JP3943289B2

JP3943289B2 - アウターリードボンディング装置

Info

Publication number: JP3943289B2
Application number: JP20096999A
Authority: JP
Inventors: 明剛夏目
Original assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Current assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Priority date: 1999-07-14
Filing date: 1999-07-14
Publication date: 2007-07-11
Anticipated expiration: 2019-07-14
Also published as: JP2001028382A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板に電子部品を実装するアウターリードボンディング装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、テレビ受像機やパソコンのディスプレイ等に広く採用され、最近では、大型画面のものも製造されるようになってきた。
【０００３】
液晶表示装置の中心構成となる液晶パネルは、ガラス基板等の端部に沿った電極面に、ドライバである複数個のＩＣ等の電子部品が粘着性の異方性導電膜（ＡＣＦ）を介して実装されることによって組立てられ、そのＩＣ等の電子部品としては、いわゆるＴＡＢ（ＴａｐｅＡｕｔｏｍａｔｅｄＢｏｎｄｉｎｇ）部品が一般に使用される。
【０００４】
そこで、アウターリードボンディング装置は、基板に対して電子部品を位置決めし、仮圧着した後本圧着を行うもので、本圧着においては、例えば２００〜５００℃程度の加熱のもとでの加圧により、電子部品を基板に実装する。
【０００５】
図６は、従来のアウターリードボンディング装置における本圧着装置の構成を示す一部切り欠け側面図である。すなわち、バックアップとなる受け部材１上にはガラス製の基板２が載置され、その基板２の電極面には、複数個のＴＡＢ部品等の電子部品２２が、異方性導電膜２１を介して予め仮圧着されている。
【０００６】
電子部品２２上には、シリンダ機構３により上下（矢印Ｚ）方向に昇降自在な圧着機構４が設けられ、シリンダ機構３の下降動作を受けた圧着機構４下端部の圧着ヘッド４ａは、フィルム状のシート５を介して、電子部品２２を加熱・押圧する。このように、圧着ヘッド４ａの下端面は、シート５を介して電子部品２２を基板２に押圧するので、加熱により溶融し、複数個の電子部品２２の間から上方にはみ出した異方性導電膜２１が、圧着ヘッド４ａ面に付着するのを防止することができる。
【０００７】
シート５は、シリコーン樹脂あるいはテフロン製からなり、装置本体６に回動可能に取り付けられた筒体状の供給手段７１に予めロール状に巻かれていて、同じく装置本体６に取り付けられた第１ないし第４の中継ローラ８ａ〜８ｄへの巻き掛けを経て、筒体状の巻取手段７２に巻き取られる。巻取手段７２には装置本体６に固定されたモータ７３が連結されていて、前記シリンダ機構３の動作に同期した回転駆動を行うので、シート５は、順次一定量ずつ図示矢印Ａ方向に移動して、巻取手段７２に巻き取られる。
【０００８】
このように、シート５は、図示右側の供給手段７１から中継ローラ８ａ〜８ｄを介して図示左側奥の巻取手段７２へと巻き取られたので、モータ７３の回転により、供給手段７１のシート５がすべて巻取手段７２に巻き取られると、作業員は、巻取手段７２を空の巻取手段７２に交換するとともに、空になった供給手段７１をシート５が巻かれた新しい供給手段７１と交換し、さらにシート５の先端部を引き出して、第１ないし第４の中継ローラ８ａ〜８ｄに順次巻き掛けつつ、巻取手段７２に巻き付ける作業を行っていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来のアウターリードボンディング装置では、供給手段側のシートが無くなり、作業員が新たなシートに交換しようとすると、作業員は左側奥に手を差し込んでの巻取手段の取り外し交換作業と、供給手段から引き出した新しいシートの先端部を、複数の中継ローラを掛け回して、左手奥の巻取手段に取り付ける作業を行っていた。
【００１０】
しかしながら、作業員によるこのようなシートの交換は、受け部材と圧着機構との間の狭い空間に手を差し入れての作業なので、手間がかかり大きな負担となった上、装置稼働率を低下させたので改善が要望されていた。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたもので、シートを介した圧着ヘッドの押圧により、電子部品を基板電極面に圧着するアウターリードボンディング装置において、前記シートは、供給手段から巻取手段へと巻き掛けられて容器内に収納され、前記容器は、前記圧着ヘッドがシートを介して前記電子部品を圧着可能に且つ移動退避可能に上下面が開口されるとともに、前記圧着ヘッドと前記基板を載置する受け部材との間に着脱自在に装着されるよう構成されたことを特徴とする。
【００１２】
このように、本発明装置は、供給手段から巻取手段へと巻き掛けられたシートは、装置本体に着脱自在に構成された容器に予め収納されたので、カセット式にシートを簡単に交換装着することができ、作業員によるシート交換作業の負担は軽減され、装置稼働率を大幅に向上させることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるアウターリードボンディング装置の一実施の形態を図１ないし図５を参照して詳細に説明する。なお、図６に示した従来の構成と同一構成には同一符号を付して、詳細な説明は省略する。
【００１４】
すなわち、図１は本発明によるアウターリードボンディング装置の一実施の形態を示す正面図、図２は図１のＢ−Ｂ線から矢印方向を見た左側面図で、従来の装置を示した図６の側面図に対応する。
【００１５】
すなわち、この実施の形態のアウターリードボンディング装置は、図１及び図２に示すように、バックアップとなる受け部材１上に、異方性導電膜２１を介して仮圧着された電子部品２２が、ガラス基板等の基板２上に載置されて搬送される。
【００１６】
シート５を筒体にロール状に巻いた供給手段７１と巻取手段７２は、容器９に着脱自在に装着されていて、シート５の先端部は同じく容器９に取り付けられた第１ないし第４の中継ローラ８ａ〜８ｄを介して、巻取手段７２に巻きかけられて構成されている。
【００１７】
容器９自体は、左右の両側板９１，９２とこの両側板９１，９２を連結固定する複数本の梁９３とで構成される枠体からなり、図示のように、装置本体６に固定して設けられた一対のガイドレール１０に案内されつつ、図２に矢印Ｃで示す方向へと押し込み挿入可能に構成されている。
【００１８】
ここで、容器９は、挿入された状態で、中継ローラ８ｂと中継ローラ８ｃ間のシート５が圧着ヘッド４ａの真下に位置するように、後述の係止部９１１と突起部１０１にて位置決め固定される。
【００１９】
なお、容器９の側板９１の外側面には、図３に要部を拡大して示したように、挿入（矢印Ｃ）方向に向け傾斜部９１１ａを有する係止部９１１を突出して設け、これに対応するようにガイドレール１０には、同じく容器９の挿入（矢印Ｃ）方向に向け傾斜部１０１ａを有する突起部１０１を設けたので、作業員による単なる押し込み操作によって、容器９はガイドレール１０上の所定位置で係止部９１１を突起部１０１に当接させた状態で固定される。また、作業員は、容器９を若干持ち上げつつ、係止部９１１を突起部１０１から外すことで容器９を引き出すことができる。
【００２０】
また、突起部１０１の近傍には、突起部１０１に対する係止部９１１の係止状態を検出する不図示の検出器を設け、アウターリードボンディング装置の不図示の制御部はこの検出器の出力信号に応じて動作開始の可否を判定できるように構成した。すなわち、容器９が正常な状態で挿入されていないと、圧着動作時、圧着ヘッド４ａが容器９に干渉するなどの不具合の原因となることから、制御部は検出器の信号に基づいて容器９の挿入状態の良否を判別し、容器９の挿入状態が正常であることを条件に、装置の動作を開始するように制御する。
【００２１】
ここで、容器９をガイドレール１０に沿い装着したとき、すなわち、突起部１０１に係止部９１１係止させた状態で、シート５の巻取手段７２はモータ７３に連結されるが、その連結機構及び巻取手段７２の容器９への着脱機構は図４に示すように構成されている。
【００２２】
図４は巻取手段７２が容器９に装着されて、モータ７３に連結された状態を示す要部拡大平面図で、巻取手段７２は、容器９の一方の側板９１に回転自在に装着され、外側でモータ７３の回転軸に嵌合する第１の支持具７ａと、他方の側板９２に回転自在に装着された第２の支持具７ｂとの間に着脱自在に嵌め込まれる。
【００２３】
なお、モータ７３は、後述する圧着ヘッド４ａによる圧着動作の１回毎、あるいは複数回毎に所定回転量回転され、巻取手段７２を回転させてシート５を送る。
【００２４】
巻取手段７２自体の構造は、供給手段７１と同一構造を有しているので、図５の供給手段７１が容器９の側板９１に取り付けられる状態を説明した分解平面図をも合わせ参照しつつ以下説明する。
【００２５】
すなわち、巻取手段７２（及び供給手段７１）では、図５にも示すように、第１の支軸具７ａに連結する中継片７ｃは、その一部が中心軸体７ｄ先端部の円筒部７ｄａ内にあって、円筒部７ｄａ内の底部に収納されたばね７ｄｂにより、常に外側に向け付勢されている。７ｄｃは円筒部７ｄａに形成されたスリットで、中継片７ｃに突設したピン７ｃａがスリット７ｄｃを貫通しているので、中継片７ｃは円筒部７ｄａから抜け出ないように構成されている。
【００２６】
次に、巻取手段７２（及び供給手段７１）の中心軸体７ｄには、側板９１側から順次、係止具７ｅ、係止板７ｆ、第１のゴム部材７ｇ、第１の当接板７ｈ、筒状パイプ７ｉ、第２の当接板７ｊ、第２のゴム部材７ｋ、押圧板７ｌ、及び中心軸体７ｄに形成されたねじに嵌め込まれる締め具７ｍとが順次装着されていて、中心軸体７ｄの図４における下方端には第２の支持具７ｂと嵌合させ、回転動を伝達するためのピン７ｎが貫通して設けられている。
【００２７】
そこで、上記構成の巻取手段７２の中心軸体７ｄには、ピン７ｎ側の下方端部からシート５を巻き取るための筒体７ｐが挿入され、その先端部は係止板７ｆに当接する。筒体７ｐ先端部が係止板７ｆに当接した状態で、締め具７ｍをねじ込み第１及び第２のゴム部材７ｇ，７ｋを押圧するので、各第１及び第２のゴム部材７ｇ，７ｋの外側は変形し、筒体７ｐは内側から押圧され中心軸体７ｄに固定される。
【００２８】
このようにして、筒体７ｐを固定した中心軸体７ｄは、ばね７ｄｂに抗して第１の支持具７ａ及び第２の支持具７ｂ間に嵌め込まれ、中心軸体７ｄ及びシート５の筒体７ｐは、モータ７３の回転駆動により回転動作を行う。
【００２９】
また、第１の支持具７ａの外側には、軸対称に一対のピン７ｒを突設して設け、この一対のピン７ｒをモータ７３のＴ字形回転軸７３ａに係合させて、モータ７３の出力を第１の支持具７ａを介して中心軸体７ｄに伝達させるようにした。また、モータ７３には、Ｔ字形回転軸７３ａが水平状態となる回転位置を検出するセンサを設けた。従って、容器９の交換作業の際、モータ７３のＴ字形回転軸７３ａを水平状態（容器９の出し入れ方向に平行な状態）で停止させることで、第１の支持具７ａをモータ７３の回転軸７３ａに対して容易に係脱させることが可能となるので、容器９の交換作業を円滑に行うことができる。
【００３０】
図５に示した供給手段７１も巻取手段７２と同様に構成されているが、図４に示した巻取手段７２の構成と相違し、第１の支持具７ａの外側には、外周面の周回方向に交互に白黒表示した回転検出部７ｑを取り付け、近接センサ１１により、供給手段７１の回転の有無を検出するように構成した。そしてモータ７３に回転指令が出力されているにもかかわらず、近接センサ１１が供給手段７１の回転停止を検出したことを条件にその旨を不図示の表示器に表示させるように構成した。
【００３１】
従って、供給手段７１に巻かれたシート５がすべて巻取手段７２に巻き取られ、供給手段７１の筒体７ｐの回転が停止すると、近接センサ１１はその回転停止を検出し表示器に表示するので、作業員はシート５の交換作業をタイムリーに行うことができる。
【００３２】
一方、図１及び図２に示すように、本体装置６のレール１０上に装着された容器９の上方には、圧着ヘッド４ａを下方に取り付けた圧着機構４が、その上端部においてレバー１２の一端部に回動自在に連結され、そのレバー１２の他端部には図２に断面図で示したシリンダ機構３が連結されるとともに、中間部Ｐで装置本体６と回動自在に構成されている。
【００３３】
従って、シリンダ機構３による上下方向への往復駆動により、中間部Ｐで装置本体６に連結されたレバー１２は、圧着機構４を上下（Ｚ）方向に往復動作させ、従来と同様にシート５を介した電子部品２２の圧着を行うことができる。
【００３４】
なお、この実施の形態においては、圧着機構４は、装置本体６に装着された案内機構１３のレールに案内されつつ上下（Ｚ）方向に往復動する。
【００３５】
また、レバー１２の他端部に連結されたシリンダ機構３は、連結された２段のシリンダ３ａ，３ｂで構成され、圧着ヘッド４ａが上下（Ｚ）方向に２段階に移動操作するように構成した。すなわち、容器９が装着され、圧着ヘッド４ａが圧着動作を行っているときは、圧着ヘッド４ａが比較的低い高さ位置で往復動作を行い、一方、作業員がシート５を交換すべく、容器９をガイドレール１０上を移動させるときには、圧着ヘッド４ａをより高い位置、すなわち、容器９の出し入れに対する干渉範囲外に移動退避させ、シート５の交換作業がより安全かつ円滑に行うことができるように構成した。
【００３６】
なお、図１及び図２に示したように、レバー１２の他端部と装置本体６との間に装着した一対の圧縮ばね機構１４は、シリンダ機構３が無負荷となって稼働していないとき、圧縮ばね機構１４の圧縮ばね圧が圧着機構４の荷重にほぼバランスするように構成されている。従って、シリンダ機構３による圧着機構４の制御荷重を、例えば圧着機構４の自重以下とすることができると同時に、仮にシリンダ機構３が駆動状態から無負荷状態になったときでも、重い圧着機構４が自重により急激に下降し、圧着ヘッド４ａが電子部品２２あるいは受け部材１に激しく衝突してしまうのを回避できる。
【００３７】
また、シリンダ機構３のピストンと圧着機構４とはレバー１２を介して互いに連結されていて、レバー１２が回動するとレバー１２両端部の連結点は水平方向に若干変位して往復動作する。そこでこの実施の形態では、レバー１２と圧着機構４との連結点側のみを図２に点線で示しているが、レバー１２とシリンダ機構３及び圧着機構４との連結点を、シリンダ機構３及び圧着機構４のアームそれぞれに設けた一対のフランジ間にレバー１２の軸に設けたフォロアローラを係合させた構成とし、シリンダ機構３と圧着機構４の各上下動作におけるアームが水平方向に変位するのを回避するように構成した。
【００３８】
また、上記実施の形態では、シリンダ機構３と圧着機構４とをレバー１２を介して互いに連結して構成したので、装置全体の高さを低く押さえコンパクトに構成することができ、装置全体の小形・軽量化を実現することができた。
【００３９】
以上説明のように、本発明によるアウターリードボンディング装置は、シートにより、異方性導電膜の圧着ヘッド面への付着を回避し、基板面に対して常に均一な押圧力を加えることができるとともに、供給手段から巻取手段へと巻き掛けられたシートを、装置本体に着脱自在に構成した容器に予め収納することでカセット式にしたので、供給手段から引き出したシートの先端部を、複数の中継ローラを掛け回して、巻取手段に取り付ける段取り作業を装置外で行えることから、作業員のシートの交換作業の負担は軽減され、装置の稼働率を大幅に向上させることができる。
【００４０】
なお、容器９を２つ以上用意しておき、一つの容器９を装置本体に装着しているときに、他の容器９に対してシート５の段取り作業を済ませておき、一つの容器９の供給手段７１のシート５が空になったときに、段取り済みの他の容器９と交換するようにすれば、一つの容器９を用いる場合に比べて、更に、装置の稼働率を向上させることができる。
【００４１】
また、シート５は、一枚で用いるものとしたが、材質の異なる２枚以上のシート、或は同材質の２枚以上のシートを重ねて用いるようにしてもよい。このとき、２枚以上のシートは重ね合わせた状態で単一の供給手段７１から供給するようにしても良く、それぞれ異なる供給手段７１から引き出した後に互いに重ね合わせて供給するようにしても良い。
【００４２】
また、巻取手段７２をモータ７３の回転駆動により回転させるものとしたが、モータは他の駆動源、例えば、エアシリンダを用いた駆動源等に置き換え可能である。すなわち、巻取手段７２の中心軸体７ｄに連結された軸にワンウェイクラッチを介して軸に直交するレバーを設け、このレバーをエアシリンダを用いて往復動させることにより、巻取手段７２を回転させるようにしても良い。
【００４３】
また、容器９をガイドレール１０上において、係止部９１１と突起部１０１からなる固定手段を用いて固定するものとしたが、固定手段はこれに限られるものではなく、例えば、ねじ、ピン、磁力、或は、掛け金のような止め具等を用いて構成しても良い。
【００４４】
また、供給手段７１に巻かれたシート５が巻取手段７２に全て巻き取られたことを白黒表示した回転検出部７ｑの回転の有無を近接センサ１１で検出することにて得るものとしたが、これに限られるものではなく、例えば、回転検出部７ｑの外周面に、白黒表示に代えて凹凸を設けても良い。また、シート５の引き出しに伴う供給手段７１の巻き径の減少を直接、或は間接的に検出し、この結果をもとにシート５が巻取手段７２に全て巻き取られたことを検知するようにしても良い。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によるアウターリードボンディング装置によれば、シートの装着をカセット式に容易に着脱できる構成としたので、作業員の安全性を高めるとともに、液晶パネル等の製造効率を著しく改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるアウターリードボンディング装置の一実施の形態を示す正面図である。
【図２】図１に示す装置のＢ−Ｂ線矢視一部切り欠き側面図である。
【図３】図１に示す装置におけるガイドレールと容器との連結部を示す要部拡大側面図である。
【図４】図１に示す装置における巻取手段とモータの連結状態を示す平面図である。
【図５】図１に示す装置における供給手段の要部分解平面図である。
【図６】従来のアウターリードボンディング装置における本圧着装置の構成を示す一部切り欠き側面図である。
【符号の説明】
１受け部材
２基板
２１異方性導電膜
２２電子部品
３シリンダ機構
３ａ，３ｂシリンダ
４圧着機構
４ａ圧着ヘッド
５シート
６装置本体
７１供給手段
７２巻取手段
７３モータ
８ａ〜８ｄ中継ローラ
９容器
１０ガイドレール
１１近接センサ
１２レバー
１３案内機構

Claims

シートを介した圧着ヘッドの押圧により、電子部品を基板電極面に圧着するアウターリードボンディング装置において、
前記シートは、供給手段から巻取手段へと巻き掛けられて容器内に収納され、
前記容器は、前記圧着ヘッドがシートを介して前記電子部品を圧着可能に且つ移動退避可能に上下面が開口されるとともに、前記圧着ヘッドと前記基板を載置する受け部材との間に着脱自在に装着されるよう構成されたことを特徴とするアウターリードボンディング装置。
前記供給手段及び巻取手段は、前記容器に着脱自在に装着されるように構成されたことを特徴とする請求項１記載のアウターリードボンディング装置。
前記圧着ヘッドは、中間点を支軸としたレバーの一端部に連結され、
前記レバーは、他端部に連結されたシリンダ機構により前記支軸を中心にして回動可能に構成されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアウターリードボンディング装置。
前記シリンダ機構は、連結された２段のシリンダにより構成されたことを特徴とする請求項３記載のアウターリードボンディング装置。