JP2004055706A

JP2004055706A - Apparatus and method for crimping electronic component

Info

Publication number: JP2004055706A
Application number: JP2002209057A
Authority: JP
Inventors: Tomoaki Nakanishi; 中西　智昭; Seiichi Sato; 佐藤　聖一
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-07-18
Filing date: 2002-07-18
Publication date: 2004-02-19
Anticipated expiration: 2022-07-18
Also published as: JP3669348B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electronic component crimping apparatus and an electronic component crimping method that can cope with a wide load range and perform efficient crimping work. <P>SOLUTION: In the electronic component crimping apparatus for crimping an electronic component 5 to a board 3 by a crimping head 7, a lowering operation in the crimping head 7 is controlled, based on a load detection result detected by a load cell 26, and a pneumatic head for pressing the electronic component 5 by air supplied via an neumatic regulator 35 is fitted as the crimping head 7. As a result, a load-sensing crimping system and a lower position control crimping system can be used selectively according to the amount of press required for the crimping of the electronic component. In this case, the load-sensing crimping system controls the crimping operation based on the load detection result, and the lower position control crimping system sets crimping load by air pressure, allows specific press to operate on the electronic component 5, and at the same time, lowers the crimping head 7 to a specific packaging height. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品を基板に圧着する電子部品圧着装置および電子部品圧着方法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、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に押圧力を作用させて接合するものである。ここで良好な圧着品質を得るためには、圧着過程で電子部品に作用する押圧荷重を所定の制御目標値に従って制御する必要がある。このため圧着装置には圧着ヘッドが電子部品を押圧する際の押圧荷重を制御する機構が設けられている。
【０００３】
この押圧荷重制御の方式として、従来より、以下に説明する２種類の方式が用いられている。まず第１の方式は、圧着ヘッドを下降させる際に電子部品と圧着ヘッドとの間に作用する押圧力をロードセルなどの荷重検出手段によって検出し、この検出荷重が所定の制御目標値に合致するように圧着ヘッドの下降動作を制御する荷重検出制御方式である。そして第２の方式は、圧着ヘッドに空圧などの流体圧によって押圧力を発生する押圧力発生機構を設けておき、常に制御目標値と一致した押圧力を発生させながら圧着ヘッドを所定圧着高さ位置まで下降させる下降位置制御方式である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述の押圧荷重制御方式には、それぞれ次のような一長一短があった。まず、荷重検出方式では、広い荷重制御範囲を確保することができるという長所はあるものの、圧着ヘッドを下降させる過程において逐次荷重値を検出する荷重サーチを行うことから、圧着ヘッドを高速で下降させることができず、圧着動作タクトの短縮が困難であった。
【０００５】
また下降位置制御方式では、一定の荷重状態に設定された圧着ヘッドを高速で下降させることが可能でタクトタイムの短縮が実現されるものの、１台の圧着装置で広い荷重範囲をカバーさせようとすれば、荷重範囲に対応した複数の圧着ヘッドを予め準備しておき、対象部品に応じて圧着ヘッドを適宜交換する必要があった。このように、従来の電子部品圧着装置には、広い荷重範囲に対応することができ、しかもタクトタイムを短縮して効率のよい圧着作業を実現することが困難であるという問題点があった。
【０００６】
そこで本発明は、広い荷重範囲に対応することができるとともに効率的な圧着作業を行うことができる電子部品圧着装置および電子部品圧着方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の電子部品圧着装置は、電子部品を押圧する圧着ヘッドと、この圧着ヘッドを昇降させる昇降手段と、前記圧着ヘッドに作用する圧着荷重を検出する荷重検出手段と、この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、前記圧着ヘッドに備えられ流体圧によって前記電子部品を押圧する押圧力を発生する押圧力発生手段と、前記流体圧を制御する流体圧制御手段とを備えた。
【０００８】
請求項２記載の電子部品圧着方法は、電子部品を押圧する圧着ヘッドと、この圧着ヘッドを昇降させる昇降手段と、前記圧着ヘッドに作用する圧着荷重を検出する荷重検出手段と、この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、前記圧着ヘッドに備えられ流体圧によって前記電子部品を押圧する押圧力を発生する押圧力発生手段と、前記流体圧を制御する流体圧制御手段とを備えた電子部品の圧着装置による電子部品圧着方法であって、前記圧着ヘッドに作用する押圧荷重を荷重検出手段によって検出し荷重検出結果に基づいて前記昇降手段を制御部によって制御しながら電子部品を圧着する荷重検出圧着方式と、前記流体圧を制御して前記圧着ヘッドによって電子部品に所定の押圧力を作用させながら前記昇降手段を制御部によって制御して圧着ヘッドを下降させる下降位置制御圧着方式とを、前記電子部品の圧着に必要とされる押圧力の大小によって選択的に用いる。
【０００９】
請求項３記載の電子部品圧着方法は、請求項２記載の電子部品圧着方法であって、前記荷重検出圧着方式を用いる場合において、前記流体圧制御手段によって流体圧を、前記荷重検出圧着方式を用いるのに支障がない程度に小さく設定する。
【００１０】
請求項４記載の電子部品圧着方法は、請求項２記載の電子部品圧着方法であって、前記荷重検出圧着方式を用いる場合において、前記流体圧制御手段によって流体圧を、前記荷重検出圧着方式を用いるのに支障がない程度に大きく設定する。
【００１１】
本発明によれば、電子部品を押圧する圧着ヘッドに作用する圧着荷重を検出する荷重検出手段と、この荷重検出手段の荷重検出結果に基づいて圧着ヘッドの昇降を制御する制御部と、圧着ヘッドに設けられ流体圧によって電子部品を押圧する押圧力を発生する押圧力発生手段とを備えることにより、対象とする荷重範囲に応じて荷重検出圧着方式と下降位置制御圧着方式とを選択的に使い分けることが可能となり、広い荷重範囲に対応することができるとともに効率的な圧着作業を行うことができる。
【００１２】
【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の電子部品圧着装置の側面図、図２は本発明の一実施の形態の電子部品圧着装置の圧着ヘッドの断面図、図３は本発明の一実施の形態の電子部品圧着装置の部分断面図、図４、図５、図６、図７は本発明の一実施の形態の電子部品圧着方法の説明図である。
【００１３】
まず図１を参照して電子部品圧着装置の構造を説明する。図１において、可動テーブル１の移動プレート１ａ上には基板ホルダ２が設けられている。基板ホルダ２上には基板３が載置されており、基板３の側方の移動プレート１ａ上には、電子部品５の供給部４が配設されている。可動テーブル１を駆動することにより、基板３、供給部４は水平面内で移動する。可動テーブル１の上方には電子部品５が圧着ツール６に保持されている。圧着ツール６は圧着ヘッド７に装着されており、圧着ヘッド７は更に第１の昇降ブロック１０（昇降部）に着脱自在に装着されている。
【００１４】
第１の昇降ブロック１０の背面にはスライダ１１が固着されており、スライダ１１は第１のフレーム１３の前面に配設された垂直なガイドレール１２に上下方向にスライド自在に嵌合している。また第１の昇降ブロック１０の上部には逆Ｌ字状の張り出し部１４が設けられている。張り出し部１４の下面には後述する荷重検出手段であるロードセルが当接する。
【００１５】
第１の昇降ブロック１０の上方には第２の昇降ブロック２０が設けられている。第２の昇降ブロック２０の背面にはスライダ２１が設けられており、スライダ２１は第２のフレーム２３の前面に配設された垂直なガイドレール２２に上下方向にスライド自在に嵌合している。第２の昇降ブロック２０の下部には逆Ｌ字状の張り出し部２４が設けられている。張り出し部２４の上面にはロードセル２６が配設されており、ロードセル２６は張り出し部１４の下面に当接している。また第２の昇降ブロック２０の下面にはシリンダ２５が下向きに装着されており、シリンダ２５のロッドは張り出し部２４の上面に当接している。シリンダ２５には、圧力源３４によって所定圧力のエアが供給される。
【００１６】
第２のフレーム２３の上部には断面がコ字型のブラケット３０が固着されている。ブラケット３０上にはモータ３１が配設されており、モータ３１の回転軸は垂直な送りネジ２７と接続されている。送りネジ２７は第２の昇降ブロック２０に内蔵されたナット２８に螺入している。制御部３２によってモータ３１を正逆回転させることにより、第２の昇降ブロック２０が昇降する。
【００１７】
そして第２の昇降ブロック２０が昇降することにより、ロードセル２６を介して第２の昇降ブロック２０に懸架された第１の昇降ブロック１０が昇降し、これにより圧着ヘッド７が昇降する。すなわちモータ３１、送りネジ２７、ナット２８および第２の昇降ブロック２０は、圧着ヘッド７が装着される第１の昇降ブロック１０（昇降部）を昇降させる昇降手段となっている。モータ３１はエンコーダ３１ａを備えており、エンコーダ３１ａのパルス信号は制御部３２に送られる。制御部３２によるモータ３１の制御において、このパルス信号をカウントすることにより、圧着ヘッド７の高さ位置を検出することができる。
【００１８】
したがって、圧着ヘッド７を下降させて圧着ツール６に保持された電子部品５を押圧して基板に圧着する圧着動作において、圧着ヘッド７の高さ位置を検出しながら前述の昇降手段を制御部３２によって制御することにより、圧着ヘッド７を所望の高さ位置まで下降させることができる。
【００１９】
次に図２を参照して、圧着ヘッド７の構造を説明する。図２に示すように、圧着ヘッド７は第１の昇降ブロック１０に着脱自在に装着するためのテーパシャンク９を備えており、テーパシャンク９の下部にはヘッド本体部８が結合されている。ヘッド本体部８には円孔形状のシリンダ室８ａが設けられており、シリンダ室８ａ内にはピストン８ｂが嵌合している。ピストン８ｂの下面にはヘッド本体部８の下方に設けられたツールホルダ８ｃが結合されており、ツールホルダ８ｃには圧着ツール６が交換自在に装着される。
【００２０】
ピストン８ｂの上面にはこのピストン８ｂを上向きに付勢する付勢手段としての引張りバネ８ｄが結合されており、ピストン８ｂには引張りバネ８ｄによって常に上向きの付勢力が作用する。シリンダ室８ａの側面にはエア孔８ｅが設けられており、エア孔８ｅからシリンダ室８ａ内に加圧エアを供給することにより、ピストン８ｂは引張りバネ８ｄの付勢力に抗して下方に押圧される。この押圧力はピストン８ｂと結合されたツールホルダ８ｃを介して圧着ツール６に伝達され、圧着動作において電子部品５を押圧する。すなわち、圧着ヘッド７は、加圧エアの流体圧によって電子部品５を押圧する押圧力を発生する押圧力発生手段を備えている。
【００２１】
図２（ａ）は、シリンダ室８ａ内が加圧されないエア供給ＯＦＦ状態を示している。この状態では、ツールホルダ８ｃは引張りバネ８ｄの付勢力によって上方に引き上げられ、ツールホルダ８ｃの上面がヘッド本体部８の下面に当接する。これに対し、図２（ｂ）はシリンダ室８ａ内が加圧されたエア供給ＯＮ状態を示している。このとき、エア圧力を引張りバネ８ｄの付勢力を超える押圧力を発生するような圧力に設定することにより、ピストン８ｂは引張りバネ８ｄの付勢力に抗して下方に移動し、シリンダ室８ａの底面に当接する。
【００２２】
再び図１において、圧着ヘッド７は、オンオフ弁３６および電空レギュレータ３５を介して圧力源３４に接続されている。オンオフ弁３６、電空レギュレータ３５を制御部３２によって操作することにより、圧着ヘッド７に供給されるエアの圧力を制御することができる。制御部３２および電空レギュレータ３５は、圧着ヘッド７に備えられた押圧力発生手段の流体圧を制御する流体圧制御手段となっている。
【００２３】
ここで、シリンダ２５、ロードセル２６の機能について図３（ａ），（ｂ）を参照して説明する。図３（ａ）は第２の昇降ブロック２０が上昇した状態での、また図３（ｂ）は第２の昇降ブロック２０が下降して電子部品５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２５には圧力源３４より所定圧力のエアが供給されており、したがってシリンダ２５は第１の昇降ブロック１０を所定の押圧力Ｆ０にて下方に押圧する。図３（ａ）に示す状態ではこの押圧力Ｆ０と圧着ヘッド７などの自重に相当する荷重Ｗの和Ｆ０＋Ｗがロードセル２６に負荷される荷重ｆとつり合っている。すなわち第２の昇降ブロック２０が上昇位置にある状態では、ロードセル２６の検出荷重値ｆ０はシリンダ２５の押圧力Ｆ０と圧着ヘッド７の自重Ｗの和に等しい。
【００２４】
これに対して図３（ｂ）に示す状態では、圧着ヘッド７は電子部品５より圧着荷重に等しい反力Ｆを受けており、前述の和Ｆ０＋Ｗは、圧着荷重の反力Ｆとロードセル２６に負荷される荷重ｆの和Ｆ＋ｆとつり合っている。すなわち圧着ヘッド７に作用する圧着荷重の反力Ｆはロードセル２６によって検出することができ、Ｆ０＋Ｗ−ｆで表される。圧着荷重Ｆを制御するには、Ｆ０＋Ｗが一定値であることから、ロードセル２６の検出荷重値ｆを制御部３２によって監視しながらモータ３１の駆動を制御して第２の昇降ブロック２０の昇降動作を制御すればよい。
【００２５】
すなわち、ロードセル２６は、圧着ヘッド７に作用する荷重を検出する荷重検出手段となっており、制御部３２は、この荷重検出手段の荷重検出結果に基づいて昇降手段を制御する。ここで、ロードセル２６は荷重検出信号断接手段としてのスイッチ３３を介して制御部３２に接続されており、制御部３２によってスイッチ３３を操作することにより、制御部３２によるロードセル２６からの荷重検出信号を、必要に応じて断接することができるようになっている。なお、荷重検出信号断接手段は、ハードウェアによるものであっても、ソフトウェアによるものであっても構わない。
【００２６】
この電子部品圧着装置は上記のように構成されており、次にこの電子部品圧着装置を用いた電子部品圧着方法について説明する。ここでは、対象となるの電子部品の圧着に必要とされる押圧力の大小に応じて、以下に説明する２種類の圧着方式を選択して用いることができるようになっている。
【００２７】
まず荷重検出圧着方式について、図４，図５を参照して説明する。この圧着方式は、圧着ヘッド７を下降させて電子部品５を基板３に対して押圧する圧着動作において、圧着ヘッド７に作用する押圧荷重をロードセル２６によって検出し、この荷重検出結果に基づいてモータ３１を制御部３２によって制御しながら、電子部品５を基板３に圧着するものであり、圧着対象の電子部品に必要とされる押圧力が比較的小さい場合（例えば、１５０ｇｆ〜１．５ｋｇｆ）に用いられる。
【００２８】
図４において、ロードセル２６と制御部３２との間に介在するスイッチ３３はＯＮにセットされ、制御部３２がロードセル２６の荷重検出信号を取り込めるようになっている。したがって、第１の昇降ブロック１０，第２の昇降ブロック２０を下降させる過程において、圧着ヘッド７に作用する押圧荷重の反力を検出しながら、モータ３１の回転を制御することにより、電子部品５を基板３に押圧する荷重を常に所定の圧着荷重に保持することができる。この圧着方式は、圧着過程において荷重サーチを反復することから高速の圧着が困難であるものの、圧着荷重を高精度で制御することができるという利点を有している。
【００２９】
図５は、この荷重検出圧着方式による圧着動作において、電子部品５が基板３に押圧される際の圧着ヘッド７の状態を示している。ここではシリンダ室８ａ内のエア圧力を、２通りの異なった圧力レベルで設定することができる。図５（ａ）に示す例では、電空レギュレータ３５によってシリンダ室８ａ内に供給されるエア圧力Ｐ１を、引張りバネ８ｄの付勢力に相当する押圧力よりも小さい圧力に設定し、ツールホルダ８ｃの上面がヘッド本体部８の下面に当接した状態が保たれるようにする。これにより、電子部品５を基板３に押圧して圧着する際の押圧荷重の反力は、ツールホルダ８ｃの上面からヘッド本体部８に伝達され、ロードセル２６によって検出される。すなわち、この場合には電空レギュレータ３５は、エアの圧力を荷重検出圧着方式を用いるのに支障がない程度に小さく設定する。
【００３０】
これに対し、図５（ｂ）に示す例では、電空レギュレータ３５によってシリンダ室８ａ内に供給されるエア圧力Ｐ２を、対象とする電子部品５の圧着に必要な押圧荷重に対して十分に余裕のある圧力（通常の場合には、圧力源３４が供給可能な最大圧力）に設定する。これによりピストン８ｂは引張りバネ８ｄの付勢力に抗してシリンダ室８ａの底面に強い力で押し付けられ、圧着過程においてはツールホルダ８ｃとヘッド本体部８とが一体に製作された剛体型圧着ヘッドに類似した特性を示す。このため電子部品５を基板３に押圧して圧着する際の押圧荷重の反力は、ツールホルダ８ｃからヘッド本体部８に伝達され、前述の例と同様にロードセル２６によって検出される。すなわち、この場合には電空レギュレータ３５は、エアの圧力を荷重検出圧着方式を用いるのに支障がない程度に大きく設定する。
【００３１】
次に、下降位置制御圧着方式について、図６，図７を参照して説明する。この圧着方式は、圧着ヘッド７を下降させて電子部品５を基板３に対して押圧する圧着動作において、圧着ヘッド７に供給されるエアの圧力を制御して、圧着ヘッド７によって電子部品５に所定の押圧力を作用させながら、昇降手段を制御部３２によって制御して圧着ヘッド７を下降させるものであり、必要とされる押圧力が前述の圧着方式によってカバー可能な範囲よりも大きい場合（例えば１．５ｋｇｆ〜３０ｋｇｆ）に用いられる。この圧着方式は、圧着過程における荷重サーチを行わないことから、圧着動作を高速で行うことができ、高生産性が得られるという利点を有している。
【００３２】
図６において、ロードセル２６と制御部３２との間に介在するスイッチ３３はＯＦＦに切り換えられ、制御部３２はロードセル２６の荷重検出信号を取り込まないようになっている。すなわち、荷重検出信号を無視する。そして、第１の昇降ブロック１０，第２の昇降ブロック２０を下降させる過程においては、制御部３２によってモータ３１を制御することにより、電子部品５を保持した圧着ヘッド７が基板３上の所定の高さ位置（実装高さ）に到達するまで下降させる。
【００３３】
図７は、この下降位置制御圧着方式による圧着動作において、電子部品５が基板３に押圧される際の圧着ヘッド７の状態を示している。ここではシリンダ室８ａ内に供給されるエア圧力Ｐ３は、電子部品５の圧着に必要とされる圧着荷重に応じて設定される。すなわちこの場合には、シリンダ室８ａ内においてピストン８ｂは電子部品５からの押圧荷重の反力とエア圧力Ｐ３による押圧力とが釣り合った状態でフロートする。したがって、電子部品５には常に予め設定されたエア圧力Ｐ３に相当する押圧荷重が作用する。
【００３４】
上記説明したように、本実施の形態の電子部品圧着装置は、荷重検出圧着方式と下降位置制御圧着方式の２通りの圧着方式を、単一装置によって圧着ヘッドを交換しなくとも実行できるようにしたものである。これにより、圧着対象の電子部品に必要とされる押圧荷重や荷重精度などの特性に応じて荷重検出圧着方式と下降位置制御圧着方式とを適宜使い分けることが可能となる。したがって、広い荷重範囲に対応することができるとともに効率的な圧着作業を行うことができる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、電子部品を押圧する圧着ヘッドに作用する圧着荷重を検出する荷重検出手段と、この荷重検出手段の荷重検出結果に基づいて圧着ヘッドの昇降を制御する制御部と、圧着ヘッドに設けられ流体圧によって電子部品を押圧する押圧力を発生する押圧力発生手段とを備えたので、対象とする荷重範囲に応じて荷重検出圧着方式と下降位置制御圧着方式とを選択的に使い分けることが可能となり、広い荷重範囲に対応することができるとともに効率的な圧着作業を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の電子部品圧着装置の側面図
【図２】本発明の一実施の形態の電子部品圧着装置の圧着ヘッドの断面図
【図３】本発明の一実施の形態の電子部品圧着装置の部分断面図
【図４】本発明の一実施の形態の電子部品圧着方法の説明図
【図５】本発明の一実施の形態の電子部品圧着方法の説明図
【図６】本発明の一実施の形態の電子部品圧着方法の説明図
【図７】本発明の一実施の形態の電子部品圧着方法の説明図
【符号の説明】
３　基板
５　電子部品
６　圧着ツール
７　圧着ヘッド
１０　第１の昇降ブロック
２０　第２の昇降ブロック
２６　ロードセル
３１　モータ
３２　制御部
３５　電空レギュレータ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electronic component crimping apparatus and an electronic component crimping method for crimping an electronic component to a substrate.
[0002]
[Prior art]
As a method for bonding an electronic component to a substrate, a method using pressure bonding is known. In this method, electronic components are joined by applying a pressing force to the electronic components by a pressure bonding head. Here, in order to obtain good crimping quality, it is necessary to control the pressing load acting on the electronic component in the crimping process according to a predetermined control target value. For this reason, the crimping device is provided with a mechanism for controlling the pressing load when the crimping head presses the electronic component.
[0003]
Conventionally, two types of methods described below have been used as the method of controlling the pressing load. First, in the first method, a pressing force acting between the electronic component and the crimping head when the crimping head is lowered is detected by load detecting means such as a load cell, and the detected load matches a predetermined control target value. This is a load detection control method for controlling the lowering operation of the pressure bonding head. In the second method, a pressing force generating mechanism for generating a pressing force by a fluid pressure such as pneumatic pressure is provided in the pressing head, and the pressing head is kept at a predetermined pressing height while generating a pressing force consistent with a control target value. This is a descending position control method for descending to the vertical position.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described pressing load control methods have the following advantages and disadvantages, respectively. First, although the load detection method has an advantage that a wide load control range can be secured, since the load search for sequentially detecting the load value is performed in the process of lowering the pressure bonding head, the pressure bonding head is lowered at a high speed. Therefore, it was difficult to shorten the tact time of the crimping operation.
[0005]
In the descending position control method, the crimping head set to a constant load state can be lowered at high speed and the tact time can be shortened, but one crimping device can cover a wide load range. Then, it is necessary to prepare a plurality of crimping heads corresponding to the load range in advance, and replace the crimping heads appropriately according to the target component. As described above, the conventional electronic component crimping apparatus has a problem that it is difficult to realize an efficient crimping operation by being able to cope with a wide range of loads and to shorten the tact time.
[0006]
Therefore, an object of the present invention is to provide an electronic component crimping apparatus and an electronic component crimping method that can cope with a wide load range and perform an efficient crimping operation.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
An electronic component crimping apparatus according to claim 1, wherein the crimping head presses the electronic component, elevating means for elevating the crimping head, load detecting means for detecting a crimping load acting on the crimping head, and the load detecting means. A control unit that controls the elevating unit based on the load detection result of the above, a pressing force generation unit that is provided in the pressure bonding head and generates a pressing force that presses the electronic component by a fluid pressure, and a fluid that controls the fluid pressure Pressure control means.
[0008]
3. A method for crimping an electronic component according to claim 2, wherein the crimping head presses the electronic component, elevating means for elevating the crimping head, load detecting means for detecting a crimping load acting on the crimping head, and the load detecting means. A control unit that controls the elevating unit based on the load detection result of the above, a pressing force generation unit that is provided in the pressure bonding head and generates a pressing force that presses the electronic component by a fluid pressure, and a fluid that controls the fluid pressure And a pressure control unit for controlling an electronic component by an electronic component crimping device, comprising: a pressure detection unit configured to detect a pressing load applied to the pressure bonding head by a load detection unit, and control the lifting unit based on the load detection result by a control unit. A pressure detection crimping method for crimping an electronic component while controlling the fluid pressure while applying a predetermined pressing force to the electronic component by the crimping head. And a lowered position control compression sealing lowering control to pressure bonding head by the controller descending means, selectively used depending on the magnitude of the pressing force required crimping of the electronic component.
[0009]
An electronic component crimping method according to a third aspect is the electronic component crimping method according to the second aspect, wherein, when the load detection crimping method is used, the fluid pressure is controlled by the fluid pressure control unit, and the load detection crimping method is used. Set as small as possible without hindering use.
[0010]
The electronic component crimping method according to claim 4 is the electronic component crimping method according to claim 2, wherein, when the load detection compression bonding method is used, the fluid pressure is controlled by the fluid pressure control unit, and the load detection compression bonding method is used. Set it large enough to not interfere with use.
[0011]
According to the present invention, a load detecting unit that detects a pressing load acting on a pressing head that presses an electronic component, a control unit that controls lifting and lowering of the pressing head based on a load detection result of the load detecting unit, And a pressing force generating means for generating a pressing force for pressing the electronic component by a fluid pressure provided in the apparatus, thereby selectively using the load detecting pressure bonding method and the descending position control pressure bonding method in accordance with a target load range. This makes it possible to cope with a wide range of loads and perform an efficient crimping operation.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a side view of an electronic component crimping apparatus according to one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of a crimping head of the electronic component crimping apparatus according to one embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 4, FIG. 5, FIG. 6, and FIG. 7 are partial cross-sectional views of an electronic component crimping apparatus according to an embodiment of the present invention.
[0013]
First, the structure of the electronic component crimping apparatus will be described with reference to FIG. In FIG. 1, a substrate holder 2 is provided on a movable plate 1a of a movable table 1. A substrate 3 is placed on the substrate holder 2, and a supply unit 4 for electronic components 5 is disposed on the moving plate 1 a on the side of the substrate 3. By driving the movable table 1, the substrate 3 and the supply unit 4 move in a horizontal plane. An electronic component 5 is held by a crimping tool 6 above the movable table 1. The crimping tool 6 is mounted on a crimping head 7, and the crimping head 7 is further detachably mounted on a first lifting block 10 (elevating unit).
[0014]
A slider 11 is fixed to the back surface of the first lifting block 10, and the slider 11 is slidably fitted in a vertical guide rail 12 provided on the front surface of the first frame 13 in a vertical direction. . An inverted L-shaped overhang 14 is provided on the upper part of the first lifting block 10. The lower surface of the overhang portion 14 is in contact with a load cell serving as load detecting means described later.
[0015]
Above the first lifting block 10, a second lifting block 20 is provided. A slider 21 is provided on the back surface of the second elevating block 20, and the slider 21 is vertically slidably fitted on a vertical guide rail 22 provided on the front surface of the second frame 23. . An inverted L-shaped overhang 24 is provided below the second lifting block 20. A load cell 26 is provided on the upper surface of the overhang portion 24, and the load cell 26 is in contact with the lower surface of the overhang portion 14. A cylinder 25 is mounted downward on the lower surface of the second lifting block 20, and the rod of the cylinder 25 is in contact with the upper surface of the overhang 24. Air of a predetermined pressure is supplied to the cylinder 25 by a pressure source 34.
[0016]
A bracket 30 having a U-shaped cross section is fixed to an upper portion of the second frame 23. A motor 31 is provided on the bracket 30, and a rotating shaft of the motor 31 is connected to a vertical feed screw 27. The feed screw 27 is screwed into a nut 28 built in the second lifting block 20. By rotating the motor 31 forward and reverse by the control unit 32, the second lifting block 20 moves up and down.
[0017]
Then, when the second lifting block 20 is raised and lowered, the first lifting block 10 suspended on the second lifting block 20 via the load cell 26 is raised and lowered, whereby the pressure bonding head 7 is raised and lowered. That is, the motor 31, the feed screw 27, the nut 28, and the second elevating block 20 constitute elevating means for elevating the first elevating block 10 (elevating unit) on which the crimping head 7 is mounted. The motor 31 includes an encoder 31a, and a pulse signal of the encoder 31a is sent to the control unit 32. In the control of the motor 31 by the control unit 32, the height position of the pressure bonding head 7 can be detected by counting the pulse signals.
[0018]
Therefore, in the crimping operation of lowering the crimping head 7 to press the electronic component 5 held by the crimping tool 6 and crimping to the substrate, the above-described elevating means is controlled by the control unit 32 while detecting the height position of the crimping head 7. , The pressure bonding head 7 can be lowered to a desired height position.
[0019]
Next, the structure of the pressure bonding head 7 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, the pressure bonding head 7 includes a tapered shank 9 for detachably attaching to the first lifting block 10, and a head body 8 is coupled to a lower portion of the tapered shank 9. The head main body 8 is provided with a cylinder chamber 8a having a circular hole shape, and a piston 8b is fitted in the cylinder chamber 8a. A tool holder 8c provided below the head body 8 is coupled to the lower surface of the piston 8b, and the crimping tool 6 is exchangeably mounted on the tool holder 8c.
[0020]
A tension spring 8d as urging means for urging the piston 8b upward is connected to the upper surface of the piston 8b, and an upward urging force always acts on the piston 8b by the tension spring 8d. An air hole 8e is provided in the side surface of the cylinder chamber 8a, and by supplying pressurized air into the cylinder chamber 8a from the air hole 8e, the piston 8b is pressed downward against the urging force of the tension spring 8d. Is done. This pressing force is transmitted to the crimping tool 6 via the tool holder 8c coupled to the piston 8b, and presses the electronic component 5 in the crimping operation. That is, the pressure bonding head 7 includes a pressing force generating unit that generates a pressing force for pressing the electronic component 5 by the fluid pressure of the pressurized air.
[0021]
FIG. 2A shows an air supply OFF state in which the inside of the cylinder chamber 8a is not pressurized. In this state, the tool holder 8c is pulled upward by the urging force of the tension spring 8d, and the upper surface of the tool holder 8c contacts the lower surface of the head main body 8. On the other hand, FIG. 2B shows an air supply ON state in which the inside of the cylinder chamber 8a is pressurized. At this time, the piston 8b moves downward against the urging force of the tension spring 8d by setting the air pressure to a pressure that generates a pressing force exceeding the urging force of the tension spring 8d. Contact the bottom.
[0022]
Referring again to FIG. 1, the pressure bonding head 7 is connected to a pressure source 34 via an on / off valve 36 and an electropneumatic regulator 35. By operating the on / off valve 36 and the electropneumatic regulator 35 by the control unit 32, the pressure of the air supplied to the pressure bonding head 7 can be controlled. The control unit 32 and the electropneumatic regulator 35 serve as fluid pressure control means for controlling the fluid pressure of the pressing force generating means provided in the pressure bonding head 7.
[0023]
Here, the functions of the cylinder 25 and the load cell 26 will be described with reference to FIGS. FIG. 3A shows a state where the second lifting block 20 is raised, and FIG. 3B shows a state where the second lifting block 20 is lowered and the electronic component 5 is thermocompression-bonded to the substrate 3. The balance of the power of each part is shown. Air of a predetermined pressure is supplied to the cylinder 25 from a pressure source 34, and therefore, the cylinder 25 presses the first lifting block 10 downward with a predetermined pressing force F0. In the state shown in FIG. 3A, the sum F0 + W of the pressing force F0 and the load W corresponding to the own weight of the pressure bonding head 7 and the like balances with the load f applied to the load cell 26. That is, when the second lifting block 20 is in the raised position, the detected load value f0 of the load cell 26 is equal to the sum of the pressing force F0 of the cylinder 25 and the weight W of the pressure bonding head 7.
[0024]
On the other hand, in the state shown in FIG. 3B, the pressure bonding head 7 receives a reaction force F equal to the pressure bonding load from the electronic component 5, and the sum F0 + W is equal to the reaction force F of the pressure bonding load and the load cell 26. It is balanced with the sum F + f of the applied loads f. That is, the reaction force F of the crimping load acting on the crimping head 7 can be detected by the load cell 26, and is represented by F0 + W-f. In order to control the crimping load F, since F0 + W is a constant value, the control unit 32 monitors the detected load value f of the load cell 26 while controlling the driving of the motor 31 to move the second lifting block 20 up and down. May be controlled.
[0025]
That is, the load cell 26 is a load detecting unit that detects a load acting on the pressure bonding head 7, and the control unit 32 controls the lifting unit based on the load detection result of the load detecting unit. Here, the load cell 26 is connected to the control unit 32 via a switch 33 as a load detection signal connecting / disconnecting means. When the control unit 32 operates the switch 33, the control unit 32 detects the load from the load cell 26. The signals can be connected and disconnected as needed. The load detection signal connecting / disconnecting means may be implemented by hardware or software.
[0026]
The electronic component crimping apparatus is configured as described above. Next, an electronic component crimping method using the electronic component crimping apparatus will be described. Here, two types of crimping methods described below can be selected and used according to the magnitude of the pressing force required for crimping the target electronic component.
[0027]
First, the load detection pressure bonding method will be described with reference to FIGS. In this crimping method, in a crimping operation of lowering the crimping head 7 and pressing the electronic component 5 against the substrate 3, a pressing load acting on the crimping head 7 is detected by the load cell 26, and the motor is operated based on the load detection result. The electronic component 5 is pressed against the substrate 3 while the controller 31 controls the electronic component 5. When the pressing force required for the electronic component to be pressed is relatively small (for example, 150 gf to 1.5 kgf). Used.
[0028]
In FIG. 4, a switch 33 interposed between the load cell 26 and the control unit 32 is set to ON so that the control unit 32 can take in a load detection signal of the load cell 26. Therefore, in the process of lowering the first elevating block 10 and the second elevating block 20, the rotation of the motor 31 is controlled while detecting the reaction force of the pressing load acting on the pressure bonding head 7 to thereby control the electronic component 5 Can be constantly kept at a predetermined pressure. This crimping method has an advantage that the crimping load can be controlled with high precision, although it is difficult to perform high-speed crimping because the load search is repeated in the crimping process.
[0029]
FIG. 5 shows a state of the pressure bonding head 7 when the electronic component 5 is pressed against the substrate 3 in the pressure detection operation by the load detection pressure bonding method. Here, the air pressure in the cylinder chamber 8a can be set at two different pressure levels. In the example shown in FIG. 5A, the air pressure P1 supplied into the cylinder chamber 8a by the electropneumatic regulator 35 is set to a pressure smaller than the pressing force corresponding to the urging force of the tension spring 8d, and the tool holder 8c is set. Is kept in contact with the lower surface of the head main body 8. Thereby, the reaction force of the pressing load when the electronic component 5 is pressed against the substrate 3 and pressed is transmitted from the upper surface of the tool holder 8 c to the head main body 8 and detected by the load cell 26. That is, in this case, the electropneumatic regulator 35 sets the pressure of the air so small that it does not hinder the use of the load detection pressure bonding method.
[0030]
On the other hand, in the example shown in FIG. 5B, the air pressure P2 supplied into the cylinder chamber 8a by the electropneumatic regulator 35 is not enough for the pressing load necessary for the pressing of the target electronic component 5. The pressure is set to a sufficient pressure (in a normal case, the maximum pressure that can be supplied by the pressure source 34). As a result, the piston 8b is pressed against the bottom surface of the cylinder chamber 8a with a strong force against the urging force of the tension spring 8d, and a rigid crimping head in which the tool holder 8c and the head body 8 are integrally formed in the crimping process. Shows characteristics similar to. Therefore, the reaction force of the pressing load when pressing the electronic component 5 against the substrate 3 by pressing is transmitted from the tool holder 8c to the head main body 8, and is detected by the load cell 26 as in the above-described example. That is, in this case, the electropneumatic regulator 35 sets the pressure of the air so large that it does not hinder the use of the load detection pressure bonding method.
[0031]
Next, the lowering position control pressure bonding method will be described with reference to FIGS. This crimping method controls the pressure of air supplied to the crimping head 7 in the crimping operation of lowering the crimping head 7 and pressing the electronic component 5 against the substrate 3, and the crimping head 7 applies the electronic component 5 to the electronic component 5. The pressing unit is controlled by the control unit 32 to lower the pressure bonding head 7 while applying a predetermined pressing force. When the required pressing force is larger than the range that can be covered by the above-described pressure bonding method ( For example, it is used for 1.5 kgf to 30 kgf). This crimping method has an advantage that a crimping operation can be performed at a high speed and a high productivity can be obtained because a load search is not performed in a crimping process.
[0032]
6, a switch 33 interposed between the load cell 26 and the control unit 32 is turned off, and the control unit 32 does not take in the load detection signal of the load cell 26. That is, the load detection signal is ignored. In the process of lowering the first elevating block 10 and the second elevating block 20, the crimping head 7 holding the electronic component 5 is controlled by the control unit 32 to control the motor 31. Lower until it reaches the height position (mounting height).
[0033]
FIG. 7 shows a state of the crimping head 7 when the electronic component 5 is pressed against the substrate 3 in the crimping operation by the descending position control crimping method. Here, the air pressure P3 supplied into the cylinder chamber 8a is set in accordance with a crimping load required for crimping the electronic component 5. That is, in this case, the piston 8b floats in the cylinder chamber 8a in a state where the reaction force of the pressing load from the electronic component 5 and the pressing force by the air pressure P3 are balanced. Therefore, a pressing load corresponding to the preset air pressure P3 always acts on the electronic component 5.
[0034]
As described above, the electronic component crimping apparatus according to the present embodiment can execute two types of crimping methods, a load detection crimping method and a descending position control crimping method, without replacing the crimping head by a single device. It was done. As a result, it is possible to appropriately use the load detection pressure bonding method and the descending position control pressure bonding method according to the characteristics such as the pressing load and the load accuracy required for the electronic component to be pressed. Therefore, it is possible to cope with a wide load range and perform an efficient crimping operation.
[0035]
【The invention's effect】
According to the present invention, a load detecting unit that detects a pressing load acting on a pressing head that presses an electronic component, a control unit that controls lifting and lowering of the pressing head based on a load detection result of the load detecting unit, And a pressing force generating means for generating a pressing force for pressing an electronic component by a fluid pressure, so that a load detecting pressure bonding method and a descending position control pressure bonding method can be selectively used according to a target load range. This makes it possible to cope with a wide range of loads and perform an efficient crimping operation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view of an electronic component crimping apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of a crimping head of the electronic component crimping apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a partial cross-sectional view of an electronic component crimping apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is an explanatory diagram of an electronic component crimping method according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is an explanatory diagram of an electronic component crimping method according to an embodiment of the present invention. FIG. 6 is an explanatory diagram of an electronic component crimping method according to an embodiment of the present invention. FIG. 7 is an explanatory diagram of an electronic component crimping method according to an embodiment of the present invention.
3 Board 5 Electronic Component 6 Crimping Tool 7 Crimping Head 10 First Elevating Block 20 Second Elevating Block 26 Load Cell 31 Motor 32 Controller 35 Electropneumatic Regulator

Claims

A crimping head for pressing the electronic component, elevating means for elevating and lowering the crimping head, a load detecting means for detecting a crimping load applied to the crimping head, and the elevating means based on a load detection result of the load detecting means. A control unit for controlling the pressing unit, a pressing force generating unit provided on the pressure bonding head for generating a pressing force for pressing the electronic component by a fluid pressure, and a fluid pressure control unit for controlling the fluid pressure. Electronic parts crimping equipment.

A crimping head for pressing the electronic component, elevating means for elevating and lowering the crimping head, a load detecting means for detecting a crimping load applied to the crimping head, and the elevating means based on a load detection result of the load detecting means. A pressure control means for controlling the electronic component, a pressing force generating means for pressing the electronic component by a fluid pressure provided on the pressure bonding head, and a fluid pressure control means for controlling the fluid pressure; A method of crimping an electronic component by a device, wherein a load detecting device detects a pressing load acting on the crimping head by a load detecting unit, and controls the elevating unit by a control unit based on a result of the load detection. Controlling the lifting / lowering means by a control unit while controlling the fluid pressure to apply a predetermined pressing force to the electronic component by the pressure bonding head. Electronic component bonding method which comprises using a lowered position control compression sealing lowering the head, selectively depending on the magnitude of the pressing force required crimping of the electronic component.

3. The electronic component crimping method according to claim 2, wherein in the case of using the load detection crimping method, the fluid pressure control unit sets the fluid pressure to a small value so as not to hinder the use of the load detection crimping method. Method.

3. The electronic component crimping method according to claim 2, wherein in the case of using the load detection crimping method, the fluid pressure control unit sets the fluid pressure so large that it does not hinder the use of the load detection crimping method. Method.