JP4463218B2

JP4463218B2 - 電子部品の加圧接続装置及び加圧接続方法

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Publication number: JP4463218B2
Application number: JP2006036634A
Authority: JP
Inventors: 勝良川辺
Original assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Current assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Priority date: 2006-02-14
Filing date: 2006-02-14
Publication date: 2010-05-19
Anticipated expiration: 2026-02-14
Also published as: JP2007220727A

Description

この発明は２つの電子部品を粘着性の異方性導電部材を介して加圧接続する電子部品の加圧接続装置及び加圧接続方法に関する。

表示装置の組立工程では、たとえば図５（ａ）に示すように、まずアウタリードボンダにより電子部品としての基板である、液晶パネル２００の外周の４辺のうちの所定の辺に、液晶駆動用ＩＣが搭載された電子部品としての複数のタブ２０２（TAB:Tape Automated Bonding）を図５（ｃ）に示すようにテープ状の異方性導電部材２０４を介して実装して電子部品付きの液晶パネル２００を製造する。

ついで、電子部品付きの液晶パネル２００のタブ２０２の部分に対して図５（ｂ）に示すように電子部品としての複数の回路基板２０３を電気的に接続して液晶パネル２００を組み立てるということが行われている。上記回路基板２０３とタブ２０２とは、図５（ｃ）に示すようにタブ２０２と液晶パネル２００との接続と同様、異方性導電部材２０４が用いられる。

このような電子部品の接続作業は加圧接続装置を用いて行なわれる。加圧接続装置は、周知のように上記液晶パネル２００の一辺を受けることができる長さ寸法のバックアップツールを有する。このバックアップツールの上方にはバックアップツールとほぼ同じ長さ寸法の加圧ツールが上下駆動可能に設けられている。バックアップツール及び加圧ツールはヒータを有する。

上記タブ２０２の一端部が仮圧着された上記液晶パネル２００の一端部が上記バックアップツールに供給される。つまり、液晶パネル２００とタブ２０２との重合された一端部がバックアップツールの上端面に位置決め載置される。

その状態で、上記加圧ツールが下降して液晶パネル２００とタブ２０２との重合部分を加圧加熱する。それによって、上記異方性導電部材２０４が熱硬化するから、液晶パネル２００の一辺に仮圧着された複数のタブ２０２が同時に接続固定される。

一方、タブ２０２に回路基板２０３を接続する場合には、まず、回路基板２０３の一端部をバックアップツールの上端面に位置決め保持する。ついで、液晶パネル２００を搬送してこの液晶パネル２００に接続されたタブ２０２の他端部を上記回路基板２０３の一端部に重合する。そして、これら回路基板２０３とタブ２０２との重合部分を加圧ツールで加圧加熱する。それによって、複数の回路基板２０３が複数のタブ２０２に対して同時に接続固定される。

ところで、最近では液晶パネル２００が大型化する傾向にある。そのため、液晶パネル２００の一辺に複数のタブ２０２や複数の回路基板２０３を一度で圧着するためには、液晶パネル２００の大きさに応じてバックアップツールや加圧ツールも長尺化しなければならない。

バックアップツールと加圧ツールが長尺化すると、これらが水平方向に対して相対的にわずかでも傾いていて取付けられていても、その長さに比例してバックアップツールと加圧ツールの一端と他端との高さの差が大きくなる。

そのため、上記加圧ツールを下降させて液晶パネル２００に仮圧着された複数のタブ２０２を同時に本圧着する場合、複数の液晶パネル２００が受ける加圧力に差が生じるため、複数のタブ２０２を液晶パネル２００に均一に本圧着することができないということがある。

同様に、複数のタブ２０２に対して複数の回路基板２０３を同時に本圧着するときも、複数の回路基板２０３を同じ圧力で加圧できないため、これらの回路基板２０３を上記タブ２０２に均一に圧着できないということがある。

この発明は、第１の電子部品と第２の電子部品とを加圧して接続する場合、これらの電子部品を均一に加圧して接続することができるようにした電子部品の加圧接続装置及び加圧接続方法を提供することにある。

この発明は、第１の電子部品の一端部と第２の電子部品の一端部とを重合し、これら電子部品の重合部分を圧着する電子部品の加圧接続装置であって、
長手方向に対して交差する方向に複数のバックアップ部に分割されていて、これらバックアップ部の上端面に上記第１の電子部品の一端部が位置決めされるバックアップツールと、
上記バックアップツール上に位置決めされた第１の電子部品の一端部に重合された第２の電子部品の一端部を加圧してこられ第１、第２の電子部品の一端部を接続する加圧ツールと、
この加圧ツールによって上記第１の電子部品と第２の電子部品との一端部を加圧して接続するときに、上記第１の電子部品と第２の電子部品を介して複数のバックアップ部に加わる上記加圧ツールの加圧力の差に応じて上記各バックアップ部をそれぞれ変位させる支持手段と
を具備したことを特徴とする部品の加圧接続装置にある。

上記支持手段は受部材の上面に設けられた弾性材であって、この弾性材の上面に複数の上記バックアップ部が設けられていることが好ましい。

上記支持手段は加圧気体が供給されるシリンダであって、各シリンダに供給される加圧気体の圧力は各バックアップ部に加わる圧力に応じて調整可能であることが好ましい。

この発明は、第１の電子部品の一端部と第２の電子部品の一端部とを重合し、これら電子部品の重合部分を圧着する電子部品の加圧接続方法であって、
バックアップツールを長手方向に対して交差する方向に複数のバックアップ部に分割し、これらバックアップ部の上端面に上記第１の電子部品の一端部を位置決め載置する工程と、
上記バックアップ上に位置決めされた第１の電子部品の一端部に第２の電子部品の一端部を重合する工程と、
重合された第１の電子部品と第２の電子部品の一端部を加圧ツールで加圧して接続する工程と、
上記加圧ツールで第１の電子部品と第２の電子部品の一端部を加圧して接続するときに、上記第１の電子部品と第２の電子部品を介して複数のバックアップ部に加わる上記加圧ツールの加圧力の差に応じて上記各バックアップ部をそれぞれ変位させる工程と
を具備したことを特徴とする電子部品の加圧接続方法にある。

複数のバックアップ部に加わる圧力に応じてこれらバックアップ部の変位量を制御することが好ましい。

この発明によれば、バックアップツールを複数のバックアップ部に分割し、各バックアップ部が第１、第２の電子部品を介して加圧ツールから加圧力を受けると、それぞれが受ける加圧力に応じて独立して変位するようにした。そのため、バックアップツールが加圧ツールから受ける圧力が均一でなくても、その圧力分布に応じてバックアップツールの各バックアップ部が変位するから、第１、第２の電子部品をほぼ均一な圧力で加圧接続することが可能となる。

以下、この発明の一実施の形態を図１乃至図３を参照して説明する。
図１は一辺に電子部品としての液晶パネル２００に圧着された電子部品としての複数のタブ２０２に、同じく電子部品としての回路基板２０３を圧着するための加圧接続装置の概略的構成を示す。この加圧接続装置はベース１を備えている。このベース１にはテーブルユニット２が設けられている。このテーブルユニット２は上記ベース１上にＸ方向に沿って移動可能に設けられたＸテーブル３を有する。このＸテーブル３は上記ベース１の一端に設けられたＸ駆動源４によって図中矢印で示すＸ方向に駆動されるようになっている。

上記Ｘテーブル３上にはＹテーブル５がＸ方向と交差するＹ方向に沿って移動可能に設けられている。このＹテーブル５は上記Ｘテーブル３の一側面に設けられたＹ駆動源６によってＹ方向に駆動されるようになっている。

上記Ｙテーブル５にはθテーブル７が水平面上で回転可能に設けられている。このθテーブル７は上記Ｙテーブル５の一側面に設けられたθ駆動源８によって回転方向に駆動されるようになっている。したがって、上記θテーブル７はＸ、Ｙ及びθ方向に駆動可能となっている。

上記θテーブル７には図５（ａ）に示すように一側に複数、この実施の形態では６つのタブ２０２が異方性導電部材２０４によって接続固定された液晶パネル２００が供給される。この液晶パネル２００はたとえば真空吸着などの手段によって上記θテーブル７に移動不能に保持定されている。なお、液晶パネル２００は図１に示すようにタブ２０２が接続された一辺を含む周辺部をθテーブル７の外周面から突出させている。

複数の上記タブ２０２には複数、この実施の形態では２つのタブ２０２に対して１つの割合で合計３つの回路基板２０３が圧着部１１で接続固定される。この圧着部１１はＹ方向に沿って細長い板状のバックアップツール１２を有する。このバックアップツール１２は図２と図３に示すように複数、この実施の形態では液晶パネル２００に接続される回路基板２０３の数に応じた３つのバックアップ部１３に分割されている。各バックアップ部１３にはヒータ１３ａが内蔵されている。

各バックアップ部１３は支持手段としての帯板状の受部材１４の上面に設けられた帯板状の弾性部材１５の上面に接着固定されている。上記受部材１４は３つのバックアップ部１３とほぼ同じ長さ寸法を有し、図１に示す第１のＺ駆動源１６によって上下方向である、Ｚ方向に駆動される可動体１７の上面に取付け固定されている。すなわち、上記バックアップツール１２は第１のＺ駆動源１６によってＺ方向に駆動可能となっている。

バックアップツール１２の上方には、下端面を上記バックアップツール１２の上端面に対向させた加圧ツール１８が配設されている。つまり、加圧ツール１８は図３に鎖線で示すように一列に並設された３つのバックアップ部１３の長さ寸法とほぼ同じ長さ寸法を有する。この加圧ツール１８は下端部に複数のヒータ１８ａが幅方向に設けられ、第２のＺ駆動源１９によってＺ方向である上下方向に駆動されるようになっている。

したがって、上記バックアップツール１２の各バックアップ部１３の上端面に回路基板２０３とタブ２０２とを異方性導電部材２０４を介して重ね合わせ、その重合部分を上記加圧ツール１８で加圧しながら各ツールのヒータ１３ａ，１８ａによって加熱すれば、上記異方性導電部材２０４を溶融硬化させて回路基板２０３とタブ２０２を接続固定することができる。

図１に示すように、上記回路基板２０３は搬送テーブル２１によって上記バックアップツール１２に搬送されるようになっている。上記搬送テーブル２１は、側面形状がＬ字状をなした可動体２２の上端面にＸ方向に沿う一端部を固定して設けられている。

上記可動体２２の下端面のＸ方向と交差するＹ方向の両端部には一対のスライダ２３が設けられ、これらスライダ２３は一対のガイドレール２５（１つのみ図示）に移動可能に係合している。このガイドレール２５は上記ベース１上に架台２４を介してＸ方向に沿って設けられている。

上記可動体２２はＸ方向に沿って往復駆動されるようになっている。可動体２２をＸ方向に沿って往復駆動する駆動手段としては回転駆動されるねじ軸やシリンダを用いてもよいが、この実施の形態ではガイドレール２５に所定間隔で配置された多数の磁石と、上記スライダ２３に設けられた電磁コイル（ともに図示せず）とからなるリニアモータによって駆動されるようになっている。

上記搬送テーブル２１には上記回路基板２０３が供給載置される。回路基板２０３は一端部を搬送テーブル２１の端面から突出させて供給され、その状態で一対の保持部材２７（１つのみ図示）によって弾性的に保持される。
なお、回路基板２０３の一端部の上面には幅方向全長にわたってテープ状の異方性導電部材２０４が予め貼着されている。

上記保持部材２７は弾性を備えた帯板によって屈曲形成されていて、先端部が上記回路基板２０３の上面を弾性的に押圧するとともに、後端は上記可動体２２の側面に設けられた第１のＺシリンダ２９のロッド２９ａに連結固定されている。

したがって、上記第１のＺシリンダ２９のロッド２９ａが突出方向に駆動されれば、上記保持部材２７は図１に鎖線で示すように上昇して先端部が搬送テーブル２１上の回路基板２０３から離反し、この回路基板２０３の保持状態が解除される。それによって、回路基板２０３を上記搬送テーブル２１に対して着脱することができる。

上記バックアップツール１２の上記可動体１７側の側面には、軸線を垂直にして一対の第２のＺシリンダ３１が上記搬送テーブル２１に形成された一対の凹部２１ａ（ともに１つのみ図示）と対応する間隔で設けられている。

上記第２のＺシリンダ３１のロッド３１ａには受け部材３０が上面を水平にして取り付けられている。この受け部材３０は矩形状で、上記搬送テーブル２１に形成された凹部２１ａ内に入り込む大きさに形成されている。

つぎに、上記構成の組み立て装置を用いて液晶パネル２００に接続されたタブ２０２に回路基板２０３を接続する動作を説明する。
まず、保持部材２７が図１に鎖線で示すように上昇方向に駆動された状態で搬送テーブル２１に回路基板２０３が供給された後、保持部材２７が下降して回路基板２０３が保持されると、この搬送テーブル２１はバックアップツール１２に近付くようＸ方向に駆動される。

搬送テーブル２１がバックアップツール１２に近付くと、バックアップツール１２の側面に設けられた一対の受け部材３０が搬送テーブル２１の端面に開放して形成された一対の凹部２１ａに対向位置する。つまり、一対の受け部材３０は回路基板２０３の凹部２１ａに位置する部分の下面に対向位置する。

それによって、回路基板２０３は、搬送テーブル２１の端面から突出した一端部、つまり上面に異方性導電部材２０４が貼着された端部の下面がバックアップツール１２の上端面の上方に位置するよう位置決めされる。つまり、回路基板２０３は搬送テーブル２１によってＸ方向に位置決めされる。

回路基板２０３がバックアップツール１２に対してＸ方向に位置決めされると、第２のＺシリンダ３１が作動して受け部材３０を上昇させる。それによって、受け部材３０が回路基板２０３の下面を支持する。つぎに、第１のＺシリンダ２９のロッド２９ａが突出方向に駆動される。それによって、保持部材２７が図１に鎖線で示すように上昇して回路基板２０３の保持状態を解除する。

回路基板２０３の保持状態が解除されると、搬送テーブル２１は後退して図示しない回路基板２０３の供給部に移動し、ここで新たな回路基板２０３が供給されて保持部材２７によって保持される。

一方、回路基板２０３がバックアップツール１２に対して位置決めされると、第２のＺシリンダ３１が作動して回路基板２０３の下面を支持した一対の受け部材３０を下降させる。それによって、上面に異方性導電部材２０４が貼着された回路基板２０３の一端部の下面がバックアップツール１２の上端面によって支持される。

つぎに、テーブルユニット２がＸ方向のバックアップツール１２に近付く方向に駆動される。Ｘ方向の所定の位置で、液晶パネル２００のタブ２０２が接続された一端部が図示しないカメラで撮像される。そして、その撮像結果に基いてＸテーブル３、Ｙテーブル５及びθテーブル７が駆動され、タブ２０２の一端部がバックアップツール１２上に位置決めされた回路基板２０３の一端部の上面にわずかな間隔を介して重合するよう位置決めされる。

このようにして、液晶パネル２００とともにタブ２０２が位置決めされると、第１のＺ駆動源１６によってバックアップツール１２が上昇方向に駆動される。それによって、バックアップツール１２に一体的に設けられた受け部材３０が回路基板２０３を保持した状態で上記バックアップツール１２と一体に上昇するから、回路基板２０３の一端部に設けられた異方性導電部材２０４にタブ２０２の一端部が接触する。

つまり、受け部材３０がバックアップツール１２と一体的に設けられているから、バックアップツール１２を上昇させても、回路基板２０３とバックアップツール１２とのＸ、Ｙ方向の位置に相対的なずれが生じることがない。

ついで、加圧ツール１８が第２のＺ駆動源１９によって下降方向に駆動される。それによって、回路基板２０３とタブ２０２との重合部分がバックアップツール１２と加圧ツール１５とで加圧加熱されるから、異方性導電部材２０４が溶融硬化して回路基板２０３がタブ２０２に接続固定される。

加圧ツール１８が下降して回路基板２０３とタブ２０２との重合部分を加圧加熱している間に、供給部に後退してつぎの回路基板２０３が供給された搬送テーブル２１がバックアップツール１２の近くまで前進して待機する。

そして、加圧ツール１８による回路基板２０３とタブ２０２との加圧加熱が終了し、これらが溶融硬化した異方性導電部材２０４によって固着されると、加圧ツール１８が上昇してバックアップツール１２が下降する。

加圧ツール１８が上昇すると、テーブルユニット２が液晶パネル２００とともに後退し、液晶パネル２００にタブ２０２を介して接続された回路基板２０３をバックアップツール１２から搬出する。それと同時に、上記搬送テーブル２１が前進し、新たな回路基板２０３をバックアップツール１２上で、Ｘ方向及びＹ方向に位置決めする。

３つの回路基板２０３を液晶パネル２００に設けられた６つのタブ２０２に加圧ツール１８によって加圧して接続する際、加圧ツール１８の下端面とバックアップツール１２の上端面とが平行でなく、これらの端面が傾いていることがある。そのような場合、加圧ツール１８の下端面の全長が複数の回路基板２０３を均一に加圧しなくなることがある。

しかしながら、上記バックアップツール１２は複数のバックアップ部１３に分割され、各バックアップ部１３は弾性部材１５によって弾性的に保持されている。そのため、加圧ツール１８がバックアップツール１２に対して傾いていて、加圧ツール１８が各バックアップ部１３を加圧する加圧力に差が生じると、それぞれのバックアップ部１３は加圧力の差に応じて上記弾性部材１５を弾性変形させながら変位する。

バックアップ部１３が加圧ツール１８から受ける加圧力の差に応じて変位すれば、加圧ツール１８と各バックアップ部１３の間隔が均一になるから、上記加圧ツール１８によって複数の回路基板２０３をほぼ均一に加圧することができる。つまり、複数の回路基板２０３を同時に、しかも均一に加圧加熱してタブ２０２に接続することができる。

一方、複数の回路基板２０３を同時に圧着する際、各回路基板２０３の厚さが異なることがある。そのような場合、加圧ツール１８によって厚い回路基板２０３が強く加圧され、薄い回路基板２０３はほとんど加圧されないということになる。

しかしながら、加圧ツール１８によって厚い回路基板２０３が強く加圧されると、その加圧基板２０３を支持したバックアップ部１３に対応する部分の弾性部材１５が圧縮変形するから、上記バックアップ部１３が変位して複数の回路基板２０３の高さがほぼ同じになる。そのため、複数の回路基板２０３の厚さが異なっても、それぞれの回路基板２０３は加圧ツール１８によってほぼ均一に加圧されて接続されることになる。

つまり、複数の回路基板２０３を同時に加圧するようにすると、加圧ツール１８及びバックアップツール１２が長尺化するため、これらにわずかな傾きがあっても、複数の回路基板２０３を均一な加圧力で加圧できないということがあったり、複数の回路基板２０３の厚さが異なる場合にも、これらの回路基板２０３を均一な加圧力で加圧できないということがある。

しかしながら、バックアップツール１２を複数のバックアップ部１３に分割し、これらバックアップ部１３を弾性部材１５によって弾性的に変位可能に支持したため、上述したように加圧ツール１８が傾いていたり、複数の回路基板２０３の厚さが異なるなどしても、これらの回路基板２０３を均一な加圧力で加圧することが可能となる。

上記一実施の形態では、複数のバックアップ部１３を変位可能に支持する支持手段として弾性部材１５を例に挙げたが、弾性部材１５に代わり、図４に示すようにシリンダ３５によって支持するようにしてもよい。

つまり、上記シリンダ３５のロッド３５ａは各バックアップ部１３の下面に取付けられている。各シリンダ３５には加圧気体が配管３６によって供給される。各シリンダ３５に供給される加圧気体の圧力は上記配管３６に設けられた圧力調整弁３７によってそれぞれ調整可能となっている。

それによって、各シリンダ３５に供給する加圧気体の圧力を調整すれば、バックアップ部１３に加わる荷重に対し、各バックアップ部１３が加圧気体を圧縮しながら弾性的に変位する量を変えることができるようになっている。

このような構成であれば、バックアップツール１２と加圧ツール１８とが相対的に傾いていたり、複数の回路基板２０３の厚さが異なると、それに応じて各バックアップ部１３がシリンダ３５に供給された加圧気体を圧縮させながら弾性的に変位するから、複数の回路基板２０３をほぼ均一に加圧することが可能となる。

また、異なる厚さの回路基板２０３を圧着する場合、予め回路基板２０３の厚さの際に応じて各シリンダ３５に供給する加圧気体の圧力を変えておく。つまり、厚い回路基板２０３を支持するバックアップ部１３に対応するシリンダ３５には、薄い回路基板２０３を支持するバックアップ部１３に対応するシリンダ３５よりも加圧気体の圧力を低くしておく。

それによって、異なる厚さの回路基板２０３は加圧ツール１８によって均一に加圧されるから、厚さの異なる回路基板２０３を確実に圧着することができる。

上記各実施の形態では電子部品としてのタブと回路基板を圧着する場合について説明したが、液晶パネルにタブを圧着する場合にも、この発明を適用することができる。

また、第１の電子部品と第２の電子部品がそれぞれ１つであっても、バックアップツールと加圧ツールとが相対的に傾いているような場合に、この発明を適用することで効果が得られる。

この発明の一実施の形態の加圧接続装置の概略的構成を示す側面図。バックアップツールを示す斜視図。バックアップツールを示す正面図。この発明のほかの実施の形態を示すバックアップツールの正面図。（ａ）〜（ｃ）は液晶パネルに電子部品を介して回路基板を接続する説明図。

符号の説明

１１…圧着部、１２…バックアップツール、１３…バックアップ部、１５…弾性部材（支持手段）、１８…加圧ツール、３５…シリンダ（支持手段）、２００…液晶パネル（電子部品）、２０２…タブ（電子部品）、２０３…回路基板（電子部品）、２０４…異方性導電部材。

Claims

第１の電子部品の一端部と第２の電子部品の一端部とを重合し、これら電子部品の重合部分を圧着する電子部品の加圧接続装置であって、
長手方向に対して交差する方向に複数のバックアップ部に分割されていて、これらバックアップ部の上端面に上記第１の電子部品の一端部が位置決めされるバックアップツールと、
上記バックアップツール上に位置決めされた第１の電子部品の一端部に重合された第２の電子部品の一端部を加圧してこられ第１、第２の電子部品の一端部を接続する加圧ツールと、
この加圧ツールによって上記第１の電子部品と第２の電子部品との一端部を加圧して接続するときに、上記第１の電子部品と第２の電子部品を介して複数のバックアップ部に加わる上記加圧ツールの加圧力の差に応じて上記各バックアップ部をそれぞれ変位させる支持手段と
を具備したことを特徴とする部品の加圧接続装置。
上記支持手段は受部材の上面に設けられた弾性材であって、この弾性材の上面に複数の上記バックアップ部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の部品の加圧接続装置。
上記支持手段は加圧気体が供給されるシリンダであって、各シリンダに供給される加圧気体の圧力は各バックアップ部に加わる圧力に応じて調整可能であることを特徴とする請求項１記載の部品の加圧接続装置。
第１の電子部品の一端部と第２の電子部品の一端部とを重合し、これら電子部品の重合部分を圧着する電子部品の加圧接続方法であって、
バックアップツールを長手方向に対して交差する方向に複数のバックアップ部に分割し、これらバックアップ部の上端面に上記第１の電子部品の一端部を位置決め載置する工程と、
上記バックアップ上に位置決めされた第１の電子部品の一端部に第２の電子部品の一端部を重合する工程と、
重合された第１の電子部品と第２の電子部品の一端部を加圧ツールで加圧して接続する工程と、
上記加圧ツールで第１の電子部品と第２の電子部品の一端部を加圧して接続するときに、上記第１の電子部品と第２の電子部品を介して複数のバックアップ部に加わる上記加圧ツールの加圧力の差に応じて上記各バックアップ部をそれぞれ変位させる工程と
を具備したことを特徴とする電子部品の加圧接続方法。
複数のバックアップ部に加わる圧力に応じてこれらバックアップ部の変位量を制御することを特徴とする請求項３記載の電子部品の加圧接続方法。