(57)【要約】【課題】素子に損傷を与えることなく、シートから素子をピックアップする。【解決手段】突上げ装置は、シート上に配置された素子をピックアップするものであり、素子を突き上げるピンと、そのピンを移動する制御部と、素子を吸着する吸着ノズルとを備える。制御部の制御下で素子をピンで突上げ、吸着ノズルで吸着して素子をシートからピックアップする。素子をピンで突き上げる際、制御部はピンが素子に接触する直前にピンの移動速度を遅くする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート上の素子を突上げるピンと、
前記素子を突上げるように前記ピンを移動する制御部と、
前記素子が前記ピンで突上げられた状態で、前記素子を吸着する吸着ノズルと、
を有し、
前記制御部は、前記ピンが前記素子に接触する直前に前記ピンの移動速度を遅くすることを特徴とする突上げ装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記素子を前記ピンで突上げた後、前記素子が前記シートからはがれたら前記ピンの移動速度を速くすることを特徴とする請求項１に記載の突上げ装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記ピン及び前記吸着ノズルが前記素子に接触した後、前記素子を前記ピン及び前記吸着ノズルで挟んだ状態で前記ピン及び前記吸着ノズルを同期して移動させることを特徴とする請求項１又は２に記載の突上げ装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記素子を前記ピン及び前記吸着ノズルで挟んだ状態で、前記ピンと前記吸着ノズルとの間隔を一定間隔に維持しながら前記ピン及び前記吸着ノズルを移動させることを特徴とする請求項３に記載の突上げ装置。
【請求項５】
前記一定間隔は、
（前記素子の厚さ）＋（前記シートの厚さ）−（所定の押込み量）
に相当する間隔であることを特徴とする請求項４に記載の突上げ装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記ピンの上端が、前記シートが配置された基準位置から０．４ｍｍ以上の距離移動したときに、前記吸着ノズルの移動速度を速くすることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の突上げ装置。
【請求項７】
前記ピンが前記素子に接触する直前から、前記素子を前記ピンで突上げた後、前記素子が前記シートから剥がれるまでの、前記ピンの移動速度は０．０２５ｍ／ｓ以下であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の突上げ装置。
【請求項８】
ピンにより、シート上の素子を突上げる突上げ工程と、
前記素子が前記ピンで突上げられた状態で、前記素子を吸着する吸着工程と、を備え、
前記突上げ工程は、前記ピンが前記素子に接触する直前で前記ピンの移動速度を遅くすることを特徴とする突上げ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品をシートからピックアップする手法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品を使用する製品の製造工程においては、一般的に電子部品（以下、「素子」と呼ぶ。）はシートに貼り付けられた状態で供給され、素子をピックアップする装置によりシートから剥がして使用される。一般的な搬送装置は、電子部品を吸着ノズルにより吸着しつつ、シートの裏側から突上げピンで電子部品を突上げてシートから剥がし、吸着ノズルにより吸着した状態で電子部品を作業位置に搬送する。
【０００３】
特許文献１には、ウェハシートから電子部品をピックアップする突上げ装置の一例が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１９７６９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような装置でシートから素子をピックアップする際には、基本的に素子がシートから剥がれないとピックアップすることができない。しかし、シートに貼り付いている素子を強引に剥がすと、吸着ノズルや突上げピンの衝突時に生じる衝撃とシートの粘着力により素子が割れてしまうという問題がある。
【０００６】
本発明の解決しようとする課題としては、上記のものが一例として挙げられる。本発明は、素子に損傷を与えることなく、シートから素子をピックアップすることが可能な突上げ装置及び突上げ方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、突上げ装置であって、シート上の素子を突上げるピンと、前記素子を突上げるように前記ピンを移動する制御部と、前記素子が前記ピンで突上げられた状態で、前記素子を吸着する吸着ノズルと、を有し、前記制御部は、前記ピンが前記素子に接触する直前に前記ピンの移動速度を遅くすることを特徴とする。
【０００８】
請求項７に記載の発明は、突上げ方法であって、ピンにより、シート上の素子を突上げる突上げ工程と、前記素子が前記ピンで突上げられた状態で、前記素子を吸着する吸着工程と、を備え、前記突上げ工程は、前記ピンが前記素子に接触する直前で前記ピンの移動速度を遅くすることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例に係る突上げ装置の構成を模式的に示す。
【図２】突上げ装置による電子部品のピックアップ動作を示す。
【図３】吸着ノズルと突上げピンの移動軌跡を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の好適な実施形態では、突上げ装置は、シート上の素子を突上げるピンと、前記素子を突上げるように前記ピンを移動する制御部と、前記素子が前記ピンで突上げられた状態で、前記素子を吸着する吸着ノズルと、を有し、前記制御部は、前記ピンが前記素子に接触する直前に前記ピンの移動速度を遅くする。
【００１１】
上記の突上げ装置は、シート上に配置された素子をピックアップするものであり、素子を突き上げるピンと、そのピンを移動する制御部と、素子を吸着する吸着ノズルとを備える。制御部の制御下で素子をピンで突上げ、吸着ノズルで吸着して素子をシートからピックアップする。素子をピンで突き上げる際、制御部はピンが素子に接触する直前にピンの移動速度を遅くする。これにより、ピンによる突上げ動作によって素子が損傷を受けることを防止することができる。
【００１２】
上記の突上げ装置の一態様では、前記制御部は、前記素子を前記ピンで突上げた後、前記素子が前記シートから剥がれたら前記ピンの移動速度を速くする。素子がシートから離れた後はピンの移動速度を速くすることにより、素子のピックアップ動作に要する総時間を短縮することができる。
【００１３】
上記の突上げ装置の他の一態様では、前記制御部は、前記ピン及び前記吸着ノズルが前記素子に接触した後、前記素子を前記ピン及び前記吸着ノズルで挟んだ状態で前記ピン及び前記吸着ノズルを同期して移動させる。ピンと吸着ノズルとを同期して移動させることにより、素子をシートから徐々に剥がしていくことができる。
【００１４】
上記の突上げ装置の他の一態様では、前記制御部は、前記素子を前記ピン及び前記吸着ノズルで挟んだ状態で、前記ピンと前記吸着ノズルとの間隔を一定間隔に維持しながら前記ピン及び前記吸着ノズルを移動させる。ピンと吸着ノズルとを一定間隔に維持しながら移動させることにより、その移動中に素子にかかる力を一定に保ち、素子の損傷を防止することができる。好適には、前記一定間隔は、（前記素子の厚さ）＋（前記シートの厚さ）−（所定の押込み量）に相当する間隔となる。
【００１５】
上記の突上げ装置の他の一態様では、前記制御部は、前記ピンの上端が、前記シートが配置された基準位置から０．４ｍｍ以上の距離移動したときに、前記吸着ノズルの移動速度を速くする。通常、ピンの上端が素子の厚さの２倍の距離移動したときには素子がシートから剥がれているので、その後は吸着ノズルの移動速度を速くして素子のピックアップに要する総時間を短縮する。好適には、前記ピンが前記素子に接触する直前から、前記素子を前記ピンで突上げた後、前記素子が前記シートから剥がれるまでの、前記ピンの移動速度は０．０２５ｍ／ｓ以下である。
【００１６】
本発明の他の好適な実施形態では、突上げ方法は、ピンにより、シート上の素子を突上げる突上げ工程と、前記素子が前記ピンで突上げられた状態で、前記素子を吸着する吸着工程と、を備え、前記突上げ工程は、前記ピンが前記素子に接触する直前で前記ピンの移動速度を遅くする。この方法によっても、シートから素子をピックアップする際に、ピンによる突上げ動作によって素子が損傷を受けることを防止することができる。
【実施例】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例について説明する。
【００１８】
図１は、実施例に係る突上げ装置の構成を模式的に示す。突上げ装置１０は、大別して、吸着ノズル１１と、ベース１３と、突上げピン１５とを備える。
【００１９】
ベース１３には、素子２１が貼付されたシート２０が載置される。具体的に、ベース１３の上部にはステージ１４が配置されている。ステージ１４の中央には、突上げピン１５が進入する開口１４ｘが設けられている。
【００２０】
ステージ１４上には、シート２０が載置される。シート２０上には、複数の素子２１が整列した状態で貼付されている。シート２０はステージ１４上を移動可能であり、ピックアップ対象となる素子２１は、ステージ１４の開口１４ｘ上の位置に移動される。
【００２１】
吸着ノズル１１は、素子２１に接触する吸着口１２を備える。吸着ノズル１１は、矢印１７に示すように図中の上下方向に移動可能である。吸着ノズル１１が下降して吸着口１２が素子２１の上面に接触した状態で吸引を行うことにより、素子２１が吸着ノズル１１に吸着される。
【００２２】
ステージ１４の下方には、突上げピン１５が配置されている。突上げピン１５は、矢印１８に示すように図中の上下方向に移動可能である。突上げピン１５を上昇させると、その先端はステージ１４の開口１４ｘに進入し、さらに開口１４ｘを貫通してシート２０の下面に接触する。
【００２３】
吸着ノズル１１及び突上げピン１５は、図示しない制御部により、その上下移動が制御される。
【００２４】
次に、突上げ装置１０によりシート２０上の素子２１をピックアップする方法の概略を説明する。図２は、素子２１をピックアップする様子を模式的に示す。なお、説明の便宜上、図２においては、ベース１３の図示を省略している。
【００２５】
まず、図２（Ａ）に示すように、ピックアップ対象となる素子２１が開口１４ｘの真上に来るように、ステージ１４上でシート２０が移動される。この状態で、矢印に示すように、吸着ノズル１１は徐々に下降し、突上げピン１５は徐々に上昇する。
【００２６】
吸着ノズル１１及び突上げピン１５を移動させていくと、図２（Ｂ）に示すように、吸着ノズル１１は素子２１の上面に接触し、突上げピン１５は開口１４ｘを貫通してシート２０の下面に接触する。
【００２７】
吸着ノズル１１が素子２１に接触する位置、即ち素子２１の上面に対応する位置まで下降したときに、制御部は吸着ノズル１１による吸引を開始する。また、制御部は、突上げピン１５の先端がシート２０の下面に接触した後もゆっくりと突上げピン１５を上昇させる。これにより、図２（Ｃ）に示すように、素子２１はシート２０とともに突上げピン１５により少し持ち上げられたような状態となる。このとき、吸着ノズル１１は吸引を開始しているので、結果的に、素子２１は吸着ノズル１１の吸着口１２と突上げピン１５とにより挟持された状態となる。
【００２８】
吸着ノズル１１と突上げピン１５とにより素子２１を挟持した状態で、制御部は、吸着ノズル１１と突上げピン１５とを同時に同じ距離だけゆっくりと上昇させる。即ち、吸着ノズル１１と突上げピン１５は同期して移動する。これにより、素子２１はシート２０から徐々に剥がされていく。そして、やがては突上げピン１５先端を残してシート２０はそ素子２１から剥がれる。そして、さらに図２（Ｄ）に示すように突上げピン１５の先端がシート２０を突き破り、突上げピン１５の先端が素子２１に直接接触する状態となる。このように、突上げピン１５の先端がシート２０を突き破ったときには、素子２１はほぼ完全にシート２０から剥がされた状態となる。
【００２９】
こうしてシート２０が破れ、素子２１がシート２０から剥がされると、図２（Ｅ）に示すように、制御部は吸着ノズル１１を上昇させるとともに、突上げピン１５を下降させる。素子２１は吸着ノズル１１により吸着、保持された状態であり、吸着ノズル１１の移動により素子２１が所定の場所に搬送される。
【００３０】
次に、吸着ノズル１１と突上げピン１５の移動について詳しく説明する。図３は、上記の吸着ノズル１１及び突上げピン１５の移動軌跡を示すグラフである。具体的には、曲線Ｃ１は突上げピン１５の移動軌跡を示し、曲線Ｃ２は吸着ノズル１１の移動軌跡を示す。
【００３１】
図中の横軸は時間であり、縦軸は位置（変位）を示す。位置の「０」は図１に示すステージ１４の上面に相当し、以下これを「基準位置」と呼ぶ。図中の正の値はステージ１４より上方の位置を示し、負の値はステージ１４の下方の位置、具体的には開口１４ｘ内の位置を示す。
【００３２】
制御部は、突上げピン１５の先端が曲線Ｃ１に示す軌跡に沿って移動するように突上げピン１５を移動させ、吸着口１２が曲線Ｃ２に示す軌跡に沿って移動するように吸着ノズル１１を移動させる。以下、図３を参照して、吸着ノズル１１と突上げピン１５の移動について詳しく説明する。
【００３３】
時刻０において、突上げピン１５は、その先端が基準位置より０．２ｍｍ程度下方に来る位置でスタンバイしている。一方、吸着ノズル１１は、基準位置の１０ｍｍ程度上方でスタンバイしている。
【００３４】
その後、制御部はまず吸着のノズル１１を下降させ始める。このとき、突上げピン１５の位置は未だ固定したままとする。曲線Ｃ２の傾きから理解されるように、制御部は、吸着ノズル１１が素子２１に近づくにつれて吸着ノズル１１の移動速度を遅くする。そして、制御部は素子２１の上面に相当する位置まで吸着ノズル１１をゆっくりと下降させる。特に、制御部は、吸着口１２が素子２１に接触する直前には吸着ノズル１１の移動速度を十分に低下させる。これにより、吸着ノズル１１が素子２１に接触した際に素子２１に損傷を与えることを防止する。
【００３５】
具体的に、素子２１の厚さをＴ１、シート２０の厚さをＴ２とすると、制御部は吸着口１２が位置：（Ｔ１＋Ｔ２）に来るまで吸着ノズル１１を下降させる。これにより、吸着口１２は、時刻ｔ２辺りのタイミングで、図２（Ｂ）に示すように素子２１の上面に接触する。
【００３６】
一方、制御部は、所定の時刻ｔ１になると突上げピン１５の上昇を開始する。制御部は、突上げピン１５をゆっくりと上昇させ、図２（Ｂ）に示すように、シート２０の下面に接触させる。この際、制御部は、突上げピン１５がシート２０に接触する直前には突上げピン１５の移動速度を十分に低下させる。これにより、突上げピン１５がシート２０に接触した際に素子２１に損傷を与えることを防止する。
【００３７】
その後、図２（Ｃ）に示すように、制御部は吸着ノズル１１の吸引を開始するとともに、突上げピン１５をさらに上昇させる。図２（Ｃ）に示すように、素子２１及びシート２０が吸着ノズル１１の吸着口１２と突上げピン１５とで挟持された状態における吸着口１２と突上げピン１５の先端との間の間隔Ｗは、ほぼ以下のようになる。
【００３８】
Ｗ＝（素子の厚さＴ１）＋（シートの厚さＴ２）−押込み量Ｔｘ
ここで、「押し込み量」とは、素子２１を確実に挟持するために、突上げピン１５がシート２０及び素子２１に食い込む量である。なお、押し込み量は理想的にはゼロだが、安定動作のために、実際には２０〜１００ｕｍの値に設定する。これにより生じる荷重は３０〜２００ｇｆ程度に設計されている。
【００３９】
その後、制御部は、吸着ノズル１１の吸着口１２と突上げピン１５の先端とが上記の間隔Ｗを維持するように吸着ノズル１１と突上げピン１５とを同期して上昇させる。具体的に、図３の時刻ｔ２〜ｔ３の間、曲線Ｃ２が示す吸着ノズル１１の吸着口１２の位置と、曲線Ｃ１が示す突上げピン１５の先端の位置とはほぼ上記の一定間隔Ｗを維持している。
【００４０】
時刻ｔ３辺りで素子２１はシート２０から剥がれていき、時刻ｔ４で制御部は突上げピン１５の上昇を停止する。即ち、時刻ｔ４で突上げピン１５の先端は最高点に達する。この最高点は実験などにより求められるが、通常は素子の厚さＴ１の２倍程度に設定される。これは、突上げピン１５が素子２１の厚さの２倍程度上昇したときには、通常、図２（Ｄ）に示すようにシート２０が破れて素子２１がシート２０から剥がれているからである。例えば、素子の厚さＴ１＝０．２ｍｍの場合、制御部は突上げピン１５の先端が基準位置（位置＝０）から０．４ｍｍ程度上昇した位置で移動を停止する。このようにすることで、素子２１がシート２０から剥がれるときの損傷を防止することができる。
【００４１】
その後、制御部は時刻ｔ５から突上げピン１５の下降を開始し、時刻ｔ６で下降を終了する。こうして、突上げピン１５は元の位置（スタンバイ位置）に戻る。また、制御部は、時刻ｔ５辺りからゆっくりと吸着ノズル１１を上昇させる。ここで、吸着ノズル１１をゆっくりと上昇させる理由は、未だ素子２１が完全にシート２０から剥がれていない場合に素子２１に損傷を与えるのを防ぐためである。そして、吸着ノズル１１の吸着口１２が基準位置から１．０ｍｍ程度上昇すると、素子２１はほぼ確実にシート２０から剥がれていると考えられるので、制御部は吸着ノズル１１の上昇速度を速めて元の位置（スタンバイ位置）まで移動させる。
【００４２】
このように、本実施例の突上げ装置１０は、以下のように吸着ノズル１１及び突上げピン１５を移動させる点を特徴とする。
（１）吸着口１２及び突上げピン１５の先端が素子２１に接触する直前には、制御部は、吸着ノズル１１及び突上げピン１５の移動速度を十分に遅くする。
【００４３】
これは移動する物体の衝突により発生する衝撃力による素子２１の破損を避けるための動作である。この量は応答速度の速いロードセルにより、動荷重として観察できる。好適な例では、素子２１に接触する突上げピン１５の移動速度は０．０１０ｍ／ｓであり、突上げピン１５の移動速度が０．０２５ｍ／ｓをこえると破損する素子２１が発生する。また、好適な例では、吸着ノズル１１の押込み量は２０ｕｍで、吸着ノズル１１の吸着口１２が素子２１に接触するときの移動速度は０．０１２ｍ／ｓである。なお、突上げピン１５が素子２１に接触しているとき、突上げピン１５と吸着ノズル１１の相対速度が０．０２５ｍ／ｓをこえると破損する素子２１が発生する。
（２）吸着ノズル１１と突上げピン１５で素子２１を挟持した後、制御部は、一定間隔Ｗを維持したまま吸着ノズル１１及び突上げピン１５を同期してゆっくりと上昇させる。この同期した移動は、シート２０が破れて素子２１がシート２０から剥がれるまでに必要な時間行われる。実験で確認したところ、吸着ノズル１１と突上げピン１５を同期して移動させる時間（以下、「同期時間」と呼ぶ。）の好適な例は５０ｍｓであり、同期時間が３０ｍｓよりも短いと、完全に剥がれない素子２１が発生することがわかった。
（３）シート２０が破れて素子２１がシート２０から分離した後は、制御部は、吸着ノズル１１の上昇速度を速くする。これにより、シートに貼付された素子を破損することなくピックアップすることが可能となる。
【００４４】
なお、一般的には、吸着ノズルが素子に衝突したときの衝撃で素子が破損すると考えられているが、これは比較的破損しにくい素子の場合の破損原因である。比較的破損しやすい素子の場合は、シートから素子を剥がす際にシートの粘着力により素子が破損してしまうことが多い。これは、突上げピンによる上方向への力と、シートの粘着力によって生じる下方向への力、即ち逆方向への力が素子に同時に作用するからである。よって、上記のように、シートが破れて素子がシートから分離するまでは吸着ノズルと突上げピンを等距離に保って同期して移動させることにより、比較的破損しやすい素子の破損を効果的に防止することが可能となる。なお、破損しやすい素子として、発光ダイオードではＡｌＧａＡｓやＧａＡｓＰで構成される赤、赤外光の素子があげられる。
【００４５】
［変形例］
上記の実施例としては、吸着ノズル１１が素子２１に接触してから突上げピン１５が上昇する動作を記載したが、突上げピン１５が素子２１に接触してから吸着ノズル１１が素子２１の表面に接するような動作としてもよい。
【００４６】
また、「素子２１に接触するとき」の吸着ノズル１１、及び、突上げピン１５の速度が重要であって、どちらが先に接触するか、同時に接触するかは問わない。
【００４７】
さらに、素子２１に接触後、吸着ノズル１１の位置は固定で、突上げピン１５の動きにならって吸着ノズル１１と素子２１が動いてもよい。この場合、吸着ノズル１１の押し込み量が増え、吸着ノズル１１の荷重が増加する。
【００４８】
なお、吸着ノズル１１の接触により素子２１にかかる荷重は、突上げピン１５の突上げ動作により、突上げピン１５の先端の狭い面積に圧力が集中することになる。このノズル荷重による突上げピン１５の先端の圧力増加で素子２１が破損しない範囲に設計されなければならない。この場合の荷重は静荷重であり、突上げピン１５の先端が球状でφ０．０５ｍｍならば２００ｇｆ以下に設計される。
【符号の説明】
【００４９】
１０  突上げ装置
１１  吸着ノズル
１２  吸着口
１３  ベース
１４  ステージ
１５  突上げピン
２０  シート
２１  電子部品（素子）
【図１】
2016131230.tif 000003
【図２】
2016131230.tif 000004
【図３】
2016131230.tif 000005