(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品を気密封止する際、封止容器のリッドを真空吸着しハンドリングするための吸着ノズルであって、
中心軸に沿って形成された貫通孔と、
先端部に形成された吸着面と、
吸着面の外縁近傍において該吸着面より僅かに突出した状態で該吸着面を囲むように嵌設された弾性リング体と、
この弾性リング体の吸着面からの突出量を増減させるための押圧手段と、
を備えたことを特徴とする吸着ノズル。
【請求項２】
該弾性リング体がＯリングであることを特徴とする請求項１に記載の吸着ノズル。
【請求項３】
該吸着面に凹設された該Ｏリングを嵌設するための溝が、その深さ方向に向けて次第に幅広となるような断面形状であることを特徴とする請求項２に記載の吸着ノズル。
【請求項４】
該押圧手段が、該弾性リング体の吸着面側と対向する側に吸着面に直交する方向で螺設された複数のネジであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の吸着ノズル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体や水晶デバイス等の電子部品を気密封止する際、封止容器本体の開口部にリッド（蓋）を載置する等、リッドを真空吸着によりハンドリングするための吸着ノズルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般にシーム溶接機等の封止装置では、図６で示すように電子部品１１を封止容器本体１２の内部に収納し封止する際、リッド１３を供給ステージ１４から封止容器本体１２の開口部まで吸着ノズル１５で真空吸着しながら搬送する。
【０００３】
このとき使用される従来の一般的な吸着システムを図７に基づいて説明する。図７は前記吸着システムの構成図である。図７において２１は制御部、２２は真空ポンプ、２３は真空ポンプ２２と吸着ノズル１５を連通するナイロンホース等の管状部材であり、この管状部材２３には真空ポンプ２２側に電磁弁２４が、吸着ノズル１５側には吸着センサ２５が直列的に介在している。
【０００４】
まず制御部２１は、真空ポンプ２２に指令を発し管状部材２３に負圧を発生させる。通常真空ポンプ２２は、この吸着システムを実装した装置が稼働中であれば、常時負圧を発生させる状態となっている。またこの時点で電磁弁２４は、制御部２１の指令により閉じた状態になっており、吸着ノズル１５に負圧が伝達されていない。したがって、吸着センサ２５は制御部２１に対してゼロの出力値（圧力変動値）を示している。
【０００５】
次に吸着ノズル１５がリッド１３をピックアップするための所定の位置に移動しリッド１３に当接すると、制御部２１の指令により電磁弁２４が開き、真空ポンプ２２が発生させた負圧が吸着ノズル１５まで到達しリッド１３を吸着する。これにより吸着センサ２５は負圧を感知し、出力値である圧力変動値を例えばゼロから−１５ｋＰａに変化させる。
【０００６】
この圧力変動値を取得した制御部２１は、あらかじめ閾値として例えば−１０ｋＰａを記憶している。制御部２１は両者を比較した結果、取得した圧力変動値が閾値よりも下回っていれば正常な吸着状態であると判断し、吸着ツール１５を封止容器本体１２に向かって移動させる。
【０００７】
また、吸着ノズル１５がリッド１３を吸着して持ち上げるのに十分な圧力変動値が−７ｋＰａであるとしても、安全を確保するために、真空ポンプ２２の出力変動、あるいは吸着ノズル１５が移動する際にリッド１３に加わる振動・衝撃を考慮しなければならない。したがって、ここではマージンを確保した結果、閾値を−１０ｋＰａとしている。
【０００８】
従来より吸着ノズル１５は図８のような構造が一般的に採用されている。図８（ａ）は吸着ノズルの側面図、図８（ｂ）は図８（ａ）におけるＹ−Ｙ矢視図（吸着面１５ａの正面図）である。図８において１５ａは吸着面、１５ｂは吸着面１５ａに凹設されたザグリ面、１５ｃは吸着ノズル１５の中心軸に沿って形成された貫通孔である。ここで、ザグリ面１５ｂは貫通孔１５ｃ内の負圧を被吸着物であるリッドのより広い面積に作用させるために凹設されたものである。
【０００９】
しかしながら実際のリッドは平面度の高いものばかりではなく、反りをもったものが多く存在する。特に図９で示すような光素子用の窓付きリッド１３Ａではこの現象が顕著である。この窓付きリッド１３Ａはコバール等の金属板３２の開口部にサファイヤ等の透光板３１が固設されている。
【００１０】
このように膨張係数の異なるものが熱処理を経て固設された場合、常温に戻ったときの反りを避けることは非常に困難である。また、窓付きリッドでない場合でも、板材からの打ち抜き時あるいは温度変化を伴う表面処理時に内部応力が発生し、この影響で反りが発生することがある。
【００１１】
ここで、図７で示した従来の吸着システムを用いて、反りのあるリッド１３Ｂを吸着する場合の状態を図１０に基づいて説明する。図１０（ａ）は供給ステージ１４に載置されたリッド１３Ｂに吸着ノズル１５が当接し、電磁弁２４が開いて吸着を開始した状態である。ここで、吸着ノズル１５は前記当接の際に矢印ア方向の押圧力を発生させているので、リッド１３Ｂの反り量が減少し、吸着センサ２５の圧力変動値は例えば−１０ｋＰａを下回る。
【００１２】
この圧力変動値を取得した制御部２１は、吸着が正常に行われたと判断し、吸着ノズル１５を図１０（ｂ）で示すように矢印イの方向に上昇させる。この時点で前述した矢印ア方向の押圧力がなくなりリッド１３Ｂの反りが増大する。これに伴い隙間４１の面積も増大し、エアのリーク量も増大する。この結果負圧力が減少し、吸着センサ２５が示す圧力変動値が例えば−７ｋＰａ前後になることが考えられる。
【００１３】
この状態で吸着ノズル１５の封止容器本体１２方向への移動が続行されると、その間に真空ポンプ２２の出力が変動したり吸着ノズル１５の振動が作用したりして、リッド１３が脱落や位置ずれを起こす危険性が生ずる。これらがもし発生すれば封止作業にとって致命的な不具合となる。
【００１４】
もちろん制御部２１が吸着センサ２５の出力の変動（負圧力の減少）を感知して吸着ノズル１５の移動を停止してもよいが、これによっても一連の封止作業の中断は避けられない。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
このような課題を解決するために、ＩＣマウンタの吸着ノズルでＩＣチップを吸着するための次のような技術が参考になる。例えば特開平９−８３１９３においては、図１１で示すように吸着ノズル５１の吸着面５１ａの周囲にこの吸着面から僅かに突出した状態で弾性リング体５２を嵌め込み固定することが開示されている。
【００１６】
また特開平１１−７７５７６においては、図１２で示すように吸着ノズル６１の先端部周囲に拡開可能な弾性体により形成されたパッド部６２を備えることが開示されている。
【００１７】
しかしながら図１１で示す技術においては、被吸着物表面の微細な凹凸に追従することはできても、本願が課題とするリッド全体に及ぶ大きな反りに対応するのは困難である。
【００１８】
また図１２で示す技術においては、大きな反りに対応することは可能と考えられるが、吸着力のＯＮ／ＯＦＦや吸着ノズルによる搭載対象物への押圧力の変化による被吸着物と吸着面との間隔の変化、つまり図１２で示す被吸着物６３の矢印ウ方向の動きに伴って、拡開部分６２ａが弾性的に開いたり閉じたりするため、その先端の揺動は矢印エ方向の移動成分も含むことになる。
【００１９】
この拡開部分６２ａ先端の矢印エ方向の動作はパッド部６２全周において略対称的に生ずるが、この先端全周において被吸着物表面との摩擦力が完全に均一でない限りは、被吸着物の吸着面に沿った方向での位置ずれが避けられなくなる。
【００２０】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、リッドに反りがあっても吸着面との隙間を最小に調整することを可能とし、尚且つリッドの位置ずれも起こしにくい構造とすることで、安定で確実なリッドの搬送と位置決めを実現するための吸着ノズルを提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明は電子部品を気密封止する際、封止容器のリッドを真空吸着しハンドリングするための吸着ノズルであって、第１の態様として、中心軸に沿って形成された貫通孔と、先端部に形成された吸着面と、吸着面の外縁近傍において該吸着面より僅かに突出した状態で該吸着面を囲むように嵌設された弾性リング体と、この弾性リング体の吸着面からの突出量を増減させるための押圧手段とを備えたことを特徴とする吸着ノズルを提供する。
【００２２】
また第２の態様として、該弾性リング体がＯリングであることを特徴とする第１の態様として記載の吸着ノズルを提供する。
【００２３】
また第３の態様として、該吸着面に凹設された該Ｏリングを嵌設するための溝が、その深さ方向に向けて次第に幅広となるような断面形状であることを特徴とする第２の態様として記載の吸着ノズルを提供する。
【００２４】
また第４の態様として、該押圧手段が、該弾性リング体の吸着面側と対向する側に吸着面に直交する方向で螺設された複数のネジであることを特徴とする第１から第３のいずれかの態様として記載の吸着ノズルを提供する。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の１実施形態を示す吸着ノズルの構造図である。ここで、図１（ａ）は吸着ノズルの側面図、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＸ−Ｘ矢視図（吸着面１ａの正面図）である。図１において１は本願発明に係る吸着ノズル、１ａは吸着面、１ｂは吸着面１ａに凹設されたザグリ面、１ｃは貫通孔、１ｄは吸着面１ａに凹設された溝、２はＯリング、３はネジの一種であるところのセットスクリューである。
【００２６】
ここでＯリング２を嵌設するための溝１ｄは、深さ方向に向けて次第に幅広となるような断面形状であり、吸着面における溝幅はＯリングの断面直径よりも小さくなっている。つまりＯリング２の弾性を利用して溝１ｄに押し込むことで、Ｏリング２を吸着面１ａから脱落しないようにしている。
【００２７】
一方セットスクリュー３の先端は、嵌設されたＯリング２の吸着面１ａ側と対向する側に当接し、Ｏリング２の吸着面１ａからの突出量を規定している。図１（ｂ）で示すようにＯリングに沿って複数のセットスクリュー３を螺設し、これらでＯリングの押し出し量を調節することで、湾曲した被吸着物表面に沿ったＯリング２の三次元形状を形成することができる。
【００２８】
図２にＯリング２が溝１ｄに嵌設されセットスクリュー３の先端で押圧されている状態を示す。また、図３に複数のセットスクリュー３の調整により反りのあるリッド４との隙間５が縮小した状態を示す。このように隙間５を縮小することでエアのリークを最小限に抑えることができる。
【００２９】
これまで述べた実施例では弾性リング体としてＯリングを使用したが、これが図４で示すようなＴ型断面形状のリング８であっても同様な効果が期待できる。この場合は、吸着ノズル６の先端を別の部材７で形成し組み合わせることで、略Ｔ型断面形状の溝を形成している。
【００３０】
また、ネジとしては無頭ネジであるセットスクリュー３に限らず図４で示すような通常のネジ９であっても、本願の主たる目的には同様の作用を呈する。
【００３１】
さらに図５のように、弾性リング体を押圧する押圧手段をＬ型押圧部材１０で構成し、このＬ型押圧部材１０の幅や間隔を調節することにより、より滑らかな弾性リング体の変形を導き出すことが可能である。
【００３２】
以上のような解決手段では、押圧手段により弾性リング体の吸着面からの突出量を調整する手間が発生するが、リッドの反りは主に素材の性質と加工工程に依存するので、一品種であればその変形姿勢と変形量のばらつきがほぼみとめられないのが通常である。
【００３３】
従って前記調整は、一般の生産工程で品種変更に伴って発生する吸着ノズルの交換や封止容器の固定治具の交換等、多数存在するセッティング作業の一部として同列に扱うことができる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、反りのあるリッドを吸着する際にも、吸着面とリッドとの隙間を縮小することができ、安定した吸着力でリッドをハンドリングすることができる。これにより搬送途中でのリッドの脱落による封止作業の緊急停止を回避することが可能となる。
【００３５】
また吸着力が安定することで、吸着の正常／非正常を判定するために設けられた吸着センサからの圧力フィードバック値も安定し、これに対する閾値の設定が容易になる。
【００３６】
更に、弾性リング体をリッドに接触させることにより、吸着ノズルとこれに吸着されたリッドとの間に高い摩擦力を得ることが可能となり、その結果リッドの位置決め精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施形態を示す構造図
【図２】本発明のＯリングの嵌設状態を示す断面図
【図３】本発明のリッドの吸着状態を示す側面図
【図４】本発明の他の１実施形態を示す断面図
【図５】本発明の他の１実施形態を示す斜視図
【図６】従来のリッドの搬送を示す斜視図
【図７】従来の吸着システムを示す構成図
【図８】従来の吸着ノズルの一形態を示す構造図
【図９】光素子用の窓付きリッドを示す構造図
【図１０】従来のリッドの吸着状態を示す側面図
【図１１】ＩＣチップ用の吸着ノズルの１形態を示す断面図
【図１２】ＩＣチップ用の吸着ノズルの他の１形態を示す断面図
【符号の説明】
１  吸着ノズル
１ａ  吸着面
１ｂ  ザグリ面
１ｃ  貫通孔
１ｄ  溝
２  Ｏリング
３  セットスクリュー
４  リッド
５  隙間
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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