(57)【要約】      （修正有）【課題】実装用接着剤である異方性導電膜（ＡＣＦ）に対してレーザを照射することにより、接合時間を短縮するとともに高速かつ高精細な実装を可能とする接合装置を提供する。【解決手段】導電性粒子が分散された異方性導電性接着剤をガラス基板と電極部材との間に圧力を加えて挟み込むステップと、レーザー光線を照射してガラス基板および／または電極部材を透過したレーザー光を異方性導電性接着剤に吸収させて加熱するステップと、加熱硬化後に圧力を解放するステップとをからなる接合方法。【選択図】図６
2006253665.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フラットパネルディスプレイのガラス基板上に配列された複数の電極からなる引出電極と、前記ガラス基板と熱膨張率および／または熱収縮率が異なる部材上に前記引出電極と配置を対応させて配列された複数の電極からなる接続電極と、をそれぞれ電気的にかつ形状上一体に接合する方法であって、
前記ガラス基板の引出電極と前記部材の接続電極とを対向させて対応するそれぞれの電極の位置を合わせて、熱反応性樹脂からなる接着剤中に導電性粒子が分散された異方性導電性材料を前記ガラス基板と前記部材との間に圧力を加えて挟み込むステップＡと、
レーザ光源よりレーザ光を照射し、前記ガラス基板および／または前記部材を透過した当該レーザ光を前記異方性導電性材料に吸収させて前記接着剤を加熱するステップＢと、
前記レーザ光の照射、もしくは、照射後に生じる、前記接着剤の硬化の後に前記圧力を開放するステップＣとを有する、接合方法。
【請求項２】
前記ステップＡの圧力は、前記ガラス基板、前記異方性導電性材料および前記部材を、加圧ヘッドおよび支持台によって挟むことによって加えられ、
前記接着剤を加熱するステップＢは、さらに前記加圧ヘッドおよび前記支持台の少なくとも一方を透過したレーザ光を前記異方性導電性膜に吸収させる、請求項１に記載の接合方法。
【請求項３】
前記ステップＡにおいて、前記圧力を加える直前の前記引出電極と前記接続電極との位置合わせを行った状態で、前記加圧ヘッドおよび／または前記支持台を透過させて前記引出電極および前記接続電極を撮影し、撮影された引出電極と接続電極との位置ずれ量に応じて、前記ガラス基板によって吸収される光および／または前記部材によって吸収される光を照射し、それにより前記引出電極と前記接続電極との位置ずれを補正する、請求項２に記載の接合方法。
【請求項４】
前記ガラス基板によって吸収される光および／または前記部材によって吸収される光は、配列された複数の電極間に照射される、請求項３に記載の接合方法。
【請求項５】
フラットパネルディスプレイのガラス基板上に配列された複数の電極からなる引出電極と、前記ガラス基板と熱膨張率および／または熱収縮率が異なる部材上に前記引出電極と配置を対応させて配列された複数の電極からなる接続電極と、をそれぞれ電気的にかつ形状上一体に接合する方法であって、
前記ガラス基板の引出電極と前記部材の接続電極とを対向させて対応するそれぞれの電極の位置を合わせて、熱反応性樹脂からなる接着剤を前記ガラス基板と前記部材の間に圧力を加えて挟み込むステップＤと、
レーザ光源よりレーザ光を照射し、前記基板および／または前記部材を透過した当該レーザ光を前記接着剤に吸収させて加熱するステップＥと、
前記レーザ光の照射、もしくは、照射後に生じる、前記接着剤の硬化の後に前記圧力を開放するステップＦとを有する、接合方法。
【請求項６】
熱反応性樹脂からなる接着剤、あるいは前記接着剤中に導電性粒子が分散された異方性導電性材料を挿入して、被接合体としてガラス基板上に配列された複数の電極からなる引出電極と、当該ガラス基板と熱膨張率および／または熱収縮率が異なる部材上に前記引出電極と配置を対応させて配列された複数の電極からなる接続電極とを、それぞれ電気的にかつ形状上一体に接合する接合装置であって、
前記熱反応性樹脂からなる接着剤、あるいは前記異方性導電材料に対して照射することにより前記接着剤から発生する熱により前記引出電極と前記接続電極とを接合させる、所定の波長の第１のレーザを照射する第１のレーザ光源と、
前記第１のレーザ光源から発生した第１のレーザを透過する透過領域を有するとともに、前記被接合体を支持する支持台とを備え、
前記第１のレーザ光源から照射される第１のレーザは、他の波長と比較して、前記ガラス基板および前記部材を透過する透過率が高く、前記接着剤に対する吸収率が高い波長に設定される、接合装置。
【請求項７】
前記被接合体を透過した第１のレーザを検知する検知手段をさらに備える、請求項６記載の接合装置。
【請求項８】
前記支持台との間で前記被接合体に対して加圧するための加圧手段をさらに備え、
前記加圧手段は、前記第１のレーザの透過率が高い材料で形成され、
前記検知手段は、前記加圧手段を介して透過した第１のレーザを検知する、請求項７記載の接合装置。
【請求項９】
前記加圧手段は、前記被接合体を真空吸着しながら、前記被接合体に対して加圧する吸着孔を有する、請求項８記載の接合装置。
【請求項１０】
前記検知手段が検知した前記第１のレーザの受光強度に基づいて前記接着剤の反応率が計測される、請求項７記載の接合装置。
【請求項１１】
前記接着剤の反応率を計測し、計測結果に基づいて前記第１のレーザ光源の照射を制御する制御手段をさらに備える、請求項１０記載の接合装置。
【請求項１２】
第１および第２の電極をそれぞれ有する前記第１および第２の部材は互いに接合されて、電気的な経路が形成され、
前記ガラス基板または前記部材に吸収されやすい第２のレーザを照射する第２のレーザ光源をさらに備え、
前記第２のレーザは、前記引出電極または前記接続電極の一方に対して対応する他方の電極との接合位置を調整するように照射される、請求項６記載の接合装置。
【請求項１３】
前記第２のレーザは、配列された複数の電極の隣接する第１の電極間に対して照射され、
前記引出電極と前記接続電極との接合位置が調整される、請求項１２記載の接合装置。
【請求項１４】
前記支持台との間で前記被接合体に対して加圧するための加圧手段をさらに備え、
前記加圧手段は、前記第１および第２のレーザの透過率が高い材料で形成される、請求項１２記載の接合装置。
【請求項１５】
前記第１のレーザは、半導体レーザ、固体レーザおよびファイバーレーザの少なくとも１つである、請求項６記載の接合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示パネルと駆動回路基板とを接合するのに適した接合方法および接合装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、パーソナルコンピュータ、その他各種モニタ用の画像表示装置として、液晶表示装置が急速に普及してきている。
【０００３】
この種の液晶表示装置は、一般に液晶表示パネルの背面に照明用の面状光源であるバックライトを配設することにより、所定の広がりを有する液晶面を全体として均一な明るさに照射することで、液晶面に形成された画像を可視像化するように構成されている。
【０００４】
液晶表示装置は、液晶材料を２枚のガラス基板の間に封入して構成した液晶表示パネルと、液晶表示パネル上に実装された液晶材料を駆動するためのプリント回路基板と、液晶表示パネルの背面に液晶表示パネル保持フレームを介して配置されるバックライト・ユニットと、これらを覆う外枠フレームとを備えている。
【０００５】
液晶表示装置の中でＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）液晶表示装置の場合、液晶表示パネルを構成するガラス基板のうちの一方のガラス基板はアレイ基板を構成し、他の一方のガラス基板はカラーフィルタ基板を構成する。
【０００６】
ガラス基板には、液晶材料の駆動素子であるＴＦＴ、表示電極、信号線の他にプリント回路基板と電気的に接続するための引出電極などが形成されておりガラス基板上にＴＦＴが規則的に配列されているためにアレイ基板とも称されている。
【０００７】
カラーフィルタ基板には、カラーフィルタの他にコモン電極、ブラックマトリックス、配向膜などが形成されている。
【０００８】
プリント回路基板は、アレイ基板に形成された引出電極とＴＡＢ（Tape Automated Bonding）テープキャリア（以下、単にＴＡＢとも称する）を介して接続（実装）されるのが一般的である。あるいはＴＡＢ技術によりテープフィルムにＬＳＩチップを接続したパッケージ（すなわちテープキャリアパッケージ（以下、ＴＣＰとも称する））を実装することも行なわれている。また、ＴＡＢ技術に限らず同一のパッケージ技術としてＣＯＦ（Chip on film/FPC）やＳＯＦ（System on Film）も挙げることができる。
【０００９】
そして、ＴＡＢの入力リード導体はプリント回路基板の対応する導体に接続されることになる。一方、ＴＡＢの出力リード導体はアレイ基板の対応する引出電極に接続される。その接続の際、すなわちＴＡＢの入力リード導体とプリント回路基板の対応する導体との接続の際には、たとえばはんだやＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film：異方性導電膜）あるいはＡＣＰ（Anisotropic Conductive Paste：異方性導電ペースト）が用いられている。あるいは、ＮＣＰ（Non Conductive Particle/Paste）などの工法や材料が用いられている。ＴＡＢの出力リード導体とアレイ基板の対応する引出電極との接続の際にも同様にＡＣＦあるいはＡＣＰ、ＮＣＰ等が用いられている。さらに、これらの接続のみならずＴＣＰ上のＬＳＩチップとフィルムとを接続する技術としてもＡＣＦ、あるいはＡＣＰ、ＮＣＰ等が用いられている。
【００１０】
ＴＡＢを用いる実装の他に、ＣＯＧ（Chip On Glass）と呼ばれる実装技術がある。このＣＯＧは、アレイ基板上にＩＣシリコンチップ（以下、シリコンチップ）をＡＣＦあるいはＡＣＰ、ＮＣＰ等により接合する技術である。なお、以下においてはＡＣＦあるいはＡＣＰ、ＮＣＰ等を単にＡＣＦとも称することとする。
【００１１】
ＡＣＦは、接着剤としての樹脂中に導電材料からなる粒子を分散させたものであり、熱可塑性樹脂を接着剤とする熱可塑型ＡＣＦと熱硬化型樹脂を接着剤とする熱硬化型ＡＣＦの２種類が存在する。熱可塑型ＡＣＦおよび熱硬化型ＡＣＦによる接合の手法は、加熱および加圧を伴う熱加圧を行なう点で一致しており、ヒータツールを使用して熱圧着するのが一般的な方法であった。
【００１２】
たとえば、従来では液晶表示基板上に粘着性を有するＡＣＦを貼りその上にＴＣＰのリード部を重ね合わせて、重ね合わせた接続部に対してヒータが取付けられたボンディング用のヒータヘッドを使用して加圧・加熱し、熱圧着する構成が用いられてきた。このヒータを用いることにより熱伝導によりＡＣＦが加熱硬化されることになり、異方性導電フィルムが溶融して接続部が溶着する方式が採用されていた。
【００１３】
しかしながら、従来の接合方法は、材料の熱膨張や収縮を考慮に入れた方法ではないために、狭ピッチや狭額縁が必要とされる大型の液晶表示パネルでは、特に熱膨張および収縮量が増大するため、さまざまな問題を有することとなる。
【００１４】
具体的には、ポリイミド等を基材として形成されるＴＡＢ、シリコンチップ等によって形成される実装物を実装した場合に接着剤であるＡＣＦに接するアレイ基板とＴＡＢまたはシリコンチップ等の熱膨張後の収縮量の違いによって実装むらが発生することがある。
【００１５】
この実装むらは、ＡＣＦの接合力が強力であるほど発生の程度が大きい。特にシリコンチップの実装では、ＴＡＢと比較してチップの剛性が高いため、はっきりとしたむらになって現れてくることになる。これが、大型高精細液晶表示パネルの実装技術としてシリコンチップの実装が普及しない大きな要因ともなっている。
【００１６】
ＴＡＢの実装では、ポリイミドの剛性がガラスに比べて十分に小さいため顕著な実装むらとしては現れないがシリコンチップの実装と同じ実装むらのメカニズムを含んでいることになる。さらに、別の点として、たとえばＡＣＦを硬化するために必要な温度を２００度とするとヒータの加熱温度は２３０℃〜２５０℃程度にする必要がある。このとき、アレイ基板の下面の温度は５０℃〜１００℃程度となる。つまりシリコンチップからアレイ基板にかけて相当の温度勾配が生じることになる。
【００１７】
一方で、物体は温度が低下すると収縮するが、その収縮量は温度変化前後の温度差が大きいほど多くなる。シリコンチップについてはシリコンチップの加熱温度よりもアレイ基板の加熱温度の方が低いのでシリコンチップの収縮量が大きくなる。したがって、ＡＣＦに生じる収縮量とシリコンチップに生じる収縮量とが異なるためシリコンチップおよびアレイ基板に反りが生じることになる。
【００１８】
今後、液晶表示装置の薄型化に対応してアレイ基板が薄くなりまたは剛性の弱いガラスをアレイ基板に用いるようになると、反り発生は実装上の大きな問題となってくる可能性がある。
【００１９】
また、狭額縁化によってヒータツールと液晶表示パネルの構成要素とが近づいたことによりカラーフィルタ等がヒータツールの加熱による損傷を受けてしまう可能性がある。ＡＣＦの硬化のための加熱温度は概ね１７０℃〜２３０℃であるがヒータツールの加熱温度はこれより３０〜４０℃程度高く設定される。
【００２０】
したがって、液晶表示パネルの液晶材料、シール材、カラーフィルタ顔料、偏光板等に相当の熱が伝導することになる。この熱は、液晶材料、シール材を変質させる可能性がある。
【００２１】
この点で、特に、従来の接合方式は、ＴＡＢまたはシリコンチップを熱伝導により加熱し、さらにこのＴＡＢまたはシリコンチップからの熱伝導によりＡＣＦを加熱する方式を採用していた。熱伝導を用いてＡＣＦを加熱する場合には、アレイ基板を熱伝導により加熱することも考えられるが、ＴＡＢまたはシリコンチップに比べてアレイ基板を構成するガラスは、熱伝導性が小さいため、ガラス基板を加熱するよりＴＡＢまたはシリコンチップを加熱した方がＡＣＦを効率よく加熱することができる。
【００２２】
ところが、ＴＡＢまたはシリコンチップを加熱することは上述した温度勾配を助長することとなっていた。
【００２３】
したがって、アレイ基板（ガラス基板）を前述のヒータツールを用いて伝導熱で加熱する場合には、その熱伝導性の低さからＡＣＦの効率的な加熱を実現することが難しい。
【００２４】
そこで、特開２００２−２４９７５１号公報においては、ヒータツールを用いて伝導熱で加熱するとともに、近赤外線ランプを照射する方式を開示している。具体的には、近赤外線ランプにより、アレイ基板、ＡＣＦおよびＴＡＢまたはシリコンチップ全体に近赤外線が照射されて、アレイ基板およびＴＡＢまたはシリコンチップに一部吸収されるとともに、熱硬化型樹脂に照射されることになる。
【００２５】
近赤外線ランプにより照射される熱硬化型樹脂は自己発熱による輻射熱が発生する。また、熱硬化型樹脂は、ヒータツールによるアレイ基板からの伝導熱および吸収により生じた熱によりＡＣＦを加熱する構成を開示している。すなわち、近赤外線ランプを用いることにより、アレイ基板、ＡＣＦおよびＴＡＢまたはシリコンチップ全体をほぼ均一に同じ温度となるように設定して、後述する冷却行程における温度制御が可能となるようにしている。
【００２６】
そして、冷却過程としてアレイ基板とシリコンチップの温度制御を行なうことにより、温度勾配の差を抑制して収縮量を制御する方式が開示されている。
【００２７】
当該構成によりシリコンチップとアレイ基板との温度差を抑制することによって反りを抑えることが可能となる。
【特許文献１】特開２００２−２４９７５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２８】
上述したように、上記公報は、ＡＣＦを硬化させるための熱を与えるために、近赤外線ランプにより、ＡＣＦを照射するとともに自己で照射した輻射熱およびヒータツールを用いたガラス基板の伝導熱によりＡＣＦを加熱する方式を開示している。すなわち、ヒータツールおよび近赤外線ランプによるＡＣＦの加熱方式を開示している。
【００２９】
しかしながら、基本的には熱伝導によるＡＣＦの溶着であるためＡＣＦを所定時間加熱し続ける必要があり、接合に時間がかかるという問題がある。そして、接合に時間が掛かればかかるほど、熱が他の構成要素に伝導することになり、故障の原因となる恐れもある。
【００３０】
さらには、温度勾配を抑制するための冷却過程について開示しているが、当該冷却過程を制御するのは非常に難しく、複雑な制御が必要となる。
【００３１】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、ＡＣＦに対してレーザを照射することにより、接合時間を短縮するとともに高速かつ高精細な実装を可能とする接合方法およびそれを用いた接合装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３２】
本発明に係る接合方法は、フラットパネルディスプレイのガラス基板上に配列された複数の電極からなる引出電極と、ガラス基板と熱膨張率および／または熱収縮率が異なる部材上に引出電極と配置を対応させて配列された複数の電極からなる接続電極と、をそれぞれ電気的にかつ形状上一体に接合する方法であって、ガラス基板の引出電極と部材の接続電極とを対向させて対応するそれぞれの電極の位置を合わせて、熱反応性樹脂からなる接着剤中に導電性粒子が分散された異方性導電性材料をガラス基板と部材との間に圧力を加えて挟み込むステップＡと、レーザ光源よりレーザ光を照射し、ガラス基板および／または部材を透過した当該レーザ光を異方性導電性材料に吸収させて接着剤を加熱するステップＢと、レーザ光の照射、もしくは、照射後に生じる、接着剤の硬化の後に圧力を開放するステップＣとを有する。
【００３３】
好ましくは、ステップＡの圧力は、ガラス基板、異方性導電性材料および部材を、加圧ヘッドおよび支持台によって挟むことによって加えられ、接着剤を加熱するステップＢは、さらに加圧ヘッドおよび支持台の少なくとも一方を透過したレーザ光を異方性導電性膜に吸収させる。
【００３４】
特に、ステップＡにおいて、圧力を加える直前の引出電極と接続電極との位置合わせを行った状態で、加圧ヘッドおよび／または支持台を透過させて引出電極および接続電極を撮影し、撮影された引出電極と接続電極との位置ずれ量に応じて、ガラス基板によって吸収される光および／または部材によって吸収される光を照射し、それにより引出電極と接続電極との位置ずれを補正する。
【００３５】
特に、ガラス基板によって吸収される光および／または部材によって吸収される光は、配列された複数の電極間に照射される。
【００３６】
本発明に係る別の接合方法は、フラットパネルディスプレイのガラス基板上に配列された複数の電極からなる引出電極と、ガラス基板と熱膨張率および／または熱収縮率が異なる部材上に引出電極と配置を対応させて配列された複数の電極からなる接続電極と、をそれぞれ電気的にかつ形状上一体に接合する方法であって、ガラス基板の引出電極と部材の接続電極とを対向させて対応するそれぞれの電極の位置を合わせて、熱反応性樹脂からなる接着剤をガラス基板と部材の間に圧力を加えて挟み込むステップＤと、レーザ光源よりレーザ光を照射し、基板および／または部材を透過した当該レーザ光を接着剤に吸収させて加熱するステップＥと、レーザ光の照射、もしくは、照射後に生じる、接着剤の硬化の後に圧力を開放するステップＦとを有する。
【００３７】
本発明に係る接合装置は、熱反応性樹脂からなる接着剤、あるいは接着剤中に導電性粒子が分散された異方性導電性材料を挿入して、被接合体としてガラス基板上に配列された複数の電極からなる引出電極と、当該ガラス基板と熱膨張率および／または熱収縮率が異なる部材上に引出電極と配置を対応させて配列された複数の電極からなる接続電極とを、それぞれ電気的にかつ形状上一体に接合する接合装置であって、熱反応性樹脂からなる接着剤、あるいは異方性導電材料に対して照射することにより接着剤から発生する熱により引出電極と接続電極とを接合させる、所定の波長の第１のレーザを照射する第１のレーザ光源と、第１のレーザ光源から発生した第１のレーザを透過する透過領域を有するとともに、被接合体を支持する支持台とを備え、第１のレーザ光源から照射される第１のレーザは、他の波長と比較して、ガラス基板および部材を透過する透過率が高く、接着剤に対する吸収率が高い波長に設定される。
【００３８】
好ましくは、被接合体を透過した第１のレーザを検知する検知手段をさらに備える。
特に、支持台との間で被接合体に対して加圧するための加圧手段をさらに備え、加圧手段は、第１のレーザの透過率が高い材料で形成され、検知手段は、加圧手段を介して透過した第１のレーザを検知する。
【００３９】
特に、加圧手段は、被接合体を真空吸着しながら、被接合体に対して加圧する吸着孔を有する。
【００４０】
特に、検知手段が検知した第１のレーザの受光強度に基づいて接着剤の反応率が計測される。
【００４１】
特に、接着剤の反応率を計測し、計測結果に基づいて第１のレーザ光源の照射を制御する制御手段をさらに備える。
【００４２】
好ましくは、第１および第２の電極をそれぞれ有する第１および第２の部材は互いに接合されて、電気的な経路が形成され、ガラス基板または部材に吸収されやすい第２のレーザを照射する第２のレーザ光源をさらに備え、第２のレーザは、引出電極または接続電極の一方に対して対応する他方の電極との接合位置を調整するように照射される。
【００４３】
特に、第２のレーザは、配列された複数の電極の隣接する第１の電極間に対して照射され、引出電極と接続電極との接合位置が調整される。
【００４４】
特に、支持台との間で被接合体に対して加圧するための加圧手段をさらに備え、加圧手段は、第１および第２のレーザの透過率が高い材料で形成される。
【００４５】
好ましくは、第１のレーザは、半導体レーザ、固体レーザおよびファイバーレーザの少なくとも１つである。
【発明の効果】
【００４６】
本発明に係る接合方法および接合装置により、他の回路部品に対して熱伝導による影響を与えることなく、熱反応性樹脂からなる接着剤に対して熱を供給し、接合することが可能となるため、熱伝導に伴う、ガラス基板やそれに接合される部材の反りおよびむら等の発生を抑制し、高速かつ高精細な実装を可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付し、その説明は繰返さない。
【００４８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に従う液晶表示装置を説明する概略ブロック図である。
【００４９】
図１を参照して、本発明の実施の形態１に従う液晶表示装置は、液晶表示パネル（以下、ＬＣＤとも称する）１と、ＬＣＤ１の周辺に配設された周辺回路との接続配線が設けられたインターフェイス部４と、ＬＣＤ上に実装された液晶材料を駆動するためのプリント回路基板３と、プリント回路基板３と液晶表示パネルＬＣＤ１との間に設けられ、液晶表示パネルの構成素子を駆動するためのドライバＩＣ５を含むＴＣＰ２と、プリント回路基板３とインターフェイス部４とを電気的に接続するためのフレキシブル基板（以下、ＦＰＣとも称する）６とを備える。
【００５０】
以下においては、本発明の実施の形態に従う接合装置について、液晶表示パネルＬＣＤとプリント回路基板３との接続に用いられるドライブＩＣ５を含むＴＣＰの接合方式、具体的には、電極同士が電気的にかつ形状上一体に接合される方式について主に説明する。
【００５１】
図２は、本発明の実施の形態１に従うＴＣＰを説明する概念図である。
図２を参照して、本発明の実施の形態に従うＴＣＰは、ドライバＩＣ５を含み、ドライバＩＣ５から複数の入力および出力リード導体が設けられた構成となっている。
【００５２】
図３は、ＡＣＦ１０を説明する図である。
図３（ａ）は、ＡＣＦ１０の構造を説明する図である。
【００５３】
図３（ａ）を参照して、ＡＣＦ１０は、エポキシ系またはアクリル系の接着剤であるバインダ１０中に無数のミクロパーティクル（導電性粒子）１１が含まれた構成となっている。
【００５４】
図３（ｂ）は、ＡＣＦ１０に加熱および加圧を加えたときの導電経路が形成される場合を説明する図である。
【００５５】
図３（ｂ）を参照して、ＡＣＦ１０に加熱および加圧を加えるすなわちミクロパーティクル１１に加熱および加圧が加えられると、内部のニッケル（Ｎｉ）メッキ１２によりコーティングされた樹脂コア１３に反発力が生じることになる。これにより、この無数のミクロパーティクルが互いに結合してこのミクロパーティクルにニッケルメッキ１２の外側にコーティングされた金メッキ１１を介して例えば上部電極１４と下部電極１５との間に導電経路が形成されることになる。これにより、接合の際において、接合部分において導電経路を形成することが可能となる。
【００５６】
図３（ｃ）は、２層構造のＡＣＦを説明する図である。
ここでは、２層構造のＡＣＦが示されており、バインダとミクロパーティクルとがそれぞれ別々の領域すなわちバインダ領域１０ａおよびミクロパーティクル領域１１ａとに分離して形成されている。当該構成においても、上述したのと同様に導電経路を形成することが可能となる。なお、２層構造のＡＣＦを用いることにより加熱および加圧を加えたときのずれを抑制することが可能となっている。
【００５７】
図４は、本発明の実施の形態に従う接合装置１００を説明する概念図である。
図４を参照して、本発明の実施の形態に従う接合装置１００は、ＡＣＦ１０に対して単色光であるレーザを照射するレーザ部１５と、ＬＣＤであるアレイ基板（ガラス基板）１を支持するための支持台１６と、ガラス製加圧ヘッド２５と、ガラス製加圧ヘッド（光線分岐用プリズムタイプ）３０と、シリンダ２０と、レーザ部４０と、ダイクロック５０と、全反射ミラー３５と、測定部４５と、バックアップガラス５５と、接合装置１００全体を制御する制御部７０と、対象物を真空吸着するための真空吸着部７５とを備える。そして、シリンダ２０とアレイ基板１との間にＴＣＰ２およびＡＣＦ１０が挿入される。
【００５８】
レーザ部１５は、ＡＣＦ１０に対して所定波長のレーザを照射する。具体的には、他の波長と比較して相対的にガラスに対して透過率が高く、ＡＣＦに対して吸収率が高い波長を選択するものとする。
【００５９】
シリンダ２０は、ガラス製加圧ヘッド２５，３５を介してＴＣＰ２とアレイ基板１との接合において加圧するためのものである。
【００６０】
ガラス製加圧ヘッド２５，３０は、共にガラス製であり、レーザ部１５から照射されたレーザを透過する。そして、ガラス製加圧ヘッド３０において、レーザ光を分岐して全反射ミラー３５に出力する。なお、ガラス製加圧ヘッドとしては、平面精度の高い加工品であるいわゆるオプティカルフラットやオプティカルウィンドウを用いることが可能である。
【００６１】
全反射ミラー３５は、ガラス製加圧ヘッド（光線分岐用プリズムタイプ）３０により出射されたレーザ光を反射する。ダイクロック５０は、全反射ミラー３５により反射したレーザ光をさらに反射させて測定部４５に入力させる。
【００６２】
測定部４５は、ダイクロック５０から入射されるレーザ光を受光して、その受光強度を測定する。
【００６３】
真空吸着部７５は、制御部７０の指示に基づいてガラス製加圧ヘッドに設けられた吸引孔から対象物である本例においてはＴＣＰ２を真空チャックする。これにより、ＡＣＦ１０との接着の際の加圧により生じる可能性のあるアライメントずれを防止し、精度の高いアライメントが可能となる。
【００６４】
なお、本例において、レーザ部４０は、後述するアライメント補正のためのレーザを照射するものであり、ダイクロック５０を通過したレーザは、全反射ミラー３５およびガラス製加圧ヘッド２５，３０を介してＴＣＰ２に照射される図が示されている。この点については後に説明する。
【００６５】
また、図４においては、一例としてガラス製加圧ヘッドを介して一つの吸引孔と真空吸着部７５とが接続されている場合が示されているが、これに限られず複数の吸引孔を用いて真空チャックを行なうことも当然に可能である。
【００６６】
図５は、本発明の実施の形態１に従うレーザ照射部１５を説明する概略ブロック図である。
【００６７】
図５を参照して、本発明の実施の形態１に従うレーザ照射部１５は、レーザ発振器２００と、ビームエキスパンダ１０５と、ダイクロック１１０と、スリット１１５と、ビームサンプラー１２０と、レーザミラー１２５と、ビームエキスパンダ１３０と、レーザラインジェネレータ１３５と、アライメントレーザポインタ１４０と、パワーメータ１４５とを備える。
【００６８】
レーザ発振器２００は、一例として波長λ＝１０６４ｎｍ近傍のレーザを出射するＹＡＧレーザ等の固体レーザを用いることができる。レーザ発振器２００から出射されたレーザは、ビームエキスパンダ１０５により所定幅の平行光線へと偏向される。そして、ダイクロック１１０を通過した後、スリット１１５によりスリット幅の光線に絞られる。スリット１１５通過後、ビームサンプラー１２０により一部の光線が反射されてパワーメータ１４５に入射される。パワーメータ１４５は、入射された光線の受光強度を検出して、レーザ発振器２００から所望の光強度のレーザが出射されているかどうかを判断し、図示しないがレーザ発振器２００等を制御する制御部７０を介してレーザ発振器２００の出力を調整する。スリット１１５を通過したレーザは、レーザミラー１２５により反射されてビームエキスパンダ１３０に入射される。ビームエキスパンダ１３０は、入射されたレーザを集光して、ＡＣＦ１０に対して照射する。
【００６９】
アライメントレーザポインタ１４０は、アライメント調整のためのレーザを発振するレーザ発振器であり、たとえば可視光である波長が選択される。たとえば、本例においては、６９０ｎｍのレーザが用いられる。このアライメントレーザポインタ１４０から出射されたレーザは、レーザラインジェネレータ１３５により整形されてダイクロック１１０を介してレーザ発振器２００から出射されたレーザと同様にＡＣＦ１０に照射される。このレーザは、アライメント調整すなわち位置合わせのためのレーザであり、このレーザを用いて位置決め制御が行なわれる。なお、上記のレーザ照射部１５においては、レーザの反射用素子としてレーザミラー１２５を用いた場合を説明したが、これに限られず、たとえば、レーザミラー１２５の代わりにレーザの反射角度の微調整が可能ないわゆるガルバノミラーあるいはポリゴンミラー等を用いることも当然に可能である。
【００７０】
図６は、本発明の実施の形態１に従う接合装置によるアレイ基板（ガラス基板）とＴＣＰの接合を説明する図である。
【００７１】
図６に示されるように、アレイ基板（ガラス基板）１の引出電極と対応するＴＣＰ２の接続電極とを対向させて、対応するそれぞれの電極の位置合わせが行なわれ、そして、アレイ基板１の引出電極とＴＣＰ２の接続電極との間に入れられたＡＣＦ１０を挟みこむためにシリンダ２０を用いて加圧ヘッドと支持台１６との間でアレイ基板１とＴＣＰ２とに加圧する。そして、レーザ発振器２００からのレーザ照射により、レーザミラー１２５によりレーザが反射され、バックアップガラス５５を介してアレイ基板（ガラス基板）１を通過して、直接ＡＣＦ１０にレーザがピンポイントで照射する。レーザの照射もしくは照射後により生じる後述するＡＣＦの硬化後にシリンダ２０による加圧を開放する。
【００７２】
ここで、電極の位置合わせは、図示していないがバックアップガラス５５側から、バックアップガラス５５とアレイ基板１とを通してＣＣＤカメラ（単にカメラとも称する）で撮影し、カメラで撮影した撮像画像をたとえば制御部７０等において画像処理することにより実行することが可能である。本例においては、たとえばバックアップガラス５５側からカメラで撮影した場合、アレイ基板（ガラス基板）１とＴＣＰ２とを同時に撮像できるので電極の位置合わせは容易となるが、たとえばアレイ基板１およびＴＣＰ２等に設けられた基準マーク等を用いて電極の位置合わせを実行することも可能であり、バックアップガラス５５側からのカメラの撮影に限らず、ＴＣＰ２の上側からのカメラの撮影によっても位置合わせが可能である。
【００７３】
また、このレーザ照射部１５は、いわゆるレーザマーカであり、レーザ照射としては、試料載置テーブルである支持台１６上に位置決めされた所定の位置に任意の軌跡を描いてレーザ光を照射することが可能である。
【００７４】
一般的に、通常のレーザマーカはＣＡＤデータを用いて所定の位置に照射することができる。そのため、たとえば液晶表示パネルＬＣＤのＣＡＤデータをそのまま用いて照射箇所の位置決め制御を行なうことができる。レーザ光の照射軌跡としては薄膜が十分に加熱するようにエネルギを局部的に集中できるものが望ましい。なお、レーザ光の照射光量および／または照射軌跡を適宜に制御することにより接着強度を適切に調整することが可能であり、たとえば、いわゆるワブリング方式あるいは塗りつぶし方式を採用することも可能である。ワブリング方式による照射軌跡は照射スポットの中心を旋回させながら進めていくものである。一方、塗りつぶし方式とは多数の平行線により照射予定領域を埋め尽くすものである。当該技術については、一般的なものであるため本願明細書においてはその詳細な説明は省略する。
【００７５】
また、レーザ発振器２００において、いわゆるＱスイッチ２１０を用いることにより、Ｑ値の非常に高いパルスビームを発振することが可能となる。すなわち、高エネルギー密度のレーザを照射することにより短時間での接着（実装）が可能となる。なお、本例においては、一例としてパルスビームを用いたレーザ照射を実行する場合について説明するがこれに限らずたとえば所定のエネルギー量を連続的に照射し続ける連続波ビーム（ＣＷビーム）を照射することも当然に可能である。
【００７６】
なお、図６においては、図示していない上述したビームサンプラー１２０およびパワーメータ１４５を用いてレーザのパワー検出が実行される場合も示している。
【００７７】
図７は、本発明の実施の形態に従うレーザ照射によりＡＣＦが反応する時間を説明する図である。ここでは、縦軸を反応率とし、横軸を反応時間としている。なお、ここでは、１０６４ｎｍ程度の波長レーザを出射する新複屈折結晶体（ＹＶＯ4）を用いた固体レーザで実験を行なった場合の反応時間が示されている。
【００７８】
【数１】
2006253665.tif 000003
【００７９】
ここで、ＤＳＣ反応熱は、いわゆる示差走査熱量測定に従って計測された反応熱を示している。示差操作熱量測定は、試料及び基準試料を一定速度で温度変化させる際に加えるエネルギ−差を測定し、試料の熱分析たとえば反応熱等を計測する効果的な手法である。
【００８０】
上記の式に基づいて反応熱から反応率を算出すると、図７に示されるように約７０〜８０ｍｓｅｃ程度でＡＣＦをほぼ完全に硬化させることが可能となる。なお、レーザを照射しすぎるとＡＣＦにアブレーションが生じたりあるいは焦げが生じたりすることにより、ＡＣＦ内部のエポキシ結合の数が増えて反応熱が増大するため上式に基づく反応率においては、完全に硬化後、見かけ上負の反応率となっている。なお、図７に示される実線は上記の算出結果に基づいて想定される推定曲線である。
【００８１】
従来の方式では、熱伝導等によりＡＣＦをほぼ完全に硬化させるために概ね１０〜２０秒程度必要としていたが本願方式によりその１０分の１以下の時間でＡＣＦを硬化させることができ、極めて高効率でＡＣＦを用いた実装が可能となる。また、ＡＣＦを硬化させる時間が短いがゆえに、他の構成部品であるアレイ基板（ガラス基板）およびＴＣＰへの熱伝導を抑制することが可能となり、温度勾配の差に基づく反りといった現象も抑制することが可能となる。そして、その結果従来の方式で問題となっていた冷却行程といった複雑な制御をする必要がなく、簡易な構成で効率的な実装が可能となる。
【００８２】
図８は、ＡＣＦの光の透過特性を説明する図である。
図８に示されているように、ＡＣＦは、レーザ照射に対して、レーザ透過率が非常に低い特性であることがわかる。いいかえるならば、レーザ照射に対してレーザ吸収率が非常に高い特性を有している。たとえば、７００ｎｍ程度の波長を有するレーザについては、透過率が他の波長と比較して低く、エネルギ−の吸収率が高いことが実験結果より計測されている。それゆえ、本実施の形態においては、１０６４ｎｍ程度の波長を有するレーザを用いた場合を一例として説明している。
【００８３】
この点で、この透過率は、上記の図７において、ＡＣＦの硬化により反応率が変化したと同様に透過率にも当然に変化が生じる。
【００８４】
本発明の実施の形態においては、ＡＣＦの透過率をリアルタイムで測定することによってＡＣＦの硬化状態をリアルタイムで測定する。具体的には、初期のＡＣＦに対するレーザ照射の際のＡＣＦの透過率をしきい値として、その透過率から変化が生じた場合にＡＣＦが硬化したと判定することができる。その構成としては、図４で説明した測定部４５に入射されるレーザ強度を測定して、制御部７０において、測定部４５に入射されるレーザ強度の測定結果から透過率を算出し、しきい値となる透過率との比較に基づいてＡＣＦの反応率を計測することが可能となる。
【００８５】
これにより、上記で説明したようにＤＳＣ反応熱に基づいてＡＣＦの反応率を計測する必要がない。すなわち、上述の示差走査熱量測定は、サンプルである試料のみを測定するために他の付属の構成部品を取り除く必要があり、破壊検査となってしまう。一方、本願実施の形態で説明した方式は、ＡＣＦの透過率に基づいてＡＣＦの硬化状態を判別することができる非破壊検査であり、さらに、リアルタイムにＡＣＦの硬化状態を測定することが可能となるため、個々の製品に対して信頼性の予測が十分可能となる。また、検査に要するコストも低減することが可能となる。
【００８６】
また、上記方式によりＡＣＦの硬化を判別した際に次の接合へと処理を進めていくことが可能であるため、硬化状態に応じたレーザの照射が可能となり、均一かつ安定的な接合を期待することができる。さらには、過去の反応率データや、フィールド不良等の相関情報とを組み合わせて、知識情報的な処理アルゴリズムを行なうことにより、学習機能を持たせた制御を実行することも可能である。
【００８７】
図９は、本発明の実施の形態１に従う接合装置によりＴＣＰを接合した場合の実装時間を説明する図である。
【００８８】
ここでは、レーザ出力（Ｗａｔｔ）、周波数（ｋＨｚ）、パルスエネルギー（ｍＪｏｕｌｅ／Ｐｕｌｓｅ）、１チップの予測実装時間（ｍｓｅｃ）および代表的なレーザ例が示されている。なお、チップ底面積は２０ｍｍ2とする。また、硬化に必要なエネルギー実測値は、２００ｍＪｏｕｌｅ／ｍｍ2である。なお、レーザとしてここでは、代表的にＹＶＯ4レーザ、ファイバーレーザ、ＹＡＧレーザ等が示されている。ここで示されるように高出力のレーザパワーを照射することによりより短時間で実装することが可能である。１チップ当りの実装時間は一秒程度以内相当である実験結果が得られており、本願発明に従う接合装置を用いることにより、極めて高速な実装が可能であることがわかる。
【００８９】
上述したように、本発明に従う接合装置を用いるすなわちＡＣＦを所定波長のレーザでレーザ照射することによりＡＣＦをピンポイントで反応させて、接合時間を短縮する高速かつ高精細な実装が可能となる。
【００９０】
なお、レーザ発振器としては、半導体レーザやＹＡＧレーザあるいはＹＶＯ4等の結晶体を用いた固体レーザあるいはファイバーレーザを用いて所定のスポット径でかつ所定の操作軌跡で照射することも可能である。なお、波長の選択としては、ガラスのＯＨ基（水酸基）の化学結合の吸収バンドばらつきに対応して選択する必要がある。たとえば、波長が２．７μｍ付近の透過率は、殆ど０に落ち込むことが解っている。また、一般的に４μｍ程度以上〜１０μｍ程度の電磁波の透過率は著しく悪くかえってガラスに対して損傷を与えてしまう。したがって、材質等に基づく吸収バンド等を考慮して適切な波長の選択をすることが可能である。
【００９１】
本発明の実施の形態においては、ヒータツールを用いて熱伝導による熱によってＡＣＦを硬化させる方式ではなく、必要な時に必要なだけの効率的なレーザ照射によりＡＣＦを溶着して硬化させる方式であるため、実効的な消費電力の面においても十分な効果を期待することができる。
【００９２】
また、レーザ照射を用いることにおいて実装エネルギ−を極めて局所的にＡＣＦに与えることができ、かつレーザという単色光線という特徴を使ってＡＣＦへのエネルギ−集中効率と位置精度のよい、精密実装が可能となる。
【００９３】
また、従来の方式においては実装時の吸熱によってＴＣＰやドライバＩＣやアレイ基板（ガラス基板）等が膨張するため予め縮小補正を入れて部品を設計する必要があるが、本発明の実施の形態に従う方式においては、極めて短時間の熱反応処理であるため理想的には縮小補正が不要となり、極めて高精度なアライメント（位置合わせ）を実現することが可能となる。
【００９４】
なお、上記においては、アレイ基板（ガラス基板）とＴＣＰとの実装を実行する接合装置について主に説明したがこれに限られず、他の実装たとえばＣＯＧの実装技術やＴＡＢ／ＣＯＦ等の部品製造技術においても同様に適用可能である。また、ＡＣＦの代わりに導電性粒子を含まない熱反応性樹脂の接着剤を用いても、アレイ基板とＴＣＰ等とに圧力を加え、挟み込んだ状態で接着剤を硬化させるので、向かい合う電極同士が接触し、導通した状態で接合が可能となる。
【００９５】
（実施の形態２）
近年、微細加工技術の発達とともに、配線ピッチも飛躍的に狭くなってきている。これに伴い、高精度な接合が求められている。しかしながら、ある程度の製造段階でのばらつきも考慮しなければならず、一般的に製造段階でのばらつきも考慮した上で配線ピッチ等を設計する必要があった。すなわち、ある程度のマージンを持たせた配線ピッチで設計せざるを得なかった。
【００９６】
本発明の実施の形態２においては、さらに配線ピッチを縮小した場合においても高精度な接合が可能なアライメント補正方式について説明する。
【００９７】
図１０は、本発明の実施の形態２に従うアライメント補正を説明する図である。
ここでは、ＴＣＰ２側の下部電極とアレイ基板（ガラス基板）１側の上部電極とを接合する場合について説明する。たとえば、上部電極側と、下部電極側とが例えば凸部の形状であるものとする。一般的に、接合部付近のアライメントは、上述したようにＣＣＤカメラにより実行され、本例においては、下部側すなわちバックアップガラス５５側からカメラ６０で位置調整が実行される場合が示されている。このアライメントに関して、具体的には、アレイ基板１の引出電極とＴＣＰ２の対応する接続電極とを位置合わせして接近させ、ＡＣＦ１０を間に挟んで圧力を加える前にＣＣＤカメラ６０で撮影する。そして、撮像された画像から画像処理を実行して配列された複数の電極のいずれかの電極が位置ずれ（ピッチずれ）しているかどうかを判断する。この画像処理および電極の位置ずれの判断等に関しては、制御部７０において予め格納されているアライメント用のプログラム等を用いて実行することが可能である。
【００９８】
位置ずれのある電極の位置については、アレイ基板１側の電極の間隔が長ければＴＣＰ２の該当部分にアライメント用のレーザ光を照射して吸収させることによって膨張させ、逆にアレイ基板１側の電極の間隔が短ければ当該部分にアライメント用のレーザ光を照射して吸収させることによって膨張させるようにして位置ずれを補正する。
【００９９】
具体的には、上部電極と下部電極とのアライメント補正の際、下部から必要に応じて上記該当部分であるアレイ基板１側の電極間にレーザを照射し、上部から必要に応じて、図４で説明したレーザ部４０からＴＣＰ２の上記該当部分である電極間にレーザ照射を行なう。図１０においては、レーザ照射部１５および１６のレーザミラー１２５および１２６によりレーザが反射されて該当部分に対してレーザ照射が実行される場合が示されている。これに伴い、電極間領域付近において、レーザ照射によって延びが生じることになる。このレーザ照射によるチップの延びあるいはフィルムの延びを制御することによって上部電極と下部電極との接合をより精度よく実行するすなわちアライメント補正を実行することができる。
【０１００】
そして、その後上述したようにＡＣＦ１０をアレイ基板１とＴＣＰ２との電極間に挟み込んで圧力を加え、今度はＡＣＦ１０に吸収させるレーザ光を照射して電極を接合することになる。
【０１０１】
なお、レーザ部４０からのレーザは、ガラスを透過するとともにチップパッケージあるいはフィルムに対して吸収されやすい波長に設定することが好ましい。アライメント用のレーザ照射は電極と電極との間に限られず、電極間間隔が短いために位置ずれが生じている部分の全体（電極部を含めて）に対して照射することも可能である。
【０１０２】
したがって、従来においては、マージンを持たせた配線ピッチで設計せざるを得なかったが、本願方式に従うアライメント補正を実行することにより狭ピッチの配線接合を実行する事が可能となり、より高密度な実装が可能となる。もちろん、ＴＣＰの代わりにシリコンチップ等の集積回路を用いることも可能であるし、レーザが透過する波長を選択することによりアレイ基板（ガラス基板）との上下関係を逆にすることも当然に可能である。
【０１０３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明の実施の形態１に従う液晶表示装置を説明する概略ブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１に従うＴＣＰを説明する概念図である。
【図３】ＡＣＦを説明する図である。
【図４】本発明の実施の形態に従う接合装置１００を説明する概念図である。
【図５】本発明の実施の形態１に従うレーザ照射部１５を説明する概略ブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態１に従う接合装置によるアレイ基板（ガラス基板）とＴＣＰの接合を説明する図である。
【図７】本発明の実施の形態に従うレーザ照射によりＡＣＦが反応する時間を説明する図である。
【図８】本発明の実施の形態に従うレーザ照射におけるレーザ波長とＡＣＦの透過率との関係を説明する図である。
【図９】本発明の実施の形態１に従う接合装置によりＴＣＰを接合した場合の実装時間を説明する図である。
【図１０】本発明の実施の形態２に従うアライメント補正を説明する図である。
【符号の説明】
【０１０５】
１  ＬＣＤ、２  ＴＣＰ、３  プリント回路基板、４  インターフェイス部、５  ドライバＩＣ、６  ＦＰＣ、１５，４０  レーザ部、１６  支持台、２０  シリンダ、２５，３５  ガラス製加圧ヘッド、４５  測定部、５０，１１０  ダイクロック、５５  バックアップガラス、６０  カメラ、７０  制御部、１００  接合装置、１０５，１３０  ビームエキスパンダ、１１５  スリット、１２０  ビームサンプラー  、１４０  アライメントレーザポインタ、１４５  パワーメータ、２００  レーザ発振器、２１０  Ｑスイッチ。
【図１】
2006253665.tif 000004
【図２】
2006253665.tif 000005
【図３】
2006253665.tif 000006
【図４】
2006253665.tif 000007
【図５】
2006253665.tif 000008
【図６】
2006253665.tif 000009
【図７】
2006253665.tif 000010
【図８】
2006253665.tif 000011
【図９】
2006253665.tif 000012
【図１０】
2006253665.tif 000013