JP4627654B2

JP4627654B2 - 部品の組み立て装置及び組み立て方法

Info

Publication number: JP4627654B2
Application number: JP2004357022A
Authority: JP
Inventors: 和仁池田; 徳和冨樫
Original assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Current assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Priority date: 2004-12-09
Filing date: 2004-12-09
Publication date: 2011-02-09
Anticipated expiration: 2024-12-09
Also published as: WO2006061933A1; CN101072656A; CN100519059C; KR100890925B1; KR20070067243A; JP2006163173A

Description

この発明は表示パネルに電子部品を介して回路基板を接続する部品の組み立て装置及び組み立て方法に関する。

表示装置の組立工程では、たとえば図５（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５（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５（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５（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。

そのような作業を行う場合に用いられる組み立て装置は、電子部品付きの上記液晶パネル２００を搬送する第１のステージを有する。この第１のステージには電子部品付きの液晶パネル２００が供給され、この液晶パネル２００を圧着部に搬送する。圧着部はバックアップツールと、このバックアップツールの上方に上下駆動可能に設けられた加圧ツールを有する。

一方、上記回路基板２０３は第２のステージによって搬送される。この第２のステージには上記回路基板２０３が上記電子部品２０２が接続される一端部を突出させて位置決め保持されている。この一端部の上面にはテープ状の異方性導電部材２０４が貼着されている。

そして、上記第２のステージは上記回路基板２０３を上記バックアップツールに搬送し、異方性導電部材２０４が貼着された一端部をバックアップツールの上端面に載置する。ついで、上記第１のステージによって液晶パネル２００がバックアップツールに搬送されてきて、この液晶パネル２００の一辺に接続された電子部品２０２の一端部を上記回路基板２０３の異方性導電部材２０４が設けられた部分に重合させる。

回路基板２０３の一端部に電子部品２０２が重合されると、バックアップツールの上方に設けられた加圧ツールが下降し、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、上記異方性導電部材２０４が溶融硬化するから、上記電子部品２０２に回路基板２０３が接続されることになる。

加圧ツールによって異方性導電部材２０４を加圧加熱する際、異方性導電部材２０４が溶融してから硬化するまでにはかなりの時間が掛かることが避けられない。一方、回路基板２０３をバックアップツールに搬送する第２のステージは、この回路基板２０３を上記バックアップツールに対して位置決めした状態で保持し続ける。そのため、回路基板２０３が電子部品２０２に接続固定された後、この回路基板２０３が第１のステージによって電子部品２０２を介して液晶パネル２００とともにバックアップツールから搬出されるまでは次の工程に移ることができない。

つまり、回路基板２０３を電子部品２０２に接続固定する作業と、第２のステージがバックアップツールの位置から後退して回路基板２０３の供給部に移動し、この供給部で供給される新たな回路基板をバックアップツールへ搬送してくる作業とを平行して行うことができなかった。
そのため、回路基板２０３を電子部品２０２に接続するために要するサイクルタイムが長くなり、生産性の低下を招く一因となっていた。

この発明は、第１の部品と第２の部品とを加圧している間につぎの第１の部品をバックアップツールに搬送してくることができるようにした部品の組み立て装置及び組み立て方法を提供することにある。

この発明は、第１の部品の一端部をバックアップツール上に位置決めし、この一端部の上面に第２の部品の一端部を重合し、この重合部分を加圧ツールで加圧して接続する部品の組み立て装置であって、
上記第１の部品を上記バックアップツールに搬送する搬送手段と、
この搬送手段によって搬送された上記第１の部品を受けて一端部を上記バックアップツール上に位置決めして保持する位置決め手段を具備し、
上記位置決め手段は、
上下駆動可能に設けられ上記搬送手段によって搬送された第１の部品を上昇位置で受ける受け部材と、
上下駆動及び水平駆動可能に設けられ上記受け部材に上記第１の部品が受け渡されると上昇位置で互いに接近する水平方向に駆動されて上記第１の部品の両端部を押圧保持してから上記受け部材とともに下降方向に駆動されて上記第１の部品の一端部を上記バックアップツール上に位置決めする一対の押え部材と
を備えていることを特徴とする部品の組み立て装置にある。

上記搬送手段は、
上記第１の部品が載置される搬送テーブルと、
この搬送テーブルに載置された第１の部品が搬送中にずれ動かないよう保持する保持部材と
を備えていることが好ましい。

上記押え部材は、上記加圧ツールが上記第１、第２の部品の重合部分を加圧してから上昇する際に、この加圧ツールに上記第２の部品が付着してこの第２の部品とともに上昇する上記第１の部品の両端部を保持してこの第１の部品が上昇するのを阻止するクランク形状であることが好ましい。

この発明は、第１の部品の一端部をバックアップツール上に位置決めし、この一端部の上面に第２の部品の一端部を接続する部品の組み立て方法であって、
上記第１の部品を搬送手段によって上記バックアップツールに搬送する工程と、
バックアップツールに搬送された上記第１の部品をその一端部が上記バックアップツール上に位置するよう位置決めして保持する工程と、
位置決めされた第１の部品の一端部の上面に第２の部品の一端部を重合し、この重合部分を加圧して接続する工程と、
第１の部品と第２の部品との一端部の加圧が開始されたならば上記搬送手段を後退させた後、この搬送手段につぎの第１の部品を供給して待機させる工程と
を具備したことを特徴とする部品の組み立て方法にある。

この発明によれば、バックアップツールに対する第１の部品の搬送と、この第１の部品のバックアップツールに対する位置決め保持とを別々に行えるため、第１の部品を第２の部品に接続している間に、つぎの第１の部品をバックアップツールに搬送してきて待機させることが可能となる。

以下、この発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。
図１はこの発明の組み立て装置の概略的構成図であって、この装置はベース１を備えている。このベース１にはテーブルユニット２が設けられている。このテーブルユニット２は上記ベース１上にＸ方向に沿って移動可能に設けられＸテーブル３を有する。このＸテーブル３は上記ベース１の一端に設けられたＸ駆動源４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テーブル３上にはＹテーブル５がＸ方向と交差するＹ方向に沿って移動可能に設けられている。このＹテーブル５は上記Ｘテーブル３の一側面に設けられたＹ駆動源６によってＹ方向に駆動されるようになっている。

上記Ｙテーブル５には第１のステージとしてのθテーブル７が水平面上で回転可能に設けられている。このθテーブル７は上記Ｙテーブル５の一側面に設けられたθ駆動源８によって回転方向に駆動されるようになっている。したがって、上記θテーブル７はＸ、Ｙ及びθ方向に駆動可能となっている。

上記θテーブル７には図５（ａ）、（ｃ）に示すように一側面に第２の部品である電子部品２０２が異方性導電部材２０４によって接続固定された液晶パネル２００が供給され、たとえば真空吸着などの手段によって移動不能に保持定されている。なお、液晶パネル２００は図１に示すように電子部品２０２が接続された一辺を含む周辺部をθテーブル７の外周面から突出させている。

上記電子部品２０２には第１の部品である回路基板２０３が後述するように圧着部１１で接続固定される。この圧着部１１はＹ方向に沿って細長い板状のバックアップツール１２を有する。このバックアップツール１２は第１のＺ駆動源１３によって上下方向である、Ｚ方向に駆動可能となっている。このバックアップツール１２の上部には第１のヒータ１４が内蔵されている。

バックアップツール１２の上方には、下端面を上記バックアップツール１２の上端面に対向させた加圧ツール１５が配設されている。この加圧ツール１５は下端部に第２のヒータ１６が設けられていて、第２のＺ駆動源１７によって図中矢印で示すＺ方向、すなわち上下方向に駆動されるようになっている。

したがって、後述するように上記バックアップツール１２の上端面に回路基板２０３と電子部品２０２とを異方性導電部材２０４を介して重ね合わせ、その重合部分を上記加圧ツール１５で加圧しながら第１、第２のヒータ１４，１６によって加熱すれば、上記異方性導電部材２０４を溶融硬化させて回路基板２０３と電子部品２０２を接続固定することができる。

上記回路基板２０３は搬送手段を構成する搬送テーブル２１によって上記バックアップツール１２に搬送されるようになっている。上記搬送テーブル２１は図１と図２に示すように、側面形状がＬ字状をなした可動体２２の上端面にＸ方向に沿う一端部を固定して設けられている。

上記可動体２２の下端面のＸ方向と交差するＹ方向の両端部には一対のスライダ２３が設けられ、これらスライダ２３は一対のガイドレール２５に移動可能に係合している。このガイドレール２５は上記ベース１上に架台２４を介してＸ方向に沿って設けられている。

上記可動体２２はＸ方向に沿って往復駆動されるようになっている。可動体２２をＸ方向に沿って往復駆動する駆動手段としては駆動源によって回転駆動されるねじ軸やシリンダを用いてもよいが、この実施の形態ではガイドレール２５に所定間隔で配置された多数の磁石と、上記スライダ２３に設けられた電磁コイル（ともに図示せず）とからなるリニアモータによって駆動されるようになっている。

図２に示すように、上記可動体２２の一側面から突出した上記搬送テーブル２１の一端部の幅方向両端部には矩形状の一対の凹部２６が端面に開放して形成されている。この搬送テーブル２１上には同図に鎖線で示すように上記回路基板２０３が供給載置される。回路基板２０３は一端部を搬送テーブル２１の端面から突出させて供給され、その状態で３つの保持部材２７によって弾性的に押圧保持される。
なお、回路基板２０３の一端部の上面には幅方向全長にわたってテープ状の異方性導電部材２０４が予め貼着されている。

上記保持部材２７は弾性を備えた帯板によって屈曲形成されていて、先端部が上記回路基板２０３の上面を弾性的に押圧するとともに、後端は上記可動体２２の側面に設けられた第１のＺシリンダ２９のロッド２９ａに連結固定されている。

したがって、上記第１のＺシリンダ２９のロッド２９ａが突出方向に駆動されれば、上記保持部材２７は図１に鎖線で示すように上昇して先端部が搬送テーブル２１上の回路基板２０３から離反し、この回路基板２０３の保持状態が解除される。それによって、回路基板２０３を上記搬送テーブル２１に対して上記回路基板２０３を着脱することができる。

上記バックアップツール１２の上記可動体２２側の側面には、軸線を垂直にして一対の第２のＺシリンダ３１が上記搬送テーブル２１に形成された一対の凹部２６と対応する間隔で設けられている。この第２のＺシリンダ３１のロッド３１ａには受け部材３０が上面を水平にして取り付けられている。この受け部材３０は矩形状で、上記搬送テーブル２１に形成された凹部２６内に入り込む大きさに形成されている。

上記バックアップツール１２の側面には、一対の第２のＺシリンダ３１よりも外方の両端部にそれぞれ軸縁をＹ方向に沿わせた一対のＹシリンダ３２が設けられている。このＹシリンダ３２の上面にはＬ字形状のＹ可動部材３３がスライド可能に設けられ、このＹ可動部材３３の一辺は上記Ｙシリンダ３２のロッド（図示せず）に連結されている。

上記Ｙ可動部材３３の上面には第３のＺシリンダ３４が軸線を垂直にして設けられている。この第３のＺシリンダ３４のロッド３４ａには側面形状がクランク状の押え部材３５の一端が取り付け固定されている。したがって、一対の押え部材３５は互いに接離するＹ方向に駆動及びＺ方向に駆動可能になっている。

上記押え部材３５の形状がクランク状であるため、一対の押え部材３５が接近するＹ方向に駆動されると、これら一対の押え部材３５の垂直な中間辺によってバックアップツール１２上に供給された回路基板２０３の両端を押圧し、回路基板２０３をＹ方向に対して
位置決めする。

また、押え部材３５の水平な他辺は、回路基板２０３と電子部品２０２との重合部分を加圧加熱した加圧ツール１５が上昇する際、加圧ツール１５に電子部品２０２が付着し、この加圧ツール１５とともに電子部品２０２を介して上記回路基板２０３が上昇しようとすると、この回路基板２０３に係合して上昇するのを阻止する。それによって、上記電子部品２０２が加圧ツール１５から剥離される。

つまり、押え部材３５の中間辺は回路基板２０３をＹ方向に位置決めする位置決め部であり、他辺は電子部品２０２とともに回路基板２０３が上昇するのを阻止する保持部となっている。

つぎに、上記構成の組み立て装置を用いて液晶パネル２００に接続された電子部品２０２に回路基板２０３を接続する動作を図３（ａ）〜（ｃ）と図４（ｄ）〜（ｆ）を参照して説明する。
まず、保持部材２７が図１に鎖線で示すように上昇方向に駆動された状態で搬送テーブル２１に回路基板２０３が供給された後、保持部材２７が下降して回路基板２０３が保持されると、この搬送テーブル２１は図３（ａ）に示すようにバックアップツール１２に近付くようＸ方向に駆動される。

搬送テーブル２１がバックアップツール１２に近付くと、バックアップツール１２の側面に設けられた一対の受け部材３０が搬送テーブル２１の端面に開放して形成された一対の凹部２６に対向位置する。つまり、一対の受け部材３０は回路基板２０３の凹部２６に位置する部分の下面に対向位置する。

それによって、回路基板２０３は、搬送テーブル２１の端面から突出した一端部、つまり上面に異方性導電部材２０４が貼着された端部の下面がバックアップツール１２の上端面の上方に位置するよう位置決めされる。つまり、回路基板２０３は搬送テーブル２１によってＸ方向に位置決めされる。

図３（ａ）に示すように、回路基板２０３がバックアップツール１２に対してＸ方向に位置決めされると、第２のＺシリンダ３１と第３のＺシリンダ３４が作動して受け部材３０と押え部材３５とを上昇させる。それによって、受け部材３０が回路基板２０３の下面を支持し、押え部材３５の他端が回路基板２０３とほぼ同じ高さになる。

ついで、Ｙシリンダ３２が作動して一対の押え部材３５が互いに接近するＹ方向に駆動され、上記回路基板２０３のＹ方向に沿う長手方向の両端部を押圧保持する。それによって、回路基板２０３は押え部材３５によりＹ方向に位置決めされる。

このようにして回路基板２０３がＸ、Ｙ方向に対して位置決めされると、第１のＺシリンダ２９のロッド２９ａが突出方向に駆動される。それによって、保持部材２７が図１に鎖線で示すように上昇して回路基板２０３の保持状態を解除する。

回路基板２０３の保持状態が解除されると、図３（ｂ）に示すように搬送テーブル２１は後退して図示しない回路基板２０３の供給部に移動し、ここで新たな回路基板２０３が供給されて保持部材２７によって保持される。

一方、回路基板２０３がバックアップツール１２に対してＸ、Ｙ方向に位置決めされると、第２のＺシリンダ３１と第３のＺシリンダ３４とが作動して回路基板２０３の下面を支持した一対の受け部材３０と回路基板２０３の幅方向両端を支持した一対の押え部材３５とを同時下降させる。それによって、図３（ｃ）に示すように回路基板２０３の上面に異方性導電部材２０４が貼着された一端部の下面がバックアップツール１２の上端面によって支持される。

つぎに、テーブルユニット２がＸ方向のバックアップツール１２に近付く方向に駆動される。Ｘ方向の所定の位置で、液晶パネル２００の電子部品２０２が接続された一端部が図示しないカメラで撮像される。そして、その撮像結果に基いてＸテーブル３、Ｙテーブル５及びθテーブル７が駆動され、電子部品２０２の一端部がバックアップツール１２上に位置決めされた回路基板２０３の一端部の上面にわずかな間隔を介して重合するよう位置決めされる。

このようにして、液晶パネル２００とともに電子部品２０２が位置決めされると、第１のＺ駆動源１３によってバックアップツール１２が上昇方向に駆動される。それによって、バックアップツール１２に一体的に設けられた受け部材３０及び押え部材３５が回路基板２０３を保持した状態で上記バックアップツール１２と一体に上昇するから、図４（ｄ）に示すように回路基板２０３の一端部に設けられた異方性導電部材２０４に電子部品２０２の一端部が接触する。

つまり、受け部材３０及び押え部材３５がバックアップツール１２と一体的に設けられているから、バックアップツール１２を上昇させても、回路基板２０３とバックアップツール１２とのＸ、Ｙ方向に相対的位置にずれが生じるようなことがない。

ついで、図４（ｅ）に示すように加圧ツール１５が第２のＺ駆動源１７によって下降方向に駆動される。それによって、回路基板２０３と電子部品２０２との重合部分がバックアップツール１２と加圧ツール１５とで加圧加熱されるから、異方性導電部材２０４が溶融硬化して回路基板２０３が電子部品２０２に接続固定される。

加圧ツール１５が下降して回路基板２０３と電子部品２０２との重合部分を加圧加熱している間に、供給部に後退してつぎの回路基板２０３が供給された搬送テーブル２１がバックアップツール１２の近くまで前進して待機する。

そして、加圧ツール１５による回路基板２０３と電子部品２０２との加圧加熱が終了し、これらが溶融硬化した異方性導電部材２０４によって固着されると、図４（ｆ）に示すように加圧ツール１５が上昇してバックアップツール１２が下降する。このとき、加圧ツール１５が電子部品２０２に付着し、この加圧ツール１５とともに電子部品２０２を介して回路基板２０３が上昇してしまう虞がある。

しかしながら、回路基板２０３の両端部はクランク形状の押え部材３５の他辺によって上方に浮き上がらないように保持されている。そのため、加圧ツール１５とともに電子部品２０２が上昇しようとしても、押え部材３５の保持力によって電子部品２０２を加圧ツール１５から剥離することができる。

加圧ツール１５が上昇すると、一対の押え部材３５が開く方向に駆動され、ついでテーブルユニット２が後退して回路基板２０３を電子部品２０２を介して液晶パネル２００とともにバックアップツール１２から搬出する。それと同時に、上記搬送テーブル２１が前進し、新たな回路基板２０３をバックアップツール１２上で、Ｘ方向及びＹ方向に位置決めする。

したがって、このような構成の組み立て装置によれば、加圧ツール１５による回路基板２０３と電子部品２０２との圧着が終了したならば、ほとんど待ち時間なくつぎの回路基板２０３をバックアップツール１２に供給できるため、サイクルタイムの短縮を図ることができる。

つまり、回路基板２０３を搬送する搬送手段を構成する搬送テーブル２１と、この搬送テーブル２１によって搬送された回路基板２０３をバックアップツール１２に対して位置決め保持する受け部材３０及び押え部材３５からなる位置決め手段を分離した。

それによって、搬送テーブル２１が回路基板２０３を受け部材３０に受け渡せば、この搬送テーブル２１を自由に後退させることができる。つまり、回路基板２０３と電子部品２０２を加圧ツール１５で圧着している間に、上記搬送テーブル２１を回路基板２０３の供給部に戻し、この搬送テーブル２１に新たな回路基板２０３を供給する作業を平行して行い、バックアップツール１２の近くで待機させておくこと可能となる。

したがって、新たな回路基板２０３を供給部で搬送テーブル２１に供給し、この搬送テーブル２１によってバックアップツール１２の近くまで搬送するのに必要とする時間だけ、サイクルタイムを短縮することが可能となる。

上記一実施の形態では第１の部品としての回路基板と、第２の部品としての電子部品を圧着する場合について説明したが、第１、第２の部品を回路基板や電子部品に限定されず、たとえば第１の部品が液晶パネルで、第２の部品が電子部品であってもよく、要は２つの部品の一端部を重合し、これらの重合部分を加圧して圧着する場合であれば、この発明を適用することができる。

また、位置決め手段を構成する受け部材と押え部材とを駆動する第２のＺシリンダ及びＹシリンダと第３のＺシリンダをバックアップツールの側面に設けたが、ベース上に設けるようにしてもよい。

この発明の一実施の形態を示す組み立て装置の概略的構成側面図。回路基板を搬送する搬送手段と、バックアップツールに設けられた位置決め手段とを示す斜視図。（ａ）〜（ｃ）は回路基板の一端部をバックアップツールの上端面に位置決め載置する手順の説明図。（ｄ）〜（ｆ）は図３に示す手順に続いて、一端部がバックアップツールの上端面に位置決めされた回路基板に電子部品を接続した後、上記バックアップツールに新たな電子部品を位置決めする手順を示す説明図。（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…圧着部、１２…バックアップツール、２１…搬送テーブル（搬送手段）、２７…保持部材、３０…受け部材（位置決め手段）、３５…押え部材（位置決め手段）、２００…液晶パネル、２０２…電子部品（第２の部品）、２０３…回路基板（第１の部品）。

Claims

第１の部品の一端部をバックアップツール上に位置決めし、この一端部の上面に第２の部品の一端部を重合し、この重合部分を加圧ツールで加圧して接続する部品の組み立て装置であって、
上記第１の部品を上記バックアップツールに搬送する搬送手段と、
この搬送手段によって搬送された上記第１の部品を受けて一端部を上記バックアップツール上に位置決めして保持する位置決め手段を具備し、
上記位置決め手段は、
上下駆動可能に設けられ上記搬送手段によって搬送された第１の部品を上昇位置で受ける受け部材と、
上下駆動及び水平駆動可能に設けられ上記受け部材に上記第１の部品が受け渡されると上昇位置で互いに接近する水平方向に駆動されて上記第１の部品の両端部を押圧保持してから上記受け部材とともに下降方向に駆動されて上記第１の部品の一端部を上記バックアップツール上に位置決めする一対の押え部材と
を備えていることを特徴とする部品の組み立て装置。
上記搬送手段は、
上記第１の部品が載置される搬送テーブルと、
この搬送テーブルに載置された第１の部品が搬送中にずれ動かないよう保持する保持部材と
を備えていることを特徴とする請求項１記載の部品の組み立て装置。
上記押え部材は、上記加圧ツールが上記第１、第２の部品の重合部分を加圧してから上昇する際に、この加圧ツールに上記第２の部品が付着してこの第２の部品とともに上昇する上記第１の部品の両端部を保持してこの第１の部品が上昇するのを阻止するクランク形状であることを特徴とする請求項１記載の部品の組み立て装置。
第１の部品の一端部をバックアップツール上に位置決めし、この一端部の上面に第２の部品の一端部を接続する部品の組み立て方法であって、
上記第１の部品を搬送手段によって上記バックアップツールに搬送する工程と、
バックアップツールに搬送された上記第１の部品をその一端部が上記バックアップツール上に位置するよう位置決めして保持する工程と、
位置決めされた第１の部品の一端部の上面に第２の部品の一端部を重合し、この重合部分を加圧して接続する工程と、
第１の部品と第２の部品との一端部の加圧が開始されたならば上記搬送手段を後退させた後、この搬送手段につぎの第１の部品を供給して待機させる工程と
を具備したことを特徴とする部品の組み立て方法。