JP2008283055A - フレキシブル基板の実装方法およびフレキシブル基板の実装装置 - Google Patents

Abstract

【課題】仮圧着を行うことなく、異方性導電膜フィルムを介して、電子デバイスの端子部にフレキシブル基板を、良好に熱圧着することができるフレキシブル基板の実装方法等を提供する。
【解決手段】異方性導電膜フィルムを介して、電子デバイスの端子部にフレキシブル基板を、熱圧着するフレキシブル基板の実装方法であって、異方性導電膜フィルムから気泡が発生しない溶融温度となる第１温度で、且つフレキシブル基板が位置ズレを生じない第１押圧力で、圧着を行う第１圧着工程と、第１圧着工程に続き、第１温度より高い温度であって異方性導電膜フィルムを硬化させる硬化温度となる第２温度で、且つ第１押圧力より高い押圧力であって異方性導電膜フィルムの導電粒子により端子部およびフレキシブル基板間が導電状態となる第２押圧力で、圧着を行う第２圧着工程と、を備えた。
【選択図】図４

Description

本発明は、異方性導電膜フィルムを介して、電子デバイスの端子部にフレキシブル基板を、熱圧着するフレキシブル基板の実装方法およびフレキシブル基板の実装装置に関するものである。

従来、この種のフレキシブル基板の実装方法として、表示パネルの縁部に形成した回路電極と電子部品に形成した接続用電極との間にＡＣＦ（異方性導電膜フィルム）を介在させ、これらを仮圧着した状態で、ＡＣＦが流動化しない第１加熱温度で第１圧着ヘッドを電子部品に当接させる第１圧着工程と、ＡＣＦの熱硬化温度以上の第２加熱温度で第２圧着ヘッドを電子部品に当接させる第２圧着工程と、を行うものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−２０２８０６号公報

しかしながら、上記の構成によれば、第１圧着工程の前工程で、表示パネルと電子部品とをＡＣＦを介して仮圧着（仮固定）せなければならず、作業効率が悪い問題があった。また、仮圧着を省いた状態で、上記の第１圧着工程を行ってしまうと、表示パネルと電子部品とが固定されていないため、圧着ヘッドが電子部品へ当接することにより、表示パネルに対し電子部品が位置ズレし易く、これらを良好に圧着することができず、歩溜りが悪化してしまう問題がある。

本発明は、仮圧着を行うことなく、異方性導電膜フィルムを介して、電子デバイスの端子部にフレキシブル基板を、良好に熱圧着することができるフレキシブル基板の実装方法およびフレキシブル基板の実装装置を提供することを課題とする。

本発明のフレキシブル基板の実装方法は、異方性導電膜フィルムを介して、電子デバイスの端子部にフレキシブル基板を、熱圧着するフレキシブル基板の実装方法であって、異方性導電膜フィルムから気泡が発生しない溶融温度となる第１温度で、且つフレキシブル基板が位置ズレを生じない第１押圧力で、圧着を行う第１圧着工程と、第１圧着工程に続き、第１温度より高い温度であって異方性導電膜フィルムを硬化させる硬化温度となる第２温度で、且つ第１押圧力より高い押圧力であって異方性導電膜フィルムの導電粒子により端子部およびフレキシブル基板間が導電状態となる第２押圧力で、圧着を行う第２圧着工程と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明のフレキシブル基板の実装装置は、異方性導電膜フィルムを介して、電子デバイスの端子部にフレキシブル基板を、熱圧着するフレキシブル基板の実装装置であって、異方性導電膜フィルムを介在させた電子デバイスとフレキシブル基板と、を位置決め状態で載置するセットテーブルと、セットテーブルに対峙し、電子デバイスにフレキシブル基板を圧着する圧着ヘッドと、圧着ヘッドに組み込んだヒータと、圧着ヘッドを、セットテーブルに向かって圧着動作させる加圧機構と、ヒータおよび加圧機構を制御する制御手段と、を備え、制御手段は、異方性導電膜フィルムから気泡が発生しない溶融温度となる第１温度で、且つフレキシブル基板が位置ズレを生じない第１押圧力で、第１圧着動作を行わせた後、第１温度より高い温度であって異方性導電膜フィルムを硬化させる硬化温度となる第２温度で、且つ第１圧力より高い圧力であって異方性導電膜フィルムの導電粒子により端子部およびフレキシブル基板間が導電状態となる第２押圧力で、第２圧着動作を行わせることを特徴とする。

この構成によれば、第１圧着工程（第１圧着動作時）において、圧着ヘッドが第１押圧力となっているため、電子デバイスおよびフレキシブル基板が位置ズレすることなく、圧着ヘッドを当接させることができると共に、この状態で、圧着ヘッドを第１温度とすることにより、気泡を生じさせることなく異方性導電膜フィルムを溶融させることができる。また、圧着ヘッドを当接させた状態において、圧着ヘッドの押圧力を第２押圧力とすることで、電子デバイスおよびフレキシブル基板間を導電状態とすることができると共に、圧着ヘッドを第２温度とすることにより、異方性導電膜フィルムを硬化させることができる。これにより、仮圧着を行うことなく、電子デバイスの端子部にフレキシブル基板を、良好に熱圧着することができる。なお、第２押圧力は、例えば、導電粒子をつぶして破壊する押圧力となっていることが、好ましい。

前者の場合、第１圧着工程における圧着を、第１圧着時間で行うと共に、第２圧着工程における圧着を、第２圧着時間で行うよう構成され、第１圧着時間および第２圧着時間は、時間調整可能であるが、好ましい。

後者の場合、第１圧着動作における圧着を、第１圧着時間で行うと共に、第２圧着動作における圧着を、第２圧着時間で行うよう構成され、制御手段は、第１圧着時間および第２圧着時間を時間調整する時間調整手段を有していることが、好ましい。

この構成によれば、第１圧着工程（第１圧着動作）および第２圧着工程（第２圧着動作）における最適な第１圧着時間および第２圧着時間を設定することができるため、異方性導電膜フィルムの種別に応じて、より良好な圧着を実現することができる。

前者の場合、第１温度および第２温度による加熱が、セラミックヒータにより行われることが、好ましい。

後者の場合、ヒータが、セラミックヒータであることが、好ましい。

この構成によれば、セラミックヒータによる加熱の応答性が良いため、所望の加熱温度への到達時間を短縮することができ、各圧着工程（各圧着動作）におけるタクトタイムを短縮することができる。

以下、添付の図面を参照して、本実施形態に係るフレキシブル基板の実装装置（以下、実装装置と言う）およびこの実装装置によるフレキシブル基板の実装方法について説明する。この実装装置は、液晶パネル等の電子デバイスの縁部に形成された端子部とフレキシブル基板の端子部との間に、異方性導電膜フィルム（以下、ＡＣＦと言う）を介在させて熱圧着を行うことにより、各端子部間を固定すると共に、導電状態とするものである。

先ず、図１を参照して、熱圧着対象物となる液晶パネルＷ１およびフレキシブル基板Ｗ２について説明する。液晶パネルＷ１は、方形状に形成されたＴＦＴ基板ＷＡと、その裏面に設けられ、ＴＦＴ基板ＷＡよりも一回り小さい対向基板Ｗｂと、を有しており、ＴＦＴ基板ＷＡおよび対向基板Ｗｂが重なり合った状態で貼り合せられている。また、対向基板Ｗｂからはみ出したＴＦＴ基板ＷＡの裏面の縁部には、パネル端子部８が設けられている。フレキシブル基板Ｗ２は、フィルム状に形成され、その一方の端部には、パネル端子部８に接合する基板端子部９が設けられている。そして、パネル端子部８および基板端子部９にＡＣＦ１０を介在させて熱圧着を行うことにより、液晶パネルＷ１にフレキシブル基板Ｗ２が実装される（図１（ｃ）参照）。

次に、図２を参照して、フレキシブル基板の実装装置２０について説明する。実装装置２０は、ＡＣＦ１０を介在させた液晶パネルＷ１とフレキシブル基板Ｗ２とを位置決め状態で水平に載置するセットテーブル２１と、セットテーブル２１に対峙し、液晶パネルＷ１にフレキシブル基板Ｗ２を圧着する圧着ヘッド２２と、セットテーブル２１に対し、圧着ヘッド２２を上下方向に昇降させる加圧機構２３と、セットテーブル２１の下面に臨み、液晶パネルＷ１とフレキシブル基板Ｗ２とのアライメントを行うための２台のアライメントカメラ２４と、を備えており、圧着ヘッド２２および加圧機構２３は、パソコン等の制御手段２５により温度制御および圧力制御されている。

セットテーブル２１は、下面に臨んだ２台のアライメントカメラ２４の撮像を可能にすべく、石英ガラスで構成されており、２台のアライメントカメラ２４により位置決めされた液晶パネルＷ１およびフレキシブル基板Ｗ２を真空吸着して載置する。

ここで、セットテーブル２１上に液晶パネルＷ１およびフレキシブル基板Ｗ２をセットする際は、液晶パネルＷ１およびフレキシブル基板Ｗ２の除給材を行う除給材装置（図示省略）により、これらが給材される。このとき、セットテーブル２１上にセットされた液晶パネルＷ１は、その表示面を下にし、液晶パネルＷ１の裏面の縁部に形成されたパネル端子部８を上にしてセットされる。一方、フレキシブル基板Ｗ２は、基板端子部９にＡＣＦ１０が貼着された状態で、基板端子部９を下にしてセットされる。そして、２台のアライメントカメラ２４を有するアライメント装置（図示省略）により、液晶パネルＷ１を吸着した状態で、フレキシブル基板Ｗ２のＸＹθ補正を行って各端子部８，９間が合わせこまれた後、フレキシブル基板Ｗ２を吸着固定する。この後、実装装置２０の圧着ヘッド２２がフレキシブル基板Ｗ２上に当接し、フレキシブル基板Ｗ２を介してＡＣＦ１０を加熱する（図３参照）。なお、圧着後の液晶パネルＷ１およびフレキシブル基板Ｗ２は、上記の除給材装置により除材される。

圧着ヘッド２２は、その当接面にヒータ３０が組み込まれており、ヒータ３０は、上記の制御手段２５により多段階に温度調整可能なよう構成されている。ヒータ３０は、パルスヒート方式のセラミックヒータであるため熱応答性が良く、これにより、所望の加熱温度への到達時間を短縮することができ、後述する各圧着工程におけるタクトタイムを短縮することができる。

図４（ｂ）に示すように、制御手段２５により制御されるヒータ３０の加熱温度は、例えば、２種類用意されており、一方は、加熱するＡＣＦ１０から気泡が発生しない溶融温度となる第１温度（例えば、１８０℃）であり、他方は、第１温度より高い温度であってＡＣＦ１０を硬化させる硬化温度となる第２温度（例えば、２３０℃）である。なお、これらの加熱温度は、使用するＡＣＦ１０の種別に応じて、適宜温度調整することが、好ましい。

図２に示すように、加圧機構２３は、エアー配管３３を介して圧縮エアー供給設備３４に接続されたエアーシリンダ３５と、エアー配管３３に介設され、エアーシリンダ３５を加圧する圧縮エアーのエアー流量（空気圧）をコントロールする電空レギュレータ３６と、を有している。エアーシリンダ３５は、圧着ヘッド２２の上部に連結されており、圧着ヘッド２２を上下方向に昇降させている。また、制御手段２５は、電空レギュレータ３６を制御して、エアーシリンダ３５へ流れるエアー流量をコントロールしており、エアーシリンダ３５は、圧着ヘッド２２の押圧力を多段階に調整可能なよう構成されている。

図４（ｂ）に示すように、圧着ヘッド２２による押圧力は、例えば、２種類用意されており、一方は、フレキシブル基板Ｗ２が位置ズレを生じない第１押圧力（例えば、１２Ｎ）であり、他方は、第１押圧力より高い押圧力であってＡＣＦ１０の導電粒子により各端子部８，９間が導電状態となる第２押圧力（例えば、３７Ｎ）である。なお、第２押圧力は、例えば、ＡＣＦ１０の導電粒子がつぶれて破壊されるような押圧力となっている。また、これらの押圧力は、使用するＡＣＦ１０の種別に応じて、適宜調整することが、好ましい。

２台のアライメントカメラ２４は、液晶パネルＷ１およびフレキシブル基板Ｗ２を撮像しており、この撮像結果に基づいて、液晶パネルＷ１に対しフレキシブル基板Ｗ２をアライメントしている。また、２台のアライメントカメラ２４は、熱圧着後の液晶パネルＷ１およびフレキシブル基板Ｗ２を撮像し、この撮像結果に基づいて、これらが位置ズレしていないかを検査している。

制御手段２５は、ヒータ３０の加熱温度をコントロールする加熱調整部４０と、電空レギュレータ３６のエアー流量をコントロールする圧空調整部４１と、後述する第１圧着工程および第２圧着工程において、圧着ヘッド２２の圧着時間を調整設定する時間調整部４２とを有している。時間調整部４２により、第１圧着工程における第１圧着時間（例えば、５秒：図４（ｂ）参照）が設定されると共に、第２圧着工程における第２圧着時間（例えば、５秒：図４（ｂ）参照）が設定されると、制御手段２５は、第１圧着工程において、第１圧着時間、圧着ヘッド２２をフレキシブル基板Ｗ２に当接させて加熱すると共に、第２圧着工程において、第２圧着時間、圧着ヘッド２２をフレキシブル基板Ｗ２に当接させて加熱する。なお、これらの圧着時間は、使用するＡＣＦ１０の種別に応じて、適宜時間調整することが、好ましい。

ここで、図３および図４を参照して、上記の実装装置２０を用いた液晶パネルＷ１およびフレキシブル基板Ｗ２の熱圧着に関する一連の工程について説明する。先ず、セットテーブル２１上に、ＡＣＦ１０を介在させた液晶パネルＷ１およびフレキシブル基板Ｗ２を、２台のアライメントカメラ２４により位置決めしてセットすると共に、制御手段２５は、第１温度となるようヒータを予熱しておく（図３（ａ）参照）。この後、制御手段２５は、加圧機構２３により第１押圧力で圧着ヘッド２２を下降させ、フレキシブル基板Ｗ２が位置ズレしないようフレキシブル基板Ｗ２に圧着ヘッド２２を当接させて、ＡＣＦ１０に気泡が発生しないよう、時間調整部４２により設定した第１圧着時間でＡＣＦ１０を溶融する（第１圧着工程：図３（ｂ）参照）。

次に、フレキシブル基板Ｗ２に圧着ヘッド２２を当接させた状態で、制御手段２５は、ヒータ３０を第２温度として、ＡＣＦ１０を硬化させると共に、圧着ヘッド２２を第２押圧力として、ＡＣＦ１０の導電粒子をつぶして破壊することにより各端子部８，９間を導通状態とさせる（第２圧着工程）。圧着動作が終了すると、制御手段２５は、加圧機構２３により圧着ヘッド２２を上昇させた後、ヒータ３０を第１温度とし、圧着待機状態とする。そして、２台のアライメントカメラ２４により、圧着後の液晶パネルＷ１およびフレキシブル基板Ｗ２の位置ズレ検査を行う。

以上の構成によれば、第１圧着工程において、圧着ヘッド２２が第１押圧力となっているため、液晶パネルＷ１およびフレキシブル基板Ｗ２が位置ズレすることなく、圧着ヘッド２２を当接させることができると共に、この状態で、圧着ヘッド２２を第１温度とすることにより、気泡を生じさせることなくＡＣＦ１０を溶融させることができる。また、圧着ヘッド２２を当接させた状態において、圧着ヘッド２２の押圧力を第２押圧力とすることで、液晶パネルＷ１およびフレキシブル基板Ｗ２間を導電状態とすることができると共に、圧着ヘッド２２を第２温度とすることにより、ＡＣＦ１０を硬化させることができる。これにより、仮圧着を行うことなく、液晶パネルＷ１のパネル端子部８にフレキシブル基板Ｗ２の基板端子部９を、良好に熱圧着することができる。

液晶パネルにフレキシブル基板が実装された模式図である。 本発明に係るフレキシブル基板の実装装置の模式図である。 フレキシブル基板の熱圧着に関する説明図である。 熱圧着における温度および押圧力の制御に関するグラフおよび表である。

符号の説明

８…パネル端子部 ９…基板端子部 １０…ＡＣＦ ２０…実装装置 ２２…圧着ヘッド ２３…加圧機構 ２５…制御手段 ３０…ヒータ ３５…エアーシリンダ ３６…電空レギュレータ ４０…加熱調整部 ４１…圧空調整部 ４２…時間調整部 Ｗ１…液晶パネル Ｗ２…フレキシブル基板

Claims (6)

1. 異方性導電膜フィルムを介して、電子デバイスの端子部にフレキシブル基板を、熱圧着するフレキシブル基板の実装方法であって、
   前記異方性導電膜フィルムから気泡が発生しない溶融温度となる第１温度で、且つ前記フレキシブル基板が位置ズレを生じない第１押圧力で、圧着を行う第１圧着工程と、
   前記第１圧着工程に続き、前記第１温度より高い温度であって前記異方性導電膜フィルムを硬化させる硬化温度となる第２温度で、且つ前記第１押圧力より高い押圧力であって前記異方性導電膜フィルムの導電粒子により前記端子部および前記フレキシブル基板間が導電状態となる第２押圧力で、圧着を行う第２圧着工程と、を備えたことを特徴とするフレキシブル基板の実装方法。
2. 前記第１圧着工程における圧着を、第１圧着時間で行うと共に、前記第２圧着工程における圧着を、第２圧着時間で行うよう構成され、
   前記第１圧着時間および前記第２圧着時間は、時間調整可能であることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル基板の実装方法。
3. 前記第１温度および前記第２温度による加熱が、セラミックヒータにより行われることを特徴とする請求項１または２に記載のフレキシブル基板の実装方法。
4. 異方性導電膜フィルムを介して、電子デバイスの端子部にフレキシブル基板を、熱圧着するフレキシブル基板の実装装置であって、
   前記異方性導電膜フィルムを介在させた前記電子デバイスと前記フレキシブル基板と、を位置決め状態で載置するセットテーブルと、
   前記セットテーブルに対峙し、前記電子デバイスに前記フレキシブル基板を圧着する圧着ヘッドと、
   前記圧着ヘッドに組み込んだヒータと、
   前記圧着ヘッドを、前記セットテーブルに向かって圧着動作させる加圧機構と、
   前記ヒータおよび前記加圧機構を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記異方性導電膜フィルムから気泡が発生しない溶融温度となる第１温度で、且つ前記フレキシブル基板が位置ズレを生じない第１押圧力で、第１圧着動作を行わせた後、
   前記第１温度より高い温度であって前記異方性導電膜フィルムを硬化させる硬化温度となる第２温度で、且つ前記第１圧力より高い圧力であって前記異方性導電膜フィルムの導電粒子により前記端子部および前記フレキシブル基板間が導電状態となる第２押圧力で、第２圧着動作を行わせることを特徴とするフレキシブル基板の実装装置。
5. 前記第１圧着動作における圧着を、第１圧着時間で行うと共に、前記第２圧着動作における圧着を、第２圧着時間で行うよう構成され、
   前記制御手段は、前記第１圧着時間および第２圧着時間を時間調整する時間調整手段を有していることを特徴とする請求項４に記載のフレキシブル基板の実装装置。
6. 前記ヒータが、セラミックヒータであることを特徴とする請求項４または５に記載のフレキシブル基板の実装装置。

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