(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱素子部を有した熱圧着ツールを実装機側に設けられたツールホルダーに着脱可能に装着するものであって、
前記ツールホルダーは、下端側のツール装着面にそれぞれ開口し、かつそれぞれ異なる通路を介して真空吸着手段に接続されるワーク吸着保持用の第１の真空路及びツール吸着保持用の第２の真空路と、一側に設けられた第１のコネクタ半体とを備え、
前記熱圧着ツールは、前記加熱素子部の下面であるワーク吸着面と、前記ワーク吸着面と反対側である上端面に設けられて前記ツール装着面に当接される被吸着保持面と、前記ツール吸着面に設けられて前記第１の真空路に連通される吸引用の開口と、前記第１のコネクタ半体に当接しかつ電気的に結合される第２のコネクタ半体とを備えおり、
前記熱圧着ツールが前記被吸着保持面を前記ツールホルダーのツール装着面に対し当接して前記第２の真空路を負圧にすることにより固定されると同時に、前記第２のコネクタ半体が前記第１のコネクタ半体に電気的に結合され、この状態で第１の真空路を負圧にすることにより前記ワーク吸着面に電子部品を吸着可能となることを特徴とする電子部品用実装機における熱圧着ツール交換構造。
【請求項２】
前記第１の真空路が前記ツール装着面の略中心に設けられた開口に連通され、前記第２の真空路が前記ツール装着面に設けられて略矩形状のツール吸着溝内に位置している開口に連通されていることを特徴とする請求項１に記載の電子部品用実装機における熱圧着ツール交換構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば電子部品をプリント配線基板に加熱接合させる熱圧着ツールを用いた電子部品実装機における熱圧着ツール交換構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、プリント配線基板上にはんだを介して電子部品を固定するのに使用されている従来の熱圧着装置の一例を示す概略構成斜視図である。
【０００３】
図６において、この熱圧着装置５１は、大きくは熱圧着ツール５２と温度コントローラ５３とで構成されている。
【０００４】
このうち、熱圧着ツール５２は、中間部分で折り返されて略Ｕ字上に形成されており、両端にはそれぞれ電極５４ａ，５４ｂが設けられ、中間部分の下面にはダイヤモンドチップ５５が取り付けられている。また、電極５４ａ，５４ｂ及びダイヤモンドチップ５５と温度コントローラ５３との間は配線ケーブル５６で接続されている。さらに、熱圧着ツール５２には、図示しないが、ダイヤモンドチップ５５の下面に真空吸着用のバキューム孔が設けられていて、この孔を通してダイヤモンドチップ５５の下面に図示せぬＩＣ等の電子部品を真空吸着できる構造になっている。
【０００５】
そして、この熱圧着ツール５２では、このツール全体が熱伝対として形成されており、電子部品をダイヤモンドチップ５５の下面に真空吸着した状態において、温度コントローラ５３を通して熱圧着ツール５２に大電流を流すと、ジュール熱によって数秒内に数百度（１５０〜２５０℃）まで昇温し、これを熱源としてはんだ付けを行うことができるようになっている。なお、この熱圧着ツール５２は、図示せぬ実装機のツールホルダーに取り付けられて使用される。また、ツールホルダーへの取り付けは、ネジ締め等によって機構的にクランプをして交換可能に取り付けられており、さらにケーブル５６による電気結線は作業者が手作業で行っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、熱圧着ツールを用いた従来の実装機では、熱圧着ツール５２を交換する場合、ツールホルダーに対してネジ締め等で機構的にクランプをして保持する方法が採られている。しかし、この方法では、ネジ締め部分に機構的なガタ付が生じ易く、ダイヤモンドチップ５５の底面、すなわちワーク吸着保持面の平行度に影響が出て、高精度な部品装着に悪影響を及ぼすと言う問題点があった。また、複数の箇所でネジ締めを行うので交換作業に時間がかかり、また長い時間保持していなければならないので、取り外す場合に作業者が熱圧着ツールを長い時間触っていられる程度に冷めるまで作業を待たねばならない。このため、さらに時間がかかると言う問題点があった。加えて、温度コントローラ５３と熱圧着ツール５２との間の電気接続も作業者が手作業により行っているのでさらに作業時間を必要とすると言う問題点もあった。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は熱圧着ツールの交換が簡単で、交換作業に要する時間の短縮が図れるとともに、交換後におけるワーク吸着保持面の平行度も高精度に維持させることが可能な熱圧着ツール交換構造を提供することにある。さらに、他の目的は、以下に説明する内容の中で順次明らかにして行く。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明にあっては、加熱素子部を有した熱圧着ツールを実装機側に設けられたツールホルダーに着脱可能に装着するものであって、前記ツールホルダーは、下端側のツール装着面にそれぞれ開口し、かつそれぞれ異なる通路を介して真空吸着手段に接続されるワーク吸着保持用の第１の真空路及びツール吸着保持用の第２の真空路と、一側に設けられた第１のコネクタ半体とを備え、前記熱圧着ツールは、前記加熱素子部の下面であるワーク吸着面と、前記ワーク吸着面と反対側である上端面に設けられて前記ツール装着面に当接される被吸着保持面と、前記ツール吸着面に設けられて前記第１の真空路に連通される吸引用の開口と、前記第１のコネクタ半体に当接しかつ電気的に結合される第２のコネクタ半体とを備えおり、前記熱圧着ツールが前記被吸着保持面を前記ツールホルダーのツール装着面に対し当接して前記第２の真空路を負圧にすることにより固定されると同時に、前記第２のコネクタ半体が前記第１のコネクタ半体に電気的に結合され、この状態で第１の真空路を負圧にすることにより前記ワーク吸着面に電子部品を吸着可能となることを特徴としている。
【０００９】
【作用】
これによれば、ツール吸着面に被吸着保持面を当接配置させて真空吸着手段によりツール吸引保持用の第２の真空路内を負圧にすると、熱圧着ツールがツールホルダーに吸着保持されると同時に、第１のコネクタ半体と第２のコネクタ半体とが当接されて、この間の電気的接合も図れる。また、真空吸着手段による真空路内の負圧を解くと、熱圧着ツールのツールホルダーに対する吸着保持が解かれるとともに、第１のコネクタ半体と第２のコネクタ半体の当接も解かれ、この間の電気接合も解除される。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明する。
図５は、本発明の一実施例として示す電子部品実装機の全体構成を概略的に示す斜視図である。
【００１１】
図５において、電子部品実装機１は、基台２上に支柱３を介してガイド部材４がｘ軸方向に延ばされて基台２と平行にして配設されており、このガイド部材４にチップ搬送装置５が取り付けられている。チップ搬送装置５は、ｘ軸に沿って移動可能にしてガイド部材４に取り付けられている第１の可動部５ａと、この第１の可動部５ａに対して上下方向（ｚ軸に沿う方向）の移動とｚ軸を支点とした回転（矢印ｒ方向）が可能な第２の可動部５ｂとで構成されている。さらに、第１の可動部５ａの一側部にはカメラ６が取り付けられているとともに、第２の可動部５ｂの下部にはワークとしてのＩＣチップ７を吸着するためのチップ吸着部８が取り付けられている。
【００１２】
また、さらに基台２上には、チップ搬送装置５の下側に位置して、カメラ９が固定して設けられているとともに、ｙ軸方向に往復移動可能にしてステージ１０が設けられており、このステージ１０上にＩＣチップ７を実装するための基板１１が着脱自在にセットされる構造になっている。なお、符号１２は温度調節器で、１３は基台２上に配設されたチップ供給部であり、このチップ供給部１３には実装前のＩＣチップ７が図示せぬ自動供給手段により供給されて載置されている。
【００１３】
次に、この電子部品実装機１の概略動作を説明する。ここでのチップ吸着部８は、チップ搬送装置５によりチップ供給部１３とステージ１０上に移動される。そして、チップ供給部１３の上方にチップ吸着部８が移動されると、この位置で下降される。次いで、図示せぬ真空吸着手段が動作され、チップ吸着部８でチップ供給部１３上のＩＣチップ７を真空吸着保持する。また、保持が完了したらチップ吸着部８が上昇され、次いでステージ１０上に向かって移動される。このとき、カメラ９上を通り、このカメラ９によりチップ吸着部８に対する吸着状態、例えば回転方向の変位等が認識される。さらに、チップ搬送装置５がチップ吸着部８と共にステージ１０側に移動されて、カメラ６が基板１１上の上に配置されると、基板１１のパターンがカメラ６によって認識されて基板１１上のＩＣチップ実装位置を確認する。続いて、カメラ９によるＩＣチップ７の吸着状態と、カメラ６によるＩＣチップ実装位置との照合が行われ、これに応じてチップ吸着部８の向きが変えられ、また対応する基板１１上の位置に配置される。
【００１４】
次いで、第２の可動部５ｂが動作され、チップ吸着部８がＩＣチップ７と共に下降し、ＩＣチップ７をステージ１０上にある基板１１上に押し付け、このとき温度調整器１２で温度管理されている後述するところの熱圧着ツール２０によりＩＣチップ７が基板１１上にはんだ付けされる。また、はんだ付け後は、チップ吸着部８における真空吸着が解かれるとともに、第２の可動部５ｂが動作されてチップ吸着部８が上昇され、次いで第１の可動部５ａがチップ供給部１３側に移動されて再び同じ動作が繰り返される。
【００１５】
図１乃至図４は、図５に示したチップ吸着部８の細部構成を示すもので、図１はその要部分解斜視図、図２はその組立状態で示す斜視図、図３は図１のＡ−Ａ線に沿う概略断面図、図４は図１のＢ−Ｂ線に沿う概略断面図である。
【００１６】
図１乃至図４において、このチップ吸着部８は、大きくはツールホルダー２１と、このツールホルダー２１に着脱自在に取り付けられる熱圧着ツール２２とで構成されている。
【００１７】
さらに詳述すると、ツールホルダー２１は、ホルダー本体２３の一端（本実施例では下端）にツール装着面２４を有し、他端（本実施例では上端）がチップ搬送装置５の可動部５ｂの下端に図示せぬ手段により固定して取り付けられている。
なお、ツールホルダー２１の他端は四角形をした平面状に形成されており、またツール装着面２４にはツール吸着溝２５が矩形状に周回して形成されている。
【００１８】
加えて、ツールホルダー２１内には、ホルダー本体２３を貫通して一端がホルダー本体２３の側面に、他端がツール装着面２４の略中心にそれぞれ開口されたワーク吸着保持用の第１の真空路２６が設けられているとともに、同じくホルダー本体２３を貫通して一端が側面に、他端がツール装着面２４のツール吸着溝２５内にそれぞれ開口されたツール吸着保持用の真空路２７が設けられている。そして、この真空路２６と真空路２７には、それぞれ独立して開閉調節可能な図示せぬパイプ（通路）を介して、真空吸着手段と接続される。さらに、ホルダー本体２３の他端側には、温度調整器１２とケーブル２８を介して電気的に接続されている第１のコネクタ半体２９Ａが、ホルダー本体２３の側面より突出された状態にして取り付けられており、この第１のコネクタ半体２９Ａの下面に複数（本実施例では４つ）の端子部２９ａが設けられている。
【００１９】
一方、熱圧着ツール２２は、ツールホルダー２１のツール装着面２４と対応した大きさで、内部が空洞となった略箱状に形成されており、一端（本実施例では上端）にはホルダー本体２３のツール装着面２４と対向して、このツール装着面２４にツール吸着溝２５を覆って密着当接される被吸着保持面３５（図３参照）が形成されている。また、他端側（本実施例では下端側）の面には加熱素子部３０が取り付けられている。この加熱素子部３０は、図４に示すように、化学気相成長法（ＣＶＤ）により作られた電気絶縁性セラミック製の基台を基板３１と、この基板３１上に電気伝導性セラミック３２を蒸着して発熱ヒータパターンを形成するとともに、この電気伝導性セラミック３２上を同じく化学気相成長法（ＣＶＤ）によって作られる電気絶縁製セラミック３３で被覆（オーバーコート）し、３相構造に形成されたヒータとして構成されており、電気絶縁製セラミック３３の下面はワーク吸着面３４として形成されている。
【００２０】
加えて、熱圧着ツール２２の被吸着保持面３５には、ツールホルダー２１の第１の真空路２６と対応して開口３６（図３参照）が形成されているとともに、加熱素子部３０には、圧着ツール２２内の第２の真空路となる空洞及び開口３６を通して真空路２６と接続される開口３７が形成されている。
【００２１】
さらに、熱圧着ツール２２の一端側には、ツールホルダー２１側の第１のコネクタ半体２９Ａと対応して、第２のコネクタ半体２９Ｂがハード基板３８を介して熱圧着ツール２２の上方に位置された状態にして取り付けられている。なお、この第２のコネクタ半体２９Ｂの上面には、第１のコネクタ半体２９Ａ側の端子部２９ａと対応して同じ数の端子部（不図示）が設けられている。そして、この第２のコネクタ半体２９Ｂは第１のコネクタ半体２９Ａと共にコネクタ２９を形成しているもので、熱圧着ツール２２がツールホルダー２１に取り付けられると、第２のコネクタ半体２９Ｂの端子部が第１のコネクタ半体２９Ａの端子部２９ａに対応されて、その端子部同志が互いに圧接されて電気結合が得られる構造になっている。
【００２２】
したがって、このように構成されたチップ吸着部８は、熱圧着ツール２２の被吸着保持面３５をツールホルダー２１のツール吸着面２４に当接させた状態で、真空吸着手段を動作させて真空路２７内を負圧にすると、この真空路２７に通じるツール吸着溝２５内も負圧になり、ツール吸着面２４に被吸着保持面３５が吸着され、これにより熱圧着ツール２２がツールホルダー２１にチャックされて固定される。これと同時に、第２のコネクタ半体２９Ｂの端子部が第１のコネクタ半体２９Ａの端子部２９ａに圧接され、第１のコネクタ半体２９Ａと第２のコネクタ半体２９Ｂとの間の電気結合が得られ、加熱素子部３０と温度調整器１２との間が電気的に結合される。また、この状態で、真空路２６内を負圧状態にすると、開口３６を通してＩＣチップ７が熱圧着ツール２２のワーク吸着面３４に吸着保持され、真空路２６内の負圧を解くと吸着保持を解除することができる。
【００２３】
さらに、熱圧着ツール２２を取り外して交換したいような場合は、真空路２７内の負圧を解く。すると、それまでツールホルダー２１に熱圧着ツール２２が保持されていた吸引力が解かれ、これにより熱圧着ツール２２をツールホルダー２１より取り外し、別の熱圧着ツール２２を同様にして取り付けることができる。
【００２４】
したがって、この実施例の電子部品実装機によれば、真空吸着手段によりツール吸着保持用の真空路２７内の圧力を制御して真空吸着及びその解除を行うことにより、ツールホルダー２１に対する熱圧着ツール２２の着脱交換を簡単かつ迅速に行うことができるとともに、この熱圧着ツール２２の交換と同時にコネクタ半体２９Ａ，２９Ｂ間の電気的接合も行われるので、ツール交換時間の短縮が図れ、作業性も向上する。また、ツールホルダー２１のツール吸着面２４に対して熱圧着ツール２２の被吸着保持面３５を吸着当接させて保持するので、交換後における熱圧着ツール２２とツールホルダー２１間のガタ付が押さえられ、ワーク吸着保持面の平行度も高精度に維持させることが可能になる。さらに、第１のコネクタ半体２９Ａと第２のコネクタ半体２９Ｂとの結合を、加熱素子部３０が配置されている部分と離れたツールホルダー２１の他端側で行わせているので、熱の影響を最小限にすることができ、信頼性並びに寿命の向上も図れることになる。
【００２５】
なお、上記実施例では、加熱素子部３０は化学気相成長法（ＣＶＤ）作られるセラミックスヒータ構成を用いたが、他の熱源であっても差し支えない。
また、上記実施例では、ワークとしてＩＣチップ７を用いた場合について説明したが、ＩＣチップ７以外の電子部品であっても勿論差し支えないものである。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明によれば、真空吸着手段によりツール吸着保持用の真空路内の圧力を制御して真空吸着及びその解除を行うと、ツールホルダーに対する熱圧着ツールの着脱交換を簡単かつ迅速に行うことができるとともに、このツール交換と同時にコネクタ半体間の電気的接合も行われるので、ツール交換時間の短縮が図れ、作業性が向上する。
また、ツールホルダーのツール吸着面に対して熱圧着ツールの被吸着面を吸着当接させて保持するので、交換後における熱圧着ツールとツールホルダー間のガタ付が押さえられ、ワーク吸着保持面の平行度も高精度に維持させることが可能になる等の効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例装置におけるチップ吸着部の要部分解斜視図である。
【図２】  同上実施例装置におけるチップ吸着部の斜視図である。
【図３】  図１のＡ−Ａ線に沿う概略断面図である。
【図４】  図１のＢ−Ｂ線に沿う概略断面図である。
【図５】  本発明の一実施例として示す電子部品実装機の全体構成を示す斜視図である。
【図６】  従来の熱圧着装置の一例を示す概略構成斜視図である。
【符号の説明】
７  ＩＣチップ（ワーク）
８  チップ吸着部
２１  ツールホルダー
２２  熱圧着ツール
２４  ツール装着面
２６  真空路（第１の真空路）
２７  真空路
２９Ａ  第１のコネクタ半体
２９Ｂ  第２のコネクタ半体
３０  加熱素子部
３５  被吸着保持面
３６  開口（第２の真空路）
【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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