(57)【要約】【課題】フレキシブル基板の表面形状をより平坦にした状態でこの基板を確実に吸着保持する。【解決手段】本発明の配線基板ユニットの製造装置１が備えるフレキハンド９は、フレキシブル基板の一方の主面１２を当接させる基板当接面６４とこの基板当接面６４に開口する吸気穴３４とが形成された基板当接部材３３と、フレキシブル基板２７の一方の主面１２を吸着する基板吸着面６３を有し、吸気穴３４の開口端から基板吸着面６３を突出させた状態で吸気穴３４内に配置され、かつ吸気作用により収縮可能なスポンジゴム製の基板吸着部材３２と、基板吸着部材３２を吸引してフレキシブル基板２７を吸着させた基板吸着面６３が基板当接面６４に対して同一平面となるように吸気穴３４内の吸気を行う吸気機構７１とを備える。【選択図】図１１ｂ
2007276065.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線基板の表面を当接させる基板当接面とこの基板当接面に開口する吸気穴とが形成された基板当接部材と、
前記吸気穴につながる内部吸気路を開口させた基板吸着面を有し、前記吸気穴の開口端から前記基板吸着面を突出させた状態で前記吸気穴内に配置され、かつ吸気作用により収縮可能な部位を備える基板吸着部材と、
前記基板吸着部材を吸引して前記配線基板を吸着させた前記基板吸着面が前記基板当接面に対して同一平面となるように前記吸気穴内の吸気を行う吸気機構と、
を具備することを特徴とする基板吸着保持装置。
【請求項２】
前記吸気機構は、前記基板吸着面を通じて吸着させた側の前記配線基板の表面を前記基板当接面に吸着させることを特徴とする請求項１記載の基板吸着保持装置。
【請求項３】
前記基板吸着部材は、スポンジゴムで形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の基板吸着保持装置。
【請求項４】
前記スポンジゴムは、前記吸引機構による吸引により弾性変形して収縮が生じる際に、前記基板吸着面としての突出端が前記基板当接面に対してほぼ同一平面となる状態で、弾性限界になるように形成されていることを特徴とする請求項３記載の基板吸着保持装置。
【請求項５】
前記基板吸着部材は、前記吸気穴内に進退自在に配置された一方の端面に前記基板吸着面を有する筒状部材と、前記吸気穴の開口端から当該基板吸着面が突出するように前記筒状部材を付勢する弾性変形可能な付勢部材と、からなるユニット部品であることを特徴とする請求項１又は２記載の基板吸着保持装置。
【請求項６】
前記基板当接部材の前記基板当接面に対して前記基板吸着面が同一平面になる位置で前記筒状部材と接触し前記筒状部材が後退する方向の移動を阻止するストッパ部を備えることを特徴とする請求項５記載の基板吸着保持装置。
【請求項７】
前記配線基板は、フレキシブル基板であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の基板吸着保持装置。
【請求項８】
前記基板当接部材の前記吸気穴内に配置された前記基板吸着部材とともに前記基板当接部材を三次元方向に移動させる移動機構をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の基板吸着保持装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の基板吸着保持装置と、
前記基板吸着保持装置により吸着保持された第１の配線基板と、前記第１の配線基板と異なる第２の配線基板と、のそれぞれの端子部の位置を検出する端子位置検出手段と、
前記端子位置検出手段により位置検出された前記第１及び第２の配線基板の各端子部が互いに対向して接触する位置でこれらの配線基板どうしを互いに固着する固着手段と、
を具備することを特徴とする配線基板ユニットの製造装置。
【請求項１０】
前記第１及び第２の配線基板のうちの一方の端子部上には、端子間接続用の突起部が形成されていることを特徴とする請求項９記載の配線基板ユニットの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線基板を吸着しつつこれを保持する基板吸着保持装置、及びこの基板吸着保持装置を備え、複数の配線基板をユニット化して配線基板ユニットを製造するための配線基板ユニットの製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フィルム状のフレキシブル基板や比較的に薄いリジッド基板などを取り扱う電子部品の製造工程においては、このような基板に生じ得る反りの解消や基板の位置決め精度の向上を図るために基板保持装置が利用されている。
【０００３】
このような装置の一例として、コイルバネにより付勢される複数の吸盤に吸着した反りのある基板を、プランジャの駆動力によって、上記のコイルバネの付勢力に抗しつつ平坦なステージ上に押圧し反りを解消できるようにした基板保持装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また一方で、基板を載置するテーブル上に穿孔された複数の真空吸引孔内に、通気孔を有する先端が末拡がりの複数の吸着パッドをそれぞれ埋設し、さらに、真空吸引を行うことで、上記のテーブル上に吸着パッドを介して基板を吸着保持できるようにした基板保持装置なども提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００５−２５８１５２号公報
【特許文献２】特開平１０−５２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した文献１の装置は、各吸盤により吸着保持した基板を平坦なステージ上に押圧して初めて、基板の平面精度が得られる仕様となっているため、吸着保持された基板が空間上に持ち上げられた状態では、吸盤間の平面精度（個々の吸盤に吸着された基板の平面精度）を保障することが困難である。したがって、この文献１の装置は、前記のように持ち上げた状態の基板に対し一定以上の平面精度を確保したい場合などにおいて課題を抱えている。また、文献２の装置は、先端が末拡がりの吸着パッドの変形可能領域として、真空吸引孔の開口部に座ぐり部分が確保されているが、この座ぐり部分に基板が引き込まれて基板に反りが生じ得る要因となる。
【０００６】
そこで本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、配線基板の表面形状をより平坦にした状態でこの配線基板を確実に吸着保持できる基板吸着保持装置及びこれを備えた配線基板ユニットの製造装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る基板吸着保持装置は、配線基板の表面を当接させる基板当接面とこの基板当接面に開口する吸気穴とが形成された基板当接部材と、前記吸気穴につながる内部吸気路を開口させた基板吸着面を有し、前記吸気穴の開口端から前記基板吸着面を突出させた状態で前記吸気穴内に配置され、かつ吸気作用により収縮可能な部位を備える基板吸着部材と、前記基板吸着部材を吸引して前記配線基板を吸着させた前記基板吸着面が前記基板当接面に対して同一平面となるように前記吸気穴内の吸気を行う吸気機構と、を具備することを特徴とする。
【０００８】
すなわち、本発明は、吸気穴を通じての吸気により、基板吸着部材越しに基板吸着面に配線基板を吸着しつつ基板吸着面が基板当接面に対して同一平面となるように基板吸着部材を収縮させて、配線基板を全体的に基板当接面に当接及び吸着させることができる。これにより、本発明によれば、基板当接面に倣わせて配線基板の表面形状を平坦化した状態でこの配線基板を確実に吸着保持することができる。
【０００９】
上記の基板吸着部材は、例えば多孔質構造で、かつ弾性変形可能な部材が好適であり、その構成材料としては、内部吸気路として機能する複数の空孔を持つ例えばスポンジゴムなどが例示される。また、このスポンジゴム製の基板吸着部材は、吸気機構による吸気により収縮が生じる際に、基板吸着面としての突出端が基板当接面に対してほぼ同一平面となる状態で、弾性限界になるように形成されていることが好ましい。
【００１０】
さらに、前記基板吸着部材は、前記吸気穴内に進退自在に配置された一方の端面に前記基板吸着面を有し、かつ内部吸気路としての貫通穴を備える筒状部材と、前記吸気穴の開口端から当該基板吸着面が突出するように前記筒状部材を付勢する弾性変形可能な付勢部材と、からなるユニット部品で構成することもできる。この場合、前記基板当接部材の前記基板当接面に対して前記基板吸着面が同一平面になる位置で、前記筒状部材と接触して前記筒状部材が後退する方向の移動を阻止するストッパ部を設けることが望ましい。
【００１１】
また、本発明の基板吸着保持装置は、フレキシブル基板などを吸着保持する場合に好適である。さらに、本発明の基板吸着保持装置は、前記基板当接部材の前記吸引孔内に配置された前記基板吸着部材とともに前記基板当接部材を三次元方向に移動させる移動機構を備えるものであってもよい。
【００１２】
ここで、配線基板ユニットの製造装置に対し、このような基板吸着保持装置を搭載した場合には、配線基板の表面形状を極力フラットにし、かつ確実に配線基板を保持した状態で、配線基板上の例えば端子間接続用の突起部の位置検出などを適切に行えるので、ユニット化すべき配線基板どうしを高精度に位置決めすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
このように本発明によれば、配線基板の表面形状を極力平坦にした状態でこの配線基板を確実に吸着保持することが可能な基板吸着保持装置及びこれを備えた配線基板ユニットの製造装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づき説明する。
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る配線基板ユニット製造装置を概略的に示す図であり、図２は、この配線基板ユニット製造装置の構成を機能的に示すブロック図である。
図１に示すように、配線基板ユニット製造装置１は、リジッド基板２３（リジッド基板アッセンブリ２５）及びフレキシブル基板２７を互いに組み付ける基板組付ステーション３と、この基板組付ステーション３に供給されるフレキシブル基板２７が置かれるフレキ載置ステーション５と、基板組付ステーション３に供給されるリジッド基板２３が置かれるリジッド基板供給ステーション（図示せず）とを備える。
【００１５】
また、配線基板ユニット製造装置１には、図２に示すように、リジッド基板ハンドリング装置（以下「リジッドハンド」と記述）１１と、基板吸着保持装置として機能するフレキシブル基板ハンドリング装置（以下「フレキハンド」と記述）９と、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）などを備え、端子位置検出手段として機能するリジッド位置測定カメラ１０及びフレキ位置測定カメラ１７並びに画像処理装置２０と、固着手段としての機能を有する仮止め用加熱装置１９と、システムコントローラ１８とが設けられている。上記の画像処理装置２０は、リジッド位置測定カメラ１０及びフレキ位置測定カメラ１７により捕捉された映像を画像処理する。また、上記仮止め用加熱装置１９を用いて行われる仮止め（仮固着）工程の後段の処理工程（本固着工程）で用いられる機器として、仮止め用加熱装置１９とともに固着手段として機能する真空多段プレス機（図示せず）が設けられている。
【００１６】
フレキ載置ステーション５には、基板組付ステーション３側へ供給されるフレキシブル基板（フレキシブルプリント配線板）２７を載置しておくための領域である。フレキ載置ステーション５には、フレキ載置台１５が設置されており、さらに、そのフレキ載置台１５の上には、複数枚のフレキシブル基板（フレキシブルプリント配線板）２７を載置可能なフレキ載置用トレー７７が配置されている。基板供給ステーションは、単数枚又は複数枚のリジッド基板２３を基板支持枠（基板支持用のフレーム）２１に接合して構成されるリジッド基板アッセンブリ２５を基板組付ステーション３側へ供給するために設けられている。
【００１７】
システムコントローラ１８は、配線基板ユニット製造装置１の全体的な機器制御を統括して行う制御部であって、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを内蔵する。ＲＯＭには、ＣＰＵが行う各種制御や演算のためのパラメータや、リジッド基板アッセンブリ２５とフレキシブル基板２７とを組み付けるための基板組付プログラムなどが記憶されている。ＣＰＵは、ＲＯＭから例えば上記基板組付プログラムを読み込んで命令文を解釈し、ＲＡＭのメモリ空間を用いてこのプログラムを実行する。なお、このような基板組付プログラム（ソフトウェア）に代えて、配線基板ユニット製造装置全体の統括的な動作制御を各種電子部品で実現するハードウェアによって構成してもよい。
【００１８】
また、システムコントローラ１８は、上記リジッド位置測定カメラ１０及びフレキ位置測定カメラ１７によって捕捉されたリジッド基板アッセンブリ２５及びフレキシブル基板２７の映像を基に演算処理を行い、例えば二軸方向（Ｘ１−Ｘ２方向及びＹ１−Ｙ２方向）における仮想空間上のＸＹ座標位置を取得（認識）する。また、システムコントローラ１８は、リジッド基板アッセンブリ２５及びフレキシブル基板２７をそれぞれハンドリングするリジッドハンド１１及びフレキハンド９を、三軸方向（Ｘ１−Ｘ２方向、Ｙ１−Ｙ２方向、Ｚ１−Ｚ２方向）及びこれらの基板表面に沿った（水平面を基準面とした）回転方向（θ１−θ２方向）の移動制御（位置決め制御）を行う。さらに、システムコントローラ１８は、仮止め用加熱装置１９の三軸方向の移動制御及び加熱温度の制御を行う。また、本固着手段として機能する上記真空多段プレス機は、図示しない制御部によってそのプレス圧及び加熱温度が制御される。
【００１９】
基板組付ステーション３は、組付台１４を備えており、この組付台１４上でリジッド基板２３（リジッド基板アッセンブリ２５）とフレキシブル基板２７とを互いに固着し配線基板ユニットとしての配線基板ユニット（フレキシブル・リジッド配線板）３１を作製するための領域である。リジッド基板アッセンブリ２５は、基板供給ステーションから基板組付ステーション３側へリジッドハンド１１によって搬送されつつリジッド位置測定カメラ１０によって搬送位置を検出され組付台１４上の所定位置に載置（位置決め）される。
【００２０】
一方、フレキシブル基板２７は、フレキ載置ステーション５側から基板組付ステーション３側へフレキハンド９によって搬送されつつフレキ位置測定カメラ１７によって搬送位置を検出され、組付台１４上のリジッド基板アッセンブリ２５に対して位置決めされる。組付台１４上で互いに位置決めされたリジッド基板アッセンブリ２５とフレキシブル基板２７とは、仮止め用加熱装置１９によって、まず、仮止め（フレキシブル基板２７の端縁の主に樹脂部分がリジッド基板アッセンブリ２５にスポット溶着）され、さらに真空多段プレス機によって互いが強固に加熱溶着される。
【００２１】
ここで、本実施形態の配線基板ユニット製造装置１により製造される配線基板ユニットの構成を図３ａ〜図３ｃ及び図４に例示する。ここで、図３ａ〜図３ｃは、配線基板ユニットの製造工程の一例を示す断面図、図４は、配線基板ユニット製造装置１により製造可能な配線基板ユニットの一例を示す平面図である。
【００２２】
図３ａに示すように、リジッド基板２３は、例えば、ビー・スクエア・イット［B2it］（登録商標）などの層間接続法を用い、ガラス−エポキシ系プリプレグなどで構成された複数の絶縁層５７どうしの間を挟む位置にある導体パターン（ランド部５３、５６を含む）を垂直配線部５５で層間接続して構成された例えば８層のプリント配線板である。また、各リジッド基板２３は、フレキシブル基板２７（の導体バンプ５１）との接続部分である当該基板本体の辺部の端縁に座繰り加工を施し、接続すべきフレキシブル基板２７の厚さと同等もしくはそれよりも深く座繰って接続端子となる上記ランド部（接続パッド部）５３を形成した段差部４７を有する。
【００２３】
一方、フレキシブル基板２７は、図３ｂに示すように、例えばポリイミド製の基材フィルム５８の各面に各々形成された導体パターン（接続端子部２７ｂを含む）を垂直配線部で層間接続して構成された例えば２層のフレキシブルプリント配線板である。さらに、フレキシブル基板２７には、接続端子部２７ｂ上に例えば銀ペーストなどの導電性物質により端子間接続用の突起部としての導体バンプ５１が形成されている。フレキシブル基板２７では、この導体バンプ５１の形成面側（図３ｃ中の下側）に、当該導体バンプ５１の先端が外部に突き出す（露出する）ようにガラス−エポキシ系のプリプレグ５４が積層配置されている。
【００２４】
さらに、図３ｃに示すように、これら（二つの）リジッド基板２３とフレキシブル基板２７とは、仮止め用加熱装置１９による仮止め後、真空多段プレス機によって互いが固着される。ここで、フレキシブル基板２７の導体バンプ５１が塑性変形してリジッド基板２３側のランド部５３と電気的且つ機械的に接続されるとともに、フレキシブル基板２７側のプリプレグ５４がリジッド基板２３の絶縁層と加熱融着される。ここで、上記した段差部４７は、フレキシブル基板２７の主面（図３ｃ中の上面）とリジッド基板２３の主面とを実質的に等高若しくはこれよりも低位置に配置したかたちで、互いを接合することができ、これにより、部品実装の際や後工程で行われ得るスクリーン印刷の際などに、フレキシブル基板２７の主面が障害となることを阻止できる。
【００２５】
次に、図４に例示された配線基板ユニットについて説明する。図４に示す配線基板ユニット（フレキシブル・リジッド配線板）３１では、基板支持枠２１に、リジッド基板２３を、段差部４７が互いに対向するように配置し、各リジッド基板２３の対向する段差部４７に跨って、フレキシブル基板２７が取り付けられている。
【００２６】
また、図４に示すように、基板支持枠２１には、リジッド位置測定カメラ１０及びフレキ位置測定カメラ１７によるリジッド基板２３の位置測定に用いることの可能な基準マーク４１、４２、４３、４４、４５、４６が、パターン形成されている。基準マーク４１、４２は、基板支持枠２１本体（若しくはアッセンブリ品）の位置決め基準として用いられる。また、基準マーク４３、４４、４５、４６は、基板支持枠２１に対して取り付けられる個々のリジッド基板２３の取り付け位置の位置決め基準として適用可能である。
【００２７】
次に、上記したフレキシブル基板２７を好適に載置するためのフレキ載置用トレー７７の構造を図５に基づき説明する。ここで、図５は、フレキシブル基板２７が載置された状態のフレキ載置用トレー７７を示す断面図である。同図に示すように、フレキ載置用トレー７７には、フレキシブル基板２７の搭載部分に、導体バンプ５１の外形部分を避けるように凹まされた凹部７９を有するフレキ支持部材７８が設けられている。このフレキ載置用トレー７７では、この凹部７９により導体バンプ５１との物理的な干渉（接触）が回避されるため、導体バンプ５１が破損してしまうことが防止され、導体バンプ５１が接合される導通部分の接続信頼性を向上させることができる。
【００２８】
さらに、フレキハンド９及び仮止め加熱装置１９並びにリジッド位置測定カメラ１０及びフレキ位置測定カメラ１７の構成を図６ａ〜図６ｄ、図７、図８及び図９に基づいて簡易的に説明する。ここで、図６ａ〜図６ｄは、リジッド基板２３とフレキシブル基板２７との仮止め（仮固定）の工程を示す斜視図であり、図７は、フレキハンド９と仮止め用加熱装置１９との構成及び機能を簡易的に説明するための図である。また、図８は、配線基板ユニット製造装置１によるリジッド基板のランド部とフレキシブル基板の導体バンプとの位置検出について説明するための図であり、さらに、図９は、図８のリジッド基板とフレキシブル基板との位置決め及びこれらの基板どうしの仮止めについて説明するための図である。
【００２９】
図６ａ〜図６ｄに示すように、リジッド基板２３とフレキシブル基板２７との仮止めは、リジッド基板２３の段差部４７に設けられたランド部５３と、フレキシブル基板２７の導体バンプ５１とを位置合わせした後、仮固着手段として機能する仮止め用加熱装置１９の先端部１９ａでフレキシブル基板２７のコーナ部分の端縁２７ａをリジッド基板２３側の段差部４７にスポット熱融着することで行われる。詳細には、図６ｄに示す熱融着部分２７ｃとは、フレキシブル基板２７の導体バンプ５１を貫通させたプリプレグ５４がリジッド基板２３側の段差部４７と熱融着される部位である（図３ｃ、図９参照）。
【００３０】
なお、図７において、ハンドリングしたフレキシブル基板２７のコーナ部分の端縁２７ａをスポット熱融着するために、仮止め用加熱装置１９を矩形状に形成されたフレキハンド９の四隅に各々配置してもよいし、１台の仮止め用加熱装置１９を四隅に順次移動させてもよいし、例えばフレキハンド９の内部に加熱装置を設けるようにしてもよい。この加熱装置としては、電熱線によるコンスタントヒート、セラミックヒータ、及びパルスヒータなどが挙げられ、例えばスプリングなどを介して組み込む構造が例示される。また、図７において、フレキハンド９の四隅に上記パルスヒータを適用する場合には、個々のヒータどうしの配線を直列に接続することが望ましい。これにより、上記加熱装置にタングステン、チタン等の金属材料を用いた場合、比較的太い導通線が必要となる当該パルスヒータの配線の簡略化を図ることができる。
【００３１】
さらに、ここで、これらリジッド基板２３とフレキシブル基板２７とを固着する場合には、互いに固着されるべき配線基板どうしの端子部間（つまりリジッド基板２３のランド部５３と、フレキシブル基板２７の導体バンプ５１との端子部間）若しくはその周辺部（コーナ部分の端縁２７ａ）の少なくとも一方に、超音波ウェルダなどによる超音波振動、又はこの超音波振動よりも高い周波数の高周波の振動を付与することにより、これら配線基板どうしを互いに固着してもよい。また、これに代えて、互いに固着されるべき配線基板どうしの端子部間に位置する導体バンプ５１若しくはその周辺部（コーナ部分の端縁２７ａ）の少なくとも一方に、電磁誘導加熱を施すか、又はマイクロ波或いはレーザーを含む電磁波、若しくは電波、赤外線、可視光線、紫外線、Ｘ線、若しくはγ線を含む電磁波を供給することにより、これらの配線基板どうしを互いに固着するようにしてもよい。
【００３２】
また、フレキハンド９は、図７〜図９に示すように、フレキシブル基板２７の第１及び第２の主面のうち、いずれか一方の主面（本実施形態では図８中の上側の面）１２のその中央部分を少なくとも吸着（本実施形態では図７に示すようにフレキシブル基板２７の四隅を除くほぼ全面を吸着）しつつ該配線基板を三次元方向に搬送する、例えば縦横に配置された複数のリニアガイドやリニアモータなどの移動（搬送）機構を備える面吸着型のハンドリング装置である。フレキハンド９は、後に詳述する基板当接部材３３と、この基板当接部材３３を上方から吊持する吊持部３６とを備える。
【００３３】
また、基板当接部材３３は、ほぼ矩形状に形成されており、ハンドリングしたフレキシブル基板２７のコーナ部分の端縁２７ａをスポット熱融着し易いように、それぞれの四隅を面取り加工した面取り部９ｄが設けられている。このフレキハンド９は、面吸着型の装置であるため、剛性の低いフレキシブル基板であっても、３軸方向及びθ１−θ２方向への搬送時に、その搬送姿勢に傾きが生じてしまうことなどを極力抑えることができ、これにより、フレキシブル基板の導体バンプ部分の位置決め精度を向上させることができる。ここで、図７に示す上記フレキハンド９と仮止め用加熱装置１９とは、単一のユニット装置として構成されており、一方で、これらフレキハンド９及び仮止め用加熱装置１９は、各々が独立して動作することが可能となっている。
【００３４】
さらに、ここでリジッドハンド１１についての説明を図１に基づき説明する。
同図１に示すように、リジッドハンド１１は、上述したように、リジッド基板アッセンブリ２５や配線基板ユニット３１を例えば保持しつつ、リジッド基板供給ステーションと基板組付ステーション３との間を往復移動する動作を主に行う。リジッド基板アッセンブリ２５及び配線基板ユニット３１の保持機構は、例えばフレキハンドなどと同様に吸着機構やクランプ機構などが例示される。また、リジッドハンド１１においても、基板組付ステーション３の組付台１４上の所定位置にリジッド基板アッセンブリ２５を高精度に位置決めして載置する必要があるため、三軸方向（Ｘ１−Ｘ２方向、Ｙ１−Ｙ２方向、Ｚ１−Ｚ２方向）及び基板表面に沿って（水平面を基準面として）θ１−θ２方向に回転可能に構成されている。また、リジッドハンド１１で保持している配線基板のチルト方向の傾きを修正できるように、このリジッドハンド１１にチルト方向への回動を可能とする機構を設けてもよい。
【００３５】
次に、リジッド位置測定カメラ１０及びフレキ位置測定カメラ１７の詳細な構成、並びにこれらの測定カメラによるフレキハンド９及びリジッドハンド１１の移動制御について説明する。
すなわち、図１及び図８に示すように、フレキ位置測定カメラ１７は、フレキ載置ステーション５と、基板組付ステーション３との間若しくは各々の内部に設けられており、突起部である導体バンプ５１を下向きにした状態でフレキハンド９によって、フレキ載置ステーション５側から基板組付ステーション３側へ搬送されるフレキシブル基板２７の導体バンプの先端部の位置を直接検出することが可能となっている。
【００３６】
つまり、フレキ位置測定カメラ１７は、フレキ載置ステーション５と基板組付ステーション３との間から、配線基板ユニット製造装置本体の下方側から上方向（Ｚ１方向）のエリアの映像を捕捉することが可能となっている。また、フレキ位置測定カメラ１７を、配線基板ユニット製造装置本体の上方側に設置し、フレキシブル基板２７の導体バンプ５１を上方側にした状態で移動させ、導体バンプ５１の位置測定後に、フレキシブル基板２７の表裏を反転して基板組付ステーション３で組み付けを行うようにしてもよい。
【００３７】
一方、リジッド位置測定カメラ１０は、図１及び図８に示すように、基板組付ステーション３の組付台１４の上面と対向する位置、つまり組付台１４の上方に配置されている。したがって、リジッド位置測定カメラ１０は、組付台１４の上方から下方側のエリアの映像を捕捉することが可能となっている。これにより、リジッドハンド１１を通じて、リジッド基板供給ステーション側から基板組付ステーション３へと載置されるリジッド基板２３の段差部４７に形成されたランド部５３の位置を直接検出することが可能となっている。
【００３８】
詳細には、上記リジッド位置測定カメラ１０及びフレキ位置測定カメラ１７によって各々検出されたフレキシブル基板２７上の導体バンプ５１の先端部の位置情報、及びリジッド基板２３（リジッド基板アッセンブリ２５）上のランド部５３の位置情報は、システムコントローラ１８に入力される。システムコントローラ１８は、これらの位置情報に基づいて、コントローラ自身が把握可能な例えば２軸方向（Ｘ１−Ｘ２方向及びＹ１−Ｙ２方向）におけるＸＹ座標位置を演算により求めこの位置を認識する。ここで、上述したフレキハンド９及びリジッドハンド１１及びカメラの移動機構は、１軸の光学式若しくは磁気式のリニアスケールを多数組み合わせて構成した位置検知用のスケールや、また干渉縞などを検出するためのピックアップを備えており、システムコントローラ１８の制御下で、ハンドリングしているリジッド基板２３（リジッド基板アッセンブリ２５）及びフレキシブル基板２７に対して例えばμｍオーダ以下の高精度な位置決めを実現する。
【００３９】
また、上記構成に代えてボールねじに光学式若しくは磁気式のロータリーエンコーダを取り付けた位置検出手段やレーザー干渉計などを用いてもよい。また、基板どうしの位置決めの際には、リジッド基板２３（リジッド基板アッセンブリ２５）側を移動させてもよいし、また、これに代えて、フレキシブル基板２７側を移動させるようにしてもよいし、さらにまたリジッド基板２３とフレキシブル基板２７との双方を移動させて互いの位置決めを行うようにしてもよい。
【００４０】
さらに、リジッド位置測定カメラ１０及びフレキ位置測定カメラ１７を適用した図８に示すレイアウトは、実際に接続すべき、フレキシブル基板２７に設けられた接続端子部２７ｂ上の導体バンプ５１の位置（図３ｂ参照）と、リジッド基板２３（リジッド基板アッセンブリ２５）上のランド部５３の位置とを直接的に検出しているので、フレキシブル基板２７とリジッド基板２３との位置合せを高精度に行うことができる。
【００４１】
すなわち、このように構成されたフレキハンド９及びリジッドハンド１１は、上記の基板組付プログラムが実行されるシステムコントローラ１８の制御下で、図９に示すように、組付台１４上において、リジッド位置測定カメラ１０及びフレキ位置測定カメラ１７により位置検出された導体バンプ５１及びランド部５３どうしが互いに対向して接触する位置で、一対のリジッド基板２３とフレキシブル基板２７との位置決めを行う。また、仮止め用加熱装置１９は、図６ｃ、図６ｄ及び図９に示すように、上記のように位置決めされたフレキシブル基板２７及びリジッド基板２３（リジッド基板アッセンブリ２５）どうしを仮止め用加熱装置１９を介して仮固定する。
【００４２】
次に、本実施形態の配線基板ユニット製造装置１が備えるフレキハンド９の特徴的構成について図１０及び図１１ａ〜図１１ｃに基づき説明を行う。ここで、図１０は、このフレキハンド９の内部構造を示す断面図である。また、図１１ａは、フレキ載置用トレー７７に載置されたフレキシブル基板２７をフレキハンド９が吸着する直前の作用を説明するための断面図であり、図１１ｂは、フレキ載置用トレー７７に載置されたフレキシブル基板２７をフレキハンド９の基板吸着部材３２が吸着した瞬間の状態を示す断面図である。さらに、図１１ｃは、フレキハンド９の基板吸着部材３２に吸着させたフレキシブル基板２７の一方の主面１２を全体的に基板当接部材３３に吸着させている状態を示す断面図である。
【００４３】
すなわち、フレキハンド９は、図１０及び図１１ａ〜図１１ｃに示すように、上述した基板当接部材３３と、基板吸着部材３２と、吸気機構７１とから主に構成される。基板当接部材３３には、フレキシブル基板２７の一方の主面１２（導体バンプ５１が形成されていない側の主面）を当接させる基板当接面６４と、この基板当接面６４に開口する段付きの吸気穴３４とが形成されている。この段付きの吸気穴３４は、例えば大小の各径の穴部がそれぞれ円筒状に形成されており、大径の穴部３５は、一端部が基板当接面６４側に開口し、他端部が小径の穴部７２の一端部につなげられている。
【００４４】
小径の穴部７２は、その他端部が、吊持部３６内に穿孔された穴部を介して上記吸気機構７１に接続されている。また、基板当接面６４は、フレキハンド９全体の底面側に設けられており、その面全体が平坦に形成されている。これにより、一方の主面１２側を当接させるフレキシブル基板２７は、平坦な基板当接面６４に倣ってその表面形状が平坦化される。
【００４５】
一方、基板吸着部材３２は、天然ゴム、クロロプレンゴム、エチレンプロピレンゴム、ニトリルゴム、シリコンゴムなどを原料とするスポンジゴムで形成されている。また、基板吸着部材３２は、例えば円筒状に形成されており、吸気穴３４の大径の穴部３５の開口端から、（自身に負荷の加わっていない場合）基板吸着面６３を突出させた状態で吸気穴３４の穴部３５内に配置されている。スポンジゴム製の基板吸着部材３２は、内部の複数の空孔が、吸気穴３４内につながるとともに基板吸着面６３に開口する内部吸気路として実質的に機能し、上記の基板吸着面６３には、フレキシブル基板２７の一方の主面１２側が吸着される。さらに、基板吸着部材３２は、基板吸着面６３と相異なる端面が、吸気穴３４の段差面（座面）９５に接着剤などを介して接合されている。
【００４６】
また、吸気機構７１による吸気作用により基板吸着部材３２が矢印Ｚ１方向に容易に弾性変形して収縮できるように、基板吸着部材３２の周面（側面）と吸気穴３４の穴部３５の内壁面との間には所定のクリアランス３８が形成されている。さらに、吸気機構７１は、基板吸着部材３２を吸引してフレキシブル基板２７の一方の主面１２の一部を吸着させた基板吸着面６３が基板当接面６４に対して同一平面となるように、吸気穴３４内を矢印Ｚ１方向に吸気するコンプレッサなどである。ここで、上記したスポンジゴム製の基板吸着部材３２は、この吸気機構７１による吸気により収縮が生じる際に、基板吸着面６３が基板当接面６４に対してほぼ同一平面となる状態で、弾性限界になるように形成されている。これにより、フレキシブル基板２７を、より平坦にした状態で吸着保持することができる。
【００４７】
すなわち、このように構成されたフレキハンド９において、吸気機構７１による吸気状態で基板吸着部材３２の基板吸着面６３を、まず、図１１ａに示すように、フレキ載置用トレー７７に載置されたフレキシブル基板２７の一方の主面１２に近接させると、基板吸着面６３とフレキシブル基板２７との間の領域３９に負圧が生じ、図１１ｂに示すように、基板吸着面６３にフレキシブル基板２７が吸着される。この図１１ｂに示す状態においては、基板吸着部材３２の周面（側面）からの吸気作用により基板当接部材３３の基板当接面６４とフレキシブル基板２７との間の領域６１、６２に負圧が生じるとともに、基板吸着部材３２自身が吸引されて弾性変形して収縮することから、図１１ｃに示すように、フレキシブル基板２７の一方の主面１２が基板当接部材３３の基板当接面６４上に吸着保持されることになる。
【００４８】
既述したように、本実施形態のフレキハンド９では、吸気穴３４を通じての吸気により、基板吸着部材３２越しに基板吸着面６３にフレキシブル基板２７を吸着しつつ基板吸着面６３が基板当接面６４に対して同一平面となるように基板吸着部材３２を収縮させて、フレキシブル基板２７の一方の主面１２を全体的に基板当接面６４に当接及び吸着させることができる。これにより、フレキハンド９によれば、基板当接面６４に倣わせてフレキシブル基板２７の表面形状を平坦化した状態でこのフレキシブル基板２７を確実に吸着保持することができる。
【００４９】
したがって、このようなフレキハンド９を備える配線基板ユニット製造装置１によれば、フレキシブル基板２７を極力平坦にし、かつ確実にフレキシブル基板２７を保持した状態にて、フレキ位置測定カメラ１７により導体バンプ５１の位置を正確に検出できるので、リジッド基板２３との間での位置決めを精度良く行うことができる。
【００５０】
また、このようなフレキハンド９に代えて、図１２に示すフレキハンド６５を構成することもできる。このフレキハンド６５は、フレキハンド９の基板吸着部材３２に代えて、この基板吸着部材３２の中央部分に貫通穴６７を形成した筒状の基板吸着部材７３を備える。このようなフレキハンド６５によれば、貫通穴６７の開口端６８を通じて基板吸着面６３への吸着力を向上させることができ、これにより、フレキシブル基板２７を、より確実に吸着保持することが可能となる。
【００５１】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施形態を図１３及び図１４ａ〜図１４ｃに基づき説明する。
ここで、図１３は、このフレキハンド８１の内部構造を示す断面図である。また、図１４ａは、フレキ載置用トレー７７に載置されたフレキシブル基板２７をフレキハンド８１が吸着する直前の作用を説明するための断面図であり、図１４ｂは、フレキ載置用トレー７７に載置されたフレキシブル基板２７をフレキハンド８１の基板吸着部材９０が吸着した瞬間の状態を示す断面図である。さらに、図１４ｃは、フレキハンド８１の基板吸着部材９０に吸着させたフレキシブル基板２７の一方の主面１２を全体的に基板当接部材３３に吸着させている状態を示す断面図である。なお、図１３及び図１４ａ〜図１４ｃにおいて、第１の実施形態のフレキハンド９に設けられていた構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付与しその説明を省略する。
【００５２】
すなわち、この実施形態に係るフレキハンド８１は、図１３及び図１４ａ〜図１４ｃに示すように、第１の実施形態のフレキハンド９の基板吸着部材３２に代えて、筒状部材８２と付勢部材であるコイルスプリング８５とのユニット部品からなる基板吸着部材９０を備えて構成される。コイルスプリング８５の基端部は、吊持部３６の穴部内壁に設けられたスプリング係止部３６ａに固定されている。また、コイルスプリング８５の先端部は、筒状部材８２の基部に設けられたスプリング係止部８２ａに固定されている。
【００５３】
一方、筒状部材８２は、吸気穴３４内に進退自在に配置されており、スプリング係止部８２ａと相異なる一方の端面（先端面）に基板吸着面８６を有する。また、筒状部材８２は、吸気穴３４内につながるとともに基板吸着面８６上の開口端８４を通じて開口する内部吸気路８３を備える。さらに、吸気機構７１による吸気によりコイルスプリング８５を収縮させつつ筒状部材８２が矢印Ｚ１方向に容易に後退できるようにするために、筒状部材８２の周面（側面）と吸気穴３４の穴部３５の内壁面との間には所定のクリアランス３８が形成されている。ここで、このクリアランス３８は、基板吸着面８６にフレキシブル基板２７が吸着されて吸気穴３４の開口端８４が閉塞した場合において、基板当接部材３３の基板当接面６４の周辺に負圧を発生させるための吸気路として機能する。
【００５４】
上述したコイルスプリング８５は、吸気穴３４の開口端から基板吸着面８６が突出するように筒状部材８２を矢印Ｚ２方向に付勢する。ここで、基板当接部材３３内部の段差面（座面）９５は、基板当接部材３３の基板当接面６４に対して基板吸着面８６が同一平面になる位置で、筒状部材８２の基部と接触して筒状部材８２が後退する方向の移動を阻止するストッパ部として機能する。
【００５５】
すなわち、このように構成されたフレキハンド８１において、吸気機構７１により吸気が行われた状態で基板吸着部材９０の基板吸着面８６を、図１４ａに示すように、フレキ載置用トレー７７に載置されたフレキシブル基板２７の一方の主面１２に近接させると、開口端８４から内部吸気路８３側への吸気作用により、基板吸着面８６とフレキシブル基板２７との間の領域３９に負圧が生じ、図１４ｂに示すように、基板吸着面８６にフレキシブル基板２７が吸着される。この図１４ｂに示す状態においては、コイルスプリング８５の付勢力に抗しつつ筒状部材８２自身が吸引されて後退すること、及び筒状部材８２の周面と吸気穴３４の穴部３５との間のクリアランスを通じての吸気作用により、基板当接部材３３の基板当接面６４とフレキシブル基板２７との間の領域６１、６２に負圧が生じることから、図１４ｃに示すように、フレキシブル基板２７の一方の主面１２が基板当接部材３３の基板当接面６４上に吸着保持されることになる。
【００５６】
したがって、本実施形態のフレキハンド８１では、吸気穴３４を通じての吸気により、筒状部材８２の基板吸着面８６にフレキシブル基板２７を吸着しつつ基板吸着面８６が基板当接面６４に対して同一平面（面一）となるように基板吸着部材９０のコイルスプリング８５を収縮させて、フレキシブル基板２７の一方の主面１２を全体的に基板当接面６４に当接及び吸着させることができる。ここで、フレキハンド８１では、筒状部材８２が後退する方向のストッパ（段差面９５）が設けられていることで、保持対象のフレキシブル基板２７をより平坦な状態で吸着保持することができる。これにより、本実施形態のフレキハンド８１においても、基板当接面６４に倣わせてフレキシブル基板２７の表面形状を平坦にした状態でこれを確実に吸着保持することができる。
【００５７】
以上、本発明を第１、第２の各実施の形態により具体的に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。すなわち、上記実施形態では、本発明の基板吸着保持装置をフレキハンドに適用した例について説明したがこれに代えて、リジッド基板を吸着保持するリジッドハンドとして適用してもよい。また、上述した実施形態では、フレキシブル基板側に導体バンプが形成されていたが、これに代えて、リジッド基板側に導体バンプを形成するとともに、フレキシブル基板側の端子部を平坦なランド部で構成し互いを接合するようにしてもよい。
【００５８】
さらに、上記実施形態では、真空多段プレス機の構成については、特に説明しなかったが、真空多段プレス機を、例えば上記システムコントローラ１８などの制御下で動作させるようにすることで、この真空多段プレス機を一構成機器として含むかたちで上記した配線基板ユニット製造装置１（配線基板ユニット製造システム）を構成してもよいし、また、真空多段プレス機が、配線基板ユニット製造装置１とは独立して動作する個別の装置であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る配線基板ユニット製造装置を概略的に示す図。
【図２】図１の配線基板ユニット製造装置の構成を機能的に示すブロック図。
【図３ａ】図１の配線基板ユニット製造装置により、フレキシブル基板に後に組み付けられるリジッド基板の構造を示す断面図。
【図３ｂ】図３ａのリジッド基板がフレキシブル基板に組み付けられる直前の状態を示す断面図。
【図３ｃ】図３ｂのフレキシブル基板とリジッド基板とが組み付けられた状態を示す断面図。
【図４】図１の配線基板ユニット製造装置により製造される配線基板ユニットを示す平面図。
【図５】図１の配線基板ユニット製造装置が備えるフレキ載置用トレーの構造を示す断面図。
【図６ａ】図４に示す配線基板ユニットの構成部品であるリジッド基板とフレキシブル基板とを位置決めしている状態を示す斜視図。
【図６ｂ】図６ａのリジッド基板にフレキシブル基板が仮止めされる直前の状態を示す斜視図。
【図６ｃ】図６ｂのリジッド基板に対するフレキシブル基板の仮止め中の状態を示す斜視図。
【図６ｄ】図６ｃのリジッド基板にフレキシブル基板が仮止めされた状態を示す斜視図。
【図７】図１の配線基板ユニット製造装置が備えるフレキハンドと仮止め用加熱装置との構成を簡易的に説明するための図。
【図８】図１の配線基板ユニット製造装置によるリジッド基板のランド部とフレキシブル基板の導体バンプとの位置検出について説明するための図。
【図９】（図１の配線基板ユニット製造装置による）図８のリジッド基板とフレキシブル基板との位置決め及び仮止めについて説明するための図。
【図１０】図１の配線基板ユニットの製造装置が備える第１の実施形態のフレキハンドの構成を詳細に示す断面図。
【図１１ａ】図１０のフレキハンドがフレキシブル基板を吸着する直前の作用を説明するための断面図。
【図１１ｂ】図１０のフレキハンドの基板吸着部材がフレキシブル基板を吸着した瞬間の状態を示す断面図。
【図１１ｃ】図１０のフレキハンドの基板吸着部材に吸着させたフレキシブル基板の一方の主面を全体的に基板当接部材に吸着させている状態を示す断面図。
【図１２】図１０のフレキハンドと構造の異なる第１の実施形態の他のフレキハンドの構成を示す断面図。
【図１３】本発明の第２の実施形態に係るフレキハンドの構成を示す断面図。
【図１４ａ】図１３のフレキハンドがフレキシブル基板を吸着する直前の作用を説明するための断面図。
【図１４ｂ】図１３のフレキハンドの基板吸着部材がフレキシブル基板を吸着した瞬間の状態を示す断面図。
【図１４ｃ】図１３のフレキハンドの基板吸着部材に吸着させたフレキシブル基板の一方の主面を全体的に基板当接部材に吸着させている状態を示す断面図。
【符号の説明】
【００６０】
１…配線基板ユニット製造装置、９，６５，８１…フレキシブル基板ハンドリング装置（フレキハンド）、１０…リジッド位置測定カメラ、１１…リジッド基板ハンドリング装置（リジッドハンド）、１４…組付台、１７…フレキ位置測定カメラ、１８…システムコントローラ、１９…仮止め用加熱装置、２３…リジッド基板、２５…リジッド基板アッセンブリ、２７…フレキシブルプリント配線板（フレキシブル基板）、３１…配線基板ユニット、３２，７３，９０…基板吸着部材、３３…基板当接部材、３４…吸気穴、３８…クリアランス、５１…導体バンプ、５３…ランド部、６３，８６…基板吸着面、６４…基板当接面、７１…吸気機構、８２…筒状部材、８３…内部吸気路、８５…コイルスプリング、９５…段差面。
【図１】
2007276065.tif 000003
【図２】
2007276065.tif 000004
【図３ａ】
2007276065.tif 000005
【図３ｂ】
2007276065.tif 000006
【図３ｃ】
2007276065.tif 000007
【図４】
2007276065.tif 000008
【図５】
2007276065.tif 000009
【図６ａ】
2007276065.tif 000010
【図６ｂ】
2007276065.tif 000011
【図６ｃ】
2007276065.tif 000012
【図６ｄ】
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【図７】
2007276065.tif 000014
【図８】
2007276065.tif 000015
【図９】
2007276065.tif 000016
【図１０】
2007276065.tif 000017
【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
2007276065.tif 000019
【図１１ｃ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４ａ】
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【図１４ｂ】
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【図１４ｃ】
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