(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フラットパネルのパネル電極と部品の部品電極とを接合させる部品接合装置であって、
前記フラットパネルが載置されるステージと、前記部品を前記ステージ上のフラットパネルに押圧する押圧ヘッドとから構成され、導電性の粒子を含む接着部材を介して、前記パネル電極と前記部品電極とを接合させる接合手段と、
前記接合手段による接合が行われているときに、当該接合手段により接合させている前記パネル電極と部品電極との間に位置する粒子であって、当該接合手段による接合により変形した前記粒子を撮像する撮像手段と、
前記接合手段による接合が行われているときに、前記変形した粒子の撮像結果に基づいて、前記押圧ヘッドの押圧時間を接合条件とし、前記押圧ヘッドの押圧時間を変更する条件変更手段とを備える
ことを特徴とする部品接合装置。
【請求項２】
フラットパネルのパネル電極と部品の部品電極とを接合させる部品接合方法であって、
押圧ヘッドによる、透明なステージ上に載置された前記フラットパネルへの前記部品の押圧を開始することにより導電性の粒子を含む接着部材を介した、前記パネル電極と前記部品電極との接合を開始する接合開始ステップと、
前記パネル電極と部品電極との間に位置する部品であって、前記接合により変形した前記粒子を前記ステージを介して撮像する撮像ステップと、
前記変形した粒子の撮像結果に基づいて、前記部品に対する前記押圧ヘッドの押圧時間を接合条件とし、前記押圧時間を変更する条件変更ステップと、
前記変更された接合条件で前記接合を行った後、前記接合を終了する接合終了ステップとを含む
ことを特徴とする部品接合方法。
【請求項３】
前記部品接合方法は、さらに、
前記押圧時間を検出する時間検出ステップと、
前記押圧時間の検出結果に基づいて、前記押圧時間を変更する時間変更ステップとを含む
ことを特徴とする請求項２に記載の部品接合方法。
【請求項４】
前記接着部材は、前記粒子を複数含み、
前記条件変更ステップでは、前記撮像により得られた撮像画像における前記粒子の面積の総和を前記撮像結果とし、前記粒子の面積の総和が所定の値よりも小さいときは、前記接合条件を変更する
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の部品接合方法。
【請求項５】
前記接着部材は、前記粒子を複数含み、
前記条件変更ステップでは、前記撮像により得られた撮像画像における前記粒子の総数を前記撮像結果とし、前記粒子の総数が所定の値よりも少ないときは、前記接合条件を変更する
ことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の部品接合方法。
【請求項６】
前記接合終了ステップでは、前記変形した粒子の撮像結果に基づいて前記接合を終了する
ことを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の部品接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部品接合装置及び部品接合方法に関し、特に異方性導電接着剤を介在させた状態でフラットパネルディスプレイの電極と電子部品の電極とを接合する部品接合装置及び部品接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ITO（Indium Tin Oxide）等で構成される電極を持った液晶ディスプレイ及びプラズマディスプレイ等のフラットパネルディスプレイ（以下、フラットパネルという）上に、電極を持ったTAB（Tape Automated Bonding）基板、半導体素子及びフレキシブル基板等の電子部品（以下、接合部品という）を実装することが行われている。この実装では、フラットパネルディスプレイの電極（以下、パネル電極という）と接合部品の電極（以下、部品電極という）との接合が行われる。すなわち、接合部品とフラットパネルとの間に異方性導電接着剤を介在させた状態で、接合部品のフラットパネルへの仮圧着及び本圧着が行われる。前記の仮圧着においては、熱圧着加圧ヘッドにより弱い押圧で接合部品の仮圧着が行われ、その後の本圧着では、熱圧着加圧ヘッドにより前記仮圧着された接合部品を強い押圧で本圧着することが行われる。
【０００３】
上記接合部品の実装を行う際に、パネル電極と部品電極とが十分な圧力で接合されていなかったり、パネル電極と部品電極との間に位置ずれが発生していたりした場合、パネル電極と部品電極との接合状態が悪くなる。そして、パネル電極と部品電極との間が十分に電気的に接続されていない場合、そのフラットパネルは不良品として処理される。このような接合部品の実装不具合により発生した不良品を無くすことを目的として、例えば特許文献１に記載の部品接合方法が提案されている。この部品接合方法では、不良品における電極間の接合状態をフィードバックし、フィードバックされた接合状態を考慮して次の接合部品の実装条件を変更している。
【特許文献１】特開平８−３３０３９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載の部品接合方法では、不良品が発生した後に実装される接合部品については、電極間の接合状態が悪くならないようにすることができる。しかしながら、不良品の発生を前提としているため、接合部品が実装されたフラットパネルを少なくとも１つは犠牲にしなければならない。その結果、接合部品が実装されたフラットパネルの歩留まりを大きく向上させることはできない。
【０００５】
また、特許文献１に記載の部品接合方法では、不良品における接合状態に基づいて次の接合部品の実装を行っているが、次の接合部品の実装において不良品における接合状態と同様の接合状態が生じるとは限られない。従って、接合部品の実装条件を適切なものに変更することができず、接合部品の実装されたフラットパネルの歩留まりを大きく向上させることはできない。
【０００６】
そこで、本発明は、かかる問題点に鑑み、接合部品が実装されたフラットパネルの歩留まりを大きく向上させることが可能な部品接合装置及び部品接合方法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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の部品接合装置は、フラットパネルのパネル電極と部品の部品電極とを接合させる部品接合装置であって、導電性の粒子を含む接着部材を介して、前記パネル電極と前記部品電極とを接合させる接合手段と、前記接合手段による接合が行われているときに、当該接合手段により接合させている前記パネル電極と部品電極との間に位置する粒子であって、当該接合手段による接合により変形した前記粒子を撮像する撮像手段と、前記接合手段による接合が行われているときに、前記変形した粒子の撮像結果に基づいて、当該接合手段の接合条件を変更する条件変更手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
上記粒子の変形はパネル電極及び部品電極に挟まれて押し潰されることにより生じる。すなわち、粒子がパネル電極と部品電極とを電気的に接続することにより生じる。従って、変形した粒子を撮像することにより、パネル電極及び部品電極の接合状態を認識することができる。この認識は接合手段による電極間の接合動作と並行して行われ、その接合動作の接合条件を接合状態の認識結果に基づいて接合動作中に変え、不良品の発生を防止する。その結果、特許文献１に記載の部品接合方法のように、接合部品が実装されたフラットパネルを犠牲にする必要が無くなる。また、接合状態の認識結果はその認識が行われた電極間の接合条件を変更するのに用いられるため、接合部品の実装条件を最適なものに変更することができる。よって、接合部品が実装されたフラットパネルの歩留まりを大きく向上させることが可能な部品接合装置を実現することができる。
【０００９】
ここで、前記部品接合装置は、さらに、前記第１押圧手段による押圧が行われているときに、当該第１押圧手段を駆動する空気圧を検出する空気圧検出手段と、前記第１押圧手段による押圧が行われているときに、前記空気圧の検出結果に基づいて、当該第１押圧手段の押圧力を変更する第１押圧変更手段とを備えてもよい。また、前記接合手段は、前記フラットパネルが載置されるステージと、前記部品を前記ステージ上のフラットパネルに押圧する押圧ヘッドとから構成され、前記条件変更手段は、前記押圧ヘッドの押圧力を前記接合条件とし、前記押圧ヘッドの押圧力を変更し、前記部品接合装置は、さらに、前記押圧ヘッドによる押圧が行われているときに、当該押圧ヘッドが受ける前記部品からの圧力を検出するヘッド圧力検出手段と、前記押圧ヘッドによる押圧が行われているときに、前記圧力の検出結果に基づいて、当該押圧ヘッドの押圧力を変更する第３押圧変更手段とを備えてもよいし、前記接合手段は、前記フラットパネルが載置されるステージと、前記部品を前記ステージ上のフラットパネルに押圧する押圧ヘッドとから構成され、前記条件変更手段は、前記押圧ヘッドの押圧力を前記接合条件とし、前記押圧ヘッドの押圧力を変更し、前記部品接合装置は、さらに、前記押圧ヘッドによる押圧が行われているときに、当該押圧ヘッドにより前記部品を介して受ける前記フラットパネルの圧力を検出するパネル圧力検出手段と、前記押圧ヘッドによる押圧が行われているときに、前記圧力の検出結果に基づいて、当該押圧ヘッドの押圧力を変更する第４押圧変更手段とを備えてもよい。
【００１０】
接合部品及びフラットパネルに極めて大きな力が加えられた場合、電極間の接合状態又はフラットパネル及び接合部品にダメージが与えられる。従って、接合部品及びフラットパネルに加えられる力を検出し、これに基づいて押圧力を変更することで、このようなダメージの発生を防止することができる。その結果、接合部品が実装されたフラットパネルの歩留まりを更に大きく向上させることができる。
【００１１】
また、前記接合手段は、前記フラットパネルが載置される透明のステージと、前記部品を前記ステージ上のフラットパネルに押圧する押圧ヘッドとから構成され、前記撮像手段は、前記ステージを介して前記フラットパネルと反対側に配設されたカメラと、前記カメラと前記ステージとの間に配設された顕微鏡とから構成されてもよい。
【００１２】
また、本発明は、フラットパネルのパネル電極と部品の部品電極とを接合させる部品接合方法であって、導電性の粒子を含む接着部材を介した、前記パネル電極と前記部品電極との接合を開始する接合開始ステップと、前記パネル電極と部品電極との間に位置する部品であって、前記接合により変形した前記粒子を撮像する撮像ステップと、前記変形した粒子の撮像結果に基づいて、前記接合の接合条件を変更する条件変更ステップと、前記変更された接合条件で前記接合を行った後、前記接合を終了する接合終了ステップとを含むことを特徴とする部品接合方法とすることもできる。
【００１３】
これによって、接合部品が実装されたフラットパネルの歩留まりを大きく向上させることが可能な部品接合方法を実現することができる。
【００１４】
なお、本発明は、このような部品接合方法として実現することができるだけでなく、その方法によりフラットパネルと接合部品とを接合するプログラム、そのプログラムを格納する記憶媒体としても実現することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、電極間の接合状態の認識は電極間の接合動作と並行して行われ、その接合動作の接合条件を認識結果に基づいて接合動作中に変え、不良品の発生を防止する。よって、接合部品が実装されたフラットパネルの歩留まりを大きく向上させることが可能な部品接合装置及び部品接合方法を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態における部品接合装置について、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
（第１の実施の形態）
図１は、本実施の形態の部品接合装置の斜視図である。
【００１８】
この部品接合装置は、異方性導電性テープ（ＡＣＦテープ）等の異方性導電接着剤を介して所定位置に接合部品が仮圧着されたフラットパネルに対し、接合部品を本圧着する本圧着装置に備えられるものである。ここで、異方性導電接着剤は、導電性粒子を複数含む接着部材であり、接合部品とフラットパネルとを電気的及び物理的に接続する。また、フラットパネルは、例えばアレイ基板、カラーフィルタ、偏光基板及び保護フィルム等から構成される。
【００１９】
部品接合装置は、反り矯正ユニット１０１、押圧部１０２及びバックアップステージ１０３等を備えている。部品接合装置は、図２に示されるように、押圧部１０２の押圧ヘッド１１０を用いた加熱処理及び押圧処理により、反り矯正ユニット１０１及びバックアップステージ１０３に載置されたフラットパネル１００ｂの側縁部と、フラットパネル１００ｂに異方性導電接着剤１００ｃを介して仮圧着された接合部品１００ａとを接合する。具体的には、フラットパネル１００ｂのパネル電極と接合部品１００ａの部品電極とを接合する。この接合は、パネルステージにおいてフラットパネル１００ｂを回転移動させることで、フラットパネル１００ｂの異なる辺に対して行われる。上記接合により、図３に示されるような、接合部品１００ａが実装されたフラットパネル１００ｂが得られる。なお、押圧部１０２及びバックアップステージ１０３は、本発明の接合手段の一例である。
【００２０】
反り矯正ユニット１０１は、接合に際してフラットパネル１００ｂの平坦性が保たれるように、フラットパネル１００ｂの側縁部の反りを矯正する。反り矯正ユニット１０１には、複数のジャバラパット１０１ａ及びエア止め栓１０１ｂが設けられており、ジャバラパット１０１ａはバックアップステージ１０３に並設して配置されている。このジャバラパット１０１ａは、反り矯正ユニット１０１内部の中空部を介して、真空源となるバキューム装置（図外）に接続されており、フラットパネル１００ｂを真空吸着する。この吸着により、フラットパネル１００ｂの側縁部の平坦性が保たれる。
【００２１】
押圧部１０２は、ヘッドユニット１０４及び上下軸駆動部１０５から構成される。
【００２２】
ヘッドユニット１０４は、複数の押圧ヘッド１１０と、押圧ヘッド１１０を駆動する複数のエアシリンダ１１１とから構成される。エアシリンダ１１１は、空気圧を駆動源とし、バックアップステージ１０３のフラットパネル１００ｂに向けて押圧ヘッド１１０を押圧する。押圧ヘッド１１０は、接合部品１００ａをバックアップステージ１０３上のフラットパネル１００ｂに向けて押圧し、かつ自身が押圧する接合部品１００ａを加熱する。なお、エアシリンダ１１１は、本発明の第１押圧手段の一例である。
【００２３】
上下軸駆動部１０５は、モータを駆動源とし、バックアップステージ１０３上のフラットパネル１００ｂに対してヘッドユニット１０４を上下動させる。すなわち、複数の押圧ヘッド１１０をフラットパネル１００ｂに対して同時に上下動させる。上下軸駆動部１０５は、サーボモータと、サーボモータを駆動するモータ駆動部と、ヘッドユニット１０４に設けられたナットと係合し、サーボモータにより回転駆動されるボールねじ等の上下軸とから構成される。このような構成の上下軸駆動部１０５においては、サーボモータの作動により上下軸が回転し、これによりヘッドユニット１０４が上下動する。
【００２４】
バックアップステージ１０３は、フラットパネル１００ｂの側縁部への接合部品１００ａの押圧時に、接合部品１００ａの押圧を背後からバックアップするための透明のステージである。ここで、図４のバックアップステージ１０３の拡大図に示されるように、バックアップステージ１０３の下方には、その上方に配置されたフラットパネル１００ｂと接合部品１００ａとの接合状態、つまり異方性導電接着剤１００ｃによるパネル電極と部品電極との接合状態を認識するための接合認識部１０６が設けられている。
【００２５】
図５は、接合認識部１０６の概略構成を示す図である。
【００２６】
接合認識部１０６は、Ｘ−Ｙ−Ｚ方向に移動可能となっており、認識対象となる接合部品１００ａの下方に移動した後、押圧部１０２による接合が行われているときに、その接合が行われているフラットパネル１００ｂと接合部品１００ａとの間に位置する異方性導電接着剤１００ｃの状態、具体的にはその接合により変形した異方性導電接着剤１００ｃに含まれる導電性粒子を撮像し、これから電極間の接合状態を認識する。接合認識部１０６は、照明１２１、微分干渉顕微鏡１２２、移動部１２３、ＣＣＤカメラ１２４及び認識制御部１２５から構成される。なお、接合認識部１０６は、本発明の撮像手段の一例である。また、本実施の形態において、押圧部１０２による接合が行われているときとは、接合認識部１０６が撮像対象である接合部品の下方に移動してから他の接合部品１００ａの下方に移動するまで、又はフラットパネル１００ｂがバックアップステージ１０３に搬入されてから搬出されるまでの期間をいう。従って、接合が行われている電極間の接合状態の認識とは、押圧ヘッド１１０による押圧が行われている状態の電極間の接合状態の認識と、押圧ヘッド１１０による押圧が終了してから新たな押圧が行われるまでの、押圧ヘッド１１０による押圧が行われていない状態の電極間の接合状態の認識を含む。
【００２７】
照明１２１は、ハロゲン光源若しくはＬＥＤ等から構成され、微分干渉顕微鏡１２２に光を供給する。微分干渉顕微鏡１２２は、ＣＣＤカメラ１２４とバックアップステージ１０３との間に配設され、変形した導電性粒子の画像を拡大する。移動部１２３は、微分干渉顕微鏡１２２により拡大された画像が適切にＣＣＤカメラ１２４に取り込まれるように、微分干渉顕微鏡１２２を移動させる。ＣＣＤカメラ１２４は、バックアップステージ１０３を介してフラットパネル１００ｂと反対側に配設され、微分干渉顕微鏡１２２により拡大された画像を取り込む。認識制御部１２５は、照明１２１及びＣＣＤカメラ１２４を制御し、ＣＣＤカメラ１２４からの画像データを制御部（図外）に送信する。
【００２８】
図６は、上記構造を有する部品接合装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【００２９】
部品接合装置は、押圧部１０２の接合動作を制御する制御部２００と、ＮＣデータが格納されたハードディスクやメモリ等である記憶部２０１とを備える。ヘッドユニット１０４には、エアシリンダ１１１と空圧源２１０との間に、空圧源２１０からエアシリンダ１１１に供給する空気圧を調節する圧力調節部２１１と、エアシリンダ１１１に供給される空気圧を検出する圧力検出部２１４とが設けられている。上下軸駆動部１０５には、上下軸２１２を回転駆動するサーボモータ２１３を制御するモータ駆動部２１５が設けられている。なお、制御部２００は、本発明の条件変更手段及び第１押圧変更手段の一例であり、圧力検出部２１４は、本発明の空気圧検出手段の一例である。
【００３０】
制御部２００は、記憶部２０１から読み出したＮＣデータが示す接合条件に基づいて、押圧部１０２を制御する。具体的には、制御部２００は、図７（ａ）、（ｂ）に示されるように、押圧ヘッド１１０がバックアップステージ１０３に載置されたフラットパネル１００ｂ上の接合部品１００ａと接触するまでヘッドユニット１０４を下降させる。その後、図７（ｃ）に示されるように、押圧ヘッド１１０が一定のトルクＴａで接合部品１００ａを押圧するように、エアシリンダ１１１に供給する空気圧を調節する。
【００３１】
制御部２００は、圧力検出部２１４による空気圧の検出結果に基づいて、記憶部２０１から読み出したＮＣデータを一時的に変更し、接合条件を変更する。具体的には、制御部２００は、ＮＣデータが示す接合条件としての押圧力で押圧ヘッド１１０による接合が行われているときに、その接合を行っている押圧ヘッド１１０を押圧するエアシリンダ１１１に供給される空気圧が所定の基準空気圧Ｐｍａｘより大きく、押圧ヘッド１１０が所定の基準トルクＴｍａｘより大きいトルクで接合部品１００ａを押圧することが圧力検出部２１４により検出された場合、圧力調節部２１１を制御し、エアシリンダ１１１による押圧ヘッド１１０の押圧力が無くなるように、つまり押圧ヘッド１１０の接合部品１００ａの押圧力が無くなるように、空圧源２１０からエアシリンダ１１１に供給される空気圧を遮断する。なお、図８に示されるように、接合部品１００ａを押圧する押圧ヘッド１１０のトルクは、エアシリンダ１１１に供給される空気圧に対応するものであり、基準空気圧Ｐｍａｘ及び基準トルクＴｍａｘは、電極間の接合状態又はフラットパネル１００ｂ及び接合部品１００ａにダメージを与える可能性のある空気圧及びトルクである。
【００３２】
制御部２００は、接合認識部１０６により送信された導電性粒子の撮像結果を示す画像データに基づいて、記憶部２０１から読み出したＮＣデータを一時的に変更し、接合条件を変更する。具体的には、制御部２００は、ＮＣデータが示す接合条件としての押圧力で押圧ヘッド１１０による接合が行われているときに、その接合を行っている電極間の接合状態が所定の基準を満たさないことが判定部２００ａにより判定された場合、圧力調節部２１１を制御し、エアシリンダ１１１による押圧ヘッド１１０の押圧力が大きくなるように、つまり押圧ヘッド１１０の接合部品１００ａの押圧力が大きくなるように、空圧源２１０からエアシリンダ１１１に供給される空気圧を大きくする。なお、接合が行われているときの電極間の接合条件の変更とは、押圧ヘッド１１０による押圧が行われている期間での電極間の接合条件の変更と、押圧ヘッド１１０による押圧が終了してから新たな押圧が行われるまでの期間での電極間の接合条件の変更とを含む。
【００３３】
ここで、判定部２００ａによる電極間の接合状態の判定について、図９、１０を用いて詳述する。
【００３４】
電極間の接合に際しての押圧ヘッド１１０による押圧により、導電性粒子はパネル電極及び部品電極に挟まれて押し潰され、変形する。すなわち、導電性粒子は、変形して初めて電極間を電気的に接合する。従って上記判定は、図９に示されるような接合認識部１０６で得られた画像において、判定範囲をパネル電極若しくは部品電極の形状により決定し、その範囲内における所定の面積以上の変形した導電性粒子の数を数え、その数と予め定められた閾値とを比較することにより行われる。判定範囲を部品電極の形状により決定する場合には、全ての部品電極毎に、部品電極の枠内（図９における点線で囲まれる領域内）における所定の面積以上の変形した導電性粒子の数を数える。そして、数えられた導電性粒子の数を予め定められた閾値と比較し、いずれかの部品電極の枠内における変形した導電性粒子の数がこの閾値よりも小さい場合には、電極間の接合状態が基準を満たさないと判定する。なお、導電性粒子の数を数える上で、導電性粒子が少なくとも一部において他の導電性粒子と重なっている場合には、重なっている導電性粒子を１つとして数える。また、閾値との比較は、所定の面積以上の変形した導電性粒子の数の中で最も小さなものに対してのみ行われてもよい。
【００３５】
例えば、上記閾値が４であり、図１０（ａ）に示されるような画像が得られた場合には、全ての部品電極１〜８において、所定の面積以上の変形した導電性粒子が４つ以上あるため、電極間の接合状態が基準を満たすと判定する。一方、上記閾値が４であり、図１０（ｂ）に示されるような画像が得られた場合には、部品電極４において、所定の面積以上の変形した導電性粒子が２つであるため、電極間の接合状態が基準を満たさないと判定し、図１０（ｃ）に示されるような画像が得られるまで、つまり部品電極４における所定の面積以上の変形した導電性粒子が４つ以上になるように、空圧源２１０からエアシリンダ１１１に供給される空気圧を大きくする。
【００３６】
なお、判定は、所定の面積以上の変形した導電性粒子の数を数え、その数と予め定められた閾値を比較することにより行われるとした。しかし、所定の面積以上の変形した導電性粒子の面積の総和を求め、この面積の総和と予め定められた閾値とを比較することにより行われてもよい。この場合には、面積の総和が閾値よりも小さい場合には、電極間の接合状態が基準を満たさないと判定する。
【００３７】
例えば、上記閾値が６であり、図１１（ａ）に示されるような画像が得られた場合には、全ての部品電極１〜８において、所定の面積以上の変形した導電性粒子の総面積が６以上あるため、電極間の接合状態が基準を満たすと判定する。一方、上記閾値が６であり、図１１（ｂ）に示されるような画像が得られた場合には、部品電極４において、所定の面積以上の変形した導電性粒子の総面積が４であるため、電極間の接合状態が基準を満たさないと判定し、図１１（ｃ）に示されるような画像が得られるまで、つまり部品電極４における所定の面積以上の変形した導電性粒子の総面積が６以上になるように、空圧源２１０からエアシリンダ１１１に供給される空気圧を大きくする。
【００３８】
また、判定は、面積の総和と閾値との比較、及び数の総和と閾値との比較の両方を用いて行われてもよい。この場合には、いずれの比較においても基準を満たさないと判定された場合に、空圧源２１０からエアシリンダ１１１に供給される空気圧が大きくされる。
【００３９】
また、判定は、パネル電極及び部品電極のいずれかの枠内を判定範囲として行われるとした。しかし、パネル電極及び部品電極の枠の大きさを比較し、判定は、小さい枠の電極の枠内を判定範囲として行われてもよい。
【００４０】
次に、上記構造を有する部品接合装置の接合動作について説明する。図１２は、部品接合装置の接合動作を示すフローチャートである。
【００４１】
まず、制御部２００は、記憶部２０１から読み出したＮＣデータが示す接合条件に基づいて押圧部１０２を制御し、パネル電極と部品電極との接合を開始する（ステップＳ３０）。すなわち、制御部２００は、押圧ヘッド１１０により、バックアップステージ１０３上に載置されたフラットパネル１００ｂへの接合部品１００ａの押圧と加熱を開始する。
【００４２】
次に、接合認識部１０６は、その接合が行われているフラットパネル１００ｂと接合部品１００ａとの間に位置し、接合により変形した導電性粒子をＣＣＤカメラ１２４により撮像する（ステップＳ３１）。その後、ＣＣＤカメラ１２４からの画像データを制御部２００に送信する。
【００４３】
次に、判定部２００ａは、撮像により得られた変形した導電性粒子の画像に基づいて、電極間の接合状態が所定の基準以下であるか否かを判定する（ステップＳ３２）。
【００４４】
次に、制御部２００は、判定部２００ａにより電極間の接合状態が所定の基準を満たさないと判定された場合（ステップＳ３２でＮｏ）、圧力調節部２１１を制御し、空圧源２１０からエアシリンダ１１１に供給される空気圧を増加させる（ステップＳ３３）。その結果、接合条件としてのエアシリンダ１１１（押圧ヘッド１１０）の押圧力は上昇する。一方、制御部２００は、電極間の接合状態が所定の基準を満たすと判定された場合（ステップＳ３２でＹｅｓ）、エアシリンダ１１１に供給される空気圧を遮断し、上下軸２１２を上昇させて接合動作を終了する。
【００４５】
次に、制御部２００は、圧力検出部２１４によりエアシリンダ１１１に供給される空気圧が所定の基準空気圧Ｐｍａｘ以下であるか、つまり押圧ヘッド１１０のトルクが所定の基準トルクＴｍａｘ以下であるか否かを判定する（ステップＳ３４）。
【００４６】
次に、制御部２００は、押圧ヘッド１１０が所定の基準トルクＴｍａｘ以下のトルクで接合部品１００ａを押圧することが検出された場合（ステップＳ３４でＹｅｓ）、上昇した押圧力での押圧を接合部品１００ａに対して行う（ステップＳ３５）。その後、ステップＳ３５からステップＳ３１に戻り、接合動作が終了するまで、繰り返される。一方、制御部２００は、押圧ヘッド１１０が所定の基準トルクＴｍａｘより大きいトルクで接合部品１００ａを押圧することが検出された場合（ステップＳ３４でＮｏ）、エアシリンダ１１１に供給される空気圧を遮断し、上下軸２１２を上昇させて接合動作を終了する。
【００４７】
以上のように、本実施の形態の部品接合装置によれば、パネル電極と部品電極との間の接合状態の認識は、電極間の接合動作と並行して行われ、その接合動作の接合条件を接合状態の認識結果に基づいて接合動作中に変え、不良品の発生を防止する。よって、特許文献１に記載の部品接合方法のように、接合部品が実装されたフラットパネルを犠牲にする必要が無くなる。また、接合状態の認識結果はその認識が行われた電極間の接合条件を変更するのに用いられるため、接合部品の実装条件を最適なものに変更することができる。よって、接合部品が実装されたフラットパネルの歩留まりを大きく向上させることができる。
【００４８】
また、本実施の形態の部品接合装置によれば、エアシリンダ１１１に供給される空気圧を圧力検出部２１４により検出し、所定の基準よりも大きい空気圧がエアシリンダ１１１に供給された場合には、接合動作を終了する。よって、接合部品及びフラットパネルに極めて大きな力が加えられることが無くなり、電極間の接合状態又はフラットパネル及び接合部品にダメージが与えられることが無くなる。その結果、接合部品が実装されたフラットパネルの歩留まりを更に大きく向上させることができる。
【００４９】
なお、本実施の形態において、制御部２００は、エアシリンダ１１１（押圧ヘッド１１０）の押圧力をＮＣデータが示す接合条件とし、接合認識部１０６による認識結果に基づいて、空圧源２１０からエアシリンダ１１１に供給される空気圧を変更するとした。しかし、押圧部１０４には、押圧ヘッド１１０の接合部品１００ａの押圧時間を調節する時間調節部が設けられ、制御部２００は、エアシリンダ１１１（押圧ヘッド１１０）の押圧時間をＮＣデータが示す接合条件とし、接合認識部１０６による認識結果に基づいて時間調節部を制御し、エアシリンダ１１１（押圧ヘッド１１０）の押圧時間を変更してもよい。すなわち、制御部２００は、接合状態が基準を満たさないと判定された場合に、エアシリンダ１１１（押圧ヘッド１１０）の押圧時間を長くしてもよい。この場合には、押圧ヘッド１１０の押圧時間を検出する時間検出部がヘッドユニット１０４に設けられ、この時間検出部により押圧時間が所定の基準以上の時間であることが検出された場合、押圧時間を０として接合動作を終了する。
【００５０】
また、押圧部１０４には、押圧ヘッド１１０の接合部品１００ａの加熱温度を調節する温度調節部が設けられ、制御部２００は、押圧ヘッド１１０の接合部品１００ａの加熱温度をＮＣデータが示す接合条件とし、接合認識部１０６による認識結果に基づいて温度調節部を制御し、押圧ヘッド１１０の接合部品１００ａの加熱温度を変更してもよい。すなわち、制御部２００は、接合状態が基準を満たさないと判定された場合に、押圧ヘッド１１０の接合部品１００ａの加熱温度を高くしてもよい。この場合には、押圧ヘッド１１０の加熱温度を検出する温度検出部がヘッドユニット１０４に設けられ、この温度検出部により加熱温度が所定の基準以上の温度であることが検出された場合、加熱温度を下げて接合動作を終了する。
【００５１】
また、制御部２００は、エアシリンダ１１１に供給される空気圧を圧力検出部２１４により検出し、これに基づいて接合動作を終了するか否かを決定するとした。しかし、制御部２００は、圧力調節部２１１に対する指示に基づいてエアシリンダ１１１に供給される空気圧を検出し、これに基づいて接合動作を終了するか否かを決定してもよい。
【００５２】
（第２の実施の形態）
この部品接合装置は、上下軸駆動部を有さず、エアシリンダが複数の押圧ヘッドをフラットパネルに対して上下動させるという点で第１の実施の形態の部品接合装置と異なる。以下、第１の実施の形態の部品接合装置と異なる点を中心に説明する。
【００５３】
図１３は、本実施の形態の部品接合装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【００５４】
部品接合装置は、押圧部４０２の接合動作を制御する制御部２００と、記憶部２０１とを備える。
【００５５】
押圧部４０２は、複数の押圧ヘッド１１０と、押圧ヘッド１１０を個別に駆動する複数のエアシリンダ４１１と、空圧源２１０と、エアシリンダ４１１と空圧源２１０との間に設けられた圧力調節部４１２及び圧力検出部４１４とから構成される。エアシリンダ４１１は、空気圧を駆動源とし、バックアップステージ１０３上のフラットパネル１００ｂに向けて押圧ヘッド１１０を押圧する。また、エアシリンダ４１１は、バックアップステージ１０３上のフラットパネル１００ｂに対して押圧ヘッド１１０を上下動させる。なお、エアシリンダ４１１は、本発明の第１押圧手段の一例である。
【００５６】
圧力調節部４１２は、エアシリンダ４１１毎に設けられた複数の圧力調節ユニット４１２ａから構成され、空圧源２１０からエアシリンダ４１１に供給する空気圧を調節する。圧力検出部４１４は、エアシリンダ４１１毎に設けられた複数の圧力検出ユニット４１４ａから構成され、エアシリンダ４１１に供給される空気圧を検出する。
【００５７】
上記構成の押圧部４０２において、押圧ヘッド１１０の押圧力の検出及び調節は、各エアシリンダ４１１に対応して設けられた圧力検出ユニット４１４ａ及び圧力調節ユニット４１２ａによりエアシリンダ４１１毎に行われる。
【００５８】
以上のように、本実施の形態の部品接合装置によれば、第１の実施の形態の部品接合装置と同様の理由により、接合部品が実装されたフラットパネルの歩留まりを大きく向上させることができる。
【００５９】
また、本実施の形態の部品接合装置によれば、圧力検出部４１４により電極間の接合状態又はフラットパネル及び接合部品にダメージが与えられることが無くなるので、接合部品が実装されたフラットパネルの歩留まりを更に大きく向上させることができる。
【００６０】
また、本実施の形態の部品接合装置によれば、エアシリンダ４１１により押圧ヘッド１１０の押圧及び上下動の両方をさせる。よって、部品接合装置の構成を簡易にすることが可能となり、装置を小型化することができる。
【００６１】
（第３の実施の形態）
この部品接合装置は、エアシリンダを有さず、上下軸駆動部が複数の押圧ヘッドを押圧するという点で第１の実施の形態の部品接合装置と異なる。以下、第１の実施の形態の部品接合装置と異なる点を中心に説明する。
【００６２】
図１４は、本実施の形態の部品接合装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【００６３】
部品接合装置は、押圧部５０２の接合動作を制御する制御部５００と、記憶部２０１とを備える。なお、制御部５００は、本発明の第３押圧変更手段の一例である。
【００６４】
押圧部５０２は、複数の押圧ヘッド１１０と、押圧ヘッド１１０を個別に駆動する上下軸駆動部５０５と、上下軸駆動部５０５と押圧ヘッド１１０の間に設けられた圧力検出部５１４とから構成される。上下軸駆動部５０５は、モータを駆動源とし、バックアップステージ１０３上のフラットパネル１００ｂに向けて押圧ヘッド１１０を押圧する。また、上下軸駆動部５０５は、バックアップステージ１０３上のフラットパネル１００ｂに対して押圧ヘッド１１０を上下動させる。なお、上下軸駆動部５０５は、本発明の第２押圧手段の一例である。
【００６５】
上下軸駆動部５０５は、押圧ヘッド１１０毎に設けられ、対応する押圧ヘッド１１０を駆動する複数の上下軸駆動ユニット５０５ａから構成される。各上下軸駆動ユニット５０５ａには、上下軸５１２を回転駆動するサーボモータ５１３を制御するモータ駆動部５１５が設けられている。
【００６６】
圧力検出部５１４は、押圧ヘッド１１０毎に設けられた複数の圧力検出ユニット５１４ａから構成され、押圧ヘッド１１０が接合部品１００ａから受ける圧力を検出する。なお、圧力検出部５１４は、本発明のヘッド圧力検出手段の一例である。
【００６７】
上記構成の押圧部５０２において、押圧ヘッド１１０の押圧力の検出は各押圧ヘッド１１０に設けられた圧力検出ユニット５１４ａにより押圧ヘッド１１０毎に行われる。
【００６８】
制御部５００は、記憶部２０１から読み出したＮＣデータが示す接合条件に基づいて、押圧部５０２を制御する。具体的には、制御部５００は、押圧ヘッド１１０がバックアップステージ１０３に載置されたフラットパネル１００ｂ上の接合部品１００ａと接触するまで押圧ヘッド１１０を下降させる。その後、押圧ヘッド１１０が一定のトルクＴａで接合部品１００ａを押圧するように、サーボモータ５１３の回転数を上げる。
【００６９】
制御部５００は、圧力検出部５１４による圧力の検出結果に基づいて、記憶部２０１から読み出したＮＣデータを一時的に変更し、接合条件を変更する。具体的には、制御部５００は、ＮＣデータが示す接合条件としての押圧力で押圧ヘッド１１０による接合が行われているときに、その接合を行っている押圧ヘッド１１０を押圧する上下軸駆動ユニット５０５ａを駆動するサーボモータ５１３の回転数が所定の基準回転数以上であり、押圧ヘッド１１０が所定の基準トルクＴｍａｘ以上のトルクで接合部品１００ａを押圧することが圧力検出部５１４により検出された場合、上下軸駆動ユニット５０５ａによる押圧ヘッド１１０の押圧力が無くなるようにモータ駆動部５１５を制御し、サーボモータ５１３の回転数を小さくする。
【００７０】
制御部５００は、接合認識部１０６による認識結果に基づいて、記憶部２０１から読み出したＮＣデータを一時的に変更し、接合条件を変更する。具体的には、制御部５００は、ＮＣデータが示す接合条件としての押圧力で押圧ヘッド１１０による接合が行われているときに、その接合を行っている電極間の接合状態が所定の基準を満たさないことが判定部２００ａにより判定された場合、上下軸駆動ユニット５０５ａによる押圧ヘッド１１０の押圧力が大きくなるようにモータ駆動部５１５を制御し、サーボモータ５１３の回転数を大きくする。
【００７１】
次に、上記構造を有する部品接合装置の接合動作について説明する。図１５は、部品接合装置の接合動作を示すフローチャートである。
【００７２】
まず、制御部５００は、記憶部２０１から読み出したＮＣデータが示す接合条件に基づいて押圧部５０２を制御し、パネル電極と部品電極との接合を開始する（ステップＳ５０）。
【００７３】
次に、接合認識部１０６は、その接合が行われているフラットパネル１００ｂと接合部品１００ａとの間に位置し、接合により変形した導電性粒子をＣＣＤカメラ１２４により撮像する（ステップＳ５１）。その後、ＣＣＤカメラ１２４からの画像データを制御部５００に送信する。
【００７４】
次に、判定部２００ａは、撮像により得られた変形した導電性粒子の画像に基づいて、電極間の接合状態が所定の基準以下であるか否かを判定する（ステップＳ５２）。
【００７５】
次に、制御部５００は、判定部２００ａにより電極間の接合状態が所定の基準を満たさないと判定された場合（ステップＳ５２でＮｏ）、モータ駆動部５１５を制御し、サーボモータ５１３に流す電流を大きくする（ステップＳ５３）。その結果、押圧ヘッド１１０の押圧力は上昇する。一方、制御部５００は、電極間の接合状態が所定の基準を満たすと判定された場合（ステップＳ５２でＹｅｓ）、サーボモータ５１３の回転数を制御し、上下軸５１２を上昇させ、接合動作を終了する。
【００７６】
次に、制御部５００は、圧力検出部５１４により押圧ヘッド１１０が接合部品１００ａから受ける圧力が所定の基準圧以下であるか、つまり押圧ヘッド１１０が所定の基準トルクＴｍａｘ以下のトルクであるか否かを判定する（ステップＳ５４）。
【００７７】
次に、制御部５００は、押圧ヘッド１１０が所定の基準トルクＴｍａｘ以下のトルクで接合部品１００ａを押圧することが検出された場合（ステップＳ５４でＹｅｓ）、上昇した押圧力での押圧を接合部品１００ａに対して行う（ステップＳ５５）。その後、ステップＳ５５からステップＳ５１に戻り、接合動作が終了するまで、繰り返される。一方、制御部５００は、押圧ヘッド１１０が所定の基準トルクＴｍａｘより大きいトルクで接合部品１００ａを押圧することが検出された場合（ステップＳ５４でＮｏ）、サーボモータ５１３の回転数を制御し、上下軸５１２を上昇させ、接合動作を終了する。
【００７８】
以上のように、本実施の形態の部品接合装置によれば、第１の実施の形態の部品接合装置と同様の理由により、接合部品が実装されたフラットパネルの歩留まりを大きく向上させることができる。
【００７９】
また、本実施の形態の部品接合装置によれば、圧力検出部５１４により押圧ヘッド１１０が受ける圧力を検出し、押圧ヘッド１１０が所定の基準より大きな圧力を受けている場合には、接合動作を終了する。よって、接合部品及びフラットパネルに極めて大きな力が加えられることが無くなり、電極間の接合状態又はフラットパネル及び接合部品にダメージが与えられることが無くなる。その結果、接合部品が実装されたフラットパネルの歩留まりを更に大きく向上させることができる。
【００８０】
また、本実施の形態の部品接合装置によれば、上下軸駆動部５０５により押圧ヘッド１１０の押圧及び上下動の両方をさせる。よって、部品接合装置の構成を簡易にすることが可能となり、装置を小型化することができる。
【００８１】
なお、本実施の形態の部品接合装置において、圧力検出部５１４により押圧ヘッド１１０の押圧力を検出し、これが所定の基準より大きい場合には、上下軸駆動部５０５の押圧力を変更し、小さくするとした。しかし、押圧部５０２がサーボモータ５１３の電流値を検出する電流検出部を備え、制御部５００は、回転数を押圧ヘッド１１０の押圧力に対応するものとし、電流検出部により検出された電流値が所定の基準より大きい場合には、上下軸駆動部５０５の押圧力を変更し、小さくしてもよい。
【００８２】
以上、本発明の部品接合装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態の限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲内で当業者が思いつく各種変形を施したものも本発明の範囲内に含まれる。
【００８３】
例えば、上記実施の形態の部品接合装置において、押圧部に設けられた圧力検出部により押圧ヘッドの押圧力を検出するとした。しかし、例えば図１６に示されるように、バックアップステージ１０３に圧力検出部７１４が設けられ、圧力検出部７１４により接合部品を介してフラットパネルが押圧ヘッドから受ける圧力を検出してもよい。この場合には、検出された圧力が所定の基準より大きい場合に、押圧ヘッドの押圧力が変更され、小さくされる。
【００８４】
また、上記実施の形態の部品接合装置において、電極間の接合状態が所定の基準を満たさない場合には、その基準をどの程度満たさないかによらず、つまり得られた画像における基準を満たさない電極の数によらず接合条件を一意的に変更するとした。しかし、基準をどの程度満たさないかに応じて接合条件の変更の程度（幅）を変えてもよい。すなわち、得られた画像における基準を満たさない接合状態の電極を数え、その数に応じて接合条件の変更の程度を変えてもよい。この場合には、制御部は、基準を満たさない接合状態の電極を数える算出部を有し、記憶部には、基準を満たさない接合状態の電極数と接合条件の変更の程度との対応関係を示す対応テーブルが格納される。制御部は、この算出部による算出結果及び対応テーブルから接合条件の変更の程度を決定し、これに基づいて製造条件を変更する。例えば、対応テーブルとして図１７のようなものが用いられた場合には、制御部は、基準を満たさない接合状態の電極数に応じて、エアシリンダに供給される空気圧の上昇幅を変化させる。これにより、短時間で接合状態の改善を行うことが可能になる。
【００８５】
また、上記実施の形態の部品接合装置において、図１８に示されるように、フラットパネル１００ｂ上にバンプ９００ｃ付の接合部品９００ａを電気的及び物理的に接続する場合には、バンプ９００ｃとパネル電極との間の接合状態の判定が行われる。この場合には、判定は、図１９に示されるような画像において、判定範囲をパネル電極若しくはバンプ９００ｃの形状により決定し、その範囲内における所定の面積以上の変形した導電性粒子の数を数え、その数と予め定められた閾値とを比較することにより行われる。判定範囲をバンプ９００ｃの形状により決定する場合には、全てのバンプ９００ｃ毎に、バンプ９００ｃの枠内（図１９における点線で囲まれる領域内）における所定の面積以上の変形した導電性粒子の数を数える。そして、数えられた導電性粒子の数を予め定められた閾値と比較し、いずれかの部品電極の枠内における変形した導電性粒子の数がこの閾値よりも小さい場合には、電極間の接合状態が基準を満たさないと判定する。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明は、部品接合装置及び部品接合方法に利用でき、特に異方性導電接着剤を介して電子部品とフラットパネルとを接合させる装置及び方法等に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の第１の実施の形態の部品接合装置の斜視図である。
【図２】フラットパネルと接合部品とを接合させる動作を説明するための図である。
【図３】接合部品が実装されたフラットパネルの上面図である。
【図４】バックアップステージの拡大図である。
【図５】接合認識部の概略構成を示す図である。
【図６】同部品接合装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【図７】（ａ）押圧ヘッドによる接合部品の押圧動作を説明するための図である。（ｂ）押圧ヘッドによる接合部品の押圧動作を説明するための図である。（ｃ）押圧ヘッドのトルクの時間変化を示す図である。
【図８】電極間の接合状態の判定を説明するための図である。
【図９】電極間の接合状態の判定を説明するための図である。
【図１０】電極間の接合状態の判定を説明するための図である。
【図１１】電極間の接合状態の判定を説明するための図である。
【図１２】同部品接合装置の接合動作を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の第２の実施の形態の部品接合装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明の第３の実施の形態の部品接合装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【図１５】同部品接合装置の接合動作を示すフローチャートである。
【図１６】本発明の部品接合装置の変形例の制御系の構成を示すブロック図である。
【図１７】記憶部に格納される対応テーブルの一例を示す図である。
【図１８】バンプとパネル電極との間の接合状態の判定を説明するための図である。
【図１９】バンプとパネル電極との間の接合状態の判定を説明するための図である。
【符号の説明】
【００８８】
１００ａ、９００ａ    接合部品
１００ｂ    フラットパネル
１００ｃ    異方性導電接着剤
１０１    反り矯正ユニット
１０１ａ    ジャバラパット
１０１ｂ    エア止め栓
１０２、４０２、５０２    押圧部
１０３    バックアップステージ
１０４    ヘッドユニット
１０５、５０５    上下軸駆動部
１０６    接合認識部
１１０    押圧ヘッド
１１１、４１１    エアシリンダ
１２１    照明
１２２    微分干渉顕微鏡
１２３    移動部
１２４    ＣＣＤカメラ
１２５    認識制御部
２００、５００    制御部
２０１    記憶部
２１０    空圧源
２１１、４１２    圧力調節部
２１２、５１２    上下軸
２１３、５１３    サーボモータ
２１４、４１４、５１４、７１４    圧力検出部
２１５、５１５    モータ駆動部
４１２ａ    圧力調節ユニット
４１４ａ、５１４ａ    圧力検出ユニット
５０５ａ    上下軸駆動ユニット
９００ｃ    バンプ
【図１】
0004667272.tif 000002
【図２】
0004667272.tif 000003
【図３】
0004667272.tif 000004
【図４】
0004667272.tif 000005
【図５】
0004667272.tif 000006
【図６】
0004667272.tif 000007
【図７】
0004667272.tif 000008
【図８】
0004667272.tif 000009
【図９】
0004667272.tif 000010
【図１０】
0004667272.tif 000011
【図１１】
0004667272.tif 000012
【図１２】
0004667272.tif 000013
【図１３】
0004667272.tif 000014
【図１４】
0004667272.tif 000015
【図１５】
0004667272.tif 000016
【図１６】
0004667272.tif 000017
【図１７】
0004667272.tif 000018
【図１８】
0004667272.tif 000019
【図１９】
0004667272.tif 000020