JP4055151B2 - 実装構造体の製造装置及び製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体チップ又は液晶表示装置若しくは有機ＥＬ（Electroluminescence）表示装置等の表示装置を実装した実装構造体の製造装置及び製造方法に関する。

近年、携帯電話機、ノート型パーソナルコンピュータ、及びＰＤＡ（Personal Data Assistance）等の電子機器の小型化・軽量化・高機能化が図られている。電子機器の小型化・軽量化のために電子機器内部に設けられる半導体チップ自体の小型化が図られており、近年においてはＣＳＰ（Chip Scale Package）といわれるパッケージング技術を用いて超小型の半導体チップが製造されている。また、高機能化の一つとして表示能力の高いカラー液晶表示装置等の表示装置を備える電子機器が一般化している。

また、近年においては電子機器の小型化等を図るための実装技術も進歩している。例えば、上記の小型の半導体チップは、例えば所謂ＴＡＢ（Tape Automated Bonding）技術を用いてフィルム等の可撓性基板上に実装され、ガラスエポキシ基板、フェノール樹脂基板、又は半導体基板等の基板上に実装され、又はＣＯＧ（Chip On Glass）技術を用いてガラス基板上に実装される。また、表示装置の配線を可撓性基板に形成し、この配線が形成された可撓性基板と表示装置とを接続した形態にすることで、配線の専有面積を減ずるとともに配線の取り回しを容易にしている。

上記の半導体チップを可撓性基板等の基板上に実装し、又は配線が形成された可撓性基板を表示装置に接続する方法の一つとして異方性導電膜（ＡＣＦ：Anisotropic Conductive Film）を用いた接続方法が案出されている。異方性導電膜は、例えば熱可塑性又は熱硬化性の接着用樹脂の中に多数の導電粒子を分散させることによって形成されるものである。

この異方性導電膜を用いて配線が形成された可撓性基板と表示装置とを接続するには、まず案内板上に表示装置を載置して表示装置と可撓性基板との間に異方性導電膜を配置する。次に、可撓性基板に形成された配線と表示装置に形成された端子電極との相対的な位置合わせを行った上で、加圧・加熱ツールを可撓性基板に当接して可撓性基板を加熱・加圧することにより可撓性基板と表示装置とを異方性導電膜の接着剤により接続させる。このとき、可撓性基板の配線と表示装置の端子電極との間に挟持された異方性導電膜中の導電粒子によって、可撓性基板の配線と表示装置の端子電極とが電気的に接続される。加圧・加熱ツールを用いた加熱方法は、コンスタントヒート方式（常時加熱方式）とパルスヒート方式（瞬間加熱方式）とがある。尚、液晶表示パネルに対して熱圧着対象を圧着する従来技術については、例えば以下の特許文献１を参照されたい。
特開平１１−３３０６８９号公報

ところで、近年においては電子機器の小型化、高機能化の要求から配線数が益々増大しているとともに、配線及び端子の微細化が進んでいる。例えば、フィルム等の可撓性基板に形成される配線の間隔は、数十〜数百μｍ程度に設定されている。このように、配線が狭ピッチ化すると、例えば可撓性基板に形成された配線と表示装置に形成された端子電極とを接続する場合、これらの接続部において互いに接続すべき配線と端子電極とが位置ずれを生じた状態で接続されてしまい短絡（ショート）が生じやすくなる。このため、表示装置の端子電極の各々と可撓性基板の配線の各々とを精確に位置合わせした上で接続を行う必要がある。

しかしながら、可撓性基板に形成された配線と液晶パネルに形成された端子電極とを接続する場合には、上述した通り、加熱・加圧ツールを直接可撓性基板に接触させて可撓性基板を加熱している。このため、予め可撓性基板に形成された配線と液晶パネルに形成された端子電極との位置合わせを行っていても、可撓性基板が膨張してしまって配線と接続端子との位置ずれが生じてしまうという問題があった。

また、可撓性基板と表示装置とを接続する場合に、表示装置が載置される案内板と加熱・加圧ツールとの平行度及びこれらの平坦度がある程度以上悪化していると、加熱・加圧ツールの一端が可撓性基板に当接した後で加熱・加圧ツールの押圧面全体が可撓性基板に当接する。このような当接の仕方をすると、加熱・加圧ツールの一端が可撓性基板に当接した時点で可撓性基板の面内方向に力が働いて配線と接続端子との位置ずれが生じてしまうという問題があった。

上述したパルスヒート方式（瞬間加熱方式）を用いて加熱を行えば、加圧のみを行った後で加熱することが可能であるため、可撓性基板の膨張を抑制することが可能である。しかしながら、パルスヒート方式の加熱・加圧ツールは、均一な温度分布が得られる大きさは限界があり、更にはコンスタントヒート方式（常時加熱方式）の加熱・加圧ツールに比べて高価であるという問題もある。以上の問題は、可撓性基板と表示装置とを接続する場合のみならず、半導体チップを可撓性基板等の基板に搭載する場合、半導体チップ同士を積層する場合にも生ずる問題である。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、位置ずれを生ずることなく第１基板に対して第２基板を実装することができる実装構造体の製造装置及び製造方法を提供することを目的とする。

本発明の実装構造体の製造装置は、第１基板に対して第２基板を実装してなる実装構造体の製造装置において、前記第１基板を載置する案内板と、前記案内板の上方に配置され、前記案内板上に載置されるべき前記第１基板上に前記第２基板を接続するために加熱及び加圧するヘッドと、前記案内板と前記ヘッドとの間に前記ヘッドに対して離間可能に配置され、前記案内板側に向けて凸形状であって前記案内板上に載置されるべき前記第１基板に対して前記第２基板を押圧する熱伝導性弾性体とを備えることを特徴としている。
この発明によれば、ヘッドに対して離間可能であるとともに案内板側に向けて凸形状であって案内板上に載置された第１基板に対して第２基板を押圧する熱伝導性弾性体を設け、熱伝導性弾性体にヘッドを当接させて熱伝導性弾性体を介して第２基板を加熱して第１基板と第２基板とを接続しているため、ヘッドが直接第２基板に当接することで生ずる第２基板の膨張を防止することができる。この結果、第２基板の膨張による第１基板と第２基板の相対的な位置ずれが生じないため、第１基板と第２基板とを所望状態で接続することができる。また、第２基板とヘッドとの間に熱伝導性弾性体が配置されており、ヘッドの輻射熱が熱伝導性弾性体によって分散されるため、輻射熱が第２基板に与える悪影響も排除することができる。また、熱伝導性弾性体を用いて案内板上に載置された第１基板に対して第２基板を押圧するときに、熱伝導性弾性体の先端部のみを第２基板に当接させた後で徐々に当接面積を増大させることができるため、第１基板又は第２基板に撓みが生じていても、撓みを矯正することができる。また、第１基板と第２基板との間に気泡が混入していたとしても排除することができる。
また、本発明の実装構造体の製造装置は、前記熱伝導性弾性体が、前記ヘッドの側方における２点で支持されて、前記案内板側に凸形状に撓んだ状態にされた板状の板バネであることを特徴としている。
この発明によれば、板バネによって第１基板に対して第２基板を押圧しているため、装置の大幅なコスト上昇を引き起こすことなく第１基板と第２基板との相対的な位置ずれを効果的に防止することができる。
また、本発明の実装構造体の製造装置は、前記熱伝導性弾性体の両端部に、前記熱伝導性弾性体が前記ヘッドと離間している状態で、前記第１基板に対して前記熱伝導性弾性体が前記第２基板を押圧する押圧力を調整する調整機構を備えることを特徴としている。
この発明によれば、熱伝導性弾性体の両端部に設けられた調整機構によって、熱伝導性弾性体がヘッドと離間している状態で、第１基板に対して熱伝導性弾性体が第２基板を押圧する押圧力を調整することができるため、例えば第１基板及び第２基板の双方が可撓性を有する場合、第１基板及び第２基板の一方が可撓性を有する場合、第１基板及び第２基板の何れもが可撓性を有しない場合の種々の状況に対応することができる。また、押圧力を調整することで第２基板に対する熱伝導性弾性体の当接面積を変えることもできる。
更に、本発明の実装構造体の製造装置は、前記熱伝導性弾性体の前記案内板側に、前記熱伝導性弾性体に沿って移動可能に這わせた被覆材を備えることを特徴としている。
この発明によれば、熱伝導性弾性体の案内板側に熱伝導性弾性体に沿って移動可能に被覆材を這わせているため、熱伝導性弾性体の案内板側の汚染を防止することができる。例えば、第１基板と第２基板との接続に異方性導電膜（ＡＣＦ）を用いている場合には、第１基板と第２基板とを接続するときに異方性導電膜が第２基板からはみ出して熱伝導性弾性体に付着することがある。熱伝導性弾性体の案内板側に被覆材を這わせることで異方性導電膜が熱伝導性弾性体に付着するのを防止することができる。
本発明の実装構造体の製造方法は、第１基板に対して第２基板を実装してなる実装構造体の製造方法において、案内板上に載置された前記第１基板に対する前記第２基板の実装位置に前記第２基板を配置する第１工程と、前記案内板側に向けて凸形状である熱伝導性弾性体をヘッドから離間させた状態で前記第２基板に当接させ、前記第１基板に対して前記第２基板を押圧する第２工程と、前記熱伝導性弾性体にヘッドを押圧させて前記熱伝導性弾性体を介して前記第２基板を加熱及び加圧して前記第１基板と前記第２基板とを接続させる第３工程とを含むことを特徴としている。
この発明によれば、熱伝導性弾性体によって第１基板に対して第２基板を押圧した状態で、熱伝導性弾性体にヘッドを押圧させて熱伝導性弾性体を介して第２基板を加熱して第１基板と第２基板とを接続しているため、ヘッドが直接第２基板に当接することで生ずる第２基板の膨張を防止することができる。この結果、第２基板の膨張による第１基板と第２基板の相対的な位置ずれが生じないため、第１基板と第２基板とを所望状態で接続することができる。また、第２基板とヘッドとの間に熱伝導性弾性体が配置されており、ヘッドの輻射熱が熱伝導性弾性体によって分散されるため、輻射熱が第２基板に与える悪影響も排除することができる。
また、本発明の実装構造体の製造方法は、前記第１工程が、前記第１基板に対する前記第２基板の実装位置に異方性導電膜を配置する工程を含むことを特徴としている。
この発明によれば、第１基板と第２基板とを接続するために加熱及び加圧が必要な異方性導電膜を用いることで、第１基板及び第２基板に狭ピッチで配線又は端子電極が形成されていても、隣接する配線又は端子電極が短絡する虞が無い状態で第１基板と第２基板とを接続することができ、小型・堅牢の実装構造体を効率的に製造する上で極めて好適である。
また、本発明の実装構造体の製造方法は、前記第２工程が、前記実装位置内の所定位置において前記熱伝導性弾性体の先端部を前記第２基板に当接させ、当該当接位置を中心として徐々に当接面積を広げるように前記熱伝導性弾性体を前記第２基板に当接させることを特徴としている。
この発明によれば、熱伝導性弾性体を第２基板に当接させるときに、凸形状の熱伝導性弾性体の先端部のみを第２基板に当接させた後で徐々に当接面積を増大させているため、第１基板又は第２基板に撓みが生じていても、撓みを矯正することができる。また、第１基板と第２基板との間に気泡が混入していたとしても排除することができる。
また、本発明の実装構造体の製造方法は、前記第３工程が、少なくとも前記実装位置の面積以上の押圧面を有するヘッドを前記熱伝導性弾性体に押圧させることにより、前記熱伝導性弾性体を介して前記第２基板を加熱及び加圧することを特徴としている。
この発明によれば、少なくとも前記実装位置の面積以上の押圧面を有するヘッドを熱伝導性弾性体に押圧させて熱伝導性弾性体を介して第２基板を加熱しているため、実装位置全体に亘って所望の温度で第２基板を加熱することができ、第１基板と第２基板との接続の信頼性を高めることができる。
また、本発明の実装構造体の製造方法は、前記第３工程後に、前記ヘッドを前記熱伝導性弾性体から離間させる第４工程と、前記第４工程が終了してから所定時間経過後に前記熱伝導性弾性体を前記第２基板から離間させる第５工程とを含むことを特徴としている。
この発明によれば、第２基板の加熱・加圧が終了すると熱伝導性弾性体からヘッドを離間させて熱伝導性弾性体が第２基板を押圧している状態にし、ヘッドを離間させてから所定時間経過した後で第２基板から熱伝導性弾性体を離間させているため、熱伝導性弾性体によって第２基板が第１基板に押圧された状態で第２基板の温度を低下させることができ、温度変化による第１基板及び第２基板の収縮・膨張の影響を低減することができる。
また、本発明の実装構造体の製造方法は、前記第１基板及び第２基板の少なくとも一方が、可撓性基板、ガラス基板、セラミックス基板、及びシリコン基板の何れかであることが好適である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態による実装構造体の製造装置及び製造方法について詳細に説明する。

〔第１実施形態による製造装置〕
図１は、本発明の第１実施形態による実装構造体の製造装置の概略構成を示す側面図である。図１に示す本実施形態の製造装置は、製造すべき実装構造体を載置する載置台１と、載置台１の上面１ａに直交する方向、つまり鉛直上下方向に移動可能に構成され、載置台１の上面１ａに載置された実装構造体を加熱及び加圧するヘッド２と、載置台１とヘッド２との間に配置された熱伝導性弾性体としての押圧部材３とを含んで構成される。

載置台１は、その上面１ａの一部には凹部が形成されており、この凹部に案内板４を嵌合する構成である。案内板４は、基板を保持するために設けられ、保持する基板の材質、熱伝導率、又は基板の底面の荒さに応じて上面の荒さ及び材質が異なるものが凹部に嵌合される。案内板４の上面は鏡面であってもよいが、基板に加えられる熱が案内板４を介して載置台１に放熱されるのを防止するために、載置される基板の裏面の面荒さよりも粗くないこと、換言すると基板の裏面の面荒さが案内板４の上面の面荒さよりも粗いことが好ましい。

また、図示は省略しているが、載置される基板を吸着して保持するために、載置台１の上面１ａの数ヶ所には案内板４を囲むように吸着口が形成されており、この吸着口は図示せず真空ポンプが接続されている。尚、この吸着口は載置台１の凹部内に形成されていても良い。かかる構成の場合には、吸着口に当接する位置に孔が形成されている案内板４を用いる必要がある。また、案内板４は、金属又はセラミックス又はガラス等、任意の材質を用いることができる。但し、実装構造体を製造するときには、ヘッド２で加圧されるため、案内板４は加圧圧力以上の圧力に耐え得る硬度を有し、接続温度以上の耐熱性を有する材質であることが必要である。更にこれらの条件を満たした上に、熱伝導率の低い材質であれば更に好適である。

ヘッド２は、その内部にヒータ等の加熱機構が設けられたコンスタントヒート方式のヘッドであり、２００〜４５０℃程度の温度範囲で任意の温度に設定することができるように構成されている。ヘッド２の底面は平面に形成されている。尚、製造すべき実装構造体の形状に合わせて当接面の形状を可変とするために、ヘッド２の底面に治具を取り付けられる構成であることが好ましい。かかる構成とすることで、当接面を正方形形状、細長い矩形形状、その他の任意の形状に設定することが可能となる。ヘッド２は、支持柱５を介して支持部材６に取り付けられている。

支持部材６には押圧部材３の両端部が取り付けられており、ヘッド２を囲むように押圧部材３が配置されている。押圧部材３はステンレス、セラミックス、又はＳｉＣ（炭化シリコン）から形成され、厚みが２０μｍ程度に設定された板状の部材である。この押圧部材３は、２箇所で折り曲げられることによって、案内板４側に凸形状に撓んだ状態にされた当接部３ａと、支持部材６に取り付けられ、当接部３ａを撓んだ状態にするとともに当接部３ａの押圧力（テンション）を与えるテンション付加部３ｂ，３ｃとを有する板バネになっている。

また、支持部材６にはシリンダ７の可動軸が取り付けられており、シリンダ７の本体は位置が固定されたシリンダ支持部材８に取り付けられている。シリンダ７は軸方向に伸長可能に構成され、その軸方向は鉛直上下方向に設定されている。従って、シリンダ７の伸長動作によって、支持部材６、支持部材６に取り付けられた支持柱５及びヘッド２、並びに押圧部材３が一体となって鉛直上下方向に移動する。シリンダ７は、ヘッド２に対して１〜３．５ＭＰａ程度の圧力（案内板４方向への圧力）を与えることができる。尚、図示の通り、支持部材６の当接部３ａの先端及びヘッド２が案内板４の上方に配置される。

〔第２実施形態による製造装置〕
図２は、本発明の第２実施形態による実装構造体の製造装置の概略構成を示す側面図である。尚、図１に示す部材と同一の部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。図１に示す本発明の第１実施形態による実装構造体の製造装置は、押圧部材３を２箇所で折り曲げた構成として支持部材６に取り付けていた。しかしながら、図２に示す本発明の第２実施形態による実装構造体の製造装置は、押圧部材を供給する機構を備えている点が異なる。

図２に示す通り、支持部材６には支柱５を介してヘッド２のみが取り付けられており、図１に示す押圧部材３は取り付けられていない。この押圧部材３に代えて、本実施形態では、板状の押圧部材１３が巻き取られている供給プーリ１１と、供給プーリ１１から供給される押圧部材１３を巻き取る巻き取りプーリ１２とを備える。また、供給プーリ１１側におけるヘッド２の側方には、供給プーリ１１から供給される押圧部材１３をガイドする可動ガイド１４及び固定ガイド１５が設けられており、巻き取りプーリ１２側におけるヘッド２の側方には、可動ガイド１４及び固定ガイド１５を介した押圧部材１３をガイドする固定ガイド１６及び可動ガイド１７が設けられている。

押圧部材１３は、押圧部材３と同様に、ステンレス、セラミックス、又はＳｉＣ（炭化シリコン）から形成され、厚みが２０μｍ程度に設定された板状の部材である。この押圧部材１３は押圧部材３のように折り曲げられておらず、供給プーリ１１に巻き取られている。供給プーリ１１及び巻き取りプーリ１２は回転可能に構成されている。尚、供給プーリ１１及び巻き取りプーリ１２を回転させるための回転駆動装置は、巻き取りプーリ１２のみに設けても良く供給プーリ１１及び巻き取りプーリ１２の両方に設けても良い。巻き取りプーリ１２のみに設ける場合には、固定ガイド１５，１６間の押圧部材１３が引っ張られて撓んだ状態にならない場合も考えられるため、好ましくは供給プーリ１１及び巻き取りプーリ１２の両方に回転駆動機構を設け、供給プーリ１１の回転と巻き取りプーリ１２の回転とを同期させるよう駆動することが望ましい。

可動ガイド１４，１７は、固定ガイド１５，１６に対する相対的な位置を可変することができるよう構成されている。図２に示す通り、押圧部材１３は可動ガイド１４と固定ガイド１５とによって挟持された状態でガイドされるとともに、可動ガイド１７と固定ガイド１６とによって挟持された状態でガイドされる。従って、固定ガイド１５に対する可動ガイド１４の相対的な位置、及び固定ガイド１６に対する可動ガイド１７の相対的な位置を可変することで、押圧部材１３に与えるテンションを変えることができる。押圧部材１３は、これらのガイドで与えられるテンションによって固定ガイド１５，１６間において案内板４側に凸形状に撓んだ形状になり、当接部１３ａが形成される。

また、上記の供給プーリ１１、巻き取りプーリ１２、押圧部材１３、可動ガイド１４，１７、及び固定ガイド１５，１６は、一体となって鉛直上下方向に移動可能に構成されている。ヘッド２はシリンダ７によって上下方向に移動されるが、押圧部材１３等はシリンダ７とは異なる機構（不図示）によって駆動される。従って、ヘッド２の上下方向への移動と、押圧部材１３等の上下方向への移動とは各々独立して個別に行うことができる

前述した第１実施形態では押圧部材３が支持部材６に取り付けられており、金属疲労等によって押圧部材３が破損した場合には、製造装置を停止させて押圧部材３を交換する作業が必要になる。これに対し、本実施形態では、供給プーリ１１及び巻き取りプーリ１２を回転させるだけでヘッド１と案内板４との間に位置する押圧部材１３を未使用のものに替えることができるため、交換作業による製造装置の停止時間を短縮することができ、この結果製造効率を向上させることができる。

〔実装構造体の第１例〕
次に、上記の製造装置を用いて製造される実装構造体について説明する。図３は、本発明の実施形態による製造装置を用いて製造される実装構造体の第１例を示す分解斜視図である。図３に示す実装構造体２０は、大別すると液晶パネル２１と、液晶パネル２１に接続される実装基板２８とから構成される。また、必要に応じて、バックライト等の照明装置、その他の付帯機器が液晶パネル２１に付設される。

液晶パネル２１は、シール材２２によって接着された一対の基板２３ａ及び基板２３ｂを有し、これらの基板２３ｂと基板２３ｂとの間に形成される間隙、所謂セルギャップに液晶が封入される。換言すると、液晶は基板２３ａと基板２３ｂとによって挟持されている。これらの基板２３ａ及び基板２３ｂは、一般には透光性材料、例えばガラス、合成樹脂等によって形成される。基板２３ａ及び基板２３ｂがガラスによって形成される場合には、硼珪酸ガラス、石英ガラス、又はソーダガラスであることが好ましい。基板２３ａ及び基板２３ｂの外側表面には偏光板２４ａ及び偏光板２４ｂが貼り付けられている。尚、図１においては、偏光板２４ｂの図示を省略している。

また、基板２３ａの内側表面には電極２５ａが形成され、基板２３ｂの内側表面には電極２５ｂが形成される。これらの電極２５ａ，２５ｂはストライプ状又は文字、数字、その他の適宜のパターン状に形成される。また、これらの電極２５ａ，２５ｂは、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide：インジウムスズ酸化物）等の透光性材料によって形成される。

基板２３ａは基板２３ｂに対して張り出した張り出し部を有し、この張り出し部に複数の端子２６が形成されている。これらの端子２６は、基板２３ａ上に電極２５ａを形成するときに電極２５ａと同時に形成される。従って、これらの端子２６は、例えばＩＴＯによって形成される。これらの端子２６には、電極２５ａから一体に延びるもの、及び導電材（不図示）を介して電極２５ｂに接続されるものが含まれる。

尚、実際の電極２５ａ，２５ｂ及び端子２６は、極めて狭い間隔をもって多数本が基板２３ａ及び基板２３ｂ上にそれぞれ形成されるが、図３においては、液晶パネル２１の構造の理解を容易にするために、それらの間隔を拡大して模式的に示すとともに、それらの内の数本のみを図示することにして他の部分を省略してある。また、端子２６と電極２５ａとの接続状態及び端子２６と電極２５ｂとの接続状態も図３においては図示を省略している。

実装基板２８は、配線基板２９と、配線基板２９上の所定の位置に実装される半導体チップ３０とから概略構成される。尚、図示は省略しているが、半導体チップ３０が実装される部位以外の部位の所定位置に抵抗、コンデンサ、その他のチップ部品を実装した構成であっても良い。配線基板２９は、例えばポリイミド等の可撓性を有するベース基板３１の上に形成されたＣｕ等の金属膜をパターニングして配線パターン３２を形成することによって製造される。尚、実際の配線パターン３２は、極めて狭い間隔をもって多数本がベース基板３１上に形成されているが、図３においては、構造の理解を容易にするために、それらの間隔を拡大して模式的に示すとともに、構造を簡略化して図示してある。尚、配線パターン３２には、実装構造体の一側辺部に形成される出力用端子３２ａ及びそれに対向する側辺部に形成される入力用端子３２ｂが含まれる。

図３に示す通り、実装基板２８は、異方性導電膜２７を介して液晶パネル２１の基板２３ａに固定される。この異方性導電膜２７は、導電性に異方性を持たせることのできる接着剤である。さらに詳しくは、銅、ニッケル、金、半田等の金属粒子或いはスチレン樹脂等よりなる粒子表面をニッケル−金等の導電層により被覆した粒子等の導通のための導電粒子２７ｂ（図４参照）をウレタン、ポリエステル等の熱可塑性のホットメルト樹脂或いはエポキシ等の熱硬化性樹脂等よりなる接着用樹脂２７ａ中に分散させ、金属粒子の含有量、形状、大きさ等をコントロールして電気的接続をとろうとする部分に必要を応じて圧力を加えて接着剤層の厚み方向には導電性を有し、面方向には絶縁性を保持するようにした導電性が異方的である接着剤の膜のことである。

図４は、異方性導電膜２７により実装基板２８と液晶パネル２１とが接続される様子を示す断面図である。図４に示す通り、実装基板２８の出力用端子３２ａと基板２３ａの端子２６との間に導電粒子２７ｂが圧縮力を持って挟持されるため、異方性導電膜２７中の導電粒子２７ｂを介して実装基板２８の出力用端子３２ａと基板２３ａの端子２６とが電気的に接続される。一方、出力用端子３２ａ及び端子２６が形成されていない部位においては、導電粒子２７ｂが圧縮力を持って挟持されないため、導通は取れていない。このようにして、対向する出力用端子３２ａと端子２６との間のみで導通をとることができる。尚、図４に示す例においては、半導体チップ３０も異方性導電膜を用いて配線基板２９上に実装されている。

〔実装構造体の製造方法〕
次に、図３及び図４に示した実装構造体を製造する場合を例に挙げて、本発明の一実施形態による実装構造体の製造方法について説明する。図５は、本発明の一実施形態による実装構造体の製造方法の一例を示すフローチャートである。また、図６〜図８は、図５に示したフローチャートの各工程における実装構造体の製造過程を示す断面図である。尚、ここで説明する製造方法は、上述した第１実施形態による製造装置及び第２実施形態による製造装置の何れにも適用することができるが、以下の説明では第１実施形態による製造装置に適用した場合を例に挙げて説明する。

実装構造体の製造が開始されると、まず液晶パネル２１の端子２６が形成された部位が案内板４の上方に位置するように、液晶パネル２１を載置台１上に載置する工程が行われる（工程Ｓ１）。図６（ａ）は、図５中の工程Ｓ１を終了して、液晶パネル２１が載置台１上に載置された状態を示す断面図である。尚、液晶パネル２１は載置台１に形成された不図示の吸着口によって載置台１に吸着固定される。

液晶パネル２１が載置台１上に載置されると、次に、液晶パネル２１の端子２６が形成された部位に異方性導電膜２７を貼付する工程が行われる（工程Ｓ２）。図６（ｂ）は、図５中の工程Ｓ２が終了して液晶パネル２１の端子形成部に異方性導電膜２７が貼付された状態を示す断面図である。図６（ｂ）に示す通り、異方性導電膜２７は、液晶パネル２１に形成された端子２６の全てを覆うように貼付される。

次に、異方性導電膜２７が貼付された液晶パネル２１の端子２６と配線基板２７の出力用配線３２ｂとの位置合わせを行って、異方性導電膜２７によって液晶パネル２１の端子形成部と配線基板２７の出力用配線３２ｂが形成されている部位との仮貼り付けを行う（工程Ｓ３）。この仮貼り付けは、例えばヘッド２の温度を５０〜１５０℃に設定して下降させ、配線基板２７上から１ＭＰａ程度の圧力を数秒与えることで実現できる。図６（ｃ）は、図５中の工程Ｓ３が終了して液晶パネル２１と配線基板２７とが仮張り付けされた状態を示す断面図である。

以上の工程が終了すると、シリンダ７を伸長させてヘッド２と押圧部材３とを下降させる。シリンダ７が伸長するにつれて、ヘッド２及び押圧部材３が共に配線基板２９に近接するが、最初に案内板４に向けて凸形状にされた押圧部材３の当接部３ａの先端部が配線基板２９に当接する。図７（ｂ）は押圧部材３に設けられる当接部３ａの先端部が配線基板２９に当接した状態を示す断面図である。尚、図７においては、配線基板２７の出力用配線３２ｂが形成されている部位のほぼ中央に当接部３ａの先端部が当接する場合を例に挙げて図示しているが、当接部位は中央部以外（例えば、一方の端部）であっても良い。

更にシリンダ７を伸長させると、図７（ａ）に示した当接位置を中心として配線基板２９に対する押圧部材３の当接面積が徐々に広がっていく。図７（ｂ）は配線基板２９に対する押圧部材３の当接面積が徐々に広がっていく様子を示す断面図である。このように、押圧部材３の先端部のみを配線基板２９に当接させた後で徐々に当接面積を増大させることによって、液晶パネル２１に対する配線基板２９の位置ずれを防止することができる。また、配線基板２９に撓みが生じていても撓みを矯正することができる。更に、配線基板２９と液晶パネル２１との間に気泡が混入していたとしても排除することができる。

配線基板２９に対する押圧部材３の当接面積が増大するに従って、押圧部材３２が配線基板２９を押圧する力が増大する。尚、この押圧力によって液晶パネル２１に対して配線基板２９が押圧されることになる（工程Ｓ４）。シリンダ７の伸長を続けると、ヘッド２が押圧部材３に当接し、ヘッド２の熱が押圧部材３を介して配線基板２９及び異方性導電膜２７に伝わる。また、ヘッド２は押圧部材３の上方から押圧部材３を加圧するため、配線基板２９、異方性導電膜２７、及び液晶パネル２１が加圧される。

ここで、異方性導電膜２７の温度が１５０〜２３０℃程度になるようにヘッド２の温度は２１０〜４５０℃程度の範囲の温度に調整される。また、ヘッド２が配線基板２９等に与える圧力は１〜３．５ＭＰａ程度である。ヘッド２が配線基板２９等を加熱加圧する時間は３〜１５秒程度である。図８（ａ）はヘッド２が配線基板２９等を加熱加圧する様子を示す断面図である。

ヘッド２の加熱加圧によって供給される熱により、異方性導電膜２７は軟化・溶融し、ヘッド２が配線基板２９を液晶パネル２１の方向に加圧しているため、配線基板２９に形成された出力用配線３２ｂと液晶パネル２１に形成された端子２６との間に異方性導電膜２７に含まれる導電粒子２７ｂ（図４参照）が変形し挟持される。この状態を接着用樹脂２７ａが硬化温度に達する時間保持すると、異方性導電膜２７に供給される熱によって接着用樹脂２７ａが硬化し、出力用配線３２ｂと端子２６との間に導電粒子２７ｂが変形し挟持された状態で、配線基板２９が液晶パネル２１に接続される（工程Ｓ５）。

以上の工程が終了すると、まずシリンダ７を伸縮させてヘッド２を押圧部材３から離間させ、押圧部材３のみが配線基板２９等を押圧している状態にする（工程Ｓ６）。図８（ｂ）はヘッド２を離間させ、押圧部材３のみが配線基板２９等を押圧している状態を示す断面図である。このように、ヘッド２を離間させて押圧部材３が配線基板２９等を押圧している状態にすると、加圧された状態で異方性導電膜２７の温度が低下することになる。

最後に、所定時間が経過して異方性導電膜２７の温度が所定の温度以下になってから、シリンダ７を更に伸縮させて押圧部材３を配線基板２９から離間させる。図８（ｃ）は、押圧部材３を配線基板２９から離間させた状態を示す断面図である（工程Ｓ７）。このように、本実施形態では異方性導電膜２７の温度が低下してから圧力解除を行っているため、異方性導電膜２７のスプリングバックを抑制することができ、その結果として接続部の新羅伊勢を向上させることができる。

以上の工程を経ることにより、図９に示した液晶表示装置としての実装構造体２０が製造される。図９は、本発明の一実施形態による実装構造体の製造方法により製造された実装構造体の外観を示す斜視図である。図９に示した構成の実装構造体において、実装基板２８に搭載されている半導体チップ３０としては、液晶駆動用として機能するＩＣ（Integrated Circuit）が搭載される。図９に示した実装構造体２０においては、配線基板２９が可撓性のあるベース基板を含んで構成されているため、配線基板２９を折り曲げることにより、実装構造体の実装スペースの省略化をすることができるとともに、実装構造体２０と他の基板とのレイアウトの自由度が高くなる。

以上説明した通り本実施形態の製造方法は、液晶パネル２１に対する配線基板２９の位置ずれを防止することができる。また、配線基板２９に撓みが生じていても撓みを矯正することができる。更に、配線基板２９と液晶パネル２１との間に気泡が混入していたとしても排除することができる。また、配線基板２９とヘッド２との間に押圧部材３が配置されているため、ヘッド２の輻射熱は押圧部材３を加熱するが、配線基板２９を直接加熱することがない。このため、輻射熱が配線基板２９に与える悪影響（例えば、配線基板２９の膨張等）を防止することができる。これらの結果、高い信頼性を有する実装構造体を製造コストを上昇させることなく製造することができる。

尚、図５に示すフローチャートでは、工程Ｓ１〜工程Ｓ３において、図１に示す製造装置の案内板４上に液晶パネル２１を配置した後、異方性導電膜２７を配置し、配線基板２９の仮貼り付けを行っている。しかしながら、仮貼り付けまでの工程は、別の装置で行い、図１に示す製造装置では配線基板２９が仮貼り付けられた液晶パネル２１を案内板４上に配置した後、工程Ｓ４〜工程Ｓ７のみを行うようにしても良い。また、上記実施形態では、実装基板２８を液晶パネル２１に接続する場合を例に挙げて説明したが、実装基板２８に設けられる半導体チップ３０を配線基板２７上に搭載する場合にも用いることができる。

また、配線基板２９と液晶パネル２１との間に配置された異方性導電膜２７を加熱加圧すると、異方性導電膜２７がはみ出して押圧部材３（第２実施形態の製造装置にあっては押圧部材１３）に付着することがある。このため、押圧部材３，１３の案内板４側の面に樹脂テープ又は耐熱ゴムからなる被覆材を這わせるようにすることが好ましい。かかる構成にすれば、被覆材に異方性導電膜が付着しても押圧部材１３に沿って被覆材を移動させることで付着した異方性導電膜を移動させることができる。

〔実装構造体の第２例〕
図１０は、実行構造体の第２例を示す斜視図である。図１０に示した実装構造体は、ガラス基板上に直接半導体チップを搭載した所謂ＣＯＧ（Chip On Glass）構造の実装構造体である。図１０に示した実装構造体４０はシール材によって周囲が互いに接着された一対の基板４１ａ，４１ｂを備える。シール材は、例えば、スクリーン印刷等の印刷技術を用いて形成され、基板４１ａ，４１ｂは、例えばガラス等の材料又はプラスチック等の可撓性を有するフィルム材料等により形成された基板素材に各種の要素を形成することにより製造される。基板４１ａ，４１ｂがガラスにより形成される場合には、硼珪酸ガラス、石英ガラス、又はソーダガラスであることが好ましい。

基板４１ａ，４１ｂの間に形成される間隙、所謂セルギャップは、複数のスペーサによってその寸法が均一に、例えば５μｍ程度に規定され、その節ギャップ内のシール材によって液晶が封入され、基板４１ａと基板４１ｂとの間で挟持される。基板４１ａの液晶側表面（基板４１ｂとの対向面）には図示せぬ電極が、基板４１ｂの液晶側表面（基板４１ａとの対向面）には電極４２が、それぞれ多数平行に形成されている。基板４１ａに形成されている電極と、基板４１ｂに形成されている電極４２とは互いに直交する方向に配置され、これらの電極がドットマトリクス状に交差する複数の点は、像を表示するための画素を構成する。また、基板４１ａ及び４１ｂの外側表面には、それぞれ、偏光板４３ａ及び４３ｂがそれぞれ貼り付けられている。

基板４１ｂは液晶が封入される液晶領域部分Ｅ及びその液晶領域部分Ｅの外側へ張り出す張出し部Ｈを有する。即ち、基板４１ｂは基板４１ａの端面より張出しており、基板４１ｂに形成されている電極４２は、その張出し部Ｈへそのまま延び出した形で形成されている。また、基板４１ａに形成されている図示せぬ電極は、シール材の内部に分散した導通材（不図示）を介して基板４１ｂ上に形成されている電極４４との導通が図られており、電極４４は張出し部Ｈへ延び出て配線形成されている。

張出し部Ｈには液晶駆動用の半導体チップ４５が実装される矩形状の実装領域が設けられている。半導体チップ４５は異方性導電膜により実装領域に接続されて実装されている。図１０に示すように、半導体チップ４５の実装領域には、その三辺側から電極４２及び基板４１ａに接続されている電極４４の端部が引き込まれている。また、この実装領域の残りの一辺側からは外部回路との接続のための接続端子４６の端部が引き込まれている。

図１０に示した実装構造体は、上述した製造方法と同様の製造方法により製造される。特に、基板４１ｂが可撓性を有するフィルム材料により形成され、又は０．５ｍｍ以下のガラス基板である場合に本発明の製造方法が有効となる。ガラス基板の場合に本発明の製造方法を用いると、撓み又は反り等によるガラス基板の割れを防止することができる。また、ガラス基板の場合に本発明の製造方法を適用するときには、前述した押圧部材３，１３がガラス基板に当接することになるが、ガラス基板に対する押圧部材３，１３の当接速度を遅くすればガラス基板が急激に加熱されることがないため、ガラス基板の破壊を防止することができる。

〔実装構造体の第３例〕
図１１は、実行構造体の第３例を示す斜視図である。図１１に示した実装構造体５０は、半導体チップ５１が回路基板５２上に搭載されている。ここで、回路基板５２は、例えばガラスエポキシ基板等の有機系基板又はプラスチック基板である。この回路基板５２には、例えば銅からなる配線パターンが所望の回路となるように形成されており、これらの配線パターンと半導体チップ５１とが、例えば異方性導電膜を介して電気的に接続されているとともに、半導体チップ５１が回路基板５２に固着されている。

図１１中の回路基板５２は、シリコン基板又はセラミックス基板であってもよい。これらの基板を用いる場合には、例えばスルーホールが形成され、回路基板５２の上面でスルーホールと半導体チップ５１とが電気的に接続され、回路基板５２の底面でスルーホールと図示せぬ基板（例えば、マザーボード等）とが接続される。図１１に示した構造を回路基板５２に対して垂直な方向に積み重ねることにより立体的な実装構造体を形成することもできる。尚、実装構造体５０は、前述した製造方法と同様の製造方法によって製造される。前述の製造方法は、半導体チップ５１及び回路基板５２の少なくとも一方の厚みが薄い場合に有効である。

〔電子機器〕
以上、本発明の実施形態による実装構造体の製造装置及び製造方法について説明したが、例えば以上説明した液晶パネルを含む実装構造体が搭載される電子機器について説明する。以上説明した液晶パネルを含む実装構造体、ＣＰＵ（中央処理装置）等を備えたマザーボード、キーボード、ハードディスク等の電子部品を筐体内に組み込むことで、例えば図１２に示すノート型のパーソナルコンピュータ６０（電子機器）が製造される。

図１２は、電子機器としてのノート型コンピュータを示す外観図である。図１２において６１は筐体であり、６２は液晶表示装置であり、６３はキーボードである。尚、図１２においては、液晶表示装置を備えるノート形コンピュータを示しているが、液晶表示装置に代えて有機ＥＬ表示装置を備えていても良い。図１３は、他の電子機器としての携帯電話機を示す斜視図である。図１３に示した携帯電話機７０は、アンテナ７１、受話器７２、送話器７３、液晶表示装置７４、及び操作釦部７５等を備えて構成されている。また、図１３に示した携帯電話機においても液晶表示装置７４に代えて有機ＥＬ表示装置を備えた構成であっても良い。

また、電子機器としてはノート型コンピュータ及び携帯電話機に限られず、液晶プロジェクタ、マルチメディア対応のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）及びエンジニアリング・ワークステーション（ＥＷＳ）、ページャ、ワードプロセッサ、テレビ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、電子手帳、電子卓上計算機、カーナビゲーション装置、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた装置等の電子機器に適用することが可能である。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されることなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態においては、配線基板と液晶パネルとの接続、ガラス基板上への半導体チップの搭載、及び回路基板上への半導体チップの搭載に異方性導電膜を用いる場合を例に挙げて説明した。しかしながら、本発明は異方性導電膜を用いずに第１基板と第２基板とを加熱・加圧して実装構造体を製造する場合一般について適用することができる。

例えば、半導体チップの電極と基板に形成された配線又は端子とを熱圧着する場合、合金接続する場合、又はハンダ付けする場合にも適用することができる。熱圧着は、例えば半導体チップの電極として金バンプが形成され、基板に金端子が形成されるときに行われ、合金接続は、例えば半導体チップの電極として金バンプが形成され、基板に錫の端子が形成されているときに行われ、ハンダ付けは半導体チップの電極としてハンダバンプが形成され、基板の端子にハンダが付いているときに行われる。更には、電気的な接続を目的とする場合のみならず、接着剤又は異方性接着剤を加熱することにより硬化させる場合にも適用することができる。

尚、以上の実施形態においては、主として液晶パネルを含む実装構造体及びその製造方法を例に挙げて説明したが、本発明は液晶表示パネルを含む実装構造体を製造する場合のみならず、有機ＥＬパネルを含む実装構造体、ＦＥＤ（Field Emission Display）パネルを含む実装構造体を製造する場合にも適用することができる。

本発明の第１実施形態による実装構造体の製造装置の概略構成を示す側面図である。 本発明の第２実施形態による実装構造体の製造装置の概略構成を示す側面図である。 本発明の実施形態による製造装置を用いて製造される実装構造体の第１例を示す分解斜視図である。 異方性導電膜２７により実装基板２８と液晶パネル２１とが接続される様子を示す断面図である。 本発明の一実施形態による実装構造体の製造方法の一例を示すフローチャートである。 図５に示したフローチャートの各工程における実装構造体の製造過程を示す断面図である。 図５に示したフローチャートの各工程における実装構造体の製造過程を示す断面図である。 図５に示したフローチャートの各工程における実装構造体の製造過程を示す断面図である。 本発明の一実施形態による実装構造体の製造方法により製造された実装構造体の外観を示す斜視図である。 実行構造体の第２例を示す斜視図である。 実行構造体の第３例を示す斜視図である。 電子機器としてのノート型コンピュータを示す外観図である。 他の電子機器としての携帯電話機を示す斜視図である。

符号の説明

２……ヘッド
３……押圧部材（熱伝導性弾性体）
３ａ……テンション付加部（調整機構）
３ｂ……テンション付加部（調整機構）
４……案内板
１３……押圧部材（熱伝導性弾性体）
１４……可動ガイド（調整機構）
１７……可動ガイド（調整機構）
２１……液晶パネル（第１基板）
２３ａ……基板（第１基板）
２７……異方性導電膜
２９……配線基板（第２基板）
４５……半導体チップ（第２基板）
４１ａ……基板（第１基板）
５１……半導体チップ（第２基板）
５２……回路基板（第１基板）

Claims (10)

1. 第１基板に対して第２基板を実装してなる実装構造体の製造装置において、
   前記第１基板を載置する案内板と、
   前記案内板の上方に配置され、前記案内板上に載置されるべき前記第１基板上に前記第２基板を接続するために加熱及び加圧するヘッドと、
   前記案内板と前記ヘッドとの間に前記ヘッドに対して離間可能に配置され、前記案内板側に向けて凸形状であって前記案内板上に載置されるべき前記第１基板に対して前記第２基板を押圧する熱伝導性弾性体と
   を備えることを特徴とする実装構造体の製造装置。
2. 前記熱伝導性弾性体は、前記ヘッドの側方における２点で支持されて、前記案内板側に凸形状に撓んだ状態にされた板状の板バネであることを特徴とする請求項１記載の実装構造体の製造装置。
3. 前記熱伝導性弾性体の両端部に、前記熱伝導性弾性体が前記ヘッドと離間している状態で、前記第１基板に対して前記熱伝導性弾性体が前記第２基板を押圧する押圧力を調整する調整機構を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の実装構造体の製造装置。
4. 前記熱伝導性弾性体の前記案内板側に、前記熱伝導性弾性体に沿って移動可能に這わせた被覆材を備えることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の実装構造体の製造装置。
5. 第１基板に対して第２基板を実装してなる実装構造体の製造方法において、
   案内板上に載置された前記第１基板に対する前記第２基板の実装位置に前記第２基板を配置する第１工程と、
   前記案内板側に向けて凸形状である熱伝導性弾性体をヘッドから離間させた状態で前記第２基板に当接させ、前記第１基板に対して前記第２基板を押圧する第２工程と、
   前記熱伝導性弾性体にヘッドを押圧させて前記熱伝導性弾性体を介して前記第２基板を加熱及び加圧して前記第１基板と前記第２基板とを接続させる第３工程と
   を含むことを特徴とする実装構造体の製造方法。
6. 前記第１工程は、前記第１基板に対する前記第２基板の実装位置に異方性導電膜を配置する工程を含むことを特徴とする請求項５記載の実装構造体の製造方法。
7. 前記第２工程は、前記実装位置内の所定位置において前記熱伝導性弾性体の先端部を前記第２基板に当接させ、当該当接位置を中心として徐々に当接面積を広げるように前記熱伝導性弾性体を前記第２基板に当接させることを特徴とする請求項５又は請求項６記載の実装構造体の製造方法。
8. 前記第３工程は、少なくとも前記実装位置の面積以上の押圧面を有するヘッドを前記熱伝導性弾性体に押圧させることにより、前記熱伝導性弾性体を介して前記第２基板を加熱及び加圧することを特徴とする請求項５から請求項７の何れか一項に記載の実装構造体の製造方法。
9. 前記第３工程後に、前記ヘッドを前記熱伝導性弾性体から離間させる第４工程と、
   前記第４工程が終了してから所定時間経過後に前記熱伝導性弾性体を前記第２基板から離間させる第５工程と
   を含むことを特徴とする請求項８記載の実装構造体の製造方法。
10. 前記第１基板及び第２基板の少なくとも一方は、可撓性基板、ガラス基板、セラミックス基板、及びシリコン基板の何れかであることを特徴とする請求項５から請求項９の何れか一項に記載の実装構造体の製造方法。

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