(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品が実装される基板の下面に当接することにより基板を保持する電子部品実装装置用の基板の保持治具であって、前記基板の下面に当接する断熱性のセラミックの板部材と、この板部材の下面に装着される金属部材と、この金属部材に対して前記板部材を水平方向に位置あわせする位置合わせ手段と、前記金属部材と板部材とを弾性的に面締結する弾性締結手段と、前記基板を板部材の上面に当接させて下受けする際に基板を板部材の上面に対して真空吸着する基板吸着手段と、前記板部材の下面または前記金属部材の上面に設けられた空隙部とを備え、前記基板吸着手段による基板吸着時に前記空隙部内を真空吸引することにより、前記板部材と金属部材との面締結を真空吸着により補強することを特徴とする電子部品実装装置用の基板の保持治具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品実装装置の実装位置において基板の下面に当接して基板を保持する電子部品実装装置用の基板の保持治具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
基板に電子部品を実装する電子部品実装装置では、基板に電子部品を搭載して実装する実装ステージにおいて、基板の下面を保持して位置決めすることが行われる。電子部品の接合には一般に加熱が必要とされ、電子部品を保持した実装ヘッドには加熱手段を備えたものが用いられる。そして電子部品を基板に搭載して基板に対して押圧する実装動作時には電子部品は実装ヘッドにより加熱される。
【０００３】
ところがこの実装動作時には、前述のように基板は下面を保持されているため、電子部品に伝達された熱は基板を介して保持治具に伝達される。基板を介して熱が保持治具に奪われると電子部品の加熱効率が低下するため、従来より保持治具の基板との当接面には耐熱性でしかも熱伝導率が小さいセラミックなどの材質が用いられ、ステンレスなどの金属部材の上面にこのセラミックの板部材を張り合わせた構造が一般に使用されていた。この張り合わせ構造にはボルト固定などの固定締結が用いられていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のセラミック部材と金属部材を張り合わせた構造の基板の保持治具には、セラミックと金属の熱膨張率が大きく異なる結果、加熱昇温時にセラミック部材の固定締結部にクラックなどの破損が生じやすい。このため、熱膨張時の相対変位を許容して破損を防止するために固定用のボルトの締結トルクを適正値に設定するなどの繁雑な管理を必要とし、管理不良の場合には使用中に基板保持治具が破損するという不具合が生じていた。
【０００５】
そこで本発明は、加熱時の温度変動による保持治具の破損を防止することができる電子部品実装装置用の基板の保持治具を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の電子部品実装装置用の基板の保持治具は、電子部品が実装される基板の下面に当接することにより基板を保持する電子部品実装装置用の基板の保持治具であって、前記基板の下面に当接する断熱性のセラミックの板部材と、この板部材の下面に装着される金属部材と、この金属部材に対して前記板部材を水平方向に位置あわせする位置合わせ手段と、前記金属部材と板部材とを弾性的に面締結する弾性締結手段と、前記基板を板部材の上面に当接させて下受けする際に基板を板部材の上面に対して真空吸着する基板吸着手段と、前記板部材の下面または前記金属部材の上面に設けられた空隙部とを備え、前記基板吸着手段による基板吸着時に前記空隙部内を真空吸引することにより、前記板部材と金属部材との面締結を真空吸着により補強する。
【０００８】
本発明によれば、基板の下面に当接する断熱性のセラミックの板部材とこの板部材の下面に装着される金属部材とを弾性的に面締結するとともに、基板を板部材の上面に真空吸着により保持する基板吸着時に板部材と金属部材とを真空吸着して面締結を補強することにより、過大な締結力によって板部材と金属部材との相対変位を阻害することがなく、加熱時の保持治具の破損を防止することができる。
【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電子部品実装装置の正面図、図２は本発明の一実施の形態の基板の保持治具の斜視図、図３、図４は本発明の一実施の形態の基板の保持治具の断面図である。
【００１０】
まず図１を参照して電子部品実装装置の構造について説明する。図１において、基板の位置決め部１は可動テーブル２を備えており、可動テーブル２の上面には基板の保持治具３が配設されている。保持治具３は、加熱ブロック４とセラミックの基板受け部材５を積層して構成されており、基板受け部材５上には基板６が載置される。すなわち、保持治具３は電子部品実装時に基板６の下面に当接して基板６を保持するとともに、加熱ブロック４によって基板６を加熱する。
【００１１】
位置決め部１の上方は電子部品の実装部となっており、実装部には実装ヘッド７が昇降可能に配設されている。実装ヘッド７は吸着ノズル８を備えており、吸着ノズル８は電子部品９を吸着して保持する。また、実装ヘッド７は図示しない加熱装置によって吸着ノズル８に保持した状態の電子部品９を加熱するようになっている。保持治具３に保持された基板６に対して実装ヘッド７を下降させ、保持した電子部品９を基板６に対して押圧しながら所定時間保持することにより、電子部品９は基板６の表面に温度と荷重によって実装される。
【００１２】
次に図２、図３を参照して基板の保持治具３について説明する。図２に示すように、保持治具３は、発熱体１４を内蔵した方形の金属部材である加熱ブロック４の上面に、加熱ブロック４と同様の平面形状のセラミック製の板部材である基板受け部材５を装着して構成されている。
【００１３】
電子部品実装時には、基板受け部材５の上面に基板６が載置され、この基板６上に実装ヘッド７に保持された電子部品９が押圧され、実装ヘッド７の加熱手段によって電子部品９が加熱され実装される。この加熱において、基板６の下面が直接当接する基板受け部材５としてセラミックなどの断熱性の材質を用いることにより、基板６からの基板受け部材５への熱伝達を極力少なくして、電子部品９の加熱効率を向上させることができる。
【００１４】
基板受け部材５、加熱ブロック４の各コーナ位置には、それぞれ締結孔５ｂ、ねじ孔４ｂが設けられている。基板受け部材５の下面を加熱ブロック４の上面に当接させ、締結孔５ｂの上面から波形座金１２を介在させて、ねじ部と非ねじ部との間が段付き形状となったボルト１３を挿通させ、ねじ孔４ｂにボルト１３を合わせてねじ部を完全に螺合させることにより、基板受け部材５は加熱ブロック４とねじ締結される。
【００１５】
ボルト１３を締め込むことによって基板受け部材５の下面は加熱ブロック４の上面に押し付けられる（図３参照）が、このとき波形座金１２を適切に選定することにより、またボルト１３の非ねじ部の長さ寸法を適切に設定して締結状態における波形座金１２の撓み量を所定範囲に設定することにより、押しつけ力（波形座金の弾性力）を所定範囲の力に設定することができる。すなわちボルト１３および波形座金１２は、加熱ブロック４と基板受け部材５とを弾性的に面締結する弾性締結手段となっている。
【００１６】
なお弾性締結手段としては、ボルト１３と波形座金１２の組み合わせ以外にも、加熱ブロック４と基板受け部材５とを重ねた状態で板バネなどのクランプ部材によって端部を上下両方向から押し付ける方法など、各種の締結方法を用いることができる。
【００１７】
加熱ブロック４と基板受け部材５とを締結する際には、加熱ブロック４の上面に固着された位置決めピン１１を、基板受け部材５に設けられた２つの位置決め穴５ｃ，５ｄに嵌合させることによって、加熱ブロック４と基板受け部材５との水平方向の位置あわせが行われる。すなわち、位置決めピン１１および位置決め穴５ｃ，５ｄは、加熱ブロック４を基板受け部材５に対して水平方向に位置あわせする位置合わせ手段となっている。
【００１８】
この位置あわせにおいて、２つの位置決め穴５ｃ，５ｄのうち、１つの位置決め穴５ｄは基板受け部材５の長手方向が長辺方向の長穴となっている。これにより、加熱ブロック４と基板受け部材５との長手方向の相対変位が許容され、温度変動時の熱膨張に起因する相対変位を許容できるようになっている。またこのような位置合わせ手段を用いることにより、部品の交換時において再現性よくかつ簡便に位置あわせを行える。
【００１９】
加熱ブロック４の上面には、吸引孔４ａが列状に開口している。吸引孔４ａは加熱ブロック４の内部に形成された内孔を介して吸引管１０と連通しており、吸引管１０は図示しない真空吸引手段に接続されている。また、基板受け部材５には、加熱ブロック４の吸引孔４ａの配列に対応した位置に、吸着孔５ａが設けられている。
【００２０】
加熱ブロック４と基板受け部材５が締結された状態では、これらの吸着孔５ａは加熱ブロック４に設けられた吸引孔４ａと連通しており、吸引孔４ａを図示しない真空吸引手段によって真空吸引することにより、基板受け部材５の上面に載置された基板６を真空吸着して保持する。したがって、吸着孔５ａ、吸引孔４ａ、吸引管１０及び図示しない真空吸引手段は、基板吸着手段となっている。
【００２１】
図４（ａ）は図３のＡＡ断面を示しており、吸着孔５ａは基板受け部材５の下面に設けられた空隙部５ｅと連通している。吸引孔４ａから真空吸引することにより、空隙部５ｅ内も同様に真空吸引される。基板受け部材５の上面に基板６を真空吸着した状態で吸引孔４ａから真空吸引を継続することにより、空隙部５ｅの内部の圧力は大気圧よりも低くなる。したがってこの差圧により、基板受け部材５を加熱ブロック４に対して押し付ける力が作用する。
【００２２】
すなわち、ボルト１３と波型座金１２によって弾性締結された加熱ブロック４と基板受け部材５は、基板６を保持する際の真空吸引により面締結が補強される。したがって、空隙部５ｅ、吸引孔４ａ、吸引管１０及び図示しない真空吸引手段は、基板吸着時に基板受け部材５と加熱ブロック４とを真空吸着して面締結を補強する真空締結手段となっている。ここで得られる真空締結力は、空隙部５ｅの面積及び設置個数によって調整することができる。
【００２３】
なお、真空締結手段としては、基板受け部材５の下面に空隙部５ｅを設ける替わりに、加熱ブロック４の上面に凹部を形成して空隙部としてもよい。さらに、図４（ｂ）に示すように、加熱ブロック４’の上面に吸引孔４’ａとは別個に空隙部４’ｄ及びこれと連通する吸引孔４’ｃを設け、吸引孔４’ａ、４’ｃを別個に真空吸引するようにしてもよい。
【００２４】
このように、弾性締結された状態の加熱ブロック４と基板受け部材５との面締結を真空吸引によってさらに補強することにより、以下に述べるような効果を得ることができる。すなわち、基板受け部材５と加熱ブロック４は通常状態においては弾性締結されており、可動テーブル２への脱着時など一体の基板保持治具３としての取り扱いに際して必要とされる十分な締結力が確保されている。また電子部品実装時に基板受け部材５の上面に基板６を真空吸着して保持する際には、この締結力は前述のように真空吸着力によって補強され、基板受け部材５の平面度を保つために必要とされる十分な締結力を得ることができる。
【００２５】
そして実装時の加熱過程で基板受け部材５と加熱ブロック４の材質の熱膨張率の差に起因して生じる相対変位は、前述のように位置合わせ穴の一方が長穴となっていることから、また真空吸引を解除した際の両部材の押しつけ力が、波形座金１２の選定によって予め設定された弾性締結力を超えないことから、過大な拘束を受けることなく許容される。従って、従来の熱膨張係数の異なる異材質部材を組み合わせた基板保持治具において発生していた熱変位による破損が生じることがない。
【００２６】
なお上記実施の形態では、基板の保持治具として上面に基板を載置する載置ステージに用いられた例を示したが、電子部品実装位置において昇降して基板の下面に当接することにより基板を下受けする基板の下受け治具に上記構成を適用してもよい。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、基板の下面に当接する断熱性のセラミックの板部材とこの板部材の下面に装着される金属部材とを弾性的に面締結するとともに、基板を板部材の上面に真空吸着により保持する基板吸着時に板部材と金属部材とを真空吸着して面締結を補強するようにしたので、過大な締結力によって板部材と金属部材との相対変位を阻害することがなく、したがって加熱時には熱膨張係数の差に起因する相対変位が許容され保持治具の破損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の正面図
【図２】本発明の一実施の形態の基板の保持治具の斜視図
【図３】本発明の一実施の形態の基板の保持治具の断面図
【図４】本発明の一実施の形態の基板の保持治具の断面図
【符号の説明】
１  位置決め部
３  保持治具
４  加熱ブロック
４ａ  吸引孔
５  基板受け部材
５ａ  吸着孔
６  基板
７  実装ヘッド
９  電子部品
１０  吸引管
１１  位置決めピン
１２  波形座金
１３  ボルト
【図１】
0003767548.tif 000002
【図２】
0003767548.tif 000003
【図３】
0003767548.tif 000004
【図４】
0003767548.tif 000005