(57)【要約】部品台に対してツールヘッドを位置決めするシステムであって、フレームと、前記フレームに接続されるツールヘッドであり、前記ツールヘッドはＸ方向とＹ方向に調節可能に位置決めされ、部品台は前記フレームに接続され、前記部品台はＸ方向とＹ方向に調節可能に位置決めされ、そして同時に前記ツールヘッドと前記部品台を検分するために可動の光学系とを具備する。部品台に対するツールヘッドの境界合わせを行う方法であって、前記部品台と前記ツールヘッドの双方が個別にＸ方向とＹ方向に調節可能であり、前記部品台が固定位置に維持されている間に、前記ツールヘッドの位置決めを行い、続いて前記ツールヘッドが固定位置に維持されている間に、前記部品台の位置決めを行い、前記ツールヘッドと前記部品台の各位置を同時に光学系で検分する。
2005536360.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品台に対してツールヘッドを位置決めするシステムであって、
フレームと、
前記フレームに接続されるツールヘッドであり、前記ツールヘッドは前記フレームに対してＸ方向とＹ方向に調節され位置決め可能であり、
前記フレームに接続される部品台であり、前記部品台は前記フレームに対してＸ方向とＹ方向に調節され位置決め可能であり、前記ツールヘッドと前記部品台とを同時に検分する光学系とを具備することを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記ツールヘッドは、加熱ガス半田付け器／半田吸除器ヘッドを具備することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記ツールヘッドは、部品の位置決め用ヘッドを具備することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記ツールヘッドは、印刷用ヘッドを具備することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記部品台は、プリント回路基板の保持部材を具備することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記部品台をＸ方向に移動するための第１の位置決めねじと、
前記部品台をＹ方向に移動するための第２の位置決めねじ、とをさらに具備することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記第１の位置決めねじと前記２の位置決めねじは手動で調節可能であることを特徴とする請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記ねじのピッチは、２０〜１００回転で１インチ進む範囲であることを特徴とする請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記ツールヘッドをＸ方向に移動するための少なくとも１本の位置決め棒部材と、
前記ツールヘッドをＹ方向に移動するための少なくとも１本の位置決め棒部材と、をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記フレームに接続される第１の位置決め棒部材と、
前記第１の位置決め棒部材に沿って摺動され位置決め可能な位置決め腕部材と、
前記位置決め腕部材に接続される第２の位置決め腕部材と、をさらに具備し、
前記ツールヘッドは前記第２の位置決め棒部材に沿うように摺動され位置決め可能であることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記位置決め腕部材は、前記第１の位置決め棒部材に沿ってＹ方向に摺動され位置決め可能であり、
前記ツールヘッドは、前記第２の位置決め棒部材に沿うようにＸ方向に摺動され位置決め可能であることを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記フレームの対向する側に接続される第１の対の位置決め棒部材と、前記第１の対の位置決め棒部材の１本に沿って夫々が摺動され位置決め可能な１対の位置決め腕部材と、
前記位置決め腕部材の間に架けられる第２の対の位置決め棒部材とを備え、
前記ツールヘッドは、前記第２の対の位置決め棒部材に沿って摺動され位置決め可能であることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記光学系は、
カメラと、
ビーム分割器であって、前記ビーム分割器は前記カメラにより前記ビーム分割器を通して前記ツールヘッドと前記部品台を同時に観察できる位置に可動であることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記ビーム分割器は、前記ツールヘッドと前記部品台の間の位置から遠のくように移動するように伸縮可能であり、前記ツールヘッドが前記部品台に隣接する位置に動くことを許容することを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記部品台の上に載置されるプリント回路基板を、具備することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１６】
ツールヘッドの位置を部品台に対して境界合せする方法であって、前記ツールヘッドと前記部品台の双方はフレームに接続され、前記ツールヘッドと前記部品台の双方は、前記フレームに対してＸ方向とＹ方向に個別に位置決め調節され、
前記部品台が固定位置に維持されている間に、前記ツールヘッドの位置決めを行う工程と、これに続き、
前記ツールヘッドが固定位置に維持されている間に、前記部品台の位置決めを行う工程と、
前記ツールヘッドと前記部品台の間に位置する光学系により前記ツールヘッドと前記部品台の各位置を同時に検分する工程と、を具備することを特徴とする方法。
【請求項１７】
前記ツールヘッドの位置決めを行う工程は、前記ツールヘッドを前記フレームに対するＸ方向とＹ方向の双方に移動する工程を具備することを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記ツールヘッドが手動で位置決めされることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記部品台の位置決めを行う工程は、前記フレームに対して前記部品台をＸ方向とＹ方向に移動する工程を、具備することを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記部品台が手動で位置決めされることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記部品台は、複数の調節ねじを回転することで位置決めされることを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記ツールヘッドと前記部品台の間に位置する光学系により前記ツールヘッドと前記部品台の各位置を同時に検分する工程は、
可動式ビーム分割器を前記ツールヘッドと前記部品台の間に位置決めする工程と、
カメラにより前記ビーム分割器を介して検分する工程とを具備することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記ツールヘッドが半田付け／半田吸除器ヘッドを具備することを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項２４】
前記ツールヘッドが部品位置決めヘッドを具備することを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項２５】
前記部品台がプリント回路基板の保持部材を具備することを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項２６】
部品台に対するツールヘッドの境界合せを観察しながら、前記ツールヘッドの前記部品台に対する位置決めを行うシステムであって、
手動で位置決め可能なツールヘッドと、
手動で位置決め可能な部品台と、
前記ツールヘッドと前記部品台の各位置を同時に検分する光学系とを具備することを特徴とするシステム。
【請求項２７】
ツールヘッドの位置を部品台に対して境界合せする方法であって、
前記部品台が固定位置に維持されている間に、前記ツールヘッドの位置決めを行う工程と、これに続き、
前記ツールヘッドが固定位置に維持されている間に、前記部品台の位置決めを行う工程と、
前記ツールヘッドと前記部品台の各位置を同時に検分する工程と、を具備することを特徴とする方法。
【請求項２８】
前記ツールヘッドと前記部品台の双方とも手動で位置決めされることを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概ね光学式位置決めシステムに係り、特にプリント回路基板上に集積回路チップを配置するか、あるいは集積回路チップを取り除くために加熱されたガスで半田付けするか、溶融して除去するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子部品の組み立てには、プリント回路基板上へ集積回路などの電子部品を取りつける作業が通常含まれる。このような集積回路部品は、最初に回路基板上の必要な位置に置かれ、続いて加熱されたガスによって所定位置に半田付けされる。このような位置決めと半田付けを行うことは、少なくとも以下の理由により正確な操作が必要となる。
【０００３】
通常集積回路チップは、チップ裏面側から下向きに延設される小さいボールの配列または半田付け用の縦列部分や、チップの周囲から下向きに延設されるリードの一方または双方を備えている。これらのボール、縦列部分またはリードの夫々は、プリント回路基板の接触面の範囲に受け入れ可能となるように正確に配置されなければならない。ますます高度な集積回路の開発が継続されるに伴い、最近の集積回路は集積回路から延設されるボール／リードの数がより多くなっている。この結果、連続して配列されるボール／リードの間における分離距離は、ますます小さくなっている。
【０００４】
容易に理解されるように、より小さくより複雑な配列が累進的に開発されるにつれて、集積回路チップを正確にプリント回路基板の上に配置することはますます困難となっている。例えば、今日の集積回路チップによれば、ボール配列範囲を１平方ｍｍ程度に小さくする場合がある。このようなボール配列によれば「ピッチ」(すなわち、隣接する半田ボールの間の距離)は０．３ｍｍ程度に小さく設定される。このように、配列された個々のボールのサイズが小さいので、プリント回路基板上での正確な必要位置に、正確に集積回路チップを置くためには、非常に正確な駆動制御を行うことのできるシステムが必要となる。
【０００５】
その上、集積回路チップを所定の位置に半田付けするときにも、同様に正確な操作が必要となる。特に、チップのボール配列を横切るように一定の温度状態を達成することにより、回路基板の接触面に配列ボールのすべてを半田付けすることが望ましい。しかしながら、プリント回路基板上で必要となる部品のみを加熱し、回路基板で隣接する電気部品への過度の加熱を行わないようにすることも重要である。特に、隣接する部品を過剰に加熱することは半田の再溶融をもたらし、潜在的にボールまたはリードの断線を引き起こすことになる。
【０００６】
従って、回路基板上の広い領域の温度を、半田溶融温度以下の所定温度にまで一様に上昇させるシステムが必要になる。このような局部的な加熱が、電子部品の下方のボールまたはリードの温度が半田溶融温度以下になるまでに上昇するために適用される。この手法によれば、隣接する部品の温度を半田溶融温度／リフロ温度以下に維持する間、チップの温度差を最小にすることができる。
【０００７】
２つの基本的なタイプの既存の位置決めシステムが知られている。第１のタイプのシステムによれば、プリント回路基板は固定位置に保持され、ツールヘッド(半田付けの加熱されたガスヘッドを含む)は、プリント回路基板上の所望の位置に自動的に位置される。そして、このツールヘッドによって保持されていた集積回路チップ(または他の電子部品)は、基板上の所定位置に下ろされる。
【０００８】
これらの既存の自動位置決めシステムの難点は、それらのオーバーヘッドの位置決めシステム(すなわち、それらの可動ツールヘッド対立体)は、大きくなり嵩張る傾向となる点である。この理由は、通常ツールヘッド対立体が、ツールヘッドに配置される駆動ねじを動かすための小型モーターによって運転される点が挙げられる。このように大きく嵩張ることから、オーバーヘッドの位置決めシステムは、高い慣性を有し、過度に振動する傾向があるため、位置決めを困難にしている。
【０００９】
これらの欠点は、これらのシステムでは、電子部品の「粗い」位置決めと「細かい」位置決めの双方とも、静止したプリント回路基板の上に位置するツールヘッドにより続いて行われる「粗い」位置決めと「細かい」位置決めにより行われる点に少なくとも一部の原因がある。この手法における問題点は、位置決めを行う前にツールヘッドを配置したメカニズムに発生するあらゆる振動が収束するまでに時間を必要とする点と、不正確な位置決め結果となる点がある。そのうえ、使う人が位置決めヘッドに触れてただけでも、位置決めの上で問題または遅延となるかなりの振動を結果として生じさせる点がある。
【００１０】
２番目の既存のタイプのシステムによれば、位置決めツールヘッドは固定位置に留まっており、プリント回路基板がその下方を移動される。このシステムにおける難点は、回路基板の一定の加熱が達成しにくいということが挙げられる。この理由は、システムの予熱器が可動のプリント回路基板を支えるための台（プラットフォーム）の下に配置されるという事実に基づいている。従って、回路基板の台は、部品位置決めの間は動かされることとなり、異なる電子部品は異なる予熱の度合いに晒されることになる結果、回路基板を横切る方向で不均等な温度状態となる。
【００１１】
また、この２番目のタイプのシステムのさらに不都合な点は、大きく嵩張ることが挙げられる。この理由は、様々な電子部品を置くために、プリント回路基板を支える部品の台が、ツールヘッド下側の大きな距離を移動する必要があるという事実に基づいている。このために、回路基板の上に部品を置くためには、プリント回路基板の大きい移動量が必要となる。
【００１２】
＜発明の概要＞
好ましい態様によれば、本発明は、電子部品用の台に対してツールヘッドを位置決めするためのシステムに係り、このシステムは、フレームと、前記フレームに接続されるツールヘッドであり、前記ツールヘッドは前記フレームに対してＸ方向とＹ方向に調節可能に位置決め可能であり、前記フレームに接続される部品台であり、前記部品台は前記フレームに対してＸ方向とＹ方向に調節可能に位置決め可能であり、前記ツールヘッドと前記部品台とを同時に検分する光学系とを具備する。
【００１３】
前記ツールヘッドと前記部品台とを同時に検分する前記光学系は、前記部品台上における所望の位置で前記ツールヘッドの正確な位置決めを可能にする。従って、電子部品(前記ツールヘッドによって保持される)が、正確な所望の位置にプリント回路基板(部品台によって保持される)の上に置かれるように、前記ツールヘッドが降下される。
【００１４】
本発明において記述される「部品台」は、典型的な電子部品の「基板保持部材（ホルダー）」または「摺動部材（スライド）」を意味する。しかしながら、本発明ではこれらの部材に限定されないことは言うまでもない。むしろ、電子部品の部品台の意味は、部品位置決め台に使用される、あらゆる形態を含むものと理解されるべきである。
【００１５】
本発明の種々の好適な形態によれば、ツールヘッドは加熱ガス半田付け器／半田吸除器を含んでいるが、これに限定されず部品位置決めヘッドとしての他の形態も含まれる。本発明の様々な態様によれば、部品台は、望ましくはプリント回路基板の保持部材を具備する。しかしながら、本発明はこれらの構成に限定されないことが理解されよう。他の潜在的な自動位置合わせのための用途についても熟考されることになる。例えば、ツールは、半田ペースト塗布機、接着剤／半田ペースト配分システム、印刷ヘッド、あるいは固体、液体またはゲル状のものの位置決めのための全ての他のシステムも具備する。
【００１６】
最も望ましい態様によれば、ツールヘッドと部品台の双方とも、手動でＸ方向とＹ方向に位置決め可能である。後述するように、本発明の重要な利点は、小さいステッパーモータによる位置決めシステムを使用することなく、部品台(例えば、「基板保持部材」）に対して、ツールヘッドのＸ方向とＹ方向の非常に正確な位置決め(すなわち、境界合せ)を達成することができることが挙げられる。むしろ、ツールヘッドと部品台を夫々簡単に手動で操作することで、すばやく境界合せを行うことができる。
【００１７】
望ましい態様では、ツールヘッドはＸ方向とＹ方向に摺動するように調節可能に設けられる。また、最も望ましい態様では、第１の対の位置決め棒部材がフレームの反対側に設けられる。１対の位置決め腕部材が設けられる。これらの位置決め腕部材は、第１の対の位置決め棒部材棒部材の一つに沿ってＹ方向に摺動され調節自在に夫々設けられている。第２の対の位置決め棒部材もまた設けられる。これらの第２の対の位置決め棒部材は、位置決め腕部材の間で跨るように設けられており、ツールヘッドが第２の対の位置決め棒部材に沿ってＸ方向に摺動され調節自在になるように設けられている。従って、位置決め腕部材の間で第２の対の位置決め棒部材に沿うようにして、ツールヘッドを一方の側面から他方の側面まで移動し、各位置決め腕部材を第１の対の位置決め棒部材に沿うように前後方向に移動することで、Ｘ方向とＹ方向のツールヘッドの手動による調節が達成されることになる。ここで、上記の最も望ましいツールヘッドの位置決め方式システムは一例に過ぎず、ツールヘッドをＸ方向とＹ方向の双方に移動する構成は、本発明の請求の範囲に規定されるあらゆる構成が含まれることは言うまでもない。
【００１８】
また、最も望ましい態様によれば、部品台は精密位置決めねじを手動で回転させることで移動可能であり、Ｘ方向とＹ方向に手動で調節可能である。また、望ましい態様では、Ｚ方向のツールヘッドの移動は、ステッパーモータによって実行される。
【００１９】
望ましくは、ツールヘッドを位置決め棒部材に沿って移動し、また位置決め腕部材に沿って位置決め腕部材を移動するために、手動で摺動可能なリニア軸受(すなわち、棒部材とベアリング組立体とから構成される)が使用される。しかしながら、本発明の請求の範囲を逸脱しない範囲で、あらゆる最適な位置決めシステムが使用されることになる。例えば、本発明は、位置決めねじが小型モーターによって動かされている状態で、ツールヘッドを位置決めし、また腕部材を位置決めする構成をオプションとして含むであろう。
【００２０】
同様に、部品台の位置を調節するために使用されるメカニズムは、望ましくは部品台を回転する精密位置決めねじを手動で調節する構成を具備するが、本発明によれば、位置決めねじが小型モーターによって動かされている状態で、部品台を位置決めする構成をオプションとして含むであろう。
【００２１】
ツールヘッドと部品台とを別々に有する重要な利点は、早く移動することでツールヘッドの「粗い」境界合せを達成することができ、これに続き「細かい」境界合せを部品台を動かすことによって達成できることである。
【００２２】
最も望ましいシステムの操作によれば、「粗い」境界合せはツールヘッドを動かす(部品台が静止したままの状態で)ことで行う。その後に、「細かい」境界合せを部品台を動かす(ツールヘッドが静止したままの状態で）ことで行う。このように部品台を移動することで「細かい」境界合せを行うことは、以下に述べるように振動による影響を最小にするために特に有利となる。まず最初に、カメラがツールヘッドに取り付けられる。したがって、ツールヘッドで発生する振動で画像に振動が引き起こされることになる。したがって、「粗い」境界合せが終了した後に、ツールヘッドの動きを止め、ツールヘッドの上では「細かい」位置決めの調節機構を設けずツールヘッドを振動しないようにできる。望ましい態様では、ツールヘッドのＺ方向の運動のみを小型ステッパモーターで駆動するようにして、部品が部品台上に最終的に置かれるときに、ツールヘッドを手動で操作（その結果、振動する)する必要がないようにしてもよい。
【００２３】
第２に、可動式の部品台は小さいツールヘッドよりもより大きなことから、簡単には振動しそうにない。このことは、減少された振動をもたらすことを意味するので、部品台の方を動かすことによって簡単に「細かい」位置調節を実施できるようになる。望ましい態様では、部品台は、手動により位置調節が可能である。手動で位置調節が可能な部品台を有する特別な利点は、その機構的な簡潔さであり、これにより装置のサイズと複雑さを低減することができる。
【００２４】
本発明によれば、ツールヘッドの事例としての自動位置決めシステムと、部品台の手動の位置決めシステムとを含むものであるが、本発明によればツールヘッドと部品台の双方が自動的に位置調節可能なシステムも、さらに含まれることが理解されよう。
【００２５】
ツールヘッドの大まかな(すなわち、「粗い」)の位置調節を、手動で実施できることは有利となる。特に、ツールヘッドを手動により位置調節することは、ツールヘッドをリニア「棒」軸受に沿って、次のようにＸ方向とＹ方向に摺動させることで達成できる。好適な態様によれば、使用者はＸ方向（一方の側から他方の側）にツールヘッドが移動できるように解除するために第１のボタンを押圧し、続いてツールヘッドを手でＸ方向に引く。同様に、操作者はＹ方向（前後方向）に位置決め腕部材が移動できるように解除するために第２のボタンを押圧し、続いてツールヘッドを手でＸ方向に引く。従って、ツールヘッドは続いてＸ方向の所望の位置に移動され、これとは垂直となるＹ方向の所望の位置に動かされる。ツールヘッドを夫々Ｘ方向とＹ方向に分離して手動で移動できることは、素早く「粗い」境界合せが可能となり有利となる。
【００２６】
その後、夫々の「細かい」Ｘ方向とＹ方向の部品台の位置調節を行うために、別々に直交する位置決めねじが使用されるであろう。
【００２７】
本発明の望ましい態様によると、電子部品と部品台の間の「粗い(すなわち、大まかな）」位置的な境界合せは、先ず最初にツールヘッドを動かす(このとき部品台は静止状態のままとなっている）ことで達成される。その後、電子部品と部品台の間の「細かい」位置的な境界合せが、部品台を動かす（このときツールヘッドは静止状態のままとなっている）ことで達成される。
【００２８】
望ましくは、ツールヘッドと部品台のこのような連続的な動きは、同時に光学系によりツールヘッドと部品台の双方の位置を検分している間に実行されるとよい。この光学系は、特に部品台の上でのツールヘッドの正確な位置を表示することによって、ツールヘッドと部品台の境界合せの様子を表すことができる。
【００２９】
望ましい態様によれば、この光学系は、可動式のカメラと、ツールヘッドと部品台との間に直接置かれることにより、摺動可能に拡張できるようにされたビーム分割器とを具備する。このカメラは、可動ビーム分割器を通して、ツールヘッドと部品台を同時に検分する位置に配置される。
【００３０】
本発明は、さらにツールヘッドの位置を部品台に対して境界合わせを行う新規な方法を提供するものであり、前記ツールヘッドと前記部品台は双方ともフレームに接続され、前記ツールヘッドと前記部品台の双方とも前記フレームに対して個別にＸ方向とＹ方向に位置的に調節可能であり、前記部品台が固定位置に保持されているときに、前記ツールヘッドの位置決めを行い、続いて前記ツールヘッドが固定位置に保持されているときに、前記部品台の位置決めを行う一方で、前記ツールヘッドと前記部品台の夫々の位置を光学系で同時に検分する工程を具備する。
【００３１】
望ましい態様では、光学系で前記ツールヘッドと前記部品台の夫々の位置を光学系で同時に検分する工程は、可動式の可動ビーム分割器をツールヘッドと部品台の間に位置決めし、カメラによりビーム分割器を介して検分する工程を具備する。
【００３２】
本発明の重要な利点は、本発明によればプリント回路基板の上において所望の位置に集積回路チップを非常に正確に位置決めできることである。
【００３３】
本発明の光学系を用いることにより、プリント回路基板の正確な移動に対する集積回路チップの正確な移動の様子を、同時に正確に観察できるので集積回路チップの位置決めを非常に短時間内に達成することができる。
【００３４】
電子部品を保持するために使用される位置決めヘッドとこの下方の部品台の双方を同時に移動できるようにすることで、本発明は電子部品の組立てに必要となる装置全体の軌跡を減少させる。
【００３５】
また、電子部品を保持するために使用される位置決めヘッドとこの下方の部品台の双方を同時に移動できるようにすることで、本発明によれば正確な部品の配置を行うことが容易となる。
【００３６】
さらにまた、電子部品の移動と部品台の移動を同時に観察できるようにすることで、本発明によれば短時間かつ正確な部品間の境界合せが容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
添付の各図を参照すると、本発明のシステムによればプリント回路基板３０の上またはパッドあるいは基材の上の所望の（すなわち、目標）位置３１に電子部品２０を配置するための境界合わせシステム１０が提供される。部品２０は、可動式ツールヘッド２５から下向きに延設される吸着管２６によって所定の位置に保持される。同様に、プリント回路基板３０は、所定の位置で可動式の部品台３５によって保持される。
【００３８】
この境界合わせシステム１０は、ツールヘッド２５と部品台３５の双方を取り付けたフレーム１５を具備する。本発明によれば、ツールヘッド２５と部品台３５の双方が別々にＸ方向とＹ方向に移動可能となるように設けられている。
【００３９】
オプションの望ましい態様によれば、吸着管２６は長手方向に沿う縦軸廻りに回転可能に設けられており、このため部品対基板の間の境界合せを、さらなる次元(すなわち、部品２０を位置決めする前に、部品台３０の上の所望の位置に回転することができる)で行えるようにしている。
【００４０】
電子部品２０は、その下側面または側面においてボール半田リード２１の配列を有する集積回路チップが望ましくは含まれる。ここで、電子部品２０は集積回路チップだけに限定されず、この代わりに電気部品または非電気部品などのあらゆる種類の部品が含まれることが理解されよう。さらにまた、このツールヘッド２５は、望ましくは加熱ガス半田付け／半田吸除器ヘッドを含むが、この構成に限定されない。むしろ、このツールヘッド２５は、あらゆる種類の部品の位置決めヘッドまたは物質(例えば、ゲル／接着剤)塗布用のヘッドも含まれるであろう。
【００４１】
本発明によると、電子部品２０はプリント回路基板３０の上の目標位置３１に以下のような伸縮自在の光学系４０を使用して載置される。この伸縮自在の光学系４０は「押しこまれる」か、または「引っ込められた」位置（図１Ａと図２Ａに示すように）と、「引き抜かれる」か、または「拡張した」位置（図１Ｂと図２Ｂに示すように）との間で摺動自在に設けられている。図２Ｂに示すように、この伸縮自在の光学系４０は、内部のカメラ４２とビーム分割器４４(破線で図示)を望ましくは具備している。
【００４２】
部品の載置に先立ち、最初に、図１Ｂと図２Ｂに示されるように、光学系４０が「引き抜かれる。」このとき、部品２０上のリード２１と、プリント回路基板３０の目標領域３１とをカメラ４２を用いビーム分割器４２を通して同時に検分する。光学系４０が「引き抜かれた」状態で、次にツールヘッド２５が移動（Ｘ方向とＹ方向に）されることで、部品２０が目標位置領域３１の上方におおまかに位置される。このような動きは「粗い」位置決めとなる。
【００４３】
ツールヘッド２５の手動によるＸ方向とＹ方向の動きは以下の通りに行われる。ツールヘッド２５は棒部材２７に沿って摺動されて位置決め可能に設けられている。したがって、ツールヘッド２５は、棒部材２７に沿って一方の側から他方の側にＸ方向に摺動され位置決めできる。同様に、腕部材２９がＹ方向の前後方向に摺動され位置決めできるように、位置決め腕部材２９が棒部材２８に沿って摺動可能に設けられている。このようなＸ方向とＹ方向のツールヘッド２５の移動により、ツールヘッド２５と目標領域３１との間の「粗い」境界合せができる。望ましくは、図１Ａに示されるように、使用者は、ツールヘッド２５(棒部材２７に沿った)の動きを解除するためにボタン３４を押すか、または位置決め腕部材２９(棒部材２９に沿った)の動きを解除するためにボタン３７を押すであろう。このようにして、使用者はボタン３４と３７を別々に押すことで、ツールヘッド２５を夫々Ｘ方向とＹ方向に別々に移動（このとき他方の動きは防止され）して位置決めできる。このような付加的な特徴により、ツールヘッドが最初にＸ方向に手動で位置決めされ、続いてＹ方向に手動で位置決め（または、逆の手順で）されるので、正確な部品の境界合せの補助操作が可能となる。
【００４４】
ツールヘッド２５の位置決め後に、続いて部品台３５が動かされて（Ｘ方向とＹ方向に）、プリント回路基板３０が部品２０に対する正確な境界合せ状態に位置決めされる。このような動きにより「細かい」 位置決めのための境界合せができる。望ましい態様では、手動で部品台３５を動かすために精密位置決めねじを手動で回転させて調節を行うノブ３６と３８を使用することができる。例えば、Ｘ方向に部品台３５を動かすためにノブ３６を使用することができ、Ｙ方向に部品台３５を動かすためにノブ３８を使用できる。望ましくは、ノブ３６と３８によって回転させられる位置決めねじには「マイクロメータ」調節ねじが含まれるとよい。例えば、望ましい態様によれば、このような位置決めねじの適当なピッチは、１インチあたり進むために２０〜１００回転される。本件出願人による本発明の模範的な実施形態によれば、１インチあたり進むのに４８回転されるピッチを有する位置決めねじが使用された。このようなマイクロメータスケールねじを使用することで、部品２０と目標領域３１の間での正確なＸ方向とＹ方向の境界合せが可能となる。また、本件出願人による本発明の模範的な実施例では、部品台３５は８インチ×１０インチのサイズのプリント回路基板３０を扱うのに十分となる寸法を備えている。正確な位置の境界合せを達成するためには、部品台３５についてはごくわずかな距離分のみプリント回路基板３０を動かせばよかった(具体的には、プラスまたはマイナスの１／４インチのオーダー）。
【００４５】
上述し、また図２Ｂに示したように、カメラ４２は部品２０とプリント回路基板３０の各位置を同時に示すビーム分割器４４を通して画像を得る。部品２０がプリント回路基板３０の目標領域３１に対する正確な境界合せで載置された後に、続いて光学系４０は引っ込められる（すなわち、図１Ａと図２Ａに示された位置に「押し戻される」）。この後に、図１Ｃと図２Ｃに示されるように、ツールヘッド２５が降下され（下向きのＺ方向に動き）部品２０がプリント回路基板３０の上に直接位置決めされる。望ましい態様では、この下向きの動きは、正確なＺ方向の移動が可能となるようにステッパーモータで制御される。このようなツールヘッドの正確な機械的な降下により、部品２０はそのリード２１がちょうどプリント回路基板３０に接触する適度な高さに位置決めされる。
【００４６】
このとき、ヒーター２４(吸着管２６を取り囲む)から加熱されたガスが放たれることにより、部品２０が加熱されリード２１の配列がプリント回路基板３０上の目標領域３１に対して半田付けされる。またさらに、加熱されたガスは予熱器３７(部品台３５の下に配置される)を上方に向けて通り抜ける結果、直接プリント回路基板３０の下側の表面が加熱される。プリント回路基板３０を予熱器３７により下側から加熱する利点は、半田が融点ぎりぎりの温度になるまで基板を加熱できる点である。このため、電子部品２０を所定位置に半田付けするために、ごく少量の熱量をツールヘッド２５のヒーター２４を介して部品２０の上から適用するだけでよい。部品台３５の下の予熱器３７を通して上方に加えられる熱がない場合には、ツールヘッド２５のみでより多くの熱を加えることが必要となろう。あいにく、この加熱が、基板における熱衝撃を増加させ、局部加熱を生じ、その結果回路基板に歪みが発生することもあろう。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１Ａ】は、光学系が部品の位置決めの前に、引っ込められている様子を示す本発明の透視図である。
【図１Ｂ】は、光学系が部品の位置決めの前に、拡張されている様子を示す本発明の透視図である。
【図１Ｃ】は、光学系が部品の位置決めの時点で、引っ込められている様子を示す本発明の透視図である。
【図２Ａ】は、図１Ａに対応する本発明の側面図である。
【図２Ｂ】は、図１Ｂに対応する本発明の側面図である。
【図２Ｃ】は、図１Ｃに対応する本発明の側面図である。
【図３Ａ】は、図１Ａと図１Ｂに対応する本発明の正面図である。
【図３Ｂ】は、図１Ｃに対応する本発明の正面図である。
【図１Ａ】
2005536360.tif 000003
【図１Ｂ】
2005536360.tif 000004
【図１Ｃ】
2005536360.tif 000005
【図２Ａ】
2005536360.tif 000006
【図２Ｂ】
2005536360.tif 000007
【図２Ｃ】
2005536360.tif 000008
【図３Ａ】
2005536360.tif 000009
【図３Ｂ】
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【国際調査報告】
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