(57)【要約】【課題】小型化を図ることが可能な回路基板の接続装置を提供する。【解決手段】回路基板の接続装置１０は、接着剤３が間に介在している一対の回路基板１，２を加圧することで、一対の回路基板１，２を接着剤３によって接続する装置である。回路基板の接続装置１０は、一端側に加圧ツール１４が取り付けられた加圧アーム１２と、一端側に受け側ツール１８が取り付けられた受け側アーム１６と、加圧アーム１２の他端側と受け側アーム１６の他端側とを連結する連結部材２０とを備える。加圧アーム１２及び受け側アーム１６は、連結部材２０との接続点を中心として回動可能である。加圧ツール１４及び受け側ツール１８は、加圧アーム１２の一端側と受け側アーム１６の一端側とが近接した状態で対向するように、加圧アーム１２及び受け側アーム１６にそれぞれ取り付けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
接着剤が間に介在している一対の回路基板を加圧することで、前記一対の回路基板を前記接着剤によって接続する回路基板の接続装置であって、
一端側に加圧ツールが取り付けられた加圧アームと、
一端側に受け側ツールが取り付けられた受け側アームと、
前記加圧アームの他端側と前記受け側アームの他端側とを連結する連結部材とを備え、
前記加圧アーム及び前記受け側アームの少なくとも一方は、前記連結部材との接続点を中心として回動可能であり、
前記加圧ツール及び前記受け側ツールは、前記加圧アームの一端側と前記受け側アームの一端側とが近接した状態で対向するように、前記加圧アーム及び前記受け側アームにそれぞれ取り付けられていることを特徴とする回路基板の接続装置。
【請求項２】
前記加圧アーム又は前記受け側アームには、前記加圧ツール及び前記受け側ツールによって前記一対の回路基板及び前記接着剤を加圧する際の荷重を制御可能な加圧手段が設けられており、
前記連結部材がジャッキ構造とされていることを特徴とする、請求項１に記載された回路基板の接続装置。
【請求項３】
前記加圧アームと前記受け側アームとを、前記連結部材よりも前記加圧アームの一端側及び前記受け側アームの一端側において連結するアームガイドを備え、
前記アームガイドには、前記加圧ツール及び前記受け側ツールによって前記一対の回路基板及び前記接着剤を加圧する際の荷重を制御可能な加圧手段、又は、前記加圧アーム及び前記受け側アームの少なくとも一方を回動させる駆動手段が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載された回路基板の接続装置。
【請求項４】
前記加圧ツール及び前記受け側ツールの少なくとも一方には、前記加圧アームの一端側と前記受け側アームの一端側とが近接した状態で他方と対向する表面の傾きを調整するための調整手段が設けられていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載された回路基板の接続装置。
【請求項５】
前記加圧ツール及び前記受け側ツールの少なくとも一方が、金属、合金及びセラミックスのいずれかによって構成されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載された回路基板の接続装置。
【請求項６】
前記加圧ツール及び前記受け側ツールの少なくとも一方が、ゴム状シート、又は、内部に液体若しくは気体が充填されたゴム状袋体によって構成されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載された回路基板の接続装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接着剤を介して配置された一対の回路基板を加熱及び加圧して、回路基板を物理的に接続すると共に回路基板の回路電極同士を電気的に接続するための回路基板の接続装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一対の回路基板を接続する方法として、導電粒子を接着樹脂中に含有する異方導電フィルム（ＡＣＦ：Anisotropic Conductive Film）や異方導電ペースト（ＡＣＰ：Anisotropic Conductive Paste）といった接着剤を一対の回路基板間に介在させ、一対の回路基板を加圧及び加熱することで、回路基板を接着樹脂により物理的に接続すると共に回路基板の回路電極同士を導電粒子により電気的に接続する方法が知られている。また、一対の回路基板を接続する方法として、導電粒子を含有しない非導電フィルム（ＮＣＦ：Non Conductive Film）や非導電ペースト（ＮＣＰ：Non Conductive Paste）を接着剤として利用し、回路電極同士を直接接触させることで回路電極同士を物理的且つ電気的に接続する方法も知られている。
【０００３】
これらの接続方法は、はんだ付けによる接続では実現できない高精細回路や、はんだ濡れ性の低いガラス基板に対して有効である。そのため、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイなどの薄型ディスプレイ業界において、これらの接続方法が広く用いられている。
【０００４】
ところで、これらの接続方法を実現するために用いられる接続装置として、従来、図６に示されるように、筐体１０２と、加圧アーム１０４と、加圧ツール１０６、基台１０８と、受け側ツール１１０とを備える回路基板の接続装置１００が知られている（例えば、下記特許文献１及び２参照）。筐体１０２は、略鉛直方向に延びる第１部分１０２ａと、第１部分１０２ａの上端から略水平方向に延びる第２部分１０２ｂとを有している。加圧アーム１０４は、第２部分１０２ｂの下面側に取り付けられており、図示しない駆動機構によって鉛直方向に昇降可能となっている。加圧ツール１０６は、加圧アーム１０４の下面側に取り付けられている。基台１０８は、筐体１０２の第１部分１０２ａの下端から略水平方向に延びており、その上面が筐体１０２の第２部分１０２ｂの下面と対向している。受け側ツール１１０は、基台１０８の上面側に取り付けられており、加圧ツール１０６と対向している。
【０００５】
この回路基板の接続装置１００では、図示しない駆動機構により加圧アーム１０４を基台１０８に向けて鉛直下方に下降させることで、接着剤３が介在された状態でステージに載置されている一対の回路基板１，２を加圧及び加熱し、回路基板１，２の接続を行っている。つまり、回路基板の接続装置１００では、加圧アーム１０４は、一対の回路基板１，２の加圧方向に対して平行に動作する。なお、図６において破線で示される加圧アーム１０４’及び加圧ツール１０６’は、加圧アーム１０４が基台１０８に向けて下降した状態を示している。
【特許文献１】特開平０７−１４７３０１号公報
【特許文献２】特開平１１−１０３１５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、近年、回路基板類が小型化・高密度化・低コストしていることから、これに併せて、回路基板の接続装置についても小型化（コンパクト化）が望まれている。
【０００７】
しかしながら、従来の回路基板の接続装置１００では、一対の回路基板１、２の加圧方向と加圧アーム１０４の昇降方向が略同一であることから、加圧アーム１０４の昇降動作のために筐体１０２が高さ方向に嵩張ってしまい、全体として長細い形状とならざるを得なかった。そのため、従来の回路基板の接続装置１００では、特に高さ方向における小型化に限界があった。
【０００８】
さらに近年、回路基板の電極が高精細・高密度化されていることから、加圧時の加圧ツール及び加圧アームの位置精度が重要視されている。ところが、図６に示されるような従来の接続装置では、図示しない駆動機構やヒータが加圧アーム１０４に取り付けられていることから、加圧アーム１０４にかかる重量が大きくなってしまっていた。そのため、位置精度を高めるために筐体１０２に高い剛性が必要であり、材質を選択するにあたり制限を受けていた。また、装置が大きくなり、設置場所に制限があり、さらにコストアップにも繋がっていた。
【０００９】
そこで、本発明は、小型化を図ることが可能な回路基板の接続装置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】
本発明に係る回路基板の接続装置は、接着剤が間に介在している一対の回路基板を加圧することで、一対の回路基板を接着剤によって接続する回路基板の接続装置であって、一端側に加圧ツールが取り付けられた加圧アームと、一端側に受け側ツールが取り付けられた受け側アームと、加圧アームの他端側と受け側アームの他端側とを連結する連結部材とを備え、加圧アーム及び受け側アームの少なくとも一方は、連結部材との接続点を中心として回動可能であり、加圧ツール及び受け側ツールは、加圧アームの一端側と受け側アームの一端側とが近接した状態で対向するように、加圧アーム及び受け側アームにそれぞれ取り付けられていることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る回路基板の接続装置では、加圧アーム及び受け側アームの少なくとも一方が、連結部材との接続点を中心として回動可能となっている。つまり、回路基板の接続装置が、いわゆるホッチキス（ステープラ）型の装置となる。そのため、アームの可動範囲は、連結部材との接続点を中心とし、アームの長さを半径とする円の大きさとなるので、各アームの長さを短くすればするほど、アームの可動範囲が小さくなり、例えば手動による加圧が可能になる。その結果、従来の接続装置のようにアームの移動方向に嵩張ってしまうことがなくなるので、装置の小型化を図ることが可能となる。また、このように小型化されることで、携帯性にも優れた装置とすることができる。すなわち、従来装置のようにアームを保持する骨組み構造が不要になること、アームの形状や付帯設備の設置位置の自由度が増すことから装置設計の自由度を向上することができる。
【００１２】
好ましくは、加圧アーム又は受け側アームには、加圧ツール及び受け側ツールによって一対の回路基板及び接着剤を加圧する際の荷重を制御可能な加圧手段が設けられており、連結部材がジャッキ構造とされている。このように、連結部材をジャッキ構造とすることで、アームに加圧手段やヒータ等の重量物が取り付けられていても、その荷重に十分耐えることができ、さらに、各アームの動きを制御することができる。
【００１３】
好ましくは、加圧アームと受け側アームとを、連結部材よりも加圧アームの一端側及び受け側アームの一端側において連結するアームガイドを備え、アームガイドには、加圧ツール及び受け側ツールによって一対の回路基板及び接着剤を加圧する際の荷重を制御可能な加圧手段、又は、加圧アーム及び受け側アームの少なくとも一方を回動させる駆動手段が設けられている。このように、各アームがアームガイドに沿って回動することとなるため、各アームの回動の安定性を高めることが可能となる。
【００１４】
好ましくは、加圧ツール及び受け側ツールの少なくとも一方には、加圧アームの一端側と受け側アームの一端側とが近接した状態で他方と対向する表面の傾きを調整するための調整手段が設けられている。この調整手段によって、加圧ツール及び受け側ツールの少なくとも一方を調整し、加圧アームの一端側と受け側アームの一端側とが近接した状態で対向する加圧ツール及び受け側ツールの各表面が平行となるようにすることで、回路基板に対して均一な圧力を加えることができる。その結果、加圧均斉度の向上を図ることが可能となる。
【００１５】
好ましくは、加圧ツール及び受け側ツールの少なくとも一方が、金属、合金及びセラミックスのいずれかによって構成されている。このようにすると、加圧ツール又は受け側ツールの耐久性を高めることが可能となる。
【００１６】
好ましくは、加圧ツール及び受け側ツールの少なくとも一方が、ゴム状シート、又は、内部に液体若しくは気体が充填されたゴム状袋体によって構成されている。このようにすると、加圧ツールと受け側ツールとで回路基板を挟圧する際に、ゴム状シート又はゴム状袋体が変形することとなる。そのため、加圧アームの一端側と受け側アームの一端側とが近接した状態での加圧ツール及び受け側ツールの各表面が平行となっていなくても、変形したゴム状シート又はゴム状袋体によって、回路基板に対して均一な圧力を加えることができる。その結果、加圧均斉度の向上を図ることが可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、小型化を図ることが可能な回路基板の接続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】
【００１８】
本発明の好適な実施形態について、図面を参照して説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。また、説明中、「上」及び「下」なる語を使用することがあるが、これは図面の上方向及び下方向に対応したものである。
【００１９】
図１を参照して、本実施形態に係る回路基板の接続装置１０の構成について説明する。なお、図では、本発明の特徴を分かりやすく表現するために、特徴とは直接関係の無い部分の形状を簡便に表示しているが、回路基板の接続装置１０には、回路基板の接続のために使用する各種の付帯装置が搭載されていてもよい。
【００２０】
回路基板の接続装置１０は、接着剤３が間に介在している一対の回路基板１，２を加圧することで、一対の回路基板１、２を接着剤３によって接続するための装置である。回路基板の接続装置１０は、加圧アーム１２と、加圧ツール１４と、受け側アーム１６と、受け側ツール１８と、連結部材２０とを備える。
【００２１】
加圧アーム１２は、形状は自由でよいが、四角柱形状、角を落とした多角柱形状、半円柱形状などでもよい。さらに図２のように、加圧アーム１２は、力を効率的に加えることが出来る湾曲した形状でもよい。その場合、加圧による加圧アーム１２の変形を抑え、装置の小型に有効である。
【００２２】
加圧アーム１２の一端側で且つ受け側アーム１６に向かう面には、加圧ツール１４が設けられている。加圧アーム１２の他端側は、連結部材２０と接続されている。そのため、加圧アーム１２は、連結部材２０との接続点を中心として、図面に対して鉛直方向に延びる軸周り（受け側アーム１６に近接及び離間する方向）に回動可能となっている。なお、本明細書において「回動可能」とは、所定の中心軸周りに、正逆両方向に円運動可能であることを意味するものである。
【００２３】
受け側アーム１６は、形状は自由でよいが、四角柱形状、角を落とした多角柱形状、半円柱形状などでもよい。さらに図２のように、受け側アーム１６は、力を効率的に加えることが出来る湾曲した形状でもよい。その場合、加圧による受け側アーム１６の変形を抑え、装置の小型に有効である。
【００２４】
受け側アーム１６の一端側で且つ加圧アーム１２に向かう面には、受け側ツール１８が設けられている。受け側アーム１６の他端側は、連結部材２０と接続されている。そのため、受け側アーム１６は、連結部材２０との接続点を中心として、図面に対して鉛直方向に延びる軸周り（加圧アーム１２に近接及び離間する方向）に回動可能となっている。これら加圧アーム１２及び受け側アーム１６は、連結部材２０を中心として、アームの可動範囲が小さければ、手動で回動可能なため、加圧可能である。
【００２５】
加圧アーム１２及び受け側アーム１６の少なくとも一方の内部には、加圧ツール１４及び受け側ツール１８によって回路基板１、２及び接着剤３を加圧する際の荷重を制御可能な加圧機構（図示せず）が設けられている。この加圧機構に加え、推力発生機構が加圧アーム１２及び受け側アーム１６の少なくとも一方の内部に設けられていると好ましい。加圧機構としては、例えば、強靱且つ柔軟なチューブを利用したものが挙げられる。推力発生機構としては、例えば、エアシリンダや油圧シリンダが挙げられる。
【００２６】
加熱手段は、加圧部周辺を赤外線ランプや熱風を吹き付けるなどにより可能である。また、加圧アーム１２と加圧ツール１４との結合部分若しくは受け側アーム１６と受け側ツール１８との結合部分、又は、加圧ツール１４若しくは受け側ツール１８には、加圧ツール１４又は受け側ツール１８を所定温度に加熱するヒータ（図示せず）が設けられていてもよい。
【００２７】
連結部材２０は、加圧アーム１２の他端側及び受け側アーム１６の他端側をそれぞれ接続するものであれば特に限定されないが、ジャッキ構造（例えば、ねじ式ジャッキ、油圧式ジャッキ、空気式ジャッキ等）であると好ましい。このようにすると、アーム１２、１６に加圧機構やヒータ等の重量物が取り付けられていても、その荷重に十分耐えることができるので、各アーム１２、１６の剛性を従来よりも低くすることができる。
【００２８】
図３を参照して、回路基板の接続装置１０の動作について説明する。図３では、加圧アーム１２の可動範囲を示している。図３に示されるように、本実施形態において、加圧アーム１２は、破線で示される加圧アーム１２’及び加圧ツール１４’の位置から、実線で示される加圧アーム１２及び加圧ツール１４の位置（回路基板１、２の挟圧位置）までの範囲で回動可能となっている。加圧アーム１２の可動範囲としては、回路基板の接続装置１０のコンパクト化を考慮すると、加圧ツール１４と受け側ツール１８との間の空間に回路基板１、２を出し入れが可能な範囲であればよい。すわなち、接着剤が介在した一対の回路基板の厚みは、最大でも２０ｍｍ以下が一般的である。例えば、液晶ディスプレイの回路基板では、ガラス基板の厚みが１ｍｍ、フレキシブル配線板の厚みが０．１ｍｍ以下、接着剤の厚みが０．０５ｍｍ以下であり、回路基板の厚みとして１．５ｍｍ以下程度であるため、作業性を考慮すると加圧ツール１４’と受け側ツール１８との距離は２０ｍｍ程度が好ましい。
【００２９】
図３に示されるように、加圧アーム１２及び受け側アーム１６が挟圧位置にあるとき、加圧ツール１４及び受け側ツール１８は、互いの表面が対向した状態となる。そのため、加圧ツール１４と受け側ツール１８との間の空間に回路基板１，２があるときには、加圧ツール１４の表面（加圧面）が回路基板１に接触し、受け側ツール１８の表面（加圧面）が回路基板２に接触することとなる。
【００３０】
このとき、接着剤３の流動や硬化のために、加圧ツール１４及び受け側ツール１８のうち少なくとも一方が加熱手段によって５０℃〜４００℃程度に加熱される。また、回路基板１、２及び接着剤３が、好ましくは０．１ＭＰａ〜１２０ＭＰａ程度、より好ましくは１ＭＰａ〜１００ＭＰａ程度の圧力で加圧されて圧着される。そのため、耐久性の観点から、加圧ツール１４及び受け側ツール１８のうち少なくとも一方が、金属、合金及びセラミックスのいずれかによって構成されていると好ましい。
【００３１】
また、これらの金属に代えて、加圧ツール１４及び受け側ツール１８のうち少なくとも一方を、ゴム状シート、又は、内部に液体若しくは気体が充填されたゴム状袋体によって構成するようにしてもよい。このようにすると、加圧ツール１４と受け側ツール１８とで回路基板１、２を挟圧する際に、ゴム状シート又はゴム状袋体が変形することとなる。そのため、加圧アーム１２及び受け側アーム１６が挟圧位置にあるときの加圧ツール１４及び受け側ツール１８の各表面（加圧面）が平行となっていなくても、変形したゴム状シート又はゴム状袋体によって、回路基板１、２に対して均一な圧力を加えることができる。その結果、クッション材を用いることなく加圧均斉度の向上を図ることが可能となる。なお、ここでいうクッション材とは、加圧均斉度の向上及び回路基板１、２を加圧することで流れ出てくる接着剤３が各ツール１４、１８に付着するのを防止する目的で、回路基板１、２の挟圧時に各ツール１４、１８と回路基板１，２との間に挟む弾性体を指している。
【００３２】
以上のような本実施形態においては、加圧アーム１２及び受け側アーム１６の少なくとも一方が、連結部材２０との接続点を中心として回動可能となっている。つまり、回路基板の接続装置１０が、いわゆるホッチキス（ステープラ）型の装置となる。そのため、アーム１２、１６の可動範囲は、連結部材２０との接続点を中心とし、アームの長さを半径とする円の大きさとなるので、各アーム１２、１６の長さを短くすればするほど、アーム１２、１６の可動範囲が小さくなる。その結果、従来の接続装置のようにアームの移動方向に嵩張ってしまうことがなくなるので、装置の小型化を図ることが可能となる。また、このように小型化されることで、携帯性にも優れた装置とすることができる。
【００３３】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記した実施形態に限定されるものではない。例えば、図４に示されるように、回路基板の接続装置１０が、加圧アーム１２と受け側アーム１６とを、連結部材２０よりも加圧アーム１２の一端側及び受け側アーム１６の一端側において連結するアームガイド２２をさらに備えており、アームガイド２２に、上記の加圧機構や、加圧アーム１２及び受け側アーム１６の少なくとも一方を回動させる駆動機構が設けられていてもよい。また、回路基板の接続装置１０が、図４に示されるアームガイド２２とは別のアームガイドを更に備え、上記の加圧機構や駆動機構と当該別のアームガイドを連繋させたり、当該アームガイドに新たな加圧機構や駆動機構が設けられていてもよい。
【００３４】
このようにすると、アームガイド２２に加圧機構等の重量物が取り付けられることとなるので、各アーム１２，１６の剛性を従来よりも低くすることができる。その結果、各アーム１２，１６の材質を幅広く選択することができるようになるので、位置精度を維持しつつ回路基板の接続装置１０の設計の自由度の向上を図ることが可能となる。また、各アーム１２，１６がアームガイド２２に沿って回動することとなるため、各アーム１２，１６の回動の安定性を高めることが可能となる。
【００３５】
また、図５に示されるように、回路基板の接続装置１０がクランプ２４を更に備えており、加圧ツール１４及び受け側ツール１８のうち少なくとも一方（図５では加圧ツール１４及び受け側ツール１８の双方）にそれぞれクランプ２４が設けられていてもよい。クランプ２４は、複数（図５では５本）の調節ねじ２４ａを有しており、この調節ねじ２４ａによって加圧アーム１２と加圧ツール１４とが連結されていると共に、受け側アーム１６と受け側ツール１８とが連結されている（つまり、クランプ２４は、加圧アーム１２と加圧ツール１４との間、及び／又は、受け側アーム１６と受け側ツール１８との間に位置している）。そして、この調節ねじ２４ａを締めたり緩めたりすることにより、加圧ツール１４（受け側ツール１８）の加圧アーム１２（受け側アーム１６）に対する取り付け角度を調節することができる。具体的には、加圧アーム１２の一端側と受け側アーム１６の一端側とが近接した状態で対向する加圧ツール１４及び受け側ツール１６の各表面（加圧面）が平行となるように調節ねじ２４ａを調節することで、回路基板１、２に対して均一な圧力を加えることができる。つまり、加圧均斉度及び加圧方向を任意に選択することができるようになる結果、加圧均斉度の向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、本実施形態に係る回路基板の接続装置を示す側面図である。
【図２】図２は、本実施形態に係る回路基板の接続装置の動作の様子を示す図である。
【図３】図３は、本実施形態に係る回路基板の接続装置の他の例（第１の例）を示す図である。
【図４】図４は、本実施形態に係る回路基板の接続装置の他の例（第２の例）を示す図である。
【図５】図５は、本実施形態に係る回路基板の接続装置の他の例（第３の例）を示す図である。
【図６】図６は、従来の回路基板の接続装置を示す側面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０…回路基板の接続装置、１２…加圧アーム、１４…加圧ツール、１６…受け側アーム、１８…受け側ツール、２０…連結部材、２２…アームガイド、２４…クランプ、２４ａ…調節ねじ。
【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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