(57)【要約】【課題】挟ピッチで並べられた微小部品も容易にピックアップできるようにする。【解決手段】開口２０ｂを備えた枠部２０ａからなるバネ材の微小部品２０をピックアップする装置１０であって、微小部品２０の枠部２０ａの中空部に差し込むピックアップ用針１５を備え、ピックアップ用針１５の部品保持部１５ｂとなる部位の外径ｄ１は、ピックアップ用針１５を枠部２０ａの中空部に差し込んだ際に開口２０ｂが押し拡げられる大きさとし、開口２０ｂの拡がった反力によりピックアップ用針１５で微小部品２０を内嵌保持してピックアップする。【選択図】　図１
2004074317.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バネ性を有する枠部を備えた微小部品をピックアップする装置であって、
上記微小部品の枠部の中空部に差し込むピックアップ用針と、該ピックアップ用針の位置決め手段と、該ピックアップ用針の差込手段とを備え、
上記ピックアップ用針の部品保持部となる部位の外径は、該ピックアップ用針を上記枠部の中空部に差し込んだ際に該枠部が拡げられる大きさとし、該枠部の拡がった反力により、上記微小部品を上記ピックアップ用針で内嵌保持してピックアップする構成としていることを特徴とする微小部品ピックアップ装置。
【請求項２】
上記微小部品はＵ字形状または馬蹄形状等のバネ材からなり、上記枠部に自由端を形成する開口を備えた形状であり、
上記ピックアップ用針の外径は、上記枠部の円弧部の曲率半径の２倍よりも０．１〜０．３ｍｍ大きく設定し、
上記枠部の円弧部を一部とする仮想円の中心よりも上記開口側へ０．１〜０．２ｍｍずらした位置に上記ピックアップ用針を差し込む構成としている請求項１に記載の微小部品ピックアップ装置。
【請求項３】
上記微小部品の円弧部は直径１ｍｍ〜０．０１ｍｍ、枠部の幅および厚みは０．５ｍｍ〜０．０５ｍｍであり、該微小部品は０．５ｍｍ〜０．０５ｍｍの隙間をあけて高密度パターンでシート上に粘着された状態で形成されたものである請求項２に記載の微小部品のピックアップ装置。
【請求項４】
上記位置決め手段は、ＣＣＤカメラで撮影した画像を画像処理装置によりピックアップする上記微小部品の枠部の位置を求め、水平方向のＸ軸テーブルおよびＹ軸テーブルにより上記ピックアップ用針をＸ方向およびＹ方向に移動させて位置決めする構成とし、
上記差込手段は、垂直方向のＺ軸テーブルで上記ピックアップ用針をＺ方向に昇降させる構成としている請求項１乃至請求項３に記載の微小部品ピックアップ装置。
【請求項５】
上記ピックアップ用針の軸線を回転軸として、回転モータにより上記ピックアップ用針を回転可能な構成としている請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の微小部品ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は微小部品ピックアップ装置に関し、詳しくは、ＩＣパッドに接触して検査信号を入出力するためのコンタクトプローブ用やマイクロマシン用として好適に用いられる微小バネ材をシート上に高密度パターンで形成し、このシート上から微小バネ材を１個づつ取り上げるものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、微小な電子部品を加工、組立、検査、整列箱詰等を行う生産作業において、該微小部品の把握具として、種々の把持装置が提供されている。
例えば、実公昭６３−３４８６８号公報に開示された把握装置１では、図７に示すように、ピンセット２の根元部をホルダー３に差し込み、ピンセット固定部よりわずかに前方に位置する開き量調節ねじ７でピンセット２の最大開き量を制限していると共に、アクチュエータ４に連動した作動レバー５の先端に対向して設けられた作動ねじ６によりピンセット２を可動させている。なお、アクチュエータ４は、空圧や油圧やモータ等により駆動している。
【０００３】
また、特開昭６３−１５６６８０号では電歪素子、特公平５−２４７１号では圧電素子、特開平５−２９３３７７８号では積層型ピエゾ素子を、それぞれピンセットの把持部に組み込み、これらの素子に電圧を印加してピンセットを自動的に開閉して微小部品を把持する装置が提案されている。
さらに、特公平６３−５９００号、特開平７−２０５０７９号では微小部品を吸着保持してピックアップする装置が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記実公昭６３−３４８６８号公報に開示された把握装置１では、ピンセット２の先端で微小部品の外面を挟み込んで把持するため、把持する微小部品が多数並べられている場合には、隣接する微小部品の間にピンセット２の先端が開閉動作を行えるだけの隙間が必要となる。
したがって、各微小部品が極小ピッチで並べられている場合には、ピンセット２の先端が上記隙間に差し込めないか、あるいは、ピンセット２の先端を開閉させる際に隣接する微小部品を損傷させる恐れがある。
【０００５】
また、ピンセット２の開閉を担うアクチュエータ４は空圧やモータ等により駆動されているため、ピンセット２の先端の微小な開閉量の制御が困難である問題もある。
さらに、ピンセット２の開閉はアクチュエータ４との間に作動レバー５を介して行っているため、装置の軽量化および小型化が十分でない問題もある。
【０００６】
また、前記特開昭６３−１５６６８０号の電歪素子、特公平５−２４７１号の圧電素子、特開平５−２９３３７７８号の積層型ピエゾ素子を用いてピンセットを開閉制御する装置は、どれも構造自体が複雑であると共にピンセットを開閉させるための制御が複雑であり、その結果、非常に高価となる問題がある。
【０００７】
さらに、前記特公平６３−５９００号、特開平７−２０５０７９号で提案されている吸着保持する装置では、微小部品になればなるほど、吸着ノズルの断面積が小さくなる。よって、吸引力が上がらず、吸着力は小さくなるため、微小部品がシート上に粘着されている場合には、微小部品をシート上から剥がしてピックアップすることが容易に出来ない問題がある。
【０００８】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、シート上に狭いピッチで高密度に形成され、該シート上に粘着されている微小部品を、１個づつ容易にピックアップでき、かつ、装置の軽量化および小型化を可能とすることを課題としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、バネ性を有する枠部を備えた微小部品をピックアップする装置であって、
上記微小部品の枠部の中空部に差し込むピックアップ用針と、該ピックアップ用針の位置決め手段と、該ピックアップ用針の差込手段とを備え、
上記ピックアップ用針の部品保持部となる部位の外径は、該ピックアップ用針を上記枠部の中空部に差し込んだ際に該枠部が拡げられる大きさとし、該枠部の拡がった反力により、上記微小部品を上記ピックアップ用針で内嵌保持してピックアップする構成としていることを特徴とする微小部品ピックアップ装置を提供している。
【００１０】
上記構成とすると、ピックアップ用針をバネ材からなる微小部品の枠部の中空部に差し込むだけで、枠部が押し広げられてピックアップ用針に弾圧保持され、該ピックアップ用針を引き上げることで微小部品をピックアップすることができる。よって、微小部品が挟ピッチで並べられた場合であっても隣接する他の微小部品を損傷させることなく容易にピックアップすることができる。
また、微小部品の保持構造として、上記ピックアップ用針を枠部の中空部に差し込むというシンプルな構造を採っているため、装置の軽量・小型化が図られると共に安価に製造することができる。
さらに、バネ材からなる微小部品が、ピックアップ用針により押し広げられる枠部を有する形状であれば、どのような形状であってもピックアップすることができる。
【００１１】
上記微小部品はＵ字形状または馬蹄形状等のバネ材からなり、上記枠部に自由端を形成する開口を備えた形状であり、
上記ピックアップ用針の外径は、上記枠部の円弧部の曲率半径の２倍よりも０．１〜０．３ｍｍ大きく設定し、
上記枠部の円弧部を一部とする仮想円の中心よりも上記開口側へ０．１〜０．２ｍｍずらした位置に上記ピックアップ用針を差し込む構成としている。
【００１２】
上記のように、ピックアップ用針の外径をＵ字形状または馬蹄形状の枠部の円弧部の曲率半径の２倍よりも大きくしていると、ピックアップ用針により押し広げられた枠部が強い力でピックアップ用針の外周に外嵌され保持され、微小部品がシート上に粘着されていても、シートより微小部品を引きはがしてピックアップすることができる。
また、ピックアップ用針の外径と上記円弧部の曲率半径の２倍（上記仮想円の直径）との差を０．２〜０．３ｍｍとしていることで、上記微小部品の上記開口が拡がり過ぎることがなく、微小部品のクラック発生を防止できる。
【００１３】
さらに、ピックアップ用針の差込位置を、円弧部を一部とする仮想円の中心よりも開口側へ０．１〜０．２ｍｍ偏心させた位置としているので、微小部品の拡径された円弧部が復元しようとするバネ力でピックアップ用針から飛び出すように外れよるのを確実に防止できる。
【００１４】
上記微小部品の円弧部は直径１ｍｍ〜０．０１ｍｍ、好ましくは０．５ｍｍ〜０．１ｍｍ、枠部の幅および厚みは０．５ｍｍ〜０．０５ｍｍ、好ましくは０．０８〜０．０５ｍｍの微小の金属製バネ材からなる。この微小部品は０．５ｍｍ〜０．０５ｍｍ、好ましくは０．１ｍｍ〜０．２ｍｍの隙間をあけてＸ−Ｙ方向に高密度パターンで粘着シート上に形成されており、この高密度パターンで形成された微小部品を他の微小部品に損傷を与えることなく、粘着を剥がしてピックアップするものである。
【００１５】
上記微小部品は、例えば、ＬＩＧＡ（Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｅ　Ｇａｌｖａｎｏ−ｆｏｒｍｕｎｇ
Ａｂｆｏｒｍｕｎｇ）プロセスと呼ばれる方法で、放射光から得られるＸ線を使用した深いリソグラフィにより厚いレジストをパターンニングし、電気メッキで金型を作成し、モールドによって大量・高密度に形成しており、そのモールド金型に粘着シリコンゴムシートを押し付けることにより多数の微小部品を転写させて該モールド金型より一括して粘着シリコンゴムシート上に取り出している。
【００１６】
上記ピックアップ用針の位置決め手段は、ＣＣＤカメラで撮影した画像を画像処理装置によりピックアップする上記微小部品の枠部の位置を求め、水平方向のＸ軸テーブルおよびＹ軸テーブルにより上記ピックアップ用針をＸ方向およびＹ方向に移動させて位置決めする構成とし、
上記差込手段は、垂直方向のＺ軸テーブルで上記ピックアップ用針をＺ方向に昇降させる構成としている。
【００１７】
つまり、ＣＣＤカメラで微小部品を撮像し、２値化処理やパターンマッチング等の画像処理により微小部品の枠部の円弧部を一部とする仮想円の中心を割り出して、Ｘ軸テーブルおよび上記Ｙ軸テーブルで上記ピックアップ用針をＸ−Ｙ方向に移動させて位置決めすることができる。
そして、Ｚ軸テーブルで上記位置決めされたピックアップ用針を降下させて上記枠部の中空部に差し込み、ピックアップ用針を上昇させて微小部品をピックアップすることができる。
【００１８】
上記ピックアップ用針の軸線を回転軸として、回転モータにより上記ピックアップ用針を回転可能な構成としている。
【００１９】
上記構成とすることで、上記微小部品をピックアップした状態で、上記回転モータによりピックアップ用針を回転させることで、微小部品を任意の方向に向けることができ、ピックアップした微小部品を次工程で整列収容する際などに好適である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１乃至図３は第１実施形態を示す。
微小部品ピックアップ装置１０は、Ｘ軸テーブル１１と、該Ｘ軸テーブル１１にＸ方向に移動可能に設けたＴ字形状のＸ方向可動部１２と、該Ｘ方向可動部１２の一部であるＹ軸テーブル１２ａと、該Ｙ軸テーブル１２ａにＹ方向に移動可能に設けたＺ軸テーブル（兼、Ｙ方向可動部）１３と、該Ｚ軸テーブル１３に取り付けられたＣＣＤカメラ１７と、該Ｚ軸テーブル１３にＺ方向に移動可能に設けたＺ方向可動部１４と、該Ｚ方向可動部１４の上方に設けた回転モータ１６と、該Ｚ方向可動部１４より下方に垂下した針取付部１４ａと、該針取付部１４ａに取り付けられたピックアップ用針１５とを備えている。
【００２１】
本実施形態の微小部品２０は、マイクロマシンに使用するバネやＩＣパッドの検査用コンタクトプローブ等に用いられる微小バネ材からなる。その形状は、図２に示すように、自由端２０ｃを形成する開口２０ｂを備えた略Ｕ字形状の枠部２０ａを備え、Ｕ字形状のＲ部を円弧部２０ｄとしている。
この微小部品２０は、幅Ｗ及び厚さＷともに同一で、互いの隙間Ｓを挟ピッチとして粘着シリコンゴムシート２１上にＸ−Ｙ方向に高密度で配列している。なお、本実施形態では、Ｗ＝０．０６ｍｍ、Ｓ＝０．０１ｍｍとしている。
【００２２】
上記微小部品２０はＬＩＧＡ（Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｅ　Ｇａｌｖａｎｏ−ｆｏｒｍｕｎｇ　Ａｂｆｏｒｍｕｎｇ）プロセス方法で形成している。即ち、放射光から得られるＸ線を使用した深いリソグラフィにより厚いレジストをパターンニングし、電気メッキで金型を作成し、モールドによって微小部品２０を大量・高密度に作り出し、そのモールド金型に粘着シリコンゴムシート２１を押し付けることにより多数の微小部品２０を転写させて該モールド金型より一括して取り出している。
【００２３】
また、粘着シリコンゴムシート２１の下には、後述するピックアップ用針１５を突き刺す際の吸収材として、ゴムやスポンジ等のクッション材２２を敷設している。
【００２４】
ピックアップ用針１５は、図３に示すように、尖った先端部１５ａと円柱状の部品保持部１５ｂとを備え、部品保持部１５ａの外径をｄ１としている。
微小部品２０の円弧部２０ｄの曲率半径の２倍、即ち、円弧部２０ｄの内周縁を一部とする仮想円２１の直径をｄ２とし、その中心Ｃから開口２０ｂ側へと　Ｌだけ位置ズレした点をピックアップ用針１５の先端部１５ａを突き刺す差込ポイントＰとしている。
【００２５】
ここで、ピックアップ用針１５の部品保持部１５ａの外径ｄ１＝ｄ２＋αとし、０．１ｍｍ≦α≦０．３ｍｍとしていると共に、差込ポイントＰの位置ズレ量
Ｌは０．１ｍｍ≦　Ｌ≦０．２ｍｍとしている。
【００２６】
次に、微小部品ピックアップ装置１０による微小部品２０のピックアップ手順について説明する。
先ず、ＣＣＤカメラ１７で粘着シリコンゴムシート２１に張り付けられた微小部品２０を撮像し、２値化処理やパターンマッチング等の画像処理により特定の微小部品２０の枠部２０ａの円弧部２０ｄを一部とする仮想円２１の中心Ｃを割り出す。
【００２７】
そして、Ｘ軸テーブル１１およびＹ軸テーブル１２ａでＸ方向可動部１２およびＹ方向可動部１３をＸ−Ｙ方向に移動させて、仮想円２１の中心Ｃよりも開口２０ｂ側へ　Ｌずらした位置である差込ポイントＰの直上にピックアップ用針１５の先端部１５ａが位置させる。
次いで、Ｚ軸テーブル１３でＺ方向可動部１４を降下させることにより、ピックアップ用針１５の先端部１５ａを差込ポイントＰに突き刺して、ピックアップ用針１５の部品保持部１５ｂを枠部２０ａに内嵌する。
【００２８】
この際、ピックアップ用針１５の部品保持部１５ｂの外径ｄ１は、微小部品２０の円弧部２０ｄを一部とする仮想円の直径ｄ１（円弧部の曲率半径の２倍）よりも大きいため、枠部２０ａの自由端２０ｃが離反するように開口２０ｂが押し拡げられバネによる反力で、ピックアップ用針１５の部品保持部１５ｂの外周面を枠部２０ａが強い弾圧力で挟み込み、微小部品２０がピックアップ用針１５に外嵌保持される。
【００２９】
また、ピックアップ用針１５の差込ポイントＰを、仮想円２１の中心Ｃよりも開口２０ｂ側へ　Ｌずらしているので、仮想円２１の直径ｄ２よりも外径ｄ１の大きいピックアップ用針１５が円弧部２０ｄに擦れ当たるのを防止できると共に、開口２０ｂが拡がり過ぎず微小部品２０のクラック発生を防止することができる。
さらに、仮想円２１の中心Ｃからピックアップ用針１５の差込ポイントＰまでの偏心量　Ｌを０．１〜０．２ｍｍとして、あまり大きく偏心させ過ぎないことにより枠部２０ａのバネ効果で微小部品２０がピックアップ用針１５から水平方向に飛び出してしまうことも確実に防止できる。
【００３０】
次いで、Ｚ軸テーブル１３でＺ方向可動部１４を上昇させることにより、ピックアップ用針１５を上昇させて微小部品２０をピックアップすることができる。上記微小部品２０をピックアップした状態で、回転モータ１６によりピックアップ用針２０の軸線を回転軸として、ピックアップ用針２０を回転させることにより、微小部品２０を任意の方向に向けることができ、次工程でその微小部品２０をピックアップ用針１５から抜き取り収容ケースに整列配置させる。
【００３１】
上記構成とすると、ピックアップ用針１５を微小部品２０の枠部２０ａの中空部分に差し込むだけで、微小部品２０を保持することができるので、微小部品２０が挟ピッチで並べられた場合であっても、隣接する他の微小部品２０を損傷させることなく容易にピックアップできる。
また、ピックアップ用針１５を差し込むというシンプルな構造を採っているため、微小部品ピックアップ装置１０の軽量・小型化が図られると共に、装置１０自体を安価に製造することができる。
なお、上記ピックアップ装置１０は、各微小部品２０が挟ピッチで配置されておらず、各微小部品の隙間Ｓが大きい場合でも好適に用いられることは言うまでもない。
【００３２】
図４および図５は第２実施形態を示す。
第１実施形態との相違点は、微小部品３０の枠部３０ａを馬蹄形状としている点である。
微小部品３０は、図４に示すように、自由端３０ｃを形成する開口３０ｂを設けた馬蹄形状の枠部３０ａを備え、枠部３０ａのＲ部を円弧部３０ｄとしている。
この微小部品３０は、幅Ｗ及び厚さＷともに同一で、互いの隙間Ｓを挟ピッチとして粘着シリコンゴムシート２１上に多数配列している。
【００３３】
微小部品３０の円弧部３０ｄの曲率半径の２倍、即ち、円弧部３０ｄの内周縁を一部とする仮想円３１の直径をｄ２とし、その中心Ｃから開口３０ｂ側へと　Ｌだけ位置ズレした点をピックアップ用針１５の先端部１５ａを突き刺す差込ポイントＰとしている。
他の構成・ピックアップ手順は第１実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００３４】
図６（Ａ）は第３実施形態を示す。
第１実施形態との相違点は、微小部品４０の枠部４０ａをコの字形状としている点である。
微小部品４０は、自由端４０ｅを形成する開口４０ｄを設けたコの字形状の枠部４０ａを備え、該枠部４０ａは対向する一対の縦部４０ｃと該各縦部４０ｃの一端を連続する横部４０ｂとからなる。
【００３５】
微小部品４０の縦部４０ｃと横部４０ｂの内周縁を接線とする仮想円４１の直径をｄ２とし、その中心Ｃから開口４０ｄ側へと　Ｌだけ位置ズレした点をピックアップ用針１５の先端部１５ａを突き刺す差込ポイントＰとしている。
他の構成・ピックアップ手順は第１実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００３６】
図６（Ｂ）は第４実施形態を示す。
第１実施形態との相違点は、微小部品５０の枠部５０ａの開口５０ｄを狭くしたコの字形状としている点である。
微小部品５０は、自由端５０ｅを形成する開口５０ｄを設けた略コの字形状の枠部５０ａを備え、該枠部５０ａは対向する一対の縦部５０ｃと該各縦部５０ｃの一端を連続する横部５０ｂとからなると共に、各縦部５０ｃは開口５０ｄに向けて狭幅となるようテーパー状にしている。
【００３７】
微小部品５０の縦部５０ｃと横部５０ｂの内周縁を接線とする仮想円５１の直径をｄ２とし、その中心Ｃから開口５０ｄ側へとＬだけ位置ズレした点をピックアップ用針１５の先端部１５ａを突き刺す差込ポイントＰとしている。
他の構成・ピックアップ手順は第１実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００３８】
図７は第５実施形態を示す。
第１実施形態との相違点は、微小部品６０の枠部６０ａを瓢箪形状として開口のないバネ材としている点である。該枠部６０ａの一方側の円弧部６０ｂの中空部にピックアップ用針を差し込み、円弧部６０ｂを押し広げてピックアップ用針の外周に保持して、ピックアップするようにしている。
【００３９】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明によれば、ピックアップ用針を上記枠部の中空部分に差し込むだけで微小部品を保持できるので、微小部品が挟ピッチで並べられても、隣接する他の微小部品を損傷させることなく容易にピックアップすることができる。また、ピックアップ用針を差し込むというシンプルな構造を採っているため、微小部品ピックアップ装置の軽量・小型化が図られると共に、装置自体を安価に製造することができる。
【００４０】
さらに、回転モータを備えることで、ピックアップ用針の軸線を回転軸として、上記ピックアップ用針を回転可能な構成とすれば、微小部品をピックアップした状態で、上記回転モータでピックアップ用針を回転させて微小部品を任意の方向に向けることができ、ピックアップした微小部品を次工程で整列収容する場合等の作業性が良好となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の微小部品ピックアップ装置の斜視図である。
【図２】（Ａ）は第１実施形態の微小部品が配列された状態を示す上面図、（Ｂ）は側面図である。
【図３】第１実施形態の微小部品とピックアップ用針とを示す図面である。
【図４】第２実施形態の微小部品が配列された状態を示す上面図である。
【図５】第２実施形態の微小部品とピックアップ用針とを示す図面である。
【図６】（Ａ）は第３実施形態の微小部品の上面図、（Ｂ）は第４実施形態の微小部品の上面図である。
【図７】第５実施形態を示す図面である。
【図８】従来の把握装置の斜視図である。
【符号の説明】
１０　　　　　　微小部品ピックアップ装置
１１　　　　　　Ｘ軸テーブル
１２　　　　　　Ｘ方向可動部
１２ａ　　　　　Ｙ軸テーブル
１３　　　　　　Ｚ軸テーブル（Ｙ方向可動部）
１４　　　　　　Ｚ方向可動部
１５　　　　　　ピックアップ用針
１６　　　　　　回転モータ
１７　　　　　　ＣＣＤカメラ
２０、３０　　　微小部品
２０ａ、３０ａ　枠部
２０ｂ、３０ｂ　開口
２０ｃ、３０ｃ　自由端
２０ｄ、３０ｄ　円弧部
２１　　　　　　粘着シリコンゴムシート
２２　　　　　　クッション材
Ｃ　　　　　　　中心
Ｐ　　　　　　　差込ポイント
【図１】
2004074317.tif 000003
【図２】
2004074317.tif 000004
【図３】
2004074317.tif 000005
【図４】
2004074317.tif 000006
【図５】
2004074317.tif 000007
【図６】
2004074317.tif 000008
【図７】
2004074317.tif 000009
【図８】
2004074317.tif 000010