JP2007317972A - 電子部品の貼付状態検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＴＣＰやＰＣＢに特別な機構を追加することなくＴＣＰとＰＣＢとの貼付状態を検査する。
【解決手段】複数のＴＣＰリードを有する可撓性のＴＣＰ２０とＴＣＰリードに対応したＰＣＢリードを有するＰＣＢ３０とがＡＣＦ４０を介して電気的に接続され、ＴＣＰ２０とＰＣＢ３０との貼付状態を検査するときに、ＴＣＰ２０の斜め上方からＴＣＰ２０に向けて平行光を照射して、ＴＣＰ２０で反射した反射光を固体撮像素子１５により光電変換された電気信号により取得されたＴＣＰ２０の画像に基づいて、取得されたＴＣＰ２０の画像（被検査画像）と基準となる正常なＴＣＰ２０の画像（基準画像）とのパターンの比較を行うことにより、ＴＣＰ２０とＰＣＢ３０との貼付状態を検査する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、フレキシブル基板とプリント基板との貼付状態を検査する電子部品の貼付状態検査装置に関するものである。

近年、液晶ディスプレイ等の種々の表示装置が普及している。液晶ディスプレイでは、ＴＦＴアレイが形成されたガラス基板であるＴＦＴアレイ基板とカラーフィルタが形成されたガラス基板であるカラーフィルタ基板との間に液晶素子を封入して貼付を行って液晶パネルを構成し、液晶パネルの各画素のＴＦＴを駆動するための電子部品であるプリント基板（ＰＣＢ：Printed Circuit Board）を液晶パネルの周辺部に配置して、液晶パネルとプリント基板とを電気的に接続を行う。

プリント基板と液晶パネルとの接続には、ＴＣＰ（Tape Carrier Package）が用いられる。まず、液晶パネルにＴＣＰを取り付けてから、ＴＣＰとＰＣＢとの接続が行われる。ＴＣＰはフィルム基板に半導体素子を搭載したものであり、プリント基板と液晶パネルとを電気的に接続する役割を発揮する。ＴＣＰには複数の端子（リード）が形成され、ＰＣＢにもＴＣＰの各端子に対応した端子が形成されている。ＴＣＰとＰＣＢとは夫々の端子が電気的に接続される必要があるため、ＴＣＰとＰＣＢとの接続には異方性導電膜（ＡＣＦ：Anisotropic Conductive Film）が用いられる。異方性導電膜は導電粒子が混入された接着性のある樹脂であり、これをＴＣＰとＰＣＢとの間に挟みこんだ状態で、熱圧着を行うことにより、ＴＣＰとＰＣＢとは電気的に接続が行われることになる。

従って、ＴＣＰとＰＣＢとの組付けを行うときには、ＰＣＢの各端子とＴＣＰの各端子とが電気的に確実に接続されるような状態にする必要がある。ＰＣＢの各端子とＴＣＰの各端子との電気的な接続に異常が発生していると、ＰＣＢからの駆動制御信号を液晶パネルの各画素の表示制御を行うＴＦＴに伝達することができず、適正な画像表示を行うことができないためである。特に、ＴＣＰは薄いフィルムによる電子部品であるため可撓性を有し、ＰＣＢとの接着を行うＡＣＦに剥離を生じると、電気的な接続を保証することができなくなる。

そこで、ＰＣＢとＴＣＰとの貼付を行った後に、ＰＣＢとＴＣＰとの貼付に不具合が発生しているか否かの検査を行う必要がある。その一例として、例えば特許文献１が開示されている。特許文献１では、ＰＣＢ及びＴＣＰの両端部に検査用の端子及びパッドを設け、ＰＣＢのパッドに検査用のプローバを接触させて、通電試験を行うことにより、電気的な接続の良否の検査を行っている。
特開２００４−９５８７２号公報

ところで、近年の液晶パネル等の表示装置は小型化且つ高画素化の傾向にあり、ＰＣＢ及びＴＣＰに形成される端子のピッチ間隔も極めて微小なものになっている。表示装置の画素数が増加すれば、パネルの各画素に信号を伝達するための端子の数も画素数に応じて増加するため、ＰＣＢ及びＴＣＰに形成される端子のピッチ間隔も微小なものとなる。従って、特許文献１にあるように、通電試験を行う専用の端子及びパッドを設けると、その分ＴＣＰのサイズも大きくなり、表示装置の小型化且つ高画素化という要請を充足することは困難になる。また、製造される液晶ディスプレイを構成するＴＣＰ及びＰＣＢに、夫々通電試験を行うための専用の端子及びパッドを設けることは、製造コスト上好ましくない。

そこで、本発明は、ＴＣＰ及びＰＣＢには特別な機構を追加することなく、ＴＣＰとＰＣＢとの貼付状態を検査することを目的とする。

本発明の電子部品の貼付状態検査装置は、複数の端子を有する可撓性のフレキシブル基板と前記複数の端子に夫々対応した複数の端子を有するプリント基板とが電気的に接続され、前記フレキシブル基板と前記プリント基板との貼付状態を検査する電子部品の貼付状態検査装置であって、前記フレキシブル基板の斜め上方から前記フレキシブル基板に向けて照明光を照射する光源と、前記フレキシブル基板に入射した前記平行光の反射方向に配置された撮像手段と、を有し、前記撮像手段が受光した前記反射光に含まれる前記各端子からの各反射光のパターンに基づいて前記フレキシブル基板と前記プリント基板とが正常に貼り付けられているか否かを検査することを特徴とする。

本発明は、ＴＣＰ及びＰＣＢに特別な機構を追加することなく、ＴＣＰとＰＣＢとの貼付状態を検査することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は表示装置の一例として液晶パネル９０を示している。液晶パネル９０は、パネルアセンブリ５０の周囲外側の長辺部及び短辺部に夫々ＰＣＢ３０を取り付けたものからなる。パネルアセンブリ５０は、ＴＦＴアレイ回路が形成されたＴＦＴアレイ基板５１とカラーフィルタが形成されたカラーフィルタ基板５２とからなるパネルアセンブリであり、内部には液晶素子が封入されている。そして、図１に示されるように、ＴＦＴアレイ基板５１のサイズはカラーフィルタ基板５２のサイズよりも若干大きめに製造されており、ＴＦＴアレイ基板５１のカラーフィルタ基板５２との接合面のうち一部は露出している。

ＴＦＴアレイ基板５１の駆動制御は、ＴＣＰ２０により電気的に接続されるＰＣＢ３０により行われる。ＰＣＢ３０はマトリクス状に形成されているＴＦＴアレイ基板５１の各画素の液晶素子に対して電圧の印加のコントロールを行うことにより、画像表示制御を行っている。上述したように、ＴＦＴアレイ基板５１の露出部分にＴＣＰ２０が貼り付けられてパネルアセンブリを構成し、パネルアセンブリのＴＣＰ２０とＰＣＢ３０との接続が行われる。

ＴＣＰ２０はドライバＩＣである半導体素子２５を搭載したものであり、図２に示されるように、多数のリード２１（以下、ＴＣＰリード２１とする）が微小なピッチ間隔をもって形成されている。特に、小型且つ高画素の液晶ディスプレイにおいては、ＴＣＰ２０に形成されるＴＣＰリード２１が密集化し、そのピッチ間隔も極めて微小なものになる。図２に示されるように、ＰＣＢ３０にはＴＣＰリード２１に対応する多数のリード３１（以下、ＰＣＢリード３１とする）が形成されている。ＴＣＰリード２１とＰＣＢリード３１とは１対１に対応付けられているため、ＰＣＢリード３１の本数も多数になり、そのピッチ間隔も極めて微小なものになる。

ここで、ＰＣＢリード３１とＴＣＰリード２１とは信号伝達のために、電気的に接続を行う必要があるが、そのピッチ間隔は極めて微小なものであるため、半田付けによっては接続することは困難である。そこで、異方性導電膜であるＡＣＦ４０によりＰＣＢ３０とＴＣＰ２０との接合を行う。ＡＣＦ４０は微細な導電粒子をバインダ樹脂に均一に分散させたものであって、このＡＣＦ４０は予めＰＣＢ３０に貼り付けておき、ＴＣＰ２０を重ねて加熱下で加圧を行う。そうすると、ＰＣＢリード３１がＴＣＰリード２１と導電粒子を介して電気的に接続されると共に、バインダ樹脂の接着力によって固着されて、ＰＣＢ３０がパネルアセンブリ５０に接続される。これにより、液晶パネル９０が構成される。

そこで、液晶パネル９０を構成した後には、ＰＣＢ３０とＴＣＰ２０との接合状態を検査する必要がある。つまり、ＰＣＢリード３１とＴＣＰリード２１とは信号伝達のために正確な接続がされていなければ、液晶ディスプレイとしての機能を発揮し得ないためである。ここで、ＰＣＢリード３１とＴＣＰリード２１とを正常な接続状態にするためには、ＰＣＢ３０に対してＴＣＰ２０の平面度を損なうことなく貼り付ける必要がある。つまり、ＰＣＢリード３１とＴＣＰリード２１とは極めて微小なピッチ間隔で形成されているため、平面形状のＰＣＢ３０及びＴＣＰ２０の何れか一方に撓みや歪み等凹凸が生じると、ＰＣＢリード３１とＴＣＰリード２１との接続状態は一部において不良となるからである。

ここで、ＰＣＢ３０とＴＣＰ２０とはＡＣＦ４０を介して接続され、ＴＣＰ２０は可撓性を有するフィルム状の電子部品であるため、接合状態の一部に凹凸が生じる可能性がある。また、ＰＣＢ３０とＴＣＰ２０との接合は加熱圧着することにより行われるが、塵等の不純物を巻き込んで圧着を行うと、ＰＣＢリード３１又はＴＣＰリード２１の一部に欠損が生じる可能性がある。このため、パネルアセンブリ５０のＴＣＰ２０とＰＣＢ３０との接合を行って液晶パネル９０を構成した後に、ＴＣＰ２０とＰＣＢ３０との検査を行う。

図３は、ＴＣＰ２０の貼付状態を検査する電子部品の貼付状態検査装置を示している。当該検査装置の検査光学系１は、光源１１と拡散板１２と、アクロマティックレンズ１３、結像レンズ１４及び固体撮像素子１５からなる撮像手段と、画像処理装置１６とを有して構成される。光源１１はレーザ光を射出するための光源装置であり、例えばハロゲン光源等を適用することができる。光源１１から射出したレーザ光は拡散板１２により拡散し、アクロマティックレンズ１３に入射する。アクロマティックレンズ１３では、レーザ光の色収差を除去し、拡散光を平行光にする。このため、アクロマティックレンズ１３はコリメータレンズとしての役割をも発揮するものを用いる。ここでは、光源１１から射出した光を平行光にしているが、ＴＣＰ２０の反射光を固体撮像素子１５に結像させることができれば、必ずしも平行光にする必要はないため、アクロマティックレンズ１３は必須構成部品ではない。

図３にも示されるように、アクロマティックレンズ１３からのレーザ光はＴＣＰ２０に対して斜め上方から入射角θをもって入射し、反射角θをもって反射する。ＴＣＰ２０で反射した反射光は、結像レンズ１４に入射し、固体撮像素子（ＣＣＤ：Charged Couple Device）１５に入射して像を結ぶ。固体撮像素子１５は入射光を電気信号に光電変換を行い、変換された電気信号は画像処理装置１６に出力され、画像処理装置で所定の画像処理が行われる。

ここで、本実施形態では、ＴＣＰ２０の貼付状態を検査するためにラインセンサによって走査を行う。ラインセンサによる走査は移動体の表面を線視野で捉え、一定ピッチごとに平均した走査を行うものである。本方式では、ラインセンサを採用するために、固体撮像素子１５を構成する受光素子が一列に配列されるものを採用する。この場合、被検査対象が固定されていると１ライン分の画像のみが取得されるが、一定領域の面視野の画像認識を行うために、被検査対象を微細に移動させる。ここでは、ＴＣＰ２０とＰＣＢ３０との貼付状態を検査するため、液晶パネル９０全体を微細に移動させ、固体撮像素子１５が認識した１ライン分の画像に対して連続的に画像処理を施すことにより、一定領域の画像視野を認識することができる。このため、液晶パネル９０を搬送するための図示しない搬送手段が設けられている。図４では、ＴＣＰリード２１が形成されている方向とは垂直方向に液晶パネル９０を移動させたときに得られる画像を示している。

上記のラインセンサを採用することにより、ラインごとに連続的に画像処理を行うことができるため、高速な画像処理が可能であるが、勿論、ラインセンサによる検査方法でなくてもよい。つまり、固体撮像素子１５が一定領域の光を受光することができる構成を採用すれば、例えば、所定領域を一度に検出して画像を取得することができるものであれば、ラインセンサを用いなくてもよい。

ところで、図２にも示されるように、パネルアセンブリ５０を構成するＴＣＰ２０はＰＣＢ３０と貼り付けられるが、ＴＣＰ２０はＰＣＢ３０の上部側から貼り付けられる。よって、ＴＣＰ２０とＰＣＢ３０との接合部のうち、視認できるのはＴＣＰ２０の部分である。従って、光源１１からの入射光をＴＣＰ２０に入射させる。上述したように、ＴＣＰ２０には多数のＴＣＰリード２１が形成されている。ＴＣＰリード２１は導電部材であり、金属製の部材であるため、入射した光の反射光量は強い。一方、ＴＣＰリード２１以外のＴＣＰ２０における他の部分は可撓性を有する樹脂フィルムであるため、入射した光の反射光量はＴＣＰリード２１と比較して弱い。図４は、画像処理装置１６に入力されるＴＣＰ２０の画像である。同図に示されるように、ＴＣＰリード２１の部分は反射光量が強く、その他の部分は反射光量が弱いため、ＴＣＰリード２１の画像パターンは鮮明に認識されている。

ところで、上述したように、ＴＣＰ２０は可撓性を有する樹脂フィルムであり、ＴＣＰ２０とＰＣＢ３０との間にはＡＣＦ４０が介在しているため、加熱圧着工程を経た後であっても、歪みや撓み等により、その形状に凹凸を生じ得る。そうすると、画像処理装置１６において認識されるＴＣＰリード２１の形状は図４のようにはならない。つまり、ＴＣＰ２０が完全に平面形状となっているときに、反射光は入射光と対称な方向に向かって反射するが、ＴＣＰ２０に凹凸が生じていると、当該凹凸部分に入射した光の反射光は散乱する。そうすると、図５に示されるように、ＴＣＰリード２１の形状が歪んだ形状として認識されることや、散乱によりぼやけた形状として認識されることがある。

そこで、図４に示されるような、凹凸が生じていないＴＣＰ２０の画像との比較を行う。図４に示されるＴＣＰ２０の画像は理想的な平面形状を保持している画像であるため、基準画像（上記の理想的なＴＣＰ２０の画像）と被検査画像（認識された検査対象のＴＣＰ２０の画像）とを対比して検査を行う。このとき、検査を行うために、基準画像と被検査画像との明暗のパターンの比較を行う。

図５において、ＴＣＰリード２１のうち、一部のＴＣＰリード２１は、ＴＣＰ２０に生じた凹凸により歪んだ形状として認識される（例えば、同図のＴＣＰリード２１Ａ）。この場合、基準画像のＴＣＰリード２１のパターンは端子の形状（短冊状の形状）そのものをしているのに対して、被検査画像のＴＣＰリード２１Ａのパターンは歪みを生じている。よってパターン比較を行うと、明確にパターンが異なることを検出することができる。

一方、霞んだ形状として認識されるＴＣＰリード２１Ｂについては、図６に示されるように、パターンそのものは基準画像のＴＣＰリード２１と大きな差異はないが、輝度レベルとしては大きな差異がある。そこで、被検査画像に輝度レベルの閾値を設けて、当該閾値の輝度レベルを基準として二値化することにより、パターンの比較を行うようにすることもできる。二値化を行うと、ＴＣＰリード２１Ｂのうち閾値以下の霞んだ部分はリード部分とは判定されないため、基準画像のＴＣＰリード２１のパターンとは全く異なる信号として検出されることになる。

以上のような基準画像と被検査画像とのパターン比較を行うことにより、ＴＣＰ２０に凹凸部分が生じているか否かを判定することができ、ＴＣＰ２０とＰＣＢ３０との貼付状態を検査することができる。上述したようなパターン比較を行うことによっても貼付状態を検査することができるが、パターン比較を例えばＴＣＰリード２１の面積を基準として検査することもできる。つまり、基準画像のＴＣＰリード２１の面積と被検査画像のＴＣＰリード２１の面積とを比較すると、ＴＣＰ２０に凹凸が生じていると、反射光は散乱するため、被検査画像のＴＣＰリード２１の面積は基準画像の面積よりも小さくなる。そこで、両面積を比較して、差が許容範囲内であれば貼付状態が正常であると判定し、許容誤差を超えている場合には貼付状態が異常であると判定することができる。かかる手法によっても貼付状態を検査することができる。

次に、図７には、ＴＣＰリード２１の一部に欠損が生じている画像が示されている。例えば、ＴＣＰ２０とＰＣＢ３０との熱圧着をするときに、塵やゴミ等を巻き込んで圧着を行った場合、ＴＣＰリード２１の一部（ＴＣＰリード２１Ｃ）に打痕等による欠損が生じ得る。この場合、熱圧着時に不純物を巻き込むと、当該部分においてＴＣＰリード２１が大きく凹むことになる。そうすると、当該部分における反射光は散乱により検出することができないため、認識される画像としては、図７に示されるようにＴＣＰリード２１Ｃが一部欠けている画像として認識される。従って、図７の画像パターンと図４の基準画像のパターンとを比較することにより、ＴＣＰリード２１の一部（ＴＣＰリード２１Ｃ）に欠損が生じていることを検出することができ、圧着状態が不良であることを検査することができる。

以上説明したように、本発明は、ＴＣＰ２０及びＰＣＢ３０に検査を行う特別なリード等を追加することなく、ＴＣＰ２０とＰＣＢ３０との圧着状態を検査することができる。

パネルアセンブリにＰＣＢを組み込んだ液晶パネルの平面図である。 パネルアセンブリとＰＣＢとを分離して示した要部拡大図である。 貼付状態検査装置に係る光学系の概略構成図である。 ＴＣＰが正常な場合のＴＣＰリードの認識画像を示す図である。 ＴＣＰに凹凸が生じている場合のＴＣＰリードの認識画像を示す図である。 ＴＣＰに凹凸が生じている場合のＴＣＰリードの認識画像の別の例を示す図である。 ＴＣＰリードに欠損が生じている場合のＴＣＰリードの認識画像を示す図である。

符号の説明

１１ 光源 １２ 拡散板
１３ アクロマティックレンズ １４ 結像レンズ
１５ 固体撮像素子 １６ 画像処理装置
２０ ＴＣＰ ３０ ＰＣＢ
２１ ＴＣＰリード ３１ ＰＣＢリード

Claims (2)

1. 複数の端子を有する可撓性のフレキシブル基板と前記複数の端子に夫々対応した複数の端子を有するプリント基板とが電気的に接続され、前記フレキシブル基板と前記プリント基板との貼付状態を検査する電子部品の貼付状態検査装置であって、
   前記フレキシブル基板の斜め上方から前記フレキシブル基板に向けて照明光を照射する光源と、前記フレキシブル基板に入射した前記平行光の反射方向に配置された撮像手段と、を有し、
   前記撮像手段が受光した前記反射光に含まれる前記各端子からの各反射光のパターンに基づいて前記フレキシブル基板と前記プリント基板とが正常に貼り付けられているか否かを検査することを特徴とする電子部品の貼付状態検査装置。
2. 前記光源から射出される光は平行光であることを特徴とする請求項１記載の電子部品の貼付状態検査装置。
   
   

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