各ヘッドＡ及びヘッドＢに対してはヘッドユニット２１の下方に配置する既述したと同様な接着溶剤・フラックス供給装置１０により接着媒体１６を塗布するように構成している。
【００７０】次に、上述した構成を有する部品搭載装置を使用した溶剤塗布方法及び部品搭載方法を図１３を参照して説明する。
【００７１】この部品搭載装置の動作が開始すると、図６に示すように、基板位置認識部５１により部品１を搭載すべき実装基板３０の位置が認識され（ステップＳ５０）次に、ヘッドユニット駆動部６０はヘッドユニット２１を前記ツールチェンジャー本体３１の位置に駆動して、ヘッドＡ、Ｂに各々スタンプノズル８１を装着する（ステップＳ５１）。また、ヘッドユニット駆動部７０はヘッドユニット２２を前記ツールチェンジャー本体３１の位置に駆動して、ヘッドＡ、Ｂに各々吸着ノズル８２を装着する（ステップＳ６１）。
【００７２】次に、ヘッドＡ駆動部６１、ヘッドＢ駆動部６２を動作させヘッドＡ、Ｂの各スタンプノズル８１ａ、８１ｂにフラックスを転写する（ステップＳ５２）。一方、ヘッドＡ駆動部７１、ヘッドＢ駆動部７２の動作により、ヘッドユニット２２のヘッドＡ、Ｂに各々部品１を吸着する（ステップＳ６２）。そして、ヘッドＡ駆動部７１、ヘッドＢ駆動部７２を介して制御部５０はヘッドＡ、Ｂにおける部品１に対し該当部品であるかを認識する（ステップＳ６３）。
【００７３】次に、ヘッドユニット２１側では、ヘッドＡ、Ｂに対する前記基板位置認識部５１の認識結果に基づく実装基板３０の基板ズレによる位置補正が行われ（ステップＳ５３）、前記実装基板３０の所定の位置に対して正確にヘッドＡ、Ｂによるフラックスの塗布（スタンプ）が実行され（ステップＳ５４）、さらに、ヘッドユニット２１側からヘッドユニット２２へ塗布終了の合図が送られる（ステップＳ５５）。
【００７４】一方、ヘッドユニット２２側では、上述したステップＳ６３における部品１の認識動作の後、部品１のピックエラーか否かが判断され（ステップＳ６４）、部品１のピックエラーで無い場合にはヘッドＡ、Ｂにおける各部品１の認識補正による位置計算が実行され（ステップＳ６５）、次に、ヘッドＡ、Ｂに対する前記基板位置認識部５１の認識結果に基づく実装基板３０の基板ズレによる位置補正が行われる（ステップＳ６６）。また、部品１のピックエラーである場合には、ヘッドユニット２１は、ステップＳ５５でヘッドユニット２２がスタンプ終了の合図を受けるまで待機状態となり、ヘッドユニット２２の動作は、上述した通りステップＳ６２へ戻る。
【００７５】次に、ヘッドユニット２２側において、前記ヘッドユニット２１側からの塗布終了の合図が有るか否か判断され（ステップＳ６７）、ヘッドユニット２１側の塗布終了であれば、ヘッドユニット２２のヘッドＡ、Ｂに吸着した各部品１が、前記実装基板３０におけるヘッドユニット２１のヘッドＡ、Ｂによるフラックス塗布位置へ正確に搭載される（ステップＳ６８）。
【００７６】そして、次の工程でも同じ部品１を実装するか否かを制御部１が判断し（ステップＳ６９）、同じ部品１の実装であれば、ステップＳ５２及びステップＳ６２に移行して、ヘッドユニット２１、ヘッドユニット２２の各ヘッドＡ、Ｂに対して上述した場合と同様な制御が繰り返される。また、次の工程において異なる部品１の実装である場合には動作終了となる。
【００７７】図１２に示す実施の形態２については、スタンプノズル８１側と部品１側というように、ヘッドユニット２１、ヘッドユニット２２毎に分かれて動作を行うことが最大の特徴であり、これにより、図１２に示すヘッドユニット２１のヘッドＡのみのスタンプ方式よりタクト率を向上させることができる。
【００７８】また、本実施の形態２によれば、前述した図１１に示すモード３の場合と同等に実装基板３０の位置ズレ情報等、実装位置への部品、スタンプノズル両方の補正情報を持ち、正確な実装位置にフラックス等を塗布でき、部品１の裏面の電極部に満遍なくフラックスを塗布することが可能となる。
【００７９】尚、本実施の形態の前記基板位置認識部５１、部品位置認識部５３Ａ、５３Ｂ等は、ＣＣＤカメラ、レーザラインセンサ、発光部、受光部を備えた反射型の光センサ等を使用して構成できる。また、前記接着溶剤・フラックス供給装置１０におけるフラックス等の供給は、自動供給処理、手動供給処理のいずれでも採用可能である。さらに、本発明は、図１に示す構成のほか、種々の構成（例えばロータリー型）の部品搭載装置に適用可能である。
【００８０】
【発明の効果】本発明によれば、部品の種類に対応してヘッドに装置される吸着ノズル、スタンプノズル等の交換動作、接着媒体の供給動作、ヘッドによる部品、接着媒体の搭載動作を部品、接着媒体の種類に応じて自在に設定して基板への部品搭載を行うものであるから、少量多品種の生産の場合においても、高い生産効率を得ることが可能な部品搭載装置を提供することができる。
【００８１】また、本発明によれば、部品に粘性を問わない接着媒体を塗布し、基板の搭載位置に正確に実装することが可能となり、基板に対して塗布剤の印刷が不可能であった従来の部品に対しても円滑に対処することができ、高密度実装の部品の搭載にも対応可能な部品搭載方法を提供することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１７８０２２
【氏名又は名称】山形カシオ株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年（１９９８）２月２４日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】奈良 武
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| 【公開番号】 |
特開平１１−２４３２９８ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）９月７日 |
| 【出願番号】 |
特願平１０−４２１１６ |
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