JP4882810B2 - 吸着ノズル - Google Patents

Description

本発明は、圧電振動板等の板状のワークを容器等の被搭載物に搭載する際に用いる電子部品用の吸着ノズルの改良に関するものである。

従来、特許文献１に示すように、電子部品としての圧電振動子では、圧電振動板、サポート、および蓋等の板状のワークを容器等の被搭載物に搭載する際に吸着ノズルを用いている。この吸着ノズルの構成は、前記ワークを吸引保持するための平面の吸着面と当該吸着面に形成された吸引エアーを流通させる吸引穴を有しており、前記ワークの板面の一部に前記吸着ノズルの吸着面を接触させた状態で前記吸引穴からエアーを吸引することで前記ワークを吸着保持することができるものである。
特開平８−７８８９２号公報

近年の電子部品の小型化に伴って、圧電振動板やサポート等のワークの小型化に加え、前記ワークを搭載する容器等の被搭載物の小型化されるので、搭載精度が求められているのが現状である。しかしながら、このような吸着ノズルを用いた場合、前記吸着面に対してワークが平面的に回転したり、前記吸着面に対して傾いたりすることがあった。その結果、ワークの搭載精度が低下し、ワークと被搭載物の接触によるワークの破損や短絡の問題が生じることもあった。

従来、このようなワークの搭載精度の低下を抑制するため、ワーク搭載装置の中に画像認識機構とワーク位置補正機構を組み込み、ワークの平面的な回転ずれやワークの傾きを位置補正することが実施されている。ところが、このような画像認識による位置補正もワーク等の小型化とともに限度があり、かつワーク搭載装置全体としてコストが増大するという問題もあった。

そこで本発明は、電子部品の小型化に対応した搭載精度の高い吸着ノズルを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の圧電振動デバイスは、請求項１に示すように、矩形平板状のワークを吸引保持するための平面の吸着面と当該吸着面に形成された吸引エアーを流通させる吸引穴を有する吸着ノズルであって、前記吸引穴は、前記吸着面に対して複数の吸引穴が一列状に配置されるか、または前記吸着面に対して細長く形成されるとともに、前記一列状に配置された両端部の２点の吸引穴、または細長く形成された長手方向の両端部の２領域の吸引力がほぼ同一で、前記両端部の２点の吸引穴、または前記両端部の２領域に対して中央部の吸引力が弱く設定されている。

上記構成により、前記吸引穴は、前記吸着面に対して複数の吸引穴が一列状に配置されるか、または前記吸着面に対して細長く形成されるとともに、前記一列状に配置された両端部の２点の吸引穴、または細長く形成された長手方向の両端部の２領域の吸引力がほぼ同一で、前記両端部の２点の吸引穴、または前記両端部の２領域に対して中央部の吸引力が弱く設定することで、多少の傾きがある矩形平板状のワークを吸着しても、吸着面に対して平面的に回転することなく、真直ぐにワークを吸い上げることができ、かつ吸着面に吸着された矩形平板状のワークは吸着ノズルの吸着面に対して平面的な回転ずれやワークの傾きが生じることがない。

つまり、前記吸着ノズルの吸着面で、複数の吸引穴が一列状に配置されるか、または前記吸着面に対して細長く形成された吸引穴で、当該吸引穴の両端の２点あるいは２領域の強い吸着領域（両端の吸引力の強い領域）により、前記矩形平板状のワークが前記両端の２点で吸着されることで、前記矩形平板状のワークの傾きや平面的な回転をなくした状態で保持することができる。加えて、両端の２点あるいは２領域の強い吸着領域とこの間の弱い吸着領域（中央部の吸引力の弱い領域）が存在することで、アライメント部として機能し、吸着ノズルの吸着面に対して傾いた状態の矩形平板状のワークを吸着しても、一方の強い吸着領域から弱い吸引領域に向かって矩形平板状のワークがずれることなく引っ張り上げることができ、最終的にもう一方の強い吸領域で吸着ノズルの吸着面と平行に平面的に回転することもなく矩形平板状のワークを保持することができる。

両端のみに吸着領域が形成された吸引穴の場合、吸着ノズルの吸着面に対して傾いた状態の矩形平板状のワークを吸着されると、片側の吸引穴のみが吸着された状態となることがあるが、本発明の構成では中央部の吸引力の弱い領域が存在することでこれらの不具合を改善することができるものである。また、矩形状に形成された吸引穴の場合、長手方向の吸着力が同一であるため、ワークが短手方向に傾いた場合に、ずれが生じやすい。本発明の構成では両端の強い吸着領域である２点でワークを吸着しているので、ワークが短手方向に傾いたとしてもずれが生じることがない。特に、板状のワークとして、ベベル加工が施された圧電振動板を用いた場合、短辺方向での傾きも生じやすい構成となるのでより顕著な効果が期待できる。

また、本発明の具体的な構成例として、矩形平板状のワークを吸引保持するための平面の吸着面と当該吸着面に形成された吸引エアーを流通させる吸引穴を有する吸着ノズルであって、前記吸引穴は、前記吸着面に対して複数の吸引穴が一列状に配置されるか、または前記吸着面に対して細長く形成されるとともに、吸引穴が一列状に配置、または細長く形成された長手方向の両端部の２点あるいは２領域をほぼ同一断面積に形成し、両端部の吸引穴に対して中央に配置された吸引穴の面積を小さく形成するか、または両端部に対して中央部の幅を小さく形成してもよい。なお、前記吸引穴が複数存在する場合には、各吸引穴に流通する負圧の吸引エアーは1つ共通の真空ポンプから供給され分配されている。この場合、中央に配置される面積が小さい吸引穴、あるいは吸引穴のうち中央部の幅の小さい領域が、吸引力の弱い領域（弱い吸着領域）として機能するので、上述の構成と同様の作用効果が得られる。つまり、前記長手方向の両端部の２点あるいは２領域でほぼ同一断面積で形成された吸引穴により、前記矩形平板状のワークが２点で吸着されることで、前記矩形平板状のワークの傾きや平面的な回転をなくした状態で保持することができる。加えて、前記両端部の２点の吸引穴と、中央に配置される面積が小さい吸引穴、あるいは吸引穴のうち中央部の幅の小さい領域と組み合わせることで、アライメント機能を有し、吸着ノズルの吸着面に対して傾いた状態の矩形平板状のワークを吸着しても、一端の吸引穴から中央の小さい吸引穴、あるいは中央部の幅の小さい領域に向かって矩形平板状のワークがずれることなく引っ張り上げることができ、最終的に他端の吸引穴で吸着ノズルの吸着面と平行に平面的に回転することもなく矩形平板状のワークを保持することができる。

また、本発明の他の具体的な構成として、矩形平板状のワークを吸引保持するための平面の吸着面と当該吸着面に形成された吸引エアーを流通させる吸引穴を有する吸着ノズルであって、前記吸引穴は、２つ以上の吸引穴が一列状に離間して配置されるとともに、吸引穴が配置された長手方向の両端部の２点の吸引穴をほぼ同一で最大面積に形成し、吸引穴が配置された長手方向の中央部に少なくとも両端部の吸引穴を連結する有底の溝を形成してもよい。なお、前記各吸引穴に流通する負圧の吸引エアーは1つ共通の真空ポンプから供給され分配されている。この場合、中央に形成される有底の溝が、吸引力の弱い領域（弱い吸着領域）として機能するので、上述の構成と同様の作用効果が得られる。つまり、前記長手方向の両端部の２点でほぼ同一最大面積で形成された吸引穴により、前記矩形平板状のワークが２点で吸着されることで、前記矩形平板状のワークの傾きや平面的な回転をなくすことができる。加えて、前記両端部の２点の吸引穴と、中央に形成される有底の溝と組み合わせることで、アライメント機能を有し、吸着ノズルの吸着面に対して傾いた状態の矩形平板状のワークを吸着しても、一端の吸引穴から中央の有底の溝に向かって矩形平板状のワークがずれることなく引っ張り上げることができ、最終的に他端の吸引穴で吸着ノズルの吸着面と平行に平面的に回転することもなく矩形平板状のワークを保持することができる。

以上のように本発明の吸着ノズルでは、吸着面に対して平面的に回転することなく、真直ぐに矩形平板状のワークを吸い上げることができ、かつ吸着面に吸着された矩形平板状のワークは吸着ノズルの吸着面に対して平面的な回転ずれや矩形平板状のワークの傾きが生じることがないので、電子部品の小型化に対応した搭載精度の高い吸着ノズルを提供することができる。

次に、本発明による実施の形態を、電子部品として圧電振動子を例にし、かつ吸着ノズルを使用する板状のワークと被搭載部として、圧電振動板と圧電振動子用の容器を例にとりながら図面を参照して説明する。図１は本発明の実施形態を示す模式的な断面図であり、図２は、図１の吸着ノズルの吸着面から見た平面図である。

圧電振動子容器１は、例えば平面視矩形状でセラミックを主体として内外部に導体配線が形成されたセラミック多層基板からなり、断面で見て後述する圧電振動板２を収納する凹部を有し、その周囲に堤部１０が形成された構成である。容器１の凹部の長辺方向一端には電極パッド１１，１２（１２については図示せず）が底部１３に対して一段高く形成された支持体１４が形成されている。また前記堤部の上面にはメタライズ、またはメタライズと封止リング等の封止部１５が形成されており、当該封止部１５の上面に封止材料を介して図示しない蓋体を搭載し気密封止できるように構成されている。

圧電振動板２は、例えば矩形平板状のＡＴカット水晶振動板（厚みすべり振動）からなり、その表裏面の中央領域に図示しない励振電極と当該励振電極を圧電振動板の端部に引き出す引出電極とが形成されている。

吸着ノズル３は、ＳＵＳ等の金属材料やピーク材等の樹脂材料からなり、全体としてノズル本体部３１と吸着部３２とから構成されている。ノズル本体部３１は、中心部分には貫通孔３３が設けられ、吸引エアーが流通するよう構成されている。吸着部３２は先端に吸着面３４を有しており、前記ノズル本体の貫通孔と連通した吸引穴３５が形成されている。

前記圧電振動子容器１の電極パッド１１，１２の上部には、はんだ、導電性樹脂接着剤等の導電性接合材Ｄがディスペンサなどにより塗布形成されている。この電極パッド１１，１２に対して圧電振動板２を前記吸着ノズル３により位置決めされ搭載される。なお、前記吸着ノズル３の貫通孔３３、吸引穴３５を流通する負圧の吸引エアーは図示しない1つの真空ポンプから供給され、その吸引力は真空ポンプ側で制御されている。

その後、前記導電性接着剤Ｄを硬化させることで、圧電振動板２が圧電振動子容器１の電極パッド１１，１２に電気的機械的に接合することができる。最終的に図示しない蓋を前記圧電振動板が搭載された容器に被せて気密封止される。

本発明では、吸着ノズル３の吸着面３４に形成された吸引穴３５が特徴的なものであるので、以下、図２を参照にしながら説明する。吸引穴３５は、ほぼ同一断面積の２つの吸引穴３５１と３５２が前記吸着面３４に離間して配置形成されるとともに、当該吸引穴３５１と３５２が配置形成された長手方向の中央部に各吸引穴を連結する有底の溝３５３が配置形成された構成となっている。このため、中央に形成される有底の溝３５３を介して吸引穴３５１と３５２がお互いに吸引エアーが流通されるように構成される。なお、吸引穴３５１と３５２に流通する負圧の吸引エアーは図示しない1つ共通の真空ポンプから供給され、分配されている。以上のように構成された吸引穴３５では、吸引穴３５１と３５２の吸引力がほぼ同一で強い領域（長手方向両端の強い吸着領域）として設定され、吸引穴３５１と３５２に対して中央部の有底の溝３５３が吸引力の弱い領域（中央の弱い吸着領域）として設定される。なお、前記有底の溝３５３の領域に前記吸引穴３５１、３５２より小さな吸引穴を追加形成してもよい。

従って、前記吸引穴３５１と３５２により、前記圧電振動板２の傾きや平面的な回転をなくすことができる。加えて、前記吸引穴３５１と３５２と、有底の溝３５３と組み合わせることで、アライメント機能を有し、吸着ノズル３の吸着面３４に対して傾いた状態の圧電振動板２を吸着したとしても、吸引穴３５１または３５２のいずれか一方から中央の有底の溝３５３に向かって圧電振動板２がずれたり平面的に回転することなく引っ張り上げることができ、最終的に他方の吸引穴３５２または３５１で吸着ノズル３の吸着面３４と平行に平面的に回転することもなく圧電振動板２を保持することができるものである。特に、図２の構成では、吸引孔３５１または３５２が円形状に形成されていることで、吸引孔の中心位置が吸引力の強い領域の中心となり、かつ点状に吸着することができるので、上述の傾きやずれ、回転がより生じにくい。また、ワークとしての圧電振動板を吸着する前は、有底の溝部分では吸引していないので、両端部分の２点での捕捉性が高まる。さらに、有底の溝３５３は、同一の幅で前記吸引孔３５１と３５２の間を直線的に形成しているので、ワークとしての圧電振動板を吸着した後も、有底の溝部分で流通するエアーの乱れがなくなり、ワークの傾きやずれ、回転がより発生しにくいものとできる。

−その他の実施形態−
上述の実施形態では、２つの吸引穴と有底の溝により本発明の構成を実現しているが、これに限るものでなく、例えば図３に示すような構成でもよい。以下、図３を参照にしながら説明する。なお、図示していない部分には同番号を付すとともに説明の一部を割愛している。

図３（ａ）の吸引穴３６は、吸着面３４に対して細長く形成されるとともに、長手方向の両端をほぼ同一断面積で円形状の両端部３６１，３６２、当該両端部３６１，３６２に対して幅が小さなスリット状の中央部３６３が形成された構成となっている。以上のように構成された吸引穴３６では、前記両端部３６１と３６２の吸引力がほぼ同一で強い領域（長手方向両端の強い吸着領域）として設定され、両端部３６１と３６２に対して中央部３６３が吸引力の弱い領域（中央の弱い吸着領域）として設定される。従って、前記両端部３６１と３６２により、前記圧電振動板２の傾きや平面的な回転をなくすことができる。加えて、前記両端部３６１と３６２と、前記中央部３６３と組み合わせることで、吸着ノズル３の吸着面３４に対して傾いた状態の圧電振動板２を吸着したとしても、両端部３６１または３６２のいずれか一方から中央部３６３に向かって圧電振動板２がずれたり平面的に回転することなく引っ張り上げることができ、最終的に他方の両端部３６２または３６１で吸着ノズル３の吸着面３４と平行に平面的に回転することもなく圧電振動板２を保持することができるものである。特に、図３（ａ）の構成では、吸引孔３６が一体構造であるので、ワークとしての圧電振動板を吸着した後の密着性が高まり、吸着状態での移動による振動や衝撃に強い構成となる。

図３（ｂ）の吸引穴３７は、ほぼ同一断面積の２つの吸引穴３７１と３７２が前記吸着面３４に離間して配置形成されるとともに、当該吸引穴３７１と３７２が配置形成された長手方向の中央部に各吸引穴を連結する有底の溝３７３が配置形成されている。加えて、前記両端部の吸引穴３７１と３７２から溝３７３の中央に向かって次第に幅が小さくなる平面形状に構成されている。このため、中央に形成される有底の溝３７３を介して吸引穴３７１と３７２がお互いに吸引エアーが流通されるように構成される。以上のように構成された吸引穴３７では、吸引穴３７１と３７２の吸引力がほぼ同一で強い領域（長手方向両端の強い吸着領域）として設定され、吸引穴３７１と３７２に対して中央部の有底の溝３７３が吸引力の弱い領域（中央の弱い吸着領域）として設定される。従って、前記吸引穴３７１と３７２により、前記圧電振動板２の傾きや平面的な回転をなくすことができる。加えて、前記吸引穴３７１と３７２と、有底の溝３７３と組み合わせることで、吸着ノズル３の吸着面３４に対して傾いた状態の圧電振動板２を吸着したとしても、吸引穴３７１または３７２のいずれか一方から中央の有底の溝３７３に向かって圧電振動板２がずれたり平面的に回転することなく引っ張り上げることができ、最終的に他方の吸引穴３７２または３７１で吸着ノズル３の吸着面３４と平行に平面的に回転することもなく圧電振動板２を保持することができるものである。特に、図３（ｂ）の構成では、ワークとしての圧電振動板を吸着する前は、有底の溝部分では吸引していないので、両端部分の２点での捕捉性が高まる。

図３（ｃ）の吸引穴３８は、ほぼ同一断面積の大きな２つの吸引穴３８１と３８２が前記吸着面３４に離間して配置形成されるとともに、当該吸引穴３８１と３８２が配置形成された長手方向の中央部には吸引穴３８１と３８２より面積を小さい1つ以上の吸引穴３８３が配置形成され、全体として吸引穴３８１，３８２，３８３が一列状に配置された構成となっている。以上のように構成された吸引穴３８では、吸引穴３８１と３８２の吸引力がほぼ同一で強い領域（長手方向両端の強い吸着領域）として設定され、吸引穴３８１と３８２に対して中央部の吸引穴３８３が吸引力の弱い領域（中央の弱い吸着領域）として設定される。なお、前記面積の小さい吸引穴３８３は吸引穴３８１と３８２の間で一列状であれば、複数形成してもよい。従って、前記吸引穴３８１と３８２により、前記圧電振動板２の傾きや平面的な回転をなくすことができる。加えて、前記吸引穴３８１と３８２と、中央の面積の小さい吸引穴３８３と組み合わせることで、吸着ノズル３の吸着面３４に対して傾いた状態の圧電振動板２を吸着したとしても、吸引穴３８１または３８２のいずれか一方から中央の面積の小さい吸引穴３８３に向かって圧電振動板２がずれたり平面的に回転することなく引っ張り上げることができ、最終的に他方の吸引穴３８２または３８１で吸着ノズル３の吸着面３４と平行に平面的に回転することもなく圧電振動板２を保持することができるものである。特に、図３（ｃ）の構成では、吸引孔３８１または３８２、３８３が円形状に形成されていることで、吸引孔の中心位置が吸引力の強い領域の中心となり、かつ点状に吸着することができるので、上述の傾きやずれ、回転がより生じにくい。また、貫通穴のみで構成されているので、加工性が高く容易に作成できるものである。

本発明の実施形態では、板状のワークとして圧電振動板のみを例にして説明しているが、サポート、蓋、集積回路素子、面実装型の電子部品等、他の板状ワークの搭載に対しても本発明の吸着ノズルを適用できるものである。

本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施できので、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求範囲によって示すものであって、明細書本文に拘束されるものではない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

本発明の実施形態を示す模式的な断面図。 図１の吸着ノズルの吸着面から見た平面図。 本発明の他の実施形態を示す吸着ノズルの吸着面から見た平面図。

１ 圧電振動子容器
２ 圧電振動板
３ 吸着ノズル
Ｄ 導電性接合材

Claims (1)

1. 矩形平板状のワークを吸引保持するための平面の吸着面と当該吸着面に形成された吸引エアーを流通させる吸引穴を有する吸着ノズルであって、
   前記吸引穴は、前記吸着面に対して複数の吸引穴が一列状に配置されるか、または前記吸着面に対して細長く形成されるとともに、前記一列状に配置された両端部の２点の吸引穴、または細長く形成された長手方向の両端部の２領域の吸引力がほぼ同一で、前記両端部の２点の吸引穴、または前記両端部の２領域に対して中央部の吸引力が弱く設定されたことを特徴とする吸着ノズル。

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