接觸裝置制造方法
【專利摘要】提供了一種能實現(xiàn)可動部件(或設(shè)置在可動部件的其他部件)以加壓力為零與對象物相接觸之狀態(tài)的接觸裝置。接觸裝置所包括的接觸頭部包括：接觸桿、殼體、推力空氣路徑和抵消空氣路徑。殼體根據(jù)靜壓空氣軸承能支撐接觸桿做直線移動，由此接觸桿能與對象物相接觸。若向推力空氣路徑供給壓縮空氣，則使靠近對象物之方向的力作用于接觸桿，若向抵消空氣路徑供給壓縮空氣，則使相反方向的力作用于接觸桿?？刂撇吭诮佑|桿與對象物相接觸的狀態(tài)下，通過控制推力空氣路徑的壓縮空氣壓力和抵消空氣路徑的壓縮空氣壓力，使對于對象物的加壓力為零。
【專利說明】接觸裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種能使可動部件與對象物相接觸的接觸裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]以往，具有可動部件且能使該可動部件(或設(shè)置在可動部件的其他部件)與對象物相接觸的接觸裝置已被公知。專利文獻(xiàn)I揭示了一種作為這種接觸裝置的一個示例而用于焊接(bonding)裝置的焊接頭(head)。
[0003]專利文獻(xiàn)丨的焊接頭具有焊接工具(t00l)(可動部件)，該焊接工具可在前端吸附保持半導(dǎo)體芯片等電子部件，并能使該電子部件加壓到基板(對象物)。對于焊接工具的加壓設(shè)備由分離的兩個設(shè)備即能進(jìn)行低荷重加壓控制的第一加壓設(shè)備以及能進(jìn)行高荷重加壓控制的第二加壓設(shè)備構(gòu)成。第一加壓設(shè)備設(shè)置在焊接頭的頭移動設(shè)備而能移動，而第二加壓設(shè)備則從焊接頭分離而固定。據(jù)專利文獻(xiàn)I的介紹，根據(jù)該構(gòu)成可高精密度地進(jìn)行高荷重加壓(20?30kgf)或低荷重加壓(2?3kgf以下)。
[0004]但，例如對易受損的部件進(jìn)行操作時，存在要形成一種可動部件與對象物雖然互相接觸但加壓力為零之狀態(tài)的情況。鑒于此點，專利文獻(xiàn)I的焊接頭將著重點放在為了焊接而在基板上以充分的力加壓電子部件，因此絕不會想到如上所述的零荷重。
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本專利公開第2009-27105號公報


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供一種以加壓力為零的狀態(tài)能使可動部件(或設(shè)置在可動部件的其他部件)接觸于對象物的接觸裝置。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的觀點，提供一種如下構(gòu)成的接觸裝置。即，該接觸裝置包括:接觸頭部；以及控制部。所述接觸頭部包括可動部件、殼體、軸承用氣體路徑、推力氣體路徑以及抵消氣體路徑。所述可動部件能與對象物相接觸。所述殼體形成有容納所述可動部件的容納室，并能支撐所述可動部件做直線移動。所述軸承用氣體路徑是為了在所述殼體和所述可動部件之間形成靜壓氣體軸承而供給的壓縮氣體的路徑。所述推力氣體路徑是為了將使所述可動部件靠近所述對象物之方向的力作用于所述可動部件而供給的壓縮氣體的路徑。所述抵消氣體路徑是為了將使所述可動部件遠(yuǎn)離所述對象物之方向的力作用于所述可動部件而供給的壓縮氣體的路徑。所述軸承用氣體路徑、所述推力氣體路徑和所述抵消氣體路徑均開口在所述殼體的所述容納室。所述控制部，在所述可動部件與所述對象物相接觸的狀態(tài)下，通過控制向所述推力氣體路徑供給的壓縮氣體的壓力以及向所述抵消氣體路徑供給的壓縮氣體的壓力中的至少一個，使所述可動部件對于所述對象物的加壓力變?yōu)榱恪?br> [0008]并且，在本發(fā)明中“可動部件與對象物相接觸”不僅指可動部件與對象物直接接觸，而且還包括設(shè)置在可動部件的部件或可動部件保持的部件與對象物相接觸的情況。
[0009]該接觸裝置包括:設(shè)定部，在所定范圍內(nèi)能設(shè)定所述可動部件對于所述對象物的加壓力。所述設(shè)定部能設(shè)定的加壓力的范圍包括零。
[0010]該接觸裝置包括:荷重傳感器，用于檢測所述可動部件的荷重。所述控制部基于所述荷重傳感器的檢測值，控制向所述推力氣體路徑供給的壓縮氣體的壓力以及向所述抵消氣體路徑供給的壓縮氣體的壓力中的至少一個。
[0011]根據(jù)本發(fā)明，由于可形成接觸裝置以加壓力為零與對象物相接觸的狀態(tài)，因此實質(zhì)上能消除向?qū)ο笪锸┘拥臋C(jī)械負(fù)荷。其結(jié)果是，對象物極易受損時，也能形成適當(dāng)?shù)慕佑|狀態(tài)。
[0012]而且，可在包含零的廣泛范圍內(nèi)設(shè)定加壓力，因此可提供能以更多用途使用的接觸裝置。
[0013]并且，可在確認(rèn)加壓力實際大小的同時進(jìn)行反饋控制，因此能容易實現(xiàn)加壓力嚴(yán)格為零的狀態(tài)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是示出本發(fā)明一個實施形態(tài)的接觸裝置整體構(gòu)成的概念圖和框圖。
[0015]圖2是示出接觸裝置變形例的概念圖和框圖。
[0016][附圖標(biāo)記說明]
[0017]1:接觸裝置
[0018]3:對象物
[0019]5:壓縮空氣源
[0020]11:接觸頭部
[0021]12:控制部
[0022]21:接觸桿(可動部件)
[0023]22:殼體
[0024]31:軸承用空氣路徑(軸承用氣體路徑)
[0025]32:推力空氣路徑(推力氣體路徑)
[0026]33:抵消空氣路徑(抵消氣體路徑)
[0027]42:電動氣動調(diào)節(jié)器(electro pneumatic regulator)
[0028]43:電動氣動調(diào)節(jié)器
[0029]45:操作面板(設(shè)定部)
[0030]46:測壓元件(荷重傳感器)

【具體實施方式】
[0031]以下，參考附圖對本發(fā)明的實施形態(tài)進(jìn)行說明。圖1是示出本發(fā)明一個實施形態(tài)的接觸裝置I整體構(gòu)成的概念圖和框圖。
[0032]圖1所示的接觸裝置I是，例如以檢測等為目的，能使接觸桿21與對象物3相接觸的裝置。該接觸裝置I包括接觸頭部11和控制部12。
[0033]接觸頭部11包括接觸桿(可動部件、可動子、接觸部件)21和容納該接觸桿21的殼體(housing) 22。接觸頭部11構(gòu)成為靜壓式的空氣軸承致動器(air bearing actuator)(氣體軸承致動器)且根據(jù)空氣軸承(氣體軸承)可非接觸地支撐接觸桿21。殼體22針對由電動馬達(dá)或進(jìn)給絲杠機(jī)構(gòu)等構(gòu)成的驅(qū)動裝置(未圖示)，通過作為連結(jié)部件的連結(jié)框(frame) 23相連結(jié)。該驅(qū)動裝置可使整個接觸頭部11沿上下方向進(jìn)行位移。
[0034]殼體22的內(nèi)部形成有可容納接觸桿21的桿容納室(容納室)24。接觸桿21沿上下方向形成為細(xì)長的圓棒狀，其上側(cè)的部分插入于桿容納室24，而下端部(前端)從殼體22突出。接觸桿21被殼體22支撐而能沿上下方向進(jìn)行位移。在該構(gòu)成中，通過使接觸桿21向下方進(jìn)行位移，可使該接觸桿21的下端部與放置在裝置上的對象物3相接觸(圖1示出接觸狀態(tài))。
[0035]在上述桿容納室24設(shè)置有由多孔質(zhì)材料形成的圓筒形襯套(bush)25，上述接觸桿21以插入于該襯套25內(nèi)側(cè)的狀態(tài)而配置。在襯套25和接觸桿21之間形成有直徑方向的小間隔。并且，殼體22形成有軸承用空氣路徑(軸承用氣體路徑)31，向該軸承用空氣路徑31供給的壓縮空氣(壓縮氣體)通過形成在多孔質(zhì)材料的襯套25上的多個微細(xì)孔，進(jìn)而向襯套25和接觸桿21之間的間隔中均勻噴出。根據(jù)如此形成的空氣軸承來非接觸地保持接觸桿21，其結(jié)果是，可將接觸桿21針對殼體22上下移動時的滑動阻力減小至可忽略的程度。
[0036]軸承用空氣路徑31的一端在上述桿容納室24形成開口，另一端在殼體22的外面形成開口(軸承接口 36)。該軸承接口 36對于壓縮空氣源(壓縮氣體供給源)5通過適當(dāng)?shù)墓芗噙B接。
[0037]在接觸頭部11的殼體22形成有推力空氣路徑(推力氣體路徑)32。該推力空氣路徑32的一端在上述桿容納室24形成開口，另一端在殼體22的外面形成開口(推力接口37)。該推力接口 37對于調(diào)整從壓縮空氣源5供給的壓縮空氣的壓力的電動氣動調(diào)節(jié)器42通過適當(dāng)?shù)墓芗噙B接。
[0038]并且，在接觸頭部11的殼體22形成有抵消空氣路徑(抵消氣體路徑)33。該抵消空氣路徑33的一端在上述桿容納室24形成開口，另一端在殼體22的外面形成開口(抵消接口 38)。該抵消接口 38對于調(diào)整從壓縮空氣源5供給的壓縮空氣的壓力的電動氣動調(diào)節(jié)器43通過適當(dāng)?shù)墓芗噙B接。
[0039]并且，在殼體22適當(dāng)形成有將供給至軸承用空氣路徑31、推力空氣路徑32和抵消空氣路徑33的壓縮空氣向外部排出的排氣路徑(未圖示)。
[0040]兩個電動氣動調(diào)節(jié)器(氣體壓力調(diào)節(jié)器)42和43分別與用于控制接觸裝置I的動作的控制部12相電連接。控制部12由微型計算機(jī)構(gòu)成，雖未圖示，但包括作為運(yùn)算設(shè)備的CPU以及作為記憶設(shè)備的ROM和RAM等。
[0041]電動氣動調(diào)節(jié)器42將向推力接口 37供給的壓縮空氣的壓力調(diào)整為基于來自控制部12的電氣信號的壓力。同樣地，電動氣動調(diào)節(jié)器43將向抵消接口 38供給的壓縮空氣的壓力調(diào)整為基于來自控制部12的電氣信號的壓力。據(jù)此，可沿靠近對象物3的方向或遠(yuǎn)離對象物3的方向直線移動接觸桿21。并且，根據(jù)該壓力的控制，可變更接觸桿21對于對象物3的加壓力，對此將詳細(xì)后述。
[0042]兩個電動氣動調(diào)節(jié)器42和43使用高分辨率的設(shè)備，且由此能分別精密地控制推力接口 37和抵消接口 38的壓力。
[0043]在控制部12電連接有用于設(shè)定接觸裝置I的動作的操作面板(設(shè)定部)45。該操作面板45包括適當(dāng)?shù)牟僮髟O(shè)備(例如，鍵、旋鈕、觸摸面板等)，通過操作該操作設(shè)備，用戶可設(shè)定在使接觸裝置I可移動時的各種參數(shù)。設(shè)定的參數(shù)被記憶在控制部12包括的上述記憶設(shè)備中。
[0044]作為根據(jù)操作面板45用戶能設(shè)定的參數(shù)中的一個，包括接觸桿21加壓對象物3的加壓力的大小。即，用戶通過對操作面板45的操作，在所定的范圍內(nèi)可輸入而設(shè)定接觸桿21加壓對象物3的力的強(qiáng)度。
[0045]在此，對于本實施形態(tài)的接觸裝置I而言，用戶能設(shè)定的加壓力的范圍包括零。具體的加壓力的范圍，例如可設(shè)定下限為Ogf，上限為3kgf。當(dāng)加壓力設(shè)定為Ogf時，控制部12控制兩個電動氣動調(diào)節(jié)器42和43，以使接觸桿21根據(jù)向推力接口 37供給的壓縮空氣被向下壓的力、接觸桿21的自重、接觸桿21根據(jù)向抵消接口 38供給的壓縮空氣被向上拖的力達(dá)到均衡。
[0046]在此，接觸桿21使用輕質(zhì)材料構(gòu)成，且根據(jù)上述空氣軸承滑動阻力實質(zhì)上為零。并且，接觸桿21的自重可被向抵消接口 38供給的壓縮空氣抵消。更具體來講，在接觸桿21產(chǎn)生的加壓力，根據(jù)向推力接口 37和抵消接口 38供給的壓力可被差動地控制，且控制該壓力的電動氣動調(diào)節(jié)器42和43也使用高分辨率的設(shè)備。根據(jù)如上所述，控制部12可形成接觸桿21雖然與對象物3相接觸但實質(zhì)上接觸桿21并不向?qū)ο笪?加壓的狀態(tài)。
[0047]這種以加壓力為零接觸的狀態(tài)，可稱為“終極軟觸摸”，可在以往想不到的各種場合使用。作為一例，在將探針(probe)等接觸于對象物3而進(jìn)行特性檢測的情況下，若向?qū)ο笪?施加機(jī)械負(fù)荷則特性發(fā)生變化時，本實施形態(tài)的接觸裝置I的構(gòu)成非常有利。并且，本實施形態(tài)的接觸裝置1，能毫無問題地滿足對由極易受損材料制成的部件進(jìn)行通電檢測之要求。
[0048]如上述說明的本實施形態(tài)的接觸裝置I包括接觸頭部11和控制部12。接觸頭部11包括接觸桿21、殼體22、軸承用空氣路徑31、推力空氣路徑32和抵消空氣路徑33。接觸桿21能與對象物3相接觸。殼體22形成有容納接觸桿21的桿容納室24并能支撐接觸桿21做直線移動。軸承用空氣路徑31是為了在殼體22和接觸桿21之間形成靜壓空氣軸承而供給的壓縮空氣的路徑。推力空氣路徑32是為了將使接觸桿21靠近對象物3之方向的力作用于接觸桿21而供給的壓縮空氣的路徑。抵消空氣路徑33是為了將使接觸桿21遠(yuǎn)離對象物3之方向的力作用于接觸桿21而供給的壓縮空氣的路徑。軸承用空氣路徑31、推力空氣路徑32和抵消空氣路徑33全部開口在殼體22的桿容納室24。控制部12，在接觸桿21接觸于對象物3的狀態(tài)下，通過控制向推力空氣路徑32供給的壓縮空氣的壓力以及向抵消空氣路徑33供給的壓縮空氣的壓力，可使對于對象物3的加壓力變?yōu)榱恪?br> [0049]據(jù)此，由于能形成接觸桿21以加壓力為零與對象物3相接觸的狀態(tài)，因此實質(zhì)上能消除向?qū)ο笪?施加的機(jī)械負(fù)荷。其結(jié)果是，對象物3極易受損時，也能形成恰當(dāng)?shù)慕佑|狀態(tài)。
[0050]并且，本實施形態(tài)的接觸裝置I包括在所定范圍內(nèi)可設(shè)定接觸桿21對于對象物3的加壓力的操作面板45。而且，操作面板45可設(shè)定的加壓力的范圍包括零。
[0051]據(jù)此，由于能在包括零的廣泛范圍內(nèi)設(shè)定加壓力，因此可以提供能以更多用途使用的接觸裝置I。
[0052]接下來，對上述實施形態(tài)的變形例進(jìn)行說明。圖2是示出與變形例相關(guān)的接觸裝置Ix的概念圖和框圖。在本變形例的說明中，存在對與前述實施形態(tài)相同或相似的部件賦予相同的符號，且省略其說明之情況。
[0053]本變形例的接觸裝置Ix是，接觸桿21的上端從殼體22突出，且在其前端設(shè)置有作為荷重傳感器的測壓元件46。而且在殼體22的上部固定被檢測片47，上述測壓元件46與該被檢測片47相接觸。測壓元件46與控制部12電連接。
[0054]在上述的構(gòu)成中，控制部12基于測壓元件46檢測出的荷重大小，控制向推力接口37和抵消接口 38供給的壓力。據(jù)此，由于實現(xiàn)全封閉(full close)型的反饋控制，因此能更進(jìn)一步高精密度地實現(xiàn)加壓力為零的狀態(tài)。
[0055]如上所述，本變形例的接觸裝置Ix包括用于檢測出接觸桿21的荷重的測壓元件46?？刂撇?2基于測壓元件46的檢測值，控制向推力空氣路徑32供給的壓縮空氣的壓力以及向抵消空氣路徑33供給的壓縮空氣的壓力。
[0056]據(jù)此，由于可實際確認(rèn)接觸桿21加壓力大小的同時進(jìn)行壓力的反饋控制，因此能容易地實現(xiàn)加壓力嚴(yán)格為零的狀態(tài)。
[0057]以上雖然對本發(fā)明的適當(dāng)實施形態(tài)和變形例進(jìn)行了說明，但上述構(gòu)成例如可按下述進(jìn)行變更。
[0058]作為使接觸桿21與對象物3相接觸的上述實施形態(tài)的替代，可在接觸桿21上固定例如檢測探針等其他部件，或可保持另外的配件，進(jìn)而使該部件或配件與對象物3相接觸。
[0059]在上述實施形態(tài)中，為了實現(xiàn)加壓力為零，控制部12控制推力空氣路徑32和抵消空氣路徑33兩者的壓力。但作為其替代，可使其中一個的壓力保持固定，通過僅控制另一個的壓力來實現(xiàn)加壓力為零。
[0060]接觸頭部11并不限定于上述構(gòu)成。例如，可以無需由單一的部件構(gòu)成，而是可以通過組合多個部件來構(gòu)成接觸桿或殼體。另外，作為致動器的壓力媒介，可使用除壓縮空氣之外的氣體。
【權(quán)利要求】
1.一種接觸裝置，包括: 接觸頭部；以及 控制部； 其中，所述接觸頭部包括: 可動部件，能與對象物相接觸； 殼體，形成有容納所述可動部件的容納室，并能支撐所述可動部件做直線移動； 軸承用氣體路徑，是為了在所述殼體和所述可動部件之間形成靜壓氣體軸承而供給的壓縮氣體的路徑； 推力氣體路徑，是為了將使所述可動部件靠近所述對象物之方向的力作用于所述可動部件而供給的壓縮氣體的路徑； 抵消氣體路徑，是為了將使所述可動部件遠(yuǎn)離所述對象物之方向的力作用于所述可動部件而供給的壓縮氣體的路徑， 其中，所述軸承用氣體路徑、所述推力氣體路徑和所述抵消氣體路徑開口在所述殼體的所述容納室， 所述控制部是，在所述可動部件與所述對象物相接觸的狀態(tài)下，通過控制向所述推力氣體路徑供給的壓縮氣體的壓力以及向所述抵消氣體路徑供給的壓縮氣體的壓力中的至少一個，使所述可動部件對于所述對象物的加壓力為零。
2.如權(quán)利要求1所述的接觸裝置，其特征在于還包括:設(shè)定部，在所定范圍內(nèi)設(shè)定所述可動部件對于所述對象物的加壓力， 而所述設(shè)定部設(shè)定的加壓力的范圍包括零。
3.如權(quán)利要求1或2所述的接觸裝置，其特征在于還包括:荷重傳感器，用于檢測所述可動部件的荷重， 所述控制部基于所述荷重傳感器的檢測值，控制向所述推力氣體路徑供給的壓縮氣體的壓力以及向所述抵消氣體路徑供給的壓縮氣體的壓力中的至少一個。
【文檔編號】H01L21/687GK104465483SQ201410452614
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月23日
【發(fā)明者】中川隆, 松川俊英 申請人:日本電產(chǎn)理德股份有限公司