JP2004296632A - Component mounting apparatus and element placement method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、部品を基板に搭載する部品搭載装置および部品搭載方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
基板に部品を搭載する部品搭載装置では、搭載位置において基板を下面側から支持する下受け部が設けられる。フィルム状の基板など薄くて撓みやすい基板を対象とする場合には、基板を下受けする際に下面側から真空吸着により吸着保持して撓みを矯正する必要がある。このため、このような基板を対象とする場合には、下受け部材として表面に基板吸着溝が設けられたものが用いられる(例えば特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開平11−17397号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の方法には、薄いフィルム状の基板を対象とする場合には、次のような難点がある。フィルム状の基板は剛性が極めて小さく撓みやすいため、前工程において全面的な反り変形や部分的な凹凸状の変形が生じたまた搭載工程に供給される場合がある。このような場合、基板を下受け部材上に載置した状態で下面側から真空吸引しても、基板の剛性が極めて小さいことから吸着力は基板の全面には及びにくい。
【0005】
すなわち、吸着孔や吸着溝によって吸着される部分は下受け面に引きつけられるが、これ以外の部分は下受け面から浮き上がったままとなり、基板の良好な密着性が確保できない。このような基板の浮きが部品の搭載部位に発生すると、安定した部品動作が行われず、搭載品質の低下を招く結果となっていた。
【0006】
そこで本発明は、フィルム状の基板を対象として、下受け部材への良好な密着性を確保することができ、安定した搭載品質を保つことができる基板固定装置および基板固定方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の部品搭載装置は、部品をフィルム状の基板に搭載する部品搭載装置であって、前記基板の下面に接触してこの基板を真空吸着によって吸着保持して下受けする下受け面を有する下受け部と、前記下受け面上に載置された状態の基板を上方から押さえ込んで下受け面に押し付けることにより基板の変形を矯正する変形矯正ヘッドと、前記部品を保持しこの部品を前記下受けされた基板に搭載する搭載ヘッドとを備えた。
【0008】
請求項2記載の部品搭載装置は、請求項1記載の部品搭載装置であって、前記変形矯正ヘッドは、前記基板の上面に当接して押圧する押圧面を有する。
【0009】
請求項3記載の部品搭載装置は、請求項1記載の部品搭載装置であって、前記変形矯正ヘッドは、前記基板に設けられた位置決め孔に嵌合することによりこの基板を位置決めする位置決めピンを有する。
【0010】
請求項4記載の部品搭載装置は、請求項1記載の部品搭載装置であって、前記変形矯正ヘッドは、前記基板を加熱するための加熱手段を有する。
【0011】
請求項5記載の部品搭載装置は、請求項1記載の部品搭載装置であって、前記変形矯正ヘッドは前記基板の上面に対して気体を吹き付ける気体吹き出し孔を有し、この気体の吹き付けによって基板を非接触で前記下受け面に押し付ける。
【0012】
請求項6記載の部品搭載装置は、請求項1乃至5記載の部品搭載装置であって、前記変形矯正ヘッドは前記搭載ヘッドと一体的に水平移動し、この搭載ヘッドと個別に昇降する変形矯正ヘッド昇降手段を有する。
【0013】
請求項7記載の部品搭載方法は、部品をフィルム状の基板に搭載する部品搭載方法であって、前記基板の下面に接触してこの基板を真空吸着によって吸着保持して下受けする下受け面を有する下受け部に基板を搬入して前記下受け面上に基板を載置する基板載置工程と、前記下受け面上に載置された状態の基板を変形矯正ヘッドによって上方から押さえ込んで下受け面に押し付けることにより基板の変形を矯正する変形矯正工程と、基板の変形が矯正された状態で下受け部に下受けされた基板に対して搭載ヘッドによって部品を搭載する部品搭載工程とを含む。
【0014】
請求項8記載の部品搭載方法は、請求項7記載の部品搭載方法であって、前記変形矯正ヘッドは前記基板の上面に当接して押圧する押圧面を有し、前記変形矯正工程において前記基板に前記押圧面を当接させる。
【0015】
請求項9記載の部品搭載方法は、請求項7記載の部品搭載方法であって、前記変形矯正ヘッドは前記基板に設けられた位置決め孔に嵌合することによりこの基板を位置決めする位置決めピンを有し、基板の変形矯正と同時に基板の位置決めを行う。
【0016】
請求項10記載の部品搭載方法は、請求項7記載の部品搭載方法であって、前記変形矯正ヘッドは前記基板を加熱するための加熱手段を有し、基板の変形矯正と同時に基板の加熱を行う。
【0017】
請求項11記載の部品搭載方法は、請求項7記載の部品搭載方法であって、前記変形矯正ヘッドは前記基板の上面に対して気体を吹き付ける気体吹き出し孔を有し、前記変形矯正工程において気体の吹き付けによって基板を非接触で前記下受け面に押し付ける。
【0018】
本発明によれば、下受け面上に載置された状態の基板を上方から押さえ込んで下受け面に押し付けて基板の変形を矯正する変形矯正ヘッドを備えることにより、フィルム状の基板を対象として、下受け部材への良好な密着性を確保することができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施の形態の部品搭載装置の斜視図、図2は本発明の一実施の形態の部品搭載装置の変形矯正ヘッドの構造説明図、図3,図4,図5は本発明の一実施の形態の部品搭載方法の工程図、図6は本発明の一実施の形態の部品搭載装置の変形矯正ヘッドの構造説明図である。
【0020】
まず図1を参照して部品搭載装置の構造を説明する。この部品搭載装置は、ポリイミド等の材質からなるフィルム状のフレキシブル基板など薄くて撓み易い基板に対して、電子部品などの部品を搭載する機能を有するものである。図1において、Xテーブル2、Yテーブル3より成る移動テーブル1上にはベースプレート4が装着されており、ベースプレート4の上面の中央部には、基板を下受けして高さ位置を保持する下受け部材5が配設されている。下受け部材5は、矩形のブロック5aの上面に凸部7を設けた形状となっており、凸部7の上面は基板の下面に当接して下受けする下受け面7aとなっている。
【0021】
ベースプレート4上面の下受け部材5の両側方には、シリンダ9が垂直姿勢で配設されており、シリンダ9のロッド9aはX方向に配設された搬送レール10に結合されている。搬送レール10上では薄いフィルム状の基板11が図示しない搬送機構によって搬送され、搭載作業位置に位置決めされる。搬送レール10は、基板13を搬送して位置決めする基板搬送手段となっている。
【0022】
この搭載作業位置の上方には、一体的に移動する変形矯正ヘッド14(後述)を備えた搭載ヘッド13が配設されており、搭載ヘッド13の搭載ツール13aには搭載対象の電子部品12(部品)が保持されている。搭載位置に位置決めされた基板11に対して搭載ヘッド13を下降させることにより、部品搭載部位11aには電子部品12が搭載される。
【0023】
シリンダ9を駆動することにより、搬送レール10はガイド部材10aによって案内されて上下動する。搬送レール10は基板11の両側部を下方から支持する支持部となっており、シリンダ9は基板11を下受け部材5に対して相対的に昇降させる昇降手段となっている。搬送レール10を下降させた状態では、基板11の下面は下受け面7aに当接し、上下方向の位置が固定される。
【0024】
下受け面7aには基板吸着用の吸着溝7bが設けられており、吸着溝7bは配管部材17を介して真空吸引手段18に接続されている。下受け面7aに基板11が載置された状態で真空吸引手段18を駆動することにより、基板11は下受け面7aに真空吸着により保持される。また下受け面7aには、後述する変形矯正ヘッド14に備えられた位置決めピンに対応する位置決め孔7cが、対角位置に設けられている。
【0025】
次に図2を参照して、変形矯正ヘッド14について説明する。図2(b)に示すように、搭載ヘッド13の側面にはブラケット15を介してシリンダ16が下向き姿勢で配設されており、シリンダ16のロッド16aは変形矯正ヘッド14に結合されている。変形矯正ヘッド昇降手段であるシリンダ16を駆動することにより、変形矯正ヘッド14は搭載ヘッド13と個別に昇降する。すなわち、変形矯正ヘッド14は搭載ヘッド13と一体的に水平移動し、この搭載ヘッド13と個別に昇降する変形矯正ヘッド昇降手段を有する構成となっている。
【0026】
変形矯正ヘッド14は、ロッド16aに固着された水平な保持部材6の下方に、保持部材6に固定されたスライド軸8に沿って板状の押付部材20を上下方向にスライド自在に配設した構成となっている。また、押付部材20は下受け面7aの傾きにならう程度に揺動可能となっている。ここで押付部材20は、対象とする基板11の部品搭載部位11aの範囲を全面的にカバーする大きさの押圧面を備えた形状となっている。
【0027】
保持部材6と押付部材20との間にはスプリング19が装着されている。変形矯正ヘッド14を下降させて、押付部材20の下面が押し付け対象物としての基板11に当接すると、押付部材20を介してスプリング19の下向きの付勢力が作用して、基板11の部品搭載範囲11aの範囲を前面にわたって下受け面7aに押し付けるようになっている。
【0028】
保持部材6には、基板11の位置決め孔11b、下受け面7aの位置決め孔7cに対応した位置に、垂直な位置決めピン21が下方に向けて設けられている。また、押付部材20には、位置決めピン21に対応する位置に、位置決めピン21が干渉せずに通過可能な貫通孔20aが設けられている。下受け部材4上に載置された基板11に対して変形矯正ヘッド14を下降させる際に、位置決めピン21が位置決め孔11b、位置決め孔7cに嵌合することにより、基板11は下受け部材5の正規位置に対して位置決めされる。なお、図において位置決めピン21の図示は適宜省略している。またこの位置決めピン21は必須のものではないが、位置決めピンを有すると基板の位置決めが容易になって望ましい。
【0029】
この部品搭載装置は上記のように構成されており、次に図3,図4、図5を参照して、フィルム状の基板に電子部品を搭載する部品搭載方法について説明する。まず、基板11にプラズマクリーニング処理を行うことにより、基板11の電極上の不純物を除去する(プラズマクリーニング工程)。なおこの工程は必須のものではないが、プラズマ処理を行うと部品と基板の接合性が良好となって望ましい。次に、搭載作業位置に配置された下受け部材5上に、搬送レール10によって基板11を搬入し、図3(a)に示すように、下受け面7aに基板11を載置する(基板載置工程)。
【0030】
このとき、基板11は剛性が極めて小さく撓みやすいため、前工程において全面的な反り変形や部分的な凹凸状の変形が生じたまま搬入されている。特に前工程においてプラズマ処理が行われた基板11の場合には、プラズマ処理時の熱変形により複雑な凹凸変形を示す。このため、基板11は下受け面7aに密着せず、この状態の基板11に電子部品を搭載すると実装不良の原因となる。
【0031】
このような基板の変形に起因する実装不良を防止するため、本実施の形態では、以下に説明する基板の変形矯正を行う。すなわち図3(b)に示すように、搭載ヘッド13を移動させて、側面に付属した変形矯正ヘッド14を下受け部材5上に載置された基板11の上方に位置させる。そして図4(a)に示すように、シリンダ16を駆動して変形矯正ヘッド14を下降させる。このとき位置決めピン21が基板11の位置決め孔11bに嵌合し,さらに下受け面7aに設けられた位置決めピン7cに嵌合することにより、基板11は正しい搭載作業位置に位置合わせされる。
【0032】
変形矯正ヘッド14がさらに下降して、押付部材20を基板11の上面に当接することにより、下受け面7a上に載置された状態の基板11はスプリング19によって下方に付勢される押付部材20によって上方から面状に押さえ込まれ、下受け面7aに押し付けられる。このとき、押付部材20は部品搭載部位11aの範囲を全面にわたって下受け面7aに押し付ける。これにより、基板11のそり変形が矯正され、図4(b)に示すように、基板11の下面は下受け面7aに密着する(変形矯正工程)。そしてこの状態で真空吸引手段18を駆動することにより、基板11は吸着溝7bによって下受け面7aに真空吸着され、位置と姿勢が固定される。
【0033】
この後、変形矯正ヘッド14を上昇させ、図5(a)に示すように、搭載ヘッド13を移動させて、搭載ツール13aに保持された電子部品12を基板11の部品搭載部位11aに位置合わせする。次いで図5(b)に示すように、搭載ヘッド13を下降させて、電子部品12を基板11に押し付けて搭載する(部品搭載工程)。なお、このとき電子部品12に超音波振動を印加すると電子部品12と基板11との接合が速やかに実現できるので好ましい。
【0034】
これにより、撓みやすいフィルム状の基板を対象とする場合、特に前工程においてプラズマ処理がなされ、プラズマ処理時の熱影響によって波打ち状態に複雑に変形した基板を対象とする場合にあっても、基板11の下受け面7aへの密着性を確保することができ、電子部品12の実装に際し安定した搭載品質を保つことができる。
【0035】
なお図6(a)に示すように、ヒータ22を内蔵した押付部材20Aを備えた構成の変形矯正ヘッド14Aを用いてもよい。これにより、押付部材20Aによって基板11を押さえ込む際に、基板の変形矯正とともに、ヒータ22からの熱により同時に基板11を加熱することができ、部品実装のための加熱効率を向上させることができる。すなわちこの例では、変形矯正ヘッド14Aは、基板11を加熱するための加熱手段を有する構成となっている。
【0036】
また上記例においては、変形矯正ヘッドとして押付部材を基板に接触させて押圧することによって押さえ込む例を示したが、図6(b)に示すように、下面に多数の気体吹き出し孔(図示省略)が設けられた押付部材20Bを備え、押付部材20Bに気体供給源23を接続した構成の変形矯正ヘッド14Bを用いてもよい。この例では、変形矯正工程において気体吹き出し孔からの気体の吹き付けによって、基板11を非接触で下受け面7aに押し付ける。また、図2と同様の位置決めピンを設けてもよいし、図6(a)と同様の加熱手段を設け、この加熱手段で加熱した気体を気体吹き出し孔から吹き付けてもよい。
【0037】
【発明の効果】
本発明によれば、下受け面上に載置された状態の基板を上方から押さえ込んで下受け面に押し付けて基板の変形を矯正する変形矯正ヘッドを備えたので、フィルム状の基板を対象として、下受け部材への良好な密着性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態の部品搭載装置の斜視図
【図2】本発明の一実施の形態の部品搭載装置の変形矯正ヘッドの構造説明図
【図3】本発明の一実施の形態の部品搭載方法の工程図
【図4】本発明の一実施の形態の部品搭載方法の工程図
【図5】本発明の一実施の形態の部品搭載方法の工程図
【図6】本発明の一実施の形態の部品搭載装置の変形矯正ヘッドの構造説明図
【符号の説明】
5 下受け部材
7a 下受け面
7b 吸着溝
11 基板
12 電子部品
13 搭載ヘッド
14 変形矯正ヘッド[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a component mounting apparatus and a component mounting method for mounting components on a substrate.
[0002]
[Prior art]
In a component mounting apparatus that mounts components on a substrate, a lower receiving portion that supports the substrate from a lower surface side at a mounting position is provided. When a thin and flexible substrate such as a film-like substrate is to be used, it is necessary to correct the bending by sucking and holding the substrate from the lower surface side by vacuum suction when receiving the substrate. Therefore, when such a substrate is targeted, a substrate having a substrate suction groove on the surface is used as a lower receiving member (for example, see Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-11-17397
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-mentioned conventional method has the following difficulties when a thin film-shaped substrate is targeted. Since the film-shaped substrate has extremely low rigidity and is easily bent, the substrate may be completely warped or partially unevenly deformed in the previous process or may be supplied to the mounting process. In such a case, even if the substrate is placed on the lower receiving member and vacuum suction is performed from the lower surface side, the suction force is hard to reach the entire surface of the substrate because the rigidity of the substrate is extremely small.
[0005]
That is, the portion sucked by the suction hole or the suction groove is attracted to the lower receiving surface, but the other portion remains floating from the lower receiving surface, so that good adhesion of the substrate cannot be secured. If such a floating of the substrate occurs at a component mounting portion, stable component operation is not performed, resulting in a decrease in mounting quality.
[0006]
In view of the above, the present invention provides a substrate fixing device and a substrate fixing method capable of securing good adhesion to a lower receiving member and maintaining stable mounting quality for a film-like substrate. Aim.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
2. The component mounting device according to
[0008]
A component mounting apparatus according to a second aspect is the component mounting apparatus according to the first aspect, wherein the deformation correction head has a pressing surface that contacts and presses the upper surface of the substrate.
[0009]
A component mounting apparatus according to a third aspect is the component mounting apparatus according to the first aspect, wherein the deformation correcting head includes a positioning pin that positions the substrate by fitting into a positioning hole provided in the substrate. Have.
[0010]
A component mounting apparatus according to a fourth aspect is the component mounting apparatus according to the first aspect, wherein the deformation correction head has a heating unit for heating the substrate.
[0011]
The component mounting apparatus according to
[0012]
The component mounting apparatus according to
[0013]
8. The component mounting method according to
[0014]
The component mounting method according to
[0015]
A component mounting method according to a ninth aspect is the component mounting method according to the seventh aspect, wherein the deformation correcting head has a positioning pin for positioning the substrate by fitting into a positioning hole provided in the substrate. Then, the substrate is positioned at the same time as correcting the deformation of the substrate.
[0016]
A component mounting method according to a tenth aspect is the component mounting method according to the seventh aspect, wherein the deformation correction head has a heating unit for heating the substrate, and heats the substrate simultaneously with the deformation correction of the substrate. Do.
[0017]
The component mounting method according to
[0018]
According to the present invention, by providing a deformation correction head that presses the substrate placed on the lower receiving surface from above and presses the substrate against the lower receiving surface to correct the deformation of the substrate, the film-shaped substrate is targeted. As a result, good adhesion to the lower receiving member can be secured.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of a component mounting apparatus according to one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a structural explanatory view of a deformation correcting head of the component mounting apparatus according to one embodiment of the present invention, and FIGS. FIG. 6 is a process diagram of a component mounting method according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a structural explanatory view of a deformation correcting head of the component mounting apparatus according to an embodiment of the present invention.
[0020]
First, the structure of the component mounting apparatus will be described with reference to FIG. This component mounting apparatus has a function of mounting components such as electronic components on a thin and flexible substrate such as a film-like flexible substrate made of a material such as polyimide. In FIG. 1, a
[0021]
On both sides of the
[0022]
A mounting
[0023]
By driving the
[0024]
The lower receiving surface 7a is provided with a suction groove 7b for sucking a substrate, and the suction groove 7b is connected to a vacuum suction means 18 via a piping
[0025]
Next, the
[0026]
In the
[0027]
A
[0028]
The holding
[0029]
This component mounting apparatus is configured as described above. Next, a component mounting method for mounting an electronic component on a film-like substrate will be described with reference to FIGS. 3, 4, and 5. FIG. First, impurities on the electrodes of the
[0030]
At this time, since the rigidity of the
[0031]
In order to prevent such a mounting failure due to the deformation of the board, in the present embodiment, the deformation of the board described below is corrected. That is, as shown in FIG. 3B, the mounting
[0032]
The
[0033]
Thereafter, the
[0034]
Thereby, when the target is a film-shaped substrate that is easily bent, particularly when the target is a substrate that has been subjected to plasma processing in the previous process and has been complicatedly deformed into a wavy state due to thermal influence during the plasma processing, Adhesion to the lower receiving surface 7a of the
[0035]
As shown in FIG. 6A, a deformation correction head 14A having a pressing member 20A having a built-in
[0036]
Further, in the above-described example, the deformation correction head has been described as an example in which the pressing member is pressed against the substrate by pressing the pressing member against the substrate. However, as shown in FIG. May be used, and a deformation correction head 14B having a configuration in which a gas supply source 23 is connected to the
[0037]
【The invention's effect】
According to the present invention, a deformation correction head is provided for pressing down the substrate placed on the lower receiving surface from above and pressing the substrate against the lower receiving surface to correct the deformation of the substrate. As a result, good adhesion to the lower receiving member can be secured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a component mounting apparatus according to an embodiment of the present invention; FIG. 2 is a structural explanatory view of a deformation correcting head of the component mounting apparatus according to an embodiment of the present invention; FIG. FIG. 4 is a process diagram of a component mounting method according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a process diagram of a component mounting method according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a structural explanatory view of a deformation correcting head of a component mounting apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 Lower receiving member 7a Lower receiving surface
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