JP3965995B2 - 電子部品実装装置および電子部品実装方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品を基板に実装する電子部品実装装置および電子部品実装方法に間するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品を基板に実装する電子部品実装装置において電子部品を保持する方法として、真空吸着による方法が用いられる。この方法は、下端部に吸着孔が設けられた吸着ノズルを電子部品の上面に当接させた状態で吸着孔から真空吸引することにより発生する負圧を利用して電子部品を保持するものであり、真空吸引をオンオフすることのみによって保持状態を制御できるという利点がある。この反面、真空吸引状態は種々の要因によって必ずしも安定せず、確実な電子部品の保持・保持解除が保証されないという欠点がある。
【０００３】
例えば電子部品を保持するための吸着ノズルの吸引抵抗は、使用時間の経過によって増加するという傾向にある。すなわち吸着ノズルの内部または吸着ノズルの上流側の吸引回路には、真空吸引動作において吸着孔から吸引された微細な異物がそのままバルブ機構などに吸引されないよう、これらの異物を捕集するフィルタが内蔵されている。フィルタには、使用時間の経過に伴い捕集異物量が増加し、吸引抵抗が増加することから、適正な使用時間ごとに新しいフィルタと交換する必要がある。フィルタの吸引抵抗は、目視などによっては計測することが困難であるため、実際に真空吸引を行った際の到達真空度によって吸引抵抗が計測される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来の電子部品実装装置においては、この目詰まりによる吸引抵抗の増加程度を判定するには、吸着ノズルを移載ヘッドから一旦取り外して専用の計測装置を用いて到達真空度を計測する必要があった。このため吸着ノズルの状態を常に確認して適正な吸引状態に保つことができず、吸着ミスなどの動作不良の原因となるとともに、その都度吸着ノズルを取り外して専用の計測装置によって行う計測作業に手間と時間を要するという問題点があった。
【０００５】
そこで本発明は、吸着ノズルを取り外す手間を要することなく、真空吸引状態の異常を容易に検出することができる電子部品実装装置および電子部品実装方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の電子部品実装装置は、部品供給部から移載ヘッドの吸着ノズルによって電子部品を真空吸着によりピックアップして基板に実装する電子部品実装装置であって、前記吸着ノズルから真空吸引する真空吸引源と、この真空吸引源と前記吸着ノズルとを接続する真空吸引回路と、この真空吸引回路を断接する真空バルブと、真空吸引回路に配設された前記真空吸引回路内の真空度を計測する真空センサと、前記真空度と前記吸着ノズルによる真空吸引状態との対応関係を示すノズル特性データを含むノズルデータを各ノズル種類ごとに記憶するノズルライブラリデータ記憶部と、前記真空センサによる真空度計測結果を前記ノズル特性データと比較することにより前記吸着ノズルによる真空吸引状態を判定する判定手段とを備え、前記ノズル特性データは、吸着孔径が異なる各種の吸着ノズル毎に、前記真空度と、電子部品実装装置の保守点検時や稼動状態における真空吸引状態との対応関係を示したものであり、また前記真空吸引状態は、吸着ノズル無し、吸着ノズル正常装着、フィルタ目詰まり、部品無し、部品正常吸着および吸着面当接の状態であり、実装装置の稼働中に任意の吸着ノズルに対応したノズル特性データを前記ノズルライブラリデータ記憶部から読み出して吸着ノズル無し、吸着ノズル正常装着、フィルタ目詰まり、部品無し、部品正常吸着および吸着面当接の状態の判定を行う。
【０００７】
請求項２記載の電子部品実装方法は、部品供給部から移載ヘッドの吸着ノズルによって電子部品を真空吸着によりピックアップして基板に実装する電子部品実装方法であって、前記吸着ノズルから真空吸引するための真空吸引源と前記吸着ノズルとを接続する真空吸引回路内の真空度と前記吸着ノズルによる真空吸引状態との対応関係を示すノズル特性データを、各ノズル種類ごとにノズルライブラリデータ記憶部に記憶させるデータ記憶工程と、前記吸着ノズルから真空吸引する真空吸引工程と、この真空吸引工程において前記真空吸引回路に配設された真空センサによって真空吸引回路内の真空度を計測する真空度計測工程と、この真空度計測結果を前記ノズル特性データと比較することにより前記吸着ノズルによる真空吸引状態を判定する判定工程とを含み、前記ノズル特性データは、吸着孔径が異なる各種の吸着ノズル毎に、真空度と、電子部品実装装置の保守点検時や稼動状態における真空吸引状態との対応関係を示したものであり、また前記真空吸引状態は、吸着ノズル無し、吸着ノズル正常装着、フィルタ目詰まり、部品無し、部品正常吸着および吸着面当接の状態を含むものであり、実装装置の稼働中に任意の吸着ノズルに対応したノズル特性データを前記ノズルライブラリデータ記憶部から読み出して吸着ノズル無し、吸着ノズル正常装着、フィルタ目詰まり、部品無し、部品正常吸着および吸着面当接の状態の判定を行う。
【０００８】
本発明によれば、真空吸引回路内の真空度と吸着ノズルによる真空吸引状態との対応関係を示すノズル特性データを各ノズル種類ごとに予め記憶させておき、実装装置の稼働時において真空センサによる真空度計測結果をノズル特性データと比較して真空吸引状態を判定することにより、吸着ノズルを取り外す手間を要することなく、真空吸引状態の異常を容易に検出することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の平面図、図２は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の移載ヘッドの構成を示す図、図３は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の真空吸引・制御系の構成を示すブロック図、図４は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置に記憶されるデータの説明図、図５は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における真空吸引回路の真空度データの説明図、図６は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における真空吸引状態判定処理のフローチャートである。
【００１０】
まず図１を参照して電子部品実装装置の構造を説明する。図１において基台１の中央にはＸ方向に搬送路２が配設されている。搬送路２は基板３を搬送し電子部品の実装位置に位置決めする。搬送路２の両側方には、部品供給部４が配置されており、それぞれの部品供給部４には多数のテープフィーダ５が並設されている。テープフィーダ５はテープに保持された電子部品を収納し、このテープをピッチ送りすることにより電子部品を供給する。
【００１１】
基台１上面の両端部上にはＹ軸テーブル６Ａ，６Ｂが配設されており、Ｙ軸テーブル６Ａ，６Ｂ上には２台のＸ軸テーブル７Ａ，７Ｂが架設されている。Ｙ軸テーブル６Ａを駆動することにより、Ｘ軸テーブル７ＡがＹ方向に水平移動し、Ｙ軸テーブル６Ｂを駆動することにより、Ｘ軸テーブル７ＢがＹ方向に水平移動する。Ｘ軸テーブル７Ａ，７Ｂには、それぞれ移載ヘッド８および移載ヘッド８と一体的に移動するカメラ９が装着されている。
【００１２】
Ｙ軸テーブル６Ａ、Ｘ軸テーブル７Ａ、Ｙ軸テーブル６Ｂ、Ｘ軸テーブル７Ｂをそれぞれ組み合わせて駆動することにより移載ヘッド８は水平移動し、それぞれの部品供給部４から電子部品を吸着ノズル１０（図２参照）によってピックアップし、搬送路２に位置決めされた基板３上に実装する。基板３上に移動したカメラ９は、基板３を撮像して認識する。また部品供給部４から搬送路２に至る経路には、ラインカメラ１９が配設されている。ラインカメラ１９は、それぞれの移載ヘッド８に保持された状態の電子部品を下方から撮像する。
【００１３】
ラインカメラ１９に隣接して、ノズル交換部２０が配設されている。ノズル交換部２０は、交換用の種類が異なる吸着ノズル１０を多数収納しており、ノズル交換部２０に移載ヘッド８をアクセスさせることにより、以下に説明する単位移載ヘッド８ａに装着される吸着ノズル１０の交換ができるようになっている。
【００１４】
次に図２を参照して移載ヘッド８について説明する。図２に示すように、移載ヘッドはマルチタイプであり、部品保持手段としての単位移載ヘッド８ａを８個備えた構成となっている。これらの単位移載ヘッド８ａはそれぞれ下端部に電子部品を吸着して保持する吸着ノズル１０を備え、個別に昇降動作が可能となっている。ここで吸着ノズル１０は単位移載ヘッド８ａの下部に設けられた装着部８ｂ（図３参照）に着脱自在に装着され、ノズル交換部２０に収納された種類が異なる多数の吸着ノズル１０の中から電子部品の種類に応じて交換されるようになっている。
【００１５】
ここで図３を参照して、吸着ノズル１０から真空吸引する真空吸引・制御系の構成について説明する。図３に示すように、単位移載ヘッド８ａにおいて吸着ノズル１０が装着される装着部８ｂには真空バルブ１１が接続されており、真空バルブ１１は真空吸引源である真空ポンプ１３に接続されている。装着部８ｂに吸着ノズル１０が装着された状態で真空ポンプ１３を駆動し、真空バルブ１１を開状態にすることにより、吸着ノズル１０の下端部の吸着面に設けられた吸着孔１０ａより真空吸引する。
【００１６】
吸着ノズル１０から真空ポンプ１３に至る回路は、真空吸引時に空気が通過する真空吸引回路となっている。装着部８ｂには、フィルタ１８が内蔵されており、吸着ノズル１０から吸引された空気がフィルタ１８を通過することにより、真空吸引時に空気とともに吸引された異物がフィルタ１８によって捕集される。
【００１７】
真空バルブ１１と真空ポンプ１３の間の真空吸引回路には、真空センサ１２が介設されている。真空センサ１２は、真空吸引回路内の真空度、すなわち真空吸引回路内の絶対圧力と大気圧との差を示す圧力差を真空度として計測する。ここでは真空度が高いほど、絶対圧が低いことを示している。真空センサ１２の計測結果は、判定部１４に送られる。
【００１８】
判定部１４（判定手段）は、真空センサ１２の真空度計測結果を記憶部１６に記憶されている真空度データと比較することにより、吸着ノズル１０の下端部における電子部品の有無や、各単位移載ヘッド８ａの装着部８ｂにおける吸着ノズル１０の装着状態などの、真空吸引状態の判定を行う。判定結果は制御部１５に送られ、制御部１５は判定結果に基づいて報知部１７を制御することにより、吸着ノズルの装着状態異常などの異常報知を行う。
【００１９】
次に図４を参照して、記憶部１６に記憶されるデータについて説明する。記憶部１６は、記憶されるデータの内容によって、生産データ記憶部１６ａ、ノズルライブラリデータ記憶部１６ｂより構成される。生産データ記憶部１６ａは、部品データ２１ａ、実装座標データ２１ｂ、ノズル配置データ２１ｃなどを記憶する。部品データ２１ａは、基板に実装される電子部品の種類やサイズなどのデータであり、実装座標データ２１ｂは基板上の実装点の位置座標データである。またノズル配置データ２１ｃは、移載ヘッド８に装着される吸着ノズル１０の種類、すなわち各単位移載ヘッド８ａと当該単位移載ヘッドに装着されるノズルＮＯ．との対応関係を示すデータである。このノズル配置データ２１ｃを参照することにより、移載ヘッド８の各単位移載ヘッド８ａに装着された吸着ノズル１０のノズルＮＯ．を特定することができる。
【００２０】
ノズルライブラリデータ記憶部１６ｂは、移載ヘッド８に装着される吸着ノズル１０のノズル径やノズル長さなどのサイズデータと、以下に説明するノズル特性データを、各ノズル種類毎に記憶する。上述のノズル配置データ２１ｃと、ノズル特性データを対比させることにより、移載ヘッド８に種類の異なる吸着ノズル１０が装着されている場合においても、実装装置の稼働中に任意の吸着ノズル１０に対応したノズル特性データを読み出して、後述する真空吸引状態判定を行えるようになっている。
【００２１】
次に図５を参照して、吸着ノズル１０のノズル特性データについて説明する。このノズル特性データは、吸着孔径が異なる各種の吸着ノズル１０の特性を、当該吸着ノズル１０から真空吸引した際の真空吸引回路の真空度を用いて示すものである。図５は、真空センサ１２によって計測される真空度と、真空吸引系の状態、すなわち電子部品実装装置の保守点検時や稼動状態において真空吸引系に発生しうる各種の状態と、真空吸引回路内の真空度との対応関係を示したものである。真空度軸上に設定されたｖ０〜ｖ５は、各状態を判定するしきい値として設定される真空度データであり、各状態を実際に再現した上で真空センサ１２で得られる実測データに基づいて、ノズル種類毎に設定される。
【００２２】
ここで真空吸引系の状態として、［吸着ノズル無し］、［吸着ノズル装着異常］、［吸着ノズル正常装着］、［フィルタ目詰まり］、［部品無し］、［部品吸着状態異常］、［部品正常吸着］および［吸着面当接］の８つの状態が想定されている。以下、各状態と真空度データとの対応について説明する。
【００２３】
［吸着ノズル無し］は、装着部８ｂに吸着ノズル１０が装着されていない状態を示しており、この状態では装着部８ｂ内の内部孔が開放されたままとなることから、真空吸引回路内の絶対圧は大気圧に近い圧力であり真空度は最も低くなる。ここでは、真空度計測結果がノズル無し真空度ｖ０以下であれば、吸着ノズル無しと判定される。この［吸着ノズル無し］から、以下に説明する各状態の順に、真空吸引回路の開度は減少して閉状態の度合いが大きくなり、それぞれのしきい値の値が上昇する。
【００２４】
［吸着ノズル正常装着］は、装着部８ｂに吸着ノズル１０が正常に装着されている状態を示し、［吸着ノズル装着異常］は、装着部８ｂの吸着ノズル１０が装着されているものの、装着孔周囲への異物の噛み込みなどの不具合によって、リークを生じている状態を示す。装着部８ｂに吸着ノズル１０が装着された状態での真空度計測結果がノズル異常真空度ｖ１を超えていれば吸着ノズル１０は正常に装着されていると判定され、またノズル異常真空度ｖ１以下であれば吸着ノズル装着異常と判定される。なお、吸着ノズル種類によって吸着孔径が異なることから、ノズル異常真空度ｖ１は吸着ノズルの種類によって個別に設定される。
【００２５】
［フィルタ目詰まり］は、装着部８ｂ内のフィルタ１８に捕集された異物量が増加し、真空吸引時の圧力損失がフィルタ１８の交換もしくは清掃を必要とする程度まで増大したことを示している。ここでは装着部８ｂに吸着ノズル１０が装着された状態での真空度計測結果がフィルタ目詰まり真空度ｖ２以上であれば、フィルタ目詰まりと判定される。
【００２６】
［部品無し］は、真空吸引回路が吸引状態にあるにもかかわらず吸着ノズル１０の吸着面に電子部品が存在しない状態を示している。同様に装着部８ｂに吸着ノズル１０が装着された状態での真空度計測結果が部品無し真空度ｖ３以下であれば、部品無しと判定される。［部品吸着状態異常］は、吸着ノズル１０の吸着面に電子部品が存在するものの、吸着位置や姿勢が正常でなく吸着孔１０ａからの過度のリークが生じている状態を示している。吸着ノズル１０が装着され部品吸着状態における真空度計測結果が吸着異常真空度ｖ４以下であれば、部品吸着状態異常と判定される。
【００２７】
［部品正常吸着］は、吸着ノズル１０によって電子部品が正常に吸着保持されている状態を示しており、同様に部品吸着状態における真空度計測結果が吸着異常真空度ｖ４を超えていれば、部品正常吸着と判定される。そして、［吸着面当接］は、単位移載ヘッド８ａを下降させ、吸着ノズル１０の吸着面を基板上面などの平坦な個体面に当接させて押圧し、吸着面の吸着孔１０ａが塞がれている状態を示している。真空度計測結果が吸着面当接真空度ｖ５以上であれば、吸着面当接であると判定する。この判定は、吸着ノズル１０の吸着高さ検出や基板上面高さ検出に用いられる。
【００２８】
この電子部品実装装置は上記のように構成されており、以下電子部品実装装置の稼働中において行われる真空吸引状態判定処理について、図６のフローチャートにしたがって説明する。この真空吸引状態判定は、フィルタ１８の目詰まりなど、吸着ノズル１０から真空ポンプ１３に至るまでの真空吸引回路の状態を自動的に判定するものである。真空吸引状態判定に際しては、各判定項目毎に設定された計測条件、すなわち吸着ノズルが装着された状態か、または取り外された状態かを確認した上で、判定動作が実行される。
【００２９】
ここでは、フィルタ１８の目詰まりを判定対象とした場合を例に説明する。この例では、吸着ノズル１０が装着された状態で判定処理が実行される。まず真空バルブ１１を開状態にして（ＳＴ１）、吸着ノズル１０の吸着孔１０ａが開放状態で真空吸引する（ＳＴ２）（真空吸引工程）。
【００３０】
そして真空吸引開始から所定時間経過後の真空吸引回路内の真空度を真空度センサ１２によって計測する（ＳＴ３）（真空度計測工程）。この真空度計測結果は判定部１４に送られ、判定部１４はこの真空度計測結果をノズルライブラリデータ記憶部１６ｂに記憶された当該吸着ノズルのノズル特性データと比較し、真空吸引状態を判定する（ＳＴ４）（判定工程）。
【００３１】
すなわち、当該吸着ノズルのノズルＮＯ．に対応したしきい値ｖ２と真空度計測結果とを比較し、真空度計測結果がフィルタ目詰まり真空度ｖ２以上であればフィルタ１８は目詰まり状態であると判定し、異常報知（フィルタ目詰まり報知）を行う（ＳＴ６）。また、真空度計測結果がフィルタ目詰まり真空度ｖ２未満であればフィルタ１８の状態は正常であると判定し、予め設定された次動作へ移行する（ＳＴ５）。
【００３２】
これにより、種類の異なる複数の吸着ノズル１０を電子部品に応じて交換しながら実装動作を行う電子部品実装装置において、吸着ノズル１０をその都度取り外すことなく、フィルタ目詰まりなどの真空吸引状態の異常を容易に検出することができる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、真空吸引回路内の真空度と吸着ノズルによる真空吸引状態との対応関係を示すノズル特性データを各ノズル種類ごとに予め記憶させておき、実装装置の稼働時において真空センサによる真空度計測結果をノズル特性データと比較して真空吸引状態を判定することにより、吸着ノズルを取り外す手間を要することなく、真空吸引状態の異常を容易に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の平面図
【図２】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の移載ヘッドの構成を示す図
【図３】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の真空吸引・制御系の構成を示すブロック図
【図４】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置に記憶されるデータの説明図
【図５】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における真空吸引回路の真空度データの説明図
【図６】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における真空吸引状態判定処理のフローチャート
【符号の説明】
３ 基板
４ 部品供給部
８ 移載ヘッド
８ａ 単位移載ヘッド
８ｂ 装着部
１０ 吸着ノズル
１２ 真空センサ
１３ 真空ポンプ
１４ 判定部
１５ 制御部
１６ａ 生産データ記憶部
１６ｂ ノズルライブラリデータ記憶部

Claims (2)

1. 部品供給部から移載ヘッドの吸着ノズルによって電子部品を真空吸着によりピックアップして基板に実装する電子部品実装装置であって、前記吸着ノズルから真空吸引する真空吸引源と、この真空吸引源と前記吸着ノズルとを接続する真空吸引回路と、この真空吸引回路を断接する真空バルブと、真空吸引回路に配設された前記真空吸引回路内の真空度を計測する真空センサと、前記真空度と前記吸着ノズルによる真空吸引状態との対応関係を示すノズル特性データを含むノズルデータを各ノズル種類ごとに記憶するノズルライブラリデータ記憶部と、前記真空センサによる真空度計測結果を前記ノズル特性データと比較することにより前記吸着ノズルによる真空吸引状態を判定する判定手段とを備え、前記ノズル特性データは、吸着孔径が異なる各種の吸着ノズル毎に、前記真空度と、電子部品実装装置の保守点検時や稼動状態における真空吸引状態との対応関係を示したものであり、また前記真空吸引状態は、吸着ノズル無し、吸着ノズル正常装着、フィルタ目詰まり、部品無し、部品正常吸着および吸着面当接の状態であり、実装装置の稼働中に任意の吸着ノズルに対応したノズル特性データを前記ノズルライブラリデータ記憶部から読み出して吸着ノズル無し、吸着ノズル正常装着、フィルタ目詰まり、部品無し、部品正常吸着および吸着面当接の状態の判定を行うことを特徴とする電子部品実装装置。
2. 部品供給部から移載ヘッドの吸着ノズルによって電子部品を真空吸着によりピックアップして基板に実装する電子部品実装方法であって、前記吸着ノズルから真空吸引するための真空吸引源と前記吸着ノズルとを接続する真空吸引回路内の真空度と前記吸着ノズルによる真空吸引状態との対応関係を示すノズル特性データを、各ノズル種類ごとにノズルライブラリデータ記憶部に記憶させるデータ記憶工程と、前記吸着ノズルから真空吸引する真空吸引工程と、この真空吸引工程において前記真空吸引回路に配設された真空センサによって真空吸引回路内の真空度を計測する真空度計測工程と、この真空度計測結果を前記ノズル特性データと比較することにより前記吸着ノズルによる真空吸引状態を判定する判定工程とを含み、前記ノズル特性データは、吸着孔径が異なる各種の吸着ノズル毎に、真空度と、電子部品実装装置の保守点検時や稼動状態における真空吸引状態との対応関係を示したものであり、また前記真空吸引状態は、吸着ノズル無し、吸着ノズル正常装着、フィルタ目詰まり、部品無し、部品正常吸着および吸着面当接の状態を含むものであり、実装装置の稼働中に任意の吸着ノズルに対応したノズル特性データを前記ノズルライブラリデータ記憶部から読み出して吸着ノズル無し、吸着ノズル正常装着、フィルタ目詰まり、部品無し、部品正常吸着および吸着面当接の状態の判定を行うことを特徴と
   する電子部品実装方法。

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