JP2008227409A - 接合装置および接合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】エネルギー密度を増大させ、ＡＣＦの温度を高速に上昇させて高速な実装が可能な接合装置を提供することを目的とする。
【解決手段】アレイ基板１の引出電極と対応するＴＣＰ２の接続電極とを対向させて、対応するそれぞれの電極の位置合わせが行なわれる。そして、アレイ基板１の引出電極とＴＣＰ２の接続電極との間に入れられたＡＣＦ１０を挟みこむ。そして、バックアップガラス５５の下部すなわちアレイ基板と反対側には、バックアップガラス５５と近接してファイバ帯１６と、ファイバ帯１６を介してレーザ照射するためのレーザ発生部２５とを設ける。
【選択図】図５

Description

本発明は、液晶表示パネルと駆動回路基板とを接合するのに適した接合装置、および接合装置を用いた接合方法に関するものである。

近年、パーソナルコンピュータ、その他各種モニタ用の画像表示装置として、液晶表示装置が急速に普及してきている。

この種の液晶表示装置は、一般に液晶表示パネルの背面に照明用の面状光源であるバックライトを配設することにより、所定の広がりを有する液晶面を全体として均一な明るさに照射することで、液晶面に形成された画像を可視像化するように構成されている。

液晶表示装置は、液晶材料を２枚のガラス基板の間に封入して構成した液晶表示パネルと、液晶表示パネル上に実装された液晶材料を駆動するためのプリント回路基板と、液晶表示パネルの背面に液晶表示パネル保持フレームを介して配置されるバックライト・ユニットと、これらを覆う外枠フレームとを備えている。

液晶表示装置の中でＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）液晶表示装置の場合、液晶表示パネルを構成するガラス基板のうちの一方のガラス基板はアレイ基板を構成し、他の一方のガラス基板はカラーフィルタ基板を構成する。

ガラス基板には、液晶材料の駆動素子であるＴＦＴ、表示電極、信号線の他にプリント回路基板と電気的に接続するための引出電極などが形成されておりガラス基板上にＴＦＴが規則的に配列されているためにアレイ基板とも称されている。

カラーフィルタ基板には、カラーフィルタの他にコモン電極、ブラックマトリックス、配向膜などが形成されている。

プリント回路基板は、アレイ基板に形成された引出電極とＴＡＢ（Tape Automated Bonding）テープキャリア（以下、単にＴＡＢとも称する）を介して接続（実装）されるのが一般的である。あるいはＴＡＢ技術によりテープフィルムにＬＳＩチップを接続したパッケージ（すなわちテープキャリアパッケージ（以下、ＴＣＰとも称する））を実装することも行なわれている。また、ＴＡＢ技術に限らず同一のパッケージ技術としてＣＯＦ（Chip on film/FPC）やＳＯＦ（System on Film）も挙げることができる。

そして、ＴＡＢの入力リード導体はプリント回路基板の対応する導体に接続されることになる。一方、ＴＡＢの出力リード導体はアレイ基板の対応する引出電極に接続される。その接続の際、すなわちＴＡＢの入力リード導体とプリント回路基板の対応する導体との接続の際には、たとえば、はんだやＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film：異方性導電膜）あるいはＡＣＰ（Anisotropic Conductive Paste：異方性導電ペースト）が用いられている。あるいは、ＮＣＰ（Non Conductive Particle/Paste）などの工法や材料が用いられている。ＴＡＢの出力リード導体とアレイ基板の対応する引出電極との接続の際にも同様にＡＣＦあるいはＡＣＰ、ＮＣＰ等が用いられている。さらに、これらの接続のみならずＴＣＰ上のＬＳＩチップとフィルムとを接続する技術としてもＡＣＦ、あるいはＡＣＰ、ＮＣＰ等が用いられている。

ＴＡＢを用いる実装の他に、ＣＯＧ（Chip On Glass）と呼ばれる実装技術がある。このＣＯＧは、アレイ基板上にＩＣシリコンチップ（以下、シリコンチップ）をＡＣＦあるいはＡＣＰ、ＮＣＰ等により接合する技術である。なお、以下においてはＡＣＦあるいはＡＣＰ、ＮＣＰ等を単にＡＣＦとも称することとする。

ＡＣＦは、接着剤としての樹脂中に導電材料からなる粒子を分散させたものであり、熱可塑性樹脂を接着剤とする熱可塑型ＡＣＦと熱硬化型樹脂を接着剤とする熱硬化型ＡＣＦの２種類が存在する。熱可塑型ＡＣＦおよび熱硬化型ＡＣＦによる接合の手法は、加熱および加圧を伴う熱加圧を行なう点で一致しており、特開２００２−２４９７５１号公報においては、ヒータツールおよび近赤外線ランプを照射して熱圧着する方式が開示されている。

また、別の方式としては、特開２００１−３４５５０５号公報においては、はんだに赤外線を照射することにより溶融し、例えば光半導体素子と光実装基板とを接合する方式が開示されている。
特開２００２−２４９７５１号公報 特開２００１−３４５５０５号公報

一方、これらの接合方式とは異なり、ＡＣＦに対してレーザ照射することにより、ＡＣＦを加熱し接合する方式も利用されている。

この点で、レイアウト等の制約によりレーザ照射位置からＡＣＦまでの距離が長ければ、エネルギー密度が減少しＡＣＦの温度を上昇させるための時間が十分に必要となるため高速な実装が困難となる。

本発明に係る接合装置は、エネルギー密度を増大させ、ＡＣＦの温度を高速に上昇させて高速な実装が可能な接合装置、および当該接合装置を用いた接合方法を提供することを目的とする。

本発明に係る接合装置は、被接合体としてガラス基板上に配列された複数の電極からなる引出電極と、当該ガラス基板と熱膨張率および／または熱収縮率が異なる部材上に引出電極と配置を対応させて配列された複数の電極からなる接続電極とを、熱反応性樹脂からなる接着剤中に導電性粒子が分散された異方性導電性材料を間に挿入して、それぞれ電気的にかつ形状上一体に接合する接合装置であって、熱反応性樹脂からなる接着剤に対して照射することにより接着剤から発生する熱により引出電極と接続電極とを接合させるためのレーザ光を出射するレーザ生成部と、レーザ生成部から発生したレーザ光を透過する透過領域を有するとともに、被接合体を挟持する挟持部と、レーザ生成部と挟持部との間に設けられ、レーザ生成部から出射されたレーザ光を一方側から他方側に導光して端部から透過領域に向けてレーザ光を照射するためのファイバとを備える。

本発明に係る別の接合装置は、電気的な経路を形成するために被接合体としてガラス基板上に配列された複数の電極からなる第１の部材の引出電極と、当該ガラス基板と熱膨張率および／または熱収縮率が異なる部材上に引出電極と配置を対応させて配列された複数の電極からなる第１の金属電極よりも融点の低い第２の部材の接続電極とを、それぞれ電気的にかつ形状上一体に接合する接合装置であって、第２の部材の接続電極の温度が融点を越えないように照射して金属電極相互の原子拡散現象により引出電極と接合するようにレーザ光を照射するレーザ生成部と、レーザ生成部から発生したレーザ光を透過する透過領域を有するとともに、被接合体を挟持する挟持部と、レーザ生成部と挟持部との間に設けられ、レーザ生成部から出射されたレーザ光を一方側から他方側に導光して端部から透過領域に向けてレーザ光を照射するためのファイバとを備える。

好ましくは、レーザ生成部は、各々がレーザ光を出射する複数のレーザ光源を含み、複数のレーザ光源にそれぞれ対応して設けられる複数個のファイバと、複数個のファイバから出射されるレーザ光のうち、挟持部により挟持される被接合体の領域に従って被接合体の領域外を照射するレーザ光を遮断するシャッタとをさらに備える。

好ましくは、ファイバのレーザ光は、端部から透過領域に向けて直接導光される。
好ましくは、ファイバに導光されたレーザ光が照射された被接合体から放射される放射光を導光するための放射光用ファイバと、放射光用ファイバからの放射光を受光して被接合体からの輻射温度を測定するための温度センサとをさらに備える。

特に、レーザ光を照射するための複数のファイバを設け、複数のファイバの導光した光を出射する端部の間に、放射光用ファイバの放射光を受光する端部が配置される。

本発明に係る接合方法は、被接合体としてガラス基板上に配列された複数の電極からなる引出電極と、当該ガラス基板と熱膨張率および／または熱収縮率が異なる部材上に引出電極と配置を対応させて配列された複数の電極からなる接続電極とを、熱反応性樹脂からなる接着剤中に導電性粒子が分散された異方性導電性材料を間に挿入して、それぞれ電気的にかつ形状上一体に接合する接合装置による接合方法であって、接合装置は、レーザ光を照射するレーザ生成部と、レーザ生成部から発生したレーザ光を透過する透過領域を有するとともに、被接合体に加圧して挟持する挟持部と、レーザ生成部と挟持部との間に設けられるファイバとを備える。挟持部により被接合体を挟持した状態で、レーザ生成部から出射されたレーザ光をファイバの一方側から他方側に導光して端部から透過領域を介して熱反応性樹脂からなる接着剤中にレーザ光を照射する。

本発明に係る別の接合方法は、電気的な経路を形成するために被接合体としてガラス基板上に配列された複数の電極からなる第１の部材の引出電極と、当該ガラス基板と熱膨張率および／または熱収縮率が異なる部材上に引出電極と配置を対応させて配列された複数の電極からなる第１の金属電極よりも融点の低い第２の部材の接続電極とを、それぞれ電気的にかつ形状上一体に接合する接合装置であって、接合装置は、レーザ光を照射するレーザ生成部と、レーザ生成部から発生したレーザ光を透過する透過領域を有するとともに、被接合体を挟持する挟持部と、レーザ生成部と挟持部との間に設けられるファイバとを備える。挟持部により被接合体を挟持した状態で、レーザ生成部から出射されたレーザ光をファイバの一方側から他方側に導光して端部から透過領域を介して金属電極相互の原子拡散現象により引出電極と接合するように第２の部材の接続電極の温度が融点を越えないようにレーザ光を照射する。

本発明に係る接合装置は、熱反応性樹脂からなる接着剤に対して照射することにより接着剤から発生する熱により引出電極と接続電極とを接合させるためのレーザ光を出射するレーザ生成部と、レーザ生成部から出射されたレーザ光を一方側から他方側に導光して端部からレーザ光を出力するファイバとを設けることにより、エネルギー密度の減少を抑制し、温度を高速に上昇させて高速な実装を実行する。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付し、その説明は繰返さない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に従う液晶表示装置を説明する概略ブロック図である。

図１を参照して、本発明の実施の形態１に従う液晶表示装置は、液晶表示パネル（以下、ＬＣＤとも称する）１と、ＬＣＤ１の周辺に配設された周辺回路との接続配線が設けられたインターフェイス部４と、ＬＣＤ上に実装された液晶材料を駆動するためのプリント回路基板３と、プリント回路基板３と液晶表示パネルＬＣＤ１との間に設けられ、液晶表示パネルの構成素子を駆動するためのドライバＩＣ５を含むＴＣＰ２と、プリント回路基板３とインターフェイス部４とを電気的に接続するためのフレキシブル基板（以下、ＦＰＣとも称する）６とを備える。

以下においては、本発明の実施の形態に従う接合装置について、液晶表示パネルＬＣＤとプリント回路基板３との接続に用いられるドライブＩＣ５を含むＴＣＰの接合方式、具体的には、電極同士が電気的にかつ形状上一体に接合される方式について主に説明する。

図２は、本発明の実施の形態１に従うＴＣＰを説明する概念図である。
図２を参照して、本発明の実施の形態に従うＴＣＰは、ドライバＩＣ５を含み、ドライバＩＣ５から複数の入力および出力リード導体が設けられた構成となっている。

図３は、ＡＣＦ１０を説明する図である。
図３（ａ）は、ＡＣＦ１０の構造を説明する図である。

図３（ａ）を参照して、ＡＣＦ１０は、エポキシ系またはアクリル系の接着剤であるバインダ１０中に無数のミクロパーティクル（導電性粒子）１１が含まれた構成となっている。

図３（ｂ）は、ＡＣＦ１０に加熱および加圧を加えたときの導電経路が形成される場合を説明する図である。

図３（ｂ）を参照して、ＡＣＦ１０に加熱および加圧を加えるすなわちミクロパーティクル１１に加熱および加圧が加えられると、内部のニッケル（Ｎｉ）メッキ１２によりコーティングされた樹脂コア１３に反発力が生じることになる。これにより、この無数のミクロパーティクルが互いに結合してこのミクロパーティクルにニッケルメッキ１２の外側にコーティングされた金メッキ１１を介して例えば上部電極１４と下部電極１５との間に導電経路が形成されることになる。これにより、接合の際において、接合部分において導電経路を形成することが可能となる。

図３（ｃ）は、２層構造のＡＣＦを説明する図である。
ここでは、２層構造のＡＣＦが示されており、バインダとミクロパーティクルとがそれぞれ別々の領域すなわちバインダ領域１０ａおよびミクロパーティクル領域１１ａとに分離して形成されている。当該構成においても、上述したのと同様に導電経路を形成することが可能となる。なお、２層構造のＡＣＦを用いることにより加熱および加圧を加えたときのずれを抑制することが可能となっている。

図４は、本発明の実施の形態１に従う接合装置１００を説明する概念図である。
図４を参照して、本発明の実施の形態１に従う接合装置１００は、ＡＣＦ１０に対して単色光であるレーザを照射するレーザ照射部１５と、ＬＣＤであるアレイ基板（ガラス基板）１を支持するための支持台１４と、加圧ヘッド３０と、シリンダ２０と、レーザ照射部１５と、バックアップガラス５５と、接合装置１００全体を制御する制御部７０と、対象物を真空吸着するための真空吸着部７５とを備える。そして、シリンダ２０とアレイ基板１との間にＴＣＰ２およびＡＣＦ１０が挿入される。

なお、バックアップガラス５５は、支持台１４に埋め込まれて支持台とともにフラットな面を形成し、アレイ基板を支持する機能も有している。

レーザ照射部１５は、ＡＣＦ１０に対して所定波長のレーザを照射する。具体的には、他の波長と比較して相対的にガラスに対して透過率が高く、ＡＣＦに対して吸収率が高い波長を選択するものとする。なお、後述するがレーザ照射部１５は、レーザ発生部２５とファイバ帯１６とを含む。

シリンダ２０は、加圧ヘッド３０を介してＴＣＰ２とアレイ基板１との接合において加圧するためのものである。

真空吸着部７５は、制御部７０の指示に基づいて加圧ヘッドに設けられた吸引孔から対象物である本例においてはＴＣＰ２を真空チャックする。これにより、ＡＣＦ１０との接着の際の加圧により生じる可能性のあるアライメントずれを防止し、精度の高いアライメントが可能となる。

また、図４においては、一例として加圧ヘッドを介して一つの吸引孔と真空吸着部７５とが接続されている場合が示されているが、これに限られず複数の吸引孔を用いて真空チャックを行なうことも当然に可能である。

図５は、本発明の実施の形態１に従う接合装置によるアレイ基板（ガラス基板）とＴＣＰの接合を説明する図である。

図５に示されるように、アレイ基板（ガラス基板）１の引出電極と対応するＴＣＰ２の接続電極とを対向させて、対応するそれぞれの電極の位置合わせが行なわれ、そして、アレイ基板１の引出電極とＴＣＰ２の接続電極との間に入れられたＡＣＦ１０を挟みこむためにシリンダ２０を用いて加圧ヘッド３０と支持台１４に埋め込まれたバックアップガラス５５との間でアレイ基板１とＴＣＰ２とに加圧する。そして、バックアップガラス５５の下部すなわちアレイ基板と反対側には、バックアップガラス５５と近接して図５に示されるようにレーザ照射部１５に含まれるファイバ帯１６と、ファイバ帯１６を介してレーザ照射するためのレーザ発生部２５とが設けられる。ここで、加圧ヘッド３０と支持台１４は、被接合体であるアレイ基板（ガラス基板）１およびＴＣＰ２を挟持する挟持部を構成する。

レーザ発生部２５は、複数のレーザ光源２６を有する。ファイバ帯１６は、複数のレーザ光源２６にそれぞれ対応する複数のファイバＦＢで構成される。なお、ここでは、一例として３個のレーザ光源と、３本のファイバＦＢが一例として示されているがこれに限られず、さらに複数のレーザ光源が設けられているものとする。

そして、複数のレーザ光源２６からそれぞれ出射されたレーザは、対応するファイバに対して一方側から他方側に導光されて端部から出力される。本例においては、隣接する２本のファイバＦＢの間に接合される金属電極が配置され、照射位置として金属電極周辺のＡＣＦ１０の領域が照射される場合が示されている。なお、レーザ照射する際、各照射位置に対して１本ずつのファイバが対応付けられるように設定することも可能であるし、レーザ吸収量を増大させるために各照射位置に対して複数本ずつのファイバが対応付けられるように設定することも可能である。

なお、ここでは、複数の金属電極に対して当該金属電極周辺のＡＣＦ１０に対して並列にレーザが照射される場合が示されているが、全てのレーザ光源からレーザを出射する必要は無く、１つの金属電極に対応してＡＣＦ１０にレーザを照射することも可能であるし、一群の金属電極に対してＡＣＦ１０にレーザを照射することも可能であり、自由に設計可能である。

そして、バックアップガラス５５を介してアレイ基板（ガラス基板）１を通過して、直接ＡＣＦ１０にレーザがピンポイントで照射される。レーザの照射もしくは照射後により生じる後述するＡＣＦの硬化後にシリンダ２０を用いた加圧ヘッド３０による加圧を開放する。

ここで、電極の位置合わせは、図示していないがバックアップガラス５５側から、バックアップガラス５５とアレイ基板１とを通してＣＣＤカメラ（単にカメラとも称する）で撮影し、カメラで撮影した撮像画像をたとえば制御部７０等において画像処理することにより実行することが可能である。本例においては、たとえばバックアップガラス５５側からカメラで撮影した場合、アレイ基板（ガラス基板）１とＴＣＰ２とを同時に撮像できるので電極の位置合わせは容易となるが、たとえばアレイ基板１およびＴＣＰ２等に設けられた基準マーク等を用いて電極の位置合わせを実行することも可能であり、バックアップガラス５５側からのカメラの撮影に限らず、ＴＣＰ２の上側からのカメラの撮影によっても位置合わせが可能である。

図６は、本発明の実施の形態１に従うレーザ照射によりＡＣＦが反応する時間を説明する図である。

ここでは、縦軸を反応率とし、横軸を反応時間としている。なお、ここでは、１０６４ｎｍ程度の波長レーザを出射する新複屈折結晶体（ＹＶＯ₄）を用いた固体レーザで実験を行なった場合の反応時間が示されている。

ここで、ＤＳＣ反応熱は、いわゆる示差走査熱量測定に従って計測された反応熱を示している。示差操作熱量測定は、試料及び基準試料を一定速度で温度変化させる際に加えるエネルギ−差を測定し、試料の熱分析たとえば反応熱等を計測する効果的な手法である。

上記の式に基づいて反応熱から反応率を算出すると、図６に示されるように約７０〜８０ｍｓｅｃ程度でＡＣＦをほぼ完全に硬化させることが可能となる。なお、レーザを照射しすぎるとＡＣＦにアブレーションが生じたりあるいは焦げが生じたりすることにより、ＡＣＦ内部のエポキシ結合の数が増えて反応熱が増大するため上式に基づく反応率においては、完全に硬化後、見かけ上負の反応率となっている。なお、図６に示される実線は上記の算出結果に基づいて想定される推定曲線である。

従来の方式では、熱伝導等によりＡＣＦをほぼ完全に硬化させるために概ね１０〜２０秒程度必要としていたが本願方式の如くＡＣＦをレーザ照射により加熱することによりその１０分の１以下の時間でＡＣＦを硬化させることができ、極めて高効率でＡＣＦを用いた実装が可能となる。

本発明の実施の形態１においては、ファイバ帯１６を構成するファイバＦＢの端部から直接透過領域であるバックアップガラス５５にレーザ発生部２５からのレーザが導光されてＡＣＦに対して直接照射される方式である。

したがって、本方式によりファイバ帯１６を用いることにより、エネルギー密度の減少を抑制してレーザパワーを上げることができる。したがって、レイアウト等の制約によりレーザ照射位置からＡＣＦまでの距離が長い場合であってもＡＣＦの温度を高速に上昇させて高速な実装が可能となる。

なお、レイアウト等の制約がなく複数のレーザ光源２６をファイバ帯１６を介さずにバックアップガラス５５側に近接してレイアウトすることも考えられるが、その場合、隣接するレーザ光源同士のレーザ光が互いに重なり合いレーザ照射にむらが生じることが考えられる。本例の方式においては、集光されたレーザ光をファイバに導光してＡＣＦに照射するためレーザ照射むらを抑制することができ、また、ファイバ毎の出力調整を行うことにより、ＡＣＦに対して均一なレーザ照射を実行することが可能である。また、形状が異なる複数のＩＣチップを連続して実装する場合、ＩＣチップのサイズに合わせてファイバにレーザを導光することによって、実装基板に対してＩＣチップ以外の箇所にレーザを照射しないようにして熱ストレスを抑制することも可能である。また、集光されたレーザ光をファイバに導光してＡＣＦに照射することによりレーザ光源の配置に依らず、ＩＣチップの形状に合わせて自由に照射することが可能である。

なお、上記においては、アレイ基板（ガラス基板）とＴＣＰとの実装を実行する接合装置について主に説明したがこれに限られず、他の実装たとえばＣＯＧの実装技術やＴＡＢ／ＣＯＦ等の部品製造技術においても同様に適用可能である。また、ＡＣＦの代わりに導電性粒子を含まない熱反応性樹脂の接着剤を用いても、アレイ基板とＴＣＰ等とに圧力を加え、挟み込んだ状態で接着剤を硬化させるので、向かい合う電極同士が接触し、導通した状態で接合が可能となる。

なお、本例においては、支持台１４に埋め込まれたバックアップガラス５５の下側にファイバ帯１６を設けてレーザ照射部１５からのレーザをファイバに導光してＡＣＦに照射する方式について説明したが、特にレーザの照射は、下側からに限らず上側から照射することも可能である。例えば、加圧ヘッドをガラス製の加圧ヘッドとして加圧ヘッド側に同様にファイバ帯およびレーザ照射部を設けてガラス製の加圧ヘッドを介してレーザをＡＣＦに照射することも可能である。

（実施の形態１の変形例）
図７は、本発明の実施の形態１の変形例に従うレーザ照射部１５＃を説明する図である。

図７を参照して、本発明の実施の形態１の変形例に従うレーザ照射部１５＃は、バックアップガラス５５と近接して設けられたファイバＦＢを有するファイバ帯１６＃と、レーザ発生部２５と、温度測定アライメント１７とを含む。

ここで、ファイバ帯１６＃は、温度測定用のファイバＴＦＢを有し、温度測定用のファイバＴＦＢは、温度測定アライメント１７と接続される。

温度測定用のファイバＴＦＢは、ＡＣＦから放射される放射光（輻射光）を導光する放射光用ファイバであり、導光した放射光を温度測定アライメント１７に出力する。

温度測定アライメント１７は、温度センサであり、温度測定用のファイバＴＦＢからの放射光に基づいてＡＣＦからの輻射温度を測定する。

制御部７０は、温度測定アライメント１７の測定結果の入力に基づいてレーザ発生部２５のレーザ光の照射を制御する。具体的には、ＡＣＦが所定の温度に到達した場合には、レーザ光の照射を停止あるいは制限してＡＣＦのレーザ吸収量を制御して、ＡＣＦの温度調整を実行することが可能である。

図８は、本発明の実施の形態１の変形例に従うバックアップガラス５５の上面側からＡＣＦに対してレーザ光が照射される場合を説明する図である。

図８に示されるように一列に一直線上に配列されたファイバＦＢと、温度測定用のファイバＴＦＢとが示されている。そして、バックアップガラス５５の上面にＡＣＦ１０が載せられている場合が示されている。なお、ＡＣＦ１０を挟むように設けられたアレイ基板１、ＴＣＰ２については、説明の簡略化のためにここでは省略している。

一列に一直線上に配列されたファイバＦＢの間隔については、レーザパワー密度等を考慮して自由に設計可能である。

また、本例においては、温度測定用のファイバＴＦＢについてもファイバＦＢと同様に一列に一直線上に配置されており、ファイバＦＢによってレーザ光がＡＣＦに照射される領域内に温度測定用のファイバＴＦＢを介して輻射光を受光する受光領域が含まれている場合が示されている。すなわち、レーザ光を照射する複数のファイバＦＢの端部の間に温度測定用のファイバＴＦＢの端部が設けられる。当該構成により、照射光を遮ることなく輻射光を受光して同時に温度測定を実行することが可能である。なお、本例においては、１本の温度測定用のファイバＴＦＢを設けた場合について示されているが、１本に限られずさらに複数本設けることも可能である。

したがって、本実施の形態１の変形例に従う構成は、接合領域にファイバ端を近づけてエネルギー密度の減少を抑制してレーザパワーを上げることができるとともに接合領域からの輻射光を受光して精度の高い温度計測が可能である。

なお、ＡＣＦ１０の加熱に寄与しないファイバＦＢからはレーザ光は出射されないようにすることも可能である。

なお、一例として本例においては、一直線上に配列されたファイバＦＢについて説明したが、行列状にファイバＦＢを設けてレーザ光を出射するようにすることも当然に可能である。そして、当該行列状に同一面上に配置された複数のファイバＦＢの端部の間に同様にして温度測定用のファイバＴＦＢの端部を設けることも可能である。

図９は、バックアップガラス５５の上面側からＡＣＦに対してレーザ光が照射される場合を説明する別の図である。

図９を参照して、ここでは、一列に一直線上に配列されたファイバＦＢと、シャッタ１９ａ，１９ｂとが設けられている。シャッタ１９ａ，１９ｂは、伸縮可能であり、図示しないシャッタ駆動機構によりシャッタ位置が調整される。

このシャッタ駆動機構によりシャッタ１９ａ，１９ｂを伸縮させてファイバＦＢの端部を覆うことにより不要なレーザ光のＡＣＦ１０に対する照射を調整することも可能である。

（実施の形態２）
上記の実施の形態１においては、ガラス基板１とＴＣＰ２との接合に際してＡＣＦ１０を用いる接合装置について説明したが、本実施の形態２においては、ＡＣＦ等の薄膜の接合材料を用いずに接合する接合装置について説明する。

図１０は、本発明の実施の形態２に従う接合装置１１０を説明する概念図である。
図１０を参照して、本発明の実施の形態２に従う接合装置１１０は、図４で説明した接合装置１００と比較して、ＡＣＦ１０をガラス基板１とＴＣＰ２との間に挿入しない点が異なる。その他の点については、図４で説明したのと同様であるのでその詳細な説明は繰り返さない。

図１１は、本発明の実施の形態２に従う接合装置によるアレイ基板（ガラス基板）とＴＣＰの接合を説明する図である。

図１１を参照して、図５で説明した方式と異なる点は、ＡＣＦを介さずにレーザ発振器１００からの照射によりアレイ基板１とＴＣＰ２との金属電極の境界領域付近に直接レーザをピンポイントで照射することにより接合する。

以下においては、本発明の実施の形態に従うＴＣＰ２のバンプ（金属電極）と、ＬＣＤのアレイ配線（金属電極）との接合方式について説明する。

まず１つめの方式としては、レーザ照射により金属電極の一部を溶融して接合する方式（溶融拡散方式）について説明する。

図１２は、本発明の実施の形態２に従うＴＣＰ２のバンプ（金属電極）と、ＬＣＤのアレイ配線（金属電極）との接合方式を説明する図である。なお、ここでは、ＴＣＰ２のバンプとＬＣＤのアレイ配線について１組の接合について以下において説明するが、図１２に示されるようにＴＣＰ２とＬＣＤ１には、それぞれバンプおよびアレイ配線が複数組設けられており、対応するバンプとアレイ配線とが互いに近接又は接触した状態で接合されるようにパターン位置が形成されているものとする。また、各組において、対応するバンプおよびアレイ配線のパターン位置が略一致した状態でレーザ照射が実行されるものとする。

図１２（ａ）を参照して、上側に凸型のＴＣＰ２のバンプ（金属電極）、下側に凸型のアレイ配線（金属電極）が示されている。

そして、図１１で示したようにバックアップガラス５５を介してアレイ基板（ガラス基板）１を透過し、レーザ光をアレイ配線に照射する。その際、アレイ配線（金属電極）が溶融温度を越えるまでレーザ光を照射する。そうすると、レーザ光からのエネルギーによりアレイ配線の金属電極は加熱されてアレイ配線の金属電極の表面付近が溶融し、金属電極同士が近接状態である場合においても表面張力等の影響により上側の金属電極と接触状態となる。そして、接触状態となった場合、互いの金属電極において、各々の金属電極を構成する金属原子が接触状態となった金属電極に移動するいわゆる原子拡散現象が起きる。

この原子拡散現象が生じれば互いの金属原子が混ざり合い合金が形成され、図１２（ｂ）に示されるようにＴＣＰ２のバンプとＬＣＤのアレイ配線とが接合される。なお、この方式においては、ＴＣＰ２のバンプ位置とＬＣＤのアレイ配線との位置は保持された状態で金属電極同士の接合が行われる。

なお、ここでは、一例としてバンプおよびアレイ配線を形成する金属として金（Ａｕ）およびアルミニウム（Ａｌ）等が用いられるものとする。金（Ａｌ）と、アルミニウム（Ａｌ）の融点は、約９００度、約６６０度であり金（Ａｕ）の方がアルミニウム（Ａｌ）よりも融点が高い。

また、加圧ヘッド３０は、ＴＣＰ２のバンプとＬＣＤ１のアレイ配線とが近接あるいは接触した状態で保持するものとする。加圧ヘッド３０により押圧し続けた場合には、溶融しているアレイ配線（金属電極）の形状が物理的に著しく変化する可能性があるからである。これにより隣接するアレイ配線と接触してショートするあるいは電気的経路の断線となる可能性もあるため本方式においては、過剰な押圧を印加せずにアレイ配線と近接したＴＣＰ２のバンプ位置を保持することによりアレイ配線の形状を著しく変形させないようにしている。なお、加圧ヘッド３０と支持台１４は、被接合体であるアレイ基板（ガラス基板）１およびＴＣＰ２を挟持する挟持部を構成する。

なお、複数のアレイ配線および複数のバンプが配列されている場合、アレイ配線間あるいはバンプ間のばらつきを考慮して、その間隔のばらつき程度の距離を押し込む程度の加圧を行なうことも可能である。

上記においては、ＴＣＰ２のバンプを形成する金属と、ＬＣＤ１のアレイ配線を形成する金属の材質が異なり、バンプを形成する金属の溶融温度がＬＣＤのアレイ配線を形成する金属の溶融温度よりも高い場合について説明した。

一方、ＴＣＰ２のバンプを形成する金属と、ＬＣＤ１のアレイ配線を形成する金属の材質が同じ場合、すなわち、バンプを形成する金属の溶融温度とＬＣＤのアレイ配線を形成する金属の溶融温度が同じ場合についても上記と同様の方式を採用することが可能であるが、同じ材質の場合、一方の金属電極のみならず両方の金属電極にレーザを照射することも可能である。

上記においては、レーザ照射により金属電極の一部を溶融して接合する方式（溶融拡散方式）について説明したが、次に、金属電極の一部を溶融せずに接合する方式（固相拡散方式）について説明する。

図１３は、本発明の実施の形態２に従うＴＣＰ２のバンプ（金属電極）と、ＬＣＤのアレイ配線（金属電極）との別の接合方式を説明する図である。

図１３（ａ）を参照して、上側に凸型のＴＣＰ２のバンプ（金属電極）、下側に凸型のアレイ配線（金属電極）が示されており、上述したように互いに酸化膜を介して接触した状態であるものとする。したがって、ＴＣＰ２のバンプとアレイ配線とは酸化膜により導通状態ではないものとする。

本例の方式としては、アレイ配線（金属電極）を照射するとともに、加圧ヘッド３０によりＴＣＰ２のバンプを押圧する。

まず、図１１で示したようにバックアップガラス５５を介してレーザ光をアレイ配線に照射する。その際、アレイ配線（金属電極）が溶融温度を越えない溶融温度付近までレーザ光を照射する。そうすると、レーザ光からのエネルギーによりアレイ配線（金属電極）は加熱されるが、溶融温度まで達しないようにレーザ光が照射されるためアレイ配線の金属電極は溶融しない。一方、上述したように金属電極の表面に付着した酸化膜の一部はアレイ配線が溶融温度付近まで加熱されるに従い、アレイ配線（金属電極）内部に溶け込む逆拡散現象が生じる。

また、加圧ヘッド３０によりＴＣＰ２のバンプが押圧されるためアレイ配線およびバンプの表面に付着した酸化膜の膜厚が薄くなり結果的にバンプとアレイ配線の少なくとも一部の金属同士が直接接触することになる。そうすると、アレイ配線（金属電極）内部のエネルギーの増大した金属原子は、金属同士が直接接触した部分を介してバンプ（金属電極）の金属原子と原子拡散現象を引き起こす。これにより、図１３（ｂ）に示されるように上述したように互いの金属原子が混ざり合い合金が形成されて、バンプとアレイ配線とが接合されることになる。なお、固相拡散方式の場合には、金属電極は溶融して接合される方式ではないためたとえば上述したように隣接するアレイ配線と接触してショートするあるいは電気的経路の断線となる可能性がないため金属電極同士を安全に接合することが可能となる。また、アレイ配線の材質と加熱温度との関係によっては、上記の酸化膜について逆拡散現象が生じない場合も考えられるが、この場合には、ＴＣＰ２のバンプを押圧することによりアレイ配線（金属電極）の表面に付着した酸化膜を機械的に破って金属を露出ささて、上述したように金属同士が直接接触した部分を介して上述した金属原子の原子拡散現象を引き起こすようにすることも可能である。

上述したように、本発明に従う接合方式は、金属電極を所定波長のレーザでレーザ照射することにより原子拡散現象により互いの金属電極の金属原子をピンポイントで反応させて金属電極同士を接合する。したがって、ＡＣＦ等の薄膜材料を用いて金属電極を接合する必要は無く、金属電極同士の接合時間を短縮することができ、高速かつ高精細な実装が可能となる。

本発明の実施の形態２においてもバックアップガラス５５と近接してファイバ帯１６が設けられ、ファイバ帯１６のファイバにレーザ発生部２５からのレーザが導光されて金属電極に対して照射される方式である。本方式によりファイバ帯１６を用いることにより、エネルギー密度の減少を抑制し、レイアウト等の制約によりレーザ照射位置から電極までの距離が長い場合であっても電極の温度を高速に上昇させて高速な実装が困難となる。

また、本実施の形態２に従う構成においても、支持台１４に埋め込まれたバックアップガラス５５の下側にファイバ帯１６を設けてレーザ照射部１５からのレーザをファイバに導光して金属電極に照射する方式について説明したが、特にレーザの照射は、下側からに限らず上側から照射することも可能である。例えば、加圧ヘッドをガラス製の加圧ヘッドとして加圧ヘッド側に同様にファイバ帯およびレーザ照射部を設けてガラス製の加圧ヘッドを介してレーザを金属電極に照射することも可能である。

今回開示された実施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と考えられるべきである。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が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態１に従う液晶表示装置を説明する概略ブロック図である。 本発明の実施の形態１に従うＴＣＰを説明する概念図である。 ＡＣＦ１０を説明する図である。 本発明の実施の形態１に従う接合装置１００を説明する概念図である。 本発明の実施の形態１に従う接合装置によるアレイ基板（ガラス基板）とＴＣＰの接合を説明する図である。 本発明の実施の形態１に従うレーザ照射によりＡＣＦが反応する時間を説明する図である。 本発明の実施の形態１の変形例に従うレーザ照射部１５＃を説明する図である。 本発明の実施の形態１の変形例に従うバックアップガラス５５の上面側からＡＣＦに対してレーザ光が照射される場合を説明する図である。 バックアップガラス５５の上面側からＡＣＦに対してレーザ光が照射される場合を説明する別の図である。 本発明の実施の形態２に従う接合装置１１０を説明する概念図である。 本発明の実施の形態２に従う接合装置によるアレイ基板（ガラス基板）とＴＣＰの接合を説明する図である。 本発明の実施の形態２に従うＴＣＰ２のバンプ（金属電極）と、ＬＣＤのアレイ配線（金属電極）との接合方式を説明する図である。 本発明の実施の形態２に従うＴＣＰ２のバンプ（金属電極）と、ＬＣＤのアレイ配線（金属電極）との別の接合方式を説明する図である。

符号の説明

１ ＬＣＤ、２ ＴＣＰ、３ プリント回路基板、４ インターフェイス部、５ ドライバＩＣ、６ ＦＰＣ、１４ 支持台、１５，１５＃ レーザ照射部、１６，１６＃ ファイバ帯、１７ 温度測定アライメント、１９ａ，１９ｂ シャッタ、２０ シリンダ、２５ レーザ発生部、３０ 加圧ヘッド、５５ バックアップガラス、７０ 制御部、１００，１１０ 接合装置。

Claims (8)

1. 被接合体としてガラス基板上に配列された複数の電極からなる引出電極と、当該ガラス基板と熱膨張率および／または熱収縮率が異なる部材上に前記引出電極と配置を対応させて配列された複数の電極からなる接続電極とを、熱反応性樹脂からなる接着剤中に導電性粒子が分散された異方性導電性材料を間に挿入して、それぞれ電気的にかつ形状上一体に接合する接合装置であって、
   前記熱反応性樹脂からなる接着剤に対して照射することにより前記接着剤から発生する熱により前記引出電極と前記接続電極とを接合させるためのレーザ光を出射するレーザ生成部と、
   前記レーザ生成部から発生したレーザ光を透過する透過領域を有するとともに、前記被接合体を挟持する挟持部と、
   前記レーザ生成部と前記挟持部との間に設けられ、前記レーザ生成部から出射されたレーザ光を一方側から他方側に導光して端部から前記透過領域に向けて前記レーザ光を照射するためのファイバとを備える、接合装置。
2. 電気的な経路を形成するために被接合体としてガラス基板上に配列された複数の電極からなる第１の部材の引出電極と、当該ガラス基板と熱膨張率および／または熱収縮率が異なる部材上に前記引出電極と配置を対応させて配列された複数の電極からなる前記第１の金属電極よりも融点の低い第２の部材の接続電極とを、それぞれ電気的にかつ形状上一体に接合する接合装置であって、
   前記第２の部材の接続電極の温度が融点を越えないように照射して金属電極相互の原子拡散現象により前記引出電極と接合するようにレーザ光を照射するレーザ生成部と、
   前記レーザ生成部から発生したレーザ光を透過する透過領域を有するとともに、前記被接合体を挟持する挟持部と、
   前記レーザ生成部と前記挟持部との間に設けられ、前記レーザ生成部から出射されたレーザ光を一方側から他方側に導光して端部から前記透過領域に向けて前記レーザ光を照射するためのファイバとを備える、接合装置。
3. 前記レーザ生成部は、各々がレーザ光を出射する複数のレーザ光源を含み、
   前記複数のレーザ光源にそれぞれ対応して設けられる複数個のファイバと、
   前記複数個のファイバから出射されるレーザ光のうち、前記挟持部により挟持される前記被接合体の領域に従って前記被接合体の領域外を照射するレーザ光を遮断するシャッタとをさらに備える、請求項１または２記載の接合装置。
4. 前記ファイバのレーザ光は、前記端部から前記透過領域に向けて直接導光される、請求項１または２記載の接合装置。
5. 前記ファイバに導光されたレーザ光が照射された前記被接合体から放射される放射光を導光するための放射光用ファイバと、
   前記放射光用ファイバからの前記放射光を受光して前記被接合体からの輻射温度を測定するための温度センサとをさらに備える、請求項１または２記載の接合装置。
6. 前記レーザ光を照射するための複数の前記ファイバを設け、前記複数のファイバの導光した光を出射する端部の間に、前記放射光用ファイバの放射光を受光する端部が配置される、請求項５記載の接合装置。
7. 被接合体としてガラス基板上に配列された複数の電極からなる引出電極と、当該ガラス基板と熱膨張率および／または熱収縮率が異なる部材上に前記引出電極と配置を対応させて配列された複数の電極からなる接続電極とを、熱反応性樹脂からなる接着剤中に導電性粒子が分散された異方性導電性材料を間に挿入して、それぞれ電気的にかつ形状上一体に接合する接合装置による接合方法であって、
   前記接合装置は、
   レーザ光を照射するレーザ生成部と、
   前記レーザ生成部から発生したレーザ光を透過する透過領域を有するとともに、前記被接合体に加圧して挟持する挟持部と、
   前記レーザ生成部と前記挟持部との間に設けられるファイバとを備え、
   前記挟持部により前記被接合体を挟持した状態で、前記レーザ生成部から出射されたレーザ光を前記ファイバの一方側から他方側に導光して端部から前記透過領域を介して前記熱反応性樹脂からなる接着剤中にレーザ光を照射する、接合方法。
8. 電気的な経路を形成するために被接合体としてガラス基板上に配列された複数の電極からなる第１の部材の引出電極と、当該ガラス基板と熱膨張率および／または熱収縮率が異なる部材上に前記引出電極と配置を対応させて配列された複数の電極からなる前記第１の金属電極よりも融点の低い第２の部材の接続電極とを、それぞれ電気的にかつ形状上一体に接合する接合装置であって、
   前記接合装置は、
   レーザ光を照射するレーザ生成部と、
   前記レーザ生成部から発生したレーザ光を透過する透過領域を有するとともに、前記被接合体を挟持する挟持部と、
   前記レーザ生成部と前記挟持部との間に設けられるファイバとを備え、
   前記挟持部により前記被接合体を挟持した状態で、前記レーザ生成部から出射されたレーザ光を前記ファイバの一方側から他方側に導光して端部から前記透過領域を介して金属電極相互の原子拡散現象により前記引出電極と接合するように前記第２の部材の接続電極の温度が融点を越えないようにレーザ光を照射する、接合方法。

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