TWI494220B - A bonding apparatus and method of a substrate, and a substrate bonded head - Google Patents

A bonding apparatus and method of a substrate, and a substrate bonded head Download PDF

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TWI494220B
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Description

基板的貼合裝置及方法以及基板貼合頭
本發明是關於使用硬化性樹脂貼合在表面形成有配線電極圖案(wiring electrode pattern)的基板(substrate)彼此之基板的貼合裝置(bonding apparatus)及方法。
以往於在表面形成有配線電極圖案的基板之上安裝形成有電子電路的半導體晶片(semiconductor chip)或基板的裝置及方法已廣泛被使用。更進一步近年來伴隨著前述半導體晶片或基板上的配線電極圖案的窄間距化(narrow pitch)，僅藉由電極接合部分的銲接(soldering)仍無法確保充分的強度，故將硬化性樹脂澆鑄到接合部分的周圍並使其硬化，提高接合強度之填膠法(underfill method)被使用。
配線電極圖案的窄間距化進行，被要求高的安裝精度，另一方面，前述半導體晶片或基板的大型化、大面積化進行，在基板之上安裝較寬的面積的基板。
若在基板之上貼合基板，則因各個基板的材料或厚度、在製作階段的熱歷程(thermal history)等不同，故因溫度變化而在各個基板產生翹曲時翹曲情況不同，必要以上的外力(以下為應力(stress))會施加於接合面。由於該應力持續重複產生，應力也施加於基板上或基板內部的配線圖案，會與配線的破裂或裂斷、接合面的剝離這種製品的故障有關。
前述填膠法等的利用硬化性樹脂進行基板彼此的貼合對為了解決因前述溫度變化使得各個基板的翹曲情況不同的問題為有效的技術，可防止製品的故障。
以往在基板彼此的貼合中，藉由塗佈硬化性樹脂至接合部分或其周邊，緊壓基板進行貼合的裝置或方法被使用。在塗佈了硬化性樹脂的第一基板上進行第二基板的貼合的情形，若在前述基板的至少一方的表面有彎曲等，則有在彼此的基板間混入空氣的氣泡(以下為空隙(void))的情形。混入的前述空隙因藉由黏度高的硬化性樹脂包圍周圍，故即使緊壓前述基板也很難完全除去。
此處所謂的硬化性樹脂是意味著如下的樹脂：包含在常溫下保持流動性，但藉由加熱而硬化的熱固性樹脂(thermosetting resin)，或照射紫外線等的光之前保持流動，但藉由照射紫外線等的光而硬化的紫外線固化樹脂(UV-curable resin)或光固化樹脂(photo-curable resin)等，具有原先保持流動性，但透過物理的變化或化學反應等而硬化的特性。
若混入前述空隙，則電極與包含於空隙中的氮、氧、水分或雜質等引起化學反應，成為電極腐蝕的原因。而且，若混入前述空隙，則因在產生基板的溫度變化的情形下，在前述基板材料與前述空隙部分熱膨脹係數不同，故基板的變形的程度不同。由前述溫度變化造成的基板的變形的程度的不同成為使應力產生於前述基板上的配線電極圖案或前述基板彼此的接合面的原因。若前述應力產生，則會與配線的破裂或裂斷、接合面的剝離這種製品的故障有關。
因此，防止在進行基板的貼合時空隙的混入，對於為了防止製品的故障是必要的。
依照專利文獻1揭示有：使用複數個夾持具(holder)，以硬化性樹脂將保護基板貼合於有機EL元件形成基板的方法。依照該方法，不易產生氣泡的貼合為可能，硬化性樹脂的膜厚為規定的厚度且成均勻。
依照專利文獻2揭示有：將基板弄彎成凸面狀並使其接觸樹脂接著劑，由凸面的頂部朝外周區域依次返回成平坦形狀，接著基板的EL顯示裝置的製造方法。依照該方法，可不捲入氣泡而接著全面。
[專利文獻1]日本國特開2005-317273號公報
[專利文獻2]日本國特開平11-283739號公報
如有機EL的基板般，隔絕形成於一方的基板表面上的配線電極圖案與外部的空氣的情形，若將重點放在防止貼 合基板時的空隙的混入即可。因此，為了基板的貼合可使用許多硬化性樹脂，也容易防止空隙的混入。
但是，貼合形成有配線電極圖案的基板彼此的情形，需確實使對向的基板上的所有的配線電極圖案彼此接觸，且增加前述配線電極圖案的接觸面積較佳。因此，使用許多絕緣物質的硬化性樹脂由於有與接觸不良有關之虞，故不佳。
若貼合在表面具有彎曲的基板彼此，則會在對向的配線電極圖案之間留下絕緣物質的硬化性樹脂，妨礙對向的電極間的通電，無法當作製品正常地動作的可能性變高。因此，貼合在表面具有彎曲的基板彼此的情形，需一邊防止空隙的進入，一邊適當地除去硬化性樹脂，一邊進行貼合。
而且，若為了防止空隙的混入而欲使用許多絕緣物質的硬化性樹脂，以確實地使配線電極圖案彼此密著，則會產生以相當的力緊壓基板彼此，或增加緊壓的時間的必要。若緊壓的壓力增加，則有必要以上的壓縮應力施加於基板，基板或配線電極圖案產生裂痕(crack)之虞。若緊壓的時間增加，則可在規定的時間處理的片數減少，生產性就會降低。
不僅防止空隙的混入，也需針對再加壓的方法充分注意。在利用複數個夾持具進行的按壓中，均勻的負載不會施加於基板全體，會產生接觸面積的個別差異(individual difference)。而且，在僅保持周圍的保持機構中，不僅中 央部的負載不足，無法使接觸面積增加，也有周邊部的負載變大而與基板的破損有關之虞。
首先也有最初在進行無空隙的貼合後，以別的製程再加壓的方法，惟一旦施加的負載被釋放，則此時硬化性樹脂會進入電極間，產生即使再加壓也除去不掉硬化性樹脂這種情況不佳。
因此，在習知技術中很難一邊防止空隙的混入，一邊貼合形成有配線電極圖案的基板彼此。
因此，本發明的目地為提供一種一邊抑制硬化性樹脂的塗佈量於最小限度，一邊防止空隙的混入，對形成有配線電極圖案的較寬的面積的基板全面增加對向的配線電極圖案彼此的接觸面積而貼合的裝置及方法。
為了解決以上的課題，記載於申請專利範圍第1項的發明是一種基板的貼合裝置，使在表面形成有配線電極圖案的第一基板，與在表面具有配線電極圖案的第二基板彼此的前述配線電極圖案彼此對向，進行貼合，其特徵在於：包含：具有至少其一面開口的框體，與堵塞前述框體的開口部而被安裝的彈性體(elastic body)，內部成為空氣室的容器構造之氣球頭部，在前述氣球頭部的彈性體包含保持前述第二基板的手段(means)；在前述氣球頭部連接有與用以調節框體內部的前述空氣室的壓力的壓力調節手段連接的空氣室連通口，包含使前述氣球頭部的彈性體的面變形並在保持前述 第二基板的狀態下使前述第二基板撓曲的手段；在前述第一基板或前述第二基板的至少一方塗佈有硬化性樹脂，包含使前述第一基板與前述第二基板接近的手段，前述氣球頭部包含藉由施加於前述框體的彈性體的面的壓力使前述第二基板朝前述第一基板緊壓的構造。
記載於申請專利範圍第2項的發明是記載於申請專利範圍第1項的基板的貼合裝置，其中在前述氣球頭部的內部包含使前述彈性體的面變形並在保持前述第二基板的狀態下使前述第二基板撓曲的基板變形手段，包含藉由調整前述空氣室的壓力使得前述彈性體的面變形的構造，包含在使前述第二基板緊壓於前述第一基板時，使前述第二基板仿照前述第一基板的表面形狀的構造。
記載於申請專利範圍第3項的發明是記載於申請專利範圍第1項或第2項的基板的貼合裝置，其中在使前述第二基板緊壓於前述第一基板的狀態下，使前述硬化性樹脂硬化。
記載於申請專利範圍第4項的發明是一種基板的貼合方法，使在表面具有配線電極圖案的第一基板，與在表面具有配線電極圖案的第二基板彼此的前述配線電極圖案彼此對向，進行貼合，其特徵在於：使用具有至少其一面開口的框體，與堵塞前述框體的開口部而被安裝的彈性體，內部成為空氣室的容器構造的氣球 頭部，包含：藉由前述氣球頭部的彈性體的面保持前述第二基板的步驟；以及使前述氣球頭部的彈性體的面變形並在保持前述第二基板的狀態下使前述第二基板撓曲的步驟；在前述第一基板或前述第二基板的至少一方塗佈有硬化性樹脂，包含：使前述第一基板與前述第二基板接近的步驟；一邊使前述第二基板仿照前述第一基板的表面形狀，一邊貼合前述第二基板與前述第一基板的步驟；以及藉由施加於前述氣球頭部的框體的彈性體的面的壓力使前述第二基板朝前述第一基板緊壓的步驟。
記載於申請專利範圍第5項的發明是記載於申請專利範圍第4項的基板的貼合方法，其中包含在使前述第二基板緊壓於前述第一基板的狀態下，使前述硬化性樹脂硬化的步驟。
記載於申請專利範圍第6項的發明是一種基板貼合頭，用以使第二基板貼合於第一基板，其特徵在於：由具有至少其一面開口的框體，與堵塞前述框體的開口部而被安裝的彈性體，內部成為空氣室的容器構造的氣球頭部構成，在前述框體連接有用以調節前述空氣室內的壓力的空 氣室連通口，在前述彈性體包含使用前述彈性體的面保持第二基板的手段，包含使保持前述第二基板的面變形，使前述第二基板撓曲的手段。
記載於申請專利範圍第7項的發明是記載於申請專利範圍第6項的基板貼合頭，其中在前述空氣室內包含使保持前述第二基板的面變形的基板變形手段，具有使保持前述第二基板的面變形，使前述第二基板撓曲的構造。
記載於申請專利範圍第8項的發明是記載於申請專利範圍第6項的基板貼合頭，其中前述空氣室連通口與調節前述空氣室內的壓力的手段連接，具有調節前述空氣室內的壓力，使保持前述第二基板的前述彈性體的面變形，使前述第二基板撓曲的構造。
記載於申請專利範圍第9項的發明是記載於申請專利範圍第7項的基板貼合頭，其中前述空氣室連通口與調節前述空氣室內的壓力的手段連接，具有調節前述空氣室內的壓力，使保持前述第二基板的前述彈性體的面變形，使前述第二基板撓曲的構造。
記載於申請專利範圍第10項的發明是記載於申請專利範圍第6項至第9項中任一項的基板貼合頭，其中具有在將前述第二基板按壓於第一基板時，使前述第二基板仿照前述第一基板的表面形狀，可對前述第二基板賦予均等 的負載的構造。
使用本發明的基板的貼合裝置及方法，藉由透過硬化性樹脂貼合在表面具有配線電極圖案的基板彼此，可一邊防止空隙的混入，一邊增加基板全面的對向的配線電極圖案彼此的接觸面積。其結果，對配線的導通的可靠度(reliability)提高，可防止因導通不良造成的製品的故障。
針對為了實施本發明的形態，一邊使用圖一邊說明。
[裝置構成]
圖1是顯示本發明的實施形態的一例之斜視圖。圖2是顯示本發明的實施形態的一例之主要構成機器之前視圖。在各圖中令正交座標系的3軸為X、Y、Z，令XY平面為水平面，令Z方向為鉛直方向。特別是Z方向是表現為令箭頭的方向為上，令其反方向為下。
基板的貼合裝置1是包含有如下的構件而構成：平台部(stage part)2；頭部(head part)3、托盤(tray)運送部4；塗佈單元部5；硬化單元部6；氣球頭部(balloon head part)7；控制部9。
平台部2是包含有如下的構件而構成：被安裝於基板的貼合裝置1的裝置底座20上之X1軸平台21；被安裝於X1 軸平台21上之第一基板承載台22。X1軸平台21可使第一基板承載台22移動於X方向。
在第一基板承載台22之上可承載為了承載第一基板11的托架(carrier)60。托架60是為了裝卸(handling)第一基板11而使用之框體或盤子構造的構件。托架60有對一片第一基板11一個的情形，或對複數片第一基板11一個的情形等種種形態，具有不會變更外形尺寸而能以大小或尺寸不同的第一基板11當作相同尺寸的基板進行裝卸之任務。
托架60被承載於第一基板承載台22上，即使施加外力位置也不會移位而被保持。保持方法有如下的種種形態：藉由以平坦的面彼此使其接觸，在接觸的部分預先配設溝或孔，使前述溝或孔連通於真空源，負壓吸附該部分的方法；或在第一基板承載台22預先配設溝或孔或突起物，嵌入對應該溝或孔或突起物的托架60的突起或溝或孔的方法；或者更進一步在前述嵌入之後藉由負壓吸附等進行保持。
平台部2因成如前述的機器構成，故可使用托架60將第一基板11承載於基板承載台，使其移動於X方向。
頭部3是包含有如下的構件而構成：被安裝於由安裝於裝置底座20上的支柱31與梁32構成的門型的構造體上的Y1軸平台33；被安裝於Y1軸平台33上的頭上下動機構34；被安裝於頭上下動機構34上的θ軸馬達36；被安裝於θ軸馬達36上的氣球頭部7。
Y1軸平台33可使承載於其上的頭上下動機構34移動於Y方向。而且，在頭上下動機構34搭載有馬達35，可使 θ軸馬達36與氣球頭部7移動於Z方向。
而且，θ軸馬達36可使氣球頭部7旋轉於θ方向。
托盤運送部4是包含有如下的構件而構成：被安裝於裝置底座40上的X2軸平台41；被承載於X2軸平台41上的第二基板承載台42；被安裝於裝置底座40上的支柱43；被安裝於支柱43上的梁44；被安裝於梁44的Y2軸平台45；被承載於Y2軸平台45上的Z2軸平台46；被承載於Z2軸平台46上的手部(hand part)47。
X2軸平台41可使第二基板承載台42移動於X方向。Y2軸平台45可使Z2軸平台46移動於Y方向。Z2軸平台46可使手部47移動於Z方向。
在第二基板承載台42上可承載為了使第二基板12排列配置的托盤48。托盤48是成排列複數片第二基板12，更藉由重疊幾層托盤48而可一下子裝卸的構造。
托盤48被承載於第二基板承載台42上，即使施加外力位置也不會移位而被保持。保持方法有如下的種種形態：藉由以平坦的面彼此使其接觸，在接觸的部分預先配設溝或孔，使前述溝或孔連通於真空源，負壓吸附該部分的方法；或在第二基板承載台42預先配設溝或孔或突起物，嵌入對應該溝或孔或突起物的托盤48的突起或溝或孔的方法；或者更進一步在前述嵌入之後藉由負壓吸附等進行保持。
托盤運送部4因成如前述的機器構成，故可使用托盤48使第二基板12承載於基板承載台並使其移動於X方向，並且可使手部47移動於Y方向與Z方向，可拾取(pick up) 第二基板12。
在裝置底座20上設置有暫時置放台26，可暫時置放藉由托盤運送部4的手部47拾取的第二基板12。而且，暫時置放台26被配置，俾被暫時置放的第二基板12a可藉由氣球頭部7的尖端部分拾取。
暫時置放台26的頂面形成略平面，在表面配設有多數個孔或溝。前述孔或溝因透過閥(valve)連通於真空源，故能以負壓吸附保持被暫時置放的第二基板12a。被暫時置放的第二基板12a因被以負壓吸附保持，故在利用手部47進行的移載時或被承載於暫時置放台26上的時候，不會由暫時置放台26的頂面滑落。
塗佈單元部5是包含有如下的構件而構成：並設於頭部3的Y1軸平台33上的Z軸平台51；被安裝於Z軸平台51上的配料機(dispenser)53。在Z軸平台51搭載有馬達52，成配料機53可移動於Z方向的構造。因Z軸平台51可移動於Y方向，故可使配料機53移動於Y方向與Z方向的任意的位置。
配料機53是藉由如下的構件構成：填充硬化性樹脂55的注射器(syringe)；擠出所填充的硬化性樹脂55的活塞部(piston part)；為了將硬化性樹脂55塗佈於第一基板11上的規定的位置的針部(needle part)。
硬化性樹脂55可舉例說明環氧(epoxy)或酚(phenol)、三聚氰胺(melamine)、聚酯(polyester)、聚氨酯(polyurethane)、聚醯亞胺(polyimide)等的樹脂或添加 硬化劑(hardener)到前述樹脂者。
硬化性樹脂55的成分或黏度或塗佈量等的塗佈條件是依照所要的硬化後的強度或貼合的第二基板12的面積被適宜設定。
若注射器內的硬化性樹脂55沒有的話，就適當補充。在補充時若切換送液管路的閥，加壓壓送並補充，則可防止在注射器內的空隙的產生。而且，藉由預先將塗佈的硬化性樹脂55脫泡處理，可防止塗佈後的空隙的產生。
在圖1所示的實施的形態中雖然頭部3與塗佈單元部5並設於Y1軸平台33上，惟配設可移動於Y方向的平台，安裝塗佈單元部5於該平台上，頭部3與塗佈單元部5各自被承載於別的Y方向移動手段(movement means)也可以。
而且，安裝塗佈單元部5於頭部3，使頭部3與塗佈單元部5一體移動於Y方向也可以。
控制部9是包含有如下的構件而構成：資訊輸入手段91；資訊輸出手段92；警告手段93，成與外部的資訊的交換為可能的構造。
圖2是由正面看依照本發明的實施形態的主要機器之圖。硬化單元部6配置於第一基板承載台22的下方、X1軸平台21之上。
硬化單元部6可舉例說明UV燈(UV lamp：紫外線燈)等的照射紫外線用的紫外線照射單元，或紅外線加熱器(infrared heater)等的照射紅外線用的紅外線照射單元等，照射包含規定的波長的光線者。硬化性樹脂55吸收被 由硬化單元部6照射的光線，開始硬化。
基板的貼合裝置1因成如前述的構造，故為了將被以位於頭部3的氣球頭部7的尖端保持的第二基板12b貼附於第一基板11，更進一步使前述第二基板12b朝第一基板11按壓，為了在該狀態下使硬化性樹脂硬化，可照射紫外線或加熱。針對氣球頭部7的詳細的構造於後述。
第一基板承載台22其構造為包含中央部分被挖空的框體。因此，在第一基板11上貼合有第二基板12的部分成為被來自硬化單元部6的照射的能量61透過照射的構造。被挖空的部分不僅是空間的情形，也可以組合有如能量61實質上可透過的格子狀或網眼的補強構件或透明材料等而使用。
托架60可舉例說明組合有外側的框體與其內側透明的玻璃材料的構造物，或組合有外側的框體與其內側格子狀的構件的構造物等。
托架60是依照第一基板11的尺寸或厚度、貼附第二基板的布置(layout)構成種種的形態，惟若是對來自頭部3的加壓產生充分的反作用力的構造，若是由硬化單元部6照射的能量61會透過的材質或構造也可以。
如圖3所示，在控制部9連接包含有：控制用電腦90、資訊輸入手段91、資訊顯示手段92、警告手段93、資訊記錄手段94、機器控制單元95。
控制用電腦90可舉例說明微電腦、個人電腦、工作站(workstation)等的搭載有數值運算單元者。資訊輸入手段 91可舉例說明鍵盤(keyboard)及/或滑鼠(mouse)及/或開關(switch)等。資訊顯示手段92可舉例說明影像顯示顯示器及/或燈等。
警告手段93可舉例說明蜂鳴器(buzzer)或揚聲器(speaker)、燈等可喚起作業者注意者。資訊記錄手段94可舉例說明記憶卡(memory card)或資料碟(data disk)等的半導體記錄媒體或磁性記錄媒體或光磁性記錄媒體等。機器控制單元95可舉例說明被稱為可程式控制器(programmable controller)或運動控制器(motion controller)的機器等。
機器控制單元95透過控制用放大器(未圖示)與X1軸平台21、Y1軸平台33、Z1軸平台、θ軸馬達36、X2軸平台41、Y2軸平台45、Z2軸平台46連接。
而且，也與其他的控制機器(未圖示)連接。機器控制單元95藉由對前述被連接的各機器的控制用放大器給予控制用信號，可使前述各機器動作或靜止。
硬化性樹脂55的塗佈條件的設定或變更可使用連接於控制部9的控制用電腦90的資訊輸入手段91進行，可藉由資訊顯示手段92確認。
而且，被設定的前述塗佈條件可登記於連接於控制用電腦90的資訊記錄手段94，可適宜讀出、編輯、變更。
[基板貼合的流程]
圖4是每一步驟顯示貼合基板的程序之流程圖。將第一基板11承載於托架60(s101)，將托架60承載於第一基板 承載台22之上(s102)，真空吸附保持托架60(s103)。
接著，藉由觀察攝影機(未圖示)讀取位於第一基板11上的對準標記(alignment mark)(s104)，取得位於第一基板11上的對準標記的位置資訊。所取得的位於第一基板11上的對準標記的位置資訊被傳輸到控制部9的控制用電腦90，是為了運算求得被承載於第一基板承載台22之上的第一基板11的位置或姿勢而被使用。
根據如前述求得的第一基板11的位置或姿勢的資訊，使第一基板11移動到樹脂塗佈位置(s105)，塗佈規定量的硬化性樹脂(s106)。
接著，使塗佈有規定量的硬化性樹脂55的第一基板11移動到預先登記的貼合位置(s107)。
另一方面，僅將規定片數的第二基板12承載於托盤48(s111)，將托盤48承載於第二基板承載台42之上(s112)，真空吸附保持托盤48(s113)。
其次，藉由托盤運送部4的手部47拾取第二基板12(s114)，將第二基板12承載於暫時置放台26(s115)。
接著，使平台部2的上方的頭部3移動，藉由頭部3的氣球頭部7的尖端保持被暫時置放於暫時置放台26上的第二基板12a(s116)。
藉由觀察攝影機(未圖示)讀取位於被以氣球頭部7保持的第二基板12b的表面上的對準標記(未圖示)(s117)，取得位於前述第二基板12b上的前述對準標記的位置資訊。所取得的前述對準標記的位置資訊被傳輸到控制部9的控制 用電腦90，是為了運算求得被承載於第一基板承載台22之上的第一基板11的位置或姿勢而被使用。
根據如前述求得的第二基板12b的位置或姿勢的資訊，使第二基板12b移動到預先登記的貼合位置(s118)。此時，第一基板11與第二基板12b在互相對準完了的狀態下，互相接觸的配線電極圖案彼此對向。
使被以氣球頭部7的尖端保持的第二基板12b撓曲(s121)。針對使第二基板12b撓曲的機構及流程是在後述的氣球頭部7的詳細說明揭示。
使第二基板12b朝Z方向向下下降(s122)，使其接觸被塗佈於第一基板11上的硬化性樹脂55(s123)。
而且，使第二基板12b朝Z方向向下下降(s124)，使其仿照第一基板11(s125)。針對使第二基板12b仿照第一基板11的機構及流程是在後述的氣球頭部7的詳細說明揭示。
而且，將第二基板12b朝第一基板11塞入(s126)，在緊壓第二基板12b的全面的狀態下僅照射紫外線規定時間(s127)，使硬化性樹脂55硬化。
硬化性樹脂55硬化後，解除第二基板12b的吸附保持，使頭部3上升(s128)。
然後，為了將下一個第二基板貼附於被設定於第一基板11上的下一個貼合位置，與前述一樣由托盤48拾取下一個第二基板，承載於暫時置放台26。接著，拾取被暫時置放於暫時置放台26的下一個第二基板，讀取對準標記進行對準，重複貼附於第一基板的動作。
如前述，將規定的片數的第二基板12貼合於第一基板11上後，與托架60一起由第一基板承載台22卸下第一基板11。然後，將未貼附有第二基板的被承載於下一個托架的第一基板承載於第一基板承載台22上。
貼附有規定片數的第二基板的第一基板11與托架60一起被取出到基板的貼合裝置1之外。前述被取出的第一基板被由托架60卸下，運送到下一個製程。藉由重複前述的程序，可生產所要的片數的貼附有第二基板的第一基板。
收納有第二基板12的托盤48一拾取規定的片數的第二基板就變成空，故空的托盤由裝置取出，補充收納有第二基板12的下一個托盤。
[氣球頭部]
在圖5(a)~(e)顯示顯示氣球頭部7的內部構成的剖面圖及基板的貼合時的樣子。
圖5(a)是顯示第二基板12b藉由氣球頭部7的尖端保持的狀態之圖。氣球頭部7成箱或筒狀的容器構造，是包含有如下的構件而構成：至少其一面開口的形態的框體70；配置於框體70的內部的基板變形機構部71；堵塞框體70的前述開口部而被安裝的基板保持膜72。
基板保持膜72使用橡膠或軟性樹脂等的伸縮自如的彈性材料，或像適宜組合金屬材料與前述彈性材料的可伸縮於3維方向的彈性體。基板保持膜72即使是與第二基板12b的平面視尺寸同一或比其還小的情形都可實施，惟比第二基板12b的平面視尺寸大較佳。據此，被暫時置放的第二基板 12a即使在暫時置放台26上被移位置放，也成為第二基板12b全面藉由基板保持膜72覆蓋的狀態。
在基板保持膜72包含有為了吸引保持第二基板12b的基板保持膜連通口721，透過切換閥連接於氣球頭部7的外部的吸引手段(未圖示)。
氣球頭部7的空氣室73透過設於框體70的空氣室連通口731連通於外部的壓力調節手段(未圖示)。前述壓力調節手段是適宜包含如下的構件而構成：裝置外部的壓力供給手段或減壓手段、與外部的空氣連接的切換閥手段。
基板變形機構部71是包含有如下的構件而構成：氣缸(cylinder)711；活塞712；安裝於活塞的緊壓頭713；連通於氣缸711的活塞推側連通口714及活塞拉側連通口715。
活塞推側連通口714與活塞拉側連通口715各自連通於外部的壓力調節手段(未圖示)。前述壓力調節手段是適宜包含如下的構件而構成：裝置外部的壓力供給手段或減壓手段、與外部的空氣連接的切換閥手段。
例如若活塞推側連通口714的壓力比活塞拉側連通口715的壓力高，則活塞712移動於Z方向向下。相反地，若活塞推側連通口714的壓力比活塞拉側連通口715的壓力低，則活塞712移動於Z方向向上。
基板保持膜72在藉由基板變形機構部71緊壓於Z方向向下時成為變形的構造。因此，可使藉由氣球頭部7的尖端保持的第二基板12b撓曲。
前述動作與使藉由前述的氣球頭部7的尖端保持的第 二基板12b撓曲的步驟(s121)對應。
圖5(b)是顯示使藉由氣球頭部7保持的第二基板12b撓曲的狀態之圖。
空氣室73內的壓力為空氣室連通口731與外部的空氣連通，成為與外部的空氣相同的壓力。另一方面，使活塞拉側連通口715與外部的空氣連通，活塞推側連通口714被加壓成規定的壓力(例如0.3MPa)。
因此，活塞712與連結於活塞712的緊壓頭713移動於Z方向向下並成為靜止的狀態。基板保持膜72透過活塞712被往下推而變形，同時所保持的第二基板12撓曲。此時，在往下推活塞712的力與基板保持膜72內部的反作用力與對第二基板12的彎曲的反作用力平衡的狀態下變形停止，成為均衡狀態。
接著，關閉空氣室連通口731，使空氣室內部成密閉狀態。此時，將被加壓成規定的壓力(例如0.2MPa)的空氣送至空氣室73內部，使其成加壓狀態也可以。
空氣室73是藉由框體70與基板保持膜72密閉的空間，若被加壓的流體被送入空氣室連通口731，則空氣室73的內部的壓力比外部的空氣高，基板保持膜72膨脹至外部而變形。在空氣室73的壓力與彈性體變形時在彈性體內部產生的張力平衡的狀態下，基板保持膜72的變形停止，成為均衡狀態。
接著，使頭部3移動(亦即下降)於Z方向向下，使變形的第二基板12接觸被塗佈於第一基板11上的硬化性樹脂 55。圖5(c)是顯示前述變形的第二基板12與被塗佈於第一基板11上的硬化性樹脂55接觸的狀態之圖。
接著，使頭部3下降，使變形的第二基板12與第一基板11接觸。圖5(d)是顯示前述變形的第二基板12與第一基板11上接觸的狀態之圖。
此時，被塗佈於第一基板11上的硬化性樹脂55被擴展於周圍，一邊滲透到第一基板11與第二基板12之間的一點點的凹凸的間隙，一邊被薄薄地延展塗佈。此時，第一基板11與第二基板12的對向的的配線電極圖案彼此接觸，空隙的混入也被防止。
更進一步使頭部3下降，使第二基板12的周邊部與第一基板11接觸。此時，硬化性樹脂55到達第二基板12的周邊部的外部，朝第一基板11將第二基板12塞入，以堵塞彼此的基板的一點點的間隙。
前述動作與前述的使第二基板12仿照第一基板11的步驟(s125)對應。
此時，空氣室73為密閉狀態，內部的壓力變高，基板保持膜72為平面視尺寸比第二基板12大的彈性體，故均等的力施加於所保持的第二基板12全面。
即使是異物混入第二基板12與基板保持膜72之間的情形，也能防止緊壓的力集中於異物部分，可施加均等的力至第二基板12全面。
然後，更進一步將被加壓至規定的壓力(例如0.4MPa)的空氣送入空氣室73內，進行加壓也可以。
圖5(e)是顯示在將第二基板12朝第一基板11塞入的狀態下，使硬化性樹脂55硬化的狀態之圖。顯示紫外線61被由紫外線照射單元6照射的狀態之圖。
在將第二基板12朝第一基板11塞入的狀態下，由紫外線照射單元6僅使紫外線61照射規定時間(例如5秒)。被照射的紫外線61的能量強度或照射時間配合所塗佈的硬化性樹脂55的硬化特性被適宜調節的話即可。
硬化性樹脂吸收紫外線61硬化後，使活塞推側連通口714大氣開放，將加壓空氣送至活塞拉側連通口715，使活塞712移動(亦即上升)於Z方向向上。
接著，使基板保持膜連通口721大氣開放，依照情況輸送被適宜壓縮的空氣，解除基板的吸附保持。
然後，使空氣室連通口731大氣開放，使空氣室73的加壓狀態解除，使氣球頭部7上升。
氣球頭部7如前述由容器構造的框體構成，成至少一面為彈性體之作為基板貼合頭的構造。因此，使第二基板12撓曲後貼合於第一基板11，使其仿照表面形狀，可賦予均等的負載。因此，在將第二基板12貼合於第一基板11時，可防止空隙的混入。
而且，氣球頭部7因成為能以一個頭連續地進行第二基板12的變形與加壓的構造，故能以短時間進行基板彼此的貼合。其結果，可增加每一單位時間的生產數量。
而且，第二基板12如前述藉由氣球頭部7朝第一基板11被緊壓，故第一基板11與第二基板12的對向的配線電 極圖案的接觸面積增加。然後，藉由使硬化性樹脂硬化，維持第一基板與第二基板的密著性，前述配線電極圖案的接觸面積也被維持。其結果，對導通的可靠度更提高。
而且，藉由硬化性樹脂55選擇具有伴隨著熱膨脹的性質的材料，在以高溫加熱使其硬化後，若返回到常溫，則第一基板與第二基板的密著性更提高。或者藉由硬化性樹脂55選擇具有體積經時地收縮的性質的材料，使其硬化後，第一基板與第二基板的密著性也更提高。據此，第一基板與第二基板的對向的配線電極圖案的接觸面積更增加。其結果，對導通的可靠度更提高。
除了前述的實施形態之外，另外在前述步驟s121~s123中使第二基板12下降於Z方向向下，在正要接觸第一基板11之前停止前述下降，然後，使第二基板12撓曲，使其接觸被塗佈於前述第一基板11上的硬化性樹脂55也可以。據此，將活塞712往下推的力與基板保持膜72內部的反作用力與對第二基板12的彎曲的反作用力與來自第一基板11的反作用力平衡，可作成穩定的均衡狀態。
因此，可防止將活塞712往下推的力與基板保持膜72內部的反作用力與對第二基板12的彎曲的反作用力不平衡，使第二基板過於彎曲而塑性變形(plastic deformation)或破裂。
在前述步驟s127中，在緊壓第二基板12的全面的狀態下照射紫外線的時間以花費前述硬化性樹脂完全硬化所需的時間較佳。但是，到樹脂完全硬化為止所需的時間長(例 如1小時)的情形，進行紫外線照射或加熱僅第一基板11與第二基板12的配線電極圖案彼此不分離的程度的暫時硬化所需的時間(例如5秒)，然後取出基板，使用別的裝置花規定的時間(例如1小時)使其完全硬化也可以。
如前述，藉由將硬化性樹脂的硬化程序分成暫時硬化與完全硬化，使用本發明的裝置和方法，可縮短為了貼合基板的時間。據此，可增加每一單位時間可生產的數量。
前述氣球頭部7的別的形態可舉例說明省略基板變形機構部71，調節空氣室73的壓力，使基板保持膜72變形，使所保持的第二基板12b撓曲的構造。若為該構造，則即使省略基板變形機構部71也能使第二基板12b撓曲而貼合於第一基板11。因此，能以簡單的構造進行基板的貼合，也能防止貼合時空隙混入。
在前述的實施的形態中，使硬化性樹脂硬化的方法主要是針對使用藉由紫外線而硬化的材料並照射紫外線的方法，或使用藉由加熱而硬化的材料並加熱的方法而記載，惟使用藉由加熱而軟化並藉由冷卻而硬化的材料並使其加熱、冷卻的方法，使用藉由加濕而硬化的材料並使其加濕的方法，使用藉由乾燥而硬化的材料並使其乾燥的方法，或者適宜組合各個方法而實施也可能。
藉由紫外線而硬化的材料為具有一照射紫外線就引起聚合並形成高分子的網狀構造，硬化無法回到原狀的性質者，可舉例說明：環氧樹脂(epoxy resin)、聚硫醇樹脂(polythiol resin)、不飽和聚酯樹脂(unsaturated polyester resin)、氨基甲酸酯樹脂(urethane resin)等。
藉由加熱而硬化的材料為具有一加熱就引起聚合並形成高分子的網狀構造，硬化無法回到原狀的性質者，可舉例說明：酚樹脂(phenol resin)、環氧樹脂、三聚氰胺樹脂(melamine resin)、尿素樹脂(urea resin)、不飽和聚酯樹脂、醇酸樹脂(alkyd resin)、氨基甲酸酯樹脂、熱固性聚醯亞胺(thermosetting polyimide)等。
藉由加熱而軟化並藉由冷卻而硬化的材料為具有藉由加熱至熔點使其軟化，然後冷卻而固化(consolidation)的性質者，可舉例說明：聚乙烯(polyethylene)、聚丙烯(polypropylene)、聚氯乙烯(polyvinyl chloride)、聚苯乙烯(polystyrene)、PTFE(polytetrafluoroethylene：聚四氟乙烯)、ABS樹脂(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene resin：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹脂)、丙烯酸樹脂(acrylic resin)、聚醯胺(polyamide)、聚醯亞胺、聚醯胺-醯亞胺(polyamide-imide)、尼龍(nylon)、聚碳酸酯(polycarbonate)、PET(polyethylene terephthalate：聚對苯二甲酸乙二酯)等的熱塑性樹脂(thermoplastic resin)。
藉由加濕而硬化的材料為具有吸收水分而硬化的性質者，可舉例說明矽樹脂(silicone resin)等。
藉由乾燥而硬化的材料為具有藉由材料中的水分被放出到外部而固化的性質者，可舉例說明自然乾燥者。
前述以外，硬化性樹脂55也能使用藉由由外部強制地 給予微波或X射線等的能量而硬化的材料。
除了前述的實施形態之外，另外在承載於第一基板承載台22上的托架60的位置或第一基板11的位置容易移位的情形下，在X1軸平台21與第一基板承載台22之間追加使第一基板承載台22的θ方向的角度變更的手段也可以。此情形，可讀取位於第一基板11的對準標記的位置，調節第一基板承載台22的θ方向，使第一基板11與規定的方向一致。
在前述實施形態中雖然是進行使用托架60的說明，但若為第一基板11具有對來自頭部3的加壓產生充分的反作用力的強度，可直接承載於第一基板承載台22，則不使用托架60也可以。
而且別的實施形態，即使第一基板11為被捲成輥子(roll)狀的片(sheet)，若為將前述片延展於托架60或第一基板承載台22上，使其平坦而保持者，則可同樣地視為基板而使用本發明貼附第二基板12。
1‧‧‧基板的貼合裝置
2‧‧‧平台部
3‧‧‧頭部
4‧‧‧托盤運送部
5‧‧‧塗佈單元部
6‧‧‧硬化單元部
7‧‧‧氣球頭部
9‧‧‧控制部
11‧‧‧第一基板
12‧‧‧第二基板
12a‧‧‧被暫時置放的第二基板
12b‧‧‧被以氣球頭部保持的第二基板
12c‧‧‧貼合完了的第二基板
20、40‧‧‧裝置底座
21‧‧‧X1軸平台
22‧‧‧第一基板承載台
26‧‧‧暫時置放台
31、43‧‧‧支柱
32、44‧‧‧梁
33‧‧‧Y1軸平台
34‧‧‧頭上下動機構
35、52、82‧‧‧馬達
36‧‧‧θ軸馬達
41‧‧‧X2軸平台
42‧‧‧第二基板承載台
45‧‧‧Y2軸平台
46‧‧‧Z2軸平台
47‧‧‧手部
48‧‧‧托盤
51‧‧‧Z軸平台
53‧‧‧配料機
55‧‧‧硬化性樹脂
60‧‧‧托架
61‧‧‧紫外線
70‧‧‧框體
71‧‧‧基板變形機構部
72‧‧‧基板保持膜
73‧‧‧空氣室
80‧‧‧注射器
81‧‧‧Z軸平台
90‧‧‧控制用電腦
91‧‧‧資訊輸入手段
92‧‧‧資訊顯示手段
93‧‧‧警告手段
94‧‧‧資訊記錄手段
95‧‧‧機器控制單元
96‧‧‧影像資訊輸入部
711‧‧‧氣缸
712‧‧‧活塞
713‧‧‧緊壓頭
714‧‧‧活塞推側連通口
715‧‧‧活塞拉側連通口
721‧‧‧基板保持膜連通口
731‧‧‧空氣室連通口
圖1是顯示本發明的實施形態的一例之斜視圖。
圖2是顯示本發明的實施形態的一例之主要構成機器之前視圖。
圖3是顯示本發明的實施形態的一例之系統構成圖。
圖4是顯示依照本發明的實施形態的一例之基板貼合的程序之流程圖。
圖5(a)~(e)是依照本發明的實施形態的基板貼合時之頭剖面圖。
7‧‧‧氣球頭部
11‧‧‧第一基板
12b‧‧‧被以氣球頭部保持的第二基板
12c‧‧‧貼合完了的第二基板
34‧‧‧頭上下動機構
55‧‧‧硬化性樹脂
61‧‧‧紫外線
70‧‧‧框體
72‧‧‧基板保持膜
73‧‧‧空氣室
711‧‧‧氣缸
712‧‧‧活塞
713‧‧‧緊壓頭
714‧‧‧活塞推側連通口
715‧‧‧活塞拉側連通口
721‧‧‧基板保持膜連通口
731‧‧‧空氣室連通口

Claims (10)

  1. 一種基板的貼合裝置，使在表面形成有配線電極圖案的第一基板，與在表面具有配線電極圖案的第二基板彼此的該配線電極圖案彼此對向，進行貼合，其特徵在於：包含：具有至少其一面開口的框體，與堵塞該框體的開口部而被安裝的彈性體，內部成為空氣室的容器構造之氣球頭部，在該氣球頭部的彈性體包含保持該第二基板的手段；在該氣球頭部連接有與用以調節框體內部的該空氣室的壓力的壓力調節手段連接的空氣室連通口，包含使該氣球頭部的彈性體的面變形並在保持該第二基板的狀態下使該第二基板撓曲的手段；在該第一基板或該第二基板的至少一方塗佈有硬化性樹脂，包含使該第一基板與該第二基板接近的手段，該氣球頭部包含藉由施加於該框體的彈性體的面的壓力使該第二基板朝該第一基板緊壓的構造。
  2. 如申請專利範圍第1項之基板的貼合裝置，其中在該氣球頭部的內部包含使該彈性體的面變形並在保持該第二基板的狀態下使該第二基板撓曲的基板變形手段，包含藉由調整該空氣室的壓力使得該彈性體的面變形的構造，包含在使該第二基板緊壓於該第一基板時，使該第二基板仿照該第一基板的表面形狀的構造。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項之基板的貼合裝置，其中在使該第二基板緊壓於該第一基板的狀態下，使該硬化性樹脂硬化。
  4. 一種基板的貼合方法，使在表面具有配線電極圖案的第一基板，與在表面具有配線電極圖案的第二基板彼此的該配線電極圖案彼此對向，進行貼合，其特徵在於：使用具有至少其一面開口的框體，與堵塞該框體的開口部而被安裝的彈性體，內部成為空氣室的容器構造的氣球頭部，包含：藉由該氣球頭部的彈性體的面保持該第二基板的步驟；以及使該氣球頭部的彈性體的面變形並在保持該第二基板的狀態下使該第二基板撓曲的步驟；在該第一基板或該第二基板的至少一方塗佈有硬化性樹脂，包含：使該第一基板與該第二基板接近的步驟；一邊使該第二基板仿照該第一基板的表面形狀，一邊貼合該第二基板與該第一基板的步驟；以及藉由施加於該氣球頭部的框體的彈性體的面的壓力使該第二基板朝該第一基板緊壓的步驟。
  5. 如申請專利範圍第4項之基板的貼合方法，其中包含在使該第二基板緊壓於該第一基板的狀態下，使該硬化 性樹脂硬化的步驟。
  6. 一種基板貼合頭，用以使第二基板貼合於第一基板，其特徵在於：由具有至少其一面開口的框體，與堵塞該框體的開口部而被安裝的彈性體，內部成為空氣室的容器構造的氣球頭部構成，在該框體連接有用以調節該空氣室內的壓力的空氣室連通口，在該彈性體包含使用該彈性體的面保持第二基板的手段，包含使保持該第二基板的面變形，使該第二基板撓曲的手段。
  7. 如申請專利範圍第6項之基板貼合頭，其中在該空氣室內包含使保持該第二基板的面變形的基板變形手段，具有使保持該第二基板的面變形，使該第二基板撓曲的構造。
  8. 如申請專利範圍第6項之基板貼合頭，其中該空氣室連通口與調節該空氣室內的壓力的手段連接，具有調節該空氣室內的壓力，使保持該第二基板的該彈性體的面變形，使該第二基板撓曲的構造。
  9. 如申請專利範圍第7項之基板貼合頭，其中該空氣室連通口與調節該空氣室內的壓力的手段連接，具有調節該空氣室內的壓力，使保持該第二基板的該彈性體的面變形，使該第二基板撓曲的構造。
  10. 如申請專利範圍第6項至第9項中任一項之基板貼合頭，其中具有在將該第二基板按壓於第一基板時，使該第二基板仿照該第一基板的表面形狀，可對該第二基板賦予均等的負載的構造。
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