JP3845932B2

JP3845932B2 - 段積みした軟質シートの分離方法と装置

Info

Publication number: JP3845932B2
Application number: JP02208797A
Authority: JP
Inventors: 晃山本
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1997-01-20
Filing date: 1997-01-20
Publication date: 2006-11-15
Anticipated expiration: 2017-01-20
Also published as: JPH10203660A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、段積みした軟質シートの分離方法と装置に係り、より詳細には、ロール状から定寸にカットし、水平に段積みされたセラミック生シート等の軟質シートを次工程に移送するに際して、該軟質シートを一枚ごと正確に取り出し・移送するための段積みした軟質シートの分離方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体用パッケージ基板等に用いるセラミック生シートは、通常、セラミック粉末に有機バインダー（ポリビニールブチラール等の結合剤）、可塑剤、有機溶剤等を加えた得たスラリーをドクターブレードを用いてフィルム上に所定の厚さに展開して作成し、一旦、ロール状に巻き取って保管している。そして、該セラミック生シートを用いて半導体用パッケージ基板を作製する際には、該セラミック生シートを所定の大きさにカットすると共に、所定のトレーに段積み収納している。
【０００３】
ところで、この段積みしたセラミック生シートは、生シートであるため、接着性が残っているので、該セラミック生シートを用いて半導体用パッケージ基板を作製するに際し、水平に段積みされたセラミック生シートを次工程であるパンチングや導体印刷工程に移送する場合、前記有機バインダーの存在により、上下に位置する２枚以上のセラミック生シートが接着した状態となることがある。また、セラミック生シートを吸着体（盤）を用いて吸着移送する際に、２枚以上のセラミック生シートが接着した状態にあると、重量的にミスキャッチすることがある。このような場合、該パンチングや導体印刷工程等の次工程がスムーズに行えなく、製品の歩留りが低下すると共に、生産効率に低下を来すことになる。
【０００４】
そこで、段積みしたセラミック生シートが接着しないようにするためには、通常、ロール状のセラミック生シートをカットして段積み収納するに際、図６（ａ）に示すように、一枚のセラミック生シートａを一個のトレーｂに収納すると共に、該トレーｂを段重ねすることで、複数枚のセラミック生シートの段積みを行っている。すなわち、シート別に収納している。そして、該セラミック生シートａの取り出し、移送は、図６（ｂ）に示す固定状態の吸着体ｃからなる吸着手段を用い、該吸着体ｃで吸着浮上させ、該吸着体ｃをアクチュエータにより次工程に搬送し、またトレーｂは別個のアクチュエータにより取り除いている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述したようなセラミック生シートの段積み方法を採用した場合、上下のセラミック生シートの接着を回避することができるものの、次のような課題がある。すなわち、
▲１▼ セラミック生シートに対応する数のトレーが必要となる。
▲２▼ セラミック生シートの保管するために、広い容積が必要となる。
▲３▼ 次工程にセラミック生シートを移送する際、該セラミック生シートとトレーを分離するためのアクチュエータが必要となるため、該移送のための設備が大掛かりになる。
等の課題がある。
【０００６】
また、その他の手段として、セラミック生シートを吸着体で吸引浮上させた状態で、該セラミック生シートの端部にエアーを噴射して、吸引浮上させているセラミック生シートの裏面に接着状態となっているセラミック生シートを落下させる方法もある。しかし、この方法の場合、前記吸着体の吸引力と、前記エアー噴射力との調整が難しく、中央部分にエアーが当たり難い、という課題がある。ところで、このようなことは、前述したセラミック生シートに限られるものでなく、軟質樹脂シート等の各種軟質シートについても同様である。
【０００７】
本発明は、以上のような課題に対処して創作したものであって、その目的とする処は、段積みしたセラミック生シート等の軟質シートを次工程に移送するに際し、該軟質シートを一枚ごと正確に取り出し・移送できる段積みした軟質シートの分離方法と装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そして、上記課題を解決するための手段としての本発明の請求項１の段積みした軟質シートの分離方法は、ポリビニールブチラール等の結合剤を含有するセラミック生シートや軟質樹脂シート等の軟質シートを段積みし、該段積みした該軟質シートを一枚毎取り出すための軟質シートの分離方法において、該軟質シートを所定間隔で配置してある複数個の吸着体で吸引・浮上させる第１工程と、該軟質シートを吸着浮上させた状態で、該吸着体の間隔を縮めて該軟質シートに撓み状態を生じさせる第２工程、および該軟質シートを吸着浮上させた状態で、該吸着体を元の位置方向に移動させ、該吸着体の間隔を拡げて該軟質シートにフラット状態を生じさせる第３工程、を有することを特徴とする。また請求項２の段積みした軟質シートの分離方法は、前記請求項１の発明において、前記第１工程で、前記軟質シートを加熱することを特徴とする。
【０００９】
請求項３の段積みした軟質シートの分離装置は、ポリビニールブチラール等の結合剤を含有するセラミック生シートや軟質樹脂シート等の軟質シートを段積みし、該段積みした該軟質シートを一枚毎取り出すための軟質シートの分離装置において、該軟質シートを吸着浮上させる複数個の吸着体を備えた吸着手段と、該複数個の吸着体の配置間隔を拡縮させる拡縮手段を有し、該吸着手段で軟質シートを吸着浮上させ、また該拡縮手段で該吸引浮上状態の軟質シートに撓み状態とフラット状態を生じさせることにより該軟質シートを一枚毎に分離することを特徴とする。また請求項４の段積みした軟質シートの分離装置は、前記請求項３の発明において、前記吸着体に軟質シートを加熱するための加熱部を設けてなることを特徴とする。
【００１０】
ポリビニールブチラール等の結合剤を含有する軟質シートは、乾燥状態にないと、接着し易い性質を保持する。従って、２枚のシートを重ねた場合、該シートを段積み状態にし、これを吸着盤等の吸着体で吸着浮上させた場合、該吸着体で吸着したシートの裏面に他のシートが付着した状態で浮上するおそれのある。前記吸着体とは、一般的には、エアー引きにより吸引できる吸着手段をいう。しかし、単なる吸盤等であっても吸着できる形態のものであればよい。また該吸着体の個数は、前記軟質シートの大きさによっても異なるが、一般的には、シートが四角形状の場合、４個〜８個程度一定間隔で配置した構成としている。更に前記軟質シートを加熱するための温度としては、該軟質シートを形成する結合剤成分を軟化できる程度の温度で、一般的には、３０℃〜８０℃が好ましい。
【００１１】
本発明の段積みした軟質シートの分離方法と装置は、段積み収納してあるセラミック生シート等の軟質シートを、次の工程等に移送するに際して、従来の該収納体の上方から軟質シートを吸着体により吸着浮上させた後、該吸着体を該軟質シートの中心方向に移動させ、その吸着体間隔を狭めると、該軟質シートは吸着体によって保持されているので、一部に撓みが生じる。そして、該撓みが生じると、該軟質シートの端部において、その曲率の相違により上下の軟質シートにずれが生じる。次に、前記吸着体を元の位置方向に移動させ、その吸着体間隔を拡げると、該下側に位置する軟質シートが元の位置に復帰するように作用するため、上下の軟質シートが擦れて、該力が接着力に打ち勝つことになって、該下側に位置する軟質シートが上側に位置するシートから分離落下することになる。従って、段積み収納している軟質シートを一枚毎、取り出し移送することができる。ところで、吸着体で吸着浮上するに際し、該軟質シートを加熱すると、該軟質シートを形成するポリビニールブチラール等の結合剤が軟化し、かつその接着力が低下するため、該軟質シート間の接着力が低下し、その分離が容易になる。
【００１２】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明の請求項１の段積みした軟質シートの分離方法によれば、段積みした軟質シートを吸着浮上させた後、該軟質シートに撓み状態とフラット状態を付与するので、接着状態にある下側に位置する軟質シートに位置ずれが生じることになり、該下側に位置する軟質シートのスムーズに分離落下させることができるという効果を有する。また、請求項２の段積みした軟質シートの分離方法によれば、軟質シートの吸着・浮上工程で、該軟質シートを加熱し、該軟質シートを形成するポリビニールブチラール等の結合剤を軟化し、その接着力を低下させるので、前記効果に加えて、いっそう接着している軟質シートの分離を促進できるという効果を有する。
【００１３】
請求項３の段積みした軟質シートの分離装置によれば、複数個の軟質シート吸着体を有し、かつ該複数個の吸着体の配置間隔を拡縮する手段を有し、該軟質シートを吸着浮上させた状態で、該吸着体の配置間隔を拡縮させ、該軟質シートに撓み状態とフラット状態を生じさせるので、接着状態にある下側に位置する軟質シートに位置ずれを生じさせ、該下側に位置する軟質シートのスムーズに分離落下させることができるという効果を有する。また請求項４の段積みした軟質シートの分離装置は、前記吸着体に加熱部を有するので、吸着浮上させる軟質シートを速やかに加熱することができ、該軟質シートを形成するポリビニールブチラール等の結合剤の軟化、接着力を低下させることができ、前記効果に加えて、いっそう接着している軟質シートの分離を促進できるという効果を有する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明を具体化した好ましい実施の形態について説明する。ここに、図１〜図５は、本発明の実施形態を示し、図１はシート分離装置の正面図、図２はシート分離装置の側面図、図３はシート分離方法の工程図、図４はシートの分離を説明するための吸着体とシートとの関係を示す概略斜視図、図５は図３（ｄ）工程における上下の軟質シートの位置関係を説明する拡大図である。
【００１５】
本実施形態のシート分離装置は、複数枚のセラミック生シート１ａ，１ｂ，１ｃ・・・を水平に段積みしているパレット２の上方から、セラミック生シート１を一枚づつ分離、移送するための装置であって、概略すると、図１〜図２に示すように、左右に配置した２つの吸着体３（３ａ，３ｂ）と、吸着体３ａを左右動させるための左右動用アクチュエータ４と、セラミック生シート１にエアーを噴射して付着しているセラミック生シート１を分離するためのエアー噴射ノズル５と、吸着体３を保持する機枠６、および機枠６を介して吸着体３を昇降させる昇降用アクチュエータガイド７を有している。ここで、各セラミック生シート１は、アルミナ等のセラミック粉末原料に、アクリル樹脂やブチラール樹脂等の結合剤（ここでは、ポリビニールブチラールを用いた）、トルエン、キシレン等の有機溶剤、およびジオクチルアジピン酸等の可塑剤を混合したスラリーを、ドクターブレード法を用い、搬送テープ上に生成し、これをロール状に巻き取って保管していたものを、例えば、半導体用セラミックパッケージ基板を作製するに際し、所定の大きさにカットしたブランクシートである。
【００１６】
吸着体３は、パレット２に段積みしてあるセラミック生シート１を上方から吸着するためのエアー吸引により吸着するための吸着部である。この吸着体３は、熱伝導性材料（例えば、アルミニウムあるいは銅等）製の吸着体本体８と、本体下面に開口するエアー吸引用ノズル９と、吸着体３を加熱するための加熱用ヒーター１０、および吸着体３の温度を検出する温度センサー１１を有している。吸着体本体８の下面は、セラミック生シート１ａの上面に当接するためにフラット面に形成してある。そして、その下面に開口形成されているエアー吸引用ノズル９は、セラミック生シート１を均一に吸着保持できるように所定間隔で複数個設けてあり、図示しないエアー吸引用ポンプでエアー吸引できる構成からなる。またエアー吸引用ノズル９のうちで、端部側に位置するエアー吸引用ノズル９ａはセラミック生シート１の外端方向に傾斜して開口している。加熱用ヒーター１０は、吸着体本体８の内部に形成されているヒーター装着用孔１２に装着してあり、交換自在の構成からなる。この加熱用ヒーター１０は、図１に示すように、吸着体本体８の内部に平行に複数本（本実施形態では２本）挿入してあり、このヒーター１０による吸着体本体８の加熱温度は、３０℃〜８０℃、好ましくは、６０℃前後の温度としている。これは、セラミック生シート１を形成する有機バインダーとしてのポリビニールブチラール等の結合剤の軟化温度を考慮したことによる。また、吸着体本体８には、この温度を検出するための温度センサー１１が設けてあり、この温度センサー１１としては、圧着端子付熱伝対を用いている。そして、この吸着体３のうちの吸着体３ａは左右動用アクチュエータ４を介して機枠６に、また吸着体３ｂは直接、機枠６に取り付けてある。すなわち、吸着体３ａは左右動自在の形態で、また吸着体３ｂは固定形態としてある。
【００１７】
左右動用アクチュエータ４は、図１、図２に示すように、吸着体３ａを、機枠に固定してある吸着体３ｂの方向に移動させるためのアクチュエータであって、エアースライドテーブル１３とストロークアジャスタ１４を有し、エアースライドテーブル１３の上テーブル１３ａは機枠６に固定してあり、該上テーブル１３ａに沿って摺動する下テーブル１３ｂは機枠１５を介して吸着体３ａの上端に固定してあり、ストロークアジャスタ１４によって下テーブル１３ｂを左右動する構成からなる。これによって、吸着体３ａと３ｂとの間隔を任意に変更することができ、吸着体３で吸着しているセラミック生シート１に撓み状態、フラット状態を交互に付与できる。また、この機枠１５には、エアー噴射ノズル５が設けてある。
【００１８】
エアー噴射ノズル５は、図１に示すように、左右の吸着体３ａ，３ｂを保持する機枠１５に、アングル材１５ａを介して取り付けてある。エアー噴射ノズル５は、吸着体３で吸着・浮上されたセラミック生シート１ａの下面に接着状態で一緒に浮上したセラミック生シート１ｂの端部にエアー噴射して剥離落下させるためのノズルで、セラミック生シート１ａの端部と１ｂの端部との間にエアーが噴射されるように内方に傾斜して取り付けてある。これにより、セラミック生シート１を形成する有機バインダーの軟化を促進することができる。
【００１９】
そして、これらの吸着体３（３ａ，３ｂ）、左右動用アクチュエータ４、エアー噴射ノズル５は、機枠６の下部に保持されていて、この機枠６の上部に取り付けてある昇降用アクチュエータガイド７により、昇降自在の構成からなる。また、機枠６の下面には、吸着、上昇後、生シート吸着確認を行なう吸着ミス検知用センサー１６が設けてある。また、図示しないが、この昇降用アクチュエータガイド７は、セラミック生シート１を吸着体３により吸着した状態で、例えば、半導体セラミックパッケージ基板を作製するための次工程のスルーホール形成、導体印刷に移送するための移送用アクチュエータに固定してある。このように、本実施形態のシート分離装置は、吸着体３ａと吸着体３ｂの間隔の拡縮を行える形態にした点と、この吸着体３ａ，３ｂに加熱用ヒーター１０を設けたことに特徴を有する。
【００２０】
次に、上述したシート分離装置を用いて、具体的に、段積みしたセラミック生シートの分離方法を説明する。この分離方法は、図３に示すように、▲１▼吸着体待機・段積みシートセット工程、▲２▼シート吸着・加熱工程、▲３▼シート吸着浮上工程、▲４▼シート撓み化工程、▲５▼シートフラット化工程、の５つの工程を有する。
【００２１】
−吸着体待機・段積みシートセット工程−
本工程は、複数枚のセラミック生シート１ａ，１ｂ，１ｃ・・を段積み収納したパレット２を、セラミック生シートを一枚つづ取り出し、次工程に移送するためのシート分離装置の吸着体３の下方にセットする工程である。本工程では、図３（ａ）に示すように、この複数枚のセラミック生シート１ａ，１ｂ，１ｃ・・を段積み収納したパレット２を吸着体３の下方にセットする。また、吸着体３ａ，３ｂの配置間隔は、セラミック生シート１のサイズに対応した間隔とすることが肝要である。そして、吸着体３の全体をそれぞれ加熱ヒーター１０によって昇温しておく。ここで、昇温温度は、６０℃程度が好ましく、その温度は、温度センサー１１によって検出し、コントロールできるようにしている。
【００２２】
−シート吸着・加熱工程−
本工程は、吸着体３を下降させてパレット２に段積みされているセラミック生シート１の最上段のセラミック生シート１ａに当接し、エアー吸着するための工程である。この工程では、図３（ｂ）に示すように、吸着体３をセラミック生シート１ａに当接し、エアー吸引用ノズル９ａからエアー吸引すると共に、この状態を一定時間保持し、セラミック生シート１ａ，１ｂ，１ｃ・・を加熱する。これにより、セラミック生シート１を形成する有機バインダーとしてのポリビニールブチラール等の結合剤の軟化させ、また接着力を低下させることができる。従って、セラミック生シート１ａと１ｂと１ｃの間の接着力が低下し、小さい力でもって、剥離できる状態となる。
【００２３】
−シート吸着浮上工程−
本工程は、吸着板３でセラミック生シート１を吸着した状態で、昇降用アクチュエータ７により吸着体３を上昇させる工程である。この工程において、吸着体３でセラミック生シート１ａを吸着浮上させると、図３（ｃ）に示すように、セラミック生シート１は、有機バインダーを含有し、生シート状態であるために、セラミック生シート１ａの下面にセラミック生シート１ｂが接着した状態で浮上する。そして、この工程では、吸着体３に機枠１５を介して取り付けてあるエアー噴射ノズル５からエアーをセラミック生シート１ａとセラミック生シート１ｂとの境界部分に噴射する。これにより、セラミック生シート１ａ，１ｂとの接着力が弱い場合は、セラミック生シート１ｂが剥離落下する。
【００２４】
−シート撓み化工程−
本工程は、前工程で吸着浮上させたセラミック生シート１ａに撓みを生じさせる工程である。この工程では、左右動アクチュエータ４を作動させて、吸着体３ａを固定状態にある吸着体３ｂの方向に移動させる。これにより、図３（ｄ）に示すように、セラミック生シート１ａは、吸着体３ａと３ｂとに左右で吸着保持されているので、吸着体３ａと３ｂの間隔が狭まるので、その中央部分で撓みｅが生じる。すなわち屈曲動作をすることになる。ここで、セラミック生シート１ａが屈曲すると、図５に示すように、セラミック生シート１ａの端部ｘと、このセラミック生シート１ａの裏面に付着しているセラミック生シート１ｂの端部ｙとの間には、その撓みｅの曲率によって、ずれδが生じる。このずれδの発生によって、セラミック生シート１ａとセラミック生シート１ｂとの間に剥離力が作用することになる。
【００２５】
−シートフラット化工程−
本工程は、前工程で撓みδを生じさせたセラミック生シート１ａを元の状態にする工程である。この工程では、左右動アクチュエータ４を作動させて、吸着体３ａを元の配置位置方向に移動させて、吸着体３ａと３ｂとの間隔を拡げる。これにより、撓みδが生じていたセラミック生シート１ａはフラット状に戻るように作用するため、セラミック生シート１ａとセラミック生シート１ｂとの接着面が擦れて、両シート１ａと１ｂとの間に剥離力が発生することになる。そして、該剥離力が、前記接着力より大きくなることでセラミック生シート１ａの裏面に接着しているセラミック生シート１ｂが剥離落下する。ここでも、前記エアー噴射ノズル５からエアーをセラミック生シート１ａとセラミック生シート１ｂとの境界部分に噴射しているので、より確実にセラミック生シート１ｂを剥離落下させることができる。この落下したセラミック生シート１ｂは、パレット２に段積みされているセラミック生シート１ｃ上に載ることになる。そして、このセラミック生シート１ａは、図示しない移送用アクチュエータにより半導体セラミックパッケージ基板を作製するための次工程のスルーホール形成、導体印刷に移送される。
【００２６】
本実施形態のシート分離方法では、以上の工程を繰り返すことにより、パレット２に段積みされている複数枚のセラミック生シート１を上方から一枚毎、所定の個所に移送することができる。従って、吸着体３でセラミック生シート１をミスキャッチすること、２枚のセラミック生シートを接着した状態で次工程に移送するというおそれを減少させることができる。
【００２７】
【実施例】
次に、上述したシート分離装置を用いて、▲１▼吸着体を加熱することなく、拡縮作動させた場合、▲２▼吸着体を加熱（６０℃）し、拡縮作動させた場合について、段積みしたセラミック生シートの吸着・移送を行い、そのミスキャッチ率と複数枚移送発生率について調べた。その結果を、表１に示す。
【表１】

【００２８】
この表１に示すように、吸着体を加熱することなく、拡縮作動させた場合の合計ミス率が１．４％であり、また吸着体を加熱し、拡縮作動させた場合の合計ミス率が０．４％であった。なお、同時に、吸着体を固定した状態で、段積みしたセラミック生シートの吸着・移送を行った場合の複数枚移送発生率は、約３０％であった。このことから、段積みしたセラミック生シートを吸着移送する際のミス発生率を減少させることができることが確認できた。
【００２９】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものでなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で変形実施できる形態を含む。因に、前述した実施形態においては、前記軟質シートとして、セラミック生シートの場合について説明したが、軟質樹脂シートについても同様に適用できる。また、前述実施形態において、左右両方の吸着体を左右動できる形態とし、その拡縮動作をさせるようにしてもよい。更に、該吸着体は、３個以上設けた形態としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示すシート分離装置の正面図である。
【図２】シート分離装置の側面図である。
【図３】シート分離方法の工程図である。
【図４】シートの分離を説明するための吸着体とシートとの関係を示す概略斜視図である。
【図５】図３（ｄ）工程における上下の軟質シートの位置関係を説明する拡大図である。
【図６】従来の段積み状態を説明する概略正面図と、吸着体で吸着する場合の説明用斜視図である。
【符号の説明】
１（１ａ，１ｂ，１ｃ）・・・セラミック生シート、２・・・パレット、３（３ａ，３ｂ）・・・吸着体、４・・・左右動用アクチュエータ、５・・・エアー噴射ノズル、６・・・機枠、７・・・昇降用アクチュエータガイド、８・・・吸着体本体、９（９ａ）・・・エアー吸引用ノズル、１０・・・加熱用ヒーター、１１・・・温度センサー、１２・・・ヒーター装着用孔、１３・・・エアースライドテーブル、１３ａ・・・上テーブル、１３ｂ・・・下テーブル、１４・・・ストロークアジャスタ、１５・・・機枠、１６・・・生シート吸着確認センサー

Claims

ポリビニールブチラール等の結合剤を含有するセラミック生シートや軟質樹脂シート等の軟質シートを段積みし、該段積みした該軟質シートを一枚毎取り出すための軟質シートの分離方法において、
該軟質シートを所定間隔で配置してある複数個の吸着体で吸着および浮上させる第１工程と、
該軟質シートを吸着浮上させた状態で、該吸着体を該軟質シートの中心方向に移動させ、該吸着体の間隔を縮めて該軟質シートに撓み状態を生じさせる第２工程と、
該軟質シートを吸着浮上させた状態で、該吸着体を元の位置方向に移動させ、該吸着体の間隔を拡げて該軟質シートにフラット状態を生じさせる第３工程と
を有し、
前記第１工程は、フラット状態で前記軟質シートを浮上させる工程を含み、
前記第２工程は、前記吸着体の吸着面が水平状態を維持しながら前記軟質シートを凹状の前記撓み状態にする工程を含むことを特徴とする段積みした軟質シートの分離方法。
前記第１工程において、前記軟質シートを加熱する請求項１に記載の段積みした軟質シートの分離方法。
ポリビニールブチラール等の結合剤を含有するセラミック生シートや軟質樹脂シート等の軟質シートを段積みし、該段積みした該軟質シートを一枚毎取り出すための軟質シートの分離装置において、
該軟質シートをフラット状態で吸着および浮上させるための複数個の吸着体を備えた吸着手段と、
該複数個の吸着体の配置間隔を該吸着体の吸着面が水平状態を維持しながら拡縮させる拡縮手段と
を有し、
該吸着手段で軟質シートをフラット状態のまま吸着浮上させ、また該拡縮手段で該吸着浮上状態の軟質シートに凹状の撓み状態とフラット状態を生じさせることにより該軟質シートを一枚毎に分離することを特徴とする段積みした軟質シートの分離装置。
前記吸着体に軟質シートを加熱するための加熱部を設けてなる請求項３に記載の段積みした軟質シートの分離装置。