JP2014041873A - 基板支持装置およびその方法、並びに実装装置およびその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の反りに合わせて基板を適切に支持することができる基板支持装置を提供すること。
【解決手段】基板支持装置は、複数の支持ピンが基板の下面に当接するように待機高さ位置から上昇高さ位置まで昇降部により保持体を上昇させる第１の処理と、保持体の上昇中に位置検出手段により初期突出長さよりも小さい所定の突出長さに達した支持ピンを検出する第２の処理と、所定の突出長さに達した支持ピンについては電磁固定部により個別に固定し、他の支持ピンについては、保持体が上昇高さ位置に達してから電磁固定部により固定する第３の処理とを実行する制御部を備え、制御部で、支持ピンに支持される基板の下面の基準支持高さに対して許容される基板の許容高さ範囲の情報に基づき、基板を不支持の状態で、かつ保持体が上昇高さ位置に位置したときに、支持ピンの上端の高さが基板の許容高さ範囲の上限値における基板の下面の高さ以上となるように支持ピンの初期突出長さが設定される。
【選択図】図６

Description

本発明は、基板を支持する基板支持装置およびその方法、並びに基板に部品を実装する実装装置およびその方法に関する。

従来、電子機器等の工業製品の製造工程には、工業製品を構成するプリント基板（以下、単に「基板」という）等に部品の実装や液剤の塗布等を行う工程が多く含まれる。このような基板は、これらの工程が行われる際に支持される面に、凹凸がある場合も多い。そのため、これらの工程を精度よく確実に行うためには、作業対象の基板を、支持側の凹凸に対応した形態で安定的に支持する必要がある。

そこで、基板に支持ピンを当接させた状態で支持ピンを固定することにより、基板の移動を制限しながら基板を支持する基板支持装置も提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図９（ａ）、（ｂ）は、特許文献１の基板支持装置による基板の支持方法を示す。図９（ａ）は、基板の下面に部品が取り付けられていない場合を示し、図９（ｂ）は、基板の下面に部品が取り付けられている場合を示す。図９（ａ）、（ｂ）に示すように、特許文献１の基板支持装置１００は、上方に突出する複数の支持ピン１０２と、複数の支持ピン１０２を保持する水平面に配置されたプレート状の保持体１０１とを備える。

図９（ａ）に示す基板の下面に部品が取り付けられていない場合の基板支持装置１００の動作について説明する。まず、保持体１０１に摺動可能に保持された複数の支持ピン１０２を、昇降装置１０３を用いて保持体１０１とともに一体的に上昇させる。一体的に上昇された複数の支持ピン１０２は基板１０４に当接する。当接後も昇降装置１０３による上昇が継続すると、複数の支持ピン１０２は保持体１０１に対して下方に摺動する。その後、昇降装置１０３による上昇を停止させる。停止後、基板１０４に当接している支持ピン１０２を、保持体１０１と支持ピン１０２との間に設けられた固定部（図示せず）を用いて保持体１０１に対して固定する。これにより、図９（ａ）に示すように支持ピン１０２の位置が固定される。このように支持ピン１０２の位置を固定することで、基板１０４による支持ピン１０２の支持方向（図９（ａ）の上下方向）への移動を制限する。

図９（ａ）では、基板１０４下面に部品が取り付けられていない場合の基板支持装置１００による基板１０４の支持動作について説明したが、図９（ｂ）に示すように基板１０４下面に部品が取り付けられている場合でも、同様の動作が行われる。

図９（ａ）、（ｂ）に示すように基板１０４を支持ピン１０２によって支持した後、基板１０４の上方に位置された実装ユニット（図示せず）を用いて、基板１０４上面への部品の実装が行われる。

特開２００８−４８５６号公報

しかしながら、特許文献１の基板支持装置によれば、基板の反りに合わせてそのまま基板を保持した状態にて、部品の実装が行われている。それに対して、反り等が生じた基板をより適切な状態にて保持した上で、精度良く部品の実装を行いたいという要望が存在する。

従って、本発明の目的は、上記問題を解決することにあって、反り等が生じた基板をより適切な状態にて保持することができる基板支持装置およびその方法、並びに精度良く部品の実装を行うことができる実装装置およびその方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。

本発明の第１態様によれば、基板を下面から支持する複数の支持ピンと、
複数の支持ピンを上下方向に摺動可能にかつ上方に初期突出長さ突出させて保持する保持体と、
待機高さ位置から上昇高さ位置まで保持体を上昇させて、基板の下面に支持ピンの上端を当接させる昇降部と、
保持体に対して相対的に支持ピンを上下方向に固定する複数の電磁固定部と、
保持体に対する相対的な支持ピンの上下方向の位置を非接触状態にて個別に検出する位置検出手段と、
複数の支持ピンが基板の下面に当接するように待機高さ位置から上昇高さ位置まで昇降部により保持体を上昇させる第１の処理と、保持体の上昇中に位置検出手段により初期突出長さよりも小さい所定の突出長さに達した支持ピンを検出する第２の処理と、所定の突出長さに達した支持ピンについては電磁固定部により個別に固定し、他の支持ピンについては、保持体が上昇高さ位置に達してから電磁固定部により固定する第３の処理とを実行する制御部とを備え、
制御部において、支持ピンに支持される基板の下面の基準支持高さに対して許容される基板の許容高さ範囲の情報に基づいて、支持ピンが基板を不支持の状態で、かつ保持体が上昇高さ位置に位置したときに、支持ピンの上端の高さが基板の許容高さ範囲の上限値における基板の下面の高さ以上となるように、支持ピンの初期突出長さが設定されている、基板支持装置を提供する。

本発明の第２態様によれば、制御部において、保持体が上昇高さ位置に位置したときに、保持体の上昇中に固定される支持ピンの上端が基板の下面の基準支持高さに位置するように、所定の突出長さが設定されている、第１態様に記載の基板支持装置を提供する。

本発明の第３態様によれば、制御部は、第１から第３の処理を実施することにより、基板の下面の基準支持高さよりも下方側に変位している基板の部分を、電磁固定部により固定された支持ピンにより持ち上げて、上昇高さ位置に達した際に基板の下面の基準支持高さに位置するように基板の姿勢を矯正する動作を行う、第２態様に記載の基板支持装置を提供する。

本発明の第４態様によれば、第１態様から第３態様のいずれか１つに記載の基板支持装置と、
部品を保持したノズルを下降させて基板の上面に部品を実装する実装ユニットとを備え、
制御部は、上昇高さ位置に位置された保持体に対してそれぞれの電磁固定部により個別に固定された状態の複数の支持ピンの高さ情報を個別に検出し、検出された支持ピンの高さ情報に基づき、基板に対する各支持ピンの支持位置に対応する基板の高さ情報を算出して出力する第４の処理と、基板の高さ情報に基づき部品を保持したノズルの下降量を制御しながら、複数の支持ピンにより支持された状態の基板に対して部品の実装を行う第５の処理とを実行する、実装装置を提供する。

本発明の第５態様によれば、制御部は、第４の処理によって出力された基板の高さ情報に基づき、基板の許容高さ範囲を超える形状の基板を抽出し、抽出された基板については選択的に第５の処理を行わない、第４態様に記載の実装装置を提供する。

本発明の第６態様によれば、複数の支持ピンが基板の下面に当接するように、複数の支持ピンを上下方向に摺動可能にかつ上方に初期突出長さ突出させた保持体を、待機高さ位置から上昇高さ位置まで上昇させる第１の工程と、
保持体の上昇中に初期突出長さよりも小さい所定の突出長さに達した支持ピンを検出する第２の工程と、
所定の突出長さに達した支持ピンについては電磁的な外力により上下方向に個別に固定し、他の支持ピンについては、保持体が上昇高さ位置に達してから電磁的な外力により上下方向に固定する第３の工程とを含み、
支持ピンに支持される基板の下面の基準支持高さに対して許容される基板の許容高さ範囲の情報に基づいて、支持ピンが基板を不支持の状態で、かつ保持体が上昇高さ位置に位置したときに、支持ピンの上端の高さが基板の許容高さ範囲の上限値における基板の下面の高さ以上となるように、支持ピンの初期突出長さが設定されている、基板支持方法を提供する。

本発明の第７態様によれば、保持体が上昇高さ位置（Ｐ２）に位置したときに、保持体の上昇中に固定される支持ピンの上端が基板の下面の基準支持高さに位置するように、所定の突出長さが設定されている、第６態様に記載の基板支持方法を提供する。

本発明の第８態様によれば、第１から第３の工程を実施することにより、基板の下面の基準支持高さよりも下方側に変位している基板の部分を、固定された支持ピンにより持ち上げて、上昇高さ位置に達した際に基板の下面の基準支持高さに位置するように基板の姿勢を矯正する、第７態様に記載の基板支持方法を提供する。

本発明の第９態様によれば、第７態様から第９態様のいずれか１つに記載の基板支持方法と、
上昇高さ位置に位置された保持体に対して電磁的な外力により個別に固定された状態の複数の支持ピンの高さ情報を個別に検出し、検出された支持ピンの高さ情報に基づき、基板に対する各支持ピンの支持位置に対応する基板の高さ情報を算出して出力する第４の工程と、
基板の高さ情報に基づき、部品を保持したノズルの下降量を制御しながら、複数の支持ピンにより支持された状態の基板に対して部品の実装を行う第５の工程とをさらに含む、実装方法を提供する。

本発明の第１０態様によれば、第４の工程によって出力された基板の高さ情報に基づき、基板の許容高さ範囲を超える形状の基板を抽出し、抽出された基板については選択的に第５の工程を行わない、第９態様に記載の実装方法を提供する。

本発明によれば、反り等が生じた基板をより適切な状態にて保持することができる基板支持装置およびその方法、並びに精度良く部品の実装を行うことができる実装装置およびその方法を提供することができる。

本発明の実施の形態にかかる実装装置の斜視図 実施の形態にかかる実装装置の断面図 実施の形態にかかる実装装置の保持体の平面図 実施の形態にかかる実装装置の拡大断面図 実施の形態にかかる実装装置の動作図 本発明の実施の形態にかかる実装装置のフローチャート 図６のフローチャートに沿った実装装置の動作図 図６のフローチャートに沿った実装装置の動作図 従来例にかかる実装装置の断面図

以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態にかかる基板支持装置１３を備える実装装置１の構成概要を示す斜視図である。実装装置１は、図１に示すように、基板２を支持する基板支持装置１３と、搬送レール１４と、実装ユニット８とを備える。

基板２は、搬送レール１４によって実装装置１内へ搬入される。実装装置１内における基板２は、搬送レール１４が延在する方向に沿って搬送される。図１に示すように、基板２の搬送方向をＸ軸方向とし、上下方向をＺ軸方向とし、Ｘ軸方向およびＺ軸方向に垂直な方向をＹ軸方向とする。図１に示すように、基板２が搬送レール１４に沿って所定位置まで移動されると、搬送方向における基板２の端部（Ｘ軸方向における端部）が搬送レール１４の図示しないストッパーによって固定される。これにより、基板２は搬送方向沿いの所定位置にて固定される。

次に、搬送レール１４により搬送方向の所定位置に固定された基板２の下面を、基板支持装置１３によって下方より規正して支持する。その後、基板支持装置１３によって支持された状態の基板２上面に対して、基板２の上方に位置された実装ユニット８を用いて、部品の実装を行う。

実装ユニット８により部品が実装された基板２は、基板支持装置１３による下方からの支持および搬送レール１４の図示しないストッパーによる基板２の搬送方向への固定が解除されて、移動可能となる。その後、基板２は搬送レール１４に沿って移動し、実装装置１外へ搬出される。

次に、実装装置１の基板支持装置１３の構成について、図２を用いて説明する。基板支持装置１３は、基板２を支持する支持ピン３と、保持体４と、電磁固定部５と、昇降部６と、位置検出手段７と、制御部９とを備える。なお、図２では、基板支持装置１３の複数の支持ピン３により基板２下面が支持された状態を示している。

基板支持装置１３の複数の支持ピン３は、プレート状の保持体４によって、上下方向（Ｚ方向）に摺動可能に保持されている。保持体４に保持された複数の支持ピン３は通常、基板２下面に上端が当接しないように、保持体４が下降することにより一体的に下降した状態で基板２の下方に配置され、待機している。

図３は、支持ピン３および保持体４の平面図を示す。図３に示すように、保持体４は、ＸＹ平面内に配置された略矩形状のプレートである。保持体４には、上下方向（Ｚ方向）に貫通する略同一径の複数の円形貫通穴１６が形成されている。複数の貫通穴１６は、例えば上方から見たときに、Ｘ方向に複数列、Ｙ方向に複数列並び、各方向における間隔がそれぞれ等しくなるように規則的に配置されている。保持体４の貫通穴１６内には、支持ピン３が挿通されている。

図２に示すように、保持体４には昇降部６が取り付けられている。昇降部６は、保持体４を上昇させることにより、保持体４と、保持体４に保持された複数の支持ピン３とを一体的に上昇（および下降）させる。昇降部６によって保持体４が上昇されることにより、支持ピン３の上端が上方に配置された基板２下面に当接する。

図２、３に示すように、保持体４の各貫通穴１６の内周と各支持ピン３の外周との間には電磁固定部５が設けられている。電磁固定部５は、電磁的な外力を用いて支持ピン３を解除可能に固定することができる。電磁固定部５は、通常、支持ピン３を摺動可能に保持しているが、電磁的な外力を発することにより選択的に支持ピン３を固定する。電磁固定部５によって固定された支持ピン３は、保持体４に対して相対的に固定された状態となる。本実施の形態では、電磁的な外力の一例として電圧を用いており、電磁固定部５の一例として電圧の印加によって粘性が変化するＥＲゲル１５（電気粘性流体）を用いている。

図４を用いて電磁固定部５について説明する。図４に示すように、電磁固定部５は、パッキン１０と、電極１１と、ＥＲゲル１５とを備える。ＥＲゲル１５は、貫通穴１６の上下端部にそれぞれ設けられたパッキン１０により、内部に封じ込められている。ＥＲゲル１５が封じ込められている空間内には、電源１２に接続された２つの電極１１が設けられている。電極１１間に電圧が印加されると、ＥＲゲル１５の粘性が変化することにより、ＥＲゲル１５と支持ピン３との間の摩擦力が上昇して支持ピン３が固定される。

一方で、電磁固定部５に電圧が印加されていない場合の電磁固定部５による支持ピン３に対する摩擦力は、支持ピン３が自重によって落ちない程度に設定されている。

次に、図１、２に示すように、保持体４の下部には、保持体４に対する支持ピン３の相対的な位置を個別に検出する位置検出手段７が設けられている。位置検出手段７は、支持ピン３に対して非接触な状態にて支持ピン３の周囲を取り囲むように保持体１の下部に取り付けられている。図１、２では、１つの支持ピン３につき１つの位置検出手段７が設けられる。

なお、本実施の形態では、各支持ピン３の上下方向の非接触な位置検出手段である位置検出手段７として光学式や磁気式のリニアスケールが用いられている。例えば、磁気式リニアスケールはコイルを有しており、コイルの磁界は、磁気式リニアスケールによって取り囲まれる支持ピン３の高さ位置によって変化する。コイルの磁界と支持ピン３の高さ位置との関係を予め算出してくことにより、検出されたコイルの磁界をもとに支持ピン３の高さ位置が検出される。すなわち、磁気式リニアスケール等を用いることにより、保持体４に対する支持ピン３の相対的な高さ位置を、非接触状態にて検出することができる。

図１、２に示すように、基板２の上方には実装ユニット８が設けられている。実装ユニット８は、駆動部（図示せず）によってＸ、ＹおよびＺ方向に移動される。

実装ユニット８の先端には、基板２に実装すべき部品を吸着する吸着機構（例えば、真空吸着用ノズル）が設けられている。ノズルが部品を吸着することにより、実装ユニット８は部品を吸着保持しながら移動することができる。

図１、２に示すように、実装ユニット８は、部品の実装を行わない場合には基板２の上方に退避している。一方で、部品の実装を行う場合には、実装ユニット８は基板２の実装位置に対してＸおよびＹ方向に位置決めされた状態にて、駆動部によって下方に移動される。

ここで、本実施の形態の基板支持装置１３において、各支持ピン３の突出長さなど、それぞれの支持ピン３と保持体４との位置関係について、図５（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。図５（ａ）は、昇降部６による保持体４の上昇が開始する前の状態（待機状態）を示す。図５（ｂ）は、保持体４が最大高さ位置まで上昇された状態を示す。なお、図５（ａ）、（ｂ）においては、支持ピン３の上方に基板２が配置されていない場合について説明する。

図５（ａ）に示すように、待機状態の場合、保持体４の高さ位置は下限高さ位置としての待機高さ位置Ｐ１にある。このとき、複数の支持ピン３は、基板２を不支持の状態でかつ、保持体４から初期突出長さＬ_１だけ突出した状態にて保持されている。なお本明細書における突出長さとは、保持体４を基準として保持体４から上方に突出した部分の長さのことをいう。

その後、昇降部６によって保持体４および複数の支持ピン３が上昇される。図５（ｂ）に示すように、保持体４は、上限高さ位置としての上昇高さ位置Ｐ２まで上昇される。図５（ｂ）に示すように、複数の支持ピン３は、保持体４が上昇高さ位置Ｐ２に到達しても、図５（ａ）に示す待機状態と同様に、保持体４に対して初期突出長さＬ_１にて上方に突出した状態で図示されている。これは、支持ピン３の上方に基板２が配置されない条件で、保持体４が上昇高さ位置Ｐ２に到達するまでに支持ピン３が基板２に当接せず、保持体４に対して下方に摺動していないためである。

また本実施の形態では、図５（ａ）に示すように、基板２の下面が平坦に支持される場合の基準の支持高さとしての基準支持高さＰ３が設定される。基準支持高さＰ３とは、各支持ピン３によって支持される所望の基板２下面の高さ位置のことであり、任意に設定することができる。

さらに本実施の形態では、図５（ａ）に示すように、基準支持高さＰ３を基準として、基板２の下面の許容高さ範囲Ｒが設定される。許容高さ範囲Ｒとは、基板２の品質上許容される反り量の基板２下面の高さ範囲のことであり、任意に設定することができる。

さらに本実施の形態では、図５（ｂ）に示すように、支持ピン３が基板２を不支持の状態でかつ、保持体４が上昇高さ位置Ｐ２に位置したときに、保持体４にて上下方向に摺動可能に保持されている支持ピン３の上端の高さが基板２の下面の許容高さ範囲Ｒの上限高さＰ４以上となるように、支持ピン３の初期突出長さＬ_１が設定されている。このように初期突出長さＬ_１を設定することにより、支持される基板２の反り量が許容される反り量以内である場合には、保持体４が上昇高さ位置Ｐ２に位置したときに全ての支持ピン３が基板２の下面に当接することとなる。このことを利用して、基板２の反り量が許容される反り量か否かを判別することができる。具体的な判別方法については後述する。

上述した実装装置１および基板支持装置１３の構成部材の動作は、基板支持装置１３が備える制御部９によって制御される。図２に示すように、制御部９は、支持ピン３、保持体４、電磁固定部５、昇降部６および位置検出手段７に接続されており、これらの構成部材の動作を個々に制御する。

位置検出手段７によって検出された支持ピン３の高さ情報は、位置検出手段７から制御部９に送信されて制御部９においてデータ処理される。制御部９は実装ユニット８の昇降動作を制御しており、実装ユニット８のノズル先端の下降量も、制御部９によって制御される。

次に、本実施の形態の実装装置１および基板支持装置１３の動作について、説明する。

本実施の形態の実装装置１および基板支持装置１３は、図６に示すフローチャートに沿って動作を行う。図６に示すフローチャートによる実装装置１の動作を、基板２が下反り場合と上反りの場合について、図７（ａ）−（ｃ）および図８（ａ）−（ｃ）を用いて、それぞれ説明する。なお、基板２が上反りの場合とは、基板２の中央部で基板２が上方凸状となっている場合を指し、基板２が下反りの場合とは基板２が下方凸状となっている場合を指す。

図７（ａ）は、基板２が下反りの場合において、昇降部６による上昇が始まる前の待機状態を示す。図７（ａ）に示すように、保持体４は、支持ピン３が保持体４に対して初期突出長さＬ_１にて突出した状態にて、下限高さ位置としての待機高さ位置Ｐ１にて待機状態で配置される（ステップＳ１）。初期突出長さＬ_１は前述したように、支持ピン３が基板２を不支持の状態でかつ、保持体４が上昇高さ位置Ｐ２に位置したときに、支持ピン３上端の高さが基板２下面の許容高さ範囲Ｒの上限高さＰ４以上となるように、基板支持装置１３の制御部９によって設定される。この設定は、保持体４に対して上下方向に摺動可能に保持された支持ピン３を図示しない突出基準部材により相対的に一括して規正させる初期突出量設定動作により、実施することもできる（例えば、保持体４に対して上下方向に貫通する支持ピン３の下端を図示しない突出基準部材に相対的に押し付けて、初期突出長さＬ_１の設定を一括して行っても良い）。

このように初期突出長さＬ_１が設定されることにより、図７（ａ）に示すように、複数の支持ピン３は、保持体４に対して初期突出長さＬ_１突出した位置に配置される。一方で、保持体４は、下限高さ位置としての待機高さ位置Ｐ１に配置されている。

このように支持ピン３および保持体４が配置された待機状態においては、基板２が搬入されたときに基板２と支持ピン３とが干渉しない配置となっている。

本実施の形態では、初期突出長さＬ_１に加えて、初期突出長さＬ_１よりも小さく、保持体４が上限高さ位置Ｐ２に位置した時、支持ピン３の上端が基板２の下面の基準支持高さＰ３に位置するような突出長さの所定の突出長さＬ_Ｆが予め設定される。この突出長さＬ_Ｆが設定された状態にて、支持ピン３および保持体４を待機高さ位置Ｐ１で待機状態に配置する（ステップＳ１）。所定の突出長さＬ_Ｆの具体的な設定については後述する。

次に、制御部９の制御により、昇降部６は、保持体４と複数の支持ピン３とを一体的に上昇させる（ステップＳ２（第１の処理、第１の工程））。これにより、図７に示すような下反りの基板２を支持する場合には、複数の支持ピン３のうち、基板２の中央部に位置する支持ピン３から先に、上端が基板２の下面に当接していく。上端が基板２の下面に当接した支持ピン３は、昇降部６による上昇が継続すると、上端が基板２の下面に位置されたまま、保持体４に対して相対的に下方に摺動する。支持ピン３が保持体４に対して下方に摺動するにつれて、支持ピン３の突出長さは初期突出長さＬ_１から小さくなっていく。

次に、保持体４に対して下方に摺動した複数の支持ピン３のうち、ステップＳ１で定められている初期突出量Ｌ_１から所定の突出長さＬ_Ｆに達した支持ピン３を順次固定していく（ステップＳ３）。具体的には、各支持ピン３に設けられた位置検出手段７により支持ピン３の高さ情報を随時検出し（第２の処理、第２の工程）、検出した支持ピン３の高さ情報をもとに所定の突出長さＬ_Ｆに達した支持ピン３を判別する。判別した支持ピン３を電磁固定部５によって固定する（第３の処理、第３の工程）。具体的には、制御部９の制御により、電極１１から電磁固定部５へ電圧を印加する。電圧の印加によって電磁固定部５の粘性が変化し、電磁固定部５と支持ピン３との間の摩擦力が上昇する。この摩擦力の上昇によって支持ピン３は固定される。支持ピン３が固定されると、支持ピン３によって支持された基板２の下方への変形が防止される。

図７（ｂ）は、上昇過程を示す図である。図７（ｂ）に示すように、中央部に位置する１本の支持ピン３は、突出長さがＬ_Ｆに達したため、電磁固定部５により固定されている。この支持ピン３はその後、固定された状態にて保持体４と一体的に上昇される。一方で、その他の支持ピン３は、突出長さがＬ_Ｆに達していないため、電磁固定部５による固定はされていない。これらの支持ピン３はその後、保持体４の上昇に伴って保持体４に対して下方に摺動する。

図７（ｂ）に示すように、中央部に位置する１本の支持ピン３は、突出長さＬ_Ｆに達し、上端が基板２の下面に当接した状態にて保持体４に対する上下方向の摺動が固定され、保持体４とともに一体的に上昇される。これにより、基板２の中央部が支持ピン３の上端によって上方へ押し上げられていく。基板２の中央部が上方へ押し上げられることにより、下反りであった基板２の形状が徐々に水平に近づき、姿勢の矯正が行われる。

その後の保持体４の上昇中においても、所定の突出長さＬ_Ｆに達した支持ピン３を順次固定していく。最終的に、保持体４が上昇高さ位置Ｐ２に位置したときに、昇降部６による保持体４の上昇を停止する（ステップＳ４）。

なお、本実施の形態では、基準支持高さＰ３を水平に設定している。

図７（ｃ）は、保持体４が上昇高さ位置Ｐ２にて停止された状態を示す図である。所定の突出長さＬ_Ｆが前述のような長さに設定されることにより、図７（ｃ）に示すように、支持ピン３は、上端が基準支持高さＰ３に位置した状態にて基板２の下面を支持する。このように支持されることにより、基板２は基準支持高さＰ３に沿って水平に配置される。基板２が水平に支持されることにより、基板２の姿勢が矯正される。

なお、図７（ｃ）では、全ての支持ピン３が上昇過程で突出長さＬ_Ｆに達した場合について説明しているが、基板２の反り方向や基準支持高さＰ３の設定によっては、一部の支持ピン３について突出長さがＬ_Ｆに達しない場合がある。このような突出長さがＬ_Ｆに達しない支持ピン３は、昇降部６による上昇が停止するまでの間に電磁固定部５によって固定されず、昇降部６による上昇停止後も保持体４に対して摺動可能な状態にて保持される。このように保持体４が上昇高さ位置Ｐ２に位置した後も固定されていない支持ピン３が存在する場合には、その支持ピン３を電磁固定部５により固定する（ステップＳ５）。ステップＳ５が完了すると、全ての支持ピン３が固定された状態となる。なお、支持ピン３が固定されたら、制御部９の制御により、位置検出手段７が保持体４に対する支持ピン３の高さ位置を検出する。本実施の形態では、１つの支持ピン３に対して１つの位置検出手段７が設けられているため、全ての支持ピン３の高さ位置が個別に検出される。検出されたそれぞれの支持ピン３の高さ位置に関する情報は、位置検出手段７から制御部９に送られる。

制御部９は、位置検出手段７から送られてきた各支持ピン３の高さ位置に関する情報と、予め入力されていた基板２の厚みに関する情報から、支持位置における基板２の高さ情報を算出して出力する（ステップＳ６（第４の処理、第４の工程））。

次に、複数の支持ピン３によって支持された状態の基板２に対して、実装ユニット８による部品の実装を行う（ステップＳ７（第５の処理、第５の工程））。具体的には、実装ユニット８のノズルを下降させて、実装ユニット８のノズルの先端に吸着された部品を基板２の上面に押し当てる。実装ユニット８が下方に移動することにより、実装ユニット８の先端に保持された部品の下面（部品の実装される面）が基板２の上面に到達し、基板２の上面に取り付けられる。その後、ノズルによる部品の吸着を解除した上で、実装ユニット８を上方へ再度退避させる。このようにして、実装ユニット８による部品の実装が行われる。

このときの実装ユニット８のノズルの下降量は、ステップＳ６で出力された基板２の高さ位置の情報をもとに制御部９によって制御される。このように実装ユニット８のノズルの下降量を制御することにより、基板２や部品に余分なストレスをかけずに基板２の形状に沿って部品の実装を行うことができ、高品質な基板２を作成することができる。なお、基板２の上面の位置は、ステップＳ７において実装ユニット８のノズルの下降量を制御する前に予め、ステップＳ６で出力された基板２の高さ位置の情報をもとに制御部９によって特定されている。

また、基板２の姿勢を矯正した状態にて部品の実装を行うことにより、基板２の品質を向上させ、部品の実装精度も向上させることができる。

次に、基板２が上反りの場合について、図８（ａ）−（ｃ）を用いて説明する。図８（ａ）−（ｃ）は、基板２が上反りの場合の実装装置１および基板支持装置１３の動作を示す図である。本実施の形態にかかる実装装置１では、実装対象である基板２の反りにかかわらず図６に示すフローチャートに沿って実装装置１の動作を行い部品の実装を行う。すなわち、基板２が上反りの場合も、基板２が下反りの場合と同様に、図６に示すフローチャートに沿って部品の実装が行われる。

図８（ａ）は、基板２が上反りの場合において、昇降部６による上昇が始まる前の待機状態を示す。図８（ａ）に示すように、複数の支持ピン３は、保持体４に対して初期突出長さＬ_１で上方へ突出した状態にて保持されている。初期突出長さＬ_１の設定は、下反りの場合と同様であるため説明を省略する。

また、初期突出長さＬ_１に加えて、初期突出長さＬ_１よりも小さく、保持体４が上昇高さ位置Ｐ２に位置した時、支持ピン３の上端が基板２の下面の基準支持高さＰ３に位置するような突出長さの所定の突出長さＬ_Ｆを予め設定した上で、支持ピン３および保持体４を待機高さ位置Ｐ１で待機状態に配置する（ステップＳ１）。所定の突出長さＬ_Ｆの設定も下反りの場合と同様であるため説明を省略する。

次に、保持体４および複数の支持ピン３を一体的に上昇させる（ステップＳ２）。これにより、図８（ｂ）に示すように、複数の支持ピン３のうち、基板２の端部に近い支持ピン３から先に、上端が基板２下面に当接していく。上端が基板２下面に当接した支持ピン３は、昇降部６による上昇が継続すると、上端が基板２下面に位置されたまま保持体４に対して相対的に下方に摺動する。

次に、保持体４に対して下方に摺動した複数の支持ピン３のうち、突出長さが、ステップＳ１で定めた所定の突出長さＬ_Ｆに達した支持ピン３を順次固定していく（ステップＳ３）。具体的には、各支持ピン３に設けられた位置検出手段７により支持ピン３の高さ情報を随時検出し、検出した支持ピン３の高さ情報をもとに所定の突出長さＬ_Ｆに達した支持ピン３を判別する。

最終的に、保持体４が上昇高さ位置Ｐ２に位置したときに、昇降部６による保持体４の上昇を停止する（ステップＳ４）。

図８（ｃ）は、保持体４が上昇高さ位置Ｐ２にて停止された状態を示す図である。図８（ｃ）に示すように、上反りの基板２の中央側を支持する複数の支持ピン３は、所定の突出長さＬ_Ｆに達しておらず、保持体４に対して固定されていない。これは、保持体４が上昇高さ位置Ｐ２に位置するまでに、いずれの支持ピン３も所定の突出長さＬ_Ｆに到達しなかったためである。

図８（ｃ）に示すように、全ての支持ピン３上端が基板２下面に当接している。一方で、ステップＳ１において、支持ピン３の初期突出長さＬ_１は、保持体４が上昇高さ位置Ｐ２に位置したときに、支持ピン３上端の高さが基板２下面の許容高さ範囲Ｒの上限高さＰ４以上となるように設定されている。よって、図８（ｃ）に示すように、全ての支持ピン３上端が基板２下面に当接していることから、図８で用いられている基板２の下面の高さ位置が許容高さ範囲Ｒ内にあるということがわかる。すなわち、基板２の反り量が許容される反り量であるということがわかる。このように、本実施の形態の実装装置１および基板支持装置１３によれば、保持体４が上昇高さ位置Ｐ２に位置したときの支持ピン３の高さ情報をもとに、基板２の反り量が許容される反り量であるか否かを判別することができる。

次に、上昇停止後も保持体４に対して固定されていない支持ピン３を電磁固定部５により固定する（ステップＳ５）。ステップＳ５が完了すると、全ての支持ピン３が固定されて基板２を支持する状態となる。

ステップＳ５以降は、上反り基板の場合と同様に、フローチャートのステップＳ６（支持位置における基板２の高さ上方を算出して出力）およびステップＳ７（部品を実装）と同じ工程を実施する。ステップＳ６およびＳ７については説明を省略する。

ステップＳ７において、実装ユニット８のノズルの下降量を制御して部品の実装を行うことにより、基板２や部品に余分なストレスをかけずに基板２の形状に沿って部品の実装を行うことができ、高品質な基板２を作成することができる。

上述したように、本実施の形態の実装装置１および基板支持装置１３によれば、保持体４が上昇高さ位置Ｐ２に位置した時、支持ピン３の上端が基板２の下面の基準高さＰ３に位置するように、例えば下反りの基板２の姿勢を平坦になるよう矯正可能な所定の突出長さＬ_Ｆを予め設定した上で、保持体４の上昇中に突出長さＬ_Ｆに達した支持ピン３を順次固定することにより、基板２（特に下反り）の姿勢を矯正することができる。基板２の姿勢を矯正した状態にて部品の実装を行うことにより、基板２の品質を向上させるとともに、部品の実装精度を向上させることができる。

また、本実施の形態の実装装置１および基板支持装置１３によれば、支持ピン３の初期突出長さＬ_１を所定の長さに設定しておくことにより、基板２（特に上反り）の下面の高さ位置が許容高さ範囲Ｒ内にあるか否かを判別することができる。すなわち、基板２の反り量が許容される反り量であるか否かを判別することができる。

また、本実施の形態の実装装置１および基板支持装置１３によれば、位置検出手段７が支持ピン３に対して非接触な状態にて支持ピン３の高さ位置を検出するため、支持ピン３の特性などに影響を受けずに安定的な位置検出を行うことができる。

また、本実施の形態の実装装置１によれば、実装ユニット８のノズルの下降量を制御することにより、基板２に余分なストレスをかけずに基板２の形状に沿って部品の実装を行うことができ、高品質な基板２を作成することができる。

上述したように、本実施の形態の基板支持装置１３によれば、反り等が生じた基板をより適切な状態にて保持することができる。また、本実施の形態の実装装置１によれば、反り等が生じた基板に対して精度良く部品の実装を行うことができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。例えば、基板２の反り量が許容できない量であると判別された場合（基板２下面の許容高さ範囲Ｒを超える形状の基板２を抽出した場合）に、その反り量を有する基板２については部品の実装（ステップＳ６）を行わないようにしても良い。このように、部品の実装を選択的に行うことにより歩留まりを向上させることもできる。

また、上記実施の形態では、所定の突出長さＬ_Ｆは、保持体４が上昇高さ位置Ｐ２に位置したときに、保持体４の上昇中に固定された支持ピン３上端が基準支持高さＰ３に位置するような長さに設定される場合について説明したが、このような場合に限らず、保持体４の上昇中に固定された支持ピン３上端が基準支持高さＰ３以外の高さ（例えば、基板２の下面に実装された部品を介して基板２を支持する支持ピン３である場合では、基準支持高さＰ３以下の高さ）に位置するような長さに設定されるようにしても良い。

また、上記実施の形態の実装装置１以外にも、複数の実装装置が並んで配置されている場合、実装装置１で得られた基板２の高さ情報などを、以降の実装装置にデータとして送信するようにしても良い。このようにデータを送信することで基板２のデータを有効に活用することができ、複数の実装装置を含む実装ラインにおいて効率的な実装を行うことができる。

また、上記実施の形態では電磁固定部５にＥＲゲル１５を用いているが、圧電素子などを用いても良い。

また、上記実施の形態では位置検出手段７として光学式や磁気式のリニアスケールを用いているが、その他にも支持ピン３の位置検出が可能な手段を用いても良い。

また、上記実施の形態では基準支持高さＰ３や許容高さ範囲Ｒの上限高さＰ４および下限高さを水平に（ＸＹ平面内に）設定しているが、これに限らず、基板２の性質や、完成した基板２に求められるスペック等に応じて適宜設定することができる。基板２を上方若しくは下方に反った状態で支持するように基準支持高さＰ３、許容高さ範囲Ｒの上限高さＰ４および下限高さを設定しても良い。

また、上記実施の形態ではそれぞれの支持ピン３に位置検出手段７が設けられているが、位置検出手段７が特定の支持ピン３のみに設けられる場合であっても良い。

また、保持体４に形成される貫通穴１６の個数や間隔などは、上記実施の形態の配置以外にも適宜設定可能である。

なお、上記様々な実施の形態のうちの任意の実施の形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。

本発明は、基板を支持する基板支持装置およびその方法、並びに基板に部品を実装する実装装置およびその方法に適用することができる。

１ 実装装置
２ 基板
３ 支持ピン
４ 保持体
５ 電磁固定部
６ 昇降部
７ 位置検出手段
８ 実装ユニット
９ 制御部
１０ パッキン
１１ 電極
１２ 電源
１３ 基板支持装置
１４ 搬送レール
１５ ＥＲゲル
１６ 貫通穴
Ｒ 許容高さ範囲
Ｐ１ 待機高さ位置
Ｐ２ 上昇高さ位置
Ｐ３ 基準支持高さ
Ｐ４ 許容高さ範囲Ｒの上限値
Ｌ_１ 初期突出長さ
Ｌ_Ｆ 所定の突出長さ

Claims (10)

1. 基板を下面から支持する複数の支持ピン（３）と、
   複数の支持ピンを上下方向に摺動可能にかつ上方に初期突出長さ（Ｌ_１）突出させて保持する保持体（４）と、
   待機高さ位置（Ｐ１）から上昇高さ位置（Ｐ２）まで保持体を上昇させて、基板の下面に支持ピンの上端を当接させる昇降部（６）と、
   保持体に対して相対的に支持ピンを上下方向に固定する複数の電磁固定部（５）と、
   保持体に対する相対的な支持ピンの上下方向の位置を非接触状態にて個別に検出する位置検出手段（７）と、
   複数の支持ピンが基板の下面に当接するように待機高さ位置（Ｐ１）から上昇高さ位置（Ｐ２）まで昇降部により保持体を上昇させる第１の処理と、保持体の上昇中に位置検出手段により初期突出長さ（Ｌ_１）よりも小さい所定の突出長さ（Ｌ_Ｆ）に達した支持ピンを検出する第２の処理と、所定の突出長さ（Ｌ_Ｆ）に達した支持ピンについては電磁固定部により個別に固定し、他の支持ピンについては、保持体が上昇高さ位置（Ｐ２）に達してから電磁固定部により固定する第３の処理とを実行する制御部とを備え、
   制御部において、支持ピンに支持される基板の下面の基準支持高さ（Ｐ３）に対して許容される基板の許容高さ範囲（Ｒ）の情報に基づいて、支持ピンが基板を不支持の状態で、かつ保持体が上昇高さ位置（Ｐ２）に位置したときに、支持ピンの上端の高さが基板の許容高さ範囲（Ｒ）の上限値における基板の下面の高さ（Ｐ４）以上となるように、支持ピンの初期突出長さ（Ｌ_１）が設定されている、基板支持装置。
2. 制御部において、保持体が上昇高さ位置（Ｐ２）に位置したときに、保持体の上昇中に固定される支持ピンの上端が基板の下面の基準支持高さ（Ｐ３）に位置するように、所定の突出長さ（Ｌ_Ｆ）が設定されている、請求項１に記載の基板支持装置。
3. 制御部は、第１から第３の処理を実施することにより、基板の下面の基準支持高さ（Ｐ３）よりも下方側に変位している基板の部分を、電磁固定部により固定された支持ピンにより持ち上げて、上昇高さ位置（Ｐ２）に達した際に基板の下面の基準支持高さ（Ｐ３）に位置するように基板の姿勢を矯正する動作を行う、請求項２に記載の基板支持装置。
4. 請求項１から３のいずれか１つに記載の基板支持装置と、
   部品を保持したノズルを下降させて基板の上面に部品を実装する実装ユニット（８）とを備え、
   制御部は、上昇高さ位置（Ｐ２）に位置された保持体に対してそれぞれの電磁固定部により個別に固定された状態の複数の支持ピンの高さ情報を個別に検出し、検出された支持ピンの高さ情報に基づき、基板に対する各支持ピンの支持位置に対応する基板の高さ情報を算出して出力する第４の処理と、基板の高さ情報に基づき部品を保持したノズルの下降量を制御しながら、複数の支持ピンにより支持された状態の基板に対して部品の実装を行う第５の処理とを実行する、実装装置。
5. 制御部は、第４の処理によって出力された基板の高さ情報に基づき、基板の許容高さ範囲（Ｒ）を超える形状の基板を抽出し、抽出された基板については選択的に第５の処理を行わない、請求項４に記載の実装装置。
6. 複数の支持ピンが基板の下面に当接するように、複数の支持ピンを上下方向に摺動可能にかつ上方に初期突出長さ（Ｌ１）突出させた保持体を、待機高さ位置（Ｐ１）から上昇高さ位置（Ｐ２）まで上昇させる第１の工程と、
   保持体の上昇中に初期突出長さ（Ｌ_１）よりも小さい所定の突出長さ（Ｌ_Ｆ）に達した支持ピンを検出する第２の工程と、
   所定の突出長さ（Ｌ_Ｆ）に達した支持ピンについては電磁的な外力により上下方向に個別に固定し、他の支持ピンについては、保持体が上昇高さ位置（Ｐ２）に達してから電磁的な外力により上下方向に固定する第３の工程とを含み、
   支持ピンに支持される基板の下面の基準支持高さ（Ｐ３）に対して許容される基板の許容高さ範囲（Ｒ）の情報に基づいて、支持ピンが基板を不支持の状態で、かつ保持体が上昇高さ位置（Ｐ２）に位置したときに、支持ピンの上端の高さが基板の許容高さ範囲（Ｒ）の上限値における基板の下面の高さ（Ｐ４）以上となるように、支持ピンの初期突出長さ（Ｌ_１）が設定されている、基板支持方法。
7. 保持体が上昇高さ位置（Ｐ２）に位置したときに、保持体の上昇中に固定される支持ピンの上端が基板の下面の基準支持高さ（Ｐ３）に位置するように、所定の突出長さ（Ｌ_Ｆ）が設定されている、請求項６に記載の基板支持方法。
8. 第１から第３の工程を実施することにより、基板の下面の基準支持高さ（Ｐ３）よりも下方側に変位している基板の部分を、固定された支持ピンにより持ち上げて、上昇高さ位置（Ｐ２）に達した際に基板の下面の基準支持高さ（Ｐ３）に位置するように基板の姿勢を矯正する、請求項７に記載の基板支持方法。
9. 請求項６から８のいずれか１つに記載の基板支持方法と、
   上昇高さ位置（Ｐ２）に位置された保持体に対して電磁的な外力により個別に固定された状態の複数の支持ピンの高さ情報を個別に検出し、検出された支持ピンの高さ情報に基づき、基板に対する各支持ピンの支持位置に対応する基板の高さ情報を算出して出力する第４の工程と、
   基板の高さ情報に基づき、部品を保持したノズルの下降量を制御しながら、複数の支持ピンにより支持された状態の基板に対して部品の実装を行う第５の工程とをさらに含む、実装方法。
10. 第４の工程によって出力された基板の高さ情報に基づき、基板の許容高さ範囲（Ｒ）を超える形状の基板を抽出し、抽出された基板については選択的に第５の工程を行わない、請求項９に記載の実装方法。

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