JP2015065383A

JP2015065383A - 部品実装装置

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Publication number: JP2015065383A
Application number: JP2013199529A
Authority: JP
Inventors: 山田　晃; Akira Yamada; 山田　　晃; 康浩成清; Yasuhiro Narisei; 坪井　保孝; Yasutaka Tsuboi; 保孝坪井; 辻川　俊彦; Toshihiko Tsujikawa; 俊彦辻川
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2013-09-26
Filing date: 2013-09-26
Publication date: 2015-04-09
Also published as: CN104519729B; CN104519729A; US20150082621A1; US9703129B2

Abstract

【課題】下受け部の強度低下を防止して部品の押圧力不足による実装不良の発生を抑制することができる部品実装装置を提供することを目的とする。
【解決手段】光硬化性樹脂４を介して部品３が載置された透明な基板２に部品３を圧着する部品実装装置１において、ベース部材１３ａ及びベース部材１３ａの上面に設けられた透明部材１３ｂを有して成り、基板２における部品３の下方に位置する面を透明部材１３ｂの上面において下受けする下受け部１３、下受け部１３により下受けされた基板２に対して部品３を押圧する押圧手段２２及び透明部材１３ｂを通して光硬化性樹脂４に光１５Ｌを照射する光照射手段１５を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、光硬化性樹脂を介して部品が載置された透明な基板に部品を圧着する部品実装装置に関するものである。

従来、ガラス等の透明材料から成る基板上に光硬化性樹脂を介してＩＣ等の部品を圧着する部実装装置が知られている（例えば、特許文献１）。このような部品実装装置では、基板上の部品の下方の位置を下受けする下受け部と、下受け部によって下受けされた基板に部品を押圧する押圧手段及び光硬化性樹脂に光を照射して硬化させる光照射手段を備えており、下受け部の基板と接触する部分をガラス等の透明部材から構成し、透明部材を支持するベース部材に切欠きを設けて押圧手段の下方の位置に（すなわち押圧手段による部品の押圧方向の軸線上に）光照射手段を配置している。このような構成では、光照射手段は上方に向いた光軸を有したものとなり、押圧手段によって部品が基板に押圧されている状態の光硬化性樹脂に光を照射する。これにより光は下受け部の透明部材及び基板を通して光硬化性樹脂に到達し、その光硬化性樹脂は硬化する。

特開平５−２０６２１０号公報

しかしながら、上記のように光照射手段が押圧手段の下方の位置に配置される構成では、下受け部に光照射手段を設置するための切欠き部を設ける必要があったため、下受け部の強度が低下し、押圧手段による押圧力が制限されて、部品の押圧力不足により実装不良が発生するおそれがあるという問題点があった。

そこで本発明は、下受け部の強度低下を防止して部品の押圧力不足による実装不良の発生を抑制することができる部品実装装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の部品実装装置は、光硬化性樹脂を介して部品が載置された透明な基板に前記部品を圧着する部品実装装置であって、ベース部材及び前記ベース部材の上面に設けられた透明部材を有し、前記基板における前記部品の下方に位置する面を前記透明部材の上面において下受けする下受け部と、前記下受け部により下受けされた前記基板に前記部品を押圧する押圧手段と、前記透明部材を通して前記光硬化性樹脂に光を照射する光照射手段とを備えた。

請求項２に記載の部品実装装置は、請求項１に記載の部品実装装置であって、前記透明部材は前記光照射手段が照射した光を前記光硬化性樹脂の側に反射する光反射部を備えた。

請求項３に記載の部品実装装置は、請求項２に記載の部品実装装置であって、前記光反射部は前記押圧手段の押圧荷重が作用する部分の外側に設けられている。

請求項４に記載の部品実装装置は、請求項１乃至３の何れかに記載の部品実装装置であって、前記下受け部は前記透明部材を加熱する加熱手段を備えた。

請求項５に記載の部品実装装置は、請求項１乃至４の何れかに記載の部品実装装置であって、前記光照射手段は、前記光反射部に入射する光の向きを変化させる入射方向変更機構を備えた。

請求項６に記載の部品実装措置は、請求項５に記載の部品実装装置であって、前記入射方向変更機構は、光を発する光源部を移動させて前記光反射部に入射する光の向きを変化させる。

請求項７に記載の部品実装装置は、請求項５に記載の部品実装装置であって、前記入射方向変更機構は、光を発する光源部が発した光の光路を変更して前記光反射部に入射する光の向きを変化させる。

請求項８に記載の部品実装装置は、請求項１乃至７の何れかに記載の部品実装装置であって、前記押圧手段は、光を前記下受け部側に反射させる反射面を備えた。

請求項９に記載の部品実装装置は、請求項１乃至８の何れかに記載の部品実装装置であって、前記ベース部材は前記押圧手段の押圧荷重が作用する部分の下方に設けられる。

本発明では、基板の下受けをする下受け部がベース部材とそのベース部材の上面に設けられた透明部材を有して成り、光照射手段が照射した光は透明部材を通して光硬化性樹脂に照射されるようになっているので、光照射手段を下受け部に組み込む必要がない。このため下受け部の強度低下を防止でき、部品の押圧力不足による実装不良の発生を抑制することができる。

本発明の第１実施形態における部品実装装置の斜視図本発明の第１実施形態における部品実装装置の側面図本発明の第１実施形態における部品実装装置により部品の圧着を行う基板の部分斜視図本発明の第１実施形態における部品実装装置の部分拡大側面図本発明の第１実施形態における部品実装装置の制御系統を示すブロック図（ａ）（ｂ）本発明の第１実施形態における部品実装装置の動作説明図本発明の第２実施形態における部品実装装置の部分拡大側面図（ａ）（ｂ）本発明の第３実施形態における部品実装装置の部分拡大側面図本発明の第４実施形態における部品実装装置の側面図（ａ）（ｂ）本発明の第４実施形態における部品実装装置の部分拡大側面図

（第１実施形態）
図１及び図２は本発明の第１実施形態における部品実装装置１を示している。部品実装装置１は、矩形の透明な基板２の縁部にＩＣ等の部品３を圧着する装置であり、液晶パネル製造装置における本圧着工程等で用いられる。

基板２はガラス等の透明材料から成り、四辺のうち対向しない２つの直交する側縁に沿った位置に複数の部品載置位置２ａ（図３）が設定されている。部品３は各部品載置位置２ａにひとつずつ、光硬化性樹脂４を介在させて載置（仮圧着）されている。光硬化性樹脂４は、ここでは紫外線の照射を受けて硬化する紫外線硬化タイプのものであるとする。

図１及び図２において、部品実装装置１は、基台１１上にＸＹθテーブル機構１２、下受け部１３、圧着作業部１４及び光照射手段１５を備えて成る。ＸＹθテーブル機構１２は、基台１１上をオペレータＯＰから見た左右方向（Ｘ軸方向とする）に延びて設けられたＸ軸テーブル１２ａ、Ｘ軸テーブル１２ａ上をオペレータＯＰから見た前後方向（Ｙ軸方向とする）に延びて設けられたＹ軸テーブル１２ｂ、Ｙ軸テーブル１２ｂ上に設けられたθテーブル１２ｃ及びθテーブル１２ｃによって支持された基板保持テーブル１２ｄが段積みされて成る。ＸＹθテーブル機構１２は、Ｘ軸テーブル１２ａの駆動によるＹ軸テーブル１２ｂの（Ｘ軸テーブル１２ａに対する）Ｘ軸方向への移動、Ｙ軸テーブル１２ｂの駆動によるθテーブル１２ｃの（Ｙ軸テーブル１２ｂに対する）Ｙ軸方向への移動及びθテーブル１２ｃの駆動による基板保持テーブル１２ｄの（θテーブル１２ｃに対する）上下軸（Ｚ軸とする）回りに回転によって、基板保持テーブル１２ｄの上面に保持した基板２を水平面内で移動させる。

図１及び図２において、下受け部１３は、ＸＹθテーブル機構１２の前方領域（オペレータＯＰ側の領域）に設置されている。下受け部１３は基台１１上をＸ軸方向に延びて設けられたベース部材１３ａ及びベース部材１３ａの上面にＸ軸方向に延びて設けられた角柱状の透明部材１３ｂを有して成る。透明部材１３ｂはガラス等の透明材料から成り、内部に前方から入射した光を上方に反射する光反射部１３ｃを有している（図４）。ベース部材１３ａの上部には、透明部材１３ｂを加熱するヒータ（下方ヒータ１３Ｈ）が設けられている。

図１及び図２において、圧着作業部１４は、下受け部１３の上方を覆ってＸ軸方向に延びた横架部２１ａを有した門型フレーム２１及びこの門型フレーム２１の横架部２１ａに設けられた複数（ここでは４つ）の押圧手段２２を備えて成る。

図２及び図４において、各押圧手段２２は門型フレーム２１の横架部２１ａに取り付けられてピストンロッド２２Ｒを横架部２１ａの下方に突出させた押圧シリンダ２２ａと、ピストンロッド２２Ｒの下端に取り付けられた圧着ツール２２ｂから成る。各押圧手段２２は、圧着ツール２２ｂが透明部材１３ｂの上方に位置する位置に設けられている。各押圧手段２２の圧着ツール２２ｂにはその圧着ツール２２ｂを加熱するためのヒータ（上方ヒータ２３）が設けられている。

図１及び図２において、光照射手段１５は、４つの押圧手段２２に対応した配置で（すなわち押圧手段２２と同じ配列で）設けられている。ここでは各光照射手段１５は下受け部１３の前方に設けられた光照射器１５ａから成る。各光照射器１５ａは、押圧手段２２の押圧荷重が作用する部分の下方に設けられたベース部材１３ａに取り付けられた下方ヒータ１３Ｈから離隔された状態となるように、ベース部材１３ａとは物理的に分離した別の部材である光照射器設置部材２４に設けられている。

各光照射器１５ａの光源部１５Ｇは水平方向後方に光１５Ｌ（ここでは紫外線とする）を発する。光照射器１５ａの光源部１５Ｇから発する光１５Ｌの光軸１５Ｊは、押圧手段２２による部品３の押圧方向（ほぼ上下方向）の軸線Ｊ０に対してほぼ直角となる方向（ほぼ水平方向）から、透明部材１３ｂの内部の光反射部１３ｃを向いたものとなっている。このため、光源部１５Ｇが発した光１５Ｌは透明部材１３ｂの内部の光反射部１３ｃで反射して上方へ進み、透明部材１３ｂを透過して基板２上の光硬化性樹脂４に達する（図４）。

図５において、基板保持テーブル１２ｄに保持された基板２の水平面内での移動動作は、部品実装装置１が備える制御装置３０がＸＹθテーブル機構１２の作動制御を行うことによってなされ、各押圧手段２２による圧着ツール２２ｂを介した部品３の基板２への押圧動作は、制御装置３０が図示しない空圧制御回路を介して各押圧シリンダ２２ａの作動制御を行うことによってなされる。圧着ツール２２ｂを加熱する上方ヒータ２３の作動制御、透明部材１３ｂを加熱する下方ヒータ１３Ｈの作動制御及び各光照射手段１５からの光１５Ｌの照射制御も制御装置３０によってなされる。

次に、図６（ａ），（ｂ）を用いて、部品実装装置１により基板２に部品３を圧着する部品実装作業の手順（部品実装方法）について説明する。制御装置３０は先ず、上方ヒータ２３と下方ヒータ１３Ｈの作動制御を行って各押圧手段２２の圧着ツール２２ｂと透明部材１３ｂをそれぞれ所定温度まで加熱する。そして、ＸＹθテーブル機構１２の作動制御を行って基板保持テーブル１２ｄを移動させ（図６（ａ）中に示す矢印Ａ）、基板保持テーブル１２ｄに載置されている基板２のうち、部品３が載置（仮圧着）されている一辺の下面を下受け部１３の透明部材１３ｂの上面に接触させて、下受け部１３に基板２を下受けさせる（下受け工程）。

制御装置３０は、下受け部１３に基板２を下受けさせたら、押圧シリンダ２２ａのピストンロッド２２Ｒを下方に突出させることによって（図６（ｂ）中に示す矢印Ｂ）、圧着ツール２２ｂで部品３を基板２に押圧する（押圧工程）。この押圧工程の間、光硬化性樹脂４は加熱された圧着ツール２２ｂと透明部材１３ｂによって昇温されるので、軟化した状態となる。

制御装置３０は、上記のようにして押圧手段２２によって部品３を基板２に押圧している間、光照射手段１５より光（紫外線）１５Ｌを照射させる（図６（ｂ））。光照射手段１５から照射された光１５Ｌはほぼ水平方向に進んで透明部材１３ｂに入射し、光反射部１３ｃでほぼ垂直上方に反射された後、透明な基板２を上方に透過して光硬化性樹脂４に到達する。これにより光硬化性樹脂４は硬化し、部品３は基板２上の部品載置位置２ａに固定される（光照射工程）。このように第１実施形態において（後述する第２〜第４実施形態においても同じ）、光照射手段１５は、下受け部１３の透明部材１３ｂを通して光硬化性樹脂４に光１５Ｌを照射するものとなっている。

図４及び図６（ａ），（ｂ）に示すように、各圧着ツール２２ｂの下面には反射面（反射コート）２２Ｃが設けられており、基板２を上方に透過した光１５Ｌは反射面２２Ｃにおいて下受け部１３側に反射される。反射面２２Ｃで反射した光１５Ｌは光硬化性樹脂４の側面に達するので、光硬化性樹脂４の光硬化は促進されて、短時間で確実に硬化する。

制御装置３０は、上記のようにして基板２の一辺についての部品３の圧着作業が終了したら、ＸＹθテーブル機構１２の作動制御を行って基板２をＺ軸回りに回転させ、部品載置位置２ａが設定された他の一辺を下受け部１３に下受けさせて、同様の手順で部品実装作業を行う。

このように、第１実施形態における部品実装装置１では、基板２の下受けをする下受け部１３がベース部材１３ａとそのベース部材１３ａの上面に設けられた透明部材１３ｂを有して成り、光照射手段１５が照射した光１５Ｌは透明部材１３ｂを通して光硬化性樹脂４に照射されるようになっているので、光照射手段１５を下受け部１３に組み込む必要がない。このため下受け部１３の強度低下を防止でき、部品３の押圧力不足による実装不良の発生を抑制することができる。特に、この第１実施形態における部品実装装置１では、透明部材１３ｂは光照射手段１５が照射した光を光硬化性樹脂４の側に反射する光反射部１３ｃを備えたものとなっているので、光照射手段１５の配置についての自由度が極めて高いものとなっている。

また、第１実施形態における部品実装装置１において、下受け部１３は、透明部材１３ｂを加熱する加熱手段としての下方ヒータ１３Ｈを備えているが、光照射器１５ａはベース部材１３ａとは物理的に分離した別部材である光照射器設置部材２４に設けられており、光照射器１５ａは加熱手段である下方ヒータ１３Ｈから離隔しているので、下方ヒータ１３Ｈが作動してもこれによって光照射手段１５の光源部１５Ｇが加熱されることはなく、光源部１５Ｇが発する光１５Ｌの特性を変化させない。

（第２実施形態）
図７は第２実施形態における部品実装装置を示している。第２実施形態における部品実装装置は、第１実施形態の部品実装装置１において、透明部材１３ｂの内部に設けられた光反射部１３ｃが、押圧手段２２の押圧荷重が作用する部分Ｐａｒの外側に設けられた構成となっている。第１実施形態における部品実装装置１では、図４に示すように、透明部材１３ｂの光反射部１３ｃが押圧手段２２の押圧荷重が作用する部分の内側に位置するため、透明部材１３ｂに押圧手段２２の押圧荷重が作用すると、光反射部１３ｃの界面に剪断力が作用し、押圧荷重が過大であるときにはその界面から透明部材１３ｂが破損に至るおそれがある。しかし、第２実施形態の部品実装装置では、光反射部１３ｃが、押圧手段２２の押圧荷重が作用する部分Ｐａｒから外側に位置しているため、透明部材１３ｂに押圧手段２２の押圧荷重が作用しても（図７中に示す矢印Ｂ）、光反射部１３ｃの界面に剪断力は生じず、その界面から透明部材１３ｂが破損することが防止される。

（第３実施形態）
図８（ａ），（ｂ）は第３実施形態における部品実装装置を示している。第３実施形態における部品実装装置では、第１実施形態の部品実装装置１において、光照射手段１５が、光照射器１５ａに加え、光反射部１３ｃに入射する光１５Ｌの向きを変化させる入射方向変更機構１５ｂを備えており、光反射部１３ｃに入射する光１５Ｌの向きを微小範囲で変化させることによって、光硬化性樹脂４に対する光１５Ｌの照射位置を変更するようになっている。これにより、光硬化性樹脂４に対する効率のよい光照射を行うことができる。

入射方向変更機構１５ｂとしては、例えば、図８（ａ）に示すように、光照射器設置部材２４に対して光源部１５Ｇを昇降（図中に示す矢印Ｃ）及び水平な揺動軸４１の回りの揺動（図８（ａ）中に示す矢印Ｄ）を可能にする光源部移動機構４２を備え、光源部移動機構４２の作動制御を制御装置３０が行うようにしたものが考えられる。この場合、制御装置３０は、光源部１５Ｇを上下方向に移動させ、光反射部１３ｃに入射する光１５Ｌの向きを変化させることによって、光硬化性樹脂４に対する光１５Ｌの照射位置を変更する図８（ａ）中に示す矢印Ｒ）。

或いは、入射方向変更機構１５ｂは、図８（ｂ）に示すように、可変駆動部４３によって相対角度が変えられる２つのプリズム構成板４４ａ，４４ｂを有した角度可変プリズム４４を光源部１５Ｇと透明部材１３ｂに間に設置し、可変駆動部４３の作動制御を制御装置３０が行うようにしたものが考えらえる。この場合、制御装置３０は、２つのプリズム構成板４４ａ，４４ｂの相対角度を変えて光源部１５Ｇが発した光１５Ｌの光路を変更し、光反射部１３ｃに入射する光１５Ｌの向きを変化させることによって、光硬化性樹脂４に対する光１５Ｌの照射位置を変更する（図８（ｂ）中に示す矢印Ｒ）。なお、上記入射方向変更機構１５ｂを備えた構成は、図７において示した、押圧シリンダ２２ａの押圧荷重が作用する部分Ｐａｒの外側に光反射部１３ｃが設けられた構成のものにおいても適用することができる。

（第４実施形態）
図９は第４実施形態における部品実装装置を示している。第４実施形態における部品実装装置では、各光照射手段１５が照射する光１５Ｌの光軸１５Ｊが、対応する押圧手段２２による圧着ツール２２ｂの移動軌道、すなわち部品３の押圧方向の軸線Ｊ０に対して傾いており（図１０（ａ）も参照）、各光照射手段１５から照射された光１５Ｌは透明部材１３ｂ及び透明な基板２をそのまま透過して基板２上の光硬化性樹脂４に達する（図１０（ｂ））。これにより光硬化性樹脂４は硬化し、部品３は基板２上の部品載置位置２ａに固定される。

第２〜第４実施形態の部品実装装置においても、第１実施形態における部品実装装置１の場合と同様に、基板２の下受けをする下受け部１３がベース部材１３ａとそのベース部材１３ａの上面に設けられた透明部材１３ｂを有して成り、光照射器１５ａの光源部１５Ｇが発した光１５Ｌは透明部材１３ｂを通して光硬化性樹脂４に照射されるようになっているので、光照射器１５ａを下受け部１３に組み込む必要がない。このため下受け部１３の強度低下を防止でき、部品３の押圧力不足による実装不良の発生を抑制することができる。

なお、前述の第１〜第４実施形態において示した部品実装装置では、光硬化性樹脂４が紫外線の照射を受けて硬化するタイプのものであるとしたが、光硬化性樹脂４は紫外線以外の光の照射を受けて硬化するタイプのものであってもよい。

下受け部の強度低下を防止して部品の押圧力不足による実装不良の発生を抑制することができる部品実装装置を提供する。

１部品実装装置
２基板
３部品
４光硬化性樹脂
１３下受け部
１３ａベース部材
１３ｂ透明部材
１３ｃ光反射部
１３Ｈ下方ヒータ（加熱手段）
１５光照射手段
１５ｂ入射方向変更機構
１５Ｇ光源部
１５Ｌ光
２２押圧手段
２２Ｃ反射面
Ｐａｒ押圧荷重が作用する部分

Claims

光硬化性樹脂を介して部品が載置された透明な基板に前記部品を圧着する部品実装装置であって、
ベース部材及び前記ベース部材の上面に設けられた透明部材を有し、前記基板における前記部品の下方に位置する面を前記透明部材の上面において下受けする下受け部と、
前記下受け部により下受けされた前記基板に前記部品を押圧する押圧手段と、
前記透明部材を通して前記光硬化性樹脂に光を照射する光照射手段とを備えたことを特徴とする部品実装装置。
前記透明部材は前記光照射手段が照射した光を前記光硬化性樹脂の側に反射する光反射部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の部品実装装置。
前記光反射部は前記押圧手段の押圧荷重が作用する部分の外側に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の部品実装装置。
前記下受け部は前記透明部材を加熱する加熱手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の部品実装装置。
前記光照射手段は、前記光反射部に入射する光の向きを変化させる入射方向変更機構を備えたことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の部品実装装置。
前記入射方向変更機構は、光を発する光源部を移動させて前記光反射部に入射する光の向きを変化させることを特徴とする請求項５に記載の部品実装装置。
前記入射方向変更機構は、光を発する光源部が発した光の光路を変更して前記光反射部に入射する光の向きを変化させることを特徴とする請求項５に記載の部品実装装置。
前記押圧手段は、光を前記下受け部側に反射させる反射面を備えたことを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の部品実装装置。
前記ベース部材は前記押圧手段の押圧荷重が作用する部分の下方に設けられることを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載の部品実装装置。