(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定回路素子又は電子回路を収納してなる外囲器と蓋部材とを被接合物とし、パレットのＸ軸、Ｙ軸に沿って同一平面に載置された前記被接合物を加圧しながら回動する一対の接合用電極と、該接合用電極と前記パレット上に前記被接合物が存在するか否かを認知するセンサとを有する接合ヘッドと、前記一対の接合用電極を前記パレットのＹ軸に沿って移動させるＹ軸移動機構と、前記一対の接合用電極に電流を流す接合電源とを備えているパラレルシーム接合装置であって、
前記センサによる前記被接合物の検出時には前記一対の接合用電極の間隔を広げ、前記被接合物を接合するときには前記一対の接合用電極の間隔を前記被接合物の縁に接するような所定の距離に調整することを特徴とするパラレルシーム接合装置。
【請求項２】
所定回路素子又は電子回路を収納してなる外囲器と蓋部材とを被接合物とし、パレットのＸ軸、Ｙ軸に沿って同一平面に載置された前記被接合物を加圧しながら回動する一対の接合用電極と、該接合用電極と前記パレット上に前記被接合物が存在するか否かを認知するセンサとを有する接合ヘッドと、前記一対の接合用電極を前記パレットのＹ軸に沿って移動させるＹ軸移動機構と、前記一対の接合用電極に電流を流す接合電源とを備えているパラレルシーム接合装置であって、
前記センサは、前記一対の接合用電極のほぼ中央に位置しており、前記一対の接合用電極の昇降移動と一緒に昇降移動を行うことを特徴とするパラレルシーム接合装置。
【請求項３】
所定回路素子又は電子回路を収納してなる矩形の外囲器と蓋部材とを被接合物とし、パレットのＸ軸、Ｙ軸に沿って同一平面に載置された前記被接合物を加圧しながら回動する一対の接合用電極と、該接合用電極と前記パレット上に前記被接合物が存在するか否かを認知するセンサとを有する接合ヘッドと、前記一対の接合用電極を前記パレットのＹ軸に沿って移動させるＹ軸移動機構と、前記一対の接合用電極に電流を流す接合電源とを備えているパラレルシーム接合装置によって前記被接合物を接合するパラレルシーム接合方法において、
（１）前記接合用電極が前記被接合物に接触する前に、前記接合用電極と一緒に移動する前記センサによって前記被接合物の存否を検出し、前記被接合物が存在するときには、下記（２）項の工程に進み、前記被接合物が存在しないときには次の座標に進んで被接合物が存在するか否かを検出する工程と、
（２）一対の前記接合用電極を固定加圧して微少時間電流を流して仮付けする工程と、
（３）一対の前記接合用電極を、加圧しながら回動させて前記被接合物のＹ軸方向の辺を接合する工程と、
（４）前記接合ヘッドを前記パレットのＹ軸方向に単位座標分移動させる工程と、
（５）上記（１）〜（４）項の工程を繰り返す工程と、
（６）前記センサによって同一列の座標に前記被接合物が存在しないことが検出されたときに、あるいは最終座標に位置する前記被接合物のＹ軸方向のシーム接合が終了したことが検出されたときに、前記パレットを９０°転回する工程と、
（７）上記（１）〜（４）項の工程を繰り返す工程と、
からなることを特徴とするパラレルシーム接合方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は，半導体集積回路や水晶振動子などを収容してなるセラミックや金属製などの外囲器と蓋とを接合するのに適したパラレルシーム接合装置およびパラレルシーム接合方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
半導体集積回路や水晶振動子などの回路素子を気密封止するパラレルシーム接合装置は，一般に外囲器であるセラミックパッケージとコバール製の蓋とを重ねておき，この被接合物（ワーク）を一対のローラ状の接合用電極がその上を加圧しながら回動し，これら一対のローラ状の接合用電極の一方から蓋を通して他方へ電流を流すことにより外囲器と蓋とを連続線状に接合する。
【０００３】
ここでワークを連続に多数接合作業を行うために，パレット上にＸ，Ｙ軸に沿って並べておき，まず一方のＹ軸方向の接合工程を行い，ついでパレットを９０°転回させて，残るＸ軸方向の接合工程を行う。このパレットは数十から百個程度のワークを載せて作業をするものが通例であるが，生産計画の都合でパレットに全数を載せない場合がある。その場合にはワークが所定位置に全数存在するものとして接合用電極が作動するため不具合が生ずる。この不具合に対処するため，例えば空のパレット位置には疑似ワークを配設することが行われる。しかしながら，この方式は無駄に作業時間が長くなる問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はパラレルシーム接合装置を用いて，連続して接合作業を行うときに，無駄な作業時間を省いて効率を高めることを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するため、第１の発明は、所定回路素子又は電子回路を収納してなる外囲器と蓋部材とを被接合物とし、パレットのＸ軸、Ｙ軸に沿って同一平面に載置された前記被接合物を加圧しながら回動する一対の接合用電極と、該接合用電極と前記パレット上に前記被接合物が存在するか否かを認知するセンサとを有する接合ヘッドと、前記一対の接合用電極を前記パレットのＹ軸に沿って移動させるＹ軸移動機構と、前記一対の接合用電極に電流を流す接合電源とを備えているパラレルシーム接合装置であって、前記センサによる前記被接合物の検出時には前記一対の接合用電極の間隔を広げ、前記被接合物を接合するときには前記一対の接合用電極の間隔を前記被接合物の縁に接するような所定の距離に調整するパラレルシーム接合装置を提供する。
【０００６】
前記課題を解決するため、第２の発明は、所定回路素子又は電子回路を収納してなる矩形の外囲器と蓋部材とを被接合物とし、パレットのＸ軸、Ｙ軸に沿って同一平面に載置された前記被接合物を加圧しながら回動する一対の接合用電極と、該接合用電極と前記パレット上に前記被接合物が存在するか否かを認知するセンサとを有する接合ヘッドと、前記一対の接合用電極を前記パレットのＹ軸に沿って移動させるＹ軸移動機構と、前記一対の接合用電極に電流を流す接合電源とを備えているパラレルシーム接合装置であって、前記センサは、前記一対の接合用電極の中央に位置しており、前記一対の接合用電極の昇降移動と一緒に昇降移動を行うことにより、前記センサと前記一対の接合用電極との間の距離が一定であるパラレルシーム接合装置を提供する。
【０００７】
前記課題を解決するため、第３の発明は、所定回路素子又は電子回路を収納してなる矩形の外囲器と蓋部材とを被接合物とし、パレットのＸ軸、Ｙ軸に沿って同一平面に載置された前記被接合物を加圧しながら回動する一対の接合用電極と、該接合用電極と前記パレット上に前記被接合物が存在するか否かを認知するセンサとを有する接合ヘッドと、前記一対の接合用電極を前記パレットのＹ軸に沿って移動させるＹ軸移動機構と、前記一対の接合用電極に電流を流す接合電源とを備えているパラレルシーム接合装置によって前記被接合物を接合するパラレルシーム接合方法において、
（１）  前記接合用電極が前記被接合物に接触する前に、前記センサによって前記被接合物の存否を検出し、前記被接合物が存在するときには、下記（２）項の工程に進み、前記被接合物が存在しないときには次の座標に進んで被接合物が存在するか否かを検出する工程と、
（２）  一対の前記接合用電極を固定加圧して微少時間電流を流して仮付けする工程と、
（３）一対の前記接合用電極を、加圧しながら回動させて前記被接合物のＹ軸方向の辺を接合する工程と、
（４）前記接合ヘッドを前記パレットのＹ軸方向に単位座標分移動させる工程と、
（５）上記（１）〜（４）項の工程を繰り返す工程と、
（６）前記センサによって同一列の座標に前記被接合物が存在しないことが検出されたときに、あるいは最終座標に位置する前記被接合物のＹ軸方向のシーム接合が終了したことが検出されたときに、前記パレットを９０°転回する工程と、
（７）上記（１）〜（４）項の工程を繰り返す工程とからなるパラレルシーム接合方法を提供する。
【０００８】
【実施例】
図１は，本発明にかかるパラレルシーム接合装置１のシステム図である。図において，接合工程の複雑な制御をタッチパネルディスプレイ２３から指令を発する。この指令を受けてＣＰＵ２１では各制御部等に制御信号を送り，またセンサ３０２  等からの検出信号を受ける。ＣＰＵ２１にはフロッピーディスク２５が接続されて，必要なデータの読み出しと書き込みを行う。
【０００９】
ＣＰＵ２１からの制御信号を受けたテーブル転回機構・制御部７は，テーブル６を角度θ転回させる。またＣＰＵ２１からの制御信号はコントローラ１９を経て，ｄ制御部１７，Ｚ制御部１５，Ｘ制御部１３，Ｙ制御部１１へとそれぞれ送られる。ｄ制御部１７は接合ヘッド３の電極間隔ｄを設定する信号を供給する。Ｚ制御部１５はＺ軸昇降機構５に信号を与えて接合ヘッド３の垂直方向の位置を制御する。Ｘ制御部１３はＸ軸移動機構８に信号を与えて接合ヘッド３の横方向の位置を制御する。Ｙ制御部１１はＹ軸進退機構９に信号を与えて接合ヘッド３の前後方向の位置を制御する。
【００１０】
ワーク２を載せるテーブル６はテーブル転回機構・制御部７によって任意の角度θ転回できる。ここでは転回角度θは９０°に指定される。テーブル６の上面には直交座標的にワーク２を配設する。
【００１１】
ワーク２の両端には，一対のローラ電極とそれを支え，Ｚ軸方向に昇降する接合ヘッド３が設けられる。この接合ヘッド３は，さらにＸ軸移動機構８とＹ軸進退機構９とによって，Ｘ軸とＹ軸にも運動する機能を備えている。
【００１２】
図２は，本発明にかかるパラレルシーム接合装置における接合ヘッド３の一実施例を示す。先ず左側のローラ電極について説明する。左側のローラ電極３０１  は電極ホルダ３０３  によりアーム３０７  に機械的に回転自在に支持される。ローラ電極３０１  は電気的には給電軸３０５  に良好に接続されて，接合電源（１０）の一端に接続される。アーム３０７  はスライダ３０９，３１１  により垂直に取り付けられる。これらスライダ３０９，３１１  はガイド３１２  と組み合わされて，垂直方向に自由に摺動可能となる。このガイド３１２  はコラム３１３  に固定される。さらに，このコラム３１３  は，水平方向に摺動可能なスライダ３７５  とガイド３７７  とを介してベース板５０１  に取り付けられる。コラム３１３  の上端にはアーム３１５  が水平前方に固定される。そしてこのアーム３１５  の先端には，ディスク３１９  がシャフト３１７  を介して下方に取り付けられる。ディスク３１９  に向かい合って，アーム３０７  の上端にはフランジ３２３  が配設され，これらディスク３１９  とフランジ３２３  との間に，コイルバネ３２１  が挿入される。ディスク３１９  を回転させると，これにつながるシャフト３１７  はアーム３１５  との結合点のネジで垂直方向に上下する構造となり，コイルバネ３２１  の弾性力を調整できる。なお，図示されていないが，ディスク３１９  とフランジ３２３  には，それぞれの中央に円筒形または円錐形の突起を設けてあり，コイルバネ３２１  の装着と交換をより容易かつ確実にするよう作用している。この突起に代えて，ディスク３１９  とフランジ３２３  の双方または何れかの周囲に縁部を設けても，同様に作用する。またコイルバネ３２１  は他の弾性体に置き換えることができる。
【００１３】
右側のローラ電極についても，左側と対称に構成される。すなわち，ローラ電極３３１  ，電極ホルダ３３３  ，給電軸３３５  ，アーム３３７  ，スライダ３３９，３４１  ，ガイド３４２  ，コラム３４３  ，アーム３４５  ，シャフト３４７  ，ディスク３４９  ，コイルバネ３５１  ，フランジ３５３  ，スライダ３７３  ，ガイド３７７  によって同様に構成される。
【００１４】
次に一対のローラ電極３０１，３３１  の間隔ｄを可変する構成について説明する。ベース板５０１  の左端付近にはヨーク３６０  を固定し，間隔をおいてヨーク３６５  と，右端付近にヨーク３６９  を設ける。ヨーク３６０  にはステッピングモータ３６１  を固定し，ヨーク３６５  には軸受３６７  を設け，  ヨーク３６９  には軸受３７１  を設け，左側のコラム３１３  には，ボールナット３２５  を配設し，右側のコラム３４３  には，ボールナット３５５  を配設して，これらの間を共通の作用軸３６４  で結ぶ。この作用軸３６４  は，左端から順に，ステッピングモータ３６１  の回転軸に接続されるカプリング３６３  と，軸受３６７  から右側に位置する右ボールネジ３２７  で，ボールナット３２５  に結合する部分と，中間部３２８  からネジの向きが反対となる左ボールネジ３５７  で，ボールナット３５５  に結合して軸受３７１  で支持される部分とから構成される。
【００１５】
いま，ステッピングモータ３６１  が図の矢印方向に回転すると，回転する右ボールネジ３２７  の作用で，ボールナット３２５  は左側に移動して，これに結合するローラ電極３０１  も左側に移動する。同時に，左ボールネジ３５７  の作用で，ボールナット３５５  は右側に移動して，これに結合するローラ電極３３１  も右側に移動する。したがってローラ電極３０１，３３１  の間隔ｄは広くなる。逆にステッピングモータ３６１  が図の矢印方向と反対方向に回転すると，ローラ電極３０１，３３１  の間隔ｄは狭くなる。
【００１６】
ローラ電極３０１，３３１  の間隔について，最短基準間隔寸法と最大間隔とを別に用意したゲージにより定めて，この寸法をその指令信号を発生するＣＰＵ２１（図１も参照）にあらかじめ入力して記憶させておく。そして必要な電極間隔に対応した制御信号をｄ制御部１７を発生させる。
【００１７】
次にワーク検出の構成について説明する。図２において，ローラ電極３０１  と３３１  との間のベース板５０１  上にアーム３０４  を介してセンサ３０２  が取り付けられる。センサ３０２  は発光素子と受光素子とを備えており，発光素子からの光が受光素子に届くときには，検出信号を発生し，受光素子に光が届かないときには，検出信号を発生しない。
【００１８】
図３はワークとローラ電極とセンサとの位置関係を示す図である。パレット６０２  上の番地１から番地６まで，ワーク２は一列に配列される。先ず図３（ａ）  に示すように，パレット６０２  上に連続して並んだワーク２がある。ローラ電極３０１，３３１  の間隔を拡げて，その上方のセンサ３０２  から光αを照射する。この光αは，ワーク２が存在するので，その表面で反射して，反射光βとなって，センサ３０２  の受光素子に当たる。
【００１９】
センサ３０２  から発生したワーク２の存在信号は，図１に示すＣＰＵ２１に送られる。ＣＰＵ２１からは，コントローラ１９とｄ  制御部１７を経て制御信号を発生して，ローラ電極３０１，３３１  の間隔をワーク２の縁に接するよう所定の距離にする。そして同時にＺ軸を下降する動作をする。すなわちＣＰＵ２１からは，コントローラ１９とＺ制御部１５を経て制御信号を発生して，Ｚ軸昇降機構５により，ローラ電極３０１，３０３  を降下させてワーク２の縁に接してシーム接合するように動作する。この状態を図３（ｂ）  に示す。このとき，まずローラ電極３０１，３０３  を固定加圧して微小時間電流を流して点で仮付けする。その後にローラ電極３０１，３０３  を回転させてワーク２の縁を線状に接合する。
【００２０】
次に図３（ｃ）  に示すように，パレット６０２  上のワークが存在しない場所の上方にローラ電極３０１，３３１  が来たときには，センサ３０２  から照射した光αは，ワークが存在せずその厚さ分の距離が遠くなるためと，表面の反射率が異なるため，反射光βはセンサ３０２  の受光素子には有効に届かない。したがってセンサ３０２  からは，ワークの検出信号は発生しない。
【００２１】
ワークの存在信号がないため，図１に示すＣＰＵ２１からは，シーム接合するための制御信号は発生しないで，次の座標に進む。
【００２２】
センサ３０２  は，以上の検出動作において常にローラ電極３０１，３３１  の中央に来るように位置している。また各ワーク２の配設される位置もその中央部がローラ電極３０１，３３１  の真下に位置するようになるため，センサ３０２  の作用は確実である。
【００２３】
図４はシーム接合の作業順序についての図解である。まず図４（ａ）  に示すように，パレット６０２  上には，座標１から６まで一列にワーク２を載せる。そして座標１から順次に列の終わりまで，各長辺の縁をローラ電極３０１，３３１  に接してシーム接合を行う。
【００２４】
次に図４（ｂ）  に示すように，パレット６０２  を９０°転回させて，ワーク２の短辺について座標１から順次に列の終わりまで，各長辺の縁をローラ電極３０１，３３１  に接してシーム接合を行う。このようにして矩形のワーク２を順次にシーム接合して行く。なお各座標で，ローラ電極３０１，３３１  をワーク２に接触させる前には，図３に示すようにセンサ３０２  等によるワーク検出を行っている。
【００２５】
図４（ｃ）  は，パレット６０２  上の座標１から３までは，ワーク２が載っており，座標４以降にはワークが存在しない場合を示す。この場合にもワーク検出用のセンサ３０２  は作動しながら１個づつローラ電極３０１，３３１  で長辺をシーム接合をしながら進む。座標３のワーク２の長辺が完了し，座標４でワーク検出信号が得られなくなると，その状態でＣＰＵ２１は以下の座標は空きであると判断する。そしてテーブル転回機構・制御部７に９０°転回信号を送る。
【００２６】
図４（ｄ）  は，９０°転回した後の状態を示す。この状態で座標１から３まで，順次ワーク検出用のセンサ３０２  は作動しながら１個づつローラ電極３０１，３３１  で短辺をシーム接合をしながら進む。座標３のワーク２の短辺が完了し，座標４でワーク検出信号が得られなくなると，その状態でＣＰＵ２１は以下の座標は空きであると判断して，この作業は完了する。
【００２７】
なお，パレット６０２  上に一列に配列されたワーク２について，ある座標で空きが検出されたときに，上記のようにそれ以降の座標は一義的に空きであるとＣＰＵ２１が判断するのは一方法であるが，念のため全座標についてワーク検出を行ってもよい。また長辺と短辺との作業の順序は必要に応じて自由に入れ換えることができる。
【００２８】
図５は，直交配列パレットの場合の作業順序を示す。まず座標１から座標５まで，各ワーク２の長辺のシーム接合作業を行う。座標５の次が空き座標であることを検出して，接合ヘッド３は座標１５に移動して，この座標のワーク２の長辺のシーム接合を行い，順次座標１１まで進む。以下同様にして次の列の座標２１から２５までシーム接合を行う。次に座標３５において，ワークが存在しないことを検出し，以下のいずれの座標も空きであることを個別検出するか，またはデータにより見極めて，ＣＰＵ２１よりテーブル転回機構・制御部７に９０°転回信号を送る。
【００２９】
各短辺については，座標１からシーム接合を行い，ついで座標１１，座標２１と進み，座標３１でワークが欠けていることを検出したら，次に座標２２へと進む。以下同様にして座標２５まで短辺をシーム接合して座標３５でワークが存在しないことを検出した後，このパレット６０２  に載せているすべてのワーク２は長辺と短辺共に作業済みとする。
【００３０】
各ワーク２の接合作業の対称座標について，その進む手順はパレット６０２  の形状と寸法または占有率によって，適宜ＣＰＵにあらかじめ入力した手順で作動させることができる。
【００３１】
本発明は以上説明したように，ワークの存否の認知手段を備えていることを特徴とするものである。認知手段としては，実施例で説明したように接合ヘッドに取付けた光センサが一般的であり，個別に全座標を検出するには適している。しかし認知手段として光センサに限られるものではない。例えばパレットの座標から直接ＣＰＵにワークの存在座標を入力する方式をとることもできる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明にかかるパラレルシーム接合装置においては，被接合物の存否の認知手段を備えているので，連続した接合作業を行うときに無駄な作業時間を省くことができ，効率を高めることができる。特にパレットに載置したときに，ワークが満載でなく端数のときに有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるパラレルシーム接合装置の一実施例のシステム図を示す。
【図２】本発明にかかるパラレルシーム接合装置における接合ヘッドの一実施例を示す。
【図３】本発明にかかるパラレルシーム接合装置の一実施例におけるワークとローラ電極とセンサとの位置関係を示す。
【図４】本発明にかかるパラレルシーム接合方法の一実施例における作業順序についての図解である。
【図５】本発明にかかるパラレルシーム接合方法の一実施例において直交配列パレットの場合の作業順序について示す。
【符号の説明】
１…パラレルシーム接合装置        ２…ワーク    ３…接合ヘッド
５…Ｚ軸昇降機構                ６…テーブル
７…テーブル転回機構・制御部    ８…Ｘ軸移動機構      ９…Ｙ軸進行機構
１０…接合電源              １１…Ｙ制御部            １３…Ｘ制御部
１５…Ｚ制御部      １７…ｄ制御部    １９…コントローラ
２１…ＣＰＵ    ２３…タッチパネルディスプレイ    ２５…フロッピーディスク
３０１  …ローラ電極  ３０２  …センサ      ３０３  …電極ホルダ    ３０４  …アーム
３０５  …給電軸    ３０７  …アーム
３０９，３１１  …スライダ    ３１２  …ガイド  ３１３  …コラム  ３１５  …アーム
３１７  …シャフト  ３１９  …ディスク  ３２１  …コイルバネ  ３２３  …フランジ
３２５  …ナット      ３２７  …右ボールネジ
３３１  …ローラ電極  ３３３  …電極ホルダ    ３３５  …給電軸    ３３７  …アーム
３３９，３４１  …スライダ    ３４２  …ガイド  ３４３  …コラム  ３４５  …アーム
３４７  …シャフト  ３４９  …ディスク  ３５１  …コイルバネ  ３５３  …フランジ
３５５  …ナット      ３５７  …左ボールネジ    ３６０  …ヨーク
３６１  …ステッピングモータ    ３６３  …カプリング  ３６５…ヨーク          ３６７  …軸受
３６９  …ヨーク        ３７１  …軸受      ３７３，３７５…スライダ      ３７７  …ガイド
５０１  …ベース板    ５０３  …摺動横長穴      ５０５  …偏心軸
５０７  …クランク    ５０９  …回転軸          ５１１  …減速モータ
５１３  …ブラケット    ５１５，５１７  …ガイド  ５１９，５２１，５２３，５２５  …スライダ
６０２  …パレット
【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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