(57)【要約】【課題】検出器の長寿命化を図り、電子部品圧着装置としての稼動率を向上させること。【解決手段】電子部品２を基板３上に押圧する圧着ヘッド５と、この圧着ヘッド５に対して加圧力を付与するシリンダ装置１２と、このシリンダ装置１２と圧着ヘッド５との間に配置され、シリンダ装置１２が圧着ヘッド５に付与する加圧力を検出する加圧力検出ユニット２０と、を具備する。そして、加圧力検出ユニット２０は、シリンダ装置１２が圧着ヘッド５に付与する加圧力を検出するロードセル２４と、このロードセル２４を、シリンダ装置１２から圧着ヘッド５への加圧力伝達経路中と、経路外とに選択的に位置付けるねじ軸３３とを具備したことを特徴とする。【選択図】　　図２
2004039875.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品を基板上に押圧する圧着ヘッドと、この圧着ヘッドに対して加圧力を付与する加圧装置と、この加圧装置と前記圧着ヘッドとの間に配置され、前記加圧装置が前記圧着ヘッドに付与する加圧力を検出する加圧力検出ユニットと、を具備した電子部品圧着装置において、
前記加圧力検出ユニットは、前記加圧装置が前記圧着ヘッドに付与する加圧力を検出する加圧力検出器と、この加圧力検出器を、前記加圧装置から前記圧着ヘッドへの加圧力伝達経路中と、経路外とに選択的に位置付ける切り換え装置とを具備したことを特徴とする電子部品圧着装置。
【請求項２】
前記加圧力検出器は前記圧着ヘッド側に設けられ、前記加圧装置と前記圧着ヘッドとの間には、前記加圧装置により上下動させられる加圧力伝達部材を有し、この加圧力伝達部材に、前記加圧力検出器と対向し、かつ回転自在に支持されるとともに、その回転により軸方向に進退可能なねじ部材を設け、このねじ部材の進出によりその先端が前記加圧力検出器と接触し得るように構成されたことを特徴とする請求項１項の電子部品圧着装置。
【請求項３】
前記加圧力伝達部材に前記ねじ部材の回転駆動源をさらに設けたことを特徴とする請求項２項の電子部品圧着装置。
【請求項４】
前記加圧力検出器は前記圧着ヘッド側に設けられ、前記加圧装置と前記圧着ヘッドとの間には、前記加圧装置により上下動させられる加圧力伝達部材を有し、この加圧力伝達部材と前記圧力検出器との間に進出することで前記加圧装置からの加圧力を前記圧着ヘッドに前記加圧力検出器を経由せずに伝達し、前記加圧力伝達部材と前記圧力検出器との間から後退することで前記加圧力装置からの加圧力を前記圧着ヘッドに前記加圧力検出器を経由して伝達するスライド部材を設けたことを特徴とする請求項１記載の電子部品圧着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品を基板に圧着する電子部品圧着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品を基板に圧着する装置として、圧着装置が知られている。この種の圧着装置は、圧着ヘッドにより電子部品を基板に押圧し、両者間に介在させた半田や樹脂接着剤などを用いて電子部品を基板に圧着するもので、必要に応じて、圧着動作中に熱の付与も行われる。
【０００３】
ところで、良好な圧着作業を行なうためには、圧着時における圧着ヘッドによる押圧荷重の管理が重要であり、押圧荷重が予め設定した規定荷重となるように管理する必要がある。
【０００４】
そこで、圧着時における圧着ヘッドにより電子部品への押圧荷重を、例えばロードセル等の検出器によって押圧毎に検出し、その検出値に基づいて押圧荷重を制御する装置が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した装置にあっては、電子部品を基板に圧着する毎に検出器には押圧荷重がかかることになるため、検出器を正常な状態で使用できる期間がきわめて短くなる。このため、頻繁に検出器の交換作業が必要となり、これが装置の稼働率向上のネックになっていた。
【０００６】
本発明は、検出器の長寿命化を図り、電子部品圧着装置としての稼動率を向上させることのできる電子部品圧着装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明による電子部品圧着装置は、電子部品を基板上に押圧する圧着ヘッドと、この圧着ヘッドに対して加圧力を付与する加圧装置と、この加圧装置と前記圧着ヘッドとの間に配置され、前記加圧装置が前記圧着ヘッドに付与する加圧力を検出する加圧力検出ユニットと、を具備した電子部品圧着装置において、
前記加圧力検出ユニットは、前記加圧装置が前記圧着ヘッドに付与する加圧力を検出する加圧力検出器と、この加圧力検出器を、前記加圧装置から前記圧着ヘッドへの加圧力伝達経路中と、経路外とに選択的に位置付ける切り換え装置とを具備したことを特徴とする。
【０００８】
なおこの場合、前記加圧力検出器は前記圧着ヘッド側に設けられ、前記加圧装置と前記圧着ヘッドとの間には、前記加圧装置により上下動させられる加圧力伝達部材を有し、この加圧力伝達部材に、前記加圧力検出器と対向し、かつ回転自在に支持されるとともに、その回転により軸方向に進退可能なねじ部材を設け、このねじ部材の進出によりその先端が前記加圧力検出器と接触し得るように構成すると好ましい。
【０００９】
さらには、前記加圧力伝達部材に前記ねじ部材の回転駆動源を設けると好ましい。
【００１０】
さらには、前記加圧力検出器は前記圧着ヘッド側に設けられ、前記加圧装置と前記圧着ヘッドとの間には、前記加圧装置により上下動させられる加圧力伝達部材を有し、この加圧力伝達部材と前記圧力検出器との間に進出することで前記加圧装置からの加圧力を前記圧着ヘッドに前記加圧力検出器を経由せずに伝達し、前記加圧力伝達部材と前記圧力検出器との間から後退することで前記加圧力装置からの加圧力を前記圧着ヘッドに前記加圧力検出器を経由して伝達するスライド部材を設けると好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は、本発明を適用してなるアウターリードボンディング装置の一部断面正面図、図２は図１に示すＡ部の拡大一部断面正面図、図３は、図２とは異なる状態を示す拡大一部断面正面図、図４は、別の実施の形態における図２に相当する拡大一部断面正面図、図５は、図４におけるＣ−Ｃ線一部断面図である。
【００１３】
図１において、アウターリードボンディング装置１は、大きく分けて、受け部材１００と、圧着ユニット２００から構成される。
【００１４】
受け部材１００は、複数個のＴＡＢ（Ｔａｐｅ　Ａｕｔｏｍａｔｅｄ　Ｂｏｎｄｉｎｇ）部品等の電子部品２をガラス基板３に圧着する際にバックアップとして機能するもので、前工程にてすでにガラス基板３の電極面には異方性導電シート４を介して電子部品２が仮圧着され、不図示のテーブルにて搬送されてくるガラス基板３の仮圧着部分に対応した下面に接するように配置される。
【００１５】
一方、圧着ユニット２００は、受け部材１００に対向する上方に、不図示のヒータを内蔵する熱圧着ヘッド５を有する。この圧着ヘッド５は、基台６に取り付けられたガイド部材７に沿って上下動するスライダ８の下端に支持される。スライダ８の上部には、上方に延びる支持バー９が一体に取り付けられていて、この支持バー９の上端には、詳細は後述する加圧力検出ユニット２０が設けられる。
【００１６】
また、圧着ユニット２００は、基台６に中央部を支持軸１０により回動自在に支持された揺動アーム１１を有する。この揺動アーム１１の一端は、基台６に固定配置された加圧装置を構成するシリンダ装置１２のピストンロッド１３に接続され、他端にはフォロアローラ１４が回転自在に支持される。このフォロアローラ１４は、加圧力検出ユニット２０に設けられる一対のフランジ部材２８、２９間に位置付けられる。
【００１７】
従って、ここで示したアウターリードボンディング装置１は、次のように作動する。
【００１８】
電子部品２を仮圧着されたガラス基板３が不図示のテーブルにて搬送されてきて圧着作業位置に位置付けられると、まず受け部材１００によってガラス基板３の仮圧着部分に対応した下面が支持される。
【００１９】
次に、シリンダ装置１２のピストンロッド１３が伸張し、この動作により、揺動アーム１１は支持軸１０を中心として図１において時計方向に揺動する。揺動アーム１１が揺動すると、フォロアローラ１４、フランジ部材２８、２９を有する加圧力検出ユニット２０を介してスライダ８はガイド部材７に案内されつつ下動し、スライダ８に支持されている圧着ヘッド５も受け部材１００に向かって下動する。そして、圧着ヘッド５の下端がガラス基板３に仮圧着された電子部品２に当接した後は、シリンダ装置１２が圧着ヘッド５に付与する加圧力により、電子部品２は所定の押圧荷重にてガラス基板３に圧着される。圧着後は、シリンダ装置１２のピストンロッド１３が収縮し、圧着ヘッド５は上昇する。その後は、圧着作業の終了したガラス基板３が別のガラス基板と交換され、上記と同様にして圧着作業が繰り返される。
【００２０】
さて、本実施の形態における、加圧力検出ユニット２０について、図２を用いて詳説する。
【００２１】
加圧力検出ユニット２０は、ロードセルホルダ２１と加圧力伝達部材２２を有する。ロードセルホルダ２１は支持バー９の上端に固定支持されてなり、また中央部下部に開口２３を有し、この開口２３内にロードセル２４がその下面を支持バー９の上面に接するようにして嵌め込まれ支持される。このとき、開口２３の深さは、ロードセル２４全体の高さより深く設定される。また、このロードセルホルダ２１は、開口２３に続いて上方が開放空間２５となっていて、両者間には平面状の段部２６が形成される。なお、図中２４ａは、ロードセル２４の出力信号を取り出す信号線を示す。
【００２２】
一方、加圧力伝達部材２２は、ロードセル２４に対向するように配置された円柱状の移動軸２７と、この移動軸２７の上方に、フォロアローラ１４の径とほぼ同寸法の間隙を有して設けられた一対の円盤状の第一、第二のフランジ部材２８、２９と、移動軸２７の下端に設けられロードセルホルダ２１が有する開口２３の径より大なる径寸法を有する第三のフランジ部材３０を有する。そしてこの第三のフランジ部材３０は、ロードセルホルダ２１が有する開放空間２５内に位置付けられた後、蓋部材３１により開放空間２５が塞がれ、加圧力伝達部材２２がロードセルホルダ２１から抜け出るのを防止される。またこのとき、図３に示すように、第三のフランジ部材３０の下面３２が段部２６に接触した状態で、第三のフランジ部材３０の上面３０ａと蓋部材３１の下面間には、遊びＳが存在する。つまり、加圧力伝達部材２２は、ロードセルホルダ２１に対して、遊びＳ分だけ上下方向において相対移動可能とされる。
【００２３】
さらに、加圧力伝達部材２２を構成する移動軸２７には、その軸心にねじ軸３３がねじ込まれている。このねじ軸３３は、移動軸２７の全長よりも長く、そして上端には平行２平面３４が形成され、このねじ軸３３の回転量を調整することで、第三のフランジ部材３０の下面３２からのねじ軸突出量を調整できるようになっている。
【００２４】
図２は、ねじ軸３３の先端を第三のフランジ部材３０の下面３２より突出させた状態を、図３は、その突出量をゼロとした状態をそれぞれ示している。なお、図２、図３において、３５はロックナットを示す。
【００２５】
さて、アウターリードボンディング装置１の動作については前述したとおりであるが、ここで加圧力検出ユニット２０の作動を説明するにあたり、いま圧着ヘッド５の下端がガラス基板３に仮圧着された電子部品２に当接した状態にあり、しかもシリンダ装置１２により圧着ヘッド５を介して電子部品２に押圧荷重が作用している状態とする。従ってこの状態下では、シリンダ装置１２のピストンロッド１３が伸張することで、その加圧力は、揺動アーム１１、フォロアローラ１４、このフォロアローラ１４が間に配置される一対のフランジ部材２８、２９、加圧力検出ユニット２０を経由して圧着ヘッド５に伝達されることになる。
【００２６】
このとき、図２に示すように、ねじ軸３３の下端を第三のフランジ部材３０の下面３２より突出させてロードセル２４に当接させ、第三のフランジ部材３０の下面３２と段部２６とを離間させた状態とした場合においては、シリンダ装置１２が圧着ヘッド５に付与する加圧力は、この加圧力伝達経路中に配置されたロードセル２４を経由することになる。つまり、ロードセル２４は、シリンダ装置１２から圧着ヘッド５への加圧力伝達経路中に位置付けられることになる。従って、ロードセル２４においては、シリンだダ装置１２が圧着ヘッド５に付与する加圧力を検出することとなる。
【００２７】
これに対し、図３に示すように、ねじ軸３３の下端を第三のフランジ部材３０の下面３２より突出させないように調整し、第三のフランジ部材３０の下面３２と段部２６とを接触させた状態とした場合においては、シリンダ装置１２が圧着ヘッド５に付与する加圧力は、ロードセル２４を経由することなく、第三のフランジ部材３０の下面３２から段部２６を介して伝達されることになる。つまり、ロードセル２４は、シリンダ装置１２から圧着ヘッド５への加圧力伝達経路外に位置付けられることになる。従って、このときロードセル２４には、何ら加圧力が付加されない状態となる。
【００２８】
そこで、圧着作業を行なうにあたっては、まずその準備段階において、ねじ軸３３の回転量を調整して図２に示すように、ねじ軸３３の下端を第三のフランジ部材３０の下面３２より突出させロードセル２４に当接させた状態とする。そして、シリンダ装置１２を作動させて圧着ヘッド５を下動させ、ガラス基板３に仮圧着された電子部品２に当接させる。なお圧着ヘッド５をダミー基板に当接させるようにしてもかまわない。次に、ロードセル２４から信号線２４ａをとおって出力される信号を読み取る。これは、例えば信号線２４ａを不図示の表示装置に接続して表示するようにすればよい。そしてオペレータは、その表示装置を見ながら、シリンダ装置１２に接続された不図示の圧力制御弁を調整し、圧着時における圧着ヘッド５による押圧荷重が規定荷重となるように調整する。なお、実際にはロードセル２４で検出される値は、シリンダ装置１２が圧着ヘッド５に付与する加圧力であり、これに圧着ヘッド５など上下動する部材の自重を加えた総合計値が圧着時に電子部品に付与される押圧荷重となる。
【００２９】
このようにして、押圧荷重の設定が完了すると、ねじ軸３３を逆転させ、図３に示すように、ねじ軸３３の下端が第三のフランジ部材３０の下面３２より突出しないように調整する。その後は、シリンダ装置１２に接続された不図示の圧力制御弁を、先の準備段階で調整した位置に維持した状態で実際の圧着作業を行なう。
【００３０】
なお、圧着作業を継続的に行なうと、経年変化等で押圧荷重と規定荷重との間にずれが生じてくることも考えられる。そこで、押圧荷重を補正する間隔を、時間でもいいし、圧着作業回数でもよいが予め定めておき、その時間や回数の圧着作業が終了するたびに、ねじ軸３３を図２に示した位置に再度設定してロードセル２４をシリンダ装置１２から圧着ヘッド５への加圧力伝達経路中に位置付け、準備作業で行なったと同じことを行なうようにすると好ましい。
【００３１】
このように、上記した実施の形態によれば、ロードセル２４を選択的に、シリンダ装置１２から圧着ヘッド５への加圧力伝達経路中に位置付けたり、加圧力伝達経路外に位置付けたりすることができる。このため、例えば準備段階のように押圧荷重の設定を必要とするときにだけロードセル２４を加圧力伝達経路中に位置付け、ロードセル２４からの出力値を頼りにその設定を行ない、通常の稼動時においては加圧力伝達経路外に位置付けるように設定することができる。従って、圧着作業のたびにロードセル２４に押圧荷重、加圧力がかっていた従来と比較すると、ロードセル２４の寿命を大幅に伸ばすことができ、これは圧着装置の稼動率向上に大きく寄与する。
【００３２】
また、シリンダ装置１２側に設けたねじ軸３３の回転方向並びにその回転量を調整するだけで、圧着ヘッド５側に設けたロードセル２４を選択的に、シリンダ装置１２から圧着ヘッド５への加圧力伝達経路中に位置付けたり、加圧力伝達経路外に位置付けたりすることができるため、装置構成が非常に簡単で、しかもオペレータによる設定変えも簡単操作で行なえ、かつ短時間で行なうことができる。
【００３３】
また、ロードセル２４が圧着ユニット２００に組み込まれているため、ロードセル２４だけを圧着装置本体と別に取り扱うといった不便さもなく、管理上も好ましい。
【００３４】
なお、上記の実施の形態では、ねじ軸３３の回転をオペレータが行なうものであったが、不図示のモータまたはエアシリンダ等の駆動源を設け、ねじ軸３３の回転調整を自動的に行なうようにしてもかまわない。そしてこの場合、駆動源を不図示の制御装置で制御するように構成し、この制御装置に押圧荷重を補正するタイミングとなる時間や圧着作業回数等を予め設定しておき、その時期が到来したことを別途設けたタイマーやカウンタなどで検知し、制御装置自らが判断してそのタイミングで駆動源を作動させることでねじ軸３３を回転駆動させるようにしてもかまわない。さらにこの場合において、図２に示した状態下でロードセル２４からの信号を受信し、それを頼りに規定荷重となるように、シリンダ装置１２に接続された不図示の圧力制御弁を自動調整するものであってもかまわない。これらによれば、オペレータの介在を最小限にでき、省力化に大いに貢献することになる。
【００３５】
なお、上述した実施の形態においては、ロードセル２４を選択的に、シリンダ装置１２から圧着ヘッド５への加圧力伝達経路中に位置付けたり、加圧力伝達経路外に位置付けたりする切り換え装置として、ねじ軸３３を用いた例を説明したが、次のように構成することもできる。
【００３６】
図４、図５は別の切り換え装置を示し、先に示した実施の形態とは次の点が大きく相違する。
▲１▼ロードセルホルダ４２の中央部下部にはロードセル２４を保持するための開口４０は設けられるが、この開口４０の深さは、ロードセル２４全体の高さより浅く設定される。
▲２▼段部２６上には水平方向に移動できるスライド板４１が設けられる。
▲３▼ねじ軸３３が設けられていない代わりに、スライド板４１を水平移動させるシリンダ装置４４が設けられる。
【００３７】
本実施の形態においても、先に説明した実施の形態におけるロードセルホルダ２１に相当するロードセルホルダ４２を有し、開口４０の上方には開放空間２５が設けられるが、本実施の形態では、この開放空間２５を形成する側壁がスライド板４１のガイド溝４３として機能する。そして、ロードセルホルダ４２にはシリンダ装置４４が保持され、このシリンダ装置４４の駆動により、スライド板４１は、図５に実線で示す進出位置と、一点鎖線で示す後退位置との間を往復動できるようになっている。この進出位置では、スライド板４１の上面は第三のフランジ部材３０の下面と鉛直方向にて対向することになり、後退位置では対向しない位置とされる。なお、スライド板４１に関して、このスライド板４１の厚さに開口４０の深さを加えた長さは、ロードセル２４全体の高さより大となるようにその寸法が選択される。
【００３８】
従って、この実施の形態においては、スライド板４１を後退位置に位置付けた状態では、第三のフランジ３０の下面３２がロードセル２４に接することになり、よって、シリンダ装置１２が圧着ヘッド５に付与する加圧力は、揺動アーム１１、フォロアローラ１４、第一と第二のフランジ部材２８、２９、そして第三のフランジ部材３０、ロードセル２４を経由して圧着ヘッド５に伝達されることになる。つまり、加圧力伝達経路中にロードセル２４が位置付けられることになる。
【００３９】
これに対し、スライド板４１を進出位置に位置付けた状態では、シリンダ装置１２が圧着ヘッド５に付与する加圧力は、揺動アーム１１、フォロアローラ１４、第一と第二のフランジ部材２８、２９、そして第三のフランジ部材３０からスライド板４１を経由して圧着ヘッド５に伝達されることになる。つまり、加圧力伝達経路外にロードセル２４は位置付けられることになる。
【００４０】
このように、この実施の形態においても、ロードセル２４を選択的に、シリンダ装置１２から圧着ヘッド５への加圧力伝達経路中に位置付けたり、加圧力伝達経路外に位置付けたりすることができる。また、シリンダ装置４４を用いてスライド板４１を２位置間にて移動させるだけで、ロードセル２４を選択的に、シリンダ装置１２から圧着ヘッド５への加圧力伝達経路中に位置付けたり、加圧力伝達経路外に位置付けたりすることができる。またスライド板４１の移動動作をシリンダ装置４４を用いて自動的に行ない、シリンダ装置４４を制御する不図示の制御装置に押圧荷重を補正するタイミングとなる時間や圧着作業回数等を予め設定しておき、その時期が到来したことを制御装置自ら判断してそのタイミングでシリンダ装置４４を作動させることでスライド板４１を選択移動させるようにしてもかまわない。さらにこの場合において、スライド板４１を後退位置に位置付けた状態下で、ロードセル２４からの信号を受信し、それを頼りに、シリンダ装置１２に接続された不図示の圧力制御弁を自動調整するものであってもかまわない。また、ロードセル２４は、圧着ユニット２００に組み込まれている。従って、この本実施の形態においても、前述した第一の実施の形態と同様な作用効果を有するものである。
【００４１】
なお、第二の実施の形態においては、スライド板４１にシリンダ装置４４なる駆動源を有するように構成したが、特別な駆動源を設けることなく、位置の切り換えをオペレータが行なうものであっても良い。
【００４２】
また、いずれの実施の形態においても、ロードセル２４を揺動アーム１１と支持バー９との連結部分に組み込んだ例を示したが、ロードセル２４を組み込む箇所は、シリンダ装置１２などの加圧装置から圧着ヘッド５への加圧力伝達経路内であればいずれの場所であっても構わない。
【００４３】
また、加圧力検出器としてロードセル２４を例に説明したが、要は荷重変換器であり、例えば歪ゲージを用いた公知のものを使用することができる。
【００４４】
さらに、上記いずれの実施の形態においても、本発明をアウターリードボンディング装置に適用した例を説明したが、電子部品の圧着時、圧着ヘッドによる押圧荷重の管理が重要である圧着装置であれば、それ以外の装置にも適用することができる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、検出器の長寿命化を図り、電子部品圧着装置としての稼動率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用してなるアウターリードボンディング装置の一部断面正面図。
【図２】図１に示すＡ部の拡大一部断面正面図。
【図３】図２とは異る状態を示す拡大一部断面正面図。
【図４】別の実施の形態における図２に相当する拡大一部断面正面図。
【図５】図４におけるＣ−Ｃ線一部断面図。
【符号の説明】
１　　　アウターリードボンディング装置
１００　受け部材
２　　　電子部品
３　　　ガラス基板
４　　　異方性導電シート
２００　圧着ユニット
５　　　圧着ヘッド
６　　　基台
７　　　ガイド部材
８　　　スライダ
９　　　支持バー
１０　　支持軸
１１　　揺動アーム
１２　　シリンダ装置（加圧装置）
１３　　ピストンロッド
１４　　フォロアローラ
２０　　加圧力検出ユニット
２１　　ロードセルホルダ
２２　　加圧力伝達部材
２３　　開口
２４　　ロードセル（加圧力検出器）
２４ａ　信号線
２５　　開放空間
２６　　段部
２７　　移動軸
２８　　フランジ部材
２９　　フランジ部材
３０　　フランジ部材
３０ａ　第三のフランジ部材の上面
３１　　蓋部材
３２　　第三のフランジ部材の下面
３３　　ねじ軸（切り換え装置）
３４　　２平面
３５　　ロックナット
４０　　開口
４１　　スライド板（スライド部材）
４２　　ロードセルホルダ
４３　　ガイド溝
４４　　シリンダ装置
【図１】
2004039875.tif 000003
【図２】
2004039875.tif 000004
【図３】
2004039875.tif 000005
【図４】
2004039875.tif 000006
【図５】
2004039875.tif 000007