JP2007000824A - 異物除去装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 プリント板ユニットの実装面に介在する異物を効果的に除去することのできる異物除去装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 プリント板ユニット１０の実装面１１に介在する異物を除去する異物除去装置であって、プリント板ユニット１０を所望の姿勢に保持する保持部１４と、繰り返し波形を有する連続衝撃波を発生する電磁バイブレータ１５と、衝撃波発生部１５で発生した連続衝撃波を上記保持部１４により保持されたプリント板ユニット１０に伝達する伝達板１２とを備えた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プリント板ユニットの実装面に介在する異物を除去する異物除去装置に関する。

従来、電子デバイスに付着した塵埃などの異物を振動で除去する方法が種々考案されている。例えば、ブラウン管の外壁を振動発生装置により振動させながらブラウン管を種々の傾斜角に変化させてブラウン管内部のシャドウマスクなどの障害物の隙間に介在する異物を除去するというブラウン管の除塵方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

また、半導体製造装置においてウエハを置くために使用されるチャック表面の超音波振動によるクリーニングを行う機能をチャック自体に持たせるようにしたウエハチャックが開示されている（例えば、特許文献２参照）。
特開昭５８−６１５４３号公報（第１−２頁、図７） 特開２０００−１９５９３０号公報（第１−３頁、図１）

しかし、表面に複数の部品が実装されたプリント板ユニットの場合には、実装された複数の部品が異物を除去する際の障碍物となるため、上記の各特許文献に開示されたような方法では十分に除去することができず、プリント板ユニットに適した異物除去装置の出現が切望されている。

図８は、従来のプリント板ユニットの異物除去方法を示す概要図であり、図９は、図８に示した異物除去方法における問題点の説明図であり、図１０は、従来のプリント板ユニットの異物除去方法における衝撃波の波形を示す図である。

図８、図９、および図１０に示すように、この異物除去方法は、プリント板ユニット９０のプリント板９１上の複数箇所に設定された衝撃有効ポイント９２に、ルーコンハンマ９６を用いて１回の打撃で加速度約５Ｇの単発波形の衝撃波が２回／ｓｅｃ加えられる打撃を数千回繰り返すことによって、プリント板ユニット９０に取り付けられた実装部品類の隙間に入り込んだ異物９５を除去するという方法である。

しかし、プリント板ユニットの実装部品類の中には、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）９３が含まれており、このＢＧＡ９３の入出力端子用バンプ（障碍物）９４は極めて狭いピッチでかつ多様なパターン（正規／千鳥／ランダム）でプリント板ユニット上に配置されているため、バンプ９４どうしの間に進入した異物９５は、ハンマ９６による数千回の繰返し衝撃でも十分に除去できずに残留することがある。この残留した異物９５が導電性異物であった場合には、端子間ショートなどが発生するので、そのプリント板ユニットは不良品として廃棄されることとなる。

また、上記のような衝撃波による異物除去方法では、耐衝撃を超える過度な衝撃を与えてしまうことによりプリント板ユニット自体が破壊してしまう危険性があり、プリント板ユニットの製造不良、素子不良などプリント板ユニットに潜在している不良を摘出するスクリーニングの段階において不良品が多発するという問題もある。

そこで、衝撃波による異物除去方法に代わり、エアーブローまたはバキュームなどを利用した異物除去方法が考案されている。

図１１は、エアーブローおよびバキュームを利用した異物除去方法の概要図であり、図１２は、図１１に示した異物除去方法における問題点を示す図である。

図１１に示すように、この異物除去方法では、プリント板ユニット９０のプリント板９１と、ＢＧＡ９３の、バンプ９４との間に進入した異物９５を、エアーブロー９７およびバキューム９８による空気流で除去するようになっている。

しかし、この方法では、エアーブロー９７のエアー圧力またはバキューム９８の吸引圧力を極端に高くしない限りは、ＢＧＡ９３内の中央部まで気流が到達せず異物９５を完全に除去することができない。

また、図１２に示すように、プリント板ユニット９０のプリント板９１に実装されたコネクタ９８に付着している異物９５が、エアーブロー９７で吹き飛ばされて他の部品、例えばコネクタ９９内へ入り込み、端子間ショートなどの不具合を発生させるという問題がある。

本発明は、上記事情に鑑み、プリント板ユニットの実装面に介在する異物を効果的に除去することのできる異物除去装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明の異物除去装置は、
表面に複数の部品が実装されたプリント板ユニットの、上記部品が実装された実装面に介在する異物を除去する異物除去装置において、
上記プリント板ユニットを所望の姿勢に保持する保持部と、
繰り返し波形を有する連続衝撃波を発生する衝撃波発生部と、
上記衝撃波発生部で発生した連続衝撃波を上記保持部により保持されたプリント板ユニットに伝達する伝達部材とを備えたことを特徴とする。

本発明の異物除去装置によれば、プリント板ユニットを所望の姿勢に保持した状態で連続衝撃波を加えることによって、プリント板ユニットの実装面に介在する異物を効果的に除去することができる。

ここで、上記衝撃波発生部が、電磁バイブレータであることが好ましい。

本発明の異物除去装置を上記のように構成した場合は、操作性および保守性の高い異物除去装置を実現することができる。

また、上記保持部が、上記実装面を下向きに保持するものであることも好ましい。

本発明の異物除去装置を上記のように構成した場合は、特に、プリント板ユニットに実装されたコネクタ内に入り込んだ異物を効果的に除去することができる。

また、上記プリント板ユニットに向かって送風する送風装置を備えたものであることも好ましい。

本発明の異物除去装置を上記のように構成した場合は、異物除去装置の異物除去効果を高めることができる。

また、上記送風装置に加え、上記プリント板ユニットからの吸気を行う吸気装置を備えたものであることも好ましい。

本発明の異物除去装置を上記のように構成した場合は、異物除去装置の異物除去効果をさらに高めることができる。

さらに、上記吸気装置により吸気された気体に含まれる異物を回収する異物回収装置を備えたものであることも好ましい。

本発明の異物除去装置を上記のように構成した場合は、回収後の異物を分析することにより、プリント板ユニットの品質向上のための有用な情報を得ることができる。

さらに、上記連続衝撃波によりプリント板ユニットが受ける衝撃の強さを測定するセンサと、該センサにより測定された衝撃値を監視する監視部とを備えたものであることも好ましい。

本発明の異物除去装置を上記のように構成した場合は、プリント板ユニットが受ける衝撃の強さを容易に監視することができるので、過大な衝撃値によるプリント板ユニットの破壊を防止することができる。

本発明によれば、プリント板ユニットの実装面に介在する異物を効果的に除去することのできる異物除去装置を実現することができる。

以下図面を参照して本発明の異物除去装置の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の異物除去装置の一実施形態を示す概要図（ａ）およびその一部拡大図（ｂ）である。

図１（ａ）に示すように、この異物除去装置１は、プリント板ユニット１０の実装面１１（図１（ｂ）参照）に介在する異物１０ｄを除去する異物除去装置であって、プリント板ユニット１０を所望の姿勢に保持する保持部１４と、繰り返し波形を有する連続衝撃波を発生する電磁バイブレータ１５と、衝撃波発生部１５で発生した連続衝撃波を上記保持部１４により保持されたプリント板ユニット１０に伝達する伝達板１２とを備えている。

なお、本実施形態における伝達板１２は、本発明にいう伝導部材に相当する。

このように、伝達板１２を介してプリント板ユニット１０に連続衝撃波が伝えられると、図１（ｂ）に示すように、プリント板１０ａとＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）１０ｂのバンプ１０ｃの間に挟まれて存在する異物１０ｄは連続衝撃波により矢印に示すように下方に落下する。

この実施形態における電磁バイブレータ１５は、本発明にいう衝撃波発生部に相当する。なお、この衝撃波発生部は電磁バイブレータのみに限られるものではなく、繰り返し波形を有する連続衝撃波を発生するものであれば、どのようなタイプのものを用いてもよいが、操作性および保守性などの点から電磁バイブレータを用いることが好ましい。

この実施形態では、図１（ａ）に示したように、プリント板ユニット１０は保持部１４により倒立状態に固定されており、プリント板ユニット１０の実装面１１の反対側に取り付けられた電磁バイブレータ１５で発生した連続衝撃波が、伝達板１２を介してプリント板ユニット１０に伝えられるようになっている。

図２は、プリント板ユニットに加えられる連続衝撃波の波形を示すグラフである。

図２には、加速度約０．７Ｇ、６０回／ｓｅｃ（６０Ｈｚ）の繰り返し波形を有する連続衝撃波の波形が示されている。

次に、上記の本実施形態の連続衝撃波を用いて行った異物除去効果確認テストの結果について説明する。
（１）衝撃による影響の減少による製品信頼度向上効果
従来のルーコンハンマ打撃法（図８参照）に比較して本発明による電磁バイブレータ衝撃を適用したことによる製品信頼度向上効果は以下のとおりであった。
・衝撃（Ｇ）
従来 ： Ａｖｅ ４．２， Ｍａｘ ６．７Ｇ
本発明： Ａｖｅ ０．７， Ｍａｘ １．０Ｇ
効果 ： Ａｖｅ▲３．５Ｇ，Ｍａｘ▲５．７Ｇ
すなわち、本発明によれば、従来法の約１／６の衝撃（Ｇ）で十分であり、それにより製品信頼度は６倍に向上すると推定される。
・応力（με）
従来 ： Ａｖｅ ２５， Ｍａｘ ４０
本発明： Ａｖｅ ８．０， Ｍａｘ ８．９
効果 ： Ａｖｅ▲１７， Ｍａｘ▲３１．１
すなわち、本発明によれば、応力（με）は従来法の約１／３に減少しており、これにより製品信頼度は３倍に向上すると推定される。
（２）異物除去時間短縮効果
・工数
従来 ： １．００ｈ
本発明： ０．０３ｈ
効果 ：▲０．９７ｈ
すなわち、本発明によれば、工数は従来法よりも９７％削減されており、これにより大幅なコスト削減が見込まれる。

上記のように、本実施形態の異物除去装置では電磁バイブレータにより、従来のルーコンハンマ打撃における衝撃波の３０倍の速度、１／６の衝撃力、１／３の応力の連続衝撃波を安定的に供給することにより、プリント板ユニットに存在する塵埃などの異物を効果的に除去することができる。

また、本発明の異物除去装置によれば、従来のルーコンハンマ打撃による異物除去方法で問題となっていた、耐衝撃度を超える過度な衝撃によるプリント板ユニット自体の破壊の危険性を減少することができる。また、プリント板ユニットの製造不良、素子不良などプリント板ユニットの不良を摘出するスクリーニングの段階において不良品が多発するという問題も解消される。

また、従来のルーコンハンマ打撃による何千回の打撃（単発振動）と等価の異物除去が、従来の約１／３０という短時間で、且つ自動的に実行可能となり大きなコスト削減効果を得ることができる。

図３は、本実施形態に備えられる衝撃位置変更機構を示す図である。

図３（ａ）（側面図）および（ｂ）（正面図）に示すように、この異物除去装置１’には、電磁バイブレータ１５をＸ方向に移動自在に支持するＸ方向スライドバー１６、Ｘ方向スライドバー１６を支持するスライドベアリング１８、スライドベアリング１８をＹ方向に移動自在に支持するＹ方向スライドバー１７を有する衝撃位置変更機構１９が備えられている。

この衝撃位置変更機構１９を備えた異物除去装置１’では、電磁バイブレータ１５によるプリント板ユニット１０への衝撃位置を任意に変更することができるので、異物除去対象となるプリント板ユニット１０内に介在する異物の実態に合った衝撃位置に電磁バイブレータ１５を移動させることにより効率的な異物除去を行うことができる。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。

図４は、本発明の異物除去装置の第２の実施形態を示す概要図（ａ）、および回収された異物の拡大図（ｂ）である。

図４（ａ）に示すように、この第２の実施形態の異物除去装置２は、プリント板ユニット１０の上側に、プリント板ユニット１０に向かって送風する吹出しファンユニット２１と、プリント板ユニット１０の下側に、プリント板ユニット１０からの吸気を行うバキュームユニット２２とを備えており、振動により落下した異物を、吹出しファンユニット２１およびバキュームユニット２２によりプリント板ユニット１０から強制的に除去するようになっている。

さらに、この第２の実施形態では、バキュームユニット２２には、バキュームユニット２２により吸気された気体中に含まれている異物を回収するフィルタ２３が、落下した異物２４（図４（ｂ）参照）を回収できるように構成されている。フィルタ２３で回収された異物２４は分析され、いかなる内容物が含まれているかの把握を行うことにより、プリント板ユニットの品質向上のための有用な情報を得ることができる。

なお、上記吹出しファンユニット２１は、本発明にいう送風装置に相当するものであり、上記バキュームユニット２２は、本発明にいう吸気装置に相当するものであり、上記フィルタ２３は、本発明にいう異物回収装置に相当するものである。

次に、本発明の第３の実施形態について説明する。

図５は、本発明の第３の実施形態の異物除去装置の概要を示す図（ａ）およびその一部拡大図（ｂ）である。

この異物除去装置３では、図５（ａ）に示すように、保持部１４が、プリント板ユニット１０の角度を任意な角度で保持することができるように構成されており、図５（ｂ）に示すように、実装面１１を下向きに保持した状態で電磁バイブレータ１５で発生した連続衝撃波をプリント板ユニット１０に伝達するようになっている。

このように構成したことにより、図５（ｃ）に示すように、プリント板ユニット１０に実装されたコネクタ３０の内部に入り込んだ異物３１を下方に向かって効果的に落下させることができる。

次に、本発明の第４の実施形態について説明する。

図６は、本発明の第４の実施形態の異物除去装置の概要を示す図であり、図７は、図６に示した異物除去装置による衝撃値監視結果を示すグラフである。

図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、この異物除去装置４は、連続衝撃波によりプリント板ユニット１０各部が受ける衝撃の強さを測定する複数のＧセンサ４０と、これら複数のＧセンサ４０により測定された衝撃値を監視する監視部４１と、複数のＧセンサ４０からの測定信号を監視部４１に伝達するケーブル４２と、監視結果を画面上に表示する表示装置４３とを備えている。

図７に示すように、上記複数のＧセンサ４０および監視部４１によりプリント板ユニット１０各部（ＣＨ１，ＣＨ２，ＣＨ３，…）が受ける加速度Ｇ（衝撃の強さ）を表示装置４３に表示することにより、プリント板ユニット１０各部が受ける衝撃値を容易に監視することができる。

このように構成した異物除去装置４により、出荷時におけるスクリーニング試験の際のプリント板ユニットへの過度の衝撃を与えることなしに、プリント板ユニットの実装面に介在する異物を効果的に除去することができる。

本発明の異物除去装置の一実施形態を示す概要図（ａ）およびその一部拡大図（ｂ）である。 プリント板ユニットに加えられる連続衝撃波の波形を示すグラフである。 本実施形態に備えられる衝撃位置変更機構を示す図である。 本発明の異物除去装置の第２の実施形態を示す概要図（ａ）、および回収された異物の拡大図（ｂ）である。 本発明の第３の実施形態の異物除去装置の概要を示す図（ａ）およびその一部拡大図（ｂ）である。 本発明の第４の実施形態の異物除去装置の概要を示す図である。 図６に示した異物除去装置による衝撃値監視結果を示すグラフである。 従来のプリント板ユニットの異物除去方法を示す概要図である。 図８に示した異物除去方法における問題点の説明図である。 従来のプリント板ユニットの異物除去方法における衝撃波の波形を示す図である。 エアーブローおよびバキュームを利用した異物除去方法の概要図である。 図１１に示した異物除去方法における問題点を示す図である。

符号の説明

１，１’２，３，４ 異物除去装置
１０ プリント板ユニット
１０ａ プリント板
１０ｂ ＢＧＡ
１０ｃ バンプ
１０ｄ 異物
１１ 実装面
１２ 伝達板
１４ 保持部
１５ 電磁バイブレータ
１６ Ｘ方向スライドバー
１７ Ｙ方向スライドバー
１８ スライドベアリング
１９ 衝撃位置変更機構
２１ 吹出しファンユニット
２２ バキュームユニット
２３ フィルタ
２４ 異物
３０ コネクタ
３１ 異物
４０ Ｇセンサ
４１ 監視部
４２ ケーブル
４３ 表示装置
９０ プリント板ユニット
９１ プリント板
９２ 衝撃有効ポイント
９３ ＢＧＡ
９４ バンプ
９５ 異物
９６ ルーコンハンマ
９７ エアーブロー
９８ バキューム
９９ コネクタ

Claims (7)

1. 表面に複数の部品が実装されたプリント板ユニットの、前記部品が実装された実装面に介在する異物を除去する異物除去装置において、
   前記プリント板ユニットを所望の姿勢に保持する保持部と、
   繰り返し波形を有する連続衝撃波を発生する衝撃波発生部と、
   前記衝撃波発生部で発生した連続衝撃波を前記保持部により保持されたプリント板ユニットに伝達する伝達部材とを備えたことを特徴とするプリント板ユニットの異物除去装置。
2. 前記衝撃波発生部が、電磁バイブレータであることを特徴とする請求項１記載の異物除去装置。
3. 前記保持部が、前記実装面を下向きに保持するものであることを特徴とする請求項１記載のプリント板ユニットの異物除去装置。
4. 前記プリント板ユニットに向かって送風する送風装置を備えたことを特徴とする請求項１記載のプリント板ユニットの異物除去装置。
5. 前記送風装置に加え、前記プリント板ユニットからの吸気を行う吸気装置を備えたことを特徴とする請求項４記載のプリント板ユニットの異物除去装置。
6. 前記吸気装置により吸気された気体に含まれる異物を回収する異物回収装置を備えたことを特徴とする請求項５記載のプリント板ユニットの異物除去装置。
7. 前記連続衝撃波によりプリント板ユニットが受ける衝撃の強さを測定するセンサと、該センサにより測定された衝撃値を監視する監視部とを備えたことを特徴とする請求項１記載のプリント板ユニットの異物除去装置。

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