(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部において電子部品を真空吸着可能であるノズルスライダと、このノズルスライダを軸線方向の一定範囲で摺動自在に支持するノズルホルダと、前記ノズルスライダが前記先端部方向に最も突出する突出位置と最も引込む引込み位置との間で、該ノズルスライダを前記先端部方向に付勢する緩衝ばねとを有してなる電子部品吸着ノズルを備え、電子部品を基板上に搭載する電子部品搭載装置において、
直接接触し相互に摺動する関係にある前記ノズルスライダと前記ノズルホルダとの間に前記緩衝ばねに加えて更に、前記ノズルスライダを前記先端部方向に付勢可能である加圧ばねと、加圧力伝達部材と、が設けられ、前記加圧力伝達部材は前記軸線方向に移動可能であると共に前記加圧ばねにより前記ノズルスライダの前記先端部方向に付勢され前記ノズルスライダの摺動範囲の所定の中間摺動位置及び前記引込み位置の間の引込み側摺動範囲において前記ノズルスライダに当接し前記中間摺動位置及び前記突出位置の間の突出側摺動範囲において前記ノズルスライダから離間するように設置され、前記加圧ばねと前記緩衝ばねとの合成ばね定数が前記引込み側摺動範囲において前記突出側摺動範囲におけるよりも大きくなるようにされたことを特徴とする電子部品搭載装置。
【請求項２】
請求項１において、前記加圧力伝達部材が前記突出側摺動範囲の前記ノズルスライダから離間し、且つ、前記引込み側摺動範囲の前記ノズルスライダに当接可能であるように、前記加圧力伝達部材に前記ノズルスライダの前記先端部側から当接して、該加圧力伝達部材の軸線方向移動を規制するストッパが設けられたことを特徴とする電子部品搭載装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記加圧ばねは前記緩衝ばねよりも大きなばね定数を有し、該加圧ばねと前記緩衝ばねとが直列に装架されたことを特徴とする電子部品搭載装置。
【請求項４】
先端部において電子部品を真空吸着可能であるノズルスライダと、このノズルスライダを軸線方向の一定範囲で摺動自在に支持するノズルホルダと、前記ノズルスライダが前記先端部方向に最も突出する突出位置と最も引込む引込み位置との間で、該ノズルスライダを前記先端部方向に付勢する緩衝ばねとを有してなる電子部品吸着ノズルを備え、電子部品を基板上に搭載する電子部品搭載装置において、
前記緩衝ばねに加えて前記ノズルスライダを前記先端部方向に付勢可能である加圧ばねが設けられ、この加圧ばねと前記緩衝ばねとの合成ばね定数は前記ノズルスライダの摺動範囲の所定の中間摺動位置及び前記引込み位置の間の引込み側摺動範囲において、前記中間摺動位置及び前記突出位置の間の突出側摺動範囲におけるよりも大きくなるようにされ、
前記加圧ばねのばね定数と前記緩衝ばねのばね定数との和が前記引込み側摺動範囲における前記合成ばね定数と等しくなるように、前記加圧ばねと前記緩衝ばねとが並列に装架され、且つ、前記ノズルスライダが前記加圧ばねに付勢される摺動範囲が前記引込み側摺動範囲に制限されたことを特徴とする電子部品搭載装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品を基板上に搭載する電子部品搭載装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子部品を基板上に搭載するために図８に示されるような、電子部品を真空吸着可能である電子部品吸着ノズル１００を備えた電子部品搭載装置が広く使用されている。電子部品搭載装置はＺ方向の筒状体のスライドシャフトと、このスライドシャフトをＺ方向移動自在、且つ、θ軸回りに回転自在に支持するヘッド部と、このヘッド部をＸ−Ｙ方向移動自在に支持するＸ−Ｙ駆動部とを有している。
【０００３】
電子部品吸着ノズル１００はスライドシャフト下端近傍に着脱自在に支持され、スライドシャフトを介して供給される負圧により自身の先端部において電子部品を真空吸着可能とされると共に、電子部品供給装置と基板との間で移動自在とされている。
【０００４】
電子部品吸着ノズル１００は、先端部１０２ａにおいて電子部品を真空吸着可能であるノズルスライダ１０２と、このノズルスライダ１０２を軸線方向の一定範囲で摺動自在に支持するノズルホルダ１０４と、前記ノズルスライダ１０２が前記先端部１０２ａ方向に最も突出する突出位置と最も引込む引込み位置との間において、該ノズルスライダ１０２を先端部１０２ａ方向に付勢する緩衝ばね１０６とを有して構成されている。
【０００５】
ノズルスライダ１０２は、電子部品１０８を電子部品供給装置において真空吸着するとき、又は、基板上に載置するときに、該電子部品１０８を電子部品供給装置又は基板と先端部１０２ａとの間に挟み込むと共に、この際、ノズルホルダ１０４側に引込むことにより電子部品の破損を回避するようにされ、常態で緩衝ばね１０６により先端部１０２ａの方向に付勢されて、下限の前記突出位置に保持されている。
【０００６】
緩衝ばね１０６の付勢力が強過ぎると電子部品を破損させる恐れがあるので、適宜な付勢力の緩衝ばね１０６が電子部品吸着ノズル１００に装架されている。
【０００７】
ここで、近年、スタッドバンプ付きのフリップチップのように、基板上に載置した後、更に加圧して基板上に密着、安定させる必要がある電子部品が増加している。
【０００８】
例えば、図８に示されるフリップチップ１０８の場合、該フリップチップ１０８の下面側のスタッドバンプ１０８ａを基板１１０上のパッド１１０ａに合致させて該基板１１０上に載置した後、更に加圧してスタッドバンプ１０８ａを塑性変形させ、パッド１１０ａ上に密着、安定させる必要がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、緩衝ばね１０６は、電子部品を基板上に載置するときの衝撃を吸収し、衝撃力を低減して電子部品の破損を防止するために、ノズルスライダ１０２を前記先端部１０２ａ方向に小さな付勢力で付勢するように設定され、一般的にこの付勢力はスタッドバンプを基板上のパッドに密着させるために必要とされる加圧力よりも小さい。
【００１０】
従って、ノズルスライダ１０２の先端部１０２ａをフリップチップ１０８に押し付けてノズルスライダ１０２と基板１１０との間にフリップチップ１０８を挟んでも、十分な加圧力が得られず、スタッドバンプ１０８ａを基板上１１０のパッド１１０ａに密着させることができないという問題があった。
【００１１】
これに対してノズルスライダ１０２の摺動範囲を拡大し、ノズルスライダ１０２を深く引込ませることにより、緩衝ばね１０６の付勢力を大きくすることができるが、ノズルスライダ１０２の摺動範囲の拡大は電子部品吸着ノズルを（特に軸線方向に）大型化させることになり、近年のコンパクト化の要求に反することとなる。
【００１２】
又、緩衝ばね１０６を大きなばね定数のばねとすると共に、電子部品吸着ノズル１００を電子部品供給装置及び基板上に下降させる速度を遅くすれば、スタッドバンプを基板上のパッドに密着させるための十分な加圧力が得られると共に、該フリップチップが基板に当接するときの衝撃力も小さく抑えられ、フリップチップの破損を防止することができる。
【００１３】
しかし、電子部品吸着ノズルの下降速度を遅くすることは生産効率の低下という新たな問題を発生させることとなる。
【００１４】
本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであって、電子部品を破損させることなく基板上に載置し、適宜な荷重で加圧することができる生産効率のよい電子部品搭載装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、請求項１のように、先端部において電子部品を真空吸着可能であるノズルスライダと、このノズルスライダを軸線方向の一定範囲で摺動自在に支持するノズルホルダと、前記ノズルスライダが前記先端部方向に最も突出する突出位置と最も引込む引込み位置との間で、該ノズルスライダを前記先端部方向に付勢する緩衝ばねとを有してなる電子部品吸着ノズルを備え、電子部品を基板上に搭載する電子部品搭載装置において、前記緩衝ばねに加えて前記ノズルスライダを前記先端部方向に付勢可能である加圧ばねが設けられ、この加圧ばねと前記緩衝ばねとの合成ばね定数は前記ノズルスライダの摺動範囲の所定の中間摺動位置及び前記引込み位置の間の引込み側摺動範囲において、前記中間摺動位置及び前記突出位置の間の突出側摺動範囲におけるよりも大きくなるようにされたことを特徴とする電子部品搭載装置により、上記目的を達成するものである。
【００１６】
又、前記加圧ばねは前記緩衝ばねよりも大きなばね定数を有し、該加圧ばねと緩衝ばねとを直列に装架してもよい。
【００１７】
更に、前記加圧ばねのばね定数と前記緩衝ばねのばね定数との和が前記引込み側摺動範囲における前記合成ばね定数と等しくなるように、前記加圧ばねと緩衝ばねとを並列に装架し、且つ、前記ノズルスライダが前記加圧ばねに付勢される摺動範囲を前記引込み側摺動範囲に制限してもよい。
【００１８】
更に又、前記加圧ばねにより前記ノズルスライダの前記先端部方向に付勢されると共に、該ノズルスライダに当接・離間することにより該ノズルスライダに前記加圧ばねの付勢力を伝達・遮断可能である加圧力伝達部材と、この加圧力伝達部材が前記突出側摺動範囲の前記ノズルスライダから離間し、且つ、前記引込み側摺動範囲の前記ノズルスライダに当接可能であるように、前記加圧力伝達部材に前記ノズルスライダの前記先端部側から当接して、該加圧力伝達部材の軸線方向移動を規制するストッパとを設けてもよい。
【００１９】
本発明によれば、電子部品を破損させることなく基板上に載置し、適宜な荷重で加圧することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の例に係る電子部品搭載装置１０は、図１及び図２に示される電子部品吸着ノズル１２の構造に特徴を有している。該電子部品搭載装置１０の全体構造について概説すると、該電子部品搭載装置１０はＺ方向の筒状体のスライドシャフト１４と、このスライドシャフト１４をＺ方向移動自在、且つ、θ軸回りに回転自在に支持するヘッド部１６と、このヘッド部１６をＸ−Ｙ方向移動自在に支持するＸ−Ｙ駆動部１８とを有している。
【００２１】
前記電子部品吸着ノズル１２は前記スライドシャフト１４下端近傍に着脱自在に支持され、該スライドシャフト１４を介して供給される負圧により先端部２６ａにおいて電子部品２０を真空吸着可能、電子部品供給装置２２と基板２４との間で移動自在とされている。なお、図２中の符号２０ａは前記電子部品２０のスタッドバンプ（端子）を、符号２４ａは該スタッドバンプ２０ａと接合される前記基板２４上のパッドを示している。
【００２２】
以下、該電子部品吸着ノズル１２の構造について説明する。なお、電子部品搭載装置１０の他の部分の構造については従来と同様であるので説明を省略する。
【００２３】
前記電子部品吸着ノズル１２は、前記先端部２６ａにおいて電子部品を真空吸着可能であるノズルスライダ２６と、このノズルスライダ２６を軸線方向の一定範囲で摺動自在に支持するノズルホルダ２８と、前記ノズルスライダ２６が前記先端部２６ａ方向に最も突出する突出位置と最も引込む引込み位置との間で、該ノズルスライダ２６を前記先端部２６ａ方向に付勢する緩衝ばね３０と、この緩衝ばね３０に加えて前記ノズルスライダ２６を前記先端部２６ａ方向に付勢可能である加圧ばね３２とを有し、この加圧ばね３２と前記緩衝ばね３０との合成ばね定数が前記ノズルスライダ２６の摺動範囲の所定の中間摺動位置（後述）及び前記引込み位置の間の引込み側摺動範囲において、前記中間摺動位置及び前記突出位置の間の突出側摺動範囲におけるよりも大きくなるようにされている。
【００２４】
前記ノズルスライダ２６は、下端側の前記先端部２６ａ及び上端部２６ｂが中間部２６ｃよりも細い中空の段付軸状の筒状体で、前記中間部２６ｃの下端近傍外周部には水平方向のピン３３が嵌着し外側に突出している。
【００２５】
前記ノズルホルダ２８は、前記スライドシャフト１４に着脱される外周部略上半部２８ａがニップル様形状とされた筒状体で、内周面２８ｂの略下半部において前記ノズルスライダ２６の前記中間部２６ｃに遊嵌している。又、前記ノズルホルダ２８は下端近傍側壁に形成された軸線方向の長孔２８ｃにおいて前記ピン３３に遊嵌している。
【００２６】
これによりノズルホルダ２８は、前記ノズルスライダ２６を軸線方向一定範囲で摺動自在、且つ、回転不能に支持している。
【００２７】
又、前記ノズルホルダ２８の上端部には中心孔２８ｄを有するリング状の天板部２８ｅが形成され、更に前記内周面２８ｂの軸線方向略中央位置には円周方向の溝部２８ｆが形成されている。
【００２８】
前記緩衝ばね３０は、前記ノズルスライダ２６の前記上端部２６ｂを取り巻くように配置された圧縮コイルばねで、上端においてリング板状体の加圧力伝達部材３４に当接している。
【００２９】
この加圧力伝達部材３４は、外周部において前記ノズルホルダ２８の前記内周面２８ｂと遊嵌すると共に、上端において前記加圧ばね３２に当接し、該加圧ばね３２により前記ノズルスライダ２６の前記先端部２６ａ方向に付勢されている。
【００３０】
又、前記加圧力伝達部材３４は、前記ノズルスライダ２６の前記上端部２６ｂよりも小さな内径の中心孔３４ａを有し、該上端部２６ｂに当接・離間することにより前記加圧ばね３２の付勢力を前記ノズルスライダ２６に伝達・遮断可能とされると共に、Ｃリングであるストッパ３６により軸線方向の移動が規制され、常態で下限位置に保持されている。
【００３１】
前記ノズルスライダ２６が該下限位置の該加圧力伝達部材３４に当接する摺動位置が前記引込み側摺動範囲と前記突出側摺動範囲との境界の前記中間摺動位置とされている。
【００３２】
このストッパ３６は、前記ノズルホルダ２８の前記溝部２８ｆに嵌着すると共に、前記加圧力伝達部材３４が前記突出側摺動範囲の前記ノズルスライダ２６から離間し、且つ、前記引込み側摺動範囲の前記ノズルスライダ２６に当接可能であるように、前記加圧力伝達部材３４に下端側（前記ノズルスライダ２６の前記先端部２６ａ側）から当接することにより、該加圧力伝達部材３４の軸線方向移動を規制している。
【００３３】
前記加圧ばね３２は前記緩衝ばね３０よりも大きなばね定数を有する圧縮コイルばねで、外周部において前記ノズルホルダ２８の前記内周面２８ｂの略上半部に遊嵌すると共に、上端において前記天板部２８ｅに当接している。
【００３４】
即ち、前記加圧ばね３２と前記緩衝ばね３０とは直列に装架され、前記加圧ばね３２は前記加圧力伝達部材３４、前記緩衝ばね３０を介して前記ノズルスライダ２６を前記先端部２６ａ方向に付勢し、該ノズルスライダ２６は、常態で前記突出位置に保持されている。
【００３５】
更に、前記ノズルスライダ２６の前記突出側摺動範囲において、前記加圧力伝達部材３４が前記下限位置に保持されるように、前記加圧ばね３２は前記下限位置の前記加圧力伝達部材３４と前記天板部２８ｅとの間に圧縮して装架されて、この状態で前記突出側摺動範囲の前記緩衝ばね３０の付勢力よりも大きな付勢力とされている。
【００３６】
これにより、前記加圧ばね３２は前記突出側摺動範囲の前記ノズルスライダ２６と連動することなく一定長に保持されると共に、引込み側摺動範囲の前記ノズルスライダ２６と連動して伸縮するようにされている。
【００３７】
即ち、前記加圧ばね３２と前記緩衝ばね３０との合成ばね定数は、前記引込み側摺動範囲において前記加圧ばね３２のばね定数と等しくされ、前記突出側摺動範囲における（前記緩衝ばね３０のばね定数と等しいばね定数）よりも大きくされている。
【００３８】
次に、本実施の形態の例に係る電子部品搭載装置１０の電子部品搭載時における作用について説明する。
【００３９】
前記電子部品供給装置２２において、電子部品２０を真空吸着するときは、前記ヘッド部１６及び前記Ｘ−Ｙ駆動部１８を駆動して前記電子部品吸着ノズル１２をＸ−Ｙ方向へ移動させ、前記電子部品供給装置２２上の電子部品２０の上方に移動させた後、下降させ、前記ノズルスライダ２６の前記先端部２６ａを電子部品２０上面に押し付けつつ、前記スライドシャフト１４から負圧を供給して該電子部品２０を真空吸着する。
【００４０】
この際、前記ノズルスライダ２６が前記突出側摺動範囲内で摺動するように前記ヘッド部１６を制御、駆動する。これにより、前記ノズルスライダ２６は前記緩衝ばね３０の付勢力に抗して引込みつつ、前記電子部品供給装置２２の取付誤差等を吸収し、前記電子部品２０と密着して、該電子部品２０を破損させることなく確実に真空吸着する。
【００４１】
該電子部品２０を真空吸着後、前記ヘッド部１６を駆動して前記電子部品吸着ノズル１２を上昇させると、前記電子部品２０も前記電子部品吸着ノズル１２と共に上昇する。
【００４２】
この真空吸着した電子部品２０を前記基板２４上に搭載するときは、まず前記ヘッド部１６及び前記Ｘ−Ｙ駆動部１８を駆動して前記電子部品２０を基板２４上の所定の搭載位置上方まで移動させた後、下降させ、該電子部品２０を前記基板２４上に当接させる。
【００４３】
この際、前記電子部品２０の前記スタッドバンプ２０ａと前記基板２４上の前記パッド２４ａとを一致させると共に、前記ノズルスライダ２６が前記突出側摺動範囲内で摺動するように、前記ヘッド部１６及び前記Ｘ−Ｙ駆動部１８を制御、駆動する。
【００４４】
これにより、前記ノズルスライダ２６は前記緩衝ばね３０の付勢力に抗して引込みつつ、前記電子部品２０が前記基板２４に当接するときの衝撃を吸収し、該電子部品２０に作用する衝撃力を低く抑える。
【００４５】
次に、前記ヘッド部１６を駆動して前記電子部品吸着ノズル１２を更に下降させ、前記ノズルスライダ２６を前記引込み側摺動範囲まで引込ませる。
【００４６】
前記ノズルスライダ２６は、前記中間引込み位置まで引込んで前記加圧力伝達部材３４に当接した後、該加圧力伝達部材３４と共に更に引込み、前記加圧ばね３２を収縮させる。
【００４７】
前記ノズルスライダ２６は、該加圧ばね３２の付勢力で前記先端部２６ａ方向に付勢され、前記電子部品２０の前記スタッドバンプ２０ａを基板２４上の前記パッド２４ａに押し付けて塑性変形させる。
【００４８】
これにより、電子部品２０は基板２４上に密着・安定する。
【００４９】
前記加圧ばね３２が前記下限位置の前記加圧力伝達部材３４と前記天板部２８ｅとの間に圧縮して装架されて、この状態で前記突出側摺動範囲の前記緩衝ばね３０の付勢力よりも大きな付勢力とされているので、前記ノズルスライダ２６が引込みながら前記中間引込み位置を通過する際、図３に示されるように、前記ノズルスライダ２６に作用する付勢力が不連続に増大し、短い摺動範囲で比較的大きな加圧力を得ることができる。
【００５０】
次に、スライドシャフト１４側からの前記電子部品吸着ノズル１２への負圧の供給を停止すると共に、前記電子部品吸着ノズル１２に若干の正圧を供給しながら、前記ヘッド部１６を駆動して該電子部品吸着ノズル１２を上昇させると、前記電子部品２０は該電子部品吸着ノズル１２から解放されて前記基板２４上に載置される。
【００５１】
以後同様に電子部品の搭載を繰り返す。
【００５２】
なお、前記実施の形態の例において、前記電子部品吸着ノズル１２は前記加圧力伝達部材３４と前記ストッパ３６とを有し、前記中間摺動位置で前記ノズルスライダ２６に作用する付勢力を不連続に増大させているが、本発明はこれに限定されるものではなく、必要とされる加圧力が比較的小さい場合には、図４に示される実施の形態の第２例のように、前記ストッパ３６を設けることなく、前記中間摺動位置において前記ノズルスライダ２６に作用する付勢力が、図５に示されるように、連続的に増大する電子部品吸着ノズル４０としてもよい。
【００５３】
この電子部品吸着ノズル４０においては、前記ノズルスライダ２６が前記突出位置から引込むと、前記緩衝ばね３０と共に前記加圧ばね３２も収縮し、前記ノズルスライダ２６が前記上端部２６ｂにおいて前記加圧力伝達部材３４と当接した摺動位置が中間摺動位置となる。
【００５４】
又、前記加圧ばね３２と前記緩衝ばね３０との合成ばね定数は、前記引込み摺動範囲において前記加圧ばね３２のばね定数と等しく、前記突出側摺動範囲において前記緩衝ばね３０のばね定数よりも小さい。
【００５５】
この実施の形態の第２例においても、引込み側摺動範囲の前記合成ばね定数は前記突出側摺動範囲の合成ばね定数よりも大きくされ、従来の緩衝ばねのみを備える電子部品吸着ノズルに対し、前記引込み側摺動範囲においてノズルスライダを強く付勢することができる。
【００５６】
なお、この実施の形態の第２例においては、前記加圧ばね３２が前記緩衝ばね３０の下方に配置されるようにしてもよい。
【００５７】
次に、本実施の形態の第３例について説明する。
【００５８】
本実施の形態の第３例は、図６に示されるように、前記実施の形態の第１例に係る前記電子部品吸着ノズル１２に対して、前記加圧ばね３２と前記緩衝ばね３０とが並列に配置された電子部品吸着ノズル５０としたことを特徴としている。他の点については前記実施の形態の第１例と同じであるので説明を省略する。
【００５９】
この電子部品吸着ノズル５０においては、前記引込み側摺動範囲において前記加圧ばね３２の付勢力に前記緩衝ばね３０の付勢力を加えた付勢力が前記ノズルスライダ２６に作用するので、前記引込み側摺動範囲において前記加圧ばね３２の付勢力のみが前記ノズルスライダ２６に作用する前記実施の形態の第１例よりも大きな加圧力を得ることができる。
【００６０】
なお、前記加圧ばね３２と前記緩衝ばね３０とが並列に配置される場合も、図７に示される実施の形態の第４例に係る電子部品吸着ノズル６０のように、前記ストッパ３６を設けることなく、前記中間摺動位置で、前記ノズルスライダ２６に作用する付勢力が連続的に増大する電子部品吸着ノズルとしてもよい。
【００６１】
更に、前記実施の形態の第１例〜第４例において、前記緩衝ばね及び前記加圧ばねはいずれも圧縮コイルばねとされているが、本発明はこれに限定されるものではなく、前記緩衝ばね及び前記加圧ばねの少なくとも一方を引張コイルばねとしてもよい。
【００６２】
【発明の効果】
本発明によれば、電子部品を破損させることなく基板上に載置し、適宜な荷重で基板上に加圧して、電子部品を基板上に密着・安定させることが可能となるという優れた効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の第１例に係る電子部品搭載装置の全体構造を示す斜視図
【図２】同電子部品搭載装置における電子部品吸着ノズルの構造を拡大して示す断面図
【図３】同電子部品吸着ノズルにおけるノズルスライダに作用する付勢力と摺動位置との関係を示すグラフ
【図４】本発明の実施の形態の第２例に係る電子部品吸着ノズルの構造を示す断面図
【図５】同電子部品吸着ノズルにおけるノズルスライダに作用する付勢力と摺動位置との関係を示すグラフ
【図６】本発明の実施の形態の第３例に係る電子部品吸着ノズルの構造を示す断面図
【図７】本発明の実施の形態の第４例に係る電子部品吸着ノズルの構造を示す断面図
【図８】従来の電子部品吸着ノズルの構造を示す断面図
【符号の説明】
１０、４０、５０、６０…電子部品搭載装置
１２、１００…電子部品吸着ノズル
２６、１０２…ノズルスライダ
２８、１０４…ノズルホルダ
３０、１０６…緩衝ばね
３２…加圧ばね
３４…加圧力伝達部材
３６…ストッパ
【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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【図８】
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