(57)【要約】【課題】簡便な機構で多品種に対応することが可能なワーク吸着ユニットを提供することを目的とする。【解決手段】ワークを真空吸着によって保持するワーク吸着ユニット６において、吸着面１１ａの吸着孔１２を真空吸引する吸引孔１６ａの上面に板バネ状の弁体１４ｂを設け、弁体１４ｂを折り曲げることによって真空吸引方向と反対方向に付勢しておき、吸着孔１２が開放された状態において真空吸引されると真空吸引によって生じる流体力によって弁体１４ｂが真空吸引方向に変位して吸引孔１６ａを塞ぎ、吸着孔１２が閉塞された状態において真空吸引されると弁体１４ｂが付勢力によって吸引孔１６ａから離隔するように構成する。これにより対象物によって閉塞された吸着孔１２からのみ真空吸引し、これ以外の吸着孔１２からの真空吸引を遮断することができる。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを真空吸着によって保持するワーク吸着ユニットであって、前記ワークの吸着対象面に当接する吸着面を有する吸着部と、前記吸着面に開孔して設けられた複数の吸着孔と、これらの吸着孔から真空吸引する真空吸引手段と、この真空吸引手段と前記吸着孔とを個別に連結する真空吸引路と、この真空吸引路に設けられた開閉当接面と、この開閉当接面に当接する当接子と、この当接子を真空吸引方向と反対方向に付勢する付勢手段とを備え、前記吸着孔が開放された状態において前記真空吸引路が真空吸引されると、真空吸引によって生じる流体力により前記当接子が真空吸引方向に変位して開閉当接面に当接し、前記吸着孔が閉塞された状態において前記真空吸引路が真空吸引されると、真空吸引回路内の当接子が前記付勢力によって開閉当接面から離隔することを特徴とするワーク吸着ユニット。
【請求項２】
前記開閉当接面は真空吸引回路を横切って設けられた平面であり、前記当接子は前記平面に当接する板状部材であり、前記付勢手段は、この板状部材を前記平面から離隔する方向に付勢するバネ部材であることを特徴とする請求項１記載のワーク吸着ユニット。
【請求項３】
前記開閉当接面は真空吸引回路に設けられた円錐テーパ面であり、前記当接子は前記円錐テーパ面に当接する形状のボール体であり、前記付勢手段は、このボール体を一方方向に押圧する弾性体であることを特徴とする請求項１記載のワーク吸着ユニット。
【請求項４】
前記開閉当接面は真空吸引回路に設けられた円錐テーパ面であり、前記当接子は前記円錐テーパ面に当接する形状のボール体であり、前記付勢手段は、このボール体を下方に落下させる重力であることを特徴とする請求項１記載のワーク吸着ユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板などのワークを真空吸着により吸着保持するワークの吸着ユニットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
リードフレームなどの薄い平面状のワークに半導体素子を実装する電子部品実装装置は、実装位置においてリードフレームを下方から保持する下受けユニットを備えている。リードフレームは薄くて撓みやすいため、下受けのために保持には一般に真空吸着によってリードフレームを下受け面に密着させる方法が用いられる。この方法では、リードフレームの形状に応じて吸着孔が配置された吸着板が用いられ、リードフレームの種類が切り換えられるたびに吸着板を交換する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の吸着方法によれば、リードフレームの品種毎に専用の吸着板を予め準備しなければならず、ランニングコストが上昇するとともに、品種切り換え毎に段取り替え作業を必要としていた。また、各種の形状に対応可能な汎用型のユニバーサル治具を用いることにより、このような段取り替え作業を省くことが可能であるが、従来のユニバーサル治具は、多数の吸着孔毎に真空吸引を個別に断接するための電磁弁などの開閉制御機構を必要としており、設備コストが増大するとともに構造の複雑化を招いて使用性が低下するという難点があった。
【０００４】
また、このような複雑な開閉機構を省いて、大容量の真空吸引源を用いることにより対象物の形状に無関係にすべての吸着孔から真空吸引する方法も考えられるが、このような場合には、吸着する必要のない吸着孔からも不要に真空吸引することとなり、動力ロスの発生が避けられなかった。このように、従来のリードフレームを保持するためのワーク吸着ユニットには、簡便な機構で多品種に対応することが困難であるという問題点があった。
【０００５】
そこで本発明は、簡便な機構で多品種に対応することが可能なワーク吸着ユニットを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のワーク吸着ユニットは、ワークを真空吸着によって保持するワーク吸着ユニットであって、前記ワークの吸着対象面に当接する吸着面を有する吸着部と、前記吸着面に開孔して設けられた複数の吸着孔と、これらの吸着孔から真空吸引する真空吸引手段と、この真空吸引手段と前記吸着孔とを個別に連結する真空吸引路と、この真空吸引路に設けられた開閉当接面と、この開閉当接面に当接する当接子と、この当接子を真空吸引方向と反対方向に付勢する付勢手段とを備え、前記吸着孔が開放された状態において前記真空吸引路が真空吸引されると、真空吸引によって生じる流体力により前記当接子が真空吸引方向に変位して開閉当接面に当接し、前記吸着孔が閉塞された状態において前記真空吸引路が真空吸引されると、真空吸引回路内の当接子が前記付勢力によって開閉当接面から離隔する。
【０００７】
請求項２記載のワーク吸着ユニットは、請求項１記載のワーク吸着ユニットであって、前記開閉当接面は真空吸引回路を横切って設けられた平面であり、前記当接子は前記平面に当接する板状部材であり、前記付勢手段は、この板状部材を前記平面から離隔する方向に付勢するバネ部材である。
【０００８】
請求項３記載のワーク吸着ユニットは、請求項１記載のワーク吸着ユニットであって、前記開閉当接面は真空吸引回路に設けられた円錐テーパ面であり、前記当接子は前記円錐テーパ面に当接する形状のボール体であり、前記付勢手段は、このボール体を一方方向に押圧する弾性体である。
【０００９】
請求項４記載のワーク吸着ユニットは、請求項１記載のワーク吸着ユニットであって、前記開閉当接面は真空吸引回路に設けられた円錐テーパ面であり、前記当接子は前記円錐テーパ面に当接する形状のボール体であり、前記付勢手段は、このボール体を下方に落下させる重力である。
【００１０】
本発明によれば、真空吸引手段と吸着孔とを個別に連結する真空吸引路に設けられた開閉当接面に当接して真空吸引路を所定量の真空漏洩を許容した状態で閉塞する当接子を真空吸引方向と反対方向に付勢しておき、吸着孔が開放された状態において真空吸引されると真空吸引によって生じる流体力によって当接子が真空吸引方向に変位して開閉当接面に当接し、吸着孔が閉塞された状態において真空吸引されると当該吸着孔と連結した真空吸引回路内の当接子が付勢力によって開閉当接面から離隔するように構成することにより、対象物によって閉塞された吸着孔からのみ真空吸引し、これ以外の吸着孔からの真空吸引を遮断することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の部分斜視図、図２（ａ）は本発明の一実施の形態の基板吸着ユニットの断面図、図２（ｂ）は本発明の一実施の形態の基板吸着ユニットの部分断面図、図３は本発明の一実施の形態の基板吸着ユニットの分解斜視図、図４は本発明の一実施の形態の基板吸着ユニットの動作説明図、図５は本発明の一実施の形態の基板吸着ユニットの部分断面図、図６は本発明の一実施の形態の基板搬送ヘッドの側面図、図７は本発明の一実施の形態の基板吸着ユニットの部分断面図である。
【００１２】
まず図１を参照して電子部品実装装置の構成を説明する。図１において、ワークである基板１は、基板クランパ３によって片側を保持され、搬送レール２に沿って矢印方向に搬送される。基板１はリードフレームなどの薄型基板であり、基板１の搬送経路には、基板１を下受けして支持する基板吸着ユニット６（ワーク吸着ユニット）を備えた基板下受け部４が配設されている。
【００１３】
基板下受け部４に基板１が搬入されると、基板１の下面に基板吸着ユニット６の上面が当接する。この状態で基板吸着ユニット６の上面に設けられた吸着孔から真空吸引することにより基板１は真空吸着され、リードフレームなどの撓みやすい薄型基板であっても、真空吸着によって正しい平面状態に保持される。そしてこの状態で保持され位置決めされた基板１に対して、移載ヘッド７によって半導体チップ８が搭載される。
【００１４】
次に図２，図３を参照して、基板吸着ユニット６の構造を説明する。図２，図３に示すように、基板吸着ユニット６は、吸着板１１，弁プレート１４，吸引板１６および基部１７を積層し、ボルト１３によって締結した構成となっている。吸着板１１の上面１１ａは、吸着対象面である基板１の下面に当接して吸着する吸着面となっており、この吸着面には吸着孔１２が格子状に多数設けられている。図２（ｂ）に示すように、吸着孔１２は吸着板１１の下面に吸着孔１２よりも大きい径で設けられた開孔部１２ａと連通している。
【００１５】
吸着板１１の下面側に弁プレート１４を介して装着される吸引板１６には、吸着孔１２と対応した位置に、吸引孔１６ａが設けられている。基部１７の上面には、吸引板１６の全ての吸引孔１６ａをカバーする範囲を含む凹部１７ａが設けられており、凹部１７ａは基部１７の底面に設けられた接続孔１７ｂを介して管継手１８と接属されている。管継手１８は、真空吸引源１９および大気開放弁２０と接続されており、基部１７と吸引板１６が締結された状態で真空吸引源１９を駆動することにより、凹部１７ａを介して各吸引孔１６ａから真空吸引する。
【００１６】
弁プレート１４はバネ鋼など可撓性に富む金属の薄板より成り、弁プレート１４には、吸着板１１の各吸着孔１２に対応した位置に、開閉部１５が設けられている。開閉部１５は、弁プレート１４を打ち抜いて形成されており、開孔部１２ａよりも小さい開口１４ａと、開口１４ａ内に一方側のみが弁プレート１４本体と連結された片持ち形状で形成された弁体１４ｂより成る。
【００１７】
弁体１４ｂは一方側（図２（ｂ）において上側）に折り曲げられた形状となっており、通常時は吸引板１６の上面から離隔し、また所定条件下で吸引孔１６ａから真空吸引されることにより、吸引板１６の上面に当接して吸引孔１６ａを塞ぐ。このとき、弁体１４ｂは吸引板１６の上面に完全に密着した状態とはならず、この状態で真空吸引すると弁体１４ｂの当接状態に応じた所定量の真空漏洩が発生する。
【００１８】
上記構成において、吸着板１１は、基板１の吸着対象面に当接する吸着面を有する吸着部となっており、真空吸引源１９は、吸着面に設けられた吸着孔１２から真空吸引する真空吸引手段となっている。また開孔部１２ａ、吸引孔１６ａ、および凹部１７ａは、この真空吸引手段と吸着孔１２とを個別に連結する真空吸引路となっており、吸引板１６の上面はこの真空吸引路を横切って設けられた平面形状の開閉当接面となっている。そして板状部材である弁体１４ｂは、この開閉当接面に当接することにより真空吸引路を所定量の真空漏洩を許容した状態で閉塞する当接子であるとともに、可撓性を有する薄板を片持ち状態で折り曲げた形状の弁体１４ｂはバネ部材としても機能し、このバネ部材である弁体１４ｂ自身の付勢力によって弁体１４ｂを真空吸引方向と反対方向（吸引板１６の上面から離隔する方向）に付勢する付勢手段となっている。
【００１９】
次に図４を参照して、基板吸着ユニット６による基板１の吸着保持動作について説明する。図４（ａ）は、吸着孔１２が開放された状態において、真空吸引源１９を駆動して真空吸引路が真空吸引された状態を示している。吸引開始時には弁体１４ｂは吸引孔１６ａを閉塞しておらず、凹部１７ａに連通した各吸引孔１６ａから真空吸引されると、吸着孔１２から開孔部１２ａ内に空気が吸引され、この空気は吸引孔１６ａを介して凹部１７ａに流通する。
【００２０】
この真空吸引によって生じる流体力は、上述の付勢力に抗して弁体１４ｂを変位させ、吸引板１６の上面に当接させる。ここでいう流体力には、真空吸引の際の空気の流動によって生じる圧力（動圧）と、凹部１７ａ内が減圧されることによる差圧（静圧）を含む。これにより、吸引孔１６ａは弁体１４ｂによって閉塞され、弁体１４ｂの当接面に生じる真空漏洩により、開孔部１２ａから吸引孔１６ａを介してわずか量の空気が凹部１７ａ内に流入する。したがって、吸着孔１２が開放状態のまま真空吸引した場合にあっても、吸着孔１２からの無駄な吸引が発生しない。
【００２１】
図４（ｂ）は、基板吸着ユニット６の吸着板１１の吸着面１１ａに基板１が載置され、吸着孔１２が基板１によって閉塞された状態において、真空吸引源１９を駆動して真空吸引路が真空吸引された状態を示している。この場合には、吸着孔１２から開孔部１２ａ内に流入する空気の量はわずかであることから、前述の場合に弁体１４ｂを変位させる流体力は小さく、したがって弁体１４ｂは前述の付勢力によって吸引板１６の上面から離隔した状態を保つ。
【００２２】
これにより、開孔部１２ａ内は吸引孔１６ａを介して真空吸引された状態を保ち、この真空吸引による吸着力が吸着孔１２を介して基板１に及ぶことにより、基板１は吸着面１１ａに保持される。この吸着状態は、図４（ａ）の状態で真空吸引を行いながら吸着面１１ａに基板１を当接させた場合においても、また吸着面１１ａに予め基板１を当接させた状態で、真空吸引を開始した場合においても同様に実現される。そしてこの吸着状態から、大気開放弁２０を作動させて真空吸引回路内の真空を破壊することにより、吸着孔１２の吸着力が消失し、基板１の保持が解除される。
【００２３】
したがって、サイズ・形状が異なる複数種類の基板を保持対象とする基板吸着ユニットにおいて、上記構成を採用することにより、保持対象の基板１によって覆われた吸着孔１２のみが真空吸着機能を果たし、基板１によって覆われない吸着孔１２は開閉部１５の開閉機能によって閉塞された状態となる。すなわち、本実施の形態に示す基板吸着ユニット６では、サイズ・形状の異なる複数種類の基板を吸着保持可能なユニバーサル型の吸着ユニットが実現されている。
【００２４】
なお、吸着板１１，吸引板１６および基部１７を積層して基板吸着ユニットを構成する形態において、弁プレート１４を用いる替わりに、図５に示す基板吸着ユニット６Ａのような構成を採用してもよい。図５（ａ）において、吸着板１１，基部１７は図２に示すものと同様であり、吸引板１６Ａに設けられた吸引孔１６ａの上面には、放射状の溝１６ｃが設けられた円錐テーパ面１６ｂが形成されている。吸引孔１６ａ内には下端部を基部１７に固着された圧縮バネ２２が挿通しており、圧縮バネ２２の上端部には円錐テーパ面１６ｂに当接する形状のボール体２１が結合されている。圧縮バネ２２はボール体２１を上方（真空吸引方向と反対方向）に付勢しており、通常状態ではボール体２１は円錐テーパ面１６ｂから離隔している。
【００２５】
図５（ｂ）は、吸着孔１２が開放された状態において、図４（ａ）に示す例と同様に凹部１７ａを介して吸引孔１６ａから真空吸引した状態を示している。吸引孔１６ａから真空吸引されると、吸着孔１２から開孔部１２ａ内に空気が吸引され、この空気は吸引孔１６ａを介して凹部１７ａに流通する。この真空吸引によって生じる流体力は、ボール体２１を圧縮バネ２２の付勢力に抗して下方に変位させ、円錐テーパ面１６ｂに当接させる。これにより、吸引孔１６ａはボール体２１によって閉塞され、溝１６ｃによって生じる真空漏洩により、開孔部１２ａから吸引孔１６ａを介してわずか量の空気が凹部１７ａ内に流入する。したがって、吸着孔１２が開放状態のまま真空吸引した場合にあっても、吸着孔１２からの無駄な吸引が発生しない。
【００２６】
そして吸着孔１２が基板１によって閉塞されると、図４（ｂ）に示す例と同様に真空吸引によって生じる流体力が大幅に縮小し、図５（ａ）の状態と同様に、ボール体２１が圧縮バネ２２の付勢力によって円錐テーパ面１６ｂから離隔する。これにより、吸着面１１ａ上の基板１は吸着孔１２によって真空吸着される。
【００２７】
上記例においては、溝１６ｃが設けられた円錐テーパ面１６ｂが、真空吸引回路に設けられた開閉当接面であり、ボール体２１が当接子となっている。そして、ボール体２１を一方方向に押圧する弾性体である圧縮バネ２２が、付勢手段となっている。
【００２８】
図６は、このような基板吸着ユニット６（６Ａ）を、基板下受け用の用途以外に適用して例を示している。図６において、移載ヘッド２３には、基板吸着ユニット６（６Ａ）が、吸着面１１ａを下向きにした状態で装着されており、基板吸着ユニット６（６Ａ）は真空吸引源２４に接続されている。移載ヘッド２３を下降させて、載置面に載置された基板２５に対して下降させ、吸着面１１ａを基板２１の上面に当接させることにより、基板２１は吸着面１１ａに真空吸着される。この用途においても、同一の基板吸着ユニット６（６Ａ）によって、サイズ・形状の異なる複数種類の基板２１を吸着対象とすることができる。
【００２９】
さらに、図７は基板吸着ユニットのもう一つの構成例を示している。図７（ａ）において、吸着ブロック３０（吸着部）の上面は、図２に示す吸着板１１と同様に多数の吸着孔３１が設けられた吸着面３０ａとなっている。吸着孔３１は吸着ブロック３０内に形成された開閉部３３と内孔３２を介して連通しており、開閉部３３の内部には、図５（ａ）に示すボール体２１と同様のボール体３６が収容されている。
【００３０】
開閉部３３には、天井面に図５（ａ）に示す円錐テーパ面１６ｂと同様に溝（図示省略）付きの円錐テーパ面３３ａが形成され、底面にはテーパ面３３ｂが形成されている。そして円錐テーパ面３３ａの頂部は内孔３４を介して吸引孔３５と連通しており、吸引孔３５から真空吸引することにより吸着孔３１から真空吸引し、吸着面３０ａに当接した吸着対象物を真空吸着する。
【００３１】
吸着孔３１が開放された状態において、吸引孔３５から真空吸引することにより、吸着孔３１から開閉部３３内に空気が吸引され、この空気は内孔３４を介して吸引孔３５に流通する。この真空吸引によって生じる流体力は、ボール体３６を重力に抗して上方に変位させ、円錐テーパ面３３ａに当接させる（破線で示すボール体３６参照）。これにより、内孔３４はボール体３６によって閉塞され、円錐テーパ面３３ａに設けられた溝によって生じる真空漏洩により、開閉部３３から内孔３４を介してわずか量の空気が吸引孔３５に流入する。したがって、吸着孔３１が開放状態のまま真空吸引した場合にあっても、吸着孔３１からの無駄な吸引が発生しない。
【００３２】
そして吸着孔３１が吸着対象物によって閉塞されると、真空吸引によって生じる流体力が大幅に縮小し、ボール体３６が重力によって円錐テーパ面３３ａから離隔し、テーパ面３３ｂに落下する。これにより、吸着孔３１が吸引孔３５と連通した状態となり、吸着面３０ａ上の吸着対象物は吸着孔３１によって真空吸着される。
【００３３】
図７（ｂ）に示す吸着ブロック４０は、図７（ａ）に示す吸着ブロックの吸着面を下向きにした用途（図６参照）に適用する場合の吸着ブロックの構造を示している。この場合には、吸着孔４１が設けられた吸着面４０ａが下向きに配置され、円錐テーパ面４３ｂが設けられた開閉部４３の上方に、吸引孔４５が配置されている。この場合においても、開閉部４３内においてボール体４６が真空吸引によって上方に変位し、また重力によって落下する。
【００３４】
上記説明したように、本実施の形態に示す基板吸着ユニットによれば、同一の吸着板によって複数種類の基板品種に対応可能であり、従来必要とされた段取り替え作業を省くことができる。しかも、多数の吸着孔毎に真空吸引を個別に断接するための電磁弁などの開閉制御機構を必要とする従来のユニバーサル治具と比較して、機構が大幅に簡略化され設備コストが削減される。
【００３５】
また、このような複雑な開閉機構を省いて、大容量の真空吸引源を用いることにより対象物の形状に無関係にすべての吸着孔から真空吸引する方法と比較すれば、吸引する必要のない吸着孔からも不要に真空吸引することがなく、動力ロスの発生を防止することができる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、真空吸引手段と吸着孔とを個別に連結する真空吸引路に設けられた開閉当接面に当接して真空吸引路を所定量の真空漏洩を許容した状態で閉塞する当接子を真空吸引方向と反対方向に付勢しておき、吸着孔が開放された状態において真空吸引されると真空吸引によって生じる流体力によって当接子が真空吸引方向に変位して開閉当接面に当接し、吸着孔が閉塞された状態において真空吸引されると当該吸着孔と連結した真空吸引回路内の当接子が付勢力によって開閉当接面から離隔するように構成したので、対象物によって閉塞された吸着孔からのみ真空吸引し、これ以外の吸着孔からの真空吸引を遮断することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の部分斜視図
【図２】（ａ）本発明の一実施の形態の基板吸着ユニットの断面図
（ｂ）本発明の一実施の形態の基板吸着ユニットの部分断面図
【図３】本発明の一実施の形態の基板吸着ユニットの分解斜視図
【図４】本発明の一実施の形態の基板吸着ユニットの動作説明図
【図５】本発明の一実施の形態の基板吸着ユニットの部分断面図
【図６】本発明の一実施の形態の基板搬送ヘッドの側面図
【図７】本発明の一実施の形態の基板吸着ユニットの部分断面図
【符号の説明】
１　基板
６　基板吸着ユニット
１１　吸着板
１２　吸着孔
１４　弁プレート
１４ｂ　弁体
１５　開閉部
１６　吸引板
１６ａ　吸引孔
１９　真空吸引源
【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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