JP2010192615A - 圧着ツール保持機構および圧着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸着力がなくなっても圧着ツールがヒータ部に保持される状態が維持され、かつ、ヒータ部と圧着ツールとの位置関係が正規の位置関係に保たれるようにする。
【解決手段】パルスヒータ部２と、パルスヒータ部２の下部に位置する圧着ツール４とを備え、圧着ツール４がパルスヒータ部２に吸着される構造の圧着装置における圧着ツール４を保持する圧着ツール保持機構であって、パルスヒータ部２に固定され、圧着ツール４を受け止める爪部を有し、圧着ツール４の一部を保持する固定爪５と、スライド機構６によって移動可能であり、圧着ツール４を受け止める爪部を有し、圧着ツール４の他部を保持する可動爪３と、可動爪３およびスライド機構６が固定される可動アーム７と、可動アーム７を加圧するためのスプリング８と、可動アーム７の位置調整を行なうための調整ねじ９とを含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、フレキシブル基板を、携帯電話機等に搭載されるリジッド基板またはフレキシブル基板の端子に熱圧着によって接合する圧着装置に関し、特に、ヒータ部で加熱された圧着ツールを保持する圧着ツール保持機構に関する。

液晶パネルの端子部とフレキシブル基板（Flexible Printed Circuit：以下、ＦＰＣという。）とを圧着したり、携帯電話機等に搭載されるガラスエポキシ等を材質にしたリジッド基板（以下、ガラス基板ともいう。）やＦＰＣ（以下、基板ともいう。）の端子部と他のＦＰＣの端子部とを圧着する場合がある。端子部を熱圧着する場合には、一般に、接合される端子部すなわち接合部において、異方性導電テープ（Anisotropic Conductive Film ：以下、ＡＣＦという。）や熱可塑性樹脂テープ（Resin Encapsulated flex：以下、ＲＥＸという。）が使用される（例えば、特許文献１参照）。

基板とＦＰＣとがテーブルにおいて保持され、基板の端子部とＦＰＣの端子部との間にＡＣＦやＲＥＸが介在した状態で、パルスヒータ部によって加熱された圧着ツール（圧着ヘッド）の加圧によって、接合部が、電気的および機械的に接続される。

特開２００８−８４８９６号公報（段落０００２−０００４）

圧着ツールを含む圧着装置において、圧着ツールを保持するための保持機構が設けられている。例えば、圧着ツールをパルスヒータ部に保持させるようにするために、パルスヒータ部における圧着ツールと接する面に、吸着配管の空気入口である吸着穴が設けられる。そして、吸着穴から空気を吸引することによって、圧着ツールの圧着面が接合部に対して水平になるように、圧着ツールがパルスヒータ部に保持される。以下、吸着穴から空気を吸引することによって圧着ツールがパルスヒータ部に固着されるようにすることを、「吸着穴による吸着」という。

しかし、パルスヒータ部と圧着ツールとの固着が、吸引による吸着のみで実現される場合には、吸着穴から空気を引き込むためのエネルギー（例えば、電力）を供給できないときやエネルギーの供給を停止させなければならないときには、圧着ツールは、吸着から解放されて脱落してしまう。

また、一般に、圧着時に、圧着ツールは、リジッド基板またはＦＰＣと、保護用テフロン（登録商標）テープを介して接触する。すると、パルスヒータ部および圧着ツールを上昇させるときに、圧着ツールと保護用テフロンテープとが貼り付いている場合には、圧着ツールがパルスヒータ部から分離されるおそれがある。すなわち、保護テープの存在に起因して圧着ツールが脱落してしまうおそれがある。

保護用テフロンテープが圧着ツールを引き付ける力が、吸着穴を介する吸着力よりも小さい場合には、圧着ツールはパルスヒータ部から分離しない。しかし、その場合でも、パルスヒータ部および圧着ツールを上昇させるときに、接触部位が異なると保護用テフロンテープが圧着ツールを引き付ける力が異なるような場合には、パルスヒータ部と圧着ツールとの位置関係が、正規の位置関係からずれるおそれがある。

そこで、本発明は、ヒータ部および圧着ツールに対するエネルギーの供給が停止したり、圧着ツールを強制的にヒータ部から分離させるような力が加わった場合でも、圧着ツールがヒータ部に保持される状態が維持され、かつ、ヒータ部と圧着ツールとの位置関係が正規の位置関係に保たれるようにすることができる圧着ツール保持機構および圧着装置を提供することを目的とする。

本発明による圧着ツール保持機構は、ヒータ部と、ヒータ部の下部に位置する圧着ツールとを備え、圧着ツールがヒータ部に吸着される構造の圧着装置における圧着ツールを保持する圧着ツール保持機構であって、ヒータ部に固定され、圧着ツールを受け止める爪部を有し、圧着ツールの一部を保持する固定爪と、スライド機構によって移動可能であり、圧着ツールを受け止める爪部を有し、圧着ツールの他部を保持する可動爪と、可動爪およびスライド機構が固定される可動アームと、可動アームを加圧するための加圧部材と、可動アームの位置調整を行なうための調整部材とを含むことを特徴とする。

本発明による圧着装置は、ヒータ部と、ヒータ部の下部に位置する圧着ツールと、圧着ツールをヒータ部に吸着させる吸着機構と、圧着ツールを保持する圧着ツール保持機構とを備えた圧着装置であって、圧着ツール保持機構が、ヒータ部に固定され、圧着ツールを受け止める爪部を有し、圧着ツールの一部を保持する固定爪と、スライド機構によって移動可能であり、圧着ツールを受け止める爪部を有し、圧着ツールの他部を保持する可動爪と、可動爪およびスライド機構が固定される可動アームと、可動アームを加圧するための加圧部材と、可動アームの位置調整を行なうための調整部材とを含むことを特徴とする。

本発明によれば、ヒータ部および圧着ツールに対するエネルギーの供給が停止したり、圧着ツールを強制的にヒータ部から分離させるような力が加わった場合でも、圧着ツールがヒータ部に保持される状態が維持され、かつ、ヒータ部と圧着ツールとの位置関係が正規の位置関係に保たれるようにすることができる。

本発明による圧着装置の第１の実施形態を示す正面図である。 圧着ツールおよび保持機構とその周辺を示す斜視図である。 圧着ツール保持機構の作用を説明するための説明図である。 圧着ツールが外力によってパルスヒータ部から離される現象を説明するための正面図である。 第１の実施形態における復帰動作時の力のかかり方を説明するための模式図である。 第２の実施形態を示す分解斜視図である。

圧着装置は、Ｘ−Ｙ−θ移動機構によってＸ−Ｙ−θ方向に移動可能なテーブルを備えている。ＦＰＣを他のＦＰＣまたはガラス基板に接合する場合に、ＦＰＣは、テーブルに吸着保持される。また、他のＦＰＣまたはガラス基板は、基板受けに吸着保持される。ＦＰＣには位置合わせ用マークが設けられている。他のＦＰＣまたはガラス基板にも位置合わせ用マークが設けられている。それらの位置合わせ用マークは、画像認識手段によって認識され、ＦＰＣの端子部と他のＦＰＣまたはガラス基板の端子部とが、Ｘ−Ｙ−θ移動機構によって位置合わせされて重ね合わせられる。その後、パルスヒータ部によって端子部を加熱しつつ、パルスヒータ部に吸着保持された圧着ツールを端子部に押し当てて加圧することによってＦＰＣの端子部と他のＦＰＣまたはガラス基板の端子部と間に載置されたＡＣＦやＲＥＸを溶解して端子部同士を接合させる。

本発明は、そのような圧着装置において、圧着ツールが吸着から解放されて脱落してしまうことを防止する圧着ツール保持機構を提供する。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。

実施形態１．
図１は、本発明による圧着装置の第１の実施形態（実施形態１）を示す正面図である。図１に示す圧着装置において、パルスヒータ部２および圧着ツール（圧着ヘッド）３は、昇降機構１９の駆動にもとづいて、圧着受け（受け台）１３に対して下降したり上昇したりする。圧着ツール３は、保持機構によって、パルスヒータ部２に保持される状態なる。

ＦＰＣ１５の端子部とガラス基板１４の端子部とを圧着するときに、圧着ツール４はパルスヒータ部２によって加熱され、昇降機構１９によって下降する。そして、保護用テフロンテープ１６を間に挟んで受け台１３上に配置されたＦＰＣ１５やガラス基板１４の端子部に接触し加圧する。圧着が終了すると、圧着ツール保持機構は、昇降機構１９によって上昇する。

図２（Ａ）は、圧着装置におけるパルスヒータ部２、圧着ツール３および保持機構とその周辺を示す分解斜視図であり、図２（Ｂ）は、圧着ツール３および保持機構とその周辺が組み立てられた状態を示す斜視図である。なお、図２には、図１に示された状態とは、上下を逆にした状態が示されている。

図２に示すように、ベースとなる台座１にパルスヒータ部２を介して２つの固定爪５が取り付けられている。また、台座１に、台座１の中心に向かって移動可能なスライド機構６と、可動アーム７と、可動爪３と、可動アーム７の位置調整を行なうための調整部材としての調整ねじ９と、台座１の中心方向に向かって可動アーム７を押し付ける力を発生する加圧部材の一例であるスプリング８（図２では、筒状に示されている。）とが取付られている。これらを「可動ユニット」という。圧着ツール４は固定爪５と可動ユニットの可動爪３に挟まれて、パルスヒータ部２に吸着保持される。

可動爪３およびスライド機構６は可動アーム７に繋がれる。すなわち、可動爪３およびスライド機構６が、それぞれ、可動アーム７に固定される。

また、圧着ツール４を支える可動爪３と圧着ツール４との間隔を、可動アーム７を加圧するためのスプリング８と可動アーム７との位置調整を行なう調整ねじ９によって、任意の間隔に調整することができる。従って、圧着ツール４のサイズに公差が生じても、可動爪３と圧着ツール４との間隔を最適な値にすることができる。最適な値とは、圧着ツール４が吸着から解放されてパルスヒータ部から離れた状態から、パルスヒータ部２に吸着される状態に戻るように動く際に、圧着ツール４の円滑な動きが保証されるような値である。なお、本実施形態では、圧着ツール４が吸着から解放されてパルスヒータ部から離れても、可動爪３および固定爪５が圧着ツール４を支えるので、脱落してしまうということはない。

また、スライド機構６は、可動部台座１７を介して台座１に取り付けられる。調整ねじ９は、板１８を介して、スプリング８の内部に挿入される。また、固定爪５および可動爪３の下部（図２では上部）には、圧着ツール４を支えるための爪部が設けられている（図３参照）。

図３は、圧着ツール保持機構の作用を説明するための説明図である。図３（Ａ）には、圧着ツール４が、パルスヒータ部２に吸着された状態が示されている。図３（Ｂ）には、圧着ツール４が、パルスヒータ部２から離れた状態が示されている。

図３に示すように、固定爪５は、圧着ツール４の側面に接触しているが、可動爪３と圧着ツール４の側面との間には、調整ねじ９で調整された隙間が確保されている。

図３（Ｂ）に示すように、吸着穴１１から空気を引き込むためのエネルギー（例えば、電力）を供給できないときやエネルギーの供給を停止させなければならないときには、圧着ツール４はパルスヒータ部２から離れて落下する（図３（Ｂ）においてＺで示される矢印における下方に落下）。しかし、圧着ツール４の下面は、可動アーム７から張り出た可動爪３における爪部と張り出た固定爪５における爪部とに引っかかり、圧着ツール４は、可動爪３と固定爪５とによって保持される。そして、可動爪３が圧着ツール４の外形寸法以上に後退しなければ、圧着ツール４が脱落することはない。

吸着穴１１から空気を引き込むためのエネルギーを供給できない状態やエネルギーの供給が停止している状態（吸着穴１１による吸着が行われていない状態）から、吸着穴１１による吸着が行われる状態に移行すると、図３（Ａ）に示すように、可動爪３と固定爪５に保持されていた圧着ツール４は、パルスヒータ部２における吸引力によって吸着された状態に復帰する。

図３（Ｂ）に示された状態における圧着ツール４が可動爪３と固定爪５とによって支えられているときの圧着ツール４の上面（吸着面：吸着される面）とパルスヒータ部２の下面（吸着面：吸着する面）との隙間は、その状態から、吸着穴１１による吸着の力のみによって、再び吸着されている状態（図３（Ａ）に示された状態）に復帰できる距離にしておくことが重要である。図３（Ｂ）に示された状態において、例えば、圧着ツール４の吸着面とパルスヒータ部２の吸着面との隙間が０．１〜０．５mmになるように、可動爪３と固定爪５とを設置する。この例は、隙間が０．１mm以下である場合には可動爪３の動作が妨げられ、０．５mm以上であるとパルスヒータ部２における吸引力が働かない場合の例である。吸引力が働かないとは、吸引力が、圧着ツール４を吸着することができる力よりも小さいということである。

図４は、圧着ツール４が外力によってパルスヒータ部２から離される現象を説明するための正面図である。

熱圧着の処理が終了すると、図４（Ａ）に示すようにパルスヒータ部２に圧着ツール４が吸着された状態で、昇降機構１９の駆動によってパルスヒータ部２が上昇を開始する。そのときに、図４（Ｂ）に示すように、パルスヒータ２部による加熱と加圧によって圧着ツール４と保護用テフロンテープ１６とが貼り付いた状況でパルスヒータ部２が上昇することがある。その場合には、保護用テフロンテープ１６が上方に引っ張られ、その反力で保護用テフロンテープ１６は、圧着ツール４をパルスヒータ部２から引き剥がそうとする。

パルスヒータ部２の吸引力が保護用テフロンテープ１６の引き剥がし力よりも小さい場合には、圧着ツール４はパルスヒータ部２から離れ、張り出た可動爪３と固定爪５とに圧着ツール４が保持された状態になる。昇降機構１９の駆動によってパルスヒータ部２がさらに上昇すると、可動爪３と固定爪５とに保持された圧着ツール４が逆に保護用テフロンテープ１６を引っ張り、その反力が圧着ツール４と保護用テフロンテープ１６との貼り付き力を越えると、圧着ツール４と保護用テフロンテープ１６との貼り付きが解消される。

図５は、第１の実施形態における復帰動作時の力のかかり方を説明するための模式図である。

図４に例示されたような圧着ツール４と保護用テフロンテープ１６との貼り付きが生じた場合に、貼り付き力が小さくて、圧着ツール４が完全にはパルスヒータ部２から離れないような状況が発生したときには、圧着ツール４は傾いた姿勢で保護用テフロンテープ１６との貼り付きから開放される。その場合に、圧着ツール４は、可動爪３を台座１の中心方向に向かって反対側に後退させ、元の位置とは異なる位置でパルスヒータ部２に吸着されることがある。

しかし、元の位置とは異なる位置でパルスヒータ部２に吸着されても、圧着ツール４は、図５に示すように、可動ユニットに組み込まれたスプリング８の復元力（図５において矢印１０で示す。）を支える可動爪３によって、固定爪５側に押し戻される。その結果、元の吸着位置に戻される。すなわち、本実施形態では、パルスヒータ部２と圧着ツール４との位置関係を正規の位置関係に保つことができる。

以上に説明したように、本実施形態では、可動爪３と固定爪５とが圧着ツール４を４方向から挟み込む形で圧着ツール４の保持が行なわれる。よって、パルスヒータ部２側からの吸引力を発生させる設備用力がない場合でも圧着ツール４は脱落しない。

また、圧着ツール４を保護用テフロンテープ１６から引き剥がす際に、圧着ツール４が可動爪３と固定爪５とで４方向から挟み込まれた状態で保持機構が上昇することによって圧着ツール４が保護用テフロンテープ１６から引き剥がされる。圧着ツール４は、４つの爪で挟み込まれた状態で引っ張り上げられるので、圧着ツール４を引っ張り上げる力として吸着力以上の力を得ることが容易である。本実施形態の圧着ツール保持機構を採用しない場合には、本実施形態の圧着ツール保持機構を採用した場合に比べて、圧着ツール４が保護用テフロンテープ１６に貼り付いたままになる可能性が高い。圧着ツール４が保護用テフロンテープ１６に貼り付いたままであるときには、設備稼働を中断して復旧作業を行う必要がある。

また、４つの爪のうち２つは移動可能な可動爪３であるから、圧着ツール４が可動爪３を動かす程度に変位した場合には、ずれた圧着ツール４を、スプリング８の力を受ける可動爪３が固定爪５に向かって圧着ツール４を押しつけることによって、ずれた圧着ツール４を元の位置まで押し戻す。よって、設備稼働を中断して復旧作業を行う必要はなく、メンテナンスフリーになる。なお、本実施形態の圧着ツール保持機構を採用しない場合には、本実施形態の圧着ツール保持機構を採用した場合に比べて、パルスヒータ部２と圧着ツール４との位置関係が正規の位置関係からずれる可能性が高く、ずれたときには、設備稼働を中断して復旧作業を行う必要がある。

実施形態２．
図６は、第２の実施形態（実施形態２）を示す分解斜視図である。
図２に示されたように、第１の実施形態では、台座１上に可動ユニットと固定ユニット（固定爪５）とが配され、特に、可動ユニットは８つの要素（可動爪３、固定爪５、スライド機構６、可動アーム７、スプリング８、調整ねじ９、可動部台座１７、および板１８）を含むので、構成部品数が比較的多い。

第２の実施形態では、図６に示すように、パルスヒータ部２本体に固定ブラケット２１が取り付けられる。また、圧着ツール４は、Ｚ方向（図６における上下方向）に隙間が設けられた可動ブラケット２２に納められる。そして、圧着ツール４を収めた可動ブラケット２２は、横からスライドするように固定ブラケット２１に装着される。固定ブラケット２１の入口側（可動ブラケット２２が挿入される側）には穴２１ａが設けられ、可動ブラケット２２にはタブ２２ａが設けられ、タブ２２ａには突起２２ｂが設けられている。固定ブラケット２１に設けられた穴２１ａに、可動ブラケット２２のタブ２２ａに設られた突起２２ｂが嵌り込むことによって、可動ブラケット２２は固定ブラケット２１に固定される。

タブ２２ａは弾性を有し、作業者は、タブ２２ａを引くことによって、容易に可動ブラケット２２を引き出し、圧着ツール４を工具等なしで交換することができる。

第２の実施形態では、可動ユニットは２つの要素（固定ブラケット２１および可動ブラケット２２）しか含まないので、第１の実施形態に比べて、低価格で可動ユニットを作製することができる。

本発明を、携帯電話機等の電子機器におけるガラス基板またはフレキシブル基板の端子に他のフレキシブル基板を熱圧着によって接合する用途等に使用される圧着装置に好適に適用することができる。

１ 台座
２ パルスヒータ部
３ 可動爪
４ 圧着ツール
５ 固定爪
６ スライド機構
７ 可動アーム
８ スプリング
９ 調整ねじ
１１ 吸着穴
１２ テープガイド
１３ 受け台
１４ ガラス基板
１５ ＦＰＣ
１６ 保護用テフロンテープ
１７ 可動部台座
１８ 板
１９ 昇降機構
２１ 固定ブラケット
２１ａ 穴
２２ 可動ブラケット
２２ａ タブ
２２ｂ 突起

Claims (8)

1. ヒータ部と、ヒータ部の下部に位置する圧着ツールとを備え、圧着ツールがヒータ部に吸着される構造の圧着装置における圧着ツールを保持する圧着ツール保持機構であって、
   前記ヒータ部に固定され、前記圧着ツールを受け止める爪部を有し、前記圧着ツールの一部を保持する固定爪と、
   スライド機構によって移動可能であり、前記圧着ツールを受け止める爪部を有し、前記圧着ツールの他部を保持する可動爪と、
   前記可動爪および前記スライド機構が固定される可動アームと、
   前記可動アームを加圧するための加圧部材と、
   前記可動アームの位置調整を行なうための調整部材とを含む
   ことを特徴とする圧着ツール保持機構。
2. 可動爪と固定爪とは、圧着ツールを介して対面するように配置されている
   請求項１記載の圧着ツール保持機構。
3. 可動爪が２つ配置され、固定爪が２つ配置されている
   請求項２記載の圧着ツール保持機構。
4. 調整部材は、可動爪と圧着ツールとの間隔を調整する
   請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載の圧着ツール保持機構。
5. 加圧部材は、可動アームに固定されている可動爪に対して、固定爪の側に圧着ツールを押し付ける力を加える
   請求項４記載の圧着ツール保持機構。
6. 圧着ツールとヒータ部の吸着面との隙間が、無吸着時に前記圧着ツールが可動爪と固定爪とで支えられた状態から吸着力のみによって前記圧着ツールが前記ヒータ部に吸着される状態に復帰する距離になるように、前記可動爪と前記固定爪とが設置されている
   請求項１から請求項５のうちのいずれか１項に記載の圧着ツール保持機構。
7. ヒータ部と、ヒータ部の下部に位置する圧着ツールと、圧着ツールをヒータ部に吸着させる吸着機構と、圧着ツールを保持する圧着ツール保持機構とを備えた圧着装置であって、
   前記圧着ツール保持機構は、
   前記ヒータ部に固定され、前記圧着ツールを受け止める爪部を有し、前記圧着ツールの一部を保持する固定爪と、
   スライド機構によって移動可能であり、前記圧着ツールを受け止める爪部を有し、前記圧着ツールの他部を保持する可動爪と、
   前記可動爪および前記スライド機構が固定される可動アームと、
   前記可動アームを加圧するための加圧部材と、
   前記可動アームの位置調整を行なうための調整部材とを含む
   ことを特徴とする圧着装置。
8. 圧着ツール保持機構における可動爪と固定爪とは、圧着ツールを介して対面するように配置されている
   請求項７記載の圧着装置。

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