JP5380956B2 - 基板固定パレット及び基板加工装置 - Google Patents

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Description

本発明は基板固定パレット及び基板加工装置に係り、特にルータビットによる基板加工に用いて好適な基板固定パレット及び基板加工装置に関する。
近年、電子機器の小型化・高性能化にともない電子部品を高密度実装したプリント基板の需要が高まっている。このプリント基板は電子機器の形状に対応した複雑な形状を有している場合が多い。また、例えば電子機器が携帯電話機である場合には、携帯電話機の種々の形態に対応して種々のプリント基板を作製する必要がある。
しかしながら、電子部品の自動実装を行う場合、プリント基板の形状毎に実装機の仕様を変更するのでは設備コストが上昇してしまう。このため、既定の矩形状を有する多数個取り基板を用意し、この多数個取り基板に複数個の電子機器に対応したプリント基板を作製することが行なわれている。
この際、多数個取り基板は矩形であり、またプリント基板は電子機器に対応した形状であるため、必然的に多数個取り基板にはプリント基板の外周に枠状の不要部分(以下、枠状不要部という)が発生する。よって、プリント基板を電子機器に実装する際、枠状不要部とプリント基板とを分離させる作業が必要となる。
多数個取り基板からプリント基板を分離させる方法としては、プリント基板の外周で切断予定の場所に溝を形成すると共に、一部にプリント基板と枠状の不要部分とを接続する接続部を形成しておく。そして、矩形状とされた多数個取り基板に状態でこれに形成された複数のプリント基板のそれぞれに電子部品を自動実装した後、プリント基板を携帯電話等の電子機器に搭載する際に接続部を除去する。これにより、プリント基板は枠状不要部から分離されて個片化し、電子機器に搭載される。
接続部を除去する具体的な方法としては、(1)接続部を手割り作業にて分割する手分割方法、(2)切断用の金型治具を用いプレス装置により接続部を除去する金型分割方法、(3)ルータビットにより接続部を切断するルータビット分割方法等が知られている。
しかしながら(1)の手割り作業では、人が作業することによる労力と作業時間が生産性の点から大きな障害となってしまう。また、(2)のプレス装置による切断方法は生産性の向上は図れるものの、各種形状の実装後のプリント基板に対して専用の高価な金型を製作する必要があり、設備対応に掛かるコストアップは避けられない。
これに対して(3)のルータビット方式は、切断時の生産性が高く、また必要な設備コストも低く抑えられるため、プリント基板と枠状不要部との分割処理に広く用いられている(特許文献1参照)。このルータビット方式を用いてプリント基板と枠状不要部とを分割する場合、多数個取り基板は基板固定パレットと称せられる治具に装着した上でプリント基板加工装置(以下、基板加工装置という)に装着されて分割処理が行われる。よって、ルータビットによる接続部の切断の際、多数個取り基板は基板固定パレットに固定されて変位することがないため、精度の高い分割処理を行うことができる。
特開2002−178295号公報
ところで、ルータビット方式を用いてプリント基板と枠状不要部とを分割する際、ルータビットが接続部を切断するため、塵埃となる切断粉が発生する。この切断粉は、特許文献1に開示されているように、集塵ダクトにより吸引されることによりプリント基板及び基板固定パレットにこの切断粉が付着することを防止している。
しかしながら、従来では基板固定パレットの底面は面一な形状となっており、また基板固定パレットは基板加工装置の載置台上(集塵ダクトの上部)に配設されるため、集塵ダクトにより切断粉が吸引される際に切断粉が基板固定パレットの底面と基板加工装置の載置台との間に入り込み、基板固定パレットの底面に付着してしまうという問題点があった。
一般に、分割されたプリント基板は、プリント基板を電子機器に実装する実装ラインまで基板固定パレットに装着された状態で搬送され、実装ラインにおいて基板固定パレットからプリント基板が取り出され、電子機器への実装処理が行われる。この際、基板固定パレットの底面に切断粉が付着していると、この切断粉がプリント基板や電子機器に付着するおそれがある。このように切断粉がプリント基板や電子機器に付着すると、プリント基板或いは電子機器に搭載された各種回路や電子素子に動作不良が発生するおそれがある。
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、基板固定パレットに対する切断粉の付着を防止しうる基板固定パレット及び基板加工装置を提供することを目的とする。
上記の課題は、本発明の第1の観点からは、被加工物となる基板が固定される本体部を有し、加工時に発生する切断粉を吸引する集塵装置に装着される基板固定パレットであって、前記本体部は前記基板を固定するための蓋体を有し、前記本体部と前記蓋体との間に前記集塵装置の吸引風が流れる間隙が設けられ、前記間隙の外側は前記蓋体の側辺側の外気に接続され、前記間隙の内側は前記集塵装置に接続される基板固定パレットにより解決することができる。
また上記の課題は、本発明の第2の観点からは、加工工具を用いて被加工物となる基板を加工する加工装置本体と、前記基板が固定された基板固定パレットが装着される装着台と、加工時に発生する切断粉を吸引する集塵装置とを有する基板加工装置であって、前記装着台にスペーサを設けることにより、該装着台の表面に対して前記基板固定パレットを離間させ、前記集塵装置の吸引風が流れる通風路を形成し、前記基板固定パレットを、前記被加工物となる基板が固定される本体部と、前記本体部に設けられ前記基板を固定するための蓋体とを有する構成とし、前記本体部と前記蓋体との間に前記集塵装置の吸引風が流れる間隙を設け、かつ、前記本体部に前記間隙と前記通風路とを連通する連通路を設けた基板加工装置により解決することができる。
本発明によれば、基板の分割時に基板固定パレットに切断粉が付着することを防止できる。
次に、本発明を実施するための最良の形態について図面と共に説明する。
図1は本発明の一実施例である基板固定パレット20A及びこれが装着される基板加工装置1を示している。また図2、図3、及び図8は、基板固定パレット20Aを拡大して示している。
先ず、基板加工装置1及び基板固定パレット20Aの説明に先立ち、説明の便宜上、基板固定パレット20Aに装着され基板加工装置1により加工される被加工物となる多数個取り基板40について説明する。図5は、被加工物となる多数個取り基板40の一例を示している。
多数個取り基板40は、3枚のプリント基板41を内部に形成した構成とされている。各プリント基板41には、別工程において予め電子素子等が実装されている。この電子素子の自動実装を可能するため、多数個取り基板40は既定の矩形形状とされている。このように多数個取り基板40は矩形形状とされているが、プリント基板41は電子機器に対応した形状とされている。このため、必然的に多数個取り基板40にはプリント基板41の外周に枠状の不要部分(以下、枠状不要部44という)が発生する。
このプリント基板41の外周で、枠状不要部44との境界部分には分離溝43が形成されている。この分離溝43はプリント基板41の全周に形成されているのではなく、一部において接続部42が形成されている。即ち、プリント基板41は、接続部42により分離溝43と連結した構成となっている。この接続部42の強度は、プリント基板41に対して電子素子等の実装処理を行う際、プリント基板41が枠状不要部44から分離しない強度を有するよう設定されている。
図1に示した基板加工装置1は、図6に示すように、この接続部42をルータビット6により切断し除去することにより、プリント基板41と枠状不要部44とを分離させる装置である。ルータビット6は軸状の本体部の外周に硬質刃が形成されており、高速回転することにより被加工物に対して溝加工を行うものである。このルータビット6を図6に示すように分離溝43内に挿入し、これを図中矢印方向に移動することにより接続部42を除去することができる。
図5に示すように、接続部42はプリント基板41の外周の複数個所に形成されている。基板加工装置1は、この全ての接続部42をルータビット6により除去することにより、プリント基板41と枠状不要部44とを分割する。
次に、基板加工装置1について説明する。基板加工装置1は、大略すると基台2、加工装置本体3、集塵装置4A、吸引装置10、及び制御装置12等により構成されている。
加工装置本体3は、ルータヘッド5、ルータビット6、及びルータ移動装置7等により構成されている。ルータヘッド5は内部にモータが配設されており、このモータの回転軸の下端部にはルータビット6が配設されている。よって、ルータビット6は、ルータヘッド5により回転される。このモータはルータコントローラ13に接続されており、またルータコントローラ13は制御装置12に接続されている。
ルータ移動装置7は、ルータヘッド5を支持すると共にこれを3次元的に移動させる機能を奏するものである。このルータ移動装置7は、内部にルータヘッド5を移動するための駆動手段が設けられている。この駆動手段としては、モータ、エアシリンダー、油圧シリンダー等の種々の駆動手段を適用することが可能である。本実施例では、モータを用いてルータヘッド5を移動させる構成としている。
上記のルータヘッド5に設けられたモータは、ルータコントローラ13を介して制御装置12に接続されている。また、ルータ移動装置7に設けられたモータは、移動装置コントローラ14を介して制御装置12に接続されている。制御装置12は、基板加工装置1の全体的な動作を統括的に制御するものである。この制御装置12は、予め多数個取り基板40の形状データ(接続部42の位置データ、分離溝43の位置データを含む)が格納されており、この形状データに基づき各コントローラ13,14を駆動制御する。
集塵装置4Aは、装着台8、集塵ノズル9、及び吸引装置10等により構成されている。装着台8は、後述する基板固定パレット20Aを上部に装着するものである。この装着台8は、集塵ノズル9の上端部に配設されている。この集塵ノズル9は、図中上端部が開口した略四角錐形状とされており、また下端部はダクト11に接続されている。また、上記の装着台8には開口部8aが形成されているが、この開口部8aと集塵ノズル9の上端部は連通した構成となっている。
ダクト11は、基台2に沿って図中右方向に延出して吸引装置10に接続されている。よって、吸引装置10が駆動することにより、ルータビット6が接続部42を切断する際に発生する切断粉は、集塵ノズル9から吸引され除去される。また、吸引装置10は制御装置12に接続されており、この制御装置12により駆動制御される構成とされている。尚、基板固定パレット20A内における切断粉の具体的な除去経路については、説明の便宜上、後述するものとする。
次に、図2、図3、及び図7を用い、基板固定パレット20Aについて説明する。図2(A)は基板固定パレット20Aの平面図、図2(B)は基板固定パレット20Aの正面図、図2(C)は基板固定パレット20Aの右側面図、図3は基板固定パレット20Aの底面図である。また、図7は、基板固定パレット20Aが開蓋した状態を示している。尚、図7に示す基板固定パレット20Aは他の図に示す基板固定パレット20Aに対して細部構成において若干の相違点を有しているが、実質的に同一の構成のものである。
基板固定パレット20Aは、大略するとパレット本体21と蓋体22とにより構成されている。パレット本体21と蓋体22は蝶番23により接続されており、蓋体22はパレット本体21に対して開閉できる構成となっている。また、蓋体22において、蝶番23の配設された側辺と対向する側辺にはマグネット27が配設されている。この蓋体22は、基板40の上面を全体的に覆う構造となっており、基板40の固定だけでなく、基板40の保護カバーとして機能する。
このマグネット27はパレット本体21に配設された磁性材よりなる固定部(図示せず)に磁力により結合する構成とされている。これにより、蓋体22はパレット本体21にマグネット27の磁力により固定される。また、マグネット27の磁力以上の力で蓋体22を開蓋方向に付勢することにより、パレット本体21に対して蓋体22を開蓋することができる。
図2は、多数個取り基板40(図中、一点鎖線で示す)をパレット本体21上に装着し、蓋体22を閉蓋した状態を示している。パレット本体21には多数個取り基板40に形成されたプリント基板41に対応した複数の凹部24,25が形成されている。プリント基板41に搭載された電子素子等は基板表面から突出しているが、凹部24,25内に収納されるため多数個取り基板40を基板固定パレット20A内に確実に収納することができる。
また、パレット本体21には複数のスペーサ突起28が形成されており、蓋体22が閉蓋された際、このスペーサ突起28が多数個取り基板40を蓋体22に向け押圧することにより、多数個取り基板40は基板固定パレット20A内に固定される。また、閉蓋状態において、スペーサ突起28の高さ分だけパレット本体21と蓋体22との間には、図4に示されるように間隙29(例えば、0.2〜1.0mmの間隔)が形成される。
この間隙29から空気を吸引することにより、間隙29は吸引風の流路を形成する。また間隙29の大きさ(高さ)は、ルータビット6により接続部42を切断する際に発生する切断粉の大きさよりも大きく設定されている。これにより、基板固定パレット20Aの上側で発生した切断粉を吸引することが可能となる。尚、図4では図示の便宜上、多数個取り基板40の図示を省略している。
また、パレット本体21の所定位置(本実施例では凹部25の内部位置)には、パレット本体21を貫通する連通孔26が形成されている。よって、この連通孔26は、図3に示すように、パレット本体21の底面37に開口した構成となっている。この連通孔26を設けることにより、基板固定パレット20Aを装着台8に装着した際、集塵ノズル9は連通孔26を介して基板固定パレット20Aの内部と連通した構成となる。
更に、パレット本体21の両側部(図2(A)における左右の側部)には、本体用把持部31が設けられている。この本体用把持部31は、基板固定パレット20Aを装着台8に装着脱する際に使用される。
蓋体22は、前記のようにパレット本体21に対して開閉可能な構成となっている。この蓋体22は、複数のルータ用孔30が形成されている。このルータ用孔30の形成位置は、多数個取り基板40を装着した状態で蓋体22を閉蓋した際、多数個取り基板40が有する接続部42の形成位置と対応するよう構成されている。即ち、蓋体22を閉蓋した状態において、多数個取り基板40の接続部42はルータ用孔30から露出した状態となる。また、ルータ用孔30は、前記した基板加工装置1のルータビット6が挿入され、かつ接続部42を切断できる大きさで形成されている。
更に、蓋体22の両側部(図2(A)における左右の側部)には、蓋体用把持部32が設けられている。この蓋体用把持部32は、蓋体22を開閉蓋する際に使用される。
ここで、パレット本体21の底面37に注目する。本実施例に係る基板固定パレット20Aは、図3に示されるように、四隅位置に脚部36が形成されると共に各脚部36の間に脚部底面よりも窪んだ溝部が形成された構成とされている。この溝部は、基板固定パレット20Aを装着台8に装着した際、基板固定パレット20Aの外部と集塵ノズル9とを連通する通路として機能する(以下、この溝部を通風路38という)。
通風路38は、基板固定パレット20Aを装着台8に装着した際、装着台8の表面に対して高さ0.2〜1.0mmの間隙を形成するよう構成されている。この間隔は、ルータビット6により接続部42を切断する際に発生する切断粉の大きさよりも大きく設定する必要がある。また、通風路38の長手方向の長さは、脚部36の強度を低下させない範囲において任意に設定することができる。
また、本実施例では、通風路38は各辺に一つのみ形成した例を示しているが、これを分割して各辺に複数の通風路38を形成する構成としてもよい。更に、本実施例では通風路38の断面形状を図4に示すように、装着台8の上面に対して均一な高さを有する形状としたが、通風路38の上面を傾斜面とし、外部から内側に向け通路面積が狭くなるよう構成しても、逆に外部から内側に向けて通路面積が広くなるよう構成してもよい。このように、通風路38の形状を適宜変化させることにより、後述する吸引風の流れを調整することが可能となる。
続いて、上記構成とされた基板固定パレット20Aを基板加工装置1に装着し、ルータビット6を用いて多数個取り基板40の接続部42を削除するとき発生する切断粉の挙動について説明する。
多数個取り基板40が装着された基板固定パレット20Aを基板加工装置1に装着すると、制御装置12はルータコントローラ13を介してルータヘッド5を起動してルータビット6を回転させると共に、移動装置コントローラ14を介してルータ移動装置7を駆動し、ルータビット6により多数個取り基板40の接続部42を切断する処理を開始させる。また、これに伴い制御装置12は吸引装置10を起動し、これによりダクト11を介して集塵ノズル9より切断粉の吸引処理を開始する。
基板加工装置1による接続部42の除去処理は、具体的には次のように行なわれる。先ず、制御装置12は予め記憶している多数個取り基板40の形状データより、除去しようとする接続部42を選定する。続いて、除去しようとする接続部42の位置データを読み込み、ルータ移動装置7を駆動することにより、ルータビット6を除去しようとする接続部42の上部位置まで移動させる。
続いて、制御装置12はルータ移動装置7を駆動し、ルータビット6を基板固定パレット20Aに形成されたルータ用孔30を介して除去しようとする接続部42の近傍の分離溝43に挿入する。図6は、このようにして分離溝43にルータビット6が挿入された状態を拡大して示す図である。
続いて、制御装置12はルータビット6が図6に矢印で示す方向に移動するようルータ移動装置7を移動制御する。これにより、多数個取り基板40に形成された接続部42は、ルータビット6により切断される。制御装置12はルータ移動装置7を駆動制御することにより、この切断処理を全ての接続部42に対して実施する。
そして、全ての接続部42が除去されることにより、複数(本実施例の場合は3枚)のプリント基板41は枠状不要部44から分離される。しかしながら、蓋体22が閉蓋されている状態では、プリント基板41及び枠状不要部44は固定された状態を維持しており、基板固定パレット20A内で移動するようなことはない。
ところで、上記のようにルータビット6により接続部42を切断する際、塵埃となる切断粉が発生する。この切断粉は、吸引装置10が駆動することにより発生する吸引風に乗って集塵ノズル9に吸引され、ダクト11を介して吸引装置10から排出される(排出装置については図示せず)。
ここで、図4を用いて、本実施例に係る基板固定パレット20Aを用いた場合、基板固定パレット20Aに発生する吸引風の流れについて説明する。
本実施例に駆る基板固定パレット20Aは、前記のようにスペーサ突起28が設けられているためパレット本体21と蓋体22との間に間隙29が形成されている。この間隙29の間隔(高さ)は、接続部42を切断するときに発生する切断粉の形状よりも大きく設定されている。
また、間隙29の外側は外気に接続され、かつ、内側はパレット本体21に形成された連通孔26及び装着台8に形成された開口部8aを介して集塵ノズル9に接続されている。よって、吸引装置10が駆動することにより発生する吸引風は、間隙29、連通孔26、及び開口部8aを通り集塵ノズル9に流入する経路となる(この吸引風の流れを図4に破線の矢印で示す)。
このため、ルータビット6による接続部42の切断処理中に、パレット本体21と蓋体22との間に切断粉が侵入したとしても、この切断粉を間隙29を流れる吸引風により確実に集塵ノズル9に排出することができる。
一方、本実施例に係る基板固定パレット20Aは、パレット本体21の底面37側に通風路38が形成されている。この通風路38の間隔(高さ)は、接続部42を切断するときに発生する切断粉の形状よりも大きく設定されている。
また、通風路38の外側は外気に接続され、かつ内側は装着台8に形成された開口部8aを介して集塵ノズル9に接続されている。よって、吸引装置10が駆動することにより発生する吸引風は、通風路38及び開口部8aを通り集塵ノズル9に流入する経路となる(この吸引風の流れを図4に実線の矢印で示す)。
このため、ルータビット6による接続部42の切断処理中に、パレット本体21の底面37(具体的には、パレット本体21と装着台8との間)に切断粉が侵入したとしても、この切断粉を通風路38を流れる吸引風により確実に集塵ノズル9に排出することができる。
上記のように本実施例に係る基板固定パレット20Aを用いて、吸引風の流路を形成することにより、ルータビット6による接続部42の切断処理中に発生する切断粉が基板固定パレット20Aに残留することを防止することができる。
よって、プリント基板41が電子機器に実装される実装ラインに接続部42の切断処理が終了した基板固定パレット20Aを搬入し、基板固定パレット20Aからプリント基板41が取り出されたとしても、基板固定パレット20Aに切断粉は付着していないため、プリント基板41や電子機器に切断粉が付着するようなことはない。これにより、プリント基板及び電子機器の信頼性を高めることができる。
図8は、上記した実施例の変形例を示しており、基板加工装置の集塵装置4B近傍を拡大して示している。尚、図8において、図1乃至図7に示した構成と対応する構成については同一符号を付し、その説明を適宜省略する。
図2乃至図4を用いて先に説明した実施例では、基板固定パレット20Aのパレット本体21に溝を形成することにより通風路38を設け、これによりパレット本体21の底面37側にも吸引風を流し、切断粉がパレット本体21の底面37に付着しないよう構成した。
これに対して本実施例では、装着台8の上面に通用路用スペーサ45を設けた構成としている。また、本実施例で用いる基板固定パレット20Bは、図2乃至図4に示した基板固定パレット20Aと異なり、通風路38を構成する溝が形成されていない。
基板固定パレット20Bを装着台8に装着する際、基板固定パレット20Bは装着台8に配設された通用路用スペーサ45の上部に装着される。即ち、装着台8に装着された状態において、基板固定パレット20Bは通用路用スペーサ45の上に載置された状態となる。
このため、装着台8の表面と基板固定パレット20Bの底面とは離間された状態となり、この離間部分は吸引風が流れる通風路48となる。この通風路48の間隔(高さ)は、前記した通風路38と同様に、接続部42を切断するときに発生する切断粉の形状よりも大きく設定されている。
また、通風路48の外側は外気に接続され、かつ内側は装着台8に形成された開口部8aを介して集塵ノズル9に接続されている。よって、吸引装置10が駆動することにより発生する吸引風は、通風路48及び開口部8aを通り集塵ノズル9に流入する経路となる(この吸引風の流れを図8に実線の矢印で示す)。
このため、ルータビット6による接続部42の切断処理中に、パレット本体21の底面37(具体的には、パレット本体21と装着台8との間)に切断粉が侵入したとしても、この切断粉は通風路48を流れる吸引風により確実に集塵ノズル9に排出することができる。
このように、装着台8に通用路用スペーサ45を設けた構成としても、ルータビット6による接続部42の切断処理中に発生する切断粉が基板固定パレット20Bに残留することを防止することができる。
以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は上記した特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能なものである。
図1は、基板加工装置の構成図である。 図2は、本発明の一実施例である基板固定パレットを示しており、(A)は平面図、(B)は正面図、(C)は右側面図である。 図3は、本発明の一実施例である基板固定パレットを示す底面図である。 図4は、本発明の一実施例である基板加工装置の集塵装置近傍を拡大して示す図である。 図5は、基板加工装置で加工される被加工物の一例を示す平面図である。 図6は、ルータビットにより接続部を切断する様子を示す図である。 図7は、本発明の一実施例である基板固定パレットの開蓋状態を示す斜視図である。 図8は、基板加工装置の変形例の集塵装置近傍を拡大して示す図である。
符号の説明
1 基板加工装置
2 基台
3 加工装置本体
4A,4B 集塵装置
6 ルータビット
7 ルータ移動装置
8 装着台
9 集塵ノズル
10 吸引装置
20A,20B 基板固定パレット
21 パレット本体
22 蓋体
26 連通孔
28 スペーサ突起
30 ルータ用孔
36 脚部
37 裏面
38,48 通風路
40 多数個取り基板
41 プリント基板
42 接続部
43 分離溝
44 枠状不要部
45 通用路用スペーサ

Claims (6)

  1. 被加工物となる基板が固定される本体部を有し、加工時に発生する切断粉を吸引する集塵装置に装着される基板固定パレットであって、
    前記本体部は前記基板を固定するための蓋体を有し、
    前記本体部と前記蓋体との間に前記集塵装置の吸引風が流れる間隙が設けられ
    前記間隙の外側は前記蓋体の側辺側の外気に接続され、前記間隙の内側は前記集塵装置に接続される基板固定パレット。
  2. 前記本体部は、底面に前記集塵装置の吸引風が流れる通風路を備える請求項1記載の基板固定パレット。
  3. 前記本体部は、前記間隙と前記通風路を連通する連通路を有する請求項1又は2記載の基板固定パレット。
  4. 加工工具を用いて被加工物となる基板を加工する加工装置本体と、
    前記基板が固定された基板固定パレットが装着される装着台と、
    加工時に発生する切断粉を吸引する集塵装置とを有する基板加工装置であって、
    前記装着台にスペーサを設けることにより、該装着台の表面に対して前記基板固定パレットを離間させ、前記集塵装置の吸引風が流れる通風路を形成し、
    前記基板固定パレットを、前記被加工物となる基板が固定される本体部と、前記本体部に設けられ前記基板を固定するための蓋体とを有する構成とし、
    前記本体部と前記蓋体との間に前記集塵装置の吸引風が流れる間隙を設け、
    かつ、前記本体部に前記間隙と前記通風路とを連通する連通路を設けた基板加工装置。
  5. 前記装着台は、前記基板固定パレットを着脱可能な構成としてなる請求項4記載の基板加工装置。
  6. 前記加工工具はルータビットである請求項4又は5記載の基板加工装置。
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