(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１部材の組み立て面と第２部材の組み立て面との間に接着剤を挟んだ状態で自動でならい動作を行うならい装置であって、
略水平な上面を有するベース基板と、
前記ベース基板の上面から上方に離間して配置され、前記第１部材を固定保持する保持手段と、
前記保持手段よりも上方に配置され、前記第１部材が保持された位置に対応させて前記第２部材を把持する把持手段と、
前記ベース基板に配置され、ならい動作を実行する際に前記把持手段を前記ベース基板の上面と略垂直方向および略水平方向に移動可能に支持する支持手段と、
前記ベース基板上に配置され、前記把持手段を前記ベース基板の上面と略垂直方向に移動させるとともにならい動作を実行する際は前記把持手段から離間する垂直方向移動手段と、
前記第２部材の組み立て面と前記第１部材の取り付け面との間に前記接着剤を挟むように前記第２部材を前記第１部材の取り付け面上に載置した状態で、前記ベース基板を略水平方向に振動させて、前記第１部材の組み立て面と第２部材の組み立て面とのならい動作を実行する振動手段と、
を備えることを特徴とするならい装置。
【請求項２】
前記第１部材がシャーシであり、前記第２部材がパワーモジュールであり、前記接着剤が放熱グリスであること、
を特徴とする請求項１に記載のならい装置。
【請求項３】
前記支持手段は、前記ベース基板上に設けられたリニアブッシュと前記リニアブッシュに一部が挿入されるとともに前記把持手段に接続するリニアシャフトとからなるリニアガイドであり、前記リニアシャフトが前記ベース基板の上面と略垂直方向および略水平方向に移動するための自由度を付与する隙間を前記リニアブッシュとリニアシャフトの間に有すること、
を特徴とする請求項１に記載のならい装置。
【請求項４】
前記振動手段による振動時における前記第１部材へ印加される応力が、前記第２部材の自重および前記把持手段の自重であること、
を特徴とする請求項１に記載のならい装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの部材間のならい動作を自動で行うならい装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、工業製品の組み立て等においては、部品の形状に倣ってハンドリングを行う把持装置が用いられており、たとえば吸着パッドに対して傾斜した面を備えるワークを姿勢変化させることなく確実に吸着保持可能な吸着保持装置などが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
その一方で、パワー系制御アンプ（たとえばインバータアンプ）の組み立て時においては、パワーモジュールにシャーシを取り付ける際、放熱グリスを塗布したシャーシとパワーモジュールとを作業者が自身の手で移動させ、手作業でならわした後に位置決めして固定していた。すなわち、シャーシに放熱グリスをスクリーン印刷した後、シャーシの組み立て面とパワーモジュールの組み立て面とを張り合わせて、これらの面がならうように作業者が手作業で該シャーシとパワーモジュールとをスクラブ動作させて手作業でならわした後に位置決めして固定していた。
【特許文献１】特開２００４−２０２６９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の技術によれば、ある程度スクラブ動作させて手作業でならわした後にこれらを剥がし、目視で放熱グリスの広がり状態を確認し、再度手作業でスクラブ動作させる。そして、これを繰り返すことにより、手作業でシャーシとパワーモジュールとをならわしていた。このため、シャーシおよびパワーモジュールに均一な応力がかからず、放熱グリスがシャーシの組み立て面とパワーモジュールの組み立て面とに均一に広がらない状態が発生していた。この場合には、シャーシとパワーモジュールとの密着度が高くならない。
【０００５】
パワーモジュール内には、チップが搭載されており、該チップは駆動時に発熱する。そしてシャーシとパワーモジュールとの密着度が低く、パワーモジュールの組み立て面においてチップに対応する位置に放熱グリスがない場合には、パワーモジュール内においてチップが発熱した熱をシャーシに効率良く逃がすことができず、パワーモジュールの基板に熱応力による破壊（クラック）が生じるという問題があった。
【０００６】
また、手作業でシャーシとパワーモジュールとをならわす場合には、作業を行う人による個人差が生じ、また同一作業者においても作業ごとに個体差が生じるため、個体差のない均一な放熱特性を有するパワー系制御アンプを製造することはできなかった。また、手作業によるスクラブ動作によるならい作業は手間がかかる作業であった。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、たとえばシャーシとパワーモジュールなどのような２つの部材を、該２つの部材の組み立て面同士の間に接着剤を挟んだ状態で密着性良く自動でならわせることが可能であり、簡便な構成からなるならい装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるならい装置は、第１部材の組み立て面と第２部材の組み立て面との間に接着剤を挟んだ状態で自動でならい動作を行うならい装置であって、略水平な上面を有するベース基板と、ベース基板の上面から上方に離間して配置され、第１部材を固定保持する保持手段と、保持手段よりも上方に配置され、第１部材が保持された位置に対応させて第２部材を把持する把持手段と、ベース基板に配置され、ならい動作を実行する際に把持手段をベース基板の上面と略垂直方向および略水平方向に移動可能に支持する支持手段と、ベース基板上に配置され、把持手段をベース基板の上面と略垂直方向に移動させるとともにならい動作を実行する際は把持手段から離間する垂直方向移動手段と、第２部材の組み立て面と第１部材の取り付け面との間に接着剤を挟むように垂直方向移動手段により第２部材を第１部材の取り付け面上に載置した状態で、ベース基板を略水平方向に振動させて、第１部材の組み立て面と第２部材の組み立て面とのならい動作を実行する振動手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、第１部材の組み立て面と第２部材の組み立て面との間に接着剤を挟んだ状態で、自動でスクラブ動作を実行することができ、第１部材の組み立て面と第２部材の組み立て面同士を密着性良く、効率的に自動でならわせることができる、という効果を奏する。
【００１０】
たとえば、第１部材がシャーシであり、第２部材がパワーモジュールであり、接着剤が放熱グリスである場合には、このように機械的に自動でならわすことでシャーシおよびパワーモジュールに均一な応力をかけてならし動作を実行することができ、シャーシの組み立て面とパワーモジュールの組み立て面とに放熱グリスが均一に広げて、パワーモジュールの組み立て面においてチップに対応する位置に放熱グリスを確実に配置することができ、シャーシの組み立て面とパワーモジュールの組み立て面との密着度を向上させることができる、という効果を奏する。
【００１１】
そして、シャーシの組み立て面とパワーモジュールの組み立て面との密着度を向上させることで、パワーモジュール内においてチップが発熱した熱をシャーシに効率良く逃がすことができ、パワーモジュールの基板に熱応力による破壊（クラック）が防止された高品質のインバータアンプを作製することができる、という効果を奏する。また、機械的に自動でならわすことで、手作業の場合のような個体差のない均一な放熱特性を有するインバータアンプを効率的に作製することができる、という効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明にかかるならい装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【００１３】
実施の形態
図１−１〜図１−３は、本発明の実施の形態にかかるならい装置の概略構成を示す図であり、図１−１は上面図、図１−２は図１−１における矢視Ａの方向からみた側面図、図１−３は図１−１における矢視Ｂの方向からみた側面図である。
【００１４】
本実施の形態にかかるならい装置は、パワー系制御アンプであるインバータアンプを組み立てる際に、シャーシ（第１部材）１の組み立て面とパワーモジュール（第２部材）３の組み立て面とをならわせるならい動作を自動で行うならい装置である。具体的には、図１−４に示すようなインバータアンプを組み立てる際に、シャーシ１の組み立て面１ａとパワーモジュール３の組み立て面３ａとの間に接着剤としての放熱グリス５を挟んだ状態でスクラブ動作することにより、パワーモジュール３の組み立て面３ａとシャーシ１の組み立て面１ａとをならわせるものである。
【００１５】
このような本実施の形態にかかるならい装置は、ベース基板１１と、保持部１３と、把持部１５と、支持部１７と、垂直方向移動部１９と、振動部２１と、を備える。ベース基板１１は、略水平な上面を有し、パワーモジュール３と把持部１５と支持部１７と垂直方向移動部１９とを支持するためのベース基板である。保持部１３は、たとえば図示しない移動機構によりベース基板１１の上面から上方に離間した状態で所定の位置に配置され、シャーシ１を固定保持する。なお、保持部１３は、所定の位置に固定されていても良い。
【００１６】
把持部１５は、ベース基板１１の上部における保持部１３よりもさらに上方に配置され、ベース基板１１の上部においてシャーシ１が保持された位置に対応させてパワーモジュール３を把持する。把持部１５は、略コの字形状を呈する把持部１５ａと把持部１５ｂとからなる。把持部１５ａと把持部１５ｂとは、把持部１５ａの内壁部に設けられた２つのシリンダ部１５ｅにより接続されている。また、把持部１５ａと把持部１５ｂと内壁部には、それぞれ支持チャック１５ｃおよび支持チャック１５ｄが設けられており、この支持チャック１５ｃと支持チャック１５ｄとの間にパワーモジュール３を挟み込むことで、パワーモジュール３を把持する。また、把持部１５ａと把持部１５ｂとはレールガイド１５ｆにより連結されている。
【００１７】
パワーモジュール３を把持する際には、まず２つのシリンダ部１５ｅを図１−１に示すようにＹ方向において伸張させて把持部１５ａと把持部１５ｂとの間を広げる。パワーモジュール３のチャッキングする側の側面にはチャッキングするための溝３ｂが支持チャック１５ｃおよび支持チャック１５ｄの位置に合わせて設けられている。このチャッキング溝３ｂに支持チャック１５ｃと支持チャック１５ｄとを合わせて位置決めし、２つのシリンダ部１５ｅを図１−１に示すようにＹ方向において収縮させることで、把持部１５によりパワーモジュール３を把持する。
【００１８】
支持部１７は、たとえばベース基板１１上の４つの角部にそれぞれ１つずつ配置され、把持部１５をベース基板１１の上面と略垂直方向および略水平方向に移動可能に支持する。ただし、支持部１７の基本位置はあらかじめ設定されており、略垂直方向および略水平方向への移動量はならい動作におけるパワーモジュール３の移動量程度にあらかじめ規制されて設定されている。すなわち、支持部１７は予め所定量だけ略垂直方向および略水平方向へ移動する自由度を与えられている。
【００１９】
支持部１７は、たとえば図２に示すように略円柱状のリニアブッシュ１７ａと、リニアブッシュ１７ａを貫通させるための略円柱状の中空部を内部に有する略円柱状のリニアシャフト１７ｂからなるリニアガイドであり、リニアブッシュ１７ａとリニアシャフト１７ｂとの間に広めの隙間１７ｄを設けることにより把持部１５を略水平方向に移動可能としている。
【００２０】
また、リニアシャフト１７ｂはベース基板１１の下部まで貫通しており、ベース基板１１から抜けないように先端部にストッパ１７ｃを有している。なお、ここでは、支持部１７として４本のリニアガイドを用いる場合について説明するが、リニアガイドは３本以上であり支持部１７としての機能を発揮できれば、その数量は特に限定されるものではない。
【００２１】
垂直方向移動部１９は、ベース基板１１上に配置され、把持部１５をベース基板１１の上面と略垂直方向（Ｚ方向）に移動させる。垂直方向移動部１９は、たとえばシリンダであり、そのピストン部１９ａの上端には、ストッパ１９ｂが設けられている。ストッパ１９ｂは、ピストン部１９ａが把持部１５ａ、１５ｂとの端部に設けられたフロート部材１９ｃからピストン部１９ａが抜けて把持部１５ａ、１５ｂが離脱しないようにするためのものである。
【００２２】
垂直方向移動部１９の高さ位置には、たとえばならし動作前に把持部１５がパワーモジュール３を把持する位置（図３−１参照）と、ならし動作を行う位置（図３−２参照）と、パワーモジュール３を把持した把持部１５をならし動作後にパワーモジュール３を外した把持部１５を上昇させる位置（図３−３参照）とがある。
【００２３】
振動部２１は、ベース基板１１を略水平方向に振動させてスクラブ動作させる振動手段である。スクラブ動作は、垂直方向移動部１９によりパワーモジュール３の組み立て面３ａをシャーシ１の取り付け面１ａ上に放熱グリスを挟んで載置した状態で行う。これにより、シャーシ１の取り付け面１ａとパワーモジュール３の組み立て面３ａとをならわせることができる。
【００２４】
つぎに、上記のように構成された本実施の形態にかかるならい装置の動作について説明する。まず、まず２つのシリンダ部１５ｅを図１−１に示すようにＹ方向において伸張させて把持部１５ａと把持部１５ｂとの間を広げ、パワーモジュール３のチャッキング溝に支持チャック１５ｃと支持チャック１５ｄとを合わせて位置決めし、２つのシリンダ部１５ｅを図１−１に示すようにＹ方向において収縮させることで、把持部１５によりパワーモジュール３を把持する。
【００２５】
つぎに、垂直方向移動部１９であるシリンダを用いて把持部１５を上方に移動（待避）させる。つぎに、シャーシ１を固定保持した保持部１３をたとえば図示しない移動機構により、把持部１５が把持したパワーモジュール３の位置に合わせて移動させる。ここで、シャーシ１の取り付け面１ａ上には、たとえば図４に示すように複数のライン状にディスペンサなどにより放熱グリス５が塗布してある。
【００２６】
ついで、垂直方向移動部１９であるシリンダを下げて把持部１５を下方に移動させてパワーモジュール３の組み立て面３ａをシャーシ１の取り付け面１ａ上に載置する。すなわち、パワーモジュール３の組み立て面３ａとシャーシ１の取り付け面１ａとで放熱グリスを挟んだ状態にする。このとき、パワーモジュール３がシャーシ１の取り付け面１ａ上に載置された後も、所定量だけシリンダを下げる。パワーモジュール３（把持部１５）に対するシリンダの影響力がなくなり、シャーシ１にはパワーモジュール３の自重および把持部１５の自重のみが印加される。そして、支持部１７にも、パワーモジュール３の自重および把持部１５の自重のみが掛かる。
【００２７】
この状態で、振動部２１により、ベース基板１１全体を略水平方向（Ｘ方向）に振動させてスクラブ動作させる。パワーモジュール３は、パワーモジュール３と把持部１５との自重、およびスクラブ動作の振動により支持部１７が予め与えられている自由度の範囲内で略垂直方向および略水平方向へ移動することにより、シャーシ１との間でならう。上述したリニアガイドの場合は、リニアブッシュ１７ａとリニアシャフト１７ｂとの間の隙間１７ｄの範囲内でリニアシャフト１７ｂが略垂直方向および略水平方向へ移動することにより、シャーシ１との間でならうこととなる。
【００２８】
以上のスクラブ動作により、シャーシ１の取り付け面１ａとパワーモジュール３の組み立て面３ａとを、放熱グリスを挟んだ状態でならわせることができる。
【００２９】
以上のような本実施の形態にかかるならい装置によれば、シャーシ１の組み立て面１ａとパワーモジュール３の組み立て面３ａとの間に放熱グリス５を挟んだ状態で、自動でスクラブ動作を実行することができ、シャーシ１の組み立て面１ａとパワーモジュール３の組み立て面３ａ同士を密着性良く、効率的に自動でならわせることができる。
【００３０】
このように機械的に自動でならわすことで、シャーシおよびパワーモジュールに均一な応力をかけてならし動作を実行することができ、シャーシの組み立て面１ａとパワーモジュールの組み立て面３ａとに放熱グリスが均一に広がり、パワーモジュールの組み立て面３ａにおいてチップに対応する位置に放熱グリスを確実に配置することができ、シャーシの組み立て面１ａとパワーモジュールの組み立て面３ａとの密着度を向上させることができる。
【００３１】
そして、シャーシの組み立て面１ａとパワーモジュールの組み立て面３ａとの密着度を向上させることで、パワーモジュール内においてチップが発熱した熱をシャーシに効率良く逃がすことができ、パワーモジュール３の基板に熱応力による破壊（クラック）が防止された高品質のインバータアンプを作製することができる。
【００３２】
また、本実施の形態にかかるならい装置によれば、機械的に自動でならわすことで、手作業の場合のような個体差のない均一な放熱特性を有するインバータアンプを効率的に作製することができる。
【００３３】
なお、保持部１３を、図５に示すように複数のシャーシ１を固定可能な円盤状の形態とし、一つのシャーシ１のならい動作の終了後に該円盤状の保持部１３を回転させて未実施のシャーシ１を所定の位置に配置することにより、複数のならし動作を効率的に行うことも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
以上のように、本発明にかかるならい装置は、２つの部材の組み立て面同士の間に接着剤を挟んだ状態で、これらの２つの部材の組み立て面同士を密着性良く自動でならわせる場合に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１−１】本発明の実施の形態にかかるならい装置の概略構成を示す上面図である。
【図１−２】本発明の実施の形態にかかるならい装置の概略構成を示す図であり、図１−１における矢視Ａの方向からみた側面図である。
【図１−３】本発明の実施の形態にかかるならい装置の概略構成を示す図であり、図１−１における矢視Ｂの方向からみた側面図である。
【図１−４】本発明の実施の形態にかかるならい装置によりならい動作を実行して組み立てるインバータアンプの一例を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかるならい装置の支持部であるリニアガイドの構成の一例を説明するための断面図である。
【図３−１】本発明の実施の形態にかかる垂直方向移動部の高さ位置の一例を説明するための側面図である。
【図３−２】本発明の実施の形態にかかる垂直方向移動部の高さ位置の一例を説明するための側面図である。
【図３−３】本発明の実施の形態にかかる垂直方向移動部の高さ位置の一例を説明するための側面図である。
【図４】シャーシの取り付け面上には、複数のライン状の放熱グリスを塗布した状態を説明するための上面図である。
【図５】保持部の形状の一例を示す図であり、円盤状の保持部を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  シャーシ
３  パワーモジュール
３ａ  組み立て面
３ｂ  チャッキング溝
５  放熱グリス
１１  ベース基板
１３  保持部
１５  把持部
１５ａ  把持部
１５ｂ  把持部
１５ｃ  支持チャック
１５ｄ  支持チャック
１５ｅ  シリンダ部
１５ｆ  レールガイド
１７  支持部
１７ａ  リニアブッシュ
１７ｂ  リニアシャフト
１７ｃ  ストッパ
１７ｄ  隙間
１９  垂直方向移動部
１９ａ  ピストン部
１９ｂ  ストッパ
１９ｃ  フロート部材
２１  振動部
【図１−１】
0004731524.tif 000002
【図１−２】
0004731524.tif 000003
【図１−３】
0004731524.tif 000004
【図１−４】
0004731524.tif 000005
【図２】
0004731524.tif 000006
【図３−１】
0004731524.tif 000007
【図３−２】
0004731524.tif 000008
【図３−３】
0004731524.tif 000009
【図４】
0004731524.tif 000010
【図５】
0004731524.tif 000011