JPH0580304B2 - - Google Patents

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
ダ付け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け作
業にきわめて望ましいＸ、Ｙ軸連続加工装置に関
する。

従来の技術 基板にIC等の半導体素子をハンダ付け加工を
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ツト照射せ
しめて、加工部位を溶着する非接触型のハンダ付
け加工装置、又、ハンダゴテを加工部位に直接接
触せしめてハンダ付け加工する接触型のハンダ付
け加工装置が知られている。

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
光線はスポツト照射であることから、ハンダ付け
する加工部位を個々にハンダ付けしなければなら
ない。それ故、作業能率が低いという欠点があ
る。又、接触型の加工装置は、コテチツプ、フラ
ツクス等に付着する不純物により、ハンダ付けす
る部位に接続不良がしばしば起り、均一なハンダ
付けを行うことが難かしい。それ故、コテチツプ
等の研磨とか不純物の除去をひんぱんに行わなけ
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ツプの型状、寸法
も変えなければならないので、多種類のコテチツ
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、この種のハンダ付け加工は接触
型よりも非接触型によるハンダ付け作業がよりク
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、種々研究を行つて
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。

本発明は他の目的は、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つて、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対の熱源ユニツトが備えられ
る。１対の熱源ユニツトは加工部位の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対の熱源ユニツトから発せられる１
対の熱源によつて、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
ツトが一定の傾斜角度を保持したまま互いに近ず
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対の熱源ユニツトからの熱
線長さを合致させるために、夫々の熱源ユニツト
に設けられた１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。従つて、Ｘ軸方向と
Ｙ軸方向の加工部位を持つた加工部品が、種々の
形状、寸法であつても、加工部位の間隔幅と加工
長さに熱線間隔線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、熱源ユニツトが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
業テーブル上にセツトした加工部品をいつたんセ
ツトしたならば、該部品をセツト位置を正しく保
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１とIC等の半
導体素子２が平面的に図示してある。基板１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１ａ，１ａと１ｂ，１ｂ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１ａ，１
ａと半導体素子２のＸ軸方向のピン２ａ，２ａと
が合致せしめられる。同様に、基板１のＹ軸方向
のピン１ｂ，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）上にセツト
される。上記Ｘ軸方向の加工間隔Ｌ１とＹ軸方向
の加工間隔幅Ｌ２とはＬ２＞Ｌ１の関係になつて
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。従つて、Ｘ軸方向の加工作業は、Ｌ
１の熱線間隔幅を必要とし、かつまたｌ１の加工
長さに対応する長さの熱線長ｌ１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ｌ２の加工長さに対応する
長さの熱線長ｌ２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、これは固定ロツド４，４によつて不動の状態
に固定される。固定ロツド４，４は図面を示して
ない例えば作業テーブルに対して一体的に取付け
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、ほぼ「Ｚ」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と長さの比較
的短かい支持部８とを備えている。支持部７の第
２図において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てある。ガ
イド筒９，９にはガイドロツド１０，１０が上下
動可能に嵌挿される。ガイドロツド１０，１０の
上端にはストツパ１１，１１が設けてある。スト
ツパ１１，１１はプレート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
ドロツド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にはシリンダロツ
ド１４に固定した二又金具１５が軸１６で取付け
られる。シリンダロツド１４は油圧又は空圧のシ
リンダ１７によつて上下動する。保持プレート１
２には例えばハイロータの如き駆動源１８が取付
けてある。駆動源１８のプーリ１９には伝達ベル
ト２０がかけてある。伝達ベルト２０は駆動プー
リ２１にかけてある。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、そのシリンダロツド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２８，２９を取付けた側と反射側の摺動体３
３，３４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ツド３８，３９に摺
動可能に案内される。ガイドロツド３８，３９は
固定板４０に設けた貫通孔４１，４２に貫通固定
される。駆動体３３，３４はアーム４３，４４を
備えている。アーム４３，４４は枢軸４５，４６
によつて、熱源ユニツト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によつて例えばエアー源に
接続してある。シリンダロツド５１は連結部材５
２によつてコネクタ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
ツド５５の上端が連結される。エアーロツド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。エアーロツド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５８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つて
取付けられる。上記のエアーロツド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５
９の下端はアジヤストエレメト６０が着脱可能に
取付けられる。アジヤスエレメント６０は、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。従つて、
アジヤストエレメント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
位の最小値に応じて変換される。最小値は、ラン
プ６３，６４からの熱線６１，６２の間隔幅と加
工すべき部位の例えばＸ線方向の幅L1とである。
この最小幅を決定するのがアジヤストエレメント
６０である。換言すれば、アジヤストエレメント
６０の外径Ｄを最小の加工幅L1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L1が15mmの場合であれば、アジヤストエレメ
ント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L2は、調
節部材６０ａによつて行う。調節部材６０ａは取
付板６０ｂに調節可能にねじ結合させてある。取
付板６０ｂは、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の下縁に突き当つて熱源
ユニツト４７，４８の水平方向の移動を規制す
る。従つて、調節部材６０ａ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。

熱源ユニツト４７，４８は照射開口面に例えば
石英ガラス、パイレツクス等の耐熱ガラス板６５
が配置される。耐熱ガラス板６５は、熱源ユニツ
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に沿つて挿抜可能に
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つて形成してあ
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の挿入をし易くしてあ
る。挿入されたガラス板６５がみだりに抜け出る
のを防止するためストツパ片７１が設けてあつ
て、ガラス板６５がの端縁を押えている。熱源ユ
ニツト４７，４８はまつたく同じ構造であるた
め、以下の説明では熱源ユニツト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７２，７３が摺動可能に配装してある。マス
キングエレメント７２，７３は熱源ユニツト４７
に対しても２個設けてある。従つて、熱源ユニツ
ト４８にもマスキングエレメントが２個備えられ
る。マスキングエレメント７２，７３は周壁７２
ａ，７３ａ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内に入つた熱線が熱源ユニ
ツト外へ放出される。周壁７２ａ，７３ａの長手
方向の周壁は斜めにに形成される（第１０図参
照）。それ故、例えば熱源ユニツト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７２
ａ，７３ａがエアーロツド５５に衝突しないよう
に考慮してある。マスキングエレメント７２，７
３にはアングル板７６，７７が固定してある。ア
ングル板７６，７７はガイドロツド７８，７９に
案内させてある。ガイドロツド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は空圧シリダ８４，８
５のシリンダロツド８６，８７に夫々接続され
る。シリンダ８４は熱源ユニツト４７，４８の片
側のマスキングエレメント７２に、シリンダ８５
は熱源ユニツト４７，４８のさらに片側にマスキ
ングエレメント７３に夫々接続される。第１２図
において、符号８８，８９はストツパねじであ
る。ストツパねじ８８，８９はアングル板７６，
７７に突き当つて、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１と２との夫々のピン１ａと２ａ及び
１ｂと２ｂとを接続するには、それらの接続すべ
きピン１ａと２ａおよび１ｂと２ｂとの位置を合
致せしめる。先ず、最小の加圧幅Ｌ１と加工長ｌ
１及び最大の加工幅Ｌ２と加工長ｌ２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Ｌ１が19mmであると仮定すれば、
第７図の相関図から13.5φのアジヤストエレメン
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、アジヤストエレメント６０
に衝接されると、１対の熱源エレメント４７，４
８から発せられる熱線６１，６２の間隔幅が加工
幅Ｌ１に合致せしめられることになる。又、最小
の加工長ｌ１の熱線を得るにはシリンダ８４，８
５のシリンダロツド８６，８７が最大限に押し出
されたときに、それら得られるように設定してお
く。更に、加工幅Ｌ２が得るには、調節部材６０
ａ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。加工長ｌ２を得るにはマス
キングエレメント７２，７３の互いに遠ざかる方
向の位置を調節する。即ち、ストツパねじ８８，
８９のねじ込み量を調節して、アングル板７６，
７７との接触位置を調節する。例えば、ストツパ
ねじ８８，８９のねじ込み量を深くすれば、マス
キングエレメント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長ｌ２にマスキング幅
を対応させればよい。

さて、加工作業にあたり、シリンダ４９の作動
によつてエアーロツド５５を降下させ、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
よりシリンダロツド２６を降下せしめ、熱源ユニ
ツト４７，４８を降下させてその熱源６１，６２
を加工部品１，２のＸ軸方向における加工幅Ｌ１
と加工長ｌ１とを持つ加工部位に適正に照射せし
めて、瞬間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
ーロツド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
リンダロツド１４により保持プレート１２を上昇
せしめると共に熱源ユニツト４７，４８を90度回
転させる（第１３図参照）。即ち、ハイロータ１
８によつてプーリ１９を回転させ、ベルト２０に
よりプーリ２１を90度回転させる。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
回転される。加工幅Ｌ２を得るには、シリンダ２
５により、シリンダロツド２６を作動させ、リン
ク２８，２９によつて摺動体３３，３４をガイド
ロツド３８，３９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、加工長ｌ２を得るには、シ
リンダ８４，８５によりシリンダロツド８６，８
７を作動させる。マスキングエレメント７２，７
３を互いに遠ざかる方向に移動させて、ストツパ
ねじ８８，８９で規制せしめ、Ｙ軸方向の加工長
ｌ２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、熱源ユニツト４７，４８が
上昇開始されるか時点から開始され、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、熱源ユニツト４７，４８が加
工部位のＹ軸方向にセツトされたならば、再び、
前記と同様にシリンダ１７の作動によつて、シリ
ンダロツド１４の降下により、熱源ユニツト４
７，４８が降下され、加工幅Ｌ２と加工長ｌ２を
持つ加工部位に熱線６１，６２を適正に照射せし
め、瞬時的に加工する。この加工後は、エアーロ
ツド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のシリンダロツド１
４によつて熱源ユニツト４７，４８を上昇せしめ
る。しかる後、冷却空気の供給を停止し、エアー
ロツド５５をシリンダ４９の作動により上昇せし
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Ａは加工幅と熱線間隔幅の説明図、Ｂは加工
幅とアジヤストエレメントの相関図、第８図は熱
源ユニツ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１０図
はマスキングエレメントの斜面図、第１１図は熱
源ユニツトの側面図、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
ニツトを90度回転させた状態の底面図である。 符号の説明、１，２……加工部品、１４……シ
リンダロツド、１７……シリンダ、１８……モー
タ、１９……プーリ、２０……ベルト、２１……
プーリ、２２……方向変換エレメント、２５……
シリンダ、２６……シリンダロツド、２８，２
９，３５，３６……リンク、３３，３４……摺動
体、４７，４８……熱源ユニツト、７２，７３…
…マスキングエレメント、８４，８５……シリン
ダー、８６，８７……シリンダロツドである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 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体の熱源ユニ
   ツトと、 これらの熱源ユニツ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、 それらの熱源ユニツトを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、 それらの熱源ユニツ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。