JP2009218466A - シートラミネーター及びラミネート方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フレキシブル配線板と補強板との位置ズレ量をより少なくすることができる、シートラミネーターとそれを用いたラミネート方法を提供をする。
【解決手段】それぞれの一端に接触板５，６を有し、少なくとも一方が加熱可能で且つ外部の回転装置により回転され得、他方が自由回転可能である一対のラミロール１，２と、前記他方のラミロールに、前記一対のラミロールによって構成される平面に対して平行な方向に荷重を掛け得る加圧部３と、を備えたシートラミネーターにおいて、前記接触板間にスペーサー７を設けたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体等の素子を搭載する補強板付きフレキシブル配線板を製造するためのシートラミネーターとそれを用いたラミネート方法に関する。

半導体などのチップを含む半導体装置において、その小型化・薄型化を計るために、リードフレームなどに代わって樹脂上に銅配線を形成したフレキシブル配線板が使用されている。このフレキシブル配線板は柔軟性が高いため、金属製、又は樹脂製の補強板を貼り合わせて用いられる場合がある。

ところで、フレキシブル配線板は、半導体素子を実装できるように単列状あるいは格子状等に配線が配置され、繋げられてコイル状になっている。この状態のままでは、従来の所定長さに揃えられた主にリードフレームを使用する前提の貼り合わせ装置を用いてフレキシブル配線板に補強板を貼り合わせることはできない。従って、フレキシブル配線板を、各ユニット毎の所定の形状（多くは、正方形、長方形など）に切り揃え、これを用いて補強板との貼り合わせを行わなければならない。

また、半導体装置の組立工程におけるチップマウント、ワイヤーボンディング、樹脂封止などでは、プリント配線板との相対位置精度が要求されるため、フレキシブル配線板と補強板とを貼り付ける際に、精度が必要とされ、その結果、貼り合わせ装置には画像認識装置も組み込むことが必要となり、比較的高価なものとならざるを得なかった。

こうした問題を解決するものとして特許文献１に、 従来のような高額な投資を必要とすることなく、容易にフレキシブル配線板と補強板とを貼り合わせる方法が開示されている。
この方法は、裏面側に接着剤層を有するコイル状に形成されたフレキシブル配線板を、前記接着剤層を介して、樹脂または金属と樹脂の複合体からなる補強板を位置精度良く貼り付けて固定する補強板付きフレキシブル配線板の製造方法において、前記補強板とフレキシブル配線板とを、位置決め手段を介してジグに重ねた状態で仮固定して、該仮固定の状態を維持しながらシートラミネーター等で圧着するものである。

より具体的には、配線面に保護フィルムが設けられ、その反対側の面に接着剤層を有するコイル状に形成されたフレキシブル配線板を、接着剤層を介して補強板に位置精度良く貼り付けて固定するために、前記フレキシブル配線板と補強板と補強板固定用ジグとを、これらのガイドホールと位置決め用ジグの位置決めピントを用いて重ねた状態で仮固定して、その後に位置決め用ジグのみ取り外し、フレキシブル配線板と補強板との仮固定の状態を維持しながら補強板固定用ジグと共にシートラミネーターに挿入して圧着するようにするものである。

ラミネーター装置の稼動状態を図１１を用いて説明すると、最初はラミロール１が開放状態になっているので、まず、ロックを外してラミロール１をラミロール２に接触させ、加圧部として用いる圧力シリンダー３でラミロール１が持ち上がらないように荷重をかけ、図示しない駆動モーターと連結されているベルト４を介してラミロール２を回転させ、これによりラミロール１と２とを回転させ、ラミロール１と２との間に前記仮固定状態のフレキシブル配線板と補強板とを補強板固定用ジグと共に挿入する。

この方法によれば、フレキシブル配線板へ微粘着性のフィルムを貼り、フレキシブル配線板を所定の形状に加工する段階で同時にフィルム側に位置決め手段を形成するようにしたから、フレキシブル配線板の形状によらず後工程で位置決めすることが可能であるとしている。また、フレキシブル配線板のハーフカット時に、可能な領域に補強板の同等の領域部分を貼り合わせることが可能であり、１ユニット毎に位置合わせをする必要がないとしている。さらに、画像認識を含む位置合わせ機能を保有する等の比較的高価な装置を導入することなしに、比較的安価かつ容易に実用上十分な位置精度を保持した製品を製造することができるとしている。
確かに、前記提案の方法に従えば、得られた物のフレキシブル配線板と補強板との位置ズレは最大で０．５００ｍｍ程度に抑えることができる。そして、接着剤層と補強板との間に発生するボイドの大きさも、平均で直径１．５ｍｍ程度になった。
特開２００５−３２２８３８号公報

しかし、プリント配線板に求められ配線の高密度化の速度は速く、前記位置ズレ量では近時の顧客の要求を満足させることができないところまできている。従って、フレキシブル配線板と補強板とのより位置ズレ量が少なく、具体的には０．２５０ｍｍ以内になるように貼り合わせた物が求められている。

本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、フレキシブル配線板と補強板との位置ズレ量をより少なくすることができる、シートラミネーターとそれを用いたラミネート方法を提供をすることにある。

上記目的を達成するために、本発明によるシートラミネーターは、それぞれの一端に接触板を有し、少なくとも一方が加熱可能で且つ外部の駆動装置により回転され得、他方が自由回転可能である一対のラミロールと、前記他方のラミロールに、前記一対のラミロールによって構成される平面に対して平行な方向に荷重を掛け得る加圧部と、を備えたシートラミネーターにおいて、前記接触板間にスペーサーを設けたことを特徴とする。

本発明によれば、前記一対のラミロールにより、仮合わせされたフレキシブル配線板と補強板と補強板固定用ジグとを加圧することにより、前記フレキシブル配線板と補強板とがラミネートされるようになっている。

また、本発明によれば、前記スペーサーの厚さは、前記フレキシブル配線板の配線面に設けられた保護フィルムの厚さをＡ、前記フレキシブル配線板の他面に設けられた接着剤層の厚さをＢ、前記フレキシブル配線板と補強板とを支持して位置合わせをするための補強板固定用ジグの厚さをＣとしたとき、好ましくは、Ａ＋Ｂ＋Ｃの合計値の０．８〜１．２倍である。

また、本発明によれば、好ましくは、前記スペーサーの材質は硬度の高いニッケル、銅、鉄及びステンレス等の金属製である。

本発明によるラミネート方法は、上記シートラミネーターの何れかを用いて仮固定されたフレキシブル配線板と補強板と補強用固定ジグとを加圧して、フレキシブル配線板と補強板とを貼り合わせるようにしたことを特徴とする。

本発明によれば、接着剤層を有するフレキシブル配線板と補強板と補強板固定用ジグとを位置精度良く仮固定したものを、シートラミネーターの二つのラミロールの間に挿入した際に、接着剤層に過剰な圧力が掛からないため、接着剤層のズレたわみが発生せず、フレキシブル配線板と補強板とを位置精度良く貼り合わせることができる。また、補強板と接着剤層との界面にできるボイドも低減でき、良品質の製品を得ることができる。

本発明者らは、前記問題がなぜ起きるのかを検討した。その結果、仮固定されたフレキシブル配線板と補強板と補強板固定用ジグとが、シートラミネーターのラミロール間を通過する際に、一方のラミロールに掛けた荷重がフレキシブル配線板と補強板との間の接着剤層に掛かり、フレキシブル配線板と補強板とが少しずつズレてたわみを発生していることを見出し、本発明に至った。

以下、本発明の実施の形態を図示した実施例に基づき説明する。
図１は本発明のシートラミネーターの要部構成を示した斜視図、図２はコイル状のフレキシブル配線板の一部を示す斜視図、図３は図２に示したフレキシブル配線板に微粘着フィルムを貼った状態の一部を示す斜視図、図４は図３のフレキシブル配線板を微粘着フィルムをキャリアとして彫刻刃でハーフカットした状態の斜視図、図５は図４において不要部分を取り除いた状態を示す斜視図、図６は図５に示したフレキシブル配線板付き微粘着フィルムを短冊状にカットした状態の斜視図、図７は補強板の斜視図、図８は補強板固定用ジグの斜視図、図９は補強板固定用ジグと図６に示したフレキシブル配線板付き微粘着フィルムとの位置合わせ用ジグの斜視図、図１０は図６に示した短冊状のフレキシブル配線板付き微粘着フィルムと図７に示した補強板と図７に示した補強板固定用ジグと図９に示した位置合わせ用ジグとを重ね合わせた状態の斜視図である。

図中、１及び２は一対のラミロール、３はラミロール１に荷重を掛けるための加圧部で、図１１に示した加圧シリンダーと同じものが利用できる。４はラミロール２の支持軸に固着された歯車２aと図示しない駆動モーターとの間に掛けられたベルト、５はラミロール１の支持軸に滑合された接触板、６はラミロール２の支持軸に滑合された接触板、７は接触板５，６間に介在されたスペーサーである。

本発明のシートラミネターの使用に際しては、駆動モーターによりラミロール２を回転させ、ラミロール１とラミロール２との間隔が変化しないように、加圧部３によりラミロール１を押圧しつつ、ラミロール１と２との間に仮固定されたフレキシブル配線板９と補強板１４と補強板固定用ジグ１５とを挿入する。この場合、スペーサー７を設けることにより、フレキシブル配線板９と補強板１４と間の接着剤層に掛かる圧力を最適化し、フレキシブル配線板９と補強板１４とのズレの発生を防止するようにした。

実験を重ねた結果、フレキシブル配線板９の配線ユニット８上に設けられた保護フィルム１０の厚さをＡ、フレキシブル配線板９の他面に設けられた接着剤層の厚さをＢ、フレキシブル配線板９と補強板１４とを支持して位置合わせをするための補強板固定用ジグ１５の厚さをＣとしたとき、スペーサー７の厚さをＡ＋Ｂ＋Ｃの合計値の０．８〜１．２倍とすると、本発明の目的が適えられることが分った。即ち、スペーサー７の厚さをこの値より薄くすると、フレキシブル配線板９と補強板１４の位置ズレ量が顧客の求める位置ズレ量を超えることになり、この値より厚くすると、位置ズレ量は顧客の要求を満たすものの、フレキシブル配線板９と補強板１４との密着強度が低下し、製品として成り立たないものしかできないことが分った。

以下、本発明のシートラミネーターを用いてフレキシブル配線板９と補強板１４とを貼り合わせる例を説明する。
先ず、図２に示したようなコイル状で表面側に各配線ユニット８が単列に並べられた状態のフレキシブル配線板９を用意する。このフレキシブル配線板９の裏面側には、予め、熱硬化性等の厚み数十ミクロン〜１００ミクロン程度の接着剤が貼り付けられている。各配線ユニット８は、マトリックス状に並べられても良い。

このようにして用意されたフレキシブル配線板９の表面側（配線側）に、図３に示すような微粘着フィルム（片面に粘着性を持たせたPETフィルム等）を保護フィルム１０として貼り付ける。次に、この保護フィルム１０をキャリアとして、フレキシブル配線板９の裏面側から図示しない彫刻刃金型により、フレキシブル配線板９の切断加工（この場合、保護フィルム１０までは切断しないので、ハーフカットと呼ぶ）と、保護フィルム１０のガイドホール１１（図４）、フレキシブル配線板９のデバイス設置部分の必要な貫通孔１２及び各配線ユニット８毎の外形カットライン１３の打ち抜き加工とを行ない、図４に示すような形状に加工する。

次に、図５に示すようにフレキシブル配線板９の不要部分を取り除いて、フレキシブル配線板９の各ユニット８がそれぞれ単独でキャリアである保護フィルム１０上に乗った状態となし、その後のジグによる貼り付けを行ない易いように、図６に示すような短冊状に切断する。その後、図７に示すような予め準備された樹脂または金属と樹脂の複合体からなる補強板１４を、図８に示すような補強板固定用ジグ１５に補強板１４の外周を基準として固定し、さらに、その補強板固定用ジグ１５を図９に示すような位置決め用のピン１６を有する位置決め用ジグ１７に差し込んで図１０に示すように固定する。そして、その上から図６に示すフレキシブル配線板を同じく位置決用ピン１６に差し込み、重ね合わせて固定する（図１０）。

その後、図１０の状態から図９に示す位置決め用ジグ１７のみを取り除き、残りのフレキシブル配線板９と補強板１４と補強板固定用ジグ１５との重合体をそのまま図１に示したシートラミネーターの２つのラミロール１，２間に挿入し、短冊状の保護フィルム付きフレキシブル配線板と補強板１４とを接着剤を介した形で熱圧着させ、最後に補強板固定用ジグ１５と保護フィルム１０とを取り除いて、補強板付きフレキシブル配線板を完成する。

以下、その実施例を示す。
実施例１
まず、フレキシブル配線板９の配線面側に設ける保護フィルム１０の厚さを０．０７５ｍｍとし、その裏面側に設ける接着剤層の厚さを０．１ｍｍとし、打ち抜き加工で得たステンレス製の補強板固定用ジグ１５の厚さを０．５ｍｍとして熱圧着した。図１のラミロール１に掛ける荷重は５ｋｇｆ／ｃｍ²とした。このとき、用いたスペーサー７の厚みは、保護フィルム１０の厚さと接着剤層の厚さと補強板固定用ジグ１５の厚さの和０．６７５ｍｍの０．８１倍である０．５５ｍｍとした。
得られた物のフレキシブル配線板９と補強板１４との位置ズレを測定したところ、位置ズレは０．１００ｍｍ以内に収まっていた。従来のシートラミネーターでは、位置ズレは最大で０．５００ｍｍ生じていたことを考慮すると、極めて良好な結果が得られたものと判断できた。また、接着剤層と補強板１４との間に発生するボイドの大きさも、従来は平均で直径１．５ｍｍであったが、平均で直径１．０ｍｍ以内に収まり、より良好な製品を得ることができた。

実施例２〜５
次に、スペーサー７の厚さを、それぞれ、０．６１ｍｍ（実施例２），０．６８ｍｍ（実施例３），０．７４ｍｍ（実施例４），０．８１ｍｍ（実施例５）とした以外は、実施例１と同様にフレキシブル配線板９と補強板１４とを貼り合わせ、実施例１と同様に位置ズレ量を測定した。その結果、それぞれの平均位置ズレ量は、それぞれ、０．０７５ｍｍ（実施例２），０．０６２ｍｍ（実施例３），０．０５５ｍｍ（実施例４），０．０５０ｍｍ（実施例５）であった。そして、ボイドの平均直径はいずれも１．０ｍｍ以内に収まっていた。
ただし、スペーサー７の厚さを増すことにより、フレキシブル配線板９と補強板１４との密着強度は、少しではあるが、低下する傾向が見られた。

比較例１，２
次に、スペーサー７の厚さを０．４７ｍｍ（比較例１），０．８８ｍｍ（比較例２）とした以外は、実施例１と同様にフレキシブル配線板９と補強板１４とを貼り合わせ、実施例１と同様に位置ズレ量を測定した。その結果、それぞれの平均位置ズレ量は、０．３００ｍｍ（比較例１），０．０５０ｍｍ（比較例２）であった。そして、それぞれのボイドの平均直径は１．３ｍｍ（比較例１），１．０ｍｍ以内となっていた。
比較例２で得られたものは、フレキシブル配線板９と補強板１４との密着強度が小さく、すぐに剥がれてしまい製品とすることはできなかった。

本発明のシートラミネーターの要部構造を示した斜視図である。 コイル状のフレキシブル配線板の一部を示す斜視図である。 図２のフレキシブル配線板に微粘着フィルムを貼った状態の一部を示す斜視図である。 図３のフレキシブル配線板を微粘着フィルムをキャリアとして彫刻刃でハーフカットした状態の斜視図である。 図４において不要部分を取り除いた状態を示す斜視図である。 図５に示したフレキシブル配線板付き微粘着フィルムを短冊状にカットした状態の斜視図である。 補強板の斜視図である。 補強板固定用ジグの斜視図である。 補強板固定用ジグと図６に示したフレキシブル配線板付き微粘着フィルムとの位置合わせ用ジグの斜視図である。 図６に示した短冊状のフレキシブル配線板付き微粘着フィルムと図７に示した補強板と図７に示した補強板固定用ジグと図９に示した位置合わせ用ジグとを重ね合わせた状態の斜視図である。 従来のシートラミネーターの要部構造を示した斜視図である。

符号の説明

１，２ ラミロール
３ 圧力シリンダー
４――――ベルト
５――――ラミロール１の接触板
６――――ラミロール２の接触板
７――――スペーサー
８――――配線ユニット
９――――フレキシブル配線板
１０――――保護フィルム
１１――――ガイドホール
１２――――貫通孔
１３――――外形カットライン
１４――――補強板
１５――――補強板固定用ジグ
１６――――位置決め用のピン
１７――――位置決め用ジグ

Claims (5)

1. それぞれの一端に接触板を有し、少なくとも一方が加熱可能で且つ外部の回転装置により回転され得、他方が自由回転可能である一対のラミロールと、前記他方のラミロールに、前記一対のラミロールによって構成される平面に対して平行な方向に荷重を掛け得る加圧部と、を備えたシートラミネーターにおいて、前記接触板間にスペーサーを設けたことを特徴とするシートラミネーター。
2. 前記一対のラミロールにより、仮合わせされたフレキシブル配線板と補強板と補強板固定用ジグとを加圧することにより、前記フレキシブル配線板と補強板とをラミネートするようにしたことを特徴とする請求項１に記載のシートラミネーター。
3. 前記スペーサーの厚さが、前記フレキシブル配線板の配線面に設けられた保護フィルムの厚さをＡ、前記フレキシブル配線板の他面に設けられた接着剤層の厚さをＢ、前記フレキシブル配線板と補強板とを支持して位置合わせをするための補強板固定用ジグの厚さをＣとしたとき、Ａ＋Ｂ＋Ｃの合計値の０．８〜１．２倍であることを特徴とする請求項２に記載のシートラミネーター。
4. 前記スペーサーの材質が硬度の高いニッケル、銅、鉄及びステンレスの何れかである請求項３記載のシートラミネーター。
5. 請求項１乃至４記載のシートラミネーターの何れかを用いて仮固定されたフレキシブル配線板と補強板と補強用固定ジグとを加圧して、フレキシブル配線板と補強板とを貼り合わせるようにしたことを特徴とするラミネート方法。

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