JP5149251B2 - 熱圧着装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、ＴＡＢ搭載方式によってディスプレイパネルにドライバＩＣ回路を搭載する場合に用いられる熱圧着装置に関する。

液晶ディスプレイ等のディスプレイパネルに、ＴＣＰ（Tape Carrier Package）などのドライバＩＣ回路を電気的に接続する技術としては、ＴＡＢ（Tape Automated Bonding）搭載方式が広く利用されている。このＴＡＢ搭載方式では、ディスプレイパネルとドライバＩＣ回路の間に、例えば、ＡＣＦ（AnisotropicConductive Film：異方性導電膜）を介在させ、両者を熱圧着により接続する。

近年、ディスプレイパネルの生産量が増加しており、生産性の向上、作業の高速化が進んでいる。例えば、ディスプレイパネルとドライバＩＣ回路を熱圧着する工程では、加熱時間を短縮するために、圧着ツールの加熱温度を従来よりも高く設定するようになってきている。

従来の熱圧着装置としては、例えば、特許文献１に記載されているようなものがある。特許文献１には、表示パネルにサブ基板をボンディングするための表示パネルの組立装置に関するものが記載されている。この特許文献１に記載された表示パネルの組立装置では、それぞれ圧着子（圧着ツール）を有する４個の圧着ヘッドが横一列に設けられている。圧着子は、ヒータによって加熱されると共に、圧着ヘッドに内蔵された駆動部に駆動されて上下動する。

特開平８−３３０７４７号公報

しかしながら、特許文献１に記載された表示パネルの組立装置では、圧着子（圧着ツール）の温度を高くするためにヒータ（加熱ツール）の設定温度を高くすると、その熱が圧着ヘッドの駆動部に伝達され、駆動部の温度が高くなる。その結果、駆動部が破損するという問題が生じる。

圧着ツールを上下動させる駆動部としては、例えば、シリンダを挙げることができる。一般的なシリンダには、シリンジ内で往復運動するピストン部にゴム製のパッキンが取り付けられている。そのため、加熱ツールから伝達される熱によってシリンダが高温になると、ゴム製のパッキンが破損してしまう可能性がある。

本発明は、このような従来技術における実状からなされたものであり、圧着ツールを加熱する加熱ツールの設定温度を従来よりも高くしても、熱による駆動部の破損を防止或いは抑制することを目的とする。

上述した目的を達成するため、本発明の熱圧着装置は、受け台と、圧着ツールと、加熱ツールと、加圧ツールと、放熱手段と、ガイド部と、姿勢調整機構と、サブ放熱手段とを備える。圧着ツールは、加熱ツールによって加熱され、受け台との間で被圧着部材を圧着する。加圧ツールは、圧着ツールに接続されるロッドと、ロッドを移動させて圧着ツールを受け台に対して接近及び離間させる駆動部とを有する。放熱手段は、ロッドに取り付けられる。ガイド部は、圧着ツールの移動を案内する。姿勢調整機構は、ガイド部及び圧着ツールに連結され、圧着ツールの姿勢を調整する。サブ放熱手段は、ガイド部又は姿勢調整機構に取り付けられる。

このように構成した本発明の熱圧着装置では、加熱ツールから加圧ツールのロッドへ伝わる熱を放熱手段によって放熱する。そのため、駆動部へ伝わる熱を軽減することができ、熱による駆動部の破損を防止或いは抑制することができる。

本発明の熱圧着装置によれば、加熱ツールの設定温度を従来よりも高くしても、ロッドから駆動部へ伝わる熱を軽減することができ、熱による駆動部の破損を防止或いは抑制することができる。

本発明の熱圧着装置の第１の実施の形態を示す斜視図である。 本発明の熱圧着装置の第１の実施の形態に係る熱圧着ユニットを示す側面図である。 本発明の熱圧着装置の第２の実施の形態を示す斜視図である。

以下、本発明の熱圧着装置を実施するための形態について、図面を参照して説明する。なお、各図において共通の部材には、同一の符号を付している。

１．第１の実施の形態
まず、本発明の熱圧着装置の第１の実施の形態について、図１を参照して説明する。
図１は、本発明の熱圧着装置の第１の実施の形態を示す斜視図である。

熱圧着装置１は、支柱２と、この支柱２の上下方向Ｚの中間部に設けられた受け台３と、支柱２の上端部に設けられた熱圧着ユニット４を備えている。支柱２の下部には、レール受け部５が設けられている。このレール受け部５は、支柱２の下方に配置されるレール７に摺動可能に係合する。これにより、熱圧着装置１は、奥行き方向Ｙへの移動が禁止され、レール７に沿って幅方向Ｘにのみ移動可能となっている。なお、図１では、６台の熱圧着装置１がレール７上に移動可能に配置されている。

受け台３の上には、保持台（不図示）に着脱可能に固定されたディスプレイパネル１０１の一辺が載置される。このディスプレイパネル１０１には、前工程において、複数のドライバＩＣ回路１０２がＡＣＦにより仮固定されている。これらディスプレイパネル１０１及びドライバＩＣ回路１０２は、被圧着部材の一具体例を示すものである。

ディスプレイパネル１０１の周囲には微小間隔をあけてパネル側電極（不図示）が設けられている。また、ドライバＩＣ回路１０２は、ディスプレイパネル１０１の少なくとも１つの辺に沿って複数個搭載されている。なお、図１では、一例として２つの辺に沿ってドライバＩＣ回路１０２が搭載されている場合を示す。このドライバＩＣ回路１０２には、パネル側電極に接合されるリード電極（不図示）が設けられている。ディスプレイパネル１０１のパネル側電極とドライバＩＣ回路１０２のリード電極は、ＡＣＦを介して電気的に接続される。

ＡＣＦは、テープ状に形成されたバインダ樹脂内に微小な導電粒子を分散させたものである。ディスプレイパネル１０１とドライバＩＣ回路１０２を圧着すると、ＡＣＦのバインダ樹脂が圧縮されて、パネル側電極とリード電極とが導電粒子を介して電気的に接続される。そして、バインダ樹脂を加熱して熱硬化させることにより、ドライバＩＣ回路１０２がディスプレイパネル１０１に接着される。

前工程では、ＴＡＢ搭載機を用いてディスプレイパネル１０１上にドライバＩＣ回路１０２を載置して所定の圧力を加えることにより、ドライバＩＣ回路１０２の仮固定が行われる。このようにして仮固定されたドライバＩＣ回路１０２は、熱圧着装置１によってディスプレイパネル１０１に熱圧着（本圧着）される。これにより、ディスプレイパネル１０１とドライバＩＣ回路は、ＡＣＦを介して電気的及び機械的に接続される。

次に、熱圧着ユニット４について図２を参照して説明する。
図２は、熱圧着ユニット４の側面図である。

熱圧着ユニット４は、圧着ツール１１と、加熱ツールの一具体例を示すヒータ１２と、加圧ツールの一具体例を示すエアシリンダ１３と、放熱手段の一具体例を示す放熱フィン１４と、姿勢調整機構１５と、ガイド部１６と、を備えている。なお、図２に示す姿勢調整機構１５及びガイド部１６は、図１では省略されている。

圧着ツール１１は、上下方向Ｚで受け台３と対向しており、その受け台３との間にディスプレイパネル１０１及びドライバＩＣ回路１０２を挟んで両者を熱圧着する。ヒータ１２は、圧着ツール１１の上部に接合しており、圧着ツール１１を加熱する。

エアシリンダ１３は、圧着ツール１１の上方に配置されている。このエアシリンダ１３は、ヒータ１２及び放熱フィン１４などを介して圧着ツール１１に接続されるロッド２１と、このロッド２１を空気圧により上下方向Ｚに移動させる駆動部２２からなっている。ロッド２１は、適当な強度を有する鋼鉄、ステンレス鋼材、アルミニウム鋼材などの金属材料によって棒状に形成されており、放熱フィン１４に連結されている。

放熱フィン１４は、アルミニウム、銅、ステンレスなどの熱伝導率が高い材料からなり、円板状に形成されている。この放熱フィン１４は、複数枚設けられており、上下方向Ｚに並んで互いに連結されている。複数の放熱フィン１４の上端に位置する放熱フィン１４Ａは、ロッド２１に接合されている。一方、複数の放熱フィン１４の下端に位置する放熱フィン１４Ｂには、下方に突出する連結ねじ２４が設けられている。

連結ねじ２４と放熱フィン１４Ｂとの間には、熱伝導グリス（不図示）が介在されている。この熱伝導グリスにより、連結ねじ２４と放熱フィン１４Ｂとの間の隙間が埋められ、連結ねじ２４から放熱フィン１４Ｂへ効率よく熱を伝達させることができる。その結果、複数の放熱フィン１４による放熱効果を高めることができる。連結ねじ２４は、スプリングホルダ２５の上板部２５ａに螺合される。

スプリングホルダ２５は、略コ字状に形成されており、上下方向Ｚに対向する上板部２５ａ及び下板部２５ｂと、これら上板部２５ａと下板部２５ｂに連続する側板部２５ｃを有している。このスプリングホルダ２５の内側には、可動子２６と、スプリング２７が配置されている。可動子２６は、スプリングホルダ２５の側板部２５ｃに摺動可能に係合され、上下方向Ｚに移動する。

可動子２６の上部は、連結ねじ２４に接触しており、下部はスプリング２７の一端に接触している。スプリング２７の他端は、スプリングホルダ２５の下板部２５ｂを貫通する連結軸２９に当接している。つまり、スプリング２７は、可動子２６と連結軸２９との間に介在されている。スプリング２７の圧縮量は、スプリングホルダ２５の上板部２５ａに対する連結ねじ２４の螺合状態により調整することができる。

連結軸２９は、姿勢調整機構１５に固定されている。姿勢調整機構１５は、放熱フィン１４、スプリングホルダ２５及び連結軸２９を囲う枠状に形成されており、上下方向Ｚに対向する上部片３１及び下部片３２と、熱圧着装置１の奥行き方向Ｙに対向する側部片３３，３４を有している。

上部片３１には、ロッド２１を貫通させる貫通孔３１ａが設けられている。下部片３２の上面には、連結軸２９が固定されており、下面には、断熱材３９を介してヒータ１２が固定されている。上述したように、ヒータ１２は、圧着ツール１１に接合されている。したがって、エアシリンダ１３のロッド２１は、放熱フィン１４、スプリングホルダ２５、連結軸２９、断熱材３９及びヒータ１２を介して圧着ツール１１に接続されている。

側部片３３は、上下方向Ｚに延びる調整軸３６によって下部片３２に連結されている。調整軸３６には、側部片３３又は下部片３２との接続位置を変更するためのナット３７が螺合されている。このナット３７によって側部片３３又は下部片３２との接続位置を変更することにより、側部片３３と下部片３２との間の距離が変更される。これにより、下部片３２が軸ピン３５を中心に回動し、圧着ツール１１の奥行き方向Ｙへの傾きが調整される。

側部片３４は、ガイド部１６の後述する第１のスライダ４２に回動可能に取り付けられている。この側部片３４には、回動操作部４０が設けられている。側部片３４は、回動操作部４０を回転させることにより、奥行き方向Ｙに延びる軸を中心に回動する。これにより、姿勢調整機構１５全体が回動し、圧着ツール１１の幅方向Ｘへの傾きが調整される。つまり、姿勢調整機構１５は、圧着ツール１１がドライバＩＣ回路１０２（図１参照）の圧着部分を略垂直に押圧するように、圧着ツール１１の幅方向Ｘと奥行き方向Ｙへの傾き（姿勢）を調整する。

ガイド部１６は、支柱２に取り付けられるガイドレール４１と、このガイドレール４１に沿って直動する第１のスライダ４２及び第２のスライダ４３から構成されている。ガイドレール４１は、上下方向Ｚに延びている。

第１のスライダ４２は、ガイドレール４１に移動可能に係合される直動軸受け４４と、この直動軸受け４４に固定されるスライドベース４５からなっている。スライドベース４５には、姿勢調整機構１５の側部片３４が回動可能に取り付けられている。したがって、エアシリンダ１３のロッド２１が上下方向へ移動すると、姿勢調整機構１５がガイドレール４１に沿って移動し、圧着ツール１１が受け台３に対して接近又は離間する。

第２のスライダ４３は、ガイドレール４１に移動可能に係合される直動軸受け４３と、この直動軸受け４３に固定されるスライドベース４６からなっている。スライドベース４６には、エアシリンダ１３の駆動部２２が取り付けられている。また、スライドベース４６には、上下方向Ｚへの駆動力を発生するアクチュエータ（不図示）に連結されている。このアクチュエータが駆動力を発生すると、熱圧着ユニット４全体が上下方向Ｚへ移動する。

次に、熱圧着装置１の動作について説明する。
まず、複数のドライバＩＣ回路１０２が仮固定されたディスプレイパネル１０１が、保持台（不図示）に保持され、受け台３上に載置される。このとき、保持台は、ディスプレイパネル１０１と複数のドライバＩＣ回路１０２との接続部を圧着ツール１１に対して位置決めする。

次に、エアシリンダ１３の駆動部２２が駆動し、ロッド２１を下方に移動させる。これにより、圧着ツール１１がドライバＩＣ回路１０２に接近する。そして、ドライバＩＣ回路１０２とドライバＩＣ回路１０２との間が所定の距離になると、エアシリンダ１３の駆動部２２が停止する。

続いて、アクチュエータ（不図示）が駆動力を発生し、熱圧着ユニット４全体を下方へ移動させる。エアシリンダ１３では、ロッド２１の速度を制御することが難しいため、ロッド２１の移動によって圧着ツール１１をドライバＩＣ回路１０２に接触させると、ドライバＩＣ回路１０２が破損する可能性がある。そこで、圧着ツール１１がドライバＩＣ回路１０２にある程度接近した後は、アクチュエータによって圧着ツール１１が移動する速度を制御し、ドライバＩＣ回路１０２に接触する直前で圧着ツール１１の速度を減速させる。

熱圧着ユニット４全体が下方に移動すると、ディスプレイパネル１０１と複数のドライバＩＣ回路１０２との接続部が圧着ツール１１と受け台３によって挟まれて加圧される。このときに作用する加圧力は、エアシリンダ１３による空気ばねで適切な値に調整される。なお、エアシリンダ１３による空気ばねの大きさは、駆動部２２に供給されるエア（空気）の量によって調整することができる。

ディスプレイパネル１０１と複数のドライバＩＣ回路１０２との接続部に圧力が加えられると、ディスプレイパネル１０１とドライバＩＣ回路１０２との間に介在されているＡＣＦのバインダ樹脂が加圧及び加熱される。その結果、ディスプレイパネル１０１とドライバＩＣ回路１０２が電気的且つ機械的に接続される。

本実施の形態の熱圧着装置１によれば、ヒータ１２からエアシリンダ１３のロッド２１へ伝わる熱を放熱フィン１４によって放熱し、ロッド２１から駆動部２２へ伝達される熱を軽減させることができる。したがって、圧着ツール１１を加熱するヒータ１２の設定温度を従来よりも高くしても、熱による駆動部２２の破損を防止或いは抑制することができる。

なお、ヒータ１２とロッド２１（姿勢調整機構１５）との間には、断熱材３９が介在されているが、この断熱材３９によって熱を完全に遮断することはできない。したがって、熱圧着するときの加熱時間を短縮するためにヒータ１２の設定温度を高くすると、ロッド２１に伝わる熱量が多くなってしまう。そのため、ロッド２１へ伝わる熱を放熱フィン１４によって放熱することは、エアシリンダ１３及び熱圧着装置１の信頼性を向上させる方法として極めて有効になる。

２．第２の実施の形態
次に、本発明の熱圧着装置の第２の実施の形態について、図３を参照して説明する。
図３は、本発明の熱圧着装置の第２の実施の形態を示す斜視図である。

熱圧着装置５１は、第１の実施の形態の熱圧着装置１（図１参照）と同様の構成を有している。この熱圧着装置５１が熱圧着装置１と異なるところは、熱圧着ユニット５２の放熱フィン５４のみである。そのため、ここでは、放熱フィン５４について説明し、熱圧着装置１と共通する部分には同一の符号を付して重複した説明を省略する。

放熱フィン５４は、アルミニウム、銅、ステンレスなどの熱伝導率が高い材料からなり、長方形の板状に形成されている。この放熱フィン５４は、複数枚設けられており、平面が幅方向Ｘに対向するように並んでいる。これら放熱フィン５４は、上端及び下端が連結板５５Ａ，５５Ｂによって連結されている。複数の放熱フィン５４の上端を連結する連結板５５Ａは、ロッド２１に接合されている。一方、複数の放熱フィン５４の下端を連結する連結板５５Ｂには、下方に突出する連結ねじ２４（図２参照）が設けられている。

本実施の形態の熱圧着装置５１においても、第１の実施の形態の熱圧着装置１と同様に、ヒータ１２からエアシリンダ１３のロッド２１へ伝わる熱を放熱フィン５４によって放熱し、駆動部２２へ伝達される熱を軽減させることができる。したがって、圧着ツール１１を加熱するヒータ１２の設定温度を従来よりも高くしても、熱による駆動部２２の破損を防止或いは抑制することができる。

また、本実施の形態の熱圧着装置５１の放熱フィン５４は、平面が幅方向Ｘに対向するように並んでいる。つまり、複数の放熱フィン５４は、幅方向Ｘに適当な間隔をあけて配置されている。そのため、放熱フィン５４から放射される熱が上方へ流れやすくなり、第１の実施の形態の熱圧着装置１よりも放熱効果を高めることができる。

３．変形例
以上、本発明の熱圧着装置の実施の形態について、その作用効果も含めて説明した。しかしながら、本発明の熱圧着装置は、上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。

上述した実施の形態では、放熱手段として放熱フィン１４，５４を用いる構成にした。しかしながら、本発明に係る放熱手段としては、放熱フィンに限定されるものではなく、例えば、ロッド２１に取り付けられるヒートパイプと、このヒートパイプに取り付けられる放熱フィンから構成することもできる。この場合、装置の上下方向の大きさなどによって放熱フィンの大きさが制約されないため、放熱フィンを任意の大きさに設定することができ、放熱効果を高めることができる

放熱手段をヒートパイプと放熱フィンから構成する場合は、ヒートパイプの熱源側の接合部や、ヒートパイプと放熱フィンとの間に熱伝導グリスを設けてもよい。これにより、放熱フィンによる放熱効果を高めることができる。

また、放熱フィンに送風を行うファンを加える構成としてもよい。この場合、放熱フィンによって温められた気体が被圧着部材に向かわないように、ファンの風向きを設定する。このようにファンを用いることにより、放熱効果をさらに高めることができる。また、本発明に係る放熱手段としては、液体との熱交換によってロッドに伝わる熱を放熱するようにしたヒートシンクを適用してもよい。

上述した実施の形態では、ヒータ１２が断熱材３９を介して姿勢調整機構１５に固定されている。そのため、ヒータ１２から姿勢調整機構１５に伝わった熱は、連結軸２９だけでなく、ガイド部１６の第１のスライダ４２にも伝達される。例えば、第１のスライダ４２の直動軸受け４４が所定の温度条件よりも高くなってしまうと、円滑な摺動動作を行えなくなる可能性がある。そこで、姿勢調整機構１５又は第１のスライダ４２にサブ放熱手段を設けてもよい。サブ放熱手段としては、上述した実施の形態の放熱手段と同様に放熱フィン、ヒートパイプと放熱フィンなどを適用することができる。

上述した実施の形態では、加圧ツールとしてエアシリンダ１３を用いる構成にした。しかしながら、本発明に係る加圧ツールとしては、例えば、油圧シリンダやサーボモータを用いた駆動機構を適用することもできる。サーボモータを用いた駆動機構としては、ボールねじ駆動機構、カム駆動機構、ラック・ピニオン駆動機構などをあげることができる。このようなサーボモータを用いた駆動機構には、上述した実施の形態のスプリング２７を追加してもよい。

上述した実施の形態では、放熱フィン１４，５４を平板状に形成した。しかしながら、本発明に係る放熱フィンの形状は、例えば、ピン型など任意の形状にすることができる。また、上述した実施の形態では、熱圧着ユニットにコイル状のスプリング２７を用いたが、スプリング２７の代わりに耐熱ゴムや耐熱プラスチックなどの弾性材料を用いてもよい。

１，５１…熱圧着装置、 ２…支柱、 ３…受け台、 ４，５２…熱圧着ユニット、 １１…圧着ツール、 １２…ヒータ（加熱ツール）、 １３…エアシリンダ（加圧ツール）、 １４，５４…放熱フィン（放熱手段）、 １５…姿勢調整機構、 １６…ガイド部、 ２１…ロッド、 ２２…駆動部、 ２５…スプリングホルダ、 ２９…連結軸、 ３９…断熱材、 ４１…ガイドレール、 ４２…第１のスライダ、 ４３…第２のスライダ、 ４５，４６…スライドベース、 １０１…ディスプレイパネル、 １０２…ドライバＩＣ回路

Claims (7)

1. 受け台と、
   前記受け台との間で被圧着部材を圧着する圧着ツールと、
   前記圧着ツールを加熱する加熱ツールと、
   前記圧着ツールに接続されるロッドと、前記ロッドを移動させて前記圧着ツールを前記受け台に対して接近又は離間させる駆動部とを有する加圧ツールと、
   前記ロッドに取り付けられる放熱手段と、
   前記圧着ツールの移動を案内するガイド部と、
   前記ガイド部及び前記圧着ツールに連結され、前記圧着ツールの姿勢を調整する姿勢調整機構と、
   前記ガイド部又は前記姿勢調整機構に取り付けられるサブ放熱手段と、
   を備えることを特徴とする熱圧着装置。
2. 前記放熱手段は、放熱フィンである
   ことを特徴とする請求項１記載の熱圧着装置。
3. 前記放熱手段は、前記ロッドに取り付けられるヒートパイプと、前記ヒートパイプに取り付けられる放熱フィンである
   ことを特徴とする請求項１記載の熱圧着装置。
4. 前記放熱フィンには、熱伝導グリスが塗布される
   ことを特徴とする請求項２又は３記載の熱圧着装置。
5. 前記放熱フィンに対して送風を行い、且つ、前記放熱フィンによって温められた気体が前記被圧着部材に向かわないような風向きに設定されたファンを備える
   ことを特徴とする請求項２〜４の何れかに記載の熱圧着装置。
6. 前記加熱ツールは、前記放熱手段と前記圧着ツールとの間に介在される
   ことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の熱圧着装置。
7. 前記放熱手段と前記加熱ツールとの間に介在される断熱材を備える
   ことを特徴とする請求項６記載の熱圧着装置。

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