JP6027794B2 - 搬送治具 - Google Patents

Description

本発明は、複数の個別基板が吸着される搬送治具に関する。

従来、スクリーン印刷工程でパターンに対する印刷精度を高める技術として、例えば下記特許文献１に記載の製造方法が知られている。この製造方法は、スクリーン印刷工程で実際に使用されるマスクの開口位置を測定することで実際の開口位置データを予め取得しておき、得られたマスクの開口位置データに基づいて複数の個別基板を印刷テーブル上に保持させるというものである。このようにすれば、実際に使用されるマスクの開口位置と、設計上のマスクの開口位置とがずれている場合であっても、パターンのランドに対して半田ペーストを精度よく印刷することができる。

特開２００９−２４８５５１号公報

しかしながら、上記の製造方法では、スクリーン印刷工程が終了した後、複数の個別基板を印刷テーブルから外して部品実装工程へ搬送する必要があり、部品実装工程で複数の個別基板に対して個別に部品実装を行うため、個別基板の取り替え作業が必要になる。このように、上記の製造方法によると、スクリーン印刷工程における印刷精度を高めることはできたとしても、一枚の基板を複数の個別基板に分けたことに起因する二次的な作業が発生し、段取り時間が長くなるため、効率的とは言えない。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、印刷精度を高めつつ段取り時間をなくして作業効率を高めることを目的とする。

本発明は、複数の個別基板の表面に形成されたランドに半田ペーストを印刷する印刷工程と、印刷工程で半田ペーストが印刷された複数の個別基板の表面に電子部品を載置する部品実装工程とにおいて、複数の個別基板を搬送するために使用されるもので、かつ、複数の個別基板が集められてなる１枚の基板として搬送可能な搬送治具であって、複数の個別基板が所定の配列で載置される基板支持面を備えているとともに、基板支持面に載置される複数の個別基板を各々吸着するための複数の吸着孔と、複数の吸着孔につながる一つの真空室とを含んだ治具本体と、真空室に負圧を供給する真空源が接続される供給口を有し、供給口を介して真空源から真空室に負圧が供給された状態で、供給口と真空室の間に設けられた真空バルブが閉止されることにより、真空室を減圧状態に保持する減圧保持部とを備え、基板支持面は、治具本体の上面に対し１枚の個別基板の板厚の分だけ低く設定されている構成としたところに特徴を有する。
上記真空源としては、真空ポンプを用いてもよいし、ポンプなどの機械的運動によらずに圧縮空気から直接真空を作るエジェクターを用いてもよい。

このような構成によると、複数の個別基板を治具本体に載置して１枚の基板として構成した上で、この１枚の基板を搬送することができる。すなわち、搬送治具側に真空室を設け、減圧保持部によって真空室を減圧状態に保持することができる。このため、例えば、印刷精度を高めることを目的として、印刷工程で実際に使用されるマスクの開口位置を測定することで実際の開口位置データを予め取得しておき、得られたマスクの開口位置データに基づいて複数の個別基板を治具本体に保持させた場合、印刷工程の終了後、１枚の基板としてそのまま実装することができるため、段取り時間をなくして作業効率を高めることができる。

また、複数の吸着孔が一つの真空室に接続されており、この真空室につながる一つの供給口に真空源を接続するだけで複数の個別基板を一括して吸引できるため、負圧を供給する際の段取り時間を短くすることができる。

本発明の実施の態様として、以下の構成が好ましい。
真空バルブは、供給口と真空室を接続する弁口と、この弁口の弁座に押圧されて同弁口を閉塞可能な弁体と、この弁体を弁座に向けて常時付勢するばね部材とを備えて構成されている構成としてもよい。
このような構成によると、真空源によって供給口から真空室に負圧を供給する際に、ばね部材が蓄勢される方向に変形して弁体が弁座から離間することになる。一方、真空源による負圧の供給を停止した際には、ばね部材のばね力によって弁体が弁座に向けて付勢されるため、弁体が弁座に押圧されて弁口が閉じられることで真空室が減圧状態に保持される。

真空源には、真空バルブの供給口に接続される供給ピンが設けられており、供給口を構成する周壁に環状のパッキンが装着されることで供給ピンが供給口に対してシール状態で接続される構成としてもよい。
このような構成によると、真空源によって供給口から真空室に負圧を供給する際に、供給ピンと供給口の周壁との間から外部の空気が流入することを防ぐことができる。

治具本体には、複数の個別基板が治具本体に保持された状態における真空室の内部空気圧を表示するインジケータが外部から視認可能な位置に設けられている構成としてもよい。
このような構成によると、インジケータを見ることで、真空室の内部空気圧を容易に確認することができる。

実際に使用されるマスクの開口位置に合わせて個別基板のランドを配置することができるため、ランドに対して半田ペーストを精度よく印刷することができる。特に、大型部品を実装する場合には、リフロー時のセルフアライメント効果が十分に発揮されず、搭載ずれとなりやすい。その点、上記の構成によると、仮にセルフアライメント効果が十分に発揮されなかった場合であっても、半田ペーストがランドに対して精度よく印刷されているため、半田ペーストに対して部品を搭載することで、部品の搭載ずれを防ぐことが可能になる。

本発明によれば、印刷精度を高めつつ段取り時間をなくして作業効率を高めることができる。

実施形態における搬送治具をバックアッププレートによって支持する前の状態を示した断面図 搬送治具をバックアッププレートによって支持した後の状態を示した断面図 治具本体に複数の個別基板を載置して保持させた状態を示した平面図 部品実装ラインを簡易的に示したフローチャート

＜実施形態＞
本発明の実施形態を図１ないし図４の図面を参照しながら説明する。本実施形態における搬送治具１０は、部品実装ラインにおいて複数の個別基板Ｂを集めて１枚の基板として構成し、この１枚の基板を搬送するための治具である。部品実装ラインは、図４に示すように、個別基板配置工程、スクリーン印刷工程、電子部品実装工程、リフロー工程などを備えて構成されている。このような部品実装ラインは、例えば、特許第４２８９１８４号公報の図８および図９に開示されたものと同様である。

図１は、搬送装置３０によって個別基板配置工程からスクリーン印刷工程に搬送された搬送治具１０を示した断面図である。搬送治具１０は、図１および図２に示すように、バックアップ装置２０によって下方から支持されるようになっている。このバックアップ装置２０は、図１に示すように、バックアッププレート２１と、このバックアッププレート２１上に立設された複数のバックアップピン２２と、真空ポンプＰに接続された供給ピン２３とを備えている。

搬送装置３０は、対向状態で配置された左右一対の搬送レール３１を備えている。この搬送レール３１は、内側に開口する凹状をなし、搬送レール３１の内部における下側には、搬送治具１０を下方から支持する下側支持面３３が形成されている。この下側支持面３３には、コンベア３２が設けられている。一方、搬送レール３１の内部における上側には、図２に示すように、バックアップ装置２０によって持ち上げられた搬送治具１０を上方から支持する上側支持面３４が形成されている。

コンベア３２は、モータ（図示せず）によって水平方向に駆動可能とされている。搬送治具１０は、コンベア３２によって支持された一対の受け部１１を有しており、この受け部１１がコンベア３２とともに搬送されることによって、部品実装ラインに沿って移動可能とされている。

搬送治具１０は、複数の個別基板Ｂが載置される治具本体４０と、この治具本体４０において複数の個別基板Ｂを治具本体４０上に投影させた位置にそれぞれ形成された複数の基板保持部５０と、バックアップ装置２０の供給ピン２３が接続される減圧保持部６０とを備えて構成されている。治具本体４０の内部には、単一の真空室４１が形成されており、この真空室４１は、減圧保持部６０を介して供給ピン２３に接続されている。

治具本体４０の下面には、バックアップピン２２が挿入される位置決め孔１２が形成されている。この位置決め孔１２は、下方に開口する凹状とされている。一方、バックアップピン２２の先端には、先細り状をなすガイド面２４が形成されている。このガイド面２４が位置決め孔１２の開口縁に摺接することによってバックアップピン２２が位置決め孔１２に案内される。

減圧保持部６０は、供給ピン２３が挿入される供給口６１を有しており、減圧保持部６０におけるこの供給口６１が開口する面と反対側の面には、弁口６２が開口している。減圧保持部６０における供給口６１と弁口６２の間には、これらを連通させつつコイルばね６３が収容されたばね収容部６４が形成されている。供給口６１と弁口６２は、ばね収容部６４を介して接続されている。また、弁口６２は、真空室４１に連通している。したがって、供給ピン２３が供給口６１に挿入されると、ばね収容部６４と弁口６２を介して真空室４１に負圧が供給される。

供給口６１の内周面には、Ｙパッキン７０が装着される装着溝６５が周設されている。装着溝６５にＹパッキン７０が装着された状態で供給ピン２３を供給口６１に挿入すると、Ｙパッキン７０が供給ピン２３に対して全周に亘って密着する。したがって、供給ピン２３が供給口６１に対してシール状態で接続され、供給口６１に外部のエアが流入することを防止できる。

ばね収容部６４の内部には、コイルばね６３によって弁口６２の弁座６６に向けて付勢されたチェックボール６７が収容されている。真空ポンプＰによって真空引きする際には、真空室４１の内圧よりもばね収容部６４の内圧の方が低くなり、コイルばね６３のばね力に抗してチェックボール６７が下方に移動する。一方、真空ポンプＰを停止させて供給ピン２３を供給口６１から引き抜いた際には、真空室４１の内圧よりもばね収容部６４の内圧の方が高くなって、コイルばね６３がチェックボール６７を上方に付勢することによりチェックボール６７が弁口６２の弁座６６に押圧される。これにより、真空室４１および弁口６２からなる真空回路が減圧状態に保持される。

基板保持部５０は、真空室４１の一部を構成する複数の取付孔４２に１個ずつ設けられている。この基板保持部５０は、図示しない固定手段によって取付孔４２の内周面にシール状態で固定された保持筒５１と、この保持筒５１の外周面に外嵌されたゴム部材５２とを備えて構成されている。保持筒５１の内部は、吸着孔５４とされている。したがって、吸着孔５４は、複数の個別基板Ｂに対応してこれらの個別基板Ｂの載置位置にそれぞれ形成されている。

ゴム部材５２は、保持筒５１に対してシール状態で取り付けられており、個別基板Ｂの下面を支持して吸着する真空パッド５３を備えている。また、取付孔４２の開口縁部には、個別基板Ｂの周縁部を支持する基板支持面４３が形成されている。この基板支持面４３は、治具本体４０の上面よりも個別基板Ｂの板厚１枚分だけ低く形成されている。このため、基板支持面４３に個別基板Ｂが載置されると、治具本体４０の上面と個別基板Ｂの上面とがほぼ面一をなして配される。

なお、治具本体４０の側面部には、複数の個別基板Ｂが治具本体４０に保持された状態における真空室４１の内部空気圧を表示するインジケータ４４が外部から視認可能な位置に設けられている。インジケータ４４のコイルばね側の空間と真空室４１とは連通している。また、インジケータ４４は、チェック用の球体と、コイルばねとから構成されている。真空室４１の内部空気圧が強い減圧状態になると、コイルばねが縮んで球体が下方に変位し、真空室４１の内部空気圧が弱い減圧状態になると、コイルばねが伸びて球体が上方に変位する。

本実施形態は以上のような構成であって、続いてその作用を説明する。まず、個別基板配置工程では、供給口６１に、真空ポンプに接続された供給ピン（図示せず）を接続しておき、真空室４１を減圧可能な状態にしておく。次に、スクリーン印刷工程で実際に使用されるマスクの開口位置データを予め取得しておき、予め取得されたマスクの開口位置データに基づいてマスクの開口と個別基板Ｂのランドとが一致するように個別基板Ｂ毎に補正された載置位置に複数の個別基板Ｂをそれぞれ配置する。

そして、真空ポンプによって真空室４１を減圧すると、コイルばね６３のばね力に抗してチェックボール６７が弁口６２の弁座６６から下方に離間し、吸着孔５４を介して個別基板Ｂが治具本体４０に吸着される。これにより、図３に示すように、複数の個別基板Ｂの周縁部が複数の基板支持面４３に押圧されるとともに、図１に示すように、複数の真空パッド５３が複数の個別基板Ｂの下面に吸着される。真空室４１の真空引きが完了すると、真空ポンプを停止させて供給ピンを供給口６１から引き抜くとともに、コイルばね６３のばね力によってチェックボール６７が弁口６２の弁座６６に押圧された状態に戻って、真空室４１が減圧状態に保持される。これにより、複数の個別基板Ｂが集められてなる１枚の基板が保持された搬送治具１０が完成する。

次に、搬送レール３１のコンベア３２によって搬送治具１０を個別基板配置工程からスクリーン印刷工程へ搬送する。引き続き、図１の状態からバックアップ装置２０を上昇させて複数のバックアップピン２２を複数の位置決め孔１２に挿入してバックアップ装置２０と搬送治具１０の位置決めを行うとともに、供給ピン２３を供給口６１に確実に挿入する。搬送治具１０がバックアップ装置２０によって支持された状態とした後、さらにバックアップ装置２０を上昇させて搬送治具１０を上方に持ち上げると、図２に示すように、一対の受け部１１が一対の上側支持面３４によって支持された状態となって搬送治具１０が搬送レール３１に固定される。

ここで、搬送治具１０の周縁部に付されたフィデューシャルマーク（図示せず）を基板カメラ（図示せず）で撮像して、搬送治具１０とマスク（図示せず）の位置決めを行い、マスク上に塗布された半田ペーストをスキージ（図示せず）で開口に押し込むことによって個別基板Ｂのランドに半田ペーストを印刷する。この間、インジケータ４４により真空室４１の減圧状態がＮＧと判断された場合には、真空ポンプＰを稼働させることによって真空室４１を適正な減圧状態になるまで真空引きを行ってもよい。印刷が完了したら、真空ポンプＰを停止させてバックアップ装置２０を下降させることにより、図１に示す状態に戻す。これにより、搬送治具１０の受け部１１が再びコンベア３２に支持された状態となる。

この後、搬送レール３１のコンベア３２によって搬送治具１０をスクリーン印刷工程から電子部品実装工程へ搬送し、個別基板Ｂのランドに印刷された半田ペースト上に電子部品を載置する。部品実装が完了すると、搬送治具１０を電子部品実装工程からリフロー工程へ搬送する。搬送治具１０をリフロー炉に通すと、半田ペーストが溶融し、いわゆるセルフアライメント効果によって溶融した半田ペーストがランド上へ流れ込み、これに伴って電子部品もランド上へ移動する。このとき、大型の電子部品にあってはセルフアライメント効果が十分に発揮されない場合もあり得る。しかしながら、本実施形態では実施に使用されるマスクの開口位置に合わせて個別基板Ｂが搬送治具１０に保持され、ランドに対して半田ペーストが精度良く印刷されているため、仮にセルフアライメント効果が十分に発揮されなかったとしても、ランドに対して電子部品を精度良く実装することができる。

以上のように本実施形態では、複数の個別基板Ｂを搬送治具１０に保持させて１枚の基板として扱うことができるため、各工程で個別基板Ｂの取り替え時間が不要となり、段取り時間をなくして作業効率を高めることができる。複数の個別基板Ｂは、単一の真空室４１を減圧することで複数の基板支持面４３に保持されており、複数の個別基板Ｂに対応して複数の吸着孔５４が配設されているから、仮に個別基板Ｂが載置されていない吸着孔５４があった場合には、真空室４１が減圧状態に保持されず、個別基板Ｂの載置忘れを検知しやすくなる。

また、実際に使用されるマスクの開口位置データを予め取得しておき、取得されたマスクの開口位置データに基づいて個別基板Ｂを治具本体４０に載置することにより、個別基板Ｂのランドに対する半田ペーストの印刷精度を高めることができる。このようにすれば、セルフアライメントに頼ることなく、半田ペーストに電子部品を載置することで実装精度を高めることができる。

また、コイルばね６３のばね力によってチェックボール６７を弁口６２の弁座６６に押圧するようにしたから、弁口６２の開閉作業を手動で行う必要がなく、真空ポンプＰの稼働および停止に伴って弁口６２の開閉作業を自動で行うことができる。また、供給ピン２３と供給口６１の間にＹパッキン７０を配設したから、真空引きの際に、外部の空気が真空室４１に流入することを阻止できる。

また、スクリーン印刷工程で、搬送治具１０をバックアップ装置２０によって持ち上げて保持するとともに、供給ピン２３を供給口６１に挿入して真空引きをすることができるため、真空引き作業をすぐに開始することができる。その際、バックアップピン２２のガイド面２４によってバックアップピン２２が位置決め孔１２に案内されるとともに、供給ピン２３が供給口６１に案内されるため、供給ピン２３を供給口６１に確実に差し込むことができる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、真空バルブの例として、チェックボール６７とコイルばね６３からなるものを開示しているものの、本発明によると、アクチュエータによって弁口６２を開閉可能な電磁弁としてもよい。

（２）上記実施形態では、供給口６１の内周面にＹパッキン７０が装着されたものを例示しているものの、本発明によると、供給ピン２３の外周面にゴムリングを装着してもよい。

（３）上記実施形態では、治具本体４０にインジケータ４４を設けているものの、本発明によると、治具本体４０とは別に圧力計を設置して真空室４１の内部空気圧を検知できるようにしてもよい。

（４）上記実施形態では、スクリーン印刷工程で真空ポンプＰによって負圧を供給しているものの、本発明によると、個別基板配置工程のみで負圧を供給してもよい。

（５）上記実施形態では、個別基板配置工程で、マスクの開口位置に合わせて個別基板Ｂを配置しているものの、本発明によると、スクリーン印刷工程で、複数の個別基板Ｂのランドの位置をそれぞれ測定しておき、これらのランドに対するマスクの開口の位置ずれが最小となるように印刷してもよい。

１０…搬送治具
４０…治具本体
４１…真空室
４４…インジケータ
５４…吸着孔
６０…減圧保持部
６１…供給口
６２…弁口
６３…コイルばね（ばね部材）
６６…弁座
６７…チェックボール（弁体）
Ｂ…個別基板
Ｐ…真空ポンプ（真空源）

Claims (4)

1. 複数の個別基板の表面に形成されたランドに半田ペーストを印刷する印刷工程と、前記印刷工程で前記半田ペーストが印刷された前記複数の個別基板の表面に電子部品を載置する部品実装工程とにおいて、前記複数の個別基板を搬送するために使用されるもので、かつ、前記複数の個別基板が集められてなる１枚の基板として搬送可能な搬送治具であって、
   複数の個別基板が所定の配列で載置される基板支持面を備えているとともに、前記基板支持面に載置される前記複数の個別基板を各々吸着するための複数の吸着孔と、前記複数の吸着孔につながる一つの真空室とを含んだ治具本体と、
   前記真空室に負圧を供給する真空源が接続される供給口を有し、前記供給口を介して前記真空源から前記真空室に負圧が供給された状態で、前記供給口と前記真空室の間に設けられた真空バルブが閉止されることにより、前記真空室を減圧状態に保持する減圧保持部とを備え、
   前記基板支持面は、前記治具本体の上面に対し１枚の前記個別基板の板厚の分だけ低く設定されている搬送治具。
2. 前記真空バルブは、前記供給口と前記真空室を接続する弁口と、この弁口の弁座に押圧されて同弁口を閉塞可能な弁体と、この弁体を前記弁座に向けて常時付勢するばね部材とを備えて構成されている請求項１に記載の搬送治具。
3. 前記真空源には、前記真空バルブの供給口に接続される供給ピンが設けられており、前記供給口を構成する周壁に環状のパッキンが装着されることで前記供給ピンが前記供給口に対してシール状態で接続される請求項１または請求項２に記載の搬送治具。
4. 前記治具本体には、前記複数の個別基板が前記治具本体に保持された状態における前記真空室の内部空気圧を表示するインジケータが外部から視認可能な位置に設けられている請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の搬送治具。

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