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技術 部品実装装置

出願人 パナソニックIPマネジメント株式会社
発明者 山田晃辻川俊彦
出願日 2014年11月14日 (4年11ヶ月経過) 出願番号 2014-231838
公開日 2016年5月26日 (3年4ヶ月経過) 公開番号 2016-096261
状態 特許登録済
技術分野 ボンディング 印刷回路に対する電気部品等の電気的接続
主要キーワード 各押圧シリンダ 動作順番 TD後 空圧制 押圧シリンダ 設置部材 液晶パネル製造装置 圧着作業
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年5月26日)のものです。
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図面 (10)

課題

接合強度不足固定強度不足による実装不良の発生を抑制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、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に部品3を押圧する押圧手段22、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、押圧手段22による部品3の押圧の開始、および光照射手段15による光15Lの照射の開始のタイミングを制御する制御部を備え、制御部は、基板2が下受け部13に下受けされると、部品3の押圧の開始よりも所定の差動時間前または後に光15Lの照射が開始されるように制御する。

概要

背景

従来、ガラス等の透明材料から成る基板上に、光を吸収すると物性が変化する光変性樹脂一種である光硬化性樹脂を介してIC等の部品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部及び光硬化性樹脂に光を照射して硬化させる光照射部と、下受け部と押圧部を加熱するヒータをそれぞれ備えている。

そして部品を圧着する際には、下受け部と押圧部を加熱した状態で、押圧部で部品を基板に押圧しながら光照射部より光を照射している。そうすることによって、基板の電極に部品の電極を圧着して接合させると同時に、熱で軟化した光硬化性樹脂を光で硬化させて部品を基板に固定させている。

概要

接合強度不足固定強度不足による実装不良の発生を抑制できる部品実装装置を提供することを目的とする。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、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に部品3を押圧する押圧手段22、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、押圧手段22による部品3の押圧の開始、および光照射手段15による光15Lの照射の開始のタイミングを制御する制御部を備え、制御部は、基板2が下受け部13に下受けされると、部品3の押圧の開始よりも所定の差動時間前または後に光15Lの照射が開始されるように制御する。

目的

本発明は、接合強度不足や固定強度不足による実装不良の発生を抑制できる部品実装装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

変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、前記基板における前記部品の下方に位置する面を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部と、前記透明部材を通して前記光変性樹脂に光を照射する照射部と、前記押圧部による前記部品の押圧の開始、および前記照射部による前記光の照射の開始のタイミングを制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記基板が前記下受け部に下受けされると、前記部品の押圧の開始よりも所定の差動時間前または後に前記光の照射が開始されるように制御する部品実装装置。

請求項2

入力部をさらに備え、前記入力部において、前記基板に前記部品を押圧する押圧時間、前記光変性樹脂に光を照射する照射時間、前記差動時間、および前記部品の押圧と前記光の照射のどちらを先に開始するかが入力され、前記制御部は、前記部品の押圧を開始してから前記押圧時間の間は前記部品を押圧し、前記光の照射を開始してから前記照射時間の間は前記光を照射するように制御する請求項1に記載の部品実装装置。

請求項3

前記押圧時間、前記照射時間、前記差動時間、および前記部品の押圧と前記光の照射のどちらを先に開始するかが変更される請求項2に記載の部品実装装置。

請求項4

表示部をさらに備え、前記表示部は、前記押圧時間、前記照射時間、および前記差動時間を表示する請求項2または3に記載の部品実装装置。

請求項5

前記基板を保持する基板保持テーブルと、前記基板保持テーブルを移動させるテーブル移動機構とをさらに備え、前記制御部は、前記部品が載置された前記基板の一辺の面が前記下受け部に下受けされるように前記テーブル移動機構を制御する請求項1から4のいずれかに記載の部品実装装置。

技術分野

0001

本発明は、光変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。

背景技術

0002

従来、ガラス等の透明材料から成る基板上に、光を吸収すると物性が変化する光変性樹脂の一種である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部及び光硬化性樹脂に光を照射して硬化させる光照射部と、下受け部と押圧部を加熱するヒータをそれぞれ備えている。

0003

そして部品を圧着する際には、下受け部と押圧部を加熱した状態で、押圧部で部品を基板に押圧しながら光照射部より光を照射している。そうすることによって、基板の電極に部品の電極を圧着して接合させると同時に、熱で軟化した光硬化性樹脂を光で硬化させて部品を基板に固定させている。

先行技術

0004

特開平5−206210号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら特許文献1を含む従来技術では、部品の押圧と光の照射は同じタイミングで開始されていたため次の問題があった。すなわち、使用する光硬化性樹脂の特性によっては熱で十分に軟化する前に光による硬化が進んでしまい、基板の電極と部品の電極の間に硬化した光硬化性樹脂が残り、基板の電極と部品の電極が接合されずに実装不良が発生するという問題があった。また、光硬化性樹脂が部品を固定する形状に成形される前に硬化してしまい、部品が基板に十分な強度で固定されずに実装不良が発生するという問題があった。

0006

そこで本発明は、接合強度不足固定強度不足による実装不良の発生を抑制できる部品実装装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0007

本発明の部品実装装置は、光変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、前記基板における前記部品の下方に位置する面を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部と、前記透明部材を通して前記光変性樹脂に光を照射する照射部と、前記押圧部による前記部品の押圧の開始、および前記照射部による前記光の照射の開始のタイミングを制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記基板が前記下受け部に下受けされると、前記部品の押圧の開始よりも所定の差動時間前または後に前記光の照射が開始されるように制御する。

発明の効果

0008

本発明によれば、接合強度不足や固定強度不足による実装不良の発生を抑制できる。

図面の簡単な説明

0009

本発明の一実施の形態に係る部品実装装置の斜視図である。
本発明の一実施の形態に係る部品実装装置の側面図である。
本発明の一実施の形態に係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である。
本発明の一実施の形態に係る部品実装装置の部分拡大側面図である。
本発明の一実施の形態に係る部品実装装置の制御系統を示すブロック図である。
本発明の一実施の形態に係る部品実装装置による(a)部品の押圧と(b)光の照射のタイミングを示す図である。
本発明の一実施の形態に係る部品実装装置の表示部の表示の一例を示す図である。
(a)(b)本発明の一実施の形態に係る部品実装装置の動作説明図である。
本発明の一実施の形態に係る部品実装装置によるもう一つの部品実装方法の(a)部品の押圧と(b)光の照射のタイミングを示す図である。

実施例

0010

以下に図面を用いて、本発明の一実施の形態を詳細に説明する。以下で述べる構成、形状等は説明のための例示であって、部品実装装置の仕様に応じ、適宜変更が可能である。以下では、全ての図面において対応する要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。図1、及び後述する一部では、オペレータOPから見た左右方向をX軸方向、オペレータOPから見た前後方向をY軸方向、オペレータOPから見た上下方向をZ軸方向として示す。

0011

図1及び図2は本発明の一実施の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。

0012

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は光を吸収すると物性が変化する光変性樹脂の一種であり、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。

0013

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を備える。XYθテーブル機構12は、基台11上をX軸方向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Y軸方向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が段積みされて構成される。

0014

XYθテーブル機構12は、X軸テーブル12aの駆動によりY軸テーブル12bを(X軸テーブル12aに対する)X軸方向へ移動させる。XYθテーブル機構12は、Y軸テーブル12bの駆動によりθテーブル12cを(Y軸テーブル12bに対する)Y軸方向へ移動させる。XYθテーブル機構12は、θテーブル12cの駆動により基板保持テーブル12dを(θテーブル12cに対する)上下軸(Z軸とする)回りに回転させる。すなわちXYθテーブル機構12は、基板2を上面に保持した基板保持テーブル12dを水平面内で移動及び回転させるテーブル移動機構となる。

0015

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。

0016

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を備える。

0017

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から構成される。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。

0018

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から構成される。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。

0019

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)を照射する。光照射器15aの光源部15Gから照射する光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)。すなわち光照射手段15は、透明部材13bを通して光硬化性樹脂4に光15Lを照射する照射部となる。

0020

図5において、部品実装装置1は、制御装置30、入力部31、表示部32をさらに備えている。そして制御装置30は、制御部30aと記憶部30bを有している。制御部30aは、XYθテーブル機構12の作動制御を行うことによって、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を制御する。また制御部30aは、図示しない空圧制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、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への押圧動作を制御する。また制御部30aは、各光照射手段15の作動制御を行うことによって、各光照射手段15からの光15Lの照射を制御する。また制御部30aは、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の作動制御を行う。

0021

図6(a),(b)は、押圧動作と光照射のタイミングを示している。図6(a)は押圧手段22が部品3に加える荷重を、図6(b)は光照射手段15が光硬化性樹脂4に照射する光15Lの照度を、それぞれ時間(横軸)を一致させて表示している。制御部30aは、部品3の押圧を開始(T2)してから終了(T5)するまでの押圧時間TPの間は、押圧手段22が基板2に部品3を押圧する(部品3に荷重を加える)ように制御する。

0022

また制御部30aは、光15Lの照射を開始(T3)してから終了(T4)までの照射時間TEの間は、光照射手段15が光硬化性樹脂4に光15Lを照射するように制御する。また制御部30aは、部品3の押圧の開始(T2)よりも差動時間TD前または後に光15Lの照射が開始(T3)されるように押圧手段22と光照射手段15を制御する。なお図6では、部品3の押圧の開始(T2)よりも差動時間TD後に光15Lの照射が開始(T3)されている。

0023

図5において、入力部31を用いて、押圧時間TP、照射時間TE、差動時間TD、及び部品3の押圧と光15Lの照射のどちらを先に開始するか(以下、「動作順番」と称す。)が入力または変更される。記憶部30bは、入力部31において入力された押圧時間TP、照射時間TE、差動時間TD、及び動作順番を記憶する。表示部32は、記憶部30bに記憶された押圧時間TP、照射時間TE、差動時間TD、及び動作順番を表示する。

0024

図7は、表示部32が表示した各種データの表40の一例を示す。表40には「データ名」、「押圧時間(TP)」、「照射時間(TE)」、「作動時間(TD)」、「動作順番」の入力枠が表示されている。入力部31を操作することで、「データ名」、「押圧時間(TP)」、「照射時間(TE)」、「作動時間(TD)」が入力または変更される。また入力部31を操作することで、「動作順番」の入力枠において、部品3の押圧が先に開始される「押圧→照射」、または光15Lの照射が先に開始される「照射→押圧」のいずれかが選択または変更される。入力部31を操作して「設定」をクリックすると、入力または変更された各種データが記憶部30bに記憶(設定)される。このように、表示部32に表示された各種データを確認しながら入力することで、入力ミスが防止できる。

0025

次に、図6(a),(b)及び図8(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。制御部30a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。そして制御部30a、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8(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)。

0026

すなわち制御部30aは、部品3が載置された基板2の一辺の下面が下受け部13に下受けされるようにXYθテーブル機構12を制御し、図6(a),(b)において、タイミングT1で基板2を下受け部13に下受けさせる。なお、下受け動作をより精確におこなうために、下受け部13に設けた基板に加わる荷重を計測する荷重センサ(図示省略)、または下受け部13の側方に設けた光の透光遮光で基板2の有無を検出する光センサ(図示省略)を用いてもよい。荷重センサまたは光センサを備えることで、基板2が下受け部13に下受けされたことが精確に検知できる。

0027

制御部30aは下受け部13に基板2を下受けさせたら、押圧手段22の押圧シリンダ22aのピストンロッド22Rを下方に突出させて(図8(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。つまり制御部30aは、図6(a),(b)において、タイミングT1から遅延時間TH1後のタイミングT2で、部品3の押圧を開始する(押圧開始工程)。そして制御部30aは、タイミングT2から押圧時間TP1の間、部品3を押圧する。部品3が押圧されると、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によって昇温されて、軟化した状態となる。このように押圧手段22は、下受け部13により下受けされた基板2に部品3を押圧する押圧部となる。

0028

制御部30a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に押圧している間に、光照射手段15より光(紫外線)15Lの照射(図8(b))を開始する。つまり制御部30aは、図6(a),(b)において、タイミングT2から差動時間TD1後のタイミングT3で、光15Lの照射を開始する(照射開始工程)。そして制御部30aは、タイミングT3から照射時間TE1の間、光15Lを照射する。図8(b)において、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。

0029

図6(a),(b)において、制御部30aは、タイミングT3から照射時間TE1後のタイミングT4で、光15Lの照射を終了する(照射終了工程)。次いで制御部30aは、タイミングT2から押圧時間TP1後のタイミングT5で、ピストンロッド22Rを上方に引き戻して圧着ツール22bを部品3から引き離し、部品3の押圧を終了する(押圧終了工程)。

0030

制御部30a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。

0031

このように上記の部品実装装置1では、制御部30aは、基板2が下受け部13に下受けされると(タイミングT1)、遅延時間TH1後に部品3の押圧を開始し(タイミングT2)、さらに差動時間TD後に光15Lの照射を開始する(タイミングT3)ように制御する。これにより光硬化性樹脂4は、熱によって軟化して部品3を固定する形状に成形された後に、光15Lによって硬化させることができ、接合強度不足や固定強度不足による実装不良の発生を抑制できる。

0032

さらに上記の部品実装装置1では、入力部31を用いて押圧時間TP、照射時間TE、差動時間TD、動作順番が入力または変更される。そして制御部30aは、部品3の押圧を開始してから押圧時間TPの間は部品3を押圧し、光15Lの照射を開始してから照射時間TEの間は光15Lを照射するように制御する。つまり部品3の押圧の開始と終了、および光15Lの開始と終了の時間は自在に最適設定することができ、光硬化性樹脂4の特性、基板2や圧着する部品3の組合せによらず、接合強度不足や固定強度不足による実装不良の発生を抑制できる。

0033

次に図9(a),(b)を参照し、上記の部品実装装置1によるもう一つの部品実装方法について説明する。図9(a),(b)に示す部品実装方法(照射→押圧)は、図6(a),(b)に示す部品実装方法(押圧→照射)と動作順番が異なる。制御部30aは、タイミングT6で基板2を下受け部13に下受けさせる(下受け工程)。次いで制御部30aは、タイミングT6から遅延時間TH2後のタイミングT7で、光15Lの照射を開始する(照射開始工程)。次いで制御部30aは、タイミングT7から差動時間TD2後のタイミングT8で、部品3の押圧を開始する(押圧開始工程)。

0034

次いで制御部30aは、タイミングT8から押圧時間TP2後のタイミングT9で、部品3の押圧を終了する(押圧終了工程)。次いで制御部30aは、タイミングT7から照射時間TE2後のタイミングT10で、光15Lの照射を終了する(照射終了工程)。以上のように本実施例のタイミングでは、部品3の押圧の開始よりも差動時間TD2前に光15Lの照射が開始される。これにより、光(紫外線)の照射を受けて軟化する光変性樹脂の一種である光軟化性樹脂であっても、光15Lによって軟化して部品3を固定する形状に成形された後に、熱によって硬化させることができ、接合強度不足や固定強度不足による実装不良の発生を抑制できる。

0035

以上、本発明の一実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

0036

例えば上述した実施の形態において、入力部31を操作することで、「動作順番」が選択または変更されることを説明したが、選択または変更されることは必須ではない。例えば、光変性樹脂として光硬化性樹脂しか用いない場合、制御部は、押圧手段22による部品3の押圧の開始後に照射部による光の照射をするように制御してもよい。また、例えば、光変性樹脂として光軟化性樹脂しか用いない場合、制御部は、照射部による光の照射の開始後に押圧手段22による部品3の押圧をするようにしてもよい。このように「動作順番」が選択または変更されない場合であっても、接合強度不足や固定強度不足による実装不良の発生を抑制できる。

0037

接合強度不足や固定強度不足による実装不良の発生を抑制できる部品実装装置を提供する。

0038

1部品実装装置
2基板
3部品
4光硬化性樹脂(光変性樹脂)
12 XYθテーブル機構(テーブル移動機構)
12d基板保持テーブル
13 下受け部
13b透明部材
15光照射手段(照射部)
15L 光
22押圧手段(押圧部)
TD 差動時間
TE 照射時間
TP押圧時間

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