JP2018170497A - 電子部品の実装装置と表示用部材の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(1.有機ELパネルの縁部の垂れの発生)
液晶ディスプレイの製造に用いられる表示用パネル(以下、液晶表示用パネルという。)は、厚みが0.5〜0.7mmのガラス基板同士を貼り合せたものであるから、比較的剛性が高い。そのため、液晶表示用パネルの縁部をステージから数10mm程度はみ出させて保持したとしても、その縁部が自重で垂れ下がることはほとんどない。
有機ELパネルのアライメントマークを撮像する際、カメラのある下側から照明を当てるようにしている。そして、この照明の照射条件(照射光量、照射角度等)は、基準となる有機ELパネル(例えば、縁部がフラットな有機ELパネルで、以下「基準パネル」という。)を用いて、この基準パネルのアライメントマークが良好に撮像できる条件に設定している。このことから、実際に撮像される有機ELパネルの縁部には垂れや反りがあり、基準パネルの縁部に対して傾く等、状態が相違するため、有機ELパネルの縁部での照明の反射具合が基準パネルとは異なるものとなってしまう。その結果、アライメントマークを鮮明に撮像することができなくなったり、全く撮像することができなくなったりするという不具合が生じる。本願発明者等の実験の結果、アライメントマークが鮮明に撮像できなかった場合、認識位置に最大で1μm程度のずれが生じることが確認された。
有機ELパネルを構成するPIフィルムやPETフィルム等の樹脂フィルムは、一般的に溶液流延法や溶融押出成型法等の加熱や溶媒によって溶かした樹脂を薄く成型し固化させることによって製造される。このように製造された樹脂フィルムは、薄く延ばされたままの精度、いわゆる出来なり(樹脂フィルムを成形したままの状態とし、仕上がりを整えるための研磨等が行われていない状態)の状態であることから、成形された後に化学的または物理的な研磨が行われるガラス基板に比べると、表面に微細な凹凸(うねり)を有している。しかも、この凹凸の状態が樹脂フィルムの一方の面と他方の面とでは異なるものとなっている。そのため、カメラでアライメントマークを撮像する際に、アライメントマークで反射する光の進行方向が、場所によって異なるものとなる。
有機ELパネルは、上述したように、PIフィルムをPETフィルムに接着剤によって貼り合されて構成される。そのため、有機ELパネルの上面側に形成されたアライメントマークを有機ELパネルの下面側から撮像する場合、有機ELパネルの光透過率がアライメントマークの認識精度に影響を及ぼすことになる。具体的には、照明を如何に調整しても、アライメントマークの縁を鮮明に撮像することが困難となる。
有機ELパネルは、特性の異なる複数の樹脂フィルムを接着剤等によって貼り合せて構成されるものである。従って、有機ELパネルに向けて照射された光は、異なる部材同士の境界面を複数回通過した後にカメラに入射することとなる。
図1は、実施形態の電子部品の実装装置の構成を示す平面図、図2は図1の電子部品の実装装置の側面図である。図1および図2に示す電子部品の実装装置1は、有機ELディスプレイのような表示装置の構成部材(表示用部材)の製造に用いられるものである。すなわち、実装装置1は、キャリアテープTから打ち抜かれたCOF等の可撓性を有する電子部品Wを、可撓性を有する表示用パネルとしての有機ELパネルPに、接合部材としての異方性導電テープFを介して実装し、有機ELパネルPに電子部品Wが実装された表示用部材を製造するために用いられる装置である。
表示用部材は、有機ELパネルPのような表示用パネルに異方性導電テープFのような接合部材を介してCOFのような電子部品Wを実装して得られるものであり、有機ELディスプレイ等の表示装置の構成部品として用いられる部材である。
打ち抜き装置10は、キャリアテープTから電子部品WとしてのCOFを打ち抜くためのもので、第1の打ち抜き装置10Aと第2の打ち抜き装置10Bとを備える。第1の打ち抜き装置10Aと第2の打ち抜き装置10Bは、同一の構成を備え、装置正面から見て左右反転した状態で配置される。第1および第2の打ち抜き装置10A、10Bは、片方ずつ使用され、一方の打ち抜き装置10A、10Bで打ち抜きを行っている間に他方の打ち抜き装置10A、10BのキャリアテープTの交換作業が行えるようになっている。
間欠回転搬送装置20は、同一形状の4つのアーム部21が互いに直交する関係で配置され、平面視で十字形状を有するインデックステーブル22と、インデックステーブル22を90°間隔で間欠的に回転駆動させる回転駆動部23とを備える。インデックステーブル22の各アーム部21の先端には、それぞれ電子部品Wを吸着保持する保持ヘッド24が設けられている。インデックステーブル22の90°毎の4つの停止位置A〜Dには、打ち抜き装置10で打ち抜かれた電子部品Wを受け取るための受け取り位置A、保持ヘッド24に保持された電子部品Wに対して位置決め(ゲージング)と清掃を行うためのゲージング/清掃位置B、保持ヘッド24に保持された電子部品Wに対して異方性導電テープFを貼着するための貼着位置C、異方性導電テープFが貼着された電子部品Wを仮圧着装置40に受け渡すための受渡し位置Dが設定されている。
異方性導電テープ貼着装置30は、間欠回転搬送装置20の貼着位置Cに対応して設けられ、異方性導電テープFを離型テープRに貼着支持させたテープ状部材Sが巻かれた供給リール31と、貼着位置Cに位置付けられた保持ヘッド24と対向する位置に配置された貼着ヘッド32と、異方性導電テープFが剥離された後の離型テープRを収容する回収部33と、供給リール31から供給されたテープ状部材Sを、貼着位置Cを通過する搬送経路を辿って回収部33へと案内する複数のガイド部34と、複数のガイド部34によるテープ状部材Sの搬送経路の貼着位置Cよりも下流側に配置され、テープ状部材Sの搬送方向に沿って往復移動することで、テープ状部材Sを所定長さずつ間欠搬送するチャック送り部35と、テープ状部材Sの搬送経路の貼着位置Cよりも上流側に配置され、テープ状部材Sのうち異方性導電テープFのみを切断する切断部36とを備えている。
仮圧着装置40は、異方性導電テープ貼着装置30によって異方性導電テープFが貼着された電子部品Wを吸着保持し、有機ELパネルPに仮圧着するための熱圧着ヘッドとしての仮圧着ヘッド41と、有機ELパネルPを保持および位置決めするためのステージ42と、ステージ42に保持された有機ELパネルPと仮圧着ヘッド41に保持された電子部品Wとの相対位置を認識するための位置認識ユニット43とを備える。
本圧着装置50は、図5に示すように、異方性導電テープFを介して電子部品Wが仮圧着された有機ELパネルPを保持および位置決めするためのステージ51と、有機ELパネルPに対して電子部品Wを本圧着するための本圧着ヘッド52と、この本圧着ヘッド52の下側に本圧着ヘッド52に対向して配置され、本圧着の際に有機ELパネルPにおける電子部品Wの仮圧着された縁部を下方から支持するバックアップ部53と、有機ELパネルPの位置を認識するための位置認識ユニット54(54a、54b)とを備える。
第1の受渡し装置60は、キャリアテープTから打ち抜かれた電子部品Wを下側から吸着保持する受け部61と、受け部61を打ち抜き装置10A、10Bの金型装置12の真下の位置と受け取り位置Aに位置付けられた間欠回転搬送装置20の保持ヘッド24の真下の位置とに移動させるためのX、Y、Z、θ駆動部62とを備える。
第2の受渡し装置70は、電子部品Wを下側から吸着保持する受け部71と、受け部71を受渡し位置Dに位置付けられた間欠回転搬送装置20の保持ヘッド24の真下の位置と仮圧着装置40の仮圧着ヘッド41の真下の位置とに移動させるためのX、Y、Z、θ駆動部72とを備える。
第1の搬送部80は、不図示の供給部から供給される有機ELパネルPを上側から吸着保持する保持体81と、この保持体81を不図示の供給部による有機ELパネルPの供給位置と仮圧着装置40のステージ42に対する有機ELパネルPの搬入位置とに移動させるためのXZ駆動部82とを備える。
第2の搬送部90は、仮圧着装置40によって電子部品Wが仮圧着された有機ELパネルPを上側から吸着保持する保持体91と、この保持体91を仮圧着装置40のステージ42から有機ELパネルPを搬出する搬出位置と本圧着装置50のステージ51に対する有機ELパネルPの搬入位置とに移動させるためのXZ駆動部92とを備える。保持体91は、有機ELパネルPの上面における略全域を吸着保持する、吸着面が平坦な多孔質体等で形成された表示エリア吸着部を備えている。この表示エリア吸着部は、保持体81の表示エリア吸着部81bと同様に構成される。
第3の搬送部100は、本圧着装置50によって電子部品Wが本圧着された有機ELパネルP、つまり表示用部材を上側から吸着保持する保持体101と、この保持体101を、本圧着装置50のステージ51から有機ELパネルPを搬出する搬出位置と不図示の搬出装置への受渡し位置とに移動させるためのXZ駆動部102とを備える。
制御装置110は、有機ELパネルPへの電子部品Wの実装動作の制御部(実装動作制御装置)と、後述する第1の撮像装置43Aと第2の撮像装置43Bと相対的な位置関係を補正する校正動作を制御する制御部(校正動作制御装置)とを兼ねるものである。制御装置110は、記憶部111を備える。この記憶部111には、例えば仮圧着装置40での荷重、加熱温度やアライメントマークPM、WMの基準位置情報等、各部を制御するための各種の情報が記憶される。記憶部111には、校正用部材としてのターゲットマーク42j4の画像を第1の撮像装置43Aと第2の撮像装置43Bにより取り込むタイミングとしての時間間隔または電子部品Wの実装回数(実装個数)が予め記憶されている。ここで、画像を取り込む時間間隔としては、1つ目の電子部品Wの実装が行われてからの経過時間を、例えば10分毎や30分毎等と設定する。実装回数は、1つ目の電子部品Wの実装が行われてからの実装回数(実装個数でも良い)を、例えば100回毎とか300回毎等と設定する。
次に、実施形態の実装装置1の作動について説明する。まず、第1の打ち抜き装置10Aの供給リール11からキャリアテープTが供給され、金型装置12によってキャリアテープTから電子部品Wが打ち抜かれる。打ち抜かれた電子部品Wは、パンチ12cに吸着保持される。パンチ12cに保持された電子部品Wは、第1の受渡し装置60の受け部61に受け渡され、第1の受渡し装置60により間欠回転搬送装置20の受け取り位置Aへと移送される。受け取り位置Aに移送された電子部品Wは、受け取り位置Aに位置付けられた間欠回転搬送装置20の保持ヘッド24へと受け渡される。なお、第1の受渡し装置60は、電子部品Wを受け取り位置Aに移送する途中で、電子部品Wの向きを90°回転させることで、端子列TRが形成された縁部を受け取り位置Aに位置付けられた保持ヘッド24の外方側面に沿う方向(Y方向)に合わせる。
上述した実施形態の実装装置1によれば、可撓性を有する有機ELパネルPをその電子部品Wが実装される縁部を下側から支持する支持部42bを備えたステージ42によって支持し、このステージ42に支持された状態の有機ELパネルPのアライメントマークPMを上方から第1の撮像装置43Aの第1の撮像部43aによって撮像し、仮圧着ヘッド41に保持された状態の電子部品WのアライメントマークWMを下方から第2の撮像装置43Bの一対の撮像部43e1、43e2によって撮像する。そして、これらの撮像画像に基づいて、有機ELパネルPと電子部品Wとの相対位置関係を認識し、認識した相対位置関係に基づいて有機ELパネルPと電子部品Wとを位置合わせし、有機ELパネルPに異方性導電テープFを介して電子部品Wを仮圧着した後、本圧着するようにしている。
図8に示す実装装置201は、異方性導電テープ貼着装置230、仮圧着装置240、本圧着装置250をX方向に並べて配置し、仮圧着装置240のY方向後方に打ち抜き装置210を配置し、さらに仮圧着装置240と打ち抜き装置210との間に、電子部品Wを搬送する搬送装置260を配置した構成を有している。各処理装置230、240、250の間には、有機ELパネルPの第1〜第4の搬送部271、272、273、274が配置されている。この実装装置201は、有機ELパネルPを4つずつ供給して各処理装置230、240、250での処理を行なうものである。打ち抜き装置210は、キャリアテープTから電子部品Wを打ち抜くものであり、上述の実施形態で説明した打ち抜き装置10と同様の構成を有する。
上述した実施形態の実装装置1を用いて、以下の条件でTEG(Test Element Group)による実装精度を確認する実験を行なった。ここで、TEGとはテスト用に作製した評価用部材のことであり、ここでは有機ELパネルPの評価用部材を作製した。具体的には、厚み0.5mmのガラス板を用いて5インチ相当(120mm×65mm)の大きさの有機ELパネルのTEGを作製した。電子部品Wとしては、幅36mm、長さが25mmのCOFを用いた。なお、有機ELパネルPのTEGをガラス板で作製した理由は、後述する位置決め精度の確認の都合上、反りや撓み、透過率の影響を極力防止するためである。以下、有機ELパネルPのTEGのことを、単に有機ELパネルPと称する。目標精度は、スマートフォン用ディスプレイパネルに用いられる有機ELパネルにおいて求められる一般的な精度である、±3μmとした。
仮圧着ヘッドのヒータ:OFF
タクトタイム:10秒(ただし、仮圧着ツール41aおよび載置部42aの移動速度は、タクト5秒で実装する場合と同じとした。)
繰り返し時間(回数):4.8時間
温度ドリフト補正:360回に1回
比較例1は、「温度ドリフト補正」を行わなかった点が相違するだけで、その他の条件は上述の実施例1と同じとした。
Claims (12)
- 20μm以上500μm以下の厚みと、2.5GPa以上4.0GPa以下の曲げ弾性率を有し、可撓性を有する表示用パネルの縁部に配列された複数の電極に、可撓性を有する電子部品における、前記複数の電極に対応して配列された複数の端子を、接合部材を介して接続することによって、前記電子部品を前記表示用パネルに実装する電子部品の実装装置であって、
前記表示用パネルが載置されるステージであって、前記表示用パネルにおける前記電子部品が実装される前記縁部を下側から支持する支持部を備え、前記支持部と共に水平方向に移動可能なステージと、
前記電子部品を上側から保持し、前記支持部によって支持された前記縁部の上面に電子部品を熱圧着する、水平方向および垂直方向に移動可能な熱圧着ヘッドと、
前記表示用パネルの前記縁部に設けられたアライメントマークを、当該表示用パネルの前記縁部が前記ステージの前記支持部に支持された状態で、上側から撮像する第1の撮像装置と、
前記電子部品に設けられたアライメントマークを、当該電子部品が前記熱圧着ヘッドに保持された状態で、下側から撮像する第2の撮像装置と、
前記第1の撮像装置および前記第2の撮像装置の撮像画像から求めた前記表示用パネルおよび前記電子部品の前記アライメントマークの相対位置情報に基づいて、前記表示用パネルと前記電子部品との位置を合わせるように、前記ステージと前記熱圧着ヘッドの相対位置を調整すると共に、調整された位置関係で前記熱圧着ヘッドにより前記電子部品を前記表示用パネルに熱圧着させるように、前記ステージおよび前記熱圧着ヘッドを制御する実装動作制御装置と、
前記第1の撮像装置と前記第2の撮像装置との相対的な位置関係の認識に用いる校正用部材と、
前記校正用部材を前記第1の撮像装置および前記第2の撮像装置と対向する位置に順次位置付けるように、前記第1の撮像装置および前記第2の撮像装置と前記校正用部材とを水平方向において相対移動させる水平移動装置と、
前記第1の撮像装置と前記第2の撮像装置との相対的な位置関係の基準値を記憶する記憶部と、
前記第1の撮像装置および前記第2の撮像装置に前記校正用部材の画像を取り込ませ、前記取り込んだ画像に基づいて前記第1の撮像装置と前記第2の撮像装置との相対的な位置関係を認識し、前記認識した結果と前記記憶部に記憶された基準値との比較により、前記第1の撮像装置と前記第2の撮像装置との相対的な位置関係のずれを求め、求めた前記ずれに基づいて前記表示用パネルと前記電子部品との位置合わせ位置を補正する校正動作制御装置と
を具備する電子部品の実装装置。 - 前記表示用パネルのアライメントマークは、前記表示用パネルの前記複数の電極の両側に設けられた一対のアライメントマークであり、
前記電子部品のアライメントマークは、前記電子部品の前記複数の端子の両側に設けられた一対のアライメントマークであり、
前記第1の撮像装置は、前記ステージよりも上方の位置であって、前記熱圧着ヘッドが前記表示用パネルの前記縁部に前記電子部品を熱圧着する熱圧着位置の近傍に配置され、
前記第2の撮像装置は、一対の撮像装置を備え、前記一対の撮像装置は、前記ステージにおける前記表示用パネルを載置する面よりも下方に、前記電子部品の一対のアライメントマークの配置間隔に対応して配置される、請求項1に記載の電子部品の実装装置。 - 前記記憶部には、さらに、前記校正用部材の画像を取り込むタイミングとしての時間間隔または前記熱圧着ヘッドによる前記電子部品の実装回数が記憶されており、
前記校正動作制御装置は、前記記憶部に記憶された前記時間間隔または前記実装回数に基づいて前記第1の撮像装置および前記第2の撮像装置による前記校正用部材の画像の取り込みを実行する、請求項1または請求項2に記載の電子部品の実装装置。 - 前記校正動作制御装置は、前記校正用部材の画像を前記第1の撮像装置および前記第2の撮像装置で取り込むことによって認識した、前記相対的な位置関係を新たな基準値として前記記憶部に記憶させる、請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の電子部品の実装装置。
- 前記校正用部材は、上下両方向から撮像可能なターゲットマークを備え、前記ステージに固定されている、請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の電子部品の実装装置。
- 前記支持部は、前記表示用パネルの縁部を吸着保持する複数の吸着孔を有する、請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の電子部品の実装装置。
- さらに、前記ステージに前記表示用パネルを供給する搬送部を具備し、
前記搬送部は、前記表示用パネルの前記縁部を平坦に吸着保持する電極面吸着ブロックと、前記表示用パネルにおける前記電極面吸着ブロックで吸着される部分以外の部分を吸着保持する表示エリア吸着部とを有する保持体を備えている、請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の電子部品の実装装置。 - 前記表示エリア吸着部は、平坦に形成された吸着面と、前記吸着面に設けられた多孔質シートとを有する、請求項7に記載の電子部品の実装装置。
- 前記表示エリア吸着部は、前記電極面吸着ブロックに吸着保持された前記表示用パネルの前記縁部とは交差する方向に複数個並べて配置され、それぞれが前記電極面吸着ブロックとの間の間隔を調整自在に設けられている、請求項7または請求項8に記載の電子部品の実装装置。
- キャリアテープから前記電子部品を打ち抜く打ち抜き装置と、
前記打ち抜き装置によって打ち抜かれた前記電子部品を保持する複数の保持ヘッドを備え、前記保持ヘッドを間欠回転移動させる間欠回転搬送装置と、
前記間欠回転搬送装置による前記電子部品の搬送経路に配置され、前記電子部品に前記接合部材を貼着する接合部材貼着装置と、
前記ステージ、前記熱圧着ヘッド、前記第1の撮像装置、および前記第2の撮像装置を備え、前記接合部材貼着装置によって前記接合部材が貼着された前記電子部品を前記表示用パネルに仮圧着する仮圧着装置と、
前記仮圧着装置よって前記表示用パネルに仮圧着された前記電子部品を本圧着する本圧着装置と、
前記打ち抜き装置と前記間欠回転搬送装置との間で前記電子部品の受渡しを行う第1の受渡し装置と、
前記間欠回転搬送装置と前記仮圧着装置との間で前記電子部品の受渡しを行う第2の受渡し装置と、
前記仮圧着装置から前記本圧着装置へ前記表示用パネルを搬送する搬送部とを具備し、
前記仮圧着装置と前記本圧着装置とは隣接して配置され、
前記間欠回転搬送装置と前記打ち抜き装置は、前記仮圧着装置に対して前記隣接する方向とは直交する方向に、前記間欠回転搬送装置、前記打ち抜き装置の順で配置される、請求項1ないし請求項9のいずれか1項に記載の電子部品の実装装置。 - キャリアテープから前記電子部品を打ち抜く打ち抜き装置と、
前記表示用パネルにおける、前記打ち抜き装置により打ち抜かれた前記電子部品が実装される前記縁部に、前記接合部材を貼着する接合部材貼着装置と、
前記ステージ、前記熱圧着ヘッド、前記第1の撮像装置、および前記第2の撮像装置を備え、前記電子部品を前記表示用パネルに前記接合部材を介して仮圧着する仮圧着装置と、
前記仮圧着装置によって前記表示用パネルに仮圧着された前記電子部品を本圧着する本圧着装置と、
前記打ち抜き装置と前記仮圧着装置との間で前記電子部品の受渡しを行う受渡し装置と、
前記接合部材貼着装置から前記仮圧着装置へ前記表示用パネルを搬送する搬送部と、
前記仮圧着装置から前記本圧着装置へ前記表示用パネルを搬送する他の搬送部とを具備し、
前記接合部材貼着装置、前記仮圧着装置、および前記本圧着装置は、この順で配列され、
前記打ち抜き装置は、前記仮圧着装置に対して前記配列方向とは直交する方向に配置される、請求項1ないし請求項9のいずれか1項に記載の電子部品の実装装置。 - 20μm以上500μm以下の厚みと、2.5GPa以上4.0GPa以下の曲げ弾性率を有し、可撓性を有する表示用パネルをステージに保持させると共に、前記表示用パネルの複数の電極を有する縁部を、前記ステージに設けられた支持部によって下側から支持させる支持工程と、
前記複数の電極に対応して設けられた複数の端子を有し、可撓性を有する電子部品を熱圧着ヘッドに保持させる保持工程と、
前記支持部によって支持された前記表示用パネルの上方から第1の撮像装置によって、前記表示用パネルの前記縁部に設けられたアライメントマークを撮像する第1の撮像工程と、
前記熱圧着ヘッドに保持された前記電子部品の下方から第2の撮像装置によって、前記電子部品に設けられたアライメントマークを撮像する第2の撮像工程と、
前記第1の撮像工程で撮像した前記表示用パネルの前記アライメントマークの画像と前記第2の撮像工程で撮像した前記電子部品の前記アライメントマークの画像とに基づいて、前記表示用パネルと前記電子部品との相対位置関係を認識する位置認識工程と、
前記位置認識工程で認識した前記相対位置関係に基づいて前記ステージと前記熱圧着ヘッドとの相対位置を調整し、調整された位置関係で前記熱圧着ヘッドにより前記電子部品を前記表示用パネルに熱圧着する熱圧着工程とを具備し、
前記支持工程、前記保持工程、前記第1の撮像工程、前記第2の撮像工程、前記位置認識工程、および前記熱圧着工程を繰り返し実施することによって、前記表示用パネルの前記複数の電極に前記電子部品の前記複数の端子が接合部材を介して接続された表示用部材を連続して製造する表示用部材の製造方法であって、
前記第1の撮像装置と前記第2の撮像装置との相対的な位置関係の認識に用いる校正用部材の画像を、前記第1の撮像装置および前記第2の撮像装置によって取り込ませ、前記第1の撮像装置と前記第2の撮像装置との相対的な位置関係を認識する認識工程と、
前記認識した結果と予め設定された基準値との比較により、前記第1の撮像装置と前記第2の撮像装置との相対的な位置関係のずれを求め、求めた前記ずれに基づいて前記表示用パネルと前記電子部品との位置合わせ位置を補正する補正工程とを具備する表示用部材の製造方法。
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