JP5748816B2

JP5748816B2 - 電子部品組立用の基板における層間紙の除去方法及び除去装置

Info

Publication number: JP5748816B2
Application number: JP2013201508A
Authority: JP
Inventors: 武彦森谷
Original assignee: MTEX Matsumura Corp
Current assignee: MTEX Matsumura Corp
Priority date: 2013-09-27
Filing date: 2013-09-27
Publication date: 2015-07-15
Anticipated expiration: 2033-09-27
Also published as: JP2015070037A

Description

本発明は、電子部品の配線部材や接続端子となる基板から、その基板の輸送・供給の際に、積み重ねた基板と基板との間に挿入した層間紙を除去するための、層間紙の除去手段についての改良に関する。

電子部品を組み立て製造するとき、その部品の配線部材や接続端子を構成するように用いる基板Ａは、通常、図１の平面図、図２の底面図、図３の側面図にあるよう、厚さが０．０５ミリ程度の極く薄い金属材から、巾が略６５ミリ長さが略１５０ミリ程度の長方形状の金属板に板どりし、その金属板の表面側に、例えば図４にあるように、半導体チップａを載置し、リード線ｂを介して接続する状態にボンディングするための単位枠を、図１にあるよう細分した多数の升目状に、金属箔で印刷して成形したもので、半導体チップａをボンディングするときは、図４にあるように、その半導体チップａに装備せしめるリード線ｂとなる部位を残して金属箔を溶融し、そこに、半導体チップａを載置して樹脂材によりモールドし、升目ｃごとに切断して電子部品に組み立て製造するように用いるものである。

この電子部品組立用の基板Ａは、専門の製造元で製造され、電子部品を製造する工場に輸送して供給されるが、その輸送・供給の際、各々数十枚乃至数百枚の単位で、積み重ねて束ねて包装し、梱包した状態として、輸送し供給される。

このとき、積み重ねてブロック状に束ねる基板Ａは、裸のまま積み重ねると、輸送の際、及び供給の行程における取り扱いの際に、積み重ねた基板Ａと基板Ａとの接触により、傷や打痕、変形などのダメージが発生する場合があるので、このダメージの発生を防止するため、積み重ねる基板と基板との間には薄紙よりなるシート状の層間紙Ｂが図５にあるように挿入される。

この層間紙Ｂは、電子部品の組み立て製造のために基板Ａを加工するときは、障碍になるものであるから、基板Ａを加工する前に除去しておかなければならないものであるが、その層間紙Ｂの除去は、基板Ａを、積み重ねた基板の束から一枚ずつ取り出して加工するときに、その基板Ａの取り出しと併行して行われ、基板Ａを加工するまでは行われない。

基板Ａは、供給を受ける電子部品工場では、電子部品の組立・製造に基板Ａを用いるまでは、層間紙Ｂを挿入して積み重ねて包装した状態で取り扱われる。そして、基板を加工して電子部品に組み立てる半導体組立装置に供給するときに、包装を解いて、裸の状態とするが、層間紙Ｂを介装して積層し段積みした状態は維持して取り扱われる。

例えば、図６の正面図、図７の平面図にあるように、基板Ａに対する最初の加工工程であるＩＤ情報を焼き付ける工程を行うために、焼き付け印字機構ｄを機体１に装架して構成している半導体組立装置Ｗに対して、基板Ａを送給するときは、その直前において、包装を解き、裸に露出させた状態とするが、まず、層間紙Ｂを間に挿入して積み重ねて束ねた状態のまま、焼き付け印字機構ｄの手前に配置して機体１に装架してある基板載置台ｅの上面に載置してセットする。そして、該装置Ｗの焼き付け印字機構ｄに対して基板Ａを供給するとき、その基板載置台ｅと焼き付け印字機構ｄとの間に配位して機体１に組み付け支架してある基板吸着搬送手段ｆにより、基板載置台ｅ上に載置されている束に積み重ねた状態の基板を、最上層の基板から順次一枚ずつ吸引して剥ぎとるように取り出して焼き付け印字機構ｄに送給する。この工程を行う際、基板と基板との間に挿入されている層間紙Ｂを除去するようにしている。

基板を吸着して搬送する吸着搬送手段ｆは、通常、図８に示しているように、機体１に前後方向（図８で矢印（イ）方向）の移動作動を可能に装架した組付ブロック１０と、その組付ブロック１０に、組み付けた作動アーム２１が水平な方向に沿い左右方向（図８で矢印（ロ）方向）に出入する横作動ブロック２０と、この横作動ブロック２０の前記作動アーム２１の突出端部に組み付けた、昇降アーム３１が上下方向（図８で矢印（ハ）方向）に出入する縦作動ブロック３０と、からなるロボットアームを機体１に装架し、このロボットアームの、前記昇降アーム３１の下端部に、基板Ａに略対応する大きさに形成した支持鈑４を、水平な姿勢に保持せしめて取り付け、この支持鈑４に、真空ポンプ等の真空排気系に対しエアーチューブ（図示省略）を介して連通する吸着パット５０が下端に装備された軸筒状の吸着部材５を、複数本、例えば、前後方向に３本並ぶ列が、左右に２列に並ぶよう、複列に整列させて取り付けることで構成されている。

そして、これにより、ロボットアームの作動で、複数の吸着部材５を並列させて組み付けている支持鈑４を、基板載置台ｅの上面に載置されている段積みされた基板Ａの束の上方に位置させ、その状態から昇降アーム３１の作動で、支持鈑４を下降させて、その支持鈑４に支持せしめている複数の吸着部材５の各下端に設けている吸着パット５０を、基板載置台ｅ上の段積み基板の上面に当接させ、この状態で真空排気系の制御作動により吸着パット５０を作動させて段積み基板の最上層に位置する基板Ａの上面に吸着させながらロボットアームの作動で支持鈑４を上昇させて、吸着した基板Ａを、段積み基板の上面から剥ぎ取るように吊り上げて取り出し、前述した焼き付け印字機構ｄに送給するようにしている。

この基板を吸着して取り出す基板吸着搬送手段ｆは、基板と基板との間に挿入した層間紙Ｂの吸着除去にそのまま用いられる。即ち、基板Ａの取り出しで、次位の基板Ａが上面に層間紙Ｂが重合した状態で露出してきたときに、その層間紙Ｂを、基板Ａに対して行った作動と同様の作動で、基板Ａ上面から剥ぎ取るように吊り上げ、除去するように用いられる。

このことから、基板吸着搬送手段ｆには、吸着部材５で吸着したものが、基板Ａであるか、層間紙Ｂであるかを、判別する光センサを設けて、層間紙Ｂであると判断された場合には、吸着して取り出したものを基板載置台ｅの近傍に配位して機体１に装設しておく層間紙回収ボックスｇ内に落下させて投棄し、基板Ａであると判断されたものだけを焼き付け印字機構ｄに送給するようにしている。

この層間紙Ｂであるか、基板Ａであるかを判別するよう支持鈑４に組み付け装設しているセンサｓは、吸着搬送手段ｆのロボットアームの作動で、吸着部材５を支持する支持鈑４が、基板載置台ｅ上に載置されている段積み基板の上方に位置して、その段積み基板の上面に対向する状態となったときに、その支持鈑４と対向する段積み基板の最上層にあるものが、基板Ａであるか層間紙Ｂであるかの判断を行い、この判別が行われた後に、吸着部材５による吸着作動と、ロボットアームの作動による取出作動が行われるようにしている。

このように、基板の個別分離取出装置である基板の吸着搬送手段ｆを用いて行う基板層間紙Ｂの除去手段には、以下の問題が生じている。
（１）層間紙を吸着するとき、層間紙Ｂは、通気性があることから、基板Ａの上面に重ねられている層間紙Ｂに対し、吸着部材５の吸着パット５０を当接させて吸着作動を行わせたとき、吸着パット５０内の吸引圧が層間紙Ｂを通して下の基板Ａに及び、層間紙Ｂと一緒に基板Ａまで吸着して吊り上げる場合があり、基板Ａを層間紙Ｂと共に廃棄してしまう不具合を発生させる問題が生じている。

この対策として、支持鈑４に並列させて設けた吸着部材５のうちの、例えば、吸着部材５が図９にあるように、支持鈑４の長手方向に沿い、左右に３本ずつ計６本設けられているとして、その支持鈑４の長手方向の端部に位置する２本の吸着部材５を、支持鈑４に対して昇降可能に支架しておいて、これに、昇降作動する昇降機構６を連繋して、この２本の吸着部材５を他の吸着部材５と別に上昇作動させ、この状態で支持鈑４を吊り上げることで、吸着した層間紙Ｂを、端から剥がすようにする手段を試みたが、層間紙Ｂを通して吸着した基板Ａの端部が、層間紙Ｂと共に上方に反り返るように弯曲変形してくることで、層間紙Ｂと基板Ａとが重合した状態に保持されることにより層間紙Ｂだけの剥離は得られず、基板Ａを一緒に吊り上げる結果となった。

このことから、層間紙Ｂと吸着部材５により吸着させて取り出すときに、層間紙Ｂと一緒に基板Ａを吸着しているか否かを確認するセンサを設置して、そのセンサが誤って基板まで吸着していることを感知した場合には、エラーとして機械装置の作動を停止させ、誤って吸着した基板を、手作業で取り外すようにする手段を講じている。しかし、この手段は、高頻度でエラーが発生することで、機械装置が停止する頻度が多く、機械装置の稼動率を悪くする問題を生ぜしめている。

（２）また、層間紙Ｂの基板Ａに対する付着が強く剥がれにくいことで、基板Ａを吸着部材５の吸着により吊り上げて取り出すときに、層間紙Ｂが、吊り上げた基板Ａの裏面に付着して友釣りされ、基板Ａと共に焼き付け印字機構ｄに供給される不都合を生ぜしめる場合がある。

これには、前述の並列設置した吸着部材５のうちの端に位置する吸着部材５を上昇させて、吸着した基板Ａを弯曲変形させる手段で対応させているが、層間紙Ｂが基板Ａと共に弯曲変形することで剥離が得られず、対策に苦慮している問題がある。

本発明において解決しようとする課題は、変位・移動作動を自在とした支持鈑に、列状に配置して装架した複数の吸着部材の吸着作動により、積み重ねて段積みした基板の束の最上面から、基板を一枚ずつ分離させて個別に取り出す基板の吸着搬送手段を用い、積み重ねた基板と基板との間に挿入された層間紙を、吸着部材の吸着により取り出し除去する層間紙の除去方法において、層間紙の下面に位置している基板まで吸着することなく、基板上面に付着重合している層間紙だけを基板から剥離せしめて除去せしめ得る手段を構成する点にある。

上述の課題を解決するための手段として、本発明においては、変位・移動を可能とした支持鈑に、下端にそれぞれ吸着パットを装備せる複数の吸着部材を、所定の配置構成に配置して装架せしめて、それら吸着部材の吸着作動と上昇作動と移動作動とにより段積み基板の上面から基板を一枚ずつ取り出し搬出するようにした基板吸着搬送手段を用いて、基板と基板との間に挿入された層間紙を、該基板吸着搬送手段の吸着部材の吸着作動と上昇作動と移動作動とにより取り出し除去する層間紙の除去方法において、前記基板吸着搬送手段の支持鈑に装架せる複数の吸着部材を、下降作動と吸着作動とにより、段積基板の最上層に位置する基板の上面側に付着重合している層間紙の上面に対し当接させて吸着せしめた状態から上昇させるときに、前記基板吸着搬送手段の支持鈑に、所定の配置構成で装架せしめた複数の吸着部材のうちで、左右の一側に偏る位置に配置されて、基板に吸着して上昇したときにその基板に弯曲変形を生ぜしめることのない部位に配置されている吸着部材を、先に上昇させて、層間紙の、該吸着部材に吸着した吸着部分とその周辺部位に座屈変形を生ぜしめて、層間紙と基板との間に大気と通ずる隙間を形成し、その後に該吸着部材を、他の吸着部材と共に上昇させて層間紙を基板の上面から剥離せしめて層間紙だけを吊り上げるようにすることを特徴とする電子部品組立用の基板における層間紙の除去方法を提起するものである。
また、これに併せて、変位・移動を可能にした支持鈑に、下端にそれぞれ吸着パットを装備せる複数の吸着部材を所定の配置構成により組み付け支架せしめ、それら複数の吸着部材の真空吸着による吸着作動により基板を吸着して搬送する基板搬送手段を用い、基板と基板との間に挿入された層間紙を、吸着部材の吸着により取り出し除去する層間紙の除去装置において、基板搬送手段の支持鈑に組み付けた複数の吸着部材のうちの、前後に並ぶ中間で、かつ、左右の一側に偏る位置にある吸着部材を、支持鈑に対し昇降可能に組み付け、上下駆動する駆動機構に連結支持せしめることを特徴とする電子部品組立用の基板における層間紙の除去装置を提起するものである。

本発明による層間紙の除去手段は、所定の配置構成で支持鈑に組み付け支架せる複数の吸着部材のうちで、基板に吸着して吊り上げたときに基板に弯曲変形を生ぜしめない位置にある吸着部材を、先に上昇させて、層間紙に座屈変形を形成して、基板と層間紙との間に大気に通ずる隙間を作り、基板に層間紙を密着させている大気圧を破り、その後に他の吸着部材と共に上昇して層間紙を吊り上げるようにしているのだから、層間紙が確実に基板から剥がれて、層間紙だけが取り出せるようになる。

基板の平面図である。同上基板の底面図である。同上基板の側面図である。同上基板にリード線を加工成形した状態の説明図である。層間紙を間に挿入して基板を積み重ねた段積み基板の側面図である。半導体組立装置の平面図である。同上装置の正面図である。基板吸着搬送手段の斜視図である。同上手段の支持鈑に設けられる複数の吸着部材の配置構成の説明図である。本発明手段を実施せる基板吸着搬送手段の斜視図である。同上手段の正面図である。同上の平面図である。同上の右側面図である。同上の左側面図である。

次に本発明の実施の態様を、実施例につき図面に従い詳述する。

図１０乃至図１４は、本発明手段の実施に用いる基板吸着搬送手段を示し、図１０は斜視図、図１１は正面図、図１２は平面図、図１３は右側面図、図１４は左側面図である。図において、ｆは、図面では組み付けた機体及びその機体に組み付ける組付ブロックを省略しているが、電子部品の組立装置である半導体組立装置の機体（図示省略）に対し、その機体に装設せる基板載置台上に載架せる段積された基板の束から、基板を一枚ずつ取り出すように装設した基板の吸着搬送手段を示す。

該吸着搬送手段ｆは、半導体組立装置の機体に前後方向の移動可能に組み付け支架せしめる組付ブロック（図示省略）と、この組付ブロックに組み付け支架せる作動アーム２１が水平な方向に沿い出入する横移動ブロック２０と、この横移動ブロック２０の、前記作動アーム２１の出入端部に組み付け支架せる、昇降アーム３１が縦方向に沿い昇降する縦移動ブロック３０とでロボットアームを構成し、このロボットアームの前記昇降アーム３１の下端部に、略基板Ａに対応する形状・大きさの支持鈑４を支架し、この支持鈑４に所定の配置構成に配置して組み付け支架せる複数個の吸着部材５と、それら吸着部材５の各下端にそれぞれ設けられる吸着パット５０とを装備せしめて、吸着搬送手段に構成したもので、組付ブロック１０、横移動ブロック２０、縦移動ブロック３０からなるロボットアームの作動で、支持鈑４を載置台ｅ上に載置されている段積み基板の上方に位置させ、この状態から支持鈑４を下降させて吸着部材５の各下端の吸着パット５０を、段積み基板の上面に当接させ、各吸着部材５に接続している真空排気系の作動により、吸着パット５０を吸着作動させ、この状態から支持鈑４を上昇させることで段積み基板の上面から基板Ａまたは層間紙Ｂを一枚ずつ取り出すようにしていることについては、従前の基板の吸着搬送手段と同様のものである。

しかして、支持鈑４に列状に配置して装架する複数の吸着部材５は、この例においては、前記図９の説明図にあるように、支持鈑４の左右の側縁に寄る部位に、それぞれ３本の吸着部材５が、支持鈑４の前後方向（長手方向）に列状に並ぶ配置構成として、合計６本を装架してある。そして、これら６本の吸着部材５のうちで、左右の一方の列の中間に位置する１本の吸着部材５’だけは、支持鈑４に対し昇降自在に装架せしめてあり、かつ、支持鈑４に組み付けたエアシリンダよりなる上下駆動機構ｈに連結してこれに支持せしめてあって、この上下駆動機構ｈの作動で、独立して支持鈑４に対し昇降するようにしてある。

そして、この上下駆動機構ｈにより他の吸着部材５から独立して支持鈑４に対し昇降するようにした吸着部材５’は、吸着搬送手段ｆのロボットアームの制御作動により、支持鈑４を、段積み基板の上方に位置させた状態から、下降させ、支持鈑４に組み付け支架せる複数の吸着部材５の各吸着パット５０が、段積み基板の最上層に位置する基板Ａの表面に重合する層間紙Ｂの上面に当接して、吸着作動を行った状態時に、上下駆動機構ｈの作動で上昇作動し、支持鈑４が上昇して組付ブロック１０、横移動ブロック２０、縦移動ブロック３０等からなるロボットアームの作動で、搬送すべき所定の位置に移動していく間の適宜の時機に復元下降するように制御されている。

これにより、この実施例の基板の吸着搬送手段ｆは、段積み基板の最上層に位置する基板Ａの上面に載置されている層間紙Ｂを、取り出すように作動させる際、複数の吸着部材５の吸着パット５０が層間紙Ｂの上面に当接して吸着作動を行ったときに、独立して昇降する吸着部材５’だけが先に上昇作動して、この吸着部材５’に吸着した層間紙Ｂと基板Ａの吸着部分を、吊り上げるようになるが、基板Ａの吸着部材５’に吸着した局部（吸着部分）の周辺部が、他の吸着部材５で押さえられていることで、弯曲変形することがなく、平板の状態を保持するようになるので、基板Ａの上面に重合する層間紙Ｂの、吸着部材５’の吸着パット５０’に吸着した局部（吸着部分）とその周辺部分が、座屈変形して引き上げられ、層間紙Ｂと基板Ａの間に、空気の入り込む隙間を形成してくる。そして、この状態となったところで、支持鈑４の上昇作動で、他の吸着部材５と一緒に上昇して、基板Ａの上面に重合している層間紙Ｂを吊り上げるようになる。

このため、表面に吸着した吸着部材５により吊り上げられる層間紙Ｂは、該層間紙Ｂを基板Ａの上面に密着させている大気圧による押さえ付ける圧力が、層間紙Ｂの座屈変形により生じた隙間からの空気の進入により破れることで、層間紙Ｂが基板Ａの表面から剥離して吊り上げられるようになり、従って、確実に層間紙Ｂだけが吊り上げられるようになる。

この他の吸着部材５から独立して支持鈑４に対し昇降するように設ける吸着部材５’は、吸着作動した状態での上昇作動の際に、層間紙Ｂを通して吸着してくる基板Ａを、弯曲変形させることなく、層間紙Ｂだけに座屈変形を生ぜしめる位置に配置されていればよく、例えば、８本の吸着部材５を、４本ずつ左右に２列に整列する配置構成として設けた場合には、左右の一方の列の２番目、または３番目に配置されている吸着部材５’を選定してよい。また、前述したように８本の吸着部材５を２列に整列させた配置構成とした例の如く、多数本を並列させた場合には、前述の例における２番目と３番目とを昇降する吸着部材５’とするよう列の中間に位置する複数の吸着部材５を併せて選定してよく、複数本とする場合がある。ただし、２本の吸着部材５が、前記図８の説明図における左方の列の中間に位置する吸着部材５と右方の列の中間に位置する吸着部材５とのように左右に対称する関係の２本の場合には、適応しない。この場合には、２本の吸着部材５で吊り上げたとき、層間紙Ｂを通して吸着した基板Ａが弯曲してきて、これと一緒に層間紙Ｂが弯曲して座屈を生ぜしめるようにならないからである。

また、図において、６は、前述した配置構成で支持鈑４に組み付け装架せる６本の吸着部材５のうちの、前端側に位置する２本の吸着部材５を支持鈑４に対し昇降させるよう支持鈑４上に組み付けた電磁式の昇降機構で、通電のオン・オフの作動で昇降作動するピストン６０の上端部に、チャンネル状に屈曲成形したブラケット６１を取り付け、そのブラケット６１の左右の端部を、前述した支持鈑４の前端側に設けた２本の吸着部材５の各上端部に連結することで、その２本の吸着部材５をピストン６０を介して支持し、通電によりピストン６０が上昇作動したときに、前記２本の吸着部材５を支持鈑４に対し上昇させるようにしている。

この昇降機構６は、吸着部材５の吸着作動により基板Ａを取り出す作業において、吸着して吊り上げた基板Ａの裏面に層間紙Ｂが付着して友釣りされてきた場合に、それを感知するよう支持鈑４に設けたセンサ（図示省略）が、友釣りを感知する作動を行ったときに上昇作動を行うよう制御されており、作動によって、吸着している基板Ａの前端側を、上方に向け反り返すように弯曲変形させる。そして、このとき、同期して作動するよう制御せしめて支持鈑４に装設してあるエアーの噴射ノズル７から、エアーを噴射させて、その噴風を反り返ってきた基板Ａの端部に吹き付けることで、基板Ａの裏面に付着して友釣りされた層間紙Ｂを、基板Ａから剥がし落とすようにするためのものであり、省略する場合がある。

Ａ基板
Ｂ層間紙
Ｗ半導体組立装置
ａ半導体チップ
ｂリード線
ｃ升目
ｄ印字機構
ｅ基板載置台
ｆ基板吸着搬送手段
ｇ層間紙回収ボックス
ｈ上下駆動機構
ｓセンサ
１機体
１０組付ブロック
２０横作動ブロック
２１作動アーム
３０縦作動ブロック
３１昇降アーム
４支持鈑
５５’ 吸着部材
５０５０’ 吸着パット
６昇降機構
６０ピストン
６１ブラケット
７噴射ノズル

Claims

変位・移動を可能とした支持鈑に、下端にそれぞれ吸着パットを装備せる複数の吸着部材を、所定の配置構成に配置して装架せしめて、それら吸着部材の吸着作動と上昇作動と移動作動とにより段積み基板の上面から基板を一枚ずつ取り出し搬出するようにした基板吸着搬送手段を用いて、基板と基板との間に挿入された層間紙を、該基板吸着搬送手段の吸着部材の吸着作動と上昇作動と移動作動とにより取り出し除去する層間紙の除去方法において、前記基板吸着搬送手段の支持鈑に装架せる複数の吸着部材を、下降作動と吸着作動とにより、段積基板の最上層に位置する基板の上面側に付着重合している層間紙の上面に対し当接させて吸着せしめた状態から上昇させるときに、前記基板吸着搬送手段の支持鈑に、所定の配置構成で装架せしめた複数の吸着部材のうちで、左右の一側に偏る位置に配置されて、基板に吸着して上昇したときにその基板に弯曲変形を生ぜしめることのない部位に配置されている吸着部材を、先に上昇させて、層間紙の、該吸着部材に吸着した吸着部分とその周辺部位に座屈変形を生ぜしめて、層間紙と基板との間に大気と通ずる隙間を形成し、その後に該吸着部材を、他の吸着部材と共に上昇させて層間紙を基板の上面から剥離せしめて層間紙だけを吊り上げるようにすることを特徴とする電子部品組立用の基板における層間紙の除去方法。
変位・移動を可能にした支持鈑に、下端にそれぞれ吸着パットを装備せる複数の吸着部材を所定の配置構成により組み付け支架せしめ、それら複数の吸着部材の真空吸着による吸着作動により基板を吸着して搬送する基板搬送手段を用い、基板と基板との間に挿入された層間紙を、吸着部材の吸着により取り出し除去する層間紙の除去装置において、基板搬送手段の支持鈑に組み付けた複数の吸着部材のうちの、前後に並ぶ中間で、かつ、左右の一側に偏る位置にある吸着部材を、支持鈑に対し昇降可能に組み付け、上下駆動する駆動機構に連結支持せしめることを特徴とする電子部品組立用の基板における層間紙の除去装置。