(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品（１、９１）の吸着保持面（１４）を有する吸着ノズル（３）を備え、当該吸着ノズルの上記吸着保持面にて部品を吸着保持して、基板（２）における部品装着位置に当該吸着保持された部品を配置するとともに、当該部品の吸着保持を解除することで、上記部品装着位置に上記部品を装着する部品装着ヘッド（１０）において、
上記吸着ノズルにおいて、当該吸着ノズルの軸心をその中心として形成された略円形状孔部（８１ａ）と、上記円形状孔部の端部より略均等な角度ピッチで放射状に配置された５つの方向において同じ形状にて延在するように、当該円形状孔部の端部の一部がその径方向に拡大された複数の端部拡大部（８１ｂ）とにより一体的に形成され、当接された状態の上記部品の吸引を行う吸着孔部（８１）が、上記吸着保持面に形成されている部品装着ヘッド。
【請求項２】
複数の上記部品が収容され、当該収容されている上記部品を部品送り方向に沿って送り出して部品取り出し位置に位置させることで、当該部品を供給可能な状態とさせる部品供給カセットより供給される上記それぞれの部品を、上記吸着ノズルは当該部品取り出し位置にて吸着保持可能であって、
上記部品供給カセットにおける上記部品送り方向に対して、１つの上記端部拡大部の延在方向を一致させるように、上記吸着ノズルが備えられている請求項１に記載の部品装着ヘッド。
【請求項３】
上記吸着ノズルにおいて、上記吸着孔部は、上記円形状孔部の孔径をｄとして、上記吸着保持面の外周端部の径が略３ｄ、上記各々の端部拡大部の幅寸法が略０．４ｄ、及び上記それぞれの端部拡大部の外端を結ぶ仮想円の径が略２ｄの関係を満たす形状を有する請求項２に記載の部品装着ヘッド。
【請求項４】
上記吸着ノズルは、
上記吸着保持面よりも内側にその先端部（２９）が位置される格納位置と、上記吸着保持面よりも当該先端部が突出される突出位置との間で摺動可能に、上記略円形状孔部内に挿入配置された突出部材（２８）と、
上記突出部材を上記突出位置側に常時付勢する付勢部材（２１）とを備える請求項１に記載の部品装着ヘッド。
【請求項５】
上記突出部材の上記先端部は、半導体セラミックスで形成されている請求項４に記載の部品装着ヘッド。
【請求項６】
上記吸着ノズルの上記吸着保持面は、略１０〜２０μｍの範囲の高さ寸法又は深さ寸法を有する多数の凹凸部（５２ａ、５２ｂ）を有するように、表面加工が施されている請求項３に記載の部品装着ヘッド。
【請求項７】
上記多数の凹凸部は、上記吸着保持面において、上記吸着孔部と当該吸着保持面の外周端部とを連通するように形成された多数の溝部（５２ａ、５２ｂ）である請求項６に記載の部品装着ヘッド。
【請求項８】
当該吸着ノズルの外周部に密着して配置される内周端部（７２）と、上記吸着保持面の周部よりも外側に向けて突出して形成され、上記吸着保持面と略同じ高さ位置あるいは上記吸着保持面よりも僅かに後退された位置に配置された外周端部（７１）とを有する弾性材料により形成された補助吸着部（２２）をさらに備える請求項１に記載の部品装着ヘッド。
【請求項９】
上記吸着ノズルは、その外周部において上記補助吸着部の上記内周端部が脱着可能に装備する補助吸着部取付部（４４）を備え、上記補助吸着部は、吸着保持される上記部品の大きさに応じて選択的に上記補助吸着部取付部に装備される請求項８に記載の部品装着ヘッド。
【請求項１０】
上記補助吸着部取付部に対する上記補助吸着部の上記内周端部の当接位置を解除可能に固定することで、当該補助吸着部を上記補助吸着部取付部に装備させる固定用部材（７３）をさらに備え、
上記固定用部材により固定される上記当接位置を、上記吸着ノズルの上記軸心沿いの方向に調整することで、上記補助吸着部の上記外周端部の高さ位置を調整可能である請求項９に記載の部品装着ヘッド。
【請求項１１】
部品（１、９１）を吸着保持して、基板（２）における部品装着位置に当該吸着保持された部品を配置するとともに、当該部品の吸着保持を解除することで、上記部品装着位置に上記部品を装着する部品装着ヘッド（１０）が備える吸着ノズル（３）の製造方法であって、
上記吸着ノズルにおける上記部品の吸着保持面（１４）に相当する箇所に、多数の硬質粒子を固着した金型を用いて、当該金型内に半導体セラミックスを注入することにより上記吸着ノズルを成型して、当該吸着保持面に上記夫々の硬質粒子に応じた多数の凹凸部（５２ａ、５２ｂ）を形成する吸着ノズルの製造方法。
【請求項１２】
上記金型は、上記吸着保持面に相当する箇所に、略１０〜２０μｍの径を有するダイヤモンド粒子を含む上記硬質粒子を電着して形成され、上記吸着保持面に形成される上記凹凸部は、略１０〜２０μｍの範囲の高さ寸法又は深さ寸法を有する請求項１１に記載の吸着ノズルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸着ノズルにて部品を吸着保持して、基板上の部品装着位置に配置し、吸着保持の解除を行なうことで上記部品を上記基板に装着する部品装着ヘッド、吸着ノズル、及び当該吸着ノズルの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような吸着ノズルを装備する部品装着ヘッドを備える部品装着装置においては、基板に装着されるべき部品の上方に吸着ノズルが位置されるように、当該部品に対して上記部品装着ヘッドを相対的に移動させて、その後、吸着ノズルを下降させることにより、当該吸着ノズルの吸着保持面に上記部品を当接させるとともに、上記吸着保持面にて上記部品を吸引することで、上記吸着ノズルによる上記部品の吸着保持を行なうことが可能に構成されている。また、このように部品が吸着保持された状態の吸着ノズルを装備する部品装着ヘッドを、基板の上方に移動させ、その後、吸着ノズルを下降させて、上記基板における部品装着位置に上記部品を配置させるとともに、上記吸着ノズルによる吸引を停止して吸着解除を行なうことで、上記部品を上記基板に装着することが可能に構成されている。
【０００３】
近年、部品が基板に装着されることにより形成された電子回路を内蔵する電子機器においては、益々、高機能化、多様化、あるいは小型化が図られている。このような電子機器における高機能化、多様化、あるいは小型化に伴って、上記部品や上記基板自体についても高機能化、多様化、あるいは小型化が図られ、上記基板への上記部品の装着の際に求められる諸条件についても、より多様化された様々な条件が求められるようになりつつあるとともに、夫々の条件自体がより厳しい条件となりつつある。
【０００４】
このような部品装着に求められる条件としては、例えば、多様化されて様々な形状を有する部品を、吸着ノズルの吸着保持面で確実に吸着保持できること、上記高機能化されたことで、より外的負荷に対して弱体化された上記部品に対して、損傷等を発生させないこと等がある。このような外的負荷としては、例えば、静電気等の電気的負荷や、周囲環境等の清浄度に起因して与えられる汚染等の影響等がある。さらには、繰り返し行なわれる部品装着に対応するために吸着ノズルや部品装着ヘッドが耐久性等を有していること等も上記条件として求められることもある。
【０００５】
このような部品装着ヘッドに装備される吸着ノズルにおいては、上記様々な諸条件の内の少しでも多くの条件に適合することができるように、様々な種類のものが開発されている。
【０００６】
このような従来における様々な種類の吸着ノズルとして、例えば、セラミックス材料により形成された吸着ノズルがある（例えば、特許文献１参照）。このような吸着ノズルにおいては、セラミックスを用いて形成されていることにより、吸着ノズルの繰り返し使用における耐久性や耐磨耗性を向上させることができるという利点がある。
【０００７】
また、従来の別の種類の吸着ノズルとしては、例えば、様々な形状の部品、特に大型部品を確実に吸着保持できることを目的として形成された吸着ノズルがある（例えば、特許文献２参照）。このような吸着ノズル１１４の模式断面図を図１３に示す。
【０００８】
図１３に示すように、吸着ノズル１１４は、部品装着ヘッドの一部である中空シャフト１１１に取付けられた中空軸状のヘッド本体１１２の内部に上下動可能に配置されて備えられている。また、吸着ノズル１１４には、この吸着ノズル１１４内の貫通孔１１７に上下動可能かつ下方に付勢された状態で保持された突き出しピン１２８が備えられている。さらに、吸着ノズル１１４は、そのノズル本体１１４ａの下方先端に設けられたパッド部１２２を有している。このパッド部１２２は、その外周側において下方側に向けてラッパ状に突出するスカート部１７１を有し、軟弾性体からなる。
【０００９】
また、吸着ノズル１１４は、その下方先端面に部品を吸着する吸着面が形成されている。この吸着面には、ノズル本体１１４ａの先端面に開口する吸気口１８１の周囲に下方に突出するようにノズル本体１１４ａに一体となるように剛体により形成された吸着保持部１２５が略環状に形成されている。なお、パッド部１２２のスカート部１７１は、この吸着保持部１２５より僅かに下方にラッパ状に突出するように配置されて形成されている。また、この吸着保持部１２５の表面には約１５μｍのダイヤモンド粒子が電着されている。なお、吸着ノズル１１４は、その機械的強度や製作加工の容易性等を考慮して、金属材料により形成されている。部品の吸着保持時の吸着面は、スカート部１７１が部品の表面に押し広げられる一方、吸着保持部１２５は、部品の表面と当接した状態とされる。
【００１０】
次に、このような構成を有する上記部品装着ヘッドにおいて、吸着ノズル１１４により部品の吸着保持を行なう動作について、図１４Ａ、図１４Ｂ、及び図１４Ｃを参照しながら説明する。
【００１１】
図１４Ａに示すように、上記部品装着ヘッドは、部品に接触していない通常時には、パッド部１２２の吸着面はそれ自体の弾性により通常状態、すなわち、スカート部１７１が吸着保持部１２５より僅かに下方に突出した状態を保持している。また、突き出しピン１２８は付勢力により吸気口１８１から所定長さだけ突出した状態を保持し、且つ吸着ノズル１１４が下限位置に保持されている。この状態から、図１４Ｂに示すように、部品装着ヘッドが部品供給部１０４内の部品１０９の表面に向かい下降して、吸着面が部品１０９の表面に押し付けられた際、部品１０９が傾斜している状態であってもスカート部１７１が部品１０９の傾斜に追従して押し広げられて外側に開くことで、吸着面と部品１０９の表面との密封度を高めることができる。この状態において、真空発生装置を作動させることによって、その吸引力により部品１０９が吸着保持部１２５に保持される。
【００１２】
上記のように部品１０９を吸着した部品装着ヘッドは、図１４Ｃに示すように、基板１０３の所定の装着位置上に位置決めされたのちに下降して、部品１０９を基板１０３上に装着する。
【００１３】
このような吸着ノズル１１４を備える部品装着ヘッドによれば、大型部品を確実に吸着保持することができ、このような大型部品の部品装着に対応することが可能となる。
【特許文献１】特開２０００−１５１２００号公報
【特許文献２】特開２００２−２３３９８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、特許文献１に記載されているようなセラミック材料にて形成された吸着ノズルでは、当該セラミック材料が一般的には電気的絶縁材料であることにより、吸着ノズル本体において静電気を発生し易く、当該静電気により吸着ノズルへの塵埃等の付着を誘引して、吸着ノズル自体あるいは吸着保持された部品をも汚染してしまう恐れがある。また、このような静電気が吸着保持の際に部品に伝達付加されることで、吸着保持されたあるいは吸着ノズルと接触された部品を破壊させる恐れがある。このような場合にあっては、確実かつ安定した部品の吸着保持を行なうことができないばかりか、保持される部品を汚染あるいは破壊させてしまうという問題がある。
【００１５】
また、特許文献２に記載されている吸着ノズル１１４のように、電気的絶縁材料ではなく、導電性材料により形成されているような場合にあっては、吸着ノズル１１４により吸着保持されている部品とこの吸着ノズル１１４との間で通電する恐れがあり、このような場合にあっては、当該部品を破壊させる場合がある。特に、部品の高機能化により当該部品が電気的負荷に対して弱体化されているような場合にあっては、このような問題はより顕著なものとなる。
【００１６】
さらに、この吸着ノズル１１４では、部品の多様化に対応するために、特にＱＦＰ等の大型部品の吸着保持に対応するために、吸着ノズル１１４は、軟弾性体により形成されたパッド部１２２を備えているが、このパッド部１２２におけるスカート部１７１の先端部が、吸着ノズル１１４の吸着面よりも下方に位置されていることにより、例えば、部品における吸着可能な面が小さいが部品全体としてパッド部１２２の箇所に及ぶ大きさの部品が吸着保持されるような場合にあっては、パッド部１２２が、吸着面よりも先に部品に当接され、その後、スカート部１７１が部品に押し付けられて弾性変形されることで、上記吸着面が部品と当接されるものの、スカート部１７１が上記弾性変形された状態にあるため、上記吸着面と部品との当接状態を引き離す力が働くこととなり、上記吸着面による十分な吸引保持力を得ることができない場合がある。このような場合にあっては、多様化された様々な形状を有する部品の吸着保持に柔軟に対応することができない場合があるという問題がある。
【００１７】
従って、本発明の目的は、上記問題を解決することにあって、吸着ノズルにて部品を吸着保持して、基板上の部品装着位置に配置し、吸着保持の解除を行なうことで上記部品を上記基板に装着する部品装着において、高機能化及び多様化された部品の装着に確実かつ円滑に対応することができる部品装着ヘッド、吸着ノズル、及び吸着ノズルの製造方法を提供することにある。
具体的には、（１）吸着保持の際に、部品に対して外的負荷の影響を与えない吸着ノズル及び部品装着ヘッドを提供することを目的とする。
また、（２）多様化された様々な形状を有する部品の吸着保持に確実かつ柔軟に対応することができる吸着ノズル及び部品装着ヘッド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】
【００１８】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
【００１９】
本発明の第１態様によれば、部品の吸着保持面を有する吸着ノズルを備え、当該吸着ノズルの上記吸着保持面にて部品を吸着保持して、基板における部品装着位置に当該吸着保持された部品を配置するとともに、当該部品の吸着保持を解除することで、上記部品装着位置に上記部品を装着する部品装着ヘッドにおいて、
上記吸着ノズルにおける上記吸着保持面を有する部分が、半導体セラミックスにて形成されている部品装着ヘッドを提供する。
【００２０】
本発明の第２態様によれば、上記半導体セラミックスは、１０４〜１０８Ω・ｃｍの範囲の体積固有抵抗値を有する第１態様に記載の部品装着ヘッドを提供する。
【００２１】
本発明の第３態様によれば、上記吸着ノズルにおいて、当該吸着ノズルの軸心をその中心として形成された略円形状孔部と、当該円形状孔部の端部の一部がその径方向に拡大された複数の端部拡大部とにより一体的に形成され、当接された状態の上記部品の吸引を行う吸着孔部が、上記吸着保持面に形成されている第２態様に記載の部品装着ヘッドを提供する。
【００２２】
本発明の第４態様によれば、上記吸着ノズルは、
上記吸着保持面よりも内側にその先端部が位置される格納位置と、上記吸着保持面よりも当該先端部が突出される突出位置との間で摺動可能に、上記略円形状孔部内に挿入配置された突出部材と、
上記突出部材を上記突出位置側に常時付勢する付勢部材とを備える第３態様に記載の部品装着ヘッドを提供する。
【００２３】
本発明の第５態様によれば、上記突出部材の上記先端部は、上記半導体セラミックスで形成されている第４態様に記載の部品装着ヘッドを提供する。
【００２４】
本発明の第６態様によれば、上記吸着ノズルの上記吸着保持面は、略１０〜２０μｍの範囲の高さ寸法又は深さ寸法を有する多数の凹凸部を有するように、表面加工が施されている第３態様に記載の部品装着ヘッドを提供する。
【００２５】
本発明の第７態様によれば、上記多数の凹凸部は、上記吸着保持面において、上記吸着孔部と当該吸着保持面の外周端部とを連通するように形成された多数の溝部である第６態様に記載の部品装着ヘッドを提供する。
【００２６】
本発明の第８態様によれば、当該吸着ノズルの外周部に密着して配置される内周端部と、上記吸着保持面の周部よりも外側に向けて突出して形成され、上記吸着保持面と略同じ高さ位置あるいは上記吸着保持面よりも僅かに後退された位置に配置された外周端部とを有する弾性材料により形成された補助吸着部をさらに備える第１態様に記載の部品装着ヘッドを提供する。
【００２７】
本発明の第９態様によれば、上記吸着ノズルは、その外周部において上記補助吸着部の上記内周端部が脱着可能に装備する補助吸着部取付部を備え、上記補助吸着部は、吸着保持される上記部品の大きさに応じて選択的に上記補助吸着部取付部に装備される第８態様に記載の部品装着ヘッドを提供する。
【００２８】
本発明の第１０態様によれば、部品を吸着保持して、基板における部品装着位置に当該吸着保持された部品を配置するとともに、当該部品の吸着保持を解除することで、上記部品装着位置に上記部品を装着する部品装着ヘッドが備える吸着ノズルにおいて、
上記部品を解除可能に吸着保持する吸着保持面を有する部分が、半導体セラミックスにて形成されていることを特徴とする吸着ノズルを提供する。
【００２９】
本発明の第１１態様によれば、部品を吸着保持して、基板における部品装着位置に当該吸着保持された部品を配置するとともに、当該部品の吸着保持を解除することで、上記部品装着位置に上記部品を装着する部品装着ヘッドが備える吸着ノズルの製造方法であって、
上記吸着ノズルにおける上記部品の吸着保持面に相当する箇所に、多数の硬質粒子を固着した金型を用いて、当該金型内に半導体セラミックスを注入することにより上記吸着ノズルを成型して、当該吸着保持面に上記夫々の硬質粒子に応じた多数の凹凸部を形成する吸着ノズルの製造方法を提供する。
【００３０】
本発明の第１２態様によれば、上記金型は、上記吸着保持面に相当する箇所に、略１０〜２０μｍの径を有するダイヤモンド粒子を含む上記硬質粒子を電着して形成され、上記吸着保持面に形成される上記凹凸部は、略１０〜２０μｍの範囲の高さ寸法又は深さ寸法を有する第１１態様に記載の吸着ノズルの製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の上記第１態様によれば、部品装着ヘッドにおいて、吸着ノズルが、電気的絶縁性を有するセラミックスにより形成されている（例えば、特許文献１のように）のではなく、例えば、カーボン粒子とセラミックスが混合されること等により作成される半導体セラミックスを用いて形成されていることにより、当該形成された吸着ノズルに半導体としての特性を備えさせることができる。これにより、上記吸着ノズルにおいて静電気が発生する（絶縁性材料にて形成されている場合のように）ことを防止することができ、当該静電気の発生に伴って生ずる塵埃等の付着による部品の汚染や当該静電気を上記吸着ノズルに接触された部品に伝達付加して当該部品に電気的損傷を与えることを、確実に防止することができる。また、導電性としての特性を有さず、半導体としての特性を有していることで、上記吸着ノズルに接触された部品との間で、電気的導通が生じることもなく、吸着保持された部品に上記導通によって電気的損傷を与えることを確実に防止することができる。従って、高機能化、高精度化、そして多様化された部品の吸着保持及び装着に、確実かつ安定して対応することができる吸着ノズル及び部品装着ヘッドを提供することができる。
【００３２】
本発明の上記第２態様によれば、このような上記半導体セラミックスを用いる場合に、その体積固有抵抗値を、１０４〜１０８Ω・ｃｍの範囲とすることで、上記半導体としての特性を確実に得ることが可能となる。
【００３３】
本発明の上記第３態様によれば、上記吸着ノズルに形成される吸着孔部が、略円形状孔部とこの略円形状孔部の端部よりその径方向に当該端部を部分的に拡大する複数の端部拡大部とにより一体的に形成されていることにより、より大きな部品の吸着保持に際して安定して対応することができる。また、小型の部品を吸着保持する際に、保持姿勢が斜め吸着となるような場合であっても、吸着保持された部品が上記吸着ノズルの上記吸着孔部内に嵌まり込むような事態が発生する可能性を大幅に低減することができる。従って、小型部品から大型部品、さらに異形部品をも確実かつ安定して吸着保持することが可能となる。
【００３４】
本発明の上記第４態様によれば、上記吸着ノズルの上記吸着孔部内を摺動する突出部材が装備されるような場合であっても、この上記突出部材は、上記略円形状孔部内を摺動し、上記夫々の長孔部内には配置されないため、上記吸着孔部よりの塵埃等の吸引によって、上記突出部材の摺動が阻害される事態が発生する可能性を大幅に低減することができる。従って、上記突出部材の動作を安定して行なうことが可能となる。
【００３５】
また、このような上記突出部材が備えられていることにより、上記吸着ノズルにおける吸引動作を補助することができるとともに、吸着保持された部品の吸着保持解除動作を補助することができる。従って、より確実かつ安定した吸着保持動作及び装着動作を行なうことができる。
【００３６】
本発明の上記第５態様によれば、上記突出部材が上記半導体セラミックスにて形成されていることにより、上記吸着ノズルが上記半導体セラミックスにて形成されている場合と同様な効果を得ることができる。
【００３７】
本発明の上記第６態様によれば、上記吸着ノズルにおいて、上記部品と当接される上記吸着保持面に、略１０〜２０μｍ程度の範囲の高さ寸法又は深さ寸法を有する多数の凹凸部が形成されるように、表面加工が施されていることにより、上記部品を吸着保持する際に、上記部品と上記吸着保持面との間で滑りの発生を少なくすることができ、確実かつ安定した吸着保持を実現することができる。また、このように上記吸着保持面に上記凹凸部を形成することで、上記部品が吸着保持された状態の画像を、上記吸着ノズルの下方より撮像するような場合に、上記吸着保持面に照射された光を上記凹凸部により乱反射することができ、部品の画像を確実に撮像することができる。従って、多様化された様々な形状を有する部品を確実かつ安定して吸着保持しながら、その吸着保持姿勢を正確に認識することができ、高精度な部品の装着に対応することができる。
【００３８】
本発明の上記第７態様によれば、上記それぞれの凹凸部が、上記吸着保持面において、上記吸着孔部と当該吸着保持面の外周端部とを連通するように形成された多数の溝部であることにより、上記部品と上記吸着保持面とが接触された状態において、両者の間に部分的に隙間を積極的に形成することができる。このような隙間が形成されることにより、上記吸着孔部の負圧吸引作用によりこの隙間（溝部）内の微小な空間に流体（例えば、エア）が急速に流れることとなり、ベルヌーイの法則によって、上記部品と上記吸着保持面との間の当該隙間に負圧を生じさせることができる（隙間負圧効果）。上記吸着孔部の吸引による負圧（例えば、真空源負圧効果）に加えて、上記隙間負圧効果を用いることができることにより、より大きな吸引力でもって確実に部品保持を行うことができる。
【００３９】
本発明の上記第８態様によれば、上記吸着ノズルにさらに補助吸着部が備えられていることで、この上記補助吸着部が備える外周端部が、上記吸着保持面による上記部品の吸着保持を補助することができる。
【００４０】
特に、上記外周端部の高さ位置が、上記吸着保持面と略同じ高さ位置あるいは僅かに後退された位置に位置されていることにより形成されていることで、上記吸着ノズルによる部品の吸着保持の際に、上記外周端部の先端部が上記吸着保持面よりも先に上記部品に当接して、上記吸着保持面による上記部品の吸着保持を阻害するという事態が発生することを確実に防止することができる。このような吸着保持の阻害という事態は、上記外周端部が上記吸着保持面よりも突出するような高さ位置に位置されるように形成されている場合に発生する可能性がある。
【００４１】
また、上記外周端部が弾性変形可能な弾性材料にて形成され、上記部品の上部に近接された状態で、上記外周端部と上記部品の上部とで挟まれた空間の圧力が低下されることで、上記外周端部を内向き下方に弾性変形させることができ、このような弾性変形を行なうことで、上記外周端部を上記部品に確実に当接させることができる。従って、上記補助吸着部により上記部品を確実に吸着保持することができる。このような吸着保持が実現されることで、上記吸着ノズルにおける吸着保持可能領域を、上記補助吸着部の上記外周端部にて囲まれた領域にまで拡大することができ、大型の部品や異形部品の吸着保持に対応することが可能となる。また、上記外周端部に当接されることがないような小型の部品に対しては、上記吸着保持面を当接させることで、上記補助吸着部の存在に拘らず、確実な吸着保持を行なうことができる。よって、小型部品から大型部品、さらに異形部品まで、多様化された様々な形状の部品の吸着保持に柔軟かつ迅速に対応することができる。
【００４２】
本発明の上記第９態様によれば、上記補助吸着部が、吸着保持される上記部品の大きさに応じて着脱可能とされていることにより、上記部品が、小型部品である場合や大型部品である場合等に応じて、上記補助吸着部の装備を選択することができる。
【００４３】
本発明の上記第１０態様によれば、上記第１態様と同様な効果を得ることができる吸着ノズルを提供することができる。
【００４４】
本発明の上記第１１態様及び上記第１２態様によれば、吸着ノズルの吸着保持面における凹凸部の形成にあたって、上記吸着ノズルが半導体セラミックスで形成されていることを考慮すれば、例えば、特許文献１のようにセラミックスにショットブラストを行なって上記凹凸部を形成すると、割れが発生したり、加工面が安定せず、端部に垂れが発生しやすく、さらに加工時間がかかる等の問題が発生する。また、特許文献２のように、上記吸着ノズルにダイヤモンド粒子を電着して上記凹凸部を形成することは、上記吸着ノズルが金属材料等により形成されている場合には可能であるが、セラミックスにて形成されている場合には上記電着を行なうことができないという問題がある。
【００４５】
このような問題点を解決すべく、金型自体に硬質粒子を固着、例えば、略１０〜２０μｍの径を有するダイヤモンド粒子を電着して、この上記金型を用いて上記半導体セラミックスにより上記吸着ノズルを成型することで、上記吸着保持面に上記凹凸部を確実かつ容易に形成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００４７】
本発明の第１の実施形態にかかる部品装着ヘッド１０を備える部品装着装置１００の模式的な構成を示す模式斜視図を図１に示す。
【００４８】
図１に示すように、部品装着装置１００は、複数の部品１を取り出し可能に供給する部品供給部の一例である部品供給装置６と、上記供給される夫々の部品１が装着される基板２を解除可能に保持する基板保持部の一例であるステージ５と、部品供給装置６から取り出し可能に供給される夫々の部品１を保持して取り出すとともに、ステージ５にて保持された基板２に、上記保持した夫々の部品１の装着を行なう部品装着ヘッド１０と、この部品装着ヘッド１０の基板２の大略表面沿いの方向の移動動作を行うヘッド移動装置の一例であるＸＹロボット８とを備えている。
【００４９】
また、図１に示すように、部品装着ヘッド１０の下面には、部品１をその上面において解除可能に吸着保持する部品保持部材の一例である吸着ノズル３が備えられている。また、吸着ノズル３は、基板２の表面に大略直交する方向沿いに、昇降することが可能となっている。
【００５０】
また、図１に示すように、ＸＹロボット８は、部品装着ヘッド１０を支持するとともに、図示Ｘ軸方向に部品装着ヘッド１０を進退移動させるＸ軸ロボット８ａと、Ｘ軸ロボット８ａを支持するとともに、図示Ｙ軸方向にＸ軸ロボット８ａを進退移動させるＹ軸ロボット８ｂとを備えている。これにより、部品装着ヘッド１０、すなわち、部品装着ヘッド１０が備える吸着ノズル３の図示Ｘ軸方向又はＹ軸方向の移動を行なうことが可能となっている。なお、図示Ｘ軸方向とＹ軸方向とは、基板２の表面に大略平行な方向であって、かつ、互いに直交する方向である。
【００５１】
また、部品供給装置６は、複数の部品１をキャリアテープに取り出し可能に収納されたいわゆるテーピング部品を装備するとともに、上記装備されたテーピング部品を送り移動させることで、収納されている部品１を取り出し可能な状態とさせる複数の部品供給カセット７を、図示Ｘ軸方向沿いに互いに隣接させて備えている。また、夫々の部品供給カセット７は、上記取り出し可能な状態とされる部品１を位置させる部品取出し位置７ａを、Ｘ軸方向に沿って１列に配列されるように配置されて備えている。なお、本実施形態においては、部品供給装置６が部品供給カセット７より上記テーピング部品を供給するような場合について説明したが、本実施形態はこのような場合にのみ限られるものではない。このような場合に代えて、例えば、部品供給装置６に部品供給トレイが配置されて、ＱＦＰ等の比較的大型の部品、あるいは、コネクタ部品等の大型かつ異形の部品の供給が行なわれるような場合であってもよい。
【００５２】
また、ステージ５は部品装着装置１００の機台４上に配置されており、また、ステージ５の上部には、図示Ｘ軸方向右側より基板２をステージ５に搬送して供給するとともに、ステージ５より図示Ｘ軸方向左側へ基板２を搬送して排出する基板搬送装置９が備えられている。
【００５３】
また、部品装着装置１００は、部品装着装置１００が備える夫々の構成部であるヘッド部４、部品供給装置６、ＸＹロボット８、基板搬送装置９等の夫々の動作を互いに関連付けながら、夫々の動作の制御を行う制御システム（図示しない）を備えている。
【００５４】
次に、このような部品装着装置１００が備える部品装着ヘッド１０、特に、部品装着ヘッド１０が装備する吸着ノズル３の構造について詳細に説明する。このような部品装着ヘッド１０が備える吸着ノズル３の模式的な構成を示す模式構成図として、部品装着ヘッド１０の下部の側面図及び吸着ノズル３の部分縦断面図を図２及び図３に示し、さらに、図２及び図３において、部品装着ヘッドの下部を透過させた吸着ノズル３の全体縦断面図を図４及び図５に示す。なお、図２及び図４は、後述するパッド部及び突出ノズルを吸着ノズル３に取り付けた状態であり、図３及び図５は、上記パッド部及び上記突出ノズルを吸着ノズル３より取り外した状態を示す。また、図２及び図４の吸着ノズル３の下面である吸着保持面を図６に示し、図３及び図５の吸着ノズル３の上記吸着保持面を図７に示す。以下に、図２から図７を用いて、特に、吸着ノズル３の内部構造と部品装着ヘッド１０の内部構造との関係が明確に判る図４を主として用いて、吸着ノズル３の構造について説明する。
【００５５】
図２から図５に示すように、特に図４に示すように、この部品装着ヘッド１０は、真空発生装置（図示せず）側に接続された中空シャフト１１に取付けられるとともに、中心部に小径保持孔２０および大径保持孔１３が形成された中空軸状のヘッド本体１２と、このヘッド本体１２の大径保持孔１３に上下動可能に配置された吸着ノズル３と、この吸着ノズル３内の貫通孔１７に上下動可能かつ下方に付勢した状態で保持された突出ノズル２８（突出部材の一例である）と、ヘッド本体１２と吸着ノズル３との間に設置されて吸着ノズル３を常時下方に付勢するコイルスプリング３７とを備えている。吸着ノズル３は、そのノズル本体３ａの下方先端に取り付けられたパッド部２２（補助吸着部）を有している。このパッド部２２は、その外周側において下方にラッパ状に突出するスカート部７１（外周端部の一例である）を有し、弾性材料、より好ましくは軟弾性体からなる。
【００５６】
また、吸着ノズル３は、その下方先端面に部品を吸着保持する吸着保持面の一例である吸着面１４が形成されている。この吸着面１４は、ノズル本体３の先端面に開口する吸着孔部の一例である吸引口８１の周囲に略環状の平面として形成されている。また、この吸着面１４の表面は、略１０〜２０μｍ程度、例えば、１５μｍ程度の高さ寸法又は深さ寸法を有する微細な凹凸部が形成されるように、表面加工が施されている。
【００５７】
また、突出ノズル２８は、その軸芯に軸方向に貫通する吸引孔１８が形成されており、その下端部に傾斜状に形成された傾斜吸引口２９を備えている。さらに突出ノズル２８の略中間高さ位置付近の側周部には、周回するように凸状に隆起された係止部３０が形成されている。この係止部３０は、付勢部材（弾性体）の一例である突出ノズル用圧縮バネ２１によって下方に常時付勢されており、吸着ノズル３の貫通孔１７内に設けられた係止段部３１に常時押し付けられている。このような状態において、突出ノズル２８の先端部が吸気口８１より所定長さだけ突出されている。なお、突出ノズル用圧縮バネ２１の上端は、吸着ノズル３の内部に配置されたバネ座１９に固定されており、このバネ座１９はコイルスプリング３７によりその取り付け位置が規制された状態で常時下方に付勢された状態とされている。さらに、突出ノズル２８がこのように取り付けられていることにより、突出ノズル２８を部品の上面に押し付けることで、上記突出された突出位置と、その先端部が吸着ノズル３の吸引口８１に格納された位置である格納位置との間で、突出ノズル２８を進退移動することが可能とされている。
【００５８】
また、部品装着ヘッド１０においては、突出ノズル２８の吸引孔１８、吸着ノズル３の貫通孔１７、ヘッド本体１２の大径保持孔１３、小径保持孔２０及び中空シャフト１１を通じて真空発生装置に連通する一連の真空吸気経路が形成されている。
【００５９】
なお、この部品装着ヘッド１０は、部品の厚みの相違を吸収できるように構成されている。すなわち、ヘッド本体１２に上下動可能かつ下方に付勢した状態で保持させた吸着ノズル３の一側面に、軸方向に延びるガイド溝３３を形成し、ヘッド本体１２に貫通して取り付けられたガイドピン３４の先端部がガイド溝３３に摺動自在に係合した構成となっている。通常時には、コイルスプリング３７により、吸着ノズル３は、ガイドピン３４がガイド溝３３の上端部に当接する下限位置に保持されている。また、コイルスプリング３７は、ねじりコイルバネ体となっており、ねじり復元力によってガイドピン３４をガイド溝３３の一側面に常時当接させている。吸着ノズル３は、ガイドピン３４とガイド溝３３とにより上下動範囲を規制されており、上記下限位置からガイドピン３４がガイド溝３３の下端面に当接する上限位置までヘッド本体１２内に入り込めるようになっている。
【００６０】
ここで、図６及び図７を用いて、吸着ノズル３の吸着面１４及び吸引口８１の形状等について詳細に説明する。
【００６１】
図７に示すように（突出ノズル２８及びパッド部２２が吸着ノズル３に装備されていない状態）、吸着ノズル３の吸引口８１は、吸着ノズル３の軸心をその中心として形成された略円形状孔部の一例である主孔部８１ａと、吸着面１４において、主孔部８１ａの端部よりその径方向に延在して、主孔部８１ａの外周円端部を部分的に拡大するような複数の端部拡大部、例えば、略均等な角度ピッチで放射状に５方向に延在するように形成された複数の長孔部８１ｂとにより一体的に形成されている。
【００６２】
また、図６に示す状態においては（突出ノズル２８及びパッド部２２が吸着ノズル３に装備されている状態）、突出ノズル２８は、吸引口８１における主孔部８１ａ内に収容された状態で吸着ノズル３に装備されており、突出ノズル２８の周囲には、夫々の長孔部８１ｂが配置されている。さらに、吸着ノズル３の吸着面１４の外周全体を取り囲むように、パッド部２２のスカート部７１が環状に配置されている。
【００６３】
また、このような吸引口８１の形状の寸法例としては、例えば、主孔部８１ａを直径１．５ｍｍ、夫々の長孔部８１ｂを幅０．６ｍｍで５個、さらに夫々の長孔部８１ｂの外周端部を結ぶ仮想円の直径を３ｍｍとして、形成することができる。また、吸着面１４の外周円の直径を５ｍｍ、パッド部２２のスカート部７１の外周端部の直径を８ｍｍとして形成することができる。
【００６４】
ここで、部品装着ヘッド１０より取り外された状態の吸着ノズル３の縦断面図を図８に、外観側面図を図９に示す。
【００６５】
図８に示すように、吸着ノズル３においては、その下端面である吸着面１４に形成された主孔部８１ａ及び複数の長孔部８１ｂからなる吸引口８１と、この吸引口８１に連通して形成された貫通孔１７と、係止段部３１の形成位置にてこの貫通孔１７と連通された中間孔４１と、バネ座１９の設置位置を規制するために設けられたバネ座規制段部４３の形成位置にてこの中間孔４１と連通されるとともに、吸着ノズル３の上部にて開放された上部孔４２とが一連にて連通されるように形成されている。
【００６６】
また、図８及び図９に示すように、吸着ノズル３の下部近傍における周面には、パッド部２２の取付用溝部４４（補助吸着部取付部の一例である）が、上記周面を周回するように形成されている。さらに、パッド部２２が装備された状態の吸着ノズル３の部分拡大断面図である図１０に示すように、吸着ノズル３の周面に形成された取付用溝部４４の底部には、パッド部２２の内周端部７２が当接可能であるとともに、パッド部２２の取付高さを調整可能に、その形成幅がパッド部２２の内周端部７２の幅よりも大きくなるように取付用溝部４４が形成されている。さらに、パッド部２２の内周端部７２は、固定用ネジ７３により所望の取付高さ位置にて取付用溝部４４に固定することが可能となっている。このようにパッド部２２の内周端部７２と吸着ノズル３の取付用溝部４４とが形成されていることにより、パッド部２２の外周端部であるスカート部７１の先端高さ位置を、吸着ノズル３の吸着面１４との関係で調整しながら固定することが可能となっている。なお、本実施形態においては、パッド部２２のスカート部７１の先端の高さ位置が、吸着ノズル３の吸着面１４の高さ位置と略同じ位置、あるいは、僅かに後退された位置（すなわち、スカート部７１の先端位置が吸着面１４よりも僅かに上方に位置される）に調整される。
【００６７】
また、本実施形態にかかる吸着ノズル３は、半導体セラミックスにて形成されている。ここで半導体セラミックスとは、一般的に電気的絶縁性を有するセラミックスに、カーボン等の半導体材料を混合させることで形成することができ、上記半導体材料の混合比率により、半導体としての特性を有するセラミックスのことである。半導体としての特性を有するためには、その体積固有抵抗値が、１〜１０８Ω・ｃｍ程度の範囲内にある必要があるが、確実に半導体としての特性を有するべく、１０４〜１０８Ω・ｃｍの範囲の体積固有抵抗値を有する半導体セラミックスにより、吸着ノズル３が形成されることが望ましい。
【００６８】
このように、吸着ノズル３を半導体セラミックスで形成することにより、吸着ノズル３における静電気発生を抑制することができ、吸着ノズル３と部品との接触の際に、塵埃等の付着による部品の汚染防止や部品への静電気印加防止に効果があるとともに、導電性を備えていないため、吸着ノズル３から部品への電気的な導通による部品に対する電気的損傷を与えてしまうことを防止することができるという効果がある。
【００６９】
なお、本実施形態においては、吸着ノズル３全体が、半導体セラミックスにて形成されるような場合について説明したが、このような場合にのみ本実施形態が限られるものではない。このような場合に代えて、吸着ノズル３における吸着面１４の部分が半導体セラミックスにて形成されているような場合であってもよい。この吸着ノズル３において、少なくとも部品と接触する部分である吸着面１４が、上記半導体としての特性を備えていることで、上述の夫々の効果を得ることができるからである。
【００７０】
また、吸着ノズル３において、突出ノズル２８が装備されるような場合にあっては、この突出ノズル２８も部品と当接されることから、半導体セラミックスにて形成されることが望ましい。また、同様に、突出ノズル２８全体が半導体セラミックスにて形成されるような場合に代えて、突出ノズル２８の少なくとも先端部である傾斜吸引口２９が半導体セラミックスで形成されているような場合であってもよい。
【００７１】
また、このように吸着ノズル３が半導体セラミックスにて形成されるような場合には、吸着ノズル３は、例えば金型を用いて成型されることで形成されることとなる。この場合、図１０に示すように、金型の抜き方向を図示上向きとして、吸着ノズル３の貫通孔１７に図示上向きに僅かに広がるような傾斜（テーパ）を設けることが好ましい。このような傾斜は成型加工の際に必要となるところ、吸着ノズル３の貫通孔１７に挿入配置される突出ノズル２８は、図示下方先端部分にてガタツキが発生しなければその機能を十分に達成することができるからである。
【００７２】
また、このような吸着ノズル３の成型加工による製造の際には、成型金型における吸着ノズル３の吸着面１４に相当する箇所に多数の硬質粒子を固着して、当該成型金型を用いて半導体セラミックスにより吸着ノズル３を成型することで、吸着面１４に上記夫々の硬質粒子に応じた多数の凹凸部を形成するように、表面加工を施すことができる。より具体的には、上記硬質粒子として、略１０〜２０μｍ程度の径を有するダイヤモンド粒子を用いて、上記箇所にダイヤモンド粒子を電着して形成された成型金型を用いることで、略１０〜２０μｍの範囲、例えば、１５μｍ程度の高さ寸法又は深さ寸法を有する上記凹凸部を形成することができる。なお、上記硬質粒子には、少なくとも上記ダイヤモンド粒子が主成分として含まれていればよい。
【００７３】
次に、このような構成を有する吸着ノズル３を備えた部品装着ヘッド１０による部品の吸着保持動作について、図１１及び図１２を用いて説明する。
【００７４】
本実施形態の部品装着ヘッド１０は、チップ部品や小型のＩＣ部品等のいわゆる小型部品や、一般的に異形部品と称される電子部品、例えば、アルミ電解コンデンサ（例えば、８〜１０ｍｍ程度の径、及び１０ｍｍ程度の高さの円筒形状を有するもの）、コネクタ部品（例えば、矩形等の種々の形状を有するもの）、さらに、ＱＦＰ等の大型のＩＣ部品等の吸着保持による基板への装着に対応することが可能となっている。図１１は、これらの部品のなかでも、ＱＦＰ（例えば、２８ｍｍ角×４ｍｍ厚）のような大型部品を吸着ノズル３の吸着面１４だけでなく、パッド部２２においても吸着保持している状態を示している。
【００７５】
図１１においては、吸着ノズル３により部品１が既に吸着保持されている状態を示しているが、吸着ノズル３の吸着面１４が部品１の被吸着面１ａ（図示上面）に接触していない状態においては、パッド部２２のスカート部７１の先端部は、吸着面１４と略同じ高さ位置あるいは吸着面１４よりも僅かに上方に位置されるように調整されているため、上記上方に位置されているような場合、例えば、０．１ｍｍ程度上方に位置されているような場合にあっては、部品１の被吸着面１ａにスカート部７１の先端部が当接されていない状態にある。
【００７６】
まず、部品装着ヘッド１０をＸＹロボット８により移動させることで、吸着ノズル３と部品１の位置合わせを行なう。その後、部品装着ヘッド１０において、吸着ノズル３の下降を開始する。吸着ノズル３の下降が行なわれると、その吸着面１４よりも突出された状態にある（すなわち、突出位置に位置された状態にある）突出ノズル２８の傾斜吸引口２９の先端と、部品１の被吸着面１ａとが当接される。この当接とともに、吸着ノズル３の貫通孔１７及び突出ノズル２８の傾斜吸引口２９を通して、真空吸引が開始される。さらに、吸着ノズル３を下降させることで、上記当接状態にある突出ノズル２８を常時下方に付勢している突出ノズル用圧縮バネ２１が圧縮されることで、突出ノズル２８が吸着ノズル３の貫通孔１７に対して相対的に上昇されて、その傾斜吸引口２９が貫通孔１７内に格納される（すなわち、格納位置に位置された状態とされる）。
【００７７】
突出ノズル２８の傾斜吸引口２９の貫通孔１７への格納が行なわれる際に、部品１の被吸着面１ａと、吸着ノズル３の吸着面１４及びパッド部２２のスカート部７１とで挟まれた空間内の圧力が、上記吸引動作により急激に低下されることとなる。この圧力の低下は、吸着面１４と部品１の被吸着面１４との距離が近づくにつれて顕著なものとなる。この圧力の低下により、弾性材料にて形成されているパッド部２２のスカート部７１が、図示下方内向きに弾性変形され、この弾性変形により、スカート部７１の先端部と部品１の被吸着面１ａとが近接されることとなる。これにより、上記空間の密閉度が高められ、さらに圧力が低下されることとなって、図１１に示すように、吸着ノズル３の吸着面１４と部品１の被吸着面１ａとが当接されるとともに、パッド部２２のスカート部１がさらに弾性変形されて、部品１の被吸着面１ａと当接されることとなる。これにより、部品１が吸着ノズル３及びパッド部２２により吸着保持された状態となる。
【００７８】
このようなパッド部２２が備えられていることにより、吸着保持面積を大きく保つことができ、大型かつ大重量の部品１に対しても確実かつ安定した吸着保持を行なうことができる。また、このようなスカート部７１が備えられていることで、吸着ノズル３の吸着面１４と当接される部分における部品１の被吸着面１ａに多少の凹凸や傾斜面が存在するような場合であっても、上記圧力の低下によるスカート部７１の弾性変形を利用して、確実な吸着保持を行なうことができる。また、このようなスカート部７１の弾性変形動作を可能とするべく、スカート部７１は弾性変形可能な形状にて弾性材料により形成されていることが望ましく、スカート部７１の先端部が吸着面１４よりも僅かに上方に位置される場合には、当該位置は、スカート部７１の上記弾性変形により上記先端部が吸着面１４と略同じ高さに位置される程度の位置に配置されていることが好ましい。このような位置としては、例えば、吸着面１４より上方に０．１ｍｍ程度の位置とすることができる。
【００７９】
その後、部品１を吸着保持した状態で、吸着ノズル３を上昇させるとともに、ＸＹロボット８により部品装着ヘッド１０が基板２の上方に移動され、基板２における部品１の装着位置と吸着ノズル３との位置合わせが行なわれる。この位置合わせの後、部品装着ヘッド１０において吸着ノズル３の下降が開始される。その後、吸着保持された状態の部品１が基板２に当接されて押圧状態とされると、真空吸引が停止される。この停止の後、吸着ノズル３の上昇が開始されるが、この上昇動作とともに、上記圧縮状態にあった突出ノズル用圧縮バネ２１が引き伸ばされて、突出ノズル２８の先端部が吸着ノズル３の吸着面１４よりも突出されることとなる。この突出ノズル２８の突出により、部品１の被吸着面１ａと吸着面１４及びスカート部７１の先端部との当接状態を円滑にかつ強制的に解除することができ、吸着ノズル３と部品１とを離間して吸着保持が解除状態とされる。これにより、基板２の装着位置に部品１を装着することができる。
【００８０】
一方、上記異形部品、例えば、コネクタ部品９１を吸着ノズル３により吸着保持している状態を図１２に示す。図１２に示すように、コネクタ部品９１は、例えば、全体的には略矩形状の形状を有しているような場合であっても、その被吸着面９１ａには平坦部だけでなく、凹凸状の部分９１ｂもが含まれているような場合もある。図１２に示すように、このような凹凸状の部分９１ｂが、パッド部２２のスカート部７１の内側に配置されるような場合にあっては、スカート部７１の先端部とコネクタ部品９１とが当接された状態にあっても、凹凸状の部分９１ｂが例えば溝状に開放されていれば、スカート部７１の内側の空間の圧力を低下させることができず、スカート部７１にて吸着機能を達成することができない。
【００８１】
しかしながら、このような場合であっても、吸着ノズル３の吸着面１４とコネクタ部品９１の被吸着面９１ａにおける平坦部が確実に当接されていれば、環状の吸着面１４の内側空間の圧力を低下させることができ、コネクタ部品９１を確実に吸着保持することができる。なお、このようなコネクタ部品９１は、その形状は大型部品であるものの、凹凸状の部分９１ｂや中空形状に形成されていることが多く、その重量は比較的軽量であることが多い。特に、スカート部７１の先端部の高さ位置が、吸着面１４と略同じ高さ位置、あるいはそれよりも僅かに後退された位置に調整されていることにより、このような凹凸状の部分９１ｂを有するコネクタ部品９１の吸着保持を行なうような場合であっても、スカート部７１の先端部が、吸着面１４よりも先にコネクタ部品９１と当接して、吸着面１４とコネクタ部品９１の当接を阻害するような事態が発生することを回避することができる。
【００８２】
なお、上記説明においては、吸着ノズル３にパッド部２２及び突出ノズル２８が装備された場合において、大型部品や異形部品の吸着保持及び基板２への装着が行なわれるような場合について説明したが、このような場合に代えて、吸着ノズル３にパッド部２２又は突出ノズル２８のいずれか一方のみが装備されているような場合、あるいは、吸着ノズル３にパッド部２２及び突出ノズル２８のいずれもが装備されていないような場合であってもよい。このようなパッド部２２や突出ノズル２８の装備は、吸着保持される部品の種類に応じて選択的に決定することができ、例えば、小型のチップ部品等の吸着保持を行なうような場合にあっては、吸着ノズル３にパッド部２２及び突出ノズル２８のいずれをも装備しない状態で行なうことができる。ただし、吸着ノズル３にパッド部２２及び突出ノズル２８を装備した状態であっても、チップ部品の吸着保持に問題なく対応することができ、このような装備状態においては、より様々な形状や種類の部品の吸着保持に柔軟かつ安定して対応することができる。
【００８３】
ここで、上記説明における吸着ノズル３の吸着面１４に形成された微細な凹凸の特徴、機能、及びその効果についてさらに詳細に以下に説明する。
【００８４】
本実施形態における吸着ノズル３の吸着面１４の表面には、略１０〜２０μｍ程度、例えば、１５μｍ程度の高さ寸法又は深さ寸法を有する微細な凹凸部が形成されるように、その表面が仕上げられている。このような凹凸部は、例えば、図１５に示すように、その深さ寸法が１５μｍ程度となる一方向に配列された溝５２ａを吸着面１４の表面沿いに形成することにより形成することができる。あるいは、このように一方向の溝５２ａが形成されるような場合に代えて、図１５に示すように、吸着面１４の表面に沿って互いに交差するような方向（すなわち、２方向）に配列されたクロス状の溝５２ｂが形成されるような場合であってもよい。
【００８５】
このような溝５２ａ、５２ｂは、例えば吸着面１４に研削を行うことで形成することができるが、吸着ノズル３の材質が半導体セラミックであることを考慮すれば、金型（焼結型）における吸着面１４に相当する箇所に、それぞれの溝５２ａ、５２ｂに対応する凹凸部を予め設けておくことで形成することが好ましい。また、それぞれの溝５２ａ、５２ｂは、吸引口８１と吸着面１４の外周端部とを連通するように形成されることが好ましい。なお、図１５においては、吸着面１４に形成された溝５２ａ、５２ｂの一部を例示的に示したものであり、これらの溝５２ａ、５２ｂは吸着面１４において略全面的に形成されている。
【００８６】
このように吸着面１４において凹凸部となるそれぞれの溝５２ａ、５２ｂが形成されていることにより、吸着面１４への部品１の吸着保持力を、当該凹凸部が形成されていない場合と比べて、増大させることができる。
【００８７】
この吸着保持力の増大効果について図１６に示す吸着ノズル３の吸着面１４付近の部分拡大断面を表す模式説明図を用いて説明する。図１６に示すように、吸着面１４にて部品１を吸着保持した場合、吸着面１４の表面と部品１の表面との間に、それぞれの溝部５２ａ（あるいは５２ｂ）の形成深さに相当する寸法の部分的な隙間δが生じることとなる。このように隙間δが形成されることと、部品吸着時における吸引口８１の負圧吸引作用とによって、矢印５１に示すようにこの微小な隙間δをエアが急速に流れて吸引口８１内に至ることとなる。狭い隙間を流体が急速に流れる場合に負圧が発生する原理（ベルヌーイの法則）により、この部品１と吸着面１４との間に負圧が発生し、部品１は吸着面１４に吸引保持される。このような負圧発生による吸引効果を「隙間負圧効果」という。
【００８８】
また、吸着ノズル３においては、部品１を吸引保持するために真空源の吸引により吸引口８１内を負圧にし、この負圧力で吸着面１４に接する部品１を吸引するという従来から用いられている吸引保持力（矢印５０で示す）、すなわち「真空源負圧効果」に加えて、上述の隙間負圧効果による吸引保持力を積極的に利用することで、吸引保持力の増大を図ることができる。ただし、部品装着装置１００においては、空間スペースの効率的な活用の観点から、吸着保持させる部品１よりも大きな吸着面１４を有するような吸着ノズル３を用いることはできない。従って、限られたスペースで負圧吸引作用を生じる吸引口８１と、隙間負圧効果を生じる吸着面１４とのバランスを取り、かつ部品１が吸引口８１に落ち込まないような孔形状を採用することが望ましい。このような考え方を具現化したのが、図７に示すような吸引口８１と吸着面１４の組合せ形状と寸法である。すなわち、図７に示す吸着ノズル３において、例えば、吸着面１４の外周円の直径５ｍｍ、桜花びら型の吸引口８１の外周仮想円の直径３ｍｍとするような構成である。また、このような隙間負圧効果は、吸着面１４における外周端部近傍において最も効果的に生じることとなるため、例えば、部品１を吸着保持した状態で吸着ノズル３をその軸心回りに回転させたような場合であっても、当該部品１の吸着保持位置の位置ズレを効果的に抑制することができる。
【００８９】
また、このような凹凸部は、上記一方向に配列された溝５２ａやクロス状に配列された溝５２ｂとして形成されるような場合にのみ限定されるものではない。このような場合に代えて、例えば、吸着面１４において不規則に配列された多数の凹凸部が形成され、このような凹凸部の存在により、吸引口８１と吸着面１４の外周端部とを連通するような通路（隙間）が形成されるような場合であってもよい。当該通路を通じて流体を急速に流すことができ、ベルヌーイの法則により「隙間負圧効果」を生じさせることができるからである。
【００９０】
また、このような不規則な凹凸部は、吸着ノズル３の成型金型における吸着面１４に該当する面に、例えばショットブラストを施すことで、深さ１５μｍ程度の凹凸部を形成し、当該成型金型を用いて、上記不規則な凹凸部が吸着面１４に形成された吸着ノズル３を成型することができる。
【００９１】
また、上述においては、図７に示すように、吸着ノズル３の吸着面１４には、略円形状の主孔部８１ａとその周囲に配置された５つの長孔部８１ｂにより、大略桜の花びら型形状（すなわち、５つの花びら形状）を有する開口部が吸引口８１として形成されるような場合について説明した。
【００９２】
例えば、吸引口８１をこのような桜花びら形状とし、かつ、１つの花びら（すなわち、長孔部８１ｂ）の形成方向を、Ｙ軸方向に一致させるように吸着ノズル３を部品装着ヘッド１０に装備させることで、Ｙ軸方向に吸着保持すべき部品１の位置ズレが生じるような場合があっても、吸引孔８１において大気開放される面積が、Ｘ軸方向に比べて少なくなるようにすることができる。
【００９３】
一般的に、部品装着装置１００においては、部品供給カセット７により供給されるテーピング部品より部品１が取り出される場合、図１に示すように、それぞれの部品供給カセット７は図示Ｙ軸方向に配置される。この部品供給カセット７は、Ｙ軸方向にテーピング部品を送り出すという特性上、当該Ｙ軸方向への位置決め精度はＸ軸方向の位置決め精度と比べて低くなってしまう。そのため、部品供給カセット７より供給される部品１を吸着ノズル３により吸着保持する際には、当該部品１の吸着保持位置がＹ軸方向に位置ズレするような場合が多くなる。このようなＹ軸方向の位置ズレが生じるような場合であっても、上述のような吸着ノズル３の配置を採用することで、位置ズレに伴う大気開放面積を最小限とすることができ、部品１の吸着不良発生率を低減することが可能となる。
【００９４】
このような吸着ノズル３の吸引口８１の形状は、次のようなそれぞれの特徴を有するように形成されることが好ましい。
【００９５】
まず、略円形状の主孔部８１ａの周囲に形成されるそれぞれの長孔部８１ｂは、同じ形状を有し、かつ、等角度ピッチにて配列されるようにすることが好ましい。このようにすることで、吸引口８１を通して部品１の表面に付加される吸着保持力の均一性を高めることができる。また、このような吸着保持力の均一性という観点からは、吸引口８１をその中心回りに４等分の領域に分けた場合に、それぞれの領域内に長孔部８１ｂが配置されるようにすることが好ましい。
【００９６】
また、それぞれの長孔部８１ｂは、主孔部８１ａの中心について点対称にて配列されないようにすることが好ましい。吸着面１４に対する部品１の吸着保持位置の位置ズレは、主孔部８１ａの中心に対して一方向に生じることとなるが、このような位置ズレが生じた場合に、その位置ズレの程度によっては、吸引口８１が部分的に大気開放されてしまう場合がある。しかしながら、非点対称に配置されているような場合には、点対称に配置されているような場合に比して、上記大気開放される面積をより小さくできる場合が多いからである。
【００９７】
また、それぞれの長孔部８１ｂの幅寸法は、主孔部８１ａの直径よりも小さくすることが好ましい。このようなすることで、比較的小型の部品１が斜め姿勢等にて吸引保持されてしまうような場合が生じても、当該部品１が吸引口８１内に入り込んでしまうことを確実に防止できるからである。
【００９８】
上記実施形態によれば、以下のような種々の効果を得ることができる。
【００９９】
まず、部品装着ヘッド１０において、吸着ノズル３が、電気的絶縁性を有するセラミックスにより形成されている（例えば、特許文献１のように）のではなく、例えば、カーボン粒子とセラミックスが混合されること等により作成される半導体セラミックスを用いて形成されていることにより、当該形成された吸着ノズル３に半導体としての特性を備えさせることができる。これにより、吸着ノズル３において静電気が発生することを防止することができ、当該静電気の発生に伴って生ずる塵埃等の付着による部品の汚染や当該静電気を吸着ノズル３に接触された部品に伝達付加して当該部品に電気的損傷を与えることを、確実に防止することができる。また、導電性としての特性を有さず、半導体としての特性を有していることで、吸着ノズル３に接触された部品との間で、電気的導通が生じることもなく、吸着保持された部品に上記導通によって電気的損傷を与えることを確実に防止することができる。従って、高機能化、高精度化、そして多様化された部品の吸着保持及び装着に、確実かつ安定して対応することができる吸着ノズル及び部品装着ヘッドを提供することができる。
【０１００】
また、このような半導体セラミックスを用いる場合に、その体積固有抵抗値を、１０４〜１０８Ω・ｃｍの範囲とすることで、上記半導体としての特性を確実に得ることが可能となる。
【０１０１】
また、吸着ノズル３の下面に形成される吸引口８１が、主孔部８１ａとこの主孔部８１ａより径方向に延在するように主孔部８１ａと一体的に形成された長孔部８１ｂとを有して形成されていることにより、より大きな部品の吸着保持に安定して対応することができる。また、小型の部品を吸着保持する際に、保持姿勢が斜め吸着となるような場合であっても、吸着保持された部品が吸着ノズル３の吸引口８１内に嵌まり込むような事態が発生する可能性を大幅に低減することができる。従って、小型部品から大型部品、さらに異形部品をも確実かつ安定して吸着保持することが可能となる。
【０１０２】
また、吸着ノズル３の貫通孔１７を摺動する突出ノズル２８が装備されるような場合であっても、この突出ノズル２８は、上記主孔部８１ａに相当する貫通孔１７の部分を摺動し、夫々の長孔部８１ｂに相当する貫通孔１７の部分には突出ノズル２８が配置されないため、吸引口８１よりの塵埃等の吸引によって、突出ノズル２８の摺動が阻害される事態が発生する可能性を大幅に低減することができる。従って、突出ノズル２８の動作を安定して行なうことが可能となる。また、このような突出ノズル２８が備えられていることにより、吸着ノズル３における吸引動作を補助することができるとともに、吸着保持された部品の吸着保持解除動作を補助することができる。また、この突出ノズル２８が上記半導体セラミックスにて形成されていることにより、上記吸着ノズル３の場合と同様な効果を得ることができる。
【０１０３】
また、吸着ノズル３において、部品と当接される吸着面１４に、略１０〜２０μｍ程度の範囲の高さ寸法又は深さ寸法を有する多数の凹凸部が形成されるように、表面加工が施されていることにより、部品を吸着保持する際に、部品と吸着面１４との間で滑りの発生を少なくすることができ、確実かつ安定した吸着保持を実現することができる。さらに、このような凹凸部を形成することで、上述して真空源負圧効果に加えて、上記隙間負圧効果を利用することができ、より確実な吸着保持を実現することができる。
【０１０４】
また、このように吸着面１４に凹凸部を形成することで、部品が吸着保持された状態の画像を、吸着ノズル３の下方より撮像するような場合に、吸着面１４に照射された光を上記凹凸部により乱反射することができ、部品の画像を確実に撮像することができるという効果もある。特に、通常のセラミックスが用いられるような場合では、当該セラミックスが光易く、部品を反射認識する際に、吸着ノズルの吸着面が光ってしまい、部品画像を鮮明に撮像することができない場合があるという問題がある。従って、上述のような工夫を施すことで、このような問題を解決することができる。
【０１０５】
また、吸着ノズル３の吸着面１４を黒色とすることや、矩形形状の部品１が多いということを考慮して、吸着面１４の形状を円形状とすることも、上記部品の画像の確実な撮像のためには有効な手段である。
【０１０６】
また、このような凹凸部の形成にあたっては、吸着ノズル３が半導体セラミックスで形成されていることを考慮すれば、例えば、特許文献１のようにセラミックスにショットブラストを行なって上記凹凸部を形成すると、割れが発生したり、加工面が安定せず、端部に垂れが発生しやすく、さらに加工時間がかかる等の問題が発生する。また、特許文献２のように、吸着ノズル３にダイヤモンド粒子を電着して凹凸部を形成することは、吸着ノズルが金属材料等により形成されている場合には可能であるが、セラミックスにて形成されている場合には上記電着を行なうことができないという問題がある。
【０１０７】
このような問題点を解決すべく、上記実施形態においては、金型自体にダイヤモンド粒子を電着して、この金型を用いて半導体セラミックスにより吸着ノズル３を成型することで、上記凹凸部を確実かつ容易に形成することが可能となる。
【０１０８】
また、吸着ノズル３にさらにパッド部２２が備えられていることで、このパッド部２２が備えるスカート部７１が、吸着面１４による部品の吸着保持を補助することができる。特に、スカート部７１の先端の高さ位置が、吸着面１４と略同じ高さ位置あるいは僅かに後退された位置に位置されていること、及び、スカート部７１が弾性部材により形成されていることで、吸着ノズル３による部品の吸着保持の際に、スカート部７１の先端部が吸着面１４よりも先に部品に当接して、吸着面１４による部品の吸着を阻害するという事態が発生することを確実に防止することができる。
【０１０９】
また、スカート部７１は上記弾性材料にて形成され、部品の上部に近接された状態で、スカート部７１と部品上部とで挟まれた空間の圧力が低下されることで、スカート部７１の先端部を内向き下方に弾性変形させることが可能とされているため、当該変形によりスカート部７１の先端部を部品の上部に確実に当接させることができる。従って、スカート部７１により部品を確実に吸着保持することができる。このような吸着保持が実現されることで、吸着ノズル３における吸着保持可能領域をスカート部７１の外周端部にて囲まれた領域にまで拡大することができ、大型の部品や異形部品の吸着保持に対応することが可能となる。また、スカート部７１の先端部に当接されることがないような小型の部品に対しては、吸着面１４を当接させることで、スカート部７１の存在に拘らず、確実な吸着保持を行なうことができる。よって、小型部品から大型部品、さらに異形部品まで、多様化された様々な形状の部品の吸着保持に柔軟かつ迅速に対応することができる。
【０１１０】
なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【０１１１】
本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。
【０１１２】
２００３年１２月１９日に出願された日本国特許出願Ｎｏ．２００３−４２２２０９号の明細書、図面、及び特許請求の範囲の開示内容は、全体として参照されて本明細書の中に取り入れられるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】本発明の一の実施形態にかかる部品装着ヘッドを備える部品装着装置の外観斜視図である。
【図２】上記部品装着ヘッドの下部側面図及び装備される吸着ノズルの部分縦断面図であって、パッド部及び突出ノズルが装備された状態を示す図である。
【図３】上記部品装着ヘッドの下部側面図及び装備される吸着ノズルの部分縦断面図であって、パッド部及び突出ノズルが取り外された状態を示す図である。
【図４】上記部品装着ヘッドの下部側面透過図及び装備される吸着ノズルの全体縦断面図であって、パッド部及び突出ノズルが装備された状態を示す図である。
【図５】上記部品装着ヘッドの下部側面透過図及び装備される吸着ノズルの全体縦断面図であって、パッド部及び突出ノズルが取り外された状態を示す図である。
【図６】図４の吸着ノズルを下方から見た下面図である。
【図７】図５の吸着ノズルを下方から見た下面図である。
【図８】吸着ノズル本体の縦断面図である。
【図９】吸着ノズル本体の側面図である。
【図１０】吸着ノズルの下部の拡大断面図である。
【図１１】大型部品を吸着保持している状態を示す吸着ノズルの模式断面図である。
【図１２】コネクタ部品を吸着保持している状態を示す吸着ノズルの模式断面図である。
【図１３】従来の部品装着ヘッド及び吸着ノズルの縦断面図である。
【図１４Ａ】従来の吸着ノズルによる部品の吸着保持及び装着動作を示す模式図であって、吸着ノズルが下降されている状態を示す図である。
【図１４Ｂ】従来の吸着ノズルによる部品の吸着保持及び装着動作を示す模式図であって、部品が傾斜されている状態において吸着保持が行われている状態を示す図である。
【図１４Ｃ】従来の吸着ノズルによる部品の吸着保持及び装着動作を示す模式図であって、吸着保持した部品を基板に装着している状態を示す図である。
【図１５】上記実施形態にかかる吸着ノズルの吸着面の凹凸部を示す模式図である。
【図１６】図１５の吸着ノズルにより部品の吸着保持を行う原理について説明する模式説明図である。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１５】
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【図１６】
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