JP4557832B2 - 回路板の実装接合具及び回路板の実装接合方法 - Google Patents

Description

本発明は、ＦＰＣやＰＣＢ（プリント回路板）等からなる回路板の実装接合具及び回路板の実装接合方法に関するものである。

電気、電子、通信等の分野で使用されるフレキシブルプリント回路板（ＦＰＣ）は、複数のコンデンサ、抵抗素子、ＩＣ、ＬＳＩ等の各種電子部品が実装されるが、可撓性や軽量性に優れ、しかも、薄いので、部品実装ラインに単独で投入するのが困難であるという特徴がある。
この点に鑑み、従来においては、図示しない硬質のキャリア上にシリコーンゴム等の粘着層を介して仮固定され、この仮固定の状態で部品実装ラインに投入され、リフローソルダリング（ｒｅｆｌｏｗ ｓｏｌｄｅｒｉｎｇ）される（特許文献１参照）。

ところで、部品実装作業においては、はんだ材料の印刷精度、電子部品の装着精度、均一加熱等の観点から様々な対策が求められるが、電子部品が耐電圧の低いＩＣやＬＳＩ等の場合には、静電対策が重要となる。すなわち、部品実装作業に際しては、リフローマシンからフレキシブルプリント回路板に熱風が吹き付けられるので、絶縁性のフレキシブルプリント回路板が熱風との摩擦に伴い否応なく帯電し、この帯電した電荷がフレキシブルプリント回路板のキャリアからの剥離で放電し、ＩＣやＬＳＩ等の電子部品が静電破壊することがある。

そこで、従来においては、キャリアの粘着層を導電化して電子部品の静電破壊を抑制防止する方法が提案されている（特許文献２参照）。具体的には、（１）粘着層に金属粉末やカーボン粉末等を混練して導電化する方法、（２）粘着層に表面活性剤を塗布・含浸してその湿度により静電破壊を抑制防止する方法、（３）粘着層にリチウム等の軽く動きやすいイオンを混練して導電化する方法が提案されている。
特開２００２‐３３８９１６号公報 特開平０８‐４５５９９号公報

従来においては、以上のようにキャリアの粘着層を導電化して電子部品の静電破壊を抑制防止する方法が提案されているが、何れの方法にも問題がある。
先ず、（１）の方法の場合には、例えばシリコーンゴム１００重量部に対して金属粉末を２００〜５００重量部添加したり、カーボン粉末を２０〜１００重量部添加しなければならないので、ゴム硬度が上昇して粘着層の粘着力を低下させるという大きな問題が新たに生じることとなる。また、キャリアを繰り返して使用すると、粘着層が徐々に磨耗して金属粉末やカーボン粉末をフレキシブルプリント回路板に脱離付着させ、フレキシブルプリント回路板の絶縁性の低下を招くという大きな問題が別に生じることとなる。

また、（２）の方法の場合には、フレキシブルプリント回路板がキャリアから剥離される前に、リフローマシンの加熱冷却作用で粘着層やその周囲が乾燥し、低湿度化されてしまうので、フレキシブルプリント回路板が剥離される際に十分な静電対策効果を得ることができないおそれが少なくない。

さらに、（３）の方法の場合には、イオンが適度に動くときはともかく、過剰に動くときは、フレキシブルプリント回路板に対してイオンコンタミ等の悪影響を及ぼすという重大な問題が生じる。

本発明は上記に鑑みなされたもので、粘着層をあえて導電化しなくても電子部品の静電破壊を抑制防止することのできる回路板の実装接合具及び回路板の実装接合方法を提供することを目的としている。

本発明においては上記課題を解決するため、リフローソルダリングされる薄い回路板を位置決め搭載する位置決め治具に積層され、位置決め治具に搭載された回路板を粘着層を介し着脱自在に粘着保持する導電性のキャリア治具と、このキャリア治具に重ねられ、電子部品の実装された回路板をキャリア治具から取り外す導電性の分離治具とを備えたものであって、
分離治具から突出してキャリア治具の位置決め孔を貫通する複数の位置決めピンと、分離治具から突出してキャリア治具に挿入され、キャリア治具の粘着層に粘着保持された回路板をキャリア治具から取り外す導電性の複数の分離ピンとを含み、位置決めピンに導電性を付与してその先端部を長手方向に切り欠くことにより径方向に拡縮可能な割りピンにするとともに、この位置決めピンの最先端部を縮径にして細くし、位置決めピンの中央部を拡径にして太くし、
割りピン化された位置決めピンと複数の分離ピンとをそれぞれ接地して回路板に実装された電子部品の静電破壊を抑制するようにしたことを特徴としている。

また、本発明においては上記課題を解決するため、請求項１に記載された回路板の実装接合具を用いる回路板の実装接合方法であって、
位置決め治具上に薄い回路板を位置決め搭載し、この位置決め治具上にキャリア治具を積層してその粘着層を回路板に粘着させるとともに、位置決め治具を取り外してキャリア治具に粘着保持された回路板から引き離し、キャリア治具に粘着保持された回路板にはんだを塗布してリフローソルダリングし、その後、分離治具にキャリア治具を複数の位置決めピンを介して積層し、かつ分離治具の複数の分離ピンによりキャリア治具から回路板を取り外すことを特徴としている。

ここで、特許請求の範囲における薄い回路板には、少なくとも単数複数のＦＰＣ、ＰＣＢ、高密度フレキシブル基板等が含まれる。この回路基板は、可撓性、片面基板、両面基板等を特に問うものではない。位置決め治具に回路板を位置決め搭載する際、１枚の回路板を配置しても良いし、回路板を１×２、１×３、２×２等のマトリックスに並べて配置しても良いし、さらには複数枚の回路板を着脱自在に積層し、この積層した状態で１×２、２×２、２×３等のマトリックスに並べても良い。

電子部品には、少なくとも単数複数のコンデンサや抵抗素子等からなる受動部品、耐電圧が低く、静電気に弱いＩＣ、ＬＳＩ、フォトダイオード等からなる能動部品が含まれる。さらに、分離治具、位置決めピン、及び又は分離ピンは、導電性が付与され、接地されて静電対策の施されることが好ましい。これらのピンは円柱形や角柱形等でも良いし、ピンの先端部は半球形、錐形、杭形等でも良い。

本発明によれば、分離治具にキャリア治具を複数の位置決めピンを介して重ね、分離ピンとキャリア治具とを嵌め通して分離ピンを電子部品が実装された回路板に接触させ、この回路板を分離ピンにより押し上げて取り外す。分離治具、位置決めピン、及び又は分離ピンがグラウンドされるので、帯電した回路板がキャリア治具からの剥離に伴い放電し、耐電圧の低い電子部品等が電荷の放電で損傷したり、壊れるのを抑制することができる。

本発明によれば、粘着層をあえて導電化しなくても、静電気に弱い電子部品等の静電破壊を抑制あるいは防止することができるという効果がある。すなわち、分離治具の分離ピンが静電破壊防止の観点から接地されているので、回路板がキャリア治具からの剥離に伴い放電し、その結果、電子部品が電荷の放電により損傷したり、破壊するのをきわめて有効に防ぐことができる。また、粘着層をあえて導電化する必要がないので、粘着層の硬度が上昇して粘着層の粘着力が低下したり、金属粉末やカーボン粉末が回路板に付着し、回路板の絶縁性の低下を招くおそれが少ない。
また、回路板が剥離される際に十分な静電対策効果を得ることができるし、回路板に対してイオンコンタミ等の悪影響を及ぼすことが少ない。また、位置決め治具の表面に、キャリア治具を上方から均一に圧下し、回路板に粘着層を上方から粘着するので、専用の治具を使用することなく、回路板に加圧力を均一に作用させることができ、これを通じて良好な仮固定の状態を容易に得ることができる。また、回路板を手やピンセットではなく、複数の分離ピンにより押し上げてキャリア治具から剥がすので、作業性や利便性が向上する他、回路板の汚染や損傷を有効に抑制することが可能になる。
また、電子部品をリフローソルダリングするので、不純物の汚染なくして高密度実装することができる他、微小箇所を正確かつ能率的に接合することが可能になる。また、割ピン化された位置決めピンがキャリア治具の位置決め孔に密接するので、キャリア治具に帯電した電荷をＧＮＤに落とし、静電破壊をより確実に防止することができる。さらに、全部又は一部の位置決めピンを割りピン化する際、この位置決めピンの最先端部を縮径にして細くし、中央部を拡径にして太くするので、キャリア治具の位置決め孔に対する挿入が容易になり、完全な嵌入の前に拡径の中央部付近で早くアースすることもできる。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態を説明すると、本実施形態における回路板の実装接合具及び回路板の実装接合方法は、図１ないし図１０に示すように、表面から複数の位置決めピン２を突出させた位置決め治具１と、粘着層２１に可撓性のフレキシブルプリント回路板１０を着脱自在に粘着保持する導電性のキャリア治具２０と、表面から位置決めピン２と分離ピン３２とをそれぞれ複数突出させた導電性の分離治具３０とを用いて絶縁性のフレキシブルプリント回路板１０に各種の電子部品１２を実装接合するようにしている。

位置決め治具１は、図１等に示すように、例えば硬質の材料を使用して少なくとも表面が平坦な平面矩形の板に形成され、表面の四隅部に円柱形の位置決めピン２がそれぞれ起立して突出形成されており、この複数の位置決めピン２にフレキシブルプリント回路板１０やキャリア治具２０の四隅部が着脱自在に嵌通される。

フレキシブルプリント回路板１０は、図１、図３、図６、図７等に示すように、例えばポリイミドフィルム、銅箔、銅張積層板等を使用して薄く軽く形成され、位置決め治具１の表面よりもやや小さく形成されており、四隅部には、位置決め治具１の位置決めピン２に貫通される位置決め孔１１がそれぞれ丸く穿孔される。

キャリア治具２０は、図２や図４等に示すように、例えばアルミ等の金属や導電性ガラエポ等の材料を使用して少なくとも表面が平坦な平面矩形の板に形成され、位置決め治具１の表面と略同等の大きさに形成されており、平坦な表面に、対向するフレキシブルプリント回路板１０を着脱自在に粘着保持する耐熱性の粘着層２１が接着される。このキャリア治具２０は、その表面にフレキシブルプリント回路板１０取り外し用のアライメントホール２２やフレキシブルプリント回路板１０の端子部との接触を回避する矩形の貫通孔２３がそれぞれ複数穿孔され、四隅部には、位置決め治具１の位置決めピン２に貫通される位置決め孔２４がそれぞれ丸く穿孔される。

粘着層２１は、例えばシリコーン、フッ素対応ゴム、アクリルゴム、ポリイミドシリコーン、ウレタンゴム等からなり、粘着面である表面が鏡面加工により弱粘着面２５に形成されており、キャリア治具２０の表面に接着層と補強層とを介して接着される。この粘着層２１は、絶縁性でも良いが、導電性を特に排除するものではない。また、接着層は、例えば未硬化のシリコーン樹脂等により厚さ５００μｍ以下のフィルム形に形成される。補強層は、例えば樹脂フィルム、金属薄膜、ガラスクロス等を使用して厚さ５０μｍ以下のフィルム形に形成しても良い。

分離治具３０は、図８ないし図１０に示すように、例えばアルミ等の金属や導電性ガラエポ等の材料を使用して少なくとも表面が平坦な平面多角形の板に形成され、表面の四隅部には、キャリア治具２０の位置決め孔２４を着脱自在に貫通する位置決めピン３１がそれぞれ起立して突出形成されており、表面には、キャリア治具２０のアライメントホール２２を貫通する複数の分離ピン３２が所定の間隔で並べて突出形成される。

分離ピン３２は、導電性の材料を使用して円柱形の位置決めピン３１よりも低く形成され、先端部が略半球形に湾曲されており、グラウンド電位にするため低インピーダンス化された接地線により接地される。導電性の材料としては、例えばアルミ等の金属、導電性ガラエポ、導電性樹脂、絶縁性の樹脂に導電化処理を部分的に施した材料等があげられる。

上記において、フレキシブルプリント回路板１０に複数の各種電子部品１２を実装接合する場合には、先ず、位置決め治具１の表面にフレキシブルプリント回路板１０を複数の位置決めピン２を介し上方から位置決め配置（図１参照）し、位置決め治具１の表面に、表裏逆にしたキャリア治具２０を複数の位置決めピン２を介して上方から均一に圧下積層（図３参照）するとともに、フレキシブルプリント回路板１０の裏面に粘着層２１の弱粘着面２５を粘着し、位置決め治具１を下方に取り外してフレキシブルプリント回路板１０やキャリア治具２０から引き離す（図５参照）。

次いで、キャリア治具２０を反転させて粘着層２１に粘着保持されたフレキシブルプリント回路板１０を上向きにし（図６参照）、リフローソルダリングの準備としてフレキシブルプリント回路板１０の表面に、リフローはんだをスクリーン印刷法等により塗布し、このフレキシブルプリント回路板１０に複数の電子部品１２をマウンタによりそれぞれ搭載する（図７参照）。

こうして電子部品１２を装着したら、リフローソルダリングすべく、フレキシブルプリント回路板１０を粘着保持したキャリア治具２０を図示しないコンベヤタイプのリフローマシンにセットして加熱し、フレキシブルプリント回路板１０のリフローはんだを熱雰囲気状態で溶融させて電子部品１２をはんだ付けし、リフローマシンの下流で冷却して取り外す。この際、リフローマシンからフレキシブルプリント回路板１０に熱風が吹き付けられるので、フレキシブルプリント回路板１０が熱風との摩擦に伴い否応なく帯電する。

そしてその後、分離治具３０の表面に、キャリア治具２０を複数の位置決めピン３１を介し上方から積層（図８参照）するとともに、接地された分離ピン３２とキャリア治具２０のアライメントホール２２とを挿通させて分離ピン３２を電子部品１２が表面実装されたフレキシブルプリント回路板１０に圧接し、このフレキシブルプリント回路板１０を分離ピン３２により押し上げて剥離すれば（図９参照）、フレキシブルプリント回路板１０に複数の電子部品１２を実装接合する一連の作業が終了する。

上記によれば、分離治具３０の分離ピン３２が静電破壊防止の観点から接地されているので、フレキシブルプリント回路板１０がキャリア治具２０からの剥離に伴い放電し、その結果、電子部品１２が電荷の放電により損傷したり、破壊するのをきわめて有効に防ぐことができる。また、粘着層２０をあえて導電化する必要がないので、粘着層２０の硬度が上昇して粘着層２０の粘着力が低下したり、金属粉末やカーボン粉末がフレキシブルプリント回路板１０に付着し、フレキシブルプリント回路板１０の絶縁性の低下を招くおそれもない。

また、フレキシブルプリント回路板１０が剥離される際に十分な静電対策効果を得ることができるし、フレキシブルプリント回路板１０に対してイオンコンタミ等の悪影響を及ぼすことが全くない。また、位置決め治具１の表面に、キャリア治具２０を上方から均一に圧下し、フレキシブルプリント回路板１０に粘着層２１を上方から粘着するので、専用の治具を使用することなく、フレキシブルプリント回路板１０に加圧力を均一に作用させることができ、これを通じて良好な仮固定の状態を容易に得ることができる。

また、フレキシブルプリント回路板１０を手やピンセットではなく、複数の分離ピン３２により押し上げてキャリア治具２０から剥がすので、作業性や利便性が向上する他、フレキシブルプリント回路板１０の汚染や損傷を有効に抑制防止することが可能になる。さらに、電子部品１２をリフローソルダリングするので、不純物の汚染なくして高密度実装することができる他、微小箇所を正確かつ能率的に接合することが可能になる。

次に、図１１は本発明の第２の実施形態を示すもので、この場合には、分離治具３０の全部又は一部の位置決めピン３１の先端部を長手方向に切り欠いて径方向に拡縮可能に割りピン化し、この割られて外方向にやや広がる先端部をキャリア治具２０の位置決め孔２４に密嵌させるようにし、かつこの位置決めピン３１をも接地するようにしている。その他の部分については、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。

本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、割ピン化された位置決めピン３１がキャリア治具２０の位置決め孔２４に密接するので、キャリア治具２０に帯電した電荷を確実にＧＮＤに落とし、静電破壊をより確実に防止することができるのは明らかである。また、全部又は一部の位置決めピン３１を割りピン化する際、この位置決めピン３１の最先端部を縮径にして細くし、中央部を拡径にして太くすれば、キャリア治具２０の位置決め孔２４に対する挿入が容易になり、完全な嵌入の前に拡径の中央部付近で早くアースすることもできる。

なお、上記実施形態では位置決め治具１の四隅部に位置決めピン２をそれぞれ突出形成したが、何らこれに限定されるものではなく、位置決め治具１の周縁部に複数の位置決めピン２を突出形成しても良い。また、フレキシブルプリント回路板１０の四隅部ではなく、周縁部に複数の位置決め孔１１を穿孔しても良いし、キャリア治具２０の周縁部に複数の位置決め孔２４を穿孔しても良い。

また、粘着層２１をキャリア治具２０に接着層と補強層とを介して接着したが、何らこれに限定されるものではなく、キャリア治具２０の表面に直接接着することもできる。また、キャリア治具２０の表面に作業者が必要に応じて単数複数の粘着層２１を接着するようにしても良い。また、分離治具３０、位置決めピン３１、及び分離ピン３２をそれぞれ接地することも可能である。さらに、電子部品１２の静電破壊を防止することができるのであれば、分離治具３０に導電性を付与して接地し、位置決めピン３１や分離ピン３２に絶縁性を付与することも可能である。

本発明に係る回路板の実装接合具及び回路板の実装接合方法の実施形態を示す斜視全体説明図である。 本発明に係る回路板の実装接合具及び回路板の実装接合方法の実施形態におけるキャリア治具を示す斜視説明図である。 本発明に係る回路板の実装接合具及び回路板の実装接合方法の実施形態における位置決め治具にキャリア治具を上方から積層する状態を示す斜視説明図である。 本発明に係る回路板の実装接合具及び回路板の実装接合方法の実施形態におけるキャリア治具を示す断面説明図である。 本発明に係る回路板の実装接合具及び回路板の実装接合方法の実施形態における位置決め治具を取り外してキャリア治具から引き離す状態を示す斜視説明図である。 図５のキャリア治具を反転させた状態を示す斜視説明図である。 図６のキャリア治具に電子部品を搭載した状態を示す斜視説明図である。 本発明に係る回路板の実装接合具及び回路板の実装接合方法の実施形態における分離治具にキャリア治具を介し上方から積層する状態を示す斜視説明図である。 図８のフレキシブルプリント回路板を分離ピンにより押し上げて剥離する状態を示す斜視説明図である。 本発明に係る回路板の実装接合具及び回路板の実装接合方法の実施形態における分離治具を示す断面説明図である。 本発明に係る回路板の実装接合具及び回路板の実装接合方法の第２の実施形態における分離治具を示す断面説明図である。

符号の説明

１ 位置決め治具
２ 位置決めピン
１０ フレキシブルプリント回路板（回路板）
１１ 位置決め孔
１２ 電子部品
２０ キャリア治具
２１ 粘着層
２２ アライメントホール
２３ 貫通孔
２４ 位置決め孔
３０ 分離治具
３１ 位置決めピン
３２ 分離ピン

Claims (2)

1. リフローソルダリングされる薄い回路板を位置決め搭載する位置決め治具に積層され、位置決め治具に搭載された回路板を粘着層を介し着脱自在に粘着保持する導電性のキャリア治具と、このキャリア治具に重ねられ、電子部品の実装された回路板をキャリア治具から取り外す導電性の分離治具とを備えた回路板の実装接合具であって、
   分離治具から突出してキャリア治具の位置決め孔を貫通する複数の位置決めピンと、分離治具から突出してキャリア治具に挿入され、キャリア治具の粘着層に粘着保持された回路板をキャリア治具から取り外す導電性の複数の分離ピンとを含み、位置決めピンに導電性を付与してその先端部を長手方向に切り欠くことにより径方向に拡縮可能な割りピンにするとともに、この位置決めピンの最先端部を縮径にして細くし、位置決めピンの中央部を拡径にして太くし、
   割りピン化された位置決めピンと複数の分離ピンとをそれぞれ接地して回路板に実装された電子部品の静電破壊を抑制するようにしたことを特徴とする回路板の実装接合具。
2. 請求項１に記載された回路板の実装接合具を用いる回路板の実装接合方法であって、位置決め治具上に薄い回路板を位置決め搭載し、この位置決め治具上にキャリア治具を積層してその粘着層を回路板に粘着させるとともに、位置決め治具を取り外してキャリア治具に粘着保持された回路板から引き離し、キャリア治具に粘着保持された回路板にはんだを塗布してリフローソルダリングし、その後、分離治具にキャリア治具を複数の位置決めピンを介して積層し、かつ分離治具の複数の分離ピンによりキャリア治具から回路板を取り外すことを特徴とする回路板の実装接合方法。

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