JP3578149B2 - 電子部品の押圧装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品の押圧装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電子部品を基板にボンディングする方法として、熱圧着による方法が知られている。この方法は圧着ヘッドにより電子部品を基板に押圧するとともに電子部品をヒータにより加熱して基板に半田付けや樹脂接着剤などにより接着するものである。ここで、良好な熱圧着品質を得るためには、熱圧着過程での圧着荷重を所定の制御目標値にしたがって制御する必要がある。このため熱圧着装置には、圧着ヘッドが電子部品を押圧する荷重値を所定荷重に制御する機構が設けられている。
【0003】
この荷重制御は、電子部品を基板に押圧する圧着ヘッドを上下動自在に保持する昇降部の昇降動作を、圧着ヘッドと昇降部との間に介装された荷重検出手段によって検出された荷重値に基づいて制御することにより行われる。したがって、圧着荷重の制御精度(分解能)は、昇降動作の分解能に依存しており、単位昇降動作の変位量あたりの押圧荷重の変化量が小さいほど、高精度の荷重制御が実現される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来の電子部品の熱圧着装置において荷重検出手段として用いられるロードセルは、荷重点の変位量の絶対値が小さいため、わずかな昇降動作の変位によって荷重値が大きく変動する。すなわち圧着荷重の制御精度(分解能)はロードセルの変位量の絶対値によって制約され非常に低いものとなっており、圧着荷重の制御精度を向上させることが困難であるという問題点があった。
【0005】
そこで本発明は、圧着荷重の制御精度を向上させることができる電子部品の押圧装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子部品の押圧装置は、圧着ブロックに設けられて電子部品を基板に押圧する圧着ヘッドと、この圧着ヘッドを上下動させる昇降部と、昇降部と圧着ヘッドの間に介在して圧着ヘッドに作用する荷重を検出する荷重検出手段と、前記昇降部に設けられて前記圧着ブロックを所定の押圧力にて下方に押圧するシリンダと、前記昇降部を昇降させる昇降手段と、前記荷重検出手段の荷重検出結果に基づいて前記昇降手段を制御する制御部とを備え、前記荷重検出手段が、ロードセルと荷重負荷時の前記昇降部の上下方向の変位量を増幅するスプリングから成る。
【0007】
また本発明の電子部品の押圧装置は、圧着ブロックに設けられて電子部品を基板に押圧する圧着ヘッドと、この圧着ヘッドを上下動させる昇降部と、昇降部と圧着ヘッドの間に介在して圧着ヘッドに作用する荷重を検出する荷重検出手段と、前記昇降部に設けられて前記圧着ブロックを所定の押圧力にて下方に押圧するシリンダと、前記昇降部が固着されたスライダと、前記スライダが上下動自在に装着されたガイドレールと、前記ガイドレールが配設されたフレームと、前記昇降部を昇降させる前記昇降部と結合されたナット、前記ナットに螺入した送りネジ、及び前記送りネジと連結したモータと、前記荷重検出手段の荷重検出結果に基づいて前記昇降手段を制御する制御部とを備え、前記荷重検出手段が、ロードセルと荷重負荷時の前記昇降部の上下方向の変位量を増幅するスプリングから成る。
【0008】
本発明によれば、圧着ヘッドの荷重検出検出手段として、ロードセルと荷重負荷時の昇降部の上下方向の変位量を増幅するスプリングを用いることにより、荷重検出手段の変位量を大きくして単位昇降動作あたりの押圧荷重の変化量を小さくし、圧着荷重の制御精度を向上させることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施の形態における電子部品の押圧装置の側面図、図2(a),(b)は同電子部品の押圧装置の部分側面図、図3は同電子部品の押圧装置の荷重と昇降動作変位量との関係を表すグラフである。
【0010】
まず図1を参照して電子部品の押圧装置の構造を説明する。図1において基台1上には位置決めテーブル2が配設されている。位置決めテーブル2上には基板3が載置されている。位置決めテーブル2を駆動することにより、基板3は水平方向に移動し基板3を位置決めする。また基台1上にはフレーム4が立設されている。フレーム4の前面にはガイドレール5が垂直に配設されており、ガイドレール5にはスライダ6が上下動自在に装着されている。
【0011】
スライダ6には昇降部7が固着されている。フレーム4上にはモータ8が配設されており、モータ8の回転軸は垂直な送りネジ9と連結されている。送りネジ9は昇降部7と結合されたナット10に螺入しており、したがってモータ8が正逆回転することにより昇降部7は昇降する。すなわち、モータ8、送りネジ9およびナット10は、昇降部7を昇降させる昇降手段となっている。図1に示すように、昇降部7はコ字状の断面形状となっており、上部の突出部7a、凹部7bおよび下部の突出部7cより構成される。
【0012】
突出部7cにはガイドレール12が垂直に配設されている。ガイドレール12にはスライダ13が上下動自在に嵌合しており、スライダ13には圧着ブロック11が固着されている。圧着ブロック11は逆L字形状となっており、上部の張り出し部11aは昇降部7の凹部7b内に位置している。昇降部7の突出部7aの下面にはシリンダ14が垂設されており、シリンダ14のロッド14aは張り出し部11aの上面に当接している。
【0013】
昇降部7の突出部7cの上面には、線形な荷重・変位特性を有するスプリング16に弾性支持された荷重センサであるロードセル15が装着されており、ロードセル15の荷重点は圧着ブロック11の張り出し部11aの下面に当接している。圧着ブロック11の下部には圧着ヘッド17が固着されている。したがって圧着ヘッド17は昇降部7に上下動自在に支持されており、また荷重検出手段であるロードセル15およびスプリング16は、昇降部7と圧着ヘッド17の間に介在する配置となっている。ロードセル15の荷重点には、圧着ブロック11の自重による荷重およびシリンダ14の押圧力が作用する。ロードセル15によって検出された荷重信号は制御部30に送られ、制御部30はこの荷重信号に基づき昇降手段であるモータ8を制御する。
【0014】
圧着ヘッド17の下端部には熱圧着ツール18が装着されている。熱圧着ツール18は電子部品19を保持し、電子部品19を加熱するとともに基板3に対して所定荷重で押圧することにより基板3に熱圧着する。
【0015】
ここでシリンダ14、ロードセル15の機能について図2(a),(b)を参照して説明する。図2(a)は、昇降部7が上昇した状態での、また図2(b)は昇降部7が下降して電子部品17を基板3に熱圧着している状態での各部の力のつり合いを示している。シリンダ14にはエアー源およびレギュレータより所定圧力の空気圧が与えられており、したがってシリンダ14は圧着ブロック11を所定の押圧力Foにて下方に押圧する。図2(a)に示す状態では、この押圧力Foと、圧着ブロック11などの自重に相当する荷重Wの和Fo+Wが、ロードセル15に負荷される荷重fとつり合っている。すなわち昇降部7が上昇位置にある状態では、ロードセル15の検出荷重値はシリンダ14の押圧力Foと圧着ブロック11などの自重Wの和に等しい。
【0016】
これに対して図2(b)に示す状態では、圧着ヘッド17は電子部品19より圧着荷重に等しい反力Fを受けており、前述の力の和Fo+Wは、圧着荷重の反力Fとロードセル15に負荷される荷重fの和F+fとつり合っている。すなわち圧着荷重の反力Fは、Fo+W−fで表わされる。したがって、圧着荷重Fを制御するには、Fo+Wが一定値であることから、ロードセル15の検出荷重値fを制御部30によって監視しながら、モータ8の駆動を制御して昇降部7の昇降動作を制御すればよい。
【0017】
次に図3を参照してスプリング16の機能について説明する。図3は横軸に昇降部7の上下方向の変位量ΔZ、縦軸にロードセル15の検出荷重の増減値Δfをとって両者の関係を示したグラフである。グラフaは従来の方法と同様に、ロードセル15のみを用いた場合、グラフbは本実施の形態のようにロードセル15をスプリング16で支持した場合を示す。図3に示すように、ある所定の荷重の増減値Δf1に対して、ロードセル15のみを用いる場合にはΔZ1で示す昇降動作の変位量が対応している。これに対してロードセル15をスプリング16で支持する場合には、ロードセル15のみの変位量ΔZ1にスプリング16の変位量がプラスされるため、同様の増減値Δf1に対してΔZ1よりはるかに大きい昇降動作の変位量(ΔZ2で示す)が対応している。
【0018】
すなわち、昇降動作の最小単位変位量(分解能)と荷重の増減値との関係でみれば、グラフbの場合の方が最小単位変位量あたりの荷重の増減値(変化量)が小さく、換言すれば同一分解能の昇降機構を用いて、より精細な荷重検出を行うことができる。特に軽荷重の場合には、ロードセル15の変位量はごくわずかであり、ロードセル15のみを用いる従来の荷重検出方法では精度の良い荷重検出は困難である。これに対し本実施の形態では、スプリング16を付加して荷重負荷時の変位量を増幅することにより、同一分解能の昇降機構を用いて高精度の荷重検出を行うことができる。
【0019】
この電子部品の押圧装置は上記のような構成より成り、次に動作を説明する。まず図1において、基板3が位置決めテーブル2上に載置され、位置決めテーブル2を駆動することにより、基板3は圧着ヘッド7に対して位置決めされる。次に電子部品19の供給部(図外)より電子部品19が供給され、熱圧着ツール18によって保持される。次いで昇降部7が下降することにより熱圧着ツール18に保持された電子部品19は基板3に当接する。
【0020】
この後熱圧着ツール18によって電子部品19を所定温度で加熱するとともに、電子部品19は所定荷重にて基板3に押圧される。このとき、荷重検出手段としてのロードセル15は線形な荷重・変位特性を有するスプリング16によって弾性支持され、押圧荷重に対応する昇降動作の変位量が増幅されているので、精細な押圧荷重の検出を行うことができる。したがって熱圧着時の圧着荷重を精度よく制御することができるため、良好な熱圧着品質を得ることができる。
【0021】
【発明の効果】
本発明は、圧着ヘッドの荷重検出荷重検出手段として、ロードセルと荷重負荷時の昇降部の上下方向の変位量を増幅するスプリングを用いるようにしたので、荷重検出手段の変位量を大きくして単位昇降動作変位量あたりの検出荷重の増減値を小さくし、より精細な荷重検出を行うことができ、これにより圧着荷重を精度良く制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態における電子部品の押圧装置の側面図
【図2】(a)本発明の一実施における形態の電子部品の押圧装置の部分側面図
(b)本発明の一実施における形態の電子部品の押圧装置の部分側面図
【図3】本発明の一実施の形態における電子部品の押圧装置の荷重と昇降動作変位量との関係を表すグラフ
【符号の説明】
1 基台
2 位置決めテーブル
3 基板
7 昇降部
8 モータ
9 送りネジ
11 圧着ブロック
15 ロードセル
16 スプリング
17 圧着ヘッド
18 熱圧着ツール
19 電子部品
Claims (2)
- 圧着ブロックに設けられて電子部品を基板に押圧する圧着ヘッドと、この圧着ヘッドを上下動させる昇降部と、昇降部と圧着ヘッドの間に介在して圧着ヘッドに作用する荷重を検出する荷重検出手段と、前記昇降部に設けられて前記圧着ブロックを所定の押圧力にて下方に押圧するシリンダと、前記昇降部を昇降させる昇降手段と、前記荷重検出手段の荷重検出結果に基づいて前記昇降手段を制御する制御部とを備え、前記荷重検出手段が、ロードセルと荷重負荷時の前記昇降部の上下方向の変位量を増幅するスプリングから成ることを特徴とする電子部品の押圧装置。
- 圧着ブロックに設けられて電子部品を基板に押圧する圧着ヘッドと、この圧着ヘッドを上下動させる昇降部と、昇降部と圧着ヘッドの間に介在して圧着ヘッドに作用する荷重を検出する荷重検出手段と、前記昇降部に設けられて前記圧着ブロックを所定の押圧力にて下方に押圧するシリンダと、前記昇降部が固着されたスライダと、前記スライダが上下動自在に装着されたガイドレールと、前記ガイドレールが配設されたフレームと、前記昇降部を昇降させる前記昇降部と結合されたナット、前記ナットに螺入した送りネジ、及び前記送りネジと連結したモータと、前記荷重検出手段の荷重検出結果に基づいて前記昇降手段を制御する制御部とを備え、前記荷重検出手段が、ロードセルと荷重負荷時の前記昇降部の上下方向の変位量を増幅するスプリングから成ることを特徴とする電子部品の押圧装置。
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