JP2010171149A - 基板支持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バックアップピンの配置を微調整できる基板支持装置を提供することを目的とする。
【解決手段】中心軸を中心に所定角度、回転することにより元の形状と重なり合う回転対称形状のピン本体と、前記ピン本体の一端に形成され、前記ピン本体より小断面積で、かつ前記ピン本体の中心軸より偏心した位置に所定の高さで突出する形状を有する支持部とを備えたバックアップピンと、前記バックアップピンのピン本体に係合する回転対称形状の複数の支持孔を備えたバックアッププレートと、を有することを特徴とする基板支持装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、プリント基板に部品を実装する製造工程に使用されるプリント基板を支持する基板支持装置に関する。

一般に、プリント基板に電子部品を実装する場合、表面実装技術（ＳＭＴ）が多用されている。これは、表面実装の場合、プリント基板の表裏面に電子部品を実装できるため実装密度を高めることが可能となるためである。
一方、プリント基板に電子部品を実装する場合、プリント基板の所定位置にはんだペーストを印刷するはんだペースト印刷工程、電子部品をはんだペーストが印刷されたプリント基板に搭載する部品搭載工程、はんだ付けのためのリフロー処理を行なうリフロー工程等の種々の実装工程が実施される。このような工程を実施する際に、プリント基板を支える基板支持装置が用いられている。
図１５に従来例の裏面に部品を実装したプリント基板表面へのスクリーン印刷の説明図である。
図１５（ａ）に示すように、プリント基板１１０の裏面側（下側）には、実装済の集積回路，抵抗等の部品１１１が搭載されている例である。そして、プリント基板１１０を基板支持装置１０１が支持している。この基板支持装置１０１は、バックアップピン１０３の一端をバックアッププレート１０２の支持孔１０４への挿入により固定し、他端によりプリント基板１１０を支持する構造である。作業者によりプリント基板１１０の裏面の部品１１１が実装されていない隙間にバックアップピン１０３が配置される。
図１５（ｂ）にバックアッププレート１０２の支持孔１０４の説明図である。バックアップピン１０３を挿入するバックアッププレート１０２の支持孔１０４は、格子状に配列されており、その行方向、列方向の各間隔は、固定距離である。
図１５（ａ）に示すように、スクリーン印刷は、スクリーン印刷板１２１上をスキージ１２２によりはんだペースト１２３を印刷することで行われる。このとき、矢印のような下方向への印刷圧力がかかるが、基板支持装置１０１によりプリント基板１１０が下方への反るのを防止している。反りの発生は、プリント基板の製造不良に繋がるためである。
以下に関連する特許文献を示す。

特開２００６−２３７６５０号公報

プリント基板が高密度の実装になると、プリント基板上の部品が多くなるため、バックアップピンを配置できる場所が減少してくる。そして、バックアップピンを配置できる場所が減少してくると、バックアップピンを立てたい位置において、部品とバックアップピンが接触するケースが増えてくる。このような場合に、バックアップピンの位置を少しずらせば、接触を回避できる場合にも、バックアップピンの配置は固定のため、接触を回避できず、立てたい位置でバックアップピンが立てられないという問題が発生する。

このため、バックアップピンの配置を微調整できる基板支持装置を提供することを目的とする。

基板支持装置は、中心軸を中心に所定角度、回転することにより元の形状と重なり合う回転対称形状のピン本体と、前記ピン本体の一端に形成され、前記ピン本体より小断面積で、かつ前記ピン本体の中心軸より偏心した位置に所定の高さで突出する形状を有する支持部とを備えたバックアップピンと、前記バックアップピンのピン本体に係合する回転対称形状の複数の支持孔を備えたバックアッププレートと、を有する構成である。
この構成により、支持孔の中心軸に沿って支持部を回転することにより支持部のプリント基板上の支持位置の変更が可能となるため、バックアップピンと部品との位置関係の微調整が可能となる。その結果、衝突の回避が可能となる。

プリント基板を支えるバックアップピンの位置の微調整によりバックアップピンと部品との接触を回避できるケースが増加する。

実施例１の基板支持装置の説明図 バックアップピンの説明図 各種バックアップピンの形状の説明図 バックアッププレートの支持孔の内部形状の説明図 プリント基板の裏面に部品が実装されている例 実施例１の部品とバックアップピンとの配置の説明図１ 実施例１の部品とバックアップピンとの配置の説明図２ テンプレートの説明図 実施例２の基板支持装置の説明図 バックプレートの平面図 支持孔の開口形状が正方形の説明図 実施例２の部品とバックアップピンとの配置の説明図１ 実施例２の部品とバックアップピンとの配置の説明図２ 実施例２の部品とバックアップピンとの配置の説明図３ 従来例の裏面に部品を実装したプリント基板表面へのスクリーン印刷の説明図

（実施例１）

図１に、実施例１の基板支持装置の説明図を示す。
図１（ａ）は、基板支持装置１の斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の基板支持装置１をＡ方向から見た図である。図１（ｃ）は、バックアッププレート２の上面図を示す。
基板支持装置１は、バックアッププレート２とバックアップピン３を有する。
バックアッププレート２には、バックアップピン３を挿入するための複数の支持孔６が図１（ｃ）に示すように行と列からなるマトリックス状に形成されている。行間、列間の各距離は、所定距離離れている例である。
図２にバックアップピンの説明図を示す。
図２（ａ）、図２（ｂ）は、バックアップピン３の正面図であり、図２（ｃ）は、図２（ｂ）に対応するバックアップピン３の平面図である。
バックアップピン３は、支持部３３がないバックアップピン３ａと、支持部３３を有するバックアップピン３ｂとの２種類有する。
図２（ａ）に示すバックアップピン３ａは、ストッパ３１とピン本体３２を有する。
図２（ｂ）に示すバックアップピン３ｂは、ストッパ３１とピン本体３２と支持部３３を有する。
ストッパ３１は、バックアップピン３の下端部が支持孔６へ挿入されたときに固定するためのものである。
ピン本体３２は、前記支持孔６への挿入位置を変更できるように、ピン本体３２の中心軸を中心に所定角度の回転が可能な回転対称形状である。回転対称形状とは、中心軸を中心に所定角度回転させると元の形状と重なるものを言う。例えば、ピン本体３２の形状が、円柱状、正三角形、正方形、長方形等の場合である。円柱状であれば、回転角度は、０〜３６０度まで可能である。また、正三角系の場合は、１２０度毎の回転、正方形の場合は、９０度毎の回転、長方形の場合は、１８０度毎の回転が可能である。
また、例えば図２に示すピン本体３２は、円柱構造であり、ストッパ３１より上部が円柱状で、ストッパ３１より下部は、ピン本体３２の下端に向けて円柱の直径が小さくなっていくテーパ形状である。テーパ形状にすることで、支持孔６への挿入が容易となる。

支持部３３は、ピン本体３２の上端部に形成された柱状構造である。すなわち支持部３３は、ピン本体３２の径より支持部３３の径が小径で、かつピン本体３２の中心軸より偏心した位置に所定の高さで突出する構造である。所定の高さとは、衝突する部品１１の最大高さを超える高さである。部品の高さを超えていないと、支持部３３がプリント基板２１に届かないためプリント基板２１を支持できなくなるためである。図２（ｃ）に示す支持部３３の場合は、ピン本体３２の断面積の円形状の一部である、例えば半月形状を断面積の形状とする柱状構造である。ピン本体３２の中心軸より偏心した位置から突出している。このように、バックアップピン３のピン本体３２の中心軸から外れたところにバックアップピン３の支持部３３を形成しているため、バックアップピン３が部品に当たる場合には、位置を回転することで部品のない位置でプリント基板を支えるように位置をずらすことができる。
また、支持部３３の形状は、ピン本体３２の断面積の形状の一部の半月形状でなくとも自由に形成してもよい。また、バックアップピン３の支持部３３を細くすることで狭いピッチの部品間にバックアップピン３を立てることができる。
このように、プリント基板を支える位置の微調整ができることで、部品１１の衝突を回避できるのでプリント基板を支持するためのバックアップピン３の数を増加させることができる。

図３に各種バックアップピンの形状の説明図を示す。
図３は、各種バックアップピン３の平面図である。ストッパ３１は図示を省略している。
図３（ａ）に、バックアップピン３とその支持部３３の形状が、正方形の場合を示す。支持部３３は、ピン本体３２の断面形状である正方形の一部の小径の正方形で形成されている。
図３（ｂ）に、バックアップピン３とその支持部３３の形状が、正三角形の場合を示す。支持孔６は、ピン本体３２の断面形状である正三角形の一部の小径の正三角形で形成されている。
図４に、バックアッププレートの支持孔の内部形状の説明図を示す。
図４は、バックアップピン３のピン本体３２の下端部、すなわちストッパ３１から下部が支持孔６に差し込まれた状態である。ピン本体３２の下端部の形状および支持孔６の内部形状は、下端に向けて細くなっていくテーパ形状である。テーパ形状にするのは、バックアップピン３の挿入が容易のためである。支持部６は、ピン本体３２と係合するように回転対称形状で構成されている。
図５に、プリント基板の裏面に部品が実装されている例を示す。
図５は、裏面から見た図である。部品１１がプリント基板２１の裏面に搭載されている例である。図５では、裏面全体に搭載されている部品１１の中の一部を破線部分として示している。部品１１は斜線で示されている。
図６に実施例１の部品とバックアップピンとの配置の説明図１を示す。
図６は、プリント基板２１の裏面にバックアップピン３が立てられている図を示す。
図５で示したプリント基板２１の裏面に実装されている部品１１を図６に斜線で示してある。バックアップピン３は、円形で示してある。バックアップピン３は、２１番ピン（３−２１）〜２６番ピン（３−２６）の６本でプリント基板２１の図６（ａ）に示す破線部の部分を支える例である。
作業者は、最初にバックアップピン３ａのタイプで配置を検討する。
次に、バックアッププレート２にバックアップピン３ａを６本挿入する。
次に、図示していない搬送部で両端を支持されているプリント基板２１に向けて、図示していない昇降機によりバックアッププレート２を上昇させて、プリント基板２１に接触させる。
図６（ａ）に示すのは、２２番ピン（３−２２）が部品１１と衝突した例である。
図６（ｂ）は、図６（ａ）において、Ｂ方向から見た図であり、２２番ピンと２５番ピン付近を抜き出して記載した図である。
バックアップピン３の断面積の１／２未満の部分に部品１１が接触している例である。
２２番ピン（３−２２）は、部品１１と衝突することにより、プリント基板２１と接触している。しかし、２５番ピン（３−２５）は、部品１１とは、衝突位置しないが、２２番ピン（３−２２）によりプリント基板２１が持ち上げられているため、プリント基板２１と接触できず、離されている。このままだと、プリント基板２１の表面に部品１１が搭載されるとき等の製造時に、段差があるため、反りが発生してしまう。
図７に、実施例１の部品とバックアップピンとの配置の説明図２を示す。
図７は、プリント基板２１の裏面にバックアップピン３が立てられている図を示す。
図７（ａ）は、部品１１とバックアップピン３との衝突を回避した図である。
図７（ａ）では、バックアップピン３ａを取り除き、バックアップピン３ｂを使用することにより、２２番ピン（３−２２）が部品１１との衝突を回避した場合である。図７（ａ）の２２番ピン（３−２２）の縦線部分がバックアップピン３ｂの支持部３３である。
バックアップピン３ｂの支持部３３の断面積の形状が半月形である。支持部３３は、バックアップピン３ａの断面積の１／２の断面積を有する例である。
図７（ｂ）は、図７（ａ）において、Ｂ方向から見た図であり、２２番ピン（３−２２）と２５番ピン（３−２５）付近を抜き出して記載した図である。
すなわち、バックアップピン３ｂの支持部３３が部品１１と衝突しない位置になるように、バックアップピン３ｂの中心軸を中心に回転させて支持孔６への挿入向きの調整を行う。そしてピン本体３２を支持孔６内に挿入する。
この結果、バックアップピン３ｂは、部品１１との衝突を回避して、図７（ｂ）に示すようにプリント基板２１を支持できるようになる。この結果、２５番ピン（３−２５）もプリント基板２１に接触しプリント基板２１を支えることができる。
図７（ａ）では、バックアップピン３の断面積の１／２未満の部分に部品１１が接触した場合について説明したが、バックアップピン３の１／２以上の接触の場合でも回避しうる支持部３３を有するバックアップピン３ｂを用いれば、衝突は、回避できる。しかし、回避した位置に部品がある場合等、回避できない状態にある場合には、微調整はきかない。このように、衝突位置により、バックアップピン３ｂを用いても微調整が効かない場合には、その場所のバックアップピン３は使用せずに、他の位置でバックアップピン３が立てられるかを検討する。この場合は、支持孔６が多い程、他の位置でバックアップピン３が立てられる可能性は増大する。

図８にテンプレートの説明図を示す。
複数のプリント基板２１でバックアップピン３を立てる位置を調査する。そして、共通の位置の支持孔６にバックアップピン３を配置できるものを集めてグループ化を行う。次に、共通の支持孔６に合わせたテンプレート１２を作成する。
この結果、グループ化したプリント基板２１においては、バックアッププレート２上にテンプレート１２を重ねることで、バックアップピン３を立てる位置が簡単にわかるため、作業者はバックアップピン３を立てる作業を容易に行えるようになる。この結果、グループの中では、バックアップピン３を立てる位置の確認を個別のプリント基板２１毎に行う必要がなくなる。
図８に示すテンプレート１２は、支持孔６−１１〜６−２０に対応する孔が形成されている例である。孔の開口形状は、支持孔６に合わせた四角形の例である。
また、バックアップピン３ｂを挿入する支持孔６−１１、６−１３、６−１４、６−１７、６−２０においては、図８に示すように、支持部３３の向きを示す矢印をテンプレート上に形成しておくことで、バックアップピン３ｂの支持部３３の向ける位置が明確となるため、バックアッププレート２への挿入が容易となる。矢印無しの場合に、バックアップピン３ｂは、どちらの方向を向いても構わない。また矢印無しの場合には、バックアップピン３aを使用してもよい。

このように、実施例１では、部品１１とバックアップピン３が衝突した場合でも、バックアップピン３ｂを用いることで、支持部３３を部品１１との衝突を回避できる位置に回転して支持孔に挿入することで、衝突を回避できる可能性が増加する。
（実施例２）

プリント基板２１上に配置できるバックアップピン３を微調整する方法としては、支持孔６を増加する方法がある。このバックアッププレート２の支持孔６を増加させる方法として、バックアップピン３が相互に接する範囲または重なる範囲にまで、支持孔６を増加させる方法がある。
図９に、実施例２の基板支持装置の説明図を示す。
図９（ａ）は、基板支持装置１の斜視図である。
基板支持装置１は、バックアッププレート２とバックアップピン３を有する。
バックアッププレート２には、バックアップピン３のための複数の支持孔６が行と列からなるマトリックス状に形成されている。図９（ａ）のバックアップピン３は、支持部３３がない例である。また、図９（ａ）に示す例では、バックアッププレート２には、行方向に隣接する四角形状の支持孔６が連続して重なる様に形成されている。この例のほかに列方向について隣接する支持孔６が連続して重なる様に形成することもできる。また、隣接する支持孔６が重ならずに連続して接するように形成することともできる。このように、行方向に隣接する支持孔が重なるようにまたは接するように連続して形成されている場合には、列方向のバックアップピン３は、所定の間隔を空けて配置される。また、列方向に隣接する支持孔６が重なるようにまたは接するように連続して形成されている場合には、行方向のバックアップピン３は、所定の間隔を空けて配置される。
このように支持孔６を配置することで、細かな配置および微調整が可能となる。
また、微調整のため、支持孔６の重なりが例えば１番目から３番目の支持孔６は重ね、３番目の支持孔６と４番目の支持孔６とは所定距離を空け、次に、４番目から６番目の支持孔６を重ねるという形を繰り返して支持孔６を形成する方法もある。
バックアップピン３は、図９（ｂ）に示す支持部３３がないバックアップピン３ｃと、図３（ｃ）に示す支持部３３を有するバックアップピン３ｄとの２種類有する。
図９（ｂ）に示すバックアップピン３ｃは、ストッパ３１とピン本体３２を有する。
図９（ｃ）に示すバックアップピン３ｄは、ストッパ３１とピン本体３２と支持部３３を有する。ストッパ３１とピン本体３２と支持部３３の各機能、構造は、実施例１の説明と同一である。
図１０にバックプレートの平面図を示す。
図１０（ａ）には、行方向に支持孔６が連続して重なり、列方向は、支持孔６間に隙間がある例を示している。支持孔６の開口形状が四角形の例である。
また、図１０（ｂ）には、支持孔６の開口形状が正三角形、正方形、正八角形、円形の形状の例を示す。この他の形状でもよい。
このように、支持孔６を連続して形成することで、プリント基板２１上に細かいピッチで、バックアップピン３を立てることができるので、細かい配置および微調整が容易となる。
図１１に支持孔の開口形状が正方形の説明図である。
図１１（ａ）は、隣接する支持孔６が接している例である。支持孔６の中心の距離間隔がＰとすると、Ｐ単位で、微調整ができる。
図１１（ｂ）は、隣接する支持孔６の中心の距離間隔がＰ／２の例である。支持孔６の対角線長の１／２の距離でずれて重なる例である。
図１１（ａ）の支持孔６の中心の距離間隔がＰとすると、図１１（ｂ）では、Ｐ／２単位で微調整ができるので、隣接する支持孔６が接している図１１（ａ）の例に比較して図１１（ｂ）では１／２の幅で微調整が可能である。

図１２に実施例２の部品とバックアップピンとの配置の説明図１を示す。
バックアップピン３は、図９（ｂ）に示す支持部３３がないバックアップピン３ｃを用いる例である。バックアップピン３ｃは、底面が正方形の正四角柱である。
部品１１は、図１２上の斜線部で示してあり、破線部内に１つの例である。四角形で示すのは、バックアップピン３である。
バックアップピン３ｃは、３１番ピン（３−３１）と４１番ピン（３−４１）の例である。
図１２（ａ）に示すように、３１番ピン（３−３１）と部品１１と衝突している例である。３１番ピン（３−３１）の底面の正方形の対角線長をＰとすると、衝突部分は、Ｐ／２未満の例である。
図１２（ｂ）は、図１２（ａ）において、Ｃ方向から見た図である。
３１番ピン（３−３１）が部品１１と衝突することにより、プリント基板２１を持ち上げている。
４１番ピン（３−４１）は、部品１１とは、衝突位置ではないが、３１番ピン（３−３１）によりプリント基板２１が持ち上げられているため、プリント基板２１と接触できず、離されている。
図１３に、実施例２の部品とバックアップピンとの配置の説明図２を示す。
図１３（ａ）は、部品１１とバックアップピン３との衝突を回避した図である。
図１３（ｂ）に示すように、バックアップピン３ｃの３１番ピン（３−３１）を支持孔６−３１からＰ／２ずれた支持孔６−３２に移設したものが図１３（ａ）の状態である。 この結果、図１３（ｃ）に示すように、３１番ピン（３−３１）が部品１１から微調整で図１３（ｂ）に示す距離Ｐ／２だけずれると、部品１１との衝突を回避する。衝突部分は、Ｐ／２未満に過ぎないからである。
また、図１３（ｄ）に示す部品１１とバックアップピン３ｄの関係で示すように、支持孔６−３１の位置において支持部３３の断面積がピン本体３２の断面積の１／２である三角柱の支持部３３を有するバックアップピン３ｄをバックアップピン３ｃに代えて使用することでも、衝突を回避することが出来る。
図１４に、実施例２の部品とバックアップピンとの配置の説明図３を示す。
部品１１とバックアップピン３により衝突と回避を説明する。バックアップピン３ｃは、底面形状が正方形の正四角柱とする。
図１４（ａ）に示すように部品１１が支持孔６−３１に挿入されたバックアップピン３ｃの３１番ピン（３−３１）に衝突する例である。バックアップピン３ｃの底面形状の正方形の対角線の距離Ｐの２／３の距離まで衝突する例である。支持孔６の中心の距離間隔は、図１１（ｂ）に示すＰ／２の例である。
この場合は、バックアップピン３ｃタイプの３１番ピンをはずして、同じ支持孔６−３１に例えば底面形状である三角形の高さが１／４Ｐである三角柱の支持部３３を有するバックアップピン３ｄタイプの３１番ピンを支持孔６に部品１１と衝突しない方向に回転させて位置決めし挿入する。この結果、図１４（ｂ）に示すように底面を横線の三角形で示す位置に支持部３３を配置することで、衝突が回避される。このように、支持部３３を有するバックアップピン３ｄを用いることで、微調整が可能である。また、例えばバックアップピン３ｃタイプの３１番ピンをはずして、支持孔６を６−３１から６−３３に移動して挿入することでも、図１４（ｃ）の白四角に示すように、衝突を回避することができる。支持孔６−３２への移動では、まだ部品１１と衝突するためである。支持孔６−３１から支持孔６−３３に移動することで、中心距離がＰ移動するため、バックアップピン３ｃの３１番ピン（３−３１）と２／３Ｐの範囲での部品１１の衝突が回避できる。
図１４（ａ）の場合に、バックアップピン３ｃを用いるか、バックアップピン３ｄを用いるのかは、部品１１間の領域が、バックアップピン３ｃが立てられる領域なのかまたはバックアップピン３ｄが立てられる領域なのかを確認することで判断される。
このように、実施例２のバックアッププレート２は、支持孔６を多く持つため、バックアップピン３ｃタイプでもバックアップピン３ｄタイプでも、衝突を回避する微調整が可能なケースが増大する。すなわち、実施例２のバックアッププレート２は、支持孔６を多く持つため、部品１１との衝突を回避して部品１１間に容易にバックアップピン３ｃを立てられるケースが多くなるが、バックアップピン３ｄを用いた微調整によりさらにバックアップピン３を立てられるケースが増加する。
以上の実施例を含む実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）中心軸を中心に所定角度、回転することにより元の形状と重なり合う回転対称形状のピン本体と、前記ピン本体の一端に形成され、前記ピン本体より小断面積で、かつ前記ピン本体の中心軸より偏心した位置に所定の高さで突出する形状を有する支持部とを備えたバックアップピンと、前記バックアップピンのピン本体に係合する回転対称形状の複数の支持孔を備えたバックアッププレートと、を有することを特徴とする基板支持装置。
（付記２）前記支持孔は、隣接する前記支持孔が接するか、又は重なりあっていることを特徴とする付記１記載の基板支持装置。
（付記３）前記バックアッププレート上に重ねて配置され、かつ前記バックアッププレートの前記支持孔の一部に対応する位置に予め孔が形成されているテンプレートを有することを特徴とする付記１記載の基板支持装置。
（付記４）前記バックアップピンを前記支持孔に挿入する際に、前記バックアップピンの前記支持部を向ける方向を指示する支持マークが前記テンプレートに付されていることを特徴とする付記３記載の基板支持装置。
（付記５）前記ピン本体の前記支持部への挿入部分および前記支持孔は、テーパ形状であることを特徴とする付記１記載の基板支持装置。

プリント板ユニットの製造時にプリント基板を支持する用途に用いることができる。

１ 基板支持装置
２ バックアッププレート
３ バックアップピン
６ 支持孔
１１ 部品
１２ テンプレート
２１ プリント基板
３１ ストッパ
３２ ピン本体
３３ 支持部

Claims (4)

1. 中心軸を中心に所定角度、回転することにより元の形状と重なり合う回転対称形状のピン本体と、前記ピン本体の一端に形成され、前記ピン本体より小断面積で、かつ前記ピン本体の中心軸より偏心した位置に所定の高さで突出する形状を有する支持部とを備えたバックアップピンと、
   前記バックアップピンのピン本体に係合する回転対称形状の複数の支持孔を備えたバックアッププレートと、を有することを特徴とする基板支持装置。
2. 前記支持孔は、隣接する前記支持孔が接するか、又は重なりあっていることを特徴とする請求項１記載の基板支持装置。
3. 前記バックアッププレート上に重ねて配置され、かつ前記バックアッププレートの前記支持孔の一部に対応する位置に予め孔が形成されているテンプレートを有することを特徴とする請求項１記載の基板支持装置。
4. 前記バックアップピンを前記支持孔に挿入する際に、前記バックアップピンの前記支持部を向ける方向を指示する支持マークが前記テンプレートに付されていることを特徴とする請求項３記載の基板支持装置。