JP2014132648A - プレス装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】低荷重域から高荷重域まで高速、高精度に粒子部材の頂部の安定した平坦化を行うことができるプレス装置を提供する。
【解決手段】上プレスヘッドと、上プレスヘッドを上下動させる上下動機構とを備え、上下動機構によって上プレスヘッドを下降させて、粒子部材形成体に形成された粒子部材を押圧するプレス装置である。上プレスヘッドによる押圧力を検出する水晶圧電式センサと、水晶圧電式センサにて検出した押圧力に基づいて前記上下動機構を制御する圧力制御手段とを備える。上下動機構を、駆動源を高応答性を有したサーボモータとする減速比の低いサーボプレス及び軽量かつ高剛性の上下動部品にて構成した。
【選択図】図１
【解決手段】上プレスヘッドと、上プレスヘッドを上下動させる上下動機構とを備え、上下動機構によって上プレスヘッドを下降させて、粒子部材形成体に形成された粒子部材を押圧するプレス装置である。上プレスヘッドによる押圧力を検出する水晶圧電式センサと、水晶圧電式センサにて検出した押圧力に基づいて前記上下動機構を制御する圧力制御手段とを備える。上下動機構を、駆動源を高応答性を有したサーボモータとする減速比の低いサーボプレス及び軽量かつ高剛性の上下動部品にて構成した。
【選択図】図１
Description
本発明は、基板やＩＣチップ等の電子部品（バンプ形成体）に形成された粒子部材を押圧するプレス装置に関する。
このようなプレス装置には、粒子部材形成体に形成された粒子部材の頂部をプレスヘッドの下端平坦面で押圧して平坦化するコイニング装置がある。従来のコイニング装置として、特許文献１や特許文献２に示すように、下治具（下プレスヘッド）と上治具（上プレスヘッド）とを用いて、基板の厚さ方向にバンプの頂部に押圧力を加えるものがある。
このような、コイニング装置では、上プレスヘッドを上下動させる上下動機構を介して所定に押圧力（例えば、特許文献１では、１００ｋｇｆ〜１５００ｋｇｆである）で、バンプの頂部を押圧することになる。
この場合、上下動機構として、図１１に示すような加圧機構５と、この加圧機構５を上下させる駆動機構８とを備えたものを提案できる。すなわち、この加圧機構５は、上プレスヘッド１に押圧力を付与するシリンダ（例えば、ベロフラムシリンダ）２と、シリンダ２を制御するレギュレータ（電空レギュレータ）３と、押圧力を検出するセンサ４とを備える。この場合のセンサ４としては、ロードセルを用いることになる。また、駆動機構８として、ボールねじ機構と、このボールねじ機構のねじ軸を回転駆動させるモータ（サーボモータ）等から構成できる。
このように、構成することによって、ロードセル４にて押圧力を検出し、所定の圧力となるように、シリンダ２内部圧力をレギュレータ３で予め設定した状態で、駆動機構（サーボモータ等）を低速で下降させることで、バンプの頂部に押圧力を加えることができる。
ところで、このプレス時においては、上プレスヘッド１及び下プレスヘッドを加熱することになる。この場合、上プレスヘッド１においては、上プレスヘッド１を保持するヘッドホルダ６に加熱手段としてのヒータ７を内装することによって、このヘッドホルダ６を介して加熱する。
また、上プレスヘッド１とヘッドホルダ６とは一般的には、図１２に示すように、ねじ固着手段を用いることになる。この図例では、上プレスヘッド１の上面に嵌合用突起部１０を設け、この嵌合用突起部１０を、ヘッドホルダ６の下面に設けられて嵌合用孔部１１に嵌合させ、この状態で、ヘッドホルダ６に固定用ねじ部材１２を螺合させることによって、固定用ねじ部材１２にて、嵌合用突起部１０を嵌合用孔部１１内で固定するものである。
ところで、近年、発光素子（例えば、ＬＥＤチップ）を用いた発光装置が種々提案されている。そして、実装基板上にチップを実装する方法として、ワイヤを用いるワイヤ・ボンディング法がある。このワイヤ・ボンディングによる実装方法は、図９に示すように、発光素子１７２の電極１７３、１７４を上側とした状態で、基板１７０上の接着剤Ｓ２を介して接着する。その後、ボンディングワイヤ１７１、１７１によって基板１７０上の電極１７５、１７６とチップ１７２の電極１７３、１７４とを接続するものである。
また、実装基板上にチップを実装する方法として、フリップチップ実装法がある。この実装法は、チップ表面と基板を電気的に接続する際に、ワイヤ・ボンディング法のいうワイヤをよって接続するのではなく、アレイ状に並んだ突起状の端子によって接続するものである。
近年、異方性導電接着剤を用いたフリップチップ実装も提案されている（特許文献３および特許文献４）。ここで、異方性導電接着剤とは、絶縁性の高い接着剤中に導電性粒子を均一分散させたものである。異方性導電接着剤を用いたフリップチップ実装は、図１０に示すように、発光素子１８０の電極１８１、１８２を配線基板１８３側に向けた状態で、これら電極１８１、１８２と、配線基板１８３の電極１８４、１８５上に設けたバンプ１８６、１８７とを、異方性導電接着剤Ｓ１中の導電性粒子１８８によって電気的に接続するとともに、異方性導電接着剤Ｓ１中の絶縁性接着剤樹脂によって発光素子１８０を配線基板１８３上に接着する。
フリップチップ実装は、ワイヤ・ボンディング法に比べて実装面積を小さくできる。また、配線が短いために電気的特性が良いという特徴もある。このため、小型、薄型に対する要求の強い携帯機器の回路や、電気的特性が重視される高周波回路などに向く。また、チップの熱を基板に伝えやすいため、発熱が問題になる発光ダイオードの実装にも使われている。I/Oをチップ全面に持つため、チップ面積を小さくすることが可能である。従来一般的だったワイヤ・ボンディングの場合はI/Oがチップ周辺部にあるため、必要なI/O数をそろえるためにチップ面積を大きくしなければならなかった。これに対して、フリップチップ実装では、ワイヤによる配線スペースが不要になるので、パッケージも小さくでき、さらには、電源雑音や配線のインダクタンス、抵抗による損失も低減できる。
前記図７に示すような加圧機構５では、シリンダ２を用い、また、荷重管理をフルスケールで決定されるロードセルを用いるので、単独機種では、低圧から高圧、例えば、３０ｋｇ〜３０００ｋｇｆまでの範囲に対応することができない。すなわち、低圧用のシリンダ及びロードセルと高圧のシリンダ及びロードセル等の複数種を必要とする。
さらに、図７に示すような加圧機構５では、荷重と変位との相関関係の把握が不可能であり、押圧時の状態の正確な情報が不足し、圧力のフィードバック制御（荷重制御）ではないため、バンプの頂部の安定した平坦化を行うためには、押圧速度を経験速で低い速度に設定する必要がある。しかも、全体としても部品点数も多く、組立性に劣るとともに、コスト高となっていた。
ところで、上プレスヘッド１の下端平坦面は、バンプの頂部に押圧力を付与するものであるので、平面度を必要とする。しかしながら、前記図８に示す構成のものでは、ヘッドホルダ６をヒータ７で加熱時に熱分布の不均一性によって上プレスヘッド１の下端平坦面の平面度を確保できなくなるおそれがあった。しかも、固定用ねじ部材１２を螺合させる必要があり、上プレスヘッド１の着脱作業を短時間に簡単に行うことができなかった。
また、異方性導電接着剤を用いたフリップチップ実装では、未硬化の異方性導電接着剤上に発光素子（ＬＥＤチップ）１８０を載置し、熱圧着ヘッド（図示省略）によって発光素子１８０の発光側の面、すなわち、電極１８１、１８２が設けられた側と反対側の面に対して所定の圧力及び温度で加圧・加熱を行う。
これにより、未硬化の異方性導電接着剤Ｓ１の絶縁性接着剤樹脂が硬化し、その接着力によって発光素子が配線基板上に接着固定される。
また、この熱圧着工程において、基板１８３の電極１８４、１８５の端子部（バンプ）１８６、１８７と、発光素子１８０の電極１８１、１８２とに複数の導電性粒子１８８がそれぞれ接触して加圧され、その結果、発光素子１８０の一方の電極１８１と基板１８３の一方の端子部１８６、並びに、発光素子１８０の他方の電極１８２と基板１８３の他方の端子部１８７が、それぞれ電気的に接続される。
その一方で、基板１８３の一方の端子部１８６及び発光素子１８０の一方の電極１８１と、基板１８３の他方の端子部１８７及び発光素子１８０の他方の電極１８２とは、異方性導電接着剤Ｓ１中の絶縁性接着剤樹脂によって互いに絶縁された状態になる。
しかしながら、導電性粒子１８８には、図８に示すように、粒径ｄのバラツキ（たとえば、５μｍ程度）がある。このため、従来の一般的なプレス装置で加圧すれば、発光素子の電極１８１、１８２と基板１８３の端子部１８６、１８７を、電気的に接続することができない導電性粒子１８８が生じるそれがある。また、異方性導電接着剤Ｓ１中の絶縁性接着剤樹脂を一定温度の加熱できないおそれもある。
このため、異方性導電接着剤を用いたフリップチップ実装では、従来のプレス装置を使用すれば、安定した接触状態および導通状態とを得ることができない場合もあった。
そこで、本発明は斯かる実情に鑑み、低荷重域から高荷重域まで高精度にバンプの頂部の安定した平坦化を行うことができ、シリンダを廃した、圧力のフィードバック制御（荷重制御）を行うことで、適性かつ高速な押圧速度を可能として、高生産能力を実現し、また、上プレスヘッドの着脱作業を短時間に簡単に行うことができて、しかも、上プレスヘッドの下端平坦面の平面度を確保できるコイニングおよびフリップチップ実装に最適なプレス装置を提供しようとするものである。
本発明のプレス装置は、下端平坦面を有する上プレスヘッドと、この上プレスヘッドを上下動させる上下動機構とを備え、上下動機構によって上プレスヘッドを下降させて、粒子部材形成体に形成された粒子部材を押圧するプレス装置であって、上プレスヘッドによる押圧力を検出する水晶圧電式センサと、この水晶圧電式センサにて検出した押圧力に基づいて前記上下動機構を制御する圧力制御手段とを備え、前記上下動機構を、駆動源を高応答性を有したサーボモータとする減速比の低いサーボプレス及び軽量かつ高剛性に上下動部品にて構成したものである。
ここで、水晶圧電式センサとは、水晶に力が加わり、結晶構造に変異があると圧電効果により電荷が発生する原理を用いたセンサであって、電荷は加わった力に正比例するものであって、この電荷を測定することによって圧力を検出するセンサである。このため、水晶圧電式センサは、高精度で測定することができる。ひずみ式ロードセルに比べて荷重測定範囲の分割を設定することで、1つのセンサにて低圧から高圧まで高精度で測定可能である、耐久性が高い等の利点がある。
サーボプレスとは、サーボモータを駆動源として採用したプレス機械であり、サーボモータによってボールスクリューをダイレクトに駆動されるメカニカルサーボプレスを採用することによって圧力のフィードバック制御（荷重制御）を可能にし、かつ、加工に最適な荷重と速度を自由に数値設定できる利点がある。
本発明によれば、幅広い範囲で高精度な圧力測定が可能な水晶圧電式センサと、シリンダ機構を廃した高応答性のサーボプレス及び軽量かつ高剛性の上下動部品を利用して、低圧から高圧までの広範囲及び高速のプレスを可能とした。
上プレスヘッドとサーボプレスとの間に停止時の衝撃緩和用のばね手段及び上下動部品のさらなる軽量化目的の自重吊り上げ機構を配設することで、低荷重領域におけるサーボプレス内部のギャップから発生する衝撃荷重を除去することができる。
上プレスヘッドを加熱する加熱体と、上プレスヘッドと加熱体とを一体化する連結手段とを備え、前記連結手段は、くさび部材と、このくさび部材を上プレスヘッド側へ押圧して上プレスヘッドを加熱体側へ押し上げる押圧機構とを有するものであってもよい。
このような連結手段を備えたものでは、押圧機構にてくさび部材を上プレスヘッドへ押圧することによって、プレスヘッドを加熱体に密接させることができる。これによって、上プレスヘッドと加熱体との一体化を図ることができる。また、押圧機構の押圧力を解除して、くさび部材による上プレスヘッドの加熱体への押し付け力を解除すれば、上プレスヘッドを加熱体から取り外すことができる。
少なくとも、くさび部材と押圧機構との間には断熱材が配設されるのが好ましい。また、前記押圧機構をシリンダ機構にて構成することができる。
上プレスヘッドと、下プレスヘットとを備え、プレス後の上プレスヘッド上昇時に、粒子部材形成体に対して上方側からエアを吹き付けてこの粒子部材形成体を下プレスヘッド側に残すエアブロー手段を設けるものであってもよい。エアブロー手段を備えることによって、プレス後の粒子部材形成体を下プレスヘッド側に残すことができ、プレス後において、上プレスヘッドを上昇させた際に、この上プレスヘッドの上昇にもとなった粒子部材形成体の上昇を有効に防止できる。しかも、粒子部材形成体にはエアブロー手段のエアは当たるものであって、部材が直接当たるものではない。
上プレスヘッドはこの上プレスヘッドを加熱する加熱体に付設され、前記エアブロー手段は、この加熱体を介してエアをブローするものであっても、粒子部材形成体の外縁部に対して直接的にエアをブローするものであってもよい。
このプレス装置は、粒子部材形成体に形成された粒子部材の頂部を上プレスヘッドの下端平坦面で押圧して平坦化するコイニングに用いることができる。
また、プレス装置は、発光素子の電極と基板側電極との間に介在される粒子部材にて導通した状態で異方性導電接着剤を介して発光素子と基板側電極とを接着するフリップチップ実装に用いるものであってもよい。
本発明では、低圧から高圧までの広範囲のプレスが可能であり、種々の粒子部材形成体に対応でき、しかも、荷重制御を高精度に行うことができ、安定かつ、高速にして粒子部材の頂部の平坦化を達成できる。
衝撃緩和用のばね手段及び自動吊り上げ機構（手段）を配設することによって、上プレスヘッドを下降させて粒子部材形成体に粒子部材を押圧する際、荷重オーバーシュートを防止でき、特に、低圧時の高精度加圧を可能とする。
くさび部材と押圧機構とを備えたものでは、上プレスヘッドの加熱体への着脱作業において、ねじ部材の螺進退作業を行うことなく、いわゆるワンタッチに行うことがき、作業性に優れる。しかも、上プレスヘッドの装着状態では、加熱体に均等に配設されたヒータと、上プレスヘッドに比べて十分に大きなサイズの加熱体とすることで、上プレスヘッドが均一に加熱され、熱膨張が均一に生じる。また、上プレスヘッドが熱膨張した際も、このくさび形のホルダーによって上プレスヘッドが加熱体に常時密着し、熱伝導は妨げられない。結果として上プレスヘッドが加熱体に押し上げられるものであり、上プレスヘッドのプレス面である下端平坦面の平面度を維持でき、粒子部材の頭部の高精度の平坦化を行うことができる。
くさび部材と押圧機構との間には断熱材が配設されるものでは、加熱する必要のない連結手段を加熱を防止でき、上プレスヘッドの効率のよい加熱を行うことができ、しかも、連結手段の加熱による劣化損傷を防止できる。
エアブロー手段を備えたものでは、上プレスヘッドの上昇にともなった粒子部材形成体の上昇を有効に防止でき、しかも、部材が直接的に粒子部材形成体に当たるものではないので、粒子部材形成体の損傷等を有効に防止できる。
このため、前記プレス装置を、粒子部材の頂部を平坦化するコイニングに最適な装置となる。
また、粒子部材の頂部の平坦化を安定して行うことができたので、この粒子部材が、異方性導電接着剤の導電性粒子であれば、導電性粒子の安定した平坦化が可能となって、発光素子の電極と基板側電極との間に介在される粒子部材にて安定した導通状態を構成することができる。荷重レンジが広くなって、設備数を少なくできる利点があり、しかも、一定温度の付与が可能となって、異方性導電接着剤の均一の硬化が可能となり、接着性および作業性に優れることになる。また、多数のチップを一度に実装でき、作業性に優れ、加熱時の熱を基板側へ逃し易いとともに、発光素子（ＬＥＤチップ）の下方から出た光を反射させることができ、発光素子（ＬＥＤチップ）の発光効率の低下を防止できることができる工法のプレス機を構成できる。
以下、本発明の実施の形態を図１〜図７に基づいて説明する。
図１（ａ）は本発明のプレス装置の要部を示し、図２はこのプレス装置の上プレスヘット２２と下プレスヘッド２３を示している。このプレス装置は、例えば、粒子部材形成体２０（ＩＣチップ、チップコンデンサ、チップ抵抗、あるいはこれらを搭載する基板等）
の粒子部材２１の頂部を平坦化するコイニングに用いる装置である。この実施形態において、粒子部材２１をバンプ２１と呼び、粒子部材形成体２０をバンプ形成体と呼ぶ場合がある。
の粒子部材２１の頂部を平坦化するコイニングに用いる装置である。この実施形態において、粒子部材２１をバンプ２１と呼び、粒子部材形成体２０をバンプ形成体と呼ぶ場合がある。
プレス装置、つまりコイニング装置は、上プレスヘッド２２と下プレスヘット２３とを備え、さらに、上プレスヘッド２２を上下動させる上下動機構２５を備える。上下動機構２５によって上プレスヘッド２２を下降させて、バンプ形成体２０に形成されたバンプ２１の頂部をこの上プレスヘッド２２の下端平坦面２２ａで押圧して平坦化する。
また、このプレス装置は、上プレスヘッド２２による押圧力を検出する水晶圧電式センサ２６と、この水晶圧電式センサ２６にて検出した押圧力に基づいて前記上下動機構２５を制御する圧力制御アンプである圧力制御手段２７とを備え、前記上下動機構を、駆動源を高応答性のサーボモータとするサーボプレス２８にて構成したものである。
水晶圧電式センサ２６とは、水晶に力が加わり、結晶構造に変異があると圧電効果により電荷が発生する原理を用いたセンサであって、電荷は加わった力に正比例するものであって、この電荷を測定することによって圧力を検出するセンサである。サーボプレス２８はサーボモータを駆動源として採用したプレス機械である。
サーボプレス２８は、サーボモータが内装された本体２８ａと、この本体２８ａから下方へ突出されるロッド（ボールねじ）２８ｂとを備え、サーボモータの駆動によって、ロッド２８ｂが上下動する。この際、圧力制御手段２７にてサーボモータの駆動が制御される。すなわち、このサーボプレス２８によって上プレスヘッド２２が荷重制御される。
そして、このロッド２８ｂに、水晶圧電式センサ２６を介して、上プレスヘッド２２を加熱する加熱体３０が付設され、この加熱体３０に上プレスヘッド２２が付設される。このため、サーボプレス２８のロッド２８ｂの上下動によって、上プレスヘッド２２が上下動する。また、この上下動の際には、ガイド機構３１によってガイドされ、上プレスヘッド２２は安定した上下動が可能となっている。下プレスヘッド２３にもこの下プレスヘッド２３を加熱する加熱体２９が付設される。各加熱体２９、３０は、加熱ヒータＨが内装さて、図示省略の制御手段にて、オンオフ制御等にて加熱温度が制御される。
ガイド機構３１は、固定基板３２に配置される複数本のスライドロッド３３を備える。スライドロッド３３は、固定基板３２に設けられたスライドブッシュ３４に挿通されている。なお、ガイド機構３１は、そのスライドロッド３３がサーボプレス２８の本体２８ａの周囲に４本配設されている。すなわち、前側に２本と後側に２本配設されている。また前側の２本は、連結板３５にてその上部が連結され、後側の２本も、連結板３５にてその上部が連結されている。この配置により、加圧中心に対して対称的なガイド構成となり、軽量かつ高剛性な上下駆動機構を実現する。
ところで、このプレス装置は、上プレスヘッド２２とサーボプレス２８との間に停止時の衝撃緩和用のばね手段３７が設けられている。ばね手段３７としては、例えば、皿ばね等からなり、水晶圧電式センサ２６と、加熱体３０の連結部３６との間に配設される。また、連結板３５と固定基板３２との間に自重吊り上げ機構３８を設けている。この自重吊り下げ機構３８は、連結板３５を上方に押し上げる弾性力を有するばね機構からなる。このため、上プレスヘッド２２乃至加熱体３０を吊り上げることができる。
次に、前記のように構成されたコイニング装置によって、バンプ形成体２０のバンプ２１の頂部を平坦化する方法を説明する。図２に示すように、下プレスヘッド２３に、バンプ２１が形成されたバンプ形成体２０を載置固定する。この状態で、上プレスヘッド２２をサーボプレス２８を駆動することによって下降させて、下プレスヘッド２３の下端平坦面２２ａにてバンプ２１の頂部を押圧する。
この際、水晶圧電式センサ２６にて押圧力が検出され、この押圧力に基づいて圧力制御手段２７にて、サーボプレス２８の押圧力を制御して、バンプ２１に対して最適な押圧力を付与するようにする。この押圧時には、上プレスヘッド２２は加熱体３０にて加熱され、下プレスヘッド２３は、加熱体２９にて加熱される。
バンプ２１に対して最適な押圧力を付与した後は、上プレスヘッド２２を上昇させて、バンプ２１から上プレスヘッド２２を離間させる。これによって、バンプ２１の頂部が平坦化され、平坦化後は、このプレス装置からバンプ２１の頂部が平坦化されたバンプ形成体２０を取り出すことによって、コイニング作業が終了する。
本発明のプレス装置を、その要部を、図７に示す従来のプレス装置要部と対比させて簡略化すれば、図１（ｂ）の構成となる。このため、幅広い範囲で高精度な圧力測定が可能な水晶圧電式センサ２６と、加工に最適な荷重制御が可能なサーボプレス２８とを利用して、低圧から高圧までの広範囲（例えば、３０ｋｇｆ〜３０００ｋｇ）のプレスを可能とでき、種々のバンプ形成体２０に対応できる。しかも、荷重制御を高速かつ高精度に行うことができ、安定してバンプ２１の頂部の平坦化を高い生産能力で達成できる。
衝撃緩和用のばね手段３７を配設することによって、上プレスヘッド２２を下降させてバンプ形成体２０にバンプ２１を押圧する際、サーボプレス内部に持つギャップ分のイナーシャに起因する荷重オーバーシュートを防止でき、特に、低圧時の高精度加圧を可能とする。また、自重吊り上げ機構３８によって、上下駆動機構の自重影響による荷重によるオーバーシュートの緩和が可能となり、精度のいい加圧を高速で行うことができる。
ところで、このプレス装置では、図３と図４に示すように、上プレスヘッド２２と加熱体３０とを連結手段Ｍにて連結されるものである。この場合の連結手段Ｍは、くさび部材４０と、このくさび部材４０を上プレスヘッド２２側へ押圧して上プレスヘッド２２を加熱体３０側へ押し上げる押圧機構４１とを備える。
くさび部材４０は、本体ブロック部４０ａと、この本体ブロック部４０ａの下部から連設されたくさび部４０ｂとからなる。なお、このくさび部材４０が断熱材４２にて被覆されている。また、上プレスヘッド２２は、下端平坦面２２ａを有する本体４３と、この本体４３を支持する基盤部４４とからなり、この基盤部４４をくさび部材４０を介して、加熱体３０に押し付けている。
この場合、基盤部４４には、図４に示すようなくさび嵌合用の切欠部４５が設けられ、この切欠部４５にくさび部材４０のくさび部４０ｂが嵌入する。このくさび部４０ｂは、その上面４６が凹曲面乃至基端側から先端側に下端側へ傾斜するテーパ面となっており、押圧機構４１にて矢印Ａ方向に押し圧され、その上面が切欠部４５の外端縁に当接している。これによって、上プレスヘッド２２が矢印Ｂのように、加熱体３０側へ押し上げられ、加熱体３０に上プレスヘッド２２に密着する。なお、この連結手段Ｍ（くさび部材４０と押圧機構４１）は、例えば、周方向に沿って９０度ピッチで配置される。
押圧機構４１は、この場合、シリンダ機構にて構成している。すなわち、加熱体３０側に固定されるシリンダ本体４１ａと、このシリンダ本体４１ａから延びるロッド４１ｂとからなり、ロッド４１ｂがくさび部材４０に連結されている。
連結手段Ｍを備えたものでは、上プレスヘッド２２の加熱体３０への着脱作業において、ねじ部材の螺進退作業を行うことなく、いわゆるワンタッチに行うことができ、作業性に優れる。しかも、上プレスヘッド２２の装着状態では、加熱体３０に均等に配設されたヒータと、上プレスヘッドに比べて十分に大きなサイズの加熱体とすることで、上プレスヘッド２２が均一に加熱され、熱膨張が均一に生じる。また、上プレスヘッド２２が熱膨張した際も、このくさび形のホルダーによって上プレスヘッド２２が加熱体３０に常時密着し、熱伝導は妨げられない。結果として上プレスヘッド２２が加熱体に押し上げられるものであり、上プレスヘッド２２のプレス面である下端平坦面２２ａの平面度を維持でき、バンプ２１の頭部の高精度の平坦化を行うことができる。
くさび部材４０と押圧機構４１との間には断熱材４２が配設されるので、加熱する必要のない連結手段Ｍの加熱を防止でき、連結手段Ｍの加熱による劣化損傷を防止できる。
また、図５に示すプレス装置では、バンプ形成体２０に対して上方側からエアを吹き付けてこのバンプ形成体２０を下プレスヘッド側に残すエアブロー手段５０を備えている。
エアブロー手段５０は、エア供給源としての図示省略のコンプレッサと、このコンプレッサからの圧縮空気を供給されるエアブロー通路５１とを備える。エアブロー通路５１は、加熱体３０等に付設されるブロック体５２に形成される。すなわち、ブロック体５２にコンプレッサから配管が接続される継手５３が設けられ、エアブロー通路５１に継手５３を介してコンプレッサからの圧縮空気が供給される。また、エアブロー通路５１には、バンプ形成体２０の外縁部に対してエアを吹き付けるためのエア噴出口５５が設けられている。
このため、図示省略のコンプレッサからの圧縮空気がエアブロー通路５１に供給され、このエアブロー通路５１のエア噴出口５５から噴射される。これによって、バンプ形成体２０の外縁部に対して直接的にエアをブローすることができる。このようにエアブローされれば、プレス後において、上プレスヘッドを上昇させた際に、この上プレスヘッドの上昇にともなったバンプ形成体の上昇を有効に防止できる。
これに対して、図６（ａ）（ｂ）に示すように、エアブローを用いないで、プレス後におけるバンプ形成体２０の持ち上がりを規制する手段がある。この場合、バンプ形成体２０を押圧する押圧子（ノックアウトピン）６０と、この押圧子６０を保持する保持体６１と、この保持体６１を下方へ押圧する押圧機構６２とを備える。押圧機構６２は加熱体３０側の支持体６３に設けられてガイドブッシュ６４と、このガイドブッシュ６４に挿通されて保持体６１に連設されるガイドロッド６５と、ガイドロッド６５を下方へ弾性的に押圧する弾性部材６６とを備える。
このため、ノックアウトピン６０にてバンプ形成体２０を押圧することになって、バンプ形成体２０を上プレスヘッド２２から離間させることができる。しかしながら、この場合、ノックアウトピン６０にてバンプ形成体２０を押圧するので、バンプ形成体２０に打痕が発生するおそれがある。また、このような機構では、図例のように、ノックアウトピン６０の上下動をガイドするガイド機構等を別途設ける場合があり、いわゆる品対交換が必要となる。さらに、近年のバンプ等のサイズ拡大化によるノックアウトピンの配置スペースの減少化、およびバンプ周囲の接触禁止エリアを有する基板に対応できない。
これに対して、図５に示すように、エアブロー手段５０のエアは当たるものであって、部材が直接当たるものではないので、バンプ形成体の損傷等を有効に防止できる。
ところで、図７は、異方性導電接着剤を用いたフリップチップ実装方法で形成された発光装置を示している。この発光装置は、基板１５３上に異方性導電接着剤Ｓ１を介して発光素子１５０が接続されるものであって、発光素子１５０の電極１５１、１５２を基板１５３側に向けた状態で、これら電極１５１、１５２と、基板１５３の電極１５４とを、異方性導電接着剤Ｓ１中の粒子部材２１としての導電性粒子１５８によって電気的に接続するものである。なお、発光素子１５０としては、例えば、ＬＥＤチップである。
異方性導電接着剤Ｓ１の接着樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、アクリル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等で構成できる。この場合、透明性、接着性、耐熱性、機械強度、電気絶縁性等の観点からエポキシ樹脂が好適である。また、導電性粒子１５８としては、金、銀、ニッケル、銅、パタジウム、これらの合金にて構成できる。さらに、合成樹脂からなる球状粒子の外周面に各種メッキ（ニッケルメッキや金フラッシュメッキ等）を施したものであってもよい。
次に、前記図１に示すプレス装置を用いて、図７に示す発光装置の実装方法を説明する。基板１５３の電極１５４と、発光素子１５０の電極１５１、１５２とを、対向する方向に配置した状態で、基板１５３の電極１５４と発光素子１５０の電極１５１、１５２とを覆うように、未硬化のペースト状の異方性導電接着剤Ｓ１を配置する。すなわち、基板１５３上に異方性導電接着剤Ｓ１を介して発光素子１５０が載置されてなるワークを形成する。なお、ワークのチップ数としては、１個の場合もあるが、通常、多数個である。
そして、そのワークを、プレス装置の下プレスヘッド２３上に載置固定する。この状態で、上プレスヘッド２２をサーボプレス２８を駆動することによって下降させて、下プレスヘッド２３の下端平坦面２２ａにて発光素子１５０を押圧する。
この際、発光素子（ＬＥＤチップ）１５０と上プレスヘッド２２との間に、緩衝材１４９（図７参照）を介在させるのが好ましい。緩衝材１４９としては、耐熱性および衝撃緩和性等に優れた材質のシート体からなる。例えば、テフロン（登録商標）シート等にて構成できる。緩衝材１４９を用いれば、プレス時のＬＥＤチップ１５０への衝撃を緩和できるとともに、ＬＥＤチップ１５０のバラツキを吸収でき、さらには、プレス後に、上プレスヘッド２２を上昇させる際の上プレスヘッド２２へのＬＥＤチップ１５０の付着を防止できる。
水晶圧電式センサ２６にて押圧力が検出され、この押圧力に基づいて圧力制御手段２７にて、サーボプレス２８の押圧力を制御して、導電性粒子１５８に対して最適な押圧力を付与するようにする。この押圧時には、上プレスヘッド２２は加熱体３０にて加熱され、下プレスヘッド２３は、加熱体２９にて加熱される。
このため、本発明のプレス装置を、異方性導電接着剤を用いたフリップチップ実装に用いれば、精密荷重制御が可能となって、基板１５３の電極１５４と、発光素子（ＬＥＤチップ）１５０の電極１５１、１５２とを導電性粒子１５８を介して安定した接続状態を構成できる。これによって、過剰な加圧を防止でき、ＬＥＤチップ１５０の損傷等を有効に防止できる。特に、前記したように、緩衝材１４９を用いると、ＬＥＤチップ１５０の損傷等の防止により効果的である。
また、荷重レンジが広くなって、設備数を少なくできる利点があり、しかも、一定温度の付与が可能となって、異方性導電接着剤の均一の硬化が可能となり、接着性および作業性に優れることになる。また、多数のチップを一度に実装でき、作業性に優れ、加熱時の熱を基板側へ逃し易いとともに、ＬＥＤチップの下方から出た光Ｌ（図７参照）を反射させることができ、ＬＥＤチップの発光効率の低下を防止できることができる工法のプレス機を構成できる。さらに、前記図３から図６に示すプレス装置も使用できるので、これらの装置の作用効果が発揮される。
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、プレス装置として、前記実施形態では、上プレスヘッド２２と下プレスヘッド２３とを一対備えたものであったが、上プレスヘッド２２と下プレスヘッド２３とを複数対備えたものであってもよい。この場合、各上プレスヘッド２２に対応してサーボプレス２８等が配置される。
エアブロー手段５０のエア噴出口５５の数、口径、配設ピッチ等は、上プレスヘッド２２を上昇させた際に、この上プレスヘッド２２の上昇にもとなったバンプ形成体２０の上昇を有効に防止できる範囲で、任意に設定できる。
ところで、プレス加工するものとして精密加圧加熱装置がある。この精密加圧加熱装置（精密ホットプレス）は、上下の定盤の間にシート状のワークをセットして、加熱した定盤をサーボモータ駆動のリニアアクチュエータ等により所定のプロファイルで押付けてワークを熱圧着させたり、板状の金型を一緒に挟んで熱転写成型したりするものである。これに対して、本発明のプレス装置は、近年提案されている精密加圧加熱装置（精密ホットプレス）以上の能力（高速性及び高精度性）を有しているので、先端ツール等を変更することによって、この種の精密加圧加熱装置や他の装置に使用可能である。
また、フリップチップ実装に用いる異方性導電接着剤Ｓ１の粒子部材２１としての導電性粒子１５８の粒径および配設数等は、実装される発光素子１５０に応じて種々のものを用いることができ、異方性導電接着剤Ｓ１の絶縁性接着剤樹脂としても、実装される発光素子に応じて種々のものを用いることができる。
２０ 粒子部材（バンプ形成体）
２１ 粒子部材（バンプ）
２２ａ 下端平坦面
２２ 上プレスヘッド
２３ 下プレスヘット
２５ 上下動機構
２６ 水晶圧電式センサ
２７ 圧力制御手段
２８ サーボプレス
３０ 加熱体
３７ ばね手段
４０ くさび部材
４１ 押圧機構
４２ 断熱材
５０ エアブロー手段
Ｍ 連結手段
２１ 粒子部材（バンプ）
２２ａ 下端平坦面
２２ 上プレスヘッド
２３ 下プレスヘット
２５ 上下動機構
２６ 水晶圧電式センサ
２７ 圧力制御手段
２８ サーボプレス
３０ 加熱体
３７ ばね手段
４０ くさび部材
４１ 押圧機構
４２ 断熱材
５０ エアブロー手段
Ｍ 連結手段
Claims (6)
- 下端平坦面を有する上プレスヘッドと、この上プレスヘッドを上下動させる上下動機構とを備え、上下動機構によって上プレスヘッドを下降させて、粒子部材形成体に形成された粒子部材を押圧するプレス装置であって、
上プレスヘッドによる押圧力を検出する水晶圧電式センサと、この水晶圧電式センサにて検出した押圧力に基づいて前記上下動機構を制御する圧力制御手段とを備え、前記上下動機構を、駆動源をサーボモータとするサーボプレスにて構成したことを特徴とするプレス装置。 - 上プレスヘッドとサーボプレスとの間に停止時の衝撃緩和用のばね手段を配設したことを特徴とする請求項１に記載のプレス装置。
- 上プレスヘッドを加熱する加熱体と、上プレスヘッドと加熱体とを一体化する連結手段とを備え、連結手段は、くさび部材と、このくさび部材を上プレスヘッド側へ押圧して上プレスヘッドを加熱体側へ押し上げる押圧機構とを有すること特徴とする請求項１又は請求項２に記載のプレス装置。
- 上プレスヘッドと、下プレスヘットとを備え、プレス後の上プレスヘッド上昇時に、粒子部材形成体に対して上方側からエアを吹き付けてこの粒子部材形成体を下プレスヘッド側に残すエアブロー手段を設け、このエアブロー手段は、粒子部材形成体の外縁部に対して直接的にエアをブローすることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のプレス装置。
- 粒子部材形成体に形成された粒子部材の頂部を上プレスヘッドの下端平坦面で押圧して平坦化するコイニングに用いることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかの１項のプレス装置。
- 発光素子の電極と基板側電極との間に介在される粒子部材にて導通した状態で異方性導電接着剤を介して発光素子と基板側電極とを接着するフリップチップ実装に用いることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかの１項のプレス装置。
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