JP5923689B2

JP5923689B2 - 部品圧着装置及び部品圧着方法

Info

Publication number: JP5923689B2
Application number: JP2012230705A
Authority: JP
Inventors: 孝文辻澤; 味村　好裕; 好裕味村
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2012-10-18
Filing date: 2012-10-18
Publication date: 2016-05-25
Anticipated expiration: 2032-10-18
Also published as: JP2014081563A

Description

本発明は、基板に搭載された部品を圧着ツールにより押圧して部品を基板に圧着させる部品圧着装置及び部品圧着方法に関するものである。

液晶パネル製造ラインによる液晶パネル製造工程において用いられる部品圧着装置は、基板にＡＣＦ（ＡｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＦｉｌｍ）と呼ばれる異方性導電シートを介して搭載（仮圧着）されたフィルム状の部品（若しくは半導体デバイス）を圧着ツールで圧着（本圧着）する。このような部品圧着装置には、圧着ツールの下方に保護シートを水平方向に延びた姿勢（水平姿勢）に設置し、圧着ツールが保護シートを介して部品を押圧するようにして、ＡＣＦが圧着ツールに付着しないようにする保護シート設置ユニットが備えられている。

ここで、保護シート設置ユニットは、保護シートを収納したリールと、リールから引き出された保護シートを引っ張って水平姿勢にする送りローラを備えて成り、更に、保護シートの圧着ツールの下方に位置する部位を圧着ツールの下降に合わせて押し下げることにより、保護シートが圧着ツールにより直接押し下げられることによって保護シートが破損することを防止する保護シート押し下げ機構を備えている（例えば、特許文献１）。

再公表２０１０−０３８４２５号公報

しかしながら、上記の従来の部品圧着装置が備える保護シート押し下げ機構は構成が複雑であり高価であるため、その分製造コストが高くなるという問題点があった。

そこで本発明は、構成が複雑で高価な保護シート押し下げ機構を不要にしてコストの低減を図ることができるようにした部品圧着装置及び部品実装方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の部品圧着装置は、圧着ツールと、前記圧着ツールの下方に水平方向に延びた姿勢で設置される保護シートと、部品が搭載された基板を前記保護シートの下方に移動させ、前記圧着ツールの直下に前記部品が位置するように前記基板を位置決めする基板位置決め手段と、前記基板位置決め手段により前記基板が位置決めされた状態で前記保護シートを弛ませて前記保護シートの一部を前記部品の上面に接触させる保護シート操作手段と、前記保護シートの前記一部が前記部品の上面に接触された状態で前記圧着ツールを下降させ、前記圧着ツールにより前記保護シートを介して前記部品を押圧することで前記部品を前記基板に圧着させる圧着ツール駆動手段とを備えた。

請求項２に記載の部品圧着装置は、請求項１に記載の部品圧着装置であって、前記保護シート操作手段は、前記保護シートを弛ませる前に、前記保護シートを引っ張って前記保護シートが収納されているリールから前記保護シートを繰り出させることにより、前記保護シートの前記圧着ツールによって押圧される部位を更新させる動作を行う。

請求項３に記載の部品圧着方法は、圧着ツールの下方に保護シートが水平方向に延びた姿勢で設置された状態で、前記保護シートの下方に部品が搭載された基板を移動させ、前記圧着ツールの直下に前記部品が位置するように前記基板を位置決めする基板位置決め工程と、前記基板位置決め工程で前記基板が位置決めされた状態で前記保護シートを弛ませて前記保護シートの一部を前記部品の上面に接触させる保護シート弛ませ工程と、前記保護シートの前記一部を前記部品の上面に接触させた状態で前記圧着ツールを下降させ、前記圧着ツールにより前記保護シートを介して前記部品を押圧することで前記部品を前記基板に圧着する圧着工程とを含む。

請求項４に記載の部品圧着方法は、請求項３に記載の部品圧着方法であって、前記保護シート弛ませ工程を実行する前に、前記保護シートを引っ張って前記保護シートが収納されているリールから前記保護シートを繰り出させることにより、前記保護シートの前記圧着ツールによって押圧される部位を更新させる保護シート更新工程を実行する。

本発明では、基板に搭載された部品を圧着ツールの下方に位置させた状態で保護シートを弛ませて保護シートの一部を部品の上面に接触させた後、圧着ツールを下降させて部品を押圧するようになっている。このため従来必要であった構成が複雑で高価な保護シート押し下げ機構が不要となり、その分製造コストの低減を図ることができる。

本発明の一実施の形態における部品圧着装置の斜視図本発明の一実施の形態における部品圧着装置が備える保護シート設置ユニットの斜視図本発明の一実施の形態における部品圧着装置が備える保護シート設置ユニット及び圧着ユニットの側面図本発明の一実施の形態における部品圧着装置の制御系統を示すブロック図（ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における部品圧着装置の動作説明図（ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における部品圧着装置の動作説明図本発明の一実施の形態における部品圧着装置が行う部品圧着作業の手順を示すフローチャート

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１に示す部品圧着装置１は、その上流工程側に配置されたＡＣＦ貼着装置や部品搭載装置等（いずれも図示せず）とともに液晶パネル製造ラインを構成しており、上流工程側の部品搭載装置から長方形の液晶パネルの基板２を受け取った後、その基板２の縁部に設けられた図示しない電極部に搭載されている部品３を圧着して下流工程側の他の装置に搬出する部品圧着作業を繰り返し実行する装置である。

部品圧着装置１は、図１に示すように、オペレータＯＰから見た前後方向をＹ軸方向、左右方向をＸ軸方向としており、基台２１上に基板位置決め部２２、基板位置決め部２２のオペレータＯＰから見た奥側の位置にＸ軸方向に延びて設けられたバックアップステージ２３、バックアップステージ２３の上方に設けられた圧着ユニット２４及びバックアップステージ２３と圧着ユニット２４の間に保護シートＳを設置する保護シート設置ユニット２５を備えている。

図１において、基板位置決め部２２は、基板２を水平姿勢に保持する基板保持テーブル２２ａとこの基板保持テーブル２２ａを移動させる直交座標ロボットから成る基板移動機構２２ｂとを備え、基板移動機構２２ｂは基板２を保持した基板保持テーブル２２ａを水平面内で移動させる。

図１において、部品圧着装置１の圧着ユニット２４は、基台２１上に設けられた門型フレーム３１、門型フレーム３１に設けられた昇降モータ３２、昇降モータ３２によって回転駆動されるボール螺子３３を介して昇降される昇降ベース３４及び昇降ベース３４の前面（オペレータＯＰと対向する面）にＸ軸方向に並んで設けられた複数の加圧シリンダ３５、これら複数の加圧シリンダ３５によって、バックアップステージ２３の上方で個別に昇降するように配置された複数の圧着ツール３６を備えて成る。各圧着ツール３６には図示しない加熱ヒータが内蔵されており、部品圧着装置１が部品圧着作業を実行している間、各圧着ツール３６は加熱ヒータによって加熱される。

図２において、保護シート設置ユニット２５は、基台２１上に複数設けられたユニット支持部２１ａに着脱自在に取り付けることができる上方及び下方に開放した形状を有する枠体４０、枠体４０の前部領域（オペレータＯＰから見た手前側の領域）に回転軸をＸ軸方向に向けた状態でＸ軸方向に並んで設けられた複数のリール４１、枠体４０の後部領域（オペレータＯＰから見た奥側の領域）に回転軸をＸ軸方向に向けて設けられた駆動側送りローラ４２と駆動側送りローラ４２の上方に設けられた従動側送りローラ４３、枠体４０内の各リール４１と駆動側送りローラ４２との間の領域に回転軸をＸ軸方向に向けて設けられた上下一対の第１支持ローラ４４及び上下一対の第１支持ローラ４４と同じく回転軸をＸ軸方向に向けて設けられて第１支持ローラ４４よりも後方に位置した第２支持ローラ４５を備えて成る。

各リール４１には保護シートＳが巻き付けられた状態で収納されており、駆動側送りローラ４２と従動側送りローラ４３は、各リール４１から後方（オペレータＯＰから見た奥側）に引き出された保護シートＳを上下方向から挟んだ状態で回転して各保護シートＳの送り動作を行う。２つの第１支持ローラ４４は各リール４１から引き出された保護シートＳを上下方向から挟み込んだ状態で支持し、第２支持ローラ４５は第１支持ローラ４４から駆動側送りローラ４２に至る各保護シートＳを下方から支持する。

図３において、駆動側送りローラ４２は枠体４０に取り付けられた送りローラ駆動モータ４６によって第１の方向（図３中に示す矢印Ａ）又は第１の方向とは反対の第２の方向（図３中に示す矢印Ｂ）に回転駆動される。駆動側送りローラ４２が送りローラ駆動モータ４６によって第１の方向に回転されると、駆動側送りローラ４２と接した従動側送りローラ４３が駆動側送りローラ４２とは反対の方向に従動回転し、保護シートＳの第１支持ローラ４４と第２支持ローラ４５の間の部分は引っ張られて水平方向に延びた姿勢に保持される。一方、駆動側送りローラ４２が送りローラ駆動モータ４６によって第２の方向に回転されると、従動側送りローラ４３が駆動側送りローラ４２とは反対の方向に従動回転し、保護シートＳの第１支持ローラ４４と第２支持ローラ４５の間の部分は弛んで下方に垂れ下がった状態となる。

なお、リール４１がトルクリミッタ内蔵タイプのものであれば上下一対の第１の支持ローラ４４は不要であり、この場合には、駆動側送りローラ４２が第２の方向に回転されると、保護シートＳがリール４１と第２支持ローラ４５との間で弛むこととなる。

基板２を保持した基板保持テーブル２２ａを水平移動させて基板２に搭載された各部品３を各圧着ツール３６の下方（したがってバックアップステージ２３の上方）に位置させる基板２の位置決め動作は、部品圧着装置１が備える制御装置５０（図４）が基板移動機構２２ｂの作動制御を行うことによってなされる。

このように基板位置決め部２２は、本実施の形態における形態において、部品３が搭載された基板２を保護シートＳの下方に移動させ、圧着ツール３６の直下に部品３が位置するように基板２を位置決めする基板位置決め手段となっている。

保護シート設置ユニット２５の各リール４１から引き出された保護シートＳの送り動作、すなわち駆動側送りローラ４２を第１の方向に回転させて保護シートＳを圧着ツール３６の下方に水平方向に延びた姿勢（水平姿勢）に保持する動作及び保護シートＳを水平姿勢に保持した状態から駆動側送りローラ４２を第２の方向に回転させて保護シートＳを弛ませる動作は、制御装置５０が前述の送りローラ駆動モータ４６の回転制御を行うことによってなされる。

すなわち、駆動側送りローラ４２とこれを駆動する送りローラ駆動モータ４６は、本実施の形態において、基板位置決め部２２により基板２が位置決めされた状態で保護シートＳを弛ませて保護シートＳの一部を部品３の上面に接触させる保護シート操作手段となっている。

圧着ユニット２４における昇降ベース３４の昇降動作は、制御装置５０が前述の昇降モータ３２の作動制御を行ってボール螺子３３を回転させることによってなされ、各圧着ツール３６の初期位置から圧着位置への下動及び圧着位置から初期位置への上動動作は、制御装置５０が各圧着ツール３６に対応して設けられた各加圧シリンダ３５の作動制御を行うことによってなされる。

制御装置５０は、保護シート設置ユニット２５がユニット支持部２１ａに取り付けられたら、昇降モータ３２の作動制御を行ってボール螺子３３を回転させ、昇降ベース３４を下降させて圧着ツール３６を水平姿勢にされた各保護シートＳに近接させた状態とする。そして、基板移動機構２２ｂの作動制御を行って基板保持テーブル２２ａに保持した基板２を移動させ、基板２に搭載された複数の部品３がそれぞれ対応する圧着ツール３６の下方（従ってバックアップステージ２３の上方）に位置するように基板２の位置決めを行う。

制御装置５０は、基板２の位置決めを行ったら、送りローラ駆動モータ４６を作動させて駆動側送りローラ４２を第２の方向に回転させ（図５（ａ）中に示す矢印Ｂ）、各リール４１から引き出されて圧着ツール３６の下方で水平姿勢にされている保護シートＳを第１支持ローラ４４と第２支持ローラ４５の間で弛ませ、その保護シートＳを直下の部品３の上面に接触させる（図５（ａ））。なお、この用に保護シートＳを弛ませた場合、第１支持ローラ４４は保護シートＳの固定支点となるので、圧着ツール３６の直下で部品３の上面に接触する保護シートＳの部位は、水平姿勢にされた状態の保護シートＳの圧着ツール３６の直下に位置していた部位よりもやや前方（オペレータＯＰから遠い側）の部位となる。

制御装置５０は、上記のようにして保護シートＳの一部を部品３の上面に接触させたら、次いで各加圧シリンダ３５の作動制御を行って複数の圧着ツール３６を初期位置から圧着位置まで下降させ（図５（ｂ）中に示す矢印Ｃ）、各圧着ツール３６により対応する保護シートＳを介して各部品３を基板２ごとバックアップステージ２３に押し付け、各部品３を基板２に押圧する（図５（ｂ））。このとき各圧着ツール３６は前述の加熱ヒータによって加熱されているので、各部品３の基板２との間に介装されているＡＣＦ（図示せず）が各部品３を通して加熱され、各部品３が基板２に圧着される。

このように加圧シリンダ３５は、本実施の形態において、保護シートＳの一部が部品３の上面に接触された状態で圧着ツール３６を下降させ、圧着ツール３６により保護シートＳを介して部品３を押圧することで部品３を基板２に圧着させる圧着ツール駆動手段となっている。

なお、圧着ツール３６の押圧面（下面）にＡＣＦが付着していると、圧着ツール３６による圧着時に部品３や基板２を破損してしまう場合があるが、本実施の形態における部品圧着装置１では、各圧着ツール３６は保護シートＳを介して部品３を押圧するので、圧着ツール３６の押圧面（下面）にＡＣＦが付着することがない。

制御装置５０は、上記のように圧着ツール３６を下降させて部品３を基板２に圧着したら、各加圧シリンダ３５の作動制御を行って各圧着ツール３６を上昇させ（図６（ａ）中に示す矢印Ｄ）、初期位置に復帰させる（図６（ａ））。そして、圧着ツール３６が初期位置に復帰したら、送りローラ駆動モータ４６を作動させて駆動側送りローラ４２を第１の方向に回転させ（図６（ｂ）中に示す矢印Ａ）、各保護シートＳを引っ張ってテンションを与え、各保護シートＳが圧着ツール３６の下方で水平方向に延びた姿勢（水平姿勢）にする。

以下、同様の動作が繰り返されて複数の基板２についての部品圧着作業が連続的に実行されるが、制御装置５０は、部品３の圧着作業が終わったら、保護シートＳの圧着ツール３６と接触する部位を更新させる動作（以下、保護シートＳの更新動作と称する）を行う。この保護シートＳの更新動作は、保護シートＳにテンションを与えて水平姿勢にした状態から更に駆動側送りローラ４２を第１の方向に回転させ、保護シートＳを引っ張ってリール４１から保護シートＳを繰り出させることによって行う。

但し、上記保護シートＳの更新動作は、保護シートＳを水平姿勢にした直後に行うのではなく、次の基板２が搬入されてその基板２を位置決めした後、保護シートＳを弛ませる前（直前）に行うようにする。これは、保護シートＳが水平姿勢になっている状態では保護シートＳの圧着ツール３６に接近した部分が加熱されて局部的な熱的劣化を生じてしまうところであるが、保護シートＳを弛ませる前（直前）に保護シートＳの更新動作を行うようにすれば、圧着ツール３６によって加熱される時間を短くすることができ、これによりその部分の熱的劣化を最小限に抑えることができるからである。

このように、本実施の形態における部品圧着装置１は、圧着ツール３６、圧着ツール３６の下方に水平方向に延びた姿勢で設置される保護シートＳ、部品３が搭載された基板２を保護シートＳの下方に移動させ、圧着ツール３６の直下に部品３が位置するように基板２を位置決めする基板位置決め手段としての基板位置決め部２２、基板位置決め部２２により基板２が位置決めされた状態で保護シートＳを弛ませて保護シートＳの一部を部品３の上面に接触させる保護シート操作手段（送りローラ駆動モータ４６及び保護シート操作手段）及び保護シートＳの一部が部品３の上面に接触された状態で圧着ツール３６を下降させ、圧着ツール３６により保護シートＳを介して部品３を押圧することで部品３を基板２に圧着させる圧着ツール駆動手段としての加圧シリンダ３５を備えたものとなっている。

また、この部品圧着装置１では、上記保護シート操作手段（送りローラ駆動モータ４６及び保護シート操作手段）は、保護シートＳを弛ませる前（直前）に、保護シートＳを引っ張って保護シートＳが収納されているリール４１から保護シートＳを繰り出させることにより、保護シートＳの圧着ツール３６によって押圧される部位を更新させる動作を行うようになっている。

次に、図７のフローチャートを用いて本実施の形態における部品圧着装置１による部品実装作業の実行手順（部品実装方法）を説明する。部品実装作業では、制御装置５０は先ず、上流工程側の図示しない部品搭載装置から送られてきた基板２が図示しない基板搬入装置によって運ばれてきたら、その基板２を基板保持テーブル２２ａに載置させて受け取り、搬入する（ステップＳＴ１）。

制御装置５０は基板２を搬入したら、基板移動機構２２ｂの作動制御を行って基板保持テーブル２２ａを水平面内で移動させ、基板２に搭載された複数の部品３がそれぞれ対応する圧着ツール３６の下方に位置するように基板２を位置決めする（ステップＳＴ２）。

制御装置５０は上記のように基板２を位置決めしたら、次いで、保護シートＳの更新動作を行うか否かの判断を行う（ステップＳＴ３）。この保護シートＳの更新動作を行うか否かの判断は、具体的には、基板２に対する部品実装作業の連続実行回数が予め定めた基準の回数に達しているか否かに基づいて行う。

制御装置５０は、上記ステップＳＴ３において、保護シートＳの更新動作を行うと判断した場合には前述の要領によって保護シートＳの更新動作を行い（ステップＳＴ４）、保護シートＳの更新動作を行わないと判断した場合には、ステップＳＴ４をスキップする。

制御装置５０は上記ステップＳＴ４を実行し、或いはステップＳＴ４をスキップしたら、次いで、送りローラ駆動モータ４６を作動させて駆動側送りローラ４２を第２の方向に回転させ（図５（ａ）中に示す矢印Ｂ）、各保護シートＳを第１支持ローラ４４と第２支持ローラ４５の間で弛ませてその一部を対応する部品３の上面に接触させる（図５（ａ）。ステップＳＴ５）。

制御装置５０は、各保護シートＳの一部を対応する部品３の上面に接触させたら各加圧シリンダ３５の作動制御を行って圧着ツール３６を下降させ（図５（ｂ）中に示す矢印Ｃ）、圧着ツール３６により保護シートＳを介して部品３を基板２に押圧し、各部品３を基板２に圧着（本圧着）させる（図５（ｂ）。ステップＳＴ６）。

制御装置５０は、上記のようにして各部品３を基板２に圧着したら、各加圧シリンダ３５の作動制御を行って各圧着ツール３６を上昇させ（図６（ａ）中に示す矢印Ｄ）、初期位置に復帰させる（図６（ａ）。ステップＳＴ７）。

なお、上記圧着ツール３６の下降開始は保護シートＳの一部を部品３の上面に接触させる動作中であってもよく、これにより部品３の実装タクトを短縮化することができる。

制御装置５０は、各圧着ツール３６を初期位置に復帰させたら、送りローラ駆動モータ４６を作動させて駆動側送りローラ４２を第１の方向に回転させ（図６（ｂ）中に示す矢印Ａ）、各保護シートＳを引っ張ってテンションを与え、各保護シートＳを水平姿勢にする（図６（ｂ）。ステップＳＴ８）。

制御装置５０は各保護シートＳを水平姿勢にしたら、基板移動機構２２ｂの作動制御を行って基板保持テーブル２２ａを移動させ、基板２を図示しない基板搬出装置に受け取らせて基板２を搬出する（ステップＳＴ９）。これにより基板２の１枚当たりの部品圧着作業が終了する。

このように、本実施の形態における部品圧着方法は、圧着ツール３６の下方に保護シートＳが水平方向に延びた姿勢で設置された状態で、保護シートＳの下方に部品３が搭載された基板２を移動させ、圧着ツール３６の直下に部品３が位置するように基板２を位置決めする基板位置決め工程（ステップＳＴ２）、基板位置決め工程で基板２を位置決めした状態で保護シートＳを弛ませて保護シートＳの一部を部品３の上面に接触させる保護シート弛ませ工程（ステップＳＴ５）、保護シートＳの一部を部品３の上面に接触させた状態で圧着ツール３６を下降させ、圧着ツール３６により保護シートＳを介して部品３を押圧することで部品３を基板２に圧着する圧着工程（ステップＳＴ６）を含むものとなっている。

また、この部品圧着方法では、保護シート弛ませ工程（ステップＳＴ５）を実行する前に、保護シートＳを引っ張って保護シートＳが収納されているリール４１から保護シートＳを繰り出させることにより、保護シートＳの圧着ツール３６によって押圧される部位を更新させる保護シート更新工程（ステップＳＴ４）を実行するようになっている。

以上説明したように、本実施の形態における部品圧着装置１及び部品圧着方法では、基板２に搭載された部品３を圧着ツール３６の下方に位置させた状態で保護シートＳを弛ませて保護シートＳの一部を部品３の上面に接触させた後、圧着ツール３６を下降させて部品３を押圧するようになっている。このため従来必要であった構成が複雑で高価な保護シート押し下げ機構が不要となり、その分製造コストの低減を図ることができる。

構成が複雑で高価な保護シート押し下げ機構を不要にしてコストの低減を図ることができるようにした部品圧着装置及び部品実装方法を提供する。

１部品圧着装置
２基板
３部品
２２基板位置決め部（基板位置決め手段）
３５加圧シリンダ（圧着ツール駆動手段）
３６圧着ツール
４１リール
４２駆動側送りローラ（保護シート操作手段）
４６送りローラ駆動モータ（保護シート操作手段）
Ｓ保護シート

Claims

圧着ツールと、
前記圧着ツールの下方に水平方向に延びた姿勢で設置される保護シートと、
部品が搭載された基板を前記保護シートの下方に移動させ、前記圧着ツールの直下に前記部品が位置するように前記基板を位置決めする基板位置決め手段と、
前記基板位置決め手段により前記基板が位置決めされた状態で前記保護シートを弛ませて前記保護シートの一部を前記部品の上面に接触させる保護シート操作手段と、
前記保護シートの前記一部が前記部品の上面に接触された状態で前記圧着ツールを下降させ、前記圧着ツールにより前記保護シートを介して前記部品を押圧することで前記部品を前記基板に圧着させる圧着ツール駆動手段とを備え、
前記保護シート操作手段は、前記保護シートを弛ませる前に、前記保護シートを引っ張って前記保護シートが収納されているリールから前記保護シートを繰り出させることにより、前記保護シートの前記圧着ツールによって押圧される部位を更新させる動作を行うことを特徴とする部品圧着装置。
圧着ツールの下方に保護シートが水平方向に延びた姿勢で設置された状態で、前記保護シートの下方に部品が搭載された基板を移動させ、前記圧着ツールの直下に前記部品が位置するように前記基板を位置決めする基板位置決め工程と、
前記基板位置決め工程で前記基板を位置決めした状態で前記保護シートを弛ませて前記保護シートの一部を前記部品の上面に接触させる保護シート弛ませ工程と、
前記保護シートの前記一部を前記部品の上面に接触させた状態で前記圧着ツールを下降させ、前記圧着ツールにより前記保護シートを介して前記部品を押圧することで前記部品を前記基板に圧着する圧着工程とを含み、
前記保護シート弛ませ工程を実行する前に、前記保護シートを引っ張って前記保護シートが収納されているリールから前記保護シートを繰り出させることにより、前記保護シートの前記圧着ツールによって押圧される部位を更新させる保護シート更新工程を実行することを特徴とする部品圧着方法。