JP4274126B2 - 圧着装置および圧着方法 - Google Patents

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Description

本発明は、導電粒子を含有する熱硬化性の接着剤によって電子部品をワークに圧着する圧着装置および圧着方法に関するものである。
液晶パネルなどの表示パネルの組立てにおいては、ガラスパネルなどのワークの縁部にドライバ用の電子部品が異方性導電剤（以下、「ＡＣＦ」と略記する）を介して圧着により実装される。異方性導電剤中の導電粒子は熱硬化性の樹脂接着剤中に銀などの導電粒子を含有させたものであり、対向する２つの電極の接合面間にＡＣＦを介在させた状態で加熱しながら電極相互を押圧することにより、２つの接合面に挟まれた導電粒子によって電気的な導通が確保されるとともに、樹脂接着剤が熱硬化することにより電子部品はワークに機械的に固着される。
ところで近年表示パネルはサイズが大型化するとともに、接続用の端子間ピッチが微細化した大型・ファインピッチのタイプが用いられるようになっている。このような大型・ファインピッチの表示パネルの組立においては、熱圧着プロセスにおける熱ダメージ、すなわちＡＣＦが加熱によって熱硬化する際にパネルに生じる熱応力や、熱変形が加熱後においてもなお残留する歪みなど、熱圧着時の加熱に起因する悪影響を極力抑制するため、熱硬化温度が低い低温硬化型のＡＣＦが用いられる傾向にある（例えば特許文献１，２参照）。
特開２００１−１８９１０８号公報 特開２００２−２６０４５０号公報
しかしながら、上述の低温硬化型のＡＣＦを使用する際には、次のような不都合がある。すなわち、ＡＣＦが熱硬化する過程においては接着剤成分が加熱されることにより一旦粘度が低下して流動性が増加する現象が生じる。そして電子部品をワークに対して押圧する過程においてこの粘度低下が生じると、接続対象の電極間の接合隙間に存在するＡＣＦが流動化により接合隙間から押し出される現象が生じる。
このとき、ＡＣＦ中の導電粒子も接着剤成分とともに接合隙間から排除されるため、対向した２つの電極が相互に接触する際に接合隙間内に存在する導電粒子の数が大幅に減少し、接合後の良好な導通が阻害されることとなる。このように、従来の低温硬化型のＡＣＦを用いた電子部品の圧着においては、接合隙間内での導電粒子の捕捉が良好に行われず、導電性の低下を招く場合があった。
そこで本発明は、導電粒子を良好に捕捉して導電性の低下を防止することができる圧着装置および圧着方法を提供することを目的とする。
本発明の圧着装置は、上流工程の装置において、導電粒子を含有する熱硬化性の接着剤を介してワークに仮圧着された前記電子部品の接続用電極を前記ワークの回路電極に対し
て押圧することにより、前記接続用電極を前記回路電極に前記導電粒子を介して本圧着して導通させる圧着装置であって、前記電子部品が前記接着剤を介して搭載されたワークを保持するワーク保持部と、前記電子部品を前記接着剤が流動化しない第１の加熱温度で加熱するとともに前記ワークに対して押圧する第１の圧着ヘッドと、前記第１の圧着ヘッドによって圧着された後の電子部品を前記接着剤の熱硬化温度以上の第２の加熱温度で加熱するとともに前記ワークに対して押圧する第２の圧着ヘッドとを備えた。
本発明の圧着方法は、導電粒子を含有する熱硬化性の接着剤によって電子部品とワークとを接着するとともに、前記電子部品の接続用電極を前記ワークの回路電極に対して押圧することにより、前記接続用電極を前記回路電極に前記導電粒子を介して導通させる圧着方法であって、前記電子部品の接続用電極と前記ワークの回路電極を位置合わせして前記接着剤を介して仮圧着する仮圧着工程と、前記電子部品が仮圧着された前記ワークをワーク保持部に保持するワーク保持工程と、前記電子部品を前記接着剤が流動化しない第１の加熱温度で加熱するとともに前記ワークに対して押圧することにより前記導電粒子を前記接続用電極と前記回路電極との間に捕捉する第１の圧着工程、及び前記第１の圧着工程にて圧着された後の電子部品を前記熱硬化温度以上の第２の加熱温度で加熱するとともに前記ワークに対して押圧することにより前記接着剤を硬化させる第２の圧着工程とから成る本圧着工程とを含む。
本発明は、電子部品をワークに仮圧着した後、本圧着するのであるが、この本圧着工程においては、電子部品を接着剤が流動化しない第１の加熱温度で加熱するとともにワークに対して押圧して導電粒子を接合面間に捕捉した後に、接着剤の熱硬化温度以上の第２の加熱温度で加熱するものであり、これにより、導電粒子を良好に捕捉して導電性の低下を防止することができる。
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の圧着装置の斜視図、図２は本発明の一実施の形態の電子部品実装方法の工程説明図、図３は本発明の一実施の形態の電子部品実装方法における電極の圧着過程の説明図である。
まず図１を参照して圧着装置の構成を説明する。この圧着装置は、上流工程の装置において、電子部品が予め搭載（仮圧着）された表示パネルを圧着作業対象のワークとして、導電粒子を含有する熱硬化性の接着剤によって、電子部品とワークとを接着（本圧着）する機能を有するものである。この接着（本圧着）過程においては、電子部品の接続用電極をワークの回路電極に対して押圧することにより、接続用電極を回路電極に導電粒子を介して導通させる。
図１において、基台１上には、第１の基板位置決め部２Ａ、第２の基板位置決め部２ＢがＸ方向に配設されている。第１の基板位置決め部２Ａ、第２の基板位置決め部２Ｂは同一構成であり、ＸＹテーブル機構３上にＺテーブル機構４を配設し、Ｚテーブル機構４によって昇降ステージ５を昇降させる構成となっている。昇降ステージ５の上面には第１の基板保持部６Ａ、第２の基板保持部６Ｂが設けられており、第１の基板保持部６Ａ、第２の基板保持部６Ｂはそれぞれ上面に圧着対象の液晶パネルなどの表示パネル７を真空吸着により保持する。表示パネル７はガラス基板であり、縁部には予め導電粒子を含有する熱硬化性の接着剤である異方性導電剤８（以下、「ＡＣＦ８」と略記する。）を介して電子部品９が搭載されて仮圧着の状態にある。したがって、第１の基板保持部６Ａ、第２の基板保持部６Ｂは、電子部品９がＡＣＦ８を介して搭載された表示パネル７を保持するワーク保持部となっている。
圧着装置はパネル搬送ヘッド１１を備えており、パネル搬送ヘッド１１は、同時に２枚の表示パネル７を第１の基板保持部６Ａ、第２の基板保持部６Ｂの配列ピッチと等しい間隔で吸着保持する。上流側からパネル搬送ヘッド１１によって搬入された２枚の表示パネル７は、第１の基板位置決め部２Ａの第１の基板保持部６Ａ、第２の基板保持部６Ｂ上に載置される。そして第１の基板位置決め部２Ａにおいて圧着作業が行われた後の基板７は、パネル搬送ヘッド１１によって２枚同時に基板位置決め部２Ｂへ搬送され、第２の基板位置決め部２Ｂの第１の基板保持部６Ａ、第２の基板保持部６Ｂ上に載置される。そして第２の基板位置決め部２Ｂにおいて圧着作業が行われた後の基板７は、再びパネル搬送ヘ
ッド１１によって２枚同時に下流側へ搬出される。
基台１上において第１の基板位置決め部２Ａ、第２の基板位置決め部２Ｂの背後には２本の支持ポスト１３が立設されており、これらの支持ポスト１３は水平に配設されたベース部１４を支持している。ベース部１４には、それぞれ第１の圧着ヘッド１７Ａ、第２の圧着ヘッド１７Ｂの２つの圧着ヘッドを備えた第１の圧着部１５Ａ、第２の圧着部１５Ｂが、第１の基板位置決め部２Ａ、第２の基板位置決め部２Ｂに対応して配設されている。第１の圧着部１５Ａ、第２の圧着部１５Ｂは同一機構であり、それぞれ第１の圧着ヘッド１７Ａ、第２の圧着ヘッド１７Ｂを昇降させるための第１のツール昇降機構１６Ａ、第２のツール昇降機構１６Ｂを備えている。
第１の圧着ヘッド１７Ａ、第２の圧着ヘッド１７Ｂの下方には、下受け部材１２が配置されている。電子部品９が搭載された表示パネル７の縁部を下受け部材１２の上面に位置合わせした状態で、第１のツール昇降機構１６Ａ、第２のツール昇降機構１６Ｂをそれぞれ駆動することにより、第１の圧着ヘッド１７Ａ、第２の圧着ヘッド１７Ｂが下降する。そしてそれぞれ第１の基板位置決め部２Ａ、第２の基板位置決め部２Ｂによって位置決めされた表示パネル７上の電子部品９に当接して、これらの電子部品９を表示パネル７に対して押圧する。
第１の圧着ヘッド１７Ａ、第２の圧着ヘッド１７Ｂはいずれも加熱温度が設定可能な温度調節機能を備えた加熱機構を内蔵しており、電子部品９に当接して表示パネル７に対して押圧する際には、第１の圧着ヘッド１７Ａ、第２の圧着ヘッド１７Ｂはいずれも電子部品９を加熱する。ここで、第１の圧着ヘッド１７Ａは、電子部品９をＡＣＦ８が流動化しない第１の加熱温度で加熱し、第２の圧着ヘッド１７Ｂは、第１の圧着ヘッド１７Ａによって圧着された後の電子部品９を、ＡＣＦ８の熱硬化温度以上の第２の加熱温度で加熱するように、それぞれ加熱温度が設定されている。
次に図２、図３を参照して、表示パネル７の縁部に電子部品９を圧着して実装する電子部品実装方法について説明する。まず図２（ａ）に示すように、表示パネル７の上面に形成された回路電極７ａを覆って、ＡＣＦ８が貼り付けられる。ここでは熱圧着時の加熱に起因する悪影響を極力抑制するため、熱硬化温度が低い低温硬化型のＡＣＦが用いられる。
次いで図２（ｂ）に示すように、ＡＣＦ８が貼り付けられた後の表示パネル７には、下面に接続用電極９ａが形成された電子部品９が、接続用電極９ａと回路電極７ａとを位置合わせした状態で搭載（仮圧着）される。このとき、図３（ａ）に示すように、接続用電極９ａと回路電極７ａとはＡＣＦ８を介して対向した状態にあり、接続用電極９ａと回路電極７ａとの間には、ＡＣＦ８に含有された導電粒子８ａが存在している。具体的には、図１に示した圧着装置の上流工程の装置において、ツール１０で電子部品９を保持して接続用電極９ａと回路電極７ａとの位置合わせを行い、その後ツール１０で軽く熱圧着して仮圧着を行う。仮圧着のツール１０の加熱温度は、５０℃〜１００℃である。
この後、電子部品９が搭載され仮圧着された状態の表示パネル７は、図１に示す圧着装置に搬入され、ここで圧着作業が実行される。これにより、ＡＣＦ８によって電子部品９と表示パネル７とを接着（本圧着）するとともに、接続用電極９ａを回路電極７ａに対して押圧することにより、接続用電極９ａを回路電極７ａに導電粒子８ａを介して導通させる。
この圧着作業では、電子部品９がＡＣＦ８を介して搭載された表示パネル７は、まず第１の基板位置決め部２Ａの第１の基板保持部６Ａ、第２の基板保持部６Ｂのいずれかに保持される（ワーク保持工程）。そして図２（ｃ）に示すように、第１の圧着ヘッド１７Ａ
を下降させて電子部品９に当接させ、電子部品９を接着剤８が流動化しない第１の加熱温度（例えば５０℃〜１００℃）で加熱するとともに、電子部品９をＡＣＦ８を介して表示パネル７に対して押圧する。
これにより、図３（ｂ）に示すように、電子部品９は表示パネル７との間に介在するＡＣＦ８を押しのけて下降する。そして接続用電極９ａと回路電極７ａとの接合隙間内に存在していた導電粒子８ａが接続用電極９ａと回路電極７ａの接合面によって噛み込まれて捕捉される（第１の圧着工程）。このとき、ＡＣＦ８は流動化していないため、導電粒子８ａが流動性を増した接着剤成分とともに押し出される割合が小さく、接合隙間内に存在していた導電粒子８ａが接合面間に捕捉される確率が高くなる。
そして第１の圧着工程の後、表示パネル７はパネル搬送ヘッド１１によって第１の基板位置決め部２Ａの第１の基板保持部６Ａ、第２の基板保持部６Ｂのいずれかに保持される。次いで図２（ｄ）に示すように、第２の圧着ヘッド１７Ｂを下降させて電子部品９に当接させ、電子部品９を接着剤８の熱硬化温度以上の第２の加熱温度（例えば１５０℃〜２００℃）で加熱するとともに、電子部品９をＡＣＦ８を介して表示パネル７に対して押圧する。これにより、ＡＣＦ８の接着剤成分が硬化し、図３（ｃ）に示すように、電子部品９は表示パネル７に熱硬化したＡＣＦ８によって固定される（第２の圧着工程）。
このときＡＣＦ８の接着剤成分は、熱硬化する過程において一旦粘度が低下して流動性が増加する現象が生じるが、接続用電極９ａと回路電極７ａの接合面間には、導電粒子８ａが既に第１の圧着工程において捕捉されているため、熱硬化後も導電粒子８ａは接合面間に介在した状態を保ち、これにより良好な導通が確保される。そしてこの後、表示パネル７を圧着装置から搬出して、電子部品９の表示パネル７への実装が完了する。
なお上記実施の形態においては、第１の圧着ヘッド１７Ａ、第２の圧着ヘッド１７Ｂをそれぞれ固定配置し、圧着作業において対象となる表示パネル７を移動させることにより、第１の圧着工程、第２の圧着工程を順次実行するようにしているが、表示パネル７を移動させることなく固定位置に保持しておき、第１の圧着ヘッド、第２の圧着ヘッドを表示パネル７上に移動させて、第１の圧着工程、第２の圧着工程を順次実行するように構成してもよい。
上記説明したように、本実施の形態に示す圧着方法においては、電子部品９を接着剤８が流動化しない第１の加熱温度で加熱するとともにワークに対して押圧して導電粒子８ａを接合面間に捕捉した後に、接着剤８の熱硬化温度以上の第２の加熱温度で加熱するようにしている。これにより、熱硬化温度が低く流動性が高い低温硬化型のＡＣＦを用いた場合においても、導電粒子を接合面間に良好に捕捉して、接合後の導電性の低下を防止することができる。
本発明の圧着装置および圧着方法は、導電粒子を含有する熱硬化性の接着剤を用いた部品接合において導電粒子を良好に捕捉して導電性の低下を防止することができるという効果を有し、電子部品などのワークを基板に押し付けて圧着する圧着装置に利用可能である。
本発明の一実施の形態の圧着装置の斜視図 本発明の一実施の形態の電子部品実装方法の工程説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装方法における圧着過程の説明図
符号の説明
２Ａ 第１の基板位置決め部
２Ｂ 第２の基板位置決め部
７ 表示パネル
７ａ 回路電極
８ ＡＣＦ
８ａ 導電粒子
９ 電子部品
９ａ 接続用電極
１７Ａ 第１の圧着ヘッド
１７Ｂ 第２の圧着ヘッド

Claims (2)

  1. 上流工程の装置において、導電粒子を含有する熱硬化性の接着剤を介してワークに仮圧着された前記電子部品の接続用電極を前記ワークの回路電極に対して押圧することにより、前記接続用電極を前記回路電極に前記導電粒子を介して本圧着して導通させる圧着装置であって、
    前記電子部品が前記接着剤を介して搭載されたワークを保持するワーク保持部と、前記電子部品を前記接着剤が流動化しない第１の加熱温度で加熱するとともに前記ワークに対して押圧する第１の圧着ヘッドと、前記第１の圧着ヘッドによって圧着された後の電子部品を前記接着剤の熱硬化温度以上の第２の加熱温度で加熱するとともに前記ワークに対して押圧する第２の圧着ヘッドとを備えたことを特徴とする圧着装置。
  2. 導電粒子を含有する熱硬化性の接着剤によって電子部品とワークとを接着するとともに、前記電子部品の接続用電極を前記ワークの回路電極に対して押圧することにより、前記接続用電極を前記回路電極に前記導電粒子を介して導通させる圧着方法であって、
    前記電子部品の接続用電極と前記ワークの回路電極を位置合わせして前記接着剤を介して仮圧着する仮圧着工程と、前記電子部品が仮圧着された前記ワークをワーク保持部に保持するワーク保持工程と、前記電子部品を前記接着剤が流動化しない第１の加熱温度で加熱するとともに前記ワークに対して押圧することにより前記導電粒子を前記接続用電極と前記回路電極との間に捕捉する第１の圧着工程、及び前記第１の圧着工程にて圧着された後の電子部品を前記熱硬化温度以上の第２の加熱温度で加熱するとともに前記ワークに対して押圧することにより前記接着剤を硬化させる第２の圧着工程とから成る本圧着工程とを含むことを特徴とする圧着方法。
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