JP2007184633A

JP2007184633A - 熱圧着方法および熱圧着装置

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Publication number: JP2007184633A
Application number: JP2007067245A
Authority: JP
Inventors: Takehiko Miyamoto; 岳彦宮本
Original assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Current assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Priority date: 2000-12-21
Filing date: 2007-03-15
Publication date: 2007-07-19
Anticipated expiration: 2021-12-19
Also published as: JP4653132B2

Abstract

【課題】熱圧着による伸びを見込んで小さめに作られている電子部品の製造誤差に適切に対処して、製品の歩留まりの向上を図る。
【解決手段】熱圧着条件に応じて伸び量が変化するフィルムキャリア５２上に形成されたアウターリード５４を透明板５６に形成された電極５８に熱圧着する前に、フィルムキャリア５２上に形成された第１のマークMAと第２のマークMBの位置を測定する。そして、これらマーク間の距離を求め、この求められた距離に基づいて熱圧着条件を決定し、決定された条件下で熱圧着を行う熱圧着方法及び装置。
【選択図】図３

Description

本発明は、本発明は、第１の部品と第２の部品とを熱圧着する熱圧着方法および熱圧着装置に関し、とりわけ表示パネルなどの基板の電極に、テープキャリアパッケージ等の電子部品のアウターリードを熱圧着するものに用いて好適な熱圧着方法および熱圧着装置に関する。

電子機器のディスプレイとして用いられる表示パネルの縁部に狭ピッチで形成された電極には、表示パネル駆動用ドライバとして多数の電子部品が実装される。

図６は、従来の電子部品のアウターリードの熱圧着方法を説明する図である。

図６の（ａ）は熱圧着前、図６の（ｂ）は熱圧着後である。

電子部品５１は、ポリイミド樹脂等で形成されたフィルムキャリア５２にベアチップ５３をボンディングして作られている。フィルムキャリア５２の表面には、銅などからなる線によって多数本のアウターリード５４が狭ピッチ間隔で形成されている。

表示パネルを構成する透明板５６の縁部には、極細の電極５８が狭ピッチ間隔で多数個形成されている。フィルムキャリア５２の両端部には位置検出用の第１のマークＭＡと第２のマークＭＢが間隔をあけて設けられている。一方、透明板５６の電極５８列の両端部には、第１のマークＭＡ，第２のマークＭＢに対応して、それぞれのマークＭＡ，ＭＢと対で用いられる第１のマークＮＡと第２のマークＮＢとが設けられている。

まず、図６の（ａ）に示す熱圧着前の状態において、カメラ（図示せず）を用いて第１のマークＭＡと第１のマークＮＡとの位置ずれ、第２のマークＭＢと第２のマークＮＢとの位置ずれをそれぞれ検出する。

次に、第１のマークＭＡと第１のマークＮＡとの位置ずれ量と、第２のマークＭＢと第２のマークＮＢとの位置ずれ量が均等になるように、アウターリード５４と電極５８とを相対的に位置合わせし、フィルムキャリア５２に圧着部材（図示せず）を押し当てて、アウターリード５４を電極５８に熱圧着する（図６の（ｂ））。このようにして、アウターリード５４は電極５８に熱圧着されて、電子部品５１は表示パネルの透明板５６に実装される。

フィルムキャリア５２の表面にはアウターリード５４が狭ピッチ間隔で多数本設けられている。このため、アウターリード５４を表示パネルの電極５８に正確に位置合わせをしてから、熱圧着しなければならない。

しかし、フィルムキャリア５２はポリイミド樹脂などで作られているため、熱圧着時にフィルムキャリア５２が伸びる。このため、予めこの伸びを見込んでフィルムキャリア５２は短めに作られている。しかし、製造誤差があるため、同じ条件で熱圧着をしても、アウターリード５４を電極５８に対して正確な位置に接着できずに不良品が発生してしまう場合がある。不良品が発生するとその都度、熱圧着条件を見直していた。今後より一層の狭ピッチ化が進むと製品の不良率が高くなると予想される。

そこで、熱圧着完了後の状態を観察し、この観察により得られたデータに基づいて、その後に行う熱圧着の条件を適宜変更することにより、不良率を抑えるという方法が提案されている。

しかしながら、既に熱圧着が完了したフィルムキャリアが有する製造誤差等と、これから熱圧着の対象となるフィルムキャリアが有する製造誤差等は必ずしも同じではない。このため、既に熱圧着が完了したフィルムキャリアから得られたデータに基づいて決定された熱圧着条件が、それ以降のフィルムキャリアの圧着に適さない場合があるという問題がある。

本発明は、上述の如き従来の課題を解決するためになされたもので、その目的は、部品の製造誤差等が必ずしも一定でない場合であっても、不良品発生率の抑制を可能とする方法及び装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の熱圧着方法および熱圧着装置では、熱圧着条件に応じて伸び量が変化する第１の部品を第２の部品に熱圧着するにあたり、前記第１の部品に形成された第１のマークと第２のマークを熱圧着前に検出し、これらマーク間の距離を求め、この求められた距離に基づいて熱圧着の条件を決定し、このようにして決定された条件下で熱圧着を行うことを特徴とする。

以上詳細に説明したように、本発明によれば、熱圧着前に第１の部品のマーク間距離を測定し、この距離に応じて、熱圧着条件を適宜変更して熱圧着をし、又は熱圧着を中止することによって、不良品発生率を低下させることが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

実施の形態１．
図１はマーク間距離測定部の部分斜視図、図２は圧着部の部分斜視図、図３は熱圧着条件の決定方法を説明するためのフローチャート、図４は図３に示した「設計値＋Ｘ１」等の大小関係を示す図、図５は熱圧着条件の具体例を示すテーブルである。なお、図６に示す従来例と同一要素には、同一符号を付し、説明を省略する。

図１において、ノズル１は、真空吸着手段（図示せず）によって電子部品（第１の部品）５１のフィルムキャリア５２を真空吸着している。そして、フィルムキャリア５２の下側から、カメラ（撮像装置）３により第１のマークＭＡを、カメラ（撮像装置）４により第２のマークＭＢをそれぞれ撮像し、カメラ３，４による取込み画像を基に画像処理装置５により両マーク間の距離を求める。

図２は圧着部の部分斜視図である。圧着ヘッド２１の圧着ツール２２はヒータ２３が装着されたブロック２４に取り付けられ、このブロック２４はシリンダ２５の作動軸に固定されている。サーボモータ２６を駆動することによって圧着ヘッド２１を上下に移動させることができる。

モータ制御部１１は、圧着ツール２２の下降速度を制御し、時間制御部１４は、圧着時間を制御する。圧力制御部１２は、圧着ツール２２の加圧力を制御する。温度制御部１３は、圧着ツール２２の圧着温度を制御する。

これらモータ制御部１１，圧力制御部１２，温度制御部１３，時間制御部１４は、制御装置１５にて統括制御される。

制御装置１５は、記憶装置を有し、この記憶装置には、図５に示すようなフィルムキャリア５２の製造誤差（第１のマークＭＡと第２のマークＭＢとの距離と設計値との差）に応じた熱圧着条件が記憶されている。また、制御装置１５は、画像処理装置５とも接続されており、画像処理装置５により検出結果に基づいて、後述するように、電子部品５１を透明板（第２の部品）５６に熱圧着する際の圧着ツール２２に対する熱圧着条件を自動的に決定する。

図３に基づいて熱圧着条件の決定方法を説明する。
図４に、「設計値＋Ｘ２」、「設計値＋Ｘ１」、「設計値」、「設計値−Ｘ３」、「設計値−Ｘ４」の大小関係を示す。ここで、Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４は正数であり、Ｘ１＜Ｘ２，Ｘ３＜Ｘ４とする。
まず、ステップＳ３０１において、測定結果（第１のマークＭＡと第２のマークＭＢとの距離Ｄ１（図６の（ａ））が、「設計値＋Ｘ１よりも大きく、かつ設計値＋Ｘ２よりも小さい」か否かを判定する。

ＹＥＳと判定された場合は、熱圧着条件が条件２に変更される（ステップＳ３０５）。そして、条件２に基づいて熱圧着を実施すべき旨の指令が発せられる（ステップＳ３１０）。

図５に示すように、条件２は、標準的な圧着条件である条件１と比較して、圧着温度が高く、圧着時間が短く、圧着荷重が大きく、圧着ツール２２の下降速度が速い。条件２の内容で圧着すると、条件１の内容で圧着した場合に比べて、圧着によって生じるフィルムキャリア５２の伸び量は小さい。

ステップＳ３０１においてＹＥＳと判定されるのは、標準的な圧着条件で圧着するにはフィルムキャリア５２が設計値に比して長すぎる場合である。しかし、条件２の内容で圧着することによって、圧着によって生じるフィルムキャリア５２の伸び量が抑えられるため、不良品の発生を回避することができる。

ステップＳ３０１においてＮＯと判定された場合は、さらにステップＳ３０２おいて、測定結果が「設計値−Ｘ４よりも大きく、かつ設計値−Ｘ３よりも小さい」か否かを判定する。ＹＥＳと判定された場合は、熱圧着条件として条件３が選択される（ステップＳ３０８）。そして、条件３に基づいて熱圧着を実施すべき旨の指令が発せられる（ステップＳ３１０）。

図５に示すように、条件３は、標準的な圧着条件である条件１と比較して、圧着温度が低く、圧着時間が長く、圧着荷重が小さく、圧着ツール２２の下降速度が遅い。条件３の内容で圧着すると、条件１の内容で圧着した場合に比べて、圧着によって生じるフィルムキャリア５２の伸び量は大きい。

ステップＳ３０２においてＹＥＳと判定されるのは、標準的な圧着条件で圧着するにはフィルムキャリア５２が設計値に比して短すぎる場合である。しかし、条件３の内容で圧着することによって、圧着によって生じるフィルムキャリア５２の伸び量が大きくなるため、不良品の発生を回避することができる。

ステップＳ３０２においてＮＯと判定された場合は、さらにステップＳ３０３おいて、測定結果が、「設計値−Ｘ３以上、かつ設計値＋Ｘ１以下」か否かを判定する。ＹＥＳと判定された場合は、熱圧着条件として標準的な条件１が選択される（ステップＳ３０７）。そして、条件１に基づいて熱圧着を実施すべき旨の指令が発せられる（ステップＳ３１０）。

ステップＳ３０３においてＹＥＳと判定されるのは、標準的な圧着条件で圧着すれば良い場合である。従って、条件１の内容で圧着すれば、良品を得ることができる。

ステップＳ３０３においてＮＯと判定された場合は、圧着を中止する（ステップＳ３０６）。

ステップＳ３０３においてＮＯと判定されるのは、圧着条件の変更では対処できないほど、フィルムキャリア５２が設計値に比して長すぎるか又は短すぎる場合である。従って、圧着を中止せざるを得ない。

なお、各熱圧着条件に基づく熱圧着に際しては、フイルムキャリア５２に設けられた第１のマークＭＡと圧着対象である、例えば図６の（ａ）に示される透明板５６に設けられた第１のマークＮＡ（第１のマークＭＡと対応する）との位置ずれ、そして、フイルムキャリア５２に設けられた第２のマークＭＢと透明板５６に設けられた第２のマークＮＢ（第２のマークＭＢと対応する）との位置ずれが、カメラ３，４を用いてそれぞれ検出され、両位置ずれ量が均等になるように、アウターリード５４と電極５８との相対的な位置合わせが行われるようになっており、この点は従来と同様である。

上記の如く、熱圧着前にフィルムキャリアのマーク間距離を測定し、この距離に応じて、熱圧着条件を適宜変更して熱圧着をし、又は熱圧着を中止することによって、不良品発生率を低下させることが可能となる。

上記実施形態においては、フィルムキャリア上のマーク間距離のみを測定し、この距離に応じて熱圧着条件を変更している。これは、透明板５６の素材が一般的にガラス板などであり、ガラス板などは極めて寸法精度が良くかつ回路形成等の工程を経ても変形しにくいからである。

しかし、フィルムキャリアの圧着対象の素材が、寸法精度が良くないか又は回路形成等の工程を経ても変形しやすい樹脂などである場合は、フィルムキャリア上のマーク間距離のみならず、圧着対象上のマーク間の距離をも測定して、フィルムキャリア上のマーク間距離および圧着対象上のマーク間距離を比較した上で、熱圧着条件を決定するとしても良い。

具体的には、図６の（ａ）に示すように、カメラ３により電子部品５１におけるフィルムキャリア５２上の第１のマークＭＡと透明板５６における第１のマークＭＡに対応する第１のマークＮＡを撮像し、カメラ４により電子部品５１における第２のマークＭＢと透明板５６における第２のマークＭＢに対応する第２のマークＮＢを撮像する。

次いで、画像処理装置５が、カメラ３，４の取込み画像に基づいて、電子部品５１における第１のマークＭＡと第２のマークＭＢとの間の距離Ｄ１、および透明板５６における第１のマークＮＡと第２のマークＮＢとの間の距離Ｄ２を求める。

そして、制御装置１５にて、下記の比較に基づいて、図５に示すいずれかの熱圧着条件（条件１，条件２，条件３）が自動的に選択される。ただし以下には、フィルムキャリア５２の伸び率が、透明板５６の伸び率よりも大きい場合を例に説明する。

すなわち、距離Ｄ２−（マイナス）距離Ｄ１が、「基準値＋Ｘ１よりも大きく、かつ基準値＋Ｘ２よりも小さい」（Ｘ１＜Ｘ２）場合は、熱圧着条件として条件３が選択され、条件３に基づいて熱圧着が実施される。

また、距離Ｄ２−距離Ｄ１が、「基準値−Ｘ４よりも大きく、かつ基準値−Ｘ３よりも小さい」（Ｘ４＞Ｘ３）場合は、熱圧着条件として条件２が選択され、条件２に基づいて熱圧着が実施される。

さらに、距離Ｄ２−距離Ｄ１が、「基準値−Ｘ３以上、かつ基準値＋Ｘ１以下（許容値内）」の場合、熱圧着条件として条件１が選択され、条件１に基づいて熱圧着が実施される。

このようにすることで、電子部品５１および透明板５６双方に寸法誤差が生じ得る場合であっても、不良品を発生させることを防止しつつ、電子部品１を透明板５６に熱圧着することができる。ここで、基準値とは、設計値に基づく距離Ｄ２−距離Ｄ１の値であり、Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４はいずれも正数とする。

なお、上記において、マークＭＡ，ＭＢ間の距離Ｄ１とマークＮＡ，ＮＢ間の距離Ｄ２の差に基づいて熱圧着条件を選択するものとしたが、マークＭＡ，ＭＢ間の距離Ｄ１とマークＮＡ，ＮＢ間の距離Ｄ２の比率に基づいて熱圧着条件を選択するようにしても良い。

すなわち、設計値に基づく距離Ｄ２に対する距離Ｄ１の比率（Ｄ１／Ｄ２×１００％）Ｒ０と、実際の距離Ｄ２に対する距離Ｄ１の比率Ｒ１とを比較し、比率Ｒ１が、「Ｒ０＋Ｘ１よりも大きく、かつＲ０＋Ｘ２よりも小さい」（Ｘ１＜Ｘ２）場合は、条件２を選択する。

また、比率Ｒ１が、「Ｒ０−Ｘ４よりも大きく、かつＲ０−Ｘ３よりも小さい」（Ｘ４＞Ｘ３）場合は、条件３を選択する。

さらに、比率Ｒ１が、「Ｒ０−Ｘ３以上、かつＲ０＋Ｘ１以下（許容値内）」の場合、条件１を選択するのである。

なお、本発明において、第１の部品および第２の部品に形成されるマークは、検出用として形成されたマークに限らず、形状に特徴を有する端子等、他と識別可能なマークであればよいことは言うまでもない。

また、上記実施の形態において、第１の部品を電子部品５１とし、第２の部品を透明板５６として、本発明をアウターリードボンディング装置に適用した例で説明したが、例えば、第１の部品をテープ状部品とし、第２の部品をＩＣチップとし、テープ状部品にＩＣチップを実装する実装装置等に本発明を適用することも可能である。

また、上記実施の形態において、圧着ツール２２にヒータ２３を設けた例で説明したが、必ずしも圧着ツール２２にヒータを設ける必要は無く、例えば、圧着ツール２２にヒータ２３を設ける代わりに、圧着ツール２２による加圧時に圧着ツール２２による加圧力に抗して透明板５６を支持する支持手段にヒータ等の加熱手段を設け、圧着ツール２２の温度を制御する代わりに支持手段の設けた加熱手段の発熱量を制御するようにしても良い。

また、熱圧着条件には、前記第１の部品と前記第２の部品とを熱圧着する前記圧着ツールの温度、圧着荷重、圧着時間又は圧着速度のうちの少なくとも１つが含まれるものである。

マーク間距離測定部の部分斜視図である。圧着部の部分斜視図である。熱圧着条件の決定方法を説明するためのフローチャートである。図３に示した「設計値＋Ｘ１」等の大小関係を示す図である。熱圧着条件の具体例を示すテーブルである。従来の熱圧着方法を説明するための図である。

符号の説明

１ノズル
３、４カメラ
５１電子部品
５２フィルムキャリア
５３ベアチップ
５４アウターリード
５６透明板
５８電極
ＭＡ第１のマーク
ＭＢ第２のマーク

Claims

熱圧着条件に応じて伸び量が変化する第１の部品と、第２の部品とを圧着ツールを用いて熱圧着する熱圧着方法であって、
前記第１の部品に形成された第１のマークと第２のマークを撮像する撮像工程と、
この撮像工程による取込み画像を基に前記第１のマークと前記第２のマークとの間の距離を求める画像処理工程と、
この画像処理工程にて求めた前記第１の部品のマーク間の距離に基づいて前記圧着ツールに対する熱圧着条件を決定し、前記圧着ツールによる熱圧着動作を制御する制御工程と、を備え、
前記熱圧着条件が、標準的な圧着条件である条件１と、前記条件１と比較して、圧着温度が高く、圧着時間が短く、圧着荷重が大きく、前記圧着ツールの下降速度が速い条件２と、前記条件１と比較して、圧着温度が低く、圧着時間が長く、圧着荷重が小さく、圧着ツールの下降速度が遅い条件３とからなり、
前記熱圧着条件の決定が、前記第１のマークと前記第２のマークとの間の絶対距離が、「設計値＋Ｘ１よりも大きく、かつ設計値＋Ｘ２よりも小さい」場合は、前記条件２とされ、「設計値−Ｘ４よりも大きく、かつ設計値−Ｘ３よりも小さい」場合は、前記条件３とされ、「設計値−Ｘ３以上、かつ設計値＋Ｘ１以下」の場合は、前記条件１とされる（ここで、Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４は正数であり、Ｘ１＜Ｘ２，Ｘ３＜Ｘ４とする）、ことを特徴とする熱圧着方法。
熱圧着条件に応じて伸び量が変化する第１の部品と、第２の部品とを圧着ツールを用いて熱圧着する熱圧着方法であって、
前記第１の部品に形成された第１のマークと第２のマーク、および前記第２の部品に形成された前記第１の部品の第１のマークに対応する第１のマークと前記第１の部品の第２のマークに対応する第２のマークを撮像する撮像工程と、
この撮像工程による取込み画像を基に、前記第１の部品の第１のマークと第２のマークとの間の距離Ｄ１を求めるとともに、前記第２の部品の第１のマークと第２のマークとの間の距離Ｄ２を求める画像処理工程と、
この画像処理工程にて求めた前記第１の部品のマーク間の距離Ｄ１と前記第２の部品のマーク間の距離Ｄ２とに基づいて前記圧着ツールに対する熱圧着条件を決定し、前記圧着ツールによる熱圧着動作を制御する制御工程と、を備え、
前記熱圧着条件が、標準的な圧着条件である条件１と、前記条件１と比較して、圧着温度が高く、圧着時間が短く、圧着荷重が大きく、前記圧着ツールの下降速度が速い条件２と、前記条件１と比較して、圧着温度が低く、圧着時間が長く、圧着荷重が小さく、圧着ツールの下降速度が遅い条件３とからなり、
前記熱圧着条件の決定が、前記距離Ｄ２−前記距離Ｄ１が、「基準値＋Ｘ１よりも大きく、かつ基準値＋Ｘ２よりも小さい」場合は、前記条件３とされ、「基準値−Ｘ４よりも大きく、かつ基準値−Ｘ３よりも小さい」場合は、前記条件２とされ、「基準値−Ｘ３以上、かつ基準値＋Ｘ１以下」の場合は、前記条件１とされる（ここで、Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４は正数であり、Ｘ１＜Ｘ２，Ｘ３＜Ｘ４とする）、ことを特徴とする熱圧着方法。
熱圧着条件に応じて伸び量が変化する第１の部品と、第２の部品とを圧着ツールを用いて熱圧着する熱圧着装置であって、
前記第１の部品に形成された第１のマークと第２のマークを撮像する撮像装置と、
この撮像装置による取込み画像を基に前記第１のマークと前記第２のマークとの間の距離を求める画像処理装置と、
この画像処理装置にて求めた前記第１の部品のマーク間の距離に基づいて前記圧着ツールに対する熱圧着条件を決定し、前記圧着ツールによる熱圧着動作を制御する制御装置と、を備え、
前記熱圧着条件が、標準的な圧着条件である条件１と、前記条件１と比較して、圧着温度が高く、圧着時間が短く、圧着荷重が大きく、前記圧着ツールの下降速度が速い条件２と、前記条件１と比較して、圧着温度が低く、圧着時間が長く、圧着荷重が小さく、圧着ツールの下降速度が遅い条件３とからなり、
前記熱圧着条件の決定が、前記第１のマークと前記第２のマークとの間の絶対距離が、「設計値＋Ｘ１よりも大きく、かつ設計値＋Ｘ２よりも小さい」場合は、前記条件２とされ、「設計値−Ｘ４よりも大きく、かつ設計値−Ｘ３よりも小さい」場合は、前記条件３とされ、「設計値−Ｘ３以上、かつ設計値＋Ｘ１以下」の場合は、前記条件１とされる（ここで、Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４は正数であり、Ｘ１＜Ｘ２，Ｘ３＜Ｘ４とする）、であることを特徴とする熱圧着装置。
熱圧着条件に応じて伸び量が変化する第１の部品と、第２の部品とを圧着ツールを用いて熱圧着する熱圧着装置であって、
前記第１の部品に形成された第１のマークと第２のマーク、および前記第２の部品に形成された前記第１の部品の第１のマークに対応する第１のマークと前記第１の部品の第２のマークに対応する第２のマークを撮像する撮像装置と、
この撮像装置による取込み画像を基に、前記第１の部品の第１のマークと第２のマークとの間の距離Ｄ１を求めるとともに、前記第２の部品の第１のマークと第２のマークとの間の距離Ｄ２を求める画像処理装置と、
この画像処理装置にて求めた前記第１の部品のマーク間の距離Ｄ１と前記第２の部品のマーク間の距離Ｄ２とに基づいて前記圧着ツールに対する熱圧着条件を決定し、前記圧着ツールによる熱圧着動作を制御する制御装置と、を備え、
前記熱圧着条件が、標準的な圧着条件である条件１と、前記条件１と比較して、圧着温度が高く、圧着時間が短く、圧着荷重が大きく、前記圧着ツールの下降速度が速い条件２と、前記条件１と比較して、圧着温度が低く、圧着時間が長く、圧着荷重が小さく、圧着ツールの下降速度が遅い条件３とからなり、
前記熱圧着条件の決定は、前記距離Ｄ２−前記距離Ｄ１が、「基準値＋Ｘ１よりも大きく、かつ基準値＋Ｘ２よりも小さい」場合は、前記条件３とされ、「基準値−Ｘ４よりも大きく、かつ基準値−Ｘ３よりも小さい」場合は、前記条件２とされ、「基準値−Ｘ３以上、かつ基準値＋Ｘ１以下」の場合は、前記条件１とされる（ここで、Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４は正数であり、Ｘ１＜Ｘ２，Ｘ３＜Ｘ４とする）、ことを特徴とする熱圧着装置。