(57)【要約】      （修正有）【課題】電子回路モジュールにシールド材を貼り付けるのに際し、シート状樹脂の固着効果を得、且つ、更なる小型化・低背化を図るのに好適な貼付装置を提供する。【解決手段】被貼付部材を載置するためのステージ１１と、各々が独立した弾性部材によって伸縮自在に支持される複数のピン９が植設され、ステージに対向して配置され、ステージに接離する方向に可動するヘッド８により、シールド材３である絶縁性樹脂シート２を被貼付部材に対して加圧し、その絶縁性樹脂を電子部品６，７の形状等に沿って充填し、電子部品の間にて硬化させる。【選択図】図１
2010177519.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被貼付部材を載置するためのステージと、
各々が独立した弾性部材によって伸縮自在に支持される複数のピンが、前記ステージに対向して配置され、前記ステージに接離する方向に可動するヘッドと、
を備えたことを特徴とする貼付装置。
【請求項２】
加圧力を発生させる加圧力発生源と、
前記加圧力発生源で発生した加圧力を前記ヘッドに伝達する加圧力伝達機構と、
前記加圧力伝達機構に加えられる加圧力の大きさを検知する検知手段と、
前記検知手段によって検知された加圧力を基に前記加圧力発生源を制御する加圧力制御機構と、
前記ヘッドもしくは前記ステージのいずれか一方、もしくは両方に加熱手段を有することを特徴とする請求項１に記載の貼付装置。
【請求項３】
前記シートと前記ピンとの間に張架される中間シートを供給する中間シート供給機構を有することを特徴とする請求項１または２に記載の貼付装置。
【請求項４】
前記ヘッドと前記ステージは、減圧可能な容器に内包されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の貼付装置。
【請求項５】
絶縁性樹脂シートと金属箔とが予め貼り合わされたシートを，被貼付部材の上面と絶縁性樹脂面が接するように貼り付け、被貼付部材の形状および高さに沿うように絶縁性樹脂を被貼付部材および被貼付部材間に充填してシールド構造体を得るシールド構造体の製造方法であって、
前記被貼付部材をステージに載置する工程と、
前記被貼付部材および前記シートを所定の温度まで加熱して、半硬化状であった前記絶縁性樹脂を、温度上昇により軟化させる工程と、
各々が独立した弾性部材によって伸縮自在に支持される複数のピンを植設させたヘッドを下降させて、前記シートを前記被貼付部材に対して加圧する工程と、
前記絶縁性樹脂を硬化させるための所定の保持時間が経過した後、前記ヘッドを上昇させ、前記ピンを前記シートから離間させる工程と、
を具備することを特徴とする製造方法。
【請求項６】
前記加圧は、
第一段階として、前記被貼付部材の高さの高い部材に対して前記ヘッドに設けられた前記ピンによって前記絶縁性樹脂が押圧される程度の加圧力において、一定時間保持し、
次に、第二段階として、前記被貼付部材に、前記シールの周縁部を押圧できる程度の、第一段階よりも大きな加圧力において、一定時間保持する、
ことを特徴とする請求項５記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貼付装置に関し、例えば、電子機器に搭載される電子回路モジュールにシールド材を貼り付けるための貼付装置およびシールド構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話や携帯情報機器のような電子機器に関して、小型薄型化・高機能化の要求が高まっている。それに伴い、電子機器に内蔵される電子部品が搭載された電子回路モジュールに対しても、小型・薄形化、高信頼性の実現、および、動作の高速化が求められている。
【０００３】
電子機器の信頼性を向上させるため、回路基板上に搭載する電子部品を樹脂で固着することが一般に行われている。また、電子回路モジュールの高速動作においては、電子部品から発せられた電磁ノイズによる動作不良を防ぐためのシールドが重要である。
【０００４】
シート状に形成されたシールド材を回路基板上の電子部品に貼り付ける手段として、熱圧着装置を用いる方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この手法は、シート状に形成された樹脂からなるシールド材の外縁部を、電子部品周囲の回路基板に対して熱圧着するものである。
【０００５】
また、略平面状の部材を均一に加圧する手段として、プレス貼付装置が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。これは、伸張性膜部材に流体を充填して伸張させ、被加工部材に押し当てることで均一に加圧するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２０９３９０号公報
【特許文献２】特許第４０４４９０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述したような従来技術では、以下に述べるような技術的課題がある。
【０００８】
特許文献１に記載されている手法では、シート状樹脂の周縁部を圧着するのみであり、回路基板上の電子部品に対してシート状樹脂を貼り付けて固着効果を得ることが出来なかった。加えて、電子部品の上部に位置する樹脂を流動させることが出来ず、電子回路モジュールを薄くすることが困難であった。
【０００９】
また、特許文献２に記載されている手法では、伸張性膜部材の変形能の制約により、回路基板に搭載された種々の高さの電子部品へシート状樹脂を貼り付ける際の、シートの形状追従性が劣っており、電子部品の隙間に樹脂を流動させて良好な充填を実現することが出来なかった。
【００１０】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、電子回路モジュールにシールド材を貼り付けるのに好適な貼付装置およびシールド構造体の製造方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様によれば、被貼付部材を載置するためのステージと、各々が独立した弾性部材によって伸縮自在に支持される複数のピンが、前記ステージに対向して配置され、前記ステージに接離する方向に可動するヘッドと、を備えたことを特徴とする貼付装置が提供される。
【００１２】
また、本発明の別の一態様によれば、絶縁性樹脂シートと金属箔とが予め貼り合わされたシートを，被貼付部材の上面と絶縁性樹脂面が接するように貼り付け、被貼付部材の形状および高さに沿うように絶縁性樹脂を被貼付部材および被貼付部材間に充填してシールド構造体を得るシールド構造体の製造方法であって、前記被貼付部材をステージに載置する工程と、前記被貼付部材および前記シートを所定の温度まで加熱して、半硬化状であった前記絶縁性樹脂を、温度上昇により軟化させる工程と、各々が独立した弾性部材によって伸縮自在に支持される複数のピンを植設させたヘッドを下降させて、前記シートを前記被貼付部材に対して加圧する工程と、前記絶縁性樹脂を硬化させるための所定の保持時間が経過した後、前記ヘッドを上昇させ、前記ピンを前記シートから離間させる工程と、を具備することを特徴とする製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、シールド部材を電子部品の形状等に沿って追従させ、絶縁性樹脂を電子部品の間に充填することで、電子回路モジュールの更なる小型化・低背化が図られるとともに、実装信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る貼付装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係るシールド材の加圧工程を示す図である。
【図３】第２の実施形態に係る貼付装置の構成を示す図である。
【図４】第３の実施形態に係る貼付装置の構成を示す図である。
【図５】第４の実施形態に係る貼付装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。尚、各図において同一箇所については同一の符号を付すとともに、重複した説明は省略する。
【００１６】
図１は、本発明の実施形態に係わる貼付装置の構成を示す図である。この貼付装置は、シールド材３を載せるステージ１１が筐体１７に取り付けられている。ステージ１１には、シールド材３を加熱するためのヒータ１２が配設されている。ステージ１１に対向して、シールド材３を加圧するためのヘッド８が筐体１７に支持されたシャフト１４ａに取り付けられている。シャフト１４ａには、加圧力を伝達するための加圧力伝達機構１４が取り付けられている。また、シャフト１４ａには、荷重センサ１５が介挿され、シャフト１４ａに加えられる加圧力の大きさは、荷重センサ１５で検知するようになっている。加圧力伝達機構１４の動力源として、サーボモータ１３が組み付けられている。ヘッド８に加えられる加圧力は、加圧力制御機構１６で制御されている。そのため、荷重センサ１５からの出力信号は加圧力制御機構１６に取り込まれるとともに、加圧力制御機構１６からサーボモータ１３に対して制御信号が与えられる。これらの機構により、任意のタイミングで所望の加圧力を発生させることが可能である。
【００１７】
加圧力伝達機構１４から加圧力を与えられたヘッド８は、下方に移動可能となっており、加圧力が減じられると上昇し元の位置まで復帰する。ヘッド８には、下向きに、すなわち、封止部材に向かって、多数のピン９が植設されている。ピン９は、封止部材を押し付けるもので、数量や密度は封止部材全体の大きさに対応して設定される。例えば、封止部材の外形が２０ｍｍ×２０ｍｍであれば、直径１ｍｍのピンをピンの中心間の距離を１．５ｍｍとして、２２０本程度、配設すると好適である。ピンの配列は、格子状であっても、千鳥格子状であってもよい。ピン９の基部側とヘッド８の間には、バネ１０が介装されている。バネ１０は、ピン９をヘッド８側に押しても元の位置に戻る復元力をピン９に対して付与するもので、圧縮バネが好適である。ピン９の材質としては、例えばステンレスが好適である。
【００１８】
電子回路モジュール４は、回路基板５上に高さの異なる種々の電子部品６、７が搭載されており、電磁シールドのため、シールド材３が、電子部品６、７の上面に貼り付けられる。シールド材３は、絶縁性樹脂シート２と、金属箔１とが予め貼り合わされたシート状のものである。絶縁性樹脂２は、例えば厚さが１００μｍ程度で、半硬化状態である軟化点近傍の温度範囲内では流動性が良好な熱硬化性のエポキシ系樹脂が好適である。金属箔１は、例えば厚さ１０μｍ程度の圧延銅箔である。
【００１９】
次に、上記のように構成した貼付装置を用いたシールド材の加圧工程について説明する。
【００２０】
図２は、シールド材の加圧工程を示す図である。
【００２１】
まず、電子部品６，７を搭載済みの回路基板５が、図示しない移送装置によって、貼付装置のステージ１１に載置される。続いて、図示しない移送装置および位置合わせ手段によって、シールド材３が回路基板５に対して所定の位置に位置合わせされて載置される（図２(a)参照）。その後、ステージ１１に設置されたヒータ１２を動作させ、回路基板５およびシールド材３を所定の温度まで加熱する。半硬化状であった絶縁性樹脂は、温度上昇により軟化する。
【００２２】
続いて、シールド材３を回路基板５に対して加圧する。加圧により、絶縁性樹脂は流動性が増加する。加圧は、サーボモータ１３を駆動させ、加圧力伝達機構１４を介してシャフトに取り付けられたヘッド８を下方に移動させ、ヘッド８に植設されたピン９をシールド材３に押し付けることによって行われる。サーボモータ１３で発生された加圧力は荷重センサ１５で検知され、荷重センサ１５の出力信号が加圧力制御機構１６に取り込まれ、必要な加圧力を発生するようにサーボモータ１３が制御される。
【００２３】
加圧の第一段階として、回路基板５上に搭載された電子部品６，７のうち、高さの高い電子部品７に対してヘッド８に設けたピン９によって絶縁性樹脂が押圧される程度の加圧力において、一定時間保持する（図２(ｂ)参照）。これにより、高さの高い電子部品７の上部に接触している樹脂を流動させ、周囲の電子部品６の間へと充填することができる。
【００２４】
次に、加圧の第二段階として、回路基板５上に搭載された電子部品の周辺の回路基板に、シールド材３の周縁部を押圧できる程度の、第一段階よりも大きな加圧力において、一定時間保持する（図２(ｃ)参照）。これにより、回路基板に対して、シールド材３に形成された絶縁性樹脂を貼り付けることができる。また、バネ１０によって支持された複数のピン９により、高さの異なる電子部品６，７に対して、それらの形状および高さに沿うようにシールド材３を追従させて貼り付けることができる。これより、電子部品の間に更に絶縁性樹脂を充填させるとともに、シールド材３の貼り付け高さを低くすることができる。
【００２５】
絶縁性樹脂を硬化させるための所定の保持時間が経過した後、ヘッド８を上昇させ、ピン９をシールド材３から離間させる。その後、図示しない移送装置によって、シールド材３が貼り付けられた電子回路モジュール４をステージ１１より取り出し、後の工程へと移送する。これで、貼り付け工程の１サイクルが完了する。
【００２６】
本実施形態によれば、加圧時にシート形状を電子部品の形状等に追従させ、樹脂を電子部品の間に充填することで、回路基板の更なる小型・薄型化と、電子部品の実装信頼性を向上させることができる。
【００２７】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図３は、第２の実施形態に係る貼付装置の構成を示す図である。本実施形態においては、貼付装置のヘッド８に、ピン９を加熱するためのヒータ１８を設けた貼付装置となっている。
【００２８】
第１の実施形態において説明した加圧工程において、ピン９がシールド材３に接触すると、ステージ１１に設けたヒータ１２によって加熱された回路基板５から、ピン９へと熱が移動する。金属製のピン９への熱伝導が過ぎると、絶縁性樹脂２の温度が低下して流動性が減少し、電子部品６，７の間に絶縁性樹脂２が十分に充填されない懸念がある。
【００２９】
そこで、ヘッド８に、ピン９を加熱するための加熱手段を設けることにより、シールド材３の温度が低下して、絶縁性樹脂２の流動性が減少することを防ぐことができる。ヘッド８は、加圧工程を除いてシールド材３より離間しているため、常時加熱していても差し支えない。
【００３０】
尚、絶縁性樹脂２の流動性がヘッド８を加熱することにより十分に得られる場合には、ステージ１１にヒータ１２を配置せず、ヘッド８にのみヒータ１８を設ける構成とすることも可能である。
【００３１】
第２の実施形態によれば、絶縁性樹脂２に対して、より近傍から熱を付加するので、絶縁性樹脂２の流動性が良好なものとなる。
【００３２】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図４は、第３の実施形態に係る貼付装置の構成を示す図である。
【００３３】
上述したシールド材３の貼付工程を大気圧下で実施した場合、周囲の空気がシールド構造の内部に取り込まれる可能性がある。このような場合には、充填された絶縁性樹脂と回路基板の間等に空隙が生じる虞がある。この空隙は、電子部品の固着効果を低減したり、絶縁性樹脂の劣化を促進したりするなど、電子回路モジュールの信頼性に対して悪影響を与える懸念がある。そこで、本実施形態においては、図４に示すように、貼付装置のヘッドとステージを内包する減圧可能な容器１９を設けた貼付装置となっている。減圧容器１９には、シールド処理を施された電子回路モジュール４を取出すために開閉可能となっており、端部には、例えばＯリングから成るシ−ル部材１９ａが取り付けられている。
【００３４】
以下に、本実施形態に係る貼付装置の動作について説明する。回路基板５およびシールド材３がステージ１１上に載置される工程までは、第１の実施形態における工程と同じである。その後、減圧容器１９を気密封し、減圧容器１９と連通した減圧装置２０を動作させ、減圧容器１９内を減圧する。続いて、ステージ１１をヒータ１２によって所定の温度まで加熱する。シールド材３に形成された絶縁性樹脂２は、温度上昇とともに軟化するため、減圧前にステージ１１を加熱すると、絶縁性樹脂２の軟化により周辺部が回路基板５に接地して、雰囲気の空気をシールド材３内部に閉じ込める可能性がある。これを回避するために、減圧後にステージ１１を加熱することが望ましい。尚、第２の実施形態のように、貼付装置のヘッド８に、ピン９を加熱するためのヒータ１８を設けることもできることは言うまでもない。
【００３５】
その後の加圧動作は第１の実施形態における工程と同じである。加圧動作終了後、減圧容器の気密封を解除し、シールド材３が貼り付けられた電子回路モジュール４を取り出す。
【００３６】
第３の実施形態によれば、減圧雰囲気のもとでシールド材３を加圧することで、周囲の空気がシールド構造の内部に取り込まれる虞がないので、電子回路モジュールの信頼性がより確実なものとなる。
【００３７】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。図５は、第４の実施形態に係る貼付装置の構成を示す図である。
【００３８】
シールド材３の金属箔１は、電子回路モジュールの低背化の要請からも、例えば１０μｍと極めて薄いために、ピン９による加圧によって金属箔１が破損し、所望のシールド効果が得られなくなる虞がある。また、シールド材３の周縁部において、絶縁性樹脂２が金属箔１よりも外側まで流動してはみ出し、ピン９に付着して以降の加圧動作を妨げることも懸念される。
【００３９】
そこで、本実施形態においては、図５に示すように、シート供給機構２１と巻き取り機構２２によって、ピン９とシールド材３との間に中間シート２３が張架されている。中間シート２３はシート供給機構２１から供給され、巻き取り機構２２で巻き取られるようになっている。尚、第３の実施形態のように、減圧可能な容器を設けることによって、減圧下で、貼付工程を実施することができることは言うまでもない。さらに、第２の実施形態のように、貼付装置のヘッド８に、ピン９を加熱するためのヒータを設けることも可能であることは言うまでもない。
【００４０】
中間シート２３は、溶解した絶縁性樹脂２がピン９に付着するのを防ぐために、例えばフッ素系樹脂を素材とするシートが好適である。
【００４１】
１個の電子回路モジュールに対するシールド材３の貼付工程が終了後、中間シート２３は、シート供給機構２１と巻き取り機構２２によって、１ピッチ分送られる。これにより、常に新しい中間シート２３を介して、シールド材３を加圧することが可能となり、絶縁性樹脂２が金属箔１よりも外側にはみ出た場合でも、ピン９への付着を回避することができる。また、中間シート２３が、ピン９が金属箔１に当接する緩衝材として作用し、金属箔１の損傷を回避することができる。
【００４２】
第４の実施形態によれば、貼付工程の都度、ピン等の清浄が不要となり、生産性が著しく向上する。また、金属箔１の損傷が防止できるので、歩留まりが向上する。
【００４３】
以上述べた各実施形態においては、貼付装置は貼付工程を実施するための単一の装置として構成していることを前提に説明したが、他の工程を実施する装置の内部に、組み込むことも可能であることは言うまでもない。
【００４４】
本発明の実施形態によれば、シールド部材を電子部品の形状等に沿って追従させ、絶縁性樹脂を電子部品の間に充填することで、電子回路モジュールの更なる小型化・低背化が図られるとともに、実装信頼性を向上させることができる。
【００４５】
なお、本発明は上記の実施形態のそのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記の実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１…金属箔、２…絶縁性樹脂シート、３…シールド材、４…電子回路モジュール、５…回路基板、６…電子部品、７…電子部品、８…ヘッド、９…ピン、１０…バネ、１１…ステージ、１２…ヒータ、１３…サーボモータ、１４…加圧力伝達機構、１５…荷重センサ、１６…加圧力制御機構、１７…筐体、１８…ヒータ、１９…減圧容器、２０…減圧装置、２１…シート供給機構、２２…シート巻き取り機構、２３…中間シート。
【図１】
2010177519.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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