JP4643495B2 - 電子部品の実装装置 - Google Patents

Description

この発明は基板に電子部品を加圧して圧着する電子部品の実装装置に関する。

たとえば、基板としての液晶セルには接着材料としての異方性導電部材を介して電子部品であるＴＣＰ（Tape Carrier Package）が圧着される。上記液晶セルは、２枚のガラス板をシール剤を介して所定の間隔で接着し、これらガラス板間に液晶を封入するとともに、各ガラス板の外面にそれぞれ偏光板を貼着して構成される。そして、上記構成の液晶セルには、その一側部の上面にテープ状の上記異方性導電部材を貼着し、この異方性導電部材上に上記ＴＣＰを仮圧着した後、本圧着するようにしている。

基板にＴＣＰを仮圧着したり、本圧着するための実装装置は、周知のように装置本体を有する。この装置本体にはバックアップツール及びこのバックアップツールの上方に対向して加圧ツールが上下方向に駆動可能に設けられている。

異方性導電部材を介してＴＣＰが圧着された基板の側部下面がバックアップツールの上端面に載置されると、上記圧着ツールが下降方向に駆動される。それによって、上記ＴＣＰが上記基板に仮圧着或いは本圧着されることになる。

基板にＴＣＰを本圧着する場合、上記加圧ツールによって上記異方性導電部材を加熱して溶融硬化させるため、この加圧ツールは高温度に加熱されている。そのため、ＴＣＰが上記加圧ツールによって加圧加熱されると、加熱されて溶融した異方性導電部材の一部がＴＣＰからはみ出して加圧ツールに付着することがある。

加圧ツールに異方性導電部材が付着すると、加圧ツールによってＴＣＰを均一に加圧することができなくなる加圧不良を招いたり、加圧ツールに付着した異方性導電部材がＴＣＰに転移して汚れの原因になるなどのことがあり、好ましくない。

そこで、ＴＣＰを本圧着する場合、ＴＣＰと加圧ツールとの間にシリコン樹脂やフッ素樹脂によって形成された耐熱性のシートを介在させ、ＴＣＰを加圧加熱する際に、溶融した異方性導電部材が加圧ツールに付着するのを防止するようにしている。

圧着時にＴＣＰと加圧ツールとの間に上記シートを介在させる手段としてはシートを備えたカセットが用いられている。このカセットを装置本体に装着すると、カセットに設けられたシートが上記加圧ツールとバックアップツールとの間に介在する。したがって、上記加圧ツールを下降方向へ駆動すれば、上記シートを介して上記ＴＣＰを上記加圧ツールによって加圧加熱することができる。このような先行技術は特許文献１に開示されている。

ところで、最近では基板が大型化している。そのため、基板の大型化に伴って圧着時にＴＣＰと圧着ヘッドとの間に介在させるシートの幅寸法も大きくなってきている。シートの幅寸法が大きくなると、カセットが大型化及び高重量化することになる。

大型で、高重量のカセットを装置本体にセットする場合、作業者が一人で上記カセットを持ってセットするようにしたのでは、作業者に掛かる負担が大きくなり、作業性が悪いということがある。

そこで、従来はカセットを上記装置本体に受け渡すための台車を用いるようにしている。すなわち、使用済みのカセットを装置本体から台車の上面に引き出した後、台車を所定の場所、つまりカセットの集積場所まで走行させてそのカセットを降ろした後、未使用のカセットを台車の上面に載せる。ついで、台車を走行させて装置本体の前面に位置決めし、この台車の上面に載置されたカセットを装置本体に装着するということが行なわれていた。
特開２００１−２８３８２号公報

このようにして台車を用いれば、作業者に掛かる負担を軽減することが可能となる。しかしながら、装置本体から使用済みのカセットを取り外し、この装置本体に未使用のカセットを装着するまでの間、つまり台車を装置本体とカセットの集積場所を往復させる間は装置を稼動させることができない。そのため、カセットの交換に時間が掛かり、装置の稼働率が低下するということがあった。

この発明は、作業者に掛かる負担を軽減するとともに、カセットの交換作業を装置の稼働率を低下させることなく、迅速に行なうことができるようにした電子部品の実装装置を提供することにある。

この発明は、基板に電子部品を圧着する実装装置であって、
装置本体と、
この装置本体に設けられ上記基板の上記電子部品が圧着される部分の下面を支持するバックアップツールと、
このバックアップツールの上方に上下方向に駆動可能に配置され上記電子部品を加圧して上記基板に圧着する加圧ツールと、
上記装置本体の上記バックアップツールと加圧ツールとの間の装着位置に着脱可能に位置決めされ位置決めされた状態で上記加圧ツールと電子部品との間に介在するシートを有するカセットと、
上記装置本体の上記バックアップツールよりも前方に設けられ上記カセットを着脱可能に保持する複数の保持部を有し、使用済みのカセットを上記装着位置から１つの保持部に回収するときと、他の保持部に保持された未使用のカセットを上記装着位置に装着するときに上記各保持部の高さをそれぞれ上記装着位置の高さ設定するエレベータ機構と、
上記装置本体の上記バックアップツールよりも後方に設けられ上記装着位置にある使用済みのカセットを装置本体の前方に押出して上記エレベータ機構の１つの保持部に保持させてから、上記エレベータ機構の他の保持部に保持された未使用のカセットを上記装着位置に引き込むカセット給排機構と
を具備したことを特徴とする電子部品の実装装置にある。

上記装着部から上記保持部に回収された使用済みのカセットを、上記保持部から受ける台車を有することが好ましい。

上記カセット給排機構は、軸線を水平にして配置されたシリンダと、このシリンダのロッドの上記装着位置側を向いた先端に設けられたチャックを有し、
上記ロッドが突出方向に駆動されることで、上記装着位置にあるカセットが上記チャックによって上記エレベータ機構の１つに保持部に押出され、その押出し位置で上記エレベータ機構の他の保持部に保持された未使用のカセットを上記チャックによって上記装着位置に引き込むことが好ましい。

この発明によれば、エレベータ機構によって使用済みのカセットを保持したり、予め保持された未使用のカセットを装置本体に装着することができるから、カセットの交換作業を迅速に行なうことが可能となる。

以下、この発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は実装装置の概略的構成を示し、この実装装置は装置本体１を備えている。この装置本体１には載置テーブル２が設けられている。この載置テーブル２はテーブル駆動源３によって水平方向である、Ｘ方向とＹ方向及びこの水平方向に対して直交するＺ方向に駆動される
上記載置テーブル２にはたとえば液晶セルなどの基板Ｗが周縁部のうちの少なくとも装置本体１の前面側に位置する一側縁部を載置テーブル２の上面から突出させた状態で供給され、真空吸着などの手段によって保持されるようになっている。この基板Ｗの一側縁部には図３に示すように異方性導電部材４を介して電子部品としてのＴＣＰ５が仮圧着されている。

上記装置本体１には、上記載置テーブル２に保持された基板Ｗの一側縁部の下面を上端面によって支持するバックアップツール６が設けられている。このバックアップツール６の上端面に支持される基板Ｗの縁部に仮圧着された上記ＴＣＰ５は、上記バックアップツール６の上方に対向して上下方向に駆動可能に設けられた加圧ツール７によって加圧加熱されて本圧着されるようになっている。

上記加圧ツール７は加圧ヘッド８の下面に設けられている。この加圧ヘッド８は、図示せぬリニアガイドによってＺ方向、つまり上下方向にスライド可能に設けられていて、Ｚ駆動源９によってＺ方向に駆動されるようになっている。このＺ駆動源９はモータ９ａの回転をねじ軸９ｂに伝達し、このねじ軸９ｂによって上記加圧ヘッド８を上下方向に駆動するようになっている。なお、Ｚ駆動源９としてはリニアモータやシリンダなどであってもよい。

図１に示すように、上記装置本体１の幅方向両端部で、上記バックアップツール６よりもわずかに上方の高さ位置には、一対のレール部材１１（一方のみ図示）が装置本体１の前後方向に沿って水平に設けられている。つまり、レール部材１１は上記バックアップツール６を挟んで装置本体１の前後方向に沿って設けられている。

上記装置本体１には、上記レール部材１１に沿ってカセット１２を着脱することができるようになっている。カセット１２を装置本体１に装着すると、所定の位置でレール部材１１の先端に設けられたストッパ１１ａに上記カセット１２の先端面が当接する。それによって、上記カセット１２が位置決めされるようになっている。

すなわち、上記カセット１２は上記バックアップツール６と上記加圧ツール７との間で位置決めされるようになっている。この位置を図１と図３に示すように、カセット１２の装置本体１に対する装着位置１３とする。

上記カセット１２は、幅寸法が上記基板Ｗの一側縁部の長さ寸法と同等以上の長さを有する矩形枠状に形成されていて、その内部には図３に示すように幅方向と交差する前後方向の後端部にシリコン樹脂製やフッ素樹脂製の耐熱性を有するシート１５が巻装された供給リール１６が回転可能に設けられ、前端部に上記シート１５を巻き取る巻き取りリール１７が設けられている。この巻き取りリール１７の上記カセット１２の幅方向一側外方に突出した一端部には図示しない従動歯車が設けられている。

上記カセット１２を上記装着位置１３に位置決めすると、図３に示すように上記供給リール１６と巻き取りリール１７との間に張設されたシート１５が上記バックアップツール６と加圧ツール７との間に介在する。それと同時に、上記巻き取りリール１７の一端部に設けられた従動歯車が装置本体１側に設けられた駆動源によって回転駆動される駆動歯車（ともに図示せず）に噛合する。

それによって、上記加圧ツール７が下降してバックアップツール６の上端面によって支持された基板Ｗの一側縁部上面を加圧加熱するとき、加圧ツール７は上記シート１５を介してＴＣＰ５を加圧加熱することになる。そして、加圧後、上記駆動源によって上記巻き取りリール１７が回転駆動されることで、上記シート１５が上記巻き取りリール１７に所定長さ巻き取られるようになっている。

したがって、加圧ツール７によってＴＣＰ５を加圧加熱する際、溶融した異方性導電部材４が加圧ツール７に付着するのが防止されるばかりか、シート１５が巻き取られることで、加圧ツール７によってＴＣＰ５をシート１５の汚れの付着していない部分を介して加圧加熱することができる。

なお、上記装着位置１３には、この装着位置１３に位置決めされたカセット１２の供給リール１６の上方に対向して検出センサ１８が配設されている。この検出センサ１８は上記供給リール１６から繰り出されるシート１５の終端を検出し、その検出信号を図４に示す制御装置１９に出力するようになっている。

上記装置本体１の上記バックアップツール６よりも前方にはエレベータ機構２１が設けられている。このエレベータ機構２１は、図２に示すように上記装置本体１の幅方向両端部に立設された一対のガイド体２２を有する。これらガイド体２２の対向する内面にはそれぞれ可動部材２３が上下方向に沿って移動可能に設けられている。

上記可動部材２３には上下方向に所定間隔で上保持部材２５ａと下保持部材２５ｂがそれぞれ水平に設けられ、上端部には連結部材２６が設けられている。この連結部材２６には駆動源としてのシリンダ２７のロッド２８が連結されている。

したがって、上記シリンダ２７が作動すれば、上記可動部材２３を上下方向に駆動して上昇位置と下降位置で位置決めできるようになっている。可動部材２３を下降位置に駆動すれば、上記上保持部材２５ａを上記装着位置１３でカセット１２を支持するレール部材１１と同じ高さに位置決めすることができ、上昇位置に駆動すれば、上記下保持部材２５ｂを上記レール部材１１と同じ高さに位置決めできるようになっている。

左右一対の上保持部材２５ａ或いは下保持部材２５ｂのいずれか一方には未使用のカセット１２、つまり未使用のシート１５が供給リール１６に巻装された状態にあるカセット１２が幅方向の両端部を着脱可能に係合させて保持され、他方は空の状態となっている。

未使用のカセット１２は図示しない作業者が図１に示す台車３１に載せて装置本体１の前面に運んできてエレベータ機構２１に供給し、その一方の保持部材２５ａ又は２５ｂに保持させる。

上記カセット１２は上記装置本体１の装着位置１３に対してカセット給排機構３３によって装着及び排出が行なわれるようになっている。このカセット給排機構３３は図１に示すように上記装着位置１３よりも装置本体１の後方で、この装置本体１の幅方向両端部に軸線を水平にして前後方向に沿わせて配設された一対のシリンダ３４（一方のみ図示）を有する。このシリンダ３４のロッド３５の先端にはチャック３６が設けられている。

上記チャック３６には上下方向に開閉する一対のフィンガ３７が設けられていて、このフィンガ３７によって上記装着位置１３に位置決めされたカセット１２の前後方向後端部の幅方向両端部を挟持してエレベータ機構２１の上下一対の保持部材２５ａ，２５ｂのうち、装着位置１３のレール部材１１と同じ高さに位置決めされたどちらかの保持部材に上記カセット１２を戻すことができるようになっている。

また、上記チャック３６は、エレベータ機構２１の上下一対の保持部材２５ａ，２５ｂのうち、上記レール部材１１と同じ高さに位置決めされたどちらか一方の保持部材に保持された未使用のカセット１２の後端部の幅方向両端部を挟持し、そのカセット１２を装置本体１の前方から後方へ引張って上記装着位置１３に位置決め保持することができるようになっている。

そして、上記エレベータ機構２１とカセット給排機構３３は図４に示すように、上記検出センサ１８からの検出信号に基いて上記制御装置１９によって駆動が制御されるようになっている。

このような構成の実装装置においては、基板Ｗの一側部上面に仮圧着されたＴＣＰ５を本圧着する場合、装置本体１の装着位置１３にカセット１２が保持された状態で行なわれる。

すなわち、図３に示すように、カセット１２の供給リール１６から繰り出されて巻き取りリール１７に巻き取られるシート１５がバックアップツール６と加圧ツール７との間に介在する状態で、上記加圧ツール７が下降方向に駆動されてバックアップツール６に支持された基板ＷのＴＣＰ５が仮圧着された側部上面を加圧加熱する。

それによって、異方性導電部材４が加圧ツール７によって加熱溶融されて上記ＴＣＰ５が基板Ｗに本圧着されることになる。その際、加熱溶融された異方性導電部材４が上記シート１５によって上記加圧ツーツ７に付着するのが防止されるから、加圧ツール７によるＴＣＰ５の本圧着を確実に、しかもＴＣＰ５を汚すことなく行なうことが可能となる。

１つのＴＣＰ５を本圧着する毎にシート１５が巻き取りリール１７によって所定長さづつ巻き取られて供給リール１６から繰り出される。供給リール１６に巻装されたシート１５の残量がわずかになると、そのことが検出センサ１８によって検出される。検出センサ１８の検出信号は制御装置１９に入力される。それによって、そのとき行なわれている基板Ｗに対するＴＣＰ５の本圧着が終了すると、基板Ｗがバックアップツール６と加圧ツール７との間の装着位置１３から退避するよう、載置テーブル２が駆動される。

ついで、制御装置１９は加圧ツール７を上昇させてから、カセット給排機構３３のシリンダ３４のロッド３５を突出方向に駆動する。それによって、ロッド３５の先端に設けられたチャック３６によって装着位置１３のレール部材１１に保持された使用済みのカセット１２が装置本体１の前方に押し出される。

上記装着位置１３にはエレベータ機構２１の一対の上、下保持部材２５ａ，２５ｂのうち一方の保持部材、たとえば図１に示すように上保持部材２５ａが上記装着位置１３のレール部材１１と同じ高さに位置決めされて待機している。それによって、上記装着位置１３から装置本体１の前面側に押し出されたカセット１２は図２に鎖線で示すように上記上保持部材２５ａに保持されることになる。

使用済みのカセット１２が上保持部材２５ａに保持され終わると、上記シリンダ３４のロッド３５の先端に設けられたチャック３６のフィンガ３７が使用済みのカセット１２を開放する。

ついで、エレベータ機構２１のシリンダ２７が作動して可動部材２３を上昇させ、上保持部材２５ａをレール部材１１よりも上昇させ、図２に実線で示す未使用のカセット１２を保持した下保持部２５ｂを装着位置１３のレール部材１１と同じ高さに位置決めする。

下保持部材２５ｂをレール部材１１と同じ高さに位置決めすると、上記カセット給排機構３３のチャック３６のフィンガ３７が閉方向に駆動され、下保持部材２５ｂに保持された未使用のカセット１２の後端を挟持する。その状態で、上記ロッド３５が後退方向に駆動される。それによって、下保持部材２５ｂに保持された未使用のカセット１２は装着位置１３に引き込まれ、レール部材１１に保持されて位置決めされる。

このようにして、使用済みのカセット１２を装着位置１３から取り除き、未使用のカセット１２を装着位置１３に位置決めしたならば、載置テーブル２に保持された基板ＷのＴＣＰ５が仮圧着された一側部をバックアップツール６上に供給位置決めして上述したＴＣＰ５の本圧着が行なわれる。

本圧着作業が再開されたならば、作業者は、予め台車３１上に用意しておいた未使用のカセット１２をエレベータ機構２１の空となった下保持部材２５ｂに保持させ、上保持部材２５ａに回収保持された使用済みのカセット１２を台車３１上に引き出し、台車３１をカセット１２の集積場所などに走行させてその使用済みのカセット１２を処分した後、未使用のカセット１２を積載して装置本体１の前面に待機させておく。それによって、上述したカセット１２の交換作業を繰り返して行なうことができる。

このように、装置本体１のバックアップツール６よりも前面側にエレベータ機構２１を設けたため、使用済みのカセット１２を未使用のカセット１２に交換する際、装置本体１の装着位置１３から未使用のカセット１２をエレベータ機構２１の上下どちらかの保持部材、たとえば上部保持部材２５ａに回収した後、下部保持部材２５ｂに予め供給保持された未使用のカセット１２をレール部材１１に保持させて上記装着位置１３に供給位置決めすることができる。

つまり、装置本体１の装着位置１３に装着位置決めされるカセット１２の交換をする際、装着位置１３から使用済みのカセット１２を取り除く作業と、未使用のカセット１２を装着する作業を、エレベータ機構２１を使用することで連続的に行なうことができる。

すなわち、カセット１２の交換作業を迅速に行なうことができる。それによって、装置本体１によって行なわれる、ＴＣＰ５を基板Ｗに本圧着する実装作業の中断時間を短くすることができるから、その分、生産性を向上させることができる。

しかも、エレベータ機構２１に対して未使用のカセット１２を供給したり、使用済みのカセット１２を回収する作業は台車３１を用いて行なうため、作業者が重いカセット１２を持ち運ばずにすむ。それによって、作業者に掛かる負担を軽減することができる。

使用済みのカセット１２を装着位置１３からエレベータ機構２１の上保持部材２５ａに回収したり、下保持部材２５ｂに保持された未使用のカセット１２を装着位置１３に供給する作業を、カセット給排機構３３によって自動的に行なうことができるようにした。

そのため、そのことによっても、作業者に掛かる負担を軽減することができるばかりか、カセット１２の交換作業を迅速に行なうことが可能となる。

上記一実施の形態ではエレベータ機構に２つの保持部を設けるようにしたが、エレベータ機構に設けられる保持部の数は２つに限られず、３つ以上であってもよく、その数は複数であればいくつであってもよい。つまり、使用済みのカセットを回収する保持部材と、未使用のカセットを保持しておく保持部材を備えていればよい。

また、装着位置に対してカセットを着脱するためにカセット給排機構を設けるようにしたが、カセット給排機構を設けずに、装着位置に対するカセットの供給及び排出を作業者が行うようにしてもよい。

また、エレベータ機構の保持部材を上下方向に駆動する手段はシリンダに限られず、ベルト、ワイヤ或いはチェーンなどで行なうようにしても差し支えない。

また、上記実施の形態ではＴＣＰを本圧着する際にカセットに収納されたシリコン樹脂やフッ素樹脂などの耐熱性を有するシートを供給する場合について説明したが、シートとしてはシリコン樹脂やフッ素樹脂などの耐熱性を有するものだけでなく、基板に貼着される異方性導電部材であってもよい。すなわち、異方性導電部材をカセットに収納し、未使用のカセットをエレベータ機構を用いて使用済みのカセットと交換する場合であってもこの発明を適用することができる。

この発明の一実施の形態の実装装置の概略的構成を示す側面図。 エレベータ機構を示す装置本体の正面図。 装着位置に位置決めされたカセットを示す概略図。 制御系統を示すブロック図。

符号の説明

１…装置本体、５…ＴＣＰ（電子部品）、６…バックアップツール、７…加圧ツール、１２…カセット、１３…装着位置、１５…シート、２１…エレベータ機構、２５ａ，２５ｂ…保持部、３１…台車、３３…カセット給排機構。

Claims (3)

1. 基板に電子部品を圧着する実装装置であって、
   装置本体と、
   この装置本体に設けられ上記基板の上記電子部品が圧着される部分の下面を支持するバックアップツールと、
   このバックアップツールの上方に上下方向に駆動可能に配置され上記電子部品を加圧して上記基板に圧着する加圧ツールと、
   上記装置本体の上記バックアップツールと加圧ツールとの間の装着位置に着脱可能に位置決めされ位置決めされた状態で上記加圧ツールと電子部品との間に介在するシートを有するカセットと、
   上記装置本体の上記バックアップツールよりも前方に設けられ上記カセットを着脱可能に保持する複数の保持部を有し、使用済みのカセットを上記装着位置から１つの保持部に回収するときと、他の保持部に保持された未使用のカセットを上記装着位置に装着するときに上記各保持部の高さをそれぞれ上記装着位置の高さに設定するエレベータ機構と、
   上記装置本体の上記バックアップツールよりも後方に設けられ上記装着位置にある使用済みのカセットを装置本体の前方に押出して上記エレベータ機構の１つの保持部に保持させてから、上記エレベータ機構の他の保持部に保持された未使用のカセットを上記装着位置に引き込むカセット給排機構と
   を具備したことを特徴とする電子部品の実装装置。
2. 上記装着位置から上記保持部に回収された使用済みのカセットを、上記保持部から受ける台車を有することを特徴とする請求項１記載の電子部品の実装装置。
3. 上記カセット給排機構は、軸線を水平にして配置されたシリンダと、このシリンダのロッドの上記装着位置側を向いた先端に設けられたチャックを有し、
   上記ロッドが突出方向に駆動されることで、上記装着位置にあるカセットが上記チャックによって上記エレベータ機構の１つに保持部に押出され、その押出し位置で上記エレベータ機構の他の保持部に保持された未使用のカセットを上記チャックによって上記装着位置に引き込むことを特徴とする請求項１記載の電子部品の実装装置。

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