JP6310379B2 - Substrate manufacturing method and substrate manufacturing apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、基板の製造方法及び基板製造装置に関するものである。 The present invention relates to a substrate manufacturing method and a substrate manufacturing apparatus.
フィルム基材を支持体に固定する工程と、前記フィルム基材を前記支持体から剥離する工程とを有する半導体装置の製造方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。この半導体装置の製造方法では、支持体上にフィルム基材を固定した状態でフィルム基材上に半導体装置を作製し、その後に、フィルム基材を支持体から剥離することでフィルム基材上に半導体装置を作製する。 There is known a method for manufacturing a semiconductor device, which includes a step of fixing a film substrate to a support and a step of peeling the film substrate from the support (for example, see Patent Document 1). In this method of manufacturing a semiconductor device, a semiconductor device is produced on a film substrate in a state where the film substrate is fixed on a support, and then the film substrate is peeled off from the support so as to be formed on the film substrate. A semiconductor device is manufactured.
上述の半導体装置の製造方法では、半導体装置の製造工程において加熱、冷却過程を経ることで、フィルム基材を支持体から剥離する際に、当該フィルム基材に収縮変形が生じてしまい、フィルム基材の寸法精度が低下する、という問題がある。 In the manufacturing method of the semiconductor device described above, when the film base material is peeled from the support through the heating and cooling processes in the manufacturing process of the semiconductor device, the film base material is contracted and deformed. There is a problem that the dimensional accuracy of the material is lowered.
本発明が解決しようとする課題は、寸法精度が高い基板の製造方法及び基板製造装置を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a substrate manufacturing method and a substrate manufacturing apparatus with high dimensional accuracy.
[1]本発明に係る基板の製造方法は、第1の形状と、前記第1の形状に対して相対的に小さい熱可塑性の基板の第2の形状と、の差分を検出する第1の工程と、前記基板の外周縁部の少なくとも一部に引張力を印加しながら前記基板を加熱する第2の工程と、前記基板に印加された前記引張力を解放する第3の工程と、を備え、前記第2の工程は、少なくとも前記差分に基づいて、少なくとも第1の形状以上に大きい第3の形状となるように前記基板を弾性的に伸張させることを含むことを特徴とする。 [1] A substrate manufacturing method according to the present invention is a first method for detecting a difference between a first shape and a second shape of a thermoplastic substrate that is relatively small with respect to the first shape. A step, a second step of heating the substrate while applying a tensile force to at least a part of the outer peripheral edge of the substrate, and a third step of releasing the tensile force applied to the substrate. And the second step includes elastically stretching the substrate so as to be at least a third shape larger than the first shape based on at least the difference.
[2]上記発明において、前記第2の工程は、所定の温度範囲内に前記基板を加熱することを含み、前記所定の温度範囲は、前記基板を構成する材料のガラス転移温度に基づいて設定されていてもよい。 [2] In the above invention, the second step includes heating the substrate within a predetermined temperature range, and the predetermined temperature range is set based on a glass transition temperature of a material constituting the substrate. May be.
[3]上記発明において、前記ガラス転移温度は、40℃以上200℃以下であってもよい。 [3] In the above invention, the glass transition temperature may be 40 ° C. or higher and 200 ° C. or lower.
[4]上記発明において、前記第2の工程は、前記差分が大きい箇所になるにつれ前記引張力を大きく印加することを含んでいてもよい。 [4] In the above invention, the second step may include applying a greater tensile force as the difference becomes larger.
[5]上記発明において、前記第3の形状は、前記第1の形状に対して相対的に大きくてもよい。 [5] In the above invention, the third shape may be relatively larger than the first shape.
[6]上記発明において、前記基板の製造方法は、前記第1の工程の前に前記基板に電子部品を形成又は実装する第4の工程を備えていてもよい。 [6] In the above invention, the substrate manufacturing method may include a fourth step of forming or mounting an electronic component on the substrate before the first step.
[7]本発明に係る基板製造装置は、第1の形状と、前記第1の形状に対して相対的に小さい熱可塑性の基板の第2の形状と、の差分を検出する検出手段と、前記基板の外周縁部の少なくとも一部に引張力を印加する張力印加手段と、前記基板を加熱する加熱手段と、を備え、前記張力印加手段は、少なくとも前記差分に基づいて、少なくとも第1の形状以上に大きい第3の形状となるように前記基板を弾性的に伸張させることを特徴とする。 [7] The substrate manufacturing apparatus according to the present invention includes a detecting means for detecting a difference between the first shape and the second shape of the thermoplastic substrate relatively small with respect to the first shape, A tension applying means for applying a tensile force to at least a part of the outer peripheral edge of the substrate; and a heating means for heating the substrate, wherein the tension applying means is based on at least the difference and at least a first The substrate is elastically stretched so as to have a third shape larger than the shape.
本発明によれば、基準となる第1の形状と、第1の形状に対して相対的に小さい基板の第2の形状と、の差分を検出し、少なくとも当該差分に基づいて、引張力を印加して基板を弾性的に伸張し、また、引張力が印加された状態で基板を加熱することで、引張の際に蓄積された応力を緩和する。この結果、寸法精度の高い基板を得ることができる。 According to the present invention, the difference between the first shape as a reference and the second shape of the substrate that is relatively small with respect to the first shape is detected, and the tensile force is determined based on at least the difference. The substrate is elastically stretched by application, and the substrate is heated in a state where a tensile force is applied, thereby relaxing the stress accumulated during tension. As a result, a substrate with high dimensional accuracy can be obtained.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本実施形態における基板製造装置の概略構成を示す平面図、図2は図1のII-II線に沿った断面図、図3は本実施形態における観察部を回路基板上に配置した際の顕微鏡による観察可能な範囲を示す平面透視図、図4は本実施形態における基準ワークの概略構成を示す平面図、図5は本実施形態におけるテンショナにより回路基板を把持した状態を示す平面図である。 1 is a plan view showing a schematic configuration of a substrate manufacturing apparatus according to the present embodiment, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG. 1, and FIG. 3 is an observation unit according to the present embodiment arranged on a circuit board. FIG. 4 is a plan view showing a schematic configuration of the reference workpiece in the present embodiment, and FIG. 5 is a plan view showing a state in which the circuit board is held by the tensioner in the present embodiment. It is.
本実施形態における基板製造装置1は、変形した回路基板100を所定の形状に矯正する装置である。基板製造装置1は、図1及び図2に示すように、観察部10と、基準ワークユニット20と、テンショナ30と、加熱ステージ40と、アライメントステージ50と、筐体60と、を備えている。
The
観察部10は、支持部11と、ガイド14と、顕微鏡15と、を備えている。支持部11は、筐体60の両側部602上に架け渡され、走行部12と、開口13と、を有している。なお、筐体60は、底部601と、当該底部601の両端にそれぞれ設けられた一対の側部602と、を有しており、全体として、上方が開放された略コの字状の断面形状を有している。それぞれの側部602上には、レール61が設けられており、このレール61は、Y方向に沿って延在している。
The
走行部12は、支持部11の両端に設けられており、レール61にスライド可能に係合している。この走行部12がレール61の延在方向(図中Y方向)に沿ってスライドすることで、観察部10が移動可能となっている。
The
観察部10を回路基板100の上方に移動させることで、顕微鏡15により回路基板100を観察することができる。一方、回路基板100の上方から観察部10を退避させることで、回路基板100をテンショナ30に脱着することができる。開口13は、支持部11の略中心付近に複数(本実施形態では4つ)形成されており、Z方向に沿って支持部11を貫通している。
By moving the
本実施形態における観察部10には、4つの顕微鏡15が下方を向くように設けられている。この4つの顕微鏡15は対応する4つのガイド14に取り付けられている。4つのガイド14は、それぞれ対応する開口13内に配置されている。それぞれのガイド14は、例えば、X方向移動機構と、Y方向移動機構と、を有している。このX方向移動機構及びY方向移動機構の具体例として、例えば、送りねじ機構を有したものを例示することができる。また、それぞれのガイド14には、顕微鏡15を取り付けるためのステージが設けられている。このステージを上述のX方向移動機構及びY方向移動機構により移動させることで、顕微鏡15をX方向及びY方向に移動させることができる。また、4つの顕微鏡15は、それぞれに対応するガイド14に設けられていることで、相互に独立して移動可能となっている。さらに、顕微鏡15は、Z方向に沿って上下動する機能を有しており、観察する対象に応じて焦点距離を調整することが可能となっている。
In the
4つの顕微鏡15は、図3に示すように、平面視において、それぞれ重複しない範囲(図中における斜線部)で回路基板100を上方から観察できるようになっている。この4つの顕微鏡15は、基準ワーク保持部23の開口232(後述)を介して回路基板100を視認可能となっており、この開口232内において、回路基板100の平面のほぼ全域を観察できるようになっている。また、顕微鏡15には、CCDカメラ(不図示)が付帯しており、撮像した信号をモニタに映すことで、それぞれの箇所を同時に観察することが可能となっている。なお、本実施形態では、開口13、ガイド14、及び顕微鏡15は、それぞれ4つ設けられているが、回路基板100の平面を観察可能であれば、その数は特に限定されない。本実施形態における「顕微鏡15」が本発明における「検出手段」の一例に相当する。
As shown in FIG. 3, the four
基準ワークユニット20は、図1及び図2に示すように、基準ワーク21を基板製造装置1に装着するユニットである。この基準ワークユニット20は、基準ワーク21と、ガラスホルダ22と、基準ワーク保持部23と、を備えている。
The
基準ワーク21は、変形した回路基板100を所定の形状に矯正する際に位置合わせの基準として用いられる位置合わせ用部材であり、例えば、ガラスにクロム(Cr)等の金属膜が成膜された板状とされ、本実施形態では、図4に示すように、長方形の平板形状を有している。また、この基準ワーク21には、所定位置にアライメントマーク211が形成されている。このアライメントマーク211は、例えば、フォトリソグラフィにより金属膜のパターニングを行うことにより形成されている。本実施形態では、このアライメントマーク211は、絶縁性基板110(後述)の変形前の基準形状111(後述)に対応する位置に配置されている。
The
図1及び図2に示すように、ガラスホルダ22は、透明な材質で構成されている。このガラスホルダ22には、内部に真空吸着孔221が形成されている。この真空吸着孔221は、一方の端部でガラスホルダ保持部233に形成された真空吸着孔234(後述)の一方の端部と接続されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
基準ワーク保持部23は、例えば、固定ネジ231によって筐体60の両側部602に固定されており、脱着可能となっている。この基準ワーク保持部23は、その中央に開口232が形成された環状形状を有している。この開口232は、回路基板100の電子部品120が形成可能な領域と略同一の大きさを有している。開口232の上方には、上述した顕微鏡15が配置可能となっている。
The reference
また、基準ワーク保持部23の下側には、ガラスホルダ保持部233が設けられている。このガラスホルダ保持部233は、当該基準ワーク保持部23の開口232の外周縁部に沿って形成されている。ガラスホルダ保持部233には、上述した真空吸着孔221に対向するように真空吸着孔234が形成されている。真空吸着孔234は、真空吸着孔221と接続する側と反対側の端部で真空ポンプ235に接続されている。この真空ポンプ235を駆動することで、真空吸着孔221,234を介して、基準ワーク21をガラスホルダ22上に吸着固定することができる。
Further, a glass
テンショナ30は、図2に示すように、筐体60内に設けられており、アクチュエータ31と、把持クリップ32と、を備えている。このテンショナ30は、アライメントステージ50の移動ステージ51(後述)の外周縁部に沿って複数設けられている。本実施形態では、図5に示すように、回路基板100に対して長手方向では一辺に5個、短手方向では一辺に4個のテンショナ30がそれぞれ独立して配列されている。複数のテンショナ30は、個別に動作が可能となっており、回路基板100に対して独立して引張力を印加することができる。また、テンショナ30は、それぞれの1辺毎に複数のテンショナ30の配列方向に沿って移動することが可能となっている。なお、複数のテンショナ30は、隣り合うテンショナ30同士が20〜150[mm]のピッチ(中心間距離)で配置することが好ましく、100[mm]以下であることがより好ましい。
As shown in FIG. 2, the
アクチュエータ31は、モータ駆動のリニアアクチュエータ等を例示することができる。アクチュエータ31には、X方向又はY方向に沿って延在するアーム部311が設けられている。アーム部311は、上述のリニアアクチュエータに接続されており、これにより、X方向或いはY方向に沿って進退可能となっている。このアーム部311を、回路基板100と、テンショナ30と、が接続した状態で、回路基板100に対して相対的に離間する方向に後退させることで、回路基板100を伸張させることができる。
The
このようなアクチュエータ31の最大張力Tmaxは、それぞれのテンショナ30毎に10〜500[N]であることが好ましく、100[N]〜200[N]であることがより好ましい。また、アクチュエータ31の移動分解能は、10[μm]以下であることが好ましく、1[μm]以下であることがより好ましい。これは、絶縁性基板110(後述)に生じる変形が数100[μm]であることが多いためである。
The maximum tension Tmax of the
把持クリップ32は、アクチュエータ31のアーム部311の先端に設けられている。この把持クリップ32は、一対の爪部321の間に回路基板100を介在させた状態で、爪部321間の距離を相互に近づけることで、回路基板100を把持することができる。このような把持クリップ32の把持機構としては、圧縮空気の圧力、バネ、又は、ねじを利用した機構を例示することができる。なお、本実施形態では、一対の爪部321を相互に近づけているが、特にこれに限定されず、例えば、一方の爪部321を固定し、他方の爪部321を相対的に近づけることで、回路基板100を把持してもよい。なお、本実施形態における「テンショナ30」が本発明における「張力印加手段」の一例に相当する。
The
加熱ステージ40は、筐体60内に設けられており、アライメントステージ50の移動ステージ51上に載置されている。加熱ステージ40の上面に、回路基板100を載置可能となっており、これにより、加熱ステージ40により回路基板100を加熱することができる。この加熱ステージ40の内部には、例えば、ヒーター、オーブン機構、又は赤外線加熱機構等の発熱体が収容されている。なお、本実施形態における「加熱ステージ40」が本発明の「加熱手段」の一例に相当する。
The
アライメントステージ50は、筐体60内に設けられており、移動ステージ51と、移動機構52と、を有している。移動ステージ51上には、上述のようにテンショナ30と、加熱ステージ40と、が設けられている。移動機構52は、X方向移動機構と、Y方向移動機構と、回転機構と、高さ移動機構と、を有している。X方向移動機構、Y方向移動機構、及び高さ移動機構としては、例えば、送りねじ機構を有したものを例示することができる。回転機構としては、例えば、回転板と、回転板の略中心に設けられた回転軸と、から構成されるものを例示することができる。この移動機構52上には、移動ステージ51が設けられている。なお、移動機構52の構成は、特に上述に限定されない。
The
移動ステージ51上に設けられたテンショナ30には、回路基板100を取り付けることが可能となっている。一方、筐体60に取り付けられた基準ワークユニット20には、基準ワーク21が固定されている。そして、移動機構52により移動ステージ51上の回路基板100を基準ワーク21に対して相対的に移動させる。これにより、回路基板100と基準ワーク21の位置合わせを行うことができる。
The
次に、以上に説明した基板製造装置1により矯正される回路基板100の構造について説明する。
Next, the structure of the
図6は本実施形態における変形の前後の回路基板を示す図であり、図6(a)は変形前の回路基板を示す平面図、図6(b)は変形後の回路基板を示す平面図である。 6A and 6B are diagrams showing the circuit board before and after the deformation in the present embodiment. FIG. 6A is a plan view showing the circuit board before the deformation, and FIG. 6B is a plan view showing the circuit board after the deformation. It is.
回路基板100は、所謂フレキシブルプリント配線板(FPC)であり、図6(a)及び図6(b)に示すように、絶縁性基板110と、電子部品120と、を有している。
The
絶縁性基板110は、変形前の基準形状111(後述)においては、長方形の平板形状を有している。この絶縁性基板110を構成する材料としては、電気絶縁性と熱可塑性を有する材料であればよいが、透明性や低熱収縮率を有していることがより好ましい。このような絶縁性基板110を構成する材料としては、ポリスチレン、ABS樹脂、塩化ビニル樹脂、メタクリル酸メチル樹脂、ナイロン、フッ素樹脂、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート(polyethylene terephthalate、PET)やポリエチレンナフタレート(polyethylene naphthalate、PEN)などのポリエステル樹脂等を例示することができる。なお、回路基板100の形状は、特に上述に限定されない。本実施形態における「絶縁性基板110」が本発明における「熱可塑性の基板」の一例に相当する。
The insulating
絶縁性基板110の表面には、アライメントマーク114が形成されている。このアライメントマーク114は、絶縁性基板110の変形前の基準形状111(後述)に対応するように配置されている。また、アライメントマーク114のそれぞれが、上述の基準ワーク21のアライメントマーク211のそれぞれと対応している。なお、このような絶縁性基板110の厚さは、特に限定されないが、10[μm]〜200[μm]であることが好ましく、30[μm]〜150[μm]であることがより好ましい。
An
電子部品120は、薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor、TFT)等の有機トランジスタ等を例示することができ、このような薄膜トランジスタとしては、絶縁性基板110上にゲート電極、ゲート絶縁層、半導体層、ソース電極、ドレイン電極を印刷法により順次形成することで構成されているものを例示することができる。また、特に図示しないが、配線パターンを絶縁性基板110上に形成してもよい。例えば、この配線パターンにより、電子部品120同士を導通接続してもよい。
The
本実施形態では、電子部品120を印刷法により形成しており、この印刷工程では回路基板100を150[℃]を超える温度で加熱し、その後、室温付近まで冷却されるため、熱収縮等によって絶縁性基板110が変形する。このため、本実施形態における絶縁性基板110は、変形前は基準形状111を有するが(図6(a)参照)、上述のように電子部品120を形成する過程において、収縮形状112に変形する(図6(b)参照)。
In this embodiment, the
なお、本実施形態における「基準形状111」は、変形前の絶縁性基板110の形状であり、本発明における「第1の形状」の一例に相当し、本実施形態における「収縮形状112」は、変形後の絶縁性基板110の形状であり、本発明における「第2の形状」の一例に相当する。
Note that the “
また、本実施形態では、既に絶縁性基板110上に電子部品120が形成されていることから、加熱ステージ40で回路基板100を加熱する際に、当該電子部品120に熱的影響を与えない温度範囲で加熱する必要がある。このため、絶縁性基板110を構成する材料のガラス転移温度Tgは、40[℃]以上200[℃]以下であることが好ましく、70[℃]以上160[℃]以下であることがより好ましい。なお、加熱ステージ40による回路基板100を加熱する温度範囲と、絶縁性基板110を構成する材料のガラス転移温度Tgと、の関係については後に詳細に説明する。
In this embodiment, since the
なお、本実施形態では、電子部品120は印刷法により形成しているが、特にこれに限定されない。例えば、スクリーン印刷法により半田ペーストを絶縁性基板に印刷し、当該半田ペースト上に電子部品を載置した後、リフローすることで電子部品を絶縁性基板に実装してもよい。リフロー工程では、電子部品が載置された回路基板を加熱することで、半田を溶融させ電子部品を絶縁性基板上に実装するが、これにより、熱収縮等によって絶縁性基板が変形する場合がある。
In the present embodiment, the
次に、本実施形態における回路基板100の製造方法、すなわち絶縁性基板110の形状の矯正方法について説明する。
Next, a method for manufacturing the
図7は本実施形態における回路基板の製造方法を示す工程図である。 FIG. 7 is a process diagram showing a circuit board manufacturing method according to the present embodiment.
本実施形態における基板の製造方法は、図7に示すように、マーク形成工程(ステップS10)、電子部品形成工程(ステップS11)と、回路基板の取付工程(ステップS12)と、基準ワークユニットの取付工程(ステップS13)と、検出工程(ステップS14)と、伸張工程(ステップS15)と、加熱工程(ステップS16)と、冷却工程(ステップS17)と、解放工程(ステップS18)と、を備える。なお、以下の説明では、電子部品120は、図面において省略して説明する。
As shown in FIG. 7, the substrate manufacturing method in this embodiment includes a mark forming process (step S10), an electronic component forming process (step S11), a circuit board attaching process (step S12), and a reference work unit. An attachment process (step S13), a detection process (step S14), an extension process (step S15), a heating process (step S16), a cooling process (step S17), and a release process (step S18) are provided. . In the following description, the
本実施形態における「検出工程(ステップS14)」が本発明の「第1の工程」の一例に相当し、本実施形態における「伸張工程(ステップS15)」及び「加熱工程(ステップS16)」が本発明の「第2の工程」の一例に相当し、本実施形態における「解放工程(ステップS18)」が本発明の「第3の工程」の一例に相当し、本実施形態における「電子部品形成工程(ステップS11)」が本発明の「第4の工程」の一例に相当する。 The “detection step (step S14)” in the present embodiment corresponds to an example of the “first step” of the present invention, and the “extension step (step S15)” and the “heating step (step S16)” in the present embodiment. The “second process” of the present invention corresponds to an example, and the “release process (step S18)” in the present embodiment corresponds to an example of the “third process” of the present invention. The “forming step (step S11)” corresponds to an example of the “fourth step” in the present invention.
本実施形態では、例えば、特許文献1に開示されている方法を用いて、ステップS10において絶縁性基板110上にアライメントマーク114を形成し、ステップS11において絶縁性基板110上に電子部品を形成する。ステップS10では、まず、支持体(不図示)上に接着層(不図示)をスクリーン印刷などの印刷法を用いて形成した後、ラミネータにて絶縁性基板110を貼り合わせる。そして、回路基板100が支持体に接着された状態で、絶縁性基板110の表面上に反転印刷、グラビアオフセット印刷、フレキソ印刷、スクリーン印刷などの印刷法を用いてアライメントマーク114を形成する。なお、アライメントマーク114を形成する方法としては、特に上述に限定されず、例えば、CO2レーザーやエキシマレーザー等によるレーザーマーキング法を用いてもよい。
In the present embodiment, for example, using the method disclosed in
ステップS11では、絶縁性基板110上に電子部品120を形成する。本実施形態では、電子部品120として薄膜トランジスタを形成する。この薄膜トランジスタは、絶縁性基板110上にゲート電極、ゲート絶縁層、半導体層、ソース電極、ドレイン電極を凸版印刷、凹版印刷、平版印刷、反転印刷、インクジェット、熱転写印刷、ディスペンサなどの印刷法を用いて順次形成する。なお、上述のステップS10とステップS11とは、同時に行ってもよい。特に限定しないが、たとえば、アライメントマーク114に対応するパターンと、電子部品120に対応するパターンと、を有する版胴やスクリーンを用いて印刷を行うことで、これらのパターンが絶縁性基板100に同時に形成される。
In step S <b> 11, the
図8(a)〜図8(c)は図8のステップS12〜ステップS14をそれぞれ示す図である。 FIG. 8A to FIG. 8C are diagrams showing steps S12 to S14 of FIG. 8, respectively.
ステップS12では、まず、回路基板100を支持体から剥離する。この際に、絶縁性基板110の形状は、基準形状111から収縮形状112に変形する。この収縮形状112は、熱収縮等により変形していることから、基準形状111に対して相対的に小さい。なお、ステップS10において説明したアライメントマーク114を形成する工程(マーク形成工程)を、回路基板100を支持体から剥離する前に行うことで、絶縁性基板110の変形が当該アライメントマーク114の位置に反映される。このように、本実施形態では、絶縁性基板110の変形後の状態の収縮形状112に変形したことに伴ってアライメントマーク114が移動する。
In step S12, first, the
次いで、図8(a)に示すように、回路基板100を加熱ステージ40の上面に載置する。次いで、回路基板100をテンショナ30に取り付ける。具体的には、把持クリップ32により絶縁性基板110の外周縁部を把持し、回路基板100と、アクチュエータ31と、を接続する。
Next, as shown in FIG. 8A, the
ステップS13では、図8(b)に示すように、基準ワークユニット20を筐体60に取り付ける。まず、基準ワーク保持部23に基準ワーク21を真空吸着により固定する。次いで、固定ネジ231により筐体60の側部602に基準ワーク保持部23を取り付ける。加熱ステージ40上には回路基板100が載置されており、これにより、基準ワーク21と回路基板100が対向する。
In step S13, the
図9はステップS14を説明する回路基板の構成を示す図であり、図9(a)は回路基板と基準ワークとの位置合わせ方法について説明する平面図、図9(b)は差分を検出する方法について説明する平面図である。 FIG. 9 is a diagram showing the configuration of the circuit board for explaining step S14. FIG. 9A is a plan view for explaining a method of aligning the circuit board and the reference work, and FIG. 9B detects the difference. It is a top view explaining a method.
ステップS14では、図8(c)に示すように、まず、観察部10を加熱ステージ40の上方に移動させる。次いで、基準ワーク21に形成されたアライメントマーク211の位置と、絶縁性基板110に形成されたアライメントマーク114の位置と、を顕微鏡15で観察しながら、基準ワーク21の位置と、回路基板100の位置と、を調整する。
In step S14, as shown in FIG. 8C, first, the
基準ワーク21の位置と、回路基板100の位置と、を調整するに当たっては、移動機構52により回路基板100の高さを上下させることで焦点距離を合わせ、それぞれのアライメントマーク211,114が顕微鏡15により正確に観察することができるようにしてから行う。また、基準ワーク21の位置と、回路基板100の位置と、の調整は、移動機構52により回路基板100を移動させることで行う。なお、顕微鏡15がZ方向に沿って上下動する機能を有しているので、この機能を用いて、顕微鏡15の高さと、回路基板100の高さと、を調整することで、焦点距離を合わせてもよい。
In adjusting the position of the
このステップS13で、平面視において、アライメントマーク211,114間における位置ずれが最小となるように、基準ワーク21の位置と、回路基板100の位置と、を調整する。具体的には、図9(a)に示すように、まず、アライメントマーク211のうちいずれか1つのアライメントマーク211aと、当該アライメントマーク211aに対応するアライメントマーク114aと、の間の距離(L1)を顕微鏡15により撮像された画像から測定する。また、マーク211a、114a間以外についても、上述と同様に、対応するそれぞれのアライメントマーク211,114間の距離(L2〜L10)を顕微鏡15により撮像された画像から測定する。
In step S13, the position of the
そして、測定した距離(L1〜L10)の総和が最小となるように、アライメントステージ50により基準ワーク21に対して回路基板100を相対的に移動させ、基準ワーク21の位置と、回路基板100の位置と、を調整する。なお、基準ワーク21の位置と、回路基板100の位置と、の調整方法は、特に上述に限定されず、公知の方法を採用してもよい。
Then, the
次いで、アライメントマーク211の位置と、アライメントマーク114の位置と、に基づいて、絶縁性基板110の変形前の状態の基準形状111と、変形後の状態の収縮形状112と、の間の差分A1を検出する。基準ワーク21の位置と、回路基板100の位置と、が調整された後でも、平面視において、アライメントマーク211の位置と、アライメント114の位置と、の間にずれが生じている。これは、アライメントマーク211が絶縁性基板110の変形前の状態の基準形状111に対応して形成されていることに対して、アライメントマーク114が絶縁性基板110の変形後の状態の収縮形状112に変形したことに伴って移動したためである。このように、差分A1は、基準形状111から収縮形状112に変形することにより生じたものであり、本実施形態では、この差分A1を検出する。
Next, based on the position of the
絶縁性基板110の変形前の状態の基準形状111と、変形後の状態の収縮形状112と、の間の差分A1を検出するに当たっては、それぞれのアライメントマーク211、114ごとに検出する。具体的には、図9(b)に示すように、基準ワーク21の位置と、回路基板100の位置と、が調整された後、アライメントマーク211のうちいずれか1つのアライメントマーク211aと、当該アライメントマーク211aに対応するアライメントマーク114aと、の間の距離を顕微鏡15により撮像された画像から測定し、差分(A10)を検出する。また、マーク211a、114a間以外についても、上述と同様に、対応するそれぞれのアライメントマーク211,114間の距離を顕微鏡15により撮像された画像から測定し、差分(A11〜A19)を検出する。
In detecting the difference A1 between the
なお、本実施形態では、後に説明するステップS15において、上述で検出した差分A1に基づいて、テンショナ30により回路基板100を伸張させるが、テンショナ30がX方向或いはY方向に沿って引張力を印加することに応じて、差分A1をX成分及びY成分に分解して検出してもよい。
In the present embodiment, in step S15 described later, the
図10(a)及び図10(b)は図7のステップS15を示す図、図10(c)は図7のステップS16を示す図、図10(d)は図7のステップS17を示す図、図10(e)は図7のステップS18を示す図、図11は、回路基板を示す図であり、図11(a)は差分に基づいて絶縁性基板に引張力を印加した後の状態を示す平面図、図11(b)は差分とオフセット量に基づいて絶縁性基板に引張力を印加した後の状態を示す平面図、図11(c)は絶縁性基板から引張力を解放した状態を示す平面図である。 10A and 10B show step S15 in FIG. 7, FIG. 10C shows step S16 in FIG. 7, and FIG. 10D shows step S17 in FIG. FIG. 10E is a diagram showing step S18 of FIG. 7, FIG. 11 is a diagram showing the circuit board, and FIG. 11A is a state after applying a tensile force to the insulating substrate based on the difference. FIG. 11 (b) is a plan view showing a state after applying a tensile force to the insulating substrate based on the difference and the offset amount, and FIG. 11 (c) is a drawing of releasing the tensile force from the insulating substrate. It is a top view which shows a state.
ステップS15では、絶縁性基板110の外周縁部に接続されたテンショナ30により引張力を印加して回路基板100を伸張する。このステップS15では、まず、図10(a)に示すように、回路基板100に生じた撓みを除去する。具体的には、回路基板100とテンショナ30とを接続した状態で、アクチュエータ31によりアーム部311を回路基板100に対して相対的に離間する方向に若干後退させ、絶縁性基板110に対して引張力を印加する。この際に、絶縁性基板110に対して印加する引張力は、接続されたテンショナ30毎に1[N]程度であればよい。
In step S15, a tensile force is applied by the
次いで、図10(b)に示すように、絶縁性基板110に対してさらに引張力を印加して回路基板100を伸張する。具体的には、回路基板100と、テンショナ30と、を接続した状態で、アクチュエータ31によりアーム部311を回路基板100に対して相対的に離間する方向に後退させると共に、それぞれのテンショナ30を配列方向に沿って隣り合うテンショナ30同士のピッチが広がるように移動させる。
Next, as shown in FIG. 10B, a tensile force is further applied to the insulating
このステップS15では、絶縁性基板110を引き伸ばし量A3(A3=A1+A2)だけ伸張し、収縮形状112から伸張形状113に変形させる。まず、図11(a)に示すように、上述のステップS14で求めた差分A1だけ絶縁性基板110を伸張し、収縮形状112から基準形状111に変形させる。そして、図11(b)に示すように、絶縁性基板110をさらにオフセット量A2(後述)だけ伸張し、基準形状111から伸張形状113に変形させる。なお、本実施形態では、差分A1が大きい箇所になるにつれ、絶縁性基板110に印加する引張力を大きくしている。具体的に図9(b)に示す差分A1のうち差分A10〜差分A13を例に説明すると、これらの値は、差分A10、差分A11、差分A12、差分A13の順に大きくなっており(A10<A11<A12<A13)、図11(a)に示す差分A1に基づいて絶縁性基板110を伸張した状態では、上述の差分A1の値が大きい箇所ほど絶縁性基板110が伸張する様、引張力を大きく印加している。
In this step S15, the insulating
ここで、後に説明するステップS16〜S18では、回路基板100を加熱・冷却した後(すなわち絶縁性基板110を加熱・冷却した後)に、絶縁性基板110に印加される引張力を解放する。この際に、絶縁性基板110には、絶縁性基板110を構成する材料の線膨張係数に依存した熱収縮が生じる。この熱収縮は絶縁性基板110の外周縁部に沿って一様に生じており、その熱収縮量は容易に推定することができる。そこで、本実施形態では、推定した熱収縮量に基づいてオフセット量A2を予め設定しておき、ステップS15において、検出した差分A1とオフセット量A2との総和である引き伸ばし量A3(A3=A1+A2)だけ絶縁性基板110を伸張し、基準形状111に対して相対的に大きい伸張形状113に変形させる。本実施形態における「伸張形状113」は、少なくとも差分A1及びオフセット量A2に基づいて設定された絶縁性基板110の形状であり、本発明における「第3の形状」の一例に相当する。
Here, in steps S16 to S18 described later, after the
なお、本実施形態では、引き伸ばし量A3を差分A1とオフセット量A2との合計値としているが、特にこれに限定されない。例えば、差分A1及びオフセット量A2に加えて、回路基板100の加熱・冷却方法や、回路基板100の製造時におけるパラメータ等を考慮して、引き伸ばし量A3を設定してもよい。例えば、回路基板100の製造時におけるパラメータである絶縁性基板110の延伸方向に基づいて、回路基板100の加熱・冷却後に変形が大きいと推定される部分では絶縁性基板110に対して大きい引張力を印加して引き伸ばし量を大きくし、回路基板100の加熱・冷却後に変形が小さいと推定される部分では、絶縁性基板110に対して小さい引張力を印加して引き伸ばし量を小さくしてもよい。なお、絶縁性基板110の延伸方向としては、流れ方向(Machine Direction、MD)に沿った方向や、垂直方向(Transverse Direction、TD)に沿った方向を例示することができる。
In the present embodiment, the enlargement amount A3 is the total value of the difference A1 and the offset amount A2, but is not particularly limited thereto. For example, in addition to the difference A1 and the offset amount A2, the stretching amount A3 may be set in consideration of the heating / cooling method of the
また、本実施形態では、既に絶縁性基板110に形成されている電子部品120の破損を防止するため、絶縁性基板110を弾性変形範囲内で伸張させている。この場合には、引き伸ばし量A3が絶縁性基板110の外径寸法に対して1%以下に設定されていることが好ましい。なお、引き伸ばし量A3が絶縁性基板110の外径寸法に対して0.5%以下で設定されていることがより好ましく、引き伸ばし量A3が絶縁性基板110の外径寸法に対して0.3%以下で設定されていることがさらに好ましい。
In this embodiment, in order to prevent damage to the
ステップS16では、図10(c)に示すように、絶縁性基板110に引張力を印加した状態で、当該絶縁性基板110を構成する材料のガラス転移温度Tgに基づいて設定される温度範囲内で回路基板100を加熱する。
In step S16, as shown in FIG. 10C, within the temperature range set based on the glass transition temperature Tg of the material constituting the insulating
絶縁性基板110は、引張力が印加されることで収縮形状112から伸張形状113に変形している。従来の場合、引張力を解放すると、絶縁性基板110が引張の際に蓄積された応力により引張力を印加する前の状態の収縮形状112に戻る。これに対し、本実施形態では、熱可塑性を有する材料で構成される絶縁性基板110に引張力を印加しながらガラス転移温度Tgの近傍まで加熱することで、引張の際に蓄積された応力が緩和される。この結果、絶縁性基板110に対する引張力を解放した後の状態においても、絶縁性基板110は伸張形状113のままの形状が保持される。
The insulating
絶縁性基板110のガラス転移温度Tgに基づいて設定される温度範囲としては、ガラス転移温度Tg−20[℃]以上ガラス転移温度Tg+20[℃]以下の温度範囲であることが好ましく、ガラス転移温度Tg−20[℃]以上ガラス転移温度以下の温度範囲であることがより好ましい。例えば、ガラス転移温度Tgが155[℃]のポリエチレンナフタレートを用いる場合は、ガラス転移温度Tgに基づいて設定される温度範囲の下限値を135[℃]とし、当該温度範囲の上限値を155[℃]とする。なお、本実施形態におけるステップS16では、回路基板100を上述のガラス転移温度Tgに基づいて設定された温度範囲内まで昇温し、この温度範囲を保持したまま3分間に亘って回路基板100を加熱する。
The temperature range set based on the glass transition temperature Tg of the insulating
ステップS17では、図10(d)に示すように、加熱ステージ40の熱源をOFFとすることで、回路基板100に対する加熱を中止し、例えば、自然冷却等の方法により、室温付近まで回路基板100を徐冷する。なお、回路基板100を加熱ステージ40から離間させることで、回路基板100に対する加熱を中止してもよい。
In step S17, as shown in FIG. 10D, heating to the
ステップS18では、図10(e)に示すように、室温付近まで冷却された回路基板100に対して印加された引張力を解放する。この際に、絶縁性基板110では、ガラス転移温度Tg付近まで加熱されたことで、引張の際に蓄積された応力が緩和されており、引張力を印加する前の状態である収縮形状112に戻ろうとする変形は抑制される。また、絶縁性基板110は、ガラス転移温度Tgまで加熱し、室温付近まで冷却した後に、引張力を解放することで、図11(c)に示すように、熱収縮量だけ変形する。絶縁性基板110は、基準形状111に対して、推定した熱収縮量に基づいて設定されたオフセット量A2だけ大きい伸張形状113を有しており、これにより、絶縁性基板110に生じた熱収縮量とオフセット量A2が相殺され、絶縁性基板110が伸張形状113からほぼ基準形状111に変形する。
In step S18, as shown in FIG. 10E, the tensile force applied to the
次に、本実施形態における回路基板100の製造方法及び基板製造装置1の作用について説明する。
Next, the operation of the
本実施形態では、絶縁性基板110の変形前の状態の基準形状111と、変形後の状態の収縮形状112と、の差分A1を検出し、少なくとも当該差分A1に基づいて、引張力を印加し、回路基板100を弾性的に伸張させることで、収縮形状112から伸張形状113に絶縁性基板110を変形させる。また、引張力が印加された状態で回路基板100を加熱することで、引張の際に蓄積された応力を緩和し、これにより、引張力が解放された際に絶縁性基板110が変形するのを抑制している。この結果、所望する形状に対して寸法精度の高い回路基板100を得ることができる。
In this embodiment, the difference A1 between the
また、本実施形態では、絶縁性基板110を構成する材料のガラス転移温度Tgに基づいて設定された温度範囲で回路基板100を加熱している。これにより、引張の際に蓄積された応力がより緩和される。この結果、引張力が解放された際に、絶縁性基板110が変形するのをさらに抑制することができ、所望する形状に対して寸法精度の高い回路基板100を得ることができる。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、絶縁性基板110を構成する材料のガラス転移温度Tgを40[℃]以上200[℃]以下とすることで、形成された電子部品120に熱的影響を与えない範囲で回路基板100を加熱することができる。これにより、回路基板100の品質の向上を図ることができる。
Further, in the present embodiment, the glass transition temperature Tg of the material constituting the insulating
また、本実施形態では、オフセット量A2に基づいて設定された伸張形状113となるように絶縁性基板110を変形させる。このオフセット量A2は、絶縁性基板110に生じる熱収縮量を推定した値に基づいて設定されている。このため、絶縁性基板110に熱収縮が生じた際に、熱収縮量とオフセット量A2が相殺され、ほぼ基準形状111となるように絶縁性基板110が変形する。これにより、さらに寸法精度の高い回路基板100を得ることができる。
Further, in the present embodiment, the insulating
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。 The embodiment described above is described for facilitating the understanding of the present invention, and is not described for limiting the present invention. Therefore, each element disclosed in the above embodiment is intended to include all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention.
例えば、本実施形態では、絶縁性基板110の変形後の状態の収縮形状112を矯正するため、引張力を印加して絶縁性基板110を伸張させているが、特にこれに限定されない。例えば、基準ワークに形成された形状と、基材の形状と、の差分を検出し、当該差分に基づいて、引張力を印加して基材を伸張させてもよい。このような場合においても、基板製造装置1に設けられた複数のテンショナ30を個別に動作させることで、基準ワークに形成された形状に基づいて設定される形状に基材を変形させることができる。これにより、所望する形状に対して寸法精度の高い回路基板を得ることができる。
For example, in this embodiment, in order to correct the contracted
また、本実施形態では、回路基板100を伸張した後に(伸張工程(ステップS15))、回路基板100を加熱している(加熱工程(ステップS16))が、絶縁性基板110を伸張しながら絶縁性基板110を加熱することができれば、特にこれに限定されない。つまり、回路基板100を加熱した後に、当該回路基板100を加熱した状態で伸張してもよい。
In this embodiment, after the
また、本実施形態では、回路基板100を室温付近まで冷却した(冷却工程(ステップS17))後に、回路基板100に対して印加される引張力を解放している(解放工程(ステップS18))が、特にこれに限定されない。つまり、回路基板100に対して印加される引張力を解放した後に回路基板100を室温付近まで冷却してもよい。
In the present embodiment, after the
また、本実施形態では、自然冷却等の方法により、回路基板100を室温付近まで徐冷しているが、特にこれに限定されない。例えば、基板製造装置1に、冷却ステージ等の冷却手段を設け、回路基板100を伸張・加熱した後に、加熱ステージ40から冷却ステージに回路基板100を移すことで、回路基板100を急冷してもよい。なお、回路基板100の急冷方法は、特に上述に限定されない。
In the present embodiment, the
また、本実施形態における加熱ステージ40に真空吸着機構や粘着プレート等の基板固定手段を設けてもよい。この場合、ステップS15において回路基板100をテンショナ30により伸張した後に、回路基板100の下面を上述の基板固定手段により固定し加熱することで、絶縁性基板110の熱膨張による撓みを抑制することができる。なお、真空吸着機構としては、例えば、ポーラスチャックを用いたものを例示することができる。粘着プレートとしては、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、又は、ポリエステル樹脂等の粘着剤を用いたものを例示することができる。
Moreover, you may provide board | substrate fixing means, such as a vacuum suction mechanism and an adhesive plate, in the
また、本実施形態では、矯正対象としてフレキシブルプリント配線板を例示して説明しているが、フレキシブルプリント配線板に代えて、絶縁性基板110のみを矯正対象としてもよい。
In the present embodiment, the flexible printed wiring board is exemplified and described as the correction target, but only the insulating
1・・・基板製造装置
10・・・観察部
11・・・支持部
12・・・走行部
13・・・開口
14・・・ガイド
15・・・顕微鏡
20・・・基準ワークユニット
21・・・基準ワーク
211・・・アライメントマーク
22・・・ガラスホルダ
221・・・真空吸着孔
23・・・基準ワーク保持部
231・・・固定ネジ
232・・・開口
233・・・ガラスホルダ保持部
234・・・真空吸着孔
235・・・真空ポンプ
30・・・テンショナ
31・・・アクチュエータ
311・・・アーム部
32・・・把持クリップ
321・・・爪部
40・・・加熱ステージ
50・・・アライメントステージ
51・・・ステージ
52・・・移動機構
60・・・筐体
601・・・底部
602・・・側部
61・・・レール
100・・・回路基板
110・・・基材
111・・・基準形状
112・・・収縮形状
113・・・伸張形状
114・・・アライメントマーク
120・・・電子部品
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記基板の外周縁部の少なくとも一部に引張力を印加しながら前記基板を加熱する第2の工程と、
前記基板に印加された前記引張力を解放する第3の工程と、を備え、
前記第2の工程は、少なくとも前記差分に基づいて、少なくとも第1の形状以上に大きい第3の形状となるように前記基板を弾性的に伸張させることを含むことを特徴とする基板の製造方法。 A first step of detecting a difference between the first shape and a second shape of the thermoplastic substrate that is relatively small with respect to the first shape;
A second step of heating the substrate while applying a tensile force to at least a part of the outer peripheral edge of the substrate;
A third step of releasing the tensile force applied to the substrate,
The method of manufacturing a substrate, wherein the second step includes elastically stretching the substrate so as to be at least a third shape larger than the first shape based on at least the difference. .
前記第2の工程は、所定の温度範囲内に前記基板を加熱することを含み、
前記所定の温度範囲は、前記基板を構成する材料のガラス転移温度に基づいて設定されていることを特徴とする基板の製造方法。 It is a manufacturing method of the board according to claim 1, Comprising:
The second step includes heating the substrate within a predetermined temperature range;
The said predetermined temperature range is set based on the glass transition temperature of the material which comprises the said board | substrate, The manufacturing method of the board | substrate characterized by the above-mentioned.
前記ガラス転移温度は、40℃以上200℃以下であることを特徴とする基板の製造方法。 A method of manufacturing a substrate according to claim 2,
The said glass transition temperature is 40 degreeC or more and 200 degrees C or less, The manufacturing method of the board | substrate characterized by the above-mentioned.
前記第2の工程は、前記差分が大きい箇所になるにつれ前記引張力を大きく印加することを含むことを特徴とする基板の製造方法。 It is a manufacturing method of a substrate given in any 1 paragraph of Claims 1-3,
The method of manufacturing a substrate according to claim 2, wherein the second step includes applying a large tensile force as the difference becomes large.
前記第3の形状は、前記第1の形状に対して相対的に大きいことを特徴とする基板の製造方法。 It is a manufacturing method of the substrate given in any 1 paragraph of Claims 1-4,
The method for manufacturing a substrate, wherein the third shape is relatively large with respect to the first shape.
前記基板の外周縁部の少なくとも一部に引張力を印加する張力印加手段と、
前記基板を加熱する加熱手段と、を備え、
前記張力印加手段は、少なくとも前記差分に基づいて、少なくとも第1の形状以上に大きい第3の形状となるように前記基板を弾性的に伸張させることを特徴とする基板製造装置。 Detection means for detecting a difference between the first shape and the second shape of the thermoplastic substrate relatively small with respect to the first shape;
Tension applying means for applying a tensile force to at least a part of the outer peripheral edge of the substrate;
Heating means for heating the substrate,
The substrate manufacturing apparatus characterized in that the tension applying means elastically stretches the substrate so as to be at least a third shape larger than the first shape based on at least the difference.
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