JP4958676B2 - 電子部品の実装装置及び実装方法 - Google Patents

Description

この発明はシート部材を介して基板に電子部品を加熱しながら圧着する電子部品の実装装置及び圧着方法に関する。

たとえば、基板としての液晶セルには接着材料としての異方性導電部材からなる粘着テープを介して電子部品であるＴＣＰ（Tape Carrier Package）が圧着される。上記液晶セルは、シール剤を介して２枚のガラス板を所定の間隔で接着し、これらガラス板間に液晶を封入するとともに、各ガラス板の外面にそれぞれ偏光板を貼着して構成される。そして、上記構成の液晶セルには、側部上面に両面粘着性の上記粘着テープを貼着し、この粘着テープに上記ＴＣＰを仮圧着した後、本圧着するようにしている。

基板にＴＣＰを仮圧着したり、本圧着する場合には実装装置が用いられる。実装装置は周知のように装置本体を有し、この装置本体にはバックアップツール及びこのバックアップツールの上方に下降方向に駆動される加圧ツールが設けられている。

そして、粘着テープによってＴＣＰが貼着された基板の側部下面を、バックアップツールの上端面に載置した後、上記加圧ツールを下降させることで、上記ＴＣＰを上記基板に仮圧着或いは本圧着するようにしている。

基板にＴＣＰを本圧着する場合、粘着テープを加熱して溶融硬化させるために、上記加圧ツールは高温度に加熱されている。そのため、ＴＣＰが加圧ツールによって加圧加熱されると粘着テープが溶融し、その一部がＴＣＰからはみ出して加圧ツールの加圧面に付着するということがある。

加圧ツールに粘着テープが付着すると、加圧ツールによってＴＣＰを均一に加圧することができなくなる加圧不良を招いたり、加圧ツールに付着していた粘着テープがＴＣＰに転移して汚れの原因になるなどのことがあり、好ましくない。

そこで、ＴＣＰを本圧着する場合、ＴＣＰと加圧ツールとの間にシリコーン樹脂製やフッ素樹脂製の耐熱性を有するシート部材を介在させる。それによって、ＴＣＰを加圧加熱した際、溶融した粘着テープが加圧ツールに付着するのを防止するようにしている。

実装時にＴＣＰと圧着ヘッドとの間に上記シート部材を介在させる手段としては、装置本体にカセットを装着し、このカセットに設けられたシート部材を介して加圧ツールによってＴＣＰを基板に加熱しながら加圧するということが行なわれている。

上記カセットは上記シート部が巻装された供給リールと、この供給リールから繰り出されたシート部材を巻き取る巻き取りリールを有し、上記ＴＣＰを基板に圧着したならば、上記シート部材を上記巻き取りリールによって所定長さ巻き取ってシート部材の汚れが付着していない新たな部分を上記バックアップツールと上記加圧ツールとの間に位置させる。それによって、溶融した粘着テープが加圧ツールの加圧面に付着するのを防止するようにしている。

このような先行技術は特許文献１に示されている。特許文献１では巻き取りリールによるシート部材の巻き取り長さを設定するために、供給リール又は巻き取りリールに巻かれたシート部材に接触する回転を設け、この回転体の回転によってシート部材の送り長さを検出し、検出された送り長さに基いて巻き取り体の回転を制御してシート部材を所定長さずつ送るようにしている。
特開２００７−７３８９７

ところで、最近ではシート部材を無駄なく使用するために、シート部材の１回当たりの送り長さが必要最低限になるよう精度よく設定することが求められている。つまり、１回当たりの送り長さを加圧ツールの幅寸法と同じにすることが要求されている。

しかしながら、上記シート部材は加圧ツールによってＴＣＰを基板に圧着する際、その加圧ツールによって５００℃程度の高温度に加熱されるために伸びが生じる。しかも、シート部材は供給リールと巻き取りリールとの間で弛みが生じることが避けられない。

そのため、ＴＣＰを基板に本圧着した後、供給リール又は巻き取りリールに巻かれたシート部材に接触する回転体の回転角度によってシート部材の送り量を検出して制御するようにしても、シート部材の伸びや弛みによって送り量を精密に制御することができないということがあった。

つまり、巻き取りリールによって巻き取られるシート部材の巻き取り長さと、その巻き取りによって送られるシート部材の送り長さが一致しないため、シート部材を送り長さが必要最低限になるよう精度よく送ることができないということになる。

この発明は、シート部材のバックアップツールに対応する部分の送り長さを精密に設定することができるようにした電子部品の実装装置及び実装方法を提供することにある。

この発明は、基板のバックアップツールによって下面が支持された側部の上面に、電子部品を加圧ツールによってシート部材を介して加熱しながら圧着する電子部品の実装装置であって、
上記シート部材が巻装された供給リールと、
この供給リールから繰り出された上記シート部材を巻き取るとともに上記シート部材の上記供給リールから繰り出された部分が上記バックアップツールと上記加圧ツールとの間に位置するよう配置される巻き取りリールと、
上記バックアップツールよりも上記シート部材の送り方向の下流側に配置され上記加圧ツールが上記シート部材を介して上記電子部品を上記基板に圧着することで上記シート部材に形成される圧痕を非接触で検出する検出手段と、
上記加圧ツールによって上記電子部品が圧着された後、上記巻き取りリールによって上記シート部材を巻き取るときに、その巻き取り長さを上記検出手段により検出された上記圧痕の移動距離に基いて制御する制御手段と
を具備したことを特徴とする電子部品の実装装置にある。

上記検出手段は、上記シート部材が上記巻き取りリールに巻き取られることによって上記シート部材に形成された直線状の圧痕が移動する距離を検出し、上記制御手段は、上記検出手段が検出する上記圧痕の移動距離によって上記シート部材の巻き取り長さを制御することが好ましい。

上記制御手段は、上記圧痕の移動距離が上記加圧ツールの幅寸法と同じ長さになるよう上記巻き取りリールによる上記シート部材の巻き取り長さを制御することが好ましい。

この発明は、基板のバックアップツールによって下面が支持された側部の上面に、電子部品を加圧ツールによってシート部材を介して加熱しながら圧着する電子部品の実装方法であって、
上記シート部材が巻装された供給リール及びこの供給リールから繰り出された上記シート部材を巻き取る巻き取りリールを有するカセットを、上記シート部材の上記供給リールと上記巻き取りリールとの間に位置する部分が上記バックアップツールと上記加圧ツールとの間に位置するよう配置する工程と、
上記加圧ツールが上記シート部材を介して上記電子部品を上記基板に圧着することによって上記シート部材に形成された圧痕を上記バックアップツールよりも上記シート部材の送り方向の下流側で非接触で検出する工程と、
上記加圧ツールによって上記電子部品が圧着された後、上記巻き取りリールによって上記シート部材を巻き取るとともに、その巻き取り長さを検出された上記圧痕の移動距離に基いて制御する工程と
を具備したことを特徴とする電子部品の実装方法にある。

この発明によれば、シート部材を巻き取るときに、加圧ツールによって電子部品をシート部材を介して加圧加熱して基板に実装することで、シート部材に形成される圧痕の移動距離を検出し、その検出に基いてシート部材の巻き取り長さを制御するようにした。

そのため、シート部材に伸びが生じたり、弛みが生じて巻き取り長さと送り長さが異なっても、その巻き取り長さに係りなく、シート部材の送り長さを精密に設定す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は実装装置の概略的構成を示し、この実装装置は装置本体１を備えている。この装置本体１には、水平方向である、Ｘ方向とＹ方向とに駆動されるステージとしてのＸＹテーブル２が設けられている。このＸＹテーブル２にはたとえば液晶セルなどの基板３が供給され、一側部をＸＹテーブル２の上面から突出させた状態で真空吸着などの保持手段によって保持される。この基板３の一側部には異方性導電部材からなる粘着テープ４を介して電子部品としてのＴＣＰ５が仮圧着されている。

上記装置本体１には、上記ＸＹテーブル２に保持された基板３の一側部の下面を上端面によって受けるバックアップツール６が設けられている。このバックアップツール６の上端面に支持された基板３の側部に仮圧着されたＴＣＰ５は加圧ツール７によって後述するように本圧着される。加圧ツール７にはヒータ（図示せず）が内蔵されていて、この加圧ツール７を数百度、たとえば約５００℃に加熱するようになっている。

上記加圧ツール７は加圧ヘッド８の下面に設けられている。この加圧ヘッド８は、リニアガイド９に沿って図中矢印で示すＺ方向、つまり上下方向にスライド可能となっていて、Ｚ駆動源１０によってＺ方向に駆動されるようになっている。

上記装置本体１の上記加圧ツール７の下方であって、上記バックアップツール６よりも上方にはレール部材１１が水平方向に沿って設けられている。装置本体１には、上記レール部材１１に沿ってカセット１２を着脱することができるようになっている。カセット１２を装置本体１に図中矢印Ｘ方向から装着すると、所定の位置で上記カセット１２に設けられたストッパ（図示せず）が上記装置本体１に設けられた当接部（図示せず）に当接する。それによって、上記カセット１２が位置決めされるようになっている。

上記カセット１２は、図１と図２に示すように連結軸１３によって所定の間隔で連結された矩形状の一対の側板１４を有する。連結軸１３は少なくとも上記側板１４の四隅部を連結している。

一対の側板１４の長手方向一端部にはシリコーン樹脂製やフッ素樹脂製の耐熱性を有するシート部材１５が巻装された、軸状の供給リール１６が上記側板１４に対して回転可能かつ着脱可能に設けられている。

上記側板１４の長手方向他端部には上記供給リール１６に巻装されたシート部材１５を、複数の中継ローラ１７を介して巻き取る巻き取り体１８が設けられている。この巻き取り体１８は図２と図３に示すように巻き取りリール１９を有する。この巻き取りリール１９の両端には端部軸２１が突設されている。

一方の端部軸２１には、その端面に開放した筒状の中空部２２が形成されている。この中空部２２には中継軸２３がばね２４を介して突没可能に設けられている。この中継軸２３の一端部には上記端部軸２１に形成された長孔２５にスライド可能に係合した第１のピン２６が設けられ、他端部には第２のピン２７が設けられている。したがって、上記中継軸２３は上記第１のピン２６が長孔２５に沿ってスライドする範囲で軸方向に突没可能になっている。他方の端部軸２１には第３のピン２８が設けられている。

一対の側板１４の巻き取り体１８が装着される部位には、それぞれ支持軸３１が図示しない軸受によって回転可能に支持されている。各支持軸３１の側板１４の端面側に突出した一端には外周面に開放した係合溝３３を有する受け具３４が設けられている。そして、巻き取りリール１９は、一対の受け具３４に、上記中継軸２３と他方の端部軸２１とを、上記ばね２４の付勢力に抗して弾性的に係合させることで、回転可能かつ着脱可能に取着されている。

上記中継軸２３が装着される一方の支持軸３１の上記側板１４の外面に突出した端部には従動歯車３６が嵌着されている。この従動歯車３６は、カセット１２をレール部材１１に沿って装置本体１の所定の位置に装着したとき、この装置本体１に設けられた巻き取りモータ３７の回転軸３８に嵌着された駆動歯車３９に噛合するようになっている。

装置本体１に図４に示す矢印Ｘ方向からカセット１２を装着したとき、上記カセット１２に設けられた従動歯車３６は上記巻き取りモータ３７の回転軸３８に設けられた駆動歯車３９に対して垂直方向下方、つまり装置本体１にカセット１２を着脱する水平方向に対して直交する上下方向の下方に位置して上記駆動歯車３９に噛合するようになっている。

そして、装置本体１の所定の位置にカセット１２が装着されると、このカセット１２に設けられたシート部材１５の供給リール１６と巻き取り体１８との間に位置する部分が基板３に仮圧着されたＴＣＰ５の上方に対向位置するようになっている。

上記Ｚ駆動源１０によって上記加圧ツール７が下降方向に駆動されると、この加圧ツール７は上記ＴＣＰ５を上記シート部材１５の供給リール１６と巻き取り体１８との間に位置する部分を介して上記基板３に加熱しながら加圧する。

上記ＴＣＰ５を基板３に本圧着する際、上記シート部材１５が上記加圧ツール７によって加圧加熱されると、上記シート部材１５には図５に示すように上記加圧ツール７による線状の圧痕Ｐが形成される。

上記バックアップツール６の近傍、つまり上記シート部材１５の送り方向下流側に位置する側面の近傍には、図１に示すように上記シート部材１５に形成された直線状の圧痕Ｐを、このシート部材１５の下面側から撮像する検出手段としての撮像カメラ４１が撮像面を上に向けて配置されている。

上記撮像カメラ４１は、上記加圧ツール７によってＴＣＰ５が基板３の側部に本圧着された後、その基板３を次工程に受け渡すためにＸＹテーブル２が後退方向に移動したとき、上記シート部材１５の上記加圧ツール７によって加圧されて形成された圧痕Ｐを撮像するようになっている。
なお、撮像カメラ４１は１回或いは２回前の本圧着時に加圧ツール７によってシート部材１５に形成された圧痕Ｐを撮像できる位置に配置されている。

上記撮像カメラ４１の撮像信号は、図６に示すように画像処理部４２に出力されてアナログ信号からデジタル信号に変換されてから制御装置４３に出力される。この制御装置４３には演算処理部４４及び駆動出力部４５が設けられ、画像処理部４２からのデジタル信号は上記演算処理部４４に出力される。

画像処理部４２からのデジタル信号が入力された上記演算処理部４４は、その画像信号から直線状の圧痕Ｐの座標位置、つまり図５に矢印で示すシート部材１５の送り方向に沿うＸ方向のＸ座標を算出する。上記演算処理部４４が圧痕ＰのＸ座標を算出すると、駆動出力部４５は上記巻き取りモータ３７に駆動信号を出力する。

すなわち、加圧ツール７によるＴＣＰ５の本圧着が終わってその加圧ツール７が上昇し、ＸＹテーブル２が後退方向に移動すると、撮像カメラ４１による撮像が開始されて所定の圧痕Ｐの撮像信号が画像処理部４２でデジタル信号に変換されて演算処理部４４に出力されると同時に、上記駆動出力部４５からの駆動信号によって上記巻き取りモータ３７が駆動され、シート部材１５を巻き取る方向に巻き取り体１８の巻き取りリール１９を回転駆動する。

演算処理部４４は撮像カメラ４１からの撮像信号によって所定の圧痕ＰのＸ方向の移動長さ、つまりシート部材１５が巻き取られることによって移動する圧痕Ｐの移動距離を算出する。圧痕ＰのＸ方向の移動距離は撮像カメラ４１が設けられたバックアップツール６の箇所におけるシート部材１５の送り長さとなる。つまり、シート部材１５のバックアップツール６よりも送り方向下流側に位置する部分の送り長さとなる。

演算処理部４４によって算出された圧痕ＰのＸ方向の移動距離は、この演算処理部４４に予め設定された設定値Ｓ（図６に示す）と比較される。設定値Ｓは図５にＴで示す加圧ツール７の幅寸法と同じ長さに設定されている。

そして、撮像カメラ４１によって圧痕Ｐを撮像することによって算出されたその圧痕Ｐの移動距離が設定値Ｓと同じになると、上記駆動出力部４５からの駆動信号の出力が停止して上記巻き取り体１８によるシート部材１５の巻取りが終了する。

すなわち、シート部材１５は、巻き取り体１８の巻き取りリール１９による巻取り長さでなく、バックアップツール６よりも下流側近傍に位置する部分のシート部材１５の送り長さに基いて巻き取りリール１９に巻き取られるため、上記シート部材１５を加圧ツール７の幅寸法と同じ長さで精度よく送ることが可能となる。

そして、シート部材１５の巻取りが終了したならば、新たな基板３が載置されたＸＹテーブル２が実装位置に位置決めされ、その基板３に仮圧着されたＴＣＰ５の本圧着が行なわれた後、上記シート部材１５の巻取りが上述したように行なわれる。

このような構成の実装装置によれば、加圧ツール７によってＴＣＰ５がシート部材１５を介して基板３に本圧着されたとき、シート部材１５に形成される圧痕Ｐを撮像カメラ４１で撮像し、その撮像信号に基いてシート部材１５の送り長さを設定するようにした。

そのため、シート部材１５が熱膨張したり、弛みがあるなどしても、それらのことに影響を受けることなく、シート部材１５をバックアップツール６の近傍において精度よく送ることができる。

つまり、シート部材１５の送り長さが加圧ツール７の幅寸法と同じになるよう必要最低限の長さで過不足なく送ることができるから、シート部材１５の送り長さが長くなり過ぎて無駄が生じたり、送り長さが不足して溶融物が加圧ツール７に付着するなどのことを確実に防止することができる。

上記一実施の形態ではシート部材に形成される圧痕を、撮像カメラによってシート部材の下方から撮像するようにしたが、上方から撮像するようにしても差し支えない。

また、基板に電子部品としてのＴＣＰを本圧着する場合について説明したが、本圧着されたＴＣＰに電子部品としての回路基板を本圧着する場合にも、この発明を適用することができる。

また、上記一実施の形態では供給リールと巻き取りリールが一体化されたカセットを用いてシート部材を供給するようにしたが、カセットを用いず、供給リールと巻き取りリールを単体で配置するようにしてもよい。

この発明の一実施の形態を示す実装装置の構成図。 装置本体に装着されたカセットの巻き取りモータとの関係を示す一部省略した平面図。 巻き取り体の従動歯車が設けられた一端部の平面図。 装置本体にカセットを装着して従動歯車を駆動歯車に噛合させるときの説明図。 圧痕が形成されたシート部材のバックアップツールの近傍に位置する部分を示す平面図。 制御系統を示すブロック図。

符号の説明

３…基板、５…ＴＣＰ（電子部品）、７…加圧ツール、１２…カセット、１５…シート部材、１６…供給リール、１９…巻き取りリール、３７…巻き取りモータ、４１…撮像カメラ（検出手段）、４２…画像処理部、４３…制御装置、４４…演算処理部、４５…駆動出力部。

Claims (4)

1. 基板のバックアップツールによって下面が支持された側部の上面に、電子部品を加圧ツールによってシート部材を介して加熱しながら圧着する電子部品の実装装置であって、
   上記シート部材が巻装された供給リールと、
   この供給リールから繰り出された上記シート部材を巻き取るとともに上記シート部材の上記供給リールから繰り出された部分が上記バックアップツールと上記加圧ツールとの間に位置するよう配置される巻き取りリールと、
   上記バックアップツールよりも上記シート部材の送り方向の下流側に配置され上記加圧ツールが上記シート部材を介して上記電子部品を上記基板に圧着することで上記シート部材に形成される圧痕を非接触で検出する検出手段と、
   上記加圧ツールによって上記電子部品が圧着された後、上記巻き取りリールによって上記シート部材を巻き取るときに、その巻き取り長さを上記検出手段により検出された上記圧痕の移動距離に基いて制御する制御手段と
   を具備したことを特徴とする電子部品の実装装置。
   
2. 上記検出手段は、上記シート部材が上記巻き取りリールに巻き取られることによって上記シート部材に形成された直線状の圧痕が移動する距離を検出し、上記制御手段は、上記検出手段が検出する上記圧痕の移動距離によって上記シート部材の巻き取り長さを制御することを特徴とする請求項１記載の電子部品の実装装置。
3. 上記制御手段は、上記圧痕の移動距離が上記加圧ツールの幅寸法と同じ長さになるよう上記巻き取りリールによる上記シート部材の巻き取り長さを制御することを特徴とする請求項２記載の電子部品の実装装置。
4. 基板のバックアップツールによって下面が支持された側部の上面に、電子部品を加圧ツールによってシート部材を介して加熱しながら圧着する電子部品の実装方法であって、
   上記シート部材が巻装された供給リール及びこの供給リールから繰り出された上記シート部材を巻き取る巻き取りリールを有するカセットを、上記シート部材の上記供給リールと上記巻き取りリールとの間に位置する部分が上記バックアップツールと上記加圧ツールとの間に位置するよう配置する工程と、
   上記加圧ツールが上記シート部材を介して上記電子部品を上記基板に圧着することによって上記シート部材に形成された圧痕を上記バックアップツールよりも上記シート部材の送り方向の下流側で非接触で検出する工程と、
   上記加圧ツールによって上記電子部品が圧着された後、上記巻き取りリールによって上記シート部材を巻き取るとともに、その巻き取り長さを検出された上記圧痕の移動距離に基いて制御する工程と
   を具備したことを特徴とする電子部品の実装方法。

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