(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス回路基板とその駆動回路基板にそれぞれ設けられたアライメントマークを基準に、その両基板の接続回路どうしを圧着接続する際、当該両基板間に異方性導電膜を介挿し、これを加熱加圧して当該異方性導電膜を溶融、硬化させる熱圧着装置であって、
上記ガラス回路基板のアライメントマークを認識可能とするための同軸光を照射する同軸光照明と、
上記ガラス回路基板を透して上記駆動回路基板のアライメントマークを認識可能とするための斜光を照射する斜光照明と、
上記異方性導電膜の溶融中に、上記同軸光の照射と斜光の照射とを交互に切り換える照明切換手段と、
上記照明切換手段により同軸光の照射に切り換えられたとき、その照射で認識可能となったガラス回路基板のアライメントマークを画像認識する一方、上記照明切換手段により斜光の照射に切り換えられたとき、その斜光の照射で認識可能となった駆動回路基板のアライメントマークを画像認識する画像認識手段と、
上記画像認識手段によるガラス回路基板のアライメントマークの認識画像と駆動回路基板のアライメントマークの認識画像とに基づき、上記異方性導電膜の溶融中に、ガラス回路基板の接続回路と駆動回路基板の接続回路との位置合せ補正を行う位置合せ補正手段とを備え、且つ上記異方性導電膜の溶融中は、その加圧力を、加圧当初は設定値より低い圧力とする加圧手段を備えてなることを特徴とする熱圧着装置。
【請求項２】
加圧手段による加圧力が、加圧当初は設定値より小さく、その後は設定値に達するまで徐々に大きくなることを特徴とする請求項１記載の熱圧着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、異方性導電膜を介して液晶基板等のガラス回路基板と、これを駆動するためＴＣＰ等の駆動回路基板との接続回路どうしを圧着接続する熱圧着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ガラス回路基板として液晶基板（以下「ＬＣＤ」という。）が、またＬＣＤを駆動するための駆動回路基板としてＴＣＰが知られており、このＬＣＤとＴＣＰはそれぞれの接続回路どうしが互いに接続され、その接続には熱硬化性の異方性導電膜（以下「ＡＣＦ」という。）が用いられている。
【０００３】
ＡＣＦを用いてＬＣＤとＴＣＰの接続回路どうしを接続する際は、先ず、ＡＣＦをＬＣＤに貼り付け、ＡＣＦ側にＴＣＰを配置し、次に、ＴＣＰとＬＣＤの接続回路の位置合せと、ＡＣＦの粘着力による両接続回路の仮付け接続を行う。そして最後に、その仮付け接続部をツールで加熱加圧し、これにより熱硬化性樹脂を主成分とするＡＣＦを溶融、硬化させて、両接続回路の接続を図るものとしている。
【０００４】
なお、ツールは一定温度に加熱され、かつエアーシリンダ等により所定の圧力で所定の時間、ＴＣＰを上から加圧することができ、このような加熱加圧のツールにおいては、その熱がＴＣＰを通じてＴＣＰとＬＣＤの間に位置するＡＣＦに伝わりＡＣＦが溶融し、そしてＴＣＰとＬＣＤの両接続回路を接触させたままＡＣＦの硬化反応により両接続回路の圧着接続が図られる。
【０００５】
また、ＴＣＰの接続回路とＬＣＤの接続回路との位置合せは、ＴＣＰとＬＣＤのそれぞれに設けたアライメントマークを利用して行われる。すなわち、各アライメントマークをＣＣＤカメラにより別々に画像認識し、この認識画像に基づき各アライメントマークの位置計測を行い、さらに、その計測結果に基づき、両アライメントマークが重なるようにＴＣＰとＬＣＤの双方、若しくはいずれか一方の保持具を移動するものとしている。
【０００６】
ＣＣＤカメラによる画像認識時に、ＴＣＰとＬＣＤのアライメントマークが重なっていると、各々のアライメントマークを画像認識することができない。このため、画像認識時はＴＣＰとＬＣＤを少し離して置く、若しくはＴＣＰのアライメントマークを画像認識した後、ＴＣＰを上方に移動して待機させ、次にＬＣＤのアライメントマークを画像認識する方法が採られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のＬＣＤとＴＣＰの接続回路の接続では、両接続回路の位置合せと仮付け接続を行い、その仮付け接続部を加熱加圧するものであるため、ＴＣＰの位置合せ・仮付け時のずれ（以下「仮付誤差」という。）と、加熱加圧時にＴＣＰがＬＣＤに対し相対的に動くずれ（以下「本圧着誤差」という。）が生じ、接続後の両接続回路の位置ずれが大となり、高精度な接続ができず、接続の信頼性が低い。
【０００８】
特に、ＬＣＤとＴＣＰの接続回路は双方ともライン状となっており、その接続回路ピッチは通常０．２〜０．１ｍｍ程度であるが、このようなピッチの接続回路どうしを接続する場合にも、両接続回路の接続に関する信頼性の点で、仮付誤差と本圧着誤差による接続後の位置ずれの大きさがしばしば問題となる。
【０００９】
また、両接続回路の接続に関して十分な信頼性を得るためには、接続後の位置ずれを±０．０３３〜±０．０１７ｍｍの範囲内に抑える必要がある。しかし、従来のＴＣＰ位置合わせ仮付装置（ＯＬＢ）によると、仮付誤差が±７〜１０μｍ、本圧着誤差が±５〜１８μｍ程度であるため、０．１ｍｍ（１０本／ｍｍ）ピッチの接続回路の接続が限界であり、それより狭いピッチの接続回路では十分な接続の信頼性が得られず対応が困難である。
【００１０】
本発明は上述の事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは高精細な接続回路（ピッチ０．０５ｍｍ以下）にも十分対応でき、接続回路の位置ずれを±５μｍ以下とすることが可能な熱圧着装置を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明はガラス回路基板とその駆動回路基板にそれぞれ設けられたアライメントマークを基準に、その両基板の接続回路どうしを圧着接続する際、当該両基板間に異方性導電膜を介挿し、これを加熱加圧して当該異方性導電膜を溶融、硬化させる熱圧着装置であって、上記ガラス回路基板のアライメントマークを認識可能とするための同軸光を照射する同軸光照明と、上記ガラス回路基板を透して上記駆動回路基板のアライメントマークを認識可能とするための斜光を照射する斜光照明と、上記異方性導電膜の溶融中に、上記同軸光の照射と斜光の照射とを交互に切り換える照明切換手段と、上記照明切換手段により同軸光の照射に切り換えられたとき、その照射で認識可能となったガラス回路基板のアライメントマークを画像認識する一方、上記照明切換手段により斜光の照射に切り換えられたとき、その斜光の照射で認識可能となった駆動回路基板のアライメントマークを画像認識する画像認識手段と、上記画像認識手段によるガラス回路基板のアライメントマークの認識画像と駆動回路基板のアライメントマークの認識画像とに基づき、上記異方性導電膜の溶融中に、ガラス回路基板の接続回路と駆動回路基板の接続回路との位置合せ補正を行う位置合せ補正手段とを備え、且つ上記異方性導電膜の溶融中は、その加圧力を、加圧当初は設定値より低い圧力とする加圧手段を備えてなることを特徴とする。
【００１２】
請求項１記載の発明は加熱加圧による異方性導電膜の溶融中は、その加圧力を設定値より低い圧力とする加圧手段を備えてなることを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載の発明は加圧手段による加圧力が、加圧当初は設定値より小さく、その後は設定値に達するまで徐々に大きくなることを特徴とする。
【００１４】
この発明では、両基板の圧着接続中に、両基板のアライメントマークどうしが重なった状態であっても、同軸光と斜光の切換照射で各マークが交互に認識可能となり、このような各マークの認識画像に基づき両基板の接続回路の位置合せ補正が圧着接続中になされる。
【００１５】
特に、請求項１および２記載の発明では、加熱加圧による異方性導電膜の溶融中は、その加圧力が設定値より低くなるため、ガラス回路基板と駆動回路基板の相対的な移動が容易となり、その移動による位置合わせ補正動作がスムーズなものとなる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明になる熱圧着装置の実施形態について図１ないし図２を用いて詳細に説明する。
【００１７】
なお、この実施形態においては、図２に示すようにガラス回路基板としてＬＣＤ１を、その駆動回路基板としてＴＣＰ２を用い、ＬＣＤ１とＴＣＰ２の接続回路３、４どうしを圧着接続するに際し、ＬＣＤ１とＴＣＰ２の間に熱硬化性のＡＣＦ５（図１参照）を介挿するものとする。また、ＬＣＤ１の接続回路３の左右両側にはアライメントマーク６、６を、ＴＣＰ２の接続回路４の左右両側にも同様にアライメントマーク７、７を設け、これらのマーク６、７を基準に重ねて圧着接続がなされるものとする。
【００１８】
図１に示す熱圧着装置はＬＣＤ受台８と、その近傍にＴＣＰ受台９を有し、ＬＣＤ受台８上にはＬＣＤ１が吸着固定され、ＴＣＰ受台９上にはＴＣＰ２が固定されており、ＬＣＤ１とＴＣＰ２はＬＣＤ受台８上でそれぞれの接続回路３、４どうしが互いに重なり合うようにセットされる。なお、ＴＣＰ２はＴＣＰ受台９により位置決めされ、かつＴＣＰ押さえ１０とクランプシリンダ１１により固定される。
【００１９】
ＬＣＤ受台８はＸベース１２の前後動、Ｙベース１３の左右移動、θベース１４の回転移動を通じて前後、左右および回転移動が可能に設けられており、このような各ベース１２、１３、１４の移動はそれぞれのパルスモータ１５、１６、１７によりなされる。
【００２０】
ＬＣＤ１とＴＣＰ２の接続部Ａの上方にはツール１８が、また、接続部Ａの下面にはガラス受台１９が配置され、このツール１８とガラス受台１９は当該接続部Ａを介して互いに対向するように設けられている。
【００２１】
ツール１８はヒータ２０により加熱され、かつエアシリンダ２１により上下に動作してＴＣＰ２に当接し、ＴＣＰ２、ＬＣＤ１およびＡＣＦ５を加圧するように構成されている。
【００２２】
ＡＣＦ５は温度が上昇すると粘度が下がり、溶融流動状態となり、次に硬化反応が進んで粘度が上昇し硬化する。流動状態にある時間は通常数秒（１〜８秒）間であり、その間であればＬＣＤ１とＴＣＰ２の相対的な移動による位置合せ補正動作が可能である。
【００２３】
このような観点から、ツール１８での加熱加圧による本圧着については、ＡＣＦ５の溶融流動中はツール１８の加圧力を設定値より小さくしてＬＣＤ１とＴＣＰ２が相対的に移動できるように設定し、そしてＡＣＦ５の粘度上昇が始まったときから、ツール１８の加圧力を設定値に達するまで徐々に増加させ、ＬＣＤ１とＴＣＰ２の接続回路３、４を接触させたままＡＣＦ５を硬化させるものとする。
【００２４】
なお、上記のようなツール１８の加圧力の調整は、圧力プログラム設定器２２に予め設定された圧力プログラムに基づき、電空バルブ２３およびエアシリンダ２１を通じて行われる。
【００２５】
ＬＣＤ１とＴＣＰ２は上記の如く接続回路３、４どうしを互いに重ねてセットされるが、このような接続回路３、４どうしの接続部Ａの下方には画像認識手段としてＣＣＤカメラ２４が配設されており、ＣＣＤカメラ２４はガラス受台１９を介して接続部Ａと対向するように設けられている。なお、ＣＣＤカメラ２４は左右両側のアライメントマークを見るため２台配設されている。
【００２６】
ＣＣＤカメラ２４はその軸心と光軸が同軸の同軸光照明２５を有し、同軸光照明２５はＣＣＤカメラ２４と接続部Ａとの間に位置し、かつＬＣＤ１のアライメントマーク６、６を認識可能とするための同軸光Ｌ1 を照射する。このような同軸光Ｌ1 は同軸光源２６から得られ、かつガラス受台１９を透過してＬＣＤ１の下面側から接続部Ａに照射される。
【００２７】
さらに、ＬＣＤ１とＴＣＰ２の接続部Ａの下方には斜光照明２７が配設されており、斜光照明２７はＬＣＤ１を透してＴＣＰ２のアライメントマーク７、７を認識可能とするための斜光Ｌ2 を照射する。この斜光Ｌ2 は同軸光Ｌ1 とは別の斜光源２８から得られ、かつガラス受台１９を透過してＬＣＤ１の下面側から接続部Ａに照射される。
【００２８】
このように、ＬＣＤ１のアライメントマーク６は同軸光照明２５により認識可能となるが、斜光照明２７では認識できない。また、ＴＣＰ２のアライメントマーク７は斜光照明２７によりＬＣＤ１を通して認識可能となるが、同軸光照明２５では認識できない。
【００２９】
同軸光Ｌ１と斜光Ｌ２を同時に照射すると、ＬＣＤ１とＴＣＰ２の両アライメントマーク６、７を見ることができるが、ＬＣＤ１とＴＣＰ２の接続回路３、４の圧着接続時は両接続回路３、４と同じく、マーク６、７どうしも互いに重なるものとなる。このため、同軸光Ｌ１と斜光Ｌ２の同時照射では、ＬＣＤ１のマーク６とＴＣＰ２のマーク７を別々に認識することができない。したがって、両マーク６、７を別々に認識可能とするためには、両マーク６、７が重なった状態で同軸光２０のみを照射してＬＣＤ１のマーク６を認識可能とし、次に、同軸光Ｌ１を消し、斜光Ｌ２を照射してＴＣＰ２のマーク７を認識可能とし、このように両マーク６、７を順次に認識できるようにする。
【００３０】
このような観点から、同軸光源２６と斜光源２８にはそれぞれシャッタ２９、３０が設けられており、両シャッタ２９、３０はＡＣＦ５の溶融流動中に交互に開閉し、同軸光Ｌ１の照射と斜光Ｌ２の照射とを交互に切り換える、照明切換手段として機能する。
【００３１】
同軸光Ｌ1 の照射に切り換えられたときは、その照射で初めてＬＣＤ１のアライメントマーク６が認識可能となり、このＬＣＤ１のマーク６はＣＣＤカメラ２４で画像認識され、その認識画像が画像認識装置３１に出力される。
【００３２】
一方、斜光Ｌ2 の照射に切り換えられたときは、その照射で初めてＴＣＰ２のアライメントマーク７が認識可能となり、このＴＣＰ２のマーク７についても、同じくＣＣＤカメラ２４で画像認識され、その認識画像が画像認識装置３１に出力される。
【００３３】
このように、ＣＣＤカメラ２４はアライメントマーク６、７を画像認識するための画像認識手段として機能する。
【００３４】
画像認識装置３１は、ＬＣＤ１のアライメントマーク６の認識画像とＴＣＰ２のアライメントマーク７の認識画像とに基づき、位置合わせ補正値をパルスモータコントローラ３２に出力する。なお、認識画像はモニタ３３において確認することができる。
【００３５】
また、位置合わせ補正値がパルスモータコントローラ３２に出力されると、それに基づきパルスモータドライバ３４およびＸベース１２、Ｙベース１３、θベース１４の各パルスモータ１５、１６、１７が作動し、この作動によるベース１２、１３、１４およびＬＣＤ受台８の移動を通じてＬＣＤ１とＴＣＰ２の位置が調整され、これにより両接続回路３、４の位置合せ補正がなされる。
【００３６】
このように、Ｘベース１２、Ｙベース１３、θベース１４等は両接続回路３、４の位置合せ補正を行うための位置合せ補正手段として機能し、また、このような位置合せ補正はＡＣＦ５の溶融流動中に繰り返し行われる。
【００３７】
次に、上記の如く構成された熱圧着装置の動作について図１および図２を基に説明する。
【００３８】
この熱圧着装置によれば、図１に示すようにＬＣＤ１とＴＣＰ２が接続回路３、４どうしを重ねてセットされ、その接続回路３、４間にＡＣＦが介挿される。このように両接続回路３、４が重なった状態でツール１８による加熱加圧の圧着接続が開始される。
【００３９】
ツール１８での圧着接続が始まると、斜光源２８のシャッタ３０が開き、次に、そのシャッタ３０が閉じ、同軸光源２６のシャッタ２９が開く。
【００４０】
このようなシャッタ開閉動作がＡＣＦ５の溶融流動中に繰り返し行われると、斜光Ｌ２と同軸光Ｌ１とが接続部Ａに交互に照射され、これによりＴＣＰ２のマーク７とＬＣＤ１のマーク６とが交互に認識可能となり、そしてマーク７の画像認識とマーク６の画像認識とが、ＡＣＦ５の溶融流動中に繰り返し行われる。
【００４１】
上記のように両マーク６、７の画像認識がなされると、両マーク６、７の認識画像に基づきベース１２、１３、１４が移動し、この移動を通じてＬＣＤ１とＴＣＰ２の位置が調整され、これにより両接続回路３、４の位置合せ補正がなされる。このような位置合せ補正についても画像認識と同じくＡＣＦ５の溶融流動中に繰り返し行われる。
【００４２】
このような数回の位置合せ補正がなされた後、両接続回路３、４が接触したまま溶融のＡＣＦ５が硬化し、両接続回路３、４の圧着接続が終了する。
【００４３】
この実施形態装置にあっては、ＬＣＤ１とＴＣＰ２の間に介挿されたＡＣＦ５の溶融流動中に、同軸光Ｌ１と斜光Ｌ２を交互に切り換えて照射するように構成したものである。このため、ＬＣＤ１とＴＣＰ２の圧着接続時、そのアライメントマーク６、７どうしが重なった状態であっても、同軸光Ｌ１と斜光Ｌ２の切換照射で各マーク６、７が交互に認識可能となり、このような各マーク６、７の認識画像に基づき、接続回路３、４の位置合せ補正が圧着接続中になされることから、圧着接続後の両接続回路３、４の位置ずれが減少し、その接続に関する信頼性が向上する。
【００４４】
また、この実施形態装置によれば、加熱加圧によるＡＣＦ５の溶融流動中は、その加圧力が設定値より低くなるため、ＬＣＤ１とＴＣＰ２の相対的な移動が容易となり、その移動による位置合わせ補正動作がスムーズなものとなる。これにより従来の加熱加圧時の相対的ずれ（本圧着誤差）をなくすことができ、また、位置補正を繰り返し行うことによって、位置合せ仮付時のずれ（仮付誤差）を従来の半分以下の精度にすることができる。
【００４５】
【実施例】
図１に示す熱圧着装置の一実施例について説明すると、実施例装置では圧力プログラム設定器２２はチノー製ＫＰ３０００、電空バルブ２３はベロフラム製１００１、画像認識装置３１は日立エンジニアリング製ＭＩＰ−７０Ｍ、斜光源２８、同軸光源２６はモリテックス製ＭＨＦ−Ｄ１００ＬＲを使用した。θベース１４のガイドにはＲガイドを使用し、θ軸中心が接続部Ａの中心となるように設定した。斜光照明２７はラインライトガイドを使用した。
【００４６】
ツール１８による加圧は、加圧開始から３秒間は微小圧力とし、次の３〜６秒間ではＬＣＤ１とＴＣＰ２の接続部Ａの圧力を２０ｋｇ／ｃｍ2 まで上昇させ、さらに次の６〜２０秒間は２０ｋｇ／ｃｍ2 を保持するものとした。
【００４７】
また、シャッタ２９、３０の開閉動作、マーク６、７の画像認識、位置補正動作は６秒間のＡＣＦ流動時間内に繰り返し行い、６秒後は２０ｋｇ／ｃｍ２まで加圧し、ＡＣＦ５を硬化させるものとした。
【００４８】
この実施例装置によれば、６秒間のＡＣＦ流動時間内に画像認識、位置補正動作を３回行うことができた。画像認識に基づく位置合わせの手法は、左右の両マーク間距離の中心位置とその傾きを合わせるものとした。このような手法によると、ＴＣＰ２の熱膨張によるずれ量を左右均等に配分することができる。
【００４９】
この実施例装置により７０μｍピッチのＴＣＰ２を接続したところ、接続後の位置ずれを±５μｍ以下におさえることができた。
【００５０】
【発明の効果】
この発明になる熱圧着装置にあっては、ガラス回路基板と駆動回路基板の間に介挿された異方性導電膜の溶融流動中に、同軸光と斜光を交互に切り換えて照射するように構成したものである。このため、両基板の圧着接続時に、両基板のアライメントマークどうしが重なった状態であっても、同軸光と斜光の切換照射で各マークが交互に認識可能となり、このような各マークの認識画像に基づき、両基板の接続回路の位置合せ補正が圧着接続中になされることから、圧着接続後の両接続回路の位置ずれが減少し、その接続に関する信頼性が向上する。
【００５１】
特に、請求項２および３記載の発明によると、加熱加圧による異方性導電膜の溶融流動中は、その加圧力が設定値より低くなるため、ガラス回路基板と駆動回路基板の相対的な移動が容易となり、その移動による位置合わせ補正動作がスムーズなものとなる。これにより従来の加熱加圧時の相対的ずれ（本圧着誤差）をなくすことができ、また、位置補正を繰り返し行うことによって、位置合せ仮付時のずれ（仮付誤差）を従来の半分以下の精度にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明になる熱圧着装置の実施形態を示す構造図。
【図２】ＬＣＤとＴＣＰの接続回路形状の説明図。
【符号の説明】
１  ＬＣＤ（ガラス回路基板）
２  ＴＣＰ（駆動回路基板）
３、４  接続回路
５  ＡＣＦ（異方性導電膜）
６、７  アライメントマーク
１２、１３、１４  ＸＹθベース（位置合せ補正手段）
１８  ツール（加圧手段）
２４  ＣＣＤカメラ（画像認識手段）
２５  同軸光照明
２７  斜光照明
２９、３０  シャッタ（照明切換手段）
Ｌ1   同軸光
Ｌ2   斜光
【図１】
0003940934.tif 000002
【図２】
0003940934.tif 000003