(57)【要約】【課題】接続不良品の発生を抑制することができる電子部品の圧着方法を提供する。【解決手段】本発明の一態様に係る圧着方法は、透明基板２０１の接続パッドと駆動ＩＣ２０３の接続端子が導電粒子を含む異方導電膜２０５を介して重なるように、透明基板２０１を透明圧着ステージ１０１上に載置し、圧着ヘッド１０２により駆動ＩＣ２０３を透明基板２０１に押圧した状態で、透明基板２０１の接続パッドの透明圧着ステージ１０１側から異方導電膜２０５の導電粒子のつぶれ状態を検査し、導電粒子のつぶれ状態の検査結果に基づいて、圧着ヘッド１０２の平衡度を調整し異方導電膜２０５を硬化させる。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板の接続パッドと電子部品の接続端子が導電粒子を含む異方導電材料を介して重なるように、前記透明基板を透明圧着ステージ上に載置し、
圧着ヘッドにより前記電子部品を前記透明基板に押圧し、
前記電子部品を押圧した状態で、前記透明基板の接続パッドの透明圧着ステージ側から前記異方導電材料の前記導電粒子のつぶれ状態を検査し、
前記導電粒子のつぶれ状態の検査結果に基づいて、前記圧着ヘッドの平衡度を調整し、
前記異方導電材料を硬化させる電子部品の圧着方法。
【請求項２】
前記電子部品の複数の接続端子のそれぞれに対応する複数箇所の接続パッドにおいて、前記導電粒子のつぶれ状態を検査し、
当該複数箇所の導電粒子のつぶれ状態の検査結果を比較して、前記圧着ヘッドの平衡度を調整する請求項１に記載の電子部品の圧着方法。
【請求項３】
前記電子部品を押圧する前に、前記異方導電材料を当該異方導電材料が硬化しない温度まで加温する請求項１又は２に記載の電子部品の圧着方法。
【請求項４】
前記透明基板の接続パッドは不透明導電材料からなり、
前記導電粒子のつぶれ状態を、前記接続パッドに形成される前記導電粒子による圧痕の状態を微分干渉顕微鏡で観察することにより検査する請求項１、２又は３に記載の電子部品の圧着方法。
【請求項５】
前記微分顕微鏡から得られる明暗のコントラスト画像に基づいて、前記圧着ヘッドの平衡度を調整する請求項４に記載の電子部品の圧着方法。
【請求項６】
前記圧着ヘッドの平衡度を調整した後、再度前記導電粒子つぶれ状態を検査し、その検査結果において不良と判定された場合、前記異方導電膜を除去する工程を含む請求項１〜５のいずれか１項に記載の電子部品の圧着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異方導電材料を介して電子部品を透明基板に接続する電子部品の圧着方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示装置の製造工程の一つに、異方導電材料によって表示パネル上に駆動ＩＣ（駆動回路）やフレキシブル基板等の電子部品を実装する工程がある。具体的には、表示パネルに形成された接続パッドと電子部品の接続端子とを、異方導電材料に含まれる導電粒子により電気的に接続するとともに、液晶表示パネル上に駆動ＩＣを固着する。異方導電材料としては、異方導電フィルム（ＡＣＦ:Anisotropic Conductive Film）や、異方導電ペースト（ＡＣＰ：Anisotropic Conductive Paste）が広く用いられている。
【０００３】
従来から、異方導電材料を介して電子部品の接続端子を透明基板に圧着した後に、異方導電材料に含まれる導電粒子のつぶれ状態を観察して、圧着状態の良否を検査する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の圧着装置では、電子部品の接続端子を透明基板に形成された不透明金属材料からなる接続パッドに圧着した直後に、当該透明基板を透明ステージ上に載置した状態で導電粒子の状態を観察し、電子部品の圧着状態の良否を検査する。
【特許文献１】特開２００６−１８６１７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の圧着方法では、以下に示すような問題点がある。すなわち、特許文献１に記載の圧着方法では、電子部品と透明基板とを圧着し、異方導電材料を硬化させた後に、圧着状態の検査を行う。このため、接続不良が発生した場合、硬化した異方導電材料を除去することができず、表示パネルを再利用することができない。このため、低抵抗化を図るため表示パネルの接続パッドとして金属材料を用いた場合に接続不良が多発すると、表示パネルを再利用することができないので、表示パネルの製造コストが高く損失が大きくなるという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような事情を背景としてなされたものであり、本発明の目的は、接続不良品の発生を抑制することができる電子部品の圧着方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様に係る電子部品の圧着方法は、透明基板の接続パッドと電子部品の接続端子が導電粒子を含む異方導電材料を介して重なるように、前記透明基板を透明圧着ステージ上に載置し、圧着ヘッドにより前記電子部品を前記透明基板に押圧し、前記電子部品を押圧した状態で、前記透明基板の接続パッドの透明圧着ステージ側から前記異方導電材料の前記導電粒子のつぶれ状態を検査し、前記導電粒子のつぶれ状態の検査結果に基づいて、前記圧着ヘッドの平衡度を調整し、前記異方導電材料を硬化させる。これにより、電子部品を圧着するたびに圧着ヘッドの平衡度を調整することができるため、不良品の発生を抑制することができる。
【０００７】
本発明の第２の態様に係る電子部品の圧着方法は、上記の圧着方法において、前記電子部品の複数の接続端子のそれぞれに対応する複数箇所の接続パッドにおいて、前記導電粒子のつぶれ状態を検査し、当該複数箇所の導電粒子のつぶれ状態の検査結果を比較して、前記圧着ヘッドの平衡度を調整する。これにより、より正確に圧着ヘッドの平衡度を調整することができるため、不良品の発生をさらに抑制することができる。
【０００８】
本発明の第３の態様に係る電子部品の圧着方法は、上記の圧着方法において、前記電子部品を押圧する前に、前記異方導電材料を当該異方導電材料が硬化しない温度まで加温する。これにより、異方導電材料の流動性を向上させることができる。
【０００９】
本発明の第４の態様に係る電子部品の圧着方法は、上記の圧着方法において、前記透明基板の接続パッドは不透明導電材料からなり、前記導電粒子のつぶれ状態を、前記接続パッドに形成される前記導電粒子による圧痕の状態を微分干渉顕微鏡で観察することにより検査する。本発明は、このような場合に特に有効である。
【００１０】
本発明の第５の態様に係る電子部品の圧着方法は、上記の圧着方法において、前記微分顕微鏡から得られる明暗のコントラスト画像に基づいて、前記圧着ヘッドの平衡度を調整する。本発明は、このような場合に特に有効である。
【００１１】
本発明の第６の態様に係る電子部品の圧着方法は、上記の圧着方法において、前記圧着ヘッドの平衡度を調整した後、再度前記導電粒子のつぶれ状態を検査し、その検査結果において不良と判定された場合、前記異方導電膜を除去する。このように、異方導電材料を硬化させる前に、導電粒子の状態を検査することができるため、不良品が発生した場合でも、異方導電材料を簡単に除去することができ、当該不良品を再度利用することが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、接続不良品の発生を抑制することができる電子部品の圧着方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の実施の形態に係る電子部品の圧着方法について、図を参照して説明する。まず、図１を参照して、本実施の形態に係る圧着方法に用いられる圧着装置１００について説明する。図１は、本実施の形態に係る電子部品の圧着に用いられる圧着装置１００の構成を示す図である。ここでは、透明基板として液晶表示パネルを、電子部品として駆動ＩＣを例として説明する。なお、液晶表示パネルの他にも有機ＥＬパネル、プラズマディスプレイ等他の電子機器にも応用可能である。また、電子部品としては、フレキシブル基板等他の電子部品の適用も可能である。
【００１４】
図１に示すように、圧着装置１００は、透明圧着ステージ１０１、圧着ヘッド１０２、微分干渉顕微鏡１０３、ＣＣＤカメラ１０４、画像記憶部１０５、圧痕検査部１０６、制御部１０７、パネル載置テーブル１０８を備えている。透明圧着ステージ１０１は、耐熱性の石英ガラスやパイレックス（登録商標）ガラス等からなる。パネル載置テーブル１０８上に、液晶表示パネル２００が載置される。液晶表示パネル２００は、パネル載置テーブル１０８の上に負圧吸着手段等（図示せず）によって位置決めされる。
【００１５】
液晶表示パネル２００は、ガラス等の透明絶縁材料からなる透明基板２０１を備える。透明基板２０１には、対向基板２０２が液晶層（不図示）を挟んで対向配置される。透明基板２０１は、対向基板２０２よりも平面寸法が大きく形成される。従って、透明基板２０１と対向基板２０２とを重ね合わせると、透明基板２０１の一部が対向基板２０２から突出するように配置される。この透明基板２０１の突出した領域が、駆動ＩＣ２０３を実装するための実装領域２０４となる。
【００１６】
透明基板２０１の実装領域２０４には接続端子が形成され、該接続端子の駆動ＩＣ２０３のバンプ電極に接続される部位が接続パッド（不図示）とされる。接続パッドを含む接続端子は、ＡｌやＮｉ等からなる不透明な金属材料からなる。なお、接続パッドを含む接続端子は、ＩＴＯ等の透明導電膜上にＡｌ等の金属材料が積層されて形成される場合もある。接続パッド上には、当該接続パッドを覆うようにフィルム状の異方導電膜（ＡＣＦ:Anisotropic Conductive Film）２０５が設けられる。異方導電膜２０５は、絶縁性を有する接着材中に導電粒子が混入された一般的な構成のものを用いることができる。なお、ペースト状の異方導電材料（ＡＣＰ:Anisotropic Conductive Paste）を用いてもよい。
【００１７】
透明基板２０１の実装領域２０４には、駆動ＩＣ２０３が異方導電膜２０５を介して実装される。駆動ＩＣ２０３の透明基板２０１側には、突起電極であるバンプ電極（不図示）が複数個設けられる。バンプ電極としては、Ａｕ等の金属材料が用いられる。バンプ電極は、透明基板２０１の接続パッドに対応して設けられる。駆動ＩＣ２０３は、異方導電膜２０５の上から、駆動ＩＣ２０３のパンプ電極が透明基板２０１の接続パッドと合致するように位置決めされる。透明圧着ステージ１０１は、マニュピレータ等の移動手段により移動し、水平方向（ＸＹ方向）の位置を変えることができる。
【００１８】
圧着ヘッド１０２は、透明基板２０１と駆動ＩＣ２０３との間に異方導電膜２０５を挟んだ状態で、駆動ＩＣ２０３のバンプ電極形成面の反対側の面を透明基板２０１側に向かって押圧した後に、液晶表示パネル２００と駆動ＩＣ２０３とを加熱圧着する。これにより、バンプ電極と接続パッドとが異方導電膜２０５の導電粒子を介して電気的に接続されるとともに、駆動ＩＣ２０３が透明基板２０１上に固着される。この駆動ＩＣ２０３の圧着方法については、後に詳述する。
【００１９】
圧着ヘッド１０２は、図示されない駆動部によって垂直方向（Ｚ方向）に透明圧着ステージ１０１まで下降し、所定の加重を印加する。また、圧着ヘッド１０２は、図示しないヒーターブロックに固定されている。圧着ヘッド１０２の先端は、異方導電膜２０５を軟化させる温度である７０℃程度、異方導電膜２０５の硬化温度である２００℃程度と段階的に温度を変化させることができる。なお、圧着装置には、図示しないタイマー及び熱電対等の計測器が装備され、圧着ヘッド１０２の押圧する圧力、押圧時間、及び加熱温度等を制御することが可能である。
【００２０】
上述の液晶表示パネル２００においては、異方導電膜２０５を介して駆動ＩＣ２０３を押圧すると、異方導電膜２０５に含まれる導電粒子により、接続パッドに圧痕が形成される。本実施の形態においては、この不透明な金属材料からなる接続パッドに形成される圧痕を観察し、駆動ＩＣ２０３の接続状態の良否検査を行う。
【００２１】
透明圧着ステージ１０１の下側には、微分干渉顕微鏡１０３が配置される。微分干渉顕微鏡１０３は、透明基板２０１の透明圧着ステージ１０１側から接続パッドに形成された導電粒子の圧痕を観察する。単色光を用いた微分干渉顕微鏡１０３では、光路差により干渉を起こさせて生ずる明暗のコントラスト画像を観察することができる。従って、微分干渉顕微鏡１０３では、圧痕の状態を明暗のコントラスト（濃淡）として得ることができる。
【００２２】
本実施の形態では、微分干渉顕微鏡１０３で得られる画像において、圧痕が深い部分は、圧痕が浅い部分よりも濃く（暗く）視認される。図２に、駆動ＩＣ２０３が圧着される部分の透明圧着ステージ１０１側から見た接続パッドの圧痕２０６を示す。なお、図２では説明のために圧痕２０６を模式的に図示しているが、実際には、１つの接続パッドあたりに複数の圧痕が形成される。
【００２３】
図２に示すように、圧痕が深くなるにつれて接続パッドの凹凸状態が大きくなり、背景に対するコントラストが高くなる。逆に、圧痕が浅くなると接続パッドの凹凸状態が小さくなり、背景に対するコントラストが低下するように観察される。すなわち、圧着ヘッド１０２により駆動ＩＣ２０３を押圧したときに、押し付ける圧力が弱い部分は明るく、押し付ける圧力が強い部分は暗くなる。つまり、良品では複数の圧痕画像が均等に所定の閾値（輝度）よりも暗く、不良品では複数の圧痕画像のうち１以上が所定の閾値よりも明るくなる。本実施の形態においては、この導電粒子の圧痕の状態を撮像した明暗のコントラスト画像に基づいて、圧着ヘッド１０２の平衡度を調整する。
【００２４】
ＣＣＤカメラ１０４は、微分干渉顕微鏡１０３で観察される導電粒子の圧痕を撮像する。ＣＣＤカメラ１０４は、駆動ＩＣ２０３の複数箇所の圧痕画像を撮像する。例えば、図３に示すように略直方体状の駆動ＩＣ２０３を透明基板２０１上に実装する場合、図３中破線で示すように駆動ＩＣ２０３の四隅に対応する位置においてバンプ電極と接続される接続パッドの４箇所の圧痕画像を撮像する。これにより、駆動ＩＣ２０３が傾いた状態で接続されるのを抑制することができる。なお、駆動ＩＣ２０３の長辺側の端を２箇所撮像するようにしてもよい。また、フレキシブル基板を接続する際には、フレキシブル基板に略一列に形成された接続端子の端と端の２箇所を撮像することができる。圧痕画像を撮像する箇所は、任意に決定することができる。
【００２５】
画像記憶部１０５は、ＣＣＤカメラ１０４により撮像された複数の圧痕画像を記憶する。圧痕検査部１０６は、画像記憶部１０５に記憶された複数の圧痕画像に基づいて、接続パッドに対する駆動ＩＣ２０３の接続状態の良否を検査する。制御部１０７は、圧痕検査部１０６の検査結果に基づいて、圧着ヘッド１０２と液晶表示パネルの透明基板２０１との平衡度を調整する。
【００２６】
ここで、図４を参照して、本実施の形態に係る電子部品の圧着方法について説明する。図４は、本実施の形態に係る電子部品の圧着方法を説明する図である。ここでは、熱硬化型の異方導電膜を用いる例について説明する。
【００２７】
まず、透明基板２０１を透明圧着ステージ１０１上に載置し、透明基板２０１上に形成された接続パッド上に、異方導電膜２０５を貼着する（ステップＳ１）。その後、圧着ヘッド１０２を異方導電膜２０５に当接させ、異方導電膜２０５の反応が始まらない温度、すなわち異方導電膜２０５が硬化しない温度まで加温する（ステップＳ２）。ここでは、異方導電膜２０５を７０℃に加温する。これにより、異方導電膜２０５の流動性を増加させることができる。なお、異方導電膜２０５としてペースト状のものを用いた場合等、異方導電膜２０５の流動性が十分に高い場合には、この工程は省略することも可能である。
【００２８】
そして、加温した異方導電膜２０５の上に、駆動ＩＣ２０３のパンプ電極が、透明基板２０１の接続パッドと合致するように位置決めする（ステップＳ３）。その後、接続パッドとパンプ電極との間に異方導電膜２０５を挟んだ状態で、圧着ヘッド１０２により駆動ＩＣ２０３に圧力を印加し（ステップＳ４）、駆動ＩＣ２０３のバンプ電極形成面の反対側の面を透明基板２０１側に向かって押圧する。このとき、異方導電膜２０５に含まれる導電粒子により、透明基板２０１上の接続パッドに圧痕が形成される。
【００２９】
その後、圧着ヘッド１０２により駆動ＩＣ２０３を透明基板２０１に押圧した状態で、微分干渉顕微鏡１０３及びＣＣＤカメラ１０４を用いて、複数箇所の接続パッドに形成された圧痕の画像を撮像する（ステップＳ５）。これらの圧痕画像は、画像記憶部１０５に記憶される。そして、画像記憶部１０５に記憶された複数の圧痕画像に基づいて、駆動ＩＣ２０３の接続状態の良否を検査する（ステップＳ６）。
【００３０】
例えば、図２に示すように、微分干渉顕微鏡１０３で得られる画像において、圧着ヘッド１０２により駆動ＩＣ２０３を押圧したときに、押し付ける圧力が弱い部分は明るく、押し付ける圧力が強い部分は暗くなる。この場合、このまま加熱して、異方導電膜２０５を硬化させても、押し付け圧力が弱い部分では、良好な接続が得られないおそれがある。この場合、ステップＳ６においてＮＧ判定となり、圧着ヘッド１０２と液晶表示パネルの透明基板２０１との平衡度を調整する（ステップＳ７）。
【００３１】
制御部１０７は、押し付け圧力が弱い部分に向かって圧力を印加するように、圧着ヘッド１０２と液晶表示パネルの透明基板２０１との平衡度を調整する。そして、再度、複数箇所の導電粒子の圧痕を比較して、駆動ＩＣ２０３の接続状態の良否を検査する（ステップＳ８）。複数箇所の圧痕画像を比較し、圧痕画像の濃淡が均等になり、それぞれが所定の閾値を超えた場合、ＯＫ判定となる。
【００３２】
ＯＫ判定となった場合（ステップＳ６ＯＫ、ステップＳ８ＯＫ）、その後、圧力をそのまま印加した状態で、圧着ヘッド１０２の温度を上昇させて、異方導電膜２０５を硬化させる。例えば、７０℃で２秒間キープした後、２００℃で７秒間保持することによって、異方導電膜２０５を硬化させることができる。これにより、最適な接続状態で異方導電膜２０５を硬化させることができるため、良品のみを作製することができる。また、液晶表示パネル２００に駆動ＩＣ２０３を圧着するたびに、圧着ヘッド１０２の平衡度を調整することができるため、不良品の発生を抑制することができる。
【００３３】
一方、ステップＳ８においてさらにＮＧ判定となった場合、液晶表示パネル２００の再生処理を行う（ステップＳ１０）。このように異方導電膜２０５を硬化させる前に、導電粒子の接続状態を判定しているため、不良パネルが発生した場合でも、異方導電膜２０５を簡単に除去することができ、当該不良パネルを再度利用することが可能となる。
【００３４】
なお、本発明は、上述の例に限定されない。例えば、透明基板２０１に形成される接続パッドがＩＴＯ等の透明導電材料により形成されている場合には、当該透明電極からなる接続パッドを介して視認される導電粒子のつぶれ状態に基づいて、圧着ヘッド１０２の平衡度を調整するようにしてもよい。なお、この場合には、微分干渉顕微鏡を用いる必要はない。
【００３５】
導電粒子のつぶれ状態に基づいて良否検査を行う場合、例えば、導電粒子の大きさにより良否検査を行うことができる。すなわち、複数箇所の接続パッドの導電粒子を撮像し、夫々の箇所の導電粒子の大きさが均等になり、所定の閾値を超える場合に、異方導電膜の硬化処理を行う。このように、液晶表示パネル２００に駆動ＩＣ２０３を圧着するたびに、圧着ヘッド１０２の平衡度を調整することができるため、不良品の発生を抑制することができる。また、不良パネルが発生した場合でも、異方導電膜２０５を簡単に除去することができ、当該不良パネルを再度利用することが可能となる。
【００３６】
なお、フレキシブル基板を接続する際には、異方導電膜２０５をあらかじめフレキシブル基板側に仮固定して、液晶表示パネル２００と重ね合わせてもよい。フレキシブル基板の接続端子上に異方導電膜２０５を配置した状態で、ホットプレート等の加熱装置に載せ短時間加温することで、異方導電膜２０５をフレキシブル基板に密着させることができる。また、異方導電材料としては、熱硬化型に限られるものではなく、光硬化型の異方導電材料を用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】実施の形態に係る圧着装置の構成を示す図である。
【図２】圧痕の状態を模式的に示す図である。
【図３】圧痕の撮像箇所を説明するための図である。
【図４】実施の形態に係る圧着方法を説明するフロー図である。
【符号の説明】
【００３８】
１００  圧着装置
１０１  透明圧着ステージ
１０２  圧着ヘッド
１０３  微分干渉顕微鏡
１０４  ＣＣＤカメラ
１０５  画像記憶部
１０６  圧痕検査部
１０７  制御部
２００  液晶表示パネル
２０１  透明基板
２０２  対向基板
２０３  駆動ＩＣ
２０４  実装領域
２０５  異方導電膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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