JP5308253B2 - 電子部品装着装置、及び電子部品装着用バックアップピン - Google Patents

Description

本発明は、電子部品を吸着ノズルを用いて基板上に装着する電子部品装着装置、及びこの基板を裏面から支持するに好適な電子部品装着用のバックアップピンに関する。

電子部品装着装置では、基板上に電子部品を装着する際には、その裏面を複数のバックアップピンで支持することが広く行われている。基板の大きさ、形状、更には基板裏面に先付けされた部品の種類或いは位置等は、製作する基板ごとに異なる。したがって、製作する基板が変われば、バックアップピンの配置も替える必要がある。このバックアップピンの配置替えは、従来は人手で行われていたが、最近は吸着ノズルを用いて自動的に行うように工夫されている。

特許文献１は、このバックアップピンの配置替えを自動的に行うため、通常の電子部品吸着用ノズル群の中にバックアップピン用の吸着ノズルをストックし、図６に示すように、バックアップピン６１の配置替えでは、バックアップピン用の吸着ノズル６２に持ち替えて、バックアップピン６１をバックアップピンベース６３に配置することが記載されている。バックアップピン６１の配置替えが終了すると、基板６４が搬入され、バックアップピン６１によって裏面を支持するとともに、その表面への電子部品の装着動作が開始する。尚、６５はバックアップピン６１を真空吸着するための真空通路である。

このような配置替えは、高速にかつ細かな作業が求められ、バックアップピンの脱落や配置ミス等も心配されることから、特許文献２では、バックアップピンが適切に配置されたことを確認するバックアップピン認識装置についても提案されている。

特開平５−１５２７８２号公報 特開平１１−３４０６９３号公報

バックアップピンの配置替えが不安定となる一つの要因として、吸着ノズルによるバックアップピンの吸着精度の問題がある。

特許文献１では、図６に示すように、バックアップピンと吸着ノズルとの接触部にテーパー面を形成することで、吸着ノズルへのバックアップピンの挿入を容易としているが、その反面、バックアップピンが傾斜し易く、少しの傾きで真空がリークし、脱落し易い等の問題がある。

特許文献２では、このテーパー面を止め、バックアップピンにフランジを設けて水平面とし、吸着ノズル先端部の吸着口内側に小さなテーパーを形成することで、バックアップピンの挿入を容易にした構成が開示されている。しかし、このテーパー部で形成される空間が、吸着力を弱めると共に、バックアップピンの微小な傾斜を許容することになることから、前記特許文献１の場合と同様に、バックアップピンの少しの傾きで真空がリークし易いという問題があることが解った。

他方、最近は電子部品の微細化・多様化が一段と進み、基板の裏面に先付けされる電子部品も微細化・多様化すると共に搭載間隔が狭くなる傾向にあることから、この基板裏面における支持位置も制約が多く、厳しくなる傾向にある。

そこで本発明は、このような最近の傾向にも対応し、その主な目的とするところは、基板裏面に先付けされた電子部品との干渉を避けることが容易で、かつ、バックアップピンの自動配置替え作業の信頼性を向上することの出来る電子部品装着装置、更にはそのためのバックアップピンを提供することにある。

上記目的を達成するための、本発明の主な特徴は、バックアップピンを吸着ノズルを用いて配置するようにした電子部品装着装置において、バックアップピンの形状、特に吸着ノズルの吸着口に嵌合する部分の形状を、基板を支持する基板支柱部、テーパー部、及びバックアップピン本体に繋がる嵌合支柱部とから形成し、このテーパー部の勾配を利用することで基板支柱部の径を嵌合支柱部の径より小さくすることにより、この基板支柱部の径を調整して基板裏面に先付けされた電子部品との干渉を回避することを可能とし、且つ、テーパー部を利用して吸着ノズルの挿入を容易にしつつ、嵌合支柱部との作用で吸着力を高め、精度の高いバックアップピンの吸着を可能にしたところにある。

本発明の他の目的及び特徴については、以下述べる実施例で詳述する。

本発明によれば、基板裏面に先付けされた電子部品との干渉性が少なく、かつ精度の高いバックアップピンの吸着が可能となるので、バックアップピンの自動配置替え作業の信頼性、ひいては装着信頼性の高い電子部品装着装置、及びそのためのバックアップピンを提供することができる。

本発明に使用するバックアップピン用吸着ノズルの一実施例断面図である。 本発明によるバックアップピンの一実施例の側面図である。 本発明によるバックアップピンの吸着動作説明図である。 本発明によるバックアップピンの他の実施例の側面図である。 本発明を適用した電子部品装着装置の一実施例の平面図である。 従来のバックアップピンの説明図である。

以下、本発明の実施の形態について、図示する実施例を用いて具体的に説明する。

先ず、本発明を適用した電子部品装着装置の全体構成について、図５に示す一実施例平面図を用いて説明する。図示するように、電子部品装着装置５０の基台５９上に、種々の電子部品を供給するための電子部品供給装置５３が、着脱可能に、複数個並んで設置されている。対向する部品供給装置５３群の間には、基板搬送コンベア５１が設けられている。基板搬送コンベア５１は、矢印Ｆの方向から搬送されてくる基板５２を、基板搬送レール６０に沿って搬送及び位置決めする。図では、左側の部分にのみ基板５２が挿入され、右側部分はバックアップピンベース６１の全面が見えている状態を示す。基板搬送レール６０は基板５２の大きさに合わせて移動可能な可動式であり、また、基板５２の裏面は、図示する位置でバックアップピンにより支持されて、その表面に電子部品が装着される。

５５は、基板５２が搬送される方向と同方向に長い一対のＸビームであり、その両端部には図示していないアクチュエータ（例えば、リニアモータなど）が取り付けられている。このアクチュエータによりＸビーム５５は、基板５２が搬送される方向と直交する方向に、Ｙビーム５７に沿って移動可能に支持されており、部品供給装置５３と基板５２との間を行き来することが可能である。さらにＸビーム５５には、図示していないアクチュエータ（例えば、リニアモータなど）により、Ｘビーム５５の長手方向に、Ｘビームに沿って移動する部品吸着装着装置５４が設置されている。部品供給装置５３と基板搬送コンベア５１との間には、認識カメラ５６と吸着ノズル保管部５８が配置され、バックアップピン吸着用の吸着ノズルもこの保管部５８に保管されている。また、バックアップピンは、バックアップピンベース６１の隅に設けられたバックアップピン保管部６２に、必要な本数だけ保管されている。

認識カメラ５６は、部品供給装置５３にて部品吸着装着装置５４に吸着した電子部品の位置ずれ情報を取得するためのもので、電子部品が基板搬送方向及び基板搬送方向と直交する方向にどれだけ位置ずれしているか、また回転角度はどの程度か等の情報を、電子部品を撮影することにより確認することがきる。また、電子部品が吸着されているか否かを確認することもできることから、この認識カメラ５６を利用して、前記特許文献２に記載されているように、バックアップピン吸着時の吸着状態も確認することができる。

ノズル保管部５８は、種々の電子部品を吸着するための吸着ノズルを保管しておくところであるが、前記したように、ここに保管されているバックアップピン吸着用のノズルを、部品吸着装着装置５４に取り付けることで、バックアップピンの配置替え作業を行う。即ち、バックアップピンの配置替え動作時には、部品吸着装着装置５４は、自身のＸ方向への移動とＸビーム５５のＹ方向への移動との並行動作により、先ずバックアップピンベース６１上の配置換えが必要なバックアップピンを吸着して取り去り、次にそのバックアップピン又はバックアップピン保管部６２からバックアップピンを吸着して、バックアップピンベース６１上の指定された位置にバックアップピンを装着するわけである。

次に、このノズル保管部５８に保管されるバックアップピン用吸着ノズル、及びバックアップピン保管部６２に保管されるバックアップピンの一実施例について、図１及び図２を用いて説明する。

図1はバックアップピン用吸着ノズルの断面図であり、図に示すように、バックアップピン用吸着ノズル１は、バックアップピンを吸着する吸着口３、及びバックアップピンを真空吸引するための真空通路２から成る。

図２はバックアップピンの側面図であり、バックアップピンベース４上に、バックアップピン５が設置されている状態を示す。図示するように、バックアップピン５の上部には、基板の裏面を支持する基板支持部５a、テーパー部５b、嵌合支柱部5c、及び段差部５dが形成されており、この部分がバックアップピン用吸着ノズル１の吸着口に嵌合する。

次に、図３を用いて吸着動作の詳細を説明する。図は、バックアップピン用吸着ノズル１の吸着口３に、バックアップピン５の先端部分が嵌合し、真空通路２からの真空吸引により、吸着している状態を示す。

本発明では、基板支持部５aと嵌合支柱部5cとの間にテーパー部５bを設けているので、その勾配を調整することで、基板支持部５aの径を任意に形成することが出来る。従って、基板の裏面に先付けされる電子部品の微細化に合わせてその径を小さくすることができ、厚さの大きい電子部品に対しても、その支持部５aの長さを選定することで容易に対応することが出来る。

他方、吸着力は主に嵌合支柱部5cの径Ｂと隙間Ｄに依存するが、この嵌合支柱部5cの径Ｂも、テーパー部５bの勾配を調整することで、任意の大きさに形成することができる。併せて、この嵌合支柱部5cの長さＡを十分確保することで、吸着力を高める一方、バックアップピン５の傾きを抑制することができるので、バックアップピンの揺れによる真空のリークを極力小さくすることができ、更には脱落を防止することができる。

実験によれば、嵌合支柱部5cの径Ｂと吸着口３の内径Ｃ、及び嵌合支柱部5cの長さＡを以下の寸法で形成することで、従来に比べて揺れに強い安定した吸着力で、信頼性の高い配置替え作業を実現することが出来た。

Ａ＝５．０ｍｍ、Ｂ＝３．４ｍｍ、Ｃ＝３．５ｍｍ
この場合の嵌合支柱部5cと吸着口Ｃとの径の差Ｄは、０．１ｍｍとなり、この狭い間隔により、吸引力が維持され、かつ段差部５ｄの平坦部との面接触とも作用して、バックアップピン５の垂直度も維持されて、揺れによる真空のリークを十分抑制することができることが解った。

このことは、吸着ノズル１の吸着口３の内径Ｃと嵌合支柱部５a径Ｂとの径差Ｄが一定となる区間Ａが、その径差Ｄの２５倍以上であることを示し、嵌合支柱部5cの長さＡがこの値以上であれば、バックアップピン５の傾きを抑制しつつ十分な吸着力を維持することができ、この場合の嵌合支柱部5cの径Ｂは、吸着ノズル１の吸着口３の内径Ｃの０．９４倍以上となることが解った。

本実施例によれば、このような嵌合支柱部5cの径Ｂも、テーパー部５bの傾きを調整することで容易に実現することができ、かつ、このテーパー部５bの傾きによって、吸着ノズル１への挿入時のガイドを兼ねることが出来る。

前記したように、バックアップピン５の吸着力は、嵌合支柱部5cの径Ｂに依存する。一方、基板支持部５aの長さは、基板裏面への先付け電子部品の種類によっては、ある程度の長さを確保する必要があり、テーパー部５bの長さも、上記した吸着ノズル１の挿入時のガイドのためにある程度の長さが必要になる場合もある。このような場合に、吸着ノズル１の吸着口の長さが不足すると、更に別の吸着ノズルを準備しておく必要がある。

図５は、このような場合に好適なバックアップピンの他の実施例であり、バックアップピン５の嵌合支柱部5cの径Ｂを大きくすることで、吸着力を増やすと共に、その支柱部５cの長さＡを短く抑えた例を示す。加えて、本実施例では、フランジ５eを設けることで、吸着ノズル１の先端との接触面を確保し、バックアップピン５の本体の径は変更不要としている。

この様に本実施例においては、バックアップピン５の嵌合支柱部5cの径Ｂを大きくするわけであるが、このような場合にも、テーパー部５bの傾きを調整することで容易に対応することができる。

１・・・吸着ノズル
２・・・真空通路
３・・・吸着ノズルの吸着口
４・・・バックアップピンベース
５・・・バックアップピン
５a・・・基板支持部
５b・・・テーパー部
５c・・・嵌合支柱部
５０・・・電子部品装着装置
５２・・・基板
５３・・・電子部品供給装置
５６・・・認識カメラ
５８・・・吸着ノズル保管部
６０・・・基板搬送レール
６１・・・バックアップピンベース
６２・・・バックアップピン保管部

Claims (6)

1. 基板上に電子部品を装着する装置であって、上記基板の裏面をバックアップピンで支持し、当該バックアップピンを吸着ノズルを用いて配置するようにした電子部品装着装置において、上記吸着ノズルによって吸着され、当該吸着ノズルの吸着口に嵌合する部分のバックアップピンの形状を、上記基板を支持する基板支柱部、テーパー部、及びバックアップピン本体に繋がる嵌合支柱部とから形成し、上記テーパー部は上記基板支柱部の径を上記嵌合支柱部の径より小さくする勾配を有し、上記基板支柱部は上記径で所定の長さに形成され、上記嵌合支柱部に繋がる上記バックアップピン本体は、当該嵌合支柱部の径よりも大きく、且つ吸着時に上記吸着ノズル先端と接する段差部を形成してなり、上記段差部より下の部分がストレートに形成されたことを特徴とする電子部品装着装置。
2. 請求項１において、前記吸着ノズルの先端と前記バックアップピンの段差部とは、吸着時に互いに面接触する平坦部を形成してなることを特徴とする電子部品装着装置。
3. 請求項１において、前記嵌合支柱部の長さは、前記吸着ノズルの吸着口の内径と嵌合支柱部の外径との径差が一定となる区間が、その径差の２５倍以上となるようにしたことを特徴とする電子部品装着装置。
4. 請求項３において、前記嵌合支柱部の径は、前記吸着ノズルの吸着口の内径の０．９４倍以上としたことを特徴とする電子部品装着装置。
5. 電子部品が装着される基板の裏面を支持し、吸着ノズルによってバックアップピン取付け面に配置される電子部品装着用バックアップピンにおいて、上記バックアップピンは、吸着ノズルの吸着口に嵌合する部分のバックアップピンの形状を基板支柱部とテーパー部と嵌合支柱部とから形成し、上記テーパー部は上記基板支柱部の径を上記嵌合支柱部の径より小さくするための勾配を有し、上記基板支柱部は上記径で所定の長さに形成され、上記嵌合支柱部に繋がる上記バックアップピン本体は、当該嵌合支柱部の径よりも大きく、且つ吸着時に上記吸着ノズル先端と接する段差部を形成してなり、上記段差部より下の部分がストレートに形成されたことを特徴とする電子部品装着用バックアップピン。
6. 請求項５において、前記吸着ノズル先端と前記バックアップピンの段差部とは、吸着時に互いに面接触する平坦部を形成してなることを特徴とする電子部品装着用バックアップピン。

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