(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光変性樹脂を介して部品が載置された透明な基板に前記部品を圧着する部品実装装置であって、
前記基板における前記部品の下方に位置する面を透明部材の上面において下受けする下受け部と、
前記下受け部により下受けされた前記基板に前記部品を押圧する押圧部と、
前記透明部材を通して前記光変性樹脂に光を照射する照射部と、
前記押圧部による前記部品の押圧の開始、および前記照射部による前記光の照射の開始のタイミングを制御する制御部と、
入力部を備え、
前記入力部において、前記基板に前記部品を押圧する押圧時間、前記光変性樹脂に光を照射する照射時間、差動時間、および前記部品の押圧と前記光の照射のどちらを先に開始するかが入力され、
前記制御部は、前記基板が前記下受け部に下受けされると、前記部品の押圧の開始よりも所定の前記差動時間前または後に前記光の照射が開始されるように制御し、前記部品の押圧を開始してから前記押圧時間の間は前記部品を押圧し、前記光の照射を開始してから前記照射時間の間は前記光を照射するように制御する部品実装装置。
【請求項２】
前記押圧時間、前記照射時間、前記差動時間、および前記部品の押圧と前記光の照射のどちらを先に開始するかが変更される請求項１に記載の部品実装装置。
【請求項３】
表示部をさらに備え、
前記表示部は、前記押圧時間、前記照射時間、および前記差動時間を表示する請求項１または２に記載の部品実装装置。
【請求項４】
前記基板を保持する基板保持テーブルと、
前記基板保持テーブルを移動させるテーブル移動機構とをさらに備え、
前記制御部は、前記部品が載置された前記基板の一辺の面が前記下受け部に下受けされるように前記テーブル移動機構を制御する請求項１から３のいずれかに記載の部品実装装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光変性樹脂を介して部品が載置された透明な基板に部品を圧着する部品実装装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガラス等の透明材料から成る基板上に、光を吸収すると物性が変化する光変性樹脂の一種である光硬化性樹脂を介してＩＣ等の部品を圧着する部実装装置が知られている（例えば、特許文献１）。このような部品実装装置では、基板上の部品の下方の位置を下受けする下受け部と、下受け部によって下受けされた基板に部品を押圧する押圧部及び光硬化性樹脂に光を照射して硬化させる光照射部と、下受け部と押圧部を加熱するヒータをそれぞれ備えている。
【０００３】
そして部品を圧着する際には、下受け部と押圧部を加熱した状態で、押圧部で部品を基板に押圧しながら光照射部より光を照射している。そうすることによって、基板の電極に部品の電極を圧着して接合させると同時に、熱で軟化した光硬化性樹脂を光で硬化させて部品を基板に固定させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２０６２１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら特許文献１を含む従来技術では、部品の押圧と光の照射は同じタイミングで開始されていたため次の問題があった。すなわち、使用する光硬化性樹脂の特性によっては熱で十分に軟化する前に光による硬化が進んでしまい、基板の電極と部品の電極の間に硬化した光硬化性樹脂が残り、基板の電極と部品の電極が接合されずに実装不良が発生するという問題があった。また、光硬化性樹脂が部品を固定する形状に成形される前に硬化してしまい、部品が基板に十分な強度で固定されずに実装不良が発生するという問題があった。
【０００６】
そこで本発明は、接合強度不足や固定強度不足による実装不良の発生を抑制できる部品実装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】
【０００７】
本発明の部品実装装置は、光変性樹脂を介して部品が載置された透明な基板に前記部品を圧着する部品実装装置であって、前記基板における前記部品の下方に位置する面を透明部材の上面において下受けする下受け部と、前記下受け部により下受けされた前記基板に前記部品を押圧する押圧部と、前記透明部材を通して前記光変性樹脂に光を照射する照射部と、前記押圧部による前記部品の押圧の開始、および前記照射部による前記光の照射の開始のタイミングを制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記基板が前記下受け部に下受けされると、前記部品の押圧の開始よりも所定の差動時間前または後に前記光の照射が開始されるように制御する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、接合強度不足や固定強度不足による実装不良の発生を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施の形態に係る部品実装装置の斜視図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る部品実装装置の側面図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る部品実装装置により部品の圧着を行う基板の部分斜視図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る部品実装装置の部分拡大側面図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る部品実装装置の制御系統を示すブロック図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係る部品実装装置による(ａ)部品の押圧と（ｂ）光の照射のタイミングを示す図である。
【図７】本発明の一実施の形態に係る部品実装装置の表示部の表示の一例を示す図である。
【図８】（ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態に係る部品実装装置の動作説明図である。
【図９】本発明の一実施の形態に係る部品実装装置によるもう一つの部品実装方法の（ａ）部品の押圧と（ｂ）光の照射のタイミングを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に図面を用いて、本発明の一実施の形態を詳細に説明する。以下で述べる構成、形状等は説明のための例示であって、部品実装装置の仕様に応じ、適宜変更が可能である。以下では、全ての図面において対応する要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。図１、及び後述する一部では、オペレータＯＰから見た左右方向をＸ軸方向、オペレータＯＰから見た前後方向をＹ軸方向、オペレータＯＰから見た上下方向をＺ軸方向として示す。
【００１１】
図１及び図２は本発明の一実施の形態における部品実装装置１を示している。部品実装装置１は、矩形の透明な基板２の縁部にＩＣ等の部品３を圧着する装置であり、液晶パネル製造装置における本圧着工程等で用いられる。
【００１２】
基板２はガラス等の透明材料から成り、四辺のうち対向しない２つの直交する側縁に沿った位置に複数の部品載置位置２ａ（図３）が設定されている。部品３は各部品載置位置２ａにひとつずつ、光硬化性樹脂４を介在させて載置（仮圧着）されている。光硬化性樹脂４は光を吸収すると物性が変化する光変性樹脂の一種であり、ここでは紫外線の照射を受けて硬化する紫外線硬化タイプのものであるとする。
【００１３】
図１及び図２において、部品実装装置１は、基台１１上にＸＹθテーブル機構１２、下受け部１３、圧着作業部１４及び光照射手段１５を備える。ＸＹθテーブル機構１２は、基台１１上をＸ軸方向に延びて設けられたＸ軸テーブル１２ａ、Ｘ軸テーブル１２ａ上をＹ軸方向に延びて設けられたＹ軸テーブル１２ｂ、Ｙ軸テーブル１２ｂ上に設けられたθテーブル１２ｃ及びθテーブル１２ｃによって支持された基板保持テーブル１２ｄが段積みされて構成される。
【００１４】
ＸＹθテーブル機構１２は、Ｘ軸テーブル１２ａの駆動によりＹ軸テーブル１２ｂを（Ｘ軸テーブル１２ａに対する）Ｘ軸方向へ移動させる。ＸＹθテーブル機構１２は、Ｙ軸テーブル１２ｂの駆動によりθテーブル１２ｃを（Ｙ軸テーブル１２ｂに対する）Ｙ軸方向へ移動させる。ＸＹθテーブル機構１２は、θテーブル１２ｃの駆動により基板保持テーブル１２ｄを（θテーブル１２ｃに対する）上下軸（Ｚ軸とする）回りに回転させる。すなわちＸＹθテーブル機構１２は、基板２を上面に保持した基板保持テーブル１２ｄを水平面内で移動及び回転させるテーブル移動機構となる。
【００１５】
図１及び図２において、下受け部１３は、ＸＹθテーブル機構１２の前方領域（オペレータＯＰ側の領域）に設置されている。下受け部１３は基台１１上をＸ軸方向に延びて設けられたベース部材１３ａ及びベース部材１３ａの上面にＸ軸方向に延びて設けられた角柱状の透明部材１３ｂを有して成る。透明部材１３ｂはガラス等の透明材料から成り、内部に前方から入射した光を上方に反射する光反射部１３ｃを有している（図４）。ベース部材１３ａの上部には、透明部材１３ｂを加熱するヒータ（下方ヒータ１３Ｈ）が設けられている。
【００１６】
図１及び図２において、圧着作業部１４は、下受け部１３の上方を覆ってＸ軸方向に延びた横架部２１ａを有した門型フレーム２１及びこの門型フレーム２１の横架部２１ａに設けられた複数（ここでは４つ）の押圧手段２２を備える。
【００１７】
図２及び図４において、各押圧手段２２は門型フレーム２１の横架部２１ａに取り付けられてピストンロッド２２Ｒを横架部２１ａの下方に突出させた押圧シリンダ２２ａと、ピストンロッド２２Ｒの下端に取り付けられた圧着ツール２２ｂから構成される。各押圧手段２２は、圧着ツール２２ｂが透明部材１３ｂの上方に位置する位置に設けられている。各押圧手段２２の圧着ツール２２ｂにはその圧着ツール２２ｂを加熱するためのヒータ（上方ヒータ２３）が設けられている。
【００１８】
図１及び図２において、光照射手段１５は、４つの押圧手段２２に対応した配置で（すなわち押圧手段２２と同じ配列で）設けられている。ここでは各光照射手段１５は下受け部１３の前方に設けられた光照射器１５ａから構成される。各光照射器１５ａは、押圧手段２２の押圧荷重が作用する部分の下方に設けられたベース部材１３ａに取り付けられた下方ヒータ１３Ｈから離隔された状態となるように、ベース部材１３ａとは物理的に分離した別の部材である光照射器設置部材２４に設けられている。
【００１９】
各光照射器１５ａの光源部１５Ｇは水平方向後方に光１５Ｌ（ここでは紫外線とする）を照射する。光照射器１５ａの光源部１５Ｇから照射する光１５Ｌの光軸１５Ｊは、押圧手段２２による部品３の押圧方向（ほぼ上下方向）の軸線Ｊ０に対してほぼ直角となる方向（ほぼ水平方向）から、透明部材１３ｂの内部の光反射部１３ｃを向いたものとなっている。このため、光源部１５Ｇが発した光１５Ｌは透明部材１３ｂの内部の光反射部１３ｃで反射して上方へ進み、透明部材１３ｂを透過して基板２上の光硬化性樹脂４に達する（図４）。すなわち光照射手段１５は、透明部材１３ｂを通して光硬化性樹脂４に光１５Ｌを照射する照射部となる。
【００２０】
図５において、部品実装装置１は、制御装置３０、入力部３１、表示部３２をさらに備えている。そして制御装置３０は、制御部３０ａと記憶部３０ｂを有している。制御部３０ａは、ＸＹθテーブル機構１２の作動制御を行うことによって、基板保持テーブル１２ｄに保持された基板２の水平面内での移動動作を制御する。また制御部３０ａは、図示しない空圧制御回路を介して各押圧シリンダ２２ａの作動制御を行うことによって、各押圧手段２２による圧着ツール２２ｂを介した部品３の基板２への押圧動作を制御する。また制御部３０ａは、各光照射手段１５の作動制御を行うことによって、各光照射手段１５からの光１５Ｌの照射を制御する。また制御部３０ａは、圧着ツール２２ｂを加熱する上方ヒータ２３の作動制御、透明部材１３ｂを加熱する下方ヒータ１３Ｈの作動制御を行う。
【００２１】
図６（ａ），（ｂ）は、押圧動作と光照射のタイミングを示している。図６（ａ)は押圧手段２２が部品３に加える荷重を、図６（ｂ）は光照射手段１５が光硬化性樹脂４に照射する光１５Ｌの照度を、それぞれ時間（横軸）を一致させて表示している。制御部３０ａは、部品３の押圧を開始（Ｔ２）してから終了（Ｔ５）するまでの押圧時間ＴＰの間は、押圧手段２２が基板２に部品３を押圧する（部品３に荷重を加える）ように制御する。
【００２２】
また制御部３０ａは、光１５Ｌの照射を開始（Ｔ３）してから終了（Ｔ４）までの照射時間ＴＥの間は、光照射手段１５が光硬化性樹脂４に光１５Ｌを照射するように制御する。また制御部３０ａは、部品３の押圧の開始（Ｔ２）よりも差動時間ＴＤ前または後に光１５Ｌの照射が開始（Ｔ３）されるように押圧手段２２と光照射手段１５を制御する。なお図６では、部品３の押圧の開始（Ｔ２）よりも差動時間ＴＤ後に光１５Ｌの照射が開始（Ｔ３）されている。
【００２３】
図５において、入力部３１を用いて、押圧時間ＴＰ、照射時間ＴＥ、差動時間ＴＤ、及び部品３の押圧と光１５Ｌの照射のどちらを先に開始するか（以下、「動作順番」と称す。）が入力または変更される。記憶部３０ｂは、入力部３１において入力された押圧時間ＴＰ、照射時間ＴＥ、差動時間ＴＤ、及び動作順番を記憶する。表示部３２は、記憶部３０ｂに記憶された押圧時間ＴＰ、照射時間ＴＥ、差動時間ＴＤ、及び動作順番を表示する。
【００２４】
図７は、表示部３２が表示した各種データの表４０の一例を示す。表４０には「データ名」、「押圧時間（ＴＰ）」、「照射時間（ＴＥ）」、「作動時間（ＴＤ）」、「動作順番」の入力枠が表示されている。入力部３１を操作することで、「データ名」、「押圧時間（ＴＰ）」、「照射時間（ＴＥ）」、「作動時間（ＴＤ）」が入力または変更される。また入力部３１を操作することで、「動作順番」の入力枠において、部品３の押圧が先に開始される「押圧→照射」、または光１５Ｌの照射が先に開始される「照射→押圧」のいずれかが選択または変更される。入力部３１を操作して「設定」をクリックすると、入力または変更された各種データが記憶部３０ｂに記憶（設定）される。このように、表示部３２に表示された各種データを確認しながら入力することで、入力ミスが防止できる。
【００２５】
次に、図６（ａ），（ｂ）及び図８（ａ），（ｂ）を用いて、部品実装装置１により基板２に部品３を圧着する部品実装作業の手順（部品実装方法）について説明する。制御部３０ａは先ず、上方ヒータ２３と下方ヒータ１３Ｈの作動制御を行って各押圧手段２２の圧着ツール２２ｂと透明部材１３ｂをそれぞれ所定温度まで加熱する。そして制御部３０ａ、ＸＹθテーブル機構１２の作動制御を行って基板保持テーブル１２ｄを移動させ（図８（ａ）中に示す矢印Ａ）、基板保持テーブル１２ｄに載置されている基板２のうち、部品３が載置（仮圧着）されている一辺の下面を下受け部１３の透明部材１３ｂの上面に接触させて、下受け部１３に基板２を下受けさせる（下受け工程）。
【００２６】
すなわち制御部３０ａは、部品３が載置された基板２の一辺の下面が下受け部１３に下受けされるようにＸＹθテーブル機構１２を制御し、図６（ａ），（ｂ）において、タイミングＴ１で基板２を下受け部１３に下受けさせる。なお、下受け動作をより精確におこなうために、下受け部１３に設けた基板に加わる荷重を計測する荷重センサ（図示省略）、または下受け部１３の側方に設けた光の透光、遮光で基板２の有無を検出する光センサ（図示省略）を用いてもよい。荷重センサまたは光センサを備えることで、基板２が下受け部１３に下受けされたことが精確に検知できる。
【００２７】
制御部３０ａは下受け部１３に基板２を下受けさせたら、押圧手段２２の押圧シリンダ２２ａのピストンロッド２２Ｒを下方に突出させて（図８（ｂ）中に示す矢印Ｂ）、圧着ツール２２ｂで部品３を基板２に押圧する。つまり制御部３０ａは、図６（ａ），（ｂ）において、タイミングＴ１から遅延時間ＴＨ１後のタイミングＴ２で、部品３の押圧を開始する（押圧開始工程）。そして制御部３０ａは、タイミングＴ２から押圧時間ＴＰ１の間、部品３を押圧する。部品３が押圧されると、光硬化性樹脂４は加熱された圧着ツール２２ｂと透明部材１３ｂによって昇温されて、軟化した状態となる。このように押圧手段２２は、下受け部１３により下受けされた基板２に部品３を押圧する押圧部となる。
【００２８】
制御部３０ａは上記のようにして押圧手段２２によって部品３を基板２に押圧している間に、光照射手段１５より光（紫外線）１５Ｌの照射（図８（ｂ））を開始する。つまり制御部３０ａは、図６（ａ），（ｂ）において、タイミングＴ２から差動時間ＴＤ１後のタイミングＴ３で、光１５Ｌの照射を開始する（照射開始工程）。そして制御部３０ａは、タイミングＴ３から照射時間ＴＥ１の間、光１５Ｌを照射する。図８（ｂ）において、光照射手段１５から照射された光１５Ｌはほぼ水平方向に進んで透明部材１３ｂに入射し、光反射部１３ｃでほぼ垂直上方に反射された後、透明な基板２を上方に透過して光硬化性樹脂４に到達する。これにより光硬化性樹脂４は硬化し、部品３は基板２上の部品載置位置２ａに固定される。
【００２９】
図６（ａ），（ｂ）において、制御部３０ａは、タイミングＴ３から照射時間ＴＥ１後のタイミングＴ４で、光１５Ｌの照射を終了する（照射終了工程）。次いで制御部３０ａは、タイミングＴ２から押圧時間ＴＰ１後のタイミングＴ５で、ピストンロッド２２Ｒを上方に引き戻して圧着ツール２２ｂを部品３から引き離し、部品３の押圧を終了する（押圧終了工程）。
【００３０】
制御部３０ａは、上記のようにして基板２の一辺についての部品３の圧着作業が終了したら、ＸＹθテーブル機構１２の作動制御を行って基板２をＺ軸回りに回転させ、部品載置位置２ａが設定された他の一辺を下受け部１３に下受けさせて、同様の手順で部品実装作業を行う。
【００３１】
このように上記の部品実装装置１では、制御部３０ａは、基板２が下受け部１３に下受けされると（タイミングＴ１）、遅延時間ＴＨ１後に部品３の押圧を開始し（タイミングＴ２）、さらに差動時間ＴＤ後に光１５Ｌの照射を開始する（タイミングＴ３）ように制御する。これにより光硬化性樹脂４は、熱によって軟化して部品３を固定する形状に成形された後に、光１５Ｌによって硬化させることができ、接合強度不足や固定強度不足による実装不良の発生を抑制できる。
【００３２】
さらに上記の部品実装装置１では、入力部３１を用いて押圧時間ＴＰ、照射時間ＴＥ、差動時間ＴＤ、動作順番が入力または変更される。そして制御部３０ａは、部品３の押圧を開始してから押圧時間ＴＰの間は部品３を押圧し、光１５Ｌの照射を開始してから照射時間ＴＥの間は光１５Ｌを照射するように制御する。つまり部品３の押圧の開始と終了、および光１５Ｌの開始と終了の時間は自在に最適設定することができ、光硬化性樹脂４の特性、基板２や圧着する部品３の組合せによらず、接合強度不足や固定強度不足による実装不良の発生を抑制できる。
【００３３】
次に図９（ａ），（ｂ）を参照し、上記の部品実装装置１によるもう一つの部品実装方法について説明する。図９（ａ），（ｂ）に示す部品実装方法（照射→押圧）は、図６（ａ），（ｂ）に示す部品実装方法（押圧→照射）と動作順番が異なる。制御部３０ａは、タイミングＴ６で基板２を下受け部１３に下受けさせる（下受け工程）。次いで制御部３０ａは、タイミングＴ６から遅延時間ＴＨ２後のタイミングＴ７で、光１５Ｌの照射を開始する（照射開始工程）。次いで制御部３０ａは、タイミングＴ７から差動時間ＴＤ２後のタイミングＴ８で、部品３の押圧を開始する（押圧開始工程）。
【００３４】
次いで制御部３０ａは、タイミングＴ８から押圧時間ＴＰ２後のタイミングＴ９で、部品３の押圧を終了する（押圧終了工程）。次いで制御部３０ａは、タイミングＴ７から照射時間ＴＥ２後のタイミングＴ１０で、光１５Ｌの照射を終了する（照射終了工程）。以上のように本実施例のタイミングでは、部品３の押圧の開始よりも差動時間ＴＤ２前に光１５Ｌの照射が開始される。これにより、光（紫外線）の照射を受けて軟化する光変性樹脂の一種である光軟化性樹脂であっても、光１５Ｌによって軟化して部品３を固定する形状に成形された後に、熱によって硬化させることができ、接合強度不足や固定強度不足による実装不良の発生を抑制できる。
【００３５】
以上、本発明の一実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００３６】
例えば上述した実施の形態において、入力部３１を操作することで、「動作順番」が選択または変更されることを説明したが、選択または変更されることは必須ではない。例えば、光変性樹脂として光硬化性樹脂しか用いない場合、制御部は、押圧手段２２による部品３の押圧の開始後に照射部による光の照射をするように制御してもよい。また、例えば、光変性樹脂として光軟化性樹脂しか用いない場合、制御部は、照射部による光の照射の開始後に押圧手段２２による部品３の押圧をするようにしてもよい。このように「動作順番」が選択または変更されない場合であっても、接合強度不足や固定強度不足による実装不良の発生を抑制できる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
接合強度不足や固定強度不足による実装不良の発生を抑制できる部品実装装置を提供する。
【符号の説明】
【００３８】
１  部品実装装置
２  基板
３  部品
４  光硬化性樹脂（光変性樹脂）
１２  ＸＹθテーブル機構（テーブル移動機構）
１２ｄ  基板保持テーブル
１３  下受け部
１３ｂ  透明部材
１５  光照射手段（照射部）
１５Ｌ  光
２２  押圧手段（押圧部）
ＴＤ  差動時間
ＴＥ  照射時間
ＴＰ  押圧時間
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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