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JP2015220416A - 部品実装システム - Google Patents

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Abstract

【課題】部品供給装置の構成を簡単化すると共に、部品供給装置から部品実装機に供給される部品の吸着、上下反転及び実装の各動作を能率良く行うことができるようにする。
【解決手段】部品実装機11は、2つのロータリーヘッド41,42を備え、各ロータリーヘッド41,42は、回転軸43,44が鉛直方向に対して45°傾斜する傘型に形成されている。ダイ供給装置12は、実装面を上向きにしたダイ22を供給し、部品実装機11の一方のロータリーヘッド41は、所定ピッチ回転する毎に下向きとなった吸着ノズル45にダイ22を吸着する。他方のロータリーヘッド42は、所定ピッチ回転する毎に水平向きとなった吸着ノズル46の先端を一方のロータリーヘッド41の水平向きとなっている吸着ノズル45に吸着されたダイ22に対向させて該ダイ22を受け取った後、該ダイ22をその実装面を下向きにした状態で回路基板17に実装する。
【選択図】図2

Description

本発明は、実装面を上向きにした状態で部品を供給する部品供給装置を部品実装機にセットし、その部品を上下反転させて回路基板に実装する部品実装システムに関する発明である。
近年、特許文献1(特開2010−129949号公報)に記載されているように、ダイ(部品)を供給する部品供給装置を部品実装機にセットして、該部品供給装置から供給されるダイを該部品実装機の実装ヘッドで吸着して回路基板に実装するようにしたものがある。この部品供給装置は、複数のダイに分割するようにダイシングされたウエハが貼着されたダイシングシートを張設したウエハパレットを複数段に収容するマガジンと、ウエハパレットのダイシングシート上のダイを吸着する供給ヘッドとを備え、マガジンからウエハパレットを1枚ずつ引き出して該ウエハパレットのダイシングシート上のダイを供給ヘッドで吸着してピックアップするようにしている。
ところで、ダイは、ダイシングシートに貼着した1枚のウエハをダイシングして形成されているが、ダイの実装面を上向きにしてダイシングシートに貼着されている場合がある。そこで、特許文献2(特開2012−23230号公報)では、部品供給装置の供給ヘッドを上下反転させる反転機構を設け、ダイ吸着動作後に、供給ヘッドを上下反転させて該供給ヘッド上のダイを部品実装機の実装ヘッドで吸着して回路基板に実装するようにしている。
特開2010−129949号公報 特開2012−23230号公報
しかし、上記特許文献2の構成では、部品供給装置に、供給ヘッドを上下反転させる反転機構を設ける必要があり、部品供給装置の構成が複雑化したり、部品供給動作が複雑化してスループットが上がらないという欠点があった。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、部品供給装置の構成を簡単化できると共に、部品供給装置で供給される部品の吸着、上下反転及び実装の各動作を能率良く行うことができ、スループットを向上できる部品実装システムを提供することである。
上記課題を解決するために、請求項1に係る発明は、部品を供給する部品供給装置を部品実装機にセットし、該部品供給装置で供給される部品を該部品実装機の実装ヘッドで吸着して回路基板に実装する部品実装システムにおいて、前記部品実装機は、前記実装ヘッドとして少なくとも2つのロータリーヘッドを備え、各ロータリーヘッドは、回転軸を斜め上下方向又は水平方向に向けて設けられていると共に、各ロータリーヘッドに所定ピッチで配列された複数の吸着ノズルの向きが各ロータリーヘッドの回転により少なくとも下向きと水平向きに移り変わるように構成され、前記部品供給装置は、実装面を上向きにした状態で部品を供給し、一方のロータリーヘッドは、前記所定ピッチ回転する毎に下向きとなった吸着ノズルに前記部品供給装置で供給される部品を吸着し、他方のロータリーヘッドは、前記所定ピッチ回転する毎に水平向きとなった吸着ノズルの先端を前記一方のロータリーヘッドの水平向きとなっている吸着ノズルに吸着された部品に対向させて該部品を受け取った後、前記他方のロータリーヘッドを回路基板の上方へ移動させて、前記他方のロータリーヘッドが前記所定ピッチ回転する毎に下向きとなった吸着ノズルに吸着された部品をその実装面を下向きにした状態で回路基板に実装するようにしたものである。
この構成では、部品実装機に設けた2つのロータリーヘッドを使用して、部品供給装置で供給される部品の吸着、上下反転及び実装までの全ての動作を行うことができるため、部品供給装置に、供給ヘッド(部品吸着機構)や反転機構を設ける必要がなく、部品供給装置の構成を簡単化でき、コストダウンすることができる。しかも、部品実装機に設けた2つのロータリーヘッドの複数の吸着ノズルを効率良く使用して、部品供給装置で供給される部品の吸着、上下反転及び実装の各動作を能率良く行うことができ、スループットを向上できる。
この場合、ロータリーヘッドは、例えば、回転軸を水平方向に向けた円盤状のヘッドの外周に所定ピッチで複数の吸着ノズルを放射状に設けた構成としても良いが、この構成では、吸着ノズルの旋回半径が大きくなり、ヘッド構成が大型化する。
そこで、請求項2のように、各ロータリーヘッドの回転軸を鉛直方向に対して45°傾斜させ、各吸着ノズルを前記回転軸の径方向(直角方向)に対して45°傾斜させた構成とすると良い。このように構成すれば、吸着ノズルの旋回半径を小さくできて、ヘッド構成を小型化できる。
本発明は、2つのロータリーヘッドを個別にX−Y−Z方向に移動させる構成としても良いが、この構成では、2つのX−Y−Z移動機構を必要として、構成の複雑化や大型化を招く。
そこで、請求項3のように、部品実装機に、2つのロータリーヘッドを保持する装着ヘッドと、前記装着ヘッドを移動させる装着ヘッド移動機構とを設け、前記装着ヘッドには、前記2つのロータリーヘッドを個別に回転させる回転機構と、前記2つのロータリーヘッドを個別に上下動させる上下動機構と、前記2つのロータリーヘッドの間隔を調整するヘッド間隔調整機構とを設けた構成とすると良い。このように構成すれば、1つの装着ヘッドに2つのロータリーヘッドを設けたコンパクトな構成とすることができ、構成を簡単化、小型化できる。
また、請求項4のように、装着ヘッドに、2つのロータリーヘッドの各吸着ノズルに吸着された部品を撮像する撮像装置を設け、この撮像装置で撮像した画像を処理して前記各吸着ノズルに吸着された部品を認識するようにしても良い。このようにすれば、部品の吸着動作や上下反転動作(部品受け渡し動作)を行いながら、並行して部品の撮像動作を行うことができ、スループットを更に向上できる。
また、請求項5のように、部品実装機は、実装面を下向きにした状態で部品を供給する別の部品供給装置がセットされている場合は、2つのロータリーヘッド間で部品の受け渡しを行わず、前記別の部品供給装置で供給される部品を2つのロータリーヘッドの各吸着ノズルで順番に吸着して回路基板に実装するようにすれば良い。このようにすれば、実装面を下向きにした状態で部品を供給する別の部品供給装置がセットされている場合は、2つのロータリーヘッドを個別に使用して部品の吸着と実装を能率良く実行することができる。
図1は本発明の一実施例の部品実装システムの平面図である。 図2は部品実装機の装着ヘッドの構成を示す側面図である。 図3は部品吸着動作を説明する図である。 図4は部品受け渡し動作を説明する図(その1)である。 図5は部品受け渡し動作を説明する図(その2)である。 図6は部品受け渡し動作を説明する図(その3)である。 図7は部品撮像動作を説明する図である。 図8は部品実装動作を説明する図である。
以下、本発明を実施するための形態を具体化した一実施例を説明する。
まず、部品実装システム全体の構成を説明する。
図1に示すように、部品実装機11には、部品供給装置であるダイ供給装置12が着脱可能にセットされる。部品実装機11には、ダイ供給装置12のセット位置に隣接してフィーダセット台13が設けられ、このフィーダセット台13上に、ダイ供給装置12とは別の部品供給装置であるテープフィーダ等のフィーダ(図示せず)が着脱可能にセットされる。フィーダセット台13上にセットするフィーダは、テープフィーダに限定されず、トレイフィーダ、バルクフィーダ、スティックフィーダ等であっても良く、これらのフィーダの中から複数種のフィーダをフィーダセット台13上にセットするようにしても良い。
部品実装機11には、装着ヘッド15をXY方向(左右前後方向)に移動させる装着ヘッド移動機構16が設けられている。この装着ヘッド移動機構16は、Y方向(回路基板17の搬送方向と直角な方向)にスライド移動するYスライド18と、該Yスライド18に、X方向(回路基板17の搬送方向)にスライド可能に支持されたXスライド19とを備え、該Xスライド19に装着ヘッド15が取り付けられている。部品実装機11には、回路基板17を搬送するコンベア25が2台並設されている。
一方、ダイ供給装置12には、ウエハパレット27を複数段に収容するマガジン28が設けられている。ウエハパレット27は、多数のダイ22(部品)に分割するようにダイシングされたウエハが貼着された伸縮可能なダイシングシート29を、円形の開口部を有するダイシングフレーム30にエキスパンドした状態で装着し、該ダイシングフレーム30をパレット本体31にねじ止め等により取り付けた構成となっている。本実施例では、ダイシングシート29上のダイ22は、実装面を上向きにした状態で貼着されている。ダイ供給装置12には、マガジン28からウエハパレット27を部品実装機11のコンベア25側へ引き出す引き出し機構35が設けられている。
また、ダイ供給装置12には、後述する部品実装機11の吸着ノズル45にダイシングシート29上のダイ22を吸着する際に、ダイシングシート29のうちの吸着ノズル45に吸着しようとする部分をその下方から突き上げる突き上げ機構36(図3参照)が設けられている。
図2に示すように、部品実装機11の装着ヘッド15には、2つのロータリーヘッド41,42がY方向に並べて保持されている。各ロータリーヘッド41,42は、ヘッド形状が同一サイズの傘型に形成され、各ロータリーヘッド41,42の回転軸43,44が鉛直方向(Z方向)に対して45°傾斜し、両回転軸43,44の中心線の延長線が両ロータリーヘッド41,42間の中間位置の下方側で交差するように各ロータリーヘッド41,42が配置されている。各ロータリーヘッド41,42には、それぞれ複数の吸着ノズル45,46が所定ピッチで保持され、各吸着ノズル45,46が各回転軸43,44の径方向に対して45°傾斜している。本実施例では、各ロータリーヘッド41,42には、それぞれ4つの吸着ノズル45,46が90°ピッチで保持されている。
装着ヘッド15には、各ロータリーヘッド41,42を個別に回転させる回転機構(図示せず)と、各ロータリーヘッド41,42を個別に上下動させる上下動機構47,48が設けられ、更に、少なくとも片方のロータリーヘッド42をY方向に移動させて両ロータリーヘッド41,42の間隔を調整するヘッド間隔調整機構49が設けられている。
更に、図7に示すように、装着ヘッド15には、2つのロータリーヘッド41,42の各吸着ノズル45,46に吸着されたダイ22をプリズム51,52を介して撮像する2つの撮像装置53,54が設けられ、各撮像装置53,54で撮像した画像を画像処理装置(図示せず)で処理して各吸着ノズル45,46に吸着されたダイ22を認識して、ダイ22の吸着位置のずれやダイ22の有無(吸着ミス)等を判定するようにしている。
以上説明した構成により、各ロータリーヘッド41,42に所定ピッチで配列された複数の吸着ノズル45,46の向きが各ロータリーヘッド41,42の回転により少なくとも下向きと水平向きに移り変わるように構成され、一方のロータリーヘッド41は、前記所定ピッチ回転する毎に下向きとなった吸着ノズル45にダイ供給装置12で供給されるダイ22を吸着し、他方のロータリーヘッド42は、前記所定ピッチ回転する毎に水平向きとなった吸着ノズル46の先端を前記一方のロータリーヘッド41の水平向きとなっている吸着ノズル45に吸着されたダイ22に対向させて該ダイ22を受け取り、ダイ22の吸着動作と受け渡し動作(上下反転動作)を行った後、装着ヘッド移動機構16により装着ヘッド15を移動させて前記他方のロータリーヘッド42を回路基板17の上方へ移動させて、前記他方のロータリーヘッド42が前記所定ピッチ回転する毎に下向きとなった吸着ノズル46に吸着されたダイ22をその実装面を下向きにした状態で回路基板17に実装するようにしている。更に、ダイ22の吸着動作や受け渡し動作(上下反転動作)を行いながら、並行して2つのロータリーヘッド41,42の各吸着ノズル45,46に吸着されたダイ22を2つの撮像装置53,54で撮像し、その画像を画像処理装置(図示せず)で処理して各吸着ノズル45,46に吸着されたダイ22を認識して、ダイ22の吸着位置のずれやダイ22の有無(吸着ミス)等を判定するようにしている。
以下、図3乃至図8を用いて、ダイ供給装置12で供給されるダイ22を回路基板17に実装する動作を説明する。
まず、図3に示すように、装着ヘッド移動機構16により装着ヘッド15をダイ吸着位置へ移動させて、一方のロータリーヘッド41の下向きの吸着ノズル45をダイシングシート29上の吸着対象となるダイ22の上方に位置させて、上下動機構47により当該一方のロータリーヘッド41を下降させて、下向きの吸着ノズル45にダイシングシート29上のダイ22を吸着した後、装着ヘッド15を次のダイ吸着位置へ移動させながら、当該一方のロータリーヘッド41を所定ピッチ回転させて、下向きとなった吸着ノズル45に次の吸着順序のダイ22を吸着するという動作を繰り返して、一方のロータリーヘッド41の全ての吸着ノズル45にダイ22を順番に吸着する。
この後、図4に示すように、上下動機構47により一方のロータリーヘッド41を元の高さまで上昇させて、一方のロータリーヘッド41の水平向きの吸着ノズル45に吸着されたダイ22を他方のロータリーヘッド42の水平向きの吸着ノズル46の先端に対向させた状態にする。
この後、図5に示すように、ヘッド間隔調整機構49により他方のロータリーヘッド42をY方向に移動させて、他方のロータリーヘッド42の水平向きの吸着ノズル46の先端を、一方のロータリーヘッド41の水平向きの吸着ノズル45に吸着されたダイ22に当接させて、そのダイ22を他方のロータリーヘッド42の水平向きの吸着ノズル46に吸着させる。これにより、一方のロータリーヘッド41の水平向きの吸着ノズル45からダイ22を他方のロータリーヘッド42の水平向きの吸着ノズル46に受け渡す。この受け渡し動作により、ダイ22が上下反転されて他方のロータリーヘッド42の吸着ノズル46に吸着される。
この後、図6に示すように、ヘッド間隔調整機構49により他方のロータリーヘッド42を元の位置へ戻して、一方のロータリーヘッド41の水平向きの吸着ノズル45からダイ22を引き離した後、2つのロータリーヘッド41,42を所定ピッチ回転させて、一方のロータリーヘッド41の水平向きとなった吸着ノズル45に吸着されたダイ22を他方のロータリーヘッド42の水平向きとなった吸着ノズル46の先端に対向させてダイ22を受け渡す。以後、同様の動作を繰り返して、一方のロータリーヘッド41の全ての吸着ノズル45から他方のロータリーヘッド42の全ての吸着ノズル46にダイ22を受け渡す。
この際、ダイ22の吸着動作や受け渡し動作(上下反転動作)を行いながら、図7に示すように、2つのロータリーヘッド41,42の各吸着ノズル45,46に吸着されたダイ22を2つの撮像装置53,54で撮像して、その画像を処理して各吸着ノズル45,46に吸着されたダイ22を認識して、ダイ22の吸着位置のずれやダイ22の有無(吸着ミス)等を判定する。
図8に示すように、ダイ22の受け渡し動作(上下反転動作)を終了した後、装着ヘッド移動機構16により装着ヘッド15をダイ実装位置へ移動させて他方のロータリーヘッド42を回路基板17の上方に位置させて、当該他方のロータリーヘッド42が前記所定ピッチ回転する毎に下向きとなった吸着ノズル46に吸着されたダイ22をその実装面を下向きにした状態で回路基板17に実装する。
ダイ22の実装終了後、装着ヘッド移動機構16により装着ヘッド15をダイ吸着位置へ戻して、上述したダイ22の吸着動作と受け渡し動作(上下反転動作)を行いながら、並行してダイ22の撮像動作を行った後、実装動作を行うという動作を繰り返す。
尚、部品実装機11のフィーダのセット台13上にセットした別の部品供給装置で供給される部品の実装面が上向きになっている場合も、2つのロータリーヘッド41,42を使用して、上述と同様の方法で、供給される部品の吸着動作と受け渡し動作(上下反転動作)を行いながら、並行して部品の撮像動作を行った後、実装動作を行うという動作を繰り返す。
一方、実装面を下向きにしたダイを貼着したウエハパレットをダイ供給装置12にセットした場合や、別の部品供給装置で供給される部品の実装面が下向きになっている場合は、ダイ等の部品を上下反転動作を行う必要がないため、2つのロータリーヘッド41,42間でダイ等の部品の受け渡しを行わず、供給されるダイ等の部品を2つのロータリーヘッド41,42の各吸着ノズル45,46で順番に吸着しながら、並行してダイ等の部品の撮像動作を行った後、ダイ等の部品を回路基板17に実装する。このようにすれば、供給されるダイ等の部品の実装面が下向きになっている場合は、2つのロータリーヘッド41,42を個別に使用してダイ等の部品の吸着動作と実装動作と撮像動作を能率良く実行することができる。
以上説明した本実施例では、部品実装機11に設けた2つのロータリーヘッド41,42を使用して、ダイ供給装置12等の部品供給装置で供給されるダイ等の部品の吸着、上下反転及び実装までの全ての動作を行うことができるため、ダイ供給装置12等の部品供給装置に、供給ヘッド(部品吸着機構)や反転機構を設ける必要がなく、ダイ供給装置12等の部品供給装置の構成を簡単化でき、コストダウンできる。しかも、部品実装機11に設けた2つのロータリーヘッド41,42の複数の吸着ノズル45,46を効率良く使用して、ダイ供給装置12等の部品供給装置で供給されるダイ等の部品の吸着、上下反転及び実装の各動作を能率良く行うことができ、スループットを向上できる。
本発明に使用するロータリーヘッドは、例えば、回転軸を水平方向に向けた円盤状のヘッドの外周に所定ピッチで複数の吸着ノズルを放射状に設けた構成としても良いが、この構成では、吸着ノズルの旋回半径が大きくなり、ヘッド構成が大型化する。
そこで、本実施例では、各ロータリーヘッド41,42の回転軸43,44を鉛直方向に対して45°傾斜させ、各吸着ノズル45,46が回転軸43,44の径方向(直角方向)に対して45°傾斜させているため、吸着ノズル45,46の旋回半径を小さくできて、ヘッド構成を小型化できる。
本発明は、2つのロータリーヘッド41,42を個別にX−Y−Z方向に移動させる構成としても良いが、この構成では、2つのX−Y−Z移動機構を必要として、構成の複雑化や大型化を招く。
そこで、本実施例では、部品実装機11に、2つのロータリーヘッド41,42を保持する装着ヘッド15と、この装着ヘッド15を移動させる装着ヘッド移動機構16とを設け、装着ヘッド15には、2つのロータリーヘッド41,42を個別に回転させる回転機構と、2つのロータリーヘッド41,42を個別に上下動させる上下動機構47,48と、2つのロータリーヘッド41,42の間隔を調整するヘッド間隔調整機構49とを設けた構成としているため、1つの装着ヘッド15に2つのロータリーヘッド41,42を設けたコンパクトな構成とすることができ、構成を簡単化、小型化できる。
また、本実施例では、装着ヘッド15に、2つのロータリーヘッド41,42の各吸着ノズル45,46に吸着されたダイ22を撮像する2つの撮像装置53,54を設け、各撮像装置53,54で撮像した画像を処理して各吸着ノズル45,46に吸着されたダイ22を認識するようにしているため、ダイ22の吸着動作や上下反転動作(受け渡し動作)を行いながら、並行してダイ22の撮像動作を行うことができ、スループットを更に向上することができる。
尚、本実施例では、一方のロータリーヘッド41の全ての吸着ノズル45にダイ22を吸着した後、他方のロータリーヘッド42の吸着ノズル46にダイ22を受け渡すようにしたが、一方のロータリーヘッド41の吸着ノズル45でダイ22の吸着動作を行いながら、並行して他方のロータリーヘッド42の吸着ノズル46にダイ22を受け渡すようにしても良い。
その他、本発明は、上記実施例に限定されず、各ロータリーヘッド41,42に保持させる吸着ノズル45,46の数を変更したり、各ロータリーヘッド41,42の回転軸43,44の傾斜角度を変更したり、部品実装機11やダイ供給装置12の構成を適宜変更しても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できることは言うまでもない。
11…部品実装機、12…ダイ供給装置(部品供給装置)、13…フィーダセット台、15…装着ヘッド、16…装着ヘッド移動機構、17…回路基板、22…ダイ(部品)、27…ウエハパレット、28…マガジン、29…ダイシングシート、35…引き出し機構、41,42…ロータリーヘッド、43,44…回転軸、45,46…吸着ノズル、47,48…上下動機構、49…ヘッド間隔調整機構、51,52…プリズム、53,54…撮像装置

Claims (5)

  1. 部品を供給する部品供給装置を部品実装機にセットし、該部品供給装置で供給される部品を該部品実装機の実装ヘッドで吸着して回路基板に実装する部品実装システムにおいて、
    前記部品実装機は、前記実装ヘッドとして少なくとも2つのロータリーヘッドを備え、各ロータリーヘッドは、回転軸を斜め上下方向又は水平方向に向けて設けられていると共に、各ロータリーヘッドに所定ピッチで配列された複数の吸着ノズルの向きが各ロータリーヘッドの回転により少なくとも下向きと水平向きに移り変わるように構成され、
    前記部品供給装置は、実装面を上向きにした状態で部品を供給し、
    一方のロータリーヘッドは、前記所定ピッチ回転する毎に下向きとなった吸着ノズルに前記部品供給装置で供給される部品を吸着し、
    他方のロータリーヘッドは、前記所定ピッチ回転する毎に水平向きとなった吸着ノズルの先端を前記一方のロータリーヘッドの水平向きとなっている吸着ノズルに吸着された部品に対向させて該部品を受け取った後、前記他方のロータリーヘッドを回路基板の上方へ移動させて、前記他方のロータリーヘッドが前記所定ピッチ回転する毎に下向きとなった吸着ノズルに吸着された部品をその実装面を下向きにした状態で回路基板に実装することを特徴とする部品実装システム。
  2. 前記各ロータリーヘッドは、回転軸が鉛直方向に対して45°傾斜し、前記各吸着ノズルが前記回転軸の径方向に対して45°傾斜していることを特徴とする請求項1に記載の部品実装システム。
  3. 前記部品実装機には、前記2つのロータリーヘッドを保持する装着ヘッドと、前記装着ヘッドを移動させる装着ヘッド移動機構とが設けられ、
    前記装着ヘッドには、前記2つのロータリーヘッドを個別に回転させる回転機構と、前記2つのロータリーヘッドを個別に上下動させる上下動機構と、前記2つのロータリーヘッドの間隔を調整するヘッド間隔調整機構とが設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載の部品実装システム。
  4. 前記装着ヘッドには、前記2つのロータリーヘッドの各吸着ノズルに吸着された部品を撮像する撮像装置が設けられ、
    前記撮像装置で撮像した画像を処理して前記各吸着ノズルに吸着された部品を認識することを特徴とする請求項3に記載の部品実装システム。
  5. 前記部品実装機は、実装面を下向きにした状態で部品を供給する別の部品供給装置がセットされている場合は、前記2つのロータリーヘッド間で部品の受け渡しを行わず、前記別の部品供給装置で供給される部品を前記2つのロータリーヘッドの各吸着ノズルで順番に吸着して回路基板に実装することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の部品実装システム。
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