JP2005086145A - 熱圧着装置および表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板上に、ＩＣチップおよびＦＰＣを同時に接着固定することができ、汎用性のある熱圧着装置を提供する。また、ＩＣチップまたはＦＰＣと基板との接合部の信頼が向上した表示装置の製造方法を提供する。
【解決手段】 熱圧着装置は、異方性導電材料を介して電気部品を基板に固定する熱圧着装置であって、ヘッド搭載部８と、１個のヘッド搭載部８において、ヘッド搭載部８から突出するように形成されたＩＣチップ用熱圧着ヘッド５およびＦＰＣ用熱圧着ヘッド６を備える。各熱圧着ヘッドは、一の方向に沿って互いに独立して移動可能であり、さらに互いに独立して温度または押圧力が制御可能なように構成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、熱圧着装置および表示装置の製造方法に関する。特に、基板に対して、ＩＣチップおよび配線基板とを異方性導電材料を介して基板に接合するための熱圧着装置およびこの装置を用いた表示装置の製造方法に関する。

ＣＯＧ（Chip On Glass）方式の表示装置のうち、たとえば液晶表示装置には、ガラス基板の主表面にＩＣチップと、それを駆動する外部制御回路とを接続するためのフレキシブル配線基板（ＦＰＣ）などの基板とが接合している。ＩＣ（Integrated Circuit）チップおよびＦＰＣは、ガラス基板に機械的に固定されているほか、電気的にもガラス基板に形成された配線に接続されている。ガラス基板上にＩＣチップとＦＰＣとを接合するには、異方性導電材料を用いて固定する方法が採用されている。

図４および図５に、従来の技術に基づくＩＣチップとＦＰＣとを基板に接合する方法の説明図を示す。図４は、従来の技術に基づく接合方法の工程図である。初めに、基板上にＩＣチップを接合するための異方性導電膜（ＡＣＦ）が貼付けられる。次に、ＩＣチップを接合すべき位置に配置する位置合わせが行なわれる。次に、定められた位置でＩＣチップが基板に熱圧着される。次に、ＩＣチップの接合と同様に、ＦＰＣについても、基板上にＦＰＣ用ＡＣＦが貼付けられた後に、位置合わせを行なって熱圧着される。

図５に、従来の技術に基づいて熱圧着を行なうときの説明図を示す。図５（ａ）は、ガラス基板上にＩＣチップを接合するときの概略断面図である。ＩＣチップ２がＡＣＦ１５を介してガラス基板１０の主表面上に配置され、接合すべき位置に配置する位置合わせが行なわれる。ＩＣチップ２のガラス基板上における位置が確定したら、ＩＣチップ２の上方から、熱圧着ヘッド９を矢印２３に示すように、ＩＣチップ２の主表面に押付ける。熱圧着ヘッド９は、矢印２３の向きに移動可能なように形成されている。また、熱圧着ヘッド９は、ガラス基板１０の主表面の任意の位置に移動できるように形成されている。熱圧着ヘッド９は、ＩＣチップ２をガラス基板１０に押付けるとともに、加熱できるように形成されている。異方性導電材料は、加熱することによって硬化する。ＩＣチップ２は、加熱と加圧とが同時に行なわれることによって、ガラス基板１０上の配線とＩＣチップ２のバンプなどとが電気的に接合する。また、ＡＣＦ１５がＩＣチップ２のまわりに接着した状態で固化するため、ＩＣチップ２は、ガラス基板１０に機械的に接着固定される。

図５（ｂ）は、ガラス基板上にＦＰＣを接合するときの概略断面図である。ガラス基板１０の主表面にＡＣＦ１５が配置されて、その上にＦＰＣ１１が配置される。次に、ＦＰＣ１１を接合すべき位置に配置する位置合わせを行なう。熱圧着を行なう際には、熱圧着ヘッド９をＦＰＣ１１とガラス基板１０とが接合される領域の真上に移動する。次に、矢印２４に示すように圧力を加えながら加熱して両部材を接合する。この際、ＦＰＣ１１上に形成された配線とガラス基板１０上に形成された配線とが電気的に接合する。また、ＡＣＦが固化することによってＦＰＣ１１は、機械的にガラス基板１０に固定される。このように、ＩＣチップをガラス基板に搭載した後に、ＦＰＣをガラス基板に搭載する。

実開平４−７７１３４号公報には、圧着ツールの先端に段差が設けられている熱圧着装置が開示されている。この熱圧着装置は、圧着ツールの先端にフレキシブル回路基板とＩＣチップの厚さの差に等しくなるように段差が形成されている。この段差を、ＩＣチップとフレキシブル回路基板とによって構成される段差の部分に沿うように押し当てて、ＩＣチップとフレキシブル回路基板とを液晶パネルに同時に接合することができるものである。
実開平４−７７１３４号公報（第９−１０頁、第１図）

図４および図５に示した従来の技術に基づく熱圧着方法においては、まずＩＣチップをガラス基板に搭載した後に、ＦＰＣをガラス基板に搭載する。すなわち、ＦＰＣを熱圧着で接合する際には、既にＩＣチップがガラス基板に完全に接合されている状態である。この際に、ＦＰＣをガラス基板に接合する際に加えられる熱が伝達することによって、ＩＣチップの接合部が劣化するという問題があった。すなわち、一の電気部品が基板と既に接合されていて、この接合部の近くで他の部材が熱圧着される場合に、熱圧着による熱が一の電気部品の接合部に伝達して、接合部が緩んでしまい電気的な接続が不十分になってしまうという問題があった。また、ＩＣチップおよびＦＰＣとを別々の工程で接合するために時間がかかるという問題があった。

実開平４−７７１３４号公報に開示されている段差が形成されている圧着ツールを用いると、ＩＣチップとＦＰＣとを同時に熱圧着することができる。しかし、この熱圧着装置においては、段差部が予め形成された一体型の熱圧着ヘッドであるため、ＩＣチップまたはＦＰＣの接合位置やそれぞれの種類に応じて、個別の熱圧着ヘッドを準備する必要があった。すなわち、熱圧着ヘッド先端の段差部は固定されており、この段差部に対応する形状の電気部品について熱圧着を行なう場合は、同じ熱圧着ヘッドを行なうことができるが、接合部の段差の大きさが１つのＩＣチップ内または１つのＦＰＣ内で異なっていたり、接合するＩＣチップやＦＰＣを外径寸法の異なるものに替えたりする場合には、改めて別の熱圧着ヘッドを準備しなければならなかった。

さらに、ＩＣチップを接続するための異方性導電材料とＦＰＣを接続するための異方性導電材料とは、互いに異なるものを用いることがある。この際に、それぞれの熱圧着部分に対して、異なる圧力または異なる温度を設定することができないという問題があった。同様に、それぞれの接合時の圧着時間などの接合条件が異なる場合に、個別に設定することができないという問題があった。すなわち、異なる外形寸法の電気部品などに対してそのまま使用することができず、汎用性が乏しいという問題があった。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、基板上に、ＩＣチップおよびＦＰＣを同時に接着固定することができ、汎用性のある熱圧着装置を提供することを目的とする。また、ＩＣチップまたはＦＰＣと基板との接合部の信頼が向上した表示装置の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明に基づく熱圧着装置は、異方性導電材料を介して電気部品を基板に固定する熱圧着装置であって、ヘッド搭載部と、１個の上記ヘッド搭載部において、上記ヘッド搭載部から突出するように形成された複数の熱圧着ヘッドとを備える。上記各熱圧着ヘッドは、一の方向に沿って互いに独立して移動可能であり、さらに互いに独立して温度または押圧力が制御可能なように構成されている。この構成を採用することによって、ＩＣチップおよびＦＰＣを同時に上記基板に接着固定することができ、また、種類や大きさの異なる電気部品に対しても熱圧着を行なうことができる熱圧着装置を提供することができる。

上記発明において好ましくは、上記各熱圧着ヘッドの上記温度および上記押圧力が、熱圧着中に一定の設定値になるようにすることができる制御部を含む。この構成を採用することにより、上記電気部品を一定の条件で接着固定することができ、接合部の信頼性が向上する。

上記目的を達成するため、本発明に基づく表示装置の製造方法は、基板上にＩＣチップとフレキシブル配線基板とを異方性導電材料を介して接合する表示装置の製造方法であって、１つのヘッド搭載部から突出するように形成された複数の熱圧着ヘッドを、少なくとも上記ＩＣチップおよび上記フレキシブル基板にそれぞれ同時に押し当てて、上記各熱圧着ヘッドの温度と押圧力とを個別に調整しながら接着固定を行なう。この方法を採用することによって、上記ＩＣチップまたは上記フレキシブル基板の接合部の信頼性を向上させることができる。また、同時に、製造時間の短縮を図ることができる。

本発明によれば、基板上に、ＩＣチップおよびＦＰＣを同時に接着固定することができ、汎用性のある熱圧着装置を提供することができる。また、ＩＣチップまたはＦＰＣと基板との接合部の信頼性が向上した表示装置の製造方法を提供することができる。

（装置の構成）
図１を参照して、本発明に基づく熱圧着装置について説明する。図１は、本発明に基づく熱圧着装置の概略図である。本発明に基づく熱圧着装置は、ヘッド搭載部８を備える。ヘッド搭載部８には、ＩＣチップ用熱圧着ヘッド５とＦＰＣ用熱圧着ヘッド６とが取付けられている。ＩＣチップ用熱圧着ヘッド５は、ＩＣチップを基板に接合する際に加熱しながら圧力を加えるためのヘッドであり、ＦＰＣ用熱圧着ヘッド６は、ＦＰＣを基板に接合するために加熱しながら圧力を加えるためのヘッドである。ＩＣチップ用熱圧着ヘッド５とＦＰＣ用熱圧着ヘッド６とは、それぞれヘッド搭載部８から突出するように形成され、それぞれの長手方向が互いに平行になるように形成されている。

また、各熱圧着ヘッドは、一の方向に互いに独立して移動するように形成されている。ＩＣチップ用熱圧着ヘッド５は、矢印２０に示すように、上下方向に移動可能に形成されている。ＦＰＣ用熱圧着ヘッド６は、矢印２１に示すように、上下方向に移動可能なように形成されている。各熱圧着ヘッドが移動するときには、ヘッド搭載部８は不動である。このように、ＩＣチップ用熱圧着ヘッド５およびＦＰＣ用熱圧着ヘッド６は、１つの土台となる部分に固定され、この土台に対して各熱圧着ヘッドがそれぞれ独立して移動することができるように形成されている。さらに、本形態における各熱圧着ヘッドは、それぞれがヘッド搭載部８から着脱可能なように形成されている。

ヘッド搭載部８の内部には、各熱圧着ヘッドの制御部を含む。制御部は、各熱圧着ヘッドの移動する際の位置を調整するほか、各熱圧着ヘッドの温度および押圧力を制御することができるように形成されている。また、ヘッド搭載部８、ＩＣチップ用熱圧着ヘッド５およびＦＰＣ用熱圧着ヘッド６は、図示しない移動手段に接続されて、一体的に移動が可能なように形成されている。本形態における制御部は、熱圧着中に一定の設定値で各熱圧着ヘッドの温度および押圧力を制御できるように形成されている。

（装置の作用・効果、製造方法）
図２に、本発明に基づく製造方法の工程図を示す。本形態においては、液晶表示装置の製造方法を示す。液晶表示装置の表示パネルにおいて、液晶を挟み込むための１つの基板としてガラス基板が用いられている。本形態においては、ガラス基板にＩＣチップおよびＦＰＣを異方性導電材料によって接着固定する。

本発明における製造方法では、初めにＩＣチップ用のＡＣＦおよびＦＰＣ用のＡＣＦを、基板としてのガラス基板に貼付ける。本形態においては、異方性導電材料としてＡＣＦを用いているが、このほかにも異方性導電ペースト（ＡＣＰ）などを用いてもよい。次に、ＩＣチップをガラス基板上のＡＣＦの上に配置して、接合すべき位置を定める位置合わせを行なう。同様に、ＦＰＣをＡＣＦの上に配置して、接合すべき位置を定める位置合わせを行なう。この後に、本発明に基づく熱圧着装置を用いて、ＩＣチップとＦＰＣとを同時にガラス基板に熱圧着する。

図３に、ＩＣチップおよびＦＰＣを同時にガラス基板に熱圧着するときの概略断面図を示す。ＩＣチップ２やＦＰＣ１１は、表示パネルのうち額縁領域となるべき外側の領域に配置される。ガラス基板１０の主表面のうち、外周に近い額縁領域において、ＡＣＦ１５が配置され、その上側にＩＣチップ２が配置される。また、ＩＣチップ２の外側にもＡＣＦ１５が配置され、その上側にＦＰＣ１１が配置される。図３は、ＩＣチップ２およびＦＰＣ１１の接合すべき位置に配置する位置合わせが完了している状態である。この状態において、本発明に基づく熱圧着装置をＩＣチップ２およびＦＰＣ１１の接合部の真上に移動する。さらに、ＦＰＣ１１の接合部の真上にＦＰＣ用熱圧着ヘッド６が配置され、ＩＣチップ２の真上にＩＣチップ用熱圧着ヘッド５が配置されるように熱圧着装置の位置を調整する。

次に、矢印２５および矢印２６に示すように、各熱圧着ヘッドを下降させて熱圧着を行なう。ＩＣチップ用熱圧着ヘッド５は、ＩＣチップ２の上面に接触して、ＩＣチップ２をガラス基板１０に向かって押さえ付けながら加熱してＡＣＦ１５を硬化させる。一方、ＦＰＣ用熱圧着ヘッド６は、ＦＰＣ１１に接触して、ＦＰＣ１１をガラス基板１０に向かって押え付けながら加熱してＡＣＦ１５を硬化させる。こうして、ＩＣチップ２の熱圧着とＦＰＣ１１の熱圧着とは同時に行なわれる。ＩＣチップ２およびＦＰＣ１１の真下に配置されたＡＣＦ１５に圧力が加えられ、中に含まれる導電性粒子１６が圧縮されることによって、ＩＣチップ２およびＦＰＣ１１とガラス基板１０の主表面に形成されている配線との間の電気的な導通を得ることができる。本形態においては、各熱圧着ヘッドの温度および押圧力が、それぞれ熱圧着中に一定になるような制御が、制御部からの信号によって行なわれている。

このように、１個のヘッド搭載部から突出するように複数の熱圧着ヘッドが形成され、各熱圧着ヘッドが互いに独立して移動可能であり、さらに、互いに独立して温度または押圧力が制御されるように構成された熱圧着装置を用いることによって、ＩＣチップと基板との接着固定部およびＦＰＣと基板との接着固定部が冷却後に再加熱されることがなくなり、接合部の接続信頼性を向上させることができる。すなわち、一の電気部品の接合の際に、既に冷却して固化している他の電気部品の接合部に熱が伝わることがなくなるので、他の電気部品の接合部に伝熱して接合部が外れることを防止できる。

また、それぞれの接合部における最適な温度、圧力または時間などの条件を個別に設定して、それぞれの接合部の最適な条件下で熱圧着を行なうことが可能になる。したがって接合部の信頼性がさらに向上する。たとえば、ＩＣチップの熱圧着を行なう時間が短い場合には、一定の時間が経過したところでＩＣチップ用熱圧着ヘッドを先に上昇させて、ＦＰＣ用熱圧着ヘッドのみでさらに熱圧着を継続してもよい。

本発明に基づく熱圧着装置によれば、ＩＣチップ２とＦＰＣ１１とを同時に接着固定することができるので、製造時間が短くなって生産性が向上する。本形態においては、２つの電気部品を同時に熱圧着したが、さらに多くの複数の電気部品を一度に熱圧着することができるように、多くの熱圧着ヘッドを備えていてもよい。この場合においても、それぞれの熱圧着ヘッドにおいて、移動する際の位置や押圧力などの熱圧着時の条件を、独立して制御できるように構成することが好ましい。

また、ＩＣチップと基板の大きさ、または両者の電気部品の相対的な位置関係が異なる場合であっても、各熱圧着ヘッドが独立して一の方向に移動することによって、各熱圧着ヘッドの交換を行なわずに熱圧着を行なうことができる。または、ヘッド搭載部に対する各熱圧着ヘッドの取付位置を微調整することによって、熱圧着を行なうことができる。これらの調整では対応できない程にＩＣチップと基板との相対的な位置関係などが異なる場合であっても、各熱圧着ヘッドのうちいずれかを移動方向の長さが異なるものに交換することによって、容易に熱圧着を行なうことができる。接続する接合部の幅が異なる場合であっても、各熱圧着ヘッドを交換することによって、熱圧着を行なうことができる。このように、本発明における熱圧着装置は、多くの種類の電気部品の熱圧着に用いることができる。すなわち、本発明における熱圧着装置は、大きな汎用性を有する。

また、本実施の形態においては、それぞれの熱圧着ヘッドの温度および押圧力が熱圧着中に一定の設定値になるように熱圧着が行なわれている。熱圧着装置にこのような制御部を含むことによって、一定の条件下で異方性導電材料を硬化させることができ、さらに、接合部の信頼性の高い熱圧着を行なうことができる。ただし、異方性導電材料の種類によっては、段階的に温度または圧力を変化させた方が好ましい場合もあり、それぞれの異方性導電材料に対して熱圧着方法を選択できることが好ましい。

上記の説明においては、液晶表示装置を例に取り挙げて説明を行なったが、本発明に基づく熱圧着装置および製造方法は、液晶表示装置の製造工程のほか、有機ＥＬディスプレイやプラズマディスプレイパネル（PDP : Plasma Display Panel）などの表示装置全般に適用することができる。

なお、今回開示した上記の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

本発明に基づく熱圧着装置の概略図である。 本発明に基づく熱圧着方法の工程図である。 本発明に基づく熱圧着方法を説明する概略断面図である。 従来の技術に基づく熱圧着方法の工程図である。 （ａ）および（ｂ）は、従来の技術に基づく熱圧着装置を用いて電気部品を接続する場合の説明図である。

符号の説明

２ ＩＣチップ、５ ＩＣチップ用熱圧着ヘッド、６ ＦＰＣ用熱圧着ヘッド、８ ヘッド搭載部、９ 熱圧着ヘッド、１０ ガラス基板、１１ ＦＰＣ、１５ ＡＣＦ、１６ 導電性粒子、２０，２１，２３，２４，２５，２６ 矢印。

Claims (3)

1. 異方性導電材料を介して電子部品を基板に固定する熱圧着装置であって、
   ヘッド搭載部と、
   １個の前記ヘッド搭載部において、前記ヘッド搭載部から突出するように形成された複数の熱圧着ヘッドと
   を備え、
   前記各熱圧着ヘッドは、一の方向に沿って互いに独立して移動可能であり、さらに、互いに独立して温度または押圧力が制御可能なように構成された、熱圧着装置。
2. 前記各熱圧着ヘッドの前記温度および前記押圧力が、熱圧着中に一定の設定値になるようにすることができる制御部を含む、請求項１に記載の熱圧着装置。
3. 基板上にＩＣチップとフレキシブル配線基板とを異方性導電材料を介して接合する表示装置の製造方法であって、
   １つのヘッド搭載部から突出するように形成された複数の熱圧着ヘッドを、少なくとも前記ＩＣチップおよび前記フレキシブル基板にそれぞれ同時に押し当てて、前記各熱圧着ヘッドの温度と押圧力とを個別に調整しながら接着固定を行なう、表示装置の製造方法。

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