[実施形態]
本発明の実施の形態(以下、実施形態と呼ぶ)の一例を、図面を参照して具体的に説明する。なお、図1及び図2に示すように、本実施形態において用いられるテープ状部材2は、例えば、粘着テープ21が離型テープ22に貼着されたものである。粘着テープ21は、例えば、異方性導電フィルム(ACF)である。離型テープ22は、粘着テープ21から剥離可能なテープであり、例えば、ポリイミド等の樹脂フィルムによって形成されている。一般的に使用されるテープ状部材2の幅は、0.5~3.5mm程度である。本実施形態では、1.0mm以下のテープ状部材2を用いる。
[構成]
図1(A)、(B)、図2(A)、(B)は、実施形態に係る貼着装置1の概略構成図である。図1(A)、図2(A)は、テンション機構3を示す部分側面図、図1(B)、図2(B)は貼着装置1を示す正面図である。貼着装置1は、貼着対象物に対して、粘着テープ21の離型テープ22とは反対側の粘着面を貼着する装置である。貼着面は、粘着テープ21の粘着面である。貼着対象物は、例えば、後述する捨打ちプレート112、又は、フラットパネルディスプレイ等の表示装置を構成する部材としての基板300(図7参照)である。
図1(B)に示すように、貼着装置1は、設置面に設置された架台(図示せず)に固定的に搭載され、設置面と平行、つまり、水平方向に平行な基台T上に構成されている。以下の説明では、設置面に直交して離れる方向を上方、設置面に直交して向かい合う方向を下方とする。貼着装置1は、貼着部11、供給部12、テンション機構3、回収部13、搬送部14、剥離部15、切断部16、照明部17、撮像部18、支持体S及び制御部19を有する。なお、各部の位置関係を説明するために、相対的に供給部12側をテープ状部材2の上流側といい、回収部13側をテープ状部材2の下流側ともいう。
[貼着部]
貼着部11は、貼着対象物に対して、テープ状部材2における粘着テープ21の粘着面を貼着する。貼着部11は、加圧ヘッド110、ステージ部材111を有する。
加圧ヘッド110は、図示しない昇降装置により上下に移動することにより、貼着対象物に対してテープ状部材2の加熱、加圧を行う。そのため、加圧ヘッド110には、図示しないヒータが設けられ、テープ状部材2との接触面が、所定の温度に加熱されている。さらに、加圧ヘッド110におけるテープ状部材2との接触面には、緩衝部材110aが設けられている。この緩衝部材110aは、例えば、弾性体により形成されたシートであり、加熱によって軟化した粘着テープ21が加圧ヘッド110に付着することを防止する。すなわち、テープ状部材2において、粘着テープ21の離型テープ22とは反対側の面が貼着対象物との貼着面となる。加圧ヘッド110におけるテープ状部材2との接触面は、水平方向に平行で、テープ状部材2に沿う方向に長尺な面に形成されている。
ステージ部材111は、加圧ヘッド110によって貼着対象物にテープ状部材2が加熱加圧されるとき、貼着対象物を下から支持する部材である。ステージ部材111は、その上面に、貼着対象物を支持する水平の平坦面である支持面111aを有する。つまり、ステージ部材111は、加圧ヘッド110に押圧された貼着対象物を支持するバックアップとして機能する。
ステージ部材111に載置される貼着対象物は、上述したように、捨打ちプレート112や製品となる基板300である。例えば、捨打ちプレート112は、粘着テープ21の先頭の不要な部分が貼着される。この捨打ちプレート112は、例えば、金属板であり、基板300と同等の大きさを成し、ステージ部材111の支持面111a上に配置される。
貼着部11において粘着テープ21の貼着が行われる貼着作業位置に対してテープ状部材2が搬送される搬送経路上には、貼着基準位置10が設定されている。貼着基準位置10は、テープ状部材2における粘着テープ21の切れ目20が位置合わせされる基準位置であり、ここでは、テープ状部材2の搬送方向における、加圧ヘッド110の上流側端部の位置である。なお、この貼着基準位置10は、加圧ヘッド110の上流側端部から、上流側に僅かにずれていてもよい。これは、テープ状部材2の後続部分まで加圧ヘッド110によって圧着されて貼着対象に付着してしまうことを防止するためである。たとえば、貼着基準位置10を、加圧ヘッド110の上流側端部から1.0mm~0.5mmはみ出させてもよい。粘着テープ21の切れ目20は、例えば、テープ状部材2における粘着テープ21の先頭部分、後述する切断部16により形成された後述するハーフカットライン20bである。
[供給部]
供給部12は、貼着部11にテープ状部材2を供給する。供給部12は、供給リール120、可動ローラ121、経路ローラ122を有する。供給リール120は、テープ状部材2を巻装し、モータにより回動することによりテープ状部材2を供給するリールである。可動ローラ121は、一対の離隔した移動端の間を移動可能に設けられ、テープ状部材2に接することにより、テープ状部材2の移動を案内するローラである。可動ローラ121は、ダンサローラとも呼ぶ。本実施形態の可動ローラ121は、図1(A)に示すように、円柱形の一対の端面に円板形のフランジを有するボビン形であり、フランジ間の円柱形の側面にテープ状部材2が接する。可動ローラ121は、図中、黒塗りの矢印に示すように、基台Tに対して垂直な方向に、つまり鉛直方向に上下動可能である。可動ローラ121は、後述するテンション機構3によって支持されている。経路ローラ122は、可動ローラ121を経たテープ状部材2の搬送方向を変えて、切断部16に向けて送り出すローラである。
[回収部]
回収部13は、貼着部11において、貼着対象物に貼着された粘着テープ21から剥離された離型テープ22を回収する。回収部13は、回収リール130、経路ローラ131を有する。
回収リール130は、離型テープ22を巻き取って回収するリールである。経路ローラ131は、貼着部11側からの離型テープ22の搬送方向を変えて、回収リール130に向けて送り出すローラである。
[搬送部]
搬送部14は、テープ状部材2の貼着部11に対する相対位置が変化するように、テープ状部材2を送る。搬送部14は、貼着部11と回収部13の間に配置され、テープ状部材2を供給部12から貼着部11を介して回収部13に送る。搬送部14は、一対の送りローラ140、図示しない送り用モータを有する。一対の送りローラ140は、離型テープ22を挟み、ローラの回動によってテープ状部材2を供給リール120側から回収リール130側へ移動させる。つまり、一対の送りローラ140は、ニップローラとして機能する。送り用モータは、送りローラ140を回動させる駆動源である。送り用モータは、その回転軸が送りローラ140と連結されており、当該モータの駆動により回転軸が当該軸周りに回転することにより、送りローラ140を回転軸周りに回動させる。搬送部14は、貼着部11に対するテープ状部材2の相対位置を補正する補正部としても機能する。この相対位置の補正は、後述する検出部である撮像部18により検出されたテープ状部材2の位置に基づいて行われる。つまり、搬送部14は、撮像部18により撮像された粘着テープ21の切れ目20と貼着基準位置10とのずれ量に基づいて、テープ状部材2の送り量を補正する。
なお、供給リール120から供給されたテープ状部材2が可動ローラ121、経路ローラ122、経路ローラ131を経て回収リール130に至る経路が、テープ状部材2の搬送経路である。なお、この搬送経路において、経路ローラ122と後述する剥離部15の間では、テープ状部材2は水平状態で支持されている。また、貼着基準位置10に対してテープ状部材2の下流側を前、テープ状部材2の上流側を後ろともいう。
[剥離部]
剥離部15は、貼着対象物に貼着された粘着テープ21から離型テープ22を剥離する。剥離部15は、剥離棒150、151を有する。剥離棒150、151は、例えば丸棒であり、離型テープ22と接する部材である。剥離棒150は、離型テープ22の表面、すなわち、粘着テープ21側の面と接し、剥離棒151は、離型テープ22の裏面と接する。剥離棒150、151は、図示しない移動機構によって、図1に示すように、離型テープ22が接した状態で貼着部11の下流側から上流側(図1、点線の矢印方向)に水平移動することにより、貼着対象物に圧着された粘着テープ21から離型テープ22を剥離する。
[切断部]
切断部16は、テープ状部材2における粘着テープ21を切断する。この切断部16は、更に離型テープ22を切断しない程度に離型テープ22に切込みを入れても良い。このように粘着テープ21を切断することを、以下、ハーフカットと呼び、切断部16により粘着テープ21に形成されたラインを、ハーフカットライン20bと呼ぶ。
切断部16は、供給部12と貼着部11との間に設けられ、カッター160、バックアップ部材161を有する。カッター160は、粘着テープ21に接して切断する部材であり、供給部12と貼着部11との間に設けられている。カッター160は、図示しない昇降機構により、その先端の刃がバックアップ部材161に対して接離する。カッター160の先端の刃は、テープ状部材2の幅方向に延びている。バックアップ部材161は、直方体形状のブロックである。このバックアップ部材161は、ブロックの下面に、カッター160との間でテープ状部材2を挟み、水平方向で離型テープ22に接する平坦面161aを有する。なお、本実施形態では、カッター160と貼着基準位置10との距離が、基板300に貼着される粘着テープ21の長さよりも短くなるように、切断部16の位置が設定されている。
[照明部]
照明部17は、貼着基準位置10の近傍において、テープ状部材2における粘着テープ21側に配置されている。具体的には、照明部17は、テープ状部材2の下方に配置され、粘着テープ21側からテープ状部材2を照らす。
[撮像部]
撮像部18は、貼着基準位置10においてテープ状部材2を撮像する。撮像部18は、テープ状部材2の位置を検出する検出部を構成する。撮像部18は、例えば、カメラである。撮像部18は、光軸を貼着基準位置10に合わせて、テープ状部材2における粘着テープ21側に配置されており、照明部17により粘着テープ21側からテープ状部材2が照らされた状態で、テープ状部材2を撮像する。
撮像部18は、具体的には、テープ状部材2の下方であって、貼着基準位置10の真下に配置されており、光軸がテープ状部材2に対して直交する。すなわち、撮像部18の撮像範囲に貼着基準位置10が含まれており、テープ状部材2の送りにより当該撮像範囲に粘着テープ21の切れ目20が入ると、撮像部18は、切れ目20を含めてテープ状部材2を撮像する。
なお、撮像部18の光軸はテープ状部材2に対して直交していなくても良い。撮像部18においても光軸が貼着基準位置10と完全に一致する必要はなく、貼着基準位置10に位置付けられたテープ状部材2の所望の部分が撮像範囲に入れば良い。
[テンション機構]
テンション機構3は、供給部12によりテープ状部材2が供給される場合のテープ状部材2の第1のテンションが、搬送部14によりテープ状部材2を送る場合のテープ状部材2の第2のテンションよりも高くなるように、テープ状部材2にテンションを与える機構である。テンションは、テープ状部材2が主として長手方向に引っ張られる力である。より具体的には、搬送部14よりも上流側のテープ状部材2を上流方向に引っ張る力である。供給部12によりテープ状部材2が供給される場合とは、供給部12に収容されたテープ状部材2が供給部12から出てくる状態をいう。本実施形態では、供給リール120に巻装されたテープ状部材2が供給リール120の回動に伴って、繰り出される又は解き出される状態をいう。搬送部14によりテープ状部材2を送る場合とは、搬送部14がテープ状部材2を貼着部11に対して相対的に移動させる状態をいう。供給部12によりテープ状部材2が供給される場合には、搬送部14によるテープ状部材2の送りは停止しており、搬送部14によりテープ状部材2を送る場合には、供給部12によるテープ状部材2の供給は停止している。つまり、供給リール120が回動するときには、送りローラ140は回動せず、送りローラ140が回動するときには、供給リール120は回動しない。
供給部12によりテープ状部材2が供給される場合のテープ状部材2の第1のテンションは、テープ状部材2の搬送経路からの脱落が生じる可能性を低減させるレベルのテンションである。これは、供給部12からテープ状部材2を供給したときに、供給リール120の回動により繰り出されるテープ状部材2によってテンションが下がり、搬送経路で弛まないようにして、可動ローラ121を一方の移動端まで移動させるレベルのテンションである。本実施形態の一方の移動端は、重力に抗する方向の移動端、つまり上方の移動端である。搬送部14によりテープ状部材2を送る場合の第2のテンションは、テープ状部材2の伸びにより生じる貼着部11に対する位置ずれを低減させるレベルのテンションである。つまり、テープ状部材2の伸び量が一定の範囲に収まるレベルのテンションである。このような範囲は、貼着基準位置10に対する位置決め誤差の許容値による。したがって、テンションによる伸びに起因するハーフカットライン20bの貼着基準位置10に対する位置ずれが、貼着基準位置10に対する位置決め誤差の許容値内となるようなテンションに設定することが好ましい。例えば、本実施形態では、後述する図8で示すように、『所定範囲R1』の大きさが、位置決め誤差の許容値、つまり許容範囲といえる。この範囲R1内での位置ずれであれば補正できるが、この範囲R1を超えると補正できなくなるため、伸びによる位置ずれがこの範囲R1内で収まるようにテンションを設定するとよい。なお、テンションがゼロに近いと、テンションが低すぎてテープ2が自重で垂れてしまう。このため、このような垂れを押えられるテンションに設定するとよい。
テンション機構3は、図1(A)、図2(A)に示すように、ガイド機構31、加圧部32を有する。ガイド機構31は、リニアガイド311に沿って移動するスライダ312を有し、スライダ312に可動ローラ121の軸が取り付けられている。リニアガイド311は、その長手方向が鉛直方向となるように、後述する支持体Sに取り付けられている。これにより、スライダ312は鉛直方向にスライド移動可能に設けられている。リニアガイド311の両端、つまり、上方の移動端と下方の移動端が、スライダ312の移動端となる。そして、スライダ312の移動端が、可動ローラ121の移動端を決定する。つまり、可動ローラ121は、一対の移動端の間を、重力に従う方向と重力に抗する方向に移動する。
また、スライダ312には、接続具313が取り付けられている。接続具313は、加圧部32に接続される部材であり、スライダ312に取り付けられた鉛直方向の部分と、水平方向の部分とによって、断面がL字形となったプレートである。
加圧部32は、テープ状部材2に第1のテンションを与える第1の圧力と、テープ状部材2に第2のテンションを与える第2の圧力とを切り替えて、可動ローラ121に対して一対の移動端の一方に向かう方向に圧力を加える。より具体的には、上方の移動端に向かう方向に圧力を加える。つまり、上記のような第1のテンションが得られるように可動ローラ121に加える圧力が第1の圧力である。また、上記のような第2のテンションが得られるように可動ローラ121に加える圧力が第2の圧力である。
例えば、テープ状部材2の幅が1.0mm以下の場合、第1の圧力は20g以上、第2の圧力は10g以下として、第1の圧力>第2の圧力とすることが好ましいが、これには限定されない。より具体的な例としては、第1の圧力は20g~50gとすることが考えられるが、第2の圧力は、上記のように、テンションが貼着基準位置10に対する位置決め誤差の許容値内となるような圧力とする。本実施形態の加圧部32は、空気圧シリンダ321、電空レギュレータ322を有する。空気圧シリンダ321は、シリンダ321a内の気圧を変化させることにより、駆動ロッド321bを駆動する。駆動ロッド321bの駆動方向は鉛直方向であり、その先端は、ガイド機構31の接続具313に接続されている。電空レギュレータ322は、不図示のポンプや空気圧タンクなどの空気圧源に接続されており、与えられた電気信号に応じて、空気圧シリンダ321に供給する気圧を制御する。これにより、空気圧シリンダ321は、可動ローラ121に対して、一方の移動端である上方に向かって圧力を加える。
[支持体]
支持体Sは、貼着装置1の主要な構成部を支持する部材である。支持体Sは、水平な基台Tに対して垂直な方向に立ち上げられた板状体又は枠状体である。支持体Sは、上記の供給部12、テンション機構3、回収部13、搬送部14、剥離部15、切断部16、照明部17、撮像部18を支持している。但し、貼着部11は、図示しない固定部材によって、支持体Sから独立して基台Tに支持固定されている。支持体Sは、補正機構Gを介して基台T上に支持されている。
補正機構Gは、撮像部18によって検出されたテープ状部材2の位置に基づいて、貼着部11に対するテープ状部材2の相対位置を補正する。本実施形態の補正機構Gは、上記の搬送部14とともに補正部を構成する。補正機構Gは、テープ状部材2の位置に基づいて、貼着部11に対する供給部12及び搬送部14の相対位置を補正することで、テープ状部材2の相対位置を補正する。より具体的には、補正機構Gは、支持体Sを、貼着基準位置10に位置するテープ状部材2の長手方向及び搬送方向と平行な方向に、支持体Sを移動させる機構である。この補正機構Gによって、貼着基準位置10に対するテープ状部材2の相対位置を補正することができる。補正機構Gは、例えば、テープ状部材2の長手方向と平行に配置されたリニアガイドG1に沿って移動するスライダG2を、図示しないモータにより回動するボールねじが駆動する機構とすることができる。
[制御部]
制御部19は、貼着装置1の各部の制御を統括する制御装置である。制御部19は、例えば、専用の電子回路若しくは所定のプログラムで動作するコンピュータ等によって構成できる。つまり、貼着部11、供給部12、テンション機構3、回収部13、搬送部14、剥離部15、切断部16、照明部17、撮像部18の制御などに関しては、その制御内容がプログラムされており、PLCやCPUなどの処理装置により実行されるものである。
図3は、制御部19の機能ブロック図である。図3に示すように、制御部19は、貼着制御部190、テンション機構制御部191、剥離制御部192、切断制御部193、照明制御部194、撮像制御部195、判定部196、補正制御部197、搬送制御部198、記憶部199を有する。
貼着制御部190は、貼着部11に設けられたヒータ及び昇降装置を制御し、ヒータに加圧ヘッド110を加熱させ、昇降装置に加熱した加圧ヘッド110を昇降させる。テンション機構制御部191は、テンション機構3を制御することにより、テープ状部材2にテンションを与える。つまり、供給部12によりテープ状部材2が供給される場合には、テープ状部材2に第1のテンションを与え、搬送部14によりテープ状部材2を送る場合には、テープ状部材2に第2のテンションを与えるように、テンション機構3を制御する。供給部12によりテープ状部材2が供給される場合は、供給リール120が回動するときであり、搬送部12によりテープ状部材2を送る場合は、送りローラ140が回動しているときである。本実施形態では、加圧部32の空気圧シリンダ321の圧力が、テープ状部材2を供給する場合に第1の圧力となり、テープ状部材2を送る場合に第2の圧力となるように、テンション機構制御部191が電空レギュレータ322に制御信号を出力する。なお、このような第1のテンションと第2のテンションの切り替えは、後述する搬送制御部198の制御信号と連動して行われる。つまり、テンション機構制御部191は、搬送制御部198から出力される、供給リール120を回動させる信号(回動開始信号)を受けて、第1のテンションに切り替える。回動開始信号は、供給リール120からテープ状部材2を繰り出すための信号である。また、テンション機構制御部191は、搬送制御部198から出力される、供給リール120の回動を停止させる信号(回動停止信号)、または、送りローラ140を回動させる信号(送り開始信号)を受けて、第2のテンションに切り替える。つまり、本実施形態では、供給部12からテープ状部材2が供給されているとき以外は、テープ状部材2を送る場合のみならず、テープ状部材2に第2のテンションが与えられるようになっている。このため、テープ状部材2が供給される場合以外は、加圧部32の圧力が、第2の圧力となっている。
剥離制御部192は、剥離部15に設けられた移動機構を制御し、剥離棒150、151を水平移動させることで基板300又は捨打ちプレート112に圧着された粘着テープ21を離型テープ22から剥離する。切断制御部193は、切断部16に設けられた昇降機構を制御し、カッター160を昇降させる。
照明制御部194は、照明部17の点灯、消灯を制御する。撮像制御部195は、撮像部18の撮像を制御する。
判定部196は、撮像部18により得られたテープ状部材2の画像に基づいて、粘着テープ21の切れ目20の位置の良否や切断面の良否等の状態の良否を判定する。判定部196は、テープ状部材2の画像をグレースケール変換し、粘着テープ21の切れ目20の位置を検知する。そして、判定部196は、検知された切れ目20が貼着基準位置10の許容範囲内に位置するか否かを判定する。切れ目20が許容範囲内に含まれる場合は良と判定し、切れ目20が許容範囲外である場合は不良と判定する。
判定部196は、撮像部18により得られたテープ状部材2の画像に基づいて、切れ目20としてのハーフカットライン20bを検知し、その切断面の形状の良否を判定する。ハーフカットライン20bの切断面の形状は、テープ状部材2を粘着テープ21側から見たときのカッター160により形成された切込みの形状である。ハーフカットライン20bは、例えば、テープ状部材2の幅方向における画素値の大きい(明るい)一直線状で検出された場合に良と判定し、画素値の大きい部分が一直線状でなく斜めになっている場合や、蛇行や欠けなどの凸凹になっている場合は不良と判定する。
また、判定部196は、貼着基準位置10の前後の領域の粘着テープ21の有無に基づいて、粘着テープ21の頭出しの良否を判定する。粘着テープ21の頭出しとは、新たな供給リール120がセットされ、製品となる基板に貼着可能な先頭の粘着テープ21の先端に形成されたハーフカットライン20bを、貼着基準位置10を含む所定範囲内に位置合わせすることをいい、当該所定範囲は、ハーフカットライン20bが貼着基準位置10に位置合わせされているとして許容される範囲である。判定部196は、粘着テープ21の有無を、貼着基準位置10の前後の各領域を、更に複数の小領域に分けて行っても良い。
補正制御部197は、判定部196により切れ目20の位置が不良と判定された場合に、粘着テープ21の切れ目20と貼着基準位置10との距離(ずれ)を算出する。すなわち、切れ目20の位置が不良の場合、切れ目20の位置が貼着基準位置10に対して許容範囲以上にずれているので、切れ目20の位置が許容範囲内となるようにテープ状部材2の位置を補正する必要がある。そこで、補正制御部197は、撮像部18の撮像画像に基づいて貼着基準位置10と切れ目20の位置との距離を算出し、算出した距離に基づいて、補正機構Gのモータを駆動させる制御信号を生成する。すなわち、この制御信号は、算出した距離分、ハーフカットライン20bが貼着基準位置10に来るように、支持体Sを移動させるための信号であり、補正機構Gのモータに出力される。このように、圧着の前にハーフカットライン20bを貼着基準位置10に合わせることにより、貼着対象物への圧着位置を正確にすることができる。また、補正制御部197は、今回位置補正した粘着テープ21が貼着対象物に貼着されてから次の粘着テープ21のハーフカットライン20bが貼着基準位置10に位置付けられるまでの間に、補正機構Gによって支持体Sを元の位置に戻す。支持体Sには、切断部16が支持されているので、支持体Sを移動させることで変化した切断部16(カッター160)と貼着基準位置10との距離を元に戻すためである。
なお、切断部16と貼着基準位置10との間の距離は予め決まっており、ハーフカットライン20bを形成した後、搬送部14及び補正制御部197によって当該距離の分、テープ状部材2を送ることで、ハーフカットライン20bが貼着基準位置10に来るはずである。しかし、実際には、送り用モータ若しくは送りローラ140の回転誤差により、テープ状部材2の送り量に誤差が発生する場合がある。このため、圧着の際に補正機構Gによってハーフカットライン20bの位置が補正できたとしても、テープ状部材2の送り量に誤差が発生していると、次にテープ状部材2を送った場合にも、ハーフカットライン20bと貼着基準位置10とのずれは発生する。
そこで、本実施形態では、補正制御部197は、この送り量のずれが補正されるように、搬送部14の送り用モータを駆動させる制御信号を生成する。すなわち、この制御信号は、上記のように算出された粘着テープ21のハーフカットライン20bと貼着基準位置10との距離分、ハーフカットライン20bが貼着基準位置10に来るように、テープ状部材2を送るための信号であり、搬送部14の送り用モータに出力される。このように、本実施形態では、補正機構Gによる支持体Sの位置の補正と、搬送部14によるテープ状部材2の送り量の補正を行うことによって、テープ状部材2と貼着部11との相対位置の誤差の拡大を防止できる。
搬送制御部198は、テープ状部材2の送りを統括的に制御する。すなわち、搬送制御部198は、供給部12と搬送部14を制御する。より具体的には、搬送制御部198は、供給部12からテープ状部材2を供給するときに、供給リール120を回動させる回動開始信号を出力する。そして、可動ローラ121が上方の移動端に到達した時点で、供給リール120の回動停止信号を出力する。なお、可動ローラ121の上方の移動端への到達は、例えば、センサによって検知する。また、搬送制御部198は、搬送部14によってテープ状部材2を送るときに、送りローラ140を回転させる送り開始信号を出力する。そして、所定の送り量に対応する制御信号を出力する。この制御信号は、テープ状部材2を所定の送り量分送るために要する時間、又は、所定の送り量分送るために要する回転量等の信号である。搬送制御部198は、所定の送り量分の送りが完了する時点で、送り停止信号を出力する。これにより、所定の送り量だけテープ状部材2が送られる。所定の送り量は、例えば、カッター160と貼着基準位置10との間の距離分の送り量である。
記憶部199は、本実施形態の貼着装置1に必要な各種の情報を記憶する。上記の各部の制御タイミング、第1の圧力、第2の圧力、撮像画像及びこれを変換した画像、貼着基準位置10及びこれに対する切れ目20の位置ずれ量等は、記憶部199に記憶される情報に含まれる。
[動作]
上記の構成を有する粘着テープ21の貼着装置1の動作を、図4及び図5を参照して説明する。
(粘着テープの頭出し動作)
図4は、実施形態に係る貼着装置1の粘着テープ21の頭出し動作の一例を示すフローチャートである。図5は、貼着装置1の頭出し動作を示す説明図である。
なお、前提として、新しい供給リール120が供給部12にセットされ、テープ状部材2が供給リール120から引き出され、可動ローラ121、経路ローラ122、剥離部15、経路ローラ131、及び送りローラ140を介して回収リール130に巻き掛けられている。このとき、可動ローラ121は、上方の移動端にあり、テンション機構3の第2の圧力が付与された状態にある(図1参照)。
また、このテープ状部材2における粘着テープ21は、巻き掛けられる前に下流側がオペレータにより剥離されており、粘着テープ21の切れ目20である先頭部分20aが撮像部18、つまり貼着基準位置10よりも上流側に位置しているものとする。すなわち、当該先頭部分20aより下流側では粘着テープ21が剥離され、離型テープ22の表面が露出している。粘着テープ21の先頭部分20aの形状は、オペレータにより剥離されるため、任意の形状である。例えば、テープ状部材2の幅方向と平行なラインであることもあれば、テープ状部材2の幅方向に対して傾斜したラインであったり、テープ状部材2の幅方向に対して山谷形状の蛇行したラインであったり凸凹のラインであったりすることもある。
また、ステージ部材111の支持面111a上には、捨打ちプレート112が予め載置されているものとする。
照明制御部194により照明部17を点灯し、貼着基準位置10を含みテープ状部材2を照らす(ステップS01)。図5(a)に示すように、搬送部14によりテープ状部材2を所定ピッチずつ送り(ステップS02)、撮像部18及び判定部196により粘着テープ21の先頭部分20a(切れ目20)の位置の良否を判定する(ステップS03)。すなわち、撮像部18は、搬送部14によりテープ状部材2が送られると、貼着基準位置10を含む撮像範囲でテープ状部材2を撮影し、判定部196は撮像部18により得られた画像をグレースケール化し、図5(b)に示すように、その濃淡差から貼着基準位置10を含む所定範囲R1内に粘着テープ21の先頭部分20aが含まれているか否かを判定する。粘着テープ21がある部分は暗く、粘着テープ21がない部分は明るくなり、明暗の境界が先頭部分20aとなる。所定範囲R1は、例えば、撮像範囲内に設定された検査エリアである。
搬送部14の送りのピッチは、所定範囲R1のテープ状部材2の搬送方向の長さと同じかそれより短い間隔である。判定部196により先頭部分20aが検知されなければ(ステップS03のNO)、ステップS02に戻り、先頭部分20aが検知されるまでステップS02及びS03を繰り返す。
判定部196により先頭部分20aが検知されると(ステップS03のYES)、テープ状部材2を先頭部分20aが検知された位置に停止させた状態で、切断制御部193によりカッター160を上昇させ、テープ状部材2をハーフカットし(ステップS04)、図5(c)に示すように、粘着テープ21を切断して切れ目20としてのハーフカットライン20bを形成する。そして、搬送部14により切断部16(カッター160)と貼着基準位置10との距離分、テープ状部材2を送る(ステップS05)。次いで、撮像部18によりテープ状部材2を撮影し、判定部196によりハーフカットライン20bの有無を検知する(ステップS06)。ハーフカットライン20bを検知しなかった場合(ステップS06のNO)は、ステップS04に戻る。
ハーフカットライン20bを検知した場合(ステップS06のYES)は、判定部196により、図5(d)に示すように、検知されたハーフカットライン20bが貼着基準位置10を含む許容範囲内にあるか否かを判定する(ステップS07)。ハーフカットライン20bが許容範囲内にない場合は(ステップS07のNO)、補正制御部197は、所定範囲R1内において認識されたハーフカットライン20bの位置と貼着基準位置10の位置とに基づいて、ハーフカットライン20bと貼着基準位置10との間の距離を算出する(ステップS08)。そして、補正機構Gにより、ハーフカットライン20bが貼着基準位置10に来るように、算出された距離分、支持体Sを移動させることにより、補正し(ステップS09)、ステップS07に戻る。
ハーフカットライン20bが許容範囲内にある場合(ステップS07のYES)、粘着テープ21の先頭部分20aからハーフカットライン20bまでの部分が加圧ヘッド110と捨打ちプレート112との間に位置している。この状態で、予め加熱した加圧ヘッド110でテープ状部材2を押し下げ、ハーフカットライン20bより下流側の不要な粘着テープ21を捨打ちプレート112に捨て打ちする(ステップS10、図5(e)参照)。すなわち、貼着制御部190により、予め加熱された加圧ヘッド110を下降させ、先頭部分20aからハーフカットライン20bまでの不要な粘着テープ21を捨打ちプレート112に貼着し、加圧ヘッド110を上昇させる。その後、剥離制御部192により、剥離棒150、151を貼着部11側に水平移動させて、捨打ちプレート112に圧着された粘着テープ21から離型テープ22を剥離させる(ステップS11)。
離型テープ22が剥離されたら、撮像部18によりテープ状部材2を撮影する(ステップS12)。なお、このとき、テープ状部材2は送られていないので、貼着基準位置10の上流側に残った粘着テープ21の切れ目20の位置は貼着基準位置10に位置したまま変わらない。判定部196は、撮像部18により得られた画像をグレースケール化し、図5(f1)、(f2)に示すように、貼着基準位置10の前後にそれぞれ3箇所ずつ設定された合計6箇所の検査エリアとしての小領域R11~R16において、それぞれ粘着テープ21の有無を判定する(ステップS13)。前後の3箇所の小領域R11、R12、R13およびR14、R15、R16は、テープ状部材2の幅方向に並べて配置されるように予め設定されている。
この粘着テープ21の有無の判定は、例えば、各小領域R11~R16内において、所定の画素値以上となるピクセルの割合が所定割合以上となる場合、換言すれば所定の画素値未満となるピクセルの割合が所定割合未満となる場合は、当該小領域R11~R16内に粘着テープ21がないと判定し、所定の画素値以上となるピクセルの割合が所定割合未満となる場合、換言すれば所定の画素値未満となるピクセルの割合が所定割合以上となる場合は、当該小領域R11~R16内に粘着テープ21があると判定する。これにより、判定部196は、不要な粘着テープ21が剥離された後で上流側に残った粘着テープ21の先端(ハーフカットライン20b)の状態(形状)の良否を判断することで頭出しの良否を判定する。
判定部196は、図5(f1)に示すように、貼着基準位置10の前(下流側)にある小領域R14~R16の少なくとも何れかで粘着テープ21があると判定した場合は(ステップS14のNO)、頭出し不良としてステップS04へ戻る。なお、この場合、不要な粘着テープ21の剥離時に粘着テープ21の一部が剥離されずに離型テープ22に残り、剥離不良となっていることが考えられる。
なおここで、ステップS04へ戻って頭出しをやり直すにあたり、供給リール120からテープ状部材2を繰り出して、可動ローラ121を上方の移動端に移動させる。このときの供給リール120の回動開始信号に応じて、第2のテンションが第1のテンションに切り替えられる。また、可動ローラ121の上方の移動端への到達にともなう回動停止信号に応じて、第1のテンションが再び第2のテンションに切り替えられる。
一方、図5(f2)に示すように、貼着基準位置10の前(下流側)にある小領域R14~R16の何れにおいても粘着テープ21がないと判定した場合で(ステップS14のYES)、貼着基準位置10の後ろ(上流側)にある小領域R11~13の少なくとも何れかで粘着テープ21がないと判定した場合(ステップS15のNO)、頭出し不良としてステップS04に戻る。この場合、不要な粘着テープ21の剥離時に、先頭の粘着テープ21である上流側の粘着テープ21の先端の一部が一緒に剥離されてしまったことが考えられる。この原因としては、カッター160によるハーフカットが不良で、ハーフカットライン20bにおいて不要な粘着テープ21と先頭の粘着テープ21の一部が繋がっていることが考えられる。なおこのときの頭出しのやり直しの際にも、上述と同様にテンションの切り替えが行われる。
また、図5(g)に示すように、貼着基準位置10の前(下流側)にある小領域R14~R16の何れにおいても粘着テープ21がないと判定した場合で(ステップS14のYES)、貼着基準位置10の後ろ(上流側)にある各小領域R11~13の何れにおいても粘着テープ21があると判定した場合(ステップS15のYES)、頭出しが出来ていると判定し、終了する。
なお、ステップS06、ステップS14、又はステップS15のNO判定でステップS04に戻り、次のステップS06、ステップS14、又はステップS15で再度NO判定となることが繰り返されることも考えられる。このような場合、繰り返し回数を判定するステップを、ステップS06又はステップS14よりも前に設定しておき、設定回数の繰り返しが行われた場合、エラーとして頭出し動作を中断し、アラームなどでオペレータに異常を報知するようにしても良い。このような場合、前述のカッター160によるハーフカット不良が原因の一つとして考えられる。そこで、制御部19が、アラームにより、カッター160を清掃したり交換したりするメンテナンス作業の実行を促すようにしても良い。
(貼着動作)
図6は、貼着装置1の、基板に対する粘着テープ21の貼着動作の一例を示すフローチャートである。図7は、貼着装置1の貼着動作を示す説明図である。
前提として、図7(a)に示すように、粘着テープ21の切れ目20(ハーフカットライン20b)が貼着基準位置10に位置しており、粘着テープ21の頭出しが完了しているものとする。つまり、カッター160は頭出し動作の過程で検査済みであり、切れ目20となるハーフカットライン20bが切断部16によりテープ状部材2の幅方向と平行になるように正常に形成されている。また、切れ目20より下流側には粘着テープ21が残存しておらず、送りローラ140等のテープ状部材2と接する部材に粘着テープ21が付着することなく、テープ状部材2が搬送不良となるのを防止することができる。
また、ステージ部材111の支持面111a上には、捨打ちプレート112に代えて、例えばフラットパネルディスプレイを構成する部材としての製品用の基板300が載置されているものとする。なお、基板300には、所望の長さで粘着テープ21が貼着される。ここでは、便宜上、基板300の搬送方向の全長に粘着テープ21を貼着するものとし、切断部16と貼着基準位置10との間の距離が、基板300の長さ及び加圧ヘッド110の長さと等しいものとする。
なお、頭出し動作が完了した段階でも、供給リール120からテープ状部材2が繰り出され、可動ローラ121が上方の移動端に移動される。このときにも、上述したタイミングにて、第2のテンションから第1のテンションへの切り替えと、第1のテンションから第2のテンションへの切り替えが行われる。
したがって、頭出しが完了しているときには、上記のように、テンション機構3の加圧部32が可動ローラ121に加える圧力は、第2の圧力に切り替わっている。このため、テープ状部材2には比較的軽い第2のテンションが付与されている(図1参照)。
図7(b)に示すように、まず、切断部16により、テープ状部材2をハーフカットする(ステップS21)。そして、図7(c)に示すように、搬送部14により、カッター160と貼着基準位置10との距離分、テープ状部材2を送る(ステップS22)。このようにテープ状部材2が送られる間、テンション機構3の加圧部32は、可動ローラ121に第2の圧力をかけているため、テープ状部材2には比較的軽い第2のテンションが付与されている。
この送りにより、ステップS21で形成したハーフカットライン20bが貼着基準位置10に来る。但し、ハーフカットライン20bが貼着基準位置10に合致しているとは限らない。このため、撮像部18及び判定部196により、ハーフカットライン20bが貼着基準位置10の許容範囲内に位置しているかを判定し(ステップS23)、ハーフカットライン20bが所定範囲から外れている場合(ステップS23のNO)には、補正制御部197により、粘着テープ21のハーフカットライン20bと貼着基準位置10との距離を算出し(ステップS24)、当該距離分、ハーフカットライン20bが貼着基準位置10に来るように、補正機構Gにより支持体Sを移動させる補正量を設定する(ステップS25)。すなわち、図8(a)に示すように、テープ状部材2の送りによりハーフカットライン20bが貼着基準位置10の後ろ側にずれた場合、ずれた距離D1分、補正機構Gが支持体Sを貼着部11側に移動させる。一方、図8(b)に示すように、テープ状部材2の送りによりハーフカットライン20bが貼着基準位置10の前側にずれた場合、ずれた距離D2分、補正機構Gが支持体Sを切断部16側に移動させる。
その後、ステージ部材111を移動させて基板300における粘着テープ21が貼着される縁部をテープ状部材2の下に位置付ける。そして、予め加熱された加圧ヘッド110を降下させ、加圧ヘッド110とステージ部材111とで基板300とテープ状部材2を挟み込んで圧着し、テープ状部材2の粘着テープ21を基板300上に貼着する(ステップS26)。その後、加圧ヘッド110を上昇させ、剥離部15を貼着部11側に水平移動させることにより、図7(d)に示すように、基板300に貼着した粘着テープ21から離型テープ22を剥離し(ステップS27)、剥離部15を元の位置に戻す。
次いで、供給部12からテープ状部材2を供給する(ステップS28)。つまり、搬送制御部198が回動開始信号を出力し、供給リール120を回動させてテープ状部材2を繰り出す。このとき、テンション機構制御部191は、回動開始信号を受けて、電空レギュレータ322を制御し、空気圧シリンダ321の圧力を第1の圧力に切り替える。これにより、テープ状部材2に与えられるテンションが第1のテンションに切り替えられる。また、テープ状部材2の供給により可動ローラ121が上方の移動端に到達すると、そのことがセンサによって検知され、搬送制御部198が回動停止信号を出力する。テンション機構制御191は、この回動停止信号を受けて電空レギュレータ322を制御し、空気圧シリンダ321の圧力を第2の圧力に切り替える。これにより、テープ状部材2に与えられるテンションが第2のテンションに切り替えられる。
その後、粘着テープ21が未貼着の基板300に粘着テープ21を貼着する場合は(ステップS29のYES)、ステージ部材111上の貼着済みの基板を、粘着テープ21が未貼着の新たな基板300に交換し、ステップS21に戻る。一方、粘着テープ21が未貼着の基板300に粘着テープ21を貼着しない場合は(ステップS29のNO)、終了する。
なお、テープ状部材2を送るステップS22では、以下に説明するように、テープ状部材2の送り補正を行う。すなわち、上記のように、撮像部18及び判定部196は、ハーフカットライン20bが所定範囲から外れていた場合、補正制御部197により、粘着テープ21のハーフカットライン20bと貼着基準位置10との距離を算出している。この距離は、上記のように、補正機構Gによる補正に用いられる。
さらに、搬送制御部198は、当該距離分、ハーフカットライン20bが貼着基準位置10に来るように搬送部14によりテープ状部材2を送る送り量に対して補正量を設定する。搬送部14は、当該補正量を加えた送り量でテープ状部材2を貼着基準位置10に送る。
[効果]
(1)本実施形態は、離型テープ22に粘着テープ21が貼着されたテープ状部材2を供給する供給部12と、貼着対象物に対して、粘着テープ21の離型テープ22とは反対側の粘着面を貼着する貼着部11と、テープ状部材2の貼着部11に対する相対位置が変化するように、テープ状部材2を送る搬送部14と、供給部12によりテープ状部材2が供給される場合のテープ状部材2の第1のテンションが、搬送部14によりテープ状部材2を送る場合のテープ状部材2の第2のテンションよりも高くなるように、テープ状部材2にテンションを与えるテンション機構3と、を有する。
このため、搬送部14によりテープ状部材2を送る場合のテープ状部材2の第2のテンションを抑えて、テープ状部材2の伸びによる貼着部に対する位置ずれを防止しつつ、供給部12からテープ状部材2が供給される場合のテープ状部材2の第1のテンションを高くすることにより、テープ状部材2の搬送経路からの脱落を防止できる。これにより、比較的幅の狭いテープ状部材2であっても、安定した搬送及び位置決めを行うことができる。
(2)供給部12は、一対の離隔した移動端の間を移動可能に設けられ、テープ状部材2に接することにより、テープ状部材2の移動を案内する可動ローラ121を有し、テンション機構3は、テープ状部材2に第1のテンションを与える第1の圧力と、テープ状部材2に第2のテンションを与える第2の圧力とを切り替えて、可動ローラ121に対して一対の移動端の一方、本実施形態では上方に向かう方向に圧力を加える加圧部32と、を有する。
このため、加圧部32による可動ローラ121に対する圧力を切り替えるだけで、テープ状部材2のテンションを切り替えることができるので、簡素な構造で安定した搬送及び位置決めを実現できる。なお、図1および図2に示すように、可動ローラ121が上方の移動端に位置するときは、下方の移動端側に位置するときよりも、テープ状部材2の搬送経路の長さが長くなる。そこで、可動ローラ121に対して圧力を加える方向は、テープ状部材2の搬送経路長を拡大させる方向と言い換えることができる。
(3)可動ローラ121の移動をガイドするガイド機構31を有する。このため可動ローラ121の移動を安定させることができる。さらに、テープ状部材2の伸びを抑えた第2の圧力では、ガイド機構31の摺動抵抗等によって、第2の圧力(第2のテンション)では、可動ローラ121が移動端(上方の移動端)まで移動しきれず、供給部12から供給されたテープ状部材2に弛みができてしまう場合であっても、第1の圧力に切り替えることにより、可動ローラ121の移動を確保して、テープ状部材2の張りを維持できる。
(4)テープ状部材2の位置を検出する検出部と、検出部により検出されたテープ状部材2の位置に基づいて、貼着部11に対するテープ状部材2の相対位置を補正する補正部と、を有する。このため、テンションの切り替えによっても、テープ状部材2の送りにより貼着部11に対する位置ずれが生じる場合であっても、テープ状部材2の位置を補正して、正確な貼着が可能となる。
(5)検出部は、テープ状部材2の粘着テープ21を切断して切れ目20となるハーフカットライン20bを撮像する撮像部18を有する。このため、テープ状部材2の搬送と貼着の繰り返しの過程で、順次生成されるハーフカットライン20bの位置に基づいて、逐一位置ずれを補正することが可能となり、位置ずれの拡大を防止できる。また、テープ状部材2の位置を検出するために、特別なアライメントマーク等を用いる必要もない。
(6)補正部は、貼着部11に対する供給部12及び搬送部14の相対位置を調整する補正機構Gを有し、搬送部14は、検出部により検出されたテープ状部材2の位置に基づいて、テープ状部材2の送り量を補正する。このため、送りの際に生じる貼着部11に対するテープ状部材2の位置ずれを補正機構Gにより補正して、正確な貼着ができるとともに、さらに送り量を補正することにより、送りの際に生じる位置ずれが累積して拡大することを防止できる。
(7)粘着テープ21は、異方性導電フィルムである。このため、幅が狭くなると伸縮しやすい異方性導電フィルムに適用した場合であっても、安定した搬送及び位置決めを行うことができる。
[他の実施形態]
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、下記に示す他の実施形態も包含する。また、本発明は、上記実施形態及び下記の他の実施形態の全て又はいずれかを組み合わせた形態も包含する。さらに、これらの実施形態を発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができ、その変形も本発明に含まれる。
上記の実施形態では、テンション機構3の加圧部32としては空気圧シリンダ321を用いたが、これには限定されない。例えば、モータ、ソレノイドであってもよい。回動可能なレバーにダンサローラを取り付けたレバーダンサを用いてもよい。
上記の実施形態では、補正機構Gは、供給部12及び搬送部14を移動させることにより、つまり支持体Sを移動させることにより、貼着部11に対するテープ状部材2の相対位置を補正していた。しかし、補正機構Gは、貼着部11を移動させることにより、テープ状部材2の相対位置を補正してもよい。
また、上記の実施形態では、貼着部11を補正機構Gとは独立して設ける構成としたが、貼着部11を補正機構Gと一体、つまり、支持体Sと一体に構成してもよい。このようにしても、ハーフカットライン20bを基板300等の貼着対象物に合わせて位置補正することができる。但し、この場合、貼着基準位置10が支持体Sと一緒に移動するので、貼着基準位置10に対するハーフカットライン20bの相対位置を補正することはできない。しかしながら、本発明を適用することにより、テープ状部材2の伸びが抑制され、ハーフカットライン20bの位置決め精度は格段に向上する。従って、この態様は、例えば、上述したように、貼着基準位置10を加圧ヘッド110の上流側端部から1.0mm~0.5mmはみ出させて設定する場合など、ハーフカットライン20bの位置決め誤差に比較的余裕がある場合に特に適用可能である。
また、補正部を搬送部14のみによって構成して、補正機構Gの機能を、搬送部14が兼用するようにしてもよい。つまり、搬送部14によって、ハーフカットライン20bを貼着基準位置10に移動させて補正するようにしてもよい。例えば、図8(a)に示すように、ハーフカットライン20bが貼着基準位置10の後ろ側に距離D1位置ずれしていた場合には、テープ状部材2を貼着部11側に距離D1だけ移動させるように送りローラ140を回転させる。また、図8(b)に示すように、ハーフカットライン20bが貼着基準位置10の前側に距離D2位置ずれしていた場合には、テープ状部材2を切断部16側に距離D2だけ移動させるように送りローラ140を回転させる。このとき、送りローラ140は、貼着基準位置10に位置するテープ状部材2を弛ませる方向に回転するが、テープ状部材2には第2のテンションが与えられているため、弛むことなく上流側に引き戻される。
テンション機構3によるテンション付与の方向、加圧部32による加圧の方向、可動ローラ121の移動方向は、テープ状部材2の搬送経路を拡大する方向であればよい。例えば、鉛直方向であっても、水平方向であっても、鉛直方向又は水平方向に対して傾斜した方向であってもよい。また、貼着部11のステージ部材111と加圧ヘッド110の配置位置、切断部16のカッター160とバックアップ部材161の配置位置は、テープ状部材2を挟んで対向していればよい。このため、上記の実施形態で示したものと上下が逆、つまり、貼着対象物における下側を向いた面に粘着テープ21を下側から貼着するように配置されていてもよい。撮像部18の位置や角度も上記の態様には限定されない。貼着部11におけるテープ状部材2の搬送経路の方向についても、水平方向には限定されず、鉛直方向であっても、水平方向又は鉛直方向に対して傾斜した方向であってもよい。
また、回収部13は、回収リール130を備える構成に限られるものではなく、離型テープ22を回収できる構成であればよい。例えば、離型テープ22を吸引して回収する構成の回収部13であってもよい。また、搬送部14は、送りローラ140を備える構成に限られるものではなく、テープ状部材2を所望の送り量で搬送できるものであればよい。例えば、チャック式の送り機構であってもよい。
また、上記の態様では、テンション機構3を、空気圧シリンダ321を備える加圧部32によってテンションを付与する例としたが、これに限られるものではなく、第1、第2のテンションを与えることのできるものであれば、他の加圧部を用いても、加圧部以外の他の手段を用いてもよい。例えば、入力電圧を変えることによってトルクが変化するトルクモータを用いて、テンションを付与するテンション機構3としてもよい。この場合、可動ローラ121とトルクモータの出力軸とを、ワイヤ等の紐状の部材で連結する。そして、この紐状部材を出力軸に巻き上げる力を、トルクモータに供給する電圧の切り替えによって切り替え、第1のテンションと第2のテンションとの切替えを行うようにすればよい。
また、本発明に係る貼着装置1は、フラットパネルディスプレイの製造に限らず、太陽電池パネルの製造等、貼着対象物に異方性導電フィルムなどの粘着テープを貼着する装置等に適用可能である。