Ｘ−Ｙ移動テーブルおよびそれを備えた電子部品接合装置
【課題】
テーブルの重量を増大させることなく、低摩擦で滑らかな直線運動が得られると共に、剛性および位置決め精度を向上させたＸ−Ｙ移動テーブルを提供する。
【解決手段】
転がり案内部３３を有するＸ−Ｙ移動テーブル８において、Ｙステージ２９の下面２９ａに、一対のレール２４、２４に沿ってそれぞれの長手方向に少なくとも一対の永久磁石３５が垂下され、この永久磁石３５を基台２８に所定のエアギャップを介して対峙させ、基台２８の方向に所定の磁気吸引力を作用させたので、Ｘテーブル１４およびＹテーブル１５の重量を増大させることなく、浮き上がりを防止し、低摩擦で滑らかな直線運動が得られると共に、剛性および位置決め精度を向上させたＸ−Ｙ移動テーブル８を提供することができる。
テーブルの重量を増大させることなく、低摩擦で滑らかな直線運動が得られると共に、剛性および位置決め精度を向上させたＸ−Ｙ移動テーブルを提供する。
【解決手段】
転がり案内部３３を有するＸ−Ｙ移動テーブル８において、Ｙステージ２９の下面２９ａに、一対のレール２４、２４に沿ってそれぞれの長手方向に少なくとも一対の永久磁石３５が垂下され、この永久磁石３５を基台２８に所定のエアギャップを介して対峙させ、基台２８の方向に所定の磁気吸引力を作用させたので、Ｘテーブル１４およびＹテーブル１５の重量を増大させることなく、浮き上がりを防止し、低摩擦で滑らかな直線運動が得られると共に、剛性および位置決め精度を向上させたＸ−Ｙ移動テーブル８を提供することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、集積回路のベアチップのバンプを直接プリント基板のランド部に加圧させ、超音波振動等で接合する電子部品接合装置、詳しくは、そのプリント基板を位置決めするステージにおける案内部の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、モバイル情報通信関連商品等においては、回路実装基板のより一層の小型・軽量、高周波化による高性能化とコストダウンとが切望されている。そのため、半導体チップと回路基板の直接実装が可能なフリップチップ実装が有効となる。中でも超音波振動を利用した金属間接合は、低接続抵抗、高接合強度、短時間接合等の特徴があり、ますます注目を集めている。
【０００３】
従来、電子部品接合装置としてクリーンで高生産性を有する電子部品接合装置が知られている。この電子部品接合装置の超音波ホーンとしては、縦振動方式、横振動方式、捻じり振動方式等のものがある。例えば、回路基板のランド部にチップ部品のバンプを超音波接合する超音波ホーンとして、横振動方式の超音波ホーンが使用されている。
【０００４】
この横振動方式の超音波ホーンは、ホーンの軸長手方向に超音波振動が発生することを利用し、超音波ホーンを水平向きの姿勢にしてチップ部品を加圧した状態でバンプに横振動を与えることにより、回路基板のランド部との間に発生する摩擦熱で溶融させて超音波接合が行われる。
【０００５】
こうした電子部品接合装置の代表的なものとして、図５に示すようにものが知られている。この電子部品接合装置において、横振動方式の超音波ホーン５１は、先端側に二股状に傾斜する上下対称形状のチップ部品７１の吸着支持面５２、５２を備えている。超音波ホーン５１の中心軸上に超音波振動発生器５３が接続され、この超音波振動発生器５３で発生する所定の周波数により超音波ホーン５１に横振動が発生するようにされている。
【０００６】
超音波振動発生器５３はブラケット５４により保持され、超音波ホーン５１が斜め上方に傾斜するように固定ブロック５５に支持されている。超音波ホーン５１の傾斜角度は、下向きの吸着支持面５２が垂線に対して直交する水平向きになるように設定されている。
【０００７】
超音波ホーン５１および超音波振動発生器５３を保持している固定ブロック５５は、回転角調整ブロック５６に固定されている。この回転角調整ブロック５６は、軸受ブロック５７に垂直向きに回転自在に支承されたモータ軸５８の下端部に設けられている。また、モータ軸５８の上端部はステッピングモータ等の回転角調整用モータ５９の出力軸に直結している。
【０００８】
軸受ブロック５７は、垂直なガイドレール６０に沿って上下動する可動枠６１に支持され、この可動枠６１によってガイドレール６０の上方部分に加圧ブロック６２が支持されている。そして、加圧ブロック６２に一体に設けられたねじブロック６３に圧力調整用モータ６４の出力軸となるねじ軸６５がねじ結合されている。
【０００９】
また、可動枠６１と加圧ブロック６２との間には圧力検出器（ロードセル）６６が配置されている。この圧力検出器６６により検出された出力信号はパソコン６７から指令データが入力されている荷重制御ユニット６８にて読み込まれて荷重制御される。この荷重制御ユニット６８から指令データに基いた荷重信号として圧力調整用モータ６４が駆動され、圧力検出器６６への加圧力を調整する、所謂クローズドフィードバック制御が行われる。
【００１０】
すなわち、Ｘ−Ｙ移動テーブル６９上に位置決めされた回路基板７０に対し、超音波ホーン５１に吸着された状態でチップ部品７１が押し付けられて振動される圧力値は、圧力調整用モータ６４と圧力検出器６６と荷重制御ユニット６８とのクローズドフィードバック制御によって一定にできるようになっている。
【００１１】
Ｘ−Ｙ移動テーブル６９は、図６に示すように、Ｘテーブル７２と、このＸテーブル７２上に載置されたＹテーブル７３とからなる。Ｘテーブル７２あるいはＹテーブル７３は、長手方向に並設された一対のレール７４に直動軸受７５を介してスライド自在に載置され、レール７４間に設けられたボールねじ機構７６によって駆動されている。ボールねじ機構７６は、駆動モータ７７にカップリング７８を介して連結されたねじ軸７６ａと、このねじ軸７６ａに図示しないボールを介して外挿されたナット７６ｂとからなる。このナット７６ｂがＸテーブル７２あるいはＹテーブル７３に回転不可に固定され、駆動モータ７７の回転がナット７６ｂ、すなわち、Ｘテーブル７２あるいはＹテーブル７３の直線方向の駆動に変換される。
【００１２】
また、Ｘ−Ｙ移動テーブル６９は、回路基板７０の精密な位置決め精度を確保するため、その案内部７９には有限形針状ころ軸受からなる直動軸受７５が一般的に使用されている。この直動軸受７５は、断面がＶ字状に形成されたレール７４と、長手方向に延びてこのレール７４に嵌合され、Ｙテーブル７３と一体または一体化された鞍部８０間に介装されている。
【特許文献１】特開２００２−１９０５００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
こうした従来のＸ−Ｙ移動テーブル６９において、レール７４、鞍部８０および直動軸受７５からなる案内部７９は、転がり案内のため低摩擦で滑らかな直線運動が得られるという特徴を有している反面、位置決め精度は、案内部７９の剛性および直動軸受７５に負荷される重量に依存している。すなわち、テーブルの浮き上がり等を抑制するために、Ｘテーブル７２あるいはＹテーブル７３に所定量以上の余分な重量を加える必要がある。
【００１４】
Ｘテーブル７２あるいはＹテーブル７３の余分な自重を負荷荷重として加えた場合、Ｘテーブル７２あるいはＹテーブル７３のイナーシャが大きくなるばかりでなく、これに伴い、駆動モータ７７の容量を大きくしなければならない。これでは装置が大型化すると共に、コストが高騰するといった問題がある。
【００１５】
本発明は、こうした従来の問題に鑑みこれを解決するためになされたもので、テーブルの重量を増大させることなく、低摩擦で滑らかな直線運動が得られると共に、剛性および位置決め精度を向上させたＸ−Ｙ移動テーブルを提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、位置決め制御が容易となるばかりでなく、確実で精度の高い電子部品の接合作業ができ、生産性を向上させことができる電子部品接合装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
係る目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、Ｘテーブルと、このＸテーブル上に載置されたＹテーブルとからなり、前記ＸテーブルおよびＹテーブルは、基台の長手方向に並設された一対のレールと、このレール間に配設され、基台の両端部に回転自在に支承されたねじ軸、およびこのねじ軸に多数のボールを介して外挿されたナットからなるボールねじ機構と、前記ねじ軸の一端に連結された駆動モータと、前記基台の上部に載置され、前記ナットが回転不可に固定されたステージとをそれぞれ備え、前記レールに断面がＶ字型の凹溝が長手方向に沿って形成され、この凹溝に嵌合する鞍部が前記ステージの下面に突設され、前記凹溝と鞍部間に転がり軸受からなる直動軸受が介装されたＸ−Ｙ移動テーブルにおいて、前記ステージの下面に永久磁石が垂下され、この永久磁石を前記基台に所定のエアギャップを介して対峙させて前記基台の方向に所定の磁気吸引力を作用させた構成を採用した。
【００１７】
このように、転がり案内部を有するＸ−Ｙ移動テーブルにおいて、ステージの下面に永久磁石が垂下され、この永久磁石を基台に所定のエアギャップを介して対峙させて基台の方向に所定の磁気吸引力を作用させたので、テーブルの重量を増大させることなく、テーブルの浮き上がりを防止し、低摩擦で滑らかな直線運動が得られると共に、剛性および位置決め精度を向上させたＸ−Ｙ移動テーブルを提供することができる。
【００１８】
また、請求項２に記載の発明は、前記永久磁石が、前記一対のレールに沿ってそれぞれの長手方向に少なくとも一対固定されているので、安定した磁気吸引力が作用し、一層剛性および位置決め精度を向上させることができる。
【００１９】
好ましくは、請求項３に記載の発明のように、前記基台に、長手方向に沿って磁気透磁率の大きな鋼板からなる磁極が固着されていれば、一層磁気吸引力を増大させることができ、テーブルを軽量・コンパクト化することができる。
【００２０】
また、本発明のうち請求項４に記載の発明は、電子部品のバンプを基板のランド部に加圧、接合し実装する電子部品接合装置において、前記電子部品を吸着する吸着支持面を有する接合ヘッドと、前記吸着支持面に保持された電子部品と共に、前記接合ヘッドを回転自在に支持し、当該接合ヘッドを回転駆動する角度調整用モータを保持する軸受ブロックと、この軸受ブロックの上部に配設され、一対のガイドレールに沿って上下動自在に支持された可動コラムと、この可動コラムに配設された送り機構と、この送り機構によって前記可動コラムを直線駆動させる加圧用モータと、前記接合ヘッドに対向し、回路基板が位置決め載置されたＸ−Ｙ移動テーブルとを備えた電子部品接合装置において、前記Ｘ−Ｙ移動テーブルを、この発明の前記いずれかのＸ−Ｙ移動テーブルとしたので、位置決め制御が容易となるばかりでなく、確実で精度の高い電子部品の接合作業ができ、生産性を向上させことができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のＸ−Ｙ移動テーブルは、Ｘテーブルと、このＸテーブル上に載置されたＹテーブルとからなり、前記ＸテーブルおよびＹテーブルは、基台の長手方向に並設された一対のレールと、このレール間に配設され、基台の両端部に回転自在に支承されたねじ軸、およびこのねじ軸に多数のボールを介して外挿されたナットからなるボールねじ機構と、前記ねじ軸の一端に連結された駆動モータと、前記基台の上部に載置され、前記ナットが回転不可に固定されたステージとをそれぞれ備え、前記レールに断面がＶ字型の凹溝が長手方向に沿って形成され、この凹溝に嵌合する鞍部が前記ステージの下面に突設され、前記凹溝と鞍部間に転がり軸受からなる直動軸受が介装されたＸ−Ｙ移動テーブルにおいて、前記ステージの下面に永久磁石が垂下され、この永久磁石を前記基台に所定のエアギャップを介して対峙させて前記基台の方向に所定の磁気吸引力を作用させたので、テーブルの重量を増大させることなく、テーブルの浮き上がりを防止し、低摩擦で滑らかな直線運動が得られると共に、剛性および位置決め精度を向上させたＸ−Ｙ移動テーブルを提供することができる。
【００２２】
また、本発明の電子部品接合装置は、電子部品のバンプを基板のランド部に加圧、接合し実装する電子部品接合装置において、前記電子部品を吸着する吸着支持面を有する接合ヘッドと、前記吸着支持面に保持された電子部品と共に、前記接合ヘッドを回転自在に支持し、当該接合ヘッドを回転駆動する角度調整用モータを保持する軸受ブロックと、この軸受ブロックの上部に配設され、一対のガイドレールに沿って上下動自在に支持された可動コラムと、この可動コラムに配設されたボールねじ機構と、このボールねじ機構によって前記可動コラムを直線駆動させる加圧用モータと、前記接合ヘッドに対向し、回路基板が位置決め載置されたＸ−Ｙ移動テーブルとを備えた電子部品接合装置において、前記Ｘ−Ｙ移動テーブルを、この発明の前記いずれかのＸ−Ｙ移動テーブルとしたので、位置決め制御が容易となるばかりでなく、確実で精度の高い電子部品の接合作業ができ、生産性を向上させことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
電子部品のバンプを基板のランド部に加圧、接合し実装する電子部品接合装置において、前記電子部品を吸着する吸着支持面を有する接合ヘッドと、前記吸着支持面に保持された電子部品と共に、前記接合ヘッドを回転自在に支持し、当該接合ヘッドを回転駆動する角度調整用モータを保持する軸受ブロックと、この軸受ブロックの上部に配設され、一対のガイドレールに沿って上下動自在に支持された可動コラムと、この可動コラムに配設された送り機構と、この送り機構によって前記可動コラムを直線駆動させる加圧用モータと、前記接合ヘッドに対向し、回路基板が位置決め載置されたＸ−Ｙ移動テーブルとを備えた電子部品接合装置において、前記Ｘ−Ｙ移動テーブルが、Ｘテーブルと、このＸテーブル上に載置されたＹテーブルとからなり、前記ＸテーブルおよびＹテーブルは、基台の長手方向に並設された一対のレールと、このレール間に配設され、基台の両端部に回転自在に支承されたねじ軸、およびこのねじ軸に多数のボールを介して外挿されたナットからなるボールねじ機構と、前記ねじ軸の一端に連結された駆動モータと、前記基台の上部に載置され、前記ナットが回転不可に固定されたステージとをそれぞれ備え、前記レールに断面がＶ字型の凹溝が長手方向に沿って形成され、この凹溝に嵌合する鞍部が前記ステージの下面に突設され、前記凹溝と鞍部間に転がり軸受からなる直動軸受が介装されると共に、前記ステージの下面に、前記一対のレールに沿ってそれぞれの長手方向に少なくとも一対の永久磁石が垂下され、この永久磁石を前記基台に所定のエアギャップを介して対峙させて前記基台の方向に所定の磁気吸引力を作用させた。
【実施例】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基いて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る電子部品接合装置の一実施形態を示す斜視図、図２は、図１のＸ−Ｙ移動テーブルを示す平面図、図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。なお、本実施形態では、横振動方式の超音波ホーンを利用して電子部品に水平方向の超音波振動を付与することで溶融接合し実装する電子部品接合装置を例に挙げて説明する。
【００２５】
図１において、電子部品接合装置は、先端側に二股状に傾斜する横振動方式の超音波ホーン１を備えている。超音波ホーン１の中心軸上には超音波振動発生器２が接続され、この超音波振動発生器２で発生する所定の周波数により超音波ホーン１に横振動が発生するようになっている。超音波振動発生器２はブラケット３により保持され、超音波ホーン１が斜め上方に傾斜するように固定ブロック４に支持されている。超音波ホーン１の傾斜角度は、下向きの吸着支持面１ａが垂線に対して直交する水平向きになるよう１０〜１５°に設定されている。
【００２６】
超音波ホーン１および超音波振動発生器２を保持している固定ブロック４は、回転角調整ブロック５に固定されている。この回転角調整ブロック５は、軸受ブロック６を介して垂直向きに配設されたステッピングモータ等の角度調整用モータ７に連結されている。
【００２７】
駆動機構は、Ｘ−Ｙ移動テーブル８上に垂下された一対のガイドレール９、９と、このガイドレール９、９に沿ってスライド自在に支持された可動コラム１０と、この可動コラム１０に連結され、一対のガイドレール９、９間に配設されたボールねじ機構１１と、このボールねじ機構１１のねじ軸１１ａに連結され、回路基板１３に可動コラム１０を接近移動させる接近移動用モータ１２ａと、回路基板１３にチップ部品（図示せず）を接触させて加圧するリニアモータからなる加圧用モータ１２ｂとを備えている。ボールねじ機構１１を構成するナット（図示せず）は、回転自在に支承されたねじ軸１１ａに外挿され、可動コラム１０に回転不可に固定されている。このボールねじ機構１１によって接近移動用モータ１２ａの回転は直線運動に変換され、可動コラム１０が上下動する。
【００２８】
Ｘ−Ｙ移動テーブル８上には回路基板１３が位置決め載置され、可動コラム１０の下降に伴い、角度調整用モータ７、軸受ブロック６、回転角調整ブロック５、固定ブロック４および超音波ホーン１等が回路基板１３に最接近する。そして、超音波ホーン１に吸着された状態でベアチップ等のチップ部品が加圧用モータ１２ｂによって回路基板１３に押し付けられて振動が付与される。圧力検出器（図示せず）により検出された出力信号はパソコン（図示せず）から指令データが入力されている荷重制御ユニットにて読み込まれて荷重制御される。この荷重制御ユニットから指令データに基いた荷重信号として加圧用モータ１２ｂが駆動され、圧力検出器への加圧力を調整する。この時加圧される圧力値は、加圧用モータ１２ｂと圧力検出器と荷重制御ユニット（図示せず）とのクローズドフィードバック制御によって正確かつ一定になるように設定することができ、接合部の接合強度等の信頼性を高めることができる。なお、ここでは、可動コラム１０を接近移動させる接近移動用モータ１２ａと、回路基板１３にチップ部品を接触させて加圧する加圧用モータ１２ｂとからなる２つの駆動モータを例示したが、無論、接近移動用モータ１２ａをさらに加圧用として使用しても良い。
【００２９】
ベアチップ用カメラ（図示せず）は、例えばＣＣＤカメラ等の上下２視野小型カメラからなり、Ｘ−Ｙ移動テーブル８の上方で進退自在に配設されている。荷重制御ユニットはＣＲＴを備えた制御用コンピュータを備え、ＣＲＴの表示画面を見ながらキーボードから入力されるチップ部品の種類等の情報パラメータと、その制御用コンピュータに内蔵されたプログラムにしたがって、電子部品接合装置の各部の動作を制御する。また、ベアチップ用カメラの撮影画像を画像処理し、その結果から超音波ホーン１で移送中のチップ部品と回路基板１３との相対位置を確認する。
【００３０】
Ｘ−Ｙ移動テーブル８は、図２および図３に示すように、Ｘテーブル１４と、このＸテーブル１４上に載置されたＹテーブル１５とからなる。なお、図２において、構造を明確に示すため、一部の部品（Ｙステージ）を削除した状態で表示している。Ｘテーブル１４は、Ｘ基台２０上に、長手方向に沿って並設された一対のレール１６、１６と、このレール１６、１６間に配設されたボールねじ機構１７と、このボールねじ機構１７を構成するねじ軸１７ａの一端にカップリング１８を介して連結された駆動モータ１９と、Ｘ基台２０の上部に配設され、ボールねじ機構１７を構成するナット１７ｂが連結されたＸステージ２１とを備えている。そして、ねじ軸１７ａは、Ｘ基台２０の両端部に装着された転がり軸受２２、２２を介して回転自在に支承されていると共に、ナット１７ｂはＸステージ２１に回転不可に固定されている。したがって、駆動モータ１９の回転が、ナット１７ｂを介してＸステージ２１の直線方向の駆動に変換される。
【００３１】
Ｘテーブル１４と同様に、Ｙテーブル１５は、Ｙ基台２８上に、長手方向に沿って並設された一対のレール２４と、このレール２４間に配設されたボールねじ機構２５と、このボールねじ機構２５を構成するねじ軸２５ａの一端にカップリング２６を介して連結された駆動モータ２７と、Ｙ基台２８の上部に配設され、ボールねじ機構２５を構成するナット２５ｂが連結されたＹステージ２９とを備えている。そして、ねじ軸２５ａは、Ｙ基台２８の両端部に装着された転がり軸受３０、３０を介して回転自在に支承されていると共に、ナット２５ｂはＹステージ２９に回転不可に固定されている。したがって、駆動モータ２７の回転が、ナット２５ｂを介してＹステージ２９の直線方向の駆動に変換される。
【００３２】
図３に示すように、Ｙ基台２８上に並設されたレール２４、２４には断面がＶ字型の凹溝２４ａが長手方向に沿って形成され、この凹溝２４ａに嵌合し、先端部の断面がＶ字型に形成された鞍部３１がＹステージ２９の下面に突設されている。なお、鞍部３１はＹステージ２９に一体に形成されていても、また別体のものを接合させて一体化されていても良い。そして、凹溝２４ａと鞍部３１間に有限形針状ころ軸受からなる直動軸受３２が介装されている。これらレール２４、鞍部３１および直動軸受３２からなる案内部３３は転がり案内されているため、低摩擦で滑らかな直線運動が得られる。図示はしないが、Ｘテーブル１４においてもこのＹテーブル１５と同様の案内部を備えている。
【００３３】
なお、ここでは、直動軸受３２として、断面がＶ字型の凹溝２４ａと、これに嵌合される鞍部３１間に介装された有限形針状ころ軸受を例示したが、これに限らず、転がり案内であれば良く、有限形玉軸受をはじめクロスローラ軸受のようなものであっても良い。
【００３４】
本実施形態では、Ｘステージ２１の下面２１ａに、一対のレール１６、１６のそれぞれの長手方向に沿って少なくとも一対のネオジム磁石等からなる永久磁石２３、２３が固定され、Ｘ基台２０に所定のエアギャップを介して対峙している。これにより、Ｘステージ２１にはＸ基台２０の方向に常に所定の磁気吸引力が作用し、図示しない案内部には上下方向の予圧が安定して付与される。
【００３５】
また、Ｘ基台２０には、その長手方向に沿って磁気透磁率の大きな電磁材料鋼板等からなる磁極３４が固着されている（図２参照）。これにより、一層磁気吸引力を増大させることができ、Ｘテーブル１４の軽量・コンパクト化ができる。なお、Ｘステージ２１には、後述するＹステージ２９の重量が加算されるため、Ｙステージ２９が軽量なアルミ合金やセラミックス等で構成されていない限り、この種の磁気吸引力による予圧は必ずしも必要ではない。
【００３６】
一方、Ｙステージ２９の下面２９ａには永久磁石３５が固定され、Ｙ基台２８に所定のエアギャップを介して対峙している。これにより、Ｙステージ２９にはＹ基台２８の方向に常に所定の磁気吸引力が作用し、案内部３３は上下方向の予圧が付与された状態となっている。なお、Ｙ基台２８には、その長手方向に沿って磁気透磁率の大きな電磁材料鋼板等からなる磁極３６が固着されている。これにより、一層磁気吸引力を増大させることができ、Ｙテーブル１５の軽量・コンパクト化ができる。したがって、Ｘステージ２１およびＹステージ２９に所定量以上の余分な重量を加えなくとも浮き上がりを防止することができ、剛性および位置決め精度を向上させることができる。
【００３７】
本出願人が実施した磁気吸引力とエアギャップとの関係を検証した結果を図４に示す。ここで、永久磁石にネオジム磁石（３９ｍｍ、磁束密度０．４９Ｔ）を４個、磁極には冷間圧延鋼板（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系）を使用した。図４からも判るようにエアギャップ０．５ｍｍで３０４Ｎの磁気吸引力を得ることができた。このように、エアギャップを調整することにより、磁気吸引力の調整、すなわち、テーブルの仕様に応じてその案内部の予圧を所望の値に調整することができる。
【００３８】
これらの試験結果からも判るように、本実施形態では、案内部に転がり案内方式を採用すると共に、ステージと基台間に永久磁石を配し、その磁気吸引力により予圧を付与するようにしたので、テーブルの重量を増大させることなく、テーブルの浮き上がりを防止し、低摩擦で滑らかな直線運動が得られると共に、剛性および位置決め精度を向上させたＸ−Ｙ移動テーブルを提供することができる。
【００３９】
また、このＸ−Ｙ移動テーブル８を備えた電子部品接合装置にあっては、位置決め制御が容易となるばかりでなく、確実で精度の高い電子部品の接合作業ができ、生産性を向上させことができる。
【００４０】
以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明に係る電子部品接合装置は、フリップチップ等のチップ部品接合に限らず、例えばギャングボンダーやその他端子接合等、半導体部品一般の電子部品接合装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る電子部品接合装置の実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１の要部を断面した平面図である。
【図３】同上、ＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図４】磁気吸引力とエアギャップとの関係を検証した結果を示したグラフである。
【図５】従来の電子部品接合装置の全体の構成図である。
【図６】同上、Ｘ−Ｙ移動テーブルを示す断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１・・・・・・・・・・・・・・・・・超音波ホーン
１ａ・・・・・・・・・・・・・・・・吸着支持面
２・・・・・・・・・・・・・・・・・超音波振動発生器
３・・・・・・・・・・・・・・・・・ブラケット
４・・・・・・・・・・・・・・・・・固定ブロック
５・・・・・・・・・・・・・・・・・回転角調整ブロック
６・・・・・・・・・・・・・・・・・軸受ブロック
７・・・・・・・・・・・・・・・・・角度調整用モータ
８・・・・・・・・・・・・・・・・・Ｘ−Ｙ移動テーブル
９・・・・・・・・・・・・・・・・・ガイドレール
１０・・・・・・・・・・・・・・・・可動コラム
１１、１７、２５・・・・・・・・・・ボールねじ機構
１１ａ、１７ａ、２５ａ・・・・・・・ねじ軸
１２ａ・・・・・・・・・・・・・・・接近移動用モータ
１２ｂ・・・・・・・・・・・・・・・加圧用モータ
１３・・・・・・・・・・・・・・・・回路基板
１４・・・・・・・・・・・・・・・・Ｘテーブル
１５・・・・・・・・・・・・・・・・Ｙテーブル
１６、２４・・・・・・・・・・・・・レール
１７ｂ、２５ｂ・・・・・・・・・・・ナット
１８、２６・・・・・・・・・・・・・カップリング
１９、２７・・・・・・・・・・・・・駆動モータ
２０・・・・・・・・・・・・・・・・Ｘ基台
２１・・・・・・・・・・・・・・・・Ｘステージ
２１ａ、２９ａ・・・・・・・・・・・下面
２２、３０・・・・・・・・・・・・・転がり軸受
２３、３５・・・・・・・・・・・・・永久磁石
２４ａ・・・・・・・・・・・・・・・凹溝
２８・・・・・・・・・・・・・・・・Ｙ基台
２９・・・・・・・・・・・・・・・・Ｙステージ
３１・・・・・・・・・・・・・・・・鞍部
３２・・・・・・・・・・・・・・・・直動軸受
３３・・・・・・・・・・・・・・・・案内部
３４、３６・・・・・・・・・・・・・磁極
５１・・・・・・・・・・・・・・・・超音波ホーン
５２・・・・・・・・・・・・・・・・吸着支持面
５３・・・・・・・・・・・・・・・・超音波振動発生器
５４・・・・・・・・・・・・・・・・ブラケット
５５・・・・・・・・・・・・・・・・固定ブロック
５６・・・・・・・・・・・・・・・・回転角調整ブロック
５７・・・・・・・・・・・・・・・・軸受ブロック
５８・・・・・・・・・・・・・・・・モータ軸
５９・・・・・・・・・・・・・・・・回転角調整用モータ
６０・・・・・・・・・・・・・・・・ガイドレール
６１・・・・・・・・・・・・・・・・可動枠
６２・・・・・・・・・・・・・・・・加圧ブロック
６３・・・・・・・・・・・・・・・・ねじブロック
６４・・・・・・・・・・・・・・・・圧力調整用モータ
６５・・・・・・・・・・・・・・・・ねじ軸
６６・・・・・・・・・・・・・・・・圧力検出器
６７・・・・・・・・・・・・・・・・パソコン
６８・・・・・・・・・・・・・・・・荷重制御ユニット
６９・・・・・・・・・・・・・・・・Ｘ−Ｙ移動テーブル
７０・・・・・・・・・・・・・・・・回路基板
７１・・・・・・・・・・・・・・・・チップ部品
７２・・・・・・・・・・・・・・・・Ｘテーブル
７３・・・・・・・・・・・・・・・・Ｙテーブル
７４・・・・・・・・・・・・・・・・レール
７５・・・・・・・・・・・・・・・・直動軸受
７６・・・・・・・・・・・・・・・・ボールねじ機構
７６ａ・・・・・・・・・・・・・・・ねじ軸
７６ｂ・・・・・・・・・・・・・・・ナット
７７・・・・・・・・・・・・・・・・駆動モータ
７８・・・・・・・・・・・・・・・・カップリング
７９・・・・・・・・・・・・・・・・案内部
８０・・・・・・・・・・・・・・・・鞍部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、集積回路のベアチップのバンプを直接プリント基板のランド部に加圧させ、超音波振動等で接合する電子部品接合装置、詳しくは、そのプリント基板を位置決めするステージにおける案内部の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、モバイル情報通信関連商品等においては、回路実装基板のより一層の小型・軽量、高周波化による高性能化とコストダウンとが切望されている。そのため、半導体チップと回路基板の直接実装が可能なフリップチップ実装が有効となる。中でも超音波振動を利用した金属間接合は、低接続抵抗、高接合強度、短時間接合等の特徴があり、ますます注目を集めている。
【０００３】
従来、電子部品接合装置としてクリーンで高生産性を有する電子部品接合装置が知られている。この電子部品接合装置の超音波ホーンとしては、縦振動方式、横振動方式、捻じり振動方式等のものがある。例えば、回路基板のランド部にチップ部品のバンプを超音波接合する超音波ホーンとして、横振動方式の超音波ホーンが使用されている。
【０００４】
この横振動方式の超音波ホーンは、ホーンの軸長手方向に超音波振動が発生することを利用し、超音波ホーンを水平向きの姿勢にしてチップ部品を加圧した状態でバンプに横振動を与えることにより、回路基板のランド部との間に発生する摩擦熱で溶融させて超音波接合が行われる。
【０００５】
こうした電子部品接合装置の代表的なものとして、図５に示すようにものが知られている。この電子部品接合装置において、横振動方式の超音波ホーン５１は、先端側に二股状に傾斜する上下対称形状のチップ部品７１の吸着支持面５２、５２を備えている。超音波ホーン５１の中心軸上に超音波振動発生器５３が接続され、この超音波振動発生器５３で発生する所定の周波数により超音波ホーン５１に横振動が発生するようにされている。
【０００６】
超音波振動発生器５３はブラケット５４により保持され、超音波ホーン５１が斜め上方に傾斜するように固定ブロック５５に支持されている。超音波ホーン５１の傾斜角度は、下向きの吸着支持面５２が垂線に対して直交する水平向きになるように設定されている。
【０００７】
超音波ホーン５１および超音波振動発生器５３を保持している固定ブロック５５は、回転角調整ブロック５６に固定されている。この回転角調整ブロック５６は、軸受ブロック５７に垂直向きに回転自在に支承されたモータ軸５８の下端部に設けられている。また、モータ軸５８の上端部はステッピングモータ等の回転角調整用モータ５９の出力軸に直結している。
【０００８】
軸受ブロック５７は、垂直なガイドレール６０に沿って上下動する可動枠６１に支持され、この可動枠６１によってガイドレール６０の上方部分に加圧ブロック６２が支持されている。そして、加圧ブロック６２に一体に設けられたねじブロック６３に圧力調整用モータ６４の出力軸となるねじ軸６５がねじ結合されている。
【０００９】
また、可動枠６１と加圧ブロック６２との間には圧力検出器（ロードセル）６６が配置されている。この圧力検出器６６により検出された出力信号はパソコン６７から指令データが入力されている荷重制御ユニット６８にて読み込まれて荷重制御される。この荷重制御ユニット６８から指令データに基いた荷重信号として圧力調整用モータ６４が駆動され、圧力検出器６６への加圧力を調整する、所謂クローズドフィードバック制御が行われる。
【００１０】
すなわち、Ｘ−Ｙ移動テーブル６９上に位置決めされた回路基板７０に対し、超音波ホーン５１に吸着された状態でチップ部品７１が押し付けられて振動される圧力値は、圧力調整用モータ６４と圧力検出器６６と荷重制御ユニット６８とのクローズドフィードバック制御によって一定にできるようになっている。
【００１１】
Ｘ−Ｙ移動テーブル６９は、図６に示すように、Ｘテーブル７２と、このＸテーブル７２上に載置されたＹテーブル７３とからなる。Ｘテーブル７２あるいはＹテーブル７３は、長手方向に並設された一対のレール７４に直動軸受７５を介してスライド自在に載置され、レール７４間に設けられたボールねじ機構７６によって駆動されている。ボールねじ機構７６は、駆動モータ７７にカップリング７８を介して連結されたねじ軸７６ａと、このねじ軸７６ａに図示しないボールを介して外挿されたナット７６ｂとからなる。このナット７６ｂがＸテーブル７２あるいはＹテーブル７３に回転不可に固定され、駆動モータ７７の回転がナット７６ｂ、すなわち、Ｘテーブル７２あるいはＹテーブル７３の直線方向の駆動に変換される。
【００１２】
また、Ｘ−Ｙ移動テーブル６９は、回路基板７０の精密な位置決め精度を確保するため、その案内部７９には有限形針状ころ軸受からなる直動軸受７５が一般的に使用されている。この直動軸受７５は、断面がＶ字状に形成されたレール７４と、長手方向に延びてこのレール７４に嵌合され、Ｙテーブル７３と一体または一体化された鞍部８０間に介装されている。
【特許文献１】特開２００２−１９０５００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
こうした従来のＸ−Ｙ移動テーブル６９において、レール７４、鞍部８０および直動軸受７５からなる案内部７９は、転がり案内のため低摩擦で滑らかな直線運動が得られるという特徴を有している反面、位置決め精度は、案内部７９の剛性および直動軸受７５に負荷される重量に依存している。すなわち、テーブルの浮き上がり等を抑制するために、Ｘテーブル７２あるいはＹテーブル７３に所定量以上の余分な重量を加える必要がある。
【００１４】
Ｘテーブル７２あるいはＹテーブル７３の余分な自重を負荷荷重として加えた場合、Ｘテーブル７２あるいはＹテーブル７３のイナーシャが大きくなるばかりでなく、これに伴い、駆動モータ７７の容量を大きくしなければならない。これでは装置が大型化すると共に、コストが高騰するといった問題がある。
【００１５】
本発明は、こうした従来の問題に鑑みこれを解決するためになされたもので、テーブルの重量を増大させることなく、低摩擦で滑らかな直線運動が得られると共に、剛性および位置決め精度を向上させたＸ−Ｙ移動テーブルを提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、位置決め制御が容易となるばかりでなく、確実で精度の高い電子部品の接合作業ができ、生産性を向上させことができる電子部品接合装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
係る目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、Ｘテーブルと、このＸテーブル上に載置されたＹテーブルとからなり、前記ＸテーブルおよびＹテーブルは、基台の長手方向に並設された一対のレールと、このレール間に配設され、基台の両端部に回転自在に支承されたねじ軸、およびこのねじ軸に多数のボールを介して外挿されたナットからなるボールねじ機構と、前記ねじ軸の一端に連結された駆動モータと、前記基台の上部に載置され、前記ナットが回転不可に固定されたステージとをそれぞれ備え、前記レールに断面がＶ字型の凹溝が長手方向に沿って形成され、この凹溝に嵌合する鞍部が前記ステージの下面に突設され、前記凹溝と鞍部間に転がり軸受からなる直動軸受が介装されたＸ−Ｙ移動テーブルにおいて、前記ステージの下面に永久磁石が垂下され、この永久磁石を前記基台に所定のエアギャップを介して対峙させて前記基台の方向に所定の磁気吸引力を作用させた構成を採用した。
【００１７】
このように、転がり案内部を有するＸ−Ｙ移動テーブルにおいて、ステージの下面に永久磁石が垂下され、この永久磁石を基台に所定のエアギャップを介して対峙させて基台の方向に所定の磁気吸引力を作用させたので、テーブルの重量を増大させることなく、テーブルの浮き上がりを防止し、低摩擦で滑らかな直線運動が得られると共に、剛性および位置決め精度を向上させたＸ−Ｙ移動テーブルを提供することができる。
【００１８】
また、請求項２に記載の発明は、前記永久磁石が、前記一対のレールに沿ってそれぞれの長手方向に少なくとも一対固定されているので、安定した磁気吸引力が作用し、一層剛性および位置決め精度を向上させることができる。
【００１９】
好ましくは、請求項３に記載の発明のように、前記基台に、長手方向に沿って磁気透磁率の大きな鋼板からなる磁極が固着されていれば、一層磁気吸引力を増大させることができ、テーブルを軽量・コンパクト化することができる。
【００２０】
また、本発明のうち請求項４に記載の発明は、電子部品のバンプを基板のランド部に加圧、接合し実装する電子部品接合装置において、前記電子部品を吸着する吸着支持面を有する接合ヘッドと、前記吸着支持面に保持された電子部品と共に、前記接合ヘッドを回転自在に支持し、当該接合ヘッドを回転駆動する角度調整用モータを保持する軸受ブロックと、この軸受ブロックの上部に配設され、一対のガイドレールに沿って上下動自在に支持された可動コラムと、この可動コラムに配設された送り機構と、この送り機構によって前記可動コラムを直線駆動させる加圧用モータと、前記接合ヘッドに対向し、回路基板が位置決め載置されたＸ−Ｙ移動テーブルとを備えた電子部品接合装置において、前記Ｘ−Ｙ移動テーブルを、この発明の前記いずれかのＸ−Ｙ移動テーブルとしたので、位置決め制御が容易となるばかりでなく、確実で精度の高い電子部品の接合作業ができ、生産性を向上させことができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のＸ−Ｙ移動テーブルは、Ｘテーブルと、このＸテーブル上に載置されたＹテーブルとからなり、前記ＸテーブルおよびＹテーブルは、基台の長手方向に並設された一対のレールと、このレール間に配設され、基台の両端部に回転自在に支承されたねじ軸、およびこのねじ軸に多数のボールを介して外挿されたナットからなるボールねじ機構と、前記ねじ軸の一端に連結された駆動モータと、前記基台の上部に載置され、前記ナットが回転不可に固定されたステージとをそれぞれ備え、前記レールに断面がＶ字型の凹溝が長手方向に沿って形成され、この凹溝に嵌合する鞍部が前記ステージの下面に突設され、前記凹溝と鞍部間に転がり軸受からなる直動軸受が介装されたＸ−Ｙ移動テーブルにおいて、前記ステージの下面に永久磁石が垂下され、この永久磁石を前記基台に所定のエアギャップを介して対峙させて前記基台の方向に所定の磁気吸引力を作用させたので、テーブルの重量を増大させることなく、テーブルの浮き上がりを防止し、低摩擦で滑らかな直線運動が得られると共に、剛性および位置決め精度を向上させたＸ−Ｙ移動テーブルを提供することができる。
【００２２】
また、本発明の電子部品接合装置は、電子部品のバンプを基板のランド部に加圧、接合し実装する電子部品接合装置において、前記電子部品を吸着する吸着支持面を有する接合ヘッドと、前記吸着支持面に保持された電子部品と共に、前記接合ヘッドを回転自在に支持し、当該接合ヘッドを回転駆動する角度調整用モータを保持する軸受ブロックと、この軸受ブロックの上部に配設され、一対のガイドレールに沿って上下動自在に支持された可動コラムと、この可動コラムに配設されたボールねじ機構と、このボールねじ機構によって前記可動コラムを直線駆動させる加圧用モータと、前記接合ヘッドに対向し、回路基板が位置決め載置されたＸ−Ｙ移動テーブルとを備えた電子部品接合装置において、前記Ｘ−Ｙ移動テーブルを、この発明の前記いずれかのＸ−Ｙ移動テーブルとしたので、位置決め制御が容易となるばかりでなく、確実で精度の高い電子部品の接合作業ができ、生産性を向上させことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
電子部品のバンプを基板のランド部に加圧、接合し実装する電子部品接合装置において、前記電子部品を吸着する吸着支持面を有する接合ヘッドと、前記吸着支持面に保持された電子部品と共に、前記接合ヘッドを回転自在に支持し、当該接合ヘッドを回転駆動する角度調整用モータを保持する軸受ブロックと、この軸受ブロックの上部に配設され、一対のガイドレールに沿って上下動自在に支持された可動コラムと、この可動コラムに配設された送り機構と、この送り機構によって前記可動コラムを直線駆動させる加圧用モータと、前記接合ヘッドに対向し、回路基板が位置決め載置されたＸ−Ｙ移動テーブルとを備えた電子部品接合装置において、前記Ｘ−Ｙ移動テーブルが、Ｘテーブルと、このＸテーブル上に載置されたＹテーブルとからなり、前記ＸテーブルおよびＹテーブルは、基台の長手方向に並設された一対のレールと、このレール間に配設され、基台の両端部に回転自在に支承されたねじ軸、およびこのねじ軸に多数のボールを介して外挿されたナットからなるボールねじ機構と、前記ねじ軸の一端に連結された駆動モータと、前記基台の上部に載置され、前記ナットが回転不可に固定されたステージとをそれぞれ備え、前記レールに断面がＶ字型の凹溝が長手方向に沿って形成され、この凹溝に嵌合する鞍部が前記ステージの下面に突設され、前記凹溝と鞍部間に転がり軸受からなる直動軸受が介装されると共に、前記ステージの下面に、前記一対のレールに沿ってそれぞれの長手方向に少なくとも一対の永久磁石が垂下され、この永久磁石を前記基台に所定のエアギャップを介して対峙させて前記基台の方向に所定の磁気吸引力を作用させた。
【実施例】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基いて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る電子部品接合装置の一実施形態を示す斜視図、図２は、図１のＸ−Ｙ移動テーブルを示す平面図、図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。なお、本実施形態では、横振動方式の超音波ホーンを利用して電子部品に水平方向の超音波振動を付与することで溶融接合し実装する電子部品接合装置を例に挙げて説明する。
【００２５】
図１において、電子部品接合装置は、先端側に二股状に傾斜する横振動方式の超音波ホーン１を備えている。超音波ホーン１の中心軸上には超音波振動発生器２が接続され、この超音波振動発生器２で発生する所定の周波数により超音波ホーン１に横振動が発生するようになっている。超音波振動発生器２はブラケット３により保持され、超音波ホーン１が斜め上方に傾斜するように固定ブロック４に支持されている。超音波ホーン１の傾斜角度は、下向きの吸着支持面１ａが垂線に対して直交する水平向きになるよう１０〜１５°に設定されている。
【００２６】
超音波ホーン１および超音波振動発生器２を保持している固定ブロック４は、回転角調整ブロック５に固定されている。この回転角調整ブロック５は、軸受ブロック６を介して垂直向きに配設されたステッピングモータ等の角度調整用モータ７に連結されている。
【００２７】
駆動機構は、Ｘ−Ｙ移動テーブル８上に垂下された一対のガイドレール９、９と、このガイドレール９、９に沿ってスライド自在に支持された可動コラム１０と、この可動コラム１０に連結され、一対のガイドレール９、９間に配設されたボールねじ機構１１と、このボールねじ機構１１のねじ軸１１ａに連結され、回路基板１３に可動コラム１０を接近移動させる接近移動用モータ１２ａと、回路基板１３にチップ部品（図示せず）を接触させて加圧するリニアモータからなる加圧用モータ１２ｂとを備えている。ボールねじ機構１１を構成するナット（図示せず）は、回転自在に支承されたねじ軸１１ａに外挿され、可動コラム１０に回転不可に固定されている。このボールねじ機構１１によって接近移動用モータ１２ａの回転は直線運動に変換され、可動コラム１０が上下動する。
【００２８】
Ｘ−Ｙ移動テーブル８上には回路基板１３が位置決め載置され、可動コラム１０の下降に伴い、角度調整用モータ７、軸受ブロック６、回転角調整ブロック５、固定ブロック４および超音波ホーン１等が回路基板１３に最接近する。そして、超音波ホーン１に吸着された状態でベアチップ等のチップ部品が加圧用モータ１２ｂによって回路基板１３に押し付けられて振動が付与される。圧力検出器（図示せず）により検出された出力信号はパソコン（図示せず）から指令データが入力されている荷重制御ユニットにて読み込まれて荷重制御される。この荷重制御ユニットから指令データに基いた荷重信号として加圧用モータ１２ｂが駆動され、圧力検出器への加圧力を調整する。この時加圧される圧力値は、加圧用モータ１２ｂと圧力検出器と荷重制御ユニット（図示せず）とのクローズドフィードバック制御によって正確かつ一定になるように設定することができ、接合部の接合強度等の信頼性を高めることができる。なお、ここでは、可動コラム１０を接近移動させる接近移動用モータ１２ａと、回路基板１３にチップ部品を接触させて加圧する加圧用モータ１２ｂとからなる２つの駆動モータを例示したが、無論、接近移動用モータ１２ａをさらに加圧用として使用しても良い。
【００２９】
ベアチップ用カメラ（図示せず）は、例えばＣＣＤカメラ等の上下２視野小型カメラからなり、Ｘ−Ｙ移動テーブル８の上方で進退自在に配設されている。荷重制御ユニットはＣＲＴを備えた制御用コンピュータを備え、ＣＲＴの表示画面を見ながらキーボードから入力されるチップ部品の種類等の情報パラメータと、その制御用コンピュータに内蔵されたプログラムにしたがって、電子部品接合装置の各部の動作を制御する。また、ベアチップ用カメラの撮影画像を画像処理し、その結果から超音波ホーン１で移送中のチップ部品と回路基板１３との相対位置を確認する。
【００３０】
Ｘ−Ｙ移動テーブル８は、図２および図３に示すように、Ｘテーブル１４と、このＸテーブル１４上に載置されたＹテーブル１５とからなる。なお、図２において、構造を明確に示すため、一部の部品（Ｙステージ）を削除した状態で表示している。Ｘテーブル１４は、Ｘ基台２０上に、長手方向に沿って並設された一対のレール１６、１６と、このレール１６、１６間に配設されたボールねじ機構１７と、このボールねじ機構１７を構成するねじ軸１７ａの一端にカップリング１８を介して連結された駆動モータ１９と、Ｘ基台２０の上部に配設され、ボールねじ機構１７を構成するナット１７ｂが連結されたＸステージ２１とを備えている。そして、ねじ軸１７ａは、Ｘ基台２０の両端部に装着された転がり軸受２２、２２を介して回転自在に支承されていると共に、ナット１７ｂはＸステージ２１に回転不可に固定されている。したがって、駆動モータ１９の回転が、ナット１７ｂを介してＸステージ２１の直線方向の駆動に変換される。
【００３１】
Ｘテーブル１４と同様に、Ｙテーブル１５は、Ｙ基台２８上に、長手方向に沿って並設された一対のレール２４と、このレール２４間に配設されたボールねじ機構２５と、このボールねじ機構２５を構成するねじ軸２５ａの一端にカップリング２６を介して連結された駆動モータ２７と、Ｙ基台２８の上部に配設され、ボールねじ機構２５を構成するナット２５ｂが連結されたＹステージ２９とを備えている。そして、ねじ軸２５ａは、Ｙ基台２８の両端部に装着された転がり軸受３０、３０を介して回転自在に支承されていると共に、ナット２５ｂはＹステージ２９に回転不可に固定されている。したがって、駆動モータ２７の回転が、ナット２５ｂを介してＹステージ２９の直線方向の駆動に変換される。
【００３２】
図３に示すように、Ｙ基台２８上に並設されたレール２４、２４には断面がＶ字型の凹溝２４ａが長手方向に沿って形成され、この凹溝２４ａに嵌合し、先端部の断面がＶ字型に形成された鞍部３１がＹステージ２９の下面に突設されている。なお、鞍部３１はＹステージ２９に一体に形成されていても、また別体のものを接合させて一体化されていても良い。そして、凹溝２４ａと鞍部３１間に有限形針状ころ軸受からなる直動軸受３２が介装されている。これらレール２４、鞍部３１および直動軸受３２からなる案内部３３は転がり案内されているため、低摩擦で滑らかな直線運動が得られる。図示はしないが、Ｘテーブル１４においてもこのＹテーブル１５と同様の案内部を備えている。
【００３３】
なお、ここでは、直動軸受３２として、断面がＶ字型の凹溝２４ａと、これに嵌合される鞍部３１間に介装された有限形針状ころ軸受を例示したが、これに限らず、転がり案内であれば良く、有限形玉軸受をはじめクロスローラ軸受のようなものであっても良い。
【００３４】
本実施形態では、Ｘステージ２１の下面２１ａに、一対のレール１６、１６のそれぞれの長手方向に沿って少なくとも一対のネオジム磁石等からなる永久磁石２３、２３が固定され、Ｘ基台２０に所定のエアギャップを介して対峙している。これにより、Ｘステージ２１にはＸ基台２０の方向に常に所定の磁気吸引力が作用し、図示しない案内部には上下方向の予圧が安定して付与される。
【００３５】
また、Ｘ基台２０には、その長手方向に沿って磁気透磁率の大きな電磁材料鋼板等からなる磁極３４が固着されている（図２参照）。これにより、一層磁気吸引力を増大させることができ、Ｘテーブル１４の軽量・コンパクト化ができる。なお、Ｘステージ２１には、後述するＹステージ２９の重量が加算されるため、Ｙステージ２９が軽量なアルミ合金やセラミックス等で構成されていない限り、この種の磁気吸引力による予圧は必ずしも必要ではない。
【００３６】
一方、Ｙステージ２９の下面２９ａには永久磁石３５が固定され、Ｙ基台２８に所定のエアギャップを介して対峙している。これにより、Ｙステージ２９にはＹ基台２８の方向に常に所定の磁気吸引力が作用し、案内部３３は上下方向の予圧が付与された状態となっている。なお、Ｙ基台２８には、その長手方向に沿って磁気透磁率の大きな電磁材料鋼板等からなる磁極３６が固着されている。これにより、一層磁気吸引力を増大させることができ、Ｙテーブル１５の軽量・コンパクト化ができる。したがって、Ｘステージ２１およびＹステージ２９に所定量以上の余分な重量を加えなくとも浮き上がりを防止することができ、剛性および位置決め精度を向上させることができる。
【００３７】
本出願人が実施した磁気吸引力とエアギャップとの関係を検証した結果を図４に示す。ここで、永久磁石にネオジム磁石（３９ｍｍ、磁束密度０．４９Ｔ）を４個、磁極には冷間圧延鋼板（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系）を使用した。図４からも判るようにエアギャップ０．５ｍｍで３０４Ｎの磁気吸引力を得ることができた。このように、エアギャップを調整することにより、磁気吸引力の調整、すなわち、テーブルの仕様に応じてその案内部の予圧を所望の値に調整することができる。
【００３８】
これらの試験結果からも判るように、本実施形態では、案内部に転がり案内方式を採用すると共に、ステージと基台間に永久磁石を配し、その磁気吸引力により予圧を付与するようにしたので、テーブルの重量を増大させることなく、テーブルの浮き上がりを防止し、低摩擦で滑らかな直線運動が得られると共に、剛性および位置決め精度を向上させたＸ−Ｙ移動テーブルを提供することができる。
【００３９】
また、このＸ−Ｙ移動テーブル８を備えた電子部品接合装置にあっては、位置決め制御が容易となるばかりでなく、確実で精度の高い電子部品の接合作業ができ、生産性を向上させことができる。
【００４０】
以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明に係る電子部品接合装置は、フリップチップ等のチップ部品接合に限らず、例えばギャングボンダーやその他端子接合等、半導体部品一般の電子部品接合装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る電子部品接合装置の実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１の要部を断面した平面図である。
【図３】同上、ＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図４】磁気吸引力とエアギャップとの関係を検証した結果を示したグラフである。
【図５】従来の電子部品接合装置の全体の構成図である。
【図６】同上、Ｘ−Ｙ移動テーブルを示す断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１・・・・・・・・・・・・・・・・・超音波ホーン
１ａ・・・・・・・・・・・・・・・・吸着支持面
２・・・・・・・・・・・・・・・・・超音波振動発生器
３・・・・・・・・・・・・・・・・・ブラケット
４・・・・・・・・・・・・・・・・・固定ブロック
５・・・・・・・・・・・・・・・・・回転角調整ブロック
６・・・・・・・・・・・・・・・・・軸受ブロック
７・・・・・・・・・・・・・・・・・角度調整用モータ
８・・・・・・・・・・・・・・・・・Ｘ−Ｙ移動テーブル
９・・・・・・・・・・・・・・・・・ガイドレール
１０・・・・・・・・・・・・・・・・可動コラム
１１、１７、２５・・・・・・・・・・ボールねじ機構
１１ａ、１７ａ、２５ａ・・・・・・・ねじ軸
１２ａ・・・・・・・・・・・・・・・接近移動用モータ
１２ｂ・・・・・・・・・・・・・・・加圧用モータ
１３・・・・・・・・・・・・・・・・回路基板
１４・・・・・・・・・・・・・・・・Ｘテーブル
１５・・・・・・・・・・・・・・・・Ｙテーブル
１６、２４・・・・・・・・・・・・・レール
１７ｂ、２５ｂ・・・・・・・・・・・ナット
１８、２６・・・・・・・・・・・・・カップリング
１９、２７・・・・・・・・・・・・・駆動モータ
２０・・・・・・・・・・・・・・・・Ｘ基台
２１・・・・・・・・・・・・・・・・Ｘステージ
２１ａ、２９ａ・・・・・・・・・・・下面
２２、３０・・・・・・・・・・・・・転がり軸受
２３、３５・・・・・・・・・・・・・永久磁石
２４ａ・・・・・・・・・・・・・・・凹溝
２８・・・・・・・・・・・・・・・・Ｙ基台
２９・・・・・・・・・・・・・・・・Ｙステージ
３１・・・・・・・・・・・・・・・・鞍部
３２・・・・・・・・・・・・・・・・直動軸受
３３・・・・・・・・・・・・・・・・案内部
３４、３６・・・・・・・・・・・・・磁極
５１・・・・・・・・・・・・・・・・超音波ホーン
５２・・・・・・・・・・・・・・・・吸着支持面
５３・・・・・・・・・・・・・・・・超音波振動発生器
５４・・・・・・・・・・・・・・・・ブラケット
５５・・・・・・・・・・・・・・・・固定ブロック
５６・・・・・・・・・・・・・・・・回転角調整ブロック
５７・・・・・・・・・・・・・・・・軸受ブロック
５８・・・・・・・・・・・・・・・・モータ軸
５９・・・・・・・・・・・・・・・・回転角調整用モータ
６０・・・・・・・・・・・・・・・・ガイドレール
６１・・・・・・・・・・・・・・・・可動枠
６２・・・・・・・・・・・・・・・・加圧ブロック
６３・・・・・・・・・・・・・・・・ねじブロック
６４・・・・・・・・・・・・・・・・圧力調整用モータ
６５・・・・・・・・・・・・・・・・ねじ軸
６６・・・・・・・・・・・・・・・・圧力検出器
６７・・・・・・・・・・・・・・・・パソコン
６８・・・・・・・・・・・・・・・・荷重制御ユニット
６９・・・・・・・・・・・・・・・・Ｘ−Ｙ移動テーブル
７０・・・・・・・・・・・・・・・・回路基板
７１・・・・・・・・・・・・・・・・チップ部品
７２・・・・・・・・・・・・・・・・Ｘテーブル
７３・・・・・・・・・・・・・・・・Ｙテーブル
７４・・・・・・・・・・・・・・・・レール
７５・・・・・・・・・・・・・・・・直動軸受
７６・・・・・・・・・・・・・・・・ボールねじ機構
７６ａ・・・・・・・・・・・・・・・ねじ軸
７６ｂ・・・・・・・・・・・・・・・ナット
７７・・・・・・・・・・・・・・・・駆動モータ
７８・・・・・・・・・・・・・・・・カップリング
７９・・・・・・・・・・・・・・・・案内部
８０・・・・・・・・・・・・・・・・鞍部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘテーブルと、このＸテーブル上に載置されたＹテーブルとからなり、前記ＸテーブルおよびＹテーブルは、基台の長手方向に並設された一対のレールと、このレール間に配設され、基台の両端部に回転自在に支承されたねじ軸、およびこのねじ軸に多数のボールを介して外挿されたナットからなるボールねじ機構と、前記ねじ軸の一端に連結された駆動モータと、前記基台の上部に載置され、前記ナットが回転不可に固定されたステージとをそれぞれ備え、前記レールに断面がＶ字型の凹溝が長手方向に沿って形成され、この凹溝に嵌合する鞍部が前記ステージの下面に突設され、前記凹溝と鞍部間に転がり軸受からなる直動軸受が介装されたＸ−Ｙ移動テーブルにおいて、
少なくとも前記Ｙテーブルのステージの下面に永久磁石が垂下され、この永久磁石を前記基台に所定のエアギャップを介して対峙させて前記基台の方向に所定の磁気吸引力を作用させたことを特徴とするＸ−Ｙ移動テーブル。
【請求項２】
前記永久磁石が、前記一対のレールに沿ってそれぞれの長手方向に少なくとも一対固定されている請求項１に記載のＸ−Ｙ移動テーブル。
【請求項３】
前記基台に、その長手方向に沿って磁気透磁率の大きな鋼板からなる磁極が固着されている請求項１または２に記載のＸ−Ｙ移動テーブル。
【請求項４】
電子部品のバンプを基板のランド部に加圧、接合し実装する電子部品接合装置において、前記電子部品を吸着する吸着支持面を有する接合ヘッドと、前記吸着支持面に保持された電子部品と共に、前記接合ヘッドを回転自在に支持し、当該接合ヘッドを回転駆動する角度調整用モータを保持する軸受ブロックと、この軸受ブロックの上部に配設され、一対のガイドレールに沿って上下動自在に支持された可動コラムと、この可動コラムに配設された送り機構と、この送り機構によって前記可動コラムを直線駆動させる加圧用モータと、前記接合ヘッドに対向し、回路基板が位置決め載置されたＸ−Ｙ移動テーブルとを備えた電子部品接合装置において、
前記Ｘ−Ｙ移動テーブルを、前記請求項１乃至３いずれかに記載のＸ−Ｙ移動テーブルとしたことを特徴とする電子部品接合装置。
【請求項１】
Ｘテーブルと、このＸテーブル上に載置されたＹテーブルとからなり、前記ＸテーブルおよびＹテーブルは、基台の長手方向に並設された一対のレールと、このレール間に配設され、基台の両端部に回転自在に支承されたねじ軸、およびこのねじ軸に多数のボールを介して外挿されたナットからなるボールねじ機構と、前記ねじ軸の一端に連結された駆動モータと、前記基台の上部に載置され、前記ナットが回転不可に固定されたステージとをそれぞれ備え、前記レールに断面がＶ字型の凹溝が長手方向に沿って形成され、この凹溝に嵌合する鞍部が前記ステージの下面に突設され、前記凹溝と鞍部間に転がり軸受からなる直動軸受が介装されたＸ−Ｙ移動テーブルにおいて、
少なくとも前記Ｙテーブルのステージの下面に永久磁石が垂下され、この永久磁石を前記基台に所定のエアギャップを介して対峙させて前記基台の方向に所定の磁気吸引力を作用させたことを特徴とするＸ−Ｙ移動テーブル。
【請求項２】
前記永久磁石が、前記一対のレールに沿ってそれぞれの長手方向に少なくとも一対固定されている請求項１に記載のＸ−Ｙ移動テーブル。
【請求項３】
前記基台に、その長手方向に沿って磁気透磁率の大きな鋼板からなる磁極が固着されている請求項１または２に記載のＸ−Ｙ移動テーブル。
【請求項４】
電子部品のバンプを基板のランド部に加圧、接合し実装する電子部品接合装置において、前記電子部品を吸着する吸着支持面を有する接合ヘッドと、前記吸着支持面に保持された電子部品と共に、前記接合ヘッドを回転自在に支持し、当該接合ヘッドを回転駆動する角度調整用モータを保持する軸受ブロックと、この軸受ブロックの上部に配設され、一対のガイドレールに沿って上下動自在に支持された可動コラムと、この可動コラムに配設された送り機構と、この送り機構によって前記可動コラムを直線駆動させる加圧用モータと、前記接合ヘッドに対向し、回路基板が位置決め載置されたＸ−Ｙ移動テーブルとを備えた電子部品接合装置において、
前記Ｘ−Ｙ移動テーブルを、前記請求項１乃至３いずれかに記載のＸ−Ｙ移動テーブルとしたことを特徴とする電子部品接合装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−１１４５５７（Ｐ２００６−１１４５５７Ａ）
【公開日】平成１８年４月２７日（２００６．４．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２９７８０４（Ｐ２００４−２９７８０４）
【出願日】平成１６年１０月１２日（２００４．１０．１２）
【出願人】（３９２０３２６０５）榎本工業株式会社 (6)
【出願人】（５９０００２３８９）静岡県 (173)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年４月２７日（２００６．４．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月１２日（２００４．１０．１２）
【出願人】（３９２０３２６０５）榎本工業株式会社 (6)
【出願人】（５９０００２３８９）静岡県 (173)
【Ｆターム（参考）】
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