(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
推力設定可能な電磁式リニア駆動部（１１）と、電磁式リニア駆動部（１１）によって駆動されるロッド（１３）と、ロッド（１３）によって駆動される熱圧着部（１６）と、ロッド（１３）を微小な間隙をもって取り囲む筒状のガイド体（１７）とを備え、ロッド（１３）とガイド体（１７）の間隙ｇに潤滑用気体を流通させるように構成し、
熱圧着部（１６）が断熱体（１４）を介してロッド（１３）に接続され、その断熱体（１４）の断面外周をロッド（１３）の断面外周と同一にして、ロッド（１３）とガイド体（１７）の間隙ｇから流出する潤滑用気体によって断熱体（１４）が冷却されるようになされた熱圧着ユニット。
【請求項２】
請求項１において、
前記断熱体(１４)が複数に分割されると共に、各分割体間に隙間を設け、その隙間に潤滑用気体が流通できるようにした熱圧着ユニット。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
電磁式リニア駆動部（１１）が往復駆動装置（２０）に連結可能とされている熱圧着ユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＩＣ装置などの電気的接続部分を熱圧着するために使用される熱圧着ユニットに関し、詳しくは低圧力領域で微細な圧着力制御が可能な熱圧着ユニットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣ装置の端子部分などは通常熱圧着によって被接続部分に接続されるが、ＩＣカードを例にその方法を説明する。図４は異方性導電膜を使用して熱圧着により接続する非接触型のＩＣカードを示す平面図で、図５はその接続方法を説明する模式的な断面図である。これらの図において、ＩＣカード１のベース２は例えば１００μｍ程度の厚さのＰＥＴフィルムまたは、ポリエステルフィルムからなり、その上に一部を切り離されたループ状のアンテナ端子３が印刷等により形成され、その切り離された端部分に異方性導電膜４が熱圧着により被着される。そして異方性導電膜４の上に０．１ｍｍ程度の厚さのＩＣチップ５が熱圧着により固定され、それによってＩＣチップ５の端子とアンテナ端子３が異方性導電膜４を介して相互に接続される。さらにＩＣチップ５の上から０．１ｍｍ程度の厚さのＰＥＴフィルムまたは、ポリエステルフィルムなどのカバーフィルム６がラミネートされる。
【０００３】
異方性導電膜４は一般にベース２の電気回路（例えば電源配線および入出力配線など）に超小型の電子部品を高密度に実装して電気的接続するために使用されるもので、例えば極めて薄い樹脂層に金属などの導電性粒子を上下に貫通するように多数分散して埋設することにより構成される。したがって厚さ方向には導電性を示すが、面方向には電気絶縁性を示す。そしてこの異方性導電膜４をベース２の電気回路の上に載置し熱圧着により転写すると、熱圧着部分の樹脂層が溶解してベース２に接着すると共にベース２の電気回路と導電性粒子が接続される。このような状態の導電性粒子は圧着された部分のみ一種のスルーホールとして機能するので、さらにその上にＩＣチップ５を載置して熱圧着すると、ベース２の電気回路とＩＣチップ５の端子が電気的に接続される。
異方性導電膜４を使用してＩＣチップ５などの小型電子部品を熱圧着するには、一般に１バンプ当たり１０〜１００ｇ程度の極めて低い押圧力範囲と、１７０〜２００℃程度の温度範囲に設定されるが、特にその押圧力は重要である。押圧力の最適値は異方性導電膜４のグレード等により変化するが、その許容範囲は極めて狭いので精密な押圧力制御が必要になる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一般に使用されている熱圧着ユニットはシリンダ駆動部により熱圧着部を押圧するものが多い。しかし駆動部およびガイド部等の機構部分の特性などから、微細且つ精密な制御は困難であり、その調整にはかなりの熟練を要する。しかし熟練者が調整したとしても、分解能の点から調整精度には限界があり、その改善が強く望まれていた。そこで本発明はこのような問題を解決することを課題とし、そのための新しい熱圧着ユニット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】
すなわち本発明の熱圧着ユニットは、推力設定可能な電磁式リニア駆動部１１と、電磁式リニア駆動部１１によって駆動されるロッド１３と、ロッド１３によって駆動される熱圧着部１６と、ロッド１３を微小な間隙をもって取り囲む筒状のガイド体１７とを備え、ロッド１３とガイド体１７の間隙ｇに潤滑用気体を流通させるように構成し、
熱圧着部１６が断熱体１４を介してロッド１３に接続され、その断熱体１４の断面外周をロッド１３の断面外周と同一にして、ロッド１３とガイド体１７の間隙ｇから流出する潤滑用気体によって断熱体１４が冷却されるようになされた熱圧着ユニットである（請求項１）。
上記熱圧着ユニットによれば、原理的に極めて高い分解能で推力（すなわち押圧力）を調整できる電磁式リニア駆動部を使用するので、熱圧着部の押圧力を精密に微調整することができる。
しかもロッドとガイド体の間隙に潤滑用気体が流通するように構成されているので、両者の相対移動による摩擦力は実質的に存在しない。そのため電磁式リニア駆動部で設定した推力がそのまま熱圧着部の押圧力となるので、設定どおりの押圧力を熱圧着部に正確に印加することができる。
【０００６】
さらに、熱圧着部が断熱体を介してロッドに接続され、ロッドとガイド体の間隙から流出する潤滑用気体によって断熱体が冷却されるから、潤滑用気体によって断熱体の温度上昇が抑制され、ロッド１３やガイド体１７の温度変化による間隙ｇの変化を有効に防止することができる。
しかも、その断熱体１４の断面外周をロッド１３の断面外周と同一にして、ロッド１３とガイド体１７の間隙ｇから流出する潤滑用気体を円滑に断熱体１４に供給して、それを効率よく冷却することができる。
また、上記構成において、断熱体１４を複数に分割すると共に、各分割体間に隙間を設け、その隙間に潤滑用気体が流通できるようにした場合には、さらに断熱体１４を効率的に冷却することができる。
さらに上記熱圧着ユニットにおいて、電磁式リニア駆動部が往復駆動装置に対して連結可能とすることができる。このような往復駆動装置により電磁式リニア駆動部を駆動できるようにすると、熱圧着部のホームポジションを圧着位置から離れた位置に設定することが可能になる。そして例えば駆動装置として往復駆動シリンダを使用して熱圧着部を最初にホームポジションから圧着位置まで高速移動させ、次いで電磁式リニア駆動部で所定の押圧力を印加するよう構成にできる。このように電磁式リニア駆動部と往復駆動装置のそれぞれの特性を組み合わせることにより、精密且つ迅速な熱圧着操作を行うことが可能になる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面により説明する。
図１は本発明の熱圧着ユニットの１例を示す正面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は図１における電磁式リニア駆動部１１の縦断面図である。なお図１の理解を容易とするためその一部は断面図として描いてある。
これらの図において、熱圧着ユニット１０は推力設定可能な電磁式リニア駆動部１１と、電磁式リニア駆動部１１の出力軸１２に連結された断面が方形なロッド１３と、ロッド１３に断熱体１４および連結部材１５を順次介して連結された熱圧着部１６と、ロッド１３を微小な間隙ｇをもって取り囲む筒状のガイド体１７を備えている。そしてロッド１３とガイド体１７の間隙ｇに潤滑用気体が流通するようになっている。
【０００８】
電磁式リニア駆動部１１およびガイド体１７はフレーム１８に連結され、そのフレーム１８は取付部材１９を介して空気圧やサーボモータで駆動される往復駆動装置２０の出力軸２１に連結される。
ガイド体１７は細長い断面方形な筒状とされ、その軸方向中間部の内周面に沿って気体流通溝２２が設けられる。またガイド体１７の側壁には貫通孔２３が設けられ、その貫通孔２３と気体流通溝２２は互いに連通している。そして例えば空気圧縮機（図示せず）からホース２４により供給される加圧空気は、貫通孔２３から気体流通溝２２を通って間隙ｇに放出される。その加圧空気は間隙ｇにおける潤滑用気体、すなわちエアベアリングとして作用し、ロッド１３を実質的な接触抵抗なしにガイド体１７内に軸方向に移動できるようにしている。また、潤滑用気体はガイド体１７の軸方向上下に流れて上端部および下端部からそれぞれ矢印のように外部に排出する。そして下端部から排出する潤滑用気体は断熱体１４の冷却媒体として作用する。
【０００９】
ロッド１３およびガイド体１７は出来るだけ熱膨張率の小さい金属材料を使用して精密加工され、間隙ｇが例えば５〜１０μｍ程度の範囲になるように仕上げられる。
断熱体１４は例えばセラミック製の断熱材によって作られ、全体としてロッド１３と同じ断面形状とされる。この例では放熱面積を増加させるために、断熱体１４を複数に分割（例えば４分割）し相互に僅かな気体流通用の間隙をもたせて、ボルト結合等によってロッド１３および連結部材１５に連結している。
連結部材１５は断熱体１４と熱圧着部１６を相互に連結するもので、通常金属材料を加工して作られる。図１の例では熱圧着部１６からの断熱性をさらに高めるため、連結部材１５の一部としてセラミック製の断熱材で作られた断熱体２５を使用している。この断熱体２５も放熱面積を増加させるため複数に分割（例えば２分割）され、相互に僅かな気体流通用の間隙をもたせてボルト結合等によって連結部材１５の一部および熱圧着部１６に連結される。
【００１０】
熱圧着部１６は加熱ヒータを有する加熱ブロック２６とそれに密着した熱圧着体２７を有し、熱圧着体２７で対象物を熱圧着するようになっている。また熱圧着部１６にはサーミスタ等の温度センサー２８が設けられ、その温度検出値が設定値になるように制御装置（図示せず）によって加熱ヒータが制御される。
図３に示すように、電磁式リニア駆動部１１はケーシング２９、その内部に収容された永久磁石３０、永久磁石３０に同軸に連結されたプランジャー３１、永久磁石３０の周囲に配置された電磁コイル３２とを備え、プランジャー３１から出力軸１２が同軸に延長される。なお電磁コイル３２には制御装置（図示せず）からの制御信号が入力される。
【００１１】
電磁式リニア駆動部１１は、永久磁石３０と電磁コイル３２との相互の電磁力によりプランジャー３１に軸方向の推力を付与する。その推力は電磁コイル３２の電流値に比例するので、所望の推力に合わせて電磁コイル３２の電流値を設定する。ＩＣ装置等の熱圧着においては、電磁式リニア駆動部１１の好ましい推力範囲は前述のように１バンプ当たり１０〜１００ｇ程度なので、数十バンプまで同時に熱圧着可能とするには、５０〜２０００ｇ程度の範囲まで推力設定を変更できるようにすればよい。なお電磁式リニア駆動部１１の推力設定の分解能は極めて高く、通常的な設計でも±５ｇ程度は十分に得られる。
【００１２】
次に上記熱圧着ユニットを使用して対象物の熱圧着方法を説明する。なお以下に述べる各操作はマイクロコンピュータ等の制御装置の制御により行うことができるが、説明上はそれらの具体的な制御作用等については省略する。
先ず、加熱ヒータの温度制御により、熱圧着部１６の温度を所定範囲に設定する。次にホース２４から加圧空気を供給してロッド１３とガイド体１７の間隙ｇに潤滑用気体を流す。それによってロッド１３は実質的な摩擦抵抗なしにガイド体１７にガイドされて駆動できる状態になる。それと共にガイド体１７の下端部から排出する潤滑用気体の冷却効果により断熱体１４の温度上昇が抑制され、ロッド１３やガイド体１７の温度変化による間隙ｇの変化を有効に防止する。
なお加圧空気の圧力は潤滑用気体の流れ状態によって調整するが、通常５Ｋｇ／ｃｍ2 程度の圧力で十分である。
【００１３】
次に電磁コイル３２の電流を制御して電磁式リニア駆動部１１の推力を所定の値に設定することにより熱圧着の準備が完了する。
次に図示しない搬送装置によって熱圧着対象物が熱圧着体２７の下に位置決めされたことを確認してから、往復駆動装置２０を駆動して熱圧着ユニット１０を下降する。往復駆動装置２０の下降スパンは、例えば熱圧着体２７が熱圧着対象物に接するまでの距離とされる。そして熱圧着体２７が熱圧着対象物に接したとき、電磁式リニア駆動部１１による推力に応じた押圧力で熱圧着体２７が熱圧着対象物を押圧しながら熱圧着する。
【００１４】
【発明の効果】
以上のように本発明の熱圧着ユニットによれば、原理的に極めて高い分解能で推力調整できる電磁式リニア駆動部を使用するので、熱圧着部の押圧力を精密に微調整して設定することができる。
しかもロッドとガイド体の間隙に潤滑用気体が流通するように構成されているので、両者の相対移動による摩擦力は実質的に存在しない。そのため電磁式リニア駆動部で設定した推力がそのまま熱圧着部の押圧力となるので、設定どおりの押圧力を正確に熱圧着部に印加することができる。
【００１５】
さらに、熱圧着部が断熱体を介してロッドに接続され、ロッドとガイド体の間隙から流出する潤滑用気体によって断熱体が冷却されるから、潤滑用気体によって断熱体の温度上昇が抑制され、ロッド１３やガイド体１７の温度変化による間隙ｇの変化を有効に防止することができる。
しかも、その断熱体１４の断面外周をロッド１３の断面外周と同一にして、ロッド１３とガイド体１７の間隙ｇから流出する潤滑用気体を円滑に断熱体１４に供給して、それを効率よく冷却することができる。
また、上記構成において、断熱体１４を複数に分割すると共に、各分割体間に隙間を設け、その隙間に潤滑用気体が流通できるようにした場合には、さらに断熱体１４を効率的に冷却することができる。
さらに上記いずれかの熱圧着ユニットにおいて、電磁式リニア駆動部を往復駆動装置に対して連結可能とすることができ、それによって熱圧着部のホームポジションを圧着位置から離れた位置に設定することができる。
そして例えば駆動装置として往復駆動シリンダを使用し、熱圧着部を最初にホームポジションから圧着位置まで高速移動させ、次いで電磁式リニア駆動部で所定の押圧力を印加するように構成できる。このように電磁式リニア駆動部と往復駆動装置のそれぞれの特性を組み合わせることにより、精密且つ迅速な熱圧着操作を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱圧着ユニットの１例を示す正面図。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図。
【図３】図１における電磁式リニア駆動部１１の縦断面図。
【図４】異方性導電膜を使用し熱圧着により接続する非接触型のＩＣカードを示す平面図。
【図５】図４の非接触型のＩＣカードの接続方法を説明する模式的な断面図。
【符号の説明】
１  ＩＣカード
２  ベース
３  アンテナ端子
４  異方性導電膜
５  ＩＣチップ
６  カバーフィルム
１０  熱圧着ユニット
１１  電磁式リニア駆動部
１２  出力軸
１３  ロッド
１４  断熱体
１５  連結部材
１６  熱圧着部
１７  ガイド体
１８  フレーム
１９  取付部材
２０  往復駆動装置
２１  出力軸
２２  気体流通溝
２３  貫通孔
２４  ホース
２５  断熱体
２６  加熱ブロック
２７  熱圧着体
２８  温度センサー
２９  ケーシング
３０  永久磁石
３１  プランジャー
３２  電磁コイル
ｇ  間隙
【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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