JP2009295787A - 熱圧着方法 - Google Patents

Abstract

【課題】配線基板間における熱分布のばらつきを抑え、配線基板の反りの対処を簡便なものとして実行することで、周辺回路部品との接続品質が良好な配線基板を、短いタクト時間で製造することができる熱圧着方法を提供すること、特に、配線基板が液晶パネルの場合には、基板の反りを原因とする表示ムラの発生を低減させることのできる熱圧着方法を提供すること。
【解決手段】昇降可能に配設されたヒータバー２と前記ヒータバー２の下方に配設されたバックアップテーブル３との間に、基板端子部９をワーク吸着テーブル４の載置台５の側方へ延在させた状態で吸着された配線基板８の前記基板端子部９に熱可塑性樹脂および周辺回路部品７を順に積層配置させたて挟持した後、ワーク吸着テーブル３の配線基板８の吸着を解除し、配線基板８と載置台５とを離間させた状態で熱圧着を行う。
【選択図】図３

Description

本発明は、配線基板の基板端子部に、ＩＣチップやフレキシブル配線基板等の周辺回路部品を熱圧着させる方法に関する。

従来から文字や図形などの各種の画像を表示する表示装置の一種として液晶表示装置が知られており、このような液晶表示装置の表示部として、２枚の透明基板の間に液晶が密封された液晶パネルが用いられている。

このような液晶パネルの駆動は、外部駆動回路から前記液晶パネルに必要な信号等を供給することにより行わなれるため、液晶パネルの側辺部分に形成される基板端子部にはベアップ等のＩＣチップや、ＴＣＰ（Tape Carrier Package）、ＣＯＦ（Chip On Film ）、ＦＦＣ（Flexible Flat Cable）等の周辺回路基板が、例えば、熱硬化性樹脂中に導電性粒子を分散させた異方性導電材等の接続材を用いて熱圧着されている。すなわち、前記液晶パネルの基板端子部に形成されたパネル端子と、前記ＩＣチップや周辺回路基板に形成された出力端子とを前記異方性導電材によって電気的に接続させることがなされている。

ここで、液晶パネルの基板端子部にＩＣチップとしてのベアチップを搭載する場合を以て、従来の熱圧着装置および熱圧着方法を簡単に説明する。

熱圧着装置は、所望の温度に加熱され、昇降可能に配設されたヒータバーと、ヒータバーの下方に固定配設されたバックアップテーブルと、液晶パネルを載置台上に吸着可能とされ、その状態においてヒータバーとバックアップテーブルとが対向する位置に対する近接と離間、前記載置台の昇降を可能とされたワーク吸着テーブルとを備えている。

そして、前記基板端子部にベアチップを搭載する際には、まず、ホームポジション（原点）において、前記基板端子部のベアチップの搭載予定位置に異方性導電材を配設し、その上からベアチップの出力端子を対応するパネル端子と対向させるように位置合わせして、仮止めする。

次に、前記パネル端子が上面を向くように、液晶パネルの表示領域部分を石英ガラスなどからなるワーク吸着テーブルの載置台上に載置する。そして、前記液晶パネルを吸着し、前記載置台上に固定させる。このとき、前記基板端子部は載置台から外方へ延在させる。

そして、ワーク吸着テーブルをヒータバーとバックアップテーブルとが対向する位置の近傍に横移動させる。続いて、前記載置台を下降させることにより、液晶パネルの基板端子部をバックアップテーブル上に位置させるとともに、前記異方性導電膜を硬化させることができる所定の温度に加熱されたヒータバーを下降させてベアチップに当接させる。そして、バックアップテーブルとの間に液晶パネルの基板端子部およびベアチップを挟持して、所定の圧力を加えた状態を所定時間を保持する。この加熱および加圧により、熱硬化性の異方性導電材の接着剤としての作用を発揮させ、基板端子部に形成されたパネル端子と前記ベアチップに形成された出力端子とを電気的に接続させることができる。

そして、所定時間経過後、前記ヒータバーを上昇させるとともに、前記載置台を上昇させ、かつ、ワーク吸着テーブルをホームポジションへ横移動させる。

なお、他の従来の熱圧着装置および熱圧着方法としては、特許文献１を参照されたい。

特開平７−２８８２６７号公報

ところが、前述した従来の熱圧着装置および熱圧着方法においては、ヒータバーをＩＣチップに当接させて熱圧着させる際に、ヒータバーの熱が液晶パネル等を経てワーク吸着テーブルに逃げる現象（以下、この現象を「熱逃げ」という）が生じることがあった。この熱逃げが生じると、ワーク吸着テーブルの載置台が蓄熱した状態となり、作業が繰り返し行われるにしたがって、その蓄熱の温度が上昇するため、前記載置台に載置される液晶パネルの表示領域部分や基板端子部の熱分布が液晶パネル毎に異なってしまい、液晶パネルの基板の反りがバラバラになって反り量の管理ができなくなるといった問題が生じる。特に、近年は、液晶パネルの薄型化が求められており、ガラス基板等も薄いものを用いるので、熱逃げやガラス基板の反りの問題が生じやすかった。液晶パネルの反り量が略一定であれば、例えば、バックアップテーブルを所定温度に加熱して反り量を最小限に抑えることも考えられるが、液晶パネル毎に反り量が異なるとなれば、反り量の対策傾向を掴むことも困難となる。

また、ヒータバーの熱が必要以上にワーク吸着テーブルに奪われてしまうと、ヒータバーの温度も低下してしまうので、ヒータバーの温度が所定温度に到達するまでに時間がかかってしまい、製品のスループットが悪くなるといった問題も生じてくる。

そこで、本発明は、配線基板間における熱分布のばらつきを抑え、配線基板の反りの対処を簡便なものとして実行することで、周辺回路部品との接続品質が良好な配線基板を、短いタクト時間で製造することができる熱圧着方法を提供すること、特に、配線基板が液晶パネルの場合には、基板の反りを原因とする表示ムラの発生を低減させることのできる熱圧着方法を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するため、本発明の熱圧着方法は、配線基板の基板端子部に周辺回路部品を熱圧着させる熱圧着方法であって、前記基板端子部の上に前記周辺回路部材を配置させ、前記基板端子部をワーク吸着テーブルの載置台の側方へ延在させた状態で前記配線基板を前記載置台に吸着固定させ、昇降可能に配設されたヒータバーと前記ヒータバーの下方に配設されたバックアップテーブルにより前記周辺回路部品および前記基板端子部を挟持した後、前記ワーク吸着テーブルによる配線基板の吸着を解除し、配線基板と載置台とを離間させた状態で熱圧着を行うことを特徴とする。

具体的には、ワーク吸着テーブルの載置台を昇降させることにより、前記ワーク吸着テーブルの載置台を前記配線基板に対し接離させることができる。また、前記バックアップテーブルをヒータバーと共に昇降させることにより、前記ヒータバーとバックアップテーブルとの間に挟持する配線基板を前記ワーク吸着テーブルの載置台に対し接離させることができる。

このように、配線基板とワーク吸着テーブルの載置台とを離間させた状態で熱圧着を行なうこととすれば、ヒータバーの熱が配線基板を介してワーク吸着テーブルへ逃げ、蓄熱されることを防止することができるので、液晶パネル毎の熱分布を近似させることが可能となる。これにより、配線基板の反り傾向を把握しやすくなり、反りの対処も簡単に行なうことができる。

反りの対処としては、例えば、熱圧着を行なう際に、バックアップテーブルを所定の温度に加熱することが考えられる。このような構成を備え、基板端子部の上下面において加熱し、その温度差を少なくすることにより、基板端子部の反りを軽減することができる。

なお、より具体的には、前記配線基板は液晶パネルであり、前記周辺回路部品はＩＣチップまたは周辺回路基板であることを特徴とする。液晶パネルの基板端子部にＩＣチップまたは周辺回路基板を搭載する際に、本発明の熱圧着方法を用いれば、液晶パネルの反りが軽減されることにより、表示ムラの発生を抑えることができる。

このように、本発明の熱圧着方法は、ワーク吸着テーブルへのヒータバーの熱逃げの問題を解消して、配線基板間における熱分布のばらつきを抑え、配線基板の反りの対処を簡便なものとして実行することができる。そして、配線基板の熱圧着によって発生する反りの対策を行えば、配線基板と周辺回路部品との接続品質を良好として製品安定性の優れた配線基板を提供することができる。また、熱逃げを防止することにより、ヒータバーの設定温度への加熱時間を短縮することができ、製造タクト時間を短くすることが可能となる。さらに、液晶パネルに周辺回路部品を搭載する際に、本発明の熱圧着方法を用いれば、表示ムラの発生を抑えることができる等の優れた効果を奏する。

以下、本発明の熱圧着方法の一実施形態として、前述の従来例と同様に、配線基板としての液晶パネルの基板端子部に、周辺回路部品としてのＩＣチップを搭載する場合を以て説明する。

図１乃至図３は、本実施形態の熱圧着方法を実施工程における熱圧着装置１の状態を示す説明図である。

本実施形態において用いる熱圧着装置１は、所望の温度に加熱され、昇降可能に配設されたヒータバー２と、ヒータバー２の下方に固定配設されたバックアップテーブル３と、液晶パネルを石英ガラスなどからなる載置台５上に吸着可能とされ、その状態において、ホームポジション（原点）から横方向に移動してヒータバー２とバックアップテーブル３とが対向する熱圧着位置に近接し、あるいは熱圧着位置から離れるように横方向に移動してホームポジションに復帰するとともに、前記載置台５を昇降可能とされたワーク吸着テーブル４と、これらの駆動を制御する不図示の制御手段、および設定パネル等の不図示の入力手段を備えている。前記ヒータバー２の加熱温度は、前記入力手段の操作により任意に設定可能とされており、例えば、液晶パネル８の基板端子部９に形成されたパネル端子とＩＣチップ７の出力端子とを電気的に接続させる不図示の熱硬化性の異方性導電材のパラメータに合わせて設定する。また、本実施形態においては、前記バックアップテーブル３も、同様に設定される所望の温度に加熱可能とされている。また、前記制御手段は、前記ヒータバー２およびバックアップテーブル３の通電加熱制御の他、前記ワーク吸着テーブル４における吸着の強さ制御やその吸着と解除のタイミング制御、ワーク吸着テーブル４の横方向の移動のタイミング制御と移動量制御、ワーク吸着テーブル４の載置台５の昇降のタイミング制御と移動量制御、ヒータバー２の昇降のタイミング制御と移動量（または加圧荷重）制御等を行なう。なお、この制御にあたり、加熱温度、移動量、加圧荷重等のパラメータは公知の熱圧着装置１と同様に、入力手段から入力操作されることで任意に設定可能とされ、制御手段のＲＡＭ等の記憶部に記憶されるものとする。また、特に説明を加えていない構成についても、従来より公知の熱圧着装置と同様とする。

そして、本実施形態の熱圧着方法においては、前記熱圧着装置１を用い、次のようにして、液晶パネル８の基板端子部９にＩＣチップ７を熱圧着させる。なお、以下の説明において、熱圧着装置１の駆動に必要なパラメータは予め記憶部に入力設定されており、制御手段はそのパラメータと駆動プログラムにしたがって、ワーク吸着テーブル４、ヒータバー２、バックアップテーブル３を駆動させるように制御するものとする。

まず、図１に示すように、ワーク吸着テーブル４のホームポジション（原点）において、液晶パネル８をワーク吸着テーブル４の載置台５に載置させる。前記液晶パネル８は、基板端子部９のＩＣチップ７の搭載予定位置に熱硬化性の異方性導電材が配設され、その上にＩＣチップ７が出力端子をパネル端子と対向させて位置合わせして仮止めされている。このとき、液晶パネル８は、前記パネル端子を上面に向け、基板端子部９を前記載置台５の側方へ庇状に延在させて、表示領域１０のみを前記載置台５上に載置させる。そして、前記液晶パネル８を吸着させ、前記載置台５上に固定させる。また、ヒータバー２とバックアップテーブル３は所定の温度に加熱しておく。

この状態で、ワーク吸着テーブル４を、ホームポジションから熱圧着位置の直前近傍まで横移動させる。続いて、図２に示すように、前記載置台５を下降させ、液晶パネル８の基板端子部９をバックアップテーブル３上に位置させるとともに、前記異方性導電材を硬化させることができる所定の温度に加熱されたヒータバー２を下降させてＩＣチップ７に当接させ、ヒータバー２とバックアップテーブル３との間に液晶パネル８の基板端子部９およびＩＣチップ７を挟持させる。

液晶パネル８の基板端子部２とIＣチップ７とが挟持されたら、前記ワーク吸着テーブル４による液晶パネル８の吸着を解除し、続いて、第３図に示すように、前記載置台５をさらに下降させ、液晶パネル８とワーク吸着テーブル４の載置台５とを離間させる。これにより、液晶パネル８は、ヒータバー２とバックアップテーブル３とによって所定の圧力荷重を加えた状態で片持ち状に支承される。また、液晶パネル８とワーク吸着テーブル４の載置台５との間に間隙が形成されることにより、前記ヒータバー２やバックアップテーブル３の熱が液晶パネル８を介してワーク吸着テーブル４の載置台５に伝わることを防止することができる。

そして、この状態を所定時間保持し、熱圧着を施す。すなわち、前記熱硬化性の異方性導電材が硬化する間、加熱および加圧状態を保持することにより、熱硬化性の異方性導電材の接着剤としての作用を発揮させ、基板端子部９に形成されたパネル端子と前記ＩＣチップ７に形成された出力端子とを電気的に接続させる。

熱圧着のための所定時間が経過したら、前記載置台５を上昇させ、再び、液晶パネル８を載置台５に当接させるとともに、前記ヒータバー２を上昇させてＩＣチップ７と離間させ、ワーク吸着テーブル４を横移動させてホームポジションへ復帰させる。以後、所定のルーチンにしたがって、ワークとしての液晶パネル８を次工程へ送る。

なお、ヒータバー２の熱を載置台５になるべく伝えないためには、載置台５を上昇させて、液晶パネル８に載置台５が当接したと同時に、ヒータバー２とＩＣチップ７とを離間させた方がよい。また、ヒータバー２の上昇スピードはワーク吸着テーブル４の上昇スピードよりも速くして、ヒータバー２とＩＣチップ７との離間距離を大きくすることが好ましい。さらに、熱圧着後の載置台５に対する蓄熱防止として、載置台５の所定位置から複数の突き上げピンを突出させ、熱圧着後の液晶パネル８を突き上げピンにて保持し、載置台５の上面と液晶パネル８とを離間させたほうが好ましい。

このように、液晶パネル８とワーク吸着テーブル４の載置台５とを離間させた状態で熱圧着を行なうこととすれば、ヒータバー２やバックアップテーブル３の熱がワーク吸着テーブル４へ逃げ、蓄熱されることを防止することができ、液晶パネル８毎の反り量を略一定とすることができる。また、本実施形態においては、基板端子部９をその上下面においてヒータバー２とバックアップテーブル３とで加熱し、その温度差を少なくすることにより、基板端子部９の反り量を軽減することができる。このようにして液晶パネル８の反り量が軽減されることによって、表示ムラの発生を抑えることができる。さらに、熱逃げを防止することにより、ヒータバー２やバックアップテーブル３の設定温度への加熱時間（温度復帰時間）を短縮することができ、製造タクト時間を短くすることが可能となる。

なお、本発明は、前記実施形態にのみ限定されることはなく、例えば、本実施形態においては、熱圧着装置のバックアップテーブルは固定としたが、該バックアップテーブルをワーク吸着テーブルと同様に昇降可能に配設し、前記バックアップテーブルを液晶パネルを挟持した状態でヒータバーと共に昇降させることにより、液晶パネルをワーク吸着テーブルの載置台に対し接離させる構成としてもよい。

また、本発明の熱圧着方法に供される配線基板は、本実施形態の液晶パネルに限らず、有機ＥＬパネルであってもよいし、ガラス−エポキシ基板から形成されるリジットな駆動回路基板であってもよい。さらに、配線基板と周辺回路部品とを接続する接続材として、熱硬化性の異方性導電材を例示したが、熱可塑性の異方性導電材であってもよい。また、接着剤中に導電性粒子が混入されていない接着剤のみの接着材であってもい。

本発明の熱圧着方法の一実施形態における初期工程の熱圧着装置を示す第１説明図 本発明の熱圧着方法の一実施形態における初期工程の熱圧着装置を示す第２説明図 本発明の熱圧着方法の一実施形態における初期工程の熱圧着装置を示す第３説明図

符号の説明

１ 熱圧着装置
２ ヒータバー
３ バックアップテーブル
４ ワーク吸着テーブル
５ 載置台
７ ＩＣチップ（周辺回路部品）
８ 液晶パネル（配線基板）
９ 基板端子部
１０ 表示領域

Claims (4)

1. 配線基板の基板端子部に周辺回路部品を熱圧着させる熱圧着方法であって、
   前記基板端子部の上に前記周辺回路部材を配置させ、前記基板端子部をワーク吸着テーブルの載置台の側方へ延在させた状態で前記配線基板を前記載置台に吸着固定させ、昇降可能に配設されたヒータバーと前記ヒータバーの下方に配設されたバックアップテーブルにより前記周辺回路部品および前記基板端子部を挟持した後、前記ワーク吸着テーブルによる配線基板の吸着を解除し、配線基板と載置台とを離間させた状態で熱圧着を行うことを特徴とする熱圧着方法。
2. 前記ワーク吸着テーブルの載置台を昇降させることにより、前記ワーク吸着テーブルの載置台を前記配線基板に対し接離させることを特徴とする請求項１に記載の熱圧着方法。
3. 熱圧着を行なう際に、バックアップテーブルを所定の温度に加熱しておくことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱圧着方法。
4. 前記配線基板は液晶パネルであり、前記周辺回路部品はＩＣチップまたは周辺回路基板であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の熱圧着方法。

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