JP2017196575A - 異物除去装置及び異物除去システム - Google Patents

Abstract

【課題】イオン化した空気を噴出する除電エアーブローによる異物除去も一般的に知られているが、風速の大きい高速エアーブローを行う場合は、風速が大きいほど、噴出された空気中のイオンが中和しやすくなり、除電効果が低減して対象物の除電ができない恐れがある。【解決手段】本発明では、除電エアーブローと高速エアーブローの２種類のエアー噴出機構を備え、対象物に向けて交互に繰り返し噴出する。エアー噴出はあらかじめ設定した任意の時間だけ行い、その開始時の最初のエアー噴出及び終了時の最後のエアー噴出は除電エアーブローになるようにする。【選択図】図１

Description

本発明は、大きさ２０μｍ以上の異物の付着が不良に繋がるような電子部品が実装されたプリント基板、若しくはパッケージの製造工程に適する異物除去装置及び異物除去システムに関する。

異物除去を目的としたエアーブローにおいて、静電気の力で付着した異物は、通常のエアーブローによる除去が難しいことが一般的に知られており、この解決策として除電機構とエアーブロー機構を組み合わせた異物除去エアーブローの技術が、以下の文献のように考えられてきた。

特許文献１に記載の異物除去装置は、除電機構で対象物を除電し、静電気の力によって付着していた異物を除去しやすくして、流体噴射機構で対象物に向けてエアーブローを行って異物を吹き飛ばす。これにより静電気の力によって対象物に付着した異物を除去することができるようになる。また、吹き飛ばした異物を集塵機構で集塵することで、飛散した異物が対象物に再付着すること防止する構成となっている。

特許文献２に記載の異物除去装置は、エアーブローにより噴出された空気と対象物との摩擦による静電気の発生を防ぐことを目的として、エアーブローに所定湿度（６０％）以上の空気を用いる構成となっている。

特開２００７−１７５６７８ 特開２００５−７９９

特許文献１に記載の方法は、除電機構で対象物を除電した後に流体噴射機構でエアーブローを行う際、対象物が帯電しやすい絶縁材質を含むものであった場合に、エアーブローにより噴出された空気と対象物との摩擦により静電気が発生する恐れがある。その為、対象物は一度除電した後に再び帯電し、静電気による吸引力で異物が再付着する恐れがある。
特許文献２に記載の方法は、所定湿度（６０％）以上の空気を用いてエアーブローを行うが、この方法では、対象物が湿度管理を行って生産する必要のある高湿度に弱い電子部品ものには適用することができない。

また、イオン化した空気を噴出する除電エアーブローによる異物除去も一般的に知られているが、風速の大きい高速エアーブローを行う場合は、風速が大きいほど、噴出された空気中のイオンが中和しやすくなり、除電効果が低減して対象物の除電ができない恐れがある。

本発明では、除電エアーブローと高速エアーブローの２種類のエアー噴出機構を備え、対象物に向けて交互に繰り返し噴出する。エアー噴出はあらかじめ設定した任意の時間だけ行い、その開始時の最初のエアー噴出及び終了時の最後のエアー噴出は除電エアーブローになるようにする。

エアーブローにより噴出された空気と対象物との摩擦により生じる静電気を抑えながら、静電気の力で付着した異物を除去することができる。また、除去した異物の対象物への再付着の防止を行うことができる。
さらに、間欠エアーブローを行うことで付着異物に振動を与える為、連続エアーブローと比較し、異物除去性が高くなり、また、生産工場におけるエアー使用量も低減できる。
また、対象物の帯電防止を考慮した高速エアーブローを行うことが可能となり、高速なエアー噴流の力により、静電気の力による付着でなく、自身の接着性により付着している異物が、可動性異物であるか、非可動性異物であるかを切り分けることができるようになる。

電子部品が実装されたプリント基板、若しくはパッケージにおいて、付着している異物が非可動性異物である場合、それを考慮した電気的な調整及び補正が可能な範囲であれば、その電子部品が実装されたプリント基板、若しくはパッケージは不良品とせずに済む場合がある。従って、本発明により、可動性異物と非可動性異物の切り分けが可能となることで、生産歩留りを向上させることができる。

異物除去装置の側面図 ブローステージの上面図 ブローステージの断面図

以下、この発明に係る異物除去装置及び異物除去システムの一例を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、この発明は、以下に述べる実施例にのみ限定されず、その要旨を変更しない範囲内において、種々変更を加えることが可能なものである。
図１に異物除去装置１の側面図を示す。異物除去装置１は、バッファーステージ２、ブローステージ３、移載ステージ４から構成される。異物除去装置１が、前工程の装置から対象物５をバッファーステージ２に受け入れ、その後ブローステージ３に移載する。対象物５の搬送は吸着搬送機構６により行う。各ステージへの搭載は高い位置決め精度で行うのが望ましい。

図２にブローステージ３部分の上面図を、図３にブローステージ３部分の断面図を示す。図２及び図３に示すように、ブローステージ３は、対象物５を固定するクランプ機構７と除電エアーブロー機構８と高速エアーブロー機構９と集塵機構１０を備える。なお、各機構の位置は、図１及び図２に示す通りでなく、例えば除電エアーブロー機構８と高速エアーブロー機構９の位置が装置手前側、集塵機構１０の位置が装置奥側にする等、変更してもよい。

ブローステージ３において対象物５が搭載される各箇所には在荷センサーを取り付け、対象物５の有無を監視する。また、ブローステージ３はアースに接続して帯電防止を図るようにする。

クランプ機構７で固定する際は、対象物５に曲げ方向の応力がかからないようにし、また、過度の押し付け力で押さえないようにする。クランプ機構７の材質は、対象物５の固定時に対象物５に触れる場合は、ゴム等の適度な弾性を持つ材料とする。

対象物５のクランプ機構７への搭載及び固定を在荷センサーで検出した後は、対象物５へ向けて、除電エアーブロー機構８により除電エアーブロー、高速エアーブロー機構９により高速エアーブローを、あらかじめ設定した時間だけ交互に繰り返し行う。なお、その開始時の最初のエアー噴出及び終了時の最後のエアー噴出は除電エアーブローとなるよう制御する。

高速エアーブロー及び除電エアーブローは、対象物５へ交互に繰り返し行うことができるようにする為、それぞれ電気的な信号の制御により間欠エアーブローを行うことができるようにする。間欠エアーブローの間隔は毎秒１〜１０回の範囲で任意に設定できるようにする。

除電エアーブロー機構８は、イオン発生機構とエアー噴出機構とを有し、除電エアーブロー用ノズル１１から噴出するエアーはイオン化されており、対象物を除電できるようにする。

高速エアーブロー機構９は、エアー噴出機構を有する。また、イオン発生機構を有し、高速エアーブロー用ノズル１２から噴出するエアーはイオン化されていることが望ましい。
除電エアーブロー機構８の除電エアーブロー用ノズル１１には、一般的なブローノズルを用いる。除電エアーブロー用ノズル１１はエアー噴出による反力を考慮し、剛性の高い構造として、除電エアーブロー機構８に固定する。

高速エアーブロー機構９の高速エアーブロー用ノズル１２には、高流速が得られるタイプのブローノズルを用いる。高速エアーブロー用ノズル１２はエアー噴出による反力を考慮し、剛性の高い構造として、高速エアーブロー機構９に固定する。

除電エアーブロー用ノズル１１の先端から一定の距離におけるエアーブロー時のエアー流速、及び、高速エアーブロー用ノズル１２の先端から一定の距離におけるエアーブロー時のエアー流速を確認する機構をそれぞれ備えるのが望ましい。また、除電エアーブロー用ノズル１１の先端と対象物５との距離１３、及び、高速エアーブロー用ノズル１２の先端と対象物５のとの距離１４は自動で測ることのできる機構をそれぞれ備えるのが望ましい。

距離１３はＸ軸調整マイクロメーター１５、Ｙ軸調整マイクロメーター１６、Ｚ軸調整マイクロメーター１７で、いずれも０．１ｍｍの精度で調整することができるようにする。また、距離１４についても同様に調整することができるようにする。

除電エアーブローによりエアーブローされる対象物５の位置は、エアーブロー対象範囲に応じて、Ｘ軸調整マイクロメーター１５、Ｙ軸調整マイクロメーター１６、Ｚ軸調整マイクロメーター１７で、いずれも０．１ｍｍの精度で調整することができるようにする。また、高速エアーブローについても同様に調整することができるようにする。

対象物５のエアーブロー対象範囲が各エアーブローで噴出される空気の束の断面積よりも広い場合は、各エアーブローを走査して対象範囲全面に各エアーブローができるようにする機構を備えるのが望ましい。

除電エアーブローのエアー噴出角度、すなわちクランプ機構７により固定した対象物５の表面とノズル１１の軸とのなす角１８は、角度調整マイクロメーター１９で、１度以下の精度で調整できるようにする。また、高速エアーブローのエアー噴出角度、すなわちクランプ機構７により固定した対象物５の表面とノズル１２の軸とのなす角２０も同様に調整することができるようにする。

ノズル１１及びノズル１２における、距離１３及び距離１４と、なす角１８及びなす角２０の調整後は、対象物５のエアーブローされる位置を、センサーによって確認する機構を備えるのが望ましい。

なお、図１及び図２には除電エアーブロー及び高速エアーブローが斜め上から対象物５の表面へ向けて噴出する図となっているが、斜め下から対象物５の裏面へ向けて噴出してもよい。その際、対象物５を固定する方法は図中のクランプ機構７とは異なり、対象物５の上方からクランプする機構となる。

除電エアーブロー用の圧縮空気と高速エアーブロー用の圧縮空気と駆動用の圧縮空気はそれぞれ別系統とし、互いに影響し合わないようにする。
除電エアーブロー用のエアー圧及び高速エアーブロー用のエアー圧は、それぞれレギュレーターにより調整できるようにする。

除電エアーブロー機構８及び高速エアーブロー機構９は、エアーをノズル１１及びノズル１２に供給する直前に、それぞれ複数フィルターを設け、圧縮空気に含まれる異物、湿気、油脂等を取り除くようにする。

集塵機構１０は、吸引フード部２１から、除電エアーブロー及び高速エアーブローから出る全てのエアーを吸引することができ、エアーブローによって対象物５から吹き飛ばされた異物も吸引できるものとする。なお、吹き飛ばされた異物が、吸引フード２２から吸引できない程度に重い場合は、異物除去装置１の下方向に沈降していく為、これを下側で回収する異物回収機構２２を設ける。

ブローステージ３で対象物５への除電エアーブロー及び高速ブローを行った後は、ブローステージ３から移載ステージ４へ対象物５を吸着搬送機構６により移載する。移載ステージ４はアースに接続し、帯電を防止する。

１ 異物除去装置
２ バッファーステージ
３ ブローステージ
４ 移載ステージ
５ 対象物
６ 吸着搬送機構
７ クランプ機構
８ 除電エアーブロー機構
９ 高速エアーブロー機構
１０ 集塵機構
１１ 除電エアーブロー用ノズル
１２ 高速エアーブロー用ノズル
１３ 除電エアーブロー用ノズルの先端と対象物との距離
１４ 高速エアーブロー用ノズルの先端と対象物との距離
１５ Ｘ軸調整マイクロメーター
１６ Ｙ軸調整マイクロメーター
１７ Ｚ軸調整マイクロメーター
１８ 除電エアーブローのエアー噴出角度
１９ 角度調整マイクロメーター
２０ 高速エアーブローのエアー噴出角度
２１ 吸引フード部
２２ 異物回収機構

Claims (9)

1. エアーブローを用いた異物除去装置において、対象物を除電する除電エアーブローと、対象物に付着した異物を吹き飛ばす高速エアーブローと、吹き飛ばされて飛散する異物を吸引する集塵機構とを有することを特徴とする異物除去装置及び異物除去システム。
2. 除電エアーブローは、イオン発生機構とエアー噴出機構とを有し、イオン化したエアーを吹き付けることで対象物が帯電していた場合に静電気を除去することができ、エアー噴出機構のノズルの噴出口は直径が０．５〜４ｍｍ程度であり、ノズルの噴出口から５〜５０ｍｍの距離における風速が毎秒数〜数十ｍ程度となるエアーを噴出すことができることを特徴とする。
3. 高速エアーブローは、エアー噴出機構を有し、エアー噴出機構のノズルの噴出口は直径が０．５〜４ｍｍ程度であり、ノズルの噴出口から５〜５０ｍｍの距離における風速が毎秒１００〜２００ｍ程度となる高速なエアーを噴出すことができることを特徴とする。
4. 除電エアーブロー及び高速エアーブローは、いずれも間欠的にエアー噴出を行うよう制御でき、間欠的なエアー噴出の間隔は毎秒１〜１０回の範囲で任意に設定できることを特徴とする。
5. 除電エアーブロー及び高速エアーブローは、間欠的にエアー噴出を行うが、その際、一方がエアー噴出をしていないタイミングで、もう一方がエアー噴出を行うように制御し、除電エアーブロー及び高速エアーブローが交互に繰り返し対象物に向けてエアー噴出を行うことを特徴とする。
6. 除電エアーブロー及び高速エアーブローは、あらかじめ設定した任意の時間だけ対象物に向けて交互にエアー噴出を繰り返すが、その開始時の最初のエアー噴出及び終了時の最後のエアー噴出は除電エアーブローであることを特徴とする。
7. 対象物は、電子部品が実装されたプリント基板、若しくはパッケージであり、少なくとも一部に絶縁材料が含まれ、温度及び湿度が管理された生産ラインで製造する必要があることを特徴とする。
8. 異物は、電子部品が実装されたプリント基板、若しくはパッケージの製造工程のなかで付着するものを対象とし、大きさは２０μｍ〜数百μｍ程度であることを特徴とする。
9. 異物は、静電気の力による付着でなく自身の接着性により付着している状態において、ある流速の高速エアーブローのエアー噴流の力により吹き飛ぶ異物を可動性異物、吹き飛ばない異物を非可動性異物というように、切り分けることができることを特徴とする。

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