JP3943481B2

JP3943481B2 - 電子部品搬送ヘッド、及び電子部品実装装置

Info

Publication number: JP3943481B2
Application number: JP2002316237A
Authority: JP
Inventors: 眞一荻本
Original assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Current assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Priority date: 2002-10-30
Filing date: 2002-10-30
Publication date: 2007-07-11
Anticipated expiration: 2022-10-30
Also published as: JP2004148436A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマディスプレイや液晶表示パネル等のフラットパネルディスプレイを製造するのに好適な電子部品搬送ヘッド、及びその電子部品搬送ヘッドを用いた電子部品実装装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、プラズマディスプレイ等のフラットパネルディスプレイを製造するための電子部品実装装置として、細長いフィルム状に形成されたいわゆるフィルム電子部品（以下、単に電子部品という）をガラス基板等の基板上に接続実装する電子部品実装装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
このような電子部品実装装置は、図８に示したように、電子部品１が供給載置されたトレイ２と、このトレイ２に載置された電子部品１を吸着保持する搬送ヘッド３と、この搬送ヘッド３を図示矢印Ｘで示す方向（Ｘ方向）に搬送移動して、吸着された電子部品１を実装対象のガラス基板４上まで搬送する搬送機構５とから構成されている。
【０００４】
搬送機構５は、ガイドレール５１と、このガイドレール５１に案内されてトレイ２とガラス基板４との間を往復動する搬送ロボット５２と、この搬送ロボット５２に取付けられたシリンダ５３とで構成され、搬送ヘッド３は、シリンダ５３の図示矢印Ｚで示す方向（Ｚ方向）に上下動する作動ロッド５３ａの下端部に取付けられている。
【０００５】
図９に拡大して示したように、電子部品１を吸着保持する搬送ヘッド３は、ヘッド本体３１と２個の吸着パッド３２，３２とからなり、ヘッド本体３１は、ヒータ３１ａを内蔵して下方に突出し、押圧部を形成した突出部３１１と、この突出部３１１の上端部で横方向に延設した延在部３１２とから構成されている。
【０００６】
突出部３１１の下部底面、すなわち当接面３１１ａには、長円状の凹部内に複数個の吸引孔を配置した吸着部３１１ｂが形成されている。
【０００７】
また、電子部品１は、フィルム状の薄いＦＰＣ（ＦｌｅｘｉｂｌｅＰｒｉｎｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）１１を間にＩＣチップ１２及びアルミニウム製の放熱板１３を両面に接続した積層体からなり、フレキシブルなＦＰＣ１１の一端部には、ガラス基板４に接続される電極部１１ａが設けられている。なお、電極部１１ａに形成されたリード線は、図示しないがＩＣチップ１２の各電極に対応接続されている。
【０００８】
電子部品１の電極部１１ａは、搬送ヘッドの吸着部３１１ｂにより着脱自在に吸着保持されるとともに、ＩＣチップ１２や放熱板１３が配置されたＦＰＣ１１の長手方向の他端部側も、延在部３１２の長手方向に沿い間隔をなして設けられた２個の吸着パッド３２，３２により同様に着脱自在に吸着保持される。
【０００９】
なお、図９において、符号３１ｂ及び符号３２ａ，３２ａは、それぞれ吸着部３１１ｂや各吸着パッド３２，３２と不図示の各対応する真空ポンプとの間を連結する吸気管を示したものである。また、符号６は、電子部品１及びガラス基板４に付された位置決め用のマークを撮影する撮像カメラを示したもので、ガラス基板４位置まで搬送された電子部品１は、その撮像カメラ６により撮影され、その撮影画像に基づく位置合わせ操作を経た後、押圧・加熱により、電子部品１の電極部１１ａはガラス基板４に実装される。なお、電子部品１の押圧実装に際し、ガラス基板４の下面側はバックアップ７により支持される。
【００１０】
【特許文献１】
特開２０００−７７８９８号公報（第３−４頁、図１、図５）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来の電子部品実装装置に採用される電子部品搬送ヘッドは、当接面３１１ａにおいて一端部の電極部１１ａを吸着するとともに、長手方向に設けた複数個の吸着パッド３２，３２により他端部側の放熱板１３等を吸着して、フィルム状に長尺な電子部品１を搬送するように構成されている。
【００１２】
しかしながら、電子部品１がガラス基板４の縁部に適切に接続搭載されるためには、電極部１１ａの外側近傍に形成された位置決め用のマークの撮像画面に基づく、高精度な位置合わせが要求されるから、少なくともフィルム状の電極部１１ａにおける変形は回避され、平坦性が確保される必要がある。電極部１１ａにおいて、反りや垂れ等の変形を修正し平坦な面を確保するには、当接面３１１ａに強大な吸着力が要求される。
【００１３】
また、突出部３１１が電極部１１ａを押圧し、ガラス基板４面に異方性導電膜等の接続部材を介して確実に接続実装するためには、電極部１１ａが形成された領域をカバーする広さの平坦な押圧面が当接面３１１ａに形成されている必要がある。
【００１４】
しかしながら、当接面３１１ａにおいて、電極部１１ａの変形を修正するために強大な吸着力を有する吸着部３１１ｂを形成することと、必要な押圧面積を得るために広い平坦部を確保することとは、構造上相反する。従って、従来の電子部品搬送ヘッドは、電極部１１ａに垂れ等の変形があると、図１０に示したように、その変形を修正しきれず電極部１１ａが垂れ下がってしまう恐れを有しており、このような場合には、位置決め用のマーク撮影に基づく位置合わせ精度や、押圧による接続実装操作の精度が低下してしまう。このような精度の低下は、微細化により電極ピッチがますます狭まる傾向にある中では軽視できない問題とされ改善が望まれていた。
【００１５】
そこで、本発明は、搬送ヘッドの押圧部における押圧面積を縮小させることなく、電子部品を押圧部に平行となるように保持し、基板との間の位置合わせを適正に行い、電子部品を確実に基板に接続実装可能な電子部品搬送ヘッド及びその電子部品搬送ヘッドを用いた電子部品実装装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子部品搬送ヘッドは、底面に吸着部が形成され、搬送対象となる電子部品の一端部を前記吸着部により吸着保持する押圧部と、この押圧部から水平方向に延出して形成され、押圧部と共にヘッド本体を構成する延在部と、この延在部に設けられ、長手方向に径大な貫通孔と、この貫通孔に挿入配置され、且つ前記延在部の長手方向に直交する支軸に支持されてこの支軸回りに回動可能に取り付けられると共に、吸着される前記電子部品の長手方向に沿って設けられた２個のシリンダ、及び各シリンダの先端側に設けられた吸着パッドを有する第１及び第２の吸着保持部とを具備し、前記第１及び第２の吸着保持部は、各高さ位置を前記シリンダの作動により可変可能に構成され、かつ前記吸着部に一端部が吸着保持された前記電子部品の他端部を、押圧部とは高さ位置を異にして吸着保持可能に構成され、前記第１及び第２の吸着保持部間の高さ位置の関係は、第１の吸着保持部による電子部品の吸着高さ位置が前記吸着部の当接面よりも高く、かつ前記当接面と第１の吸着保持部との中間位置にある第２の吸着保持部における吸着高さ位置よりも高くなるように前記シリンダにより調整されることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の電子部品実装装置は、基板を載置したステージと、前記基板上に実装される電子部品を吸着保持する上記本発明の電子部品搬送ヘッドと、この電子部品搬送ヘッドに吸着保持された前記電子部品を前記基板に実装するために、電子部品搬送ヘッドを搬送移動する搬送機構とを具備することを特徴とする。
【００１８】
このように、本発明による電子部品搬送ヘッド及び電子部品実装装置によれば、吸着保持部が押圧部とは高さ位置を異にして電子部品の他端部側を吸着保持可能に構成されたので、吸着保持部の高さ位置を変えることによって、変形した電子部品の一端部を押圧部の面に平行となるように吸着保持、あるいは電子部品を矯正した吸着保持を行なうことができ、適正な押圧面積のもとで電子部品を基板に高精度に接続実装することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による電子部品搬送ヘッド、及びその電子部品搬送ヘッドを用いた電子部品実装装置の一実施の形態を図１ないし図７を参照して詳細説明する。なお、図８ないし図１０に示した従来の構成と同一構成には同一符号を付して、詳細な説明は省略する。
【００２０】
図１は、本発明による電子部品搬送ヘッドを適用した電子部品実装装置の第１の実施の形態を示す正面図、図２は図１に示した装置の平面図である。
【００２１】
すなわち、図１及び図２に示したように、電子部品実装装置は、長尺な電子部品１を吸着保持して基板、すなわち例えばガラス基板４の所定縁部に圧着する搬送ヘッド８と、その搬送ヘッド８を電子部品１の供給先からガラス基板４位置まで移動させる搬送機構５とを備えている。
【００２２】
搬送機構５は、図１あるいは図２に示すように、搬送ヘッド８を矢印Ｚで示す方向（Ｚ方向）に上下動可能に取付けたシリンダ５３と、電子部品１とガラス基板４との間の位置合わせのためにシリンダ５３を旋回（θ）方向に回動可能なθ方向回動部５４と、このθ方向回動部５４を図示Ｙで示す方向（Ｙ方向）に移動し得るガイドレール５１とで構成されている。
【００２３】
なお、この実施の形態では、搬送機構５が電子部品１を吸着保持した搬送ヘッド８をガラス基板４位置まで搬送するのに先立ち、電子部品１は、取り出し機構９によりトレイ２から吸着して取り出され、Ｙ方向に搬送移動されて供給先である中間ステージ（ステージ）１０上に載置される。
【００２４】
取り出し機構９は、図１に示すように、電子部品１を吸着する吸着ノズル９１と、この吸着ノズル９１を矢印Ｚ（上下）方向に移動させるＺ方向移動機構９２と、そのＺ方向移動機構９２とともに吸着ノズル９１をＹ方向に移動可能なＹ方向移動機構９３とから構成される。
【００２５】
また、中間ステージ１０は、電子部品１を載置する載置台１０１と、載置台１０１を水平面内でＹ方向と直交するＸ方向に移動可能なＸ方向移動機構１０２とを備えている。
【００２６】
一方、電子部品１が異方性導電膜等の接続部材を介して接続実装されるガラス基板４は、Ｘ−Ｙ−θ方向に移動可能な基板テーブル４１上に載置され、撮像カメラ６による位置決め用のマークの撮影画像に基づく、電子部品１（電極部１１ａ）とガラス基板４との間の位置合わせが行なわれる。なお、その位置合わせに際し、撮像カメラ６による電子部品１及びガラス基板４に形成された各位置決め用のマークの撮影では、Ｚ方向に移動可能なバックアップツール７が図１に示す位置からＹ方向右側に移動して、撮像カメラ６の視野から退避するように構成されている。
【００２７】
図３の拡大斜視図に示したように、搬送ヘッド８は、突出部８１１と延在部８１２とからなるヘッド本体８１と、延在部８１２の長手方向に沿い間隔をなして取付けられた第１の吸着保持部８２１及び第２の吸着保持部８２２からなる２個の吸着保持部とから構成されている。
【００２８】
ヘッド本体８１の突出部８１１は、ヒータ８１ａを内蔵して押圧部を形成するとともに、図４（ａ）の正面図、及び図４（ａ）のＡ−Ａ矢視断面を示した図４（ｂ）にも示したように、先端部の当接面８１１ａに吸着部８１１ｂが構成され、その吸着部８１１ｂは長円状の凹部内に複数個の吸引孔が配置されて電極部１１ａを吸着し、前記第１及び第２の吸着保持部８２１，８２２とともに長尺な電子部品１を保持する。
【００２９】
なお、搬送ヘッド８は、中間ステージ１０上に載置された電子部品１に対し、図３及び図４（ａ）に示すように、突出部８１１の縁に電子部品１の電極部１１ａの前縁が揃うように吸着保持されるのが望ましい。
【００３０】
次に、第１及び第２の吸着保持部８２１，８２２の延在部８１２における取付け構造を説明する。
【００３１】
すなわち、図３及び図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、延在部８１２の長手方向に間隔をなして設けられた２個の貫通孔８１２ａ，８１２ａに、第１及び第２の吸着保持部８２１，８２２がそれぞれ対応挿入され、挿入された第１及び第２の吸着保持部８２１，８２２は、延在部８１２の長手方向に径大な貫通孔８１２ａ，８１２ａ内に向けて、水平面内でその長手方向に直交して突設された支軸８１２ｂに支持されつつ、軸（支軸８１２ｂ）回りに回動可能に取付けられている。
【００３２】
いずれも共通した構成からなる第１及び第２の吸着保持部８２１，８２２は、前記支軸８１２ｂに回動自在に支持されたシリンダ８２ａを備え、その作動ロッド８２ａａの下端部には蛇腹状に形成された吸着パッド８２ｂがその吸着面を下方に向けて取付けられている。
【００３３】
従って、電子部品１を吸着した吸着パッド８２ｂは、シリンダ８２ａの作動によりその高さ位置が調節される。
【００３４】
なお、図３等において、符号８１ｃ及び符号８２ｃは、吸着部８１１ｂ及び各吸着パッド８２ｂと不図示の各真空ポンプとの間をそれぞれ連結する吸気管を示したものである。
【００３５】
さらに、図４（ａ）及び図４（ｂ）にも示すように、シリンダ８２ａは、延在部８１２の貫通孔８１２ａ内にあって支軸８１２ｂに回動自在に軸支されるが、そのシリンダ８２ａの外側面と対向する各貫通孔８１２ａの長手方向の内側壁面には、それぞれ対向して吸引動作可能な一対の電磁石８３，８３が取付け固定されている。
【００３６】
対向する一対の電磁石８３，８３がＯＮ状態では、互いに吸引し、各シリンダ８２ａは、支軸８１２ｂ回りの回動が抑制され鉛直方向（Ｚ方向）に安定する。
【００３７】
すなわち、各一対の電磁石８３（計４個）における不図示のスイッチのＯＮ／ＯＦＦ切替え操作により、各シリンダ８２ａ，８２ａは鉛直（Ｚ）方向に向けて安定する姿勢固定動作と、支軸８１２ｂ回りに回動自在な動作との切替えが行なわれる。
【００３８】
従って、例えば図３に示したように、電極部１１ａ部分が下方に反った状態の電子部品１が中間ステージ１０上に供給載置されているとき、電磁石８３のＯＮ操作により姿勢固定状態の各シリンダ８２ａ，８２ａは、シリンダ５３の操作によりヘッド本体８１とともに降下して、電子部品１を吸着保持する。
【００３９】
電子部品１を吸着保持した吸着パッド８２ｂ，８２ｂ及びヘッド本体８１が、電子部品１を上方に持ち上げるとき、電磁石８３をＯＦＦにして回動可能にするとともに、図４（ａ）に示したように、変形した電極部１１ａの面が、突出部８１１の当接面８１１ａの向きと平行一致するように、各吸着パッド８２ｂ，８２ｂの高さ位置調整が各シリンダ８２ａ，８２ａによって調整制御される。
【００４０】
これにより、電極部１１ａにおける反り等の変形に拘わらず、その変形した電極部１１ａの面が当接面８１１ａの面と一致した状態でガラス基板４上に搬送されるので、電極部１１ａ近傍の位置決め用のマークはガラス基板４に形成された位置決め用のマークとともに、撮像カメラ６により適正に撮影され、正確な位置合わせ操作が行なわれる。
【００４１】
上記説明のように、この第１の実施の形態の電子部品搬送ヘッドによれば、押圧部である突出部８１１で電極部１１ａを吸着保持された電子部品１は、吸着保持部８２１，８２２における吸着パッド８２ａ，８２ａの高さ位置調整により、電極部１１ａの面が基板面と平行するように吸着保持されるので、当接面８１１ａにおける必要な押圧面積を確保して、異方性導電膜等の接続部材を介した確実な接続実装が可能である。
【００４２】
なお、上記第１の実施の形態において、第１及び第２の２個の吸着保持部８２１，８２２を設けたが、個数は１個でもあるいは３個以上設けるようにしても良い。
【００４３】
また、吸着保持部８２１，８２２の支軸８１２ｂを中心とした回動動作のロック及びロック解除の機構に電磁石８３を用いたが、例えば延在部８１２に、貫通孔８１２ａ内に向けて突出自在な棒状のストッパを組み込み、そのストッパにより吸着保持部８２１，８２２の回動を必要に応じて阻止し得るように構成しても良い。
【００４４】
上記第１の実施の形態では、電子部品１の変形が電極部１１ａにおいて、先端部が長手方向で下方に向けて反った場合を例に説明したが、電子部品１よっては、図５に示したように、電極部１１ａにおいて幅方向の両側が下方に湾曲変形していることがある。
【００４５】
電極部１１ａにおける幅方向での変形に対し、図６に示したように、長手方向の中間部分を押し付けるように抑えつつ、他端部側を上方向に持ち上げることによって、一端部側の電極部１１ａにおける幅方向への湾曲変形を矯正することができる。
【００４６】
そこで、図７は、図５に示した電極部１１ａにおける幅方向の変形に対し、図６に示した変形修正の動作原理を適用し、電極部１１ａが当接面８１１ａに適正に吸着された状態となるように構成した本発明による電子部品実装装置の第２の実施の形態の要部、すなわち電子部品搬送ヘッドを示したものである。
【００４７】
すなわち、本発明の第２の実施の形態による電子部品実装装置に用いられた電子部品搬送ヘッドは、上記第１の実施の形態とは相違して、第１の吸着保持部８２１の吸着パッド８２ｂによる電子部品１の吸着高さ位置を、当接面８１１ａ及び中間位置の第２の吸着保持部８２２における吸着高さ位置よりも高くなるように、各シリンダ８２ａ，８２ａを調整制御するものである。
【００４８】
従って、図７に示した構成により、搬送ヘッド８は、図５に示したような電極部１１ａにおける幅方向での湾曲が修正されて、電極部１１ａが当接面８１１ａに面接触するように吸着保持されるので、この第２の実施の形態によっても、撮像カメラ６による電子部品１とガラス基板４との間の位置合わせを適切かつ円滑に行なうことができ、電子部品１の確実な接続実装が行なえる。
【００４９】
なお、この第２の実施の形態において、搬送ヘッド８の突出部８１１において、もしも電極部１１ａの接続実装に必要かつ十分な押圧面積が得られるように平坦部が形成され、しかも吸着保持部８２１における吸着パッド８２ｂの高さ位置にもかかわらず、当接面８１１ａにおいて電極部１１ａが脱落しないようであれば、第２の吸着保持部８２２を省略することができる。
【００５０】
いずれにしても、本発明による電子部品搬送ヘッド及びその電子部品搬送ヘッドを使用した電子部品実装装置によれば、押圧部に保持された電子部品の他端部を、吸着保持部が押圧部とは高さ位置を異にして吸着保持可能に構成されたので、押圧部に吸着保持された電子部品の電極部がたとえ反り等により変形していたとしても、異方性導電膜等の接続部材を介した電子部品の基板への接続実装を、適切かつ高精度に行なうことができる。
【００５１】
【発明の効果】
本発明の電子部品搬送ヘッド及び電子部品実装装置は、フィルム電子部品に反り等の形状変形があったとしても、実装対象である基板面に平行となるように吸着保持できるので、電極部に対する押圧面積を減少させることなくかつ高精度な接続実装を可能としたものであり、実用に際して得られる効果大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電子部品搬送ヘッドを適用した電子部品実装装置の第１の実施の形態を示す正面図である。
【図２】図１に示した装置の平面図である。
【図３】図１に示した搬送ヘッドの要部拡大斜視図である。
【図４】図４（ａ）は図３に示した搬送ヘッドの正面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図５】図１に示した装置の電子部品搬送ヘッドに吸着される電子部品の斜視図である。
【図６】図５に示した電子部品に関し、その反りが矯正される原理を説明した説明図である。
【図７】本発明の電子部品実装装置の第２の実施の形態における電子部品搬送ヘッドを示した要部正面図である。
【図８】従来の電子部品実装装置を示した構成図である。
【図９】図８に示した装置の搬送ヘッドを示した拡大斜視図である。
【図１０】図９に示した搬送ヘッドが電子部品を吸着した状態を示した正面図である。
【符号の説明】
１フィルム状の電子部品（電子部品）
１１ＦＰＣ
１１ａ電極部
１２ＩＣチップ
１３放熱板
２トレイ（ステージ）
３搬送ヘッド
４ガラス基板（基板）
５搬送機構
５３シリンダ
６撮像カメラ
７バックアップツール
８搬送ヘッド
８１ヘッド本体
８１１突出部（押圧部）
８１１ａ当接面
８１１ｂ吸着部
８１２延在部
８１２ａ貫通孔
８１２ｂ支軸
８１ａヒータ
８２１第１の吸着保持部（吸着保持部）
８２２第２の吸着保持部（吸着保持部）
８２ａシリンダ
８２ｂ吸着パッド
８２ｃ吸気管
８３電磁石
９取り出し機構
１０中間ステージ（ステージ）

Claims

底面に吸着部が形成され、搬送対象となる電子部品の一端部を前記吸着部により吸着保持する押圧部と、
この押圧部から水平方向に延出して形成され、押圧部と共にヘッド本体を構成する延在部と、
この延在部に設けられ、長手方向に径大な貫通孔と、
この貫通孔に挿入配置され、且つ前記延在部の長手方向に直交する支軸に支持されてこの支軸回りに回動可能に取り付けられると共に、吸着される前記電子部品の長手方向に沿って設けられた２個のシリンダ、及び各シリンダの先端側に設けられた吸着パッドを有する第１及び第２の吸着保持部とを具備し、
前記第１及び第２の吸着保持部は、各高さ位置を前記シリンダの作動により可変可能に構成され、かつ前記吸着部に一端部が吸着保持された前記電子部品の他端部を、押圧部とは高さ位置を異にして吸着保持可能に構成され、
前記第１及び第２の吸着保持部間の高さ位置の関係は、第１の吸着保持部による電子部品の吸着高さ位置が前記吸着部の当接面よりも高く、かつ前記当接面と第１の吸着保持部との中間位置にある第２の吸着保持部における吸着高さ位置よりも高くなるように前記シリンダにより調整されることを特徴とする電子部品搬送ヘッド。
基板を載置したステージと、
前記基板上に実装される電子部品を吸着保持する請求項１に記載の電子部品搬送ヘッドと、
この電子部品搬送ヘッドに吸着保持された前記電子部品を前記基板に実装するために、電子部品搬送ヘッドを搬送移動する搬送機構と
を具備することを特徴とする電子部品実装装置。