JP2763064B2 - 倣い機構 - Google Patents

倣い機構

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JP2763064B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、対象物への接触部分が
対象物の接触面に倣いながら変化する倣い機構に係り、
例えば液体塗布用ヘッドによって高粘度液体を広範囲に
均一な膜厚で塗り拡げる場合などに使用して好適な倣い
機構に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来において、半導体等のチップ部品を
基板上に半田付け実装する場合に、チップ部品の位置ず
れを防止するために、高粘度液体を基板上の部品搭載位
置に塗布し、この塗布部位にチップ部品を仮止めした状
態で半田付けを行う方法がある。
【0003】このような実装方法において、高粘度液体
を基板上の部品搭載位置に塗布する方法として、「実装
技術」1992年8月号「テーピング技術NOW」P9
0〜P91、および「電子技術」1991年6月別冊
「プリント配線版のすべて」P126〜P127に記載
されているように、ディスペンサ方式、ピン転写方式、
スクリーン印刷方式、スピンコータ方式および、カーテ
ンコーター法等がある。
【0004】ディスペンサ方式は、小型のノズル内に液
体を入れ、これに空気などで圧力を加え、ノズル先端か
ら液体を押出し、これを基板上に塗布する方式である。
【0005】ピン転写方式は、細いピンの先端を液体の
中につけ、ピンの先端に液体を付け、これを基板の表面
に当てて液体を塗布する方式である。この方法では、ピ
ンの太さによって液体の塗布量が変化する。従って、塗
布量を正確にコントロールするのが難しい。
【0006】スクリーン印刷方式は、所定のパターンを
持ったスクリーンステンシルで接着剤を所定の位置に印
刷塗布する方式である。
【0007】スピンコータ方式は、対象物に一定量の液
体を供給の後、対象物を高速回転させ、遠心力により均
一な膜厚を得る方式である。
【0008】カーテンコーター法は、吐出部の約0.5
mm幅のスリットより、液状のレジスタをフィルム状(カ
ーテン)にし連続して落下させ、この中を一定の速度で
基板を通過させることで、均一な膜厚を形成する方法で
ある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術のいずれにおいても、液体の1回当りの塗布範囲
の点について配慮がされておらず、1回の塗布処理では
限られた狭い範囲(1ポイントずつ)、または対象物全
面への塗布しかできず、高粘度液体を対象物上へ最小限
の必要範囲で塗り拡げること、また任意のパターンへ均
一な一定膜厚で塗り拡げることが不可能であるという問
題があった。
【0010】本発明の目的は、例えばチップ部品の実装
工程において高粘度液体を一度で必要範囲に一定膜厚で
塗布することができる倣い機構を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、対象物に対する作業内容に応じた構造の
ヘッドと、このヘッドを着脱自在に保持するヘッド装着
部と、このヘッド装着部を第1の支持回転軸によって対
象物の接触面のY軸方向に所定角度回動自在に支持する
第1の軸受台と、この第1の軸受台を第2の支持回転軸
によって対象物との接触面のX軸方向に所定角度回動自
在に支持する第2の軸受台と、この第2の軸受台に対し
てY軸方向に移動自在に係合された第1のスライドレー
ルと、この第1のスライドレールに対して弾性部材を介
して押圧関係に係合され、かつ前記第1のスライドレー
ル方向への押圧力の印加時および解除時のレール移動量
を規制するガイド部材を備え、前記第1のスライドレー
ル方向への押圧力を該第1のスライドレールおよび前記
第2の軸受台を介して第1の軸受台に伝達し、対象物に
対する前記ヘッドの最先接触点を支点として前記ヘッド
を第1の軸受台の第1の支持回転軸を中心にヘッド接触
面が対象物の接触面上でY軸方向に倣うように回動させ
る第1のベースと、この第1の軸受ベースに対してX軸
方向に移動自在に係合された第2のスライドレールと、
この第2のスライドレールに対して弾性部材を介して押
圧関係に係合され、かつ前記第2のスライドレール方向
への押圧力の印加時および解除時のレール移動量を規制
するガイド部材を備え、前記第2のスライドレール方向
への押圧力を該第2のスライドレールおよび前記第1の
ベースに伝達し、対象物に対する前記ヘッドの最先接触
点を支点として前記ヘッドを第2の軸受台の第2の支持
回転軸を中心にヘッド接触面が対象物の接触面上でX軸
方向に倣うように回動させる第2のベースとから構成し
た。
【0012】
【作用】上記手段によれば、第2のベースに対し第2の
スライドレール方向への押圧力を印加すると、この押圧
力は第2のスライドレールおよび第1のベースに伝達さ
れる。
【0013】そして、第1のベースに伝達された押圧力
は、第1のスライドレールおよび第2の軸受台を介して
第1の軸受台に伝達される。すると、対象物に対するヘ
ッドの最先接触点を支点として、ヘッド接触面が第1の
軸受台の第1の支持回転軸を中心に対象物の接触面上で
Y軸方向に倣うように回動する。
【0014】同様に、第2のスライドレールに押圧力が
伝達されると、対象物に対するヘッドの最先接触点を支
点として、ヘッド接触面が第2の軸受台の第2の支持回
転軸を中心に対象物の接触面上でX軸方向に倣うように
回動する。
【0015】第2のベースに対する押圧力を解除する
と、印加時とは逆の動作によって最先接触点を支点とし
て、ヘッド接触面がY軸方向およびX軸方向に倣うよう
に回動し、対象物から離れる。
【0016】従って、メッシュ状の凹凸を形成した液体
塗布用のヘッドを装着し、その塗布面にて対象物上の液
体を押し付けるようにした場合、ヘッドと対象物が最先
接触面を支点として順に接触し、片側より液体を順に押
し付けて行き、最終的に対象物面と塗布面が密着する状
態になるため、液体を隅々まで徐々に拡げることができ
る。
【0017】また、押し付け時に、液体内の気泡も押し
出され、かつヘッドが対象物上でずれないため、高精度
な押し付けと、位置決めができる。さらに、塗布面が対
象物面に対して密着するため、塗布面全体に均一な押し
付け力を加えることができ、ヘッド塗布面の凹部の深さ
により得られる所望の膜厚で、液体を塗布面全面に均一
に拡げることができる。
【0018】また、ヘッド離脱時には、液体塗布面に無
数にある凸部が液体を切る働きをするため、押し付け時
に均一な膜厚で形成された液面に対し、悪影響を与えな
いでヘッドの離脱ができる。また、離脱時にも、液体の
粘度により発生する対象物を引き上げる力を抑え、液面
よりスムーズな離脱ができる。
【0019】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を用い説明す
る。
【0020】図1は本発明による倣い機構の一実施例を
示す斜視図である。
【0021】図1において、1は液体を対象物に塗り拡
げる液体塗布用ヘッドであり、下部の図中矢印A方向の
面に塗布面が形成されている。この塗布面には、図2の
平面図および部分側面図に示すように、凹凸1aがメッ
シュ状に多数形成されている。
【0022】2はヘッド1を保持するヘッドホルダ、3
はこのヘッドホルダ2を保持するホルダケース、4はヘ
ッドホルダ2をホルダケース3内に位置決め固定するハ
ンドルであり、ハンドル軸5を回動支点として図中のθ
3方向に回動させることにより、ホルダケース3のヘッ
ドホルダ2の装着口を開放し、ヘッドホルダ2を着脱可
能になっている。
【0023】6は第1の軸受台であり、支持回転軸7に
よりホルダケース3と組み合わされている。これによ
り、ホルダケース3は図中のθ2方向に回動可能に構成
され、それに伴ってヘッド1もθ2方向に回動可能に構
成されている。
【0024】8は第2の軸受台であり、支持回転軸9に
より第1の軸受台6と組み合わされている。この場合の
支持回転軸9は、前記支持回転軸7と直交する方向から
第1の軸受台6と回動自在に結合されているため、ホル
ダケース3は第1の軸受台6と共に図中のθ1方向に回
動可能になっている。
【0025】10aは第2の軸受台8の上に固定され、
上部中央部に形成された凹溝に図中のY方向に平行移動
するスライドレール10bを保持する第1のブロックで
ある。
【0026】11aは軸受ベース12の上に固定され、
上部中央部に形成された凹溝に図中のX方向に平行移動
するスライドレール11bを保持する第2のブロック2
である。
【0027】13a,13bは下端がスライドレール1
0bに固定され、上端が保持ブロック14に固定された
ガイドシャフトであり、このガイドシャフト13a,1
3bは軸受ベース12に設けられたリニアブッシュ15
a,15bを貫通し、スライドレール10bに固定され
ている。これにより、軸受ベース12はガイドシャフト
13a,13bに沿って図中のZ方向へスムーズに移動
可能に成っている。
【0028】16a,16bは下端が保持ブロック17
に固定され、上端が保持ブロック18に固定されたガイ
ドシャフトであり、このガイドシャフト16a,16b
は軸受ベース19に設けられたリニアブッシュ20a,
20bを貫通し、保持ブロック17に固定されている。
この場合、保持ブロック17の下面には、スライドレー
ル11bが固定されている。これにより、軸受ベース1
9はガイドシャフト16a,16bに沿って図中のZ方
向へスムーズに移動可能に成っている。
【0029】21a,21bは図中Y方向への倣い動作
を助けるために、軸受ベース12をZ方向に付勢するバ
ネ、22a,22bは図中X方向への倣い動作を助ける
ために、軸受ベース12を上方向に付勢するバネであ
り、これら2対のバネ力を調節することにより、接着剤
塗布時に必要な圧力を調節することができる。
【0030】23はネジ24によってブロック10aに
取り付けられたベアリングであり、軸受ベース12のX
方向の一側部から下方に形成されたL字状のテーパガイ
ド25と係合している。
【0031】この場合、軸受ベース12の長手方向端部
から下方に形成された部材26の下端部には、Y方向に
所定長さの位置決めストッパ27が植設され、軸受ベー
ス12のY方向の初期位置を位置決めしている。
【0032】28はネジ29で軸受ベース19に取り付
けられたベアリングであり、軸受ベース19のY方向の
一端部から下方に形成された略L字状のテーパガイド3
0と係合している。
【0033】これらベアリング23,28、テーパガイ
ド25,30及び位置決めストッパ27により、対象物
への倣い動作後のヘッド引き上げ時に、液体塗布用ヘッ
ド1を片当りさせ、さらに初期の位置へ確実に復元させ
るようになっている。
【0034】図3は、液体塗布用のヘッド1の着脱方法
を説明するための図1のB部の断面図であり、ヘッド1
を取り外す場合、まず、ハンドル4を図中のθ3方向に
回動して装着口を開放し、ヘッド1を図中のC方向に引
くと、ヘッド1はネジ34により固定されているヘッド
ホルダ2と一体で外部に引き出される。
【0035】一方、ヘッド1の取り付けはこの逆の操作
を行う。
【0036】なお、ヘッドホルダ2は取り付け部が円筒
形になっており、ホルダケース3との関係は、すきまば
め公差寸法になっているためにガタがなく、取り付け時
にはホルダ3内部にセットされたプランジャー40によ
り、ハンドル4に一定圧で押し当てて保持するようにな
っている。これにより、容易に位置決め固定が可能にな
っている。
【0037】また、液体塗布用のヘッド1については、
対象物からの離脱時に片当りする必要があるため、対象
物に接触する面を事前に必要な角度(図中θ分)傾けて
おく。そのため、角度調節ボルト38によりホルダケー
ス3ごと傾け、押さえバネ39により保持するようにな
っている。すなわち、押さえバネ39の力は離脱時、液
体塗布用のヘッド1を片当りさせる際に、対象物を押さ
えておく力となる。
【0038】なお、図3において、35は支持回転軸7
によりホルダケース3がθ2方向にスムーズに回動する
ために設けたベアリングである。36は支持回転軸9に
よりホルダケース3が図1のθ1方向にもスムーズに回
動できるように設けたベアリングである。37はホルダ
ケース3を水平に保持するための押さえバネである。
【0039】図4〜図6は、ヘッド1によって対象物に
液体を塗り拡げる時の動作順序を示した図であり、図7
および図8はヘッド1の離脱時の動作順序を示した図で
あり、それぞれを正面図,側面図で表している。
【0040】次に、これらの図を参照して本実施例の倣
い機構の動作を説明する。
【0041】まず、図4において、44は電子部品を搭
載する基板であり、41はこの基板44をセットする専
用のキャリアである。これらが装置本体搬送機構(図示
せず)により所定の位置へ搬送され、クランプ爪23
a,23bにより固定されるが、基板44の表面に接触
できないため、キャリア41を固定している。
【0042】基板44はキャリア41に対し所定角度傾
斜してセットされる。
【0043】このようにセットされた基板44のxで示
す範囲が1回に必要な塗布範囲であり、ディスペンサー
(図示せず)によって必要箇所に一定量の塗布液体43
を供給する。
【0044】液体43を供給したならば、その液体43
の真上に本実施例の倣い機構をXYテーブル(図示せ
ず)により移動した後、下降させる。
【0045】ここで、下降軸(図示せず)に対しては軸
受ベース19が固定されている。すなわち、軸受ベース
19に対して基板方向に向かう下向きの力Fが加えられ
る。
【0046】機構部においては、図3に示す通り液体塗
布用ヘッド1をホルダケース3ごと図中の方向へ予め傾
けてある。
【0047】図5において、下降している機構部の液体
塗布用ヘッド1の1点が基板44に接触し、更に下降す
ると、ベアリング23を介しブロック10aを固定して
いたテーパガイド25及びベアリング28を介しブロッ
ク11aを固定していたテーパガイド30の係合関係が
同時に外れ、図中X,Y方向同時に基板44の液体塗布
平面に対する倣い動作が開始される。
【0048】さらに、軸受ベース19をさらに下降させ
ると、バネ21a,21b及び22a,22bのバネ力
Sが基板44への接触点Pと、支持回転軸9,7に加わ
る。
【0049】この支持回転軸9,7に加わる力Sは、接
触点Pを支点にした回転方向の力D1及びE1を、水平
方向への力D2及びE2とにそれぞれ分解したものとな
る。
【0050】従って、支持回転軸9,7には力D1及び
E1がそれぞれ加えられることになる。その結果、液体
塗布用ヘッド1にも力D1及びE1がそれぞれ加えられ
ることになる。
【0051】力D1を受けた液体塗布用ヘッド1は、ホ
ルダケース3及び軸受台6ごと図中矢印H1の方向へ傾
き、また力E1を受けた液体塗布用ヘッド1はホルダケ
ース3ごと図中矢印H2の方向へ傾く。また、水平方向
の力D2及びE2は、それぞれそのままブロック11a
とブロック10aへ作用し、各ブロックをD2及びE2
の方向へ水平移動させる。
【0052】図6において、図中X,Y方向にそれぞれ
回転及び水平移動動作を同時に行った結果、基板44が
多少傾いた状態でも、基板4020の表面に対して、表
面上で接触点Pがずれないで液体塗布用ヘッド1の塗布
面の倣い動作が完了する。
【0053】この状態でさらに軸受ベース19を下降さ
せ、必要なバネ圧を塗布面に加える。
【0054】このように塗布面の片側より塗布液体21
を順に押し付けていくことで、液体表面の気泡を押し出
す作用が働くため、塗布面に気泡ができにくく、また接
触点Pがずれないで倣い、基板44上でヘッド1が動く
ことが無いので、基板44及び液体塗布用ヘッド1を傷
つけることもない。
【0055】さらに液体塗布用ヘッド1の図2に示す凹
凸の形状を有した液体塗布面を、塗布範囲xの全面に均
一な力で押し付けることができ、塗布液体43を塗布範
囲xの全面に均一な膜厚で塗布することができる。
【0056】次に、ヘッド1の引上げ時の動作を図7お
よび図8を参照して説明する。
【0057】まず、図6の状態から上向きの力Wを軸受
ベース19に加え、軸受ベース19を上昇させると、テ
ーパガイド30がベアリング28に接触し、さらにバネ
21a,21bによる上向きの力V1,V2が軸受ベー
ス12に加わり、軸受ベース12を図中矢印Lの方向へ
押し上げることで、テーパガイド25の係合面がベアリ
ング23に接触する。さらに上昇すると、軸受ベース1
2に取り付けたベアリング28にはバネ22a,22b
の力T1,T2と自重が合成した下向きの力Jが加わ
り、また軸受ベース8に取り付けたベアリング23には
バネ21a,21bの下向きの力V1,V2と自重が合
成した下向きの力Oが加わる。
【0058】ここで、ベアリング28にかかる力Jは、
テーパガイド30の斜面の作用により図中F1,F2の
方向への力に分解される。同じように、ベアリング23
にかかる力Oは、テーパガイド25の作用により、G
1,G2の力に分解される。
【0059】軸受ベース19をさらに上昇させると、支
持回転軸9,7に上方向の力Kが加わる。これと同時に
液体塗布用ヘッド1も上昇するが、ここで塗布液体43
の粘着力Uが加わり、基板44に引き上げ力Kが作用す
るが、第1接触点であるP点に、押さえバネ37,39
の力N1,N2の合力Nが下向きに働いているため、基
板40を押さえた状態で液体塗布用ヘッド1は片側より
離脱しようとする。
【0060】軸受ベース19をさらに上昇させると、テ
ーパガイド25,30により発生した力F2,G2がそ
れぞれブロック11a及びブロック10aを水平移動さ
せることにより、支持回転軸9,7にそれぞれM1,M
2の力が加わり、液体塗布用ヘッド1を接触点Pを支点
として、それぞれR1,R2方向へ傾けるように作用す
る。
【0061】これにより、液体塗布用ヘッド1は基板4
4上の片側より接触点Pがずれることなく離脱してい
く。
【0062】次に図8に示すように、液体塗布用ヘッド
1が完全に片当りした後、テーパガイド25,30と位
置決めストッパ27によりブロック10a,11aが初
期の安定した位置に保持され、図4と同じ状態へ戻る。
【0063】以上の液体塗布動作を基板44に対し、必
要ポイント数行ったのち基板44をキャリア41から取
り出す。
【0064】従って、この実施例の倣い機構を使用すれ
ば、高粘度液体を一度で必要な膜厚及び必要範囲に均一
に塗布できるので、高精度の塗布膜厚を得ることができ
る。
【0065】また、定量且つ均一な膜厚で、気泡がない
良好な膜厚の供給ができるので、電子部品搭載時のフラ
ックス塗布工程においては、一定の作業条件のもとで高
精度、高信頼性の塗布状態を得ることができるといった
効果がある。
【0066】なお、本発明は上記実施例の構成だけに限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
内で種々変形して実施できるものである。
【0067】例えば、液体塗布用ヘッド1は、塗布面の
形状に合わせて図9に示すように構成してもよい。
【0068】また、液体を塗布する場合に限らず、図1
0に示すようなクランプ100をホルダケース3に保持
し、クランプ100で円筒または球形状の物体101を
筒面または球面に沿って把持するような場合にも適用す
ることができる。
【0069】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ヘ
ッドの交換のみで、対象物への倣い動作が必要な全ての
作業に適用でき、かつ対象物への影響を与えないことか
ら、対象物の品質を高度に保証できる効果がある。
【0070】従って、例えばチップ部品の実装工程にお
いて適用すれば、高粘度液体を一度で必要な膜厚及び必
要範囲に均一に塗布できるので、高精度の塗布膜厚を得
ることができる。
【0071】また、定量且つ均一な膜厚で、気泡がない
良好な膜厚の供給ができるので、電子部品搭載時のフラ
ックス塗布工程においては、一定の作業条件のもとで高
精度、高信頼性の塗布状態を得ることができるといった
効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す斜視図である。
【図2】液体塗布用ヘッド塗布面の正面図および側面図
である。
【図3】ヘッド着脱方法を示す断面図である。
【図4】倣い動作における第1段階の状態を示す図であ
る。
【図5】倣い動作における第2段階の状態を示す図であ
る。
【図6】倣い動作における第3段階の状態を示す図であ
る。
【図7】ヘッド引き上げ動作の第1段階の状態を示す図
である。
【図8】ヘッド引き上げ動作の第2段階の状態を示す図
である。
【図9】ヘッドの他の例を示す側面図である。
【図10】ヘッドのさらに他の例を示す側面図である。
【符号の説明】
1…液体塗布用ヘッド、2…ヘッドホルダ、3…ホルダ
ケース、6…第1の軸受台、7…支持回転軸、8…第2
の軸受台、9…支持回転軸、10a…第1のブロック、
10b,11b…スライドレール、11a…第2のブロ
ック、12,19…軸受ベース、21a,21b,22
a,22b…バネ、25,30…テーパガイド、44…
基板、x…塗布範囲、P…接触点、A…塗布面。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤川 啓司 神奈川県秦野市堀山下1番地 株式会社 日立製作所 汎用コンピュータ事業部内 (72)発明者 橋本 豊 神奈川県秦野市堀山下1番地 株式会社 日立製作所 汎用コンピュータ事業部内 (72)発明者 松岡 真人 神奈川県秦野市堀山下1番地 株式会社 日立製作所 汎用コンピュータ事業部内 (56)参考文献 特開 平4−332144(JP,A) 特開 平4−162435(JP,A) 特開 平3−54836(JP,A) 特開 平3−32038(JP,A) 特開 平3−238834(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/52 B23Q 35/10 H05K 3/34 504

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 対象物に対する作業内容に応じた構造の
    ヘッドと、このヘッドを着脱自在に保持するヘッド装着
    部と、このヘッド装着部を第1の支持回転軸によって対
    象物の接触面のY軸方向に所定角度回動自在に支持する
    第1の軸受台と、この第1の軸受台を第2の支持回転軸
    によって対象物との接触面のX軸方向に所定角度回動自
    在に支持する第2の軸受台と、この第2の軸受台に対し
    てY軸方向に移動自在に係合された第1のスライドレー
    ルと、この第1のスライドレールに対して弾性部材を介
    して押圧関係に係合され、かつ前記第1のスライドレー
    ル方向への押圧力の印加時および解除時のレール移動量
    を規制するガイド部材を備え、前記第1のスライドレー
    ル方向への押圧力を該第1のスライドレールおよび前記
    第2の軸受台を介して第1の軸受台に伝達し、対象物に
    対する前記ヘッドの最先接触点を支点として前記ヘッド
    を第1の軸受台の第1の支持回転軸を中心にヘッド接触
    面が対象物の接触面上でY軸方向に倣うように回動させ
    る第1のベースと、この第1の軸受ベースに対してX軸
    方向に移動自在に係合された第2のスライドレールと、
    この第2のスライドレールに対して弾性部材を介して押
    圧関係に係合され、かつ前記第2のスライドレール方向
    への押圧力の印加時および解除時のレール移動量を規制
    するガイド部材を備え、前記第2のスライドレール方向
    への押圧力を該第2のスライドレールおよび前記第1の
    ベースに伝達し、対象物に対する前記ヘッドの最先接触
    点を支点として前記ヘッドを第2の軸受台の第2の支持
    回転軸を中心にヘッド接触面が対象物の接触面上でX軸
    方向に倣うように回動させる第2のベースとを具備する
    ことを特徴とする倣い機構。
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