基板保持装置

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【発明の名称】	基板保持装置
【発明者】	【氏名】狩野良則【氏名】臼井克尚
【要約】	【課題】バックアップピンの一連の装着作業に手間がかかることがなく、かつ基板を水平かつ平坦に保持するための吸着を適切に行うことができる基板保持装置を提供することを目的とする。【解決手段】基板導入台２１ａ，２１ｂに導入した基板Ｓに下側から当接し基板Ｓを水平かつ平坦に保持すると共に、吸引孔３４を形成した複数本のバックアップピン２３と、バックアップピン２３を立設する多数の装着孔２７を有すると共に、装着孔２７に連通するチャンバー部２５を有するバックアップベース２２と、チャンバー部２５に連通する真空吸引装置３０とを備え、チャンバー部２５の内面には、バックアップピン２３の装着に伴って装着孔２７を開放すると共に離脱に伴って装着孔２７を閉塞する弁部材３６が設けられている。

【特許請求の範囲】
【請求項１】左右一対の基板導入台に導入した基板に下側から当接し当該基板を水平かつ平坦に保持すると共に、軸心に吸引孔を形成した複数本のバックアップピンと、前記複数本のバックアップピンを着脱自在に立設する多数の装着孔を有すると共に、当該多数の装着孔に連通するチャンバー部を有するバックアップベースと、前記チャンバー部に連通する真空吸引手段とを備え、前記各装着孔に対応して前記チャンバー部の内面には、前記バックアップピンの装着に伴って前記装着孔を開放すると共に離脱に伴って前記装着孔を閉塞する弁部材が設けられていることを特徴とする基板保持装置。
【請求項２】左右一対の基板導入台に導入した基板に下側から当接し当該基板を水平かつ平坦に保持すると共に、軸心に吸引孔を形成した複数本のバックアップピンと、前記複数本のバックアップピンを着脱自在に立設する多数の装着孔を有すると共に、当該多数の装着孔に連通するチャンバー部を有するバックアップベースと、前記チャンバー部に連通する真空吸引手段とを備え、前記各バックアップピンの上端には柔軟性を有する吸盤部材が設けられていることを特徴とする基板保持装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品装着装置などにおいて、基板導入台に導入した基板を水平かつ平坦に保持する基板保持装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の基板保持装置として、特開平７－７９０９８号公報に記載のものが知られている。この基板保持装置は、左右一対の基板導入台に導入した基板に下側から当接し基板を水平かつ平坦に保持する複数本のバックアップピンと、複数本のバックアップピンを着脱自在に立設する多数の装着孔を形成したバックアップベースと、バックアップベースを昇降させる昇降装置とを備えている。バックアップベースの内部には、多数の装着孔に面してチャンバー部が形成されており、またチャンバー部には真空吸引装置が連通している。各バックアップピンは、バックアップベースの装着孔に摺動自在にかつ気密に挿入されており、その軸心には吸引孔が形成されると共に、その外周面の中間位置には、装着孔への挿入深さを規制する鍔部が形成されている。また、この鍔部とバックアップベースとの間にはコイルばねが介在しており、バックアップピンは装着孔に挿入した状態で上方に軽く付勢されている。なお、バックアップピンは、基板の形状に合わせ、かつ基板の裏面に電子部品が装着されている場合には電子部品を逃げるように、必要数立設される一方、バックアップピンを装着しない装着孔には、エアーのリークを防止すべく蓋部材が装着されている。
【０００３】真空吸引装置を駆動した状態で、昇降装置によりバックアップベースを所定の位置まで上昇させると、予めバックアップベースに装着しておいた複数本のバックアップピンが基板の下側に当接し、基板を吸着する。バックアップピンが基板を吸着すると、チャンバー部の真空度が増し、バックアップピンはコイルばねに抗して、鍔部がバックアップベースの上面に当接する位置まで沈み込むように摺動する。このようにして、全てバックアップピンが沈み込むことで、基板が水平かつ平坦に保持される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の基板保持装置では、バックアップピンが装着された装着孔以外の装着孔を蓋部材で閉塞しておく必要がある。特に、基板が小さいくバックアップピンの装着数が少ない場合には、蓋部材の装着箇所が増え、蓋部材の装着作業に手間がかかる問題があった。すなわち、蓋部材の装着作業を含むバックアップピンの一連の装着作業に、手間がかかる問題があった。また、バックアップピンの先端と吸着した基板との間、およびバックアップピンの摺動部分では、エアーがリークし易く、吸着が適切に行われ難い問題があった。
【０００５】本発明は、バックアップピンの一連の装着作業に手間がかかることがなく、かつ基板を水平かつ平坦に保持するための吸着を適切に行うことができる基板保持装置を提供することをその目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の基板保持装置は、左右一対の基板導入台に導入した基板に下側から当接し基板を水平かつ平坦に保持すると共に、軸心に吸引孔を形成した複数本のバックアップピンと、複数本のバックアップピンを着脱自在に立設する多数の装着孔を有すると共に、多数の装着孔に連通するチャンバー部を有するバックアップベースと、チャンバー部に連通する真空吸引手段とを備え、各装着孔に対応してチャンバー部の内面には、バックアップピンの装着に伴って装着孔を開放すると共に離脱に伴って装着孔を閉塞する弁部材が設けられていることを特徴とする。
【０００７】この構成によれば、バックアップピンをバックアップベースの装着孔に装着すると、弁部材が開放し、バックアップピンの吸引孔とチャンバー部と真空吸引手段とが連通する。この状態で、真空吸引手段を駆動すると、基板の下側に当接したバックアップピンが基板を吸着し、基板が水平かつ平坦に保持される。一方、バックアップピンをバックアップベースの装着孔から離脱させると、装着孔が弁部材により自動的に閉塞される。すなわち、各装着孔に対応してチャンバー部の内面に設けた弁部材により、バックアップピンの着脱に伴って装着孔を自動的に開閉することができ、バックアップピンが装着されていない装着孔を常に閉塞しておくことができる。また、基板の吸引動作に伴って、回転或いは摺動する部位が無いため、吸引エアーのリークを極力少なくすることができる。
【０００８】また、本発明の他の基板保持装置は、左右一対の基板導入台に導入した基板に下側から当接し基板を水平かつ平坦に保持すると共に、軸心に吸引孔を形成した複数本のバックアップピンと、複数本のバックアップピンを着脱自在に立設する多数の装着孔を有すると共に、多数の装着孔に連通するチャンバー部を有するバックアップベースと、チャンバー部に連通する真空吸引手段とを備え、各バックアップピンの上端には柔軟性を有する吸盤部材が設けられていることを特徴とする。
【０００９】この構成によれば、バックアップピンをバックアップベースの装着孔に装着すると、バックアップピンの吸引孔とチャンバー部と真空吸引手段とが連通する。この状態で、真空吸引手段を駆動すると、基板の下側に当接したバックアップピンが基板を吸着し、基板が水平かつ平坦に保持される。この場合、バックアップピンによる基板の吸着は、先ずバックアップピンの上端に設けた吸盤部材が基板に接触してこれを吸着し、次いで吸引力の作用で吸盤部材が変形し、基板の下面がバックアップピンの上端に当接することで行われる。すなわち、基板が位置決めされた状態で、吸盤部材とバックアップピンの吸引孔との２重構造で吸着される。また、基板には、バックアップピンに先行して吸盤部材が接触することになるため、基板が上側に反っている場合でも、吸着に支障を生ずることがない。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発明の一実施形態に係る基板保持装置を、電子部品装着装置（マウンタ）の基板供給部に適用した場合について説明する。図１は、いわゆる高速マウンタの基板供給部の斜視図あり、この基板供給部１は、電子部品の装着に際し、基板ＳをＸＹ方向に移動させるＸＹテーブル２と、ＸＹテーブル２に基板Ｓを搬入する基板搬入機構３と、ＸＹテーブル２から基板Ｓを搬出する基板搬出機構４とを備えている。ＸＹテーブル２には基板保持装置５が搭載されており、基板保持装置５は、基板搬入機構３および基板搬出機構４と共に基板Ｓの搬送路を構成すると共に、導入された基板Ｓを電子部品の装着の為に不動に保持する。
【００１１】基板搬入機構３は、相互に平行に配設した固定搬入レール３ａと可動搬入レール３ｂとを有しており、基板Ｓは、幅方向の両側部をこの両搬入レール３ａ，３ｂに支持された状態で搬送される。可動搬入レール３ａは、固定搬入レール３ｂに対し平行移動可能に構成され、搬送する基板Ｓの幅に合わせて適宜、左右方向に移動する。同様に、基板搬出機構４は、相互に平行に配設した固定搬出レール４ａと可動搬出レール４ｂとを有しており、基板Ｓは、幅方向の両側部をこの両搬出レール４ａ，４ｂに支持された状態で搬送される。可動搬出レール４ａは、固定搬出レール４ｂに対し平行移動可能に構成され、搬送する基板Ｓの幅に合わせて適宜、左右方向に移動する。
【００１２】図外の装置から基板搬入機構３に受け渡された基板Ｓは、基板搬入機構３により基板保持装置５の位置まで搬送される。基板保持装置５の近傍には、図示しないが移送装置が配設されており、移送装置は、基板Ｓを基板搬入機構３から受け取って基板保持装置５の所定の保持位置まで搬送する。これと並行して、電子部品の装着を完了した基板Ｓは、移送装置により保持位置から基板搬出機構４まで搬送され、更に基板搬出機構４に移送される。そして、基板搬出機構４は、基板Ｓを図外の装置まで搬送してこれに受け渡す。なお、一連の基板Ｓの搬送動作が終了し、所定の基板Ｓを基板保持装置５が不動に保持すると、ＸＹテーブル２は全体として、基板搬入機構３および基板搬出機構４の位置からわずかに下降して、電子部品の装着動作に移行する。
【００１３】ＸＹテーブル２は、ベーステーブル１１と、ベーステーブル１１上に載置したＸテーブル１２と、Ｘテーブル１２上に載置したＹテーブル１３とを有しており、このＹテーブル１３の上面に基板保持装置５が搭載されている。ベーステーブル１１の上面には、Ｘテーブル１２のＸ方向への移動を案内する一対のＸ方向レール１４，１４と、Ｘテーブル１２をＸ方向に移動させるＸ方向ボールねじ１５とが設けられ、またＸ方向ボールねじ１５の端部にはＸ方向モータ１６が取り付けられている。Ｘ方向モータ１６によりＸ方向ボールねじ１５が正逆回転すると、Ｘテーブル１２は、Ｙテーブル１３を載置したままＸ方向レール１４に案内されてＸ方向に進退する。
【００１４】同様に、Ｘテーブル１２の上面には、Ｙテーブル１３のＹ方向への移動を案内する一対のＹ方向レール１７，１７と、Ｙテーブル１３をＹ方向に移動させるＹ方向ボールねじ１８とが設けられ、またＹ方向ボールねじ１８の端部にはＹ方向モータ１９が取り付けられている。Ｙ方向モータ１９によりＹ方向ボールねじ１８が正逆回転すると、Ｙテーブル１３は、基板保持装置５を搭載したままＹ方向レール１７に案内されてＹ方向に進退する。もちろん、電子部品の装着動作では、このＸ方向に進退とＹ方向に進退とが同時に行われる。
【００１５】基板保持装置５は、上記の基板搬入機構３および基板搬出機構４に対応して、固定側基板導入台２１ａと可動側基板導入台２１ｂとを有しており、また両基板導入台２１ａ，２１ｂ間には、整列配置した４枚のバックアップベース２２と、バックアップベース２２上に立設した複数個のバックアップピン２３とを有している。可動基板導入台２１ａは、Ｙテーブル１３上において、固定基板導入台２１ｂに対し平行移動可能に構成され、搬送する基板Ｓの幅に合わせて適宜、左右方向に移動する。固定基板導入台２１ａおよび可動基板導入台２１ｂは、それぞれ基板Ｓを導入する際に、基板の側端部を案内するガイド溝２４とを有し、このガイド溝２４同士が相互に対向するように配設されている。
【００１６】図２に示すように、各バックアップベース２３は中空形状に形成され、中空内部にチャンバー部２５が構成されている。また、バックアップベース２３の上板部２６には、バックアップピン２３を着脱自在に装着する多数の装着孔２７が形成され、この多数の装着孔２７は、図３に示すようにマトリクス状に配設されている。バックアップベース２２の一の隅部には吸引口２８が形成され、吸引口２８は、吸引ホース２９を介して真空吸引装置３０に接続されている。すなわち、多数の装着孔２７はチャンバー部２５に連通しており、チャンバー部２５は、吸引口２８および吸引ホース２９を介して、真空吸引装置３０に連通している。
【００１７】各バックアップピン２３は、図４に示すように、ピン本体３１と、ピン本体３１の上端部に装着した吸盤部材３２と、ピン本体３１の下端部に装着したシール部材３３とで構成されている。ピン本体３１の軸心には吸引孔３４が形成され、バックアップピン２３をバックアップベース２２の装着孔２７に装着すると、この吸引孔３４がチャンバー部２５に連通する。ピン本体３１の下部外周面には鍔部３５が突出形成され、バックアップピン２３を装着孔２７に挿入すると、この鍔部３５がバックアップベース２２に当接して、バックアップピン２３の挿入深さが規制される。
【００１８】吸盤部材３２は、柔軟性を有する樹脂、例えばニトリルゴムやシリコンゴムなどで、上部を拡開したラッパ形状に形成されている。吸盤部材３２の上端は、バックアップピン２３の上端よりわずかに突出しており、基板Ｓを吸着する際には、先ず吸盤部材３２の上端が基板Ｓの下面に気密に接触してこれを吸着する。また、この吸着動作に伴って、吸盤部材３２の内部の真空度が増し、吸盤部材３２は変形して基板Ｓを下方に引き寄せる。これにより、基板Ｓは、バックアップピン２３の先端に当接すると同時に、バックアップピン２３に吸着される。なお、バックアップピン２３の先端のレベルが、基板Ｓを水平に且つ平坦に保持する基準レベルとなる。
【００１９】同様に、シール部材３３は、ニトリルゴムやシリコンゴムなどで幅を有するリング状に形成されている。シール部材３３は、ピン本体３１における装着孔２７に挿入される部分である鍔部３５の下側の部分に装着されている。このシール部材３３により、装着孔２７とこれに装着したバックアップピン２３との間の気密性を保持され、吸引エアーのリークを極力押さえた状態で、バックアップピン２３をバックアップベース２２の装着孔２７に適切に装着することができる。なお、吸盤部材３２とシール部材３３とを連続させて一体化し、ピン本体３１をくるむようにこれに装着するようにしてもよい。
【００２０】一方、チャンバー部２５の内面には、各装着孔２７を下側から閉塞するように弁部材３６が設けられている。弁部材３６は、例えば薄手の板ばねやばね性を有する厚手の樹脂フィルムなどで構成されており、常時は、装着孔２７を下側から気密に閉塞している。すなわち、弁部材３６のばね力は、自身が真空吸引装置３０による吸引力よって開放動作しない強さを有している。なお、弁部材３６の表面をゴム等でコーティングすれば、より一層、気密性を高めることができる。
【００２１】装着孔２７にバックアップピン２３を挿入すると、バックアップピン２３の下端部がチャンバー部２５内にわずかに突出し、弁部材３６を下側に押すようにして、装着孔２７を開放する。すなわち、バックアップピン２３をその鍔部３５がバックアップベース２２の上板部２６に当接する位置まで完全に挿入すると、弁部材３６が開放動作して、バックアップピン２３の吸引孔３４とチャンバー部２５とが自動的に連通する。逆に、バックアップピン２３を引き抜くと、弁部材３６が閉塞動作して装着孔２７を閉塞する。
【００２２】ここで、図５を参照して、基板Ｓの吸着（保持）動作について簡単に説明する。バックアップピン２３は基板Ｓの形状に応じて、また基板Ｓに裏面に電子部品が装着されている場合や基板Ｓに開口部がある場合にはこれを逃げて、適宜の本数がバックアップベース２２の適宜の位置に装着される。バックアップピン２３をバックアップベース２２の装着孔２７に装着すると、バックアップピン２３の吸引孔３４とチャンバー部２５と真空吸引装置３０とが連通する。また、バックアップピン２３が装着されていない装着孔２７は、弁部材３６により閉塞されている。
【００２３】この状態で、図外の装置により、バックアップベース２２を所定の位置まで上昇させると共に真空吸引装置３０を駆動すると（同図（ａ））、基板Ｓの下面に当接している各バックアップピン２３の吸盤部材３２が基板Ｓを吸着し、これを引き寄せる。吸盤部材３２が基板Ｓを引き寄せると、基板Ｓの下面がバックアップピン２３の上端に当接すると同時に、バックアップピン２３の吸引孔３４が基板Ｓを吸着する（同図（ｂ））。このようにして基板Ｓは、複数のバックアップピン２３の上端に水平かつ平坦に位置決めされ、且つその各吸引孔３４と各吸盤部材３２とにより、吸着保持される。
【００２４】以上のように本実施形態の基板保持装置５によれば、弁部材３６により、バックアップベース２２の装着孔２７を、バックアップピン２３を装着したときのみ開放するようにしているので、バックアップピン２３が装着されない装着孔２７を、別途閉塞する必要がなく、バックアップピン２３の一連の装着作業を簡単に行うことができる。また、基板Ｓは、バックアップピン２３の吸引孔３４と吸盤部材３２とにより吸着されるため、強く吸着保持されると共に、この部分からの吸引エアーのリークを極力少なくすることができる。
【００２５】なお、多数の装着孔に対応して設ける多数の弁部材を、例えば厚手の樹脂フィルムの該当箇所に、略「Ｕ」字状に切込みを入れることで、形成してもよい。すなわち、バックアップベースの上板部に対応する大きさの樹脂フィルムに、多数の弁部材を作り込むようにしてもよい。係る場合には、バックアップベースに多数の弁部材を簡単に組み込むことができる。
【００２６】
【発明の効果】以上のように本発明の基板保持装置によれば、弁部材により、バックアップピンの着脱に伴って装着孔を自動的に開閉することができるため、バックアップピンの一連の装着作業を簡単に行うこととができると共に、基板を水平かつ平坦に安定に保持することができる。
【００２７】また、本発明の他の基板保持装置によれば、基板が位置決めされた状態で、吸盤部材とバックアップピンの吸引孔との２重構造で吸着されるため、基板を水平かつ平坦に安定に保持することができると共に、吸引エアーのリークを極力少なくすることができる。

【出願人】	【識別番号】０００００１８８９【氏名又は名称】三洋電機株式会社
【出願日】	平成９年（１９９７）９月３０日
【代理人】	【弁理士】【氏名又は名称】落合稔（外１名）
【公開番号】	特開平１１－１１２１９８
【公開日】	平成１１年（１９９９）４月２３日
【出願番号】	特願平９－２８４７３２