(57)【要約】【課題】フレキシブル基板と回路基板との接続状態を正確に測定可能な技術を提供することを目的とする。【解決手段】測定装置１００は、回路基板２に備わる複数の電極端子７上に重ね合わされた状態で複数の電極端子７に接続されたフレキシブル基板１と、回路基板２の複数の電極端子７との接続部分の表面の高さ分布を測定するレーザー変位計４を備えている。複数の電極端子７は直線状に所定のピッチで並べられ、レーザー変位計４は、直線状に並べられた複数の電極端子７の並び方向の一方から他方に渡って走査しながら接続部分の表面の高さ位置を連続的に測定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板に備わる複数の電極端子上に重ね合わされた状態で複数の前記電極端子に接続されたフレキシブル基板と、前記回路基板の複数の前記電極端子との接続部分の表面の高さ分布を測定するレーザー変位計を備え、
複数の前記電極端子は直線状に所定のピッチで並べられ、
前記レーザー変位計は、前記直線状に並べられた複数の前記電極端子の並び方向の一方から他方に渡って走査しながら前記接続部分の表面の高さ位置を連続的に測定する、測定装置。
【請求項２】
前記レーザー変位計により連続的に測定された前記高さ位置に関する測定データの各々を中心として前記電極端子のピッチよりも広い範囲内で測定された前記測定データを平均化し、前記中心とした各前記測定データから前記平均化したデータを減算することで、前記フレキシブル基板および前記回路基板の傾きおよび反りを打ち消す処理を行う演算部をさらに備える、請求項１記載の測定装置。
【請求項３】
前記演算部は、前記フレキシブル基板の傾きおよび反りを打ち消す処理を行った後のデータの各々を中心として前記電極端子のピッチよりも広い範囲内において、最大値から最小値を減算した値を前記フレキシブル基板の凹凸量とし、前記凹凸量に基づいて前記フレキシブル基板と前記回路基板との接続状態の良し悪しの判断を行う、請求項２記載の測定装置。
【請求項４】
前記回路基板を水平に保つために前記回路基板を上方から押さえる押さえ機構をさらに備える、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の測定装置。
【請求項５】
前記回路基板が載置されるステージをさらに備え、
前記ステージは、その上面に形成され前記回路基板を吸着する吸着穴を備える、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の測定装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の測定装置の測定対象となる回路基板であって、
前記回路基板に前記フレキシブル基板が接続された状態で前記測定装置により測定が行われる、回路基板。
【請求項７】
請求項６記載の回路基板と、
前記フレキシブル基板と、
を備える、表示装置。
【請求項８】
回路基板に備わる複数の電極端子上に重ね合わされた状態で複数の前記電極端子に接続されたフレキシブル基板と、前記回路基板の複数の前記電極端子との接続部分の表面の高さ分布を測定するレーザー変位計を備える測定装置による測定方法であって、
複数の前記電極端子は直線状に所定のピッチで並べられ、
前記レーザー変位計が、前記直線状に並べられた複数の前記電極端子の並び方向の一方から他方に渡って走査しながら前記接続部分の表面の高さ位置を連続的に測定する工程を備える、測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＣＢ（Printed Circuit Board）とフレキシブル基板（ＦＰＣ：Flexible Printed Circuit）との接続状態を測定する測定装置、測定対象である回路基板、回路基板を備える表示装置、および測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の回路基板と回路基板との間を接続するための配線としてフレキシブル基板が用いられる。フレキシブル基板は、ポリイミドフィルムに銅箔パターンが形成された配線基板である。例えば液晶ディスプレイで用いられるフレキシブル基板では、フレキシブル基板と液晶パネルの端子部、またはフレキシブル基板と制御基板とを接続するための接続端子部を有する。フレキシブル基板と制御基板との間、またはフレキシブル基板と液晶パネルの端子との間は異方性導電膜（ＡＣＦ: Anisotropic conductive film）と呼ばれる部材で接続されている。以下、異方性導電膜をＡＣＦという。ＡＣＦは熱硬化性樹脂フィルムの内部に導電粒子を分散させたものである。
【０００３】
制御基板の端子または液晶パネルの端子上にＡＣＦを貼り付け、その上にフレキシブル基板を重ね合わせる。その後、フレキシブル基板の上方から加熱されたツールを押し当てることにより、制御基板または液晶パネルの端子とフレキシブル基板の端子との間に導電粒子が挟まれ、電気的に導通する。同時に熱硬化性樹脂が熱によって硬化し、制御基板または液晶パネルの端子とフレキシブル基板とが物理的に固定され、導通状態を保持することができる。
【０００４】
フレキシブル基板をツールで押し当てる際、圧力および熱が均等に加わるようにするため５０μｍ以上３００μｍ以下程度のシリコーンゴムシートまたはフッ素樹脂シートを介して押し当てる。フレキシブル基板の押された部分で、端子の存在しない部分は、端子によってフィルムが支えられないため、下方に沈み込む形状となる。
【０００５】
一方、端子の存在する部分が沈み込まないため、押し当て後にフレキシブル基板の表面に凹凸ができる。この方法で接続されたフレキシブル基板の接続構造が、例えば特許文献１に開示されている。
【０００６】
また、フレキシブル基板の接続状態の良し悪しを判断する方法として、レーザー変位計によってフレキシブル基板の凹凸を測定する方法が例えば特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−１３５９０９号公報
【特許文献２】特開２００７−２５６２０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献２に記載の方法は、フレキシブル基板上における端子列の両端付近の端子の凹凸量で判断する方法であり、端子列全体の状態を測定できない。また、特許文献２に記載の方法では、端子の位置を正確に把握する必要があり、端子の位置の測定結果がずれると凹凸量の測定に大きく影響を及ぼし、接続状態の良し悪しを正確に判断できないという問題がある。
【０００９】
そこで、本発明は、フレキシブル基板と回路基板との接続状態を正確に測定可能な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る測定装置は、回路基板に備わる複数の電極端子上に重ね合わされた状態で複数の前記電極端子に接続されたフレキシブル基板と、前記回路基板の複数の前記電極端子との接続部分の表面の高さ分布を測定するレーザー変位計を備え、複数の前記電極端子は直線状に所定のピッチで並べられ、前記レーザー変位計は、前記直線状に並べられた複数の前記電極端子の並び方向の一方から他方に渡って走査しながら前記接続部分の表面の高さ位置を連続的に測定するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、レーザー変位計は、直線状に並べられた複数の電極端子の並び方向の一方から他方に渡って走査しながら接続部分の表面の高さ位置を連続的に測定するため、フレキシブル基板と回路基板との接続状態を正確に測定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１に係る測定装置がフレキシブル基板と回路基板との接続状態を測定している状態を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】レーザー変位計で測定された測定データの前処理を説明するためのグラフである。
【図４】凹凸量換算処理を説明するためのグラフである。
【図５】実施の形態２に係る測定装置がフレキシブル基板と回路基板との接続状態を測定している状態を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜実施の形態１＞
本発明の実施の形態１について、図面を用いて以下に説明する。図１は、実施の形態１に係る測定装置１００がフレキシブル基板１と回路基板２との接続状態を測定している状態を示す平面図である。
【００１４】
図１に示すように、測定装置１００は、レーザー変位計４、ステージ２０、および演算部２１を備えている。ステージ２０は、測定対象となる、複数の電極端子７を有する回路基板２を載置する。回路基板２は、平面視にて長方形状であり、複数の電極端子７は、回路基板２の上面の短手方向の一端部に長手方向に渡って配置されている。また複数の電極端子７は、直線状に所定のピッチで並べられている。
【００１５】
回路基板２の上面における隣接する電極端子７の間を含む複数の電極端子７の周囲にＡＣＦ３が配置されている。複数の電極端子７上に重ね合わされた状態で、例えば２つのフレキシブル基板１が複数の電極端子７にＡＣＦ３を介して接続されている。なお、フレキシブル基板１および回路基板２は表示装置（図示省略）が備える基板である。
【００１６】
レーザー変位計４は、直線状に並べられた複数の電極端子７の並び方向の一方から他方に渡って走査しながらフレキシブル基板１と回路基板２の複数の電極端子７との接続部分の表面の高さ位置を連続的に測定する。この際、実際に移動させるのはレーザー変位計４であるか、または回路基板２が載置されたステージ２０であるかは限定されず、どちらを移動させても目的の測定が可能である。
【００１７】
測定装置１００はさらに制御部（図示省略）を備えており、レーザー変位計４の移動および測定と、ステージ２０の移動を制御する。
【００１８】
演算部２１は、レーザー変位計４の測定データに対する処理を行う。この処理の詳細については後述する。なお、演算部２１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算処理装置において所定のソフトウェアプログラムを実行することによって実現しても良いし、ハードウェア装置によって実現しても良い。
【００１９】
次に、フレキシブル基板１と回路基板２の複数の電極端子７との接続部分の具体的な測定方法について説明する。図２は、図１のＡ−Ａ線断面図であり、図２では２つの電極端子７のみが表されている。図２に示すように、フレキシブル基板１は、電極端子７の上面に位置する複数のフレキシブル基板電極６、および複数のフレキシブル基板電極６の上面を覆うように複数のフレキシブル基板電極に接触した状態で配置されるフレキシブル基板フィルム５を備えている。フレキシブル基板フィルム５は、ポリイミドフィルムなどの透明材料により形成されている。
【００２０】
複数のフレキシブル基板電極６は複数の電極端子７と同じ個数であり、複数のフレキシブル基板電極６が複数の電極端子７の上面にそれぞれ位置するように、フレキシブル基板１と回路基板２の複数の電極端子７は重ね合わされている。フレキシブル基板フィルム５は上方から押された状態で、フレキシブル基板１が回路基板２の複数の電極端子７に接続されている。そのため、フレキシブル基板フィルム５は、フレキシブル基板電極６の存在しない部分、すなわち、隣接するフレキシブル基板電極６の間で、下方に沈んだ形状となっている。
【００２１】
フレキシブル基板１と回路基板２の複数の電極端子７との接続状態が良くない場合、フレキシブル基板フィルム５の沈み込みが少なくなるか、または沈み込みが存在しない状態となる。レーザー変位計４はフレキシブル基板フィルム５の上方に配置されている。レーザー変位計４は、複数の電極端子７の並び方向の一方から他方に渡って走査しながらフレキシブル基板１と回路基板２の複数の電極端子７との接続部分の表面の高さ位置を連続的に測定する。
【００２２】
次に、レーザー変位計４で測定された測定データに対する処理について説明する。図３は、レーザー変位計４で測定された測定データの前処理を説明するためのグラフである。具体的には、図３（ａ）はレーザー変位計４で測定された測定データを示すグラフであり、図３（ｂ）は測定データに対するバックグラウンド除去後のデータを示すグラフである。
【００２３】
フレキシブル基板フィルム５は隣接するフレキシブル基板電極６の間で下方に沈み込んでいるため、図３（ａ）に示すように、レーザー変位計４で測定された測定データも隣接するフレキシブル基板電極６の間で下方に沈み込んだ波型の形状となる。また、フレキシブル基板1および回路基板に反りおよび傾きが存在するため、測定データに関しても傾きおよび緩やかな値の変化が存在する。演算部２１は、フレキシブル基板1および回路基板に存在する反りおよび傾きを打ち消すために、測定データに対してバックグラウンド除去処理を行う。
【００２４】
フレキシブル基板1および回路基板に存在する反りおよび傾きに起因するバックグラウンドを除去するバックグラウンド除去処理の内容について説明する。演算部２１は、レーザー変位計４により連続的に測定された高さ位置に関する測定データの各々を中心として電極端子７のピッチよりも広い範囲内で測定された測定データを平均化し、中心とした各測定データから平均化したデータを減算する。より具体的には、演算部２１は、測定データの各々を中心として、その前後１周期分のデータを平均化し、中心とした各測定データから平均化したデータを減算する。その結果、図３（ｂ）に示すデータが得られる。レーザー変位計４による測定データに比べて、バックグラウンドがなくなり、高さの原点（ゼロ点）付近でフレキシブル基板フィルム５の表面の凹凸形状のみが残った形状となる。
【００２５】
図４は、凹凸量換算処理を説明するためのグラフである。具体的には、図４（ａ）は凹凸量換算処理前のデータを示すグラフである。図４（ｂ）は凹凸量換算処理後のデータを示すグラフである。
【００２６】
次に、演算部２１は凹凸量換算処理を行う。図４（ａ）に示すように、凹凸量換算処理は、バックグラウンド除去後のデータに対して行われる。演算部２１は、バックグラウンド除去後のデータの各々を中心として電極端子７のピッチよりも広い範囲内において、最大値から最小値を減算した値をフレキシブル基板１の凹凸量とする凹凸量換算処理を行う。より具体的には、演算部２１は、バックグラウンド除去後のデータの各々を中心として前後１周期分のデータの中から最大値と最小値を抽出し、最大値から最小値を減算した値を凹凸量、すなわち凹凸量換算値とする。バックグラウンド除去後のデータの各々について凹凸量換算値が算出される。その結果、図４（ｂ）に示すデータが得られる。
【００２７】
そして演算部２１は、凹凸量換算値に基づいてフレキシブル基板１と回路基板２との接続状態の良し悪しの判断を行う。凹凸量換算値が規定の値を下回る部分があると、その部分ではフレキシブル基板フィルム５が隣接する電極端子７の間での沈み込みが少ないか、または沈み込みが存在しない状態となっている。これにより、演算部２１は、フレキシブル基板１と回路基板２との接続の際にフレキシブル基板フィルム５が十分に押されていないことが原因で、フレキシブル基板１と回路基板２との接続が緩くなっていたり、フレキシブル基板１が剥がれかかっているため、フレキシブル基板１と回路基板２との接続状態が良好ではないことを判断する。
【００２８】
他方、凹凸量換算値が規定の値を上回っている場合、演算部２１はフレキシブル基板１と回路基板２との接続状態が良好であることを判断する。
【００２９】
なお、レーザー変位計４として、フレキシブル基板フィルム５がポリイミドフィルムなどの透明材料で形成されていることから、フレキシブル基板フィルム５の表面の正反射光を検出可能なものが採用される。また、フレキシブル基板１の凹凸量が５μｍ以上２０μｍ以下程度であることから、少なくとも１μｍ以上の精度で測定可能なものが採用される。
【００３０】
以上のように、実施の形態１に係る測定装置１００では、レーザー変位計４は、直線状に並べられた複数の電極端子７の並び方向の一方から他方に渡って走査しながら接続部分の表面の高さ位置を連続的に測定するため、フレキシブル基板１と回路基板２との接続状態を正確に測定することが可能となる。
【００３１】
回路基板１は、フレキシブル基板１が接続された状態で測定装置１００により測定が行われ、表示装置は、回路基板１とフレキシブル基板１を備える。したがって、フレキシブル基板１と回路基板２との接続状態を正確に測定することができるため、回路基板１および表示装置の品質を高めることができる。これにより、回路基板１および表示装置の耐久性の向上を図ることが可能となる。
【００３２】
測定装置１００は、レーザー変位計４により連続的に測定された高さ位置に関する測定データの各々を中心として電極端子７のピッチよりも広い範囲内で測定された測定データを平均化し、中心とした各測定データから平均化したデータを減算することで、フレキシブル基板１および回路基板２の傾きおよび反りを打ち消す処理を行う演算部２１をさらに備える。したがって、フレキシブル基板１と回路基板２との接続状態をさらに正確に測定することが可能となる。
【００３３】
演算部２１は、フレキシブル基板１の傾きおよび反りを打ち消す処理を行った後のデータの各々を中心として電極端子７のピッチよりも広い範囲内において、最大値から最小値を減算した値をフレキシブル基板１の凹凸量とし、凹凸量に基づいてフレキシブル基板１と回路基板２との接続状態の良し悪しの判断を行う。
【００３４】
したがって、取得したデータの凹凸量から接続状態の良し悪しを判断できるため、複数のフレキシブル基板電極６の厳密な位置を把握する必要がなくなり、容易に正確な測定が可能である。また、複数のフレキシブル基板電極６の全ての表面の高さ位置を高速に測定することが可能である。
【００３５】
＜実施の形態２＞
次に、実施の形態２に係る測定装置１００Ａについて説明する。図５は、実施の形態２に係る測定装置１００Ａがフレキシブル基板１と回路基板２との接続状態を測定している状態を示す平面図である。なお、実施の形態２において、実施の形態１で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。
【００３６】
図５に示すように、実施の形態２では、測定装置１００Ａは回路基板２を水平に保つために複数の押さえ機構１１をさらに備え、ステージ２０は、その上面に形成され回路基板２を吸着する複数の吸着穴１２を備えている。
【００３７】
測定装置１００Ａは、例えば３つの押さえ機構１１を備え、３つの押さえ機構１１は、回路基板２の長手方向両端部および中央部における、レーザー変位計４により測定される位置と重ならない位置に設けられ、制御部の制御により回路基板２を上方から押さえる。押さえ機構１１の材質はアルミニウム、鉄、およびＳＵＳなどの金属であっても良いし、アクリル、ポリスチレン、ポリカーボネート、塩化ビニール、およびベークライトなどの樹脂であっても良い。
【００３８】
また、ステージ２０の上面に例えば４つの円状の吸着穴１２が直線状に並んで形成され、ステージ２０の内部に例えば吸引ファンが設けられている。吸引ファンを作動させ、４つの吸着穴１２に対して負圧を与えることで、回路基板２をステージ２０に吸着し固定する。なお、押さえ機構１１と吸着穴１２は併用されても良いし、いずれか一方のみ使用されても良い。
【００３９】
以上のように、実施の形態２に係る測定装置１００Ａは、回路基板２を水平に保つために回路基板２を上方から押さえる押さえ機構１１をさらに備えるため、回路基板２を水平に保つことで、フレキシブル基板１と回路基板２との接続状態をさらに正確に測定することが可能となる。
【００４０】
ステージ２０は、その上面に形成され回路基板２を吸着する複数の吸着穴１２を備えるため、回路基板２をステージ２０にしっかりと固定することができる。測定中に回路基板２がずれることを抑制できるため、フレキシブル基板１と回路基板２との接続状態をさらに正確に測定することが可能となる。
【００４１】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１  フレキシブル基板、２  回路基板、４  レーザー変位計、７  電極端子、１１  押さえ機構、１２  吸着穴、２０  ステージ、２１  演算部、１００，１００Ａ  測定装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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