JP2006066524A - 基板搬送用治具 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板へのダメージを抑制することができる基板搬送用治具を提供すること。
【解決手段】
本発明にかかる基板搬送用治具１００は、電子部品の実装領域２０６を有する基板２００を粘着材１０２で基体１０１の平坦面に固定して搬送した後、前記基板２００を前記基体１０１より取り外し可能とされた基板搬送用治具１００であって、前記基板１０１の前記実装領域２０６の裏面は、前記基体１０１と固定されないようにするものである。
【選択図】 図４

Description

この発明は、基板搬送用治具に関し、特に、電子部品の実装領域を有する基板を固定した後、取り外し可能とされた基板搬送用治具に関する。

通常、フレキシブル基板（ＦＰＣ：Flexible Printed Circuit）などの基板実装面には、複数の電子部品が表面実装技術（ＳＭＴ：Surface Mounting Technology）を用いて実装される。例えば、ＦＰＣを電子部品実装工程（クリーム半田印刷工程、電子部品搭載工程、リフロー工程などを含む。）において搬送する際、基板搬送用治具を用いる。該治具の基体の平坦面にＦＰＣ実装面の裏面を対向させて載置し、ＦＰＣの端の数箇所を片面テープで上記平坦面に固定する方法が採用されてきた。

また、液状粘着剤を基板搬送用治具の基体の平坦面に直接塗布又は噴霧定着させ、その粘着剤上にＦＰＣを固定する方法も利用されている（特許文献１参照。）。しかし、これらの固定方法は、ＦＰＣの固定（取り付けおよび取り外し）に手間がかかり作業性が悪いとともに、ＦＰＣ実装面に粘着剤が接触・残留するという難点が認められる。

そこで、例えば、特許文献２には、ＦＰＣ固定用粘着シートを用いる方法が開示されている。この方法は、基材の両面に適度な弱粘着性を有する粘着剤層が形成されたＦＰＣ固定用粘着シートを用い、該シートを基板搬送用治具の平坦面の基体全面または所定位置に配設し、該シート上にＦＰＣ実装面の裏面を載置して固定するものである。
特開２００２−３７４０６２号公報 特開２００３−２４３８１９号公報

より小さいスペースで、より高密度の実装を行う実装方法として、ＩＣチップをＦＰＣ上に直接実装するＣＯＦ（Chip On Film）が実用化されている。この実装方法として、接着剤中に導電粒子を配合した異方性導電接着材を用いる方法が知られている。この方法では、ＦＰＣの接続端子上に異方性導電接着材を配設し、その上にＩＣチップの実装端子とＦＰＣの接続端子とを位置合わせした状態でＩＣチップを載置し、押圧するとともに加熱する。これにより、ＦＰＣとＩＣチップとは熱硬化した異方性導電接着材によって固着されるとともに、接続端子と実装端子とは異方性導電接着材中に含まれる導電粒子を介して導通する。

上述のように、ＩＣチップは異方性導電接着材を用いてＦＰＣ上に実装される。一方、種々の抵抗やコンデンサ等のチップ部品は、クリーム半田を用いてＦＰＣ上に実装される。したがって、ＦＰＣ上にＩＣチップが実装された状態で基板搬送用治具に固定され、チップ部品の実装が行われる。

その後、ＩＣチップ及びチップ部品などの電子部品が実装されたＦＰＣは、基板搬送用治具の基体から取り外される。例えば、図７に示すように、ＦＰＣ２０は、基板搬送用治具１０の基体１１の平坦面上に粘着材１２を用いて固定されている。チップ部品２５の実装後、ＦＰＣ２０を基体１１から取り外す際、基体１１とＦＰＣ２０の間にピンセットなどの取り外し治具を滑り込ませて、ＦＰＣ２０の一部を挟み、引き剥がすことによって、ＦＰＣ２０の取り外しを行っていた。

このとき、例えば、実装されたＩＣチップ２４の角部を起点としてＦＰＣ２０が折り曲げられると、ＦＰＣ２０にストレスがかかってしまう。これによって、実装されたＩＣチップ２４の実装端子とＦＰＣ２０の接続端子の接続部分が剥離してしまうという問題があった。特に、異方性導電接着材で実装されているＩＣチップ２４の接続部分は、ファインピッチな配線が形成されているため、ダメージを受けやすい。また、異方性導電接着材は半田と比較すると接着力が弱いために、ストレスがかかると剥離してしまう可能性が高かった。

本発明は、このような事情を背景としてなされたものであり、基板へのダメージを抑制することができる基板搬送用治具を提供することを目的とする。

本発明にかかる基板搬送用治具は、電子部品の実装領域を有する基板を粘着材で基体の平坦面に固定して搬送した後、前記基板を前記基体より取り外し可能とされた基板搬送用治具であって、前記基板の前記実装領域の裏面は、前記基体と固定されていないことを特徴とするものである。これによって、取り外しの際に生じる基板へのダメージを抑制することができる。

また、前記基体の平坦面上の、前記基板の前記実装領域の裏面に対向する位置を除いた部分に、前記粘着材が配設されている。これによって、基板の取り外しの際に生じる基板へのダメージを抑制することができ、また、安定的に基板を保持することができる。

前記基体の平坦面上の、前記基板の前記実装領域の裏面に対向する位置に、前記基板を平坦に保持するための基板支持部が設けられていることが好ましい。これによって、基板の取り外しの際に生じる基板へのダメージを抑制することができ、また、基板を平坦に保つことができるため、電子部品の実装をより安定的に行うことが可能である。

本発明にかかる基板搬送用治具は、前記実装領域に実装される電子部品が、ＩＣチップであるときに特に有効である。また、前記基板が、フレキシブル基板であるときに特に有効である。

本発明により、基板へのダメージを抑制することができる基板搬送用治具を提供することができる。

以下に、本発明を適用可能な実施の形態が説明される。以下の説明は、本発明の実施形態を説明するものであり、本発明が以下の実施形態に限定されるものではない。

本発明の実施形態について、図１を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る基板搬送用治具の構成を示す図である。図１（ａ）は基板搬送用治具１００の模式的平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ切断線による断面図である。図１（ｃ）は、図１（ｂ）と異なる構成を有する基板搬送用治具１００のＡ−Ａ切断線による断面図である。

図１において、基板搬送用治具１００は、例えばアルミ等の金属で形成された平板状の基体１０１の表面上に、粘着材１０２を備える。粘着材１０２は、例えば、耐熱性を有する両面粘着テープを用いることができる。粘着材１０２として上記両面テープを用いることで、後述のフレキシブル基板の裏面と基体１０１とを上記両面粘着テープの粘着力で確実に固定することができる。

なお、粘着材１０２として、例えば、フレキシブル基板の取り付けおよび取り外しが容易となるように工夫された特開２００３−２４３８１９号公報に記載のＦＰＣ固定用粘着シートを用いることが、より好ましい。このＦＰＣ固定用粘着シートは、アルキル基の炭素数が４〜１４の（メタ）アクリル酸アルキルエステルを単量体主成分とし且つ分子ないに官能基を含有しているアクリル系ポリマーと、アルミニウム系架橋剤とからなる粘着剤層が、基材の両面に形成されているものである。このＦＰＣ固定用粘着シートは、特にフレキシブル基板に対する粘着性や剥離性を保持しつつ、剥離後には粘着剤成分がフレキシブル基板に残存せず、しかも、電子部品の実装時のリフロー工程などの加熱工程を経ても粘着性及び剥離性が優れている。

この粘着材１０２には、後述するフレキシブル基板２００のＩＣチップ２０４及びチップ部品２０５が実装される実装領域の裏面に対向する位置に穴１０４が設けられている。穴１０４の配置、フレキシブル基板２００の取り外し方法については後述する。また、粘着材１０２に設けられた穴１０４とフレキシブル基板２００の実装領域の裏面とが対向するようにフレキシブル基板２００を固定する。粘着材１０２に設けられた穴１０４は、図１（ｂ）に示すように粘着材１０２を貫通するように設けてもよいし、あるいは図１（ｃ）に示すように粘着材１０２の表面上に形成された凹部であってもよい。

位置決め部１０３は、後述のフレキシブル基板２００を基体１０１上の所定位置に位置決めする部材であり、図１に示すように、例えば基体１０１表面に２個配設される。この位置決め部１０３は、フレキシブル基板の形状に応じて、個数、配置が変更される。なお、図１では両位置決め部１０３はフレキシブル基板の特定辺に平行に配設されているが、対角線上に配設されてもよい。

次に、フレキシブル基板の構成を説明する。ここでは、ＩＣチップ２０４がフレキシブル基板２００上に実装されているＣＯＦ（Chip On Film）を例として説明する。図２は、フレキシブル基板２００の平面図である。ここでは、基板搬送用治具１００に取り付ける前の、ＩＣチップ２０４が実装されている状態のフレキシブル基板２００について図示している。

図２に示すように、フレキシブル基板２００上の実装領域２０６ａにはＩＣチップ２０４が実装されている。さらにフレキシブル基板２００の上には、後の工程で抵抗やコンデンサなどのチップ部品を実装するための実装領域２０６ｂが複数設けられている。ここで、チップ部品及びＩＣチップ２０４をまとめて電子部品と呼ぶ。したがって、実装領域２０６ａ及び実装領域２０６ｂが電子部品の実装領域２０６となる。電子部品の実装領域２０６は、それぞれに実装される電子部品よりも大きい領域であり、例えば、電子部品よりも１ｍｍ程度大きい領域とすることができる。すなわち、電子部品の実装精度に応じたマージンを取るため、実装領域２０６を電子部品よりも１ｍｍ大きい領域としている。

フレキシブル基板２００の実装面に設けられたチップ部品を実装するための実装領域２０６ｂは、フレキシブル基板２００に配線された電極線（不図示）と接続されている。また、この実装領域２０６ｂには接続パッド（不図示）が設けられており、後の工程でチップ部品をフレキシブル基板２００の電極線と電気的に接続するためのクリーム半田が接続パッド上に塗布されるようになっている。また、フレキシブル基板２００には、図１で示される基板搬送用治具１００の位置決め部１０３の位置に対応して、位置決め穴２０３が設けられている。

ここで、ＩＣチップ２０４とフレキシブル基板２００の接続について図３を参照して説明する。図３は、ＩＣチップ２０４とフレキシブル基板２００との接続部分の断面図である。図３に示すように、ＩＣチップ２０４とフレキシブル基板２００との接続には、例えば、接着剤中に導電粒子を配合した異方性導電接着材を利用して接続する方法を用いる。まず、フレキシブル基板２００上のＩＣチップ２０４の実装領域２０６ａに異方性導電接着材３００を配設する。

その上にＩＣチップ２０４の実装端子２０２とフレキシブル基板２００の接続端子２０１とを位置合わせした状態でＩＣチップ２０４を載置し、押圧するとともに加熱する。これにより、フレキシブル基板２００とＩＣチップ２０４とは熱硬化した異方性導電接着材３００によって固着されるとともに、フレキシブル基板２００の上面に設けられた接続端子２０１とＩＣチップ２０４の下面に設けられた実装端子２０２とは、異方性導電接着材３００中に含まれる導電粒子を介して導通する。

なお、フレキシブル基板２００の裏面には、補強板が取り付けられていてもよい。

次に、フレキシブル基板２００を基板搬送用治具１００に取り付けた状態について、図４、図５を参照して説明する。図４では、フレキシブル基板２００で隠れた部分を破線で示している。図４（ａ）は、フレキシブル基板２００を基板搬送用治具１００に取り付けた状態を示す平面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ−Ａ切断線による断面図である。図４（ｃ）は、図４（ｂ）と異なる構成を有する基板搬送用治具１００にフレキシブル基板２００を取り付けた状態を示すＡ−Ａ切断線による断面図である。図５は、フレキシブル基板２００を取り外すときの状態を示す図である。

図４において、位置決め部１０３に位置決め穴２０３をはめ合わせることにより、フレキシブル基板２００が所定の位置に配置される。また、粘着材１０２は、基体１０１の平坦面上にフレキシブル基板２００が確実に固定されるようにフレキシブル基板２００の裏面の、電子部品の実装領域２０６に対向する位置を除いた部分の略全面に接するように配置されることが好ましい。基板搬送用治具１００にフレキシブル基板２００裏面が粘着される面積を広くすることができるため、浮きや撓みの発生が抑えられて実装品質を向上することができる。

なお、粘着材１０２は、フレキシブル基板２００の実装面の裏面の一部に接するように配置されていてもよい。その際、フレキシブル基板２００と粘着材１０２との貼着面積を考慮して、最適な粘着力が得られるようにすると安定的かつ効率的に、電子部品の実装を行うことができる。

粘着材１０２には、フレキシブル基板２００の電子部品の実装領域２０６に対向する位置に穴１０４が設けられている。チップ部品２０５の実装領域２０６ｂにチップ部品２０５を実装した後、フレキシブル基板２００は、取り外し用治具（不図示）を用いて取り外される。このとき、取り外し用治具でフレキシブル基板の一部を挟んで引き剥がすように取り外しを行う。

特に、ＩＣチップ２０４の接続部は、異方性導電接着材を用いて接続されている。例えば、異方性導電接着材の引き剥がし強度は５００ｇ／ｃｍであるのに対し、半田の引き剥がし強度は１．５ｋｇ／ｃｍである。したがって、異方性導電接着材で接続されているＩＣチップ２０４は他のチップ部品２０５と比較すると、ストレスがかかると剥離してしまう可能性が高い。よって、少なくともＩＣチップ２０４を実装する実装領域２０６ａの裏面と対向する位置の粘着材１０２には穴１０４を設けることが好ましい。もちろん、チップ部品２０５を実装する実装領域２０６ｂに対向する位置の粘着材１０２に穴１０４を設けてもよい。

図４（ｂ）に示すように、本発明では、フレキシブル基板２００のチップ部品２０５及びＩＣチップ２０４が実装されている実装領域２０６の裏面と対向する粘着材１０２には、穴１０４が設けられている。そのため、その穴１０４の部分においては、フレキシブル基板２００と基体１０１とは固定されていない。したがって、図５に示すようにＩＣチップ２０４及びチップ部品２０５の角部においてフレキシブル基板２００にストレスがかかることがなく、剥離の発生を抑制することができる。フレキシブル基板２００へのダメージを抑制し、フレキシブル基板２００の取り外しを行うことができる。

チップ部品２０５を実装する際、例えば、クリーム半田印刷工程において、フレキシブル基板２００の実装面のチップ部品２０５の実装領域２０６ｂにメタルマスクを介して、クリーム半田を印刷する。このとき、フレキシブル基板２００の実装面が平坦に保持されていると、効率的に安定して印刷を行うことができる。

そして、その後、自動実装機により、チップ部品２０５が実装領域２０６ｂのそれぞれに対し、画像認識により実装位置等を確認しながら実装される。この際も、フレキシブル基板２００が平坦に保持されていると、確実に画像認識がなされ、効率的に安定してチップ部品２０５を実装することができる。なお、クリーム半田に熱を加えた後の半田付不良が低減できる。

したがって、より安定的に効率よくチップ部品２０５の実装を行うために、実装領域２０６においてフレキシブル基板２００を平坦に保つほうが好ましい。そのため、図４（ｃ）に示すように、粘着材１０２の穴１０４の部分に粘着材１０２と同じ厚みで、かつ、粘着性を有しない基板支持部４００を設けることが好ましい。すなわち、粘着材１０２に穴１０４を設けなくても粘着材１０２の実装領域に対応する位置において粘着性を有しなければよい。これによって、取り外しの際にかかるフレキシブル基板２００へのダメージを抑制し、かつ、フレキシブル基板２００へのチップ部品２０５の実装を安定的に効率よく行うことができる。

また、粘着材１０２を基板搬送用治具１００に残したまま、フレキシブル基板２００だけを剥がすことができるため、粘着材１０２を繰り返し使用することができ、生産性が向上する。

本実施の形態では、穴１０４が貫通孔の場合について説明したが、粘着材１０２に凹部を形成してもよい。この場合も上述したように、凹部ではフレキシブル基板２００と基体１０１は固定されないので、フレキシブル基板２００の取り外しの際に生じるストレスを抑制することができる。これによって、フレキシブル基板２００へのダメージを軽減することができる。

本実施形態における、電子部品が実装されたフレキシブル基板の取り外し方法について図６を参照して説明する。まず、ＩＣチップ２０４を有するフレキシブル基板２００に設けられている位置決め穴２０３と基板搬送用治具１００の位置決め部１０３とをはめ合わせ、フレキシブル基板２００を所定の位置に位置決めをする（ステップＳ１０１）。このとき、フレキシブル基板２００の電子部品の実装領域の裏面と粘着材１０２に設けられている穴１０４とが対向するように、フレキシブル基板２００を配置する。

次に、基板搬送用治具１００の平坦面に粘着材１０２を介して、フレキシブル基板２００を基体１０１に貼り付け、固定する（ステップＳ１０２）。そして、フレキシブル基板２００が基板搬送用治具１００の基体１０１に固定された状態で、チップ部品２０５の実装を行う。まず、フレキシブル基板２００の実装面に設けられたチップ部品２０５の実装領域２０６ｂに、メタルマスクを介してクリーム半田を自動印刷する（ステップＳ１０３）。さらに、その後、クリーム半田が印刷された部分にチップ部品２０５を載置する（ステップＳ１０４）。この状態で、基板搬送用治具１００をリフロー炉に送り、熱風及び／または赤外線により加熱されてチップ部品２０５の半田付けを行う（ステップＳ１０５）。

そして、チップ部品２０５の実装が終わったフレキシブル基板２００を基板搬送用治具１００の基体１０１から取り外す（ステップＳ１０６）。まず、取り外し治具を用いて、フレキシブル基板２００の端部を挟む。そして、取り外し治具で挟んだ状態で引き剥がすようにして、フレキシブル基板２００を基板搬送用治具１００から取り外すことができる。このとき、電子部品の実装領域２０６の裏面には粘着材１０２がないため、フレキシブル基板２００の電子部品との接続部においてストレスがかかることなく、フレキシブル基板２００の取り外しを行うことができる。

本実施形態にかかる基板搬送用治具の構成を示す模式図である。 フレキシブル基板の構成を示す模式図である。 ＩＣチップ２４とフレキシブル基板２００との接続部の断面図である。 フレキシブル基板を本実施形態にかかる基板搬送用治具に取り付けた状態を示す模式図である。 本実施形態にかかる基板搬送用治具からフレキシブル基板を取り外すときの状態を示す図である。 フレキシブル基板の搬送方法を示すフローチャートである。 従来の基板搬送用治具からフレキシブル基板を取り外すときの状態を示す図である。

符号の説明

１００ 基板搬送用治具
１０１ 基体
１０２ 粘着材
１０３ 位置決め部
１０４ 穴
２００ フレキシブル基板
２０１ 接続端子
２０２ 実装端子
２０３ 位置決め穴
２０４ ＩＣチップ
２０５ チップ部品
３００ 異方性導電接着材
４００ 基板支持部

Claims (5)

1. 電子部品の実装領域を有する基板を粘着材で基体の平坦面に固定して搬送した後、前記基板を前記基体より取り外し可能とされた基板搬送用治具であって、
   前記基板の前記実装領域の裏面は、前記基体と固定されていないことを特徴とする基板搬送用治具。
2. 前記基体の平坦面上の、前記基板の前記実装領域の裏面に対向する位置を除いた部分に、前記粘着材が配設されている請求項１に記載の基板搬送用治具。
3. 前記基体の平坦面上の、前記基板の前記実装領域の裏面に対向する位置に、前記基板を平坦に保持するための基板支持部が設けられている請求項１または２に記載の基板搬送用治具。
4. 前記実装領域に実装される電子部品はＩＣチップである請求項１、２または３に記載の基板搬送用治具。
5. 前記基板は、フレキシブル基板である請求項１、２、３、または４に記載の基板搬送用治具。

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