JP4166617B2 - 部品実装装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板に電子部品等の部品を実装するのに好適な部品実装装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
テレビ受像機やパソコンのディスプレイには、液晶表示装置が広く採用されている。液晶表示装置は、液晶部材を充填して貼り合わせたガラス製の基板の電極部に、駆動用の複数個のドライバＩＣが異方性導電体（ＡＣＦ）等を介して接続実装される。
【０００３】
図５は、加圧ヘッドの押圧により、基板の電極部にＩＣ等の部品を接続実装する従来の部品実装装置の構成を示した側面図である。
【０００４】
すなわち、予め粘着性を有するＡＣＦ１を介して、ＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）部品等の電子部品２が仮圧着された基板３は、ステージ（基台）４上に載置され位置決めされる。この仮圧着された電子部品２は、部品実装装置５による押圧・加熱により基板３上に本圧着される。
【０００５】
部品実装装置５は、電子部品２を介してＡＣＦ１に対し、所定時間長にわたって押圧・加熱する加圧ヘッド５１と、この加圧ヘッド５１の加圧力を受け止め、基板３を底面側から支持するバックアップ部材５２とを備えている。
【０００６】
加圧ヘッド５１は、ヒータを内蔵し、装置本体５３に据え付けられたエアシリンダ５４の作動ロッド５４ａに連結され、エアシリンダ５４のシリンダ力により矢印Ｚで示す鉛直方向に往復動作を行い、順次供給される基板３上に電子部品２を本圧着実装する。
【０００７】
加圧ヘッド５１が電子部品２を押圧・加熱して基板３に実装するとき、もしも電子部品２に対する加圧力自体が小さい場合は、ＡＣＦ１の押しつぶれは不十分となり、良好な電気的接続が得られず、また反対に加圧ヘッド５１の加圧力が大き過ぎると、電子部品２やガラス製の基板３そのものを破損させてしまう恐れがある。
【０００８】
従って、電子部品２に対し、過不足のない、適切な加圧力を印加するためには、重量の大きな加圧ヘッド５１の自重をできるだけ排除した状態で加圧することが望ましい。
【０００９】
ガイドレール５６に案内されて上下動可能に組み込まれた加圧ヘッド５１は、コイルばね５５を介して装置本体５３に支持されるように構成することで、加圧ヘッド５１自体の荷重とコイルばね５５の反発力との平衡により、加圧ヘッド５１自体の荷重が電子部品２の押圧に影響するのを回避ないしは軽減させている。
【００１０】
加圧ヘッド５１がコイルばね５５によって支持され、平衡したときの下端面が、丁度、押圧すべき電子部品２の高さ位置にある状態では、エアシリンダ５４は、近似的には、加圧ヘッド５１の自重を排除した状態で加圧操作を行うことができる。
【００１１】
加圧ヘッド５１の自重を排除した状態で、電子部品２を適正に圧着実装するために、作業員は、ロードセル等の荷重測定器をバックアップ部材５２上に載置し、加圧ヘッド５１による加圧力を計測し、その計測値に基づき、圧着実装の加圧力を得るに必要なエアシリンダ５４の空気圧（シリンダ力）を求めている。
【００１２】
しかしながら、従来の部品実装装置は、コイルばね５５のばね圧に抗しつつエアシリンダ５４による押圧・加熱が行われるので、エアシリンダ５４における空気圧の設定値は、コイルばね５５のばね定数の値によって大きく左右される。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、基板への電子部品の実装に際し、加圧ヘッドにより過不足のない適切な加圧力が得られるようにするために、予めバックアップ部材上に荷重測定器を載置し、加圧ヘッド自体の荷重の影響をできるだけ排除した状態で、所定の押圧・加熱を得るためのシリンダ力（空気圧）を得るように操作されていた。
【００１４】
しかしながら、上記従来の部品実装装置では、重量の大きな加圧ヘッドを支持するのにコイルばねが組み込み構成されていて、コイルばね自体は、経年変化及び本圧着実装操作の繰り返し動作により劣化するのは避けられない。
【００１５】
従って、ばね力と加圧ヘッド荷重とが平衡した状態での加圧ヘッドの高さ位置が変化してしまい、多くの場合、平衡時の加圧ヘッドの高さ位置は次第に下方へ移行する傾向があった。
【００１６】
電子部品を押圧するときのエアシリンダの空気圧を、荷重測定器に基づき一度設定したとしても、時間の経過や押圧実装の繰り返し等によりばね定数が変化すると、それにより増大した加圧力が電子部品や基板そのものを破損させてしまう恐れがあった。
【００１７】
しかも、このようなコイルばねの劣化に起因する電子部品や基板の損傷は、外観上からは容易には発見し得ないことが多いので、たとえば電子部品を実装した液晶基板は、その後に通電試験等が行われてはじめて、電子部品や基板の損傷に気付くことが多い。
【００１８】
そこで、本発明は、安定かつ適切な圧着を容易に実現し、電子部品等の部品を基板に対し高品質に実装し得る部品実装装置を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、加圧ヘッドの降下により、基板に部品を実装する部品実装装置において、ピストンと一体の作動ロッドが前記加圧ヘッドと連結されたシリンダと、このシリンダの高さ位置を制御可能に構成された駆動部と、を有し、前記作動ロッドはてこの一端部側に、また前記加圧ヘッドは前記てこの他端部側にそれぞれ回動自在に連結されて構成され、前記シリンダには、前記ピストンを間に挟んで一方の室と他方の室とが形成され、
前記一方の室には前記加圧ヘッドの重量を支持するための圧力が、前記他方の室には実装時に前記加圧ヘッドにより必要とされる加圧力を付与するための圧力が印加されることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明は、加圧ヘッドの降下により、基板に部品を実装する部品実装装置において、ピストンと一体の作動ロッドが前記加圧ヘッドと連結されたシリンダと、このシリンダの高さ位置を制御可能に構成された駆動部と、を有し、前記作動ロッドはてこの一端部側に、また前記加圧ヘッドは前記てこの他端部側にそれぞれ回動自在に連結されて構成され、前記シリンダには、前記ピストンを間に挟んで一方の室と他方の室とが形成され、前記一方の室には前記加圧ヘッドの重量を支持するための圧力に予め設定された圧力を加えた圧力が、前記他方の室には実装時に前記加圧ヘッドにより必要とされる加圧力を付与するための圧力に前記予め設定された圧力を加えた圧力が印加されることを特徴とする。
【００２１】
このように、本発明の部品実装装置は、加圧ヘッドがシリンダに連結され、駆動部によるシリンダの高さ位置制御により、シリンダの操作のみにより加圧力が付与されるので、従来のように重量の大きな加圧ヘッドを支えるばね機構を設けることなく、部品の押圧実装を安定かつ適切に行うことができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による部品実装装置の一実施の形態を図１ないし図４を参照して詳細に説明する。なお、図５に示した従来の部品実装装置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。
【００２３】
図１は、本発明による部品実装装置の第１の実施の形態を示した側面図である。
【００２４】
すなわち、粘着性を有したＡＣＦ１を介して、ＴＡＢ部品等の電子部品２を仮圧着した基板３は、ステージ４上に載置されて位置決めされる。
【００２５】
この第１の実施の形態の部品実装装置６は、基板３上の電子部品２を押圧・加熱する加圧ヘッド６１と、基板３の電極部を支持するとともに加圧ヘッド６１の押圧力を受け止めるバックアップ部材６２とを備えている。
【００２６】
重量の大きな加圧ヘッド６１は、ヒータを内蔵し、装置本体６３Ａに取り付けられたガイドレール６３ａに案内されて上下動可能に組み込まれている。
【００２７】
加圧ヘッド６１の上方に突出したアーム６１ａの上端部は、装置本体６３Ａに支点Ｐを有するてこ６４の一端部に回動自在に連結され、またそのてこ６４の他端部にはエアシリンダ６５のピストン６５ａと一体の作動ロッド６５ｂが同じく回動自在に連結されている。
【００２８】
装置本体６３Ｂには、駆動部を構成した送りねじ機構６６が組み込まれ、エアシリンダ６５は、その送りねじ機構６６のサーボモータ６６ａにより上下動可能に構成されている。
【００２９】
エアシリンダ６５は、上下動可能なピストン６５ａの仕切りによって上室６５ｃ及び下室６５ｄを形成し、上下各室６５ｃ，６５ｄは、それぞれ配管６７１ａ、圧力調整弁６７１ｂ及び配管６７１ｃ、並びに配管６７２ａ、圧力調整弁６７２ｂ及び配管６７２ｃを介してエアポンプ６７１，６７２にそれぞれ対応連結されている。なお、この実施の形態では、エアシリンダ６５内において、ピストン６５ａの上昇移動を制限するストッパ６５ｅが、その側壁から内側に環状に突出するように上室６５ｃ内に設けられている。
【００３０】
上記構成により、制御器６８による各エアポンプ６７１，６７２の開放制御と、各圧力調整弁６７１ｂ、６７２ｂに対する駆動制御により、上下各室６５ｃ，６５ｄ内における空気圧を調整制御することができる。
【００３１】
そこで、この第１の実施の形態の部品実装装置では、まず制御器６８によるエアポンプ６７１の開放及び圧力調整弁６７１ｂの調整制御により、エアシリンダ６５の上室６５ｃ内に、加圧ヘッド６１の自重を相殺する大きさの空気圧が常時供給されている。
【００３２】
また制御器６８は、エアポンプ６７２の開放及び圧力調整弁６７２ｂの調整制御により、エアシリンダ６５の下室６５ｄ内に供給される空気圧が、電子部品２を基板３に圧着するのに必要な押圧力が得られるよう制御する。
【００３３】
すなわち、エアシリンダ６５のピストン６５ａは、上室６５ｃからは下方向に向けて加圧ヘッド６１の自重を相殺する空気圧を、また下室６５ｄからは上方向に向けて、電子部品２を基板３に圧着するのに必要な空気圧を受ける。
【００３４】
その結果、エアシリンダ６５のピストン６５ａ自体は、上室６５ｃ内と下室６５ｄ内との空気圧の圧力差、すなわち下室６５ｄからの電子部品２を基板３に圧着するのに必要な空気圧を受けて上方に移動し、ストッパ６５ｅに当接する。
【００３５】
そこで、制御器６８による電子部品２の基板３に対する圧着制御動作を説明すると、まず制御器６８は、サーボモータ６６ａを駆動制御し、エアシリンダ６５を上昇させ、バックアップ部材６２の上方に設定された待機位置から加圧ヘッド６１を早い速度で下降させる。
【００３６】
加圧ヘッド６１の下降により、バックアップ部材６２上方の予め設定された高さ位置に加圧ヘッド６１が位置付けられた後、制御器６８は、サーボモータ６６ａの駆動速度を低下させ、加圧ヘッド６１の下降速度を減速させる。なお、この減速開始時においては、加圧ヘッド６１は電子部品２には当接していないものとする。
【００３７】
従って、加圧ヘッド６１は下降速度の減速後に電子部品２に当接することになるが、制御器６８はその当接位置におけるエアシリンダ６５をさらに所定量だけ上昇させた後に、サーボモータ６６ａの駆動を停止させる。
【００３８】
すなわち、加圧ヘッド６１の電子部品２への当接後のエアシリンダ６５の上昇では、加圧ヘッド６１自体は電子部品２に当接してそれ以上の降下は阻止されるものの、エアシリンダ６５自体は所定量だけ上昇するので、電子部品２は、下室６５ｄに供給された所定圧力分の押圧力で押圧される。
【００３９】
加圧ヘッド６１が電子部品２に当接した後のエアシリンダ６５の上昇により、図２に示したように、ピストン６５ａはストッパ６５ｅから離れるが、エアシリンダ６５の高さ位置が変わっても電子部品２に対する押圧力は変わらないので、エアシリンダ６５の停止位置精度がそれほど高くなくても、また基板３の厚みにばらつきがあったとしても、電子部品２に対して所定の押圧力を正確に加えることができる。
【００４０】
なお、上記説明の構成で、加圧ヘッド６１とアーム６１ａとの間に、別途圧力検出器を組み込み、その圧力検出器における検出圧力の変化から、加圧ヘッド６１が電子部品２に当接したことを検知することもできる。その場合、制御器６８はその圧力検出器からの検知信号に基づき、エアシリンダ６５における所定量上昇操作のタイミングを得ることができる。
【００４１】
制御器６８がサーボモータ６６ａを駆動停止させてから所定時間経過後、サーボモータ６６ａを上述とは逆に駆動させることにより、エアシリンダ６５を下降させ加圧ヘッド６１を元の待機位置まで上昇させることで、電子部品２に対する制御器６８の一圧着動作制御が終了する。
【００４２】
なお、上記説明で、加圧ヘッド６１に対し、所定の押圧力を電子部品２に作用させるために必要なエアシリンダ６５における空気圧は、従来と同様に、予め荷重測定器をバックアップ部材６２上に設置し、加圧ヘッド６１による所定の押圧力が計測されたときの下室６５ｄ内の空気圧を求め、制御器６８は、少なくとも押圧時にはその空気圧が下室６５ｄに形成されるように、圧力調整弁６７２ｂを調整制御する。
【００４３】
従って、この第１の実施の形態によれば、エアシリンダ６５内の空気圧を制御しつつ、制御器６８によるサーボモータ６６ａの駆動制御により基板３上の電子部品２を所定の押圧力で押圧するので、圧着ヘッド６１自体の荷重の影響を回避ないしは抑制して、電子部品２の基板３に対する高品質な圧着実装が可能である。
【００４４】
なお、この第１の実施の形態では、図１に示したように、エアシリンダ６５の作動ロッド６５ｂは、作動ロッド６５ｂよりも加圧ヘッド６１側により近い支点Ｐを有するてこ６４で連結されているので、ピストン６５ａ、並びにサーボモータ６６ａにおける小さな力で、重量の大きな加圧ヘッド６１を駆動制御することができる。もちろん、支点Ｐは、作動ロッド６５ｂと加圧ヘッド６１との間の中央点に設けても良い。
【００４５】
また、図１に示した構成において、加圧ヘッド６１のアーム６１ａ及びシリンダ６５の作動ロッド６５ｂは鉛直方向に上下動するのに対し、支点Ｐを中心に回動するてこ６４の両端部の移動軌跡は湾曲状の弧を描くようになる。従って、連結部では互いに水平方向へのずれが生ずることになるが、例えば既知のフォロアローラを組み込み採用することにより、その水平方向へのずれを補正しつつ鉛直方向に適正に上下動させることができる。
【００４６】
また、上記第１の実施の形態では、単一のエアシリンダ６５の作動ロッド６５ｂがてこ６４の一端部に連結されるように構成されたが、エアシリンダ６５を複数台併設し、各エアシリンダ６５の作動ロッド６５ｂがてこ６４の一端部に連結されるように構成しても良い。
【００４７】
以上説明のように、この第１の実施の形態によれば、経年変化や繰り返し使用により劣化するばね機構を採用することなく、品質の高い部品実装が可能な部品実装装置を提供することができる。
【００４８】
図１及び図２に示した上記第１の実施の形態では、エアシリンダ６５の作動ロッド６５ｂと加圧ヘッド６１とを、てこ６４を介して連結したが、加圧ヘッド６１を作動ロッド６５ｂに直結させて構成することもできる。
【００４９】
すなわち、図３はこの発明による部品実装装置の第２の実施の形態を示した側面図で、図１及び図２に示した第１の実施の形態との相違点のみを特に説明すると、エアシリンダ６５は、図１及び図２とは相違して、上下方向で向きが逆に取り付け構成し、加圧ヘッド６１は、エアシリンダ６５のピストン６５ａの下面に突設するように作動ロッド６５ｂに直結させて構成されている。従って、図３では、ピストン６５ａを挟んで下側を上室６５ｃ、上側を下室６５ｄとして符号を付している。
【００５０】
この図２に示した構成によっても、制御器６８による各エアポンプ６７１，６７２並びに各圧力調整弁６７１ｂ、６７２ｂの調整制御と、サーボモータ６６ａの駆動制御により、予め設定された加圧力で高品質に電子部品２を基板３に圧着することができる。
【００５１】
次に、図４はこの発明による部品実装装置の第３の実施の形態を示した側面図で、図３に示した第２の実施の形態との相違点のみを特に説明すると、エアシリンダ６５を装置本体６３Ｂに設けた他のエアシリンダ６９の作動ロッド６９ａに連結させて上下動可能に構成されている。なお、他のエアシリンダ６９は、第１及び第２の実施の形態の送りねじ機構６６に対応したもので駆動部を構成する。
【００５２】
この図４に示した構成によっても、制御器６８による各圧力調整弁６７１ｂ、６７２ｂ、及び各エアポンプ６７１，６７２の調整制御と、他のエアシリンダ６９の駆動制御により、常に予め設定された押圧力を電子部品２に印加して基板３に圧着実装することができる。なお、図示は省略しているが、このエアシリンダ６９についても、エアシリンダ６５と同様に、上室及び下室それぞれが圧力調整弁を介してエアポンプに接続されており、これらを制御することでピストン６５を昇降動可能に構成されている。
【００５３】
なお、上記説明の各実施の形態において、駆動部を構成したエアシリンダ６５あるいは他のエアシリンダ６９に代えて、オイルシリンダ等他のシリンダを採用しても同様な作用及び効果を得ることができる。
【００５４】
また、エアシリンダ６５内において、内側に向けて環状に突設したストッパ６５ｅを設けたが、第１の実施の形態ではエアシリンダ６５の上端内壁を、また第２及び第３の実施の形態ではエアシリンダ６５の下端内壁をそのストッパ６５ｅに代えて作用させ、ストッパ６５ｅ自体を省略することもできる。
【００５５】
なお、上記各実施の形態において、上室６５ｃには、加圧ヘッド６１の自重を相殺する大きさの空気圧を供給し、下室６５ｄには、電子部品２を基板３に圧着するのに必要な大きさの空気圧を供給する例で説明したが、これらに限られるものではなく、例えばそれぞれに同じ圧力分増加させた空気圧を供給するようにしても良い。
【００５６】
つまり、加圧ヘッド６１の自重を相殺する大きさの空気圧をＰ１、電子部品２を基板３に圧着するのに必要な大きさの空気をＰ２とした場合、上室６５ｃにはＰ１＋Ｐ３（Ｐ３は正の空気圧）、下室６５ｄにはＰ２＋Ｐ３の空気圧を供給する。
【００５７】
このようにすることで、ピストン６５ａは、上室６５ｃにＰ１、下室６５ｄにＰ２の空気を供給した場合に比べて、上下方向からそれぞれＰ３だけ大きな空気圧を受け、上下方向に大きな拘束力で保持される。従って、エアシリンダ６５の昇降動作の際に、加圧ヘッドの慣性によりピストン６５ａがエアシリンダ６５内で移動しようとしても、上記拘束力によってその移動が抑制され、この移動に伴う加圧ヘッド６１の振動が低減される。加圧ヘッドの振動は、基板３に対する電子部品２の圧着品質を悪化させる要因となるので、上述した加圧ヘッド６１の振動の低減によって、電子部品２の圧着品質を向上させる効果が得られる。
【００５８】
いずれにしても、上記各実施の形態の部品実装装置によれば、シリンダ６５内を往復運動を行うピストン６５ａを間に挟み、一方の室（上室６５ｃ）には加圧ヘッド６１の重量を支持するための圧力が、他方の室（下室６５ｄ）には電子部品２を基板３に圧着するための圧力、すなわち加圧力付与のための圧力がそれぞれ印加され、シリンダ６５自体の高さ位置が調整制御可能に構成されている。
【００５９】
以上説明のように、本発明による部品実装装置によれば、コイルばね等のように経年変化あるいは繰り返し使用により大きく特性変化するばね機構を採用することなく、重量の大きな加圧ヘッドを支えつつ、適正かつ安定した加圧力が得られるように構成したので、基板に対する高品質な部品実装が可能である。
【００６０】
【発明の効果】
本発明の部品実装装置は、基板に対する高品質な部品実装を行うことができるものであり、例えば液晶表示パネルの製造等に採用して、実用上顕著な効果を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による部品実装装置の第１の実施の形態を示した側面図である。
【図２】図１に示した部品実装装置の動作状態を示した側面図である。
【図３】本発明による部品実装装置の第２の実施の形態を示した側面図である。
【図４】本発明による部品実装装置の第３の実施の形態を示した側面図である。
【図５】従来の部品実装装置を示した側面図である。
【符号の説明】
１ ＡＣＦ（異方性導電体）
２ 電子部品（部品）
３ 基板
４ ステージ（基台）
５，６ 部品実装装置
６１ 加圧ヘッド
６２ バックアップ部材
６３Ａ，６３Ｂ 装置本体
６４ てこ
Ｐ 支点
６５ エアシリンダ（シリンダ）
６５ａ ピストン
６５ｂ 作動ロッド
６５ｃ 上室
６５ｄ 下室
６５ｅ ストッパ
６６ 送りねじ機構（駆動部）
６６ａ サーボモータ
６７１，６７２ エアポンプ
６７１ａ，６７２ａ 配管
６７１ｂ，６７２ｂ 圧力調整弁
６７１ｃ，６７２ｃ 配管
６８ 制御器
６９ 他のエアシリンダ（駆動部）
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板に電子部品等の部品を実装するのに好適な部品実装装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
テレビ受像機やパソコンのディスプレイには、液晶表示装置が広く採用されている。液晶表示装置は、液晶部材を充填して貼り合わせたガラス製の基板の電極部に、駆動用の複数個のドライバＩＣが異方性導電体（ＡＣＦ）等を介して接続実装される。
【０００３】
図５は、加圧ヘッドの押圧により、基板の電極部にＩＣ等の部品を接続実装する従来の部品実装装置の構成を示した側面図である。
【０００４】
すなわち、予め粘着性を有するＡＣＦ１を介して、ＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）部品等の電子部品２が仮圧着された基板３は、ステージ（基台）４上に載置され位置決めされる。この仮圧着された電子部品２は、部品実装装置５による押圧・加熱により基板３上に本圧着される。
【０００５】
部品実装装置５は、電子部品２を介してＡＣＦ１に対し、所定時間長にわたって押圧・加熱する加圧ヘッド５１と、この加圧ヘッド５１の加圧力を受け止め、基板３を底面側から支持するバックアップ部材５２とを備えている。
【０００６】
加圧ヘッド５１は、ヒータを内蔵し、装置本体５３に据え付けられたエアシリンダ５４の作動ロッド５４ａに連結され、エアシリンダ５４のシリンダ力により矢印Ｚで示す鉛直方向に往復動作を行い、順次供給される基板３上に電子部品２を本圧着実装する。
【０００７】
加圧ヘッド５１が電子部品２を押圧・加熱して基板３に実装するとき、もしも電子部品２に対する加圧力自体が小さい場合は、ＡＣＦ１の押しつぶれは不十分となり、良好な電気的接続が得られず、また反対に加圧ヘッド５１の加圧力が大き過ぎると、電子部品２やガラス製の基板３そのものを破損させてしまう恐れがある。
【０００８】
従って、電子部品２に対し、過不足のない、適切な加圧力を印加するためには、重量の大きな加圧ヘッド５１の自重をできるだけ排除した状態で加圧することが望ましい。
【０００９】
ガイドレール５６に案内されて上下動可能に組み込まれた加圧ヘッド５１は、コイルばね５５を介して装置本体５３に支持されるように構成することで、加圧ヘッド５１自体の荷重とコイルばね５５の反発力との平衡により、加圧ヘッド５１自体の荷重が電子部品２の押圧に影響するのを回避ないしは軽減させている。
【００１０】
加圧ヘッド５１がコイルばね５５によって支持され、平衡したときの下端面が、丁度、押圧すべき電子部品２の高さ位置にある状態では、エアシリンダ５４は、近似的には、加圧ヘッド５１の自重を排除した状態で加圧操作を行うことができる。
【００１１】
加圧ヘッド５１の自重を排除した状態で、電子部品２を適正に圧着実装するために、作業員は、ロードセル等の荷重測定器をバックアップ部材５２上に載置し、加圧ヘッド５１による加圧力を計測し、その計測値に基づき、圧着実装の加圧力を得るに必要なエアシリンダ５４の空気圧（シリンダ力）を求めている。
【００１２】
しかしながら、従来の部品実装装置は、コイルばね５５のばね圧に抗しつつエアシリンダ５４による押圧・加熱が行われるので、エアシリンダ５４における空気圧の設定値は、コイルばね５５のばね定数の値によって大きく左右される。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、基板への電子部品の実装に際し、加圧ヘッドにより過不足のない適切な加圧力が得られるようにするために、予めバックアップ部材上に荷重測定器を載置し、加圧ヘッド自体の荷重の影響をできるだけ排除した状態で、所定の押圧・加熱を得るためのシリンダ力（空気圧）を得るように操作されていた。
【００１４】
しかしながら、上記従来の部品実装装置では、重量の大きな加圧ヘッドを支持するのにコイルばねが組み込み構成されていて、コイルばね自体は、経年変化及び本圧着実装操作の繰り返し動作により劣化するのは避けられない。
【００１５】
従って、ばね力と加圧ヘッド荷重とが平衡した状態での加圧ヘッドの高さ位置が変化してしまい、多くの場合、平衡時の加圧ヘッドの高さ位置は次第に下方へ移行する傾向があった。
【００１６】
電子部品を押圧するときのエアシリンダの空気圧を、荷重測定器に基づき一度設定したとしても、時間の経過や押圧実装の繰り返し等によりばね定数が変化すると、それにより増大した加圧力が電子部品や基板そのものを破損させてしまう恐れがあった。
【００１７】
しかも、このようなコイルばねの劣化に起因する電子部品や基板の損傷は、外観上からは容易には発見し得ないことが多いので、たとえば電子部品を実装した液晶基板は、その後に通電試験等が行われてはじめて、電子部品や基板の損傷に気付くことが多い。
【００１８】
そこで、本発明は、安定かつ適切な圧着を容易に実現し、電子部品等の部品を基板に対し高品質に実装し得る部品実装装置を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、加圧ヘッドの降下により、基板に部品を実装する部品実装装置において、ピストンと一体の作動ロッドが前記加圧ヘッドと連結されたシリンダと、このシリンダの高さ位置を制御可能に構成された駆動部と、を有し、前記作動ロッドはてこの一端部側に、また前記加圧ヘッドは前記てこの他端部側にそれぞれ回動自在に連結されて構成され、前記シリンダには、前記ピストンを間に挟んで一方の室と他方の室とが形成され、
前記一方の室には前記加圧ヘッドの重量を支持するための圧力が、前記他方の室には実装時に前記加圧ヘッドにより必要とされる加圧力を付与するための圧力が印加されることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明は、加圧ヘッドの降下により、基板に部品を実装する部品実装装置において、ピストンと一体の作動ロッドが前記加圧ヘッドと連結されたシリンダと、このシリンダの高さ位置を制御可能に構成された駆動部と、を有し、前記作動ロッドはてこの一端部側に、また前記加圧ヘッドは前記てこの他端部側にそれぞれ回動自在に連結されて構成され、前記シリンダには、前記ピストンを間に挟んで一方の室と他方の室とが形成され、前記一方の室には前記加圧ヘッドの重量を支持するための圧力に予め設定された圧力を加えた圧力が、前記他方の室には実装時に前記加圧ヘッドにより必要とされる加圧力を付与するための圧力に前記予め設定された圧力を加えた圧力が印加されることを特徴とする。
【００２１】
このように、本発明の部品実装装置は、加圧ヘッドがシリンダに連結され、駆動部によるシリンダの高さ位置制御により、シリンダの操作のみにより加圧力が付与されるので、従来のように重量の大きな加圧ヘッドを支えるばね機構を設けることなく、部品の押圧実装を安定かつ適切に行うことができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による部品実装装置の一実施の形態を図１ないし図４を参照して詳細に説明する。なお、図５に示した従来の部品実装装置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。
【００２３】
図１は、本発明による部品実装装置の第１の実施の形態を示した側面図である。
【００２４】
すなわち、粘着性を有したＡＣＦ１を介して、ＴＡＢ部品等の電子部品２を仮圧着した基板３は、ステージ４上に載置されて位置決めされる。
【００２５】
この第１の実施の形態の部品実装装置６は、基板３上の電子部品２を押圧・加熱する加圧ヘッド６１と、基板３の電極部を支持するとともに加圧ヘッド６１の押圧力を受け止めるバックアップ部材６２とを備えている。
【００２６】
重量の大きな加圧ヘッド６１は、ヒータを内蔵し、装置本体６３Ａに取り付けられたガイドレール６３ａに案内されて上下動可能に組み込まれている。
【００２７】
加圧ヘッド６１の上方に突出したアーム６１ａの上端部は、装置本体６３Ａに支点Ｐを有するてこ６４の一端部に回動自在に連結され、またそのてこ６４の他端部にはエアシリンダ６５のピストン６５ａと一体の作動ロッド６５ｂが同じく回動自在に連結されている。
【００２８】
装置本体６３Ｂには、駆動部を構成した送りねじ機構６６が組み込まれ、エアシリンダ６５は、その送りねじ機構６６のサーボモータ６６ａにより上下動可能に構成されている。
【００２９】
エアシリンダ６５は、上下動可能なピストン６５ａの仕切りによって上室６５ｃ及び下室６５ｄを形成し、上下各室６５ｃ，６５ｄは、それぞれ配管６７１ａ、圧力調整弁６７１ｂ及び配管６７１ｃ、並びに配管６７２ａ、圧力調整弁６７２ｂ及び配管６７２ｃを介してエアポンプ６７１，６７２にそれぞれ対応連結されている。なお、この実施の形態では、エアシリンダ６５内において、ピストン６５ａの上昇移動を制限するストッパ６５ｅが、その側壁から内側に環状に突出するように上室６５ｃ内に設けられている。
【００３０】
上記構成により、制御器６８による各エアポンプ６７１，６７２の開放制御と、各圧力調整弁６７１ｂ、６７２ｂに対する駆動制御により、上下各室６５ｃ，６５ｄ内における空気圧を調整制御することができる。
【００３１】
そこで、この第１の実施の形態の部品実装装置では、まず制御器６８によるエアポンプ６７１の開放及び圧力調整弁６７１ｂの調整制御により、エアシリンダ６５の上室６５ｃ内に、加圧ヘッド６１の自重を相殺する大きさの空気圧が常時供給されている。
【００３２】
また制御器６８は、エアポンプ６７２の開放及び圧力調整弁６７２ｂの調整制御により、エアシリンダ６５の下室６５ｄ内に供給される空気圧が、電子部品２を基板３に圧着するのに必要な押圧力が得られるよう制御する。
【００３３】
すなわち、エアシリンダ６５のピストン６５ａは、上室６５ｃからは下方向に向けて加圧ヘッド６１の自重を相殺する空気圧を、また下室６５ｄからは上方向に向けて、電子部品２を基板３に圧着するのに必要な空気圧を受ける。
【００３４】
その結果、エアシリンダ６５のピストン６５ａ自体は、上室６５ｃ内と下室６５ｄ内との空気圧の圧力差、すなわち下室６５ｄからの電子部品２を基板３に圧着するのに必要な空気圧を受けて上方に移動し、ストッパ６５ｅに当接する。
【００３５】
そこで、制御器６８による電子部品２の基板３に対する圧着制御動作を説明すると、まず制御器６８は、サーボモータ６６ａを駆動制御し、エアシリンダ６５を上昇させ、バックアップ部材６２の上方に設定された待機位置から加圧ヘッド６１を早い速度で下降させる。
【００３６】
加圧ヘッド６１の下降により、バックアップ部材６２上方の予め設定された高さ位置に加圧ヘッド６１が位置付けられた後、制御器６８は、サーボモータ６６ａの駆動速度を低下させ、加圧ヘッド６１の下降速度を減速させる。なお、この減速開始時においては、加圧ヘッド６１は電子部品２には当接していないものとする。
【００３７】
従って、加圧ヘッド６１は下降速度の減速後に電子部品２に当接することになるが、制御器６８はその当接位置におけるエアシリンダ６５をさらに所定量だけ上昇させた後に、サーボモータ６６ａの駆動を停止させる。
【００３８】
すなわち、加圧ヘッド６１の電子部品２への当接後のエアシリンダ６５の上昇では、加圧ヘッド６１自体は電子部品２に当接してそれ以上の降下は阻止されるものの、エアシリンダ６５自体は所定量だけ上昇するので、電子部品２は、下室６５ｄに供給された所定圧力分の押圧力で押圧される。
【００３９】
加圧ヘッド６１が電子部品２に当接した後のエアシリンダ６５の上昇により、図２に示したように、ピストン６５ａはストッパ６５ｅから離れるが、エアシリンダ６５の高さ位置が変わっても電子部品２に対する押圧力は変わらないので、エアシリンダ６５の停止位置精度がそれほど高くなくても、また基板３の厚みにばらつきがあったとしても、電子部品２に対して所定の押圧力を正確に加えることができる。
【００４０】
なお、上記説明の構成で、加圧ヘッド６１とアーム６１ａとの間に、別途圧力検出器を組み込み、その圧力検出器における検出圧力の変化から、加圧ヘッド６１が電子部品２に当接したことを検知することもできる。その場合、制御器６８はその圧力検出器からの検知信号に基づき、エアシリンダ６５における所定量上昇操作のタイミングを得ることができる。
【００４１】
制御器６８がサーボモータ６６ａを駆動停止させてから所定時間経過後、サーボモータ６６ａを上述とは逆に駆動させることにより、エアシリンダ６５を下降させ加圧ヘッド６１を元の待機位置まで上昇させることで、電子部品２に対する制御器６８の一圧着動作制御が終了する。
【００４２】
なお、上記説明で、加圧ヘッド６１に対し、所定の押圧力を電子部品２に作用させるために必要なエアシリンダ６５における空気圧は、従来と同様に、予め荷重測定器をバックアップ部材６２上に設置し、加圧ヘッド６１による所定の押圧力が計測されたときの下室６５ｄ内の空気圧を求め、制御器６８は、少なくとも押圧時にはその空気圧が下室６５ｄに形成されるように、圧力調整弁６７２ｂを調整制御する。
【００４３】
従って、この第１の実施の形態によれば、エアシリンダ６５内の空気圧を制御しつつ、制御器６８によるサーボモータ６６ａの駆動制御により基板３上の電子部品２を所定の押圧力で押圧するので、圧着ヘッド６１自体の荷重の影響を回避ないしは抑制して、電子部品２の基板３に対する高品質な圧着実装が可能である。
【００４４】
なお、この第１の実施の形態では、図１に示したように、エアシリンダ６５の作動ロッド６５ｂは、作動ロッド６５ｂよりも加圧ヘッド６１側により近い支点Ｐを有するてこ６４で連結されているので、ピストン６５ａ、並びにサーボモータ６６ａにおける小さな力で、重量の大きな加圧ヘッド６１を駆動制御することができる。もちろん、支点Ｐは、作動ロッド６５ｂと加圧ヘッド６１との間の中央点に設けても良い。
【００４５】
また、図１に示した構成において、加圧ヘッド６１のアーム６１ａ及びシリンダ６５の作動ロッド６５ｂは鉛直方向に上下動するのに対し、支点Ｐを中心に回動するてこ６４の両端部の移動軌跡は湾曲状の弧を描くようになる。従って、連結部では互いに水平方向へのずれが生ずることになるが、例えば既知のフォロアローラを組み込み採用することにより、その水平方向へのずれを補正しつつ鉛直方向に適正に上下動させることができる。
【００４６】
また、上記第１の実施の形態では、単一のエアシリンダ６５の作動ロッド６５ｂがてこ６４の一端部に連結されるように構成されたが、エアシリンダ６５を複数台併設し、各エアシリンダ６５の作動ロッド６５ｂがてこ６４の一端部に連結されるように構成しても良い。
【００４７】
以上説明のように、この第１の実施の形態によれば、経年変化や繰り返し使用により劣化するばね機構を採用することなく、品質の高い部品実装が可能な部品実装装置を提供することができる。
【００４８】
図１及び図２に示した上記第１の実施の形態では、エアシリンダ６５の作動ロッド６５ｂと加圧ヘッド６１とを、てこ６４を介して連結したが、加圧ヘッド６１を作動ロッド６５ｂに直結させて構成することもできる。
【００４９】
すなわち、図３はこの発明による部品実装装置の第２の実施の形態を示した側面図で、図１及び図２に示した第１の実施の形態との相違点のみを特に説明すると、エアシリンダ６５は、図１及び図２とは相違して、上下方向で向きが逆に取り付け構成し、加圧ヘッド６１は、エアシリンダ６５のピストン６５ａの下面に突設するように作動ロッド６５ｂに直結させて構成されている。従って、図３では、ピストン６５ａを挟んで下側を上室６５ｃ、上側を下室６５ｄとして符号を付している。
【００５０】
この図２に示した構成によっても、制御器６８による各エアポンプ６７１，６７２並びに各圧力調整弁６７１ｂ、６７２ｂの調整制御と、サーボモータ６６ａの駆動制御により、予め設定された加圧力で高品質に電子部品２を基板３に圧着することができる。
【００５１】
次に、図４はこの発明による部品実装装置の第３の実施の形態を示した側面図で、図３に示した第２の実施の形態との相違点のみを特に説明すると、エアシリンダ６５を装置本体６３Ｂに設けた他のエアシリンダ６９の作動ロッド６９ａに連結させて上下動可能に構成されている。なお、他のエアシリンダ６９は、第１及び第２の実施の形態の送りねじ機構６６に対応したもので駆動部を構成する。
【００５２】
この図４に示した構成によっても、制御器６８による各圧力調整弁６７１ｂ、６７２ｂ、及び各エアポンプ６７１，６７２の調整制御と、他のエアシリンダ６９の駆動制御により、常に予め設定された押圧力を電子部品２に印加して基板３に圧着実装することができる。なお、図示は省略しているが、このエアシリンダ６９についても、エアシリンダ６５と同様に、上室及び下室それぞれが圧力調整弁を介してエアポンプに接続されており、これらを制御することでピストン６５を昇降動可能に構成されている。
【００５３】
なお、上記説明の各実施の形態において、駆動部を構成したエアシリンダ６５あるいは他のエアシリンダ６９に代えて、オイルシリンダ等他のシリンダを採用しても同様な作用及び効果を得ることができる。
【００５４】
また、エアシリンダ６５内において、内側に向けて環状に突設したストッパ６５ｅを設けたが、第１の実施の形態ではエアシリンダ６５の上端内壁を、また第２及び第３の実施の形態ではエアシリンダ６５の下端内壁をそのストッパ６５ｅに代えて作用させ、ストッパ６５ｅ自体を省略することもできる。
【００５５】
なお、上記各実施の形態において、上室６５ｃには、加圧ヘッド６１の自重を相殺する大きさの空気圧を供給し、下室６５ｄには、電子部品２を基板３に圧着するのに必要な大きさの空気圧を供給する例で説明したが、これらに限られるものではなく、例えばそれぞれに同じ圧力分増加させた空気圧を供給するようにしても良い。
【００５６】
つまり、加圧ヘッド６１の自重を相殺する大きさの空気圧をＰ１、電子部品２を基板３に圧着するのに必要な大きさの空気をＰ２とした場合、上室６５ｃにはＰ１＋Ｐ３（Ｐ３は正の空気圧）、下室６５ｄにはＰ２＋Ｐ３の空気圧を供給する。
【００５７】
このようにすることで、ピストン６５ａは、上室６５ｃにＰ１、下室６５ｄにＰ２の空気を供給した場合に比べて、上下方向からそれぞれＰ３だけ大きな空気圧を受け、上下方向に大きな拘束力で保持される。従って、エアシリンダ６５の昇降動作の際に、加圧ヘッドの慣性によりピストン６５ａがエアシリンダ６５内で移動しようとしても、上記拘束力によってその移動が抑制され、この移動に伴う加圧ヘッド６１の振動が低減される。加圧ヘッドの振動は、基板３に対する電子部品２の圧着品質を悪化させる要因となるので、上述した加圧ヘッド６１の振動の低減によって、電子部品２の圧着品質を向上させる効果が得られる。
【００５８】
いずれにしても、上記各実施の形態の部品実装装置によれば、シリンダ６５内を往復運動を行うピストン６５ａを間に挟み、一方の室（上室６５ｃ）には加圧ヘッド６１の重量を支持するための圧力が、他方の室（下室６５ｄ）には電子部品２を基板３に圧着するための圧力、すなわち加圧力付与のための圧力がそれぞれ印加され、シリンダ６５自体の高さ位置が調整制御可能に構成されている。
【００５９】
以上説明のように、本発明による部品実装装置によれば、コイルばね等のように経年変化あるいは繰り返し使用により大きく特性変化するばね機構を採用することなく、重量の大きな加圧ヘッドを支えつつ、適正かつ安定した加圧力が得られるように構成したので、基板に対する高品質な部品実装が可能である。
【００６０】
【発明の効果】
本発明の部品実装装置は、基板に対する高品質な部品実装を行うことができるものであり、例えば液晶表示パネルの製造等に採用して、実用上顕著な効果を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による部品実装装置の第１の実施の形態を示した側面図である。
【図２】図１に示した部品実装装置の動作状態を示した側面図である。
【図３】本発明による部品実装装置の第２の実施の形態を示した側面図である。
【図４】本発明による部品実装装置の第３の実施の形態を示した側面図である。
【図５】従来の部品実装装置を示した側面図である。
【符号の説明】
１ ＡＣＦ（異方性導電体）
２ 電子部品（部品）
３ 基板
４ ステージ（基台）
５，６ 部品実装装置
６１ 加圧ヘッド
６２ バックアップ部材
６３Ａ，６３Ｂ 装置本体
６４ てこ
Ｐ 支点
６５ エアシリンダ（シリンダ）
６５ａ ピストン
６５ｂ 作動ロッド
６５ｃ 上室
６５ｄ 下室
６５ｅ ストッパ
６６ 送りねじ機構（駆動部）
６６ａ サーボモータ
６７１，６７２ エアポンプ
６７１ａ，６７２ａ 配管
６７１ｂ，６７２ｂ 圧力調整弁
６７１ｃ，６７２ｃ 配管
６８ 制御器
６９ 他のエアシリンダ（駆動部）
Claims (4)
- 加圧ヘッドの降下により、基板に部品を実装する部品実装装置において、
ピストンと一体の作動ロッドが前記加圧ヘッドと連結されたシリンダと、
このシリンダの高さ位置を制御可能に構成された駆動部と、
を有し、
前記作動ロッドはてこの一端部側に、また前記加圧ヘッドは前記てこの他端部側にそれぞれ回動自在に連結されて構成され、
前記シリンダには、前記ピストンを間に挟んで一方の室と他方の室とが形成され、
前記一方の室には前記加圧ヘッドの重量を支持するための圧力が、前記他方の室には実装時に前記加圧ヘッドにより必要とされる加圧力を付与するための圧力が印加されることを特徴とする部品実装装置。 - 加圧ヘッドの降下により、基板に部品を実装する部品実装装置において、
ピストンと一体の作動ロッドが前記加圧ヘッドと連結されたシリンダと、
このシリンダの高さ位置を制御可能に構成された駆動部と、
を有し、
前記作動ロッドはてこの一端部側に、また前記加圧ヘッドは前記てこの他端部側にそれぞれ回動自在に連結されて構成され、
前記シリンダには、前記ピストンを間に挟んで一方の室と他方の室とが形成され、
前記一方の室には前記加圧ヘッドの重量を支持するための圧力に予め設定された圧力を加えた圧力が、前記他方の室には実装時に前記加圧ヘッドにより必要とされる加圧力を付与するための圧力に前記予め設定された圧力を加えた圧力が印加されることを特徴とする部品実装装置。 - 前記駆動部は、送りねじ機構により前記シリンダの高さ位置を制御し得るよう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に記載の部品実装装置。
- 前記てこは、前記作動ロッド側よりも前記加圧ヘッド側により近い位置に、支点を設けて構成されたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の部品実装装置。
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