JP2001196792A - フレキシブル基板への電子部品の実装方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フレキシブル基板に対する電子部品の高速実
装を可能にすると共に、一面が既に実装済の基板の他面
へ電子部品を実装することも容易にすること。 【解決手段】 必要な程度の硬さを有する仮装着用治具
１に形成された複数個の凹部２内へ予め電子部品４をそ
れぞれ挿入して、各電子部品４の実装面となるべき面が
所定の平面上に揃うように仮装着する仮装着工程と、仮
装着の終わった仮装着用治具１をフレキシブル基板５の
面に向かって移動させて各電子部品４を一括して実質的
に同時にフレキシブル基板５の一面へ着座させる同時着
座工程と、着座した各電子部品４をフレキシブル基板５
上にハンダ付け等の方法によって固定する実装工程とか
らなるフレキシブル基板への電子部品の実装方法。複数
個の電子部品４を同時に低速でフレキシブル基板５上へ
着座させるので、個々に高速で着座させる場合のような
フレキシブル基板５の変形が生じない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、柔軟なフレキシブ
ルプリント配線基板（フレキシブル基板）に対して複数
個の電子部品を実装するための方法に係り、特にフレキ
シブル基板の両面に複数個の電子部品を高速で実装する
場合に好適な実装方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】フレキシブルプリント配線基板（フレキ
シブル基板）は変形可能であるため、狭くて複雑な形状
の隙間のような空間の中にでも挿入して装着することが
できることから、例えばデジタルカメラのような小型の
電子機器等において多く使用されるようになった。フレ
キシブル基板は剛性が乏しいので、その片面へコンデン
サや抵抗、ＩＣ等の電子部品を実装する場合は、フレキ
シブル基板を剛体等からなる平坦なバックアップ板の上
面に置いて変形しないように支持しながら、必要な電子
部品をフレキシブル基板上の所定の位置に載置し、ハン
ダ付けや接着等を行うことによって電子部品をフレキシ
ブル基板に固定している。

【０００３】電子部品の実装密度を高めて、フレキシブ
ル基板を用いる電子機器等を小型化するために、フレキ
シブル基板の片面（第１面）のみならず他の面（第２
面）にも電子部品を実装する場合において、仮に、既に
電子部品の実装が終わっている第１面側を前述のような
平坦なバックアップ板によって支持しながら、第２面上
へ新たな電子部品を載置しようとすると、実装済の第１
面には高低差のある大小さまざまな形状の電子部品が装
着されているために、フレキシブル基板自体、従って新
たに電子部品を実装すべき第２面は平坦ではなくなって
凹凸ができているから、その凹凸面上に第２面のための
電子部品を安定かつ正確に装着して必要な精度の実装を
行うことは不可能である。

【０００４】そこで、従来技術においては、フレキシブ
ル基板の第１面に実装された電子部品の形状に概ね合致
する形状の凹部（後述の図４に関する説明を参照）、或
いは開口部を有する特別のバックアップ板を使用して、
実装済の電子部品を凹部或いは開口部内へ受け入れて逃
がすことにより、実装された電子部品の周囲のフレキシ
ブル基板の第１面の残部を、バックアップ板の凹部或い
は開口部以外の平坦な面によって支持して、フレキシブ
ル基板の第２面の平面性を維持するという方法がとられ
ている。

【０００５】しかしながら、従来技術においてこのよう
に改良された方法でも、実装済の電子部品の形状に概ね
合わせて形成されたバックアップ板の凹部は、その底部
と電子部品との抵触による電子部品の突き上げと、それ
によって生じるフレキシブル基板の凹凸変形を避けるた
めに、電子部品の高さよりも若干深めに形成する必要が
あることから、凹部の底部と電子部品の頂部との間等に
は若干の遊隙が生じているし（図４参照）、電子部品の
形状に合わせて開口部を設けたバックアップ板では開口
部に底部がないために、いずれの場合も実装済の電子部
品はフレキシブル基板によって柔軟に支持されているだ
けであって、バックアップ板によって確実に支持されて
いる訳ではない。従って、このような状態のフレキシブ
ル基板の第２面に高速で電子部品を載置して実装しよう
とすると、フレキシブル基板が変形するために実装が困
難になるので、実装の速度を高めることができないこと
から実装に長時間を要する。

【０００６】他の従来技術として、第１面に電子部品が
実装されたフレキシブル基板の第２面に新たな電子部品
を実装するに当たって、実装済の第１面の電子部品の位
置を避けて（位置をずらして）、第１面に電子部品が実
装されていない部分の第２面にのみ第２面用の電子部品
を実装するという方法が行われているが、この方法では
第２面の電子部品の実装密度を高めることができないの
で、第１面のみに電子部品が実装された従来のフレキシ
ブル基板と大差のないものになってしまう。この場合で
も、フレキシブル基板自体、従って第２面の平面性を維
持することが困難であるために、第２面の実装の速度を
高めることができないことは前述の場合と概ね同様であ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術に
おける前述のような問題に対処して、柔軟なフレキシブ
ル基板に対して電子部品を高速で実装することが可能で
あって、実装に要する時間を短縮することができるよう
な、また、第１面に電子部品が既に実装されているフレ
キシブル基板の第２面へ新たに電子部品を実装する場合
にも、フレキシブル基板の凹凸変形の問題を生じること
がなく、同様に高速で電子部品を実装することができる
と共に、第２面において電子部品の実装密度を減じる必
要もないような、フレキシブル基板へ電子部品を実装す
るための改良された実装方法を提供することを目的とし
ている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記の課題を
解決するための手段として、特許請求の範囲の請求項１
に記載されたフレキシブル基板への電子部品の実装方法
を提供する。この実装方法においては、仮装着用治具の
凹部へ複数個の電子部品を挿入して各電子部品の実装面
となるべき面が所定の平面上に揃うように仮装着する仮
装着工程と、仮装着の終わった後に仮装着用治具をフレ
キシブル基板の面に向かって移動させて各電子部品を一
括して実質的に同時にフレキシブル基板の一面へ着座さ
せる同時着座工程と、着座した各電子部品をフレキシブ
ル基板上に固定して電気的にも接続する実装工程が順次
に実行される。

【０００９】この実装方法においては、複数個の電子部
品を予め仮装着用治具上に仮装着してから、一括して移
動させてフレキシブル基板上へ同時に着座させるので、
着座工程を低速で実行することによってフレキシブル基
板に変形を起こさせることがなく、フレキシブル基板の
平面性を維持して、電子部品を正確な位置に着座させる
ことができる。仮装着用治具への電子部品の仮装着は、
仮装着用治具が必要な程度に高い剛性（硬さ）を有する
ことから、機械によってきわめて高速で行うことができ
るので、電子部品の一括着座に多少時間がかかっても、
全工程を通じた所要時間が長くなることはない。

【００１０】この実装方法はフレキシブル基板の第１面
に対して最初に電子部品を実装するために利用すること
ができるだけでなく、第１面に既に電子部品が実装され
た後のフレキシブル基板の第２面に対して電子部品を実
装するために利用することもできる。また、仮装着用治
具は実装工程においても、そのまま各電子部品を支持す
るために利用することができる。それによって実装工程
における電子部品の位置ずれを確実に防止することがで
きると共に、仮装着用治具によって第１面の電子部品を
支持することにより、第２面への電子部品の実装が更に
容易になる。

【００１１】仮装着用治具の凹部へ電子部品を仮装着し
て確実に保持するためには、凹部の底部に負圧を作用さ
せてもよい。それによって電子部品を吸着して確実に凹
部内に拘束することができる。それと反対に、仮装着用
治具から電子部品を分離する場合には、凹部の底部を大
気に連通させることができるだけでなく、積極的に仮装
着用治具の凹部から電子部品を押し出すために、凹部に
高圧の空気のような流体を導入することもできる。

【００１２】実装工程においては、電子部品をフレキシ
ブル基板上に固定して電気的にも接続するために、フレ
キシブル基板の面上に例えばハンダペースト（微粒状の
ハンダとフラックスの混合物で、クリームハンダとも呼
ばれている。）や、接着剤等を予め印刷等の方法によっ
て施した後に、仮装着用治具によって各電子部品を一括
して同時に着座させるという手順をとることもできる。

【００１３】導電性の材料からなること等によって導電
性の構造を有する仮装着用治具を使用することにより、
電子部品を仮装着用治具の凹部内へ挿入した時に発生す
る静電気が仮装着用治具を通じて直ちに放電されて、静
電気の蓄積により高電圧で帯電することが防止されるの
で、帯電後の高圧放電によって、高電圧に弱い半導体や
コンデンサ等の電子部品が破損するのを予防することが
でき、不良製品の発生率を低下させることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の実装方法の好適な実施例
について、図１から図３を用いて説明する。この実装方
法の特徴は図１及び図２に示したような形状構造を有す
る剛体に近い仮装着用の治具１を用いる点にある。仮装
着用治具１の一面には、フレキシブル基板の一面へ実装
すべき複数個の電子部品４を、実装面となるべき面とは
反対側の面をそれぞれ頭として、緩やかな嵌合状態にお
いて挿入することができるように、電子部品４の形状に
合わせた様々な形状の凹部２が形成されている。各凹部
２の深さはそれぞれ、それらに挿入される電子部品４の
高さに応じて決められており、電子部品４が凹部２内へ
挿入された結果として、各電子部品４の実装面となるべ
き面が、仮装着用治具１の凹部２が開口している表面よ
りも所定の僅かな距離だけ突出して、電子部品４の実装
面となるべき面が全て同じ仮想の平面上に並ぶように設
定される。

【００１５】３は、仮装着用治具１に形成された各凹部
２の底部に連通するように穿孔されている小径の吸引孔
であって、各吸引孔３は図示しないホース等の導管によ
って真空ポンプのような共通の負圧源に接続されてお
り、電子部品４が凹部２内へ挿入されたときに電子部品
４の実装面となるべき面とは反対側の面に負圧を作用さ
せて、電子部品４を凹部２の底部に向かって吸引し、そ
の面を各凹部２の底面に接触させることにより、電子部
品４が凹部２内に確実に拘束されると共に、実装面とな
るべき面が一定の平面に揃うようになっている。

【００１６】仮装着用治具１は、電子部品４を凹部２内
へ挿入するときに摩擦によって発生する静電気による帯
電を防止して電子部品４を保護するために、例えば、カ
ーボン繊維を混入した導電性のある熱硬化性の樹脂や、
アルミニウムのような金属材料等から、型成形のような
方法によって簡単にかつ安価に大量生産することができ
る。もっとも、仮装着用治具１は必ずしもそのような導
電性のある硬質の材料のみによって製造されるとは限ら
ず、帯電防止のための適当な手段が講じられているもの
であれば、熱可塑性樹脂とか、やや硬質の耐熱性ゴム、
積層紙、或いは木材等から製作することもできる。

【００１７】本発明の実装方法を実施する工程は、最初
にこのような仮装着用治具１を用意して、仮装着用治具
１に形成された複数個の凹部２内へ電子部品４を挿入す
ることによって、仮装着用治具１に電子部品４を仮装着
する作業から始まる。従来のようにフレキシブル基板上
に多数の電子部品４を１個ずつ並べて載置するとか、フ
レキシブル基板上に１個ずつ直接に実装して行くのとは
違って、剛体に近いしっかりとした仮装着用治具１の凹
部２へ電子部品４を挿入するという作業はきわめて容易
であり、機械によって行う作業としても適している。ま
た、電子部品４の挿入によって仮装着用治具１が変形し
て凹部２の位置がずれるというような心配がないことか
ら、仮装着の速度を非常に高めることが可能である。仮
装着用治具１に対する電子部品４の仮装着は勿論人手に
よっても行うことができるが、機械を用いて自動的に、
しかも非常に高い速度で行うようにすれば、本発明の優
れた効果を最大限度まで引き出すことができる。

【００１８】１枚の仮装着用治具１へ必要な全ての電子
部品４を仮装着する工程が終了すると、直ちに図３に示
すように仮装着用治具１を上下裏返しにして、平坦な面
をなすように支持されているフレキシブル基板５の上へ
移動させる。このように上下反転させても、電子部品４
は吸引孔３に作用する負圧によって仮装着用治具１の凹
部２内に吸着されているから、凹部２から抜け落ちる恐
れはなく、全ての電子部品４の実装面となるべき面は依
然として仮想の一平面上に並んでいる。そこで仮装着用
治具１を下降させて、各電子部品４の実装面となるべき
面をフレキシブル基板５上の所定の位置へ同時に接触さ
せて着座させる。

【００１９】このように、仮装着用治具１上に仮装着さ
れた全ての電子部品４の実装面となるべき面を仮想の一
平面上に揃えた上で、同時にフレキシブル基板５上の面
に着座させるので、電子部品４を１個ずつフレキシブル
基板５に接触させるときのように、フレキシブル基板５
が部分的に大きく変形するという恐れがない。また、必
要な硬さ（剛性）を有する仮装着用治具１への電子部品
４の仮装着は機械などによってきわめて高速で行うこと
ができることから、電子部品４を仮装着した仮装着用治
具１の移動速度と、それらの各電子部品４の実装面とな
るべき面とフレキシブル基板５の面との接触速度を十分
に低くすることができるので、この点からも、電子部品
４の着座によって生じるフレキシブル基板５の部分的な
変形が少なくなる。

【００２０】フレキシブル基板５上へ同時に接触、着座
した電子部品４のハンダ付けや接着等による固定は、全
ての電子部品４について同時に一括して行うことができ
る。勿論、部分的に分けて固定して行く形で実装工程を
実行してもよい。実装工程において各電子部品４がフレ
キシブル基板５上に固定されるまでの間は、仮装着用治
具１によって各電子部品４を着座位置に保持し続けるこ
とも可能である。このような多数の電子部品４の一括実
装方法は、例えば、微粒状のハンダをフラックスに混入
したハンダペースト（クリームハンダ）を予めフレキシ
ブル基板５上の必要な位置に印刷しておき、仮装着用治
具１によって全ての電子部品４を同時にフレキシブル基
板５上に着座させている状態で、前述のハンダを加熱し
て溶融させることにより、全ての電子部品４を一挙に、
或いは順次にフレキシブル基板５に固定して、それと同
時に電気的にも接続を完了することができる。

【００２１】ハンダ付けによらないで、他の方法、例え
ば接着によって電子部品４をフレキシブル基板５上の着
座位置に固定する場合には、ハンダペーストの代わりに
粘液状の接着剤を予めフレキシブル基板５上へ塗布又は
印刷しておいて、その上に電子部品４を着座させるよう
にすればよい。この場合も、必要な部分全体を加熱する
ことにより接着剤を硬化させて、その部分にある全ての
電子部品４を同時にフレキシブル基板５上に固定するこ
とができる。

【００２２】いずれにしても、仮装着用治具１上に仮装
着された全ての電子部品４をフレキシブル基板５の所定
の位置へ移動させて着座させた後は、仮装着用治具１に
よって各電子部品４を支持したままでハンダ付けや接着
等によって固定する実装工程まで進み、実装が終わった
後に電子部品４から仮装着用治具１を引き離してもよい
し、仮装着用治具１から電子部品４を分離させて着座位
置に残した状態で実装工程へ進んでもよい。それらのい
ずれをとる場合でも、仮装着用治具１を持ち上げてフレ
キシブル基板５から引き離すことによって、全ての電子
部品４を同時に仮装着用治具１から分離させることがで
きる。この時は、吸引孔３による凹部２内への負圧の供
給を停止して、凹部２内を大気に連通させるか、或いは
積極的に吸引孔３によって加圧された空気等の高圧流体
を凹部２内へ供給することによって、仮装着用治具１と
全ての電子部品４を同時に、且つ円滑に分離させること
ができる。

【００２３】ここで本発明の実施形態と比較するため
に、前述の従来技術について図４を用いて更に詳細に説
明する。図４においても図１ないし図３に示した本発明
の実施例と実質的に同じ部分については同じ参照符号を
使用している。従来技術においては、フレキシブル基板
５の下面となっている第１面に先に幾つかの電子部品４
が実装された後に、図４に示すように、それらの電子部
品４がバックアップ板６に予め各電子部品４に合わせて
形成されている凹部７内へ挿入される。それによってフ
レキシブル基板５の平面性は一応確保される。この状態
でフレキシブル基板５の第２面である上面へ電子部品４
を１個ずつ静かに載置して実装する。図４に示す従来例
においては、第２面に実装される電子部品４の位置は、
第１面に実装された電子部品４の位置を避けて選定され
るので、第２面においては実装密度が低くなり、少数の
電子部品４を実装することができるにすぎない。

【００２４】図４に示す従来例では、バックアップ板６
による電子部品４の突き上げを防止するために、フレキ
シブル基板５の第１面に実装された電子部品４の実装面
とは反対側の面と、バックアップ板６の凹部７の底面と
の間に若干の隙間が形成されるように、凹部７の深さは
電子部品４の高さよりも多少大きくなっているから、各
電子部品４はバックアップ板６によって完全には支持さ
れていない。このような支持状態では、フレキシブル基
板５の第２面（上面）へ電子部品４を載置しただけでも
フレキシブル基板５が部分的に変形するので、少なくと
も第２面における電子部品４の実装速度を高めることは
困難であり、実装に長い時間を要するという問題が生じ
る。このような従来技術の問題は前述のように本発明を
実施することによって確実に解消する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実装方法に用いる仮装着用治具の一例
と、その一部に仮装着された電子部品を示す断面図であ
る。

【図２】図１に示す仮装着用治具と電子部品の斜視図で
ある。

【図３】第１面に電子部品を実装された後のフレキシブ
ル基板の第２面に対して本発明の方法によって電子部品
を実装する場合の途中の段階を示す断面図である。

【図４】従来技術を例示する断面図である。

【符号の説明】

１…仮装着用治具 ２…仮装着用治具に形成された凹部 ３…仮装着用治具の凹部に設けられた吸引孔 ４…電子部品 ５…フレキシブル基板（フレキシブルプリント配線基
板） ６…バックアップ板 ７…バックアップ板に形成された凹部

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 必要な硬さを有する仮装着用治具に形成
   された複数個の凹部へ予め電子部品をそれぞれ挿入して
   各電子部品の実装面となるべき面が所定の平面上に揃う
   ように仮装着する仮装着工程と、仮装着の終わった仮装
   着用治具をフレキシブル基板の面に向かって移動させて
   各電子部品を一括して実質的に同時にフレキシブル基板
   の一面へ着座させる同時着座工程と、着座した各電子部
   品をフレキシブル基板上に固定する実装工程とからなる
   フレキシブル基板への電子部品の実装方法。
2. 【請求項２】 実装工程においても、仮装着用治具がそ
   のまま各電子部品を支持するために利用される請求項１
   に記載されたフレキシブル基板への電子部品の実装方
   法。
3. 【請求項３】 フレキシブル基板の第１面に対して最初
   に電子部品を実装するために実施される請求項１又は２
   に記載されたフレキシブル基板への電子部品の実装方
   法。
4. 【請求項４】 第１面に既に電子部品が実装された後の
   フレキシブル基板の第２面に対して電子部品を実装する
   ために実施される請求項１又は２に記載されたフレキシ
   ブル基板への電子部品の実装方法。
5. 【請求項５】 第１面に対して電子部品を実装するとき
   に仮装着用治具が使用された場合に、第１面の仮装着用
   治具がそのまま、第２面に対して他の電子部品を実装す
   るときにも第１面に実装された電子部品を支持するため
   に利用される請求項４に記載されたフレキシブル基板へ
   の電子部品の実装方法。
6. 【請求項６】 仮装着用治具の凹部内に電子部品を保持
   するために仮装着用治具の凹部の底部に負圧を作用させ
   る請求項１ないし５のいずれかに記載されたフレキシブ
   ル基板への電子部品の実装方法。
7. 【請求項７】 仮装着用治具の凹部から電子部品を押し
   出すために仮装着用治具の凹部の底部に高圧の流体を作
   用させる請求項１ないし６のいずれかに記載されたフレ
   キシブル基板への電子部品の実装方法。
8. 【請求項８】 予めフレキシブル基板の面上に電子部品
   を固定するための手段を施した後に、仮装着用治具によ
   って各電子部品を同時に着座させる請求項１ないし７の
   いずれかに記載されたフレキシブル基板への電子部品の
   実装方法。
9. 【請求項９】 仮装着用治具が導電性の構造を有するこ
   とによって、静電気による帯電が防止される請求項１な
   いし８のいずれかに記載されたフレキシブル基板への電
   子部品の実装方法。