JPH09260010A - シート状材の接合装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 歩留まりを向上させて生産性を改善すること
ができるとともに、装置の小型軽量化が可能なシート状
材の接合装置及び方法を提供する。 【解決手段】 互いに重ねられて受け台１上に配置され
る接合用シート材Ｓの上下に、磁力線発生ヘッド５によ
り発生される磁力線により生じる渦電流で熱を発生する
金属板２，３を配置し、その配置された金属板２，３で
接合用シート材Ｓを加圧狭持するとともに、その加熱さ
れた金属板２，３の熱で接合用シート材Ｓを接合するよ
うにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばシート状を
したプリント配線板同志を接合するとき等に使用するシ
ート状材の接合装置及び方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】プリント配線板を用いた配線技術分野で
は、複数のフレキシブルプリント配線板の一部または全
部を互いに重ね、その一部を加圧及び加熱して接合した
り、あるいはフレキシブルプリント基板とリジッドプリ
ント配線基板の一部または全部を重ね、その一部を加圧
・加熱して接合する方法がとられている。

【０００３】図５は従来における接合方法の一例を示す
ものである。図５ではリジッドプリント配線基板５１と
フレキシブルプリント配線基板５２とを接合する場合を
一例としている。この方法では、リジッドプリント配線
基板５１の接合部分とフレキシブルプリント配線基板５
２の接合部分とを互いに重ねて載置される受け台５３
と、この受け台５３の上方に配置された加熱ヘッド５４
とを備えている。その加熱ヘッド５４は図示せぬ駆動手
段により上下方向に移動され、下方に移動された位置で
は、受け台５３上に載置されているリジッドプリント配
線基板５１の接合部分とフレキシブルプリント配線基板
５２の接合部分とを受け台５３に対して強く押し付ける
ことができる。また、加熱ヘッド５４内には抵抗体（不
図示）が配置されており、この抵抗体にコントローラ５
５から電流を流してプレス面を発熱させる構造になって
いる。

【０００４】そして、リジッドプリント配線基板５１の
接合部分とフレキシブルプリント配線基板５２の接合部
分とを接合する場合は、まずリジッドプリント配線基板
５１の接合部分とフレキシブルプリント配線基板５２の
接合部分とを重ねて受け台５３にセットする。なお、以
下の説明では、互いに接合部分が重ねられた状態にあ
る、これらリジッドプリント配線基板５１とフレキシブ
ルプリント配線基板５２とを総称して接合用シート材Ｓ
と言う。続いて、加熱されている加熱ヘッド５４が駆動
手段により下降されて、この加熱ヘッド５４が接合用シ
ート材Ｓの接合する部分を受け台５３に対して強く押し
付ける。すると、リジッドプリント配線基板５１の接合
部分とフレキシブルプリント配線基板５２の接合部分と
の間に介装されている接合剤（本例ではリフローはん
だ）が溶かされる。次いで、加熱ヘッド５４が上昇され
て押し付けが解除されると、接合部分が冷えてリフロー
はんだが固まり、接合部分がリフローはんだにより接合
される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
接合方法では、片側から加熱ヘッド５４を押し付ける熱
圧着で接合しており、リジッドプリント配線基板５１へ
の熱供給はフレキシブルプリント配線基板５２を介して
行われる。このため、加熱ヘッド５４により余り高い熱
を加えるとフレキシブルプリント配線基板５２が熱変形
を起こして反り等が発生し易い。この結果、安定した接
合ができない場合があり、歩留まりが悪い。一方、余り
低い熱で接合させた場合にはタクトタイムの影響が発生
し、生産性が低下すると言う問題点があった。さらに、
加熱ヘッド５４は、内部に抵抗体を配置し、この抵抗体
にコントローラ５５から電流を流してプレス面を発熱さ
せる構造にしているが、一般に構造が複雑で大型化し、
装置全体の重量も増え、設置位置への搬送作業等が難し
いと言う問題点もあった。

【０００６】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、その目的は歩留まりを向上させて生産性を改
善することができるとともに、装置の小型軽量化が可能
なシート状材の接合装置及び方法を提供することにあ
る。さらに、他の目的は、以下に説明する内容の中で順
次明らかにして行く。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、シート状材の接合装置としては次の技術手
段を講じたことを特徴とする。すなわち、受け台と、前
記受け台の上方に配置された磁力線発生ヘッドと、前記
磁力線発生ヘッドを往復移動させる駆動手段と、前記磁
力線発生ヘッドに所定の高周波数電流を供給する発振回
路手段と、前記受け台上に配置された金属板Ａと、前記
金属板Ａと対向して配置されているとともに、前記磁力
線発生ヘッドの移動により前記金属板Ａ側に押し付けら
れて、前記金属板Ａとの間に互いに重ねられて配置され
ているシート状材ａ，ｂを金属板Ａと共に加圧狭持する
金属板Ｂとを備え、前記磁力線発生ヘッドより発生され
る磁力線により生じる渦電流で前記金属板Ａ，Ｂに熱を
発生させ、その加熱された金属板Ａ，Ｂの熱で前記シー
ト状材ａ，ｂ間を接合する構成としたものである。

【０００８】また、本発明は上記目的を達成するため
に、シート状材の接合方法としては次の技術手段を講じ
たことを特徴とする。すなわち、互いに重ねられて受け
台上に配置される複数のシート状材ａ，ｂの上下に、磁
力線発生ヘッドにより発生される磁力線により生じる渦
電流で熱を発生する金属板Ａ，Ｂを配置し、その配置さ
れた金属板Ａ，Ｂで前記シート状材ａ，ｂを加圧狭持す
るとともに、その加熱された前記金属板Ａ，Ｂの熱で前
記シート状材ａ，ｂ間を接合するようにしたものであ
る。

【０００９】したがって、本発明のシート状材の接合装
置及び方法によれば磁力線発生ヘッドより発生される高
周波磁力線により生ずる渦電流で、シート状材ａ，ｂを
挟む金属板Ａ，Ｂの両方を各々加熱し、シート状材ａ，
ｂの両側より各シート状材ａ，ｂにそれぞれ適した熱を
加えて接合することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一形態例として示
す接合装置の概念的構造図である。また、この接合装置
は、リジッドプリント配線基板とフレキシブルプリント
配線基板とを接合する場合を一例としている。したがっ
て、これらリジッドプリント配線基板とフレキシブルプ
リント配線基板は図５に示したリジッドプリント配線基
板５１とフレキシブルプリント配線基板５２と同じ符号
を付して以下説明する。

【００１１】図１において、この接合装置は、受け台１
と、金属板（Ａ）２，金属板（Ｂ）３、保持体４、磁力
線発生ヘッド５、コントローラ６、発振回路７、モータ
８、モータドライバ９、圧力センサ１０、温度センサ１
１等で構成されている。

【００１２】さらに詳述すると、受け台１は装置本体
（不図示）に固定して配設されており、この受け台１上
には金属板（Ａ）２が固定して取り付けられている。

【００１３】金属板（Ａ）２は、図３に単品で示してい
るように、金属材を打ち抜き成形して、全体としてリン
グ状をした板として形成されている。また、加熱部とな
る一部２Ｄ（以下、この部分を「加熱部２Ｄ」と言う）
は、同一面上で本体部分２Ｃより外側に一体に延ばされ
ている。さらに、加熱部２Ｄの一部には本体部２Ｃの内
側からスリ割り状の溝１２が作られている。加えて、溝
１２の先端部は両側に広がり、この広がりにより本体部
２Ｃと加熱部２Ｄとの接合部分に幅の狭いくびれ部分１
３を設けた構造になっている。このくびれ部分１３は、
後述するようにして、この金属板（Ａ）２に高周波磁力
線が加えられたときに他の部分よりも抵抗値が高くな
り、加熱部２Ｄ（図３中のハッチングを入れて示す部
分）に発熱を集中させることができる。なお、加熱部２
Ｄに発熱を集中させる手段としては、熱部２Ｄの厚みを
本体部２Ｃの厚みよりも小さく形成して抵抗値を上げ、
発熱を集中させる等の方法を採っても良い。

【００１４】そして、この金属板（Ａ）２は、加熱部２
Ｄを外側にして受け台１上に配置されるが、配置される
ときには外周が電気絶縁カバー１４で覆われ、受け台１
及び接合用シート材Ｓと絶縁される構造となる。また、
受け台１上に配置さた金属板（Ａ）２には、この金属板
（Ａ）２の温度を検出して、これをコントローラ６及び
発振回路７に入力する温度センサ１１が取り付けられ
る。

【００１５】保持体４は高透磁率のフェライト材等で略
円板状に形成され、受け台１と対向して、この受け台１
の上方に配設されている。また、保持体４は図示せぬ手
段により上下方向に移動可能になっており、通常は上
方、すなわち受け台１と離れる方向に移動付勢されてい
る。さらに、保持体４の底面には金属板（Ｂ）３が取付
せれている。

【００１６】金属板（Ｂ）３は、図４に単品で示してい
るように、金属板（Ａ）２と同様に金属材を打ち抜き成
形して、全体としてリング状をした板として形成されて
いる。また、加熱部となる一部３Ｄ（以下、この部分を
「加熱部３Ｄ」と言う）は、同一面上で本体部３Ｃより
外側に一体に延ばされている。さらに、加熱部３Ｄの一
部には本体部３Ｃの内側からスリ割り状の溝１５が作ら
れている。加えて、溝１５の先端部は両側に広がり、こ
の広がりにより本体部３Ｃと加熱部３Ｄとの接合部分に
幅の狭いくびれ部分１６を設けた構造になっている。こ
のくびれ部分１６は、金属板（Ａ）２の場合と同様に、
この金属板（Ｂ）３に高周波磁力線が加えられたときに
他の部分よりも抵抗値が高くなり、加熱部３Ｄ（図４中
のハッチングを入れて示す部分に）発熱を集中させるこ
とができる。なお、加熱部３Ｄに発熱を集中させる手段
としては、金属板（Ａ）２で述べた場合と同様に、加熱
部３Ｄの厚みを本体部３Ｃの厚みよりも小さく形成して
抵抗値を上げ、発熱を集中させる等の方法を採っても良
い。また、この金属板（Ｂ）３の加熱部３Ｄは金属板
（Ａ）２の加熱部２Ｄと大きさが略等しく形成されてい
るが、本体部３Ｃは金属板（Ａ）２の径よりも小さく形
成されている。これは金属板（Ａ）２の本体部２Ｃを大
きくすることにより、受け台１側において加熱部２Ｄ以
外の発熱を抑える。

【００１７】そして、この金属板（Ｂ）３が保持体４に
取り付けられるとき、加熱部３Ｄを外側にして金属板
（Ａ）２の加熱部２Ｄと対応させて保持体４に取り付け
られる。また、配置されるときには外周が電気絶縁カバ
ー１７で覆われ、保持体４及び接合用シート材Ｓと絶縁
される構造となる。なお、金属板（Ａ）、（Ｂ）の材質
としては、この例では鉄板を用いているが、銅や各種の
ステンレス鋼などであっても良い。この場合、例えば、
金属板（Ａ）と金属板（Ｂ）とを異材質で構成すること
も可能である。

【００１８】磁力線発生ヘッド５は、保持体４の上方、
すなわち受け台１の上方に配置されている。この磁力線
発生ヘッド５は、例えばフェライト材のような高透磁率
の磁性体のブロック１８内に誘導コイル１９を巻回して
設けた構造になっている。また、この誘導コイル１９は
例えば数十ＫＨｚの高周波電流を発生させる発振回路７
に接続されている。加えて、磁力線発生ヘッド５の上面
には、モータ８を有した駆動手段２０が連結されてい
て、モータ８を駆動源として磁力発生ヘッド５を上下方
向に往復移動させ、その磁力線発生ヘッド５により、保
持体４を介して接合用シートＳを受け台１側に所定の圧
力で押す。この押圧力は駆動手段２０のモータ８で上下
方向に往復移動される移動体２１とブロック１８との間
に装着された圧力センサ１０により検出され、この圧力
センサ１０の出力がコントローラ６に入力される。する
と、逆にコントローラ６からモータ８を駆動するための
信号がモータドライバ９を介して出力され、所定の押圧
力になったらモータ８を停止させる構成になっている。

【００１９】図２は、この接合装置の動作処理手順の一
例を示す流れ図である。そこで、次に、図１に示した接
合装置の動作を図２と共に説明する。まず、接合用シー
ト材Ｓをセットする場合、駆動手段２０により磁力線発
生ヘッド５は上方に移動され、保持体４と離れた状態に
ある。また、これにより保持体４も金属板（Ｂ）３と共
に上方に移動し、金属板（Ｂ）３と金属板（Ａ）２との
間に接合用シート材Ｓをセットするのに十分な隙間が形
成されている。なお、図１はこの状態を示している。そ
して、接合用シート材Ｓは、電子回路を構成する電子部
品が載置、はんだ付けされているリジッドプリント配線
基板５１、またはフレキシブルプリント配線基板５２の
配線の所定の箇所に、接合剤としてディスペンサ等でク
リームはんだを供給、塗布された状態にして予め重ね合
わされ、この状態で受け台１上に図示せぬ位置決めピン
等で位置決めされてセットされる（ステップＳＴ１）。
すると、接合を予定する部分が金属板（Ａ）２の加熱部
２Ｄ上に配置される。

【００２０】次に、オペレータによりスタートスイッチ
が押される。すると、モータ８が駆動されて磁力線発生
ヘッド５が降下されるとともに、発振回路７が駆動され
て誘導コイル１９に高周波電流が通電される。これによ
り、誘導コイル１９から高周波の磁束が発生する（ステ
ップＳＴ２）。

【００２１】また、磁力線発生ヘッド５が所定の位置ま
で下降されて保持体４に近づいて来ると、この磁力線発
生ヘッド５からの高周波磁束が金属板（Ｂ）３に作用し
て金属板（Ｂ）３内に渦電流が誘導、発生し、金属板
（Ｂ）３が発熱する（ステップＳＴ３）。この発熱は上
述した理由により加熱部３Ｄに集中する。

【００２２】さらに、磁力線発生ヘッド５が下降される
と、この磁力線発生ヘッド５が保持体４に当接されて、
この保持体４を金属板（Ｂ）３と共に下方に押し下げて
行く（ステップＳＴ４）。また、この途中では、磁力線
発生ヘッド５からの高周波磁束が金属板（Ａ）２にも作
用する。そして、金属板（Ａ）２内に渦電流が誘導、発
生し、金属板（Ａ）２が発熱する（ステップＳＴ５）。
この発熱も上述した理由により加熱部２Ｄに集中する。

【００２３】さらに磁力線発生ヘッド５が降下すると、
金属板（Ａ）２と金属板（Ｂ）３との間で接合用シート
材Ｓが挟まれ、これが所定の圧力で、所定時間の間保持
される（ステップＳＴ６）。また、この押圧力は圧力セ
ンサ１０により検出され、その出力信号がコントローラ
６に供給され、温度センサ１１からの出力信号も参照し
てコントローラ６からモータドライバ９に制御信号が送
られ、接合用シート材Ｓに適した押圧力が加えられて所
定時間押圧する。すると、接合用シート材Ｓに予め接合
剤として塗布されているクリームはんだがリフローされ
て、リジッドプリント配線基板５１とフレキシブルプリ
ント配線基板５２との間がはんだ接合される。

【００２４】また、所定時間の押圧が終了したら、コン
トローラ６から制御信号がモータドライバ９に供給され
てモータ８が逆回転される。そして、磁力線発生ヘッド
５を上方位置へ移動させ、所定の位置に到達したら停止
させる（ステップＳＴ７）。この磁力線発生ヘッド５が
上昇するに伴い、まず金属板（Ａ）２より磁力線発生ヘ
ッド５が離れることにより、金属板（Ａ）２での渦電流
の発生が低下して金属板（Ａ）２の発熱が解消される。
さらに、磁力線発生ヘッド５が所定の位置まで保持体４
と共に上昇されると、その後は磁力線発生ヘッド５だけ
が上昇することになる。そして、保持体４と離れて磁力
線発生ヘッド５が上昇するのに伴い、金属板（Ｂ）３で
の渦電流の発生が低下し、金属板（Ｂ）３の発熱も解消
される。なお、金属板（Ａ）２，（Ｂ）３の発熱・解消
を制御する方法としては、磁力線発生ヘッド５が所定の
位置まで上昇される前にスイッチ操作等で発振回路７に
よる発振を停止させるようにしても差し支えないが、本
形態例では磁力線発生ヘッド５が所定の位置まで復帰し
たらスイッチによりオフされ、発振回路７の駆動が停止
される（ステップＳＴ８）。以後、この一連の動作を繰
り返すことにより、次々に供給されて来る接合用シート
材Ｓを接合することができる。

【００２５】したがって、本形態例の接合装置によれば
磁力線発生ヘッド５より発生される高周波磁力線により
生ずる渦電流で、接合用シート材Ｓを挟む金属板（Ａ）
２，（Ｂ）３の両方を各々加熱し、接合用シート材Ｓの
両側から熱を加えて接合することができる。これによ
り、〜に述べるような効果が期待できる。 接合用シート材Ｓを構成しているリジッドプリント配
線基板５１とフレキシブルプリント配線基板５２にそれ
ぞれ適した熱を加えて接合することができるので、フレ
キシブルプリント配線基板５２等に熱変形を起こさせ
て、反りを発生させたりすることがなくなる。この結
果、安定した接合が可能になり、歩留まりを向上させる
ことができる。 また、各基板５１，５２にそれぞれ適した熱を短時間
の間だけ加えることができるので、タクトタイムの改善
が図れ、生産性の向上が期待できる。 さらに、発生させる熱量を最小限に抑えることができ
るので、小型で構造の簡単な装置で実現できる。この結
果、装置の小型軽量化が可能になる。

【００２６】加えて、金属板（Ａ）２，（Ｂ）３に対す
る磁力線発生ヘッド５の距離調整により、金属板（Ａ）
２，（Ｂ）３の発熱量を調整し、その金属板（Ａ）２，
（Ｂ）３の予熱，本加熱の状態を切り換え調整すること
も可能になる。これにより、色々な形態での加熱・加圧
接合が可能になる。

【００２７】さらに、本形態例のように、金属板（Ａ）
２，（Ｂ）３に対する磁力線発生ヘッド５の距離を変え
て金属板（Ａ）２，（Ｂ）３の発熱をオン・オフ切り換
えするようにした場合ではスイッチ等が不要になり、構
造の簡略化が可能になる。

【００２８】加えて、基板の厚みが大きく、熱容量を多
く必要とするようなリジッドプリント配線基板５１を加
熱するための金属板（Ｂ）３を先に加熱させ、続いて基
板の厚みが薄く、必要とされる熱容量がリジッドプリン
ト配線基板５１よりも少ないフレキシブルプリント基板
５２を加熱するための金属板（Ａ）２が加熱されるよう
にしているので、リジッドプリント配線基板５１とフレ
キシブルプリント基板５２に、真に必要とする熱をそれ
ぞれ加えることができる。

【００２９】なお、本形態例では、リジッドプリント配
線基板５１とフレキシブルプリント基板５２を接合する
場合について説明したが、加熱・加圧により接合するも
のであれば、本発明はこの形態例に限ることなく、例え
ば樹脂フィルム材で形成されている食品の真空パックの
封止や、携帯用電気製品を樹脂フィルム材でラップする
場合等にも同様にして使用することができるものであ
る。また、磁力線発生ヘッド５より発生される交番磁界
を受けることが不都合な部品が接合用シート材Ｓに配置
されていたような場合には、フェライト材等を適所に配
置して磁気シールドして保護するようにしても良いもの
である。さらに、上記形態例では、リジッドプリント配
線基板５１を金属板（Ｂ）３と対向させるとともに、フ
レキシブルプリント基板５２を金属板（Ａ）２に対向さ
せるようにしてセットする場合に付いて説明したが、接
合用シート状材の構造によっては逆に、すなわちリジッ
ドプリント配線基板５１を金属板（Ａ）２に対向させる
とともに、フレキシブルプリント基板５２を金属板
（Ｂ）３に対向させるようにしてセットしても差し支え
ないものである。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明のシート状
材の接合装置及び方法によれば、磁力線発生ヘッドより
発生される高周波磁力線により生ずる渦電流で、シート
状材ａ，ｂを挟む金属板Ａ，Ｂの両方を各々加熱し、シ
ート状材ａ，ｂの両側より各シート状材にそれぞれ適し
た熱を加えて接合することができるので、シート状材に
熱変形を起こさせて反りを発生させたりすることがなく
なる。この結果、安定した接合が可能になり、歩留まり
等を向上させることができる。また、各シート状材にそ
れぞれ適した熱を短時間の間だけ加えることができるの
で、タクトタイムの改善が図れ、生産性の向上が期待で
きる。さらに、構造の簡略化ができ、装置の小型軽量化
が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一形態例として示す接合装置の概略的
構造図である。

【図２】本接合装置の動作処理手順を示す流れ図であ
る。

【図３】本接合装置で使用している金属板（Ａ）を説明
するための図である。

【図４】本接合装置で使用している金属板（Ｂ）を説明
するための図である。

【図５】従来における接合装置の一例を説明するための
図である。

【符号の説明】

Ｓ 接合用シート材 １ 受け台 ２ 金属板Ａ ３ 金属板Ｂ ４ 保持体 ５ 磁力線発生ヘッド ６ コントローラ ７ 発振回路 ８ モータ ２０ 駆動手段 ５１ リジッドプリント配線基板（シート状材ｂ） ５２ フレキシブルプリント配線基板（シート状材ａ）

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 受け台と、 前記受け台の上方に配置された磁力線発生ヘッドと、 前記磁力線発生ヘッドを上下方向に往復移動させる駆動
   手段と、 前記磁力線発生ヘッドに所定の高周波数電流を供給する
   発振回路手段と、 前記受け台上に配置された金属板Ａと、 前記金属板Ａと対向して配置されているとともに、前記
   磁力線発生ヘッドの移動により前記金属板Ａ側に押し付
   けられて、前記金属板Ａとの間に互いに重ねられて配置
   されているシート状材ａ，ｂを金属板Ａと共に加圧狭持
   する金属板Ｂとを備え、 前記磁力線発生ヘッドより発生される磁力線により生じ
   る渦電流で前記金属板Ａ，Ｂに熱を発生させ、その加熱
   された金属板Ａ，Ｂの熱で前記シート状材ａ，ｂ間を接
   合することを特徴とするシート状材の接合装置。
2. 【請求項２】 前記各シート状材ａ，ｂは、一方のシー
   ト状材ａがフレキシブルプリント配線基板、他方のシー
   ト状材ｂがリジッドプリント配線基板であるとともに、
   間にリフロー半田が接合剤として配置される請求項１に
   記載のシート状材の接合装置。
3. 【請求項３】 互いに重ねられて受け台上に配置される
   複数のシート状材ａ，ｂの上下に、磁力線発生ヘッドに
   より発生される磁力線により生じる渦電流で熱を発生す
   る金属板Ａ，Ｂを配置し、その配置された金属板Ａ，Ｂ
   で前記シート状材ａ，ｂを加圧狭持するとともに、その
   加熱された前記金属板Ａ，Ｂの熱で前記シート状材ａ，
   ｂ間を接合することを特徴とするシート状材の接合方
   法。
4. 【請求項４】 前記金属板Ａ，Ｂに対する前記磁力線発
   生ヘッドの距離を変えて前記金属板Ａ，Ｂの発熱量を調
   整し、前記金属板Ａ，Ｂの予熱，本加熱の状態を切り換
   えるようにした請求項３に記載のシート状材の接合方
   法。
5. 【請求項５】 前記各シート状材ａ，ｂは、一方のシー
   ト状材ａがフレキシブルプリント配線基板、他方のシー
   ト状材ｂがリジッドプリント配線基板であるとともに、
   間にリフロー半田が接合剤として配置される請求項３に
   記載のシート状材の接合方法。
6. 【請求項６】 前記金属板Ｂを先に加熱させ、続いて前
   記金属板Ａを加熱するようにした請求項３に記載のシー
   ト状材の接合方法。