JP2002246422A - 電子部品圧着装置および電子部品圧着方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電子部品を基板に効率良く圧着すること。 【構成】 加圧ツール４３の昇降装置として、２つの
エアシリンダ４６ａ、４６ｂを設け、この２つのエアシ
リンダ４６ａ、４６ｂを使い分けることで、加圧ツール
４２を２段階の移動量で昇降動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板上に電子部品
を圧着する電子部品圧着装置および電子部品圧着方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）
に代表されるフラットパネルディスプレイ等を製造する
電子部品実装装置として、フィルム状部材等にて形成さ
れた電子部品をガラス基板上に実装する電子部品実装装
置が知られている。

【０００３】図４は、電子部品実装装置により電子部品
が実装されたガラス基板の一例を示し、同図（Ａ）は平
面図、同図（Ｂ）はその側面図である。ここに示された
ガラス基板１は、大きさの異なる２種類の基板１ａ、１
ｂが貼り合わされて形成されてなる。そして上方の基板
１ａの下面と下方の基板１ｂの上面には、それぞれ各基
板の辺に沿って複数の電子部品２が異方性導電フィルム
（Anisotropic Conductive Film、以下「ＡＣＦ」と
いう）３を介して実装されている。

【０００４】またこの種のガラス基板を製造する電子部
品実装装置にあっては、ガラス基板１における電子部品
２が実装される辺に沿ってＡＣＦ３を貼り付けた後、こ
のＡＣＦ３の粘着性を利用して電子部品２をガラス基板
１に仮付けし、その後、この仮付けされた電子部品２を
電子部品圧着装置を用いてガラス基板１に対して加熱加
圧することで、ガラス基板１に形成されたリードと電子
部品２のリードとを接続する。

【０００５】図５に、電子部品圧着装置１０の一例を示
す。同図の電子部品圧着装置１０は、加圧シリンダ１１
により揺動レバー１２を介して図５に２点鎖線で示す退
避位置Ａと図５に１点鎖線で示す加圧位置Ｂとの間で昇
降動されヒータ１３が内蔵された長尺状の加圧ツール１
４、この加圧ツール１４に対向して配置され、不図示の
昇降手段にて昇降動され、ヒータ１５が内蔵された圧力
受けツールとしてのバックアップツール１６、加圧ツー
ル１４とバックアップツール１６との間に配置されたシ
ート供給ユニット１７を有してなる。

【０００６】シート供給ユニット１７は、フィルム状の
シート部材１８を供給リール１９から供給してガイドロ
ーラ２０ａ〜２０ｄを介して巻取りリール２１に収納す
るホルダ２２を有し、このホルダ２２は加圧ツール１４
が退避位置Ａに位置する状態において、ガイドレール２
３に沿って（図中矢印Ｄ方向）着脱自在とされる。また
加圧ツール１４は、後述のようにこのシート部材１８を
介して電子部品２をガラス基板１に熱圧着することにな
り、加熱により溶融し、複数個の電子部品２の間から上
方にはみ出たＡＣＦ３が加圧ツール１４の有する押圧面
に付着することが防止される。

【０００７】この電子部品圧着装置１０を用いた圧着作
業は、次のようにして行なわれる。

【０００８】まず、圧着作業に先立ち、未使用の供給リ
ール１９と巻取りリール２１が装着されたホルダ２２が
ガイドレール２３に沿って挿入され、加圧ツール１４と
バックアップツール１６との間にシート部材１８が配置
される。

【０００９】次に、前工程にて電子部品２の仮付けされ
たガラス基板１が不図示の基板ステージによりガラス基
板１における今回圧着予定とされる辺が加圧ツール１４
の対応位置となるように位置付けられる。次に、バック
アップツール１６が上昇してガラス基板１を下方から支
持し、次いで、加圧シリンダ１１により加圧ツール１４
が下降する。これにより、ガラス基板１の一辺に仮付け
された電子部品２は、シート部材１８を介して加圧シリ
ンダ１１による加圧力とヒータ１３、１５による加熱に
より、ＡＣＦ３を介してガラス基板１に一括して熱圧着
される。この熱圧着が完了すると、加圧ツール１４は、
退避位置Ａへ上昇されるとともに、バックアップツール
１６は下降される。

【００１０】この後、ガラス基板１上に電子部品２を圧
着する辺が残っている場合、基板ステージの駆動により
次の圧着予定となる辺を圧着位置に位置付ける。ガラス
基板１上に電子部品２を圧着する辺が残っていない場
合、基板ステージ上の電子部品２の圧着が完了したガラ
ス基板１を後工程へ払出した後、前工程より新たなガラ
ス基板（電子部品２が仮付けされたガラス基板）１を受
け取り、上述した圧着作業を繰り返す。なお、上述した
圧着作業の途中で、供給リール１９のシート部材１８が
全て巻取りリール２１に巻き取られると、ホルダ２２が
一旦取り外され、空になった供給リール１９と巻取りリ
ール２１が新たな供給リール１９および巻取りリール２
１に付けかえられた後、再び装着される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した電
子部品圧着装置１０によれば、ホルダ２２を着脱する都
合上、その着脱時に加圧ツール１４とバックアップツー
ル１６との間にホルダ２２が通過可能な間隔を形成する
必要があり、そのために加圧シリンダ１１は前述した間
隔を形成するに充分な移動量で加圧ツール１４を昇降動
させることができる移動量を有するものが用いられてい
る。しかしながら、ホルダ２２の着脱時に必要とされる
移動量に比べて移動量が少なくて済む圧着作業時にも、
加圧ツール１４を同じ移動量で上下動させることとなる
ことから、この圧着作業時には加圧ツール１４の移動量
が過多となり、圧着作業効率を向上させる上での妨げと
なっていた。

【００１２】なお、加圧シリンダ１１の移動速度を増加
させ加圧ツール１４の昇降速度を高めることが考えられ
るが、例えば、下降速度を高めた場合、その分、加圧ツ
ール１４がガラス基板１に当接（実際には、シート部材
１８、電子部品２を介して当接）した時の衝撃荷重が増
大し、ガラス基板１を破損するおそれがあるのでこれに
も限界がある。

【００１３】本発明は、電子部品を基板に効率良く圧着
することができる電子部品圧着装置および電子部品圧着
方法を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明
は、圧力受けツールと、駆動装置により前記圧力受けツ
ールに対して進退動される加圧ツールと、前記圧力受け
ツールと前記加圧ツールの間に配置されたシートとを有
し、前記加圧ツールにより前記シートを介して、前記圧
力受けツールにて支持された基板上に接続部材を介して
電子部品を圧着する電子部品圧着装置において、前記駆
動装置は、前記加圧ツールの移動量を変更する移動量変
更手段を備えたことを特徴とする。

【００１５】請求項４記載の本発明は、加圧ツールによ
りシートを介して、圧力受けツールにて支持された基板
上に接続部材を介して電子部品を圧着する電子部品圧着
方法において、前記加圧ツールを、前記基板に対する前
記電子部品の圧着を行なうときには第１の移動量で移動
させ、前記シート部材の交換を行なうときには第１の移
動量よりも大なる第２の移動量で移動させることを特徴
とする。

【００１６】請求項５記載の本発明は、加圧ツールによ
りシートを介して、圧力受けツールにて支持された基板
上に接続部材を介して電子部品を圧着する電子部品圧着
方法において、前記加圧ツールの動作停止時間を計測
し、計測した停止時間が予め設定された待機時間に達し
たときに、前記加圧ツールを退避位置へ移動させること
を特徴とする。

【００１７】

【作用】請求項１記載の本発明によれば、加圧ツールの
移動量は、駆動装置が有する移動量変更手段によって変
更される。

【００１８】請求項４記載の本発明によれば、加圧ツー
ルは、基板に対する電子部品の圧着を行なうときには第
１の移動量で移動され、シート部材の交換を行なうとき
には第１の移動量よりも大なる第２の移動量で移動され
る。

【００１９】請求項５記載の本発明によれば、加圧ツー
ルは、計測された動作停止時間が予め設定された待機時
間に達したときに退避位置へ移動される。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を用い
て説明する。

【００２１】図１は、本発明に係る電子部品圧着装置の
一実施の形態を示す正面図、図２は、図１のＢ−Ｂ線か
ら矢印方向を見た左側面図、図３は、図１の電子部品圧
着装置の構成を示すブロック図である。

【００２２】図において、電子部品圧着装置３０は、圧
着ヘッドユニット４０、圧着ヘッドユニット４０に対向
して配置された圧力受けユニット５０、シート部材供給
ユニット６０、基板ステージ７０、および、制御装置８
０を有してなる。

【００２３】圧着ヘッドユニット４０は、ヒータ４１を
内蔵した長尺状の加圧ツール４２を有するヘッド部４
３、ヘッド部４３を上下動自在に案内するガイド部４
４、中間部Ｐを装置本体に回動自在に支持され一端をヘ
ッド部４３に連結されたレバー４５、このレバー４５の
他端に連結されたエアシリンダユニット４６を有する。
そして、エアシリンダユニット４６は、連結された２段
のエアシリンダ（第１エアシリンダ４６ａ、第２エアシ
リンダ４６ｂ）を有してなり、ヘッド部４３を上下方向
に２段階の移動量で動作させることができるように構成
される。

【００２４】そこで、シート部材供給ユニット６０を交
換するときには、加圧ツール４２をシート部材供給ユニ
ット６０との緩衝範囲外に退避させるように大きな移動
量でヘッド部４３を図２に２点鎖線で示す待避位置Ａま
で上昇させるべく第１エアシリンダ４６ａと第２エアシ
リンダ４６ｂとを同時に作動（収縮作動）させる。ま
た、ガラス基板１に対して圧着作業を行なうときには、
第２エアシリンダ４６ｂを待機（伸長）させたまま第１
エアシリンダ４６ａのみを伸縮動作させることで、加圧
ツール４２を昇降動させる。

【００２５】なお、レバー４５と装置本体との間には、
一対の圧縮ばね機構４７が装着され、エアシリンダユニ
ット４６が無負荷状態（エアシリンダ４６ａ、４６ｂ内
が大気に開放された状態）で、圧縮ばねの機構４７の圧
縮ばね圧がヘッド部４３の荷重とほぼ釣り合うように構
成されている。これにより、エアシリンダユニット４６
による加圧ツール４２の制御荷重を、例えば、ヘッド部
４３の自重以下とすることができると同時に、仮にエア
シリンダユニット４６が予期せずして駆動状態（エアシ
リンダ４６ａ、４６ｂ内に加圧空気が供給されている状
態）から無負荷状態になったとしても、ヘッド部４３が
自重により急激に下降して加圧ツール４２がガラス基板
１や電子部品２、或いはバックアップツール５２（後
述）に激しく衝突してしまうことを回避できる。ここ
で、圧縮ばね機構４７は、エアシリンダユニット４６が
無負荷状態のときに、加圧ツール４２が圧着待機位置Ｃ
となるように圧縮ばね圧や長さ等が設定されている。

【００２６】圧力受けユニット５０は、ヒータ５１が内
蔵され、不図示の昇降手段により昇降動自在の圧力受け
ツールとしてのバックアップツール５２を有する。バッ
クアップツール５２は、その上昇位置においてバックア
ップツール５２上面（ガラス基板１との当接面）が基板
ステージ７０にて支持されたガラス基板１の下面と同一
高さレベルとなるように設定されている。

【００２７】シート供給ユニット６０は、左右の側板６
１、６２とこの両側板６１、６２を連結固定する複数の
梁６３を有して構成されるホルダ６４、このホルダ６４
に着脱自在に装着されたシート部材６５を巻回した供給
リール６６と供給されたシート部材６５を巻き取る巻取
りリール６７、４つの中継ローラ６８ａ〜６８ｄ、を有
してなる。そして、供給リール６６から供給されたシー
ト部材６５は、中継ローラ６８ａ〜６８ｄを介して巻取
りリール６７へと巻き掛けられる。

【００２８】ホルダ６４は、装置本体に固定された一対
のガイドレール６９に案内されつつ、図２に矢印Ｄで示
す方向へと押し込み挿入可能に構成される。そして、ホ
ルダ６４が、挿入された状態で、中継ローラ６８ｂと中
継ローラ６８ｃの間のシート部材６５は加圧ツール４２
とバックアップツール５２との間に位置する。

【００２９】なお、シート供給ユニット６０は、供給リ
ール６６のシート切れを検知するシート切れ検知センサ
８１（図３）を有してなり、シーと切れ検知センサ８１
の出力信号は、制御装置８０に送信される。

【００３０】基板ステージ７０は、ガラス基板１を吸着
保持するステージ７１、ステージ７１をＸ方向、Ｙ方向
および回転（θ）方向に移動自在に支持する移動装置７
２を有してなり、仮圧着装置等の前工程から供給される
電子部品２がＡＣＦ３を介して仮付けされたガラス基板
１を受け取り、加圧ツール４２による圧着位置に位置付
けるとともに、圧着作業が完了したガラス基板１を基板
収納装置等の後工程へと受け渡す。

【００３１】制御装置８０は、設定部８２、およびタイ
マ８３を有する。また、制御装置８０は、エアシリンダ
４６ａ、４６ｂと圧縮空気供給源８４との間に配置され
た電磁切換え弁８５、８６、移動装置７２に接続され
る。ここで、設定部８２には、加圧ツール４２が圧着待
機位置Ｃに停止してからの経過許容時間に相当する待機
時間が設定され、後述するように、加圧ツール４２が圧
着待機位置Ｃに停止してからの時間（これを以後「加圧
ツールの動作停止時間」という）がこの待機時間を経過
すると、加圧ツール４２は待避位置Ａへ上昇動作させら
れるようになっている。

【００３２】次に、作動について説明する。

【００３３】今、加圧ツール４２は図２に示す退避位置
Ａに位置しているとし、まず装置３０による圧着作業に
先立って、装置本体にホルダ６４が装着される。すなわ
ち、未使用の供給リール６６および巻取りリール６７が
装着されたホルダ６４が、オペレータの手によって矢印
Ｄ方向からガイドレール６９に沿って装置本体に装着さ
れる。オペレータは、ホルダ６４の装着が完了するとそ
の旨を制御装置８０に通知するための装着完了指示ボタ
ン（不図示）を操作する。制御装置８０は、装着完了指
示ボタンの操作信号に基づいて電磁切換え弁８６を制御
して第２エアシリンダ４６ｂを駆動させて加圧ツール４
２を図２に示す圧着待機位置Ｃまで下降させる。

【００３４】次に、下記のようにして圧着作業が行なわ
れる。

【００３５】前工程にて電子部品２が仮付けされたガラ
ス基板１が不図示の搬送装置にて受け渡し位置に待機し
ていた基板ステージ７０のステージ７１上に供給される
と、制御装置８０により移動装置７２が駆動されガラス
基板１における今回圧着作業予定の辺が圧着位置に位置
付けられる。このとき、ガラス基板１は、カメラを用い
た位置認識装置にて正規の圧着位置に対するＸ、Ｙ方向
および回転（θ）方向の位置ずれが検出され、正規の圧
着位置となるように検出された位置ずれが移動装置７２
を用いて修正される。

【００３６】次に、不図示の昇降手段によりバックアッ
プツール５２が上昇し、圧着位置に位置付けられたガラ
ス基板１を下方から支持する。そして、第１エアシリン
ダ４６ａの駆動により加圧ツール４２が加圧位置Ｂへと
下降して、シート部材６５を介してガラス基板１上に仮
付けされた電子部品２を加圧する。これにより、電子部
品２は、加圧ツール４２による押圧力とヒータ４１、５
１による加熱により異方性導電フィルム３を介してガラ
ス基板１に熱圧着される。この後、加圧ツール４２は、
圧着待機位置Ｃまで上昇する。一方、シート部材６５
は、巻取りリール６７による巻き取りにより所定量送ら
れてシート部材６５における未使用部分が加圧ツール４
２の真下に位置付けられる。

【００３７】この動作の後、ガラス基板１上に電子部品
２を圧着する辺が残っている場合、移動装置７２を駆動
させて電子部品２を圧着する辺を圧着位置に位置付け
る。ガラス基板１上に電子部品２を圧着する辺が残って
いない場合、ステージ７１上の電子部品２の圧着が完了
したガラス基板１を後工程へ払出した後、不図示の搬送
装置より新たなガラス基板（電子部品２が仮付けされた
ガラス基板）１を受け取り、上述した圧着作業を繰り返
す。

【００３８】圧着作業を繰り返すうちに供給リール６６
のシート部材６５は徐々に減少し、いずれ終了する。こ
のシート切れはシート切れ検知センサ８１によって検知
され、その検知信号は制御装置８０に送信される。制御
装置８０は、シート切れ検知センサ８１からの信号に基
づいて、電磁切換え弁８６を制御して第２エアシリンダ
４６ｂを駆動させ、加圧ツール４２を図２に２点鎖線で
示す退避位置Ａまで上昇させる。

【００３９】加圧ツール４２が退避位置Ａに上昇した
後、オペレータがガイドレール６９に沿ってホルダ６４
を装置本体から離脱させ、使用済みの供給リール６６と
巻取りリール６７を未使用の供給リール６６および巻取
りリール６７と交換し、再び装置本体に装着する。

【００４０】また、上記圧着作業中に、前工程からのガ
ラス基板１の供給待ち等により加圧ツール４２の動作停
止時間が設定部８２に設定された待機時間ｔに達したと
きには、制御装置８０が電磁切換え弁８６を制御して加
圧ツール４２を退避位置Ａへ上昇させる。すなわち、加
圧ツール４２が圧着待機位置Ｃに停止すると、タイマ８
３が作動して加圧ツール４２の動作停止時間の計測が開
始される。そして、制御装置８０は、タイマ８３による
計測時間と設定部８２に設定された待機時間ｔとを比較
し、計測時間が待機時間ｔに到達したら、上述のように
加圧ツール４２を退避位置Ａへ上昇させる。これによ
り、加圧ツール４２の動作停止時間が増大したときに
は、ヒータ４１によって加熱された加圧ツール４２先端
とシート部材６５との間隔を、加圧ツール４２を圧着待
機位置Ｂに位置付けたときのそれよりも大きくする。

【００４１】この後、前工程からガラス基板１が供給さ
れと、制御装置８０が不図示の検知手段の信号に基づい
てガラス基板１の供給を検知して、電磁切換え弁８６を
制御して加圧ツール４２を再び圧着待機位置Ｃに位置付
けられる。

【００４２】このように上記の実施の形態によれば、装
置本体に対してホルダ６４を着脱するときには、第１、
第２エアシリンダ４６ａ、４６ｂを作動させることにて
加圧ツール４２を退避位置Ａへ位置付け、ガラス基板１
に電子部品２を圧着するときには、エアシリンダ４６ａ
のみの作動により、加圧ツール４２を短い移動量で昇降
動させる。これにより、加圧ツール４２を必要最小限の
移動量で移動させることができることから、電子部品２
をガラス基板１に効率良く圧着することができる。

【００４３】また、設定部８２に待機時間ｔを設定し、
加圧ツール４２の動作停止時間が前工程からガラス基板
１の供給待ち等により待機時間ｔに達したときには、加
圧ツール４２を退避位置Ａまで上昇させるようにしたこ
とから、加圧ツール４２とシート部材６５との間に圧着
待機位置Ｂでのそれに比べて広い間隔を形成することが
できるので、加圧ツール４２の停止時間中に加圧ツール
４２からの熱によりシート部材６５が過熱されることが
防止できる。これにより、過加熱によるシート部材６５
の変形が防止され、変形したシート部材６５にて圧着が
行なわれることにより生じる圧着位置ずれを防止するこ
とができ、よって、電子部品２をガラス基板１に対して
精度良く圧着することができる。

【００４４】なお、上記実施の形態において、第１、第
２エアシリンダ４６ａ、４６ｂの駆動力をレバー４５を
介して加圧ツール４２に伝達する例を用いて説明した
が、加圧ツール４２の上方に第１、第２エアシリンダ４
６ａ、４６ｂを設け、第１、第２エアシリンダ４６ａ、
４６ｂの駆動力を直接加圧ツール４２に伝達するように
してもよい。

【００４５】また、前工程にて仮付けされた電子部品２
をガラス基板１に本圧着する電子部品圧着装置３０に適
用した例で説明したが、電子部品２をガラス基板１に仮
付けする工程を経ることなく、電子部品２をガラス基板
１に圧着する電子部品圧着装置に適用することも可能で
ある。

【００４６】駆動装置としてエアシリンダユニット４６
を用いた例で説明したが、他の駆動装置、例えば、送り
ネジ機構を用いることも可能である。

【００４７】

【発明の効果】本発明によれば、電子部品を基板に効率
良く圧着することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図1は、本発明に係る電子部品圧着装置の構成
を示す正面図である。

【図２】図２は、図１のＢ−Ｂ線から矢印方向を見た左
側面図である。

【図３】図３は、図１の電子部品圧着装置の構成を示す
ブロック図である

【図４】図４（Ａ）は、電子部品が圧着されたガラス基
板の一例を示す平面図、図４（Ｂ）は、その側面図であ
る。

【図５】図５は、従来の電子部品圧着装置の構成を示す
側面図である。

【符号の説明】

１ ガラス基板 ２ 電子部品 ３ 異方性導電フィルム ３０ 電子部品圧着装置 ４０ 圧着ヘッドユニット ４２ 加圧ツール ４６ エアシリンダユニット ４６ａ 第１エアシリンダ ４６ｂ 第２エアシリンダ ５０ 圧力受けユニット ５２ バックアップツール（圧力受けツール） ６０ シート部材供給ユニット ６５ シート部材 ６６ 供給リール ６７ 巻取りリール ７０ 基板ステージ ８０ 制御装置 ８２ 設定部 ８３ タイマ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧力受けツールと、駆動装置により前記
   圧力受けツールに対して進退動される加圧ツールと、前
   記圧力受けツールと前記加圧ツールの間に配置されたシ
   ートとを有し、前記加圧ツールにより前記シートを介し
   て、前記圧力受けツールにて支持された基板上に接続部
   材を介して電子部品を圧着する電子部品圧着装置におい
   て、 前記駆動装置は、前記加圧ツールの移動量を変更する移
   動量変更手段を備えたことを特徴とする電子部品圧着装
   置。
2. 【請求項２】 前記駆動装置は、第１エアシリンダと第
   ２エアシリンダとを有し、前記第１エアシリンダと前記
   第２エアシリンダとを直列に配置したことを特徴とする
   請求項１記載の電子部品圧着装置。
3. 【請求項３】 前記加圧ツールの動作停止時間を計測
   し、この停止時間に基づいて前記駆動装置を制御して前
   記加圧ツールの移動量を切り換える制御装置を有するこ
   とを特徴とする請求項１または２記載の電子部品圧着装
   置。
4. 【請求項４】 加圧ツールによりシートを介して、圧力
   受けツールにて支持された基板上に接続部材を介して電
   子部品を圧着する電子部品圧着方法において、 前記加圧ツールを、前記基板に対する前記電子部品の圧
   着を行なうときには第１の移動量で移動させ、前記シー
   ト部材の交換を行なうときには第１の移動量よりも大な
   る第２の移動量で移動させることを特徴とする電子部品
   圧着方法。
5. 【請求項５】 加圧ツールによりシートを介して、圧力
   受けツールにて支持された基板上に接続部材を介して電
   子部品を圧着する電子部品圧着方法において、 前記加圧ツールの動作停止時間を計測し、計測した停止
   時間が予め設定された待機時間に達したときに、前記加
   圧ツールを退避位置へ移動させることを特徴とする電子
   部品圧着方法。