(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体パターンを形成したフレキシブル基板を電子部品の回路に導通させて圧着接合するための実装装置であって、ターンテーブルを用いて、前記フレキシブル基板を供給して搭載する供給ステーションと、前記フレキシブル基板を位置決めするとともに前記電子部品の回路末端を前記フレキシブル基板の導体パターンと整合する姿勢に供給する位置決めステーションと、前記フレキシブル基板と前記電子部品の回路末端部分を加熱圧着する加圧ステーションと、一体に圧着接合された前記フレキシブル基板と電子部品とを搬出する回収ステーションとを備え、前記ターンテーブルの前記各ステーションに相当する位置に前記フレキシブル基板と電子部品との接合部を含む大きさの開口を設け、前記位置決めステーションには、前記フレキシブル基板の位置を撮像する撮像手段と、前記ターンテーブルの上面側に配置され、前記フレキシブル基板が撓み変形した部分を含めて被さる平坦な底面形状を持ちかつ前記撓み変形した部分を負圧吸着する吸着ヘッドを備え、前記開口の下側に、前記フレキシブル基板が撓み変形した部分を前記吸着ヘッドの底面側に向けて押し上げるための空気を放出するノズルを備えてなる電子部品の実装装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば携帯電話等の液晶表示のための液晶ディスプレイの回路末端にフレキシブル基板を加圧接合して接続するための実装装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ディスプレイを表示用として備えるたとえば携帯電話等では、携帯電話本体の電源やコントローラ等へディスプレイ用の液晶デバイスの配線パターンを導通させる製造が行われる。これは、液晶デバイスに予め熱圧着接合用のヒートシールを一体化しておき、導体パターンを形成したフレキシブル基板をこのヒートシールに熱圧着するというものである。ヒートシールは、液晶デバイスの回路に導通するパターンを熱溶融性の接着剤を含むシートに配置したもので、フレキシブル基板の導通パターンに重ね合わせて加熱圧着することでパターンどうしを接合できるようにしたものである。なお、ヒートシールを介さずに液晶デバイスの回路末端のパターンを直にフレキシブル基板に接続することもある。
【０００３】
このようなヒートシールを介した液晶デバイスとフレキシブル基板との接合工程は、フレキシブル基板とヒートシールとをＣＣＤカメラ等を利用した画像処理によってそれぞれを位置決めした後、ヒータ内蔵の加圧ステージ上に載せ、加圧ツールを接合面に向けて圧下するというものである。
【０００４】
ところが、同一ステージで液晶デバイスとフレキシブル基板の供給工程、位置決め工程、加圧工程、接合後の排出工程の全てを実行させると、１個の製品を得るまでにかなりの時間を費やし、多量生産には適していない面がある。
【０００５】
一方、図４に示すように、円形のターンテーブル５１を用いて、中心角度が９０°のピッチの４個のステーションとし、各ステーションで個別に操作すれば量産化が可能である。すなわち、図示のように、フレキシブル基板１を実装する供給ステーション５１ａ，ヒートシール２ａを予め一体に連結した液晶デバイス２の供給とフレキシブル基板１との位置決めのための位置決めステーション５１ｂ，フレキシブル基板１とヒートシール２ａを加熱圧着する加圧ステーション５１ｃ，接合後のフレキシブル基板１と液晶デバイス２を取り出して後続のラインに流す回収ステーション５１ｄとしてターンテーブル５１を回転操作する。そして、各ステーション５１ａ〜５１ｄで最も時間がかかる操作に合わせてターンテーブル５１を間欠的に回転させれば、この時間をサイクルとして液晶デバイス２にフレキシブル基板１を接合した製品を回収でき、製造時間の大幅な短縮が可能となる。
【０００６】
このようなターンテーブル５１を利用するとき、加圧ステーション５１ｃではフレキシブル基板１とヒートシール２ａとの間の圧着のための大きな圧力が加わる。したがって、加圧時にターンテーブル５１が傾いたり振動を発生したりする恐れがあるので、特に位置決めステーション５１ｂでのフレキシブル基板１と液晶デバイス２との間の位置合わせ不良を伴いやすい。
【０００７】
これに対し、図５に示すようにターンテーブル５１の各ステーション５１ａ〜５１ｄのそれぞれの位置に、フレキシブル基板１とヒートシール２ａの加圧域を含む大きさの開口５２を設け、加圧ステーション５１ｃには開口５２の中に差し込まれるヒータ内蔵の受けブロック５３とその上方に配置したヒータ内蔵の加圧ツール５４を備えれば、加圧による不都合は解消される。すなわち、加圧ステーション５１ｃに搬送されてきたターンテーブル５１上のフレキシブル基板１と液晶デバイス２に対し、受けブロック５３が開口５２に差し込まれてフレキシブル基板１の底面を受け、この後に加圧ツール５４を下降させて加圧すれば、加圧ツール５４による圧下はターンテーブル５１には全く作用しない。したがって、加圧力を大きくしてフレキシブル基板１とヒートシール２ａとを強固に圧着接合でき、位置決めステーション５１ｂでの位置合わせ不良も発生しない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
フレキシブル基板１をターンテーブル５１の表面に供給したとき、フレキシブル基板１の一端側は受けブロック５３と加圧ツール５４との間で加圧するため、開口５２に含まれた部分に位置させることが必要である。この場合、フレキシブル基板１は自身の可撓性によって図６の（ｂ）に示すように一端側が下に垂れ曲がるように変形してしまう。
【０００９】
一方、位置決めステーション５１ｂでの位置決めは、図６の（ａ）に示すようにターンテーブル５１の下方に配置したＣＣＤカメラ等の撮像素子５５を利用し、開口５２の中に臨んでいるフレキシブル基板１の認識マークを映し出して画像処理することによって行われる。しかしながら、フレキシブル基板１が垂れ曲がるように変形して開口５２の中に落ち込んでいると、認識マークを正確に映し出すことができない場合がある。したがって、入力画像を画像処理してもフレキシブル基板１の液晶デバイス２に対する位置決めの精度は格段に低くなり、液晶デバイス２側との導通不良を招き、製品歩留りに大きく影響する。
【００１０】
このように、量産化を図るためにはターンテーブル５１を利用することが好ましいものの、加圧ステーション５１ｃでの加圧工程に備えて開口５２を開けることから、フレキシブル基板１の変形が避けられず、正確な位置決めができないという問題が新たに派生する。
【００１１】
本発明において解決すべき課題は、加熱圧着工程のための開口を開けたターンテーブルを用いるものであってもフレキシブル基板の位置決めが高精度で実行でき生産性も高い電子部品の実装装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、導体パターンを形成したフレキシブル基板を電子部品の回路に導通させて圧着接合するための実装装置であって、前記フレキシブル基板を供給して搭載する供給ステーションと、前記フレキシブル基板を位置決めするとともに前記電子部品の回路末端を前記フレキシブル基板の導体パターンと整合する姿勢に供給する位置決めステーションと、前記フレキシブル基板と前記電子部品の回路末端部分を加熱圧着する加圧ステーションと、一体に圧着接合された前記フレキシブル基板と電子部品とを搬出する回収ステーションとを備え、前記各ステーションに相当する位置に前記フレキシブル基板と電子部品との接合部を含む大きさの開口を設け、前記位置決めステーションには、前記フレキシブル基板の位置を撮像する撮像手段と、前記フレキシブル基板が前記開口の中に撓み変形する部分を正規の形状に復元する形状矯正手段を備えてなることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、導体パターンを形成したフレキシブル基板を電子部品の回路に導通させて圧着接合するための実装装置であって、ターンテーブルを用いて、前記フレキシブル基板を供給して搭載する供給ステーションと、前記フレキシブル基板を位置決めするとともに前記電子部品の回路末端を前記フレキシブル基板の導体パターンと整合する姿勢に供給する位置決めステーションと、前記フレキシブル基板と前記電子部品の回路末端部分を加熱圧着する加圧ステーションと、一体に圧着接合された前記フレキシブル基板と電子部品とを搬出する回収ステーションとを備え、前記ターンテーブルの前記各ステーションに相当する位置に前記フレキシブル基板と電子部品との接合部を含む大きさの開口を設け、前記位置決めステーションには、前記フレキシブル基板の位置を撮像する撮像手段と、前記ターンテーブルの上面側に配置され、前記フレキシブル基板が撓み変形した部分を含めて被さる平坦な底面形状を持ちかつ前記撓み変形した部分を負圧吸着する吸着ヘッドを備え、前記開口の下側に、前記フレキシブル基板が撓み変形した部分を前記吸着ヘッドの底面側に向けて押し上げるための空気を放出するノズルを備えてなる電子部品の実装装置であり、加圧工程のためにターンテーブルに開口を開けていても、この開口の中に垂れ下がるように変形するフレキシブル基板を形状矯正手段によって正規の形状に戻すことができ、撮像手段による位置決めに必要な画像データが確実に得られるという作用を有する。
【００１６】
以下に、本発明の実施の形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の実装装置であってターンテーブル及びその周りの機器を示す概略斜視図、図２，図３は要部の縦断面図である。
【００１７】
図１において、ターンテーブル３は図４の例と同様に中心周りの９０°の角度ピッチで４個のスリット３ａを開けるとともにこれらのスリット３ａの縁に沿って一対のホルダブロック３ｂを設けたものである。そして、本実施の形態では、スリット３ａとホルダブロック３ｂとの間の隙間によってターンテーブル３を表裏両面に貫通した開口３ｃを形成する。ターンテーブル３はその中心に連結した駆動軸（図示せず）をモータ等に連接し、９０°の回転角度で間欠的に回転駆動される。
【００１８】
スリット３ａ及びホルダブロック３ｂとによって形成される開口３ｃはいずれも同じ形状であって、図５に示したようにフレキシブル基板１と液晶デバイス２のヒートシール２ａの接合部分の全体を含む大きさである。そして、ターンテーブル３が図示の姿勢にあるとき、それぞれの開口３ｃは供給ステーションＡ，位置決めステーションＢ，加圧ステーションＣ及び回収ステーションＤの位置に設定される。なお、本実施の形態では、液晶デバイス２が電子部品に相当することは無論である。
【００１９】
供給ステーションＡはフレキシブル基板１がバキューム等の手段によって搬送されて位置決め搭載される部分であり、ターンテーブル３の外周側に配置した一方のホルダブロック３ｂの表面にフレキシブル基板１の一部が重なるようにセットされる。位置決めステーションＢはフレキシブル基板１に液晶デバイス２の位置決め搭載が行われる部分であり、加圧ステーションＣではターンテーブル３の下方及び上方にそれぞれ上下に移動可能に配置された受けブロック４と加圧ツール５による加熱圧着が行われる。そして、回収ステーションＤでは圧着後に一体化されたフレキシブル基板１と液晶デバイス２が製品としてバキューム等によって吸着して搬送される。
【００２０】
ここで、位置決めステーションＢでは、搭載されたフレキシブル基板１の一端側が開口３ｃに被さるのでその可撓性によって下に垂れ曲がるように変形することは、すでに図６において説明した。本発明では、このような変形を矯正するために、図２に示すようにターンテーブル３の上側に吸着ヘッド６を配置するとともに下側にはブローのためのノズル７を設ける。なお、位置決めステーションＢに開口３ｃが位置したときにその真下となる関係として、フレキシブル基板１の認識マークを撮影するためのたとえばＣＣＤカメラを利用した撮像素子８を配置するものとする。
【００２１】
吸着ヘッド６は、フレキシブル基板１の全体を覆う程度の平面形状を持ち、底面に１個または複数個の吸気孔６ａを開けてこれに連なる吸気流路６ｂを形成しホース６ｃによってバキュームポンプ（図示せず）に接続したものである。また、吸着ヘッド６は図１に示すように、ターンテーブル３の軸線と平行に移動するＺ軸方向ブロック６ｄとターンテーブル３の中心方向へ移動するＸ軸方向ブロック６ｅとに連接され、これらのブロック６ｄ，６ｅの動作の合成によって、ホルダブロック３ｂの表面に対して昇降及び半径方向に移動可能である。
【００２２】
この吸着ヘッド６を図２に示すようにフレキシブル基板１の表面に被せて吸気すれば、一点鎖線で示すように垂れ下がっているフレキシブル基板１の先端側を吸着して、曲げを矯正することができる。
【００２３】
ノズル７は基端に接続したホース７ａをコンプレッサ（図示せず）に連結したもので、その空気の放出方向を垂れ下がっているフレキシブル基板１の先端側の下面に向けたものである。このノズル７からの空気の放出によっても、フレキシブル基板１の先端側の曲げは上向きに矯正されて吸着ヘッド６の底面に沿う形状に整えられる。
【００２４】
このように吸着ヘッド６及びノズル７を備えることによって、開口３ｃに一部がかかっていて垂れ下がっているフレキシブル基板１の先端側を平板状に矯正できる。このため、撮像素子８によるフレキシブル基板１の認識マークの撮影が正確に実行され、この撮影データを基にして画像処理することでフレキシブル基板１に対して液晶デバイス２は正確に位置決めされる。一方、液晶デバイス２は、画像処理後、吸着ヘッド６を上側に退避させている期間に、フレキシブル基板１に対してヒートシール２ａ部分を合わせて位置決め搭載される。なお、フレキシブル基板１に対する液晶デバイス２の位置決めは、ターンテーブル３の周りの適切な位置に専用の撮像素子を設けておき、フレキシブル基板１の表面に実装するときの液晶デバイス２の姿勢や位置を画像処理によってハンドリングする。
【００２５】
なお、以上の位置決めにおいて、吸着ヘッド６による吸気度を十分に大きくできるものであれば、フレキシブル基板１の変形を支障なく矯正できるので、ノズル７は必ずしも必要ではない。また、ノズル７だけを設ける場合では、その空気放出流量や圧力が過大となると、フレキシブル基板１の先端側が上向きに反り変形する場合がある。したがって、フレキシブル基板１の上面を抑えるプレート材を備えておけば、同様にフレキシブル基板１の先端側を平板状に矯正することが可能である。
【００２６】
このように吸気ヘッド６はフレキシブル基板１の先端側の垂れ下がりを引き上げる機能を持ち、ノズル７は持ち上げるように作用するので、両方を同時に作動させることで、フレキシブル基板１の垂れ下がりを確実に矯正できる。
【００２７】
以上のフレキシブル基板１と液晶デバイス２との位置決めの後には、ターンテーブル３が９０°回転し、フレキシブル基板１とヒートシール２ａとが重なって被さっている開口３ｃが加圧ステーションＣに移ることになる。
【００２８】
加圧ステーションＣでは、先に示したようにターンテーブル３の上方及び下方にそれぞれ受けブロック４と加圧ツール５とが配置されている。これらの受けブロック４及び加圧ツール５はいずれもヒータを内蔵して表面温度を高く維持したもので、それぞれが上下に移動する向きに駆動される。そして、図３のように受けブロック４を開口３ｃの中に差し込むと同時に加圧ツール５を下降させることで、これらの受けブロック４と加圧ツール５との間にフレキシブル基板１とヒートシール２ａとが挟み込まれ、両者が加熱圧着される。
【００２９】
この加熱圧着後には、受けブロック４と加圧ツール５とをそれぞれの待機位置に移動させ、ターンテーブル３を９０°回転させて一体に接合された製品を回収ステーションＤに搬送し、後続のラインへと払い出す。
【００３０】
このようにフレキシブル基板１の搭載、液晶デバイス２の位置決め実装から加熱圧着及び製品の払い出しまでの４工程がターンテーブル３の間欠的な回動によって繰り返されるので、量産化に十分対応できる。
【００３１】
なお、実施の形態においては、フレキシブル基板１と液晶デバイス２のそれぞれに配線パターンを導通させるためのヒートシール２ａを液晶デバイス２に一体に備える例として説明した。これに代えて、ヒートシールを設けないでフレキシブル基板１と液晶デバイス２の配線パターン部分を直に重ね合わせて加熱圧着する製造も無論可能であり、このような製造においてもフレキシブル基板１の撓みの影響を受けない高精度の液晶デバイス２との接合が可能である。
【００３２】
【発明の効果】
本発明では、ターンテーブルを用いてフレキシブル基板と液晶デバイスとの位置決め、加熱圧着及び搬出の工程を繰り返すので量産化が可能となるだけでなく、フレキシブル基板の垂れ下がりの変形を矯正して撮像素子による位置決めのための画像データが得られるので、高精度の接合が得られる。
【００３３】
また、形状矯正の手段として負圧吸着を利用した吸着ヘッドを設けるものでは、空気吸引によるフレキシブル基板の強制変形となるので、表面傷の発生等がなく製品歩留りが向上する。
【００３４】
更に、吸着ヘッドに加えて開口の下側にノズルを備えて空気を放出する構成としたものでは、吸着ヘッドの吸着力が不足してもこれを補ってフレキシブル基板の形状を確実に強制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実装装置の要部を示す概略斜視図
【図２】ターンテーブルの開口に対する吸着ヘッド及びノズルの位置関係を示す要部の縦断面図
【図３】加圧ステーションでの受けブロックと加圧ツールとによるフレキシブル基板と取付け基板の加熱圧着を示す要部の縦断面図
【図４】４個のステーションを設けて量産化に対応できるようにした従来のターンテーブル及び実装されるフレキシブル基板と取付け基板の配列を示す概略斜視図
【図５】図４のターンテーブルの開口を利用したフレキシブル基板と取付け基板の加熱圧着を示す概略斜視図
【図６】図４のターンテーブルの例であって、
（ａ）は位置決めステーションにおける撮像素子と開口の位置関係を示す斜視図
（ｂ）は開口へのフレキシブル基板の垂れ下がり変形を示す斜視図
【符号の説明】
１  フレキシブル基板
２  液晶デバイス
２ａ  ヒートシール
３  ターンテーブル
３ａ  スリット
３ｂ  ホルダブロック
３ｃ  開口
４  受けブロック
５  加圧ツール
６  吸着ヘッド
６ａ  吸気孔
６ｂ  吸気流路
６ｃ  ホース
６ｄ  Ｚ軸方向ブロック
６ｅ  Ｘ軸方向ブロック
７  ノズル
７ａ  ホース
８  撮像素子
【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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