JP2009099744A - 加圧装置および加圧方法 - Google Patents

Abstract

【課題】加圧対象物に衝撃を抑えて当接して衝撃力を抑制して目標圧力まで圧力を上げて押圧することが可能であり、かつ、加圧対象物を押圧する部位の自重に相当する加圧力よりも弱い加圧力を正確にかけることが可能な圧着装置を提供する。
【解決手段】加圧対象物としての基板１５０と部品１６０とを加圧する加圧装置２００であって、加圧対象物を支持する基台２０１に立設される柱体２０２と、柱体２０２に沿って移動可能であり、加圧対象物を押圧する押圧ヘッド２０３と、柱体２０２に設けられ、加圧対象物を押圧するための加圧力を発生させる流体圧シリンダ２０５と、加圧対象物を押圧する押圧ヘッド２０３を含む押圧体の重さを打ち消すことが可能な弾性を有する弾性部材２１０と、加圧対象物を押圧する部材を弾性部材２１０を介して支持するとともに、加圧対象物を押圧する部材を前記柱体に沿って移動させる可動支持体２２０とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、加圧対象物を加圧する装置およびその方法に関する。

基板に電子部品などの部品を圧着する加圧装置において、例えばパネル基板である液晶ディスプレイやプラズマディスプレイなど表示パネルの電極の端子に、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）チップ、ＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）、ＣＯＦ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｆｉｌｍ）、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）等の部品が表示パネルの周縁部に電気的に接続される。このような表示パネルの電極の端子と実装される部品との接続には、ＡＣＦテープ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ）が用いられる。

表示パネル（以下「基板」と記す。）の生産では、まず、ＡＣＦテープが、電極の端子を有するガラス板などの基板上に装着される。次に、装着されたＡＣＦテープの上に、部品が装着され、ＡＣＦテープと各電子部品とが導通するように本圧着される。

本圧着とは、基板および実装される部品とともにＡＣＦテープを、そのＡＣＦテープに応じた時間、温度および圧力で挟み込む工程のことであり、圧着装置において行われる。ここで挟み込む時間、温度および圧力などの圧着の条件は、ＡＣＦテープの種類、大きさなどによって決まる。

今日、液晶ディスプレイは、携帯電話、携帯端末などのような小型の製品から液晶テレビのような大型の製品まで様々な製品に利用されている。そのため、圧着においても様々な条件が要求され、加圧力については、例えば、数百グラム程度の弱い加圧力から数十キログラム程度の強い加圧力まである。

圧着装置では、基板などを下方から支持する下受部の上に基板が載置されており、前記基板の周縁部には、ＡＣＦテープと、当該ＡＣＦテープを介して配置された圧着すべき部品とが取り付けられている。そして、前記基板上方から押圧ヘッドが部品に当接されることによって、基板、ＡＣＦテープおよび部品が下受台と押圧ヘッドとの間に挟み込まれ、部品の上から加圧する押圧ヘッドの圧力により押圧される。これにより、ＡＣＦテープが部分的に導通して硬化し、基板に部品が圧着される。

圧着のために押圧する時間は、押圧ヘッドを押し付ける時間で調節され、押圧する時の温度は押圧ヘッドの加熱温度で調整される。そのため、押圧ヘッドはヒータを有しており、押圧ヘッドおよびそれと一体をなしてＡＣＦテープを介して部品を基板に押圧する部位（以下、「押圧体」と記す。）の重さは、通常、２〜３キログラム程度の重さを有する。

また、押圧する時の加圧力は、押圧体に圧力を与える流体シリンダにより調整される。

しかし、上記のように押圧体自体の重さは２〜３キログラム程度ある。押圧時の圧力が、例えば１キログラムのように弱い加圧力である場合、押圧体自体の重さだけで加圧対象物に圧力がかかり過ぎることになる。

そこで、従来、押圧体自体の重さを打ち消す機構を備える圧着装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図８は、従来の圧着装置の例を示す側面図である。

押圧体（加圧部）２は、ステージ１２上にてパネルＰとともに載置された加圧対象物Ｗを押圧する部位であって、加圧機構であるエアーシリンダ１０と、エアーシリンダ１０のピストン（駆動）ロッドに連設される出力軸１１と、出力軸１１の先端部に設けられる押圧（圧着）ヘッド５０とを備える。

また、本図に示す圧着装置は、押圧（圧着）ヘッド５０が加圧対象物Ｗに向かって往動するときに、加圧対象物Ｗに加えられる加圧力における圧着ヘッド５０の自重相当分を軽減させる自重キャンセル機構３を備える。

自重キャンセル機構３は、圧着ヘッド５０自身の重さを軽減させるバネ材６０と、バネ材６０の一端を保持する支持板２５と、バネ材６０の他端を保持し、ネジで出力軸１１に係止される調整部材６１とを有する。

調整部材６１のネジによりバネ材６０の長さを調整する。調整されたバネ材６０の弾性力により、圧着ヘッド５０の自重相当分が軽減される。

押圧体（加圧部）２は、フレーム１６に沿って高さが調整されて加圧対象物Ｗに当接する。押圧体（加圧部）２の高さは、ロータリーエンコーダ２２からの情報に基づく制御装置３０による制御の下、サーボモータ１７でボールネジ１９が回転することによって調節される。押圧体（加圧部）２が加圧対象物Ｗに当接した後に、エアーシリンダ１０により加圧される。

当接する時点での押圧体（加圧部）２自体の重さは、自重キャンセル機構３によって打ち消されている。そのため、エアーシリンダ１０による加圧力が、加圧対象物Ｗを加圧する圧力になる。
特開２００４−２７３６８８号公報

しかしながら、従来の圧着装置は、押圧体(加圧部)の高さは、サーボモータを用いたボールねじ機構により先端に押圧ヘッド（圧着ヘッド）を直結したエアーシリンダー本体自体を加圧対象物に向かって下降させて行うため、摩擦係数の変化、エアーシリンダでのスティック現象などにより、加圧対象物に衝撃力が加わるという問題がある。

エアーシリンダでは、シリンダ内部を摺動するピストンが移動を開始する際、静止摩擦から動摩擦に摩擦係数が変わる。また特に、ピストンの動作がある時間停止した状態から起動されるような場合には、シール部とシリンダ内壁面との接触面は潤滑切れの状態となりこの面が一時的に固着するために、ピストンリングが動かなくなるスティック現象が発生する場合がある。これにより起動用に大きな摩擦抵抗を示す。そのため、本来、加圧対象物にかけるべき加圧力よりも強い力をかけなければ、エアーシリンダが移動を開始しない場合がある。

加圧対象物に向かって昇降する押圧体にエアーシリンダ全体が含まれる従来の技術では、当接した後にエアーシリンダ内のピストンが移動を開始するため、このような現象によって、加圧対象物に衝撃力がかかる場合がある。このような衝撃力は、上記のように加圧条件が多様化し、さらに、高精度な条件の制御が要求される現状においては、深刻な問題である。

また、従来の圧着装置は、加圧対象物の加圧する際に加圧部の重さが正確に打ち消されず、加圧する時の加圧力が不正確になるという問題がある。

エアーシリンダでの加圧に伴ってバネ材の長さが変化する。そのため、加圧対象物を加圧している途中で、バネ材により打ち消される加圧部の重さ（自重相当分）が変化する。加圧中のバネ材の長さの変化は僅かであったとしても、加圧する時の加圧力が弱い場合には、無視できない。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、加圧対象物に衝撃なく当接して衝撃力を加えることなく目標加圧力まで加圧力を上げて押圧することが可能であり、かつ、加圧対象物を押圧する部位の自重に相当する加圧力よりも弱い加圧力を正確にかけることが可能な圧着装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る圧着装置は、加圧対象物を加圧する加圧装置であって、前記加圧対象物を支持する下受部と、前記下受部を備える基台に立設される柱体と、前記柱体に沿って移動可能であり、前記基台上の前記加圧対象物を押圧する押圧体と、前記柱体に設けられ、前記加圧対象物を押圧するための圧力を前記押圧体にかける流体圧シリンダと、前記押圧体の重さを打ち消すことが可能な弾性を有する弾性部材と、前記弾性部材を介して前記押圧体の重さを打ち消すように前記流体圧シリンダの加圧対象物に対する加圧方向とは反対側から前記押圧体を支持し、前記押圧体を前記柱体に沿って移動させる可動支持体とを備えることを特徴とする。

このように、押圧体は可動支持体により支持されて柱体に沿って移動する。また、流体圧シリンダは、柱体に設けられている。そのため、押圧体が加圧対象物に向かって移動する時には、流体圧シリンダ本体に対して流体圧シリンダ内のピストンも押圧体の移動に連動して移動する。したがって、押圧体が加圧対象物に当接する時、流体圧シリンダ内のピストンがシリンダに対して移動しているため、摩擦力の変化またスティック現象によって、加圧対象物に衝撃が加わることを回避することが可能になる。

また、押圧体は、弾性部材を介して押圧体も重さを打ち消すように、流体圧シリンダの加圧対象物に対する加圧方向とは反対側から可動支持体により支持される。そのため、押圧体の自重は、弾性部材によって打ち消される。また、押圧体が加圧対象物に当接する時、および加圧対象物を押圧している間の弾性部材の長さは、可動支持体の高さ方向の配置によって制御できる。したがって、加圧対象物の厚さによらず押圧体の自重が正確に打ち消すことが可能になり、加圧対象物を押圧する加圧力を正確に制御することが可能になる。

好ましくは、さらに、前記可動支持体を移動させる駆動源と、前記押圧体が移動するとともに前記可動支持体が移動するように前記駆動源を制御する制御部とを備え、前記押圧体は、前記流体圧シリンダの内部を摺動するピストンと、前記ピストンの摺動する少なくとも一方向に向かい前記ピストンから延出されるピストンロッドと、前記ピストンロッドの下方側端部に設けられ、前記加圧対象物を押圧する押圧ヘッドと、前記押圧ヘッドを加熱するヒータとを有してもよい。

このように、押圧体は、ヒータを有する。これにより、加圧と同時に加熱して押圧することができる。

この場合、押圧体の自重は、さらにヒータの重さによって重たくなる。そのため、押圧体の自重に相当する加圧力よりも小さい目標加圧力で加圧対象物を押圧することを要求されることがある。本発明では、加圧対象物の厚さによらず、弾性部材が押圧体の重さを正確に打ち消すことができる。したがって、押圧体の自重に相当する加圧力よりも小さい目標加圧力で正確に加圧対象物を押圧することが可能になる。

また、上記目的を達成するために、本発明に係る圧着方法は、加圧対象物を支持する下受部と、前記下受部を備える基台に立設される柱体と、前記柱体に沿って移動可能であり、前記加圧対象物を押圧する押圧体と、前記柱体に設けられ、前記加圧対象物を押圧するための圧力を前記押圧体にかける流体圧シリンダと、前記押圧体の重さを打ち消すことが可能な弾性を有する弾性部材と、前記弾性部材を介して前記押圧体の重さを打ち消すように前記流体圧シリンダの加圧対象物に対する加圧方向とは反対側から前記押圧体を支持し、前記押圧体を前記柱体に沿って移動させる可動支持体とを備える加圧装置により実行される加圧方法であって、前記流体圧シリンダに圧力を発生させる第１制御ステップと、前記第１制御ステップにて圧力を発生させて、可動支持体の移動を開始させる移動開始ステップと、加圧対象物の厚さに応じた前記可動支持体の移動量を取得する移動量取得ステップと、移動開始ステップにて前記可動支持体の移動が開始した後に、前記移動量取得ステップにて予め取得された前記移動量を移動した時に、弾性部材を介して押圧体を支持する可動支持体の移動を終了させる移動終了ステップとを含むものでもよい。

このように、流体圧シリンダに加圧力を発生させて、可動支持体の移動を開始させる。押圧体は可動支持体により流体圧シリンダの加圧対象物に対する加圧方向と反対側から支持されるため、押圧体は可動支持体の移動に伴って移動する。そのため、押圧体が加圧対象物に当接する際には、流体圧シリンダ内のピストンがシリンダに対して既に移動を開始している。したがって、摩擦力の変化またスティック現象によって、加圧対象物に衝撃が加わることを回避することが可能になる。

また、ピストンロッドを備えた流体圧シリンダを柱体に設け加圧対象物の厚さに応じて弾性部材を介して押圧体の重さを打ち消すように、流体圧シリンダの加圧対象物に対する加圧方向とは反対側から流体シリンダのピストンロッドの下側端部に加圧対象物を加圧する押圧ヘッドを有する押圧体を支持し、押圧体を柱体に沿って移動させる可動支持体の移動量を制御する。そのため、加圧対象物の厚さによらず、押圧体の自重は、弾性部材によって正確に打ち消される。したがって、加圧対象物の厚さによらず押圧体の自重が正確に打ち消すことが可能になり、加圧対象物を押圧する加圧力を正確に制御することが可能になる。

本発明によると、加圧対象物に衝撃なく当接させることが可能になり、また衝撃力を加えることなく目標加圧力まで加圧力を上げて押圧することが可能になる。また、加圧対象物を押圧する押圧体の自重に相当する加圧力よりも弱い加圧力を正確にかけることが可能になる。

以下に、図面を参照しながら、本発明に係る加圧装置の実施の形態について説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る圧着装置を備えるパネル生産システムの構成を示す斜視図である。

パネル生産システム１００は、液晶ディスプレイなどの表示パネルを生産する装置であって、ＡＣＦ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ）貼付装置１１０、仮圧着（部品配置）装置１２０、圧着装置２００、及び搬送装置１４０から構成される。

ＡＣＦ貼付装置１１０は、電極の端子を有するガラス板などの基板１５０の周縁部に設けられた電極端子部にＡＣＦテープを貼り付ける。

ここで、「ＡＣＦテープ」とは、テープ状の異方性導電フィルムのことであり、熱硬化性を有する樹脂に導電性を有する微細な金属粒子を混ぜ合わせた素材からなる。種類、大きさなどＡＣＦテープの性質に応じた条件で押圧することにより、上下に配置された各端子間の導通性を保持して接合し、硬化する。

仮圧着装置１２０は、部品１６０を基板１５０周縁部上のＡＣＦテープが貼り付けられた電極の端子に取り付ける装置であり、部品１６０を基板１５０に実装するための移載ヘッド１２２とを有する。

加圧装置としての圧着装置２００は、基板１５０の周縁部ＡＣＦテープと、部品１６０と、部品１６０が取り付けられる基板１５０とを所定の圧着条件で押圧し、基板１５０と部品１６０とを圧着する装置である。これにより、ＡＣＦテープは、硬化するとともに、基板１５０が有する電極の端子と部品１６０の電極の端子とを導通させる。

ここで、「加圧対象物」とは、加圧される物のことをいう。本実施の形態は、ＡＣＦなどの接合部材を介して基板１５０の周縁部に設けられた電極端子部に圧着される部品１６０のことである。

ここで、「圧着条件」とは、加圧対象物を押圧する条件のことをいう。例えば、ＡＣＦテープが加圧対象物の基板への圧着、接合部材である場合、押圧する時間、押圧する時の温度および押圧する時の圧力が含まれる。

ＡＣＦ貼付装置１１０、仮圧着装置１２０、及び本圧着装置１３０には、それぞれ基板１５０を真空吸着により支持し、ＸＹ（水平）方向、Ｚ（上下）方向、及びθ（水平面内での回転）方向に移動自在な支持ステージ１１１、支持ステージ１２１および支持ステージ１３１が設けられている。

搬送装置１４０は、ＡＣＦ貼付装置１１０、仮圧着装置１２０、及び本圧着装置１３０の間で、基板１５０を搬送する。

図２は、圧着装置２００の側面図である。

圧着装置２００は、支持ステージ１３１により支持される基板１５０と部品１６０とを圧着する装置であって、下受部２０１ａを備える基台２０１と、柱体２０２と、押圧ヘッド２０３と、流体圧シリンダ２０５と、弾性部材２１０と、係止部２１２と、圧力制御部２１３と、サーボモータ２１４と、制御部２１６と、可動支持体２２０とを備える。

基台２０１に備えられる下受部２０１ａは、部品１６０が接合される基板１５０の周縁部を下方より支持し、基板１５０に部品１６０が押圧される時にこれらを下支えする。

柱体２０２は、基台２０１に立設される柱状の部材であり、ボールネジ２１８と、移動ガイド２０４とを備え、ボールネジ２１８は、後述する可動支持体２２０と螺合する。

移動ガイド２０４は、後述する押圧ヘッド２０３の加圧対象物に対する移動を柱体２０２に沿った方向に案内する。

流体圧シリンダ２０５は、柱体２０２に設けられ、基板１５０と部品１６０とを押圧するための加圧力を発生させる部位であり、シリンダ本体２０６と、ピストン２０７と、ピストンロッド２０８とから構成される。

シリンダ本体２０６は、圧力の伝達媒体となる流体である気体が流入および流出する内部が中空の円筒である。なお、圧力の伝達媒体となる流体は、気体のような圧縮流体および液体のような非圧縮流体のいずれであってもよい。

ピストン２０７は、シリンダ本体２０６の内部にて往復動する円盤状の部位である。ピストン２０７には、基板１５０と部品１６０とを押圧するための圧力が流体によりかけられる。ピストン２０７には、気密性の向上、円滑な移動などのためにシリンダと接する外周面にリング部材２０７ａが取り付けられている。

ピストン２０７のピストンロッド２０８は、ピストン２０７の摺動方向での少なくとも基板１５０に部品１６０を押圧するために配置する側に延出され、柱体２０２と平行に昇降移動するように配置されている。好ましくは、ピストンロッド２０８は、流体シリンダのピストン２０７の摺動方向に対しピストン２０７の両側に延出されるのがよい。このことにより、ピストンロッド２０８の一方側先端に押圧ヘッド２０３を係合し、他方に押圧体の自重をキャンセルする弾性部材を設けることができ、シンプルな構造とすることができる。

押圧ヘッド２０３は、ピストンロッド２０８の端部のうち、基板１５０および部品１６０が配置される側に設けられ、基板１５０に部品１６０を押圧する。このような構成により、押圧ヘッド２０３は、ピストンロッド２０８の移動に連動して、また、柱体２０２に備えられた移動ガイド２０４の案内に沿って安定して移動する。

また、押圧ヘッド２０３には、ＡＣＦテープを介して基板１５０に部品１６０を加熱接合するためのヒータも備えられており、通常、押圧ヘッド２０３およびそれと一体をなして加熱接合のための押圧を行う押圧体は、２〜３キログラムの重さとなる。

弾性部材２１０は、ピストンロッド２０８が螺旋状の線材の内部を貫通するように配置される弦巻バネであり、押圧体を構成するピストンロッド２０８およびピストンロッド２０８と一体をなす押圧ヘッドなどの部位の重さを打ち消すことが可能な弾性を有する。

ここで、特許請求の範囲に記載の押圧体は、加圧対象物を押圧する部材であり、本実施の形態のピストンロッド２０８およびピストンロッド２０８と一体をなす部位に相当する。

また、ピストンロッド２０８と一体をなす部位とは、ピストンロッド２０８に固着されている部位である。本実施の形態では、押圧ヘッド２０３と、ピストン２０７と、後述する係止部２１２の上方とが、ピストンロッド２０８と一体をなす部位等のシリンダに圧力を加えないときに加圧対象物にかかる重さに関係する部位に相当する。

上方と下方との係止部２１２は、それぞれ弾性部材２１０の両端と直接接しており、弾性部材２１０を係り止める。すなわち、係止部２１２は、弾性部材２１０の弾性力を直接に受ける部位である。

また、弾性部材２１０の上端と接する上方の係止部２１２は、ピストンロッド２０８に固定されている。

可動支持体２２０は、弾性部材２１０の下端と接する係止部２１２を流体シリンダの加圧対象物に対する加圧方向とは反対側から下支えし、弾性部材２１０を介して押圧体を構成するピストンロッド２０８を支持する。可動支持体２２０は、ボールネジ２１８と螺合しており、ボールネジ２１８の回転に連動して柱体２０２と平行に移動する。この移動により可動支持体２２０が支持するピストンロッド２０８およびピストンロッド２０８に設けられる押圧ヘッド２０３等の押圧体を柱体２０２に沿って移動させる。

圧力制御部２１３は、基板１５０と部品１６０とに目標となる加圧力（以下、「目標加圧力」という。）をかけるために必要な加圧力を流体圧シリンダ２０５が発生させるように、流体圧シリンダ２０５よる加圧力制御する。

駆動源としてのサーボモータ２１４は、回転量を検知するとともに、ボールネジ２１８を回転させ、ボールネジ２１８と螺合する可動支持体２２０を加圧対象物方向に昇降移動させる。

制御部２１６は、サーボモータ２１４からの情報に基づいてサーボモータ２１４の回転量を制御することによって、可動支持体２２０の移動の開始、移動の速度および移動後の配置を制御する。制御部２１６は、基板１５０と部品１６０との厚さの合計（以下、「対象物の厚さ」という。）と、基板１５０と部品１６０とにかける加圧力とを情報として取得し、取得した情報に基づいて、可動支持体２２０が配置されるべき位置を決定する。

以上、圧着装置２００の構成について説明した。

次に、圧着装置２００による圧着の手順について、図３から図６までを参照して具体例とともに説明する。

ここでは、説明を簡単にするため押圧体の重さは２キログラムであるとする。

また、基板１５０と部品１６０とにかける目標加圧力は、１キログラムであるとする。

図３は、圧着装置２００の初期状態を示す図である。

可動支持体２２０は、上限に配置される。また、流体圧シリンダ２０５は加圧力をかけていない。

この状態では、下受部２０１ａと押圧ヘッド２０３との距離が遠く離れた状態であるため、圧着すべき部品１６０が配置された基板１５０の周縁部を下方から支持する基台２０１の下受部２０１ａ上への載置が容易である。また、この状態での弾性部材２１０には、押圧体の重さ２キログラムが掛かっている。つまり、弾性部材２１０の長さＬが図３に示す状態（Ｌ１）である場合、押圧体の自重分の重さが弾性部材２１０に掛かっていることになる。

図４は、流体圧シリンダ２０５により目標加圧力である加圧力１キログラムを発生させた状態を示す側面図である。

流体圧シリンダ２０５は、加圧力制御部２１３による制御により、基板１５０に部品１６０を加圧し圧着する方向に圧力を発生させる。制御部２１６は、流体圧シリンダ２０５が目標加圧力が発生させたことを示す通知を圧力制御部２１３から受けて、可動支持体２２０が基板１５０に部品１６０を加圧する加圧対象物方向へ移動するようにサーボモータ２１４を稼動させる。

またここで、流体圧シリンダ２０５のピストン２０７の摺動方向でのシリンダ本体２０６の両端側を貫通して、ピストンロッド２０８をピストン２０７から上下方向の両方向に延出し、シリンダ本体２０６の一端側から延出されたピストンロッド２０８の先端側を押圧ヘッド２０３と連結し、シリンダ本体２０６の他端側から延出されたピストンロッド２０８に押圧ヘッド２０３とピストン２０７とピストンロッド２０８等を含む押圧体の重さを打ち消すことが可能な弾性を有する弾性部材２１０を設け、この弾性部材２１０を介して押圧体の重さを打ち消すように押圧体を流体圧シリンダ２０５の加圧対象物に対する加圧方向とは反対側から押圧体を支持し、押圧体を柱体２０２に沿って移動させる可動体の移動を行っている。

このことで、流体圧シリンダ２０５のピストン２０７の摺動方向に流体圧シリンダ２０５を連続動作させた状態で、次の加圧動作に移行可能なため、押圧ヘッド２０３が基板１５０に加圧、接合する部品１６０に当接するまでに流体圧シリンダ２０５のシリンダ本体２０６とピストン２０７の摩擦が動摩擦状態となり、加圧時に流体圧シリンダ２０５の起動時に生じやすいピストン２０７の静止摩擦から動摩擦への変化等の摩擦抵抗のばらつきの影響を受けずに高精度に加圧力を制御することができる。

なお、本実施の形態では、流体圧シリンダ２０５のピストン２０７のピストン２０７の摺動方向でのシリンダ本体２０６の両端側を貫通してピストンロッド２０８を上下方の両方向に延出としたが、加圧に悪影響を及ぼさなければ、シリンダ本体２０６の片側を貫通してピストンロッド２０８を少なくとも一方向に延出して、ピストンロッド２０８の先端側に押圧ヘッド２０３を連接し、押圧ヘッド２０３とシリンダ本体２０６との間のピストンロッド２０８の一部に、押圧ヘッド２０３とピストン２０７とピストンロッド２０８等を含む押圧体の重さを打ち消すことが可能な弾性を有する弾性部材を設けて、この弾性部材を介して押圧体の重さを打ち消すように押圧体を流体圧シリンダ２０５の加圧対象物に対する加圧方向と反対側より、可動体により支持した構成でもよい。

図５は、押圧ヘッド２０３が基板１５０に取り付けられている部品１６０に当接した状態を示す側面図である。

図４の状態から次第に、流体圧シリンダ２０５により目標加圧力を発生させた押圧体を流体圧シリンダ２０５が基板１５０に部品１６０を加圧する方向とは逆向きに押圧体を可動支持体２２０にて支持しながら流体圧シリンダ２０５のシリンダ本体２０６に対し、ピストンロッド２０８を含む押圧体と可動支持体２２０が基板１５０に部品１６０を加圧する方向に移動する。そして、押圧ヘッド２０３が基板１５０の周縁部に配置された部品１６０に当接する。このとき、基板１５０に部品１６０を圧着する加圧力は、まだかかっていない。

図６は、押圧体自体の重さに相当する加圧力より小さい目標圧力が、基板１５０の周縁部に配置された部品１６０にかけられている状態を示す図である。

図５の押圧体の押圧ヘッド２０３が基板１５０の周縁部に配置された部品に当接した状態からさらに可動支持体２２０は、基板１５０に部品１６０を加圧する方向に移動する。これにより、図６に示すように、弾性部材２１０のたわみ時長さＬが回復し、弾性力の一部が開放される。そして、この時、弾性部材２１０のたわみ時長さＬが図３に示す初期状態での弾性部材２１０のたわみ時長Ｌ１さと実質的に同じになり、押圧体の重さは、弾性部材２１０の弾性力で打ち消されている状態である。そのため、基板１５０と部品１６０とには、流体圧シリンダ２０５により発生される加圧力１キログラムがかかっている。

この場合、例えば、対象物の厚さは、予め入力され、制御部２１６に記憶される。押圧ヘッド２０３が基台２０１の加圧される基板１５０の周縁部の下面を支持する下受部２０１ａに当接を開始する高さを下限としたとき、下限から圧着後の接合部材であるＡＣＦを介して基板１５０の周縁部に配置された部品１６０の上面から圧着されている基板１５０の下面までの厚みを減算することで、可動支持体２２０にて押圧ヘッド２０３が基板１５０に部品１６０を加圧する方向に移動する高さを算出する。

また、圧着装置２００が、可動支持体２２０の移動に伴い、移動距離或いは現在高さ位置を計測するセンサを備え、制御部２１６がセンサにより計測される距離Ｌまたは位置を取得し、その距離から対象物の厚さを減算することによって、可動支持体２２０が移動する距離を算出してもよい。なお、この移動距離或いは現在高さは、サーボモータの回転を検出するロータリーエンコーダの出力を用いて計測するものでもよい。この場合、位置を計測するセンサは、ロータリーエンコーダになる。

このように、可動支持体２２０は、対象物の厚さを考慮し移動する。また、その移動は、サーボモータ２１４、ボールネジ２１８および制御部２１６によって正確に制御される。そのため、加圧対象物の厚さがどれだけであっても、加圧対象物の厚さに基づいて可動支持体２２０の移動を制御することによって、押圧体の自重は、弾性部材２１０により正確に打ち消すことができる。したがって、基板１５０と部品１６０とを、流体圧シリンダ２０５による圧力で正確に加圧することが可能になる。

また、流体圧シリンダ２０５による圧力は、本発明により容易に正確な加圧力の制御が可能になる。

さらに、上記のように押圧体の自重を正確に打ち消すことができるため、押圧体の自重に相当する加圧力よりも弱い加圧力をかけることが可能になる。

以上の圧着の手順では、目標加圧力が押圧体の自重に相当する加圧力よりも小さい場合を例に説明した。

本実施の形態に係る圧着装置２００により、押圧体の自重に相当する加圧力よりも大きい目標加圧力で正確に基板１５０と部品１６０とを押圧することもできる。

例えば、図６の状態で流体圧シリンダ２０５が、押圧体の自重に相当する加圧力よりも大きい目標加圧力をかければよい。

また例えば、押圧体自体の重さを基板１５０と部品１６０とを押圧する加圧力として利用しても良い。

図７は、押圧体自体の重さに相当する加圧力より大きい目標加圧力が、押圧体自体の重さも利用して基板１５０と部品１６０とにかけられている状態を示す図である。

図６の状態からさらに可動支持体２２０は、基板１５０に部品１６０を加圧する方向に移動する。これにより、図７に示すように弾性部材２１０のたわみ時長さＬが自然長以上となる。このとき、基板１５０と部品１６０とには、流体圧シリンダ２０５により発生される加圧力と、押圧体の重さに相当する加圧力とがかかる。

例えば、押圧体の重さが２キログラムであり、流体圧シリンダ２０５により発生される加圧力が１キログラムである場合、加圧対象物には３キログラムの加圧力がかかる。

このような圧着の手順によると、基板１５０に部品１６０を加圧、圧着する衝撃を抑えて当接させた後に、基板１５０に部品１６０を加圧するのに衝撃を与えることなく目標加圧力にまで加圧力を上げることが可能になる。

以上、本発明の一実施の形態に係る圧着装置について説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。

例えば、基板に部品を圧着する接合部材としてＡＣＦテープを例に説明したが、導電性接着剤や非導電性接着剤を使った接合部材や、別途接合部材を用いず直接部品の電極と基板の電極とを超音波接合するもの等で、加圧力にて押圧されるものであればよい。

また例えば、弾性部材２１０は、弦巻バネに限らず、ゴムや流体圧シリンダなどの弾性部材であってもよい。また、実施の形態では弾性部材２１０は、螺旋状の線材の内部をピストンロッド２０８が貫通するように配置されるとしたが、これに限らず、例えばピストンロッドと平行に配置されてもよい。

さらに例えば、実施の形態では、１つの押圧体に１つの流体圧シリンダが備えられるとしたが、１つの押圧体に複数の流体圧シリンダが備えられてもよい。また、１つの押圧体に複数の弾性部材が備えられ、これによって押圧体の自重が取り消されてもよい。

さらに例えば、圧着装置２００は、ピストンロッド２０８の移動の開始を検知するセンサを備え、ピストンロッド２０８の移動開始が検知された後に、制御部２１６が、可動支持体２２０を移動させ始めても良い。これにより、急激に移動を開始することによって押圧ヘッド２０３が加圧対象物に衝撃を与えることを抑制することが可能になる。

本発明は、加圧対象物を加圧する装置に適用でき、特に圧着装置に適用できる。

本発明の実施の形態に係る圧着装置を備えるパネル生産システムの構成を示す斜視図である。 圧着装置の側面図である。 (ａ)弾性部材のたわみ時長さＬと流体圧シリンダの加圧力Ｐとの関係図、（ｂ）圧着装置の初期状態を示す図である。 流体圧シリンダにより加圧力を発生させ始めた状態を示す側面図である。 押圧ヘッドが基板に取り付けられている部品に当接した状態を示す側面図である。 押圧体自体の重さに相当する加圧力より小さい目標加圧力が、基板と部品とにかけられている状態を示す図である。 押圧体自体の重さに相当する加圧力より大きい目標加圧力が、押圧体自体の重さも利用して基板と部品とにかけられている状態を示す図である。 従来の圧着装置の例を示す側面図である。

符号の説明

１００ パネル生産システム
１１０ 貼付装置
１２０ 仮圧着装置
１３０ 本圧着装置
１４０ 搬送装置
１５０ 基板
１６０ 部品
２００ 圧着装置
２０１ 基台
２０１ａ 下受部
２０２ 柱体
２０３ 押圧ヘッド
２０４ 移動ガイド
２０５ 流体圧シリンダ
２０６ シリンダ
２０７ ピストン
２０８ ピストンロッド
２１０ 弾性部材
２１２ 係止部
２１３ 加圧力制御部
２１４ サーボモータ
２１６ 制御部
２１８ ボールネジ
２２０ 可動支持体

Claims (3)

1. 加圧対象物を加圧する加圧装置であって、
   前記加圧対象物を支持する下受部と、
   前記下受部を備える基台に立設される柱体と、
   前記柱体に沿って移動可能であり、前記基台上の前記加圧対象物を押圧する押圧体と、
   前記柱体に設けられ、前記加圧対象物を押圧するための圧力を前記押圧体にかける流体圧シリンダと、
   前記押圧体の重さを打ち消すことが可能な弾性を有する弾性部材と、
   前記弾性部材を介して前記押圧体の重さを打ち消すように前記流体圧シリンダの加圧対象物に対する加圧方向とは反対側から前記押圧体を支持し、前記押圧体を前記柱体に沿って移動させる可動支持体とを備える
   ことを特徴とする加圧装置。
2. さらに、
   前記可動支持体を移動させる駆動源と、
   前記押圧体が移動するとともに前記可動支持体が移動するように前記駆動源を制御する制御部とを備え、
   前記押圧体は、
   前記流体圧シリンダの内部を摺動するピストンと、
   前記ピストンの摺動する少なくとも一方向に向かい前記ピストンから延出されるピストンロッドと、
   前記ピストンロッドの下方側端部に設けられ、前記加圧対象物を押圧する押圧ヘッドと、
   前記押圧ヘッドを加熱するヒータとを有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の加圧装置。
3. 加圧対象物を支持する下受部と、
   前記下受部を備える基台に立設される柱体と、
   前記柱体に沿って移動可能であり、前記加圧対象物を押圧する押圧体と、
   前記柱体に設けられ、前記加圧対象物を押圧するための圧力を前記押圧体にかける流体圧シリンダと、
   前記押圧体の重さを打ち消すことが可能な弾性を有する弾性部材と、
   前記弾性部材を介して前記押圧体の重さを打ち消すように前記流体圧シリンダの加圧対象物に対する加圧方向とは反対側から前記押圧体を支持し、前記押圧体を前記柱体に沿って移動させる可動支持体とを備える加圧装置により実行される加圧方法であって、
   前記流体圧シリンダに圧力を発生させる第１制御ステップと、
   前記第１制御ステップにて圧力を発生させて、可動支持体の移動を開始させる移動開始ステップと、
   加圧対象物の厚さに応じた前記可動支持体の移動量を取得する移動量取得ステップと、
   移動開始ステップにて前記可動支持体の移動が開始した後に、前記移動量取得ステップにて予め取得された前記移動量を移動した時に、弾性部材を介して押圧体を支持する可動支持体の移動を終了させる移動終了ステップとを含む
   ことを特徴とする加圧方法。

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