(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に電子部品接合用のペーストを印刷する印刷装置の下流側に連結されて電子部品実装ラインを構成し、前記基板に電子部品を搭載する電子部品搭載装置であって、
前記基板に実装される電子部品を供給する部品供給部と、前記部品供給部から前記電子部品を取り出して前記基板に移送搭載する部品搭載機構とを有し、前記電子部品実装ラインのライン中心線に関して平面視して対称に配置された２つの部品搭載部と、
前記２つの部品搭載部のそれぞれに対応して設けられ前記基板を前記部品搭載機構による搭載作業位置に位置決めして保持する２つの基板位置決め部と、
前記基板位置決め部が設けられそれぞれ上流側から搬入された基板を下流側に送る２条の送り用搬送路と、
前記２条の送り用搬送路に挟まれて設けられ下流側から搬入された基板を上流側に戻す戻り用搬送路とを備え、
前記基板は、電子部品搭載装置を下流側から上流側へ向けて搬送され、さらに前記印刷装置に設けられた戻り用搬送路に乗り移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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に電子部品を実装して実装基板を製造する電子部品実装システムを構成し、基板に電子部品を移送搭載する電子部品搭載装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子部品を基板に実装して実装基板を製造する電子部品実装ラインは、電子部品に半田接合用のペーストを印刷するスクリーン印刷装置や、印刷後の基板に電子部品を搭載する電子部品搭載装置などを連結して構成されている。近年電子業界においても生産形態は多品種少量生産が主流となり、生産設備についても高い生産効率とともに多様な生産形態に対応可能なフレキシビリティを兼ね備えた設備構成が求められるようになっている。
【０００３】
このような生産設備を実現するため、従来より電子部品実装ラインのレイアウトや電子部品実装ラインを構成する装置には、各種の特徴的な機構が導入されている。例えば、基板の搬送効率の向上や複数基板の同時搬送などを目的として、独立して動作可能な複数の基板搬送コンベアを備えた構成（例えば特許文献１参照）が用いられる。これにより、同時に複数枚の基板が生産可能となり生産効率に優れるとともに、同時に複数品種の基板の生産が可能な多品種対応性に優れた設備を実現することができる。
【特許文献１】特開平４−１２９６３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に示される先行技術例には、以下に述べるような課題がある。すなわち、近年は実装密度の高度化により基板の表裏２面に電子部品を実装する両面実装形態が常態化しており、片面側の実装作業が完了した基板を電子部品実装ラインの上流側へ再び戻す基板搬送作業が必要とされるようになっている。しかしながら特許文献１を含む従来の電子部品搭載装置においては、このような基板搬送作業は作業者による人手搬送による場合が多く、基板搬送作業の完全な自動化による省力が望まれていた。このように、従来の電子部品実装ラインに用いられる電子部品搭載装置には、両面実装基板を含む複数枚の基板を対象として部品搭載作業を効率よく実行することが困難であるという課題があった。
【０００５】
そこで本発明は、両面実装基板を含む複数枚の基板を対象として部品搭載作業を効率よく実行することが可能な電子部品搭載装置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】
【０００６】
本発明の電子部品搭載装置は、基板に電子部品接合用のペーストを印刷する印刷装置の下流側に連結されて電子部品実装ラインを構成し、前記基板に電子部品を搭載する電子部品搭載装置であって、前記基板に実装される電子部品を供給する部品供給部と、前記部品供給部から前記電子部品を取り出して前記基板に移送搭載する部品搭載機構とを有し、前記電子部品実装ラインのライン中心線に関して平面視して対称に配置された２つの部品搭載部と、前記２つの部品搭載部のそれぞれに対応して設けられ前記基板を前記部品搭載機構による搭載作業位置に位置決めして保持する２つの基板位置決め部と、前記基板位置決め部が設けられそれぞれ上流側から搬入された基板を下流側に送る２条の送り用搬送路と、前記２条の送り用搬送路に挟まれて設けられ下流側から搬入された基板を上流側に戻す戻り用搬送路とを備え、前記基板は、電子部品搭載装置を下流側から上流側へ向けて搬送され、さらに前記印刷装置に設けられた戻り用搬送路に乗り移る。
【発明の効果】
【０００７】
部品搭載機構による搭載作業位置に位置決めして保持する基板位置決め部が設けられ上流側から搬入された基板を下流側に搬送する２条の送り用搬送路と、これらの送り用搬送路に挟まれて設けられ下流側から搬入された基板を上流側に搬送するための戻り用搬送路とを備え、基板は、電子部品搭載装置を下流側から上流側へ向けて搬送され、さらに印刷装置に設けられた戻り用搬送路に乗り移る構成とすることにより、両面実装基板を対象とする場合に片面実装後の基板を自動的に上流へ戻すことができ、両面実装基板を含む複数枚の基板を対象として部品搭載作業を効率よく実行することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の電子部品実装ラインの構成を説明するブロック図、図２は本発明の一実施の形態の電子部品実装ラインの平面図、図３は本発明の一実施の形態の電子部品実装ラインを構成する印刷装置および電子部品搭載装置の平面図、図４は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の平面図、図５は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の斜視図、図６は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置における基板搬送動作の説明図、図７は本発明の一実施の形態の電子部品実装ラインを構成するリフロー装置および基板反転装置の平面図、図８は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置における基板搬送動作の説明図である。
【０００９】
まず図１、図２を参照して、電子部品実装ライン１の構成および機能を説明する。電子部品実装ライン１は、基板に電子部品を実装して実装基板を製造する機能を有するものであり、図１に示すように、上流側（図１において左側）から、基板搬入装置２、印刷装置３、３基の電子部品搭載装置（以下、単に「搭載装置」と略記する。）４（１）、４（２）、４（３）、リフロー装置５および基板反転装置６を、直列に連結して構成されている。搭載装置４に付した添字（１）、（２）・・は、それぞれ当該装置の電子部品実装ラインにおける上流側からの配列順序を示すものである。
【００１０】
基板搬入装置２は実装作業の対象となる基板（ここでは表裏両面に電子部品が実装される両面実装基板）を印刷装置３に搬入する機能を有している。印刷装置３は、基板に対して電子部品接合用のクリーム半田などのペーストを印刷する。搭載装置４は、印刷後の基板に対して電子部品を搭載する。基板が３基の搭載装置４（１）、４（２）、４（３）を下流側へ通過することにより、複数の電子部品が基板に順次搭載される。リフロー装置５は電子部品が搭載された基板を所定の温度プロファイルで加熱することにより、搭載された電子部品を基板に半田接合する。基板反転装置６は、片面への実装作業が完了した基板を反転して上流側へ戻す機能を有している。
【００１１】
図２は電子部品実装ライン１における基板８の移動経路を示している。後述するように、電子部品実装ライン１を構成する印刷装置３および搭載装置４は、いずれも２枚の基板８を同時並行的に作業対象とすることが可能な構成となっており、各装置においては常に２枚の基板８を搬送しながらこれらの基板８に対して作業が実行される。図２に示すように、基板搬入装置２に上流側から（矢印ａ）供給された基板８は、印刷装置３に設けられた２つのスクリーン印刷部のうちの第１スクリーン印刷部７Ａに基板搬入装置２を介して搬入される。
【００１２】
第１スクリーン印刷部７Ａにおいては、基板８の第１面側を対象とした印刷作業が行われ、印刷後の基板８は印刷装置３の下流側に付設された基板振り分け部３ａを介して搭載装置４に渡される。搭載装置４（１）、４（２）、４（３）はいずれも基板搬送レーンＬ１、Ｌ２、Ｌ３の３つの基板搬送レーンを有している。基板振り分け部３ａを介して搭載装置４（１）に渡される基板８は、左側の基板搬送レーンＬ１に搬入され、これ以降、搭載装置４（２）、４（３）およびリフロー装置５においても、基板搬送レーンＬ１に沿って下流側に搬送されながら（矢印ｂ）、基板８の第１面側を対象として作業が実行される。
【００１３】
リフロー装置５によって第１面側を対象とした半田接合が行われた後の基板８は基板反転装置６に渡され、ここで基板８の表裏が反転される。すなわち既実装の第１面側を下面に向けて未実装の第２面側を上面に向けた基板８（以下、基板８＊と表記する）は、リフロー装置５の基板搬送レーンＬ２に下流側から搬入される。そして基板８＊は、搭載装置４（３）、４（２）、４（１）を下流側から上流側へ向けて搬送され（矢印ｃ）、さらに基板振り分け部３ａを介して印刷装置３に設けられた戻り用搬送路（図３に示す基板搬送コンベア１３ａ参照）に乗り移る。
【００１４】
印刷装置３の上流側の基板搬入装置２まで到達した基板８＊は、基板搬入装置２によって印刷装置３の第２スクリーン印刷部７Ｂ側へシフトされ（矢印ｄ）、第２スクリーン印刷部７Ｂに搬入されて、第２面側を対象とした印刷作業が実行される。印刷後の基板８＊は、基板振り分け部３ａを介して搭載装置４（１）の右側の基板搬送レーンＬ３に搬入され、これ以降、搭載装置４（２）、４（３）およびリフロー装置５においても基板搬送レーンＬ３に沿って下流側に搬送されながら（矢印ｅ）、基板８＊の第２面側を対象とした作業が実行される。そしてリフロー装置５によって片面側を対象とした半田接合が行われた後の基板８＊は、基板反転装置６を経由して下流側に搬出される（矢印ｆ）。
【００１５】
次に図３を参照して、基板搬入装置２、印刷装置３の構成および印刷装置３と搭載装置４との間における基板８の受渡について説明する。基板搬入装置２は、上流側から供給される基板８を印刷装置３に搬入する機能を有しており、それぞれ基板８をＸ方向に搬送可能な２つの基板搬送コンベア１１Ａ、１１Ｂを備えている。基板搬送コンベア１１Ａ、１１Ｂは、いずれもＹ方向に移動自在（矢印ａ１，ａ２参照）となっている。本実施の形態においては、上流側から供給される新たな基板８は、基板搬送コンベア１１Ａを介して印刷装置３に搬入される。基板搬送コンベア１１Ｂは後述するように、下流側から戻った反転状態の基板８＊を再度印刷装置３に搬入するために用いられる。
【００１６】
印刷装置３は、実装作業の対象となる基板８に電子部品接合用のペーストを印刷する機能を有する第１スクリーン印刷部７Ａ、第２スクリーン印刷部７Ｂを、共通の基台３ｂ上に、電子部品実装ライン１のライン中心線に関して平面視して対称に配置して構成されている。第１スクリーン印刷部７Ａ、第２スクリーン印刷部７Ｂの中間には、基板搬送コンベア１３ａによって基板８を基板搬送方向（Ｘ方向）に正逆自在に搬送可能な基板搬送部１３が配設されている。第１スクリーン印刷部７Ａ、第２スクリーン印刷部７Ｂはいずれも基板位置決め部１２を備えており、基板搬送コンベア１１Ａを介して印刷装置３に搬入された基板８は第１スクリーン印刷部７Ａの基板位置決め部１２によって位置決めされる。また下流側から戻った基板８＊は、基板搬送コンベア１１Ｂを介して印刷装置３に再度搬入され、第２スクリーン印刷部７Ｂの基板位置決め部１２によって位置決めされる。
【００１７】
印刷装置３の下流側には、基板８をＸ方向に搬送可能な３つの基板搬送コンベア１４Ａ、１４Ｃ、１４Ｂを備えた基板振り分け部３ａが付設されている。基板搬送コンベア１４Ａ、１４Ｃ、１４ＢはいずれもＹ方向に移動自在（矢印ｂ１，ｂ２，ｂ３）となっており、基板搬送コンベア１４Ａ、は、第１スクリーン印刷部７Ａの基板位置決め部１２と搭載装置４（１）の基板搬送レーンＬ１との間で基板８の受渡を行う。基板搬送コンベア１４Ｂは、第２スクリーン印刷部７Ｂの基板位置決め部１２と搭載装置４（１）の基板搬送レーンＬ３との間で基板８の受渡を行う。また基板搬送コンベア１４Ｃは、基板搬送部１３と搭載装置４（１）の基板搬送レーンＬ２との間で基板８の受渡を行う。
【００１８】
次に図４、図５を参照して、搭載装置４の構造を説明する。搭載装置４（１）、４（２）、４（３）は同一構成であり、いずれも基板に電子部品接合用のペーストを印刷するスクリーン印刷装置の下流側に連結されて電子部品実装ラインを構成し、前記基板に電子部
品を搭載する機能を有するものである。基台２０の中央には、基板搬送方向（Ｘ方向）に配設された３対の基板搬送レール２１ａ、２１ｂ、２１ｃを有する基板搬送部２１が配設されている。基板搬送レール２１ａ、２１ｂ、２１ｃは、上流側方は下流側の装置から渡された基板８を当該装置内において搬送する３条の基板搬送レーンＬ１、Ｌ２、Ｌ３を構成する。
【００１９】
本実施の形態においては、３条の基板搬送レーンＬ１、Ｌ２、Ｌ３のうち、両側に位置する基板搬送レーンＬ１、Ｌ３のみに、基板８を搭載作業位置に位置決めして保持する基板位置決め部２１ｄを備えた実装ステージが、以下に説明する２つの部品搭載部（第１部品搭載部２２Ａ、第２部品搭載部２２Ｂ）のそれぞれに対応して設けられている。両側の基板搬送レーンＬ１、Ｌ３に搬入された基板８または基板８＊は、上流側から下流側へ向けて搬送される（矢印ｇ，ｉ参照）。基板搬送レーンＬ１に搬入された基板８に対しては、第１部品搭載部２２Ａによって第１面側を対象とした電子部品の搭載作業が行われ、基板搬送レーンＬ３に搬入された基板８＊に対しては、第２部品搭載部２２Ｂによって第２面側を対象とした電子部品の搭載作業が行われる。中央に位置する基板搬送レーンＬ２は、下流側装置から搬入された基板８＊を下流側から上流側へ向けて搬送する（矢印ｈ参照）戻り用搬送路として機能するようになっている。
【００２０】
基板搬送レール２１ａ、２１ｂの外側には、それぞれ第１部品搭載部２２Ａ、第２部品搭載部２２Ｂが、電子部品実装ライン１のライン中心線ＣＬ（図４参照）に関して平面視して対称に配置されている。第１部品搭載部２２Ａ、第２部品搭載部２２Ｂは、それぞれ基板８に実装される電子部品を供給する部品供給部２３Ａ、２３Ｂと、以下に説明する部品搭載機構とを有して構成されている。部品供給部２３Ａ、２３Ｂには複数のテープフィーダ２４が並設されており、テープフィーダ２４は、基板８に実装される電子部品を保持したキャリアテープをピッチ送りすることにより、部品搭載機構による部品ピックアップ位置に電子部品を供給する。基台２０のＸ方向側の端部にはＹ軸移動テーブル２５が配設されており、Ｙ軸移動テーブル２５に結合された２つのＸ軸移動テーブル２６Ａ、２６Ｂには、それぞれ搭載ヘッド２７Ａ、２７Ｂが装着されている。搭載ヘッド２７Ａ、２７Ｂは複数の単位搭載ヘッド３０を備えており、各単位搭載ヘッド３０に装着された吸着ノズルによって電子部品を真空吸着により保持する。
【００２１】
Ｙ軸移動テーブル２５およびＸ軸移動テーブル２６Ａ、２６Ｂを駆動することにより、搭載ヘッド２７Ａ、２７ＢはＸ方向、Ｙ方向に水平移動する。これにより、搭載ヘッド２７Ａ、２７Ｂはそれぞれ部品供給部２３Ａ、２３Ｂのテープフィーダ２４から電子部品を吸着して取り出し、基板搬送レール２１ａ、２１ｂの実装ステージに基板位置決め部２１ｄによって位置決め保持された基板８に移送搭載する。Ｙ軸移動テーブル２５、Ｘ軸移動テーブル２６Ａ、搭載ヘッド２７Ａ、およびＹ軸移動テーブル２５、Ｘ軸移動テーブル２６Ｂ、搭載ヘッド２７Ｂは、それぞれ部品供給部２３Ａ、２３Ｂから電子部品を取り出して基板８または基板８＊に移送搭載する部品搭載機構を構成する。
【００２２】
搭載ヘッド２７Ａ、２７Ｂの移動経路には部品認識カメラ２８Ａ、２８Ｂが設けられており、電子部品を保持した搭載ヘッド２７Ａ、２７Ｂが部品認識カメラ２８Ａ、２８Ｂの上方を移動することにより、部品認識カメラ２８Ａ、２８Ｂは搭載ヘッド２７Ａ、２７Ｂによって保持された電子部品を下方から撮像して認識する。また搭載ヘッド２７Ａ、２７Ｂの下面側には、一体に移動する基板認識カメラ２９Ａ，２９Ｂが設けられている。搭載ヘッド２７Ａ、２７Ｂが前述の実装ステージに移動することにより、基板認識カメラ２９Ａ，２９Ｂは実装ステージに位置決めされた基板８を撮像して位置を認識する。
【００２３】
図６は、３基の搭載装置４を直列に連結した構成における基板の搬送動作を示している。すなわち、搭載装置４（１）、４（２）、４（３）のいずれにおいても、基板搬送レー
ンＬ１、基板搬送レーンＬ３は、それぞれ基板８、基板８＊を下流側に搬送する。そして基板搬送レーンＬ１、基板搬送レーンＬ３に挟まれて設けられた基板搬送レーンＬ２は、基板８＊を上流側に搬送する。すなわち、搭載装置４は、基板位置決め部２１ｄが設けられ上流側から搬入された基板を下流側に送る２条の送り用搬送路（基板搬送レーンＬ１，Ｌ３）およびこれらの２条の送り用搬送路に挟まれて設けられ下流側から搬入された基板を上流側に戻す戻り用搬送路（基板搬送レーンＬ２）を有する構成となっている。
【００２４】
次に図７を参照して、リフロー装置５および基板反転装置６の機能について説明する。リフロー装置５は、内部を所定のリフロー温度に保持するための炉体５ａ中に、基板８をＸ方向に搬送する基板搬送コンベア３１Ａ、３１Ｃ、３１Ｂを設けた構成となっている。基板搬送コンベア３１Ａ、３１Ｃ、３１Ｂはそれぞれ搭載装置４（３）と連結されて、基板搬送レーンＬ１、Ｌ２、Ｌ３を構成する。リフロー装置５の下流側には、基板反転装置６が連結されている。基板反転装置６は、基板８をＸ方向に搬送する基板搬送コンベア３２Ａ、３２Ｃ、３２Ｂを備えており、基板搬送コンベア３２Ａ、３２Ｃの下流は、基板反転ユニット３３に連結されている。基板反転ユニット３３は、基板搬送コンベア３２Ａによって搬入された基板８を反転して基板搬送コンベア３２Ｃに渡す機能を有している。
【００２５】
上記リフロー装置５、基板反転装置６の構成において、搭載装置４（３）の基板搬送レーンＬ１からリフロー装置５に渡された基板８は（矢印ｊ参照）、リフロー装置５内を基板搬送コンベア３１Ａによって下流側に搬送され（矢印ｍ）、この間に基板８は加熱され、第１面側に搭載された電子部品の半田接合が行われる。半田接合後の基板８は基板反転装置６に渡されて基板反転ユニット３３によって表裏反転され、次いで基板搬送コンベア３２Ｃを介してリフロー装置５の基板搬送コンベア３１Ｃによって基板搬送レーンＬ２を介して上流側へ搬送され（矢印ｎ）、さらに搭載装置４（３）の基板搬送レーンＬ２に渡される（矢印ｋ参照）。
【００２６】
搭載装置４（３）の基板搬送レーンＬ３からリフロー装置５に渡された基板８＊は（矢印ｌ参照）、リフロー装置５内を基板搬送コンベア３１Ｂによって下流側に搬送され（矢印ｏ）、この間に基板８＊は加熱され、第２面側に搭載された電子部品の半田接合が行われる。半田接合後の基板８＊は、基板反転装置６に渡されて基板搬送コンベア３２Ｂによって下流側へ搬送され（矢印ｐ参照）、電子部品実装ライン１の下流側へ搬出される。
【００２７】
なお図６においては、搭載装置４として部品供給部２３Ａ部品供給部２３Ｂのいずれにも、主に小型のチップ部品を供給するテープフィーダ２４が配置された例を示しているが、電子部品実装ライン１における電子部品搭載装置の種類として、図８に示すような搭載装置４Ａを用いてもよい。すなわち搭載装置４Ａにおいては、図６に示す部品供給部２３Ａに代えて、ＱＦＰなどの大型部品を供給するトレイフィーダ１２４を備えた部品供給部１２３Ａが配置され、これらの大型部品に対応した単位搭載ヘッド３０Ａが装着された搭載ヘッド１２７Ａが用いられた構成となっている。このような構成の搭載装置４Ａにおいても、図６に示す例と同様の基板搬送動作が行われる。
【００２８】
上記説明したように、本実施の形態に示す搭載装置４においては、第１部品搭載部２２Ａ、第２部品搭載部２２Ｂによる搭載作業位置に位置決めして保持する基板位置決め部２１ｄが設けられ上流側から搬入された基板８、基板８＊を下流側に搬送する２条の送り用搬送路としての基板搬送レーンＬ１，Ｌ３に挟まれて、下流側から搬入された基板８＊を上流側に搬送するための戻り用搬送路としての基板搬送レーンＬ２を備えた構成としている。これにより、表裏両面実装基板を対象とする場合に片面実装後の基板８＊を自動的に上流へ戻すことができ、両面実装基板を含む複数枚の基板を対象として部品搭載作業を効率よく実行することができる。
【００２９】
なお本発明における電子部品搭載装置の構成としては、本実施の形態に示す搭載装置４，４Ａに示すように、１つの基台に１対の部品搭載部を配置した単体の装置であっても、また複数の搭載装置４，４Ａの機能を共通の基台上に配設した構成であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明の電子部品搭載装置は、両面実装基板を含む複数枚の基板を対象として部品搭載作業を効率よく実行することができるという効果を有し、基板に電子部品を実装して実装基板を製造する電子部品実装分野において有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施の形態の電子部品実装ラインの構成を説明するブロック図
【図２】本発明の一実施の形態の電子部品実装ラインの平面図
【図３】本発明の一実施の形態の電子部品実装ラインを構成する印刷装置および電子部品搭載装置の平面図
【図４】本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の平面図
【図５】本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の斜視図
【図６】本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置における基板搬送動作の説明図
【図７】本発明の一実施の形態の電子部品実装ラインを構成するリフロー装置および基板反転装置の平面図
【図８】本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置における基板搬送動作の説明図
【符号の説明】
【００３２】
１  電子部品実装ライン
８、８＊  基板
２２Ａ  第１部品搭載部
２２Ｂ  第２部品搭載部
２３Ａ，２３Ｂ  部品供給部
２５  Ｙ軸移動テーブル
２６Ａ，２６Ｂ  Ｘ軸移動テーブル
２７Ａ，２７Ｂ  搭載ヘッド
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３  基板搬送レーン
【図１】
0004872961.tif 000002
【図２】
0004872961.tif 000003
【図３】
0004872961.tif 000004
【図４】
0004872961.tif 000005
【図５】
0004872961.tif 000006
【図６】
0004872961.tif 000007
【図７】
0004872961.tif 000008
【図８】
0004872961.tif 000009