JPS6221462A - Ｘ軸、ｙ軸方向の連続加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は基板にＬＳＩ、ＩＣ等の半導体素子をハンダ付
は加工するときあるいはこれに類する加工を行う際に好
適な加工装置に関する。更に詳しく云えば、加工部位の
加工間隔幅及び加工長さがＸ軸方向とＹ軸方向に関して
異る場合のハンダ付は作業にきわめて望ましいＸ１Ｙ軸
連続加工装置に関する。

従来の技術 基板にＩＣ等の半導体素子を・・ンダ付は加工を行う加
工装置として、従来はレーザとフレキシブルな光フアイ
バー加工光学系とを組合せ、レーザ光線をハンダ付けす
る加工部位にスポット照射せしめて、加工部位を溶着す
る非接触型のハンダ付は加工装置、又、ハンダゴテを加
工部位に直接接触せしめてハンダ付は加工する接触型の
ハンダ付は加工装置が知られてｂる。

しかしながら、非接触型の加工装置は、光学系機器を必
要とするため、高価であると共にレーザ光線はスポット
照射であることから、・・ンダ付けする加工部位を個々
にハンダ付けしなければならなり。それ故、作業能率が
低込という欠点がある。

又、接触型の加工装置は、コテチップ、ブラック名等に
付着する不純物によシ、−・ンダ付けする部位に接続不
良がｊ〜ばしば起り、均一な・・ンダ付けを行うことが
難かしい。それ故、コテチップ等の研磨とか不純物の除
去をひんばんに行わなければならない。特に、半導体素
子の型、寸法等が変わると、それに応じてコテチップの
型状、寸法も変えなければならないので、多種類のコテ
チップが必要とされる。

発明が解決しようとする問題点 本発明者らは、この種のハンダ付は加工は接触型よりも
非接触型によるハンダ付は作業がよりクリーンでかつ能
率的に確実な溶着加工が行えることに鑑み、安価でかつ
接続不良のないしかも作業能率の高い装置を得るために
、種々研究を行って本発明を完成した。

本発明の主たる目的は、加工部位におけるＸ軸方向とＹ
軸方向との加工間隔幅及び加工長さが異なる形状の加工
部品に好適である加工装置を提供するにある。

本発明の他の目的は、加工部位におけるＸ軸方向および
Ｙ軸方向の加工長さに熱線長さを自動的に合致照射せし
め、加工部位をきわめて能率的に溶着できるようにした
加工装置を提供するにある。

本発明の更に他の目的は、熱線幅の間隔および　　　′
熱線長さの調節動作が、例えばＸ軸方向の加工部　　　
□位の作業終了からＹ軸方向の加工部位の作業開始の間
に自動的に行うことによって、Ｘ軸方向およびＹ軸方向
の１サイクルのトータル作業時間を大幅に短縮し得るよ
うにした加工装置を提供するにある。

問題点を解決するための手段 加工間隔幅の異なるＸ軸方向とＹ軸方向の加工部位を持
ち、これらの加工部位に斜め方向から熱線を照射せしめ
る１対の熱源ユニットが備えられる。ｌ対の熱源ユニッ
トは加工部位のＸ軸方向とＹ軸方向の加工作業を連続し
て行うために９０度回転される。１対の熱源ユニットか
ら発せられる１対の熱線によって、例えばＸ軸方向の加
工部位の作業を行い、次に９０度回転させてＹ軸方向の
加工部位の作業を行う。このとき、Ｘ軸方向の加工部位
の間隔幅とＹ軸方向の加工部位の間隔幅に１対の熱線幅
を合致せしめるために、１対の熱源ユニットが一定の傾
斜角度を保持したまま互すに近ずく方向及び遠ざかる方
向に平行移動せしめられる。これと共に、Ｘ軸方向およ
びＹ軸方向の加工部位の加工長さに、１対の熱源ユニッ
トからの熱線長さを合致させるために、夫々の熱源ユニ
ットに設けられたｌ対１組のマスキングプレートが自動
的にスライド調節される。従って、Ｘ軸方向とＹ軸方向
の加工部位を持った加工部品が、種々の形状、寸法であ
っても、加工部位の間隔幅と加工長さに熱線間隔幅およ
び熱線長さを自動的に調節し合致せしめる。それ故、加
工部品が限定されず、しかもＸ軸方向およびＹ軸方向の
加工作業に要するトータル時間も短縮され、作業能率が
向上される。更に、加工部位のＸ軸方向およびＹ軸方向
の作業は、熱源ユニットが９０度方向変換されて、所定
の作業が連続して行われる。それ故、作業テーブル上に
セットした加工部品をいったんセットしたならば、該部
品をセット位置に正しく保持してＸ軸方向およびＹ軸方
向の作業が能率的に行える。

実施例 第１図は加工部品たとえば基板ｌとＩＣ等の半導体素子
２が平面的に図示しである。基板ｌおよび半導体素子２
は、公知の半導体素子と同じように、周縁に多数のピン
１ａｓｌａとｌｂ、ｌｂおよび２ａ、２ａと２ｂ、２ｂ
とを備えている。互いに接続すべき基板１のＸ軸方向の
ピン１ａｘｌａと半導体素子２のＸ軸方向のピン２　ａ
％　２　ａとが合致せしめられる。同様に、基板１のＹ
軸方向のピンｌｂ。

１ｂと半導体素子２のＹ軸方向のピン２ｂ、２ｂとが合
致せしめられる。この状態で加工部品が作業テーブル（
図示せず）上にセットされる。上記Ｘ軸方向の加工間隔
幅Ｌ７とＹ軸方向の加工間隔幅Ｌ２とはＬ２＞Ｌｌの関
係になっている。即ち、加工部品が平面から見ると長方
形状をしている。従って、Ｘ軸方向の加工作業は、Ｌｌ
の熱線間隔幅を必要とし、かつまたＡＩの加工長さに対
応する長さの熱線長１１を必要とする。更に、Ｙ軸方向
の加工作業は、Ｌ２の熱線間隔幅を必要とし、かつまた
１２の加工長さに対応する長さの熱線長１２を必要とす
る。このような加工を実施する装置を以下具体的に説明
する。

第２図において、符号３は固定プレートであり、これは
固定ロッド４．４によって不動の状態に固定される。固
定ロッド４．４は図面に示してな−例えば作業チー゛プ
ルに対して一体的に増付けられる。固定プレート３の一
面（第３図においては左側面）には、はぼｒＺＪ字状を
なすプレート５がビス６．６で一体的に取付けられる。

プレート５は、長さの比較的長い支持部７と長ざの比較
的短かい支持部８とを備えている。支持部７の第２図に
おじで下面側にはガイド筒９．９の上端が例えばねじ結
合により一体的に取付けである。ガイド筒９．９にはガ
イドロッド１０，１０が上下動可能に嵌挿される。ガイ
ドロッド１０，１０の上端にはストッパ１１，１１が設
けである。ストッパ１１．１１けプレート５の上面に突
き当ることにより、それ以上の下降を停止せしめる。ガ
イドロッド１０．１０の下端には保持プレート１２が固
定される。保持プレート１２の上面には取付板１３が突
設され、取付板１３にはシリンダロッド１４に固定した
二叉金具１５が軸１Ｇで取付けられる。

シリンダロッド１４は油圧又は空圧のシリンダ１７によ
って上下動する。保持プレート１２には例えば・・イロ
ータの如き駆動源１８が取付けである。

駆動源１８のプーリ１９には伝達ベルト２０がかけであ
る。伝達ベルト２０け駆動プーリ２１にかけである。駆
動プーリ２１は方向変換エレメント２２に設けられる。

方向変換エレメント２２は保持プレート１２に設けた支
持孔２３に相対的に回動可能に嵌挿される。方向変換エ
レメント２２はその上端に鍔片２４を備えている。鍔片
２４には油圧又は空圧シリンダ２５が備えられ、そのシ
リンダロッド２６には作動エレメント２７が取付けられ
る。作動エレメント２７にはリンク２８．２９の一端が
枢軸３０で；取付けられる。リンク２８．２９の他端は
枢軸３１，３２で摺動体３３．３４に取付けられる。こ
れらのリンク２ｇ、２９を取付けた側と反対側の摺動体
３３．３４はリンク３５．３６と枢軸３７で互いに枢動
可能に連結される。

摺動体３３．３４はその長手方向の両端部がガイドロッ
ド３８．３９に摺動可能に案内される。ガイドロッド３
８．３９は固定板４０に設けた貫通孔４１，４２に貫通
固定される。摺動体３３．３４けアーム４３．４４ｔ−
備えている。アーム４３．４４は枢軸４５．４６によっ
て、熱源ユニット４７．４８を吊持している。

前記のプレート５の支持部８には、上下駆動用の油圧又
は空圧シリンダ４９が保持される。シリンダ４９はパイ
プ５０によって例えばエアー源に接続しである。シリン
ダロッド５１は連結部材５２によってコネクタ５３に連
結される。コネクタ５３はエアーパイプ５４が接続され
、例えば冷却空気が送り込まれる。コネクタ５３にはエ
アーロッド５５の上端が連結される。エアーロッド５５
は例えば金属パイプから成り、前記の方向変換エレメン
ト２２の中心部に明けた貫通孔５６内をフリーの状態で
貫通される。エアーロッド５５の下端は開口され、これ
より冷却空気が流出せしめられる。

この開口部５７の縁部に複数の切欠きを設け、これらの
切欠きから冷却空気が均等に流出されるように形成して
もよい。方向変換エレメント２２の下端には、取付孔５
８が設けてあり、取付孔５８には取付筒５９の上端がね
じ結合によって増付けられる。上記のエアーロッド５５
は取付筒内をフリーの状態で貫通せしめられる。取付筒
５９の下端はアジャストエレメント６０が着脱可能に取
付けられる。アジャストエレメント６０け、１対の熱源
エレメント４７．４８から発せられる熱線間隔幅の最小
値を決定するものである。従って、アジャストエレメン
ト６０は、その外径寸法が種々異なるサイズのものが多
数用意され、加工部位の−ｌロ− 最小幅に応じて交換される。最小幅は、ランプ６３．６
４からの熱線６１，６２の間隔幅と加工すべき部位の例
えばＸ軸方向の幅Ｌｌとである。

この最小幅を決定するのがアジャストエレメント６０で
ある。換言すれば、アジャストエレメント６０の外径り
を最小の加工幅ＬＬに合致させればよい。このために、
第７図に示される相関図から簡単に選択できる。例えば
、加工部位の最小加工幅ＬＬが１５　ｍｍの場合であれ
ば、アジャストニレメン）６０の外径を１１，５φに選
択すればよい。

又、最大加工幅たとえばＹ軸方向の加工幅Ｌ２１ｄ、調
節部材６０ａによって行う。調節部材６０ａ　　は取付
板６０ｂ［調節可能にねじ結合させである。

取付板６０ｂｌｄ、方向変換エレメント２２に固定され
る。調節部材６０ａは枢軸３７の直下部に位置され、リ
ンク３５．３６の下縁に突き当って熱源ユニツ）４７．
４８の水平方向の移動を規制する。従って、調節部材６
０ａの突き当る位置を任意に調節すれば、その最大加工
幅Ｌ２に対応する熱線間隔幅が得られる。

熱源ユニツ）４７．４８は照射開口面に例えば石英ガラ
ス、パイレックス等の耐熱ガｊＸ［６５が配置される。

耐熱ガラス板６５は、熱源ユニット４７．４８の反射板
６６．６７の下端部に折曲げ形成された受部６８．６９
に沿って挿抜可能に挿入される。７０はガラス板押えで
あり、ガラス板６５の挿入方向の全長にわたって形成し
である。

ガラス板押え７０の挿入始端部は若干わん曲させてあり
、ガラス板６５の挿入をし易くしである。

挿入されたガラス板６５がみだ）に抜は出るのを防止す
るためストッパ片７１が設けてあって、ガラス板６５の
端縁を押えて因る。熱源ユニット４７．４８はまったく
同じ構造であるため、以下の説明では熱源ユニット４７
を代表として説明する。

耐熱ガラス板６５の下面にはマスキングエレメント７′
２．７３が摺動可能に配装しである。マスキングエレメ
ント７２．７３は熱源ユニット４７に対して２側設けで
ある。従って、熱源ユニット４８にもマスキングエレメ
ントが２個備えられる。

マスキングニレメン）７２．７３は周壁７２ａ１７３ａ
を有し、遮光空間部７４．７５が形成される。

周壁７２ａの一部に切欠部７２ｂが形成され、遮光空間
部７４内に入った熱線が熱源ユニット外へ放出される。

周壁７２ａ、７３ａの長手方向の周壁は斜めに形成され
る（第１θ図参照）。それ故、例えば熱源ユニット４７
．４８を最小限の間隔に近接させた場合（第２図参照）
でも、マスキングエレメント７２．７３の周壁７２ａ、
７３ａがエアーロッド５５に衝突しないように考慮しで
ある。

マスキングニレメンｈ７２．７３にはアングル板７６．
７７が固定しである。アングル板７６．７７はガイドロ
ッド７８．７９に案内させである。ガイドロッド７８．
７９は固定板８０．８１に摺動可能に案内される。アン
グル板７６．７７は作動ワイヤ８２．８３と接続され、
作動ワイヤ８２．８３は空圧シリンダ８４．８５のシリ
ンダロッド８６．８７に夫々接続される。シリンダ８４
は熱源ユニット４７．４８の片側のマスキングエレメン
ト７２に、シリンダ８５は熱源ユニット４７．４８のさ
らに片側のマスキングエレメント７３に夫々接続される
。第１２図におりて、符号８８．８９はストッパねじで
ある。ストッパねじ８８．８９けアングル板７６．７７
に突き当って、マスキングエレメント７２．７３の互い
に遠ざかる方向への移動量を制御する。

加工部品ｌと２との夫々のピン１ａと２ａ及びｌｂと２
ｂとを接続するには、それらの接続すべきビンｌａと２
ａおよびｌｂと２ｂとの位置を合致せしめる。先ず、最
小の加工幅Ｌ１と加工部７１及び最大の加工幅Ｌ２と加
工部１２とを加工すべき部位の条件に設定する。今、例
えばＸ軸方向の最小の加工幅Ｌｌが１９　ｍｍであると
仮定すれば、第７図の相関図から１３．５φのアジャス
トエレメント６０を取付筒５９に取付けておけば、熱源
エレメント４７．４８が、アジャストエレメント６０に
衝接されると、１対の熱源ニレメン）４７．４８から発
せられる熱線６１，６２の間隔幅が加工幅Ｌｌに合致せ
しめられることになる。又、最小の加工部ｌｌの熱線を
得るにはシリンダ８４．８５のシリンダロッド８６．８
７が最大限に押し出されたときに、それが得られるよう
に設定しておく。

更に、加工幅Ｌ２を得るには、調節部材６０ａのねじ込
みを調節してリンク２８．２９との接触を調節すること
により、リンク２８．２９の拡開角度が調節される。加
工部１２を得るにはマスキングニレメン）７２．７３の
互すに遠ざかる方向の位置を調節する。即ち、ストッパ
ねじ８８．８９のねじ込み量を調節して、アングル板７
６．７７との接触位置を調節する。例えば、ストッパね
じ８８．８９のねじ込み量を深くすれば、マスキングニ
レメン）７２．７３の移動量が少なく、かつねじ込み量
を浅くすれば、マスキングエレメント７２．７３の移動
量が大きくなる。それ故、このような調節により加工部
１２にマスキング幅を対応させればより０ さて、加工作業にあたり、シリンダ４９の作動によって
エアーロッド５５ｆ：降下させ、その下端で加工部品の
上面を押圧せしめて加工部品を適正状態に位置保持させ
る。そこで、シリンダ２５によシシリンダロツド２６を
降下せしめ、熱源ユニッ）４７．４８を降下させてその
熱線６１，６２を加工部品１，２のＸ軸方向における加
工幅Ｌｌと加工部ＡＩとを持つ加工部位に適正に照射せ
しめて、瞬時的に溶着加工を行う。このようにして、Ｘ
軸方向の加工作業が終了したならば、エアーロッド５５
内に冷却空気を送り込み、加工部品２上に吹きつける。

このとき、シリンダ１７のシリンダロッド１４により保
持プレー）１２を上昇せしめると共に熱源ユニット４７
．４８ｅ９０度回転させる（第１３図参照）。即ち、ハ
イロータ１８によってプーリ１９を回転させ、ベルト２
０によりプーリ２１を９０度可回転せる。すると、方向
変換エレメント２２が保持プレート１２上で９０度可回
転れる。加工幅Ｌ２を得るには、シリンダ２５により、
シリンダロッド２６を作動させ、リンク２８．２９によ
って摺動体３３．３４をガイドロッド３，８．３９に案
内せしめて移行移動させ、調節部材６０ａでリンク２８
．２９の拡開角度を調節し、加工幅Ｌ２に合致する熱線
６１，６２の間隔幅を得る。更に、加工部１２を得るに
は、シリンダ８４．８５によシシリンダロツド８６．８
７を作動させる。マスキングエレメント７２．７３を互
いに遠ざかる方向に移動させて、ストッパねじ８８．８
９で規制せしめ、Ｙ軸方向の加工部１２に合致せしめる
。このような運動は、Ｘ軸方向の作業終了に伴い、熱源
ユニツ）４７．４８が上昇開始される時点から開始され
、次のＹ軸方向の作業が開始される時点までに完了せし
められる。上記のように、熱源ユニツ）４７．４８が加
工部位のＹ軸方向にセットされたならば、再び、前記と
同様にシリンダ１７の作動によって、シリンダロッド１
４の降下により、熱源ユニツ）４７．４８が降下され、
加工幅Ｌ２と加工部１２を持つ加工部位に熱線６１，６
２ｆｆｉ適正に照射せしめ、瞬時的に加工する。この加
工後は、エアーロッド５５より冷却空気を吹き出し加工
部品を冷却させると共に、シリンダ１７のシリンダロッ
ド１４によって熱源ユニット４７．４８′ｆ：上昇せし
める。しかる後、冷却空気の供給を停止し、エアーロッ
ド５５ｙ＆ニジリンダ４９の作動によ）上昇せしめ、Ｘ
軸方向およびＹ軸方向の１サイクルの加工作業が完了す
る。

上記の実施例は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向を連続して作
業する場合を説明したが、Ｘ軸方向あるいはまたＹ軸方
向のみを単独に加工する場合にも適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は加工部品の説明図、第２図は装置要部の断面図
、第３図はその側面図、第４図は底面図、第５図は方向
変更変換エレメントの断面図、第６図は熱線間隔幅の調
節機構の部分断面図、第７図（４）は加工幅と熱線間隔
幅の説明図、田）は加工幅とアジャストエレメントの相
関図、第８図は熱源ユニットに備えられたマスキング機
構の断面図、第９図はガラス板支持部の断面図、第１Ｏ
図はマスキングエレメントの斜面図、第１１図は熱源ユ
ニットの側面図、第１２図はマスキングエレメント規制
機構の部分断面図、第１３図は熱源ユニットを９０度可
回転せた状態の底面図である。 符号の説明 Ｌ２φ拳・加工部品、１４・・・シリンダロッド、１７
・φ・シリンダ、１８・・・モータ、１９・・・プーリ
、２０＠・・ベルト、２１１１・・プーリ、２２・・・
方向変換エレメント、２５・・・シリンダ、２６・・拳
シリンダロッド、２８．２９．３５．３６・・・リンク
、３３．３４・・・摺動体、４７．４８・・―熱源ユニ
ット、７２．７３１１・・マスキングエレメント、８４
．８５拳・・シリンダー、８６．８７・φ・シリンダロ
ッドである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　Ｘ軸方向及びＹ軸方向の加工部位を持つた加工部品を
   互いに他と電気的に接続加工する構成であつて、 加工部品のＸ軸方向及びＹ軸方向の加工部位に斜め方向
   から熱線を照射せしめる１対の熱源ユニットと、 これらの熱源ユニットを加工部位及び非加工部位へ上下
   運動せしめる機構と、 それらの熱源ユニットをＸ軸方向の加工部位及びＹ軸方
   向の加工部位へ９０度回転する機構と、それらの熱源ユ
   ニットの照射開口面に配装された耐熱ガラス板面に沿つ
   て摺動可能に配置される１対１組のマスキングエレメン
   トと、 これらのマスキングエレメントをＸ軸方向及びＹ軸方向
   の加工部位の加工長さに合致せしめるために、互いに近
   ずく方向あるいは遠ざかる方向に平行運動せしめる機構
   とから成ることを特徴とするＸ、Ｙ軸方向の連続加工装
   置。