(57)【要約】      （修正有）【課題】プリフォームを自動的に基板に装着するシステム及び方法であり、リードレスチップキャリアにプリフォームを仮止めを行う際に、確実に且つ平坦であること、および、最小の応力を有することの双方が保証される。【解決手段】プリフォームの載置場所３４と、基板を載置場所内に配置する第一の構成要素３２と、プリフォームを載置場所内にて基板の上に配置する第二の構成要素２４と、プリフォームを基板に仮止めする仮止め装置と、構成要素及び仮止め装置の作動状態を感知する複数のセンサと、感知された作動状況に基づいて構成要素及び仮止め装置の作動を自動的に制御するコントローラとを含む。【選択図】図２
2009065126.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリフォームを自動的に基板に装着する方法において、
ａ）基板を載置場所内に配置するステップと、
ｂ）前記載置場所内にて前記基板を加熱するステップと、
ｃ）プリフォームを前記載置場所内の前記基板の上に配置するステップと、
ｄ）前記プリフォームを前記基板に仮止めするステップと、
ｅ）前記ステップａ）ないしｃ）の工程を感知するステップと、
ｆ）感知された工程に基づいて、前記ステップａ）ないしｃ）を自動的に制御するステップと、を備え、
前記ステップａ）は、前記基板をコンベア構成要素から自動的に取ってくるステップを含んでおり、
前記プリフォームが仮止めされた前記基板を前記コンベア構成要素まで自動的に戻すステップをさらに備え、
前記ステップｂ）は、前記プリフォームをボウル供給装置ならびにテープおよびリール供給装置の少なくとも一方を含む供給装置から自動的に取ってくるステップを含む、
プリフォームを自動的に基板に装着する方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記基板を前記コンベア構成要素から取ってくる前に、前記基板を加熱するステップをさらに備え、
前記ステップｃ）は、ニッケルにてめっきされた銅基部内に部分的に収容された炭化タングステン先端部を使用して仮止めするステップを含み、
プリフォームおよび仮止めする前の基板の近くの酸素を排出するステップをさらに備える、方法。
【請求項３】
プリフォームを自動的に基板に装着するシステムにおいて、
載置場所と、
基板を前記載置場所内に配置するように構成された第一の構成要素と、
プリフォームを前記載置場所内にて前記基板の上に配置するように構成された第二の構成要素と、
前記プリフォームを前記基板に仮止めするように構成された仮止め装置と、
前記第一および第二の構成要素と前記仮止め装置との作動状況を感知するための複数のセンサと、
感知された作動状況に基づいて、前記第一および第二の構成要素と前記仮止め装置との作動を自動的に制御するように構成されたコントローラと、
を備え
前記第一の構成要素は、１つ又はより多くの基板を搬送するように構成されたコンベア構成要素と、１つ又はより多くの前記基板の１つをコンベア構成要素から取ってきて、且つ、その取ってきた基板を前記載置場所内に配置するように構成された機械的アームと、を備え、
前記コンベア構成要素は、機械的アームによって取ってこられる前の１つ又はより多くの前記基板を加熱するように構成された加熱装置を備え、
前記機械的アームは、前記プリフォームが仮止めされた前記基板を前記コンベア構成要素まで戻すような構成とされ、
前記載置場所は、載置された前記基板を加熱するように構成された加熱装置を含み、
前記第二の構成要素は供給装置を含み、
前記仮止め装置は、ニッケルにてめっきされた銅基部内に部分的に収容された炭化タングステンを含み、
前記プリフォームおよび仮止めする前の前記基板の近くの酸素を排出するように構成された排気構成要素をさらに備える、システム。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
［０００１］  現在では、リードレスチップキャリア（ＬＣＣ’ｓ）は、各々が２４の部品を保持するアルミニウムトレー内に装填されている。プリフォームが手操作にてシールリング上に置かれ且つ位置決めされる。トレーは、２００−３５０℃に加熱されたステージ上に配置され、プリフォームは再位置決めされる。該ステージは、２５０−３５０℃に加熱されたハンダ付け鉄先端部の下方に移動せしめられ、該先端部はプリフォームの上方に位置決めされる。オペレータは、足踏みペダルを使用して、先端部をプリフォームに接触するように持っていき、４５３．５９ｇ−９０７．１８ｇ（１−２ポンド）の力を加えて適所においてプリフォームに対する仮止めを行う。現在では、プリフォームの各々に対し約１２から１４の仮止めが行われる。プリフォームが確実に固定され且つ平坦であること、および、最小の応力を有することの双方が保証されることが重要である。プリフォームとシールリングとの間に少しの空隙でもあれば、真空密封（真空包装）する間、シールリングに非濡れ領域を生じる可能性があり、この非濡れ領域は、真空の漏洩（真空の不全）又はボイドの原因となる。これまでの過程は、かなりの時間を必要とし、製品の品質を保証するのが難しい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
［０００２］  このため、プリフォームの装着の精度を向上させ且つ製造時間、従ってコストを減少させる、改良された過程及びシステムが必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００３】
［０００３］  本発明は、プリフォームを自動的に基板に装着するシステム及び方法を提供する。一例としてのシステムは、載置場所と、基板を載置場所内に配置する第一の構成要素と、プリフォームを載置場所内の基板の上に配置し、該プリフォームを必ずしも固定する必要はないが整合させる第二の構成要素と、プリフォームを基板に仮止めする仮止め装置と、第一および第二の構成要素と仮止め装置との作動状況を感知するための複数のセンサと、感知された作動状況に基づいて第一および第二の構成要素と仮止め装置との作動を自動的に制御するコントローラと、を含む。
［０００４］  本発明の１つの形態において、第一の構成要素は、基板を搬送するコンベア構成要素と、１つ又はより多くの基板の１つをコンベア構成要素から取ってきて、その取ってきた基板を載置場所内に配置する機械的アームと、を含む。
［０００５］  本発明の別の形態において、コンベア構成要素は、機械的アームによって取ってこられる前の基板の幾つかを加熱する加熱装置を含む。
［０００６］  本発明の更に別の形態において、機械的アームは、プリフォームが仮止めされた基板をコンベア構成要素に戻すように構成されている。
［０００７］  本発明の更に別の形態において、載置場所は、載置された基板を加熱する形態とされた加熱装置を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００４】
［０００８］  本発明の好ましい実施の形態及び代替的な実施の形態は、添付図面に関して以下に説明する。
［００１２］  図１は、本発明の１つの実施の形態に従ってプリフォームをリードレスチップキャリア（ＬＣＣ’ｓ）に自動的に装着する一例としてのシステム１８のブロック図であり、また、図２−５は、システムの斜視図である。一例としてのプリフォームは、プレス加工した金属構成要素（例えば、金−スズ）である。システム１８は、プロセッサのような、コントローラ２１によって制御される液圧および／または空圧駆動の、部品を取ってきて装着するシステム２０を含む。システム２０は、プリフォーム装填部分２４と、ＬＣＣ装填領域３２と、装着部分３４とを含む。ＬＣＣ６２が、装填領域３２から自動的に取ってこられ、装着部分３４内に配置される。プリフォームは、プリフォームステージ部分２４から取ってこられ、装着部分３４内のＬＣＣ上に装填される。次に、取ってこられたプリフォームは、装着部分３４内のＬＣＣ６２上の適所に対して仮止めされ、次に、荷降しのため、装填領域３２へと戻される。
［００１３］  プリフォーム装填部分２４は、荷降し傾斜路５０、５２が装着された装填ボウル供給装置３０を含む。ボウル供給装置３０は、ボウル供給装置３０の内壁に装着されたスパイラル水平突起８０を含む。機械的振動装置（図示せず）が、ボウルを振動させ、ボウル内に貯蔵されたプリフォームを、プリフォームがボウル供給装置３０内の出口箇所に達するまで、スパイラル水平突起８０に沿って上がってくるように振動させる。突起８０は、ボウル供給装置３０の中心に近い方の側部に近づくほど、Ｚ方向高さが高くなるようになされている。プリフォームがボウル供給装置３０の出口箇所に達すると、これらのプリフォームは、第一の傾斜路５０に沿って下方に移動する。傾斜路５０の終端部にて又は直線状の傾斜路５２の開始部にて、プリフォームは、光センサのようなセンサ５３により感知される。プリフォームが直線状の傾斜路５２内に進んだと、センサ５３が感知したとき、振動装置を停止させるよう命令する信号がコントローラ２１に送られる。直線状の傾斜路５２は、傾斜路５２内のプリフォームがプリフォームの載置場所９２まで移動するようにする振動機構（図示せず）を含む。突起８０は、設計標準に適合しないプリフォームを排除する形態とされている。
［００１４］  ＬＣＣ装填領域３２は、１つ又はより多くのモータ駆動軸６６により駆動されるベルト６４を含む第一のコンベアベルト３６を備えている。ＬＣＣ６２は、コンベアボート６０内にて着座している。ボート６０は、コンベア３６のベルト６４の上面に配置されている。コントローラ２１は、コンベア３６の作動を制御し、コンベア３６をしてボート６０をＬＣＣの真空ピックアップアーム１１０に向けて動かすよう命令する。コンベア３６は、光センサのようなセンサ６８を含む。センサ６８は、コントローラ２１に対し信号を送る。コントローラ２１は、センサ６８からの信号に基づいて、ボート６０がコンベア３６に沿って進行する際にＬＣＣ６２がボート６０内に配置されているかどうかを決定する。ボート６０がアーム１１０の下方を通ると、ボート６０は、停止ゲート１０２にて停止する。コントローラ２１に対し位置情報を提供するため、システム２０の全体にわたって複数のセンサが使用される。
［００１５］  ボート６０が位置センサにより感知されて、アーム１１０の下方にて停止したとき、予加熱レール１００が、ボート６０の下方へと機械的に移動し、ボート６０上に配置されたＬＣＣ６２の５つ（これらが存在する場合）と接触する。予加熱レール１００は、ＬＣＣ６２を１８０℃以上の温度まで加熱する。所定の期間が経過した後、アーム１１０は、真空システム（ホースにより部分的に図示）により発生された吸引力を使用して、予加熱されたＬＣＣ６２の１つを取り上げる。アーム１１０は、取ってきたＬＣＣを、装着部分３４の第一のサブ部分３４ａ内に配置されたＬＣＣ載置場所１２０まで移動させる。次に、プリフォームのためのアーム９０が、プリフォーム載置場所９２上に載せたプリフォームを取ってきて、そのプリフォームを約４５°回転させて載置場所１２０まで持っていき、該プリフォームをＬＣＣ６２上に配置する。プリフォームは、結合ステップまでは、ＬＣＣ６２に固定されない。別の実施の形態において、ハンダ付け／結合ステップにより恒久的に装着される前に、クランプ（挟持）装置１２２がプリフォームをＬＣＣ６２に固定する。
［００１６］  プリフォームがプリフォーム載置場所９２から引き出されると、例えば、光センサのようなセンサ（図示せず）が、「載置場所９２上にプリフォームが存在しない」と決定した信号をコントローラ２１に送る。次に、コントローラ２１は、ボウル振動装置に対し、新たなプリフォームがセンサ５３を通過するまでボウルを振動させるよう命令する。
［００１７］  プリフォームが載置場所１２０内にてＬＣＣ６２の頂部（上面）に配置されたのち、載置場所１２０は回転せしめられ、装着部分３４の部分３４ｂ内の適所の位置となる。部分３４ｂ内にて、仮止め装置１３２は、加熱された先端部１３０（例えば、ハンダ付け先端部）を用いて複数の仮止めを行う。加熱された先端部１３０は、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向動作制御装置により、適所に移動せしめられる。仮止め装置１３２は、熱圧縮結合を行うため、先端部１３０とプリフォームおよびＬＣＣ６２との間に圧力を加える。先端部１３０は、２００℃以上まで加熱される。載置場所１２０は加熱要素を含む。加熱要素は、ＬＣＣ６２を２００℃以上まで加熱し、これにより、ＬＣＣ６２をプリフォーム装着のための最適な温度付近に維持する。低温度にて溶融／ハンダ付けするその他の材料を使用する場合、先端部１３０及びその他の構成要素は、ＬＣＣ６２を２００℃以下の温度にする。
［００１８］  プリフォームが部分３４ｂにてＬＣＣ６２に仮止めされた後、載置場所１２０は、部分３４ａ内にて識別される位置まで回転して戻る。アーム１１０は、クランプ装置１２２がＬＣＣ６２上の圧力を解放した後、プリフォームが仮止めされたＬＣＣ６２を載置場所１２０から取ってくるよう、コントローラ２１により命令を受ける。アーム１１０は、プリフォームが仮止めされたＬＣＣを、そのときには空であるボート６０上の位置まで回転させて戻す。次に、ボート６０は、第二のコンベア３８まで継続して移動し、上記のプロセスが反復される。
［００１９］  コントローラ２１は、１つ以上のプログラム順序に基づいてシステム２０の作動を制御する。選ばれるプログラム順序は、位置センサから受け取った情報に基づいて選択され又は変更される。
［００２０］  図６には、一例としての先端部１３０の断面図が示されている。先端部１３０は、ニッケル２０６によりめっきされた銅コアを有する基部分２００を含む。炭化タングステン先端部２０８は、銅コア／基部分２００の第一の端部内のキャビティ内に圧力嵌めされている。銅コア／基部分２００の他端は、コントローラ２１により制御される加熱回路と接続される加熱要素２１０を受ける。基部分２００の側部のキャビティ２１２は、温度信号をコントローラ２１に送る熱カプラー／センサを受ける。基部分２００は、仮止め装置１３２内にて対向する支持機構（例えば、止めねじ）により受けられる環状のリッジ２１６を含む。基部分２００が仮止め装置１３２内に適正に配置されたとき、加熱要素２１０は、仮止め装置１３２により回路リード（図示せず）と適正に接続される。
［００２１］  図７には、仮止め装置１３２及び先端部１３０がＬＣＣ６２の上方に配置され、プリフォームが載置場所１２０内に着座しているところの、部分３４ｂの状態が示されている。クランプ装置１２２は、ＬＣＣ６２を適所に保持する。酸素排出システム３００が、２つのクランプ装置１２２の軸線に対して直交する１つの軸線上に配置される。酸素排出システム３００は、気体供給装置（図示せず）と接続された気体供給管３０６を含む。気体供給管３０６は、載置場所１２０の外面に装着された管クランプ具３０４によって、載置場所１２０の方へ向けられている。気体供給管３０６は、窒素又はアルゴンのような不酸化性気体を、載置場所１２０内に装着すべき部品に供給する。
［００２２］  プロセスの汚染を少なくするため、システム２０の全て又はその一部分は、真空室又は空気量制御室内に含めることができる。
［００２３］  上述したように、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明の精神及び範囲から逸脱せずに、多くの変更を為すことができる。例えば、プリフォームを送り出し且つ装着する標準は、サーフェスマウント装置製造業者協会（ＳＭＥＭＡ）技術に適合する。また、ボウル供給装置に代えて、テープ及びリール供給装置を使用することができる。従って、本発明の範囲は、好ましい実施の形態の開示により限定されるものではない。その代わり、本発明は、請求項を参照することにより完全に判断されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】プリフォームを基板に装着する自動式システムのブロック図である。
【図２】本発明の１つの実施の形態に従って形成された一例としてのシステムの斜視図である。
【図３】本発明の１つの実施の形態に従って形成された一例としてのシステムの斜視図である。
【図４】本発明の１つの実施の形態に従って形成された一例としてのシステムの斜視図である。
【図５】本発明の１つの実施の形態に従って形成された一例としてのシステムの斜視図である。
【図６】本発明の１つの実施の形態に従って形成された、ハンダ付け先端部の断面図である。
【図７】本発明の１つの実施の形態に従って形成された一例としてのシステムの斜視図である。
【符号の説明】
【０００６】
１８    システム
２０    取ってきて装着するシステム
２１    コントローラ
２４    プリフォームの装填部分／プリフォームステージ部分
３０    ボウル供給装置
３２    ＬＣＣの装填領域
３４    装着部分
３４ａ    第一のサブ部分
３４ｂ    装着部分３４の部分
３６    コンベア
３８    第二のコンベア
５０    荷降し傾斜路／第一の傾斜路
５２    荷降し傾斜路
５３    センサ
６０    コンベアボート
６２    ＬＣＣ
６４    ベルト
６６    モータ駆動軸
６８    センサ
８０    スパイラル水平突起
９０    アーム
９２    載置場所
１００    レール
１０２    停止ゲート
１１０    アーム
１２０    載置場所
１２２    クランプ装置
１３０    先端部
１３２    仮止め装置
２００    基部分
２０６    ニッケル
２０８    炭化タングステン
２１０    加熱要素
２１６    環状のリッジ
３００    酸素排出システム
３０４    管クランプ具
３０６    気体供給管
【図１】
2009065126.tif 000003
【図２】
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【図３】
2009065126.tif 000005
【図４】
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【図５】
2009065126.tif 000007
【図６】
2009065126.tif 000008
【図７】
2009065126.tif 000009
【外国語明細書】
2009065126000001.pdf