JP3944896B2

JP3944896B2 - 吸着ノズルおよびワークの吸着方法

Info

Publication number: JP3944896B2
Application number: JP2001317567A
Authority: JP
Inventors: 敬治井手
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2001-10-16
Filing date: 2001-10-16
Publication date: 2007-07-18
Anticipated expiration: 2021-10-16
Also published as: JP2003117871A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は吸着によるワークの把持が必要となる工程において用いられる吸着ノズルとこれを用いたワークの吸着方法に関し、特に半導体チップなどの電子部品のハンドリングのための吸着ノズルとこれを用いたワークの吸着方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の電子部品のハンドリングや実装工程では、高速・高精度かつ高品質な工程を実現するため、異物の除去や、電極などの酸化防止、静電気の除去、加熱したワークの強制冷却、熱による機構部の変形防止、フラックス除去など、工程に悪影響を及ぼす事象に対し、様々な対策を講じることが重要な要素の一つとなっている。
この目的のために、異物の除去には通常クリーニングステージの設置、酸化防止には窒素吹出しノズルの設置、静電除去にはイオナイザの設置、強制冷却や熱変形の防止には冷却ノズルやファンの設置、フラックス除去には排気ダクトの設置といった具合に、それぞれの目的について別々の手法で対策を行ってきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
これらの対策手法はそれぞれ個々の機能としては十分な効果を奏している。しかしながら、この手法では、ワーク周辺に設置物が集中してしまい、メカ構成が複雑になってしまう上、それぞれの設置物が互いに邪魔し合ってしまい、十分な効果が得られなくなってしまったり、作業性の悪化を招いたりする可能性もある。
このため、工程に悪影響を及ぼす事象に対し、シンプルかつ効率的に機能を集約し、対策を行う手法が求められる。
本発明の課題は上述した従来技術の問題点を解決することであって、その目的は、電子部品のハンドリングや実装工程に必要な複数の機能を集約した、多機能な吸着ノズルを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明によれば、ワークの吸着を行うための吸着孔に加え、流体吹きつけおよび真空排気のいずれの用途にも利用可能な通気孔を前記吸着孔とは別に有し、前記通気孔の開口端が前記吸着孔の開口端より上部に位置することを特徴とする吸着ノズル、が提供される。
そして、好ましくは、前記吸着孔は吸着ノズルの中央部に、前記通気孔は吸着ノズルの周辺部に配される。また、好ましくは、上記吸着ノズルは、中央部に吸着孔が開孔された吸着ノズル部と、該吸着ノズル部を覆うカラーとを有し、前記吸着ノズル部と前記カラーとの間に、前記通気孔が配される。
【０００５】
また、上記の目的を達成するため、本発明によれば、吸着ノズルの吸着孔を用いてワークを吸着する前、吸着中若しくは吸着解除後に、その開口端が前記吸着孔の開口端より高い位置にある前記吸着ノズルの通気孔を用いて、前記ワーク上またはその周辺に流体の吹きつけ、または、前記ワーク上またはその周辺から排気を行うことを特徴とするワークの吸着方法、が提供される。
【０００６】
［作用］
本発明による吸着ノズルは、ワークの吸着把持という機能に特化した従来の構成に対し、ワーク吸着用の孔とは別に流体吹きつけ・真空排気兼用の通気孔を設けたことを特徴としている。
従来の吸着ノズルでは真空破壊という形態で流体吹きつけ機能を持たせることができたが、同じ孔を使っているため、両機能を同時に行わせることはできなかった。しかし、本発明によれば、吸着用の孔とは別に独立して流体吹きつけ・真空排気兼用の通気孔を持つため、両機能を個別に使用することも、同時に使用することも可能である。
本発明によれば、上記の特徴を利用してノズルに様々な機能を持たせることができる。
【０００７】
まず、通気孔を流体吹きつけのために使用し、吹きつけ用の流体にクリーンエアーを用いることによりワークの異物除去用エアブローに使用可能である。また、吹きつけ用の流体に窒素等の不活性ガスを用いることにより、半導体チップなどに形成された電極などの酸化を防ぐための窒素パージ等を行うことが可能である。さらに、吹きつけ用の流体に静電除去装置からのイオンエアーを用いることにより、ワーク先端付近にある物体の静電除去に使用可能である。この場合に、静電除去を行った後に、ワーク吸着を行うことが可能でる。また、吹きつけ用の流体に常温または冷却された流体を用いることにより、ワーク先端付近にある物体の冷却を行ったり、ノズル自身の熱変形を抑制する目的にも使用可能である。また、吹出し用の流体に高温ガスを用いることにより、ノズル先端付近のワーク加熱に使用することが可能である。
また、通気孔を排気に使用することにより、フラックスや煙、有害なガスなどを吸引し除去する目的で使用することも可能である。
【０００８】
さらに、本発明によれば上記機能のうち幾つかを併せ持ち、同時に複数の目的に使用することも可能である。この一例として、冷却したイオンガスを通気孔より供給し、ワークの冷却と静電除去を同時に行うといった利用法が考えられる。
また、本発明によれば、上記機能のうち幾つかを併せ持ち、切り替えにより複数の目的に使用することも可能である。この一例として、はんだ接合などフラックスや煙等を発生する工程において、ワークを吸着孔にて吸着把持しながら、加熱中は通気孔より真空引きすることによりフラックスを吸引し、過熱終了後は通気孔から圧縮ガスを供給し冷却風を吹き付けるという利用法が考えられる。
本発明によって得られるこれらの機能は、対象とするワークに最も近いところから、局所的に効率よく効果を与えられ、更にいくつかの機能を同時に１つのノズルに持たせることができるため、コンパクト化が可能である。
従って、ワークのハンドリングや実装に必要な機能をノズル内にシンプルかつコンパクトに集約することができるため、装置全体としての機構部のシンプル化や省スペース化という効果が得られる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の上記および他の目的、特徴および利点を明確にすべく、添付した図面を参照しながら、本発明の実施例を以下に詳述する。
［第１の実施例］
図１は、本発明の第１の実施例の断面図と底面図である。すなわち、図１（ａ）は、底面図である図１（ｂ）のＡ−Ａ線での断面図である。
吸着ノズル部１の中央部には吸着孔２が形成され、吸着孔２のノズル根元側端部には真空吸引を行うための真空供給孔3が形成されている。この吸着ノズル部１は、カラー４内に挿入されており、ノズル根元側付近では吸着ノズル部１はカラー４に隙間なく挿入されエアのリークがない気密状態に保たれている。また、ノズル先端付近では吸着ノズル部１とカラー４の間には円周方向に均等な隙間５が設けられており、通気孔の役割を果たす構造となっている。カラー４の側面には圧縮ガスの供給や真空引きを行うための供給孔６が形成されている。また、供給孔６は、隙間５より断面積が広い空間部７につながっており、空間部７は隙間５内の圧力分布を吸着ノズル部１の外周に添って均一にする役割を果たす。
【００１０】
供給孔6に圧縮ガスを供給した場合、圧縮ガスは、隙間５より吸着ノズル部１の外周に添って均等に噴出される。隙間５より噴出された圧縮ガスはコアンダー効果によりノズル外形に添って吸着ノズル部1の先端部分に向かって集中する流れを形成する。ガスが壁面に沿って流れるというコアンダー効果を利用することにより、ノズル先端形状を変えればノズル先端付近に目的に応じた任意の流れを作り出すことができる。
供給孔6から真空引きを行った場合、隙間５より吸着ノズル部１の外周に添って均等な負圧により、フラックスや煙、有害なガスなどを吸引・排除することができる。
なお、真空供給孔3より行われる真空引きおよび供給孔6より行われる真空引きや圧縮ガスの供給ついては、図示されない空圧制御機器や電磁弁等により圧力や流量またＯＮ/ＯＦＦのタイミングの制御が行われる。
【００１１】
［第２の実施例］
図２は、本発明の第２の実施例の断面図である。その底面図は第１の実施例のそれと同じである。図１に示した第１の実施例と相違する点は、空間部７につながる供給孔が複数個形成されていることである。すなわち、カラー４の側面には供給孔６の外に供給孔６′が形成されている。供給孔６と供給孔６′とは、それぞれ別個の圧縮ガス源または真空源に接続される。
このように構成することにより、供給する圧縮ガスの切り替えや真空引きとガス供給の切り替えなどを迅速にかつスムースに行うことが可能になる。また、混合ガスをワーク上に供給することも可能になる。
なお、図示した例では、供給孔は２個であったが２個に限定されず、それ以上であってもよい。
【００１２】
［第３の実施例］
図３は、本発明の第３の実施例の断面図である。その底面図は第１の実施例のそれと同じである。図２に示した第２の実施例と相違する点は、空間部が空間部７と空間部７′の二つ分けられ、それぞれにつながる供給孔６と供給孔６″が、カラー４の側面に形成されていることである。本実施例においても、供給孔６と供給孔６″とは、それぞれ別個の圧縮ガス源または真空源に接続される。
このように構成することにより、第２の実施例と同様な効果を得ることができる。
【００１３】
［第４の実施例］
図４は、本発明の第４の実施例の断面図である。その底面図は第１の実施例のそれと同じである。図１に示した第１の実施例と相違する点は、隙間が、円周方向に独立した隙間５ａと隙間５ｂに分割され、空間部が、円周方向に独立した空間部７ａと空間部７ｂに分割され、そしてカラー４の側面に、それぞれ空間部７ａ、７ｂにつながる供給孔６ａ、６ｂが開設された点である。本実施例においても、供給孔６ａと供給孔６ｂとは、それぞれ別個の圧縮ガス源または真空源に接続される。
本実施例においては、供給孔−空間部−隙間の組が二組設けられ、それどれ独立に動作させることが可能になったことにより、２種の圧縮ガスを同時に供給したり、あるいはガスの吹き付けと排気とを同時に行なったりすることが可能になる。また、このように構成することにより、供給する圧縮ガスの切り替えや真空引きとガス供給の切り替えなどを迅速にかつスムースに行うことが可能になる。
なお、図示した例では、供給孔−空間部−隙間の組が２個設けられていたが、２個に限定されず、それ以上に分割されていてもよい。
上述した第１の実施例では、供給孔、隙間が１個ずつであったため、複数種のガスの供給や真空引きを切り替える場合、配管や切り替え制御が複雑になったが、本実施例では、これらの問題が解決される。また、第１の実施例に比較して、より多機能の処理を実施することが可能になる。
【００１４】
［第５の実施例］
図５は、本発明の第５の実施例の断面図と底面図である。すなわち、図５（ａ）は、底面図である図５（ｂ）のＡ−Ａ線での断面図である。
吸着ノズル部１の中央部には吸着孔２が形成され、吸着孔２のノズル根元側端部には真空引きを行うための真空供給孔3が形成されている。この吸着ノズル部１は、カラー４ａ内に挿入されており、ノズル根元側付近では吸着ノズル部１はカラー４に隙間なく挿入されエアのリークがない気密状態に保たれている。さらに、カラー４ａは、カラー４ｂ内に挿入されており、ノズル根元側付近ではカラー４ａ、カラー４ｂ間はエアのリークがない気密状態に保たれている。また、ノズル先端付近では、吸着ノズル部１とカラー４ａの間には円周方向に均等な隙間５ｃが、そして、カラー４ａとカラー４ｂとの間には円周方向に均等な隙間５ｄが、それぞれ設けられており、それぞれ通気孔の役割を果たす構造となっている。隙間５ｃと隙間５ｄとの上端部は、それぞれ隙間５ｃと隙間５ｄ内の圧力分布を均一化するための空間部７ｃ、７ｄにつながっている。そして、空間部７ｃ、７ｄは、圧縮ガスの供給や真空引きを行うために、カラー４ａとカラー４ｂとの側面に開設された供給孔６ｃ、カラー４ｂの側面に開設された供給孔６ｄにそれぞれつながっている。
図示した例では、空間部７ｃ、７ｄにはそれずれ１個ずつの供給孔が開設されているだけであったが、一方あるいは両方の空間部７ｃ、７ｄに複数個の供給孔を開設するようにしてもよい。
【００１５】
供給孔６ｃと供給孔６ｄに対しては、それぞれ独立に圧縮ガスの供給ないし真空引きを行うことが出来る。例えば、同時に供給孔６ｃと供給孔６ｄとにそれぞれ異なる種類のガスを供給することができ、また供給孔６ｃにより圧縮ガスの供給を行いながら、供給孔６ｄにより真空引きして雰囲気の排気を実施することができる。また、時期をずらして供給孔６ｃと供給孔６ｄとからそれぞれ異なる種類のガスを供給することもでき、さらに一方の供給孔による圧縮ガスの供給の終了後直ちに他方の供給孔により真空引きを行うこともできる。
本実施例に寄れば、第４の実施例と同様の効果を奏することが出来る外、第４の実施例の場合よりも、圧縮ガスの供給や吸気をより均一化することができる。
【００１６】
以上好ましい実施例について説明したが、本発明はこれら実施例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において、適宜の変更が可能なものである。例えば、各実施例では、ノズル形状は円筒形であったがこれに限らず四角筒など多角筒としてもよい。また、各実施例を適宜組み合わせて使用することができる。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による吸着ノズルは、ワークの吸着を行うための吸着孔に加え、圧縮ガスの供給および真空排気のいずれにも利用可能な通気孔を吸着孔とは別に有するものであるので、ワークの吸着機能に加え、エアブロー、窒素パージ、静電除去、加熱、冷却、フラックス除去など、実装工程に必要な複数の機能を一つの吸着ノズルに集約することができ、装置の簡素化と省スペース化を実現することが出来るとともに、作業性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の断面図。
【図２】本発明の第２の実施例の断面図。
【図３】本発明の第３の実施例の断面図。
【図４】本発明の第４の実施例の断面図。
【図５】本発明の第５の実施例の断面図。
【符号の説明】
1 吸着ノズル部
2 吸着孔
3 真空供給孔
４、４ａ、４ｂカラー
5、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ隙間
6、６′、６″、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ供給孔
7、７′、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ空間部

Claims

ワークの吸着を行うための吸着孔に加え、流体吹きつけおよび真空排気のいずれの用途にも利用可能な通気孔を前記吸着孔とは別に有し、前記通気孔の開口端が前記吸着孔の開口端より上部に位置することを特徴とする吸着ノズル。
前記吸着孔を中央部に、前記通気孔を周辺部に有することを特徴とする請求項１記載の吸着ノズル。
前記通気孔は、円筒形または角筒形の形状をなしていることを特徴とする請求項１または２記載の吸着ノズル。
前記通気孔の上端部には、断面積が前記通気孔より広い環状の空間部が形成され、該空間部は、流体供給または真空引きを行うための供給孔に接続されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の吸着ノズル。
中央部に吸着孔が開孔された吸着ノズル部と、該吸着ノズル部を覆うカラーとを有することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の吸着ノズル。
前記カラーが多重に装備されていることを特徴とする請求項５記載の吸着ノズル。
前記吸着ノズル部と前記カラーとの間に、または、前記吸着ノズル部と前記カラーとの間および前記カラー間に、前記通気孔、または、前記通気孔および前記空間部が形成されていることを特徴とする請求項５または６記載の吸着ノズル。
前記吸着ノズル部と前記カラーとの間に、または、二つのカラーの間に、前記通気孔、または、前記通気孔と前記空間部との組が複数個独立に形成されていることを特徴とする請求項５から７のいずれかに記載の吸着ノズル。
前記吸着孔によりワークの吸着を行ないつつ前記通気孔により流体の噴出または吸引が可能であることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の吸着ノズル。
吸着ノズルの吸着孔を用いてワークを吸着する前、吸着中若しくは吸着解除後に、その開口端が前記吸着孔の開口端より高い位置にある前記吸着ノズルの通気孔を用いて、前記ワーク上またはその周辺に流体の吹きつけ、または、前記ワーク上またはその周辺から排気を行うことを特徴とするワークの吸着方法。
吹き付けられる前記流体が、クリーンエアー、不活性ガス、イオンエアー、冷却された流体または加熱された流体の中のいずれか一つまたは複数であることを特徴とする請求項１０に記載のワークの吸着方法。
吹きつける流体の種類の切り替え、または、流体の吹きつけと排気との切り替えが行われることを特徴とする請求項１０または１１に記載のワークの吸着方法。
吹きつける流体の種類の切り替え、および、流体の吹きつけと排気との切り替えが行われることを特徴とする請求項１０または１１に記載のワークの吸着方法。