JP2013115229A

JP2013115229A - 部品実装方法及び部品実装システム

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Publication number: JP2013115229A
Application number: JP2011259948A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Ishitani; 泰行石谷
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2011-11-29
Filing date: 2011-11-29
Publication date: 2013-06-10
Also published as: US9699945B2; US20140298649A1; CN103959932A; WO2013080408A1; CN103959932B

Abstract

【課題】挿入ピンがピン挿入孔に十分に入り込めずに部品が非正常な姿勢で基板に装着されてしまうことを防止できるようにした部品実装方法及び部品実装システムを提供することを目的とする。
【解決手段】部品３が備える複数の挿入ピン３ａと基板２側の複数のピン挿入孔２ａとの位置合わせを行ったうえで吸着ノズル２６によって部品３を基板２側に押圧し、部品３が備える各挿入ピン３ａが対応する基板２のピン挿入孔２ａに入り込むようにして部品３を基板２に装着する部品装着工程と、部品３を基板２に装着した後、部品３を再度基板２側に押圧して部品３の各挿入ピン３ａが対応する基板２のピン挿入孔２ａに押し込まれるようにする部品押し込み工程とを実行する。
【選択図】図４

Description

本発明は、吸着ノズルによりピン挿入型の部品を吸着して基板に装着する部品実装方法及び部品実装システムに関するものである。

従来、下方に延びた複数の挿入ピンを備えた部品（ピン挿入型の部品）を基板に装着する部品実装装置として、部品をチャックにより挟んだうえで部品が備える複数の挿入ピンと基板側の複数のピン挿入孔との位置合わせをし、部品の挿入ピンが基板側のピン挿入孔に挿入されるように部品を基板側へ押し付けて部品の装着を行う部品実装装置が知られている（例えば、特許文献１）。このようなタイプの部品実装装置では、部品をチャックにより、しっかりと固定した状態で基板への挿入ができることから、部品を一度基板側へ押し付けただけで確実に部品を基板に装着することができる。

また、近年では部品実装装置の汎用化等の観点から、部品を吸着ノズルによって吸着したうえで、部品に設けられた端子部を基板上に設けられた電極に載せるようにして部品の装着を行う部品実装装置（いわゆる表面実装装置）を用いてピン挿入型の部品の基板への装着を行うようになってきている。

特開平４−３５４１９８号公報

しかしながら、上記のように、ピン挿入型の部品を吸着ノズルによって吸着して基板に装着するタイプの部品実装装置では、部品に対する吸着ノズルの位置ずれが大きかった場合等、部品の基板への装着時における部品の押し込み力が全ての挿入ピンに均等に作用しなかったときには、全部又は一部の挿入ピンがピン挿入孔に十分に入り込めずに非正常な姿勢（例えば部品が基板に対して傾いた姿勢）で装着されてしまうケースが起り得た。

そこで本発明は、挿入ピンがピン挿入孔に十分に入り込めずに部品が非正常な姿勢で基板に装着されてしまうことを防止できるようにした部品実装方法及び部品実装システムを提供することを目的とする。

請求項１に記載の部品実装方法は、下方に延びた複数の挿入ピンを有する部品を吸着ノズルによって吸着し、その吸着した部品の複数の挿入ピンが基板に設けられたピン挿入孔に挿入されるように吸着ノズルを移動させて部品の基板への装着を行う部品実装方法であって、部品が備える複数の挿入ピンと基板側の複数のピン挿入孔との位置合わせを行ったうえで吸着ノズルによって部品を基板側に押圧し、部品が備える各挿入ピンが対応する基板のピン挿入孔に入り込むようにして部品を基板に装着する部品装着工程と、部品を基板に装着した後、部品を再度基板側に押圧して部品の各挿入ピンが対応する基板のピン挿入孔に押し込まれるようにする部品押し込み工程とを含む。

請求項２に記載の部品実装方法は、請求項１に記載の部品実装方法であって、前記部品押し込み工程において押圧する部品上の位置は、部品装着工程において吸着ノズルが部品を吸着していた位置とは異なる。

請求項３に記載の部品実装方法は、請求項１又は２に記載の部品実装方法であって、前記部品押し込み工程を、前記部品装着工程で用いた吸着ノズルで実行する。

請求項４に記載の部品実装方法は、請求項１又は２に記載の部品実装方法であって、前記部品押し込み工程を、前記部品装着工程で用いた吸着ノズル以外の吸着ノズルで実行する。

請求項５に記載の部品実装方法は、請求項１乃至４の何れかに記載の部品実装方法であって、前記部品装着工程の後、基板に対する部品の装着姿勢の検査を行う検査工程を実行し、前記部品押し込み工程を、前記検査工程で基板に対する装着姿勢が非正常であると判断された部品についてのみ実行する。

請求項６に記載の部品実装システムは、下方に延びた複数の挿入ピンを有する部品を吸着ノズルによって吸着し、その吸着した部品の複数の挿入ピンが基板に設けられたピン挿入孔に挿入されるように吸着ノズルを作動させて部品の基板への装着を行う装着ヘッドと、部品が備える複数の挿入ピンと基板側の複数のピン挿入孔との位置合わせを行ったうえで吸着ノズルによって部品を基板側に押圧し、部品が備える各挿入ピンが対応する基板のピン挿入孔に入り込むようにして部品を基板に装着した後、その部品を基板に装着した吸着ノズル又はその吸着ノズル以外の吸着ノズルにより部品を再度基板側に押圧して部品の各挿入ピンが対応する基板のピン挿入孔に押し込まれるように装着ヘッドを作動させる装着ヘッド作動制御手段とを備えた。

本発明では、部品を基板に装着した後、部品を再度基板側に押圧することで部品の各挿入ピンが基板のピン挿入孔内に押し込まれるようにしており、最初の部品の押圧時（部品装着工程）においてピン挿入孔に十分に入り込ませることができなかった挿入ピンがあった場合であっても、その挿入ピンを次の部品の押圧時（部品押し込み工程）にはピン挿入孔に十分に入り込ませることができるので、部品が非正常な姿勢で基板に装着されてしまうことを防止することができる。

本発明の一実施の形態における部品実装システムの構成図本発明の一実施の形態における基板と部品の斜視図（ａ）（ｂ）（ｃ）本発明の一実施の形態における部品押し込みパターンの例を示す図（ａ）（ｂ）（ｃ）本発明の一実施の形態における部品押し込みパターンの例を示す図（ａ）〜（ｆ）本発明の一実施の形態における部品押し込みパターンの例を示す図

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１において部品実装システム１は、基板２に部品３を装着する第１の部品実装装置１１、第１の部品実装装置１１によって部品３が装着された基板２の検査を行う検査装置１２及び検査装置１２によって検査が行われた基板２に部品３を装着する第２の部品実装装置１３が基板２の搬送方向（Ｘ軸方向とする）にこの順で並んで成り、これら第１の部品実装装置１１、検査装置１２及び第２の部品実装装置１３が共通の制御装置４により制御されるようになっている。

第１の部品実装装置１１は、基台２１上に基板２の搬送及び所定位置への位置決めを行うコンベア２２、コンベア２２の側方に設けられて部品３の供給を行うトレイフィーダ等の部品供給部２３及び直交座標系ロボット等から成るヘッド移動機構２４を備え、ヘッド移動機構２４によって装着ヘッド２５が移動されるようになっている。装着ヘッド２５は下方延びて昇降及び上下軸回りの回転が自在な複数の吸着ノズル２６を備えており、装着ヘッド２５には撮像視野を下方に向けた基板カメラ２７が設けられている。また、基台２１上のコンベア２２と部品供給部２３との間には撮像視野を上方に向けた部品カメラ２８が設けられている。

図１において、制御装置４は、コンベア２２の作動制御を行って基板２の搬送及び位置決めを行い、ヘッド移動機構２４の作動制御を行って装着ヘッド２５及び基板カメラ２７を水平面内で移動させる。また、制御装置４は、装着ヘッド２５における各吸着ノズル２６の昇降及び上下軸回りの回転作動制御と各吸着ノズル２６による部品供給部２３からの部品３の吸着作動制御を行い、基板カメラ２７による基板２の撮像動作と部品カメラ２８による装着ヘッド２５（吸着ノズル２６）により吸着された部品３の撮像動作の制御を行う。基板カメラ２７の撮像動作によって得られた画像データ及び部品カメラ２８の撮像動作によって得られた画像データはともに制御装置４に送られ、制御装置４はこれらの画像データに基づく画像認識処理を行う。

図２において、部品３は下面から下方に延びた複数の挿入ピン３ａを有したピン挿入型の部品から成り、基板２には各部品３に対応してその部品３が備える挿入ピン３ａが挿入される複数のピン挿入孔２ａが設けられている。このため、部品３に設けられた各挿入ピン３ａが対応する基板２のピン挿入孔２ａの上方に位置するようにした状態で部品３を基板２に対して相対的に下降させれば、各挿入ピン３ａを対応するピン挿入孔２ａ内に入り込ませることができる。

次に、第１の部品実装装置１１により基板２に部品３を装着する部品実装作業の実行手順を説明する。この部品実装作業では、制御装置４は先ず、コンベア２２を作動させることにより、図示しない上流工程側の他の装置から送られてきた基板２を受け取って搬入し、所定の作業位置（図１に示す位置）に位置決めする。そして、ヘッド移動機構２４の作動制御を行って、装着ヘッド２５を部品供給部２３の上方に移動させ、吸着ノズル２６によって部品３を真空吸着して部品３の吸着（ピックアップ）を行う（部品吸着工程）。

制御装置４は、吸着ノズル２６による部品３の吸着を行ったら、ヘッド移動機構２４を作動させ、吸着ノズル２６によって吸着した部品３が部品カメラ２８の上方を通過するように装着ヘッド２５を移動させつつ、その部品３を部品カメラ２８により下方から撮像させ、得られた画像に基づいて、部品３が備える複数の挿入ピン３ａそれぞれの位置を検出する（挿入ピン位置検出工程）。

制御装置４は、部品３が備える複数の挿入ピン３ａそれぞれの位置を検出したら、コンベア２２により位置決めした基板２の上方に装着ヘッド２５を移動させる。そして、基板カメラ２７により、これから部品３の装着を行おうとしている基板２上の領域を上方から撮像し、得られた画像に基づいて、部品３の挿入ピン３ａが挿入される各ピン挿入孔２ａの位置を検出する（ピン挿入孔位置検出工程）。

制御装置４は、基板２の各ピン挿入孔２ａの位置を検出したら、挿入ピン位置検出工程で検出した各挿入ピン３ａの位置とピン挿入孔位置検出工程で検出した各ピン挿入孔２ａの位置とに基づいて、各挿入ピン３ａがそれぞれ対応するピン挿入孔２ａの直上に位置するように（対応する挿入ピン３ａとピン挿入孔２ａが上下に合致するように）装着ヘッド２５を移動させたうえで吸着ノズル２６を下降させ、部品３の各挿入ピン３ａが対応する基板２のピン挿入孔２ａに上方から挿入されるようにして、部品３を基板２に装着する（部品装着工程）。

制御装置４は、部品３を基板２に装着し、吸着ノズル２６の下端が部品３から上方に離間するように吸着ノズル２６を装着ヘッド２５に対して上昇させたら、装着ヘッド２５を微小量水平移動させたうえで、吸着ノズル２６によって部品３を再度基板２側に押圧する（部品押し込み工程）。これにより部品３の各挿入ピン３ａが対応する基板２のピン挿入孔２ａに改めて押し込まれるので、最初の部品３の押圧時（部品装着工程）においてピン挿入孔２ａに十分に入り込ませることができなかった挿入ピン３ａがあった場合であっても、その挿入ピン３ａを次の部品の押圧時（部品押し込み工程）にピン挿入孔２ａに十分に入り込ませることができる。

なお、この部品押し込み工程における部品３の押圧パターンとしては、例えば、図３（ａ）→（ｂ）→（ｃ）のように、吸着ノズル２６によって部品３を吸着していた位置と同一の部品３上の位置を吸着ノズル２６によって再度押圧するパターンや、図４（ａ）→（ｂ）→（ｃ）のように、吸着ノズル２６によって部品３を吸着していた位置とは異なる部品３上の位置を吸着ノズル２６によって再度押圧するパターン等があり、これらのパターンを単独或いは複合（連続）して行う。前者のパターンでは部品３が備える全部の挿入ピン３ａのピン挿入孔２ａへの入り込み量が不十分であった場合（この場合、図３（ａ）に示すように部品３は基板２に対して傾いた姿勢となっていない）に、再度同一の位置を押し込むことで部品３を基板２にしっかりと装着することができる。一方、後者のパターンでは、部品３が備える一部の挿入ピン３ａのピン挿入孔２ａへの入り込み量が不十分であった場合（この場合、図４（ａ）に示すように部品３は基板２に対して傾いた姿勢となっている）に、部品３の装着姿勢を正常なものとすることができる。

また、吸着ノズル２６によって部品３を吸着していた位置とは異なる部品３上の位置を吸着ノズル２６によって再度押圧する後者のパターンとして、部品３上の複数の異なる位置を吸着ノズル２６によって押圧するようにしてもよい。この場合、部品３の傾き姿勢が不明である場合にも対応できるよう、図５（ａ）→（ｂ）→（ｃ）→（ｄ）→（ｅ）→（ｆ）のように部品３の四隅をそれぞれ押圧するパターンのほか、部品３の四辺それぞれの中間部を押圧するパターンが考えられる。

制御装置４は、部品３の基板２への装着の後、その部品３を再度基板２に押圧して押し込んだら、現在、部品３の装着を行っている基板２に装着すべき全ての部品３の装着が終了したかどうかの判断を行う（判断工程）。その結果、現在、部品３の装着を行っている基板２に装着すべき全ての部品３の装着が終了していなかった場合には、前述の部品吸着工程に戻って新たに部品３の吸着を行い、現在、部品３の装着を行っている基板２に装着すべき全ての部品３の装着が終了していた場合には、基板２への部品実装作業を終了して基板２を下流工程側の検査装置１２に搬出する。

図１において、検査装置１２は、制御装置４からの作動制御によって、第１の部品実装装置１１から搬出された基板２を基台３１上に設けられたコンベア３２によって受け取って所定の作業位置に位置決めし、基台３１上に設けられた直交座標系ロボット等から成るカメラ移動機構３３によって撮像視野を下方に向けた検査カメラ３４を水平面内で移動させて、基板２に対する部品３の装着姿勢の検査を行う（検査工程）。検査装置１２は、検査工程が終了したら、コンベア３２を作動させて基板２を下流工程側の第２の部品実装装置１３に搬出する。

図１において、第２の部品実装装置１３の構成は第１の部品実装装置１１の構成と同様であり、したがって、第１の部品実装装置１１と同様の構成要素については第１の部品実装装置１１の説明で使用した符号を付してある。第２の部品実装装置１３は、検査装置１２から搬出された基板２について、第２の部品実装装置１３に割り当てられた（第１の部品実装装置１１が装着しなかった基板２上の箇所への）部品３の装着作業を実行し、部品装着作業が終了したら、コンベア２２によって図示しない下流工程側の他の装置へ基板２を搬出する。

このように、本実施の形態における部品実装システム１は、下方に延びた複数の挿入ピン３ａを有する部品３を吸着ノズル２６によって吸着し、その吸着した部品３の複数の挿入ピン３ａが基板２に設けられたピン挿入孔２ａに挿入されるように吸着ノズル２６を作動させて部品３の基板２への装着を行う装着ヘッド２５と、部品３が備える複数の挿入ピン３ａと基板２側の複数のピン挿入孔２ａとの位置合わせを行ったうえで吸着ノズル２６によって部品３を基板２側に押圧し、部品３が備える各挿入ピン３ａが対応する基板２のピン挿入孔２ａに入り込むようにして部品３を基板２に装着した後、吸着ノズル２６により部品３を再度基板２側に押圧して部品３の各挿入ピン３ａが対応する基板２のピン挿入孔２ａに押し込まれるように装着ヘッド２５を作動させる装着ヘッド作動制御手段としての制御装置４を備えたものとなっている。

また、本実施の形態における部品実装システム１による部品実装方法は、部品３が備える複数の挿入ピン３ａと基板２側の複数のピン挿入孔２ａとの位置合わせを行ったうえで吸着ノズル２６によって部品３を基板２側に押圧し、部品３が備える各挿入ピン３ａが対応する基板２のピン挿入孔２ａに入り込むようにして部品３を基板２に装着する工程（部品装着工程）と、部品３を基板２に装着した後、部品３を再度基板２側に押圧して部品３の各挿入ピン３ａが対応する基板２のピン挿入孔２ａに押し込まれるようにする工程（部品押し込み工程）を含むものとなっている。

このように、本実施の形態における部品実装システム１及び部品実装方法では、部品３を基板２に装着した後、部品３を再度基板２側に押圧することで部品３の各挿入ピン３ａが基板２のピン挿入孔２ａ内に押し込まれるようにしており、最初の部品３の押圧時（部品装着工程）においてピン挿入孔２ａに十分に入り込ませることができなかった挿入ピン３ａがあった場合であっても、その挿入ピン３ａを次の部品３の押圧時（部品押し込み工程）にはピン挿入孔２ａに十分に入り込ませることができるので、部品３が非正常な姿勢で基板２に装着されてしまうことを防止することができる。

なお、上述の実施の形態では、第１の部品実装装置１１によって部品装着工程を行った後、同じ第１の部品実装装置１１によって部品押し込み工程を行うようになっていたが、第１の部品実装装置１１によって部品装着工程を行った後、その下流工程側の第２の部品実装装置１３によって部品押し込み工程を行うようにしてもよい。すなわち、部品押し込み工程は、部品実装工程で用いた吸着ノズル（第１の部品実装装置１１が備える吸着ノズル２６）で実行するほか、部品実装工程で用いた吸着ノズル以外の吸着ノズル（第２の部品実装装置１３が備える吸着ノズル２６）で実行することができる。下流工程側の装置はここでは吸着ノズルを備えた部品実装装置（第２の部品実装装置１３）であるが、吸着ノズルを備えない他の装置が吸着ノズル以外の押圧手段で部品押圧工程を行うようにしてもよい。また、第１の部品実装装置１１によって部品装着工程を行った後、その下流工程側の第２の部品実装装置１３によって部品押し込み工程を行う場合には、検査装置１２による検査工程によって基板２に対する装着姿勢が非正常であると判断された部品３についてのみ、部品３の非正常な姿勢を矯正し得る箇所を押圧するようにしてもよい。

挿入ピンがピン挿入孔に十分に入り込めずに部品が非正常な姿勢で基板に装着されてしまうことを防止できるようにした部品実装方法及び部品実装システムを提供する。

１部品実装システム
２基板
２ａピン挿入孔
３部品
３ａ挿入ピン
４制御装置（装着ヘッド作動制御手段）
２５装着ヘッド
２６吸着ノズル

Claims

下方に延びた複数の挿入ピンを有する部品を吸着ノズルによって吸着し、その吸着した部品の複数の挿入ピンが基板に設けられたピン挿入孔に挿入されるように吸着ノズルを移動させて部品の基板への装着を行う部品実装方法であって、
部品が備える複数の挿入ピンと基板側の複数のピン挿入孔との位置合わせを行ったうえで吸着ノズルによって部品を基板側に押圧し、部品が備える各挿入ピンが対応する基板のピン挿入孔に入り込むようにして部品を基板に装着する部品装着工程と、
部品を基板に装着した後、部品を再度基板側に押圧して部品の各挿入ピンが対応する基板のピン挿入孔に押し込まれるようにする部品押し込み工程とを含むことを特徴とする部品実装方法。
前記部品押し込み工程において押圧する部品上の位置は、部品装着工程において吸着ノズルが部品を吸着していた位置とは異なることを特徴とする請求項１に記載の部品実装方法。
前記部品押し込み工程を、前記部品装着工程で用いた吸着ノズルで実行することを特徴とする請求項１又は２に記載の部品実装方法。
前記部品押し込み工程を、前記部品装着工程で用いた吸着ノズル以外の吸着ノズルで実行することを特徴とする請求項１又は２に記載の部品実装方法。
前記部品装着工程の後、基板に対する部品の装着姿勢の検査を行う検査工程を実行し、前記部品押し込み工程を、前記検査工程で基板に対する装着姿勢が非正常であると判断された部品についてのみ実行することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の部品実装方法。
下方に延びた複数の挿入ピンを有する部品を吸着ノズルによって吸着し、その吸着した部品の複数の挿入ピンが基板に設けられたピン挿入孔に挿入されるように吸着ノズルを作動させて部品の基板への装着を行う装着ヘッドと、
部品が備える複数の挿入ピンと基板側の複数のピン挿入孔との位置合わせを行ったうえで吸着ノズルによって部品を基板側に押圧し、部品が備える各挿入ピンが対応する基板のピン挿入孔に入り込むようにして部品を基板に装着した後、その部品を基板に装着した吸着ノズル又はその吸着ノズル以外の吸着ノズルにより部品を再度基板側に押圧して部品の各挿入ピンが対応する基板のピン挿入孔に押し込まれるように装着ヘッドを作動させる装着ヘッド作動制御手段とを備えたことを特徴とする部品実装システム。