JP6318738B2

JP6318738B2 - 基板固定治具、基板固定方法およびはんだ印刷方法

Info

Publication number: JP6318738B2
Application number: JP2014052970A
Authority: JP
Inventors: 光正曲谷
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2014-03-17
Filing date: 2014-03-17
Publication date: 2018-05-09
Anticipated expiration: 2034-03-17
Also published as: JP2015177084A

Description

本発明は、フレキシブル基板を固定するための基板固定治具、基板固定方法および基板固定治具を使用したはんだ印刷方法に関する。

従来、フレキシブル基板に表面実装を行うには、フレキシブル基板自体の剛性が低いため、剛性が高い板状のキャリア治具にフレキシブル基板を固定して、部品等を自動搭載するライン（自動搭載ライン）を搬送させる必要があった。

フレキシブル基板をキャリア治具に固定する一般的な方法には、以下の２種類がある。図１１に示すように、キャリア治具７上に耐熱テープ８でフレキシブル基板３を固定する方法と、図１２に示すように、キャリア治具７上の粘着性樹脂層９にフレキシブル基板３を貼り付けて固定する方法である。図１１は、フレキシブル基板をキャリア治具に固定する方法を説明するための説明図である。図１２は、フレキシブル基板をキャリア治具に固定する他の方法を説明するための説明図である。

特許文献１には、フレキシブル基板を装着するベース上のボスをフレキシブル基板の位置決め穴に挿入嵌合させる固定構造において、ベース上をフレキシブル基板が動かないようにする技術が記載されている。

特開２０００−０９１７６９号公報

上記の２種類の方法には、それぞれ次のような問題点がある。

まず、図１１に示す、耐熱テープでフレキシブル基板を固定する方法では、耐熱テープを複数個所貼り付けるため、基板の着脱に時間とコストがかかるという問題点がある。また、フレキシブル基板の外周しか固定できないため、リフロー中の加熱で基板が反ってしまい、実装品質が低下するという問題点がある。また、キャリア治具の熱容量が大きく、リフロー時にフレキシブル基板に熱が伝わり難いという問題点がある。

次に、図１２に示す、粘着性樹脂層にフレキシブル基板を貼り付けて固定する方法では、フレキシブル基板を剥がす時に、基板および実装部品に機械的ストレスを与えるという問題点がある。また、粘着性樹脂層を繰り返し使用すると、粘着性樹脂層の粘着力が劣化し、実装工程中にフレキシブル基板が剥がれる可能性があるという問題点がある。また、図１１に示す方法と同様に、キャリア治具の熱容量が大きく、リフロー時にフレキシブル基板に熱が伝わり難いという問題点がある。

そこで、本発明は、作業時間の短縮およびコストの削減を可能としつつ、高品質に部品等をフレキシブル基板に実装することができる基板固定治具、基板固定方法およびはんだ印刷方法を提供することを目的とする。

本発明による基板固定方法は、Ｕ字形状の板ばねを有し、端に鉤構造に形成した先端部が設けられた複数のフックを枠状のフレームの内周に所望の間隔で配置し、フックの一端をフレームに固定し、先端部をフレキシブル基板に設けられた固定用穴に係合して、フレキシブル基板をフレームに固定し、フレキシブル基板をフレームから着脱するときに、フックの板ばねのＵ字形状の凹部にくさび形状の治具を挿入して板ばねを伸ばし、フックの先端部をフレキシブル基板に設けられた固定用穴から挿抜可能な状態にして、フレキシブル基板をフレームから着脱することを特徴とする。

本発明によるはんだ印刷方法は、Ｕ字形状の板ばねを有し、端に鉤構造に形成した先端部が設けられた複数のフックを枠状のフレームの内周に所望の間隔で配置し、フックの一端をフレームに固定し、先端部をフレキシブル基板に設けられた固定用穴に係合して、フレキシブル基板をフレームに固定し、フレキシブル基板の下側に設置した印刷機のバックアップブロックを上昇させて、フレキシブル基板を押し上げて、当該フレキシブル基板の印刷面をメタルマスクに密着させ、フレキシブル基板をフレームから着脱するときに、フックの板ばねのＵ字形状の凹部にくさび形状の治具を挿入して板ばねを伸ばし、フックの先端部をフレキシブル基板に設けられた固定用穴から挿抜可能な状態にして、フレキシブル基板をフレームから着脱することを特徴とする。

本発明によれば、作業時間の短縮およびコストの削減を可能としつつ、高品質に部品等をフレキシブル基板に実装することができる。

本発明による基板固定治具の第１の実施形態の構成を示す説明図である。フレキシブル基板がセットされた状態の基板固定治具の上面図である。図２に示す、フレキシブル基板がセットされた状態の基板固定治具のＡ−Ａ方向の断面図である。フレキシブル基板が基板固定治具にセットされる様子を示す説明図である。フレキシブル基板が基板固定治具にセットされる様子を示す説明図である。フレキシブル基板が基板固定治具にセットされる様子を示す説明図である。部品を実装したフレキシブル基板が基板固定治具から分離される様子を示す説明図である。部品を実装したフレキシブル基板が基板固定治具から分離される様子を示す説明図である。基板固定治具を使用したはんだ印刷の様子を示す説明図である。本発明による基板固定治具の第２の実施形態の構成を示す説明図である。フレキシブル基板をキャリア治具に固定する方法を説明するための説明図である。フレキシブル基板をキャリア治具に固定する他の方法を説明するための説明図である。

実施形態１．
以下、本発明の第１の実施形態を図面を参照して説明する。

図１は、本発明による基板固定治具の第１の実施形態の構成を示す説明図である。図１には、基板固定治具の上面図が示されている。図１に示すように、基板固定治具は、フレーム１と、フック２とを含む。

フレーム１は、図１に示すように、枠状に形成されている。なお、フレーム１の剛性は、可能な限り高いことが望ましい。

フック２は、図１に示すように、フレーム１の内周にスポット溶接等で固定される。フック２は、先端（フレーム１に固定される端と反対側の端）がフレーム１の内側を向くように、フレーム１に固定される。なお、図１には、フック２が１０個例示されているが、フック２はいくつあってもよい。

図２は、フレキシブル基板３がセットされた状態の基板固定治具の上面図である。フック２の先端は、フレキシブル基板３の外周に設けられた固定用穴４に引っ掛けられる。これにより、フレキシブル基板３は、全体にテンションが加わった状態でフレーム１に保持される。なお、図２には、固定用穴４が１０個例示されているが、固定用穴４はいくつあってもよい。例えば、フック２の数に合わせて固定用穴４を設けてもよい。

図３は、図２に示す、フレキシブル基板３がセットされた状態の基板固定治具のＡ−Ａ方向の断面図である。フック２は、図３に示すようにＵ字形状の板ばね（以下、Ｕ字部分という）を有する。フック２が有するＵ字部分は、図３に示す矢印の方向に伸縮する機能を有する。以下、白抜き矢印でない矢印を単に矢印と称する。

フック２の先端は、鉤構造に形成されている。具体的には、図３に示すように、略Ｌ字形状に形成されている。以下、鉤構造に形成された部分（曲げ加工され折り返された箇所から、その先端までの部分）を先端部という。

フレーム１は、フック２を取り付けるためのフック取り付け部を有する。フック取り付け部は、フック２の厚み分掘り込んだ部分（図３に示す点線で囲われた部分）であり、フック２は、上面（図３における上側の面）がフレーム１の上面（図３における上側の面）と同じ高さになるように固定される。

次に、本実施形態の動作を説明する。

図４〜図６は、フレキシブル基板３が基板固定治具にセットされる様子を示す説明図である。

まず、図４に示すように、フレーム１を裏面が上となる状態でセット治具５に押し付ける。セット治具５は、フック２のＵ字部分と対向する部分に、くさび形状の突起６を有する。フレーム１がセット治具５に押し付けられると、フック２はフレーム１の内側方向（図４に示す矢印の方向）に伸びる。

フレキシブル基板３の固定用穴４は、フレーム１をセット治具５に押し付けた状態、つまりフック２をフレーム１の内側方向に伸ばした状態で、フック２の先端部を挿抜できる寸法および位置に設定される。作業者等は、図５に示すように、フレーム１をセット治具５に押し付けた状態で、固定用穴４にフック２の先端部を挿入して、フレキシブル基板３を基板固定治具にセットする。

次に、図６に示すように、フレーム１が持ち上げられて、セット治具５からフレーム１が外れると、フック２のＵ字部分（板ばね）が開放されてフレーム１の外側方向（図６に示す矢印の方向）に縮小する。これによって、フレキシブル基板３は、外側方向にテンションが加わった状態でフレーム１に保持される。

図７、図８は、部品を実装したフレキシブル基板３が基板固定治具から分離される様子を示す説明図である。

まず、図７に示すように、フレキシブル基板３の実装面（図７における上側の面）の上側から分離治具９を押し当てる。

分離治具９は、フック２のＵ字部分と対向する部分に、くさび形状の突起１４を有する。また、分離治具９は、第２の突起１１を有する。第２の突起１１は、実装部品１０を避けた位置に設けられる。分離治具９がフレーム１に押し付けられると、図８に示すように、フック２はフレーム１の内側方向に伸びる。それと同時に、第２の突起１１によってフレキシブル基板３が下方向（図８に示す白抜き矢印の方向）に押し出され、フレキシブル基板３が基板固定治具から分離される。

図９は、基板固定治具を使用したはんだ印刷の様子を示す説明図である。

はんだ印刷を行う際に、印刷機のバックアップブロック１２が上昇して、基板固定治具にセットされたフレキシブル基板３を押し上げる。メタルマスク１３とフレキシブル基板３の印刷面（図９における上側の面）との間にはフック２の厚さ分の隙間ができる。しかし、図９に示すように、バックアップブロック１２の上昇に伴ってフレキシブル基板３が屈曲することにより、メタルマスク１３とフレキシブル基板３の印刷面とが完全に密着する。従って、高品質なはんだ印刷が可能となる。

また、部品搭載時においても同様に、部品搭載機のバックアップブロックを使用することによって、フレキシブル基板の部品搭載面を平坦に維持することができる。

以上に説明したように、本実施形態では、剛性が高いフレーム１の内周にＵ字形状の板ばねを有したフック２を設け、フレキシブル基板３の外周に設けた固定用穴４にフック２を引っ掛ける。それにより、フレキシブル基板を、テンションが加わった状態でフレームに保持することができる。そのため、フレキシブル基板を加熱しても、フレキシブル基板が反り難い。従って、リフロー中の加熱でフレキシブル基板が反ることがない。よって、本発明による基板固定治具を使用することにより、高品質なはんだ付けが可能となる。また、高品質に部品等をフレキシブル基板に実装することができる。さらに、基板固定治具にフレキシブル基板を固定する際に耐熱テープ等の消耗品を必要としないので、製造コストを削減することができる。

また、本実施形態では、フック２がＵ字形状の板ばねを有する。よって、くさび形状の突起を有する治具（セット治具５および分離治具９）を用いることによって、フック２を任意に伸縮させることができる。それにより、例えば、セット治具５を使用した一括作業で、フック２をフレキシブル基板３の固定用穴４に引っ掛けることができる。また例えば、分離治具９を使用した一括作業で、フック２をフレキシブル基板３の固定用穴４から外すことができる。従って、フレキシブル基板の着脱を短時間で容易にすることが可能となる。

また、本実施形態では、図３に示すように、フック２の先端が鉤構造に形成されている。それにより、より確実にフック２をフレキシブル基板３の固定用穴４に引っ掛けることができる。つまり、フレキシブル基板３をより確実にフレーム１に固定することができる。また、フレキシブル基板３の固定用穴４を適切な寸法および位置に設定することにより、フレキシブル基板３の着脱時に、フック２の先端を固定用穴４からスムーズに挿抜させることができる。

さらに、くさび形状の突起を有する治具（セット治具５および分離治具９）を使用してフック２を伸縮させることによりフレキシブル基板を着脱することができるので、フレキシブル基板や実装部品に機械的ストレスを掛けることがない。

さらに、はんだ印刷機のバックアップブロックを使用することによって、図９に示すように、メタルマスクとのコンタクト印刷が可能となる。それにより、高品質なはんだ印刷が可能となる。また、フレキシブル基板の裏面を支える治具を必要とすることなくはんだ印刷を行うことがきる。

さらに、フレキシブル基板の裏面に治具を設ける必要がないので、フレキシブル基板を直接加熱することができる。それにより、フレキシブル基板に熱が伝わり易く、リフロー時に高品質なはんだ付けをすることができる。

実施形態２．
以下、本発明の第２の実施形態を図面を参照して説明する。

図１０は、本発明による基板固定治具の第２の実施形態の構成を示す説明図である。図１０には、基板固定治具の上面図が示されている。本実施形態では、基板固定治具は、図１０に示すように、複数のフレキシブル基板を固定可能なフレーム１５と、フック２とを含む。

フレーム１５は、格子状になっていて、各格子にはＵ字部分を有するフック２が固定される。フック２は全て、先端が格子の内側を向くように固定される。

なお、図１０では、３つのフレキシブル基板を固定可能なフレーム１５が例示されているが、フレーム１５には、フレキシブル基板をいくつ固定できてもよい。つまり、フレーム１５は、格子をいくつ含んでいてもよい。

フック２は、フレキシブル基板３の外周に設けられた固定用穴４に引っ掛けられる。これにより、各格子におけるフレキシブル基板３は、全体にテンションが加わった状態で保持される。

このように、本実施形態によれば、部品等の実装を、複数のフレキシブル基板に対して一括して行うことができる。よって、基板１枚当たりのはんだ印刷時間や搬送時間を削減でき、生産性をさらに向上させることができる。

１、１５フレーム
２フック
３フレキシブル基板
４固定用穴
５セット治具
６、１４突起
７キャリア治具
８耐熱テープ
９分離治具
１０実装部品
１１第２の突起
１２バックアップブロック
１３メタルマスク

Claims

Ｕ字形状の板ばねを有し、端に鉤構造に形成した先端部が設けられた複数のフックを枠状のフレームの内周に所望の間隔で配置し、
前記フックの一端を前記フレームに固定し、前記先端部をフレキシブル基板に設けられた固定用穴に係合して、前記フレキシブル基板を前記フレームに固定し、
前記フレキシブル基板を前記フレームから着脱するときに、
前記フックの前記板ばねのＵ字形状の凹部にくさび形状の治具を挿入して前記板ばねを伸ばし、前記フックの前記先端部を前記フレキシブル基板に設けられた前記固定用穴から挿抜可能な状態にして、前記フレキシブル基板をフレームから着脱する
ことを特徴とする基板固定方法。
Ｕ字形状の板ばねを有し、端に鉤構造に形成した先端部が設けられた複数のフックを枠状のフレームの内周に所望の間隔で配置し、
前記フックの一端を前記フレームに固定し、前記先端部をフレキシブル基板に設けられた固定用穴に係合して、前記フレキシブル基板を前記フレームに固定し、
前記フレキシブル基板の下側に設置した印刷機のバックアップブロックを上昇させて、前記フレキシブル基板を押し上げて、当該フレキシブル基板の印刷面をメタルマスクに密着させ、
前記フレキシブル基板を前記フレームから着脱するときに、
前記フックの前記板ばねのＵ字形状の凹部にくさび形状の治具を挿入して前記板ばねを伸ばし、前記フックの前記先端部を前記フレキシブル基板に設けられた前記固定用穴から挿抜可能な状態にして、前記フレキシブル基板をフレームから着脱する
ことを特徴とするはんだ印刷方法。