KR20080109767A

KR20080109767A - 노즐 기구, 실장 헤드 및 전자부품 실장 장치

Info

Publication number: KR20080109767A
Application number: KR1020087022844A
Authority: KR
Inventors: 가즈노리 가나이; 히데히로 사호; 치카라 다카타; 사토시 가와구치
Original assignee: 파나소닉 주식회사
Priority date: 2006-03-27
Filing date: 2007-03-26
Publication date: 2008-12-17
Also published as: WO2007111296A1; DE112007000720T5; KR101318528B1; JPWO2007111296A1; US8240028B2; JP4208155B2; CN101411256A; CN101411256B; US20090056114A1

Abstract

전자부품 실장(實裝) 장치에 있어서, 노즐 기구를 노즐 유닛의 연직 상방에 샤프트형 리니어 모터를 설치하여, 샤프트형 리니어 모터의 연직 상방에 리니어 인코더를 설치하여 구성함으로써 슬림한 형상으로 한다. 이로 인하여, 각각의 노즐 기구의 XY방향(수평 방향)에서의 점유 면적을 작게 하는 것이 가능해지고, 인접하는 노즐 간의 피치를 협(狹)피치화 할 수 있으며, 소형화 및 고집적화된 기판에서의 전자부품의 실장 피치의 협피치화에 대응할 수 있다.

전자부품, 실장, 노즐, 피치

Description

노즐 기구, 실장 헤드 및 전자부품 실장 장치{NOZZLE MECHANISM, MOUNTING HEAD, AND ELECTRONIC COMPONENT MOUNTING EQUIPMENT}

본 발명은, 전자부품의 실장(實裝)에 사용되는 노즐 기구(機構), 실장 헤드 및 전자부품 실장 장치에 관한 것이다.

전자 기기의 소형 경량화, 고기능화의 진전에 따라, 이것에 탑재되는 기판에서도 더욱더 소형화 및 고집적화(高集積化)가 요구되고 있다. 이와 같이 소형화 및 고집적화된 기판에서는, 전자부품이 실장되는 실장 개소가 좁은 피치로 되어 있으므로[이하, "협피치화(狹pitch化)"라 함], 실장 헤드에서도 노즐 피치를 협피치화 하는 것이 요구된다.

종래에, 실장 헤드에 구비된 노즐은, 기판에 대하여 상하 이동 및 축 회전이 가능하게 구성되어 있으며, 노즐의 상부에 구비된 모터의 회전 구동이, 볼나사(ball screw) 또는 너트(nut) 등의 구동 전달 기구에 의하여, 노즐의 상하 이동으로 변환되고 있다.(특허 문헌 1 참조)

특허 문헌 1: 일본 특개 2002-9491호 공보

노즐 피치를 협피치화 하기 위해서는, 서보 모터(servo motor) 및 서보 모터의 회전 운동을 노즐의 상하 운동으로 전달하는 구동 전달 기구를 구비한 노즐 기구를 슬림(slim)화 할 필요가 있다. 그러나, 노즐 기구는, 노즐에 흡착 유지된 전자부품을 기판에 대하여 누르는 하중 기구를 겸무하고 있으며, 또한, 전자부품의 실장에서의 생산성을 저하시키지 않도록 상하 이동 속도를 확보할 필요가 있기 때문에 슬림화에는 한계가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 상기 문제를 해결하는 데에 있으며, 전자부품의 실장 피치의 협피치화에 대응한 슬림한 노즐 기구와, 노즐 피치를 협피치화 한 실장 헤드, 또한 노즐 피치를 협피치화 한 실장 헤드를 구비한 전자부품 실장 장치를 제공하는 데에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서는, 본 발명은 이하와 같이 구성한다.

본 발명의 제1 특징에 의하면, 프레임(frame)과,

전자부품을 해제 가능하게 흡착 유지하는 노즐과,

그 하단(下端)에서 상기 노즐이 회전 가능하게 장착되어, 상기 프레임에 대하여 상하 이동 가능하게 설치된 노즐 유닛과,

상기 프레임에 대하여 고정되어, 상기 노즐 유닛을 상기 프레임에 대하여 상하 이동시키는 샤프트형 리니어 모터(linear motor)와,

상기 노즐 유닛의 상기 프레임에 대한 상하 위치를 검출하기 위한 리니어 인코더(linear encoder)를 구비하고,

상기 샤프트형 리니어 모터가 상기 노즐 유닛의 연직(鉛直) 상방에 설치됨과 더불어, 상기 리니어 인코더가 상기 샤프트형 리니어 모터의 연직 상방에 설치되는 노즐 기구를 제공한다.

본 발명의 제2 특징에 의하면, 복수의 노즐에 각각 흡착 유지한 전자부품을 기판의 복수의 실장 개소에 실장하는 실장 헤드에 있어서,

프레임과,

그 하단에서 상기 노즐이 회전 가능하게 장착되어, 상기 프레임에 대하여 상하 이동 가능하게 설치된 복수의 노즐 유닛과,

상기 프레임에 대하여 고정되어, 상기 각각의 노즐 유닛을 상기 프레임에 대하여 개별로 상하 이동시키는 복수의 샤프트형 리니어 모터와,

상기 각각의 노즐 유닛의 상기 프레임에 대한 상하 위치를 검출하기 위한 복수의 리니어 인코더를 구비하고,

상기 각각의 샤프트형 리니어 모터가 상기 각각의 노즐 유닛의 연직 상방에 설치됨과 더불어, 상기 각각의 리니어 인코더가 상기 각각의 샤프트형 리니어 모터의 연직 상방에 설치되는 실장 헤드를 제공한다.

본 발명의 제3 특징에 의하면, 전자부품 공급 장치 및 기판 유지 장치에 대하여 수평 이동 가능하게 구비되어, 상기 전자부품 공급 장치에 수납된 복수의 전자부품을 복수의 노즐에 의하여 흡착 유지해서, 상기 기판 유지 장치에 유지된 기판에서의 복수의 실장 개소에 상기 각각의 전자부품을 실장하는 실장 헤드를 구비하는 전자부품 실장 장치에 있어서,

상기 실장 헤드가,

프레임과,

그 하단에 있어서 상기 노즐이 회전 가능하게 장착되어, 상기 프레임에 대하여 상기 이동 가능하게 설치된 복수의 노즐 유닛과,

상기 각각의 샤프트형 리니어 모터가 상기 각각의 노즐 유닛의 연직 상방에 설치됨과 더불어, 상기 각각의 리니어 인코더가 상기 각각의 샤프트형 리니어 모터의 연직 상방에 설치되는 전자부품 실장 장치를 제공한다.

본 발명의 제4 특징에 의하면, 상기 전자부품 공급 장치가 구비하는 복수의 전자부품 공급용 피더(feeder)의 배치 간격과 동일한 배치 간격으로, 상기 각각의 노즐 유닛이 프레임에 장비(裝備)되고 있는, 제3 특징에 기재된 전자부품 실장 장치를 제공한다.

본 발명에 의하면, 협피치로 노즐을 배열하는 것이 가능해지므로, 소형화 및 고집적화에 의하여 협피치화 하는 기판에 대한 전자부품의 실장에 적합한 노즐 기구, 실장 헤드 및 전자부품 실장 장치를 실현할 수 있다.

본 발명의 상기한 목적 및 특징과 더불어 다른 목적 및 특징들은, 첨부한 도면에 대한 바람직한 실시형태에 관한 다음의 설명으로부터 명백해질 것이다.

도 1은 본 발명의 실시형태의 전자부품 실장 장치의 전체 구성도이고,

도 2는 상기 실시형태의 실장 헤드의 사시도이고,

도 3은 상기 실시형태의 노즐 기구의 측면도 및 제어계의 구성도이다.

본 발명에 대한 설명을 계속하기에 앞서, 첨부 도면에서 동일한 부품에 대해서는 동일한 참조 부호를 부여하였다.

이하, 본 발명에 따른 실시형태를 도면에 의거하여 상세하게 설명한다.

우선, 본 발명의 실시형태의 전자부품 실장 장치의 전체 구성에 대하여 설명한다. 도 1에 본 실시형태의 전자부품 실장 장치의 전체 구성도를 나타낸다. 도 1에서, 전자부품 실장 장치의 토대(base)가 되는 기대(基臺)(1) 위에는, 기판(2)의 반송을 실행하는 기판 방송 장치(3)가 X방향으로 연장하여 설치되어 있다. 기판 반송 장치(3)에는 기판(2)을 클램프(clamp)해서 유지하는 기능이 구비되어 있으며, X방향으로 반송되는 기판(2)을 소정의 위치에서 유지하는 기판 유지 장치로서 기능을 한다. 또한, 본 실시형태에서는, 기판(2)의 반송 방향을 X방향으로 하고, 이것에 수평면 내에서 직교하는 방향을 Y방향으로 하고, X방향 및 Y방향에 직교하는 연직 방향을 Z방향으로 한다.

기판 반송 장치(3)의 Y방향에서의 양 옆쪽에는, 전자부품 공급용 피더의 일례인 복수의 파트 피더(parts feeder)(4)가 나란히 설치되어 있다. 파트 피더(4)는 전자부품 공급 장치로서 기능을 하고, 내부에 수납된 복수의 전자부품을 공급구(5)로 순차적으로 공급한다.

기대(1)의 X방향에서의 양쪽 단부에는 한 쌍의 Y테이블(6)이 설치되어 있고, 이 한 쌍의 Y테이블(6) 위에 X테이블(7)이 가설(加設)되어 있다. X테이블(7)에는 실장 헤드(8)가 장착되어 있다. Y테이블(6) 및 X테이블(7)에는, 각각 Y축 구동 기구(6a) 및 X축 구동 기구(7a)(도 3 참조)가 구비되어 있으며, 실장 헤드(8)를 기대(1)에 대하여 상대적으로 수평 이동시킨다.

도 2에 본 실시형태의 실장 헤드의 사시도를 나타낸다. 도 2에서, 실장 헤드(8)는 브래킷(bracket)(8a)에 의하여 X테이블(7)에 장착되어 있다. 브래킷(8a)에는 복수의 노즐 기구(9)를 소정의 간격으로 유지하는 프레임(20)이 장착되어 있다(본 실시형태에서는 X방향으로 6줄, Y방향으로 2줄의 합계 12개의 노즐 기구가 장착되어 있다). 각각의 노즐 기구(9)의 하단에는 전자부품을 해제 가능하게 흡착 유지하는 노즐(10)이 장착되어 있다. 각각의 노즐 기구(9)에는, 노즐(10)을 θ방향(Z축 둘레)으로 회전시키기 위한 θ회전 기구(30)가 구비되어 있다. θ회전 기구(30)는 모터(31)에 직결하는 풀리(pulley)(32) 및 각각의 노즐(10)에 직결하는 풀리(33)에 걸어 맞춘 타이밍 벨트(34)에 의하여, 모터(31)의 구동을 각각의 노즐(10)의 회전으로 전달하는 기구에 의하여 구성되어 있다. 또한, 도시하지 않지만, θ회전 기구는, X방향으로 배열된 6줄의 노즐 기구(9)를 한 조로 해서 구성하고 있으며, 본 실시형태에서는, 2조의 θ회전 기구가 구비되어 있다.

또한, 각각의 노즐 기구(9)에는, 노즐(10)을 상하 이동시키기 위한 Z축 구동 기구(40)가 구비되어 있다. 또한, 각각의 노즐 기구(9)에는 흡/배기 기구(50)가 구비되어 있고, 도시하지 않는 진공 발생원의 구동에 의하여 노즐(10) 내를 진공 흡인함으로써 전자부품을 흡착 유지하며, 노즐(10) 내의 배기를 실행함으로써 전자부 품을 릴리스(release)하는, 이른바 진공 파괴를 실행한다. 도 3에 나타내는 바와 같이, Y축 구동 기구(6a) 및 X축 구동 기구(7a), θ회전 기구(30), Z축 구동 기구(40), 흡/배기 기구(50)는 제어부(11)와 전기적 및 제어적으로 접속되어 있으며, 제어부(11)로부터 송신되는 제어 명령에 의거하여 구동한다.

도 1 및 도 2에서, 실장 헤드(8) 옆쪽에는 카메라(12)가 설치되어 있다. 카메라(12)는, 실장 헤드(8)와 일체로 되어 기대(1)에 대하여 상대적으로 XY방향으로 수평 이동하고, 인식 대상의 촬영을 실행하는 촬영 수단으로서 기능을 한다. 또한, 기판 반송 장치(3)와 파트 피더(4)의 사이에는 카메라(13)가 설치되어 있다. 카메라(13)는, 파트 피더(4)의 공급구(5)로부터 노즐(10)에 의하여 픽업(pick up)된 전자부품을 하방으로부터 스캔하는 촬영 수단으로서 기능을 한다.

도 3에 본 실시형태의 노즐 기구의 측면도 및 제어계의 구성도를 나타낸다. 도 3에서, 카메라(12)에 의하여 촬영된 인식 대상의 화상은, 제어부(11)에 포함되는 화상 처리 영역(11c)에 의하여 화상 처리되고, 연산 영역(11b)에 의하여 인식 대상의 중심과 카메라(12)의 인식 원점과의 수평 위치 관계가 연산된다. 기억 영역(11a)에는 카메라(12)의 인식 원점과 각각의 노즐(10)의 축 중심과의 거리 데이터가 미리 기억되어 있으며, 연산 영역(11b)에 의하여 실장 헤드(8)의 임의의 노즐(10)의 축 중심과 인식 대상의 중심과의 수평 위치 관계가 연산된다. 제어부(11)는 연산 영역(11b)에 의한 연산 결과에 의거하여 Y축 구동 기구(6a) 및 X축 구동 기구(7b)의 구동 제어를 실행하고, 이로 인하여 임의의 노즐(10)의 축 중심과 인식 대상의 중심과의 위치 결정이 실행된다. 또한, 카메라(12)에 의한 인식 대상은, 픽 업 때에는 파트 피더(4)의 공급구(5)에 공급된 전자부품이며, 실장 때에는 기판(2)의 소정의 개소에 설치된 위치 결정용의 인식 마크 등이다.

카메라(13)에 의하여 촬영된 인식 대상의 화상은 화상 처리 영역(11c)에 의하여 화상 처리되고, 연산 영역(11b)에 의하여 인식 대상의 중심과 카메라(13)의 인식 원점과의 수평 위치 관계가 연산된다. 통상, 카메라(13)에 의한 인식 대상은 노즐(10)에 흡착된 전자부품이며, 인식 대상이 되는 전자부품을 흡착한 노즐(10)의 축 중심이 카메라(13)의 인식 원점과 촬영 화상 위에서 겹치도록 실장 헤드(8)가 위치 결정된다. 따라서, 연산 영역(11b)에 의하여 연산된 전자부품의 중심과 카메라(13)의 인식 원점과의 수평 위치 관계가 노즐(10)의 축 중심과 전자부품의 중심의 어긋남으로 된다. 제어부(11)는 연산 영역(11b)에 의한 연산 결과에 의거하여 Y축 구동 기구(6a) 및 X축 구동 기구(7b)의 구동 제어를 실행한다. 이로 인하여, 노즐(10)에 흡착된 전자부품이 실장 개소에 정확하게 위치 결정되어 보정된다. 또한, 화상 처리 영역(11c)에서는 전자부품 화상의 패턴 인식을 실행하고, 노즐(10)에 흡착된 전자부품의 자세 인식을 실행한다. 연산 영역(11b)에 의하여 노즐(10)에 흡착된 전자부품의 자세와 정상적인 실장 자세와의 어긋남이 연산된다. 제어부(11)는, 연산 영역(11b)에 의한 연산 결과에 의거하여 θ회전 기구(30)의 구동 제어를 실행한다. 이로 인하여, 노즐(10)에 흡착된 전자부품의 자세가 정상적인 실장 자세로 보정된다.

제어부(11)에는, 키보드 또는 드라이버 등으로부터 이루어지는 입력부(15)가 접속되어 있으며, 기억 영역(11a)에 미리 기억시키는 다양한 데이터를 입력하거나, 제어부(11)에 직접 명령을 입력한다. 또한, 제어부(11)에는 출력부(16)가 접속되어 있다. 출력부(16)는 CRT 또는 액정 패널 등의 가시(可視) 표시 수단을 구비하여, 전자부품 실장 장치에서의 동작 상황을 가시 표시한다. 또한, 출력부(16)는 경고 수단을 구비하고, 장치의 가동(稼動) 중에 장애가 생겼을 경우 등에 조작자(operator)에 에러 정보를 전달한다.

또한, 연산 영역(11b)은, 전자부품 실장 장치에서의 여러 가지 연산 처리를 실행한다. 연산 처리에 필요한 데이터는 미리 기억 영역(11a)에 기억되어 있다. 또한, 기억 영역(11a)에는 제어 프로그램이 기억되어 있으며, 제어부(11)는 제어 프로그램에 따라 전자부품 실장 장치에서의 실장 동작의 제어를 실행한다.

다음으로, 본 발명의 실시형태의 노즐 기구에 대하여 설명한다. 도 3에서, 각각의 노즐 기구(9)는 프레임(20)에 소정의 간격을 두고 유지되어 있다. 각각의 노즐 기구(9)에는, 하단에 노즐(10)이 장착된 노즐 유닛(21)과, 노즐(10)을 프레임(20)에 대하여 상하 이동시키는 Z축 구동 기구(40)와, 노즐(10)을 θ방향(Z축 둘레)으로 회전시키는 θ회전 기구(30)와, 노즐(10) 내를 흡/배기해서 전자부품의 픽업 및 릴리스를 실행하는 흡/배기 기구(50)와, 노즐 유닛(21)의 프레임(20)에 대한 상하 위치를 검출하기 위한 리니어 인코더(60)가 구비되어 있다.

노즐 유닛(21)은 볼 스플라인(ball spline)(23)을 주체로 하여 구성되고, 볼 스플라인(23)은 베어링(24)에 의하여 θ방향(Z축 둘레)으로 회전이 자유롭게 축받이 되어 있다. 노즐(10)은 스플라인 축(23a)의 하단에 장착되어, 스플라인 축(23a)의 Z축 방향으로의 슬라이딩 이동에 연동해서 이동하여, 프레임(20)에 대하여 상하 로 변위한다. 스플라인 축(23a)의 주위에는 코일 스프링(25)이 장착되어 있으며, 코일 스프링(25)의 상단은 스플라인 축(23a)의 상단부에 형성된 걸림부(26)에 의하여 걸려져 있다. 코일 스프링(25)의 하단은, 예를 들어, 풀리(33)에 걸리게 됨으로써 프레임(20)에 대하여 고정되어 있다. 도 3에 나타내는 좌측의 노즐 기구(9)와 같이, 스플라인 축(23a)에 아무런 외력이 작용하지 않으면, 스플라인 축(23a) 및 이것에 장착된 노즐(10)은 코일 스프링(25)의 탄력성에 의하여 상방으로 힘이 가해진 상태가 된다. 한편, 도 3에 나타내는 우측의 노즐 기구와 같이, 스플라인 축(23a)을 하방으로 누르는 힘이 작용하면, 스플라인 축(23a) 및 노즐(10)은 코일 스프링(25)의 탄성력에 거슬러서 하방으로 이동한다. 코일 스프링(25)은, 노즐(10)을 프레임(20)에 대하여 상방으로 힘을 가하는 바이어스(bias) 수단으로서 기능을 한다.

θ회전 기구(30)에서, 풀리(33)는 그 두께의 박형화가 도모되고 있다. 통상, 이러한 풀리는 그 외주(外周) 측으로부터 체결됨으로써 스플라인 축에 고정되는 구조가 채용된다. 그러나, 본 실시형태의 노즐 기구(9)에서는, 풀리(33)의 박형화를 도모하고 있으므로, 풀리(33)의 상하 방향으로부터 풀리(33)를 끼워 넣는 방식으로, 스플라인 축(23a)으로의 고정을 실행하고 있다. 이러한 고정 방법이 채용되어 있는 것으로서, 풀리(33)의 실질적인 외주 끝의 지름을 작게 할 수 있으며, 뒤에 서술하는 바와 같이, 각각의 노즐(10)의 배치의 협피치화에 기여할 수 있다.

또한, 코일 스프링의 스프링 길이가 스프링 권선(winding) 지름에 대하여 지나치게 커지면, 압축되었을 때에 좌굴(buckling)하기 쉬워지고, 좌굴한 스프링부가 다른 부위에 간섭하는 장애가 발생할 수 있다. 그 때문에, 코일 스프링(25)은 스페이서(spacer)(29)에 의하여 Z방향에 2단으로 분할되어 있고, 스프링 권선 지름을 크게 하지 않고 스프링 길이를 확보하고 있다. 이로 인하여, 서로 이웃하는 노즐 기구(9)를 근접하여 배치하였을 경우, 좌굴한 코일 스프링(25)이 서로 간섭하는 것을 방지할 수 있다.

노즐 유닛(21)의 연직 상방에는, Z축 구동 기구(40)를 구성하는 샤프트형 리니어 모터가 설치되어 있다. 샤프트형 리니어 모터(40)는 프레임(20)에 대하여 고정된 고정자(固定子)(41)와, 고정자(41)에 대하여 상하 방향으로 슬라이딩이 자유로운 가동자(可動子)(42)로 구성되어 있다. 가동자(42)에는 영구 자석의 S극 및 N극이 소정의 간격으로 번갈아 배열되어 있으며, 고정자(41)에 내장된 코일에 통전하면 가동자(42)를 Z방향으로 이동시키기 위한 추력이 발생한다. 노즐 유닛(21)과 샤프트형 리니어 모터(40)의 사이에는, 가동자(42)의 추력을 스플라인 축(23a)에 전달하는 전달 수단으로서의 볼 스플라인(27)이 설치되어 있고, 가동자(42)의 하단이 볼 스플라인(27)의 스플라인 축(27a)의 상단이 접속되어 있다.

가동자(42)에 하향의 추력을 발생시키면, 가동자(42)와 접속된 스플라인 축(27a)이 연직 하방으로 이동하여, 커넥터(28)를 통해서 스플라인 축(23a)의 상단에 누르는 힘을 작용한다. 이 누르는 힘이 코일 스프링(25)의 탄성력을 초과하면, 스플라인 축(23a)은 하방으로 이동하여, 스플라인 축(23a)의 하단에 장착된 노즐(10)이 프레임(20)에 대하여 하방으로 이동한다. 제어부(11)에는 추력 조정 영역(11d)이 포함되어 있으며, 코일에 통전하는 전류를 조정해서 가동자(42)의 추력 을 조정함으로써 노즐(10)의 프레임(20)에 대한 상하 위치를 조정한다. 또한, 커넥터(28)는 스플라인 축(23a)의 상단을 축받이 하는 베어링(24)에 맞닿아 접하여 노즐 유닛(21)을 하방으로 누르므로, 볼 스플라인(23) 회전의 영향을 받지 않는다.

샤프트형 리니어 모터(40)의 연직 상방에는, 리니어 인코더(60)가 설치되어 있다. 리니어 인코더(60)는 가동부(61)와 고정부(62)로 구성되어 있다. 가동부(61)는 프레임(20)에 설치된 축받이(63)에 Z방향으로 상하 이동이 자유롭게 삽입 통과되어 가동자(42)의 상단과 접속되어 있으며, 가동자(42)의 상하 이동에 연동해서 상하로 이동 가능하게 되어 있다. 고정부(62)는 프레임(20)에 대하여 고정되어 있으며, 가동자(42)의 상하 이동에 연동해서 상하로 이동 가능한 가동부(61)와의 상대적인 상하 위치가 변화하도록 되어 있다. 이 상하 위치의 변화량은, 가동부(61)에 설치된 피(被)검출부(61a)를 고정부(62)에 설치된 검출 헤드(62a)에 의하여 검출한 전기 신호를 제어부(11)에 포함되는 위치 검출 영역(11e)에서 처리함으로써 검출한다. 이로 인하여, 가동부(61)의 프레임(20)에 대한 상하 위치, 즉, 노즐(10)의 프레임(20)에 대한 상하 위치가 검출된다.

또한, 가동자(42)는 볼 스플라인(27)에 의하여 θ방향으로의 변위가 규제되어 있으므로, 가동자(42)에 접속된 가동부(61)도 θ방향으로의 변위가 규제되어 Z방향으로의 변위만 허용된다. 따라서, 가동부(61)가 Z방향에서의 어떤 위치에 상하 이동한 경우라도, 가동부(61)에 설치된 피검출부(61a)는 항상 고정부(62)에 설치된 검출 헤드(62a)와 대향한 상태가 유지되어, 노즐(10)의 프레임(20)에 대한 상하 위치를 검출할 수 있다.

제어부(11)는, 노즐(10)의 프레임(20)에 대한 상하 위치에 의거하여 가동자(42)의 추력의 조정을 실행한다. 즉, 처리량(throughput)을 향상시키기 위해서는, 요컨대 생산성을 향상시키기 위해서는 노즐(10)의 상하 이동 속도를 높이는 것이 요구된다. 한편, 노즐(10)에 의하여 전자부품을 흡착 유지하거나 실장할 때에는, 노즐(10)의 하강 속도를 저하시켜서 전자부품 또는 기판에 주는 충격을 저감시킬 필요가 있다. 그 때문에, 노즐(10)의 하단이 전자부품에 대해서 소정의 위치까지 근접한 시점과, 노즐(10)에 흡착된 전자부품이 기판의 실장 개소에 대해서 소정의 위치까지 근접한 시점에서 가동자(42)의 추력을 저하시켜서, 노즐(10)의 하강 속도를 저하시킨다. 이로 인하여, 노즐(10)의 프레임(20)에 대한 상하 위치에 의거하여 노즐(10)의 상하 이동 속도를 제어함으로써, 처리량을 저하시키지 않고 실장 품질을 유지할 수 있다. 또한, 노즐(10)은 코일 스프링(25)에 의하여 프레임(20)에 대해서 상방으로 힘이 가해져 있으므로, 가동자(42)에 내장된 코일로의 통전이 중단 혹은 정지하면, 가동자(42)에 작용하는 추력이 영(0)이 되어 코일 스프링(25)에 의한 탄력성만이 작용해서 노즐(10)이 급상승할 때가 있다. 그 결과, 노즐(10)에 흡착된 전자부품이 낙하하거나 각각의 구동계에 충격이 가해지는 등의 장애가 생기는 일이 있다. 그 때문에, 가동자(42)로의 통전의 차단을 지연하기 위한 전기 회로를 제어부(11)에 설치하고, 통전이 차단된 시점으로부터 가동자(42)의 추력이 서서히 저하하도록 제어를 실행한다.

이와 같이 본 실시형태의 노즐 기구(9)는, 노즐 유닛(21)의 연직 상방에 샤프트형 리니어 모터(40)를 설치하고, 샤프트형 리니어 모터(40)의 연직 상방에 리 니어 인코더(60)를 설치한 구성을 채용해서 슬림한 형상으로 되어 있다. 이러한 구성을 채용함으로써, XY방향(수평 방향)에서의 점유 면적을 작게 할 수 있다. 특히, 종래의 서보 모터와 볼나사 등의 전달 기구의 조합에 의한 노즐 기구에 있어서 서보 모터의 회전각을 검출하는 로터리(rotary) 인코더에 비하여, 연직 방향에서의 상대 위치의 변화를 검출하는 리니어 인코더는 대폭으로 슬림화할 수 있다. 따라서, 각각의 노즐(10)의 X방향에서의 피치(P1)와 Y방향에서의 피치(P2)(도 2 및 도 3 참조)를 종래에 비하여 대폭으로 협피치화 할 수 있다. 이로 인하여, 소형화 및 고집적화된 기판의 협피치화 된 실장 개소에 대응한 피치로 노즐(10)을 배열한 실장 헤드를 실현할 수 있다.

예를 들면, 종래의 실장 헤드에서의 각각의 노즐의 X방향에서의 피치(P1)는 21㎜인 것에 대하여, 본 실시형태에서는 피치(P1)를 10.5㎜로, 종래의 2분의 1 정도로 협피치화 할 수 있다. 파트 피더에서는, 탑재 품종 수의 증가 목적으로 더블 피더(1대의 파트 피더에서 그 폭 방향으로 2개의 공급구를 배치한 피더)를 사용하는 것이 종래로부터 실행되고 있었지만, 이러한 더블 피더가 사용되어도, 실장 헤드에서의 노즐 피치를 좁게 할 수 없었기 때문에, 동시 흡착할 수 있는 피더의 조합에 제한이 존재한다. 즉, 1대의 더블 피더에서의 각각의 공급구로부터 동시에 전자부품을 흡착해서 골라낼 수 없다고 하는 문제가 존재한다. 그러나, 본 실시형태에서는 노즐 피치를 좁게 할 수 있으므로, 예를 들면, 노즐 피치를 더블 피더의 피치에 맞추는 것이 가능하게 된다. 이러한 경우에는, 1대의 더블 피더의 각각의 공급구로부터 전자부품을 동시에 흡착해서 골라내는 것이 가능해지고, 전자부품의 실 장에 있어서의 생산성을 향상시킬 수 있다.

또한, 파트 피더(4)(도 1 참조)가 2개의 전자부품을 동시에 공급하는 것이 가능한 더블 피더인 경우, 각각의 노즐(10)의 Y방향에서의 피치(P2)를 파트 피더(4)의 공급구(5)(도 1 참조)에 공급되는 2개의 전자부품의 Y방향에서의 피치에 대응시키는 것이 가능해지고, 2개 동시에 픽업해서 처리량을 향상시킬 수 있다.

또한, 노즐(10)의 상하 이동에 리니어 모터의 추력을 직접 이용하고 있으므로, 종래의 회전 운동을 직선 운동에 전달하는 방법에 비해 노즐(10)의 상하 이동량을 직접 조정하는 것이 가능해지며, 전자부품의 실장할 때의 직접적인 하중 제어를 실행할 수 있다. 즉, 종래의 실장 헤드와 같이, 구동 전달 기구로서 볼나사 기구가 사용되는 것과 같은 구성에서는, 나사 홈 피치의 오차를 고려해서 노즐의 상하 이동에서의 정밀도를 조정할 필요가 있다. 이에 대하여, 본 실시형태에서는, 종래와 같이 구동 전달 기구가 개재하지 않고, 리니어 모터(40)로 직접적으로 상하 이동량이 결정되기 때문에, 리니어 인코더(60)의 정밀도에 의하여 상하 이동의 정밀도가 결정된다.

또한, 본 실시형태에서는, 종래와 같이 구동 전달 기구를 개재시키지 않고, 샤프트형 리니어 모터(40)에 의하여 노즐(10)의 직접적인 상하 이동을 실현하고 있으므로, 노즐 기구(9)에 있어서 경량화 및 소형화를 도모할 수 있다.

본 발명에 의하면, 협피치로 노즐을 배열하는 것이 가능하게 되므로, 소형화 및 고집적화된 기판에 전자부품을 협피치로 실장하는 분야에 있어서 유용하다.

또한, 상기 여러 실시형태 중의 임의의 실시형태를 적절하게 조합함으로써, 각각이 갖는 효과를 발휘하도록 할 수 있다.

본 발명은, 첨부 도면을 참조하여 바람직한 실시형태에 관해 충분히 기재되어 있지만, 이 기술이 숙련한 사람들에게는 여러 가지의 변형이나 수정이 명백할 것이다. 그러한 변형이나 수정은, 첨부된 청구범위에 의한 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한, 그 속에 포함되는 것으로 이해해야 할 것이다.

Claims

프레임과,

전자부품을 해제 가능하게 흡착 유지하는 노즐과,

그 하단(下端)에서 상기 노즐이 회전 가능하게 장착되어, 상기 프레임에 대하여 상하 이동 가능하게 설치된 노즐 유닛과,

상기 프레임에 대하여 고정되어, 상기 노즐 유닛을 상기 프레임에 대하여 상하 이동시키는 샤프트형 리니어 모터와,

상기 노즐 유닛의 상기 프레임에 대한 상하 위치를 검출하기 위한 리니어 인코더를 구비하고,

상기 샤프트형 리니어 모터가 상기 노즐 유닛의 연직 상방에 설치됨과 더불어, 상기 리니어 인코더가 상기 샤프트형 리니어 모터의 연직 상방에 설치되는 것을 특징으로 하는 노즐 기구.
복수의 노즐에 각각 흡착 유지한 전자부품을 기판의 복수의 실장 개소에 실장하는 실장 헤드에 있어서,

프레임과,

그 하단에서 상기 노즐이 회전 가능하게 장착되어, 상기 프레임에 대하여 상하 이동 가능하게 설치된 복수의 노즐 유닛과,

상기 프레임에 대하여 고정되어, 상기 각각의 노즐 유닛을 상기 프레임에 대 하여 개별로 상하 이동시키는 복수의 샤프트형 리니어 모터와,

상기 각각의 노즐 유닛의 상기 프레임에 대한 상하 위치를 검출하기 위한 복수의 리니어 인코더를 구비하고,

상기 각각의 샤프트형 리니어 모터가 상기 각각의 노즐 유닛의 연직 상방에 설치됨과 더불어, 상기 각각의 리니어 인코더가 상기 각각의 샤프트형 리니어 모터의 연직 상방에 설치되는 것을 특징으로 하는 실장 헤드.
전자부품 공급 장치 및 기판 유지 장치에 대하여 수평 이동 가능하게 구비되어, 상기 전자부품 공급 장치에 수납된 복수의 전자부품을 복수의 노즐에 의하여 흡착 유지해서, 상기 기판 유지 장치에 유지된 기판에서의 복수의 실장 개소에 상기 각각의 전자부품을 실장하는 실장 헤드를 구비하는 전자부품 실장 장치에 있어서,

상기 실장 헤드가,

프레임과,

그 하단에서 상기 노즐이 회전 가능하게 장착되어, 상기 프레임에 대하여 상하 이동 가능하게 설치된 복수의 노즐 유닛과,

상기 프레임에 대하여 고정되어, 상기 각각의 노즐 유닛을 상기 프레임에 대하여 개별로 상하 이동시키는 복수의 샤프트형 리니어 모터와,

상기 각각의 노즐 유닛의 상기 프레임에 대한 상하 위치를 검출하기 위한 복수의 리니어 인코더를 구비하고,

상기 각각의 샤프트형 리니어 모터가 상기 각각의 노즐 유닛의 연직 상방에 설치됨과 더불어, 상기 각각의 리니어 인코더가 상기 각각의 샤프트형 리니어 모터의 연직 상방에 설치되는 것을 특징으로 하는 전자부품 실장 장치.
제3항에 있어서,

상기 전자부품 공급 장치가 구비하는 복수의 전자부품 공급용 피더의 배치 간격과 동일한 배치 간격으로, 상기 각각의 노즐 유닛이 프레임에 장비(裝備)되어 있는 것을 특징으로 하는 전자부품 실장 장치.