(57)【要約】【課題】フィルム状の基板を対象として、下受け部材への良好な密着性を確保することができ、安定した搭載品質を保つことができる基板固定装置および基板固定方法を提供することを目的とする。【解決手段】部品１２をフィルム状の基板１１に搭載する部品搭載装置において、基板１１の部品搭載部位の範囲を全面にわたってカバーする押圧面を有しシリンダ１６によって昇降自在な押付部材２０を備えた変形矯正ヘッド１４を、搭載ヘッド１３と一体的に移動可能に配設した。これにより、下受け部材５の下受け面７ａ上に載置された状態の基板１１を上方から押さえ込んで下受け面７ａに押し付けて変形を矯正することができ、撓みやすいフィルム状の基板を対象とする場合にあっても、下受け部材への良好な密着性を確保することができる。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品をフィルム状の基板に搭載する部品搭載装置であって、前記基板の下面に接触してこの基板を真空吸着によって吸着保持して下受けする下受け面を有する下受け部と、前記下受け面上に載置された状態の基板を上方から押さえ込んで下受け面に押し付けることにより基板の変形を矯正する変形矯正ヘッドと、前記部品を保持しこの部品を前記下受けされた基板に搭載する搭載ヘッドとを備えたことを特徴とする部品搭載装置。
【請求項２】
前記変形矯正ヘッドは、前記基板の上面に当接して押圧する押圧面を有することを特徴とする請求項１記載の部品搭載装置。
【請求項３】
前記変形矯正ヘッドは、前記基板に設けられた位置決め孔に嵌合することによりこの基板を位置決めする位置決めピンを有することを特徴とする請求項１記載の部品搭載装置。
【請求項４】
前記変形矯正ヘッドは、前記基板を加熱するための加熱手段を有することを特徴とする請求項１記載の部品搭載装置。
【請求項５】
前記変形矯正ヘッドは前記基板の上面に対して気体を吹き付ける気体吹き出し孔を有し、この気体の吹き付けによって基板を非接触で前記下受け面に押し付けることを特徴とする請求項１記載の部品搭載装置。
【請求項６】
前記変形矯正ヘッドは前記搭載ヘッドと一体的に水平移動し、この搭載ヘッドと個別に昇降する変形矯正ヘッド昇降手段を有することを特徴とする請求項１乃至５記載の部品搭載装置。
【請求項７】
部品をフィルム状の基板に搭載する部品搭載方法であって、前記基板の下面に接触してこの基板を真空吸着によって吸着保持して下受けする下受け面を有する下受け部に基板を搬入して前記下受け面上に基板を載置する基板載置工程と、前記下受け面上に載置された状態の基板を変形矯正ヘッドによって上方から押さえ込んで下受け面に押し付けることにより基板の変形を矯正する変形矯正工程と、基板の変形が矯正された状態で下受け部に下受けされた基板に対して搭載ヘッドによって部品を搭載する部品搭載工程とを含むことを特徴とする部品搭載方法。
【請求項８】
前記変形矯正ヘッドは前記基板の上面に当接して押圧する押圧面を有し、前記変形矯正工程において前記基板に前記押圧面を当接させることを特徴とする請求項７記載の部品搭載方法。
【請求項９】
前記変形矯正ヘッドは前記基板に設けられた位置決め孔に嵌合することによりこの基板を位置決めする位置決めピンを有し、基板の変形矯正と同時に基板の位置決めを行うことを特徴とする請求項７記載の部品搭載方法。
【請求項１０】
前記変形矯正ヘッドは前記基板を加熱するための加熱手段を有し、基板の変形矯正と同時に基板の加熱を行うことを特徴とする請求項７記載の部品搭載方法。
【請求項１１】
前記変形矯正ヘッドは前記基板の上面に対して気体を吹き付ける気体吹き出し孔を有し、前記変形矯正工程において気体の吹き付けによって基板を非接触で前記下受け面に押し付けることを特徴とする請求項７記載の部品搭載方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、部品を基板に搭載する部品搭載装置および部品搭載方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
基板に部品を搭載する部品搭載装置では、搭載位置において基板を下面側から支持する下受け部が設けられる。フィルム状の基板など薄くて撓みやすい基板を対象とする場合には、基板を下受けする際に下面側から真空吸着により吸着保持して撓みを矯正する必要がある。このため、このような基板を対象とする場合には、下受け部材として表面に基板吸着溝が設けられたものが用いられる（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１７３９７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の方法には、薄いフィルム状の基板を対象とする場合には、次のような難点がある。フィルム状の基板は剛性が極めて小さく撓みやすいため、前工程において全面的な反り変形や部分的な凹凸状の変形が生じたまた搭載工程に供給される場合がある。このような場合、基板を下受け部材上に載置した状態で下面側から真空吸引しても、基板の剛性が極めて小さいことから吸着力は基板の全面には及びにくい。
【０００５】
すなわち、吸着孔や吸着溝によって吸着される部分は下受け面に引きつけられるが、これ以外の部分は下受け面から浮き上がったままとなり、基板の良好な密着性が確保できない。このような基板の浮きが部品の搭載部位に発生すると、安定した部品動作が行われず、搭載品質の低下を招く結果となっていた。
【０００６】
そこで本発明は、フィルム状の基板を対象として、下受け部材への良好な密着性を確保することができ、安定した搭載品質を保つことができる基板固定装置および基板固定方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の部品搭載装置は、部品をフィルム状の基板に搭載する部品搭載装置であって、前記基板の下面に接触してこの基板を真空吸着によって吸着保持して下受けする下受け面を有する下受け部と、前記下受け面上に載置された状態の基板を上方から押さえ込んで下受け面に押し付けることにより基板の変形を矯正する変形矯正ヘッドと、前記部品を保持しこの部品を前記下受けされた基板に搭載する搭載ヘッドとを備えた。
【０００８】
請求項２記載の部品搭載装置は、請求項１記載の部品搭載装置であって、前記変形矯正ヘッドは、前記基板の上面に当接して押圧する押圧面を有する。
【０００９】
請求項３記載の部品搭載装置は、請求項１記載の部品搭載装置であって、前記変形矯正ヘッドは、前記基板に設けられた位置決め孔に嵌合することによりこの基板を位置決めする位置決めピンを有する。
【００１０】
請求項４記載の部品搭載装置は、請求項１記載の部品搭載装置であって、前記変形矯正ヘッドは、前記基板を加熱するための加熱手段を有する。
【００１１】
請求項５記載の部品搭載装置は、請求項１記載の部品搭載装置であって、前記変形矯正ヘッドは前記基板の上面に対して気体を吹き付ける気体吹き出し孔を有し、この気体の吹き付けによって基板を非接触で前記下受け面に押し付ける。
【００１２】
請求項６記載の部品搭載装置は、請求項１乃至５記載の部品搭載装置であって、前記変形矯正ヘッドは前記搭載ヘッドと一体的に水平移動し、この搭載ヘッドと個別に昇降する変形矯正ヘッド昇降手段を有する。
【００１３】
請求項７記載の部品搭載方法は、部品をフィルム状の基板に搭載する部品搭載方法であって、前記基板の下面に接触してこの基板を真空吸着によって吸着保持して下受けする下受け面を有する下受け部に基板を搬入して前記下受け面上に基板を載置する基板載置工程と、前記下受け面上に載置された状態の基板を変形矯正ヘッドによって上方から押さえ込んで下受け面に押し付けることにより基板の変形を矯正する変形矯正工程と、基板の変形が矯正された状態で下受け部に下受けされた基板に対して搭載ヘッドによって部品を搭載する部品搭載工程とを含む。
【００１４】
請求項８記載の部品搭載方法は、請求項７記載の部品搭載方法であって、前記変形矯正ヘッドは前記基板の上面に当接して押圧する押圧面を有し、前記変形矯正工程において前記基板に前記押圧面を当接させる。
【００１５】
請求項９記載の部品搭載方法は、請求項７記載の部品搭載方法であって、前記変形矯正ヘッドは前記基板に設けられた位置決め孔に嵌合することによりこの基板を位置決めする位置決めピンを有し、基板の変形矯正と同時に基板の位置決めを行う。
【００１６】
請求項１０記載の部品搭載方法は、請求項７記載の部品搭載方法であって、前記変形矯正ヘッドは前記基板を加熱するための加熱手段を有し、基板の変形矯正と同時に基板の加熱を行う。
【００１７】
請求項１１記載の部品搭載方法は、請求項７記載の部品搭載方法であって、前記変形矯正ヘッドは前記基板の上面に対して気体を吹き付ける気体吹き出し孔を有し、前記変形矯正工程において気体の吹き付けによって基板を非接触で前記下受け面に押し付ける。
【００１８】
本発明によれば、下受け面上に載置された状態の基板を上方から押さえ込んで下受け面に押し付けて基板の変形を矯正する変形矯正ヘッドを備えることにより、フィルム状の基板を対象として、下受け部材への良好な密着性を確保することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の部品搭載装置の斜視図、図２は本発明の一実施の形態の部品搭載装置の変形矯正ヘッドの構造説明図、図３，図４，図５は本発明の一実施の形態の部品搭載方法の工程図、図６は本発明の一実施の形態の部品搭載装置の変形矯正ヘッドの構造説明図である。
【００２０】
まず図１を参照して部品搭載装置の構造を説明する。この部品搭載装置は、ポリイミド等の材質からなるフィルム状のフレキシブル基板など薄くて撓み易い基板に対して、電子部品などの部品を搭載する機能を有するものである。図１において、Ｘテーブル２、Ｙテーブル３より成る移動テーブル１上にはベースプレート４が装着されており、ベースプレート４の上面の中央部には、基板を下受けして高さ位置を保持する下受け部材５が配設されている。下受け部材５は、矩形のブロック５ａの上面に凸部７を設けた形状となっており、凸部７の上面は基板の下面に当接して下受けする下受け面７ａとなっている。
【００２１】
ベースプレート４上面の下受け部材５の両側方には、シリンダ９が垂直姿勢で配設されており、シリンダ９のロッド９ａはＸ方向に配設された搬送レール１０に結合されている。搬送レール１０上では薄いフィルム状の基板１１が図示しない搬送機構によって搬送され、搭載作業位置に位置決めされる。搬送レール１０は、基板１３を搬送して位置決めする基板搬送手段となっている。
【００２２】
この搭載作業位置の上方には、一体的に移動する変形矯正ヘッド１４（後述）を備えた搭載ヘッド１３が配設されており、搭載ヘッド１３の搭載ツール１３ａには搭載対象の電子部品１２（部品）が保持されている。搭載位置に位置決めされた基板１１に対して搭載ヘッド１３を下降させることにより、部品搭載部位１１ａには電子部品１２が搭載される。
【００２３】
シリンダ９を駆動することにより、搬送レール１０はガイド部材１０ａによって案内されて上下動する。搬送レール１０は基板１１の両側部を下方から支持する支持部となっており、シリンダ９は基板１１を下受け部材５に対して相対的に昇降させる昇降手段となっている。搬送レール１０を下降させた状態では、基板１１の下面は下受け面７ａに当接し、上下方向の位置が固定される。
【００２４】
下受け面７ａには基板吸着用の吸着溝７ｂが設けられており、吸着溝７ｂは配管部材１７を介して真空吸引手段１８に接続されている。下受け面７ａに基板１１が載置された状態で真空吸引手段１８を駆動することにより、基板１１は下受け面７ａに真空吸着により保持される。また下受け面７ａには、後述する変形矯正ヘッド１４に備えられた位置決めピンに対応する位置決め孔７ｃが、対角位置に設けられている。
【００２５】
次に図２を参照して、変形矯正ヘッド１４について説明する。図２（ｂ）に示すように、搭載ヘッド１３の側面にはブラケット１５を介してシリンダ１６が下向き姿勢で配設されており、シリンダ１６のロッド１６ａは変形矯正ヘッド１４に結合されている。変形矯正ヘッド昇降手段であるシリンダ１６を駆動することにより、変形矯正ヘッド１４は搭載ヘッド１３と個別に昇降する。すなわち、変形矯正ヘッド１４は搭載ヘッド１３と一体的に水平移動し、この搭載ヘッド１３と個別に昇降する変形矯正ヘッド昇降手段を有する構成となっている。
【００２６】
変形矯正ヘッド１４は、ロッド１６ａに固着された水平な保持部材６の下方に、保持部材６に固定されたスライド軸８に沿って板状の押付部材２０を上下方向にスライド自在に配設した構成となっている。また、押付部材２０は下受け面７ａの傾きにならう程度に揺動可能となっている。ここで押付部材２０は、対象とする基板１１の部品搭載部位１１ａの範囲を全面的にカバーする大きさの押圧面を備えた形状となっている。
【００２７】
保持部材６と押付部材２０との間にはスプリング１９が装着されている。変形矯正ヘッド１４を下降させて、押付部材２０の下面が押し付け対象物としての基板１１に当接すると、押付部材２０を介してスプリング１９の下向きの付勢力が作用して、基板１１の部品搭載範囲１１ａの範囲を前面にわたって下受け面７ａに押し付けるようになっている。
【００２８】
保持部材６には、基板１１の位置決め孔１１ｂ、下受け面７ａの位置決め孔７ｃに対応した位置に、垂直な位置決めピン２１が下方に向けて設けられている。また、押付部材２０には、位置決めピン２１に対応する位置に、位置決めピン２１が干渉せずに通過可能な貫通孔２０ａが設けられている。下受け部材４上に載置された基板１１に対して変形矯正ヘッド１４を下降させる際に、位置決めピン２１が位置決め孔１１ｂ、位置決め孔７ｃに嵌合することにより、基板１１は下受け部材５の正規位置に対して位置決めされる。なお、図において位置決めピン２１の図示は適宜省略している。またこの位置決めピン２１は必須のものではないが、位置決めピンを有すると基板の位置決めが容易になって望ましい。
【００２９】
この部品搭載装置は上記のように構成されており、次に図３，図４、図５を参照して、フィルム状の基板に電子部品を搭載する部品搭載方法について説明する。まず、基板１１にプラズマクリーニング処理を行うことにより、基板１１の電極上の不純物を除去する（プラズマクリーニング工程）。なおこの工程は必須のものではないが、プラズマ処理を行うと部品と基板の接合性が良好となって望ましい。次に、搭載作業位置に配置された下受け部材５上に、搬送レール１０によって基板１１を搬入し、図３（ａ）に示すように、下受け面７ａに基板１１を載置する（基板載置工程）。
【００３０】
このとき、基板１１は剛性が極めて小さく撓みやすいため、前工程において全面的な反り変形や部分的な凹凸状の変形が生じたまま搬入されている。特に前工程においてプラズマ処理が行われた基板１１の場合には、プラズマ処理時の熱変形により複雑な凹凸変形を示す。このため、基板１１は下受け面７ａに密着せず、この状態の基板１１に電子部品を搭載すると実装不良の原因となる。
【００３１】
このような基板の変形に起因する実装不良を防止するため、本実施の形態では、以下に説明する基板の変形矯正を行う。すなわち図３（ｂ）に示すように、搭載ヘッド１３を移動させて、側面に付属した変形矯正ヘッド１４を下受け部材５上に載置された基板１１の上方に位置させる。そして図４（ａ）に示すように、シリンダ１６を駆動して変形矯正ヘッド１４を下降させる。このとき位置決めピン２１が基板１１の位置決め孔１１ｂに嵌合し，さらに下受け面７ａに設けられた位置決めピン７ｃに嵌合することにより、基板１１は正しい搭載作業位置に位置合わせされる。
【００３２】
変形矯正ヘッド１４がさらに下降して、押付部材２０を基板１１の上面に当接することにより、下受け面７ａ上に載置された状態の基板１１はスプリング１９によって下方に付勢される押付部材２０によって上方から面状に押さえ込まれ、下受け面７ａに押し付けられる。このとき、押付部材２０は部品搭載部位１１ａの範囲を全面にわたって下受け面７ａに押し付ける。これにより、基板１１のそり変形が矯正され、図４（ｂ）に示すように、基板１１の下面は下受け面７ａに密着する（変形矯正工程）。そしてこの状態で真空吸引手段１８を駆動することにより、基板１１は吸着溝７ｂによって下受け面７ａに真空吸着され、位置と姿勢が固定される。
【００３３】
この後、変形矯正ヘッド１４を上昇させ、図５（ａ）に示すように、搭載ヘッド１３を移動させて、搭載ツール１３ａに保持された電子部品１２を基板１１の部品搭載部位１１ａに位置合わせする。次いで図５（ｂ）に示すように、搭載ヘッド１３を下降させて、電子部品１２を基板１１に押し付けて搭載する（部品搭載工程）。なお、このとき電子部品１２に超音波振動を印加すると電子部品１２と基板１１との接合が速やかに実現できるので好ましい。
【００３４】
これにより、撓みやすいフィルム状の基板を対象とする場合、特に前工程においてプラズマ処理がなされ、プラズマ処理時の熱影響によって波打ち状態に複雑に変形した基板を対象とする場合にあっても、基板１１の下受け面７ａへの密着性を確保することができ、電子部品１２の実装に際し安定した搭載品質を保つことができる。
【００３５】
なお図６（ａ）に示すように、ヒータ２２を内蔵した押付部材２０Ａを備えた構成の変形矯正ヘッド１４Ａを用いてもよい。これにより、押付部材２０Ａによって基板１１を押さえ込む際に、基板の変形矯正とともに、ヒータ２２からの熱により同時に基板１１を加熱することができ、部品実装のための加熱効率を向上させることができる。すなわちこの例では、変形矯正ヘッド１４Ａは、基板１１を加熱するための加熱手段を有する構成となっている。
【００３６】
また上記例においては、変形矯正ヘッドとして押付部材を基板に接触させて押圧することによって押さえ込む例を示したが、図６（ｂ）に示すように、下面に多数の気体吹き出し孔（図示省略）が設けられた押付部材２０Ｂを備え、押付部材２０Ｂに気体供給源２３を接続した構成の変形矯正ヘッド１４Ｂを用いてもよい。この例では、変形矯正工程において気体吹き出し孔からの気体の吹き付けによって、基板１１を非接触で下受け面７ａに押し付ける。また、図２と同様の位置決めピンを設けてもよいし、図６（ａ）と同様の加熱手段を設け、この加熱手段で加熱した気体を気体吹き出し孔から吹き付けてもよい。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、下受け面上に載置された状態の基板を上方から押さえ込んで下受け面に押し付けて基板の変形を矯正する変形矯正ヘッドを備えたので、フィルム状の基板を対象として、下受け部材への良好な密着性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の部品搭載装置の斜視図
【図２】本発明の一実施の形態の部品搭載装置の変形矯正ヘッドの構造説明図
【図３】本発明の一実施の形態の部品搭載方法の工程図
【図４】本発明の一実施の形態の部品搭載方法の工程図
【図５】本発明の一実施の形態の部品搭載方法の工程図
【図６】本発明の一実施の形態の部品搭載装置の変形矯正ヘッドの構造説明図
【符号の説明】
５  下受け部材
７ａ  下受け面
７ｂ  吸着溝
１１  基板
１２  電子部品
１３  搭載ヘッド
１４  変形矯正ヘッド
【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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