JP6174459B2

JP6174459B2 - 分割装置

Info

Publication number: JP6174459B2
Application number: JP2013229618A
Authority: JP
Inventors: 蒲田　喜彦; 喜彦蒲田
Original assignee: HU-BRAIN, INC.
Current assignee: HU-BRAIN, INC.
Priority date: 2013-11-05
Filing date: 2013-11-05
Publication date: 2017-08-02
Anticipated expiration: 2033-11-05
Also published as: JP2015090898A

Description

本発明は、搬送方向の上流側の残存する基板材料が残りわずかな場合あっても、最後まで確実に分割可能で、整列状態を保って下流工程に搬送することができる分割装置に関する。

配線や電子部品が実装される電子基板は、基板材料からその１個単位の大きさに分割される。基板材料を所望の電子基板に分割する手法としては、例えば以下の特許文献１に記載されるものがある。

特許文献１に示された分割装置は、基板材料を分割するために応力を加える上下一対の狭持ローラの軸の位置関係を基板材料の移送方向に相互にずらす構成において、分割される基板材料の最先部が跳ね上がることで、隣接する該基板材料の分割の境目の縁部が欠けるという課題を解消するための構成である。

すなわち、特許文献１に示された分割装置は、割溝が形成された基板材料を該割溝を境に分割する応力を加える上位及び下位を一対とする狭持ローラと、狭持ローラ間に基板材料を送り込むために該基板材料を間に挟んで搬送する上位及び下位の搬送ベルトとを備え、上位の狭持ローラについて、所定の内気圧で筒状に保形されたチューブとする構成とされている。特許文献１における基板材料を分割するための具体的な実施形態は次のとおりである。

特許文献１の分割装置において、上位ローラの軸位置は基板材料の搬送方向下流側、下位ローラの軸位置は該上位ローラの軸位置に対して基板材料の搬送方向上流側、に相互にずれて位置している。つまり、特許文献１の分割装置は、上位ローラが前記分割位置より下流側に搬送された分割前の最先（最下流位置）の基板材料を下方へ押圧することで、下位ローラの軸位置の上部周面において基板材料を分割位置する構成となっている。

これにより、特許文献１の分割装置は、分割直後の基板材料は、上位ローラによる下方への押圧を受けていることと、上位及び下位の搬送ベルトに挟まれていることとが相俟って上方へ跳ね上がることが抑制される。また、上位ローラの下方への押圧によって前記分割位置を中心とする未分割の基板材料の上方へ跳ね上がりについては、同様に上位及び下位の搬送ベルトで抑制している。

特許文献１の分割装置は、基板材料の搬送方向の分割ピッチ、つまり電子基板の個片サイズが比較的大きくかつ基板材料が搬送方向の上流側に残存している場合において、該上流側に残存する基板材料の上方への跳ね上がりが、上位及び下位の搬送ベルトによって抑制できる。

しかしながら、特許文献１の分割装置は、搬送方向の上流側の残存する基板材料が残りわずかな場合においては、上位及び下位の搬送ベルトによる搬送方向の上流側の残存する基板材料の跳ね上がりの回転モーメントを抑制できず、このため上位ローラの下方への押圧力が分割位置で働かないので分割ができない場合があった。

上記の問題は、将来的に分割ピッチが小さくなる、つまり分割サイズ（分割後の基板材料の個片サイズ）が微小化するほど顕著となる。例えば基板材料の搬送方向の寸法を単純に１０分割する場合において、搬送方向下流から８分割できて残り２分割が不可（つまり最後の１回の分割動作が不可能）の割合とすると、基板材料の搬送方向の前記同寸法を１００分割する場合には、搬送方向下流から８０分割できて残り２０分割ができない（つまり１９回の分割動作が不可能）ことを意味し、分割不可能部位の基板材料は無駄になってしまう。

そこで、本出願人は、特許文献２に示す基板分割装置（以下、分割装置という）を提案した。特許文献２の分割装置は、基板材料の搬送方向に上下流に並設された上流載置台及び下流載置台と、上流載置台の下流載置台側の縁部上方に設けられ、該上流載置台の該下流載置台側の縁部を中心とした周辺部位に押圧力を付与する弾性変形可能なローラと、を備え、前記下流載置台が分割時の基板材料を介して前記ローラの押圧力を受けて弾性的に下降する構成としている。

こうすることで、上流載置台の下流載置側の縁部を中心に押圧力を付与するローラとにより、（最後の）残存する基板材料を支持しているので跳ね上がることがないと共に基板材料の分割サイズが小さくなっても同様に確実に最後まで分割することができ、また、下流側載置台における分割される基板材料は、ローラの弾性変形しつつ受ける押圧力で基板材料と共に下流載置台が下降するので、分割時の衝撃が緩和され、跳ね上がることを防止できる。

ところが、特許文献２の分割装置は、特許文献１における課題を解決することができるものの、分割後の基板材料の個片の整列精度がやや低く、例えば縦方向の分割後に横方向の分割を行う際に、基板材料の分割のための割溝の位置が同列同士で一致せず、同列分の個片を全て分割できない現象が生じつつある。こうした現象は、近年の基板材料の個片サイズが極小化することにともなって顕著になってきている。

また、仮に全ての基板材料が分割できたとしても、分割後の個片が整列しておらず、下流工程へ搬送する場合には、例えば外観検査、トレイへのパッケージング、といった工程では、整列する工程を介在させる必要があり、全体の作業効率が悪化するといった問題があった。

特開２０００−３２６２９８号公報特開２０１２−１６４６９０号公報

本願発明が解決しようとする問題点は、特許文献１の分割装置では、搬送方向の上流側の残存する基板材料が残りわずかな場合に、残存する基板材料の跳ね上がりの回転モーメントを抑制できず、上位ローラの下方への押圧力が分割位置で働かないので分割不可能となる点、また、特許文献２の分割装置では、近年の基板材料の個片サイズが極小化に伴って顕在化する基板材料の個片の整列精度の低下に起因して、割溝の位置が同列の個片同士で一致せず、同列分の個片を全て分割できない場合が生じる点、また、分割後の個片が整列していないことで下流工程で整列する工程を介在させる必要が生じて全体効率が悪化する点、である。

上記課題を解決するために本発明は、所定のサイズの電子基板に分割するための割溝が形成された基板材料を該割溝に沿って分割する装置であって、上面に開口が形成された吸引チャンバーと、この吸引チャンバー内に３次元移動可能に載置された移動台と、この移動台上で割溝と平行に複数設けたガイド部材と、前記移動台上の中央位置で複数の前記ガイド部材の間に設けた分割部材と、これらガイド部材と分割部材上に設けられると共に前記吸引チャンバーの前記開口を塞ぐように設けたポーラスフィルムと、前記吸引チャンバーの上方に設けられたプッシャーと、このプッシャーの下方押圧面に設けられた押さえ部材と、を備えたことを特徴とする。

本発明は、ポーラスフィルム上に載置された基板材料は該ポーラスフィルムを介して吸引チャンバー内で吸引されているので、残りわずかとなった未分割の基板材料が跳ね上がったりすることがなく、かつ分割後にも整列状態を保つことができるという利点がある。

また、プッシャーの分割部材が基板材料の割溝の両側で該基板材料を下方に押圧し、このとき基板材料の裏面側で割溝にその頂上部が位置する分割ローラを支点として折り曲げるようにして分割するので、基板材料に過度な衝撃が加わることがなく、かつ、押圧位置の若干のずれがあっても割溝にて分割することができるという利点がある。

図１は、本発明の分割装置の概略構成を示す図である。図２（ａ）（ｂ）は、本発明の分割装置における吸引チャンバーの概略構成を示す図である。図３（ａ）（ｂ）は、本発明の分割装置における移動台の概略構成を示す図である。図４は、本発明の分割装置におけるプッシャーの概略構成を示す図である。図５は、本発明の分割装置の動作においてプッシャーと移動台の位置決め状況下の、（ａ）は分割装置全体を、（ｂ）は基板材料を、各々示す図である。図６は、本発明の分割装置の動作において基板材料を縦方向の分割を開始する状況下の、（ａ）は分割装置全体を、（ｂ）は基板材料を、各々示す図である。図７は、本発明の分割装置の動作において縦方向の基板材料の分割後に基板材料と移動台が回転する状況下の、（ａ）は分割装置全体を、（ｂ）は基板材料を、各々示す図である。図８は、本発明の分割装置の動作において縦方向の基板材料の分割後に移動台が降下及び（戻）回転する状況下の、（ａ）（ｂ）は分割装置全体を、（ｃ）は基板材料を、各々示す図である。図９は、本発明の分割装置の動作において横方向の基板材料の分割を開始する状況下の、（ａ）は分割装置全体を、（ｂ）は基板材料を、各々示す図である。図１０は、本発明の分割装置において基板材料を分割する直前の基板材料周辺を示す拡大図である。図１１は、本発明の分割装置において基板材料を分割する状況の基板材料周辺を示す拡大図である。

本発明は、残存する基板材料の跳ね上がりの回転モーメントを抑制できず、上位ローラの下方への押圧力が分割位置で働かないので分割不可能となる点、また、基板材料の個片の整列精度の低下に起因して、割溝の位置が同列の個片同士で一致せず、同列分の個片を全て分割できない場合が生じる点を解消するために、基板材料をポーラスフィルムを介して吸引チャンバー内に吸引した状態で、吸引チャンバーの上方に設けられたプッシャーを該吸引チャンバー方向へ下方移動させることで、整列状態を保って割溝に沿って折って割るようにすることで解決した。この本発明を実施するための最良な形態については、以下、図面を参照して説明する。

図１〜図１１に示す本発明の分割装置１は、次の構成とされている。２は、上面に開口２ａが形成された吸引チャンバーである（図２）。この吸引チャンバー２は、後述する移動台３が前後搬送可能な幅、昇降可能な高さ、回転可能な奥行き、とされている。

また、吸引チャンバー２の一部には、内部を吸引するための吸引装置２Ａが接続されている。吸引チャンバー２の開口２ａには、通気可能なポーラスフィルム２Ｂが該開口２ａの縁部と面一的に設けられている。

３は、吸引チャンバー２内に設けられ、上述のとおり前後移動、昇降移動、回転移動の３次元移動する移動台である（図３）。この移動台３上には、移動台３の上面とポーラスフィルム２Ｂ（の下面）との密着を防いで通気（吸気）を確保するためのガイド部材３ａが、複数、本例では４本、固定的に設けられている。

本例では２本づつのガイド部材３ａ，３ａとガイド部材３ａ，３ａの間で、移動台３上における中央位置に、回転可能な分割部材３Ａが設けられている。これらガイド部材３ａと分割部材３Ａは、本例では円柱状とされ、分割部材３Ａの外径は、ガイド部材３ａの外径よりも大きくされている。また、ガイド部材３ａと分割部材３Ａは、基板材料Ｗを分割する際には、常に、該基板材料Ｗの割溝Ｃと平行となる。さらに、移動台３は基板材料Ｗの分割時にはプッシャー３と同期して前後方向に移動する。

４は、吸引チャンバー２の上方に設けられたプッシャーである（図４）。プッシャー４は、例えば本例では空圧式のシリンダ４Ａとピストン４Ｂで構成され、ピストン４Ｂの先端（下端）に、押圧部材４Ｃが設けられている。

押圧部材４Ｃには荷重計４ａが設けられており、ピストン４Ｂの押圧荷重をリアルタイム計測するようにしている。このようにすることで、ピストン４Ｂのシリンダ４Ａに対する突出量（下降量）を基板材料Ｗの薄さに対して調整でき、過荷重による基板材料Ｗやポーラスフィルム２Ｂの損傷や、その反対で荷重不足によって基板材料Ｗの分割に失敗することを防止することができる。

押圧部材４Ｃの最下面には、２本の押さえ部材４Ｄ，４Ｄが設けられている。これら押さえ部材４Ｄ，４Ｄは、本例では例えば円柱状とされ、ピストン４Ｂの軸を押さえ部材４Ｄ，４Ｄ間の中心として断面円弧の頂点部位が幅方向に所定間隔を存して設けられている。なお、この押さえ部材４Ｄ，４Ｄの中央位置には、基板材料Ｗの分割時に、該基板材料Ｗの割溝Ｃと、分割部材３Ａの円弧頂点部位が位置する。

押さえ部材４Ｄ，４Ｄの下面位置には、基板材料Ｗと該押さえ部材４Ｄ，４Ｄとの直接的な接触を避けると共に基板材料Ｗを過荷重から保護するためのゴム製の保護シート４ｂが設けられている。

さらに、分割装置１におけるプッシャー４の押圧部材４Ｃには、基板材料Ｗに臨む位置にカメラが設けてある。このカメラは不図示の制御装置に接続され、制御装置により、基板材料Ｗに対するプッシャー４の位置（及びシリンダ４Ｂの突出量）、該プッシャー４と移動台３の分割時の搬送移動量が制御される。また、制御装置は、後述する分割装置１全体の動作も制御する。

上記構成の分割装置１は、次のように動作する。図５に示すように、上流工程からポーラスフィルム２Ｂ上に搬送されてきた基板材料Ｗをカメラで撮像して、基板材料Ｗの外形（寸法）と割溝Ｃの位置を制御装置により画像処理を行って算出し、この算出値に基づいて移動台３とプッシャー４とを移動させて位置決めを行う。

移動台３とプッシャー４の位置決めは、プッシャー４における押さえ部材４Ｄ，４Ｄの間隔中央位置と、基板材料Ｗの最端部位置の割溝Ｃと、ガイド部材３Ａの円弧頂点位置とが、一直線上に並ぶよう制御装置により制御されて行われる。

図５のように初期の位置決めが完了した後、吸引装置２Ａを作動させて、吸引チャンバー２内の空気を吸引し、図１０に示すように、基板材料Ｗがポーラスフィルム２Ｂに十分に吸引されたとき、図１１に示すように、プッシャー４のシリンダ４Ｂを突出、つまり下降させて、基板材料Ｗを割溝Ｃに沿って分割する。

プッシャー４は基板材料Ｗを一列分割したら、つまり１回プッシャー４が下降した後、即座に上昇させて、その後、図６に示すように、一列分だけ搬送移動、例えば図６（ａ）では紙面左へ移動台３とプッシャー４を同期移動させ、移動後に、カメラで割溝Ｃの位置を確認して、プッシャー４を下降させて基板材料Ｗを分割する、という動作を繰り返す。

ここで、基板材料Ｗの分割前と分割時の状況について図１０及び図１１を用いて説明する。図１０において、吸引装置２Ａが作動して吸引チャンバー２内の空気が吸引されると、ポーラスフィルム２Ｂは吸引チャンバー２内へ凹むように撓むが、ここに移動台３のガイド部材３ａ及び分割部材３Ａが位置するので、ポーラスフィルム２Ｂは分割部材３Ａの円弧の頂点部位が突出した状態で撓む。もちろん、基板材料Ｗはポーラスフィルム２Ｂを介して吸引チャンバー２内側へ吸引されている。

そして、上記のように初期の位置決めが行なわれた後、図１１に示すように、プッシャー４のシリンダ４Ｂが下降して、押さえ部材４Ｄ，４Ｄが保護シート４ｂを介して割溝Ｃを中心とした基板材料Ｗに荷重をかけると、分割部材３Ａの円弧頂点部位を支点として割溝Ｃに沿って基板材料Ｗが折り割られる。

このとき、折り割れた基板材料Ｗは、引き続き、ポーラスフィルム２Ｂを介して吸引チャンバー２内側へ吸引されているので、位置が移動することがなく、整列した状態が維持される。また、プッシャー４には、荷重計４ａ及び保護シート４ｂを設けていることで、基板材料Ｗを折り割るときに、過荷重又は荷重不足になることがないと共に、基板材料Ｗを損傷することがない。

図７に示すように、一方向（これを縦方向とする）の割溝Ｃに沿って基板材料Ｗを全て分割したことを、カメラの撮像データに基づいて制御装置が検知したとき、移動台３は、今該移動台３が移動してきた方向における基板材料Ｗの中央位置に、つまり図７では紙面右方向に移動する。このとき、基板材料Ｗはポーラスフィルム２Ｂを介してほぼ面一的に移動台３に吸引されることとなる。その後、移動台３を９０°回転させる。

移動台３を９０°回転させると、図８に示すように、基板材料Ｗも同様に９０°回転し、これにより、図８（ｃ）に示すように、未だ分割されていない他方向（これを横方向とする）の割溝Ｃがプッシャー４の押さえ部材４Ｄ，４Ｄと平行に位置することとなる。この後、移動台３は、下降して、図８（ｂ）に示すように、９０°反転し、図７にて一方向の最後の割溝Ｃを分割し終えた位置、つまり図８（ｂ）においては紙面左側へ（戻り）移動する。

図８において、横方向の割溝Ｃについて、基板材料Ｗの最端部位置で、移動台３とプッシャー４の位置決めを行った後、図９に示すように、プッシャー４のシリンダ４Ｂを突出、つまり下降させて、基板材料Ｗを割溝Ｃに沿って分割し、基板材料Ｗを一列分割したら上昇させて、一列分だけ搬送移動、例えば図９（ａ）では紙面右へ移動させ、移動後に、カメラで割溝Ｃの位置を確認して、プッシャー４を下降させて基板材料Ｗを分割する、という動作を繰り返す。

以上のようにして、基板材料Ｗが縦方向と横方向の割溝Ｃに沿って個片に分割されたとき、該基板材料Ｗは、分割動作前から分割動作完了に至るまで継続的に、ポーラスフィルム２Ｂを介して吸引チャンバー２内側へ吸引されているので、整列状態が保たれ、よって、個片に分割後に、下流工程の外観検査を搬送されたり、梱包（パッケージング）する工程に搬送されたりしても、都度、整列工程を要することなく作業を行うことができる。

１分割装置
２吸引チャンバー
２ａ開口
２Ａ吸引装置
２Ｂポーラスフィルム
３移動台
３ａガイド部材
３Ａ分割部材
４プッシャー
４Ｄ押さえ部材

Claims

所定のサイズの電子基板に分割するための割溝が形成された基板材料を該割溝に沿って分割する装置であって、上面に開口が形成された吸引チャンバーと、この吸引チャンバー内に３次元移動可能に載置された移動台と、この移動台上で割溝と平行に複数設けたガイド部材と、前記移動台上の中央位置で複数の前記ガイド部材の間に設けた分割部材と、これらガイド部材と分割部材上に設けられると共に前記吸引チャンバーの前記開口を塞ぐように設けたポーラスフィルムと、前記吸引チャンバーの上方に設けられたプッシャーと、このプッシャーの下方押圧面に設けられた押さえ部材と、を備えたことを特徴とする分割装置。