JP2010137515A - Temporary fixing jig and assembly method for inkjet head using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、異方性導電ペースト(接着剤)を介して、基板アッセンブリを能動部品の電極に加熱接着する際に、能動部品に基板アッセンブリをマウントした状態を維持する仮固定治具およびこれを用いたインクジェットヘッドの組立方法に関する。 The present invention relates to a temporary fixing jig for maintaining a state in which a substrate assembly is mounted on an active component when the substrate assembly is heated and bonded to an electrode of the active component via an anisotropic conductive paste (adhesive). The present invention relates to a method for assembling an inkjet head used.
従来、熱伝導率が異なる2枚の金属板(アルミニウム板、ステンレススチール板)を密着させて積層した治具が知られている(特許文献1参照)。
この治具は、ヒーターブロックに配置され、熱圧着装置内において治具上に配線基板がセットされる。そして、治具上の配線基板に対し、異方性伝導膜を介して重ねた被圧着物がヒーターツールにより押し付けられると共に、加熱されて熱圧着される。
This jig is disposed on the heater block, and a wiring board is set on the jig in the thermocompression bonding apparatus. And the to-be-bonded object piled up via the anisotropic conductive film is pressed with respect to the wiring board on a jig | tool with a heater tool, and it is heated and thermocompression-bonded.
しかし、異方性伝導膜等を用いた熱圧着では、比較的低温の熱を加えると共に、押圧した状態を一定時間維持する必要がある。上記ような治具(仮固定治具)を用いた熱圧着装置では、熱圧着作業終了を待たなければ、配線基板と被圧着物とを治具にセットすることができないため、作業効率が著しく悪化するという問題があった。
この問題を解消すべく、配線基板と被圧着物とを仮固定した状態の複数のワークをまとめて加熱装置に搬入することも考えられるが、係る場合には、搬入中に所望の固定位置からずれてしまうという問題が想定される。
However, in thermocompression bonding using an anisotropic conductive film or the like, it is necessary to apply heat at a relatively low temperature and maintain the pressed state for a certain period of time. In a thermocompression bonding apparatus using a jig (temporary fixing jig) as described above, the work efficiency is remarkably high because the wiring board and the object to be bonded cannot be set in the jig unless the thermocompression work is completed. There was a problem of getting worse.
In order to solve this problem, it is conceivable that a plurality of workpieces in a state where the wiring board and the object to be bonded are temporarily fixed are collectively loaded into the heating device. The problem of shifting is assumed.
本発明は、異方性導電ペーストを介して、基板アッセンブリを能動部品の電極に導通する際の、組立工程および接着工程を効率良く行なうための仮固定治具およびこれを用いたインクジェットヘッドの組立方法を提供することを課題とする。 The present invention relates to a temporary fixing jig for efficiently performing an assembling process and an adhering process when a substrate assembly is electrically connected to an electrode of an active component through an anisotropic conductive paste, and an ink jet head using the same. It is an object to provide a method.
本発明の仮固定治具は、異方性導電ペーストを塗着した能動部品の電極に、ベースプレートに固定した基板アッセンブリのフィルム基板を加熱接着する工程に先立ち、能動部品に基板アッセンブリをマウントした状態を維持する仮固定治具であって、能動部品が位置決め状態でセットされるセット部と、セット部上の能動部品に対し、マウントした基板アッセンブリを押圧した状態に維持する押圧部と、を備え、セット部は、能動部品に基板アッセンブリをマウントする組立装置に対し、着脱自在に取り付けられることを特徴とする。 The temporary fixing jig of the present invention is a state in which the substrate assembly is mounted on the active component prior to the step of heat bonding the film substrate of the substrate assembly fixed to the base plate to the electrode of the active component coated with the anisotropic conductive paste. A set part in which the active component is set in a positioning state, and a pressing part that maintains the mounted substrate assembly pressed against the active component on the set part. The set unit is detachably attached to an assembling apparatus that mounts the board assembly on the active component.
この構成によれば、組立装置上において、仮固定治具を用いた能動部品と基板アッセンブリとの仮固定作業を行うことができる。これにより、基板アッセンブリをマウントした能動部品(仮固定対象物)を、組立装置から取り出すことなく仮固定治具にセットすることができるため、マウント時の両者の組立精度を維持しつつ、これらを次の工程(接着工程)を実施する装置に搬出することができる。したがって、基板アッセンブリおよび能動部品の組立工程および接着工程を効率良く行なうことができる。 According to this configuration, the temporary fixing operation of the active component and the board assembly using the temporary fixing jig can be performed on the assembly apparatus. As a result, the active component (temporarily fixed object) on which the board assembly is mounted can be set on the temporary fixing jig without taking it out of the assembling apparatus. It can be carried out to the apparatus which performs the next process (adhesion process). Therefore, the assembly process and bonding process of the board assembly and the active component can be performed efficiently.
この場合、セット部に対し、押圧部が着脱自在に構成されていることが好ましい。 In this case, it is preferable that the pressing portion is configured to be detachable with respect to the set portion.
この構成によれば、押圧部を取り外した状態で、セット部にセットした能動部品に対して基板アッセンブリをマウントすることができる。これにより、組立装置におけるマウント作業のためのスペースを確保することが容易になる。すなわち、組立装置において、押圧部が邪魔になることがない。 According to this configuration, the substrate assembly can be mounted on the active component set in the set portion with the pressing portion removed. Thereby, it becomes easy to secure a space for the mounting operation in the assembling apparatus. That is, in the assembling apparatus, the pressing portion does not get in the way.
また、この場合、押圧部は、治具フレームと、ベースプレートの中心部に当接し、ベースプレートを介してフィルム基板を能動部品の電極に押圧する押圧ピンと、治具フレームを受けとして、押圧ピンを押圧方向に付勢する押圧ばねと、治具フレームに取り付けられ、押圧ばねに抗して押圧ピンをベースプレートから離脱させる押圧解除機構と、を有していることが好ましい。 Further, in this case, the pressing portion receives the jig frame, the pressing pin that contacts the center portion of the base plate, presses the film substrate against the electrode of the active component via the base plate, and presses the pressing pin. It is preferable to have a pressing spring that biases in the direction, and a pressing release mechanism that is attached to the jig frame and separates the pressing pin from the base plate against the pressing spring.
この構成によれば、マウント作業を終えた後に、所定の押圧力で、基板アッセンブリを能動部品に付勢して押えておくことができる。また、加熱接着を終えた後に、押圧部を取り外すことなく、簡単に付勢(押圧)を解除することができる。これにより、確実に仮固定することができると共に、簡単に基板アッセンブリがマウントされた能動部品を取り出すことができる。 According to this configuration, after the mounting operation is completed, the substrate assembly can be urged and pressed against the active component with a predetermined pressing force. Moreover, after finishing the heat bonding, the urging (pressing) can be easily released without removing the pressing portion. As a result, the temporary fixing can be surely performed, and the active component on which the board assembly is mounted can be easily taken out.
さらに、この場合、セット部と押圧部とで構成される空間には、基板アッセンブリを挟持する組立装置のクランプ部が臨む一対のクランプ部用スペースが構成されていることが好ましい。 Further, in this case, it is preferable that a space constituted by the set portion and the pressing portion is configured with a pair of clamp portion spaces facing the clamp portion of the assembling apparatus that sandwiches the substrate assembly.
この構成によれば、組立装置のクランプ部に挟持された基板アッセンブリを、能動部品にマウントし、クランプ部に挟持された状態で仮固定作業を行うことができる。これにより、仮固定作業を行う際に、能動部品における基板アッセンブリのマウント位置がずれることがないため、確実に高い組立精度を維持したまま基板アッセンブリおよび能動部品の仮固定を実施することができる。 According to this configuration, the substrate assembly sandwiched between the clamp portions of the assembling apparatus can be mounted on the active component and temporarily fixed while being sandwiched between the clamp portions. Thus, when the temporary fixing operation is performed, the mounting position of the substrate assembly in the active component is not shifted, and thus the temporary fixing of the substrate assembly and the active component can be performed while maintaining high assembly accuracy.
この場合、ベースプレートには、押圧ピンが当接する凹部が形成されていることが好ましい。 In this case, it is preferable that the base plate has a recess with which the pressing pin abuts.
この構成によれば、押圧ピンが凹部に嵌まり込むことで、ベースプレートに対して的確に且つ均一な押圧力を伝えることができ、安定した加熱接着(本固定)が可能となる。 According to this configuration, the pressing pin fits into the recess, so that an accurate and uniform pressing force can be transmitted to the base plate, and stable heating bonding (main fixing) is possible.
また、この場合、基板アッセンブリが、インクジェットヘッドのヘッド基板であり、能動部品が、複数の圧電素子を有するインクジェットヘッドのヘッド本体であることが好ましい。 In this case, it is preferable that the substrate assembly is a head substrate of an inkjet head, and the active component is a head body of the inkjet head having a plurality of piezoelectric elements.
この構成によれば、ヘッド本体に対しヘッド基板を、高い組立精度をもって且つ効率良く組み立てることができる。 According to this configuration, the head substrate can be efficiently assembled with high accuracy with respect to the head body.
本発明のインクジェットヘッドの組立方法は、上記の仮固定治具を用いて行うインクジェットヘッドの組立方法であって、セット部を組立装置に装着するセット部装着工程と、装着したセット部に対し、ヘッド本体を位置決め状態でセットするヘッド本体セット工程と、セットしたヘッド本体に対し、組立装置によりヘッド基板を位置決め状態でマウントするマウント工程と、セット部に押圧部を装着し、ヘッド本体にヘッド基板を押圧してインクジェットヘッドを仮固定状態とする治具組立工程と、仮固定治具を組立装置から離脱させて加熱装置に搬入し、加熱装置によりヘッド基板をヘッド本体に加熱接着する接着工程と、を備えたことを特徴とすることを特徴とする。 An ink jet head assembly method of the present invention is an ink jet head assembly method performed using the temporary fixing jig described above, and a set portion mounting step for mounting the set portion on the assembly device, A head main body setting step for setting the head main body in a positioning state, a mounting step for mounting the head substrate in a positioning state by an assembling apparatus on the set head main body, and a pressing portion on the set portion, and a head substrate on the head main body A jig assembling process for pressing the ink jet head to temporarily fix the inkjet head, and a bonding process for removing the temporarily fixing jig from the assembling apparatus and carrying it in the heating apparatus, and heating and bonding the head substrate to the head body with the heating apparatus; It is characterized by providing these.
この構成によれば、インクジェットヘッド(仮固定対象物)を、組立装置から取り出すことなく仮固定治具にセットすることができるため、マウント時の両者の組立精度を維持しつつ、これらを次の工程(加熱接着工程)を実施する装置に搬出することができる。したがって、基板アッセンブリおよび能動部品の組立工程および加熱接着工程を効率良く行なうことができる。 According to this configuration, the inkjet head (temporarily fixed object) can be set on the temporary fixing jig without taking it out of the assembling apparatus. It can be carried out to the apparatus which implements a process (heating adhesion process). Therefore, the assembly process of the board assembly and the active component and the heat bonding process can be performed efficiently.
この場合、マウント工程は、クランプ部に挟持したヘッド基板をヘッド本体にマウントする第1工程と、第1工程の後、クランプ部を挟持解除する第2工程とから成り、治具組立工程は、第1工程と第2工程との間で行われることが好ましい。 In this case, the mounting step includes a first step of mounting the head substrate sandwiched between the clamp portions on the head body, and a second step of releasing the clamping portion after the first step, and the jig assembly step includes: It is preferable to be performed between the first step and the second step.
この構成によれば、クランプ部に挟持された状態で仮固定作業を行うことができる。これにより、治具組立工程の際に、能動部品における基板アッセンブリのマウント位置のずれが生じることがないため、確実に高い組立精度をもってインクジェットヘッドを仮固定状態とすることができる。 According to this configuration, the temporary fixing operation can be performed while being sandwiched between the clamp portions. Thereby, the mounting position of the substrate assembly in the active component does not shift during the jig assembling process, so that the ink jet head can be surely temporarily fixed with high assembling accuracy.
以下、添付図面を参照して、本発明の仮固定治具、これを用いたインクジェットヘッドのヘッド組立装置および組立方法について説明する。この仮固定治具は、一対の導通部を有する一対のCOF基板(フィルム基板)が対向するようにベースプレートの両面に貼着して構成されたヘッド基板を、インクジェットヘッドの複数の圧電素子に導通する工程の一部に用いるものである。そこで、先ず、インクジェットヘッドについて説明する。 Hereinafter, a temporary fixing jig of the present invention, a head assembly apparatus for an inkjet head using the temporary fixing jig, and an assembly method will be described with reference to the accompanying drawings. This temporary fixing jig conducts a head substrate formed by adhering to both surfaces of a base plate so that a pair of COF substrates (film substrates) having a pair of conducting portions face each other to a plurality of piezoelectric elements of an inkjet head. This is used for a part of the process. First, the ink jet head will be described.
図1および図2に示すように、インクジェットヘッド1は、インクジェットヘッド1の主要部を構成するヘッド本体10と、ヘッド本体10に接続されインクジェットヘッド1の駆動用回路が形成されたヘッド基板2と、から構成されている。ヘッド本体10は、吐出ノズル16が穿設されたノズルプレート11と、複数の圧力室12aが形成された流路形成基板12と、圧電素子19を保護する保護基板13と、流路形成基板12および保護基板13に連通する共通室17を封止するシール基板14と、インクジェットヘッド1の外装を為すヘッドケース15と、を下側から順に積層して構成されている。また、ヘッド基板2は、ヘッドケース15および保護基板13を貫通して流路形成基板12上に立設するように組み込まれている。ヘッド基板2は、圧電素子19を駆動させるための駆動回路25が実装された一対のCOF基板22(フィルム基板)を、ベースプレート21の両側面に接着されて成り、一対のCOF基板22の下部折曲げ部分(後述する導通部27)が、流路形成基板12上の電極(後述するリード電極18)に導通している。
As shown in FIGS. 1 and 2, the inkjet head 1 includes a head
ノズルプレート11は、ステンレス等で形成され、流路形成基板12の一方の面に接着剤等によって接着されている。また、ノズルプレート11のノズル面には、複数の吐出ノズル16が等ピッチで穿設されており、複数の吐出ノズル16は、相互に平行に列設された2列のノズル列を構成している。
The nozzle plate 11 is formed of stainless steel or the like, and is bonded to one surface of the flow
流路形成基板12は、隔壁によって区画された複数の圧力室12aが、複数の吐出ノズル16に対応するように幅方向に相互に平行に2列並設されている。流路形成基板12の長手方向外側の領域には、図外の機能液供給装置から供給された機能液を貯留する共通室17が形成されており、各圧力室12aと共通室17とは、それぞれ供給路12bを介して連通している。なお、共通室17は、保護基板13と連通しており、ヘッドケース15に設けられた機能液導入口15aを介して機能液供給装置からの機能液の供給を受ける。また、流路形成基板12には、後述するCOF基板22の導通部27に存する4つの基板アライメントマークMと同じ位置にヘッドアライメントマークがマーキングされている。
In the flow
保護基板13は、流路形成基板12側から順に、弾性膜13a、絶縁体膜13bを介して流路形成基板12に連結されている。絶縁体膜13b上には、複数の圧力室12aに対応する数の圧電素子19が形成されており、保護基板13には、厚さ方向に貫通する貫通孔13cが形成されると共に、各圧電素子19を収容するための機構部13dが内側に凹設されている。各圧電素子19には、リード電極18の一方の端部が接続されており、リード電極18の他方の端部は、貫通孔13c内に露出するように延設している。このリード電極18の他方の端部には、上記したヘッド基板2(正確には各COF基板22の導通部27)が接続されるようになっている。そして、圧電素子19に電圧を印加して絶縁体膜13b(および弾性膜13a)を変形させることで、圧力室12aの体積変化を利用して共通室17から機能液を導入すると共に、吐出ノズル16から機能液滴を吐出する。
The
ヘッドケース15は、保護基板13側から順に、封止膜14a、固定板14bとから成るシール基板14を介して保護基板13に連結されている。この封止膜14aによってのみ共通室17が封止されている。ヘッドケース15には、保護基板13に設けられた貫通孔13cと連通するヘッド基板保持孔15bが設けられており、ヘッド基板2は、ヘッド基板保持孔15b内に挿通されて接着剤(異方性導電ペースト)を介してリード電極18と接続されている。
The
次に、図2および図3を参照して、ヘッド基板2(基板アッセンブリ)について説明する。ヘッド基板2は、上記したように、ステンレス製の板状部材であるベースプレート21と、ベースプレート21の両側面に貼付された一対のCOF基板22(Chip On Film)と、から構成されている。ベースプレート21は、略方形のステンレス板の中間上部に凹状の切欠き部28を形成したものであり、ヘッド基板2をリード電極18に接続する際に、この切欠き部28の部分で、ヘッド基板2を押圧するようになっている。
Next, the head substrate 2 (substrate assembly) will be described with reference to FIGS. As described above, the head substrate 2 includes the
各COF基板22は、圧電素子19を駆動させるための駆動回路25と、駆動回路25が実装されると共に、ベースプレート21に接着される平板状の基板本体26と、基板本体26から「L」字状に屈曲する(折り曲げて形成した)導通部27と、を備えている。一対のCOF基板22は、各導通部27の先端部位が内向きに対峙するように、且つベースプレート21の下端面に沿うように配置されており、ベースプレート21の両側側面に両面粘着テープ23によって貼付されている。また、各導通部27の長手方向、両先端部位には、各COF基板22を位置決めするための複数(各2つ)の基板アライメントマークMが形成されている。そして、一対の導通部27は、流路形成基板12上に突き当てられ、接着剤を介してリード電極18に接続されている。
Each
次に、図4および図5を参照して、仮固定治具3について説明する。仮固定治具3は、ヘッド本体10が位置決め状態でセットされるセット部30と、セット部30上のヘッド本体10に対し、マウントしたヘッド基板2を押圧した状態に維持する押圧部31と、から構成されている。
Next, the temporary fixing jig 3 will be described with reference to FIGS. 4 and 5. The temporary fixing jig 3 includes a
セット部30は、直方体形状の厚板部材で構成されており、その上面、中央において、ヘッド本体10が、セット部30を横断するようにセットされている。ヘッド本体10の長手方向の両端部には一対のヘッド基準孔(図示省略)が設けられており、ヘッド本体10がセットされる部分には、この一対のヘッド基準孔(図示省略)に嵌合するヘッド基準ピン(図示省略)が突設されている。また、セット部30の中心部には、セットしたヘッド本体10を真空吸着するための複数の吸着孔32が、厚み方向に貫通して形成されている(図5(b)参照)。この複数の吸着孔32は、後述するヘッド組立装置4にセット部30した際、図外の真空吸引装置に連通するようになっている。本実施形態では、この各基準ピンが各基準孔に嵌合することにより、位置決めされた状態でヘッド本体10が載置され、真空吸引装置を駆動することで複数の吸着孔32を介してヘッド本体10に吸引力を作用させて固定する。
The
また、セット部30の上面における一方の長辺両端部分には、セット部30上に押圧部31を連結する際の位置決めに用いられる一対の連結基準ピン33が突設されている(図5(a)参照)。さらに、セット部30の長手方向、両端側面には、セット部30と押圧部31との連結を固定するためのフック34が設けられている。
In addition, a pair of connection reference pins 33 used for positioning when connecting the
押圧部31は、下側に開口した「コ」の字型の治具フレーム35と、治具フレーム35にスライド自在に支持された押圧部材36と、押圧部材36をセット部30側に付勢する押圧ばね37と、押圧部材36下面中央に連結された押圧ピン38と、押圧ばね37に抗して押圧部材36を引き上げる押圧解除機構39と、から構成されている。
The
治具フレーム35の両内側面には、Z軸方向の延びる一対の押圧スライドレール351が対向して設けられており、押圧部材36が、両端に設けた押圧スライダー352を介してスライド自在に係合している。また、治具フレーム35の、セット部30との接触面には、一対の連結基準ピン33に対応するように一対の連結基準孔353が形成されており(図5(b)参照)、各連結基準ピン33が、各連結基準孔353に嵌合することにより、位置決めされた状態でセット部30上に押圧部31を装着される。さらに、治具フレーム35の両外側面には、セット部30のフック34に係合する係り止機構354が設けられており、セット部30上に押圧部31を載せた状態で、係り止機構354をフック34に係合させることで、セット部30と押圧部31とが完全に連結される。係り止機構354とフック34とは、いわゆるパッチン錠で構成されている。
A pair of pressing slide rails 351 extending in the Z-axis direction are provided on both inner side surfaces of the
押圧部材36は、押圧ピン38が突設される押圧ブロック361と、押圧ブロック361の両側面に「L」字型に設けられた一対のスライダー接合部材362と、を有している。押圧ブロック361の下面中心部には、押圧ピン38が突設されている。一対のスライダー接合部材362の両側面は、各押圧スライダー352に接続されており、押圧ピン38(押圧ブロック361)をZ軸方向にスライド自在に保持している。また、押圧ブロック361、各スライダー接合部材362およびセット部30で囲まれた方形の一対の空間は、詳細は後述するが、ヘッド組立装置4のクランプ部541が臨むクランプ部用スペース363と成っている。
The pressing
押圧ばね37は、その下端を押圧ブロック361に接しており、治具フレーム35の天面を受けにして、押圧ブロック361をセット部30に向かって付勢している。押圧ピン38は、棒状の部材であり、セット部30上のヘッド本体10にマウントされたヘッド基板2の切欠き部28に係合して、押圧ばね37に付勢されてヘッド基板2を押圧する。
The lower end of the
押圧解除機構39は、下端部を押圧ブロック361に連結され、治具フレーム35を貫通してZ軸方向に延びるロッド391と、治具フレーム35の上面に突出したロッド391のカム取付け部に回転自在に支持された偏心カム392と、偏心カム392を回転操作するためのハンドル393と、を有している。
The
偏心カム392の外周面(カム面)は、治具フレーム35の上面に接触しており、この治具フレーム35の上面がカムフォロアとして機能する。また、偏心カム392の外周面の一部には、ハンドル393が突設されており、ユーザーは、このハンドル393を持って偏心カム392を180°回転させることで、ロッド391を介して押圧部材36をZ軸方向に昇降させることができる。図4におけるハンドル393の位置では、押圧部材36が下降した状態であり、この状態では、押圧部材36が押圧ばね37により下方に付勢されることとなる。またこのとき、偏心カム392は、治具フレーム35の上面から僅かに浮き上がった状態となっている。一方、ハンドル393を180°回転させると、偏心カム392が治具フレーム35の上面に接触した後、押圧ばね37に抗して押圧部材36が上昇し、ヘッド基板2への押圧が解除される。なお、図中の符号394は、180°回転させた偏心カム392を位置規制するための弦状カム部(カム面の一部)であり、偏心カム392を180°回転させると、この弦状カム部394が治具フレーム35の上面に接触する。
The outer peripheral surface (cam surface) of the
次に、図6および図7を参照して、仮固定治具3を用いたインクジェットヘッド1のヘッド組立装置4(組立装置)について説明する。このヘッド組立装置4は、ヘッド本体10がセットされたセット部30およびヘッド基板2を保持する組込み部41と、組込み部41に保持されたヘッド基板2をクランプする基板クランプ部42と、組込み部41に併設した第1画像認識部43と、組込み部41に添設した第2画像認識部44と、ヘッド組立装置4全体を統括制御する制御部45と、から構成されている。また、組込み部41、基板クランプ部42および第1画像認識部43は、機台46上に搭載されている。
Next, a head assembly device 4 (assembly device) of the inkjet head 1 using the temporary fixing jig 3 will be described with reference to FIGS. 6 and 7. The
組込み部41は、ヘッド本体10がセットされたセット部30を載置する治具固定部51と、ヘッド基板2を位置決めセットするガラスマスク523を載置するマスク固定部52と、治具固定部51およびマスク固定部52をY軸方向にスライド自在に支持するY軸移動機構53と、を備えている。
The built-in
治具固定部51は、ヘッド本体10がセットされたセット部30を位置決めして載置するセットテーブル511と、セットテーブル511を各軸方向(X・Y・θ)に微小移動させる微調機構512と、を備えている。
The
セットテーブル511には、セット部30が突き当てられる「L」字型の度当り513が固定されており、この度当り513にセット部30の2辺を突き当てることにより、セットテーブル511上にセット部30が位置決めされた状態でセットされる。
An “L” -shaped
微調機構512は、セットテーブル511のX軸・Y軸・θ軸、それぞれのズレを独立して調整するための機構(マイクロメータヘッド)であり、各軸に対応する3つの操作摘み514が備えられている。特に図示しないが、セットテーブル511は、X軸・Y軸・θ軸、それぞれに微小移動可能な機構上に搭載されており、ユーザーは、各操作摘み514を手動で回転操作することで、各軸方向に微小に移動させて、セットテーブル511上のセット部30の高精度なアライメント(位置決め)を行うことができるようになっている。
The
マスク固定部52は、ヘッド基板2を位置決めセットするガラスマスク523を載置するマスクテーブル521と、マスクテーブル521を支持する一対のマスク支持フレーム522と、から成る。
The
ガラスマスク523には、上記したヘッド基板2の4つの基板アライメントマークMと同じ位置にマスクアライメントマークがマーキングされている。マスクテーブル521には、後述する第1画像認識部43の一対の下カメラ57が臨む第1下カメラ用開口(図示省略)が形成され、この第1下カメラ用開口を通してマスクテーブル521上にセットされたマスクアライメントマークを画像認識する。この認識結果は、ヘッド本体10にヘッド基板2をマウントする際の位置決めのための情報として用いられる。
A mask alignment mark is marked on the
Y軸移動機構53は、治具固定部51およびマスク固定部52を搭載したY軸テーブル531と、Y軸テーブル531をY軸方向にスライド自在に支持する一対のY軸ガイドレール532と、Y軸ガイドレール532を介してY軸テーブル531を直動させるY軸機構部533と、Y軸機構部533を駆動するY軸モーター534と、を備えている。
The Y-
Y軸モーター534は、ステッピングモーター等で構成されており、正逆転することで、Y軸機構部533を介して治具固定部51およびマスク固定部52を、Y軸方向に往復移動させる。なお、図6において、治具固定部51は、手前側に、マスク固定部52は、奥側に載置されている。また、図6において、治具固定部51の存する位置が、給材位置A1であり、基板クランプ部42に臨む位置が組込み位置A2である。なお、Y軸モーター534およびY軸機構部533に代えて、リニアモーターを用いるようにしてもよい。
The Y-
一対のY軸ガイドレール532の間の機台46上における組込み位置A2には、第1画像認識部43が有する一対の下カメラ57がY軸方向に並ぶように配設されており、Y軸テーブル531には、マスクテーブル521と同様に、一対の下カメラ57が臨む第2下カメラ開口535が形成されている。なお、一対の下カメラ57は、相互にキャリブレーションされていることは、言うまでもない。
A pair of
図6に示すように、基板クランプ部42は、ヘッド基板2を保持する基板挟持機構54と、基板挟持機構54をZ軸方向にスライド自在に支持するZ軸移動機構55と、基板挟持機構54およびZ軸移動機構55を、組込み部41の上方に支持するブリッジ架台56と、を備えている。
As shown in FIG. 6, the
基板挟持機構54は、ヘッド基板2の両側面から挟み込むようにして保持するクランプ部541と、クランプ部541をY軸方向にスライド自在に支持する一対のX軸アームガイドレール542と、X軸アームガイドレール542を介してクランプ部541を直動させるX軸シリンダーユニット543と、を備えている。
The
クランプ部541は、一対のX軸アームガイドレール542にスライド自在に係合する一対のX軸スライドアーム545と、各X軸スライドアーム545の下端部において突設した挟持アーム本体546と、挟持アーム本体546の自由端部から相互に対向するように突設した挟持部547と、を備えている。
The
一対のX軸スライドアーム545は、X軸方向に並んで、一対のX軸アームガイドレール542上を横断するように配設されている。各X軸スライドアーム545は、その裏面に設けられた一対のX軸スライダー部548により、各X軸アームガイドレール542にスライド自在に係合している。各挟持部547は、ヘッド基板2の両平面部分(両側面)に、それぞれ接してヘッド基板2を挟持している。
The pair of
一対のX軸シリンダーユニット543は、図外のエアー供給装置から供給されたエアーにより駆動される復動のエアーシリンダーで構成されている。なお、エアーシリンダーに代えて、ステッピングモーターやリニアモーター等を用いるようにしてもよい。
The pair of
この基板挟持機構54は、各クランプ部541を中心に向かって離接自在に移動させるセンターリング機構を構成している。この一対のX軸シリンダーユニット543により、各クランプ部541(挟持部547)を内側に寄せて、ヘッド基板2の両平面部分(両側面)を挟んで、ヘッド基板2を縦向き鉛直姿勢に保持している。
The
Z軸移動機構55は、基板挟持機構54を搭載したZ軸テーブル551と、Z軸テーブル551をZ軸方向にスライド自在に支持する一対のZ軸ガイドレール552と、Z軸ガイドレール552を介してZ軸テーブル551を直動させるZ軸シリンダーユニット553と、を備えている。Z軸シリンダーユニット553は、上記した各X軸シリンダーユニット543と同様に、エアー供給装置から供給されたエアーにより駆動される復動のエアーシリンダーで構成されている。
The Z-
ブリッジ架台56は、Y軸移動機構53による治具固定部51およびマスク固定部52のY軸方向への移動を妨げないように、一対のY軸ガイドレール532を跨ぐように機台46上に立設され、背面から一対の補強リブにより支持されている。
The
詳細は後述するが、この基板クランプ部42は、Z軸シリンダーユニット553を駆動することで、基板挟持機構54により挟持したヘッド基板2を降下させ、セットテーブル511上のセット部に真空吸着セットされたヘッド本体10にマウントする。
Although details will be described later, the
第1画像認識部43は、CCD方式の一対の下カメラ57から成り、上記したように、一対のY軸ガイドレール532の間にY軸方向に並んで配設されている。第1下カメラ用開口および第2下カメラ開口535に臨むヘッドアライメントマークおよび基板アライメントマークMを撮像する。なお、撮像方式は、CCD方式に限られたものではなく、CMOS方式等、他の撮像方式を用いてもよい。
The first
第2画像認識部44は、下カメラ57と同様にCCD方式の一対の上カメラ61と、各上カメラ61を支持するカメラ支持フレーム62と、カメラ支持フレーム62を搭載するX軸カメラテーブル63と、X軸カメラテーブル63をX軸方向にスライド自在に支持する一対のX軸カメラガイドレール64と、各X軸カメラガイドレール64を介してX軸カメラテーブル63を直動させるX軸カメラシリンダーユニット65と、上記の各構成を搭載するカメラ架台66と、を備えている。X軸カメラシリンダーユニット65は、上記した各シリンダーユニット543,553と同様に、エアー供給装置から供給されたエアーにより駆動される復動のエアーシリンダーで構成されている。
Similar to the
この第2画像認識部44は、組込み部41の側面に添設されており、一対の上カメラ61を組込み位置A2に臨むようにX軸方向にスライドさせる。そして、一対の上カメラ61は、組込み位置A2に臨むマスクアライメントマーク(ガラスマスク523)またはヘッドアライメントマーク(ヘッド本体10)を画像認識する。なお、一対の上カメラ61は、相互にキャリブレーションされ、また一対の上カメラ61と上記の一対の下カメラ57も相互にキャリブレーションされている。
The second
図8に示すように、制御部45は、パーソナルコンピュータ(PC)で構成されており(図6参照)、ヘッド組立装置4全体を統括制御するものであり、制御部45は、キーボード等の入力デバイス71を用いてユーザーからの各種パラメーターの入力を受けると共に、ディスプレイ72やスピーカー73等の出力手段によりヘッド組立装置4の状態をユーザーに提示(報知)する。制御部45には、各部を接続するためのインターフェース74と、一時的に記憶可能な記憶領域を有し、制御処理のための作業領域として使用されるRAM75と、各種記憶領域を有し、制御プログラムや制御データを記憶するROM76と、各手段からの各種データ等を記憶すると共に、各種データを処理するためのプログラム等を記憶するHDD77と、ROM76やHDD77に記憶されたプログラム等に従い、各種データを演算処理するCPU78と、これらを互いに接続するバス79と、が備えられている。
As shown in FIG. 8, the
次に、図9を参照して、このヘッド組立装置4を用いたインクジェットヘッド1の組立方法について説明する。インクジェットヘッド1の組立方法は、セットテーブル511上に仮固定治具3のセット部30を配置するセット部装着工程S1と、ヘッド本体10およびヘッド基板2と所定の位置にセットする部材セット工程S2と、セットしたヘッド本体10およびヘッド基板2の位置をアライメントするアライメント工程S3と、セットしたヘッド本体10に対し、ヘッド組立装置4によりヘッド基板2を位置決め状態でマウントするマウント工程S4と、セット部30に押圧部31を装着し、ヘッド本体10にヘッド基板2を押圧してインクジェットヘッド1を仮固定状態とする治具組立工程S5と、仮固定治具3をヘッド組立装置4から離脱させて加熱装置(図示省略)に搬入し、加熱装置によりヘッド基板2をヘッド本体10に加熱接着する接着工程S6と、に大分される。なお、以下の説明では、仮固定治具3は、セット部30と押圧部31とに、既に分離されているものとする。また、マスクテーブル521上にガラスマスク523が位置決めセットされているものとする。
Next, a method for assembling the inkjet head 1 using the
先ず、ユーザーは、給材位置A1において、度当り513に突き当ててセット部30を位置決めセットする(セット部装着工程S1)。
First, the user positions and sets the
続いて、ヘッド本体10およびヘッド基板2を、それぞれセットする(部材セット工程S2)。部材セット工程S2は、配置したセット部30上に、ヘッド本体10を位置決め状態でセットするヘッド本体セット工程S21と、マスクテーブル521上のガラスマスク523に対して位置決め状態でセットするヘッド基板セット工程S22と、から成る。ユーザーは、セット部30上のヘッド基準ピンに合わせるようにしてヘッド本体10をセットする(ヘッド本体セット工程S21)。また、ガラスマスク523上にヘッド基板2をセットする(ヘッド基板セット工程S22)。なお、ヘッド本体セット工程S21とヘッド本体セット工程S21とは、どちらが先工程となってもよい。
Subsequently, the head
次に、セットしたヘッド本体10とヘッド基板2との位置合せを行う(アライメント工程S3)。アライメント工程S3は、一対の下カメラ57により各基板アライメントマークMおよび各マスクアライメントマークを画像認識する下カメラ認識工程S31と、一対の上カメラ61により各ヘッドアライメントマークおよび各マスクアライメントマークを画像認識する上カメラ認識工程S32と、下カメラ認識工程S31と上カメラ認識工程S32との認識結果からヘッド本体10とヘッド基板2との位置合せを行う位置合せ工程S33と、から成る。
Next, the
ユーザーは、Z軸移動機構55を駆動して基板挟持機構54を下降させ、クランプ部541によりヘッド基板2を挟持させる。この状態で、制御部45は、一対の下カメラ57により各基板アライメントマークMおよび各マスクアライメントマークを画像認識して、この認識結果がRAM75に記憶される。その後、Z軸移動機構55を駆動して挟持されたヘッド基板2を上昇させる。
その後、X軸カメラシリンダーユニット65を駆動して一対の上カメラ61を組込み位置A2に臨ませる。そして、一対の上カメラ61により各マスクアライメントマークを画像認識して、この認識結果がRAM75に記憶される。この時点で、下カメラ57と上カメラ61との認識結果である各マークの座標情報を取得している。
その後、Y軸移動機構53を駆動して、セット部30上のヘッド本体10を組込み位置A2に臨ませる。そして、ユーザーは、ディスプレイ72に表示されたヘッド本体10の各ヘッドアライメントマークと、先に記憶した2つの認識結果とのずれを、ディスプレイ72の表示を確認しながら微調機構512を操作して補正(アライメント)する。なお、制御部45が自動で行うようにしてもよい。また、アライメント工程S3が終了したら、一対の上カメラ61を組込み位置A2から後退させておく。
The user drives the Z-
Thereafter, the X-axis
Thereafter, the Y-
次に、ヘッド本体10に対し、ヘッド基板2を位置決め状態でマウントする(マウント工程S4)。マウント工程S4は、クランプ部541に挟持されたヘッド基板2をヘッド本体10にマウントする第1工程S41と、第1工程S41の後、クランプ部541を挟持解除する第2工程S42とから成り、上記の治具組立工程S5は、第1工程S41と第2工程S42との間で行われる。先ず、アライメント工程S3のために一時退避させておいたヘッド基板2を再び下降させ、正確に位置決めされたヘッド本体10に対しヘッド基板2を押圧する(第1工程S41)。この状態で、セット部30に押圧部31を装着し、仮固定治具3を組み立てる(治具組立工程S5)。この際、挟持アーム本体546(挟持部547)がヘッド基板2を保持したままであるが、仮固定治具3に形成されたクランプ部用スペース363により、挟持アーム本体546と押圧部31とが干渉することなく仮固定治具3を組み立てることができる。そして、ハンドル393を回転させ、押圧ピン38によりヘッド基板2をヘッド本体10に押圧する。その後、クランプ部541の挟み込みを解除する(第2工程S42)。
Next, the head substrate 2 is mounted on the
次に、給材位置A1に移動させ、仮固定治具3をヘッド組立装置4から離脱させる。このようにしてヘッド本体とヘッド基板2とを仮固定した仮固定治具3が複数台そろったところで、複数台の仮固定治具3を一括して図外の加熱装置に搬入し、加熱装置によりヘッド基板2をヘッド本体10に加熱接着する(接着工程S6)。なお、本実施形態では、80℃,30分間で熱圧着が完了する。
Next, the temporary fixing jig 3 is moved away from the
以上の構成によれば、ヘッド組立装置4上において、仮固定治具3を用いたヘッド本体10とヘッド基板2との仮固定作業を行うことができる。これにより、ヘッド基板2をマウントしたヘッド本体10を、ヘッド組立装置4から取り出すことなく仮固定治具3にセットすることができるため、マウント時の両者の組立精度を維持しつつ、接着工程S6を実施する装置に搬出することができる。したがって、1つの装置で治具組立工程S5および接着工程S6を行う場合に比して、タクトタイムが格段に短縮され、インクジェットヘッド1の組立工程および加熱接着工程を効率良く行うことができる。
According to the above configuration, the temporary fixing operation of the head
1:インクジェットヘッド、2:ヘッド基板、3:仮固定治具、10:ヘッド本体、19:圧電素子、21:ベースプレート、30:セット部、31:押圧部、35:治具フレーム、37:押圧ばね、38:押圧ピン、39:押圧解除機構、541:クランプ部 1: inkjet head, 2: head substrate, 3: temporary fixing jig, 10: head body, 19: piezoelectric element, 21: base plate, 30: set part, 31: pressing part, 35: jig frame, 37: pressing Spring, 38: Press pin, 39: Press release mechanism, 541: Clamp part
Claims (8)
前記能動部品が位置決め状態でセットされるセット部と、
前記セット部上の前記能動部品に対し、マウントした前記基板アッセンブリを押圧した状態に維持する押圧部と、を備え、
前記セット部は、前記能動部品に前記基板アッセンブリをマウントする組立装置に対し、着脱自在に取り付けられることを特徴とする仮固定治具。 Temporary fixing jig for maintaining the state where the substrate assembly is mounted on the active component prior to the step of heat-bonding the film substrate of the substrate assembly fixed to the base plate to the electrode of the active component coated with the anisotropic conductive paste Because
A set part in which the active component is set in a positioning state;
A pressing unit that maintains the mounted substrate assembly pressed against the active component on the set unit, and
The temporary fixing jig, wherein the set portion is detachably attached to an assembly apparatus that mounts the substrate assembly on the active component.
治具フレームと、
前記ベースプレートの中心部に当接し、前記ベースプレートを介して前記フィルム基板を前記能動部品の電極に押圧する押圧ピンと、
前記治具フレームを受けとして、前記押圧ピンを押圧方向に付勢する押圧ばねと、
前記治具フレームに取り付けられ、前記押圧ばねに抗して前記押圧ピンを前記ベースプレートから離脱させる押圧解除機構と、を有していることを特徴とする請求項1または2に記載の仮固定治具。 The pressing portion is
A jig frame,
A pressing pin that contacts the center of the base plate and presses the film substrate against the electrode of the active component via the base plate;
In response to the jig frame, a pressing spring that biases the pressing pin in the pressing direction;
The temporary fixing treatment according to claim 1, further comprising: a pressing release mechanism attached to the jig frame and configured to release the pressing pin from the base plate against the pressing spring. Ingredients.
前記能動部品が、複数の圧電素子を有するインクジェットヘッドのヘッド本体であることを特徴とする請求項2ないし5のいずれかに記載の仮固定治具。 The substrate assembly is a head substrate of an inkjet head;
6. The temporary fixing jig according to claim 2, wherein the active component is a head main body of an ink jet head having a plurality of piezoelectric elements.
前記セット部を前記組立装置に装着するセット部装着工程と、
装着した前記セット部に対し、前記ヘッド本体を位置決め状態でセットするヘッド本体セット工程と、
セットした前記ヘッド本体に対し、前記組立装置により前記ヘッド基板を位置決め状態でマウントするマウント工程と、
前記セット部に前記押圧部を装着し、前記ヘッド本体に前記ヘッド基板を押圧して前記インクジェットヘッドを仮固定状態とする治具組立工程と、
前記仮固定治具を前記組立装置から離脱させて加熱装置に搬入し、前記加熱装置により前記ヘッド基板を前記ヘッド本体に加熱接着する接着工程と、を備えたことを特徴とすることを特徴とするインクジェットヘッドの組立方法。 An assembly method of an ink jet head performed using the temporary fixing jig according to claim 6,
A set part mounting step of mounting the set part on the assembly device;
A head main body setting step for setting the head main body in a positioning state with respect to the set portion that is mounted,
A mounting step of mounting the head substrate in a positioning state by the assembly apparatus with respect to the set head body;
A jig assembling step of mounting the pressing portion on the set portion and pressing the head substrate against the head body to temporarily fix the inkjet head.
An adhesion step in which the temporary fixing jig is detached from the assembly device and carried into a heating device, and the head substrate is heated and bonded to the head body by the heating device. Assembling method of inkjet head.
前記第1工程の後、前記クランプ部を挟持解除する第2工程とから成り、
前記治具組立工程は、前記第1工程と前記第2工程との間で行われることを特徴とする請求項7に記載のインクジェットヘッドの組立方法。 The mounting step includes a first step of mounting the head substrate sandwiched between the clamp portions on the head body;
After the first step, it comprises a second step of releasing the clamping portion,
The method of assembling an inkjet head according to claim 7, wherein the jig assembling step is performed between the first step and the second step.
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