(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品を吸着・搬送して回路基板に搭載するボンディングヘッドと、回路基板を固定するボンディングステージを備えた電子部品搭載装置において、ボンディングヘッド内に、ナットに対してボールを介してシャフトを軸芯方向に移動自在に支持してなるボールスプラインを配設してそのシャフトに電子部品を吸着する吸着ノズルを取付け、ボールスプラインをボール間が非接触の構造となすよう、ナットとシャフトの間にボールを保持するリテーナを設け、ボンディングヘッドを下降させて電子部品を回路基板に押さえ付けて搭載する際に、リテーナとナットが相対移動しない状態でナットに対してシャフトが移動する時のナットとシャフト間の摺動抵抗分の荷重を加えた状態で荷重制御することを特徴とする電子部品搭載装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品を回路基板に搭載する電子部品搭載装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子部品搭載装置の一例を、図９〜図１１を参照して説明する。電子部品搭載装置は、図９に示すような構成のボンディングヘッド３１にて電子部品３０を真空吸着して搬送し、ボンディングステージに吸着保持されている回路基板に搭載するように構成されている。３２はボンディングヘッド３１の本体ブラケットであり、その上端に空圧シリンダ３３が固定されている。３４は空圧シリンダ３３のピストンで、空圧供給孔３５に空気が供給されると、空気圧により下向きに荷重を発生する。３６はロードセルで、空圧シリンダ３３のピストン３４により下向きに加えられる荷重を測定し、その結果によって空圧シリンダ３３に供給される空気圧がフィードバック制御される。３７はボールスプラインであり、そのナット３８がベアリング３９を介して本体ブラケット３２に保持されており、鉛直方向の軸芯まわりに回転可能にかつ鉛直方向に移動しないように保持されている。４０はボールスプライン３７のシャフトで、ボール案内部４２を転がるボール４１に案内され、ナット３８に対して鉛直方向にのみ移動可能となっている。４３はスプリングで、ボールスプライン３７のシャフト４０に対して上向きの力を加えている。また、ボールスプライン３７のシャフト４０の下端部には平行度調整部４４が設けられており、その下部に電子部品３０を吸着する吸着ノズル４５が配設されている。４６は電子部品３０を吸着するための吸引通路である。また、ナット３８の上端部にはプーリ４７が固定されており、モータ４８の回転によりプーリ４９、ベルト５０を介してプーリ４７及びナット３８を回転するように構成されている。そして、ナット３８が回転すると、シャフト４０、平行度調整部４４、吸着ノズル４５を介して電子部品３０が回転する。
【０００３】
図１０にボールスプライン３７の断面図を、図１１にシャフト４０の断面図を示す。ボールスプライン３７のシャフト４０にはボール４１の転がり用の溝５１が形成されている。ボールスプライン３７において、ボール４１の転がりによりナット３８に対してシャフト４０が移動するが、ボール４１間は接触状態にあるので、ボール４０の転がりに対して抵抗が発生し、ナット３８に対するシャフト４０の摺動抵抗が増大している。また、ボール４１はボール案内部４２に案内されながらナット３８、シャフト４０間を循環するように構成されているが、ナット３８とシャフト４０間のボールの乗り移り部５２でボール４１の転がり抵抗が増大し、ナット３８に対するシャフト４０の摺動抵抗が増大している。
【０００４】
次に、以上の構成の電子部品搭載装置の動作を説明する。電子部品３０を回路基板に搭載する際、吸着ノズル４５にて電子部品３０を吸着したボンディングヘッド３１の全体が外部の駆動手段により下降し、設定されたボンディング荷重で電子部品３０を回路基板に押さえ付けて搭載する。この時、ボールスプライン３７のナット３８とシャフト４０間で若干の摺動を発生しながら電子部品３０にボンディング荷重が加えられる。また、ボンディング荷重はロードセル３６の検出結果によって空圧シリンダ３３に供給される空気圧をフィードバック制御することによってコントロールされるが、そのボンディングの際にボールスプライン３７のナット３８とシャフト４０間の摺動抵抗の影響を受けるため、電子部品３０に摺動抵抗分の荷重も加えられる。そのため、摺動抵抗値よりも小さいボンディング荷重は加えられないという制約がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような構成では、電子部品搭載後の製品（回路基板）の品質を確保するために、低いボンディング荷重で搭載することが必要な電子部品を搭載する場合でも、ボールスプラインの構造からくる摺動抵抗によりボンディング荷重を小さく抑えられないという問題が生じていた。
【０００６】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、ボールスプラインの摺動抵抗を抑え、低いボンディング荷重での搭載を可能にする電子部品搭載装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子部品搭載装置は、電子部品を吸着・搬送して回路基板に搭載するボンディングヘッドと、回路基板を固定するボンディングステージを備えた電子部品搭載装置において、ボンディングヘッド内に、ナットに対してボールを介してシャフトを軸芯方向に移動自在に支持してなるボールスプラインを配設してそのシャフトに電子部品を吸着する吸着ノズルを取付け、ボールスプラインをボール間が非接触の構造となすよう、ナットとシャフトの間にボールを保持するリテーナを設け、ボンディングヘッドを下降させて電子部品を回路基板に押さえ付けて搭載する際に、リテーナとナットが相対移動しない状態でナットに対してシャフトが移動する時のナットとシャフト間の摺動抵抗分の荷重を加えた状態で荷重制御するものである。
【０００９】
本発明によれば、ボールスプラインのボール間がリテーナにて非接触の構造となるため、ボールスプラインの摺動抵抗を抑えることができ、低いボンディング荷重で電子部品を搭載することができる。また、ボンディングヘッドを下降させて電子部品を回路基板に押さえ付けて搭載する際に、リテーナとナットが相対移動しない状態でナットに対してシャフトが移動する時のナットとシャフト間の摺動抵抗分の荷重を加えた状態で荷重制御するようにしているので、リテーナとナットの相対移動が無い状態でも所要のボンディング荷重を作用させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電子部品搭載装置の一実施形態について、図１〜図８を参照して説明する。
【００１１】
図１に電子部品搭載装置の全体構成を示す。図１において、１は電子部品で、トレイ２に収納されている。３はボンディングヘッドで、Ｘ方向に移動する機能及び昇降する機能を有しており、電子部品１を真空吸着し、搬送、搭載を行う。
【００１２】
４は回路基板で、ボンディングステージ５に吸着保持されている。ボンディングステージ５及びトレイ２は、Ｙ方向に移動可能なスライドベース６上に固定されている。７は画像認識光学系であり、視野切換により下方に位置する回路基板４及び上方に位置する電子部品１の位置認識が可能に構成されている。また、画像認識光学系７はＸ、Ｙ方向に移動可能な構成になっている。
【００１３】
図２にボンディングヘッド３の構成を示す。図２において、ブラケット８上に空圧シリンダ９が固定されている。１０は空圧シリンダ９のピストンで、空圧供給孔１１に供給される空気圧により下向きに荷重を発生する。１２はロードセルで、空圧シリンダ９のピストン１０により下向きに加えられる荷重を測定し、その結果により空圧供給孔１１に供給する空気圧をフィードバック制御するように構成されている。１３はボールスプラインであり、ナット１４に対してシャフト１５をボール１６を介して軸芯方向に摺動自在に支持している。ボールスプライン１３のナット１４はベアリング２０を介してブラケット８に回転自在にかつ軸芯方向、即ち鉛直方向には移動しないように支持されている。
【００１４】
シャフト１５はその上端部がロードセル１２を介して空圧シリンダ９のピストン１０に連結されている。また、スプリング２１がシャフト１５に対して上向きの力を加えている。シャフト１５の下端部には平行度調整部２２が配設されており、この平行度調整部２２の下方に電子部品１を吸着する吸着ノズル２３が配設されている。２４は電子部品を吸着するための吸引通路である。
【００１５】
また、ナット１４の上端部にはプーリ２５が固定されており、モータ２６の回転をプーリ２７、ベルト２８を介してプーリ２５及びナット１４に伝達するように構成されている。ナット１４が回転すると、シャフト１５、平行度調整部２２、吸着ノズル２３を介して電子部品１が回転する。
【００１６】
図３にボールスプライン１３の構成を示す。シャフト１５には、図４に示すようにボール１６の転がり用の溝１７が形成されている。また、ボール１６間が接触しないように、ナット１４とシャフト１５の間に、図３、図５に示すようにボール１６を保持するリテーナ１８が配設されている。そして、リテーナ１８には、図６に示すように、多数のボール収納穴１９が設けられてボール１６が保持されている。
【００１７】
このような構造のボールスプライン１３においては、ボール１６の転がりによりナット１４に対してシャフト１５が摺動する際に、ボール１６が互いに非接触状態にあるので、ボール１６間の接触によりボール１６の転がりに対して抵抗が発生し、ナット１４に対するシャフト１５の摺動抵抗が増大するということはない。また、ボール１６がナット１４とシャフト１５間を循環しない構造としているので、ボールの乗り移り部が存在せず、ボールの乗り移り部でボール１６の転がり抵抗が増大するということはない。よって、このボールスプライン１３においてはナット１４に対するシャフト１５の摺動抵抗を小さく抑えられる。
【００１８】
次に、以上の構成の電子部品搭載装置の動作について説明する。電子部品１を回路基板４に搭載する際には、外部の駆動手段（図示せず）により吸着ノズル２３にて電子部品１を吸着した状態の図２のボンディングヘッド３の全体が下降し、設定されたボンディング荷重で電子部品１を回路基板４に押さえ付けて搭載する。このときボールスプライン１３のナット１４とシャフト１５間で若干の摺動が発生しながら電子部品１にボンディング荷重が加えられる。また、ボンディング荷重はロードセル１２によって荷重を検出することによって空圧シリンダ９の空圧供給孔１１に供給する空気圧がフィードバック制御される。その際に、摺動するボールスプライン１３のナット１４とシャフト１５間の摺動抵抗の影響を受けるため、この摺動抵抗分の荷重を加えた状態で荷重制御が行われる。ここで、ボールスプライン１３の摺動抵抗よりも小さいボンディング荷重を電子部品１に加えることができないという制約があるが、上記構成のボールスプライン１３においてはナット１４に対するシャフト１５の摺動抵抗値が小さく抑えられているので、小さいボンディング荷重を加えることができる。
【００１９】
また、図７に示すように、ナット１４に対してシャフト１５が矢印Ｂで示す鉛直方向にＬだけ移動した時、リテーナ１８がボール１６の転がりによってナット１４に対してＬ／２だけ移動する。しかし、図８に示すように、リテーナ１８が落下し、その下端１８ａがナット１４に接していると、ナット１４に対してシャフト１５が矢印Ｂで示すように下方に移動しようとしてもナット１４に対してリテーナ１８が下方に移動できないので、シャフト１５を下方に移動させるためにはリテーナ１８とナット１４の相対移動がない状態でのナット１４とシャフト１５間の摺動抵抗値よりも大きな値の荷重をシャフト１５に加える必要がある。そこで、電子部品搭載装置としては、リテーナ１８が落下した場合でも必要移動量シャフトを移動させるために、シャフト１５を下方に移動させる場合には、リテーナ１８とナット１４の相対移動が無い状態でのナット１４とシャフト１５間の摺動抵抗値よりも大きな値の荷重をシャフト１５に対して加えるようにする。
【００２０】
以上のように、本実施形態によれば、ボンディングヘッド３内のボールスプライン１３において、ボール１６間は非接触の構造とし、またボール１６が循環しない構造としたことにより、ボールスプライン１３の構造からくる摺動抵抗を小さく抑えることができ、低いボンディング荷重で電子部品１を搭載することができる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明の電子部品搭載装置は、以上の説明から明らかなように、ボンディングヘッド内に、ナットに対してボールを介してシャフトを軸芯方向に移動自在に支持してなるボールスプラインを配設してそのシャフトに電子部品を吸着する吸着ノズルを取付け、ボールスプラインをボール間が非接触の構造となすよう、ナットとシャフトの間にボールを保持するリテーナを設けているので、ボールスプラインのボール間が非接触であるため、ボールスプラインの摺動抵抗を抑えることができ、低いボンディング荷重で電子部品を搭載することができ、さらにボンディングヘッドを下降させて電子部品を回路基板に押さえ付けて搭載する際に、リテーナとナットが相対移動しない状態でナットに対してシャフトが移動する時のナットとシャフト間の摺動抵抗分の荷重を加えた状態で荷重制御するので、リテーナとナットの相対移動が無い状態でも所要のボンディング荷重を作用させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子部品搭載装置の一実施形態の全体構成を示す斜視図である。
【図２】同実施形態におけるボンディングヘッドの部分断面斜視図である。
【図３】同実施形態におけるボールスプラインの断面図である。
【図４】同実施形態におけるボールスプラインのシャフトの断面図である。
【図５】同実施形態におけるボールスプラインのリテーナの斜視図である。
【図６】図３のＡ部拡大断面図である。
【図７】同実施形態におけるボールスプラインの動作を説明する断面図である。
【図８】同実施形態におけるボールスプラインの動作状態の断面図である。
【図９】従来例の電子部品搭載装置におけるボンディングヘッドの部分断面斜視図である。
【図１０】同従来例におけるボールスプラインの断面図である。
【図１１】同従来例におけるボールスプラインのシャフトの断面図である。
【符号の説明】
１  電子部品
３  ボンディングヘッド
４  回路基板
５  ボンディングステージ
１３  ボールスプライン
１４  ナット
１５  シャフト
１６  ボール
１８  リテーナ
２３  吸着ノズル
【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】
0003961083.tif 000009
【図９】
0003961083.tif 000010
【図１０】
0003961083.tif 000011
【図１１】
0003961083.tif 000012