(57)【要約】【課題】はんだや電子部品の位置ずれの生じないよう、基板の正確なセンター位置決めキャリア治具とその位置決め方法および位置決め後保持方法。【解決手段】基板より小なる穴を有する底板と、基板より小なる下穴、大なる上穴を有するテーパ板と、基板より大なる穴を有するスペーサ板と、基板よりやや大なる穴を有する薄い上板からなり、底板の上にテーパ板、その上にスペーサ板を重ねると共に溶接、その上に上板を自在に載せたキャリア治具の上に、基板を入れつつ、キャリア治具に微振動を与え、同時に底板側から穴内に真空吸引ノズルを挿入し真空吸引して、基板をテーパ面に沿って移動させ、キャリア治具穴のセンターに位置決め後、真空吸引ノズルに吸着保持し持ち上げて、キャリア治具のテーパ面から離し、所定の位置で停止させ保持する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板のサイズよりも小さいサイズの穴を有する底板と、前記基板のサイズよりも小さいサイズの下穴と大きいサイズの上穴を有し、かつ下穴面と上穴面の間の穴壁をテーパ状にしてなるテーパ板と、前記基板のサイズよりも大きいサイズの穴を有し、かつ基板の厚みによって厚さを調整するスペーサ板とからなり、前記底板の片面上に前記テーパの下穴側面を合わせ、さらに前記テーパ板の上穴側面上に前記スペーサ板を合わせて、共に各穴軸を合わせて溶接されてなることを特徴とする基板のセンター位置決めキャリア治具。
【請求項２】
基板のサイズよりも小さいサイズの穴を有する底板と、前記基板のサイズよりもやや小さいサイズの下穴を有し、かつ前記基板のサイズよりも大きいサイズの上穴を有しかつ下穴面と上穴面の間の穴壁をテーパ状にしてなるテーパ板と、前記基板のサイズよりも大きいサイズの穴を有し、かつ基板の厚みによって厚さを調整するスペーサ板と、前記基板のサイズよりもやや大きく前記スペーサ板の穴よりもやや小さい穴を有し、かつ薄い厚さからなる上板とからなり、前記底板の面上に前記テーパの底穴側面を合わせ、さらに前記テーパ板の上穴側面上に前記スペーサ板を合わせて、共に穴軸を合わせて溶接されてあり、さらに前記スペーサ板の上に前記上板を、共に穴軸を合わせ、かつ着脱自在に重ねてなることを特徴とする基板のセンター位置決めキャリア治具。
【請求項３】
請求項１または２のいずれかのセンター位置決めキャリア治具の穴に、基板を入れ、前記センター位置決めキャリア治具に微振動を与えて、前記基板の重力と前記微振動の作用で、前記基板を前記テーパ板のテーパ面に沿って移動させて、前記センター位置決めキャリア治具の穴のセンターに基板を位置決めすることを特徴とする基板のセンター位置決め方法。
【請求項４】
請求項１または２のいずれかのセンター位置決めキャリア治具の穴に、基板を入れつつ、前記センター位置決めキャリア治具に微振動を与えながら、底板側から穴内に真空吸引ノズルを穴中心軸に合わせて挿入し真空吸引して、前記基板の重力、前記微振動および前記真空吸引力の作用で、前記基板を前記テーパ板のテーパ面に沿って移動させて、前記センター位置決めキャリア治具の穴のセンターに基板を位置決めすることを特徴とする基板のセンター位置決め方法。
【請求項５】
請求項１または２のいずれかのセンター位置決めキャリア治具の穴に、基板を入れつつ、前記センター位置決めキャリア治具に微振動を与えながら、同時に底板側から穴内に真空吸引ノズルを穴中心軸に合わせて挿入し真空吸引して、前記基板の重力、前記微振動および前記真空吸引力の作用で、前記基板を前記テーパ板のテーパ面に沿って移動させて、前記センター位置決めキャリア治具の穴のセンターに基板を位置決めした後、前記基板を真空吸引ノズルの先端面に吸着保持し、かつ持ち上げてセンター位置決めキャリア治具のテーパ面から離し、所定の位置で停止保持することを特徴とする基板のセンター位置決め保持方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板のセンター位置決めキャリア治具、それを用いた基板のセンター位置決め方法、およびセンター位置決め保持方法に係わるものである。
【０００２】
【従来の技術】
今日の電子回路基板実装においては、電子装置の軽薄短小の市場要求に応えて、零点数ミリメートル角サイズの超小型電子部品を小型回路基板に組立実装することが盛んに行われている。
【０００３】
この組立実装工程は、電子部品搭載用回路基板を挿入して保持する基板挿入工程と、その基板の回路上にはんだを印刷機で形成するはんだ印刷工程と、そのはんだの上にチップマウンターを用いて超小型電子部品チップを載置するチップ搭載工程と、そのはんだを溶かしてチップを回路に固定するはんだ付け工程とからなる。
【０００４】
基板挿入工程は、例えば、収納穴を多数個形成したキャリア治具の各穴に、１ミリ角程度の電子部品搭載用回路基板を挿入して保持する工程であるが、ここでは、キャリア治具の多数個穴の加工精度と、この穴のセンター位置に基板を全て精度よく配置するセンター位置決め精度と、位置決め配置された基板をキャリア治具の位置規制から開放した後の全ての基板の保持が、厳しく要求される。
【０００５】
なぜならば、キャリア治具穴の加工精度、穴での基板のセンター位置決め精度、位置決め配置された基板の保持等の品質が悪いと、後工程で、はんだ印刷機での印刷位置ズレやチップマウンターでのチップ搭載位置ズレ等の位置ズレ不良を引き起こすからである。
【０００６】
ところがで、キャリア治具の各穴は、基板を挿入しやすいように基板サイズより若干大きめに作られ、穴と基板の間にギャップが存在するのが当然である。
【０００７】
このギャップのため挿入基板が左右上下に動いて基板にズレや傾きが生じて、基板が穴のセンター位置に正確に収まらず、しかも多数個穴の全ての基板を能率よくセンター位置決め配置するということは難しいのが現状である。
【０００８】
ところで従来、シリコンウエハから個々の素子に分割された半導体素子をリードフレームの所定位置に固定するダイボンディング工程で、半導体素子をピックアップしてダイボンドに移送する際、多数個の半導体素子を位置決め配置できるダイトレイなるものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
図５は、前記特許文献１に記載された、電子部品Ｃを正確に位置決め配置できる電子部品収納用トレイ５０であって、トレイ５０の底板５２と枠体５４とを離間させる際の断面図を示したものである。
【００１０】
図５において、トレイ５０は、電子部品Ｃを載せる載置面６０を形成する底板５２と、底板５２上に載置され、複数の収納ポケット７０を形成する格子状の枠組を有する枠体５４とを備えている。底板５２と枠体５４とは上下方向に離間可能に別体で形成され、枠体５４の枠組を形成する格子部材５６は、収納ポケット７０を上方に拡開するように構成するテーパ面５８を両側に備えている。対向するテーパ面５８の間隔は、格子部材５６の下部で電子部品Ｃの外形寸法よりも小さく、格子部材５６の上部で電子部品Ｃの外形寸法よりも大きく設定されている。
【００１１】
このような構成によって、電子部品Ｃはテーパ面５８で位置矯正されて正確にセンターへ位置決めされ、従って電子部品の表面に接触しない形式のコレットを使用して電子部品を傷を付けずにトレイ５０の上方からピックアップできるというものである。
【００１２】
【特許文献１】
特開平６−２４４８１号公報（第３頁〜第４頁、図１〜図５）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、キャリア治具の穴内に収納するすべての基板を一度に正確に穴のセンターに位置決めして後、基板をキャリア治具から離して一定の位置に保持することにある。
【００１４】
この解決に、前述の従来技術を引用しても、キャリア治具の穴内に基板を位置決めできるヒントは得られるが、後工程での自動はんだ印刷機によるはんだの位置ずれやチップマウンターによる電子部品搭載位置ずれといった不具合を皆無にするため、基板を正確に精度よく穴のセンターに位置決めして後、キャリア治具から離して一定の位置に保持する方法まで解決できない。
【００１５】
すなわち、基板を治具の全穴で、穴のセンターと基板のセンター位置が正確に合うように位置精度よく挿入できる構造のセンター位置決めキャリア治具とセンター位置決め方法、さらにセンター位置決め後の保持方法が切望されているのである。
【００１６】
そこで、本発明の目的は、基板のセンター位置決め精度の悪さが原因で発生する後工程での不具合を完全に無くすため、実装前工程である基板の挿入工程での、基板の正確なセンター位置決め、かつ保持のできるキャリア治具、センター位置決め方法、およびセンター位置決め保持方法を提案することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明は、基板のサイズよりも小さいサイズの穴を有する底板と、前記基板のサイズよりもやや小さいサイズの下穴を有し、かつ前記基板のサイズよりも大きいサイズの上穴を有しかつ下穴面と上穴面の間の穴壁をテーパ状にしてなるテーパ板と、前記基板のサイズよりも大きいサイズの穴を有し、かつ基板の厚みによって厚さを調整するスペーサ板とからなり、前記底板の片面上に前記テーパの下穴側面を合わせ、さらに前記テーパ板の上穴側面上に前記スペーサ板を合わせて、共に各穴軸を合わせて溶接されてなる基板のセンター位置決めキャリア治具である。
【００１８】
以上のような構成とすることにより、基板厚さに見合ったスペース板の作用で所定の厚さの基板をキャリア治具穴に収められるようになり、かつテーパ板のテーパ面のはたらきで基板のセンター位置が穴のセンター位置と合致してセンター位置決めされる。
【００１９】
また、前記スペーサ板の上に、前記基板のサイズよりもやや大きく前記スペーサ板の穴よりもやや小さい穴を有し、かつ薄い厚さからなる上板を、共に穴軸を合わせ、かつ着脱自在に重ねてなる基板のセンター位置決めキャリア治具である。
【００２０】
以上のような構成とすることにより、上板の保護のはたらきで基板の穴挿入後の飛び出しを防いで、かつ前述したように基板のセンター位置決めがなされる。
【００２１】
また、前記いずれかのセンター位置決めキャリア治具の穴に、基板を入れ、前記センター位置決めキャリア治具に微振動を与えて、前記基板の重力と前記微振動の作用で、前記基板を前記テーパ板のテーパ面に沿って移動させて、前記キャリア治具穴のセンターに位置決めする基板のセンター位置決め方法である。
【００２２】
以上のような構成とすることにより、微振動の作用で、基板がキャリア治具の多数の穴にスムーズに収まるようになり、挿入効率の向上とともに、前述の基板のセンター位置決めがなされる。
【００２３】
また、前記のいずれかのセンター位置決めキャリア治具の穴に、基板を入れつつ、前記センター位置決めキャリア治具に微振動を与えながら、底板側から穴内に真空吸引装置のノズルを穴軸を合わせて挿入し真空吸引して、前記基板の重力、前記微振動および前記真空吸引力の作用で、前記基板を前記テーパ板のテーパ面に沿って移動させて、前記キャリア治具穴のセンターに位置決めする基板のセンター位置決め方法である。
【００２４】
以上のような構成とすることにより、基板が下からの真空吸引作用で引っ張られて一層スピーディにセンター位置決めがなされる。
【００２５】
また、前記のいずれかのセンター位置決めキャリア治具の穴に、基板を入れつつ、前記センター位置決めキャリア治具に微振動を与えながら、同時に底板側から穴内に真空吸引装置のノズルを穴軸を合わせて挿入し真空吸引して、前記基板の重力、前記微振動および前記真空吸引力の作用で、前記基板を前記テーパ板のテーパ面に沿って移動させて、前記キャリア治具穴のセンターに位置決めした後、前記基板を真空吸引ノズルの先端面に吸着保持したまま、かつ持ち上げて、キャリア治具のテーパ面から離し、所定の位置で停止させる基板のセンター位置決め保持方法である。
【００２６】
以上のような構成とすることにより、治具の穴から外へ少なくとも基板の上面が持ち上げられ保持されるので、後工程でのはんだ印刷作業、超小型電子部品の搭載作業がスムーズに行えるようになる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図４までの図を用いて詳しく説明する。
【００２８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の一実施の形態における基板のセンター位置決めキャリア治具の説明図であって、（ａ）は基板のセンター位置決めキャリア治具の斜視図、（ｂ）は（ａ）斜視図におけるＰ部（穴部）の拡大平面図、（ｃ）は（ｂ）拡大平面図における中央Ａ−Ａの断面図であって、１０は底板、１１は穴、２０はテーパ板、２１はテーパ板の下穴、２２はテーパ板の上穴、２３はテーパ面、３０はスペーサ板、４０は上板である。
【００２９】
図１（ａ）において、本実施の形態における基板のセンター位置決めキャリア治具の大きさは、横２００ｍｍ縦１５０ｍｍ厚さ１．８ｍｍであって、内部には（ｂ）のＰ部拡大平面図で示すように、一辺５ｍｍ少々の四角い貫通穴１１が横１０個列、縦８個列の合計８０個形成されている。
【００３０】
この穴１１のサイズは、挿入する基板Ｓの大きさによって決定されるもので、本実施の形態では、基板Ｓは、超小型電子部品を十数個搭載できる０．０４ｃｃＰＡモジュール用の、５ｍｍ角で０．５ｍｍ厚のセラミック基板を対象にしている。
【００３１】
穴の構造は、（ｃ）のＡ―Ａ断面図で示すように、底板１０と、テーパ板２０と、スペーサ板３０および上板４０の４層からなる。
【００３２】
底板１０は、基板Ｓのサイズよりも小さいサイズの穴を有する。厚みは０．８ｍｍである。
【００３３】
テーパ板２０は、基板Ｓのサイズよりも小さいサイズの下穴２１を有し、かつ基板Ｓのサイズよりも大きいサイズの上穴２２を有する。厚みは０．４ｍｍである。テーパ面のテーパ角度は水平面に対し４５度であるが、適宜３０〜６０度の範囲で選べばよい。面の粗度は電解研磨加工を施して研磨記号の△３つレベルである。
【００３４】
スペーサ板３０は、基板Ｓのサイズ５ｍｍ角よりもラフに大きいサイズの穴を有し、厚みは０．４ｍｍである。基板Ｓの厚みによって厚さを決めている。
【００３５】
上板４０は、０．２ｍｍの薄板である。
【００３６】
従って、キャリア治具は、底板１０の面上にテーパ板２０の下穴２１側面を合わせ、さらに前記テーパ板２０の上穴２２側面上に前記スペーサ板３０を合わせて、共に穴軸を合わせて溶接されてあり、さらに前記スペーサ板３０の上に前記上板４０を、共に穴軸を合わせ、かつ着脱自在に重ねて構成されている。
【００３７】
キャリア治具は、ステンレス製で、厚さをできるだけ薄くして、寸法精度高く、しかもソリやヒズミのないよう、ステンレス材にエッチング加工やスポット溶接加工を施して製作されている。
【００３８】
以上のような構成の基板センター位置決めキャリア治具とすることにより、基板厚さに見合ったスペース板の作用で所定の厚さの基板をキャリア治具穴に収められるようになり、かつテーパ板のテーパ面のはたらきで基板のセンター位置が穴のセンター位置と合致してセンター位置決めされ、上板の作用で、穴に全部の基板が収まるまで、先に収まった基板が振動で穴から飛び出すのを防いで、挿入した８０個の基板すべてをセンター位置決めできる。
【００３９】
なお、上板の穴サイズは、基板の飛び出し防止のため下のスペーサ板の穴サイズよりやや小さめにしてあるが、スペーサ板の厚みを調整して基板の飛び出しが防げるならば必ずしも上板は無くてもよく、底板、テーパ板およびスペーサ板の３板からなるキャリア治具となる。そのため上板は着脱自在にしてある。
【００４０】
（実施の形態２）
図２は、キャリア治具の穴のセンターに基板Ｓのセンターが正確に合致し位置決めされた状態の断面図であり、この図を用いて基板Ｓのセンター位置決め方法を説明する。
【００４１】
実施の形態１で説明した基板のセンター位置決めキャリア治具を用いて、治具の穴に基板を入れ、前記キャリア治具に微振動を与えて、その微振動と基板の重力の作用で、基板をテーパ板のテーパ面に沿って移動させて、前記キャリア治具穴のセンターに位置決めする基板のセンター位置決め方法である。
【００４２】
また、図３に示すように、実施の形態１で説明した基板のセンター位置決めキャリア治具を用いて、治具の穴に基板を入れつつ、前記キャリア治具に微振動を与えながら、底板側から穴内に真空吸引装置８０のノズルを穴軸を合わせて挿入し真空吸引して、基板の重力、微振動および真空吸引力の作用で、前記基板をテーパ板のテーパ面に沿って移動させて、キャリア治具穴のセンターに位置決めする基板のセンター位置決め方法である。
【００４３】
まず、基板Ｓのセンター位置決めキャリア治具の穴に、基板Ｓを入れて、キャリア治具に微振動を与え、その微振動と基板Ｓの重力で、基板Ｓをテーパ板３０のテーパ面２３に沿って移動させて、治具穴のセンター位置に案内する。
【００４４】
また、キャリア治具をベルトコンベアに載せて後工程に送るときには、ベルトコンベアによる微振動を流用して、基板Ｓがテーパ面２３に沿って移動する。
【００４５】
基板が穴センターと基板のセンターが略一致するようになって収まる。
【００４６】
（実施の形態３）
図４は、キャリア治具の穴に基板を入れ、次に前記キャリア治具に微振動を与え、その微振動と基板の重力とで基板を前記穴の傾斜面に沿って移動させて穴センターに案内しつつ真空吸引しながら真空吸引受台面に保持する基板のセンター位置決め保持状態の断面図である。
【００４７】
基板Ｓのセンター位置決め保持方法は、基板Ｓのセンター位置決めキャリア治具の穴に、基板Ｓを入れ、基板Ｓのセンター位置決めキャリア治具に微振動を与え、その微振動と基板Ｓの重力で、基板Ｓを前記テーパ板２０のテーパ面２３に沿って移動させて、治具穴のセンター位置に案内した後、底板１０側から穴内に、真空吸引装置８０のノズルを、穴軸を合わせて挿入し、真空吸引しながら基板Ｓを真空吸引ノズル端面８１に保持した後、基板Ｓを基板Ｓのセンター位置決めキャリア治具の穴から浮かして保持する基板Ｓのセンター位置決め保持方法である。
【００４８】
以上のような構成とすることにより、加わった微振動の作用、基板の重力の作用、およびキャリア治具のテーパ面２３の作用で、基板Ｓが自動的に矯正されてセンター位置決めが行われ、センター位置決めされた状態の基板をキャリア治具の底板１０側から穴内に真空吸引装置を挿入し真空吸引ノズル先端面に吸着保持して、基板Ｓを押し上げれば、センター位置決めされかつ真空吸引装置のセンターに吸着保持された基板Ｓが治具取数分一度に確保できる。
【００４９】
この後、図示はしないが、真空吸引吸着保持されたままの基板の回路面にはんだを印刷法により形成し、さらにはんだの上にチップ状の各種超小型電子部品を搭載することで０．０４ｃｃＰＡモジュールの基板ができ上がる。
【００５０】
以上のように、（ａ）から（ｃ）の間、基板は、ある程度の大小や、寸法のばらつきがあっても、治具穴のテーパ面効果と真空吸引先端面のキャッチング効果で、常に基板のセンター位置が保持され持続される。
【００５１】
したがって、後工程のはんだ印刷、チップ状電子部品搭載が精度よく実施できる。
【００５２】
なお、本実施の形態では、基板の下から真空吸引による力で引っ張って基板をバランスよくセンター位置に収まるようにしたが、基板の上から押す力を加えることによりセンター位置決めできるようにしてもよい。
【００５３】
また、本実施の形態では、穴形状を四角形で説明したが、多角形または円形でも適用できる。治具穴で、基板を安定して保持するには、少なくとも３点で支えられる傾斜面があればよい。
【００５４】
本発明は、基板という硬質基板であったが、これに限らず、基板に置き換えられるような硬質基板、あるいは軟質基板であっても適用できる。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の基板のセンター位置決めキャリア治具は、基板より小なるサイズの穴を有する底板と、やや小さいサイズの下穴、かつやや大きいサイズの上穴を有しかつ穴壁をテーパ状のテーパ板と、大きいサイズの穴かつ基板の厚みで調整するスペーサ板とからなり、底板の片面上にテーパ板を、さらにスペーサ板を合わせて、共に各穴軸を合わせて溶接された構成であるから、所定の厚さの基板をキャリア治具穴に収められ、かつテーパ面のはたらきで基板のセンター位置が穴のセンター位置と合致して容易に多数個の基板のすべてをセンター位置決めできる。
【００５６】
さらに、本発明の基板のセンター位置決め方法は、基板を入れたキャリア治具に微振動を与えて、テーパに沿って移動させ、キャリア治具穴のセンターに位置決めする方法であるから、基板がキャリア治具の多数の穴にスムーズに収まり、挿入効率がよい。
【００５７】
さらにまた、本発明のセンター位置決め保持方法は、基板を入れた治具に微振動を与え、同時に底板側から穴内に真空吸引装置を挿入し吸引して、基板をテーパに沿って移動させ、センターに位置決めした後、基板を真空吸引ノズルに吸着保持したまま、持ち上げて所定の位置で停止させる基板のセンター位置決め保持方法であるから、治具の穴から外へ基板の上面が持ち上げられ保持されるので、後工程でのはんだ印刷作業、超小型電子部品の搭載作業がスムーズに行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の一実施の形態におけるキャリア治具の斜視図
（ｂ）は（ａ）のＰ部拡大平面図
（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ断面図
【図２】キャリア治具の穴に基板を挿入しセンター位置決めされた状態の断面図
【図３】キャリア治具の穴に真空吸引装置が取り付けられた状態の断面図
【図４】基板が真空吸引装置のノズルに吸着され持ち上げられて、キャリア治具の穴から顔を出して保持されている状態の断面図
【図５】従来のトレイ（治具）の断面図
【符号の説明】
１０  底板
１１  穴
２０  テーパ板
２１  テーパ板の下穴
２２  テーパ板の上穴
２３  テーパ面
３０  スペーサ板
４０  上板
８０  真空吸引装置
８１  ノズル端面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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