JP2009059790A - 基板搬送方法及びそれに用いられる基板搬送治具 - Google Patents

Abstract

【課題】薄型基板やフレキシブル基板を基板搬送治具に貼り付けた時に、印刷、実装、リフロー工程時には剥がれず、リフロー後ボードより剥がす時は、基板に傷を付けずに剥がせること。
【解決手段】凸状の粘着性支持部を有し、該凸状の支持部に囲まれた凹部の中に吸引口を有する基板搬送治具に基板を載置し、吸引口を介して減圧下に基板を支持部に吸引固定し、減圧を解除し、支持部の粘着性により基板を保持して搬送した後、吸引口を介して気体を注入することにより基板を基板搬送治具から剥離する基板搬送方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、薄型基板やフレキシブル基板にソルダーペーストを印刷したり、電子部品を実装したり、ソルダーペーストをリフローする際の基板搬送方法およびそれに用いられる基板搬送治具に関するものである。

薄型基板やフレキシブル基板のような単独では剛性のないシート状の基板を、印刷機、実装機、リフロー装置等のコンベアで搬送する場合、変形、打痕発生の恐れ等から単独で直接流すことができなかった。そのため、従来は図7に示したように、粘着層１７を有するリジッドな基板搬送治具１ｂに貼り付けて搬送し、基板１２を基板搬送治具１ｂから引き剥がす時は、基板搬送治具１ｂに引き剥がし用ピン嵌合穴１６を設けておき、そこから引き剥がし用ピン１４を突出させた基板引き剥がし治具１３を使って基板搬送治具１ｂから基板１２を剥がしていた。

しかし、基板が薄型になるにつれ搬送後の基板搬送治具から基板を引き剥がす時に、ピンで基板の裏面を押すと基板面に局所的な打痕傷や変形、傷を発生させてしまうことがあった。

この改善策として、基板搬送治具の中に基板を吸着する穴を設け、真空吸着できる構造とし、真空吸着状態で基板を搬送する治具が提案されている。しかし、該治具においては、基板の変形の程度、傷やごみ等の影響で常に真空を保つことが難しく、基板の密着性が不十分且つ不均一になり、基板が変形し、印刷したソルダーペーストに滲みが生じたり、印刷位置や電子部品の搭載位置に狂いが生じるという問題があった。
特開２００５−２６０１４０号公報

薄型基板やフレキシブル基板等の剛性のないシート状の基板に、ソルダーペーストを印刷したり、電子部品を実装したり、ソルダーペーストをリフローしたり、これらの作業間で基板の搬送を行う際に、基板が外れないように確りと固定し、搬送後には基板を傷つけることなく取り外せる基板搬送方法及びそのための搬送治具を提供する。

本発明は、
基板を搬送する方法であって、凸状の粘着性支持部を有し、該凸状の支持部に囲まれた凹部の中に吸引口を有する基板搬送治具に基板を載置し、吸引口を介して減圧下に基板を支持部に吸引固定し、減圧を解除し、支持部の粘着性により基板を保持して搬送する基板搬送方法、及び
基板を搬送する方法であって、凸状の粘着性支持部を有し、該凸状の支持部に囲まれた凹部の中に吸引口を有する基板搬送治具に基板を載置し、吸引口を介して減圧下に基板を支持部に吸引固定し、減圧を解除し、支持部の粘着性により基板を保持して搬送した後、吸引口を介して気体を注入することにより基板を基板搬送治具から剥離する基板搬送方法、及び
凸状の粘着性支持部を有し、該凸状の支持部に囲まれた凹部の中に吸引口を有する基板搬送治具、及び
凹部内に粘着性支持部を設けた前記記載の基板搬送治具、及び
基板搬送治具の面積を基板よりも大きくし、基板最外縁の外側にスペーサーを設けてなる前記記載の基板搬送治具、である。

本発明の基板搬送方法によれば、薄型基板やフレキシブル基板等の剛性のないシート状の基板（以降基板と略す）を傷付けずに脱着、搬送することができ、且つ電子部品の搭載位置精度に優れ、且つ搭載された部品の接合部へのストレスを最小限に抑え、高品質な基板を高収率で製造できる。

本発明の基板搬送方法は、基板搬送治具に基板を固定する際は、該治具に設けられた吸引口を介して空気を吸引して、減圧下に基板搬送治具の凸状の粘着性支持部に吸着し、減圧を解除し、支持部の粘着性で基板を保持する。このようにした状態で基板の搬送を行う。もちろんこのような状態でソルダーペーストを印刷したり、電子部品の搭載を行ったり、ソルダーペーストをリフローすることもできる。一方、基板を該治具から剥離する際は、機械的に剥離することもできる。その際、前記した吸引口を介して空気、窒素ガス等の気体を注入し、加圧することにより剥離すると基板の変形、歪等が低減され好ましい。

本発明の基板搬送方法において用いられる基板搬送治具に関して説明する。基板搬送治具は、基盤に基板を支持するための凸状の支持部が設けられ、該支持部に囲まれた凹部内に吸引口を有する。つまり吸引口を有する凹部は支持部で閉鎖され、基板が上に置かれた場合密閉状態になるように支持部が設けられている。又、該支持部の表面は粘着性を有する。

凹部の形状は四角形、円形、楕円形、螺旋状、幾何学模様等、限定しないが、基板を剥離する際の気体の流れを考慮することが望ましい。凹部は１つだけ設けてもよいし複数設けてもよいが、基板吸着時の密着力や、基板の剥離時に均一に剥離させることを考慮すると、凹部を複数設ける際は統一した形状で近接させて設けることが望ましい。

凹部が大きい場合は、凹部の内部に、減圧にならない領域ができないように粘着性を有する支持部を１つ又は２つ以上設けても良い。凹部内には吸引口を複数設けても良い。又、吸引口を設けない凹部を設けることもできる。吸引口を有しない凹部においては、凹部を取り囲む支持部の一部を欠落させ、基板が置かれた際に凹部が密閉状態にならないようにするのが好ましい。支持部を作製するには、金属や樹脂シート等の材料をドリルやレーザー等により凹部を切削してもよいし、別途作製した支持部を金属板や樹脂シートに接合しても良い。又、金属板や樹脂シートに支持部用の液状の樹脂を型押し及び必要に応じて硬化、等により設けてもよい。

本発明の基板搬送治具は基盤の上に凸状の粘着性支持部を設けてなるが、ソルダーペーストのリフロー工程を考慮すれば、耐熱性を有する方が好ましい。基盤に用いられる材料としては、アルミ、ステンレス、銅、ニッケル等の金属、耐熱性プラスチック等が挙げられる。支持部の材料としては、前記した金属、耐熱性プラスチック等が挙げられる。支持部に粘着性を付与するには、例えば、粘着性を有するシリコーン樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂等を支持部に塗布し、必要ならば硬化する。又、前記した粘着性を有する樹脂からなるシートを積層しても良い。支持部を前記した粘着性を有する樹脂で作製すると、別途粘着性を付与する必要はない。

本発明における支持部の粘着性は、搬送する基板の剛性、変形の程度、支持部の面積等により異なるが、前記した要因等を考慮し、基板を基板搬送冶具に減圧下で固定し、減圧を解除しても確りと固定された状態で基板を搬送でき、一方、基板を基板搬送治具から剥離する際は、気体による少しの加圧で剥離できるようにすれば良い。粘着性が強すぎると、剥離の際に大きな加圧を必要とし、基板に変形、歪が発生する可能性かあり、好ましくない。

本発明の基板搬送方法においては、基板の冶具への保持力と冶具からの剥離性はトレードオフの関係にある。剥離性を重視した場合、ソルダーペーストの印刷工程、電子部品搭載工程、リフロー工程、及び各工程間の搬送の工程で基板が部分的に剥離する恐れもある。このような場合は、工程の途中で基板搬送治具の吸引口を介して真空下で再固定しても良い。例えば、印刷機、電子部品搭載機、リフロー炉等に後記するような吸引ボックス、吸着吐出装置を設置し、再固定することが好ましい。

次に、本発明の基板搬送治具に、該治具に設けられた吸入口を介して減圧下で基板を固定する方法について説明する。
基板を基板搬送治具に載置して空気を排気するには、基板搬送治具の凹部に設けられた吸引口が１個の場合、又は該吸引口が複数設けられている場合でもそれぞれの吸引口が最終的に１個に集約されていれば、この１個の吸引口から空気をポンプで排出すれば良い。一方、吸引口が複数設けられ、且つ最終的に１個に集約されていない場合は、基板搬送治具を、例えば図２に示したような、上面に開口部６と側面にエアー注入・吸引口７とを有する吸引ボックス５のような装置にゴムパッキング等を介して設置し、エアー注入・吸引口７から空気を排出すればよい。ゴムパッキング等を介して設置した場合に基板搬送治具１ａと吸引ボックス５の間に空隙があれば、吸引ボックス５の開口部６と基板搬送治具の吸引口２の位置は必ずしも一致しなくても良い。尚、吸引ボックスは図２の５に示した装置に限定されるものではなく、種々の構造のものがあり、例えば、上面の開口部６を大きくして、基板搬送治具１ａの吸引口２の複数に対応するようにしても良い。もちろん、基板搬送冶具に設けられた吸引口が１個の場合でも前記したような吸引ボックスを用いても良い。

一方、基板を基板搬送装置から剥離する場合は、前記した吸引口、又は吸引ボックスのエアー注入・吸引口から空気等の気体を注入すれば良い。吸引ボックスを介して空気を注入する場合、基板搬送装置と吸引ボックスとの間から空気が漏洩しないようにする必要があり、例えば、図２に示したように、基板押さえ９、基板押さえゴム１０、及び丁番１１からなる押し締め冶具を吸引ボックス５に装着した吸引吐出装置Ａを用い、図３に示したように基板が保持された基板搬送治具と吸引吐出装置とを確りと押し締めれば良い。この際、吸引吐出装置と基板搬送治具の間にパッキングを設けても良い。図２に示した吸引吐出装置Ａは基板を基板搬送装置に固定する際にも用いることができる。

本発明において、基板を基板搬送治具に保持してソルダーペーストを印刷する場合、基板面と基板搬送治具面の高さが異なるため、スキージが印刷版面を移動する際に基板の最外縁部において印刷版に傷が付いたり、印刷したソルダーペーストに滲みが発生するという問題が生じる。これらの問題を解決するために、基板搬送治具の基板最外縁の外側に高さ調整用のスペーサーを基板を取り囲む形状で設けるのが好ましい。該高さ調整用のスペーサーの高さは基板の厚さ以下が好ましく、基板と同等の高さであることが更に好ましい。スペーサーの材質としてはステンレスやニッケル等の金属材料、プラスチック等の樹脂材料等、制限はないが、均一な厚みの材料が望ましい。該スペーサーは、スペーサー部材を基板搬送治具の基盤に接合しても良いし、基盤を基板の厚さ分を切削しても作ることができる。

図１は、本発明の基板搬送治具の１実施例の俯瞰図であって、１ａは基板搬送治具であり、その表面には基板を支持するための粘着性を有する支持部３が凸状に形成され、４は該支持部３に囲まれた凹部を表し、該凹部４の中に吸引口２が設けられ、基板吸着時に空気がリークしないような構造となっている。尚、図１に示したように、吸引口が設けられていない凹部も形成されている。該基板搬送治具は、アルミ板の基盤に、シリコーンゴムシートを接着剤で貼り合わせ、シリコーンゴムシートを切削加工して凹部を形成し、更に吸引口を開口することにより作った。

図２〜図３は、実施例１の基板搬送治具の１使用例である。
図２のAは基板搬送治具１ａに基板１２を吸着したり、引き剥がしたりするための吸着吐出装置である。基板１２を基板搬送治具１ａから剥離する場合、基板が貼り付けられた基板搬送治具１ａ(図２のB)を位置合わせピン（記載されていない）等で吸着ボックス５に置く。この際、基板搬送治具の吸引口２は吸着ボックス５の上面に設けられた開口部６の上に位置するようにする。次に、基板押さえ９で基板搬送治具１ａを押し締める(図３)。最後に、エアー注入・吸引口７より徐々に空気を送り込み、基板搬送治具の凹部４が加圧され、加圧された力で基板が引き剥がされる。このとき、吸引口の周囲に設けられた凹部４の面積が広いほど大きな引き剥がし力が基板１２に伝わり、基板にダメージが少なく引き剥がすことができる。その際、空気の注入に時間をかけることで、さらに基板への負担を少なくして引き剥がすことができる。また、基板吸着時に密着力を必要とする場合は、吸引口２の周囲に設けられた凹部４を狭く設け、数を増やすことで密着力を増加させることができる。図２の吸着吐出装置は、基板を基板搬送治具に固定する際にも使用することはできる。

図４は、本発明の基板搬送治具の１実施例であり、基板搬送治具１ａに設けられた凹部４内に基板を支える支持部３を残して形成した。凹部内の支持部３には欠落部があり、基板吸着時、剥離時には、基板の面内を均一に吸引及び剥離することができる。

図５は本発明の基板搬送治具の１実施例であり、該治具を上から見た平面図である。凹部４を螺旋状とすることにより、基板引き剥がし時に空気が基板の面内に均一に広がり、基板に負担をかけずに剥離残りなく基板を引き剥がすことができる。

図６は本発明の基板搬送治具の１実施例であり、該冶具の面の高さを基板面に合わせるために、スペーサー１５を設けた基板搬送治具１ａに基板１２を貼り付けた図である。
スペーサー１５を設けることにより、基板１２にソルダーペーストを印刷する際に、基板の厚みによる印刷版の傷の発生や印刷したソルダーペーストの滲みの発生を抑制できる。

基板搬送治具の粘着性を活かし、薄型基板やフレキシブル基板等の剛性のない基板を傷つけずに搬送し、リフロー工程を行うことができる。また、部品トレイや、搬送用トレイ、吸着力を向上させる吸盤の代替としても使用可能である。

本発明の基板搬送治具の１実施例（１） 本発明の基板搬送治具の1使用例（１） 本発明の基板搬送治具の1使用例（２） 本発明の基板搬送治具の1実施例（２） 本発明の基板搬送治具の１実施例（３） 本発明の基板搬送治具の１実施例（４） 従来の基板搬送治具

符号の説明

１ａ 基板搬送治具
１ｂ 従来の基板搬送治具
２ 吸引口
３ 支持部
４ 凹部
５ 吸着ボックス
６ 開口部
７ エアー注入・吸引口
８ 取っ手
９ 基板押さえ
１０ 基板押さえゴム
１１ 丁番
１２ 基板
１３ 基板引き剥がし治具
１４ 引き剥がし用ピン
１５ スペーサー
１６ 引き剥がし用ピン嵌合穴
１７ 粘着層
Ａ 吸着吐出装置
Ｂ 基板を貼り付けた基板搬送治具

Claims (5)

1. 基板を搬送する方法であって、凸状の粘着性支持部を有し、該凸状の支持部に囲まれた凹部の中に吸引口を有する基板搬送治具に基板を載置し、吸引口を介して減圧下に基板を支持部に吸引固定し、減圧を解除し、支持部の粘着性により基板を保持して搬送する基板搬送方法。
2. 基板を搬送する方法であって、凸状の粘着性支持部を有し、該凸状の支持部に囲まれた凹部の中に吸引口を有する基板搬送治具に基板を載置し、吸引口を介して減圧下に基板を支持部に吸引固定し、減圧を解除し、支持部の粘着性により基板を保持して搬送した後、吸引口を介して気体を注入することにより基板を基板搬送治具から剥離する基板搬送方法。
3. 凸状の粘着性支持部を有し、該凸状の支持部に囲まれた凹部の中に吸引口を有する基板搬送治具。
4. 凹部内に粘着性支持部を設けた請求項３記載の基板搬送治具。
5. 基板搬送治具の面積を基板よりも大きくし、基板最外縁の外側にスペーサーを設けてなる請求項３もしくは４記載の基板搬送治具。