(57)【要約】【課題】基板搬送キャリア上での基板の密着性を簡単な構成で高めることができるようにする。【解決手段】この基板搬送キャリア１０は、基板１を載置してリフロー炉に搬送するためのキャリア部材１４であって、基板１を真空吸着するための穿孔２０が形成されたキャリア部材１４と、キャリア部材１４の下面側に配設され、リフロー炉でのリフロー時の熱によって皿状に変形するバイメタルから構成されたキャリア部材アダプタ１６と、を備えている。キャリア部材アダプタ１６は、リフロー時の加熱によって皿状に変形し、キャリア部材１４の下面側を簡易に真空化させ、キャリア部材１４の穿孔２０を介して基板１をキャリア部材１４上に吸引するようにしている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を載置してリフロー炉に搬送するためのキャリア部材であって、前記基板を真空吸着するための穿孔が形成されたキャリア部材と、
前記キャリア部材の下面側に配設され、前記リフロー炉でのリフロー時の熱によって皿状に変形するキャリア部材アダプタと、を備え、
前記キャリア部材アダプタの変形に伴って、前記キャリア部材の下面及び該キャリア部材の穿孔上に位置する基板と前記キャリア部材アダプタとの間に真空空間を形成し、前記基板を前記キャリア部材上に吸引することを特徴とする基板搬送キャリア。
【請求項２】
前記キャリア部材は、前記基板に形成された開口部を避けるように穿孔が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の基板搬送キャリア。
【請求項３】
前記キャリア部材は、所定の間隔でほぼ全面に複数の穿孔が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の基板搬送キャリア。
【請求項４】
前記キャリア部材アダプタは、前記キャリア部材の複数の穿孔が独立して吸引できるように各穿孔に対応して配設されていることを特徴とする請求項３に記載の基板搬送キャリア。
【請求項５】
前記キャリア部材は、その上面に前記キャリア部材の穿孔に対応する穿孔が形成された気密シートを有し、前記気密シート上に載置される基板との気密性を保持することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の基板搬送キャリア。
【請求項６】
前記キャリア部材アダプタは、バイメタル、形状記憶材料、又はバイメタルと形状記憶材料とを組み合わせて構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の基板搬送キャリア。
【請求項７】
前記キャリア部材とキャリア部材アダプタとの間であって、前記キャリア部材の下面に貼り付けられた伸縮自在なシール材を有し、前記キャリア部材アダプタは、皿状の変形時に前記キャリア部材の各穿孔に対応して前記シール材を吸引し、前記キャリア部の穿孔上に位置する基板と前記シール材との間に個別に真空空間を形成し、前記基板を前記キャリア部材上に吸引することを特徴とする請求項２又は３に記載の基板搬送キャリア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は基板搬送キャリアに係り、特にフレキシブルプリント基板や薄い基板を安定して保持することが可能な基板搬送キャリアに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板搬送キャリアに載置される基板を安定して保持するために、基板を真空吸着するようにした技術がある（特許文献１）。
【０００３】
この特許文献１に記載されている基板搬送キャリアは、基板が載置される載置部を、３枚の板部材を積層した多層構造とし、この載置部に基板を真空吸引するための吸着孔、真空吸着機構に接続される開口部、及び吸着孔と開口部とを結ぶ内孔（吸引路）が形成されている。そして、基板搬送キャリアに形成された開口部を真空吸引手段に接続することによって、内孔及び吸着孔を介して基板を吸着保持するようにしている。
【０００４】
また、特許文献２、３には、弱粘着性を有する樹脂層を搬送ボードに貼り合わせ、フレキシブルプリント基板を粘着力で固定する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−１４２５０３号公報
【特許文献２】特開２００５−７２５５６号公報
【特許文献３】特開２００４−７１８６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の真空チャックによって基板を吸着する場合、真空引きする時間と開放する時間が余計にかかり、生産性が上らないばかりでなく、リフロー時の加熱によって真空圧が変化したり、気密用のＯリングが熱劣化して安定した真空保持が難しいという問題がある。また、真空吸引手段等が必要になり、装置が大型化して煩わしいという問題がある。
【０００６】
一方、特許文献２、３に記載の粘着力で基板を固定する場合には、繰り返しの使用で粘着力が低下し、安定したフレキシブルプリント基板の保持ができなくなったり、引き剥がし時に接合された電子部品に応力がかかり、半田接合部を破壊する可能性がある。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、基板搬送キャリア上での基板の密着性を簡単な構成で高めることができ、特にリフロー時に基板を安定して密着保持することができる基板搬送キャリア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】
【０００８】
前記目的を達成するために本発明に係る基板搬送キャリアは、基板を載置してリフロー炉に搬送するためのキャリア部材であって、前記基板を真空吸着するための穿孔が形成されたキャリア部材と、前記キャリア部材の下面側に配設され、前記リフロー炉でのリフロー時の熱によって皿状に変形するキャリア部材アダプタと、を備え、前記キャリア部材アダプタの変形に伴って、前記キャリア部材の下面及び該キャリア部材の穿孔上に位置する基板と前記キャリア部材アダプタとの間に真空空間を形成し、前記基板を前記キャリア部材上に吸引することを特徴としている。
【０００９】
即ち、前記キャリア部材アダプタは、リフロー時の加熱によって皿状に変形し、前記キャリア部材の下面側を簡易に真空化させ、キャリア部材の穿孔を介して基板をキャリア部材上に吸引するようにしている。リフロー時の熱を利用して基板を吸引するようにしたため、基板の密着力を簡単な構成で高めることができる。
【００１０】
前記キャリア部材は、前記基板に形成された開口部を避けるように穿孔が形成されている。基板には、位置決め孔や、捨て基板と単基板との間のミシン目などの開口部があるが、キャリア部材は、これらの開口部を避けて穿孔が形成されている。
【００１１】
また、他の態様の前記キャリア部材は、所定の間隔でほぼ全面に複数の穿孔が形成されている。この場合、前記キャリア部材アダプタは、前記キャリア部材の複数の穿孔が独立して吸引できるように各穿孔に対応して配設される。
【００１２】
前記キャリア部材は、その上面に前記キャリア部材の穿孔に対応する穿孔が形成された気密シートを有し、前記気密シート上に載置される基板との気密性を保持することを特徴としている。真空吸引時に基板とキャリア部材との間の気密性を保持するためである。気密シートとしては、弱粘着性をもたせた樹脂製の膜を適用することができる。
【００１３】
前記キャリア部材アダプタは、バイメタル、形状記憶材料、又はバイメタルと形状記憶材料とを組み合わせて構成されていることを特徴としている。形状記憶材料としては、形状記憶合金の他に、形状記憶樹脂、形状記憶セラミックス等が適用できる。また、バイメタルと形状記憶材料とを組み合わせキャリア部材アダプタを構成することで、バイメタルによって徐々に真空化させて吸着する時期と、形状記憶材料によって瞬間的に真空化させて吸着させる時期とを分散させることができる。
【００１４】
また、本発明の更に他の態様として、前記キャリア部材とキャリア部材アダプタとの間であって、前記キャリア部材の下面に貼り付けられた伸縮自在なシール材を有し、前記キャリア部材アダプタは、皿状の変形時に前記キャリア部材の各穿孔に対応して前記シール材を吸引し、前記キャリア部の穿孔上に位置する基板と前記シール材との間に個別に真空空間を形成し、前記基板を前記キャリア部材上に吸引することを特徴としている。これにより、キャリア部材に大きさの異なる穿孔が形成されている場合でも、各穿孔部分で偏りなく基板を吸引することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、リフロー時の熱によって皿状に変形する部材（キャリア部材アダプタ）によってキャリア部材の下面側を簡易に真空化させ、キャリア部材の穿孔（吸着孔）を介して基板をキャリア部材上に吸引するようにしたため、基板搬送キャリア上での基板の密着力を簡単な構成で高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下添付図面に従って本発明に係る基板搬送キャリアの好ましい実施の形態について詳説する。
【００１７】
［第１の実施の形態］
図１は本発明に係る基板搬送キャリアの第１の実施の形態を示す分解斜視図であり、図２は基板搬送キャリアの断面図である。
【００１８】
これらの図面に示すように、基板搬送キャリア１０は、上面に気密シート１２が貼り付けられたキャリア部材１４と、このキャリア部材１４の下面側に配設されたキャリア部材アダプタ１６と、キャリア部材アダプタ１８の下面側に配設された補助アダプタ１８とから構成されている。
【００１９】
上記キャリア部材１４の四隅には、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）、又は薄いハード基板（以下、単に「基板」という）１を位置決めするための位置決めピン１３が植設されており、気密シート１２から突出している。
【００２０】
気密シート１２は、その上面に載置される基板１との気密性を保持するために設けられたもので、例えば、弱粘着性を有する樹脂製のラバーなどが適用される。
【００２１】
図３（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ基板１及び気密シート１２の平面図である。尚、キャリア部材１４は、気密シート１２と同じ平面形状に形成されている。
【００２２】
図３（Ａ）に示すように、この基板１は、２枚の単基板２と捨て基板３とを有し、単基板２と捨て基板３との間には、ミシン目４が形成されている。また、捨て基板３には、位置決め孔５が形成されている。
【００２３】
一方、図３（Ｂ）に示すように気密シート１２及びキャリア部材１４には、前記基板１に形成された開口部（ミシン目４、位置決め孔５）を避けるように穿孔２０が形成されている。この穿孔２０の代わりに、穿孔２０と同範囲に丸孔を並べて設けるようにしてもよい。
【００２４】
図３（Ｃ）は気密シート１２（キャリア部材１４）上に基板１を載置した状態に関して示している。同図に示すように、基板１に形成された開口部と、気密シート１２に形成された穿孔２０とは重ならず、その結果、基板１と気密シート１２との間の気密性が保持される。
【００２５】
キャリア部材アダプタ１６は、図２に示すように線膨張係数が小さい部材１６ａと線膨張係数が大きい部材１６ｂとが貼り合わされたバイメタルによって構成されている。このキャリア部材アダプタ１６の外周部のみが、キャリア部材１４の下面に気密性をもって固定されている。
【００２６】
補助アダプタ１８は、キャリア部材アダプタ１６の下面の外周部に配設され、その中央部にキャリア部材アダプタ１６の変成量を吸収する穿孔１８ａが形成されている。尚、穿孔１８ａの代わりにキャリア部材アダプタ１６の変成量を吸収する凹溝であってもよい。
【００２７】
次に、上記構成の基板搬送キャリア１０の作用について説明する。
【００２８】
基板搬送キャリア１０には、図２に示すように基板１が載置される。そして、この基板１の図示しないランド上に半田ペーストが塗布され、半導体集積回路等の電子部品が載置される。
【００２９】
続いて、基板搬送キャリア１０は、リフロー炉に搬入される。リフロー炉では、電子部品を基板１に半田付けするために、図４（Ｃ）に示すような温度プロファイルで加熱制御が行われる。これにより、半田ペーストが溶融及び凝固され、電子部品が半田付けされる。
【００３０】
図４（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ図４（Ｃ）に示した温度プロファイルのＡ点、及びＢ点の温度時におけるキャリア部材アダプタ１６の変化状態を示している。尚、Ｂ点は、基板１の密着性がより要求されるポイントを示す。
【００３１】
バイメタルからなるキャリア部材アダプタ１６は、リフロー炉でのリフロー時の加熱によって皿状に変形する。このキャリア部材アダプタ１６の変形に伴って、キャリア部材１４の下面及び気密シート１２及びキャリア部材１４の穿孔２０上に位置する基板１とキャリア部材アダプタ１６との間に真空空間が形成される。
【００３２】
ここで、図４（Ｂ）に示すキャリア部材アダプタ１６の変形によって増加する空間１６Ａは、加熱前に気密シート１２及びキャリア部材１４の穿孔２０内に封止された気体の熱膨張による体積増加量を上回るようになっている。これにより、基板１は穿孔２０を介して吸引されて気密シート１２上に密着保持され、半田付け時に基板１の反りや浮き上がりなどが防止され、良好に半田付けを行うことができる。
【００３３】
［第２の実施の形態］
図５は本発明に係る基板搬送キャリアの第２の実施の形態の要部を示す図である。
【００３４】
この第２の実施の形態の基板搬送キャリアは、第１の実施の形態のバイメタルから構成されているキャリア部材アダプタ１６の代わりに、形状記憶合金から構成されたキャリア部材アダプタ２２を使用している点で相違する。
【００３５】
形状記憶合金からなるキャリア部材アダプタ２２は、図５（Ｃ）に示すリフロー時の温度プロファイルのＡ点以下の温度では、同図（Ａ）に示すように平らな形状になっており、Ａ点の温度を超えると、同図（Ｂ）に示すようにキャリア部材アダプタ２２の周辺部２２Ａが変成し、全体として皿状に変形する。
【００３６】
これにより、キャリア部材アダプタ２２は、Ａ点を超える温度でキャリア部材の下面側を真空状態にして基板１を吸引し、気密シート１２上に密着保持させる。
【００３７】
尚、キャリア部材アダプタ２２の材料としては、形状記憶合金の代わりに、耐熱性のある形状記憶樹脂や形状記憶セラミック等の他の形状記憶材料を用いるようにしてもよい。
【００３８】
［第３の実施の形態］
図６は本発明に係る基板搬送キャリアの第３の実施の形態を示す図であり、図６（Ａ）は基板搬送キャリアの断面図を示し、図６（Ｂ）は基板搬送キャリアのキャリア部材アダプタの断面図を示している。尚、図６（Ａ）において、第１の実施の形態の基板搬送キャリア１０と共通する部分には、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００３９】
図６（Ａ）に示すように、第３の実施の形態の基板搬送キャリア３０は、第１の実施の形態のバイメタルから構成されているキャリア部材アダプタ１６の代わりに、バイメタルと形状記憶合金とを組み合わせたキャリア部材アダプタ３２を使用している点で相違する。
【００４０】
キャリア部材アダプタ３２は、図６（Ｂ）に示すようにキャリア部材アダプタ３２の中央部３２Ａが、線膨張係数が小さい部材３４ａと線膨張係数が大きい部材３４ｂとが貼り合わされたバイメタルによって構成され、周辺部３２Ｂが、形状記憶合金によって構成されている。
【００４１】
このキャリア部材アダプタ３２は、図７（Ｃ）に示すリフロー時の温度プロファイルのＡ点の温度では、同図（Ａ）に示すように中央部３２Ａのバイメタルがわずかに皿状に膨らんだ形状になっており、Ｂ点の温度では、同図（Ｂ）に示すようにキャリア部材アダプタ３２の周辺部３２Ｂの形状記憶合金が変成し、全体として大きく皿状に変形する。
【００４２】
このように、キャリア部材アダプタ３４は、Ｂ点の温度未満では、バイメタルからなる中央部３４Ａのみが変成し、Ｂ点の温度（密着がより欲しい温度）以上になると、形状記憶合金からなる周辺部３２Ｂも変成する。
【００４３】
このキャリア部材アダプタ３２によれば、リフロー時の温度プロファイルで徐々に変成して基板１を吸引する範囲と、瞬間的に変成して吸引する時点とを分散させることができる。
【００４４】
［第４の実施の形態］
図８は本発明に係る基板搬送キャリアの第４の実施の形態を示す図であり、図８（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ基板１及び気密シート４２の平面図である。尚、キャリア部材４４は、気密シート４２と同じ平面形状に形成されている。
【００４５】
図８（Ｂ）に示すように気密シート４２及びキャリア部材４４には、基板１に形成された開口部（ミシン目４、位置決め孔５）とは無関係に、多数の穿孔（吸着孔）４６が所定の間隔で全面に形成されている。
【００４６】
図８（Ｃ）は気密シート４２（キャリア部材４４）上に基板１を載置した状態に関して示している。同図に示すように、基板１に形成されたミシン目４の一部が、気密シート４２に形成された穿孔４６と重なっている。
【００４７】
また、第４の実施の形態の基板搬送キャリアは、補助アダプタとして気密シート４２やキャリア部材４４に形成された穿孔４６と同様な配列状態の穿孔が形成されたものを使用し、キャリア部材アダプタとして第１乃至第３実施の形態のいずれかのものを使用する。
【００４８】
これにより、穿孔４６がそれぞれ独立して基板１を吸引できるようにしている。従って、基板１の開口部と重なる穿孔４６の部分では、基板１を吸着することができないが、基板１の開口部と重ならない穿孔４６の部分では、基板１を吸着することができる。
【００４９】
この第４の実施の形態の基板搬送キャリアは、基板の開口部の位置にかかわらず基板を吸引することができるため、複数種類の基板に共通に使用することができる。
【００５０】
［第５の実施の形態］
図９は本発明に係る基板搬送キャリアの第５の実施の形態を示す分解斜視図であり、図１０は基板搬送キャリアの断面図である。尚、図１と共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００５１】
図１及び図２等に示した第１の実施の形態の基板搬送キャリア１０に対して、図９及び図１０に示した第５の実施の形態の基板搬送キャリア５０は、キャリア部材１４とキャリア部材アダプタ１６との間に、シール材５２及びシール補助アダプタ５４を設けるようにした点で相違する。
【００５２】
シール材５２は、伸縮自在な樹脂素材のシール材であり、キャリア部材１４の下面に貼り付けられている。従って、シール材５２は、キャリア部材１４の各穿孔２０に対向する部分が伸縮できるようになっている。
【００５３】
シール補助アダプタ５４は、シール材５２とキャリア部材アダプタ１６との間に配設され、シール材５２の変成量を吸収する穿孔５４ａが形成されている。
【００５４】
次に、上記構成の基板搬送キャリア５０の作用について説明する。
【００５５】
図１１はリフロー時の変化状態を示す基板搬送キャリア５０の要部断面図である。この基板搬送キャリア５０がリフロー炉で加熱されると、バイメタルから構成されているキャリア部材アダプタ１６が皿状に変形する。
【００５６】
このキャリア部材アダプタ１６の変形に伴って、シール補助アダプタ５４の穿孔５４ａの空間が負圧になり、その結果、シール材５２を吸引する。吸引されたシール材５２は、キャリア部材１４の各穿孔２０に対向する部分が伸長し、このシール材５２と基板１との間の穿孔２０に対応する部分が真空化し、基板１を吸引する。
【００５７】
尚、シール補助アダプタ５４の穿孔５４ａの部分は、キャリア部材１４の穿孔２０と基板１とで封止される気体より膨張係数が小さく、かつ穿孔２０と基板１で封止された気体とあわせた膨張量よりもキャリア部材アダプタ１６の変成量が大きいものとする。
【００５８】
これにより、キャリア部材１４に大きさの異なる穿孔２０が形成されていても、各穿孔２０が偏りなく基板を吸引することができる。
【００５９】
また、この第５の実施の形態のシール材５２及びシール補助アダプタ５は、図８に示した第４の実施の形態の多数の穿孔４６を個別に吸引するための手段として適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】図１は本発明に係る基板搬送キャリアの第１の実施の形態を示す分解斜視図である。
【図２】図２は図１に示した基板搬送キャリアの断面図である。
【図３】図３（Ａ）は基板の平面図、図３（Ｂ）は気密シート（キャリア部材）の平面図、図３（Ｃ）は気密シート上に基板を載置した状態の平面図である。
【図４】図４は第１の実施の形態の基板搬送キャリアの作用を説明するために用いた図である。
【図５】図５は第２の実施の形態の基板搬送キャリアの構成及び作用を説明するために用いた図である。
【図６】図６は第３の実施の形態の基板搬送キャリアの構成を説明するために用いた断面図である。
【図７】図７は第３の実施の形態の基板搬送キャリアの作用を説明するために用いた図である。
【図８】図８（Ａ）は基板の平面図、図８（Ｂ）は第４の実施の形態の気密シート（キャリア部材）の平面図、図８（Ｃ）は気密シート上に基板を載置した状態の平面図である。
【図９】図９は本発明に係る基板搬送キャリアの第５の実施の形態を示す分解斜視図である。
【図１０】図１０は図９に示した基板搬送キャリアの断面図である。
【図１１】図１１はリフロー時の変化状態を示す第５の実施の形態の基板搬送キャリアの要部断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１…基板、２…単基板、３…捨て基板、４…ミシン目、５…位置決め孔、１０、３０、５０…基板搬送キャリア、１２、４２…気密シート、１３…位置決めピン、１４、４４…キャリア部材、１６、２２、３２…キャリア部材アダプタ、１８…補助アダプタ、２０、４６、５４ａ…穿孔、５２…シール材、５４…シール補助アダプタ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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