JPH0897549A - 熱圧着ツール交換装置及びその交換方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 交換が簡単で、かつ、ワーク吸着保持面の平
行度も維持させ得る熱圧着ツール交換装置及び方法を提
供する。 【構成】 一端にツール装着面２４を有し、ツール装着
面に開設されているワーク吸着保持用の第１第２の真空
路２６，２７を有しているツールホルダー２１と、ツー
ルホルダー側に設けられている第１のコネクタ半体２９
Ａと、加熱素子部３０上にワーク吸着面を設け、ワーク
吸着面と反対側にツール装着面に密着当接される被吸着
保持面を有しているとともに、一端側がワーク吸着面に
開口されて設けられ他端側がワーク吸着保持用の第１の
真空路と対応してツール吸着面に開口して設けられてい
るワーク吸着保持用の第２の真空路とを有している熱圧
着ツール２２と、ツール装着面に被吸着保持面が当接さ
れたときに第１のコネクタ半体に当接されて第１のコネ
クタ半体と電気的に結合される熱圧着ツール上の位置に
設けられている第２のコネクタ半体２９Ｂとを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば電子部品をプリ
ント配線基板に加熱接合させる熱圧着ツールを用いた電
子部品実装機における熱圧着ツール交換装置及びその交
換方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は、プリント配線基板上にはんだを
介して電子部品を固定するのに使用されている従来の熱
圧着装置の一例を示す概略構成斜視図である。

【０００３】図６において、この熱圧着装置５１は、大
きくは熱圧着ツール５２と温度コントローラ５３とで構
成されている。

【０００４】このうち、熱圧着ツール５２は、中間部分
で折り返されて略Ｕ字上に形成されており、両端にはそ
れぞれ電極５４ａ，５４ｂが設けられ、中間部分の下面
にはダイヤモンドチップ５５が取り付けられている。ま
た、電極５４ａ，５４ｂ及びダイヤモンドチップ５５と
温度コントローラ５３との間は配線ケーブル５６で接続
されている。さらに、熱圧着ツール５２には、図示しな
いが、ダイヤモンドチップ５５の下面に真空吸着用のバ
キューム孔が設けられていて、この孔を通してダイヤモ
ンドチップ５５の下面に図示せぬＩＣ等の電子部品を真
空吸着できる構造になっている。

【０００５】そして、この熱圧着ツール５２では、この
ツール全体が熱伝対として形成されており、電子部品を
ダイヤモンドチップ５５の下面に真空吸着した状態にお
いて、温度コントローラ５３を通して熱圧着ツール５２
に大電流を流すと、ジュール熱によって数秒内に数百度
（１５０〜２５０℃）まで昇温し、これを熱源としては
んだ付けを行うことができるようになっている。なお、
この熱圧着ツール５２は、図示せぬ実装機のツールホル
ダーに取り付けられて使用される。また、ツールホルダ
ーへの取り付けは、ネジ締め等によって機構的にクラン
プをして交換可能に取り付けられており、さらにケーブ
ル５６による電気結線は作業者が手作業で行っている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、熱圧
着ツールを用いた従来の実装機では、熱圧着ツール５２
を交換する場合、ツールホルダーに対してネジ締め等で
機構的にクランプをして保持する方法が採られている。
しかし、この方法では、ネジ締め部分に機構的なガタ付
が生じ易く、ダイヤモンドチップ５５の底面、すなわち
ワーク吸着保持面の平行度に影響が出て、高精度な部品
装着に悪影響を及ぼすと言う問題点があった。また、複
数の箇所でネジ締めを行うので交換作業に時間がかか
り、また長い時間保持していなければならないので、取
り外す場合に作業者が熱圧着ツールを長い時間触ってい
られる程度に冷めるまで作業を待たねばならない。この
ため、さらに時間がかかると言う問題点があった。加え
て、温度コントローラ５３と熱圧着ツール５２との間の
電気接続も作業者が手作業により行っているのでさらに
作業時間を必要とすると言う問題点もあった。

【０００７】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、その目的は熱圧着ツールの交換が簡単で、交
換作業に要する時間の短縮が図れるとともに、交換後に
おけるワーク吸着保持面の平行度も高精度に維持させる
ことが可能な熱圧着ツール交換装置及びその交換方法を
提供することにある。さらに、他の目的は、以下に説明
する内容の中で順次明らかにして行く。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的は、本発明にあ
っては、加熱素子部を有した熱圧着ツールを備える電子
部品の実装機において、一端にツール装着面を有し、こ
のツール装着面の略中心に開口して設けられているワー
ク吸着保持用の第１の真空路と、前記ツール装着面に開
口して設けられているツール吸着保持用の真空路とを有
しているツールホルダーと、前記ツールホルダー側に設
けられている第１のコネクタ半体と、前記加熱素子部上
にワーク吸着面を設け、このワーク吸着面と反対側に前
記ツール装着面に密着当接される被吸着保持面を有して
いるとともに、一端側が前記ワーク吸着面に開口されて
設けられ他端側が前記ワーク吸着保持用の第１の真空路
と対応して前記ツール吸着面に開口して設けられている
ワーク吸着保持用の第２の真空路とを有しているツール
と、前記被吸着保持面が前記ツール装着面に当接された
ときに前記第１のコネクタ半体に当接されて前記第１の
コネクタ半体と電気的に結合される前記ツール上の位置
に設けられている第２のコネクタ半体とを備え、前記ツ
ール保持部側の前記ワーク吸着保持用の真空路と前記ツ
ール吸着保持用の真空路をそれぞれ異なる通路を介して
真空吸着手段に接続してなる構成とすることによって達
成される。

【０００９】

【作用】これによれば、ツール吸着面に被吸着保持面を
当接配置させて真空吸着手段によりツール保持用の真空
路内を負圧にすると、ツールがツールホルダーに吸着保
持されると同時に、第１のコネクタ半体と第２のコネク
タ半体とが当接されて、この間の電気的接合も図れる。
また、真空吸着手段による真空路内の負圧を解くと、ツ
ールのツールホルダーに対する吸着保持が解かれるとと
もに、第１のコネクタ半体と第２のコネクタ半体の当接
も解かれ、この間の電気接合も解除される。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
詳細に説明する。図５は、本発明の一実施例として示す
電子部品実装機の全体構成を概略的に示す斜視図であ
る。

【００１１】図５において、電子部品実装機１は、基台
２上に支柱３を介してガイド部材４がｘ軸方向に延ばさ
れて基台２と平行にして配設されており、このガイド部
材４にチップ搬送装置５が取り付けられている。チップ
搬送装置５は、ｘ軸に沿って移動可能にしてガイド部材
４に取り付けられている第１の可動部５ａと、この第１
の可動部５ａに対して上下方向（ｚ軸に沿う方向）の移
動とｚ軸を支点とした回転（矢印ｒ方向）が可能な第２
の可動部５ｂとで構成されている。さらに、第１の可動
部５ａの一側部にはカメラ６が取り付けられているとと
もに、第２の可動部５ｂの下部にはワークとしてのＩＣ
チップ７を吸着するためのチップ吸着部８が取り付けら
れている。

【００１２】また、さらに基台２上には、チップ搬送装
置５の下側に位置して、カメラ９が固定して設けられて
いるとともに、ｙ軸方向に往復移動可能にしてステージ
１０が設けられており、このステージ１０上にＩＣチッ
プ７を実装するための基板１１が着脱自在にセットされ
る構造になっている。なお、符号１２は温度調節器で、
１３は基台２上に配設されたチップ供給部であり、この
チップ供給部１３には実装前のＩＣチップ７が図示せぬ
自動供給手段により供給されて載置されている。

【００１３】次に、この電子部品実装機１の概略動作を
説明する。ここでのチップ吸着部８は、チップ搬送装置
５によりチップ供給部１３とステージ１０上に移動され
る。そして、チップ供給部１３の上方にチップ吸着部８
が移動されると、この位置で下降される。次いで、図示
せぬ真空吸着手段が動作され、チップ吸着部８でチップ
供給部１３上のＩＣチップ７を真空吸着保持する。ま
た、保持が完了したらチップ吸着部８が上昇され、次い
でステージ１０上に向かって移動される。このとき、カ
メラ９上を通り、このカメラ９によりチップ吸着部８に
対する吸着状態、例えば回転方向の変位等が認識され
る。さらに、チップ搬送装置５がチップ吸着部８と共に
ステージ１０側に移動されて、カメラ６が基板１１上の
上に配置されると、基板１１のパターンがカメラ６によ
って認識されて基板１１上のＩＣチップ実装位置を確認
する。続いて、カメラ９によるＩＣチップ７の吸着状態
と、カメラ６によるＩＣチップ実装位置との照合が行わ
れ、これに応じてチップ吸着部８の向きが変えられ、ま
た対応する基板１１上の位置に配置される。

【００１４】次いで、第２の可動部５ｂが動作され、チ
ップ吸着部８がＩＣチップ７と共に下降し、ＩＣチップ
７をステージ１０上にある基板１１上に押し付け、この
とき温度調整器１２で温度管理されている後述するとこ
ろの熱圧着ツール２０によりＩＣチップ７が基板１１上
にはんだ付けされる。また、はんだ付け後は、チップ吸
着部８における真空吸着が解かれるとともに、第２の可
動部５ｂが動作されてチップ吸着部８が上昇され、次い
で第１の可動部５ａがチップ供給部１３側に移動されて
再び同じ動作が繰り返される。

【００１５】図１乃至図４は、図５に示したチップ吸着
部８の細部構成を示すもので、図１はその要部分解斜視
図、図２はその組立状態で示す斜視図、図３は図１のＡ
−Ａ線に沿う概略断面図、図４は図１のＢ−Ｂ線に沿う
概略断面図である。

【００１６】図１乃至図４において、このチップ吸着部
８は、大きくはツールホルダー２１と、このツールホル
ダー２１に着脱自在に取り付けられる熱圧着ツール２２
とで構成されている。

【００１７】さらに詳述すると、ツールホルダー２１
は、ホルダー本体２３の一端（本実施例では下端）にツ
ール装着面２４を有し、他端（本実施例では上端）がチ
ップ搬送装置５の可動部５ｂの下端に図示せぬ手段によ
り固定して取り付けられている。なお、ツールホルダー
２１の他端は四角形をした平面状に形成されており、ま
たツール装着面２４にはツール吸着溝２５が矩形状に周
回して形成されている。

【００１８】加えて、ツールホルダー２１内には、ホル
ダー本体２３を貫通して一端がホルダー２３の側面に、
他端がツール装着面２４の略中心にそれぞれ開口された
ワーク吸着保持用の第１の真空路２６が設けられている
とともに、同じくホルダー本体２３を貫通して一端がホ
ルダー２３の側面に、他端がツール装着面２４のツール
吸着溝２５内にそれぞれ開口されたツール吸着保持用の
真空路２７が設けられている。そして、この真空路２６
と真空路２７には、それぞれ独立して開閉調節可能な図
示せぬパイプ（通路）を介して、真空吸着手段と接続さ
れる。さらに、ホルダー本体２３の他端側には、温度調
整器１２とケーブル２８を介して電気的に接続されてい
る第１のコネクタ半体２９Ａが、ホルダー本体２３の側
面より突出された状態にして取り付けられており、この
第１のコネクタ半体２９Ａの下面に複数（本実施例では
４つ）の端子部２９ａが設けられている。

【００１９】一方、熱圧着ツール２２は、ツールホルダ
ー２１のツール装着面２４と対応した大きさで、内部が
空洞となった略箱状に形成されており、一端（本実施例
では上端）にはホルダー本体２３のツール装着面２４と
対向して、このツール装着面２４にツール吸着溝２５を
覆って密着当接される被吸着保持面３５（図３参照）が
形成されている。また、他端側（本実施例では下端側）
の面には加熱素子部３０が取り付けられている。この加
熱素子部３０は、図４に示すように、化学気相成長法
（ＣＶＤ）により作られた電気絶縁性セラミック製の基
台を基板３１と、この基板３１上に電気伝導性セラミッ
ク３２を蒸着して発熱ヒータパターンを形成するととも
に、この電気伝導性セラミック３２上を同じく化学気相
成長法（ＣＶＤ）によって作られる電気絶縁製セラミッ
ク３３で被覆（オーバーコート）し、３相構造に形成さ
れたヒータとして構成されており、電気絶縁製セラミッ
ク３３の下面はワーク吸着面３４として形成されてい
る。

【００２０】加えて、熱圧着ツール２２の被吸着保持面
３５には、ツールホルダー２１の第１の真空路２６と対
応して開口３６（図３参照）が形成されているととも
に、加熱素子部３０には、圧着ツール２２内の第２の真
空路となる空洞及び開口３６を通して真空路２６と接続
される開口３７が形成されている。

【００２１】さらに、熱圧着ツール２２の一端側には、
ツールホルダー２１側の第１のコネクタ半体２９Ａと対
応して、第２のコネクタ半体２９Ｂがハード基板３８を
介して熱圧着ツール２２の上方に位置された状態にして
取り付けられている。なお、この第２のコネクタ半体２
９Ｂの上面には、第１のコネクタ半体２９Ａ側の端子部
２９ａと対応して同じ数の端子部（不図示）が設けられ
ている。そして、この第２のコネクタ半体２９Ｂは第１
のコネクタ半体２９Ａと共にコネクタ２９を形成してい
るもので、熱圧着ツール２２がツールホルダー２１に取
り付けられると、第２のコネクタ半体２９Ｂの端子部が
第１のコネクタ半体２９Ａの端子部２９ａに対応され
て、その端子部同志が互いに圧接されて電気結合が得ら
れる構造になっている。

【００２２】したがって、このように構成されたチップ
吸着部８は、熱圧着ツール２２の被吸着面３５をツール
ホルダー２１のツール吸着面２４に当接させた状態で、
真空吸着手段を動作させて真空路２７内を負圧にする
と、この真空路２７に通じるツール吸着溝２５内も負圧
になり、ツール吸着面２４に被吸着面３５が吸着され、
これにより熱圧着ツール２２がツールホルダー２１にチ
ャックされて固定される。これと同時に、第２のコネク
タ半体２９Ｂの端子部が第１のコネクタ半体２９Ａの端
子部２９ａに圧接され、第１のコネクタ半体２９Ａと第
２のコネクタ半体２９Ｂとの間の電気結合が得られ、加
熱素子部３０と温度調整器１２との間が電気的に結合さ
れる。また、この状態で、真空路２６内を負圧状態にす
ると、開口３６を通してＩＣチップ７が熱圧着ツール２
２のワーク吸着面３４に吸着保持され、真空路２６内の
負圧を解くと吸着保持を解除することができる。

【００２３】さらに、熱圧着ツール２２を取り外して交
換したいような場合は、真空路２７内の負圧を解く。す
ると、それまでツールホルダー２１に熱圧着ツール２２
が保持されていた吸引力が解かれ、これにより熱圧着ツ
ール２２をツールホルダー２１より取り外し、別の熱圧
着ツール２２を同様にして取り付けることができる。

【００２４】したがって、この実施例の電子部品実装機
によれば、真空吸着手段によりツール吸着保持用の真空
路２７内の圧力を制御して真空吸着及びその解除を行う
ことにより、ツールホルダー２１に対する熱圧着ツール
２２の着脱交換を簡単かつ迅速に行うことができるとと
もに、この熱圧着ツール２２の交換と同時にコネクタ半
体２９Ａ，２９Ｂ間の電気的接合も行われるので、ツー
ル交換時間の短縮が図れ、作業性も向上する。また、ツ
ールホルダー２１のツール吸着面２４に対して熱圧着ツ
ール２２の被吸着面３５を吸着当接させて保持するの
で、交換後における熱圧着ツール２２とツールホルダー
２１間のガタ付が押さえられ、ワーク吸着保持面の平行
度も高精度に維持させることが可能になる。さらに、第
１のコネクタ半体２９Ａと第２のコネクタ半体２９Ｂと
の結合を、加熱素子部３０が配置されている部分と離れ
たツールホルダー２１の他端側で行わせているので、熱
の影響を最小限にすることができ、信頼性並びに寿命の
向上も図れることになる。

【００２５】なお、上記実施例では、加熱素子部３０は
化学気相成長法（ＣＶＤ）作られるセラミックスヒータ
構成を用いたが、他の熱源であっても差し支えない。ま
た、上記実施例では、ワークとしてＩＣチップ７を用い
た場合について説明したが、ＩＣチップ７以外の電子部
品であっても勿論差し支えないものである。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
真空吸着手段によりツール吸着保持用の真空路内の圧力
を制御して真空吸着及びその解除を行うと、ツールホル
ダーに対するツールの着脱交換を簡単かつ迅速に行うこ
とができるとともに、このツール交換と同時にコネクタ
半体間の電気的接合も行われるので、ツール交換時間の
短縮が図れ、作業性が向上する。また、ツールホルダー
のツール吸着面に対してツールの被吸着面を吸着当接さ
せて保持するので、交換後におけるツールとツールホル
ダー間のガタ付が押さえられ、ワーク吸着保持面の平行
度も高精度に維持させることが可能になる等の効果が期
待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例装置におけるチップ吸着部の要
部分解斜視図である。

【図２】同上実施例装置におけるチップ吸着部の斜視図
である。

【図３】図１のＡ−Ａ線に沿う概略断面図である。

【図４】図１のＢ−Ｂ線に沿う概略断面図である。

【図５】本発明の一実施例として示す電子部品実装機の
全体構成を示す斜視図である。

【図６】従来の熱圧着装置の一例を示す概略構成斜視図
である。

【符号の説明】

７ ＩＣチップ（ワーク） ８ チップ吸着部 ２１ ツールホルダー ２２ 熱圧着ツール ２４ ツール装着面 ２６ 真空路（第１の真空路） ２７ 真空路 ２９Ａ 第１のコネクタ半体 ２９Ｂ 第２のコネクタ半体 ３０ 加熱素子部 ３５ 被吸着保持面 ３６ 開口（第２の真空路）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱素子部を有した熱圧着ツールを備え
   る電子部品の実装機において、 一端にツール装着面を有し、このツール装着面の略中心
   に開口して設けられているワーク吸着保持用の第１の真
   空路と、前記ツール装着面に開口して設けられているツ
   ール吸着保持用の真空路とを有しているツールホルダー
   と、 前記ツールホルダー側に設けられている第１のコネクタ
   半体と、 前記加熱素子部上にワーク吸着面を設け、このワーク吸
   着面と反対側に前記ツール装着面に密着当接される被吸
   着保持面を有しているとともに、一端側が前記ワーク吸
   着面に開口されて設けられ他端側が前記ワーク吸着保持
   用の第１の真空路と対応して前記ツール吸着面に開口し
   て設けられているワーク吸着保持用の第２の真空路とを
   有しているツールと、 前記被吸着保持面が前記ツール装着面に当接されたとき
   に前記第１のコネクタ半体に当接されて前記第１のコネ
   クタ半体と電気的に結合される前記ツール上の位置に設
   けられている第２のコネクタ半体とを備え、 前記ツール保持部側の前記ワーク吸着保持用の真空路と
   前記ツール吸着保持用の真空路をそれぞれ異なる通路を
   介して真空吸着手段に接続してなることを特徴とする熱
   圧着ツール交換装置。
2. 【請求項２】 加熱素子部を有した熱圧着ツールを備え
   る電子部品の実装機において、 一端にツール装着面を有し、このツール装着面の略中心
   に開口して設けられているワーク吸着保持用の第１の真
   空路と、前記ツール装着面に開口して設けられているツ
   ール吸着保持用の真空路とを有しているツールホルダー
   と、 前記ツールホルダーにおける他端側の側面に設けられて
   いる第１のコネクタ半体と、 前記加熱素子部上にワーク吸着面を設け、このワーク吸
   着面と反対側に前記ツール装着面に密着当接される被吸
   着保持面を有しているとともに、一端側が前記ワーク吸
   着面に開口されて設けられ他端側が前記ワーク吸着保持
   用の第１の真空路と対応して前記ツール吸着面に開口し
   て設けられているワーク吸着保持用の第２の真空路とを
   有しているツールと、 前記ツール上の前記被吸着面側より前記第１のコネクタ
   半体側に向かって延ばされて形成されており、前記被吸
   着保持面が前記ツール装着面に当接されたときに前記第
   １のコネクタ半体に当接されて前記第１のコネクタ半体
   と電気的に結合される第２のコネクタ半体とを備え、 前記ワーク吸着保持用の真空路と前記ツール吸着保持用
   の真空路をそれぞれ異なる通路を介して真空吸着手段に
   接続してなることを特徴とする熱圧着ツール交換装置。
3. 【請求項３】 熱圧着用のツール側とこのツールを着脱
   自在に保持するツールホルダー側にコネクタ半体を各々
   対応させて形成しておくとともに、 前記ツールホルダーと前記ツールとの間に、前記ツール
   を前記ツールホルダーに真空吸着しておく手段を設けて
   おき、 前記ツールホルダーに前記ツールが真空吸着されるのと
   同時に前記ツール側のコネクタ半体と前記ツールホルダ
   ー側のコネクタ半体との間が互いに当接されて電気的に
   結合されるようにしたことを特徴とする熱圧着ツール交
   換方法。
4. 【請求項４】 一端にツール装着面を有し、このツール
   装着面の略中心に開口して設けられているワーク吸着保
   持用の第１の真空路と、前記ツール装着面に開口して設
   けられているツール吸着保持用の真空路とを有している
   ツールホルダーと、 前記ツールホルダー側に設けられている第１のコネクタ
   半体と、 ワーク吸着面を有した加熱素子部を一端側に設け、他端
   側に前記ツール装着面に密着当接される被吸着保持面を
   有しているとともに、一端側が前記ワーク吸着面に開口
   されて設けられ他端側が前記ワーク吸着保持用の第１の
   真空路と対応して前記ツール吸着面に開口して設けられ
   ているワーク吸着保持用の第２の真空路とを有したツー
   ルと、 前記ツール上の前記被吸着面側より前記第１のコネクタ
   半体側に向かって延ばされて形成されており、前記被吸
   着保持面が前記ツール装着面に当接されたときに前記第
   １のコネクタ半体に当接されて前記第１のコネクタ半体
   と電気的に結合される第２のコネクタ半体とを用意し、 前記ツール保持部側の前記ワーク吸着保持用の真空路と
   前記ツール吸着保持用の真空路を真空吸着手段にそれぞ
   れ異なる通路を介して連結させておき、前記真空吸着手
   段により前記ツール吸着保持用の真空路内を負圧にさせ
   ると前記ツールホルダーと前記ツールとの間が吸引保持
   されるとともに前記第１と第２のコネクタ半体間が電気
   的に結合され、前記真空吸着手段による前記負圧を解く
   と前記保持及び電気的結合が解除できるようにしたこと
   を特徴とする熱圧着ツール交換方法。