(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対向するとともに一端で連結されて平面視状態でコ字状に形成され、かつ吸着面に向け吸着孔を開口して設けた透光部材からなる吸着部と、
この吸着部の前記吸着孔につらねて接続された吸気装置と、
前記吸着部を介して前記吸着面に向け光を照射する光源と、
前記コ字状に形成された中央凹部に上下動可能に装着された加熱ツールと、を具備し、
前記吸着部によって吸着対象となる電子部品の端子部が少なくとも両側端部位置で吸着され、前記中央凹部に装着された加熱ツールによって当該電子部品が、実装対象となる基板に熱圧着されることを特徴とする部品吸着ヘッド。
【請求項２】
請求項１記載の部品吸着ヘッドの前記吸着部に吸着された電子部品、並びにこの電子部品が実装される基板を前記吸着部とは反対側から撮影する撮像手段と、
この撮像手段による撮像データに基づき、前記電子部品と前記基板との間の位置ずれを検出する検出手段と、
この検出手段で検出された位置ずれに基づき、前記電子部品と前記基板との間の相対位置を補正する補正手段と、
この補正手段により位置補正された前記電子部品を前記基板に実装する実装手段とを具備することを特徴とする部品実装装置。
【請求項３】
請求項１記載の部品吸着ヘッドの吸着部に電子部品を吸着し、
前記吸着部に吸着された前記電子部品及びその電子部品が実装される基板を、前記吸着部とは反対側から撮像手段により撮影し、
前記撮像手段により得られた撮像データに基づき、前記電子部品と前記基板との間の相対的な位置ずれを検出し、
この検出された位置ずれに基づき、前記電子部品と前記基板との間の相対位置を補正し、
この位置補正により位置補正された前記電子部品を前記基板に実装することを特徴とする部品実装方法。
【請求項４】
前記電子部品は、電極部を形成した透光性のフィルムを基材としたことを特徴とする請求項２記載の部品実装装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子部品を吸着搬送し、液晶基板に代表されるフラットパネルディスプレイ等に実装するのに好適な部品吸着ヘッド、及びその部品吸着ヘッドを用いた部品実装装置及び部品実装方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の電子機器の研究開発は目覚ましく、ネットワークを介した情報技術（ＩＴ）の進歩発展と相俟って、多種多様な機種製品が提供されるようになってきた。
【０００３】
とりわけ、半導体技術の研究開発に伴う電子機器等の軽薄短小化により、コンピュータを搭載した通信機器のモバイル化の普及が図られている。
【０００４】
また、テレビジョン受像機等では、液晶基板製造技術等の進歩により、高精細で薄型大画面のディスプレイ装置が、カラーブラウン管に代わって採用されるようになってきた。
【０００５】
図６は、液晶表示器製造工程の一部を概略示したもので、まず収納棚（マガジン）１内には、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）をマトリクス状に配置したガラス製の液晶基板２が多数格納されていて、その基板２はＸ−Ｙ座標系で作動するスカラ型の取り出しロボット３により１個ずつ順次取り出され、中継テーブル４上に載置される。中継テーブル４上の基板２は、リニア搬送型の第１の基板搬送装置５を介して接続部材貼付装置６に搬送される。
【０００６】
基板２は、図７（ａ）に示すように、周縁部に電極部２ａが形成されていて、接続部材貼付装置６により、電極部２ａへの異方性導電テープ等の接続部材の貼付が行われる。
【０００７】
接続部材貼付装置６において電極部２ａへの接続部材の貼付が行われた基板２は、同じくリニア搬送型の第２の基板搬送装置７によって、図８に示す構成からなる部品実装装置８に搬送され、そこで図７（ａ）及び（ｂ）に示したＴＣＰ（Ｔａｐｅ  Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｐａｃｋａｇｅ）やＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）等の電子部品９が、接続部材が貼付された基板２の電極部２ａ上に位置決め実装される。
【０００８】
電子部品９は、図７（ａ）及び（ｂ）に示したように、透光性フィルムからなるフィルム状部品９１にＩＣ等のチップ部品９２が搭載されて構成され、フィルム状部品９１にはチップ部品９２に接続されたリード９１ａ、及び位置決めマーク９１ｂの各パターンが形成されている。
【０００９】
また、基板２周縁部には、電極部２ａ及び位置決めマーク２ｂがパターン形成されている。
【００１０】
そこで部品実装装置８は、フィルム状部品９１のリード９１ａと基板２の電極部２ａとが対応一致して重なるように、各位置決めマーク９１ｂ，２ｂの撮像データに基づき位置決め補正を行いつつ、電子部品９を接着材を介して基板２の電極部２ａに実装を行うものである。
【００１１】
電子部品９における透光性のフィルム状部品９１は、ポリイミド樹脂で形成され、緑や茶系色等の色彩を帯びており、他方、パターン形成されたリード９１ａや位置決めマーク９１ｂは導電体からなり白や茶系色等の色彩を帯びており、フィルム状部品９１のベースの色とリード９１の色との組合せによっては両者の階調差が小さくなることがある。
【００１２】
このように、ベースの色とリード９１の色との間の階調差が小さい状況のもとでは、撮像機器が撮像機器側から照射させた光の反射光を利用した撮像では、十分なコントラストが得られないので、部品実装装置では、反対側に配置された光源からの透過光を利用して、電子部品９の位置決めマーク９１ｂを撮像するように構成されている。
【００１３】
すなわち、図８は光の透過型を利用して電子部品９の位置決め実装を行うように構成された従来の部品実装装置８を示した正面図で、まず電子部品９を吸着搬送する部品吸着ヘッド８１が、シリンダ８２のロッド８２ａを介して、Ｘ−Ｙ座標系ロボットからなる搬送アーム８３に取り付けられている。
【００１４】
また、その下方の基板搭載ステージ８４上には、液晶（ガラス）基板２が搭載され、基板搭載ステージ８４自体は軸８４ａを中心として回動可能とされるとともにＸ−Ｙテーブル（不図示）によりＸ，Ｙ方向に移動可能に構成されている。
【００１５】
搬送されてきて一旦テーブル８５上に載置された電子部品９は、部品吸着ヘッド８１の吸着により、基板２の電極部２ａ上に搬送移動されて、制御装置８６による制御を受け、基板２との間で相対的位置が位置決めが行われる。
【００１６】
位置決め操作のために電子部品９及び基板２の各位置決めマーク２ｂ，９１ｂを撮影する撮像機器８７は、基板２及び部品吸着ヘッド８１の上に固定配置されていて、図９にも要部を拡大して示したように、基板２の下に設置された光源８８からの透過光により、基板２及び電子部品９の位置決めマーク２ｂ，９１ｂの映像を同時に捕らえるように構成されている。もっとも、撮像機器８７内にも別途光源が内蔵されていて、基板２が非透光性部材で形成されている場合には、基板２の端子部の映像を撮像機器８７内光源から光の反射光で捕らえることができる。
【００１７】
撮像機器８７で得られた各位置決めマーク２ｂ，９１ｂの撮像信号は、制御装置８６に供給され、パターン認識等により相対的な位置ずれが算出され、制御装置８６はその位置ずれが零となるように搬送アーム８３及び基板搬送ステージ８４等を修正制御し、電子部品９のリード９１ａと基板２の電極部２ａとの位置が対応一致するように位置決め制御される。
【００１８】
位置決めされた後、制御装置８６は、図８及び図９に示すように、受け台８９を矢印Ｘ及びＺで示す方向へ移動制御し、基板２を受け台８９により支持させた状態で、シリンダ８２を制御して電子部品９を降下させ、電子部品９を接続部材を介して基板２上に実装させる。
【００１９】
図１０は部品吸着ヘッド８１が電子部品９を吸着した状態を示した断面図で、図１１は図１０のＡ−Ａ線から矢印方向を見た図１０の断面図である。図１０及び図１１に示すように、部品吸着ヘッド８１の吸着部８１ａは吸着孔が吸着面に向け開口して設けられており、吸着部８１ａはパイプ８１ｂを介して、電磁バルブを有する不図示の吸気ポンプに接続されている。吸着部８１ａにおける電子部品９の吸着動作も制御装置８６のバルブ制御を受けて行われる。
【００２０】
このように、従来の部品実装装置では、上方の撮像機器８７は電子部品９の反対側（下方）に位置した光源８８からの透過光を利用してその電子部品９の端子部を撮影し、制御装置８６はその撮影データに基づき位置ずれ補正制御を行うように構成されている。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように従来の部品実装装置では、上方に配置された撮像機器８７が、電子部品９の位置決めマーク９１ｂを、電子部品９の反対側（下方）に設置された光源８８からの透過光によりその画像を得るように光学系は構成されている。
【００２２】
従って、図１０及び図１１に示したように、電子部品９を吸着した部品吸着ヘッド８１は、フィルム状部品９１のパターン（リード９１ａおよび位置決めマーク９１ｂ）を避けた位置で電子部品９を吸着保持している。つまり、電子部品の保持位置が制限されていた。
【００２３】
ところで、電子部品９を構成するポリイミド樹脂製のフィルム状部品９１は、部品の小形化及び軽量化により、ますます薄型化され、部品吸着ヘッド８１で吸着されたとき、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示したように、吸着保持されない部分のフィルム状部品９１、すなわち位置決めのため撮像されるリード９１ａや位置決めマーク９１ｂの部分に反りや垂れ等の変形が生じた。
【００２４】
このような電子部品９端子部の反りや垂れ等による変形は、本来の位置決めマーク９１ｂ等の位置と、撮像された位置決めマーク９１ｂの位置との間に位置ずれを生じさせるので、実装時のアライメント不良や基板２への圧着不良をもたらす原因となった。特に最近では、リード９１ａの間隔（ピッチ）の極小化傾向がますます進み、高精細化が液晶パネル製造上の歩留まり向上を阻む要因の一つでもあり改善が要望された。
【００２５】
そこで、本発明は、電子部品の保持位置に制限を受けることなく、また電子部品が特にフィルム状である場合においては、その電子部品端子部の反りや垂れ等による変形を回避し、高精度で実装可能な、部品吸着ヘッド及びそれを用いた部品実装装置並びに部品実装方法を提供することを目的とする。
【００２６】
第１の発明は、部品吸着ヘッドにおいて、相対向するとともに一端で連結されて平面視状態でコ字状に形成され、かつ吸着面に向け吸着孔を開口して設けた透光部材からなる吸着部と、この吸着部の前記吸着孔につらねて接続された吸気装置と、前記吸着部を介して前記吸着面に向け光を照射する光源と、前記コ字状に形成された中央凹部に上下動可能に装着された加熱ツールと、を具備し、前記吸着部によって吸着対象となる電子部品の端子部が少なくとも両側端部位置で吸着され、前記中央凹部に装着された加熱ツールによって当該電子部品が、実装対象となる基板に熱圧着されることを特徴とする。
【００２７】
このように、吸着部に透光部材を採用し、吸着面に光を照射する光源を吸着部側に搭載したので、電子部品の保持位置に制限を受けることなく、そして撮像手段は、吸着部に吸着され、正常に位置した電子部品の端子部を透過光により撮像することができる。
【００２８】
また、吸着部は電子部品の端子部を吸着して実装できるので、電子部品の反りや垂れ等の変形が回避され、電子部品は正確な撮像パターンのもとで高精度な実装が行われる。
【００２９】
第２の発明は、部品実装装置において、上記第１の発明にかかる部品吸着ヘッドの吸着部に吸着された電子部品、並びにこの電子部品が実装される基板を吸着部とは反対側から撮影する撮像手段と、この撮像手段による撮像データに基づき、電子部品と基板との間の位置ずれを検出する検出手段と、この検出手段で検出された位置ずれに基づき、電子部品と基板との間の相対位置を補正する補正手段と、この補正手段により位置補正された電子部品を基板に実装する実装手段とを具備することを特徴とする。
【００３０】
また、第３の発明は、部品実装方法において、上記第１の発明にかかる部品吸着ヘッドの吸着部に電子部品を吸着し、吸着部に吸着された電子部品及びその電子部品が実装される基板を、吸着部とは反対側から撮像手段により撮影し、撮像手段により得られた撮像データに基づき、電子部品と基板との間の相対的な位置ずれを検出し、この検出された位置ずれに基づき、電子部品と基板との間の相対位置を補正し、この位置補正により位置補正された電子部品を基板に実装することを特徴とする。
【００３１】
上記第２及び第３の発明によれば、電子部品が第１の発明による部品吸着ヘッドにより吸着されて基板に実装されるので、高精度に位置決め実装され、アライメント不良や圧着及び接続不良等が回避され、製造上の歩留まり向上を図ることができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下この発明による部品吸着ヘッド、及びそれを用いた部品実装装置並びに部品実装方法の一実施の形態を図１ないし図５を参照して詳細に説明する。なお、図６ないし図１２に示した従来の部品吸着ヘッド、及びそれを用いた部品実装装置と同一構成には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３３】
すなわち、図１は本発明による部品吸着ヘッドを搭載した部品実装装置の第１の実施の形態を示す正面図である。
【００３４】
図１に示す装置において、電子部品９を吸着搬送した部品吸着ヘッド８１は、シリンダ８２のロッド８２ａを介して、搬送アーム８３に取り付けられている。
【００３５】
下方の基板搭載ステージ８４上には、液晶基板２が搭載されている。テーブル８５上に載置された電子部品９を部品吸着ヘッド８１が吸着して搬送し、基板２との相対的位置の位置決めが行われた後、基板２上に実装される。
【００３６】
一方、位置決めのためのＣＣＤカメラからなる撮像機器（撮像手段）８７は、図２にも示したように下方に設置されている。
【００３７】
また、部品吸着ヘッド８１は、図３及び図３のＡ−Ａ線から矢印方向を見た図４の拡大断面図に示すように構成されている。
【００３８】
すなわち、部品吸着ヘッド８１は、吸着面に向け吸着孔８１１ａを開口して設けた石英ガラスや合成樹脂等の透光部材からなる吸着部８１１と、ランプ等の光源８１２ａ及びその光源８１２ａからの照射光を導入して面発光体を形成して吸着部８１１を照射する光導体部８１２ｂとからなる光源８１２と、吸着孔８１１ａにパイプ８１ｂを介して接続され電磁バルブを有する不図示の吸気ポンプ（吸気装置）とから構成されている。
【００３９】
従って、撮像機器８７は、電子部品９のリード９１ａ並びに位置決めマーク９１ｂ等の端子部画像を、部品吸着ヘッド８１の吸着部が、電子部品９の撮影しようとする端子部を吸着した状態でも、光源８１２から照射された光の透過光をもとに捕らえることができる。
【００４０】
従って、吸着部８１１に吸着された電子部品９は、従来のように、リード９１ａや位置決めマーク９１ｂが形成されたフィルム状部品９１に反りや垂れを生じることなく、しかも良好なコントラストからなる撮像画像のもとで、位置決め制御及び部品吸着ヘッド８１による装着実装が行われるので、高精度・高品質な実装が行われる。
【００４１】
また電子部品に対する吸着位置に制限がなくなることから、たとえ品種交換で電子部品に形成された位置決めマーク９１ｂの位置が変わっても、同一の部品吸着ヘッドを用いることも可能となる。
【００４２】
上記のような構成により、位置決めされた後は、図２にも示したように、制御装置８６は、受け台８９を矢印Ｘ及びＺで示す方向へ移動制御し、受け台８９にて支持された基板２に対し、シリンダ８２を制御して電子部品９を下降させ接続部材を介して実装する。
【００４３】
なお、上記実施の形態において、基板２が透光性ガラスにより形成されている場合は、撮像機器８７は部品吸着ヘッド８１の光源８１２からの光の透過光を受けて撮像することもできる。また、基板２が非透光性部材で形成された場合には、図２に示すように、撮像機器８７に光源８７１が内蔵され、光ファイバ８７２を介して撮像機器８７の鏡筒内に供給された光源８７１からの光が、光学系により基板２面を照射し、撮像機器８７がその反射光により撮像するように構成することもできる。
【００４４】
次に、図５は部品吸着ヘッド８１の第２の実施の形態を示す斜視図で、吸着部８１１をコ字状に形成して、電子部品９の端子部を少なくとも両側端部位置で確実に吸着して、電子部品９の反りや垂れ等の変形を防ぐものである。
【００４５】
このとき、コ字状の吸着部８１１の中央凹部に位置する電子部品９の端子部には、別途加熱ツール８１３を矢印Ｚ方向へ上下動可能に装着し、接着材を介した電子部品９の基板２への実装時の接着を熱圧着により行うように構成することができる。
【００４６】
いずれにしても、本発明による部品吸着ヘッド及びそれを用いた部品実装装置並びに方法によれば、フィルム状部品９１等の透光性フィルムを有するＴＣＰ等の電子部品９は、基板２等への実装に際し、透光性フィルムの変形を回避して、しかも良好なコントラストの撮像画像データが得られるものであり、液晶パネル製造等に採用して優れた効果を得ることができる。
【００４７】
なお、上記実施の形態において、電子部品をフィルム状部品にＩＣ等のチップを搭載して構成されたものとして説明したが、電子部品には、フィルム状部品にリードが形成されたのみの接続用フィルム部品等も含むものとする。
【００４８】
また、光源を、ランプ等の光源８１２ａからの照射光を光導体部８１２ｂに導入して光導体部８１２ｂを面発光させる例で説明したが、これに限られるものではなく、光源８１２ａの代わりにＬＥＤ等の発光体を用い、この発光体を複数、吸着ヘッド８１の電子部品９の吸着面に沿って配列するように光導体部８１２ｂ内に埋設してもよい。
【００４９】
また、基板は、液晶基板２に限らず、プラズマディスプレイパネル等であってもよく、液晶基板２の材質はガラスに限らず樹脂等で形成されるものであってもよい。
【００５０】
【発明の効果】
本発明のよる部品吸着ヘッド及びそれを用いた部品実装装置並びに方法によれば、部品装着ヘッドによる電子部品の保持位置に制限を受けることなく、また電子部品が特にフィルム状である場合においては、基板への実装時に際し、電子部品に垂れや反り等の変形が生じるのを回避し、高精度でかつ接続特性の良好な部品実装が可能となるものであり、実用上の効果大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による部品実装装置の第１の実施の形態を示す正面図である。
【図２】図１に示す装置の主要部の構成を示す拡大斜視図である。
【図３】図１に示す部品吸着ヘッドの一部切り欠け正面図である。
【図４】図３に示した部品吸着ヘッドのＡ−Ａ線から矢印方向を見た断面図である。
【図５】この発明による部品吸着ヘッドの第２の実施の形態を示す斜視図である。
【図６】液晶基板製造工程の一部を示す構成図である。
【図７】図７（ａ）は、図６に示す工程で供給される基板２及び電子部品９を示す構成図で、図７（ｂ）は図７（ａ）に示した電子部品の拡大斜視図である。
【図８】従来の部品実装装置を示す正面図である。
【図９】図８に示す装置の主要部の構成を示す拡大斜視図である。
【図１０】図７に示した部品吸着ヘッドの断面図である。
【図１１】図１０に示した部品吸着ヘッドのＡ−Ａ線から矢印方向を見た断面図である。
【図１２】図８に示した部品吸着ヘッドが電子部品９を吸着した状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
２  基板（液晶基板）
８  部品吸着ヘッド
８１  吸着ヘッド
８１１  吸着部
８１１ａ  吸着孔
８１２  光源
８６  制御装置（検出手段，補正手段）
８７  撮像機器（撮像手段）
９  電子部品
９１  フィルム状部品（透光性フィルム）
９１ａ  リード
９１ｂ  位置決めマーク
【図１】
0004142233.tif 000002
【図２】
0004142233.tif 000003
【図３】
0004142233.tif 000004
【図４】
0004142233.tif 000005
【図５】
0004142233.tif 000006
【図６】
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【図７】
0004142233.tif 000008
【図８】
0004142233.tif 000009
【図９】
0004142233.tif 000010
【図１０】
0004142233.tif 000011
【図１１】
0004142233.tif 000012
【図１２】
0004142233.tif 000013