JP4887751B2 - フレキシブル配線基板の熱圧着装置 - Google Patents

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Description

本発明は、フレキシブル配線基板を他の回路基板に導通接合するための熱圧着装置に関する。
液晶表示パネルや有機エレクトロルミネッセンス表示パネル等の画像表示パネルを用いる画像表示モジュールは、適用機器の小型薄型化に有利であるという利点から、近年、携帯電話機やPDA(Personal Digital Assistance)等のモバイル機器のディスプレイとして多用されている。これらモバイル機器のディスプレイとして用いられる画像表示モジュールは、画面サイズが小さく且つ高精細であるため、駆動信号供給用配線の接続端子の配設ピッチも高度にファイン化している。
一方、上述したようなモバイル機器の画像表示モジュールと外部駆動制御回路基板とを電気接続する配線部材としては、薄型化に有利なフレキシブル配線基板が多用されている。このフレキシブル配線基板と画像表示モジュールとのファインピッチ化した接続端子同士を作業性良く導通接合する接合部材としては、異方性導電接着材が好適に用いられている。
異方性導電接着材は、例えばエポキシ樹脂等の熱硬化性バインダ樹脂中に平均粒径が5μm程度の導電性粒子を分散混合させた材料をフィルム状に成形したものである。導通接合工程においては、画像表示モジュールの接続端子列部に前記異方性導電接着材を介してフレキシブル配線基板の接続端子列部を位置合わせを行いつつ載置し、フレキシブル配線基板の接続端子列部に所定の温度に加熱した熱圧着ヘッドを直接又は特許文献1に示されるように異方性導電接着材の付着を防止するためのシート等を介して間接に当接させて加圧し、両接続端子間に導電性粒子を挟持した状態で熱硬化性バインダ樹脂を硬化させて両接続端子列部を固着する。
特開平9−162544号公報
上述した導通接合工程においては、フレキシブル配線基板の接続端子列部が加熱されて膨張し接続端子並設方向(以下、端子アレイ方向という)への伸びが発生するため、対応する接続端子同士の位置にずれが生じる。接続端子列がファインピッチ化したモバイル機器の画像表示モジュールとフレキシブル配線基板との導通接合においては、フレキシブル配線基板の熱膨張による接続端子の位置ずれが導通接続不良をより引き起こし易い。
本発明の目的は、加熱圧着接合時におけるフレキシブル配線基板の接続端子列部における端子アレイ方向の伸びを抑え、モバイル機器のファインピッチ接続端子列との導通接合においても導通接続不良を発生させないフレキシブル配線基板の熱圧着装置を、提供することである。
本発明のフレキシブル配線基板の熱圧着装置は、複数の配線が形成されるとともに各配線の第1接続端子が所定のピッチで並設されてなる回路基板に、複数の配線が形成されるとともに各配線の第2接続端子が前記ピッチと同一ピッチで並設されて第2接続端子列が形成されたフレキシブル配線基板を、熱硬化性のバインダ樹脂中に導電性粒子が分散混合されてなる異方性導電接着材を介して加熱しつつ加圧し、互いに対応する前記第1接続端子と前記第2接続端子間に前記導電性粒子を挟持させて両接続端子を導通接続するフレキシブル配線基板の熱圧着装置であって、前記フレキシブル配線基板の表面に前記第2接続端子列が形成された接続端子列部をその裏面に先端面を直に当接させて加熱しつつ加圧する押圧ヘッドを備え、前記押圧ヘッドの先端面は前記フレキシブル配線基板の接続端子列部にその端子並設方向全体にわたり当接可能な長さを有し、前記先端面には前記端子並設方向に対して互いに異なる角度で斜めに交差する2種類の複数の直線状の溝が形成され、前記端子並設方向と直交する方向と平行な任意の線を前記先端面に引いたときに、前記線は、前記押圧ヘッドの前記先端面における前記溝と重なる部分と、前記押圧ヘッドの前記先端面における前記溝以外と重なる部分と、を有することを特徴とするものである。
本発明のフレキシブル配線基板の熱圧着装置によれば、加熱圧着接合時におけるフレキシブル配線基板の接続端子列部における端子アレイ方向の伸びを抑え、モバイル機器のファインピッチ接続端子列との導通接合においても導通接続不良を発生させないフレキシブル配線基板の熱圧着装置を提供することができる。
図1は本発明の一実施形態としての熱圧着装置により製造された液晶表示モジュールを示す斜視図で、図2の(a)はその熱圧着装置とそれによる製造工程を示す側面図で、(b)は熱圧着部を示す平面図、図3の(a)は本実施形態の熱圧着装置における押圧ヘッド先端面を示した平面図で、(b)はその押圧ヘッドによる熱圧着状態を示す模式的断面図である。
本実施形態の熱圧着装置により製造される液晶表示モジュールにおける液晶表示パネル1は、図1に示されるように、電極(不図示)が形成された一対の矩形をなすガラス基板11、12を、それぞれの電極形成面を対向させて枠状シール材(不図示)により所定の間隙を保って接合し、枠状シール材で囲まれたガラス基板11、12の各対向面(以下、内面という)間に液晶(不図示)を封入して、構成されている。そして、ガラス基板11、12の各外面には、前偏光板13と後偏光板(不図示)がそれぞれ貼着されている。なお、本実施形態の液晶表示モジュールは単純マトリクス型液晶表示モジュールであり、ガラス基板11、12の対向させた各内面にはそれぞれ、互いに平行な複数の走査電極(不図示)と、これらに直交する互いに平行な複数の表示電極(不図示)とが配設されている。
一対のガラス基板11、12のうちの片側のガラス基板12には、一方の短手縁辺をガラス基板11の対応する端面よりも外側へ突出させて、突出縁部121が形成されている。この突出縁部121の表面(内面の延長面)には、各電極に信号電圧を供給するリード配線14a、14bが配設されており、それらのうちの中央部に配設されているリード配線14aは各表示電極を延出させた表示リード配線である。また、両サイドに分割配設されているリード配線14bは走査リード配線であり、対向側基板11に配設されている走査電極の各端子電極(不図示)とこれらに対応する走査リード配線14bとは、図示されていない基板間導通部材により導通接続されている。
突出縁部121の略中央部には、液晶駆動回路素子としてのドライバチップ2がCOG(Chip On Glass)方式により搭載されている。すなわち、ドライバチップ2の搭載エリア周縁にリード配線14a、14bの各接続端子(不図示)及びドライバチップ2に各種駆動制御信号を入力する入力配線15の一方の各接続端子(不図示)が並設され、これら接続端子と対応するドライバチップの突起電極端子(不図示)とが、異方性導電接着材3により導通接続されている。
異方性導電接着材3は、熱硬化性バインダ樹脂としてのエポキシ樹脂中に平均粒径が約5μm程度の導電性粒子を分散混合してなり、搭載エリア上に異方性導電接着材3を介して載置されたドライバチップ2を熱圧着ヘッドにより所定温度に加熱ししつ加圧することにより、対応する接続端子と突起電極端子とが間に導電性粒子を挟持し導通接続された状態で熱硬化性樹脂が硬化し固着される。
突出縁部121の先端部には、図2(b)に示されるように、入力配線15の他方の各接続端子151が並設されている。これら接続端子151には、外部駆動制御回路基板(不図示)と液晶表示パネル1を配線接続するフレキシブル配線基板4における対応する配線41の接続端子411が、異方性導電接着材5を介して導通接続されている。
この異方性導電接着材5も、図3(b)に示されるように、前述した異方性導電接着材3と同様に、熱硬化性バインダ樹脂としてのエポキシ樹脂51中に平均粒径が略5μm程度の導電性粒子52を分散混合した材料を、細長いテープ状に成形したものである。この異方性導電接着材5の長さLa は、接合作業性の面から、図2(b)に示されるように、導通接続すべきフレキシブル配線基板4と液晶表示パネル1の各接続端子列の長さL1 、L2 よりも充分に大きい寸法に設定される。
ここで、上記異方性導電接着材5を使用しフレキシブル配線基板4を液晶表示パネル1に熱圧着接合するための熱圧着装置について、図2(a)、(b)及び図3(a)、(b)に基づき説明する。
本実施形態の熱圧着装置は、図2(a)に示されるように、大略、ワークとしての液晶表示パネル1が載置される作業台6と、これに対して昇降自在に設置された押圧ヘッド7からなる。作業台6の液晶表示パネル1が載置される載置面61には、段差611が形成されており、この段差611はワークとしての液晶表示パネル1の位置決めを行う際の基準となる。
押圧ヘッド7は、押圧方向Pに向かって徐々に面積が小さくなる先細形状のブロック体をなし、これにはヒータ(不図示)が内蔵されている。熱圧着対象物のフレキシブル配線基板4における接続端子411が並設された接続端子列部の裏面(接続端子411が形成された面を表面とする)に直に当接させる先端面71は、図3(a)に示されるように、細長い長方形をなし、その長さ方向Xh をフレキシブル配線基板4の端子アレイ方向Xt (図2(b)参照)に平行に沿わせて圧接させる。この先端面71の長さLh は、前述した異方性導電接着材5の長さLa よりも大きい寸法に設定される。
そして、先端面71には、図3(a)に示されるように、複数の微細溝711が形成されている。本実施形態の微細溝711は、フレキシブル配線基板4の端子アレイ方向Xt に平行に沿わせる先端面71の長さ方向Xh に対して角度θa 及びθb =180°−θa (角度θa の補角)で斜めに交差する2種類の直線溝711a、711bからなる。各直線溝711a、711bは、それぞれ、同一ピッチpg で平行に配設されている。ここで、一方の直線溝711aの交差角度θa は、
45°≦θa≦60°・・・(1)
の範囲に設定されることが好ましい。これにより、熱圧着の際のフレキシブル配線基板4の接続端子列部における伸びが全方位にわたり略均等に抑制される。
微細溝711a、711bの幅wg は、加熱押圧不足による接続端子間の導通不良を確実に回避するには、接続端子411の幅をwt とすると、
wg≦wt/2・・・(2)
に設定されることが好ましい。しかし、加熱押圧されるフレキシブル基板4の接続端子列部の伸びを抑制するためには上記(2)式の範囲の内でも可及的に大きいことが望ましく、よって、
wt/3≦wg≦wt/2・・・(3)
に設定されることがより好ましい。本実施形態では、フレキシブル基板4の各接続端子411の幅wt が60μm、微細溝711の幅wg が30μmに、それぞれ設定されている。
また、微細溝711a、711bの深さdg は、反復使用により粗面化した圧接面71を再研磨するための削り代分を確保するために、
dg≧0.1mm
に設定されることが好ましい。なお、互いに平行な微細溝711a及び711b間の各ピッチpg は、圧接面71の幅をWh とした場合、
pg≦Wh/2
に設定されることが好ましい。
図3(b)に示されるように、押圧ヘッド7の圧接面71には、オーバコート層8がコーティングされている。このオーバコート層8は、加熱されて粘着化した異方性導電接着材5の付着を防止するために設けられており、粘着樹脂材料に対する離型性を有したフッ素系コーティング材料(例えば、株式会社トシコ製のSコーティングシリーズUNA−311(商品名))を用い、膜厚が2μmで表面粗さが1μm程度の薄肉表面層に形成されている。
次に、上述のように構成された本実施形態の熱圧着装置により実施される熱圧着工程について、図4の作用を説明するための拡大模式的断面図も参照して説明する。
図2(a)に示すように、先ず、ドライバチップ2がCOG方式により搭載された液晶表示パネル1を、作業台6上に段差611を基準として位置合わせを行い載置する。
次に、図2(b)に示されるように、異方性導電接着材5を、液晶表示パネル1の突出縁部121における入力配線15の接続端子151が並設された先端部に、その長さ方向を接続端子151の端子アレイ方向Xt に平行に沿わせて載置する。
次いで、フレキシブル配線基板4における配線41の一方の接続端子411が並設された端部を、各接続端子411と液晶表示パネル1側の対応する接続端子151とを対面させる配置で異方性導電接着材5上に位置合わせを行いつつ載置する。この位置合わせに際しては、フレキシブル配線基板4と液晶表示パネル1の対応する各両側部に配設されているそれぞれのアライメントマーク(不図示)をカメラ等で認識しつつ整合させることにより、正確な位置合わせを容易に実施することができる。なお、本実施形態では、作業台6に段差611を設けてあるから、その段差上位面612に異方性導電接着材5上にセットされたフレキシブル配線基板4の他端部(熱圧着接合する端部とは反対側端部)を載置することができ、これにより、位置合わせして載置されたフレキシブル配線基板4の位置ずれが防止される。
以上の状態下において、図2に示されるように、先端面71を所定温度に加熱した押圧ヘッド7を下降させ、その先端面71をフレキシブル配線基板4の接続端子列部の裏面に所定の圧力で所定時間圧接させる。これにより、図3(b)に示されるように、フレキシブル配線基板4側の接続端子411と液晶表示パネル1側の対応する接続端子151間に複数個の導電性粒子52が挟持されて両接続端子411、151が導通接続された状態が得られると共に、バインダ樹脂(エポキシ樹脂)51が硬化温度以上に加熱されて硬化し、液晶表示パネル1の接続端子列部とフレキシブル配線基板4の接続端子列部を固着して前記導通接続状態が保持される。
この熱圧着過程においては、フレキシブル配線基板4が加熱されて熱膨張し平面方向の各方位に向けて伸びが発生する。しかし、本実施形態の押圧ヘッド7の圧接面71には、本発明に係わる微細溝711が設けられているため、図5に示されるように、フレキシブル配線基板4の微細溝711に対応する部分は、先端面71が当接していないから直には加熱も加圧もされてない。従って、この微細溝対応部分に両側の直に加熱されて膨張した部分が伸出し、撓みrが生じる。このように、フレキシブル配線基板4の加熱膨張による伸び分が各微細溝711内への撓みrとなって吸収され、押圧ヘッド7により加熱押圧される接続端子列部全体としての伸びが抑制される。また、各微細溝711内に生じた撓みrが各微細溝711のエッジ7111に係合することにより、熱膨張による各接続端子411の位置ずれが阻止される。すなわち、各微細溝711がフレキシブル配線基板4の接続端子列部の伸びに対し抵抗として作用する。
このようにして、押圧ヘッド7により加熱押圧されるフレキシブル配線基板4の接続端子列部は、各微細溝711の撓み吸収効果により熱膨張による全体の伸びが抑制されるとともに、そのブレーキ効果により各接続端子411の位置ずれが防止され、その結果、フレキシブル配線基板4側の接続端子411と液晶表示パネル1側の対応する接続端子151とが間に複数個の導電性粒子52を確実に挟持するとともに、接続端子151上に対応する接続端子411全体が重なった所期の導通接続状態が、安定して得られる。
なお、押圧ヘッド7により加熱押圧されるフレキシブル配線基板4の接続端子列部のうちの微細溝711に対応する部分は、押圧力が加わらないために導電性粒子52を充分に挟圧することができず、そのために確実な導通接続が得られない虞があるが、本実施形態の微細溝711は、その交差角度θaと幅wg が上記(1)式、及び(2)式のように設定されているから、各接続端子411全体が微細溝711に重なることはなく、全ての接続端子411が略均等に好適な割合で微細溝711に重なる配置となる。その結果、全ての接続端子411が対応する液晶表示パネル1側の接続端子171に常に確実に導通接続される。
上記交差角度θa については、この角度θa を大きくする程、フレキシブル配線基板4の接続端子列部における端子アレイ方向Xt に沿った伸びに対する抑制効果が大きくなる。従って、導通不良の主な原因となるのは端子アレイ方向Xt に沿った伸びであり、導通不良を防止するにはそのアレイ方向Xt に沿った伸びを抑制するために上記交差角度θa を大きくすることがより有効であるが、交差角度θa を大きくし過ぎると、微細溝711が接続端子411に重なる割合が各接続端子411毎に不均一となり、押圧不足により導通不良となる接続端子411が発生する虞がある。したがって、交差角度θa は上記(1)式で示される範囲に設定されることがより好ましい。
また、この押圧ヘッド7による熱圧着工程においては、異方性導電接着材5が加熱されて軟化するとともに加圧されることにより大きく延伸される。この場合、図2(b)に示されるように、異方性導電接着材5は作業性向上の面からその長さLa がフレキシブル配線基板4の接続端子列の長さL1 よりも充分に大きく設定され、熱圧着前のセット状態においてその両端部がフレキシブル配線基板4の両側部から出ているため、加熱押圧されることによりがその突き出た部分が軟化し膨張して大きく食み出し、押圧ヘッド7の圧接面71に接触する。しかし、本実施形態においては、その圧接面71に樹脂接着材に対する離型性を備えたオーバコート層8が被着されているため、食み出した異方性導電接着材5の固着が防止される。
以上のように、本実施形態の熱圧着装置によれば、押圧ヘッド7の圧接面71に、その長さ方向Xh に対し互いに補角の関係にある互いに異なる角度θa 、θb で斜めに交差する2種類の直線に延在する微細溝711a、711bを、それぞれ複数個づつ同一ピッチpg で平行に配設し、この圧接面71を熱圧着すべきフレキシブル配線基板4の接続端子列部裏面に直に当接させるから、加熱しつつ加圧することにより発生するフレキシブル配線基板4の接続端子列部の伸びとこれに基づく接続端子411の位置ずれを有効に抑制することができる。その結果、液晶表示パネル1とこれに導通接合されるフレキシブル配線基板4の各接続端子間ピッチがファイン化されているにも拘わらず、ファインピッチ配列された接続端子同士が正確且つ確実に導通接続された信頼性の高い高精細液晶表示モジュールを、少ない工数で容易に製造することができる。
また、押圧ヘッド7の先端面71に樹脂接着材に対する離型性を備えたオーバコート層8を被着したから、先端面71をフレキシブル配線基板4に直に圧接させても、加熱押圧されてフレキシブル配線基板4の側部から食み出した異方性導電接着材5の先端面71への固着が確実に防止され、熱圧着工程の作業性が向上する。
次に、上記実施形態の変形例について、図5(a)、(b)に基づき説明する。図5(a)、(b)は、それぞれ、上記実施形態における押圧ヘッド7の先端面71の変形例を示した平面図である。
図5(a)に示された押圧ヘッド9の先端面91には、微細溝911が正六角形を長さ方向Xh 及び幅方向Yh にそれぞれ一定ピッチpg1、pg2で並設したハニカム模様に形成されている。この場合、微細溝911は、その幅wg が上記実施形態における(2)式を満たす大きさでどの部分においても一定となるように形成されている。なお、本変形例の微細溝911には圧接面91の幅方向Yh に平行な部分も存在するが、それら平行な部分のヘッド幅Wh に対する割合は半分以下であるから、押圧不足による端子間の導通不良を引き起こす虞はなく、且つ、それら平行部分によりフレキシブル配線基板の加熱押圧される接続端子列部における長さ方向Xへの伸びがより顕著に抑制される。
図5(b)に示された押圧ヘッド10は、その先端面101に、円環をなす微細溝1011が長さ方向Xh 及び幅方向Yh にそれぞれ一定ピッチpg1、pg2で並設されたものである。これら微細溝1011の幅wg は、上記実施形態における(2)式を満たす寸法に設定されている。このような微細溝1011が先端面101に形成された本変形例の押圧ヘッド10によれば、フレキシブル配線基板の加熱押圧される接続端子列部における伸びが、長さ方向Xh 及び幅方向Yh の双方向において略均等に抑制される。
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態及びその変形例においては、押圧ヘッド先端面に設ける微細溝をその長さ方向Xh に対して均等なピッチで配設し、加熱押圧する接続端子列部の端子アレイ方向Xにおける伸びを均等に抑制する構成としたが、これに限らず、接続端子の並設ピッチや端子幅等の端子配置構成が均等でない場合は、それら端子配置構成に応じて微細溝の配設ピッチを導通接続不良が発生し難い最適なピッチに変えることが望ましい。
また、ヘッド先端面711に被着したオーバコート層8は、異方性導電接着材5が加熱押圧されてもフレキシブル配線基板4の両側部から食み出さないか若しくは食み出してもヘッド先端面71に付着しない程度に抑えられるように、その長さLa を最適設定すれば省略することも可能である。
加えて、本発明のフレキシブル配線基板の熱圧着装置は、液晶表示モジュールにおけるフレキシブル配線基板の熱圧着接合に限らず、有機EL表示モジュール等の他の種々の画像表示モジュールにおけるフレキシブル配線基板の熱圧着接合にも有効に適用されることは、勿論である。
本発明の一実施形態としての熱圧着装置により製造される液晶表示モジュールを示す斜視図である。 (a)は上記熱圧着装置によるフレキシブル配線基板の熱圧着工程を示す側面図で、(b)はその熱圧着接合部を拡大して示す平面図である。 (a)は上記熱圧着装置における押圧ヘッド先端面を示す平面図で、(b)はその押圧ヘッドによる熱圧着状態を拡大して示した模式的断面図である。 上記熱圧着工程における作用を示す図3(b)のQ部拡大断面図である。 (a)、(b)はそれぞれ上記実施形態の変形例としての押圧ヘッドの先端面を示した平面図である。
符号の説明
1 液晶表示パネル
11、12 ガラス基板
14a、14b リード配線
15 入力配線
151 接続端子(液晶表示パネル側)
2 ドライバチップ
3、5 異方性導電接着材
4 フレキシブル配線基板
41 配線
411 接続端子(フレキシブル配線基板側)
6 作業台
7、9、10 押圧ヘッド
71、91、101 先端面
711、911、1011 微細溝
8 オーバコート層

Claims (9)

  1. 複数の配線が形成されるとともに各配線の第1接続端子が所定のピッチで並設されてなる回路基板に、複数の配線が形成されるとともに各配線の第2接続端子が前記ピッチと同一ピッチで並設されて第2接続端子列が形成されたフレキシブル配線基板を、熱硬化性のバインダ樹脂中に導電性粒子が分散混合されてなる異方性導電接着材を介して加熱しつつ加圧し、互いに対応する前記第1接続端子と前記第2接続端子間に前記導電性粒子を挟持させて両接続端子を導通接続するフレキシブル配線基板の熱圧着装置であって、
    前記フレキシブル配線基板の表面に前記第2接続端子列が形成された接続端子列部をその裏面に先端面を直に当接させて加熱しつつ加圧する押圧ヘッドを備え、
    前記押圧ヘッドの先端面は前記フレキシブル配線基板の接続端子列部にその端子並設方向全体にわたり当接可能な長さを有し、
    前記先端面には前記端子並設方向に対して互いに異なる角度で斜めに交差する2種類の複数の直線状の溝が形成され、
    前記端子並設方向と直交する方向と平行な任意の線を前記先端面に引いたときに、前記線は、前記押圧ヘッドの前記先端面における前記溝と重なる部分と、前記押圧ヘッドの前記先端面における前記溝以外と重なる部分と、を有することを特徴とするフレキシブル配線基板の熱圧着装置。
  2. 前記2種類の複数の直線状の溝はそれぞれ互いに平行に形成され、一方の種類の複数の直線状の溝の前記端子並設方向と交差する角度をθa、他方の種類の複数の直線状の溝の前記端子並設方向と交差する角度をθb、とした場合、
    45°≦θa≦60°、
    120°≦θb≦135°
    であることを特徴とする請求項1に記載のフレキシブル配線基板の熱圧着装置。
  3. 前記θaと前記θbとは互いに補角の関係にあることを特徴とする請求項1に記載のフレキシブル配線基板の熱圧着装置。
  4. 前記2種類の複数の直線状の溝はそれぞれ同一ピッチで形成されていることを特徴とする請求項1に記載のフレキシブル配線基板の熱圧着装置。
  5. 前記2種類の複数の直線状の溝の幅は前記第2接続端子の幅の1/2以下であることを特徴とする請求項1に記載のフレキシブル配線基板の熱圧着装置。
  6. 前記2種類の複数の直線状の溝の幅は前記第2接続端子の幅の1/2以下で且つ1/3以上であることを特徴とする請求項5に記載のフレキシブル配線基板の熱圧着装置。
  7. 前記2種類の複数の直線状の溝のピッチは前記先端面の前記端子並設方向と直交する方向の幅の1/2以下であることを特徴とする請求項1に記載のフレキシブル配線基板の熱圧着装置。
  8. 前記先端面には、前記異方性導電接着材に対して離型性を有する材料からなるオーバコート層が被着されていることを特徴とする請求項1乃至7の何れかに記載のフレキシブル配線基板の熱圧着装置。
  9. 前記第1接続端子が配設された回路基板は、一対の基板間に液晶が挟持されてなる液晶表示パネルの一方の基板であることを特徴とする請求項1乃至8の何れかに記載のフレキシブル配線基板の熱圧着装置。
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