(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリアとワーク支持体とワーククランパとよりなるワーク位置決め固定装置において、キャリア内に爪を立設したワーク収納部を形成し、キャリアのワーク収納位置にワークが落下せず、且つワーク支持体が通過可能な貫通穴を穿設し、他方ワーク吸着面が水平とされたワーク支持体を該貫通穴下方に昇降可能に設け、ワーク収納部上方でワークの端辺に位置決め基準部を当接押し当てすることでワークの水平方向の位置決め固定をするワーククランパを設け、ワーク支持体が上昇しながらワーク吸着面にてワークを下方より吸着して、該吸着されたワークをその下面がワーク収納部の爪の高さを越えない高さに浮かし、ワーククランパがワークの端辺を押し当てるよう水平方向に移動し、ワーク端辺がワーククランパの位置決め基準部に当接することによりワークの水平方向の位置決めを行なうことを特徴とするワークの位置決め固定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワークの位置決め固定を行なう装置に関するものであり、主としてＢＧＡ（ボールグリッドアレー）用ボールマウンターにおいて、ワークであるＢＧＡパッケージの位置決めを行なう装置を主眼に開発されたものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＢＧＡボールマウントは、大きく分けるとフレーム状のＢＧＡパッケージに多数個同時にボールマウントする方式と、個片ＢＧＡパッケージに１個毎にボールマウントする方式の２通りが存在した。両者ともハンダボールを定位置にマウントするためにＢＧＡパッケージの正確な位置決めが必要であるが、特に、個片ＢＧＡパッケージに１個毎にボールマウントする方式においては、個々に位置決め及びボールマウントをしなければならず、生産効率が悪かった。そこで効率的にワークの位置決めを行なう手段として、ワークが複数個並べられたキャリア内で位置決めを行なう方法が摸索された。
【０００３】
他方、特許公報（特公平２−５０３９号）記載の技術は、ボンディングされるチップ側の位置決め手段であるが、治具盤の中で同時に位置決めを可能とするもので、これにより複数ワークの位置決めを同時に効率的に行なえる。
【０００４】
しかし、この手段はワークの上面を吸着保持して位置決めを行なうため、ワークの上面にハンダボールをマウントする場合や、フラックスを転写する場合には利用できず、且つ、位置決めの後にワークを移動させるものであるため、移動途中でワークの位置にずれが生じる危険があり、ＢＧＡパッケージのボールマウントに利用できるものではなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点を解決しようとするものであり、第１に、ワークを下面側で保持して位置合わせ及び固定をすることにより、ワーク上面でのハンダボールマウントやフラックスの転写等の処理を可能とするワーク位置決め固定装置とする。
【０００６】
第２に、ワーク位置決め後ワークを移動させることなく、その場での固定、処理の作業を行ない、移動によるワーク位置のずれの発生を防止すると同時にキャリア内での複数個同時処理を可能とするワーク位置決め固定装置とする。第３に、キャリアからワークを浮かした後位置決めを行なうことにより、キャリアの変形（反り等）の影響を受けない精度の高いワーク位置決め固定装置とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、課題を解決するため、次の手段を採用する。第１に、キャリアとワーク支持体とワーククランパとよりなるワーク位置決め固定装置において、キャリア内に爪を立設したワーク収納部を形成し、キャリアのワーク収納位置にワークが落下せず、且つワーク支持体が通過可能な貫通穴を穿設し、他方ワーク吸着面が水平とされたワーク支持体を該貫通穴下方に昇降可能に設け、ワーク収納部上方でワークの端辺に位置決め基準部を当接押し当てすることでワークの水平方向の位置決め固定をするワーククランパを設け、ワーク支持体が上昇しながらワーク吸着面にてワークを下方より吸着して、該吸着されたワークを浮かし、ワーククランパがワークの端辺を押し当てるよう水平方向に移動し、ワーク端辺がワーククランパの位置決め基準部に当接することによりワークの水平方向の位置決めを行なうことを特徴とするワークの位置決め固定装置とする。
【０００８】
第２に、キャリアのワーク収納部へのワークの戻しを確実なものとするため、ワーク支持体が上昇しながらワーク吸着面にてワークを下方より吸着して、該吸着されたワークを浮かす高さを、該吸着されたワークの下面がワーク収納部の爪の高さを越えない高さにする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に従って本発明の実施の形態につき説明する。図１は、本発明に係るワーク位置決め固定装置を示す部分平面図であり、図２は、同Ａ−Ａ線断面図である。図中１がキャリアであり、２がワークであり、３がワーク支持体であり、４がワーククランパである。そして、本発明は、このワーク２が搭載されたキャリア１とワーク支持体３とワーククランパ４に特徴あるワーク位置決め固定装置である。
【００１０】
図示の実施の形態におけるワーク２は、ＢＧＡパッケージであり、ここで対象とするワーク２は、ワークの外形を基準として位置決めを行なうものであるため、外形及びパッドの位置精度が優れたものに限定される。
【００１１】
キャリア１は、図５のキャリア１を示す平面図に示されるように、ワーク収納部６と貫通穴８とを所望個数（図示の実施の形態では５個）形成した板状体である。ワーク収納部６は、キャリア１の上面より爪５を所望本数立設して形成される。図示のワーク収納部６はワーク２の四隅に相応する位置４ヵ所にＸ軸方向（図中上下）とＹ軸方向（図中左右）へのワーク２の移動を停止させる爪５を２個１組で立設している。
【００１２】
尚、ワーク収納部６は、図１及至図３に現われるようにワーク２の大きさより若干広く、ワーク収納部６にワーク２を収納した場合に若干のクリアランスが生じる広さに形成されている。従って、位置決め前のワーク２は図１中左方のワーク２のようにワーク収納部６内のクリアランスに応じて一方にずれている場合が多い。
【００１３】
キャリア１のワーク収納位置には、ワーク２が落下することなく、且つ、ワーク支持体３及びワーククランパ４が通過可能な大きさの貫通穴８が穿設されている。図５中略十字形に開けられた５ヵ所の部分が貫通穴８である。
【００１４】
ワーク支持体３は、上面がワーク吸着面９とされ、ワーク吸着面９は、Ｚ軸方向の位置精度を確保するため水平に形成され、図示されていない真空吸引装置と連結されたワーク吸着穴１０が開けられている。個々のワーク支持体３は図７に示されるように昇降用シリンダ１１と連結されたベース１２に装着されており、昇降用シリンダ１１の動作により同時に昇降する。尚、昇降シリンダ１１の代わりにカムを用いてもよい。その場合、カムの駆動はモータやエアシリンダにより行なう。
【００１５】
クランパ４は、図６及び図７に示されるようにクランプシリンダ１３、１４と連結された基準ピン７と従属ピン１７とにより構成される。基準ピン７は、位置決め基準部となるため間隔をおいた２本のピンにて構成されるが、従属ピン１７はワーク２を基準ピン７に当接押し当てるために動作するものであるので、１本のピンで充分である。尚、クランパ４はクランプシリンダ１３、１４の代わりにカムやリンクを用いてもよい。その場合、その駆動はモータ、エアシリンダ、及びソレノイド等により行なう。
【００１６】
基準ピン７と従属ピン１７とで構成されるクランパ４は、一つのワーク２に対して、Ｘ軸方向（図１及び図３中上下方向）とＹ軸方向（図１及び図３中左右方向）とに各々１組が用いられる。尚、基準ピン７及び従属ピン１７の上端はワーク支持体３の上端より上方に位置するようベース１２に取り付けられており、ワーク支持体３と同時に昇降する。
【００１７】
次に動作順序について説明する。本発明が利用される自動ハンダボールマウント装置全体の概要は、図９に示すようなもので、ワーク２が収納されたキャリア１がセットされたキャリア供給用マガジンラック２０よりキャリア１が取り出され、ワーク２が載置されたキャリア１が、搬入コンベア等の搬送装置により搬送される。図示されていないが、搬送に際し、搬送装置は、搬送位置決めピンをキャリア１の搬送位置決めピン用穴に挿入しキャリア１を搬送する。
【００１８】
そして、キャリア１がボールマウント部２１のキャリア位置決め部２２上にて停止し、図示されていないキャリアクランプにより固定される。これによりキャリア１が正確な位置に位置決め固定される。この状態では図２の部分断面図に示されるようにワーク支持体３及びクランパ４は、キャリア１より下方に下がった位置に待機している。
【００１９】
次にキャリア位置決め部２２に設けられた昇降用シリンダ１１が動作し、ベース１２と共にワーク支持体３が真空吸引を開始しながら上昇し、各ＢＧＡパッケージであるワーク２下面にワーク吸着面９を当接させ、ワーク吸着面９にワーク２を吸着し、更に上昇し、ワーク２をキャリア１のワーク収納部６から浮かす。この浮かす高さはワーク２の下面がワーク収納部６の爪５の高さを越えない高さである。図４の部分断面図が、この状態を示している。尚、ワーク２の下面がワーク収納部６の爪５の高さを越える高さでも実施は可能である。しかし、その場合はトラブルなどによりワーク２とキャリア１の位置関係がずれてしまいワーク２をワーク収納部６へ戻す際にワーク２の一部がワーク収納部６の爪５にぶつかってしまう場合が生じる可能性がある。そのため本実施例では、上記のようにワーク２をキャリア１のワーク収納部６から浮かす高さはワーク２の下面がワーク収納部６の爪５の高さを越えない高さとしている。
【００２０】
ワーク支持体３の上昇時にクランパ４も同時に上昇する。ワーク支持体３の上昇が停止すると、クランパ４も同時に停止し、クランプシリンダ１３、１４が動作し、基準ピン７及び従属ピン１７がワーク２を挟むようワーク２に近接するよう移動する。図３及び図４に示された矢印は基準ピン７及び従属ピン１７の移動方向を示す。
【００２１】
基準ピン７は位置決め基準部となるため設定された位置にて停止し、その後移動を継続している従属ピン１７によりワーク２を基準ピン７に当接するまで移動させる。ワーク２の端辺が基準ピン７に当接押し当てられたときに水平方向の位置決めが完了する。この時、図１及び図２のように複数個のワーク２がある場合、同時に位置決めを行なう。又、Ｘ軸方向の位置決めとＹ軸方向の位置決めを同時に行なうことも、時間的に前後させて行なうことも可能である。
【００２２】
ワーク２の位置決めをした後、その状態のままフラックスを転写し、ハンダボールをマウントする等の処理が行なわれる。これらの処理を行なうボールマウント部２１は、図１０に示される。図の例によればボールマウント部２１は、搬送方向と直交する方向の上方に設けられたガイドレール２３にボールマウントヘッド２４及び転写ユニット２５がスライド自在に装着されている。転写ユニット２５がフラックス供給部２６からフラックスを供給され、ワーク２の上方へ移動した後下降し、ワーク２にフラックスを転写する。ハンダボールのマウントもボールマウントヘッド２４がハンダボール供給部２７からハンダボールを吸引し、ワーク２の上方へ移動した後、下降しワーク２にハンダボールをマウントする。
【００２３】
その後、基準ピン７及び従属ピン１７は退避し、クランパ４は解放され、ワーク支持体３は下降し、ワーク２をキャリア１のワーク収納部６に戻す。尚、ワーク２がワーク収納部６に戻る直前にワーク支持体３の真空吸引は切られ、ワーク２はワーク吸着面９から離脱しやすい状態となっている。そして、図示されていない搬出装置によりキャリア１が搬出され、収納用マガジンラック２８に収納されサイクルの終了となる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明は、ワーク２を水平に形成されたワーク支持体３のワーク吸着面９に吸着し、ワーク２をキャリア１から浮かして位置決め固定を行なうものであるので、搬送等により生ずるキャリア１の歪み、傾きの影響を逃れてワーク２を水平にすることが可能である。
【００２５】
本発明は、ワーク支持体３がワーク２の下面を吸着し、固定するものであるので、ワーク２の上面があいており、ワーク２の上面にハンダボールを乗せることができ、仮付もできるようになり、位置決めされた固定位置で、ワーク２にハンダボールマウント、フラックス転写等の処理が可能となった。
【００２６】
本発明では、ワーク収納部６上方で位置決め基準部（実施の形態では基準ピン７）をワーク２の端辺に当接押し当てすることでワークの水平方向位置決め固定をするワーククランパ４を用いるので、簡単にして正確な位置決め固定が可能となった。
【００２７】
又、ワーク支持体で吸着されたワークを浮かす高さを、該吸着されたワークの下面がワーク収納部の爪の高さを越えない高さにするので、処理後のワーク２を確実にキャリア１のワーク収納部６に戻すことができ、ボールマウント装置やフラックス転写装置の自動化の障害を除去できるものとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】ワーク位置決め固定装置を示す部分平面図
【図２】Ａ−Ａ線断面図
【図３】ワーク位置決め固定時を示す部分平面図
【図４】Ｂ−Ｂ線断面図
【図５】キャリアを示す平面図
【図６】ワーク支持体及びワーククランパの関係を示す平面図
【図７】同正面図
【図８】キャリアとワーク支持体とワーククランパの関係を示す平面図
【図９】自動ボールマウント装置におけるワークの流れを示す説明図
【図１０】ボールマウント部を示す概略斜視図
【符号の説明】
１．．．．．．キャリア
２．．．．．．ワーク
３．．．．．．ワーク支持体
４．．．．．．ワーククランパ
５．．．．．．爪
６．．．．．．ワーク収納部
７．．．．．．基準ピン
８．．．．．．貫通穴
９．．．．．．ワーク吸着面
１０．．．．．ワーク吸着穴
１１．．．．．昇降用シリンダ
１２．．．．．ベース
１３、１４．．クランプシリンダ
１７．．．．．従属ピン
【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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