JP4037097B2

JP4037097B2 - 基板支持装置

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Publication number: JP4037097B2
Application number: JP2001375963A
Authority: JP
Inventors: 進斉藤; 邦世松本; 一信酒井
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-12-10
Filing date: 2001-12-10
Publication date: 2008-01-23
Anticipated expiration: 2021-12-10
Also published as: JP2003179396A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板を支持する基板支持方法及び基板支持装置並びに部品実装装置に関し、特に、部品実装時に発生し易い基板の振動を抑制する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、表面実装用の基板の多くは、ソルダーペーストの印刷工程、接着剤の塗布工程、電子部品の装着工程、加熱リフロー工程等の複数の工程を経て商品化される。これらの工程では、印刷機のスキージや塗布ノズル、或いは電子部品吸着ノズルで回路基板を上方から押し付ける際に、回路基板が下方に撓むようになる。このため、回路基板を下方から支持することによって回路基板の撓みを抑える技術が開発されている。
【０００３】
また、近年、電子部品を回路基板に実装する部品実装設備では、生産性向上の実現のために高速化が要求されている。最近では、電子部品１点当たりの装着時間が０．１秒より短い部品実装装置も実用化されている。このような高速化の傾向は今後も進むと考えられ、実装に係る各要素技術の急速な進展が切望されている。
【０００４】
部品実装装置では、高速化の進展に伴い、電子部品装着時に吸着ノズルが電子部品を高速で連続して回路基板に押し付けることで発生する基板振動が大きくなるという問題がある。また、電子部品の小型化に伴い回路基板へのソルダーペーストの印刷面積が小さくなることに起因して、ソルダーペーストと電子部品との接触面積がより小さくなる傾向にある。これにより、電子部品の保持力が小さくなるため、高速化で基板振動が大きくなる状況下では、部品の位置ズレや欠品等の不良発生が増大するという問題が生じる。
【０００５】
前記問題を解決するため、例えば、回路基板の全面を支持することができれば、回路基板の撓みをより有効に抑えることが容易になる。しかし、回路基板の下面に電子部品が既に実装されている場合には、その電子部品を避けつつ基板下面を支持しなければならない。これにより、下面を支持できなくなった部位に電子部品を装着する状況が生じるが、その場合に、回路基板の上下振動を抑えることは難しい。さらに、回路基板が上側に反っている場合には、回路基板の全面を支持したとしても、部品装着する都度に回路基板が上下に振動する現象を抑えることは難しい。
【０００６】
上述した回路基板の振動問題を解決するための従来の技術は、例えば、特開昭６２−８４５９０号公報や特開昭６３−２８３１９９号公報に記載されている。これらの技術では、回路基板を、下方だけでなく上方からも押さえることによって振動の発生を低減している。しかし、このような支持方法では、電子部品の実装可能範囲に制限が生じるため、回路基板の種類によっては実用化できないことがある。
【０００７】
また、回路基板の下面を支持する方法として、特開平３−２８９１９９号公報に記載される技術が知られている。この技術では、基板サポートブロック上面に吸着パッドを設け、この吸着パッドを真空ポンプに接続することによって、回路基板を吸着して振動を抑えている。しかし、吸着用の真空ポンプや配管が必要になるので、回路基板を保持するテーブルが高速で動作する形式の部品実装装置では、テーブルの高速動作が困難になるので実用化が難しい。
【０００８】
さらに、基板支持部材の上面に制振ゴムを張り付けるように構成した技術が、特開平１１−２０４９９５号公報に記載されている。制振ゴムは、衝撃、振動吸収性に優れ、外力を受けても殆ど反発せずにエネルギーを吸収するゴムであり、物性、耐久性は一般のゴムと同様で、常温域（５〜３５℃）で優れた制振性能を発揮する。この公報に記載の技術では、基板支持部材と基板との間に保持力が無く、回路基板は基板支持部材の上で跳ね上がり振動することになるため、保持力を持たせるために上記真空ポンプと接続する方式を採用する必要がある。
【０００９】
以下、上記制振ゴムを用いた従来の基板支持方法の一例を、図１２を参照して説明する。図１２（ａ）に示すように、電子部品を装着する回路基板１は、固定ガイド２の上端に回路基板１の搬送方向に沿って延設された鍔部３と、この鍔部３に向けて頂部を接近／離反可能に支持された可動ガイド４とによって狭持されて支持されている。
【００１０】
回路基板１の下面には電子部品５が既に実装されており、この電子部品５の実装位置を避けて回路基板１の下面に当接する基板支持部材６が、上下動可能に支持されたサポートプレート７上に配設されている。なお、可動ガイド４の下方に延びる左右の当接部材４ａは、サポートプレート７の上昇時にサポートプレート７の両端部に当接して押し上げられ、回路基板１の両端部を鍔部３との間で狭持する。
【００１１】
ここで、基板支持部材６には、ピン型の基板支持部材６ａとブロック型の基板支持部材６ｂとがあり、基板支持部材６ａ，６ｂの各上面には、制振ゴム１０ａ，１０ｂがそれぞれに固定されている。そして、電子部品５を吸着保持した吸着ノズル８が、回路基板１の上方から、クリーム半田（或いは接着剤）９の印刷されたランド上に電子部品５を押圧することで回路基板１上に電子部品５を実装する。この際、基板支持部材６ａ，６ｂは、上方から押圧された回路基板１を下方から支持し、吸着ノズル８による部品実装動作に伴う回路基板１の撓みを極力減少させている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、制振ゴム１０ａ，１０ｂを基板支持部材６ａ，６ｂの上面に取り付けると、基板支持部材６ａ，６ｂのみの場合に比べて、部品実装位置近傍の回路基板１の上下方向への撓み量は増加するが、回路基板１全体の撓み量はむしろ小さくなる。しかし、上記のような基板支持構成では、基板支持部材６ａ，６ｂで下面を支持されていない部位に電子部品５を装着する場合、回路基板１の撓みを抑制する効果は得られにくくなる。
【００１３】
具体的には、回路基板１の下側に基板支持部材６ａ，６ｂが位置しない部位に電子部品５を実装する場合には、図１２（ｂ）に示すように、回路基板１が下側に大きく撓んでしまう。この場合、基板支持部材６ａ，６ｂの上部に固定された制振ゴム１０ａ，１０ｂ自身が弾性変形し、回路基板１の撓みを若干軽減させる。この状態から、電子部品５の実装動作を終了した吸着ノズル８が上昇すると、回路基板１自身の反力と制振ゴム１０ａ、１０ｂの弾性復元力により、図１２（ｃ）に示すように、回路基板１が跳ね上がってしまう。この場合、制振ゴム１０ａ，１０ｂには通常のゴムほどの反力は働かないが、制振ゴム１０ａ，１０ｂから回路基板１が離れ易く、回路基板１の跳ね上がりを抑制する力が働かないため、回路基板１の振動を抑える効果は期待できない。
【００１４】
電子部品５を高速で装着する場合には、吸着ノズル８も高速で上下動させることになるため、回路基板１自身が有する固有振動数よりも早く上下動させることになる。そのため、クリーム半田９上に一旦装着した電子部品５が、回路基板１自身の振動のために飛び跳ねることがある。特に、電子部品のサイズが一層縮小化されると、回路基板１上に印刷されるソルダーペーストの面積がより小さくなるので、粘着強度が小さくなり、電子部品５が飛び跳ねる傾向がますます顕著になる。その結果、回路基板１の不良発生頻度が多くなり、歩留まりが低下する等の問題が生じることになる。
【００１５】
ところで、上記基板支持装置では、基板支持部材６ａ，６ｂの各上面に制振ゴム１０ａ，１０ｂをそれぞれ取り付けたが、制振ゴム１０ａ，１０ｂを取り付けずに金属やセラミック等の剛性の高い材料だけで基板支持部材６ａ，６ｂを構成することもできる。このように構成した場合、基板支持部材６ａ，６ｂ自身の変形や撓みが無視できる程度に小さくなる。ここで、電子部品装着時の押し込み量を一定とすると、回路基板１の変位量も一定と考えられる。この場合には、図１３に示すように、回路基板１の撓み角度θが、制振ゴム１０ａ，１０ｂを設けた場合に比べて大きくなり、回路基板１自身のうねりや反力も大きくなる。その結果、吸着ノズル８による押し込みから解放されたときの回路基板１の跳ね上がりが大きくなって、回路基板１に振動が発生し易くなる。
【００１６】
本発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされたもので、電子部品の実装時に回路基板等の基板に発生する振動をより有効に抑えることができる基板支持装置を提供することを目的としている。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の基板支持装置は、基板の両端部を狭持すると共に該基板をその下方から支持する基板支持装置であって、粘弾性材料からなる支持部材と、前記支持部材を前記基板の下方から該基板の下面との接触位置に上昇させる昇降手段と、を備えた基板支持装置において、前記粘弾性材料が、エントロピ弾性を示す材料を発泡化した材料又は発泡樹脂材料からなり、前記支持部材が、上面の面積が側面の面積の２倍以上となる形状を有することを特徴とする。
【００２６】
この基板支持装置では、電子部品等の部品を基板の所定位置に押し付けた後、基板を解放する際に生じる跳ね上がりを、基板下面を粘着支持する支持部材によって抑え、部品の実装時に基板に発生する振動をより有効に抑制することができる。
【００２７】
この基板支持装置は、前記粘弾性材料が、エントロピ弾性を示す材料を発泡化した材料又は発泡樹脂材料からなることを特徴とする。
【００２８】
この基板支持装置では、エントロピ弾性を示す材料を発泡化した材料又は発泡樹脂材料を支持部材の上面に設けたことにより、電子部品等の部品の実装時に基板に発生する振動をより有効に抑えることができる
【００２９】
この基板支持装置は、前記支持部材が、上面の面積が側面の面積の２倍以上となる形状を有することを特徴とする。
【００３０】
この基板支持装置では、支持部材の上面の面積が側面の面積の２倍以上であることにより、発泡性材料内の微細な空間が連通した流路に対する流路抵抗が小さくなって、吸盤効果が増大する。この条件を満たすように支持部材の形状を設定することにより、回路基板の急激な復元動作をより有効に抑えることが可能になる。
【００３３】
請求項２記載の基板支持装置は、部品を吸着ノズルにより吸着保持して搬送し、基板上の所定位置に前記部品を押し当てて実装する部品実装装置に使用されることを特徴とする。
【００３４】
この基板支持装置では、吸着ノズルにより吸着保持した部品を基板の所定位置に押し付けた後、基板を解放する際に生じる跳ね上がりを支持部材によって抑え、電子部品の実装時に基板に発生する振動をより有効に抑制しつつ、実装工程を進めることができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る基板支持装置並びに部品実装装置の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１に本発明に係る基板支持装置を備えた部品実装装置の外観図を、図２にこの部品実装装置の部品実装機構の概略構成を、図３にロータリーヘッドの動作を説明するためのロータリーヘッドの概略上視図をそれぞれ示した。
【００３６】
図１に示すように、部品実装装置１００は、主に、部品の一例である電子部品を連続的に供給する部品供給部１０と、部品供給部１０の所定の部品供給位置で電子部品を保持してこの電子部品を回路基板１（図２参照）に実装するロータリーヘッド１２と、回路基板１を所定の位置に位置決めするＸＹテーブル（基板支持装置）１４とを有している。さらに、部品実装装置１００は、回路基板１を搬入する基板搬入部１６と、この基板搬入部１６から供給された回路基板１を載置するＸＹテーブル１４と、このＸＹテーブル１４で所定の処理を施された回路基板１を搬出する基板搬出部１８と、所定の入力を行うための入力装置２０と、必要な表示を行う表示部２２とを有している。
【００３７】
部品供給部１０は、多数の電子部品５を収容した複数の部品供給ユニット１１を並列して有し、その並列方向に移動することで所望の電子部品５を部品供給位置に供給する。
【００３８】
ＸＹテーブル１４は、詳細は後述するが、基板搬入部１６と基板搬出部１８との間に移動可能に設けられ、基板搬入部１６の基板搬送路に接続される位置に移動して部品装着前の回路基板１を受け取り、回路基板１を支持しつつロータリーヘッド１２の部品実装位置に移動する。そして、ＸＹテーブル１４は、各電子部品５の実装位置に応じた回路基板１の移動を繰り返し行い、部品装着が完了すると基板搬出部１８に接続される位置まで移動し、回路基板１を基板搬出部１８へ送り出す。
【００３９】
ロータリーヘッド１２は、図２に示すように、電子部品５を保持する複数の吸着ノズル８と、各吸着ノズル８を上下動可能に周面で支持して回転駆動される回転枠体２８と、回転枠体２８をインデックス回転駆動するインデックス回転駆動装置３０とを備えている。
【００４０】
装着ヘッド２６は、回転枠体２８の回転によって部品供給部１０の部品供給位置１０ａからその反対側の部品装着位置を経て、元の部品供給位置１０ａまでを回転移動する。各装着ヘッド２６には吸着ノズル８がそれぞれ脱着可能に取り付けられており、これら吸着ノズル８によって電子部品の吸着保持、及び回路基板１への実装動作が行われる。このロータリーヘッド１２は、インデックス回転駆動装置３０により装着ヘッド２６を時計回りにインデックス回転させることで、各インデックス位置で所定の処理を高速で連続して行うことができる。
【００４１】
上記の部品実装装置１００は、図３に示すように、部品供給部１０は、それぞれに所定の電子部品５（図２参照）を収容した複数のパーツカセット４０と、このパーツカセット４０を部品供給位置に移動させる部品供給ステージ４１とを有している。また、部品実装装置１００は、ロータリーヘッド１２により、複数の吸着ノズル８を順次回転移動させて、部品供給部１０側の部品供給位置で吸着ノズル８に電子部品５を吸着させ、反対側の部品装着位置で回路基板１に電子部品５を装着する。ＸＹテーブル１４は、搬入された回路基板１を水平方向に移動自在に保持する。
【００４２】
図３において、ＸＹテーブル１４及びこれに接続される回路基板１の搬送路には、それぞれ図示しない搬送ベルトが各レール１５に沿って配設されている。また、ＸＹテーブル１４上には、図１２に示した固定ガイド２がレール１５に沿って設けられ、図示を省略した鍔部３及び可動ガイド４が固定ガイド２と共に設けられている。
ＸＹテーブル１４に備えられたサポートプレート７の上面には、回路基板１を下方から支持するための基板支持部材６ａ，６ｂが取り付けられている。
【００４３】
図４は、図３に示すＸＹテーブル１４のＡ−Ａ断面図である。ここで、図４（ａ）及び（ｂ）においては、図１２と共通する部材には同一の符号を付し、その説明は省略するものとする。
【００４４】
基板支持装置を構成するＸＹテーブル１４は、回路基板１の幅に応じて所定の間隔をあけて相互に平行に延設された一対の固定ガイド２の一方が、固定プレート４６に下部を支持されている。また、各固定ガイド２に備わる可動ガイド４は、それぞれ固定ガイド２に対して所定量昇降可能に支持されており、回路基板１の非固定状態では、図４（ａ）に示すように、可動ガイド４に固定された当接部材４ａが、その下端が所定の高さ位置でサポートプレート７と接触することのない位置に配置されている。
【００４５】
一方、一対の可動ガイド４で両端を支持された回路基板１は、半田付けされた複数の電子部品５を下面に有し、クリーム半田９上に単に載置しただけの電子部品５を上面に有している。
【００４６】
固定プレート４６は、その中央部に昇降手段の一例としてのエアーシリンダ４８が固定され、エアーシリンダ４８と固定プレート４６の縁部との間には、エアーシリンダ４８の昇降方向に平行に形成されたスライド孔４６ａが穿設されている。サポートプレート７下面のスライド孔４６ａの位置には、スライド孔４６ａに挿入されるスライドピン４７が垂設されている。各スライドピン４７は、サポートプレート７の昇降動作に伴い固定プレート４６のスライド孔４６ａに摺動することで位置決めされる。これにより、サポートプレート７は、エアーシリンダ４８の上昇動作時に、図４（ｂ）に示すようにピストンロッド４８ａが上方に延出され、サポートプレート７の下面中央部を押し上げる。このとき、サポートプレート７の両端部で当接部材４ａを押し上げて、可動ガイド４を固定ガイド２の鍔部３に接近させ、回路基板１を鍔部３に押し当てる。これにより、回路基板１は固定ガイド２の鍔部３と可動ガイド４の頂部との間で狭持されて固定される。
【００４７】
また、サポートプレート７には、図示しない複数の固定孔１３がプレート面に対して垂直に穿設されており、金属等の比較的剛性の高い材料からなるピン型の基板支持部材６ａ、及びブロック型の基板支持部材６ｂの固定用ピンがこの固定孔に挿入されることで固定される。基板支持部材６ａ，６ｂは、回路基板１下面の電子部品５が実装されていない位置に選択的に配置される。基板支持部材６ａ，６ｂの各上面には、柔軟な弾性材料からなり且つ表面にディンプル（凹部）を有する支持部材４９Ａ，４９Ｂが設けられている。ディンプルは、基板支持部材６ａ，６ｂのサイズに対応して１個又は複数個が形成される。
【００４８】
図５はピン型の基板支持部材６ａの上部拡大図で、（ａ）は基板支持部材６ａの上面に設けられた支持部材４９Ａの平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。支持部材４９Ａは、頂部がリング状に形成され、このリング状の中心部分が最も深くなる半球面状のディンプル５０を有している。
【００４９】
図６はブロック型の基板支持部材６ｂの上面に設けられた支持部材４９Ｂを示す斜視図、図７は図６のＣ−Ｃ断面図である。支持部材４９Ｂは、平板状の支持部材に縦横方向に延びる溝５１によりマトリクス状に区画配列された多数の凸状体に、それぞれディンプル５０が形成されている。このように、多数個が形成されて支持面積を広くした各ディンプル５０の周りに溝５１が形成されているので、支持部材の変形を容易にし、ディンプル５０による吸着効果をより向上させている。
【００５０】
以上の構成の基板支持装置の動作について、図４及び図８を参照しつつ説明する。なお、図８には、固定プレート４６、エアーシリンダ４８、及びスライドピン４７については図示を省略している。
【００５１】
まず、図４（ａ）に示すように、エアーシリンダ４８のピストンロッド４８ａが後退して固定プレート４６が最下位置に退避した初期状態において、回路基板１が基板搬入部側から搬送されて所定の位置（図３のストッパ１９に当接する位置）に到達すると、回路基板１の搬送が停止される。このとき、回路基板１の両端部が左右の可動ガイド４上に載置される。これにタイミングを合わせてエアーシリンダ４８が動作してピストンロッド４８ａが上昇すると、サポートプレート７が水平状態を維持しつつ上昇し、サポートプレート７の両端部で当接部材４ａの下端を押し上げる。
【００５２】
このサポートプレート７の上昇により、当接部材４ａを介して左右の可動ガイド４が上昇し、回路基板１を固定ガイド２の鍔部３に押し付ける。これにより、回路基板１の両端部が鍔部３と可動ガイド４とで挟持されて支持される。また、図４（ｂ）に示すように、サポートプレート７と共に基板支持部材６ａ，６ｂが上昇し、支持部材４９Ａ，４９Ｂを、回路基板１の下面の電子部品５の非実装域に当接させて回路基板１を下方から支持する。
【００５３】
以上の状態において、回路基板１の上面の所定位置に電子部品５を吸着ノズル８により実装する。この場合、電子部品５を回路基板１上に確実に装着するため、電子部品５の厚みのバラツキや反り等を考慮し、回路基板１上のクリーム半田９に対して０．０３ｍｍ以上押し込む。
【００５４】
その結果、基板支持部材６ａ，６ｂで下面を支持されない部位に電子部品５を実装する際には、図８（ａ）に示すように、回路基板１が下方へ若干撓むことになる。この際、上下方向だけでなく、矢印６０で示すように横方向の力も作用する。ここで、基板支持部材６ａ，６ｂの剛性が弱い場合には、横方向にも変形して基板位置精度が悪くなるので、支持部材４９Ａ、４９Ｂは、必要最小限の弾力性を有するための厚さを残して、可能な限り薄い方が好ましい。
【００５５】
しかし、支持部材４９Ａ，４９Ｂが薄くなり過ぎると、回路基板１表面の凹凸を吸収するだけの変形量を確保できなくなる。そこで、使用する材料によっても異なるが、経験的には支持部材４９Ａ，４９Ｂは、０．１ｍｍ〜５ｍｍ程度の厚さが好適である。さらに、回路基板１はその両端を固定ガイド２の鍔部３と可動ガイド４とにより挟持されることで、上下動だけでなく、水平方向のズレも抑制される。
【００５６】
次いで、図８（ｂ）に示すように、吸着ノズル８が電子部品５を回路基板１に印刷されたクリーム半田９上に押し付けた後、矢印６１で示す方向に離間すると、押し付けられていた回路基板１が一気に解放されるので、特に、クリーム半田９上に電子部品５を載置したばかりの実装面を中心に急激に跳ね上がろうとする力が発生する。
【００５７】
しかし、本実施形態の基板支持装置においては、基板支持部材６ａ，６ｂの各上部にディンプルの形成された支持部材４９Ａ，４９Ｂが設けられているので、支持部材４９Ａ，４９Ｂの頂部のディンプル５０が、吸着ノズル８で押し付けた際の変形により吸盤効果を発揮する。このため、下面を吸着された状態の回路基板１が跳ね上がろうとしても、支持部材４９Ａ，４９Ｂの吸着効果によって回路基板１の急激な跳ね上がりが抑えられる。
【００５８】
このように、本実施形態によれば、電子部品５を回路基板１の所定位置に押し付けた後、回路基板１を解放する際に生じる跳ね上がりを、支持部材４９Ａ，４９Ｂのディンプル５０によって回路基板１下面を吸着することで抑え、電子部品５の実装時に回路基板１に発生する振動を有効に抑制することができる。
【００５９】
本実施形態では、支持部材４９Ａ，４９Ｂが弾性材料からなるので、変形状態から復元する際の時間依存性を持たないが、例えば支持部材４９Ａ、４９Ｂを粘弾性材料で構成すれば、粘弾性材料が時間依存性を持ち、ダンパーの如く徐々に復元しようと抵抗するので、回路基板１の跳ね上がり抑止効果が一層向上する。つまり、支持部材４９Ａ，４９Ｂに粘弾性材料を使用すれば、より緩やかな復元効果を実現し、クリーム半田９上に一旦装着した電子部品５が飛散するような不具合をより確実に防ぐことができる。
【００６０】
なお、上記のディンプル５０の形状では、空気の漏れ等により回路基板１を長時間連続吸着することはできないが、装着タクトが０．１秒程度の実装装置であれば、実質的に０．１秒間吸着できれば十分であり、実用上問題にはならない。
【００６１】
本実施形態の支持部材４９Ａ，４９Ｂの材料としては、エントロピ弾性を示す弾性材料が用いられる。エントロピ弾性とは、例えばゴム紐のような鎖状高分子からなる紐に対し、引張り力を一定にして温度を上昇させると、鎖状高分子の折り畳みが増加して、換言するとエントロピが増大して、紐が縮むようになる。このように温度上昇と共に張力が増大するといった、エントロピの増減に起因する弾性をエントロピ弾性という。
【００６２】
エントロピ弾性を示す材料として、クロロプレンゴム、ハイパロン、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、天然ゴム、又はこれらの混合物を主成分とする材料を挙げることができる。
【００６３】
ここで、上記各材料の特性について説明する。例えば、クロロプレンゴムは、中程度の耐油性、耐熱性があり、耐候、耐オゾン性が良好で一般物理的性質も良いので、耐油、耐候性を必要とする一般工業用ゴム製品に広く用いられる。また、ハイパロンは、優れた耐光、耐オゾン性、耐化学薬品性を有し、良好な耐熱性、耐油性、電気絶縁性を有する。ニトリルゴムは、良好な耐油性を有する。エチレンプロピレンゴムは、耐オゾン性、耐化学薬品性、耐熱性、電気絶縁性に優れている。
【００６４】
さらに、ブチルゴムは、耐候性、耐オゾン性、耐化学薬品性、耐熱性、電気絶縁性に優れ、ガス透過性が少ない。また、反発弾性が低く、衝撃に対するエネルギーの吸収が大きいので、衝撃吸収材として好適である。ウレタンゴムは、耐摩耗性、耐油性、耐オゾン性に優れ、引張り強さが大きい。シリコーンゴムは、耐熱性が良好。耐寒性が良好。引張り強さが大きい。フッ素ゴムは、耐熱性、耐油性、耐溶剤、耐化学薬品性に優れている。天然ゴムは、良好な耐摩耗性を有し、引張り強さ及び反発弾性が大きい。
【００６５】
これらの材料は、比較的成形性が良好で量産性に優れ、ディンプルの形成が容易となり、本発明に係る基板支持装置の支持部材４９Ａ，４９Ｂに好適に使用できる材料である。また、一般的に、エントロピ弾性を示す材料は粘弾性を有するので、良好な制振効果を得ることができる。従って、上記した以外の材料でも、エントロピ弾性を示す材料であれば本発明に利用可能である。
【００６６】
次に、本実施形態の基板支持装置の変形例を説明する。
図９は本実施形態の基板支持装置の変形例による支持部材を示す斜視図、図１０は図９のＤ−Ｄ断面図である。この基板支持部材６ｂでは、基板支持部材６ｂの上面５９に、弾性材料からなるリング状の支持部材５５が複数設けられている。この支持部材５５は、マトリクス状に配列され、実質的に中央部に凹部５６ｂが形成されている。具体的には、例えば多数のＯリング５６、或いは弾性材料からなる平ワッシャ等を利用することができる。このようなリング状の支持部材５５を備えることにより、簡単で低コストな構成でありながらディンプルを設けた場合と同様の効果を得ることができる。
【００６７】
次に、本発明に係る基板支持装置の第２実施形態を説明する。
図１１（ａ），（ｂ）は、本発明に係る第２実施形態の基板支持装置における基板支持部材６ａ，６ｂをそれぞれ示す斜視図である。同図において、前述の第１実施形態における支持部材（図５及び図６、７参照）と相違する点は、基板支持部材６ａ，６ｂの上部に設けられた支持部材６１Ａ，６１Ｂが、それぞれエントロピ弾性を呈する前述した弾性材料を発泡化した材料、或いは発泡樹脂材料等の発泡化材料からなる点である。なお、この発泡樹脂材料としては、発泡ポリエチレン、発泡ポリスチレン、フェノール発泡樹脂等が挙げられる。
【００６８】
発泡化材料は、材料内部に発泡のための微細な空間が存在し、これらの微細空間が互いに連通し合って、微細な連通孔を形成するようになる。従って、発泡化材料を押し潰した際には、材料内部に存在する微細空間内の気体が連通孔を通じて材料の外へ押し出されて縮むようになる。反対に、縮んだ状態から押し潰し力を開放すると、連通孔を通じて材料内部の微細空間に気体が導入され、元の形状に膨らみながら弾性復元する。
【００６９】
このような発泡化材料からなる支持部材６１Ａ、６１Ｂを備えた基板支持装置によれば、次のような作用効果を奏する。
図８（ｂ）に示すように、電子部品５の実装後に吸着ノズル８を上方に離間すると、押し付けられていた力から解放された回路基板１が自身の弾性によって復元しようとし、電子部品５が載置された実装面及びその近傍に、急激に跳ね上がろうとする力が働く。このとき、本実施形態の支持部材６１Ａ，６１Ｂが発泡性材料からなり通気性を有するため、吸着ノズル８により押下されて発泡性材料内部から空気を吐出して変形していた状態から、解放によって一気に空気を吸引して形状を復元しようとする。この吸引が吸盤効果となって、回路基板１の下面を吸着するので、回路基板１が急激に跳ね上がろうとする力が抑止される。
【００７０】
上記のように、支持部材６１Ａ，６１Ｂの弾性復元には、空気流が必要であり、その速さは流路抵抗の大きさによって決まる。発泡性材料は、回路基板１に接触した上面が閉塞された状態となるので、図１１（ａ）及び（ｂ）に示すように、支持部材６１Ａ，６１Ｂの側面積Ｓ₂が小さいほど流路抵抗が大きくなる。つまり、支持部材６１Ａ、６１Ｂの形状が、側面積Ｓ₂が上面積Ｓ₁に比べて小さくなるほど流路抵抗が大きくなり、復元に要する時間が長くなる。
【００７１】
本出願人らは、上面積Ｓ₁が側面積Ｓ₂の２倍以上になると、流路抵抗が小さくなって吸盤効果が増大することを実験で確かめ、Ｓ₁≧２Ｓ₂が必要な条件であると確認した。この条件を満たすように支持部材６１Ａ，６１Ｂの形状を設定することにより、回路基板１の急激な復元動作をより有効に抑えることが可能になる。なお、この方式でも、回路基板１を長時間吸着し続けることはできないが、上述したように、装着タクトが０．１秒程度の部品実装装置の場合に０．１秒間吸着できれば良く、従って、実用上問題になることはない。
【００７２】
次に、支持部材６１Ａ、６１Ｂの材料として、粘弾性材料を用いた変形例について説明する。
この変形例では、基板支持部材６ａ，６ｂ上の支持部材が、上面に凹部５６ｂを持たず、また発泡化処理等が施されない粘弾性材料からなる。つまり、粘着性（密着性）と弾性とを自身に兼ね備えた材料を、比較的剛性の高い材料からなる基板支持部材６ａ，６ｂの上に設けると、凹部５６ｂを形成したり発泡化させたりしなくても、十分な粘着保持力が働くようになる。従って、電子部品装着時に撓む回路基板１を弾性により支持する効果と、回路基板１の跳ね上がりを抑えて振動を抑制する粘着効果が同時に得られることになる。なお、粘着性の強さは、回路基板１が自重で撓む量に加えて０．０１ｍｍから０．０５ｍｍ程度撓んだ時に外れる程度の強さで良く、密着性については、０．１秒程度の密着時間があれば良い。
【００７３】
また、基板支持部材６ａ，６ｂ上の支持部材として、シリコーン変性ポリマーを主成分とした材料、ヒアルロン酸又はその変性ポリマーを主成分とした材料、コラーゲン又はその変性ポリマーを主成分とした材料、コラーゲンを含んだ代表的材料である動物の皮革、ビニル樹脂を主成分とした材料やその他の軟質樹脂材料等を使用することもできる。特に動物の皮革には、ウレタン塗料を塗布した厚さ１ｍｍ以下のものが好ましい。
これら各材料を用いる場合には、支持部材に、粘着性（密着性）と弾性とを合わせ持たせることができるので、上面に凹部を形成したり材料を発泡化したりしなくても、基板支持部材６ａ，６ｂ上に貼り合わせるだけで、上述した各支持部材と同様の効果を得ることができる。なお、ビニル樹脂を主成分とした材料やその他の軟質樹脂材料は、繰り返し荷重や磨耗に対して寿命が短くなる傾向があるが、その部分を張り替えることで、常時、新しい表面を使用する構成にできる。
【００７４】
以上説明した種々の材料を支持部材に使用した基板支持装置では、エントロピ弾性を示す弾性材料、発泡性材料、粘弾性材料、そして、ディンプルやリング状の凹部形状等を用途に応じて選択的に適用することにより、材料や形状の特性を活かした種々の支持部材を得ることができる。
【００７５】
【発明の効果】
以上のように本発明に係る基板支持装置によれば、電子部品の実装時に回路基板等の基板に発生する振動をより有効に抑えることができる。また、部品実装装置によれば、吸着ノズルにより吸着保持した部品を基板の所定位置に押し付けた後、基板を解放する際に生じる跳ね上がりを支持部材によって抑え、電子部品の実装時に基板に発生する振動をより有効に抑制しつつ、実装工程を確実に進めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る基板支持装置を備えた部品実装装置を示す外観図である。
【図２】部品実装装置の部品実装機構の概略構成を示す断面図である。
【図３】ロータリーヘッドの動作を説明するためのロータリーヘッドの概略上視図である。
【図４】図３に示すＸＹテーブルのＡ−Ａ断面図である。
【図５】ピン型の基板支持部材の上部拡大図で、（ａ）は基板支持部材の上面に設けられた支持部材の平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図６】ブロック型の基板支持部材の上面に設けられた支持部材を示す斜視図である。
【図７】図６のＣ−Ｃ断面図である。
【図８】本発明に係る第１実施形態の基板支持装置の動作を示す説明図である。
【図９】第１実施形態の基板支持装置の変形例による支持部材を示す斜視図である。
【図１０】図９のＤ−Ｄ断面図である。
【図１１】本発明に係る第２実施形態の基板支持装置における基板支持部材をそれぞれ示す斜視図である。
【図１２】従来の制振ゴムを用いた基板支持方法の一例を説明するための断面図である。
【図１３】従来の基板支持方法による問題点を説明するための断面図である。
【符号の説明】
１回路基板
２固定ガイド
３鍔部
４可動ガイド
５電子部品
６ａ，６ｂ基板支持部材
７サポートプレート
８吸着ノズル
１０部品供給部
１４ＸＹテーブル（基板支持装置）
２６装着ヘッド
４６固定プレート
４８エアーシリンダ
４８ａピストンロッド
４９Ａ，４９Ｂ支持部材
５０ディンプル（凹部）
５５支持部材
５６Ｏリング
５６ｂ凹部
６１Ａ，６１Ｂ支持部材
１００電子部品実装装置
Ｓ₁上面積
Ｓ₂側面積

Claims

基板の両端部を狭持すると共に該基板をその下方から支持する基板支持装置であって、粘弾性材料からなる支持部材と、前記支持部材を前記基板の下方から該基板の下面との接触位置に上昇させる昇降手段と、を備えた基板支持装置において、
前記粘弾性材料が、エントロピ弾性を示す材料を発泡化した材料又は発泡樹脂材料からなり、
前記支持部材が、上面の面積が側面の面積の２倍以上となる形状を有することを特徴とする基板支持装置。
部品を吸着ノズルにより吸着保持して搬送し、基板上の所定位置に前記部品を押し当てて実装する部品実装装置に使用されることを特徴とする請求項１記載の基板支持装置。