JP2007201423A - 両面実装装置および電気機器の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】実装ベースに実装する電子部品の数を増やすとともに実装ベースに多数の電子部品を実装した電子部品実装デバイスの小型化を図る。
【解決手段】両面実装装置において、互いに対向配置される第１圧着ツール１および第２発着ツール２と、第１圧着ツールおよび第２圧着ツールを加熱する加熱手段１ｂ、２ｂと、第１圧着ツールと第２圧着ツールとの間に加圧力を与える加圧手段７と、第１圧着ツールと第２圧着ツールとの間に実装ワーク１１を保持するワーク保持機構３と、第１圧着ツールと第２圧着ツールとの間において第１圧着ツール側に第１保護テープ１８ａを供給する第１保護テープ供給機構４と、第１圧着ツールと第２圧着ツールとの間において第２圧着ツール側に第２保護テープ１８ｂを供給する第２保護テープ供給機構５とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、両面実装装置および電気機器の製造方法に関し、特に、実装ベースの両面にそれぞれ電子部品を実装する両面実装装置および、この両面実装装置を用いる電気機器の製造方法に関する。

たとえば、下記特許文献１に記載されているように、ＩＣ、ＬＳＩ、抵抗素子、容量素子等の電子部品を、基板などの実装ベースに実装して電子部品実装デバイスを製造する実装装置が知られている。この電子部品実装デバイスは、実装ベースに電子部品を異方導電性接着材であるＡＣＦ（異方導電性膜：Anisotropic Conductive Film）を介して仮止めした実装ツールを準備し、この実装ツールを実装装置のヘッド上に載置し、ヘッド上に載置した実装ツールを圧着ヘッドを用いてヘッド側に押圧するとともに異方導電性接着材を加熱することにより製造されている。
特許第３３５５９８３号公報

しかしながら、前述の実装装置においては、以下の点について配慮がなされていない。
すなわち、近年では、電子部品実装デバイスの小型化に伴い実装ベースも小型化し、実装ベースにおける電子部品の実装スペースが狭くなっている。このため、実装する電子部品の数が増えた場合には実装する電子部品の増加に応じて実装ベースを大型化する必要があり、電子部品実装デバイスの小型化を図ることと、実装する電子部品の数を増やすこととを同時に満たすことは困難である。

本発明は前述の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、実装ベースに実装する電子部品の数を増やすことができるとともに実装ベースに多数の電子部品を実装した電子部品実装デバイスの小型化を図ることができる両面実装装置および両面実装方法を提供することである。

本発明の実施の形態に係る第１の特徴は、両面実装装置において、互いに対向配置される第１圧着ツールおよび第２圧着ツールと、前記第１圧着ツールおよび前記第２圧着ツールを加熱する加熱手段と、前記第１圧着ツールと前記第２圧着ツールとの間に加圧力を与える加圧手段と、前記第１圧着ツールと前記第２圧着ツールとの間に実装ワークを保持するワーク保持機構と、前記第１圧着ツールと前記第２圧着ツールとの間において前記第１圧着ツール側に第１保護テープを供給する第１保護テープ供給機構と、前記第１圧着ツールと前記第２圧着ツールとの間において前記第２圧着ツール側に第２保護テープを供給する第２保護テープ供給機構とを備える。

本発明の実施の形態に係る第２の特徴は、電気機器の製造方法において、実装ベースの表面に第１異方導電性接着材を介して第１電子部品を仮止めし、前記実装ベースの前記表面と対向する裏面に第２異方導電性接着材を介して第２電子部品を仮止めする工程と、仮止めされた前記第１電子部品に対向させて第１保護テープを配置し、仮止めされた前記第２電子部品に対向させて第２保護テープを配置する工程と、前記第１保護テープと前記第１電子部品とを介して前記第１異方導電性接着材を加圧するとともに加熱し、前記第２保護テープと前記第２電子部品とを介して前記第２異方導電性接着材を加圧するとともに加熱することにより前記実装ベースの両面に前記第１電子部品と前記第２電子部品とを接続する工程とを有する。

本発明によれば、実装ベースに実装できる電子部品の数を増やすことができ、さらに、実装ベースに電子部品を実装した電子部品実装デバイスの小型化を図ることができる。

以下、本発明における実施の形態を図面を用いて説明する。
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態に係る両面実装装置Ａ１は、図１および図２に示すように、上下方向で対向配置された第１圧着ツール１及び第２圧着ツール２と、ワーク保持機構３と、第１保護テープ供給機構４と、第２保護テープ供給機構５とを備えている。
第１圧着ツール１は、第２圧着ツール２に対向する位置に設けられた第１の押圧部１ａと、加熱手段であるヒータ１ｂとを有し、第１の押圧部１ａとヒータ１ｂとは、ヒータ１ｂから発熱された熱が第１の押圧部１ａに伝熱される位置に位置付けられている。

第１圧着ツール１は、上下方向に延出したリニアガイド６に摺動可能に取付けられ、リニアガイド６に沿って上下方向移動可能に設けられている。第１圧着ツール１には、この第１圧着ツール１をリニアガイド６に沿って上下方向に移動させる上下動駆動部７が連結されている。

上下動駆動部７としては、エアシリンダや油圧シリンダまたはステッピングモータなどを用いることができ、上下動駆動部７はこの上下動駆動部７を制御するコントローラ８に接続されている。この上下動駆動部７は、第１圧着ツール１と第２圧着ツール２との間に加圧力を与える加圧手段としても機能する。

第１圧着ツール１には、連結棒９を介して一対のフレーム１０ａ、１０ｂが連結されている。フレーム１０ａ、１０ｂは上下方向に延出されたリニアガイド１１ｃに摺動可能に取付けられている。リニアガイド１１ｃはリニアガイド６と平行に配置され、上下動駆動部７の駆動により第１圧着ツール１が上下動すると、それにともなってフレーム１０ａ、１０ｂも一体に上下動する。

第２圧着ツール２は、第１圧着ツール１の第１の圧着ツール１ａに対向する位置に設けられた第２の押圧部２ａと、加熱手段であるヒータ２ｂとを有し、第２の押圧部２ａとヒータ２ｂとは、ヒータ２ｂから発熱された熱が第２の押圧部２ａに伝熱される位置に位置付けられている。この第２圧着ツール２は図示しないベースに固定される基台２ｃを備え、位置固定に設けられている。

ワーク保持機構３は、第１圧着ツール１の押圧部１ａと第２圧着ツール２の押圧部２ａとの間に実装ワーク１１を保持する。ワーク保持機構３には、保持した実装ワーク１１を初期位置（駆動される前の第１圧着ツール１と第２圧着ツール２との中間位置）を中心として上下方向に昇降自在とする機構（図示せず）が設けられている。

実装ワーク１１は、実装ベース１２の表面に第１異方導電性接着材であるＡＣＦ１３ａを介して第１電子部品であるＩＣ１４ａを仮止めし、実装ベース１２の表面と対向する裏面に第２異方導電性接着材であるＡＣＦ１３ｂを介して第２電子部品であるＩＣ１４ｂを仮止めして構成されている。

図３は、実装ワーク１１の一例としての液晶ディスプレイを示している。この液晶ディスプレイは、実装ベース（ガラス基板）１２の表面にＡＣＦ１３ａを介してＩＣ１４ａが仮止めされ、実装ベース１２の裏面にＡＣＦ１３ｂを介してＩＣ１４ｂが仮止めされている。さらに、実装ベース１２の表面にガラス基板１５が接合され、このガラス基板１５に偏光板１６ａが接合され、実装ベース１２の裏面に偏光板１６ｂが接合されている。

ワーク保持機構３により実装ワーク１１を保持する方式は、図３（ａ）に示すように、ワーク保持機構３の一部である保持ステージ３ａによって偏光板１６ｂを吸着する方式、または、図３（ｂ）に示すように、保持ステージ３ａに取付けたワーククランパ１７により実装ワーク１１を挟持する方式を採用することができる。

第１保護テープ供給機構４は、ロール状態に巻かれた第１保護テープ１８ａを保持する第１保持部である第１保持軸１９と、第１保護テープ１８ａをロール状態から引き出して供給位置に供給する第１供給部である第１送りローラ２０と、供給された第１保護テープ１８ａを第１収納ケース２１内に吸引する第１吸引部である第１吸引ファン２２と、一対のガイドローラ２３ａ、２３ｂとを備えている。第１送りローラ２０には駆動用のモータ２４が連結され、第１吸引ファン２２には駆動用のモータ２５が連結され、これらのモータ２４、２５はコントローラ８に接続されている。

第１保持軸１９とガイドローラ２３ａとは一方のフレーム１０ａに取付けられ、ガイドローラ２３ｂと第１送りローラ２０と第１収納ケース２１と第１吸引ファン２２とは他方のフレーム１０ｂに取付けられている。これにより、上下動駆動部７の駆動により第１圧着ツール１がフレーム１０ａ、１０ｂと共に上下動すると、それに伴って第１保護テープ供給機構４も一体に上下動する。

ガイドローラ２３ａ、２３ｂには、ガイドローラ２３ａ、２３ｂのみを上下動させる機構（図示せず）が連結されている。第１保持軸１９には、保持した第１保護テープ１８ａを巻き戻す方向（図１に示す矢印Ａ方向）にトルクを付与し、ロール状態から引き出された第１保護テープ１８ａの弛みを防止するトルクリミッタ機構（図示せず）が設けられている。

第１保護テープ供給機構４は、第１圧着ツール１と第２圧着ツール２との間において第１圧着ツール１側に第１保護テープ１８ａを供給する。第１圧着ツール１と第２圧着ツール２との間にワーク保持機構３により保持された実装ワーク１１を位置させた場合には、第１保護テープ１８ａは第１圧着ツール１と実装ワーク１１との間に供給される。

第１保護テープ１８ａは、テフロン（登録商標）により形成されてロール状に巻かれた長尺状のテープである。ロール状態から引き出されて第１圧着ツール１と実装ワーク１１との間に供給された第１保護テープ１８ａは、後述するように第１圧着ツール１と第２圧着ツール２とによりその間に位置する実装ワーク１１を加圧したとき、はみ出したＡＣＦ１３ａが第１圧着ツール１の押圧部１ａに付着することを防止し、および、ＩＣ１４ａが金属製の押圧部１ａに接触することを防止し、および、第１圧着ツール１から実装ワーク１１のＩＣ１４ａに作用する加圧力を均等にするクッション材として機能する。

第１保護テープ供給機構４においては、第１送りローラ２０が駆動されることにより第１保持軸１９に保持されている第１保護テープ１８ａがロール状態から引き出される。ロール状態から引き出された第１保護テープ１８ａは、第１送りローラ２０の駆動が一旦停止することにより第１圧着ツール１と実装ワーク１１との間で一旦停止し、実装ワーク１１の加圧時に第１圧着ツール１の押圧部１ａと実装ワーク１１のＩＣ１４ａとの間に介装される。

実装ワーク１１の加圧が終了した後、第１送りローラ２０が同じ方向に再駆動されることにより第１保護テープ１８ａは第１収納ケース２１側へ送られ、第１送りローラ２０の位置を通過した第１保護テープ１８ａは第１吸引ファン２２により吸引されて第１収納ケース２１内に収納される。

第２保護テープ供給機構５は、ロール状態に巻かれた第２保護テープ１８ｂを保持する第２保持部である第２保持軸２６と、第２保護テープ１８ｂをロール状態から引き出して供給位置に供給する第２供給部である第２送りローラ２７と、供給された第２保護テープ１８ｂを第２収納ケース２８内に吸引する第２吸引部である第２吸引ファン２９と、一対のガイドローラ３０ａ、３０ｂとを備えている。第１送りローラ２７には駆動用のモータ３１が連結され、第２吸引ファン２９には駆動用のモータ３２が連結され、これらのモータ３１、３２はコントローラ８に接続されている。

第２保持軸２６と第２送りローラ２７と第２収納ケース２８と第２吸引ファン２９とガイドローラ３０ａ、３０ｂとは、第２圧着ツール２が取付けられたベースに取付けられている。ガイドローラ３０ａ、３０ｂには、ガイドローラ３０ａ、３０ｂのみを上下動させる機構（図示せず）が連結されている。第２保持軸２６には、保持した第２保護テープ１８ｂを巻き戻す方向（図１に示す矢印Ｂ方向）にトルクを付与し、ロール状態から引き出された第２保護テープ１８ｂの弛みを防止するトルクリミッタ機構（図示せず）が設けられている。

第２保護テープ供給機構５は、第１圧着ツール１と第２圧着ツール２との間において第２圧着ツール２側に第２保護テープ１８ｂを供給する。第１圧着ツール１と第２圧着ツール２との間にワーク保持機構３により保持された実装ワーク１１を位置させた場合には、第２保護テープ１８ｂは第２圧着ツール２と実装ワーク１１との間に供給される。

第２保護テープ１８ｂは、テフロン（登録商標）により形成されてロール状に巻かれた長尺状のテープである。ロール状態から引き出されて第２圧着ツール２と実装ワーク１１との間に供給された第２保護テープ１８ｂは、後述するように第１圧着ツール１と第２圧着ツール２とによりその間に位置する実装ワーク１１を加圧したとき、はみ出したＡＣＦ１３ｂが第２圧着ツール２の押圧部２ａに付着することを防止し、および、ＩＣ１４ｂが金属製の押圧部２ａに接触することを防止し、および、第２圧着ツール２から実装ワーク１１のＩＣ１４ｂに作用する加圧力を均等にするクッション材として機能する。

第２保護テープ供給機構５においては、第２送りローラ２７が駆動されることにより第２保持軸２６に保持されている第２保護テープ１８ｂがロール状態から引き出される。ロール状態から引き出された第２保護テープ１８ｂは、第１送りローラ２７の駆動が一旦停止することにより第２圧着ツール２と実装ワーク１１との間で一旦停止し、実装ワーク１１の加圧時に第２圧着ツール２の押圧部２ａと実装ワーク１１のＩＣ１４ｂとの間に介装される。

実装ワーク１１の加圧が終了した後、第２送りローラ２７が同じ方向に再駆動されることにより第２保護テープ１８ｂは第２収納ケース２８側へ送られ、第２送りローラ２７の位置を通過した第２保護テープ１８ｂは第２吸引ファン２９により吸引されて第２収納ケース２８内に収納される。

両面実装装置Ａ１を用いた両面実装方法を、図４に示すフローチャート、および、図５ないし図９にもとづいて説明する。
まず、実装ベース１２の表面にＡＣＦ１３ａを介してＩＣ１４ａを仮止めし、及び、実装ベース１２におけるＩＣ１４ａを仮止めした位置と対向する裏面にＡＣＦ１３ｂを介してＩＣ１４ｂを仮止めした実装ワーク１１を作製する（Ｓ１）。

作製した実装ワーク１１をワーク保持機構３により保持して第１圧着ツール１と第２圧着ツール２との間に配置し、かつ、ＩＣ１４ａを第１保護テープ１８ａに対向させ、及び、ＩＣ１４ｂを第２保護テープ１８ｂに対向させる（Ｓ２）。このステップＳ２の状態を示す正面図が図５である。

このステップＳ２において、第１保護テープ１８ａは第１圧着ツール１の押圧部１ａから離反して位置し、第２保護テープ１８ｂは第２圧着ツール２の押圧部２ａから離反して位置している。これにより、ヒータ１ｂ、２ｂからの熱が押圧部１ａ、１ｂを介して第１・第２保護テープ１８ａ、１８ｂに伝わることが防止され、第１圧着ツール１と第２圧着ツール２とにより加圧を行う前に第１・第２保護テープ１８ａ、１８ｂが熱により収縮、変形することが防止される。

実装ワーク１１を第１圧着ツール１と第２圧着ツール２との間に第１・第２保護テープ１８ａ、１８ｂを介して配置した後、ガイドローラ２３ａ、２３ｂを上昇させることにより第１保護テープ１８ａを第１圧着ツール１の押圧部１ａに当接させる（Ｓ３）。さらに、ガイドローラ３０ａ、３０ｂを下降させることにより第２保護テープ１８ｂを第２圧着ツール２の押圧部２ａに当接させる（Ｓ４）。これらのステップＳ３、Ｓ４の状態を示す正面図が図６である。

ステップＳ３、Ｓ４が終了した後、上下動駆動部７を駆動させ、第１圧着ツール１を下降させる（Ｓ５）。このとき、第１保護テープ供給機構４と第１保護テープ１８ａとが一体に下降する。第１圧着ツール１が下降し、押圧部１ａが第１保護テープ１８ａを介して実装ワーク１１のＩＣ１４ａに下降した状態を示す正面図が図７である。

第１保護テープ１８ａがＩＣ１４ａに当接したとき、第１保護テープ１８ａは既に押圧部１ａに当接されており、第１保護テープ１８ａと押圧部１ａとの位置関係は安定している。このため、第１保護テープ１８ａがＩＣ１４ａに当接したとき、第１保護テープ１８ａに対して押圧部１ａからテンションが作用するということが起こらず、そのようなテンションにより第１保護テープ１８ａが横ずれすること、および、ＩＣ１４ａに当接した第１保護テープ１８ａが横ずれすることによる仮止めされたＩＣ１４ａの位置ずれが発生しない。

第１圧着ツール１が下降し、第１圧着ツール１の押圧部１ａが第１保護テープ１８ａを介してＩＣ１４ａに当接した後、引き続き第１圧着ツール１を下降させる。第１圧着ツール１が引き続き下降することにより、第１圧着ツール１はワーク保持機構３に保持されている実装ワーク１１を下向きに押し、実装ワーク１１が第１圧着ツール１と一体に下降する（Ｓ６）。下降した実装ワーク１１が第２保護テープ１８ｂを介して第２圧着ツール２の押圧部２ａに当接した状態を示す正面図が図８である。

実装ワーク１１が図８に示す位置まで下降し、第１圧着ツール１と第２圧着ツール２とによって実装ワーク１１のＩＣ１４ａ、１４ｂを上下方向から挟んだ後、引き続き上下動駆動部７を駆動させる。これにより、ＩＣ１４ａを介してＡＣＦ１３ａが加圧されるとともにヒータ１ｂの熱が押圧部１ａとＩＣ１４ａとを介してＡＣＦ１３ａに伝熱され、ＡＣＦ１３ａが加圧、加熱される。

同時に、ＩＣ１４ｂを介してＡＣＦ１３ｂが加圧されるとともにヒータ２ｂの熱が押圧部２ａとＩＣ１４ｂとを介してＡＣＦ１３ｂに伝熱され、ＡＣＦ１３ｂが加圧、加熱される（Ｓ７）。このステップＳ７の外観は図８と同じである。このステップＳ７における加圧と加熱とにより、ＡＣＦ１３ａ、１３ｂが熱硬化反応を起こし、仮止めされていたＩＣ１４ａ、１４ｂが実装ベース１２に実装される。

したがって、実装ワーク１１においては、実装ベース１２の両面に実装スペースを確保することができ、実装ベース１２に実装する電子部品（たとえば、ＩＣ１４ａ、１４ｂ）の数が増えた場合でも、実装ベース１２のサイズを大きくすることなく多くの数の電子部品を実装することができる。これにより、実装ワーク１１の小型化を図りつつ、実装する電子部品の数を増大させることができる。

また、この実装方法によれば、実装ベース１２の両面にＩＣ１４ａ、１４ｂを実装するためのＡＣＦ１３ａ、１３ｂに対し、圧力と熱とをそれぞれ同じ程度ずつ加えることができ、加圧不足や加圧し過ぎ、および、加熱不足や加熱し過ぎを防止することができる。さらに、この実装方法によれば、実装に要する時間を、実装ベース１２の片面にのみ電子部品を実装する場合と略同じにすることができる。

第１圧着ツール１と第２圧着ツール２とによりＡＣＦ１３ａ、１３ｂに対し圧力と熱とを所定時間加えた後、上下動駆動部７を駆動させることにより第１圧着ツール１を第１保護テープ供給機構４とともに上昇させる（Ｓ８）。第１圧着ツール１が上昇することにともない、上下方向に揺動自在とする機構を介して保持されている実装ワーク１１が第１圧着ツール１とともに上昇し、ＩＣ１４ｂが第２保護テープ１８ｂから離反する。

実装ワーク１１が第１圧着ツール１とともに初期位置（図６、図７に示す位置）まで上昇した後は、実装ワーク１１の上昇が停止することにより第１圧着ツール１のみが上昇し、第１保護テープ１８ａがＩＣ１４ａから離反する。第１・第２保護テープ１８ａ、１８ｂがＩＣ１４ａ、１４ｂから離反した状態を示す正面図が図９である。

図９に示すように、第２保護テープ１８ｂがＩＣ１４ｂから離反し、および、第１保護テープ１８ａがＩＣ１４ａから離反した後、ガイドローラ２３ａ、２３ｂを下降させることにより第１保護テープ１８ａを第１圧着ツール１の押圧部１ａから離反させ（Ｓ９）、および、ガイドローラ３０ａ、３０ｂを上昇させることにより第２保護テープ１８ｂを第２圧着ツール２の押圧部２ａから離反させる（Ｓ１０）。そのあと、第１圧着ツール１と第２圧着ツール２との間から実装ワーク１１を取出すことにより（Ｓ１１）、一連の実装作業が終了する。

第１圧着ツール１と第２圧着ツール２との間から実装ワーク１１を取出したあとは、第１・第２送りローラ２０、２７と第１・第２吸引ファン２２、２９とを駆動させる。第１保護テープ１８ａにおける圧着に使用された使用済みの部分は、第１送りローラ２０が駆動されることにより第１収納ケース２１側へ送られ、第１収納ケース２１側へ送られた第１保護テープ１８ａは第１吸引ファン２２が駆動されることにより第１収納ケース２１内に吸引されて収納される。

第１送りローラ２０が駆動されて第１保護テープ１８ａにおける圧着に使用された使用済みの部分が第１収納ケース２１側へ送られると、それにともなって第１保持軸１９に保持されている第１保護テープ１８ａが引き出され、第１保護テープ１８ａにおける未使用の部分が第１圧着ツール１と第２圧着ツール２との間に移動し、つぎの圧着作業に備えることになる。

第２保護テープ１８ｂにおける圧着に使用された使用済みの部分は、第２送りローラ２７が駆動されることにより第２収納ケース２８側へ送られ、第２収納ケース２８側へ送られた第２保護テープ１８ｂは第２吸引ファン２９が駆動されることにより第２収納ケース２８内に吸引されて収納される。

第２送りローラ２７が駆動されて第２保護テープ１８ｂにおける圧着に使用された使用済みの部分が第２収納ケース２８側へ送られると、それにともなって第２保持軸２６に保持されている第２保護テープ１８ｂが引き出され、第２保護テープ１８ｂにおける未使用の部分が第１圧着ツール１と第２圧着ツール２との間に移動し、つぎの圧着作業に備えることになる。

この両面実装装置Ａ１によれば、使用済みの第１・第２保護テープ１８ａ、１８ｂを第１・第２収納ケース２１、２８内に吸引して収納するため、使用済みの第１・第２保護テープ１８ａ、１８ｂを巻き取る機構が不要となり、使用済みの第１・第２保護テープ１８ａ、１８ｂを収納するための装置を簡略化することができる。

さらに、第１・第２収納ケース２１、２８内に収納した使用済みの第１・第２保護テープ１８ａ、１８ｂを第１・第２収納ケース２１、２８から取出して廃棄した後に、第１・第２保護テープ１８ａ、１８ｂの先端部を第１・第２収納ケース２１、２８内の巻き取り軸に巻き付ける等の手間が不要となり、使用済みの第１・第２保護テープ１８ａ、１８ｂを第１・第２収納ケース２１、２８から取出して廃棄した後の手間を軽減することができる。

（第２の実施の形態）
本発明における第２の実施の形態に係る両面実装装置Ａ２を、図１０ないし図１５にもとづいて説明する。なお、第１の実施の形態において説明した構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。

第２の実施の形態に係る両面実装装置Ａ２の基本的構成は第１の実施の形態に係る両面実装装置Ａ１と同じである。第２の実施の形態に係る両面実装装置Ａ２と第１の実施の形態に係る両面実装装置Ａ１との異なる点は、第２の実施の形態に係る両面実装装置Ａ２におけるワーク保持機構３が、保持する実装ワーク１１の自重をキャンセルする自重キャンセル機構４０を備えている点である。なお、自重キャンセル機構４０によるキャンセル自重としては、実装ワーク１１の自重に加え、実装ワーク１１を保持して実装ワーク１１とともに移動する部材の自重も含まれる。

ワーク保持機構３の一部を構成する保持ステージ３ａには直動ガイド４１が連結され、この直動ガイド４１が上下方向に延出して位置固定に設けられたガイドレール４２にスライド自在に嵌合されている。保持ステージ３ａの下側にはエアシリンダ４３が連結されている。エアシリンダ４３には図示しない電空レギュレータが接続され、電空レギュレータからエアシリンダ４３に供給されるエアの圧力は、任意の圧力に設定自在とされている。自重キャンセル機構４０は、これらのエアシリンダ４３と、電空レギュレータと、直動ガイド４１とを含んで構成されている。

図１１は、自重キャンセル機構４０により自重をキャンセルされる昇降部４４を示す側面図である。昇降部４４の自重Ｗ（Ｎ）は、保持ステージ３ａの自重と、直動ガイド４１の自重と、ワーククランパ１７の自重と、実装ワーク１１の自重とを加算した値である。

図１２は、ＡＣＦ１３ａ、１３ｂに対する加圧が行われる前の状態を示している。昇降部４４には、下向きにＷ（Ｎ）の力が作用している。このため、このＷ（Ｎ）の力によって、昇降部４４は下方向に動こうとする。そこで、エアシリンダ４３に所定のエア圧を供給し、エアシリンダ４３から上向きの推力Ｆｓ（Ｎ）を作用させる。

この時、昇降部４４に作用する上向きの力Ｆｋ（Ｎ）は、Ｆｋ（Ｎ）＝Ｆｓ（Ｎ）−Ｗ（Ｎ）である。Ｆｓ（Ｎ）＝Ｗ（Ｎ）となるようにエアシリンダ４３への供給圧を調整すると、Ｆｋ（Ｎ）＝０（Ｎ）となり、昇降部４４の自重をキャンセルすることが可能となる。
この状態を便宜上、自重キャンセル状態と表わす。自重キャンセル状態では、昇降部４４は、上にも下にも動かない浮遊した状態になる。

図１３は、第１圧着ツール１が下降し、押圧部１ａが第１保護テープ１８ａを介して実装ワーク１１のＩＣ１４ａに接触した状態を示している。なお、押圧部１ａとＩＣ１４ａとは接触しただけで、第１圧着ツール１からＩＣ１４ａには下向きの力が作用していない状態である。

図１４は、第１圧着ツール１の押圧部１ａが第１保護テープ１８ａを介してＩＣ１４ａに接触した後、引き続き第１圧着ツール１を下降させた状態である。このとき、実装ワーク１１には、第１圧着ツール１から下向きの力Ｆｔ（Ｎ）が作用する。そして、昇降部４４は、ガイドレール４２に沿って下方へスライドする。ただし、昇降部４４が全体として下方にスライドする条件は、Ｆｔ（Ｎ）＞Ｆｓ（Ｎ）−Ｗ（Ｎ）＝Ｆｋ（Ｎ）を満たす場合である。

図１５は、図１４に示す状態から引き続き第１圧着ツール１を下降させ、実装ワーク１１のＩＣ１４ｂが第２保護テープ１８ｂを介して第２圧着ツール２の押圧部２ａに接触した状態を示している。この状態では、ＩＣ１４ａとＩＣ１４ｂとは、第１圧着ツール１と第２圧着ツール２とにより挟まれ、加圧された状態になる。

この加圧力は、上下のＡＣＦ１３ａ、１３ｂに作用し、ＡＣＦ１３ａ、１３ｂに対して圧力と熱とが作用することによりＡＣＦ１３ａ、１３ｂが熱硬化反応を起こし、ＡＣＦ１３ａ、１３ｂによるＩＣ１４ａ、１４ｂの実装が完了する。但し、ＡＣＦ１３ａ、１３ｂに作用する力は、より厳密には、
ＡＣＦ１３ａに作用する力は、Ｆｔ（Ｎ）＋Ｆｋ（Ｎ）であり、
ＡＣＦ１３ｂに作用する力は、Ｆｔ（Ｎ）−Ｆｋ（Ｎ）である。

この２式より、圧着動作時における上下のＡＣＦ１３ａ、１３ｂには異なる加圧力が作用することが分かる。しかし、上下の圧着条件は、加圧力・温度が等しいほどＡＣＦ１３ａ、１３ｂにおいて均等な熱硬化反応が得られるため、上下の加圧力は近いほどよい。このため、上下のＡＣＦ１３ａ、１３ｂに同等の力を作用させるためには、Ｆｋ（Ｎ）≒０、つまり、Ｆｓ（Ｎ）≒Ｗ（Ｎ）である状態、すなわち、昇降部４４が自重キャンセルされた状態であることが望ましい。この意味でも、図１０に示した自重キャンセル機構４０を設けることが必要である。

また、Ｆｋ（Ｎ）≠０である場合には、図１５の状態で、実装ベース１２には、Ｆｋ（Ｎ）のせん断力が作用してしまう。Ｆｋ（Ｎ）が大きい場合には実装ベース１２を破壊してしまうこともあり、この点からも、Ｆｋ（Ｎ）≒０にする機構、すなわち、自重キャンセル機構４０を設けることが必要となる。

（第３の実施の形態）
本発明における第３の実施の形態に係る両面実装装置Ａ３を、図１６ないし図１８にもとづいて説明する。なお、第２の実施の形態において説明した構成要素と同じ構成要素については同符号を付し、重複する説明は省略する。

第３の実施の形態に係る両面実装装置Ａ３の基本構成は、第２の実施の形態に係る両面実装装置Ａ２と同じである。したがって、第２の実施の形態と同様、ワーク保持機構３が保持する実装ワーク１１の自重をキャンセルする自重キャンセル機構４０を備えている。ただし、第１の実施の形態で説明した両面実装装置Ａ１に、そのまま適用することも可能である。

第３の実施の形態に係る両面実装装置Ａ３と、第２および第１の実施の形態に係る両面実装装置Ａ２，Ａ１との異なる点は、第２の圧着ステージ２が後述するフローティング機構Ｋａを備えている点である。

図１６は両面実装装置Ａ３の概略の側面図であり、図１７は第２の圧着ステージ２に備えられるフローティング機構Ｋａの概略の構成図である。
前記第２の圧着ステージ２は、第１圧着ツール１の第１の押圧部１ａと対向する位置に設けられた第２の押圧部２ａと、加熱手段であるヒータ２ｂとを有し、ヒータ２ｂから発熱された熱が第２の押圧部２ａに伝熱される位置に位置付けられていることは変りがない。なお、ヒータ２ｂは第２の押圧部２ａに備えられ一体化されているところから、以下、ヒータ２ｂは省略して第２の押圧部２ａと呼ぶ。

前記第２の押圧部２ａと基台２ｃとの間に、前記フローティング機構Ｋａが介設される。このフローティング機構Ｋａは、市販されている球面軸受けが用いられている。なお説明すると、フローティング機構Ｋａは前記基台２ｃ上に載設される受け台５０と、この受け台５０にシール部材５１を介して支持される傾動部５２と、前記受け台５０と傾動部５２との間に接続されるエア供給機構５３とから構成される。

前記受け台５０は、上面に球面の一部をカットした形状の凹陥部５０ａを備えていて、基台２ｃとともにベースに位置固定される。受け台５０に形成される前記凹陥部５０ａの周縁に沿って、ゴムパッキン材からなる円環状の前記シール部材５１が貼着固定され、このシール部材５１上に前記傾動部５２が支持される。

傾動部５２の下面は、前記受け台５０の凹陥部５０ａと狭小の間隙（約０．１ｍｍ程度）Ｓを存する程度の曲率半径に形成される球面状の球面部５２ａとなっている。傾動部５２の球面部５２ａ周縁と受け台５０の凹陥部５０ａ周縁との間にシール部材５１が介在され、傾動部５２の球面部５２ａは受け台５０の凹陥部５０ａに間隙Ｓを存して嵌め込まれ、かつ傾動部５２は受け台５０に対して傾動自在に支持される。

さらに、フローティング機構Ｋａは、傾動部５２の球面部５２ａと受け台５０の凹陥部５０ａとの間隙Ｓに高圧エアを供給する前記エア供給機構５３を備えている。すなわち、受け台５０の凹陥部５０ａには複数の孔部が設けられていて、それぞれの孔部に配管５４が凹陥部５０ａと球面部５２ａの球面中心に向って接続される。各配管５４は、基台２ｃに取付けられる主配管５５から分岐されていて、主配管５５は第２圧着ツール２から出て装置外部に配置される図示しない高圧エアポンプに接続される。

この両面実装装置Ａ３の作動中は常時、高圧エアポンプが運転されていて、高圧エアが主配管５５から各配管５４に導かれて受け台５０と傾動部５２との間隙Ｓに供給される。傾動部５２は空気浮上状態にあるが、第２圧着ツール２に対する無負荷の状態（非加圧時）において、傾動部５２が受け台５０から離間してシール部材５１周囲から高圧エアが漏れることを防止する手段が備えられていることは言うまでもない。換言すれば、傾動部５２は、いわゆる空気ばねを介して支持されるのと略同様の構成となっている。

上述したフローティング機構Ｋａを備えた両面実装装置Ａ３であり、先に、図１０から図１４にかけて説明したように、第１圧着ツール１の第１の押圧部１ａが下降して第１保護テープ１８ａを介して実装ワーク１１上面に接触する。

このとき、実装ワーク１１の水平度が確保されずに、実装ワーク１１上面の水平度に傾きがあったとしても、ワーククランパ１７は実装ワーク１１上面を第１圧着ツール１に合わせて傾きを矯正し、第１圧着ツール１の接触面に実装ワーク１１を倣わせる機構を備えている。

もしくは、図３（ａ）で示したように保持ステージ３ａが実装ワーク１１の偏光板１６ｂを吸着した状態で、実装ワーク１１上面を第１圧着ツール１に合わせて傾きを矯正し、第１圧着ツール１の接触面に実装ワーク１１を倣わせる機構を保持ステージ３ａに備えていてもよい。

第１圧着ツール１が実装ワーク１１上面の水平度を規制しつつ下降し、ついには図１５に示すように実装ワーク１１下面が第２圧着ツール２に接触する。同時に自重キャンセル機構４０が作用し、実装ワーク１１および昇降部４４の自重をキャンセルする。さらに第１圧着ツール１が降下するので、実装ワーク１１は第１保護テープ１８ａと第２保護テープ１８ｂを介して第１圧着ツール１と第２圧着ツール２とに挟まれ、かつ加圧される。

実装ワーク１１として上下面の平行平面度が確保されていれば、実装ワーク１１下面が全面的に第２圧着ツール２に接触し、第２圧着ツール２は第１圧着ツール１との間に実装ワーク１１を挟み加圧するので、実装ワーク１１上面と下面に対して、全面的に均一な加圧力を付与できる。

実際には、実装ワーク１１を構成する実装ベース１２が、たとえばガラス材の板体からなり、それ自体の平行平面度が正確には出されていない。しかも、実装ベース１２の上面にテープ状のＡＣＦ１３ａを介して樹脂材で封止されたＩＣ１４ａを仮止めし、かつ実装ベース１２の下面に同様素材のＡＣＦ１３ｂを介してＩＣ１４ｂを仮止めした状態で実装ワーク１１を構成しているのであるから、実装ワーク１１の上面を基準として下面が傾いているのがほとんどである。

先に説明した第１の実施の形態における両面実装装置Ａ１および第２の実施の形態における両面実装装置Ａ２では、第２圧着ツール２の第２の押圧部２ａが固定であるので、たとえ実装ワーク１１の上面が水平であっても、下面が傾いた状態で降下し第２の押圧部２ａに接触すると、部分的に片当たりする。この状態で加圧されると、部分的な加圧加熱作用しかできない。

しかしながら、第３の実施の形態における両面実装装置Ａ３では、フローティング機構Ｋａを介して第２の押圧部２ａを基台２ｃに支持している。このことから、実装ワーク１１上面を基準として下面が傾いたまま第２圧着ツール２に接触すると、フローティング機構Ｋａを構成する傾動部５２が実装ワーク１１下面の傾きに倣って傾動する。

すなわち、傾動部５２と受け台５０との間にシール部材５１が介在するとともに、傾動部５２と受け台５０との間隙Ｓへエア供給機構５３から高圧エアが供給されているので、傾動部５２は受け台５０に対して極めて低い摺動抵抗をもち、円滑に動作して実装ワーク１１下面に倣う。

この状態で実装ワーク１１の両面に対する加圧作用と加熱作用を行うところから、実装ベース１２の上下両面にＡＣＦ１３ａ，１３ｂを介してＩＣ１４ａ，１４ｂを実装することができる。加圧時において、傾動部５２と受け台５０との間隙Ｓに供給される高圧エアがシール部材５１の圧潰を防止して、傾動部５２の円滑な動作を保証する。

実装ワーク１１両面に対する圧着作用が終了した時点で、第１の押圧部１ａを備えた第１圧着ツール１と第１保護テープ供給機構４が上昇し、さらに実装ワーク１１と第２保護テープ供給機構５が上昇して第２圧着ツール２の第２の押圧部２ａから離間する。実装ワーク１１下面に傾きがあった場合には、第２の押圧部２ａは実装ワーク１１下面の傾きに倣った姿勢を保持する。

つぎに実装されるべき実装ワーク１１が両面実装装置Ａ３に導かれ、この実装ワーク１１下面が直前に両面実装された実装ワーク１１下面の傾きとは異なる方向に傾いたとしても、傾動部５２はつぎに降下してきた実装ワーク１１下面の傾きに円滑に倣う。すなわち、傾動部５２と受け台５０との間隙Ｓに供給される高圧エアが、実装ワーク１１下面が傾動部５２に接触したときの衝撃を吸収して、実装ワーク１１および傾動部５２ともに損傷が生じることは無い。
このように、常に第２圧着ツール２は実装ワーク１１下面を全面に亘って均一に支持し、実装ワーク１１両面に対する加圧加熱を全面均一に作用させることができる。

なお、実装ワーク１１に対する両面実装が終了して実装ワーク１１と第２保護テープ供給機構５が第２の押圧部２ａから離間した段階で、傾動部５２が傾いている場合において、つぎに実装されるべき実装ワーク１１が導かれる間に、傾動部５２の傾きを水平に矯正する戻し機構を備えてもよい。
たとえば、受け台５０側から傾動部５２に対して突没自在に複数の突き上げ棒を備えた戻し機構であって、傾きセンサからの検知信号に応じて個々の突き上げ棒の突き上げ量を制御することで傾動部５２の水平度を正しく矯正することができる。

図１８は第３の実施の形態における変形例としてのフローティング機構Ｋｂを示している。
このフローティング機構Ｋｂは、基台２ｃと第２の押圧部２ａとの間に介在される、平板状のゴム板６０からなる。実装ワーク１１下面に傾きがあると、その傾きに倣ってフローティング機構Ｋｂであるゴム板６０が弾性変形する。常に、実装ワーク１１下面を全面的に均一に支持でき、実装ワーク１１の両面に対する加圧作用と加熱作用を確実に行うこととなり、実装ベース１２の上下両面にＡＣＦ１３ａ，１３ｂを介してＩＣ１４ａ，１４ｂを実装することができる。

フローティング機構Ｋｂであるゴム板６０は、先に説明した受け台５０と傾動部５２およびエア供給機構５３とからなるフローティング機構Ｋａと比較して単純な構成であるとともに、実装ワーク１１両面に対するＩＣ１４ａ，１４ｂの実装が終了し、第２圧着ツール２から実装ワーク１１を取外すことで、直ちに弾性復帰力が作用して元の平板状に戻る。

つぎに両面実装される実装ワーク１１の下面に傾きがあれば、その傾きに倣って片当たりすることなく全面的に支持でき、また、実装ワーク１１下面に傾きがない場合は、そのまま片当たりすることなく全面的に支持できる。

図１９は第３の実施の形態でのさらに異なる変形例としてのフローティング機構Ｋｃの平面図と一部断面図を示している。

フローティング機構Ｋｃは、第２の押圧部２ａを基台２ｃに対して弾性的に支持する３本のプランジャ６５から構成される。プランジャ６５は第２の押圧部２ａに取付けられる内筒部６５ａと、基台２ｃに取付けられ先端が内筒部６５ａに摺動自在に嵌め込まれる外筒部６５ｂおよび、これら内筒部６５ａと外筒部６５ｂとの内部に収容される圧縮コイルばね６５ｃとから構成され、第２の押圧部２ａを受け台２ｃに対して、いわゆる３点支持をなす。

実装ワーク１１下面に傾きがあると、各プランジャ６５の圧縮コイルばね６５ｃは傾きの程度に応じて圧縮され弾性変形し、実装ワーク１１を受ける第２の押圧部２ａが実装ワーク１１下面に倣って傾く。
フローティング機構Ｋｃにより第２の押圧部２ａが実装ワーク１１下面を全面的に均一に支持する。したがって、実装ワーク１１の両面に対する加圧作用と加熱作用を確実に行えることとなり、実装ベース１２の上下両面にＡＣＦ１３ａ，１３ｂを介してＩＣ１４ａ，１４ｂを実装することができる。

このフローティング機構Ｋｃは、先に説明したような受け台５０と傾動部５２およびエア供給機構５３とからなるフローティング機構Ｋａと比較して単純な構成であるとともに、実装ワーク１１両面の実装が終了し第２圧着ツール２からその実装ワーク１１を取外すことで、直ちに弾性復帰力が作用して元の水平状態に戻る。
つぎに両面実装される実装ワーク１１の下面に傾きがあれば直ちにそれに倣って傾き、また傾きがない場合は片当たりすることなく全面的に支持できる。

なお、本発明は上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。そして、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。

本発明における第１の実施の形態に係る、両面実装装置の概略を示す正面図。 同実施の形態に係る、両面実装装置の概略を示す側面図。 同実施の形態に係る、両面実装装置において使用する両面実装ワークの一例とワーク保持機構による両面実装ワークの保持状態とを示す側面図。 同実施の形態に係る、両面実装のステップを説明するフローチャート図。 同実施の形態に係る、両面実装のステップＳ２の状態を示す正面図。 同実施の形態に係る、両面実装のステップＳ３、Ｓ４の状態を示す正面図。 同実施の形態に係る、両面実装のステップＳ５の状態を示す正面図。 同実施の形態に係る、両面実装のステップＳ６の状態を示す正面図。 同実施の形態に係る、両面実装のステップＳ８の状態を示す正面図。 本発明における第２の実施の形態に係る、両面実装装置の概略を示す側面図。 同実施の形態に係る、自重キャンセル機構により自重をキャンセルされる昇降部を示す側面図。 同実施の形態に係る、ＩＣ及びＡＣＦに対する加圧が行われる前の状態における両面実装装置の一部を示す側面図。 同実施の形態に係る、上圧着ツールが保護テープを介して上側のＩＣに接触した状態における両面実装装置の一部を示す側面図。 同実施の形態に係る、上圧着ツールが保護テープを介して上側のＩＣに接触した後に引き続き上圧着ヘッドを下降させた状態における両面実装装置の一部を示す側面図。 同実施の形態に係る、引き続き上圧着ヘッドを下降させ、下側のＩＣが保護テープを介して下圧着ツールに接触した状態における両面実装装置の一部を示す側面図。 本発明における第３の実施の形態に係る、両面実装装置の概略を示す側面図。 同実施の形態に係る、フローティング機構の概略構成図。 同実施の形態に係る、フローティング機構の変形例を示す概略構成図。 同実施の形態に係る、フローティング機構のさらに異なる変形例の概略平面図と概略構成図。

符号の説明

１…第１圧着ツール、１ｂ…加熱手段、２…第２圧着ツール、２ｂ…加熱手段、３…ワーク保持機構、４…第１保護テープ供給機構、５…第２保護テープ供給機構、７…加圧手段、１１…実装ワーク、１２…実装ベース、１３ａ…第１異方導電性接着材、１３ｂ…第２異方導電性接着材、１４ａ…第１電子部品、１４ｂ…第２電子部品、１９…第１保持部、２１…第１収納ケース、２２…第１吸引部、２６…第２保持部、２８…第２収納ケース、２９…第２吸引部、４０…自重キャンセル機構、１ａ…第１の押圧部、２ｃ…基台、２ａ…第２の押圧部、Ｋａ，Ｋｂ，Ｋｃ…フローティング機構、５０…受け台、５２…傾動部、５３…エア供給機構、６０…ゴム板、６５…プランジャ。

Claims (8)

1. 互いに対向配置される第１圧着ツール及び第２圧着ツールと、
   前記第１圧着ツールおよび前記第２圧着ツールを加熱する加熱手段と、
   前記第１圧着ツールと前記第２圧着ツールとの間に加圧力を与える加圧手段と、
   前記第１圧着ツールと前記第２圧着ツールとの間に実装ワークを保持するワーク保持機構と、
   前記第１圧着ツールと前記第２圧着ツールとの間において前記第１圧着ツール側に第１保護テープを供給する第１保護テープ供給機構と、
   前記第１圧着ツールと前記第２圧着ツールとの間において前記第２圧着ツール側に第２保護テープを供給する第２保護テープ供給機構と、
   を備えることを特徴とする両面実装装置。
2. 前記ワーク保持機構は、保持する前記実装ワークの自重をキャンセルする自重キャンセル機構を備えることを特徴とする請求項１記載の両面実装装置。
3. 前記第１保護テープ供給機構は、前記第１保護テープを供給する第１供給部と、供給された前記第１保護テープを第１収容ケース内に吸引する第１吸引部とを有し、
   前記第２保護テープ供給機構は、前記第２保護テープを供給する第２供給部と、供給された前記第２保護テープを第２収容ケース内に吸引する第２吸引部とを有することを特徴とする請求項１又は２記載の両面実装装置。
4. 前記第１の圧着ツールは、実装ワークの上方から降下して、実装ワークの上面に接触する第１の押圧部を備え、
   前記第２の圧着ツールは、据付け部位に配置される基台と、前記第１の圧着ツールによる押圧により降下してきた実装ワークの下面を支持する第２の押圧部と、この第２の押圧部と前記ベースとの間に介設され、第２の押圧部を実装ワーク下面の傾斜に倣って傾斜させるフローティング機構と、
   を備えたことを特徴とする請求項１記載の両面実装装置。
5. 前記フローティング機構は、
   前記基台に取付けられ、上面に球面状の凹陥部を備えた固定の受け台と、
   この受け台の前記凹陥部周縁に沿って設けられるシール部材と、
   前記第２の押圧部に取付けられ、前記シール部材を介して前記受け台に傾動自在に支持されるとともに、受け台の前記凹陥部と間隙を存して嵌め込まれる球面部を備えた傾動部と、
   この傾動部の前記球面部と前記受け台の凹陥部との前記間隙に高圧エアを供給するエア供給機構と、
   からなることを特徴とする請求項４記載の両面実装装置。
6. 前記フローティング機構は、平板状のゴム材であることを特徴とする請求項４記載の両面実装装置。
7. 前記フローティング機構は、前記第２の押圧部を三点で弾性的に支持するプランジャであることを特徴とする請求項４記載の両面実装装置。
8. 実装ベースの表面に第１異方導電性接着材を介して第１電子部品を仮止めし、前記実装ベースの前記表面と対向する裏面に第２異方導電性接着材を介して第２電子部品を仮止めする工程と、
   仮止めされた前記第１電子部品に対向させて第１保護テープを配置し、仮止めされた前記第２電子部品に対向させて第２保護テープを配置する工程と、
   前記第１保護テープと前記第１電子部品とを介して前記第１異方導電性接着材を加圧するとともに加熱し、前記第２保護テープと前記第２電子部品とを介して前記第２異方導電性接着材を加圧するとともに加熱することにより前記実装ベースの両面に前記第１電子部品と前記第２電子部品とを接続する工程と、を有することを特徴とする電気機器の製造方法。

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