(57)【要約】【課題】簡便な且つ低コストの構造で電子部品を基板に均一に圧着することができる電子部品圧着装置および電子部品圧着方法を提供すること。【解決手段】基板保持部６によって保持された基板７の縁部に圧着ヘッド２１によって電子部品８を圧着する電子部品圧着において、シリンダ２４によって圧着ヘッド２１に上方から押圧力Ｆを作用させて、下受け部１７によって下受けされた基板７に対して圧着ヘッド２１を押圧する際に、シリンダ２４よる押圧時の上方向の押圧反力Ｒを上部フレーム１２によって受け、上部フレーム１２と下受け部１７を支持する基部１０とを高剛性の側フレームによって固定的に連結して、押圧時の荷重を負荷する。これにより、圧着ヘッド２１やヘッド保持部１８などの機構部分に曲げ荷重が作用することを防止することができ、簡便な且つ低コストの構造で電子部品を基板に均一に圧着することができる。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板保持部によって保持された基板に圧着ヘッドによって電子部品を圧着する電子部品圧着装置であって、基部によって支持され前記基板を下面側から下受けする下受け部と、前記圧着ヘッドを昇降自在に保持するヘッド保持部と、このヘッド保持部に対して前記圧着ヘッドを昇降させるとともに圧着ヘッドに上方から押圧力を作用させて前記下受け部によって下受けされた前記基板に対して押圧する昇降押圧機構と、この昇降押圧機構による押圧時の上方向の押圧反力を受ける反力受け部と、この反力受け部と前記基部とを固定的に連結し前記押圧時の荷重が負荷される連結部と、前記基板に対し前記圧着ヘッド、ヘッド保持部および昇降押圧機構より成る圧着ヘッドユニットを相対的に水平移動させる水平移動手段とを備えたことを特徴とする電子部品圧着装置。
【請求項２】
前記ヘッド保持部と前記下受け部とが連結されて一体的に水平移動することを特徴とする請求項１記載の電子部品圧着装置。
【請求項３】
前記下受け部を前記基部に対して固定する固定手段を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の電子部品圧着装置。
【請求項４】
前記圧着ヘッドユニットを複数備え、これらの昇降押圧機構の押圧反力を共通の反力受け部によって受けることを特徴とする請求項１乃至３記載の電子部品圧着装置。
【請求項５】
基部によって支持され基板を下面側から下受けする下受け部と、前記圧着ヘッドを昇降自在に保持するヘッド保持部と、このヘッド保持部に対して前記圧着ヘッドを昇降させるとともに圧着ヘッドに上方から押圧力を作用させる昇降押圧機構と、この昇降押圧機構による押圧時の上方向の押圧反力を受ける反力受け部と、この反力受け部と前記基部とを固定的に連結する連結部と、前記基板に対し圧着ヘッド、ヘッド保持部および昇降押圧機構より成る圧着ヘッドユニットを相対的に水平移動させる水平移動手段とを備えた電子部品圧着装置によって、前記基板に圧着ヘッドによって電子部品を圧着する電子部品圧着方法であって、
基板の電子部品搭載対象位置に対して前記圧着ヘッドユニットを相対的に水平移動して前記電子部品搭載対象位置に位置合わせする位置合わせ工程と、前記昇降押圧機構によって圧着ヘッドを下降させる圧着ヘッド下降工程と、昇降押圧機構によって圧着ヘッドに上方から押圧力を作用させて前記下受け部によって下受けされた前記基板に対して押圧することにより電子部品を基板に圧着する押圧工程とを含み、この押圧工程において昇降押圧機構による押圧時の上方向の押圧反力を前記反力受け部によって受け、この反力受け部と前記基部とを固定的に連結する連結部に前記押圧時の荷重を負荷することを特徴とする電子部品圧着方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば表示パネルなどの基板の縁部に電子部品を圧着する電子部品圧着装置および電子部品圧着方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶パネルやプラズマディスプレイ等の表示パネルなどの基板の縁部には、ドライバ用のフリップチップや、フィルムキャリアにベアチップを搭載したテープキャリアパッケージなどの電子部品が複数並列状態で実装される。これらの電子部品の実装に際しては、電子部品の下面に狭ピッチで多数形成されたバンプやアウターリードなどの接続用端子を基板の縁部の並設された電極に位置合わせし、電子部品を基板に対して押圧することにより接続用端子を電極に圧着する。
【０００３】
この圧着による実装作業においては、電子部品を基板に対して厳密に平行な姿勢に保った状態で押圧する必要がある。このため、電子部品に当接して押圧する圧着ツールと、圧着ツールに荷重を負荷する加圧機構とを別々に設け、加圧荷重によるモーメントが圧着ツールに伝わらないようにしたものが知られている（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６３−２３２３４５号公報（第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来技術に示す電子部品圧着装置では、圧着ツールと分離して設けられた加圧機構は剛性が低く、高い圧着荷重を必要とする電子部品を対象として高加圧力を発生することが困難であった。そして上記構成において高い圧着荷重を可能にするためには、ガイドなどの機構部品に高剛性のものを使用する必要があり、機構全体が複雑・高コスト化するという問題があった。
【０００６】
そこで本発明は、簡便な且つ低コストの構造で電子部品を基板に均一に圧着することができる電子部品圧着装置および電子部品圧着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記載の電子部品圧着装置は、基板保持部によって保持された基板に圧着ヘッドによって電子部品を圧着する電子部品圧着装置であって、基部によって支持され前記基板を下面側から下受けする下受け部と、前記圧着ヘッドを昇降自在に保持するヘッド保持部と、このヘッド保持部に対して前記圧着ヘッドを昇降させるとともに圧着ヘッドに上方から押圧力を作用させて前記下受け部によって下受けされた前記基板に対して押圧する昇降押圧機構と、この昇降押圧機構による押圧時の上方向の押圧反力を受ける反力受け部と、この反力受け部と前記基部とを固定的に連結し前記押圧時の荷重が負荷される連結部と、前記基板に対し前記圧着ヘッド、ヘッド保持部および昇降押圧機構より成る圧着ヘッドユニットを相対的に水平移動させる水平移動手段とを備えた。
【０００８】
請求項２記載の電子部品圧着装置は、請求項１記載の電子部品圧着装置であって、前記ヘッド保持部と前記下受け部とが連結されて一体的に水平移動する。
【０００９】
請求項３記載の電子部品圧着装置は、請求項１または２記載の電子部品圧着装置であって、前記下受け部を前記基部に対して固定する固定手段を備えた。
【００１０】
請求項４記載の電子部品圧着装置は、請求項１乃至３記載の電子部品圧着装置であって、前記圧着ヘッドユニットを複数備え、これらの昇降押圧機構の押圧反力を共通の反力受け部によって受ける。
【００１１】
請求項５記載の電子部品圧着方法は、基部によって支持され基板を下面側から下受けする下受け部と、前記圧着ヘッドを昇降自在に保持するヘッド保持部と、このヘッド保持部に対して前記圧着ヘッドを昇降させるとともに圧着ヘッドに上方から押圧力を作用させる昇降押圧機構と、この昇降押圧機構による押圧時の上方向の押圧反力を受ける反力受け部と、この反力受け部と前記基部とを固定的に連結する連結部と、前記基板に対し圧着ヘッド、ヘッド保持部および昇降押圧機構より成る圧着ヘッドユニットを相対的に水平移動させる水平移動手段とを備えた電子部品圧着装置によって、前記基板に圧着ヘッドによって電子部品を圧着する電子部品圧着方法であって、基板の電子部品搭載対象位置に対して前記圧着ヘッドユニットを相対的に水平移動して前記電子部品搭載対象位置に位置合わせする位置合わせ工程と、前記昇降押圧機構によって圧着ヘッドを下降させる圧着ヘッド下降工程と、昇降押圧機構によって圧着ヘッドに上方から押圧力を作用させて前記下受け部によって下受けされた前記基板に対して押圧することにより電子部品を基板に圧着する押圧工程とを含み、この押圧工程において昇降押圧機構による押圧時の上方向の押圧反力を前記反力受け部によって受け、この反力受け部と前記基部とを固定的に連結する連結部に前記押圧時の荷重を負荷する。
【００１２】
本発明によれば、昇降押圧機構によって圧着ヘッドに上方から押圧力を作用させて、下受け部によって下受けされた基板に対して圧着ヘッドを押圧することにより電子部品を基板に圧着する押圧工程において、昇降押圧機構による押圧時の上方向の押圧反力を反力受け部によって受け、この反力受け部と下受け部を支持する基部とを固定的に連結する連結部に押圧時の荷重を負荷することにより、圧着ヘッドや圧着ヘッドを保持する機構部分に曲げ荷重が作用することを防止することができ、簡便な且つ低コストの構造で電子部品を基板に均一に圧着することができる。
【００１３】
【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表示パネル組立装置の斜視図、図２は本発明の一実施の形態の電子部品圧着装置の正面図、図３は本発明の一実施の形態の電子部品圧着装置の側面図、図４は本発明の一実施の形態の電子部品圧着方法のフロー図、図５，図６は本発明の一実施の形態の電子部品圧着装置の動作説明図である。
【００１４】
まず図１を参照して、表示パネル組立装置の構成について説明する。図１において基台１の上面には、上流側（図１において左側）から、ＡＣＦ貼着部２，部品搭載部３および部品圧着部４が配設されており、これらの各部には、それぞれ基板保持部６を備えた位置決めテーブル５Ａ，５Ｂ，５Ｃが配置されている。
【００１５】
上流側から搬送された基板７は位置決めテーブル５Ａに搬入され、基板保持部６によって保持される。そして位置決めテーブル５Ａを駆動して基板７をテープ貼着ユニット２ａに対して位置決めし、テープ貼着ユニット２ａがテープ貼付け動作を行うことにより、基板７の縁部に定寸に切断されたＡＣＦテープ（異方性導電テープ）が貼着される。
【００１６】
ＡＣＦテープ貼着後の基板７は位置決めテーブル５Ｂに搬送され、基板保持部６に保持される。基板７を部品搭載ユニット３ａに対して位置合わせし、部品搭載ユニット３ａに部品搭載動作を行わせることにより、基板７に貼着されたＡＣＦテープ上に電子部品８（図３参照）が搭載され、仮圧着される。
【００１７】
次いで部品搭載後の基板７は位置決めテーブル５Ｂに搬送され、基板保持部６に保持される。そして基板７を部品圧着ユニット４ａに対して位置合わせし、部品圧着ユニット４ａに圧着動作を行わせることにより、仮圧着状態の電子部品を熱と荷重によって基板７に本圧着する。
【００１８】
次に図２，図３を参照して、部品圧着ユニット４ａの構造について説明する。部品圧着ユニット４ａは前述のように、基板保持部６によって保持された基板７の縁部に、後述する圧着ヘッドによって電子部品を圧着する電子部品圧着装置としての構成を有している。
【００１９】
図２，図３において、基台１の上面には、部品圧着ユニット４ａ全体を支持する細長形状の基部１０が基板搬送方向に配設されている。基部１０の両端部には側フレーム１１が立設されており、側フレーム１１の上端部は水平な上部フレーム１２によって剛に連結されている。２つの側フレーム１１および上部フレーム１２は、下端部が基部１０に固定された門型フレームを構成している。
【００２０】
基部１０の上面には、ガイドレール１４が基板搬送方向に配設されており、ガイドレール１４にスライド自在に嵌合した３つのスライダ１５には、底板１６を介して圧着ヘッドユニット１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃが結合されている。圧着ヘッドユニット１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃは、それぞれ１対のプーリ２７によって水平方向に展張されたベルト２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃに、それぞれ連結部材２５を介して連結されており、ベルト２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃはそれぞれモータ２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃによって駆動される。
【００２１】
モータ２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃを駆動することにより、ベルト２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃを介して圧着ヘッドユニット１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃは、それぞれ水平方向に移動する。これにより、圧着ヘッドユニット１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃによる基板７に対する圧着位置を調整することができる。したがって、モータ２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃ、ベルト２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃは、圧着ヘッドユニット１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃを、基板保持部６に保持された基板７に対して相対的に水平移動させる水平移動手段となっている。
【００２２】
図３に示すように、基部１０に設定された圧着位置には位置固定用の電磁石９が埋設されており、圧着ヘッドユニット１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃが圧着位置に移動した状態で電磁石９を励磁することにより、磁性体であるスライダ１５とこれに結合する底板１６を介して、下受け部１７および圧着ヘッドユニット１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの位置が強固に固定される。したがって電磁石９は、基板７を支持する下受け部１７を基部１０に対して固定する固定手段となっている。
【００２３】
次に圧着ヘッドユニット１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの構成を説明する。図３に示すように、垂直なヘッド保持部１８の下端部は底板１６に固着されており、底板１６上には下受け部１７が配設されている。下受け部１７は、基板７への電子部品圧着時に基板７の縁部を下面側から下受けする。この構成において、下受け部１７はヘッド保持部１８と連結されており一体的に水平移動する。ヘッド保持部１８には、ガイドレール１９，スライダ２０よりなるスライド機構によって、圧着ヘッド２１が昇降自在に保持されている。
【００２４】
圧着ヘッド２１は下端部に圧着ツール２１ａを備えており、上端部にはシリンダ２４がロッド２４ａを上方に向けて結合されている。さらに圧着ヘッド２１は引張りばね２３によって上方に付勢されている。シリンダ２４を駆動してロッド２４ａを突出させ、ロッド２４ａの上端部を上部フレーム１２に当接させることにより、圧着ヘッド２１は下方に押し下げられる。このとき、下受け部１７によって縁部が下受けされた状態の基板７に、圧着ツール２１ａを当接させることにより、圧着ツール２１ａは基板７の縁部を下方に押圧する。
【００２５】
そしてシリンダ２４の駆動を停止してロッド２４ａを没入させると、圧着ヘッド２１は引張りばね２３の付勢力により上方に引き上げられる。したがって、シリンダ２４および引張りばね２３は、ヘッド保持部１８に対して圧着ヘッド２１を昇降させるとともに、圧着ヘッド２１に上方から押圧力を作用させて下受け部１７によって下受けされた基板７の縁部に対して押圧する昇降押圧機構となっている。なお昇降押圧機構としては、ここに示すシリンダ２４、引張りばね２３の組み合わせ以外にも、モータと送りねじを用いた直動機構など、各種の機構を用いることができる。
【００２６】
この部品圧着ユニットは上記のように構成されており、次に図４のフローおよび図５、図６を参照して、表示パネル組み立て過程における電子部品圧着動作およびこの部品圧着動作における押圧反力の支持について説明する。電子部品圧着動作の開始に先立って、基板７の縁部にはＡＣＦ貼着部２によってＡＣＦテープが貼着され、このＡＣＦテープ上には表示パネルのドライバ用のフリップチップなどの電子部品が搭載され、仮圧着される。そしてこの状態の基板７が部品圧着部４の基板保持部６上に載置される。
【００２７】
まず位置決めテーブル５を駆動して、基板保持部６に保持された基板７の縁部を下受け部１７に位置合わせし（図４参照）、次いで縁部に電子部品８が搭載された基板７に対して、圧着ヘッドユニット１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃを相対的に水平移動して、電子部品搭載対象位置としての電子部品８に位置合わせする（位置合わせ工程）（ＳＴ１）。そして電磁石９によって各圧着ヘッドユニットの位置を固定する。
【００２８】
次いで、シリンダ２４のロッド２４ａを突出させて上部フレーム１２の下面に当接させることにより圧着ヘッド２１を下降させ、圧着ツール２１ａを電子部品８の上面に当接させる（圧着ヘッド下降工程）（ＳＴ２）。この後シリンダ２４の加圧を継続することにより、圧着ヘッド２１に上方から押圧力Ｆを作用させて、下受け部１７によって下受けされた基板７の縁部に対して押圧する（押圧工程）（ＳＴ３）。そしてこの押圧状態を保ち長ながら圧着ツール２１ａによって電子部品８を加熱する（ＳＴ４）。この押圧と加熱を所定時間継続することにより、電子部品８は基板７の縁部にＡＣＦテープを介して圧着される。
【００２９】
そしてこの押圧工程において、シリンダ２４による押圧時の上方向の押圧反力Ｒは、図５，図６に示すように上部フレーム１２によって支持される。したがって上部フレーム１２は、シリンダ２４による上方向の押圧反力Ｒを受ける反力受け部となっている。
【００３０】
この反力受け部は、複数の圧着ヘッドユニット１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃのそれぞれのシリンダ２４の押圧反力Ｒを共通の上部フレーム１２によって受ける形態となっている。そして押圧反力Ｒは、上部フレーム１２と側フレーム１１で構成される門型フレームによって基部１０に伝達され、ここで押圧力Ｆと釣り合うことによって、シリンダ２４によって発生した押圧時の荷重が保持される。
【００３１】
すなわち、側フレーム１１は、反力受け部である上部フレーム１２と基部１０とを連結する連結部となっている。この連結部の構成において、門型フレームに対しては上向きの大きな荷重が作用するが、上部フレーム１２，側フレーム１１はともに高剛性を確保することが容易な構造部材であることから、必要十分な強度を持たせることができる。
【００３２】
これに対し、圧着ヘッド２１やヘッド保持部１８など、可動部を含む機構部分に対しては、図５，図６に示すように、押圧対象である電子部品８の直上に位置したシリンダ２４によって、押圧力Ｆを軸方向の圧縮荷重の形でのみ作用させるようにしている。すなわち、押圧力Ｆの伝達経路において圧着ヘッド２１などの機構部分には曲げ荷重が作用しない。
【００３３】
したがって圧着ヘッド２１による押圧時において電子部品を基板に対して正しく平行な姿勢に保つことができ、高圧着荷重を要する電子部品を対象とする場合においても、高い剛性の圧着機構を必要とせず、簡便な且つ低コストの構造で、電子部品を基板に均一に圧着することができる。
【００３４】
なお上述の例では、基板の電子部品搭載対象位置に予め電子部品が搭載された状態で、圧着ヘッドが電子部品を押圧するものを示したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、圧着ヘッドが真空吸着などによって電子部品を保持しており、この電子部品を基板の電子部品搭載対象位置に対して圧着ヘッドによって押圧する場合にも、本発明が適用できる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、昇降押圧機構によって圧着ヘッドに上方から押圧力を作用させて、下受け部によって下受けされた基板に対して圧着ヘッドを押圧することにより電子部品を基板に圧着する押圧工程において、昇降押圧機構による押圧時の上方向の押圧反力を反力受け部によって受け、この反力受け部と下受け部を支持する基部とを固定的に連結する連結部に押圧時の荷重を負荷するようにしたので、圧着ヘッドや圧着ヘッドを保持する機構部分に曲げ荷重が作用することを防止することができ、簡便な且つ低コストの構造で電子部品を基板に均一に圧着することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の表示パネル組立装置の斜視図
【図２】本発明の一実施の形態の電子部品圧着装置の正面図
【図３】本発明の一実施の形態の電子部品圧着装置の側面図
【図４】本発明の一実施の形態の電子部品圧着方法のフロー図
【図５】本発明の一実施の形態の電子部品圧着装置の動作説明図
【図６】本発明の一実施の形態の電子部品圧着装置の動作説明図
【符号の説明】
２  ＡＣＦ貼着部
３  部品搭載部
４  部品圧着部
６  基板保持部
１０  基部
１１  側フレーム
１２  上部フレーム
１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ  圧着ヘッドユニット
１７  下受け部
１８  ヘッド保持部
２１  圧着ヘッド
２３  引張りばね
２４  シリンダ
【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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