JP4579670B2

JP4579670B2 - 部品の圧着装置及び圧着方法

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Publication number: JP4579670B2
Application number: JP2004364745A
Authority: JP
Inventors: 徳和冨樫
Original assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Current assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Priority date: 2004-12-16
Filing date: 2004-12-16
Publication date: 2010-11-10
Anticipated expiration: 2024-12-16
Also published as: JP2006173396A

Description

この発明はたとえば液晶パネルに電子部品を介して回路基板を接続する部品の圧着装置及び圧着方法に関する。

液晶方式の表示装置の組立工程では、たとえば図８（ａ）に示すように、まずアウタリードボンダにより液晶パネル２００の外周の４辺のうちの所定の辺に、液晶駆動用ＩＣが搭載された第２の部品としてのタブ（TAB:Tape Automated Bonding）などの電子部品２０２を図８（ｃ）に示すようにテープ状の異方性導電部材２０４を介して実装して電子部品付きの液晶パネル２００を製造し、ついで電子部品付きの液晶パネル２００の電子部品２０２の部分に対して図８（ｂ）に示すように第１の部品としての回路基板２０３を電気的に接続して液晶パネル２００を組み立てるということが行われている。上記回路基板２０３と電子部品２０２とは、図８（ｃ）に示すように電子部品２０２と液晶パネル２００との接続と同様、異方性導電部材２０４が用いられる。

図６は、液晶パネル２００に予め接続された電子部品２０２に回路基板２０３を接続するために用いられる従来の圧着装置を示す概略的構成図である。この圧着装置には上記電子部品２０２を回路基板２０３に圧着する圧着位置Ｂに同図に矢印で示すＸ方向に沿って長い板状のバックアップツール１０１が設けられている。このバックアップツール１０１の上方には加圧ツール１０２が上下駆動可能、つまり同図に矢印で示すＺ方向に駆動可能に設けられている。

電子部品２０２が予め圧着された液晶パネル２００は搬送ステージ１０３に行列状に設けられた複数の吸着パッド１０４によって吸着保持されている。この搬送ステージ１０３はＸ、Ｙ及びＺ方向に駆動可能となっている。Ｘ方向は上記バックアップツールの長手方向に沿う方向であって、Ｙ方向は同図に矢印で示すようにＸ方向に直交する方向である。

搬送ステージ１０３によって液晶パネル２００を圧着位置Ｂに搬送する前に、この圧着位置Ｂには保持アーム体１０５が待機している。この保持アーム体１０５は基部１０６を有し、この基部１０６には基端を固定した複数のアーム１０７が上記バックアップツール１０１の長手方向に所定間隔で櫛刃状に設けられている。各アーム１０７には上記搬送ステージ１０３の吸着パッド１０４よりも背の低い複数の吸着パッド１０８が設けられている。上記保持アーム体１０５はＹ方向及びＺ方向に駆動可能となっている。

同図中１１０は搬送アーム体１１０である。この搬送アーム体１１０は基部１１１に複数のアーム１１２が所定間隔で櫛刃状に設けられていて、各アーム１１２には複数の吸着パッド１１３が設けられている。この搬送アーム体１１０はＸ方向とＺ方向に駆動可能であって、圧着作業が始まる前は、同図に示すようにバックアップツール１０１に対してＸ方向及びＹ方向に後退した位置で待機している。

図７（ａ）に示すように保持アーム体１０５が圧着位置Ｂで待機した状態で、液晶パネル２００を保持した搬送ステージ１０３が同図に実線で示すように、上記圧着位置Ｂに近付くＹ方向に駆動される。

それによって、保持アーム体１０５の各アーム１０７が搬送ステージ１０３の吸着パッド１０４間に入り込み、液晶パネル２００に接続された電子部品２０２が予めバックアップツール１０１上に位置決めされた回路基板２０３の異方性導電部材２０４が貼着された一端部の上方に位置決めされる。
これと同時に、搬送アーム体１１０は上記バックアップツール１０１と対向する位置まで同図に矢印で示すＸ方向に前進駆動されて待機する。

つぎに、上記搬送ステージ１０３が下降し、電子部品２０２の一端部が上記回路基板２０３の一端部の上面に重合するとともに、その状態で回路基板２０３が保持アーム体１０５に受け渡される。ついで、加圧ツール１０２が下降し、回路基板２０３と電子部品２０２との重合部分を加圧加熱する。それによって、異方性導電部材２０４が溶融硬化して回路基板２０３と電子部品２０２とが圧着される。

上記加圧ツール１０２による加圧が開始されると、搬送ステージ１０３は保持アーム体１０５と干渉しない位置まで下降し、ついでＸ方向（Ｙ方向にも駆動されることもある）に移動して液晶パネル２００の供給部（図示せず）に戻る。供給部に戻った搬送ステージ１０３にはつぎの液晶パネル２００が供給保持される。

回路基板２０３と電子部品２０２との圧着が終了すると、上記保持アーム体１０５が上昇して電子部品２０２に圧着された回路基板２０３をバックアップツール１０１の上端面から浮上させた後、液晶パネル２００とともに図７（ｂ）に示すようにバックアップツール１０１から離れる、同図に矢印で示すＹ方向の後退方向に駆動される。

上記保持アーム体１０５の後退位置には同図に実線で示すように搬送アーム体１１０が待機している。そのため、保持アーム体１０５がＹ方向に後退すると、そのアーム１０７が搬送アーム体１１０のアーム１１２間に入り込み、その吸着パッド１０８に保持された液晶パネル２００が搬送アーム体１１０の吸着パッド１１３の上方に位置する。その状態で保持アーム体１０５が下降する。それによって、液晶パネル２００は搬送アーム体１１０の吸着パッド１１３に受け渡される。

液晶パネル２００を搬送アーム体１１０に受け渡すと、保持アーム体１０５は図７（ｃ）に示すようにＹ方向に前進して圧着位置Ｂに戻る。ついで、搬送アーム体１１０が同図に矢印で示すＸ方向の後退方向に駆動され、この搬送アーム体１１０に保持された液晶パネル２００を次工程に受け渡す。

上記搬送アーム体１１０がＸ方向の後退方向に駆動されると、新たな液晶パネル２００が供給された搬送ステージ１０３が圧着位置Ｂに戻り、上述した工程が繰り返されることになる。
特開２００２−５７４９４号公報

しかしながら、このような構成によると、回路基板２０３が液晶パネル２００の電子部品２０２に圧着されたならば、圧着位置Ｂから保持アーム体１０５をＹ方向に後退させて液晶パネル２００を搬送アーム体１１０に受け渡し、この搬送アーム体１１０をＸ方向に移動させて液晶パネル２００を次工程に受け渡すことになる。

そのため、回路基板２０３を液晶パネル２００の電子部品２０２に圧着した後、保持アーム体１０５が圧着位置Ｂから後退し、液晶パネル２００を搬送アーム体１１０に受け渡してから、上記圧着位置Ｂに戻らなければつぎの圧着作業、つまり新たな液晶パネルを保持した搬送ステージ１０３を圧着位置Ｂに移動させることができなかった。

そのため、回路基板２０３を液晶パネル２００の電子部品２０２に圧着した後、つぎの液晶パネル２００の電子部品２０２に回路基板２０３を圧着する作業に移行するまでに時間が掛かり、生産性の低下を招く一因となっていた。

つまり、液晶パネル２００を保持アーム体１０５から搬送アーム体１１０に受け渡し、この搬送アーム体１１０をバックアップツール１０１に対向する位置から後退させてからでなければ、新たな液晶パネル２００が供給された搬送ステージ１０３を圧着位置Ｂに戻ることができないため、サイクルタイムが長くなるということがあった。

この発明は、回路基板に表示パネルに接続された電子部品を圧着し、電子部品を介して接続された回路基板と表示パネルを圧着位置から搬出すると同時に、搬送ステージを圧着位置に戻してつぎの圧着作業を開始できるようにした部品の圧着装置及び圧着方法を提供することにある。

この発明は、圧着位置に回路基板と表示パネルに接続された電子部品とを位置決めし、これら回路基板と電子部品を圧着する部品の圧着装置であって、
予め上記圧着位置に位置決めされた上記回路基板に対し上記表示パネルに接続された電子部品を搬送位置決めする搬送ステージと、
この搬送ステージによって搬送された電子部品と上記回路基板を圧着する圧着手段と、
上記回路基板と電子部品を圧着している間に上記搬送ステージによって支持された上記表示パネルを受けて上記搬送ステージを退避可能とするとともに、上記圧着が終了したならば回路基板と表示パネルとを圧着位置から搬出して上記搬送ステージを圧着位置に移動可能にする搬送アーム体と
を具備したことを特徴とする部品の圧着装置にある。

上記回路基板と電子部品とは異方性導電部材によって接続固定されることが好ましい。

上記搬送アーム体は水平方向及び水平面に直交する軸線を中心とした回転方向に駆動可能であって、上記電子部品を介して接続された回路基板と表示パネルを上記圧着位置から搬出した後、回転駆動されることで上記回路基板と表示パネルとを方向変換可能であることが好ましい。

この発明は、圧着位置に回路基板と表示パネルに接続された電子部品とを位置決めし、これら回路基板と電子部品を圧着する部品の圧着方法であって、
予め上記圧着位置に位置決めされた上記回路基板に対し上記表示パネルに接続された電子部品を搬送ステージによって搬送して位置決めする工程と、
圧着位置に搬送された表示パネルを上記搬送ステージによって支持しこの表示パネルに接続された電子部品と上記回路基板を圧着する工程と、
上記回路基板と電子部品を圧着している間に上記搬送ステージによって支持された上記表示パネルを搬送アーム体で受けて上記搬送ステージを退避させ、この搬送ステージに新たな表示パネルを供給する工程と、
上記圧着が終了したならば圧着された回路基板と表示パネルとを上記搬送アーム体によって上記圧着位置から搬出すると同時に、新たな表示パネルが供給された上記搬送ステージを圧着位置に移動させる工程と
を具備したことを特徴とする部品の圧着方法にある。

上記搬送ステージが表示パネルを上記圧着位置に供給する移動方向と、上記搬送ア−ム体が上記圧着位置から上記電子部品を介して接続された回路基板と表示パネルとを搬出する移動方向とは直交することが好ましい。

この発明によれば、圧着された回路基板と電子部品を介して接続された表示パネルとを搬送アーム体によって圧着位置から搬出すると同時に、新たな表示パネルが供給された搬送ステージを圧着位置に移動させることができるから、搬送ステージの待機時間が短縮され、生産性の向上を図ることができる。

以下、この発明の一実施の形態を図１乃至図５を参照して説明する。
図１はこの発明の圧着装置の概略的構成を示す斜視図であって、この圧着装置は圧着位置Ｂにバックアップツール１１が配設されている。このバックアップツール１１は同図に矢印で示すＸ方向に沿って長い板状に形成されている。バックアップツール１１の上方には図示しないＺ駆動源によって上下方向である、矢印で示すＺ方向に駆動される加圧ツール１３が配設されている。

上記バックアップツール１１には第１の部品としての回路基板２０３が図示しない搬送手段によって搬送され、その一端部をバックアップツール１１の上端面に位置決め載置した状態で保持される。この回路基板２０３の一端部の上面には異方性導電部材２０４が貼着されている。

上記圧着位置Ｂには搬送ステージ１４によって液晶パネル２００が搬送供給される。この液晶パネル２００の一端には第２の部品としての複数の電子部品２０２が予め異方性導電部材２０４によって圧着されている。

上記搬送ステージ１４はＸ方向及びＸ方向に直交する矢印で示すＹ及びＺ方向に駆動可能となっている。すなわち、図２に示すようにベース１５の上面にはＹ可動体１６が上記ベース１５のＹ方向の一端に設けられたＹ駆動源１７によって図中矢印で示すＹ方向に駆動可能に設けられている。このＹ可動体１６にはＸ可動体１８がＸ方向に移動可能に設けられ、上記Ｙ可動体１６に設けられたＸ駆動源１９によってＸ方向に駆動されるようになっている。

上記Ｘ可動体１８にはＺ駆動源２１が設けられ、このＺ駆動源２１によって上記搬送ステージ１４がＺ方向に駆動可能となっている。つまり、上記搬送ステージ１４はＸ、Ｙ及びＺ方向に駆動可能となっている。

上記搬送ステージ１４には所定の高さの複数の吸着パッド２２が行列状に設けられている。図示しない供給部で上記搬送ステージ１４に供給された液晶パネル２００は上記吸着パッド２２によって下面が吸着保持される。なお、この液晶パネル２００の一端には電子部品２０２が予め圧着されている。

上記圧着位置Ｂで電子部品２０２に回路基板２０３が圧着された液晶パネル２００は搬送アーム体２４によって搬出される。この搬送アーム体２４はＸ、Ｚ及びθ方向に駆動可能となっている。すなわち、図３に示すように上記ベース１５の上面にはＸ可動体２５が設けられている。このＸ可動体２５は上記ベース１５のＸ方向の一端に設けられたＸ駆動源２６によって図中矢印で示すＸ方向に駆動されるようになっている。

上記Ｘ可動体２５にはθ可動体２７が設けられ、上記Ｘ可動体２５に設けられたθ駆動源２８によって水平面に直交する軸線を中心にして回転方向に駆動可能となっている。このθ可動体２７の上面にはＺ駆動源２９によってＺ方向である上下方向に駆動される取り付け部材３０が一端部をＸ方向に突出させて設けられている。この取り付け部材３０のＸ方向に突出した端部には上記搬送アーム体２４が取り付けられている。

上記搬送アーム体２４は固定部材３１を有し、この固定部材３１に３本のアーム３２が所定間隔で一端を固定して櫛刃状に設けられている。各アーム３２の上面には複数の吸着パッド３３が突設されている。搬送アーム体２４の吸着パッド３３は、搬送ステージ１４に設けられた吸着パッド２２よりも高さ寸法が低くなっている。

上記搬送アーム体２４の各アーム３２はＸ方向に沿うとともに、先端を圧着位置Ｂの方向に向けて設けられている。そして、液晶パネル２００を保持した搬送ステージ１４が圧着位置Ｂで位置決めされているときに、搬送アーム体２４がＸ方向の前進方向に駆動されて圧着位置Ｂに到達すると、そのアーム３２は搬送ステージ１４の吸着パッド２２に保持された液晶パネル２００の下面側に入り込むようになっている。

つぎに、上記構成の圧着装置によって液晶パネル２００の電子部品２０２に回路基板２０３を圧着する手順を図１、図４及び図５を参照しながら説明する。バックアップツール１１には、図示せぬ搬送手段によって図１と図４に示すように回路基板２０３が供給される。この回路基板２０３には、一端部の上面に異方性導電部材２０４が貼着されていて、その一端部が上記バックアップツール１１上に位置決め載置される。そして、その状態で上記搬送手段によって保持される。

つぎに、予め電子部品２０２の一端部が圧着された液晶パネル２００を保持した搬送ステージ１４が図１に実線で示す位置から圧着位置Ｂに向かうＹ方向に前進駆動される。それによって、図４に示すように上記液晶パネル２００に一端部が予め接続された電子部品２０２の他端部がバックアップツール１１の上端面に位置決めされた回路基板２０３の一端部の上方に位置決めされる。

電子部品２０２がバックアップツール１１の上方に位置決めされると、上記搬送ステージ１４がＺ方向下方に駆動され、電子部品２０２の一端部が回路基板２０３の異方性導電部材２０４が貼着された一端部の上面に接触する。その状態で、加圧ツール１３が下降方向に駆動され、上記電子部品２０２が回路基板２０３に圧着される。

上記加圧ツール１３の圧着が開始されると、搬送アーム体２４は図４に鎖線で示す位置から実線で示すように圧着位置Ｂに向かう図中矢印で示すＸ方向に前進駆動され、そのアーム３２が搬送ステージ１４の吸着パッド２２によって支持された液晶パネル２００の下面側に入り込む。

ついで、上記搬送アーム体２４がＺ方向に上昇してそのアーム３２に設けられた吸着パッド３３で液晶パネル２００を保持したならば、搬送ステージ１４の吸着パッド２２による液晶パネル２００の吸着状態が解除されてこの搬送ステージ１４がＺ方向下方に駆動される。それによって、液晶パネル２００は搬送ステージ１４から搬送アーム体２４に受け渡される。

液晶パネル２００の受け渡しが終了すると、搬送ステージ１４は図１に示すように圧着位置Ｂから離れるＹ方向の後退方向と、必要に応じてＸ方向の後退方向に駆動され、図示しない液晶パネルの供給部に位置決めされる。そこで、新たな液晶パネル２００が供給される。

上記供給部で新たな液晶パネル２００が供給された搬送ステージ１４はバックアップツール１１と対向する位置に戻り、圧着位置Ｂで行われている液晶パネル２００の電子部品２０２と回路基板２０３との圧着作業が終わるまで待機する。

圧着作業が終了すると、加圧ツール１３が上昇してから搬送アーム体２４が上昇し、バックアップツール１１の上端面から回路基板２０３を浮上させる。ついで、搬送アーム体２４は図５に示すように鎖線の位置から実線で示すように、圧着位置Ｂから離れる図中Ｘで示すＸ方向の後退方向、つまり次工程への受け渡し位置Ｃに移動する。ここで、搬送アーム体２４は必要に応じて図中矢印θで示すように水平方向に９０度回転駆動される。それによって、搬送アーム体２４は液晶パネル２００の回路基板２０３が圧着された辺の向きを９０度変え、その液晶パネル２００を次工程の図示しない搬送ステージに受け渡すことができる。

一方、上記搬送アーム体２４が圧着位置Ｂから液晶パネル２００を搬出すると、新たな液晶パネル２００が供給された状態で待機していた搬送ステージ１４が搬送アーム体２４による搬出方向と直交するＹ方向の前進方向に駆動されて圧着位置Ｂに位置決めされる。そして、液晶パネル２００に接続された電子部品２０３を、バックアップツール１１上に位置決め保持された回路基板２０３に対して位置決めし、上述した圧着作業が繰り返して行われる。

このように、この発明の圧着装置によれば、液晶パネル２００を搬送ステージ１４によって圧着位置Ｂに供給位置決めし、電子部品２０２に回路基板２０３を圧着している間に、上記液晶パネル２００を搬送アーム体２４に受け渡す。そして、圧着作業が終了したならば、液晶パネル２００を圧着位置から搬送アーム体２４によって上記搬送ステージ１４による液晶パネル２００の供給方向であるＹ方向と直交するＸ方向に搬出するようにした。

そのため、上記搬送アーム体２４によって圧着位置Ｂから液晶パネル２００を搬出すると同時に、その圧着位置Ｂにつぎの液晶パネル２００を搬送ステージ１４によって供給して圧着作業を開始することが可能となる。

つまり、従来のように圧着作業が終了したならば、その液晶パネル２００を搬送アーム体１１０に受け渡すという受け渡し作業を行わずにすみ、圧着作業が終了したならば搬送アーム体２４によって直接搬出することができるから、その分、サイクルタイムを短縮し、生産性を向上させることが可能となる。

また、回路基板２０３が一辺に圧着された液晶パネル２００の向きを、搬送アーム体２４によって９０度変えることができる。そのため、複数の圧着装置を並設して設け、液晶パネル２００の複数の辺に回路基板２０３を順次圧着する場合、上記液晶パネル２００の回路基板２０３が圧着されていない辺を順次バックアップツール１１と平行になるようＸ方向に沿わせ、その辺に回路基板２０３を圧着することができる。

また、液晶パネル２００を持ち替える回数が２回から１回になるので、持ち替え時に液晶パネル２００に与える、たとえば吸着パッドによるダメージを低減することができるから、液晶パネル２００の品質低下を防止できる。

上記一実施の形態では液晶パネルに設けられた電子部品に回路基板を圧着する例を挙げて説明したが、液晶パネルに代わりプラズマディスプレイパネルなどの他の表示パネルに電子部品を介して接続する場合などであっても、この発明を適用することができる。

また、圧着時に液晶パネルを搬送ステージから搬送アーム体に受け渡したならば、この搬送ステージを下降させてからＸ方向に後退させるようにしたが、下降後、Ｙ方向に後退させるようにしても差し支えない。

この発明の一実施の形態を示す圧着装置の概略的構成を示す斜視図。Ｘ、Ｙ及びＺ方向に駆動される搬送ステージをＸ方向から見た側面図。Ｘ、Ｚ及びθ方向に駆動される搬送アーム体をＹ方向から見た側面図。圧着位置で液晶パネルを搬送ステージから搬送アーム体に受け渡すときの説明図。回路基板が圧着された液晶パネルを搬送アーム体によって圧着位置から搬出するときの説明図。従来の圧着装置の概略的構成を示す斜視図。（ａ）は搬送ステージによって液晶パネルを圧着位置に搬送し、保持アームに受け渡すときの説明図、（ｂ）は回路基板が圧着された液晶パネルを保持アーム体によって搬出するときの説明図、（ｃ）は液晶パネルを保持アーム体から搬送アーム体に受け渡すときの説明図。（ａ）〜（ｃ）は液晶パネルに電子部品を介して回路基板を接続する説明図。

符号の説明

１１…バックアップツール、１３…加圧ツール、１４…搬送ステージ、２４…搬送アーム体、２２，３３…吸着パッド、３２…アーム。

Claims

圧着位置に回路基板と表示パネルに接続された電子部品とを位置決めし、これら回路基板と電子部品を圧着する部品の圧着装置であって、
予め上記圧着位置に位置決めされた上記回路基板に対し上記表示パネルに接続された電子部品を搬送位置決めする搬送ステージと、
この搬送ステージによって搬送された電子部品と上記回路基板を圧着する圧着手段と、
上記回路基板と電子部品を圧着している間に上記搬送ステージによって支持された上記表示パネルを受けて上記搬送ステージを退避可能とするとともに、上記圧着が終了したならば回路基板と表示パネルとを圧着位置から搬出して上記搬送ステージを圧着位置に移動可能にする搬送アーム体と
を具備したことを特徴とする部品の圧着装置。
上記回路基板と電子部品とは異方性導電部材によって接続固定されることを特徴とする請求項１記載の部品の圧着装置。
上記搬送アーム体は水平方向及び水平面に直交する軸線を中心とした回転方向に駆動可能であって、上記電子部品を介して接続された回路基板と表示パネルを上記圧着位置から搬出した後、回転駆動されることで上記回路基板と表示パネルとを方向変換可能であることを特徴とする請求項１記載の部品の圧着装置。
圧着位置に回路基板と表示パネルに接続された電子部品とを位置決めし、これら回路基板と電子部品を圧着する部品の圧着方法であって、
予め上記圧着位置に位置決めされた上記回路基板に対し上記表示パネルに接続された電子部品を搬送ステージによって搬送して位置決めする工程と、
圧着位置に搬送された表示パネルを上記搬送ステージによって支持しこの表示パネルに接続された電子部品と上記回路基板を圧着する工程と、
上記回路基板と電子部品を圧着している間に上記搬送ステージによって支持された上記表示パネルを搬送アーム体で受けて上記搬送ステージを退避させ、この搬送ステージに新たな表示パネルを供給する工程と、
上記圧着が終了したならば圧着された回路基板と表示パネルとを上記搬送アーム体によって上記圧着位置から搬出すると同時に、新たな表示パネルが供給された上記搬送ステージを圧着位置に移動させる工程と
を具備したことを特徴とする部品の圧着方法。
上記搬送ステージが表示パネルを上記圧着位置に供給する移動方向と、上記搬送ア−ム体が上記圧着位置から上記電子部品を介して接続された回路基板と表示パネルとを搬出する移動方向とは直交することを特徴とする請求項４記載の部品の圧着方法。