(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
昇降ユニットによる昇降動作によって、電子部品を基板上に押圧することにより熱圧着する圧着ヘッドユニットと、前記圧着ヘッドユニットに対して加圧力を付与する加圧ユニットと、前記加圧ユニットに供給される加圧力を制御する圧力制御ユニットと、前記圧着ヘッドユニットに内蔵され、前記圧着ヘッドユニットを加熱する加熱ユニットと、前記加熱ユニットの発熱量を制御する温度制御ユニットと、前記圧着ヘッドユニットに対向して配置され、前記圧着ヘッドユニットによる熱圧着動作中に前記基板を支持する基板支持ユニットと、記憶部に記憶され、前記電子部品の熱圧着動作開始から終了までの一工程中、少なくとも加圧力および加熱温度のうち１つが可変に設定された熱圧着条件データに基づいて、前記圧力制御ユニットおよび前記温度制御ユニットを制御する熱圧着制御ユニットと、前記熱圧着動作中に前記電子部品の加圧力を測定し、前記熱圧着制御ユニットに前記電子部品が所定加圧力に達したことを示す第２の検出データを送出する加圧力検出ユニットを具備し、前記熱圧着制御ユニットは、前記加圧力検出ユニットから送出された前記第２の検出データの受信の際に、第１の温度から、前記第１の温度とは異なる第２の温度への変更を、前記温度制御ユニットに指示することを特徴とする電子部品圧着装置。
【請求項２】
前記熱圧着制御ユニットは、前記加圧力検出ユニットから送出された前記第２の検出データの受信の際に、第１の温度から、前記第１の温度より高い第２の温度への変更を、前記温度制御ユニットに指示することを特徴とする請求項１に記載の電子部品圧着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上に電子部品を圧着する電子部品圧着装置および電子部品圧着方法に関する。特に、基板上に熱圧着すべき電子部品の伸び量を正確に制御することによって、電子部品の接続不良の防止を実現するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）に代表されるフラットパネルディスプレイ等を製造する電子部品圧着装置として、フィルム状部材にて形成された電子部品をガラス等の基板上に実装する電子部品圧着装置が知られている。
【０００３】
図１５は、電子部品圧着装置により電子部品が実装されたガラス基板の一例を示す平面図であり、図１６は、その側面図である。図１５および図１６に示すガラス基板１は、大きさの異なる２種類の基板１ａ、１ｂが貼り合わされて形成されてなる。図１６中、上方の基板１ａの下面と下方の基板１ｂの上面には、それぞれ各基板１の辺に沿って複数の電子部品２が、異方性導電フィルム（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ、以下「ＡＣＦ」という）３を介して実装されている。
【０００４】
この種のガラス基板を製造する電子部品圧着装置にあっては、ガラス基板１における電子部品２が実装される辺に沿って、ＡＣＦ３が貼り付けられる。その後、このＡＣＦ３の粘着性を利用して電子部品２がガラス基板１に仮付けされる。その後、この仮付けされた電子部品２が、電子部品圧着装置を用いてガラス基板１に対して加熱加圧されることで、ガラス基板１に形成されたリードと電子部品２のリードとが接続される。
【０００５】
図１７は、従来の電子部品圧着装置１０の一例を示す。電子部品圧着装置１０は、加圧シリンダ１１により昇降動され、ヒータ１２が内蔵された長尺状の加圧ツール１３と、この加圧ツール１３に対向して配置され、不図示の昇降手段にて昇降動され、ヒータ１４が内蔵された圧力受けツールとしてのバックアップツール１５とを具備する。
【０００６】
次に、この電子部品圧着装置１０を用いた圧着手順を説明する。
【０００７】
まず、前工程にて、電子部品２が仮付けされたガラス基板１が、不図示の基板ステージに配置される。このガラス基板１における今回圧着されるべき辺が、加圧ツール１３の対向位置に位置付けられる。次に、バックアップツール１５が上昇してガラス基板１を下方から支持し、次いで、あるいは同時に、加圧シリンダ１１により加圧ツール１３が下降する。これにより、ガラス基板１の一辺に仮付けされた電子部品２は、加圧シリンダ１１による加圧力とヒータ１２、１４による加熱により、ＡＣＦ３を介してガラス基板１に一括して熱圧着される。この熱圧着が完了すると、加圧ツール１３は上昇し、バックアップツール１５は下降する。
【０００８】
この後、ガラス基板１上に電子部品２が圧着されるべき辺が残っている場合、基板ステージの駆動により次に圧着されるべきガラス基板１の辺が、加圧ツール１３に対向する圧着位置に位置付けられる。
【０００９】
一方、ガラス基板１上に電子部品２が圧着されるべき辺が残っていない場合には、基板ステージ上の電子部品２の圧着が完了したガラス基板１が、後工程へ払出され、その後、電子部品圧着装置１０は、前工程より新たなガラス基板（電子部品２が仮付けされたガラス基板）１を受け取り、上述した圧着作業を繰り返す。
【００１０】
ところで、電子部品２の基材となるフィルム状部材は、たとえばポリイミド樹脂等により形成されていることから、上述した電子部品圧着装置１０により熱圧着時に電子部品２に伸びが生じる事が知られている。このため、電子部品２は、熱圧着時の伸びを見込んで、寸法が小さめに作られている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、熱圧着時に要求される伸び量は、電子部品２の品種毎、より具体的には、フィルム状部材の厚み、大きさ、形状等毎に異なる。このため、このような様々な品種の電子部品２に対して熱圧着時の伸び量を良好に調整することは困難となっていた。
【００１２】
熱圧着時の実際の伸び量が、要求された伸び量に比して異なっていた場合、電子部品とガラス基板との間で接続不良を生じてしまうことがあり、不都合であった。
【００１３】
一方、基板１のリードとの接続対象である電子部品２のリード間隔は、フラットパネルディスプレイ等の高機能化に伴いますます狭ピッチ化される傾向にある。このため、電子部品圧着装置１０の熱圧着精度の改善が望まれていた。
【００１４】
本発明は、以上説明した問題点を解決するためになされたものである。
【００１５】
そして、その目的とするところは、電子部品の基板上への熱圧着の際における、電子部品の伸び量の調整を正確に行なうことにより、接続不良を防止することのできる電子部品圧着装置および電子部品圧着方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基板に熱圧着されるべき電子部品への、加圧および加熱と電子部品の伸び特性との関係に着目し、圧着時の加圧および加熱条件を電子部品の伸び特性に応じて可変に制御するものである。
【００２１】
本発明の他の特徴によれば、昇降ユニットによる昇降動作によって、電子部品を基板上に押圧することにより熱圧着する圧着ヘッドユニットと、前記圧着ヘッドユニットに対して加圧力を付与する加圧ユニットと、前記加圧ユニットに供給される加圧力を制御する圧力制御ユニットと、前記圧着ヘッドユニットに内蔵され、前記圧着ヘッドユニットを加熱する加熱ユニットと、前記加熱ユニットの発熱量を制御する温度制御ユニットと、前記圧着ヘッドユニットに対向して配置され、前記圧着ヘッドユニットによる熱圧着動作中に前記基板を支持する基板支持ユニットと、記憶部に記憶され、前記電子部品の熱圧着動作開始から終了までの一工程中、少なくとも加圧力および加熱温度のうち１つが可変に設定された熱圧着条件データに基づいて、前記圧力制御ユニットおよび前記温度制御ユニットを制御する熱圧着制御ユニットと、前記熱圧着動作中に前記電子部品の加圧力を測定し、前記熱圧着制御ユニットに前記電子部品が所定加圧力に達したことを示す第２の検出データを送出する加圧力検出ユニットを具備し、前記熱圧着制御ユニットは、前記加圧力検出ユニットから送出された前記第２の検出データの受信の際に、第１の温度から、前記第１の温度とは異なる第２の温度への変更を、前記温度制御ユニットに指示することを特徴とする電子部品圧着装置が提供される。
【００２３】
【作用】
本発明によれば、加圧ツールによる基板に対する電子部品の熱圧着動作期間中、加圧ツールによる加圧力、温度のうちの少なくとも一つを可変に制御することにより、加熱ツールに対する圧着条件が変更される。
【００２４】
すなわち、電子部品の熱圧着動作開始から終了までの一工程中、少なくとも加圧力および加熱温度のうち１つが可変に設定された熱圧着条件データに基づいて、前記圧力制御ユニットおよび前記加熱ユニットが制御される。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図１から図１４を参照して、本発明に係る電子部品圧着装置、電子部品圧着方法の実施の形態を、詳細に説明する。
【００２６】
図１は、本発明の実施形態に係る電子部品圧着装置の構成の一例を示す一部断面図である。なお、図１中、従来と同一部品には同一符号を付し、説明を省略する。
【００２７】
図１において、本発明の実施形態に係る電子部品圧着装置３０は、圧着ユニット４０と、圧着ユニット４０に対向して配置された圧力受けユニット６０と、基板ステージ７０と、制御装置８０とを具備する。
【００２８】
圧着ユニット４０は、ヘッド部４１と、このヘッド部４１を昇降動させる昇降装置４２とを具備する。ヘッド部４１は、ヒータ４３を内蔵した長尺状の加圧ツール４４を、ガイドレール４６を介してベースプレート４５に昇降自在に支持された昇降ブロック４７に固定してなる。昇降ブロック４７には、ベースプレート４５に固定されたエアシリンダ４８の作動ロッド４８ａが連結される。また、エアシリンダ４８には、加圧ツール４４が電子部品に対して与える加圧力を検出する圧力検知部４８ｂが設けられる。圧力検知部４８ｂは、加圧ツール４４が電子部品に対して与える実際の加圧力を検出し、この検出信号を制御装置８０に送信する。制御装置８０は、この検出信号に基づいて、後述の圧力制御部８３を制御して、加圧ツール４４が電子部品に対して与える加圧力を制御可能である。
【００２９】
昇降装置４２は、後述の枠体５２に支持されたモータ４９により回転されるボールねじ５０と、ナット部材５１とを具備してなり、ナット部材５１は、枠体５２にガイドレール５３を介して昇降自在に支持されたベースプレート４５と連結される。
【００３０】
圧力受けユニット６０は、ヒータ６１が内蔵され、かつ不図示の昇降手段により昇降動自在の圧力受けツールとしてのバックアップツール６２を具備する。また、バックアップツール６２の側面には、冷却装置６３を構成する冷却部材６４が装着される。冷却部材６４は例えば中空管になっている。冷却装置６３は、例えば、冷気供給装置６５より冷却空気を冷却部材６４に供給することで、バックアップツール６２を適宜冷却する。
【００３１】
なお、圧力受けユニット６０において、バックアップツール６２は、このバックアップツール６２が上昇した位置に位置付けられたときに、バックアップツール６２の上面（すなわち、ガラス基板１との当接面）が基板ステージ７０に支持されたガラス基板１の下面と同一高さレベルとなるように設定されている。
【００３２】
基板ステージ７０は、ガラス基板１を吸着保持するステージ７１と、このステージ７１を互いに直交するＸ方向とＹ方向、および回転方向（θ方向）に移動自在に支持する移動装置７２を具備してなる。基板ステージ７０は、仮圧着装置等の前工程から供給される、ＡＣＦ３を介して電子部品２が仮付けされたガラス基板１を受け取り、仮付けされた電子部品２が加圧ツール４４によってガラス基板１に圧着される位置に位置するようにガラス基板１を移動させるとともに、圧着作業の完了したガラス基板１を基板収納装置等の後工程へと受け渡す。
【００３３】
制御装置８０は、記憶部８１を具備する。また、制御装置８０は、エアシリンダ４８と圧縮空気供給源８２との間に配置された圧力制御部８３と、モータ４９の回転をコントロールすることにより加圧ツール４４の昇降速度をコントロールするモータ制御部８４と、ヒータ４３の温度をコントロールする温度制御部８５と、ヒータ６１の温度をコントロールする温度制御部８６と、冷却部材６４に冷気を供給する冷気供給装置６５と、ステージ７１を移動する移動装置７２とにそれぞれ接続される。
【００３４】
そして制御装置８０は、圧力制御部８３を介してエアシリンダ４８に供給される圧縮空気の圧力を制御することで、加圧ツール４４による押圧加熱時の加圧力を制御することが可能である。すなわち、エアシリンダ４８は、加圧ツール４４による加圧力を付与する加圧手段を構成する。
【００３５】
また制御装置８０は、モータ制御部８４を介してモータ４９の駆動を制御することで、加圧ツール４４の昇降速度を制御することが可能である。
【００３６】
さらに制御装置８０は、温度制御部８５、８６を介してヒータ４３、６１の発熱量を制御することで、加圧ツール４４およびバックアップツール６２の温度を制御することが可能である。
【００３７】
さらに制御装置８０は、冷気供給装置６５をコントロールして冷却部材６４に供給される冷却空気のＯＮ／ＯＦＦを制御することが可能である。
【００３８】
また、記憶部８１には、電子部品２の伸び量に応じた熱圧着条件が記憶されている。この熱圧着条件には、加圧ツール４４にて電子部品２を押圧加熱する熱圧着動作期間中における、例えば加圧ツール４４の温度条件、加圧ツールによる加圧力条件、衝撃荷重等の付与条件があげられる。
【００３９】
次に、本実施形態における、熱圧着条件の制御の詳細を説明する。
【００４０】
第１に、電子部品２の伸び量を抑制する制御につき説明する。
【００４１】
一般に、加圧力が上昇すれば、加圧ツール４４の電子部品２に対する拘束力が増大するため、電子部品２の伸びは抑制される。
【００４２】
図２は、この点に着目した加圧力条件の制御の一例を示す。図２に示すように、加圧ツール４４による電子部品２の熱圧着動作の開始時ｔ０からｔ１までの間は、電子部品２の熱圧着に必要となる圧力Ｗ２より所定量高い圧力Ｗ３を電子部品２に付与する。一方、ｔ１から熱圧着動作の終了時ｔ２までの間は、圧力Ｗ３より低い圧力Ｗ２を電子部品２に付与する。これにより、電子部品２の伸び量を抑制することができる。
【００４３】
なお、加圧力Ｗ３が高すぎる場合、電子部品２をガラス基板１に接着する接着剤がガラス基板１から押出され、接続不良を起こす。この接続不良を回避するために、接着剤の種類および量に応じて、適正な加圧力Ｗ３が決定される。
【００４４】
また、一般に、電子部品２に対する加熱温度が上昇すれば、電子部品２を構成するフィルム部材が変形するため、電子部品２の伸びは促進される。
【００４５】
図３は、この点に着目した温度条件の制御の一例を示す。図３に示すように、加圧ツール４４による電子部品２の熱圧着開始時ｔ０からｔ１までの間は、電子部品２の熱圧着に必要となる加熱温度Ｔ２より所定量低い加熱温度Ｔ１で電子部品２を加熱する。一方、ｔ１から熱圧着終了時ｔ２までの間は、加熱温度Ｔ１より高い加熱温度Ｔ２で電子部品２を加熱する。これにより、電子部品２の伸び量を抑制することができる。
【００４６】
また、電子部品２に対する加圧力と加熱温度をともに可変に制御する場合には、図３のｔ１経過前に加圧力をＷ３に高めておけば、より電子部品２の伸び量が抑制できることとなる。
【００４７】
第２に、電子部品２の伸び量を増大する制御につき説明する。
【００４８】
例えば、圧着時に電子部品２に付与される加熱温度を一定とした場合、熱圧着動作の初期段階に電子部品２に付与される加圧力を熱圧着に必要な所定加圧力より小さい値に設定し、その後所定加圧力に上昇させた方が、初期段階から所定加圧力で加圧する場合に比べて電子部品２の伸び量が大きくなる。
【００４９】
一方、加圧ツール４４による電子部品２への加圧力を一定とした場合、熱圧着動作の初期段階から熱圧着に必要な所定温度で電子部品２を加熱した方が、初期段階でのヒータ温度を所定温度よりも低い温度に設定し、その後所定の温度に上昇させた場合に比べて、電子部品２の伸び量が大きくなる。
【００５０】
なお、さらに、熱圧着時に電子部品２に付与される温度および加圧ツール４４による加圧力を一定とした場合、加圧ツール４４が電子部品２に当接する際の衝撃荷重（すなわち、加圧ツール４４の下降速度）を小さく設定した方が、電子部品２の伸び量が大きくなる。
【００５１】
以上の知見に基づき、本実施形態においては、これらの熱圧着条件のうち、いずれか一つ、あるいはこれらの組合せを可変に制御することによって、電子部品２の伸び量を最適な状態に調整する。
【００５２】
次にそれぞれの熱圧着条件制御の具体例について説明する。
１）  荷重制御
電子部品２の伸び量を大きくしたい場合、図４中の実線で示されるように、熱圧着動作の開始時ｔ０から時間ｔ１までの期間中、加圧ツール４４による電子部品２への加圧力は、熱圧着に必要な所定加圧力Ｗ２よりも小さい値Ｗ１とし、その後の圧着動作の終了時ｔ２までの期間は所定加圧力Ｗ２となるように、制御装置８０は、圧力制御部８３を介してエアシリンダ４８に供給する空気圧を調整する。
【００５３】
反対に、電子部品２の伸び量を小さくしたい場合、図４中の破線で示すように、熱圧着動作開始時ｔ０から熱圧着動作の終了時ｔ２までの期間中、加圧ツール４４による加圧力が所定加圧力Ｗ２となるように、制御装置８０は、圧力制御部８３を介してエアシリンダ４８に供給する空気圧を調整する。
【００５４】
なお、電子部品２の伸び量を大きく調整する場合には、加圧ツール４４による電子部品２への加圧力が、図４中の一点鎖線で示すように、熱圧着動作の開始時ｔ０から徐々に増加するように、制御装置８０が、圧力制御部８３を制御してもよい。あるいは、２段階以上の多段に制御してもよい。
【００５５】
一方、電子部品２の伸び量を小さく調整する場合には、加圧ツール４４による電子部品２への加圧力が、図４中の二点鎖線で示すように、熱圧着動作の開始時ｔ０から時間ｔ１までの期間中、所定加圧力Ｗ２よりも大きい値Ｗ３となり、時間ｔ１から熱圧着動作の終了時ｔ３までは所定圧力Ｗ２となるように、制御装置８０が、圧力制御部８３を制御してもよい。
２）  加熱温度制御
電子部品２の伸び量を大きくしたい場合には、図５中の実線で示すように、熱圧着動作の開始時ｔ０から熱圧着動作の終了時ｔ２までの期間中、加圧ツール４４を熱圧着に必要な所定温度Ｔ２に維持するように、制御装置８０は、温度制御部８５を介してヒータ４３の発熱量を調整する。
【００５６】
反対に、電子部品２の伸び量を小さくしたい場合には、図５中の破線で示すように、熱圧着動作開始時ｔ０から時間ｔ１までの期間中、加圧ツール４４を所定温度Ｔ２よりも低い温度Ｔ１に維持し、その後の圧着動作の終了時ｔ２までの期間所定温度Ｔ２となるように、制御装置８０は、温度制御部８５を介してヒータ４３の発熱量を調整する。
【００５７】
なお、電子部品２の伸び量を大きく調整する場合には、加圧ツール４４の温度を、図５中の二点鎖線で示すように、熱圧着動作の開始時ｔ０から時間ｔ１までの期間中、所定温度Ｔ２よりも高い温度Ｔ３となるように温度制御部８５を制御してもよい。
【００５８】
一方、電子部品２の伸び量を小さく調整する場合には、加圧ツール４４の温度を、図５中の一点鎖線で示すように、熱圧着動作の開始時ｔ０から徐々に上昇するように温度制御部８３を制御してもよく、あるいは、２段階以上の多段に制御してもよい。
【００５９】
さらに、制御装置８０は、温度制御部８５を介して、加圧ツール４４に対する温度制御と、バックアップツール６２に対する温度制御とを併用するようにしてもよい。
【００６０】
あるいは、加圧ツール４４やバックアップツール６２の温度を変える代わりに、バックアップツール６２に装着された冷却部材６４を用いて電子部品２に付与される加熱温度を制御するようにしてもよい。
【００６１】
図６は、冷却部材６４を用いた温度制御の一例を示す。例えば、図６に示すように、熱圧着動作の開始時間ｔ０から時間ｔ１までの期間中、制御装置８０は、冷気供給装置６５をＯＮ状態に作動させて冷却部材６４に冷却空気を供給し、バックアップツール６２の温度を強制的に降下させる。この冷気供給装置６５の作動により、加圧ツール４４の温度を熱圧着動作の開始時ｔ０から所定温度Ｔ２に設定したとしても、熱圧着動作の開始時ｔ０から時間ｔ１までの期間中は、冷却部材６４によって温度が下げられたバックアップツール６２によって加圧ツール４４による熱が奪われることとなる。したがって、電子部品２の温度上昇が抑制されて所定温度Ｔ２よりも低い温度Ｔ１に維持される。このように、冷却装置６３を用いて熱圧着動作期間中の電子部品２への加熱温度を制御する場合には、加圧ツール４４やバックアップツール６２に設けられたヒータの温度を制御して電子部品２の加熱温度を制御する場合に比べて、ヒータ４３，６１の昇温に要する時間が不要となる分だけ、温度の切り替えを迅速に行なうことができる。
【００６２】
ところで、電子部品２の品種によって、伸びの特性は異なる。
【００６３】
次に、上記加圧力制御および温度制御について、電子部品２の品種に応じた制御の一例を説明する。
【００６４】
液晶ディスプレイのドライバＩＣとして利用されている電子部品には、例えば、ＴＣＰ（Ｔａｐｅ  Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｐａｃｋａｇｅ）やＣＯＦ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｆｉｌｍ）などがある。いずれの部材も、フィルムにＩＣが実装された形態をとっており、接続部材を介してディスプレイに熱圧着される。
【００６５】
ＴＣＰとＣＯＦとでは、熱圧着時に伸びが生ずるベースフィルム（フィルム状部材）の厚みが異なるため、同一条件下で熱圧着されるとその伸び量が異なる。
【００６６】
例えば、厚さ７５μｍのＴＣＰと、厚さ４０μｍのＣＯＦに対して、同一の熱圧着条件で加熱加圧した場合には、厚さ４０μｍのＣＯＦの伸びの方がＴＣＰの伸びより小さくなる。
【００６７】
この伸び量の相違を解消するためには、電子部品２がＴＣＰよりなる場合には、制御装置８０は、図７に示す加圧力および加熱温度で、電子部品２がＣＯＦからなる場合には、図８に示す加圧力および加熱温度で、それぞれ電子部品２を熱圧着するよう制御することにより、同等の伸びを得ることができる。
【００６８】
次に、電子部品２をガラス基板１に接続する接続部材の特性に応じた電子部品２への加圧力および加熱温度の制御につき説明する。
【００６９】
図９（Ａ）、（Ｂ）は、電子部品２をガラス基板１に接続する接続部材の1つである異方性導電フィルム（ＡＣＦ）３の構造を説明する図である。このＡＣＦは、例えば、電子部品２とガラス基板１とを接続するため、一般的に用いられる部材である。より具体的には、図９（Ａ）に示すように、例えば厚さ１５μｍの熱硬化性樹脂の中に、粒径約５μｍの導電性粒子３ａを均一に分布させてなる。図９（Ｂ）に示すように、電子部品２に対する加圧により、導電性粒子３ａを介して、電子部品２のリード部とガラス基板１のリード部が電気的に接続される。また、電子部品２に対する加熱により、熱硬化性樹脂が硬化して、電子部品２とガラス基板１との機械的接続が得られる。
【００７０】
このＡＣＦ３の硬化には、電子部品２の伸びを抑制する作用がある。すなわち、ＡＣＦ３を構成する熱硬化性樹脂は、その種類によって、圧着温度と硬化速度の関係が異なる。一般的に、圧着初期の低温下で硬化が進む特性を有するＡＣＦ３を使用すると、電子部品２の伸び量は抑制される。一方、高温で硬化が進む特性を有するＡＣＦ３を使用すると、電子部品２の伸びが促進される。したがって、電子部品２の伸び量の制御を正確に行なうためには、ＡＣＦ３の温度に対する硬化特性の相違を考慮した熱圧着条件の設定が必要となる。例えば、高温で硬化がはじまるＡＣＦ３については、図１０に示すような加圧力および加熱温度の制御で、一方低温で硬化がはじまるＡＣＦ３については、図１１に示すような加圧力および加熱温度の制御で、それぞれ熱圧着すれば、同等の伸び量を得ることができる。但し、加熱温度を上昇させると、電子部品２の伸び促進作用とともに、ＡＣＦ３が硬化することによる伸び抑制作用とがともに生ずるため、両者のバランスを考慮して熱圧着条件を決定する必要がある。
【００７１】
なお、上記では、電子部品２の品種に応じた熱圧着条件の設定を説明したが、この他、圧着温度、電子部品２のガラス基板１への接着剤の種類、電子部品２を構成する部材の材質などに応じて、熱圧着条件を適宜変更して、記憶部８１に設定するとよい。
３）  速度制御
図１２は、電子部品２を熱圧着する際のベースプレート４５の昇降動作を示すタイミングチャートである。図１２において、ベースプレート４５は、下降開始時点１ａから下降を開始し、加圧ツール４４が電子部品２よりも微小高さ上方に達する時点１ｂまでの間は、高速度ｖ１で下降する。そして、ｔｂから速度を電子部品２への当接に備えた速度（当接速度）ｖ２に切り替え、この速度を、当接時点ｔｄを経て時点ｔｃまで維持する。なお、当接時点ｔｄ（同時に熱圧着動作の開始点である）において、加圧ツール４４は電子部品２に当接するので、加圧ツール４４とベースプレート４５との相対移動によりエアシリンダ４８の作動ロッド４８ａは所定量押し戻されることとなる。その後、時点ｔｃから熱圧着動作が終了する時点ｔｅまでの間、ベースプレート４５は停止し、その後、時点ｔｆまでの間に待機位置へ速度ｖ３で上昇する。なお、これらの動作は、制御装置８０が、モータ制御部８４を介してモータ４９の駆動を制御することによって行なわれる。
【００７２】
本実施形態に係る速度制御においては、ｔｂ−ｔｃ間の当接速度ｖ２を調整することとなる。
【００７３】
例えば、電子部品２の伸び量を大きくしたい場合には、制御装置８０は、当接速度ｖ２を小さくするようにモータ制御部８４を介してモータ４９の速度を制御し、加圧ツール４４が電子部品２に当接する際の衝撃荷重を小さくする。
【００７４】
一方、電子部品２の伸び量を小さくしたい場合には、制御装置８０は、当接速度ｖ２を大きくするようにモータ制御部８４を介してモータ４９の速度を制御し、加圧ツール４４が電子部品２に当接する際の衝撃荷重を大きくする。衝撃荷重を大きくすることで、加圧ツール４４が電子部品２に当接したときの加圧力をより大きくすることができるので、電子部品２の伸びに対する拘束力をより大きくし、電子部品２の伸び量を抑制することが可能となる。
【００７５】
なお、熱圧着動作期間内の当接速度ｖ２より、ｖ１およびｖ３を高速に設定することにより、一工程に要する時間を短縮することができるので、電子部品の基板への熱圧着における生産性が向上する。
【００７６】
次に、図１３、図１４を参照して、電子部品２の伸び量を大きく調整する場合と、電子部品２の伸び量を小さく調整する場合の、電子部品２の加圧、加熱条件設定の一例を説明する。
【００７７】
図１３は、加圧ツール４４による加圧力と圧着時の温度を調整することで、電子部品２の伸び量が大きくなるように調整したときの電子部品２に付与される加圧力と加熱の状態を示す線図である。具体的には、例えば、加圧ツール４４による加圧力を図４中の実線で示す条件によって制御するとともに、加圧ツール４４の加熱温度を図５中の実線で示す条件によって制御する。
【００７８】
このような熱圧着条件によれば、電子部品２は、加熱温度に関しては、熱圧着動作の開始時ｔ０の直後から熱圧着に必要な所定温度Ｔ２で加熱され、加圧力に関しては、時間ｔ０からｔ１の期間中、熱圧着に必要な所定圧力Ｗ２よりも小さい値Ｗ１とされる。このため、時間ｔ０から所定加圧力Ｗ２、所定温度Ｔ２を付与した場合に比べ、時間ｔ０からｔ１の期間中は、電子部品２に生じる伸びに対する拘束力が小さく、伸びやすい環境下にある。この結果、熱圧着された電子部品２は、時間ｔ０から所定加圧力Ｗ２、所定温度Ｔ２を付与した場合に比べて大きな伸び量を生じることとなる。
【００７９】
図１４は、加圧ツール４４による加圧力と圧着時の温度を調整することで、電子部品２の伸び量が小さくなるように調整したときの電子部品２に付与される加圧力と加熱の状態を示す線図である。具体的には、例えば、加圧ツール４４による加圧力を、図４中の破線で示す条件にて制御し、加圧ツール４４の加熱温度を、図５中の破線で示す条件にて制御する。
【００８０】
このような熱圧着条件によれば、電子部品２は、熱圧着動作の開始時ｔ０から熱圧着に必要な所定加圧力Ｗ２が付与され、加圧ツール４４の温度に関しては時間ｔ０からｔ１の期間中は熱圧着に必要な所定温度Ｔ２よりも低い温度Ｔ１に設定される。このため、時間ｔ０から所定加圧力Ｗ２、所定温度Ｔ２を付与した場合に比べ、時間ｔ０からｔ１の期間中は、電子部品２に生じる伸びが小さくなる。この結果、熱圧着された電子部品２は、時間ｔ０から所定加圧力Ｗ２、所定温度Ｔ２を付与した場合に比べて伸び量が少なくなる。
【００８１】
このように、上記の実施形態によれば、加圧ツール４４の温度条件、加圧ツール４４による加圧力条件、衝撃荷重等の付与条件を調整することで、熱圧着動作期間中における被加熱部である電子部品２の加熱状態や加圧状態を調整することができる。これにより、熱圧着動作期間中に電子部品２に生じる伸び量や、伸びに対する拘束力を制御することができるので、熱圧着される電子部品の伸び量を正確に調整することができる。この結果、電子部品２を精度よくガラス基板１に圧着することができる。
【００８２】
なお、上記実施形態において、記憶部８１に記憶される各種熱圧着条件は、電子部品２の品種等の熱圧着条件の変動要素が変更される毎に、作業者が記憶部８１に設定して記憶させてもよい。あるいは、予め、電子部品２の品種に応じた熱圧着条件を実験等により求め、求めた熱圧着条件を記憶部８１に記憶させておき、電子部品２の品種等の熱圧着条件の変動要素が変わったときには、品種情報を入力することにより制御装置８０が記憶部８１に記憶された熱圧着条件の中から品種に応じた熱圧着条件を選択するようにしてもよい。
【００８３】
また、加圧ツール４４の下降速度を、図１２におけるｔｂからｔｃの期間中、当接速度ｖ２に制御する例で説明したが、当接速度ｖ２は少なくとも加圧ツール４４が電子部品２に当接する時点ｔｄまで維持すればよいものであるので、ｔｄ経過後に当接速度ｖ２とは異なる速度、例えば、当接速度ｖ２よりも速い速度に変更してもかまわない。
【００８４】
また、冷却装置６３の冷却部材６４に冷却空気を供給し、バックアップツール６２の温度を強制的に冷却する例で説明したが、冷却部材６４に供給する冷媒は空気以外の媒体、例えば水などを用いてもよい。
【００８５】
また、冷却装置６３は、バックアップツール６２を冷却するものに限らず、加圧ツール４４を冷却するようにしてもよい。つまり、冷却部材６４を加圧ツール４４の側面に装着してもよい。
【００８６】
さらに、冷却装置６３にてバックアップツール６２を冷却する例で説明したが、加圧ツール４４による電子部品２の熱圧着動作期間中に電子部品２やガラス基板１等の被圧着体を直接冷却するようにしてもよい。これは、電子部品２あるいはガラス基板１に直接冷却部材６４を接触させることにて行なうことができる。もちろん、ノズル等から電子部品２あるいはガラス基板１に向けて直接冷気を吹き付けるようにすることにて行なうこともできる。
【００８７】
熱圧着時にガラス基板１に対して直接空気冷却した場合、被冷却体たるガラス基板１は、加圧ツール４４およびバックアップツール６２に挟まれているため、これら加圧ツール４４およびバックアップツール６２が障壁となって冷却空気が直接吹きつけられず、冷却効率が低下する。一方、加熱機構である加圧ツール４４に対向するバックアップツール６２側に冷却機構を備えることにより、ガラス基板１に与えられた熱がバックアップツール６２側に奪われるため、冷却効率が向上する。
【００８８】
さらに、モータ４９の回転を制御することで加圧ツール４４の昇降速度を変化させ、エアシリンダ４８に供給する空気圧を制御することで加圧ツール４４による加圧力を変化させる例で説明したが、加圧ツール４４の昇降速度の制御と加圧力の制御を単一の駆動装置を用いて行なうようにしてもよい。
【００８９】
さらにまた、圧着開始時からの経過時間を頼りに加圧力や加熱温度を変更する例で説明したが、他の情報、例えば、加圧力や加熱温度の実測値を頼りに、加圧力、或いは加熱温度を変更するようにしてもよい。
【００９０】
具体的にはたとえば、加圧力の実測値を頼りに加熱温度を変更する場合、図１に示す、加圧ツール４４が電子部品に対して与える加圧力を検出する圧力検知部４８ｂと、この圧力検知部４８ｂに接続された不図示の演算部を用いる。すなわち、圧力検知部４８ｂが、加圧ツール４４によって電子部品に対して与えられた実際の加圧力を検出し、演算部が実際の加圧力と、予め設定された所定加圧力とを比較し、実際の加圧力が所定加圧力に達したか否かを判別する。そして、演算部は、実際の加圧力が所定加圧力に達したと判別したときに、その判別結果を、加圧力検出データとして制御装置８０に送出する。制御装置８０は、加圧力検出データを受信すると、記憶部８１に記憶された熱圧着条件に基づいて、温度制御部８５、８６を介してヒータ４３、６１の発熱量を制御し、加圧ツール４４、バックアップツール６２に対する加熱温度を変更する。
【００９１】
このように、電子部品に付与される実際の加圧力を頼りに加熱温度を変更することで、圧着開始時からの経過時間のみを頼りに加熱温度を変更する場合に比べ、加熱温度を変更するタイミングをより的確に得ることが可能となる。
【００９２】
たとえば、ガラス基板１に実装される電子部品２の伸び量を少なくしたい場合であって、電子部品２が加圧ツール４４を所定の加圧力Ｗａ以上で押し付ければ伸びが抑制できるものであり、ＡＣＦ３が比較的高い温度で硬化する特性を有するものの場合、所定の加圧力としてＷａを設定しておき、実際の加圧力が設定された所定の加圧力Ｗａに達した時点で、加熱温度を、電子部品２の伸び抑制を重視した低い温度（第１の温度）からＡＣＦ３の硬化を重視した高い温度（第２の温度）に変更するように制御すれば、加圧力が所定の加圧力Ｗａに達するまでの演算等により算出された圧着開始時からの経過時間を頼りに加熱温度を変更する場合に比べ、より的確なタイミングで加熱温度を変更することができ、電子部品２の伸び量を効果的に抑制することがる。
【００９３】
なお、圧力検知部４８ｂの加圧力検出データに基づいて、加圧ツール４４に与える加圧力の大きさを変更するようにしてもよく、この場合にも、加圧力が所定の加圧力Ｗａに達した時点で、加圧力を第１の加圧力から第２の加圧力に変更することができることから、上述と同様に圧着開始時からの経過時間のみを頼りに加圧力を変更する場合に比べ、より的確なタイミングで加圧力の変更を行なうことができる。
【００９４】
また、加熱温度の実測値を頼りに加圧力を変更する場合、図１に示す、バックアップツール６２、または、加圧ツール４４、あるいはこれら双方に、電子部品２またはガラス基板１の温度を検出する温度検出手段６２ｂ、４４ｂを設ける。そして、この温度検出手段６２ｂ、４４ｂに接続された不図示の演算部にて、温度検出手段６２ｂ、４４ｂによって検出された電子部品２またはガラス基板１の実際の温度を予め設定された所定加熱温度とを比較し、実際の加熱温度が所定加熱温度に達したか否かを判別する。演算部は、実際の加熱温度が所定加熱温度に達したと判別したときに、その判別結果を、温度検出データとして制御装置８０に送出する。制御装置８０は、温度検出データを受信すると、記憶部８１に記憶された熱圧着条件に基づいて、圧力制御部８３を介してエアシリンダ４８に供給される圧縮空気の圧力を制御し、加圧ツール４４に付与される加圧力の大きさを変更する。
【００９５】
このように、電子部品２またはガラス基板１の実際の加熱温度を頼りに加圧力を変更する場合にも、圧着開始時からの経過時間のみを頼りに加圧力を変更する場合に比べ、加圧力を変更するタイミングをより的確に得ることが可能となる。
【００９６】
たとえば、ガラス基板１に実装される電子部品２の伸び量を少なくしたい場合であって、ＡＣＦ３が比較的低い温度範囲、すなわち温度Ｔａ以下で硬化する特性を有するものの場合、所定の加熱温度としてＴａを設定しておき、実際の加熱温度が所定の加熱温度Ｔａに達した時点で、第１の加圧力から第１の加圧力より小さい第２の加圧力に変更するようにすれば、加熱温度が所定の加熱温度Ｔａに達するまでの演算等により算出された加圧着開始時からの経過時間を頼りに加圧力を変更する場合に比べ、より的確なタイミングで加圧力を変更することができる。
【００９７】
なお、温度検出手段６２ｂ、４４ｂの温度検出データに基づいて、加圧ツール４４、またはバックアップツール６２の加熱温度を変更するようにしてもよく、この場合にも、加熱温度が所定の加熱温度Ｔａに達した時点で、加熱温度を第１の温度から第２の温度に変更することができることから、上述と同様に圧着開始時からの経過時間のみを頼りに加圧力を変更する場合に比べ、より的確なタイミングで加熱温度の変更を行なうことができる。
【００９８】
さらに、基板の材質はガラスに限られるものではなく、また、接続部材も異方性導電フィルムに限られるものではない。
【００９９】
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の本旨を逸脱することなく、種々変更・変形を成し得ることが可能であることは言うまでもない。また、これらの変更・変形はすべて本発明の範囲内に含まれるものである。
【０１００】
【発明の効果】
本発明によれば、電子部品の伸び量の調整を正確に行なうことができ、電子部品と基板間での接続不良を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る電子部品圧着装置の構成を示す一部断面側面図である。
【図２】本発明の実施形態における電子部品圧着での、加圧力と時間との関係の一例を示す線図である。
【図３】本発明の実施形態における電子部品圧着での、加圧ツールに付与される温度と時間との関係の一例を示す線図である。
【図４】本発明の実施形態における、加圧ツールによる加圧力と時間の関係の一例を示す線図である。
【図５】本発明の実施形態における加圧ツールに付与される温度と時間の関係を示す線図である。
【図６】本発明の実施形態における、冷却装置の動作タイミングの一例を示す線図である。
【図７】電子部品にＴＣＦ（Ｔａｐｅ  Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｐａｃｋａｇｅe）を用いた場合の熱圧着条件の一例を示す線図である。
【図８】電子部品にＣＯＦ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｆｉｌｍ）を用いた場合の熱圧着条件の一例を示す線図である。
【図９】電子部品と液晶ディスプレイを接続するＡＣＦ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ）の構造を示す断面図である。
【図１０】高温で硬化が始まるＡＣＦを使用した場合の熱圧着条件の一例を示す線図である。
【図１１】低温で硬化が始まるＡＣＦを使用した場合の熱圧着条件の一例を示す線図である。
【図１２】本発明の実施形態における加圧ツールの昇降動作を示すタイミングチャートである。
【図１３】本発明の実施形態における電子部品に付与される加圧力と加熱条件の一例を示す線図である。
【図１４】本発明の実施形態における電子部品に付与される加圧力と加熱条件の他の一例を示す線図である。
【図１５】電子部品が熱圧着されるガラス基板の一例を示す平面図である。
【図１６】図１５の側面図である。
【図１７】従来の電子部品圧着装置の構成の一例を示す正面図である。
【符号の説明】
１  ガラス基板
２  電子部品
３  ＡＣＦ（異方性導電フィルム）
３０  電子部品圧着装置
４０  圧着ユニット
４１  ヘッド部
４２  昇降装置（昇降ユニット）
４３  ヒータ（加熱ユニット）
４４  加圧ツール（圧着ヘッドユニット）
４４ｂ  温度検出手段（温度検出ユニット）
４８  エアシリンダ（加圧ユニット）
４８ｂ  圧力検知部（加圧力検出ユニット）
６０  圧力受けユニット
６１  ヒータ（第２の加熱ユニット）
６２  バックアップツール（基板支持ユニット）
６２ｂ  温度検出手段
６３  冷却装置
６４  冷却部材
６５  冷気供給装置（冷却ユニット）
７０  基板ステージ
７１  ステージ
８０  制御装置（熱圧着制御ユニット）
８１  記憶部
８２  圧縮空気供給源
８３  圧力制御部（圧力制御ユニット）
８４  モータ制御部（速度制御ユニット）
８５  温度制御部（温度制御ユニット）
８６  温度制御部（第２の温度制御ユニット）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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