JP3864932B2 - 基板固定装置および基板搬送用治具ならびに基板固定方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品実装装置において基板を下受けして固定する基板固定装置および基板搬送用治具ならびに基板固定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体チップが実装されるフィルム状基板は、基板自体の剛性が小さくて撓みやすく取り扱いが難しいため、通常板状のキャリアに保持させた状態で取り扱われる。そして、電子部品を基板に実装する実装位置においては、このような基板を位置決めし固定するための基板固定装置が用いられる。この基板固定装置では、下受け面を基板において電子部品が実装される実装部の下面に当接させ、下受け面に設けられた吸着孔によって実装部の下面を真空吸着によって固定する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１３４９９２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで基板固定装置の対象となるフィルム状基板には、実装部に大きな開口部が設けられたものがある。例えば、デジタルカメラの撮像素子として用いられるＣＭＯＳチップが実装される基板では、このＣＭＯＳチップより幾分大きいサイズの実装部に、ＣＭＯＳチップの撮像面に対応した大きさの開口部が設けられた形状となっており、実装部を上述のように真空吸着によって保持することが困難であった。
【０００５】
このため、ＣＭＯＳチップの実装基板のように実装部に大きな開口部が設けられたフィルム状基板では、実装位置において基板を下受け面に密着させてフラットな状態に保つことが困難で、電子部品実装のための基板認識や搭載動作の不具合を生じる場合があった。
【０００６】
そこで本発明は、フイルム状基板を良好な状態で下受け面に密着させて固定することができる基板固定装置および基板搬送用治具ならびに基板固定方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の基板固定装置は、電子部品が実装される実装部以外の部位を基板保持部によって片持ち状態で保持された可撓性の基板を、前記実装部の下面側を下受け面に密着させた状態で固定する基板固定装置であって、前記基板保持部を前記下受け面に対して傾斜させた状態で支持する傾斜支持手段を備えた。
【０００９】
請求項２記載の基板搬送用治具は、電子部品実装装置の搬送面に沿って搬送される被搬送面を有し、電子部品が実装される実装部が設けられた可撓性の基板を保持して搬送する基板搬送用治具であって、前記実装部以外の部位を片持ち状態で保持することにより前記基板を傾斜姿勢に保つ傾斜保持面を備えた。
【００１０】
請求項３記載の基板固定方法は、電子部品が実装される実装部以外の部位を基板保持部によって片持ち状態で保持された可撓性の基板を、前記実装部の下面側を下受け面に密着させた状態で固定する基板固定方法であって、前記基板を傾斜させた状態で実装部を前記下受け面に対して当接させ、前記基板を屈曲することにより生じる弾発力によって前記実装部を前記下受け面に密着させる。
【００１１】
本発明によれば、電子部品が実装される実装部以外の部位を基板保持部によって片持ち状態で保持された可撓性の基板を、実装部の下面側を下受け面に密着させた状態で固定する基板固定において、基板を傾斜させた状態で実装部を下受け面に対して当接させ、基板を屈曲することにより生じる弾発力によって該基板を下受け面に密着させて固定することにより、可撓性のフイルム状基板を良好な状態で下受け面に密着させて固定することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施の形態の基板固定装置の斜視図、図２は本発明の一実施の形態の基板固定装置の対象となる基板および基板に実装される電子部品の斜視図、図３は本発明の一実施の形態の基板固定装置の側面図、図４は本発明の一実施の形態の基板固定装置における基板固定動作の動作説明図、図５（ａ）は本発明の一実施の形態の基板搬送用治具の斜視図、図５（ｂ）は本発明の一実施の形態の基板搬送用治具を用いた基板固定方法の説明図である。
【００１３】
まず図１を参照して基板固定装置の構造を説明する。この基板固定装置は、電子部品実装装置の実装位置に配置され、フレキシブル基板など薄くて可撓性の基板を下方から下受けして固定する機能を有するものである。本実施の形態では、対象となる基板は電子部品が実装される実装部以外の部位をキャリアによって片持ち状態で保持されており、基板固定装置においては、実装部の下面側を下受け面に密着させた状態で固定する。
【００１４】
図１において、Ｘテーブル２、Ｙテーブル３より成る移動テーブル１上には、ベースプレート４が装着されている。ベースプレート４の上面の中央部には、基板を下受けして高さ位置や姿勢を保持する下受け部５が配設されている。下受け部５は、矩形のブロック６の上面に下受け部材７を設けた形状となっている。下受け部材７の上面は基板の下面に当接して下受けする下受け面７ａとなっており、下受け面７ａには、基板吸着用の吸着孔７ｂが設けられている。吸着孔７ｂは、下受け部材７およびブロック６の内部に設けられた吸引孔７ｃ（図３（ｂ）参照）および吸引管１７を介して真空吸引手段１８に接続されている。
【００１５】
下受け部材７の両側にはストッパピン８ａ，８ｂが立設されており、後述するように、一方側のストッパピン８ａは，他方側のストッパピン８ｂよりも高くなっている。またベースプレート４上面のブロック６の両側方には、シリンダ９が垂直姿勢で配設されており、シリンダ９のロッド９ａはＸ方向（基板の搬送方向）に配設された搬送レール１０に結合されている。シリンダ９を駆動することにより、搬送レール１０はガイド部材１１によって案内されて上下動する。
【００１６】
搬送レール１０はＬ字形断面であり、Ｌ字の内底面は、基板搬送用治具であるキャリア１３を搬送する搬送面１０ａ（図３（ａ）参照）となっている。キャリア１３は薄いフィルム状の可撓性の基板１５を保持し、キャリア１３の下面（被搬送面）を搬送面１０ａに沿わせて搬送される。そしてキャリア１３が実装位置に搬送された状態で搬送レール１０を下降させると、キャリア１３の下面はストッパピン８ａ、８ｂの頂部に当接する。
【００１７】
ここで１対の搬送レール１０のうち、右側の搬送レール１０は、図３（ｂ）に示すように、上面が搬送面１０ａとして機能する下部レール１０ｂと、下部レール１０ｂの上面に摺接し下部レール１０ｂに対して幅方向に移動自在な側ガイド１０ｃとの２つの部材より成っている。下部レール１０ｂにはシリンダ１２が固定されており、シリンダ１２を駆動することにより側ガイド１０ｃは内側方向に移動する。一方、左側の搬送レール１０の上部の内側は、Ｘ方向に直交するＹ方向に不動の基準面１０ｄであり、実装座標におけるＹ方向の基準となっている。
【００１８】
キャリア１３は中央に開口部１３ａが設けられた板状部材であり、開口部１３ａの一方側の縁部には、シート状の貼着部１４が固着されている。貼着部１４はシリコーンシートなど界面力による貼着性を有する物質より成り、基板１５は電子部品が実装される実装部１５ａの反対側の端部を貼着部１４に貼着保持された片持ち状態でキャリア１３に保持される。
【００１９】
キャリア１３の貼着部１４が固着された部分は、基板１５の実装部１５ａ以外の部位を片持ち状態で保持する基板保持部となっている。基板１５は、キャリア１３に保持された状態で搬送レール１０上を実装位置まで搬送され、この実装位置において基板１５の実装部１５ａには電子部品１６が実装ヘッド（図示省略）によって実装される。なお、図１においては、キャリア１３を搬送レール１０から離した状態を示している。
【００２０】
ここで基板１５および基板１５に実装される電子部品１６について、図２を参照して説明する。図２（ａ）に示すように、基板１５は一方側の端部に電子部品１６が実装される実装部１５ａが設けられたフイルム状基板であり、他方側の端部には接続用端子１５ｄが設けられている。電子部品１６は撮像素子として使用されるＣＭＯＳチップであり、反転図で示すように、下面側には撮像面１６ｂが設けられ、撮像面１６ｂの周囲には接続用のバンプ１６ａが設けられている。
【００２１】
実装部１５ａには、撮像面１６ｂに対応した形状の開口部１５ｃが設けられ、開口部１５ｃの周囲にはバンプ１６ａが接続される電極１５ｂが形成されている。電子部品実装においては、電子部品１６を実装部１５ａに対して下降させ、バンプ１６ａを電極１５ｂに接続する。これにより、図２（ｂ）に示すように、電子部品１６は基板１５に実装される。この実装動作においては、後述するように、実装部１５ａの下面側を下受け面７ａに密着させて下受けする。
【００２２】
次に図３，図４を参照して、基板１５に電子部品１６を実装する電子部品実装装置における基板固定方法について説明する。まず、電子部品実装装置に搬入されるに先立って、基板１５の実装部１５ａと反対側の端部をキャリア１３の貼着部１４に貼り付ける。これにより、基板１５はキャリア１３に片持ち状態で保持される。このとき、基板１５は薄くて撓みやすい材質であり、しかも実装部１５ａは大きな開口部１５ｃに沿って電極１５ｂが形成された構成となっていることから、基板１５の製造工程において変形を生じやすく、図３（ａ）に示すように、１５ａが幾分上側に反った撓み形状となりやすい。
【００２３】
次いで基板１５を保持したキャリア１３は搬送レール１０にセットされ、搬送面１０ａに沿って実装位置まで搬送される。これにより、図３（ａ）に示すように、キャリア１３は下受け部５の上方に位置し、実装部１５ａが下受け面７ａの直上に位置する。次に、図３（ｂ）に示すように、シリンダ９を駆動して搬送レール１０を下降させる。これにより、キャリア１３は搬送レール１０とともに下降し、キャリア１３の下面が２つのストッパピン８ａ、８ｂに当接する。
【００２４】
これにより、キャリア１３はストッパピン８ａ、８ｂの高さの差によって水平姿勢から傾斜した状態で支持されるとともに、キャリア１３に保持された基板１５は屈曲し、実装部１５ａの下面側が下受け部７ａに密着する。ストッパピン８ａ、８ｂは、基板保持部であるキャリア１３の貼着部１４が固着された部分を、下受け面７ａに対して傾斜させた状態で支持する傾斜支持手段となっている。
【００２５】
なお、傾斜支持手段はストッパピン８ａ、８ｂに限られるものではなく、基板１５の実装部１５ａ以外の部位またはキャリア１３を傾斜して支持するものであれば足りる。例えばブロック６の上部に傾斜面を設けることによって基板１５の実装部１５ａ以外の部位またはキャリア１３を傾斜させた状態で支持してもよい。この場合、ブロック６の上部に設けた傾斜面が、傾斜支持手段となる。
【００２６】
またキャリア１３が傾斜した状態になると、キャリア１３の自重によって傾斜方向（ストッパピン８ａからストッパピン８ｂの方向）に力が作用し、キャリア１３がその方向に横ずれしようとするが、キャリア１３の端部が基準面１０ｄに当接することにより、キャリア１３の横方向の変位が妨げられる。これにより、基板１５の下受け面７ａに対する横方向の変位も拘束される。したがって基準面１０ｄは、基板１５の下受け面７ａに対する横ずれを防止する横ずれ防止手段となっている。
【００２７】
なお、横ずれ防止手段は基準面１０ｄに限られるものではなく、キャリア１３の傾斜方向への変位を防止するものであれば足りる。例えば、ブロック６の上面にピン等の部材を設けて、この部材を開口部１３ａからキャリア１３に当接させてキャリア１３の横ずれを防止してもよい。この場合、開口部１３ａからキャリア１３に当接する部材が、横ずれ防止手段となる。
【００２８】
このキャリア１３の下降による基板１５の固定に先立って、シリンダ１２を駆動してロッド１２ａを突出させ、側ガイド１０ｃを内側方向に移動させる。これにより、キャリア１３の右側端部が側ガイド１０ｃによって内側方向に移動し、左側端部が左側の搬送レール１０の基準面１０ｄに当接した状態で、Ｙ方向の位置が固定される。この状態で１対のレール１０をほぼ同時に下降させると、キャリア１３の傾斜方向の分力によって、キャリア１３の左側端部が基準面１０ｄに当接した状態を維持できる。このように、レール１０の下降前に、予めキャリア１３を基準面１０ｄに押し付けておくと、レール１０の下降動作に伴うキャリア１３の横ずれが殆ど発生しないので望ましい。したがってシリンダ１２，側ガイド１０ｃは、キャリア１３の端部を基準面１０ｄに対して押し付ける基準面押し付け手段となっている。
【００２９】
図４は、上述の動作における基板１５の固定動作を示している。図４（ａ）は、キャリア１３の下面がストッパピン８ａ，８ｂに当接して傾斜することによる基板１５の傾斜を示している。すなわち、基板１５はストッパピン８ａ，８ｂの高さの差によって角度θだけ水平面から傾斜する。このように基板１５が傾斜した状態で実装部１５ａが下受け面７ａに当接することにより、図４（ｂ）に示すように、基板１５は屈曲して実装部１５ａの下面側が下受け面７ａに押し付けられ密着する。そしてこの状態で吸着孔７ｂからの真空吸引をオンすることにより、実装部１５ａは下受け面７ａに密着した状態でさらに強く固定される。
【００３０】
すなわち上述の基板固定方法においては、実装部１５ａを下受け面７ａに対して傾斜させた状態で当接させ、基板１５を屈曲することにより生じる弾発力によって実装部１５ａを下受け面７ａに密着させる。これにより、図３（ａ）に示すように、基板１５が反りによる撓み変形を生じている場合にあっても、実装部１５ａを下受け面７ａに良好に密着されることができる。そして図４（ｃ）に示すように、下受け面７ａに密着した状態の実装部１５ａに対して、電子部品１６が実装される。
【００３１】
なお、本実施の形態に示す基板固定装置において、基板１５を保持する用途に図５に示すようなキャリア２３（基板搬送用治具）を用いてもよい。キャリア２３には、キャリア１３と同様に電子部品実装装置の搬送面に沿って搬送される被搬送面２３ｃを有し、中央部に開口部２３ａが設けられている。開口部２３ａの一方側の開口縁部には、キャリア２３が所定幅で部分的に折り曲げられた折り曲げ部２３ｂが設けられている。折り曲げ部２３ｂの折り曲げ角度は、図４（ａ）に示す角度θとほぼ等しくなっており、折り曲げ部２３ｂの上面には、キャリア１３に用いられている貼着部１４と同様の貼着部２４が固着されている。
【００３２】
基板１５をキャリア２３に保持させる際には、実装部１５ａの反対側の端部を貼着部２４に貼着して片持ち状態で保持させる。これにより、基板１５は折り曲げ部２３ｂの折り曲げ角度だけ傾斜した状態でキャリア２３に保持される。すなわち、折り曲げ部２３ｂに固着された貼着部２４は、基板１５の実装部１５ａ以外の部位を片持ち状態で保持することにより基板１５を傾斜姿勢に保つ傾斜保持面となっている。この時、貼着部２４は、実装部１５ａを被搬送面２３ｃに対して傾斜姿勢に保っている。
【００３３】
このキャリア２３に保持された基板２５を固定する際には、図５（ｂ）に示すように、キャリア２３を搬送レール１０によって下受け部５上に搬送し、次いで搬送レール１０を下降させる。これにより、基板１５は図４に示す例と同様に下受け面７ａに対して傾斜した状態で下降する。そして実装部１５ａが下受け面７ａに当接することにより、基板１５は屈曲して実装部１５ａの下面側が下受け面７ａに押し付けられ密着する。
【００３４】
上記説明したように、本実施の形態に示す基板固定においては、電子部品が実装される実装部の反対側の端部を片持ち状態で保持し、実装部を下受け面によって下受けして固定する基板固定において、基板を傾斜させた状態で実装部を下受け面に当接させ、基板を屈曲することにより生じる弾発力によって基板を下受け面に密着させて固定するようにしている。
【００３５】
これにより、デジタルカメラの撮像素子として用いられるＣＭＯＳチップが実装される基板のように、ＣＭＯＳチップの撮像面に対応した大きさの開口部が実装部に設けられ、実装部を真空吸着によって良好に保持することが困難な基板を対象とする場合にあっても、実装部を良好な状態で下受け面に密着させて固定することができる。
【００３６】
なお上記実施の形態では、基板１５をキャリア１３とともに下降させることによって実装部１５ａを下受け面７ａに密着させるようにしているが、下受け部５において下受け部材７を昇降自在に構成し、下受け部材７を基板１５に対して上昇させることにより、下受け面７ａを実装部１５ａの下面側に密着させるようにしてもよい。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、電子部品が実装される実装部以外の部位を基板保持部によって片持ち状態で保持された可撓性の基板を、実装部の下面側を下受け面に密着させた状態で固定する基板固定において、基板を傾斜させた状態で実装部を下受け面に対して当接させ、基板を屈曲することにより生じる弾発力によって該基板を下受け面に密着させて固定するようにしたので、可撓性のフイルム状基板を良好な状態で下受け面に密着させて固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の基板固定装置の斜視図
【図２】本発明の一実施の形態の基板固定装置の対象となる基板および基板に実装される電子部品の斜視図
【図３】本発明の一実施の形態の基板固定装置の側面図
【図４】本発明の一実施の形態の基板固定装置における基板固定動作の動作説明図
【図５】（ａ）本発明の一実施の形態の基板搬送用治具の斜視図
（ｂ）本発明の一実施の形態の基板搬送用治具を用いた基板固定方法の説明図
【符号の説明】
５ 下受け部
７ 下受け部材
７ａ 下受け面
８ａ，８ｂ ストッパピン
１３、２３ キャリア
１４、２４ 貼着部
１５ 基板
１５ａ 実装部
１６ 電子部品

Claims (3)

1. 電子部品が実装される実装部以外の部位を基板保持部によって片持ち状態で保持された可撓性の基板を、前記実装部の下面側を下受け面に密着させた状態で固定する基板固定装置であって、前記基板保持部を前記下受け面に対して傾斜させた状態で支持する傾斜支持手段を備えたことを特徴とする基板固定装置。
2. 電子部品実装装置の搬送面に沿って搬送される被搬送面を有し、電子部品が実装される実装部が設けられた可撓性の基板を保持して搬送する基板搬送用治具であって、前記実装部以外の部位を片持ち状態で保持することにより前記基板を傾斜姿勢に保つ傾斜保持面を備えたことを特徴とする基板搬送用治具。
3. 電子部品が実装される実装部以外の部位を基板保持部によって片持ち状態で保持された可撓性の基板を、前記実装部の下面側を下受け面に密着させた状態で固定する基板固定方法であって、前記基板を傾斜させた状態で実装部を前記下受け面に対して当接させ、前記基板を屈曲することにより生じる弾発力によって前記実装部を前記下受け面に密着させることを特徴とする基板固定方法。

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