説明

布線装置およびそれを用いた布線方法

【課題】 より高速で布線を設けることが可能な布線装置およびそれを用いた布線方法を提供する。
【解決手段】 移動可能なテーブル3に載置された基材2上に導線4を設けるためのヘッドを有する布線装置1であって、前記ヘッドは、第1回転機構10により所定の軸を中心に回転可能に設けられた第1ヘッド部5と、前記第1ヘッド部5を支持し、第2回転機構7により所定の軸を中心に回転可能に設けられた第2ヘッド部6とを有することを特徴としている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、布線装置およびそれを用いた布線方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、布線装置は、基材の表面に線状の導体を所定の布線パターンに沿って布線し、トランスやコイル等の製造、また回路基板等への電気配線を行う際に用いられてきた
(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
特許文献1記載の布線装置101は、図6に示すように、Y軸方向に移動可能なヘッド取付部102に備えられた回転機構103と、回転機構103により回転するヘッド部104と、接着剤付絶縁基板が取り付け可能であり、布線する方向と反対のX軸方向へ平行移動するX軸移動テーブル105とを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2002−344112号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし、特許文献1に記載の布線装置101は、高速で直線からコーナーへと布線を設ける際、ヘッド部104が重いため、慣性モーメントが大きくなり、回転速度が落ちてしまう。その結果、高速で布線を設けるには困難であった。
【0006】
そこで本発明では、より高速で布線を設けることが可能な布線装置およびそれを用いた布線方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するために、本発明の布線装置は、移動可能なテーブルに載置された基材上に導線を設けるためのヘッドを有する布線装置であって、前記ヘッドは、第1回転機構により所定の軸を中心に回転可能に設けられた第1ヘッド部と、前記第1ヘッド部を支持し、第2回転機構により所定の軸を中心に回転可能に設けられた第2ヘッド部とを有することを特徴としている。
【0008】
また、本発明の布線方法は、請求項1記載の布線装置において、布線パターンを設ける方法であって、直線パターンを設ける際は、前記第1,第2ヘッド部は回転軸に対して固定した状態で布線を設け、曲線パターンを設ける際は、前記第2ヘッド部は前記曲線パターンに沿って回転し、前記第1ヘッド部は前記第2ヘッド部より遅れて回転しながら布線を設けることを特徴としている。
【発明の効果】
【0009】
本発明では、より高速で布線を設けることが可能な布線装置およびそれを用いた布線方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明の実施形態に係る布線装置を示す概略図。
【図2】図1のA−A線に沿う布線装置の断面図。
【図3】本発明の実施形態に係る布線装置を示す上面図。
【図4】本発明の実施形態に係る布線装置のヘッドの動きを示す図。
【図5】本発明の実施形態に係る基材上の導線を示す図。
【図6】従来の布線装置を示す図。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明の実施形態に係る布線装置およびそれを用いた布線方法を、図面を参照して詳細に説明する。
【0012】
まず、布線装置について、図1、図2、図3を参照して説明する。布線装置1は、基材2が載置され、Y軸方向に移動可能なテーブル3と、Z軸方向に移動可能で、かつ第1回転機構10により所定の軸に対してθ方向に回転可能に設けられ、基材2上に導線4を供給し、接合する第1ヘッド部5と、ベース(図示せず)によりX軸方向に移動可能に支持され、第1ヘッド部5をZ軸方向に移動可能に保持し、更に所定の軸に対してθ方向に回転可能に設けられた第2ヘッド部6と、ベースにより支持され、第2ヘッド部6をθ方向に回転させる第2回転機構7とを備えている。なお、所定の軸とは、基材2上に対して垂直方向の力を加える事が可能な軸であることを意味する。
【0013】
第1ヘッド部5は、まず、超音波発振器8が備えられている。この超音波発信器8は、供給される導線4に超音波振動を付与しつつ基材2上に導線4を接着するホーン8aと、ホーン8aに超音波を付与する超音波発振部8bと、ホーン8aを保護する鞘部8cを有している。なお、ここで使用するホーン8aには、導線4を傷つけないために、先端が導線4の供給される角度と太さに合わせてV字型の切り欠き部分が設けられている。
【0014】
また、第1ヘッド部5には、超音波発振器8をθ軸方向に回転可能にするベアリングB1,B2と、超音波発振器8の鞘部8cと接続し、超音波発振器8と同時にθ方向に回転可能な第1の板11と、第1の板11に備えられ、供給されてきた導線4を接合点方向に誘導する第1ガイド12および円筒形状のノズル13が設けられている。
【0015】
第1ガイド部12は、導線4を所望の速度で送るためのモータ(図示せず)が設けられており、導線4を送る際には、第1ガイド12と、第1ガイド12の対向面に設けられている押さえローラー(図示せず)で導線4を挟み込んで送り出している。
【0016】
第2ヘッド部6は、まず、第2の板14と、第2の板14に設けられ、第1ヘッド部5をZ軸方向に移動させるためのガイドレール15と、超音波発信器8をベアリングB1,B2を介して支持するベース板9と、ベース板9を保持し、ガイドレール15上を移動可能にするガイド部16と、ベース板9に一部固定され、超音波発振器8を所定の軸に対してθ方向に回転させる第1回転機構10とが設けられている。なお、導線4を設ける際には、ベース板9を−Z方向へ図示しない駆動機構により移動させ、ホーン8aにより導線4を基材2に対して加圧しながら接合する。
【0017】
第1回転機項10は、ベース板9へ第1モータ10aが固定されており、第1モータ10aに設けられている第1プーリ10bと超音波発振器8の鞘部8cに設けられている第2プーリ10cに嵌め込まれた第1タイミングベルト10dを介して、超音波発振器8を回転させている。
【0018】
このように、第1回転機構10により超音波発信器8を所定の軸に対してθ方向に回転可能にすることで、回転における慣性モーメントを小さくする事ができる。そのため、第1モータ10aを小型で軽量化することができ、結果的に第1ヘッド部5を軽量化することができる。
【0019】
また、第1回転機項10は、例えば第2ヘッド部6の回転角度を0度としたとき、第1ヘッド部5を90度±10度まで回転させることができ、第2回転機項7の回転と異なるように独立して制御されている。
【0020】
また、第2ヘッド部6には、第2の板14上に設けられ、第1ガイド12へと導線4を送る第2ガイド17と、第2の板14の端辺14aと接続し、第2回転機項7によりθ方向へ回転させられる円筒形状の接続部18を有している。なお、第2ガイド17へ送られる導線4は、接続部18内を通って供給されている。
【0021】
第2回転機項7は、ベースに固定されている第2モータ7aと、第2モータ7aに設けられている第3プーリ7bと、第2ヘッド部6の接続部18に設けられている第4プーリ7cに嵌め込まれた第2タイミングベルト7dを介して第2ヘッド部6を旋回させている。
【0022】
次に、布線装置1を用いた布線方法について、図4と図5を参照して説明する。
【0023】
まず、Y軸方向に移動可能なテーブル3上に基材2を設け、次に接着剤が設けられている導線4を、布線装置1により固着させていく。
【0024】
布線装置1の動きは、図4に示すように例えばコーナー半径が5mm程度のカーブを有している略環状の長方形を、直線上では速度約100mm/secで描きながら巻き回すように動き、導線4を設けていく。なお、図4の布線装置1の図は一部を省略し、第1の板11と第2の板14の動きが分かるように示している。
【0025】
より具体的に説明すると、例えば、まず始めに布線装置1が、コーナーがカーブしている略環状の長方形の直線部aに配置されており、矢印方向に進む。
【0026】
この時、布線装置1はX方向へ移動せずに第1の板11と、第2の板14は平行となる関係を有しながら導線4を設けていき、基材2が載置されたテーブル3はY方向に回転する。
【0027】
そして、コーナー部bに達し、コーナー部bを経て直線部cに進んでいく。
【0028】
コーナー部bに達した時、布線装置1はX方向へ移動をはじめ、第1の板11は、超音波発振器8と共に、約191rpmの回転速度で約90度旋回して導線4を設け、軌跡と同じように動き、第2の板14は第2回転機項7により約8rpmの回転速度で約90度旋回する。また、テーブル3は、直線部cへと導線4を設けるまでY軸方向に回転する。
【0029】
コーナー部bを経て直線部cに進んでいく時は、布線装置1はX方向へ移動し、第2の板14が遅れて旋回してくるため、所定時間後に直線部c上で第1の板11と同じ軌跡、即ち第1,第2の板11,14が互いに平行となる関係を有しながら動く。また、テーブル3は、Y方向に回転せずに止まっている。
【0030】
その後、コーナー部dに達し、コーナー部dを経て直線部eに進んでいく。
【0031】
コーナー部dに達した時、布線装置1はX方向へ移動しながらコーナー部bの時と同様に、第1の板11は同様の回転速度で約90度旋回して導線4を設け、軌跡と同じように動き、第2の板14は第2回転機項7により同様の回転速度で約90度旋回する。また、テーブル3は、−Y軸方向へ回転しはじめる。
【0032】
コーナー部dを経て直線部eに進んでいく時は、布線装置1は移動せず、直線部cの時と同様に、第2の板14が所定時間後に直線部e上で第1,第2の板11,14が互いに平行となる関係を有しながら導線4を設けていく。また、テーブル3は、−Y方向に回転する。
【0033】
その後、コーナー部fに達し、コーナー部fを経て直線部gに進み、更にコーナー部h、直線部a´と順次経て進んでいく。
【0034】
コーナー部fに達した時、布線装置1は−X方向へ移動しはじめ、コーナー部bの時と同様に、第1の板11は同様の回転速度で約90度旋回して軌跡と同じように動き、第2の板14は第2回転機項7により同様の回転速度で約90度旋回する。また、テーブル3は直線部gへと導線4を設けはじめるまで−Y軸方向へ回転する。
【0035】
直線部gを設ける時は、布線装置1は−X方向へ移動し、直線部cの時と同様に、第2の板14が所定時間後に直線部g上で第1,第2の板11,14が互いに平行となる関係を有しながら導線4を設けていく。また、テーブル3は、回転せずに止まっている。
【0036】
また、コーナー部hに達した時、布線装置1は−X方向へ移動し、コーナー部bの時と同様に、第1の板11は同様の回転速度で約90度旋回して軌跡と同じように動き、第2の板14は第2回転機項7により同様の回転速度で約90度旋回する。また、テーブル3はY軸方向へ回転しはじめる。
【0037】
そして、直線部a´を設ける時は、布線装置1は移動せず、直線部cの時と同様に、第2の板14が所定時間後に直線部a´上で第1,第2の板11,14が互いに平行となる関係を有しながら導線4を設けていく。また、テーブル3は、Y方向に回転する。
【0038】
このような過程を繰り返し行い、図5のように導線4を設けることが出来る。
【0039】
以上、本実施形態によれば、第1回転機構10により回転する第1の板11が設けられた第1ヘッド部5の超音波発振器8と、第2回転機構7により回転し、第1ヘッド部5を保持する第2ヘッド部6とを独立して制御可能に設けることで、第1ヘッド部5を軽量化することが可能となり、第1回転機構10の第1モータ10aにかかる負荷を軽減させる事が可能となる。そのため、コーナー部へと導線4を設ける際、第1ヘッド部5の慣性モーメントを小さくすることができるため、高速回転が可能となり、速度を落とすことなく導線を設けることができる。そして、結果的により高速で布線を設けることが可能となる。
【0040】
なお、上記実施形態では、具体的な数値を記載したが、これに限られることはなく、布線装置1の第1ヘッド部5が一定速度を保ちながら回転し、導線4を設けることが出来ればよい。また、第1、第2ヘッド部5,6の回転軸は同軸上に無いが、回転軸が同軸上になるように設けてもよく、同様の効果を得ることが可能である。
【符号の説明】
【0041】
1,101…布線装置
2…基材
3…テーブル
4…導線
5…第1ヘッド部
6…第2ヘッド部
7…第2回転機構
7a…第2モータ
7b…第3プーリ
7c…第4プーリ
7d…第2タイミングベルト
8…超音波発振器
8a…ホーン
8b…超音波発振部
8c…鞘部
9…ベース板
10…第1回転機構
10a…第1モータ
10b…第1プーリ
10c…第2プーリ
10d…第1タイミングベルト
11…第1の板
12…第1ガイド
13…ノズル
14…第2の板
14a…端辺
15…ガイドレール
16…ガイド部
17…第2ガイド
18…接続部
B1,B2…ベアリング
102…ヘッド取付部
103…回転機構
104…ヘッド部
105…X軸移動テーブル

【特許請求の範囲】
【請求項1】
基材を載置する移動可能なテーブルと、
前記テーブルの上方に設けられ、所定の軸を中心に第1回転機構により回転制御される第1ヘッド部と、
前記第1ヘッド部を支持し、前記第1ヘッド部の軸と同じ方向である軸を中心に第2回転機構により回転制御され、前記基材上に導線を供給する第2ヘッド部と、
を有することを特徴とする布線装置。
【請求項2】
前記第1ヘッド部は前記第2ヘッド部より軽いことを特徴とする請求項1記載の布線装置。
【請求項3】
前記第1ヘッド部は、所定の軸を中心に回転可能な超音波発振器を含み、前記超音波発信器は、超音波を与えて前記基材上に前記導線を接合させることを特徴とする請求項1記載の布線装置。
【請求項4】
請求項1記載の布線装置において、布線パターンを設ける方法であって、
直線パターンを設ける際は、前記第1,第2ヘッド部は回転軸に対して固定した状態で布線を設け、
曲線パターンを設ける際は、前記第2ヘッド部は前記曲線パターンに沿って回転し、前記第1ヘッド部は前記第2ヘッド部より遅れて回転しながら布線を設けること、
を特徴とする布線方法。
【請求項5】
前記曲線パターンを設けた後に前記直線パターンを設ける際、前記第2ヘッド部より遅れて回転した前記第1ヘッド部は、所定時間後に前記第2ヘッド部の動きに沿って布線を設けていくことを特徴とする請求項3記載の布線方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【公開番号】特開2011−258724(P2011−258724A)
【公開日】平成23年12月22日(2011.12.22)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−131485(P2010−131485)
【出願日】平成22年6月8日(2010.6.8)
【出願人】(000003078)株式会社東芝 (54,554)
【Fターム(参考)】