JP2980073B2

JP2980073B2 - 熱圧着装置及びその制御方法

Info

Publication number: JP2980073B2
Application number: JP9233593A
Authority: JP
Inventors: 雄一長谷川; 一紀佐藤
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1997-08-29
Filing date: 1997-08-29
Publication date: 1999-11-22
Anticipated expiration: 2017-08-29
Also published as: JPH1174319A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加圧及び加熱を加
えて部材同士を圧着する熱圧着装置及びその制御方法に
関し、特に、液晶表示装置の液晶パネル（以下、単に
“パネル”という場合もある）とドライバＩＣ（以下、
単に“ＴＣＰ”という）とを圧着するのに用いられる熱
圧着装置及びその制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、加圧及び加熱を加えて部材同
士を圧着する熱圧着装置として、例えば、特開平４−２
２３３４９号公報、特開平８−１１４８１０号公報等に
開示された装置がある。

【０００３】特開平４−２２３３４９号公報に示された
熱圧着装置は、図７に示すように、ツール１０２の下降
により、チップステージ１０１の複数点の加圧力を個別
に検出する複数の荷重センサ１１７と、チップステージ
１０１の複数点を個別に上下駆動させる圧電素子（駆動
手段）１１８と、各加圧力が均一になるように各駆動手
段を制御する制御手段によって構成されている。

【０００４】そして、圧着操作に際しては、チップステ
ージ１０１上にチップ１０３をセットし、ツール１０２
を下降させてチップ１０３上のバンプ１０４を押圧す
る。このときツール１０２の加圧力は、チップステージ
１０１の下方に設置された各々の荷重センサ１１７によ
り検出され、各々で検出された加圧力が均一になるよう
に各圧電素子１１８を駆動させ、自動的にチップステー
ジ１０１の傾きが矯正され、平行度が調整される。

【０００５】尚、図７中において、１０８は外部リー
ド、１０９はテープ基板、１１１はヒートブロック、１
１２は弾性ヒンジ、１１３はハウジング、１１４は断熱
材、１１５はピン、１１７ａは突出部、１１９はジョイ
ント、１２０は受け皿、１２１はガイド円板、１２２は
スライダ、１２３は調整ネジ、１２４は底板である。

【０００６】前掲の圧着技術と同様な技術として、特開
平８−１１４８１０号公報に開示された技術がある。こ
の技術について図９を参照して説明する。図９に示す圧
着技術の場合においては、ボンディングステージ４０の
バックアップ面４０ａと、加圧チップ３３の押圧面３３
ａとの平行度を、作業者がバックアップ面４０ａ上に感
圧紙を置き、この感圧紙に対して押圧面３３ａを押しつ
ける。この感圧紙の検出結果に基づいて、加圧チップ３
３にある積層形圧電アクチェータ３６を、作業者が任意
の方向に作動させて変更するようにしたものである。

【０００７】なお、図９において、２５ｂはコラム前
面、２６は、加熱加圧機構、２７は洗浄機構（クリーニ
ング手段）、２８は、冷却装置（冷却手段）、２９は、
シリンダ（駆動手段）、２９ａは保持板、３１はエアシ
リンダ、３２は駆動軸、３２ａは駆動軸、３３ａは押圧
面、３４はホルダ、３５は圧着ブロック、３６は積層形
圧電アクチェータ、３９は加熱ヒータ（加熱手段）、４
０はボンディングステージ、４０ａはバックアップ面、
４２は制御部、４４はテープ、４６は移動体、４７は突
出部、４８は駆動シリンダ、４８ａは駆動軸、５１駆動
軸、５３はスライダ、５４は繰出しリール、５５は巻取
りリール、５６は案内ローラ、５７はノズルである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前掲の従来の技術にお
ける問題点は、図７に示す特開平４−２２３３４９号公
報に開示された技術では、ツール１０２全体の前後左右
の傾きに対して自動調整し、チップステージ１０１との
相互対向面の平行度は確保できるが、ツール１０２の局
部面の平行度調整はできないという問題点があった。つ
まり、チップステージ１０１側に荷重センサを設け、そ
の結果を、チップステージ１０１側に設けた圧電素子１
１８にフィードバックし動作させており、ツール１０２
の前後左右の傾きは調整できるが、ツール圧着面１００
の平坦度までは均一に調整できないことである。

【０００９】また、基準となる面が加熱及び加圧（可
動）側のツール１０２にあるため、熱変形・駆動による
磨耗等で加圧軸に対し垂直な基準面を得られない状態が
生じるという問題点があった。

【００１０】さらに、チップステージ１０１の傾き調整
機構をチップステージ１０１側に設置しているために、
ツール１０２とチップステージ１０１の平行度は、調整
できるが、調整状態が図８（図７に示す熱圧着装置にお
ける圧着部の動作を説明するための概略図）に示すよう
に、チップ１０３のバンプ１０４とテープ基板１０９の
外部リード１０８の圧着位置をズラすという問題があっ
た。

【００１１】一方、図９に示す特開平８−１１４８１０
号公報に開示された技術では、感圧紙を用い手作業にて
チップ３３の加圧力分布を測定しているが、これでは、
装置稼働中においては測定できないこと、また、測定の
為の時間が発生し、生産性が低下してしまうという問題
があった。

【００１２】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、・第一の目的は、ヘッド圧着面全面の加圧力分布を調整
できて、特に、ＴＣＰ，チップ等の圧着不良を減少させ
ることができる熱圧着装置を提供すること、・第二の目的は、ヘッド・バックアップ各圧着面を加圧
軸に対して垂直に保ち、特に、ＴＣＰ，チップ等の圧着
時の位置ズレ不良をなくすことのできる熱圧着装置及び
その制御方法を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明に係る熱圧着装置
は、加圧及び加熱をすることにより加工部材同士を圧着
する熱圧着装置において、・熱圧着ヘッドに、ヘッド圧着面の形状調整可能な複数
の加圧調整手段が、該ヘッド圧着面の裏面側に配置さ
れ、・前記加工部材を支持するバツクアップに、加圧力分布
検出可能な加圧力センサが、前記複数の加圧調整手段と
対になる位置に同数配置され、・前記熱圧着ヘッドの加圧力分布検出信号に基づいて前
記加圧調整手段の駆動を制御し得る制御手段が配置され
ている、ことを特徴とし(請求項１)、これにより上記目
的を達成することができる。

【００１４】本発明に係る熱圧着装置において、・前記加圧調整手段が、断熱材を介して前記ヘッド圧着
面の裏面側に配置されたこと(請求固２)、・前記加圧調整手段が圧電素子にて構成されたこと(請
求固３)、・前記加圧調整手段が、温度変化により伸縮可能な芯材
にヒータを巻き付けた構成からなること(請求項４)、を
特徴とする。

【００１５】また、本発明に係る熱圧着装置を制御する
制御方法は、全ての加圧力センサの検出圧力を均一する
ように、前記加圧調整手段を制御することを特徴とし
(請求項５)、これにより上記目的を達成することができ
る。

【００１６】（作用）本発明に係る熱圧着装置によれ
ば、熱圧着ヘッドの温度条件変更等により生じる該熱圧
着ヘッドの熱変形及びヘッド磨耗などによる不均一な加
圧力分布を、バックアップに設けたヘッド圧着面の加圧
力分布の検出機構(加圧力センサ)で自動検出することが
できる。そして、その検出結果を、熱圧着ヘッド側に設
けた加圧調整手段、すなわち、ヘッド圧着面を自動調整
する機構に自動でフィードバックして、熱圧着ヘッドを
変形させ、ヘッド圧着面全面において所望の加圧力分布
を得ることができる。

【００１７】また、本発明に係る熱圧着装置の制御方法
によれば、熱圧着ヘッドの温度条件変更等により生じる
該熱圧着ヘッドの熱変形及びヘッド磨耗などによる不均
一な加圧力分布を、バックアップに設けたヘッド圧着面
の加圧力分布の検出機構で自動検出し、全ての加圧力セ
ンサの検出圧力が均一になるように、前記加圧調整手段
を制御するので、熱圧着ヘッドの変形により、ヘッド圧
着面全面において均一な加圧力分布を得ることができ
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】

（第１の実施の形態）以下、本発明に係る熱圧着装置の
第１の実施の形態について、図１乃至図４を参照して説
明する。なお、図１における(ａ)は熱圧着装置の正面
図、(ｂ)は側面図、(ｃ)は制御系を示した概略ブロック
図であり、図２は、図１に示した圧力調整手段の概略拡
大図、図３は、加圧調整手段の配置を示す熱圧着ヘッド
の概略斜視図、図４は、加圧センサの配置を示す概略斜
視図である。

【００１９】本実施の形態における熱圧着装置２０は、
液晶パネル(パネル)とドライバＩＣ(ＴＣＰ)の圧着に用
いて好適な装置である。

【００２０】図１に示すように、この熱圧着装置２０
は、熱圧着を行うための熱圧着ヘッド１と、該熱圧着ヘ
ッド１のＴＣＰと接触するヘッド圧着面１ａと、熱圧着
を行うためにパネルを受けるバックアップ２と、バック
アップ２のパネルと接触するバックアップ圧着面２ａ
と、熱圧着ヘッド１の温度を上昇させるために熱圧着ヘ
ッド１内部に複数設けたヒータ３と、熱圧着ヘッド１を
上下に可動する上下駆動用エアシリンダ４と、上下駆動
用エアシリンダ４により上下に可動する際、平行に上下
するために熱圧着ヘッド１に接続された可動板５と、ヘ
ッド圧着面１を調整(変形)するために熱圧着ヘッド１上
に２列ずつヘッド長分複数個設けた圧電素子６(図１及
び図３参照)とで構成されている。

【００２１】さらに、圧電素子６の熱変形を防ぐため
に、圧電素子６と熱圧着ヘッド１間の熱を遮断する断熱
材７と、ヘッド圧着面１ａの加圧力分布を検出するため
に、バックアップ２の下に圧電素子６と対となる位置に
同数［図１の(Ｃ)に示すように、本実施の形態において
は“ｎ個”］設けた加圧力センサ８(図４参照)と、加圧
センサ８の検出結果を圧電素子６にフィードバックする
制御手段９より構成されている。

【００２２】熱圧着ヘッド１は、図３に示すように、例
えば幅が３０ｍｍ程度で、長さが２００ｍｍ〜５００ｍ
ｍ程度の細長い長方形であり、ヘッド幅方向で約１５ｍ
ｍピッチに２列、ヘッド長方向で約１２ｍｍピッチに、
厚みが１〜２ｍｍで約１０ｍｍ□の圧電素子６が複数設
けられている。また、圧電素子６は、図２に示すよう
に、その一つ一つが個別に制御可能(電圧印加が可能)な
ように構成されている。

【００２３】以下、前掲のごとく構成された熱圧着装置
２０の動作について説明する。本熱圧着装置２０におい
て、ヘッド圧着面１ａが上下駆動用エアシリンダ５の動
作により下降し、バックアップ圧着面２ａ上にセット・
支持された、図示しないパネルと接触、ＴＣＰを熱圧着
にて接続する。

【００２４】本実施の形態では、バックアップ２の下に
は、図４に示すように、例えばヘッド幅方向で約１５ｍ
ｍピッチに２列、ヘッド長方向で約１２ｍｍピッチに複
数個の約１０ｍｍ□の加圧力センサ８が設けられ、該セ
ンサにより、ヘッド圧着面１ａの加圧力分布をパネルを
熱圧着した状態で検出し、検出結果を制御手段９へ送信
する。

【００２５】この検出結果送信後、熱圧着ヘッド１は、
上下駆動用エアシリンダ５の動作により上昇する。受信
した検出結果により、制御手段９から各々の加圧センサ
８に対する各々の圧電素子６に変形動作量の電圧を印加
する。圧電素子６は、印加された変形動作量変形し、ヘ
ッド圧着面１ａの平行度／平坦度を最適化する。そし
て、この最適化の制御としては、ヘッド圧着面全面にお
いて均一な加圧力分布を得るようにできる。

【００２６】具体的な数値を挙げて説明すると、例え
ば、熱圧着するパネルサイズが２４０ｍｍの場合、加圧
力センサ８は、２列×２０個で４０個のセンサが使用さ
れ、圧電素子６も同様に４０個使用される。使用してい
る各々の圧電素子６は、予め一定の電圧が印加され、各
々の加圧力センサ８が検出した結果と、４０個の平均加
圧力とを比較して、その差異を各々の圧電素子６へ電圧
値を増減させることにより、４０個の加圧力センサ８に
対する加圧力が全て均一になるように、圧電素子６を電
圧制御している。

【００２７】すなわち、“加圧力が平均加圧力より小さ
い”と検出された加圧センサ８の位置については、その
対となる圧電素子６に電圧を増加させて印可することに
より、圧電素子６を凸状に変形させ、平均加圧力に近づ
ける。逆に、“加圧力が平均加圧力より大きい”と検出
された加圧力センサ８の位置については、その対となる
圧電素子６に電圧を減少させて印可することにより、圧
電素子６を凹状に変形させ、平均加圧力に近づける。こ
のように、電圧制御を繰り返し行うことで、各々の加圧
力センサ８が全て均一な加圧力になるように圧電素子６
が調整される。

【００２８】（第２の実施の形態）以下、本発明に係る
熱圧着装置の第２の実施の形態について、図５及び図６
を参照して説明する。なお、図５における(ａ)は熱圧着
装置の正面図、(ｂ)は側面図、(ｃ)は制御系を示した概
略ブロック図であり、図６は、図５に示した圧力調整手
段の概略拡大図である。また、図５及び図６において
は、前掲の第１の実施の形態と同じ部材については、同
符号にて示す。

【００２９】本実施の形態の熱圧着装置３０は、図５に
示すように、熱圧着ヘッド１と、ヘッド圧着面１ａと、
バックアップ２と、バックアップ圧着面２ａと、ヒータ
３と、上下駆動用エアシリンダ４と、可動板５と、ヘッ
ド圧着面１ａを変形させるヒータ１２(図６参照)を巻き
付けた熱膨張係数の大きい金属からなる芯材１１（以
下、“ヒータ金属１０”という）と、ヒータ金属１０と
熱圧着ヘッド１間の熱を遮断する断熱材７と、加圧力セ
ンサ８と、加圧力センサ８の検出結果をヒータ金属１０
にフィードバックする制御手段９により構成されてい
る。

【００３０】以下、本実施の形態の熱圧着装置３０の動
作について説明する。前掲の第１の実施の形態と同様
に、熱圧着ヘッド１のヘッド圧着面１ａが上下駆動用エ
アシリンダ５の動作により下降し、バックアップ圧着面
２ａ上にセット・支持されたパネル(図示せず)と接触、
ＴＣＰを熱圧着にて接続する。

【００３１】バックアップ２の下に設けられた複数の加
圧力センサ８がヘッド圧着面１ａの加圧力分布を検出
し、検出結果を制御手段９へ送信する。検出結果送信
後、熱圧着ヘッド１は、上下駆動エアシリンダ２の動作
により上昇する。受信した検出結果により、制御手段９
から各々の加圧力センサ８に対する各々のヒータ金属１
０のヒータ１２を温度制御する。ヒータ金属１０は、温
度制御されたヒータ１２により、芯材１１が熱膨張し、
ヘッド圧着面１ａの平行度／平坦度を最適化し、ヘッド
圧着面全面において均一な加圧力分布を得る。

【００３２】尚、使用している各々のヒータ金属１０に
は、予め一定の温度をかけてヒータ金属１０を熱膨張さ
せている。次に、各々のヒータ金属１０と対となる加圧
力センサ８が検出した結果と平均加圧力を比較し、その
差異を各々のヒータ金属１０へ温度変更することによ
り、ヒータ金属１０の熱膨張率を変化させ、各々の加圧
力センサ８が全て均一な加圧力になるようにヒータ金属
１０を温度制御している。

【００３３】すなわち、“加圧力が平均加圧力より小さ
い”と検出された加圧力センサ８の位置については、そ
の対となるヒータ金属１０の温度を昇温し、ヒータ金属
１０を凸状に変形させ、平均加圧力に近づける。逆に、
“加圧力が平均加圧力より大きい”と検出された加圧力
センサ８の位置については、その対となるヒータ金属１
０の温度を降温し、ヒータ金属１０を凹状に変形させ、
平均加圧力に近づける。このような温度制御を繰り返し
行うことで、全ての加圧力センサ８が均一な加圧力にな
るように、ヒータ金属１０の制御が調整される。

【００３４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明に係る熱圧着
装置及びその制御方法によれば、第一の効果として、バ
ックアップにヘッド圧着面内圧力均一性の検出機構及び
ヘッド圧着面形状の調整機構を各々複数設けたので、ヘ
ッド圧着面全体の前後左右の平行度のみならず、ヘッド
圧着面の局部面の平坦度も自動調整でき、熱圧着ヘッド
の加圧力分布を均一にする調整作業をなくし、生産性と
圧着品質を向上させることができる。

【００３５】また、本発明に係る熱圧着装置及びその制
御方法によれば、第二の効果として、熱圧着ヘッド側に
平行度／平坦度調整機構を設置したことでバックアップ
側を基準面とし、熱圧着ヘッド・バックアップの相互対
向面の平行度／平坦度のみならず加圧軸に対する各々の
圧着面の垂直を確保できるので、圧着時のＴＣＰ・チッ
プズレが発生しないヘッド加圧力調整構造とし、生産性
と圧着品質を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る熱圧着装置の第１の実施の形態を
示す図であり、(ａ)は熱圧着装置の正面図、(ｂ)は側面
図、(ｃ)は制御系を示した概略ブロック図である。

【図２】図１に示した圧力調整手段の概略拡大図であ
る。

【図３】図１に示す熱圧着装置における加圧調整手段の
配置を示す熱圧着ヘッドの概略斜視図である。

【図４】図１に示す熱圧着装置における加圧センサの配
置を示す概略斜視図である。

【図５】本発明に係る熱圧着装置の第２の実施の形態を
示す図であり、(ａ)は熱圧着装置の正面図、(ｂ)は側面
図、(ｃ)は制御系を示した概略ブロック図である。

【図６】図５に示した圧力調整手段の概略拡大図であ
る。

【図７】従来の熱圧着装置を示す概略断面図である。

【図８】図７に示す熱圧着装置における圧着部の動作を
説明するための概略図である。

【図９】従来の他の熱圧着装置の概略図である。

【符号の説明】

１熱圧着ヘッド１ａヘッド圧着面２バックアップ２ａバックアップ圧着面３ヒータ４上下駆動用エアシリンダ５可動板６圧電素子７断熱材８加圧力センサ９制御回路１０ヒータ金属１１芯材１２ヒータ２０、３０熱圧着装置

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】加圧及び加熱をすることにより加工部材
同士を圧着する熱圧着装置において、熱圧着ヘッドに、ヘッド圧着面の形状調整可能な複数の
加圧調整手段が、該ヘッド圧着面の裏面側に配置され、
前記加工部材を支持するバツクアップに、加圧力分布検
出可能な加圧力センサが、前記複数の加圧調整手段と対
になる位置に同数配置され、かつ前記熱圧着ヘッドの加
圧力分布検出信号に基づいて前記加圧調整手段を制御し
得る制御手段が配置されていることを特徴とする熱圧着
装置。
【請求項２】前記加圧調整手段が、断熱材を介して、
前記ヘッド圧着面の裏面側に配置されたことを特徴とす
る請求項１に記載の熱圧着装置。
【請求項３】前記加圧調整手段が、圧電素子にて構成
されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の熱圧着
装置。
【請求項４】前記加圧調整手段が、温度変化により伸
縮可能な芯材にヒータを巻き付けた構成からなることを
特徴とする請求項１又は２に記載の熱圧着装置。【請求固５】請求項１に記載の熱圧着装置を制御する
際に、全ての前記加圧力センサの検出圧力を均一にする
ように、前記加圧調整手段を制御することを特徴とする
熱圧着装置の制御方法。