JPH0730237A - 基板熱圧着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ヒータチップと基板との平行度の調整を不要
として、基板間の熱圧着による接合を均一に行なえるよ
うにする。 【構成】 駆動ユニット３に支軸４を介して固定ブロッ
ク２２を昇降可能に取り付け、固定ブロック２２に段付
ネジ２３を介してヒートシンク２４を垂下する。固定ブ
ロック２２及びヒートシンク２４の前後にそれぞれ円弧
状の対向面を有するベアリングホルダ２８、３０を固定
し、対向面間にボールベアリング保持部材３５を装着す
る。そして段付ネジ２３に装着されたコイルバネ２７に
より、ボールベアリングを介してヒートシンク２４を固
定ブロック２２に押圧し、ヒートシンク２４に取り付け
られたヒータチップ１０を固定ブロック２２に対して回
動可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数枚の基板、例えば
剛体で形成されたプリント基板（以下ＨＰＣ）と可撓性
のフレキシブル基板（以下ＦＰＣ）とを熱圧着する基板
熱圧着装置に係り、特にヒータチップをＨＰＣに均一に
押圧するのに好適な基板熱圧着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の基板熱圧着装置の一例の構成を図
１７及び図１８に示す。図１７、１８において、基台１
上には支柱２を介して駆動部材としてのヒータチップ駆
動ユニット３が固定されている。駆動ユニット３の下面
には支軸４が突出して設けられており、シリンダ５によ
り矢印Ａ−Ｂで示す垂直方向に一定のストロークで昇降
駆動される。支軸４の下端には左右１対の昇降部材とし
てのヒートシンク６ａ、６ｂが所定の間隙を介して相互
に電気的に絶縁されて固定されている。ヒートシンク６
ａ、６ｂにはそれぞれネジ７によりチップホルダ８ａ、
８ｂが取り付けられており、さらにチップホルダ８ａ、
８ｂにはそれぞれネジ９によりヒータチップ１０の両端
が固定されている。

【０００３】上記のように構成された従来の基板熱圧着
装置を用い、基台１上の取付部材１１に位置決め載置さ
れたＨＰＣ１２にＦＰＣ１３を半田を介して密着接合し
ようとするときは、駆動ユニツト３により支軸４及びチ
ップホルダ８を介してヒータチップ１０を矢印Ｂ方向へ
駆動させ、ヒータチップ１０の先端部１０ａをＨＰＣ１
２及びＦＰＣ１３に密着させる。この状態でヒートシン
ク６ａ、６ｂ間に電圧を印加して電流を流すと、チップ
ホルダ８ａ、８ｂを介してヒータチップ１０の先端部１
０ａに熱が発生し、ＨＰＣ１２とＦＰＣ１３に形成され
た配線パターン部の半田を溶解して接合する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このとき図１９に示す
ようにヒータチップ１０の先端部１０ａとＨＰＣ１２の
対向面が平行であり、その間に間隙が発生せず密着して
いる場合は、ＨＰＣ１２とＦＰＣ１３とを全幅にわたっ
て均一に接合することができる。しかし図２０に示すよ
うにヒータチップ１０の先端部１０ａとＨＰＣ１２の対
向面が平行でなく間隙ｔがある場合は、ＨＰＣ１２とＦ
ＰＣ１３とを全幅にわたって均一に接合することが不可
能となる。

【０００５】このため従来は、基準用の平面度の高いＨ
ＰＣ１２に駆動ユニット３によりヒータチップ１０の先
端部１０ａを押し当て、４個のネジ９をゆるめて先端部
１０ａとＨＰＣ１２の面とを密着させた後、４個のネジ
９を締め付けて先端部１０ａとＨＰＣ１２とのそれぞれ
の面の平行出しを行っていた。そしてこの作業を定期的
に行う必要があり作業性が悪かった。またＨＰＣ１２の
表面に傾きのバラツキがある場合には、このような方法
で平行出しを行っても、ＦＰＣ１３をＨＰＣ１２に対し
て全幅にわたって均一に接合することは不可能であっ
た。

【０００６】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
もので、ヒータチップと基板との平行度の調整を不要と
して、基板間の接合を均一に行うことのできる基板熱圧
着装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の基板熱圧着装置は、駆動部材とし
てのヒータチップ駆動ユニット３に支軸４を介して昇降
可能に取り付けられた昇降部材と、昇降部材の先端に相
互に電気的に絶縁されて固定された１対のチップホルダ
８ａ、８ｂと、１対のチップホルダ８ａ、８ｂにそれぞ
れ両端が取り付けられたヒータチップ１０とを備え、ヒ
ータチップ１０を積層された複数枚の基板としてのＨＰ
Ｃ１２及びＦＰＣ１３に押圧して熱圧着する基板熱圧着
装置において、昇降部材を支軸４の軸方向に２分割し、
上部昇降部材としての固定ブロック２２を支軸４に固定
し、下部昇降部材としてのヒートシンク２４に１対のチ
ップホルダ８ａ、８ｂを介してヒータチップ１０の両端
を固定し、ヒートシンク２４を固定ブロック２２にヒー
タチップ１０の表面に対して平行の方向に回動可能に取
り付けたことを特徴とする。

【０００８】請求項２に記載の基板熱圧着装置は、固定
ブロック２２及びヒートシンク２４の対向面に、それぞ
れヒータチップ１０の先端部１０ａの中心に中心を有す
る凹状及び凸状の円筒面を形成し、１対の対向面間に複
数個の球体を転動自在に装着したことを特徴とする。

【０００９】請求項３に記載の基板熱圧着装置は、ヒー
トシンク２４を固定ブロック２２の下面に植設された複
数本のネジ２３により、圧縮コイルバネ２７を介して回
動方向に移動可能に保持するとともに、圧縮コイルバネ
２７の内径をヒートシンク２４の回動時に、ネジ２３に
干渉しない大きさとしたことを特徴とする。

【００１０】

【作用】請求項１に記載の基板熱圧着装置においては、
駆動ユニット３に支軸４を介して昇降可能に取り付けら
れた固定ブロック２２に、ヒートシンク２４を回動可能
に取り付けたので、ヒータチップ１０の先端部１０ａは
ＨＰＣ１２の傾斜に追従して回動し、先端部１０ａがＨ
ＰＣ１２に密着するので、ＨＰＣ１２とＦＰＣ１３とを
均一に接合することができる。

【００１１】請求項２に記載の基板熱圧着装置において
は、固定ブロック２２とヒートシンク２４との対向面を
同心状の円筒面で形成し、対向面間に複数個の球体を転
動自在に装着したので、ヒートシンク２４に取り付けら
れたヒータチップ１０の先端部１０ａはＨＰＣ１２の傾
斜に追従して円滑に回動する。また対向する円筒面の中
心をヒータチップ１０の先端部１０ａの中心に設けたの
でヒータチップ１０の回動時の幅方向の変位量を最小限
とすることができ、押圧時のＨＰＣ１２とＦＰＣ１３と
のずれの発生を最小限とすることができる。

【００１２】請求項３に記載の基板熱圧着装置において
は、ヒートシンク２４を支持するネジ２３に装着された
圧縮コイルバネ２７の内径を、ヒートシンク２４が回動
したときにもネジ２３に干渉しないように大きくしたの
で、回動時に圧縮コイルバネ２７がネジ２３に押されて
移動することがない。、この結果、ヒートシンク２４に
加わる抵抗が小さくなり、その回動を円滑に行うことが
できる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の基板熱圧着装置の一実施例を
図面を参照して説明する。

【００１４】図１乃至図６に本発明の一実施例の構成を
示す。これらの図において、図１２及び図１３に示す従
来例の部分に対応する部分には同一の符号を付してあ
り、その説明は適宜省略する。図１及び２において、支
軸４の下端にはヒータチップ１０の先端部１０ａをＨＰ
Ｃ１２の傾きに自動的に追従させるためのヒータチップ
ユニット２１が取り付けられており、先端にヒータチッ
プ１０が固定されている。そしてヒータチップ１０の直
下にはＦＰＣ１３を接合するためのＨＰＣ１２が配置さ
れており、接合部とヒータチップ１０との位置が一致す
るように、ＨＰＣ１２は取付部材１１を介して基台１に
固定されている。

【００１５】図３乃至図６にヒータチップユニット１の
詳細な構成を示す。支軸４の下端には矩形板状の上部昇
降部材としての固定ブロック２２が支軸４に対して直角
の方向に固定されている。固定ブロック２２の下面には
４本の段付ネジ２３が垂直方向に螺着されており、段付
ネジ２３には下部昇降部材としての左右１対の銅製のヒ
ートシンク２４ａ、２４ｂが間隙を介して取り付けられ
ている。ここでヒートシンク２４ａ、２４ｂにそれぞれ
形成された２個の段付取付孔２５ａ、２５ｂに段付ネジ
２３が挿通されており、段付取付孔２５ａ、２５ｂの段
部にはそれぞれ絶縁ブッシュ２６が装着され、絶縁ブッ
シュ２６の中心孔に段付ネジ２３が遊嵌されている。ま
た段付ネジ２３の頭部と絶縁ブッシュ２６の下面との間
には圧縮コイルバネ２７が装着されていて、ヒートシン
ク２４ａ、２４ｂを固定ブロック２２に近接する方向に
移動付勢している。

【００１６】左右１対のヒートシンク２４ａ、２４ｂの
前面の対向する端部には、それぞれ２本のネジ７により
チップホルダ８ａ、８ｂが間隙を介して取り付けられて
いる。また左右１対のチップホルダ８ａ、８ｂには４本
のネジ９によりほぼＵ字状のヒータチップ１０の上端が
固定されている。

【００１７】固定ブロック２２の前後面にはそれぞれ上
部ベアリングホルダ２８ａ、２８ｂが２本のネジ２９に
より固定されている。またヒートシンク２４の前後面上
部にはそれぞれ下部ベアリングホルダ３０ａ、３０ｂが
２本のネジ３１により固定されている。さらにヒートシ
ンク２４ａ、２４ｂにそれぞれ形成されてネジ３１が挿
通される段付孔３２ａ、３２ｂの段部には、ネジ３１と
ヒートシンク２４ａ、２４ｂとの間を電気的に絶縁する
絶縁ブッシュ３３ａ、３３ｂが装着されている。そして
左右１対のヒートシンク２４ａ、２４ｂはそれぞれネジ
３１により、絶縁板３４を介して下部ベアリングホルダ
３０ａ、３０ｂに締め付け固定されている。

【００１８】上部ベアリングホルダ２８ａ、２８ｂと下
部ベアリングホルダ３０ａ、３０ｂとのそれぞれの対向
面はヒータチップ１０の先端部１０ａの幅方向の中心を
中心とした円筒面状に形成されており、この対向面の幅
方向の中心にはそれぞれＶ溝が同心状に形成されてい
る。また前記対向面間には複数個の球体が等間隔に回転
自在に保持された可撓性金属帯板からなるボールベアリ
ング保持部材３５が装着されており、金属帯板の両面か
ら突出する球体が前記Ｖ溝に転動自在に係合している。
そして下部ベアリングホルダ３０ａ、３０ｂはそれぞれ
ボールベアリング保持部材３５を介して、段付ネジ２３
に装着されたコイルバネ２７の付勢力により、上部ベア
リングホルダ２８ａ、２８ｂに押圧付勢されている。ま
たボールベアリング保持部材３５の両端は上部ベアリン
グホルダ３０ａ、３０ｂのそれぞれの両側面にネジ３６
で固定されたストッパ３７で係止されている。

【００１９】一方、左右１対のヒートシンク２４ａ、２
４ｂのそれぞれの後端面には、図４及び図６に示すよう
にネジ３８及び六角ナット３９を介して編組線４０の一
端が固定されており、編組線４０の他端はそれぞれ図示
しない電源の両極に接続されている。そして電源からヒ
ートシンク２４ａ、２４ｂを介してヒータチップ１０の
両端に電流を供給することにより、ヒータチップ１０を
電気的に加熱するようになっている。このとき１対のヒ
ートシンク２４ａ、２４ｂ間には間隔が形成され、かつ
絶縁ブッシュ２６及び絶縁板３４を介してそれぞれ固定
ブロック２２及び下部ベアリングホルダ３０に接続され
ているので、短絡は防止される。またヒートシンク２４
ａ、２４ｂと電源とはフレキシブルな編組線４０を介し
て電気的に接続されているので、ヒートチップ１０の回
動が阻害されることはない。

【００２０】次に図７乃至図１０を参照して本実施例の
動作を説明する。ヒータチップ１０に回転運動を行なわ
せる場合、図７に示すようにその回転中心５１がヒータ
チップ１０の先端部１０ａより離れた位置にあると、回
転半径ｒが大きくなるに従って同じ変位角θであっても
先端部１０ａの端部の変位量Ｘは比例して大きくなって
しまう。変位量Ｘが大きいとＨＰＣ１２とＦＰＣ１３と
を位置合わせした後、ヒータチップ１０でＨＰＣ１２と
ＦＰＣ１３とを加圧したときに、変位角θによる変位量
Ｘが大きく発生し、ＦＰＣ１３はＨＰＣ１２に対してず
れを生じてしまう。このため変位量Ｘを最小限にする必
要があり、従って回転半径ｒも最小限にすることが望ま
しい。

【００２１】上記の理由により本実施例では図３に示す
ようにヒータチップ１０の回転中心を先端部１０ａの幅
方向の中心に設定し、この回転中心に対して半径Ｒの距
離にボールベアリング保持部材３５の中心線を配置し
た。このとき図８に示すようにヒートシンク２４ａ、２
４ｂの中には左右均等に段付ネジ２３を介してコイルバ
ネ２７が装着されているため、下部ベアリングホルダ３
０を上部ベアリングホルダ２８に均一に押圧し、ボール
ベアリング保持部材３５が保持する球体の転り精度を高
めることができる。またヒータチップ１０がＨＰＣ１２
を押圧して回転半径Ｒの軌跡に沿って回転した後、押圧
が解除されたときにコイネバネ２７の付勢力によりヒー
タチップ１０は原位置に復帰される。

【００２２】次に図１１乃至図１６を参照して、圧縮コ
イルバネ２７の内径の大きさがヒートシンク２４の回動
に与える影響について説明する。図１１乃至図１３は、
圧縮コイルバネ２７の内径が小さい場合を示し、図１４
乃至図１６は圧縮コイルバネ２７の内径が大きい場合を
示す。いずれの場合も、図１３、１５に示すように絶縁
ブッシュ２６に形成された孔は、回動方向に長軸を有す
る長孔２６ａとなっており、短軸方向の間隔は段付ネジ
２３の外径より僅かに大きくなっている。

【００２３】図１１乃至図１３に示すように圧縮コイル
バネ２７の内径が小さく、段付ネジ２３の外径に等しい
場合は、ヒートシンク２４が図１１に示す回動前の原点
位置から、図１３に示すように時計方向に回動したとき
に、圧縮コイルバネ２７の絶縁ブッシュ２６との接点が
移動する。このとき、ヒートシンク２４を上方向に押圧
している圧縮コイルバネ２７と絶縁ブッシュ２６との間
の摩擦力が大きいため、圧縮コイルバネ２７の接点が移
動する際の抵抗が大きく、ヒートシンク２４の回動が円
滑に行われない。

【００２４】一方、図１４乃至図１６に示すように、圧
縮コイルバネ２７の内径が大きい場合は、ヒートシンク
２４が図１４に示す回動前の原点位置から図１６に示す
ように時計方向に回動したときに、段付ネジ２３の外径
と圧縮コイルバネ２７の内径との間には大きな遊びがあ
るので、圧縮コイルバネ２７がたわみ、絶縁ブッシュ２
６と圧縮コイルバネ２７との接点位置が変わることなく
ヒートシンク２４の円滑な回動が可能となる。このと
き、圧縮コイルバネ２７の内径の大きさは、ヒートシン
ク２４の回動限界となる絶縁ブッシュ２６の長孔２６ａ
の長径より、僅かに大きい程度といればよい。この状態
で、圧縮コイルバネ２７は、長孔２６ａの短径方向の両
側に係止されているので、長孔２６ａ内に入ることはな
い。

【００２５】上記実施例では、ヒートシンク２４が時計
方向に回動した場合について説明したが、反時計方向に
回動した場合にも同様の作用を有することは言うまでも
ない。

【００２６】図９は取付部材１１上に取り付けられたＨ
ＰＣ１２がヒータチップ１０の先端部１０ａに対して傾
いている場合を示し、駆動ユニット３により支軸４を介
してヒータチップ１０が下降すると先端部１０ａの片側
１０ｂがＨＰＣ１２に接触する。さらにヒータチップ１
０が下降すると、ヒータチップ１０の中心線と接点１０
ｂとの間の距離Ｄと駆動ユニット３の押圧力との積によ
りモーメントが作用し、ヒータチップ１０が回転半径Ｒ
の軌跡に沿って回転し、図１０に示すように、ＨＰＣ１
２の上面とヒータチップ１０の先端部１０ａとが当接し
たときに回転が停止する。そして駆動ユニット３の押圧
力によりＦＰＣ１３をＨＰＣ１２に密着させることがで
きる。また、ヒータチップ１０の回転半径Ｒは、小さい
外力でヒータチップ１０を回転させるために、極力小さ
くしている。

【００２７】駆動ユニット３による押圧力を解除し支軸
４を上昇させるとヒータチップ１０も上昇し、図８に示
す左右のコイルバネ２７に生じていた復元力の差によ
り、傾いていたヒータチップ１０が原位置に復帰する。

【００２８】本実施例によれば、取付部材１１に取り付
けられたＨＰＣ１２が傾いていても、ヒータチップ１０
がその傾斜に追従して回動するので、ヒータチップ１０
のＨＰＣ１２に対する平行度の調整を不要としてＨＰＣ
１２とＦＰＣ１３とを均一に接合することができ、作業
性が向上する。またヒータチップ１０の回動中心を先端
部１０ａの中心としたので、ヒータチップ１０の回動に
よる変位量を最小限とすることができ、接合時のＨＰＣ
１２に対するＦＰＣ１３の接合点のずれの発生をほとん
どなくすことができる。さらにヒートシンク２４を固定
ブロック２２に対して、押圧付勢する圧縮コイルバネ２
７の内径を大きくし、ヒートシンク２４の回動時に圧縮
コイルバネ２７と絶縁ブッシュ２６との接点の位置が変
わらないようにしたので、ヒートシンク２４を介してヒ
ータチップ１０の回動を円滑に行うことができる。

【００２９】上記実施例ではＨＰＣ１２とＦＰＣ１３と
を熱圧着する場合について説明したが、他の種類の基板
を複数枚組合わせて熱圧着する場合にも応用することが
でき、同様の効果が得られる。また各部の構造の詳細は
一例を示したものであり、本発明の主旨を逸脱しない範
囲で変更してもよい。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
基板熱圧着装置によれば、駆動部材に昇降可能に取り付
けられた上部昇降部材に対し、ヒータチップが取り付け
られた下部昇降部材を回動可能に装着したので、熱圧着
される基板が傾いていてもヒータチップが自動的に追従
して傾く。この結果、基板とヒータチップの平行度を調
整することなく基板間の接合を均一に行うことができ、
作業性が向上する。

【００３１】また請求項２に記載の基板熱圧着装置によ
れば、上下１対の昇降部材の対向面を円弧状に形成し、
円弧中心をヒータチップの先端部の中心におき、さらに
対向面間に複数個の球体を転動自在に装着したので、下
部昇降部材が上部昇降部材に対し円滑に回動し、しかも
回動時のヒータチップの変位を最小限とすることができ
る。この結果基板圧着時の基板間のずれの発生を最小限
におさえることができる。

【００３２】さらに請求項３に記載の基板熱圧着装置に
よれば、下部昇降部材を上部昇降部材に対して押圧付勢
する圧縮コイルバネの内径を大きくし、下部昇降部材の
回動時に圧縮コイネバネがネジに干渉しないようにした
ので、下部昇降部材の回動を円滑に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基板熱圧着装置の一実施例の構成を示
す一部断面正面図である。

【図２】図１の側面図である。

【図３】図１の要部拡大正面図である。

【図４】図２の要部拡大側面図である。

【図５】図３、図４の分解斜視図である。

【図６】図４のヒートシンクの構成を示す平面図であ
る。

【図７】ヒータチップの回動と端部の変位との関係を示
す説明図である。

【図８】図４のＡ−Ａ線断面図である。

【図９】図１のヒータチップに対してＨＰＣが傾いた状
態を示す断面図である。

【図１０】図１０のヒータチップがＨＰＣに押圧された
状態を示す断面図である。

【図１１】図８のヒートシンクが原位置にあるときの、
大径の圧縮コイルバネの状態を示す断面図である。

【図１２】図１１のＢ−Ｂ線断面図である。

【図１３】図１１のヒートシンクが回動したときの圧縮
コイルバネの状態を示す断面図である。

【図１４】図８のヒートシンクが原位置にあるときの、
小径の圧縮コイルバネの状態を示す断面図である。

【図１５】図１４のＣ−Ｃ線断面図である。

【図１６】図１４のヒートシンクが回動したときの圧縮
コイルバネの状態を示す断面図である。

【図１７】従来の基板熱圧着装置の一例の構成を示す正
面図である。

【図１８】図１７の側面図である。

【図１９】図１７のヒータチップの先端部がＨＰＣに密
着した状態を示す正面図である。

【図２０】図１９のヒータチップに対してＨＰＣが傾斜
した状態を示す正面図である。

【符号の説明】

３ ヒータチップ駆動ユニット（駆動部材） ４ 支軸 ８ チップホルダ １０ ヒータチップ １０ａ 先端部 １２ ＨＰＣ（剛体基板） １３ ＦＰＣ（フレキシブル基板） ２２ 固定ブロック（上部昇降部材） ２３ 段付ネジ ２４ ヒートシンク（下部昇降部材） ２７ 圧縮コイルバネ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２９Ｌ 31:34

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動部材に支軸を介して昇降可能に取り
   付けられた昇降部材と、 前記昇降部材の先端に相互に電気的に絶縁されて固定さ
   れた１対のチップホルダと、 前記１対のチップホルダにそれぞれ両端が取り付けられ
   たヒータチップとを備え、前記ヒータチップを積層され
   た複数枚の基板に押圧して熱圧着する基板熱圧着装置に
   おいて、 前記昇降部材を前記支軸の軸方向に２分割し、上部昇降
   部材を前記支軸に固定し、下部昇降部材に前記１対のチ
   ップホルダを介して前記ヒータチップの両端を固定し、
   前記下部昇降部材を前記上部昇降部材に前記ヒータチッ
   プの表面に対して平行の方向に回動可能に取り付けたこ
   とを特徴とする基板熱圧着装置。
2. 【請求項２】 前記上部昇降部材及び下部昇降部材の対
   向面に、それぞれ前記ヒータチップの先端部の中心に中
   心を有する凹状及び凸状の円筒面を形成し、前記１対の
   対向面間に複数個の球体を転動自在に装着したことを特
   徴とする請求項１記載の基板熱圧着装置。
3. 【請求項３】 前記下部昇降部材を前記上部昇降部材の
   下面に植設された複数本のネジにより、圧縮コイルバネ
   を介して回動方向に移動可能に保持するとともに、前記
   圧縮コイルバネの内径を前記下部昇降部材の回動時に、
   前記ネジに干渉しない大きさとしたことを特徴とする請
   求項１または２記載の基板熱圧着装置。