JP2007281261A

JP2007281261A - 基板ハンドリング装置

Info

Publication number: JP2007281261A
Application number: JP2006106990A
Authority: JP
Inventors: Koji Suzuki; 鈴木　　孝治
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2006-04-07
Filing date: 2006-04-07
Publication date: 2007-10-25

Abstract

【課題】複数の基板どうしを部分的に仮固定したユニットの形態の基板を好適に保持できる基板ハンドリング装置の提供。
【解決手段】基板ハンドリング装置８０は、配線基板ユニット３１の周縁部の各々異なる部位を保持する複数の基板保持部材８７と、複数の基板保持部材８７の各々の位置を基板表面に沿った所定の方向に変位させて基板全体にテンションを付与するテンション付与機構８９と備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板を保持することが可能な基板ハンドリング装置に関する。

フレキシブル基板とリジッド基板とを個別に作製した後、各基板上の電極パッドどうしを半田を介して接合することで、フレキシブル・リジッド配線板を製造する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、このような基板を製造する製造工程においては、基板の周縁部を矩形状にアームで保持しつつ工程内で搬送できるように構成された基板搬送装置なども提案されている（例えば、特許文献２参照）。

ところで、上記したフレキシブル・リジッド配線板の製法の一つとして、まず各基板の電極パッドどうしの位置合わせをして各基板の樹脂部分を熱溶着などにより仮固定した後、プレス機にて最終的な基板どうしの本固定を行うといった製法が採られる場合がある。
特開２００４−１８６３７５号公報特開平１１−２５４３７４号公報

しかしながら、このような製法を採用する場合、仮固定状態のフレキシブル基板とリジッド基板とのユニット基板をプレス機側に搬送する過程で、このユニット基板の被保持部分となるリジット基板が比較的薄い場合には、基板の反りやたわみなどが原因で仮固定部分が剥離することがあり、歩留まり悪化の要因となっている。

そこで本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、複数の基板どうしを部分的に仮固定した例えばユニットの形態の基板などを好適に保持することができる基板ハンドリング装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る基板ハンドリング装置は、基板の周縁部の各々異なる部位を保持する複数の基板保持部材と、前記複数の基板保持部材の各々の位置を基板表面に沿った所定の方向に変位させて基板全体にテンションを付与するテンション付与機構と、を具備することを特徴とする。

また、本発明に係る基板ハンドリング装置は、前記テンション付与機構が、前記複数の基板保持部材が固定され、これらの基板保持部材が前記基板を保持している状態で前記基板と対向する位置に配置されるフレームと、前記フレームの周縁部に互いに離間して設けられた一対の取手部と、前記一対の取手部の周辺部分から架け渡されたワイヤと、前記一対の取手部に設けられ、前記取手部を握る握り動作に連動させて前記ワイヤにテンションを付与するワイヤ引張機構と、を備えることを特徴とする。

また、本発明の基板ハンドリング装置は、前記複数の基板保持部材の前記フレームに対する固定位置を可変する固定位置可変機構をさらに備えるものであってもよい。さらに、前記基板保持部材は、基板表面に吸着される吸盤を備えて構成されていてもよいし、また、前記基板表面を両側から挟持する一対のクランプ部材を備えて構成されていてもよい。

ここで、ハンドリングの対象の基板が、少なくとも二つ以上の配線基板を局所的に固定した仮固定状態のユニット基板である場合、基板の反りやたわみなどが原因で仮固定部分が剥離してしまうことなどを抑制することができる。

このように本発明によれば、複数の基板どうしを部分的に仮固定した例えばユニットの形態の基板などを好適に保持することが可能な基板ハンドリング装置を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づき説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る基板ハンドリング装置を示す斜視図であり、図２は、この基板ハンドリング装置を側面方向からみた断面図であり、図３は、図２の基板ハンドリング装置によって、ハンドリング中の配線基板ユニット全体にテンションが付与された状態を示す断面図である。

すなわち、この実施形態の基板ハンドリング装置８０は、図１〜図３に示すように、配線基板ユニット（仮固定状態のフレキシブル・プリント配線板）３１の周縁部の各々異なる部位を保持する吸盤で構成された複数の基板保持部材８７と、複数の基板保持部材８７の各々の位置を配線基板ユニット３１の基板表面に沿った所定の方向（Ｙ１−Ｙ２方向）に変位させて基板全体にテンションを付与するテンション付与機構８９とを備える。

ここで、まず、基板ハンドリング装置８０に保持される保持対象の配線基板ユニット３１の構成を図４ａ〜図４ｃ及び図５に例示する。ここで、図４ａ〜図４ｃは、配線基板ユニットの製造工程の一例を示す断面図、図５は、配線基板ユニットの一例を示す平面図である。

図４ａに示すように、リジッド基板２３は、例えば、ビー・スクエア・イット［B2it］（登録商標）などの層間接続法を用い、ガラス−エポキシ系プリプレグなどで構成された複数の絶縁層５７どうしの間を挟む位置にある導体パターン（ランド部５３、５６を含む）を垂直配線部５５で層間接続して構成された例えば８層のプリント配線板である。また、各リジッド基板２３は、フレキシブル基板２７（の導体バンプ５１）との接続部分である当該基板本体の辺部の端縁に座繰り加工を施し、接続すべきフレキシブル基板２７の厚さと同等もしくはそれよりも深く座繰って接続端子となる上記ランド部（接続パッド部）５３を形成した段差部４７を有する。

一方、フレキシブル基板２７は、図４ｂに示すように、例えばポリイミド製の基材フィルム５８の各面に各々形成された導体パターン（接続端子部２７ｂを含む）を垂直配線部で層間接続して構成された例えば２層のフレキシブル・プリント配線板である。さらに、フレキシブル基板２７には、接続端子部２７ｂ上に例えば銀ペーストなどの導電性物質により端子間接続用の突起部としての導体バンプ５１が形成されている。フレキシブル基板２７では、この導体バンプ５１の形成面側（図４ｃ中の下側）に、当該導体バンプ５１の先端が外部に突き出す（露出する）ようにガラス−エポキシ系のプリプレグ５４が積層配置されている。

さらに、図４ｃに示すように、これら（二つの）リジッド基板２３とフレキシブル基板２７とは、仮止め用加熱装置１９による仮止め後、真空多段プレス機によって互いが固着される。ここで、フレキシブル基板２７の導体バンプ５１が塑性変形してリジッド基板２３側のランド部５３と電気的且つ機械的に接続されるとともに、フレキシブル基板２７側のプリプレグ５４がリジッド基板２３の絶縁層と加熱融着される。ここで、上記した段差部４７は、フレキシブル基板２７の主面（図４ｃ中の上面）とリジッド基板２３の主面とを実質的に等高若しくはこれよりも低位置に配置したかたちで、互いを接合することができ、これにより、部品実装の際や後工程で行われ得るスクリーン印刷の際などに、フレキシブル基板２７の主面が障害となることを阻止できる。

次に、図５に例示された配線基板ユニットについて説明する。図５に示す配線基板ユニット（フレキシブル・リジッド配線板）３１では、基板支持枠２１に、リジッド基板２３を、段差部４７が互いに対向するように配置し、各リジッド基板２３の対向する段差部４７に跨って、フレキシブル基板２７が取り付けられている。

さらに、仮止め加熱装置１９によるリジッド基板２３とフレキシブル基板２７との仮止め（仮固定）の工程を図６ａ〜図６ｄに基づき説明する。
図６ａ〜図６ｄに示すように、リジッド基板２３とフレキシブル基板２７との仮止めは、リジッド基板２３の段差部４７に設けられたランド部５３と、フレキシブル基板２７の導体バンプ５１とを位置合わせした後、仮止め用加熱装置１９の先端部１９ａでフレキシブル基板２７のコーナ部分の端縁２７ａをリジッド基板２３側の段差部４７にスポット熱融着することで行われる。詳細には、図６ｄに示す熱融着部分２７ｃとは、フレキシブル基板２７の導体バンプ５１を貫通させたプリプレグ５４とリジッド基板２３側の段差部４７とが熱融着される部位である。

次に、基板ハンドリング装置８０の構造について、上記図１〜図３に加え、図７及び図８に基づき詳細に説明する。ここで、図７は、基板ハンドリング装置８０に設けられた固定位置可変機構８８の構造を詳細に示す断面図であり、また、図８は、基板ハンドリング装置８０に設けられたテンション付与機構８９の一部を構成するワイヤ引張機構８４ａの構造を詳細に示す部分断面図である。

図１〜図３に示すように、基板ハンドリング装置８０のテンション付与機構８９は、上記の複数の基板保持部材８７が固定され、これらの基板保持部材８７が配線基板ユニット３１を保持している状態で、配線基板ユニット３１と対向する位置に配置される視認性の向上を図った矩形枠状のフレーム８５と、フレーム８５の周縁部（周縁部の対向する一組の辺部）に互いに離間して設けられた一対の取手部８４と、一対の取手部８４の周辺部分から架け渡されたワイヤ８１と、一対の取手部８４に設けられ、取手部８４を握る握り動作に連動させてワイヤ８１にテンションを付与するワイヤ引張機構８４ａと、で構成される。

上述した複数の基板保持部材８７は、矩形枠状のフレーム８５の各コーナ部近傍、周縁の各辺部の中央部分近傍に配置されている。ここで、本実施形態の基板ハンドリング装置８０には、図１及び図７に示すように、個々の基板保持部材８７のフレームに対する固定位置を可変する固定位置可変機構８８が設けられている。すなわち、この固定位置可変機構８８は、フレーム８５に形成された溝部８０ａ、８０ｂ、８０ｃと、個々の基板保持部材８７に設けられたフランジ部８７ｃ及び雄ねじ部８７ｄと、この雄ねじ部８７ｄと螺合するナット８７ｅと、で実現されている。

上記溝部８０ｂは、フレーム８５の各コーナ部近傍に断面Ｌ字状に形成されている。また、溝部８０ａ、８０ｃは、フレーム８５の周縁の各辺部の中央部分近傍に断面Ｔ字状又は断面Ｉ字状に形成されている。なお、これらの溝部８０ａ、８０ｂ、８０ｃは、フレーム８５上の全ての基板保持部材８７の固定部分に形成されているが、図１では、一部の溝部の図示を省略している。一方、個々の基板保持部材８７は、図７に示すように、一端部に吸盤８７ａを備えたシャフト８７ｂを有しており、上述したフランジ部８７ｃは、このシャフト８７ｂの中央部分に形成され、さらに上記の雄ねじ部８７ｄは、シャフト８７ｂの他端部に形成されている。

つまり、図７に示すように、溝部８０ａ、８０ｂ、８０ｃに挿通されたシャフト８７ｂの雄ねじ部８７ｄに螺合するナット８７ｅと、シャフト８７ｂ上のフランジ部８７ｃとでフレーム８５を両側から挟持するようにして、個々の基板保持部材８７は、フレーム８５上に固定される。これにより、図１及び図７に示すように、この溝部８０ａ、８０ｂ、８０ｃを通じて当該フレーム８５の表面に沿った方向（Ｙ１−Ｙ２／Ｘ１−Ｘ２方向）に基板保持部材８７を移動させることができ、これらの溝部の長さ範囲の所望の位置で、基板保持部材８７をフレーム８５上に固定することができる。

また、ワイヤ引張機構８４ａは、図１〜図３及び図８に示すように、一対の取手部８４に対して固定的に設けられた固定シャフト８２と、この固定シャフト８２上で例えば矢印Ｓ２方向に回転しつつワイヤ８１を中継（支持）する中継プーリ８２ａと、フレーム８５上に立設され且つ一対の取手部８４に各々一組ずつ設けられた支柱７２の長手方向（矢印Ｚ１−Ｚ２方向）に沿って昇降自在な昇降シャフト８３と、昇降シャフト８３上にワイヤ８１の一端部及び他端部を係止するワイヤ係止部材８３ａと、から構成されている。ここで、上記昇降シャフト８３の各端部は、一組の支柱７２に形成された長孔７１内に係合されており、これにより、昇降シャフト８３は、支柱７２の長手方向（矢印Ｚ１−Ｚ２方向）に沿って昇降自在となる。

すなわち、このようなワイヤ引張機構８４ａを含むテンション付与機構８９を備えた基板ハンドリング装置８０では、複数の基板保持部材８７が配線基板ユニット３１に吸着された状態で、取手部８４の昇降シャフト８３を握り込む（グリップする）ことで、ワイヤ８１にテンションが付与され、フレームが反り返るように僅かに撓むことになる。

これにより（取手間が狭くなることで）、複数の基板保持部材８７（吸盤８７ａ）が外側に変位し（拡がり）、これに追従して、配線基板ユニット３１全体が基板表面に沿って拡がる方向にテンションが付与されることになる。

したがって本実施形態の基板ハンドリング装置８０によれば、配線基板ユニット３１の搬送中に生じる反りやたわみなどの要因で仮固定部分（熱融着部分２７ｃ）が剥離してしまうことなどを抑制することができる。

ここで、上述した吸盤型の基板保持部材８７に代えて、図９及び図１０に示すように、配線基板ユニット３１の基板表面を両側から挟持する一対のクランプ部材９１、９２で構成された基板保持部材９０を適用してもよい。すなわち、この基板保持部材９０は、クランプ部材９１を備える支持部材９９に対して、クランプ部材９２が、支軸９４を介して回動可能に構成されている。さらに、支持部材９９内の空洞部９７及びクランプ部材９２の空洞部９８内には、上記のワイヤ引張機構８４ａ（の昇降シャフト８３上のワイヤ係止部材８３ａ：図３、図８参照）に一端部がつながるワイヤ９６が設けられている。このワイヤ９６の他端部は、中継プーリ９３を介して係止部９５に係止されている。これにより、取手部８４を握る握り動作に連動させて、図９及び図１０に示すように、クランプ部材９１、９２の開閉、すなわち基板保持部材９０による配線基板ユニット３１の保持／非保持を選択することができる。

以上、本発明を実施の形態により具体的に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。すなわち、基板保持部材に例えば多孔質板などを適用し、真空吸着により配線基板ユニット３１を保持するようにしてもよい。つまり例えば、基板保持部材に真空配管を接続し、さらに、この真空配管に対して、真空ＯＮ−ＯＦＦ切り替えバルブや真空発生ポンプなどを設けてもよい。この真空発生ポンプは、電動モータなどの動力を用いてもよいし、手動ポンプを基板ハンドリング装置８０上に設置して昇降シャフト８３と連結し、この昇降シャフト８３の昇降動作にて真空を発生させるようにしてもよい。また、上記の真空ＯＮ−ＯＦＦ切り替えバルブのスイッチ部は、昇降シャフト８３に連結してもよいし、フレーム８５上に別途設置してもよい。

本発明の実施形態に係る基板ハンドリング装置を示す斜視図。図１の基板ハンドリング装置を側面方向からみた断面図。図１の基板ハンドリング装置が、ハンドリング中の配線基板ユニット全体にテンションが付与された状態を示す断面図。図１の配線基板ユニット製造装置により、フレキシブル基板に後に組み付けられるリジッド基板の構造を示す断面図。図４ａのリジッド基板がフレキシブル基板に組み付けられる直前の状態を示す断面図。図４ｂのフレキシブル基板とリジッド基板とが組み付けられた状態を示す断面図。図１の配線基板ユニット製造装置により製造される配線基板ユニットを示す平面図。図５に示す配線基板ユニットの構成部品であるリジッド基板とフレキシブル基板とを位置決めしている状態を示す斜視図。図６ａのリジッド基板にフレキシブル基板が仮止めされる直前の状態を示す斜視図。図６ｂのリジッド基板に対するフレキシブル基板の仮止め中の状態を示す斜視図。図６ｃのリジッド基板にフレキシブル基板が仮止めされた状態を示す斜視図。図１の基板ハンドリング装置に設けられた固定位置可変機構の構造を詳細に示す断面図。図１の基板ハンドリング装置に設けられたテンション付与機構の一部を構成するワイヤ引張機構の構造を詳細に示す部分断面図。図１の基板ハンドリング装置の基板保持部材と構造の異なる他の基板保持部材を示す断面図。図９の基板保持部材の基板の非保持状態を示す断面図。

符号の説明

２３…リジッド基板、２７…フレキシブル基板、３１…配線基板ユニット、７１…長孔、７２…支柱、８０，９０…基板ハンドリング装置、８０ａ、８０ｂ、８０ｃ…溝部、８１，９６…ワイヤ、８２…固定シャフト、８２ａ…中継プーリ、８３…昇降シャフト、８３ａ…ワイヤ係止部材、８４…取手部、８４ａ…ワイヤ引張機構、８５…フレーム、８７，９０…基板保持部材、８７ａ…吸盤、８７ｂ…シャフト、８７ｃ…フランジ部、８７ｄ…雄ねじ部、８７ｅ…ナット、８８…固定位置可変機構、８９…テンション付与機構、９１，９２…クランプ部材。

Claims

基板の周縁部の各々異なる部位を保持する複数の基板保持部材と、
前記基板保持部材の各々の位置を基板表面に沿った所定の方向に変位させて基板全体にテンションを付与するテンション付与機構と、
を具備することを特徴とする基板ハンドリング装置。
前記テンション付与機構は、
前記複数の基板保持部材が固定され、これらの基板保持部材が前記基板を保持している状態で前記基板と対向する位置に配置されるフレームと、
前記フレームの周縁部に互いに離間して設けられた一対の取手部と、
前記一対の取手部の周辺部分から架け渡されたワイヤと、
前記一対の取手部に設けられ、前記取手部を握る握り動作に連動させて前記ワイヤにテンションを付与するワイヤ引張機構と、
を備えることを特徴とする請求項１記載の基板ハンドリング装置。
前記複数の基板保持部材の前記フレームに対する固定位置を可変する固定位置可変機構をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２記載の基板ハンドリング装置。
前記基板保持部材は、基板表面に吸着される吸盤を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の基板ハンドリング装置。
前記基板保持部材は、前記基板表面を両側から挟持する一対のクランプ部材を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の基板ハンドリング装置。
前記基板は、少なくとも二つ以上の配線基板を局所的に溶着した仮固定状態のユニット基板であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の基板ハンドリング装置。