(57)【要約】【課題】実装時に上昇した電子部品と基板の温度を実装後も維持できるようにした基板移送装置および基板移送方法を提供する。【解決手段】実装後に搬送される基板４の上方にヒートブロック３３を配置し、下方にポストヒートブロック２５を配置して上下両方向から輻射加熱する。さらにヒートブロック３３に設けられた通気管３４に気体を供給する気体供給装置５０を配置し、通気管３４に供給された気体がヒートブロック３３によって加熱された状態で基板４に吹き付けられるようにした。【選択図】図１
2010021313.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品が実装された基板を保持する基板保持手段と、基板保持手段によって保持された基板を移動させる基板移動手段と、基板移動手段によって移動された基板を搬送する基板搬送手段と、前記基板搬送手段によって搬送中の基板に加熱された気体を上方から送る上加熱手段と、前記基板を下方から加熱する下加熱手段を備えたことを特徴とする基板移送装置。
【請求項２】
前記上加熱手段が、発熱手段と、前記発熱手段によって加熱された気体を下方に導く通気路と、前記通気路に気体を供給する気体供給手段とで構成され、
前記発熱手段と前記通気路が前記基板保持手段に備えられていることを特徴とする請求項１に記載の基板移送装置。
【請求項３】
前記気体供給手段が、前記基板保持手段が前記基板搬送手段の上方に移動したときに前記通気路に気体を供給することを特徴とする請求項２に記載の基板移送装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載された基板移送装置を用いた基板移送方法であって、前記基板保持手段が前記基板を保持しているときに前記発熱手段が前記基板を上方から加熱し、前記基板搬送手段が前記基板を搬送するときに前記上加熱手段と前記下加熱手段が前記基板を上下方向から加熱することを特徴とする基板移送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品が実装された基板を移送する装置および方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子部品と基板を加熱し、接合部に熱エネルギを付与しつつ接合するときに、急激な温度変化による基板のクラックや反り等の発生を抑制するため、実装前に基板を予備加熱しておき、実装後には緩やかな速度で徐冷させる機能を備えた実装装置が提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第３８５７９４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に開示された実装装置は、基板に生じるクラックや反りに着目した結果、基板を下方からのみ加熱して基板の温度管理を行う構成となっているため、基板の上面側に実装された電子部品については積極的な温度管理が行われることはない。加熱された電子部品と基板は、常温時に比べ熱膨張した状態で接合されるが、電子部品と基板は材質の違いによりそれぞれ熱膨張率が異なるため、実装後の電子部品と基板の両方の温度を適切に管理しないと接合部に応力が集中し、亀裂や破断等の接合不良が生じることがある。
【０００４】
本発明は、実装時に上昇した電子部品と基板の温度を実装後も維持できるようにした基板移送装置および基板移送方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の基板移送装置は、電子部品が実装された基板を保持する基板保持手段と、基板保持手段によって保持された基板を移動させる基板移動手段と、基板移動手段によって移動された基板を搬送する基板搬送手段と、前記基板搬送手段によって搬送中の基板に加熱された気体を上方から送る上加熱手段と、前記基板を下方から加熱する下加熱手段を備えた構成とした。
【０００６】
また、前記基板移送装置において、前記上加熱手段が、発熱手段と、前記発熱手段によって加熱された気体を下方に導く通気路と、前記通気路に気体を供給する気体供給手段とで構成され、前記発熱手段と前記通気路が前記基板保持手段に備えられている構成とした。
【０００７】
また、基板移送装置において、前記気体供給手段が、前記基板保持手段が前記基板搬送手段の上方に移動したときに前記通気路に気体を供給する構成とした。
【０００８】
さらに本発明の基板移送方法は、前記基板移送装置を用いた基板移送方法であって、前記基板保持手段が前記基板を保持しているときに前記発熱手段が前記基板を上方から加熱し、前記基板搬送手段が前記基板を搬送するときに前記上加熱手段と前記下加熱手段が前記基板を上下方向から加熱する構成とした。
【発明の効果】
【０００９】
実装後の基板を常時加熱した状態におくことで実装後の放熱による急激な温度低下を回避し、電子部品と基板の接合状態を良好に維持したまま後工程に移送することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態の基板移送装置の構成図、図２は本発明の実施の形態の基板移送装置の一部拡大図、図３、図４は本発明の実施の形態の基板移送装置の動作説明図である。
【００１１】
最初に基板移送装置の構成について図１を参照して説明する。基板移送装置１によって後工程に移送される基板は、実装テーブル２で電子部品３が熱圧着された基板４である。実装テーブル２は、基板移送装置１の基台５に設置された直動テーブル６、７によって水平移動可能である。実装テーブル２の上方には実装ヘッド８が配設されている。実装ヘッド８は下端に電子部品３を吸着し、実装テーブル２の上面に載置されている基板４に向けて下降し、電子部品３の半田バンプ９を基板４の上面の電極１０に圧力をかけながら接触させる。実装ヘッド８に内蔵されているヒータ１１と、実装テーブル２に内蔵されているヒータ１２の発熱によって半田バンプ９が溶融し、電子部品３と基板４を接続する。直動テーブル６、７の駆動により実装テーブル２に載置されている基板４の位置を実装ヘッド８に対して順次変更しながら基板４に複数の電子部品３を実装する。
【００１２】
実装テーブル２の側方に基板搬送装置２０が配設されている。基板搬送装置２０は、実装テーブル２で電子部品３が熱圧着された基板４を後工程に向けて搬送する基板搬送手段であり、ここでは、後工程に基板４を搬送する搬送装置１００まで基板４を搬送する。基板搬送装置２０は、一対のコンベアベルト２１と、コンベアベルト２１を水平に張設するプーリ２２、２３と、コンベアベルト２１に駆動力を供給する駆動ローラ２４と、搬送中の基板４を下方から加熱する下加熱手段となるポストヒートブロック２５と、プーリ２２、２３によって水平に張設された一対のコンベアベルト２１の間でポストヒートブロック２５を昇降させ、ポストヒートブロック２５の上面（加熱面）と基板４の下面との距離（クリアランス）を調整するシリンダ機構２６と、一対のコンベアベルト２１の高さを調整するシリンダ機構２７と、水平に張設された一対のコンベアベルト２１によって搬送される基板４の搬送経路を間に形成する一対の搬送ガイド２８とで構成されている。
【００１３】
基板４は幅方向の両端をそれぞれ一対のコンベアベルト２１の水平部分に載置し、一対のコンベアベルト２１の駆動によって長さ方向に搬送される。ポストヒートブロック２５は、プーリ２２、２３によって張設された一対のコンベアベルト２１の水平部分の長さと略同じ長さを有し、搬送中の基板４を下方から常時加熱することができる。
【００１４】
基板移載装置３０は、基板４の搬送方向に延伸されたアーム３１と、アーム３１に下向きに取り付けられた吸着パッド３２と、同じくアーム３１に取り付けられたヒートブロック３３とで構成されている。吸着パッド３２は、図外の真空発生源と連結して基板４の上面を吸着するものであり、基板４の四隅と対応する位置にそれぞれ一個ずつ配置されている。ヒートブロック３３は、基板４の幅方向に離れて配置された吸着パッド３２の間に配設されている。ヒートブロック３３の基板４の長さ方向における長さは、少なくとも最大の長さを有する基板４の長さを考慮して定められるものであり、吸着パッド３２で吸着した基板４の全長がヒートブロック３３の全長に収まるようにすることが望ましい。
【００１５】
ヒートブロック３３には、下面に適宜の間隔で開口する複数の通気管３４が配設されている。これらの通気管３４はアーム３１の上面に開口する気体供給孔３５と連通している。通気管３４はヒートブロック３３と接触しており、通気管３４内を流れる気体はヒートブロック３３の発熱によって加熱される。これらの通気管３４は、気体供給孔３５から供給された気体を下方に導く通気管であり、気体供給孔３５から吹き込まれた気体は、通気管３４内で加熱され、ヒートブロック３３の下面から基板４の上面に向けて吹き出す。なお、通気管３４はヒートブロック３３と独立した部材により構成されているが、ヒートブロック３３自体に通気路を形成してもよい。
【００１６】
送りねじ機構４０は、実装テーブル２と基板搬送装置２０に跨ってこれらの上方に配設された水平ねじ４１と、水平ねじ４１を水平軸周りに回転させる水平モータ４２と、水平ねじ４１に螺合し、水平ねじの４１の回転に伴って水平方向に移動する水平ナット４３と、水平ナット４３に配設された鉛直ねじ４４と、鉛直ねじ４４を鉛直軸周りに回転させる鉛直モータ４５と、鉛直ねじ４４に螺合し、鉛直ねじの４４の回転に伴って鉛直方向に移動する鉛直ナット４６とで構成されている。
【００１７】
鉛直ナット４６に取り付けられたアーム３１は、水平ねじ４１の回転によって水平方向に移動し、鉛直ねじ４４の回転によって鉛直方向に移動することができる。アーム３１を主体とする基板移載装置３０は、実装後の基板４を吸着パッド３２で吸着し、実装テーブル２から基板搬送装置２０に移動させ、ポストヒートブロック２５に載置する。
【００１８】
実装後の基板４を吸着する吸着パッド３２を備えた基板移載装置３０は、電子部品３が実装された基板４を保持する基板保持手段である。また、送りねじ機構４０によって移動する基板移載装置３０は、保持された基板を移動させる基板移動手段である。また、基板搬送装置２０は、基板移載装置３０によって移動された基板４を搬送する基板搬送手段である。
【００１９】
気体供給装置５０は、アーム３１の上面に開口する気体供給孔３５を覆うパッド５１と、パッド５１をアームに対して昇降させるシリンダ機構５２とで構成されている。パッド５１は接続管５４によって図外の工場エア源と接続されている。パッド５１で気体供給孔３５を覆っているときに工場エア源から供給された気体（圧縮空気）が気体供給孔３５に吹き込まれる。気体供給装置５０は、気体供給手段である。
【００２０】
次に搬送中の基板の加熱について図１、図２を参照して説明する。基板搬送装置２０によって搬送される基板４は、両側部が一対のコンベアベルト２１に載置されており、一対のコンベアベルト２１の駆動によって水平方向に搬送される。基板移載装置３０は、基板４の上方に位置し、ヒートブロック３３の下面と基板４の上面（電子部品３を含む）の間を所定の距離に維持している。ポストヒートブロック２５は、基板４の下面と所定の距離をおいた位置に上面（加熱面）が位置するように高さ調整されている。
【００２１】
気体供給装置５０から基板移載装置３０に供給された気体は、ヒートブロック３３によって加熱されてから下方の基板４に吹き付けられる。ヒートブロック３３がポストヒートブロック２５より短い場合には、ヒートブロック３３の下流側の部分に保温カバー３６を配置し、基板４の熱が上方に逃げないようにする。出来れば、ヒートブロック３３は、コンベアベルト２１の水平部分の長さと同じであることが望ましい。
【００２２】
基板移送装置１は、実装後の基板４をヒートブロック３３の輻射熱とヒートブロック３３で加熱された気体によって上方から加熱するとともに、下方からはポストヒートブロック２５で加熱しながら搬送する。ヒートブロック３３は、基板移載装置３０の慣性マス低減の観点から小型化、軽量化の制限を受けるので、ポストヒートブロック２５に比べると短くなることが多い。その結果、基板移送装置１は輻射熱だけでは下方からの加熱能力に比べて上方からの加熱能力が劣ることになるので、加熱された気体を基板４の上面に直接接触させることで上方からの加熱能力を高めている。
【００２３】
また基板４の周囲の気密性が熱効率に大きな影響を与えることから、基板移載装置３０にヒートブロック３３の上方および側方を覆う上カバー３７を設け、基板搬送装置２０に上カバー３７を側方から覆う下カバー２９を設け、基板４の搬送時に上カバー３７と下カバー２９が重なって基板４の周囲に気密性の高い空間３８を形成するようにしている。
【００２４】
なお、基板移載装置３０は気体供給装置５０と独立しており、気体の供給を受けるときのみ気体供給装置５０と接続するように構成されている。基板移載装置３０は、気体供給装置５０から気体の供給を受ける気体供給孔３５と通気管３４が設けられているだけなので、ほとんど重量は増加せず、運動性能は低下しない。
【００２５】
基板搬送装置２０によって搬送される基板４の上方に位置するヒートブロック３３は気体供給装置５０から供給された気体を加熱する発熱手段として機能し、ヒートブロック３３に配設された通気管３４と、通気管３４に気体を供給する気体供給装置５０とヒートブロック３３は、搬送中の基板４に加熱された気体を吹き付けることで基板４を上方から加熱する上加熱手段として機能する。
【００２６】
次に基板移送装置が行う基板移送動作について図３、図４を参照して説明する。図３（ａ）において、基板移載装置３０が実装後の基板４を実装テーブル２から基板搬送装置２０に移載する。基板４の上面には電子部品３が実装されており、ヒートブロック３３によって上方から加熱されることで電子部品３と基板４の両方が加熱される。ポストヒートブロック２５は、その上面がコンベアベルト２１の平面部分より上方となる位置に移動しており、基板移載装置３０はポストヒートブロック２５に基板４を直に載置する。ポストヒートブロック２５は輻射加熱より効率的な直加熱によって基板４を下方から加熱する。
【００２７】
実装後の基板４は、実装テーブル２から基板移載装置３０への移動中は上方から輻射加熱された状態にあり、基板搬送装置２０に移動した直後はこれに加えて下方から直加熱された状態にある。移動中の基板４は上方から加熱されているだけなので、移動距離を可能な限り短くすることが基板４と電子部品３の温度維持の上で望ましい。そのため、ここでは基板搬送装置２０を実装テーブル２と同じ高さにして基板移載装置３０の昇降距離を短縮するようにしている。
【００２８】
実装テーブル２と同じ高さにある基板搬送装置２０は、それより高い位置にある搬送装置１００と高さを合わせる必要があるため、最初に、図３（ｂ）に示すように基板移載装置３０が上昇し、次に、図４（ａ）に示すように基板搬送装置２０が上昇し、コンベアベルト２１の高さを搬送装置１００のコンベアベルト１０１の高さに合わせる。先に上昇する基板移載装置３０は、基板搬送装置２０が上昇してきたときに基板４の上面（実装されている電子部品３を含む）が吸着パッド３２やヒートブロック３３に接触しないような高さまで上昇しておく。
【００２９】
基板移載装置３０が上昇を開始してから基板搬送装置２０が上昇を完了するまでの間は基板４とヒートブロック３３の距離が広がるため、基板４を上方から加熱する熱効率が低下することになるが、その間はポストヒートブロック２５が下方から直に加熱した状態となっているので、基板４および電子部品３の温度が低下することはない。
【００３０】
なお、基板移載装置３０と基板搬送装置２０を一定の間隔を保ちながら同時に上昇させることも可能である。この場合は上昇中も基板４を上方から加熱した状態に維持できるので、時間差をもって上昇させる場合に比べさらに効果的に基板４および電子部品３の温度維持を図ることができる。
【００３１】
図４（ａ）において、上昇した基板移載装置３０に対しパッド５１を下降させ、気体供給孔３５を塞ぐ。
【００３２】
図４（ｂ）において、ポストヒートブロック２５を下降させて基板４をコンベアベルト２１に移載する。コンベアベルト２１によって搬送装置１００に向けて搬送中の基板４は、ヒートブロック３３とポストヒートブロック２５によって上下両方向から輻射加熱され
た状態にあり、さらに上方から加熱された気体を吹き付けられた状態となるので、上面に実装された電子部品３を含め全体の温度が維持される。
【００３３】
基板移送装置１は以上の工程を経て基板４を後工程に搬送する。実装後の基板４は、基板移載装置３０によって基板搬送装置２０まで移動される間は、ヒートブロック３３によって上方から加熱され、基板搬送装置２０によって搬送レールに向けて搬送される間は、ヒートブロック３３とポストヒートブロック２５によって上下両方向から加熱された状態に維持される。従って、基板移送装置１によれば、実装時の加熱によって膨張した状態で接合された電子部品３と基板４の温度低下を回避することが可能であり、電子部品３と基板４の接合状態を良好に維持したまま後工程に移送することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は電子部品を熱圧着によって基板に実装する分野において有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態の基板移送装置の構成図
【図２】本発明の実施の形態の基板移送装置の一部拡大図
【図３】本発明の実施の形態の基板移送装置の動作説明図
【図４】本発明の実施の形態の基板移送装置の動作説明図
【符号の説明】
【００３６】
１  基板移送装置
３  電子部品
４  基板
２０  基板搬送装置
２５  ポストヒートブロック
３０  基板移載装置
３３  ヒートブロック
３４  通気管
３５  気体供給孔
５０  気体供給装置
【図１】
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【図２】
2010021313.tif 000004
【図３】
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【図４】
2010021313.tif 000006