JP5230839B2 - 基板下受装置および基板の熱圧着装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板下受装置およびこの基板下受装置を用いた基板の熱圧着装置に関する。本発明は、特に、フィルム状のフレキシブル基板などの可撓性を有する第１の基板をリジット基板などの硬質の第２の基板に熱圧着するのに適している。

携帯電話など小型化と高機能化が求められる電子機器には、ＣＣＤカメラや表示パネルなど個々の機能モジュールを、フィルム状のフレキシブル基板を介してリジット基板に設けられた主電子回路モジュールに接続する構成が一般に用いられる。フレキシブル基板に設けられた端子をリジット基板に設けられた回路電極に接続する方法として、半田などの導電粒子を熱硬化性樹脂に含有させた導電性接着剤を用いる接続方法が知られている（例えば特許文献１，２参照）。これらの接続方法においては、導電性接着剤を回路電極上に供給しておき、熱圧着装置によってフレキシブル基板をリジット基板に対して熱圧着する。この熱圧着により、回路電極と端子との間に挟み込まれた導電粒子を介して回路電極と端子の電気的導通が得られる。また、熱圧着時に熱硬化した熱硬化製樹脂により、フレキシブル基板とリジット基板とが相互に接合される。

特開２００７−１４９８１５号公報 特開２００７−２１４５５９号公報

近年、電子機器の小型化と高機能化のさらなる進展に伴い、基板への電子部品の実装密度はさらに高密度化する傾向にある。このため、リジット基板の高密度実装基板化が求められている。具体的には、まず、リジット基板について、表裏両面に部品を実装する両面実装を採用することが求められている。さらには、両面実装のリジット基板において、フレキシブル基板を接続するための回路電極が設けられている面とは反対側の面のうち、回路電極の裏側に相当する領域にも部品を実装することが求められている。

しかしながら、リジット基板が高密度実装基板化されると、上述の導電性接着剤を用いた熱圧着によるフレキシブル基板との接続を適用する上で、以下に述べるような問題がある。

導電性接着剤が熱硬化性樹脂に導電粒子として半田を含有させたものである場合、熱圧着によって半田を溶融させ、かつ押しつぶす。リジット基板とフレキシブル基板の接続の信頼性を高水準で確保するには、端子と回路電極との間に良好な形状の半田接合部を形成する必要がある。そのため、熱圧着時には圧着荷重を高精度で制御することで、溶融した半田を過度に押しつぶすことなく回路電極や端子の接合面に濡れ拡がらせることが求められる。導電性接着剤の導電粒子が半田以外の材料からなる場合も同様に、熱圧着時の圧着荷重の高精度での制御が求められる。

しかしながら、リジット基板の高密度実装基板化に対応して既知の熱圧着装置で熱圧着時の圧着荷重の高精度の制御を実現するには、熱圧着装置の構成の大幅な複雑化を避けることができず、設備コスト上昇を招く。また、既知の熱圧着装置で熱圧着時の圧着荷重を高精度で制御するには精緻な押圧力制御を必要とするので、安定した接続品質を確保することが困難である。

そこで本発明は、簡易な構成で、かつ精緻な押圧力制御を必要とすることなく、安定した接続品質を確保することができる基板下受装置を提供することを目的とする。また、本発明は、かかる基板下受装置を用いた基板の熱圧着装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様の基板下受装置は、第１の基板を載置して保持するとともに、前記第１の基板に第２の基板を熱圧着する際の押圧力を下受する基板下受装置であって、上面に水平な平坦面が設けられたベース部と、下面が前記ベース部の前記平坦面に当接し、前記下面と平行な上面に前記第１の基板の下面に当接して支持する下受け支持面が設けられた下受プレートとを備え、前記下受け支持面は、前記下受プレートに載置された前記第１の基板の下面を保持する保持平面部と、前記載置された第１の基板に第２の基板を圧着する圧着領域を包含する位置及び形状の開口部と、前記開口部に隣接して設けられて、前記第１の基板の押し下げを停止させて前記第１の基板の高さ位置を規制する高さ基準部とを有し、前記開口部内に配置され、前記熱圧着時に前記第１の基板の下面およびこの下面の前記圧着領域と対応する領域に予め実装された部品に当接し、前記押圧力に対応する上向きの支持反力を付与する受け部材を備える。

具体的には、前記受け部材は、上面に当接した前記第１の基板の前記下面および前記部品によって下方に押し込まれることにより生じる上向きの反発力を、前記第１の基板および前記部品へ支持反力として作用させる反発部材を備える。前記反発部材は、上面から延びる切り込みにより画定され、別々に押し込み可能な複数のブロックを備えることが好ましい。

本発明の第２の態様の基板の熱圧着装置は、第１の基板に第２の基板を押圧して熱圧着する熱圧着装置であって、前述の基板下受装置と、前記第２の基板を保持して前記基板下受装置に保持された前記第１の基板に移載するワーク移載機構と、前記移載された第２の基板を前記第１の基板に押圧して熱圧着する圧着部と、前記圧着部を前記基板下受け部に対して相対移動させる相対移動機構とを備える。

本発明の基板下受装置およびそれを用いた基板の熱圧着装置では、下受けプレートの下受け支持面に設けられた開口部内に支持部材が配置されている。第１の基板に対して第２の基板を熱圧着する際には、第２の基板が圧着される第１の基板の圧着領域において、第１の基板の下面および第１の下面に予め実装されている部品は受け部材から付与される支持反力により支持される。具体的には、受け部材は、第１の基板の下面および部品によって押し込まれることにより生じる反発力を支持反力として作用させる反発部材を備える。開口部内に支持部材を配置するという簡易な構成で、熱圧着時に第１の基板に対して適正な支持反力を付与することができる。従って、安価な設備コストで精緻な押圧力制御を必要とすることなく、安定した接続品質を確保することができる。

特に、支持部材が備える反発部材に切り込みにより画定された複数のブロックを設けることで、圧着領域において第１の基板の下面とこの下面に実装された部品とにより構成される凹凸に対して反発部材が押し込まれて変形する追従性が向上する。その結果、第１の基板の下面および部品に作用する支持反力をさらに均一化して適正度を高めることができる。

本発明の第１の実施の形態の基板下受装置が使用された基板の熱圧着装置の斜視図。 本発明の第１の実施の形態の基板下受装置の斜視図。 本発明の第１の実施の形態の基板下受装置の分解斜視。 本発明の第１の実施の形態の基板下受装置の平面図。 図４ＡのIV-IV線での断面図。 下受プレートの第１の代案を示す斜視図。 下受プレートの第２の代案を示す斜視図。 リジット基板を基板下受装置に載置する動作を説明するための斜視図。 リジット基板を基板下受装置に載置する動作を説明するための斜視図。 リジット基板を基板下受装置に載置する動作を説明するための断面図。 リジット基板を基板下受装置に載置する動作を説明するための断面図。 フレキシブル基板を移動させる動作を説明するための断面図。 熱圧着を説明するための断面図。 熱圧着時の受け部材の動作を説明するための拡大断面図。 熱圧着時の受け部材の動作を説明するための拡大断面図。 代案の受け部材の拡大断面図。 代案の受け部材上にリジット基板を配置した状態の拡大断面図。 代案の受け部材の熱圧着時の動作を示す拡大断面図。 本発明の第２の実施の形態の基板下受装置が使用された基板の熱圧着装置の斜視図。 受け部材を示す斜視図。 切り込みの代案を示す拡大断面図。 受け部材の拡大断面図。 受け部材上にリジット基板を配置した状態の拡大断面図。 受け部材の熱圧着時の動作を示す拡大断面図。 受け部材の第１の代案を示す斜視図。 受け部材の第２の代案を示す斜視図。 受け部材の第３の代案を示す斜視図。

次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

（第１の実施の形態）
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る基板下受装置３を備える基板の熱圧着装置１の構成および機能を説明する。基板の熱圧着装置１は、硬質の第１の基板であるリジット基板６の側縁部に、可撓性を有する第２の基板であるフレキシブル基板８を押圧して熱圧着する機能を有するものである。本実施の形態における熱圧着装置１は、基板下受装置３に加え、ワーク移載装置７、圧着部９、撮像ユニット１０、及び圧着移動機構１１を備える。また、熱圧着装置１は、基板下受装置３、ワーク移載装置６、撮像ユニット１０、及び圧着移動機構１１を含む装置全体の動作を制御するコントローラ２０を備える。

図６Ａ及び図７Ｂを併せて参照すると、本実施形態のリジット基板６は、図において上面側の一端付近にフレキシブル基板１を圧着して接続するための回路電極として機能する部位である接続端子部６ａを備える。より具体的には、リジット基板６の接続端子部６ａとフレキシブル基板８とは、半田粒子などの導電剤を含んだ導電性接着剤を介して熱圧着により接続される。また、リジット基板６の上面には、チップ部品６ｂと積層実装部品１６が前工程において予め実装されている。リジット基板６の下面側にもチップ部品６ｃ，６ｄが前工程において予め実装されている。チップ部品６ｃは積層実装部品１６の裏側に位置しており、接続端子部６ａから離れている。一方、チップ部６ｄは接続端子部６ａの裏側に位置している。

図１において、基台２の上面に基板下受装置３が配設されている。基板下受装置３が備えるベース部１２の上面に下受プレート４が載置されている。下受プレート４にはリジット基板６を吸着して保持するための下受け支持面４ａおよび受け部材５が設けられている。この構成により、リジット基板６を下受プレート４の上面に載置して下受け支持面４ａに設けられた凹部４ｂよって吸着保持するとともに、フレキシブル基板８を熱圧着する熱圧着動作時には、受け部材５によって押圧力を下受けする。

リジット基板６はワーク移載機構７に備えられた吸着パッド７ａによって吸着保持され、ワーク移載機構７を駆動することにより、リジット基板６は基板下受装置３の下受プレート４上に載置されて吸着保持される（矢印ａ）。リジット基板６に熱圧着されるフレキシブル基板８は、圧着部９に設けられた圧着ツール９ａの吸着機能および補助ノズル９ｂよって保持される。圧着部移動機構１１を駆動することにより、フレキシブル基板８はリジット基板６の接続端子部６ａの上方に位置する。圧着部移動機構１１は、圧着部９を基板下受装置３に対して相対移動させる相対移動機構となっている。

撮像ユニット１０はリジット基板６の接続端子部６ａおよびフレキシブル基板８の双方を撮像して認識する上下２方向認識が可能である。コントローラ２０は、下受プレート４上に載置されたリジット基板６と圧着部９に吸着保持されて上方に位置するフレキシブル基板８との間に撮像ユニット１０を進出させ、これらを撮像することにより、接続端子部６ａとフレキシブル基板８との位置ずれ状態を検出する。そして圧着部９を下降させて圧着ツール９ａによってフレキシブル基板８をリジット基板６に対して押圧する熱圧着動作（矢印ｂ）の際には、撮像ユニット１０によって検出された位置ずれ検出結果に基づいて、圧着部移動機構１１により圧着部９を補正して、接続端子部６ａに対してフレキシブル基板８を位置合わせする。

次に、図２から図４Ｂをさらに参照して、基板下受装置３の構造および機能を説明する。基板下受装置３は、基板の熱圧着装置１においてリジット基板６の側縁部に設けられた接続端子部６ａに圧着部９によってフレキシブル基板８を押圧して熱圧着する際に、リジット基板６を載置して保持するとともに熱圧着動作時の押圧力を下受けする機能を有する。なお、図３は、図２の構成部品を分解した状態を示している。図２および図３において、ベース部１２は矩形状の板部材であり、上面には平坦面１２ａが設けられている。平坦面１２ａには板状の下受プレート４の下面が当接する。本実施の形態における下受プレート４は全体として厚みが一定の板状であり、下面と平行に設けられた下受プレート４の上面には、リジット基板６の下面に当接して支持する下受け支持面４ａが設けられている。

図２および図３に示すように、ベース部１２の平坦面１２ａには、下受プレート４のＸ方向、Ｙ方向の位置決めのための位置決めピン１４Ｘ、１４Ｙが植設されている。さらに、位置決めピン１４Ｘ、１４Ｙと対向する位置には、クランプ機構１３Ｘ、１３Ｙが配設されている。クランプ機構１３Ｘ、１３Ｙは、いずれも固定ブロック１３ａから駒形状の当接ブロック１３ｂをスプリングピン１３ｃを介して突出させた構成となっている。下受プレート４をベース部１２に装着する際には、下受プレート４の２側面をこれら位置決めピン１４Ｘ、１４Ｙにそれぞれ押し当てた状態で、当接ブロック１３ｂを下受プレート４の側面に当接させる（矢印ｃ，ｄ）。これにより、図４Ａに示すように、下受プレート４はクランプ機構１３Ｘ、１３Ｙのスプリングピン１３ｃの弾性的な押し付け力によってクランプされ、ベース部１２における下受プレート４の位置が固定される。

位置決めピン１４Ｘ、１４Ｙとクランプ機構１３Ｘ、１３Ｙで保持された状態の下受プレート４に対して、ワーク移載機構７に保持されたリジット基板６を下降させることにより、図４Ａにおいて破線枠で示す平面形状のリジット基板６の載置位置に、リジット基板６が保持される。

また、ベース部１２の平坦面１２ａには、後述する下受プレート４の吸引孔４ｃと連通する位置に吸引孔１２ｂが開孔している。

図４Ｂを参照すると、下受プレート４の上面の下受け支持面４ａは、下受プレート４にリジット基板６を載置して下受けする際の機能に応じて複数の部分に区分できる。まず、保持平面部Ａは、下受プレート４に載置された状態のリジット基板６の下面を面保持する機能を有している。保持平面部Ａには、リジット基板６の下面に既に実装されたチップ部品６ｃとの干渉を避ける逃がし用の凹部４ｂが形成されている。凹部４ｂの位置、形状、および寸法は、作業対象となるリジット基板６におけるチップ部品６ｃの配置に応じて設定される。既実装のチップ部品６ｃを凹部４ｂ内に配置ないし収容することで、リジット基板６の下面を下受け支持面４ａに対して密着させることができる。

さらに凹部４ｂの底面には吸引孔４ｃが開孔しており、下受プレート４をベース部１２に装着した状態では、図４Ｂに示すように、吸引孔４ｃは平坦面１２ａに開孔した吸引孔１２ｂと連通する。吸引孔１２ｂはベース部１２の内部に水平方向に設けられた吸引孔１２ｃと連通している。吸引孔１２ｃは空圧配管端子１５を介して真空吸引源（図示省略）に接続されている。下受け支持面４ａにリジット基板６が載置された状態で吸引孔１２ｃから凹部４ｂ内を真空排気することにより、下受け支持面４ａの保持平面部Ａにリジット基板６の下面を真空吸着して保持する。

下受け支持面４ａのうち、載置されたリジット基板６の圧着対象部位である接続端子部６ａに対応する位置を含む圧着平面部Ｂには、開口部４ｄが設けられている。開口部４ｄの位置、形状、および寸法は、リジット基板６とフレキシブル基板８とを熱圧着により接続する領域、すなわち接続端子部６ａを含む圧着領域を包含するように設定される。本実施の形態では、開口部４ａの平面視での位置、形状、及び寸法は接続端子部６ａを含む圧着領域を取り囲む矩形状に設定される。

保持平面部Ａと圧着平面部Ｂとの間、すなわち保持平面部Ａの近傍は、下受け支持面４ａに載置されて当接するリジット基板６の高さ位置を規制する高さ基準部Ｃとなっている。すなわち、載置されたリジット基板６の下面が高さ基準部Ｃに密着状態で当接することにより、リジット基板６はフレキシブル基板８との熱圧着動作において適正な高さ位置に保持される。

下受プレート４の下受け支持面４ａ（圧着平面部Ｂ）に設けられた開口部４ｄ内には、受け部材５が収容ないし装着されている。受け部材５は、熱圧着動作時にリジット基板６の下面のうち接続端子部６ａを含む圧着領域の裏側に位置する部分と、この部分に予め実装されたチップ部品６ｄに当接して、押圧力に対応する上向きの支持反力を付与する機能を有している。熱圧着の対象とされるリジット基板６に対して必要とされる支持特性は、対象とするリジット基板６およびフレキシブル基板８の組み合わせ毎に異なる。そのため、本実施形態の受け部材５は熱圧着対象の基板種に応じて交換自在である。

図３に示すように、本実施の形態における受け部材５は、厚みがそれぞれｔａ，ｔｂの板状である２個の反発部材５ａ、５ｂと、厚みがｔｃの板状である１個の厚み調整部材５ｃとを備えている。つまり、受け部材５は、上面に当接したリジット基板６の下面および既に実装されたチップ部品６ｃによって下方に押し込まれることにより生じる上向きの反発力を、リジット基板６およびチップ部品６ｃへの支持反力として作用させる板状の反発部材５ａ，５ｂと、この反発部材５ｂの下面に配置されてこの受け部材５全体の厚みを調整する厚み調整部材５ｃとを備える。

２個の反発部材５ａ、５ｂと１個の厚み調整部材５ｃは、積層して一体とした状態で開口部４ｄ内に装着される（矢印ｅ）。反発部材５ａ，５ｂは樹脂やゴムなどのエラストマーや、スポンジ、フェルトなど、外力によって伸縮自在であり、圧縮の度合いに応じて所定の反発力を生じ、且つ外力を除去することにより原形状に復帰する特性を有する材質が用いられる。なお、反発部材５ａ，５ｂとしては、同一材質のものを積層して用いても、また異なる材質のものを組み合わせて用いるようにしてもよい。同一材質を採用する場合には、反発部材５ａ，５ｂを一体の板状部材とすることもできる。さらに、反発部材５ａ，５ｂのそれぞれの厚みｔａ，ｔｂは、押圧力、伸縮代、反発力などの特性を所望の組み合わせとするために必要であれば、同一厚みでもまたは異なる厚みとしてもよい。

厚み調整部材５ｃは、金属や硬質樹脂、セラミックスなどの材質を厚みｔｃの矩形板状にした板状部材であり、反発部材５ａ，５ｂと厚み調整部材５ｃのトータル厚み（ｔａ＋ｔｂ＋ｔｃ）が、下受プレート４の厚みｔと一致するようにｔｃが設定される。言い換えれば、下受プレート４の開口部４ｄに収容された受け部材５の上面（上段の反発部材５ａの上面）と下請プレート４の下受け支持面４ａの圧着平面部Ｂとは、同一高さに位置している。

本実施の形態では、下受プレート４に設けた受け部材５を装着するための開口部４ｄは受け部材５の平面視での形状と概ね一致する矩形状である。つまり、本実施の形態における開口部４は平面視で完全に閉じた形状である。しかし、受け部材５の水平方向の位置を規制することが可能な形状であれば、開口部４は完全に閉じた形状である必要はなく、図５Ａ，Ｂに示すような形状としてもよい。まず、図５Ａに示す例では、開口部４ｄから下受プレート４の図において右側の側壁を貫通するように開口部４ｄより幅（図において奥行き方向の寸法）が狭い切欠４ｅが形成されている。また、図５Ｂに示す例では、開口部４ｄから下受プレート４の図において右側の側壁を貫通するように開口４ｄと同一幅の広い切欠４ｅが形成されている。このような切欠４ｅを設けて開口部４ｄを水平方向にも開口しておくことで、受け部材５の交換時の操作性が向上する。

次に、図６Ａから図８Ｂを参照して、基板下受装置３を用いた基板の熱圧着装置１によってフレキシブル基板８をリジット基板６に熱圧着する熱圧着動作について説明する。

まず、図６Ａから図７Ｂは、基板下受装置３にリジット基板６を載置して保持させる動作を示している。前述のように、リジット基板６の上面には接続端子部６ａが設けられ、チップ部品６ｂと積層実装部品１６が実装されている。また、リジット基板６の下面にはチップ部品６ｃ，６ｄが実装されている。

図８Ａ及び図８Ｂに示すように、リジット基板６の側縁部には、接続端子部６ａの上面を覆って導電性接着剤１７が予め塗布されている。導電性接着剤１７は、熱硬化性樹脂に半田粒子などの導電性粒子を含有させたものである。導電性接着剤１７は、熱圧着過程において上側からの押圧力と温度が作用することにより、フレキシブル基板８の下面に形成された接続用の端子（図示省略）と接続端子部６ａとを電気的に導通させるとともに、フレキシブル基板８の下面とリジット基板６の上面とを接合する。

まず図６Ａに示すように、ベース部１２に下受プレート４を装着して、位置決めピン１４Ｘ、１４Ｙに下受プレート４の側端面をクランプ機構１３Ｘ、１３Ｙによって押しつけてクランプすることにより、下受プレート４が位置決めされる。なお、図６Ａおよび図６Ｂではリジット基板６を保持して移載するワーク移載機構７の図示を省略している。

次いで、図７Ａに示すように下受プレート４とワーク移載機構７で保持されたリジット基板６との間に撮像ユニット１０を進出させて、これらを撮像する。この撮像結果に基づいてワーク移載機構７で下受プレート４に対してリジット基板６を位置合わせしつつ、図６Ｂ及び図７Ｂに示すように、下受プレート４に対してリジット基板６を下降させる。リジット基板６は下受け支持面４ａによって保持される。このとき、保持平面部Ａによってリジット基板６の下面が吸着保持され、また圧着平面部Ｂに接続端子部６ａを含む圧着領域が位置することにより、熱圧着動作時の押圧力に応じた支持反力を付与するための準備が完了する。このとき、図８Ａに示すように、リジット基板６の下面の接続端子部６ａの裏側の位置から下方に突出した状態のチップ部品６ｃが受け部材５の上面に当接し、これにより、リジット基板６は圧着平面部Ｂの範囲において幾分下受け支持面４ａから浮き上がった状態となる。なおこの浮き上がり状態は、熱圧着動作においてリジット基板６が上面側から押圧されることによって解消して高さ基準部Ｃにリジット基板６の下面が密着し、これによりリジット基板６の高さ位置が正しく保たれる。

次いで、図７Ｃに示すように、フレキシブル基板８を圧着ツール９ａと補助ノズル９ｂによって吸着保持した圧着部９を、圧着部移動機構１１によって移動させて、フレキシブル基板８の圧着対象部位をリジット基板６の接続端子部６ａの上方に位置させる。そして、この状態で撮像ユニット１０をリジット基板６とフレキシブル基板８との間に進出させ、リジット基板６とフレキシブル基板８とを撮像して位置認識する。これにより、圧着対象部位の位置ずれが検出される。

図７Ｂに示すように、位置ずれを補正しながら圧着部９を下降させることにより（矢印ｆ）、圧着ツール９ａの下面に保持されたフレキシブル基板８の熱圧着部位は、リジット基板６の接続端子部６ａに対して押し付けられ、所定の押圧力で押圧される。このとき、リジット基板６の下面（接続端子部６ａの裏側に相当する部分及びその周辺部分）とリジット基板６の下面に存在するチップ部品６ｄは、受け部材５の最上層の反発部材５ａに当接して押し付けられる。

図８Ａ及び図８Ｂは、この熱圧着過程において受け部材５の反発部材５ａが、リジット基板６の下面およびチップ部品６ｄに対して付与する支持反力の発生機構を説明するものである。すなわち、図８Ａに示すように、リジット基板６を下受け支持面４ａに載置したのみで上からの押圧力が作用しない状態では、圧着平面部Ｂにおいてはリジット基板６の下面は反発部材５ａに全面的には接触せず、リジット基板６の下面から下方に突出したチップ部品６ｄのみが反発部材５ａに当接する。そしてその当接部分において、リジット基板６が保持平面部Ａによって吸着保持されることによる力が反発部材５ａの表面を下方に押し下げ、これにより反発部材５ａの上面は部分的に沈み込む。

次いで、図８Ｂに示すように、この状態から圧着部９を下降させ（矢印ｇ）、圧着ツール９ａによってフレキシブル基板８を押し下げることにより、フレキシブル基板８の下面に形成された端子（図示省略）が導電性接着剤１７を介して接続端子部６ａに当接して、リジット基板６を押し下げる。これによりリジット基板６全体が下受け支持面４ａに対して押し付けられ、リジット基板６の下面が高さ基準部Ｃに対して密着することにより、リジット基板６の押し下げが停止して高さが規制される。そしてこの状態では、圧着平面部Ｂにおいてリジット基板６の下面は反発部材５ａの上面に密着するとともに、既実装のチップ部品６ｄは反発部材５ａ内にこのチップ部品６ｃの高さ（図８Ａではリジット基板６の下面からチップ部品６ｄの下端までの距離）に相当分の沈み込み代で沈み込んだ状態となる。

このとき、受け部材５における反発部材５ａ、反発部材５ｂの材質、厚み寸法の組み合わせを適正に設定することにより、対象とするリジット基板６とフレキシブル基板８との熱圧着動作において、接続端子部６ａとフレキシブル基板８とを導電粒子を介して良好に接合するために適正な支持反力を発生させることができる。このような反発部材５ａ、５ｂの材質、厚み寸法の組み合わせは、これらの組み合わせパラメータを系統的に変化させた複数の試験条件下で実際に熱圧着を実行し、これらの試験結果を解析することにより選定される。

図９Ａから図９Ｃは受け部材５の代案を示す。この代案の受け部材５では、最上層の反発部材５ａの上面のリジット基板６の下面のチップ部品６ｄが接触する位置に、凹部１８を設けている。

図９Ａに示すように、リジット基板６を下受プレート４に載置するに際し、下面のチップ部品６ｃが凹部１８の上方に位置するようにリジット基板６を位置合わせする。

次いで、図９Ｂに示すように、リジット基板６を下受け支持面４ａに載置する。これにより、高さ基準部Ｃにおいてはリジット基板６の下面が下受け支持面４ａによって支持されるとともに、チップ部品６ｄは凹部１８内に嵌入する。このとき、凹部１８の深さはチップ部品６ｃの高さ（リジット基板６の下面からチップ部品６ｄの下端までの距離）よりも小さいことから、リジット基板６の下面は反発部材５ａの上面に当接するには至らない。

この後、図９Ｃに示すように、圧着部９を下降させて（矢印ｈ）、圧着ツール９ａによってフレキシブル基板８を押し下げることにより、フレキシブル基板８の下面に形成された端子が、導電性接着剤１７を介して接続端子部６ａに当接してリジット基板６を押し下げる。これによりリジット基板６全体が下受け支持面４ａに対して押し付けられ、リジット基板６の下面が高さ基準部Ｃに対して密着した状態で、リジット基板６の押し下げが停止されて高さが規制される。この状態では、圧着平面部Ｂにおいてリジット基板６の下面が反発部材５ａの上面に密着するとともに、チップ部品６ｄは凹部１８の底面を押し下げ、凹部１８の近傍全体の反発部材５ａを沈み込ませる。これにより、反発部材５ａの沈み込み量に相当する反発力がチップ部品６ｄに作用し、リジット基板６とフレキシブル基板８との熱圧着動作について適正な支持反力が得られる。チップ部品６ｄと対応する位置に凹部１８を設けておくことで、チップ部６ｄの周辺のリジット基板６の部分と比較してチップ部品６ｄの部分で反発部材５ａの沈み込み量が過度に増えるのを、防止できる。

上記説明したように、本実施の形態に示す基板の熱圧着装置においては、リジット基板６を載置して保持するとともに熱圧着動作時の押圧力を下受けする基板下受部３を、上面に水平な平坦面１２ａが設けられたベース部１２と、下面がベース部１２の平坦面１２ａに当接し上面にリジット基板６の下面に当接して支持する下受け支持面４ａが設けられた板形状の下受プレート４とを備えた構成とし、下受け支持面４ａにリジット基板６とフレキシブル基板８とを接続する圧着領域を包含する平面形状で開口した開口部４ｄを設け、さらにこの開口部４ｄ内に、熱圧着動作においてリジット基板６の下面およびこの下面の圧着領域に予め実装されたチップ部品６ｄに当接して、押圧力に対応する上向きの支持反力を付与する受け部材５を備えるようにしたものである。これにより、従来技術において必要とされた熱圧着時の圧着荷重を高い精度で制御するために複雑な構成の圧着機構を用いることなく、リジット基板６に対して適正な支持反力を付与することができ、安価な設備コストで精緻な押圧力制御を必要とすることなく、安定した接続品質を確保することができる。

（第２の実施の形態）
図１０に示す第２の実施の形態は受け部材２１の構成が第１の実施の形態と異なる。具体的には、図１１に示すように本実施の形態における受け部材２１は単一の反発部材２１ａを備える。反発部材２１は樹脂やゴムなどのエラストマーや、スポンジ、フェルトなど、外力によって伸縮自在であり、圧縮の度合いに応じて所定の反発力を生じ、且つ外力を除去することにより原形状に復帰する特性を有する材質からなる。概ね扁平な直方体状である反発部材２１ａに上面から下面に向けて複数の切り込み２２ａ，２２ｂが設けられている。具体的には、切り込み２２ａは図において幅方向に延びる直線状であって互いに等間隔で配置されている。また、切り込み２２ｂは図において奥行き方向に延びる直線状であって切り込み２２ａと同一の等間隔で配置されている。切り込み２２ａ，２２ｂは平面視で互いに直交する方向に延びている。従って、平面視すると、反発部材２１ａの上面には切り込み２２ａ，２２ｂにより正方形状のグリッドが形成されている。切り込み２２ａ，２２ｂが同一である必要は必ずしもなく、切り込み２２ａ，２２ｂが互いに直交している必要もない。これらの場合、平面視すると、反発部材２１ａの上面には切り込み２２ａ，２２ｂにより正方形以外の四角形のグリッドが形成される。

切り込み２２ａ，２２ｂの深さは反発部材２１ａの下面まで到達しないように設定されている。本実施の形態ではすべての切り込み２２ａ，２２ｂの深さを同一に設定しているが、反発部材２１ａの上面に当接するチップ部品６ｄ（図１３Ａから図１３Ｃ参照）の個数、形状、寸法等の条件に応じて切り込み２２ａ，２２ｂ間で深さを異ならせてもよい。

互いに隣接する２本の横向きの切り込み２２ａと互いに隣接する縦向きの切り込み２２ｂとで囲まれた領域は細長い角柱状のブロック２３を構成している。言い換えれば、反発部材２１ａの上面側は多数のブロック２３が密接に集まって形成されている。

箇々の角柱部２３は切り込み２２ａ，２２ｂにより反発部材２１ａから実質的に分離されているので、特に反発部材２１ａの厚み方向に概ね独立して変形可能である。言い換えれば、個々のブロック２３は概ね独立して圧縮変形が可能である。本実施形態では切り込み２２ａ，２２ｂの幅は反発部材２１を分離するのに必要な最小限の幅に設定している。つまり、外力が作用しない初期状態では隣接しているブロック２３は側壁が互いに接触している。しかし、図１２に示すように、切り込み２２ａ，２２ｂにある程度の幅を持たせ、初期状態の隣接するブロック２３間に隙間を設けてもよい。また、ブロック２３は本実施の形態のような角柱である必要はかならずしもない。反発部材２１ａの上面側が概ね独立した圧縮変形が可能なブロックで構成される限り、個々のブロックの形状は三角柱状、柱状、楕円柱状等の他の形状であってもよいし、個々のブロックの寸法や形状が異なってもよい。

図１３Ａに示すように下受プレート４に向けてリジット基板６を下降させる。図１３Ａに示すように、リジット基板６を下受け支持面４ａに載置したのみで上からの押圧力が作用しない状態では、圧着平面部Ｂにおいてはリジット基板６の下面は反発部材５ａに全面的には接触せず、リジット基板６の下面から下方に突出したチップ部品６ｄのみが反発部材５ａに当接する。チップ部品６ｄに当接するブロック２３はチップ部材６ｄによって下向きに押し下げられ、これにより反発部材２１ａの上面が部分的に沈み込む。

図１３Ｃに示すように、フレキシブル基板８を保持した圧着部９を下降させて圧着ツール９ａによってフレキシブル基板８を押し下げて導電性接着剤１７により接続端子部６ａにフレキシブル基板８を熱圧着する。この圧着時には、複数のブロック２３が接続端子部６ａを含む圧着領域においてリジット基板６の下面とこの下面に実装されたチップ部品６ｄとにより構成される凹凸に応じて個別に押し込まれて変形する。つまり、リジット基板６の下面から突出するチップ部品６ｄに当接して押し込まれるブロック２３は比較的押し込み変形量が大きいのに対し、リジット基板６の下面に当接して押し込まれるブロック２３は比較的押し込み変形量が小さい。このように、切り込み２２ａ，２２ｂで画定されるブロック２３を設けることで、リジット基板６の下面とチップ部品６ｄで構成される凹凸に対して反発部材２１ａが押し込まれて変形する追従性が向上する。その結果、熱圧着動作の際にリジット基板６の下面及びチップ部材６ｃに作用する支持反力をさらに均一化してより適正にリジット基板６を支持できる。

第２の実施の形態のその他の構成及び動作は第１の実施の形態と同様であるので、同一ないし同様の要素には同一の符号を付して説明を省略する。

図１４Ａから図１４Ｃは第２の実施の形態の受け部材２１の積層構造に関する代案を示す。図１４Ａに示す代案の受け部材２１は、切り込み２２ａ，２２ｂでブロック２３を設けた反発部材２１ａの下側に比較的硬質な材料からなる厚み調整部材２１ｂを配置した構成である。図１４Ｂに示す代案の受け部材２１は、切り込み２２ａ，２２ｂでブロック２３を設けた反発部材２１ａの下側に切り込みを形成していない反発部材２１ｃを配置し、さらにその下側に厚み調整部材２１ｂを配置した構成である。図１４Ｃに示す代案の受け部材２１は切り込み２２ａ，２２ｂでブロック２３を設けた反発部材２１ａの下側に厚み調整部材２１ｂを配置する一方、反発部材２１ａの上面を柔軟性と伸縮性を有す保護膜２４で覆った構成である。なお、第２の実施の形態のように最上層の反発部材２１ａに切り込み２２ａ，２２ｂでブロック２３を設ける場合でも、図９Ａから図９Ｃで符号１８で示すように、反発部材２１の上面のうちリジット基板６の下面のチップ部品６ｄが接触する位置に凹部を設けてもよい。

本発明の基板下受装置および基板の熱圧着装置は、安価な設備コストで精緻な押圧力制御を必要とすることなく、安定した接続品質を確保することができるという効果を有し、小型の携帯用電子機器などにおいてリジット基板に設けられた電極にフィルム状のフレキシブル基板を接合する分野に利用可能である。

１ 熱圧着装置
３ 基板下受装置
４ 下受プレート
４ａ 下受け支持面
４ｂ 凹部
４ｃ 吸引孔
４ｄ 開口部
５ 受け部材
５ａ 反発部材
５ｂ 反発部材
５ｃ 厚み調整部材
６ リジット基板
６ａ 接続端子部
６ｃ 既実装部品
８ フレキシブル基板
９ 圧着部
１０ 撮像ユニット
１２ ベース部
１３Ｘ，１３Ｙ クランプ機構
１４Ｘ，１４Ｙ 位置決めピン
１７ 導電性接着剤
２０ コントローラ
２１ 受け部材
２１ａ 反発部材
２１ｂ 厚み調整部材
２１ｃ 反発部材
２２ａ，２２ｂ 切り込み
２３ ブロック
２４ 保護膜

Claims (11)

1. 第１の基板を載置して保持するとともに、前記第１の基板に第２の基板を熱圧着する際の押圧力を下受する基板下受装置であって、
   上面に水平な平坦面が設けられたベース部と、
   下面が前記ベース部の前記平坦面に当接し、前記下面と平行な上面に前記第１の基板の下面に当接して支持する下受け支持面が設けられた下受プレートと
   を備え、
   前記下受け支持面は、前記下受プレートに載置された前記第１の基板の下面を保持する保持平面部と、前記載置された第１の基板に第２の基板を圧着する圧着領域を包含する位置及び形状の開口部と、前記開口部に隣接して設けられて、前記第１の基板の押し下げを停止させて前記第１の基板の高さ位置を規制する高さ基準部とを有し、
   前記開口部内に配置され、前記熱圧着時に前記第１の基板の下面およびこの下面の前記圧着領域と対応する領域に予め実装された部品に当接し、前記押圧力に対応する上向きの支持反力を付与する受け部材を備えたことを特徴とする基板下受装置。
2. 前記受け部材は、上面に当接した前記第１の基板の前記下面および前記部品によって下方に押し込まれることにより生じる上向きの反発力を、前記第１の基板および前記部品へ支持反力として作用させる反発部材を備えることを特徴とする請求項１に記載の基板下受装置。
3. 前記反発部材は、上面から延びる切り込みにより画定され、別々に押し込み可能な複数のブロックを備えることを特徴とする、請求項２記載の基板下受装置。
4. 前記切り込みは、平面視で第１の方向に沿って線状に延びるように互いに間隔をあけて配置された複数の第１の切り込みと、平面視で前記第１の方向と交差する方向に沿って線状に延びる互いに間隔をあけて配置された複数の第２の切り込みとを備え、
   前記ブロックは前記第１及び第２の切り込みで画定された柱状である、請求項３記載の基板下受装置。
5. 前記反発部材は、反発特性の異なる材質より成る複数の部材を組み合わせて構成されることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の基板下受装置。
6. 前記受け部材は、前記反発部材の下側に配置されてこの受け部材全体の厚みを調整する厚み調整部材をさらに備えることを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載の基板下受装置。
7. 前記開口部は、平面視で少なくとも一方向に前記下受プレートの側面から外部に連通する切欠き部を有しており、この切欠き部を介して前記受け部材を水平方向に着脱可能となっていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の基板下受装置。
8. 前記保持平面部には、前記第１の基板の下面に既に実装された前記部品との干渉を避けるための凹部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の基板下受装置。
9. 前記凹部の壁面に開口する真空吸引孔と、
   前記真空吸引孔から前記凹部内を真空排気することにより、前記保持平面部において前記第１の基板の下面を真空吸着して保持する真空排気系と
   をさらに備えること特徴とする請求項８記載の基板下受装置。
10. 前記第１の基板は硬質の基板で、前記第２の基板は可撓性を有する基板であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の基板下受装置。
11. 第１の基板に第２の基板を押圧して熱圧着する熱圧着装置であって、
    請求項１乃至９のいずれかに記載の基板下受装置と、
    前記第２の基板を保持して前記基板下受装置に保持された前記第１の基板に移載するワーク移載機構と、
    前記移載された第２の基板を前記第１の基板に押圧して熱圧着する圧着部と、
    前記圧着部を前記基板下受け部に対して相対移動させる相対移動機構と
    を備えることを特徴とする基板の熱圧着装置。

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