電子部品実装装置および電子部品実装装置におけるペースト転写方法
【課題】塗膜形成ステージにおけるペーストの残量管理を適正に行って、ペーストの転写品質を安定させることができる電子部品実装装置および電子部品実装装置におけるペースト転写方法を提供することを目的とする。
【解決手段】検出方向を塗膜形成面２４ａに向けて配設された光センサ１４によってフラックス２５を検出することにより、塗膜形成ステージ２４へのフラックス２５の補給の要否を判断するペースト残量検出手段を備え、補給要否の判断に際し、光センサ１４によるフラックス２５からの反射光の受光量が、残量が適正である場合の受光量の上限値を示す第１の基準値Ｌ１以上であって、かつ残量が過多である場合の受光量の下限値を示す第２の基準値Ｌ２以下の場合に、補給の必要有りと判断する。
【解決手段】検出方向を塗膜形成面２４ａに向けて配設された光センサ１４によってフラックス２５を検出することにより、塗膜形成ステージ２４へのフラックス２５の補給の要否を判断するペースト残量検出手段を備え、補給要否の判断に際し、光センサ１４によるフラックス２５からの反射光の受光量が、残量が適正である場合の受光量の上限値を示す第１の基準値Ｌ１以上であって、かつ残量が過多である場合の受光量の下限値を示す第２の基準値Ｌ２以下の場合に、補給の必要有りと判断する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品にペーストを転写して基板に実装する電子部品実装装置およびペースト転写方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子などの電子部品を回路基板に実装する形態として、半導体素子を樹脂基板に実装した半導体パッケージを半田バンプを介して回路基板に半田接合により実装する方法が用いられるようになっている。半田バンプを介して電子部品を基板に接合する半田接合においては、フラックスや半田ペーストなどの半田接合補助剤を半田バンプに供給した状態で半田バンプを基板の電極に着地させることが行われている。
【０００３】
このためこのような半導体パッケージを対象とする電子部品実装装置には、フラックスや半田ペーストを転写するためのペースト転写装置が配置される。このようなペースト転写装置として、部品供給部に装着されるパーツフィーダと装着互換性を持たせた形式のペースト転写装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献に示す例においては、塗膜形成面を有する矩形形状の塗膜形成ステージを往復動させることにより、塗膜形成面と所定の膜形成隙間だけ隔てて配設された成膜スキージによってペーストの塗膜を形成するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１０８８８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら上述の特許文献例を含め、従来のペースト転写装置には塗膜形成ステージにおけるペーストの残量検出において、検出手段として用いられるセンサの特性に起因して、残量検出を適正に行うことが難しい場合があるという課題があった。すなわち一般にペースト残量の検出は、塗膜形成ステージ上にスキージによって塗膜を形成する成膜動作においてスキージによって押しのけられるローリング状態のペーストの残留量を検出することによって行われる。反射型の光センサを用いる場合には、検出対象に対して投射した検査光を受光する受光量に基づいて、ペーストの残量が判断される。
【０００６】
すなわち、ペーストの残量が十分にある場合には、検査光はペーストの表面で乱反射するためセンサが受光する受光量は少ない。これに対し、ペーストの残量が少ない場合には転写ステージ表面のペースト厚みは少なく、検査光はペースト層を透過して転写ステージの金属表面によって正反射される。したがってセンサによって受光される受光量は大きくなる。また、ペーストが過多で残量厚みが大きい場合には、検査光はペーストの表面で乱反射されるものの、この場合には反射面とセンサとの距離が近いため、センサの受光量は増大する。換言すれば、反射型の光センサを用いてペーストの残量を検出する場合には、残量とセンサの受光量との間には単調な相関関係が必ずしも成立しない。このため１つの閾値による単純な判定方法によっては正しい残量検出を行うことができず、ペーストの適正な残量管理が困難でペーストの転写品質が安定しないという課題があった。
【０００７】
そこで本発明は、塗膜形成ステージにおけるペーストの残量管理を適正に行って、ペーストの転写品質を安定させることができる電子部品実装装置および電子部品実装装置におけるペースト転写方法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】
【０００８】
本発明の電子部品実装装置は、部品供給部から搭載ヘッドによって電子部品を取り出して基板に移送搭載する電子部品実装装置であって、前記搭載ヘッドに保持された電子部品に転写により塗布されるペーストを塗膜の状態で供給するペースト転写装置を備え、前記ペースト転写装置は、上面に前記塗膜を形成するための塗膜形成面が形成された塗膜形成ステージと、前記塗膜形成ステージを移動させるステージ駆動手段と、前記塗膜形成面との間に膜形成隙間を保って配設され、前記塗膜形成ステージの移動によりペーストの塗膜を形成するスキージと、前記塗膜形成面に当接し、塗膜形成ステージの移動によりペーストを掻き寄せるスクレーパと、前記スキージと前記スクレーパとの間に検出方向を前記塗膜形成面に向けて配設された反射型の光センサによって前記ペーストの残量を検出して補給の要否を判断するペースト残量検出手段とを備え、前記ペースト残量検出手段は、前記光センサによる前記ペーストからの反射光の受光量が、ペーストの残量が適正である場合の受光量の上限値を示す第１の基準値以上であって、かつペーストの残量が過多である場合の受光量の下限値を示す第２の基準値以下の場合は、ペースト補給の必要有りと判断する。
【０００９】
本発明の電子部品実装装置におけるペースト転写方法は、部品供給部から搭載ヘッドによって電子部品を取り出して基板に移送搭載する電子部品実装装置に装備されたペースト転写装置によって、前記搭載ヘッドに保持された電子部品に転写により塗布されるペーストを塗膜の状態で供給する電子部品実装装置におけるペースト転写方法であって、前記ペースト転写装置は、上面に前記塗膜を形成するための塗膜形成面が形成された塗膜形成ステージと、前記塗膜形成ステージを移動させるステージ駆動手段と、前記塗膜形成面との間に膜形成隙間を保って配設され、前記塗膜形成ステージの移動によりペーストの塗膜を形成するスキージと、前記塗膜形成面に当接し、塗膜形成ステージの移動によりペーストを掻き寄せるスクレーパと、前記スキージと前記スクレーパとの間に検出方向を前記塗膜形成面に向けて配設された反射型の光センサによって前記ペーストの残量を検出して補給の要否を判断するペースト残量検出手段を備え、前記ペースト残量検出手段は、前記光センサによる前記ペーストからの反射光の受光量が、ペーストの残量が適正である場合の受光量の上限値を示す第１の基準値以上であって、かつペーストの残量が過多である場合の受光量の下限値を示す第２の基準値以下の場合は、ペースト補給の必要有りと判断する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、塗膜形成ステージの往復動により塗膜を形成するスキージと、塗膜形成面上のペーストを掻き寄せるスクレーパとを備えたペースト転写装置において、スキージとスクレーパとの間に検出方向を塗膜形成面に向けて配設された光センサによってペーストの残量を検出して補給の要否を判断するペースト残量検出手段を備え、補給要否の判断に際し、光センサによるペーストからの反射光の受光量が、ペーストの残量が適正である場合の受光量の上限値を示す第１の基準値以上であって、かつペーストの残量が過多である場合の受光量の下限値を示す第２の基準値以下の場合は、ペースト補給の必要有りと判断することにより、残量とセンサの受光量との間に単調な相関関係が成立しない特性のペーストを対象とする場合にあっても、塗膜形成ステージにおけるペーストの残量管理を適正に行って、ペーストの転写品質を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の平面図
【図２】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置に用いられるペースト転写ユニットの斜視図
【図３】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置に用いられるペースト転写ユニットの構造説明図
【図４】本発明の一実施の形態のペースト転写装置の動作説明図
【図５】本発明の一実施の形態のペースト転写装置の動作説明図
【図６】本発明の一実施の形態のペースト転写装置におけるペースト供給要否判断の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず図１、図２を参照して電子部品実装装置の構造を説明する。図１において、電子部品実装装置１の基台１ａには、Ｘ方向（基板搬送方向）に基板搬送機構２が配設されている。基板搬送機構２は部品実装作業の対象となる基板３を搬送する。基板搬送機構２の両側に電子部品を供給する部品供給部が配設されており、一方側の部品供給部４Ａには、テープに保持された電子部品を供給する複数のテープフィーダ６およびテープフィーダ６などの他のパーツフィーダと装着互換性を有するペースト転写ユニット７（ペースト転写装置）が、テープフィーダ６と並列して着脱自在に装着されている。ペースト転写ユニット７は、以下に説明する搭載ヘッド１０に保持された電子部品に転写により塗布されるフラックス（ペースト）を、塗膜の状態で供給する機能を有するものである。他方側の部品供給部４Ｂには、電子部品を収納したトレイ５ａを供給するトレイフィーダ５がセットされる。
【００１３】
基台１ａのＸ方向の１端部には、基板搬送機構２と直交するＹ方向にＹ軸テーブル８が配設されている。Ｙ軸テーブル８には２基のＸ軸テーブル９Ａ，９ＢがＹ方向の移動自在に結合されており、Ｘ軸テーブル９Ａ，９Ｂには搭載ヘッド１０が装着されている。Ｘ軸テーブル９Ａ，Ｙ軸テーブル８を駆動することにより、搭載ヘッド１０は下部に装着されたノズル１０ａ（図２参照）によって部品供給部４Ａのテープフィーダ６から電子部品Ｐをピックアップし、基板搬送機構２に位置決め保持された基板３に移送搭載する。また同様にＸ軸テーブル９Ｂ，Ｙ軸テーブル８を駆動することにより、搭載ヘッド１０は部品供給部４Ｂのトレイフィーダ５に保持されたトレイ５ａから電子部品Ｐをピックアップし、基板搬送機構２に位置決め保持された基板３に移送搭載する。
【００１４】
Ｘ軸テーブル９Ａ，９Ｂには搭載ヘッド１０と一体的に移動する基板認識カメラ１１が装備されており、搭載ヘッド１０が基板３の上方に移動することにより、基板認識カメラ１１もともに移動して基板３を撮像する。基台１ａにおいてそれぞれの部品供給部４と基板搬送機構２との間には、部品認識カメラ１２およびノズルストッカ１３が配設されている。ノズルストッカ１３は搭載ヘッド１０に装着されるノズル１０ａを複数の部品種について収納しており、搭載ヘッド１０をノズルストッカ１３にアクセスさせて所定のノズル交換動作を実行させることにより、搭載ヘッド１０におけるノズル１０ａを部品種に応じて交換することができる。
【００１５】
電子部品Ｐを保持した搭載ヘッド１０を部品認識カメラ１２の上方でＸ方向に相対移動させることにより、部品認識カメラ１２は電子部品Ｐの画像を下方から読み取り、これにより搭載ヘッド１０に保持された状態における電子部品Ｐの種類や形状が認識される。搭載ヘッド１０による電子部品Ｐの搭載動作においては、基板認識カメラ１１による基板認識結果と、部品認識カメラ１２による部品認識結果を加味して基板３における搭載位置の補正が行われる。
【００１６】
次に図３，図４を参照して、ペースト転写ユニット７の構造を説明する。図３に示すように、ペースト転写ユニット７は長尺形状のベース部２０に以下に説明する各部を設けた構成となっており、ベース部２０は部品供給部４Ａに設けられたフィーダベース１６（図３（ａ）参照）にＹ方向に長手方向を合わせて、搭載ヘッド１０のアクセス方向（矢印ａ）の反対側から着脱自在に装着される。なお本明細書においては、搭載ヘッド１０のアクセス側を前側とし、その反対方向を後側と定義している。
【００１７】
ペースト転写ユニット７は他のテープフィーダ６と同様にフィーダベース１６と係合してベース部２０を固定するための係合部２０ａが設けられており、さらに係合部２０ａから後方にはハンドル２１が突出して設けられている。ペースト転写ユニット７をフィーダベース１６に装着する際には、ベース部２０の下面側をフィーダベース１６の上面に沿わせ、ハンドル２１を把持して前方に押し込むことにより、係合部２０ａがフィーダベース１６の後端部に係合し、これによりベース部２０は所定位置に装着される。
【００１８】
ベース部２０の上面にはガイドレール２２が長手方向に配設されており、ガイドレール２２にスライド自在に嵌着したスライダ２３は塗膜形成ステージ２４の下面に固着されている。図３に示すように、塗膜形成ステージ２４の下面に結合されたナット３４には送りねじ３２が螺号しており、送りねじ３２はベース部２０の後端部側に配置されたモータ３１によって回転駆動される。したがってモータ３１を駆動することにより、塗膜形成ステージ２４はベース部２０の上面において長手方向に往復動する。
【００１９】
すなわち、ガイドレール２２、スライダ２３、ナット３４、送りねじ３２、モータ３１は、塗膜形成ステージ２４をベース部２０に対して長手方向に往復動させるステージ駆動手段となっている。このスキージ駆動手段は、作業者の安全を確保するため安全カバー３３で覆われている。ここで、ステージ駆動手段の駆動源としてのモータ３１を搭載ヘッド１０のアクセス方向の反対側に配置した構成となっており、これにより、搭載ヘッド１０による部品搭載動作における搭載ヘッド１０のペースト転写ユニット７へのアクセスが阻害されることがない。
【００２０】
塗膜形成ステージ２４は矩形状部材の上面側に底面が平滑な凹部を形成した構造であり、この凹部の底面はフラックス２５の塗膜を形成するための塗膜形成面２４ａとなっている。そして、塗膜形成面２４ａの前側の端部には、搭載ヘッド１０に保持された電子部品Ｐにフラックス２５の塗膜を転写する転写エリア２６が設定されている。ここで、転写エリア２６のサイズは、搭載ヘッド１０の複数（ここでは８個）のノズル１０ａに保持された複数の電子部品Ｐに対して、一括してフラックス２５を転写することができるように設定されている。このとき、塗膜形成ステージ２４は矩形形状であることから、塗膜形成ステージ２４の幅寸法に対して極力大きな転写エリア２６を設定することができ、ペースト転写ユニット７の全体幅を極力小さくすることが可能となっている。
【００２１】
塗膜形成ステージ２４の上方において、転写エリア２６の後方であって搭載ヘッド１０との干渉が生じない位置には、成膜スキージユニット２８および掻寄せユニット２９が配置されており、さらに成膜スキージユニット２８および掻寄せユニット２９の間には、ペースト供給シリンジ３０のニードル３０ａが挿入配置されている。成膜スキージユニット２８は、ベース部２０に立設されたブラケット２７によって保持されており、これにより、ベース部２０に対して水平方向の位置が固定された形態となっている。
【００２２】
成膜スキージユニット２８の詳細構造について、図３（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。なお図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるＡ断面を示している。図３（ａ）において、成膜スキージユニット２８は、下方に延出して下端部が塗膜形成面２４ａとの間に膜形成隙間ｇ（図４（ａ）参照）を保って配設されたスキージ２８ａを備えており、スキージ２８ａは連結部材３５に結合されている。連結部材３５はブラケット２７にスライドユニット３７を介して装着されており、したがってスキージ２８ａはブラケット２７に対して上下動自在となっている。
【００２３】
塗膜形成面２４ａにフラックス２５が供給された状態の塗膜形成ステージ２４を前述のステージ駆動手段によってＹ方向に水平移動させることにより、スキージ２８ａは塗膜形成面２４ａにおいてフラックス２５を延展して膜形成隙間ｇに応じた厚みの塗膜を形成する。そして塗膜形成後の塗膜形成ステージ２４を搭載ヘッド１０によるアクセス方向側へ移動させることにより、図３に示すように、フラックス２５の塗膜が形成された転写エリア２６を搭載ヘッド１０によるペーストの転写動作位置に位置させることができる。
【００２４】
掻寄せユニット２９は下方に延出したスクレーパ２９ａを備えている。スクレーパ２９ａは下方に付勢されて、塗膜形成ステージ２４の高さ位置に関わらず常に塗膜形成面２４ａに当接した状態にある。塗膜形成ステージ２４をステージ駆動手段によってＹ方向に往復動させることにより、スクレーパ２９ａは塗膜形成ステージ２４上のフラックス２５を掻き寄せる。
【００２５】
塗膜形成ステージ２４の上方には、反射式の光センサ１４が、スキージ２８ａとスクレーパ２９ａとの間に検出光軸１４ａによる検出方向を塗膜形成面２４ａに向けて配設されている。光センサ１４は検出光を塗膜形成面２４ａに照射し、その反射光を受光する。この受光信号を検出処理部１５によって検出処理することにより、塗膜形成面２４ａにおけるフラックス２５の残量を検出する。そしてこの検出結果を制御・駆動ユニット４５が受信することにより、フラックス２５の補給の要否を判断する。
【００２６】
したがって、光センサ１４、検出処理部１５および制御・駆動ユニット４５は、スキージ２８ａとスクレーパ２９ａとの間に検出方向を塗膜形成面２４ａに向けて配設された光センサ１４によってペーストであるフラックス２５の残量を検出して補給の要否を判断するペースト残量検出手段を構成する。このペースト残量検出手段は、後述するように、スクレーパ２９ａによるフラックス２５の掻取り動作に際し、塗膜形成ステージ２４が移動開始した後に光センサ１４によってフラックス２５を検出するようになっている。そしてペースト残量検出手段によりフラックス２５の補給が必要と判断された場合には、ペースト供給シリンジ３０およびニードル３０ａより成るペースト供給手段によって、塗膜形成ステージ２４にフラックス２５を供給する。
【００２７】
連結部材３５には上下方向に配設された昇降部材３６が結合されており、ベース部２０の内部に貫入した昇降部材３６の下端部には、カムフォロア３８が結合されている。ベース部２０の内部にはモータ４０が水平姿勢で配設されており、モータ４０の回転軸に結合された円板カム３９は、カムフォロア３８に当接している。この状態でモータ４０を回転駆動することにより、昇降部材３６は円板カム３９のカム特性にしたがって昇降し、これによりスキージ２８ａは塗膜形成面２４ａに対して昇降する。
【００２８】
すなわち、昇降部材３６、カムフォロア３８、円板カム３９、モータ４０はスキージ２８ａの上下方向の位置を調整するスキージ位置調整手段となっており、後述する成膜動作において、スキージ２８ａの上下方向の位置を調整して、スキージ２８ａの下端部と塗膜形成面２４ａとの間の膜形成隙間を変更することができ、これにより塗膜形成面２４ａにおけるフラックス２５の塗膜の厚さが可変となっている。なお、スキージ位置調整手段として、ここではカムフォロア３８と円板カム３９とを組み合わせたカム機構を採用しているが、昇降部材３６を任意に昇降させることが可能な直動機構であれば、カム機構以外の駆動方式を用いることができる。
【００２９】
図３（ａ）に示すように、ベース部２０の下面側に設けられた係合部２０ａには、ユニット側接続部４１を構成するエアカプラ４１ａ、電気コネクタ４１ｂが設けられており、エアカプラ４１ａ、電気コネクタ４１ｂは、それぞれエア配管、電気配線によってペースト転写ユニット７に内蔵された制御・駆動ユニット４５に接続されている。制御・駆動ユニット４５は、ステージ駆動手段の駆動源であるモータ３１や成膜スキージユニット２８の駆動源であるモータ４０の制御・駆動、ペースト供給シリンジ３０からフラックス２５を吐出させるための圧空の供給や制御、さらに光センサ１４、検出処理部１５による塗膜形成面２４ａにおけるフラックス２５の補給要否の判断を行う機能を有している。
【００３０】
フィーダベース１６の後端部には、エアカプラ４２ａ、電気コネクタ４２ｂより成るベース側接続部４２を備えており、エアカプラ４２ａ、電気コネクタ４２ｂは、それぞれエア配管、電気配線によって制御・電源部４３、圧空供給源４４と接続されている。ペースト転写ユニット７をフィーダベース１６に沿って前方にスライドさせて装着した状態では、ユニット側接続部４１はベース側接続部４２に嵌合する。これにより制御・電源部４３が制御・駆動ユニット４５と電気的に接続され、さらに制御・駆動ユニット４５には圧空供給源４４から圧空が供給可能となる。そしてペースト転写ユニット７を後方へスライドさせることによりこれらの接続が遮断される。
【００３１】
すなわちペースト転写ユニット７は、フィーダベース１６に設けられたベース側接続部４２と接続され、制御信号の伝達や動力の供給を行うユニット側接続部４１を備えた構成となっている。これによりペースト転写ユニット７のフィーダベース１６への装着動作のみで、別途接続作業を行うことなく、制御・駆動ユニット４５には制御・電源部４３からの制御信号の伝達および駆動電力の供給がなされ、また圧空供給源４４からは駆動用の圧空が制御・駆動ユニット４５に対して供給される。
【００３２】
次に図４、図５を参照して、ペースト転写ユニット７によって行われる成膜動作および掻寄せ動作について説明する。まず図４（ａ）は、塗膜形成ステージ２４が後退位置にあって、成膜動作の開始前にスキージ２８ａ、スクレーパ２９ａが塗膜形成面２４ａにおいて成膜開始側の端部（この例では右端部）に位置し、スキージ２８ａ、スクレーパ２９ａの間にニードル３０ａを介してフラックス２５が供給された状態を示している。成膜動作の開始に際してはスキージ２８ａの下端部と塗膜形成面２４ａとの間の膜形成隙間ｇを、電子部品Ｐのバンプにフラックス２５を転写するのに適正な膜厚ｔに設定する。
【００３３】
次いで、ステージ移動手段を駆動して、図４（ｂ）に示すように、塗膜形成ステージ２４を前進させる（矢印ｂ）。これにより、塗膜形成面２４ａ上においてフラックス２５がスキージ２８ａによって延展され、塗膜形成面２４ａには膜厚ｔの塗膜が形成される。そして図４（ｃ）に示すように、複数のノズル１０ａに電子部品Ｐを保持した搭載ヘッド１０が塗膜形成ステージ２４上に移動し、ここでノズル１０ａを昇降させて（矢印ｃ）転写動作を行うことにより、電子部品Ｐのバンプにはフラックス２５が転写により塗布される。
【００３４】
この後、フラックス２５の掻寄せ動作が行われる。すなわち、図４（ｄ）に示すように、スキージ２８ａを上昇（矢印ｄ）させた状態で、塗膜形成ステージ２４を後退させる（矢印ｅ）。これにより、塗膜形成面２４ａ上に存在するフラックス２５はスクレーパ２９ａによって一方側に掻き寄せられ、スキージ２８ａとスクレーパ２９ａとの間に溜められ、これにより図４（ａ）に示す状態に戻る。そしてこの後、成膜動作と掻寄せ動作が同様に反復して実行される。
【００３５】
図５は、図４に示す成膜動作および掻寄せ動作を反復する過程において実行される光センサ１４によるフラックス２５の検出方法を示すものである。図５（ａ）は、図４（ｃ）に示す状態、すなわち塗膜形成面２４ａのフラックス２５を電子部品Ｐに転写した後、スクレーパ２９ａによるフラックス２５の掻寄せ動作を開始する前の状態を示している。この状態において、塗膜形成面２４ａに十分なフラックス２５の残量が存在する場合には、成膜動作によってスキージ２８ａによって延展されずに押しのけられたフラックス２５が、スキージ２８ａのスキージング方向の側面に付着して盛り上がった状態にある。
【００３６】
この状態で掻き寄せ動作を開始する際には、まず図５（ｂ）に示すように、スキージ２８ａを上昇させる（矢印ｆ）。このとき、スキージ２８ａの側面に付着していたフラックス２５もともに付着状態で上昇する。この後、図５（ｃ）に示すように、塗膜形成ステージ２４を後退方向（矢印ｇ）に移動させることにより、スキージ２８ａに付着状態のフラックス２５が塗膜形成ステージ２４の移動によってスキージ２８ａへの付着状態から離脱する。離脱したフラックス２５は、塗膜形成面２４ａ上でフラックス２５が部分的に上方に凸出した形状の凸状部２５ａを形成する。
【００３７】
そしてこの凸状部２５ａは、光センサ１４によって検出される。すなわち光センサ１４から投射された検査光は凸状部２５ａによって反射され、その反射光を光センサ１４が受光して出力される受光信号を検出処理部１５が検出処理することにより、フラックス２５の残量が検出される。ここでは、光センサ１４が受光する反射光の受光量に基づいて塗膜形成面２４ａにおけるフラックス２５の残量を推定し、フラックス２５の補給の要否を判断するようにしている。本実施の形態においては、このペースト残量検出は、スクレーパ２９ａによるフラックス２５の掻寄せ動作に際し、塗膜形成ステージ２４が移動開始した後に光センサ１４によってフラックス２５を検出することにより行われる。そして光センサ１４によるフラックス２５の検出は、予め検出エリアＡとして塗膜形成面２４ａに設定された範囲を検出光軸１４ａが走査する時間内においてのみ行うようにしている。
【００３８】
このように、塗膜形成面２４ａにおいて検出対象となる検出エリアＡを限定することは、以下のような技術的意義を有している。すなわち、ペースト転写ユニット７において転写対象となるペーストの種類はフラックス２５に限定されず、例えばクリーム半田なども対象となる。ところがフラックス２５が半透明体であるのに対し、クリーム半田には半田粒子が含有されているため灰色を呈しており、光センサ１４の検出対象とする場合の光反射特性が大きく異なる。例えば、フラックス２５の場合には、盛り上がった形状の凸状部２５ａを形成している場合においてのみフラックス２５が検出される。これに対し、クリーム半田の場合には、塗膜形成面２４ａの表面に薄い塗膜状態で存在している場合にあっても光センサ１４によって検出される。
【００３９】
本実施の形態においては、ペーストの検出目的は残量が適正で補給を要するか否かを判断するためであることから、単なる薄膜状態で存在するペーストが検出された結果、補給不要と判断される事態を排除する必要がある。このため、ここでは図５（ｃ）に示すように、ペーストが単なる薄膜状態で存在すると推定される範囲を光センサ１４による検出対象から除外し、凸状部２５ａが存在する可能性のある検出エリアＡのみを監視対象としている。この検出エリアＡは、ペースト転写ユニット７において実際に対象となるペーストについて転写動作を反復して試行した結果に基づき設定される。
【００４０】
次に図６を参照して、光センサ１４による反射光の受光量に基づいて行われるフラックス２５（ペースト）補給要否判断について説明する。この判断処理は制御・駆動ユニット４５の制御処理機能によって行われ、制御・駆動ユニット４５は検出処理部１５によって検出処理された結果を受信して、所定の判断アルゴリズムに基づきフラックス２５の補給要否を判断する。
【００４１】
図６において、ペースト残量区分欄５０は、図５（ｃ）に示す掻寄せ動作の開始時点における塗膜形成面２４ａ上のフラックス２５の残留状態を「適正」、「過小」、「過多」の３つに区分し、それぞれの状態におけるペースト補給の要否を対応させたものである。区分欄５０ａではフラックス２５は適正量が残留しており、補給は不要であり、区分欄５０ｂではフラックス２５は塗膜形成面２４ａ上に膜状で存在しているのみであり、残留が過小で補給を必要とする。また区分欄５０ｃではフラックス２５は適正量を超えた量が残留しており、この場合にも補給は不要である。
【００４２】
受光量欄５１は、上述の区分欄５０ａ、５０ｂ、５０ｃにおけるフラックス２５の残留状態に対応した光センサ１４の受光量範囲を示している。受光量範囲５１ａは、区分欄５０ａに示すようにフラックス２５の残留量が適正量である場合に、光センサ１４が受光する受光量の範囲を示している。すなわち、この場合には光センサから投光された検出光はフラックス２５の表面で乱反射されるため、光センサ１４が受光する反射光の受光量は少なくなり、この状態における受光量範囲は第１の基準値Ｌ１未満となる。ここで第１の基準値Ｌ１は、フラックス２５の残量が適正である場合の受光量の上限値として設定される基準値であり、実際の装置において計測した実測値が用いられる。
【００４３】
受光量範囲５１ｂは、区分欄５０ｂに示すようにフラックス２５の残留量が過小で補給を必要とする場合に、光センサ１４が受光する受光量の範囲を示している。すなわち、この場合にはフラックス２５の残量が少なく塗膜形成面２４ａ上で膜状に存在するのみであるため、光センサから投光された検出光はフラックス２５を透過して塗膜形成面２４ａの表面で正反射され、この正反射光が光センサ１４によって受光される。このため、光センサ１４が受光する反射光の受光量は大きくなり、この状態における受光量範囲は第１の基準値Ｌ１以上となる。
【００４４】
受光量範囲５１ｃは、区分欄５０ｃに示すようにフラックス２５の残留量が過大である場合に、光センサ１４が受光する受光量の範囲を示している。すなわち、この場合には光センサから投光された検出光はフラックス２５の表面で乱反射されるものの、光センサ１４からフラックス２５の表面までの距離Ｄが小さいため、光センサ１４が受光する反射光の受光量は大きくなり、この状態における受光量範囲は第２の基準値Ｌ２を超えた範囲となる。ここで第２の基準値Ｌ２は、フラックス２５の残量が過多である場合の受光量の下限値として設定される基準値であり、実際の装置において計測した実測値が用いられる。
【００４５】
装置稼働時においてフラックス２５の補給が必要とされるのは、区分欄５０ｂに対応する受光量範囲５１ｂの場合である。すなわち、光センサ１４、検出処理部１５および制御・駆動ユニット４５より構成されるペースト残量検出手段は、光センサ１４によるフラックス２５からの反射光の受光量が、フラックス２５の残量が適正である場合の受光量の上限値を示す第１の基準値Ｌ１以上であって、かつフラックス２５の残量が過多である場合の受光量の下限値を示す第２の基準値Ｌ２以下の場合には、ペースト補給の必要有りと判断する。
【００４６】
上記説明したように、本実施の形態に示す電子部品実装装置および電子部品実装装置におけるペースト転写方法においては、塗膜形成ステージ２４の往復動により塗膜を形成するスキージ２８ａと、塗膜形成面２４ａ上のフラックス２５を掻き寄せるスクレーパ２９ａとを備えた構成において、スキージ２８ａとスクレーパ２９ａとの間に検出方向を塗膜形成面２４ａに向けて配設された光センサ１４によってフラックス２５の残量を検出して補給の要否を判断するペースト残量検出手段を備え、補給要否の判断に際し、光センサ１４によるフラックス２５からの反射光の受光量が、残量が適正である場合の受光量の上限値を示す第１の基準値Ｌ１以上であって、かつ残量が過多である場合の受光量の下限値を示す第２の基準値Ｌ２以下の場合にペースト補給の必要有りと判断するようにしたものである。これにより、残量と受光量との間に単調な相関関係が成立しない特性のペーストを対象とする場合にあっても、塗膜形成ステージ２４におけるペーストの残量管理を適正に行って、ペーストの転写品質を安定させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明の電子部品実装装置および電子部品実装装置におけるペースト転写方法は、塗膜形成ステージにおけるペーストの残量管理を適正に行って、ペーストの転写品質を安定させることができるという効果を有し、搭載前にペーストの供給を必要とする電子部品を基板に実装する分野において有用である。
【符号の説明】
【００４８】
１ 電子部品実装装置
３ 基板
４Ａ、４Ｂ 部品供給部
６ テープフィーダ
７ ペースト転写ユニット
１０ 搭載ヘッド
２４ 塗膜形成ステージ
２４ａ 塗膜形成面
２５ フラックス（ペースト）
２６ 転写エリア
２８ａ スキージ
２９ａ スクレーパ
３０ ペースト供給シリンジ
Ｐ 電子部品
Ｌ１ 第１の基準値
Ｌ２ 第２の基準値
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品にペーストを転写して基板に実装する電子部品実装装置およびペースト転写方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子などの電子部品を回路基板に実装する形態として、半導体素子を樹脂基板に実装した半導体パッケージを半田バンプを介して回路基板に半田接合により実装する方法が用いられるようになっている。半田バンプを介して電子部品を基板に接合する半田接合においては、フラックスや半田ペーストなどの半田接合補助剤を半田バンプに供給した状態で半田バンプを基板の電極に着地させることが行われている。
【０００３】
このためこのような半導体パッケージを対象とする電子部品実装装置には、フラックスや半田ペーストを転写するためのペースト転写装置が配置される。このようなペースト転写装置として、部品供給部に装着されるパーツフィーダと装着互換性を持たせた形式のペースト転写装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献に示す例においては、塗膜形成面を有する矩形形状の塗膜形成ステージを往復動させることにより、塗膜形成面と所定の膜形成隙間だけ隔てて配設された成膜スキージによってペーストの塗膜を形成するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１０８８８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら上述の特許文献例を含め、従来のペースト転写装置には塗膜形成ステージにおけるペーストの残量検出において、検出手段として用いられるセンサの特性に起因して、残量検出を適正に行うことが難しい場合があるという課題があった。すなわち一般にペースト残量の検出は、塗膜形成ステージ上にスキージによって塗膜を形成する成膜動作においてスキージによって押しのけられるローリング状態のペーストの残留量を検出することによって行われる。反射型の光センサを用いる場合には、検出対象に対して投射した検査光を受光する受光量に基づいて、ペーストの残量が判断される。
【０００６】
すなわち、ペーストの残量が十分にある場合には、検査光はペーストの表面で乱反射するためセンサが受光する受光量は少ない。これに対し、ペーストの残量が少ない場合には転写ステージ表面のペースト厚みは少なく、検査光はペースト層を透過して転写ステージの金属表面によって正反射される。したがってセンサによって受光される受光量は大きくなる。また、ペーストが過多で残量厚みが大きい場合には、検査光はペーストの表面で乱反射されるものの、この場合には反射面とセンサとの距離が近いため、センサの受光量は増大する。換言すれば、反射型の光センサを用いてペーストの残量を検出する場合には、残量とセンサの受光量との間には単調な相関関係が必ずしも成立しない。このため１つの閾値による単純な判定方法によっては正しい残量検出を行うことができず、ペーストの適正な残量管理が困難でペーストの転写品質が安定しないという課題があった。
【０００７】
そこで本発明は、塗膜形成ステージにおけるペーストの残量管理を適正に行って、ペーストの転写品質を安定させることができる電子部品実装装置および電子部品実装装置におけるペースト転写方法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】
【０００８】
本発明の電子部品実装装置は、部品供給部から搭載ヘッドによって電子部品を取り出して基板に移送搭載する電子部品実装装置であって、前記搭載ヘッドに保持された電子部品に転写により塗布されるペーストを塗膜の状態で供給するペースト転写装置を備え、前記ペースト転写装置は、上面に前記塗膜を形成するための塗膜形成面が形成された塗膜形成ステージと、前記塗膜形成ステージを移動させるステージ駆動手段と、前記塗膜形成面との間に膜形成隙間を保って配設され、前記塗膜形成ステージの移動によりペーストの塗膜を形成するスキージと、前記塗膜形成面に当接し、塗膜形成ステージの移動によりペーストを掻き寄せるスクレーパと、前記スキージと前記スクレーパとの間に検出方向を前記塗膜形成面に向けて配設された反射型の光センサによって前記ペーストの残量を検出して補給の要否を判断するペースト残量検出手段とを備え、前記ペースト残量検出手段は、前記光センサによる前記ペーストからの反射光の受光量が、ペーストの残量が適正である場合の受光量の上限値を示す第１の基準値以上であって、かつペーストの残量が過多である場合の受光量の下限値を示す第２の基準値以下の場合は、ペースト補給の必要有りと判断する。
【０００９】
本発明の電子部品実装装置におけるペースト転写方法は、部品供給部から搭載ヘッドによって電子部品を取り出して基板に移送搭載する電子部品実装装置に装備されたペースト転写装置によって、前記搭載ヘッドに保持された電子部品に転写により塗布されるペーストを塗膜の状態で供給する電子部品実装装置におけるペースト転写方法であって、前記ペースト転写装置は、上面に前記塗膜を形成するための塗膜形成面が形成された塗膜形成ステージと、前記塗膜形成ステージを移動させるステージ駆動手段と、前記塗膜形成面との間に膜形成隙間を保って配設され、前記塗膜形成ステージの移動によりペーストの塗膜を形成するスキージと、前記塗膜形成面に当接し、塗膜形成ステージの移動によりペーストを掻き寄せるスクレーパと、前記スキージと前記スクレーパとの間に検出方向を前記塗膜形成面に向けて配設された反射型の光センサによって前記ペーストの残量を検出して補給の要否を判断するペースト残量検出手段を備え、前記ペースト残量検出手段は、前記光センサによる前記ペーストからの反射光の受光量が、ペーストの残量が適正である場合の受光量の上限値を示す第１の基準値以上であって、かつペーストの残量が過多である場合の受光量の下限値を示す第２の基準値以下の場合は、ペースト補給の必要有りと判断する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、塗膜形成ステージの往復動により塗膜を形成するスキージと、塗膜形成面上のペーストを掻き寄せるスクレーパとを備えたペースト転写装置において、スキージとスクレーパとの間に検出方向を塗膜形成面に向けて配設された光センサによってペーストの残量を検出して補給の要否を判断するペースト残量検出手段を備え、補給要否の判断に際し、光センサによるペーストからの反射光の受光量が、ペーストの残量が適正である場合の受光量の上限値を示す第１の基準値以上であって、かつペーストの残量が過多である場合の受光量の下限値を示す第２の基準値以下の場合は、ペースト補給の必要有りと判断することにより、残量とセンサの受光量との間に単調な相関関係が成立しない特性のペーストを対象とする場合にあっても、塗膜形成ステージにおけるペーストの残量管理を適正に行って、ペーストの転写品質を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の平面図
【図２】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置に用いられるペースト転写ユニットの斜視図
【図３】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置に用いられるペースト転写ユニットの構造説明図
【図４】本発明の一実施の形態のペースト転写装置の動作説明図
【図５】本発明の一実施の形態のペースト転写装置の動作説明図
【図６】本発明の一実施の形態のペースト転写装置におけるペースト供給要否判断の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず図１、図２を参照して電子部品実装装置の構造を説明する。図１において、電子部品実装装置１の基台１ａには、Ｘ方向（基板搬送方向）に基板搬送機構２が配設されている。基板搬送機構２は部品実装作業の対象となる基板３を搬送する。基板搬送機構２の両側に電子部品を供給する部品供給部が配設されており、一方側の部品供給部４Ａには、テープに保持された電子部品を供給する複数のテープフィーダ６およびテープフィーダ６などの他のパーツフィーダと装着互換性を有するペースト転写ユニット７（ペースト転写装置）が、テープフィーダ６と並列して着脱自在に装着されている。ペースト転写ユニット７は、以下に説明する搭載ヘッド１０に保持された電子部品に転写により塗布されるフラックス（ペースト）を、塗膜の状態で供給する機能を有するものである。他方側の部品供給部４Ｂには、電子部品を収納したトレイ５ａを供給するトレイフィーダ５がセットされる。
【００１３】
基台１ａのＸ方向の１端部には、基板搬送機構２と直交するＹ方向にＹ軸テーブル８が配設されている。Ｙ軸テーブル８には２基のＸ軸テーブル９Ａ，９ＢがＹ方向の移動自在に結合されており、Ｘ軸テーブル９Ａ，９Ｂには搭載ヘッド１０が装着されている。Ｘ軸テーブル９Ａ，Ｙ軸テーブル８を駆動することにより、搭載ヘッド１０は下部に装着されたノズル１０ａ（図２参照）によって部品供給部４Ａのテープフィーダ６から電子部品Ｐをピックアップし、基板搬送機構２に位置決め保持された基板３に移送搭載する。また同様にＸ軸テーブル９Ｂ，Ｙ軸テーブル８を駆動することにより、搭載ヘッド１０は部品供給部４Ｂのトレイフィーダ５に保持されたトレイ５ａから電子部品Ｐをピックアップし、基板搬送機構２に位置決め保持された基板３に移送搭載する。
【００１４】
Ｘ軸テーブル９Ａ，９Ｂには搭載ヘッド１０と一体的に移動する基板認識カメラ１１が装備されており、搭載ヘッド１０が基板３の上方に移動することにより、基板認識カメラ１１もともに移動して基板３を撮像する。基台１ａにおいてそれぞれの部品供給部４と基板搬送機構２との間には、部品認識カメラ１２およびノズルストッカ１３が配設されている。ノズルストッカ１３は搭載ヘッド１０に装着されるノズル１０ａを複数の部品種について収納しており、搭載ヘッド１０をノズルストッカ１３にアクセスさせて所定のノズル交換動作を実行させることにより、搭載ヘッド１０におけるノズル１０ａを部品種に応じて交換することができる。
【００１５】
電子部品Ｐを保持した搭載ヘッド１０を部品認識カメラ１２の上方でＸ方向に相対移動させることにより、部品認識カメラ１２は電子部品Ｐの画像を下方から読み取り、これにより搭載ヘッド１０に保持された状態における電子部品Ｐの種類や形状が認識される。搭載ヘッド１０による電子部品Ｐの搭載動作においては、基板認識カメラ１１による基板認識結果と、部品認識カメラ１２による部品認識結果を加味して基板３における搭載位置の補正が行われる。
【００１６】
次に図３，図４を参照して、ペースト転写ユニット７の構造を説明する。図３に示すように、ペースト転写ユニット７は長尺形状のベース部２０に以下に説明する各部を設けた構成となっており、ベース部２０は部品供給部４Ａに設けられたフィーダベース１６（図３（ａ）参照）にＹ方向に長手方向を合わせて、搭載ヘッド１０のアクセス方向（矢印ａ）の反対側から着脱自在に装着される。なお本明細書においては、搭載ヘッド１０のアクセス側を前側とし、その反対方向を後側と定義している。
【００１７】
ペースト転写ユニット７は他のテープフィーダ６と同様にフィーダベース１６と係合してベース部２０を固定するための係合部２０ａが設けられており、さらに係合部２０ａから後方にはハンドル２１が突出して設けられている。ペースト転写ユニット７をフィーダベース１６に装着する際には、ベース部２０の下面側をフィーダベース１６の上面に沿わせ、ハンドル２１を把持して前方に押し込むことにより、係合部２０ａがフィーダベース１６の後端部に係合し、これによりベース部２０は所定位置に装着される。
【００１８】
ベース部２０の上面にはガイドレール２２が長手方向に配設されており、ガイドレール２２にスライド自在に嵌着したスライダ２３は塗膜形成ステージ２４の下面に固着されている。図３に示すように、塗膜形成ステージ２４の下面に結合されたナット３４には送りねじ３２が螺号しており、送りねじ３２はベース部２０の後端部側に配置されたモータ３１によって回転駆動される。したがってモータ３１を駆動することにより、塗膜形成ステージ２４はベース部２０の上面において長手方向に往復動する。
【００１９】
すなわち、ガイドレール２２、スライダ２３、ナット３４、送りねじ３２、モータ３１は、塗膜形成ステージ２４をベース部２０に対して長手方向に往復動させるステージ駆動手段となっている。このスキージ駆動手段は、作業者の安全を確保するため安全カバー３３で覆われている。ここで、ステージ駆動手段の駆動源としてのモータ３１を搭載ヘッド１０のアクセス方向の反対側に配置した構成となっており、これにより、搭載ヘッド１０による部品搭載動作における搭載ヘッド１０のペースト転写ユニット７へのアクセスが阻害されることがない。
【００２０】
塗膜形成ステージ２４は矩形状部材の上面側に底面が平滑な凹部を形成した構造であり、この凹部の底面はフラックス２５の塗膜を形成するための塗膜形成面２４ａとなっている。そして、塗膜形成面２４ａの前側の端部には、搭載ヘッド１０に保持された電子部品Ｐにフラックス２５の塗膜を転写する転写エリア２６が設定されている。ここで、転写エリア２６のサイズは、搭載ヘッド１０の複数（ここでは８個）のノズル１０ａに保持された複数の電子部品Ｐに対して、一括してフラックス２５を転写することができるように設定されている。このとき、塗膜形成ステージ２４は矩形形状であることから、塗膜形成ステージ２４の幅寸法に対して極力大きな転写エリア２６を設定することができ、ペースト転写ユニット７の全体幅を極力小さくすることが可能となっている。
【００２１】
塗膜形成ステージ２４の上方において、転写エリア２６の後方であって搭載ヘッド１０との干渉が生じない位置には、成膜スキージユニット２８および掻寄せユニット２９が配置されており、さらに成膜スキージユニット２８および掻寄せユニット２９の間には、ペースト供給シリンジ３０のニードル３０ａが挿入配置されている。成膜スキージユニット２８は、ベース部２０に立設されたブラケット２７によって保持されており、これにより、ベース部２０に対して水平方向の位置が固定された形態となっている。
【００２２】
成膜スキージユニット２８の詳細構造について、図３（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。なお図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるＡ断面を示している。図３（ａ）において、成膜スキージユニット２８は、下方に延出して下端部が塗膜形成面２４ａとの間に膜形成隙間ｇ（図４（ａ）参照）を保って配設されたスキージ２８ａを備えており、スキージ２８ａは連結部材３５に結合されている。連結部材３５はブラケット２７にスライドユニット３７を介して装着されており、したがってスキージ２８ａはブラケット２７に対して上下動自在となっている。
【００２３】
塗膜形成面２４ａにフラックス２５が供給された状態の塗膜形成ステージ２４を前述のステージ駆動手段によってＹ方向に水平移動させることにより、スキージ２８ａは塗膜形成面２４ａにおいてフラックス２５を延展して膜形成隙間ｇに応じた厚みの塗膜を形成する。そして塗膜形成後の塗膜形成ステージ２４を搭載ヘッド１０によるアクセス方向側へ移動させることにより、図３に示すように、フラックス２５の塗膜が形成された転写エリア２６を搭載ヘッド１０によるペーストの転写動作位置に位置させることができる。
【００２４】
掻寄せユニット２９は下方に延出したスクレーパ２９ａを備えている。スクレーパ２９ａは下方に付勢されて、塗膜形成ステージ２４の高さ位置に関わらず常に塗膜形成面２４ａに当接した状態にある。塗膜形成ステージ２４をステージ駆動手段によってＹ方向に往復動させることにより、スクレーパ２９ａは塗膜形成ステージ２４上のフラックス２５を掻き寄せる。
【００２５】
塗膜形成ステージ２４の上方には、反射式の光センサ１４が、スキージ２８ａとスクレーパ２９ａとの間に検出光軸１４ａによる検出方向を塗膜形成面２４ａに向けて配設されている。光センサ１４は検出光を塗膜形成面２４ａに照射し、その反射光を受光する。この受光信号を検出処理部１５によって検出処理することにより、塗膜形成面２４ａにおけるフラックス２５の残量を検出する。そしてこの検出結果を制御・駆動ユニット４５が受信することにより、フラックス２５の補給の要否を判断する。
【００２６】
したがって、光センサ１４、検出処理部１５および制御・駆動ユニット４５は、スキージ２８ａとスクレーパ２９ａとの間に検出方向を塗膜形成面２４ａに向けて配設された光センサ１４によってペーストであるフラックス２５の残量を検出して補給の要否を判断するペースト残量検出手段を構成する。このペースト残量検出手段は、後述するように、スクレーパ２９ａによるフラックス２５の掻取り動作に際し、塗膜形成ステージ２４が移動開始した後に光センサ１４によってフラックス２５を検出するようになっている。そしてペースト残量検出手段によりフラックス２５の補給が必要と判断された場合には、ペースト供給シリンジ３０およびニードル３０ａより成るペースト供給手段によって、塗膜形成ステージ２４にフラックス２５を供給する。
【００２７】
連結部材３５には上下方向に配設された昇降部材３６が結合されており、ベース部２０の内部に貫入した昇降部材３６の下端部には、カムフォロア３８が結合されている。ベース部２０の内部にはモータ４０が水平姿勢で配設されており、モータ４０の回転軸に結合された円板カム３９は、カムフォロア３８に当接している。この状態でモータ４０を回転駆動することにより、昇降部材３６は円板カム３９のカム特性にしたがって昇降し、これによりスキージ２８ａは塗膜形成面２４ａに対して昇降する。
【００２８】
すなわち、昇降部材３６、カムフォロア３８、円板カム３９、モータ４０はスキージ２８ａの上下方向の位置を調整するスキージ位置調整手段となっており、後述する成膜動作において、スキージ２８ａの上下方向の位置を調整して、スキージ２８ａの下端部と塗膜形成面２４ａとの間の膜形成隙間を変更することができ、これにより塗膜形成面２４ａにおけるフラックス２５の塗膜の厚さが可変となっている。なお、スキージ位置調整手段として、ここではカムフォロア３８と円板カム３９とを組み合わせたカム機構を採用しているが、昇降部材３６を任意に昇降させることが可能な直動機構であれば、カム機構以外の駆動方式を用いることができる。
【００２９】
図３（ａ）に示すように、ベース部２０の下面側に設けられた係合部２０ａには、ユニット側接続部４１を構成するエアカプラ４１ａ、電気コネクタ４１ｂが設けられており、エアカプラ４１ａ、電気コネクタ４１ｂは、それぞれエア配管、電気配線によってペースト転写ユニット７に内蔵された制御・駆動ユニット４５に接続されている。制御・駆動ユニット４５は、ステージ駆動手段の駆動源であるモータ３１や成膜スキージユニット２８の駆動源であるモータ４０の制御・駆動、ペースト供給シリンジ３０からフラックス２５を吐出させるための圧空の供給や制御、さらに光センサ１４、検出処理部１５による塗膜形成面２４ａにおけるフラックス２５の補給要否の判断を行う機能を有している。
【００３０】
フィーダベース１６の後端部には、エアカプラ４２ａ、電気コネクタ４２ｂより成るベース側接続部４２を備えており、エアカプラ４２ａ、電気コネクタ４２ｂは、それぞれエア配管、電気配線によって制御・電源部４３、圧空供給源４４と接続されている。ペースト転写ユニット７をフィーダベース１６に沿って前方にスライドさせて装着した状態では、ユニット側接続部４１はベース側接続部４２に嵌合する。これにより制御・電源部４３が制御・駆動ユニット４５と電気的に接続され、さらに制御・駆動ユニット４５には圧空供給源４４から圧空が供給可能となる。そしてペースト転写ユニット７を後方へスライドさせることによりこれらの接続が遮断される。
【００３１】
すなわちペースト転写ユニット７は、フィーダベース１６に設けられたベース側接続部４２と接続され、制御信号の伝達や動力の供給を行うユニット側接続部４１を備えた構成となっている。これによりペースト転写ユニット７のフィーダベース１６への装着動作のみで、別途接続作業を行うことなく、制御・駆動ユニット４５には制御・電源部４３からの制御信号の伝達および駆動電力の供給がなされ、また圧空供給源４４からは駆動用の圧空が制御・駆動ユニット４５に対して供給される。
【００３２】
次に図４、図５を参照して、ペースト転写ユニット７によって行われる成膜動作および掻寄せ動作について説明する。まず図４（ａ）は、塗膜形成ステージ２４が後退位置にあって、成膜動作の開始前にスキージ２８ａ、スクレーパ２９ａが塗膜形成面２４ａにおいて成膜開始側の端部（この例では右端部）に位置し、スキージ２８ａ、スクレーパ２９ａの間にニードル３０ａを介してフラックス２５が供給された状態を示している。成膜動作の開始に際してはスキージ２８ａの下端部と塗膜形成面２４ａとの間の膜形成隙間ｇを、電子部品Ｐのバンプにフラックス２５を転写するのに適正な膜厚ｔに設定する。
【００３３】
次いで、ステージ移動手段を駆動して、図４（ｂ）に示すように、塗膜形成ステージ２４を前進させる（矢印ｂ）。これにより、塗膜形成面２４ａ上においてフラックス２５がスキージ２８ａによって延展され、塗膜形成面２４ａには膜厚ｔの塗膜が形成される。そして図４（ｃ）に示すように、複数のノズル１０ａに電子部品Ｐを保持した搭載ヘッド１０が塗膜形成ステージ２４上に移動し、ここでノズル１０ａを昇降させて（矢印ｃ）転写動作を行うことにより、電子部品Ｐのバンプにはフラックス２５が転写により塗布される。
【００３４】
この後、フラックス２５の掻寄せ動作が行われる。すなわち、図４（ｄ）に示すように、スキージ２８ａを上昇（矢印ｄ）させた状態で、塗膜形成ステージ２４を後退させる（矢印ｅ）。これにより、塗膜形成面２４ａ上に存在するフラックス２５はスクレーパ２９ａによって一方側に掻き寄せられ、スキージ２８ａとスクレーパ２９ａとの間に溜められ、これにより図４（ａ）に示す状態に戻る。そしてこの後、成膜動作と掻寄せ動作が同様に反復して実行される。
【００３５】
図５は、図４に示す成膜動作および掻寄せ動作を反復する過程において実行される光センサ１４によるフラックス２５の検出方法を示すものである。図５（ａ）は、図４（ｃ）に示す状態、すなわち塗膜形成面２４ａのフラックス２５を電子部品Ｐに転写した後、スクレーパ２９ａによるフラックス２５の掻寄せ動作を開始する前の状態を示している。この状態において、塗膜形成面２４ａに十分なフラックス２５の残量が存在する場合には、成膜動作によってスキージ２８ａによって延展されずに押しのけられたフラックス２５が、スキージ２８ａのスキージング方向の側面に付着して盛り上がった状態にある。
【００３６】
この状態で掻き寄せ動作を開始する際には、まず図５（ｂ）に示すように、スキージ２８ａを上昇させる（矢印ｆ）。このとき、スキージ２８ａの側面に付着していたフラックス２５もともに付着状態で上昇する。この後、図５（ｃ）に示すように、塗膜形成ステージ２４を後退方向（矢印ｇ）に移動させることにより、スキージ２８ａに付着状態のフラックス２５が塗膜形成ステージ２４の移動によってスキージ２８ａへの付着状態から離脱する。離脱したフラックス２５は、塗膜形成面２４ａ上でフラックス２５が部分的に上方に凸出した形状の凸状部２５ａを形成する。
【００３７】
そしてこの凸状部２５ａは、光センサ１４によって検出される。すなわち光センサ１４から投射された検査光は凸状部２５ａによって反射され、その反射光を光センサ１４が受光して出力される受光信号を検出処理部１５が検出処理することにより、フラックス２５の残量が検出される。ここでは、光センサ１４が受光する反射光の受光量に基づいて塗膜形成面２４ａにおけるフラックス２５の残量を推定し、フラックス２５の補給の要否を判断するようにしている。本実施の形態においては、このペースト残量検出は、スクレーパ２９ａによるフラックス２５の掻寄せ動作に際し、塗膜形成ステージ２４が移動開始した後に光センサ１４によってフラックス２５を検出することにより行われる。そして光センサ１４によるフラックス２５の検出は、予め検出エリアＡとして塗膜形成面２４ａに設定された範囲を検出光軸１４ａが走査する時間内においてのみ行うようにしている。
【００３８】
このように、塗膜形成面２４ａにおいて検出対象となる検出エリアＡを限定することは、以下のような技術的意義を有している。すなわち、ペースト転写ユニット７において転写対象となるペーストの種類はフラックス２５に限定されず、例えばクリーム半田なども対象となる。ところがフラックス２５が半透明体であるのに対し、クリーム半田には半田粒子が含有されているため灰色を呈しており、光センサ１４の検出対象とする場合の光反射特性が大きく異なる。例えば、フラックス２５の場合には、盛り上がった形状の凸状部２５ａを形成している場合においてのみフラックス２５が検出される。これに対し、クリーム半田の場合には、塗膜形成面２４ａの表面に薄い塗膜状態で存在している場合にあっても光センサ１４によって検出される。
【００３９】
本実施の形態においては、ペーストの検出目的は残量が適正で補給を要するか否かを判断するためであることから、単なる薄膜状態で存在するペーストが検出された結果、補給不要と判断される事態を排除する必要がある。このため、ここでは図５（ｃ）に示すように、ペーストが単なる薄膜状態で存在すると推定される範囲を光センサ１４による検出対象から除外し、凸状部２５ａが存在する可能性のある検出エリアＡのみを監視対象としている。この検出エリアＡは、ペースト転写ユニット７において実際に対象となるペーストについて転写動作を反復して試行した結果に基づき設定される。
【００４０】
次に図６を参照して、光センサ１４による反射光の受光量に基づいて行われるフラックス２５（ペースト）補給要否判断について説明する。この判断処理は制御・駆動ユニット４５の制御処理機能によって行われ、制御・駆動ユニット４５は検出処理部１５によって検出処理された結果を受信して、所定の判断アルゴリズムに基づきフラックス２５の補給要否を判断する。
【００４１】
図６において、ペースト残量区分欄５０は、図５（ｃ）に示す掻寄せ動作の開始時点における塗膜形成面２４ａ上のフラックス２５の残留状態を「適正」、「過小」、「過多」の３つに区分し、それぞれの状態におけるペースト補給の要否を対応させたものである。区分欄５０ａではフラックス２５は適正量が残留しており、補給は不要であり、区分欄５０ｂではフラックス２５は塗膜形成面２４ａ上に膜状で存在しているのみであり、残留が過小で補給を必要とする。また区分欄５０ｃではフラックス２５は適正量を超えた量が残留しており、この場合にも補給は不要である。
【００４２】
受光量欄５１は、上述の区分欄５０ａ、５０ｂ、５０ｃにおけるフラックス２５の残留状態に対応した光センサ１４の受光量範囲を示している。受光量範囲５１ａは、区分欄５０ａに示すようにフラックス２５の残留量が適正量である場合に、光センサ１４が受光する受光量の範囲を示している。すなわち、この場合には光センサから投光された検出光はフラックス２５の表面で乱反射されるため、光センサ１４が受光する反射光の受光量は少なくなり、この状態における受光量範囲は第１の基準値Ｌ１未満となる。ここで第１の基準値Ｌ１は、フラックス２５の残量が適正である場合の受光量の上限値として設定される基準値であり、実際の装置において計測した実測値が用いられる。
【００４３】
受光量範囲５１ｂは、区分欄５０ｂに示すようにフラックス２５の残留量が過小で補給を必要とする場合に、光センサ１４が受光する受光量の範囲を示している。すなわち、この場合にはフラックス２５の残量が少なく塗膜形成面２４ａ上で膜状に存在するのみであるため、光センサから投光された検出光はフラックス２５を透過して塗膜形成面２４ａの表面で正反射され、この正反射光が光センサ１４によって受光される。このため、光センサ１４が受光する反射光の受光量は大きくなり、この状態における受光量範囲は第１の基準値Ｌ１以上となる。
【００４４】
受光量範囲５１ｃは、区分欄５０ｃに示すようにフラックス２５の残留量が過大である場合に、光センサ１４が受光する受光量の範囲を示している。すなわち、この場合には光センサから投光された検出光はフラックス２５の表面で乱反射されるものの、光センサ１４からフラックス２５の表面までの距離Ｄが小さいため、光センサ１４が受光する反射光の受光量は大きくなり、この状態における受光量範囲は第２の基準値Ｌ２を超えた範囲となる。ここで第２の基準値Ｌ２は、フラックス２５の残量が過多である場合の受光量の下限値として設定される基準値であり、実際の装置において計測した実測値が用いられる。
【００４５】
装置稼働時においてフラックス２５の補給が必要とされるのは、区分欄５０ｂに対応する受光量範囲５１ｂの場合である。すなわち、光センサ１４、検出処理部１５および制御・駆動ユニット４５より構成されるペースト残量検出手段は、光センサ１４によるフラックス２５からの反射光の受光量が、フラックス２５の残量が適正である場合の受光量の上限値を示す第１の基準値Ｌ１以上であって、かつフラックス２５の残量が過多である場合の受光量の下限値を示す第２の基準値Ｌ２以下の場合には、ペースト補給の必要有りと判断する。
【００４６】
上記説明したように、本実施の形態に示す電子部品実装装置および電子部品実装装置におけるペースト転写方法においては、塗膜形成ステージ２４の往復動により塗膜を形成するスキージ２８ａと、塗膜形成面２４ａ上のフラックス２５を掻き寄せるスクレーパ２９ａとを備えた構成において、スキージ２８ａとスクレーパ２９ａとの間に検出方向を塗膜形成面２４ａに向けて配設された光センサ１４によってフラックス２５の残量を検出して補給の要否を判断するペースト残量検出手段を備え、補給要否の判断に際し、光センサ１４によるフラックス２５からの反射光の受光量が、残量が適正である場合の受光量の上限値を示す第１の基準値Ｌ１以上であって、かつ残量が過多である場合の受光量の下限値を示す第２の基準値Ｌ２以下の場合にペースト補給の必要有りと判断するようにしたものである。これにより、残量と受光量との間に単調な相関関係が成立しない特性のペーストを対象とする場合にあっても、塗膜形成ステージ２４におけるペーストの残量管理を適正に行って、ペーストの転写品質を安定させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明の電子部品実装装置および電子部品実装装置におけるペースト転写方法は、塗膜形成ステージにおけるペーストの残量管理を適正に行って、ペーストの転写品質を安定させることができるという効果を有し、搭載前にペーストの供給を必要とする電子部品を基板に実装する分野において有用である。
【符号の説明】
【００４８】
１ 電子部品実装装置
３ 基板
４Ａ、４Ｂ 部品供給部
６ テープフィーダ
７ ペースト転写ユニット
１０ 搭載ヘッド
２４ 塗膜形成ステージ
２４ａ 塗膜形成面
２５ フラックス（ペースト）
２６ 転写エリア
２８ａ スキージ
２９ａ スクレーパ
３０ ペースト供給シリンジ
Ｐ 電子部品
Ｌ１ 第１の基準値
Ｌ２ 第２の基準値
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品供給部から搭載ヘッドによって電子部品を取り出して基板に移送搭載する電子部品実装装置であって、
前記搭載ヘッドに保持された電子部品に転写により塗布されるペーストを塗膜の状態で供給するペースト転写装置を備え、前記ペースト転写装置は、
上面に前記塗膜を形成するための塗膜形成面が形成された塗膜形成ステージと、
前記塗膜形成ステージを移動させるステージ駆動手段と、
前記塗膜形成面との間に膜形成隙間を保って配設され、前記塗膜形成ステージの移動によりペーストの塗膜を形成するスキージと、
前記塗膜形成面に当接し、塗膜形成ステージの移動によりペーストを掻き寄せるスクレーパと、
前記スキージと前記スクレーパとの間に検出方向を前記塗膜形成面に向けて配設された反射型の光センサによって前記ペーストの残量を検出して補給の要否を判断するペースト残量検出手段とを備え、
前記ペースト残量検出手段は、前記光センサによる前記ペーストからの反射光の受光量が、ペーストの残量が適正である場合の受光量の上限値を示す第１の基準値以上であって、かつペーストの残量が過多である場合の受光量の下限値を示す第２の基準値以下の場合は、ペースト補給の必要有りと判断することを特徴とする電子部品実装装置。
【請求項２】
部品供給部から搭載ヘッドによって電子部品を取り出して基板に移送搭載する電子部品実装装置に装備されたペースト転写装置によって、前記搭載ヘッドに保持された電子部品に転写により塗布されるペーストを塗膜の状態で供給する電子部品実装装置におけるペースト転写方法であって、
前記ペースト転写装置は、上面に前記塗膜を形成するための塗膜形成面が形成された塗膜形成ステージと、前記塗膜形成ステージを移動させるステージ駆動手段と、前記塗膜形成面との間に膜形成隙間を保って配設され、前記塗膜形成ステージの移動によりペーストの塗膜を形成するスキージと、前記塗膜形成面に当接し、塗膜形成ステージの移動によりペーストを掻き寄せるスクレーパと、前記スキージと前記スクレーパとの間に検出方向を前記塗膜形成面に向けて配設された反射型の光センサによって前記ペーストの残量を検出して補給の要否を判断するペースト残量検出手段を備え、
前記ペースト残量検出手段は、前記光センサによる前記ペーストからの反射光の受光量が、ペーストの残量が適正である場合の受光量の上限値を示す第１の基準値以上であって、かつペーストの残量が過多である場合の受光量の下限値を示す第２の基準値以下の場合は、ペースト補給の必要有りと判断することを特徴とする電子部品実装装置におけるペースト転写方法。
【請求項１】
部品供給部から搭載ヘッドによって電子部品を取り出して基板に移送搭載する電子部品実装装置であって、
前記搭載ヘッドに保持された電子部品に転写により塗布されるペーストを塗膜の状態で供給するペースト転写装置を備え、前記ペースト転写装置は、
上面に前記塗膜を形成するための塗膜形成面が形成された塗膜形成ステージと、
前記塗膜形成ステージを移動させるステージ駆動手段と、
前記塗膜形成面との間に膜形成隙間を保って配設され、前記塗膜形成ステージの移動によりペーストの塗膜を形成するスキージと、
前記塗膜形成面に当接し、塗膜形成ステージの移動によりペーストを掻き寄せるスクレーパと、
前記スキージと前記スクレーパとの間に検出方向を前記塗膜形成面に向けて配設された反射型の光センサによって前記ペーストの残量を検出して補給の要否を判断するペースト残量検出手段とを備え、
前記ペースト残量検出手段は、前記光センサによる前記ペーストからの反射光の受光量が、ペーストの残量が適正である場合の受光量の上限値を示す第１の基準値以上であって、かつペーストの残量が過多である場合の受光量の下限値を示す第２の基準値以下の場合は、ペースト補給の必要有りと判断することを特徴とする電子部品実装装置。
【請求項２】
部品供給部から搭載ヘッドによって電子部品を取り出して基板に移送搭載する電子部品実装装置に装備されたペースト転写装置によって、前記搭載ヘッドに保持された電子部品に転写により塗布されるペーストを塗膜の状態で供給する電子部品実装装置におけるペースト転写方法であって、
前記ペースト転写装置は、上面に前記塗膜を形成するための塗膜形成面が形成された塗膜形成ステージと、前記塗膜形成ステージを移動させるステージ駆動手段と、前記塗膜形成面との間に膜形成隙間を保って配設され、前記塗膜形成ステージの移動によりペーストの塗膜を形成するスキージと、前記塗膜形成面に当接し、塗膜形成ステージの移動によりペーストを掻き寄せるスクレーパと、前記スキージと前記スクレーパとの間に検出方向を前記塗膜形成面に向けて配設された反射型の光センサによって前記ペーストの残量を検出して補給の要否を判断するペースト残量検出手段を備え、
前記ペースト残量検出手段は、前記光センサによる前記ペーストからの反射光の受光量が、ペーストの残量が適正である場合の受光量の上限値を示す第１の基準値以上であって、かつペーストの残量が過多である場合の受光量の下限値を示す第２の基準値以下の場合は、ペースト補給の必要有りと判断することを特徴とする電子部品実装装置におけるペースト転写方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−７４００５（Ｐ２０１３−７４００５Ａ）
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１０３６５（Ｐ２０１１−２１０３６５）
【出願日】平成２３年９月２７日（２０１１．９．２７）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２７日（２０１１．９．２７）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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