JP5007078B2 - キャリアテープ - Google Patents

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Description

本発明は、側壁と底面で形成されたエンボス状の収納部をその長手方向に沿って一定間隔で設けたテープ状の電子部品搬送用のキャリアテープに係り、特に電子部品が箱状の樹脂部とこの樹脂部の底面から露出した球状の端子部を有するボールグリッドアレイ(Ball Grid Allay、以下BGAという。)の搬送に用いられるキャリアテープに関する。
従来、BGA用のキャリアテープは、BGAの端子部が収納部の底面に接触して汚染、変形することを防止するため、収納部の側面に傾斜部を設けたり(特許文献1参照)、収納部の底面に設けたなだらかな凹みの両端でBGAを横及び下から支持したりしている(特許文献2参照)。
しかし、特許文献1の手段では、形状を精度良く成型しなければならず、製品歩留まりが悪かった。特に、BGAパッケージ端から端子部までの距離が短いBGAだと、側面の傾斜角度が鋭角になり、BGA上面から応力が加わった場合、BGAが収納部に嵌り込み、収納したBGAを取り出す際、取り出せない傾向にあった。特許文献2の手段では、BGAを収納するにあたり、底部のなだらかな凹みの曲線が端子部に対して、小さ過ぎると端子部が収納部底面に接触して汚染、変形を受け、大き過ぎると1リールに巻き付けられる部品数が少なくなり、搬送効率が著しく悪くなり、コストアップになっていた。
特開2000−33969号公報 特開平10−329887号公報
本発明が解決する課題は、キャリアテープの収納部内面に収納されたBGAが、収納部内面に接触して汚染、変形を受けることである。
請求項1記載の発明であるキャリアテープは、側壁と底面で形成されたエンボス状の収納部をその長手方向に沿って一定間隔で設けたテープ状の電子部品搬送用のキャリアテープにおいて、電子部品が箱状の樹脂部とこの樹脂部の底面から露出した球状の端子部を有し、収納部の底面周縁からその底面中心方向には収納部の深さ寸法を増やすような緩やかな縦断面曲線状の傾斜部が設けられ、電子部品の樹脂部底面端縁を傾斜部で保持した際、端子部の外表面と傾斜部との間に隙間があり、端子部の外表面の曲線と傾斜部の曲線の傾斜角が近似しているキャリアテープである。
本発明によれば、側壁と底面で形成されたエンボス状の収納部をその長手方向に沿って、一定間隔で設けたテープ状の電子部品搬送用のキャリアテープを成型する際、収納部の底面周縁からその底面中心方向に収納部の深さ寸法を増やすような緩やかな縦断面曲線が設けられていることにより、角張ったコーナー部が無くなり、穴あき、潰れ等の成型不良を格段に減らすことができる。
請求項1にかかる発明にあっては、側壁と底面で形成されたエンボス状の収納部をその長手方向に沿って一定間隔で設けたテープ状の電子部品搬送用のキャリアテープにおいて、電子部品が箱状の樹脂部とこの樹脂部の底面から露出した球状の端子部を有し、収納部の底面周縁からその底面中心方向には収納部の深さ寸法を増やすような緩やかな縦断面曲線状の傾斜部が設けられ、電子部品の樹脂部底面端縁を傾斜部で保持した際、端子部の外表面と傾斜部との間に隙間があり、端子部の外表面の曲線と傾斜部の曲線の傾斜角が近似しているキャリアテープであり、これによりキャリアテープと収納されるBGAの接触箇所が最小限となると共に端子部の外表面がキャリアテープ内に接触し難くなり、BGAの汚染、変形を減らすことができた。さらに、電子部品の上面から応力が加わった場合、なだらかな凹みによって応力を分散させるので、電子部品が収納部に嵌り込み難く、電子部品の収納・取り出し時のエラーが格段に減らすことができた。
請求項2ないし4にかかる発明にあっては、傾斜部の縦断面曲線を特定の放物線、楕円曲線、双曲線で設定することにより、キャリアテープと収納されるBGAの接触箇所が最小限となると共に端子部の外表面がキャリアテープ内に接触し難くなり、BGAの汚染、変形を減らすことができた。さらに、BGAと端子部の寸法そしてそれぞれの寸法公差が定まれば、曲線から収納部深さIが決まるため、算出された放物線、楕円曲線、双曲線のうち、最小の深さIのものを選択することにより、搬送効率を高めることができた。
請求項5にかかる発明にあっては、収納部の底部に電子部品検査用窓が設けられているため、これにより製品検査の精度を上げることができた。
傾斜部の縦断面曲線は、収納部の底面周縁からその底面中心方向には収納部の深さ寸法を増やすような緩やかなものであり、電子部品の樹脂部底面端縁を傾斜部で保持した際、端子部の外表面と傾斜部との間に隙間があり、端子部の外表面の曲線と傾斜部の曲線の傾斜角を近似させる。端子部の外表面の曲線と傾斜部の曲線の傾斜角を近似させることは、球状の端子部と傾斜部との隙間の間隔を均一にすることにより、端子部と傾斜部の接触を均一に防ぐためである。
電子部品の樹脂部底面端縁を傾斜部で保持した際、端子部の外表面と傾斜部との間に隙間を設けることは、キャリアテープから端子部への汚染を最小限に抑えるためである。
端子部の外表面の曲線と傾斜部の曲線の傾斜角を近似させる具体的手段としては、曲線を放物線、楕円曲線、双曲線のいずれかとすると共に電子部品の樹脂部の側面端から最外部にある端子部の外表面(球面)が形成する曲線と傾斜部の曲線の傾きを同一にすることがある。
傾斜部の曲線として放物線を採用する場合、曲線は次の式1となる。
y2=d×x・・・式1
ただし、式1は、次の条件に従う。
X軸:収納部に収納した電子部品の最上端平面が形成する水平線
Y軸:収納部の側壁が形成する垂線
dは、次の連立方程式の解
(x−a−e)2+(y−b)2=r2・・・式11
t2=d×e・・・式12
(2a+2e−d)×y−2x×y+b×d=0・・・式13
a:電子部品の樹脂部の側面端から最外部にある端子部の中心点までのX軸方向の距離
b:電子部品の樹脂部の上面端から最外部にある端子部の中心点までのY軸方向の距離
e:電子部品の樹脂部の側面から収納部側面までの軸方向の距離
r:端子部の半径R+収納部内面との設定間隔S
t:電子部品の樹脂部の下面から上面までの厚み
式11は、座標(α,β)、半径Lのときの円の方程式(x−α)+(y−β)=Lを球状の端子部の半径R、端子部と収納部内面の設定間隔Sの和をrとし、端子部の座標を(a+e,b)とすることにより得られものである。
式12は、式1のyをt(電子部品の樹脂部の下面から上面までの厚み)、xをe(電子部品の樹脂部の側面から収納部側面までの軸方向の距離)としたものである。
式13は、次の理論で導いた。
端子部の傾斜と曲線の傾斜が等しいとして、式11の微係数より、次式が導かれる。
2(x−a−e)+2(y−b)×(dy/dx)=0
この式より、
dy/dx=−(x−a−e)/(y−b)・・・式41
となる。
一方、式1の微係数より、次式が導かれる。
2y×(dy/dx)=d
この式より、
dy/dx=d/2y・・・式42
となる。
式41と式42は、dy/dx同士で等しいので、次式が導き出せる。
−(x−a−e)/(y−b)=d/2y・・・式43
式43を整理すると、式13となる。
(2a+2e−d)×y−2x×y+b×d=0・・・式13
以上より、式1(y=d×x)を決定するdの値は、式11、式12、式13の連立させることのより得られる。このとき、端子部と収納部内面の設定間隔sも算出できる。
この連立方程式は、非線形であるため、解析的に求めるのは困難であるが、実数根は存在する。具体的例としては、それぞれの寸法が、a=1.100、b=−1.525、r=0.275、t=1.440のとき、d=1.947、e=1.065、x=1.953、y=−1.950となる。
傾斜部の曲線として楕円曲線を採用する場合、曲線は次の式2となる。
=k×(2d−x)×x・・・式2
ただし、式2は、次の条件に従う。
X軸:収納部に収納した電子部品の最上端平面が形成する水平線
Y軸:収納部の側壁が形成する垂線
k:x軸方向の径(楕円の長径)とy軸方向の径(楕円の短径)の比
dは、次の連立方程式の解
(x−a−e)+(y−b)=r・・・式11
=k×(2d−e)×e・・・式21
(k×d−a−e)×y+(1−k)×x×y+b×k×x−b×d×k=0・・・式22
a、b、e、r及びtは、放物線のときの定義と同じものである。
式21は、次の理論で導いた。
座標原点(0,0)を中心とした楕円曲線の一般式は、次に示す式23である。
(x/α)+(y/β)=1・・・式23
本発明における楕円曲線における一般式の座標原点を(d,0)とすると、式23は、式24となる。
((x−d)/α)+(y/β)=1・・・式24
楕円曲線自体は、原点(0,0)を通ることから、式24にx=0,y=0を代入すると、式25になる。
(d/α)=1・・・式25
式25を簡単にすると、式26になる。
d=α・・・式26
この条件を後で使うことにし、式24は次のように変形できる。
(y/β)=1−{(x−d)/α}・・・式24−1
左右両辺にβを掛け、
=β−(β/α)(x−d)・・・式24−2
右辺の(β/α)を係数化し、
=(β/α){α−(x−d)}・・・式24−3
となる。さらに右辺の{x}項を因数分解すると、
=(β/α){α−(x−d)}{α+(x−d)}
=(β/α)(α+d−x)(α−d+x)・・・式24−4
となる。
ここで、式26(α=d)と、k=β/αを式24−4に置き換えると、
=k(2d−x)x・・・式24−5
式24−5にy=t、x=eを置き換えると式21となる。
=k×(2d−e)×e・・・式21
式22は、次の理論で導いた。
式24−5の微係数は、
2y×(dy/dx)=2k×d−2k×x・・・式22−1
式22−1をまとめると
(dy/dx)=(2k×y−2k×x)/2y・・・式22−2
(dy/dx)=k×(d−x)/y・・・式22−3
式41と式22−3は、dy/dx同士で等しいので、次式が導き出せる。
−(x−a−e)/(y−b)=k×(d−x)/y
両辺にy(y−b)を乗ずると次式となる。
−y(x−a−e)=k(y−b)(d−x)
(dy−xy−bd+bx)=−xy+ay+ey
右辺を左辺に移項して、
(dy−xy−bd+bx)+xy−ay−ey=0
これを変数y、xy、x各項で整理すると、式22になる。
(k×d−a−e)×y+(1−k)×x×y+b×k×x−b×d×k=0・・・式22
例として、a=1.100、b=−1.525、r=0.275、t=1.440、k=0.002として、
=2.434×10、e=1.065、x=1.953、y=−1.950
を得る。
傾斜部の曲線として双曲線を採用する場合、曲線は次の式3となる。
=−k×(2d−x)×x・・・式3
dは、次の連立方程式の解
(x−a−e)+(y−b)=r・・・式11
=−k×(2d−e)×e・・・式31
(k×d+a+e)×y−(1+k)×x×y+b×k×x−b×d×k=0・・・式32
a、b、e、k、r及びtは、楕円曲線のときの定義と同じものである。
式3は、次の理論で導いた。
座標原点(0,0)を中心とした双曲線一般式は、次に示す式33である。
(x/α)−(y/β)=1・・・式33
以下、楕円曲線における理論を当てはめると、式2の符号を入れ替えただけの式3が導き出せる。同様に、式31、式32も導き出せる。
上述の放物線、楕円曲線、双曲線のいずれかを選択するかは、収納部の深さIが一番小さくなる曲線を採用することにより、キャリアテープを粘着テープの様に巻いた際の厚みを最小にすることができる。この選択は、収納される電子部品の設定値を基礎に、深さIを算出することによって行う。
本発明にあっては、収納部の底部に開口部を設けることにより、開口部が電子部品検査用窓となり、製品検査の精度を上げることができる。
以下本発明の実施例を、図及び表を用いて詳細に説明する。図1は、実施例・比較例にかかるキャリアテープに電子部品2を収納した際のキャリアテープの収納部1と電子部品2との接触箇所を拡大した模式図であり、図2は、図1の電子部品2をキャリアテープの収納部1に収納する前の模式図であり、図3は、図2の電子部品2を収納した後の模式図である。表1は、実施例及び比較例における、放物線、楕円、双曲線より得られた収納部の深さI、及び収納可能な部品個数を記載したものである。表1中、「部品個数」は、1リール当りの電子部品個数であり、直径380mm、中芯直径80mmの一般的な規格仕様リールで、キャリアテープの収納部ピッチ16mmとして場合、それぞれの収納部の深さIで巻き付けた際に可能な数である。表1中、「汚染」は、電子部品の端子部に接触した収納部底部表面にあるカーボンが付着した現象であり、×は250倍の拡大鏡で確認して、1000個の収納部あたり1個以上カーボンが発見されたものであり、○は1個未満の場合である。「変形」は、JIS Z 0202の「包装貨物−落下試験方法」に基づいて供試品(電子部品を各収納部に収納し、カバーテープでシールしてロール状に巻き取って段ボールに収納した供試品)を落下させた後、電子部品の端子が目視で、損傷又は変形した状態を×、見つからなかった場合を○としたものである。
Figure 0005007078
放物線を採用した実施例1について説明する。本実施例1にあっては、傾斜部の縦断面曲線が式1の曲線であるキャリアテープである。なお、後述する実施例・比較例にあっては、特に言及した部分以外は、本実施例1と同様に設定されたものである
=d×x・・・式1
ただし、式1は、次の条件に従う。
X軸:収納部1に収納した電子部品の最上端平面が形成する水平線
Y軸:収納部1の側壁が形成する垂線
dは、次の連立方程式の解
(x−a−e)+(y−b)=r・・・式11
=d×e・・・式12
(2a+2e−d)×y−2x×y+b×d=0・・・式13
a(電子部品の樹脂部の側面端から最外部にある端子部の中心点までのX軸方向の距離)=1.100mm
b(電子部品の樹脂部の上面端から最外部にある端子部の中心点までのY軸方向の距離)=−1.525mm
r((端子部の半径R(=0.275)+収納部内面との設定間隔s(=0.2))=0.475mm
t(電子部品の樹脂部の下面から上面までの厚み)=1.440mm
c(電子部品の1辺の長さ)=15.1mm
かかる設定を基礎に算出すると、d=1.947、e(電子部品の樹脂部の側面から収納部側面までの軸方向の距離)=1.065mm、x=1.953、y=−1.950を得る。
収納部の最深となる中心部は、底面断面の曲線と電子部品のセンターの延長線との交点である。X軸座標はe+(c÷2)=1.065+(15.100÷2)=8.615となる。ここで、H(電子部品の樹脂部の上面から、収納部の最深となる中心部との距離)は、この座標位置から、Y軸と平行の延長線で底面断面の曲線との交点部分がY軸座標2.
053となる。
収納部の深さIは、H+収納部の開口部延長線上から、電子部品の樹脂部の上面との設定間隔u(=0.2mm)により、2.253mmとなり、部品個数は3007個であった。
放物線を採用した実施例1にあっては、汚染、変形がなく、輸送効率が著しく低下さることがなかた。本実施例にあっては、端子部と収納部の隙間が均一になっているため、汚染、変形の発現率が格段に減った。
楕円曲線を採用した実施例2について説明する。本実施例2にあっては、傾斜部の縦断面曲線が式2の曲線であるキャリアテープである。
=k×(2d−x)×x・・・式2
k:x軸方向の径(長径)とy軸方向の径(短径)の比
dは、次の連立方程式の解
(x−a−e)+(y−b)=r・・・式11
=k×(2d−e)×e・・・式21
(k×d−a−e)×y+(1−k)×x×y+b×k×x−b×d×k=0・・・式22
a、b、r、及びtは、実施例1と同様である。
k(X軸方向の径(楕円の長径)とY軸方向の径(楕円の短径)の比))=0.002
かかる設定を基礎に算出すると、d=2.434×10、e=1.065mm、x=1.953、y=−1.950、H=2.053を得る。収納部の深さIは、H+u(0.2mm)により、2.253mmとなり、部品個数は3007個であった。
楕円曲線を採用した実施例2にあっては、汚染、変形がなく、輸送効率が著しく低下さることがなかった。
双曲線を採用した実施例3について説明する。本実施例3にあっては、傾斜部の縦断面曲線が式3の曲線であるキャリアテープである。
=−k×(2d−x)×x・・・式3
dは、次の連立方程式の解
(x−a−e)+(y−b)=r・・・式11
=−k×(2d−e)×e・・・式31
(k×d+a+e)×y−(1+k)×x×y+b×k×x−b×d×k=0・・・式32
a、b、e、r及びtは、実施例2のときの定義と同じものである。
実施例3ではk=0.400とした。
かかる設定を基礎に算出すると、d=−1.205、e=2.591mm、x=3.861、y=−1.968、H=1.898を得る。収納部の深さIは、H+u(0.2mm)により、2.098mmとなり、部品個数は3229個であった。
双曲線を採用した実施例3にあっては、汚染、変形がなく、さらに深さIが小さいため、他の実施例に比べ部品個数が多かった。
比較例1は、実施例3でのa、b、r、t、Hの条件を用い、s=1.0mmで設定したものである。汚染、変形は、見られなかったが、通常部品個数は、2772個と少なくなり、輸送効率の低下が見られた。なお、s=1.0mmで設定した放物線(実施例1)、楕円曲線(実施例2)にあっては、方程式の解が収束せず条件を満たせる式は得られなかった。
比較例2は実施例1のsを、0mmと設定したものであり、比較例3は、実施例2のsを、0mmと設定したものであり、さらに比較例4は、実施例3のsを0.063mmとしたものである。なお、s=0mmで設定した双曲線(実施例3)にあっては、方程式の解が収束せず条件を満たせる式は得られなかった。
比較例2乃至4では、実施例と比べて電子部品個数は多いものの、sが小さ過ぎ、電子部品の収納時や輸送時の衝撃により、端子と収納部底部とが接触し、「汚染」、「変形」が見られた。
本発明により提供されるキャリアテープは、側壁と底面で形成されたエンボス状の収納部をその長手方向に沿って、一定間隔で設けたテープ状の電子部品搬送用のキャリアテープを成型する際、収納部の底面周縁からその底面中心方向に収納部の深さ寸法を増やすような緩やかな縦断面曲線を設けることにより、角張ったコーナー部を無くし、穴あき、潰れ等の成型不良を格段に減らすことができた。
本発明のキャリアテープは、電子部品の他に、各種小型電気部品にも適用できる。
実施例・比較例にかかるキャリアテープに電子部品を収納した際のキャリアテープの収納部と電子部品との接触箇所を拡大した模式図である。 図1の電子部品を収納する前の模式図である。 図2の電子部品を収納した後の模式図である。
符号の説明
1 収納部
2 BGA(電子部品)
3 端子部

Claims (4)

  1. 側壁と底面で形成されたエンボス状の収納部(1)をその長手方向に沿って一定間隔で設けたテープ状の電子部品搬送用のキャリアテープにおいて、電子部品(2)が箱状の樹脂部とこの樹脂部の底面から露出した球状の端子部(3)を有し、収納部(1)の底面周縁からその底面中心方向には収納部の深さ寸法を増やすような緩やかな縦断面曲線状の傾斜部が設けられ、電子部品(2)の樹脂部底面端縁を傾斜部で保持した際、端子部(3)の外表面と傾斜部との間に0.063mmを超え1mm未満の隙間(s)があり、前記傾斜部の縦断面曲線を下記式1の曲線とすることにより、端子部(3)の外表面の曲線と傾斜部の曲線の傾斜角が近似しているキャリアテープ。
    =d×x・・・式1
    ただし、式1は、次の条件に従う。
    X軸:収納部に収納した電子部品の最上端平面が形成する水平線
    Y軸:収納部の側壁が形成する垂線
    dは、次の連立方程式の解
    (x−a−e)+(y−b)=r・・・式11
    =d×e・・・式12
    (2a+2e−d)×y−2x×y+b×d=0・・・式13
    a:電子部品の樹脂部の側面端から最外部にある端子部の中心点までのX軸方向の距離
    b:電子部品の樹脂部の上面端から最外部にある端子部の中心点までのY軸方向の距離
    e:電子部品の樹脂部の側面から収納部側面までの軸方向の距離
    r:端子部の半径R+収納部内面との設定間隔s
    t:電子部品の樹脂部の下面から上面までの厚み
  2. 側壁と底面で形成されたエンボス状の収納部(1)をその長手方向に沿って一定間隔で設けたテープ状の電子部品搬送用のキャリアテープにおいて、電子部品(2)が箱状の樹脂部とこの樹脂部の底面から露出した球状の端子部(3)を有し、収納部(1)の底面周縁からその底面中心方向には収納部の深さ寸法を増やすような緩やかな縦断面曲線状の傾斜部が設けられ、電子部品(2)の樹脂部底面端縁を傾斜部で保持した際、端子部(3)の外表面と傾斜部との間に0.063mmを超え1mm未満の隙間(s)があり、前記傾斜部の縦断面曲線を下記式2の曲線とすることにより、端子部(3)の外表面の曲線と傾斜部の曲線の傾斜角が近似しているキャリアテープ。
    =k×(2d−x)×x・・・式2
    k:x軸方向の径(長径)とy軸方向の径(短径)の比
    dは、次の連立方程式の解
    (x−a−e)+(y−b)=r・・・式11
    =k×(2d−e)×e・・・式21
    (k×d−a−e)×y+(1−k)×x×y+b×k×x−b×d×k=0・・・式22
  3. 側壁と底面で形成されたエンボス状の収納部(1)をその長手方向に沿って一定間隔で設けたテープ状の電子部品搬送用のキャリアテープにおいて、電子部品(2)が箱状の樹脂部とこの樹脂部の底面から露出した球状の端子部(3)を有し、収納部(1)の底面周縁からその底面中心方向には収納部の深さ寸法を増やすような緩やかな縦断面曲線状の傾斜部が設けられ、電子部品(2)の樹脂部底面端縁を傾斜部で保持した際、端子部(3)の外表面と傾斜部との間に0.063mmを超え1mm未満の隙間(s)があり、前記傾斜部の縦断面曲線を下記式3の曲線とすることにより、端子部(3)の外表面の曲線と傾斜部の曲線の傾斜角が近似しているキャリアテープ。
    傾斜部の縦断面曲線が式3の曲線である請求項1記載のキャリアテープ。
    =−k×(2d−x)×x・・・式3
    k:x軸方向の径(長径)とy軸方向の径(短径)の比
    dは、次の連立方程式の解
    (x−a−e)+(y−b)=r・・・式11
    =−k×(2d−e)×e・・・式31
    (k×d+a+e)×y−(1+k)×x×y+b×k×x−b×d×k=0・・・式32
  4. 収納部の底部に電子部品検査用窓が設けられている請求項1ないし請求項3のいずれか一つに記載のキャリアテープ。
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