JP2015133234A - Heat tool, and thermocompression device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱圧着対象物を熱圧着するためのヒートツールおよび熱圧着装置に関するものである。 The present invention relates to a heat tool and a thermocompression bonding apparatus for thermocompression bonding a thermocompression bonding object.
従来、上面に載置された被加熱物を押圧するためのヘッドと、ヘッドの下面に当接し、ヘッドを加熱するセラミックヒーターと、セラミックヒーターを保持するホルダーとを備えた押圧加熱ヒーターが知られている。この押圧加熱ヒーターでは、セラミックヒーターの発熱時に、ホルダーよりもセラミックヒーターの温度が高くなるため、ホルダーよりもセラミックヒーターの方が膨張する。このため、ホルダーおよびセラミックヒーターが、セラミックヒーター側、すなわち上側に凸状に反り、その結果、ヘッドが上側に凸状に反る。そこで、ヘッド上面を、常温において凹状の曲面とすることで、加熱時にヘッド上面の平面度を確保するようにしている(特許文献1参照)。 Conventionally, a pressure heater including a head for pressing an object to be heated placed on the upper surface, a ceramic heater that contacts the lower surface of the head and heats the head, and a holder that holds the ceramic heater is known. ing. In the press heater, when the ceramic heater generates heat, the temperature of the ceramic heater becomes higher than that of the holder, and therefore the ceramic heater expands more than the holder. For this reason, the holder and the ceramic heater are warped in a convex shape on the ceramic heater side, that is, the upper side, and as a result, the head is warped in a convex shape on the upper side. Therefore, the flatness of the upper surface of the head is ensured during heating by making the upper surface of the head a concave curved surface at room temperature (see Patent Document 1).
従来の押圧加熱ヒーターは、ヘッド上面を予め凹状曲面に加工しておくことで、ヘッドが加熱時に凸状に反ったとしても、ヘッド上面の平面度を確保できるようにしたものであり、加熱時におけるヘッドの反りを抑制するものではなかった。 Conventional press heaters are designed to ensure the flatness of the upper surface of the head even if the head warps convexly when heated by processing the upper surface of the head into a concave curved surface in advance. It did not suppress the warpage of the head.
本発明は、加熱時におけるヘッド部の反りを抑制することができるヒートツールおよび熱圧着装置を提供することを課題としている。 An object of the present invention is to provide a heat tool and a thermocompression bonding apparatus that can suppress warping of the head portion during heating.
本発明のヒートツールは、第1方向側の面で熱圧着対象物と接するヘッド部と、ヘッド部の第1方向とは反対の第2方向側の面に設けられ、発熱体を有し、発熱体の発熱により膨張する第1熱膨張部と、第1熱膨張部の第2方向側の面に設けられ、第1熱膨張部の発熱時に、第1熱膨張部よりも膨張量が小さい中間部と、中間部の第2方向側の面に設けられ、加熱により膨張する第2熱膨張部と、第2熱膨張部を加熱する加熱部と、を備えたことを特徴とする。 The heat tool of the present invention is provided on the surface on the second direction side opposite to the first direction of the head portion, the head portion contacting the thermocompression bonding object on the surface on the first direction side, and has a heating element, A first thermal expansion portion that expands due to heat generated by the heat generating element and a surface on the second direction side of the first thermal expansion portion, and when the first thermal expansion portion generates heat, the expansion amount is smaller than that of the first thermal expansion portion. It is provided with the intermediate part, the 2nd thermal expansion part provided in the surface by the side of the 2nd direction of an intermediate part, and the heating part which heats a 2nd thermal expansion part.
第1熱膨張部の発熱時に、中間部よりも第1熱膨張部の方が膨張する。このため、ヒートツールが第2熱膨張部を備えていないとすると、第1熱膨張部の発熱時に、中間部とその第1方向側の面に設けられた第1熱膨張部とのバイメタル効果により、中間部および第1熱膨張部が、第1方向側に凸状に反る。その結果、第1熱膨張部の第1方向側の面に設けられたヘッド部が、第1方向側に凸状に反ることになる。
これに対し、本構成によれば、加熱部により、中間部の第2方向側の面に設けられた第2熱膨張部を加熱することで、第2熱膨張部を膨張させることができる。そのため、中間部および第1熱膨張部が、バイメタル効果により第1方向側に凸状に反ることが抑制される。したがって、加熱時におけるヘッド部の反りを抑制することができる。
When the first thermal expansion part generates heat, the first thermal expansion part expands more than the intermediate part. For this reason, if the heat tool does not include the second thermal expansion portion, the bimetallic effect between the intermediate portion and the first thermal expansion portion provided on the surface in the first direction when the first thermal expansion portion generates heat. Accordingly, the intermediate portion and the first thermal expansion portion are warped in a convex shape toward the first direction. As a result, the head portion provided on the surface of the first thermal expansion portion on the first direction side warps in a convex shape on the first direction side.
On the other hand, according to this structure, a 2nd thermal expansion part can be expanded by heating the 2nd thermal expansion part provided in the surface by the side of the 2nd direction of the intermediate part with a heating part. Therefore, it is suppressed that a middle part and the 1st thermal expansion part warp in convex shape to the 1st direction side by a bimetal effect. Accordingly, it is possible to suppress warping of the head portion during heating.
この場合、第1熱膨張部の温度を検出する第1温度検出部と、第2熱膨張部の温度を検出する第2温度検出部と、第1温度検出部により検出された第1熱膨張部の温度、および第2温度検出部により検出された第2熱膨張部の温度、に基づいて、加熱部に通電する電源部を制御する制御部と、をさらに備えたことが好ましい。 In this case, a first temperature detection unit that detects the temperature of the first thermal expansion unit, a second temperature detection unit that detects the temperature of the second thermal expansion unit, and the first thermal expansion detected by the first temperature detection unit. It is preferable to further include a control unit that controls the power supply unit that supplies power to the heating unit based on the temperature of the unit and the temperature of the second thermal expansion unit detected by the second temperature detection unit.
この構成によれば、第1熱膨張部の発熱時において、第2熱膨張部の膨張量が、第1熱膨張部の膨張量と等しくなるように、第2熱膨張部の温度を制御することができる。このため、加熱時におけるヘッド部の反りを、より効果的に抑制することができる。 According to this configuration, the temperature of the second thermal expansion unit is controlled so that the expansion amount of the second thermal expansion unit becomes equal to the expansion amount of the first thermal expansion unit when the first thermal expansion unit generates heat. be able to. For this reason, the curvature of the head part at the time of a heating can be suppressed more effectively.
この場合、第2熱膨張部は、熱膨張率が15×10-6(1/K)以上であることが好ましい。 In this case, the second thermal expansion part preferably has a thermal expansion coefficient of 15 × 10 −6 (1 / K) or more.
この構成によれば、第2熱膨張部の熱膨張率が15×10-6(1/K)未満の場合に比べ、少ない加熱量で第2膨張部が膨張する。このため、加熱部が第2熱膨張部を加熱するために要するエネルギーを、少なくすることできる。 According to this structure, compared with the case where the thermal expansion coefficient of a 2nd thermal expansion part is less than 15 * 10 < -6 > (1 / K), a 2nd expansion part expands with a small heating amount. For this reason, the energy required for the heating part to heat the second thermal expansion part can be reduced.
この場合、第1熱膨張部は、セラミックス基体を、さらに有し、セラミックス基体は、熱伝導率が50(W/m・K)以上であることが好ましい。 In this case, the first thermal expansion part further includes a ceramic base, and the ceramic base preferably has a thermal conductivity of 50 (W / m · K) or more.
この構成によれば、セラミックス基体の熱伝導率が50(W/m・K)未満の場合比べ、発熱体から発生した熱が、ヘッド部に効率良く伝わる。したがって、第1熱膨張部により、ヘッド部を効率良く加熱することができる。 According to this configuration, heat generated from the heating element is efficiently transmitted to the head portion as compared with the case where the thermal conductivity of the ceramic substrate is less than 50 (W / m · K). Therefore, the head part can be efficiently heated by the first thermal expansion part.
この場合、中間部は、熱伝導率が35(W/m・K)以下であることが好ましい。 In this case, the intermediate part preferably has a thermal conductivity of 35 (W / m · K) or less.
この構成によれば、中間部の熱伝導率が35(W/m・K)より大きい場合に比べ、発熱体から発生した熱が、第2熱膨張部側に逃げることが抑制される。したがって、第1熱膨張部により、ヘッド部を効率良く加熱することができる。 According to this configuration, it is possible to suppress the heat generated from the heating element from escaping to the second thermal expansion portion side as compared with the case where the thermal conductivity of the intermediate portion is greater than 35 (W / m · K). Therefore, the head part can be efficiently heated by the first thermal expansion part.
本発明の熱圧着装置は、上記のヒートツールと、ヒートツールに熱圧着対象物を押圧させるツール駆動部と、を備えたことを特徴とする。 A thermocompression bonding apparatus according to the present invention includes the above heat tool and a tool driving unit that causes the heat tool to press a thermocompression object.
この構成によれば、加熱時におけるヘッド部の反りを抑制することができるヒートツールを備えたことで、熱圧着対象物を均一に押圧した状態で、熱圧着対象物を加熱することができる。 According to this structure, the thermocompression bonding object can be heated in a state where the thermocompression bonding object is pressed uniformly by providing the heat tool that can suppress the warp of the head part during heating.
この場合、ヒートツールにより熱圧着対象物を押圧する前は、第1熱膨張部の発熱体を非発熱状態とし、ヒートツールにより熱圧着対象物を押圧した状態で、第1熱膨張部の発熱体を発熱状態とすることが好ましい。 In this case, before the thermocompression bonding object is pressed by the heat tool, the heating element of the first thermal expansion part is set in a non-heated state and the heat compression object is pressed by the heat tool. The body is preferably heated.
この構成によれば、熱圧着対象物を押圧する前には、熱圧着対象物が加熱されない。このため、熱圧着対象物を押圧する前には、熱圧着対象物を加熱しない方がよい場合にも、熱圧着対象部を良好に熱圧着させることができる。 According to this configuration, the thermocompression bonding object is not heated before the thermocompression bonding object is pressed. For this reason, before pressing a thermocompression bonding object, even when it is better not to heat a thermocompression bonding object, a thermocompression bonding object part can be favorably thermocompression bonded.
以下、添付の図面を参照して、本発明のヒートツールを備えた熱圧着装置に係る一実施形態について説明する。本実施形態の熱圧着装置は、例えば、インクジェットヘッドの製造工程に用いられるものであり、より具体的には、インクジェットヘッドにおいて、駆動回路が実装されたフレキシブルプリント基板(FPC:Flexible Printed Circuits)を、熱硬化性接着剤を用いて接合するためのものである。
なお、以下では、図に示した「上」「下」「左」「右」「前」「後」を用いて説明するが、これらの方向は説明の便宜上のものであり、本発明の実施に関しては、これらの方向に限定されることはない。
Hereinafter, an embodiment of a thermocompression bonding apparatus including a heat tool according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The thermocompression bonding apparatus according to the present embodiment is used, for example, in an inkjet head manufacturing process. More specifically, in the inkjet head, flexible printed circuits (FPC: Flexible Printed Circuits) on which drive circuits are mounted are used. , For bonding using a thermosetting adhesive.
In the following, description will be made using “up”, “down”, “left”, “right”, “front”, and “rear” shown in the drawings, but these directions are for convenience of explanation, and the present invention is implemented. Is not limited to these directions.
まず、熱圧着対象物となるヘッド中間体およびFPCについて説明する。なお、ヘッド中間体とは、FPCが接合される前のインクジェットヘッドを意味する。
図1に示すように、ヘッド中間体100は、インク滴が吐出される複数のノズル101が左右2列に設けられたノズルプレート102と、ノズルプレート102の上面に接続された流路形成基板103と、流路形成基板103の上面に接続され、複数の圧電素子104の駆動によって変位する振動板105と、振動板105の上面に接続され、リザーバー106を形成するためのリザーバー形成基板107とを備えている。リザーバー形成基板107の上方には、FPC200が設けられる。
First, the head intermediate body and FPC, which are thermocompression bonding objects, will be described. The head intermediate means an ink jet head before the FPC is bonded.
As shown in FIG. 1, the
複数の隔壁を有する流路形成基板103と、ノズルプレート102と、振動板105とで囲まれた空間によって、複数のキャビティー108が形成されている。複数のノズル101と複数のキャビティー108とは、一対一に対応している。また、複数のキャビティー108と複数の圧電素子104とは、一対一に対応している。左右のリザーバー形成基板107の間には、前後に延びる溝状の配線列領域109が形成されている。
A plurality of
ヘッド中間体100とFPC200とが接合したインクジェットヘッドにおいては、インク供給部(図示省略)から送られたインクが、一旦、リザーバー106に導入され、さらに、ノズル101に至るまでの内部流路を満たす。駆動回路203(後述する)は、外部コントローラー(図示省略)からの指令に基づいて、複数の圧電素子104に対して選択的に電圧を印加し、圧電素子104および振動板105を変位させる。これにより、各キャビティー108の内圧が変化し、各ノズル101からインク滴が吐出する。
In the ink jet head in which the head
図2に示すように、配線列領域109には、各圧電素子104から配線111が引き出されている。
As shown in FIG. 2, the
図3に示すように、FPC200は、COF(Chip on Film)と呼ばれるもので、可撓性のFPC基材201と、FPC基材201に形成された導電パターン202と、導電パターン202上に実装された駆動回路203とを備えている。導電パターン202の先端部が、ヘッド中間体100側の配線111と接合される導通部204となっている。
As shown in FIG. 3, the
続いて、本実施形態の熱圧着装置について説明する。
図4に示すように、熱圧着装置1は、上下に対向した上ヒートツール10および下ヒートツール20と、上ヒートツール10を昇降させる昇降機構30とを備えている。
なお、昇降機構30は、特許請求の範囲における「ツール駆動部」の一例である。
Then, the thermocompression bonding apparatus of this embodiment is demonstrated.
As shown in FIG. 4, the thermocompression bonding apparatus 1 includes an
The
上ヒートツール10および下ヒートツール20は、それぞれ同様に構成されており、FPC200またはヘッド中間体100と接するヘッド部11,21と、ヘッド部11,21を加熱するセラミックヒーター12,22と、セラミックヒーター12,22を保持するホルダー13,23と、昇降機構30または支持フレーム40に取り付けられるステージ14,24と、ステージ14,24に内蔵された加熱部15,25とを備えている。上ヒートツール10では、ヘッド部11の上面にセラミックヒーター12が設けられ、セラミックヒーター12の上面にホルダー13が設けられ、ホルダー13の上面にステージ14が設けられている。下ヒートツール20では、ヘッド部21の下面にセラミックヒーター22が設けられ、セラミックヒーター22の下面にホルダー23が設けられ、ホルダー23の下面にステージ24が設けられている。
なお、セラミックヒーター12,22は、特許請求の範囲における「第1熱膨張部」の一例である。ホルダー13,23は、特許請求の範囲における「中間部」の一例である。ステージ14,24は、特許請求の範囲における「第2熱膨張部」の一例である。昇降機構30は、特許請求の範囲における「ツール駆動部」の一例である。
The
The
さらに、上ヒートツール10および下ヒートツール20は、それぞれ、セラミックヒーター12,22の温度を検出するヒーター温度センサー16,26と、ステージ14,24の温度を検出するステージ温度センサー17,27と、セラミックヒーター12,22および加熱部15,25を制御する制御回路18,28とを備えている。
なお、ヒーター温度センサー16,26は、特許請求の範囲における「第1温度検出部」の一例である。ステージ温度センサー17,27は、特許請求の範囲における「第2温度検出部」の一例である。制御回路18,28は、特許請求の範囲における「制御部」の一例である。
Furthermore, the
The
ヘッド部11,21、セラミックヒーター12,22、ホルダー13,23およびステージ14,24は、それぞれ、例えば厚さ数mm程度の板状に形成されている。ヘッド部11,21とセラミックヒーター12,22、セラミックヒーター12,22とホルダー13,23、ホルダー13,23とステージ14,24は、それぞれ相互に接合している。これらの接合態様は、特に限定されるものではなく、例えば、接着剤を用いた接合、ネジ締結など機械的な接合、焼成収縮を利用した接合等、様々な態様をとることができる。
The
上ヒートツール10および下ヒートツール20の図示左右方向の寸法、すなわちツール幅は、例えば、0.1mm〜1.0mmである。また、上ヒートツール10および下ヒートツール20の図示前後方向(紙面に垂直な方向)の寸法、すなわちツール長さは、例えば、25mm〜35mmである。これらの寸法は、熱圧着対象物となるFPC200およびヘッド中間体100のサイズに応じて、適宜変更される。
The dimensions of the
上ヒートツール10のヘッド部11は、FPC200と接する下面、すなわちヘッド面11aが平坦に形成されている。同様に、下ヒートツール20のヘッド部21は、ヘッド中間体100と接する上面、すなわちヘッド面21aが平坦に形成されている。ヘッド部11,21は、熱伝導率が50(W/m・K)以上の材質で構成されていることが好ましい。これにより、ヘッド部11,21は、熱伝導率が50(W/m・K)未満の材質で構成されている場合に比べ、セラミックヒーター12,22からの熱を、ヘッド中間体100とFPC200とに挟まれた熱硬化性接着剤(図示省略)に、効率良く伝えることができる。
熱伝導率が50(W/m・K)以上の材質としては、例えば、高熱伝導性セラミックス、超硬合金を用いることができる。高熱伝導性セラミックスとしては、例えば、窒化アルミニウム(AlN)、炭化ケイ素(SiC)を好適に用いることができる。
As for the
As a material having a thermal conductivity of 50 (W / m · K) or more, for example, high thermal conductive ceramics or cemented carbide can be used. For example, aluminum nitride (AlN) or silicon carbide (SiC) can be suitably used as the high thermal conductive ceramic.
セラミックヒーター12,22は、セラミックス基体12a,22aと、セラミックス基体12a,22aに内蔵された発熱抵抗体12b,22bとを備えている。セラミックヒーター12,22の発熱温度は、熱硬化性接着剤の種類に応じて適宜変更されるが、例えば100〜350℃である。
なお、発熱抵抗体12b,22bは、特許請求の範囲における「発熱体」の一例である。
The
The
セラミックス基体12a,22aは、ヘッド部11,21と同様に、熱伝導率が50(W/m・K)以上の材質で構成されていることが好ましい。これにより、セラミックス基体12a,22aが、熱伝導率が50(W/m・K)未満の材質で構成されている場合に比べ、発熱抵抗体12b、22bから発生した熱が、ヘッド部11,21に効率良く伝わる。したがって、セラミックヒーター12,22により、ヘッド部11,21を効率良く加熱することができる。
発熱抵抗体12b、22bとしては、例えば、タングステン(W)、モリブデン(Mo)などの高融点金属を用いることができる。
The
As the
ホルダー13,23は、熱伝導率が35(W/m・K)以下の材質で構成されていることが好ましい。これにより、ホルダー13,23は、熱伝導率が35(W/m・K)より大きい材質で構成されている場合に比べ、発熱抵抗体12b、22bから発生した熱が、ステージ14,24側に逃げることが抑制される。すなわち、ホルダー13,23は、断熱材として機能する。したがって、発熱抵抗体12b、22bにより、ヘッド部11,21を効率良く加熱することができる。熱伝導率が35(W/m・K)以下の材質としては、例えば、低熱伝導性セラミックス、各種合金を用いることができる。低熱伝導性セラミックスとしては、例えば、窒化ケイ素(SiN)、アルミナ(Al2O3)、ジルコニア(ZrO2)、ムライト(3Al2O3・2SiO2)を好適に用いることができる。
The
ステージ14,24は、熱膨張率が15×10-6(1/K)以上の材質で構成されていることが好ましい。これにより、ステージ14,24は、熱膨張率が15×10-6(1/K)未満の材質で構成されている場合に比べ、少ない加熱量で膨張する。このため、加熱部15,25が、セラミックヒーター22の膨張量と等しくなるように、ステージ24を加熱する際に(詳細は後述する)、加熱部15,25がステージ14,24を加熱するために要するエネルギー、例えば電気エネルギーを、少なくすることができる。15×10-6(1/K)以上の材質としては、例えば、SUS303、SUS304などのステンレス鋼を好適に用いることができる。
The
上ヒートツール10のステージ14は、昇降機構30の取付部に対し、ステージ14の長手方向に自由に熱膨張できるように、取り付けられる。例えば、ステージ14の長手方向の略中央部において、ステージ14を昇降機構30の取付部にネジ等で固定し、その両サイドに自由に熱膨張可能とする。同様に、下ヒートツール20のステージ24は、支持フレーム40の取付部に対し、ステージ24の長手方向に自由に熱膨張できるように、取り付けられる。
The
加熱部15,25は、各種ヒーターで構成されており、制御回路18,28による制御に基づいて発熱することで、ステージ14,24を加熱する。なお、加熱部15,25は、ステージ14,24に内蔵されている態様に限らず、ステージ14,24の外部に設けられていてもよい。
The
ヒーター温度センサー16,26およびステージ温度センサー17,27としては、例えば熱電対を用いることができる。ヒーター温度センサー16,26は、セラミックヒーター12,22の温度を検出し、検出した温度、すなわち、セラミックヒーター12,22の温度に相当する電圧値または電流値を、制御回路18,28に出力する。同様に、ステージ温度センサー17,27は、ステージ14,24の温度を検出し、検出した温度を制御回路18,28に出力する。
As the
制御回路18,28は、セラミックヒーター12,22の発熱を制御すると共に、詳細は後述するが、ヒーター温度センサー16,26により検出されたセラミックヒーター12,22の温度と、ステージ温度センサー17,27により検出されたステージ14,24の温度とに基づいて、加熱部15,25に通電する電源部19,29を制御している。
The
昇降機構30は、例えばシリンダーで構成されている。昇降機構30により、上ヒートツール10を下降させることで、上ヒートツール10および下ヒートツール20が、ヘッド中間体100およびFPC200を上下方向に押圧する。また、昇降機構30により、上ヒートツール10を上昇させることで、上ヒートツール10および下ヒートツール20による押圧が解除される。
The elevating
以上のように構成された熱圧着装置1は、まず、熱硬化性接着剤を介して重なり合ったヘッド中間体100およびFPC200を、上ヒートツール10および下ヒートツール20によって押圧する。これにより、ヘッド中間体100の配線111と、FPC200の導通部204とが接触する。この状態で、上ヒートツール10および下ヒートツール20の各セラミックヒーター12,22が発熱し、各ヘッド部11,21を介して、ヘッド中間体100とFPC200とに挟まれた熱硬化性接着剤を加熱する。これにより、熱硬化性樹脂が硬化し、ヘッド中間体100とFPC200とが接合する。
The thermocompression bonding apparatus 1 configured as described above first presses the head
上ヒートツール10および下ヒートツール20による加熱方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、上ヒートツール10および下ヒートツール20を、常時、発熱状態とする、コンスタントヒート方式を用いてもよいが、なかでも、パルスヒート方式を用いることが好ましい。すなわち、上ヒートツール10および下ヒートツール20によりヘッド中間体100およびFPC200を押圧する前は、セラミックヒーター12、22の発熱抵抗体12b、22bを非発熱状態とし、上ヒートツール10および下ヒートツール20によりヘッド中間体100およびFPC200を押圧した状態で、セラミックヒーター12、22の発熱抵抗体12b、22bを一時的に発熱状態とすることが好ましい。これにより、ヘッド中間体100の配線111と、FPC200の接合部とが接触する前に、熱硬化性接着剤が硬化してしまうことを抑制することができる。
The heating method using the
図5および図6を参照しつつ、上ヒートツール10および下ヒートツール20におけるヘッド部11,21の反り抑制について説明する。なお、以下では、下ヒートツール20について説明するが、上ヒートツール10においても、同様に適用されるものである。
With reference to FIGS. 5 and 6, warpage suppression of the
上記のように構成された下ヒートツール20では、ホルダー23が断熱機能を有するため、セラミックヒーター22の発熱時に、セラミックヒーター22がホルダー23よりも高温となる。このため、セラミックヒーター22の発熱時において、ホルダー23の膨張量は、セラミックヒーター22の膨張量よりも小さくなる。
なお、セラミックヒーター22のセラミックス基体22aが窒化アルミニウムセラミックスで構成され、また、ホルダー23が窒化ケイ素セラミックスで構成されている場合、その熱膨張率は、それぞれ、2.4〜4.0×10-6(1/K)、3.0〜3.5×10-6(1/K)であり、ほぼ同等である。
In the
When the ceramic base 22a of the
したがって、仮に、下ヒートツール20がステージ24を備えていないとすると、セラミックヒーター22の発熱時にホルダー23とその上面に設けられたセラミックヒーター22とのバイメタル効果により、ホルダー23およびセラミックヒーター22が、上側に凸状に反る。その結果、セラミックヒーター22の上面に設けられたヘッド部21が、上側に凸状に反ることになる(図5(b)参照)。この場合、セラミックヒーター22による加熱時に、ヘッド中間体100およびFPC200を均一に加圧することができないため、特にヘッド部21の長手方向の両端部において、ヘッド中間体100の配線111とFPC200の導通部204との間に導通不良が生ずるおそれがある。
Therefore, if the
これに対し、本実施形態の下ヒートツール20では、ホルダー23の下面にステージ24を設け、加熱部25によりステージ24を加熱することで、ステージ24を膨張させることができる。そのため、ホルダー23およびセラミックヒーター22が、バイメタル効果により上側に凸状に反ることが抑制される。したがって、加熱時におけるヘッド部21の反りを抑制することができる(図6(b)参照)。
On the other hand, in the
さらに、制御回路28が、ヒーター温度センサー26により検出されたセラミックヒーター22の温度と、ステージ温度センサー27により検出されたステージ24の温度とに基づいて、電源部29を制御している。
Further, the
具体的には、例えば、セラミックヒーター22のセラミックス基体22aが窒化アルミニウムセラミックスで構成され、また、ステージ24がSUS304で構成されており、その熱膨張率は、それぞれ、3.0×10-6(1/K)、17.5×10-6(1/K)であるとする。なお、実際には、熱膨張率は、温度によって変化するが、ここでは、説明の簡便のため、熱膨張率は温度によらず一定であるものとする。また、セラミックヒーター22およびステージ24の長さは、共に30mmであるとする。
Specifically, for example, the ceramic base 22a of the
そして、ヒーター温度センサー26により検出されたセラミックヒーター22の温度が、160℃であったとする。この場合、制御回路28は、例えば25℃を基準として、セラミックヒーター22の膨張量(ΔL1)を、以下のように算出する。
ΔL1=30×10-3×3.0×10-6×(160−25)=12.15×10-6(m)
It is assumed that the temperature of the
ΔL1 = 30 × 10 −3 × 3.0 × 10 −6 × (160−25) = 12.15 × 10 −6 (m)
続いて、制御回路28は、ステージ24の膨張量(ΔL2)が、セラミックヒーター22の膨張量(ΔL1)と等しくなるように、ステージ24の目標温度(T2)を、以下のように算出する。
T2={ΔL1/(30×10-3×17.5×10-6)}+25≒48
Subsequently, the
T2 = {ΔL1 / (30 × 10 −3 × 17.5 × 10 −6 )} + 25≈48
制御回路28は、算出されたステージ24の目標温度(T2:約48℃)と、ステージ温度センサー27により検出されたステージ24の温度とを比較し、ステージ24の温度が目標温度に近づくように電源部29を制御して、加熱部25に供給される電圧、電流を制御する。
The
このように、本実施形態の下ヒートツール20では、制御回路28が、ヒーター温度センサー26により検出されたセラミックヒーター22の温度と、ステージ温度センサー27により検出されたステージ24の温度とに基づいて、加熱部25を制御していることで、セラミックヒーター22の発熱時に、ステージ24の膨張量(ΔL2)が、セラミックヒーター22の膨張量(ΔL1)と等しくなるように、ステージ24の温度を制御することができる。このため、加熱時におけるヘッド部21の反りを、より効果的に抑制することができる。
Thus, in the
以上のように、本実施形態の上ヒートツール10および下ヒートツール20によれば、加熱時におけるヘッド部11,21の反りを抑制することができる。このため、本実施形態の熱圧着装置1によれば、ヘッド中間体100およびFPC200を均一に押圧した状態で、ヘッド中間体100およびFPC200を加熱することができる。したがって、ヘッド中間体100の配線111とFPC200の導通部204との間に導通不良が生ずることを抑制することができる。
As described above, according to the
そして、加熱時におけるヘッド部11,21の反りを抑制できることから、ヘッド面11a,21aの平面度を確保するために、ヘッド面11a,21aを予め凹状曲面に加工しておく必要もない。本実施形態では、上述したように、加熱方式としてパルスヒート方式を行うことが好ましく、この場合、まず、加熱前の上ヒートツール10および下ヒートツール20により、ヘッド中間体100およびFPC200を押圧することになるが、その場合も、平坦に形成されたヘッド面11a,21aにより、ヘッド中間体100およびFPC200を均一に押圧することができる。
And since the curvature of the
なお、本実施形態では、熱圧着対象物として、ヘッド中間体100とFPC200とを接合する場合を例に挙げたが、これに限定されるものではなく、例えば、表示パネル用基板などの配線基板とFPC200とを接合する場合にも適用可能である。
In the present embodiment, the case where the head
1:熱圧着装置、10:上ヒートツール、11:ヘッド部、11a:ヘッド面、12:セラミックヒーター、12b:発熱抵抗体、13:ホルダー、14:ステージ、15:加熱部、20:上ヒートツール、21:ヘッド部、21a:ヘッド面、22:セラミックヒーター、22b:発熱抵抗体、23:ホルダー、24:ステージ、25:加熱部、100:ヘッド中間体、200:FPC 1: thermocompression bonding apparatus, 10: upper heat tool, 11: head part, 11a: head surface, 12: ceramic heater, 12b: heating resistor, 13: holder, 14: stage, 15: heating part, 20: upper heat Tool: 21: Head part, 21a: Head surface, 22: Ceramic heater, 22b: Heating resistor, 23: Holder, 24: Stage, 25: Heating part, 100: Head intermediate, 200: FPC
Claims (7)
前記ヘッド部の前記第1方向とは反対の第2方向側の面に設けられ、発熱体を有し、前記発熱体の発熱により膨張する第1熱膨張部と、
前記第1熱膨張部の前記第2方向側の面に設けられ、前記第1熱膨張部の発熱時に、前記第1熱膨張部よりも膨張量が小さい中間部と、
前記中間部の前記第2方向側の面に設けられ、加熱により膨張する第2熱膨張部と、
前記第2熱膨張部を加熱する加熱部と、
を備えたことを特徴とするヒートツール。 A head portion in contact with the thermocompression bonding object on the surface in the first direction;
A first thermal expansion portion that is provided on a surface on the second direction side opposite to the first direction of the head portion, includes a heating element, and expands due to heat generated by the heating element;
An intermediate portion that is provided on a surface of the first thermal expansion portion on the second direction side and has a smaller expansion amount than the first thermal expansion portion when the first thermal expansion portion generates heat;
A second thermal expansion portion that is provided on a surface of the intermediate portion on the second direction side and expands by heating;
A heating unit for heating the second thermal expansion unit;
A heat tool characterized by comprising
前記第2熱膨張部の温度を検出する第2温度検出部と、
前記第1温度検出部により検出された前記第1熱膨張部の温度、および前記第2温度検出部により検出された前記第2熱膨張部の温度、に基づいて、前記加熱部に通電する電源部を制御する制御部と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載のヒートツール。 A first temperature detection unit for detecting the temperature of the first thermal expansion unit;
A second temperature detection unit for detecting the temperature of the second thermal expansion unit;
A power supply for energizing the heating unit based on the temperature of the first thermal expansion unit detected by the first temperature detection unit and the temperature of the second thermal expansion unit detected by the second temperature detection unit A control unit for controlling the unit,
The heat tool according to claim 1, further comprising:
前記セラミックス基体は、熱伝導率が50(W/m・K)以上であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載のヒートツール。 The first thermal expansion portion further includes a ceramic substrate,
The heat tool according to any one of claims 1 to 3, wherein the ceramic base has a thermal conductivity of 50 (W / m · K) or more.
前記ヒートツールに前記熱圧着対象物を押圧させるツール駆動部と、
を備えたことを特徴とする熱圧着装置。 The heat tool according to any one of claims 1 to 5,
A tool drive unit for pressing the thermocompression bonding object to the heat tool;
A thermocompression bonding apparatus characterized by comprising:
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