JP5574401B2 - 電子部品の実装装置及び実装方法 - Google Patents

Description

この発明は基板の一側部の下面をバックアップツールで保持し、その上面に実装ツールによって電子部品を実装する実装装置及び実装方法に関する。

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、２枚のガラス板をシール材を介して所定の間隔で液密に接着させ、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、側部上面にテープ状の上記異方性導電部材を圧着し、この異方性導電部材に上記ＴＣＰを仮圧着した後、本圧着するようにしている。

上記液晶セルに対して上記ＴＣＰを圧着するには、液晶セルの下面をバックアップツールの上端面で支持し、その支持された部分の上面に実装ツールによって上記電子部品を圧着するようにしている。

液晶セルに電子部品を圧着する際、液晶セルの厚さが均一でなかったり、電子部品が圧着される一側部が撓んでいるような場合、液晶セルのバックアップツールの上端面で支持される部分の高さにばらつきが生じる。そのため、液晶セルの一側部の上面に電子部品を実装ツールによって均一に加圧できないということがあった。

そこで、従来は、上記液晶セルの側部上面にＴＣＰを圧着するには特許文献１に示されるように行なわれていた。すなわち、液晶セルは吸着テーブル（保持テーブル）に、ＴＣＰが圧着される一側部を突出させて吸着保持される。上記吸着テーブルは水平方向（Ｘ，Ｙ方向）、回転方向（θ方向）及び上下方向（Ｚ方向）に駆動可能に設けられていて、この吸着テーブルに供給保持された液晶セルはＴＣＰが圧着される上面に対応する部分の下面の高さがレーザセンサなどの高さセンサによって測定される。

上記バックアップツールの上端面の高さは予め測定されていて既知である。そして、高さセンサによって液晶セルの下面の高さを測定したならば、その下面の高さと、バックアップツールの上端面の高さを比較し、その差が検出される。

ついで、上記吸着テーブルを上記液晶セルの下面がバックアップツールの上端面の高さよりもわずかに高い位置になるよう上昇方向に駆動してから、水平方向に駆動してＴＣＰが圧着される一側部の下面をバックアップツールの上端面の上方に位置決めする。

その後、上記高さセンサの測定に基づいて液晶セルの下面の高さがバックアップツールの上端面の高さに一致するよう、上記吸着テーブルを下降方向に駆動し、液晶セルの側部下面を上記バックアップツールの上端面で支持する。

このようにして、液晶セルの側部下面をバックアップツールの上端面で支持したならば、上記実装ツールを下降させて上記ＴＣＰを上記液晶セルの側部上面に圧着するようにしている。
特開２００３−２３４３７３号公報

ところで、液晶セルの側部下面の高さをバックアップツールの上端面の高さに合わせて支持する際、上記液晶セルを保持した吸着テーブルを上昇位置から下降方向に駆動してバックアップツールの上端面に支持させるようにしている。そのため、液晶セルは吸着テーブルとともに上下方向に移動することになるから、その移動によって吸着テーブルから突出した一端部が上下方向に振れることになる。

液晶セルの一端部が振れていると、その振れが収まるまで吸着テーブルを下降させてその一端部をバックアップツールの上端面に支持させることができない。つまり、液晶セルの一端部をバックアップツールの上端面に支持するために、その一端部の振れが０に減衰するまでの待ち時間が発生する。

そのため、液晶セルを位置決めしてＴＣＰを実装するまでに余計な時間が掛かることになるから、生産性の低下を招くということが生じる。とくに、最近では液晶セルが大型化する傾向にある。液晶セルが大型化すると、吸着テーブルを上下方向に駆動したとき、液晶セルの一端部に生じる振れが大きくなるから、その振れが減衰するまでの待ち時間も長くなるということがあるばかりか、液晶セルの振れが生じた一端部がバックアップツールの上端面にあたって欠けが生じる虞もある。

さらに、液晶セルが大型化すると、ＴＣＰが実装される辺の長手方向両端部が下方へ垂れてその辺が逆Ｕ字状に変形することがある。そのような状態で、バックアップツールによって液晶セルのＴＣＰが実装される辺の下面を支持しようとしても、バックアップツールの上端面に対して液晶セルの下面が浮き上がってしまう。

そのため、液晶セルがバックアップツールの上端面によって確実に支持固定されないため、実装ツールによってＴＣＰを実装するとき、液晶セルがずれ動き、ＴＣＰの実装位置にずれが生じるということがある。

この発明は、基板を上下方向に移動させずに、基板の一側部の下面とバックアップツールの上端面の高さを一致させて基板の一側部の下面をバックアップツールに支持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。

上記課題を解決するためにこの発明は、
保持面を有し、基板の側部が上記保持面から突出するように上記基板を保持するとともに水平方向に駆動される保持テーブルと、
上下駆動手段により上下方向に駆動可能に設けられ、上端面によって、上記基板の側部の上面における電子部品が実装される部分に対応する、上記基板の下面を支持するバックアップツールと、
加圧駆動手段によって上下方向に駆動可能に設けられ、上記バックアップツールの上端面に上記下面が支持された上記基板の上記上面に対し、電子部品を加圧して実装する実装ツールと、
を有し、上記基板の側部の上面に異方性導電テープを介して電子部品を実装する実装装置において、
上記保持テーブルに保持された上記基板の側部の、上記電子部品が実装される部分の下面の高さを測定する高さ検出手段と、
この高さ検出手段の測定値に基づいて、上記バックアップツールの上端面の高さを上記保持テーブルに保持された上記基板の上記下面の高さと同じに設定するように上記上下駆動手段を駆動するとともに、上記高さ検出手段の測定値に基づいて、上記実装ツールを、上記高さ検出手段の測定値に基づいて高さ設定された上記バックアップツールの上端面の高さに上記基板の厚さと上記異方性導電テープの厚さ及び上記電子部品の厚さをプラスした高さよりも所定寸法だけ低い位置まで下降させるように上記加圧駆動手段を駆動して、上記電子部品を上記基板に実装させる制御手段と
を具備したことを特徴とする電子部品の実装装置を提供することにある。

また、この発明は、
保持テーブルの保持面に、基板をその側部が上記保持面から突出するように保持し、上記基板における側部の上面における電子部品が実装される部分に対応する、上記基板の下面をバックアップツールの上端面によって支持し、上記バックアップツールの上端面によって上記下面が支持された上記基板の上記上面に対し、実装ツールによって電子部品を加圧して、この電子部品を異方性導電テープを介して上記基板の側部の上面に実装する実装方法において、
上記保持テーブルに保持された上記基板の側部の、上記電子部品が実装される部分の下面の高さを測定する工程と、
上記基板の下面の高さの測定値に基づいて、上記バックアップツールの上端面の高さを上記保持テーブルに保持された上記基板の上記下面の高さに合わせて、その上端面で上記基板の下面を支持する工程と、
上記基板の下面の高さの測定値に基づいて、上記実装ツールを、上記高さの測定値に基づいて高さ設定された上記バックアップツールの上端面の高さに上記基板の厚さと上記異方性導電テープの厚さ及び上記電子部品の厚さをプラスした高さよりも所定寸法だけ低い位置まで下降させて、上記電子部品を上記基板に実装する工程と
を具備したことを特徴とする電子部品の実装方法を提供することにある。

図１はこの発明の一実施の形態を示す実装装置の概略的構成図である。 図２は制御系統を示すブロック図である。 図３は凸状に湾曲変形した液晶セルに電子部品を実装するときの説明図である。 図４は凹状に湾曲変形した液晶セルに電子部品を実装するときの説明図である。

以下、この発明の一実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１に示す実装装置はベーステーブル１を備えている。このベーステーブル１上にはＹテーブル２が設けられている。このＹテーブル２は上記ベーステーブル１の一側面に設けられたＹ駆動源３によって紙面と直交するＹ方向に沿って駆動されるようになっている。

上記Ｙテーブル２上には保持テーブルとしてのＸテーブル４が上記Ｙ方向と直交するＸ方向に沿って移動可能に設けられている。このＸテーブル４はＹテーブル２の一側面に設けられたＸ駆動源５によって同図に矢印で示す上記Ｙ方向と直交するＸ方向に沿って駆動されるようになっている。

上記Ｙ駆動源３とＸ駆動源５は図２に示す制御装置６によって駆動が制御されるようになっている。つまり、制御装置６には図示しない入力部によって予め設定された位置情報が入力されていて、その位置情報に基づいて上記Ｙ駆動源３とＸ駆動源５が駆動されて上記Ｘテーブル４が位置決めされるようになっている。

上記Ｘテーブル４の上面、つまり保持面４ａには、基板としての液晶セルＷがその一側部をＸテーブル４の一側から突出させて吸着保持される。上記液晶セルＷの上記Ｘテーブル４から突出させた一側部の下面は上記ベーステーブル１の先端部の上面に設けられた高さ検出手段としてのレーザセンサなどの高さセンサ７によって測定されるようになっている。図２に示すようにこの高さセンサ７の測定信号Ｓは上記制御装置６に出力される。

上記ベースフレーム１の先端部に対向する位置、つまり上記高さセンサ７の近傍にはバックアップツール８が上下方向に位置決め調整可能に設けられている。すなわち、上記バックアップツール８は、後述するように上記液晶セルＷの一側部の上面に実装されるＴＣＰなどの電子部品９の幅寸法よりも大きな幅寸法の角柱状に形成されていて、その上部の一側面には一端を固着した第１のブラケット１１が水平に延出されている。

上記第１のブラケット１１の他端部は、上下駆動手段１２を構成する第１のねじ軸１３に螺合された第１のナット体１４に連結固定されている。この第１のねじ軸１３は上下駆動用サーボモータ１５によって回転駆動される。この上下駆動用サーボモータ１５は上記高さセンサ７の測定信号Ｓに基づいて上記制御装置６によって駆動が制御される。

上記第１のブラケット１１は図示せぬ上下ガイドによって上下方向の移動がガイドされていて、上記第１のねじ軸１３が回転駆動されたときに、上記上下ガイドによって上記第１のねじ軸１３とともに回転するのが阻止される。それによって、上記第１のねじ軸１３が回転駆動されれば、上記バックアップツール８は上記第１のブラケット１１とともに上下方向に駆動される。

上記上下駆動用サーボモータ１５には第１のエンコーダ１６が設けられている。この第１のエンコーダ１６は上記上下駆動用サーボモータ１５の回転に応じた信号を図２に示す第１のサーボドライバ１７を介して上記制御装置６に出力する。

上記制御装置６は第１のエンコーダ１６からの信号と、上記高さセンサ７からの測定信号Ｓを比較し、その比較に基づいて上記バックアップツール８の上端面８ａを上記高さセンサ７が測定した液晶セルＷの一側部の下面の高さに一致させるよう、上記上下駆動用サーボモータ１５を上記第１のサーボドライバ１７を介してフィードバック制御するようになっている。

上記バックアップツール８の上方には実装ツール２１が加圧駆動手段２２によって上下方向に駆動可能に設けられている。すなわち、上記実装ツール２１には一端が固着された第２のブラケット２３が水平に延出されている。この第２のブラケット２３の他端部は第２のナット体２４に連結固定されている。

上記第２のナット体２４は上記加圧駆動手段２２を構成する第２のねじ軸２５に螺合されている。この第２のねじ軸２５は加圧用サーボモータ２６によって回転駆動されるようになっている。

上記第２のねじ軸２５が回転駆動されたとき、上記第２のナット体２４に連結された第２のブラケット２３は図示せぬ上下ガイドによって回転するのが阻止されて上下方向にガイドされるようになっている。それによって、上記第２のねじ軸２５が回転駆動されたとき、上記実装ツール２１は回転することなく、上記第２のブラケット２３とともに上下方向に駆動されるようになっている。

上記加圧用サーボモータ２６には第２のエンコーダ２７が設けられている。この第２のエンコーダ２７は上記加圧用サーボモータ２６の回転に応じた信号を上記制御装置６に第２のサーボドライバ２８を介して出力する。

上記実装ツール２１は吸着ノズル２１ａを有し、この吸着ノズル２１ａには上記電子部品９の一端部が吸着保持されている。そして、上記液晶セルＷの一端部の下面が上記バックアップツール８の上端面８ａによって支持された状態で、上記実装ツール２１が下降方向に駆動されると、上記電子部品９の一端部が上記液晶セルＷの一端部の上面に図示しない粘着性の異方性導電テープを介して圧着される。

上記制御装置６は、第２のエンコーダ２７からの信号と、上記高さセンサ７からの測定信号Ｓの比較に基づいて上記加圧用サーボモータ２６を上記第２のサーボドライバ２８を介して駆動し、上記実装ツール２１の下降高さを設定する。

上記実装ツール２１の下降高さは、上記液晶セルＷの電子部品９が圧着される一側部の厚さと、その一側部に貼着された異方性導電テープの厚さ及び電子部品９の厚さが後述するように考慮される。それによって、上記実装ツール２１は所定の加圧力で上記電子部品９を上記液晶セルＷに圧着することができるようになっている。

このような構成の実装装置において、Ｘテーブル４の保持面４ａに保持された液晶セルＷの一側部に電子部品９を実装する場合、まず、Ｘテーブル４に液晶セルＷを、電子部品９が実装される一側部を突出させて吸着保持する。

ついで、Ｘテーブル４をＸ，Ｙ方向に駆動して上記液晶セルＷのＸテーブル４の保持面４ａから突出させた一側部を、高さセンサ７の上方を経てバックアップツール８の上端面８ａの上方に位置決めする。

液晶セルＷの一側部が高さセンサ７の上方を通過するとき、液晶セルＷの一側部の下面の高さが上記高さセンサ７によって測定され、その測定信号Ｓが制御装置６に出力される。制御装置６は液晶セルＷの一側部下面の高さと、バックアップツール８の上端面８ａの高さを比較し、その比較に基づいて上下駆動用サーボモータ１５を駆動し、その高さの差だけバックアップツール８を上昇方向に駆動する。

それによって、バックアップツール８の上端面８ａが液晶セルＷの一側部の下面の高さと同じ高さに位置決めされるから、その上端面８ａによって液晶セルＷの一側部の下面が支持される。

なお、バックアップツール８の上端面８ａの高さは、上下駆動用サーボモータ１５によって所定高さに設定されており、その高さは第１のエンコーダ１６からの信号が制御装置６に出力されることで既知となっている。

ついで、電子部品９の一端部を吸着保持した実装ツール２１が上記高さセンサ７からの測定信号Ｓに基づいて下降方向に駆動される。つまり、実装ツール２１は、上記高さセンサ７によって測定された液晶セルＷの下面の高さ、つまり位置決めされたバックアップツール８の上端面８ａの高さに、液晶セルＷの電子部品９が実装される一側部の厚さと、その部分に貼着された異方性導電テープの厚さ及び電子部品９の厚さをプラスした寸法高さよりも所定寸法だけ低い位置まで下降方向に駆動される。

それによって、上記電子部品９は上記実装ツール２１によって上記液晶セルＷの一側部の上面に上記実装ツール２１の下降位置に応じた所定の加圧力で実装されることになる。

すなわち、液晶セルＷを上下方向に駆動することなく、バックアップツール８の上端面８ａを液晶セルＷの一側部の下面の高さに合わせて位置決めするため、液晶セルＷの上記Ｘテーブル４から突出した一側部が上下方向に振れることがない。

そのため、バックアップツール８の上端面８ａによって液晶セルＷの一側部の下面を支持したならば、その作業に続いて上面に電子部品９を実装する実装作業を行なうことができるから、電子部品９を実装するために余計な待ち時間が発生してタクトタイムが長くなるということがない。

液晶セルＷの一側部の下面の高さを高さセンサ７によって測定したならば、その測定信号Ｓによってバックアップツール８の高さを設定するだけでなく、電子部品９を液晶セルＷに実装するときに実装ツール２１の下降高さを設定するようにした。

そのため、実装ツール２１によって電子部品９を液晶セルＷに実装する際、そのときの加圧力を設定することができるから、電子部品９が実装される液晶セルＷの上面の高さが一定でなくとも、上記電子部品９を液晶セルＷに対して同じ加圧力で実装することができる。つまり、電子部品９を過不足のない加圧力で実装することができる。

実装ツール２１により電子部品９を実装するときの上記バックアップツール８と実装ツール２１の位置決めは、上下駆動用サーボモータ１５と、加圧用サーボモータ２６を作動させたときに生じる第１、第２のエンコーダ１６，２７からの信号によってフィードバック制御するようにしている。そのため、上記バックアップツール８と実装ツール２１の位置決めを高精度に行なうことができる。

液晶セルＷの一側部には複数の電子部品９が所定間隔で実装されることがある。その場合、１つの電子部品９を実装して実装ツール２１を上昇させたならば、バックアップツール８を下降させる。ついで、液晶セルＷをその一側部に沿う方向である、Ｙ方向に所定距離でピッチ送りしたのち、その部分の下面の高さを高さセンサ７によって測定する。つまり、液晶セルＷをＸ方向に後退させずに、一側部の下面の高さを測定する。

このとき、高さセンサ７が測定する液晶セルＷの一側部の下面の位置は、液晶セルＷをＸ方向に後退させていないから、電子部品９が実装される一側部の上面よりもＸ方向内方の位置である。しかしながら、高さセンサ７はバックアップツール８の近傍に設けられているため、高さセンサ７が測定した部位は、電子部品９が実装される部位とＸ方向においてほぼ同じ位置である。

そのため、液晶セルＷをＸ方向に後退させずに、高さセンサ７の測定に基づいてバックアップツール８と実装ツール２１の駆動を制御して電子部品９を実装するようにしても、その実装を確実に行なうことが可能である。しかも、液晶セルＷを後退させずにすむから、その後退と、測定後に前進させて位置決めするということをせずにすむから、それらに要する時間を短縮することができる。

なお、高さセンサ７によって液晶セルＷの下面を測定する際、液晶セルＷをＸ方向に後退させて電子部品９が実際に実装される部分の下面の高さを測定するようにしてもよいが、後退させずに電子部品９が実際に実装される部分の下面の高さを、たとえば斜め方向から測定するようにしてもよい。

このようにして、液晶セルＷを所定ピッチずつ順次Ｙ方向に駆動すれば、液晶セルＷの一側部に複数の電子部品９をＹ方向に沿って所定のピッチで実装することができる。

液晶セルＷに電子部品９を実装する際、この液晶セルＷの電子部品９が実装される部分の下面の高さをその都度検出し、その高さに応じてバックアップツール８の高さと、実装ツール２１の下降高さを設定するようにした。

そのため、図３に示すように、液晶セルＷの電子部品９が実装される一辺が凸状に湾曲変形していたり、図４に示すように凹状に湾曲変形していても、液晶セルＷの電子部品９が実装される部分の下面を上記バックアップツール８の上端面８ａによって確実に支持固定することができるから、その部分の上面に上記電子部品９を実装ツール２１によって位置ずれが生じることなく精密に実装することが可能となる。

上記一実施の形態では液晶セルの一側部だけをＸテーブルから突出させるようにしたが、Ｘテーブルがθテーブルによって回転方向に位置決めできる構成の場合、液晶セルは一つの側部だけでなく、２つ以上の側部をＸテーブルから突出させて保持し、一側部に対して電子部品を実装したならば、Ｘテーブルを回転させて他の側部に対して電子部品を実装するようにしてもよい。

また、上記一実施の形態では液晶セルをＸ、Ｙ方向に駆動させるようにしたが、液晶セルをＸ、Ｙ方向に駆動せず、バックアップツール、実装ツール及び高さセンサをＸ、Ｙ方向に駆動するようにしても差し支えない。

この発明によれば、基板の電子部品が実装される側部の下面の高さを測定し、その測定に基づいてバックアップツールの上端面の高さを基板の下面の高さに合わせるようにしたから、基板を上下方向に駆動することなく、その基板の下面をバックアップツールの上端面に支持することが可能となる。

Claims (6)

1. 保持面を有し、基板の側部が上記保持面から突出するように上記基板を保持するとともに水平方向に駆動される保持テーブルと、
   上下駆動手段により上下方向に駆動可能に設けられ、上端面によって、上記基板の側部の上面における電子部品が実装される部分に対応する、上記基板の下面を支持するバックアップツールと、
   加圧駆動手段によって上下方向に駆動可能に設けられ、上記バックアップツールの上端面に上記下面が支持された上記基板の上記上面に対し、電子部品を加圧して実装する実装ツールと、
   を有し、上記基板の側部の上面に異方性導電テープを介して電子部品を実装する実装装置において、
   上記保持テーブルに保持された上記基板の側部の、上記電子部品が実装される部分の下面の高さを測定する高さ検出手段と、
   この高さ検出手段の測定値に基づいて、上記バックアップツールの上端面の高さを上記保持テーブルに保持された上記基板の上記下面の高さと同じに設定するように上記上下駆動手段を駆動するとともに、上記高さ検出手段の測定値に基づいて、上記実装ツールを、上記高さ検出手段の測定値に基づいて高さ設定された上記バックアップツールの上端面の高さに上記基板の厚さと上記異方性導電テープの厚さ及び上記電子部品の厚さをプラスした高さよりも所定寸法だけ低い位置まで下降させるように上記加圧駆動手段を駆動して、上記電子部品を上記基板に実装させる制御手段と
   を具備したことを特徴とする電子部品の実装装置。
2. 上記基板の側部の上面に複数の電子部品を所定間隔で実装する際、１つの電子部品ごとに上記高さ検出手段により、上記保持テーブルに保持された上記基板の側部における、上記電子部品が実装される部分の下面の高さを測定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. 上記基板の側部の上面に複数の電子部品を所定間隔で実装する際、上記基板は上記保持テーブルにより上記側部の長手方向に沿って上記所定間隔に応じたピッチで搬送させられるようになっていて、
   上記高さ検出手段は、上記基板がピッチ送りされる毎にその下面の高さを測定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。
4. 保持テーブルの保持面に、基板をその側部が上記保持面から突出するように保持し、上記基板における側部の上面における電子部品が実装される部分に対応する、上記基板の下面をバックアップツールの上端面によって支持し、上記バックアップツールの上端面によって上記下面が支持された上記基板の上記上面に対し、実装ツールによって電子部品を加圧して、この電子部品を異方性導電テープを介して上記基板の側部の上面に実装する実装方法において、
   上記保持テーブルに保持された上記基板の側部の、上記電子部品が実装される部分の下面の高さを測定する工程と、
   上記基板の下面の高さの測定値に基づいて、上記バックアップツールの上端面の高さを上記保持テーブルに保持された上記基板の上記下面の高さに合わせて、その上端面で上記基板の下面を支持する工程と、
   上記基板の下面の高さの測定値に基づいて、上記実装ツールを、上記高さの測定値に基づいて高さ設定された上記バックアップツールの上端面の高さに上記基板の厚さと上記異方性導電テープの厚さ及び上記電子部品の厚さをプラスした高さよりも所定寸法だけ低い位置まで下降させて、上記電子部品を上記基板に実装する工程と
   を具備したことを特徴とする電子部品の実装方法。
5. 上記基板の側部の上面に複数の電子部品を所定間隔で実装する際、１つの電子部品ごとに、上記保持テーブルに保持された上記基板の側部における、上記電子部品が実装される部分の下面の高さを測定することを特徴とする請求項４記載の電子部品の実装方法。
6. 上記基板の側部の上面に複数の電子部品を所定間隔で実装する際、上記基板は上記保持テーブルにより上記側部の長手方向に沿って上記所定間隔に応じたピッチで搬送させられるようになっていて、
   上記高さを測定する工程は、上記基板がピッチ送りされる毎にその下面の高さを測定することを特徴とする請求項４記載の電子部品の実装方法。

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