JP4785395B2 - 基板切断装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品等が実装された複数の回路基板が連結されてなる回路基板集合体を各回路基板毎に分離するための基板切断装置に関する。

従来、回路基板の製造工程においては、複数の回路基板が連結されてなる回路基板集合体の実装面に電子部品等が実装された後、所定の分割装置によって各回路基板毎に分離することが行われている。

そのような回路基板集合体の分割装置の一つとして、回転刃を用いて回路基板集合体を切断するものが存在し、例えば、回路基板集合体の分割予定線部分を順次切削して各回路基板毎に分割する回転刃と、その回転刃で切削される回路基板集合体の面と反対側の面を部分的に押圧する押え棒とを備えた基板切断装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。これによると、回路基板のサイズによらず効率よく分割することができ、また、実装面における電子部品等の分割予定線へのオーバーハングなどの影響を受けないという利点がある。
特開平１１−２１４８２３号公報

しかしながら、上記のような従来技術では、回路基板の分割時に発生した切粉が基板上に付着するという問題がある。また、回路基板の分割時に生じる応力により、基板の反り、実装された電子部品等の破損、及びはんだクラックの発生などのトラブルを招く可能性があるので、事前に分割予定線に沿ってＶ溝等を設けて応力の発生を抑制する等の措置が必要であった。

本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、電子部品等が実装された複数の回路基板が連結されてなる回路基板集合体を各回路基板毎に分離する際に、回路基板の分割時に発生する切粉が飛散して部品の実装面に付着することを防止し、また、分割時に回路基板に発生する応力を緩和することができる基板切断装置を提供することを主目的とする。

このような課題を解決するために、本発明による基板切断装置は、複数の回路基板が連結されてなる回路基板集合体を各回路基板毎に分離するための基板切断装置であって、回路基板集合体を切断する基板切断手段と、回路基板集合体の一方の面側に配置された第１の治具と、回路基板集合体を第１の治具と挟持するように回路基板集合体の他方の面側に配置され、回路基板集合体における部品の実装領域と基板切断手段による切断部位とを仕切る仕切部を有する第２ の治具とを備えた構成とする。

これにより、回路基板集合体を基板切断手段により切断する際に発生する切粉が飛散して部品の実装領域に付着することを防止することができる。また、切断の際に回路基板集合体を両面から支持することで、回路基板集合体を安定的に固定して回路基板集合体に発生する応力を低減し、回路基板の反り、実装された電子部品等の破損、及びはんだクラックの発生等を防止することができる。

また、上記基板切断装置は、仕切部が、第２の治具において回路基板集合体に当接する支持部をなす構成とすることができる。

これにより、第２の治具において回路基板集合体に当接する支持部と仕切部とを個別に形成する必要はなく、より簡易かつ低コストな構成によって、回路基板集合体の切断時に発生する切粉が飛散して部品の実装領域に付着することを防止することができる。また、回路基板集合体の面上において第２の治具の支持スペースと仕切スペースとを個別に確保する必要がないので、特に部品が高密度に実装された回路基板に対して有用である。

また、上記基板切断装置は、仕切部が、各回路基板における部品の実装領域を外囲するように形成された構成とすることができる。これにより、回路基板集合体の切断時に発生する切粉が飛散して部品の実装領域に付着することをより効果的に防止することができる。

また、上記基板切断装置は、第２の治具が、仕切部上に形成され部品の実装領域上方を覆う天面部を更に有する構成とすることができる。これにより、回路基板集合体の切断時に発生する切粉が仕切部を超えて部品の実装領域に侵入することを防止することができる。

また、上記基板切断装置は、第２の治具が、天面部にガス注入口を設けた構成とすることができる。これにより、回路基板集合体の切断時に第２ の治具の天面部から回路基板集合体側にガス（例えば、空気）を注入することで、仕切部及び天面部で囲まれた部品の実装領域周辺を正圧とし、切断部位で発生する切粉が基板と仕切部との間隙から部品の実装領域側に侵入することを防止することができる。

また、上記基板切断装置は、ガス注入口が、仕切部の近傍に配置された構成とすることができる。これにより、基板と仕切部との間隙から切粉が部品の実装領域側に侵入することをより効果的に防止することができる。

また、上記基板切断装置は、基板切断手段が、回路基板集合体を隔てて第２の治具と対向するように配置された構成とすることができる。これにより、基板切断手段による回路基板集合体の押圧力に対抗して第２の治具で回路基板集合体を押圧しつつ、回路基板集合体の部品が実装されない面側からそれらの部品や第２の治具の仕切壁と干渉することなしに切断可能となる。

また、上記基板切断装置は、第２の治具が、回路基板集合体と当接する部分に張り付き防止のための表面処理を施した構成とすることができる。これにより、基板切断手段による回路基板集合体の切断の後に、回路基板集合体と第２ の治具との当接部位が密着して離れにくくなる等のトラブルを回避することができる。

また、上記基板切断装置は、仕切部が、基板切断手段による回路基板集合体の切断部位を挟むように配される一対の壁部からなり、且つその上部が連なるように設けられている構成とすることができる。これにより、回路基板集合体を基板切断手段により切断する際に発生する切粉の飛散を防止し、部品の実装領域への切粉の侵入を防止することができる。

また、上記基板切断装置は、基板切断手段が、円形の回転砥石からなる回転刃とする事が出来る。これにより、回転刃と基板が接触する基板切断面以外の回転位置において、回転刃を冷却する事ができ、これにより回転刃の使用寿命の長期化、および基板切断面の品質保証が可能となる。

このように本発明によれば、電子部品等が実装された複数の回路基板が連結されてなる回路基板集合体を各回路基板毎に分離する際に、回路基板の分割時に発生する切粉が飛散して部品の実装面に付着することを防止し、また、分割時に回路基板に発生する応力を緩和することができる。従って、分割時における部品の実装面への切粉の付着や回路基板に発生する応力に起因するトラブルを回避することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る基板切断装置の主要部を示す斜視図であり、図２は、図１に示す基板切断装置におけるII−II断面図である。この基板切断装置１は、回路基板集合体２を各回路基板毎に切断する基板切断手段としての回転刃３、切断される回路基板集合体２をそれぞれ支持する下治具（第１の治具）４及び上治具（第２の治具）５を備える。

以下では説明の簡単のため、主として回路基板２ａに注目して基板切断装置１を説明するが、他の回路基板２ｂ、２ｃ、２ｄについては特に言及しない限り回路基板２ａと同様である。

回路基板集合体２は、同様の構成を有する４枚の回路基板２ａ〜２ｄが連結された集合体であり、予め定められた切断線１１ａ〜１１ｃに沿って切断することにより分離された各回路基板２ａ〜２ｄを得るように構成されている。切断線１１ａ〜１１ｃは、通常は仮想線であり、必ずしも実際の構造として存在する必要はないが、例えば、切断線１１ａ〜１１ｃを溝（例えば、Ｖ溝）として形成することで、切断時の回転刃３が溝により案内され切断が比較的容易となる。

各回路基板２ａ〜２ｄは、絶縁板（紙フェノール、ガラスエポキシ等）上に銅箔で配線を施した構造を有し、その実装領域１３には複数の電子部品１４が実装されている。また、各回路基板２ａ〜２ｄには、切断時の位置決めを行うための２つの位置決め基準穴１５ａ、１５ｂが設けられている。ここでは、回路基板集合体２の上面のみに電子部品１４が実装される片面実装の場合を示しているが、本発明は両面実装の回路基板についても適用可能である。

回転刃３は、円形の回転砥石であり、高速回転しながら回路基板集合体２の切断部位を切削することにより回路基板集合体２を切断する。

下治具４は、切断される回路基板集合体２を支持するべくその下面側に配置される。下治具４は、各回路基板２ａ〜２ｄの下面を支持する支持板２１と、その支持板２１から突出する複数の支持片２２とを有し、それらの支持片２２により、各回路基板２ａ〜２ｄの側縁部を両側から挟み込むようにして固定する。なお、詳細は図３に示すが、下治具４は、各回路基板２ａ〜２ｄにおける２つの位置決め基準穴１５ａ、１５ｂと重なる位置に差込穴を有する。

上治具５は、切断される回路基板集合体２を下治具４との間に挟持して固定するべくその上面側に配置される。上治具５は、回路基板集合体２における電子部品１４の実装領域１３と回転刃３の切断部位とを仕切る仕切部３１を有する。ここで、上治具５には、仕切部３１に連結されて仕切部３１の昇降動作を可能とする駆動機構が備えられているが、これについては省略してある。仕切部３１は、各回路基板２ａ〜２ｄにおける電子部品１４の実装領域１３の四方を取り囲む仕切壁をなし、回転刃３での切削により発生する切粉が実装領域１３内に飛散することを防止するとともに、回路基板集合体２の上面に当接して回路基板集合体２を支持する支持部として機能する。仕切部３１が回路基板集合体２と当接する部分３２には、図２に示すように、張り付き防止のための表面処理（例えば、テフロン（登録商標）コーティング）が施されている。

なお、上治具５において仕切部３１とは別に回路基板集合体２を下治具４側に押圧して支持するための支持部（支持ピン等）を更に設ける構成も可能である。また、詳細は図３に示すが、上治具５は、各回路基板２ａ〜２ｄにおける２つの位置決め基準穴１５ａ、１５ｂ及び下治具４における差込穴と重なる位置に差込ピンを有する。

上記構成の基板切断装置１において回路基板集合体２を切断する場合には、まず、回路基板集合体２が下治具４上に配置され、その上方に位置する上治具５が下治具４の方向に降下して回路基板集合体２が挟持される。そこで、高速回転する回転刃３を回路基板集合体２に押付けた状態でその表面を切削しながら切断線１１ａに沿って移動させることで、回路基板集合体２の切断が行われる。なお、切断線１１ｂ、１１ｃについても同様に切断可能であるが、このときの切断の順序には特に制限はなく、場合によっては、３枚の切断刃を用いて３箇所の切断線１１ａ〜１１ｃに沿って一度に切断することも可能である。

上記基板切断装置１の構成要素及び動作に関する説明において、便宜上「上（治具）」、「下（治具）」等の方向を示す字句を用いたが、本発明に係る基板切断装置の構成は、それらの方向に限定されるものではなく、例えば、下治具４と上治具５の配置を逆にした構成も可能である。また、下治具４は、必ずしも上記構成に限らず、例えば、複数の支持ピンを回路基板集合体に当接させることによって支持する構成も可能である。上面側だけでなく下面側の切粉の付着も防止したい場合や両面実装の場合には、下治具４を上治具５と同様の構成とすることもできる。さらに、回路基板集合体２については、連結される回路基板の数及び配置を変更可能である。

図３は、図１に示す基板切断装置におけるIII−III断面図であり、基板切断装置における回路基板集合体の位置決め方法の概要を示す。回路基板集合体２の回路基板２ａに設けられた位置決め基準穴１５ａ、１５ｂに対応して、上治具５には位置決め用の差込ピン４１ａ、４１ｂが設けられ、また、下治具４には上治具５の差込ピン４１ａ、４１ｂをそれぞれ受入れ可能な位置決め用の差込穴４２ａ、４２ｂが設けられている。

回路基板集合体２を切断する際には、下治具４及び上治具５によって回路基板集合体２が挟持されるとともに、上治具５の差込ピン４１ａ、４１ｂが、回路基板２ａの位置決め基準穴１５ａ、１５ｂ及び下治具４の差込穴４２ａ、４２ｂにそれぞれ挿入されることにより位置決めが行われる。なお、上記位置決め方法については、以下で述べる他の実施形態についても同様である。

図４は、本発明の第２の実施形態に係る基板切断装置の主要部を示す斜視図であり、図５は、図４に示す基板切断装置におけるＶ−Ｖ断面図である。この基板切断装置１０１は、上治具１０５の構造が図１及び図２に示した第１の実施形態の場合と異なるが、回転刃１０３及び下治具１０４については同様の構成である。なお、特に言及しない限り、各構成要素の構造及び機能等については、第１の実施形態に係る基板切断装置と同様である。

上治具１０５は、回路基板２ａにおける電子部品１４の実装領域１３の四方を取り囲む仕切壁をなす仕切部１３１ａと、その仕切部１３１ａの上部の開口を塞ぐように前記部品の実装領域上方を覆う天面部１３１ｂとを備える。この仕切部１３１ａ及び天面部１３１ｂは、回転刃１０３での切削により発生する切粉が実装領域内に侵入することを防止するとともに、仕切部１３１ａが回路基板集合体２の上面に当接して回路基板集合体２を支持する支持部として機能する。

また、天面部１３１ｂには、ガス注入口１５１、１５２が設けられており、回路基板集合体２の切断の際には、所定の流量のガス（例えば、空気）が、図示しない配管を介してガス注入口１５１、１５２から仕切部１３１ａ及び天面部１３１ｂにより囲まれた電子部品１４の実装領域１３上の空間に注入され、その注入されたガスは、仕切部１３１ａと回路基板２ａとの間隙（通常は、数十μｍ程度）から排出される。これにより、仕切部１３１ａ及び天面部１３１ｂにより囲まれた空間が正圧に保持され、仕切部１３１ａと回路基板２ａとの間隙からの切粉の侵入を防止する。

図６は、本発明の第３の実施形態に係る基板切断装置の主要部を示す斜視図である。この基板切断装置２０１は、上治具２０５の構造が図１及び図２に示した第１の実施形態の場合と異なるが、回転刃２０３及び下治具２０４については同様の構成である。なお、特に言及しない限り、各構成要素の構造及び機能等については、第１の実施形態に係る基板切断装置と同様である。

上治具２０５は、回路基板集合体２における電子部品１４の実装領域１３と回転刃３の切断部位とを仕切る仕切部２３１を有する。この仕切部２３１は、回路基板集合体２の分割線１１ａ、１１ｃに沿って延在する仕切壁をなし、回転刃２０３での切削により発生する切粉が実装領域１３内に飛散することを防止するとともに、回路基板集合体２の上面に当接して回路基板集合体２を支持する支持部として機能する。

図７は、本発明の第４の実施形態に係る基板切断装置の主要部を示す斜視図である。この基板切断装置３０１は、上治具３０５における仕切部３３１の断面形状が図６に示した第３の実施形態の場合と異なるが、回転刃３０３及び下治具３０４については同様の構成である。なお、特に言及しない限り、各構成要素の構造及び機能等については、第３の実施形態に係る基板切断装置と同様である。

上治具３０５は、回路基板集合体２における電子部品１４の実装領域１３と回転刃３の切断部位とを仕切る仕切部３３１を有する。この仕切部３３１は、回路基板集合体２の分割線１１ａ、１１ｃに沿って延在する仕切壁をなし、切断時に移動する回転刃３０３を受入れ可能なように回路基板集合体２の切断部位を挟むように配される一対の壁部からなり、且つその上部が連なるような形状を有する。これにより、回転刃３０３での切削により発生する切粉が実装領域１３内に飛散することを防止し、また、回路基板集合体２の上面に当接して回路基板集合体２を支持する支持部として機能する。なお、本発明の第４の実施形態における仕切部の形状は、切断部位を囲むコ字型の断面形状としても良く、また仕切部上部を円弧状としても良い。

本発明を実施の形態に基づいて詳細に説明したが、これらの実施の形態はあくまでも例示であって本発明は実施の形態によって限定されるものではない。例えば、本発明に係る基板切断装置は、切削により発生する切粉が部品の実装領域に飛散することを防止のみならず、発生した切粉を吸引して回収する装置を備えることも可能である。

本発明にかかる基板切断装置によれば、電子部品等が実装された複数の回路基板が連結されてなる回路基板集合体を各回路基板毎に分離する際に、回路基板の分割時に発生する切粉が飛散して部品の実装面に付着することを防止し、また、分割時に回路基板に発生する応力を緩和することができるので、回路基板集合体を各回路基板毎に分離するための基板切断装置として有用である。

本発明の第１の実施形態に係る基板切断装置の主要部を示す斜視図 図１の基板切断装置におけるII−II断面図 図１の基板切断装置におけるIII−III断面図 本発明の第２の実施形態に係る基板切断装置の主要部を示す斜視図 図４の基板切断装置におけるＶ−Ｖ断面図 本発明の第３の実施形態に係る基板切断装置の主要部を示す斜視図 本発明の第４の実施形態に係る基板切断装置の主要部を示す斜視図

符号の説明

１ 基板切断装置
２ 回路基板集合体
２ａ−２ｄ 回路基板
３ 切断刃
４ 下治具（第１の治具）
５ 上治具（第２の治具）
３１、１３１ａ、２３１、３３１ 仕切部
１３１ｂ 天面部
１５１、１５２ ガス注入口

Claims (3)

1. 複数の回路基板が連結されてなる回路基板集合体を各回路基板毎に分離するための基板切断装置であって、
   回路基板集合体を切断する基板切断手段と、
   前記回路基板集合体の一方の面側に配置された第１の治具と、
   前記回路基板集合体を前記第１の治具と挟持するように前記回路基板集合体の他方の面側に配置され、前記回路基板集合体における部品の実装領域と前記基板切断手段による切断部位とを仕切る仕切部を有する第２の治具とを備え、
   前記第２の治具は、前記仕切部上に形成され前記部品の実装領域上方を覆う天面部を更に有し、当該天面部にガス注入口が設けられたことを特徴とする基板切断装置。
2. 前記ガス注入口は、前記仕切部の近傍に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の基板切断装置。
3. 複数の回路基板が連結されてなる回路基板集合体を各回路基板毎に分離するための基板切断装置であって、
   回路基板集合体を切断する基板切断手段と、
   前記回路基板集合体の一方の面側に配置された第１の治具と、
   前記回路基板集合体を前記第１の治具と挟持するように前記回路基板集合体の他方の面側に配置され、前記回路基板集合体における部品の実装領域と前記基板切断手段による切断部位とを仕切る仕切部を有する第２の治具とを備え、
   前記仕切部は、前記基板切断手段による前記回路基板集合体の切断部位を挟むように配される一対の壁部からなり、且つ当該一対の壁部の前記切断部位を挟む側の上部が連なるように設けられていることを特徴とする基板切断装置。

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