JP4893651B2

JP4893651B2 - 部品実装装置及び実装方法

Info

Publication number: JP4893651B2
Application number: JP2008032181A
Authority: JP
Inventors: 哲朗上野; 慎治郎辻; 雅之伊田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2008-02-13
Filing date: 2008-02-13
Publication date: 2012-03-07
Anticipated expiration: 2028-02-13
Also published as: JP2009194100A

Description

本発明は、帯状の樹脂シートに所定間隔で多数のＩＣチップやそのパッケージと接合電極を含む配線パターンあるいは接合電極を含む配線パターンの少なくともいずれか一方が配設された帯状部品集合体から、樹脂シートにＩＣチップやそのパッケージが配設されて成る部品あるいは接合電極を含む配線パターンが配設されて成る部品を切り出して各種基板に実装する部品実装装置及び実装方法に関するものである。

上記樹脂シートにＩＣチップやそのパッケージと接合電極を含む配線パターンが配設されて成る部品４としては、図１８（ａ）に示すＣＯＦ（Chip On Film）部品４Ａのように、樹脂シート７の少なくとも片面に配設された接合電極９を有する配線パターン８上にＩＣチップ１０を実装して成り、片面に接合電極９及びＩＣチップ１０を有しているものや、図１８（ｂ）に示すＴＣＰ（Tape Carried Package）部品４ＢやＴＡＢ（Tape Automated Bonding）部品のように、樹脂シート７の接合電極９を有する配線パターン８が設けられている面とは反対側の面にＩＣチップ１０やそのパッケージが配設されたものがある。また、樹脂シートに接合電極を含む配線パターンを配設されてなる部品としては、図１８（ｃ）に示すＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）基板等のフレキシブル基板のように、樹脂シート７の少なくとも片面に接合電極９を含む配線パターン８を配設されたものがある。

これらの部品を基板に実装する従来の部品実装装置においては、帯状部品集合体をその部品の配置間隔でピッチ送りし、所定の部品切り出し位置で、打抜装置により樹脂シートを配線パターンとともに切断して各部品を切り出し、切り出した部品を受け渡し位置に移載し、受け渡し位置上の部品を実装ヘッドで保持し、保持している部品を実装ヘッドにて所定位置に位置決めされている基板の予め異方性導電材が貼付けられている所定の実装位置に仮圧着して装着し、その後部品の接合部位を仮圧着よりも高い温度と圧力で加熱加圧して本圧着することで、部品の接合電極と基板の接合電極を接合し、部品を基板に実装している（例えば、特許文献１参照）。

帯状部品集合体から各部品を切り出す工程においては、従来、上型と下型にて構成された打抜金型により打ち抜き、打ち抜いた部品をノックアウトピン（パンチ）で持ち上げ、移載用ノズルにて吸着して受け渡し位置に移載するようにしていたが、ノックアウトピンによる持ち上げ時に部品が位置ずれして移載用ノズルによる吸着が適正に行われないことがあるという問題があったため、上記特許文献１の部品実装装置においては、打抜金型である貫通穴を有する下型とパンチにて打ち抜き、打ち抜いた部品を下方から移載用ノズルにて吸着して受け取り、受け渡し位置に移載するようにしている。

なお、上記部品の製造に関連してレーザを適用したものとして、ＴＡＢ部品を製造するためのＴＡＢテープの製造工程において、ポリイミドの両面に銅箔を積層したテープの幅方向両側部のスプロケットホールは金型で打ち抜き形成し、幅方向中間部のスプロケットホールは、表裏の銅箔を接続するビアホールの形成と同様に、片面側からＵＶ−ＹＡＧレーザにてスプロケットホールの外形に沿って外堀状に裏面側の銅箔を残した状態の溝を形成し、その後反対側の面から銅箔をエッチングして外堀状の溝の底面を除去し、外堀状の溝の内側部分を脱落させることで形成する技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。

また、ＢＧＡ（Ball Grid Array ）用のＴＡＢテープの製造工程において、樹脂シート（ポリイミドフィルム）にガルバノＣＯ２レーザにてスルーホールを形成することが知られている（例えば、特許文献３参照）。
特許第３０２４４５７号明細書特許第３９６５５５３号明細書特開平１１−１３５５７５号公報

ところで、上記特許文献１のように、銅箔などの金属の配線パターンを有するポリイミドなどの樹脂シートを金型にて打ち抜いて部品を切り出す方法では、バリ等が発生してその破片等が金型に堆積するため、比較的短時間で金型のクリーニングが必要になり、生産性を低下させる一因となっていた。特に、近年は樹脂シート及びその上に形成される配線パターンの薄型化が進行しているため、上型若しくはパンチと下型との間のせん断部のクリアランスを非常に小さい寸法に設定する必要があり、その結果金型のクリーニングがさらに頻繁に必要となって生産性を低下させるという問題があった。

その一方で、近年は部品を実装する基板における実装部位（デイスプレイパネル用の基板の場合、表示部の１又は複数の側縁部の「額縁部」と呼ばれる部位に接合電極が配列されている。）の幅寸法、すなわち接合電極の個々の端子の長手方向である実装部位の幅寸法が小さくなるとともに、配線パターン及び接合電極の細線化と狭ピッチ化の進行が顕著であるため、部品の切り出し寸法の精度向上が求められている。そのため、金型による打ち抜き以外に、生産性を向上できる他の適当な切り出し方法がなかなか見つからないというのが現状であった。

例えば、ＹＡＧレーザや、特許文献２に記載されているＵＶ−ＹＡＧレーザや、特許文献３に記載されているＣＯ２レーザにて部品を切り出すことが考えられるが、部品を切り出すための切断部が、樹脂シートの片面に断続的に銅箔の接合電極が配列されている構成であるため、樹脂シートと接合電極の両方を精度良く切断することができないという問題があった。すなわち、上記のように接合電極が細線化・狭ピッチ化しているため、接合電極の切断部近傍が大きく溶損したり、ひずんだり、反り返ったりして適正な接合が不可能な状態になったり、樹脂シートの切断部近傍が大きく溶損したり、黒こげ状態になったりするか、逆に接合電極と樹脂シートの何れかが切断されない状態になってしまうという問題があった。一般に、基本波のＹＡＧレーザ（波長：１０６４ｎｍ）では、金属系の材料の切断には適しているが、樹脂シートの切断が不可能であり、ＣＯ２レーザ（波長：１０６００ｎｍ）では主として熱加工となるので樹脂系の材料の切断には適しているが、接合電極が焼け飛んで精度のよい切断ができないという課題がある。また、主としてケミカル加工となるＵＶ−ＹＡＧレーザ（波長：３５５ｎｍ）を適用した特許文献２は、両面の全面が銅箔で覆われたポリイミドの銅箔の表面からレーザ光を照射して連続した表面である銅箔とポリイミドを溝状に加工するものであるが、表面に断続的に接合電極を有する樹脂シートの切断に適用すると、確実に切断できないか、接合電極に異常が発生して適正な接合を確保できるような切断は不可能であるという問題が発生した。

本発明は、上記従来の問題に鑑み、樹脂シートにＩＣチップやそのパッケージが配設されている部品をその帯状部品集合体から、生産性良くかつ精度良く切り出して基板上に実装することができる部品実装装置及び実装方法を提供することを目的とする。

本発明の部品実装装置は、樹脂シートにＩＣチップやそのパッケージと接合電極を含む配線パターンあるいは接合電極を含む配線パターンの少なくともいずれか一方が配設された部品が多数、帯状の樹脂シートに連続的に配設された帯状部品集合体を間欠的に送給する部品送給部と、樹脂シートの配線パターン配設側とは反対側の表面から７８０ｎｍ以下の波長のレーザを照射し、接合電極部を含む部品の外周を切断して部品を切り出すレーザ切断部と、切り出した部品の接合電極を基板の接合電極に位置合わせして基板に部品を装着する実装部とを備えたものである。

この構成によれば、帯状部品集合体からレーザ照射によって各部品を切り出して基板に装着することができ、金型で打ち抜いて部品を切り出す場合のように金型のクリーニングを頻繁に行う必要がないので、生産性の高い部品実装を実現でき、かつレーザ照射による切り出しに当たって、配線パターン配設側とは反対側の樹脂シートの表面から７８０ｎｍ以下のケミカル加工が主となる短波長のレーザを照射することにより、ＣＯ２レーザ（波長：１０６００ｎｍ）のように波長の長いレーザによる熱加工を主とした切断加工でないことにより、樹脂シートが大きく溶損したり焼け焦げたりする一方で配線パターンの接合電極が切断できないというようなことがなく、また面的に連続している樹脂シートの表面側からレーザを照射することで、樹脂シートを連続的に精度良く切断することができるとともに、その間に樹脂シートの裏面側に断続的に存在している金属箔から成る接合電極に、レーザ切断に先立ってレーザーが照射されている部分より断続的に存在している金属箔からなる接合電極に加工時の熱が伝熱した状態で、接合電極にレーザが照射されることで、切断できなかったり、逆に接合に支障を来たすような溶損や歪や反り返りを生じることなく、確実にかつ精度良く切断することができる。因みに、接合電極の配置面側からレーザを照射すると、樹脂シート単独の部位で適切に切断できるような出力と移動速度でレーザを照射すると、金属箔から成る接合電極の配置部ではレーザがその表面で反射されて切断することができなくなり、逆に接合電極の配置部を確実に切断できるような出力と移動速度でレーザを照射すると、樹脂シート単独の部位で大きく溶損したり黒焦げ状態になったりするため寸法精度の良い切断加工を行うことが不可能である。

また、部品の樹脂シートの厚さは５０μｍ以下、接合電極を含む配線パターンを形成する金属箔の厚さは１０μｍ以下であるのが好適である。すなわち、近年、樹脂シートの厚さが５０μｍ以下、金属箔の厚さが１０μｍ以下と、ますます薄くなってきたことにより、上記７８０ｎｍ以下の波長のレーザ照射によって上記作用効果がより効果的に発揮されて、生産性が高く精度の良い切断が安定して実現される。

また、レーザ切断部は、帯状部品集合体の切り出すべき部品の部位を支持するステージと、ステージの上部に配設されたレーザ照射手段と、ステージの透光部を通して部品に設けられた位置マークを認識する部品位置検出手段とを備え、部品位置検出手段の検出結果に基づいてレーザ照射手段による切断位置を制御すると、部品を高い位置精度で切り出すことができ、接合電極の寸法精度を高くできるため、基板側の接合電極が配置されている部位の幅寸法が小さくても、高い信頼性をもって確実に接合することができる。

また、レーザ切断部による部品の外周の切り出し形状は方形形状であり、このレーザ切断部は、帯状部品集合体の移動方向に第１と第２のレーザ照射手段が配設され、第１のレーザ照射手段は部品の帯状部品集合体の長手方向の両側縁を切断し、第２のレーザ照射手段は部品の帯状部品集合体の長手方向と直交する両側縁における接合電極部を切断すると、部品の四周の互いに平行な２辺をそれぞれ別々にレーザ照射手段にて切断することで、より短時間で部品を切り出すことができる。

また、本発明の部品実装方法は、樹脂シートにＩＣチップやそのパッケージと接合電極を含む配線パターンあるいは接合電極を含む配線パターンの少なくともいずれか一方が配設された部品が多数、帯状の樹脂シートに連続的に配設された帯状部品集合体を間欠的に送給する部品送給工程と、樹脂シートの配線パターン配設側とは反対側の表面から７８０ｎｍ以下の波長のレーザを照射し、接合電極部を含む部品の外周を切断して部品を切り出す部品切り出し工程と、切り出した部品の接合電極を基板の接合電極に位置合わせして基板に部品を装着する実装工程とを有するものである。

この構成によれば、上記のように帯状部品集合体からレーザ照射によって各部品を切り出して基板に装着するので、金型で打ち抜いて部品を切り出す場合に比して金型による打ち抜き時のバリ等が発生せず、生産性の良い部品実装を実現でき、かつ配線パターン配設側とは反対側の樹脂シートの表面から７８０ｎｍ以下の短波長のレーザを照射して部品を切り出すので、面的に連続している樹脂シートの表面側からのレーザ照射にて樹脂シートを連続的に精度良く切断することができるとともに裏面側に断続的に存在している金属箔から成る接合電極に、連続している樹脂シートのレーザ加工時の熱が伝熱され、その状態で接合電極をレーザ照射にて切断することで、確実にかつ精度良く切断することができる。

また、部品の樹脂シートの厚さは５０μｍ以下、接合電極を含む配線パターンを形成する金属箔の厚さは１０μｍ以下であると、上記作用効果がより効果的に発揮されて、生産性が高く精度の良い切断が安定して実現される。

また、帯状部品集合体の切り出すべき部品の部位をステージ上に支持し、ステージの透光部を通して部品に設けられた位置マークを認識して部品位置を検出し、検出した部品位置に基づいてレーザ照射位置を制御して切断すると、認識時の部品の位置とレーザ照射によるレーザ加工時の部品の位置を同じにすることができるので、部品を高い位置精度で切り出すことができ、その接合電極の寸法精度が高いため、基板側の接合電極が配置されている部位の幅寸法が小さくても、高い信頼性をもって確実に接合することができる。

また、レーザ照射手段による部品の外周のレーザの照射による切り出し形状は方形形状であり、帯状部品集合体の移動方向に第１と第２のレーザ照射手段を配設し、部品の帯状部品集合体の長手方向の両側縁を第１のレーザ照射手段にて切断し、部品の帯状部品集合体の長手方向と直交する両側縁における接合電極部を第２のレーザ照射手段にて切断すると、部品の四周の互いに平行な２辺をそれぞれ別々にレーザ照射手段にて切断することで、より短時間で部品を切り出すことができる。

本発明の部品実装装置及び実装方法によれば、帯状部品集合体からレーザ照射によって各部品を切り出して基板に装着するので、金型で打ち抜く場合のように頻繁なクリーニングが不要となって生産性の高い部品実装を実現でき、かつ面的に連続している樹脂シートの表面側から７８０ｎｍ以下の短波長のレーザを照射することで、樹脂シートを連続的に精度良く切断でき、かつ裏面側に断続的に存在している接合電極が樹脂シートを介して加熱された状態でレーザを照射して接合電極を切断するので、樹脂シートと接合電極を確実にかつ精度良く切断することができる。

以下、本発明を、液晶表示パネルのガラス基板の側縁部に部品を実装する部品実装装置に適用した一実施形態について、図１〜図１２を参照して説明する。

図１〜図７において、本実施形態の部品実装装置は、ガラス基板などの基板１を搬入する基板搬入装置２と、基板搬入装置２から基板１を受け取って部品実装動作に伴う移動及び位置決めを行う移動装置３と、移動装置３にて位置決めされた基板１の側縁部に部品４を装着する実装装置５と、部品を実装された基板１を移動装置３から受け取って搬出する基板搬出装置６を備えている。

本実施形態における部品４は、図５、図６に示すように、樹脂シート７の少なくとも片面に接合電極９を有する配線パターン８が形成されるとともにＩＣチップ１０が実装されてなるＣＯＦ（Chip On Film）であり、樹脂シート７の片面に接合電極９及びＩＣチップ１０が配設されている。この部品４が多数、長尺の帯状で両側に送り用のスプロケットホール１２ａを有する帯状樹脂シート１２に所定ピッチ間隔で連続的に配設された帯状部品集合体１１の形態で製造され、各部品４を切り出すとき帯状樹脂シート１２より樹脂シート７が切り分けられる。帯状部品集合体１１はリール１３（図１参照）に巻回されて供給され、図６に示すように、部品４の外周を取り囲む切断線１４（制御上の切断位置のデータである）に沿って切断することで、各部品４を切り出すように構成されている。

また、四周の切断線１４のうち、帯状樹脂シート１２の長手方向に沿う一対の切断線１４ａは少なくとも樹脂シート７のみを切断し、帯状樹脂シート１２の幅方向（長手方向に対して直交する方向）に沿う一対の切断線１４ｂは樹脂シート７とその片面に断続的に多数存在する接合電極９を切断するものである。さらに、一対の切断線１４ｂのうちの一方で切断される接合電極９は基板１の接合電極に接合される出力側の接合電極９ａで、他方で切断される接合電極９は回路基板１５（図１７参照）の接合電極に接合される入力側の接合電極９ｂである。

図１７（ａ）に示すように、本実施形態の液晶表示パネルの基板１には、隣り合う２辺に対応して液晶表示パネルのソース側とゲート側をそれぞれ駆動制御する回路基板１５が配設されており、基板１の隣り合う２つの側縁部に配設された接合電極にそれぞれ部品４の出力側の接合電極９ａが接合され、かつ各部品４の入力側の接合電極９ｂが回路基板１５の接合電極に接合されている。なお、図１７（ｂ）に示すように、部品４の接合電極９ａと基板１の接合電極（実装部位）１ａ、及び部品４の接合電極９ｂと回路基板１５の接合電極１５ａは、異方性導電材（ＡＣＦ）１６を介して電気的に接続するとともに機械的に固定するように接合されている。

また、図７に示すように、部品４の樹脂シート７は、厚さＴが５０μｍ以下、具体例としては３８μｍのポリイミドからなり、配線パターン８及びその配線パターンを構成する接合電極９は、厚さｔが１０μｍ以下、具体例としては８μｍの銅箔から成っている。また、接合電極９の配列ピッチＰは、出力側の接合電極９ａで１００μｍ以下、具体例としては７０μｍピッチであり、出力側の接合電極９ｂで３００〜５００μｍ程度である。

帯状部品集合体１１から上記のように各部品を４を切り出して基板１に実装する実装装置５は、図１、図２に示すように、リール１３から帯状部品集合体１１を間欠的に送給する部品送給部２１と、接合電極９を含む部品４の外周を制御上の切断位置データである切断線１４に沿って切断して部品４を切り出すレーザ切断部２２と、切り出した部品４の接合電極９ａを基板１の接合電極１ａに位置合わせてして基板１に部品４を装着する実装部２３とを備えている。

部品送給部２１は、リール１３から引き出した帯状部品集合体１１を、ガイドローラ２４を経てテンション機構部２５に通し、所定のテンションが負荷された状態にして、ガイドローラ２６、ガイド部材２７を介してレーザ切断部２２に送給し、このレーザ切断部２２にて部品４を切り出された後の帯状樹脂シート１２を、スプロケットホール１２ａに係合する送り歯を有する送りローラ２８にて部品４の配設ピッチに応じて間欠的に送り出し、ガイドローラ２９ａと排出ローラ２９ｂを介して廃棄ボックス３０に廃棄するように構成されている。テンション機構部２５は、移動自在に支持されると共に重力やバネ等にて一方向に移動付勢されたテンションローラ２５ａと、そのテンションローラ２５ａの移動付勢方向と反対側に、互いに間隔をあけて並列して配設した一対のガイドローラ２５ｂとから成り、帯状部品集合体１１を一対のガイドローラ２５ｂ間でテンションローラ２５ａに略１８０°巻回させ、帯状部品集合体１１に付勢力の約半分のテンションが負荷されるように構成されている。

レーザ切断部２２は、図３、図４に詳細に示すように、樹脂シート７の配線パターン８を配設した側とは反対側の、断続的な配線パターン８に対して連続的な樹脂シート７表面に向けて上方から７８０ｎｍ以下の波長のレーザ、具体的には５３２ｎｍの波長のグリーンレーザを照射するように、レーザ照射手段３１が上部に配設されている。このレーザ照射手段３１の下部に対向するように、上記帯状部品集合体１１を支持するステージ３２が配設されている。このステージ３２は、透明な石英板等にて構成されるとともに、その下方に部品位置認識手段としての認識カメラ３３が配置され、部品４に設けられている位置マーク（図示せず）をステージ３２を通して画像認識して部品４の位置を精度良く検出するように構成されている。なお、ステージ３２を通して位置マーク（図示せず）を認識できればよいので、ステージ３２は必ずしも透明でなくても、位置マーク（図示せず）の配設部位に開口を設けたものでも良い。また、ステージ３２の周囲の上部には画像認識するための照明手段３４が配設されている。

レーザ照射手段３１は、認識カメラ３３により得られた画像データから求めた部品４の位置検出結果に基づいてレーザ３５を走査するように構成されている。これにより、図６に示すように、レーザ３５が所期の切断線１４に沿って位置精度良く走査され、接合電極９ａ、９ｂが寸法精度良く切断されて、図５に示すように、部品４が切り出される。その結果、図１７（ｂ）に示すように、基板１の接合電極（実装部位）１ａが配設されている側縁部（「額縁部」と呼ばれることがある）の幅寸法が小さく、基板１の表示部側の立ち上がり側縁１ｂと部品４の対向側縁との間の隙間ｄが、例えば０．３ｍｍというような小さい寸法に設定されている場合でも安定して確実に接合することができる。また、レーザ３５による切断時に、その切断部位にエアをブローするともに吸引して排出する手段（図示せず）を設けることで、切断中に発生することのあるすすなどが部品４に付着するのを防止することができる。また、レーザ３５がグリーンレーザであるため、切断時に各部品４にその履歴などの各種データの印字を行い、基板１に実装された状態の部品４の履歴をトレースできるようにすることもできる。

次に、図１、図２に示す実装装置５の帯状部品集合体１１から切り出された部品４を基板１へ実装するまでの動作を説明する。実装装置５の実装部２３は、レーザ切断部２２で切り出された部品４を保持して受け渡し位置の仮置き台３６に移載する移載手段３７と、仮置き台３６に移載された部品４を保持して基板１の接合電極１ａが配設されている側縁部に装着する実装ヘッド３８と、基板１の上記側縁部を下方から支持する受け台３９を備えている。実装ヘッド３８は、移動テーブル４０にて仮置き台３６と受け台３９との間で往復移動可能な可動体４１に、昇降動作可能な実装手段４２と認識カメラ４３が搭載され、仮置き台３６上の部品４を位置認識して実装手段４２にて保持し、少なくとも一部が透明体で構成されている受け台３９の下部に設けられた認識カメラ（図示せず）にて受け台３９を通して基板１の接合電極１ａの位置と部品４の位置とを認識して部品４を装着することで、位置精度良く装着するように構成されている。

なお、本実施形態では、基板１の一方の側縁部に接合されるソース側の部品４と、基板１の隣り合う他方の側縁部に接合されるゲート側の部品４を順次実装できるように、それぞれの部品４を送給する一対の部品供給部２１、２１が位置切替可能に並列して配設されている。

本実施形態によれば、レーザ切断部２２にてレーザ３５の照射によって帯状部品集合体１１から各部品４を切り出し、実装部２３にて基板１に装着するようにしているので、従来の金型で打ち抜いて部品を切り出す場合のように金型のクリーニングを頻繁に行う必要がなく、基板１に対する部品４の実装の生産性を向上することができる。また、その部品４の切り出しに当たって、断続的に存在している金属箔から成る配線パターン８の配設側とは反対側の樹脂シート７の表面から、ケミカル加工が主となる短波長のグリーンレーザ（ＹＡＧレーザの波長の半分の５３２ｎｍの波長）を照射しているので、一般的なＣＯ２レーザのように波長の長いレーザにて熱加工によって切断するものでないため、樹脂シート７が大きく溶損したり焼け焦げる一方で、配線パターン８の接合電極９が切断できないというようなことがない。また、面的に連続している樹脂シート７の表面側からレーザ３５を照射することで、樹脂シート７を連続的に精度良く切断することができるとともに、その間に樹脂シート７の表面の反対側である裏面側に断続的に存在している金属箔から成る接続電極９にレーザ切断に先立って連続している樹脂シート７のレーザ加工時の熱が伝熱して予め加熱され、その状態で、接続電極９にレーザ３５が照射されることで、切断できなかったり、逆に接合に支障を来たすような溶損や歪や反り返りを生じることなく、確実にかつ精度良く切断することができる。特に、部品４の樹脂シート７の厚さが５０μｍ以下の３８μｍ、接合電極９を含む配線パターン８を形成する金属箔の厚さが１０μｍ以下の８μｍであるので、上記のように７８０ｎｍ以下の波長のレーザ３５の照射によって上記作用効果がより効果的に発揮され、生産性が高く精度の良い切断が安定して実現される。

また、レーザ切断部２２において、部品位置検出手段としての認識カメラ３３にて部品４の位置を検出し、その検出結果に基づいてレーザ照射手段３１による切断位置を制御するようにしているので、部品４を高い寸法精度で切り出すことができ、この部品４の接合電極９の寸法精度が高いため、図１７（ｂ）に示したように、基板１側の接合電極１ａが配置されている部位の幅寸法（基板１の額縁部の幅寸法）が小さくても、高い信頼性をもって確実に接合することができる。

次に、具体実施例について説明する。面的に連続している樹脂シート７の表面側から、出力が６Ｗで、波長が５３２ｎｍのグリーンレーザを照射するレーザ照射手段３１を適用し、出力８５％で、レーザの走査速度６５ｍｍ／ｓで、１回走査にて、厚さ３８μｍのポリイミドシートの表面側の反対側である裏面に厚さ８μｍの銅箔の配線パターン８が積層されている帯状部品集合体１１から部品４を切り出した。その部品４の接合電極９における切断状態は、図８に示すように、接合電極９が配設された樹脂シート７の表面の反対側である裏面側、及び、図９に示すように、ポリイミドシートから成る樹脂シート７からなる表面側が共に精度良く切断され、接合電極９（９ａ、９ｂ）の状態は、溶損や歪や反りを殆ど発生せず、高精度の接合に適した性状を呈している。

これに対して、レーザ照射手段として、出力が３０Ｗで、波長が１０６００ｎｍのＣＯ２レーザを適用し、出力８０％で、レーザの走査速度１３７ｍｍ／ｓで、上記と同様に面的に連続している樹脂シート７の表面側から１回走査にて、上記帯状部品集合体１１から部品４を切り出したところ、図１０に示すように、樹脂シート７の切断部が大きく焼け焦げるとともに接合電極９の端部が飛び散って高精度の切断ができなかった。また、このとき出力側の配列ピッチ１００μｍ以下の接合電極９ａに対して入力側の接合電極９ｂは３〜５倍程度ピッチ間隔及び幅寸法が大きいことで切断できなかった。一方、加工速度を速くすると、樹脂シート７は切断できたが、接合電極９（９ａ、９ｂ）が切断できなかった。

また、上記帯状部品集合体１１における帯状樹脂シート１２の表面の反対側である裏面に断続的に存在している金属箔から成る配線パターン８及び接合電極９が配置されている側から、上記のように出力が６Ｗで、波長が５３２ｎｍのグリーンレーザを照射するレーザ照射手段３１を適用し、出力８０％で、１回走査にて、レーザ走査速度である加工速度を１０〜１５０ｍｍ／ｓの範囲で変化させて、部品４の切り出しを行った。加工速度が１０ｍｍ／ｓでは、図１１に示すように、接合電極９が殆ど切断されなかった。また、加工速度が２５ｍｍ／ｓでは、図１２に示すように、接合電極９の端部に黒焦げが発生し、精度の良い切断を実現できなかった。また、加工速度が５５ｍｍ／ｓでは、図１３に示すように、接合電極９が切断されなかった。また、加工速度が１５０ｍｍ／ｓで、３回走査して切断すると、図１４に示すように、接合電極９が部分的には切断されたが、切断された接合電極９の端部に黒焦げが発生した。また、加工速度が１００ｍｍ／ｓで、２回走査して切断した例では、図１５に示すように、入力側の接合電極９ｂを切断することができなかった。

以上の説明では、単一のレーザ照射手段３１にて部品４の四周の切断線１４に沿って切断するようにした例を示したが、他の構成例として、図１６に示すように、レーザ切断部２２に、帯状部品集合体１１の移動方向に第１と第２のレーザ照射手段５１、５２を配設し、第１のレーザ照射手段５１にて部品４の帯状部品集合体１１の長手方向の両側縁に沿う切断線１４ａを切断し、第２のレーザ照射手段５２にて部品４の帯状部品集合体１１の長手方向と直交する両側縁に沿う切断線１４ｂにて接合電極９の部分を切断するようにしても良い。ここで、第２のレーザ照射手段５２に対応して、認識カメラ３３及び照明手段３４を配設して、部品４の検出位置に基づいて第２のレーザ照射手段５２による切断位置を制御するのが好適である。

こうすると、部品４２の四周の切断線１４の互いに平行な２辺１４ａ、１４ｂをそれぞれ別々にレーザ照射手段５１、５２にて切断することで、より短時間で部品４を切り出すことができて一層生産性を向上することができ、さらに第２のレーザ照射手段５２に対応して部品位置検出手段として認識カメラ３３を配設し、その検出結果に基づいて第２のレーザ照射手段５２による切断位置を制御することで、特に基板１の接合電極と接合する接合電極９ａの寸法精度を上記のように高くすることができ、基板１側の接合電極が配置されている部位の幅寸法（基板１の額縁部の幅寸法）が小さくても、高い信頼性をもって確実に接合することができるという効果が発揮される。

本発明の部品実装装置及び実装方法によれば、帯状部品集合体からレーザ照射によって各部品を切り出して基板に装着するので、金型で打ち抜く場合のように頻繁なクリーニングが不要となって生産性の高い部品実装を実現でき、かつ面的に連続している樹脂シートの表面側から７８０ｎｍ以下の短波長のレーザを照射することで、樹脂シートを連続的に精度良く切断でき、かつ樹脂シートの表面の反対側である裏面側に断続的に存在している金属箔から成る接合電極が、面的に連続している樹脂シートのレーザ加工時の熱がこの樹脂シートを介して加熱された状態でレーザを照射して接合電極を切断するので、樹脂シートと接続電極を確実にかつ精度良く切断することができ、その結果樹脂シートにＩＣチップやそのパッケージと接合電極を含む配線パターンあるいは接合電極を含む配線パターンの少なくともいずれか一方が配設された部品を各種基板に実装する部品実装装置に好適に利用することができる。

本発明の部品実装装置の一実施形態の全体概略構成を示す正面図。同実施形態の全体概略構成を示す平面図。同実施形態のレーザ切断部の構成を示す正面図。同実施形態のレーザ切断部の構成を示す拡大側面図。同実施形態における帯状部品集合体と部品の切り出し状態を示す斜視図。同実施形態において部品を切り出す切断状態を示す斜視図。同実施形態における部品の接合電極部における寸法関係の説明図。具体実施例における部品の樹脂シートの反対側である裏面側の接合電極配置側の表面の切断状態を示す写真。具体実施例における部品の樹脂シート側の表面の切断状態を示す写真。ＣＯ２レーザにて切断した例の接合電極部の切断状態を示す写真。接合電極配置面側から１０ｍｍ／ｓの走査速度で照射した例における接合電極部の切断状態を示す写真。接合電極配置面側から２５ｍｍ／ｓの走査速度で照射した例における接合電極部の切断状態を示す写真。接合電極配置面側から５５ｍｍ／ｓの走査速度で照射した例における接合電極部の切断状態を示す写真。接合電極配置面側から１５０ｍｍ／ｓの走査速度で３回照射した例における接合電極部の切断状態を示す写真。接合電極配置面側から１００ｍｍ／ｓの走査速度で２回照射した例における接合電極部の切断状態を示す写真。同実施形態におけるレーザ切断部の他の構成例を示す斜視図。基板と部品と回路基板の接合状態を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は縦断面図。部品の各種構成例を示し、（ａ）はＣＯＦの斜視図、（ｂ）はＴＣＰの斜視図、（ｃ）はＦＰＣの斜視図。

符号の説明

１基板
４部品
５実装装置
７樹脂シート
８配線パターン
９（９ａ、９ｂ）接合電極
１０ＩＣチップ
１１帯状部品集合体
１４切断線
２１部品送給部
２２レーザ切断部
２３実装部
３１レーザ照射手段
３２ステージ
３３認識カメラ（部品位置認識手段）
３５レーザ
５１第１のレーザ照射手段
５２第２のレーザ照射手段

Claims

樹脂シートにＩＣチップやそのパッケージと接合電極を含む配線パターンあるいは接合電極を含む配線パターンの少なくともいずれか一方が配設された部品が多数、帯状の樹脂シートに連続的に配設された帯状部品集合体を間欠的に送給する部品送給部と、樹脂シートの配線パターン配設側とは反対側の表面から７８０ｎｍ以下の波長のレーザを照射し、接合電極部を含む部品の外周を切断して部品を切り出すレーザ切断部と、切り出した部品の接合電極を基板の接合電極に位置合わせして基板に部品を装着する実装部とを備えたことを特徴とする部品実装装置。
部品の樹脂シートの厚さは５０μｍ以下、接合電極を含む配線パターンを形成する金属箔の厚さは１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の部品実装装置。
レーザ切断部は、帯状部品集合体の切り出すべき部品の部位を支持するステージと、ステージの上部に配設されたレーザ照射手段と、ステージの透光部を通して部品に設けられた位置マークを認識する部品位置検出手段とを備え、部品位置検出手段の検出結果に基づいてレーザ照射手段による切断位置を制御することを特徴とする請求項１又は２記載の部品実装装置。
レーザ切断部による部品の外周の切り出し形状は方形形状であり、このレーザ切断部は、帯状部品集合体の移動方向に第１と第２のレーザ照射手段が配設され、第１のレーザ照射手段は部品の帯状部品集合体の長手方向の両側縁を切断し、第２のレーザ照射手段は部品の帯状部品集合体の長手方向と直交する両側縁における接合電極部を切断することを特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載の部品実装装置。
樹脂シートにＩＣチップやそのパッケージと接合電極を含む配線パターンあるいは接合電極を含む配線パターンの少なくともいずれか一方が配設された部品が多数、帯状の樹脂シートに連続的に配設された帯状部品集合体を間欠的に送給する部品送給工程と、樹脂シートの配線パターン配設側とは反対側の表面から７８０ｎｍ以下の波長のレーザを照射し、接合電極部を含む部品の外周を切断して部品を切り出す部品切り出し工程と、切り出した部品の接合電極を基板の接合電極に位置合わせして基板に部品を装着する実装工程とを有することを特徴とすることを特徴とする部品実装方法。
部品の樹脂シートの厚さは５０μｍ以下、接合電極を含む配線パターンを形成する金属箔の厚さは１０μｍ以下であることを特徴とする請求項５記載の部品実装方法。
帯状部品集合体の切り出すべき部品の部位をステージ上に支持し、ステージの透光部を通して部品に設けられた位置マークを認識して部品位置を検出し、検出した部品位置に基づいてレーザ照射位置を制御して切断することを特徴とする請求項５又は６記載の部品実装方法。
部品切り出し工程での部品の外周のレーザの照射による切り出し形状は方形形状であり、この部品切り出し工程は帯状部品集合体の移動方向に第１と第２のレーザ照射手段を配設し、部品の帯状部品集合体の長手方向の両側縁を第１のレーザ照射手段にて切断し、部品の帯状部品集合体の長手方向と直交する両側縁における接合電極部を第２のレーザ照射手段にて切断することを特徴とする請求項５〜７の何れか１つに記載の部品実装方法。