JP2019062149A - 電子部品の実装装置と表示用部材の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、実施形態の電子部品の実装装置の構成を示す平面図、図2は図1の電子部品の実装装置の側面図である。図1および図2に示す電子部品の実装装置1は、有機ELディスプレイのような表示装置の構成部材(表示用部材)の製造に用いられるものである。すなわち、実装装置1は、キャリアテープTから打ち抜かれたCOF等の可撓性を有する電子部品Wを、可撓性を有する表示用パネルとしての有機ELパネルPに、接続部材としての異方性導電テープFを介して実装し、有機ELパネルPに電子部品Wが実装された表示用部材を製造するために用いられる装置である。
表示用部材は、有機ELパネルPのような表示用パネルに異方性導電テープFのような接合部材を介してCOFのような電子部品Wを実装して得られるものであり、有機ELディスプレイ等の表示装置の構成部品として用いられる部材である。
打ち抜き装置10は、キャリアテープTから電子部品WとしてのCOFを打ち抜くためのもので、第1の打ち抜き装置10Aと第2の打ち抜き装置10Bとを備える。第1の打ち抜き装置10Aと第2の打ち抜き装置10Bは、同一の構成を備え、装置正面から見て左右反転した状態で配置される。第1および第2の打ち抜き装置10A、10Bは、片方ずつ使用され、一方の打ち抜き装置10A、10Bで打ち抜きを行っている間に他方の打ち抜き装置10A、10BのキャリアテープTの交換作業が行えるようになっている。
間欠回転搬送装置20は、同一形状の4つのアーム部21が互いに直交する関係で配置され、平面視で十字形状を有するインデックステーブル22と、インデックステーブル22を90°間隔で間欠的に回転駆動させる回転駆動部23とを備える。インデックステーブル22の各アーム部21の先端には、それぞれ電子部品Wを吸着保持する保持ヘッド24が設けられている。インデックステーブル22の90°毎の4つの停止位置A〜Dには、打ち抜き装置10で打ち抜かれた電子部品Wを受け取るための受け取り位置A、保持ヘッド24に保持された電子部品Wに対して位置決め(ゲージング)と清掃を行うためのゲージング/清掃位置B、保持ヘッド24に保持された電子部品Wに対して異方性導電テープFを貼着するための貼着位置C、異方性導電テープFが貼着された電子部品Wを仮圧着装置40に受け渡すための受渡し位置Dが設定されている。
異方性導電テープ貼着装置30は、間欠回転搬送装置20の貼着位置Cに対応して設けられ、異方性導電テープFを離型テープRに貼着支持させたテープ状部材Sが巻かれた供給リール31と、貼着位置Cに位置付けられた保持ヘッド24と対向する位置に配置された貼着ヘッド32と、異方性導電テープFが剥離された後の離型テープRを収容する回収部33と、供給リール31から供給されたテープ状部材Sを、貼着位置Cを通過する搬送経路を辿って回収部33へと案内する複数のガイド部34と、複数のガイド部34によるテープ状部材Sの搬送経路の貼着位置Cよりも下流側に配置され、テープ状部材Sの搬送方向に沿って往復移動することで、テープ状部材Sを所定長さずつ間欠搬送するチャック送り部35と、テープ状部材Sの搬送経路の貼着位置Cよりも上流側に配置され、テープ状部材Sのうち異方性導電テープFのみを切断する切断部36とを備えている。
仮圧着装置40は、図4に示すように、異方性導電テープ貼着装置30によって異方性導電テープFが貼着された電子部品Wを吸着保持し、有機ELパネルPに仮圧着するための熱圧着ヘッドとしての仮圧着ヘッド41と、有機ELパネルPを保持および位置決めするためのステージ42と、ステージ42に保持された有機ELパネルPの電子部品Wが実装される縁部を含み、ステージからはみ出した部分を、下側から支持するバックアップユニット43と、ステージ42に保持された有機ELパネルPと仮圧着ヘッド41に保持された電子部品Wとの相対位置を認識するための位置認識装置44とを備える。
本圧着装置50は、図7に示すように、異方性導電テープFを介して電子部品Wが仮圧着された有機ELパネルPを保持および位置決めするためのステージ51と、有機ELパネルPに対して電子部品Wを本圧着するための本圧着ヘッド52と、この本圧着ヘッド52の下側に本圧着ヘッド52に対向して配置され、本圧着の際に有機ELパネルPにおける電子部品Wの仮圧着された縁部を下方から支持するバックアップ部53と、有機ELパネルPの位置を認識するための位置認識ユニット54とを備える。
第1の受渡し装置60は、キャリアテープTから打ち抜かれた電子部品Wを下側から吸着保持する受け部61と、受け部61を打ち抜き装置10A、10Bの金型装置12の真下の位置と受け取り位置Aに位置付けられた間欠回転搬送装置20の保持ヘッド24の真下の位置とに移動させるためのX、Y、Z、θ駆動部62とを備える。
第2の受渡し装置70は、電子部品Wを下側から吸着保持する受け部71と、受け部71を受渡し位置Dに位置付けられた間欠回転搬送装置20の保持ヘッド24の真下の位置と仮圧着装置40の仮圧着ヘッド41の真下の位置とに移動させるためのX、Y、Z、θ駆動部72とを備える。
第1の搬送部80は、不図示の供給部から供給される有機ELパネルPを上側から吸着保持する保持体81と、この保持体81を不図示の供給部による有機ELパネルPの供給位置と仮圧着装置40のステージ42に対する有機ELパネルPの搬入位置とに移動させるためのXZ駆動部82とを備える。
第2の搬送部90は、仮圧着装置40によって電子部品Wが仮圧着された有機ELパネルPを上側から吸着保持する保持体91と、この保持体91を仮圧着装置40のステージ42から有機ELパネルPを搬出する搬出位置と本圧着装置50のステージ51に対する有機ELパネルPの搬入位置とに移動させるためのXZ駆動部92とを備える。保持体91は、有機ELパネルPの上面における略全域を吸着保持する、吸着面が平坦な多孔質体等で形成された表示エリア吸着部を備えている。この表示エリア吸着部は、保持体81の表示エリア吸着部81bと同様に構成される。
第3の搬送部100は、本圧着装置50によって電子部品Wが本圧着された有機ELパネルP、つまり表示用部材を上側から吸着保持する保持体101と、この保持体101を、本圧着装置50のステージ51から有機ELパネルPを搬出する搬出位置と不図示の搬出装置への受渡し位置とに移動させるためのXZ駆動部102とを備える。
制御装置110は、記憶部111を備える。この記憶部111には、例えば仮圧着装置40および本圧着装置50での荷重、加熱温度、加圧時間、画像処理部44cに関するアライメントマークPM、WMの基準パターンおよびこの基準パターンの位置情報、さらに各部を制御するための各種の情報が記憶される。また、記憶部111には、有機ELパネルPの縁部をステージ42の載置部42aから所定量はみ出させるためのはみ出し量Gが記憶されている。具体的には、3mm以上15mm以下の範囲、より好ましくは3mm以上8mm以下の範囲で、はみ出し量Gが設定されている。ここでは、はみ出し量G=6mmが設定されているものとする。
次に、実施形態の実装装置1の動作について説明する。まず、第1の打ち抜き装置10Aの供給リール11からキャリアテープTが供給され、金型装置12によってキャリアテープTから電子部品Wが打ち抜かれる。打ち抜かれた電子部品Wは、パンチ12cに吸着保持される。パンチ12cに保持された電子部品Wは、第1の受渡し装置60の受け部61に受け渡され、第1の受渡し装置60により間欠回転搬送装置20の受け取り位置Aへと移送される。受け取り位置Aに移送された電子部品Wは、受け取り位置Aに位置付けられた間欠回転搬送装置20の保持ヘッド24へと受け渡される。なお、第1の受渡し装置60は、電子部品Wを受け取り位置Aに移送する途中で、電子部品Wの向きを90°回転させることで、端子列TRが形成された縁部を受け取り位置Aに位置付けられた保持ヘッド24の外方側面に沿う方向(Y方向)に合わせる。
上述した実施形態の実装装置1においては、50μm以上500μm以下の厚みと2.6GPa以上4.0GPa以下の曲げ弾性率を有し、可撓性を有する有機ELパネルPを、その電子部品Wが実装される縁部のステージ42からのはみ出し量が3mm以上15mm以下となるようにステージ42(載置部42a)に載置し、この有機ELパネルPの縁部に設けられたアライメントマークPMに、撮像装置44a、44bとは反対側である上方から光照射部44dによって光を照射する。そして、この状態で有機ELパネルPの縁部に設けられたアライメントマークPMと、仮圧着ヘッド41に保持された電子部品WのアライメントマークWMを撮像装置44a、44bによって撮像する。また、この撮像画像を画像処理部44cによって画像処理し、有機ELパネルPと電子部品Wの位置関係を認識し、この位置認識結果に基づいて、制御装置110によって有機ELパネルPと電子部品Wとの位置合わせを行い、有機ELパネルPに異方性導電テープFを介して電子部品Wを仮圧着した後に、本圧着するようにしている。
図10に示す実装装置201は、異方性導電テープ貼着装置230、仮圧着装置240、本圧着装置250をX方向に並べて配置し、仮圧着装置240のY方向後方に打ち抜き装置210を配置し、さらに仮圧着装置240と打ち抜き装置210との間に、電子部品Wを搬送する搬送装置260を配置した構成を有している。各処理装置230、240、250の間には、有機ELパネルPの搬送部271、272、273、274を配置する。この実装装置201は、有機ELパネルPを4つずつ供給して各処理装置での処理を行なうものである。打ち抜き装置210は、キャリアテープTから電子部品Wを打ち抜くものであり、上述の実施形態で説明した打ち抜き装置10と同様の構成を有する。
上述した実施形態の実装装置1を用いて、以下の条件でTEG(Test Element Group)による実装精度を確認する実験を行なった。ここで、TEGとはテスト用に作製した評価用部材のことであり、ここでは有機ELパネルPの評価用部材を作製した。具体的には、5インチ相当(120mm×65mm)の大きさで厚みが0.03mm(30μm)のPIフィルムに、同じく5インチ相当の大きさで厚みが0.20mm(200μm)のPETフィルムを光学用の紫外線硬化性樹脂を用いて貼り合せて有機ELパネルのTEGを作製した。PETの曲げ弾性率は3.07GPaであり、PIの曲げ弾性率は3.5GPaである。両者の厚みの比率から、有機ELパネルPの曲げ弾性率は、約3.1GPaと推定した。電子部品Wとしては、幅36mm、長さが25mmのCOFを用いた。以下、有機ELパネルPのTEGのことを、単に有機ELパネルPと称する。目標精度は、スマートフォン用ディスプレイパネルに用いられる有機ELパネルに求められる一般的な精度である、±3μmとした。
仮圧着ヘッドのヒータ:OFF
タクトタイム:10秒(ただし、仮圧着ツール41aおよび載置部42aの移動速度は、タクト5秒で実装する場合と同じとした。)
繰り返し時間(回数):2.8時間(1000回)
実施例2では、はみ出し量Gを15mmに設定した以外は、実施例1と同一条件で実験を行なった。その結果、X軸方向における位置ずれの最大値は1.6μm、最小値は−1.1μmであった。また、Y軸方向における位置ずれの最大値は0.9μm、最小値は−2.3μmであった。いずれも、目標精度である±3μm以内であった。
比較例1では、はみ出し量Gを20mmに設定した以外は、実施例1と同一条件で実験を行った。その結果、X軸方向における位置ずれの最大値(プラス方向の位置ずれの最大置)は2.7μm、最小値(マイナス方向の位置ずれの最大置)は−2.0μmであった。また、Y軸方向における位置ずれの最大値は1.5μm、最小値は−5.8μmであった。X軸方向の位置ずれは目標精度である±3μm以内であったが、Y軸方向の位置ずれは目標精度である±3μmの範囲から大きく外れる結果となった。
実施例3、4として、上述した実施形態の実装装置1を用いて、別のTEGを作製して実装精度を確認する実験を行なった。有機ELパネルPとして表示部に光学フィルムが貼り付けられたものを想定し、表示部に対応する個所にPENフィルムを貼り合せたTEGを作製した。より具体的には、実施例1、2で用いたTEGに、114mm×65mmの大きさで厚みが0.15mm(125μm)のPENフィルムを光学用の紫外線硬化性樹脂を用いて貼り合せて新たなTEGを作製した。このPENフィルムは、実施例1、2で用いたTEGに対して電子部品Wを実装する縁部とは反対側の端部が一致するようにし、電子部品Wを実装する縁部側の端部とPENフィルムの端部との間に6mmの隙間ができるように貼り合せた。PENの曲げ弾性率は2.2GPaであり、PIの曲げ弾性率は3.5GPa、PETの曲げ弾性率は3.07GPaである。三者の厚みの比率から、有機ELパネルPの曲げ弾性率は、約2.8GPaと推定した。電子部品Wとしては、実施例1、2と同様に、幅36mm、長さが25mmのCOFを用いた。
比較例2では、はみ出し量Gを20mmに設定した以外は、実施例1と同一条件で実験を行った。その結果、X軸方向における位置ずれの最大値は2.8μm、最小値は−2.3μmであった。また、Y方向における位置ずれの最大値は8.2μm、最小値は−0.6μmであった。X軸方向の位置ずれ目標精度である±3μm以内であったが、Y軸方向の位置ずれは目標精度±3μmの範囲から大きく外れる結果となった。
Claims (8)
- 可撓性を有する表示用パネルの縁部に配列された複数の電極に、可撓性を有する電子部品における、前記複数の電極に対応して配列された複数の端子を、接合部材を介して接続することによって、前記電子部品を前記表示用パネルに実装する電子部品の実装装置であって、
前記縁部が3mm以上15mm以下の範囲ではみ出すように、前記表示用パネルが載置される、水平方向に移動可能なステージと、
前記ステージに載置された前記表示用パネルの前記縁部を下側から支持するバックアップユニットと、
前記電子部品を上側から保持し、前記バックアップユニットによって支持された前記縁部の上面に前記電子部品を熱圧着する、水平方向および垂直方向に移動可能な熱圧着ヘッドと、
前記ステージからはみ出した前記表示用パネルの前記縁部に設けられたアライメントマークと前記電子部品に設けられたアライメントマークとを撮像する撮像装置と、前記表示用パネルに対して前記撮像装置とは反対側から光を照射する光照射部とを備え、前記表示用パネルと前記電子部品との位置関係を認識する位置認識装置と、
前記位置認識装置により認識された前記位置関係に基づいて、前記表示用パネルと前記電子部品との位置を合わせるように、前記ステージと前記熱圧着ヘッドの相対位置を調整すると共に、前記熱圧着ヘッドにより前記電子部品を前記表示用パネルに熱圧着させるように、前記ステージおよび前記熱圧着ヘッドを制御する制御装置とを具備し、
前記表示用パネルの前記ステージからはみ出した部分の曲げ弾性率が2.6GPa以上4.0GPa以下である、電子部品の実装装置。 - さらに、前記ステージに前記表示用パネルを供給する搬送部を具備し、
前記制御装置は、3mm以上15mm以下の範囲で予め設定された前記表示用パネルの前記縁部のはみ出し量に基づいて、前記ステージと前記搬送部の移動を制御する、請求項1に記載の電子部品の実装装置。 - 前記位置認識装置の前記撮像装置は、前記ステージに載置された前記表示用パネルの前記アライメントマークの画像と前記電子部品の前記アライメントマークの画像とを同一視野内に同時に取り込んで撮像する、請求項1または請求項2に記載の電子部品の実装装置。
- 前記位置認識装置の前記撮像装置は、前記ステージに載置された前記表示用パネルの前記アライメントマークを上側から撮像する第1の撮像装置と、前記熱圧着ヘッドに保持された前記電子部品の前記アライメントマークを下側から撮像する第2の撮像装置とを具備し、
前記位置認識装置の前記光照射部は、前記ステージに載置された前記表示用パネルの前記アライメントマークに、前記第1の撮像装置とは反対側から光を照射する、請求項1または請求項2に記載の電子部品の実装装置。 - 前記表示用パネルの前記ステージからはみ出した部分の厚みが50μm以上500μm以下である、請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の電子部品の実装装置。
- 可撓性を有する表示用パネルを、複数の電極を有する縁部のはみ出し量が3mm以上15mm以下の範囲となるようにステージに載置する載置工程であって、前記表示用パネルの前記ステージからはみ出した部分の曲げ弾性率が2.6GPa以上4.0GPa以下である、載置工程と、
前記複数の電極に対応して設けられた複数の端子を有し、可撓性を有する電子部品を熱圧着ヘッドに保持させる保持工程と、
前記ステージに載置された前記表示用パネルの前記縁部に設けられたアライメントマークを、撮像する側とは反対側から当該アライメントマークに光を照射した状態で撮像すると共に、前記熱圧着ヘッドに保持された前記電子部品に設けられたアライメントマークを撮像し、撮像した両アライメントマークの画像に基づいて、前記表示用パネルと前記電子部品との位置関係を認識する位置認識工程と、
前記位置認識工程で認識した前記位置関係に基づいて前記ステージと前記熱圧着ヘッドとの相対位置を調整し、前記熱圧着ヘッドにより前記電子部品を前記表示用パネルに熱圧着する熱圧着工程とを具備し、
前記表示用パネルの前記複数の電極に前記電子部品の前記複数の端子が接続部材を介して接続された表示用部材を製造する、表示用部材の製造方法。 - 前記表示用パネルの前記ステージからはみ出した部分の厚みが50μm以上500μm以下である、請求項6に表示用部材の製造方法。
- 前記載置工程、前記保持工程、前記位置認識工程、および前記熱圧着工程を繰り返し実施することによって、前記表示用部材を連続して製造する、請求項6または請求項7に記載の表示用部材の製造方法。
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