(57)【要約】【課題】圧着接合時に配線基板の一部を吸着保持して配線基板を確実に固定し、高精度の接合を行わせる。【解決手段】フレキシブル基板２の圧着接合部と圧着接合部以外の一部を位置合わせ搭載ヘッド１１と吸着ツール１４との別の吸着手段で吸着保持し、リジッド基板１とフレキシブル基板２の位置合わせを行い、フレキシブル基板２をリジッド基板１に異方性導電樹脂３を介して接触させた後、圧着接合部以外の一部の吸着を保ったまま、圧着接合部の位置合わせ搭載ヘッド１１からなる吸着手段を退避し、圧着ヘッド１２で圧着接合部を加圧加熱する。【選択図】図１
2008021922.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被接合配線基板と接合される配線基板の圧着接合部以外の一部を吸着保持する圧着接合部外吸着手段と、前記配線基板の圧着接合部を吸着保持する圧着接合部吸着手段と、前記圧着接合部外吸着手段と前記圧着接合部吸着手段を同時に上下駆動する吸着部上下駆動手段と、前記配線基板と被接合配線基板の相対位置を変える相対位置移動手段と、前記圧着接合部吸着手段だけを前記配線基板の圧着接合部の上から退避させる退避部駆動手段と、前記配線基板の圧着接合部を加圧および加熱する加圧加熱手段と、前記加圧加熱手段を上下駆動する加熱加圧部駆動手段とを備えたことを特徴とする基板実装装置。
【請求項２】
被接合配線基板と接合される配線基板の圧着接合部以外の一部を吸着保持する圧着接合部外吸着手段と、前記配線基板の圧着接合部を吸着保持する圧着接合部吸着手段と、前記圧着接合部外吸着手段と前記圧着接合部吸着手段を同時に上下駆動する吸着部上下駆動手段と、前記配線基板と被接合配線基板の相対位置を変える相対位置移動手段と、前記圧着接合部吸着手段だけを前記配線基板の圧着接合部の上から退避させる退避部駆動手段と、前記配線基板の圧着接合部を加圧および加熱する加圧加熱手段と、前記加圧加熱手段を上下駆動する加熱加圧部駆動手段とによって基板実装を行うにあたり、前記配線基板の圧着接合部以外の一部を前記圧着接合部外吸着手段で吸着保持し、前記配線基板の圧着接合部を前記圧着接合部吸着手段で吸着保持し、前記相対位置移動手段によって配線基板と被接合配線基板との相対位置を所定の状態に合わせ、前記吸着部上下駆動手段によって前記配線基板と被接合配線基板を接着樹脂を介して接触させた後、前記圧着接合部外吸着手段が前記配線基板の一部を吸着した状態を維持したまま、前記退避部駆動手段により前記圧着接合部吸着手段を圧着接合部の上から退避させて、前記加圧加熱部駆動手段で加圧加熱手段を駆動し、前記圧着接合部を加圧および加熱して接合を行うことを特徴とする基板実装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は基板実装装置および方法、特に、異方性導電樹脂による圧着接合装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術においては、まずフィルム貼付工程において樹脂フィルム貼付装置でリジッド基板またはフレキシブル基板に異方性導電樹脂フィルムを貼付し、次に搭載工程において部品搭載装置で両者の位置合わせを行うとともに仮圧着して樹脂フィルムの粘着性で仮固定し、さらに圧着工程において圧着接合装置で加熱加圧して樹脂を硬化させて接合を完了するものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２４５９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術では、圧着接合の際、樹脂の粘着性を利用してフレキシブル基板を仮固定した状態で圧着工程を行う必要があり、樹脂の粘着性が低い場合あるいは樹脂の粘度が低い場合、搭載工程における仮固定ができないため高精度の圧着接合が難しい。
【０００５】
この発明は、圧着接合時に配線基板の一部を吸着保持して配線基板を確実に固定し、高精度の接合を行わせようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る基板実装装置では、被接合配線基板と接合される配線基板の圧着接合部以外の一部を吸着保持する圧着接合部外吸着手段と、前記配線基板の圧着接合部を吸着保持する圧着接合部吸着手段と、前記圧着接合部外吸着手段と前記圧着接合部吸着手段を同時に上下駆動する吸着部上下駆動手段と、前記配線基板と被接合配線基板の相対位置を変える相対位置移動手段と、前記圧着接合部吸着手段だけを前記配線基板の圧着接合部の上から退避させる退避部駆動手段と、前記配線基板の圧着接合部を加圧および加熱する加圧加熱手段と、前記加圧加熱手段を上下駆動する加熱加圧部駆動手段とを備えたものである。
【０００７】
また、この発明に係る基板実装方法では、被接合配線基板と接合される配線基板の圧着接合部以外の一部を吸着保持する圧着接合部外吸着手段と、前記配線基板の圧着接合部を吸着保持する圧着接合部吸着手段と、前記圧着接合部外吸着手段と前記圧着接合部吸着手段を同時に上下駆動する吸着部上下駆動手段と、前記配線基板と被接合配線基板の相対位置を変える相対位置移動手段と、前記圧着接合部吸着手段だけを前記配線基板の圧着接合部の上から退避させる退避部駆動手段と、前記配線基板の圧着接合部を加圧および加熱する加圧加熱手段と、前記加圧加熱手段を上下駆動する加熱加圧部駆動手段とによって基板実装を行うにあたり、前記配線基板の圧着接合部以外の一部を前記圧着接合部外吸着手段で吸着保持し、前記配線基板の圧着接合部を前記圧着接合部吸着手段で吸着保持し、前記相対位置移動手段によって配線基板と被接合配線基板との相対位置を所定の状態に合わせ、前記吸着部上下駆動手段によって前記配線基板と被接合配線基板を接着樹脂を介して接触させた後、前記圧着接合部外吸着手段が前記配線基板の一部を吸着した状態を維持したまま、前記退避部駆動手段により前記圧着接合部吸着手段を圧着接合部の上から退避させて、前記加圧加熱部駆動手段で加圧加熱手段を駆動し、前記圧着接合部を加圧および加熱して接合を行うものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、圧着接合時に配線基板の一部を吸着保持して配線基板を確実に固定し、高精度の接合を行わせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
この発明による実施の形態１を図１から図４までについて説明する。図１は実施の形態１における基板実装装置の構成を搭載準備工程について示す側面図である。図２は実施の形態１における基板実装装置の構成を搭載工程について示す側面図である。図３は実施の形態１における基板実装装置の構成を圧着準備工程について示す側面図である。図４は実施の形態１における基板実装装置の構成を圧着工程について示す側面図である。
【００１０】
まず、構成について説明する。
この実施の形態１における基板実装装置は、図１から図４までに示すように、リジッド基板１と接合されるフレキシブル基板２の圧着接合部以外の一部を吸着保持する吸着ツール１４と、フレキシブル基板２の圧着接合部を吸着保持する位置合わせ搭載ヘッド１１と、吸着ツール１４と前記位置合わせ搭載ヘッド１１を同時に上下駆動するアクチュエータ２２と、フレキシブル基板２とリジッド基板１の相対位置を変えるθテーブル３２およびＸＹテーブル３３と、位置合わせ搭載ヘッド１１だけをフレキシブル基板２の圧着接合部の上から退避させるアクチュエータ２１と、フレキシブル基板２の圧着接合部を加圧および加熱する圧着ヘッド１２と、圧着ヘッド１２を上下駆動するアクチュエータ２３とを備えている。
【００１１】
フレキシブル基板２は位置合わせ搭載ヘッド１１および吸着ツール１４で吸着保持される。
位置合わせ搭載ヘッド１１および吸着ツール１４はリニアガイド２６に案内され上下可動に保持されており、アクチュエータ２２によって同時に上下駆動される。また、位置合わせ搭載ヘッド１１はアクチュエータ２１に支持されるとともに吸着ツール１４に相対して移動させられる。
圧着ヘッド１２はリニアガイド２５に案内されて上下可動に保持されており、アクチュエータ２３によって上下駆動される。また圧着ヘッド１２にはヒータ１３が備えられており、温度を調節することができる。
リジッド基板１を固定する基板ステージ３１はθテーブル３２およびＸＹテーブル３３に支持されており、Ｘ方向，Ｙ方向，θ方向へ駆動される。
リジッド基板１には異方性導電樹脂３が搭載されている。この実施の形態１では異方性導電樹脂３はリジッド基板１に搭載しているが、これに限るものではなく、フレキシブル基板２に搭載されていてもかまわない。また、異方性導電樹脂３としては、例えば、導電性微粒子を含むエポキシ樹脂が用いられ、形態はフィルム形状でも液状でもかまわない。更に、異方性を必要としない電気接続をおこなう場合は、等方性の導電樹脂でもかまわない。また、電気接続をおこなわず単に接着する場合は、例えばエポキシ樹脂でも良い。
【００１２】
次に、動作について説明する。
［搭載準備工程］
まず、図１に示すように、搭載準備工程において、リジッド基板１を基板ステージ３１に固定する。固定手段は図示しないが、真空吸着またはクランプによって固定される。
また、供給されたフレキシブル基板２を真空吸着する。このときフレキシブル基板２の圧着接合部を位置合わせ搭載ヘッド１１で吸着保持し、圧着接合部以外の一部を吸着ツール１４で吸着する。
このようにフレキシブル基板２の圧着接合部を位置合わせ搭載ヘッド１１で吸着することで、柔軟で変形しやすいフレキシブル基板２の形状を保つことができ圧着接合部付近に設けられている位置合わせマークを正しく認識できる。
この状態で、図示しない認識手段によってリジッド基板１上の位置合わせマークおよびフレキシブル基板２上の位置合わせマークを認識し、図示しない演算手段によってリジッド基板１とフレキシブル基板２が所定の相対位置に合うようにθテーブル３２およびＸＹテーブル３３の移動量を演算し、さらに図示しない制御手段でθテーブル３２およびＸＹテーブル３３を駆動する。これにより、フレキシブル基板２のリジッド基板１への搭載準備が行われる。
【００１３】
［搭載工程］
次に、図２に示すように、搭載工程において、アクチュエータ２２を駆動してフレキシブル基板２を吸着している位置合わせ搭載ヘッド１１および吸着ツール１４を下降させ、フレキシブル基板２をリジッド基板１上の異方性導電樹脂３に押し付ける。このときのアクチュエータ２２の駆動はフレキシブル基板２を所定の高さまで駆動する位置制御でも、あるいはフレキシブル基板２を所定の荷重でリジッド基板１上の異方性導電樹脂３に押し付ける力制御でも、もしくは位置制御と力制御の併用でもかまわない。また、アクチュエータはたとえばサーボモータやリニアモータ、あるいはシリンダを用いればよい。これにより、フレキシブル基板２がリジッド基板１へ異方性導電樹脂３を介して搭載される。
【００１４】
［圧着準備工程］
次に、図３に示すように、圧着準備工程において、位置合わせ搭載ヘッド１１の真空吸着をやめたあと、アクチュエータ２１を駆動し位置合わせ搭載ヘッド１１をフレキシブル基板２の圧着接合部の上から退避させる。このときフレキシブル基板２は吸着ツール１４で吸着保持されているため位置ずれすることはない。これにより、フレキシブル基板２のリジッド基板１への圧着準備が行われる。
【００１５】
［圧着工程］
この状態で図４に示すように、圧着工程において、アクチュエータ２３を駆動して圧着ヘッド１２を下降させ、フレキシブル基板２の圧着接合部に押し付けることで、リジッド基板１とフレキシブル基板２の電気的接合を得るとともに圧着ヘッド１２からの熱により異方性導電樹脂３を硬化させて機械的接合強度を確保する。このときフレキシブル基板２は吸着ツール１４で吸着保持されており位置ずれしないため圧着ヘッド１２には吸着手段は必要なく、圧着ヘッド１２として吸着穴や吸着溝などがない平面ツールを用いたり、あるいは図示しないテフロン（登録商標）シートやシリコーンゴムなどの緩衝材を圧着ヘッド１２とフレキシブル基板２の間に介在させて加圧および加熱することができる。これにより、フレキシブル基板２がリジッド基板１へ異方性導電樹脂３を介して圧着接合される。異方性導電樹脂３は厚さ方向にのみ導電性を有するものであり、リジッド基板１の所定の導電部とフレキシブル基板２の所定の導電部との正確な電気的接続を行い、誤接続などは生じない。
以上のようにして実施の形態１における基板実装装置としての圧着接合装置による圧着接合が完了する。
【００１６】
このように、この発明による実施の形態１では、搭載工程と圧着工程を同一装置で行うものである。
具体的には、基板実装装置としての圧着接合装置内にフレキシブル基板２の一部を吸着保持する吸着ツール１４と、位置合わせおよび搭載を行うときにフレキシブル基板２の接合部を吸着保持する位置合わせ搭載ヘッド１１と、加圧加熱を行う圧着ヘッド１２を備え、吸着ツール１４でフレキシブル基板２の一部を吸着保持するとともに、リジッド基板１に対してフレキシブル基板２を位置合わせ搭載するときは、位置合わせ搭載ヘッド１１でフレキシブル基板２の圧着接合部を吸着保持して位置合わせおよび搭載を行い、吸着ツール１４でフレキシブル基板２の一部を吸着保持した状態を保ったまま、位置合わせ搭載ヘッド１１を退避させてフレキシブル基板２の圧着接合部を圧着ヘッド１２で加圧加熱してリジッド基板２への圧着接合を行う。
【００１７】
この発明による実施の形態１では、異方性導電樹脂３による接合において、粘着性が低い場合、あるいは粘度が低い場合など、従来の圧着接合装置では接合できなかった樹脂でも、高精度の接合が可能になる。
【００１８】
この発明による実施の形態１によれば、リジッド基板１からなる被接合配線基板と接合されるフレキシブル基板２からなる配線基板の圧着接合部以外の一部を吸着保持する吸着ツール１４からなる圧着接合部外吸着手段と、前記フレキシブル基板２からなる配線基板の圧着接合部を吸着保持する位置合わせ搭載ヘッド１１からなる圧着接合部吸着手段と、前記吸着ツール１４からなる圧着接合部外吸着手段と前記位置合わせ搭載ヘッド１１からなる圧着接合部吸着手段を同時に上下駆動するアクチュエータ２２からなる吸着部上下駆動手段と、前記フレキシブル基板２からなる配線基板とリジッド基板１からなる被接合配線基板の相対位置を変えるθテーブル３２およびＸＹテーブル３３からなる相対位置移動手段と、前記位置合わせ搭載ヘッド１１からなる圧着接合部吸着手段だけを前記フレキシブル基板２からなる配線基板の圧着接合部の上から退避させるアクチュエータ２１からなる退避部駆動手段と、前記フレキシブル基板２からなる配線基板の圧着接合部を加圧および加熱する圧着ヘッド１２からなる加圧加熱手段と、前記圧着ヘッド１２からなる加圧加熱手段を上下駆動するアクチュエータ２３からなる加熱加圧部駆動手段とを備え、前記フレキシブル基板２からなる配線基板の圧着接合部以外の一部を前記吸着ツール１４からなる圧着接合部外吸着手段で吸着保持し、前記フレキシブル基板２からなる配線基板の圧着接合部を前記位置合わせ搭載ヘッド１１からなる圧着接合部吸着手段で吸着保持し、前記θテーブル３２およびＸＹテーブル３３からなる相対位置移動手段によって前記フレキシブル基板２からなる配線基板とリジッド基板１からなる被接合配線基板との相対位置を所定の状態に合わせ、前記アクチュエータ２２からなる吸着部上下駆動手段によって前記フレキシブル基板２からなる配線基板とリジッド基板１からなる被接合配線基板を異方性導電樹脂３を介して接触させた後、前記吸着ツール１４からなる圧着接合部外吸着手段が前記フレキシブル基板２からなる配線基板の一部を吸着した状態を維持したまま、前記アクチュエータ２１からなる退避部駆動手段により前記位置合わせ搭載ヘッド１１からなる圧着接合部吸着手段を圧着接合部の上から退避させて、前記アクチュエータ２３からなる加圧加熱部駆動手段で前記圧着ヘッド１２からなる加圧加熱手段を駆動し、前記圧着接合部を加圧および加熱して接合を行うようにしたので、圧着接合時に配線基板の一部を吸着保持して配線基板を確実に固定し、高精度の接合を行わせることができる基板実装装置を提供することができる。
【００１９】
また、この発明による実施の形態１によれば、リジッド基板１からなる被接合配線基板と接合されるフレキシブル基板２からなる配線基板の圧着接合部以外の一部を吸着保持する吸着ツール１４からなる圧着接合部外吸着手段と、前記フレキシブル基板２からなる配線基板の圧着接合部を吸着保持する位置合わせ搭載ヘッド１１からなる圧着接合部吸着手段と、前記吸着ツール１４からなる圧着接合部外吸着手段と前記位置合わせ搭載ヘッド１１からなる圧着接合部吸着手段を同時に上下駆動するアクチュエータ２２からなる吸着部上下駆動手段と、前記フレキシブル基板２からなる配線基板とリジッド基板１からなる被接合配線基板の相対位置を変えるθテーブル３２およびＸＹテーブル３３からなる相対位置移動手段と、前記位置合わせ搭載ヘッド１１からなる圧着接合部吸着手段だけを前記フレキシブル基板２からなる配線基板の圧着接合部の上から退避させるアクチュエータ２１からなる退避部駆動手段と、前記フレキシブル基板２からなる配線基板の圧着接合部を加圧および加熱する圧着ヘッド１２からなる加圧加熱手段と、前記圧着ヘッド１２からなる加圧加熱手段を上下駆動するアクチュエータ２３からなる加熱加圧部駆動手段とを備えた基板実装装置により基板実装を行うにあたり、前記フレキシブル基板２からなる配線基板の圧着接合部以外の一部を前記吸着ツール１４からなる圧着接合部外吸着手段で吸着保持し、前記フレキシブル基板２からなる配線基板の圧着接合部を前記位置合わせ搭載ヘッド１１からなる圧着接合部吸着手段で吸着保持し、前記θテーブル３２およびＸＹテーブル３３からなる相対位置移動手段によって前記フレキシブル基板２からなる配線基板とリジッド基板１からなる被接合配線基板との相対位置を所定の状態に合わせ、前記アクチュエータ２２からな吸着部上下駆動手段によって前記フレキシブル基板２からなる配線基板とリジッド基板１からなる被接合配線基板を異方性導電樹脂３からなる接着樹脂を介して接触させた後、前記吸着ツール１４からなる圧着接合部外吸着手段が前記フレキシブル基板２からなる配線基板の一部を吸着した状態を維持したまま、前記アクチュエータ２１からなる退避部駆動手段により前記位置合わせ搭載ヘッド１１からなる圧着接合部吸着手段を圧着接合部の上から退避させて、前記アクチュエータ２３からなる加圧加熱部駆動手段で前記圧着ヘッド１２からなる加圧加熱手段を駆動し、前記圧着接合部を加圧および加熱して接合を行うようにしたので、圧着接合時に配線基板の一部を吸着保持して配線基板を確実に固定し、異方性導電樹脂を介して高精度の接合を行わせることができる基板実装方法を提供することができる。
【００２０】
実施の形態２．
この発明による実施の形態２を図５および図６について説明する。図５は実施の形態２における基板実装装置の構成を搭載工程について示す側面図である。図６は実施の形態２における基板実装装置の構成を圧着準備工程について示す側面図である。
この実施の形態２において、ここで説明する特有の構成および方法以外の構成および方法については、先に説明した実施の形態１における構成内容および方法内容を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【００２１】
前述の実施の形態１では、圧着準備工程において、位置合わせ搭載ヘッド１１の退避は図３に示すように平行移動としたが、これに限るものではなく、たとえば図５および図６に示すように、リンク機構を用いた回転移動を利用してもよい。
【００２２】
この実施の形態２における基板実装装置において、位置合わせ搭載ヘッド１１は軸受け２８で支持されており、アクチュエータ２４と軸受け２７で連結されている。またアクチュエータ２４は軸受け２９で回転支持されている。
また、図５は実施の形態２の圧着接合装置によってフレキシブル基板２をリジッド基板１に搭載した状態を示す。
【００２３】
次に、図６に示すようにアクチュエータ２４を駆動して位置合わせ搭載ヘッド１１をフレキシブル基板２の圧着接合部の上から退避させる。このとき位置合わせ搭載ヘッド１１は回転支持されており回転中心まわりに回転移動する。
以降はアクチュエータ２３を駆動して圧着ヘッド１２を下降させ、フレキシブル基板２の圧着接合部に押し付けることで、リジッド基板１とフレキシブル基板２の電気的接合を得るとともに圧着ヘッド１２からの熱により異方性導電樹脂３を硬化させて機械的接合強度を確保する。
以上のようにして、実施の形態２における基板実装装置としての圧着接合装置による接合が完了する。
【００２４】
実施の形態３．
この発明による実施の形態３を図７について説明する。図７は実施の形態３における基板実装装置の構成を搭載準備工程について示す側面図である。
この実施の形態３において、ここで説明する特有の構成および方法以外の構成および方法については、先に説明した実施の形態１または実施の形態２における構成内容および方法内容を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【００２５】
前述の実施の形態１では、搭載準備工程において、位置合わせのためにθテーブル３２およびＸＹテーブル３３で基板ステージ３１を移動させているが、これに限るものではなく、たとえば図７に示すように、θテーブル３４およびＸＹテーブル３５でヘッド部４１を移動させてもよい。
【００２６】
実施の形態４．
この発明による実施の形態４を図８について説明する。図８は実施の形態４における基板の接合状態を示す側面図である。
この実施の形態４において、ここで説明する特有の構成および方法以外の構成および方法については、先に説明した実施の形態１から実施の形態３までのいずれかにおける構成内容および方法内容を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【００２７】
実施の形態１から実施の形態３までの説明では接合する基板をフレキシブル基板２とリジッド基板１としたが、この発明の適用範囲はこれに限るものではなく、たとえば図８に示すようにフレキシブル基板２とフレキシブル基板４の接合でもよい。図８に示すこの実施の形態４における構成では、フレキシブル基板２とフレキシブル基板４とは異方性導電樹脂３を介して接合される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明による実施の形態１における基板実装装置の構成を搭載準備工程について示す側面図である。
【図２】この発明による実施の形態１における基板実装装置の構成を搭載工程について示す側面図である。
【図３】この発明による実施の形態１における基板実装装置の構成を圧着準備工程について示す側面図である。
【図４】この発明による実施の形態１における基板実装装置の構成を圧着工程について示す側面図である。
【図５】この発明による実施の形態２における基板実装装置の構成を搭載工程について示す側面図である。
【図６】この発明による実施の形態２における基板実装装置の構成を圧着準備工程について示す側面図である。
【図７】この発明による実施の形態３における基板実装装置の構成を搭載準備工程について示す側面図である。
【図８】この発明による実施の形態４における基板の接合状態を示す側面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  リジッド基板、２  フレキシブル基板、３  異方性導電樹脂、４  フレキシブル基板、１１  位置合わせ搭載ヘッド、１２  圧着ヘッド、１３  ヒータ、２１  アクチュエータ、２２  アクチュエータ、２３  アクチュエータ、２４  アクチュエータ、２５  リニアガイド、２６  リニアガイド、２７，２８，２９  軸受け、３１  基板ステージ、３２  θテーブル、３３  ＸＹテーブル、３４  θテーブル、３５  ＸＹテーブル、４１  ヘッド部。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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