JP2014080645A

JP2014080645A - 基板保持装置

Info

Publication number: JP2014080645A
Application number: JP2012227760A
Authority: JP
Inventors: Toshio Nara; 利夫奈良; Harumi Takematsu; 晴美竹松
Original assignee: I PLANT KK; Plant Kk I; Tokyo Kakoki Co Ltd
Current assignee: I PLANT KK; Plant Kk I; Tokyo Kakoki Co Ltd
Priority date: 2012-10-15
Filing date: 2012-10-15
Publication date: 2014-05-08
Also published as: CN103726096A; KR101510748B1; TWI575114B; TW201414880A; KR20140048793A; CN103726096B

Abstract

【課題】基板をその全域で撓みなく保持でき、また、簡素で安価に製作可能な基板保持装置を提供する。
【解決手段】基板の縁部Ｐ１に沿って設けられると共に、この基板の縁部Ｐ１を挟持して基板を保持するトグルクランプ３０を備えた基板保持装置１である。トグルクランプ３０は、基板Ｐの中心Ｐ２を基準として対向且つ放射状に配置され、各対向部位では、基板Ｐを相反する方向に引き付けながら基板Ｐを挟持することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板の保持技術に関し、好適には、例えば、無電解の現像処理、エッチング処理、剥離処理、又は電解液被覆処理等での水平搬送に適した基板保持装置に関する。

この種の従来技術として、例えば、下記特許文献１に示す搬送システムが知られている（図９参照）。
この搬送システム１００は、基板Ｗの裏と表から基板を挟み込むローラー１０１ａ，１０１ｂを備えた把持装置１０１を有する。また、把持装置１０１は、基板Ｗの左右両側方で互いに向き合って設けられている。そして、図１０に示すようにローラー１０１ａ，１０１ｂの隙間に基板Ｗを差し入れた状態で各ローラーを相反する方向に回転させると、基板Ｗはローラー１０１ａ，１０１ｂ内に引き込まれて把持される。また、把持装置１０１，１０１は、基板の左右において制御の方向が逆になっており、基板Ｗはその中心線Ｗ１を堺にして左右幅方向に引っ張られる。すなわち、中心線Ｗ１を堺に相反する向きの張力が発生するため、基板Ｗは、この張力によって撓むことなく保持される。

特表２０１０−５２９２９４

ところで、上記の搬送システム１００では、基板Ｗの中心線Ｗ１を堺にして、その左右幅方向で基板の撓みが抑えられるものの、基板Ｗの長手方向では、張力にバラツキが生じて基板が波打ってしまう。とりわけ、電界液被覆処理等に供される水平搬送装置では、この撓みに起因して処理液が基板上に残るため、品質確保の点で改善が求められている。

また、上記した搬送システムでは、各ローラを個々に駆動するための駆動装置や、各ローラの回転量を正確に制御するための制御装置が必要になるが、その装置は複雑且つ高価である。また、処理液の付着によってローラーの保持力が変化するため、安定した保持力が得られず、定期的な部品の交換やメンテナンスが必要である。

本発明は、このような技術的課題を考慮してなされたもので、基板をその全範囲で撓みなく保持でき、また、簡素で安価に製作可能な基板保持装置の提供を課題とする。

上記の課題を達成するため本発明は次のように構成される。
基板の縁部に沿って設けられると共に、この基板の縁部を挟持して基板を保持する保持具を備えた基板保持装置であって、
前記保持具は、前記基板の中心を基準として対向且つ放射状に配置され、各対向部位では、前記基板を相反する方向に引き付けながら基板を挟持することを特徴とする。

ここで「基板」とは、主にプリント基板を指すが、プリント基板に限定されるものではなく、例えば、フィルム、ガラス等の薄板状のものを広く含む概念である。

この構成の本発明によれば、基板の中心を基準として対向且つ放射状に保持具が設けられている。また、各対向部位では基板を相反する方向に引き付けながら基板を挟み込むため、この対向部位間に生じる張力は、基板の中心を基準として相反する方向に作用する。また、保持具は基板の中心を基準として放射状に設けられているため、基板の各方向で張力の釣り合いが保たれ、基板はその全域で撓むことなく保持される。
つまり、本発明では、基板の中心を基準として各保持具を点対称に配置して、基板各方向における張力の釣り合いを保っている。

また、前記保持具は、前記基板に対して角度を変更可能に設けられる構成でもよい。
この構成では、基板に対して保持具の角度を自由に変えることができるため、仮に基板の外寸が変わったとしても、基板の中心に対して正確に基準を合わせることができる。

また、前記保持具は、その保持力を調整するための保持力調整機構を有する構成であってもよい。
この構成によれば、保持具が設けられる各所で基板の保持力を個々に調節できるため、保持力の違いによる張力の偏りを抑えることができる。

また、前記保持具は、前記基板を挟み込むためのアームを有し、
前記アームは、前記基板に対してその表面側から回動自在に設けられている構成でもよい。

この構成によれば、アームが回動して基板側に倒れる際、アームは、基板に対してアーム延伸方向に若干ずれるため、本構成では、この「ずれ」を利用して基板を引き付けている。また、アームの回動時に発生する「ずれ」を利用して基板を引き付けるため、簡素且つ安価に製作できる。なお、上記で表面側とは、基板の表裏に関係なく、単に基板の面を指す。

また、前記アームには、前記基板に接するアタッチメントが設けられ、その接触面は、前記アームの長手方向に沿う直線上で円弧状に膨らんでいることを特徴とする。

このような表面形状を有するアタッチメントによれば、アタッチメントと基板のなす角度が変化しても、アタッチメントの縁が基板に引っ掛からず、また、接触点も定位置からずれないため、基板を定位置で精度よく挟み込むことができる。すなわち、基板とアタッチメントとの間に無理な力が掛からず、保持位置のずれも抑制される。

また、前記アームは、前記基板から遠ざかる方向に開放可能であり、且つ、その開放時のアーム角度は、基板表面に対して９０度以上に開くように設定されていることを特徴とする。

この構成によれば、基板の表面に対してアームが９０度以上開くため、本装置に対してその正面側から基板を脱着できる。

また、前記保持具は、トグルクランプでもよい。
すなわち、トグルクランプは倍力機構を有するため、トグルクランプを用いることで僅かな力でも基板を保持することができる。

以上、本発明によれば、基板をその全域で撓みなく保持でき、また、簡素で安価に製作可能な基板保持装置を提供することができる。特に、強力なシャワー処理、強力なエアーブロー液切り処理等を実施する場合にも広く適用できる利点がある。

本実施形態に示す基板保持装置の平面図。本実施形態に示す保持具の側面図。図２に示す保持具の開放状態を示す側面図。図２に示す保持具の平面図。保持具先端に設けられるアタッチメントの拡大図。本実施の形態に示すアタッチメントと基板の接触状態を示す要部拡大図。図６の過程を経て基板が保持された状態を示す要部拡大図。基板に作用する張力を示す模式図。従来の搬送システムを示す正面図。従来の搬送システムに組み込まれるローラの拡大図。

以下、本発明の基板保持装置１について図面を参照して説明する。
本実施の形態に示す基板保持装置１は、図１に示すように、基板Ｐの縁部Ｐ１に沿って設けられた枠状のフレーム２と、基板Ｐの中心Ｐ２を基準として対向且つ放射状に配置されたトグルクランプ３０（保持具）とにより構成されている。

フレーム２は、耐腐食性に富む金属性のプレートからなり、その外形寸法は搬送対象の基板Ｐに合わせて設計されている。また、フレーム２の各所にトグルクランプ３０が取り付けられ、これら複数のトグルクランプ３０によってフレーム２内に基板Ｐが保持されている。

トグルクランプ（以下、単にクランプ３０と称する）は、図２に示すように、基板Ｐを裏面側から支える固定アーム３１と、この固定アーム３１に対して回動自在に支持される受動アーム３２と、この受動アーム３２を固定アーム３１に向かって押しつけるトグル機構３３と、このトグル機構３３に組み込まれるリンク３３ａに連結された操作レバー３４とを備えている。また、固定アーム３１及び受動アーム３２の先端には、ゴム製のアタッチメント３５，３６が組み付けられ、各アーム３１，３２はこのアタッチメント３５，３６を介して、その先端部分に基板Ｐを挟み込む構造になっている。

前記受動アーム３２はその基部に設けられた支軸３２ａを中心にして、固定アーム３１側に回動自在に設けられている。また、受動アーム３２は、トグル機構３３のリンク３３ａ，３３ｂを介して操作レバー３４に連結され、操作レバー３４の操作力は、トグル機構３３を介して受動アーム３２を固定アーム３１側に回動させる。すなわち、操作レバー３４の操作によって受動アーム３２は基板Ｐ側に倒れるようになっている。
なお、各アーム３１，３２及びクランプ３０は、例えば、金属や樹脂を用いて形成することができる。

また、トグル機構３３について説明すると、このトグル機構３３は操作力を倍増させるリンク機構の一種であり、操作力が入力される第１リンク３３ａと、この第１リンク３３ａに連結されると共に第１リンクよりも長い第２リンク３３ｂと、第２リンク３３ｂの動きを直線運動に変換するスライダ３３ｃとを備えている。
なお、本クランプ３０では第１リンク３３ａと操作レバー３４が一体に設けられ、スライダ３３ｃは受動アーム３２に相当する。また、スライダ３３ｃは本来直線運動を行う部材であるが、支軸３２ａを介してスライダ３３ｃを回動自在に設けることで、その直線運動を回転運動に変換することができる。すなわち、スライダ３３ｃとしての受動アーム３２は、操作レバー３４の操作によって回動するようになっている。

また、そのリンク比は、第１リンク３３ａに入力された操作力を倍増させる比率になっており、スライダ３３ｃに負荷が掛かると、その負荷に比して大きい反対向きの力をスライダ３３ｃに作用させることができる。なお、操作力の倍増原理は一般的な「てこの原理」に順ずるため、本明細書ではその説明は省略する。

続いて、受動アーム３２について図２及び図３を参照して説明する。
固定アーム３１に対して回動自在に設けられた受動アーム３２は、固定アーム３１側に倒れ込む際、基板Ｐをクランプ内側に引き付けながら倒れ込む。すなわち、受動アーム３２の回動時には、固定アーム３１側のアタッチメント３６に対して受動アーム３２側のアタッチメント３５がアーム延伸方向に前後しながら回動するため、アタッチメント３６、アタッチメント３５との間には基板Ｐを固定アーム３１に対して前後に動かそうとする力が発生する。

また、これに関連して、本実施の形態では受動アーム３２と固定アーム３１との間に基板Ｐが挟み込まれた状態を基準として、基板Ｐにクランプ内向きの力（図2
中矢印Ａ）が作用するようにリンクの長さを設定している。すなわち、基板Ｐを固定アーム３１に対して前後に動かそうとする力は受動アーム３２の操作量が一定量に達すると逆向きに作用するため、この点を考慮してリンクの長さを決定する。よって、受動アーム３２と固定アーム３１との間に挟み込まれる基板Ｐは、クランプ内向きの力を受けて、クランプ内に引き付けられながら挟持される。

続いて、各アーム３１，３２の先端に設けられるアタッチメント３５，３６につ
いて、図５および図７を参照して説明する。なお、受動アーム３１側のアタッチメント３５と、固定アーム３２側のアタッチメント３６は同構造で同じように組み付けられているため、以下では、受動アーム３２側のアタッチメント３５を主として説明する。

アタッチメント３５（３６）はゴム製でその中心部分には外周に螺子が形成された支軸３５ａ（３６ａ）が設けられている。また、アタッチメント３５（３６）は、支軸３５ａ（３６ａ）を介してアーム３１（３２）に螺着されている。また、支軸３５ａ（３６ａ）はアーム３１（３２）を上下に貫通して設けられ（図２参照）、アーム３１（３２）に支軸３５ａ（３６ａ）を組み付けた状態で支軸３５ａ（３６ａ）を回すとアタッチメント３５（３６）の突出量を調整できるようになっている。なお、図５中３５ｂ（３６ｂ）は支軸３５ａ（３６ａ）用のロックナットである。

また、ゴム製アタッチメント３５（３６）の先端は半球面状に成形されており、基板Ｐとの接触状態が良好に保たれるようになっている。また、この点に関して、受動アーム３２側のアタッチメント３５に着目すると、アタッチメント３５の支軸３５ａと基板Ｐのなす角θ１が変化しても、接触角θ２（θ２＜θ１）は常時９０度付近で保たれている。このため基板Ｐにはアタッチメント３５の角度にかかわらず常時垂直方向の圧力が作用するようになっている。

この点に関して、本実施の形態に示すクランプ３０では、基板Ｐを内側に引き付けて挟持するため、アタッチメント３５の接触角θ２をごく僅かではあるが鋭角となるように設定している。なお、接触角θ２を鋭角側に設定する方法としては、受動アーム３２側のアタッチメント３５を若干多めに突出させる。

すなわち、アタッチメント３５と基板Ｐとのなす角θ１が９０度を満たすとき、この状態から僅かにアタッチメント３５の支軸３５ａを基板Ｐ側に延ばすことで、その接点が基板縁部側にずれ、アタッチメント３５の接触角θ２は鋭角側に設定される。また、この設定のもと、アタッチメント３５と基板Ｐとのなす角θ１を９０度に保つと、基板Ｐは、その接点のずれによってクランプ内向き（図７中、矢印Ａ方向）に引き付けられながら挟持される。

なお、接触角θ２の調整によって基板Ｐとアタッチメント３５との接点も僅かにずれるが、アタッチメント３５の先端を半球形状のゴム製にして柔軟性を持たせたため、アタッチメント３５の微少変形によってそのずれは吸収される。このため接触角θ２を調整しても基板Ｐはアタッチメント３５中央で歪むことなく保持される。
このように本実施の形態では、基板Ｐとの接触角θ２を任意の値に調整できるアタッチメント３５（３６）を備えたため、基板Ｐの保持力をクランプ各所において所望の強さに調整することができる。

なお、基板Ｐの保持力は、アタッチメント３５（３６）の締め付けトルクに比例するため、その締め付けトルクをトルクレンチ等で数値管理すれば、基板Ｐに作用する張力を各方向において更に精度良く調節できる。

そして、このように構成されたクランプ３０が、フレーム２の各所に設けられている。フレーム２の各所に設けられるクランプ３０は、基板Ｐの中心Ｐ２を基準として対向且つ放射状に設けられている。すなわち、各クランプ３０は基板Ｐの中心Ｐ２に向かって配置されると共に基板Ｐの中心Ｐ２を基準として点対象に設けられている。また、各クランプ３０は、図４に示すように基板Ｐに対して角度自在に設けられ、基板Ｐを所望の角度で保持できるようになっている。

続いて、クランプ３０の操作方法について説明する。
クランプ３０を開放するときには、操作レバー３４を引き起こし（図３参照）、受動アーム３２を固定アーム３１から遠ざかる方向に操作する。また、開放時のアーム角度は、基板表面に対して９０度以上に開くように設定されている。このためクランプ３０の開放時には基板Ｐの正面側が全面開放されるため、基板Ｐの交換を容易に行える。

また、各部に設けられたクランプ３０に基板Ｐの縁部Ｐ１を挟み込んで操作レバー３４を倒し込むと、基板Ｐはその中心を基準として各方向に引き付けられながら保持される。よって、基板Ｐに対して各方向に張力が発生し、基板Ｐはその全域で撓むことなく保持される。
なお、上述の如く基板Ｐの保持力はクランプ個々に設定可能である。このため図８の各矢印Ａ，Ｂ，Ｗ１（Ａ＞Ｂ＞Ｗ１）に示すように、基板Ｐの対向部位において、そのスパンが長い場所では張力を強めに設定し、逆にスパンが短い場所では張力を弱めに設定することで、基板全域における張力のバランスが更に精度良く保たれる。このように本実施の形態では、基板Ｐをその全域で撓みなく保持でき、また、保持具として部品点数の少ないクランプ３０を用いるため、簡素で安価に製作できる。

なお、上記した実施の形態はあくまでも一例であり、その細部は各種仕様に応じて変更可能である。例えば、本実施の形態では長方形の基板Ｐを例に説明したが、フレーム２の形状を変更することで、円形や短冊型など各種形状に対応可能である。また、保持具として倍力機構を有するトグルクランプ３０を用いたが、倍力機構を持たないクランプを採用してもよい。

１基板保持装置
２フレーム
３０トグルクランプ
３１固定アーム
３２受動アーム
３２ａ受動アームの支軸
３３トグル機構
３３ａ第１リンク
３３ｂ第２リンク
３３ｃスライダ
３４操作レバー
３５受動アーム側のアタッチメント
３５ａアタッチメントの支軸
３５ｂロックナット
３６固定アーム側のアタッチメント
３６ａアタッチメントの支軸
３６ｂロックナット
１００搬送システム
１０１ａ，１０１ｂローラー
１０１把持装置
Ｐ基板
Ｐ１基板の縁部
Ｐ２基板の中心
Ｗ基板
Ｗ１基板の中心線

Claims

基板の縁部に沿って設けられると共に、この基板の縁部を挟持して基板を保持する保持具を備えた基板保持装置であって、
前記保持具は、前記基板の中心を基準として対向且つ放射状に配置され、各対向部位では、前記基板を相反する方向に引き付けながら基板を挟持することを特徴とする基板保持装置。
前記保持具は、前記基板に対して角度自在に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の基板保持装置。
前記保持具は、その保持力を調整するための保持力調整機構を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の基板保持装置。
前記保持具は、前記基板を挟み込むためのアームを有し、
前記アームは、前記基板に対してその表面側から回動自在に設けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の基板保持装置。
前記アームには、前記基板に接するアタッチメントが設けられ、その接触面は、前記アームの長手方向に沿う直線上で円弧状に膨らんでいることを特徴とする請求項４に記載の基板保持装置。
前記アームは、前記基板から遠ざかる方向に開放可能であり、且つ、その開放時のアーム角度は、基板表面に対して９０度以上に開くように設定されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の基板保持装置。
前記保持具は、トグルクランプであることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の基板保持装置。