JP6851830B2

JP6851830B2 - フレキシブルプリント基板実装装置

Info

Publication number: JP6851830B2
Application number: JP2017002739A
Authority: JP
Inventors: 和真松山
Original assignee: Toppan Forms Co Ltd
Current assignee: Toppan Forms Co Ltd
Priority date: 2017-01-11
Filing date: 2017-01-11
Publication date: 2021-03-31
Anticipated expiration: 2037-01-11
Also published as: JP2018113331A

Description

本発明は、フレキシブルプリント基板同士を電気的に接続するフレキシブルプリント基板実装装置に関する。

近年、実装基板は、技術の進歩に伴ってシリコンベースからフィルムベースに移行させて低価格化が図られている。フィルムベースのフレキシブルプリント基板にはチップ等の電子部品が実装されるが、所定の電子回路のフレキシブルプリント基板に他の電子回路のフレキシブルプリント基板を電気的に接続させて実装させる必要性も出現してきており、このようなフレキシブルプリント基板同士を電気的に接続するにあたり、実装対象のフレキシブルプリント基板を確実に保持し、位置決めをさせることが必要である。

従来、例えば特許文献１に記載されているようなフリップ実装の技術が知られている。特許文献１には、配線基板の実装領域のそれぞれにペースト状のアンダーフィル材を塗布し、アンダーフィル材を介して配線基板上にベアチップを位置合わせして圧接するとともに加熱してアンダーフィル材を半硬化させる技術が記載されている。

特許第５２７３０１７号公報

ところで、特許文献１に記載されている技術は、アンダーフィル材を介して配線基板上にベアチップを位置合わせするに際して、ベアチップが固いものであって保持搬送は容易であるが、これをフレキシブルプリント基板同士で実装させる場合には、フレキシブルプリント基板は厚みが数十μと薄く、垂れ下がりなどでカールを生じ易く、また抵抗素子などの主要電子部品に対して加圧や加熱による負荷を与えると破損するという性質があることから、保持搬送に際してこれを回避する必要があって保持スペースの制約があると共に、上記カールによる位置合わせが困難であり、また、フィルム基板の反力での浮き上がりによる位置合わせ後の位置ずれを生じ易いという問題がある。

そこで、本発明は上記課題に鑑みなされたもので、フレキシブルプリント基板上に他のフレキシブルプリント基板を電子部品に負荷を与えることなく確実に実装させるフレキシブルプリント基板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、第１フィルム基板上に第１接続端子を備える第１電子回路が形成された第１フレキシブルプリント基板と、第２フィルム基板上に第２接続端子を備える第２電子回路が形成された第２フレキシブルプリント基板と、前記第１接続端子及び前記第２接続端子の少なくとも何れかに導電性部材を形成する接続部材形成部と、少なくとも複数の吸着ヘッドを備え、前記第１フレキシブルプリント基板及び第２フレキシブルプリント基板の一方に対し、主要電子部品以外の部分を当該複数の吸着ヘッドで吸着させることで保持して他方のフレキシブルプリント基板側に搬送し、当該第１接続端子と第２接続端子とを重ね合わせるフレキシブルプリント基板保持搬送部と、前記第１接続端子と第２接続端子とが重ね合わされた位置の前記導電性部材に対して加圧し、加熱する加圧加熱ヘッドと、を有し、前記フレキシブルプリント基板保持搬送部が、前記加圧加熱ヘッドを、保持する第１フレキシブルプリント基板又は第２フレキシブルプリント基板の前記第１接続端子又は第２接続端子に対応させる位置に設けると共に、前記吸着ヘッドに対して当該加圧加熱ヘッドの先端位置を調整する位置調整機構を備える構成とする。

請求項１の発明によれば、少なくとも複数の吸着ヘッド備えたフレキシブルプリント基板搬送部が、第１接続端子を備えた第１電子回路を第１フィルム基板上に形成させた第１フレキシブルプリント基板及び第２接続端子を備えた第２電子回路を第２フィルム基板上に形成させた第２フレキシブルプリント基板の一方に対し、主要電子部品以外の部分を当該複数の吸着ヘッドで吸着させることで保持して他方のフレキシブルプリント基板側に搬送し、第１接続端子と第２接続端子とを重ね合わせ、加圧加熱ヘッドが第１接続端子と第２接続端子とが重ね合わされた位置の前記導電性部材に対して加圧し、加熱するもので、フレキシブルプリント基板保持搬送部が、加圧加熱ヘッドを、保持する第１フレキシブルプリント基板又は第２フレキシブルプリント基板の第１接続端子又は第２接続端子に対応させる位置に設け、位置調整機構が吸着ヘッドに対して当該加圧加熱ヘッドの先端位置を調整する構成とすることにより、フレキシブルプリント基板を、複数の吸着ヘッドで湾曲させることなく、かつ、主要電子部品に負荷を与えずに保持することができ、フレキシブルプリント基板上に他のフレキシブルプリント基板を確実に実装させることがと共に、第１接続端子と第２接続端子との重ね合わせと同時に導電性部材に対する加圧、加熱を行うことが可能となり、作業効率を向上させることができるものである。

本発明に係るフレキシブルプリント基板実装装置の概略構成図である。図１の第１フレキシブルプリント基板及び第２フレキシブルプリント基板の説明図である。図１のフレキシブルプリント基板保持搬送部の構成説明図である。図１のフレキシブルプリント基板実装装置による実装の説明図（１）である。図１のフレキシブルプリント基板実装装置による実装の説明図（２）である。

以下、本発明の実施形態を図により説明する。
図１に本発明に係るフレキシブルプリント基板実装装置の概略構成図を示すと共に、図２に図１の第１フレキシブルプリント基板及び第２フレキシブルプリント基板の説明図を示し、図３に図１のフレキシブルプリント基板保持搬送部の構成説明図を示す。ここで、フレキシブルプリント基板を略してＦＰＢと称する。

図１において、フレキシブルプリント基板実装装置１１は、第１ＦＰＢ供給部１２、第２ＦＰＢ供給部１３、ＦＰＢ保持搬送部１４、接続部材形成部１５及び断裁部１６を主要構成要素として備える。なお、駆動系に関しては図示及び説明を省略する。

上記第１ＦＰＢ供給部１２は、所定間隔で第１ＦＰＢ２１が形成された第１ＦＰＢロール１２Ａより順次搬送される。第２ＦＰＢ供給部１３は、所定数の第２ＦＰＢ搬送部１３Ａが例えば積み重ねられたもので、それぞれに例えば４行５列で第２ＦＰＢ２２が載置された状態で搭載されている。そして、実装対象の第２ＦＰＢ２２を搭載する一の第２ＦＰＢ搬送部１３Ａが、第１ＦＰＢロール１２Ａより供給される連続体側に移動される。

上記第１ＦＰＢ２１は、図２（Ａ）に示すように、第１ＦＰＢロール１２Ａの基材となるポリイミド（ＰＥＴでもよい）などの第１フィルム基板２１Ａ上に、例えばＲＦＩＤインレットの通信の役割をなす巻回形状のアンテナが第１電子回路２１Ｂとして印刷等により形成され、アンテナの端部には第１接続端子２１Ｃとして形成される。また、上記第２ＦＰＢ２２は、図２（Ｂ）に示すように、基材となるポリイミド（ＰＥＴでもよい）などの第２フィルム基板２２Ａ上に、例えばＲＦＩＤインレットのチップなどの電子部品が実装された電子回路が第２電子回路２２Ｂとして印刷等により形成され、配線の端部には第２接続端子２２Ｃとして形成される。

図１に戻り、上記ＦＰＢ保持搬送部１４は、上下動及び水平移動が自在であって位置制御されるものであり、上記実装対象の第２ＦＰＢ２２の列数に応じて例えば５列に配置される。これらをＦＰＢ保持搬送部１４−１〜１４−５とする。一のＦＰＢ保持搬送部１４は、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、基台３１の下部に、例えば４隅近傍に吸着ヘッド３２−１〜３２−４が設けられ、当該基台３１を貫通して対応の吸引ホース３３−１〜３３−４と連通される。また、基台３１には移動ロッド３４が圧力センサ３５を介在させて設けられる。なお、吸着ヘッド３２−１〜３２−４は、第２ＦＰＢ２２におけるチップ、抵抗器などの位置が予め既知であり、吸着するにあたり当該チップ、抵抗器などを回避する位置に配置される。

また、基台３１の一部に加圧加熱部３６が取り付けられて設けられる。当該加圧加熱部３６における上記吸着ヘッド３２−１〜３２−４の近傍に、加熱ヒータを内蔵する加圧加熱ヘッド３６Ａが設けられ、上部より電気コード３６Ｂが延出される。当該加圧加熱ヘッド３６Ａは、吸着する第２ＦＰＢ２２における第２接続端子２２Ｃの位置に配置される。また、当該加圧加熱ヘッド３６Ａの先端は、上記吸着ヘッド３２−１〜３２−４に対して所定長（α）突出させた位置に設けられる。αは、例えば０．１ｍｍ〜２ｍｍで調整される。当該調整は、図示しない位置調整機構により、例えば加圧加熱部３６側に垂直方向の長穴を形成して基台３１に当該加圧加熱部３６をネジ止めにより取り付けることにより行うことができる。なお、本実施形態では、加圧加熱ヘッド３６Ａを吸着ヘッド３２−１〜３２−４より突出させた場合を示しているが、後述の導電性接着剤２３の高さによって加圧加熱ヘッド３６Ａの先端位置を当該吸着ヘッド３２−１〜３２−４の位置より短くさせる必要がある場合には当該吸着ヘッド３２−１〜３２−４に対してマイナス方向に調整されることとなる。

すなわち、図３（Ｃ）に示すように、ＦＰＢ保持搬送部１４で第２ＦＰＢ２２を吸着ヘッド３２−１〜３２−４で吸着したときに、加圧加熱部３６の加圧加熱ヘッド３６Ａにより当該第２ＦＰＢ２２の第２接続端子２２Ｃは、他の吸着位置より上記α分だけ下方に押し下げられた形態となり、これによって実装時の加圧が可能となる。

図１に戻り、第１ＦＰＢ供給部１２より供給される第１ＦＰＢロール１２Ａの搬送経路上の所定位置の上方に上記接続部材形成部１５が上下移動自在に配置される。当該接続部材形成部１５は、当該第１ＦＰＢロール１２Ａ上に形成された第１ＦＰＢ２１の第１接続端子２１Ｃ上に、図２（Ｃ）に示すように、熱硬化性の導電性部材である導電性接着剤２３を形成させる。

上記断裁部１６は、上下動自在であり、ＦＰＢ保持搬送部１４により第２ＦＰＢ２２を実装した第１ＦＰＢ２１の図２（Ｄ）に示すような実装合成電子回路２４Ａを個単位で断裁するもので、断裁後のＦＰＢ製品２４として排出するものである。

そこで、図４及び図５に、図１のフレキシブルプリント基板実装装置による実装の説明図を示す。図４（Ａ）において、まず、供給される第１ＦＰＢロール１２Ａの第１ＦＰＢ２１の第１接続端子２１Ｃ上に、接続部材形成部１５により熱硬化性の導電性接着剤２３（図２（Ｃ）参照）を形成させて、実装対象の５つ分が実装位置に達したときに待機状態となる。

一方、第２ＦＰＢ搬送部１３Ａが実装供給位置に供給され、１行分の５つの第２ＦＰＢ２２に対して、当該１行分の第２ＦＰＢ２２に対応されて並設された５つのＦＰＢ保持搬送部１４（１４−１〜１４−５）が、上方より下降して各対応する第２ＦＰＢ２２を、図３（Ｃ）に示すように吸着する。

各ＦＰＢ保持搬送部１４（１４−１〜１４−５）は、図４（Ｂ）に示すように、対応する第２ＦＰＢ２２を吸着した状態で上昇し、第１ＦＰＢロール１２Ａ上で上記待機している５つの第１ＦＰＢ２１側に搬送され、図４（Ｃ）に示すように、当該５つの第１ＰＦＢ２２上に移動する。

そして、図４（Ｄ）に示すように、第２ＦＰＢ２２を吸着した各ＦＰＢ保持搬送部１４（１４−１〜１４−５）が対応する５つの第１ＦＰＢ２１上に下降して第１接続端子２１Ｃと第２接続端子２２Ｃとが互いに合致するように重ね合わせ、当該部分を各ＦＰＢ保持搬送部１４（１４−１〜１４−５）の加圧加熱ヘッド３６Ａにより加圧し、加熱する。

具体的には、例えば１ｓｅｃ〜１０ｓｅｃ（好ましくは５ｓｅｃ）の時間で上記圧力センサ３５による設定された圧力、例えば０．５Ｎ〜１０Ｎで加圧し、このとき上記加熱ヒータを作動させて所定温度、例えば１００度〜２００度の温度で加熱する。これによって、上記導電性接着剤２３が硬化し、第１接続端子２１Ｃと第２接続端子２２Ｃとが電気的に接続されて当該第１ＦＰＢ２１に第２ＦＰＢ２２が実装されることとなって、それぞれが図２（Ｄ）に示すような実装合成電子回路２４Ａとなる。

上記実装後、各ＦＰＢ保持搬送部１４（１４−１〜１４−５）は、図５（Ａ）に示すように、吸着を解除し、上昇して第２ＦＰＢ搬送部１３Ａ側に移動する。そして、第１ＦＰＢロール１２Ａは、図５（Ｂ）に示すように、１個の実装合成電子回路２４Ａごとに搬送し、ここで断裁部１６により断裁して個別のＦＰＢ製品２４として排出する。

当該５つ分の実装合成電子回路２４Ａが断裁されて各ＦＰＢ製品２４として排出した時点で、当該第１ＦＰＢロール１２Ａからの供給形態は図４（Ａ）の状態となり、第２ＦＰＢ搬送部１３Ａの各行ごとに繰り返されてＦＰＢ製品２４とさせるものである。

なお、上記実施形態では、加圧加熱部３６をＦＰＢ保持搬送部１４に設けた場合を示したが、当該加圧加熱部３６（加圧加熱ヘッド３６Ａ）をＦＰＢ保持搬送１４と独立させ、上下動させる機構を設けて第１ＦＰＢロール１２Ａ上に配置させることとしてもよい。この場合、ＦＰＢ保持搬送部１４により第２ＦＰＢ２２を吸着保持した状態で、第１ＦＰＢ２１上の第１接続端子２１Ｃ（第２ＦＰＢ２２の第２接続端子２２Ｃ）を押さえつけ、その状態で加圧加熱ヘッド３６Ａを下降させて加圧加熱させることで実装させるものである。

また、上記実施形態では、導電性接着剤２３の形成を第１ＦＰＢ２１の第１接続端子２１Ｃに形成させた場合を示したが、第２ＦＰＢ２２の第２接続端子２２Ｃに形成させることとしてもよく、さらに両方に形成させることとしてもよい。

本発明は、上記実施形態の例で示したＲＦＩＤインレットでの適用に対する第１ＦＰＢ２１及び第２ＦＰＢ２２として第２ＦＰＢ２２を吸着保持搬送する対象としているが、これに限らず２つのフレキシブルプリント基板同士を実装させるに際して何れを吸着保持搬送させることとしてもよいものである。

このように、吸着保持搬送させる第２ＦＰＢ２２を、複数の吸着ヘッド３２−１〜３２−４で湾曲させることなく、かつ、主要電子部品に負荷を与えずに保持することができ、総じてフレキシブルプリント基板上に他のフレキシブルプリント基板を確実に実装させることができるものである。

また、加圧加熱部３６をＦＰＢ保持搬送部１４と一体的とさせ、加圧加熱ヘッド３６Ａを吸着ヘッド３２−１〜３２−４より所定長突出させることによって、第１接続端子２１Ｃと第２接続端子２２Ｃとの重ね合わせと同時に導電性接着剤２３に対する加圧、加熱を行うことが可能となり、作業効率を向上させることができるものである。

本発明のフレキシブルプリント基板実装装置は、電子基板作製の製造、電子基板作製のための装置の機械製造産業等に利用可能である。

１１フレキシブルプリント基板実装装置
１２第１ＦＰＢ供給部
１２Ａ第１ＦＰＢロール
１３第２ＦＰＢ供給部
１３Ａ第２ＦＰＢ搬送部
１４ＦＰＢ保持搬送部
１５接続部材形成部
１６断裁部
２１第１ＦＰＢ
２１Ａ第１フィルム基板
２１Ｂ第１電子回路
２１Ｃ第１接続端子
２２第２ＦＰＢ
２２Ａ第２フィルム基板
２２Ｂ第２電子回路
２２Ｃ第２接続端子
２３導電性接着剤
２４ＦＰＢ製品
２４Ａ実装合成電子回路
３１基台
３２吸着ヘッド
３３吸引ホース
３４移動ロッド
３５圧力センサ
３６加圧加熱部
３６Ａ加圧加熱ヘッド
３６Ｂ電気コード

Claims

第１フィルム基板上に第１接続端子を備える第１電子回路が形成された第１フレキシブルプリント基板と、
第２フィルム基板上に第２接続端子を備える第２電子回路が形成された第２フレキシブルプリント基板と、
前記第１接続端子及び前記第２接続端子の少なくとも何れかに導電性部材を形成する接続部材形成部と、
少なくとも複数の吸着ヘッドを備え、前記第１フレキシブルプリント基板及び第２フレキシブルプリント基板の一方に対し、主要電子部品以外の部分を当該複数の吸着ヘッドで吸着させることで保持して他方のフレキシブルプリント基板側に搬送し、当該第１接続端子と第２接続端子とを重ね合わせるフレキシブルプリント基板保持搬送部と、
前記第１接続端子と第２接続端子とが重ね合わされた位置の前記導電性部材に対して加圧し、加熱する加圧加熱ヘッドと、を有し、
前記フレキシブルプリント基板保持搬送部が、前記加圧加熱ヘッドを、保持する第１フレキシブルプリント基板又は第２フレキシブルプリント基板の前記第１接続端子又は第２接続端子に対応させる位置に設けると共に、前記吸着ヘッドに対して当該加圧加熱ヘッドの先端位置を調整する位置調整機構を備えることを特徴とするフレキシブルプリント基板実装装置。