JP2006210649A

JP2006210649A - 圧着機構、電子部品の実装装置並びに電子部品の実装方法

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Publication number: JP2006210649A
Application number: JP2005020829A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Takeuchi; 雄一竹内
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2005-01-28
Filing date: 2005-01-28
Publication date: 2006-08-10

Abstract

【課題】簡単な機構で適正な推力により速やかに被圧着物を押圧することができる圧着機構、電子部品の実装装置並びに電子部品の実装方法を提供すること。
【解決手段】本圧着ユニット４０２は、１つの本体としてのスライド軸４１５と、スライド軸４１５の下端部に設けられた圧着ヘッド４１６と、スライド軸４１５の上端部を加圧可能な状態でスライド軸４１５の上下動の軸延長上に設けられたエアシリンダ４１４と、圧着ヘッド４１６を所定の位置に上下動させるようにスライド軸４１５とエアシリンダ４１４とを上下動させる昇降部としての上下スライド機構４０９と、エアシリンダ４１４にあらかじめ所定の圧力を与えた後に、スライド軸４１５の上端部がエアシリンダ４１４を押し込むことによりドライバＩＣ４が押圧可能となる所定の位置まで圧着ヘッド４１６を下降させるように、上下スライド機構４０９とエアシリンダ４１４とを制御する制御部とを備えた。
【選択図】図３

Description

本発明は、被圧着物を押圧して圧着する圧着機構、この圧着機構を備えた電子部品の実装装置並びに電子部品の実装方法に関する。

電子部品を回路基板等に圧着する圧着機構を備えた電子部品の実装装置としては、液晶表示パネルのガラス基板に対してドライバＩＣを圧着する加圧装置を備えた圧着装置が知られている（特許文献１）。

この圧着装置に用いられた加圧装置は、出力可能な推力範囲が異なる少なくとも２つの流体シリンダを同軸上に配置して連結させたものである。これにより推力の出力幅を広範囲とし、且つ推力の変化率を線形とすることを可能としたものである。

また他の加圧装置としては、半導体チップを基板上にボンディングするダイボンダのボンディングヘッドユニットに圧力を付与するエアシリンダが知られている（特許文献２）。

このエアシリンダは、シリンダ本体内に収容されたピストンの胴部にピストンヘッドと受圧面積の異なる１つ以上の受圧部を形成し、ピストンヘッドおよび１つ以上の受圧部を、同じくシリンダ本体内に設けられたピストンを支持する複数のエアベアリングでそれぞれ仕切ってピストンヘッドの部分を含めて複数の受圧室を構成し、複数の受圧室に作動エアーを選択的に供給可能としたものである。

このエアシリンダによれば、ピストンはエアベアリングを介して進退させているためピストンの摺動抵抗をほぼゼロとすると共に、複数の受圧部に選択的にエアーを送り込むことで大小圧力幅のある各種の加圧対象物に対し、適切かつ安定な加圧力を付与できるとしている。

特開２００４−２６６０５６号公報特開平１１−１５４６９２号公報

近年、著しく市場が拡大している小型情報端末などの電子機器においては、高機能で小型化された電子部品を回路基板等に高密度に実装することが要求されている。しかしながら上記従来の加圧装置では、小型化された電子部品を微圧領域で圧着することが困難であった。例えば前者では、流体シリンダの摺動抵抗により微圧領域で推力が不安定になりやすい。

また、摺動抵抗を抑えた後者では、微圧から高圧まで広範囲に推力を発生させるには、これに対応する受圧室を多段に設ける必要があり、エアシリンダの構造がさらに複雑になるという課題を有している。

本発明は、上記課題を考慮してなされたものであり、簡単な機構で適正な推力により速やかに被圧着物を押圧することができる圧着機構、電子部品の実装装置並びに電子部品の実装方法を提供することを目的とする。

本発明の圧着機構は、一つの本体と、本体の下端部に設けられた押圧部と、本体の上端部を加圧可能な状態で本体の上下動の軸延長上に設けられた加圧部と、押圧部を所定の位置に上下動させるように本体と加圧部とを上下動させる昇降部と、加圧部にあらかじめ所定の圧力を与えた後に、本体の上端部が加圧部を押し込むことにより被圧着物が押圧可能となる所定の位置まで押圧部を下降させるように、昇降部と加圧部とを制御する制御部と、を有することを特徴とする。

この構成によれば、制御部は、あらかじめ加圧部に所定の圧力となるように圧力を与えた後に、本体の上端部が加圧部を押し込むことにより被圧着物が押圧可能となる所定の位置まで押圧部が到達するように昇降部を下降させる。したがって、被圧着物は、所定の圧力が与えられた加圧部を本体の上端部が押し込んで発生する推力により押圧される。ゆえに先に押圧部を被圧着物に当接させてから加圧部に推力を発生させて被圧着物を押圧する場合に比べて、加圧部にはあらかじめ所定の圧力が与えられているので、速やかに所定の推力で被圧着物を押圧し作動初期の加圧部の摺動抵抗で推力が不安定となることを低減することができる。すなわち適正な推力で被圧着物を押圧することができる圧着機構を提供することができる。

本発明の他の圧着機構は、一つの本体と、本体の下端部に設けられた押圧部と、本体の上端部を加圧可能な状態で本体の上下動の軸延長上に設けられた加圧部と、押圧部を所定の位置に上下動させるように本体と加圧部とを上下動させる昇降部と、押圧部の推力を検出する推力検出部と、加圧部にあらかじめ所定の圧力を与えた後に、本体の上端部が加圧部を押し込むことにより被圧着物が押圧可能となる所定の位置まで押圧部を下降させるように昇降部を制御すると共に、推力検出部の検出結果に基づいて被圧着物に所定の推力が加わるように加圧部を制御する制御部と、を有することを特徴とする。

この構成によれば、制御部は、あらかじめ加圧部に所定の圧力となるように圧力を与えた後に、本体の上端部が加圧部を押し込むことにより被圧着物が押圧可能となる所定の位置まで押圧部が到達するように昇降部を下降させる。したがって、被圧着物は、所定の圧力が与えられた加圧部を本体の上端部が押し込んで発生する推力により押圧される。ゆえに先に押圧部を被圧着物に当接させてから加圧部に推力を発生させて被圧着物を押圧する場合に比べて、加圧部にはあらかじめ所定の圧力が与えられているので、速やかに所定の推力で被圧着物を押圧し作動初期の加圧部の摺動抵抗で推力が不安定となることを低減することができる。また制御部は、推力検出部の検出結果に基づいて被圧着物に所定の推力が加わるように加圧部を制御するため、被圧着物に加わる推力に過不足が生じることを防止することができる。すなわち、より適正な推力で被圧着物を押圧することができる圧着機構を提供することができる。

上記加圧部は、ダイヤフラム式の流体シリンダであることを特徴とする。これによれば、ダイヤフラム式の流体シリンダは、ピストンとシリンダ内壁との間にダイヤフラムが介在するため、ピストンとシリンダ内壁との摺動抵抗を抑えて広い圧力範囲でピストンを駆動させることができる。したがって、異なる推力範囲を有する複数の流体シリンダまたは広い圧力範囲で作動させるための専用の加圧装置を用いる場合に比べて、簡単な機構で被圧着物の大きさ等の仕様に対応して適正な推力で被圧着物を押圧することができる圧着機構を提供することができる。

また上記昇降部には、本体を支持して本体を自重に均衡する付勢力で上方向に付勢する弾性体を備えたことを特徴とする。これによれば、弾性体は、本体を支持して本体を自重に均衡する付勢力で本体の下降方向とは反対側の上方向に付勢するため、本体が下降して押圧部により被圧着物が押圧される際に、押圧部を含めた本体の自重が被圧着物に余計に加わることを防ぐことができる。これにより特に小型化された被圧着物を微小な圧力で押圧しようとする場合は、本体の自重をほぼ無視することができるので、より適正な推力で被圧着物を押圧することができる圧着機構を提供することができる。

本発明の電子部品の実装装置は、電子部品を回路基板に平面実装する電子部品の実装装置であって、上記発明の圧着機構を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、上記発明の圧着機構を備えているため、電子部品のサイズ等の仕様が異なっていても、これに対応して適正な推力で押圧して電子部品を回路基板に平面実装することができる電子部品の実装装置を提供することができる。

本発明の他の電子部品の実装装置は、電子部品としての半導体チップを電気光学装置の基板に平面実装する電子部品の実装装置であって、上記発明の圧着機構を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、例えば接合材料として異方性導電膜を介して半導体チップを基板に実装しようとする場合、半導体チップに加える推力は、半導体チップの能動面に形成されたバンプ等の電極の面積や接合材料の変形などの物理特性に応じて決められる。本発明の電子部品の実装装置は、上記発明の圧着機構を備えているため、半導体チップの電極面積等の仕様が異なっていても、これに対応して適正な推力で半導体チップを押圧して電気光学装置の基板に平面実装することができる電子部品の実装装置を提供することができる。

また本発明の他の電子部品の実装装置は、電子部品としての半導体チップを液晶表示パネルの２つの基板のうち少なくとも一方に平面実装する電子部品の実装装置であって、上記発明の圧着機構を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、上記発明の圧着機構を備えているため、半導体チップの電極面積等の仕様が異なっていても、これに対応して適正な推力で半導体チップを押圧して液晶表示パネルの２つの基板のうち少なくとも一方に平面実装することができる電子部品の実装装置を提供することができる。

本発明の電子部品の実装方法は、電子部品としての半導体チップを電気光学装置の基板に平面実装する電子部品の実装方法であって、上記発明の実装装置を用いて半導体チップを電気光学装置の基板に平面実装することを特徴とする。

この方法によれば、上記発明の実装装置を用いているため、半導体チップの電極面積等の仕様が異なっていても、これに対応して適正な推力で半導体チップを押圧して電気光学装置の基板に平面実装することができる。

本発明の実施形態は、液晶表示パネルを駆動可能な電子部品としての半導体チップを、液晶表示パネルの端子部にＣＯＧ（Chip On Glass）実装する際に用いる電子部品の実装装置、並びに電子部品の実装方法を例に説明する。

まず半導体チップが実装される液晶表示装置について説明する。図１は、液晶表示装置を示す概略斜視図である。図１に示すように液晶表示装置１は、透明なガラスまたは樹脂材料等からなる２つの基板２，３を対向配置させ、その間に電気光学材料としての液晶を挟持した液晶表示パネル６と、この液晶表示パネル６を駆動するための半導体チップとしてのドライバＩＣ４とを備えている。

基板２，３には、それぞれ表示画素に対応する電極とこの電極に繋がる配線部が設けられている。基板２は、基板３に対して一方向に突出した端子部２ａを有しており、端子部２ａの表面には、ドライバＩＣ４の出力用のバンプ電極に対応した位置で、液晶表示パネル６の電極に繋がる配線部が延在してなる出力端子が配列されている。また同じくドライバＩＣ４の入力用のバンプ電極に対応した位置で、入力端子が配列されている。これらの端子部２ａの表面に形成された配線部（出力端子）および入出力端子は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜等の透明導電膜を用いてパターニングされたものである。

図１には詳細に示さないが基板２，３に形成される表示画素となる電極は、パッシブ型のＳＴＮ方式のようにマトリクスに透明電極を配したものでもよいし、アクティブ型のＴＦＴ（Thin Film Transister）方式あるいはＴＦＤ（Thin Film Diode）方式のようにアクティブ素子を走査電極とデータ電極および画素電極とに接続させたものでもよい。

ドライバＩＣ４は、液晶表示パネル６の端子部２ａに形成された各入出力端子と対応するバンプ電極とが電気的に接続されるようにＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film；異方性導電膜）５を介して平面実装されている。

尚、液晶表示装置１において、対向配置された２つの基板２，３の液晶側には、それぞれ液晶分子の配列方向を制御する配向膜（図示省略）が設けられると共に、基板３の上面と基板２の下面とには、それぞれ入出射する光を偏向する偏光板（図示省略）あるいは位相差フィルム等の光学フィルムと積層された偏光板（図示省略）が貼り付けられる。またこのような液晶表示装置１は、光源を有した照明装置を液晶表示パネル６の背面側、側面側、あるいは上面側に配置して用いられる。

次に本発明の一実施形態である電子部品の実装装置について説明する。図２は、実装装置の全体構成を示す概略平面図である。

図２に示すように実装装置１０００は、液晶表示パネル６の端子部２ａにＡＣＦ５を貼り付けるＡＣＦ貼付処理部２００と、貼り付けられたＡＣＦ５上に端子部２ａの入出力端子に対応した位置でドライバＩＣ４を圧着して仮固定する仮圧着処理部３００と、仮固定されたドライバＩＣ４を加熱圧着して接合させる本圧着処理部４００とを備えている。

また、実装装置１０００は、液晶表示パネル６を装置に搬入するパネル投入部１００と、装置からドライバＩＣ４が実装された液晶表示パネル６を搬出するパネル排出部５００と、パネル投入部１００およびパネル排出部５００とに連結して各処理部に液晶表示パネル６をセット／リセットする搬送装置６００とを備えている。

実装装置１０００における、ドライバＩＣ４の実装について概略を説明する。液晶表示パネル６は、パネル投入部１００のパネル投入口１０１から装置に投入され、パネル供給ベルト１０２によって装置内に搬送されて搬送装置６００の第１ポジション６０１に受け渡される。搬送装置６００は、パネル搬送アーム６０４（図３参照）を備えており第１ポジション６０１に位置する液晶表示パネル６をＡＣＦ貼付テーブル２０１にセットする。ＡＣＦ貼付処理部２００には、リール２０３に巻き付けられたテープ状のＡＣＦ５を有するＡＣＦ貼付ユニット２０２を備えている。ＡＣＦ貼付ユニット２０２は、ＡＣＦ貼付テーブル２０１にセットされた液晶表示パネル６の端子部２ａを覆うようにＡＣＦ５を所定の長さに切断して貼り付ける。ＡＣＦ５が貼り付けられた液晶表示パネル６はＡＣＦ貼付テーブル２０１からリセットされて再び第１ポジション６０１に戻る。

次にＡＣＦ５が貼り付けされた液晶表示パネル６は、搬送装置６００により第１ポジション６０１から第２ポジション６０２に搬送される。パネル搬送アーム６０４は第２ポジション６０２に位置した液晶表示パネル６を仮圧着テーブル３０１にセットする。仮圧着処理部３００には、ドライバＩＣ４が収納された専用トレイを配置したＩＣトレーテーブル３０３と、ＩＣ供給ユニット３０２と、仮圧着ユニット３０４とを備えている。ＩＣ供給ユニット３０２は、ＩＣトレーテーブル３０３上に配置された専用トレーからドライバＩＣ４を取り出して仮圧着ユニット３０４へ受け渡す。仮圧着ユニット３０４は、液晶表示パネル６の端子部２ａに貼り付けられたＡＣＦ５上にドライバＩＣ４を圧着して仮固定する。ドライバＩＣ４が仮固定された液晶表示パネル６は、仮圧着テーブル３０１からパネル搬送アーム６０４によってリセットされ、再び第２ポジション６０２に戻る。

次にドライバＩＣ４が仮固定された液晶表示パネル６は、搬送装置６００によって第２ポジション６０２から第３ポジション６０３に搬送される。本圧着処理部４００には、２つの本圧着ユニット４０２と、２つの本圧着テーブル４０１とを備えている。パネル搬送アーム６０４は、ＡまたはＢのいずれかの本圧着ユニット４０２に対応する本圧着テーブル４０１に液晶表示パネル６をセットする。本圧着テーブル４０１は、本圧着ユニット４０２へ進み、ドライバＩＣ４が圧着される位置に液晶表示パネル６を位置決めする。本圧着ユニット４０２は、仮固定されたドライバＩＣ４を加熱圧着して端子部２ａに接合させる。

ドライバＩＣ４が実装された液晶表示パネル６は、パネル搬送アーム６０４によって本圧着テーブル４０１からリセットされ再び第３ポジション６０３に戻る。その後パネル排出部５００のパネル排出ベルト５０２によって装置手前に搬送されパネル排出口５０１から取り出される。

次に本発明の一実施形態である圧着機構を備えた本圧着処理部について説明する。図３は、本圧着処理部の構造を示す概略側面図である。

図３に示すように本圧着処理部４００には、基台４０３上に圧着機構としての本圧着ユニット４０２と、ドライバＩＣ４が仮固定された液晶表示パネル６を、本圧着ユニット４０２の所定の圧着位置にセットするスライド機構を有した本圧着テーブル４０１とが配設されている。搬送装置６００のパネル搬送アーム６０４は、本圧着テーブル４０１の上方空間で上下左右に移動して液晶表示パネル６を本圧着テーブル４０１に対してセット／リセットできる構造となっている。

２つの本圧着ユニット４０２は、テーブル脚部４０４のテーブル４０５上に立設した支持脚４０６上に並列して配設されている。

本圧着ユニット４０２には、本体としてのスライド軸４１５と、スライド軸４１５の下端部に設けられた押圧部としての圧着ヘッド４１６と、スライド軸４１５の上端部を加圧可能な状態でスライド軸４１５の上下動の軸延長上に設けられた加圧部としてのエアシリンダ４１４と、圧着ヘッド４１６を所定の位置に上下動させるようにスライド軸４１５とエアシリンダ４１４とを上下移動させる昇降部としての上下スライド機構４０９と、圧着ヘッド４１６の推力を検出する推力検出部としてのロードセル４２７とを備えている。

上下スライド機構４０９は、支持脚４０６上のサポートブロック４０７に立設した支持フレーム４０８の上部にモータ４１０を有し、モータ４１０はカップリング部４１１ａを介してボールネジ４１１に連結されている。ボールネジ４１１にはボールネジ４１１が回転することにより上下するスライド部４１２が設けられている。スライド部４１２にはエアシリンダ４１４が上部に載置されたスライドフレーム４１３が固定されている。

エアシリンダ４１４には、動力源である圧空が電空レギュレータ４４０を通じて供給されている。

スライド軸４１５の下端部には、圧着ヘッド４１６が取り付けられると共に、圧着ヘッド４１６を所定の温度に加熱するためのヒータ４１７が設けられている。スライド軸４１５は、圧着ヘッド４１６がブレることなく一定方向に上下するようにサポートブロック４０７に配設されたガイドホルダ４１８によって軸支されている。

圧着ヘッド４１６とヒータ４１７が取り付けられたスライド軸４１５は、実際には図示しない部品を含めて相当な自重を有する。したがって、本圧着ユニット４０２は、この自重分がドライバＩＣ４を加熱圧着する際に余計な荷重とならぬように、スライド軸４１５を圧着方向（下降方向）と反対の上方向に付勢するしくみを有している。このしくみは、スライドフレーム４１３の下部フレーム４１３ｂを通過させたスライド軸４１５の上端部に軸ホルダ４２３を固定し、この軸ホルダ４２３と下部フレーム４１３ｂとの間にスライド軸４１５を上方向に付勢するバネ４２０を設けている。バネ４２０は、スライド軸４１５とこれに取り付けられた圧着ヘッド４１６などの自重に均衡するように材質、線径、巻き数が設定されている。したがって、エアシリンダ４１４は、自重をほぼ無視可能なスライド軸４１５を加圧して圧着ヘッド４１６に適正な推力を与えることができる。

また、テーブル４０５には、加熱圧着の対象となるドライバＩＣ４の実装箇所と対応する液晶表示パネル６の基板２の背面部位を支持し、圧着ヘッド４１６に対向して加熱圧着を行う支持ヘッド４３２を有する支持台４３１が設けられている。この支持台４３１には、支持ヘッド４３２を所定の温度に加温するヒータ４３３が設けられている。

本圧着テーブル４０１には、液晶表示パネル６を真空吸着して固定する吸着テーブル４３４と、吸着テーブル４３４を下方から支持してＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動させるスライド機構が設けられている。

図４は、本圧着処理部の電気的および機械的な構成を示すブロック図である。詳しくは、本圧着ユニット４０２に関連する部分のブロック図である。図中の実線は電気的な接続を示している。また鎖線は、動力源となる圧縮空気を送る配管の接続を示している。本圧着処理部４００には、装置の各部を制御するためのＣＰＵを有する制御部４７０が設けられている。

本圧着ユニット４０２において、モータ４１０は、制御部４７０と電気的に接続されている。モータ４１０は、例えばサーボモータ等であり、制御部４７０からの位置情報である制御信号を受信してボールネジ４１１を回転させてスライド部４１２を上下動させる。これによりスライド部４１２に固定されたスライドフレーム４１３が上下動して、スライドフレーム４１３に支持されたスライド軸４１５を圧着ヘッド４１６が所望の位置に来るように上下動させる。

圧着ヘッド４１６に推力を与えるエアシリンダ４１４は、電磁バルブ４４１と電空レギュレータ４４０とを介して圧縮空気供給源４８０（以降、圧空源４８０と呼ぶ）に接続されている。また電磁バルブ４４１と電空レギュレータ４４０は電気的に制御部４７０と接続されており、制御部４７０は電空レギュレータ４４０に制御信号を送信してエアシリンダ４１４が発生する推力を所定の値に設定する。尚、図中のＳＯＬは電磁バルブを示す。

ロードセル４２７は、制御部４７０と電気的に接続されている。そして圧着ヘッド４１６の推力を検出する。制御部４７０は、ロードセル４２７の検出結果としての検出信号を受けて適正な推力で加圧しているか判断し、過不足があれば電空レギュレータ４４０の圧力設定を変更する。尚、制御部４７０はドライバＩＣ４の仕様毎に設定された推力を記憶したメモリー等からなる記憶部を備えている。

ヒータ４１７は、温度調節器４４２を介して制御部４７０と電気的に接続されている。また圧着ヘッド４１６には図示しない熱電対が設けられており、温度調節器４４２に接続されている。温度調節器４４２は、熱電対からの温度検出信号を受けてヒータ４１７をＯＮ−ＯＦＦすることにより圧着ヘッド４１６の温度調節を行う。

次に本発明の一実施形態である圧着機構としての本圧着ユニットについて詳細に説明する。図５は本圧着ユニットの構造を示す斜視図である。図６は本圧着ユニットの分解斜視図である。

図５に示すように本圧着ユニット４０２の基本構造は、圧着ヘッド４１６を下端部４１５ｂに取り付け可能としたスライド軸４１５と、ロードセル４２７を介してスライド軸４１５の上端部を加圧するエアシリンダ４１４と、駆動用のモータ４１０を備えた上下スライド機構４０９とがサポートブロック４０７に配設されたものである。

図６に示すように１つの本体としてのスライド軸４１５は、この場合ボールスプラインを用いている。下端部４１５ｂはサポートブロック４０７に設けられた孔を通過して下方に突出し、ガイド部４１５ｃはサポートブロック４０７に固定されたガイドホルダ４１８に支持されている。またスライド軸４１５の上端部４１５ａは、スライドフレーム４１３の下部フレーム４１３ｂに設けられた孔を通過して上方に突出している。さらに上端部４１５ａには、軸ホルダ４１９と軸ホルダ４２１とで挟まれたバネ４２０およびワッシャー状の軸ホルダ４２３と軸ホルダ４２４とが取り付けられている。そして上端部４１５ａを挟むようにしてジョイントホルダ４２５が固定されている。

スライドフレーム４１３の側板であるフレーム４１３ｃには、凹部を有するストッパ４２２が軸ホルダ４２３の下方に位置してバネ４２０を凹部で囲むように取り付けられている。スライド軸４１５は、軸ホルダ４２３の縁部がストッパ４２２で受け止められることによってスライドフレーム４１３に支持される。

スライド軸４１５の上端部４１５ａには雄ネジが切られ、軸ホルダ４２４には雌ネジが切られている。バネ４２０が圧着ヘッド４１６等を含めたスライド軸４１５の自重を上方に適正な荷重で付勢できるように、軸ホルダ４２４は上端部４１５ａにネジ込まれバネ４２０を軸ホルダ４２３を介して押圧してその撓み量（荷重）を調整できるようになっている。この場合、バネ４２０がスライド軸４１５の自重を付勢して均衡した状態でストッパ４２２で受け止められるように軸ホルダ４２４が上端部４１５ａにネジ込まれている。

エアシリンダ４１４は、ロッド４１４ｄがスライドフレーム４１３の上部フレーム４１３ａの孔を通過して下方に突出した状態で上部フレーム４１３ａに固定されている。上部フレーム４１３ａはサポートフレーム４１３ｄにより下方から支持されてフレーム４１３ｃの上端部に固定されている。またロッド４１４ｄの先端部にはロッドホルダ４３０がネジ止めされている。

ロードセル４２７は、スライド軸４１５の上端部４１５ａが固定されたジョイントホルダ４２５とロッドホルダ４３０との間に位置して設けられている。ロードセル４２７の下端部にはジョイント４２６がネジ込まれている。このジョイント４２６をジョイントホルダ４２５の上部から差し込んで挟むことにより、ロードセル４２７がジョイントホルダ４２５に固定される。またロードセル４２７の上端部にはボルト状のジョイント４２９がジョイントホルダ４２８を介してネジ止めされている。ジョイント４２９の頭部はロッドホルダ４３０と対向している。ジョイント４２９をロードセル４２７にネジ止めする高さ方向の位置を調整することにより、ロッドホルダ４３０との隙間を調整できるようになっている。したがって、上部にロードセル４２７が連結したスライド軸４１５とエアシリンダ４１４のロッド４１４ｄとは連結していない。

エアシリンダ４１４が固定されると共に、スライド軸４１５を支持するスライドフレーム４１３は、フレーム４１３ｃがスライド部４１２にネジ止めされることにより上下スライド機構４０９と結合される。

上下スライド機構４０９の支持フレーム４０８は、底板４０８ａと側板４０８ｂおよび上部支持フレーム４０８ｃからなり、サポートブロック４０７上に立設されている。上部支持フレーム４０８ｃには、上下スライド機構４０９の駆動源であるモータ４１０が配設されている。モータ４１０の駆動軸は、上部支持フレーム４０８ｃに設けられた孔を通過して下方に突出しており、その先端部がカップリング部４１１ａを介してボールネジ４１１の上端部と連結されている。ボールネジ４１１は、ネジ部の上方がベアリングからなる軸受け４１１ｂで軸支されている。またネジ部にはスライド部４１２が係合して設けられている。ネジ部の上端と下端とに嵌合した筒状のホルダ４１１ｃとホルダ４１１ｄとは、スライド部４１２がボールネジ４１１の回転によって上下動する際の上死点と下死点とになっている。

図７は、エアシリンダの構造を示す模式図である。図７に示すようにエアシリンダ４１４は、ダイヤフラム式の流体シリンダであり、シリンダ４１４ａの内壁部とピストン４１４ｂの表面部との間にピストン４１４ｂの上下動につれて変形するダイヤフラム４１４ｃを有している。ピストン４１４ｂに連結されたロッド４１４ｄはベアリング軸受け４１４ｅで軸支されている。またピストン４１４ｂの内壁とベアリング軸受け４１４ｅとの間にはバネ４１４ｆを有している。シリンダ４１４ａには、ダイヤフラム４１４ｃの上方側に配管接続部４１４ｇが設けられると共に、ダイヤフラム４１４ｃの下方側に配管接続部４１４ｈが設けられている。この場合、下方側の配管接続部４１４ｈは開放されており、上方側の配管接続部４１４ｇに電空レギュレータ４４０からの圧空配管が接続される。

エアシリンダ４１４は、シリンダ４１４ａの内壁部とピストン４１４ｂの側面部とが直接触れ合わないので作動時の摺動抵抗が抑えられる。またシリンダ４１４ａの径およびストロークによって異なるが、通常の摺動型のエアシリンダに比べて広い作動圧力範囲が得られる。すなわち１つのエアシリンダ４１４で微圧から高圧に対応してピストン４１４ｂを作動させることができる。尚、本実施形態では、エアシリンダ４１４は、単動式のものであるが、複動式のものを採用してもよい。

次に本発明の一実施形態である電子部品の実装方法について図８に基づいて説明する。本実施形態の電子部品の実装方法は、本圧着ユニット４０２を備えた実装装置１０００を用いて、液晶表示パネル６の端子部２ａに仮圧着された電子部品としてのドライバＩＣ４を本圧着する方法である。

図８は、本圧着ユニットの圧着動作を示す模式図である。詳しくは、同図（ａ）は初期状態を示す模式図、同図（ｂ）はドライバＩＣの圧着時を示す模式図である。また図解の都合上、上下スライド機構４０９は省略されている。

図８（ａ）に示すように液晶表示パネル６は、端子部２ａに仮圧着されたドライバＩＣ４が圧着ヘッド４１６で本圧着される位置に配置される。そしてドライバＩＣ４が仮圧着された端子部２ａの背面部位を支持ヘッド４３２によって支持される。次に制御部４７０は、電空レギュレータ４４０に所定の圧力Ｐａを設定して電磁バルブ４４１を開きエアシリンダ４１４に圧力Ｐａの圧空を送り込む。これによりエアシリンダ４１４は、あらかじめ所定の圧力Ｐａで作動してロッド４１４ｄの先端部がロードセル４２７を介してスライド軸４１５を押圧する（矢印Ｂ方向）。しかし圧着ヘッド４１６はドライバＩＣ４を押圧する位置に達していないので、この時ロードセル４２７は、ロッド４１４ｄの先端部がスライド軸４１５と接している程度の僅かな推力しか検出しない。次に制御部４７０は上下スライド機構４０９を作動させてスライドフレーム４１３を圧着ヘッド４１６がドライバＩＣ４を押圧可能な所定の位置まで下降させる（矢印Ａ方向）。

図８（ｂ）に示すように圧着ヘッド４１６がドライバＩＣ４を押圧可能な所定の位置までスライドフレーム４１３が下降して止まった時に、ストッパ４２２の上面と軸ホルダ４２３の下面との間隔が所定の距離ｄとなるように、制御部４７０は上下スライド機構４０９を制御する。これによりスライド軸４１５の上端部４１５ａ（図６参照）は、あらかじめ加圧されたエアシリンダ４１４のロッド４１４ｄの先端部を所定の距離ｄに相当する長さ分押し込む。このことにより、スライド軸４１５はストッパ４２２からフリーになるので、エアシリンダ４１４の推力がスライド軸４１５に加わるようになり、圧着ヘッド４１６によりドライバＩＣ４の押圧が可能となる。次に制御部４７０はエアシリンダ４１４の内圧を圧力Ｐａから圧力Ｐｂに変化させると共に、ロードセル４２７はエアシリンダ４１４が圧着ヘッド４１６を押圧する矢印Ｃ方向の推力を検出する。制御部４７０はロードセル４２７が検出した推力が所定の推力となるように電空レギュレータ４４０の設定圧力を調整して、調整された圧空をエアシリンダ４１４に送り込む。所定の圧着時間が経過すると、制御部４７０は上下スライド機構４０９を作動させ、スライドフレーム４１３を上昇させることによりドライバＩＣ４の本圧着を終了する。当然ながらドライバＩＣ４はＡＣＦ５を介して熱圧着されるため、ＡＣＦ５は圧着時間内に熱硬化してドライバＩＣ４の電極と対応する端子部２ａに形成された入出力端子とが電気的に接合される。このような本圧着ユニット４０２の動作によりドライバＩＣ４は適正な推力で押圧されて端子部２ａに本圧着される。

本実施形態における本圧着条件は、温度およそ２００℃、圧着時間１０秒、設定圧着推力１００Ｎである。この場合、エアシリンダ４１４は、藤倉ゴム（株）製のＦＣＳ−２５−１６型ダイヤフラム式流体シリンダを用いた。作動圧力範囲は、０．０２〜０．７ＭＰａである。推力１００Ｎを発生させる作動圧力は、およそ０．２６ＭＰａであった。ストッパ４２２の上面と軸ホルダ４２３のした面との所定の距離ｄは、およそ０．５ｍｍである。

図９は、本圧着時の推力変化を時系列的に示したグラフである。詳しくは実線が本実施形態の本圧着時における推力変化を示している。鎖線は、加圧部として異なる推力範囲を有する３つの摺動型エアシリンダをスライド軸４１５の軸延長上に配置したものを用い、圧着ヘッド４１６がドライバＩＣ４を所定の距離ｄに相当する長さ分押し込んだ後に、加圧部に圧空を送り込んで推力を発生させた比較例の推力変化を示すものである。

図９に示すように、縦軸はロードセル４２７が検出した推力を示し、横軸は圧着の時間経過（秒）を表している。この場合、上下スライド機構４０９が下降を開始する時間をｔ₀とし、圧着ヘッド４１６がドライバＩＣ４を所定の位置（距離ｄ）まで押圧した時間をｔ₃としている。ｔ₅は圧着が終了し上下スライド機構４０９が上昇を開始する時間を示している。時間ｔ₃はおよそ１．２秒、時間ｔ₅は１０秒である。

図９の鎖線に示すように比較例の推力変化は、圧着ヘッド４１６がドライバＩＣ４を所定の距離ｄに相当する長さ分押し込む間の時間ｔ₁に、加圧部の摺動抵抗によりピストンがスムーズに作動せず一時的に上昇した推力がドライバＩＣ４に加わっている。そして時間ｔ₃で加圧部によりドライバＩＣ４が加圧されて、時間ｔ₄で所定の推力（１００Ｎ）に到達している。これに対し本実施形態の本圧着ユニット４０２では、スライド軸４１５の上端部４１５ａがあらかじめ加圧されたエアシリンダ４１４を距離ｄに相当する長さ分押し込むことにより、ドライバＩＣ４に推力が掛かり始める時間ｔ₂から所定の推力に到達する時間ｔ₃まで推力がリニアに上昇している。したがって、比較例に比べて速やかにドライバＩＣ４が所定の推力で押圧されると共に、作動初期の推力の不安定な状態が低減されている。ゆえに所定の圧着時間内にドライバＩＣ４を適正に本圧着することが可能となった。比較例では、所定の推力でドライバＩＣ４を圧着する時間が不足すると接合不良となる惧れがある。また推力が１０Ｎ以下の微圧領域での圧着が困難である。本実施形態では、ドライバＩＣ４の押圧開始後の推力は微圧領域からリニアに上昇して速やかに所定の推力に達しておりこれらの課題が改善されている。

本実施形態の効果は、以下のとおりである。

（１）本圧着処理部４００において、制御部４７０は、あらかじめエアシリンダ４１４に所定の圧力Ｐａの圧空を与えた後に、スライド軸４１５の上端部４１５ａがエアシリンダ４１４のロッド４１４ｄを押し込んでドライバＩＣ４が押圧される所定の位置（所定の距離ｄ）まで圧着ヘッド４１６が到達するように上下スライド機構４０９を下降させる。したがって、本圧着ユニット４０２は、あらかじめ圧力が与えられたエアシリンダ４１４が押し込まれて発生する推力によりドライバＩＣ４を押圧するので、速やかに所定の推力でドライバＩＣ４を押圧することができる。また制御部４７０は、ロードセル４２７の検出結果に基づいてドライバＩＣ４に所定の推力が加わるようにエアシリンダ４１４を制御するため、ドライバＩＣ４に加わる推力に過不足が生じることを防止することができる。すなわち、より適正な推力でドライバＩＣ４を押圧することができる圧着機構としての本圧着ユニット４０２を提供することができる。

（２）ダイヤフラム方式の流体シリンダであるエアシリンダ４１４は、ピストン４１４ｂとシリンダ４１４ａの内壁との間にダイヤフラム４１４ｃが介在するため、ピストン４１４ｂとシリンダ４１４ａの内壁との摺動抵抗を抑えて広い圧力範囲でピストン４１４ｂを駆動させることができる。したがって、異なる推力範囲を有する複数の流体シリンダまたは広い圧力範囲で作動させるための専用の加圧装置を用いる場合に比べて、簡単な構成でドライバＩＣ４のバンプ電極面積等の仕様に対応して、適正な推力でドライバＩＣ４を押圧することができる本圧着ユニット４０２を提供することができる。

（３）上下スライド機構４０９には、スライド軸４１５を支持してスライド軸４１５を自重に均衡する付勢力で上方向に付勢するバネ４２０を備えているため、スライド軸４１５が下降して圧着ヘッド４１６によりドライバＩＣ４が加圧される際に、圧着ヘッド４１６を含めたスライド軸４１５の自重分がドライバＩＣ４に余計に加わることを防ぐことができる。特に小型化されたドライバＩＣ４を微小な圧力で加圧しようとする場合は、スライド軸４１５の自重をほぼ無視することができるので、より適正な推力でドライバＩＣ４を押圧することができる本圧着ユニット４０２を提供することができる。

（４）実装装置１０００の本圧着処理部４００は、本発明の一実施形態である圧着機構としての本圧着ユニット４０２を備えているため、ドライバＩＣ４のバンプ電極面積等の仕様が異なっていても、これに対応して適正な推力でドライバＩＣ４を押圧して液晶表示パネル６の基板２に平面実装することができる実装装置１０００を提供することができる。

（５）本実施形態の電子部品としてのドライバＩＣ４の実装方法は、本圧着ユニット４０２を備えた実装装置１０００を用いているため、ドライバＩＣ４のバンプ電極面積等の仕様が異なっていても、これに対応して微圧領域から高圧領域まで適正な推力で仮圧着されたドライバＩＣ４を加熱圧着して液晶表示パネル６の端子部２ａに実装することができる。

本実施形態以外の変形例は、以下のとおりである。

（変形例１）上下スライド機構４０９は、駆動源としてモータ４１０を用いてボールネジ４１１を回転させ係合するスライド部４１２を上下させたが、これに限定されず例えばエアシリンダ等のアクチュエータとリニアスライドとを組み合わせたものでもよい。

（変形例２）ロードセル４２７が設けられる位置は、スライド軸４１５の上端部４１５ａとエアシリンダ４１４のロッド４１４ｄの先端部との間に限定されない。例えば、スライド軸４１５の下端部４１５ｂと圧着ヘッド４１６との間に設けてもよい。

（変形例３）圧着ヘッド４１６等を含むスライド軸４１５の自重を圧着方向（下降方向）と反対側の上方向に付勢する弾性体は、バネ４２０に限定されない。例えば、軸ホルダ４２３をスライド軸４１５に固定して、この軸ホルダ４２３を上方向に付勢するように流体シリンダ等のアクチュエータをスライドフレーム４１３の下部フレーム４１３ｂから立設させてもよい。

（変形例４）圧着機構としての本圧着ユニット４０２の構成は、ドライバＩＣ４を本圧着する装置に限定されない。例えば、圧着ヘッド４１６をドライバＩＣ４を吸着保持可能な構造とすれば、ドライバＩＣ４を端子部２ａにＡＣＦ５を介して仮固定する仮圧着処理部３００にも適用することができる。これによれば、微圧な推力範囲においても安定した推力でドライバＩＣ４を押圧して端子部２ａに仮固定することができる。すなわち、推力の変動によるドライバＩＣ４の位置ズレや圧着不良を低減することができる。

（変形例５）本圧着処理部４００は、実装装置１０００の一部を構成するものであるが、単独の装置としてもよい。例えば、支持ヘッド４３２を有する支持台４３１をテーブル状の載置台として、これに端子部２ａにドライバＩＣ４がＡＣＦ５を介して仮固定された液晶表示パネル６を載置すればドライバＩＣ４を本圧着することができる。

（変形例６）本実施形態では、電子部品をＡＣＦを介して基板に圧着する電子部品の圧着機構および実装装置について述べたが、電子部品と基板上の接続端子部とを接合させる方法は、ＡＣＦに限定されない。例えば導電粒子を含まないエポキシ系熱硬化型樹脂からなるＮＣＰ（Non Conductive Paste）、ＮＣＦ（Non Conductive Film）等の接着材料をあらかじめ基板上に塗布または貼り付けしておき接合された電子部品と接続端子部とが離れないように接着する場合にも適用することができる。

（変形例７）本実施形態は、液晶表示パネル６の端子部２ａにドライバＩＣ４をＡＣＦ５を介して熱圧着する実装装置を例に説明したが、本発明はこれに限定されず、エレクトロルミネッセンス装置、特に、有機エレクトロルミネッセンス装置、無機エレクトロルミネッセンス装置等や、プラズマディスプレイ装置、ＦＥＤ（Field Emission Display）装置、ＳＥＤ(Surface Conduction Electron Emitter Display)装置、ＬＥＤ（発光ダイオード）表示装置、電気泳動表示装置、薄型のブラウン管、液晶シャッター等を用いた小型テレビ、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）を用いた装置などの各種の電気光学装置において、駆動用の半導体チップあるいは電子部品を実装する実装装置にも適用できる。

本実施形態および変形例から把握される技術的な思想は、以下のとおりである。

（１）１つの本体と、本体の下端部に設けられた押圧部と、本体の上端部を加圧可能な状態で本体の軸延長上に設けられた加圧部と、押圧部が被圧着物を押圧する所定の位置に位置するように本体と加圧部とを上下動させる昇降部、または被圧着物が押圧部で押圧される所定の位置に位置するように被圧着物を載置して上下動させる昇降部と、加圧部と昇降部とを制御する制御部とを備えた圧着機構。
（２）（１）の圧着機構において、制御部は、加圧部にあらかじめ所定の圧力を与えた後に、本体の上端部が加圧部を押し込むことにより被圧着物が押圧部で押圧可能となる所定の位置まで押圧部を下降させる、または被圧着物を上昇させるように昇降部と加圧部とを制御する圧着機構。

液晶表示装置を示す概略斜視図。実装装置の全体構成を示す概略平面図。本圧着処理部の構造を示す概略側面図。本圧着処理部の電気的および機械的な構成を示すブロック図。本圧着ユニットの構造を示す斜視図。本圧着ユニットの分解斜視図。エアシリンダの構造を示す模式図。（ａ）および（ｂ）本圧着ユニットの圧着動作を示す模式図。本圧着時の推力変化を時系列的に示したグラフ。

符号の説明

１…液晶表示装置、２，３…基板、４…電子部品としてのドライバＩＣ、６…液晶表示パネル、４０２…圧着機構としての本圧着ユニット、４０９…昇降部としての上下スライド機構、４１４…加圧部としてのエアシリンダ、４１５…本体としてのスライド軸、４１５ａ…本体の上端部としてのスライド軸の上端部、４１５ｂ…本体の下端部としてのスライド軸の下端部、４１６…押圧部としての圧着ヘッド、４２０…弾性体としてのバネ、４２７…推力検出部としてのロードセル、４７０…制御部、１０００…電子部品の実装装置。

Claims

一つの本体と、
前記本体の下端部に設けられた押圧部と、
前記本体の上端部を加圧可能な状態で前記本体の上下動の軸延長上に設けられた加圧部と、
前記押圧部を所定の位置に上下動させるように前記本体と前記加圧部とを上下動させる昇降部と、
前記加圧部にあらかじめ所定の圧力を与えた後に、前記本体の上端部が加圧部を押し込むことにより被圧着物が押圧可能となる所定の位置まで前記押圧部を下降させるように、前記昇降部と前記加圧部とを制御する制御部と、
を有することを特徴とする圧着機構。
一つの本体と、
前記本体の下端部に設けられた押圧部と、
前記本体の上端部を加圧可能な状態で前記本体の上下動の軸延長上に設けられた加圧部と、
前記押圧部を所定の位置に上下動させるように前記本体と前記加圧部とを上下動させる昇降部と、
前記押圧部の推力を検出する推力検出部と、
前記加圧部にあらかじめ所定の圧力を与えた後に、前記本体の上端部が加圧部を押し込むことにより被圧着物が押圧可能となる所定の位置まで前記押圧部を下降させるように前記昇降部を制御すると共に、前記推力検出部の検出結果に基づいて前記被圧着物に所定の推力が加わるように前記加圧部を制御する制御部と、
を有することを特徴とする圧着機構。
前記加圧部は、ダイヤフラム式の流体シリンダであることを特徴とする請求項１または２に記載の圧着機構。
前記昇降部には、前記本体を支持して前記本体を自重に均衡する付勢力で上方向に付勢する弾性体を備えたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の圧着機構。
電子部品を回路基板に平面実装する電子部品の実装装置であって、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の圧着機構を備えたことを特徴とする電子部品の実装装置。
電子部品としての半導体チップを電気光学装置の基板に平面実装する電子部品の実装装置であって、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の圧着機構を備えたことを特徴とする電子部品の実装装置。
電子部品としての半導体チップを液晶表示パネルの２つの基板のうち少なくとも一方に平面実装する電子部品の実装装置であって、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の圧着機構を備えたことを特徴とする電子部品の実装装置。
電子部品としての半導体チップを電気光学装置の基板に平面実装する電子部品の実装方法であって、請求項５ないし７のいずれか一項に記載の実装装置を用いて、前記半導体チップを前記電気光学装置の基板に平面実装することを特徴とする電子部品の実装方法。