(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱された圧着ツールの当接部を電子部品に押し当ててこの電子部品を基板に圧着する電子部品の熱圧着装置であって、前記当接部近傍の圧着ツールの側面より圧着ツールを加熱する第１発熱部と、前記第１発熱部による圧着ツールの加熱位置よりも上方において圧着ツールの側面より圧着ツールを加熱する第２発熱部と、前記第２発熱部によって加熱される圧着ツールの側面とは反対側の側面より圧着ツールを加熱する第３発熱部と、圧着条件で決められた圧着温度を実現するための設定温度に基づいて前記第１発熱部のヒーターを制御する第１ヒーター制御部と、前記圧着ツールの上下方向の変形を補正する目的で設定された設定温度に基づいて前記第２発熱部を制御する第２ヒーター制御部と、前記圧着ツールの水平方向の変形を補正する目的で設定された設定温度に基づいて前記第３発熱部を制御する第３ヒーター制御部とを備え、また前記圧着ツールを前記第１発熱部と前記第２発熱部に押し付ける押し付け手段を備えたことを特徴とする電子部品の熱圧着装置。
【請求項２】
圧着ツールの当接部近傍の側面より圧着ツールを加熱する第１発熱部と、この第１発熱部による圧着ツールの加熱位置よりも上方において圧着ツールの側面より圧着ツールを加熱する第２発熱部と、この第２発熱部によって加熱される圧着ツールの側面とは反対側の側面より圧着ツールを加熱する第３発熱部とを備え、加熱された圧着ツールの当接部を電子部品に押し当ててこの電子部品を基板に圧着する電子部品の熱圧着方法であって、圧着条件で決められた圧着温度を実現するための設定温度に基づいて前記第１発熱部のヒーターを制御し、前記圧着ツールの上下方向の変形を補正する目的で設定された設定温度に基づいて前記第２発熱部を制御し、前記圧着ツールの水平方向の変形を補正する目的で設定された設定温度に基づいて前記第３発熱部を制御するようにし、且つ前記圧着ツールを前記第１発熱部と前記第２発熱部に押し付ける押し付け手段が備えられていることを特徴とする電子部品の熱圧着方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示パネルなどの基板に電子部品を熱圧着する電子部品の熱圧着装置および熱圧着方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
表示パネルなどの基板には、ドライバ用のチップなどの電子部品が実装される。この実装作業では、まず実装位置に樹脂接着剤が供給された基板上に電子部品が搭載される。そしてこの電子部品を圧着ツールで押圧しながら加熱して所定の荷重・熱条件を保持することにより、電子部品を基板に熱圧着させる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記実装作業で良好な熱圧着品質を確保するためには、圧着ツールによって電子部品を均一な荷重で押圧することが求められる。このため、圧着ツールの下面は良好な直線度に保たれていなければならないが、一般に圧着ツールの下面は上下方向や水平方向にそり変形を生じやすい。そり変形を生じたままの圧着ツールを用いると電子部品の押しつけ状態にばらつきを生じるため、従来は圧着ツールに調整ボルトを複数設け、調整ボルトの締め付け具合を調整することにより圧着ツールの下面の直線度を補正するようにしていた。しかしながら、この補正のための調整作業は精密な計測を行って直線度を確認しながら行う作業であるため作業に手間と時間を要し、この作業を効率的に行う方法が望まれていた。
【０００４】
そこで本発明は、圧着ツールの下面のそり変形の補正を効率よく高精度で行い、圧着品質を確保することができる電子部品の熱圧着装置および熱圧着方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の電子部品の熱圧着装置は、加熱された圧着ツールの当接部を電子部品に押し当ててこの電子部品を基板に圧着する電子部品の熱圧着装置であって、前記当接部近傍の圧着ツールの側面より圧着ツールを加熱する第１発熱部と、前記第１発熱部による圧着ツールの加熱位置よりも上方において圧着ツールの側面より圧着ツールを加熱する第２発熱部と、前記第２発熱部によって加熱される圧着ツールの側面とは反対側の側面より圧着ツールを加熱する第３発熱部と、圧着条件で決められた圧着温度を実現するための設定温度に基づいて前記第１発熱部のヒーターを制御する第１ヒーター制御部と、前記圧着ツールの上下方向の変形を補正する目的で設定された設定温度に基づいて前記第２発熱部を制御する第２ヒーター制御部と、前記圧着ツールの水平方向の変形を補正する目的で設定された設定温度に基づいて前記第３発熱部を制御する第３ヒーター制御部とを備え、また前記圧着ツールを前記第１発熱部と前記第２発熱部に押し付ける押し付け手段を備えた。
【０００６】
請求項２記載の電子部品の熱圧着方法は、圧着ツールの当接部近傍の側面より圧着ツールを加熱する第１発熱部と、この第１発熱部による圧着ツールの加熱位置よりも上方において圧着ツールの側面より圧着ツールを加熱する第２発熱部と、この第２発熱部によって加熱される圧着ツールの側面とは反対側の側面より圧着ツールを加熱する第３発熱部とを備え、加熱された圧着ツールの当接部を電子部品に押し当ててこの電子部品を基板に圧着する電子部品の熱圧着方法であって、圧着条件で決められた圧着温度を実現するための設定温度に基づいて前記第１発熱部のヒーターを制御し、前記圧着ツールの上下方向の変形を補正する目的で設定された設定温度に基づいて前記第２発熱部を制御し、前記圧着ツールの水平方向の変形を補正する目的で設定された設定温度に基づいて前記第３発熱部を制御するようにし、且つ前記圧着ツールを前記第１発熱部と前記第２発熱部に押し付ける押し付け手段が備えられている。
【０００７】
本発明によれば、圧着ツールの側面に配設した第１〜第３の発熱部の温度を制御して圧着ツールのそり変形に応じて所定の設定温度で加熱することにより、圧着ツールのそり変形を温度差による熱応力によって補正することができ、圧着温度を適正に保持すると共に、圧着ツールの下面の上下方向及び水平方向のそり変形を簡単な方法で精度よく補正することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の電子部品の熱圧着装置の斜視図、図２は本発明の一実施の形態の電子部品の熱圧着装置の圧着ツールの断面図、図３は本発明の一実施の形態の電子部品の熱圧着装置の温度制御系の構成を示すブロック図、図４は本発明の一実施の形態の電子部品の熱圧着装置の圧着ツールのそり変形補正の説明図である。
【０００９】
まず図１を参照して電子部品の熱圧着装置の構成を説明する。図１において、基台１上には位置決めテーブル２が配設されている。位置決めテーブル２は、Ｘテーブル３、Ｙテーブル４上に、θ方向の位置決めを行うθテーブルを備えた基板保持部５を段積みして構成されている。基板保持部５には電子部品７が熱圧着される基板６が載置され保持される。基板６には前工程において電子部品接着用の異方性導電剤が貼着され、その上に電子部品７が搭載されている。位置決めテーブル２を駆動することにより、基板６は水平方向・上下方向に移動し、熱圧着時の位置調整が可能となっている。
【００１０】
位置決めテーブル２の側方には、圧着部１０が配設されている。圧着部１０の本体フレーム１１には、圧着ツール２１を備えた圧着ヘッド１３がヘッド上下動機構１２によって上下動可能に設けられている。圧着ツール２１はＸ方向を長手方向とする細長形状となっており、下端部にはＹ方向の幅が細く絞られた形状の当接部２１ａが突設されている。圧着ヘッド１３の下方には、下受け部１７がＸ方向に配設されている。熱圧着時には、位置決めテーブル２を駆動して基板６を位置合わせすることにより、基板６の縁部が下受け部１７の上面に載置される。
【００１１】
ヘッド上下機構１２を駆動することにより圧着ヘッド１３は下降し、圧着ツール下端部の当接部２１ａは基板６の上面に搭載された電子部品７に当接して基板６に押し付ける。このとき基板６は下受け部１７によって下方から支持されており、圧着ツール２１による押圧力は下受け部１７によって支持される。
【００１２】
圧着ツール２１の長手方向に平行な手前側の側面（第１側面２１ｂ）の中央部には、押し付け部材１６が配設されており、押し付け部材１６の両側にはそれぞれ１つのヒートブロック１５が水平方向に配設されている。また、圧着ツール２１の第１側面の反対面（第２側面２１ｃ）には、加熱ブロック１４が配設されている。ヒートブロック１５は圧着ツール２１を第１側面２１ｂ側から、また加熱ブロック１４は圧着ツール２１を第２側面２１ｃ側から加熱する。
【００１３】
図２（ａ）、（ｂ）は、それぞれ圧着ヘッド１３の中央部および中央部の両側部におけるＹ方向の垂直断面を示すものである。図２（ａ）において圧着ヘッド１３は、昇降部２０の下面に断熱部材２２を介して圧着ツール２１を保持した構成となっている。圧着ツール２１の左側面（第１側面２１ｂ）には、押し付け部材１６が昇降部２０、圧着ツール２１にまたがって上下方向に配設されている。押し付け部材１６はその上端部を昇降部２０に断熱部材２４を介してボルト２６によって固着されており、押し付け部材１６の下端部１６ａは断熱部材２７を介して圧着ツール２１に当接している。
【００１４】
また、圧着ツール２１の右側面（第２側面２１ｃ）には、加熱ブロック１４が接触して配設されている。加熱ブロック１４は、上端部を昇降部２０に断熱部材２３を介してボルト２５によって固着されており、水平方向に向けられたスリットによって上下２段に分割され、２列のヒートブロック１４Ａ，１４Ｂが水平方向に配列された構成となっている。ヒートブロック１４Ａ，１４Ｂは、それぞれヒータ１４ａ，１４ｂを備えている。
【００１５】
これらのヒートブロック１４Ａ，１４Ｂのうち、下段のヒートブロック１４Ａ（第１発熱部）は、圧着ツール２１の下端の当接部２１ａに近接しており、熱圧着時には圧着ツール２１による圧着温度に関連づけられた設定温度となるように制御される。また上段のヒートブロック１４Ｂ（第２発熱部）は、ヒートブロック１４Ａと独立に温度制御可能となっており、前記設定温度に対して所定の温度差を保持するように制御される。後述するようにこの温度差は、圧着ツール２１の上下方向のそり変形を温度差による熱応力によって補正するために作為的に設定されるものである。すなわち、下段のヒートブロック１４Ａは、圧着条件を実現する目的で設定温度が設定され、上段のヒートブロック１４Ｂは圧着ツール２１による圧着のばらつきを補正する目的で設定温度が設定される。
【００１６】
図２（ａ）において、押し付け部材１６を固着するボルト２６を昇降部２０に対して締結することにより、下端部１６ａは断熱部材２７を介して圧着ツール２１を加熱ブロック１４に対して押し付ける。これにより、圧着ツール２１と加熱ブロック１４との密着性が向上しヒータ１４ａ，１４ｂによる加熱特性が改善される。
【００１７】
図２（ｂ）に示すように、ヒートブロック１５は、その上部を断熱部材２８を介してボルト２９によって固着されており、下部は圧着ツール２１の第１側面２１ｂに当接している。ボルト２９を締め付けることによりヒートブロック１５は第１側面２１ｂに押し付けられる。このヒートブロック１５も押し付け部材１６と同様に圧着ツール２１を第２側面２１ｃに当接するヒートブロック１４Ａ，１４Ｂに押し付けて固定する押し付け手段として機能する。
【００１８】
圧着ツール２１の左側面（第１側面２１ｂ）に配設されたヒートブロック１５はヒータ１５ａを備えている。ヒートブロック１５は、押し付け部材１６や第１側面２１ｂから大気へ逃げていく熱を補充するために設けられたものである。圧着ツール２１の第１側面２１ｂ側と第２側面２１ｃ側の温度差が大きくなると、この温度差によって圧着ツール２１が水平方向に変形してしまうことになるが、ヒートブロック１５を設けることによりこれを防止することができる。ヒートブロック１５の設定温度は、圧着ツールの水平方向の変形を防止する目的で設定されるものである。
【００１９】
次に図３を参照して、圧着ヘッド１３の温度制御系の構成を説明する。図３において、ヒートブロック１４Ａ，１４Ｂ，１５の各ヒータ１４ａ，１４ｂ，１５ａはそれぞれ第１ヒータ制御部３４、第２ヒータ制御部３５、第３ヒータ制御部３６に接続されており、これらのヒータ制御部によってそれぞれのヒータの加熱温度が制御される。また、ヒータ１４ａ，１４ｂ，１５ａにはそれぞれ検温部３１，３２，３３が付属しており、それぞれ加熱時のヒートブロック１４Ａ，１４Ｂ，１５の温度を検出して第１ヒータ制御部３４、第２ヒータ制御部３５、第３ヒータ制御部３６に検出温度をフィードバックする。
【００２０】
第１ヒータ制御部３４は圧着温度設定部３９と、第２ヒータ制御部３５は上下そり補正温度設定部３８と、また第３ヒータ制御部３６は水平そり補正温度設定部３７とそれぞれ接続されており、水平そり補正温度設定部３７、上下そり補正温度設定部３８、圧着温度設定部３９は数値入力可能な操作部４０と接続されている。従って、操作部４０より目的に応じて設定された設定温度を水平そり補正温度設定部３７、上下そり補正温度設定部３８、圧着温度設定部３９に入力して設定する。
【００２１】
すなわち、水平そり補正温度設定部３７には圧着ツール２１の水平方向の変形を防止する目的で決められた温度が設定され、上下そり補正温度設定部３８には、圧着ツール２１の上下方向のそりを補正する目的で決められた温度が設定され、圧着温度設定部３９には、圧着条件で決められた圧着温度を実現するための温度が設定される。
【００２２】
これにより第１ヒータ制御部３４はヒートブロック１４Ａ（第１発熱部）のヒータ１４ａを圧着温度設定部３９に設定された設定温度に基づいて制御し、第２ヒータ制御部３５はヒートブロック１４Ｂ（第２発熱部）のヒータ１４ｂを上下そり補正温度設定部３８に設定された設定温度に基づいて制御し、第３ヒータ制御部３６はヒートブロック１５（第３発熱部）のヒータ１５ａを水平そり補正温度設定部３７に設定された設定温度に基づいて制御する。
【００２３】
この電子部品の熱圧着装置は上記のように構成されており、以下図４を参照して、電子部品圧着時の圧着ツールのそり変形補正について説明する。電子部品の熱圧着においては、電子部品を基板に対して均等な荷重で押圧する必要がある。このため、電子部品に当接して押圧する圧着ツール２１の下端部の当接部２１ａの真直度が、高精度で保たれている必要がある。
【００２４】
しかしながら、熱圧着の対象となる基板のサイズが大きくなると、圧着ツール２１の長手方向の全体にわたって真直度を正しいレベルで保つことは容易ではない。例えば、図４（ａ）に示すように圧着ツール２１の当接部２１ａが上下方向（Ｚ方向）に弧状の変形（矢印ａ参照）を示すいわゆる上下そり変形を示す場合がある。
【００２５】
このような場合には、当接部２１ａの真直度計測結果に基づいて上下そり補正を行う。すなわち、そり変形量に見合った熱変形を実現するために必要な上下方向の温度差（ヒートブロック１４Ａと、ヒートブロック１４Ｂの温度差）を予め計算や実験によって求めておき、対象となる電子部品や基板によって個別に設定される圧着温度（ヒートブロック１４Ａの設定温度）に対して、上記温度差を加味した温度を上下そり補正温度設定部３８に入力して設定する。これにより、当接部２１ａは対象に応じて適切な圧着温度に加熱されると共に、圧着ツール２１には上下そり変形を補正するのに必要な上下方向の温度差が生じ、上下そり変形を熱応力によって補正することができる。
【００２６】
また、図４（ｂ）に示すように、圧着ツール２１の当接部２１ａが水平方向（Ｙ方向）に弧状の変形（矢印ｂ参照）を示すいわゆる水平そり変形を示す場合がある。このような場合には、当接部２１ａの真直度計測結果に基づいて水平そり補正を行う。すなわち、水平そり変形量に見合った水平方向の熱変形を実現するために必要な水平方向の温度差（ヒートブロック１４Ａもしくは１４Ｂと、ヒートブロック１５の温度差）を予め計算や実験によって求めておき、上記温度差を加味した温度を水平そり補正温度設定部３７に入力して設定する。これにより、前述の上下そり補正の場合と同様に、当接部２１ａは対象に応じて適切な圧着温度に加熱されると共に、圧着ツール２１には水平そり変形を補正するのに必要な水平方向の温度差が生じ、水平そり変形を熱応力によって補正することができる。
【００２７】
このように、圧着ツール２１を加熱するヒートブロック１４Ａ，１４Ｂ，１５や温度制御系を上記構成とすることにより、圧着対象の電子部品に応じた適正な圧着温度を確保すると共に、圧着ツール２１の下端部の当接部２１ａの形状のそり変形を精度よく補正することができ、適正な圧着条件を維持して圧着品質を確保することができる。
【００２８】
またそり変形の補正を、圧着ツール２１自体に発生する温度差による熱応力によって行う構成とすることにより、従来の調整ボルトを用いる機械的調整方法と比較して、より精細な補正を容易に行うことができ、調整作業の精度および作業性を向上させることができる。
【００２９】
本実施の形態は以上であるが、本発明の範囲内で種々の設計変更が可能である。例えばヒートブロック１４Ｂとヒートブロック１５の位置関係を入れ換えることも可能である。また上下そり補正温度設定部３８と、水平そり温度設定部３７には同じ設定温度を設定してもよい。もし、両者の設定温度を常に同じ設定温度で使用することを前提にするのであれば、上下そり補正温度設定部３８と水平そり補正温度設定部３７を１つの温度設定部に統合することができる。この場合、統合された１つの温度設定部が上下そり補正温度設定部と水平そり温度設定部として機能する。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、圧着ツールの側面に配設した第１〜第３の発熱部の温度を制御して圧着ツールのそり変形に応じて所定の設定温度で加熱するようにしたので、圧着ツールのそり変形を温度差による熱応力によって補正することができ、圧着温度を適正に保持すると共に、圧着ツールの下面の上下方向及び水平方向のそり変形を簡単な方法で精度よく補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の電子部品の熱圧着装置の斜視図
【図２】本発明の一実施の形態の電子部品の熱圧着装置の圧着ツールの断面図
【図３】本発明の一実施の形態の電子部品の熱圧着装置の温度制御系の構成を示すブロック図
【図４】本発明の一実施の形態の電子部品の熱圧着装置の圧着ツールのそり変形補正の説明図
【符号の説明】
２  位置決めテーブル
５  基板保持部
６  基板
７  電子部品
１４Ａ、１４Ｂ、１５  ヒートブロック
１６  押し付け部材
２１  圧着ツール
３４  第１ヒータ制御部
３５  第２ヒータ制御部
３６  第３ヒータ制御部
３７  水平そり補正温度設定部
３８  上下そり補正温度設定部
３９  圧着温度設定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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