JP2012089658A

JP2012089658A - フラットパネルディスプレイの実装圧着装置

Info

Publication number: JP2012089658A
Application number: JP2010234607A
Authority: JP
Inventors: Yasuaki Ishizawa; 泰明石澤; Takeshi Yamada; 剛山田
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp; Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2010-10-19
Filing date: 2010-10-19
Publication date: 2012-05-10

Abstract

【課題】圧着時の反力に起因するパネル基板の電極と電子部品のリード電極との接合ずれを低減すると共に、一定の圧力で安定して熱圧着することの出来るフラットパネルディスプレイの実装圧着装置を提供する。
【解決手段】フラットパネルディスプレイの実装圧着装置において、下刃１０４及び上圧着刃１０２が取り付けられる内フレーム１０９ａと、上圧着刃１０２の昇降機構１２５が取り付けられる外フレーム１０９ｂとを分離すると共に、上圧着刃１０２と昇降機構１２５との間に設けられ、それらの軸ずれと傾きとを吸収する接合部品１１２とを備なえる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＣＯＧ（Chip On Glass）方式やＴＡＢ（Tape Automated Bonding）方式によって、液晶やプラズマなどのフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ：Flat Panel Display）パネルに電子部品を搭載する場合に用いられる実装圧着装置に関する。

液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ及び有機ＥＬディスプレイ等のＦＰＤは、パネル基板に電子部品（ドライバＩＣ（Integrated Circuit）回路）を搭載して製造される。このドライバＩＣ回路は、一般的に、パネル基板の少なくとも一つの辺に複数搭載される。ドライバＩＣ回路の搭載方式としては、例えば、ＣＯＧ方式やＴＡＢ方式が採用されている。

ＣＯＧ方式では、ドライバＩＣ回路としてのＩＣチップとパネル基板との間に、例えば、異方導電性膜（ＡＣＦ：Anisotropic Conductive Film）を介在させて熱圧着により直接接続する。一方、ＴＡＢ方式では、パネル基板とＩＣチップが実装されているフィルム状基板であるドライバＩＣ回路（ＴＣＰ：Tape Carrier Package等）との間にＡＣＦを介在させ、両者を熱圧着により接続する。つまり、パネル基板とドライバＩＣ回路は、ＡＣＦのバインダ樹脂が熱硬化することによって機械的に接続され、ドライバＩＣ回路の電極とパネル基板の配線がＡＣＦの導電粒子を介して電気的に接続される。圧着装置については、例えば特許文献１に開示されている。

特開平８−２８８３３８号公報

微細加工技術、及び情報伝達量の増加に伴い、ＦＰＤと電子部品との接合部である電極リードピッチが狭くなってきており、従来許容されていた圧着時の接合ずれ量では電極リード幅によってはショート、若しくは未接合となってしまうことが予想される。

そこで、圧着時の接合ずれの要因について検討を行なった。検討に用いた圧着装置の概略側面図を図４に示す。図４は、電子部品２０５が仮圧着された表示パネル２００を、圧着装置の下刃１０４と上圧着刃１０２とで熱圧着している状態を示している。表示パネル２００が仮圧着装置から搬送され、圧着装置の固定された下刃１０４上に位置決めされると、上圧着刃１０２が下降してパネル基板の電極と電子部品２０５のリード電極とをＡＣＦを介して加圧・接合する。上圧着刃１０２は、フレーム１０９に固定されたモータ１０８が回転することによりモータ１０８の回転軸に取り付けられたボールネジ１２０のネジ軸１２０ｂが回転し、送りナット１２０ａを下方へ押し下げることにより、加圧シリンダ１０６を介して下方へ加圧される。なお、符号１０７はＬＭブロック、符号１０７ａは直動レールを示し、これらで直動ガイドを構成している。ＬＭブロック１０７は、圧着時にはフレーム１０９に固定された直動レール１０７ａ上を送りナット１２０ａの動きに合わせて下方へ移動する。圧着が終了すると、モータ１０８は圧着時とは逆方向に回転する。これに伴い、ボールネジ１２０のネジ軸１２０ｂは逆方向に回転し、送りナット１２０ａやそれに接続された加圧シリンダ１０６、上圧着刃１０２はＬＭブロック１０７と共に直動レール１０７ａに沿って上方へ移動する。

この動作を詳細に検討した結果、モータ１０８を回転して上圧着刃１０２を押し下げてパネル基板と電子部品２０５を加圧すると、下刃１０４に対する加圧力１０３とその反力１０５が発生する。このとき、モータ１０８には加圧力１１０が働く。この加圧力１１０は、モータ１０８が固定されたフレーム１０９へ加わり、フレーム１０９の上部に反りや捩れ(以下、反り等)１１１を発生させることが分かった。更に、この反り等１１１に伴い、その反り等１１１の最も遠い上圧着刃１０２の先端がパネル基板の周辺部から中心方向へ向かう反り等１１５を発生させ、接合ずれの原因となりうることが分かった。

この関連技術について先行技術文献を調べた結果、特許文献１が見出された。特許文献１には、ボンディングツール（上圧着刃に相当）に付与されるボンディング圧力（加圧力１０３に相当）に対しての反力（反力１０５に相当）による悪影響を緩和し、ボンディングツールの下端面(上圧着刃による電子部品の圧着部に相当)の平行度を一定に保つために、ボンディングツールを加圧するエアシリンダ(モータ１０８やボールネジ１２０を含む昇降機構に相当)の反力受け支柱(フレーム１０９の上部に相当)と、ボンディングツールのツール用縦ガイド（ＬＭブロック１０７、直動レール１０７ａ）が取り付けてあるフレーム（フレーム１０９の中央部に相当）とを別体にすると共に、エアシリンダ(モータ１０８やボールネジ１２０を含む昇降機構に相当)とボンディングツール（上圧着刃１０２に相当）とは分離され、ボンディングツールはバネで吊り下げられる構成を有するチップボンディング装置が開示されている。

本特許文献１では、エアシリンダとボンディングツールが分離されていることにより、エアシリンダの反力受け支柱に反りが発生しても、その反りはエアシリンダ部が反ることにより吸収され、ボンディングツールの反りは抑制される。さらに、エアシリンダの反力受け支柱と、ボンディングツールのツール用縦ガイドが取り付けてあるフレームとが別体のため、エアシリンダの反力受け支柱に反りが発生しても、ツール用縦ガイドを反らせる力も発生しない。しかしながら、本特許文献の構成では、ボンディングツールをバネで吊り下げているため、バネが弱いとボンディングツールが振動してしまい、ボンディングツール先端が試料に当る、逆に強いと圧着のための荷重が狂ってしまうという新たな問題を生じることが予想される。

本発明の目的は、圧着時の反力に起因するパネル基板の電極と電子部品のリード電極との接合ずれを低減すると共に、一定の圧力で安定して熱圧着することの出来るフラットパネルディスプレイの実装圧着装置を提供することにある。

上記目的を達成するための一実施形態として、支持台と、前記支持台に固定された第１及び第２フレームと、前記第１フレームに固定された下刃と、前記第１フレームに直動ガイドを介して取り付けられ、パネル基板の縁辺を前記下刃とで挟むことで前記パネル基板に処理を行なう上圧着刃と、前記第２フレームに取り付けられた前記上圧着刃の昇降機構と、前記上圧着刃と前記昇降機構との間に設けられ、それらの軸ずれと傾きとを吸収する接合部品とを有することを特徴とするフラットパネルディスプレイの実装圧着装置とする。

本発明によれば、上記構成とすることにより、圧着時の反力に起因するパネル基板の電極と電子部品のリード電極との接合ずれを低減すると共に、一定の圧力で安定して熱圧着することの出来るフラットパネルディスプレイの実装圧着装置を提供することができる。

第１の実施例に係るフラットパネルディスプレイの実装圧着装置の概略図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図を示す。（ａ）は第２の実施例に係るフラットパネルディスプレイの実装圧着装置で用いるロッドエンドベアリングの概略断面図であり、（ｂ）は第１の実施例に係るフラットパネルディスプレイの実装圧着装置で用いるフローティングジョイントの概略断面図である。第1の実施例に係るフラットパネルディスプレイの実装圧着装置により熱圧着される表示パネルの概略側面図である。課題の検討を行なったフラットパネルディスプレイの実装圧着装置の概略側面図である。

以下、実施例により説明する。

第１の実施例に係るフラットパネルディスプレイの実装圧着装置について、図１（ａ）（ｂ）、図２（ｂ）、図３を用いて説明する。

まず、本実施例に係るフラットパネルディスプレイの実装圧着装置によって熱圧着される表示パネル（フラットパネル）２００について、図３を用いて説明する。図３に示すように、パネル基板２０１は、透明なガラス基板である下基板２０２及び上基板２０３を貼り合わせた構造を有する。これら上下の基板２０２、２０３の間には、液晶層(図示せず)が封入されている。下基板２０２は、上基板２０３よりも外形が大きくなっており、周縁部が上基板２０３の外縁から側方に突出している。

下基板２０２の電子部品（ドライバＩＣ回路（ＣＯＦ、ＣＯＧ、ＰＣＢ））２０５が搭載されるパネル基板周縁部には、微小間隔をあけてパネル側電極（図示せず）が形成されている。電子部品２０５は、ＩＣチップ（ドライバＩＣ）２０５ａをフレキシブル基板２０５ｂに実装したＣＯＦ（Chip On Film）である。電子部品２０５のフレキシブル基板２０５ｂには、パネル基板２０１のパネル側基板電極に接合されるリード電極が設けられている。

本実施例に係る実装圧着装置の前段階となる、仮圧着装置においては、下基板２０２の周縁部に貼り付けられたＡＣＦ２０６の上に電子部品２０５のフレキシブル基板２０５ｂを載置して所定の圧力を加えることにより、電子部品２０５の仮圧着が行なわれる。ＡＣＦ２０６は、テープ状に形成されたバインダ樹脂内に微小な導電粒子を分散させたものである。なお、下基板２０２の周縁部には、少なくとも１つの辺に沿って複数個（４〜１４個）の電子部品２０５が仮圧着される。電子部品２０５が仮圧着されたパネル基板２０１は、搬送手段(図示せず)によって本圧着装置に搬送される。

次に、本圧着装置について、図１（ａ）（ｂ）を用いて説明する。図１（ａ）は本実施例に係る本圧着装置の概略正面図、図１(ｂ)は概略側面図を示す。本圧着装置では、上圧着刃１０２と下刃１０４とを用いて電子部品２０５をパネル基板２０１に熱圧着(本圧着)する。本圧着装置では、複数（ここでは８つ）の電子部品を同時に熱圧着することができる。これにより、ＡＣＦのバインダ樹脂が圧縮され、電子部品２０５のリード電極がパネル基板２０１のパネル側電極に導電粒子を介して電気的に接続される。また、バインダ樹脂が硬化することにより、電子部品２０５は、パネル基板２０１に機械的に接続される。

図１（ａ）（ｂ）に示すように、本圧着装置には、支持台１０１と、この支持台１０１に固定された内フレーム(第１フレーム)１０９ａと、内フレーム１０９ａに固定された下刃１０４と、下刃１０４の上方に配置され直動ガイド部を介して内フレーム１０９ａに取り付けられた上圧着刃１０２及び加圧シリンダ１０６と、支持台１０１に固定された外フレーム(第２フレーム)１０９ｂと、外フレームに固定され、上圧着刃１０２及び加圧シリンダ１０６を昇降させる昇降機構１２５と、昇降機構１２５と上圧着刃１０２及び加圧シリンダ１０６との間の軸ずれと傾きを吸収する接合部品１１２とが設けられている。

内フレーム１０９ａは、支持台１０１の幅方向(正面図で左右方向)に対向する側部とこれら側部を連結する上部を有する。側部は略長方形の板体からなり、奥行き方向(側面図で左右方向)に沿って延びる短辺と、上下方向に沿って延びる長辺とを有する。

下刃１０４は、内フレーム１０９ａのそれぞれの側部の間に配置されている。この下刃１０４の上には、保持台(図示せず)に着脱可能に固定されたパネル基板２０１の一辺が載置される。複数配置された上圧着刃１０２はそれぞれヒータと断熱材を備えている。ヒータにより、下刃１０４との間にパネル基板２０１及び電子部品２０５を挟んで両者を熱圧着するとともに、断熱材により加圧シリンダへのヒータからの熱を遮断している。加圧シリンダは上圧着刃１０２と一体として上下移動し、伸ばした状態でエアクッションとして使用する。

外フレームは内フレームの外側に配置され、内フレームと同様に側部、上部を有する他、昇降機構１２５を取り付けるための前部１０９ｂ’を有する。

昇降機構１２５は、例えばボールネジを用いた駆動機構であり、外フレーム前部１０９ｂ’に固定部材１３５を介して固定されるモータ１０８と、このモータ１０８の回転軸として設けられたネジ軸１２０ｂと、このネジ軸１２０ｂに係合される送りナット１２０ａと、この送りナット１２０ａが固定されるスライダ１２１とを有する。この昇降機構１２５では、モータ１０８が駆動することでネジ軸１２０ｂが回転し、送りナット１２０ａがネジ軸１２０ｂの軸方向へ相対的に移動する。これにより、スライダ１２１が送りナット１２０ａと一体的に上下方向へ移動する。

接合部品１１２は、スライダ１２１の下端面に複数取り付けられており、本実施例ではフローティングジョイントを用いる。接合部品１１２の拡大図を図２（ｂ）に示す。この接合部品１１２は上部品と下部品とが可動となるように結合されており、昇降機構１２５により上圧着刃１０２及び加圧シリンダ１０６が下方向に加圧された際に、昇降機構１２５と上圧着刃１０２及び加圧シリンダ１０６との間の軸ずれと傾きを吸収することができる。フローティングジョイントは、許容傾斜角度（θ２）が小さく、許容荷重が大きい点に特徴がある。

次に、本圧着装置の動作について説明する。
電子部品２０５が仮固定されたパネル基板２０１が本圧着装置に搬送されると、パネル基板２０１は保持台(図示せず)に保持され、一辺が下刃１０４の上に載置される。このとき、保持台は、パネル基板２０１と複数の電子部品２０５との接続部を上圧着刃１０２に対して位置決めする。

次に、昇降機構１２５のモータ１０８が回転し、スライダ１２１が下降し、パネル基板２０１と複数の電子部品２０５との接続部が、複数の上圧着刃１０２と下刃１０４によって挟まれて加圧される。このとき、下刃１０４からの反力が発生し、昇降機構１２５が上方向に力を受け、外フレーム１０９ｂに反り等が発生する（上圧着刃１本につき５０ｋｇ程度の加圧力であり、８本では約４００ｋｇの加圧力が外フレームに加わる）。この反り等は、外フレームに固定された昇降機構１２５を反らせ、接合部品(フローティングジョイント)１１２の上部品まで反らせる。

一方、接合部品(フローティングジョイント)１１２の下部品は上部品と互いに可動となるように結合されており、且つ下部品は直動ガイドを介して内フレームに接合されているため接合部品１１２の上部品の反り等は下部品には伝達されず、上圧着刃１０２の反り等は生じない。そのため、フォローティングジョイントを用いることにより、一定の圧力で安定して熱圧着することができる。

パネル基板２０１と複数の電子部品２０５との接続部に圧力が加えられると、パネル基板２０１と電子部品との間に介在されているＡＣＦのバインダ樹脂が加圧および加熱され、パネル基板２０１と電子部品２０５が電気的且つ機械的に接続され、パネル基板２０１への電子部品２０５の本圧着が完了する。電子部品２０５が本圧着されたパネル基板２０１は、搬送手段(図示せず)によって次の装置、例えば、パネル基板２０１に搭載された電子部品２０５の位置ズレ検査を行なう検査装置に搬送される。

以上の説明したように、フレームを、昇降機構が取り付けられる外フレームと上圧着刃が取り付けられる内フレームとに分けると共に、昇降機構と上圧着刃との間をフローティングジョイント（軸ずれと傾きを吸収する接合部品）で接合することにより、圧着時の反力に起因するパネル基板の電極と電子部品のリード電極との接合ずれを低減すると共に、一定の圧力で安定して熱圧着することの出来るフラットパネルディスプレイの実装圧着装置を提供することができる。

第２の実施例について図２（ａ）を用いて説明する。なお、実施例１に記載され、本実施例に未記載の事項は特段の事情がない限り本実施例にも適用することができる。

本実施例においては、接合部品１１２として、図２（ａ）に示したロッドエンドベアリングを用いた。ロッドエンドベアリングは内面が球形の上部品と前記上部品の内側に配置される球体を備えた下部品とからなる。ロッドエンドベアリングは、フローティングジョイントに比べ、許容荷重は多少小さいものの、許容傾斜角度を大きく取れる（２０°程度まで可）、動きが滑らか等の特徴がある。許容傾斜角度（θ１）を大きくできるため、外フレームの強度に対する裕度を高めることができる。また、同じ強度の場合には上圧着刃の数を増やすことができる。

図１（ａ）（ｂ）に示した本圧着装置において、接合部品としてロッドエンドベアリングに取り付けてパネル基板への電子部品の熱圧着を行なった。その結果、本ロッドエンドベアリングを用いた場合にも、外フレームの反り等が上圧着刃へ伝達されることがなく、一定の圧力で安定して熱圧着することができた。

以上の説明したように、フレームを、昇降機構が取り付けられる外フレームと上圧着刃が取り付けられる内フレームとに分けると共に、昇降機構と上圧着刃との間をロッドエンドベアリング（軸ずれと傾きを吸収する接合部品）で接合することにより、圧着時の反力に起因するパネル基板の電極と電子部品のリード電極との接合ずれを低減すると共に、一定の圧力で安定して熱圧着することの出来るフラットパネルディスプレイの実装圧着装置を提供することができる。

１０１…支持台、１０２…上圧着刃、１０３…下刃に対する加圧力、１０４…下刃、１０５…反力、１０６…加圧シリンダ、１０７…ＬＭブロック、１０７ａ…直動レール、１０８…モータ、１０９…フレーム、１０９ａ…内フレーム（第１フレーム）、１０９ｂ…外フレーム（第２フレーム）、１０９ｂ’…外フレーム前部、１１０…フレームに対する加圧力、１１１…フレームに対する加圧力に伴うフレームの反りや捩れ、１１２…軸ずれと傾きを吸収する接合部品（フローティングジョイント、ロッドエンドベアリング）、１１５…フレームの反りや捩れに伴う上圧着刃の反りや捩れ、１２０…ボールネジ、１２０ａ…送りナット、１２０ｂ…ネジ軸、１２１…スライダ、１２５…昇降機構、１３５…固定部材、２００…フラットパネル(表示パネル)、２０１…パネル基板、２０２…下基板、２０３…上基板、２０５…電子部品（ＣＯＦ、ＣＯＧ、ＰＣＢ）、２０５ａ…ＩＣチップ（ドライバＩＣ）、２０５ｂ…フレキシブル基板、２０６…ＡＣＦ。

Claims

支持台と、
前記支持台に固定された第１及び第２フレームと、
前記第１フレームに固定された下刃と、
前記第１フレームに直動ガイドを介して取り付けられ、パネル基板の縁辺を前記下刃とで挟むことで前記パネル基板に処理を行なう上圧着刃と、
前記第２フレームに取り付けられた前記上圧着刃の昇降機構と、
前記上圧着刃と前記昇降機構との間に設けられ、それらの軸ずれと傾きとを吸収する接合部品とを有することを特徴とするフラットパネルディスプレイの実装圧着装置。
請求項１記載のフラットパネルディスプレイの実装圧着装置において、
前記接合部品は、フローティングジョイントであることを特徴とするフラットパネルディスプレイの実装圧着装置。
請求項１記載のフラットパネルディスプレイの実装圧着装置において、
前記接合部品は、ロッドエンドベアリングであることを特徴とするフラットパネルディスプレイの実装圧着装置。
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のフラットパネルディスプレイの実装圧着装置において、
前記昇降機構はボールネジを用いた駆動機構であり、モータと、前記モータの回転軸として設けられたネジ軸と、このネジ軸に係合される送りナットと、この送りナットが固定されるスライダとを有することを特徴とするフラットパネルディスプレイの実装圧着装置。
請求項１乃至４のいずれか一項に記載のフラットパネルディスプレイの実装圧着装置において、
前記上圧着刃と前記接合部品との間には更に加圧シリンダが設けられていることを特徴とするフラットパネルディスプレイの実装圧着装置。
請求項１乃至５のいずれか一項に記載のフラットパネルディスプレイの実装圧着装置において、
前記上圧着刃は、ヒータと断熱材とを備えていることを特徴とするフラットパネルディスプレイの実装圧着装置。