(57)【要約】  【課題】  吸着ノズルの誤装着を容易に検知できる部品吸着装置およびそれに用いる吸着ノズルを提供する。  【解決手段】  本発明の部品吸着装置２は、部品を吸着する吸着ノズル３と、吸着ノズル３に対して所定の電圧を印加する印加部９と、吸着ノズル３を流れた電流を測定する測定部１１と、該測定部１１により測定された電流の値が、所定の範囲外の値である場合に、吸着ノズル３の装着が誤っていると判別して、吸着ノズル３の誤装着を示す制御を行なう制御部１０と、を備えることを特徴とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品を吸着する吸着ノズルと、
前記吸着ノズルに対して所定の電圧を印加する印加部と、
前記吸着ノズルを流れた電流を測定する測定部と、
該測定部により測定された電流の値が、所定の範囲外の値である場合に、前記吸着ノズルの装着が誤っていると判別して、前記吸着ノズルの誤装着を示す制御を行なう制御部と、
を備えることを特徴とする部品吸着装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記吸着ノズルの誤装着の表示が予め定められた所定時間を継続して表示された場合に、稼働を停止する制御を行なうことを特徴とする請求項１に記載の部品吸着装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の部品吸着装置に装着される吸着ノズルであって、
該吸着ノズルは、導電性を有するノズル部と該ノズル部が装着されるフランジ部とを備えるとともに、該フランジ部が、互いに分離された導電部を複数備えており、それぞれの該導電部が前記ノズル部と電気的に接続されていることを特徴とする吸着ノズル。
【請求項４】
前記フランジ部が絶縁性であって、該フランジ部の内部に導電部である複数の金属部を有することを特徴とする請求項３に記載の吸着ノズル。
【請求項５】
前記吸着ノズルがセラミックスからなることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の吸着ノズル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子等の部品を吸着する部品吸着装置およびそれに用いる吸着ノズルに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子、チップコンデンサやチップ抵抗器などのチップ状の部品は、部品吸着装置に装着された吸着ノズルの先端の吸着面に吸引孔の負圧を利用した吸引によって吸着された後、そのまま搬送されて回路基板の所定の位置へ実装される。
【０００３】
現在、このような動作をおこなう部品吸着装置においては、様々な部品の種類に対応できるように、それらの種類に応じて様々な種類の吸着ノズルが用意されており、これらの吸着ノズルが部品吸着装置に装着される。
【０００４】
ここで、正しくない吸着ノズルが装着されると、回路基板への装着精度の低下や部品の吸着率の低下が生じるという問題がある。
【０００５】
それゆえ、例えば、吸着ノズルにＩＣチップを搭載し、ＩＣチップを検知することにより、吸着ノズルの誤装着を検知する検知方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２０５３１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の検知方法では、全ての吸着ノズルにＩＣチップを搭載する必要があり、コストがかかるほか、ＩＣチップが脱落した吸着ノズルについては検知ができないという問題があった。
【０００８】
それゆえ、本発明の目的は、吸着ノズルの誤装着を容易に検知できる部品吸着装置およびそれに用いる吸着ノズルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の部品吸着装置は、部品を吸着する吸着ノズルと、前記吸着ノズルに対して所定の電圧を印加する印加部と、前記吸着ノズルを流れた電流を測定する測定部と、該測定部により測定された電流の値が、所定の範囲外の値である場合に、前記吸着ノズルの装着が誤っていると判別して、前記吸着ノズルの誤装着を示す制御を行なう制御部と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の吸着ノズルは、上記の部品吸着装置に装着される吸着ノズルであって、該吸着ノズルは、導電性を有するノズル部と該ノズル部が装着されるフランジ部とを備えるとともに、該フランジ部が、互いに分離された導電部を複数備えており、それぞれの該導電部が前記ノズル部と電気的に接続されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の部品吸着装置は、制御部が、印加部により吸着ノズルに対して所定の電圧を印
加して、測定部において測定された吸着ノズルを流れた電流の値が、所定の範囲外の値である場合に、吸着ノズルの装着が誤っていると判別して、吸着ノズルの誤装着を示す制御を行なうことから、簡単な構成で容易に吸着ノズルの誤装着を検知することができる。
【００１２】
また、本発明の吸着ノズルは、フランジ部が互いに分離された導電部を複数備えており、それぞれの導電部がノズル部と電気的に接続されていることから、導電部に電流を流すだけで、誤装着を容易に検知可能な吸着ノズルとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態の吸着ノズルを装着した部品吸着装置を備える、チップ状の部品を回路基板に実装する部品装着システムの構成を示す概略図である。
【図２】本実施形態の部品吸着装置の構成の一部を抜粋して示す構成図である。
【図３】本実施形態の部品吸着装置における吸着ノズルの誤装着の検知に係る制御の一例を示すフローチャートである。
【図４】本実施形態の吸着ノズルの一例を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ’線の断面図である。
【図５】本実施形態の吸着ノズルの他の一例を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ’線の断面図、（ｃ）は（ａ）に示すＢ−Ｂ’線の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態の例を、図面を用いて説明する。なお、以下の図において、同一の部材については同一の符号を用いて説明する。
【００１５】
図１は、本実施形態の吸着ノズルを装着した部品吸着装置を備える、チップ状の部品（電子部品）を回路基板に実装する部品装着システムの構成を示す概略図である。
【００１６】
図１に示す部品装着システム１は、部品吸着装置２に具備された吸着ノズル３と、電子部品４を並べたトレイ５と、吸着ノズル３に吸着された電子部品４に向けて光を照射するライト６と、電子部品４からの反射光を受光するためのＣＣＤカメラ７と、ＣＣＤカメラ７で受光した反射光を画像処理するための画像解析装置８とで構成されている。なお、図１においては、部品吸着装置２は構成を省略して示しているが、一般に知られている部品吸着装置を用いることができる。
【００１７】
このような部品装着システム１においては、吸着ノズル３を吸引ポンプ（図示せず）等にて吸引することで、トレイ５に載置された各電子部品４を吸着し、電子部品４を吸着した状態で、回路基板の目的とする位置に移動させて、または回路基板を移動させて、吸着を解除することで、回路基板に電子部品４を装着することができる。
【００１８】
なお、図１に示す部品吸着装置システム１においては、吸着ノズル３で吸着した電子部品４をライト６で照射してＣＣＤカメラ７で撮影することで、電子部品４がライト６の反射光で鮮明に写り、電子部品４の輪郭が明瞭になる。そして、画像解析装置８が吸着ノズル３に吸着された電子部品４の形状を認識することで、回路基板（図示しない）に電子部品４を高い位置精度で実装することができる。
【００１９】
図２は、本実施形態の部品吸着装置２の構成の一部を抜粋して示す構成図であり、図３は、本実施形態の部品吸着装置における吸着ノズルの誤装着の検知に係る制御の一例を示すフローチャートである。
【００２０】
上述したように、現在、様々な吸着ノズルがあり、これらが部品吸着装置に装着されるが、誤って吸着ノズルが装着されると、回路基板への装着精度の低下や部品の吸着率の低
下が生じるという問題がある。
【００２１】
そこで、本実施形態の部品吸着装置においては、吸着ノズルに所定の電圧を印加し、吸着ノズルを流れた電流を測定した結果と、あらかじめ定められた所定の電流値の範囲とを対比し、所定の電流値の範囲外である場合に、吸着ノズルの装着が誤っていると判別して、吸着ノズルの誤装着を示す制御部を備えている。
【００２２】
以下に、図２および図３を用いて、制御部１０の制御を説明する。まずステップＳ１において、吸着ノズル３が部品吸着装置２に装着されているかを検知する。吸着ノズル３が装着されていない場合には、制御は終了となる。なお、吸着ノズル３が装着されているか否かの検知は、例えば接触式のセンサやカメラ撮影による画像認識等を用いて検知することができる。ちなみに、吸着ノズル３を人が装着する場合には、目視にて確認することでステップＳ１を割愛することもできる。
【００２３】
吸着ノズル３が装着されていると検知された場合には、続いてステップＳ２に進み、制御部１０は印加部９に対して、吸着ノズル３に対して電圧を印加する信号を伝送する。印加部９は制御部１０からの信号を受けて、所定の電圧を吸着ノズル３に対して印加する。なお、印加部９より印加する所定の電圧は、吸着ノズル３に対して電圧を印加した際における吸着ノズル３を流れる電流をあらかじめ測定し、これらの結果より適宜設定すればよい。
【００２４】
測定部である電流計１１は、印加部９により印加され、吸着ノズル３を流れた後の電流を測定し、測定した値を制御部１０に伝送する。
【００２５】
続いてステップＳ３において、制御部１０は、電流計１１より伝送された電流の値が、所定の範囲外であるか否かを検出する。所定の範囲は、上記の印加部９より印加する電圧にあわせて適宜設定すればよい。なお、図示していないが、制御部１０は、マイクロコンピュータを有しており、入出力インターフェイス、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭを備えており、あらかじめ定められた電流または電圧の値が記憶されている。なお、ＣＰＵは、部品吸着装置２の稼働を実施するものであり、ＲＡＭはプログラムの実行に必要な変数を一時的に記憶するものであり、ＲＯＭはプログラムを記憶するものである。
【００２６】
ここで、測定部で測定された電流の値が、所定の範囲内である場合には、制御部１０は吸着ノズル３が正しく装着されていると判別して、ステップ７に進み、部品吸着装置２の稼働を継続する。なおこの場合においては、この制御フローは完了となる。
【００２７】
一方で、測定部で測定された電流の値が、所定の範囲外である場合には、ステップＳ４に進み、制御部１０は吸着ノズル３が正しく装着されていないと判別して誤装着を警告する。具体的には、例えば、制御部１０からの信号に基づき、モニター画面に誤装着を表示する、警告灯を点灯する、警告音を発信する等、部品吸着装置２の構成に合わせて適宜設定することができる。
【００２８】
ステップＳ４にて誤装着を警告した場合は、続いてステップＳ５に進み、制御部１０は警告が所定時間継続したかどうかを検知する。警告が所定時間未満である場合には、再度ステップＳ５をくり返して実施する。一方で、警告が所定時間以上継続した場合には、ステップＳ６に進み、誤装着の吸着ノズルにて部品吸着装置２の稼働が実施されないよう、制御部１０は部品吸着装置２の稼働を停止する制御を行なう。それにより、部品吸着装置２の誤装着を防止することができる。なお、所定時間とは、部品吸着装置２の構成に合わせて適宜設定することができるが、例えば１〜１０分の間で適宜設定することができる。また、警告を複数回繰り返したのちに、部品吸着装置２の稼働を停止するように制御する
こともできる。
【００２９】
以上のように、本実施形態の部品吸着装置２においては、吸着ノズル３が装着された後、電圧を印加して、吸着ノズル３を流れた電流を測定することで、吸着ノズル３の誤装着を検知することができるため、非常に簡単な構成で精度よく吸着ノズル３の誤装着を検知することができる。
【００３０】
続いて、上記の部品吸着装置２に装着される吸着ノズル３の例について説明する。
【００３１】
図４は、本実施形態の吸着ノズルの一例を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ’線の断面図である。
【００３２】
吸着ノズル３は、電子部品等の部品を吸着する吸着面１４を備えるノズル部１３と、該ノズル部１３の後端を固定するとともに、ノズル部１３の後端部を内包するフランジ部１６とを備えている。
【００３３】
ノズル部１３は、内部に吸引孔１５を有する筒状であって、先端の端面側が、吸引孔の負圧を利用した吸引によって電子部品（図示せず）を吸着して保持するための吸着面１４とされている。なお、吸着面１４の形状は、吸着する部品の形状に合わせて適宜設定すればよいが、例えば円形状とすることができる。なお、大きさは吸着する部品の大きさに合わせて適宜設定すればよい。
【００３４】
また、ノズル部１３と組み立てられるフランジ部１６は、ノズル部１３の吸引孔１５と連結する吸引孔１７を備え、ノズル部１３の後端部を内包する構成とされている。そして、このフランジ部１６が部品吸着装置（図示せず）に取り付けられる。
【００３５】
なお、図４に示す吸着ノズル３においては、ノズル部１３とフランジ部１６とを別体として組み合わせた形状を示しているが、ノズル部１３とフランジ部１６とが一体型とされた吸着ノズルであってもよい。
【００３６】
ここで、ノズル部１３は導電性を有していることが好ましい。それにより、印加部９より印加された電圧により生じる電流はノズル部１３を流れることとなる。なお、ノズル部１３は、耐久性が高く、またチップ等の電子部品の静電破壊を抑制すべく、導電性を有するセラミックより作製することができるが、例えば金属等や、絶縁性材質を母材とし導電性成分を添加したもの、絶縁性の材料にて作製されたノズル部１３の表面に導電性のコーティングを施したもの、絶縁性の部材の一部に導電性の部材を組み合わせたもの等、少なくとも一部に導電性の箇所があればよく、本実施形態においてはこれらを含めて、導電性を有するノズル部１３とする。
【００３７】
一方、フランジ部１６は、ノズル部１３に電流を流すとともに、ノズル部１３を流れた電流を測定部に流す必要があることから、フランジ部１６もまた電流が流れる必要がある。
【００３８】
ここで、フランジ部１６全体を導電性の材料（例えば導電性を有する金属等）で作製することもできるが、この場合に吸着ノズル３を流れる電流が、そのままフランジ部１６を流れてしまい、ノズル部１３に電流が流れにくくなるおそれがある。
【００３９】
例えば、各種の吸着ノズル３において、フランジ部１６の形状が同一であり、ノズル部１３の形状のみが異なっている場合においては、吸着ノズル３を流れる電流がフランジ部１６をほとんど流れてしまうと、吸着ノズル３の誤装着を精度良く検知することが困難と
なる場合がある。
【００４０】
それゆえ、本実施形態の吸着ノズル３は、吸着ノズル３に対して印加された電圧により生じる電流が、ノズル部１３を流れるように構成することで、より精度よく吸着ノズル３の誤装着を検知することができる。
【００４１】
したがって、フランジ部１６は、少なくとも２つの導電部１８を備え、これら導電部１８が互いに分離されているとともに、ノズル部１３と電気的に接続されていることが好ましい。それにより、フランジ部１６に流れた電流が、ノズル部１３に流れることとなり、ノズル部１３を流れた電流が測定部に流れることとなる。
【００４２】
それゆえ、図４（ｂ）においては、２つの導電部１８間に絶縁性の部材からなる絶縁部１９が設けられており、それぞれの導電部１８がノズル部１３と接続されている。それにより、印加部９より電圧が印加されることによって生じた電流は、一方の導電部１８を流れた後、ノズル部１３を流れ、さらに他方の導電部１８を流れることで、吸着ノズル３を電流が流れることとなる。なお、このようなフランジ部１６についても、耐久性の観点からセラミックスにて作製することができる。また、本実施形態において、導電性とは抵抗値が１０１１Ω未満であるものをいい、絶縁性とは抵抗値が１０１１Ω以上のものをいう。
【００４３】
例えば、ノズル部１３やフランジ部１６の導電部１８をセラミックスで作製するに当たっては、例えば、イットリア，セリア，マグネシア等の安定化剤を２〜８モル％程度含むジルコニア、アルミナ、炭化珪素等を用いて作製することができる。また、導電性付与材としては、酸化チタン、酸化鉄，酸化コバルト，酸化クロム，酸化ニッケル、酸化亜鉛、炭化チタンおよび窒化チタンの少なくとも１種を含むものを用いることができる。特にこれらの材料を適宜組み合わせることにより、吸着ノズル３を黒色系、茶色系、青色系のセラミックス等の濃い色調のセラミックスで作製することにより、部品吸着装置２において、画像解析装置８にて吸着した電子部品４をより正確に認識することができるため好ましい。
【００４４】
なお、ノズル部１３やフランジ部１６の導電部１８をジルコニアで作製するにあたっては、ジルコニアの平均結晶粒子径は３μｍ以下であることが好ましい。それにより、上記部材の作製や補修の際に吸着面１４に対して研削加工や鏡面加工をするときに、結晶粒子が脱落しにくくなることから吸着面１４の欠けを抑制することができる。
【００４５】
一方、フランジ部１６の絶縁部１９は、例えばアルミナ、窒化珪素、窒化アルミニウム、ムライト、コージェライト、ジルコニアから選択される少なくとも１種を用いて作製することが好ましい。なお、フランジ部１６を金属で作製する場合には、鋳造で作製した２つの部材を絶縁性の接着剤で接合して形成するほか、２つの部材の間に絶縁性の部材を配置してそれらを接着剤で接合して形成しても良い。
【００４６】
そして、例えば、ノズル部１３やフランジ部１６をセラミックスで作製するならば、ノズル部１３やフランジ部１６となる原料を、ボールミルに投入して所定の粒度まで粉砕してスラリーを作製し、スプレードライヤーを用いて噴霧乾燥して顆粒を形成する。なお、成形体を得る方法としては、プレス成形法、押出し成形法、インジェクション成形法などが上げられるが、切削などの加工を多用することなく複雑形状の成形体を作製することが可能であり、量産効率が高いインジェクション成形法を用いることが好ましい。
【００４７】
得られた顆粒と熱可塑性樹脂とをニーダに投入して加熱しながら混練して得られた坏土をペレタイザーに投入すれば、インジェクション成形用の原料となるペレットを得ること
ができる。なお、ニーダに投入する熱可塑性樹脂としては、エチレン酢酸ビニル共重合体やポリスチレンやアクリル系樹脂などを用いることができる。また、混練の条件はセラミックスの種類や粒度、および熱可塑性樹脂の種類に応じて適宜設定すればよい。
【００４８】
そして、得られたペレットを金型を用いたインジェクション成形機に投入して射出成形すれば、ノズル部１３や、フランジ部１６を構成する導電部１８、絶縁部１９となる成形体を作製することができる。
【００４９】
続いてこれらの成形体を、成形体を構成する原料に合わせて、適宜、大気雰囲気、窒素ガス雰囲気、真空雰囲気等にて焼成する。なお焼成温度・時間は、原料に合わせて適宜設定すればよい。また、フランジ部１６の導電部１８と絶縁部１９との焼結体を作製する場合において、焼成雰囲気および焼成温度が比較的同程度であるならば、導電部１８の成形体と絶縁部１９の成形体とを予め組み合わせた状態で焼成しても構わない。
【００５０】
なお、フランジ部１６の導電部１８と絶縁部１９を別々に焼成した場合、導電部１８と絶縁部１９とは、ジビニルベンゼン、ビスフェノールＦ、ポリグリシジルエーテル、ビニルシクロヘキシンジオキシド、ジシクロペンタジエンオキシド、エポキシ樹脂、ウレタン、シリコン、アクリルなどを含有する絶縁性接着剤や、これらの絶縁性接着剤に、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｚｎの単一もしくは複合物からなるもフィラーを混合してなる導電性接着剤を用いて接合してもよい。
【００５１】
このようにして作製されたノズル部１３とフランジ部１６とは、それぞれが電気的に導通する必要があることから、上述した導電性接着剤を用いて接合して組み立てることで、本実施形態の吸着ノズル３を作製することができる。
【００５２】
図５は、本実施形態の吸着ノズルの他の一例を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ’線の断面図、（ｃ）は（ａ）に示すＢ−Ｂ’線の断面図である。
【００５３】
図５に示す吸着ノズル２０においては、フランジ部２１が、ほぼ全体が絶縁部１９より形成されており、内部の２箇所にＬ字状と逆Ｌ字状の導電部である金属部２２が形成されている。
【００５４】
すなわち、部品吸着装置２において、吸着ノズル２０に対して印加された電圧により生じる電流は、フランジ部２１の一方の金属部２２のみを流れ、ノズル部１３を流れた電流は、他方の金属部２２のみを流れることとなる。
【００５５】
それにより、図４に示した吸着ノズル３に比べて、電流が効率よくノズル部１３を流れることとなるため、より精度よく吸着ノズル２０の誤装着を検知することができる。
【００５６】
このような吸着ノズル２０は、例えばフランジ部２１を上述した絶縁性の材料にて作製した後、孔を形成して、該孔に導電性の金属材料（例えば、銅やタングステン等）を充填することで形成することができる。
【００５７】
なお、金属部２２の形状は、ノズル部１３と電気的に導通できれば、上記の形状に限られるものではない。例えば金属部２２の形状を直線状として、ノズル部１３の側面に接触するようにしてもよく、またその際により接着を強固とするため、ノズル部１３にフランジ部２１側に突出する突出部を設け、該突出部と金属部２２とを導電性接着剤にて接合することもできる。
【００５８】
なお、金属部２２の形状を直線状とする場合においては、上述したように、絶縁性の材料にてフランジ部２１を作製した後、孔を形成して、該孔に導電性材料（例えば、銅やタングステン等の金属）を充填するほか、例えば、上述した絶縁性の材料からなるセラミックグリーンシートの表面に、金属部２２となる金属ペーストを印刷や塗布して、該金属部２２となる部位を内側として、ノズル部１３（成形体であってもよい）の表面に巻きつけて焼成することで形成することもできる。
【００５９】
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、改良等が可能である。
【００６０】
例えば、上述の例において、ノズル部１３をインジェクションにて形成する例を示したが、例えばセラミックグリーンシートを巻回して筒状の形状として作製することもできる。
【００６１】
また、ノズル部１３を、絶縁性の部材の一部に導電性の部材を組み合わせた構成とするにあたっては、上述したフランジ部１６と同様に、絶縁性の材料にて作製した部材に、孔を形成して、該孔に導電性の金属材料を充填するほか、絶縁性の材料からなるセラミックグリーンシートの表面に、導電部となる金属ペーストを印刷や塗布したり、セラミックグリーンシートに孔を形成した後に金属ペーストを充填したりして、導電部となる部位を外側として、巻回して筒状の形状として作製することもできる。
【００６２】
さらに、図３で示したフローチャートにおいて、ステップＳ４にて誤装着を警告した場合に、その警告が所定時間継続した場合に、部品吸着装置２の稼働を停止する例を説明したが、例えば、制御部１０は、ステップＳ３にて、測定部で測定された電流の値が、所定の範囲外である場合に、直ちに部品吸着装置２の稼働を停止すること、さらには部品吸着装置２の稼働を停止した警告を示すよう制御することもできる。
【符号の説明】
【００６３】
２：部品吸着装置
３、２０：吸着ノズル
１３：ノズル部
１６、２１：フランジ部
１８、２２：導電部（金属部）
１９、２３：絶縁部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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