JP4579658B2 - 被実装部材の実装装置及び実装方法 - Google Patents

Description

この発明はたとえば液晶表示装置に用いられるガラス製のパネルなどの基板に、被実装部材としての電子部品、たとえばＴＣＰ（Tape Carrier Package）などを実装する被実装部材の実装装置及び実装方法に関する。

たとえば、液晶表示装置を製造する場合、ガラス製のパネルなどの基板に、被実装部材としてしての電子部品であるＴＣＰを実装するための実装装置が用いられる。ＴＣＰは上記基板の４つの辺のうち、少なくとも１つの辺を除く２つ或いは３つの辺に実装されることが多い。

上記実装装置は上記基板が供給載置される実装ステージを有する。この実装ステージは上記基板の平面形状よりも面積の小さな載置面を有し、この載置面に上記基板が供給載置される。その際、上記基板は、上記ＴＣＰが実装される周辺部を上記実装ステージの載置面の周縁から外方に突出させて位置決め保持される。

基板を実装ステージに供給載置した後、この基板のＴＣＰを実装する辺に被実装部材であるテープ状の異方性導電部材が貼着される。ついで、この異方性導電部材が貼着された箇所に複数の上記ＴＣＰを１つずつ仮圧着した後、仮圧着されたＴＣＰを加熱加圧して上記基板に本圧着するということが行われる。特許文献１にはこのような実装技術が示されている。
特開２００２−３１９６０１号公報

上述した実装工程においては、タクトタイムを短縮して生産性の向上を図ることが要求されている。タクトタイムの短縮を図るために、従来はたとえば上記基板を実装ステージに搬送供給したり、ＴＣＰの実装が終えた基板を実装ステージから搬出するための時間を短縮するということが行われたり、基板への異方性導電部材の供給や仮圧着されるＴＣＰの供給に要する時間を短縮するという改善が行われていた。

しかしながら、基板の搬送時間の短縮や基板への異方性導電部材やＴＣＰの供給時間の短縮には限界があるため、組み立て作業全体のタクトタイムを大きく短縮するということが難しかった。

しかも、基板の複数の辺にＴＣＰを実装する場合には、基板の一辺にＴＣＰを実装したならば、この基板を９０度回転させて次の辺にＴＣＰを実装するということをそれぞれの基板に対して繰り返して行わなければならない。そのため、ＴＣＰを実装する基板の枚数が多くなればなる程、生産性の低下を招くということがあった。

とくに、基板にＴＣＰを本圧着する場合、異方性導電部材を加圧加熱するために多くの時間が必要となる。しかしながら、異方性導電部材を加圧加熱する時間は異方性導電部材を確実に溶融硬化させなければならないため、短縮することができない。したがって、基板の複数の辺にＴＣＰを実装する場合にはタクトタイムが大幅に増大するということがある。

この発明は、基板の少なくとも１つの辺を除く複数の辺に対して被実装部材を実装する場合、その実装に要するタクトタイムを短縮することができるようにした被実装部材の実装装置及び実装方法を提供することにある。

この発明は、基板の４辺のうち、少なくとも一辺を除く残りの辺に被実装部材を実装する実装装置であって、
水平方向及び回転方向に駆動可能であって、上面に２枚の基板が上記被実装部材が実装されない辺を対向させるとともに残りの辺を全長にわたって上記上面の周縁から外方へ突出させて載置される実装ステージと、
この実装ステージの上面周縁から突出させた上記基板の辺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によって支持された基板の辺に上記被実装部材を加圧実装する加圧ツールとを具備し、
上記実装ステージを９０度ずつ回転させてこの実装ステージの上面周縁から突出した上記基板の上記被実装部材が実装される辺を上記バックアップツールによって順次支持するとともに、上記基板の４つの辺のうちの２つの辺に被実装部材を実装する際に、同一方向に並んで位置する一方の基板の被実装部材が実装される一辺の上記実装ステージの周縁からの突出寸法を、他方の基板の被実装部材が実装されない一辺の突出寸法よりも大きくすることを特徴とする被実装部材の実装装置にある。

この発明は、基板の４辺のうち、少なくとも一辺を除く残りの辺に被実装部材を実装する実装方法であって、
水平方向及び回転方向に駆動可能な実装ステージの上面に２枚の基板を上記被実装部材が実装されない辺を対向させるとともに残りの辺を全長にわたって上記上面の周縁から外方へ突出させて載置する工程と、
この実装ステージの上面周縁の一側から突出した上記基板の一辺の下面をバックアップツールによって支持する工程と、
上記バックアップツールによって支持された基板の辺に上記被実装部材を加圧実装する工程と、
上記実装ステージを９０度ずつ回転させることで上記バックアップツールによって支持される上記基板の他の辺に上記被実装部材を順次実装する工程を具備し、
上記基板の４つの辺のうちの２つの辺に被実装部材を実装する際に、同一方向に並んで位置する一方の基板の被実装部材が実装される一辺の上記実装ステージの周縁からの突出寸法を、他方の基板の被実装部材が実装されない一辺の突出寸法よりも大きくすることを特徴とする被実装部材の実装方法にある。

この発明によれば、実装ステージに２枚の基板を供給載置し、この２枚の基板に対して被実装部材の実装を同時に行うため、１枚毎の基板に対して実装を行う場合に比べてタクトタイムの短縮を図ることが可能となる。

以下、この発明の第１の実施の形態を図１乃至図３を参照して説明する。この実施の形態は基板に仮圧着された被実装部材としての電子部品であるＴＣＰを本圧着する場合について説明する。

図１は大きさの異なる２枚のガラス板１ａ，１ｂを貼り合わせた基板１に仮圧着された被実装部材である電子部品としてのＴＣＰ２を本圧着するための実装装置を示す。この実装装置はテーブルユニット３を備えている。このテーブルユニット３はベース４上に矢印で示すＸ方向に沿って移動可能に設けられたＸテーブル５を有する。このＸテーブル５は上記ベース４の一端に設けられたＸ駆動源６によって駆動されるようになっている。

上記Ｘテーブル５上にはＹテーブル８が上記Ｘ方向と直交するＹ方向に沿って移動可能に設けられている。このＹテーブル８は上記Ｘテーブル５に設けられたＹ駆動源９によってＹ方向に沿って駆動されるようになっている。

上記Ｙテーブル８上にはθ実装ステージとなるθテーブル１１が水平面と直交する軸線を中心にして回転可能に設けられている。このθテーブル１１は上記Ｙテーブル８に設けられたθ駆動源１２によって回転駆動されるようになっている。すなわち、上記θテーブル１１はＸ、Ｙ及びθ方向に駆動可能となっている。

上記ベース４の一端部にはバックアップツール１３が第１のＺ駆動源１４によって矢印で示すＺ方向である上下方向に駆動可能に設けられている。このバックアップツール１３の上部には第１のヒータ１５が設けられ、バックアップツール１３の上部を所定の温度に加熱するようになっている。

上記バックアップツール１３の上方には加圧ツール１７が第２のＺ駆動源１８によって矢印で示すＺ方向、つまり下端を上記バックアップツール１３の上端に接離させる方向に駆動可能に設けられている。この加圧ツール１７の下端部には第２のヒータ１９が設けられ、加圧ツール１７の他端部を所定の温度に加熱するようになっている。

図３（ｂ）に示すように、上記基板１は平面形状が矩形状になっていて、一方の長辺１０ａを除く３つの辺に上記ＴＣＰ２が本圧着される。ＴＣＰ２を基板１に本圧着する前の工程では、まず図３（ａ）に示すように上記基板１の下のガラス板１ａの３つの辺にそれぞれテープ状の異方性導電部材２１が図示しない貼着装置によって貼着される。基板１の他方の長辺を１０ｂとし、一対の短辺をそれぞれ１０ｃとする。

ついで、上記基板１の長辺１０ｂと一対の短辺１０ｃとの３つの辺には、図３（ｂ）に示すようにＴＣＰ２が供給され、その一端部が上記異方性導電部材２１に所定の圧力で加圧されて貼着実装される。つまり、仮圧着される。この実施の形態では、基板１の長辺１０ｂには４つのＴＣＰ２が仮圧着され、一対の短辺１０ｃにはそれぞれ３つのＴＣＰ２が仮圧着される。

このようにしてＴＣＰ２が仮圧着された基板１は、２枚が一組となって上記テーブルユニット３のθテーブル１１の載置面となる上面に図示しない搬入アームによって一度に供給される。θテーブル１１の上面には、図１及び図２（ａ）に示すように２枚の基板１が供給されてたとえば真空吸着などの手段によって保持される。

すなわち、２枚の基板１は、ＴＣＰ２が仮圧着されていない長辺１０ａを所定間隔で離間させて対向させるとともに、残りの３つの辺、つまり他方の長辺１０ｂ及び一対の短辺１０ｃを上記θテーブル１１の周縁から外方へ所定寸法突出させて供給保持される。

このようにしてθテーブル１１に供給保持された２枚の基板１に仮圧着されたＴＣＰ２の本圧着は以下のように行われる。まず、図１と図２（ａ）に示すように一方の基板１のＴＣＰ２が仮圧着された長辺１０ｂをバックアップツール１３側に向ける。ついで、この長辺１０ｂに設けられた位置合わせマークを２つのカメラ（ともに図示せず）によって撮像し、その撮像信号に基いて上記長辺１０ｂがバックアップツール１３の上端面の上方に位置するよう上記Ｘ、Ｙテーブル５，８を駆動する。

ついで、上記第１のＺ駆動源１４によってバックアップツール１３を上昇方向に駆動し、このバックアップツール１３の上端面によって上記基板１の長辺１０ｂの下面を支持する。

バックアップツール１３によって基板１の長辺１０ｂが支持されると、加圧ツール１７が第２のＺ駆動源１８によって下降方向に駆動される。それによって、基板１の長辺１０ｂに仮圧着された４つのＴＣＰ２の一端部を図１に示すようにフッ素樹脂などで作られた保護テープ２２を介して上記加圧ツール１７によって所定時間加圧加熱する。その結果、ＴＣＰ２を基板１に仮圧着した異方性導電部材２１が溶融硬化するから、これら４つのＴＣＰ２が基板１に一括して本圧着されることになる。

このようにして一方の基板１の長辺１０ｂのＴＣＰ２を本圧着したならば、加圧ツール１７が上昇し、バックアップツール１３が下降した後、θテーブル１１がθ駆動源１２によって図２（ａ）に矢印θ１で示す反時計方向に９０度回転駆動される。それによって、図２（ｂ）に示すように、θテーブル１１の一辺から突出した２枚の基板１のそれぞれの一方の短辺１０ｃがバックアップツール１３側を向き、これらの短辺１０ｃに設けられた図示しない位置合わせマークが同じく図示しないカメラによって撮像される。

ついで、図２（ｂ）に示すように、２枚の基板１のそれぞれの一方の短辺１０ｃがバックアップツール１３の上方になるよう、Ｘ、Ｙテーブル５，８が上記カメラからの撮像結果に基いて駆動された後、上記バックアップツール１３が上昇方向に駆動されて２枚の基板１の短辺１０ｃの下面を支持する。

２枚の基板１のそれぞれの短辺１０ｃがバックアップツール１３によって支持されたならば、加圧ツール１７が下降し、一対の短辺１０ｃに仮圧着された複数のＴＣＰ２が一括して加圧加熱されて本圧着される。

２枚の基板１の一対の短辺１０ｃにＴＣＰ２が本圧着されたならば、加圧ツール１７が上昇し、バックアップツール１３が下降してθテーブル１１が図２（ｂ）に矢印θ２で示す反時計方向に９０度回転駆動され、他方の基板１のＴＣＰ２が仮圧着された他方の長辺１０ｂをバックアップ１３側に位置させる。ついで、その基板１の長辺１０ｂに設けられた位置合わせマークがカメラ（ともに図示せず）によって撮像された後、カメラからの撮像結果に基いて上記長辺１０ｂがバックアップ１３の上方に位置決めされる。

上記長辺１０ｂがバックアップ１３の上方に位置決めされると、バックアップ１３が上昇して長辺１０ｂの下面を支持し、ついで加圧ツール１７が下降する。それによって、上記長辺１０ｂに仮圧着された複数のＴＣＰ２が一括して加圧加熱されて本圧着される。以上で、２枚の基板１のそれぞれの長辺１０ｂと、一対の短辺１０ｃとに仮圧着されたＴＣＰ２が本圧着されることになる。

つぎに、θテーブル１１を反時計方向にさらに９０度回転させる。そして、一対の基板１の他方の一対の短辺１０ｃをバックアップツール１３側に向け、これらの短辺１０ｃに設けられた図示しない位置合わせマークを、同じく図示しないカメラによって撮像する。

２枚の基板１はカメラの撮像結果に基いて一対の短辺１０ｃがバックアップツール１３上になるよう位置決めされ、バックアップツール１３が上昇し、加圧ツール１７が下降することで、これら２枚の基板１の他方の短辺１０ｃに仮圧着された複数のＴＣＰ２が本圧着される。

２枚の基板１のそれぞれの他方の長辺１０ｂと一対の短辺１０ｃとの３つの辺にＴＣＰ２が本圧着されると、これら２枚の基板１は図示しない搬出アームによって一度に吸着保持されてθテーブル１１から搬出されて次工程に受け渡される。

このように、他方の長辺１０ｂと一対の短辺１０ｃの３つの辺にそれぞれ複数のＴＣＰ２が仮圧着された２枚の基板１を、θテーブル１１に対してＴＣＰ２が仮圧着されていない長辺１０ａを互いに対向させるとともに、ＴＣＰ２が仮圧着された長辺１０ｂ及び一対の短辺１０ｃをそれぞれθテーブル１１の周縁から外方へ突出させるようにして供給載置するようにした。

そのため、基板１をθテーブル１１に対して供給や搬出するために要するタクトタイムは、２枚の基板１を一度に供給及び搬出することで、１枚ずつ行う従来に比べて半分にすることができる。しかも、３つの辺に仮圧着されたＴＣＰ２を本圧着する際、２枚の基板１を同時に回転させるため、１枚ずつ回転させる場合に比べてθテーブル１１を回転させるのに要するタクトタイムも半分にすることができる。

さらに、２枚の基板２のそれぞれ他方の長辺１０ｂと一対の短辺１０ｃの３つの辺に仮圧着されたＴＣＰ２を本圧着する場合、１枚ずつの基板１に対して本圧着すると、２枚の基板１では６回の本圧着工程が必要となる。

しかしながら、この実施の形態では、θテーブル１１に２枚の基板１を供給載置し、これら２枚の基板１の同一方向に位置する一対の短辺１０ｃに仮圧着されたＴＣＰ２に対しては一度の工程で本圧着をするようにした。そのため、従来では２枚の基板１の３つの辺に仮圧着されたＴＣＰ２を本圧着するには６回の本圧着工程が必要であったが、この実施の形態では４回ですむから、本圧着工程に要するタクトタイムを従来の３分の２に短縮することができる。

したがって、これらのことにより、仮圧着されたＴＣＰ２を本圧着するために必要とするタクトタイムを大幅に短縮することが可能となるから、生産性の大幅な向上を図ることができる。

図４（ａ），（ｂ）はこの発明の第２の実施の形態を示す。この実施の形態は基板１の４つの辺のうち、１つの長辺１０ｂと１つの短辺１０ｃとの２つの辺に仮圧着されたＴＣＰ２を本圧着する場合である。

まず、２枚の基板１を図４（ａ）に示すようにθテーブル１１上に供給して保持する。つまり、２枚の基板１のＴＣＰ２が仮圧着された１つの長辺１０ｂを所定間隔で離間対向させるとともに、θテーブル１１の図中Ｘで示す所定方向に位置する一辺側と他辺側とに位置させる。

また、一方の基板１のＴＣＰ２が仮圧着された一方の短辺１０ｃを、上記所定方向と直交する一対の辺の一方側に位置させ、他方の基板１のＴＣＰ２が仮圧着された一方の短辺１０ｃを、上記所定方向と直交する一対の辺の他方側に位置させる。さらに、θテーブル１１の上記Ｘ方向と交差する方向に位置する２枚の基板１のそれぞれの短辺１０ｃを同図にδで示す距離だけ位置をずらす。つまり、一対の基板１は図４（ａ）に示すθテーブル１１の中心点Ｂを中心として点対象に配置されている。

このようにして、θテーブル１１に２枚の基板１を供給載置したならば、まず、図４（ａ）に示すように一方の基板１の長辺１０ｂに仮圧着された４つのＴＣＰ２をバックアップツール１３上に位置決めし、これらＴＣＰ２を一括して本圧着する。

ついで、θテーブル１１を矢印θ１で示す反時計方向に９０度回転させ、図４（ｂ）に示すように基板１の短辺１０ｃをバックアップツール１３側に向け、寸法δだけ突出した一方の基板１のＴＣＰ２が仮圧着された短辺１０ｃを上記バックアップツール１３によって支持する。そして、この短辺１０ｃに仮圧着された３つのＴＣＰ２を加圧ツール１７によって一括して加圧加熱して本圧着する。

一方の基板１の短辺１０ｃと他方の基板１の短辺１０ｃとが寸法δでずれている。そのため、バックアップツール１３によってＴＣＰ２が仮圧着された一方の基板１の短辺１０ｃを支持する際、他方の基板１のＴＣＰ２が仮圧着されていない短辺１０ｃをバックアップツール１３の上面に載らないようにすることができる。

したがって、一方の基板１の短辺１０ｃに仮圧着されたＴＣＰ２を本圧着する際、他方の基板１の短辺１０ｃがバックアップツール１３や加圧ツール１７に干渉することがないから、他方の基板１の短辺１０ｃを損傷させたり、傷付けるなどのことを防止することができる。

このようにして一方の基板１の短辺１０ｃのＴＣＰ２を本圧着したならば、θテーブル１１を図４（ｂ）に矢印θ２で示すように反時計方向に９０度回転させ、他方の基板１の長辺１０ｂをバックアップツール１３側に向ける。そして、その長辺１０ｂをバックアップツール１３上に位置決めし、そこに仮圧着された４つのＴＣＰ２を加圧ツール１７によって一括して本圧着する。

ついで、θテーブル１１をさらに反時計方向に９０度回転させ、一対の基板１の短辺１０ｃをバックアップツール１３側に向け、そのうちの寸法δで突出した他方の基板１の短辺１０ｃをバックアップツール１３上に位置決めする。位置決め後、加圧ツール１７を下降させ、その短辺１０ｃに仮圧着された３つのＴＣＰ２を一括して本圧着する。

このときも、ＴＣＰ２を本圧着する他方の基板１の短辺１０が一方の基板１の他辺１０ｃよりも突出し、δ寸法位置をずらしているから、ＴＣＰ２が仮圧着されていない一方の基板１の短辺１０ｃがバックアップツール１３や加圧ツール１７に干渉するのを防止することができる。

このように、２枚の基板１の１つの長辺１０ｂと１つの短辺１０ｃとの２つの辺にＴＣＰ２を仮圧着する際、第１の実施の形態と同様、θテーブル１１に２枚の基板１を一度に供給載置することで、基板１を供給したり、搬出したり、さらには回転させるために要するタクトタイムを１枚ずつ行う場合に比べて約半分にすることができる。

なお、各基板１の１つの長辺１０ｂと１つの短辺１０ｃとの、合計で４つの辺に対してＴＣＰ２を本圧着するために必要とする本圧着工程は従来と同じ４回となるから、本圧着工程に要するタクトタイムは同じである。

すなわち、基板１の２つの辺にＴＣＰ２を本圧着する場合は、本圧着工程は従来と同じ４回必要となるから、その工程は短縮することができないが、他の作業を行うために必要なタクトタイム、たとえば基板１の供給や搬出或いはθテーブル１１の回転などは１枚ずつ行う場合に比べて約半分とすることができるから、その分、タクトタイムの短縮を図ることができる。

しかも、２枚の基板１の同一方向に位置する一対の短辺１０ｃを前後方向にδ寸法だけ位置をずらすようにした。そのため、２枚の基板１のどちらか一方の短辺１０ｃにＴＣＰ２を本圧着する際、他方の基板１の短辺１０ｃがバックアップツール１３や加圧ツール１７に干渉して損傷したり、傷付くのを防止することができる。

上記各実施の形態では基板に被実装部材として電子部品であるＴＣＰを本圧着する場合について説明したが、異方性導電部材を貼着する場合やＴＣＰを仮圧着する場合などであってもこの発明を適用すれば、タクトタイムを短縮することができる。つまり、被実装部材はＴＣＰや他の電子部品に限られず、異方性導電部材の場合であってもよい。

この発明の第１の実施の形態の実装装置の概略的構成を示す側面図。 ２枚の基板の３つの辺にＴＣＰを本圧着する手順を示す説明図。 基板に異方性導電部材を貼着してからＴＣＰを仮圧着する手順を示す説明図。 この発明の第２の実施の形態を示す２枚の基板の２つの辺にＴＣＰを本圧着する手順を示す説明図。

符号の説明

１…基板、２…ＴＣＰ（被実装部材）３…テーブルユニット、１１…θテーブル（実装ステージ）、１３…バックアップツール、１７…加圧ツール、２１…異方性導電部材。

Claims (2)

1. 基板の４辺のうち、少なくとも一辺を除く残りの辺に被実装部材を実装する実装装置であって、
   水平方向及び回転方向に駆動可能であって、上面に２枚の基板が上記被実装部材が実装されない辺を対向させるとともに残りの辺を全長にわたって上記上面の周縁から外方へ突出させて載置される実装ステージと、
   この実装ステージの上面周縁から突出させた上記基板の辺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によって支持された基板の辺に上記被実装部材を加圧実装する加圧ツールとを具備し、
   上記実装ステージを９０度ずつ回転させてこの実装ステージの上面周縁から突出した上記基板の上記被実装部材が実装される辺を上記バックアップツールによって順次支持するとともに、上記基板の４つの辺のうちの２つの辺に被実装部材を実装する際に、同一方向に並んで位置する一方の基板の被実装部材が実装される一辺の上記実装ステージの周縁からの突出寸法を、他方の基板の被実装部材が実装されない一辺の突出寸法よりも大きくすることを特徴とする被実装部材の実装装置。
2. 基板の４辺のうち、少なくとも一辺を除く残りの辺に被実装部材を実装する実装方法であって、
   水平方向及び回転方向に駆動可能な実装ステージの上面に２枚の基板を上記被実装部材が実装されない辺を対向させるとともに残りの辺を全長にわたって上記上面の周縁から外方へ突出させて載置する工程と、
   この実装ステージの上面周縁の一側から突出した上記基板の一辺の下面をバックアップツールによって支持する工程と、
   上記バックアップツールによって支持された基板の辺に上記被実装部材を加圧実装する工程と、
   上記実装ステージを９０度ずつ回転させることで上記バックアップツールによって支持される上記基板の他の辺に上記被実装部材を順次実装する工程を具備し、
   上記基板の４つの辺のうちの２つの辺に被実装部材を実装する際に、同一方向に並んで位置する一方の基板の被実装部材が実装される一辺の上記実装ステージの周縁からの突出寸法を、他方の基板の被実装部材が実装されない一辺の突出寸法よりも大きくすることを特徴とする被実装部材の実装方法。

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