JP4952683B2

JP4952683B2 - 基板搬出装置

Info

Publication number: JP4952683B2
Application number: JP2008210408A
Authority: JP
Inventors: 智昭中西
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2008-08-19
Filing date: 2008-08-19
Publication date: 2012-06-13
Anticipated expiration: 2028-08-19
Also published as: JP2010050120A

Description

本発明は、電子部品が実装された基板を移送する基板搬出装置に関するものである。

電子部品と基板を熱圧着するときに、基板の急激な温度変化によるクラックや反り等の発生を抑制するため、実装前の基板を予備加熱し、さらに実装後には緩やかな速度で徐冷させる機能を備えた実装装置が提案されている（特許文献１参照）。
特許第３８５７９４９号公報

特許文献１に開示された実装装置は、基板に生じるクラックや反りに着目した結果、基板を下方からのみ加熱して基板の温度管理を行う構成となっているため、基板の上面側に実装された電子部品については積極的な温度管理が行われることはない。加熱された電子部品と基板は、常温時に比べ熱膨張した状態で接合されるが、電子部品と基板は材質の違いによりそれぞれ熱膨張率が異なるため、実装後の電子部品と基板の両方の温度を適切に管理しないと接合部に応力が集中し、亀裂や破断等の接合不良が生じることがある。

本発明は、実装時に上昇した電子部品と基板の温度を実装後も維持できるようにした基板搬出装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の基板搬出装置は、実装装置において電子部品が熱圧着により実装された基板を移動させる第１の移動装置および第２の移動装置を備え、第１の移動装置は第２の移動装置に基板を移動させるものであり、第１の移動装置は、基板を吸着する複数の吸着パッドと、吸着パッドに吸着された基板を真上から加熱する第１の上加熱手段を備え、第２の移動装置は、基板を水平に載置する下加熱手段としてのポストヒートステージと、ポストヒートステージを基板搬出方向に水平移動させる水平移動機構と、ポストヒートステージを鉛直移動させる鉛直移動機構と、ポストヒートステージと鉛直方向において重なる位置に配置されてポストヒートステージとの相対的な高さを自在に調整することができ、且つポストヒートステージの移動と連動して移動するベルトコンベア装置と、ベルトコンベア装置から基板を後工程に搬出する基板搬出手段と、基板搬出中の基板を上方から加熱する第２の上加熱手段とを備えた。

実装後の基板を加熱した状態におくことで実装後の放熱による急激な温度低下を回避し、電子部品と基板の接合状態を良好に維持したまま後工程に移送することができる。

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態の基板搬出装置の構成図、図２乃至図４は本発明の実施の形態の基板搬出装置の動作説明図である。

最初に基板搬出装置の構成について図１を参照して説明する。基板搬出装置１は、電子部品２が実装された基板３を移動させる第１の移動装置４および第２の移動装置５で構成されている。第１の移動装置４は、実装装置６によって電子部品２が実装された基板３を第２の移動装置５に移動させるための装置である。

実装装置６は基板３に電子部品２を実装するための装置である。実装装置６は、電子部品２を吸着する吸着ヘッド７と、基板支持テーブル８を備え、基板支持テーブル８に水平に支持された基板３に対して吸着ヘッド７を下降させ、電子部品２の電極９と基板３の電極１０を接触させる。吸着ヘッド７および基板支持テーブル８に内蔵されたヒータ１１、１２の発熱によって基板３と電子部品２の接合部を加熱し、電子部品２の電極９を構成する半田を溶融させて基板３の電極１０と溶着させる。基板支持テーブル８は、基板搬出装置１の基台１３に設置された直動テーブル１４、１５によって水平方向に移動することで、基板３の電極１０が吸着ヘッド７に吸着された電子部品２の電極９の鉛直下方に位置するように基板３の位置決めを行う。熱圧着によって電子部品２が実装された基板３は第１の移動装置４および第２の移動装置５によって後工程に搬出される。後工程では基板３と電子部品２の接合を補強するために両者の隙間部分にアンダーフィル樹脂を注入すること等が行われる。

第１の移動装置４は、基板支持テーブル８に支持されている基板３を上方から吸着する複数の吸着パッド１６と、吸着パッド１６を所定の位置に固定するアーム１７と、アーム１７を鉛直方向および水平方向に移動させるためのアーム移動装置１８とで構成されている。吸着パッド１６は矩形の基板３の四隅部をそれぞれ吸着できる位置に少なくとも４個配置されており、基板３を水平に保持できるように全て同じ高さでアーム１７に固定されている。４個の吸着パッド１６はそれぞれ図外の真空発生装置と接続されている。アーム１７にはヒータブロック１９が装着されている。ヒータブロック１９は吸着パッド１６に吸着された基板３を真上から加熱する。

アーム移動装置１８は、基板３を搬送する方向と同一方向に回転軸を有する水平ねじ２０と、これと直交する方向を回転軸とする鉛直ねじ２１の組み合わせからなる送りねじ機構で構成されている。鉛直ねじ２１は水平ねじ２０に螺合した水平ナット２２に装着されている。鉛直ねじ２１には鉛直ナット２３が螺合しており、鉛直ナット２３にアーム１７が装着されている。水平ねじ２０はモータ２４の駆動によって回転し、水平ナット２２を水平方向に移動させる。同様に鉛直ねじ２１はモータ２５の駆動によって回転し、鉛直ナット２３を鉛直方向に移動させる。

第２の移動装置５は基板３の搬出方向に対して基板支持テーブル８の下流側に配置されている。第２の移動装置５は、基板３を水平に載置するポストヒートステージ３０と、ポストヒートステージ３０を基板搬出方向と同一方向に水平移動させる水平移動機構３１と、ポストヒートステージ３０を鉛直移動させる鉛直移動機構３２とで構成されている。ポストヒートステージ３０はそれ自体が発熱するヒートブロックで構成されており、上面に載置された基板３を下方から加熱する。

水平移動機構３１は、基板搬出方向と同一方向に延伸された水平レール３３と、水平レール３３に摺動自在に装着されたスライダ３４と、スライダ３４をロッド３５の先端に連結したシリンダ３６とで構成されている。ポストヒートステージ３０は連結部材３７を介してスライダ３４と連結されており、シリンダ３６の駆動によって水平方向に伸縮するロッド３５の動きに伴って水平方向に移動する。鉛直移動機構３２は、水平レール３３と上端が連結されたロッド３８を有するシリンダ３９で構成されている。シリンダ３９の駆動によって鉛直方向に伸縮するロッド３８の動きに伴って水平レール３３が上下動し、これ
によりポストヒートステージ３０は鉛直方向に移動する。

ポストヒートステージ３０と鉛直方向において重なる位置にベルトコンベア装置４０が配置されている。ベルトコンベア装置４０はベルト４１に載置された基板３を水平方向に移動させるための装置である。ベルトコンベア装置４０はシリンダ４２から鉛直方向に伸縮するロッド４３の上端に連結されており、ロッド４３の伸縮によってポストヒートステージ３０との相対的な高さを自在に調整することができる。ベルト４１がポストヒートステージ３０の上面より低い位置にあるときには基板３はポストヒートステージ３０の上面に載置された状態となり、逆にベルト４１がポストヒートステージ３０の上面より高い位置にあるときには基板３はベルト４１に載置された状態となる。シリンダ４２はポストヒートステージ３０と連結された連結部材３７の水平部分４４に装着されている。ベルトコンベア装置４０はポストヒートステージ３０の移動と連動して移動する。

ベルトコンベア装置４０には基板３を下流側に押し出す基板プッシャ４５が備わっている。基板プッシャ４５は、伸ばしたロッド４６の先端でベルトコンベア装置４０によって下流に搬送された基板３の後端を押すことで基板３をベルト４１の上から完全に押し出し、後工程に配置されている図外の基板受け取り装置に受け渡す役割を担っている。

第１の移動装置４によって第２の移動装置５に移動された基板３は、最初にポストヒートステージ３０に載置され、水平移動機構３１および鉛直移動機構３２の駆動によって搬出位置まで搬送される。その後にベルト４１に載置され、ベルトコンベア装置４０および基板プッシャ４５の連動した動作によって後工程に搬出される。この搬出位置は、後工程に配置されている基板の受け取り装置と相対する位置であり、この位置に移動した基板３は、ベルトコンベア装置４０および基板プッシャ４５が行う搬出動作によってベルト４１上から押し出され、基板受け取り装置に受け渡される。

搬出位置に移動した基板３の上方となる位置にはヒータブロック５０が配置されている。ヒータブロック５０はベルトコンベア装置４０および基板プッシャ４５の連動した動作によって後工程に搬出される基板３を上方から加熱する。ヒータブロック５０には下方に開口する複数の通気口５１が形成されており、図外の給気装置から供給される気体がヒータブロック５０の下方を移動中の基板３に向けて吹き出すようになっている。通気孔５１から吹き出した気体には、ヒータブロック５０の輻射熱で加熱された熱気流となって基板３と電子部品２の接合部分に流れ込んでこれを加熱するという作用がある。

次に、電子部品２が実装された基板３を後工程に搬出するまでの基板搬出装置１の動作について説明する。第１の移動装置４が、基板支持テーブル８の上で電子部品２が熱圧着された基板３を第２の移動装置５まで移動させる（図２（ａ））。基板３の移動中、ヒートブロック１９は基板３に実装されている電子部品２と接触しないようにされている。ヒートブロック１９の下面が平面である場合には、基板３と接触することなく、電子部品２との間にクリアランスを設けた位置から加熱する。これに対しヒートブロック１９の下面に凹凸を設け、電子部品２と干渉しない位置で基板３の上面と接触するようにすると、基板３と電子部品２の接合部分を側方から加熱することができ、温度維持効果が高まる。

第２の移動装置５に基板３を移動させた第１の移動装置４は、次の基板３を吸着するために第２の移動装置５を離れ、基板支持テーブル８に向けて移動する。第２の移動装置５はポストヒートステージ３０の上面で基板３を受け取る（図２（ｂ））。第２の移動装置５は、ポストヒートステージ３０を水平方向および鉛直方向に移動させ、第１の移動装置４から受け取った基板３を搬出位置に移動させる（図３（ａ））。移動中の基板３はポストヒートステージ３０によって下方から直接加熱される。

第２の移動装置５は基板３を搬出位置に移動させた後にベルトコンベア装置４０を上昇させ、ポストヒートステージ３０に載置されている基板３をベルト４１に載置させる（図３（ｂ））。ベルト４１に載置された基板３はベルトコンベア装置４０の駆動により図外の基板受け取り装置に向けて搬送され、最後に基板プッシャ４５の基板押し出し動作によって基板搬出装置１から完全に搬出される（図４）。搬出中の基板３は、上方からはヒータブロック５０の輻射熱で間接的に加熱され、下方からはポストヒートステージ３０の輻射熱で間接的に加熱される。

この実施の形態において、電子部品２を熱圧着によって基板３に実装する位置、すなわち基板支持テーブル８が配置された位置が第１の位置であり、第２の移動装置５が第１の移動装置４から基板３を受け取る位置が第２の位置である。第１の移動装置４は、第１の位置で電子部品が実装された基板を第２の位置に移動させる第１の基板移動手段として機能し、第２の移動装置５は、第２の位置から後工程への搬出位置となる第３の位置に基板を移動させる第２の基板移動手段として機能し、ベルトコンベア装置４０および基板プッシャ４５は、第３の位置で基板３を後工程に搬出する基板搬出手段として機能する。そして、第１の移動装置４に備えられたヒータブロック１９は、第１の位置から第２の位置に移動中の基板３を上方から加熱する第１の上加熱手段として機能し、ポストヒートステージ３０は、第２の位置から第３の位置に移動中の基板３および第３の位置で搬出中の基板３を下方から加熱する下加熱手段として機能し、ヒータブロック５０は、第３の位置で搬出中の基板３を上方から加熱する第２の上加熱手段として機能する。

本発明によれば、電子部品２が実装された基板３は後工程に搬出されるまでの間において、ヒータブロック１９およびポストヒートステージ３０、ヒータブロック５０によって直接的または間接的に加熱された状態に維持されるので、実装時の加熱によって膨張した状態で接合された電子部品２と基板３の接合部分の温度が搬出の過程で低下することを回避することができ、電子部品２と基板３の接合状態を良好に維持したまま後工程に搬出することができる。

また、実装後の基板３を上方から加熱する上加熱手段を、第１の位置から第２の位置までの移動中に加熱するヒータブロック１９（第１の上加熱手段）と、第３の位置で搬出中に加熱するヒータブロック５０（第２の上加熱手段）に独立させているので、ヒータブロック１９は基板３の全領域のうち電子部品２が実装されている領域の上方を覆うことができる程度の大きさがあればよい。従って、ヒータブロック１９の小型軽量化に加えヒータブロック１９を装着するアーム１７の小型軽量化を実現することが可能になり、第１の移動装置４の移動部分（アーム１７とヒータブロック１９）の慣性マスを減少させることができる。これにより移動速度の向上と位置決め精度の向上が期待できる。

ヒータブロック５０については、基板３の搬出位置である基板搬出装置１の端部付近に配置することができるので、基板搬出装置１を構成する各種の装置や部材に与えるヒータブロック５０の熱影響をできるだけ排除することが可能である。

本発明は電子部品を熱圧着によって基板に実装する分野において有用である。

本発明の実施の形態の基板搬出装置の構成図本発明の実施の形態の基板搬出装置の動作説明図本発明の実施の形態の基板搬出装置の動作説明図本発明の実施の形態の基板搬出装置の動作説明図

符号の説明

１基板搬出装置
２電子部品
３基板
４第１の移動装置
５第２の移動装置
１９ヒータブロック
３０ポストヒートステージ
４０ベルトコンベア装置
４５基板プッシャ
５０ヒータブロック

Claims

実装装置において電子部品が熱圧着により実装された基板を移動させる第１の移動装置および第２の移動装置を備え、第１の移動装置は第２の移動装置に基板を移動させるものであり、
第１の移動装置は、基板を吸着する複数の吸着パッドと、吸着パッドに吸着された基板を真上から加熱する第１の上加熱手段を備え、
第２の移動装置は、基板を水平に載置する下加熱手段としてのポストヒートステージと、ポストヒートステージを基板搬出方向に水平移動させる水平移動機構と、ポストヒートステージを鉛直移動させる鉛直移動機構と、ポストヒートステージと鉛直方向において重なる位置に配置されてポストヒートステージとの相対的な高さを自在に調整することができ、且つポストヒートステージの移動と連動して移動するベルトコンベア装置と、ベルトコンベア装置から基板を後工程に搬出する基板搬出手段と、基板搬出中の基板を上方から加熱する第２の上加熱手段とを備えたことを特徴とする基板搬出装置。