JP4149752B2 - 部品実装装置、及び部品実装方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、IC等の部品を搬送し、液晶基板等に実装するのに好適な部品実装装置及び部品実装方法の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年の電子機器の研究開発は目覚ましく、インターネットを利用する情報技術(IT)の発展と相俟って、多種多様な機種製品が製造されるようになってきた。とりわけ、半導体技術に関する研究開発による電子機器等の軽薄短小化により、コンピュータを搭載した通信機器のモバイル化やブロードバンド化が急激に展開されている。
【0003】
また、家庭用のテレビジョン受像機等でも、液晶基板等の製造技術の進歩により、高精細で薄型大画面からなるカラーディスプレイ装置が、カラーブラウン管にとって代ろうとしている。
【0004】
図8は、液晶表示装置の製造工程の一部を概略示したものである。
【0005】
図8において、収納棚(マガジン)1内には、液晶基板、すなわちTFT(薄膜トランジスタ)をマトリクス状に多数配置したガラス製の基板2が複数枚格納されていて、その格納された基板2は、X−Y座標系で作動するスカラ型の取り出しロボット3により順次1個ずつ取り出され、中継テーブル4上に載置される。
【0006】
中継テーブル4に載置された基板2は、図9(a)に拡大して示したように、その周縁に端子部が形成され、電極用のリード線2aが多数配列されている。この中継テーブル4上の基板2は、次に、リニア搬送型の第1の基板搬送装置5を介して接続部材貼付装置6に搬送される。
【0007】
接続部材貼付装置6では、例えば不図示の異方性導電体(ACF:Anisotropic Conductive Film)からなる接続部材等の部品が基板2のリード線2a上に貼付される。
【0008】
接続部材が貼付された基板2は、図8に示したリニア搬送型の第2の基板搬送装置7を介して部品実装装置8に搬送される。部品実装装置8では、図9(a)に示したように、ドライバICを組み込んだTCP(Tape CarrierPackage)9等の部品が、接続部材を介して基板2上に位置合わされて接続実装される。
【0009】
TCP9は、図9(b)に拡大して示したように、透光性のフィルム部材91の下面にIC等のチップ92が接続搭載されて構成され、フィルム部材91には、チップ92の各電極に接続された多数のリード線91aが形成されている。
【0010】
また、リード線91aを間に挟むように、TCP9のフィルム部材91の端子部の両外側には、縁に沿って位置決めマーク91b,91bが銅箔によりパターン形成されている。なお、TCP9のベース材であるフィルム部材91の多くは、ポリイミド樹脂等からなり、リード線91aは銅箔によりパターン形成されている。
【0011】
一方、基板2側にも、図9(a)に示すように、マーク91b,91bにそれぞれ対応するように位置決めマーク2b,2bが形成されている。
【0012】
部品実装装置8においてTCP9は、ヘッド部材であるヒータを内蔵した部品保持ヘッドに吸着保持される。TCP9が部品保持ヘッドに吸着保持された状態で、TCP9及び基板2の各位置決めマーク91b,2bが撮像機器により同時に撮影され、その撮像データをもとに、TCP9と基板2との間の相対位置のずれ量が零になるように位置合わせが行われる。位置決めされたTCP9は、ヘッド部材による押圧加熱を受けるので、接続部材を介して基板2に接続実装される。
【0013】
図10は従来の部品実装装置8を示した正面図で、部品であるTCP9を吸着搬送するヘッド部材81が、シリンダ82の作動ロッド82aを介して、X−Y座標系ロボットからなる部品搬送アーム83に取り付けられている。
【0014】
ヘッド部材81の下方のステージ84上には、接続部材を搭載したガラス製の基板2が吸着載置され、その基板2を吸着載置したステージ84自体は水平面内で縦横(X−Y)方向への移動及び中心垂直(Z)軸Pを中心に回転(θ)可能に構成されている。
【0015】
TCP9は、部品実装装置8において、テーブル85上に一旦載置された後、ヘッド部材81に吸着されて基板2の端子部上に搬送され、マイコン搭載の制御器86により基板2との間の相対的な位置合わせ制御が行われる。
【0016】
TCP9と基板2との位置合わせのために、各端子部を撮影する撮像機器87aは、基板2並びにヘッド部材81の上方に配置されて固定され、図11にも要部を拡大して示したように、基板2の下に設置された照明具(光源)87bからの透過光により、基板2及びTCP9の各位置決めマーク2b,91bの映像を同時に捕らえるように構成されている。なお、基板2が非透光性部材で形成されている場合には、例えば撮像機器87a内にも基板2に向けて光を照射するランプ等の照明具が内蔵されていて、その反射光により基板2の端子部の映像信号、すなわち位置決めマーク2bの撮像データを得るように構成されている。
【0017】
撮像機器87aで得られた各位置決めマーク2b,91bの撮像データは、図10に示した制御器86に供給され、ここでパターン認識等により相対的な位置ずれ量が検出され、その位置ずれ量が零となるように、制御器86は搬送アーム83及びステージ84等を制御し、各位置決めマーク2b,91bの相対位置合わせが行われる。
【0018】
なお、図11では、1個の撮像機器87aが、TCP9及び基板2における一方の位置決めマーク91b,2bを撮影する様子を示しているが、実際には、TCP9及び基板2の他方の各位置決めマーク91b,2bを撮影する他の撮像機器が設けられていて、それぞれの撮像データが制御器86に供給されて位置合わせ制御が行われる。
【0019】
TCP9のリード線91aと基板2のリード線2aとが互いに対応一致するように位置合わせが行われた後、制御器86は、図10及び図11に矢印X及び矢印Zで示す方向に受け部材88を移動させた後、シリンダ82を制御してヘッド部材81を降下させるので、TCP9は、受け部材88で支持された基板2面上に押圧され、ACF等の接続部材を介した熱圧着により実装される。
【0020】
図10及び図11に示したように、TCP9の端子部は、撮像機器87aが位置決めマーク91bの撮像データを得るのに照明具87bからの光を透過させる必要があるので、ヘッド部材81は位置決めマーク91bの位置する端子部の縁を避けてTCP9を吸着保持する。なお、図11において、符号81cはヘッド部材81に内蔵されたヒータを示している。
【0021】
一方、ステージ84上に予め吸着保持される基板2は、図10に示したように、制御器86に制御された第2の基板搬送装置7を構成する搬送ロボット89により供給される。
【0022】
搬送ロボット89は、上面に吸着用の多数の開口を有するくし(櫛)状の吸着保持部892が搬送機構891上に連結されて構成され、搬送機構891は制御器86による制御を受け、吸着保持部892を水平(X−Y軸)面内及び上下(Z軸)方向に移動可能に構成されている。制御器86はまた、吸着保持部892の開口につらなる不図示の排気ポンプを制御し、吸着保持部892における吸着動作をON/OFF制御する。
【0023】
搬送ロボット89は、制御器86の制御により、前工程の接続部材貼付装置6から基板2を受取り吸着保持し、ステージ84上に受け渡しを行うものであるが、ステージ84の上部には、不図示の吸着機構並びに複数個のリフトピンの上下動による基板2の受け渡し機構が組み込まれていて、制御器86による制御を受け、基板2吸着のON/OFF動作に連動したリフトピンの上下動により、搬送ロボット89との間で、基板2の受け渡しを実行する。
【0024】
一般に、基板2は矩形状をなしており、従って基板2を載置して吸着保持するステージ84の上面も、図12の拡大平面図に示すように、基板2の形状に相似してやや小径な矩形状をなしており、制御器86による制御により、基板2の中心位置がステージ84の中心Pに対応一致するように(つまりセンタ基準にて)位置合わせが行われて載置される。
【0025】
なお、収納棚1と中継テーブル4との間で基板2の受け渡しを行う取り出しロボット3,及び中継テーブル4と接続部材貼付装置6との間で基板2の受け渡しを行う第1の基板搬送装置5についても、基板2の吸着保持部は同様に構成されており、上述と同様の動作にて受け渡し動作が行われる。
【0026】
従って、図12(a)に示すように、制御器86の制御により、ステージ84上からはみ出た基板2の縁部において、受け部材88が順次矢印Y方向に移動しつつ基板2の縁部を下方から支持するようにステージ84は移動するので、TCP9は順次基板2面の縁に沿い接続実装される。
【0027】
図12(a)に示したように、基板2の一辺に沿いTCP9が実装された後は、基板2を吸着保持したステージ84は、制御器86の制御により、中心Pを中心に矢印R方向に90度回動し、図12(b)に示すように、先に、TCP9を接続実装した辺と隣接して交差する他の辺に対して、同様にTCP9を順次実装することができる。なお、図12において、符号84aはステージ84面に形成された基板2吸着用の開口部(吸着孔)を示したものである。
【0028】
上記のように、基板2の隣接して交差する二つの辺に、部品であるTCP9を装着するとき、ステージ84は基板2を吸着保持した状態を維持して回動するので、形状大きさが異なる基板2、例えばより小さなサイズの基板2に電子部品9を実装するときには、図13(a)に示すように、これを吸着保持する面が、基板2の大きさに対応して小さいステージ84に置き換え配置し、受け部材88による適正な支持幅(距離Dが確保できるはみ出し距離)を形成して、部品の装着実装が行われる。
【0029】
【発明が解決しようとする課題】
上記説明のように、従来の部品実装装置では、基板の形状や大きさ(パネルサイズ)に合わせて、これを吸着支持する面の大きさ(サイズ)の異なるステージを選択し配置するいわゆる段取り替え作業を必要とした。従って、もしも形状や大きさの異なる多品種の基板にTCP等の部品を実装するときは、そのステージの切替え作業が加わるので、製造効率の低下は避けられなかった。
【0030】
そこで、はじめから吸着保持面の小さいステージを使用することにより、多種多様なパネルサイズの基板に対応しようとすると、そのステージが形状の大きな基板を支えたとき、図13(b)の平面図及び図13(c)の正面図に示したように、ステージ84の支えと受け部材88の支えとの間に大きな空間(隔たり)が生じる。その結果、その空間において、厚さの薄い基板2が下方に垂れて変形し、受け部材88による支持幅(距離d)が短くなり(d<D)、位置ズレにより基板2を適正に支持できなくなる。しかも、受け部材88に支持された基板2に浮きが生じるため基板2が不安定であり、部品9を基板2に押圧したときに基板2と部品9との間に位置ずれが生じ易い。そのため、部品を精度良く接続搭載できないという欠点があった。また、その基板2の垂れ部分を例えばバックアップ機構で補正しようとすると機構構造が複雑になるので改善が要望されていた。
【0031】
そこで、本発明は、部品を実装する基板の大きさや形状が切替っても、ステージを切替えることなく、簡単な構成により、精度良く部品を接続実装できる部品実装装置並びに部品実装方法を提供することを目的とする。
【0032】
【課題を解決するための手段】
本発明は、供給された基板を受取り、吸着保持部により保持して搬送する搬送ロボットと、この搬送ロボットにより搬送された基板を受取り、基板の縁部をはみ出させた状態で板面を吸着保持するステージと、前記ステージに吸着保持された基板のステージからはみ出た縁部を支持する受け部材と、この受け部材上で前記基板に重ねられた部品を基板面に押圧して前記基板に前記部品を装着するヘッド部材と、前記吸着保持部に定めた基準位置から基板の縁までの距離を位置情報として記憶する制御器とを有し、前記制御器は、前記搬送ロボットが基板を受け取る位置では前記位置情報に基づき前記搬送ロボットの吸着保持部を、設定された基準受け取り位置に基板の大きさ毎のオフセット量を加えた距離だけ移動させ、基板のステージへの受け渡し位置では前記位置情報に基づきステージ上における基板の縁がステージからはみ出る距離がほぼ一定となるように基板とステージとの間の相対位置合わせを行うことを特徴とする。
また、本発明は、供給された基板を受取り、吸着保持部により保持して搬送する搬送ロボットと、この搬送ロボットにより搬送された基板を受取り、基板の縁部をはみ出させた状態で板面を吸着保持するステージと、前記ステージに吸着保持された基板のステージからはみ出た縁部を支持する受け部材と、この受け部材上で前記基板に重ねられた部品を基板面に押圧して前記基板に前記部品を装着するヘッド部材と、前記ステージ上に定めた基準位置から基板における前記部品が装着される2つの辺に挟まれる角までの距離を位置情報として記憶する制御器とを有し、前記制御器は、前記位置情報に基づき前記搬送ロボットと前記ステージの停止位置を制御して前記ステージからはみ出た縁部のステージからのはみ出し距離が、ほぼ一定になるように前記基板とステージとの間の相対位置合わせを行う制御器とを有することを特徴とする。
【0035】
また、本発明は、搬送ロボットの吸着保持部により保持された基板を搬送する搬送工程と、少なくとも前記基板の一辺が、ほぼ一定の距離のはみ出し部を有するようにステージに吸着保持する保持工程と、この工程によりステージに吸着保持された基板の、前記ステージからのはみ出し部を受け部材で支持する支持工程と、この工程で支持された前記基板の前記はみ出し部に部品を搭載して装着する装着工程と、からなり、前記吸着保持部に定めた基準位置から基板の縁までの距離が位置情報として予め記憶されており、前記搬送工程における前記搬送ロボットが基板を受け取る位置では前記位置情報に基づき前記搬送ロボットの吸着保持部を設定された基準受け取り位置に基板の大きさ毎のオフセット量を加えた距離だけ搬送ロボットを移動させ、前記搬送工程から保持工程への前記基板のステージへの受け渡し位置では前記位置情報に基づきステージ上における基板の縁がステージからはみ出る距離をほぼ一定となるように基板とステージとの間の相対位置合わせを行うことを特徴とする。
また、本発明は、搬送ロボットの吸着保持部により保持された基板を搬送する搬送工程と、少なくとも前記基板の一辺が、ほぼ一定の距離のはみ出し部を有するようにステージに吸着保持する保持工程と、この工程によりステージに吸着保持された基板の、前記ステージからのはみ出し部を受け部材で支持する支持工程と、この工程で支持された前記基板の前記はみ出し部に部品を搭載して装着する装着工程と、からなり、前記搬送ロボットから前記基板を受取るステージ上に定めた基準位置から基板における前記部品が装着される2つの辺に挟まれる角までの距離が位置情報として記憶されており、前記搬送工程から保持工程への前記基板のステージへの受け渡し位置では前記位置情報に基づきステージ上における基板の縁がステージからはみ出る距離をほぼ一定となるように基板とステージとの間の相対位置合わせを行うことを特徴とする。
【0036】
このように、本発明の部品実装装置、及び部品実装方法によれば、ステージからはみ出すはみ出し距離が、基板の大きさに拘わらずほぼ一定となるように制御器は制御するので、受け部材は部品が接続される基板縁部を常に適正に支持して、精度良い部品の接続を効率良く行うことができる。
【0037】
【発明の実施の形態】
以下、この発明による部品実装装置並びに部品実装方法の一実施の形態を図1ないし図7を参照して詳細に説明する。なお、図8ないし図13に示した従来の部品実装装置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。
【0038】
すなわち、図1は本発明による部品実装装置及び部品実装方法の第1の実施の形態を示す正面図である。
【0039】
図1に示す装置において、テーブル85上に載置されたTCP等の部品9を吸着して搬送するヘッド部材81は、シリンダ82の作動ロッド82aを介して、搬送アーム83に取り付けられている。
【0040】
また、下方のステージ84上には、搬送ロボット89により搬送されてきたガラス製の基板(液晶基板)2が載置されるので、ヘッド部材81に吸着搬送された部品9は、基板2との間で相対的な位置合わせが行われた後、受け部材88に支持された基板2上に実装される。
【0041】
基板2に対する部品9の接続実装に先立ち、基板2は搬送ロボット89に搬送されてステージ84上に予め受け渡される。このステージ84は、ステージ84に供給が予定されている最大基板サイズに合わせて形成される。
【0042】
そこで、基板2を上面に吸着保持しつつ搬送する搬送ロボット89の構成は、図1のA−A矢視平面図である図2(a)、及びその図2(a)の右側面図である図2(b)に示したように、搬送機構891にくし状の吸着保持部892が連結され、吸着保持部892のくし状部には吸着用の開口892aを多数形成されている。なお、搬送機構891は、制御器86による制御により、X−Y−Z軸方向に吸着保持部892を移動可能に構成されている。
【0043】
また、従来と同様に、制御器86は、吸着保持部892の開口892aにつらなる不図示の排気ポンプに対する制御、及びステージ84の吸着機構及び受け渡し機構に対する制御により、基板2を搬送ロボット89からステージ84上の所定位置に受け渡すことができる。
【0044】
なお、図1及び図2に示した搬送ロボット89では、吸着保持部892は設けられた全ての開口892aにより基板2を吸着保持しているが、制御器86は各開口892aにそれぞれつらなる通路に設けた不図示の切替器を制御し、個々の開口892aを選択的にON/OFFして、例えば図3に示したように、より小さな基板2に対しても吸着漏れを引き起こすことなく吸着搬送できるように構成されている。
【0045】
また、この実施の形態では、図2(a)と図3とを対比して分かるように、基板2を保持する吸着保持部892は、基板2の大きさに拘わらず、基板2のある特定の縁を基準として、その基準縁とは常にほぼ一定の相対位置関係を有して保持するように制御される。
【0046】
つまり、制御器86は搬送ロボット89を制御して、搬送ロボット89が基板2を受取り搬送してステージ84に受け渡すことになるが、基板2を吸着保持する吸着保持部892の位置は、基板2のサイズに関係なく、基板2に共通した一つの縁ないしは角(図2(a)及び図3では、基板2の左下角)を基準として、相対位置(距離)が一定となるように制御する。
【0047】
より具体的にはたとえば、図2(a)及び図3に示す吸着保持部892上に定めた基準位置(吸着保持部892の左端爪の左下角の位置)に対する基板2における左下角の位置の位置関係が、基板2の大きさに拘り無く(Δx1、Δy1)となるように、搬送ロボット89による基板2の受け取り位置を制御する。なお、上記位置情報(Δx1、Δy1)は、制御器86に、キーボード等の外部入力装置を用いてデータを書換え可能な設定部(不図示)を設け、この設定部に記憶させておく。
【0048】
これにより、基板2を受取るときの吸着保持部892の受取り位置はもとより、ステージ84上において基板2の縁がステージ84からはみ出る距離(はみ出し距離L)を、基板2の大きさに拘わり無く特定できる。すなわち、基板2を吸着保持部892からステージ84に受け渡す際の受け渡し位置において、ステージ84と吸着保持部892との位置関係が常に一定の位置関係となるように両者を位置合わせ制御すれば、基板2の大きさに拘り無く、基板2における部品9を接続する側の辺のステージ84からのはみ出し距離Lをほぼ一定とすることができる。一方、基板2の受け取り位置では、吸着保持部892を、設定された基準受け取り位置に基板2の大きさ毎のオフセット量を加えた距離だけ移動させるように制御すれば、基板2の大きさに拘り無く、吸着保持部892に対して各基板2に共通する角の位置を一定の位置関係とすることができる。その結果、吸着保持部892の搬送経路が単純化され、制御器86による制御操作の簡略化を図ることができる。
【0049】
次に、図1では、パネルサイズが比較的小さい基板2をステージ84が吸着保持した状態を示しているが、基板2に対する部品9の接続実装手順を、図4の平面図を参照して説明する。
【0050】
すなわち、図4(a)に示したように、基板2サイズよりも大きな矩形状のステージ84には、部品9を接続する側の辺をステージ84からは、予め設定されたはみ出し距離Lだけはみ出した状態で基板2が吸着保持されている。そして、ステージ84には、その部品9の接続側の辺に沿い、直線状に開口した吸着孔84aが形成されていて、この吸着孔84aにより基板2は吸着保持されている。
【0051】
このように、ステージ84上においては、基板2がステージ84からはみ出た縁部のはみ出し距離Lが、基板2の大きさに拘わらずほぼ一定となるように位置決め制御が行われる。
【0052】
この状態において、制御器86は、従来と同様に、ステージ84からはみ出た基板2の縁に沿い、受け部材88が順次移動するようにステージ84を移動させるので、その移動タイミングに同期した部品9の基板2上への接続実装が接着部材を介して行われる。
【0053】
この第1の実施の形態では、図4(a)に示した状態で基板2の一辺に沿い部品9の接続実装が終了し、同一基板2の他の一辺に沿いさらに部品9を接続実装しようとするとき、制御器86は、ステージ84の基板2を一旦リフトアップし、搬送ロボット89に基板2を受け渡した後、図4(b)に示したように、基板2の向きを90度変え、基板2がステージ84からはみ出た縁部のはみ出し距離Lとなるように位置決め制御されてステージ84上に受け渡される。
【0054】
なお、図4(a)及び(b)における基板2のはみ出し距離Lは、基板2のパネルサイズに拘わらずほぼ一定とされるが、距離Lの値は、基板2自体の品種や使用目的等に応じてそれぞれ独自に設定して良いことは言うまでもない。
【0055】
いずれにしても、この第1の実施の形態によれば、制御器86はステージ84からはみ出す基板2のはみ出し距離L、すなわちオフセット量は、基板2の大きさ(パネルサイズ)に拘り無く、常にほぼ一定となるように制御される。従って、従来のように基板2の大きさによってステージ84からのはみ出し距離Lが変化して、部品9の実装側において基板2が変形するのを回避することができる。換言すれば、基板2の大きさが変化しても、オフセット量が常に一定となるので、ステージ84からの基板2のはみ出し距離が必要以上に大きくなることによって生じる基板2縁部の垂れに起因する部品2の実装位置ずれを防止することができる。また、ステージ84を、供給が予定されている最大基板サイズに合わせて形成し、しかも、基板2を、その大きさに拘り無く、部品9が接続される辺のステージ84からのはみ出し距離Lがほぼ一定となるように、ステージ84上に載置するようにしたことから、ステージ84を切換え交換、いわゆる段取り替え作業をする必要が無くなり、部品実装工程の効率向上を図ることができる。
【0056】
さらに、基板2の大きさが変化してもステージ84の段取り替え作業を行う必要がないので、基板2の大きさが変わる度に、ステージの段取り替え作業を必要とする従来のステージを用いた部品実装装置に比べて作業者の負担を大幅に軽減することが可能となる。
【0057】
なお、上記第1の実施の形態において、ステージ84に形成された吸着孔84aは、上に載置される基板2を吸着できれば良いので、直線状でなくとも良く、円形あるいは角型等の吸着孔を複数個線形に配列して構成しても良い。従ってまた、吸着する基板2の大きさに応じて、それを吸着保持する吸着孔4aの長さ、すなわち吸着領域を変えるように構成してもよく、あるいはまた吸着孔4aの長さを、部品9が接続実装される最小の基板2サイズに合わせたものに固定することもできる。
【0058】
上記第1の実施の形態では、1個の基板2で交差する2方向に部品9を搭載するのに、基板2をステージ84上で置き換えたが、そのような置き換え操作を行うことなく、連続的に部品9を実装するように構成することができる。
【0059】
図5は、本発明による部品実装装置及び部品実装方法の第2の実施の形態を説明するために要部を示したもので、図5(a)は図4(a)に、また図5(b)は図4(b)に対応させて示したものである。
【0060】
すなわち、第2の実施の形態では、図5(a)の平面図に示すように、矩形状のステージ84における左下隅の一つのコーナー(角)に対応するように、吸着孔84aをL字状に形成したものである。
【0061】
制御器86は、基板2をそのL字状に形成した吸着孔84aに対応して、図5(a)に示すように、ステージ84からのはみ出し距離L、すなわちオフセット量が基板2のサイズに拘わり無く一定となるように、基板2を保持した搬送ロボット89とステージ84との間の相対位置合わせを行い、基板2をステージ84上に載置する。
【0062】
より具体的にはたとえば、第1の実施の形態に示した吸着保持部892と基板2との位置決めの場合と同様に、図5(a)に示すステージ84上に定めた基準位置(中心P位置)に対する、基板2における部品9が接続される2つの辺に挟まれる左下角の位置の位置関係が、基板2の大きさに拘り無く(Δx2、Δy2)となるように、搬送ロボット89の吸着保持部892の移動位置とステージ84の停止位置とを制御する。ここで、上記位置情報(Δx2、Δy2)は、制御器86に、設定部(この設定部は、吸着保持部892と基板2との間の位置情報(Δx1、Δy1)を設定する設定部と共有してもよい)を設け、この設定部に記憶させておく。
【0063】
従って、図5(a)に示したように、基板2の一辺に対する部品9の接続実装が行われた後、制御器86は、ステージ84に対し、中心Pを軸に矢印R方向への90度の回動(θ)制御により、短時間に容易に、図5(b)に示した位置状態とすることができる。従って、先に部品2を接続搭載した基板2の辺に交差した未接続の辺に対しても、時間的間隔を置くことなく、部品9の接続実装を継続的に実行することができる。
【0064】
このように第2の実施の形態によれば、基板2のステージ84からのはみ出し部分の形状がはじめからL字状となるように位置決め制御される。すなわち、基板2を、その大きさに拘り無く、ステージ84上に定めた基準位置(中心P位置)に対する部品9が接続される2つの辺に挟まれる角の位置の位置関係が一定となるように、ステージ84上に載置するようにしたことから、ステージ84からの基板2のはみ出し距離が必要以上に大きくなることによって生じる基板2縁部の垂れに起因する部品2の実装位置ずれを防止することができる。また、ステージ84を切換える必要が無くなることから、部品実装工程の効率向上を図ることができ、作業者の負担も軽減することができる。
【0065】
さらに、図5に示したように、ステージ84には、予めその接続辺に対応してL字状に吸着孔84aを形成することにより、基板2における部品9が接続される辺のステージ84上での変形を回避して、高精度な接続実装が可能であり高品質な基板の組み立て製造を行うことができる。
【0066】
なお、上記第2の実施の形態において、基板2の交差する2辺に対して部品を実装したが、他の残りの2辺に対する部品9の接続実装も可能であり、その接続実装手順を図5及び図6を参照して説明する。
【0067】
すなわち、まず先の図5(b)に示した状態で基板2に対する部品9の接続実装が終了した後、制御器86はステージ84を反時計方向に90度回動させる。これにより部品9を実装した基板2の向きは図5(a)の状態に戻る。
【0068】
そこで、制御器86は、ステージ84における基板2の吸着保持の解除、基板2のリフトアップにより搬送ロボット89への基板2の受け渡し制御を行う。 続いて、制御器86は、ステージ84を時計方向に180度回動させるとともに、ステージ84に対する基板2の相対位置合わせを行い、図6(a)に示すように、基板2の残りの交差した2辺に対し、それぞれステージ84からのはみ出し距離Lが得られるように制御して、基板2をステージ84に受け渡し吸着保持させる。
【0069】
次に、制御器86は、ステージ84を矢印R(時計)方向に180度回動させることにより、図6(b)に示した状態とする。この図6(b)に示した状態は、とりもなおさず図5(a)に対応した状態であるから、制御器86の制御により、部品2が接続実装されていない残りの2辺に対して、部品2を適切に接続実装できる。
【0070】
このようにした場合、基板2の4辺全てに対して部品9を実装するまでには、ステージ84上で基板2を持ち替える動作を一度行わなければならないので、1枚の基板2に部品9を実装することに着目した場合には、基板2のサイズに応じた大きさのステージに基板2の4辺全てをはみ出させた状態で支持して部品9を実装する従来の部品実装装置に比べて、持ち替え動作を行う分だけ生産効率が劣ることとなる。しかしながら、従来のステージ2では基板2のサイズが変わる度にステージの段取り替え作業を必要とし、この段取り替え作業は、上述の持ち替え動作に比べてはるかに多くの時間を必要とする(たとえば、持ち替え動作が数秒から十数秒足らずであるのに対し、段取り替え作業は、数時間を要する)。また、本発明に係る実装装置8によれば、従来段取り替え作業に充てていた時間を部品9の実装作業に充てることができる。このようなことから、部品実装工程の総合的な効率に着目すれば大幅にこれを向上させることができる。
【0071】
次に、上記第1及び第2の各実施の形態では、部品9と基板2との接続実装では、当然のことながら、部品2側における一方の電極部(リード線)と基板2側における一方のリード線との重畳部が受け部材88に支持されるだけであるから、接続実装される部品2自体は不安定な状態にある。
【0072】
そこで、部品が安定した状態で接続実装可能な本発明による第3の実施の形態による部品実装装置を図1ないし図3に加え、図7を参照して説明する。
【0073】
すなわち、図7(a)は基板2を載せたステージ84の平面図で、図7(b)は図7(a)のA−A矢視正面図である。
【0074】
この第3の実施の形態では、部品2が装着される領域に対応したスリット84bをステージ84に形成したことを特徴とする。
【0075】
すなわち、部品9を接続実装する基板2の縁部が、ステージ84に形成されたスリット84b内に臨み、図7(b)に示すように、このスリット84a内において下方から基板2を支持するので、破線で示したように部品9はスリット84bの外側を囲むステージ84上でも支持されて安定する。
【0076】
すなわち、スリット84bの外側を囲むステージ84は、基板2に実装された部品9の支持部材として機能する。
【0077】
なお、図7ではスリット84bの形状全体がL字状となるように構成されたが、基板2に対する部品9の接続位置形状に応じて、直線状であっても良く、あるいはスリット84bの途中に、受け部材88が支障とならない程度の桟を渡しても良い。
【0078】
いずれにしても、第3の実施の形態によれば、部品位置が安定し、位置精度良く高品質な接続実装が可能となるとともに、部品の接続実装操作の振動や衝撃が加わっても、一旦接続実装された部品が剥がれるようなことは回避され、安定した接続実装を行うことができる。たとえば、部品実装装置8による部品実装工程が、後に待ち受けている本圧着工程に先立つ仮圧着工程であり、接続部材による基板2に対する部品9の接着力が不充分な状態にあるような場合には、より効果的である。
【0079】
以上説明のように第1ないし第3の各実施の形態による部品実装装置及び部品実装方法によれば、基板サイズが切替っても、ステージの段取替え作業を要することなく、効率良く部品を接続実装することができる。
【0080】
なお、液晶表示パネル等における基板のように、パネルサイズが大型化と表示画面の高精細化が要求される中で、ステージ84上に吸着保持された基板の変形は、部品接続搭載の品質に直接影響する。
【0081】
しかしながら、厚さの薄いガラス製の基板自体がうねりや反り等により多少変形していても、平坦度の良好なステージ84上に載置され、吸着されることにより密着するので、基板自体の変形をも矯正できる。
【0082】
そこで、ステージ84における基板載置面の平坦度が問題となるが、例えば1m四方の大きさの薄い基板を変形させることなく吸着保持するために、広いステージ84上面全体に対する高度な平坦加工は必ずしも容易ではない。
【0083】
そこで、例えば図5に斜線で示す部品2の接続辺に沿った部品吸着領域(エリア)Sに限定して平坦度を高めることにより、部品2実装の品質を高めつつ、ステージ84における面加工工数の削減を図ることができる。
【0084】
なお、上記実施の形態では、液晶基板等の基板2にTCP等の部品9を実装する部品実装装置8に適用した例で説明したが、液晶基板等の基板2に異方性導電体(ACF:Anisotropic Conductive Film)からなる接続部材等の部品を貼り付け実装する部品実装装置、すなわち接続部材貼付装置に適用することも可能である。
【0085】
また、基板2の大きさに拘り無く、基板2をステージ84に対してほぼ一定のはみ出し距離Lとなるように受け渡すために、基板2の大きさに拘り無く、供給された基板2に対して、各基板2に共通する角の位置が吸着保持部892に対して常に一定の位置関係となるように吸着保持部892の移動位置を制御し、受け渡し位置において、ステージ84と吸着保持部892とを常に一定の位置関係となるように位置制御する例で説明したが、これに限られるものではなく、他の方法を用いてもよい。たとえば、供給された基板に対する吸着保持部892の受け取り位置は常に一定位置となるように制御し、この一定の受け取り位置に位置付けられた吸着保持部892に対して常に一定の位置関係となるように、供給される基板2の位置を制御するようにしてもよい。具体的にはたとえば、図8に示す接続部材貼付装置6が有する搬送ステージが、受け取り位置に位置付けられた吸着保持部892に対して基板2を供給することになるので、この搬送ステージによる基板2の供給位置を、基板2の大きさに拘り無く、図2(a)のように、一定の受け取り位置に位置決め制御された吸着保持部892の基準位置(左端爪の左下角位置)に対して基板2の左下角の位置が一定の位置関係(Δx1、Δy1)となるように制御する。
【0086】
このように構成すれば、吸着保持部892を、搬送する基板2の大きさに拘り無く、搬送ステージからの基板2の受け取り位置とステージ84への基板2の受け渡し位置との間で単に一定のストロークで移動するように制御すればよいので、吸着保持部892の搬送経路がより単純化され、制御器86による制御装置の一層の簡素化を図ることができる。
【0087】
また、基板2の大きさに拘り無く、吸着保持部892に対して各基板2に共通する角の位置が常に一定の位置関係となるように吸着保持する例で説明したが、たとえば、基板2の大きさに拘り無く、吸着保持部892に対して基板2の中心が一定の位置関係となるように保持し、基板2を吸着保持部892からステージ84に受け渡すときに、基板2の大きさに拘り無く、ステージ84の中心Pに対して各基板2に共通する角の位置が一定の位置関係となるように、吸着保持部892の移動位置を制御するようにしてもよい。
【0088】
さらにまた、吸着保持部892に吸着保持された基板2の位置情報を画像処理装置等を用いた位置検出装置を用いて検出し、検出された基板2の位置情報に基づいて、基板2の大きさに拘り無く、ステージ84の中心Pに対して各基板2に共通する角の位置が一定の位置関係となるように、受け渡し位置におけるステージ84と吸着保持部892との相対位置を制御するようにしてもよい。
【0089】
さらに、吸着保持部892からステージ84に基板2の受け渡しを行う受け渡し位置にステージ84と吸着保持部892とが共に移動する例で説明したが、ステージ84がヘッド部材81による部品9の圧着作業に供する位置に固定配置されており、この固定配置されたステージ84に対して吸着保持部892が基板2を受け渡すものにも適用可能である。
【0090】
【発明の効果】
いずれにしても、本発明のよる部品実装装置並びに部品実装方法によれば、基板への部品の接続実装に際し、基板の大きさに拘わらず、ステージを切替え変更することなく精度良く部品を接続実装することができるものであり、実用に際して得られる効果大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明による部品実装装置及び部品実装方法の第1の実施の形態を示す正面図である。
【図2】図2(a)は、図1に示した装置のA−A矢視平面図で、図2(b)はその右側面図である。
【図3】図2(a)において、搬送ロボットが他の小さな基板を保持した状態を示す拡大平面図である。
【図4】図1に示した装置において、基板の実装手順を説明するために、基板を吸着保持した状態を示したステージの平面図である。
【図5】この発明による部品実装装置及び部品実装方法の第2の実施の形態における基板の実装手順を説明するため、基板を吸着保持した状態を示したステージの平面図である。
【図6】同じく、この発明による部品実装装置及び部品実装方法の第2の実施の形態における基板の実装手順を説明するため、基板を吸着保持した状態を示したステージの平面図である。
【図7】この発明による部品実装装置の第3の実施の形態を説明するため、基板を吸着保持した状態を示したステージの平面図である。
【図8】液晶基板製造工程の一部を示す構成図である。
【図9】図8(a)は、図8に示す工程で供給される基板2及び部品(TCP)9を示した構成図で、図8(b)は図8(a)に示した部品(TCP)9の拡大斜視図である。
【図10】従来の部品実装装置を示す正面図である。
【図11】図10に示す装置の主要部を示した拡大斜視図である。
【図12】従来の装置の部品実装手順を説明するため、基板を吸着保持した状態を示したステージの平面図である。
【図13】図13(a)及び図13(b)は、同じく従来の装置の部品実装手順を説明するため、基板を吸着保持した状態を示したステージの平面図で、図13(c)は、図13(b)の正面図である。
【符号の説明】
2 基板(液晶基板)
2a リード線
2b 位置決めマーク
8 部品実装装置
81 ヘッド部材
83 搬送アーム
84 ステージ
84a 吸着孔
86 制御器
87a 撮像機器
88 受け部材
89 搬送ロボット
891 吸着保持部
892 搬送機構
892a 開口
9 部品(TCP)
Claims (9)
- 供給された基板を受取り、吸着保持部により保持して搬送する搬送ロボットと、
この搬送ロボットにより搬送された基板を受取り、基板の縁部をはみ出させた状態で板面を吸着保持するステージと、
前記ステージに吸着保持された基板のステージからはみ出た縁部を支持する受け部材と、
この受け部材上で前記基板に重ねられた部品を基板面に押圧して前記基板に前記部品を装着するヘッド部材と、
前記吸着保持部に定めた基準位置から基板の縁までの距離を位置情報として記憶する制御器とを有し、
前記制御器は、前記搬送ロボットが基板を受け取る位置では前記位置情報に基づき前記搬送ロボットの吸着保持部を、設定された基準受け取り位置に基板の大きさ毎のオフセット量を加えた距離だけ移動させ、基板のステージへの受け渡し位置では前記位置情報に基づきステージ上における基板の縁がステージからはみ出る距離がほぼ一定となるように基板とステージとの間の相対位置合わせを行うことを特徴とする部品実装装置。 - 供給された基板を受取り、吸着保持部により保持して搬送する搬送ロボットと、
この搬送ロボットにより搬送された基板を受取り、基板の縁部をはみ出させた状態で板面を吸着保持するステージと、
前記ステージに吸着保持された基板のステージからはみ出た縁部を支持する受け部材と、
この受け部材上で前記基板に重ねられた部品を基板面に押圧して前記基板に前記部品を装着するヘッド部材と、
前記ステージ上に定めた基準位置から基板における前記部品が装着される2つの辺に挟まれる角までの距離を位置情報として記憶する制御器とを有し、
前記制御器は、前記位置情報に基づき前記搬送ロボットと前記ステージの停止位置を制御して前記ステージからはみ出た縁部のステージからのはみ出し距離が、ほぼ一定になるように前記基板とステージとの間の相対位置合わせを行う制御器と、
を有することを特徴とする部品実装装置。 - 前記制御器は、前記ステージからはみ出た縁部のはみ出し部分の形状がL字状になるように制御することを特徴とする請求項1または2に記載の部品実装装置。
- 前記ステージは、前記部品が装着される領域に対応させた直線状またはL字状のスリットを有し、
前記受け部材は、先端部が前記スリット内に挿入されて前記基板を支持するように構成されたことを特徴とする請求項1ないし3のうちのいずれか1項に記載の部品実装装置。 - 前記搬送ロボットの吸着保持部は複数個設けられており、複数個の吸着保持部の吸着力を個々にあるいはその吸着保持部の設けられた位置領域に応じて切替え可能な切替器を有し、
前記制御器は、前記切替器を制御可能に構成されたことを特徴とする請求項1ないし4のうちのいずれか1項に記載の部品実装装置。 - 前記ステージは、搭載した基板に前記部品が接続される側の辺に沿った所定幅の基板支持面が他の領域よりも平坦に形成されたことを特徴とする請求項1ないし5のうちのいずれか1項に記載の部品実装装置。
- 搬送ロボットの吸着保持部により保持された基板を搬送する搬送工程と、
少なくとも前記基板の一辺が、ほぼ一定の距離のはみ出し部を有するようにステージに吸着保持する保持工程と、
この工程によりステージに吸着保持された基板の、前記ステージからのはみ出し部を受け部材で支持する支持工程と、
この工程で支持された前記基板の前記はみ出し部に部品を搭載して装着する装着工程と、
からなり、
前記吸着保持部に定めた基準位置から基板の縁までの距離が位置情報として予め記憶されており、
前記搬送工程における前記搬送ロボットが基板を受け取る位置では前記位置情報に基づき前記搬送ロボットの吸着保持部を設定された基準受け取り位置に基板の大きさ毎のオフセット量を加えた距離だけ搬送ロボットを移動させ、
前記搬送工程から保持工程への前記基板のステージへの受け渡し位置では前記位置情報に基づきステージ上における基板の縁がステージからはみ出る距離をほぼ一定となるように基板とステージとの間の相対位置合わせを行うことを特徴とする部品実装方法。 - 搬送ロボットの吸着保持部により保持された基板を搬送する搬送工程と、
少なくとも前記基板の一辺が、ほぼ一定の距離のはみ出し部を有するようにステージに吸着保持する保持工程と、
この工程によりステージに吸着保持された基板の、前記ステージからのはみ出し部を受け部材で支持する支持工程と、
この工程で支持された前記基板の前記はみ出し部に部品を搭載して装着する装着工程と、
からなり、
前記搬送ロボットから前記基板を受取るステージ上に定めた基準位置から基板における前記部品が装着される2つの辺に挟まれる角までの距離が位置情報として記憶されており、
前記搬送工程から保持工程への前記基板のステージへの受け渡し位置では前記位置情報に基づきステージ上における基板の縁がステージからはみ出る距離をほぼ一定となるように基板とステージとの間の相対位置合わせを行うことを特徴とする部品実装方法。 - 前記保持工程は、前記受け部材で支持される基板の前記はみ出し部の形状がL字状を形成するように前記基板を前記ステージに吸着保持することを特徴とする請求項7または8記載の部品実装方法。
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