WO2006064595A1 - 熱圧着ツール及び熱圧着装置 - Google Patents

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Mitsuhiro Okazawa
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Definitions

  • thermocompression bonding tool and thermocompression bonding apparatus
  • the present invention uses a thermocompression bonding tool for pressurizing and heating a circuit board that has been polymerized via an anisotropic conductive member to an electronic component connected to a liquid crystal display panel, and the thermocompression bonding tool, for example.
  • the present invention relates to a crimping apparatus.
  • a liquid crystal driving IC is first mounted on a predetermined side of the four sides of the outer periphery of the liquid crystal display panel 200 by an outer lead bonder.
  • An electronic component 202 such as a tab (TAB: Tape Automated Bonding) is mounted via a tape-like anisotropic conductive member 204 as shown in FIG. 7C to manufacture a liquid crystal display panel 200 with the electronic component.
  • TAB Tape Automated Bonding
  • the circuit board 203 is electrically connected to the electronic component 202 portion of the liquid crystal display panel 200 with electronic components, and the liquid crystal display panel 200 is assembled. ing.
  • an anisotropic conductive member 204 is used for the circuit board 203 and the electronic component 202, as in the connection between the electronic component 202 and the liquid crystal display panel 200.
  • thermocompression bonding apparatus in which the circuit board 203 is connected to the electronic component 202 previously connected to the liquid crystal display panel 200, is performed by a thermocompression bonding apparatus.
  • the thermocompression bonding apparatus has a backup tool, and the back-up tool is placed in a state where the circuit board 203 and the electronic component 202 are overlapped with each other on the upper end surface.
  • a thermocompression bonding tool is provided above the backup tool so as to be driven in the vertical direction.
  • the backup tool and the thermocompression bonding tool are provided with a heater, and the thermocompression bonding tool is driven in the downward direction to pressurize the overlapping portion of the circuit board 203 and the electronic component 202. And heated to 150-200 ° C. As a result, the anisotropic conductive member 204 interposed between the circuit board 203 and the electronic component 202 is melted and cured, so that the circuit board 203 and the electronic component are pressure-bonded.
  • the thermocompression bonding tool is separated into a main body block and a heater block having a heater and provided with a tool portion on the lower surface side, and the upper surface side of the main body block and the heater block includes a push bolt and a pulling bolt. It is connected by an adjusting mechanism.
  • the adjustment mechanism is for partially pushing and pulling a plurality of longitudinal positions of the heater block with respect to the main body block by the push bolts and pull bolts, whereby the heater With the block heated to 300-400 ° C and thermally deformed, the flatness of the tool part provided on the lower surface of the heater block can be adjusted.
  • the flatness of the tool part is not sufficient, when the superposed part of the circuit board 203 and the electronic component 202 is pressurized and heated by lowering the thermocompression bonding tool, the superposed part is uniformly pressed throughout. Since it cannot heat, there exists a possibility of causing the crimping
  • the main body block and the heater block of the thermocompression bonding tool are made of the same metal material, for example, stainless steel (SUS630) having heat resistance and a relatively high thermal expansion coefficient (linear expansion coefficient). Formed!
  • the heater block of the thermocompression bonding tool is heated to 300 to 400 ° C by the heater, the main body block is not heated by the heater, but only heated by heat conduction from the heater block. For this reason, the temperature rise of the main body block is lower than that of the heater block, for example, about 100 to 150 ° C.
  • the main body block and the heater block are made of a metal material having the same thermal expansion coefficient.
  • the heater block with a high temperature rise has a larger coefficient of thermal expansion (linear expansion coefficient) than the main body block, so that a large thermal stress is generated in the heater block when the temperature rises due to the difference between the two coefficients of thermal expansion.
  • the strain generated in the heater block due to thermal stress also increases.
  • thermocompression bonding tool it is possible to prevent the flatness of the tool portion from being lowered even when the temperature of the heater block rises by reducing the difference in coefficient of thermal expansion between the main body block and the heater block.
  • the present invention is a thermocompression bonding nozzle that pressurizes and superimposes the superposed portions of two parts,
  • thermocompression bonding tool is characterized by being formed of a material with a low coefficient of thermal expansion! /.
  • the present invention is a thermocompression bonding tool for pressurizing and heating a superposed portion of two parts
  • a tool part is provided on the lower surface side, and an upper surface side is provided with a heater block attached to the main body block via an adjustment mechanism that adjusts the flatness in the longitudinal direction of the tool part, and the heater block is compared with the main body block.
  • the tool part is formed separately from the heater block by a metal material harder than the heater block, and is formed on the lower surface of the heater block.
  • the thermocompression bonding tool is attached so as to be movable in the longitudinal direction relative to the thermal expansion of the thermocompression bonding tool.
  • thermocompression bonding apparatus for heating and crimping
  • thermocompression bonding tool The thermocompression bonding tool
  • thermocompression bonding apparatus is characterized by being formed of a material having a low coefficient of thermal expansion.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a thermocompression bonding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a front view of the thermocompression bonding tool.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the connection structure between the main body block and the tool mounting member.
  • FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the connection structure between the main body block and the heater block.
  • FIG. 5 is a side view of a heater block showing another embodiment of the present invention.
  • Fig. 6 is an enlarged cross-sectional view showing the mounting structure of the tool part to the heater block.
  • FIG. 7A is a plan view showing a state in which electronic components are connected to the liquid crystal panel.
  • FIG. 7B is a plan view of a state in which the circuit board is connected to the electronic components connected to the liquid crystal panel.
  • FIG. 7C is a side view of the circuit board connected to the electronic components connected to the liquid crystal panel.
  • FIGS. 1 to 5 An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a thermocompression bonding apparatus according to the present invention, and this thermocompression bonding apparatus has a flat backup tool 2 erected on a base 1.
  • a thermocompression bonding tool 3 is provided above the backup tool 2 so as to move up and down along the linear guide 4.
  • the thermocompression bonding tool 3 can be driven in the vertical direction along the linear guide 4 as described later by a Z drive source 5 indicated by a chain line in FIG.
  • An electric heater (not shown) is provided on the upper part of the backup tool 2, and the backup tool 2 is heated to about 50 to 100 ° C.
  • the thermocompression bonding tool 3 has a prismatic main body block 6.
  • the body block 6 is made of a heat-resistant metal material such as stainless steel SUS630 (JIS standard).
  • a tool attachment member 7 is provided on the upper surface of the main body block 6.
  • the tool mounting member 7 has an inverted L-shaped side surface, and mounting portions 8 are provided at the three longitudinal ends of the horizontal side and at the center.
  • the connecting portion 9 is provided in the above.
  • a through hole 28 penetrating in the longitudinal direction is formed below the center of the main body block 6 in the height direction. Cooling gas is supplied from one end opening of the through hole 28 by an air supply tube (not shown), and the opening force at the other end flows out.
  • the main body block 6 is cooled, and the degree of cooling is higher on the lower side in the height direction than on the upper side, so that the lower side of the main body block 6 in the height direction as described later. Even if there is, the lower surface side and the upper surface side can be maintained at substantially the same temperature. That is, it is possible to prevent the main body block 6 from being distorted or warped due to a temperature difference between the lower surface side and the upper surface side.
  • a tongue piece 11 is provided in an L shape at the lower end of each attachment portion 8, and the tongue piece 11 is elongated along the longitudinal direction of the main body block 6 and has a long hole 12. Formed. Then, the tongue piece 11 attaches a sheet-like heat insulating material 11 a to the upper surface of the main body block 6 by a screw 13 screwed into a screw hole 10 formed to open from the elongated hole 12 to the upper surface of the main body block 6. Are connected through.
  • the tool attachment member 7 is attached to the main body block 6 through the long hole 12 of the tongue piece 11 provided in the attachment portion 8, the tool attachment member 7 and the main body block 6 are thermally expanded. Even if there is a difference in rate, the screw 13 and the long hole 12 move relatively. For this reason, even if the tool mounting member 7 and the main body block 6 expand due to different thermal expansion coefficients, stress is generated between them, and distortion due to the stress can be prevented.
  • a pair of receiving members 14 spaced apart in the horizontal direction are provided along the vertical direction on the outer surface of the other vertical side of the tool mounting member 7. .
  • the receiving member 14 is movably engaged with the linear guide 4 provided on a guide portion 16 suspended from the apparatus main body 15.
  • the connecting portion 9 provided on the upper surface of the tool attachment member 7 is connected to the drive shaft 5a of the Z drive source 5 such as a cylinder provided with the axis line vertical. Therefore, the thermocompression bonding tool 3 can be driven in the vertical direction, which is the Z direction, by the Z drive source 5.
  • a heater block 22 is provided on the lower surface side of the main body block 6 by an adjusting mechanism 21.
  • the heater block 22 is formed of a metal material such as a low thermal expansion alloy, such as an Invar alloy or a Kovar alloy, which is a material having a low thermal expansion coefficient compared to the main body block 6. In this embodiment, it is made of Kovar alloy.
  • the metal material forming the heater block 22 may be a material other than a low thermal expansion alloy, such as a low thermal expansion super heat resistant alloy (product surface: HRA929) or carbon.
  • the former thermal expansion coefficient is 5 is a X 10 _6 Z ° C, the latter thermal expansion coefficient Ru 1 X 10 _6 Z ° C der.
  • the adjusting mechanism 21 is configured by a plurality of push bolts 23 and pull bolts 24 that are alternately provided at predetermined intervals in the longitudinal direction of the main body block 6 and the heater block 22.
  • the push bolt 23 is screwed into a screw hole 25 formed penetrating in the thickness direction of the main body block 6 and the lower end surface from which the lower surface force of the main body block 6 is also projected. Is brought into contact with the upper surface of the heater block 22.
  • the pulling bolt 24 is inserted into a through hole 26 that penetrates in the thickness direction of the main body block 6 and is long along the longitudinal direction of the main body block 6, and protrudes from the through hole 26.
  • the leading end is screwed into a screw hole 27 formed in the upper surface of the heater block 22.
  • the push bolt 23 is rotated in the screwing direction, the portion corresponding to the push bolt 23 of the heater block 22 can be pressed, and if the pull bolt 24 is rotated in the returning direction, the heater is pressed.
  • the part corresponding to the pulling bolt 24 of block 22 can be pulled. The That is, by rotating the push bolt 23 and the pull bolt 24, the portions corresponding to the bolts 23 and 24 of the heater block 22 can be pushed and pulled.
  • the push bolt 23 is screwed into the screw hole 25 of the main body block 6, but the tip is in contact with the upper surface of the heater block 22, and the bow I bolt 24 has the tip at the screw hole of the heater block 22.
  • the force screwed onto 27 The main body block 6 is passed through a long through hole 26 along this longitudinal direction.
  • a tool portion 29 having a T-shaped cross section is integrally formed on the lower surface of the heater block 22 over the entire length in the longitudinal direction.
  • the heater block 22 is provided with a plurality of electric heaters 31 penetrating in the width direction at predetermined intervals in the longitudinal direction.
  • the heater block 22 is heated to 300-400 ° C by the electric heater 31!
  • heat pipes 32 are provided on both side surfaces of the heater block 22 along the longitudinal direction.
  • the heat pipe 32 uniformly transmits the heat in the longitudinal direction of the heater block 22.
  • the heater block 22 heated by the electric heater 31 has a substantially uniform temperature distribution in the longitudinal direction.
  • thermocompression bonding apparatus using the thermocompression bonding tool 3 configured as described above, the circuit board 203 and the electronic component 202 shown in FIGS. 7A to 7C are superposed on the knock-up tool 2 and supplied. After positioning, operate the Z drive source 5 to lower the thermocompression bonding tool 3. As a result, the overlapped portion of the circuit board 203 and the electronic component 202 is pressurized and heated by the backup tool 2 and the tool portion 29 of the thermal compression tool 3.
  • the anisotropic conductive member 204 interposed in the superposed portion melts and hardens.
  • the part 202 can be fixed.
  • thermocompression bonding tool 3 is heated by an electric heater 31 provided in the heater block 22 to 300. Heat to ⁇ 400 ° C.
  • the main body block 6 connected to the heater block 22 via the adjusting mechanism 21 only transfers the heat of the heater block 22 by the push bolt 23 and the pull bolt 24. The temperature does not rise.
  • a temperature difference of 250 to 300 ° C occurs between the heater block 22 and the main body block 6. Therefore, a difference in thermal expansion coefficient occurs due to the temperature difference, and distortion occurs in the heater block 22 due to the difference. If the heater block 22 is distorted, the tool portion 29 provided on the lower surface of the heater block 22 is also distorted, and the flatness of the lower surface of the tool portion 29 is reduced by the distortion.
  • the heater block 22 is made of a material having a lower thermal expansion coefficient than the main body block 6.
  • the main body block 6 was formed of SUS630
  • the heater block 22 was formed of a Kovar alloy that is a low thermal expansion alloy.
  • Kovar alloy has a coefficient of thermal expansion approximately one third that of SUS630.
  • the heater block 22 rises in temperature to 300 to 400 ° C, while the temperature rise in the main body block 6 is about one third, 100 to 150 ° C. Even if a temperature difference of ⁇ 300 ° C. occurs, the coefficient of thermal expansion of the heater block 22 and the main body block 6 can be made substantially the same.
  • the thermal expansion coefficients of the heater block 22 and the main body block 6 are substantially the same, even if they are connected by the push bolt 23 and the pulling bolt 24 of the adjusting mechanism 21, the heater block 22 and the main body block 6 are connected. Therefore, the tool portion 29 provided on the lower surface of the heater block 22 is hardly distorted.
  • the heater block 22 is hardly distorted.
  • the push bolt 23 presses the tip against the upper surface of the heater block 22, and the pulling bolt 24 extends in the longitudinal direction of the main body block 6. It is inserted through a through hole 26 that is formed along the long side.
  • the adjustment mechanism 21 connects the main body block 6 and the heater block 22, they can be moved relatively, and this also causes thermal distortion to the main body block 6 and the heater block 22. Difficult to occur.
  • the through hole 28 penetrating in the longitudinal direction is formed below the center in the height direction of the main body block 6 and the cooling gas is allowed to flow through the through hole 28, the heat from the heater block 22 is It is possible to cool the lower surface side of the main body block 6 that is easily transmitted. Therefore, since the temperature difference between the upper surface side and the lower surface side of the heater block 22 can be reduced, it is possible to prevent thermal distortion and warpage from occurring in the main body block 6 due to this.
  • the force for forcibly flowing the cooling gas through the through hole 28 is not limited to the forced flow of the cooling gas.
  • the temperature rise on the lower surface side of the main body block 6 can be made lower than that on the upper surface side by the outside air circulating in the
  • the heater block 22 is heated by a plurality of electric heaters 31 provided at predetermined intervals in the longitudinal direction. For this reason, there is a possibility that the portion of the heater block 22 between the electric heaters 31 or both ends in the longitudinal direction will vary in temperature from other portions, and distortion may occur due to the variation.
  • the heater block 22 is provided with a heat pipe 32 along the longitudinal direction so that the temperature in the longitudinal direction of the heater block 22 is made uniform. Therefore, even if the heater block 22 is heated by a plurality of electric heaters 31, if a temperature difference occurs in the longitudinal direction and distortion occurs due to the temperature difference!
  • a tool attachment member 7 is provided on the upper surface of the main body block 6. For this reason, a temperature difference also occurs between the body block 6 and the tool mounting member 7, and the temperature difference Therefore, there is a case where the main body block 6 is distorted and the heater block 22 is distorted due to the distortion.
  • the tool attachment member 7 forms a long hole 12 in the tongue piece 11 provided at the lower end of the attachment portion 8, and the main body block 6 is screwed through the long hole 12 by the screw 13. They are connected. That is, the tongue 11 of the mounting portion 8 is connected to the main body block 6 by the screw 13 so as to be relatively movable.
  • the tool portion 29 is integrally formed on the lower surface of the heater block 22.
  • the heater block 22 is made of Kovar alloy, which is a low thermal expansion alloy having a lower thermal expansion coefficient than the main body block 6.
  • the hardness of the tool part 29 formed integrally with the heater block 22 by Kovar alloy may be lower than that of the SUS630 forming the main body block 6. For this reason, the tool part 29 may be damaged early.
  • the lower end surface of the heater block 22 is a flat surface, which is harder than the heater block 22 and made of a metal material, for example, the same metal material as the main body block 6.
  • a tool part 29A having a T-shaped cross section with SUS630 is provided.
  • both side portions of the tool portion 29A provided on the lower surface of the heater block 22 are held by the L-shaped pressing member 34, and the screw 36 is passed through the through hole 35 formed in the pressing member 34.
  • the screw 36 is screwed into a screw hole 37 formed in the lower surface of the heater block 22.
  • the tool portion 29A whose both sides are held by the pressing member 34, is detachable from the heater block 22 and is movable relative to the longitudinal direction. Therefore, even if the temperature of the tool section 29A and the heater block 22 rises and they expand with different thermal expansion coefficients, the tool section 29A is on the lower surface of the heater block 22 with respect to the longitudinal direction of the heater block 22. It expands while moving relatively.
  • the thermal expansion coefficients of the heater block 22 and the tool portion 29A are increased when the temperature rises. Due to the difference, distortion can be prevented.
  • the heat block 32 is provided on the side surface of the heater block 22 over the entire length in the longitudinal direction, and other parts other than the tool part 29A may have the same configuration as in the above-described one embodiment. Absent.
  • the main body block is formed of stainless steel.
  • the main body block may be formed of other materials such as ferrous metals other than stainless steel!
  • the present invention is not limited to the main bonding of the outer lead bonder, and the anisotropic conductive adhesive film (
  • the difference in coefficient of thermal expansion between the heater block and the main body block is reduced. For this reason, when the temperature of the heater block rises, it is possible to prevent a large distortion from being generated in the heater block, so that it is possible to prevent the flatness of the tool portion provided in the heater block from being impaired.

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Abstract

　熱圧着ツール（３）は、本体ブロック（６）と、下面側にツール部（２９）が設けられ上面側が本体ブロックにツール部の長手方向の平坦度を調整する調整機構（２１）を介して取り付けられたヒータブロック（２２）とを具備し、ヒータブロックは本体ブロックに比べて熱膨張係数の低い材料によって形成されている。

Description

明 細 書
熱圧着ツール及び熱圧着装置
技術分野
[0001] この発明はたとえば液晶表示パネルに接続された電子部品に異方性導電部材を 介して重合された回路基板を加圧加熱して圧着するための熱圧着ツール及びその 熱圧着ツールを用いた圧着装置に関する。
背景技術
[0002] 液晶方式の表示装置の組立工程では、たとえば図 7Aに示すように、まずアウターリ ードボンダにより液晶表示パネル 200の外周の 4辺のうちの所定の辺に、液晶駆動 用 ICが搭載されたタブ（TAB:Tape Automated Bonding)などの電子部品 202を図 7C に示すようにテープ状の異方性導電部材 204を介して実装して電子部品付きの液晶 表示パネル 200を製造する。
[0003] ついで、電子部品付きの液晶表示パネル 200の電子部品 202の部分に対して図 7 Bに示すように回路基板 203を電気的に接続して液晶表示パネル 200を組み立てる ということが行われている。上記回路基板 203と電子部品 202とは、図 7Cに示すよう に電子部品 202と液晶表示パネル 200との接続と同様、異方性導電部材 204が用 いられる。
[0004] 液晶表示パネル 200に予め接続された電子部品 202に回路基板 203を接続する、 Vヽゎゆる本圧着は熱圧着装置によって行われる。熱圧着装置はバックアップツール を有し、このバックアップツールの上端面には上記回路基板 203と上記電子部品 20 2との圧着する部分が重ねた状態で載置される。上記バックアップツールの上方には 熱圧着ツールが上下方向に駆動可能に設けられている。
[0005] 上記バックアップツールと熱圧着ツールにはヒータが設けられ、この熱圧着ツール が下降方向に駆動されることで、上記回路基板 203と上記電子部品 202との重合部 分が加圧されるとともに 150〜200°Cに加熱される。それによつて、上記回路基板 20 3と上記電子部品 202の間に介在する異方性導電部材 204が溶融して硬化するた め、上記回路基板 203と電子部品とが圧着される。 [0006] 上記熱圧着ツールは、本体ブロックと、ヒータを有するとともに下面側にツール部が 設けられたヒータブロックとに分離され、上記本体ブロックとヒータブロックの上面側は 押しボルトと引きボルトからなる調整機構によって連結されている。
[0007] この調整機構は、各押しボルトと引きボルトによって上記本体ブロックに対して上記 ヒータブロックの長手方向の複数箇所をそれぞれ部分的に押し引きするためのもの であって、それによつて上記ヒータブロックが 300〜400°Cに加熱されて熱変形した 状態で、このヒータブロックの下面側に設けられたツール部の平坦度を調整できるよ うになつている。
[0008] 上記ツール部の平坦度が十分でないと、熱圧着ツールを下降させて回路基板 203 と電子部品 202との重合部分を加圧加熱する際、その重合部分を全体にわたって均 一に加圧加熱することができないため、圧着不良を招く虞がある。そこで、圧着作業 を開始する前には上記ツール部の平坦度を上記調整機構によって調整するというこ とが行われている。
[0009] 従来、上記熱圧着ツールの本体ブロックとヒータブロックとは、ともに同じ金属材料、 たとえば耐熱性を有するとともに、熱膨張係数 (線膨張係数)が比較的高いステンレ ス鋼（SUS630)などによって形成されて!、た。
発明の開示
[0010] 熱圧着ツールのヒータブロックはヒータによって 300〜400°Cに加熱されるのに対し 、本体ブロックはヒータによって加熱されず、ヒータブロックからの熱伝導によって加 熱されるだけである。そのため、本体ブロックの温度上昇はヒータブロックに比べて低 ぐたとえば 100〜150°C程度である。
[0011] 一方、本体ブロックとヒータブロックとは同じ熱膨張係数の金属材料で作られている 。そのため、温度上昇の高いヒータブロックは本体ブロックに比べて熱膨張率 (線膨 張率)が大きくなるから、これら両者の熱膨張率の差によって温度上昇時にヒータブ ロックに大きな熱応力が生じ、その熱応力によってヒータブロックに生じる歪も大きくな る。
[0012] 温度上昇時にヒータブロックに大きな歪が生じると、ヒータブロックに設けられたツー ル部の平坦度が大きく損なわれるから、調整機構による平坦度の調整に多くの手間 が掛力るばかりか、調整機構によっては十分に調整しきれず、高い平坦精度が得ら れないということもある。
[0013] この発明は、本体ブロックとヒータブロックとの熱膨張率の差を少なくすることで、ヒ 一タブロックが温度上昇しても、ツール部の平坦度が低下するのを防止できるように した熱圧着ツール及びその熱圧着ツールを用いた熱圧着装置を提供することにある
[0014] すなわち、この発明は、 2つの部品の重合部分を加圧加熱して圧着する熱圧着ッ 一ノレであって、
本体ブロックと、
下面側にツール部が設けられ上面側が上記本体ブロックに上記ツール部の長手方 向の平坦度を調整する調整機構を介して取り付けられたヒータブロックを具備し、 上記ヒータブロックは上記本体ブロックに比べて熱膨張係数の低い材料によって形 成されて!/、ることを特徴とする熱圧着ツールにある。
[0015] この発明は、 2つの部品の重合部分を加圧加熱して圧着する熱圧着ツールであつ て、
本体ブロックと、
下面側にツール部が設けられ上面側が上記本体ブロックに上記ツール部の長手方 向の平坦度を調整する調整機構を介して取り付けられたヒータブロックを具備し、 上記ヒータブロックは上記本体ブロックに比べて熱膨張係数の低い材料によって形 成されているとともに、上記ツール部は上記ヒータブロックよりも硬い金属材料によつ てこのヒータブロックと別体に形成され、かつ上記ヒータブロックの下面に、互いの熱 膨張に対して長手方向に相対的に移動可能に取り付けられていることを特徴とする 熱圧着ツールにある。
[0016] この発明は、ノ ックアップツール上に異方性導電部材を介して重合された第 1の部 品と第 2の部品とを載置し、これら部品の重合部分を熱圧着ツールで加圧加熱して 圧着する熱圧着装置であって、
上記熱圧着ツールは、
本体ブロックと、 下面側にツール部が設けられ上面側が上記本体ブロックに上記ツール部の長手方 向の平坦度を調整する調整機構を介して取り付けられたヒータブロックを具備し、 上記ヒータブロックは上記本体ブロックに比べて熱膨張係数の低い材料によって形 成されていることを特徴とする熱圧着装置にある。
図面の簡単な説明
[0017] [図 1]図 1はこの発明の一実施の形態の熱圧着装置を示す概略的構成図。
[図 2]図 2は熱圧着ツールの正面図。
[図 3]図 3は本体ブロックとツール取り付け部材との連結構造の一部を示す拡大断面 図。
[図 4]図 4は本体ブロックとヒータブロックとの連結構造の一部を示す拡大断面図。
[図 5]図 5はこの発明の他の実施の形態を示すヒータブロックの側面図。
[図 6]図 6は上記ヒータブロックに対するツール部の取り付け構造を示す拡大断面図
[図 7A]図 7Aは液晶パネルに電子部品が接続された状態の平面図。
[図 7B]図 7Bは液晶パネルに接続された電子部品に回路基板が接続された状態の 平面図。
[図 7C]図 7Cは液晶パネルに接続された電子部品に回路基板が接続された状態の 側面図。
発明を実施するための最良の形態
[0018] 以下、この発明の一実施の形態を図 1乃至図 5を参照して説明する。
[0019] 図 1はこの発明の熱圧着装置の概略的構成図であって、この熱圧着装置はベース 1上に立設された平板状のバックアップツール 2を有する。このバックアップツール 2 の上方には熱圧着ツール 3がリニアガイド 4に沿って上下動可能に設けられている。 この熱圧着ツール 3は同図に鎖線で示す Z駆動源 5により、後述するように上記リニア ガイド 4に沿って上下方向に駆動可能となっている。なお、バックアップツール 2の上 部には電熱ヒータ（図示せず）が設けられ、このバックアップツール 2を約 50〜100°C に加熱するようになって 、る。
[0020] 図 2に示すように、上記熱圧着ツール 3は角柱状の本体ブロック 6を有する。この本 体ブロック 6はたとえばステンレス鋼である SUS630 (JIS規格）などの耐熱性を有す る金属材料によって形成されている。この本体ブロック 6の上面にはツール取り付け 部材 7が設けられている。このツール取り付け部材 7は、図 1に示すように側面形状が 逆 L字状となっていて、水平な一辺の長手方向両端部及び中央部の三箇所には取り 付け部 8が設けられ、上面には連結部 9が設けられて 、る。
[0021] さらに、上記本体ブロック 6の高さ方向の中央よりも下側には、長手方向に貫通した 貫通孔 28が形成されている。この貫通孔 28の一端開口からは図示しない送気チュ ーブによって冷却気体が供給され、他端開口力 流出するようになっている。
[0022] それによつて、本体ブロック 6は冷却されるとともに、その冷却の度合いは高さ方向 下側が上側よりも大きくなるから、後述するように本体ブロック 6の高さ方向の下面側 力 熱伝導があっても、下面側と上面側とをほぼ同じ温度に維持することができる。 つまり、本体ブロック 6が下面側と上面側とに温度差が生じて歪みや反りが生じるのを 防止することができる。
[0023] 図 3に示すように、各取り付け部 8の下端には舌片 11が L字状に設けられ、この舌 片 11には本体ブロック 6の長手方向に沿って長 、長孔 12が形成されて 、る。そして 、この長孔 12から上記本体ブロック 6の上面に開口して形成されたねじ孔 10にねじ 込まれたねじ 13によって上記舌片 11が本体ブロック 6の上面にシート状の断熱材 11 aを介して連結されている。
[0024] つまり、ツール取り付け部材 7は取り付け部 8に設けられた舌片 11の長孔 12を介し て本体ブロック 6に取り付けられて 、るため、ツール取り付け部材 7と本体ブロック 6の 熱による膨張率に差が生じても、上記ねじ 13と上記長孔 12とが相対的に移動する。 そのため、ツール取り付け部材 7と本体ブロック 6が異なる熱膨張率の差によって膨 張しても、これらの間に応力が発生し、その応力で歪が生じるのを防止できるようにな つている。
[0025] 図 1に示すように、上記ツール取り付け部材 7の垂直な他辺の外面には水平方向に 離間した一対の受け部材 14 (1つのみ図示）が垂直方向に沿って設けられている。こ の受け部材 14は装置本体 15から垂設されたガイド部 16に設けられた上記リニアガイ ド 4に移動可能に係合して 、る。 [0026] 上記ツール取り付け部材 7の上面に設けられた連結部 9は軸線を垂直にして設けら れたシリンダなどの上記 Z駆動源 5の駆動軸 5aに連結されている。したがって、上記 熱圧着ツール 3は Z駆動源 5によって Z方向である、上下方向に駆動可能となってい る。
[0027] 図 2に示すように、上記本体ブロック 6の下面側には調整機構 21によってヒータブ口 ック 22が設けられている。上記ヒータブロック 22は上記本体ブロック 6に比べて熱膨 張係数の低 ヽ材料である低熱膨張合金、たとえばインバー合金ゃコバール合金など の金属材料によって形成されている。この実施の形態ではコバール合金によって形 成されている。
[0028] すなわち、本体ブロック 6を形成する SUS630の熱膨張係数は 12 X 10_6Z°Cであ り、ヒータブロック 22を形成するコバール合金の熱膨張係数は 4. 5 X 10_6/°Cであ る。
[0029] なお、ヒータブロック 22を形成する金属材料としては、低熱膨張合金以外の材料、 たとえば低熱膨張超耐熱合金（商品面: HRA929)やカーボンなどであってもよぐ 前者の熱膨張係数は 5 X 10_6Z°Cであり、後者の熱膨張係数は 1 X 10_6Z°Cであ る。
[0030] 上記調整機構 21は、上記本体ブロック 6とヒータブロック 22との長手方向に対して 所定間隔で交互に設けられた複数の押しボルト 23と引きボルト 24によって構成され ている。
[0031] つまり、図 4に示すように上記押しボルト 23は、本体ブロック 6の厚さ方向に貫通し て形成されたねじ孔 25に螺合されこの本体ブロック 6の下面力も突出させた下端面を 上記ヒータブロック 22の上面に当接させている。上記引きボルト 24は、上記本体ブロ ック 6の厚さ方向に貫通し、かつ本体ブロック 6の長手方向に沿って長く形成された揷 通孔 26に挿通され、この揷通孔 26から突出させた先端部を上記ヒータブロック 22の 上面に開口して形成されたねじ孔 27に螺合させている。
[0032] したがって、上記押しボルト 23をねじ込む方向に回転させれば、ヒータブロック 22 の押しボルト 23に対応する部分を押圧することができ、上記引きボルト 24を戻す方 向に回転させればヒータブロック 22の引きボルト 24に対応する部分を引くことができ る。つまり、押しボルト 23と引きボルト 24をそれぞれ回転させることで、ヒータブロック 2 2の各ボルト 23, 24に対応する部分を押したり引いたりすることができるようになって いる。
[0033] 上記押しボルト 23は本体ブロック 6のねじ孔 25に螺合されているが先端はヒータブ ロック 22の上面に当接しており、弓 Iきボルト 24は先端部をヒータブロック 22のねじ孔 27に螺合させている力 本体ブロック 6に対してはこの長手方向に沿って長い揷通 孔 26に揷通されている。
[0034] そのため、本体ブロック 6とヒータブロック 22との熱膨張率に差があっても、これらは 長手方向に対して相対的に移動可能であるから、本体ブロック 6やヒータブロック 22 に熱歪みや反りが生じ難 ヽようになって！/ヽる。
[0035] 上記ヒータブロック 22の下面には、断面形状が T字状のツール部 29が長手方向ほ ぼ全長にわたって一体形成されている。また、ヒータブロック 22には幅方向に貫通し た複数の電熱ヒータ 31が長手方向に所定間隔で設けられている。ヒータブロック 22 は上記電熱ヒータ 31によって 300〜400°Cに加熱されるようになって!/、る。
[0036] さらに、上記ヒータブロック 22の両側面には長手方向に沿ってヒートパイプ 32が設 けられている。このヒートパイプ 32は、上記ヒータブロック 22が上記電熱ヒータ 31によ つて加熱されたとき、その熱をヒータブロック 22の長手方向に対して均一に伝達する 。それによつて、上記電熱ヒータ 31によって加熱される上記ヒータブロック 22は長手 方向の温度分布がほぼ均一になる。
[0037] このように構成された熱圧着ツール 3を用いた熱圧着装置によれば、ノ ックアップッ ール 2上に図 7A〜図 7Cに示す回路基板 203と電子部品 202とを重合させて供給位 置決めしたならば、 Z駆動源 5を作動させて上記熱圧着ツール 3を下降させる。それ によって、回路基板 203と電子部品 202との重合部分がバックアップツール 2と熱圧 着ツール 3のツール部 29とによって加圧加熱される。
[0038] 回路基板 203と電子部品 202との重合部分が加圧加熱されると、これらの重合部 分に介在する異方性導電部材 204が溶融して硬化するから、上記回路基板 203と 電子部品 202とを固着することができる。
[0039] 上記熱圧着ツール 3は、ヒータブロック 22に設けられた電熱ヒータ 31によって 300 〜400°Cに加熱される。それに対して、上記ヒータブロック 22に調整機構 21を介して 連結された本体ブロック 6は押しボルト 23と引きボルト 24によってヒータブロック 22の 熱が伝わるだけであるから、 100〜150°C程度にしか温度が上昇しない。
[0040] ヒータブロック 22と本体ブロック 6とには 250〜300°Cの温度差が生じる。そのため 、その温度差により熱膨張率に差が生じ、その差によってヒータブロック 22に歪が生 じることになる。ヒータブロック 22に歪みが生じれば、その下面に設けられたツール部 29も歪むから、その歪によってツール部 29の下面の平坦度が低下する。
[0041] ツール部 29の平坦度が低下すれば、上記回路基板 203と電子部品 202との重合 部分の全長を、ツール部 29とバックアップツール 2とによって均一に加圧加熱するこ とができず、圧着不良を招く虞がある。
[0042] しかしながら、この実施の形態の熱圧着ツール 3は、ヒータブロック 22を本体ブロッ ク 6に比べて熱膨張係数の低い材料によって形成した。具体的には、本体ブロック 6 を SUS630で形成し、ヒータブロック 22を低熱膨張合金であるコバール合金によって 形成した。コバール合金は SUS630に比べて熱膨張係数が略 3分の 1である。
[0043] そのため、ヒータブロック 22が 300〜400°Cに温度上昇するのに対し、本体ブロック 6の温度上昇が約 3分の 1の 100〜 150°Cである力ら、これら〖こ約 250〜300°Cの温 度差が生じても、上記ヒータブロック 22と本体ブロック 6との熱膨張率をほぼ同じにす ることがでさる。
[0044] 上記ヒータブロック 22と本体ブロック 6との熱膨張率がほぼ同じであれば、これらが 調整機構 21の押しボルト 23と引きボルト 24によって連結されていても、ヒータブロッ ク 22及び本体ブロック 6に歪が生じることがないから、ヒータブロック 22の下面に設け られたツール部 29にもほとんど歪が生じることがない。
[0045] したがって、圧着作業を開始する前に、上記ツール部 29の平坦度をたとえば感圧 紙を用いて調整すれば、その後は従来のようにヒータブロック 22と本体ブロック 6との 温度差に起因してヒータブロック 22に歪みが生じるということがほとんどない。
[0046] その結果、上記ツール部 29の平坦度を精度よく維持することができるばかりか、仮 に熱歪みが生じたとしても、その歪みはわずかであるから、調整作業も調整機構 21 によって簡単に行うことができる。 [0047] し力も、上記ヒータブロック 22と本体ブロック 6とを連結した調整機構 21は、押しボ ルト 23が先端をヒータブロック 22の上面に圧接させ、引きボルト 24が本体ブロック 6 の長手方向に沿って長く形成された揷通孔 26に挿通されて 、る。
[0048] そのため、調整機構 21は本体ブロック 6とヒータブロック 22とを連結しているものの 、これらを相対的に移動可能としているから、そのことによっても本体ブロック 6やヒー タブロック 22に熱歪が生じ難 、。
[0049] さらに、本体ブロック 6の高さ方向中央よりも下側に長手方向に貫通した貫通孔 28 を形成し、この貫通孔 28に冷却気体を流すようにしたから、ヒータブロック 22からの 熱が伝わり易い本体ブロック 6の下面側を冷却することができる。そのため、ヒータブ ロック 22の上面側と下面側の温度差を少なくできるから、そのことによっても本体ブロ ック 6に熱歪みや反りが生じるのを防止することができる。
[0050] なお、上記貫通孔 28には冷却気体を強制的に流すようにした力 冷却気体を強制 的〖こ流さなくとも、貫通孔 28が形成されているだけであっても、貫通孔 28に流通する 外気によって本体ブロック 6の下面側の温度上昇を上面側よりも低くすることができる
[0051] 上記ヒータブロック 22は、長手方向に所定間隔で設けられた複数の電熱ヒータ 31 によって加熱される。そのため、ヒータブロック 22の電熱ヒータ 31の間の部分や長手 方向の両端では他の部分と温度にばらつきが生じ、そのばらつきによって歪が生じる 虞がある。
[0052] しかしながら、上記ヒータブロック 22には長手方向に沿ってヒートパイプ 32を設け、 ヒータブロック 22の長手方向の温度を均一化するようにしている。そのため、ヒータブ ロック 22が複数の電熱ヒータ 31によって加熱される構成であっても、長手方向に温 度差が生じ、その温度差で歪が生じると!、うことがな!/、。
[0053] したがって、そのことによってもヒータブロック 22の下面に設けられたツール部 29に 歪みが生じるのを抑制することがきるばかりか、回路基板 203と電子部品 202との重 合部分を均一に加熱しながら加圧することができる。
[0054] 上記本体ブロック 6の上面にはツール取り付け部材 7が設けられている。そのため、 この本体ブロック 6とツール取り付け部材 7との間にも温度差が生じ、その温度差によ つて本体ブロック 6に歪が生じ、その歪に影響を受けてヒータブロック 22に歪が生じる ということがある。
[0055] し力しながら、上記ツール取り付け部材 7は、取り付け部 8の下端に設けられた舌片 11に長孔 12を形成し、この長孔 12を介してねじ 13によって上記本体ブロック 6に連 結している。つまり、上記本体ブロック 6には、上記取り付け部 8の舌片 11がねじ 13に よって相対的に移動可能に連結されている。
[0056] そのため、ヒータブロック 22に近い本体ブロック 6がツール取り付け部材 7よりも高い 温度に上昇し、本体ブロック 6とツール取り付け部材 7との熱膨張率に差が生じても、 その差に応じて上記本体ブロック 6が上記舌片 11に対して相対的に移動するから、 これらの間に歪みが生じて本体ブロック 6が変形するということもない。
[0057] 上記一実施の形態ではヒータブロック 22の下面にツール部 29を一体形成した。ヒ 一タブロック 22は本体ブロック 6に比べて熱膨張係数が低い低熱膨張合金であるコ バール合金によって形成されている。コバール合金によってヒータブロック 22と一体 形成されたツール部 29の硬度は本体ブロック 6を形成する SUS630に比べて低くな るということがある。そのため、ツール部 29が早期に損傷する虞がある。
[0058] そのような場合、図 5と図 6に示すようにヒータブロック 22の下端面を平坦面とし、こ こにヒータブロック 22よりも硬 、金属材料、たとえば本体ブロック 6と同じ金属材料で ある、 SUS630で断面形状が T字状に形成されたツール部 29Aを設ける。
[0059] つまり、ヒータブロック 22の下面に設けられたツール部 29Aの両側部を L字状の押 ぇ部材 34で保持し、この押え部材 34に形成された通孔 35にねじ 36を揷通し、この ねじ 36を上記ヒータブロック 22の下面の開口形成されたねじ孔 37に螺合する。
[0060] 上記押え部材 34によって両側部が保持されたツール部 29Aは、上記ヒータブロッ ク 22に対して着脱可能かつ長手方向に対して相対的に移動可能となっている。その ため、ツール部 29Aとヒータブロック 22とがそれぞれ温度上昇し、これらが異なる熱 膨張係数で膨張しても、ツール部 29Aはヒータブロック 22の下面で、このヒータブロッ ク 22の長手方向に対して相対的に移動しながら膨張する。
[0061] したがって、ツール部 29Aとヒータブロック 22とが異なる熱膨張係数で膨張しても、 これらの間に応力が生じることがほとんどないから、ツール部 29Aが変形してその下 面の平坦度が低下するのを防止できる。
[0062] つまり、ヒータブロック 22とツール部 29Aとを熱膨張係数が異なる材料で別体に形 成した場合であっても、温度上昇時にこれらヒータブロック 22とツール部 29Aとの熱 膨張係数の違いにより、歪が生じるのを防止できる。
[0063] なお、この実施の形態においても、ヒータブロック 22の側面には長手方向全長にわ たってヒートパイプ 32を設けるなど、ツール部 29A以外の部分は上記一実施の形態 と同じ構成としても差し支えない。
[0064] さらに、本体ブロックをステンレス鋼によって形成する例を挙げた力 本体ブロックは ステンレス鋼以外の鉄系金属など、他の材料で形成するようにしてもよ!、。
[0065] また、上記実施の形態では回路基板と電子部品を本圧着する場合について説明し たが、この発明はアウターリードボンダの本圧着に限らず、異方導電性接着フィルム（
ACF)の貼着やその他の圧着作業全般に適用することが可能である。
産業上の利用可能性
[0066] この発明によれば、ヒータブロックと本体ブロックとの熱膨張率の差を小さくした。そ のため、ヒータブロックが温度上昇したとき、このヒータブロックに大きな歪が生じるの を防止できるから、ヒータブロックに設けられたツール部の平坦度が損なわれるのを 防止することができる。

Claims

請求の範囲
[1] 2つの部品の重合部分を加圧加熱して圧着する熱圧着ツールであって、
本体ブロックと、
下面側にツール部が設けられ上面側が上記本体ブロックに上記ツール部の長手方 向の平坦度を調整する調整機構を介して取り付けられたヒータブロックを具備し、 上記ヒータブロックは上記本体ブロックに比べて熱膨張係数の低い材料によって形 成されて！/ゝることを特徴とする熱圧着ツール。
[2] 上記本体ブロックの上面には、上記本体ブロックの長手方向の膨張に対して相対 的に移動可能にツール取り付け部材が連結されていることを特徴とする請求項 1記 載の熱圧着ツール。
[3] 上記ヒータブロックには、幅方向に沿う複数のヒータが長手方向に所定間隔で設け られているとともに、これらヒータによる長手方向の温度分布を均一化するヒートパイ プが設けられていることを特徴とする請求項 1記載の熱圧着ツール。
[4] 上記本体ブロックの材料はステンレス鋼であって、上記ヒータブロックの材料は低熱 膨張合金であることを特徴とする請求項 1記載の熱圧着ツール。
[5] 2つの部品の重合部分を加圧加熱して圧着する熱圧着ツールであって、
本体ブロックと、
下面側にツール部が設けられ上面側が上記本体ブロックに上記ツール部の長手方 向の平坦度を調整する調整機構を介して取り付けられたヒータブロックを具備し、 上記ヒータブロックは上記本体ブロックに比べて熱膨張係数の低い材料によって形 成されているとともに、上記ツール部は上記ヒータブロックよりも硬い金属材料によつ てこのヒータブロックと別体に形成され、かつ上記ヒータブロックの下面に、互いの熱 膨張に対して長手方向に相対的に移動可能に取り付けられていることを特徴とする 熱圧着ツール。
[6] 上記本体ブロックには長手方向に貫通した貫通孔が設けられていることを特徴とす る請求項 1又は請求項 2のいずれかに記載の熱圧着ツール。
[7] 上記貫通孔は、上記本体ブロックの高さ方向中央よりも下側に設けられていることを 特徴とする請求項 6記載の熱圧着ツール。
[8] 上記ヒータブロックと上記本体ブロックとは長手方向の膨張に対して相対的に移動 可能に連結されていることを特徴とする請求項 1又は請求項 2のいずれかに記載の 熱圧着ツール。
[9] ノ ックアップツール上に異方性導電部材を介して重合された第 1の部品と第 2の部 品とを載置し、これら部品の重合部分を熱圧着ツールで加圧加熱して圧着する熱圧 着装置であって、
上記熱圧着ツールは請求項 1に記載された構成であることを特徴とする熱圧着装 置。
PCT/JP2005/016791 2004-12-16 2005-09-13 熱圧着ツール及び熱圧着装置 WO2006064595A1 (ja)

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