JP2012058661A - Ｆｐｄ実装装置及びｆｐｄ実装方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＦＰＤ実装装置において、品種切換えに応じた適正な荷重を圧着部に印加すべく圧着装置の圧力設定を簡素化し、かつ適正な圧力で加圧する制御技術を提供することである。
【解決手段】荷重測定におけるロードセル荷重データの自動採取と、荷重測定自動化による測定作業の簡素化および加圧/荷重相関を制御用ＣＰＵ内で自動変換することで直接荷重設定に対する空気圧力指令データを自動生成する加圧制御方式を実現する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ＦＰＤ実装装置及びＦＰＤ実装方法に係り、特に、適正な加圧を可能とするＦＰＤ実装装置の圧着装置およびその圧着装置を用いたＦＰＤ実装方法に関する。

フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）としての液晶ディスプレイは、例えばＴＦＴ（Thin Film Transistor）基板とＣＦ（Color Filter）基板とから構成される。これらＴＦＴ基板とＣＦ基板との間に形成した微小隙間には液晶が封入されて、パネル基板が形成される。このパネル基板におけるＴＦＴ基板はＣＦ基板より張り出した部位を有し、この張り出し部には多数の電極が引き出されている。これらの電極は所定数毎にまとめられて複数の電極群を成し、各電極部にはドライバＩＣ回路からなる電子回路部品が接続されている。

この電子回路部品の実装工程の中で、液晶基板とドライバＩＣ回路部品の接続には液晶基板側の電極部の位置にＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film）を貼り付けておき、このＡＣＦ上に電子回路部品を熱圧着することにより電極同士の電気的接続を図り、かつ電子回路部品が液晶基板に貼り付けられ、固着される。

液晶基板とドライバＩＣを熱圧着により接続する機構部において、電子回路部品の適正な圧着を行うために、種々の工夫がなされている。例えば、ロードセルを用いて圧着に必要な荷重を測定し、異常時には稼働を停止する手段が特許文献１に開示されている。また、ロードセルを用いて、圧着ヘッドの平行度を確保するための技術が特許文献２に開示されている。あるいは、圧着ヘッドに異常な圧力が掛かるのを防止する手段を設けることが特許文献３に開示されている。

特開2002-260805号公報 特開2008-145254号公報 特開2008-205504号公報

上述したように、電子回路部品の適正な圧着を行うために、ロードセルなどの荷重測定器を用いて圧着部における適正な荷重を測定する必要がある。例えば、従来の装置では、図２で示す圧着部において、加圧シリンダ３に与える加圧設定を電空弁１３の圧力を基準にして設定している。このため、品種切換設定時には、電空弁１３により加圧シリンダ３に与える空気圧力と電子回路部品の圧着部に掛かる実際の荷重との相関を、事前に測定して置いた相関表を参照しながら、品種ごとに見合った適正な印加圧力を設定する必要がある。

この方法の場合、作業者により、品種ごとに印加圧力を手作業で設定する必要があり、作業効率の点で課題があった。また、出荷時などに作成された上記相関表は、作業が繰り返されて時間が経過すると装置状態が経時変化し、その変化に応じて相関表自体も実態からずれてくることがある。そのために、適正な圧力が設定されないという課題があった。

そこで、本発明の目的は、品種切換えに応じた適正な荷重を圧着部に印加すべく圧着装置の圧力設定を簡素化し自動化を図ることにより、作業時間が短縮され、かつ適正な圧力で加圧する加圧制御技術を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明のうち主たるものは、以下を特徴とする。

圧着ヘッドの下降により電子部品を押圧し、基板に該電子部品を実装する圧着部を有するＦＰＤ実装装置において、電子部品を押圧する圧力を圧着ヘッドに印加する加圧手段と、加圧手段が印加する圧力と電子部品ごとに設定された圧着に適した荷重との相関を示す相関表を保存する記憶手段と、電子部品に掛かる実荷重を、荷重測定器を用いて測定する測定手段と、相関表に基づいて、測定手段にて測定された実荷重のデータに対応する電子部品を押圧するのに適した圧力を算出し、算出された圧力が前記圧着ヘッドに掛かるように加圧手段を制御する制御手段とを有し、荷重測定器による測定は、電子部品の実装時以外に行われ、該電子部品の実装時には、該荷重測定器は前記圧着部には装着されていないことを特徴とするＦＰＤ実装装置。

あるいは、圧着ヘッドの下降により電子部品を押圧する圧着装置を用いて、基板に該電子部品を実装する工程を含むＦＰＤ実装方法において、電子部品を押圧する圧力を圧着ヘッドに印加する加圧手段を有する圧着装置であって、加圧手段が印加する圧力と電子部品ごとに設定された圧着に適した荷重との相関を示す相関表を準備する工程と、電子部品に掛かる実荷重を、荷重測定器を用いて測定する工程と、相関表に基づいて、荷重測定器にて測定された実荷重のデータに対応する電子部品を押圧するのに適した圧力を算出する工程と、算出された圧力が圧着ヘッドに掛かるように加圧手段を制御する工程とを有し、荷重測定器による測定は、電子部品の実装時以外に行われ、荷重測定器は、測定が完了した時に、圧着部から取り外すことを特徴とするＦＰＤ実装方法。

本発明によれば、品種設定作業の際に、圧着に必要な荷重を設定すれば十分で、品種毎に必要な空気圧力単位系に変換する作業も不要となり簡素化が図れるため、時間短縮することができる。

また、ロードセルを用いて測定した実荷重と空気圧力設定の相関を自動生成することができ、これにより、品種ごとの圧着に必要な適正実荷重を設定できるので、適正な圧力で加圧することができる。

圧着機構部の概略斜視図である。 圧着機構部およびその制御部の概略説明図である。 圧着機構部のロードセル荷重測定およびその制御部の概略説明図である。 ロードセルの使用態様を示す模式図である。 荷重測定の動作手順を示すフローチャートである。 荷重と加圧の相関を示す説明図である。

以下に、本実施の形態を、図面を用いて説明する。

図１は、圧着機構部の概略斜視図である。本発明の一実施の形態になる実装処理作業装置を示しており、より具体的には、基板に仮圧着した加熱圧着部品を本圧着する。所謂、表示基板モジュール本圧着装置を示している。

なお、この図１は、上記表示基板モジュール本圧着装置が、図示しない基板保持手段により基板（即ち、ＦＰＤの表示基板）１０２をその下刃ブロック１０４上に載置し、ＡＣＦの硬化を行う工程である本圧着を実施すべく準備している状態を示している。
この表示基板モジュール本圧着装置の概略構成は、以下の通りである。

まず、下架台１０１上には、下刃台１０３が設置されており、更に、その上面には、下刃ブロック１０４が設置されている。そして、下刃ブロック１０４は、その内部に配置された図示しないヒータユニットを含んでおり、当該ヒータユニットによって、下刃ブロック１０４の下刃先端部分は、略６０℃乃至１００℃に、加熱・保温されている。なお、この温度は、使用する過熱圧着部材であるＡＣＦの特性などに応じて、適宜、設定可能となっている。

更に、下架台１０１上には、上記下刃ブロック１０４を跨ぐように、上架台１１２が設置されており、そして、この上架台１１２の背面には、所謂、バックプレート１０６が設置されている。このバックプレート１０６には、図示しないガイド機構により保持された上下プレート１１０が、上下方向に移動可能に、取り付けられている。この上下プレート１１０は、上記バックプレート１０６に固定された軸受台１０８と、上記上架台１１２に取り付けられたモータ１０９により保持されたボールねじ１０７と、そして、当該ボールねじ１０７と勘合したボールナット１１１とによって、上下方向に駆動されて移動する。

図２に、上記表示基板モジュール本圧着装置において、加圧制御を行う制御ブロック１０を示す。本図は、本発明装置の基本的な加圧制御を行う概略を示している。具体的には、制御用ＣＰＵ１１からアナログユニット１２へ荷重/空気圧変換した指令値を出力し、加圧制御用の加圧電空弁１３に対して適正空気圧の制御を行い加圧シリンダ３にて加圧ヘッド１の加圧制御を行うものである。

シリンダ３の内部には、シャフト４に連接されたピストン２がシリンダ３の内壁に沿って上下動（図中、矢印で示す）できるように設けられている。加圧電空弁１３を開放して、シリンダ３の上部に空気が流入し加圧されると、シャフト４は下降する。逆に、相殺圧電空弁１４が開放され、シリンダ３の下部に空気が流入し、加圧されるとシャフト４は上昇する。

シャフト４の先端部には、上刃５が取り付けらており、このシャフトの上下動により上刃５も同時に上下に移動する。

下刃６と上刃５との間に基板（ＦＰＤパネル）１８と圧着する部材、例えば、電子部品１９が配置され、上刃５の下降により、基板１８に当該部材は押圧され、圧着が行われる。その際、押圧する力、即ち加圧は、シリンダの下降によって行われる。

図３は、圧着機構部のロードセル荷重測定およびその制御部の概略説明図である。本図は、図２で示す制御部ブロック１０に荷重/アナログ変換ブロック２０、具体的にはロードセルＡＭＰ１５およびアナログユニット１６を追加したものである。この追加部分が本発明を実現するための重要な構成要素である。

まず、加圧部の下刃６の上部に治具７を被せるように配置し、その治具の中にはロードセル８を設置しておく。加圧ヘッド１を下降させることでロードセル８に加圧ヘッド１の荷重を印加する。ロードセル８は、実際の荷重を測定する測定器であり、加圧ヘッド１により加圧されたロードセル８は、その加圧に対応する測定荷重の電気信号をロードセルＡＭＰ１５に送信する。送信された測定荷重をロードセルＡＭＰ１５にて荷重/アナログ変換を行ったのち、アナログユニット１６を介して制御ＣＰＵ１１へ変換された測定荷重のデータを送信する。そのデータを加圧ヘッド１の実荷重として制御ＣＰＵ１１に装備された内部メモリに取り込むことにより、荷重測定を自動で行うことができる。

また、荷重/アナログ変換ブロック２０から出力される信号は、信号接続端子１７を経由して、制御ＣＰＵユニット１１へ伝送される。なお、信号接続端子１７は、荷重/アナログ変換ブロック２０の信号伝送線の端部に取り付けられたコネクタ（図示せず）を差し込むことにより接続される。荷重測定が完了すれば、コネクタは取り外され、図２の状態に戻る。

図４は、ロードセルの使用態様を示す図である。図４ａ）は、ロードセルを治具に入れて使用する場合を示す。これは、上記の説明で示した態様である。

ロードセル８は、治具７の中に収納されている。この治具７の下部には、溝９が形成されている。この溝９に、下刃６を被せるように設置する。

マルチヘッドの場合、即ち、図１で示す圧着ヘッド１１３が複数装備されている装置の場合、それぞれの圧着ヘッド１１３の下刃６に、治具７の溝９を被せるように一つ一つセッティングする。セッティングされた圧着ヘッドは、ロードセル８を用いて実荷重の測定を行う。測定が完了すると、次の圧着ヘッドで同様な測定を行う。これを、全圧着ヘッドに対して行う。全圧着ヘッドに対して行うのは、それぞれの圧着ヘッドごとに、実荷重の値が異なるためである。

このように全圧着ヘッドに対して、個別に実荷重を求めるので、より正確な空気圧力が設定できる。

なお、全圧着ヘッドに対する測定が完了すると、この治具７およびロードセル８は、下刃から取り外され、表示基板モジュール本圧着装置の圧着作業は、ロードセル８が介在しない、通常の態様で行われる。

マルチヘッドの場合を説明したが、ロングバーヘッドの場合、すなわち、一本の長いヘッドを用いる場合にも、本発明を適用できることは言うまでもない。

具体的には、ロングバーヘッドの場合も、長い下刃を一つもっているので、溝９を有する治具７を長い下刃の一箇所に被せるように配置すれば良い。その後は、上述したマルチヘッドの場合と同様である。

ロードセルを表示基板モジュール本圧着装置に組み込まないことにより、本装置の装置コストを低減できる効果がある。

図４ｂ）は、表示基板モジュール本圧着装置に常時組み込む場合のロードセルの使用態様を示す。

加圧ヘッド１に取り付けられたシャフト６０ａの一端には球体５０が取り付けられている。ロードセル８を収納した治具７は、シャフト６０ｂを介して上刃７０に取り付けられている。上刃７０およびシャフト６０ｂは、コの字型の形状を有する押板３０に取り付けられ、押板３０の下板はシャフト６０ｂに固着されているが、上板はシャフト６０ａに対して可動可能な構造となっている。治具７の底部にはバネ４０がシャフト６０ｂの周囲を取り巻くように取り付けられている。バネ４０は、加圧シリンダ３にてシャフト６０ａを上昇させた時に球体５０とロードセルが浮かない様にする役割を果たす。

本実施例では、ロードセルが、上刃と圧着ヘッドとの間に組み込まれる例を示している。

この組込み式を採用する場合は、マルチヘッドの場合は、圧着ヘッドの数だけ、ロードセルを含む測定器一式が必要となる。また、ロングバーヘッドに適用できることは言うまでもない。この場合は、測定器一式は１組だけでよい。

従って、前者の場合は、コストは係るが、必要な時に常時、実荷重データが採取できるとう効果が規定できる。後者の場合は、前者よりコストは十分小さく、かつ実荷重データが採取できるとう効果が規定できる。

図５に、荷重測定を自動にて行う測定動作フローを、以下に（１）から（８）まで順に説明する。なお、各ステップの番号は、図５中に記載のものに対応する。
（１） 荷重測定開始時に内部メモリのプリセットを行う（ステップ５０１）。
（２） 荷重測定時の空気圧力用の加圧出力データをセットする（ステップ５０２）。
（３） 加圧ヘッド１を下降する（ステップ５０３）。
（４） ロードセル荷重データを取り込む（ステップ５０４）。
（５） （４）で取り込んだ荷重データを指定メモリアドレスへ記録する（ステップ５０５）。
（６） 加圧ヘッド１を上昇する（ステップ５０６）。
（７） （２）で設定した加圧出力データを自動切換えしながら（２）〜（６）を実行する（例えば、０．０５Ｍｐａから開始し、０．５Ｍｐａまでの測定範囲で荷重測定を繰り返し実行する。）（ステップ５０７、５０８）
（８） 加圧/荷重の相関データを生成して測定処理を終了する（ステップ５０９）。

なお、上記（１）における内部メモリは、図３で示す制御用ＣＰＵ１１の内部に装備されている。

図６は、荷重と加圧の相関を示す説明図である。上記手順により求めた加圧/荷重相関を示す例を模式的に示している。

図３で示す制御用ＣＰＵの内部に装備された内部メモリに、図６に示すような相関表が記憶されている。
上述したロードセルの測定により実荷重、即ち、図６の横軸で示す値が決定されると、この相関表から自動的に加圧、即ち図６の縦軸で示す値が決定される。

次に、制御用ＣＰＵ１１は、この決定された値に基づいて、加圧電空弁１３に対して加圧用の空気圧力指令値を自動生成して、シリンダ３に適正な圧力を加える。

即ち、相関表のデータを基に、必要荷重設定値に対する直接荷重設定に対応した加圧用の空気圧力指令値を自動生成する制御方式を実現できる。

なお、上述したロードセルを用いた測定作業は、品種切替え作業時のみならず、メンテナンス作業時にも行うことで目的を果たすことができる。

また、本実施の形態は、表示基板モジュール本圧着装置における電子部品の本圧着作業の工程を例にして説明したが、本発明は、ＣＯＦやＰＣＢなどの圧着作業にも適用できる。

あるいは、ＡＣＦ貼付け作業工程にも適用することができる。

以上に述べたように、本発明によれば、品種切替えの時間を短縮でき、また、常に作業開始前に実荷重を正確に把握できるので、より適正な加圧が可能となる。

１…加圧ヘッド、２…ピストン、３…シリンダ、４…シャフト、５…上刃：圧着ヘッド、６…下刃、７…治具、８…ロードセル、９…溝、１０…制御ブロック、１１…制御用ＣＰＵ、１２…アナログユニット、１３…加圧電空弁、１４…相殺圧電空弁、１５…ロードセルＡＭＰ、１６…アナログユニット、１７…信号接続端子、１８…ＦＰＤパネル、２０…荷重/アナログ変換ブロック、３０…押板、４０…バネ、５０…球体、６０ａ,６０ｂ…シャフト、７０…上刃、１０１…下架台、１０２…基板（ＦＰＤパネル）、１０３…下刃台、１０４…下刃ブロック、１０６…バックプレート、１０７…ボールねじ、１０８…軸受台、１０９…モータ、１１０…上下プレート、１１１…ボールナット、１１２…上架台、１１３…圧着ヘッド。

Claims (11)

1. 圧着ヘッドの下降により電子部品を押圧し、基板に該電子部品を実装する圧着部を有するＦＰＤ実装装置において、
   前記電子部品を押圧する圧力を前記圧着ヘッドに印加する加圧手段と、
   前記加圧手段が印加する圧力と前記電子部品ごとに設定された圧着に適した荷重との相関を示す相関表を保存する記憶手段と、
   前記電子部品に掛かる実荷重を、荷重測定器を用いて測定する測定手段と、
   前記相関表に基づいて、前記測定手段にて測定された実荷重のデータに対応する前記電子部品を押圧するのに適した圧力を算出し、算出された圧力が前記圧着ヘッドに掛かるように前記加圧手段を制御する制御手段と、を有し、
   前記荷重測定器による測定は、前記電子部品の実装時以外に行われ、該電子部品の実装時には、該荷重測定器は前記圧着部には装着されていないことを特徴とするＦＰＤ実装装置。
2. 請求項１に記載のＦＰＤ実装装置において、
   前記荷重測定器による測定は、前記電子部品の実装開始前に行われることを特徴とするＦＰＤ実装装置。
3. 請求項１に記載のＦＰＤ実装装置において、
   前記荷重測定器による測定は、前記ＦＰＤ実装装置のメンテナンス時に行われることを特徴とするＦＰＤ実装装置。
4. 請求項１に記載のＦＰＤ実装装置において、
   前記圧着部は、前記圧着ヘッドと連結されたシリンダ内に設けられたピストンと、
   前記ピストンの先に取り付けられた上刃と、該上刃と対向する位置に配置され前記押圧の際に前記電子部品と前記基板とを前記上刃とで挟み込んで押圧する下刃とを備え、
   前記荷重測定器は前記下刃上に設置され、前記測定手段は測定した実荷重を前記制御手段に伝送することを特徴とするＦＰＤ実装装置。
5. 請求項４に記載のＦＰＤ実装装置において、
   前記圧着部は、複数の圧着ヘッドを備え、
   前記圧着ヘッドごとに、前記荷重測定器にて実荷重を測定することを特徴とするＦＰＤ実装装置。
6. 請求項４に記載のＦＰＤ実装装置において、
   前記圧着部は、一本のロングバー型の圧着ヘッドと一本のロングバー型の下刃とを備え、
   前記荷重測定器を前記ロングバー型の下刃上に載せて実荷重を測定することを特徴とするＦＰＤ実装装置。
7. 圧着ヘッドの下降により電子部品を押圧し、基板に該電子部品を実装する圧着部を有するＦＰＤ実装装置において、
   前記電子部品を押圧する圧力を前記圧着ヘッドに印加する加圧手段と、
   前記加圧手段が印加する圧力と前記電子部品ごとに設定された圧着に適した荷重との相関を示す相関表を保存する記憶手段と、
   前記電子部品に掛かる実荷重を、荷重測定器を用いて測定する測定手段と、
   前記相関表に基づいて、前記測定手段にて測定された実荷重のデータに対応する前記電子部品を押圧するのに適した圧力を算出し、算出された圧力が前記圧着ヘッドに掛かるように前記加圧手段を制御する制御手段と、を有し、
   前記荷重測定器は、前記圧着部に組み込まれ、該電子部品の実装時にも該荷重測定器は前記圧着部に装着されていることを特徴とするＦＰＤ実装装置。
8. 請求項７に記載のＦＰＤ実装装置において、
   前記圧着部は、複数の圧着ヘッドを備え、
   前記圧着ヘッドごとに、前記荷重測定器にて実荷重を測定することを特徴とするＦＰＤ実装装置。
9. 請求項７に記載のＦＰＤ実装装置において、
   前記圧着部は、一本のロングバー型の圧着ヘッドと一本のロングバー型の下刃とを備え、
   前記荷重測定器を前記ロングバー型の下刃上に載せて実荷重を測定することを特徴とするＦＰＤ実装装置。
10. 圧着ヘッドの下降により電子部品を押圧する圧着装置を用いて、基板に該電子部品を実装する工程を含むＦＰＤ実装方法において、
    前記電子部品を押圧する圧力を前記圧着ヘッドに印加する加圧手段を有する圧着装置であって、
    前記加圧手段が印加する圧力と前記電子部品ごとに設定された圧着に適した荷重との相関を示す相関表を準備する工程と、
    前記電子部品に掛かる実荷重を、荷重測定器を用いて測定する工程と、
    前記相関表に基づいて、前記荷重測定器にて測定された実荷重のデータに対応する前記電子部品を押圧するのに適した圧力を算出する工程と、
    算出された圧力が前記圧着ヘッドに掛かるように前記加圧手段を制御する工程と、を有し、
    前記荷重測定器による測定は、前記電子部品の実装時以外に行われることを特徴とするＦＰＤ実装方法。
11. 請求項１０に記載のＦＰＤ実装方法において、
    前記圧着部は、複数の圧着ヘッドを備え、
    前記圧着ヘッドごとに、前記荷重測定器にて実荷重の測定を順次行うことを特徴とするＦＰＤ実装装置。

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