CN100559917C - 安装装置及其部件盒以及基板的保持输送方法 - Google Patents

安装装置及其部件盒以及基板的保持输送方法 Download PDF

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Abstract

一种安装装置用部件盒，所述安装装置用部件盒在下述装配工序中使用：在将电子部件通过安装装置搭载在已被放置在输送载体上的基板上以后，通过将该基板加热到规定温度使上述电子部件安装到上述基板上；在所述安装装置用部件盒中，具有保持部件和导向带，上述保持部件将上述基板保持在紧密地与上述输送载体相接触的状态下，上述导向带用于保持上述保持部件，为了能够将上述保持部件通过上述安装装置安装在上述输送载体上，将上述保持部件在其与上述导向带一起卷绕的状态下容纳。由此，在上述装配工序中可采用基板的保持输送方法是利用安装装置将上述保持部件安装在输送载体上。有效利用现有的装配线和装置并抑制成本，可靠地防止基板在回流时翘曲。

Description

安装装置及其部件盒以及基板的保持输送方法
技术领域
本发明涉及安装装置及其部件盒，以及基板的保持输送方法，它们特别适合在制造一种使用了薄壁印制线路板的电子线路基板时采用。
背景技术
过去，电子线路基板是在将电子部件搭载在已被放置在输送载体上的基板上以后，通过将此基板用回流炉加热到规定温度而将电子部件装配到上述基板上的，在制造这样的电子线路基板时，为了防止在基板上因回流时的热应力而产生的翘曲，提高电子线路基板的合格率，在例如日本专利公报特开2003-142898号中所记载的技术中，记载了为了防止从输送载体的浮起，在使基板的周缘部以及中央部等任意部位紧密地与该输送载体接触的状态下将其压住的技术。
但是，在制造利用了称为薄壁PWB或FPC基板的薄壁印制线路板的电子线路基板时多采用以下方法，即将具有弱粘接性的树脂材料涂在输送载体的基材上，通过此树脂材料的粘接力来保持基板的方法，或利用带状物或配重等将基板的周缘部固定在输送载体上的方法。
但是，在上述的各种方法中存在如下的问题。首先，在粘接保持基板的方法中，因基板在回流时产生热应力，由此热应力产生的力有时会超过输送载体的粘接力，存在无法防止基板翘曲的情况。另外，在利用带状物或配重等对基板进行固定的方法中，存在因工时增加而导致成本提高的情况。而且，在使用了金属制的配重的情况下，由于此配重吸收回流时的热，所以存在基板表面的温度分布不均匀，导致焊锡熔化不均匀的情况。
尤其是近年来，随着小型的信息存储介质或IC卡等向一般消费者普及，使用极薄基板的电子线路基板的需求急速增加。在这样的电子线路基板中，基于以欧洲为中心的环境保护对策，多采用无卤素基板或无铅焊锡，但是，采用这些无卤素基板或无铅焊锡，由于无卤素基板在回流时比较容易翘曲，而无铅焊锡熔化温度比较高，因此在防止基板翘曲方面是不利的。而且，可以说用于上述那样的电子线路基板的基板具有进一步被薄壁化的趋势，这样的电子线路基板在成本方面也面临着严重的问题。
本发明就是鉴于上述情况而进行的，目的是在有效地利用现有的装配线以及装置并抑制成本的基础上，可靠地防止基板在回流时的翘曲。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种安装装置用部件盒，所述安装装置用部件盒在下述的装配工序中使用，所述装配工序是在将电子部件通过安装装置搭载在已被放置在输送载体上的基板上以后，通过将该基板加热到规定温度使上述电子部件安装到上述基板上；所述安装装置用部件盒的特征在于，具有保持部件和导向带，上述保持部件将上述基板保持在紧密地与上述输送载体相接触的状态下，上述导向带用于保持上述保持部件，为了能够将上述保持部件通过上述安装装置安装在上述输送载体上，将上述保持部件在其与上述导向带一起卷绕的状态下容纳。
而且，可以采用以下的基板的保持输送方法，所述基板的保持输送方法利用上述安装装置用部件盒和安装有此安装装置用部件盒的安装装置，在上述装配工序中，通过上述安装装置将上述保持部件安装在上述输送载体上。
根据上述基板的保持输送方法，即使加热时在基板上产生热应力，因为保持部件将该基板保持在紧密地与输送载体相接触的状态下，所以可以可靠地防止基板从输送载体上浮起，即防止基板的翘曲。
另外，可以利用现有的装配线以及装置来制造通过将电子部件装配在基板上而构成的电子线路基板，并且，可利用现有的安装装置自动且高速地安装上述保持部件。
另外，在上述基板的保持输送方法中，由于在结构上是通过使上述保持部件弹性地滑动接触于输送载体并插入到其中，使得此保持部件与输送载体之间产生规定的卡定力，因此，只要设定上述卡定力，使得用只超过加热时的因基板热应力而产生的力的保持力能够保持基板，便既可以防止基板发生翘曲，而且也容易将保持部件安装到输送载体上或从该输送载体上拆下。
而且，在上述基板的保持输送方法中，只要做成配置上述保持部件以保持上述基板的边缘部的结构，便可以可靠地将容易从输送载体上浮起的基板的周缘部(外缘部)等保持在紧密地与输送载体相接触的状态下，有效地防止基板发生翘曲。在此，所提到的基板的边缘部是指不仅包括上述周缘部，还包括已被设置在该基板(包括被形成为基板之前的母材的状态)上的孔或狭缝等的内边缘部的概念。
附图说明
图1是本发明的实施例中的装配线的立体图。
图2是安装装置的部件进给器的立体图。
图3是已被放置在输送载体上的基板的立体图。
图4是沿着图3的A-A线剖开而得到的剖视图。
图5是保持销的主视图。
图6是部件盒的立体图。
图7是使用了托盘式的部件盒的情形的与图2相当的立体图。
具体实施方式
以下参照附图，就本发明的实施例进行说明。
图1表示装配线1中的主要部位，此装配线1用于将称为晶体管或电容器等元件以及IC芯片(集成电路)的各种电子部件(参照图2)11安装在称为薄壁PWB(印制线路板)或FPC(柔性印制电路)基板的例如具有0.01～1.0mm厚度的薄壁印制线路板(以下只称为基板)10的表面上。
如本图所示，在装配线1上，修整成所希望的形状的多个基板10被放置在一个输送载体12上，在此状态下各基板10与输送载体12一起被输送，同时要在各基板10上依次进行装配工序中的一连串的加工。另外，图中的箭头F表示基板10以及输送载体12的输送方向。
上述装配工序分为印制工序，安装工序和回流(reflow)工序，印制工序是利用印制装置2对被放置在输送载体12上的基板10进行所希望的图案的膏状焊锡印制；安装工序是利用作为电子部件自动搭载机的安装装置3向基板10上自动搭载各种电子部件11；回流工序是将电子部件11在已被搭载在基板10上的状态下用回流炉4加热到规定温度(220～280℃)，通过熔化了的膏状焊锡使各电子部件11导通并固定在基板10上。另外，相对于在高温下进行回流工序而言，印制工序和安装工序是在室温程度的常温下进行的。
经过了上述各工序中的加工之后的各基板10，在从输送载体12上被卸下来并进行了清洗和检查以后，作为电子线路基板而被制成产品。
以下结合图2来进行说明。安装装置3具有多个可相对于安装主体5进行替换的部件进给器6。由于这些部件进给器6是分别与各种电子部件11对应地设置的，所以在此进给器主体7上可以安装容纳了同一种的多个电子部件11的可替换的部件盒8。此部件盒8是通过在将所对应的电子部件11保持在导向带9上且卷绕在卷轴上的状态下将电子部件11容纳在壳体内而构成的。
这里，如图6所示，导向带9由压花传送带21和上盖带23构成，压花传送带21在其长度方向上并列地设有多个成为等间隔状态的压花(凹状部)22；上盖带23被安装在压花传送带21上，以便封闭各压花22。在各压花22内，以可被搭载在基板10上的姿势(状态)设置了电子部件11，各电子部件11以相等的间隔被排列在导向带9上，成为已被保持在其中的状态。另外，在导向带9上，并列地设有能够输送导向带9的输送孔24。
而且，如图2所示，随着安装主体5的动作，导向带9被间歇性地拉出，与此同时，由卷轴25来卷绕上盖带23，在此状态下已被排列在导向带9上的电子部件11被一个一个地配置在进给器主体7中的部件供给位置上。
已被配置在上述部件供给位置上的电子部件11被安装主体5的安装臂5a吸附保持，通过此安装臂5a进行动作，将电子部件11移动到已被放置在输送载体12上的基板10的规定位置，并且被搭载在该基板10上。
包括安装臂5a在内的安装装置3的动作控制由未图示的控制装置进行，此动作控制可以根据基板10和电子部件11来相应适当地进行。另外，在补充或更换电子部件11时，可通过更换部件盒8来对应。
在此，为了向安装装置3的安装主体5提供以紧密地与输送载体12的基板放置面接触的状态来保持基板10的保持销(保持部件，参照图3～图5)15，上述各部件进给器6之中的至少一个被构成为由进给器主体7和销用部件盒8A(安装装置用部件盒)进行协同动作的销用进给器6A。销用部件盒8A与另一部件盒8的不同点在于，前者不是将电子部件11而是将保持销15保持在导向带9上且以被卷轴卷绕的状态容纳在壳体内。
另外，与各电子部件11同样，各保持销15以可安装在输送载体上的姿势(状态)被容纳在导向带9的上述压花22内，成为以等间隔的方式被排列在导向带9上且被保持在其中的状态。而且，与其它的部件盒8同样，随着安装主体5的动作，导向带9被间歇性地拉出，同时由卷绕用卷轴25卷绕上盖带23，在此状态下已被排列在导向带9上的保持销15被一个一个地配置在进给器主体7中的部件供给位置上。此保持销15被安装臂5a吸附保持，并移动到输送载体12的规定位置，同时被安装在该输送载体12上。
如图3所示，此实施例中的基板10具有大致方形的外形，在输送载体12上的基板10的周缘部(外缘部)的各角部附近的部位上，分别安装上述保持销15。而且，通过已被安装在输送载体12上的各保持销15来抑制基板10的周缘部从输送载体12的基板放置面13浮起并进行保持。
以下结合图4来进行说明。在输送载体12上的基板10的角部附近，即在比基板10的周缘更外侧的部位上，分别设置可安装保持销15的插通孔14。另一方面，各保持销15具有插入到输送载体12的插通孔14的腿部16和被设置在此腿部16的基板10一侧(基端侧)的伞状的头部17。输送载体12的各插通孔14被形成为与基板放置面13大致正交，通过将各保持销15的腿部16插入到各插通孔14内，由头部17按住基板10的周缘部，该周缘部从输送载体12的基板放置面13的离开、即浮起便受到限定。在此状态下，基板10的周缘部由各保持销15的头部17的下表面和输送载体12的基板放置面13夹住。
在此，输送载体12是通过例如在玻璃纤维网(ガラスクロス)环氧树脂积层材料、铝、不锈钢、以及镁合金这样的材质比较硬的基材12a上涂上材质比较软的且具有满足10～1000g/cm2的弱粘接性的例如氟类或硅类树脂材料12b而形成的。基板放置面13是由树脂材料12b形成的，在被放置在此基板放置面13上的基板10上，依靠树脂材料12b的粘接力，抑制从基板放置面13上的浮起的保持力在发挥作用，同时，在沿着基板放置面13的方向上的定位也得以实现。另外，在各工序中的加工结束了以后，可以容易地将基板10从输送载体12上剥离开。另外，在将基板10放置在输送载体12上时，通过使用未图示的放置用夹具以及与此相对应的基板10的基准孔等，将基板10放置在输送载体12的规定位置上即可。
如图5所示，保持销15的腿部16是通过例如在周方向上隔开规定的间隔S设置多个弯曲的卡定爪16a而形成的，在腿部16的长度方向上，这些卡爪16a的大致中央部向径向外侧鼓出。各卡爪16a分别具有弹性，通过这些卡爪16a进行弹性变形且使上述间隔S变窄地进行位置变化，可以使腿部16的直径缩小。另外，腿部16缩径前的最大外径被设定成大于输送载体12的插通孔14的内径，这样的腿部16在使各卡爪16a与插通孔14的内表面进行弹性地滑动接触的同时，能够被插入到此插通孔14内。由此，在保持销15和输送载体12之间产生规定的卡力，其结果，在基板10的周缘部，由上述卡定力和输送载体12的粘接力这两者的合力保持基板10。
保持销15的腿部16的长度以及最大外径是与输送载体12的插通孔14相对应地进行设定的，作为其一个例子是，对于内径大约1mm的插通孔14，腿部16的长度L1被设定为约1.25mm，最大外径D1被设定为1.2mm。此时，保持销15的头部17的外径D2被设定为约1.5mm，且为了在被安装在输送载体12上的状态下具有能够对基板10进行保持的强度，头部17的厚度T2被设定为约1mm。另外，在头部17的下表面一侧(腿部16一侧)的部位上，设置具有相当于基板10的厚度(例如0.45mm)T3的圆板状的台座部18，上述腿部16从其下表面起延伸出来。另外，台座部18的外径D3被设定约0.9mm。
这样的保持销15由例如聚苯乙烯或丙烯酸树脂等热可塑性树脂，或者聚缩醛或环氧树脂等热硬化性树脂，或者不锈钢或铝等金属材料构成，而且是具有耐热性和挠性的。另外，在上述特性的基础上，为了防止因静电而导致带电，保持销15最好具有导电性。
而且，在此实施例中，在作为回流工序的上一个工序的安装工序中，利用现有的安装装置3将各保持销15自动且高速地安装在输送载体12上。另外，在将保持销15从输送载体12上拆下时，通过使用具有与各保持销15相对应的顶出销的未图示的顶出用夹具等，便可从输送载体12的下表面一侧将各保持销15的腿部16从插通孔14顶出。
此时，如果进行设定，使上述顶出销的前端不是推压保持销15的各爪部的前端而是推压头部17(台座部18)的下表面，则可不损坏各卡定爪16a而顺利地拆下各保持销15。
如上所述，上述实施例中的销用部件盒8A是在装配工序中使用的部件，在此装配工序中，在电子部件11通过安装装置3被搭载在已被放置在输送载体12上的基板10上以后，通过将该基板10加热到规定温度而使电子部件11安装到基板10上；并且此销用部件盒8A也是为了能够将保持销15通过安装装置3安装在输送载体12上，通过将已被保持在导向带9上的保持销15与导向带9一起在被卷绕在卷轴上的状态下容纳而构成的部件。
而且，通过利用上述销用部件盒8A和安装此销用部件盒8A而构成的安装装置3，在上述装配工序中，能够采用通过安装装置3将保持销15自动且高速地安装在输送载体12上的基板的保持输送方法。
根据上述基板的保持输送方法，即使加热时在基板10上产生热应力，因为通过保持销15将该基板10保持在紧密地与输送载体12相接触的状态下，所以可以可靠地防止基板10从输送载体12上浮起，即防止基板10的翘曲。
这里，在近年来的电子线路基板中，考虑到环境保护对策，多采用不含溴或氯的卤素类阻燃材料等所谓无卤素基板、或不含铅(Pb)的所谓无铅焊锡，但在这种情况下，由于无卤素基板在回流时容易翘曲，无铅焊锡的熔化温度较高(250～280℃)，所以在防止基板翘曲的方面是不利的。
但是，如果利用上述基板的保持输送方法，即使当使用在加热时容易翘曲的极薄基板或无卤素基板，或者熔化温度较高的无铅焊锡来制造电子线路基板时，也可以可靠地防止基板翘曲，因此可以提高合格率，控制制造成本。
另外，在上述基板的保持输送方法中，通过使保持销15与输送载体12弹性地滑动接触，同时将之插入到输送载体12中，可以使该保持销15与输送载体12之间产生规定的卡定力，因此，如果设定上述卡定力，依靠刚超过因加热时基板10上的热应力产生的力的保持力能够对基板10进行保持，那么就既可以防止基板10产生翘曲，也可以容易使保持销15安装到输送载体12上和使之从输送载体12上拆下。
而且，在上述基板的保持输送方法中，如果做成将保持销15配置成对基板10的周缘部进行保持的结构，则可以可靠地将容易从输送载体12上浮起的基板10的周缘部保持在紧密地与输送载体12相接触的状态下，有效地防止基板10发生翘曲。
而且，可利用现有的装配线和装置来制造通过将电子部件11装配在基板10上而构成的电子线路基板，并且，可以利用现有的安装装置3来自动且高速地安装保持销15。
在此，在装配线1中，由于印制工序、安装工序和回流工序是作为一连串的工序被进行的，所以最好不在各工序之间加入安装保持销15的工序，这是因为加入安装保持销15的工序需要对现有的装配线1进行较大的变更。另外，虽然也可以像现有的利用带状物来固定基板10的方法那样，考虑在印制工序之前安装保持销15，但由于保持销15的头部17的厚度比上述带状物的厚度(约80μm)厚得多，所以，既妨碍膏状焊锡印制，又与现有的利用带状物的方法一样增加了作业工时数。
因此，利用现有的安装装置3来安装对基板10进行保持的保持销15这样的上述基板的保持输送方法，不仅可以抑制设备成本，在能够实现提高生产效率的方面也是很有效的。
另外，本发明是不局限于上述实施例的，而是也可以例如像图7所示的安装装置103那样，安装通过将多个电子部件11容纳在托盘主体107内而构成的托盘式部件盒108来代替上述部件进给器6。在托盘主体107内的部件放置面上并列地设有多个凹部109，同一种或多种电子部件11分别被放置在此凹部109内。此状态下的电子部件11直接被安装主体105的安装臂105a吸附保持，并且在移动到基板10的规定位置的同时被搭载在该基板10上。而且，这样的部件盒108之中的一个，被用作通过容纳保持销15而不是容纳电子部件11的销用部件盒(安装装置用部件盒)108A。
另外，各保持销15也可以是在基板10的周缘部等贯通而被插入到输送载体12内，而不是被插入到比输送载体12上的基板10周缘位于更外侧的部位上的结构。此时，作为基板10上的保持销15的贯通孔，可以利用在将基板10放置在输送载体12上时所用的定位用的基准孔(例如直径为3.2mm或4mm)。
而且，作为保持销15上的对基板10从输送载体12上分离进行限制的限制部，也可以不设定成伞状的头部17，而是设定成例如从腿部16的基端部延伸的臂状的结构。
而且，也可以是将保持销15配置成对设置在基板10上的孔或狭缝等内缘部进行保持的结构。这里，并不局限于多片基板或单片基板，例如也可以配置保持销15，以便在被作为基板10形成之前的母材的状态下在用输送载体12对其进行保持时，利用母材的周缘部以及被设置在上述周缘部上的孔或狭缝等的内缘部来保持该母材。
另外，输送载体12可以不是以粘接的方式对基板10进行保持的结构，它也可以是例如通过保持销15来进行基板10的沿着其基板放置面13的方向上的定位。这种情况，最好在搭载电子部件11之前先将保持销15安装在输送载体12上，或同时使用带状物等预先将基板10固定在输送载体12上。
而且，可以不是将电子部件或保持销通过被容纳在压花22内而被保持在导向带上的结构，而是也可以是例如通过粘接层或者通过被插入的方式被保持在导向带上的结构。
这里，作为对基板10进行保持的保持部件，并不局限于保持销15，也可以是例如按扣或图钉那样的部件。
而且，上述实施例的结构是一个例子，在不超出本发明宗旨的范围内当然可进行各种变更。
产业上的利用可能性
根据本发明，因为在利用加热时容易发生翘曲的极薄基板或无卤素基板、或者熔化温度较高的无铅焊锡来制造电子线路基板时，也可以可靠地防止基板的翘曲，因此可以提高合格率，抑制制造成本。
另外，因为可以利用现有的装配线和装置来制造上述那样的电子线路基板，并且可以利用安装装置自动且高速地安装上述保持部件，所以不仅可以控制设备成本，而且还可以提高生产效率。

Claims (4)

1.一种安装装置用部件盒，所述安装装置用部件盒在下述的安装工序中使用，所述安装工序是在将电子部件通过安装装置搭载在已被放置在输送载体上的基板上以后，通过将该基板加热到规定温度使上述电子部件安装到上述基板上；所述输送载体与所述基板一起被输送，其特征在于，所述安装装置用部件盒具有保持部件和导向带，上述保持部件具有：插入到上述输送载体上形成的插通孔的腿部、和设置在上述腿部的端部的伞状的头部，通过将上述腿部插入到上述插通孔中，由上述头部推压上述基板的周缘部，抑制上述基板从输送载体浮起；上述导向带用于保持上述保持部件，为了能够将上述保持部件通过上述安装装置安装在上述输送载体上，将上述保持部件在其与上述导向带一起卷绕的状态下容纳。
2.一种安装装置，其特征在于，具有根据权利要求1所述的安装装置用部件盒。
3.一种基板的保持输送方法，所述基板的保持输送方法被用于下述的安装工序中，所述安装工序是在将电子部件通过安装装置搭载在已被放置在输送载体上的基板上以后，通过将该基板加热到规定温度使上述电子部件安装到上述基板上；所述输送载体与所述基板一起被输送，其特征在于，保持部件具有：插入到上述输送载体上形成的插通孔的腿部、和设置在上述腿部的端部的伞状的头部，通过上述安装装置将上述保持部件的上述腿部插入到上述插通孔中，由上述头部推压上述基板的周缘部并将上述基板安装到上述输送载体上，由此抑制上述基板从输送载体浮起。
4.如权利要求3所述的基板的保持输送方法，其特征在于，通过使上述保持部件在与输送载体以弹性的方式滑动接触的同时插入到该输送载体内，使得该保持部件与该输送载体之间产生规定的卡定力。
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