JP5770567B2 - 接合装置及び接合方法 - Google Patents

Description

本発明は基板にリード線を接合する装置及び方法に関する。

太陽電池モジュールの製造においては、複数の太陽電池セルを有する基板上に、バスバーやタブリードとして機能するリード線を接合する工程がある（特許文献１乃至３）。リード線は、例えば、半田メッキが施された帯状の銅線であり、基板上で半田を加熱して溶解し、半田によりリード線を基板に接合している。

リード線は専用のリール（ボビン）に巻かれた巻体として保管管理されており、使用時に巻体から必要な長さだけ引き出されて切断される。切断されたリード線は基板上の所定の位置に移動され、その後、半田を加熱して基板に接合される。

リード線が部分的に基板から浮いた状態で接合されると、リード線の断線等、不具合の要因となる。このため、基板への接合の際、リード線は直線状態で基板に密着していることが好ましいが、リード線は巻体として保管管理されていることから、歪みを有している。そこで、基板上でリード線を上から押さえ付けた状態で接合作業を行う装置が提案されている（特許文献２及び３）。

特開２０１０−７４０４２号公報 特開平１１−８７７５６号公報 特許第３９７８２０３号公報

特許文献２及び３の装置では、基板上へリード線を移動する移動装置と、接合作業中、リード線を基板に押さえ付けた状態に維持する押付装置とがそれぞれ必要となり、移動装置によりリード線を基板上の所定位置に置いてから、押付装置で押さえ直すため、作業時間が長くなる。

本発明の目的は、リード線の基板への移動と接合とを連続的に実行可能とし、作業時間の短縮化を図ることにある。

本発明によれば、基板に当接する裏面及び該裏面と反対側の表面を有するリード線を、前記裏面の少なくとも１つの接合箇所において前記基板に接合する接合装置において、前記リード線が直線状に載置される載置面を有する複数の載置ユニットと、複数の前記リード線を保持する保持ユニットと、前記リード線が供給される前記載置面上の第１の位置と、前記リード線が前記基板上の接合位置に位置する第２の位置との間で、前記保持ユニットを移動する移動ユニットと、前記リード線の前記接合箇所に対応する部分を加熱する加熱ユニットと、を備え、前記保持ユニットは、複数列の支持部を備え、前記支持部毎に前記リード線が保持され、前記保持ユニットは、前記支持部毎に、前記載置ユニット上に載置された前記リード線の表面に当接される当接部材と、前記当接部材に当接された前記リード線を吸着する吸着部材と、前記当接部材を下部に備え、前記当接面と直交する方向に変位可能に前記支持部に支持される可動部材と、前記可動部材を前記リード線の前記表面に向かって付勢する弾性部材と、前記支持部及び前記可動部材にそれぞれ形成され、前記リード線の前記接合個所に対応する部位に、前記リード線を露出させ、前記加熱ユニットの先端部が挿入される空隙部と、を備え、該当接部材はその下面に、前記リード線の直線状態を維持する、前記載置面と平行な当接面を備え、該吸着部材はその下端部が前記当接面と同一面上に位置するように配置されることを特徴とする接合装置が提供される。

また、本発明によれば、基板に当接する裏面及び該裏面と反対側の表面を有するリード線を、前記裏面の少なくとも１つの接合箇所において前記基板に接合する接合方法において、複数の前記リード線が直線状態で供給される第１の位置において、保持ユニットにより複数の前記リード線を保持する保持工程と、複数の前記リード線を保持した前記保持ユニットを、移動ユニットにより、前記第１の位置から、複数の前記リード線が前記基板上の接合位置に位置する第２の位置へ移動する移動工程と、前記リード線を、前記接合箇所において加熱ユニットにより加熱して複数の前記リード線と前記基板とを接合する接合工程と、複数の前記リード線と前記基板との接合後、前記保持ユニットを前記第２の位置から移動する退避工程と、を備え、前記保持ユニットは、複数列の支持部を備え、前記支持部毎に前記リード線が保持され、前記保持ユニットは、前記支持部毎に、前記リード線の前記表面に当接する当接面を形成する当接部材と、前記当接部材を下部に備え、前記当接面と直交する方向に変位可能に前記支持部に支持される可動部材と、前記可動部材を前記リード線の前記表面に向かって付勢する弾性部材と、前記支持部及び前記可動部材にそれぞれ形成され、前記リード線の前記接合個所に対応する部位に、前記リード線を露出させる空隙部と、を有し、前記保持工程では、複数の前記リード線の前記表面に、前記支持部毎の前記当接面が当接した状態で前記直線状態を維持したまま前記保持ユニットにより複数の前記リード線を保持し、前記移動工程では、複数の前記リード線の前記表面に、前記支持部毎の前記当接面が当接した状態で前記直線状態を維持し、前記接合工程では、複数の前記リード線の前記表面に、前記支持部毎の前記当接面が当接し、かつ、複数の前記リード線の前記裏面が前記基板に当接した前記直線状態で、前記空隙部から露出した部分において前記リード線を前記加熱ユニットにより加熱することを特徴とする接合方法が提供される。

本発明によれば、リード線の基板への移動と接合とを連続的に実行可能とし、作業時間の短縮化を図ることができる。

本発明の一実施形態の接合装置の平面図。 上記接合装置の正面図。 図２の線Ｉ−Ｉに沿う断面図。 位置決め部及び基板吸着ユニットの斜視図。 （Ａ）乃至（Ｅ）は引出装置の説明図。 （Ａ）は保持ユニットの平面図、（Ｂ）は上記保持ユニットの正面図。 上記保持ユニットの底面図。 （Ａ）乃至（Ｃ）は上記保持ユニットの位置決め構造の説明図。 （Ａ）は図６（Ａ）の線ＩＩ−ＩＩに沿う断面図、（Ｂ）は図９（Ａ)の線ＩＩＩ−ＩＩIに沿う断面図、（Ｃ）は図９（Ａ）の線ＩＶ−ＩＶに沿う断面図。 （Ａ）乃至（Ｄ）は上記保持ユニットの動作説明図。 （Ａ）及び（Ｂ）は接合作業の説明図。 （Ａ）及び（Ｂ）は接合作業の説明図。 上記接合装置の動作説明図。 上記接合装置の動作説明図。 上記接合装置の動作説明図。 上記接合装置の動作説明図。 上記接合装置の動作説明図。 上記接合装置の動作説明図。 上記接合装置の動作説明図。

＜装置の構成＞
図１は本発明の一実施形態の接合装置Ａの平面図、図２は接合装置Ａの正面図、図３は図１の線Ｉ−Ｉに沿う接合装置Ａの断面図である。なお、各図において矢印Ｚは上下方向（垂直方向）を示し、矢印Ｘ、Ｙは互いに直交する水平方向を示す。

概説すると、接合装置Ａは、Ｘ方向に配置された、接合部ＲＪと準備部ＲＰとに大別され、その各構成はフレームＦに支持されている。接合部ＲＪには、コンベアＣＶ、ＣＶによって接合対象である方形の基板が搬送される。準備部ＲＰには、基板に接合するリード線が供給される。接合装置Ａは、準備部ＲＰに供給されたリード線を、接合部ＲＪに移動して基板に接合する。

＜接合部ＲＪ＞
接合部ＲＪには、Ｘ方向（コンベアＣＶ、ＣＶによって基板が搬送される搬送方向と直交する水平方向）に離間した一対のコンベア７１、７１が設けられている。一対のコンベア７１、７１はＹ方向（搬送方向）に延設され、基板をＹ方向に搬送する。本実施形態の場合、コンベア７１は、ベルトコンベアであるが、ローラコンベア等、他の種類のコンベアでもよい。一対のコンベア７１、７１は、上流側及び下流側のコンベアＣＶ、ＣＶと連続的に配置されている。接合対象の基板は上流側のコンベアＣＶ、ＣＶから一対のコンベア７１、７１へ搬送されて接合装置Ａに導入（移送）される。接合済みの基板は一対のコンベア７１、７１から下流側のコンベアＣＶ、ＣＶへ搬送されて接合装置Ａから排出（移送）される。

一対のコンベア７１、７１はフレーム７２によって一体的に支持されている。フレーム７２には昇降ユニット７３が連結されている。昇降ユニット７３はフレーム７２を介して一対のコンベア７１、７１をＺ方向に、搬送位置と待機位置との間を昇降する。昇降ユニット７３は、例えば電動シリンダや流体シリンダである。

接合部ＲＪには、また、位置決め部４１、４１、４２、４２、４４と、フレームＦに支持された複数の基板吸着ユニット５と、が設けられている。図４は位置決め部４１、４２、４４及び基板吸着ユニット５の斜視図である。

位置決め部４１、４１、４２、４２、４４は、いずれも円柱形状の部材であり、その周面に基板の端縁が当接することで基板を予め定めた接合作業位置に位置決めする。位置決め部４１、４１は、フレームＦに対して固定され、位置決め部４２、４２、４４はフレームＦに対して可動となっている。

位置決め部４１、４１は、搬送方向で見て基板の前端縁に当接する。位置決め部４２、４２はアクチュエータ４３によってＸ方向（搬送方向と直交する方向）に往復移動可能となっており、基板の側端縁に当接する。位置決め部４４はアクチュエータ４５によってＹ方向（搬送方向）に往復移動可能となっており、基板の後端縁に当接する。アクチュエータ４３、４５は例えば電動シリンダや流体シリンダである。

基板の位置決めの際、まず、位置決め部４２、４２は互いに相対的に離間した待機位置に、位置決め部４４は位置決め部４１、４１から相対的に離間した待機位置に、それぞれ位置している。そして、アクチュエータ４３、４３によって位置決め部４２、４２が互いに相対的に近接した位置決め位置に移動する。また、アクチュエータ４５によって位置決め部４４が位置決め部４１、４１に相対的に近接した位置決め位置に移動する。これにより、基板の四端縁の位置が規定され、基板が所定の接合作業位置に位置決めされる。

基板吸着ユニット５は、その上面が基板を載置する載置面を構成している。基板吸着ユニット５の上面（載置面）には、複数の吸着部５ａが設けられている。本実施形態の場合、吸着部５ａは不図示のバキュームポンプに接続された孔である。位置決め部４１、４２、４４で基板が位置決めされると、吸着部５ａは、基板の両面のうち、リード線が接合される面と反対側の面（本実施形態では下面）を吸着して基板を接合作業位置に維持する。

図１乃至図３を参照して、接合部ＲＪには、また、後述する保持ユニット１を支持する係合部６１、６１及び載置部６２、６２を有する。係合部６１、６１は位置決め部４１、４２、４４に対して位置決めされており、保持ユニット１と係合してその位置決めも行う。これらの詳細は後述する。

＜準備部ＲＰ＞
図１乃至図３を参照して、準備部ＲＰには、複数の載置ユニット８が設けられている。載置ユニット８はＸ方向に延設されており、その上面は接合対象のリード線が１本載置される載置面を構成している。本実施形態の場合、３つの載置ユニット８が設けられており、一度に３本のリード線を１枚の基板に接合することが可能となっている。

載置ユニット８は、その上部８ａが不図示の昇降機構によりＺ方向に昇降可能となっている。上部８ａの昇降機構としては、電動シリンダや流体シリンダが採用可能である。

載置ユニット８の上面（載置面）には、複数の吸着部８ｂが設けられている。本実施形態の場合、吸着部８ｂは不図示のバキュームポンプに接続された孔である。載置ユニット８の上面に載置されたリード線は吸着部８ｂによって吸着されて上面に保持される。

複数の載置ユニット８は、Ｘ方向に離間して配置され、Ｙ方向に延設される一対のレール部材８２、８２に係合される。複数の載置ユニット８は、一対のレール部材８２、８２に案内されてＹ方向に往復移動可能になっている。載置ユニット８は駆動機構８１により移動される。駆動機構８１は、Ｙ方向に延設されており、例えば、モータ等の駆動源とボールねじ機構とから構成される。一つの載置ユニット８に対して、一つの駆動機構８１が割り当てられており、各載置ユニット８はそれぞれ独立して移動可能となっている。

引出装置９は、リード線の巻体からリード線を引き出し、載置ユニット８上に載置する装置である。一例として、図５に模式的に示す引出装置９が採用可能である。図５に例示する引出装置９は、巻体支持部９１、ローラ群９２、保持部９３、切断部９４、可動保持部９５及び押さえ部材９６を備える。

巻体支持部９１には、帯状のリード線Ｗの巻体が回転自在に支持される。リード線Ｗは、例えば、半田メッキが施された銅線であり、その表面（ここでは上面）と反対側の裏面（ここでは下面）が接合対象の基板に当接して、少なくとも一つの接合箇所において接合される。

ローラ群９２は、大小の複数のローラからなり、巻体支持部９１に支持されている巻体から引き出されるリード線Ｗを支持する。保持部９３は、リード線の引出方向でローラ群９２の下流側に配設されており、例えば、リード線Ｗを挟持する上下一対の把持部材と、これらを開閉する駆動機構と、を備える。

切断部９４は、リード線Ｗの引出方向で保持部９３の下流側に配設されている。切断部９４は、例えば、一対の切断刃と、これらを開閉する駆動機構と、を備え、巻体から引き出されたリード線Ｗを切断する。

可動保持部９５は、例えば、リード線Ｗを挟持する上下一対の把持部材と、これらを開閉する駆動機構と、を備える。可動保持部９５は不図示の移動機構によりＸ方向に往復移動可能となっている。押さえ部材９６は、不図示の昇降機構によりＺ方向に昇降可能となっている。

引出装置９の動作について説明する。図５（Ａ)は初期状態を示す。リード線Ｗを載置する対象となる１つの載置ユニット８が、対応する駆動機構８１によって押さえ部材９６に対向する位置（押さえ部材９６の真下の位置）に配置される。図５（Ｂ)に示すように、可動保持部９５を移動して、巻体のリード線Ｗの先端を把持する。保持部９３によるリード線Ｗの保持を解除した状態で、図５（Ｃ）に示すように可動保持部９５を一方のＸ方向に（載置ユニット８の長手方向に沿って）移動し、リード線Ｗを載置ユニット８と押さえ部材９６との間に引き出す。

図５（Ｄ）に示すように載置ユニット８の上部８ａを上昇させ、押さえ部材９６を降下させることで、これらの間に引き出されたリード線Ｗを挟みこむようにする。これによりリード線Ｗが直線状態にガイドされる。そして、保持部９３によりリード線Ｗを保持した後、切断部９４で切断する。切断後、載置ユニット８の吸着部８ｂによりリード線Ｗを吸着し、載置ユニット８の上面にリード線Ｗを保持する。また、可動保持部９５によるリード線Ｗ先端の保持を解除する。図５（Ｅ）に示すように、載置ユニット８の上部８ａを降下し、押さえ部材９６を上昇することで、一単位の載置作業が終了する。同様にして、他の載置ユニット８にもリード線Ｗを載置して保持することができる。

＜移動ユニット２及び加熱ユニット３＞
図１乃至図３を参照して、接合装置Ａは、保持ユニット１及び加熱ユニット３を移動する移動ユニット２を備える。本実施形態の場合、３つの移動ユニット２が設けられている。

各移動ユニット２は、移動体２１と、移動体２１の移動を案内する一対のレール部材２２、２２と、を備える。本実施形態の場合、３つの移動ユニット２が一対のレール部材２２、２２を共用しているが、移動ユニット２毎に一対のレール部材２２、２２を設けてもよい。一対のレール部材２２、２２はフレームＦに支持されており、互いにＹ方向に離間して、平行にＸ方向に延在している。

各移動ユニット２の移動体２１は、互いに独立してＸ方向に往復移動可能に構成されている。移動体２１は、Ｙ方向に延設された可動レール部材２１１と、可動レール部材２１１の両端部に設けられた駆動ユニット２１２、２１２とを備える。駆動ユニット２１２、２１２を同期的に制御することで、可動レール部材２１１をＸ方向に平行移動することができる。なお、駆動ユニット２１２は可動レール部材２１１の一方端部にのみ設け、可動レール部材２１１の他方端部はレール部材２２と係合させた構成でもよい。

駆動ユニット２１２はレール部材２２と係合し、レール部材２２の長手方向に沿って往復移動する。駆動ユニット２１２の駆動機構としては、例えば、リニアモータやボールねじ機構を採用できる。ボールねじ機構を採用する場合、ボールねじ軸をレール部材２２に沿って配置し、ボールナット及びボールナットを回転駆動するモータと、を駆動ユニット２１２に設ける構成が採用可能である。

移動体２１は、また、昇降ユニット２１３と、駆動ユニット２１４とを備える。駆動ユニット２１４の駆動により昇降ユニット２１３をＹ方向に往復移動することができる。駆動ユニット２１４の駆動機構としては、駆動ユニット２１２と同様に、例えば、リニアモータやボールねじ機構を採用できる。

昇降ユニット２１３は支持板２１５をＺ方向に昇降する。昇降ユニット２１３の駆動機構としては、例えば、リニアモータ、ボールねじ機構やラック−ピニオン機構を採用できる。

３つの移動体２１のうち、Ｘ方向の両端部側に位置する２つの移動体２１には、それぞれ、係合機構２１６が設けられている。中央の移動体２１には係合機構２１６を設けていないが、設けてもよい。

係合機構２１６は、支持板２１５に支持されており、保持ユニット１と分離可能に係合する機構である。本実施形態の場合、係合機構２１６は、一対の把持部材からなる把持部２１６ａと、把持部２１６ａを開閉させる駆動機構（不図示）と、を備える。係合機構２１６は、保持ユニット１に設けた被係合部１８を、各把持部２１６ａを閉じて把持することで係合状態となり、各把持部２１６ａを開くことで係合解除状態となる。保持ユニット１と移動体２１とを係合解除可能とすることで、保持ユニット１の交換が簡易に行える。これは、例えば、接合対象の基板とリード線の仕様変更に柔軟に対応できるという利点がある。

被係合部１８は、保持ユニット１のＸ方向両側の端部近傍にそれぞれ２つずつ設けられている（図６参照）。被係合部１８は、保持ユニット１から上方へ突出したピン状をなし、その上端部がフランジ部となっている。係合機構２１６はこのフランジ部に各把持部２１６ａを係合させて把持することで係合状態となる。

Ｘ方向の両端部側に位置する２つの移動体２１の各係合機構２１６のうち、一方の移動体２１の係合機構２１６、２１６は、保持ユニット１の一方端部の被係合部１８、１８と係合し、他方の移動体の係合機構２１６、２１６は、保持ユニット１の他方端部の被係合部１８、１８と係合する。これにより、保持ユニット１は移動体２１、２１に吊り下げ状態で保持される。

加熱ユニット３は、支持板２１５に支持されている。本実施形態の場合、保持ユニット１の支持部１Ａ〜１Ｃに対応した位置にそれぞれ１つ、合計３つ設けられている。加熱ユニット３は、その下端部に発熱部３ａ（加熱鏝）を有しており、リード線Ｗの接合箇所に対応する部位を加熱する。本実施形態では、加熱ユニット３の発熱部３ａをリード線Ｗに接触させ、リード線Ｗの半田メッキを溶融させてリード線Ｗを基板に接合する。なお、発熱部３ａをリード線Ｗに接触させずに、近接させて半田メッキを溶融させる方式も採用可能である。また、加熱気体をリード線Ｗに供給することで半田メッキを溶融させ、リード線Ｗを基板に接合する方式も採用可能である。

３つの移動体２１のうち、Ｘ方向の両端部側に位置する２つの移動体２１は、加熱ユニット３と係合機構２１６との双方を有している。これは、加熱ユニット３の移動と、保持ユニット１の移動とを共通の移動ユニット２で兼用できるという利点がある。

＜保持ユニット１＞
図１乃至図３を参照して、接合装置Ａはリード線Ｗを保持する保持ユニット１を備える。保持ユニット１は移動ユニット２によって準備部ＲＰと接合部ＲＪとの間を移動可能とされ、準備部ＲＰから接合部ＲＪへのリード線Ｗの移動を行い、そのまま、基板とリード線Ｗの接合作業を行う。詳細には、保持ユニット１はリード線Ｗを基板上に移動すると、基板上にリード線Ｗを押さえ付けたまま、接合作業を行う。図６（Ａ）は保持ユニット１の平面図、図６（Ｂ）は保持ユニット１の正面図、図７は保持ユニット１の底面図である。

保持ユニット１は支持部材１１を備える。支持部材１１は外形が方形のフレーム体をなしている。支持部材１１は、Ｘ方向に延びる３本のメインフレーム体１１ａと、各メインフレーム体１１ａをＹ方向に所定のピッチで離間させる中間フレーム体１１ｂと、Ｙ方向に延びる２本のエンドフレーム体１１ｃとで構成される。各メインフレーム体１１ａは中間フレーム体（図６（Ａ）中では４本を図示）１１ｂによりＹ方向に所定のピッチで離間して配置され、離間して配置された各メインフレーム体１１ａの両端部がエンドフレーム体１１ｃでそれぞれ固定される。支持部材１１の底部の四隅（両エンドフレーム体１１ｃの下面両端）には、それぞれ当接部材１１４が設けられている。４つの当接部材１１４は板状をなしているが、その一つには被係合部１１５が、別の一つには被係合部１１６が、それぞれ形成されている。

この当接部材１１４には、保持ユニット１が接合部ＲＪに移動した後、上述した係合部６１、６１及び載置部６２、６２が当接し、保持ユニット１が係合部６１、６１及び載置部６２、６２に支持されると共に位置決めされる。図８は保持ユニット１の位置決め構造の説明図であり、当接部材１１４、係合部６１及び載置部６２の斜視図である。

図８（Ａ）は、被係合部が無い下面がフラットな当接部材１１４と、同じく被係合部が無い上面がフラットな載置部６２の斜視図である。載置部６２は円柱形状のピン部材であり、当接部材１１４は載置部６２の上面が当接する下面を有している。載置部６２は保持ユニット１のＺ方向の位置を規定する。

図８（Ｂ）は、被係合部（孔）１１５を有する当接部材１１４と、係合部６１の斜視図である。係合部６１は、載置部６２と同じ円柱形状の載置部６１ａとその上端から突出した相対的に小径の先端部６１ｂとを有するピン部材である。先端部６１ｂの先端は先細りのテーパ形状（円錐形状）をなしている。被係合部１１５は先端部６１ｂが挿入される孔である。先端部６１ｂが被係合部１１５に挿入されることで、保持ユニット１のＸ−Ｙ方向の並進方向の位置が規定される。そして、載置部６１ａの上面に当接部材１１４の下面が当接、着座することで、保持ユニット１のＺ方向の位置が規定される。先端部６１ｂが被係合部１１５に挿入される際、先端部６１ｂの先端が先細りのテーパ形状をなしていることから、両者の少量の位置ずれが許容され、先端部６１ｂと被係合部１１５との挿入にしたがって、互いに同心となるよう保持ユニット１が微小変位することになる。

図８（Ｃ）は、被係合部（スリット）１１６を有する当接部材１１４と、係合部６１の斜視図である。被係合部１１６は、Ｘ方向に延設され、先端部６１ｂが挿入される溝である。先端部６１ｂが被係合部１１６に挿入されることで、保持ユニット１のＸ−Ｙ平面上でＸ−Ｙ方向の並進方向の位置が規定された際に被係合部１１６として設けられた溝の中心線を中心とした回転方向の位置が規定される。そして、載置部６１ａの上面に当接部材１１４の下面が当接することで、保持ユニット１のＺ方向の位置が規定される。

このように本実施形態では、載置部６１ａ、６２の上面と当接部材１１４の下面との当接により保持ユニット１のＺ方向の位置が規定され、被係合部１１５と係合部６１との組により保持ユニット１のＸ−Ｙ方向の並進方向の位置が規定され、被係合部１１６と係合部６１との組により保持ユニット１のＸ−Ｙ平面上での回転方向の位置が規定され、比較的簡易な構成で保持ユニット１を所定の位置に位置決めし、かつ、維持することができる。上記のとおり、係合部６１、６１は位置決め部４１、４２、４４に対して位置決めされているため、保持ユニット１は、位置決め部４１、４２，４４により位置決めされた基板に対して位置決めされることになる。

なお、本実施形態では、係合部６１、載置部６２をピン部材としたが、これとは逆に、保持ユニット１側の構成をピン部材としてもよい。また、係合部６１と、被係合部１１５、１１６との係合構造は、ピン部材と、孔又は溝とからなる構造以外の係合構造であってもよい。

図６及び図７に戻り、支持部材１１は、３列の支持部１Ａ〜１Ｃを有する。保持ユニット１は、支持部１Ａ〜１Ｃ毎に１本のリード線を保持する。したがって、本実施形態の場合、保持ユニット１は同時に３本のリード線を保持する。各支持部１Ａ〜１Ｃは、それぞれＸ方向に延設されて板状をなし、また、Ｘ方向に複数設けられた空隙部１１１を有している。この空隙部１１１は基板に対するリード線Ｗの接合箇所に対応する部位に形成された貫通孔であり、保持されるリード線Ｗの上面を上方に露出させる。

図６及び図７並びに図９を参照して支持部１Ａ〜１Ｃ周辺の構成を更に説明する。図９（Ａ）は図６（Ａ）の線ＩＩ−ＩＩに沿う断面図、図９（Ｂ）は図９（Ａ)の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿う断面図、図９（Ｃ）は図９（Ａ）の線ＩＶ−ＩＶに沿う断面図である。

各支持部１Ａ〜１Ｃには、複数の可動部材１２及び複数の吸着ユニット１５がＺ方向に変位可能に支持されている。可動部材１２は支持部１Ａ〜１Ｃ毎に３つ設けられており、これらはＸ方向に配列されている。吸着ユニット１５は一つの可動部材１２に対して３つ割り当てられ、支持部１Ａ〜１Ｃ毎に９つ設けられている。

可動部材１２は、その下部に当接部材１４が一体的に形成された板状の部材であり、連結部材１３を介して各支持部１Ａ〜１Ｃに吊り下げ状態で支持されている。連結部材１３はＺ方向に延設された棒状の部材である。連結部材１３は、その下端部１３２が可動部材１２の上部に固定されており、支持部１Ａ〜１Ｃに設けた貫通孔１１２を挿通している。連結部材１３の上端部１３１は、支持部１Ａ〜１Ｃ上に位置し、貫通孔１１２よりも大径のフランジ部となっている。このため、可動部材１２は、支持部１Ａ〜１Ｃに対してＺ方向に変位可能となっている。

可動部材１２と支持部１Ａ〜１Ｃとの間には、弾性部材１６が設けられている。本実施形態の場合、弾性部材１６は連結部材１３が挿通されるコイルスプリングであり、支持部１Ａ〜１Ｃに対して可動部材１２を常時Ｚ方向下側に付勢する。本実施形態では、弾性部材１６をコイルスプリングとしたが、ゴムなど、他の種類の弾性部材でもよい。

可動部材１２は、Ｘ方向に複数設けられた空隙部１２１を有している。この空隙部１２１は、空隙部１１１と重なるように配設されている。つまり、空隙部１２１は、基板に対するリード線Ｗの接合箇所に対応する部位に形成された貫通孔であり、保持されるリード線Ｗの上面を上方に露出させる。

当接部材１４は可動部材１２からＺ方向に突出するように形成された板状の部材である。当接部材１４は、リード線Ｗの表面（上面）に当接する、Ｘ−Ｙ平面と平行な当接面１４１を形成する。当接面１４１は当接部材１４の下面として形成されており、全ての当接部材１４の当接面１４１は、同一平面上に位置している。接合作業の際、この当接面１４１によって、リード線Ｗを基板に押さえ付ける。

当接部材１４は、Ｘ方向に間欠的に設けられており、複数の当接部材１４の当接面１４１が一本のリード線Ｗの表面に当接する。当接部材１４は、空隙部１２１の周縁側から中央側へ延出した延出部１４２を有しており、この延出部１４２の下面も当接面１４１を形成している。延出部１４２を設けたことで、リード線Ｗに対する当接面積をできるだけ多くし、リード線Ｗ全体を基板に対してより確実に押さえ付けることで、確実な接合作業ができる。

吸着ユニット１５は、その下端部において開口した吸着部１５１を備える。吸着ユニット１５は不図示のバキュームポンプに接続され当接面１４１に当接するリード線Ｗを吸着部１５１において吸着する。これにより、供給部ＲＰから接合部ＲＪへリード線Ｗを移動する際、リード線Ｗを保持してこれが落下することを防止できる。また、吸着部１５１の下端部は、当接面１４１と略同一面上に配置されており、リード線Ｗの移動の際に当接面１４１と協働してリード線Ｗを直線状に維持させつつ保持することを可能にしている。

支持部１Ａ〜１Ｃ及び可動部材１２には貫通孔１１３、１２２がそれぞれ設けられており、吸着ユニット１５は貫通孔１１３、１２２を挿通している。このため、吸着ユニット５は、支持部１Ａ〜１Ｃ及び可動部材１２の双方に対してＺ方向に変位可能となっている。吸着ユニット１５の上端部は、支持部１Ａ〜１Ｃ上に位置し、貫通孔１１３よりも大径のフランジ部となっている。これにより吸着ユニット１５が支持部材１１から脱落しない。

吸着ユニット１５の下部の大径部と支持部１Ａ〜１Ｃとの間には、弾性部材１７が設けられている。本実施形態の場合、弾性部材１７は吸着ユニット１５が挿通されるコイルスプリングであり、支持部１Ａ〜１Ｃに対して吸着ユニット１５を常時Ｚ方向下側に付勢する。本実施形態では、弾性部材１７をコイルスプリングとしたが、ゴムなど、他の種類の弾性部材でもよい。

図１０は保持ユニット１の動作説明図であり、準備部ＲＰにおいて載置ユニット８上に保持されたリード線Ｗを保持ユニット１が保持するときの挙動と、接合部ＲＪにおいてリード線Ｗを基板Ｐ上に押さえ付けるときの挙動とを示している。

まず、図１０（Ａ）は載置ユニット８上に保持ユニット１が位置している状態を示している。載置ユニット８上にはリード線Ｗが保持されている。この状態で、移動ユニット２の昇降ユニット２１３の作動により保持ユニット１を降下させると、図１０（Ｂ）に示すように、当接面１４１、吸着部１５１がリード線Ｗの表面（上面）に当接する。

可動部材１２、吸着ユニット１５がそれぞれ支持部材１１に対してＺ方向に変位可能となっており、かつ、弾性部材１６が可動部材１２（当接部材１４）をリード線Ｗの表面（上面）に向かって付勢し、弾性部材１７が吸着ユニット１５（吸着部１５１）をリード線Ｗの表面（上面）に向かって付勢するため、当接面１４１がより確実にリード線Ｗに当接し、また、吸着部１５１がより確実にリード線Ｗに密着する。

この状態で、吸着ユニット１５によるリード線Ｗの吸着を開始し、載置ユニット８側の吸着を解除することで、保持ユニット１がリード線Ｗを直線状に保持した状態となる。移動ユニット２の作動により、保持ユニット１を準備部ＲＰから接合部ＲＪに移動する。リード線Ｗの保持・移動中、当接面１４１がリード線Ｗの表面（上面）に当接した状態となるので、リード線Ｗが直線状態に維持される。

図１０（Ｃ）は、基板Ｐ上に保持ユニット１が位置している状態を示している。保持ユニット１はリード線Ｗを保持している。この状態で、移動ユニット２の昇降ユニット２１３の作動により保持ユニット１を降下させると、図１０（Ｄ）に示すように、リード線Ｗの裏面（下面）が基板Ｐに当接する。本実施形態の場合、リード線Ｗの表面（上面）を吸着部１５１で吸着してリード線Ｗを移動させるため、リード線Ｗの裏面（下面）全体が剥き出しとなり、裏面全体を基板Ｐに当接することができる。保持ユニット１の降下後、吸着ユニット１５によるリード線Ｗの吸着は終了してもよい。弾性部材１６の付勢により、当接面１４１はリード線Ｗを基板Ｐに押さえ付ける。

本実施形態では、このまま加熱ユニット３による接合作業に移ることができる。ここで、保持ユニット１を基板Ｐ上に降下させる過程で、保持ユニット１は上記のとおり、係合部６１、６１及び載置部６２、６２により位置決めされて支持される（図８参照）。よって、係合機構２１６（図１〜図３）の係合を解除することにより、各加熱ユニット３の保持ユニット１に対する相対変位が可能となる。

図１１、図１２は接合作業の説明図である。図１１（Ａ）に示すように加熱ユニット３の発熱部３ａを、空隙部１１１、１２１上に位置する。空隙部１１１、１２１はリード線Ｗと基板Ｐとの接合箇所に対応する部位に形成されているので、リード線Ｗの上面における接合箇所は上方に露出している。移動ユニット２の昇降ユニット２１３の作動により加熱ユニット３を降下させると、図１１（Ｂ）に示すように、発熱部３ａが空隙部１１１、１２１を通ってリード線Ｗと接触し、接触した部分の半田メッキが溶融する。これによりリード線Ｗと基板Ｐとを接合できる。

１か所の接合箇所において接合作業が終了すると、図１２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように別の接合箇所に加熱ユニット３を移動し、同様にしてリード線Ｗと基板Ｐとを接合する。全ての接合箇所での接合が終了するまで、これらを繰り返すことになる。なお、ここでは一本のリード線Ｗについて接合箇所が複数ある場合を想定したが、一か所の場合もあり得、少なくとも１つの接合箇所において接合することになる。

このように本実施形態では、保持ユニット１に空隙部１１１、１２１を設けたことで、リード線Ｗを準備部ＲＰから接合部ＲＪに位置する基板Ｐへ移動させ、リード線Ｗを直線状態に維持したまま、加熱ユニット３によりリード線Ｗと基板Ｐとを接合するまでの一連の作業を連続的に実行可能とし、作業時間の短縮化を図ることができる。接合作業中、リード線Ｗの表面（上面）に当接面１４１が当接し、リード線Ｗの裏面（下面）に基板Ｐが当接した状態が維持されるので、リード線Ｗの浮き上がりをより確実に防止できる。

＜接合装置Ａの動作例＞
次に、接合装置Ａの動作例について図１３乃至図１９を参照して説明する。図１３乃至図１９は、リード線Ｗの準備、基板Ｐの準備、リード線Ｗと基板Ｐとの接合、の一連の動作例を示している。接合装置Ａは不図示の制御装置により制御されて動作する。制御装置は、例えば、ＣＰＵ等の処理部と、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等の記憶部と、外部デバイスと処理部との間のインタフェース部と、を備える。そして、処理部は記憶部に記憶されたプログラムにしたがって、接合装置Ａに供えられた各種のセンサの検出結果に基づき、接合装置Ａの駆動源（モータ等）を制御する。

＜リード線の準備及び保持＞
図１３は準備部ＲＰにおけるリード線Ｗの準備手順の例を示す。状態ＳＴ１は、３つの載置ユニット８のうち、１つ目の載置ユニット８を引出装置９に移動し、載置ユニット８上にリード線Ｗを保持した状態を示す。引出装置９によるリード線Ｗの引き出し手順等については図５を参照して上述した通りである。

状態ＳＴ２は、リード線Ｗを保持した１つ目の載置ユニット８を供給位置に移動し、２つ目の載置ユニット８を引出装置９に移動した状態を示す。供給位置とは、保持ユニット１にリード線Ｗを保持させる位置であり、本実施形態の場合、支持部１Ａ〜１Ｃの直下となる位置である。１つ目の載置ユニット８と同様に、２つ目の載置ユニット８にも引出装置９によりリード線Ｗが引き出され、２つ目の載置ユニット８はこれを保持する。

以降、同様に、２つ目の載置ユニット８を供給位置に移動し、また、３つ目の載置ユニット８を引出装置９に移動してリード線Ｗを引き出し、保持させた後、供給位置に移動する。状態ＳＴ３は、３つの載置ユニット８を供給位置に移動した状態を示す。

移動ユニット２は、保持ユニット１を、それぞれ供給位置にある３つの載置ユニット８上の位置に位置させ、保持ユニット１に３本のリード線Ｗを保持させる。図１４は保持ユニット１が３本のリード線Ｗを保持する手順を示している。状態ＳＴ４は保持ユニット１を供給位置にある３つの載置ユニット８上の位置に位置させた状態を示す。支持部１Ａ〜１Ｃは、各載置ユニット８上、つまり、リード線Ｗ上に位置している。

この状態から移動ユニット２の昇降ユニット２１３の作動により、保持ユニット１を降下すると状態ＳＴ５に示すように、リード線Ｗが供給される位置に保持ユニット１が位置することになる。状態ＳＴ５では、図１０（Ａ）及び（Ｂ）を参照して説明した通り、当接面１４１、吸着部１５１がリード線Ｗの表面（上面）に当接し、吸着部１５１の吸着によりリード線Ｗが保持ユニット１に保持される。

その後、状態ＳＴ６に示すように移動ユニット２の昇降ユニット２１３の作動により、リード線Ｗを吸着部１５１に吸着させたまま保持ユニット１を上昇する。その後、移動ユニット２により保持ユニット１は接合部ＲＪに移動される。

＜基板の準備＞
図１５、図１６は接合部ＲＪにおける基板Ｐの準備手順の例を示す。基板Ｐの準備は、図１３及び図１４を参照して説明したリード線Ｗの準備と並行して行うことができる。

図１５の状態ＳＴ１１は、上流側のコンベアＣＶ、ＣＶから一対のコンベア７１、７１へ基板Ｐが搬送されてきた状態を示す。一対のコンベア７１、７１は、図１５の状態ＳＴ１２及び図１６の状態ＳＴ２１に示すように、基板Ｐを位置決め部４１、４１、４２、４２、４４の内側の上方位置まで搬送する。このとき、両位置決め部４２及び位置決め部４４はいずれも待機位置に位置している。

続いて図１６の状態ＳＴ２２に示すように、昇降ユニット７３の作動により一対のコンベア７１、７１を降下し、基板Ｐを基板吸着ユニット５に載置する。本実施形態の場合、一対のコンベア７１、７１を昇降するようにしたが、基板吸着ユニット５を昇降する構成も採用可能である。

続いて図１５の状態ＳＴ１３に示すように、両位置決め部４２及び位置決め部４４を位置決め位置に移動する。これにより基板Ｐが接合作業位置（接合作業姿勢）に位置決めされる。基板Ｐを接合作業位置に維持するため、基板吸着ユニット５の吸着部５ａによる基板Ｐの吸着を開始する。その後、位置決め部４２及び位置決め部４４は退避位置に移動してもよい。

＜リード線の移動＞
図１７、図１８は移動ユニット２が、リード線Ｗを保持した保持ユニット１を移動する手順を示している。図１７の状態ＳＴ３１は、図１４の状態ＳＴ６の状態である。この状態から各移動体２１を基板Ｐ側へ向けて移動し、保持ユニット１を、図１７の状態ＳＴ３２及び図１８の状態ＳＴ３３に示すように、接合作業位置にある基板Ｐ上に移動する。

続いて、３つの移動ユニット２のうち、Ｘ方向両端部側の２つの移動ユニット２のそれぞれの昇降ユニット２１３を作動し、図１８の状態ＳＴ３４に示すように保持ユニット１を降下する。保持ユニット１を基板Ｐ上に降下させる過程で、保持ユニット１は上記のとおり、係合部６１、６１及び載置部６２、６２により位置決めされて支持される（図８参照）。その後、係合機構２１６（図１〜図３）の係合を解除する。また、図１０（Ｃ）及び（Ｄ）を参照して説明したように、リード線Ｗの裏面（下面）が基板Ｐに当接し、支持部１Ａ〜１Ｃに保持される３本のリード線Ｗが、それぞれ、基板Ｐ上の接合位置に位置してリード線Ｗの移動が完了する。当接部材１４の当接面１４１がリード線Ｗを基板Ｐに押さえ付けた状態となる。

その後、加熱ユニット３を所定の位置に移動すべく、図１８の状態ＳＴ３５に示すように、移動ユニット２の係合機構２１６による保持ユニット１の保持を解除し、移動ユニット２の昇降ユニット２１３の作動により、支持板２１５を一旦上昇させ、加熱ユニット３及び係合機構２１６を上昇させる。続いて接合作業に移る。上記のとおり、本実施形態では、保持ユニット１に空隙部１１１、１２１を設けたことで、保持ユニット１の当接部材１４がリード線Ｗを基板Ｐに押さえつけたままで接合作業を行うことができ、リード線Ｗの基板Ｐへの移動から接合までの一連の動作を連続的に実行して作業時間の短縮化を図ることができる。

＜接合＞
図１９は接合作業の手順を示している。本実施形態の場合、３つの移動体２１にそれぞれ設けた加熱ユニット３により、異なる接合箇所を順次接合していく。状態ＳＴ３６は、移動ユニット２により各加熱ユニット３を、最初の接合箇所の上方に移動した状態を示す。その後、移動ユニット２の昇降ユニット２１３の作動により、各加熱ユニット３を降下させる。図１１及び図１２を参照して説明した通り、加熱ユニット３の発熱部３ａが空隙部１１１、１２１を通ってリード線Ｗと接触し、発熱部３ａが接触した箇所の半田メッキが溶融する。これによりリード線Ｗと基板Ｐとを接合できる。本実施形態の場合、３つの加熱ユニット３を備えた移動ユニット２を３つ備え、合計９つの加熱ユニット３を備えるため、１度に９か所の接合箇所において接合作業を行うことができる。

次に、状態ＳＴ３８に示すように、加熱ユニット３の上昇、次の接合箇所上方への移動、加熱ユニット３の降下を行い、次の接合箇所において接合作業を行う。以降、これらを繰り返すことにより全ての接合箇所における接合作業が完了する。

全ての接合作業が完了すると、３つの移動ユニット２のＸ方向両端部側の各移動体２１を移動して係合機構２１６により再び保持ユニット１を係合する（退避準備工程）。更に、保持ユニット１を接合部ＲＪから退避させ、再び準備部ＲＰに移動して次のリード線Ｗの接合作業に備える（退避工程）。また、基板吸着ユニット５の吸着部５ａによる基板Ｐの吸着を解除すると共に、位置決め部４２及び位置決め部４４を退避位置に移動させて位置決めも解除する。更に、昇降ユニット７３により一対のコンベア７１、７１を上昇させてコンベア７１、７１上に基板Ｐを移載し、下流側のコンベアＣＶ、ＣＶに基板Ｐを搬送する。以上により一単位の接合作業が終了する。接合作業後の基板Ｐの排出や保持ユニット１の準備部ＲＰへの移動を並行して行えるため、作業効率を向上できる。

Claims (12)

1. 基板に当接する裏面及び該裏面と反対側の表面を有するリード線を、前記裏面の少なくとも１つの接合箇所において前記基板に接合する接合装置において、
   前記リード線が直線状に載置される載置面を有する複数の載置ユニットと、
   複数の前記リード線を保持する保持ユニットと、
   前記リード線が供給される前記載置面上の第１の位置と、前記リード線が前記基板上の接合位置に位置する第２の位置との間で、前記保持ユニットを移動する移動ユニットと、
   前記リード線の前記接合箇所に対応する部分を加熱する加熱ユニットと、を備え、
   前記保持ユニットは、複数列の支持部を備え、前記支持部毎に前記リード線が保持され、
   前記保持ユニットは、前記支持部毎に、
   前記載置ユニット上に載置された前記リード線の表面に当接される当接部材と、
   前記当接部材に当接された前記リード線を吸着する吸着部材と、
   前記当接部材を下部に備え、前記当接面と直交する方向に変位可能に前記支持部に支持される可動部材と、
   前記可動部材を前記リード線の前記表面に向かって付勢する弾性部材と、
   前記支持部及び前記可動部材にそれぞれ形成され、前記リード線の前記接合個所に対応する部位に、前記リード線を露出させ、前記加熱ユニットの先端部が挿入される空隙部と、を備え、
   該当接部材はその下面に、前記リード線の直線状態を維持する、前記載置面と平行な当接面を備え、
   該吸着部材はその下端部が前記当接面と同一面上に位置するように配置されることを特徴とする接合装置。
2. 前記保持ユニットは、前記支持部毎に複数の前記当接部材及び前記吸着部材を備え、
   各吸着部材の周りに前記当接部材がそれぞれ設けられることを特徴とする請求項１に記載の接合装置。
3. 前記載置ユニットは、前記載置面に複数の吸着部を備えることを特徴とする請求項１に記載の接合装置。
4. 更に、前記リード線を引き出し、前記載置ユニット上に載置させる引出装置を備え、
   前記引出装置は、引き出された前記リード線を押さえ込む押さえ部材を有し、引き出された前記リード線は、前記押さえ部材と前記載置ユニットとで挟みこまれることを特徴とする請求項１に記載の接合装置。
5. 前記当接部材は、前記空隙部の周縁側から中央側へ延出した延出部を有し、前記当接面は前記延出部により構成される部分を含むことを特徴とする請求項１に記載の接合装置。
6. 前記移動ユニットは、前記保持ユニットと分離可能に係合する係合機構を備えたことを特徴とする請求項１に記載の接合装置。
7. 前記保持ユニットは、前記支持部毎に、前記吸着部材を前記リード線の前記表面に向かって付勢する弾性部材を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の接合装置。
8. 前記移動ユニットが、互いに独立して移動可能な第１及び第２移動ユニットを備え、
   前記第１移動ユニットの前記係合機構は、前記保持ユニットの一方端部と分離可能に係合し、
   前記第２移動ユニットの前記係合機構は、前記保持ユニットの他方端部と分離可能に係合することを特徴とする請求項６に記載の接合装置。
9. 前記加熱ユニットを移動する第３移動ユニットを備え、
   前記第１乃至第３移動ユニットは、それぞれ、同一方向に往復移動する移動体を備え、
   前記第３移動ユニットの前記移動体は、前記同一方向で、前記第１移動ユニットの前記移動体と前記第２移動ユニットの前記移動体との間に位置していることを特徴とする請求項８に記載の接合装置。
10. 前記第１及び第２移動ユニットに、それぞれ前記加熱ユニットを設けたことを特徴とする請求項８に記載の接合装置。
11. 基板に当接する裏面及び該裏面と反対側の表面を有するリード線を、前記裏面の少なくとも１つの接合箇所において前記基板に接合する接合方法において、
    複数の前記リード線が直線状態で供給される第１の位置において、保持ユニットにより複数の前記リード線を保持する保持工程と、
    複数の前記リード線を保持した前記保持ユニットを、移動ユニットにより、前記第１の位置から、複数の前記リード線が前記基板上の接合位置に位置する第２の位置へ移動する移動工程と、
    前記リード線を、前記接合箇所において加熱ユニットにより加熱して複数の前記リード線と前記基板とを接合する接合工程と、
    複数の前記リード線と前記基板との接合後、前記保持ユニットを前記第２の位置から移動する退避工程と、を備え、
    前記保持ユニットは、複数列の支持部を備え、前記支持部毎に前記リード線が保持され、
    前記保持ユニットは、前記支持部毎に、
    前記リード線の前記表面に当接する当接面を形成する当接部材と、
    前記当接部材を下部に備え、前記当接面と直交する方向に変位可能に前記支持部に支持される可動部材と、
    前記可動部材を前記リード線の前記表面に向かって付勢する弾性部材と、
    前記支持部及び前記可動部材にそれぞれ形成され、前記リード線の前記接合個所に対応する部位に、前記リード線を露出させる空隙部と、を有し、
    前記保持工程では、
    複数の前記リード線の前記表面に、前記支持部毎の前記当接面が当接した状態で前記直線状態を維持したまま前記保持ユニットにより複数の前記リード線を保持し、
    前記移動工程では、複数の前記リード線の前記表面に、前記支持部毎の前記当接面が当接した状態で前記直線状態を維持し、
    前記接合工程では、複数の前記リード線の前記表面に、前記支持部毎の前記当接面が当接し、かつ、複数の前記リード線の前記裏面が前記基板に当接した前記直線状態で、前記空隙部から露出した部分において前記リード線を前記加熱ユニットにより加熱することを特徴とする接合方法。
12. 前記移動工程では、
    前記保持ユニットと解除可能に係合する移動ユニットにより前記保持ユニットを移動し、かつ、前記第２の位置において前記係合を解除する接合準備工程を含み、
    前記退避工程では、前記第２の位置において前記保持ユニットと前記移動ユニットとを再度係合する退避準備工程を含むことを特徴とする請求項１１に記載の接合方法。

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