JP5426416B2 - 基板搬送装置、基板搬送方法および撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板搬送装置、撮像装置および基板搬送方法に関し、より特定的には、プリント基板や電子部品製造用ガラス基板などの基板を搬送する基板搬送装置、基板搬送方法および基板を基板搬送装置で搬送しつつその基板を撮影する撮像装置に関する。

例えばプリント基板の製造工程において、対象のプリント基板を搬送する搬送装置として一般にベルト式の搬送装置が利用される。しかし、プリント基板を搬送しつつ外観検査を行う際には、プリント基板の画像を撮影する必要から、ベルト式の搬送装置ではベルトのたわみや基板の反りなどが原因で撮影に必要な平面性が得られないことがある。そのような場合には平坦な吸着テーブルに基板を吸着してその吸着テーブルを移動させる搬送方式がとられる。しかしこの方式では吸着テーブル上から基板を取り出してからでないと次の基板を載せることができず、基板の移し替えに時間がかかり、搬送能力が低い。

また、ベルト式の搬送装置において、被搬送物に対して吸引力を付与しながら搬送できる搬送装置が特許文献１に提案されている。

特開２００７−３０２４０６号公報

特許文献１に記載の搬送装置においては、吸引力を付与する減圧室とベルトとが搬送時に擦れて塵埃が発生してしまう。そのため、プリント基板の製造や検査等の清浄さを要求される工程に用いるには問題があった。

また、ベルトとプーリの摩擦での駆動によって搬送しているので、搬送速度にムラが生じやすく、精密な搬送速度制御が要求される用途、例えば一定速度で搬送しつつ被搬送物の外観を撮影する撮像装置のような用途には利用できなかった。

そこで、本発明は、搬送する面の平面性を確保でき、塵埃が発生せず、清浄さが求められる工程にも使用可能で、かつ精密な搬送速度制御および位置制御が可能な基板搬送装置、基板搬送方法および撮像装置を提供することを目的としている。

かかる課題を解決する為に、請求項１に係わる発明は、吸着穴が形成され、被搬送物の搬送方向に沿って掛け渡されたベルトと、平坦な吸引面を有し、当該吸引面を前記ベルトに向けて配置された吸着台と、前記吸着台と前記ベルトとを相対的に近接離間させる近接離間機構と、前記吸着台を搬送方向に移動させる移動機構と、を備え、前記近接離間機構により前記吸着台と前記ベルトとを近接させ前記吸着台により吸引した状態で前記移動機構により前記吸着台を前記搬送方向に移動することで、前記ベルトおよび前記ベルト上の前記被搬送物を前記吸着台と一体として前記搬送方向に移動することを特徴とする基板搬送装置である。

請求項２に係わる発明は、請求項１に記載の基板搬送装置において、前記吸着台を移動方向に案内する案内機構をさらに備えたことを特徴とする。

請求項３に係わる発明は、請求項１または２に記載の基板搬送装置において、前記吸着台の前記ベルト側には、吸着孔が形成された吸引室が設けられ、該吸引室は吸引手段に接続されていることを特徴とする。

請求項４に係わる発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の基板搬送装置において、前記吸着台の表面は、通気性のある多孔質部材により構成されることを特徴とする。

請求項５に係わる発明は、吸着穴が形成されたベルトに被搬送物を載置する工程と、当該ベルトの裏面から吸着機構により吸引して前記ベルトと前記ベルト上の前記被搬送物とを吸着する工程と、前記吸着機構を搬送方向に駆動することにより、前記ベルトおよび前記ベルト上の前記被搬送物を前記吸着機構と一体として前記搬送方向に移動する工程と、前記吸着機構による吸引を解除する工程と、を備えたことを特徴とする基板搬送方法である。

請求項６に係わる発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の基板搬送装置と、前記基板搬送装置により搬送される基板の表面を撮像する撮像機構とを備えたことを特徴とする撮像装置である。

請求項１乃至５に記載の発明によれば、搬送する面の平面度を確保でき、塵埃が発生せず、清浄さが求められる工程にも使用可能で、かつ精密な搬送速度制御および位置制御が可能な基板搬送装置および基板搬送方法が提供できる。

請求項６に記載の発明によれば、搬送する面の平面度を確保でき、塵埃が発生せず、清浄さが求められる工程にも使用可能で、かつ精密な搬送速度制御および位置制御が可能な基板搬送装置により基板を搬送し、搬送中の基板を良好に撮影可能な撮像装置が提供できる。

本発明の一実施形態である撮像装置を示す側面図である。 図１に示した撮像装置１の動作を説明するための側面図である。 図２に示した撮像装置１の断面図である。 図１に示した撮像装置１の動作を説明するための側面図である。 図１に示した撮像装置１の動作を説明するための側面図である。

以下、図面を利用して本発明の一実施形態につき説明する。

図１において、撮像装置１は、プリント基板（以下、単に基板と称する）の製造工程において、前工程あるいは複数の基板を収納するカセットから供給される基板に対して、表面のクリーニングと、その表面に形成されている配線パターンの撮像を行い、後工程あるいはカセットへ送り出すものであって、撮像された画像から配線パターンの検査を行う外観検査装置の一部を構成する。

撮像装置１は、大きく分けて、被搬送物である基板２ａ，２ｂ，２ｃ（以後、これらを総称して基板２という）が載置されてこれらを図１中の左（上流側）から右（下流側）に搬送する搬送装置５と、その搬送装置５が搬送中の基板２に対して表面のクリーニングを行うクリーナー６と、搬送中の基板２の表面の配線パターンの撮像を行うカメラ７とから構成される。

クリーナー６は表面が粘着性であるゴムローラ６０とそのゴムローラ６０を昇降自在に支持するローラ支持部６１とを備える。ローラ支持部６１は図示しないばね等の弾性部材によりゴムローラ６０を下向きに付勢し、下方を通過する基板２の表面に接触し、表面に付着している異物をその表面に粘着させて除去しクリーニングする。カメラ７は図示しない撮像素子や光学部品を備え、下方を通過する基板２の表面を非接触状態で撮影し、外観検査装置の検査回路などへ出力するものである。
搬送装置５において、搬送の始点には上流側プーリ９が、また搬送の終点には下流側プーリ１０が、それぞれベアリング等の図示しない支持機構によって水平方向の回転軸まわりで回転自在に設けられている。上流側プーリ９と下流側プーリ１０とは、どちらもモータ等の駆動源を持たないフリーローラであり、この両者の間には、基板２が載置される搬送用のベルト８が搬送する方向に沿って掛け渡されている。ベルト８上において基板２が載置される位置には、その基板２の形状に合わせて複数の吸着穴８ａ（詳細は後述する）が形成されている。以後の説明において、ベルト８のうち、上流側プーリ９と下流側プーリ１０の上側に位置する部分を上側ベルト８と呼び、下側に位置する部分を下側ベルト８と呼ぶ。

上側ベルト８と下側ベルト８の間の位置に、上側ベルト８をその下方下面側から吸引する吸着台１１がその上側ベルト８に沿って設けられる。吸着台１１は、平坦な上面に複数の吸着孔１２ａが形成された真空ボックス１２と、真空ボックス１２の上面に貼り付けられた吸着板１３とからなる。吸着板１３は通気性のある多孔質の素材、具体的には、多数の通気穴が形成された樹脂製またはアルミ製のプレート、あるいは樹脂製のメッシュベルト等で構成されている。

吸着台１１は、下側ベルト８の両わきを通って真空ボックス１２の両側を支える一対の支持側板１４ａと、それらを下側ベルト８の下方で結合する支持板１４ｂとからなる支持部材１４により支持される。真空ボックス１２は、側面に形成された排気口１２ｂに図示しない排気源、例えば減圧ポンプや工場の排気ユーティリティが開閉機構を介して接続され。その開閉機構を開くことによって内部が排気されて減圧される。この減圧により、真空ボックス１２の上面の吸着孔１２ａを介して吸着板１３の表面から吸引が行われるが、吸着板１３も均一の厚みで平坦に形成されており、吸着板１３の上面が平坦な吸引面となる。

支持部材１４の下方には、支持部材１４を介して吸着台１１を支持して昇降させ、これにより吸着台１１を上側ベルト８に対して下方から接触させまた離間させる近接離間機構１５と、その近接離間機構１５と結合されて支持部材１４をベルト８の架設方向すなわち搬送方向に移動するよう駆動する直線移動機構１６とが設けられる。

直線移動機構１６は、搬送方向に長い基台１７と、基台１７の上面に平行に設けられた一対のリニアガイド（限定するよりガイドでは）１８と、リニアガイド１８により案内される移動台１９と、移動台１９を駆動してリニアガイド１８に沿って移動させるボールネジ機構２０とからなっている。ボールネジ機構２０は、図示しない駆動源としてのモータや移動台１９に結合されたナットなどを含み、精密な搬送速度制御および位置制御が可能な移動機構を構成している。

近接離間機構１５は、移動台１９の上部に固定されたエアシリンダ１５０と、移動台１９に対する吸着台１１の昇降を案内するガイド（図示せず）とよりなり、エアシリンダ１５０の作動ロッド１５０ａを支持板１４ｂの下面に結合し、吸着台１１を昇降駆動する。

而して、本装置の動作を説明する。まず、図１に示すように、移動台１９が基板搬送方向で最も上流側に位置し、吸着台１１が下方に下がった状態で、ベルト８上に基板２ａ，２ｂ，２ｃの３枚の基板が乗せられた状態を想定する。ここで、基板２ｃは撮像装置１へ搬送された直後の未処理のものであって、図示しない搬入機構により撮像装置１のベルト８の最も搬送方向上流側の搬入位置に置かれる。基板２ｂは基板２ｃの前に撮像装置１へ搬送されたもので、クリーナー６によりクリーニング済み、基板２ａは基板２ｂの前に撮像装置１へ搬送されたもので、クリーナー６によるクリーニング済みかつカメラ７による撮影済みである。この状態からの撮像装置１の動作は以下の通りである。

まず、図１で最も搬送方向上流側に来ていた移動台１９の上で、吸着台１１を下方に位置させるため収縮状態であったエアシリンダ１５０を伸張させて、吸着台１１を上側ベルト８の下面に接触させ、図２、図３に示す状態とする。そしてこの状態で真空ボックス１２の排気口１２ｂの内部を排気源によって排気する。これにより、真空ボックス１２内が減圧され、その上面に形成されている吸着孔１２ａと上面に貼り付けられた通気性のある吸着板１３およびベルト８に形成されている吸着穴８ａを介して吸引されて、載置されている基板２ａ，２ｂ，２ｃを吸着台１１に吸着する。またこれに伴い、基板２と吸着板１３に挟まれたベルト８自体も吸着台１１に吸着される。

このように基板２ａ，２ｂ，２ｃとベルト８を吸着した状態で、移動機構１６のボールネジ機構２０を駆動し、移動台１９、吸着台１１をベルト８の掛け渡された方向に沿って移動させることにより搬送動作を行う。図４は搬送中の様子を示す。この搬送中において、ベルト８上の基板２ｃに対してはクリーナー６のゴムローラ６０が押し付けられてクリーニングが行われる。またクリーニング済みの基板２ｂはカメラ７の下方を通過し、その表面の配線パターン等の画像が撮影される。撮影済みの基板２ａは搬送装置５の下流側にある撮像装置１からの搬出位置に向けて搬送される。

この搬送時において、ベルト８と吸着台１１とは吸着によって一体となって移動しており、擦れることがないので塵埃が発生せず、清浄さが求められる工程に使用可能である。また、基板２はベルト８の下から吸着台１１によって吸着されており、剛性のある吸着台１１によって平坦度が確保されているので、搬送中に撮影する場合であっても基板２がたわんで撮影のフォーカスがずれたりすることがない。搬送速度はベルト８に依存した駆動ではなく、ボールネジ機構１９を利用した直線移動機構１６であるので、ベルト８の伸び縮みやたわみ、上流側プーリ９、下流側プーリ１０との間の摩擦の滑りなどの影響がなく、精密な搬送速度制御が可能である。この実施形態では、カメラ７は搬送方向と直交する方向に伸びた一次元の撮像素子を持ち、カメラ７の下方を被撮影物である基板２を搬送方向に一定の速度で搬送しながらその表面を撮影することができる。

図４の状態からなおも搬送動作を継続して、図５に示す状態となると、移動台１９および吸着台１１の移動による搬送が停止される。すなわち、最も搬送方向下流側の基板２ａは下流側プーリ１０の近傍の搬出位置に到達し、次の基板２ｂはカメラ７の下方を通過しての撮影が終了し、最後の基板２ｃはクリーナー６によるクリーニングが終了している。この図５の状態で、真空ボックス１２に接続されている開閉機構を閉止して真空ボックス１２の排気を止め、基板２およびベルト８の吸着台１１による吸着を停止する。そして、伸張状態であったエアシリンダ１５０を収縮させて、吸着台１１を下降させて上側ベルト８の下面から離し、しかる後に移動台１９を搬送方向上流側の図１に示す位置まで戻し、次の基板２の搬送に備える。搬出位置に到達した最も下流側の基板２ａは撮像装置５による処理を終了し、搬出位置近傍に設けられる図示しない搬出機構によって図示しないカセットへ収納されるか、または後工程の処理装置などへ搬出される。

ここで、搬送装置５と吸着台１１の吸着機構についてさらに詳細に説明する。搬送装置５において、上流側プーリ９、下流側プーリ１０の間のベルト８には、この搬送装置５で搬送しようとする基板２を搬送方向に４枚並べることができる大きさとなっている。図１中で基板２ｃがある位置が、上流側装置からの基板２の搬入（受け入れ）位置であり、図５中で基板２ａがある位置が、下流側装置への基板の搬出（受け渡し）位置である。

搬送装置５のベルト８は、一回の搬送動作による各基板２の搬送距離の整数倍の長さであり、ベルト８上の基板２が載置される位置は毎回一定であり、同じ位置に基板２が載置されるようになっている。そして、吸着穴８ａは、ベルト８の幅方向と搬送方向の両方について、その撮像装置１が処理対象とする最大サイズの基板２が載置される位置に対応した部分にのみ形成されている。最大サイズよりも小さい基板２を処理する場合には、図３に示すように吸着穴８ａの一部によってだけ基板２が吸着されることになり、吸着に寄与しない吸着穴８ａがでてくる。その場合、基板２によってふさがれない吸着穴８ａから真空ボックス１２に空気が吸い込まれ、基板２の吸着力が低下する。しかし本実施形態では、真空ボックス１２の吸着孔１２ａとベルト８との間に吸着板１３を設けて、基板２にふさがれず吸着に寄与しない吸着穴８ａからの空気流入を抑制しており、最大サイズではない基板２であっても吸着に必要な吸着力を維持するようにしている。

なお、上記の実施形態では、ボールネジ機構２０によって移動台１９を移動させているが、他の直線移動機構も利用可能であり、例えばリニアモータを用いることができる。また、上記実施形態では、移動台１９をボールネジ機構２０によって移動させているが、ボールネジ機構２０に代えて、上流側プーリ９、下流側プーリ１０をモータ等で回転駆動してベルト８を駆動し、ベルト８を吸着することでベルト８に固定されている吸着台１１を駆動することも可能である。この場合、基板２の平面性維持という面では上記実施形態と同様の性能が得られ、搬送速度および位置制御の面では、ベルト８や上流側プーリ９、下流側プーリ１０の駆動精度に依存する。ベルト８にタイミングベルトを用いたり、移動台１９にリニアスケールを設けて位置検出制御を行えば搬送速度制御、位置制御の精度も向上できる。

１ 撮像装置
２、２ａ，２ｂ，２ｃ 基板
５ 搬送装置
６ クリーナー
７ カメラ
８ ベルト
８ａ 吸着穴
１１ 吸着台
１２ 真空ボックス
１２ａ 吸着孔
１５ 近接離間機構
１６ 直線移動機構
１９ 移動台
２０ ボールネジ機構
１５０ エアシリンダ

Claims (6)

1. 吸着穴が形成され、被搬送物の搬送方向に沿って掛け渡されたベルトと、
   平坦な吸引面を有し、当該吸引面を前記ベルトに向けて配置された吸着台と、
   前記吸着台と前記ベルトとを相対的に近接離間させる近接離間機構と、
   前記吸着台を搬送方向に移動させる移動機構と、
   を備え、
   前記近接離間機構により前記吸着台と前記ベルトとを近接させ前記吸着台により吸引した状態で前記移動機構により前記吸着台を前記搬送方向に移動することで、前記ベルトおよび前記ベルト上の前記被搬送物を前記吸着台と一体として前記搬送方向に移動することを特徴とする基板搬送装置。
2. 請求項１記載の基板搬送装置において、前記吸着台を移動方向に案内する案内機構をさらに備えたことを特徴とする基板搬送装置。
3. 請求項１または２に記載の基板搬送装置において、前記吸着台の前記ベルト側には、吸着孔が形成された吸引室が設けられ、該吸引室は吸引手段に接続されていることを特徴とする基板搬送装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の基板搬送装置において、前記吸着台の表面は、通気性のある多孔質部材により構成されることを特徴とする基板搬送装置。
5. 吸着穴が形成されたベルトに被搬送物を載置する工程と、
   当該ベルトの裏面から吸着機構により吸引して前記ベルトと前記ベルト上の前記被搬送物とを吸着する工程と、
   前記吸着機構を搬送方向に駆動することにより、前記ベルトおよび前記ベルト上の前記被搬送物を前記吸着機構と一体として前記搬送方向に移動する工程と、
   前記吸着機構による吸引を解除する工程と、
   を備えたことを特徴とする基板搬送方法。
6. 請求項１乃至４のいずれかに記載の基板搬送装置と、
   前記基板搬送装置により搬送される基板の表面を撮像する撮像機構と、
   を備えたことを特徴とする撮像装置。

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