(57)【要約】【課題】熱圧着ツールのヒータを含む回路を過度の温度上昇から適切に保護することができ、併せてメンテナンス作業を容易に行うことができる熱圧着装置を提供することを目的とする。【解決手段】ヒータ２３及び電源部３１を含む回路ＣＴ中に、発熱部３３により加熱されて変形するバイメタル３４のほか、バイメタル３４により駆動されるレバー部材３５、レバー部材３５により押圧されている状態で接点３２をオンにし、ヒータ２３に所定の基準電流以上の電流（例えば定格電流）が所定時間を超えて継続して流れてバイメタル３４の変形量が所定の大きさに達したとき、レバー部材３５による押圧が解除されて接点３２をオフにするスイッチ部材３６を設ける。そして、上記所定時間を、ヒータ２３が電源部３１により設定された目標温度に向けて昇温を開始した後、ヒータ２３の温度が目標温度に達するまでの時間（時間Ｔ０）に設定する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒータにより加熱された熱圧着ツールによって電子部品を基板に熱圧着する熱圧着装置であって、
前記ヒータに電流を供給して前記ヒータの温度を目標温度に調整する電源部と、
前記電源部及び前記ヒータを含む回路中に設けられた接点と、
前記回路中に設けられた発熱部と、
前記発熱部により加熱されて変形するバイメタルと、
前記バイメタルにより前記バイメタルの変形量に応じた駆動量で駆動されるレバー部材と、
前記レバー部材により押圧されている状態で前記接点をオンにし、前記ヒータに所定の基準電流以上の電流が所定時間を超えて継続して流れて前記バイメタルの変形量が所定の大きさに達したとき、前記レバー部材による前記押圧が解除されて前記接点をオフにするスイッチ部材とを備え、
前記所定時間を、前記ヒータが前記電源部により設定された前記目標温度に向けて昇温を開始した後、前記ヒータの温度が前記目標温度に達するまでの時間に設定したことを特徴とする熱圧着装置。
【請求項２】
前記レバー部材が前記スイッチ部材の押圧を解除するときの前記バイメタルの変形量を変更して前記レバー部材が前記スイッチ部材の押圧を解除するタイミングを変更するタイミング変更部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の熱圧着装置。
【請求項３】
前記レバー部材は、前記バイメタルにより前記バイメタルの変形量に応じた移動量で移動する移動部材によって一端部が駆動され、中間部に設けられた支点を中心に回動する他端部によって前記スイッチ部材を前記接点のオン方向に押圧するようになっており、前記タイミング変更部は、前記レバー部材の前記支点の位置を移動させることにより、前記レバー部材が前記スイッチ部材の押圧を解除するタイミングを変更することを特徴とする請求項２に記載の熱圧着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒータにより加熱された熱圧着ツールによって電子部品を基板に熱圧着する熱圧着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶パネルの製造等において用いられる熱圧着装置は、ＡＣＦ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ）等の接着剤を介して電子部品が搭載（仮圧着）された基板に対し、ヒータによって加熱された熱圧着ツールを押し付けて、電子部品を基板に熱圧着（本圧着）するようになっている（例えば、特許文献１）。このような熱圧着装置では、ヒータに定格電流が継続して流れてヒータ及びその近傍領域が異常な高温になり、火傷や火災等の非安全な事態が生ずることを防止するため、熱圧着ツールの表面のヒータの近傍領域にヒータの温度上昇を制限する温度ヒューズが設置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３１２０７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ヒューズは、ヒータが目標温度へ向けて昇温を開始したときの定常電流によっては焼き切れないようにするためには遮断電流を高めに設定する（遮断電流の高いヒューズを使用する）必要があり、回路の短絡保護には有効であるが、回路を過度の温度上昇から適切に保護できないおそれがあった。また、温度ヒューズは消耗品であるために定期交換のメンテナンスが必要であるが、オペレータはヒータの近傍の狭い領域で作業を行わねばならず、作業が困難であるという問題点があった。
【０００５】
そこで本発明は、熱圧着ツールのヒータを含む回路を過度の温度上昇から適切に保護することができ、併せてメンテナンス作業を容易に行うことができる熱圧着装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の熱圧着装置は、ヒータにより加熱された熱圧着ツールによって電子部品を基板に熱圧着する熱圧着装置であって、前記ヒータに電流を供給して前記ヒータの温度を目標温度に調整する電源部と、前記電源部及び前記ヒータを含む回路中に設けられた接点と、前記回路中に設けられた発熱部と、前記発熱部により加熱されて変形するバイメタルと、前記バイメタルにより前記バイメタルの変形量に応じた駆動量で駆動されるレバー部材と、前記レバー部材により押圧されている状態で前記接点をオンにし、前記ヒータに所定の基準電流以上の電流が所定時間を超えて継続して流れて前記バイメタルの変形量が所定の大きさに達したとき、前記レバー部材による前記押圧が解除されて前記接点をオフにするスイッチ部材とを備え、前記所定時間を、前記ヒータが前記電源部により設定された前記目標温度に向けて昇温を開始した後、前記ヒータの温度が前記目標温度に達するまでの時間に設定した。
【０００７】
請求項２に記載の熱圧着装置は、請求項１に記載の熱圧着装置であって、前記レバー部材が前記スイッチ部材の押圧を解除するときの前記バイメタルの変形量を変更して前記レバー部材が前記スイッチ部材の押圧を解除するタイミングを変更するタイミング変更部を備えた。
【０００８】
請求項３に記載の熱圧着装置は、請求項２に記載の熱圧着装置であって、前記レバー部材は、前記バイメタルにより前記バイメタルの変形量に応じた移動量で移動する移動部材によって一端部が駆動され、中間部に設けられた支点を中心に回動する他端部によって前記スイッチ部材を前記接点のオン方向に押圧するようになっており、前記タイミング変更部は、前記レバー部材の前記支点の位置を移動させることにより、前記レバー部材が前記スイッチ部材の押圧を解除するタイミングを変更する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、ヒータを含む回路中に設けられた発熱部によって加熱されて変形するバイメタルを用いたヒータへの電流供給の遮断機構（いわゆるサーマルリレー）を備えたうえで、ヒータへの電流供給が遮断されるタイミングを、ヒータが設定された目標温度に向けて昇温を開始した後、ヒータの温度が目標温度に達するまでの所定の時間を超えて継続してヒータに所定の基準電流以上の電流が流れたときに設定しているので、ヒータを含む回路を過度の温度上昇から適切に保護することができる。また、ヒューズの交換作業そのものが不要であるうえ、サーマルリレーは熱圧着ツールとは離れた箇所に設置することができるので、メンテナンス作業を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施の形態における熱圧着装置の斜視図
【図２】本発明の一実施の形態における熱圧着装置が備える熱圧着ツールのヒータに電流を供給する回路の構成図
【図３】（ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における熱圧着装置が備える熱圧着ツールのヒータに電流を供給する回路の構成図
【図４】本発明の一実施の形態における（ａ）ヒータへの供給電流の時間変化を示すグラフ（ｂ）ヒータの温度の時間変化を示すグラフ
【図５】本発明の一実施の形態における（ａ）ヒータへの供給電流の時間変化を示すグラフ（ｂ）ヒータの温度の時間変化を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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に示す熱圧着装置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（いずれも図示せず）等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の縁部に搭載（仮圧着）されている複数の電子部品３を熱圧着（本圧着）して下流工程側の他の装置に搬出する熱圧着作業を繰り返し実行する装置である。
【００１２】
熱圧着装置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、上下方向をＺ軸方向としており、基台１１上に基板位置決め部１２、基板位置決め部１２の後方（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１３及びバックアップステージ１３の上方に設けられた圧着ヘッド１４を備えている。
【００１３】
図１において、基板位置決め部１２は、基板２を水平姿勢に保持する基板保持テーブル１２ａとこの基板保持テーブル１２ａを移動させる直交座標ロボット１２ｂから成り、直交座標ロボット１２ｂは基板２を保持した基板保持テーブル１２ａを水平面内で移動させて基板２の位置決めを行う。
【００１４】
図１において、圧着ヘッド１４は、基台１１上の門型フレーム２１に対して昇降自在に設けられており、門型フレーム２１に設けられたヘッド昇降部２２によって昇降される。圧着ヘッド１４の下端にはＸ軸方向に延びた熱圧着ツール１５が設けられており、熱圧着ツール１５の近傍には熱圧着ツール１５を加熱するヒータ２３が設けられている。
【００１５】
基板位置決め部１２による基板２の位置決め動作とヘッド昇降部２２による圧着ヘッド１４の昇降動作は図示しない制御装置によって行われる。制御装置は、基板２に対する電子部品３の熱圧着作業を行うときは、電子部品３が搭載（仮圧着）された基板２を上流工程側の部品搭載装置から受け取って基板保持テーブル１２ａに載置させた後、基板位置決め部１２を作動させて、基板２上の各電子部品３が熱圧着ツール１５の下方（バックアップステージ１３の上方）に位置する作業位置に基板２を位置決めする。そして、ヒータ２３によって熱圧着ツール１５を適切温度（目標温度）に加熱した状態で圧着ヘッド１４をヘッド昇降部２２によって下降させ、基板２上の電子部品３を基板２ごとバックアップステージ１３に押し付けて各電子部品３を基板２に押圧する。これにより各電子部品３の基板２との間に介装されているＡＣＦ（図示せず）が各電子部品３を通して加熱され、各電子部品３が基板２に熱圧着される。
【００１６】
上記構成の熱圧着装置１では、図２に示すように、ヒータ２３は、電源装置３１ａ及びヒータ２３の目標温度の設定と電源装置３１ａが供給する電流をパルス（スイッチング）制御して定格電流以下の電流をヒータ２３に供給する温度制御部３１ｂから成る電源部３１とともに回路ＣＴを構成しており、回路ＣＴ内には接点３２を備えている。回路ＣＴ中にはヒータ２３と直列に接続されたコイル状の発熱部３３が設けられており、発熱部３３にはバイメタル３４が挿通されている。バイメタル３４は発熱部３３により加熱されて屈曲変形する（図３（ａ），（ｂ）中に示す矢印Ａ）。
【００１７】
図２において、接点３２の近傍位置には、バイメタル３４によりバイメタル３４の変形量Ｄ（図３（ａ），（ｂ）参照）に応じた駆動量で駆動されるレバー部材３５と、レバー部材３５により押圧されている状態で接点３２をオンにし、レバー部材３５による押圧が解除されたときに接点３２をオフにするスイッチ部材３６が設けられている。
【００１８】
図２において、レバー部材３５はバイメタル３４の変形量Ｄに応じた駆動量で移動する移動部材３７によって一端部３５ａが駆動され（図３（ａ），（ｂ）中に示す矢印Ｂ）、中間部に設けられた支点３５ｂを中心に回動（図３（ａ），（ｂ）中に示す矢印Ｃ）する他端部３５ｃをスイッチ部材３６に係止させてスイッチ部材３６を接点３２のオン方向（図２の紙面右側）に押圧している。スイッチ部材３６はばね３６ａによって接点３２をオフにする方向に付勢されており、レバー部材３５が支点３５ｂを中心に回動（矢印Ｃの方向に回動）してスイッチ部材３６に対する係止が外れると、スイッチ部材３６はばね３６ａによって図３（ａ），（ｂ）の紙面左方に引っ張られて揺動支点３６ｂ回りに揺動し、接点３２がオフになる（図３（ａ），（ｂ））。
【００１９】
図２において、電源部３１より電流供給がなされてヒータ２３が加熱されると、回路ＣＴ内を流れる電流により発熱部３３が発熱してバイメタル３４が屈曲していき、ヒータ２３に所定の基準電流以上の電流（ここでは定格電流）が所定時間を超えて継続して流れた時点でバイメタル３４の変形量Ｄが所定の大きさに達し（このときのバイメタル３４の変形量Ｄの大きさを「電流遮断変形量」と称する。図３（ａ）の例ではＤ１、図３（ｂ）の例ではＤ２）、レバー部材３５のスイッチ部材３６に対する係止が外れる。すなわち、バイメタル３４の変形量Ｄが上記電流遮断変形量よりも小さい場合にはスイッチ部材３６に対する係止は外れず接点３２はオン状態を維持するが、バイメタル３４の変形量Ｄが電流遮断変形量を超えた場合には、レバー部材３５のスイッチ部材３６に対する係止が外れて接点３２がオフとなる。
【００２０】
図４（ａ）は、ヒータ２３を常温（通常２０〜３０℃）から電源部３１の温度制御部３１ｂから設定した目標温度（通常２００℃程度）まで昇温させた場合のヒータ２３への供給電流の時間変化を示しており、図４（ｂ）は図４（ａ）の供給電流の時間変化に対応したヒータ２３の温度の時間変化（図４（ｂ））を示している。図４（ａ），（ｂ）に示すように、ヒータ２３を常温から目標温度へ昇温させる場合には、ヒータ２３には定格電流が供給されるが、ヒータ２３の温度が目標温度に達する所定時間（時間Ｔ０）を経過した後は、ヒータ２３には定格電流よりも小さい（更には基準電流よりも小さい）電流が供給される。
【００２１】
本実施の形態において、バイメタル３４の変形量Ｄは、ヒータ２３に基準電流以上の電流（ここでは定格電流）が継続して上記所定時間（時間Ｔ０）だけ継続して流れても電流遮断変形量には達せず、ヒータ２３に基準電流以上の電流（定格電流）が所定時間を超える電流遮断時間Ｔ１（＞Ｔ０）だけ流れた時点で電流遮断変形量に達するようになっている。このため、ヒータ２３の温度が目標温度に達した後、何らかの原因によってヒータ２３への供給電流が基準電流を超え（定格電流が供給され）（図５（ａ））、これに対応してヒータ２３の温度も漸増していった場合には（図５（ｂ））、基準電流以上の電流（定格電流）がヒータ２３を電流遮断時間Ｔ１だけ継続して流れた時点でバイメタル３４の変形量Ｄが電流遮断変形量に達し、ヒータ２３への電流供給が遮断されて回路ＣＴが保護される。
【００２２】
すなわち本実施の形態における熱圧着装置１では、ヒータ２３に所定の基準電流以上の電流（ここでは定格電流）が所定時間を超えて継続して流れてバイメタル３４の変形量Ｄが所定の大きさ（電流遮断変形量）に達したとき、レバー部材３５によるスイッチ部材３６の押圧が解除されて接点３２をオフにする構成において、上記所定時間を、ヒータ２３が電源部３１により設定された目標温度に向けて昇温を開始した後、ヒータ２３の温度が目標温度に達するまでの時間（時間Ｔ０）に設定しており、これにより、ヒータ２３を含む回路ＣＴを過度の温度上昇から適切に保護することができるようになっている。
【００２３】
なお、上記熱圧着装置１において、発熱部３３、バイメタル３４、移動部材３７、レバー部材３５及びスイッチ部材３６は、ヒータ２３への電流供給の遮断機構としてのサーマルリレーＴＲを構成している。このサーマルリレーＴＲにおいて、レバー部材３５の支点３５ｂの位置は、操作螺子４０の操作によってレバー部材３５の延びる方向（図２の紙面上下方向）に移動してレバー部材３５と当接する当接部材４１との当接位置であり、操作螺子４０を操作して当接部材４１をレバー部材３５の延びる方向に移動させることで当接位置を（すなわち支点３５ｂの位置を）変化させることができるようになっている。図３（ｂ）は図３（ａ）よりも支点３５ｂの位置をレバー部材３５の一端部３５ａの側へ移動させた場合の例を示している。
【００２４】
図３（ａ），（ｂ）から分かるように、レバー部材３５の支点３５ｂの位置がレバー部材３５の他端部３５ｃの側よりも一端部３５ａの側に近い場合には、バイメタル３４の変形量Ｄ（移動部材３７の移動量でもある）に対するレバー部材３５の他端部３５ｃの移動量が相対的に大きい。このため、スイッチ部材３６に対するレバー部材３５の係止が外れるときのバイメタル３４の変形量Ｄである電流遮断変形量は、図３（ａ）の場合よりも図３（ｂ）の場合の方が小さく（Ｄ１＞Ｄ２）、ヒータ２３の温度がより低い時点でヒータ２３への供給電流が遮断される。
【００２５】
このように本実施の形態において、操作螺子４０及び当接部材４１は、レバー部材３５がスイッチ部材３６の押圧を解除するときのバイメタル３４の変形量を変更してレバー部材３５がスイッチ部材３６の押圧を解除するタイミングを変更するタイミング変更部４２となっており、このタイミング変更部４２を備えることにより、熱圧着ツール１５が付け替えられて電流供給遮断の基準となる基準電流のレベルが変動しても、これに容易に対応することができるようになっている。
【００２６】
また、レバー部材３５は、バイメタル３４によりバイメタル３４の変形量に応じた移動量で移動する移動部材３７によって一端部３５ａが駆動され、中間部に設けられた支点３５ｂを中心に回動する他端部３５ｃによってスイッチ部材３６を接点３２のオン方向に押圧するようになっており、タイミング変更部４２は、レバー部材３５の支点３５ｂの位置を移動させることにより、レバー部材３５がスイッチ部材３６の押圧を解除するタイミングを変更するようになっているので、オペレータＯＰはスイッチ部材３６の押圧を解除するタイミングの変更を極めて容易な操作で行うことができる。
【００２７】
以上説明したように、本実施の形態における熱圧着装置１では、ヒータ２３を含む回路ＣＴ中に設けられた発熱部３３によって加熱されて変形するバイメタル３４を用いたヒータ２３への電流供給の遮断機構（サーマルリレーＴＲ）を備えたうえで、ヒータ２３への電流供給が遮断されるタイミングを、ヒータ２３が設定された目標温度に向けて昇温を開始した後、ヒータ２３の温度が目標温度に達するまでの所定の時間を超えて継続してヒータ２３に所定の基準電流以上の電流（例えば定格電流）が流れたときに設定しているので、ヒータ２３を含む回路ＣＴを過度の温度上昇から適切に保護することができる。また、ヒューズの交換作業そのものが不要であるうえ、サーマルリレーＴＲは熱圧着ツール１５とは離れた箇所に設置することができるので、メンテナンス作業を容易に行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
熱圧着ツールのヒータを含む回路を過度の温度上昇から適切に保護することができ、併せてメンテナンス作業を容易に行うことができる熱圧着装置を提供する。
【符号の説明】
【００２９】
１  熱圧着装置
２  基板
３  電子部品
１５  熱圧着ツール
２３  ヒータ
３１  電源部
３２  接点
３３  発熱部
３４  バイメタル
３５  レバー部材
３５ａ  一端部
３５ｂ  支点
３５ｃ  他端部
３６  スイッチ部材
３７  移動部材
４２  タイミング変更部
ＣＴ  回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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