JP3733880B2

JP3733880B2 - フィルム貼付装置

Info

Publication number: JP3733880B2
Application number: JP2001221236A
Authority: JP
Inventors: 英一津留; 康彦水関
Original assignee: 株式会社日立インダストリイズ
Priority date: 2001-07-23
Filing date: 2001-07-23
Publication date: 2006-01-11
Anticipated expiration: 2021-07-23
Also published as: JP2003025445A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板へフィルムを搬送路上に設けられている熱圧着用プレートで貼り付けるフィルム貼付装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のフィルム貼付技術としては特開平３−１２８１９５号公報に記載されている多層基板を製造するホットプレスがある。これは何枚もの基板を重ね合わせた後に、真空中或いは加圧中においてフィルムと基板を熱圧着して多層基板を製造するもので、油圧ラムシリンダを推力として該基板に対して最大４ＭＰａ程度の面圧を与えることができ、該油圧ラムシリンダ押付面と基板面が平行した状態で該油圧ラムシリンダが加圧できるようにガイド等が設けられている。
【０００３】
また、一枚ずつ基板へフィルムを貼り付けていく方法としては、特開平８−３３２６４６号公報や特開平１０−１７５２２９号公報に記載されているように真空中で互いに対向する面を加熱する加熱手段が設けられた上板及び下板と、上板の対向面に固定された膜体と、下板の対向面に載置された膜体との間で基板へフィルムを貼り付けるための加圧をすべく下板の膜体の中に最大１ＭＰａ程度の圧縮空気を導入して膨らませることを特徴とした装置がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術の特開平３−１２８１９５号公報では１度に多数の基板を重ね合わせ、その最も上側及び下側に有る基板に対して熱板を接触させ基板にフィルムを貼り付ける。このために重ね合わされた基板の中心にある基板と熱板に近い基板とでは与えられる熱量が異なるため、貼り付けられたフィルムが形成する絶縁層の厚さにばらつきが生じる。
【０００５】
近年、このように製造されるプリント基板及び多層基板はその形成される配線パターンの微細化に伴い、この貼り付けられたフィルムが形成する絶縁層の厚さの違いにより基板上に形成する回路の電気特性の違いが問題視されている。
【０００７】
この問題を解決するための従来技術として、上記従来技術の特開平８−３３２６４６号公報や特開平１０−１７５２２９号公報記載の装置ではフィルムの厚さを制御するために真空下で基板に１枚ずつフィルムを貼り付けるが、膜体を膨らませてフィルムを貼り付けられる基板へ加圧するために膜体に導入する圧縮空気はゴムが破損しない程度の低い圧力を使用している。この圧縮空気圧力がそのまま基板への面圧となるため、この圧縮空気圧力より大きな面圧を基板へ加圧することができない。更に、圧縮空気により膜体を伸ばして基板へ加圧するため、加圧前の基板と加圧膜体との隙間は狭く、フィルム貼付動作前に行う真空引き時に基板とフィルムが加熱され、フィルムと基板が密着してこの間に気泡が残存する恐れがある。更に、基板を真空貼付部に搬送する時に加圧膜体に触れる恐れがあるため、加圧膜体を保持する土台を油圧シリンダ等を用いて退避させる必要が生じる。
【０００８】
また、該膜体は耐熱性を有するゴムであり該膜体中に圧縮空気を導入するために基板への加圧時はゴムの変形が生じる。その繰り返し疲労によりゴムの寿命が短く、更にフィルムを貼り付けられる基板の方が該膜体より硬いために基板のエッジ部分によりゴムが破損することもある。
【０００９】
それゆえ本発明の目的は、多層基板を製造するホットプレスと同等の面圧を基板へ面圧分布均一に加圧することができ且つ加圧するための要素部品の寿命向上を目的としたフィルム貼付装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成ため本発明では、２つの分割された真空チャンバで１つの減圧室を構成し、該一方の真空チャンバにはシリンダが形成され、該シリンダの内壁をシリンダ面として移動し、貼付ける基板とフィルムの面積と同等以上の面積を持つ面に前記シリンダに導入される制御用気体或いは液体が作動するピストンが設けてあり、該一方の真空チャンバに対向する他方の真空チャンバは梁に固定した受圧部材の円周部に真空を保持するように移動可能に設けてあり、該受圧部材に対し該ピストンを移動させて両者間で各基板へフィルムを貼付けることを特徴とする。すなわち、本発明では、２分割された真空チャンバの１方のチャンバの内壁をピストンの摺動面として動作するように加圧用のピストンを形成し、他方のチャンバに前記ピストンに対向するように受圧部材を配置した構成とした。
【００１２】
本発明のフィルム貼付装置によれば、基板とフィルムの間に気泡或いは残留空間等が無いように基板とフィルムを密着させ、貼り付けられたフィルム表面の平坦性をもって貼り付けることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明方法の一実施の形態のフィルム貼付装置の概略図である。図２は本発明装置の部分的概略断面図である。図３に下側真空チャンバとラムシリンダのピストン部断面図を示す。以下、図１及び図２及び図３を用いて本発明装置を説明する。
【００１４】
ワーク１は基板の上下或いは片方のみに貼付けたいフィルムの一部分を仮付したものであり、図１の右側から真空貼付部５を経て左側へと搬送される。なお、本実施の形態のワーク１は、基板の上（表面）にフィルムを仮付けしたものとして説明する。ワーク１は本図では省略しているが、ワーク１の搬送方向上流側で、搬送路上を一定間隔をもって搬送されて来る各基板の寸法に合わせてフィルムを仮付けしたものである。すなわち、基板表面側が貼り付け面になるようにして、基板と貼付けたいフィルムの位置関係が搬送中にずれないように、前もって基板へ仮圧着を行ったものである。
【００１５】
また、貼り付けたいフィルムがロール形状で供給される場合は、前もって基板の幅方向に切断して上記同様のことを行っても良いし、フィルム貼付後に切断しても良い。なお、図において、ワーク１の上側にあるものについては引用符号に添字ａを付け、下側のものには添字ｂを付け、総称するときには添字を省略して説明する。
【００１６】
人手によりワーク１をセットする場合、ワークセット位置２で行う。搬送フィルム巻出機構３は、ワーク１の搬送と、図２に示す熱圧着プレート１１ａ、１１ｂの熱圧着面の汚れ防止するための搬送フィルム４を送り出す機構である。なお、この搬送フィルム４のテンションを常に一定に保つため、搬送フィルム４の巻き径をセンサにより監視し、トルクを制御する機構を設けてある。更に、ブレーキ機構を設けて搬送フィルム４の位置を保持する機能を付加しても良い。
【００１７】
搬送フィルム４はポリエステル等で形成されている。真空貼付部５は、基板に貼り付けたいフィルムを減圧下において熱圧着により貼付ける部分であり、詳細は後述する。フィルム搬送機構６はワーク１をワークセット位置２から真空貼付部５へ搬送するための機構である。すなわち、２枚の搬送フィルム４ａ、４ｂをチャックして、搬送フィルム４ａ、４ｂを一定量搬送することにより、搬送フィルム４ａ、４ｂの間に挟んだワーク１を搬送することができる。搬送フィルム巻取機構７ａ、７ｂは、搬送フィルム４ａ、４ｂをそれぞれ巻取るためのものである。一つのワーク１をフィルム搬送機構６により引き出した後、搬送フィルム４はワーク搬送用フィルム巻取機構７により回収される。なお、搬送フィルム巻取機構７についても、搬送フィルム巻出機構３と同様にトルク及びブレーキ力を制御する機能を付加してある。
【００１８】
図２は、図１の真空貼付部５の断面図である。真空貼付部５は、それぞれ減圧室を構成する２つの分割された上側真空チャンバ８及び下側真空チャンバ９を有する。上側真空チャンバ８はワーク１が貼合せ部に搬送され所定位置で停止すると、真空チャンバを形成するために下降し、熱圧着終了後上昇させるための機構を設けてある。なお、上側真空チャンバ８は、図示していない梁に固定された上側圧力受け部材１５の円周部に設けたＯリング１６により真空を保持することができ、且つ上下に移動可能に構成されている。下側真空チャンバ９は上側真空チャンバ８が下降した時に真空チャンバを形成するために使用する。なお、図２では上側真空チャンバ８が下降動作して真空チャンバを形成することで説明したが、下側真空チャンバ９を上下に動作させても良く、更には、上側真空チャンバ８及び下側真空チャンバ９の両方を上下動作できるようにしても良い。
【００１９】
２つの分割されたチャンバのうち、下側真空チャンバ９にはその内壁をシリンダ面とするラムシリンダ部１０が設けられている。また、対向する上側真空チャンバ８に受圧部材すなわち圧力受け部材１５を設けている。
【００２０】
ラムシリンダ部１０は、ワーク１の面積と同等以上の面積を持つピストン１０ｐを有するシリンダである。本ラムシリンダ部１０は下側真空チャンバ９の内面をシリンダとして、図３に示すようにシリンダ内を上下するピストン１０ｐの円周にはＯリング１７とベアリング１８が設けて有る。なお、本図では、組立性を考慮して、ラムシリンダ部１０は下側の圧縮空気室形成部１０ｃと下側真空チャンバ９を別部材で構成し、両者をねじ等で固定して、一体化を図っているが、溶接等で完全に一体化しても問題はない。
【００２１】
なお、クリーンルーム内で本装置を使用する場合は空圧式が望ましいが、大きな推力を必要とする場合は油圧などの液体を用いても良い。また、図２ではラムシリンダ部１０はワーク１の下側に設置しているがワーク１の上側に設置しても良い。更にはワーク１の上下両方に設置しても良い。
【００２２】
熱圧着プレート１１は、ワーク１に対して熱圧着を行うもので、金属或いはセラミックス等を用いた板で形成されている。なお、ワーク１方向の熱圧着面は平坦にできている。また、フィルムと基板の密着性を高める場合は熱圧着プレート１１のワーク１側表面に耐熱性を有する弾性体を貼付けても良いが、この場合は弾性体の表面粗さが金属に比べて悪いため、フィルム貼付後のフィルム表面の平坦性が悪くなることを考慮する必要がある。熱圧着プレート下部に設けた弾性体１２は、熱圧着プレート１１が片当たりせずにワーク１に対して面圧分布を略均一にピストン１０ｐの圧縮力を伝えるためのものである。この弾性体１２が変形することにより、熱圧着プレート１１の面圧分布が略均一になる。更にワーク１及び熱圧着プレート11への圧縮力による変形から生じるワーク１外周部への圧力集中、即ちエッジ効果を防ぎ面圧分布を略均一にするためには、ワーク１のみにピストン１０ｐの推力を伝えるために、ワーク１の平面形状と略同等形状に弾性体１２をすることが望ましい。熱圧着プレート１１下部に設けた弾性体１２とピストン１０ｐ間には複数に分割されたシート状のヒータ１３が設けて有り、それを制御する制御手段を備えている。このヒータ１３は、ワーク１へ温度分布が略均一に伝えられるように、外周側から中心部に向かって独立して温度を制御できる構成として有る。なお、ワーク１の面内温度分布を略均一にするため、ヒータ１３は外周側の温度が中心側に比べて高くなるように制御すると良い。断熱材１４はヒータ１３による熱を効率良く熱圧着プレート１１に伝えるのと同時に、ワーク１の反対面にあるピストン１０ｐ等の真空貼付部５を構成する部品に熱が伝わることを防止する。なお、断熱材１４に熱圧着プレート１１を取り付ける場合に、断熱材１４に設けた取付穴は、熱圧着プレート１１の取付ボルト径よりも大きく形成した。このように、余裕を持った穴径にすることにより、熱圧着プレート１１がヒータ１３により加熱され膨張した場合に、熱圧着プレート１１の伸びを妨げることがない。
【００２３】
次に図１及び図２に示すフィルム貼付装置を用いた場合のフィルム貼り付け手順について一例を述べる。
【００２４】
ワーク１は１枚づつ所望の間隔で、図１に示す装置の右側より連続して搬送されてくる。ワーク１がワークセット位置２に到達後、フィルム搬送機構６が搬送フィルム４を引き出し、２枚の搬送フィルム４ａ、４ｂによりワーク１を挟んだ状態で真空貼付部５に搬送する。真空貼付部５にワーク１が到達後、フィルム搬送機構６を停止する。次に、上側真空チャンバ８を下降させ、下側真空チャンバ９とシール用のＯリングを介して合体して真空チャンバを形成する。
【００２５】
その後、図１で省略してある真空ポンプが動作することにより、形成された真空チャンバ内を真空雰囲気にする。真空チャンバ内を真空雰囲気にすることにより、ワーク１の基板と仮付けしたフィルムとの間の気泡を除去することができる。また、この時にピストン１０ｐがチャンバ内部の真空吸引力により上昇しないように、ラムシリンダ部１０のピストン１０ｐ下側面空間は真空引きを行う。
【００２６】
チャンバ内が所望の真空度に到達した直後、または所望の真空度に到達後更に所望の時間をおいて、ピストン１０ｐを上昇させる。これにより、熱圧着プレート１１を用いてワーク１のフィルムと基板とを熱圧着し、フィルムと基板とを貼り付けることが可能となる。この時、熱圧着プレート１１のワーク１側の表面は略均一な温度分布と圧力分布を保持している。このために、貼り付けたいフィルムをしわ無く、表面を平坦に貼り付けることが可能となる。なお、この時にピストン１０ｐの制御用気体或いは液体の圧力を可変することにより、フィルム貼付け圧力を段階的に変化させることが可能である。
【００２７】
またこの反力は受圧部材すなわち圧力受け部材１５が受けるため、上側真空チャンバ８及び下側真空チャンバ９はピストン１０ｐによる力を考慮しない構造とすることができるため、軽量化を図ることが可能である。
【００２８】
フィルム貼付終了後にチャンバ内を大気開放し、上側真空チャンバ８を上昇させ更にピストン１０ｐを下降させる。その後、フィルム搬送機構６を用いて、真空貼付部５にあるワーク１をフィルム搬送機構６の駆動側へ排出し、図１では省略しているが、図１で示す装置のワーク搬送方向側にある次工程の装置へ受け渡す。
【００２９】
次に、図４により本発明方法の他の実施形態について説明する。
【００３０】
図４は前述の図２と異なる点は、下側チャンバ９をラムシリンダ１０のピストン１０ｐ上に設置した点である。上側真空チャンバ８と下側真空チャンバ９とを合体し、減圧した後、ピストン１０ｐを上昇させる。この時、上側真空チャンバ８は上側圧力受け部材２０の外周を摺動してピストン１０ｐと一緒に上昇する。なお、ワーク１に圧力を加えるストローク以上に真空チャンバが移動可能に構成してある。これにより、真空チャンバには上下の圧力は作用せず減圧状態を保持できる。さらに、真空チャンバをピストン上に形成したことにより、真空チャンバの形状を円筒形以外の形状に形成することも可能となる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明フィルム貼付装置によれば、基板にフィルムを貼り付けるピストンが下側真空チャンバの内壁をシリンダ面として梁に固定した受圧部材に対し移動するので、多層基板を製造するホットプレスと同等の面圧でガイドを用いることなく基板へ面圧分布均一に加圧することができ、且つ、均一に加圧するために膜体などは用いていないので、加圧するための要素部品の寿命が向上するとともに、真空チャンバの中で貼り付けを行うので基板とフィルムの間に気泡或いは残留空間等が無いフィルム貼付装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明フィルム貼付装置の一実施形態を示す一部断面した、システムの概略構成図である。
【図２】図１のフィルム貼付部の断面図である。
【図３】図１のフィルム貼付部のチャンバ及びラムシリンダ詳細断面図である。
【図４】図１のフィルム貼付部の他の実施例の断面図である。
【符号の説明】
１…ワーク、２…ワークセット位置、３ａ、３ｂ…搬送フィルム巻出装置、４ａ、４ｂ…搬送フィルム、５…真空貼付部、６…フィルム搬送機構、７ａ、７ｂ…搬送フィルム巻取装置、８…上側真空チャンバ、９…下側真空チャンバ、１０…ラムシリンダ、１０ｐ…ピストン、１０ｃ…圧縮空気室形成部、１１ａ、１１ｂ…熱圧着プレート、１２ａ、１２ｂ…弾性体、１３ａ、１３ｂ…ヒータ、１４ａ、１４ｂ…断熱材、１５…圧力受け部材、１６…チャンバ用Ｏリング、１７…シリンダ用Ｏリング、１８…ベアリング。

Claims

搬送路上を順次搬送される各基板へフィルムを貼付けるフィルム貼付装置において、
２つの分割された真空チャンバで１つの減圧室を構成し、該一方の真空チャンバにはシリンダが形成され、該シリンダの内壁をシリンダ面として移動し、貼付ける基板とフィルムの面積と同等以上の面積を持つ面に前記シリンダに導入される制御用気体或いは液体が作動するピストンが設けてあり、該一方の真空チャンバに対向する他方の真空チャンバは梁に固定した受圧部材の円周部に真空を保持するように移動可能に設けてあり、該受圧部材に対し該ピストンを移動させて両者間で各基板へフィルムを貼付けることを特徴とするフィルム貼付装置。
請求項１において、前記ピストンの円周には０リングとベアリングが設けてあることを特徴とするフィルム貼付装置。