JP2018170498A - 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8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、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。
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における電子部品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と仮圧着ヘッド41に保持された電子部品WのアライメントマークWMとの相対位置データを、上下に離間して対向配置された有機ELパネルPのアライメントマークPMと電子部品WのアライメントマークWMの画像を同時に1つの撮像領域内に取込み可能な第1および第2の撮像装置43A、43Bを用いて検出し、検出した相対位置データに基づいて有機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11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、以下の条件で実装精度を確認する実験を行なった。ここでは、有機ELパネルPとして、5インチの表示面(120mm×65mm)を有するものを用意した。有機ELパネルPの厚みは210μm、曲げ弾性率は3.0GPaである。電子部品Wとしては、幅36mm、長さが25mmのCOFを用意した。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):5.4時間(1944回)
比較例では、実施形態で説明した第1および第2の撮像装置43A、43Bに代えて、有機ELパネルPの左右のアライメントマークPMと電子部品Wの左右のアライメントマークWMとをそれぞれ個別に撮像する4つのカメラを取り付け、実装精度の確認を行ったものである。なお、正確には位置合わせ精度の確認だが、圧着の際に生じるずれは組み付け精度に起因する一定の傾向のあるずれであり、オフセット値を設定することで相殺可能であるから実質的に実装精度と見ることができる。
Claims (11)
- 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方位置に前記電子部品を位置付けるように、水平方向および垂直方向に移動可能で、前記縁部の上面に前記電子部品を熱圧着する熱圧着ヘッドと、
前記表示用パネルの前記縁部の上方位置に前記電子部品が位置付けられた状態で、前記表示用パネルと前記電子部品との間に進入可能で、かつ前記縁部に設けられたアライメントマークと前記電子部品に設けられたアライメントマークとを、1つの撮像領域内に同時に取り込んで撮像する撮像装置と、
前記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制御装置と
を具備する電子部品の実装装置。 - 前記ステージの前記支持部は、前記表示用パネルの前記縁部との当接部に、前記縁部を吸着するように設けられた複数の吸着孔を有する、請求項1に記載の電子部品の実装装置。
- 前記複数の吸着孔は、前記表示用パネルの前記縁部に生じる凹凸の周期より短い間隔で配置されている、請求項2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3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、吸着面が平坦に形成された多孔質シートを有する、請求項4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4または請求項5に記載の電子部品の実装装置。
- 前記撮像装置は、撮像素子を有する撮像部と、前記表示用パネルの画像と前記電子部品の画像とを前記撮像素子に同時に導く導光用光学部材とを備える、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。
- 前記導光用光学部材は、底面が直角二等辺三角形である三角柱を成し、長さの等しい二辺に対応する2つの側面を反射面として構成された直角プリズムを有し、前記2つの反射面のうちの一方の反射面で前記表示用パネルの画像を前記撮像素子の第1の領域に導き、他方の反射面で前記電子部品の画像を前記撮像素子の第2の領域に導くように構成されている、請求項7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、および前記撮像装置を備え、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8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、および前記撮像装置を備え、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8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縁部の上方位置に、前記熱圧着ヘッドに保持された前記電子部品を位置付ける工程と、
前記表示用パネルの前記縁部の上方位置に前記電子部品が位置付けられた状態で、前記表示用パネルと前記電子部品との間に撮像装置を進入させ、前記撮像装置で前記縁部に設けられたアライメントマークと前記電子部品に設けられたアライメントマークとを1つの撮像領域内に同時に取り込んで撮像する撮像工程と、
前記撮像工程で撮像し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画像に基づいて、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
を具備する表示用部材の製造方法。
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