JP6673753B2 - 基板クランプ装置及び基板処理装置 - Google Patents
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Description
B<S<A ・・・(1)
の関係を満たすように設定される。
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。まず、図1〜図3を参照して、本発明に係る基板クランプ装置が適用されるスクリーン印刷装置1(基板処理装置)について説明する。図1は、スクリーン印刷装置1の概略的な側面図、図2は、その正面図、図3は、スキージユニット70を省いたスクリーン印刷装置1の斜視図である。スクリーン印刷装置1は、プリント基板のような矩形の基板Pを受け入れ、該基板Pの表面に半田ペースト等を塗布(所定の処理)した後に搬出する装置である。なお、図1〜図3及び後述の図4には、XYZ軸の方向表示を付している。この方向表示は、基板Pの搬送方向(図2に記載された矢印の方向)をX軸方向、X軸と水平面上で直交する方向をY軸方向、X軸およびY軸方向の双方に直交する方向をZ軸方向としている。
続いて、第1実施形態に係る基板保持機構を構成するバックアップユニット40及びクランプユニット50(基板クランプ装置)について、図4〜図7に基づいて説明する。バックアップユニット40は、支持板41、多数本のバックアップピン42及びバックアップ昇降部43を含む。
図8は、スクリーン印刷装置1の電気的構成を示すブロック図である。スクリーン印刷装置1は、上述のバックアップ昇降部43及びクランプ駆動部53に加えて、撮像ユニット81、センサー82、軸駆動部83、基板搬送モータ84、スキージ駆動部85及び制御部90を備えている。
既述の通り、一対のクランプ片51、52による基板Pのクランプ力を適正に設定しないと、種々の不具合が生じる。前記クランプ力が強すぎると、クランプされた基板Pに反りが生じたり、基板Pに割れ等の損傷が生じたりする場合がある。一方、クランプ力が弱すぎると、クランプした基板Pの位置ズレが生じたり、基板Pが落下したりする場合がある。これら位置ズレ及び落下は、基板Pをクランプした状態で4軸ユニット20にて支持テーブル28を移動させた場合に顕著となる。本実施形態では、上述のような不具合が生じないように、クランプ力を適正に設定し、これを記憶部96に予め格納する。
C=L×T
である。エアシリンダ54で推力を与えられた移動クランプ片52が、この側面PEに圧力を加え、固定クランプ片51と共に基板Pをクランプする。このようなクランプの際に側面PEに与えられる圧力がクランプ力Fである。
S=F/C
で表される。クランプ対象の基板Pのクランプ時に該基板Pに加わる圧縮応力Sが適切となるよう、クランプ力Fが選択される。圧縮応力Sによって基板Pに座屈変形が生じる応力、つまり基板Pに反りが発生し始める第1応力をAとする。この第1応力Aと圧縮応力Sとの関係は、基板Pの幅W、厚さT、基板Pのヤング率に依存する関係式となり、A>Sの場合には基板Pに反りは発生せず、A<Sの場合には基板Pに反りが発生する。
B<S<A ・・・(1)
の関係が成立するように選択すれば、一対のクランプ片51、52による基板Pのクランプ時に、当該基板Pに反りや割れが発生せず、また、基板Pの固定ズレや落下を未然に防止することができる。クランプ力Fは、例えば、所定の関係式にクランプ対象となる基板の長さL、幅W、厚さT及びヤング率等のデータを当て嵌めるようにして、演算処理部93に第1応力A及び第2応力Bの値を算出させ、B〜Aの範囲において適宜な圧縮応力S(クランプ力F)を決定する方法で設定することができる。これらの値は、基板のクランプ力に関するパラメータとして、記憶部96に格納される。或いは、基板Pの各々と圧縮応力S(クランプ力F)との関係を示したテーブルを予め作成し、該テーブルを記憶部96に格納するようにしても良い。クランプ制御部94は、このパラメータを利用して、クランプ駆動部53を制御する。
基板Pの材質や厚さ等によっては、軸加速度(軸方向の移動力)が設定値通りの100%の軸加速度(第1移動力)であると、B<Aの関係が成立しない場合が起こり得る。例えば、基板Pがセラミック基板等の比較的脆い基板の場合、反りが生じる前に割れてしまう場合がある。また、基板Pが相当の薄肉である場合、当該基板Pに座屈が発生する第1応力Aよりも、固定ズレが発生する第2応力Bの方が大きくなってしまう場合がある。つまり、クランプ状態の基板Pの通常速度(100%の軸加速度)での移動に必要な第2応力Bを満たすクランプ力Fを設定すると、基板Pに反り乃至は割れが発生してしまうことがある。
例えば、基板Pに元々反りが発生しているような場合、若しくは、基板Pが比較的大きな切り欠き部やスリットを有している場合等、基板Pが単純な矩形基板ではなく、反りが生じ易い形状的特徴を有している場合、クランプ力Fの付与時における当該基板Pの反りの発生状況は変動する。このような形状的特徴が既知である場合、クランプ駆動部53は第1応力Aの値を前記形状的特徴に応じて修正した上で前記(1)式を適用し、前記パラメータを再設定する処理を行う。
B<S<(A−x) ・・・(1)′
なお、結果的にクランプ力Fを変更する必要の無い場合は、再設定は行われない。一方、クランプ駆動部53は、下反り基板Pdの場合は、上記(1)式をそのまま適用して、クランプ力Fを設定する。
第2実施形態では、記憶部96にパラメータが記憶されていない未知の基板Pについて、一対のクランプ片51、52にて実際に任意のクランプ力Fでクランプを行わせると共に、4軸ユニット20で支持テーブル28を移動させ、未知の基板Pについての第1応力A及び第2応力Bを探知する例を示す。
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では本発明の基板クランプ装置をスクリーン印刷装置1に適用する例を示した。基板クランプ装置は、他の基板処理装置にも適用可能である。例えば、基板上に電子部品を実装する実装ヘッド(処理部)を備えた基板実装装置、基板に対して接着剤やクリーム半田などの塗布動作を行うディスペンサ用ヘッド(処理部)を備えた塗布装置等の基板処理装置にも適用することができる。
P 基板
PA、PB 第1側辺、第2側辺(一対の側辺)
PC 切り欠き
PD スリット
1 スクリーン印刷装置(基板処理装置)
20 4軸ユニット(軸駆動部)
28 支持テーブル(テーブル)
31 メインコンベア
32 ベルトコンベア
40 バックアップユニット
50 クランプユニット(基板クランプ装置)
51 固定クランプ片
52 移動クランプ片
53 クランプ駆動部
60 マスク保持ユニット
70 スキージユニット
811 基板撮影カメラ(位置計測手段)
821 レーザー変位計(測定手段)
83 軸駆動部
90 制御部
94 クランプ制御部(制御部)
95 軸制御部(制御部)
96 記憶部
Claims (6)
- 矩形の基板の互いに対向する一対の側辺をクランプして固定する一対のクランプ片と、
前記一対のクランプ片を支持し、所定の軸方向に移動可能なテーブルと、
前記一対のクランプ片の少なくとも一方を、前記基板をクランプする方向及び該クランプを解除する方向に駆動するクランプ駆動部と、
前記テーブルを前記軸方向に移動させる軸駆動部と、
前記一対のクランプ片による前記基板のクランプ力に関するパラメータを、クランプ対象とする基板に関連付けて記憶する記憶部と、
前記パラメータを参照して前記クランプ駆動部を制御すると共に、前記軸駆動部の動作を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記一対のクランプ片で前記基板をクランプさせた状態で、前記テーブルを前記軸方向に移動させる制御を行うものであって、
前記パラメータは、基板のクランプ時に該基板に加わる圧縮応力をS、前記圧縮応力によって前記基板に反りが発生し始める第1応力をA、前記一対のクランプ片で前記基板をクランプさせた状態において前記テーブルを前記軸方向に移動させたときに、前記移動による移動力によって前記一対のクランプ片による前記基板の固定状態にズレが発生し始める第2応力をBとするとき、
B<S<A ・・・(1)
の関係を満たすように設定される、基板クランプ装置において、
前記軸方向の移動力が所定の第1移動力に設定されると、クランプ対象の前記基板についてB<Aの関係が成立しない場合において、
前記制御部は、前記軸方向の移動力を、前記第1移動力よりも小さく、且つ、B<Aの関係が成立する第2移動力で、前記テーブルを移動させるよう前記軸駆動部を制御する、基板クランプ装置。 - 矩形の基板の互いに対向する一対の側辺をクランプして固定する一対のクランプ片と、
前記一対のクランプ片を支持し、所定の軸方向に移動可能なテーブルと、
前記一対のクランプ片の少なくとも一方を、前記基板をクランプする方向及び該クランプを解除する方向に駆動するクランプ駆動部と、
前記テーブルを前記軸方向に移動させる軸駆動部と、
前記一対のクランプ片による前記基板のクランプ力に関するパラメータを、クランプ対象とする基板に関連付けて記憶する記憶部と、
前記パラメータを参照して前記クランプ駆動部を制御すると共に、前記軸駆動部の動作を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記一対のクランプ片で前記基板をクランプさせた状態で、前記テーブルを前記軸方向に移動させる制御を行うものであって、
前記パラメータは、基板のクランプ時に該基板に加わる圧縮応力をS、前記圧縮応力によって前記基板に反りが発生し始める第1応力をA、前記一対のクランプ片で前記基板をクランプさせた状態において前記テーブルを前記軸方向に移動させたときに、前記移動による移動力によって前記一対のクランプ片による前記基板の固定状態にズレが発生し始める第2応力をBとするとき、
B<S<A ・・・(1)
の関係を満たすように設定される、基板クランプ装置において、
クランプ対象の前記基板について、前記反りの発生状況を変動させる形状的特徴が付加されている場合、
前記制御部は、Aの値を前記形状的特徴に応じて修正した上で前記(1)式を適用し、前記パラメータを再設定する処理を行う、基板クランプ装置。 - 請求項2に記載の基板クランプ装置において、
前記形状的特徴は、前記一対のクランプ片によりクランプされる前の基板の反り量及び反り方向、基板に対する切り欠き若しくはスリットの量を含む、基板クランプ装置。 - 矩形の基板の互いに対向する一対の側辺をクランプして固定する一対のクランプ片と、
前記一対のクランプ片を支持し、所定の軸方向に移動可能なテーブルと、
前記一対のクランプ片の少なくとも一方を、前記基板をクランプする方向及び該クランプを解除する方向に駆動するクランプ駆動部と、
前記テーブルを前記軸方向に移動させる軸駆動部と、
前記一対のクランプ片による前記基板のクランプ力に関するパラメータを、クランプ対象とする基板に関連付けて記憶する記憶部と、
前記パラメータを参照して前記クランプ駆動部を制御すると共に、前記軸駆動部の動作を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記一対のクランプ片で前記基板をクランプさせた状態で、前記テーブルを前記軸方向に移動させる制御を行うものであって、
前記パラメータは、基板のクランプ時に該基板に加わる圧縮応力をS、前記圧縮応力によって前記基板に反りが発生し始める第1応力をA、前記一対のクランプ片で前記基板をクランプさせた状態において前記テーブルを前記軸方向に移動させたときに、前記移動による移動力によって前記一対のクランプ片による前記基板の固定状態にズレが発生し始める第2応力をBとするとき、
B<S<A ・・・(1)
の関係を満たすように設定される、基板クランプ装置において、
前記基板の反り量を検出する測定手段をさらに備え、
前記制御部は、
前記記憶部にパラメータが記憶されていない未知の基板について、前記一対のクランプ片にて実際にクランプを行わせると共に、前記測定手段に前記クランプによって前記未知の基板に生じる反り量をモニターさせ、
前記モニターの結果から、前記未知の基板についてのAの値を探知し、
得られたAの値で前記(1)式を適用して設定したパラメータを、前記記憶部に格納する、基板クランプ装置。 - 矩形の基板の互いに対向する一対の側辺をクランプして固定する一対のクランプ片と、
前記一対のクランプ片を支持し、所定の軸方向に移動可能なテーブルと、
前記一対のクランプ片の少なくとも一方を、前記基板をクランプする方向及び該クランプを解除する方向に駆動するクランプ駆動部と、
前記テーブルを前記軸方向に移動させる軸駆動部と、
前記一対のクランプ片による前記基板のクランプ力に関するパラメータを、クランプ対象とする基板に関連付けて記憶する記憶部と、
前記パラメータを参照して前記クランプ駆動部を制御すると共に、前記軸駆動部の動作を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記一対のクランプ片で前記基板をクランプさせた状態で、前記テーブルを前記軸方向に移動させる制御を行うものであって、
前記パラメータは、基板のクランプ時に該基板に加わる圧縮応力をS、前記圧縮応力によって前記基板に反りが発生し始める第1応力をA、前記一対のクランプ片で前記基板をクランプさせた状態において前記テーブルを前記軸方向に移動させたときに、前記移動による移動力によって前記一対のクランプ片による前記基板の固定状態にズレが発生し始める第2応力をBとするとき、
B<S<A ・・・(1)
の関係を満たすように設定される、基板クランプ装置において、
前記基板が位置決め用のマークを備え、前記マークを撮像することによって前記基板の基準位置からのズレを求めることが可能な位置計測手段をさらに備え、
前記制御部は、
前記記憶部にパラメータが記憶されていない未知の基板について、前記一対のクランプ片で前記基板をクランプさせた状態で、前記テーブルを前記軸方向に移動させると共に、前記位置計測手段に前記未知の基板の前記軸方向への移動時における固定状態のズレ量をモニターさせ、
前記モニターの結果から、前記未知の基板についてのBの値を探知し、
得られたBの値で前記(1)式を適用して設定したパラメータを、前記記憶部に格納する、基板クランプ装置。 - 基板に所定の処理を施す処理部と、
前記基板をクランプする請求項1〜5のいずれか1項に記載の基板クランプ装置と、
を備える基板処理装置。
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