CN101460012B - 立体电路板的形成装置及形成方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供立体电路板的形成装置及形成方法，在电子设备用的辊的表面上以位置精度高、不发生重叠、且间隙控制在最小限度内的方式正确地粘贴电路板。该立体电路板的形成装置具有：旋转机构(10)，其将圆柱形状或者圆筒形状的对象物(1)在中心轴为水平的状态下进行保持，并且，使对象物以该中心轴为旋转轴进行旋转；保持机构(20)，其将电路板(2)保持为粘接剂层朝下，且将该电路板水平地搬送；控制机构(30)，其能调节相对位置关系，使得所搬送的电路板(2)的粘接剂层与旋转的对象物(1)的表面接触，并且，能够将所述电路板(2)对所述对象物(1)的表面按压的压力控制为一定。

Description

立体电路板的形成装置及形成方法 

技术领域

本发明涉及立体电路板的形成装置及形成方法，特别是涉及用于通过将电路板粘贴在辊的表面来形成立体电路板的装置及方法。 

背景技术

伴随便携电话等电子设备的小型化、多功能化及低成本化，需要在其框体的内表面、外表面紧凑地安装电路板。因此，作为电路板存在需要不是平面的电路板而是立体电路板的情况。另外，在复印机领域，也提出在显影用辊、带电辊、或者转印辊等辊的表面的一部分或者整周粘贴电路板来形成立体电路板的方案。 

作为形成这种立体电路板的一般的方法，以前有称之为一次注射成型法或者二次注射成型法的射出成型法。 

在一次注射成型法中，首先，将能够进行非电解电镀且具有导电性的树脂形成为所希望的立体形状，然后，在其表面上涂布感光性抗蚀剂，并对电路图案进行曝光、显影，除去未曝光部分的感光性抗蚀剂，在露出的树脂表面实施非电解电镀，从而得到立体电路板。 

与此相对，在二次注射成型法中，使用混合了电镀用的催化剂的树脂，通过最初的射出成型，形成能够进行非电解电镀的立体形状，通过第二次的射出成型，在表面的规定部分形成未进行非电解电镀的表面层，然后，对呈现出混合了电镀用催化剂的树脂的表面的部分实施非电解电镀，从而得到立体电路板。 

但是，对于一次注射成型法及二次注射成型法来说，都存在以下问题。例如，在一次注射成型法中，制造工序非常长且成本高。另外，不适用于具有三维曲面形状的立体形状的制造。进而，树脂材料被限定，电路的图案成型困难。 

另一方面，在二次注射成型法中，虽然适用于具有三维曲面形状的立体形状的制造，但是由于要求精度高的成型用模具和进行两次射出成型等，成 本提高。 

因此，这些射出成型法作为用于在辊的表面整周上形成电路板的方法均不适合。 

作为这种在辊的表面整周上形成电路板的方法，考虑如下方法：在聚酰亚胺等绝缘性薄膜的表面，使用设置有铜等导体层的基体材料，并对导体层进行图案成型来形成电路板，将所得到的电路板粘贴到辊的表面整周。这样的电路板因为能够大量且低价地制造，所以只要能粘贴到辊上即可，可以说是很有利的。 

在专利文献1中记述了将薄膜以旋转切割的方式粘贴到圆柱形状或者圆筒状的罐体上的方法。在该方法中，将不能保持自立的柔软的薄膜以高精度切割为所希望的长度，将切割所得到的薄膜提供给罐体，通过良好地进行层压(laminate)，从而能够将薄膜粘贴在罐体上。更具体地说，将处于卷曲状态的不能保持自立的柔软的薄膜真空吸附并缠绕在送料辊(feed roll)及切割辊(cutting roll)上，使送料辊的圆周速度比切割辊的圆周速度低，对薄膜施加拉力，将切割辊的真空吸附部位分割为多个并调整真空强度，从而对薄膜赋予滑动，使切断后的薄膜间产生一定的间隔，获得向罐体层压的时机(timing)，在层压辊的层压部位，旋转一次而施加压力，消除薄膜的凹陷，在罐体与薄膜之间不会残留空气，从而可以向罐体良好地进行层压。 

专利文献1记述的借助旋转切割方式的粘贴方法的开发目的是向罐体、瓶等饮料容器的瓶表面粘贴标签。因此，不必严格控制粘贴标签的位置精度等，另外，在饮料容器的表面整周粘贴标签的情况下，对于薄膜来说，即使产生重叠或者间隙也没有问题。 

但是，在将电子设备用的电路板粘贴到辊的表面整周的情况下，对于电路板来说，在产生重叠或者大的间隙时，构成电路的布线发生短路或导通不良，对电路的电气特性造成影响，所以会出现严重的问题。另外，在形成立体电路板后的工序中，紧接着从外部对电路板进行通电处理等的组装工序，如果未在正确的位置粘贴电路板，就会产生在其后的组装工序中导致障碍的问题。因此，对于粘贴的位置精度，要求非常严格的控制。 

另外，在将粘贴了电路板的辊作为旋转体使用的情况下，若在粘贴时产生重叠或大的间隙，就会发生如下问题：电路板形成凹凸，旋转时发生局部接触等。因此，要求无重叠，且间隙小到容许的程度。 

进而，在专利文献1记述的方法中，若将电路板粘贴到辊的表面整周，则需要将辊保持在直立的状态进行搬送。但是，在为细长形状的情况下，或者两端乃至一端被加工为复杂形状的情况下，难以总是保持垂直进行搬送并在其上粘贴电路板。 

这样，在辊的表面整周形成电路板的立体电路板的形成中，不能采用上述的旋转切割方式的粘贴方法。 

专利文献1：JP特开平10-236446号公报。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够在圆柱形状或圆筒形状的辊表面，特别是在整周上以正确的位置精度粘贴电路板的立体电路板的形成装置及形成方法。 

本发明的立体电路板的形成装置具有：旋转机构，其将圆柱形状或者圆筒形状的对象物在中心轴为水平的状态下进行保持，并且，使对象物以该中心轴为旋转轴进行旋转；保持机构，其将电路板以粘接剂层朝下的方式进行保持，且将该电路板水平地搬送；控制机构，其能够调节该电路板相对于该对象物的相对位置关系，使得所搬送的所述电路板的粘接剂层与旋转的所述对象物的表面相接触，并且，能够将所述电路板对所述对象物的表面进行按压的压力控制为恒定。 

优选所述电路板的粘接剂层由在常温下具有粘接性的常温固化型的粘接剂构成，所述电路板的粘接剂层被保护薄膜覆盖的情况下，还具有除去该保护薄膜的除去机构。 

另外，优选在所述电路板的粘接剂层由通过加热而产生粘接性的加热固化型的粘接剂构成的情况下，还具有对所述粘接剂层或所述对象物进行加热的加热机构。 

具体而言，所述旋转机构包括有两个旋转辊，所述对象物装载在所述两个旋转辊之间进行旋转。 

另外，还具有能够对应于在所述旋转机构上装载的所述对象物的中心轴的轴向来容纳所述电路板的基准生成机构(基準出し機構)，由此使电路板 仅在与所述对象物的中心轴垂直方向上移动，就能够实现电路板的粘贴。 

此外，本发明的立体电路板的形成方法的特征在于，包括如下工序：将圆柱形状或者圆筒形状的对象物在中心轴为水平的状态下以能够旋转的方式进行保持，将一面有电路、另一面设置有粘接剂层的电路板切割为规定的大小，将该电路板装载在基准位置上，使该电路板吸附在移动装置上，使该移动装置移动，将所述电路板的粘接剂层的端部接合到所述对象物的表面，一边控制将所述电路板向所述对象物的表面按压的压力，一边使所述电路板水平移动，并且使所述对象物旋转，从而将所述电路板粘贴在所述对象物的表面上。 

具体地说，使用上述的立体电路板的形成装置，通过调整所述压力，从而控制间隙并将所述电路板粘贴到所述对象物的表面整周上，其中，所述间隙为粘贴后的该电路板的旋转轴向的侧边之间的距离。 

根据本发明，能够在难以保持垂直并进行搬送的电子设备用的辊的表面上正确地粘贴电路板，位置精度高，不发生重叠，且能够将间隙控制在最小限度内。 

附图说明

图1是示出本发明的立体电路板的形成装置的一个实施例的示意图。 

图2是示出图1的基准生成机构的示意图。 

具体实施方式

基于附图详细说明本发明的一个实施方式。在图1中以示意图示出本发明的立体电路板的形成装置的一个实施方式。在图2中以示意图示出图1的基准生成机构。 

本发明的立体电路板的形成装置具有：旋转机构10，其将圆柱形状或者圆筒形状的对象物1以中心轴为水平的状态进行保持，并使对象物1以中心轴为旋转轴进行旋转；保持机构20，其将电路板2保持为粘接剂层朝下，并将电路板2水平地进行搬送；控制机构30，其能够调节相对位置关系，使得所搬送的电路板2的粘接剂层与进行旋转的对象物1的表面接触，并且，能够将电路板2按压对象物1的表面的压力控制为恒定。 

电路板2容纳子基准生成机构40内。此外，电路板2根据所粘贴的对象物1的大小而预先切割为规定的尺寸。例如，在作为对象物1的辊的整个表面形成电路板2的情况下，对象物1的旋转轴方向上的电路板2的侧边长度与对象物1的旋转轴方向的长度相同。另外，与对象物1的圆周方向对应的电路板2的侧边长度与对象物1的圆周大致相同。但是，如后面所述，在切割精度上存在误差，另外，对象物1的形状也存在公差，由于这些能够被修正，无需使这些值严格一致。 

基准生成机构40具有被切割为规定尺寸的薄膜状的电路板2的支架(holder)的功能。基准生成机构40例如包括有树脂制的固定板41和可动板42。将被切割为规定尺寸的薄膜状的电路板2以电路面朝上(粘接剂层朝下)的状态设置于基准生成机构40上。关于在基准生成机构40的对位，通过可动板42向XY方向的成为固定式的基准板的固定板41按压薄膜状的电路板2，从而将其设置于正确的位置。 

切断后的薄膜状的电路板2既可一张一张地设置，也可集中多张设置。在集中多张设置的情况下，将能够重叠并容纳多张电路板2的储料容器(magazine)安装于基准生成机构40。 

设置于正确位置的薄膜状的电路板2由开有小孔的保持机构20对每一张通过真空吸引来吸附并搬送。具体地说，保持机构20包括：由具有能够进行真空吸引的小孔的树脂板或金属板构成的吸附板；与该孔相连通的真空吸引系统；使该吸附板和真空吸引系统上升或下降及在水平方向上移动的机构。 

保持结构20吸附薄膜状的电路板2后上升。 

在粘接剂层由加热产生粘接特性的粘接剂形成的情况下，使电路板2通过对其进行加热的加热机构。加热机构50能够采用公知的加热器等。由于活性条件根据粘接剂的种类而存在差异，所以根据所使用的粘接剂使加热器的加热温度及加热时间最适宜化来进行加热。加热温度在各粘接剂的活性温度范围内。 

此外，加热机构50除了能够采用对电路板2的粘接剂层进行加热的机构外，还能够采用通过对对象物1进行加热而在接合时对粘接剂层进行加热的机构。 

另外，在图示的方式中示出了粘接剂层由加热产生粘接特性的加热固化 型粘接剂形成的情况，但是，在粘接剂层由在常温下具有粘接特性的粘接剂形成，并在粘接剂层上粘贴保护薄膜的情况下，具有用于除去保护薄膜的除去机构。该除去机构也能够采用用于使保护薄膜剥离除去的公知的装置。 

也可以同时具有这些加热机构50和除去机构。 

然后，使保持机构20移动，并使电路板2移动到旋转机构10的上方，此时在该旋转机构10设置有由金属制或树脂制的辊形成的对象物1。根据需要，在该位置使保持机构20下降，并将电路板2按压到对象物1的表面，从而使电路板2的粘接剂层的端部(在对象物1的旋转轴方向伸长的侧边且前进方向前侧的端部)与其表面接合。但是，也可以仅通过水平移动完成该接合。 

旋转机构10具有能够使自由旋转的两根旋转辊相邻的结构。旋转辊能够采用金属制的辊。根据需要，也能够采用将橡胶等弹性材料粘贴于整周的辊。辊的两端由轴承等支撑并且辊能够旋转，并且，该辊能够随着对象物1的旋转而旋转。将对象物1装载在两根旋转辊之间，然后使保持机构20进行移动，使得薄膜状的电路板2的在旋转轴方向伸长的侧边和对象物1的旋转轴平行。除此之外，例如不需要在对象物1的两端形成电路板2的情况等，可以由轴承等支承该对象物1的两端部，并且该对象物1能够旋转。 

然后，吸附着薄膜状的电路板2的保持机构20水平移动，并且，从薄膜状的电路板2侧边开始，随着对象物1的旋转而粘贴到对象物1的表面整周。从而，在粘接剂层与对象物1之间不会卷入空气。另外，即使在长度、直径等方面对象物1的形状发生变化，保持机构20在不改变夹具、结构的情况下，能够将薄膜状的电路板2贴附到对象物1上。此外，可通过使用气体或者油压的机构进行贴附，使得粘接时的压力恒定。 

由于薄膜状的电路板2是在树脂薄膜之上形成铜等薄的导体而构成的结构，所以产生一定程度的伸展。在本发明中，由于是保持机构20所吸附的薄膜状的电路板2以卷绕的方式向对象物1粘贴的结构，所以通过控制机构30改变向对象物1按压电路板2的压力，从而使薄膜状的电路板2的伸展产生不同，其结果是，能够利用上述的压力控制贴附于对象物1的表面整周的薄膜状的电路板2的间隙(粘贴后的旋转轴方向的侧边之间的距离)。具体地说，求出被切割为规定的尺寸的薄膜状的电路板2的尺寸的偏差、对象物 1的直径偏差，并一边以保持在粘贴后所要求的间隙内的方式控制压力，一边进行卷绕，从而调整伸展。 

特别是，由于薄膜状的电路板2的切割精度的偏差、对象物1是金属制或树脂制的辊时的直径公差以及各批次(lot)间产生的制作上的偏差，而存在计算上的间隙不同的情况。但是，在本发明中，如上所述，控制机构30控制贴附时的压力，从而改变电路板2的伸展，能够将间隙控制在容许值以下的一定值。 

(实施例1) 

首先，如下制作电路板2。 

使用厚度为35μm的PET薄膜(东洋纺织株式会社制造、A4100)，在表面通过溅射法形成铜薄膜，然后，以电解铜电镀法形成铜层。对于电解铜电镀来说，在室温下使用硫酸铜浓度为90g/升、硫酸浓度为180g/升的电镀液，通过使阴极电流密度为2A/dm²，形成厚度为8μm的铜覆盖层。 

通过光刻抗蚀剂方式，在铜层表面粘贴干膜抗蚀剂(旭化成株式会社制造、AQ-1158)，使用规定的配线形状的掩模，在干膜抗蚀剂上进行曝光，并进行显影、蚀刻及干膜抗蚀剂的剥离。另外，在电路板的背侧层压使用在常温下具有粘接特性的粘接剂(大日本油墨株式会社制造、双面粘接带#8616)。然后，在粘接剂层粘贴了保护薄膜。 

通过模具切割如上获得的电路板2，使其旋转轴方向的侧边为50.3mm，与之垂直方向的侧边为350mm。切割后，放置在如图2所示的盒(cassette)40中。 

接下来，使用在图1中示出示意图的立体电路板的形成装置进行粘贴工序。该装置包括：真空吸附(vacuum：真空)升降机30(使用气缸的升降装置)、连接在该升降机上的吸附板20、加热器50、保护薄膜除去装置(对于粘贴于电路板的保护薄膜来说，在薄膜端部粘贴引导带(leader tape)，通过抓起剥离引导带，从而剥离保护薄膜的机构)、旋转装置10、以及旋转装置用加热器(未图示)。真空升降机30能够使吸附板20进行上升或下降移动以及使其从盒40向旋转装置10的方向水平移动。保护薄膜除去装置相邻于加热器50，设置于从盒40至旋转装置10的生产线上。此外，未使用加热器50。作为旋转装置10的旋转辊，使用分别在金属制辊表面添加了硅酮橡 胶(silicone gom)的、直径为40mm、长度为400mm的辊。 

在该旋转装置10的旋转辊之间装载作为对象物1的、直径为16mm、长度为350mm的由铝管形成的辊。 

此外，对于各电路板2及辊1，为了后述的测量，预先正确地测量尺寸。 

使吸附板20下降到容纳于盒40内的电路板2上，吸附电路板2。然后，使吸附板20上升并水平移动。在水平移动过程中，通过保护薄膜除去装置剥离除去覆盖电路板2的下侧的粘接剂层的保护薄膜。吸附板20的前进方向端部到达旋转装置上的辊1上时，吸附板20下降，直至由预先设定的压力按压辊1。粘接剂层的前进方向端部接触到辊1的表面后，使吸附板20水平移动时，辊1也随之旋转，在其整周粘贴了电路板2。 

根据电路板2的尺寸和辊1的直径计算电路板2的侧边间的间隙，理论值是0.20mm。 

然后，排出粘贴了电路板2的辊1，将新的辊1装载到旋转装置10上，粘贴时的压力如表1所示那样变化，对多个辊1粘贴电路板。 

根据所获得的立体电路板，对各种试料测量粘贴后的电路板2的侧边间的间隙。其测量结果表示在表1内。 

表1 

(实施例2) 

首先，如下制作电路板2。 

使用在厚度为38μm的聚酰亚胺薄膜上层叠厚度为8μm铜箔而构成的双层基板(住友金属矿山株式会社制造，S’perFlex)，通过光致抗蚀剂方式， 在铜层表面粘贴干膜抗蚀剂(旭化成株式会社制造，AQ-1158)，使用规定的配线形状的掩模，在干膜抗蚀剂上进行曝光，并进行显影、蚀刻及干膜抗蚀剂的剥离。另外，在电路板的背侧层压热压接型的粘接剂(ニツカン工業株式会社(日康工业株式会社)制造、SAFW)，进行暂时粘接。 

通过模具切割如上获得的电路板2，并设置在如图2所示的盒40内。 

接下来，与实施例1相同，使用在图1中示出示意图的立体电路板的形成装置进行粘贴工序。 

使用加热器50或者旋转装置用加热器(未图示)来代替保护薄膜除去装置。对于试料1及试料2，为使电路板2达到120℃，设定加热器温度，使吸附板20停止，由加热器50进行10秒钟的加热。另外，对于试料3及试料4，对旋转装置的旋转辊加热，使其表面温度为120℃，在该旋转辊上装载铝管制的辊1，进行粘贴。此外，对象物的辊1使用和实施例1相同的辊。 

根据电路板2的尺寸和辊1的直径计算电路板2的侧边间的间隙，理论值是0.20mm。 

根据所得到的立体电路板，对各试料测量粘贴后的电路板的侧边间的间隙。其测量结果表示在表2内。 

表2 

Claims (7)

1.一种立体电路板的形成装置，具有：

旋转机构，其将圆柱形状或者圆筒形状的对象物在中心轴为水平的状态下进行保持，并且，使对象物以该中心轴为旋转轴进行旋转；

保持机构，其将电路板保持为粘接剂层朝下，且将电路板水平地搬送；

控制机构，其能够调节该电路板相对于该对象物的相对位置关系，使得所搬送的所述电路板的粘接剂层与旋转的所述对象物的表面接触，并且，能够将所述电路板对所述对象物的表面按压的压力控制为恒定。

2.按照权利要求1所述的立体电路板的形成装置，其中，还具有用于除去覆盖所述电路板的粘接剂层的保护薄膜的除去机构。

3.按照权利要求1所述的立体电路板的形成装置，其中，还具有用于对所述电路板的粘接剂层或者所述对象物进行加热的加热机构。

4.按照权利要求1所述的立体电路板的形成装置，其中，所述旋转机构包括有两个旋转辊，所述对象物装载在所述两个旋转棍之间进行旋转。

5.按照权利要求1所述的立体电路板的形成装置，其中，还具有能够对应于在所述旋转机构上装载的所述对象物的中心轴的轴向来容纳所述电路板的基准生成机构。

6.一种立体电路板的形成方法，使用权利要求1至5中任一项所述的立体电路板的形成装置，通过调整所述压力，控制间隙而将所述电路板粘贴在所述对象物的表面整周上，其中，所述间隙为粘贴后的该电路板的旋转轴向的侧边之间的距离。

7.一种立体电路板的形成方法，将圆柱形状或者圆筒形状的对象物在中心轴为水平的状态下进行保持并使得该对象物能够旋转，将一面具有电路、在另一面设置有粘接剂层的电路板切割为规定的大小，将该电路板装载在基准位置上，使该电路板吸附于移动装置，使该移动装置移动，将所述电路板的粘接剂层的端部接合到所述对象物的表面，一边控制将所述电路板向所述对象物的表面按压的压力，一边使所述电路板水平移动，并且使所述对象物旋转，从而将所述电路板粘贴在所述对象物的表面上。

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