JP4338662B2

JP4338662B2 - 電子部品実装装置

Info

Publication number: JP4338662B2
Application number: JP2005085847A
Authority: JP
Inventors: 俊介大家
Original assignee: Toppan Forms Co Ltd
Current assignee: Toppan Forms Co Ltd
Priority date: 2005-03-24
Filing date: 2005-03-24
Publication date: 2009-10-07
Anticipated expiration: 2025-03-24
Also published as: JP2006269750A

Description

本発明は、可撓性の基材上に電子部品を実装する電子部品実装装置に関する。

近年、例えばＲＦ−ＩＤ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）と称される非接触型メディア（非接触型ＩＣカード等）に関する技術が急速に進歩してきており、その使用も多岐にわたっている。このようなＲＦ−ＩＤは、フレキシブルな基材にアンテナ部となるアンテナパターンを形成してＩＣチップを搭載したインレットと称されるものを他のベース基材に貼着して作製される。このような基材上のアンテナ部にＩＣチップを実装するに場合に効率向上、歩留りの向上が望まれている。

例えば、上記ＲＦ−ＩＤを作製する場合におけるベース基材上のアンテナ部にＩＣチップを実装する技術の一つが、以下の特許文献に開示されている。すなわち、特許文献には、第２キャリヤテープに接着されているチップモジュールを、第１キャリヤテープに形成されているアンテナ上に置かれ、当該第１キャリヤテープの上下両方よりそれぞれ固定スタンプで挟みつけて当該アンテナにマイクロチップモジュールを接続するというトランスポンダの製造が開示されている。

上記特許文献に開示されているトランスポンダの製造では、単一のチップモジュールを単一のアンテナに実装させるもので、複数のチップモジュールを単一の第１キャリヤテープに形成されている複数のアンテナに所定の複数単位で実装させる場合に適用すると、下方の固定スタンプを対応の複数とすることは現実的でなく、これに代えて吸引ステージ上に固定して、上方の固定スタンプを対応した複数として実装を行うことが想定される。

そこで、図５に、従来のＩＣチップ実装装置を同時多数実装に適用した場合の説明を示す。図５（Ａ）において、トランスポンダの製造におけるＩＣチップ実装装置１０１は、固定スタンプ１０２を複数備えた固定スタンプ部１０３の下方に吸引ステージ１０４が配置され、当該固定スタンプ部１０３には適宜保護部材１０５が配置される。一方、図５（Ｂ）に示すようにアンテナ１１１が行列的に複数形成された基材１０６が搬送され、吸引ステージ１０４の前段でＩＣチップ１０７が対応のアンテナ上に載置されて、実装対象部分が当該吸引ステージ１０４上に吸引力で固定される。そして、保護部材１０５を介在させて固定スタンプ部１０３の各固定スタンプ１０２が吸引ステージ１０４上のＩＣチップ１０７に対して加熱、押圧することで実装が行われるというものである。

特表２００４−５３７１７７号公報

しかしながら、上記のようなＩＣチップ実装装置１０１における同時多数実装は、基材１０６上に図５（Ｂ）に示すようなしわ１２１が発生して歩留りを低下させるという問題がある。原因としては、実装時に加わる熱によって当該基材１０６とアンテナ１１１の熱収縮率が異なることで当該基材１０６が水平とならずに凹凸を生じ、当該凹凸によって次段階の実装領域が吸引ステージ１０４上で完全な密着状態とならず、この密着されない部分でエアが貯まりやすく、さらに密着されない浮いた部分が固定スタンプ１０２と直接に触れて収縮を増大させることで凹凸の度合いを増大させることとなってしわが発生するものと想定される。

そこで、本発明は上記課題に鑑みなされたもので、可撓性基材上の複数パターンのそれぞれに電子部品を同時多数実装させることで効率向上を図り、しわ発生を防止して歩留りの向上を図る電子部品実装装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１の発明では、可撓性基材上に形成された複数のパターン上に対応の電子部品を搭載し、複数単位毎に電気的接続させて実装する電子部品実装装置であって、少なくとも、所定の吸引手段を備えると共に、前記基材に形成された複数のパターン上に搭載されるそれぞれの前記電子部品の位置に対応させた複数の突部を備え、当該電子部品が搭載された基材が搬送されてきたときに、当該突部に形成される所定数の通気孔より当該基材を部分的に吸引して固定する吸引固定手段と、前記突部上で吸引固定されている前記基材上の複数のパターンおよび電子部品に対して加熱と共に押圧することで当該電子部品を当該パターン上に電気的接続させる実装手段と、を有する構成とする。

請求項２の発明では、前記吸引固定手段が、前記電子部品が搭載されて搬送される前記基材に対して所定の張力を付加させる位置に配置される構成である。

本発明によれば、吸引固定手段が可撓性基材に形成された複数のパターン上に搭載されるそれぞれの電子部品の位置に対応させた所定数の突部を備え、当該電子部品が搭載された基材が搬送されてきたときに、当該突部に形成される所定数の通気孔より当該基材を部分的に吸引して固定し、実装手段が当該突部上で吸引固定されている基材上の複数のパターンおよび電子部品に対して加熱と共に押圧することで当該電子部品を当該パターン上に電気的接続させることにより、可撓性基材上の複数パターンのそれぞれに電子部品を同時多数実装させるときのしわ発生を防止して実装効率の向上と歩留りの向上を併せて図ることができるものである。

以下、本発明の最良の実施形態を図により説明する。本実施形態では、電子部品実装装置としてＲＦＩＤ製造におけるフィルム基材上のアンテナにＩＣチップを実装するＩＣチップ実装装置を例として示すが、これに限らずフレキシブルプリント板上に電子分品を同時多数実装する実装装置においても適用することができるものである。また、可撓性基材として樹脂製のフィルムシートの場合を示すが、これに限らず紙（上質紙、コート紙を含む）シート等の絶縁性のものについても適用することができるものである。

図１に、本発明に係るＩＣチップ実装装置の構成図を示す。図１（Ａ）はＩＣチップ実装装置の概念構成図、図１（Ｂ）は実装ステージの平面図、図１（Ｃ）は実装を行う可撓性の基材の概念平面図である。図１（Ａ）において、電子部品実装装置であるＩＣチップ実装装置１１は、実装手段である実装アタッチメント群１２の下方に吸引固定手段を一部として備える実装ステージ１３が配置され、当該実装アタッチメント群１２の直下に適宜保護部材１４としてのフッ素系樹脂シートが配置される（このシートを実装アタッチメント群１２の一部としてもよい）。

上記実装アタッチメント群１２は、実装対象のＩＣチップ１６毎に実装アタッチメント２１が配設されたもので、それぞれ所定温度に加熱される。このそれぞれの実装アタッチメント２１は全体的に上下および左右（基材シート１５の幅方向）に可動自在であり、これらの駆動機構は従前の機構として図示を省略してある。この上下動機構によりそれぞれの実装アタッチメント２１が実装対象のＩＣチップ１６に加熱と共に所定圧力を付加する。なお、実装アタッチメント群１２において、実装アタッチメント２１を実装対象の単体のＩＣチップ１６毎に対応させて構成した場合を示したが、複数のＩＣチップ１６毎、例えば２個単位、４個単位で対応させた数で構成してもよい。

また、上記実装ステージ１３は、図示しない吸引手段の機能を一部として備えるコンプレッサ等に連結された内部開放空間のステージであり、実装時には吸引を行い、基材シート１５の搬送時にはエア吹き出しを行う。この実装ステージ１３の表面上を、図１（Ｂ）に示すように複数の突部２２が例えば一体的に形成される。当該突部２２は、ここでは、実装対象のＩＣチップ１６毎に対応させた数、および吸引固定する際の位置に対応されて形成される。これら突部２２は、当該実装ステージ１３の内部空間と連通した所定数の通気孔２２Ａが形成されており、当該通気孔面でのみエア吸引、エア吹き出しが行われる。なお、突部２２を実装対象の単体のＩＣチップ１６毎に対応させて構成した場合を示したが、複数のＩＣチップ１６毎、例えば２個単位、４個単位で対応させた数で構成してもよい。

一方、可撓性の基材シート１５は、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）シートで形成され、図１（Ｃ）に示すように行列的にアンテナ２３が通信設計に応じた巻回数で例えば導電性インキによるスクリーン印刷等の印刷工程により形成される。例えば、搬送方向に対して幅方向に８列に順次形成される。このアンテナ２３は、図中では概念的に表しているが、両端にパッドが形成されており、このパッド間に導電性接着剤を接続パッドとしたＩＣチップが電気的接続されて実装される。

図１（Ｃ）に示すようなアンテナ２３群が形成された基材シート１５は、図示しないが所定の搬送方法（例えば供給ロールと巻取ロール間で巻取搬送）により実装ステージ１３の上方で搬送される（図３で説明する）。このとき、図１（Ａ）に示すように、実装ステージ１３は、それぞれの突部２２の吸着面上が、基材シート１５の搬送高さより高い位置とさせて所定の張力を付加させるような位置に配置されるものである。なお、搬送される基材シート１５のそれぞれのアンテナ２３上（上記パッド間）には、実装処理の前段でチップ供給機構（図示せず）により導電性接着剤を接続パッドとしたＩＣチップ１６が搭載されるものである。

ここで、図２に、図１のＩＣチップ実装装置における概略構成斜視図を示す。図２（Ａ）に示すように、実装アタッチメント群１２は、基材シート１５の搬送方向（矢印）に対して形成されたアンテナ２３の６個分に対応した６個の実装アタッチメント２１が配置され、これが幅方向に４列配置（全２４個）されたもので、図には表れない保護部材１４を有している。そして、図２（Ｂ）に示すように、アンテナ２３上にＩＣチップ１６が搭載されて搬送されてきた基材シート１５の実装対象領域が実装ステージ１３上に位置されたときに当該実装ステージ１３上に吸引されて固定される。このとき、それぞれの突部２２上に搭載されたＩＣチップ１６の部分が吸引固定される（図３で説明する）。

そこで、実装アタッチメント群１２のそれぞれの実装アタッチメント２１が保護部材１４を介在させて下降することにより、実装ステージ１３上の基材シート１５における左右半分（ここでは、まず右半分の２４個分とする）の搭載されたＩＣチップ１６に加熱（例えば、アタッチメント温度で２００度〜４００度、接着剤部分温度で１００度〜３００度）が行われると同時に、適切な圧力が付加される。これによって、対応のアンテナ２３上に搭載されたそれぞれ２４個分のＩＣチップ１６が電気的に接続されて実装される（図３で説明する）。

続いて、図２（Ｃ）に示すように、実装アタッチメント群１２が一旦上昇し、基材シート１５の幅方向に移動して下降することで実装ステージ１３上の残り左半分の２４個分のＩＣチップ１６に対して同様の加熱、圧力を付加することにより対応のアンテナ２３に電気的に接続させて実装するものである。

そこで、図３に、図１のＩＣチップ実装装置における実装処理状態の説明図を示す。図３（Ａ）において、それぞれのアンテナ２３にＩＣチップ１６が搭載された基材シート１５が搬送されるもので、このとき実装ステージ１３のそれぞれの突部２２の通気孔２２Ａからはエアが吹き出されることによって、当該実装ステージ１３とは非接触で搬送される。当該基材シート１５が実装ステージ１３上にきたときに搬送が停止されると共に、当該実装ステージ１３のそれぞれの突部２２の面ではエア吹き出しからエア吸引に変わり、これによって図３（Ｂ）に示すように、基材シート１５の実装対象部分を吸引固定させる。

すなわち、実装ステージ１３上では基材シート１５の全面が吸引されるのではなく、アンテナ２３およびＩＣチップ１６の部分のみが吸引固定され、これらの境界の基材シート部分１５Ａは他と密着されない。しかも、基材シート１５の実装対象部分が吸引固定されるときには、基材シート１５の吸引固定面が前後の搬送面より高い位置とさせることで適宜な張力が与えられている。

そして、図３（Ｃ）に示すように、実装アタッチメント群１２で対応のそれぞれのＩＣチップ１６に加熱、圧力が付加されて電気的接続が行われても当該基材シート１５のシート面にはしわの発生が確認されなかった。これは、実装時の熱収縮の違いで基材シート１５に凹凸が生じてもアンテナ２３およびＩＣチップ１６の部分のみが吸引固定されていることから、エアが貯まることなく、また生じた凹凸部分が密着されない部分１５Ａで浮いた状態とならずに実装アタッチメント２１と接触されないことから凹凸が増大されないことによってしわが発生しないものと推察される。このことは、実装面で張力を加えない場合でもしわの発生が確認されなかったが、図１（Ａ）のように張力を加えることで他の要因があったとしてもより確実にしわの発生を回避させることができるものである。

このように、ＩＣチップの同時多数実装による実装効率の向上を図るために必要なる実装ステージ１３による吸引固定で生じるしわの発生を防止することができるものである。すなわち、基材シート１５上のそれぞれのアンテナ２３にＩＣチップ１６を同時多数実装させるときのしわ発生を防止して実装効率の向上と歩留りの向上を併せて図ることができるものである。

次に、図４に、図１のＩＣチップ実装装置における吸引固定ステージの他の形態の説明図を示す。図４（Ａ）において、実装ステージ１３は、多数の吸引孔３２が形成された従前の吸引ステージ３１上に、突部２２が上述のように実装するＩＣチップ１６に対応させて一体的に所定数（ここでは４８個）形成された突部基台３３を載置させることで実現することができる。なお、吸引ステージ３１上に突部基台３３を載置させるに際して位置合わせのためのガイド等を設けてもよい。

このように、突部２２を形成するにあって、従前の吸引ステージ３１をそのまま適用することができるもので安価に実現することができると共に、品種変更等による実装位置の相違や大きさの相違にも容易に対処することができるものである。

また、図４（Ｂ）において、図４（Ａ）の突部基台３３を形成するにあたり、突部板４１に対応の貫通孔４２が所定数（ここでは４８個）形成され、この突部板４１を上記吸引ステージ３１上に載置した後、当該貫通孔４２に所定数の通気孔４２が形成された突部材４３をそれぞれ嵌合させるものである。図４（Ａ）の突部２２を一体的に形成するよりもより安価に作製することができ、また品種変更等においてもより安価かつ容易に対処することができるものである。

本発明の電子部品実装装置は、ＲＦＩＤ製造におけるＩＣチップ実装に適すると共に、フレキシブルプリント板上に電子部品を同時多数実装する場合においても適する。

本発明に係るＩＣチップ実装装置の構成図である。図１のＩＣチップ実装装置における概略構成斜視図である。図１のＩＣチップ実装装置における実装処理状態の説明図である。図１のＩＣチップ実装装置における吸引固定ステージの他の形態の説明図である。従来のＩＣチップ実装装置を同時多数実装に適用した場合の説明である。

符号の説明

１１ＩＣチップ実装装置
１２実装アタッチメント群
１３実装ステージ
１５基材シート
１６ＩＣチップ
２１実装アタッチメント
２２突部
２３アンテナ
３１吸引ステージ
３３突部基台
４１突部板
４３突部材

Claims

可撓性基材上に形成された複数のパターン上に対応の電子部品を搭載し、複数単位毎に電気的接続させて実装する電子部品実装装置であって、
少なくとも、所定の吸引手段を備えると共に、前記基材に形成された複数のパターン上に搭載されるそれぞれの前記電子部品の位置に対応させた複数の突部を備え、当該電子部品が搭載された基材が搬送されてきたときに、当該突部に形成される所定数の通気孔より当該基材を部分的に吸引して固定する吸引固定手段と、
前記突部上で吸引固定されている前記基材上の複数のパターンおよび電子部品に対して加熱と共に押圧することで当該電子部品を当該パターン上に電気的接続させる実装手段と、
を有することを特徴とする電子部品実装装置。
請求項１記載の電子部品実装装置であって、前記吸引固定手段が、前記電子部品が搭載されて搬送される前記基材に対して所定の張力を付加させる位置に配置されることを特徴とする電子部品実装装置。