JP3967310B2 - 部品の実装装置及び実装方法 - Google Patents

Description

この発明は基板の縁部上面に部品を実装するための実装装置及び実装方法に関する。

たとえば、基板としての液晶セルには接着材料としての異方性導電部材を介して部品であるＴＣＰ（Tape Carrier Package）が圧着される。上記液晶セルは、２枚のガラス板をシール剤を介して所定の間隔で接着し、これらガラス板間に液晶を封入するとともに、各ガラス板の外面にそれぞれ偏光板を貼着して構成される。そして、上記構成の液晶セルには、縁部上面にテープ状の上記異方性導電部材を圧着し、この異方性導電部材上に上記ＴＣＰを仮圧着した後、本圧着するようにしている。

上記液晶セルの縁部上面にＴＣＰを圧着する場合、まず、液晶セルを第１のステージに設けられた吸着テーブルに吸着保持する。上記吸着テーブルは水平方向及び回転方向に駆動されるようになっており、上記ガラス板はＴＣＰが圧着される縁部を上記吸着テーブルの保持面から外方へ突出させて吸着保持される。

吸着テーブルに液晶セルを吸着保持したならば、下側のガラス板の縁部下面を、バックアップ部材の上端の受け面に載置する。ついで、上記ガラス板の縁部上面に異方性導電部材を供給した後、上記バックアップ部材の上面に対向して上下動可能に設けられた加圧ツールを下降させて上記異方性導電部材を圧着する。上記バックアップ部材と加圧ツールとは実装手段を構成している。

異方性導電部材が圧着された液晶セルは、第２のステージの吸着テーブルに受け渡され、上面に異方性導電部材が圧着された液晶セルの縁部下面を第２のステージに対応して設けられたバックアップ部材の受け面に支持した後、加圧ツールによってＴＣＰを仮圧着する。

ついで、液晶セルを第３のステージの吸着テーブルに受け渡し、この第３のステージに対応して設けられたバックアップ部材の受け面で液晶セルの縁部下面を支持した後、異方性導電部材に仮圧着されたＴＣＰを加圧ツールによって本圧着する。

各ステージにおいて、液晶セルに異方性導電部材やＴＣＰなどの部品を圧着する場合、ガラス板の縁部下面とバックアップ部材の受け面とが平行に接触していないと、圧着時に液晶セルのガラス板に応力が発生し、そのガラス板の損傷や部品の圧着位置がずれるなどのことが生じる虞がある。

そこで、吸着テーブルの上面に弾性材料によって形成された複数の吸着パッドを突出させて設け、これら吸着パッドによって上記液晶セルを弾性的に変位可能に吸着保持する。

それによって、部品を加圧ツールによってガラス板の縁部上面に加圧した際、ガラス板に加わる加圧力で上記吸着パッドを弾性変形させ、ガラス板の縁部下面をバックアップ部材の受け面に平行になるようにしていた。つまり、ガラス板の縁部下面をバックアップ部材の受け面に強制的に倣わすようにしていた。このような従来技術としては技術文献１が知られている。

なお、ガラス板の縁部下面とバックアップ部材の受け面とが平行に接触しない原因としては、吸着テーブルに吸着保持されるガラス板に撓みが生じたり、高さ方向に位置決めが高精度に行なえないなどのことが考えられる。とくに、最近では液晶セルが大型化する傾向にあるため、吸着テーブルに保持された液晶セルのガラス板に撓みが発生し易いということがある。

吸着テーブルに複数のパッドを設け、これら吸着パッドによって液晶セルを吸着保持する構成とすることにより、部品実装時にはガラス基板の縁部下面をバックアップ部材の受け面に倣わせることができ、これにより基板にかかる実装時の応力を効果的に除去できる。

この発明は、基板に部品を実装するとき、基板の縁部下面を実装手段の受け面と平行になるよう、上記基板を倣わす点に着目し、部品の実装精度をより向上させることができるようにした部品の実装装置及び実装方法を提供することにある。

この発明は、基板の縁部上面に部品を実装する実装装置において、
上記基板を保持する保持手段と、
この保持手段に保持された基板の縁部下面を受ける受け面を有するとともにその縁部上面に上記部品を実装する実装手段とを具備し、
上記保持手段は、
テーブルと、
このテーブルの上面に突出して設けられ上記基板の下面の複数箇所を基板の板面と交差する方向に弾性的に変位可能に吸着保持する複数の吸着手段と、
上記テーブルの上面に突設され上記基板を揺動可能に支持し、上記吸着手段を弾性変形させながら上記基板の縁部下面を上記実装手段の受け面に載置したときに上記縁部下面が上記受け面と平行に接触するよう上記基板を揺動させる支点部材と、
を具備したことを特徴とする部品の実装装置にある。

上記実装手段の受け面には、この受け面に載置される上記基板の縁部下面を吸着保持する吸着部が設けられていることが好ましい。

上記支点部材は上記基板の下面のほぼ中心部分を支持し、上記複数の吸着手段は上記基板の周辺部を吸着保持することが好ましい。

上記吸着手段は、弾性材料によって形成された蛇腹状の吸着パッドであることが好ましい。

上記吸着手段は、上記テーブルの上面に開放して形成された凹部と、この凹部に設けられた吸着パッドと、この吸着パッドを上記凹部に弾性的に変位可能に支持した弾性部材とから構成されていることが好ましい。

この発明は、受け面を有する実装手段によって基板の縁部上面に部品を実装する実装方法において、
上記基板の縁部下面を上記受け面に載置する工程と、
上記受け面に載置された基板の縁部上面に上記部品を実装する工程と、
上記基板の縁部下面を上記受け面に載置するときに、この縁部下面が上記受け面と平行に接触するよう上記基板を弾性的に揺動変位させる工程と、
を具備したことを特徴とする部品の実装方法にある。

この発明によれば、基板の縁部下面を実装手段の受け面に載置すると、基板は縁部下面が受け面に平行に接触するよう揺動するから、基板の縁部上面に部品を実装するときに、基板の縁部に曲げ応力が発生するのを低減することが可能となる。したがって、部品の実装精度を向上させることができる。

以下、この発明の一実施の形態を図１乃至図５を参照しながら説明する。

図１はこの発明の実装装置の概略的構成を示す。この実装装置では、図２と図３に示す基板としてのガラス製の液晶セル４の周縁部に、接着材料としてのテープ状の異方性導電部材５を介して部品としての電子部品であるＴＣＰ６が圧着されることで実装されるようになっている。

上記液晶セル４は、図３に示すように一対のガラス板４ａを図示しないシール剤を介して所定の間隔で接着し、これらの間に液晶を封入するとともに各ガラス板４ａの外面には周縁部を除く全面にわたってそれぞれ偏光板４ｂが貼着されている。下側のガラス板４ａの縁部上面には上記ＴＣＰ６が上記異方性導電部材５を介して後述するように圧着される。

図１に示すように、上記実装装置は加圧手段としての圧着ユニット１１及び液晶セル４を水平方向（Ｘ、Ｙ方向）、回転方向（θ方向）及び上下方向（Ｚ方向）に駆動する保持手段としての位置決めユニット１２を備えている。上記圧着ユニット１１は架台１３を有し、この架台１３の上端に設けられた支持部１４には圧着ツール１５がシリンダ１６によって上下駆動可能に設けられている。

上記圧着ツール１５の下端面には押圧面１５ａが形成され、この押圧面１５ａの下方には上端面、つまり受け面１７ａを対向させてバックアップ部材１７が立設されている。上記受け面１７ａには吸着部を形成する吸引孔１７ｂが開口形成されている。この吸引孔１７ｂは図示しない真空ポンプに連通している。

上記位置決めユニット１２は上記圧着ユニット１１に対向して配置されている。この位置決めユニット１２はＸテーブル１８を有し、このＸテーブル１８にはＸ駆動源１９によってＸ方向に駆動されるＸ可動体２０が設けられている。なお、上記圧着ユニット１１と平行な方向をＸ方向とする。

上記Ｘ可動体２０の上面にはＹテーブル２１が一体的に設けられている。このＹテーブル２１の上面にはＹ可動体２２が設けられている。このＹ可動体２２はＹ駆動源２３によって上記Ｘ方向と直交するＹ方向に駆動されるようになっている。

上記Ｙ可動体２２上には側面形状がクランク状の支持体２５が立設されている。この支持体２５の上端に設けられた支持部２６と上記Ｙ可動体２２との間にはねじ軸２７とガイド軸２８とが軸線を垂直にして設けられている。ねじ軸２７は回転可能に設けられ、ガイド軸２８は固定的に設けられている。

上記ねじ軸２７にはＺ可動体２９が螺合され、このＺ可動体２９には上記ガイド軸２８がスライド可能に挿通されている。したがって、ねじ軸２７を回転させれば、上記Ｚ可動体２９は回転することなく、上記ガイド軸２８に沿って上下動するようになっている。

上記ねじ軸２７の上端部は上記支持部２６の上面から突出し、その突出端には従動歯車３０が嵌着されている。この従動歯車３０には駆動歯車３１が噛合している。この駆動歯車３１は上記支持体２５に設けられたＺ駆動源３２の駆動軸３２ａに嵌着されている。したがって、Ｚ駆動源３２が作動してその駆動軸３２ａが回転すれば、噛合した一対の歯車３０、３１を介してねじ軸２７が回転されるから、上記Ｚ可動体２９がＺ方向に駆動されることになる。

上記Ｚ可動体２９にはＬ字状の取付け部材３４の一辺が固着されている。この取付け部材３４の水平となった他辺の上面にはθ駆動源３５によって垂直軸線を中心にして回転駆動されるθ可動体３６が設けられている。このθ可動体３６の上面には平面形状が矩形状の吸着テーブル３７が設けられている。

図４（ａ），（ｂ）に示すように、上記吸着テーブル３７の上面の四隅部には、それぞれゴムなどの弾性変形可能な材料によって蛇腹状に形成された吸着パッド４１が上端を上記上面から所定の高さで突出させて設けられている。各吸着パッド４１は図示しない真空ポンプに連通している。それによって、吸着パッド４１の上端面には吸引力を発生させることができるようになっている。なお、吸着パッド４１は蛇腹状であるため、軸線方向に伸縮可能であるとともに、その軸線方向と交差する水平方向に揺動可能となっている。

上記吸着テーブル３７の中心部には支点部材４２が突設されている。この支点部材４２の上端部は球形部４２ａに形成されていて、その上端の高さは上記吸着パッド４１に荷重が加わっていない状態で、この吸着パッド４１の上端よりもわずかに低くなるよう設定されている。

上記吸着テーブル３７には上記液晶セル４が吸着保持される。つまり、液晶セル４を構成する下側のガラス板４ａの周辺四隅部が上記４つの吸着パッド４１の上端面によって吸着保持される。そのとき、４つの吸着パッド４１は液晶セル４の重さで弾性的に圧縮変形するから、図４（ｂ）に示すように、下側のガラス板４ａのほぼ中央部分が上記支点部材４２の上端の球形部４２ａによって支持される。それによって、液晶セル４は上記吸着テーブル３７に、上記支点部材４２を支点として水平方向に揺動可能に支持されている。

なお、吸着テーブル３７に吸着保持された液晶セル４は、図１及び図４（ａ）に示すように、吸着テーブル３７のＹ方向に沿う上面の両端縁から外方へ突出している。
図１に示すように、Ｙテーブル２１の上面にはそれぞれレーザセンサなどからなる高さセンサ３８が設けられている。この高さセンサ３８は上記吸着テーブル３７に上記吸着パッド４１と支点部材４２とによって吸着されて支持された液晶セル４の下面の高さ、つまり、下側のガラス板４ａの周縁部下面で、偏光板４ｂが設けられていない部分の高さを検出するようになっている。

上記吸着テーブル３７の上方には、吸着テーブル３７に吸着保持された液晶セル４を撮像するカメラ３９が配設されている。上記高さセンサ３８の検出信号と、上記カメラ３９の撮像信号は図示しない制御装置に入力される。この制御装置は、上記カメラ３９からの撮像信号を画像処理する。つまり、液晶セル４に設けられたアライメントマークによって吸着テーブル３７に吸着保持された液晶セル４のＸ、Ｙ、θ方向の位置を算出し、その算出に基づいてＸ駆動源１９、Ｙ駆動源２３及びθ駆動源３５を作動させ、上記液晶セル４の一辺を上記バックアップ部材１７の受け面１７ａの上方に位置決めする。

上記制御装置は高さセンサ３８からの検出信号に基づいてＺ駆動源３２を作動させ、上記高さセンサ３８が検出した液晶セル４の周縁部下面の高さを後述するように設定する。

つぎに、上記構成の実装装置によって液晶セル４の一辺部上面にＴＣＰ６を圧着する手順を図５（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明する。
まず、一辺部の上面に複数のＴＣＰ６が異方性導電部材５を介して仮圧着された液晶セル４が図示しない受け渡し機構によって吸着テーブル３７に供給される。吸着テーブル３７に供給された液晶セル４は、下面の周辺四隅部が吸着パッド４１によって吸着され中心部分が支点部材４２の球形部４２ａによって支持される。つまり、液晶セル４は、上記吸着テーブル３７に支点部材４２を支点として水平方向に揺動可能に支持される。

液晶セル４が吸着テーブル３７に吸着支持されると、この吸着テーブル３７は高さセンサ３８の検出信号及びカメラ３９の撮像信号に基づいてＸ、Ｙ、Ｚ及びθ方向に位置決めされる。つまり、液晶セル４は、ＴＣＰ６が仮圧着された一辺がバックアップ部材１７の受け面１７ａの長手方向（図１の紙面に直交方向）に平行になるようＸ、Ｙ、及びθ方向が位置決めされ、さらに図５（ａ）に示すように液晶セル４の下面が圧着ユニット１１のバックアップ部材１７の受け面１７ａよりも所定高さ高くなるようＺ方向方向の位置決めがなされる。

このように吸着テーブル３７、つまり液晶セル４が位置決めされると、吸着テーブル３７はＹ方向に前進駆動され、図５（ｂ）に示すように液晶セル４のＴＣＰ６が仮圧着された一辺の下面がバックアップ部材１７の受け面１７ａの上方に対向するよう位置決めされる。

ついで、上記吸着テーブル３７は液晶セル４の下側のガラス板４ａの下面が上記受け面と同じ高さになるよう、Ｚ方向下方に駆動される。このときのＺ方向の位置決めは、予め記憶された上記受け面１７ａと、上記支点部材４２の上端とが同じ高さになるようＺ方向に駆動される。

液晶セル４に撓みがなく、しかもＺ方向の位置決めが高精度に行なわれれば、上記ガラス基板４ａの下面が上記受け面１７ａに平行に接触する。しかしながら、ガラス板４ａのＴＣＰ６が仮圧着された縁部が撓んでいたり、液晶セル４が吸着テーブル３７に水平に支持されていなかったり、さらにはＺ方向の位置決め精度に誤差がある場合などには、図５（ｂ）に示すように、上記ガラス基板４ａの下面が上記受け面１７ａに平行にならないことがある。

しかしながら、液晶セル４を吸着テーブル３７に吸着保持した吸着パッド４１は軸方向に伸縮可能であり、しかも水平方向に揺動可能な蛇腹状であり、しかも液晶セル４の中心部は受け面と同じ高さに調整された支点部材４２によって支持されている。

そのため、図５（ｂ）の状態から吸着テーブル３７を下降させ、液晶セル４のＴＣＰ６が仮圧着されたガラス板４ａの一端縁部の下面が受け面１７ａに非平行状態で接触すると、液晶セル４は吸着テーブル３７の上面で、吸着パッド４１を軸方向に伸縮させるととも軸線方向と交差する平面方向に変形させながら支点部材４２を支点として揺動する。

それによって、吸着テーブル３７を所定の高さ、つまり支点部材４２の上端が受け面１７ａと同じ高さになるまで下降させれば、図５（ｃ）に示すように、液晶セル４のガラス板４ａの一端縁部の下面が上記受け面１７ａと平行となって接触する。

したがって、吸着テーブル３７を所定の高さまで下降させた後、図５（ｃ）に鎖線で示すように圧着ユニット１１の圧着ツール１５を下降させ、液晶セル４に仮圧着されたＴＣＰ６を本圧着する際、液晶セル４のガラス基板４ａに曲げ応力が生じることがほとんどないから、ガラス基板４ａが損傷したり、ＴＣＰ６が位置ずれを生じるなどのことが防止される。

ＴＣＰ６を本圧着する際、図２に示すようにガラス基板４ａの縁部下面は、上記受け面１７ａに開口形成された吸引孔１７ｂによって受け面１７ａに吸着保持される。そのため、そのことによっても、ガラス基板４ａの縁部下面が上記受け面１７ａに対して平行に維持されるばかりか、本圧着時にガラス基板４ａが受け面１７ａ上でずれ動くのを防止することができる。

液晶セル４にＴＣＰ６が本圧着されると、圧着ツール１５が上昇し、受け面１７ａの吸着保持がオフされ、吸着テーブル３７はＺ方向上方に駆動され、液晶セル４をバックアップ部材１７の受け面１７ａから浮上させる。ついで、液晶セル４をＹ方向に後退させる。それによって、ＴＣＰ６の本圧着が終了する。

図６はこの発明の他の実施の形態を示す。この実施の形態は液晶セル４を吸着テーブル３７に吸着保持する吸着手段の変形例であって、吸着テーブル３７の上面四隅部には上面に開放した凹部５１（１箇所のみ図示）が形成されている。各凹部５１にはゴムなどの弾性材料によって形成された吸着パッド５２が設けられている。この吸着パッド５２は皿状の吸着部５２ａと、この吸着部５２ａが上端に設けられた中空状の軸状部５２ｂからなる。軸状部５２ｂは、大径部と小径部が連設されてなり、小径部は上記凹部５１の底面に開口した通孔５３にスライド可能に挿入され、下端が吸着テーブル３７の下面側に突出している。この軸状部５２ｂの小径部は図示しない真空ポンプに接続されている。

上記軸状部５２ｂの大径部には弾性部材としてのばね５４が装着されている。このばね５４は上記吸着パッド５２を上記凹部５１に上下方向に沿って弾性的に変位可能に支持されており、ストッパ５５にて飛び出すのが防止されている。なお、この場合も、吸着テーブル３７の上面中央部には支点部材４２が設けられる。

それによって、吸着テーブル３７に供給された液晶セル４は、上記吸着パッド５２と支点部材４２とによって、この支点部材４２を支点として水平方向に揺動可能に支持されるから、ＴＣＰ６を液晶セル４の縁部に圧着する前に、液晶セル４を下降させながらその一端縁部下面をバックアップ部材１７の受け面１７ａに載置すれば、液晶セル４が吸着テーブル３７上で揺動するから、液晶セル４の縁部下面をバックアップ部材１７の受け面１７ａに平行に接触させることができる。

また、本実施の形態では、吸着パットは４個で説明したが、３個以下又は５個以上であってもよい。
なお、本実施の形態ではガラス基板を下降させてバックアップ部材に保持するようにしたが、バックアップ部材を上昇させることでその受け面を吸着テーブルに保持されたガラス基板の下面の高さと一致させるように構成してもよい。

この発明は上記各実施の形態に限定されず、種々変形可能である。たとえば、上記実施の形態では、液晶セルにＴＣＰを本圧着する場合について説明したが、液晶セルに異方性導電部材を圧着する場合や電子部品を仮圧着する場合にも、この発明の実装装置を適用することができる。

この発明の一実施の形態を示す実装装置の全体構造の概略図。 圧着ツールによって液晶セルに部品を実装する状態を示す拡大図。 液晶セルの斜視図。 （ａ）は吸着テーブルの平面図、（ｂ）は側面図。 液晶セルに部品を圧着する時の動作の説明図。 この発明の他の実施の形態の吸着手段を示す吸着テーブルの一部分の拡大断面図。

符号の説明

４…液晶セル（基板）、６…ＴＣＰ（部品）、１１…圧着ユニット、１２…位置決めユニット、１５…圧着ツール、１７…バックアップ部材、１７ａ…受け面、３７…吸着テーブル（保持手段）、４１…吸着パッド（保持手段）、４２…支点部材（保持手段）。

Claims (6)

1. 基板の縁部上面に部品を実装する実装装置において、
   上記基板を保持する保持手段と、
   この保持手段に保持された基板の縁部下面を受ける受け面を有するとともにその縁部上面に上記部品を実装する実装手段とを具備し、
   上記保持手段は、
   テーブルと、
   このテーブルの上面に突出して設けられ上記基板の下面の複数箇所を基板の板面と交差する方向に弾性的に変位可能に吸着保持する複数の吸着手段と、
   上記テーブルの上面に突設され上記基板を揺動可能に支持し、上記吸着手段を弾性変形させながら上記基板の縁部下面を上記実装手段の受け面に載置したときに上記縁部下面が上記受け面と平行に接触するよう上記基板を揺動させる支点部材と、
   を具備したことを特徴とする部品の実装装置。
2. 上記実装手段の受け面には、この受け面に載置される上記基板の縁部下面を吸着保持する吸着部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の部品の実装装置。
3. 上記支点部材は上記基板の下面のほぼ中心部分を支持し、上記複数の吸着手段は上記基板の周辺部を吸着保持することを特徴とする請求項１記載の部品の実装装置。
4. 上記吸着手段は、弾性材料によって形成された蛇腹状の吸着パッドであることを特徴とする請求項１記載の部品の実装装置。
5. 上記吸着手段は、上記テーブルの上面に開放して形成された凹部と、この凹部に設けられた吸着パッドと、この吸着パッドを上記凹部に弾性的に変位可能に支持した弾性部材とから構成されていることを特徴とする請求項１記載の部品の実装装置。
6. 受け面を有する実装手段によって基板の縁部上面に部品を実装する実装方法において、
   テーブルの上面に突出して設けられ基板の下面の複数箇所を基板の板面と交差する方向に弾性的に変位可能に吸着保持する複数の吸着手段によって、基板をテーブルの上面に弾性的に変位可能に保持する工程と、
   上記テーブルに保持された上記基板の縁部下面を上記受け面に載置する工程と、
   上記受け面に載置された基板の縁部上面に上記部品を実装する工程と、
   上記基板の縁部下面を上記受け面に載置するときに、この縁部下面が上記受け面と平行に接触するよう上記基板を上記テーブル上で弾性的に揺動変位させる工程と、
   を具備したことを特徴とする部品の実装方法。

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