(57)【要約】【課題】            装置のタクトタイムを短縮し、高精度にフレキシブル基板をガラス基板に実装することができる接合方法を提供する。【解決手段】        フレキシブル基板を超音波ホーンの吸着部材に吸着保持し、ガラス基板を基板ホルダに吸着保持し、前記フレキシブル基板に設けられた位置合わせ用マークと前記ガラス基板に設けられた位置合わせ用マークを認識手段によって画像認識し、前記フレキシブル基板の金メッキ電極と前記ガラス基板の金メッキ電極とを位置合わせして重ね合わせた後、超音波振動によって前記金メッキ電極同士を金属接合させる。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレキシブル基板を超音波ホーンの吸着部材に吸着保持し、ガラス基板を基板ホルダに吸着保持し、前記フレキシブル基板に設けられた位置合わせ用マークと前記ガラス基板に設けられた位置合わせ用マークを認識手段によって画像認識し、前記フレキシブル基板の金メッキ電極と前記ガラス基板の金メッキ電極とを位置合わせして重ね合わせた後、超音波振動によって前記金メッキ電極同士を金属接合させる接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フレキシブル基板を液晶パネルなどのガラス基板の金メッキ電極に超音波によって金属接合する接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネル等のガラス基板の電極部とフレキシブル基板（Flexible  Printed  Circuit：以下、ＦＰＣという）の電極部とを異方性導電テープ（Anisotropic  Conductive  Filem：以下、ＡＣＦという）を介して圧着する実装する方法は広く知られている。
【０００３】
特許文献１では、ガラス基板に設けられた透明導電膜のアライメントマークとＦＰＣに設けられた不透明導電膜のアライメントマークをＣＣＤカメラ等の撮像装置で画像認識して、ＡＣＦを介してガラス基板にＦＰＣを圧着する実装方法が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−４０９７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の方法では、次のような問題がある。
【０００６】
特許文献１に示すような、ＡＣＦを使用したＦＰＣとガラス基板の接合では、ガラス基板に一旦、ＦＰＣをＡＣＦを介して仮圧着する工程が行われる。仮圧着ではＦＰＣとガラス基板の位置合わせ後、ＦＰＣを吸着保持したツールが、ガラス基板に押圧し加熱が行われる。その後、本圧着の工程でＦＰＣの加圧および加熱が行われる。接合時間は一つのＦＰＣあたり１０〜１５秒かかり、装置のタクトタイムの主要な部分を占めている。
【０００７】
また、ＡＣＦを使用した接合はＡＣＦの樹脂を硬化させるために接合温度を１９０〜２１０℃にしている。このため、熱収縮率が高いＦＰＣではフイルムが熱膨張してピッチの間隔が微細なガラス基板には、精度良く実装することが困難であった。
【０００８】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、装置のタクトタイムを短縮し、高精度にＦＰＣをガラス基板に実装することができる接合方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、フレキシブル基板を超音波ホーンの吸着部材に吸着保持し、ガラス基板を基板ホルダに吸着保持し、前記フレキシブル基板に設けられた位置合わせ用マークと前記ガラス基板に設けられた位置合わせ用マークを認識手段によって画像認識し、前記フレキシブル基板の金メッキ電極と前記ガラス基板の金メッキ電極とを位置合わせして重ね合わせた後、超音波振動によって前記金メッキ電極同士を金属接合させる接合方法である。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、従来はＦＰＣの実装時にＡＣＦが硬化するのを待つため接合時間が１０〜１５秒必要であったが、超音波によってＦＰＣとガラス基板を接合することができるので、ＡＣＦが不要となり、接合時間は電極間の金属接合が完了する０．５〜１．０秒で十分となり装置のタクトタイムを大幅に縮めることができる。また、ＡＣＦを用いることなくガラス基板とＦＰＣが接合できるので、高価なＡＣＦが不要になり生産コストを大幅に削減できる。
【００１１】
さらに、従来は接合温度がＡＣＦを硬化させるため１９０〜２１０℃の加熱が必要であったが、超音波によるＦＰＣとガラス基板の接合では常温での金属接合が可能となり、最大でも約１９０℃程度の加圧時の加熱で接合が完了する。従って、ＦＰＣの熱膨張を抑えることができ、高密度の電極ピッチのガラス基板に対応したＦＰＣの実装が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、実施の形態に係る超音波接合装置の正面図である。
【００１３】
超音波接合装置は、図１に示すように、ガラス基板（以下、基板という）１を吸着保持する基板ホルダ２を備えた可動テーブル３と、基台４の後部に立設された縦壁５に支持フレーム６を介して取り付けられ、先端でＦＰＣ７を吸着保持して基板１に実装（接合）する圧着ヘッド８を備えた圧着機構９と、基板ホルダ２に保持された基板１と圧着ヘッド８によって吸着保持されるＦＰＣ７の位置を認識するカメラ１０と、これら可動テーブル３、圧着ヘッド８、圧着機構９、およびカメラ１０などの駆動を制御する主制御部１１などが備えられている。
【００１４】
可動テーブル３は、図中左右と前後の水平２軸（Ｘ，Ｙ）方向に移動自在に構成されている。また、可動テーブル３に備わった基板ホルダ２は、基板１が載置される表面部分に吸着孔２１が形成されており、当該吸着孔が図示しない真空ポンプと配管を介して連通接続されている。なお、本実施の形態では基板ホルダ２における基板１の保持を吸着式にしているが、吸着式に限らず、可動ツメを使った機械式保持、静電気を使った静電吸着、磁石を使った磁気吸着など、任意の保持構造を用いることができる。
【００１５】
圧着機構９は、支持フレーム６に固定されたシリンダ１２と、シリンダ１２の垂直下方に向けられたロッド１３に連結されたヘッド本体１４と、ヘッド本体１４の下方先端に設けられた圧着ヘッド８とから構成されている。つまり、シリンダ１２の伸縮動作に連動して圧着ヘッド８が昇降するように構成されている。
【００１６】
圧着ヘッド８は、図２に示すように、略Ｕ字形を上下反転させ、底面を本体下部に連結されたフレーム１５と、当該フレーム１５の両側面に形成された貫通孔を両側から貫通する１組のブースター１６と、フレーム１５の内側で１組のブースター１６によって挟み込まれた状態で着脱可能に保持されたホーン１７とから構成されている。
【００１７】
ブースター１６は、中央部分が太い円柱状であって、その両端が先端に向かうにつれて先細りになるテーパー状となっている。また、図中左側のブースター１６には、当該ブースター１６に超音波振動を伝達付与するための圧電素子を備えた超音波発生器１８を備えている。なお、超音波発生器１８とブースター１６、フレーム１５によるブースター１６の保持部分、およびブースター１６とホーン１７の各結節点は、超音波発生器１８から付与された超音波振動によって共振するときに振動振幅がゼロとなるノーダルポイントに設定されている。
【００１８】
ホーン１７は、肉厚の板状の物であって、正面視して前後に格子状となるように貫通孔が形成されている。また、下面中央には、凸部からなる吸着部材１９が設けられている。吸着部材１９は、超音波発生器１８からブースター１６を介して伝達された振動振幅が最大となる位置にある。吸着部材１９には、吸着孔２０が形成されており図示しない真空ポンプと配管を介して連通接続されている。
【００１９】
図１に戻り、カメラ１０は、水平２軸（Ｘ，Ｙ）方向および上下（Ｚ）方向に移動可能である。また、圧着ヘッド側に向かって進退する鏡筒２３を備えている。また、カメラ１０をＸ軸方向に前進させ、ホーン１７の吸着部材１９に吸着保持されたＦＰＣ７と基板１の間に位置させる。その状態でＦＰＣ７と基板１の位置を認識および観察し、観察結果を主制御部１１に送信するようになっている。なお、両部材の位置および観察する手段としては、カメラ以外に、例えば、赤外線カメラ、センサなどの種類に関係なく基板１とＦＰＣ７の位置を認識できる全ての形態が適用できる。
【００２０】
主制御部１１は、操作部２４から設定入力された接合対象の基板１およびＦＰＣ７の種類に応じた接合条件を図示しないパターンテーブルから選択し、選択したパターンを振幅制御部２５に送信する。また主制御部１１は、可動テーブル３、シリンダ１２、カメラ１０などの駆動も操作部２４から設定入力された情報に基づいて統括的に制御している。
【００２１】
振幅制御部２５は、超音波発生器１８から発生する超音波振動によって共振するホーン１７の吸着部材１９における超音波振動の振幅を制御している。
【００２２】
次に、上記装置を用いて基板１にＦＰＣ７を接合する動作を、図３に示すフロチャートに基づいて説明する。
【００２３】
先ず、操作部２４から接合対象の基板１およびＦＰＣ７の種類を選択し、接合時間などの初期条件が設定される（ステップＳ１）。
【００２４】
初期設定が終了すると、基板ホルダ２に基板１が載置保持されるとともに、ホーン１７の先端の吸着部材１９によってＦＰＣ７が吸着保持されて接合処理が開始される（ステップＳ２）。
【００２５】
接合処理が開始すると、主制御部１１の制御によって、カメラ１０が作動する。カメラ１０は、鏡筒２３を前進させて基板１とＦＰＣ７の画像データを取得し、主制御部１１に当該データを送信する。主制御部１１は、受信した画像データに基づいて、基板１とＦＰＣ７の相対的な位置ずれを演算により求め、当該求まる検出結果に基づいて可動テーブル３をＸ、Ｙ方向に移動させて位置ずれを補正する（ステップＳ３）。
【００２６】
位置ずれ補正が完了すると、主制御部１１の制御に基づいてシリンダ１２が作動し、圧着ヘッド８を所定位置まで降下させてＦＰＣ７を基板１に押圧する。同時に、超音波発生器１８を駆動させてホーン１７に超音波振動の付与と加圧を開始する。（ステップＳ４）。
【００２７】
振幅制御部２５によるタイマカウントが所定時間（ｔ１）となると（ステップＳ５）、超音波発生器１８からホーン１７への超音波振動の付与が、停止され接合が完了する（ステップＳ７）。
【００２８】
このように、超音波によってＦＰＣとガラス基板を接合することができるので、ＡＣＦが不要となり、接合時間は電極間の金属接合が完了する０．５〜１．０秒で十分となり装置のタクトタイムを大幅に縮めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施の形態に係る超音波接合装置の全体を示す正面図である。
【図２】ホーンの要部構成を示す正面図である。
【図３】実施の形態の装置の動作を説明するフロチャートである。
【符号の説明】
【００３０】
１    基板（ガラス基板）
２    基板ホルダ
３    可動テーブル
４    基台
５    縦壁
６    支持フレーム
７    ＦＰＣ
８    圧着ヘッド
９    圧着機構
１０    カメラ
１１    主制御部
１２    シリンダ
１３    ロッド
１４    ヘッド本体
１５    フレーム
１６    ブースター
１７    ホーン
１８    超音波発生器
１９    吸着部材
２０    吸着孔
２１    吸着孔
２３    鏡筒
２４    操作部
２５    振幅制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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