JP7259250B2 - 熱圧着装置および熱圧着方法 - Google Patents

Description

本発明は、熱圧着装置に関するものであり、特に、熱圧着処理の安定化に関するものである。

基板に電子部品を実装する場合、異方性導電フィルムなどの熱硬化性樹脂やはんだペーストを用いて、加圧しながら加熱することで接合が行われる。加圧および加熱による接合では、ＭｏやＴｉなどの高抵抗材料で形成されているヒートツールにパルス状の大電流を流し、発生したジュール熱を利用するパルスヒート接合方式が用いられることがある。

パルスヒート接合方式において、電子部品のリード端子を直接、ヒートツールで加熱すると、熱硬化性樹脂がヒートツールに付着する。ヒートツールに樹脂が付着すると、次の圧着処理の際にヒートツールと電子部品の間に付着物が介在し、電子部品を均一に加圧できなくなりリード端子浮きなどの不良が生じる恐れがある。そのため、ヒートツールを用いた熱圧着処理を繰り返し行う場合に、付着物の影響を抑制し、安定した熱圧着処理を行うための技術の開発が行われている。そのような、熱圧着処理を繰り返し行う場合における、付着物の影響を抑制する技術としては、例えば、特許文献１のような技術が開示されている。

特許文献１は、電子部品の熱圧着装置に関するものである。特許文献１の熱圧着装置は、パルスヒート接合方式の装置である。特許文献１では、熱圧着時にヒートツールと基板の間にフッ素樹脂などによって形成された緩衝材を介在させ、熱圧着時に生じる汚れがヒートツールに付着するのを防止している。

特開２００６－２６１３４３号公報

しかしながら、特許文献１の技術は、次のような点で十分ではない。特許文献１では、電子部品の１辺のみの熱圧着を行っている。特許文献１の装置を用いて複数の辺にリード端子を有する電子部品の熱圧着を行う場合には、１辺を熱圧着した際の熱が他の辺に伝わる。その際に、他の辺のリード端子が浮いた状態となり、他の辺の処理の際にリード端子が浮いた状態で電子部品が基板に接続され、不良品となる恐れがある。そのため、特許文献１の技術では、複数の辺にリード端子を有する電子部品の熱圧着処理を安定して行うことはできない。

本発明は、上記の課題を解決するため、複数の辺に端子を有する部品を安定して実装することができる熱圧着装置を提供することを目的としている。

上記の課題を解決するため、本発明の熱圧着装置は、加圧手段と、シート材保持手段と、巻取手段を備えている。加圧手段は、圧着処理の対象部材の第１の被圧着部の位置に対応する第1の面および第１の被圧着部とは異なる辺の第２の被圧着部の位置に対応する第２の面において、弾性を有するシート材を介して第１の被圧着部と第２の被圧着部に圧力と熱を加える。シート材保持手段は、第1の面と第２の面の間において、第1の面と第２の面のよりも高い位置においてシート材を保持する。巻取手段は、圧着処理の終了ごとに、第１の被圧着部に接した部分が第２の被圧着部に接する位置で停止しない設定に基づいて第１の面から第２の面の方向に前記シート材を巻き取る。

本発明の熱圧着方法は、圧着処理の対象部材の第１の被圧着部の位置に対応する第1の面および第１の被圧着部とは異なる辺の第２の被圧着部の位置に対応する第２の面において、弾性を有するシート材を介して第１の被圧着部と第２の被圧着部に圧力と熱を加える。本発明の熱圧着方法は、第1の面と第２の面の間において、第1の面と第２の面のよりも高い位置においてシート材を保持する。本発明の熱圧着方法は、圧着処理の終了ごとに、第１の被圧着部に接した部分が第２の被圧着部に接する位置で停止しない設定に基づいて第１の面から第２の面の方向にシート材を巻き取る。

本発明によると、複数の辺に端子を有する部品を安定して実装することができる。

本発明の第１の実施形態の構成を示す図である。 本発明の第２の実施形態の構成を示す図である。 本発明の第３の実施形態の構成を示す図である。 本発明の第３の実施形態のヒートツールの構成を示す図である。 本発明の第３の実施形態における圧着工程の一部を模式的に示した図である。 本発明の第３の実施形態における圧着工程の一部を模式的に示した図である。 本発明の第３の実施形態における圧着工程の一部を模式的に示した図である。 本発明の第３の実施形態における圧着工程の一部を模式的に示した図である。 本発明の第２の実施形態における圧着工程の一部を模式的に示した図である。 本発明の第３の実施形態における圧着工程の一部を模式的に示した図である。 本発明の第３の実施形態のヒートツールの他の構成の例を示す図である。 本発明の第３の実施形態のヒートツールの他の構成の例を示す図である。 本発明の第３の実施形態のヒートツールの他の構成の例を示す図である。 本発明の第４の実施形態の構成を示す図である。 本発明の第４の実施形態の熱圧着装置の動作を模式的に示す図である。 本発明の第４の実施形態の熱圧着装置の動作を模式的に示す図である。 本発明の第４の実施形態の熱圧着装置の動作を模式的に示す図である。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について図を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態の熱圧着装置の構成を示した図である。本実施形態の熱圧着装置は、加圧手段１と、シート材保持手段２と、巻取手段３を備えている。加圧手段１は、圧着処理の対象部材の第１の被圧着部の位置に対応する第1の面および第１の被圧着部とは異なる辺の第２の被圧着部の位置に対応する第２の面において、弾性を有するシート材を介して第１の被圧着部と第２の被圧着部に圧力と熱を加える。シート材保持手段２は、第1の面と第２の面の間において、第1の面と第２の面のよりも高い位置においてシート材を保持する。巻取手段３は、圧着処理の終了ごとに、第１の被圧着部に接した部分が第２の被圧着部に接する位置で停止しない設定に基づいて第１の面から第２の面の方向にシート材を巻き取る。

本実施形態の熱圧着装置は、圧着処理の終了ごとに、第１の被圧着部に接した部分が第２の被圧着部に接する位置で停止しないように第１の面から第２の面の方向にシート材を巻き取っている。そのため、シート材の表面に付着物等が無い状態で第１の面と第２の面において同時に圧着処理を行うことができるので、安定した圧着処理を行うことができる。その結果、本実施形態の熱圧着装置を用いることで複数の辺に端子を有する部品であっても安定して実装することができる。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態について図を参照して詳細に説明する。図２は、本実施形態の熱圧着装置の構成を示した図である。本実施形態の熱圧着装置は、基板の電極と、電子部品の端子を導電性樹脂やはんだペーストを用いて接合する際に熱圧着処理を行う装置である。

本実施形態の熱圧着装置は、接合ヘッド１０と、ヒートツール２０を備えている。ヒートツール２０は、接合ヘッド１０にボルト３０を用いて固定されている。また、本実施形態の熱圧着装置は、電源３１と、巻取機３２をさらに備えている。また、図２では、熱圧着処理の処理対象となる電子基板４０と、電子部品５０が図示されている。本実施形態の熱圧着装置は、電子基板４０の端子４１と、電子部品５０のリード端子５１を熱圧着処理を行うことで接着剤４２を介して接合する。

接合ヘッド１０は、上下方向に動作する可動部に取り付けられている。接合ヘッド１０は、熱圧着装置の制御部の制御によって上下方向に動作する。接合ヘッド１０は、絶縁体の材料を用いて形成されている。

ヒートツール２０は、第１の圧着面２１と、第２の圧着面２２と、第１のガイド２３と、第２のガイド２４と、第１の隙間２５と、第２の隙間２６を備えている。ヒートツール２０は、圧着処理の対象物に加圧と過熱を行う機能を有する。ヒートツール２０は、凹型の矩形形状となるように形成されている。また、ヒートツール２０は、パルス状の大電流を印加することで発熱する材料を用いて形成されている。

第１の圧着面２１および第２の圧着面２２は、熱を加えながら接合領域を押しつける機能を有する。第１の圧着面２１および第２の圧着面２２は、それぞれ水平面を有し、水平面の処理対象の電子基板からの高さが互いに同じになるようにヒートツール２０に形成されている。本実施形態のヒートツールの第１の圧着面２１および第２の圧着面２２の機能は、第１の実施形態の加圧手段１に相当する。

第１のガイド２３および第２のガイド２４は、ヒートツール２０の内側の上部に形成され、緩衝材２００を上面側で保持する。すなわち、第１のガイド２３および第２のガイド２４は、第１の圧着面２１および第２の圧着面２２よりも処理対象の電子基板から高い位置で緩衝材２００を保持する。そのため、緩衝材２００は、第１の圧着面２１および第２の圧着面２２と接する以外の領域では、電子基板や電子部品に接触しない。

第１のガイド２３には、緩衝材２００を通す第１の隙間２５が形成されている。また、第２のガイド２４には、緩衝材２００を通す第２の隙間２６が形成されている。第１のガイド２３および第２のガイド２４は、ヒートツール２０と一体の部材として形成されていてもよく、また、ヒートツール２０に接合されていてもよい。本実施形態の第１のガイド２３および第２のガイド２４の機能は、第１の実施形態のシート材保持手段２に相当する。

電源３１は、ヒートツール２０にパルス状の電流を供給する。電源３１は、熱圧着装置の制御部の制御に基づいて、電極４１とリード端子５１の接合部に熱を印加する際にヒートツール２０に電流を供給する。

巻取機３２は、緩衝材２００として用いられているシート材を巻き取る機能を有する。巻取機３２は、圧着処理が終わるごとに緩衝材２００の巻取りを行う。巻取機３２は、第１の圧着面２１から第２の圧着面２２の側に緩衝材２００のシートが進むように巻取りを行う。緩衝材２００の巻取り量は、第１の圧着面２１における圧着処理で使用された領域が第２の圧着面２２の位置で停止していないように設定されている。また、本実施形態の巻取機３２の機能は、第１の実施形態の巻取手段３に相当する。

緩衝材２００は、第１の圧着面２１および第２の圧着面２２の表面を覆うシート材である。緩衝材２００は、弾性材料を用いて形成されている。緩衝材２００は、例えば、ＰＴＦＥ（Polytetrafluoroethylene）などのフッ素樹脂やシリコーン樹脂を用いて形成されている。

本実施形態の熱圧着装置の動作について説明する。電子基板４０の電極４１に接着剤４２が塗布され、リード端子５１が電極４１の位置に合うように電子部品５０が電子基板４０上に載置される。接着剤４２には、電極４１とリード端子５１を電気的に接続できる材料が用いられる。接着剤４２には、例えば、異方導電性フィルムや異方導電性ペーストなどが用いられる。

電子部品５０が載置された電子基板４０は、熱圧着装置のステージ上にセットされる。電子基板４０がセットされると、電極４１およびリード端子５１と、ヒートツール２０の第１の圧着面２１および第２の圧着面２２の水平方向の位置が一致するように位置合わせが行われる。水平方向とは、電子基板４０の平面や電子基板４０を保持するステージの平面に平行な面に沿った方向のことをいう。また、高さとは電子基板４０の平面や電子基板４０を保持するステージの平面に垂直な方向における位置のことをいう。

位置合わせが終わると、熱圧着装置は、接合ヘッド１０を降下させヒートツール２０の第１の圧着面２１および第２の圧着面２２を電子部品５０のリード端子５１に押し当てる。ヒートツール２０が降下すると、第１の圧着面２１および第２の圧着面２２は、緩衝材２００を介して電子部品５０のリード端子５１を加圧する。

加圧が開始されると、リード端子５１は、接着剤４２を介して電極４１に押し当てられる。このとき接着剤４２に含まれるはんだ、または、導電粒子は、リード端子５１と、電極４１の両方に接触する。

リード端子５１の加圧が行われると、電源３１からヒートツール２０への通電が開始される。通電か開始されると、ヒートツール２０の温度が上昇し、接着剤４２は、溶融状態となる。接着剤４２がはんだの場合には、接着剤４２が溶融状態であるとき、はんだが溶融してリード端子５１と電極４１の間で合金層を形成する。また、接着剤４２が熱硬化樹脂である場合には、接着剤４２が溶融後に硬化することにより、リード端子５１と電極４１の両方と接触している導電粒子の位置が固定される。

あらかじめ設定された時間、加熱が行われると、ヒートツール２０への通電が停止され加熱が停止される。加熱が停止され冷却が進むと、リード端子５１と電極４１は、電気的に接続された状態で接合された状態で固定される。

通電が停止されると、接合ヘッド１０の上昇が行われる。接合ヘッド１０が上昇すると、ヒートツール２０は、リード端子５１から離れた状態となる。

ヒートツール２０がリード端子５１から離れた状態となると、緩衝材２００の巻取りが行われ、第１の圧着面２１および第２の圧着面２２に、未使用部分の緩衝材２００が配置されるように巻取りが行われる。緩衝材２００の巻き取る幅は、第１の圧着面２１または第２の圧着面２２の一方で使用された箇所がもう一方の箇所で使用されないように設定される。例えば、第１の圧着面２１および第２の圧着面２２の緩衝材２００の進行方向の幅がＸであるとき、第１の圧着面２１および第２の圧着面２２の緩衝材の幅をＸ（２Ａ－１）とし２Ｘの幅で巻取りを行う。Ａは、整数である。

緩衝材２００の巻取りが行われると、次に作業を行う電子基板および電子部品のセットが行われ圧着の構成が繰り返される。

熱圧着の処理工程に関してより具体的な例を用いて説明する。電気基板および電子部品がセットされると、接合ヘッド１０の降下し、第１の圧着面２１および第２の圧着面２２による加圧が行われる。第１の圧着面２１および第２の圧着面２２は、例えば、電子部品５０のリード端子５１を、例えば、１ＭＰａの圧力で同時に加圧する。

加圧が開始されると、電子部品５０のリード端子５１の加熱が行われる。接着剤４２にＳｎ－Ｂｉはんだ粒子入りの異方導電性ペースを使用した場合、加熱は、第１の圧着面２１および第２の圧着面２２の温度がＳｎ－Ｂｉはんだの融点以上である１６０℃以上となるように、ヒートツール２０が行われる。加熱は、例えば、１０秒間行われる。所定の時間が経過すると、加熱が停止され接合ヘッド１０が上昇する。冷却が進むと、電子基板４０の電極４１と、電子部品５０のリード端子５１との接合が固定化され、電子基板４０への電子部品５０の実装が完了する。電子基板４０への電子部品５０の実装が完了した、基板は、装置から搬出され、次の処理対象が装置にセットされる。接合ヘッド１０が上昇した状態で、緩衝材２００の巻取りが行われると、次の電子基板４０および電子部品５０の熱圧着処理が行われる。

本実施形態の熱圧着装置は、ヒートツール２０の第１の圧着面２１および第２の圧着面２２において電子部品５０の２辺のリード端子５１に同時に圧着処理を施している。その際に、第１の圧着面２１の圧着処理で用いられた緩衝材２００の領域が、第２の圧着面２２の位置で停止しないように巻取りが行われる。よって、電子部品５０の１辺のリード端子５１の圧着処理の際に緩衝材２００に付着した付着物は、他の辺における圧着処理に影響を与えない。そのため、本実施形態の熱圧着装置を用いることで複数の辺に端子を有する部品であっても安定して実装することができる。

（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態について図を参照して詳細に説明する。図３は、本実施形態の熱圧着装置の構成の概要を示した断面図である。第２の実施形態の熱圧着装置は、ヒートツールの奥行き方向、すなわち、第１の圧着面および第２の圧着面の長手方向に対して垂直な方向に向かって緩衝材が進むように緩衝材の巻取りを行っている。そのような構成に対して、本実施形態の熱圧着装置は、第１のガイドおよび第２のガイドに形成された隙間の奥行き方向の位置をずらし、第１の圧着面で端子等に接触した部分の緩衝材が第２の圧着面における処理で、端子の位置に一致しないように緩衝材が巻き取られることを特徴とする。

本実施形態の熱圧着装置は、接合ヘッド１０と、ヒートツール６０を備えている。ヒートツール６０は、接合ヘッド１０にボルト３０を用いて固定されている。また、本実施形態の熱圧着装置は、電源３１と、巻取機３２をさらに備えている。

ヒートツール６０は、第１の圧着面６１と、第２の圧着面６２と、第１のガイド６３と、第２のガイド６４と、第１の隙間６５と、第２の隙間６６を備えている。

第１の圧着面６１および第２の圧着面６２は、熱を加えながら接合領域を押しつける機能を有する。第１の圧着面６１および第２の圧着面６２は、それぞれ水平面を有し、水平面が互いに同じ高さになるようにヒートツール６０に形成されている。

第１のガイド６３および第２のガイド６４は、ヒートツール６０の内側の上部に形成され、緩衝材２００を上面側で保持する。第１のガイド６３には、緩衝材２００を通す第１の隙間６５が形成されている。また、第２のガイド６４には、緩衝材２００を通す第２の隙間６６が形成されている。

図４は、ヒートツール６０の断面図と上面図である。第１のガイド６３の第１の隙間６５と、第２のガイド６４の第２の隙間６６は、奥行き方向に対して非対称な位置に形成されている。第１の隙間６５と第２の隙間６６は、第１の圧着面６１および第２の圧着面６２において緩衝材２００が端子等に接する部分が長手方向に互いずれるように形成されている。

本実施形態の熱圧着装置の動作について説明する。電子基板４０の電極４１に接着剤４２が塗布され、リード端子５１が電極４１の位置に合うように電子部品５０が電子基板４０上に載置される。接着剤４２には、電極４１とリード端子５１を電気的に接続できる材料が用いられる。接着剤４２には、例えば、異方導電性フィルムや異方導電性ペーストなどが用いられる。

電子部品５０が載置された電子基板４０は、熱圧着装置のステージ上にセットされる。電子基板４０がセットされると、電極４１およびリード端子５１と、ヒートツール６０の第１の圧着面６１および第２の圧着面６２の水平方向の位置が一致するように位置合わせが行われる。

位置合わせが終わると、熱圧着装置は、接合ヘッド１０を降下させヒートツール６０の第１の圧着面６１および第２の圧着面６２を電子部品５０のリード端子５１に押し当てる。ヒートツール６０が降下すると、第１の圧着面６１および第２の圧着面６２は、緩衝材２００を介して電子部品５０のリード端子５１を加圧する。図５は、ヒートツール６０が下降し、第１の圧着面６１が緩衝材２００を介して圧着対象に接した状態を示している。

加圧が開始されると、リード端子５１は、接着剤４２を介して電極４１に押し当てられる。リード端子５１の加圧が行われると、電源３１からヒートツール６０への通電が開始される。通電が開始されると、ヒートツール６０にパルス電流が流れ、ヒートツール６０が発熱する。このとき接着剤４２に含まれるはんだ、または、導電粒子は、リード端子５１と、電極４１の両方に接触する。図６は、接着剤４２が、リード端子５１と電極４１を包み込んでいる状態を示している。

あらかじめ設定された時間、加熱が行われると、ヒートツール６０への通電が停止され加熱が停止される。加熱が停止され冷却が進むと、リード端子５１と電極４１は、電気的に接続された状態で接合された状態で固定される。

通電が停止されると、接合ヘッド１０の上昇が行われる。接合ヘッド１０が上昇すると、ヒートツール６０は、リード端子５１から離れた状態となる。このときリード端子５１を加圧下部分の緩衝材２００にはへこみが生じている。図７は、ヒートツール６０が上昇した際に緩衝材２００にへこみ３００が生じ、接着剤４２等の付着物３０１が発生した状態を示している。

ヒートツール６０がリード端子５１から離れた状態となると、緩衝材２００の巻取りが行われ、第２の圧着面６２においてリード端子５１および電極４１と接する箇所に、へこみ３００が生じていない部分の緩衝材２００が配置されるように巻取りが行われる。

巻き取りは、例えば、隣り合う電極４１の幅が０．２ｍｍ、電極４１のピッチが０．４ｍｍのとき、緩衝材２００は、ピッチ０．４ｍｍと幅０．２ｍｍの差である０．２ｍｍまたは０．２ｍｍの倍数分の距離をずらした状態で行われる。そのようにずらして巻取りが行われるように、第１の隙間６５および第２の隙間６６を形成することで、第２の圧着面２２で圧着処理を行ったときにできたへこみを避け、第２の圧着面２２にて熱圧着することができる。

緩衝材２００の巻取りが行われると、次に圧着処理を行う電子部品５０が載置された電子基板４０が、熱圧着装置のステージ上にセットされる。電子基板４０がセットされると、電極４１およびリード端子５１と、ヒートツール６０の第１の圧着面６１および第２の圧着面６２の水平方向の位置が一致するように位置合わせが行われる。

位置合わせが終わると、熱圧着装置は、接合ヘッド１０を降下させヒートツール６０の第１の圧着面６１および第２の圧着面６２を電子部品５０のリード端子５１に押し当てる。図８は、第２の圧着面６２において、リード端子５１および電極４１の部分に緩衝材２００のへこみ３００以外の部分が対応するように巻取りが行われ、ヒートツール６０の第２の圧着面６２が緩衝材２００を介して圧着対象に接した状態を示している。

ヒートツール６０が降下すると、第１の圧着面６１および第２の圧着面６２は、緩衝材２００を介して電子部品５０のリード端子５１を加圧する。このとき、第１の隙間６５と第２の隙間６６の奥行き方向の位置がずれているので、第２の圧着面６２の表面にある緩衝材２００のうちリード端子５１と接する部分は、へこみが生じていない。

加圧が開始されると、リード端子５１は、接着剤４２を介して電極４１に押し当てられる。このとき接着剤４２に含まれるはんだまたは導電粒子は、リード端子５１と、電極４１の両方に接触する。図９は、へこみ３００が生じていない部分で、リード端子５１および電極４１の部分が加圧され、接着剤４２が、リード端子５１と電極４１を包み込んでいる状態を示している。

リード端子５１の加圧が行われると、電源３１からヒートツール６０への通電が開始される。通電が開始され、ヒートツール６０の発熱によって、あらかじめ設定された時間、加熱が行われると、ヒートツール６０への通電が停止され加熱が停止される。加熱が停止され冷却が進むと、リード端子５１と電極４１は、電気的に接続された状態で接合された状態で固定される。図１０は、ヒートツール６０が上昇し、へこみ３００に加えてへこみ３０２が生じている状態を示している。

通電が停止されると、接合ヘッド１０の上昇が行われる。接合ヘッド１０が上昇すると、再度、緩衝材２００の巻取りが行われ上記の動作が繰り返される。

図１１、図１２および図１３は、ヒートツール６０において緩衝材２００を保持するガイド部分の他の構成の例をそれぞれ示した断面図である。図１１は、第１のガイド１０１と第２のガイド１０２を形成する位置が奥行き方向で異なる構造のヒートツールの例を示している。図１１では、第１のガイド１０１と第２のガイド１０２の奥行き方向の構造が異なっているため、緩衝材２００の接する位置が第１の圧着面６１と第２の圧着面６２とで変化する。図１２は、第１のガイド１１１と第２のガイド１１２をヒートツールとは別の部材として形成し、ヒートツールにボルト１１３で構成した構造のヒートツールの例を示している。図１２では、第１のガイド１１１と第２のガイド１１２の奥行き方向において、緩衝材２００を保持する位置がずれているため、緩衝材２００の接する位置が第１の圧着面６１と第２の圧着面６２とで変化する。また、図１３は、ヒートツールの天板に第１の隙間１２１と第２の隙間１２２を形成した構造のヒートツールの例を示している。図１３では、第１の隙間１２１において下から上に通された緩衝材２００が第２の隙間１２２で上から下に戻され、天板の上部で緩衝材２００が保持されている。図１３では、第１の隙間１２１と第２の隙間１２２を形成する奥行き方向の位置をずらすことで、緩衝材２００の接する位置が第１の圧着面６１と第２の圧着面６２とで変化する。

本実施形態の熱圧着装置は、ヒートツール６０の第１の圧着面６１および第２の圧着面６２において電子部品５０の２辺のリード端子５１に同時に圧着処理を施している。また、本実施形態の熱圧着装置は、緩衝材２００をシートの横幅方向に対して非対称な第１のガイド６３および第２のガイド６４において保持している。また、緩衝材２００を巻き取った際に、第２の圧着面６２には、緩衝材２００のうち第１の圧着面６１における処理で使用されなかった領域が対応するように第１の隙間６５および第２の隙間６５が形成されている。そのため、本実施形態の熱圧着装置は、他の辺の処理おいて付着した付着物の影響を受けずに、電子部品の複数の辺の熱圧着処理を行うことができる。その結果、本実施形態の熱圧着装置を用いることで複数の辺に端子を有する部品であっても安定して実装することができる。

（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態について図を参照して詳細に説明する。図１４は、本実施形態の熱圧着装置の構成の概要を示した断面図である。第２および第３の実施形態の熱圧着装置では、ヒートツールは放熱のみによって冷却されていたが、本実施形態の熱圧着装置は、冷却用の空気によってヒートツールの冷却を行うことを特徴としている。

本実施形態の熱圧着装置は、接合ヘッド１０と、ヒートツール７０と、ステージ８１と、ステージ駆動部８２と、加圧制御部８３と制御部８４を備えている。ヒートツール７０は、接合ヘッド１０にボルト３０を用いて固定されている。また、本実施形態の熱圧着装置は、電源３１と、巻取機３２をさらに備えている。

本実施形態の接合ヘッド１０、電源３１および巻取機３２の構成と機能は、第２の実施形態の同名称の部位とそれぞれ同様である。

ヒートツール７０は、第１の圧着面７１と、第２の圧着面７２と、第１のガイド７３と、第２のガイド７４と、第１の隙間７５と、第２の隙間７６と、冷却パイプ７７を備えている。

第１の圧着面７１、第２の圧着面７２、第１のガイド７３、第２のガイド７４、第１の隙間７５および第２の隙間７６の構成と機能は、第２の実施形態の同名称の部位とそれぞれ同様である。

冷却パイプ７７は、冷却用の空気を供給する配管である。冷却用の空気には、乾燥空気が用いられる。冷却パイプ７７は、ヒートツール７０に向けた吹き出し口を有し、冷却用の空気によってヒートツール７０を冷却する。冷却パイプ７７は、バルブを備え、制御部の制御に基づいてバルブの開閉を行うことで、空気の供給の開始および停止を行う。

ステージ８１は、処理対象の電子基板を保持するステージである。ステージ８１は、ステージ駆動部８２の制御に基づいて水平方向に移動する。

ステージ駆動部８２は、制御部８４の制御に基づいてステージ８１の移動や電子基板の吸着を制御する。

加圧制御部８３は、接合ヘッド１０の上下動を制御することでヒートツール７０による加圧処理を制御する。

制御部８４は、熱圧着装置の制御全般を行う機能を有する。制御部８４は、電源３１、巻取機３２、ステージ駆動部８２および加圧制御部８３を制御することで、加熱、緩衝材２００の巻取り、ステージの駆動および加圧の制御を行う。また、制御部８４は、冷却パイプ７７のバルブを制御することで、冷却用空気によるヒートツール７０の冷却を制御する。

本実施形態の熱圧着装置の動作について説明する。電子基板４０の電極４１に接着剤４２が塗布され、リード端子５１が電極４１の位置に合うように電子部品５０が電子基板４０上に載置される。

電子部品５０が載置された電子基板４０は、熱圧着装置のステージ８１上にセットされる。電子基板４０がセットされると、ステージ駆動部８２は、ステージ８１の位置を電極４１およびリード端子５１と、ヒートツール７０の第１の圧着面７１および第２の圧着面７２の水平方向の位置が一致するように調整し、位置合わせを行う。

位置合わせが終わると、熱圧着装置の加圧制御部８３は、接合ヘッド１０を降下させヒートツール７０の第１の圧着面７１および第２の圧着面７２を電子部品５０のリード端子５１に押し当てる。ヒートツール７０が降下すると、第１の圧着面６１および第２の圧着面６２は、緩衝材２００を介して電子部品５０のリード端子５１を加圧する。図１５は、接合ヘッド１０が下降し、ヒートツール７０が行われている際の熱圧着装置の状態を示した断面図である。

加圧が開始されると、リード端子５１は、接着剤４２を介して電極４１に押し当てられる。このとき、接着剤４２に含まれるはんだ、または、導電粒子は、リード端子５１と、電極４１の両方に接触する。

リード端子５１の加圧が行われると、電源３１からヒートツール７０への通電が開始される。通電が開始されるとパルス電流によって、ヒートツール７０が発熱する。あらかじめ設定された時間、加熱が行われると、ヒートツール７０への通電が停止され加熱が停止される。加熱が停止されると、制御部８４は、冷却パイプ７７のバルブを制御し冷却用の空気の噴出しを開始する。

冷却用の空気の噴出しが開始されると、ヒートツール７０の温度が低下し、リード端子５１と電極４１は、電気的に接続された状態で接合された状態で固定される。図１６は、冷却用の空気による冷却が行われている際の熱圧着装置の状態を示した断面図である。
あらかじめ設定された時間が経過すると、制御部８４は、冷却パイプ７７のバルブを制御して冷却用の空気の噴出しを停止する。冷却用の空気の吹き出しが停止されると、加圧制御部８３は、接合ヘッド１０を上昇させる。

接合ヘッド１０が上昇すると、ヒートツール７０は、リード端子５１から離れた状態となる。接合ヘッド１０が上昇すると、熱圧着処理が完了し、電子部品５０が接合された電子基板４０の搬出が行われる。図１７は、ステージ８１の移動により、電子基板４０の搬出を行う際の熱圧着装置の状態を示した断面図である。

ヒートツール７０がリード端子５１から離れた状態となると、緩衝材２００の巻取りが行われ、第１の圧着面７１および第２の圧着面７２に、未使用部分の緩衝材２００が配置されるように巻取りが行われる。

緩衝材２００の巻取りが行われると、電子部品５０が載置された電子基板４０が、熱圧着装置のステージ８１上にセットされ、上記の動作が繰り返し行われる。

本実施形態の熱圧着装置は、ヒートツール７０を冷却パイプ７７を介して供給される空気によって冷却しているので、圧着処理後に短時間で冷却を行うことができる。そのため、本実施形態の熱圧着装置を用いることで、熱圧着処理の安定性を維持しつつ、短時間で処理を完了することができるので、熱圧着処理の処理効率を向上することができる。

１ 加圧手段
２ シート材保持手段
３ 巻取手段
１０ 接合ヘッド
２０ ヒートツール
２１ 第１の圧着面
２２ 第２の圧着面
２３ 第１のガイド
２４ 第２のガイド
２５ 第１の隙間
２６ 第２の隙間
３０ ボルト
３１ 電源
３２ 巻取機
４０ 電子基板
４１ 電極
４２ 接着剤
５０ 電子部品
５１ リード端子
６０ ヒートツール
６１ 第１の圧着面
６２ 第２の圧着面
６３ 第１のガイド
６４ 第２のガイド
６５ 第１の隙間
６６ 第２の隙間
７０ ヒートツール
７１ 第１の圧着面
７２ 第２の圧着面
７３ 第１のガイド
７４ 第２のガイド
７５ 第１の隙間
７６ 第２の隙間
７７ 冷却パイプ
８１ ステージ
８２ ステージ駆動部
８３ 加圧制御部
８４ 制御部
１０１ 第１のガイド
１０２ 第２のガイド
１１１ 第１のガイド
１１２ 第２のガイド
１１３ ボルト
１２１ 第１の隙間
１２２ 第２の隙間
２００ 緩衝材
３００ へこみ
３０１ 付着物
３０２ へこみ

Claims (10)

1. 圧着処理の対象部材の第１の被圧着部の位置に対応する第1の面および前記第１の被圧着部とは異なる辺の第２の被圧着部の位置に対応する第２の面において、弾性を有するシート材を介して前記第１の被圧着部と前記第２の被圧着部に圧力と熱を加える加圧手段と、
   前記第1の面と前記第２の面の間において、前記第1の面と前記第２の面のよりも高い位置で固定され、当該高い位置で前記シート材を保持するシート材保持手段と、
   前記圧着処理の終了ごとに、前記第１の被圧着部に接した部分が前記第２の被圧着部に接する位置で停止しない設定に基づいて前記第１の面から前記第２の面の方向に前記シート材を巻き取る巻取手段と
   を備えることを特徴する熱圧着装置。
2. パルス電流を流すと発熱する材料で凹字型に形成された部材の天板とは反対側の面として前記第１の面と前記第２の面が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の熱圧着装置。
3. 前記第１の面および前記第２の面を下降させることで、前記対象部材の前記第１の被圧着部および前記第２の被圧着部に圧力を印加することを特徴とする請求項１または２に記載の熱圧着装置。
4. 前記シート材保持手段は、前記シート材を保持する第１の保持手段と、前記第１の保持手段と奥行き方向の位置が異なる位置において前記シート材を保持する第２の保持手段とを有することを特徴とする請求項１から３いずれかに記載の熱圧着装置。
5. 前記シート材保持手段は、前記第１の面および前記第２の面よりも高い位置にある天板に形成され、前記天板の第１の隙間において下から上に通され、前記天板の第２の隙間において上から下に通された前記シート材を、前記天板の上面の前記第１の隙間と前記第２の隙間の間の部分で保持することを特徴とする請求項２または３に記載の熱圧着装置。
6. 前記第１の面および前記第２の面を介して、前記対象部材の前記第１の被圧着部および前記第２の被圧着部を冷却する冷却手段をさらに備えることを特徴とする請求項１から５いずれかに記載の熱圧着装置。
7. 圧着処理の対象部材の第１の被圧着部の位置に対応する第1の面および前記第１の被圧着部とは異なる辺の第２の被圧着部の位置に対応する第２の面において、弾性を有するシート材を介して前記第１の被圧着部と前記第２の被圧着部に圧力と熱を加え、
   前記第1の面と前記第２の面の間において、前記第1の面と前記第２の面のよりも高い位置で固定されたシート材保持手段によって、当該高い位置で前記シート材を保持し
   前記圧着処理の終了ごとに、前記第１の被圧着部に接した部分が前記第２の被圧着部に接する位置で停止しない設定に基づいて前記第１の面から前記第２の面の方向に前記シート材を巻き取ることを特徴とする熱圧着方法。
8. 前記シート材の前記第１の被圧着部に対応する位置と前記第２の被圧着部に対応する位置の間であり、前記第１の面および前記第２の面よりも高い位置において前記シート材を保持することを特徴とする請求項７に記載の熱圧着方法。
9. 前記シート材保持手段は第１の保持部と第２の保持部を含み、前記第１の保持部と、前記第１の保持部と奥行き方向の位置が異なる位置において前記第２の保持部において前記シート材を保持することを特徴とする請求項８に記載の熱圧着方法。
10. 前記第１の面と前記第２の面は、凹字型形状の部材の天板とは反対側の面として形成され、前記第１の面および前記第２の面を下降させることで、前記対象部材の前記第１の被圧着部および前記第２の被圧着部に圧力を印加することを特徴とする請求項７から９いずれかに記載の熱圧着方法。

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