JPH10166288A

JPH10166288A - 物品搬送装置

Info

Publication number: JPH10166288A
Application number: JP32997296A
Authority: JP
Inventors: Sumitomo Inomata; 純朋猪俣; Tomokazu Sato; 友和佐藤; Kazunori Omoto; 一則大元
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1996-12-10
Filing date: 1996-12-10
Publication date: 1998-06-23
Anticipated expiration: 2016-12-10
Also published as: JP3713853B2

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体素子のパッケージ部品であるキャップ
及びステム等の複数部品を１台の吸着ヘッドで同時に搬
送できるようにする。【解決手段】吸着ヘッド１を、キャップ１０及びステ
ム１１を覆うように位置決めした後、配管１４につなが
れた真空ポンプを作動させると、吸着ヘッド１の内部か
ら気体が排出される。このとき、まずキャップ１０が吸
着され、この吸着によりキャップ１０内部の気体が排出
されるとともにステム１１の吸着面積が増大し、ステム
１１の吸着が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の物品を搬送
する物品搬送装置に関し、例えば半導体素子のパッケー
ジ溶接におけるパッケージ部品の物品搬送装置に用いる
ことができる。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体素子のパッケージ溶接は、
乾燥エアー、乾燥窒素等の雰囲気で密閉されたドライボ
ックス内で実施される。これは、溶接後に製品として使
用する場合にパッケージ内の結露等により半導体素子が
破壊するのを防止するためである。

【０００３】パッケージ溶接を行う場合、ステムにキャ
ップを被せた状態で投入するとパッケージ内に大気が残
留した状態となり、この状態にて溶接を実施すると結露
の原因となるため、パッケージ部品であるキャップ、ス
テムを別々のパレットに搭載した状態でドライボックス
内に投入する。そして、投入されたステム、キャップ
を、ロボット等により、把持又は吸着して溶接機の電極
に搭載し、溶接された完成品をパレットに戻すようにし
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ロボッ
トによりステム、キャップ、完成品を把持又は吸着する
場合、ステム、キャップ、完成品の形状が異なるため、
各々の対象物に合わせたハンドを有する３台のロボット
を必要とし、溶接設備が非常に大がかりになってしまう
という問題がある。また、１台のロボットで対応する場
合には、それぞれの対象物に合わせた３種類の把持又は
吸着機構を有するハンドを３回交換しなければならず、
サイクルタイムが非常に長くなってしまう。小中量生産
においてはこの方法でも対応できるが、大量生産では対
応することができない。

【０００５】本発明は上記問題に鑑みたもので、ステ
ム、キャップ等の複数の部品を１台の吸着ヘッドで同時
に搬送できるようにすることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１乃至５に記載の発明においては、複数の物
品を吸着する吸着ヘッドを有し、この吸着ヘッドは吸着
時に上側物品を吸着して上側物品を下側物品から分離
し、この分離により下側物品の吸着面積を増大させて下
側物品の吸着を行うことを特徴としている。

【０００７】従って、吸着ヘッドにより複数の物品を吸
着することができるため、１台の吸着ヘッドで同時に搬
送することができる。また、上側物品の吸着により上側
物品を下側物品から分離し、この分離により下側物品の
吸着面積を増大させて下側物品の吸着を行っているか
ら、下側物品の吸着面積の増大により強力な吸着力を得
ることができ、搬送途中に振動等で物品が落下するなど
の不具合を防止することができる。

【０００８】この場合、請求項６に記載したように、上
側物品及び下側物品を半導体素子のパッケージ部品であ
るキャップ及びステムとすれば、キャップの吸着により
ステムから分離することによってキャップ内の気体の排
出を行うことができ、キャップ内に気体が残留すること
なくキャップ及びステムを同時に搬送して、パッケージ
溶接等を行うことができる。

【０００９】また、請求項４に記載の発明のように、上
側物品の上方からの排気流路と上側物品の側面からの排
気流路を分離する分離手段を設けるようにすれば、上側
物品に対して確実に吸引力を作用させることができるた
め、上側物品の質量が大きい場合でも上側物品を確実に
吸着することができる。さらに、請求項５に記載の発明
においては、吸着ヘッドに、上側物品を排気により吸着
を行う第１の排気流路と、下側物品を排気により吸着を
行う第２の排気流路を設け、第１の排気流路からの排気
と第２の排気流路からの排気を選択的に行うようにした
ことを特徴としている。

【００１０】従って、上側物品と下側物品が別々の場所
に置かれる場合であっても、第１の排気流路からの排気
による上側物品の吸着と、第２の排気流路からの排気に
よる下側物品の吸着により、１台の吸着ヘッドで上側物
品と下側物品を同時に搬送することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】

（第１実施形態）図１に、本発明の第１実施形態に係る
物品搬送装置の構成を示す。（ａ）は吸着ヘッドをパッ
ケージ部品上に位置決めした状態、（ｂ）は吸着ヘッド
によりパッケージ部品を吸着している状態を示す。

【００１２】この第１実施形態にかかる物品搬送装置
は、円筒形状の吸着ヘッド１を有しており、この吸着ヘ
ッド１は、図示しない移動アーム等に取り付けられ、上
下、左右、前後等に移動可能となっている。この吸着ヘ
ッド１は、収納室１ａを有しており、この収納室１ａ内
にパッケージ部品であるキャップ１０及びステム１１を
収納してそれらを吸着する。吸着ヘッド１は、キャップ
１０及びステム１１に傷等をつけないようにするため、
キャップ１０及びステム１１より柔らかい材質、例え
ば、樹脂等により構成されている。また、吸着ヘッド１
は、配管１３に接続されて排気流路を形成するチューブ
状のシャフト部（排気流路形成部）２を有している。配
管１４は、図示しない真空機構（真空ポンプ等）につな
がっており、シャフト部２を介して収納室１ａ内の排気
を行う。

【００１３】パッケージ部品としてのステム１１は円板
状のもので、このステム１１には半導体素子１３が組み
込まれている。また、ステム１１の上には、他のパッケ
ージ部品としての円筒形状のキャップ１０が被せられて
いる。なお、ステム１１は、パレット１２上に配置され
る。図２に吸着ヘッド１の詳細構成を示す。（ａ）は吸
着ヘッド１を底面部分から見た正面図、（ｂ）は（ａ）
中のＡ−Ａ’断面図、（ｃ）は（ａ）中のＢ−Ｂ’断面
図である。

【００１４】吸着ヘッド１内には、３つの段部３、４、
５が形成されており、段部３の直径φＳはキャップ１０
の外径にしっくりはまるように設定され、段部５の直径
φＴはステム１１の外径にしっくりはまるように設定さ
れている。また、段部３、４の径方向に細長の溝部６が
形成されている。この溝部６を用いることによって、キ
ャップ１０及びステム１１の吸着を行うことができる。
この吸着について、図１（ａ）、（ｂ）を参照して説明
する。

【００１５】図１（ａ）に示すように、吸着ヘッド１
を、キャップ１０及びステム１１を覆うように位置決め
した後、配管１４につながれた図示しない真空ポンプを
作動させると、吸着ヘッド１の内部、すなわち収納室１
ａから気体の排出が始まる。このとき、図１（ａ）に示
すように、キャップ１０の上方には第１のオリフィス１
５が形成され、キャップ１０の側面には第２のオリフィ
ス１６が形成されている。そして、第１、第２のオリフ
ィス１５、１６から図１（ｂ）中の矢印で示すように気
体の排出が行われる。この場合、第１のオリフィス１５
の方が第２のオリフィス１６より大きいため、瞬間では
第１のオリフィス１５からの排出気体の方がより早くか
つ多く排出されることになり、第１、第２のオリフィス
１５、１６からの排出気体の間で差圧が発生する。この
差圧によってキャップ１０が吸い上げられ、図１（ｂ）
に示す状態になる。

【００１６】また、キャップ１０が吸い上げられること
により、キャップ１０内部の気体が排出されるとともに
ステム１１の吸着面積が増大し、ステム１１の吸着が行
われる。この場合、ステム１１の吸着面積はφＤを直径
とする面積となり、非常に強力な吸着力となる。従っ
て、キャップ１０内部を大気の状態にしたままキャップ
１０とステム１１をセットした状態で窒素雰囲気のドラ
イボックス内に投入しても、上述した排気作動によりキ
ャップ１０内部の気体が排出され真空となることから、
この後、キャップ１０内部に大気が残留することなくキ
ャップ１０及びステム１１を同時に搬送し、パッケージ
溶接を行うことができる。

【００１７】また、キャップ１０が吸い上げられて、ス
テム１１に対する吸着面積がφＤを直径とする面積とな
り、強力な吸着力を得ることができるため、搬送途中に
振動などによりワークが落下するなどの異常発生の可能
性が大幅に減少する。図３に、吸着ヘッド１を４軸ロボ
ット２０に取り付けた状態を示す。４軸ロボット２０の
第４軸の先端にはガイドブロック２１が取り付けられて
おり、このガイドブロック２１にはシャフト部２がしっ
くりはいる穴が開けられている。この穴にシャフト部２
が挿入され、抜け止めとしてサークリップ２２がはめら
れる。シャフト部２とガイドブロック２１の間には、密
着させるための機構として圧縮コイルバネ２３がはめら
れてる。この密着させるための機構としては圧縮コイル
バネ２３以外に、エアーシリンダ等を用いることもでき
る。

【００１８】４軸ロボット２０の動作により、吸着ヘッ
ド１は上下方向にスライドすることができ、パケージ部
品の吸着を行うことができる。但し、吸着ヘッド１がパ
ッケージ部品の吸着位置に到達したとき、吸着ヘッド１
を幾らか上方に押し上げるようにする。これによりパッ
ケージ部品を吸着する時に上下の位置決めが多少ずれた
としてもパッケージ部品に吸着ヘッド１を密着させるこ
とができ、確実な吸着を行うことができる。なお、吸着
ヘッド１が上下方向にスライドすることから、配管１４
は柔軟性のあるフレキシブル配管が用いられる。

【００１９】以上説明したように、上記実施形態によれ
ば、半導体素子１３のパッケージ溶接等において、ステ
ム１１にキャップ１０を被せた状態で搬送できることか
ら、１台のロボットに吸着ヘッド１を取り付けるだけで
すべての搬送が可能となり、またステム１１にキャップ
１０を被せた状態でドライボックスに投入したとしても
吸着と同時にパッケージ内の大気を吸引し排出すること
ができるため、パッケージ内に大気が残留した状態で溶
接されることはなくなる。また、キャップ１０及びステ
ム１１を同時に搬送できるため、搬送時間を短縮するこ
とができる。

【００２０】なお、吸着ヘッド１の取り付けは図３に示
したロボット２０に限らず、その他の搬送機構を用いる
こともできる。（第２実施形態）第１実施形態では、吸引開始時の瞬間
的な差圧でキャップ１０を吸い上げるものを示したが、
キャップ１０の質量が大きい場合はこの瞬間的な差圧で
はキャップ１０が吸い上げられないことが考えられる。
そこで、この実施形態では、キャップ１０及びステム１
１の排気系を分離することにより、常にキャップ１０に
対して吸引力を発生させ、キャップ１０を確実に吸い上
げることができるようにしている。

【００２１】図４に本実施形態にかかる物品搬送装置の
構成を示す。本実施形態では、吸着ヘッド１内に、キャ
ップ１０及びステム１１の排気系を分離するためのブッ
シュ７が圧入されている。図５にブッシュ７の構成を示
す。なお、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）中のＣ−
Ｃ’断面図である。ブッシュ７にはキャップ１０を吸着
する際の排気流路を形成するための穴７ａと、ステム１
１を吸着する際の排気流路を形成するための穴７ｂが形
成されている。このブッシュ７を吸着ヘッド１の収納室
１ａ内に装着することにより、図４に示すように、穴７
ａを介してキャップ１０の上方から排気を行う排気流路
と、穴７ｂを介してキャップ１０の側面からの排気を行
う排気流路が分離して形成される。

【００２２】そして、吸着時に、それらの排気流路によ
る排気によってキャップ１０の上方に第１の真空室１７
が形成されてキャップ１０が吸着され、またキャップ１
０の側面周囲に第２の真空室１８が形成されてステム１
１が吸着される。従って、キャップ１０の質量が大きい
場合でもキャップ１０を確実に吸い上げることができ
る。

【００２３】なお、吸着ヘッド１の取り付けは、第１実
施形態と同様、図３に示したような搬送機構を用いて行
う。（第３実施形態）上記第１、第２実施形態では、キャッ
プ１０とステム１１をセットした状態で吸着を行うもの
を示したが、本実施形態では、キャップ１０とステム１
１が別々の場所（パレット）に配置されている場合に、
それぞれを別々に吸着できるように構成している。

【００２４】図６に本実施形態の構成を示す。なお、
（ａ）はキャップ１０を吸着した状態を示し、（ｂ）は
キャップ１０の吸着後、ステム１１を吸着した状態を示
している。本実施形態において、吸着ヘッド１にはキャ
ップ吸着用の排気流路８ａと、ステム吸着用の排気流路
８ｂが設けられている。排気流路８ａは第１の配管１４
ａにつながれており、さらに第１の電磁バルブ２４ａを
通して真空ポンプ２５につながれている。排気流路８ｂ
は第２の配管１４ｂにつながれており、さらに電磁バル
ブ２４ｂを通して真空ポンプ２５につながれている。

【００２５】吸着ヘッド１が、図３に示したような搬送
機構により、キャップ１０を吸い上げる位置に置かれる
と、第１の電磁バルブ２４ａを開き、第１の配管１４ａ
を通して排気流路８ａを真空にし、キャップ１０を吸着
して図６（ａ）に示す状態にする。次に、この状態から
搬送機構により吸着ヘッド１をステム１１を吸い上げる
位置まで移動すると、第２の電磁バルブ２４ｂを開き、
第２の配管１４ｂを通して排気流路８ｂを真空にし、ス
テム１１を吸着して図６（ｂ）に示す状態にする。

【００２６】このように配管を別々にして電磁バルブ２
４ａ、２４ｂにより吸引の選択をすることにより、キャ
ップ１０及びステム１１が別々の場所に配置されていて
も１台の吸着ヘッド１にて吸着が可能となる。なお、本
発明は上記した実施形態に限定されるものでなく、特許
請求の範囲に記載した事項の範囲内で適宜変更が可能で
ある。例えば、パッケージ部品としてのキャップ１０及
びステム１１の形状は円筒形状に限らず、他の形状、例
えば直方体形状としてもよい。この場合、吸着ヘッド１
を直方体形状のパッケージ部品に対応した形状にする。
また、本発明は、半導体素子のパッケージ部品以外に、
他の用途における複数の物品の搬送にも適用することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る物品搬送装置の構
成を示す図である。

【図２】図１に示す吸着ヘッドの構成を示す図である。

【図３】図１に示す吸着ヘッドを４軸ロボットに取り付
けた状態を示す図である。

【図４】本発明の第２実施形態に係る物品搬送装置の構
成を示す図である。

【図５】図４中のブッシュ７の構成を示す図である。

【図６】本発明の第３実施形態に係る物品搬送装置の構
成を示す図である。

【符号の説明】

１…吸着ヘッド、２…シャフト部、７…シャフト部、１
０…キャップ、１１…ステム、１２…パレット、１４、
１４ａ、１４ｂ…配管、２０…ロボット、２４ａ、２４
ｂ…電磁バルブ、２５…真空ポンプ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上下に重ねられた上側物品（１０）と下
側物品（１１）からなる複数の物品を吸着により搬送す
る物品搬送装置であって、前記複数の物品を吸着する吸着ヘッド（１）を有し、こ
の吸着ヘッドは吸着時に前記上側物品を吸着して前記上
側物品を前記下側物品から分離し、この分離により前記
下側物品の吸着面積を増大させて前記下側物品の吸着を
行うように構成されていることを特徴とする物品搬送装
置。
【請求項２】前記吸着ヘッドは、前記複数の物品を収
納する物品収納室（１ａ）を有し、前記複数の物品が前
記物品収納室に収納された状態で、前記上側物品の上面
から排気を行って前記上側物品を吸着し、前記上側物品
の側面から排気を行って前記下側物品を吸着することを
特徴とする請求項１に記載の物品搬送装置。
【請求項３】前記上側物品の上面からの排気と前記上
側物品の側面からの排気の差圧によって前記上側物品を
吸着することを特徴とする請求項２に記載の物品搬送装
置。
【請求項４】前記吸着ヘッドには、前記上側物品の上
方からの排気流路と前記上側物品の側面からの排気流路
を分離する分離手段（７）が設けられていることを特徴
とする請求項２に記載の物品搬送装置。
【請求項５】上下に重ねられる上側物品（１０）と下
側物品（１１）からなる複数の物品を吸着により搬送す
る物品搬送装置であって、前記複数の物品を吸着する吸着ヘッド（１）を有し、この吸着ヘッドは、前記複数の物品を収納する物品収納
室（１ａ）と、この物品収納室に収納された前記上側物
品を排気により吸着を行う第１の排気流路（８ａ）と、
前記物品収納室に収納された前記下側物品を排気により
吸着を行う第２の排気流路（８ｂ）とを有して構成され
ており、さらに、前記第１の排気流路からの排気と前記第２の排
気流路からの排気を選択的に行う手段（１４ａ、１４
ｂ、２４ａ、２４ｂ）を有することを特徴とする物品搬
送装置。
【請求項６】前記上側物品及び前記下側物品は、それ
ぞれ半導体素子のパッケージ部品であるキャップ（１
０）及びステム（１１）であることを特徴とする請求項
１乃至５のいずれか１つに記載の物品搬送装置。