WO1996042189A1 - Procede et dispositif de montage de pieces electroniques - Google Patents

Description

明細書

発明の名称 電子部品実装方法及び装置

技術分野

本発明は、電子回路基板の所定位置に電子部品を自動的に実装する電子部 品実装方法及び装置に関するものである。

背景技術

従来の電子部品実装装置の代表的なものを図 6を参照しながら説明する。 図 6において、 3 1は直交ロボッ 卜で、実装へッ ド部 3 2を X Y方向の任 意の位置に移動させる。実装へッ ド部 3 2の先端には昇降動作可能な吸着ノ ズル 3 3が配設されている。吸着ノズル 3 3に代えてチヤックが用いられる こともある。

3 4は基板保持部であり、本装置外から供給された電子回路基板 3 5を所 定位置に位置決めして保持する。 3 6は電子回路基板 3 5に実装すべき電子 部品を保持している部品保持部である。 この部品保持部 3 6には、複数の部 品供給体 3 7が並列して配設されている。

以上の構成において、電子部品の実装動作時には、 まず実装へッ ド部 3 2 が部品保持部 3 6に移動し、吸着ノズル 3 3にて部品保持部 3 6の任意の部 品供給体 3 7から電子部品を取り出し、その後実装へッ ド部 3 2が基板保持 部 3 4に移動し、位置決めして保持されている電子回路基板 3 5の所定位置 に電子部品を実装する。

上記従来の電子部品実装装置では、電子回路基板 3 5上に実装する電子部 品の品種の数が増加すると、部品保持部 3 6に配設すべき部品供給体 3 7の 数が増加し、そのために複数の電子部品実装装置を設置したり、大型の電子 部品実装装置を設置したりする必要があった。

ところで、 電子部品の品種には、 例えばチップ抵抗等、 構造、 外形状、 大 きさは同じでありながら特性値だけが異なるものがあるが、従来はその場合 でも電子部品の品種毎に部品供給体 3 7を部品保持部 3 6に配設する必要 があり、そのため装置本体を複数設置したり、大型の装置本体を設備しなけ ればならないことがあり、設備コス卜が高くなり、 また部品供給体等の管理 コスト等が高くなるという問題があつた。

発明の開示

本発明は、上記従来の問題点に鑑み、電子部品の品種数に比して部品保持 部に配設する部品供給体の数を削減でき、設備コストゃ部品供給体等の管理 コストを低減できる電子部品実装方法及び装置を提供することを目的とし ている。

本発明の電子部品実装方法は、部品保持部から電子部品を取り出して電子 回路基板に実装する実装工程と、実装工程内で電子部品を任意の特性値とな るように加工する加工工程とを有することを特徴とする。

好適には、電子部品の特性値を計測しながらレーザ加工し、 また電子部品 の加工位置を画像認識しながらレーザ加工する。

また、本発明の電子部品実装装置は、電子部品を収納した部品保持部と、 電子回路基板を保持する基板保持部と、部品保持部から電子部品を取り出し て電子回路基板の所定位置に移載する実装へッ ド部と、電子部品を任意の特 性値となるように加工するレーザ加工部とを備えたことを特徴とする。 好適には、 レーザ加工部が、電子部品の特性値を計測する計測手段と、 レ 一ザ発振手段と、レーザ光の照射位置を可変するレーザスキャニング手段と を備え、 また電子部品を撮像する撮像手段と、撮像した画像に基づいてレー ザ照射位置を制御する制御部とを備える。 また、部品保持部が複数の部品供 給体を並列配置して構成され、レーザ加工部が部品保持部の上部に部品供給 体配列方向に移動可能に配設される。

本発明の電子部品実装方法及び装置によれば、部品保持部から電子回路基 板に電子部品を実装する実装工程内で電子部品を任意の特性値となるよう に加工することにより、部品保持部に配設する部品供給体の数を低減でき、 それだけ設備コストゃ部品供給体等の管理コストを低減できる。 図面の簡単な説明

第 1図は本発明の一実施例における電子部品実装装置の部分破断外観斜 視図、

第 2図は本発明の一実施例における要部の概略構成を示す斜視図、 第 3図は本発明の一実施例のレーザ加工ヘッ ド部の構成図、

第 4図は本発明の一実施例に用いるトリ ミング抵抗の斜視図、

第 5図は本発明の一実施例に用いるトリ ミング抵抗の平面図、

第 6図は従来例の電子部品実装装置の概略斜視図である。

発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の電子部品実装装置の一実施例について、図 1〜図 3を参照 して説明する。

図 1、 図 2において、 1は直交ロボッ 卜で、実装へッ ド部 2を X Y方向に 移動可能に支持している。実装へッ ド部 2には、電子部品を吸着保持する吸 着ノズル 3が昇降動作可能に配設されている。 4は基板保持部であり、装置 外から供給された電子回路基板 5を所定位置に位置決めして保持する。 6は 部品保持部で、複数の部品供給体 7が X方向に並列させて取外し可能に配設 されている。 8はレーザ加工へッ ド部であり、位置決めュニッ ト 9にて部品 保持部 6の上部に沿って X方向に移動可能に支持されている。 1 0は部品供 給体 7に収納保持されている電子部品であり、例えばレーザトリマブルチッ プ抵抗等、 レーザ加工にてその特性値を可変できるものである。

レーザ加工へッ ド部 8は、 図 3に示すように、 レーザ照射オンオフ機能を 有するレーザ発振手段 1 1と、 ミラー 1 2、 レーザ焦点調整手段 1 3 、 ハー フミラー 1 4、 ビデオカメラ 1 5 、 X軸走查ミラー 1 6 、 Y軸走査ミラー 1 7、 レンズ 1 8により構成されている。 また、 電子部品 1 0の特性値をプロ ーブ 1 9にて計測手段 2 0に導いて計測するように構成されている。 2 1は 制御部で、 レーザ発振、 レーザ照射入切、 レーザ焦点調整、 X軸走査ミラー 駆動、 Y軸走査ミラー駆動、 プローブ移動、 計測手段制御、 画像処理の各機 能を有し、 また記憶部、 演算部、 データ入出力部を有している。

次に、 以上の構成による電子部品実装動作について説明する。

( 1 ) 基板保持部 4にて供給されてきた電子回路基板 5を位置規制して 保持する。

(2) 最初に電子回路基板 5に実装される電子部品 10上にレーザ加工 へッ ド部 8が移動する。

(3) 電子部品 10の表面映像を、 レンズ 18、 Y軸走査ミラー 17、 X軸走査ミラー 16、ハーフミラー 14を経てビデオカメラ 15にて撮像す る。

(4) 制御部 21にて電子部品 10の認識画像と予め設定された条件に 基づいてレーザ照射開始位置及びレーザ走査位置を求める。

(5) 予め設定された電子部品 10の厚みによりレーザ照射焦点が電子 部品 20の表面に結ばれるようにレーザ焦点調整手段 13を設定する。

(6) プローブ 19を電子部品 10の電極へ移動し、特性値を計測部 2 0で測定する。

(7) レーザ発振手段 1 1、 X軸走査ミラー 16、 Y軸走査ミラ一 17 を制御し、電子部品 10にレーザ照射しながら予め設定された特性値になる ように加工する。

(8) 加工完了にてレーザ加工へッ ド部 8を実装へッ ド部 2と干渉しな い位置へ退避する。

(9) 実装へッ ド部 2の吸着ノズル 3にて加工された電子部品 10を吸 着して部品供給体 7より取り出し、実装へッ ド部 2を移動して電子部品 1 0 を電子回路基板 5の予め設定された位置に移載する。

(10) 以上の （ 2 )〜（ 9 )の動作を繰り返して電子回路基板 5上に 実装すべき電子部品 10をすベて実装する。

更に、具体的に説明すれば基板保持 4にて供給されてきた電子回路基板 5 を位置規制して保持し、部品供給体 7の部品供給口 7 aの電子部品 10上に レーザ加工へッ ド部 8を移動する。 この時、 この電子部品 1 0は図 4に記載 されてある、 アルミナ基板 1 0 aの表面に抵抗体 1 0 bを塗布し、端部に電 極部 1 0 cを備えるトリ ミング抵抗 1 0 dである。このトリ ミング抵抗 1 0 dの大きさは長尺 3. 2mm、 幅が 1. 6mm、 厚さが 0. 6mmであり、 抵抗値としては初期値として 1 ΚΩを使用している。 そして、 レーザー加工 の条件としては、 レーザ一の波長が 1. 06 mの場合は、抵抗体表面のレ 一ザスポッ ト径は Φ 0. 05mm, 照射量は 1. 2ワッ ト、 レーザ走査速度 1 OmmZsが適している。なお、 このトリ ミング抵抗 1 0 dの抵抗体 1 0 b表面上に保護ガラスで覆うものであってもかまわない。

このトリ ミング抵抗の表面映像を、レーザへッ ド加工部中のビデオカメラ 1 5にて撮像する。そして、制御部 2 1にてビデオカメラ 1 5にて撮像され たトリ ミング抵抗の認識画像から抵抗体 1 0 bの輪郭を抽出しする。そして、 実際の部品供給口 7 a上にトリ ミング抵抗 1 0 dを配設した時、 トリ ミング 溝の中心線の傾きを算出する。その傾きを考慮して、抵抗体 1 0 bの削除（卜 リ ミング溝の作成）を開始するレーザ開始位置 8 a及びレーザー走査位置を 求める。 このように、 トリ ミ ングの設定をした後、 トリ ミング抵抗 1 0 dの 抵抗体 1 0 bの一部を削除し、抵抗値を任意に設定したトリ ミング抵抗を作 成する。 この、 レーザ開始位置 8a及びレーザ一走査位置によって、 トリ ミ ング溝として削除された量が同じであっても抵抗値が異なることがある。よ つて、 このように同じトリ ミング抵抗であっても、細かく設定しなけばなら ない。

また、予め設定された電子部品の厚みによりレーザ照射焦点が電子部品 2 0の表面に結ばれるようにレーザ焦点調整手段 1 3によつて適切な焦点位 置を設定する。この焦点位置を設定することにより トリ ミング溝幅 8 bが得 られる。

そして、このようなトリ ミング抵抗 1 0 dの画像認識や様々な設定が終わ ると、 レーザ加工へッ ド部に設けたプローブ 1 9を、電子部品 1 0の電極に 接触し電子部品 1 0の特性値、 トリミング抵抗 1 0 dの場合は抵抗値を測定 する。 この測定された結果と、 予め設定された抵抗値を比較して、 レーザ照 射開始点 8 aからレーザ照射を始める。なお、 この場合設定された抵抗値と して 3 . 9 k Q ± 0 . 5 %である。

このとき、 トリ ミング抵抗 1 0 dの抵抗値はプローブ 1 9により測定され 続け、 レーザーがレーザ一走査位置を移動し、抵抗体 1 0 bにトリ ミング溝 を作る。そして、このトリ ミング抵抗 1 0 dの抵抗値が設定されていた値 3 . 9 Κ Ωになると、 レーザ照射は終わりる。

その後、加工された部品は部品供給口 7 aから吸着ノズル 3に吸着し、電 子回路基板 5に実装される。

そして、次のトリ ミング抵抗を、設定されてる抵抗値になるよう再びレー ザ加工をして装着を行う。 このとき、設定される値は複数の異なった値でも 可能である。 よって、ひとつの部品保持部 6から特性値の異なる部品を供給 することができる。そして、 このような動作を繰り返して実装を行っていく。 上記の方法により、例えばチップ抵抗等の大きさが同じであれば 1つの部 品保持部で、異なった抵抗値の部品を供給できる。 よって、装置本体の部品 保持部を少なくすることができ、 小型にすることが可能である。

以上の実施例によれば、部品保持部 6から電子回路基板 5に電子部品 1 0 を実装する実装工程内で電子部品 1 0を任意の特性値となるようにレーザ 加工して実装するので、部品保持部 6に配設する部品供給体 7の数を低減す ることができる。例えば、電子部品 1 0がレーザトリマブルチップ抵抗の場 合、数十倍の抵抗値まで可変することができるので、部品供給体 7の数を大 幅に少なくすることができる。 このように、部品保持部 6に配設すべき部品 供給体 7の数を低減できることにより、部品保持部 6の大きな大型の電子部 品実装装置を設置したり、複数の電子部品実装装置を設置したりする必要が なくなり、設備コストを低減でき、 また電子部品 1 0の品種数を少なくでき てその管理コストゃ部品供給体 7の管理コス卜を低減することができる。 なお、電子部品 1 0としてトリマブル抵抗 1 0 b以外であっても、 トリマ ブルコンデンサ、 トリマブルインダクタンスにレーザ照射を施し、電極や導 体部をトリ ミングすることによって、キャパシタンス、 リアクタンスの値を 変え実装することもできる。

以上の説明では、電子部品 1 0としてレーザ加工にて特性値を可変して実 装する事例のみを説明したが、固定した特性値の電子部品 1 0を保持した部 品供給体 7を部品保持部 6に複合して配設し、加工の不要な電子部品 1 0は 従来通りそのまま実装するようにしても良いことは言うまでもない。

産業上の利用可能性

本発明の電子部品実装方法によれば、以上の説明から明らかなように、部 品収納部から電子回路基板に電子部品を実装する実装工程内で電子部品を 任意の特性値となるように加工することにより、部品収納部に配設する電子 部品の品種数を低減でき、それだけ設備コストゃ電子部品の管理コストを低 減できる。

また、電子部品の特性値を計測しながらレーザ加工し、 また電子部品の加 ェ位置を画像認識しながらレーザ加工することにより、電子部品の品質低下 を来さずにかつレーザ加工により効率的に加工でき、信頼性の高い電子回路 基板を生産性良く安定して得ることができる。

また、本発明の電子部品実装装置によれば、電子部品を任意の特性値とな るように加工するレーザ加工部を備えているので、実装工程内で電子部品を 任意の特性値となるようにレーザ加工して上記実装方法を実現できる。 また、レーザ加工部に特性値の計測手段とレーザ発振手段とレーザスキヤ 二ング手段とを備えることにより、特性値を計測しながらレーザ加工するこ とができ、また撮像手段にて撮像した画像に基づいてレーザ照射位置を制御 することにより加工ミスが発生する恐れがなく、高い信頼性を持って加工で きる。

また、レーザ加工部を部品保持部の上部に部品供給体配列方向に移動可能 に配設することにより、実装へッ ド部にて電子部品を実装している間に次に 実装すべき電子部品の特性値を可変することができ、生産性を低下すること なく実装することができる。

Claims

請求の範囲

1、 部品保持部から電子部品を取り出して電子回路基板に実装する実装ェ 程と、前記実装工程内で電子部品を任意の特性値となるように加工する加工 工程とを有することを特徴とする電子部品実装方法。

2、 加工工程において、 トリ ミング抵抗の抵抗体をレーザ加工によってト リ一ミングする請求の範囲第 1項記載の電子部品の実装方法。

3、 加工工程において、 トリ ミングコンデンサのトリ ミング電極をレーザ 一加工によってトリーミングする請求の範囲第 1項記載の電子部品の実装 方法。

4、 加工工程において、 トリ ミングインダクタンスの導体部をレーザ一加 エによってトリーミングする請求の範囲第 1項記載の電子部品の実装方法。

5、 加工工程において、電子部品の特性値を計測しながら任意の特性値に なるように加工することを特徴とする請求の範囲第 1〜4項いずれかに記 載の電子部品実装方法。

6、 加工工程において電子部品にプローブを装着し特性値を計測する請求 の範囲第 5項記載の電子部品の実装方法。

7、 加工工程において、 電子部品を画像認識し、 前記電子部品のレーザ加 ェ位置を決定してレーザ加工することを特徴とする請求の範囲第 1〜6項 いずれかに記載の電子部品実装方法。

8、 加工工程において、 電子部品の加工位置を画像認識し、 前記電子部品 のレーザ加工位置に応じて前記電子部品に照射するレーザ照射開始位置及 びレーザ走査位置を決定し、前記電子部品をレーザ加工することを特徴とす る請求の範囲第 7項記載の電子部品実装方法。

9、 複数の電子部品を保持した部品保持部と、電子回路基板を保持する基 板保持部と、前記部品保持部から前記電子部品を取り出して前記電子回路基 板の所定位置に移載する実装へッ ド部と、前記電子部品を任意の特性値とな るように加工するレーザ加工部とを備えたことを特徴とする電子部品実装

1 0、 電子部品に接触して電子部品の特性値を計測するプローブを有する 請求の範囲第 9項記載の電子部品の実装装置。

1 1、 レーザ加工部は、電子部品の特性値を計測する計測手段と、 レーザ 発振手段と、レーザ光の照射位置を可変するレーザスキャニング手段とを備 えたことを特徴とする請求の範囲第 9項又は第 1 0項記載の電子部品実装

1 2 電子部品を撮像する撮像手段と、撮像した画像に基づいてレーザ照射 位置を決定する制御部とを備えたことを特徴とする請求の範囲第 9〜 1 1 項いづれかに記載の電子部品実装装置。

1 3、 部品保持部は複数の部品供給体を並列配置して構成され、 レーザ加 ェ部が部品保持部の上部に部品供給体配列方向に移動可能に配設されてい ることを特徴とする請求の範囲第 9〜 1 2項いづれかに記載の電子部品実