JPH11265912A - 電子部品の熱圧着装置および熱圧着方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一台で広い範囲の圧着荷重に対応することが
できる電子部品の熱圧着装置および熱圧着方法を提供す
ることを目的とする。 【解決手段】 圧着ヘッド７により電子部品５を押圧し
この押圧荷重を検出して制御しながら電子部品を熱圧着
する電子部品の熱圧着方法において、重圧着荷重用の第
１の圧着ヘッド７Ａと軽圧着荷重用の第２の圧着ヘッド
７Ｂの２つを選択的に使用し、第１の圧着ヘッド７Ａを
使用する際には第１の昇降ブロック１０と第２の昇降ブ
ロック２０んの間に配置されたロードセル２６を用い、
第２の圧着ヘッド７Ｂを用いる場合には第２の圧着ヘッ
ド７Ｂに内蔵された軽荷重用のロードセルを用いるよう
にした。これにより対象電子部品に応じた荷重検出手段
を用いて圧着荷重を精度よく検出することができ、１台
の熱圧着装置で広い範囲の電子部品を熱圧着することが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品を熱圧着
する電子部品の熱圧着装置および熱圧着方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】電子部品を基板にボンディングする方法
として、熱圧着による方法が知られている。この方法は
圧着ヘッドにより電子部品を加熱して基板に半田付けや
樹脂接着剤などにより接着するものである。ここで良好
な熱圧着品質を得るためには、熱圧着過程での圧着荷重
を所定の制御目標値に従って制御する必要がある。この
ため熱圧着装置には圧着ヘッドが電子部品を押圧する荷
重値を制御する機構が設けられている。

【０００３】この荷重制御は、電子部品を基板に押圧す
る圧着ヘッドが装着される昇降部の昇降動作を、荷重検
出手段によって検出された荷重値に基づいて制御するこ
とにより行われる。したがって、圧着荷重の制御精度は
荷重検出手段の荷重分解能に依存することとなる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、電子部品の
種類が多様化するに伴って、電子部品の熱圧着時の適正
な圧着荷重もそれぞれ異ったものとなり、小さいもので
は１０ｇ程度から大きなものでは数１０Ｋｇのオーダー
まで非常に広い範囲にわたっている。このため従来の電
子部品の熱圧着装置を用いてこのような多種類の電子部
品の熱圧着を行う場合には、以下に述べる理由により、
対象とする圧着荷重範囲に応じて複数の種類の熱圧着装
置を備える必要があった。

【０００５】まず第１に、一般に用いられる荷重検出手
段では、単一の荷重検出手段で前述のような広い範囲の
圧着荷重を精度よくカバーすることが困難だからであ
る。また高圧着荷重に対応するためには、昇降部の上下
動を支持する摺動ガイドに高剛性のものを使用する必要
があるが、高剛性の摺動ガイドは摺動抵抗値が大きい。
このような高剛性の摺動ガイドを備えた熱圧着装置を低
荷重の電子部品の熱圧着用に使用する場合には、摺動抵
抗値が検出対象の圧着荷重値より大きくなる場合が生
じ、荷重制御そのものが困難だからである。

【０００６】このように、従来の電子部品の熱圧着装置
は一台で広い範囲の圧着荷重に対応することが困難で、
複数台の装置を必要とし高い設備費用を要するという問
題点があった。

【０００７】そこで本発明は、一台で広い範囲の圧着荷
重に対応することができる電子部品の熱圧着装置および
熱圧着方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の電子部品
の熱圧着装置は、電子部品を押圧する圧着ヘッドと、こ
の圧着ヘッドが着脱自在に装着される昇降部と、この昇
降部を昇降させる昇降手段と、前記圧着ヘッドに作用す
る圧着荷重を検出する荷重検出手段と、この荷重検出手
段の荷重検出結果に基づいて前記昇降手段を制御する制
御部とを備え、前記圧着ヘッドとして少なくとも第１の
圧着ヘッドと荷重検出手段を内蔵した第２の圧着ヘッド
の２つを選択的に使用し、第１の圧着ヘッドを使用する
際には前記荷重検出手段として前記昇降部と前記昇降手
段との間に介在するように配置された第１の荷重検出手
段を用い、第２の圧着ヘッドを用いる場合には前記検出
手段として第２の圧着ヘッドに内蔵された第２の荷重検
出手段を用いるようにした。

【０００９】請求項２記載の電子部品の熱圧着方法は、
昇降手段によって昇降自在の昇降部に着脱自在に装着さ
れる圧着ヘッドにより電子部品を押圧し、前記圧着ヘッ
ドに作用する押圧荷重を荷重検出手段によって検出して
荷重検出結果に基づいて前記昇降手段を制御部によって
制御しながら電子部品を熱圧着する電子部品の熱圧着方
法であって、前記圧着ヘッドとして少なくとも第１の圧
着ヘッドと第２の圧着ヘッドの２つを選択的に使用し、
第１の圧着ヘッドを使用する際には前記荷重検出手段と
して前記昇降部と前記昇降手段との間に介在するように
配置された第１の荷重検出手段を用い、第２の圧着ヘッ
ドを用いる場合には第２の圧着ヘッドに内蔵された第２
の荷重検出手段を用いるようにした。

【００１０】各請求項記載の発明によれば、圧着対象と
する電子部品の圧着荷重に応じた加重検出手段を備えた
圧着ヘッドを用いることにより、圧着荷重を精度よく検
出することができ、１台の熱圧着装置で広い範囲の電子
部品を熱圧着することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。図１（ａ）は本発明の一実施の形態
の電子部品の熱圧着装置の側面図、図１（ｂ）は同電子
部品の熱圧着装置の第１の圧着ヘッドおよび第２の圧着
ヘッドの側面図、図２は同電子部品の熱圧着装置の第１
の圧着ヘッドの側面図、図３は同電子部品の熱圧着装置
の第２の圧着ヘッドの側面図、図４は同電子部品の熱圧
着装置の第２の圧着ヘッドの正面図、図５は同電子部品
の熱圧着装置の第２の圧着ヘッドの部分断面図、図６
（ａ），（ｂ）は同電子部品の熱圧着装置の部分側面図
である。

【００１２】まず図１を参照して電子部品の熱圧着装置
の構造を説明する。図１において、可動テーブル１の移
動プレート１ａ上には基板ホルダ２が設けられている。
基板ホルダ２上には基板３が載置されており、基板３の
側方の移動プレート１ａ上には、電子部品５の供給部４
が配設されている。可動テーブル１を駆動することによ
り、基板３、供給部４は水平面内で移動する。可動テー
ブル１の上方には電子部品５が熱圧着ツール６に保持さ
れている。熱圧着ツール６は圧着ヘッド７に装着されて
おり、圧着ヘッド７は更に昇降部としての第１の昇降ブ
ロック１０に着脱自在に装着されている。

【００１３】第１の昇降ブロック１０の背面にはスライ
ダ１１が固着されており、スライダ１１は第１のフレー
ム１３の前面に配設された垂直なガイドレール１２に上
下方向にスライド自在に嵌合している。また第１の昇降
ブロック１０の上部には逆Ｌ字状の張り出し部１４が設
けられている。張り出し部１４の下面には後述する荷重
検出手段であるロードセルが当接する。

【００１４】第１の昇降ブロック１０の上方には第２の
昇降ブロック２０が設けられている。第２の昇降ブロッ
ク２０の背面にはスライダ２１が設けられており、スラ
イダ２１は第２のフレーム２３の前面に配設された垂直
なガイドレール２２に上下方向にスライド自在に嵌合し
ている。第２の昇降ブロック２０の下部には逆Ｌ字状の
張り出し部２４が設けられている。張り出し部２４の上
面には第１の荷重検出手段であるロードセル２６が配設
されており、ロードセル２６は張り出し部１４の下面に
当接している。また第２の昇降ブロック２０の下面には
シリンダ２５が下向きに装着されており、シリンダ２５
のロッド２５ａは張り出し部２４の上面に当接してい
る。

【００１５】第２のフレーム２３の上部には断面がコ字
型のブラケット３０が固着されている。ブラケット３０
上にはモータ３１が配設されており、モータ３１の回転
軸は垂直な送りネジ２７と接続されている。送りネジ２
７は第２の昇降ブロック２０に内蔵されたナット２８に
螺入している。したがってモータ３１が正逆回転すると
ナット２８が送りネジ２７に沿って昇降することにより
第２の昇降ブロック２０が昇降する。そして第２の昇降
ブロック２０が昇降することにより、ロードセル２６を
介して第２の昇降ブロック２０に懸架された第１の昇降
ブロック１０は昇降する。

【００１６】すなわちモータ３１、送りネジ２７、ナッ
ト２８および第２の昇降ブロック２０は、昇降部である
第１の昇降ブロック１０を昇降させる昇降手段となって
おり、ロードセル２６は、昇降部である第１の昇降ブロ
ック１０と、昇降手段である第２の昇降ブロック２０と
の間に介在するように配置されている。

【００１７】図１（ｂ）に示すように、本熱圧着装置に
は重圧着荷重用の第１の圧着ヘッド７Ａ、軽圧着荷重用
の第２の圧着ヘッド７Ｂが備えられ、対象の電子部品に
応じて選択的に使用するようになっている。第２の圧着
ヘッド７Ｂには第２の荷重検出手段であるロードセル、
およびシリンダが内蔵されており、ロードセルはケーブ
ルコネクタ４２と、シリンダはチューブコネクタ４１と
それぞれ接続されている。

【００１８】図１（ａ）において、モータ３１は制御部
３２と接続されている。制御部３２は、第１の荷重検出
手段であるロードセル２６と切り換えスイッチ３３を介
して接続されている。第２の圧着ヘッド７Ｂを使用する
際には、ケーブルコネクタ４０，４２が相互に連結さ
れ、第２の圧着ヘッド７Ｂの第２の荷電検出手段が切り
換えスイッチ３３と接続される。したがって、切り換え
スイッチ３３を制御部３２からの指令で切り換えること
により、制御部３２は第１の荷重検出手段および第２の
荷重検出手段の何れかにより荷重検出結果を得ることが
でき、この荷重値に基づいて昇降手段であるモータ３１
を制御する。

【００１９】図１（ａ）において、エアーの圧力源３４
からシリンダ２５に至る管路には、圧力制御弁３５およ
びＯＮ−ＯＦＦ弁３７が設けられ、同様にチューブコネ
クタ３９に至る管路にも圧力制御弁３６およびＯＮ−Ｏ
ＦＦ弁３８が設けられている。ＯＮ−ＯＦＦ弁３７，３
８を制御部３２によって操作することにより、シリンダ
２５および第２の圧着ヘッド７Ｂに内蔵されたシリンダ
に対し選択的にエアーを供給することができる。このと
き、圧力制御弁３５，３６を制御することにより、それ
ぞれのシリンダに供給するエアーの圧力を圧着対象の電
子部品に応じて調整することができる。

【００２０】次に図２を参照して第１の圧着ヘッド７Ａ
について説明する。図２に示すように、第１の圧着ヘッ
ド７Ａはテーパシャンク９が設けられた上部７ＡＵと、
電子部品５を保持して熱圧着する下部７ＡＬに、プレー
ト５２，５３によって分割されている。プレート５２，
５３を連結するボルト及びナットを調整することによ
り、上部７ＡＵと下部７ＡＬの平行度を調整することが
できる。下部７ＡＬには電子部品５を保持する熱圧着ツ
ール６が装着され、熱圧着ツール６の上方にはヒータ５
０、断熱材５１が備えられている。第１の圧着ヘッド７
Ａを使用する時には、テーパシャンク９により第１の昇
降ブロック１０に着脱自在に装着される。

【００２１】次に図３，４，５を参照して軽荷重の電子
部品５に使用される第２の圧着ヘッド７Ｂについて説明
する。なお図４は図３に示すＢ矢視を、図５は同Ａ矢視
を示すものである。図３において、プレート５６以下に
ついては、第１の圧着ヘッド７Ａの構成と略同様であ
り、軽荷重の電子部品５’を保持する熱圧着ツール６’
の上方にヒータ５４、断熱材５５を配設したものとなっ
ている。プレート５６，５７を連結するボルト及びナッ
トを調整することにより、平行度を調整する点も同様で
ある。

【００２２】プレート５７には、ブロック５８が一体的
に結合されている。ブロック５８は、テーパシャンク
９’と一体に結合された連結部材６０に対してスライド
ユニット５９を介して相対的に上下動する（図４も参
照）。スライドユニット５９のスライド時の摺動抵抗
は、対象とする電子部品が軽荷重であり高剛性のものを
用いる必要がないため、小さなものとなっている。図４
に示すように、連結部材６０が水平方向に張り出した張
り出し部６０ａの下側には予圧用のシリンダ６１が下向
きに装着されている。シリンダ６１のロッドはブロック
５８に設けられた張り出し部５８ａの上面を下向きに押
圧する。

【００２３】また連結部材６０には、図４に示すように
突出部６０ｂが設けられており、突出部６０ｂにはロー
ドセル６２が固定されている（図５）。このロードセル
６２は単位変位量あたりの荷重値が小さい軽荷重検出用
のものである。スライドユニット５９の摺動抵抗が小さ
いため、ロードセル６２は分解能に優れた高精度の荷重
検出を行うことができる。そして張り出し部５８ａはブ
ロック６２ａを介してロードセル６２を押圧する。すな
わち、ロードセル６２はテーパシャンク９’に間接的に
連結されており、ロードセル６２に荷重を負荷する張り
出し部５８ａは間接的に熱圧着ツール６’に連結されて
いる。プレート５６にはロードセル６２への輻射熱の伝
達を防止する遮熱板６３が取り付けられている。

【００２４】ここで、シリンダ２５、ロードセル２６の
機能について図６（ａ），（ｂ）を参照して説明する。
図６（ａ）は第２の昇降ブロック２０が上昇した状態で
の、また図６（ｂ）は第２の昇降ブロック２０が下降し
て電子部品５を基板３に熱圧着している状態での各部の
力のつり合いを示している。シリンダ２５には圧力源３
４により圧力制御弁３５を介して所定圧力のエアーが供
給されており、したがってシリンダ２５は第１の昇降ブ
ロック１０を所定の押圧力Ｆ０にて下方に押圧する。図
６（ａ）に示す状態ではこの押圧力Ｆ０と圧着ヘッド７
などの自重に相当する荷重Ｗの和Ｆ０＋Ｗがロードセル
２６に負荷される荷重ｆとつり合っている。すなわち第
２の昇降ブロック２０が上昇位置にある状態では、ロー
ドセル２６の検出荷重値ｆ０はシリンダ２５の押圧力Ｆ
０と圧着ヘッド７の自重の和Ｗに等しい。

【００２５】これに対して図６（ｂ）に示す状態では、
圧着ヘッド７は電子部品５より圧着荷重に等しい反力Ｆ
を受けており、前述の和Ｆ０＋Ｗは、圧着荷重の反力Ｆ
とロードセル２６に負荷される荷重ｆの和Ｆ＋ｆとつり
合っている。すなわち圧着ヘッド７に作用する圧着荷重
の反力Ｆはロードセル２６によって検出することがで
き、Ｆ０＋Ｗ−ｆで表される。したがって、圧着荷重Ｆ
を制御するには、Ｆ０＋Ｗが一定値であることから、ロ
ードセル２６の検出荷重値ｆを制御部３２によって監視
しながらモータ３１の駆動を制御して第２の昇降ブロッ
ク２０の昇降動作を制御すればよい。

【００２６】上述の説明は第１の圧着ツール７Ａを装着
し、第１の荷重検出手段であるロードセル２６の荷重値
を検出する場合についてのものであるが、第２の圧着ヘ
ッド７Ｂを用いる場合にも同様の圧着荷重の制御が行わ
れる。この場合には、シリンダ２５をシリンダ６１に、
またロードセル２６をロードセル６２に置き換えて考え
ればよい。この場合の荷重の伝達経路として、第１の圧
着ヘッド７Ａを用いる場合の第１の昇降ブロック１０に
は第２の圧着ヘッド７Ｂのブロック５８が、同じく第２
の昇降ブロック２０には第２の圧着ヘッド７Ｂの連結部
材６０が対応している。

【００２７】この電子部品の熱圧着装置は上記のように
構成され、次に動作を説明する。まず第１の圧着ヘッド
７Ａを用いて通常の圧着荷重の電子部品５を圧着する場
合について説明する。図１において、可動テーブル１を
駆動して電子部品５の供給部４を第１の圧着ヘッド７Ａ
の下方に位置させる。次いでモータ３１を駆動して第２
の昇汞ブロック２０を下降させることにより、第１の圧
着ヘッド７Ａに装着された圧着ツール６に電子部品５を
真空吸着して保持させる。次に再び可動テーブル１を駆
動して基板３を圧着ツール６の下方に位置決めした後、
圧着ツール６を下降させて電子部品５を基板３に押圧す
る。そしてヒータ５０により圧着ツール６を介して電子
部品５を加熱しながら所定時間押圧を継続することによ
り、電子部品５は基板３に熱圧着される。

【００２８】対象とする基板３の品種が変わり、軽圧着
荷重の電子部品５’を熱圧着する場合には、第１の熱圧
着ヘッド７Ａを取外し、替わりに第２の熱圧着ヘッド７
Ｂを装着する。そしてチューブコネクタ３９、ケーブル
コネクタ４０に第２の熱圧着ヘッド７Ｂのチューブコネ
クタ４１，ケーブルコネクタ４２をそれぞれ接続する。
熱圧着装置起動に際し、制御部３２により、切り換えス
イッチ３３を操作して荷重検出値の取り込みを第２の圧
着ヘッド７Ｂのロードセル６２に切り換えるとともに、
ＯＮ−ＯＦＦ弁３７，３８の開閉を逆に設定してシリン
ダ６２にエアを供給する。これにより、第２の圧着ヘッ
ド７Ｂを用いた軽圧着荷重の電子部品５’の熱圧着動作
の準備が完了する。

【００２９】なお、本実施の形態では第１および第２の
圧着ヘッド７Ａ、７Ｂの２種類を用いる例を示している
が、対象とする電子部品の圧着荷重に対応して更に多数
の種類の圧着ヘッドを準備すれば、より精細な荷重制御
を行うことができる。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、荷重検出手段を内蔵し
た圧着ヘッドを用いることにより、対象とする電子部品
の圧着荷重に応じた荷重検出手段によって圧着荷重を精
度よく検出して高精度の荷重制御を行い、高品質の熱圧
着を行うことができる。また従来必要とされた複数台の
熱圧着装置を設備する必要がなく、１台の熱圧着装置で
多品種の電子部品に対応することができるので、設備費
を節減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）本発明の一実施の形態の電子部品の熱圧
着装置の側面図 （ｂ）本発明の一実施の形態の電子部品の熱圧着装置の
第１の圧着ヘッドおよび第２の圧着ヘッドの側面図

【図２】本発明の一実施の形態の電子部品の熱圧着装置
の第１の圧着ヘッドの側面図

【図３】本発明の一実施の形態の電子部品の熱圧着装置
の第２の圧着ヘッドの側面図

【図４】本発明の一実施の形態の電子部品の熱圧着装置
の第２の圧着ヘッドの正面図

【図５】本発明の一実施の形態の電子部品の熱圧着装置
の第２の圧着ヘッドの部分断面図

【図６】（ａ）本発明の一実施の形態の電子部品の熱圧
着装置の部分側面図 （ｂ）本発明の一実施の形態の電子部品の熱圧着装置の
部分側面図

【符号の説明】

１ 可動テーブル ３ 基板 ５ 電子部品 ６ 圧着ツール ７Ａ 第１の圧着ヘッド ７Ｂ 第２の圧着ヘッド １０ 第１の昇降ブロック ２０ 第２の昇降ブロック ２６、６２ ロードセル ３１ モータ ３２ 制御部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電子部品を押圧する圧着ヘッドと、この圧
   着ヘッドが着脱自在に装着される昇降部と、この昇降部
   を昇降させる昇降手段と、前記圧着ヘッドに作用する圧
   着荷重を検出する荷重検出手段と、この荷重検出手段の
   荷重検出結果に基づいて前記昇降手段を制御する制御部
   とを備え、前記圧着ヘッドとして少なくとも第１の圧着
   ヘッドと荷重検出手段を内蔵した第２の圧着ヘッドの２
   つを選択的に使用し、第１の圧着ヘッドを使用する際に
   は前記荷重検出手段として前記昇降部と前記昇降手段と
   の間に介在するように配置された第１の荷重検出手段を
   用い、第２の圧着ヘッドを用いる場合には前記検出手段
   として第２の圧着ヘッドに内蔵された第２の荷重検出手
   段を用いることを特徴とする電子部品の熱圧着装置。
2. 【請求項２】昇降手段によって昇降自在の昇降部に着脱
   自在に装着される圧着ヘッドにより電子部品を押圧し、
   前記圧着ヘッドに作用する押圧荷重を荷重検出手段によ
   って検出して荷重検出結果に基づいて前記昇降手段を制
   御部によって制御しながら電子部品を熱圧着する電子部
   品の熱圧着方法であって、前記圧着ヘッドとして少なく
   とも第１の圧着ヘッドと第２の圧着ヘッドの２つを選択
   的に使用し、第１の圧着ヘッドを使用する際には前記荷
   重検出手段として前記昇降部と前記昇降手段との間に介
   在するように配置された第１の荷重検出手段を用い、第
   ２の圧着ヘッドを用いる場合には第２の圧着ヘッドに内
   蔵された第２の荷重検出手段を用いることを特徴とする
   電子部品の熱圧着方法。