JP3760355B2 - ワークの位置決め固定装置 - Google Patents
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Description
【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
Claims (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。
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JP08319596A JP3760355B2 (ja) | 1996-03-12 | 1996-03-12 | ワークの位置決め固定装置 |
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