(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に電気粘性流体を収容し少なくとも上面が弾性膜より成りこの弾性膜が基板の下面に当接して下受けする当接部を構成する複数の容器と、前記容器に配設され容器内の電気粘性流体に電圧を印加する電極部材と、この電極部材による電圧印加を制御する電圧印加制御手段と、前記複数の容器に前記電気粘性流体を個別に供給し排出する電気粘性流体供給排出手段とを備え、前記複数の容器の側面は蛇腹部から成り、前記複数の容器に前記電気粘性流体が供給されると前記蛇腹部が上方に伸長して前記弾性膜が前記基板の下面に当接し、前記複数の容器から前記電気粘性流体が排出されると前記蛇腹部が縮小して前記弾性膜は前記基板の下面から離隔するようにした電子部品実装用装置における基板の下受け装置を用いる基板の下受け方法であって、前記複数の容器に前記電気粘性流体を供給して前記弾性膜を上昇させて下面に電子部品が既に実装された基板の下面に前記弾性膜を当接させ、次いで前記電気粘性流体に電圧を印加することによりこれを増粘状態にして基板及び電子部品を下受けすることを特徴とする基板の下受け方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品実装用装置において基板を下受けする基板の下受け方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品が実装される基板には、基板の片面のみならず両面に電子部品が実装されるいわゆる両面実装基板がある。この両面実装基板の実装工程では、まず第１面への実装が行われた後、基板を反転して第２面へ半田印刷、電子部品搭載およびリフローなどの実装作業が行われる。この第２面への実装の際には、電子部品が既に実装された既実装面が下向きとなるため、半田のスクリーン印刷や部品搭載など基板を位置決めして保持する必要がある装置においては、この既実装面が下方から支持される。
【０００３】
既実装面を下受けする際には、既実装部品が障害となって基板下面を面支持することができないため、従来より既実装部品が存在しない下受け可能部位を適宜選定し、この位置を基板下受けピンによって支持する方法や専用の下受けブロックによって支持する方法が用いられている。従来の下受け装置では、作業対象の基板が変更される度に、新たな基板に対応した下受け可能部位にピンを再配置したり、下受けブロックを交換する段取り替えを行う必要があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年実装基板は高密度化する傾向にあることから、この段取り替えにおいて下受け可能部位を確保することが困難になるとともに、従来の段取り替え作業は、必要な下受けピンの着脱や、さらにはピン装着後に実際の既実装基板を用いて行われる下受け状態の確認など、繁雑で手間を要する作業であるため、この段取り替えに長時間を要して生産性向上が阻害されるという問題点があった。
【０００５】
そこで本発明は、多品種の基板を対象として段取り替え作業を簡略化することができる電子部品実装用装置における基板の下受け方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の基板の下受け方法は、内部に電気粘性流体を収容し少なくとも上面が弾性膜より成りこの弾性膜が基板の下面に当接して下受けする当接部を構成する複数の容器と、前記容器に配設され容器内の電気粘性流体に電圧を印加する電極部材と、この電極部材による電圧印加を制御する電圧印加制御手段と、前記複数の容器に前記電気粘性流体を個別に供給し排出する電気粘性流体供給排出手段とを備え、前記複数の容器の側面は蛇腹部から成り、前記複数の容器に前記電気粘性流体が供給されると前記蛇腹部が上方に伸長して前記弾性膜が前記基板の下面に当接し、前記複数の容器から前記電気粘性流体が排出されると前記蛇腹部が縮小して前記弾性膜は前記基板の下面から離隔するようにした電子部品実装用装置における基板の下受け装置を用いる基板の下受け方法であって、前記複数の容器に前記電気粘性流体を供給して前記弾性膜を上昇させて下面に電子部品が既に実装された基板の下面に前記弾性膜を当接させ、次いで前記電気粘性流体に電圧を印加することによりこれを増粘状態にして基板及び電子部品を下受けする。
【０００８】
本発明によれば、内部に電気粘性流体を収容可能な側面が蛇腹部、上面が弾性膜から成る容器を複数備え、下受け対象の基板のサイズに応じて容器を選択して電気粘性流体を供給し、この電気粘性流体への電圧印加制御によって粘度増加させて基板の下面を下受けすることにより、サイズの異なる多品種の基板を対象として下受けの段取り替え作業を簡略化することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の基板の下受け装置の断面図、図２は本発明の一実施の形態の基板の下受け装置の電気粘性流体移送機構の説明図、図３は本発明の一実施の形態の基板の下受け装置の電圧印加制御の説明図、図４は本発明の一実施の形態の基板の下受け方法の説明図、図５は本発明の一実施の形態の基板の下受け装置の断面図、図６は本発明の一実施の形態の基板の下受け装置の部分断面図である。
【００１０】
まず図１を参照して、基板の下受け装置について説明する。この基板の下受け装置は、電子部品実装装置の部品実装ステーションにおいて、既に前工程において下面に電子部品が実装された基板を下方から支持するために用いられるものである。
【００１１】
図１において、基板の下受け装置１は、２条の基板搬送路１０の下方に配設された下受け部２を備えており、基板搬送路１０には基板１１がクランパ１２と基板搬送路１０とで上下を挟まれた状態で保持されている。基板１１の下面には既に前工程にて電子部品１３ａが実装されており、基板１１の上面には実装ヘッド１４によって新たに電子部品１３ｂが実装される。
【００１２】
下受け部２の構成について説明する。下受け部２は、内部に電気粘性流体７を収容する２つの容器４Ａ，４Ｂを水平なベース部３上に配設した構成となっている。容器４Ａ，４Ｂはゴムなどの伸縮・可撓性材質で製作され、上面の平坦な弾性膜４ａと側面に設けられた蛇腹部４ｂを有する容器である。容器４Ａ，４Ｂの内部に電気粘性流体７を注入・排出することにより蛇腹部４ｂが上下方向に伸縮し、これにより弾性膜４ａは昇降する。また容器４Ａ，４Ｂの内部には、電気粘性流体７に電圧を印加するための水平な電極部材５ａ，５ｂが上下に配設されている。ここで、電極部材５ａ，５ｂは薄板状の可撓性の導電材質より成り、上部の電極部材５ａは容器４Ａ，４Ｂの変形に応じて屈曲するようになっている。
【００１３】
ここで電気粘性流体７（以下、単に「流体７」と略記する。）について説明する。流体７は、電圧を印加することにより粘性が大幅に増加する性質を備えた物質であり、スピンドル油やシリコン油などの電気絶縁性の油性分散媒体に、セルロースやシリカゲルなどの誘電体の微粒子を分散させたものより成る。このような流体７に電圧を印加すると粘度が瞬時に増加し、流動状態から性状が変化する。このとき印加する電圧によって粘度増加の程度が異なり、高粘度の流動体から半固体状態まで所望の粘度が実現できる。またこの反応は電圧印加を解除すると元の粘度に復帰するという可逆性を有している。
【００１４】
容器４Ａ，４Ｂの電極部材５ａ，５ｂは、それぞれ電圧印加部８Ａ，８Ｂに接続されており、後述するように電圧印加部８Ａ，８Ｂを制御部２５によって制御することにより、容器４Ａ，４Ｂ内の流体７の粘度状態を制御できるようになっている。
【００１５】
次に、容器４Ａ，４Ｂ内への流体７の供給・排出について説明する。流体７は流体貯溜部であるタンク２０内に貯溜されており、タンク２０の底部には流体７を送り出す供給管２２ａが、またタンク２０の上部には流体７を戻し入れる戻り管２２ｂが接続されている。供給管２２ａ、戻り管２２ｂはそれぞれ流路切り換え用の３方弁２１、４方弁２３に接続されており、３方弁２１と４方弁２３の間にはポンプ２２が接続されている。また、３方弁２１と４方弁２３はポンプ２２をバイパスして流体７を移送するバイパス管２２ｃによって連結されている。そして４方弁２３はさらに流体の移送管２２ｄと連結されており、移送管２２ｄは、それぞれ開閉弁２４Ａ，２４Ｂ、接続管２２ｅ，２２ｆを介して容器４Ａ，４Ｂに接続されている。３方弁２１、４方弁２３、ポンプ２２、および開閉弁２４Ａ，２４Ｂの切り換え動作・開閉動作は、制御部２５により制御される。
【００１６】
図２（ａ）に示すように、供給管２２ａがポンプ２２の吸入側と接続されるように３方弁２１を切り換え、さらにポンプ２２の吐出側が移送管２２ｄと接続されるように４方弁２３を切り換えた状態でポンプ２２を駆動し、開閉弁２４Ａ，２４Ｂを開放することにより、容器４Ａ，４Ｂ内に流体７が供給される。これにより容器４Ａ，４Ｂの蛇腹部４ｂ（図１を参照）が上方に伸長し、容器４Ａ，４Ｂの上面の弾性膜４ａが基板１１の下面に当接する。
【００１７】
また図２（ｂ）に示すように、移送管２２ｄとバイパス管２２ｃが接続されポンプ２２の吐出側と戻り管２２ｂが接続されるように４方弁２３を切り換え、さらにバイパス管２２ｃがポンプ２２の吸入側と接続されるように３方弁２１を切り換えた状態でポンプ２２を駆動し、開閉弁２４Ａ，２４Ｂを開放することにより、容器４Ａ，４Ｂ内の流体７はポンプ２２に吸引されて容器４Ａ，４Ｂから排出され、タンク２０に戻される。これにより容器４Ａ，４Ｂは下方に縮小し、容器４Ａ，４Ｂの弾性膜４ａは基板１１の下面から離隔する。
【００１８】
上述の容器４Ａ，４Ｂ内への流体７の供給・排出において、開閉弁２４Ａ，２４Ｂの開閉動作を制御することにより、容器４Ａ，４Ｂ内への流体７の供給・排出を個別に制御できるようになっている。したがって容器４Ａ，４Ｂの双方を対象として同時に流体７の供給・排出を行う操作と、いずれか一方のみを対象として流体７の供給・排出を行う操作とを選択して実行可能となっており、上述の各構成要素は、複数の容器４Ａ，４Ｂに流体７を個別に供給し排出する電気粘性流体供給排出手段を構成している。
【００１９】
そしてこの構成において、３方弁２１、ポンプ２２および４方弁２３は、タンク２０と容器４Ａ，４Ｂとの間で流体７を移送する流体移送手段となっており、開閉弁２４Ａ，２４Ｂは、容器４Ａ，４Ｂと上記流体移送手段との間の流路に各容器毎に設けられ、この流路内の流体７の流動を制御する流動制御手段となっている。
【００２０】
図３は、容器４Ａ，４Ｂ（図中では容器４Ａのみ図示）内に流体７を供給した状態における電圧印加による流体７の性状変化を示している。図３に示すように、電圧印加部８Ａ（８Ｂ）は、電源部２６および開閉スイッチ２７を備えており、図３（ａ）に示すように、開閉スイッチ２７が開状態では電極部材５ａ，５ｂには電圧は印加されておらず、流体７は通常の粘度を保った流動状態にある。そしてこの状態では、容器４Ａ（４Ｂ）の弾性膜４ａは電子部品１３ａが実装された基板１１の下面に当接する。
【００２１】
このとき、流体７は低粘度で流動性を有することから、弾性膜４ａは電子部品１３ａの形状にならった形で撓み変形し、これにより基板１１の下面の形状にならう。基板１１はクランパ１２によって上方から押さえ込まれているため、弾性膜４ａが基板１１の下面に当接することによって基板１１が上方に押し上げられることはなく、逆に弾性膜４ａが基板１１の下面の電子部品１３ａによって部分的に押し下げられた状態となる。
【００２２】
そして、図３（ｂ）に示すように、開閉スイッチ２７を閉じることにより、電極部材５ａ，５ｂの間には電源部２６によって電圧が印加される。これにより、容器４Ａ（４Ｂ）内の流体７は高粘度の半固体状態に変質し流動性を失う。したがって、基板１１や電子部品１３ａを介して弾性膜４ａに上方から伝達される外力は、弾性膜４ａの張力のみならず半固体状態の流体７によって分散された状態で支持される。
【００２３】
すなわち、上記構成において、容器４Ａ，４Ｂは、内部に流体７を収容し少なくとも上面が弾性膜４ａより成る容器であり、容器４Ａ，４Ｂの蛇腹部４ｂが伸長して流体７が増粘状態に変化した状態では、弾性膜４ａが基板１１の下面に当接して下受けする当接部を構成している。電圧印加部８Ａ，８Ｂおよび制御部２５は、電極部材５ａ，５ｂによる電圧印加を制御する電圧印加制御手段となっている。
【００２４】
次に図４を参照して、基板の下受け装置１による基板下受け方法について説明する。図４（ａ）において基板搬送路１０には、前工程において下面に電子部品１３ａが既に実装された基板１１が保持されている。基板１１の幅方向のサイズは、容器４Ａ，４Ｂを合わせた幅サイズにほぼ等しく、このような基板１１を下受けする場合には、容器４Ａ，４Ｂの双方を下受け用の当接部として用いる。すなわち、容器４Ａ，４Ｂの双方に流体７を供給して上面の弾性膜４ａを上昇させ、基板１１の下面に当接させる。そして流体７に電圧を印加することにより、容器４Ａ，４Ｂ内の流体７が増粘状態となり、基板１１の下面および下面に実装された電子部品１３ａを下受けする。
【００２５】
これに対し、幅方向のサイズが小さい基板を下受け対象とする場合には、図４（ｂ）に示すように、容器４Ａ，４Ｂのうちいずれか１つのみを当接部として用いる。すなわち、一方側の容器（図では容器４Ｂ）にのみ流体７を供給し、同様に上面の弾性膜４ａによって小サイズの基板２８の下面および下面に実装された電子部品１３ａを下受けする。
【００２６】
上記説明したように、本実施の形態によれば、従来の下受けピンによる下受け方法と比較して、下受けピンの着脱などの煩雑で手間を要する作業を行うことなく、同一の下受け装置によってサイズの異なる多品種の基板を対象として、基板の下受けを行うことができ、下受けの段取り替えを簡略化することが可能となっている。このとき、基板の下面については、既実装部品がある場合、下面が完全な平面状である場合を問わず、同一の下受け装置をそのまま用いることができ、適用範囲を拡大することが可能となっている。
【００２７】
なお、上記実施の形態では、流体移送手段として、３方弁２１、ポンプ２２および４方弁２３の組み合わせを用いた例を示しているが、図５に示すような構成を用いてもよい。図５において、移送管２２ｄは内部に流体７を貯溜したシリンダ３２に接続されており、シリンダ３２内にはピストン３３が嵌合している。シリンダ３２のピストン３３の上側には、空圧供給制御弁３１を介してエア源３０が接続されている。
【００２８】
制御部２５によって空圧供給制御弁３１を制御して、ピストン３３をエアで加圧することにより、流体７はシリンダ３２から移送管２２ｄに吐出される。またピストン３３の加圧を停止することにより、戻しバネ３４によってピストン３３が引き上げられ、これにより移送管２２ｄからシリンダ３２内に流体７が吸引される。
【００２９】
また上記実施の形態では、容器４Ａ，４Ｂと流体移送手段との間の流路内での流体７の流動を、開閉弁２４Ａ，２４Ｂを開閉することにより制御する例を示しているが、この流動制御手段として図６に示す構成を用いてもよい。すなわちこの例では、内部に電極部材３６ａ，３６ｂが設けられた粘性開閉部３５を、容器４Ａ，４Ｂに接続された接続管２２ｅ，２２ｆに設ける。
【００３０】
電極部材３６ａ，３６ｂは、電源部２６および開閉スイッチ２７に接続されており、開閉スイッチ２７が開状態では、接続管２２ｅ，２２ｆ内を流体７が自由に流通する。そして開閉スイッチ２７を閉じることにより、電極部材３６ａ，３６ｂによって粘性開閉部３５内の流体７に電圧が印加され、流体７が流動性を失う。これにより、流体７の接続管２２ｅ，２２ｆ内での流動が制御される。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、内部に電気粘性流体を収容可能な側面が蛇腹部、上面が弾性膜から成る容器を複数備え、下受け対象の基板のサイズに応じて容器を選択して電気粘性流体を供給し、この電気粘性流体への電圧印加制御によって粘度増加させて基板の下面を下受けするようにしたので、サイズの異なる多品種の基板を対象として下受けの段取り替え作業を簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の基板の下受け装置の断面図
【図２】本発明の一実施の形態の基板の下受け装置の電気粘性流体移送機構の説明図
【図３】本発明の一実施の形態の基板の下受け装置の電圧印加制御の説明図
【図４】本発明の一実施の形態の基板の下受け方法の説明図
【図５】本発明の一実施の形態の基板の下受け装置の断面図
【図６】本発明の一実施の形態の基板の下受け装置の部分断面図
【符号の説明】
１  基板の下受け装置
２  下受け部
４Ａ，４Ｂ  容器
４ａ  弾性膜
５ａ，５ｂ  電極部材
７  電気粘性流体
８Ａ，８Ｂ  電圧印加部
１１，２８  基板
１３ａ，１３ｂ  電子部品
２０  タンク
２１  ３方弁
２２  ポンプ
２３  ４方弁
２４Ａ，２４Ｂ  開閉弁
【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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