JP4326472B2 - 基板クリーニング装置 - Google Patents

Description

技術の分野
本発明は、プリント配線基板製造の前工程として、プリント配線基板の表面をクリーニングするための基板クリーニング装置に関する。

従来、電子機器などに組み込まれるプリント配線基板において、該プリント配線基板上に搭載されるチップ部品（電子部品）の寸法は、最小でも１．６ｍｍ（長）×０．８ｍｍ（幅）と、あまり小さくなかった。このため、プリント配線基板の製造の前段階或いは途中段階において、基板上にごみやほこり等の異物が付着しても、格別な問題にならなかった。
したがって、電子部品をプリント配線基板に装着するような場合、プリント配線基板メーカーより購入したままの状態で、プリント配線基板が、基板供給装置、印刷機、部品マウント装置、コンベア、リフロー炉、基板収納装置からなる表面実装技術（ＳＭＴ）による製造ラインに供給されていた。
しかし、最近では、プリント配線基板にマウントされる電子部品の大半が、１．０ｍｍ（長）×０．５ｍｍ（幅）或いは０．６ｍｍ（長）×０．３ｍｍ（幅）等の極小サイズのチップ部品であり、１枚のプリント配線基板にマウントされる部品も多量になってきており、部品実装の高密度化が図られている。そのため、プリント配線基板上に付着したごみ等の異物に起因した不良が多発し、問題視されるようになってきている。
ごみ等に起因する不良に対する解決方法として、クリーニングローラー等を用いて、人手により基板を１枚ずつクリーニングすることが行われている。このクリーニング後のプリント配線基板が、上述した製造ラインの基板供給装置に供給される。しかしながら、このような方法では、手間がかかる。そして、クリーニング終了から次の工程のはんだ印刷までに時間がかかり、ごみ等がプリント配線基板上に再度付着する恐れがある。
この問題にあたっては、クリーニング装置を製造ラインに組み込んでインライン化することにより解決される。しかしながら、プリント配線基板の製造ラインには、例えば、まだ何の電子部品も実装していないプリント配線基板が供給されたり、既に片面に電子部品が実装されたプリント配線基板が供給されたりする。さらには、クリーニング装置には、処理する必要がない、或いは、処理ができない基板が供給されることもある。そこで、クリーニング装置をインラインで使用するためには、クリーニング装置は、製造ラインに供給される種々の形態又は状態のプリント配線基板に対して、容易にかつ確実に対応できなければならない。
本発明は、種々なプリント配線基板に対応でき、人手によらずに、自動的にプリント配線基板の表面の異物をクリーニングできるように、プリント配線基板の製造ラインに組み込むことが可能な基板クリーニング装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、上記目的を達成するためになされたものである。本発明の基板クリーニング装置は、基板のエッジ部分を載置した状態でプリント配線基板を搬送する搬送ベルトと、前記搬送ベルトにより搬送される前記基板に、回転しながら加圧接触する吸着ローラーと、前記吸着ローラーに回転しながら加圧接触する粘着ローラーと、前記吸着ローラーを、前記基板に接触する位置から離れた位置へ移動させる手段とを具備する。
本発明の基板クリーニング装置において、搬送ベルトで搬送される基板は、その表面に吸着ローラーが加圧接触される。吸着ローラーは、シリコンゴム系、或いは、他の樹脂系、ゴム系の樹脂で形成され、濡れ性により基板表面のごみ・ほこりなどの異物を吸着することにより、基板がクリーニングされる。吸着ローラーはその表面に粘着材等を有しないので、ローラーから粘着材が基板に付着するような事故を防止することができる。
吸着ローラーに吸着されたごみ等は、吸着ローラーが更に粘着ローラーに加圧接触することにより、吸着ローラーから粘着ローラーへ転写される。したがって、吸着ローラーは、長時間に渡ってクリーニング効果を持続することができる。
本発明のクリーニング装置においては、基板は、エッジ部分が搬送ベルトに保持され、搬送ベルトの反対側の片面のみがクリーニングされる。したがって、電子部品を搭載済みの基板の裏面をクリーニングする場合でも、電子部品の搭載面を下側して、裏面が上側になるようにして搬送ベルトに載せることにより、その裏面に対してクリーニング処理をすることができる。また、クリーニング装置では、処理を行わない、或いは、処理ができない基板が供給された場合、吸着ローラーは基板に接触する位置から離れた位置へ移動する。
これにより、本発明の基板クリーニング装置は、種々の形式の基板に対応することができるので、プリント配線基板のＳＭＴ製造ラインに組み込むことが可能となる。このように基板クリーニング装置をインライン化することにより、基板をクリーニングした後、すぐに印刷工程に移行することができるので、再度基板にごみ等が付くことを防止し、クリーニング効果を更に向上できる。
本発明の一態様として、吸着ローラーを導電性のものとすることができる。基板クリーニング装置においては、吸着ローラーが基板と接触し、摩擦しながら一緒に移動をする。このため、静電気が新たに発生し、これにより基板に搭載された電子部品が破壊される可能性がある。吸着ローラーを導電性とすることにより、これを防止することができる。
本発明の別の態様においては、搬送ベルトは、吸着ローラーに近い位置において吸着ローラーから遠ざかる位置に保持される。これにより、吸着ローラーが搬送ベルトに接触して汚損されることが防止される。また、搬送されてきた基板の先端が吸着ローラーに接触するとき、基板の先端下面と搬送ベルトとの間に空間ができる。これにより、基板が吸着ローラーによって確実に搬送駆動されることとなる。この空間の代わりに、吸着ローラー下部における搬送ベルトの支持を自由にすることによっても、基板を確実に搬送することができる。
本発明の更に別の態様によれば、吸着ローラーが基板に圧力接触するとき、基板が反ることを抑制するために、基板の裏面側にバックアップを施し、或いは、吸着ローラー下部における搬送ベルトを支持するようにした。

本発明を添付の図面を参照しながら以下に説明する。
図１は、本発明の基板クリーニング装置を組み込んだプリント配線基板の製造ラインに係る全体構成を示す図、
図２Ａ及び２Ｂは、本発明を適用した実施形態に係る基板クリーニング装置の構成を概念的に示す図、
図３は、図２Ａ及び２Ｂに示された吸着ローラーが基板に接触する部分を拡大して示す図、
図４Ａ乃至４Ｃは、本発明を適用した他の実施形態に係る基板クリーニング装置の構成を概念的に示す図、
図５は、本発明を適用した別の実施形態に係る基板クリーニング装置の構成を概念的に示す図、及び、
図６Ａ及び６Ｂは、本発明を適用した更に別の実施形態に係る基板クリーニング装置の構成を概念的に示す図である。

以下に、本発明によるプリント配線基板のクリーニング装置に係る実施形態について、図を参照して説明する。
先ず、図１を参照して、基板クリーニング装置を組み込んだプリント配線基板の製造ラインについて説明する。
基板供給装置１１は、基板クリーニング装置１に対して１枚ずつ自動的にプリント配線基板を供給する。クリーニング装置１は、供給された該基板の上面をクリーニングした後、該基板を印刷機１２に供給する。印刷機１２は、供給された該基板にはんだ印刷を行い、マウンター１３に供給する。マウンター１３は、該基板上に部品を搭載し、コンベア１４を介してリフロー炉１５に供給する。リフロー炉１５は、はんだ印刷及び部品の搭載を終了した該基板を熱処理する。処理が終了した該基板は、基板収納装置１６に収納される。
図１のように、クリーニング装置１をインライン化することにより、プリント配線基板が自動的に供給され、人がクリーニング処理に関わる必要がなくなる。また、クリーニングされた該基板は、すぐに印刷機１２に供給されるので、クリーニング後の基板上にごみ・ほこりの異物が付着する機会が減少する。
次に、図２Ａ及び２Ｂを参照して、基板クリーニング装置の構成を説明する。図２Ａは、基板クリーニング装置の正面図を示し、図２Ｂは、その側面図を示している。
図２Ａに示されるように、基板２が入口側から出口側へ搬送されるように、搬送ベルト３が設けられる。搬送ベルト３は、図２Ｂに示されるように、２本の並行に配置されたベルト３から構成され、各ベルトが基板２の両端のエッジ部を載置するようになっている。搬送ベルト３は、図示されていないモータにより駆動され、基板２を図示の矢印の方向に搬送する。このように、両端のエッジ部を２本のベルト３上に載せて、基板２を搬送することにより、基板２の下面に部品が搭載済みであったとしても、そのことに影響されずに、基板２を搬送でき、その表面をクリーニングすることができる。
基板２の搬送経路には、入口側から出口側へ向けて、基板感知センサ８、静電除去器６、吸着ローラー４、吸着ローラー４、静電除去器６が配置される。基板２は、静電除去器６の下を通過する間に、表面に帯電した静電気が除去される。静電除去器６は、接触型、非接触型の何れのものも使用可能である。
２本の吸着ローラー４は、背後側で粘着ローラー５に加圧接触するように配置される。粘着ローラー５は、図示しないモータにより回転駆動され、吸着ローラー４は、粘着ローラー５と接触しているため、粘着ローラー５の回転に伴って回転される。なお、吸着ローラー４或いは粘着ローラー５だけをモータで駆動すること、或いは、吸着ローラー４と粘着ローラー５の両方をモータで駆動することも可能である。搬送ベルト３により基板２が搬送されてきたことを、基板感知センサ８が感知すると、モータが起動されて吸着ローラー４と粘着ローラー５が回転を始める。
吸着ローラー４は、非導電性、或いは、導電性を有するシリコンゴム系、或いは、他の樹脂系、ゴム系樹脂により形成される。吸着ローラー４は、シリコンゴム系、或いは、他の樹脂系、ゴム系の濡れ性により基板２の表面のごみ・ほこりなどの異物を吸着し、基板２をクリーニングする。吸着ローラー４は、その表面に粘着材等を持っていないので、吸着ローラー４から粘着材等が基板２に付着するような事故を防止することができる。
粘着ローラー５が吸着ローラー４に加圧接触することにより、基板２から吸着ローラー４に吸着されたごみ等は粘着ローラー５に転写される。したがって、吸着ローラー４の表面は、常に清浄な状態を保ち続け、そのクリーニング効果が持続する。
吸着ローラー４と粘着ローラー５は、移動機構１０により、基板２に接触する位置から離れた位置へ移動可能とされている。基板供給装置１１からクリーニングをする必要のない基板、又はクリーニングすることができない基板が供給されるときは、吸着ローラー４が搬送ベルト３から遠ざけられ、搬送されてくる基板２に接触しない。これにより、基板２が吸着ローラー４に触れずにクリーニング装置１を通過することができる。
吸着ローラー４は、ある程度の弾力を有しており、この弾力を生かして基板２の上方から加圧接触されている。そのため、基板２が搬送されない時における吸着ローラー４の下端部は、搬送されてくる基板２の上面より下方に位置している。この様な状態で、基板２が搬送されてくると、基板２の先端部が、先ず吸着ローラー４に突き当たる。それから、基板２が、吸着ローラー４と搬送ベルト３との摩擦力によって、吸着ローラー４と搬送ベルト３との間に挟み込まれ、搬送される。この搬送途中において、基板２の上面は、吸着ローラー４によってクリーニングされる。
基板２が薄い場合には、この様にして、基板２がスムースに挟み込まれて搬送され、その表面がクリーニングされる。ところが、基板２の厚さが大きくなると、基板２が吸着ローラー４まで搬送されてきたときに、基板２は、吸着ローラー４に突き当たったままの状態になり、吸着ローラー４と搬送ベルト３との間に挟み込まれないという現象が発生する。
そこで、本実施形態の基板クリーニング装置では、図２Ａに示されるように、基板２の先端部がクリーニング領域に突入するところに、吸着ローラー４と搬送ベルト３との間に遊びとなる空間を設けるようにした。この空間は、図２Ａに示した例では、搬送ベルト３をローラー７_１乃至７_５のうちのローラー７_２と７_４の夫々で迂回するようにして形成される。この空間が存在することにより、搬送された基板２が、吸着ローラー４に突き当たったときに、基板２の先端部に吸着ローラー４の回転力が付与され、基板２の先端部がその空間に逃されることになる。よって、基板２が、吸着ローラー４と搬送ベルト３との間に挟み込まれ、搬送される。
また、図３に示すように、搬送されてきた基板２の先端部が吸着ローラー４に接触するとき、基板２の先端部下側に空間が存在している。したがって、吸着ローラー４に接触した基板２の先端部が下方に押し下げられ、基板２の後端部が持ち上げられることとなる。この後端部の持ち上がりを制限するため、搬送ベルト３の基板供給装置１１側のやや上方に、ストッパー９が設けられる。このストッパー９が設けられても、基板２の先端部が下方の空間内に進入していくことにより、基板２の先端部が吸着ローラー４と搬送ベルト３とによって引き込まれるので、基板２の搬送が停止されることはない。基板２は、基板クリーニング装置中をスムースに搬送されていく。
以上のように、本実施形態のクリーニング装置は、各種の基板をクリーニングすることができ、更に、クリーニングをする必要のない基板又はクリーニングすることができない基板を通過させることができるので、プリント配線基板の製造ラインに組み込むことが可能となる。
吸着ローラー４が導電性を有することにより、静電気の発生が防止される。静電除去器６により基板２の静電気は除去されているが、吸着ローラー４が基板２に接触して摩擦することにより、静電気が基板２の表面上に新たに発生する可能性がある。基板２が、既に電子部品を搭載したものである場合、電子部品、特にその中でもＩＣ等は、静電気に非常に弱いため、新たに発生した静電気により破壊される恐れがある。本実施形態のように、吸着ローラー４に導電性を持たせることにより、新たな静電気の発生を防止し、電子部品の破壊を防止することができる。なお、吸着ローラー４の電気抵抗値は、１０^３〜１０^７Ωにすることが好適である。
搬送ベルト３は、ローラー７_２及び７_４により、基板２が吸着ローラー４と接触する部分において、吸着ローラーから遠ざかる位置に保持される。これにより、基板２が搬送ベルト３上にない場合でも、吸着ローラー４が搬送ベルト３に接触することがなくなる。したがって、吸着ローラー４が搬送ベルト３により汚損されることがなくなる。
以上に説明した本実施形態の基板クリーニング装置では、吸着ローラーの直下において、搬送ベルトとの間に空間を設けることにより、搬送されてきた基板の突入をスムースに行わせるようにしたが、この基板のスムースな突入を実現する他の実施形態による基板クリーニング装置について、図４Ａにその構成を示した。
図４Ａに示した基板クリーニング装置は、図２Ａに示した基板クリーニング装置のクリーニング部分の構成と基本的には同様であるので、図４Ａにおける符号は、図２Ａと同じ部分には、同じ符号を付した。
図４Ａの基板クリーニング装置においては、吸着ローラー４の上下位置を正確に制御保持することにより、吸着ローラー４と搬送ベルト３との間に若干の空間を設ける。図２Ａの基板クリーニング装置に設けられているローラー７_２、７_３、７_４を取り去り、基板２が搬送されてこないときには、吸着ローラー４と搬送ベルト３の間に若干の空間があり、非接触しているようにした。
この様な構成とすることにより、基板２が吸着ローラー４に突入してきたとき、基板２の先端部が搬送ベルト３を押し下げ、搬送ベルト３が撓むようなる。したがって、基板２の表面のクリーニング時における吸着ローラー４の加圧接触は、基板２自体と搬送ベルト３の弾力によって行われる。この様にして、搬送された基板２が吸着ローラーに突き当たって、停止することが無く、基板２の搬送をスムースに行うことができる。
しかし、基板２が搬送ベルト３により吸着ローラー４の下に搬送されたとき、例えば、基板２が薄いか、或いは、基板自身の弾力が弱い場合に、基板２が下方向に反ってしまうと、基板２と吸着ローラー４との加圧接触が充分になされず、基板２上のごみ・ほこり等を除去できない場合がある。
この場合には、図４Ｂ及び４Ｃに示されるように、吸着ローラー４の中央部の真下付近に、バックアップ１７を設置する。図４Ｂは、入口側から見た図であり、図４Ｃは、側面から見た図である。このバックアップ１７が基板２の下面を保持することにより、基板２の反りを矯正して、クリーニング効果を高めることができる。
バックアップ１７は、基板２の下側面に接触し回転できるように構成され、基板２の裏面に接触するとき、搭載されている部品に影響しないように、弾力をもたせている。それは、帯電防止処理済みの樹脂系又は金属により円盤状に形成されたブラシ等である。バックアップ１７は、基板２が搬送された時、基板２の搬送に合わせ回転する。また、バックアップ１７の支持にスプリング機構を採用すると、上下方向の動きも合わせて可能となる。これにより、基板２の下面に部品が搭載されていた場合にも、バックアップ１７の上を部品が通過すると、バックアップ１７が上下動するため、バックアップ１７が部品にストレスを与えることはない。なお、バックアップ１７をモータで駆動することも可能である。
バックアップ１７の形状は、搬送される基板２のサイズ・厚みに合わせ、円盤状のブラシもしくは、樹脂系或いは金属系の円盤形状のものが選択される。また、バックアップ１７は、基板２の幅に合わせ、手動又は自動で最適な固定位置を調整できるようにしておくとよい。さらに、バックアップ１７は、不必要な場合には、搬送ベルト３の高さ面より退避させることもできる。これにより基板に接触させないで使用することも可能となる。
さらに、図４Ａに示した基板クリーニング装置において、図４Ｂ及び４Ｃに示されるように、２本の吸着ローラー４の中間であり、搬送ベルト３の外側に、基板２に対する蛇行防止ガイド１８を設置すると、基板２の搬送をスムースに行われるようにすることができる。
また、図４Ａに示した基板クリーニング装置においては、搬送ベルト３は、ローラー７_１、７_５などで支持されており、基板２を搬送ベルト３で搬送する際、前後２本の吸着ローラー４に対向する搬送ベルト３の下側の支持を無くしている。これにより、図２Ａに示された基板クリーニング装置において形成された空間と同様の作用を創出している。ここで、図５に示されるように、搬送ベルト３を支持するローラーの代わりに、板状の搬送ベルト支持体１９を配置することでも実施でき、基板２を安定して搬送することができる。
この吸着ローラー４と搬送ベルト３との間に、基板２が搬送されてくると、その基板２の厚みが薄い場合には、搬送ベルト３に微妙なたわみが生じ、この微妙なたわみにより基板２と吸着ローラー４が密着し、確実にごみ・ほこりの除去が可能となる。
しかし、基板２の厚みが１ｍｍ以上の場合、上述の構成であると、クリーニングの際、基板２の先端部及び後端部が上方向に持ち上がる場合がある。基板２の端部持ち上がり防止のために、搬送ベルト３上に、基板２の基板持ち上がり防止板２０を配設すると、基板２の搬送をスムースに行えるようになる。
また、図４Ａ、或いは、図５に示されるように、吸着ローラー４の下部において、搬送ベルト３の支持をしない構成とした場合に、基板２が搬送されてきたとき、吸着ローラー４の加圧接触力が弱くなることもあるので、この加圧接触力の大きさを調整するためにも、図６Ａ及び６Ｂに示されるように、吸着ローラー４の下部における搬送ベルト３の下側に、搬送ベルト３を摺動支持する支持冶具２１を配置すると良い。
配置される治具２１は、基板２の厚みに合わせ、スプリング状又は板状の治具より選択される。２本の並行して走行する搬送ベルト３の外側付近であって、２本の吸着ロール４における中間部付近の各々に、蛇行防止ガイド１８が設置されることもある。これにより小さいサイズの基板を安定して搬送することができる。
なお、図５及び図６Ａに示した基板クリーニング装置では、静電除去器６、基板感知センサ８、そして移動機構１０は、図示されていないが、説明の都合上、図示を省略したものであり、これらの基板クリーニング装置においても、図２Ａ及び図４Ａに示されると同様にそれらを備えている。
以上のように、本発明による基板クリーニング装置のように構成すれば、種々な基板に対応でき、これによりプリント配線基板の製造ラインに組み込むことが可能となり、自動的に供給されるプリント配線基板の表面を、人手によらず、確実にクリーニングできるクリーニング装置とすることができる。

Claims (11)

1. 搬送されるプリント配線基板の表面に付着した異物を除去するクリーニング装置であって、
   前記プリント配線基板のエッジ部分を載置して該基板を搬送する２本の搬送ベルトと、
   搬送される前記プリント配線基板の一面に回転しながら加圧接触する吸着ローラーと、
   前記吸着ローラーに加圧接触され、前記プリント配線基板と反対側で回転される粘着ローラーと、を備え、
   前記搬送ベルトは、複数のベルト保持ローラーで保持され、
   前記ベルト保持ローラーは、前記吸着ローラーに対して上流側及び下流側に配設され、
   前記搬送ベルトは、前記プリント配線基板が搬送されたとき、前記上流側と前記下流側のベルト保持ローラー間において、前記吸着ローラーによる該プリント配線基板への加圧接触によって撓み、
   前記吸着ローラーが前記プリント配線基板の表面から前記異物を吸着し、該異物が前記粘着ローラーに転写されることを特徴とするクリーニング装置。
2. 前記プリント配線基板のクリーニング不要時に、前記吸着ローラーを該基板の面に接触する位置から離れた位置へ移動させる移動手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載のクリーニング装置。
3. 前記吸着ローラーは、導電性或いは非導電性である請求項１又は２に記載のクリーニング装置。
4. 前記プリント配線基板の表面に加圧接触され、同方向に回転する並行配設された２本以上の前記吸着ローラーと、該吸着ローラーの該プリント配線基板と反対側で該吸着ローラーに加圧接触される前記粘着ローラーとが備えられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のクリーニング装置。
5. 前記吸着ローラーの上流側における前記搬送ベルトの上方に、前記プリント配線基板が前記吸着ローラーと前記搬送ベルトに挟み込まれたとき、該プリント配線基板の後部が持ち上げられることを防止する持ち上がり防止板を設けることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のクリーニング装置。
6. 並行配置された前記吸着ローラーが前記プリント配線基板に加圧接触しているとき、該吸着ローラー間の中央において前記搬送ベルトを保持する保持冶具が、該搬送ベルトの該吸着ローラーと反対側に配置されていることを特徴とする請求項５に記載のクリーニング装置。
7. 前記吸着ローラーが前記プリント配線基板の表面に加圧接触するときに、該プリント配線基板を支持する支持体が、該プリント配線基板の該吸着ローラーと反対側に配置されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のクリーニング装置。
8. 前記支持体は、前記プリント配線基板の搬送に合わせて回転する円盤状の弾性体であることを特徴とする請求項７に記載のクリーニング装置。
9. 前記支持体は、帯電防止処理済みのブラシで形成されていることを特徴とする請求項８に記載のクリーニング装置。
10. 前記支持体は、スプリング機構により前記プリント配線基板に搭載された部品の高さに応じて上下動することを特徴とする請求項８又は９に記載のクリーニング装置。
11. 前記支持体は、前記プリント配線基板の搬送方向に直交する方向に位置調節されることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか一項に記載のクリーニング装置。

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