JP2002347709A - 超音波を利用したシール方法 - Google Patents
超音波を利用したシール方法Info
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- Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】熱可塑性樹脂からなるカバーテープをキャリヤ
テープにシールコテの熱によってシールする方法では、
シール界面がシールするに十分な熱を吸収する迄に時間
がかかりシール時間が長くなったり打点回数を多くしな
ければいけないか、高融点樹脂等ではシールができない
という欠点を有し、しかもこの高熱量により熱に弱い電
子部品の場合には使用出来ないということや夾雑物があ
る場合にはシール不良が発生するといった問題点や同時
にキャリヤテープやカバーテープに使用出来る素材の制
限が生じ、低コスト化に向けた選択が難しくなるという
問題点があり、それらを全て解決するシール方法を提供
すること。 【解決手段】シールする手段として超音波を利用し、コ
テの形状を工夫する事により解決させる。
テープにシールコテの熱によってシールする方法では、
シール界面がシールするに十分な熱を吸収する迄に時間
がかかりシール時間が長くなったり打点回数を多くしな
ければいけないか、高融点樹脂等ではシールができない
という欠点を有し、しかもこの高熱量により熱に弱い電
子部品の場合には使用出来ないということや夾雑物があ
る場合にはシール不良が発生するといった問題点や同時
にキャリヤテープやカバーテープに使用出来る素材の制
限が生じ、低コスト化に向けた選択が難しくなるという
問題点があり、それらを全て解決するシール方法を提供
すること。 【解決手段】シールする手段として超音波を利用し、コ
テの形状を工夫する事により解決させる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電子部品の保管、搬
送、装着に際し、電子部品を保護し、プリント配線基板
へ実装するために整列させ、取り出せる機能を有する包
装体のうち、連続収納ポケットを形成した熱可塑性樹脂
からなるキャリヤテープに電子部品を入れた後、熱可塑
性樹脂からなるカバーテープとシールさせるに適した超
音波を利用したシール方法に関するものである。
送、装着に際し、電子部品を保護し、プリント配線基板
へ実装するために整列させ、取り出せる機能を有する包
装体のうち、連続収納ポケットを形成した熱可塑性樹脂
からなるキャリヤテープに電子部品を入れた後、熱可塑
性樹脂からなるカバーテープとシールさせるに適した超
音波を利用したシール方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】PVC、A−PET、PS、PP及びP
C等の熱可塑性樹脂からなるシートを圧空成形、真空成
形或いはプレス成形することにより連続収納ポケットを
形成したキャリヤテープ(図1)に電子部品を入れた
後、搬送中の落下防止等の目的でポリエステル基材層/
接着層等の熱可塑性樹脂の多層フィルムからなるカバー
テープ(図2)がシールされる(図3、5)。カバーテ
ープの従来のシールタイプは、大きくは2つの方式があ
る。即ち、接着層が常温粘着シール層である常温粘着シ
ールタイプのカバーテープは、シール時に熱を必要とせ
ず、シールコテの圧力のみによってシールされている。
一方接着層が熱シール層の熱シールタイプのカバーテー
プは、シール時にシールコテ(図6)の熱と圧力の両方
によってシールされる。
C等の熱可塑性樹脂からなるシートを圧空成形、真空成
形或いはプレス成形することにより連続収納ポケットを
形成したキャリヤテープ(図1)に電子部品を入れた
後、搬送中の落下防止等の目的でポリエステル基材層/
接着層等の熱可塑性樹脂の多層フィルムからなるカバー
テープ(図2)がシールされる(図3、5)。カバーテ
ープの従来のシールタイプは、大きくは2つの方式があ
る。即ち、接着層が常温粘着シール層である常温粘着シ
ールタイプのカバーテープは、シール時に熱を必要とせ
ず、シールコテの圧力のみによってシールされている。
一方接着層が熱シール層の熱シールタイプのカバーテー
プは、シール時にシールコテ(図6)の熱と圧力の両方
によってシールされる。
【0003】しかし、熱シールタイプのカバーテープを
シールコテの熱と圧力によってシールする方法は、カバ
ーテープのポリエステル基材層の表面にシールコテを押
し当てて熱と圧力を伝える(図4)のでシール界面が接
着するのに十分な熱を吸収する迄に時間が必要な為、シ
ール時間を長くしたりシール回数を複数回することによ
り同一箇所のトータルのシール時間を長くしなければい
けないという欠点があり、更には、この多大な熱量によ
り、熱に弱い電子部品の場合破損してしまうので、使用
出来ないという欠点やシール面に浮遊ごみ等の付着によ
る夾雑物がある場合にはシール不良が発生する等といっ
た問題点があった。
シールコテの熱と圧力によってシールする方法は、カバ
ーテープのポリエステル基材層の表面にシールコテを押
し当てて熱と圧力を伝える(図4)のでシール界面が接
着するのに十分な熱を吸収する迄に時間が必要な為、シ
ール時間を長くしたりシール回数を複数回することによ
り同一箇所のトータルのシール時間を長くしなければい
けないという欠点があり、更には、この多大な熱量によ
り、熱に弱い電子部品の場合破損してしまうので、使用
出来ないという欠点やシール面に浮遊ごみ等の付着によ
る夾雑物がある場合にはシール不良が発生する等といっ
た問題点があった。
【0004】また、カバーテープの熱シール層に高融点
或いはガラス転移温度の高い樹脂や接着剤または熱伝導
性や熱吸収性が悪い樹脂や接着剤を使用する場合にはシ
ール時間を短くする事が出来ず、生産性を向上させる事
ができないという難点があった。同時にキャリヤテープ
やカバーテープに使用出来る素材の制限が生じ、低コス
ト化に向けた選択が難しくなっていた。
或いはガラス転移温度の高い樹脂や接着剤または熱伝導
性や熱吸収性が悪い樹脂や接着剤を使用する場合にはシ
ール時間を短くする事が出来ず、生産性を向上させる事
ができないという難点があった。同時にキャリヤテープ
やカバーテープに使用出来る素材の制限が生じ、低コス
ト化に向けた選択が難しくなっていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は従来のシール
コテの熱と圧力を利用した熱シール方式では、シール界
面を十分に溶着させる為にシール時間を長くするか同一
箇所のトータルのシール時間を長くする為に複数回数の
シールをしなければいけないという生産性上の欠点及び
熱に弱い電子部品には電子部品の熱劣化が生じるという
致命的な問題点が発生し使用出来ない。また、シール面
に夾雑物が存在する場合にはシール不良が発生するし、
高融点あるいはガラス転移温度が高い樹脂の場合にはシ
ール自体が出来ないという問題点を有していたものを解
決せんとなされたものである。その目的とするところ
は、シール界面の樹脂や接着剤の熱的特性の制限を有せ
ず、キャリヤテープに挿入された電子部品に熱的な影響
を与えることなく、確実且つ信頼性が高くしかも短時間
にキャリヤテープとカバーテープをシール出来るシール
方法を提供することにある。
コテの熱と圧力を利用した熱シール方式では、シール界
面を十分に溶着させる為にシール時間を長くするか同一
箇所のトータルのシール時間を長くする為に複数回数の
シールをしなければいけないという生産性上の欠点及び
熱に弱い電子部品には電子部品の熱劣化が生じるという
致命的な問題点が発生し使用出来ない。また、シール面
に夾雑物が存在する場合にはシール不良が発生するし、
高融点あるいはガラス転移温度が高い樹脂の場合にはシ
ール自体が出来ないという問題点を有していたものを解
決せんとなされたものである。その目的とするところ
は、シール界面の樹脂や接着剤の熱的特性の制限を有せ
ず、キャリヤテープに挿入された電子部品に熱的な影響
を与えることなく、確実且つ信頼性が高くしかも短時間
にキャリヤテープとカバーテープをシール出来るシール
方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、熱可塑性樹脂
からなるキャリヤテープに電子部品を入れた後、熱可塑
性樹脂からなるカバーテープとシールさせる方法とし
て、超音波を利用した新規なシール方法を用いることに
ある。
からなるキャリヤテープに電子部品を入れた後、熱可塑
性樹脂からなるカバーテープとシールさせる方法とし
て、超音波を利用した新規なシール方法を用いることに
ある。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明に用いられるシールコテ部
の構成について説明する。図7は本発明を実施する上で
の超音波発振装置の全体構成図であり、図7(A)に超
音波アクチェーター及び超音波発振器を、図7(B)に
超音波アクチェーターの振動分布を示す。
の構成について説明する。図7は本発明を実施する上で
の超音波発振装置の全体構成図であり、図7(A)に超
音波アクチェーター及び超音波発振器を、図7(B)に
超音波アクチェーターの振動分布を示す。
【0008】超音波発振装置は、超音波振動子1、ブー
スター2、ホーン3から構成される超音波アクチェータ
ー14及び超音波発振器4とから大きくは成っている。
超音波振動子1は、電歪型振動子或いは磁歪型振動子の
どちらでも本目的には使用可能であるが、電気的エネル
ギーの機械的エネルギーへの変換効率に優れた電歪型振
動子が最近は多用されており、図7に示す超音波振動子
は電歪型振動子の場合を示す。
スター2、ホーン3から構成される超音波アクチェータ
ー14及び超音波発振器4とから大きくは成っている。
超音波振動子1は、電歪型振動子或いは磁歪型振動子の
どちらでも本目的には使用可能であるが、電気的エネル
ギーの機械的エネルギーへの変換効率に優れた電歪型振
動子が最近は多用されており、図7に示す超音波振動子
は電歪型振動子の場合を示す。
【0009】超音波振動子1は、裏打ち板5、複数枚の
振動素子6、複数枚の電極板7及び前面板8からなり、
振動素子6、電極板7は共に例えば五円玉の如き中空形
状であり、図示していないがこの中空部にイモボルト等
の締結手段を貫通させ、裏打ち板5及び前面板8の軸セ
ンター部に設けた雌ネジにより、互いに締め付けた所謂
ボルト締めランジェビン型振動子構造をとる。振動素子
6は前述のとおり中空の円板形状をとり、チタン酸バリ
ウム、チタン酸ジルコン酸鉛等のセラミックス製の圧電
材料からなるが、高出力用途にはチタン酸ジルコン酸鉛
が望ましく、偶数枚重ね合わせて使用しその重ね合わせ
の方向は、振動素子6の圧電性の極性が互い違いになる
方向とする。
振動素子6、複数枚の電極板7及び前面板8からなり、
振動素子6、電極板7は共に例えば五円玉の如き中空形
状であり、図示していないがこの中空部にイモボルト等
の締結手段を貫通させ、裏打ち板5及び前面板8の軸セ
ンター部に設けた雌ネジにより、互いに締め付けた所謂
ボルト締めランジェビン型振動子構造をとる。振動素子
6は前述のとおり中空の円板形状をとり、チタン酸バリ
ウム、チタン酸ジルコン酸鉛等のセラミックス製の圧電
材料からなるが、高出力用途にはチタン酸ジルコン酸鉛
が望ましく、偶数枚重ね合わせて使用しその重ね合わせ
の方向は、振動素子6の圧電性の極性が互い違いになる
方向とする。
【0010】電極板7は、振動素子6の両面に超音波発
振器4からの高周波電力を供給するための極板であり振
動素子6の直径と同等ないしはやや大きめとし、その材
質はセラミックスである振動素子6の中空の円板面にな
じみやすく、超音波周波数下の高速振動に耐えられ且つ
導電性に優れたベリリウム銅の中空薄円板が通常は使用
される。裏打ち板5は、鋼、ステンレス鋼或いはチタン
合金等からなるが、超音波周波数下の高速振動に耐えら
れる材質として強靱鋼或いはチタン合金が望ましく、そ
の形状は、振動素子6の直径と同等以上の直径を有する
円柱ブロックでその軸センターに前述の締結用センター
ボルトと同じネジサイズの雌ネジを設けたものである。
振器4からの高周波電力を供給するための極板であり振
動素子6の直径と同等ないしはやや大きめとし、その材
質はセラミックスである振動素子6の中空の円板面にな
じみやすく、超音波周波数下の高速振動に耐えられ且つ
導電性に優れたベリリウム銅の中空薄円板が通常は使用
される。裏打ち板5は、鋼、ステンレス鋼或いはチタン
合金等からなるが、超音波周波数下の高速振動に耐えら
れる材質として強靱鋼或いはチタン合金が望ましく、そ
の形状は、振動素子6の直径と同等以上の直径を有する
円柱ブロックでその軸センターに前述の締結用センター
ボルトと同じネジサイズの雌ネジを設けたものである。
【0011】前面板8は、裏打ち板5と材質的には同種
の物でよく通常は後述する振動振幅を上げるためにブー
スター2に接続される側の直径を振動素子6側に接する
直径よりも小さめとし、裏打ち板5と同目的にて軸セン
ター部に雌ネジを設け、複数枚の振動素子6及び複数枚
の電極板7を挟み込む形で裏打ち板5、図示していない
がセンターボルト及びこの前面板8にて適正トルクで締
め付けることによりボルト締めランジェビン型振動子と
して完成する。
の物でよく通常は後述する振動振幅を上げるためにブー
スター2に接続される側の直径を振動素子6側に接する
直径よりも小さめとし、裏打ち板5と同目的にて軸セン
ター部に雌ネジを設け、複数枚の振動素子6及び複数枚
の電極板7を挟み込む形で裏打ち板5、図示していない
がセンターボルト及びこの前面板8にて適正トルクで締
め付けることによりボルト締めランジェビン型振動子と
して完成する。
【0012】次にブースターについて説明する。ブース
ター2は超音波振動子1と加工具であるホーン3との間
に挿入締結して使用するものであり、その目的とする機
能は超音波振動子1の前面板8の先端部の振動振幅を拡
大してホーン3に伝搬させる役割を有するものであり、
拡大させないで逆に縮小させる場合にはデブースターを
用いる。ブースター2の形状は、軸に直交する断面が円
板状で、振動子側大径部9の直径に対してホーン側小径
部10の直径が小さいという異径の丸棒状であり、振動
子側大径部9と超音波振動子1の前面板8との接続は振
動子側イモネジ12等の適宜のネジ締結手段にて接続
し、ホーン側小径部10とホーン3との締結はホーン側
イモネジ13等の適宜のネジ締結手段にて接続する。
ター2は超音波振動子1と加工具であるホーン3との間
に挿入締結して使用するものであり、その目的とする機
能は超音波振動子1の前面板8の先端部の振動振幅を拡
大してホーン3に伝搬させる役割を有するものであり、
拡大させないで逆に縮小させる場合にはデブースターを
用いる。ブースター2の形状は、軸に直交する断面が円
板状で、振動子側大径部9の直径に対してホーン側小径
部10の直径が小さいという異径の丸棒状であり、振動
子側大径部9と超音波振動子1の前面板8との接続は振
動子側イモネジ12等の適宜のネジ締結手段にて接続
し、ホーン側小径部10とホーン3との締結はホーン側
イモネジ13等の適宜のネジ締結手段にて接続する。
【0013】取付フランジ11は、ブースター2の軸方
向のほぼセンター近傍に位置させ図示していないが内部
にOリング等の振動吸収リングを介してブースター本体
の振動との分離を図り、超音波振動子1、ブースター2
及びホーン3からなる超音波アクチェーター14を支
え、エアーシリンダー等の上下駆動手段に締結させる役
割をなすものである。ブースター2の材質は、超音波周
波数下の高速振動に耐え得る抗張力、靱性を有する金属
が適しており、この様な金属としては超々ジュラルミ
ン、チタン合金等が望ましい。取付フランジ11の材質
は、超音波アクチェーターが作業するに耐え得る強度で
あればよく、鋼、アルミニウム或いはジュラルミン等が
適している。尚、超音波振動子1の節部(b)にブース
ター2の取付フランジ11等と同様の固定手段をとり得
る場合で、振動振幅の拡大或いは縮小の必要のない場合
は、ブースター2を使用しないで超音波振動子1に直接
ホーン3を接続することも可能である。
向のほぼセンター近傍に位置させ図示していないが内部
にOリング等の振動吸収リングを介してブースター本体
の振動との分離を図り、超音波振動子1、ブースター2
及びホーン3からなる超音波アクチェーター14を支
え、エアーシリンダー等の上下駆動手段に締結させる役
割をなすものである。ブースター2の材質は、超音波周
波数下の高速振動に耐え得る抗張力、靱性を有する金属
が適しており、この様な金属としては超々ジュラルミ
ン、チタン合金等が望ましい。取付フランジ11の材質
は、超音波アクチェーターが作業するに耐え得る強度で
あればよく、鋼、アルミニウム或いはジュラルミン等が
適している。尚、超音波振動子1の節部(b)にブース
ター2の取付フランジ11等と同様の固定手段をとり得
る場合で、振動振幅の拡大或いは縮小の必要のない場合
は、ブースター2を使用しないで超音波振動子1に直接
ホーン3を接続することも可能である。
【0014】次にホーン3について説明する。図7
(A)に示すホーン3は、本発明の構成要件の一つであ
るホーン形状を成しているがその具体的な形状等は後述
するが、その役割は作業端として目的用途に応じた形状
を取り得る。ホーン3のブースター側接続端面15は、
ブースター2のホーン側小径部10の先端部の振動振幅
をホーン3に伝搬させる接続部であり、ホーン3とブー
スター2のホーン側小径部10との締結は、ホーン側イ
モネジ13等の適宜のネジ接続手段を用いる。ホーン作
業端16は、超音波アクチェーター14で発生させた超
音波周波数下の機械的振動により被加工物に対して加工
等の作業をする工具の役割をする部分であり、ここの部
分の振動振幅を超音波アクチェーターの中では最大値と
なるよう通常は設計する。ホーン3の材質は、この部分
が超音波周波数下の高速振動をすると共に被加工物から
の様々な応力をも受けるので、強靱性に富み、高い抗張
力を有すると共に加工物に対して化学的な影響を与え難
い材質を種々選択して決定するが、この様な材質として
は、ジュラルミン或いはチタン合金系が望ましい。
(A)に示すホーン3は、本発明の構成要件の一つであ
るホーン形状を成しているがその具体的な形状等は後述
するが、その役割は作業端として目的用途に応じた形状
を取り得る。ホーン3のブースター側接続端面15は、
ブースター2のホーン側小径部10の先端部の振動振幅
をホーン3に伝搬させる接続部であり、ホーン3とブー
スター2のホーン側小径部10との締結は、ホーン側イ
モネジ13等の適宜のネジ接続手段を用いる。ホーン作
業端16は、超音波アクチェーター14で発生させた超
音波周波数下の機械的振動により被加工物に対して加工
等の作業をする工具の役割をする部分であり、ここの部
分の振動振幅を超音波アクチェーターの中では最大値と
なるよう通常は設計する。ホーン3の材質は、この部分
が超音波周波数下の高速振動をすると共に被加工物から
の様々な応力をも受けるので、強靱性に富み、高い抗張
力を有すると共に加工物に対して化学的な影響を与え難
い材質を種々選択して決定するが、この様な材質として
は、ジュラルミン或いはチタン合金系が望ましい。
【0015】超音波発振器4は、超音波アクチェーター
14の超音波振動子1に超音波アクチェーター14の固
有の共振周波数に相当する高周波電力を発生させ、高周
波ケーブル17を介して超音波振動子1の電極板7に供
給する高周波発生器である。次に図7(B)及び図7
(A)を用いて超音波アクチェーター14の振動モード
について説明する。図7(B)は図7(A)に示す超音
波アクチェーター14の軸方向即ち縦振動モードの振動
分布を示す一例である。超音波振動子1の持つ固有の共
振周波数は、複数枚の振動素子6の圧電定数及び素子の
枚数、裏打ち板5、前面板8及び複数枚の電極板7のそ
れぞれの長さを合計した全体の長さ及びそれぞれの音速
の合計値とから一義的に決まってくるので、目標とする
共振周波数を得る為の振動素子6の電気機械的設計と裏
打ち板5及び前面板8の材質及び寸法設計を最適化し、
目標の共振周波数で駆動する超音波振動子1を得る。こ
の共振周波数をf、超音波振動子1の合成された音速を
C、波長をλとすると、C=λ×fの関係が成立し、超
音波振動子1の全長を(1/2)×λ相当長さに設計す
る。この設計によれば、超音波振動子1の裏打ち板5の
図面上の上端面部は振動の腹の位置即ち(a)の位置と
なり、超音波振動子1の前面板8の下端面部も振動の腹
の位置即ち(c)の位置となり、(a)と(c)のほぼ
中間位置となる(b)の位置即ち複数枚の振動素子6の
最下端部近傍が振動の節の位置となる。
14の超音波振動子1に超音波アクチェーター14の固
有の共振周波数に相当する高周波電力を発生させ、高周
波ケーブル17を介して超音波振動子1の電極板7に供
給する高周波発生器である。次に図7(B)及び図7
(A)を用いて超音波アクチェーター14の振動モード
について説明する。図7(B)は図7(A)に示す超音
波アクチェーター14の軸方向即ち縦振動モードの振動
分布を示す一例である。超音波振動子1の持つ固有の共
振周波数は、複数枚の振動素子6の圧電定数及び素子の
枚数、裏打ち板5、前面板8及び複数枚の電極板7のそ
れぞれの長さを合計した全体の長さ及びそれぞれの音速
の合計値とから一義的に決まってくるので、目標とする
共振周波数を得る為の振動素子6の電気機械的設計と裏
打ち板5及び前面板8の材質及び寸法設計を最適化し、
目標の共振周波数で駆動する超音波振動子1を得る。こ
の共振周波数をf、超音波振動子1の合成された音速を
C、波長をλとすると、C=λ×fの関係が成立し、超
音波振動子1の全長を(1/2)×λ相当長さに設計す
る。この設計によれば、超音波振動子1の裏打ち板5の
図面上の上端面部は振動の腹の位置即ち(a)の位置と
なり、超音波振動子1の前面板8の下端面部も振動の腹
の位置即ち(c)の位置となり、(a)と(c)のほぼ
中間位置となる(b)の位置即ち複数枚の振動素子6の
最下端部近傍が振動の節の位置となる。
【0016】ブースター2の固有の共振周波数は、超音
波振動子1の共振周波数に一致させるのが望ましく、ブ
ースター2の材質の音速C、目標共振周波数fとする
と、C=λ×fの関係式から導き出される波長λの1/
2となる相当長さにブースター2の全長を決定する。こ
の設計にて製作したブースター2の振動モードは図7
(B)に示すとおり、ブースター2の図面上の上端面部
の位置即ち(c)の位置が振幅の腹の位置となり、また
ブースター2の下端面即ち(e)の位置が(1/2)×
λのもう一方の腹の位置であり、ブースター2の軸方向
長さのほぼ中間位置となる(d)の位置が振動の節の位
置となる。従って超音波アクチェーター14を支える取
付フランジ11の取付位置を丁度この節となる(d)の
位置近傍とすれば、ブースター2の縦振動が取付フラン
ジ11に伝搬する量を最低限に抑えることが出来る。
波振動子1の共振周波数に一致させるのが望ましく、ブ
ースター2の材質の音速C、目標共振周波数fとする
と、C=λ×fの関係式から導き出される波長λの1/
2となる相当長さにブースター2の全長を決定する。こ
の設計にて製作したブースター2の振動モードは図7
(B)に示すとおり、ブースター2の図面上の上端面部
の位置即ち(c)の位置が振幅の腹の位置となり、また
ブースター2の下端面即ち(e)の位置が(1/2)×
λのもう一方の腹の位置であり、ブースター2の軸方向
長さのほぼ中間位置となる(d)の位置が振動の節の位
置となる。従って超音波アクチェーター14を支える取
付フランジ11の取付位置を丁度この節となる(d)の
位置近傍とすれば、ブースター2の縦振動が取付フラン
ジ11に伝搬する量を最低限に抑えることが出来る。
【0017】ホーン3もブースター2と同様の設計手順
にて全長が(1/2)×λ相当長さに設計製作すれば、
ホーン3の図面上の上端面即ち(e)の位置及びホーン
作業端16となる下端面即ち(g)の位置がそれぞれ振
動の腹の位置となり、ホーン3の軸長さ方向のほぼ中間
位置即ち(f)の位置が振動の節の位置となる。超音波
振動子1、ブースター2及びホーン3の全てを(1/
2)×λとしたので、超音波アクチェーター14の全長
は(1/2)×λの整数倍長さとなり全体として目標共
振周波数下で振動が可能となる。
にて全長が(1/2)×λ相当長さに設計製作すれば、
ホーン3の図面上の上端面即ち(e)の位置及びホーン
作業端16となる下端面即ち(g)の位置がそれぞれ振
動の腹の位置となり、ホーン3の軸長さ方向のほぼ中間
位置即ち(f)の位置が振動の節の位置となる。超音波
振動子1、ブースター2及びホーン3の全てを(1/
2)×λとしたので、超音波アクチェーター14の全長
は(1/2)×λの整数倍長さとなり全体として目標共
振周波数下で振動が可能となる。
【0018】(a)の位置から(g)の位置に至るそれ
ぞれの振動振幅値は、超音波振動子1の発生できる振動
振幅の(c)の値を基準にして、ブースター2の振動子
側大径部9の質量とホーン側小径部10の質量の比にほ
ぼ比例して拡大され、更にホーン3の節の位置である
(f)から上部側の質量と下部側の質量の比にほぼ比例
して拡大され、ホーン3のホーン作業端16の振幅は、
図7(B)に図示する振動分布の横軸方向のピークから
ピークの高さとなる。基準となる(c)の位置における
振動振幅値は、超音波発振器4から供給される電力の大
きさにほぼ比例した値となる。
ぞれの振動振幅値は、超音波振動子1の発生できる振動
振幅の(c)の値を基準にして、ブースター2の振動子
側大径部9の質量とホーン側小径部10の質量の比にほ
ぼ比例して拡大され、更にホーン3の節の位置である
(f)から上部側の質量と下部側の質量の比にほぼ比例
して拡大され、ホーン3のホーン作業端16の振幅は、
図7(B)に図示する振動分布の横軸方向のピークから
ピークの高さとなる。基準となる(c)の位置における
振動振幅値は、超音波発振器4から供給される電力の大
きさにほぼ比例した値となる。
【0019】本発明に使用する超音波の周波数、ホーン
の振幅は特に限定はされないが、超音波の発振周波数1
0KHz〜100KHz好ましくは20KHz〜40K
Hz、ホーン先端の振幅は0.1μm〜70μm好まし
くは1μm〜20μmが本目的用途には適している。
の振幅は特に限定はされないが、超音波の発振周波数1
0KHz〜100KHz好ましくは20KHz〜40K
Hz、ホーン先端の振幅は0.1μm〜70μm好まし
くは1μm〜20μmが本目的用途には適している。
【0020】次に、本発明によるキャリヤテープと熱シ
ールタイプカバーテープをシールする為のホーンの実施
例を図8に従って説明する。図8(C)はホーン18の
正面図であり、図7にて詳述した超音波アクチェーター
14を2本用いて、キャリヤテープのシールすべき両サ
イドをそれぞれ一本ずつのアクチェーターでシールする
際のホーン3の一つとして超音波シールバーを駆動する
アクチェーター14のホーン形状の例であり、雌ネジ1
9によりイモネジ等のボルトによってブースター2に締
結される。ホーン18の軸方向長さは、図7(B)に示
す(1/2)×λ相当長さに設計しており、超音波アク
チェーター14全体として正規の超音波振動を発生させ
るものである。ホーン大径部20とホーン小径部21の
質量に比例して振幅は拡大される。
ールタイプカバーテープをシールする為のホーンの実施
例を図8に従って説明する。図8(C)はホーン18の
正面図であり、図7にて詳述した超音波アクチェーター
14を2本用いて、キャリヤテープのシールすべき両サ
イドをそれぞれ一本ずつのアクチェーターでシールする
際のホーン3の一つとして超音波シールバーを駆動する
アクチェーター14のホーン形状の例であり、雌ネジ1
9によりイモネジ等のボルトによってブースター2に締
結される。ホーン18の軸方向長さは、図7(B)に示
す(1/2)×λ相当長さに設計しており、超音波アク
チェーター14全体として正規の超音波振動を発生させ
るものである。ホーン大径部20とホーン小径部21の
質量に比例して振幅は拡大される。
【0021】ホーン小径部21の先端に超音波シールバ
ー22を設ける。この超音波シールバー22の形状及び
その役割について、図8(D)、図8(E)〜(H)に
従って詳述する。図8(D)は、図8(C)に示すホー
ン18の底面図であり、超音波シールバー22は直線形
とし、超音波シールバーを駆動するアクチェーターが2
本である時の1本に適している。図8(E)〜(H)は
図8(C)の超音波シールバー22部の拡大図であり、
底面図である図8(D)のX−X断面矢視拡大図であ
る。超音波シールバー22のシールバーベース24の幅
W1は、キャリヤテープのシールエリアの幅やキャリヤ
テープと熱シールタイプカバーテープの各種組合せによ
って変わるが、0.2〜1.2mmであり、0.3〜
0.6mmがシールエリアの幅やシール強度上から更に
好ましい。
ー22を設ける。この超音波シールバー22の形状及び
その役割について、図8(D)、図8(E)〜(H)に
従って詳述する。図8(D)は、図8(C)に示すホー
ン18の底面図であり、超音波シールバー22は直線形
とし、超音波シールバーを駆動するアクチェーターが2
本である時の1本に適している。図8(E)〜(H)は
図8(C)の超音波シールバー22部の拡大図であり、
底面図である図8(D)のX−X断面矢視拡大図であ
る。超音波シールバー22のシールバーベース24の幅
W1は、キャリヤテープのシールエリアの幅やキャリヤ
テープと熱シールタイプカバーテープの各種組合せによ
って変わるが、0.2〜1.2mmであり、0.3〜
0.6mmがシールエリアの幅やシール強度上から更に
好ましい。
【0022】超音波シールバー22の山の高さh1は、
熱シールタイプカバーテープの厚み以上はなければ、超
音波周波数下で高速振動しているシールバーベース24
に接触し、羽ばたき状の振動が熱シールタイプカバーテ
ープに生じ、この振動が高速なるが故に破れてしまうと
いう不具合が発生するし、逆に超音波シールバー22の
山の高さh1が大きすぎると熱シールタイプカバーテー
プとシールバーベース24との間に大きな隙間ができ、
この隙間に存在する空気にシールバーベース24から発
生させた超音波の縦波振動即ち圧縮、膨張が超音波周波
数と同じ高速回数発生することに起因する所謂超音波風
が起こり、熱シールタイプカバーテープがこの超音波風
に煽られて、シワが入った状態でシールされるとうい不
具合が生じる。
熱シールタイプカバーテープの厚み以上はなければ、超
音波周波数下で高速振動しているシールバーベース24
に接触し、羽ばたき状の振動が熱シールタイプカバーテ
ープに生じ、この振動が高速なるが故に破れてしまうと
いう不具合が発生するし、逆に超音波シールバー22の
山の高さh1が大きすぎると熱シールタイプカバーテー
プとシールバーベース24との間に大きな隙間ができ、
この隙間に存在する空気にシールバーベース24から発
生させた超音波の縦波振動即ち圧縮、膨張が超音波周波
数と同じ高速回数発生することに起因する所謂超音波風
が起こり、熱シールタイプカバーテープがこの超音波風
に煽られて、シワが入った状態でシールされるとうい不
具合が生じる。
【0023】そこで、これらの不具合点を解決すべく種
々検討を行った結果、超音波シールバー22の山の高さ
h1は、熱シールタイプカバーテープの厚み以上必要で
あるが、望ましくは2倍以上30倍以下、更に望ましく
は3倍以上20倍以下であることを見出した。
々検討を行った結果、超音波シールバー22の山の高さ
h1は、熱シールタイプカバーテープの厚み以上必要で
あるが、望ましくは2倍以上30倍以下、更に望ましく
は3倍以上20倍以下であることを見出した。
【0024】一方、シールバーベース24側の両コーナ
ー部となるベースコーナー部25が直角等のシャープエ
ッジ構造だと超音波の高速振動による繰り返し応力がこ
のベースコーナー部25に集中しクラック等を生じ、更
にこの高速振動を続けると破壊してしまうという不具合
を生じるので、R形状ないしはなだらかな曲線形状が望
ましく、R形状の場合は少なくともR=0.1mm以
上、望ましくは0.2mm以上必要であり、逆にRが大
きすぎると前述の羽ばたき及び超音波風を発生させる原
因ともなるので、1mm以下、望ましくは0.7mm以
下である。
ー部となるベースコーナー部25が直角等のシャープエ
ッジ構造だと超音波の高速振動による繰り返し応力がこ
のベースコーナー部25に集中しクラック等を生じ、更
にこの高速振動を続けると破壊してしまうという不具合
を生じるので、R形状ないしはなだらかな曲線形状が望
ましく、R形状の場合は少なくともR=0.1mm以
上、望ましくは0.2mm以上必要であり、逆にRが大
きすぎると前述の羽ばたき及び超音波風を発生させる原
因ともなるので、1mm以下、望ましくは0.7mm以
下である。
【0025】次に、本発明によるホーンに関し、シール
バー天面が複数本である実施例をその断面がフラット形
状であるものについて図9に従って説明する。図9
(I)はホーン26の正面図、図9(J)は右側面図、
図9(K)は底面図をそれぞれ示す。ホーン26は、図
7にて詳述した超音波アクチェーター14のホーン3の
一つとして熱可塑性樹脂からなるカバーテープと熱可塑
性樹脂からなるキャリヤテープをシールするに適したホ
ーン形状の一例であり、雌ネジ27によりイモネジ等の
ボルトによって図7のブースター2に締結される。ホー
ン26の軸方向長さは、図7(B)に示す(1/2)×
λ相当長さに設計しており、超音波アクチェーター14
全体として正規の超音波振動を発生させるものである。
ホーン大径部28とホーン小径部29の質量の比に比例
して振幅は拡大される。ホーン小径部29の先端に超音
波シールバー30を設ける。この超音波シールバー30
の形状及びその役割について図9に従って以下詳述す
る。
バー天面が複数本である実施例をその断面がフラット形
状であるものについて図9に従って説明する。図9
(I)はホーン26の正面図、図9(J)は右側面図、
図9(K)は底面図をそれぞれ示す。ホーン26は、図
7にて詳述した超音波アクチェーター14のホーン3の
一つとして熱可塑性樹脂からなるカバーテープと熱可塑
性樹脂からなるキャリヤテープをシールするに適したホ
ーン形状の一例であり、雌ネジ27によりイモネジ等の
ボルトによって図7のブースター2に締結される。ホー
ン26の軸方向長さは、図7(B)に示す(1/2)×
λ相当長さに設計しており、超音波アクチェーター14
全体として正規の超音波振動を発生させるものである。
ホーン大径部28とホーン小径部29の質量の比に比例
して振幅は拡大される。ホーン小径部29の先端に超音
波シールバー30を設ける。この超音波シールバー30
の形状及びその役割について図9に従って以下詳述す
る。
【0026】ホーン小径部29の下端面に超音波シール
バー30を図9(K)に図示する通り2列の直線形状3
1に設ける。この2列の直線形状31は、二線シール用
の実施例を示し、この2列の直線形状31は、ホーン小
径部29の底面にキャリヤテープのシールエリアと同じ
間隔を持つ様に設けられ、図9(K)に一点鎖線で示す
横幅のセンター線Z−Zに対して対称に設ける事が重要
である。それは、2列の直線形状31は、熱可塑性樹脂
からなるカバーテープと熱可塑性樹脂からなるキャリヤ
テープをシールするに際し超音波振動振幅が一様でなけ
れば均一なシールが望めず一部シールされていない箇所
が発生する恐れが出てくる為である。
バー30を図9(K)に図示する通り2列の直線形状3
1に設ける。この2列の直線形状31は、二線シール用
の実施例を示し、この2列の直線形状31は、ホーン小
径部29の底面にキャリヤテープのシールエリアと同じ
間隔を持つ様に設けられ、図9(K)に一点鎖線で示す
横幅のセンター線Z−Zに対して対称に設ける事が重要
である。それは、2列の直線形状31は、熱可塑性樹脂
からなるカバーテープと熱可塑性樹脂からなるキャリヤ
テープをシールするに際し超音波振動振幅が一様でなけ
れば均一なシールが望めず一部シールされていない箇所
が発生する恐れが出てくる為である。
【0027】また、図9(J)の長さL1はデバイス挿
入機構のポケットピッチ送り長さに整合させる、即ち、
1回のポケットピッチ送り長さと同じ長さにする事によ
り、キャリヤテープとカバーテープの超音波シールが全
長に亘って1回毎の超音波シールとする事ができるし、
シール強度を上げる目的用途の場合には、2回シール、
3回シール等多数回シールによって達成できるので、長
さL1をポケットピッチ送り長さの整数倍にする事によ
り達成できる。
入機構のポケットピッチ送り長さに整合させる、即ち、
1回のポケットピッチ送り長さと同じ長さにする事によ
り、キャリヤテープとカバーテープの超音波シールが全
長に亘って1回毎の超音波シールとする事ができるし、
シール強度を上げる目的用途の場合には、2回シール、
3回シール等多数回シールによって達成できるので、長
さL1をポケットピッチ送り長さの整数倍にする事によ
り達成できる。
【0028】更に、ポケットの両サイドをそれぞれ別の
超音波アクチェーターで個別に超音波シール方式をとる
事により、図示していないが超音波シール受け部である
所謂アンビルとホーンの超音波シールバーとの平行度を
出しやすく、作業性とシール不良をなくす上で好適であ
る。尚、図9(I)の2列の直線形状31の各1列ずつ
の形状は図8(E)〜(H)の何れの形状を設けても問
題はない。
超音波アクチェーターで個別に超音波シール方式をとる
事により、図示していないが超音波シール受け部である
所謂アンビルとホーンの超音波シールバーとの平行度を
出しやすく、作業性とシール不良をなくす上で好適であ
る。尚、図9(I)の2列の直線形状31の各1列ずつ
の形状は図8(E)〜(H)の何れの形状を設けても問
題はない。
【0029】以上詳述した本発明による超音波シール方
法を用いると、シール受け台であるアンビルに搭載され
たキャリヤテープ両側面の被シール部とカバーテープを
超音波の高速振動をしている超音波シールバー22また
は超音波シールバー30で押さえ込む事により、キャリ
ヤテープとカバーテープを押さえ込まれている部分のみ
に超音波振動が伝搬され、この部分のみが振動し摩擦熱
が局部的に発生し熱可塑性樹脂であるが故に、融点或い
はガラス転移点以上に到達すると互いに溶融し、溶着す
る。この溶着に要する時間は、キャリヤテープ及びカバ
ーテープの材質、厚みにもよるが、0.05〜0.2秒
程度の瞬時で可能である。この溶着の工程後、超音波シ
ールバー22または超音波シールバー30を引き続き押
さえ付けたままの状態で超音波の振動を停止し、引き続
き冷却工程に入る。この冷却工程は、前段の溶着工程で
溶融シールされた溶着部を冷却固化する工程であり、溶
着部で局部的に発生した摩擦残熱は、超音波シールバー
22または超音波シールバー30を伝わってホーン18
またはホーン26に伝熱し、空中に放散される事により
冷却が達成される。この冷却に要する時間は、キャリヤ
テープ及びカバーテープの材質、厚みにもよるが、0.
05〜0.1秒程度であり、溶着〜冷却の総所要時間
は、0.1〜0.3秒程の瞬時で達成可能である。
法を用いると、シール受け台であるアンビルに搭載され
たキャリヤテープ両側面の被シール部とカバーテープを
超音波の高速振動をしている超音波シールバー22また
は超音波シールバー30で押さえ込む事により、キャリ
ヤテープとカバーテープを押さえ込まれている部分のみ
に超音波振動が伝搬され、この部分のみが振動し摩擦熱
が局部的に発生し熱可塑性樹脂であるが故に、融点或い
はガラス転移点以上に到達すると互いに溶融し、溶着す
る。この溶着に要する時間は、キャリヤテープ及びカバ
ーテープの材質、厚みにもよるが、0.05〜0.2秒
程度の瞬時で可能である。この溶着の工程後、超音波シ
ールバー22または超音波シールバー30を引き続き押
さえ付けたままの状態で超音波の振動を停止し、引き続
き冷却工程に入る。この冷却工程は、前段の溶着工程で
溶融シールされた溶着部を冷却固化する工程であり、溶
着部で局部的に発生した摩擦残熱は、超音波シールバー
22または超音波シールバー30を伝わってホーン18
またはホーン26に伝熱し、空中に放散される事により
冷却が達成される。この冷却に要する時間は、キャリヤ
テープ及びカバーテープの材質、厚みにもよるが、0.
05〜0.1秒程度であり、溶着〜冷却の総所要時間
は、0.1〜0.3秒程の瞬時で達成可能である。
【0030】また、この超音波溶着に際して、キャリヤ
テープとカバーテープの被溶着ヶ所に空中浮遊ゴミやそ
の他の異物及び水等の液体等の夾雑物が付着していても
超音波シールバー22または超音波シールバー30から
の超音波の高速振動がキャリヤテープ及びカバーテープ
に伝搬して振動する故、被溶着部に存在する夾雑物は、
この超音波の高速振動によって被溶着部からはじき飛ば
され、瞬時に夾雑物の無いきれいな状態になるので、夾
雑物が原因となるシール不良は皆無となる。
テープとカバーテープの被溶着ヶ所に空中浮遊ゴミやそ
の他の異物及び水等の液体等の夾雑物が付着していても
超音波シールバー22または超音波シールバー30から
の超音波の高速振動がキャリヤテープ及びカバーテープ
に伝搬して振動する故、被溶着部に存在する夾雑物は、
この超音波の高速振動によって被溶着部からはじき飛ば
され、瞬時に夾雑物の無いきれいな状態になるので、夾
雑物が原因となるシール不良は皆無となる。
【0031】
【発明の効果】本発明による超音波シール方法は、キャ
リヤテープとカバーテープのシールに関して、短時間且
つ安定したシールを、高融点或いはガラス転移点の高い
樹脂の場合にも提供でき、しかも、電子部品等の内容物
に熱的損傷を与える事もなく、更に、シール面の夾雑物
がシール性に影響を及ぼさない工業的に極めて優れたシ
ール方法である。同時に、キャリヤテープ及びカバーテ
ープに使用出来る素材の制限を大幅に緩和し、種々の要
求性能を満たす素材開発に際し選択肢幅を広げることが
出来るようになる。
リヤテープとカバーテープのシールに関して、短時間且
つ安定したシールを、高融点或いはガラス転移点の高い
樹脂の場合にも提供でき、しかも、電子部品等の内容物
に熱的損傷を与える事もなく、更に、シール面の夾雑物
がシール性に影響を及ぼさない工業的に極めて優れたシ
ール方法である。同時に、キャリヤテープ及びカバーテ
ープに使用出来る素材の制限を大幅に緩和し、種々の要
求性能を満たす素材開発に際し選択肢幅を広げることが
出来るようになる。
【図1】 キャリアテープの(a)平面図、(b)正面
図及び(c)断面図である。
図及び(c)断面図である。
【図2】 カバーテープの一例の断面図である。
【図3】 キャリヤテープにカバーテープをシールする
工程の概略図である。
工程の概略図である。
【図4】 カバーテープによりシール時の説明図であ
る。
る。
【図5】 シールコテの(a)底面図、(b)正面図及
び(c)側面図である。
び(c)側面図である。
【図6】 シールされた部位を示す模式図である。
【図7】 超音波発信装置の全体構成図であり、(A)
に超音波アクチェーター及び超音波発振器を、図7
(B)に超音波アクチェーターの振動分布を示す。
に超音波アクチェーター及び超音波発振器を、図7
(B)に超音波アクチェーターの振動分布を示す。
【図8】 超音波シールバーの形状と役割の説明図であ
る。
る。
【図9】 本発明のホーンの説明図である。
1 超音波振動子 2 ブースター 3 ホーン 4 超音波発振器 5 裏打ち板 6 振動素子 7 電極板 8 前面板 9 振動子側大径部 10 ホーン側小径部 11 取付フランジ 12 振動子側イモネジ 13 ホーン側イモネジ 14 超音波アクチェーター 15 ブースター側接続端面 16 ホーン作業端 17 高周波ケーブル 18 ホーン 19 雌ネジ 20 ホーン大径部 21 ホーン小径部 22 超音波シールバー 23 シールバー天面 24 シールバーベース 27 雌ネジ 28 ホーン大径部 29 ホーン小径部 30 超音波シールバー 51 シールエリア 52 ポリエステル基材 53 接着層 54 キャリヤテープを巻いたリール 55 キャリヤテープ 56 電子部品 57 カバーテープ 58 シールコテ 59 シールコテ受台 60 シールコテ押込量 61 キャリヤテープシール部 62 シール跡
Claims (9)
- 【請求項1】キャリヤテープとカバーテープをシールす
る手段として超音波溶着装置を利用したことを特徴とす
るシール方法。 - 【請求項2】溶着用ホーンの超音波シールバーの天面の
断面形状がフラット形状、矩形形状、三角形状あるいは
アール(R)形状である請求項1記載のシール方法。 - 【請求項3】超音波シールバーの天面が1本ないし複数
本の線状構造である請求項2記載のシール方法。 - 【請求項4】線状構造が不連続である請求項3記載のシ
ール方法。 - 【請求項5】超音波シールバーの材質がチタン合金であ
る請求項1〜4記載のいずれかのシール方法。 - 【請求項6】超音波シールバーの先端振幅が0.1〜7
0μmである請求項1〜5記載のいずれかのシール方
法。 - 【請求項7】超音波シールバーの周波数が10〜100
kHzである請求項1〜6記載のいずれかのシール方
法。 - 【請求項8】超音波シールバーを駆動するアクチェータ
ーが2本である請求項1〜7記載のいずれかのシール方
法。 - 【請求項9】超音波シールバーの長さがキャリヤテープ
のポケットピッチの整数倍である請求項1〜8記載のい
ずれかのシール方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001155151A JP2002347709A (ja) | 2001-05-24 | 2001-05-24 | 超音波を利用したシール方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001155151A JP2002347709A (ja) | 2001-05-24 | 2001-05-24 | 超音波を利用したシール方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002347709A true JP2002347709A (ja) | 2002-12-04 |
Family
ID=18999391
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001155151A Pending JP2002347709A (ja) | 2001-05-24 | 2001-05-24 | 超音波を利用したシール方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002347709A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014034405A (ja) * | 2012-08-08 | 2014-02-24 | Asahi Kasei Chemicals Corp | 電子部品包装体の製造方法 |
JP2017538628A (ja) * | 2014-10-31 | 2017-12-28 | エスアイジー テクノロジー アーゲー | スカイブ加工されて折り重ねられる縁部領域を有する積層体から形成される食料品容器の特に頭部領域を閉鎖するための装置 |
JP2020006969A (ja) * | 2018-07-03 | 2020-01-16 | 株式会社イシダ | 超音波シールユニット |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02108537A (ja) * | 1988-10-19 | 1990-04-20 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 包装用カバーテープ |
JPH07156907A (ja) * | 1993-12-07 | 1995-06-20 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 容器用多連型シール機 |
JPH08318902A (ja) * | 1995-05-19 | 1996-12-03 | Nitto Kogyo Co Ltd | 電子部品テーピング装置のカバーテープ熱シール手段 |
JPH11278540A (ja) * | 1998-03-27 | 1999-10-12 | Nec Kansai Ltd | 電子部品のテーピング部材 |
-
2001
- 2001-05-24 JP JP2001155151A patent/JP2002347709A/ja active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH02108537A (ja) * | 1988-10-19 | 1990-04-20 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 包装用カバーテープ |
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JP2014034405A (ja) * | 2012-08-08 | 2014-02-24 | Asahi Kasei Chemicals Corp | 電子部品包装体の製造方法 |
JP2017538628A (ja) * | 2014-10-31 | 2017-12-28 | エスアイジー テクノロジー アーゲー | スカイブ加工されて折り重ねられる縁部領域を有する積層体から形成される食料品容器の特に頭部領域を閉鎖するための装置 |
US10870508B2 (en) | 2014-10-31 | 2020-12-22 | Sig Technology Ag | Device, in particular for closing a top portion of a food container, consisting of a laminate with a peeled and folded-back edge region |
JP2020006969A (ja) * | 2018-07-03 | 2020-01-16 | 株式会社イシダ | 超音波シールユニット |
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