JP4730625B2

JP4730625B2 - 基板保持治具及び基板保持方法

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Publication number: JP4730625B2
Application number: JP2009078151A
Authority: JP
Inventors: 広宣佐藤; 佐藤　　裕
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2009-03-27
Filing date: 2009-03-27
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2029-03-27
Also published as: JP2010232414A

Description

本発明は基板保持治具及び基板保持方法に関し、特にプリント配線基板を保持する保持治具及び保持方法に関する。

プリント基板の電子部品を搭載する実装工程においては、パターンの印刷、電子部品の搭載、リフロー等の種々の工程を経るため、それぞれの工程が行われるラインにプリント基板を搬送する必要がある。この基板を搬送する際には、粘着性のテープを用い、キャリアに基板を貼り付けて固定していた。また特許文献１には、半導体素子を実装する位置に対応した開口部を有する一対のプレートで薄板状の回路基板を挟持し、ビス締めによる固定やプレート加重により回路基板の反りを抑制しながら両面に実装を行う半導体装置の製造方法及び治具が開示されている。

特開２００１−３２６３２２号公報

しかしながら、粘着性のテープを用いた場合には、繰り返し使用した場合の粘着力低下等の問題があった。また特許文献１の治具及び方法において、ビス締めでは、脱着が煩わしく、プレート加重では確実な装着がされ難い場合があった。特に薄い基板において、上記のような固定治具・方法を採ると、基板自体が破損するおそれもあった。よって本発明は、薄板状の基板であっても、簡易かつ確実に保持できる基板保持治具及び基板保持方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、基板を担持するキャリアと、基板をキャリアに固定し磁性体から構成される押さえ板とを備えた基板保持治具を提供する。この治具において、キャリアは上面を有し、上面には基板が載置される凹部が形成されると共に凹部の輪郭を画成する外周部が規定され、外周部には、押さえ板と当接する第一磁石が埋設され、凹部において底面には、第二磁石が埋設されている。押さえ板は、外周部に沿った枠形状に構成され第一磁石に吸着される基部と、基部から枠形状の内方へ向けて延出され第二磁石に吸着される弾性変形部とを有し、弾性変形部は、延出方向の基端を支点として撓む様に構成されている。

この様な構成によると、第一磁石の磁力により、キャリアに押さえ板を固定するため、押さえ板の着脱が容易になる。また第二磁石の磁力による弾性変形部の吸着により凹部内の基板が保持される。弾性変形部は撓むため、凹部内に配置される基板の厚みにばらつきがあったとしても、弾性変形部が撓むことにより、弾性変形部と基板との間に隙間が生じることはない。よって基板に反り等が発生することを抑制し、確実に基板を保持することができる。

上記構成の基板保持治具において、弾性変形部は、基板が載置された状態で基板を挟んで第二磁石の上方位置まで延出されていることが好ましい。

この様な構成によると、第二磁石による磁力の影響を特定の弾性変形部に集中させることができるので、弾性変形部の変形が良好に行われ（大きく変位することができ）、基板を強固に固定・規制することができる。

また弾性変形部には、延出方向の先端から基部側に向けて切り込まれたスリットが形成されていることが好ましい。また第二磁石は複数設けられ、スリットは複数形成されると共に、隣り合う第二磁石の間にそれぞれ形成されていることが好ましい。

この様な構成によると、それぞれの弾性変形部の剛性が低下すると共に、各々の第二磁石により、各々の弾性変形部が吸引される。よって剛性の低下により弾性変形部の柔軟性が増し、かつ、それぞれの弾性変形部がそれぞれの第二磁石により吸引されるので、基板に対する弾性変形部の追従性が高まり、より好適に基板を保持することができる。

また外周部における上面から凹部の底面までの距離は基板の厚さよりも僅かに短いことが好ましい。

この様な構成によると、基板がキャリア上面より突出した状態で弾性変形部により保持されるので、より好適に基板を保持することができる。特に、基板に角部が存在する場合には、基板の角部においても弾性変形部により好適に保持することができる。

また上記課題を解決するために本発明は、基板を担持するキャリアと、基板をキャリアに固定し磁性体から構成される押さえ板とを備え、キャリアは上面を有し、上面には基板が載置される凹部が形成されると共に凹部の輪郭を画成する外周部が規定され、外周部には、押さえ板と当接する第一磁石が埋設され、凹部において底面には、第二磁石が埋設され、押さえ板は外周部に沿った枠形状に構成され第一磁石に吸着される基部と、基部から枠形状の内方へ向けて延出され第二磁石に吸着される弾性変形部とを有し、弾性変形部は、延出方向の基端を支点として撓む様に構成された基板保持治具により基板を保持する方法であって、キャリアの凹部内に基板を載置し、基部が外周部上に担持され第一磁石により吸着されるように押さえ板をキャリア上に載置させると共に、弾性変形部を基板上に載置し基板上面の上面からの凹凸に追従させた状態で基板を介して第二磁石に吸着させて基板を保持する基板保持方法を提供する。

上記基板保持方法において、基板は、厚さが外周部上面から底面までの距離より僅かに大きく構成されることが好ましい。

本発明の基板保持治具及び基板保持方法によれば、薄板状の基板や、板厚にばらつきがある基板であっても好適に保持することができる。

本発明の実施の形態にかかる基板保持治具の斜視概略図。本発明の実施の形態にかかる基板保持治具の断面概略図。本発明の実施の形態にかかる基板保持治具の押さえ板の平面図。本発明の実施の形態にかかる基板保持治具の変形例に係る断面概略図。本発明の実施の形態にかかる基板保持治具の押さえ板の第一変更例に係る平面図。本発明の実施の形態にかかる基板保持治具の押さえ板の第二変更例に係る平面図。（ａ）〜（ｄ）本発明の実施の形態にかかる基板保持治具の押さえ板の弾性変形部の変形例に係る部分平面図。

以下、本発明の実施の形態に係る基板保持治具及び基板保持方法を図１から図３に基づき説明する。図１に示される基板保持治具１は、キャリア２と押さえ板３とを備えており、基板１０を保持可能に構成されている。基板１０は、厚さが０．３ｍｍ以下の薄板のプリント基板若しくは素子内蔵基板であり、そのままでは、はんだ印刷、コイル搭載等の装置への投入が困難であるため、基板保持治具１に保持した状態で諸装置へと投入されている。

キャリア２は、マグネシウム材、若しくはアルミ材等から平板状に構成されており、平板の上面２Ａに基板１０の外形と略同一形状である方形状の凹部２ａが形成されており、上面２Ａにおいて凹部２ａの輪郭を形成する部分には外周部２１が規定されている。凹部２ａの底面２Ｂには、複数のスロット２２ａが形成されている。このスロット２２ａは、リフロー炉を通炉する際にリフロー炉内の下部からの熱風や輻射熱を直接あるいは間接的に基板１０へ照射し、基板１０の昇温速度を速めるために形成されている。凹部２ａにおいて、底面２Ｂから外周部２１の上面２Ａまでの距離は、基板１０の厚さより僅かに小さくなるように構成されている。また外周部２１の四隅には、それぞれ図示せぬピンが挿入される孔２１ａが形成されている。

図２に示されるように、外周部２１には、複数の第一磁石２２が設置され外周部２１の周回りに均等に配置されている。第一磁石２２は、頂面が上面２Ａと面一になるように埋設されており、後述の基部３１に当接して吸着している。底面２Ｂには、複数の第二磁石２３が設置されている。複数の第二磁石２３は、頂面が上面２Ａと面一になるように埋設されており、キャリア２上に押さえ板３が載置された状態で後述の複数の弾性変形部３２と対応する位置に配置されている。これら第一磁石２２及び第二磁石２３は、サマリウムコバルト磁石等の強磁性の磁石から構成されている。

押さえ板３は、磁性を備えたＳＵＳの薄板（厚み０．１ｍｍ程度）から構成されており、基部３１と弾性変形部３２とから構成されている。基部３１は、外周部２１に沿った四辺から成る枠形状に構成されており、外周部２１上に載置された状態で第一磁石２２によって吸着され、外周部２１に固定される。また基部３１の四隅には、キャリア２の外周部２１と同様に、図示せぬピンが挿入される孔３１ａが形成されている

弾性変形部３２は、基部３１を構成する一辺に五個ずつ設けられており、それぞれ枠形状の内方に向けて基部３１から突出し、基板１０を挟んで第二磁石２３の上方位置まで延出するように構成されている。弾性変形部３２は、上述のようにＳＵＳ製の薄板であるため、弾性的に撓むことができる。また複数の弾性変形部３２は、それぞれ基部３１から個別に延出されるため、それぞれ間隙が形成される構成を採り、それぞれ個別に撓むことができる。

上記構成の基板保持治具１で基板１０を保持するには、キャリア２の凹部２ａ内に基板１０を載置し、基部３１が外周部２１上に担持され第一磁石２２により吸着されるように押さえ板３をキャリア２上に載置させると共に、弾性変形部３２を基板１０上に載置させる。押さえ板３は、第一磁石２２の磁力により、キャリア２に固定されるため、押さえ板３の着脱は容易である。基板１０の厚さは凹部２ａの深さより大きいため、基板１０の上面が上面２Ａより突出する。しかし、弾性変形部３２は弾性体であり撓むことができるため、基板１０上面の上面２Ａに対する凸形状に追従した状態で基板１０を介して第二磁石２３に吸着される。よって基板１０が第二磁石２３（底面２Ｂ）と弾性変形部３２とで挟持されて保持される。

基板１０が基板保持治具１により保持された後に、図２に示されるように、マスク１１を基板１０に配置し、はんだによるプリントパターンが印刷される工程、コイル部品が搭載される工程、リフローされる工程に回される。その後に基板保持治具１から基板１０が外されるが、押さえ板３が第一磁石２２、第二磁石２３により吸着されているだけであるので、基板保持治具１から基板１０を容易に外すことができる。

本実施の形態では、凹部２ａの深さに対して板厚が大きい基板１０に対して説明したが、基板１０にも製造上のばらつきがあるため、板厚が必ずしも凹部２ａの深さより大きいとは限らない。しかし、弾性変形部３２は撓むため、凹部２ａ内に配置される基板１０の板厚にばらつきがあったとしても、弾性変形部３２が撓むことにより、弾性変形部３２と基板１０との間に隙間が生じることは抑制される。よって基板１０に反り等が発生することを抑制し、確実に基板１０を保持することができる。また複数の弾性変形部３２は、それぞれ第二磁石２３の上方まで延出されているため、第二磁石２３による磁力の影響を特定の弾性変形部３２に集中させることができる。これにより、弾性変形部３２の変形が良好に行われ（大きく変位することができ）、基板１０を強固に固定・規制することができる。弾性変形部３２は、第二磁石２３との間の磁力により基板１０を保持しているため、基板に過度の負担を与えることなく挟持することができる。また複数の弾性変形部３２それぞれ独立して撓むことができるため、基板１０に発生する局部的な反りや歪みに対しても、個々の弾性変形部３２がそれぞれ追従することにより好適な状態で基板１０を保持することができる。

本発明の基板保持治具及び基板保持方法は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の改良や変形が可能である。例えば、図４に示されるように、キャリア１０２をプレート１０４の上に載置する構成を採ってもよい。この構成おいては、キャリア１０２において底面１０２Ｂに開口１２２ａを形成すると共に、プレート１０４に等間隔の隙間を備えたリブ１０４Ａを設け、このリブ１０４Ａを開口１２２ａ内に配置して基板１０を保持している。

また押さえ板の第一の変形例として、図１に示される押さえ板３の代わりに、図５に示される、枠形状の四隅にスリット１０３ａが入った弾性変形部１３２を備える押さえ板１０３を用いても良い。この様な構成によると、単に切れ込みを入れるだけで弾性変形部１３２を構成することができる。また基板１０の板厚が凹部２ａの深さより大きいので、上面２Ａから基板１０の上面が突出する。これに対して、スリット１０３ａが入った弾性変形部１３２では、枠形状の四隅にスリット１０３ａが存在するため、基板１０の角部分も凹部２ａ内から浮き上がることはなく、好適に挟持することができる。

また図６に示されるように、押さえ板の第二の変形例として、四隅に形成されたスリット２０３ａの他に、枠形状の各辺部分にも同様にスリット２０３ｂが形成された押さえ板２０３を用いてもよい。この構成において、キャリア２には、スリット２０３ａ若しくはスリット２０３ｂで区切られるそれぞれの弾性変形部２３２に対応した第二磁石２３が設けられる。この様な構成によると、それぞれの弾性変形部２３２の剛性が低下すると共に、各々の第二磁石２３により、各々の弾性変形部２３２が吸引される。よって剛性の低下により弾性変形部２３２の柔軟性が増し、かつ、それぞれの弾性変形部２３２がそれぞれの第二磁石２３により吸引されるので、基板１０に対する弾性変形部２３２の追従性が高まり、より好適に基板１０を保持することができる。

また弾性変形部の変形例として、図７（ａ）〜（ｄ）に示される様な構成を採ってもよい。図７（ａ）では、スリット３０３ａで区画された弾性変形部３３２において、弾性変形部３３２の突出方向と直交する幅が、基部３３１側（基端側）部分より先端側部分で大きくなるように構成されている。また弾性変形部３３２において、基端部分から第二磁石２３の中心までの距離が、基端部分における幅の四倍以上になるように構成されている。この構成により、剛性が低下して柔軟性が増し、基板１０に対する弾性変形部３３２の追従性が高められている。

図７（ｂ）では、弾性変形部４３２の基部４３１側部分に、略四角形状の孔４３２ａが形成されることにより、弾性変形部４３２の剛性を低下させ柔軟性を増している。

図７（ｃ）では、弾性変形部５３２が、基部５３１から枠形状の内方へ突出する第一延出部５３２Ａと、第一延出部５３２Ａの先端から第一延出部５３２Ａの延出方向と直交する方向に延出される第二延出部５３２Ｂとを備えており、第二延出部５３２Ｂの先端部分が第二磁石２３の上方に位置して吸着されるように構成されている。この様に構成されることにより、基部５３１から内方への突出量を大きくせずに、弾性変形部５３２の基部５３１から第二磁石２３上方位置までの経路長を大きく採ることができる。経路長を大きく採ることにより弾性変形部５３２の撓み量を大きく採ることができ、基板１０に対する弾性変形部５３２の追従性を高めることができる。

図７（ｄ）では、一の弾性変形部６３２が二個の第二磁石２３により吸着され、かつ弾性変形部６３２の基部６３１側部分に、略長円形状の孔６３２ａが形成されている。この様な構成を採ることにより、弾性変形部６３２の剛性を低下させると共に、吸着力を増し、弾性変形部６３２と第二磁石２３により好適に基板１０を保持することができる。

１・・基板保持治具２・・キャリア２Ａ・・上面２Ｂ・・底面２ａ・・凹部
３・・押さえ板１０・・基板１１・・マスク２１・・外周部２１ａ・・孔
２２・・第一磁石２２ａ・・スロット２３・・第二磁石３１・・基部
３１ａ・・孔３２・・弾性変形部１０２・・キャリア１０３・・押さえ板
１０３ａ・・スリット１０４・・プレート１０４Ａ・・リブ１０２Ｂ・・底面
１２２ａ・・開口１３２・・弾性変形部２０３・・押さえ板２０３ａ・・スリット
２０３ｂ・・スリット２３２・・弾性変形部３０３ａ・・スリット３３１・・基部
３３２・・弾性変形部４３１・・基部４３２・・弾性変形部４３２ａ・・孔
５３１・・基部５３２・・弾性変形部５３２Ａ・・第一延出部
５３２Ｂ・・第二延出部６３１・・基部６３２・・弾性変形部６３２ａ・・孔

Claims

基板を担持するキャリアと、
該基板を該キャリアに固定し磁性体から構成される押さえ板とを備え、
該キャリアは上面を有し、該上面には該基板が載置される凹部が形成されると共に該凹部の輪郭を画成する外周部が規定され、
該外周部には、該押さえ板と当接する第一磁石が埋設され、
該凹部において底面には、第二磁石が埋設され、
該押さえ板は、該外周部に沿った枠形状に構成され該第一磁石に吸着される基部と、該基部から該枠形状の内方へ向けて延出され該第二磁石に吸着される弾性変形部とを有し、
該弾性変形部は、該延出方向の基端を支点として撓む様に構成されていることを特徴とする基板保持治具。
該弾性変形部は、該基板が載置された状態で該基板を挟んで該第二磁石の上方位置まで延出されていることを特徴とする請求項１に記載の基板保持治具。
該弾性変形部には、延出方向の先端から該基部側に向けて切り込まれたスリットが形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の基板保持治具。
該第二磁石は複数設けられ、
該スリットは複数形成されると共に、隣り合う該第二磁石の間にそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項３に記載の基板保持治具。
該外周部における該上面から該凹部の該底面までの距離は該基板の厚さよりも僅かに短いことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一に記載の基板保持治具。
基板を担持するキャリアと、該基板を該キャリアに固定し磁性体から構成される押さえ板とを備え、該キャリアは上面を有し、該上面には該基板が載置される凹部が形成されると共に該凹部の輪郭を画成する外周部が規定され、該外周部には、該押さえ板と当接する第一磁石が埋設され、該凹部において底面には、第二磁石が埋設され、該押さえ板は該外周部に沿った枠形状に構成され該第一磁石に吸着される基部と、該基部から該枠形状の内方へ向けて延出され該第二磁石に吸着される弾性変形部とを有し、該弾性変形部は、該延出方向の基端を支点として撓む様に構成された基板保持治具により該基板を保持する方法であって、
該キャリアの該凹部内に該基板を載置し、
該基部が該外周部上に担持され該第一磁石により吸着されるように該押さえ板を該キャリア上に載置させると共に、該弾性変形部を該基板上に載置し該基板上面の該上面からの凹凸に追従させた状態で該基板を介して該第二磁石に吸着させて該基板を保持することを特徴とする基板保持方法。
該基板は、厚さが該外周部上面から該底面までの距離より僅かに大きく構成されることを特徴とする請求項６に記載の基板保持方法。