JP2008270322A - 電子部品実装用装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電子部品実装ラインにおける装置構成の変更をよりフレキシブルに行うことができる電子部品実装用装置を提供することを目的とする。
【解決手段】基板に電子部品を実装して実装基板を製造する電子部品実装ラインに使用される電子部品実装装置を、基板を対象として部品搭載動作を実行する部品搭載機構が配設された部品搭載動作モジュール１２と、部品搭載動作モジュール１２の下部に着脱自在に連結され、基板３を所定の搬送経路に沿って搬送する基板搬送機構２ａが配設された基板搬送モジュール２と、基板搬送モジュール２が着脱自在に載置され、基板搬送モジュール２を所定位置に保持する基部モジュール１とによって構成する。これにより、部員搭載動作モジュール１２、基板搬送モジュール２を基板の種類に応じて交換することができ、電子部品実装ラインにおける装置構成の変更をよりフレキシブルに行うことができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、基板に電子部品を実装して実装基板を製造する電子部品実装ラインに使用される電子部品実装用装置に関するものである。

基板に電子部品を実装する電子部品実装ラインは、一般に電子部品搭載装置や検査装置などの複数の電子部品実装用装置を連結して構成される。それぞれの電子部品実装用装置においては、部品搭載や検査などの作業動作が、上流側から受け渡され作業位置に位置決めされた基板を対象として実行される。このような電子部品実装ラインを構成する電子部品実装用装置は、近年生産形態のフレキシブル化の要請から、対象とする基板に応じて交換が容易となるよう装置構成のモジュール化が進展している（例えば特許文献１参照）。この特許文献例においては、共通のシステムベース上に基板を対象として各種の作業を実行する対基板作業装置を整列して配置するようにしており、電子部品実装ラインの装置構成をフレキシブルに変更出来るようになっている。
特開２００４−１０４０７５号公報

近年電子機器製造分野においてはモデルチェンジの高頻度化や多品種少量生産形態の進展によって、従来に増して多品種の基板を対象とするとともに、複数基板の同時搬送など搬送形態を含めてより多様な生産形態に対応することが求められるようになっている。しかしながら、上述の特許文献例においては、対基板作業装置は基板搬送装置と一体化された構成となっていることから、異なる基板搬送形態が求められる場合には対基板作業装置の全体を交換する必要があり、電子部品実装ラインにおける装置構成の変更は必ずしも容易ではなかった。

そこで本発明は、電子部品実装ラインにおける装置構成の変更をよりフレキシブルに行うことができる電子部品実装用装置を提供することを目的とする。

本発明の電子部品実装用装置は、基板に電子部品を実装して実装基板を製造する電子部品実装ラインに使用される電子部品実装用装置であって、前記基板を対象として所定の作業動作を実行する作業動作機構が配設された作業動作モジュールと、前記作業動作モジュールの下部に着脱自在に連結され、前記基板を所定の搬送経路に沿って搬送する基板搬送機構が配設された基板搬送モジュールと、前記基板搬送モジュールが着脱自在に載置され、前記基板搬送モジュールを所定位置に保持する基部モジュールとによって構成され、前記作業動作モジュール、基板搬送モジュールを前記基板の種類に応じて交換する。

本発明によれば、電子部品実装ラインに使用される電子部品実装用装置を、基板を対象として所定の作業動作を実行する作業動作機構が配設された作業動作モジュールと、作業動作モジュールの下部に着脱自在に連結され、基板を所定の搬送経路に沿って搬送する基板搬送機構が配設された基板搬送モジュールと、基板搬送モジュールが着脱自在に載置され、基板搬送モジュールを所定位置に保持する基部モジュールとによって構成することにより、作業動作モジュール、基板搬送モジュールを基板の種類に応じて交換することができ、電子部品実装ラインにおける装置構成の変更をよりフレキシブルに行うことができる。

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ラインの構成説明図、図２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３、図４は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の断面図、図５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６，図７、図８，図９は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置におけるモジュール交換の説明図である。

まず図１を参照して、基板に電子部品を実装して実装基板を製造する電子部品実装ラインの構成を説明する。この電子部品実装ラインは、複数の電子部品実装用装置である電子部品実装装置ＭＴ１、ＭＴ２，ＭＴ３，ＭＴ４（以下、総称して電子部品実装装置ＭＴと記す。）を直列に接続して構成されている。これらの電子部品実装装置ＭＴは同一構造であり、それぞれ基部モジュール１上（図３、図４参照）に基板搬送モジュール２を装着し、さらに基板搬送モジュール２の上方に、以下に説明する部品搭載機構を備えた作業動作モジュールとしての部品搭載動作モジュール１２（図３，図４参照）を配設した構成となっている。部品搭載動作モジュール１２は、基板を対象として所定の作業動作（ここでは電子部品を搭載する部品搭載作業）を実行する作業動作機構（部品搭載機構）が配設された作業動作モジュールである。

基板搬送モジュール２はＸ方向に配列された基板搬送機構２ａを備えており、各電子部品実装装置ＭＴの基板搬送機構２ａを連結することにより、実装対象の基板３をＸ方向に搬送する搬送ラインが形成される。各電子部品実装装置ＭＴにおいて基板搬送機構２ａには、電子部品を基板３に実装するための実装ステージＳが設定されており、搬送ラインに沿って各電子部品実装装置ＭＴに搬入された基板３に対して、部品搭載機構によって電子部品が搭載される。

次に、図２，図３，図４を参照して、各電子部品実装装置ＭＴの構成を説明する。図２においては電子部品実装装置ＭＴ１，ＭＴ２のみを図示し、さらに電子部品実装装置ＭＴ１のみに符号を付して説明しているが、他の電子部品実装装置ＭＴも同一構造である。なお図３（ａ）、（ｂ）、図４（ａ）は、それぞれ図２におけるＡ−Ａ断面、Ｂ−Ｂ断面，Ｃ−Ｃ断面を示している。図２に示すように、電子部品実装装置ＭＴのそれぞれには、第１の部品搭載機構Ｍ１、第２の部品搭載機構Ｍ２がＸ方向に相対向して配置されており、第１の部品搭載機構Ｍ１、第２の部品搭載機構Ｍ２は、図１に示す実装ステージＳをＸ方向に２分した範囲をそれぞれ対象として部品実装作業を実行する。

第１の部品搭載機構Ｍ１、第２の部品搭載機構Ｍ２の構成を説明する。図２，図３（ａ）に示すように、電子部品実装装置ＭＴ１のＸ方向の両端部には、それぞれリニアモータ駆動のＹ軸移動テーブル６Ａ、６Ｂが配設されている。Ｙ軸移動テーブル６Ａ、６Ｂには、それぞれ片持ちビーム形状のＸ軸移動テーブル７Ａ、７Ｂが、それぞれ実装ステージＳ側に延出して片持ち支持されている。Ｙ軸移動テーブル６Ａ、６Ｂを駆動することにより、Ｘ軸移動テーブル７Ａ、７ＢはＹ方向に移動する。

図３（ａ）に示すように、Ｘ軸移動テーブル７Ａ、７Ｂには、それぞれ下端部に電子部品を吸着保持するノズル（図示省略）を備えた搭載ヘッド８Ａ、８Ｂが、Ｘ方向に移動自在に装着されている。Ｘ軸移動テーブル７Ａ、７Ｂはリニアモータ駆動であり、搭載ヘッド８Ａ、８ＢはいずれもＸ軸移動テーブル７Ａ、７ＢにＸ方向に配設されたリニアガイドレールに沿ってスライド移動自在となっている。Ｘ軸移動テーブル７Ａ、７ＢにＸ方向に配設された固定子と、搭載ヘッド８Ａ、８Ｂが固定された移動プレート（図示省略）に設けられた可動子との相互作用によって、搭載ヘッド８Ａ、８Ｂは移動プレートとともにＸ方向に移動する。

ここで、Ｘ軸移動テーブル７Ａ、７ＢがＹ軸移動テーブル６Ａ、６Ｂから片持ち支持されて延出した端部は、相互が微細な隙間を介して近接可能となっており、Ｘ軸移動テーブル７Ａ、７ＢのＹ方向位置を一致させてこれらをＸ方向に整列させることにより、搭載ヘッド８Ａ、８ＢをＸ軸移動テーブル７Ａ、７Ｂの間で相互に乗り移らせることができるようになっている。

基板搬送機構２ａの一方側には、それぞれ実装ステージＳの半分の範囲に対応して部品供給部４Ａ、４Ｂが配置されており、部品供給部４Ａ、４Ｂにはいずれも複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は実装対象の電子部品を保持したキャリアテープを収納しており、このキャリアテープをピッチ送りすることにより、第１の部品搭載機構Ｍ１、第２の部品搭載機構Ｍ２における部品ピックアップ位置に電子部品を供給する。部品ピックアップ動作に際しては、搭載ヘッド８Ａ、８ＢをそれぞれＹ軸移動テーブル６Ａ、Ｘ軸移動テーブル７ＡおよびＹ軸移動テーブル６Ｂ、Ｘ軸移動テーブル７Ｂによって、まず部品供給部４Ａ、４Ｂに移動させる。そしてここで搭載ヘッド８Ａ、８Ｂにそれぞれ備えられた吸着ノズルを昇降させて、テープフィーダ５から電子部品を取り出す。

部品供給部４Ａ、４Ｂから電子部品を取り出した搭載ヘッド８Ａ、８Ｂが実装ステージＳに移動する経路には、部品認識カメラ９Ａ、９Ｂが配置されている。電子部品を保持した搭載ヘッド８Ａ、８Ｂが部品認識カメラ９Ａ、９Ｂの上方を移動する際に、部品認識カメラ９Ａ、９Ｂは搭載ヘッド８Ａ、８Ｂに保持された電子部品を下方から撮像する。この撮像結果を認識処理することにより、搭載ヘッド８Ａ、８Ｂに保持された状態における電子部品の位置が検出される。そして搭載ヘッド８Ａ、８Ｂが実装ステージＳに移動して基板３に電子部品を搭載する際には、この位置検出結果を加味して電子部品搭載時の位置補正が行われる。

Ｙ軸移動テーブル６Ａ、６Ｂの一方側（図２において上側）の移動端には、それぞれＸ軸移動テーブル７Ａ、７Ｂと同一構成の予備Ｘ軸移動テーブル１０Ａ、１０Ｂが、Ｙ方向に移動自在に装着されている。これらのＸ軸移動テーブル７Ａ、７Ｂおよび予備Ｘ軸移動テーブル１０Ａ、１０Ｂの構造はＸ方向について対称となっている。これにより、Ｘ軸移動テーブル７Ａ、７Ｂに配設されたリニアガイドレールおよびリニアモータの固定子をＸ方向に整列させてこれらの端部を相互に近接させて連結することにより、いずれかに装着されていた搭載ヘッド８Ａ、搭載ヘッド８Ｂが結合されたスライダを相手側のリニアガイドレールに嵌合させることができる。

したがって、搭載ヘッド８Ａ、８Ｂを連結された相手側のＸ軸移動テーブル７Ａ、７Ｂに乗り移らせることが可能となる。この搭載ヘッド８Ａ、８Ｂの乗り移りは、Ｘ軸移動テーブル７ＡとＸ軸移動テーブル７Ｂとの間のみならず、Ｘ軸移動テーブル７Ａ、７Ｂ、予備Ｘ軸移動テーブル１０Ａ、１０Ｂのうち、相対向して整列させることが可能な１対のＸ軸移動テーブルの間においても可能となっている。そして連結された後の１対のＸ軸移動テーブルは、Ｙ軸移動テーブル６Ａ、６ＢによるＹ方向の移動において常に同期して移動し、１つのＸ軸移動テーブルとして動作する。

またＹ軸移動テーブル６Ａ、６Ｂの他方側（図２において下側）の移動端に相当する位置には、搭載ヘッド収納部１１Ａ、１１Ｂが部品供給部４Ａ、４Ｂの上方に位置して配設されている。搭載ヘッド収納部１１Ａ、１１Ｂは、図３（ｂ）に示すように、Ｘ軸移動テーブル７Ａ、７Ｂから取り外された搭載ヘッド８Ａ、８Ｂを載置して、取り出し自在に収納保持する。そして搭載ヘッド８Ａ、８ＢをＸ軸移動テーブル７Ａ、７Ｂに再装着する場合には、Ｘ軸移動テーブル７Ａ、７Ｂを搭載ヘッド収納部１１Ａ、１１Ｂに再びアクセスさせてヘッド装着動作を行わせることにより、搭載ヘッド８Ａ、８ＢをＸ軸移動テーブル
７Ａ、７Ｂに再装着することができる。

図４（ａ）に示すように、各電子部品実装装置ＭＴは、共通の基部モジュール１上に、基板３を搬送するための基板搬送機構２ａがＸ方向に設けられた搬送モジュール２を各部品搭載機構毎に配置し、さらに搬送モジュール２の上方に部品搭載動作モジュール１２を結合した構成となっている。部品搭載動作モジュール１２は、搭載ヘッド８Ａ，８Ｂによって電子部品を基板３に搭載する部品搭載動作を実行する部品搭載機構を備えており、前述のように予備Ｘ軸移動テーブル１０Ａ、１０Ｂおよび搭載ヘッド収納部１１Ａ，１１Ｂが含まれる。

基板搬送モジュール２には基板３を所定の搬送経路に沿って搬送する基板搬送機構２ａがＸ方向に配設され、部品搭載動作モジュール１２の下部に着脱自在に連結される。さらに基板搬送モジュール２には、実装される電子部品を供給するための部品供給モジュールが付属しており、これらの部品供給モジュールは電子部品実装装置における部品供給部を構成する（図２における部品供給部４Ａ，４Ｂ参照）。

図４（ａ）に示す例では、フィーダ装着カート１３の上面に設けられたフィーダベースに複数のテープフィーダ５を装着した構成の部品供給部４Ａ，４Ｂが、基板搬送機構２ａの一方側に配置されており、他方側には電子部品を平面収納状態で収納したトレイを供給するためのトレイベース１４が配置されている。図４（ｂ）に示すように、部品供給部４Ａ，４Ｂは、フィーダ装着カート１３上にテープフィーダ５を装着した状態のまま、基板搬送モジュール２に着脱出来るようになっており、同様にトレイベース１４も基板搬送モジュール２に対して着脱自在となっている。これにより、実装対象の電子部品の種類に応じた多様な部品供給形態に対応出来るようになっている。

基板搬送モジュール２は、台板形状の基部モジュール１の上面に着脱自在に載置される。基部モジュール１の上面には、基板搬送モジュール２を定位置に載置するための位置合わせ溝や嵌合孔からなる位置合わせ部が設けられており、簡便な装着作業によって基部モジュール１と基板搬送モジュール２との結合が行えるようになっている。さらに、部品搭載動作動作モジュール１２と基板搬送モジュール２との結合においても、同様の位置合わせ部によって簡便に装着作業が行えるようになっている。

なお、部品搭載動作モジュール１２を保持する構造としては、基部モジュール２から上方に延出して設けられた保持ポストによって部品搭載動作モジュール１２を位置固定する構成であっても、また部品搭載動作モジュール１２を基板搬送動作モジュール２によって位置保持する構成のいずれを採用してもよい。そしてこのようにして相互に結合自在に構成された部品搭載動作モジュール１２、基板搬送モジュール２は、実装対象の基板３の種類に応じて、異なった構成・機能を有するものと交換して用いられる。

このモジュール交換の例を、図５〜図９を参照して説明する。ここでは、図５（ａ）に示す電子部品実装装置ＭＴ１，ＭＴ２（図２に示すものと同一構成）を、図５（ｂ）に示す電子部品実装装置ＭＴ１Ａ，ＭＴ２Ａに変更する場合のモジュール交換例を示す。なお、図５（ａ）においては、電子部品実装装置ＭＴ１，ＭＴ２の搭載ヘッド収納部１１Ａ，１１Ｂの図示を省略している。

電子部品実装装置ＭＴ１Ａ，ＭＴ２Ａは、電子部品実装装置ＭＴ１においては幅広の基板３を搬送対象とする基板搬送機構２ａを備えた基板搬送モジュール２を用いているのに対し、幅狭の基板３Ａを搬送対象とする基板搬送機構２ｂを２レーン備えた基板搬送モジュール２Ａ（図９（ａ）参照）を用いるようにしている。そして、実装対象の基板３Ａが２レーンで搬入されることに対応して、搭載ヘッド８Ａ、Ｘ軸移動テーブル７Ａを２セッ
ト備えた構成の部品搭載動作モジュール１２Ａ（図７（ａ）参照）を用いている。

モジュール交換の手順例を説明する。ここに示す例においては部品搭載動作モジュール１２は基部モジュール１に設けられた保持ポストによって自重が保持される構成となっており、以下の手順に示すように、部品搭載動作モジュール１２が基部モジュール１に保持された状態で、中間の基板搬送モジュール２の着脱が行えるようになっている。

図６（ａ）は、基部モジュール１上に、基板搬送モジュール２、部品搭載動作モジュール１２を配置した電子部品実装装置ＭＴ１の状態を示しており、モジュール交換が開始されると、まず図６（ｂ）に示すように、部品搭載動作モジュール１２と基部モジュール１との結合を解除した後に部品搭載動作モジュール１２を側方にスライドさせ、次いで図６（ｃ）に示すように基板搬送モジュール２から部品搭載動作モジュール１２を完全に分離させる。

次に、図７（ａ）に示すように、新たに装着される部品搭載動作モジュール１２Ａを準備し、図７（ｂ）に示すように、基板搬送モジュール２の上面に沿ってスライドさせることにより、図７（ｃ）に示すように、部品搭載動作モジュール１２Ａを基板搬送モジュール２上に位置させた状態で、部品搭載動作モジュール１２Ａを基部モジュール１に保持させる。

この後、基板搬送モジュール２の交換が行われる。すなわち、図８（ａ）に示すように、基板搬送モジュール２はテープフィーダ５が装着されたフィーダ装着カート１３およびトレイベース１４が結合された状態にある。この状態から、テープフィーダ５が装着されたフィーダ装着カート１３およびトレイベース１４を基板搬送モジュール２から取り外しながら、基板搬送モジュール２の本体を基部モジュール１と部品搭載動作モジュール１２Ａの間から抜き出す。このとき部品搭載動作モジュール１２Ａは基部モジュール１によって自重を保持されていることから、部品搭載動作モジュール１２Ａを取り外すことなく基板搬送モジュール２の抜き出しを行うことが可能となっている。次いで図８（ｃ）に示すように、基板搬送モジュール２の本体、テープフィーダ５が装着されたフィーダ装着カート１３およびトレイベース１４をそれぞれ分離状態とする。

この後、新たな基板搬送モジュール２Ａの装着が行われる。まず図９（ａ）に示すように、基板搬送モジュール２Ａおよび追加して装着されるフィーダ装着カート１３およびテープフィーダ５を準備し、次に図９（ｂ）に示すように、基板搬送モジュール２Ａを基部モジュール１と部品搭載動作モジュール１２Ａとの間に挿入してスライドさせる。そして図９（ｃ）に示すように、基板搬送モジュール２Ａを基部モジュール１と部品搭載動作モジュール１２Ａとに結合した後、両側からテープフィーダ５が装着されたフィーダ装着カート１３を基板搬送モジュール２Ａに合体させる。これにより、図５（ｂ）に示す電子部品実装装置ＭＴ１Ａ，ＭＴ２Ａが完成する。

このように、電子部品実装ラインに使用される電子部品実装装置を、作業動作モジュール、基板搬送モジュールおよび基部モジュールによって構成することにより、作業動作モジュール、基板搬送モジュールを基板の種類に応じて交換することができ、電子部品実装ラインにおける装置構成の変更をよりフレキシブルに行うことができる。

なお本実施の形態においては、電子部品実装用装置として基板に電子部品を搭載する機能を有する電子部品実装装置の例を示したが、基板搬送モジュールによって搬送される基板に対して所定の作業動作を実行する装置であれば、電子部品実装装置以外にも本発明を適用することができる。

本発明の電子部品実装装置および電子部品実装方法は、電子部品実装ラインにおける装置構成の変更をよりフレキシブルに行うことができるという効果を有し、電子部品を基板に実装して実装基板を製造する分野に利用可能である。

本発明の一実施の形態の電子部品実装ラインの構成説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の平面図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の断面図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の断面図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の平面図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置におけるモジュール交換の説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置におけるモジュール交換の説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置におけるモジュール交換の説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置におけるモジュール交換の説明図

符号の説明

１ 基部モジュール
２，２Ａ 基板搬送モジュール
２ａ、２ｂ 基板搬送機構
３，３Ａ 基板
４Ａ、４Ｂ 部品供給部
５ テープフィーダ
６Ａ，６Ｂ Ｙ軸移動テーブル
７Ａ、７Ｂ Ｘ軸移動テーブル
８Ａ、８Ｂ 搭載ヘッド
１０Ａ、１０Ｂ 予備Ｘ軸移動テーブル
１１Ａ，１１Ｂ 搭載ヘッド収納部
１２，１２Ａ 部品搭載動作モジュール
ＭＴ１，ＭＴ１Ａ、ＭＴ２，ＭＴ２Ａ、ＭＴ３，ＭＴ４ 電子部品実装装置

Claims (2)

1. 基板に電子部品を実装して実装基板を製造する電子部品実装ラインに使用される電子部品実装用装置であって、
   前記基板を対象として所定の作業動作を実行する作業動作機構が配設された作業動作モジュールと、
   前記作業動作モジュールの下部に着脱自在に連結され、前記基板を所定の搬送経路に沿って搬送する基板搬送機構が配設された基板搬送モジュールと、
   前記基板搬送モジュールが着脱自在に載置され、前記基板搬送モジュールを所定位置に保持する基部モジュールとによって構成され、
   前記作業動作モジュール、基板搬送モジュールを前記基板の種類に応じて交換することを特徴とする電子部品実装用装置。
2. 前記作業動作モジュールは、搭載ヘッドによって電子部品を基板に搭載する部品搭載動作モジュールであり、前記基板搬送モジュールに加えて、前記電子部品を供給する部品供給モジュールを備えたことを特徴とする請求項１記載の電子部品実装用装置。

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