JP2011198648A - 電子部品とフレキシブルプリント基板の接続装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 接続作業に際して電子部品を保持する2層構造のキャリアと、そのキャリア内に配置された部品支持板と、このキャリアを載置して、付設の調整台座が備える緩衝機構と部品支持板とにより電子部品の平面度調整を行う接続ステージとからなることを特徴とするフレキシブルプリント基板と電子部品の接続装置である。
【選択図】図3
Description
図9(a)に示すように、端子55aを露出する形でキャリア50に固定された電子部品55(カメラなど)に、テープ状のACF51を図9(a)に示すように載せ、その上に接続する端子55aと接続するように端子52aを配するようにFPC51を所定位置に載せて、その上にFPC52に対する物理的な緩衝材であるシリコンゴム53を配し、その上部から所定温度のヒーター54を押圧して、図9(b)のようにACF51の導電粒子51aを押しつぶし、両端子間(52a、55a)を導通し、ACF51を構成するバインダー51bによりその接続強度を保持するものである。
〔a〕電子部品、接続装置などの平面精度の問題で、接続不良が発生する。
〔b〕電子部品のセット作業に時間が掛かる。
〔c〕キャリアによる押さえによって電子部品への傷が発生する。
〔d〕キャリアからの取り出し時に、電子部品、特にカメラなどではレンズ面への傷が発生する。
〔e〕取り出し時にFPCの位置決め穴、およびFPCが変形する。
〔f〕キャリア材質によっては、電子部品の静電気破損の可能性がある。
〔g〕金属製のキャリアではアルミ製であっても重く、その取扱いに際して作業者の負担を増大させ、かつ落下した場合などの衝撃を受けた時には、その平坦度の劣化が生じてしまう。
さらに、〔e〕のFPCの変形の問題では、FPCの位置決めピン19は、カメラ55のセンターよりずれている上に、FPC52はフィルム状で薄いため、抜けにくいことから、図11に見られるようにカメラ55を押し上げる際に、FPCの位置決めピン19がFPC52にひっかかり、FPC52が屈曲変形してしまうなどのFPCの変形、位置決め穴の変形などの恐れもある。
静電気破損の問題〔f〕は、キャリアに主に用いられるアルミニウムは、表面処理(導電性アルマイト)を行い、電気的表面抵抗値を106〜108にしているが、キャリアに傷が付いて素地が現れている場合に、カメラに溜まった静電気が、そのアルミ素地部分に放電してカメラが破損する恐れがある。
この2層構造のキャリアの上層を構成する上層キャリアは、電子部品を挿入、保持および位置決めする貫通した電子部品挿入孔と、接続に際してのフレキシブルプリント基板の位置決めを行うための位置決め部を備え、キャリアの下層を構成する下層キャリアは、電子部品挿入孔と中心線を同じくする連通した開口部と、フレキシブルプリント基板を位置決めピンより外すための解除孔を備える。
この部品支持板は、下層キャリアの開口部から脱落しない大きさの平板であって、空気穴を備え、電子部品挿入孔の直下、かつ支持板の重心の鉛直線が電子部品挿入孔および開口部の中心線と同一になるようにキャリア内に配置されている。
この接続ステージは、下層キャリアの開口部に挿入される調整台座と、電子部品の吸着用エアーおよび装置冷却用エアーを供給するエアー供給部を備え、その調整台座が、調整台座の挿入側先端に在って、部品支持板の重心直下に部品支持板との接触点を有して、その部品支持板をキャリアと非接触状態になるように配する調整ボールを備えるボール型緩衝機構を有している。
このアンロード治具は、アンロード上治具とアンロード下治具の2層構造からなり、アンロード上治具は、下層キャリアの解除孔に挿入されて上層キャリアを持ち上げるリフトアップ部を備え、アンロード下治具は、下層キャリアの開口部に挿入可能で、異方性導電膜を介して接続された電子部品とフレキシブルプリント基板の接続体を、下方より部品支持板を介して電子部品を押し上げることで、キャリアから取り出す押出部を有するものである。
(1)電子部品の寸法製品精度、接続ステージやキャリアの精度、ステージとキャリア間の侵入するゴミなどの介在物に影響されることなく、電子部品端子部の平面が確保、維持できるために異方性導電膜を均一に変形して接続不良を解消できる。
(2)電子部品のFPCとの接続の際のセッティングは、電子部品挿入孔に挿入するだけで容易となる。
(3)電子部品の挿入、保持、位置決めに特定の押さえを必要としないことで、電子部品本体の外観損傷を防ぐことができる。
(4)電子部品は、キャリア内に組み込まれた部品支持板上にセットされるために、電子部品の損傷を抑制できる。特にカメラモジュールにおいては、レンズ面への傷を回避できる。
(5)アンロード治具を用いることにより、FPCを平行に保ったまま、FPC位置決め部から抜くことができるために、FPCの損傷を大きく抑制する。
(6)静電気に対応した材質のキャリアを用いることにより。静電気損傷を抑制することができる。
〔キャリア〕
図1に本発明のキャリアの一例を示す断面図である。
図1において、10はキャリア、11は上層キャリア、15は下層キャリア、12は電子部品挿入孔、13はFPC位置決め部で、ここでは位置決めピンの挿入孔となっている。16は開口部、17はFPC位置決めピンの挿入孔、18解除孔である。
その上層キャリア11は、電子部品を挿入、保持および位置決めする貫通した電子部品挿入孔12と、フレキシブル基板の位置決め行うFPC位置決め部13(図1では位置決めピンの挿入孔14および位置決めピン19で示される)を備える。
電子部品挿入孔12は、接続を行う電子部品の寸法に合わせて適宜選択したサイズの貫通孔である。FPC位置決めピンの挿入孔14は、接続に際してフレキシブルプリント基板の位置合わせを行うFPC位置決めピン19が挿入される孔である。なお、FPC位置決め部13は、図1のような位置決めピン19と挿入孔14の組合せの他に、挿入孔の位置に位置決めピンの役割を担うピン状突起を、上層キャリア11の上面所定位置に設けても良い。
この下層キャリア15には、開口部16の所定位置に部品支持部20が載置され、キャリア10に組み込まれた形となっている。
なお、接続に際してFPCの位置決めを行うFPC位置決め部13に位置決めピン19と挿入孔14、17を用いる代わりに、上層キャリア11の所定位置(FPC位置決めピン19が挿入される位置、すなわち挿入孔14の位置)にピン状突起を予め設けることにより、FPCの位置決めを行うこともできる。その場合、挿入孔14、17は設けなくても良い。
次に、部品支持板20は、図1に示すようにキャリア10内に組み込まれ、電子部品を支持する底板と、図3に示す接続ステージ30のボール調整機構32の調整ボール33と組み合わせて電子部品やキャリアなどの平面度の調整を行い、良好な異方導電膜接続を与える役目を担っている。
この部品支持板20は、上層キャリア11の電子部品挿入孔12の直下、かつ支持板の重心の鉛直線が電子部品挿入孔12および下層キャリア15の開口部16の中心線と同一になるように下層キャリア15上面に載置され、部品支持板20の底面では、図3に示す接続ステージ30に設けられているボール型調整機構32の調整ボール33と、通常支持板の重心直下の底面で接触してキャリア10とは非接触状態となり、電子部品とFPCの異方性導電膜による接続に際しての異方性導電膜への変形圧力の均一調整を行うものである。
図3は本発明の接続ステージの一例を示す断面図で、電子部品とFPCの接続直後の状態を示し、キャリア10が接続ステージ30の所定位置に載置され、部品支持板20とボール型緩衝装置32により電子部品55が支持されている様子も示している。
図3おいて、1は接続装置を示し、キャリア10、部品支持板20と接続ステージ30から構成されている。30は接続ステージ、31は調整台座、32はボール型緩衝機構、33は調整ボール、35は電子部品の吸着用エアーおよび装置冷却用エアーを供給するエアー供給部、36はOリングである。
接続ステージ30は、キャリア10を支える台座の役割を担うと共に、キャリア10の開口部16に挿入される調整台座31の挿入側先端に設けられたボール型緩衝機構32によって異方性導電膜の熱圧着時に、異方性導電膜に掛かる圧力を均一になるように調整して、異方導電膜による接続不良を抑制する大きな働きを有している。
すなわち、部品支持板20の重心直下に部品支持板20との接触点を有するように配置されるボール型緩衝機構32と部品支持板20の組合せによる働きにより、電子部品55の形状が厚み方向において「いびつ」であっても、接続において均一な圧力を異方性導電膜(図示せず)に与えるものである。このボール型緩衝機構32の構造、および部品支持板20と組み合わせによる圧力を均一にする調整機構を図4および図5により説明する。
図5(b)では、熱圧着の圧力によって異方性導電膜51が均一に変形できるように、電子部品55を載せた部品支持板20を支える調整ボール33が必要量回転することによって、部品支持板を傾け、均一に圧力が加わるように調整している様子を示している。
図6に本発明のアンロード治具の一例を示す断面図である。図6(a)は上層キャリアを持ち上げた状態を示すもので、(b)は電子部品を押し上げてキャリアから取り外す状態を示す図である。
図6において、40はアンロード治具、41はアンロード上治具、42はリフトアップ部、45はアンロード下治具、46は押出部である。
アンロード上治具は、図6(a)に示すように、下層キャリア15の解除孔18に挿入されて上層キャリア11を持ち上げるリフトアップ部42を備えている。このリフトアップ部42は、異方性導電膜を介した電子部品とフレキシブルプリント基板の接続体(電子モジュール)を形成した後に、上層キャリア11を持ち上げることにより、FPC52をFPC位置決めピン19からストレスを掛けずに抜くことでき、FPCの変形やFPC位置決め孔(FPCに設けられている、図示せず)の変形を無くすことが可能となる。
なお、本発明における組立装置は、以上述べてきたキャリア10、部品支持板20、接続ステージ30、アンロード治具40から構成される集合装置である。
実施例では、本発明の装置の接続不良を抑制する平面調整度を測定した。
まず、接続ステージ、キャリアの平面調整を行うために、図3の接続ステージのボール型緩衝機構を除いた状態で、電子部品の代わりに図7(a)、(b)に示す基準ブロック試料100を用い、その底面のマーカー部101にインクを塗り、部品支持板上に判定用紙を載せたキャリア(接続ステージに装着済みの状態、図2参照)に装着し、均一に圧力がかかるように接続ステージ、ヒーターヘッドを調節して、0.032MPaの圧力を2秒間掛けて解除した。判定用紙は、図7(c)の転写マーカー201に見られるように、マーカー部101は均一に転写されており、圧力が均一にかかる状態をあることを示している。
図8(b)に示すように、マーカー部101が転写マーカー201として、きれいに転写されており、圧力が均一にかかっていることがわかる。
接続装置の平面調整と同様に、ボール型緩衝機構が働かない状態として、平面調整度の測定を行った。測定条件は実施例1と同条件で行い、その結果を図8(c)に示した。
図8(c)に示すように、転写マーカー202は均一に転写されておらず、マーカー部101には不均一に圧力がかかっている状態を示しており、平面調整ができていないことがわかる。
先ず、平面調整が済んだ図1、2、3、6に示すキャリア10、部品支持板20、接続ステージの30、およびアンロード治具40の組立装置を用意した。
電子部品およびFPCには、厚み6mmの携帯電話用カメラ55と、このカメラに対応した端子を持つFPC52を用い、接続を行う異方性導電膜51には、異方性導電テープ(ソニーケミカル&インフォメーションデバイス株式会社製、DP3342MS)を用いた。
その上から温度190℃に保持したヒーターヘッドを合わせ、所定の圧力まで加圧した。次いで、その状態を6秒間保持し、その経過後に圧力を解除する接続処理を行い、カメラモジュールを作製した。
接続状態を知るために、導通テストを行ったが、断線はなく安定した値が継続して得られた。
10、50 キャリア
11 上層キャリア
12 電子部品挿入孔
13 FPC位置決め部
14、17 FPC位置決めピンの挿入孔
15 下層キャリア
16 開口部
18 解除孔
19 FPC位置決めピン
20 部品支持板
21 空気穴
22 FPC位置決めピンの挿入孔(挿入溝)
30 接続ステージ
31 調整台座
32 ボール型緩衝装置
33 調整ボール
33a 接触点
35 エアー供給部
36 Oリング
40 アンロード治具
41 アンロード上治具
42 リフトアップ部
45 アンロード下治具
46 押出部
51 異方性導電膜
51a 導電粒子
51b バインダー
52 FPC(フレキシブルプリント基板)
52a FPC端子
53 シリコンゴム
54 ヒーターヘッド(セラミック製)
55 電子部品
55a 電子部品端子
55b カメラレンズ
56 樹脂製ピン
100 基準ブロック試料
101 マーカー部
201 転写マーカー:良好
202 転写マーカー:不良
Claims (7)
- フレキシブルプリント基板と電子部品の接続装置であって、
接続作業に際して電子部品を保持する2層構造のキャリアと、
前記キャリア内に配置された部品支持板と、
前記キャリアを載置して、付設の調整台座が備える緩衝機構と前記部品支持板とにより前記電子部品の平面度調整を行う接続ステージとからなることを特徴とする。 - 前記2層構造のキャリアが、上層を構成する上層キャリアと下層を構成する下層キャリアとからなり、
前記上層キャリアは、接続の際の前記電子部品の保持、位置決めする貫通した電子部品挿入孔と、接続に際してフレキシブルプリント基板の位置決めをする位置決め部を備え、
前記下層キャリアは、前記電子部品挿入孔と中心線を同じくする連通した開口部と、前記フレキシブルプリント基板を前記位置決め部より外すための解除孔を備えることを特徴とする請求項1記載の接続装置。 - 前記位置決め部が、フレキシブルプリント基板の位置決めピンと前記位置決めピンの挿入孔からなることを特徴とする請求項2記載の接続装置。
- 前記部品支持板が、前記開口部より脱落しない大きさの平板であって、空気穴を備え、前記電子部品挿入孔の直下かつ支持板の重心の鉛直線が前記電子部品挿入孔および開口部の中心線と同一になるように前記キャリア内に配置されることを特徴とする請求項1又は2に記載の接続装置。
- 前記接続ステージが、前記開口部に挿入される調整台座と、電子部品の吸着用エアーおよび装置冷却用エアーを供給するエアー供給部を備え、
前記調整台座は、前記調整台座の挿入側先端に在って、前記部品支持板の重心直下に前記部品支持板との接触点を有して前記部品支持板を前記キャリアと非接触状態になるように配される調整ボールを備えたボール型緩衝機構を有することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の接続装置。 - 異方性導電膜を介して電子部品とフレキシブルプリント基板を接続する電子モジュールの組立装置であって、
前記電子部品を接続の際に保持する2層構造のキャリアと、前記キャリア内に配置された部品支持板と、前記キャリアを載置する接続ステージと、前記キャリアからフレキシブルプリント基板が接続された電子部品を取り出すアンロード治具を少なくとも備え、
前記2層構造のキャリアの上層を構成する上層キャリアは、前記電子部品を挿入、保持および位置決めする貫通した電子部品挿入孔と、前記フレキシブルプリント基板の位置決め行うための位置決め部を備え、
前記2層構造のキャリアの下層を構成する下層キャリアは、前記電子部品挿入孔と中心線を同じくする連通した開口部と、前記フレキシブルプリント基板を前記位置決めピンより外すための解除孔を備え、
前記部品支持板は、前記開口部から脱落しない大きさの平板であって、空気穴を備え、前記電子部品挿入孔の直下、かつ支持板の重心の鉛直線が前記電子部品挿入孔および開口部の中心線と同一になるように前記キャリア内に配置され、
前記接続ステージは、前記開口部に挿入される調整台座と、電子部品の吸着用エアーおよび装置冷却用エアーを供給するエアー供給部を備え、
前記調整台座が、前記調整台座の挿入側先端に在って、前記部品支持板の重心直下に前記部品支持板との接触点を有して前記部品支持板を前記キャリアと非接触状態になるように配した調整ボールを備えるボール型緩衝機構を有し、
前記アンロード治具は、アンロード上治具とアンロード下治具の2層構造からなり
前記アンロード上治具は、前記下層キャリアの解除孔に挿入されて前記上層キャリアを持ち上げるリフトアップ部を備え、
前記アンロード下治具は、前記開口部に挿入可能で、異方性導電膜を介して接続された電子部品とフレキシブルプリント基板の接続体を、下方より前記部品支持板を介して電子部品を押し上げることで、前記キャリアから取り出す押出部を有することを特徴とする。 - 電子部品を保持する貫通した電子部品挿入孔と、前記フレキシブル基板の位置決めを行うための位置決め部を有する上層キャリアと、
前記電子部品挿入孔と連通し、かつ中心線を同じくする開口部と、前記フレキシブルプリント基板を前記位置決めピンより外すための解除孔を有する下層キャリアと、
前記開口部より脱落しない大きさの平板であって、空気穴を備え、前記電子部品挿入孔の直下、かつ重心の鉛直線が前記電子部品挿入孔および開口部の中心線と同一になるように前記キャリア内に配置される部品支持板とを備え、
異方性導電膜を介した電子部品とフレキシブルプリント基板との接続に用いられることを特徴とする接続用キャリア。
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2010
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