CN101076886A - 热压接工具及热压接装置 - Google Patents

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Abstract

热压接工具(3)具备：主体块(6)；以及加热器块(22)，其下表面侧设有工具部(29)，上表面侧经由调节工具部在长度方向的平坦度的调节机构(21)安装在主体块上；加热器块与主体块相比，由热膨胀系数较低的材料来形成。

Description

热压接工具及热压接装置
技术领域
本发明涉及一种用于对电路基板进行加热加压而压接的热压接工具及使用该热压接工具的压接装置，所述电路基板例如经由各向异性导电部件叠合在连接于液晶显示面板上的电子部件上。
背景技术
在液晶方式的显示装置的组装工序中，例如如图7A所示，首先通过外部引线接合器在液晶显示面板200的外周的4边中的规定的边上，如图7C所示那样经由锥状的各向异性导电部件204安装搭载有液晶驱动用IC的带式自动接合(TAB：Tape Automated Bonding)等的电子部件202，来制造带电子部件的液晶显示面板200。
接着，如图7B所示那样将电路基板203与带电子部件的液晶显示面板200的电子部件202的部分进行电连接，来组装液晶显示面板200。上述电路基板203和电子部件202如图7C所示，可以与电子部件202和液晶显示面板200的连接同样，使用各向异性导电部件204。
将电路基板203连接到预先连接在液晶显示面板200上的电子部件202上，这种所谓的主压接是通过热压接装置进行的。热压接装置具有支撑工具，在该支撑工具的上端面上，以叠合的状态载置上述电路基板203与上述电子部件202的压接的部分。在上述支撑工具的上方，可沿上下方向驱动地设有热压接工具。
在上述支撑工具与热压接工具上设有加热器，通过向下降方向驱动该热压接工具，将上述电路基板203与上述电子部件202的叠合部分加压并加热到150～200℃。由此，夹在上述电路基板203与上述电子部件202之间的各向异性导电部件204熔融而硬化，所以将上述电路基板203与电子部件压接在一起。
上述热压接工具被分离为主体块、和具有加热器且在下表面侧设有工具部的加热器块，上述主体块与加热器块的上表面侧通过由推压螺栓和牵拉螺栓构成的调节机构进行连结。
该调节机构是一种借助于各推压螺栓和牵拉螺栓，相对于上述主体块分别部分地推拉上述加热器块在长度方向的多个部位的机构，由此，在将上述加热器块加热到300～400℃而产生热变形的状态下，便能够调节设在该加热器块的下表面侧的工具部的平坦度。
如果上述工具部的平坦度不够，则在使热压接工具下降而对电路基板203与电子部件202的叠合部分进行加压加热时，不能对该叠合部分遍及整体而均匀地加压加热，所以有可能导致压接不良。于是，在开始压接作业之前，一般进行通过上述调节机构调节上述工具部的平坦度的操作。
以往，上述热压接工具的主体块和加热器块都通过相同的金属材料、例如具有耐热性且热膨胀系数(线膨胀系数)较高的不锈钢(SUS630等)来形成。
热压接工具的加热器块被加热器加热到300～400℃，相对于此，主体块不被加热器加热，而仅通过来自加热器块的热传导进行加热。因此，主体块的温度上升比加热器块低，例如为100～150℃左右。
另一方面，主体块与加热器块由具有相同热膨胀系数的金属材料制造。因此，由于温度上升较高的加热器块与主体块相比热膨胀率(线膨胀率)较大，所以由于这两者的热膨胀率之差，在温度上升时在加热器块中产生较大的热应力，从而在该热应力的作用下，在加热器块中产生的变形也增大。
如果在温度上升时在加热器块中产生较大的变形，则会较大地损害设在加热器块上的工具部的平坦度，所以不仅在由调节机构进行的平坦度的调节中花费较多的工夫，而且有时不能通过调节机构充分地进行调节，从而不能得到较高的平坦精度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种热压接工具及使用该热压接工具的热压接装置，其通过减小主体块与加热器块的热膨胀率之差，即使加热器块温度上升，也能够防止工具部的平坦度的降低。
即本发明提供一种热压接工具，其对两个部件的叠合部分加压加热而进行压接，其特征在于，具备：主体块；以及加热器块，其下表面侧设有工具部，上表面侧经由调节所述工具部在长度方向的平坦度的调节机构安装在所述主体块上；所述加热器块与所述主体块相比，由热膨胀系数较低的材料来形成。
本发明提供一种热压接工具，其对两个部件的叠合部分加压加热而进行压接，其特征在于，具备：主体块；以及加热器块，其下表面侧设有工具部，上表面侧经由调节所述工具部在长度方向的平坦度的调节机构安装在所述主体块上；所述加热器块与所述主体块相比，由热膨胀系数较低的材料来形成，并且所述工具部由比所述加热器块更硬的金属材料与该加热器块分体地形成，并且以能够对应于相互的热膨胀而沿长度方向相对移动的方式安装在所述加热器块的下表面上。
本发明提供一种热压接装置，其将经由各向异性导电部件而叠合的第1部件和第2部件载置在支撑工具上，并对这些部件的叠合部分通过热压接工具加压加热而进行压接，其特征在于，所述热压接工具具备：主体块；以及加热器块，其下表面侧设有工具部，上表面侧经由调节所述工具部在长度方向的平坦度的调节机构安装在所述主体块上；所述加热器块与所述主体块相比，由热膨胀系数较低的材料来形成。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式的热压接装置的概略结构图。
图2是热压接工具的主视图。
图3是表示主体块与工具安装部件的连结构造的一部分的放大剖视图。
图4是表示主体块与加热器块的连结构造的一部分的放大剖视图。
图5是表示本发明的另一实施方式的加热器块的侧视图。
图6是表示工具部对上述加热器块的安装构造的放大剖视图。
图7A是表示在液晶面板上连接有电子部件的状态的俯视图。
图7B是在连接于液晶面板上的电子部件上连接有电路基板的状态的俯视图。
图7C是在连接于液晶面板上的电子部件上连接有电路基板的状态的侧视图。
具体实施方式
下面参照图1至图5，就本发明的一实施方式进行说明。
图1是本发明的热压接装置的概略结构图，该热压接装置具有立设在基座1上的平板状的支撑工具2。在该支撑工具2的上方，沿着线性导轨4可上下移动地设有热压接工具3。该热压接工具3能够受该图中用点划线表示的Z驱动源5如后述那样沿着上述线性导轨4在上下方向上驱动。另外，在支撑工具2的上部设有电热加热器(未图示)，可以将该支撑工具2加热到约50～100℃。
如图2所示，上述热压接工具3具有方柱状的主体块6。该主体块6由例如作为不锈钢的SUS630(JIS标准)等的具有耐热性的金属材料来形成。在该主体块6的上表面上设有工具安装部件7。该工具安装部件7如图1所示，侧面形状为倒L字状，在水平的一边的长度方向两端部及中央部的三处设有安装部8，在上表面上设有连结部9。
再者，在比上述主体块6的高度方向的中央更靠下侧的位置，形成有沿长度方向贯通的贯通孔28。从该贯通孔28的一端开口通过未图示的送气管供给冷却气体，并从另一端开口流出。
由此，在主体块6被冷却的同时，由于其冷却的程度在高度方向下侧比上侧更大，所以即使如后述那样从主体块6的高度方向的下表面侧有热传导，也能够将下表面侧与上表面侧维持为大致相同的温度。也就是说，能够防止主体块6在下表面侧与上表面侧产生温度差而发生变形及翘曲。
如图3所示，在各安装部8的下端以L字状设有舌片11，在该舌片11上沿着主体块6的长度方向形成有较长的长孔12。并且，通过从该长孔12螺入到在上述主体块6的上表面上开口而形成的螺孔10中的螺钉13，将上述舌片11经由薄片状的隔热部件11a连结到主体块6的上表面上。
也就是说，由于工具安装部件7经由设在安装部8上的舌片11的长孔12安装在主体块6上，所以即使工具安装部件7与主体块6因热而在膨胀率上产生了差异，上述螺钉13与上述长孔12也会相对地移动。因此，即使工具安装部件7与主体块6受不同的热膨胀率之差而膨胀，也能够防止在它们之间产生应力，并通过该应力而产生变形。
如图1所示，在上述工具安装部件7的垂直的另一边的外表面上，沿着垂直方向设有在水平方向分离的一对承接部件14(仅图示了1个)。该承接部件14可移动地卡合在设于从装置主体15上垂直设置的导引部16上的上述线性导轨4上。
设在上述工具安装部件7的上表面上的连结部9连结在使轴线垂直设置的缸等的上述Z驱动源5的驱动轴5a上。因此，上述热压接工具3能够受Z驱动源5沿Z方向、即上下方向驱动。
如图2所示，在上述主体块6的下表面侧，经由调节机构21设有加热器块22。上述加热器块22由比上述主体块6热膨胀系数低的材料即低热膨胀合金、例如Invar合金或Kovar合金等金属材料形成。在该实施方式中由Kovar合金形成。
也就是说，形成主体块6的SUS630的热膨胀系数是12×10-6/℃，形成加热器块22的Kovar合金的热膨胀系数是4.5×10-6/℃。
另外，作为形成加热器块22的金属材料，也可以是低热膨胀合金以外的材料、例如低热膨胀超耐热合金(商品名：HRA929)或碳等，前者的热膨胀系数是5×10-6/℃，后者的热膨胀系数是1×10-6/℃。
上述调节机构21由沿上述主体块6与加热器块22的长度方向以规定间隔交替地设置的多个推压螺栓23和牵拉螺栓24构成。
也就是说，如图4所示，上述推压螺栓23螺合在沿主体块6的厚度方向贯通而形成的螺孔25中，使从该主体块6的下表面突出的下端面抵接在上述加热器块22的上表面上。上述牵拉螺栓24插通在沿上述主体块6的厚度方向贯通、并且沿着主体块6的长度方向较长地形成的插通孔26中，使从该插通孔26突出的前端部螺合到在上述加热器块22的上表面上开口而形成的螺孔27中。
因此，如果使上述推压螺栓23向螺入的方向旋转，则能够推压加热器块22的对应于推压螺栓23的部分，如果使上述牵拉螺栓24向返回的方向旋转，则能够牵拉加热器块22的对应于牵拉螺栓24的部分。也就是说，通过分别使推压螺栓23和牵拉螺栓24旋转，能够推压或牵拉加热器块22的对应于各螺栓23、24的部分。
上述推压螺栓23螺合在主体块6的螺孔25中，但其前端抵接在加热器块22的上表面上，牵拉螺栓24使前端部螺合在加热器块22的螺孔27中，但相对于主体块6插通在沿着其长度方向较长的插通孔26中。
因此，即使在主体块6与加热器块22的热膨胀率上存在差异，由于它们相对于长度方向能够相对地移动，所以也不易在主体块6或加热器块22上产生热变形或翘曲。
在上述加热器块22的下表面上，遍及长度方向大致全长而一体形成有截面形状为T字状的工具部29。此外，在加热器块22上沿长度方向以规定间隔设有沿宽度方向贯通的多个电热加热器31。加热器块22被上述电热加热器31加热到300～400℃。
再者，在上述加热器块22的两侧面上沿着长度方向设有热管32。该热管32在上述加热器块22受上述电热加热器31加热时将其热沿加热器块22的长度方向均匀地传递。由此，受上述电热加热器31加热的上述加热器块22在长度方向的温度分布变得大致均匀。
根据使用这样构成的热压接工具3的热压接装置，在将图7A～图7C所示的电路基板203和电子部件202叠合在支撑工具2上而决定供给位置后，使Z驱动源5动作而使上述热压接工具3下降。由此，电路基板203与电子部件202的叠合部分被支撑工具2与热压接工具3的工具部29加压加热。
如果对电路基板203与电子部件202的叠合部分加压加热，则夹在这些叠合部分中的各向异性导电部件204熔融而硬化，所以能够将上述电路基板203与电子部件202固接。
上述热压接工具3由设在加热器块22上的电热加热器31加热到300～400℃。相对于此，经由调节机构21连结在上述加热器块22上的主体块6由于仅通过推压螺栓23和牵拉螺栓24传递加热器块22的热，所以温度只上升到100～150℃左右。
在加热器块22与主体块6中产生了250～300℃的温度差。因此，因该温度差而在热膨胀率上产生差异，通过该差异在加热器块22中产生变形。如果在加热器块22中产生变形，则设在其下表面上的工具部29也变形，所以因该变形而使工具部29的下表面的平坦度降低。
如果工具部29的平坦度降低，则不能通过工具部29和支撑工具2对上述电路基板203与电子部件202的叠合部分的全长均匀地加压加热，有可能导致压接不良。
但是，该实施方式的热压接工具3将加热器块22用比主体块6热膨胀系数低的材料形成。具体而言，将主体块6用SUS630形成，将加热器块22用作为低热膨胀合金的Kovar合金形成。Kovar合金与SUS630相比，热膨胀系数约为三分之一。
因此，相对于加热器块22温度上升到300～400℃，主体块6的温度上升为约三分之一的100～150℃，所以即使在它们之间产生约250～300℃的温度差，也能够使上述加热器块22与主体块6的热膨胀率大致相同。
如果上述加热器块22与主体块6的热膨胀率大致相同，则即使它们通过调节机构21的推压螺栓23和牵拉螺栓24连结，也不会在加热器块22及主体块6中产生变形，所以在设于加热器块22的下表面上的工具部29中也几乎不产生变形。
因此，在开始压接作业之前，如果使用例如感压纸调节上述工具部29的平坦度，则然后几乎没有如以往那样因加热器块22与主体块6的温度差而在加热器块22上产生变形的情况。
其结果是，不仅能够高精度地维持上述工具部29的平坦度，而且即使假设发生了热变形，由于该变形很小，所以也能够通过调节机构21简单地进行调节作业。
而且在连结上述加热器块22与主体块6的调节机构21中，推压螺栓23使前端压接在加热器块22的上表面上，牵拉螺栓24插通在沿着主体块6的长度方向较长地形成的插通孔26中。
因此，调节机构21虽然将主体块6与加热器块22连结，但由于能够使它们相对地移动，所以由此也不易在主体块6及加热器块22中产生热变形。
再者，由于在比主体块6的高度方向的中央更靠下侧的位置，形成有沿长度方向贯通的贯通孔28，使冷却气体流到该贯通孔28中，所以容易传递来自加热器块22的热而将主体块6的下表面侧冷却。因此，能够减小加热器块22的上表面侧与下表面侧的温度差，由此也能够防止在主体块6上产生热变形或翘曲。
另外，在上述贯通孔28中强制地使冷却气体流过，但即使不强制地使冷却气体流过而仅形成贯通孔28，也能够通过在贯通孔28中流通的外界气体使主体块6的下表面侧的温度上升比上表面侧低。
上述加热器块22受沿长度方向以规定间隔设置的多个电热加热器31加热。因此，在加热器块22的电热加热器31之间的部分及长度方向的两端处与其它部分产生温度不均匀，有可能因该不均匀而产生变形。
但是，在上述加热器块22上沿着长度方向设有热管32，使加热器块22的长度方向的温度均匀化。因此，即使是加热器块22受多个电热加热器31加热的结构，也不会在长度方向上产生温度差、并因该温度差而产生变形。
因此，由此也能够抑制在设于加热器块22的下表面上的工具部29中产生变形，而且能够将电路基板203与电子部件202的叠合部分一边均匀地加热一边加压。
在上述主体块6的上表面上设有工具安装部件7。因此，在该主体块6与工具安装部件7之间也会产生温度差，有时会因该温度差而在主体块6中产生变形，受到该变形影响而在加热器块22中产生变形。
但是，上述工具安装部件7在设于安装部8的下端上的舌片11上形成有长孔12，经由该长孔12通过螺钉13连结在上述主体块6上。也就是说，上述安装部8的舌片11通过螺钉13可相对移动地连结在上述主体块6上。
因此，接近于加热器块22的主体块6上升到比工具安装部件7高的温度，即使主体块6与工具安装部件7在热膨胀率上产生差异，由于对应于该差异，上述主体块6相对于上述舌片11相对地移动，所以也不会在它们之间产生变形而使主体块6变形。
在上述一实施方式中，在加热器块22的下表面上一体地形成有工具部29。加热器块22由比主体块6热膨胀系数低的低热膨胀合金即Kovar合金形成。由Kovar合金与加热器块22一体形成的工具部29的硬度有比形成主体块6的SUS630低的情况。因此，工具部29有可能较快地损伤。
在这样的情况下，如图5和图6所示那样将加热器块22的下端面做成平坦面，在其上采用比加热器块22硬的金属材料、例如与主体块6相同的金属材料即SUS630设置截面形状形成为T字状的工具部29A。
也就是说，通过L字状的推压部件34来保持设于加热器块22的下表面上的工具部29A的两侧部，将螺钉36插通到形成于该推压部件34上的通孔35中，将该螺钉36螺合到上述加热器块22的下表面的形成开口的螺孔37中。
由上述推压部件34保持两侧部的工具部29A相对于上述加热器块22可拆装且相对于长度方向可相对地移动。因此，即使工具部29A与加热器块22分别温度上升，且它们以不同的热膨胀系数膨胀，工具部29A也能够在加热器块22的下表面上，相对于该加热器块22的长度方向一边相对地移动一边膨胀。
因此，由于即使工具部29A与加热器块22以不同的热膨胀系数膨胀，在它们之间也几乎不产生应力，所以能够防止工具部29A变形而使其下表面的平坦度降低。
也就是说，即使在将加热器块22与工具部29A用热膨胀系数不同的材料分体地形成的情况下，也能够防止由于在温度上升时这些加热器块22与工具部29A的热膨胀系数的差异而产生的变形。
另外，在该实施方式中，也可以做成在加热器块22的侧面上遍及长度方向全长而设有热管32等、工具29A以外的部分与上述一实施方式相同的结构。
再者，虽然举出了通过不锈钢形成主体块的例子，但主体块也可以通过不锈钢以外的铁类金属等其它材料形成。
此外，在上述实施方式中对将电路基板与电子部件主压接的情况进行了说明，但本发明并不限于外部引线接合器的主压接，也可以应用在各向异性导电粘接薄膜(ACF)的粘贴及其它所有压接作业中。
根据本发明，减小了加热器块与主体块的热膨胀率之差。因此，在加热器块温度上升时，能够防止在该加热器块中产生较大的变形，所以能够防止设在加热器块上的工具部的平坦度受到损害。

Claims (9)

1、一种热压接工具，其对两个部件的叠合部分加压加热而进行压接，其特征在于，具备：
主体块；以及
加热器块，其下表面侧设有工具部，上表面侧经由调节所述工具部在长度方向的平坦度的调节机构安装在所述主体块上；
所述加热器块与所述主体块相比，由热膨胀系数较低的材料来形成。
2、如权利要求1所述的热压接工具，其特征在于：在所述主体块的上表面上，以能够对应于所述主体块在长度方向的膨胀而相对移动的方式连结有工具安装部件。
3、如权利要求1所述的热压接工具，其特征在于：在所述加热器块中，沿着长度方向以规定间隔设有沿着宽度方向的多个加热器，并且设有使这些加热器所产生的长度方向的温度分布均匀化的热管。
4、如权利要求1所述的热压接工具，其特征在于：所述主体块的材料是不锈钢，所述加热器块的材料是低热膨胀合金。
5、一种热压接工具，其对两个部件的叠合部分加压加热而进行压接，其特征在于，具备：
主体块；以及
加热器块，其下表面侧设有工具部，上表面侧经由调节所述工具部在长度方向的平坦度的调节机构安装在所述主体块上；
所述加热器块与所述主体块相比，由热膨胀系数较低的材料来形成，并且所述工具部由比所述加热器块更硬的金属材料与该加热器块分体地形成，并且以能够对应于相互的热膨胀而沿长度方向相对移动的方式安装在所述加热器块的下表面上。
6、如权利要求1或2所述的热压接工具，其特征在于：在所述主体块上设有沿长度方向贯通的贯通孔。
7、如权利要求6所述的热压接工具，其特征在于：所述贯通孔设在比所述主体块的高度方向的中央更靠下侧的位置。
8、如权利要求1或2所述的热压接工具，其特征在于：所述加热器块与所述主体块以能够对应于长度方向的膨胀而相对移动的方式进行连结。
9、一种热压接装置，其将经由各向异性导电部件而叠合的第1部件和第2部件载置在支撑工具上，并对这些部件的叠合部分通过热压接工具加压加热而进行压接，其特征在于：
所述热压接工具具有权利要求1所述的结构。
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