JP5424969B2 - 基板の搬送装置及び搬送方法 - Google Patents

Description

この発明は基板を電子部品が実装される実装位置から、次工程に受け渡す払い出し位置まで搬送する基板の搬送装置及び搬送方法に関する。

一般に、基板に半導体チップなどの電子部品を実装する場合、基板を搬送レールに沿って搬送して実装位置で位置決めする。実装位置に位置決めされた基板はクランパによって移動不能にクランプされた後、その上面に電子部品が実装される。電子部品が実装された基板はクランプ状態が解除されてから、次工程に受け渡すための受け渡し位置まで搬送される。

特許文献１には電子部品実装装置における基板搬送装置が示されている。この基板搬送装置は基板をコンベアベルトによって搬送するとともに、搬送される基板をガイドレールによってガイドするようになっている。上記基板が実装位置まで搬送されると、この基板はリフト部材によって上記コンベアベルトから持ち上げられて抑え板の下面に押圧される。それによって、基板は上記リフト部材と抑え板とで位置決めクランプされる。

その状態で、上記基板の所要の位置に電子部品が実装される。このとき、基板はバックアッププレートに植設された多数のバックアップピンによってバックアップされる。それによって、基板に電子部品を実装するとき、基板が下方へ撓むのを阻止するようにしている。

特開２００９−７６６１７号公報

ところで、特許文献１に示された搬送装置は、実装位置に搬送された基板をクランプする際、リフト部材によって基板をコンベアベルトから浮上させ、この基板の上面を抑え板の下面に押圧するようにしている。

通常、上記リフト部材の上下駆動はシリンダによって行なわれるため、上記基板を上記コンベアベルトから押し上げる押し上げ量（距離）は一定、つまりシリンダのストロークによって設定されている。

そのため、上記コンベアベルトによって搬送される基板が厚さの異なる品種に変更になった場合、上記リフト部材によって押し上げられた基板の上面の上記抑え板の下面に対する押圧状態が変化することになるから、基板を確実にクランプすることができないということがある。

たとえば、基板の厚さが最初に設定された厚さよりも薄くなると、この基板が上記抑え板の下面に対して確実に圧接しなくなるから、基板のクランプ状態が不十分になるということがある。

逆に、基板の厚さが最初に設定された厚さよりも厚くなると、この基板が上記抑え板の下面に対して強く圧接し過ぎることになるから、基板がガラス製の場合には割れが生じるということになる。

したがって、従来は基板の厚さが変更になる度にシリンダを異なるストロークのものに交換しなければならないということがあったので、その交換作業に手間が掛かり、生産性の低下を招くということがあった。

この発明は、基板を実装位置に搬送してクランプするときに、その基板の厚さに係らずにほぼ一定の押圧力で基板をクランプできるようにした基板の搬送装置及び搬送方法を提供することにある。

この発明は、基板に電子部品を実装する実装位置と、電子部品が実装された基板を払い出す払い出し位置との間で上記基板を搬送するステージユニットを備えた基板の搬送装置であって、
上記ステージユニットは、
上記基板の搬送方向に沿って駆動可能に設けられたベース部材と、
このベース部材の上面に設けられた実装ステージと、
上記ベース部材に上下方向に駆動可能に設けられ上記電子部品が実装される上記基板の搬送方向と交差する幅方向の両側部を支持するステージレールと、
上記ベース部材に設けられ上記ステージレールを上下方向に駆動する上下駆動手段と、
上記ステージレールに対して上下方向に移動可能かつ下降方向に弾性的に付勢されて設けられ上記実装位置で上記基板に上記電子部品を実装するとき、上記ステージレールが上記上下駆動手段によって下降方向に駆動されてこのステージレールに支持された上記基板が上記実装ステージに受け渡されると、この基板の側部上面を弾性的に押圧して上記実装ステージにクランプするクランパと
によって構成されていることを特徴とする基板の搬送装置にある。

上記上下駆動手段は、上記ベース部材に設けられたカム機構と、このカム機構によって上下方向に駆動される上下可動部材とによって構成されていて、
上記上下可動部材の上面には、上記ステージレールと、上記クランパを上下方向に移動可能にガイドするガイド部材とが設けられ、
上記上下可動部材と上記クランパとの間にはこのクランパを下降方向に弾性的に付勢するばねが張設されていることが好ましい。

上記実装ステージには、この実装ステージに保持された上記基板を加熱する加熱手段が設けられていることが好ましい。

上記基板を搬送するとともに、上記実装位置と上記払い出し位置との間で分断された搬送レールを有し、
この搬送レールの分断された箇所で上記ステージユニットが往復駆動可能に設けられていることが好ましい。

この発明は、所定方向に搬送される基板の搬送方向と交差する幅方向の両端部を支持するステージレール、このステージレールによって支持された基板が受け渡される実装ステージ及び実装ステージに受け渡された基板を保持するクランパを有し、実装位置に搬送された上記基板を上記クランパによって上記実装ステージに保持して電子部品を実装する電子部品の実装方法であって、
上記基板に上記電子部品を実装するときに、上記ステージレールと上記クランパを下降させて上記基板を上記ステージレールから上記実装ステージに受け渡してから、上記クランパによって上記基板を弾性的に押圧して上記実装ステージにクランプすることを特徴とする電子部品の実装方法にある。

この発明によれば、実装位置に搬送された基板に電子部品を実装するときに、基板を支持したステージレールとクランパを下降させて基板をステージレールから実装ステージに受け渡してから、クランパによって基板を弾性的に押圧して実装ステージにクランプするようにした。

そのため、基板はクランパによって実装ステージに弾性的に押圧されるから、基板の厚さが変化しても、基板を実装ステージに押圧し過ぎたり、押圧力が不足して確実にクランプできなくなるのを防止することができる。

この発明の一実施の形態を示す搬送装置の平面図。 図１に示す搬送装置の正面図。 図１に示す搬送装置の側面図。 上下可動部材が上昇位置に駆動された状態を示す上下駆動手段を正面図。 上下可動部材が下降位置に駆動されてクランパが基板をクランプした状態を示す上下駆動手段の正面図。

以下、この発明の一実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図1は搬送装置を示す平面図であって、図２は正面図である。この搬送装置は所定間隔で平行に離間対向して配置された一対の搬送レール1を備えている。この搬送レール１の上面の幅方向内方には凹部２が全長にわたって形成されている。

上記搬送レール１は、上流側部分１ａと下流側部分１ｂとに分断されていて、上流側部分１ａには図１に鎖線で示すように前工程からたとえば液晶表示装置に用いられる矩形状のガラス製の基板Ｗが供給される。そして、基板Ｗは前後方向の両端部を上記凹部２に係合させて支持されるようになっている。

上記搬送レール１の上流側部分１ａと下流側部分１ｂとに分断された間で、上記搬送レール１よりも下方の箇所には一対のガイドレール４が平行に敷設されている。このガイドレール４にはステージユニット５が往復駆動可能に設けられている。

上記ステージユニット５は矩形板状のベース部材６を有する。このベース部材６の下面には上記ガイドレール４に移動可能に係合した受け部７が設けられている。つまり、上記ベース部材６の下面には移動方向と交差する前後方向にそれぞれ２つの受け部７（前方のみ図示）が設けられている。この受け部７と上記ガイドレール４とでリニアモータを構成している。

したがって、上記ステージユニット５は上記搬送レール１の上流側部分１ａと下流側部分１ｂとの間で、上記ガイドレール４に沿って往復駆動可能となっている。

上記ベース部材６の上面には支持体８が設けられ、この支持体８の上面には平板状の断熱材９を介して実装ステージ１１が設けられている。この実装ステージ１１には後述するように上記搬送レール１の上流側部分１ａに供給された基板Ｗが受け渡されるようになっていて、上記実装ステージ１１には受け渡された基板Ｗを加熱する加熱手段としての複数のヒータ１２が設けられている。
なお、上記実装ステージ１１の上面の高さは、上記搬送レール１に保持される基板Ｗの下面よりも低い位置になるよう設定されている。

上記ベース部材６の移動方向である幅方向の両端部の上面にはそれぞれ上下駆動手段１４によって上下駆動されるステージレール１５が後述するように設けられている。上記上下駆動手段１４は図３に示すように上記ベース部材６の上面に軸線を実装ステージ１１の移動方向と交差する前後方向に沿わせて水平に設置された駆動シリンダ１６を有する。

上記駆動シリンダ１６はシリンダ１６ａ及びこのシリンダ１６ａの両端から一端部と他端部を突出させたロッド１６ｂを有し、このロッド１６ｂの一端部と他端部にはそれぞれカム体１７が連結されている。各カム体１７は、上記ベース部材６の上面に上記前後方向に沿って設けられたレール部材１８に移動可能に支持されている。

上記カム体１７のカム面１７ａにはローラ状のカムフォロア２２が当接している。このカムフォロア２２は帯板状の上下可動部材２１の下面に回転可能に設けられている。上記上下可動部材２１の幅方向の一端と上記ベース部材６の端面との間には一対の第１のばね２３が張設されていて、この第１のばね２３によって上記上下可動部材２１は上記カムフォロア２２が上記カム体１７のカム面１７ａに圧接する下方向に付勢されている。

したがって、上記駆動シリンダ１６が作動してロッド１６ｂが図３に矢印Ｒで示す方向に駆動されると、上記カム体１７が上記ロッド１６ｂに連動して上記カムフォロア２２が上記カム体１７のカム面１７ａの下死点から上死点へ移行する。それによって、上記上下可動部材２１が下降位置から上昇位置に変位するようになっている。
なお、図２は上記上下可動部材２１が上昇位置にある状態を示し、図３は上記上下可動部材２１が下降位置にある状態を示している。

図３に示すように、上記一対の上下可動部材２１の上面の、上記実装ステージ１１の前後方向の両端側に対応する位置にはそれぞれ支柱部材２４が立設されている。上記実装ステージ１１の前方と後方に位置する各一対の支柱部材２４には、それぞれ上記ステージレール１５の長手方向の一端と他端とが取付け固定されている。

一対のステージレール１５は、図１に示すように一対の搬送レール１と同じ間隔で設けられていて、その上面の幅方向の内方には上記搬送レール１と同様の凹部１５ａが形成されている。

図２に示すように、上記カムフォロア２２が上記カム体１７のカム面１７ａの上死点に移動した上昇位置では、一対のステージレール１５の上面は上記搬送レール１と同じ高さになる。図３に示すように上記カムフォロア２２がカム面１７ａの下死点に移動した下降位置では、一対のステージレール１５の上面は上記実装ステージ１１の上面よりも下方に位置するようになっている。

そして、上記ステージレール１５が上記搬送レール１と同じ高さにあるときに、この搬送レール１に供給された基板Ｗが図示しないプッシャなどの移載機構によって上記ステージレール１５に移載されるようになっている。そして、基板Ｗを受けた上記ステージレール１５が上昇位置から下降位置に変位すると、上記基板Ｗは上記ステージレール１５から上記実装ステージ１１の上面に受け渡されることになる。

上記実装ステージ１１の上面に受け渡された基板Ｗは図１に鎖線で示す一対のクランパ２７によって前後方向の両端部の上面が、上記前後方向と交差する幅方向の全長にわたって押圧されてクランプされる。

図２に示すように、上記クランパ２７の長手方向両端の下面には可動体２８の上端が連結固定されている。この可動体２８は上記上下可動部材２１の上面に立設されたガイド部材２９の側面に沿って上下方向に移動可能に支持されている。

上記可動体２８と上記上下可動部材２１の間には、この可動体２８を下降方向に付勢する第２のばね３１が張設されている。この第２のばね３１によって付勢された上記可動体２８は、上記上下可動部材２１の上面に設けられたストッパ３２によって下降位置が制限されている。つまり、上記可動体２８に取り付けられた上記クランパ２７の下降位置が制限されている。

それによって、上記上下駆動手段１４によって上記上下可動部材２１が上昇位置に位置決めされているとき、上記クランパ２７は上記ステージレール１５よりも上方に位置するよう設定されている。

したがって、上記ステージレール１５に上記搬送レール１の上流側部分１ａに供給された基板Ｗをスライドさせて移載するとき、上記クランパ２７によって基板Ｗの移載が邪魔されることがないようになっている。

基板Ｗを受けた上記ステージレール１５と上記クランパ２７とは、上記上下可動部材２１の上面に設けられている。そのため、上記上下可動部材２１が上記上下駆動手段１４によって上昇位置から下降方向に駆動されると、上記ステージレール１５と上記クランパ２７が上記上下可動部材２１とともに一体的に下降する。

それによって、上記ステージレール１５に保持された基板Ｗが上記実装ステージ１１の上面に受け渡された後、上記上下可動部材２１がさらに下降すると、上記クランパ２７が上記基板Ｗの前後方向の両端部の上面を押圧してクランプする。つまり、上記上下可動部材２１は、上記クランパ２７が基板Ｗの上面に接触してから、上記上下駆動手段１４によってさらに下降方向に駆動される。

上記クランパ２７が上端に取り付けられた上記可動体２８は、上記上下可動部材２１の上面に立設された上記ガイド部材２９に上下方向に移動可能に支持されている。

したがって、上記クランパ２７が上記基板Ｗの上面に接触してから、上記上下可動部材２１がさらに下降すると、上記クランパ２７に取り付けられた上記可動体２８は上記第２のばね３１を付勢力に抗して引き伸ばしながら、上記ガイド部材２９に沿って上昇方向に変位する。つまり、上記実装ステージ１１の上面に受け渡された基板Ｗは、上記クランパ２７によって弾性的にクランプされるようになっている。

なお、上記上下駆動手段１４の上下可動部材２１は、上述したように上記クランパ２７が上記実装ステージ１１の上面に載置された基板Ｗに接触してから、さらに下降方向に駆動される。したがって、実装ステージ１１上に移載された基板Ｗの厚さに係らず、上記クランパ２７は上記基板Ｗの上面を確実に弾性的に押圧するようになっている。

上記ステージユニット５の実装ステージ１１が上記搬送レール１の上流側部分１ａから基板Ｗを受けた後、この基板Ｗは上記クランパ２７によってクランプされる。基板Ｗをクランプすると、上記ステージユニット５は図１に矢印Ｘで示すように上記搬送レール１の上流側部分１ａから下流側部分１ｂに向かって駆動される。

上記ステージユニット５の上方には図示しない実装ユニットが設けられている。そして、上記ステージユニット５の実装ステージ１１にクランプされた基板Ｗが上記実装ユニットに対して所定の位置、つまり図１にＢで示す実装位置に位置決めされると、その基板Ｗの上面に上記実装ユニットによって電子部品が実装されるようになっている。

なお、基板Ｗに実装される電子部品の数は１つ或いは複数のいずれであってもよく、複数の電子部品が所定間隔で実装される場合には、その間隔に応じて上記ステージユニット５が間欠的に駆動される。

実装位置Ｂで基板Ｗに電子部品が実装され終わると、上記クランパ２７によって上記実装ステージ１１にクランプされた上記基板Ｗのクランプ状態が解除されてから、上記ステージユニット５が上記搬送レール１の下流側部分１ｂに向かって駆動される。

つまり、上記ステージユニット５は電子部品が実装された基板Ｗを上記搬送レール１の下流側部分１ｂを介して次工程に受け渡す受け渡し位置に位置決めされる。この受け渡し位置を図１にＤで示す。つまり、上記ステージユニット５は上記実装位置Ｂと受け渡し位置Ｄとの間で往復動されるようになっている。

つぎに、上記クランパ２７による基板Ｗのクランプ動作を図４と図５を参照しながら説明する。まず、搬送レール１の上流側部分１ａに供給された基板Ｗがステージユニット５のステージレール１５に受け渡される。このとき、図４に示すようにクランパ２７が設けられた上下可動部材２１は上下駆動手段１４によって上昇位置にある。

したがって、基板Ｗを搬送レール１の下流側部分１ｂからステージレール１５に受け渡す際、上記クランパ２７が邪魔になることがない。つまり、クランパ２７の下面と、基板Ｗを受けるステージレール１５の凹部１５ａの下面とには図４にＴで示す間隔が生じている。

基板Ｗがステージユニット５のステージレール１５に受け渡されると、この基板Ｗは実装位置Ｂで電子部品を実装する前に、クランパ２７によって実装ステージ１１に対してクランプされる。

上記基板Ｗを上記実装ステージ１１にクランプするためのクランパ２７は、上下駆動手段１４によって上下駆動される上下可動部材２１の上面に設けられたガイド部材２９に、可動体２８を介して上下方向に移動可能に、しかも第２のばね３１によって下降方向に弾性的に付勢されて設けられている。

そのため、上記上下可動部材２１を上記上下駆動手段１４によって下降方向に駆動すれば、上記クランパ２７が基板Ｗの上面を押圧するから、この基板Ｗがクランプされることになる。

上記クランパ２７は第２のばね３１の付勢力に抗して相対的に上昇方向に弾性的に変位する。つまり、クランパ２７は、上下可動部材２１とともに下降するガイド部材２９に対して上昇しながら、上記基板Ｗをクランプすることになるから、基板Ｗはクランパ２７によって弾性的にクランプされる。

上記クランパ２７が基板Ｗを弾性的にクランプすることで、基板Ｗの厚さに係らず、その基板Ｗを実装ステージ１１に確実にクランプすることができる。つまり、品種の変更によって基板Ｗの厚さが変更になっても、上下駆動手段１４による上下可動部材２１の下降位置を変更するなどのことなく、その基板Ｗを上記クランパ２７によって確実にクランプすることができる。

基板Ｗに電子部品を実装する際、その実装を確実にしかも迅速に行なうために、基板Ｗは実装ステージ１１に設けられたヒータ１２によって加熱される。このヒータ１２には図示しないコードが接続され、このコードによって給電されるようになっている。そのため、コードに不要な応力が加わると、ヒータ１２との接続部分で損傷する虞がある。

しかしながら、上記ヒータ１２が設けられた実装ステージ１１はベース部材６に固定され、このベース部材６は上下方向に駆動されることがない。つまり、実装ステージ１１に基板Ｗをクランパ２７によってクランプしたり、そのクランプ状態を解除する際、実装ステージ１１は上下動させず、クランパ２７とステージレール１５を上下動させるようにしている。

そのため、実装ステージ１１を上下動させる場合のように、ヒータ１２に接続されたコードに応力が加わるのを防止できるから、コードがヒータ１２との接続部分で損傷するのを防止できる。

上記ベース部材６には、上記実装ステージ１１が断熱材９を介して設けられ、実装ステージ１１のヒータ１２の熱がベース部材６を伝導して放散され難いようにしている。上記断熱材９は比較的脆い材料が用いられているため、衝撃を与えると損傷する虞がある。

しかしながら、上記実装ステージ１１はベース部材６に上記断熱材９を介して固定的に設けられている。そのため、上記実装ステージ１１を上下動させる構成に比べ、上記断熱材９に衝撃が加わり難いから、上記断熱材９に衝撃を与えて損傷させるのを低減することができる。

なお、この発明は上記一実施の形態に限定されず、種々変形可能である。たとえば、ステージユニットに設けられて基板を保持する一対のステージレールのうち、一方のステージレールの両端に設けられた可動体を上下動可能に支持したガイド部材を、上記上下可動部材の上面で、基板Ｗの搬送方向と交差する前後方向、つまり上下可動部材の長手方向に沿って移動可能に設ける。そして、移動可能に設けられた上記ガイド部材を、たとえばねじ式の駆動機構などによって駆動できるようにする。

このような構成にすれば、一対のステージレールの間隔を調整することができるから、幅寸法の異なる基板であっても、一対のステージレールによって確実に支持することが可能となる。

なお、上記実施の形態では基板Ｗとして液晶表示装置に用いられる矩形状のガラス製の基板を例に挙げて説明したが、リードフレーム、ガラスエポキシ基板、フィルム基板などの基板の上面に半導体チップを実装するダイボンダ、フィリップチップボンダ、ワイヤボンダなどの搬送装置にも適用することができる。

１…搬送レール、５…ステージユニット、６…ベース部材、９…断熱材、１１…実装ステージ、１２…ヒータ（加熱手段）、１４…上下駆動手段、１５…ステージレール、１６…駆動シリンダ、２１…上下可動部材、２７…クランパ、２８…可動体、３１…第２のばね。

Claims (3)

1. 基板に電子部品を実装する実装位置と、電子部品が実装された基板を払い出す払い出し
   位置との間で上記基板を搬送するステージユニットを備えた基板の搬送装置であって、
   上記ステージユニットは、
   上記基板の搬送方向に沿って駆動可能に設けられたベース部材と、
   このベース部材の上面に設けられた実装ステージと、
   上記ベース部材に上下方向に駆動可能に設けられ上記電子部品が実装される上記基板の
   搬送方向と交差する幅方向の両側部を支持するステージレールと、
   上記ベース部材に設けられ上記ステージレールを上下方向に駆動する上下駆動手段と、
   上記ステージレールに対して上下方向に移動可能かつ下降方向に弾性的に付勢されて設
   けられ上記実装位置で上記基板に上記電子部品を実装するとき、上記ステージレールが上
   記上下駆動手段によって下降方向に駆動されてこのステージレールに支持された上記基板
   が上記実装ステージに受け渡されると、この基板の側部上面を弾性的に押圧して上記実装
   ステージにクランプするクランパと
   によって構成されていることを特徴とする基板の搬送装置。
2. 上記上下駆動手段は、上記ベース部材に設けられたカム機構と、このカム機構によって
   上下方向に駆動される上下可動部材とによって構成されていて、
   上記上下可動部材の上面には、上記ステージレールと、上記クランパを上下方向に移動
   可能にガイドするガイド部材とが設けられ、
   上記上下可動部材と上記クランパとの間にはこのクランパを下降方向に弾性的に付勢す
   るばねが張設されていることを特徴とする請求項１記載の基板の搬送装置。
3. 所定方向に搬送される基板の搬送方向と交差する幅方向の両端部を支持するステージレ
   ール、このステージレールによって支持された基板が受け渡される実装ステージ及び実装
   ステージに受け渡された基板を保持するクランパを有し、実装位置に搬送された上記基板
   を上記クランパによって上記実装ステージに保持して電子部品を実装する電子部品の実装
   方法であって、
   上記基板に上記電子部品を実装するときに、上記ステージレールと上記クランパを下降
   させて上記基板を上記ステージレールから上記実装ステージに受け渡してから、上記クラ
   ンパによって上記基板を弾性的に押圧して上記実装ステージにクランプすることを特徴と
   する電子部品の実装方法。

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