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技術 テープフィーダ

出願人 パナソニックIPマネジメント株式会社
発明者 井上涼太東直樹
出願日 2015年2月26日 (6年2ヶ月経過) 出願番号 2015-036521
公開日 2016年9月1日 (4年8ヶ月経過) 公開番号 2016-157899
状態 特許登録済
技術分野 電気部品の供給・取り付け
主要キーワード 薄型部材 傾き変形 真空発生ユニット 吸磁力 装着ベース 加熱態様 位置固定用 吸引保持力
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年9月1日)のものです。
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図面 (12)

課題

部品上面の基準位置にばらつきがある部品を対象とする場合にあっても、部品の下面側からの認識を行うことなく実装精度を確保することができるテープフィーダを提供することを目的とする。

解決手段

ポケットに部品を保持したキャリアテープピッチ送りしてピックアップ位置に部品を供給するテープフィーダにおいて、ピックアップ位置の近傍にキャリアテープの上方を覆ってガイドするテープ押さえ部材17の下方に、当接下受面26aに吸着孔26bが設けられた吸引部26を板バネ部材24によって弾性保持した構成の下受け部23を配設し、ピッチ送りされたキャリアテープのエンボス部の下面を吸引部26によって下受けするとともに、吸着孔26bから吸引してポケット内の発光部品吸引保持し、この状態で発光部品の認識およびピックアップを行う。

概要

背景

基板部品実装する部品実装装置においては、部品供給装置として部品を収納したキャリアテープピッチ送りして実装ヘッドによるピックアップ位置に送るテープフィーダが多用される(例えば特許文献1参照)。この特許文献例に示すテープフィーダでは、ピックアップ位置の近傍においてキャリアテープを支持する下受け部として、中央部が上に凸の形状で両端支持され下面にマグネット部材が装着された板バネ部材を用いている。この構成により、キャリアテープを板バネ部材によって下面側から支持するとともに、キャリアテープに保持された部品の姿勢磁力によって安定させることができるという作用効果を得る。

ところで近年照明装置として、LEDなどの発光部品光源とした照明基板が広く用いられるようになっている(例えば特許文献2,3参照)。LEDは以下のような特性を有しているため、照明基板の製造のための部品実装装置に用いられるテープフィーダには、この特性に対応した機能が望まれる。すなわち、照明基板には複数の発光部品が所定の配列で実装され、完成品としての照明基板では発光部品が位置精度よく配列されていることが品質要件となる。特に車載用途の照明基板など外観重視される場合には、照明基板の製造過程において発光部品の発光部を規定位置に精度よく配置することが求められる。

ところが、発光部品には製造工程における誤差のため、実際の発光部の位置と本来発光部が位置すべき基準位置との位置関係にばらつきが存在する。したがって、上述の品質要件を満たす照明基板を製造するためには、基板への実装時の位置決め基準として、外形などによって規定される基準位置をそのまま用いることができない。このように発光部の実際の位置と本来あるべき基準位置との位置関係がばらつく特性を有しテープフィーダによって供給される発光部品を、発光部を正しく配列して基板に実装する方式として、テープフィーダに保持された状態の発光部品を光学的に認識した認識結果に基づいて基板に位置合わせすることが提案されている。

概要

部品上面の基準位置にばらつきがある部品を対象とする場合にあっても、部品の下面側からの認識を行うことなく実装精度を確保することができるテープフィーダを提供することを目的とする。ポケットに部品を保持したキャリアテープをピッチ送りしてピックアップ位置に部品を供給するテープフィーダにおいて、ピックアップ位置の近傍にキャリアテープの上方を覆ってガイドするテープ押さえ部材17の下方に、当接下受面26aに吸着孔26bが設けられた吸引部26を板バネ部材24によって弾性保持した構成の下受け部23を配設し、ピッチ送りされたキャリアテープのエンボス部の下面を吸引部26によって下受けするとともに、吸着孔26bから吸引してポケット内の発光部品を吸引保持し、この状態で発光部品の認識およびピックアップを行う。

目的

本発明は、部品上面の基準位置にばらつきがある部品を対象とする場合にあっても、部品の下面側からの認識を行うことなく実装精度を確保することができるテープフィーダを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

ポケット部品を保持したキャリアテープピッチ送りすることにより、実装ヘッドによるピックアップ位置に前記部品を供給するテープフィーダであって、前記ピックアップ位置の近傍において前記キャリアテープの上方を覆ってガイドするガイド部と、前記ガイド部の下方に配設され前記ポケットを下面側から下受けする下受け部と、を備え、前記下受け部は、前記部品を下方から吸引する吸引部と、前記吸引部を前記ポケットの底に下面側から接触させる板バネ部材と、を有し、前記ポケットの底に形成された孔部を介して前記吸引部により前記部品を下方から吸引して保持する、テープフィーダ。

請求項2

前記板バネ部材は、前記ピッチ送りにおけるテープ送り方向に形成されたスリットによって複数片区分されており、前記吸引部は、前記複数片の板バネ部材によって保持されている、請求項1記載のテープフィーダ。

技術分野

0001

本発明は、部品実装装置において実装ヘッドによるピックアップ位置部品を供給するテープフィーダに関するものである。

背景技術

0002

基板に部品を実装する部品実装装置においては、部品供給装置として部品を収納したキャリアテープピッチ送りして実装ヘッドによるピックアップ位置に送るテープフィーダが多用される(例えば特許文献1参照)。この特許文献例に示すテープフィーダでは、ピックアップ位置の近傍においてキャリアテープを支持する下受け部として、中央部が上に凸の形状で両端支持され下面にマグネット部材が装着された板バネ部材を用いている。この構成により、キャリアテープを板バネ部材によって下面側から支持するとともに、キャリアテープに保持された部品の姿勢磁力によって安定させることができるという作用効果を得る。

0003

ところで近年照明装置として、LEDなどの発光部品光源とした照明基板が広く用いられるようになっている(例えば特許文献2,3参照)。LEDは以下のような特性を有しているため、照明基板の製造のための部品実装装置に用いられるテープフィーダには、この特性に対応した機能が望まれる。すなわち、照明基板には複数の発光部品が所定の配列で実装され、完成品としての照明基板では発光部品が位置精度よく配列されていることが品質要件となる。特に車載用途の照明基板など外観重視される場合には、照明基板の製造過程において発光部品の発光部を規定位置に精度よく配置することが求められる。

0004

ところが、発光部品には製造工程における誤差のため、実際の発光部の位置と本来発光部が位置すべき基準位置との位置関係にばらつきが存在する。したがって、上述の品質要件を満たす照明基板を製造するためには、基板への実装時の位置決め基準として、外形などによって規定される基準位置をそのまま用いることができない。このように発光部の実際の位置と本来あるべき基準位置との位置関係がばらつく特性を有しテープフィーダによって供給される発光部品を、発光部を正しく配列して基板に実装する方式として、テープフィーダに保持された状態の発光部品を光学的に認識した認識結果に基づいて基板に位置合わせすることが提案されている。

先行技術

0005

特許第4479616号公報
特開2012−42670号公報
特開2012−243713号公報

発明が解決しようとする課題

0006

しかしながら前述の特許文献例に示すテープフィーダに、上述のように発光部品を光学的に認識した認識結果に基づいて基板に位置合わせする方式を適用しようとすれば、以下のような難点がある。すなわちLEDなどの発光部品には、磁性を有さずマグネット部材による吸磁力が及ばず、キャリアテープのポケット内における位置保持が困難なものが存在する。このような特性の発光部品を対象とする場合には、ポケットを上方から撮像して発光部品を位置認識しても、振動などによるポケット内での発光部品の位置ずれ吸着ノズルによるピックアップ時の位置ずれなどによる位置誤差不可避であった。

0007

そしてこのような位置誤差を排除しようとすれば、吸着ノズルによって発光部品をピックアップした後に、発光部品を再度下方から撮像して位置認識し、この認識結果に基づいて位置補正を行う必要があった。このように従来技術においては、発光部の位置にばらつきがある発光部品を対象とする場合には、発光部品の下面側からの認識を行うことなく実装精度を確保することが困難であり、これに起因して生産性の低下を余儀なくされるという課題があった。そしてこのような課題は、発光部品のみならず部品上面を撮像して基準位置の認識を行った結果に基づいて実装位置を決定する必要がある部品について共通するものであった。

0008

さらに、LEDなどの発光部品を対象とする場合には、発光部品の本体部とキャリアテープとがいずれも黒色部品外形を光学的に認識できない場合があるとともに、発光部品には個片切断分離する過程切断形状精度に起因して、上面と下面の外形が異なる場合が多く、下面側からの認識を行ってもなお実装精度を十分に確保することが難しいという課題があった。

0009

そこで本発明は、部品上面の基準位置にばらつきがある部品を対象とする場合にあっても、部品の下面側からの認識を行うことなく実装精度を確保することができるテープフィーダを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0010

本発明のテープフィーダは、ポケットに部品を保持したキャリアテープをピッチ送りすることにより、実装ヘッドによるピックアップ位置に前記部品を供給するテープフィーダであって、前記ピックアップ位置の近傍において前記キャリアテープの上方を覆ってガイドするガイド部と、前記ガイド部の下方に配設され前記ポケットを下面側から下受けする下受け部と、を備え、前記下受け部は、前記部品を下方から吸引する吸引部と、前記吸引部を前記ポケットの底に下面側から接触させる板バネ部材と、を有し、前記ポケットの底に形成された孔部を介して前記吸引部により前記部品を下方から吸引して保持する。

発明の効果

0011

本発明によれば、部品上面の基準位置にばらつきがある部品を対象とする場合にあっても、部品の下面側からの認識を行うことなく実装精度を確保することができる。

図面の簡単な説明

0012

本発明の一実施の形態の部品実装システムの構成説明図
本発明の一実施の形態の部品実装システムの部分平面
本発明の一実施の形態の部品実装装置に装着されるテープフィーダの構成説明図
本発明の一実施の形態のテープフィーダのピックアップ位置に装着される下受け部の構成説明図
本発明の一実施の形態の部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図
本発明の一実施の形態の部品実装方法における実装位置合わせの基準の説明図
本発明の一実施の形態の部品実装方法における実装位置合わせの基準の説明図
本発明の一実施の形態の部品実装方法を示す工程説明図
本発明の一実施の形態の部品実装方法における発光部品実装処理フロー
本発明の一実施の形態の部品実装方法における部品撮像および発光部認識の説明図
本発明の一実施の形態の部品実装方法における発光部品搭載の説明図

実施例

0013

次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず図1を参照して、部品実装システム1の構成を説明する。部品実装システム1は部品としてのLEDなどの発光部品をはんだ接合により基板に実装して照明基板を生産する機能を有しており、実装対象の基板を供給する機能を有する基板供給装置M1と実装済みの基板を回収する機能を有する基板回収装置M6の間に、スクリーン印刷装置M2、接着剤塗布装置M3、部品実装装置M4およびリフロー装置M5を直列に連結して構成された部品実装ライン1aを主体としている。

0014

部品実装ライン1aの各装置が備えた基板搬送部は直列に連結されて同一のパスラインを有する基板搬送路を形成する。部品実装作業においては、この基板搬送路に沿って搬送される基板3(図2図6参照)に対して、スクリーン印刷装置M2、接着剤塗布装置M3、部品実装装置M4およびリフロー装置M5によって発光部品20(図6図7図8参照)を実装するための部品実装用作業が行われる。

0015

すなわち、基板供給装置M1によって供給された基板3はスクリーン印刷装置M2に搬入され、ここで基板3に部品接合用のはんだペーストS(図8参照)を印刷するスクリーン印刷作業が行われる。スクリーン印刷後の基板3は接着剤塗布装置M3に受け渡され、ここで発光部品20を基板3に固定するための接着剤A(図7参照)が所定の塗布位置に塗布される。接着剤塗布後の基板3は部品実装装置M4に受け渡され、はんだペーストSが印刷され接着剤Aが塗布された後の基板3に対して、発光部品20を搭載する部品搭載作業が実行される。

0016

部品搭載後の基板3はリフロー装置M5に搬入され、ここで所定の加熱プロファイルにしたがって加熱される。すなわち、まず接着剤塗布装置M3にて塗布された熱硬化性の接着剤Aを硬化させるための予備加熱が行われる。これにより、発光部品20は搭載時の位置を保持した状態で基板3に固定される。次いで半田接合用の本加熱が行われる。このとき、発光部品20は接着剤Aによって基板3に固定された状態にあり、この状態ではんだペーストS中のはんだ溶融固化することにより、発光部品20の端子と基板3のランド3aとを電気的・機械的に接続する。これにより、基板3に発光部品20を実装した照明基板が完成し、基板回収装置M6に回収される。

0017

上記構成において、本実施の形態ではリフロー装置M5は、接着剤塗布装置M3にて塗布された接着剤Aを硬化させて発光部品20を基板3に固定する接着剤硬化部として機能するとともに、硬化した接着剤Aによって基板3に発光部品20を固定した状態ではんだペーストS中のはんだを溶融させて、発光部品20の端子と基板3のランド3aとを電気的・機械的に接続するリフロー部として機能する。

0018

本実施の形態では、接着剤AとしてはんだペーストS中のはんだの融点よりも低い温度で硬化反応ピークを迎える熱硬化性接着剤、例えば示差走査熱量計測で計測した硬化反応のピークがはんだの融点よりも低い温度に現れるような熱硬化性接着剤を用いるようにしている。これに対応して、上述の接着剤硬化部は基板3をはんだの融点未満かつ熱硬化性接着剤の硬化反応を促進させる温度以上で加熱する予備加熱部であり、上述のリフロー部は予備加熱部から連続して基板3をはんだの融点以上に加熱する形態となっている。このような加熱態様は、リフロー装置M5が備えた加熱プロファイル設定機能により実現される。

0019

なお、接着剤塗布装置M3にて塗布される接着剤として、熱硬化性接着剤の替わりに、UV硬化樹脂などを成分とする光硬化性接着剤を用いるようにしてもよい。この場合には、接着剤塗布装置M3にて塗布された接着剤を硬化させて発光部品20を基板3に固定する接着剤硬化部として、UV照射装置など光硬化性接着剤の硬化を促進するための光を照射する光照射部が、リフロー装置M5の上流側またはリフロー装置M5の内部に配置される。

0020

次に図2を参照して、スクリーン印刷装置M2、接着剤塗布装置M3、部品実装装置M4の構成について説明する。図2において、スクリーン印刷装置M2、接着剤塗布装置M3、部品実装装置M4のそれぞれに設けられた基台1A、1B、1Cの中央には、基板搬送方向(X方向)に基板搬送機構2A、2B、2Cが直列に配設されて、部品実装システム1において基板3を搬送する基板搬送路を形成している。

0021

基台1A、1B、1Cの上面には、それぞれY軸移動機構4A、4B、4CがY方向の両端部に立設されており、Y軸移動機構4A、4B、4Cにはそれぞれスキージテーブル5A、X軸移動機構5B、5CがY方向に移動自在に架設されている。Y軸移動機構4BとX軸移動機構5B、Y軸移動機構4CとX軸移動機構5Cは、接着剤塗布装置M3、部品実装装置M4において以下に説明する各部品実装用作業を行う作業ヘッドを移動させる作業ヘッド移動機構を構成する。

0022

スクリーン印刷装置M2は基板3を位置決め保持する基板位置決め部6を備えており、基板位置決め部6は基板搬送機構2Aを介してスクリーン印刷装置M2に搬入された基板3を、基板位置決め部6の上方に配設されたスクリーンマスク7に対して位置決めする。スキージテーブル5Aの下面にはスクリーン印刷用スキージヘッド8がスクリーンマスク7に対して昇降自在に配設されており、スキージヘッド8を下降させた状態でY軸移動機構4Aを駆動することにより、スキージヘッド8はスクリーンマスク7の上面でY方向に摺動するスクリーン印刷動作を行う。

0023

スクリーンマスク7には基板3におけるはんだ印刷部位図6において基板3の上面に形成された対をなすランド3a参照)に対応してパターン孔(図示省略)が形成されており、基板位置決め部6に保持された基板3がスクリーンマスク7の下面に当接した状態で、はんだペーストSが供給されたスクリーンマスク7上でスキージヘッド8にスクリーン印刷動作を行わせることにより、基板3のランド3aには部品接合用のはんだペーストSがスクリーン印刷により印刷される。すなわちスクリーン印刷装置M2は、基板3の上面に形成された対をなすランド3aにはんだペーストSを供給するはんだペースト供給部となっている。

0024

接着剤塗布装置M3の基板搬送機構2Bは、はんだペーストSが印刷された基板3を搬入して位置決めする。X軸移動機構5Bには接着剤Aを吐出するディスペンサ10を備えた塗布ヘッド9が装着されており、Y軸移動機構4BとX軸移動機構5Bを駆動して塗布ヘッド9を基板3に対して位置合わせすることにより、基板3の上面の所定の塗布位置に接着剤Aを塗布することができる。本実施の形態では、発光部品20の基板3への搭載に先立って発光部品固定用の熱硬化性の接着剤Aを、基板3上における対をなすランド3aの間に設定された塗布位置に塗布するようにしている(図8参照)。すなわち接着剤塗布装置M3は、発光部品を基板3に固定するための接着剤を、基板3上における対をなすランド3aの間に塗布する接着剤塗布部となっている。

0025

部品実装装置M4の基板搬送機構2Cは接着剤が塗布された基板3を搬入して位置決めする。基板搬送機構2Cの一方の側方には複数のテープフィーダ15が配列された部品供給部14が設けられている。テープフィーダ15は実装対象の部品である発光部品20をポケット16b内に保持したキャリアテープ16(図3参照)をピッチ送りすることにより、部品装着ヘッド11によるピックアップ位置に発光部品を供給する。そして部品実装装置M4が備えた部品装着ヘッド11(実装ヘッド)によりポケット16bから発光部品20を取り出して基板3に実装する。

0026

X軸移動機構5Cには発光部品20を吸着保持する吸着ノズル11a(図3参照)を複数備えた部品装着ヘッド11が装着されており、X軸移動機構5Cの下面には部品装着ヘッド11と一体的に移動する基板認識カメラ12が設けられている。Y軸移動機構4CとX軸移動機構5Cは部品装着ヘッド11を移動させる装着ヘッド移動機構13を構成し、装着ヘッド移動機構13を駆動することにより、部品装着ヘッド11は基板認識カメラ12とともに部品供給部14、基板3の上方の任意位置に移動自在となっている。

0027

部品装着ヘッド11が基板3の上方へ移動することにより、基板認識カメラ12によって基板3の上面に設定された基板認識マーク3c(図7(b)参照)などの認識対象が撮像される。また部品装着ヘッド11が部品供給部14の上方へ移動することによりテープフィーダ15から発光部品20を取り出すことができ、これにより、発光部品20を基板搬送機構2Cに位置決め保持された基板3に移送搭載する部品搭載動作が実行される。部品装着ヘッド11による発光部品20の基板3への搭載動作においては、基板認識カメラ12による基板3の撮像結果を認識処理した認識結果に基づいて、発光部品20と基板3との位置合わせが行われる。

0028

ここで、図3を参照して、テープフィーダ15の構成および機能を説明する。テープフィーダ15は前述のように、ポケット16bに発光部品20を保持したキャリアテープ16をピッチ送りすることにより、部品装着ヘッド11によるピックアップ位置に発光部品20を供給する部品供給装置としての機能を有するものである。図3に示すように、テープフィーダ15は当該テープフィーダ15の全体形状を構成するフィーダ本体部15aおよびフィーダ本体部15aの下面から下方に凸設された装着部15bを備えた構成となっている。フィーダ本体部15aの下面をフィーダ装着ベース14aに沿わせてテープフィーダ15を装着した状態では、装着部15bに設けられたコネクタ15cがフィーダ装着ベース14aに嵌合する。これにより、テープフィーダ15は部品供給部14(図2)に固定装着されるとともに、テープフィーダ15は部品実装装置M4の制御部30(図5)と電気的に接続される。

0029

フィーダ本体部15aの内部には、テープ走行路15dがフィーダ本体部15aのテープ送り方向における上流端部の開口から部品装着ヘッド11によるピックアップ位置まで連通して設けられている。テープ走行路15dは、フィーダ本体部15a内に導入されたキャリアテープ16のテープ送りを、フィーダ本体部15aの上流側から部品装着ヘッド11によるピックアップ位置までガイドする機能を有している。

0030

キャリアテープ16は、テープ本体を構成するベーステープ16aに、発光部品20を収納保持するポケット16bをピッチ送りするための送り孔16fを所定ピッチで設けた構成となっている。ベーステープ16aの上面は、ポケット16bから発光部品20が脱落するのを防止するために、ポケット16bを覆ってトップテープ16cによって封止されている。

0031

フィーダ本体部15aには、フィーダ本体部15aのテープ送り方向における下流端部に配置されたスプロケット15gによって、キャリアテープ16をピッチ送りするためのピッチ送り機構が内蔵されている。ピッチ送り機構は、スプロケット15gを回転駆動するテープ送りモータ15fおよびテープ送りモータ15fを制御するフィーダ制御部15eを備えている。スプロケット15gの外周に設けられた送りピン(図示省略)をキャリアテープ16の送り孔16fに係合させた状態でテープ送りモータ15gを駆動することにより、キャリアテープ16はテープ走行路15dに沿ってピッチ送りされる。

0032

スプロケット15gのテープ送り方向における手前側は、ポケット16b内の発光部品20を、部品装着ヘッド11の吸着ノズル11aによって吸着して取り出すピックアップ位置となっている。ピックアップ位置の近傍におけるフィーダ本体部15aの上面側には、テープ押さえ部材17が配設されている。テープ押さえ部材17はキャリアテープ16の上方を覆ってガイドするガイド部としての機能を有している。テープ押さえ部材17には、吸着ノズル11aによるピックアップ位置に対応して吸着開口部17aが設けられている。吸着開口部17aのテープ送り方向における上流端は、トップテープ16cを剥離するためのトップテープ剥離部17bとなっている。

0033

キャリアテープ16はテープ押さえ部材17によってテープ走行路15dに押さえつけられた状態でピッチ送りされる。キャリアテープ16がテープ押さえ部材17の下方を走行する過程において、トップテープ16cをトップテープ剥離部17bを起点にテープ送り方向における上流側に引き出すことによって、吸着位置の上流側にてトップテープ16cがベーステープ16aから剥離される。これにより、ポケット16b内の発光部品20は吸着開口部17aにおいて上方へ露呈される。

0034

そしてポケット16b内の発光部品20が露呈された吸着開口部17aの上方に基板認識カメラ12を移動させて、基板認識カメラ12によって下方を撮像することにより、ポケット16b内の発光部品20を撮像することができる。そしてこの撮像結果を部品上面認識処理部33(図5参照)によって認識処理することにより発光部品20の上面が認識され、発光部21を検出することができる(図10参照)。また同様にポケット16b内の発光部品20が露呈された吸着開口部17aの上方に部品装着ヘッド11を移動させて、部品装着ヘッド11に部品ピックアップ動作を行わせることにより、吸着ノズル11aによって発光部品20の上面を吸着保持して発光部品20をピックアップすることができる。

0035

図4に示すように、フィーダ本体部15aの上面において吸着ノズル11aによるピックアップ位置に相当する部品には、ガイド部材であるテープ押さえ部材17の下方に位置して、ポケット16bを下面側から下受けする下受け部23が配設されている。テープ押さえ部材17はフィーダ本体部15aに対して回動自在(矢印a)に軸支(図示省略)されている。下受け部23は、キャリアテープ16のテープ送りにおいて吸着開口部17aに到達したポケット16bを下面側から下受けする機能を有しており、キャリアテープ16はテープ走行路15dとテープ押さえ部材17に挟まれることにより、ガイドされている。

0036

下受け部23の構成を説明する。なお図4(b)は、下受け部23の平面形状(図4(a)におけるA−A矢視)を示している。下受け部23は,細長形状のベース部23aを主体としており、ベース部23aにはテープ押さえ部材17の吸着開口部17aの位置に対応して切り欠き部23bが形成されている。ベース部23aの上面側には、弾発性に富む薄型部材を細長形状に加工して形成され、テープ送り方向(図4において左右方向)に前後に2分割された2つの板バネ部材24が、それぞれの一端部をベース部23aに固定結合した形態で配設されている。

0037

2つの板バネ部材24の相対する他端部は、切り欠き部23bの上方において吸着開口部17aに対応した位置に空間的な変位許容された状態で配設された吸引部26に結合されている。板バネ部材24は弾発性に富む薄型部材であることから、図4(a)に示す状態において常に吸引部26に対して上向きの弾発力を付与している。そして吸引部26の上側にキャリアテープ16が送られて吸引部26が押し下げられた状態では、板バネ部材24が撓むことにより、吸引部26はキャリアテープ16の厚みに応じた高さ位置まで下降し、部分的に切り欠き部23b内に嵌入した状態でキャリアテープ16を弾性的に下受けする。

0038

吸引部26は、上面にキャリアテープ16のポケット16bを形成するエンボス部16dの下面に当接可能な形状の当接下受面26aを有している。当接下受面26aには吸着孔26bが設けられ、吸着孔26bは吸引部26の内部を貫通して形成された吸引孔26cと連通している。吸引孔26cに繋ぎ込まれた吸引管27は真空吸引源28に接続されており、真空吸引源28を駆動させて吸引管27から真空吸引することにより、吸着孔26bによって当接下受面26aに吸着対象物を吸着保持することができるようになっている。すなわち下受け部23は、発光部品20を下方から吸引する吸引部26と、ポケット16bを形成するエンボス部16dの底に吸引部26を下面側から接触させる板バネ部材24とを有する構成となっている。

0039

そして真空吸引源28を駆動した状態で、吸引部26をエンボス部16dの底に下面側から接触させ、ポケット16bの底に形成された孔部16eを介して吸引部26により発光部品20を下方から吸引することにより、発光部品20は吸引保持力によりポケット16b内に保持される。したがって吸引部26および真空吸引源28は、部品供給装置としてのテープフィーダ15において、ポケット16b内の発光部品20を下方から吸引して保持する保持手段を構成する。

0040

本実施の形態においては、テープフィーダ15によって供給される発光部品20の発光部21を基板認識カメラ12によって認識する発光部位置認識、部品装着ヘッド11によって発光部品20をピックアップする部品取り出しのいずれについても、ポケット16b内にて発光部品20を上述の保持手段によって保持した状態で実行するようにしている。ここで真空吸引源28としては、テープフィーダ15毎にエジェクタ式の真空発生ユニットを組み込む構成でもよく、また複数のテープフィーダ15が一括して装着される台車に専用の真空発生装置を備えて、複数のテープフィーダ15を対象とする真空発生源として使用するようにしてもよい。

0041

図4(b)に示すように、吸引部26に結合されて前後方向に延出した2つの板バネ部材24において、吸引部26から所定の長さ範囲l1、l2には、いずれも板バネ部材24を部分的に幅方向に2分割する位置にスリット25a、25bが形成されている、これにより板バネ部材24は、吸引部26を挟む近傍において、部分的に複数の部材片24a、24b、24c、24dに区分された形態となる。すなわち板バネ部材24は、ピッチ送りにおけるテープ送り方向に形成されたスリット25a、25bによって複数片に区分されており、吸引部26はこれら複数片の部材片24a、24b、24c、24dによってそれぞれ対角の4位置を保持された形態となっている。

0042

このように吸引部26を複数片の部材片24a、24b、24c、24dによって保持することにより、各部材片は異なる撓み量で変位することが許容される。したがって吸引部26は、テープ送り方向の傾き変形(矢印b)、テープ幅方向の傾き変形(矢印c)がそれぞれ異なる変形量となることが許容され、当接下受面26aを下受け対象のエンボス部16dの状態に良好に追従させることが可能となっている。これにより、各エンボス部16dを安定して下受け保持するとともに、ポケット16b内の発光部品20を吸引部26によって安定して吸引保持することが可能となっている。

0043

したがって発光部品20のように、磁性を有さずマグネット部材による吸磁力による位置保持が困難な部品を対象とする場合にあっても、対象部品をポケット16b内で安定して位置保持することが可能となっている。これにより、ポケット16b内の発光部品20を上方から撮像して発光部21の位置を検出する場合における振動などによるポケット16b内での発光部品20の位置ずれや、吸着ノズル11aによって発光部品20をピックアップする際に発生する位置ずれなどに起因する位置誤差を抑制することができる。

0044

次に図5を参照して、部品実装装置M4の制御系の構成を説明する。部品実装装置M4において、制御部30は、内部処理機能として部品搭載処理部31、基板認識処理部32、部品上面認識処理部33、部品搭載座標演算部35の各部を備えており、さらに基板情報36a、部品情報36bを記憶する記憶部36を内蔵している。基板情報36a、部品情報36bは、それぞれ実装作業対象となる基板3、発光部品20についての設計情報である。基板情報36aには、基板3におけるランド3aや実装座標点3b、基板認識マーク3cの位置座標などが含まれる。部品情報36bには、発光部品20の形状などが含まれる。また制御部30には、基板搬送機構2C、基板認識カメラ12、部品装着ヘッド11(実装ヘッド)、装着ヘッド移動機構13、テープフィーダ15が接続されている。

0045

部品搭載処理部31は、基板搬送機構2C、部品装着ヘッド11、装着ヘッド移動機構13、テープフィーダ15を制御することにより、テープフィーダ15から発光部品20を取り出して基板3に移送搭載する部品搭載処理を実行する。この部品搭載処理においては、以下に説明する部品搭載座標演算部35によって実行される部品搭載座標演算結果が参照される。

0046

基板認識処理部32は、基板3に形成された基準部としての基板認識マーク3c(図7(b)参照)を基板認識カメラ12によって撮像した撮像結果を認識処理することにより、基板3の停止位置を検出する。したがって基板認識カメラ12および基板認識処理部32は、基板3に形成された基準部としての基板認識マーク3cを認識する基準部認識手段となっている。

0047

部品上面認識処理部33は、基板認識カメラ12による発光部品20の上面に形成された発光部21の撮像動作、部品装着ヘッド11による発光部品20の取り出し動作において、吸引部26によって吸着保持された状態の発光部品20を対象として、基板認識カメラ12によって発光部品20の上面を撮像した撮像結果を認識処理することにより、発光部品20の上面に形成された発光部21の発光部位置FCの位置を認識する。したがって基板認識カメラ12および部品上面認識処理部33は、保持手段によりポケット16b内において下方から保持された状態の発光部品20を上方より撮像して発光部品20の発光部21を認識する発光部認識手段となっている。

0048

部品搭載座標演算部35は、基板認識処理部32、部品上面認識処理部33、による認識処理結果に基づき、部品装着ヘッド11に保持された発光部品20の発光部位置FCを基板3の実装座標点3bに位置合わせするための部品搭載座標を演算する処理を行う。そして演算された部品搭載座標に基づいて、部品搭載処理部31が装着ヘッド移動機構13を制御することにより、発光部品20を保持した部品装着ヘッド11の吸着ノズルを基板3に下降させて、発光部21を基板3の所定の位置である実装座標点3bに位置させる。

0049

したがって部品搭載座標演算部35および部品搭載処理部31は、基準部認識手段による基板認識マーク3cの認識結果および発光部認識手段による発光部21の認識結果に基づいて部品装着ヘッド11の動作を制御することにより、テープフィーダ15に保持された状態の発光部品20を部品装着ヘッド11によりピックアップして、基板3に実装する実装制御部となっている。

0050

そしてこのようにして発光部品20を保持した部品装着ヘッド11の吸着ノズル11aを基板3に対して下降させることにより、発光部品20の端子20bはランド3aに印刷されたはんだペーストSに接触する。これとともに発光部品20の本体部20aは、基板3に塗布された接着剤Aに接触する(図7に示す(ST3B)参照)。したがって、部品搭載処理部31および部品装着ヘッド11は、吸着ノズルを基板3へ下降させて発光部品20の端子20bをランド3aに印刷されたはんだペーストSに接触させるとともに、発光部品20の本体部20aを基板3に塗布された接着剤Aに接触させる発光部品搭載部となっている。

0051

ここで発光部品20と基板3との位置合わせの詳細について、図6図7を参照して説明する。まず図6は、発光部品20が設計指示通りに精度よく製造され、各部の位置ずれなどの寸法誤差がない理想部品の状態を示している。図6(a)に示すように、発光部品20は機能面である上面に発光部21が形成された矩形形状の本体部20aを主体としており、本体部20aの長手方向の両端には、はんだ接合用の端子20bが形成されている。発光部21は発光源であるLEDの上面を蛍光体で覆った構成となっている。本実施の形態では、一例として発光部品20において発光部21は本体部20aの中心点に対して対称配置され、発光部品20の中心位置を示す部品中心PCと発光部21の中心位置を示す発光部位置FCとが一致するようになっている場合を例示して説明する。

0052

図6(b)は、複数の発光部品20がはんだ接合により実装される基板3を部分的に示しており、基板3の実装面には複数のはんだ接合用のランド3aがそれぞれ対をなして形成されている。各対のランド3aの中心点は発光部品20を実装する際の目標となる実装座標点3bであり、本実施の形態に示す例では、発光部品20が半田接合により実装された状態において発光部品20の発光部位置FCが実装座標点3bと一致することが求められる。

0053

図6(c)は、図6(a)に示す理想部品を基板3に実装した状態を示している。なお図6図7においては、はんだ接合用のはんだペーストSや位置固定用の接着剤の図示を省略している。この状態では、発光部品20が実装された各対のランド3aにおいて、各発光部品20の発光部位置FCが実装座標点3bと一致することが目標とされる。このとき、前述のように理想部品の場合には発光部位置FCと部品中心PCとは一致しているため、部品中心PCを実装座標点3bに位置合わせすることにより、所望の位置合わせ目標が達成される。

0054

図7は、生産現場において実際に用いられている発光部品20を実装する場合の位置合わせの詳細示している。発光部品20の製造過程においては、本体部20aの外形形状に対する発光部21の位置管理は必ずしも厳密ではなく、個体素子毎に発光部位置FCのばらつきが存在する。例えば、本体部20aにLEDを実装する際の位置ずれや、LED実装後に個片に切り出す際の誤差などによって、発光部21の中心位置である発光部位置FCと発光部品20の中心位置である部品中心PCとの間には、図7(a)に示すように、長さ方向の位置ずれ(ΔL)、幅方向の位置ずれ(ΔW)が存在する。このため、このような位置ずれ(ΔL、ΔW)を有する発光部品20を図6(c)に示す位置合わせ基準、すなわち部品中心PCを実装座標点3bに合わせて実装すると、本来実装座標点3bと一致させるべき発光部位置FCが位置ずれした状態となってしまう。

0055

このような不具合を解消するため、本実施の形態の部品実装システム1では、発光部品20の基板3への搭載前に実際の発光部品20における発光部位置FCを画像認識により検出する。そして検出された発光部位置FCに基づいて発光部品20の基板3への搭載位置を補正し、図7(c)に示すように、搭載状態における発光部位置FCの位置ずれの発生を防止して発光部位置FCを実装座標点3bと一致させるようにしている。

0056

次に図8を参照して、部品実装システム1によって発光部品20をはんだ接合により基板3に実装する部品実装方法について説明する。ここでは、キャリアテープ16に形成されたポケット16bから発光部品20を部品装着ヘッド11によりピックアップして基板3に実装する例を示している。なお図8においては、部品実装方法を示す工程フローの各ステップ毎に、当該ステップにおける作業内容を示す工程説明図を付記している。

0057

まず基板3はスクリーン印刷装置M2に搬入され、ここで基板3を対象としてスクリーン印刷が行われる(ST1)。すなわち、基板3の上面に形成された対をなすランド3aに、スクリーン印刷によりはんだペーストSを供給する(はんだペースト供給工程)。次いで基板3は接着剤塗布装置M3に搬入され、ここで熱硬化性接着剤の塗布が行われる(ST2)。

0058

すなわち、発光部品20を基板3に固定するための接着剤Aを、対をなすランド3aの間の基板3の上面に塗布する(接着剤塗布工程)。ここでは接着剤Aとして、はんだペーストS中のはんだの融点よりも低い温度で硬化反応のピークを迎える硬化特性の熱硬化性接着剤が用いられる。そして塗布位置は、基板3の上面において実装座標点3bの両側で搭載後の発光部品20の本体部20aの下面に接触する位置に設定される。次いで基板3は発光部品実装処理(ST3)の実行のために部品実装装置M4に搬入され,ここで発光部認識(ST3A)および発光部品搭載(ST3B)が実行される。

0059

発光部認識(ST3A)では、部品装着ヘッド11を部品供給部14の上方へ移動させ、部品装着ヘッド11に付属した基板認識カメラ12によってテープフィーダ15に保持されている発光部品20の上面を撮像する。そして撮像結果を部品上面認識処理部33によって認識処理することにより、発光部位置FCを認識する。発光部品搭載(ST3B)では、発光部認識の認識結果に基づいて搭載位置を補正することにより、発光部位置FCを実装座標点3bに位置合わせして基板3に発光部品20を搭載する。

0060

このとき、発光部品20の端子20bをランド3aに印刷されたはんだペーストSに接触させるとともに、発光部品20の本体部20aを基板3に塗布された接着剤Aに接触させる。この搭載状態では発光部品20は発光部位置FCが実装座標点3bに位置合わせされた状態で基板3の上面に保持されており、基板3はこの状態でリフロー装置M5に搬入される。

0061

リフロー装置M5では、予め設定された加熱プロファイルに従って基板3の加熱が行われ、これによりまず接着剤Aを硬化させて発光部品20を基板3に固定する(接着剤硬化工程)。本実施の形態では、接着剤Aとして熱硬化性樹脂を用いており、はんだペーストS中のはんだの融点未満かつ熱硬化性の接着剤Aの硬化反応を促進させる温度以上で基板3を加熱する予備加熱工程が前述の接着剤硬化工程に該当する(ST4)。この予備加熱により、接着剤Aは硬化して発光部品20を基板3に固定する接着部A*となる。

0062

次いで基板3がリフロー装置M5内を移動することにより、加熱プロファイルに従ってはんだ接合のための加熱過程移行する。この加熱過程では、硬化した接着剤Aより成る接着部A*によって基板3に発光部品20を固定した状態で、はんだペーストS中のはんだを溶融させ(ST5)、これにより発光部品20の端子20bと基板3のランド3aとを電気的・機械的に接続する(リフロー工程)。このリフロー工程はリフロー装置M5内において予備加熱工程から連続しており、基板3をはんだの融点以上に加熱することにより行われる。

0063

そしてはんだが固化することにより、発光部品20の端子20bと基板3のランド3aとをはんだ接合して固定するはんだ部S*が形成される。このはんだ接合において、はんだの溶融は発光部品20が基板3に接着部A*によって固定した状態で行われることから、リフロー過程において溶融はんだ表面張力によって端子20bがランド3aに吸い寄せられるセルフアライメント作用が妨げられる。したがって、発光部品20は(ST3B)に示す状態を保持したまま基板3にはんだ接合され、はんだ接合後においても発光部21の発光部位置FCと基板3の実装座標点3bとが正しく位置合わせされた状態が保持される。

0064

ここで図9を参照して、部品実装装置M4にて実行される前述の発光部品実装処理(ST3)を詳述する。まず、はんだペーストSが印刷され、接着剤Aが塗布された基板3を部品実装装置M4に搬入する(ST31)。次いで基板3の基準部である基板認識マーク3cを撮像し認識する(基準部認識工程)(ST32)。次に、基板認識カメラ12をテープフィーダ15の吸着開口部17aの上方に移動させて、吸引部26によって吸引保持された状態の発光部品20を撮像して、発光部21を認識する(発光部認識工程)(ST33)。

0065

この部品撮像では、図10(a)に示すように、基板認識カメラ12が備えた照明装置12aを点灯して発光部品20の上面の発光部21を認識するための撮像を行う。この撮像において、照明装置12aは、発光部21に用いられた蛍光体を検出するのに適した照明光(青色)(矢印h)を照射する。この撮像動作においては、撮像対象の発光部品20を収納したポケット16bを形成するエンボス部16dの底面には、下受け部23に設けられ板バネ部材24によって上方に弾発された吸引部26が当接している。

0066

このとき真空吸引源28(図4)を駆動して吸引孔26cを真空吸引する(矢印f)ことにより、吸着孔26bを介してポケット16bの底面に設けられた孔部16eから真空吸引される。これにより、発光部品20はポケット16b内において安定した位置に吸引保持され、基板認識カメラ12はこの安定状態における認識画像を取得することができる。図10(b)は、このようにして取得された認識画面12bを示している。すなわち認識画面12bには、発光部品20の上面を示す画像図が表示されるが、前述のように基板認識カメラ12は発光部21の蛍光体を識別するのに適した特性の照明光(青色)を用いて撮像していることから、認識画面12bにおいて検出対象となる発光部21を高い識別精度で検出することができる。したがって、発光部品20の搭載時の位置基準となる発光部位置FCを高精度で検出することが可能となっている。

0067

次いで(ST33)における発光部21の認識結果に基づき、吸引部26によって吸引保持された状態の発光部品20を部品装着ヘッド11によってピックアップする(ピックアップ工程)(ST34)。このピックアップ工程においては、発光部認識工程(ST33)と同様に、ピックアップ対象の発光部品20を収納したポケット16bを形成するエンボス部16dの底面には、同様に板バネ部材24によって上方に弾発された吸引部26が当接している。このとき真空吸引源28(図4)を駆動して吸引孔26cを真空吸引する(矢印f)ことにより、吸着孔26bを介してポケット16bの底面に設けられた孔部16eから真空吸引される。これにより、発光部品20はポケット16b内において図10に示す認識動作時の状態と同様に安定した位置に保持され、この安定状態における発光部品20をピックアップすることができるようになっている。

0068

この部品ピックアップでは、図11(b)(イ)に示すように、(ST33)にて認識された発光部位置FCに吸着ノズル11aを位置合わせして発光部品20をピックアップするようにしている。この部品ピックアップ動作において、吸着ノズル11aによる発光部品20のピックアップ力F2の方が、吸引部26の真空吸引による発光部品20の吸引保持力F1よりも大きくなって正常なピックアップが妨げられないように、孔部16e、吸着孔26bの寸法設定、真空吸引源28による真空吸引圧の設定が行われる。すなわち実装ヘッドである部品装着ヘッド11は、吸引部26による下方からの吸引による保持力よりも大きな保持力によって、発光部品20をピックアップするようになっている。

0069

なお、発光部品20の特性によっては、発光部位置FCに吸着ノズル11aを位置合わせして発光部品20をピックアップする代わりに、発光部位置FC以外の部位(例えば図11(b)(ロ)に示す部品中心PC)をピックアップ対象部位として設定してもよい。この場合には、(ST33)にて認識した発光部位置FCとピックアップ対象部位とのオフセット量を記憶しておき、以下の部品実装において当該オフセット量だけ搭載位置を補正する。

0070

次に、発光部品20をピックアップした部品装着ヘッド11を基板3に移動させて、ピックアップした発光部品20を基板3に実装する(ST35)。このとき、(ST33)にて認識された発光部位置FCが実装座標点3bに一致するように、部品装着ヘッド11の搭載位置制御が行われる。すなわち、基準部である基板認識マーク3cおよび発光部21の認識結果に基づいて発光部品20を基板3に実装する(実装工程)。

0071

そして同様の部品実装動作反復実行する過程において、実装すべき発光部品20が残っているか否かを判断する(ST36)。ここで実装すべき発光部品20が残っているならば、(ST33)に戻って以降同様の処理作業を反復実行し、(ST36)にて実装すべき発光部品20なしと判定されることにより、部品実装を終了して基板搬出を行う(ST37)。そしてこれ以降は、図8に示す(ST4)以降の作業が実行される。

0072

これにより、発光部品20における発光部位置にばらつきがある場合にあっても、発光部21を基板3の基準位置に対して正しく位置合わせして搭載することができるとともに、リフロー過程におけるはんだ溶融時のセルフアライメント作用による発光部品20の移動を接着剤Aによって防止することができ、発光部品20を高い位置合わせ精度で基板3にはんだ接合により実装することができる。

0073

上記説明したように、本実施の形態に示す部品実装装置M4および部品実装方法においては、テープフィーダ15によって供給されるキャリアテープ16のポケット16bから発光部品20を部品装着ヘッド11によりピックアップして基板3に実装するに際し、保持手段によりポケット16b内にて下方から保持された状態の発光部品20を上方より撮像して発光部品20の発光部21を認識し、同様に保持手段によって保持された状態の発光部品20を部品装着ヘッド11によりピックアップし、基板3の基準部を認識した認識結果および発光部21の認識結果に基づいて、ピックアップした発光部品20を基板3に実装するようにしている。

0074

これにより、実装工程において発光部品を上面側から撮像して認識する第1の認識工程に加えて発光部品を下面側から撮像して認識する第2の認識工程を実行する先行技術における難点、すなわち発光部品の撮像および認識処理のための時間を要し、生産性の低下を招くという難点が解消される。さらに発光部品の本体部とキャリアテープとがいずれも黒色で部品外形を光学的に識別することができない組み合わせを対象とする場合にあっても、本実施の形態では発光部21のみを認識することから、発光部品20の位置合わせのための位置認識を確実に行うことができる。

0075

また発光部品を個片に切断分離する過程の切断形状精度に起因して上面と下面の外形に差異が生じている場合にあっても、本実施の形態では下面側からの位置認識を必要としないことから、実装精度を十分に確保する上での障害とはならない。したがって、本実施の形態に示す部品実装方法および部品実装装置に依れば、発光部の位置にばらつきがある発光部品を対象とする場合にあっても、発光部品の下面側からの認識を行うことなく実装精度を確保することができる。

0076

なお上述の実施の形態においては、図3図4に示す構成のテープフィーダ15によって供給されて基板3に実装される部品が、LEDなどの発光部品20である例を示したが、本実施の形態に示すテープフィーダ15の供給対象は発光部品20には限定されない。すなわち、発光部品20のみならず部品上面を撮像して基準位置の認識を行った結果に基づいて実装位置を決定する必要がある部品であれば、上述構成のテープフィーダ15による供給の対象とすることができる。

0077

本発明のテープフィーダは、部品上面の基準位置にばらつきがある部品を対象とする場合にあっても、部品の下面側からの認識を行うことなく実装精度を確保することができるという効果を有し、LEDなどの発光部品を基板に実装して照明基板を製造する分野において有用である。

0078

1部品実装システム
3基板
3b実装座標点
15テープフィーダ
16キャリアテープ
16bポケット
17テープ押さえ部材
20発光部品
21発光部
23 下受け部
24板バネ部材
25a,25bスリット
26吸引部
FC発光部位置
A接着剤
S はんだペースト

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