TWI416827B

TWI416827B - ACF thermocompression bonding device

Info

Publication number: TWI416827B
Application number: TW98142880A
Authority: TW
Inventors: Noriyuki Oroku; Akihiro Matsuya
Original assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2009-02-20
Filing date: 2009-12-15
Publication date: 2013-11-21
Also published as: JP2010192834A; CN101813838B; TW201032425A; CN101813838A

Description

ACF熱壓接裝置

本發明是關於將TAB(捲帶自動接合元件，Tape Automated Bonding)/COF(晶粒軟膜接合元件，Chip on Film)、COG(晶粒玻璃接合元件，Chip on Glass)加熱壓接而利用ACF(異向性導電膜，Anisotropic Conductive Film)將其等固定在FPD(平板顯示裝置，Flat panel display)的基板上之ACF熱壓接裝置，特別是關於可對固定部的溫度進行正確的測定控制之熱壓接頭。

以往，以液晶基板為代表之FPD裝置的TAB/COF、COG搭載機所採用的方法，是在用於ACF加壓加熱之熱壓接頭的側面等，將護套熱電偶(1)利用彈性材挾持或是實施螺合，(2)利用熱固性樹脂黏著劑貼合或是利用耐熱性樹脂膜膠帶貼合。

習知的其他方法，例如日本特開2001-34187號所記載的方法已被提出，該方法是將與內藏熱電偶之TCP(帶載式封裝體，Tape Carrier Package)等同的構件，事先設置於被黏著構件(液晶面板)側，藉由和TCP同時進行加熱加壓，以即時測定實際溫度。

[專利文獻1]日本特開2001-34187號公報

然而，依據前者之習知技術的方法，在反覆進行溫度循環的期間，例如會發生螺合鬆動，這時熱電偶和熱壓接頭的側面的接觸狀態會改變，而造成檢測溫度也發生變動。近年來，為了提高生產性，期望能進行精密地溫度控制以實現最短時間的製程，但存在著無法滿足所要求的溫度精度的問題。此外，為了在短時間進行熱硬化處理，必須提高加熱器的溫度，而會超過熱電偶固定用的有機黏著劑、耐熱性樹脂膜膠帶的耐熱溫度，隨著長期的設備運用會變得無法正確地保持熱電偶，而發生問題。

在日本特開2001-34187號記載的習知技術的方法，雖可解決前者的問題，但必須在非常接近待接合的TAB/COF附近設置仿真構件，因此製品(液晶面板)的設計上會受到限制，並非現實的解決對策。

本發明之目的是為了提供一種：可正確地測定壓接頭溫度之高可靠性的FPD用的ACF熱壓接裝置。

為了達成上述目的，本發明，是使用被加熱的壓接刀將ACF加壓加熱而將前述ACF固定在FPD基板上之ACF熱壓接裝置，其第1特徵在於，係具有：將前述壓接刀用加熱器加熱之加熱器組件、設置在前述加熱器組件的內部之護套熱電偶的安裝孔、設置在前述安裝孔之護套熱電偶，將前述護套熱電偶的基部實施螺合，並將前述螺合後的部分用耐熱性無機黏著劑實施黏著固定。

此外，為了達成上述目的，本發明是在第1特徵進一步加上第2特徵，亦即，將前述護套熱電偶設置在前述壓接刀和前述加熱器之間，或是將前述護套熱電偶避開從前述加熱器往前述壓接刀的傳熱路徑而設置。

再者，為了達成上述目的，本發明是在第1特徵進一步加上第3特徵，亦即，前述耐熱性無機黏著劑是由氧化鋁、氧化矽、水玻璃所構成。

此外，為了達成上述目的，本發明是在第1特徵進一步加上第4特徵，亦即，在前述護套熱電偶的前端設置應力擴散構件，該應力擴散構件的前端部具有與安裝孔之前端的對應部分類似的形狀。

再者，為了達成上述目的，本發明是在第4特徵進一步加上第5特徵，亦即，前述類似，是指前述前端部和前述對應部分都是平坦形狀；或是前述前端部為圓錐台形，前述對應部分為與前述圓錐相同形狀的圓錐形。

此外，為了達成上述目的，本發明是在第5特徵進一步加上第6特徵，亦即，前述圓錐的頂角為鈍角。

最後，為了達成上述目的，本發明是在第4至6中任一特徵進一步加上第7特徵，亦即，在前述前端部和前述對應部分的間隙填充可變形的耐熱材料，或是在前述應力擴散構件上也塗布黏著劑。

依據本發明能夠提供一種：可正確地測定壓接頭溫度之高可靠性的FPD用的ACF熱壓接裝置。

第1圖係顯示本發明的實施形態，是顯示為了搭載TAB之FPD用的熱壓接裝置100。本FPD用的熱壓接裝置100，是具有4個處理單元Ua、Ub、Uc及Ud(以下簡稱為U)。各處理單元U，是藉由設置於底部及背部之軌道Rd、Rb，以在姿勢保持垂直的狀態下獨立地如箭頭A所示左右移動。各處理單元U係具備：將位於中央之TAB、ACF及基板所構成的處理部(未圖示)施以熱壓接之熱壓接頭10、用來加熱熱壓接頭10之加熱器組件20、用來昇降熱壓接頭之加壓汽缸部30、作為前述處理部的載置部之支承具40、以及在進行前述熱壓接之前使前述載置部成為既定溫度之支承具加熱器50。配合所製造的FPD的設計規格，前述處理單元U的數目是多數個或1個皆可。配合對象製品的程序改變，可事先準備多數個處理單元U，而讓所需要的個數運轉。

第2圖係顯示第1圖之比熱壓接頭10更上部的壓接頭側的側視圖。第3圖係第2圖的四方形粗線所包圍的部分A的詳細圖，是顯示本實施形態的熱壓接頭10和加熱器組件20。加壓汽缸部30係具有：從汽缸體31延伸而讓壓接刀11(呈凸狀設置於熱壓接頭10)上下昇降的推桿32。此外，加熱器組件20，是在側面嵌入護套加熱器22，在比護套加熱器22更接近壓接刀11的下側，亦即在護套加熱器22和壓接刀11之間設置護套熱電偶(以下簡稱熱電偶)21。21a代表熱電偶配線，22a代表加熱器配線。

為了容易進行熱電偶21的更換，在護套的基部形成公螺紋21b，凸緣部23被加工成六角螺栓狀。熱電偶21是螺合在加熱器組件20內面的母螺紋部分，並將公螺紋21b的部分利用氧化鋁、氧化矽、水玻璃所構成的耐熱性無機黏著劑24固定在加熱器組件20，因此可承受熱硬化處理所造成之溫度上昇，在反覆的熱應力下不會發生螺合鬆動。再者，由於耐熱性無機黏著劑24塗布在加熱器組件20的孔的內部，可防止起因於運轉中的振動、和製品(FPD)接觸所造成之耐熱性無機黏著劑24剝落，不會污染FPD。

另一方面，在熱電偶的前端，設置較厚的不鏽鋼板所構成之護套前端部的蓋，以作為應力擴散構件25。因此，即使熱電偶21之鎖緊轉矩加大，仍不容易導致內部的熱電偶配線的破損。

第4圖係第3圖的四方形粗線所包圍的部分B的示意截面圖，是顯示熱電偶21的應力擴散構件25、及設置在加熱器組件20的熱電偶安裝孔26之與前述應力擴散構件25的對應部分26a的形狀。應力擴散構件25及對應部分26a都實施平坦化。特別是，熱電偶安裝孔26的前端部，不是利用通常的鑽孔加工，而是藉由銑削加工來實施平坦化。如此般實施平坦化後的兩者，可分散應力並確保充分的接觸面積，因此可減少反覆應力所造成之應力擴散構件或加熱器組件內壁的塑性變形量，又即使發生微小變形而形成間隙也不容易產生溫度差。此外，熱電偶21由於經年累月的變化而萬一發生斷線，也容易進行更換。

再者，熱電偶前端較佳為位在壓接刀11的附近，但插入量稍淺的話，可抑制熱電偶之孔加工所造成之內部熱傳導率的降低而產生之刀刃溫度分布。亦即，是將熱電偶21設置在：不致妨礙從護套加熱器22往壓接刀11進行的熱傳導之位置。在第3圖較佳為，相較於從加熱器下面至加熱器組件下面之縱向的距離，從壓接刀11中心面至熱電偶21前端之橫向距離更大。

在第3圖，加熱器組件和熱電偶的插入方向是平行的，而與壓接刀的延長方向正交；但在對象之TAB/COF、COG晶片的搭載間距可形成充分大的情況，若將加熱器和壓接刀平行設置的話，更容易謀求溫度均一化。

在以上所說明的實施形態，應力擴散構件25的前端是形成平坦，且熱電偶安裝孔26的對應部分26a也藉由銑削加工而加工成平坦狀，第5圖則顯示其他的實施形態。例如，在第5(a)圖，應力擴散構件25的前端是形成銳角的圓錐台形，熱電偶安裝孔26的對應部分26a則配合此而形成圓錐孔。在本實施形態，有助於進一步增大接觸面積，且能減少熱膨脹差所產生之間隙的距離，而能期待溫度測定精度的提昇。但應注意的是，不可使應力擴散構件25的前端變尖。在此情況，要將熱電偶安裝孔26的對應部分26a高精度地加工成尖孔是困難的，而可能無法將熱電偶21正確地插到深處。

在第5(a)圖的實施形態，由於要以低成本充分地提高無機黏著劑的熱傳導率是困難的，在應力擴散構件25本身並未塗布黏著劑。但是，在所要求的溫度精度有餘裕的情況，或是在成本方面有餘裕而能在無機黏著劑摻混熱傳導性良好的貴金屬粉末的情況，藉由在應力擴散構件25上也塗布黏著劑、或是陶瓷粉末、金屬粉末等的可變形的耐熱材料(填充材)27，而採用第5(b)圖所示的構造亦可。在此情況，即使熱電偶安裝孔26的對應部分26a是採用加工精度差之便宜的鑽孔加工，使用前述耐熱材料27作為填充劑可填滿一定程度的間隙，因此即使熱電偶21的安裝施工不夠充分，仍不容易發生製程誤差。

依據上述實施形態，藉由在螺合後的部分使用耐熱性無機黏著劑來防止鬆動，可防止反覆應力所造成之熱電偶的螺合鬆動，而提供高可靠性之FPD用的ACF熱壓接裝置。

此外，依據上述實施形態，藉由將熱電偶設置在護套加熱器22和壓接刀11之間，可測定壓接刀之與處理部的接觸部之接近實際溫度的溫度，而提供高可靠性之FPD用的ACF熱壓接裝置。

再者，依據上述實施形態，藉由在護套熱電偶的前端設置應力擴散構件，可利用充分的緊壓力將熱電偶緊壓在加熱器組件內部。在此情況，可減少內部熱應力所造成的塑性變形而在構件產生的間隙量，而能精度良好地測定壓接刀之與處理部的接觸部之實際溫度，以提供高可靠性之FPD用的ACF熱壓接裝置。

本發明是適用於：液晶、PDP、FED、有機EL等之較長型之必須進行高精度ACF接合而要求高速接合低成本化之FPD製造裝置，特別適用於使用高溫頭以進行短時間ACF硬化之FPD製造設備。

10．．．熱壓接頭

11．．．壓接刀

20‧‧‧加熱器組件

21‧‧‧護套熱電偶

22‧‧‧護套加熱器

23‧‧‧凸緣部

24‧‧‧耐熱性無機黏著劑

25‧‧‧應力擴散構件

26‧‧‧熱電偶安裝孔

26a‧‧‧熱電偶安裝孔之與前述應力擴散構件的對應部分

27‧‧‧耐熱材料

30‧‧‧加壓汽缸部

31‧‧‧汽缸體

32‧‧‧推桿

40‧‧‧支承具

50‧‧‧支承具加熱器

100‧‧‧熱壓接裝置

第1圖係顯示本發明的實施形態之FPD用的ACF熱壓接裝置的概略立體圖。

第2圖係第1圖所示的FPD用的ACF熱壓接裝置中比熱壓接頭更上部的側視圖。

第3圖係第2圖的四方形粗線所包圍的部分A的詳細圖，是顯示本實施形態的熱壓接頭10和加熱器組件20。

第4圖係第3圖的四方形粗線所包圍的部分B的示意圖，是顯示護套熱電偶前端的應力擴散構件、及護套熱電偶安裝孔之與前述前端的對應部分的形狀。

第5(a)(b)圖係第3圖的四方形粗線所包圍的部分B的示意圖，是顯示護套熱電偶前端的應力擴散構件、及護套熱電偶安裝孔之與前述前端的對應部分的形狀之其他實施形態。

10．．．熱壓接頭

11．．．壓接刀

20．．．加熱器組件

21．．．護套熱電偶

21b．．．公螺紋

22．．．護套加熱器

23．．．凸緣部

24．．．耐熱性無機黏著劑

25．．．應力擴散構件

Claims

一種ACF熱壓接裝置，是使用被加熱的壓接刀將ACF加壓而將前述ACF固定在FPD基板上之ACF熱壓接裝置，其特徵在於，係具有：將前述壓接刀用加熱器加熱之加熱器組件、設置在前述加熱器組件的內部之護套熱電偶的安裝孔、以及設置在前述安裝孔之護套熱電偶；將前述護套熱電偶的基部實施螺合，並將前述螺合後的部分用耐熱性無機黏著劑實施黏著固定；在前述護套熱電偶的前端設置應力擴散構件，前述應力擴散構件的前端部具有與前述安裝孔之前端的對應部分類似的形狀，且前述安裝孔之前端的對應部分與前述應力擴散構件的前端部接觸。
如申請專利範圍第1項記載的ACF熱壓接裝置，其中，將前述護套熱電偶設置在前述壓接刀和前述加熱器之間。
如申請專利範圍第1項記載的ACF熱壓接裝置，其中，將前述護套熱電偶避開從前述加熱器往前述壓接刀的傳熱路徑而設置。
如申請專利範圍第1項記載的ACF熱壓接裝置，其中，前述耐熱性無機黏著劑是由氧化鋁、氧化矽、水玻璃所構成。
如申請專利範圍第1項記載的ACF熱壓接裝置，其中，前述類似，是指前述前端部和前述對應部分都是平坦形狀。
如申請專利範圍第1項記載的ACF熱壓接裝置，其中，前述類似，是指前述前端部為圓錐台形，前述對應部分為與前述圓錐相同形狀的圓錐形。
如申請專利範圍第6項記載的ACF熱壓接裝置，其中，前述圓錐的頂角為鈍角。
如申請專利範圍第5至7項中任一項記載的ACF熱壓接裝置，其中，在前述前端部和前述對應部分的間隙填充可變形的耐熱材料。
如申請專利範圍第5至7項中任一項記載的ACF熱壓接裝置，其中，在前述應力擴散構件上也塗布黏著劑或填充材。