JP4497176B2

JP4497176B2 - 電子部品のボンディング装置

Info

Publication number: JP4497176B2
Application number: JP2007150219A
Authority: JP
Inventors: 安登鬼塚
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-06-06
Filing date: 2007-06-06
Publication date: 2010-07-07
Anticipated expiration: 2022-03-27
Also published as: JP2007235178A

Description

本発明は、表示パネルなどの基板の辺の縁部にピッチをおいて電子部品をボンディングする電子部品のボンディング装置に関するものである。

液晶パネルやプラズマディスプレイ等の表示パネルなどの基板の辺の縁部には、複数個の電子部品を並べてボンディングするようになっている。電子部品としては、フリップチップやフィルムキャリアにベアチップを搭載したテープキャリアパッケージなどが多用されており、電子部品の下面に狭ピッチで多数形成された端子（バンプやアウターリード）を基板の辺の縁部にピッチをおいて並設された電極に位置合わせしてボンディングするようになっている。

基板にボンディングする電子部品のピッチの大きさは、基板の種類によって相違しており、また同一基板の同一縁部であっても、ピッチの大きさは必ずしも同じではない。このように、基板にボンディングする電子部品のピッチの大きさは様々である。そこで従来は、ピッチが異なるツールを備えたボンディング装置を複数台用意して組立ラインを構成し、電子部品のピッチの大きさに応じてボンディング装置を使い分けていた。

しかしながらこのような従来方法では、複数台のボンディング装置を設置しなければならなかったので、設備コストが高くなるだけでなく、広い設置スペースを必要とする等の問題点があった。更には、表示パネルなどの基板を複数台のボンディング装置へ順に送りながら、各々のボンディング装置によりそれぞれ電子部品のボンディング作業を行わねばならないため、作業能率が悪く、すべての電子部品のボンディングが完了するまでに長い時間を要するという問題点があった。

したがって本発明は、基板の辺の縁部にボンディングする電子部品のピッチの大きさに自由に対応できる電子部品のボンディング装置を提供することを目的とする。

請求項に１記載の電子部品のボンディング装置は、基板の辺の縁部にピッチをおいて電子部品をボンディングする電子部品のボンディング装置であって、横一列に並列して設けられ、電子部品を前記縁部に圧着する複数個のツールと、これらのツールのピッチの大きさを変更するためにこれらのツールを互いに独立して横方向へ移動させる移動手段と、ツールの横方向移動に対応して横方向に移動し、各ツールにより電子部品を前記縁部に圧着する際に前記縁部を下方から支持する複数個の支持部とを備えた。

請求項２に記載の電子部品のボンディング装置は、請求項１に記載のボンディング装置であって、各ツールとこれに対応して設けられる支持部とは一体に形成されている。

請求項３に記載の電子部品のボンディング装置は、請求項１又は２に記載のボンディング装置であって、前記基板は可動テーブルに載置されて水平回転されるようになっている。

本発明によれば、基板の辺の縁部にボンディングする電子部品のピッチの大きさに応じ
てツールのピッチの大きさを自由に変更することにより、また基板の辺の縁部の端部を支持部により下方からしっかり支持することにより、電子部品のピッチ変更に自由に対応でき、また、１台のボンディング装置で多様な基板に電子部品をボンディングすることが可能となる。したがって従来のように、電子部品のピッチに応じて複数個のボンディング装置を用意する必要はなく、したがって設備コストは安価になり、広い設置スペースも不要となる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態における電子部品のボンディングシステムの全体斜視図、図２は本発明の一実施の形態における本圧着装置の正面図、図３は本発明の一実施の形態における本圧着装置の背面図、図４は本発明の一実施の形態における本圧着装置の断面図である。

図１において、電子部品のボンディングシステム（表示パネル組立装置）は、異方性導電テープ（以下、「ＡＣＦ」という）の貼着装置１０、電子部品の仮圧着装置２０、電子部品のボンディング装置である本圧着装置３０から成っており、それぞれ基台９上に横並びに設置されている。表示パネル１は、図示しない表示パネル搬送機構によって貼着装置１０、仮圧着装置２０、本圧着装置３０に順に送られて、これに対する必要な作業が順に遂行される。本実施の形態では、表示パネル１の送り方向を横方向（Ｘ方向）、これに直交する方向をＹ方向とする。貼着装置１０と仮圧着装置２０は周知のものであり、以下簡単に説明する。

まず、ＡＣＦの貼着装置１０について説明する。図１において、１は基板としての４角形の表示パネルであって、テーブル１１に載置されている。本形態のテーブル１１は可動テーブルであり、表示パネル１を水平方向（Ｘ方向，Ｙ方向）、上下方向（Ｚ方向）、水平回転方向（θ方向）に移動させることができる。表示パネル１の複数の辺の縁部には１つの電子部品をボンディングするボンディング位置がピッチをおいて設けられており、各ボンディング位置には、電極２が多数並設されている

電子部品のボンディングピッチは、表示パネルの品種によって異なり、また表示パネルの辺によっても異なる。また同一表示パネルの同一の辺の縁部であっても、必ずしも等ピッチではなく、ピッチが異なる場合がある。そこで本実施の形態における本圧着装置は、電子部品のボンディングピッチの大きさに自由に対応できるようにしたものである。

ＡＣＦ３は供給リール１２から導出され、図示しないカッターにより所定長さに切断したうえで、ボンディングツール１３により表示パネル１の縁部の電極２上に横並びに貼着される。またＡＣＦ３が貼着されていたセパレートテープ４は巻取リール１４に巻取られる。テーブル１１はθテーブル（水平回転テーブル）１１ａを有しており、表示パネル１を９０°あるいは１８０°などの任意角度水平回転させてその向きを変え、各辺の縁部の電極２をボンディングツール１３の下方に位置させて各ボンディング位置の電極２上にＡＣＦ３を貼着する。

図１において、仮圧着装置２０は、上記のようにしてＡＣＦ３が貼着された表示パネル１の縁部上に複数個の電子部品５（図４参照）を所定のピッチをおいて仮付けしていく。表示パネル１はθテーブル２１ａを有するテーブル２１に載置して位置決めされており、仮圧着ツール２２によりトレイ２３に収納された電子部品５をボンディング位置のＡＣＦ３上に仮ボンディング（仮付け）していく。仮圧着ツール２２はロータリーテーブル２４の円周方向にピッチをおいて複数設けられており、ロータリーテーブル２４が水平方向にピッチ回転することにより各仮圧着ツール２２を所定の仮付け位置（電子部品５の真上）に順に位置させ、そこで仮圧着ツール２２に下降、上昇動作を行わせて電子部品５をＡＣ
Ｆ３に軽く押し付けて仮付けする。このテーブル２１も上記テーブル１１と同様の可動テーブルであり、表示パネルをＸ，Ｙ，Ｚ，θ方向の任意方向に移動させることができる。

電子部品５としては、例えばフリップチップや特許第３１０２３１２号公報に記載されているように、フィルムキャリアにベアチップを搭載したテープキャリアパッケージが多用されており、フリップチップの下面のバンプやフィルムキャリアの下面に狭ピッチで形成されたアウターリードなどの端子を電極２に合致させてボンディングする。なお、図１では、図が繁雑になるので、表示パネル１に貼着されたＡＣＦ３は省略している。

次に電子部品のボンディング装置である本圧着装置３０について説明する。図１において、仮圧着装置２０により電子部品５が仮圧着された表示パネル１は、θテーブル３１ａを含むテーブル３１上に送られてこれに載置される（図４も参照）。このテーブル３１も上記テーブル１１と同様の可動テーブルであり、表示パネル１をＸ，Ｙ，Ｚ，θ方向の任意方向に移動させることができる。

次に、図１〜図４を参照して本圧着装置３０の主要部であるヘッド機構を説明する。３３は基台９上に設置された本体フレームであり、ヘッド部４０が備えられている。ヘッド部４０は複数個（本例では４個）あって、Ｘ方向に横一列に並列されており、それぞれツール４１を具備している。図４において、ツール４１の下部の圧着部４２には加熱手段としてのヒータ４３が設けられている。フレーム３３の上部には上下動手段としてのシリンダ３４が倒立して設けられており、シリンダ３４のロッド３５の下端部に連結部材３６を介してヘッド部４０が装着されている。

図４において、５０はフレームであって、本体フレーム３３の背後に設けられている。フレーム５０から前方へアーム状の支持部５１，５２，５３が前方へ水平に延出している。上部の支持部５１は本体フレーム３３の上方へ延出し、その先端部に台座５４が取り付けられている。シリンダ３４は台座５４上に設けられている。本体フレーム３３の上面にはＸ方向のガイドレール５５が設けられており、台座５４の下面にはガイドレール５５にＸ方向にスライド自在に嵌合するスライダ５６が装着されている。

図４において、連結部３６の背面には垂直なガイドレール３７が設けられている。中段の支持部５２は本体フレーム３３に横方向に横長に開口された開口部３８（図２，図３も参照）を貫通しており、その先端部に設けられたスライダ５７はガイドレール３７に垂直方向にスライド自在に嵌合している。またガイドレール３７には複数個（本例では上下２個）のスライダ５８が装着されている。スライダ５８は、前述のガイドレール３７に垂直方向にスライド自在に嵌合しているとともに、本体フレーム３３の前面に設けられた水平なガイドレール５９にスライド自在に嵌合している。

図４において、本体フレーム３３の背面には水平なガイドレール６１が設けられており、フレーム５０の前面にはガイドレール６１にスライド自在に嵌合するスライダ６２が設けられている。

下部の支持部５３は、本体フレーム３３の下部に横方向に横長に開口された開口部３９（図２，図３も参照）を貫通し、その先端部には台部６３が装着されている。基台９上にはブロック６４が設けられており、ブロック６４上にはＸ方向のガイドレール６５が設けられている。台部６３の下部にはガイドレール６５にＸ方向にスライド自在に嵌合するスライダ６６が設けられており、また台部６３上には支持部６７が設けられている。テーブル３１が駆動することにより、表示パネル１は図４において鎖線で示す位置まで前進し、支持部６７は表示パネル１の縁部を下方から支持する。そこでシリンダ３４のロッド３５が下方へ突出することによりツール４１は下降し、その下端部の圧着部４２で電子部品５
を表示パネル１の縁部の電極２上に熱圧着してボンディングする。

図４において、フレーム５０の背面にはナット７０ａが設けられている。ナット７０ａには水平なＸ方向の送りねじ７１ａが螺入している。送りねじ７１ａはモータＭ１に駆動されて回転する。ヘッド部４０は複数個あり、それぞれ上記と同様に、ナット７０ｂ〜７０ｄ、送りねじ７１ｂ〜７１ｄ、モータＭ２〜Ｍ４等を備えている。

したがって、モータＭ１〜Ｍ４が駆動すると、送りねじ７１ａ〜７１ｄはそれぞれ回転し、ヘッド部４０は横方向（Ｘ方向）へ水平移動する。４つのヘッド部４０には、それぞれ互いに独立してナット７０ａ〜７０ｄ、送りねじ７１ａ〜７１ｂ、モータＭ１〜Ｍ４が設けられており、したがって各モータＭ１〜Ｍ４を任意に駆動することにより、各々のツール４１が圧着しようとする電子部品５の真上に位置するように、各ヘッド部４０を互いに独立して自由に横方向へ水平移動させることができる。すなわち、上記機構によれば、各ヘッド部４０を表示パネル１上に仮付けされた電子部品５のピッチの大きさに対応して、自由に横方向へ移動させることができる。以上のように、ナット７０ａ〜７０ｄ、送りねじ７１ａ〜７１ｄ、モータＭ１〜Ｍ４等は、各ツール４１を互いに独立して横方向（Ｘ方向）へ移動させる移動手段となっている。

なお、本圧着装置３０は、前述の説明から明らかなように、ヘッド部４０の水平移動に対応して支持部６７を水平方向に移動可能な構成になっている。したがって、一旦、ヘッド部４０の圧着部４２と支持部６７との平行度等の位置関係を調整すれば、その後ヘッド部４０を水平方向に移動しても、これに対応する位置に支持部６７を移動すれば、これらの平行度は保たれたままであるから、再度平行調整をする必要性はほとんど生じない。これにより、ヘッドのピッチ変更作業に要する時間が短縮され、作業能率が向上する。なお、本実施の形態では、ヘッド部４０と支持部６７とは一体的に移動可能に構成されているが、必ずしもその必要はなく、それぞれ独立に移動可能に構成されてもよい。

さらに、本圧着装置３０は、前述の説明から明らかなように、ヘッド部４０と支持部６７とが、連結部３６、支持部５１，５２，５３、フレーム５０等を介して水平方向に一体的に移動可能に構成されている。したがって、一旦、ヘッド部４０の圧着部４２と支持部６７との平行度等の位置関係を調整すれば、その後ヘッド部４０を水平方向に移動しても、この移動に付随して平行度を確保したまま支持部６７がヘッド部４０と一体的に水平移動するため、再度平行調整をする必要性はほとんど生じない。また、前述のように支持部の移動のためだけに独立にナット、送りねじ、モータ等の駆動手段を設ける必要もない。これにより、ヘッドのピッチ変更作業に要する時間が著しく短縮され、作業能率が格段に向上すると共に、装置コストが大幅に削減される。したがって、ヘッド部４０と支持部６７を水平方向に一体的に移動可能としたこの構成が最も望ましい実施の形態である。

この電子部品のボンディング装置は上記のような構成より成り、次に全体の動作を説明する。図１において、貼着装置１０、仮圧着装置２０によりＡＣＦ３、電子部品５がボンディングされた表示パネル１は本圧着装置３０へ送られる。本圧着装置３０では、以下に述べるように仮圧着装置２０において表示パネル１の直交する２つの辺の縁部に仮ボンディング（仮付け）された電子部品５をツール４１により表示パネル１に強く押し付けて、電子部品５の下面の端子を縁部の電極２にボンディング（本圧着）する。

まず、各モータＭ１〜Ｍ４を駆動して各ツール４１を横方向へ移動させることにより、各ツール４１のピッチを電子部品５のピッチに合わせ、そこで各ツール４１を下降させることにより電子部品５を表示パネル１に圧着してボンディングし、次いで各ツール４１を上昇させる。

このようにして表示パネル１の一つの辺（短辺）の縁部への電子部品５のボンディングが終了したならば、θテーブル３１ａを駆動して表示パネル１を９０°水平回転させ、他の辺（長辺）の縁部をツール４１の下方に位置させる。なお、表示パネルの品種によっては、１８０°あるいは２７０°水平回転させる。このとき、あるいはこれと前後して、モータＭ１〜Ｍ４を駆動することにより、各ツール４１を横方向へ移動させることにより、ツール４１のピッチを長辺の縁部の電子部品５のピッチに合わせる。次いで各ツール４１を下降させて電子部品５を表示パネル１に圧着してボンディングし、次いで各ツール４１を上昇させる。なお、縁部の１つおきの２個の電子部品５に１つおきの２個のツール４１を同時に押し付けてボンディングした後、テーブル３１を駆動して表示パネル１を１ピッチ分水平移動させ、再度１つおきの２個の電子部品５に１つおきの２個のツール４１を同時に押し付けてボンディングしてもよく、このようなボンディングスケジュールは自由に決定できる。

以上のようにこの本圧着装置によれば、表示パネルなどの基板の複数の辺にボンディングされる電子部品のピッチの大きさに応じて、ツールのピッチを自由に変えながら、ボンディング作業を遂行することができる。勿論、基板の品種変更により電子部品のピッチの大きさが変更される場合も、上記の場合と同様にモータＭ１〜Ｍ４を駆動してツール４１のピッチを変更する。

基板の辺の縁部にボンディングする電子部品のピッチの大きさに自由に対応できる電子部品のボンディング装置を提供することを目的とする。

本発明の一実施の形態における電子部品のボンディングシステムの全体斜視図本発明の一実施の形態における本圧着装置の正面図本発明の一実施の形態における本圧着装置の背面図本発明の一実施の形態における本圧着装置の断面図

符号の説明

１表示パネル（基板）
５電子部品
３０本圧着装置（電子部品のボンディング装置）
４１ツール
６７支持部
７０ａ〜７０ｄナット（移動手段）
７１ａ〜７１ｄ送りねじ（移動手段）
Ｍ１〜Ｍ４モータ（移動手段）

Claims

基板の辺の縁部にピッチをおいて電子部品をボンディングする電子部品のボンディング装置であって、横一列に並列して設けられ、電子部品を前記縁部に圧着する複数個のツールと、これらのツールのピッチの大きさを変更するためにこれらのツールを互いに独立して横方向へ移動させる移動手段と、ツールの横方向移動に対応して横方向に移動し、各ツールにより電子部品を前記縁部に圧着する際に前記縁部を下方から支持する複数個の支持部とを備えたことを特徴とする電子部品のボンディング装置。
各ツールとこれに対応して設けられる支持部とは一体に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子部品のボンディング装置。
前記基板は可動テーブルに載置されて水平回転されるようになっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子部品のボンディング装置。