JP4473072B2 - 電子部品の実装装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品の実装装置に関する。

従来、電子部品の実装装置が特許文献１に開示されている。この電子部品の実装装置は、力を加えられることにより変形する板ばねと、該板ばねを介して、基板上の所定位置に実装される素子を吸着する吸着ノズルと、吸着ノズルを移動させることにより板ばねを押圧し、該吸着ノズルが吸着した半導体素子の基板に接触する側の面を該基板の表面に平行となるようにならわせるボイスコイルモータとを備え、吸着ノズルは、電流を供給されるコイルを有しており、ボイスコイルモータは、コイルを貫く磁場を生成し、該コイルに流れる電流の大きさを変化させることにより、吸着ノズルを移動させるように形成されている。

板ばねは、第１回転軸に対して揺動可能な円盤状の中心部と、中心部を囲むように該中心部の外部に配置され、第１回転軸に直交する第２回転軸に対して揺動可能なリング状の外縁部とを有している。

この電子部品の実装装置によれば、ボイスコイルモータを用い、ヘッドを下降して板バネの中心部を押すことにより、半導体素子と基板とを接着させていた。この際、板ばねの変形部が変形し、中心部及び外縁部が揺動することにより、半導体素子の表面に偏った力を吸収する。これにより、半導体素子の表面に加わる力が均等になる。そして、半導体素子と基板とのそれぞれの接続面の角度が修正され、半導体素子は基板に平行に実装される。
つまり、吸着ノズルの外縁に板ばねを配置し、吸着姿勢の変化にはボイスコイルモータを配置した機構により、基板に対して電子部品を平行にならわせていた。これにより、半導体素子を基板上に精度よく実装することができる。

特開２００２−９３８５７号公報

しかし、上記電子部品の実装装置では、ボイスコイルモータにより吸着ヘッドを上下動しており、該ボイスコイルモータを駆動する制御部を有している。したがって、電子部品の実装装置が複雑になっていた。

本発明は、簡易な機構で電子部品と基板とを平行にできる電子部品の実装装置を提供することを解決すべき課題としている。

本発明の電子部品の実装装置は、電子部品を吸着する吸着面を有する第1柱部を有し、該吸着面と反対側に該第1柱部よりも太い鍔部を有する吸着ヘッドと、
該吸着ヘッドの第１柱部を遊挿すると共に、前記鍔部を載せる受け面を有するハウジングと、前記吸着ヘッドの第１柱部を孔に挿入して該第１柱部の側面を固定すると共に、前記ハウジングの先端に固定された板バネと、前記吸着ヘッドの第１柱部の先端部に前記板バネと水平になるように固定されたストッパ部材と、前記吸着ヘッドを挿入可能な開口を有し、前記ストッパ部材の両端部を当接する第１当接面を有し、該第１当接面の反対側となる第２当接面に前記電子部品を装着する基板の両端部を前記第２当接面に当接する台と、前記ハウジングを上昇下降させる上下移動手段と、を備えたことを特徴とするものである。

吸着ヘッドが電子部品を吸着した状態で、上下移動手段によりハウジングを下降すると、吸着ヘッドの第１柱部が揺動しながら下降して、台の開口に吸着ヘッドの第１柱部を挿入する。そうすると、電子部品が基板に当接すると共に、ストッパ部材の両端部が台の第１当接面に当接する。吸着ヘッドに吸着された電子部品と基板とが接触して、基板に対して電子部品が平行になるように、板バネが撓む。したがって、簡易な機構で基板に対して電子部品が平行にできる。

基板の両端部を第２当接面に当接させる弾性部材を備えことが好ましい。これにより、ヘッドに吸着された電子部品を、基板に当接する際に、所定以上の押圧力により電子部品を基板に当接すると、基板が弾性部材を圧縮する。したがって、所定の圧力以上で電子部品を基板に押圧することを防止できる。

板バネの第１ばね定数は、弾性部材の第２ばね定数より小さい、 ことが好ましい。これにより、ヘッドに吸着された電子部品を、基板に当接する際に、電子部品と基板とが非平行であると、板バネが弾性部材よりも速く撓み、電子部品と基板とを平行にする。したがって、電子部品と基板とが非平行でも、板バネの撓みにより電子部品と基板とを平行にできる。

電子部品を、接着剤を介して基板に載せる、ことが好ましい。これにより、第１当接面の面と第２当接面の面との距離から、電子部品の厚さと、吸着ヘッドの第１柱部が台の開口に侵入した深さとを差し引いた値が接着剤の厚さとなる。したがって、接着剤の厚さを所望で一定にできる。

本発明を具現化した実施例１を図によって説明する。
実施例１．
本発明の一実施例を電子部品の実装装置について図１及び図２を参照して説明する。
電子部品の実装装置１は、図１に示すように、本体３と、該本体３に対応する台３０とから成っている。本体３は、図１に示すように、電子部品５を吸着する吸着ヘッド７を有している。吸着ヘッド７は、中央に貫通された空気挿入孔７ｅを有する四角の筒形で、電子部品５を吸着する吸着面７ａを有する第１柱部７ｃと、吸着面７ａと反対側に第１柱部７ｃよりも太くて薄い鍔部７ｄとを有している。鍔部７ｄの中央にホース１１が固定されており、吸着ヘッド７の空気孔７ｅとホース１１の孔とが貫通するように形成されている。そして、吸着ヘッド７の吸着面７ａは、平行に加工されている。吸着ヘッド７の第１柱部７ｃを遊挿すると共に、収納するハウジング９とを有している。

ハウジング９は、略円筒形で、先端部に開口９ａを有し、中央に第１孔９ｅを有する円盤状の仕切り部９ｆを有し、該仕切り部９ｆと天部９ｔとにより空洞部９ｕを成しており、天部９ｔの中央に第１孔９ｅよりも小さい第２孔９ｚを有している。該第１孔９ｅに吸着ヘッド７の第１柱部７ｃを遊挿し、第２孔９ｚにホース１１を遊挿している。さらに、ハウジング９の仕切り部９ｆの上面(受け面)に吸着ヘッド７の鍔部７ｄの下端が当接し、空洞部９ｕに吸着ヘッド７の鍔部７ｄが収納されている。

ハウジング９の先端の中央には、板バネとしてのジンバルバネ１３がネジ１５により固定されている。ジンバルバネ１３は円形で、第１のばね定数を有し、中央の孔に吸着ヘッド７の第１柱部７ｃを挿入すると共に、第１柱部７ｃの側面を固定している。ジンバルバネ１３は、図２に示すように、同心円で、四つの円弧により形成される第１円弧群１３ａと、該第１円弧群１３ａよりも外側に、四つの円弧により第２円弧群１３ｄが形成されている。

吸着ヘッド７の先端部には、ストッパ部材１７が吸着面７ａと平行になるように固定されている。ストッパ部材１７は、長方形の板材で、ジンバルバネ１３よりも短くて第２円弧群１３ｄを形成する仮想円の直径とほぼ同一の長さに形成されている。ハウジング９をＸ，Ｙ，Ｚ軸方向に移動させると共に、θ方向に傾ける上下移動手段として機能を含む移動機構２０を有している。

台３０は略箱状で、開口３０ｅを有し、地面に固定された板状の基部３０ａと、該基部３０ａから立ち上げられた一対の断面が逆Ｌ形状部３２に対向して設けられている。逆Ｌ形状部３２には、上面の水平部にストッパ部材１７と当接する第1当接面３２ａ，３２ａを有しており、第1当接面３２ａ，３２ａと反対側には、第２当接面３２ｃ，３２ｃを有している。第1及び第２当接面３２ａ，３２ｃは、平行に形成されている。
台３０の基部３０ａの上面には、第１のばね定数よりも小さい第２のばね定数を有するコイルバネ３４が固定され、該コイルバネ３４の先端に基板４０が載せられている。これにより、基板４０の上面端部が第２当接面３２ｃに当接されるように形成されている。

上記のように構成された電子部品の実装装置の動作について図３及び図４を参照して説明する。
いま、図３に示すように、基板４０をコイルバネ３４により持ち上げて、基板４０の両端部が台３０の第２当接面３２ｃに当接している。基板４０の上に接着剤５０を塗布する。ホース１１から空気を吸引して吸着ヘッド７の吸着面７ａで電子部品５を吸着する。
この状態において、移動機構２０によりハウジング９をさらに下降すると、吸着ヘッド７も、ハウジンク９内で揺動しながら下降する。そうすると、吸着ヘッド７に吸着された電子部品４０の底面が接着剤５０を介して基板４０と接触する。この状態から移動機構２０によりハウジング９を僅かに下降すると、図４に示すように、ストッパ部材１７の端部が台３０の第１当接面３２ａ，３２ａに当接する。

該当接により、吸着ヘッド７が基板４０に対して、ほぼ垂直になる。そうすると、吸着ヘッド７に固定されたジンバルバネ１３の第１のばね定数がコイルバネ３４の第２のばね定数よりも小さいので、ジンバルバネ１３がコイルバネ３４の撓み量よりも大きく撓む。これにより、吸着ヘッド７が基板４０に対して、ほぼ垂直状態を維持しつつフランジ９が僅かに傾く。
基板４０の上面を基準として電子部品５が接着剤５０を介して基板４０に平行に固着することができる。そして、ホース１１からの吸引を停止し、電子部品５を吸着ヘッド７の吸着面７ａから解放する。移動機構２０によりハウジング９を上昇して吸着ヘッド７を元の位置に復帰する。

この電子部品の実装装置１では、移動機構２０により吸着ヘッド７を下降させると、電子部品５が基板２０に当接すると共に、ストッパ部材１７の各端部が、台３０の逆Ｌ形状部３２の第１当接面３２ａに当接する。そうすると、基板４０に対して電子部品５が平行になるように、ジンバルバネ１３が撓む。したがって、簡易な機構で基板４０に対して電子部品５が平行にできる。つまり、従来技術のように、吸着ヘッド7を上下動させるボイスコイルモータが不要で、その制御も不要である。したがって、簡易な電子部品の実装装置を得ることができる。

この電子部品の実装装置１では、台３０における逆Ｌ形状部３２の天板部の厚さを変更することより、接着剤５０の厚さを調整することができる。

この電子部品の実装装置１では、吸着ヘッド７に吸着された電子部品５を基板４０に所定以上の押圧力により当接すると、基板４０がコイルバネ３４を圧縮する。これにより、所定の圧力以上で電子部品５を基板４０に押圧することを防止できる。

この電子部品の実装装置１では、ヘッド７に吸着された電子部品５を、基板４０に当接する際に、電子部品５と基板４０とが非平行であると、ジンバルバネ１３がコイルバネ３４よりも大きく撓み、電子部品５と基板４０とを平行にする。
電子部品５と基板４０とが非平行でも、吸着ヘッド７の第１柱部７ｃがハウジング９の第１孔９ｅを遊挿しているので、吸着ヘッド７が基板４０に対してほぼ垂直を維持する。このため、ハウジング７が自由に傾くと共に、ジンバルバネ１３の撓みにより電子部品５と基板４０とを平行にできる。

この電子部品の実装装置1では、第１当接面３２ａと第２当接面３２ｂとの距離から、電子部品５の厚さと、吸着ヘッド７の第１柱部７ｃが台３０の開口に侵入した深さとを差し引いた値が接着剤５０の厚さとなる。したがって、接着剤５０の厚さを所望で一定にできる。ここで、接着剤５０の代替に、半田、Ａｇペーストなどでも良い。

以上において、本発明を実施例１に即して説明したが、本発明は上記実施例１に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。

本発明は、電子部品の実装装置に利用できる。

本発明の実施例による電子部品の実装装置の全体図である。 図１に示す吸着ヘッドの底面図である。 図１に示す吸着ヘッドに電子部品を吸着し、接着剤をプリント基板塗布した断面図である。 図１に示す吸着ヘッドに電子部品を吸着して接着剤を介してプリント基板に固定した断面図である。

符号の説明

１ 電子部品の実装装置、５ 電子部品、７ 吸着ヘッド、９ ハウジング、１３ ジンバルバネ(板バネ)、１７ ストッパ部材、３４ コイルバネ、４０ 電子部品。

Claims (4)

1. 電子部品を吸着する吸着面を有する第1柱部を有し、該吸着面と反対側に該第1柱部よりも太い鍔部を有する吸着ヘッドと、
   該吸着ヘッドの第１柱部を遊挿すると共に、前記鍔部を載せる受け面を有するハウジングと、
   前記吸着ヘッドの第１柱部を孔に挿入して該第１柱部の側面を固定すると共に、前記ハウジングの先端に固定された板バネと、
   前記吸着ヘッドの第１柱部の先端部に前記板バネと水平になるように固定されたストッパ部材と、
   前記吸着ヘッドを挿入可能な開口を有し、前記ストッパ部材の両端部を当接する第１当接面を有し、該第１当接面の反対側となる第２当接面に前記電子部品を装着する基板の両端部を前記第２当接面に当接する台と、
   前記ハウジングを上昇下降させる上下移動手段と、
   を備えたことを特徴とする電子部品の実装装置。
2. 前記基板の両端部を前記第２当接面に当接させる弾性部材と、
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電子部品の実装装置。
3. 前記板バネのばね定数は、前記弾性部材のばね定数より小さい、ことを特徴とする請求項２に記載の電子部品の実装装置。
4. 前記電子部品を、接着剤を介して前記基板に装着することを特徴とする請求項３に記載の電子部品の実装装置。

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