(57)【要約】【課題】プリント基板の実装設備において搬送中のプリント基板に生じている静電気を基板毎に測定、記録することが可能な静電気監視装置を提供する。【解決手段】プリント基板９の実装設備内で搬送中のプリント基板９の通過を検出する基板通過センサ４と、搬送中のプリント基板９の表面電位を検知する表面電位センサ３と、基板通過センサ４による基板通過の検出開始時刻から所定時間経過後に表面電位センサ３によって検知された表面電位の取り込みを開始するとともに、基板通過センサ４の検出出力に基づいて基板毎に表面電位センサ３によって取り込んだ表面電位の値を記録するコントローラ１とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント基板の実装設備内で搬送中のプリント基板の通過を検出する基板通過検出手段と、
搬送中のプリント基板の表面電位を検知する表面電位検知手段と、
基板通過検出手段による基板通過の検出開始時刻から所定時間経過後に表面電位検知手段によって検知された表面電位の取り込みを開始する表面電位取込手段と、
基板通過検出手段の検出出力に基づいて基板毎に表面電位取込手段によって取り込んだ表面電位の値を記録する記録手段と
を備えたことを特徴とする静電気監視装置。
【請求項２】
前記記録手段が、プリント基板の識別情報とともに前記表面電位取込手段が取り込んだ表面電位の値を記録するものである
ことを特徴とする請求項１に記載の静電気監視装置。
【請求項３】
前記表面電位検知手段が、プリント基板に対する距離を可変自在に取り付けられたものであって、
前記表面電位取込手段が、前記表面電位検知手段とプリント基板との距離に応じて、前記基板通過検出手段による基板通過の検出開始時刻から前記表面電位検知手段によって検知された表面電位の取り込み開始までの時間を調整可能に構成されている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の静電気監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント基板の実装設備において搬送中のプリント基板に生じる静電気を監視するための静電気監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント基板（単に基板あるいは回路基板ともいう）の表面に半導体などの電子部品を実装する表面実装においては、装着される半導体の静電破壊に対して種々の対応がなされている。具体的には、湿度管理（たとえば生産する部屋全体の湿度をコントロールし、静電気の発生を抑制する）、アース管理（耐電した電位を逃がすためまた、耐電させないために行わる）、除電（市販の除電器を生産ラインの随所に設置し、生産する基板を除電する）などが行われている。
【０００３】
また、発生する静電気の大きさの管理については、一般的には、定時的に静電気測定テスター等ハンディ測定器を使用して生産される基板の電位を測定し、記録することで行われている。
【０００４】
なお、除電器は日々あるいは週単位でのメンテナンスを行わないと性能が維持できない機器であり、これを怠ると場合によっては逆帯電させてしまうこと、すなわち基板を除電ではなく帯電させてしまうことがある。なお、除電器を用いた除電量の制御については、たとえば特許文献１に、表面電位計を用いて帯電量を計測することで除電量を制御する技術が記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−８６３３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
静電気の管理に関して実装ライン（実装設備）で求められているものは、生産される基板１枚１枚に対して生産中に静電気による所定量を超える帯電が生じていないことを確認することである。また、その確認結果のトレーサビリティ（追跡可能性）も求められている。トレーサビリティは、耐久性が特に求められる車載のパーツ全般に要求されてきている。
【０００７】
しかしながら、上述したように静電気に関しては、一般的には、定時的に測定し、測定した値を記録することでトレーサビリティの確保がなされている。すなわち、全数ではなくサンプリングした一部の基板に対して静電気の測定と記録が行われているというのが一般的であると考えられる。そのため、プリント基板の実装設備において基板１枚１枚の静電気の帯電量を自動的に測定、記録できる装置の開発が望まれていた。
【０００８】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、プリント基板の実装設備において搬送中のプリント基板に生じている静電気を基板毎に測定、記録することが可能な静電気監視装置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】
【０００９】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、プリント基板の実装設備内で搬送中のプリント基板の通過を検出する基板通過検出手段と、搬送中のプリント基板の表面電位を検知する表面電位検知手段と、基板通過検出手段による基板通過の検出開始時刻から所定時間経過後に表面電位検知手段によって検知された表面電位の取り込みを開始する表面電位取込手段と、基板通過検出手段の検出出力に基づいて基板毎に表面電位取込手段によって取り込んだ表面電位の値を記録する記録手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、前記記録手段が、プリント基板の識別情報とともに前記表面電位取込手段が取り込んだ表面電位の値を記録するものであることを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明は、前記表面電位検知手段が、プリント基板に対する距離を可変自在に取り付けられたものであって、前記表面電位取込手段が、前記表面電位検知手段とプリント基板との距離に応じて、前記基板通過検出手段による基板通過の検出開始時刻から前記表面電位検知手段によって検知された表面電位の取り込み開始までの時間を調整可能に構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、基板通過検出手段と、表面電位検知手段とを設けたので、基板通過検出手段の検出出力に基づいて基板毎に表面電位取込手段によって取り込んだ表面電位の値を記録することができる。また、表面電位取込手段による表面電位の取り込みを、基板通過検出手段による基板通過の検出開始時刻から所定時間経過後に開始するようにしたので、所望の位置においてプリント基板の表面電位の取り込みを開始することができる。したがって、測定領域を限定して小さい誤差で表面電位の値を取り込むことができる。
【００１３】
請求項２記載の発明によれば、たとえばバーコードなど符号をプリント基板に記録しておき、それを所定の読み取り手段で読み取ることで取得したプリント基板の識別情報とともに表面電位取込手段が取り込んだ表面電位の値を記録することができる。したがって、各基板の静電気の値を容易にトレースすることができる。
【００１４】
請求項３記載の発明によれば、表面電位検知手段のプリント基板に対する距離を調整することで、プリント基板の大きさに合わせて表面電位検知手段の検知範囲を可変したり、プリント基板上の特定の電子部品や配線パターンなどに目標を合わせて表面電位検知手段の検知範囲を可変したりすることができる。その場合に表面電位取込手段による表面電位の取り込み開始までの時間を調整することができる。したがって、精度良く表面電位の測定結果を取り込むことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の静電気監視装置の実施の形態を示すブロック図である。本実施の形態の静電気監視装置は、各部を制御するコントローラ１と、タッチパネル２１や図示していないブザー、表示灯などを備える表示ユニット２と、表面実装などによるプリント基板の実装設備において矢印Ｃの方向に搬送されるプリント基板９の表面電位を検知する表面電位センサ３と、プリント基板９の通過を検出する基板通過センサ４と、表面電位センサ３の出力を増幅するセンサアンプ６と、基板通過センサ４の出力を増幅して所定の基準値と比較することで２値デジタル信号に変換して出力するセンサアンプ７とから構成されている。
【００１６】
また、本実施の形態の静電気監視装置には、選択的に追加可能な構成要素として、さらに、コントローラ１が記録した表面電位の値を読み込んで記録するパーソナルコンピュータ８と、プリント基板９に付けられている２次元バーコードなどの識別符号を読み取ってコントローラ１へ出力する符号リーダ５とを設けることができる。ただし、符号リーダ５の出力は、破線で示すようにパーソナルコンピュータ８へ入力するようにしてもよい。
【００１７】
なお、図１では、コントローラ１に各１個の表面電位センサ３、基板通過センサ４、パーソナルコンピュータ８などを対応づける構成を示しているが、１個のコントローラ１に複数組の表面電位センサ３及び基板通過センサ４を接続したり、コントローラ１を複数設けて１台のパーソナルコンピュータ８に接続したりする構成を採用することも可能である。また、コントローラ１とパーソナルコンピュータ８との接続は、有線、無線を問わず、さらに通信回線を介して他のパーソナルコンピュータへ各種情報を送信する機能などをコントローラ１に持たせるようにすることもできる。また、コントローラ１の機能をパーソナルコンピュータ８に持たせることで、コントローラ１を省略した構成を採用することも可能である。
【００１８】
コントローラ１は、内部にＣＰＵ（中央処理装置）、記憶装置、各種インターフェースを備え、記憶装置に記録されたプログラムに従いタイミングを計って計測をおこなったり所定の演算を行ったりすることで各部の制御を行うもので、プログラマブルコントローラなどと呼ばれている。コントローラ１は、表示ユニット２のタッチパネル２１上に測定したプリント基板９の表面電位を表示したり、タッチパネル２１の操作に応じて表面電位に関する電位判定範囲の設定を行ったりする。コントローラ１は、また、測定した表面電位が設定された電位判定範囲を超えた場合には、タッチパネル２１上に異常を示す表示を行ったり、表示ユニット２の表示灯やブザーを用いて異常状態を報知したり、図示していないプリント基板９の実装設備の制御部に対して搬送停止信号を出力してプリント基板９の搬送停止を指示したりする。また、コントローラ１によって測定された表面電位はパーソナルコンピュータ８へ出力することができる。さらにコントローラ１は、プリント基板９がバーコードなどの符号によって識別可能な場合に読み取った識別情報から得られる機種情報、シリアル番号等を測定データに付加して記録したり、パーソナルコンピュータ８へ出力したりすることができる。
【００１９】
表面電位センサ３は、静電誘導を利用し、非接触式で、プリント基板９に対向して設置された検知電極に生じる電荷量の大きさをその電極に流れる電流の大きさを測定することで、プリント基板９の表面電位の大きさに応じた正負の電圧あるいは電流を出力する。基板通過センサ４は、たとえばレーザの反射を利用してプリント基板９の通過を検出するもので、基板通過センサ４に対向する所定の範囲をプリント基板９が通過している間、所定レベルの電圧を出力する。
【００２０】
図２は、図１の表面電位センサ３と基板通過センサ４とをプリント基板９を搬送する搬送コンベア１１に設けるための静電気監視ユニット１０の構成例を示す斜視図である。図３は、図２の静電気監視ユニット１０をプリント基板９の実装設備に設置した場合の一例を示す側面図である。
【００２１】
図３に示すプリント基板９の実装設備は、搬送コンベアを用いて矢印Ｃの方向にプリント基板９を搬送しながら、プリント基板９に対して電子部品の実装を行う。図３に示す例では、プリント基板９の搬送方向の上流から下流に向かって、プリント基板９を蓄積するストッカ２１、静電気監視ユニット１０、プリント基板９を洗浄するクリーニングユニット２２、プリント基板９にペースト状のはんだを印刷する印刷機２３、プリント基板９上のペースト状のはんだの上に電子部品を搭載するマウンタ２４、中間コンベア２５、他のマウンタ２６、他の中間コンベア２７、他の静電監視ユニット１０、熱を加えてはんだを溶かすリフロー炉２８及び他のストッカ２９が順に並べられている。このように静電気監視ユニット１０は、プリント基板９の実装設備内の複数箇所に設けることができる。ただし、図３に示す設置場所は一例であり、これに限られるものではない。
【００２２】
図２に示す静電気監視ユニット１０は、搬送コンベア１１、搬送コンベア１１に固定された取付ブラケット１２と、取付ブラケット１２に対してプリント基板９の搬送方向Ｃと直角の垂直方向Ａと水平方向Ｂに移動可能に半固定された取付ブラケット１３、表示ユニット２、搬送ベルト１４などを備えている。表面電位センサ３はプリント基板９と所定の距離だけ離れて対向するようにして取付ブラケット１３に組み付けられている。基板通過センサ４は、表面電位センサ３よりも搬送方向Ｃに対して所定距離上流に位置するように、プリント基板９と所定の距離だけ離れて対向するようにして取付ブラケット１２に組み付けられている。
【００２３】
なお、図２には示していないが、図１の符号リーダ５は、プリント基板９に付けられている２次元バーコードなどの符号９１を認識できるような位置及び向きとなるように取付ブラケット１２に組み付けることなどによって設置することができる。
【００２４】
次に、図４及び図５を参照して、図１に示す静電気監視装置の動作について説明する。図４は図１に示す静電気監視装置の動作の流れを示す図、図５は表面電位センサ３の出力の取り込みタイミングを説明するための模式図である。
【００２５】
コントローラ１は、起動されると、基板通過センサ４がプリント基板９の通過を検出して出力をオンする（ハイレベルにする）まで繰り返し基板通過センサ４の出力を監視する（ステップＳ１１で「ｎ」からステップＳ１１の繰り返し）。基板通過センサ４がプリント基板９の通過を検出すると（ステップＳ１１で「ｙ」、図５の時刻ｔ１）、コントローラ１は、搬送方向Ｃにおける基板通過センサ４から表面電位センサ３までの距離分（たとえば３０ｍｍ程度）の通過時間Ｔｄ（たとえば数１００ｍｓｅｃ程度）を見越して、表面電位センサ３からの測定データの取り込みを開始する（ステップＳ１２）。
【００２６】
コントローラ１は、表面電位センサ３の測定データを取り込み（ステップＳ１３、図５の時刻ｔ２）、取り込んだ測定データが、基板通過センサ４がオンした時刻ｔ１以降の最大値である場合にはそれを表示して（ステップＳ１４）、絶対値の最大値をたとえば基板通過センサ４がオンした時刻ｔ１に対応づけて記録する（ステップＳ１５）。以降、基板通過センサ４がオフになる（ローレベルになる）まで（ステップＳ１６で「ｙ」になるまで）、表面電位センサ３の測定データの取り込みとそれに続く処理を繰り返し行い、より大きな値が記録されるように記録した表面電位の最大値を更新する（ステップＳ１６で「ｎ」からステップＳ１３〜ステップＳ１６）。
【００２７】
図６に模式的に示す例では、次の表面電位センサ３の測定データの取り込み時刻ｔ３で時刻ｔ２より絶対値が大きい表面電位が取り込まれているので、時刻ｔ３で出力最大値の抽出結果が更新されている。また、さらに次の表面電位センサ３の測定データの取り込み時刻ｔ４で時刻ｔ３より絶対値が大きい表面電位が取り込まれているので、時刻ｔ４で出力最大値の抽出結果が更新されている。以降、所定のサンプリング周期（たとえば数ｍｓｅｃ程度の周期）で表面電位センサ３の測定データの取り込みが繰り返して行われるが、図６に示す例では、いずれの測定データの絶対値の大きさも、時刻ｔ４で取り込まれた測定データの絶対値の大きさを上回っていないので、記録されたデータは、時刻ｔ４のデータのままで更新されていない。
【００２８】
次に、時刻ｔ５で基板通過センサ３の出力がオフすると、記録した最大電位（電位の絶対値の最大値）の値が予め設定されている基準値範囲を超えているか否かが判定される（ステップＳ１６で「ｙ」からステップＳ１７）。最大電位が基準値範囲を超えていない場合（ステップＳ１７で「ｎ」）、再び繰り返し基板通過センサ４の出力が監視される（ステップＳ１１）。
【００２９】
一方、記録した最大電位が予め設定されている基準値範囲を超えていた場合（ステップＳ１７で「ｙ」）、コントローラ１は、表示ユニット２に対してタッチパネル２１による異常表示並びに表示灯及びブザーによる異常状態の報知を指示するとともに、搬送禁止信号を出力する（ステップＳ１８）。次に、異常状態が解除された否かを判定する（ステップＳ１９）。異常状態が解除されていない場合にはステップＳ１８へ戻り異常状態の表示及び報知が継続して行われ、解除された場合にはステップＳ１１へ戻り、再び繰り返し基板通過センサ４の出力が監視される（ステップＳ１１）。なお、異常状態は、タッチパネル２１や他の所定の操作子に対して所定の操作がなされた場合に解除される。
【００３０】
以上の処理によって、コントローラ１（表面電位取込手段・記録手段）は、基板通過センサ４によるプリント基板９の通過の検出開始時刻から所定時間経過後に表面電位センサ３によって検知された表面電位の取り込みを開始するとともに、基板通過センサ４の検出出力に基づいて（すなわち基板通過センサ４のオン時刻に対応させるなどすることで基板通過センサ４の１回のオン及びオフの１対の変化に対応させて）、プリント基板毎に表面電位センサ３によって取り込んだ表面電位の値を記録することができる。
【００３１】
なお、符号リーダ５を用いて各プリント基板９の識別情報を読み取る場合には、たとえばステップＳ１５で最大電位を記録する際に、直近で符号リーダ５から読み込んだ識別情報をそれに付加して記録するようにする。ただし、最大電位と識別情報の対応付けはこれに限らず、たとえば最大電位に対応づけて記録された時刻と符号リーダ５からの情報の読み込みを行った時刻の両方に基づいて最大電位と識別情報の対応付けを行うようにすることなども可能である。
【００３２】
また、コントローラ１からパーソナルコンピュータ８への出力は、最大電位を記録した場合に逐次行うようにしてもよいが、コントローラ１内に１日分の測定結果等のデータを蓄積しておき、１日ごとにコントローラ１からパーソナルコンピュータ８へデータをまとめて出力するようにしてもよい。
【００３３】
なお、図６に示すように、表面電位センサ３によるプリント基板９の表面電位の測定領域は、表面電位センサ３とプリント基板９との距離によって変化し、距離が小さいほど測定領域は狭くなる（おおむね距離の５倍が円形状の測定領域の直径に一致する）。したがって、基板通過センサ４と表面電位センサ３との搬送方向の距離を一定とした場合、一方、表面電位センサ３とプリント基板９との距離を小さくしたときには基板通過センサ４によるプリント基板９の検出開始位置と表面電位センサ３の測定領域の境界との距離は大きくなり、他方、表面電位センサ３とプリント基板９との距離を大きくしたときには基板通過センサ４によるプリント基板９の検出開始位置と表面電位センサ３の測定領域の境界との距離は小さくなる。このため、基板通過センサ４によるプリント基板６の検出開始時刻（図５の時刻ｔ１）から表面電位センサ３によって検知された表面電位の取り込み開始までの時間（図５の時間Ｔｄ）を一定にしておくと、たとえばプリント基板９が測定領域に到達する前に測定データの取り込みが開始されてしまうことなどの可能性がある。
【００３４】
したがって、表面電位センサ３とプリント基板９との垂直距離（図２の矢印Ａ方向の距離）を変化させる場合には、その距離に応じて、基板通過センサ４によるプリント基板６の検出開始時刻（図５の時刻ｔ１）から表面電位センサ３によって検知された表面電位の取り込み開始までの時間（図５の時間Ｔｄ）を調整できるようにすることがのぞましい。この調整は、例えばタッチパネル２１を用いて距離または時間を入力できるようにするとともに、コントローラ１が入力された値に基づいて取り込み開始までの時間（図５の時間Ｔｄ）を調整するようにすることで行うことができる。
【００３５】
なお、図２では基板通過センサ４を取付ブラケット１２に固定することとしているが、搬送方向Ｃの方向に移動可能に取り付けるようにすることもできる。これによって例えば表面電位センサ３とプリント基板９との垂直距離を変化させる場合に、あわせて基板通過センサ４を搬送方向Ｃの方向に移動させることができるようになるので、より柔軟にまた精度良くプリント基板９上の表面電位の測定領域を設定することができる。ただし、この場合には、さらに基板通過センサ４の取り付け位置に応じて、表面電位の取り込み開始までの時間（図５の時間Ｔｄ）を調整できるようにすることがのぞましい。
【００３６】
なお、表面電位センサ３のプリント基板９に対する距離を調整することで、プリント基板９の大きさに合わせて表面電位センサの検知範囲を可変したり、プリント基板９上の特定の電子部品や配線パターンなどに目標を合わせて表面電位センサ３の検知範囲を可変したりすることができる。
【００３７】
以上のように、本実施の形態によれば、プリント基板の実装設備において搬送中のプリント基板に生じている静電気を基板毎に測定、記録することが可能となる。なお、本発明の実施の形態は、上記のものに限らず、たとえば静電気監視装置のセンサ等を図３に示す静電監視ユニット１０のように独立のユニットとして実装設備に設けるほか、たとえばマウンタ等のユニット内に組み込む形で各センサを設置することなども可能である。また、各センサの方式も上記のものに限定されない。たとえば基板通過センサ４として近接センサを用いたりすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態を示すブロック図。
【図２】図１の表面電位センサ３、基板通過センサ４等を搭載する静電気監視ユニット１０の外観を示す斜視図。
【図３】図２の静電気監視ユニット１０の実装設備での配置を示す側面図。
【図４】図１のコントローラ１の動作を説明するためのフローチャート。
【図５】図１のコントローラ１による表面電位センサ２の測定結果の取り込みタイミングを説明するためのタイミング図。
【図６】表面電位センサ３の測定領域の変化を説明するための模式図。
【符号の説明】
【００３９】
１  コントローラ
２  表示ユニット
３  表面電位センサ
４  基板通過センサ
５  符号リーダ
９  プリント基板
１１  搬送コンベア
２１  タッチパネル
９１  識別符号（２次元バーコード）
【図１】
2009129920.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2009129920.tif 000006
【図５】
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【図６】
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