(57)【要約】【課題】回路基板と実装部品とを異方性導電材料を介して熱圧着して実装する電子デバイスの製造方法において、回路基板に実装部品を実装した後に室温に冷却すると回路基板が反るために、回路基板の品質を悪化させた。【解決手段】実装部品を回路基板に仮圧着した後に、実装部品を圧着ステージ側に向けて圧着ステージに設置し、仮圧着温度よりも高い本圧着温度に設定した圧着ヘッドを回路基板に当接して、実装部品を回路基板に実装する。これにより、回路基板の反り量を縮小する。【選択図】図１
2009170587.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極を有する回路基板と第２電極を有する実装部品との間に異方性導電材料を介在して対向させ、圧着ステージ及び前記圧着ステージに対向して配置した圧着ヘッドにより加熱圧着して前記第１電極と前記第２電極とを電気的に接続する電子デバイスの製造方法において、
前記圧着ステージ及び前記圧着ヘッドを前記異方性導電材料が接着力を発生する仮圧着温度に設定すると共に、前記異方性導電材料を介在して前記実装部品が装着された前記回路基板を前記圧着ステージに設置する仮圧着前工程と、
前記圧着ヘッドを前記実装部品又は前記回路基板に当接して前記実装部品を前記回路基板に仮圧着する仮圧着工程と、
前記圧着ヘッドを前記仮圧着温度よりも高い本圧着温度に設定すると共に、前記仮圧着された実装部品が圧着ステージ側に配置されるようにして前記回路基板を前記圧着ステージに設置する本圧着前工程と、
前記圧着ヘッドを前記回路基板に当接して前記実装部品を前記回路基板に本圧着する本圧着工程と、を含む電子デバイスの製造方法。
【請求項２】
前記圧着ヘッドは、第１圧着ヘッド及び第２圧着ヘッドから成り、
前記第１圧着ヘッドにより仮圧着する仮圧着工程を行い、前記第２圧着ヘッドにより前記本圧着する本圧着固定を行うことを特徴とする請求項１に記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項３】
前記仮圧着温度は、前記異方性導電材料の硬化反応率が０．１％以上であり、かつ、５０％未満となる温度であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項４】
前記仮圧着温度は、２０℃〜１２０℃であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項５】
前記本圧着温度は、前記異方性導電材料の硬化反応率が８０％以上となる温度であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項６】
前記回路基板は、その板厚が０．００１ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲にあることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項７】
前記回路基板は液晶パネルであり、前記実装部品は前記液晶パネルを駆動するための半導体チップであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか1項に記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項８】
第１電極を有する第１部材と、第２電極を有し、前記第１部材よりも熱容量の小さな第２部材との間に異方性導電材料を介在して対向させ、圧着ステージ及び圧着ステージに対向して配置した圧着ヘッドにより加熱圧着して前記第１電極と前記第２電極とを電気的に接続する電子デバイスの製造方法であって、
前記第２部材を、前記異方性導電材料を介在して前記第１部材に装着する装着工程と、
前記圧着ヘッドを前記圧着ステージよりも温度が高い圧着温度に設定すると共に、前記第２部材が装着された第１部材を、前記第１部材が前記圧着ヘッド側に位置するように前記圧着ステージ側に設置する圧着前工程と、
前記圧着ヘッドを前記第１部材に当接して前記第２部材を前記第１部材に圧着する圧着工程と、を含む電子デバイスの製造方法。
【請求項９】
第１電極を有する回路基板と第２電極を有する実装部品とを異方性導電材料を介して加熱圧着して前記第１電極と前記第２電極とを電気的に接続させる電子デバイス製造装置において、
前記回路基板の第１電極の上に異方性導電材料を載置する載置手段と、
前記回路基板の第１電極と前記実装部品の第２電極とを対向させて位置決めする位置決め手段と、
前記実装部品を前記異方性導電材料の上に装着する装着手段と、
第１圧着ステージ及び第１圧着ヘッドと、前記第１ステージ及び前記第１ヘッドを前記異方性導電材料が接着力を発生する仮圧着温度に設定するための加熱手段と、前記実装部品が装着された回路基板を前記第１圧着ステージに設置するための第１移動手段とを備え、前記第１圧着ヘッドを前記実装部品又は前記回路基板に当接して前記実装部品を前記回路基板に仮圧着するための仮圧着部と、
第２圧着ステージ及び第２圧着ヘッドと、前記第２圧着ヘッドの温度を前記仮圧着温度より高い本圧着温度に設定するための加熱手段と、前記実装部品が仮圧着された前記回路基板を、前記実装部品を第２圧着ステージ側に向けて前記第２圧着ステージに設置するための第２移動手段とを備え、前記第２圧着ヘッドを前記回路基板に当接して前記実装部品を前記回路基板に本圧着するための本圧着部と、を備えた電子デバイス製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路基板と実装部品とを加熱圧着して電子デバイスを製造する製造方法及びその製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電極を多数有する回路基板とＩＣチップとを接続する方法として、異方性導電フィルム（以下ＡＣＦという）、異方性導電ペースト（ＡＣＰ）、非導電性フィルム（ＮＣＦ）等の熱硬化型接着剤を、回路基板とＩＣチップとの間に介して熱圧着する方法が知られている（例えば特許文献１を参照）。
【０００３】
図７は、従来から公知のＣＯＧ（Ｃｈｉｐ  ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）実装方法を示す断面図である。図７の断面図は、ガラス基板１０２の上にＩＣチップを加熱圧着して実装する方法を示している。図７（ａ）は、回路基板であるガラス基板１０２の上に第１電極１０１が形成された状態を示す。第１電極１０１は図示しない液晶表示パネルを駆動させるための電極であり、液晶表示パネル部は省略している。図７（ｂ）は、ガラス基板１０２の第１電極１０１の上に接着剤１０３を載置した状態を示す。接着剤１０３の内部には導電性粒子が分散している。導電性粒子は絶縁体である接着剤１０３の中に分散しているので隣り合う電極同士は互いに絶縁されている。図７（ｃ）は、ＩＣチップ１０５を接着剤１０３の上に装着した状態を示す。この場合に、圧着ステージ１０６は室温又は所定の温度に加熱する。この加熱は、接着剤１０３の表面の粘着性を向上させて、ガラス基板１０２と接着剤１０３及び接着剤１０３とＩＣチップ１０５が相互に移動して位置ずれを発生しないように固定するためである。
【０００４】
ＩＣチップ１０５の表面には多数の第２電極１０４が形成されている。ＩＣチップ１０５を装着する際にはＩＣチップ１０５の第２電極１０４とガラス基板１０２上の第１電極１０１とを対向するように位置合わせ行う。図７（ｄ）は、ガラス基板１０２の上に装着したＩＣチップ１０５を、圧着ステージ１０６の上に載置して圧着ヘッド１０７を降下させ、圧着している状態を示している。圧着ヘッド１０７を下方に加圧することにより、接着剤１０３中に分散した導電粒子が第１電極１０１と第２電極１０４との間に介在して、第１電極１０１と第２電極１０４との間の電気的導通をとる。圧着ヘッド１０７により加圧した後に、圧着ヘッド１０７を加熱する。圧着ヘッド１０７を加熱することにより接着剤１０３は流動する。そして接着剤が硬化し、その後冷却する。冷却は加圧状態のままに冷却する。そして圧着ヘッド１０７の圧力を解除してガラス基板１０２を圧着ステージ１０６から取り除く。
【０００５】
特許文献１においては、特に、冷却後に接着剤１０３に残留応力が発生し、ガラス基板等が反ることを防止するために、圧着ステージ１０６と圧着ヘッド１０７との間の加圧状態を維持しながら加熱を開始する。その結果、接着剤１０３が急激に加熱・昇温されることがなく、硬化した接着剤の残留応力を低減させることができる、というものである。
【０００６】
図８は、ガラス基板１０２とＩＣチップ１０５とを接着剤１０３を介して熱圧着する場合に、熱圧着後にガラス基板が反る原因を説明するための説明図である。図８（ａ）は、圧着ステージ１０６の上にガラス基板１０２とＩＣチップ１０５とを接着剤１０３を介して熱圧着している状態を示す模式的断面図であり、図８（ｂ）は、その断面における温度分布を表すグラフである。横軸が温度で縦軸が圧着ステージ１０６と圧着ヘッド１０７の断面位置を表している。グラフ１１２が低温で熱圧着する場合、グラフ１１３が高温で熱圧着する場合の温度分布を示している。
【０００７】
圧着ステージ１０６は室温又は所定の低温に維持し、圧着ヘッド１０７は接着剤１０３の硬化温度に維持している。グラフ１１２及びグラフ１１３から、ＩＣチップ１０５からガラス基板１０２にかけて温度勾配が生じている。即ち、高温の圧着ヘッド１０７をＩＣチップ１０５に当接して加圧する場合に、ＩＣチップ１０５は圧着ヘッド１０７の温度と同程度の温度まで上昇するが、ガラス基板１０２は圧着ヘッド１０７と圧着ステージ１０６との間の温度に加熱される。
【０００８】
図８（ｃ）は、熱圧着時のガラス基板１０２とＩＣチップ１０５の断面図であり、図８（ｄ）は、室温に冷却したときのガラス基板１０２とＩＣチップ１０５の断面図である。圧着時においては、ＩＣチップ１０５の温度がガラス基板１０２の温度よりも高いので、熱膨張による伸びはガラス基板１０２よりもＩＣチップ１０５のほうが大きい。しかしこれを冷却すると、ＩＣチップ１０５の縮みがガラス基板１０２の縮みよりも大きいので、ガラス基板１０２はＩＣチップ１０５に対して凹状の反りが発生する。なお、シリコン基板の線熱膨張係数は約３ｐｐｍ／Ｋであり、ガラスは約５ｐｐｍ／Ｋである。
【０００９】
このような反りは、ガラス基板１０２が液晶表示パネルを構成するガラス基板の場合には特に問題となる。ガラス基板１０２が反ることにより、液晶層のギャップが変化し、その変化した部分の表示の色が変化する、あるいは液晶表示パネルに色むらが生ずる等の不具合が発生する原因となった。
【特許文献１】特開２００２−１２０８１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来例においては、実装時に回路基板と実装部品との間に温度勾配が生じて、冷却後に回路基板に反りが発生した。そこで、本発明は上記点に鑑みてなされたものであり、回路基板に実装部品を実装後においても回路基板の反りを低減した電子デバイスの製造方法及び電子デバイス製造装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明においては、上記課題を解決するために、以下の構成とした。
【００１２】
（１）第１電極を有する回路基板と第２電極を有する実装部品との間に異方性導電材料を介在して対向させ、圧着ステージ及び前記圧着ステージに対向して配置した圧着ヘッドにより加熱圧着して前記第１電極と前記第２電極とを電気的に接続する電子デバイスの製造方法において、前記圧着ステージ及び前記圧着ヘッドを前記異方性導電材料が接着力を発生する仮圧着温度に設定すると共に、前記異方性導電材料を介在して前記実装部品が装着された前記回路基板を前記圧着ステージに設置する仮圧着前工程と、前記圧着ヘッドを前記実装部品又は前記回路基板に当接して前記実装部品を前記回路基板に仮圧着する仮圧着工程と、前記圧着ヘッドを前記仮圧着温度よりも高い本圧着温度に設定すると共に、前記仮圧着された実装部品が圧着ステージ側に配置されるようにして前記回路基板を前記圧着ステージに設置する本圧着前工程と、前記圧着ヘッドを前記回路基板に当接して前記実装部品を前記回路基板に本圧着する本圧着工程と、を含む電子デバイスの製造方法とした。
【００１３】
（２）上記（１）の電子デバイスの製造方法において、前記圧着ヘッドは、第１圧着ヘッド及び第２圧着ヘッドから成り、前記第１圧着ヘッドにより仮圧着する仮圧着工程を行い、前記第２圧着ヘッドにより前記本圧着する本圧着固定を行うことを特徴とする請求項１に記載の電子デバイスの製造方法とした。
【００１４】
（３）上記（１）又は（２）において、前記仮圧着温度は、前記異方性導電材料の硬化反応率が０．１％以上であり、かつ、５０％未満となる温度であることを特徴とする電子デバイスの製造方法とした。
【００１５】
（４）上記（１）〜（３）のいずれか１において、前記仮圧着温度は、２０℃〜１２０℃であることを特徴とする電子デバイスの製造方法とした。
【００１６】
（５）上記（１）〜（４）のいずれか１において、前記本圧着温度は、前記異方性導電材料の硬化反応率が８０％以上となる温度であることを特徴とする電子デバイスの製造方法とした。
【００１７】
（６）上記（１）〜（５）のいずれか１において、前記回路基板は、その板厚が０．００１ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲にあることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電子デバイスの製造方法とした。
【００１８】
（７）上記（１）〜（６）のいずれか１において、前記回路基板は液晶パネルであり、前記実装部品は前記液晶パネルを駆動するための半導体チップであることを特徴とする電子デバイスの製造方法とした。
【００１９】
（８）第１電極を有する第１部材と、第２電極を有し、前記第１部材よりも熱容量の小さな第２部材との間に異方性導電材料を介在して対向させ、圧着ステージ及び圧着ステージに対向して配置した圧着ヘッドにより加熱圧着して前記第１電極と前記第２電極とを電気的に接続する電子デバイスの製造方法であって、前記第２部材を、前記異方性導電材料を介在して前記第１部材に装着する装着工程と、前記圧着ヘッドを前記圧着ステージよりも温度が高い圧着温度に設定すると共に、前記第２部材が装着された第１部材を、前記第１部材が前記圧着ヘッド側に位置するように前記圧着ステージ側に設置する圧着前工程と、前記圧着ヘッドを前記第１部材に当接して前記第２部材を前記第１部材に圧着する圧着工程と、を含む電子デバイスの製造方法。
【００２０】
（９）第１電極を有する回路基板と第２電極を有する実装部品とを異方性導電材料を介して加熱圧着して前記第１電極と前記第２電極とを電気的に接続させる電子デバイス製造装置において、前記回路基板の第１電極の上に異方性導電材料を載置する載置手段と、前記回路基板の第１電極と前記実装部品の第２電極とを対向させて位置決めする位置決め手段と、前記実装部品を前記異方性導電材料の上に装着する装着手段と、第１圧着ステージ及び第１圧着ヘッドと、前記第１ステージ及び前記第１ヘッドを前記異方性導電材料が接着力を発生する仮圧着温度に設定するための加熱手段と、前記実装部品が装着された回路基板を前記第１圧着ステージに設置するための第１移動手段とを備え、前記第１圧着ヘッドを前記実装部品又は前記回路基板に当接して前記実装部品を前記回路基板に仮圧着するための仮圧着部と、第２圧着ステージ及び第２圧着ヘッドと、前記第２圧着ヘッドの温度を前記仮圧着温度より高い本圧着温度に設定するための加熱手段と、前記実装部品が仮圧着された前記回路基板を、前記実装部品を第２圧着ステージ側に向けて前記第２圧着ステージに設置するための第２移動手段とを備え、前記第２圧着ヘッドを前記回路基板に当接して前記実装部品を前記回路基板に本圧着するための本圧着部と、を備えた電子デバイス製造装置とした。
【発明の効果】
【００２１】
本発明においては、実装部品を、異方性導電材料を介在して回路基板の上に装着し、圧着ヘッドと圧着ステージを仮圧着温度に設定し、圧着ヘッドを実装部品側又は回路基板側から当接して仮圧着を行い、次に仮圧着した回路基板を圧着ヘッド側に向けて圧着ステージに設置し、本圧着温度に設定した圧着ヘッドを回路基板側から当接して本圧着を行う。これにより、回路基板の実装部品側の表面温度と、回路基板の実装部品側とは反対側の表面温度との間の温度差が小さくなり、実装部品と回路基板間の残留応力が減少して回路基板の反りを防止することができる、という利点を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の実施形態に係る電子デバイスの製造方法は、仮圧着前工程、仮圧着工程、本圧着前工程及び本圧着工程を有する。まず、仮圧着前工程において、圧着ステージに対向して配置された圧着ヘッドを、異方性導電接着材が接着力を発生する仮圧着温度に設定する。そして、第１電極を有する回路基板に第２電極を有する実装部品を、異方性導電材料を介在して装着する。次に、実装部品が装着された回路基板を圧着ステージに載置する。この場合、実装部品を圧着ヘッド側に向けて載置してもよいし、回路基板を圧着ヘッド側に向けて載置してもよい。
【００２３】
ここで、実装部品を回路基板に装着する際には、第１電極と第２電極とを所定精度で位置合わせを行う。この装着は、圧着ステージ外で行ってもよいし、圧着ステージ上で行ってもよい。仮圧着温度の設定は、圧着ヘッドを高温に、圧着ステージを低温に設定しても良いし、圧着ステージと圧着ヘッドとを同温度としても良い。
【００２４】
次に、仮圧着工程において、圧着ヘッドを降下して実装部品又は回路基板に当接させて仮圧着を行う。次に、本圧着前工程において、圧着ヘッドを仮圧着温度よりも高い本圧着温度に設定する。そして、実装部品が仮圧着された回路基板を、回路基板が圧着ヘッド側に配置されるようにして圧着ステージに設置する。このときに、圧着ステージは例えば仮圧着の温度に保持しておく。次に、本圧着工程において、圧着ヘッドを降下して回路基板に当接させて本圧着を行う。
【００２５】
ここで、回路基板として、液晶表示パネル、有機ＥＬ発光素子、プラズマ表示パネル、プリンターヘッド、水晶振動子のベース基板、センサ素子のベース基板等を対象とし、実装部品としてこれらの素子を駆動するためのＩＣチップを対象としていが、これらに限定されない。実装部品としてＩＣチップに代えてフレキシブルシート等を対象とすることができる。異方性導電材料を介在してＩＣチップ等を回路基板等に実装する際に、残留応力を減少させ、デバイスの信頼性を向上させる実装を行うことができる。
【００２６】
異方性導電材料としては、熱硬化性樹脂に導電性粒子を分散させた異方性導電フィルムや異方性導電ペーストを使用することができる。これらのフィルムやペーストは加熱圧着後に上下方向の電極同士は電気的に接続するが、横方向の電極間においては絶縁性を有する。熱硬化性樹脂として、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂等を使用することができる。
【００２７】
上記実施形態において、圧着ヘッドは圧着ステージよりも高温に設定されている。また、実装部品の体積よりも回路基板の体積が大きい。本圧着工程において、体積の小さな実装部品側から加熱する場合は、回路基板の温度上昇に時間を要するとともに、回路基板内に温度分布が生じた。その結果、常温に冷却したときに残留応力により回路基板に反りが発生しやすかった。一方、体積の大きな回路基板側から加熱する場合は、回路基板内の温度分布が縮小し、しかも実装部品は比較的急速に昇温するので、実装部品と回路基板との間の温度差が減少する。その結果、常温に冷却したときに残留応力が発生し難くなり、反りの発生を抑制することができる。同時に、実装のサイクルタイムを短縮することができる。
【００２８】
また、圧着ヘッドを、第１圧着ヘッドと第２圧着ヘッドに分離することができる。第１圧着ヘッドは実装部品と回路基板とを仮圧着する仮圧着工程において使用し、第２圧着ヘッドは実装部品と回路基板とを本圧着する本圧着工程において使用する。仮圧着温度は例えば２０℃〜１００℃に設定するのに対して、本圧着温度は、例えば１５０℃〜３００℃に設定する。１台の圧着ヘッドを仮圧着工程と本圧着工程において使用する場合は、仮圧着工程から本圧着工程へ、また本圧着工程から仮圧着工程へ移行するときに圧着ヘッドの温度を上昇又は下降させなければならない。従って、実装のサイクルタイムが長くなる。これを、第１圧着ヘッドを仮圧着温度に設定し、第２圧着ヘッドを本圧着温度に設定しておけば、圧着ヘッドの温度上昇や温度降下に時間を要することがなくなる利点がある。
【００２９】
また、異方性導電材料の硬化反応率が０．１％以上であり５０％未満となる温度を仮圧着温度とすることができる。仮圧着時に回路基板と実装部品とを互いに仮固定するためである。例えば、接着剤としてポリイミド系を使用している場合には、イミド化反応が０．１％〜１０％程度まで促進していることが望ましい。エポキシ系を使用する場合には、エポキシ樹脂の重合による硬化反応が０．１％〜１０％程度まで促進していることが望ましい。
【００３０】
なお、異方性導電材料に含まれる接着剤中の熱硬化性樹脂成分は、上記の他に（メタ）アクリル化合物、アクリル樹脂、ウレタン化合物、ウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ化合物、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等からなるものを使用することができる。更に、熱硬化性樹脂の硬化反応の形態も二重結合のラジカル重合や、エポキシ樹脂のイオン重合、重付加等、いずれの重合形態を利用するものであっても良い。また、それ自身熱硬化しないフィルム形成ポリマーを含んでいても良い。また、添加物としてラジカル重合開始剤、エポキシ硬化剤、シランカップリング剤を含んでいても良い。
【００３１】
また、仮圧着温度として、２０℃〜１２０℃に設定する。好ましくは４０℃〜８０℃に設定する。また、圧着ステージと圧着ヘッドとの間の温度差は±２０℃以内に設定し、より好ましくは±５℃以内に設定する。回路基板として液晶表示素子を使用する場合は、液晶表示素子を高温にすると液晶の分解や偏光板の劣化等が発生する恐れがある。そのため、あまりに高温に設定することは好ましくない。また、仮圧着温度を低温にすると、熱硬化性樹脂の硬化反応が進まず、回路基板と実装部品とがしっかり固定されなくなる。そのために、低温にすることは好ましくない。
【００３２】
また、本圧着温度は、異方性導電材料の硬化反応率が８０％以上に達する温度とする。硬化率が８０％以上に達することにより、温度変化や耐湿性、その他の対環境性が向上する。異方性導電材料として異方性導電フィルムを使用する場合には、圧着ヘッドの本圧着温度として１５０℃〜３００℃の範囲、好ましくは１８０℃〜２５０℃に設定する。また、圧着ステージは仮圧着温度に設定してもよいし、常温に設定してもよい。圧着ヘッドの圧力は、異方性導電材料に含まれる導電粒子の径が１／４〜３／４潰れる圧力とする。
【００３３】
また、回路基板の板厚は、０．０５ｍｍ〜０．４ｍｍが望ましい。板厚は厚くなるほど本圧着の際の圧着ヘッドから実装部品まで熱が伝達する時間が長くなり、実装時間が長くなる。板厚が薄くなるほど本圧着時に割れやすくなる。また、回路基板を液晶パネルとし、実装部品を、液晶パネルを駆動するためのＩＣチップからなる駆動ドライバとすることができる。
【００３４】
また、本発明の他の実施形態に係る電子デバイスの製造方法においては、第１電極を有する第１部材と、第１部材よりも熱容量の小さな第２電極を有する第２部材とを、第１電極及び第２電極とを対向させ、異方性導電材料を介在させて装着する。装着の際には、第１電極と第２電極とを位置合わせを行っておく。次に、圧着ヘッドを圧着ステージより高温の圧着温度に設定し、第２部材が装着された第１部材を、熱容量の大きな第１部材を圧着ヘッド側に向けて第１圧着ステージに設置する。次に、圧着ヘッドを第１部材に当接して第２部材を第１部材に圧着する。
【００３５】
この場合に、第１部材は、例えば液晶パネル、有機ＥＬ発光素子、プラズマ表示パネル、プリンターヘッド、水晶振動子のベース基板、照度センサのベース基板等からなる回路基板を使用し、第２部材は、これらの素子を駆動するためのＩＣチップ等からなる実装部品を使用する。また、これらの素子や材料に限定されず、第１部材は第２部材よりも熱容量が大きい材料を使用することができる。異方性導電材料は既に上記で説明した材料を使用することができる。また、圧着温度は１５０℃〜３００℃の範囲内に設定する。圧着ステージの温度は常温〜１２０℃に設定する。ここで、熱容量が大きいとは、部品単体としての熱容量が大きいことをいう。
【００３６】
本実施形態において、圧着ヘッドは圧着ステージよりも高温に設定される。また、第２部材の熱容量よりも第１部材の熱容量が大きい。例えば、熱容量の小さな第２部材から加熱する場合は、第１部材の温度上昇に時間を要するとともに、第１部材内に温度分布が生じた。そのために、常温に冷却したときに残留応力により第１部材に反りが発生しやすかった。一方、本実施形態のように熱容量の大きな第１部材側から加熱する場合は、第１部材内の温度差が縮小し、しかも第２部材は比較的急速に昇温するので、第２部材と第１部材との間の温度差が減少する。その結果、常温に冷却したときに残留応力が発生し難くなり、反りの発生を抑制することができる。同時に、実装のサイクルタイムを短縮することができる。
【００３７】
また、本発明の実施形態に係る電子デバイス製造装置は次の構成を有する。回路基板上の第１電極の上に異方性導電材料を載置する載置手段と、回路基板の第１電極と実装部品の第２電極とを対向させて位置決めする位置決め手段と、実装部品を異方性導電材料の上に装着する装着手段とを備えている。また、仮圧着用の第１圧着ステージ及び第１圧着ヘッドと、この第１圧着ステージ及び第１圧着ヘッドを共に仮圧着温度に達するまで加熱するための第１加熱手段と、実装部品が装着された回路基板を、実装部品を第１圧着ヘッド側に向けて、又は回路基板を圧着ヘッド側に向けて第１圧着ステージに設置するための第１移動手段とを備え、第１圧着ヘッドを相対的に降下して実装部品又は回路基板に当接して仮圧着を行うための仮圧着部を有している。また、第２圧着ステージ及び第２圧着ヘッドと、この第２圧着ヘッドの温度を第２圧着ステージの温度よりも高い本圧着温度に達するまで加熱するための第２加熱手段と、実装部品が仮圧着された回路基板を、実装部品を第２圧着ステージに向けて第２圧着ステージに設置するための第２移動手段とを備え、第２圧着ヘッドを相対的に降下して実装部品に当接して本圧着を行うための本圧着部を有している。
【００３８】
即ち、既に仮圧着温度に加熱されている第１圧着ステージに、異方性導電材料を介して実装部品が装着さている回路基板を、実装部品を第１圧着ヘッド側に向けて、又は回路基板を第１圧着ヘッド側に向けて設置し、既に仮圧着温度に加熱されている第１圧着ヘッドを降下して仮圧着を行う。同様に、既に第２圧着ステージは本圧着温度よりも低い所定の温度に設定され、第２圧着ヘッドは本圧着温度に設定されており、実装部品が仮圧着された回路基板を、実装部品を第２圧着ステージ側に向けて第２圧着ステージに設置し、第２圧着ヘッドを降下して本圧着を行う。従って、圧着ステージや圧着ヘッドを低温から高温へ、また、高温から低温へ変動させる必要がないので、短時間で実装を行うことができる。
【００３９】
なお、上記載置手段、位置決め手段、及び装着手段を転写部が有する構成とすることができる。また、これに変えて、上記位置決め手段及び装着手段を仮圧着部が有する構成とすることができる。即ち、回路基板を第１圧着ステージに設置し、実装部品を圧着ヘッドが吸着し、この状態で回路基板の第１電極と実装部品の第２電極とを位置決め手段により位置決めし、異方性導電材料を装着手段により回路基板上に装着する。これにより、転写部に位置決め手段や実装部品を保持するための保持手段等を設ける必要がなくなり、電子デバイス製造装置のコスト低減、生産性の向上を図ることができる。
【００４０】
以下、本発明について図面を用いて具体的に説明する。
【００４１】
図１は、本発明の実施形態に係る電子デバイスの製造方法を表すフロー図である。図１（ａ）は、第１電極２を上面に形成した回路基板１の断面図である。回路基板１として、例えば液晶パネルを使用することができる。図１（ｂ）は、異方性導電材料３を回路基板１の第１電極２の上に載置した断面を示す。異方性導電材料３は異方性導電フィルムを使用している。異方性導電材料３の表面には粘着剤が形成されており、第１電極２の上に載置すると、回路基板１上に仮止めされる。
【００４２】
図１（ｃ）は、異方性導電材料３の上に第２電極５が形成された実装部品４を装着した断面を示す。実装部品４は、例えば液晶パネル駆動用のＩＣチップである。実装部品４を異方性導電材料３の上に設置する際には、回路基板１の第１電極と、実装部品４の第２電極５とを位置合わせする。実装部品４を異方性導電材料３の上に設置すると、異方性導電材料３の表面に形成した粘着剤により、実装部品４が回路基板１に仮止めされる（仮圧着前工程）。従って、この状態で移動しても、実装部品４が回路基板１上で移動して、位置ずれを起こすことはない。
【００４３】
図１（ｄ）は、圧着ステージ６上に実装部品４を仮止めした回路基板１を設置し、圧着ヘッド７を降下して仮圧着を行う状態を表す断面図である。実装部品４を装着した回路基板１を圧着ステージ６の上に載置する前に、圧着ステージ６及び圧着ヘッド７を仮圧着温度に加熱しておく。仮圧着温度とは、例えば、実装部品４と回路基板１の間に挟持された異方性導電材料に、０．１％〜１０％の範囲の硬化反応率を生じさせる温度である。仮圧着温度は、例えば２０℃〜１２０℃の範囲内となる温度である。回路基板１として液晶パネルを使用する場合には、圧着ヘッド７及び圧着ステージ６を、液晶パネルに封入した液晶や液晶パネルの表面に貼り付けた偏光板が分解又は変質しない仮圧着温度に設定する。例えば４０℃〜８０℃に設定する。次に、圧着ヘッド７を降下して実装部品４に当接させて、実装部品４を回路基板１に仮圧着する（仮圧着工程）。仮圧着により実装部品４は回路基板１に固定される。
【００４４】
なお、上記実施例では、実装部品４を圧着ヘッド７側に向けて圧着ステージ６に設置したが、これに代えて、回路基板１を圧着ヘッド７側に向けて圧着ステージ６に設置してもよい。要は、実装部品４を回路基板１に仮圧着することができればよい。
【００４５】
図１（ｅ）は、仮圧着した実装部品４と回路基板１を上下反転して、回路基板１を圧着ヘッド７側にして圧着ステージ６に設置した状態を表している。圧着ステージ６は仮圧着温度に設定してもよいし、他の温度に設定してもよい（本圧着前工程）。
【００４６】
図１（ｆ）は、圧着ヘッド７を降下して回路基板１に当接して圧着している状態を表す。圧着ヘッドは本圧着温度に加熱しておく。本圧着温度とは、例えば、実装部品４と回路基板１との間に挟持された異方性導電材料３に、８０％以上の硬化反応率を生じさせる温度である。接着強度を確保し実装の信頼性を向上させるためである。本圧着温度は、例えば１５０℃〜３００℃の範囲内となる温度である。好ましくは１８０℃〜２５０℃の範囲である。圧着ヘッド７を降下して回路基板１に加圧して当接させる。異方性導電材料３は軟化して、実装部品４と回路基板１を接着する。異方性導電材料３の内部には導電粒子が分散している。圧着ヘッド７による圧力は、導電粒子の直径が約１／４〜３／４程度潰れる圧力とするのが好ましい。回路基板１上の第１電極２と実装部品４上の第２電極５との間の導電性を確実にするためである（本圧着工程）。
【００４７】
なお、上記の実施形態において、仮圧着工程において使用する圧着ヘッド７を仮圧着専用とし、本圧着工程において使用する圧着ヘッド７を本圧着専用とすれば、圧着工程の時間短縮を図ることができる。
【００４８】
図２は、本発明の実施形態に係る電子デバイスの製造方法を表し、回路基板１としての液晶パネル３０に実装部品４としてのＩＣチップ３５を実装する製造方法を説明するための説明図である。同一の部分又は同一の機能を表す部分には同一の符号を付している。
【００４９】
図２(ａ)は液晶パネル３０の上面図であり、図２（ｂ）はその断面図であり、液晶パネル３０にＩＣチップ３５を装着した仮圧着前工程を表す。液晶パネル３０は、図示しない液晶層を挟持する下ガラス基板３１と上ガラス基板３２と、下ガラス基板３１の下部に設けた下偏光板３３と上偏光板３４とから構成されている。下ガラス基板３１の右端部は上ガラス基板３２の右端部より突出しており、液晶を駆動するための駆動電極がその上面に形成され、第１電極２を構成している。ＩＣチップ３５は異方性導電材料３を介して下ガラス基板３１の上に装着されている。ＩＣチップ３５の下面には図示しない第２電極５が形成され、液晶パネル３０の第１電極２に位置合わせして装着されている。
【００５０】
液晶パネル３０のガラス基板は厚さが約０．２ｍｍ、大きさは約６インチである。ＩＣチップ３５は、幅が約０．４ｍｍ〜２ｍｍ、長さは１インチ以上である。ＩＣチップ３５が実装される下ガラス基板３１の線膨張係数は約５ｐｐｍ／Ｋである。ＩＣチップ３５の線膨張係数は約３ｐｐｍ／Ｋである。
【００５１】
図２（ｃ）は、仮圧着工程を説明するための模式的な断面図である。圧着ステージ６には、液晶パネル３０の下偏光板３３の厚さと同じ深さを有し、下偏光板３３を収納可能な平面的大きさを有する凹部３６が形成されている。圧着ステージ６の、破線Ｘより右側の領域Ｈの内部にヒータ８が設置されている。この領域Ｈが加熱領域であり、下ガラス基板３１の第１電極２が形成される領域が設置される。破線Ｘより左側の領域Ｌにはヒータが設置されていない。圧着ヘッド７の内部には圧着ヘッド７を加熱するためのヒータ９が設置されている。圧着ステージ６と圧着ヘッド７を温度約６０℃に加熱する。その圧着ステージ６にＩＣチップ３５を装着した液晶パネル３０を設置する。その後圧着ヘッド７を矢印方向に降下してＩＣチップ３５に当接させてＩＣチップ３５を液晶パネル３０に仮圧着する（仮圧着工程）。
【００５２】
なお、液晶パネル３０には上下偏光板３３、３４が設置され、上下ガラス基板３１、３２間には図示しない液晶層が形成されている。上下偏光板３１、３２や液晶層は高温に晒されると劣化する。そこで、圧着ステージ６の領域Ｌに冷却部を設けて、上下偏光板３３、３４や液晶層の加熱による劣化を防止する対策を施すことができる。
【００５３】
図２（ｄ）は、本圧着工程を説明するための模式的な断面図である。圧着ステージ６には凹部３６’が形成されている。下偏光板３３の厚さをｔ１、下ガラス基板３１の厚さをｔ２、ＩＣチップ３５の厚さをｔ３としたときに、圧着ステージ６の凹部３６’の深さｔ４は、（ｔ４＝ｔ１＋ｔ２−ｔ３）とする。圧着ステージ６の領域Ｈに加熱用のヒータ８を設置している。圧着ヘッド７には、加熱用のヒータ９が設置されている。
【００５４】
予め圧着ヘッド７を温度約２１０℃に設定しておく。圧着ステージ６は、加熱しないで常温に設定することができるし、必要に応じてヒータ８により加熱する。ＩＣチップ３５を仮圧着した液晶パネル３０を、下ガラス基板３１を圧着ヘッド７側に向けて圧着ステージ６の上に設置する。圧着ヘッド７を降下して下ガラス基板３１に当接させて、ＩＣチップ３５を液晶パネル３０の下ガラス基板３１上に実装する（本圧着工程）。
【００５５】
なお、圧着ステージ６をヒータ８により加熱する場合には、領域Ｌに冷却手段を設けて、液晶パネル３０の上下偏光板３３、３４が設置された領域が加熱されないようにすることが望ましい。また、液晶パネル３０を設置した圧着ステージ６の上方から冷却風等を吹き付けて温度が上昇しないようにすることができる。
【００５６】
以上の工程により実装した液晶パネル３０は、残留応力が減少した結果、液晶パネル３０に反りが発生せず、表示面に色むら等が発生しなかった。
【００５７】
図３は、本発明の実施形態に係る電子デバイスの製造方法を表し、回路基板１としてのガラス基板４１に、実装部品４としてのセンサ素子チップ４３を実装する製造方法を説明するための説明図である。同一の部分又は同一の機能を表す部分には同一の符号を付している。
【００５８】
図３（ａ）は、ガラス基板４１の断面を表している。ガラス基板４１の表面には、視感度フィルタ４２が形成され、視感度フィルタ４２の表面には第１電極２が形成されている。図３（ｂ）は、ガラス基板４１の上に異方性導電材料３を介してセンサ素子チップ４３を装着した断面を表している。センサ素子チップ４３の下面中央部には受光素子４４が形成されており、この受光素子４４を挟むようにして第２電極５が形成されている。第１電極２と第２電極５とは異方性導電材料３を介して互いに対応して装着されている（仮圧着前工程）。
【００５９】
図３（ｃ）は、仮圧着工程を説明するための模式的な断面図である。圧着ステージ６と圧着ヘッド７は予め仮圧着温度に設定しておく。センサ素子チップ４３を装着したガラス基板４１を圧着ステージ６に設置する。そして、圧着ヘッド７を降下してセンサ素子チップ４３に当接させて仮圧着を行う（仮圧着工程）。
【００６０】
図３（ｄ）は、本圧着工程を説明するための模式的な断面図である。圧着ヘッド７を予め本圧着温度に設定しておく。圧着ステージ６は必要に応じて加熱しておく。そして、センサ素子チップ４３が仮圧着されたガラス基板４１を、ガラス基板４１が圧着ヘッド７側に位置するように圧着ステージ６に設置する（本圧着前工程）。そして、圧着ヘッド７を降下してガラス基板４１に当接させて本圧着を行う（本圧着工程）。
【００６１】
図３（ｅ）は、上記の製造方法により製造したセンサ素子４０の模式的な断面図である。センサ素子４０は、ガラス基板４１にセンサ素子チップ４３を実装した後に、センサ素子チップ４３が内包されるようにして筐体４５に収納している。筐体４５の側壁には埋め込み電極４６が埋め込んであり、ガラス基板４１上の第１電極２と筐体４５の底面に形成した端子４７とを電気的に接続している。
【００６２】
図４は、水晶振動子５０の模式的な断面図である。同一の部分又は同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。
【００６３】
絶縁基板５１と蓋５４の間隙に水晶振動片５２が設置されている。絶縁基板５１の表面には第１電極２が形成され、裏面には端子４７が形成され、貫通電極５３により電気的に接続されている。水晶振動片５２の表面には第２電極５が形成されている。水晶振動片５２と絶縁基板５１とは、本発明に係る電子デバイスの製造方法により実装されている。水晶振動片５２と絶縁基板５１とは異方性導電材料３により固定され、第１電極２と第２電極５とは異方性導電材料３により電気的に接続している。
【００６４】
即ち、実装部品４としての水晶振動片５２を回路基板１としての絶縁基板５１に装着する。装着の際には、絶縁基板５１上の第１電極２を、異方性導電材料３を介して水晶振動片５２上の第２電極５と対向して装着する。圧着ヘッド７及び圧着ステージ６を仮圧着温度に設定する（仮圧着前工程）。次に、水晶振動片５２を圧着ヘッド７側に配置し、絶縁基板５１を圧着ステージ６の上に設置し、圧着ヘッド７を降下して水晶振動片５２に当接させて仮圧着を行う（仮圧着工程）。次に、圧着ヘッド７を本圧着温度に設定し、水晶振動片５２を仮圧着した絶縁基板５１を、絶縁基板５１を圧着ヘッド７側に向けて圧着ステージ６に設置する（本圧着前工程）。次に、圧着ヘッド７を絶縁基板５１に当接させて、本圧着を行う（本圧着工程）。このようにして、実装部品４としての水晶振動片５２を回路基板１としての絶縁基板５１に実装することができる。
【００６５】
図５は、ＬＥＤ発光体６０の模式的な断面図である。同一の部分又は同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。
【００６６】
絶縁基板５１の上面にはＬＥＤチップ６２が実装されている。ＬＥＤチップ６２は、絶縁基板５１とガラス側板６１に囲まれた凹部に設置され、この凹部に充填されたシリコーン樹脂６３により埋め込まれている。シリコーン樹脂６３には蛍光体６４が分散している。絶縁基板５１の表面には第１電極２が形成されている。ＬＥＤチップ６２の裏面には第２電極５が形成されている。絶縁基板５１上の第１電極２とＬＥＤチップ６２上の第２電極５とは、本発明に係る電子デバイスの製造方法を用いて実装されている。
【００６７】
即ち、実装部品４としてのＬＥＤチップ６２を回路基板１としての絶縁基板５１に装着する。装着の際には、絶縁基板５１上の第１電極２を、異方性導電材料３を介してＬＥＤチップ６２上の第２電極５と対向して装着する。圧着ヘッド７及び圧着ステージ６を仮圧着温度に設定する（仮圧着前工程）。次に、ＬＥＤチップ６２を圧着ヘッド７側に配置し、絶縁基板５１を圧着ステージ６の上に設置し、圧着ヘッド７を降下してＬＥＤチップ６２に当接させて仮圧着を行う（仮圧着工程）。次に、圧着ヘッド７を本圧着温度に設定し、ＬＥＤチップ６２を仮圧着した絶縁基板５１を、絶縁基板５１を圧着ヘッド７側に向けて圧着ステージ６に設置する（本圧着前工程）。次に、圧着ヘッド７を絶縁基板５１に当接させて、本圧着を行う（本圧着工程）。このようにして、実装部品４としてのＬＥＤチップ６２を回路基板１としての絶縁基板５１に実装することができる。
【００６８】
図６は、本発明の実施形態に係る電子デバイス製造装置１０の模式的な平面図である。電子デバイス製造装置１０は、回路基板１を搬送するローダー部１１と、回路基板１の第１電極２の上に異方性導電材料３を載置するＡＣＦ転写部１２と、異方性導電材料３の上に実装部品４を装着して仮圧着を行う仮圧着部１３と、本圧着を行う本圧着部１４と、実装部品４を実装した電子デバイスを搬送するアンローダー部１５とから構成されている。
【００６９】
まず、回路基板１がローダー１６、ローダー１７を経由して搬送される。搬送された回路基板１は載置手段であるＡＣＦ貼付け機１８により取り出され、異方性導電材料３が回路基板１上の第１電極２に貼り付けられる。異方性導電材料３が第１電極２上に貼り付けられた回路基板１は、コンベア１９により搬送される。搬送されてきた回路基板１は仮圧着機２３に移動される。
【００７０】
一方、チップローダー２９のトレイ２８から実装部品４がＸＹロボット２０により取り出され、コンベア２１上に載置されて搬送される。装着手段である反転機２２はコンベア２１上の実装部品４を取り出して、実装部品４の第２電極５を下部に反転させ、回路基板１上の異方性導電材料３の上に装着する。装着する際には図示しない位置合わせ手段により回路基板１上の第１電極２と実装部品４の第２電極５との間の位置合わせを行う。実装部品４が装着された回路基板１は図示しない仮圧着機の第１圧着ステージに、実装部品４を圧着ヘッド７側に位置するようにして設置される。第１圧着ステージ及び第１圧着ヘッドは内部に加熱手段が装着され、仮圧着温度制御手段により制御される。仮圧着温度制御手段は、第１圧着ステージと第１圧着ヘッドが仮圧着温度に達したことを検知して、第１圧着ヘッドを降下して仮圧着を行う。
【００７１】
実装部品４が仮圧着された回路基板１はコンベア２４により搬送され、本圧着機２５に取り出される。本圧着機は、図示しない第２圧着ステージ及び第２圧着ヘッドを備え、第２圧着ステージ及び第２圧着ヘッドはそれぞれ加熱手段を備えている。これらの加熱手段は本圧着温度制御手段により制御される。本圧着機２５に移動された回路基板１は、回路基板１を圧着ヘッド側に位置するようにして第２圧着ステージに設置され、本圧着制御手段が圧着ヘッドの温度が本圧着温度に達したことを検知して、第２圧着ヘッドを降下して本圧着を行う。本圧着の際の第２圧着ステージは仮圧着温度に設定している。本圧着が終了した回路基板１は、コンベア２６、コンベア２７により搬送される。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施形態に係る電子デバイスの製造方法を示す断面図である。
【図２】本発明の他の実施形態に係る電子デバイスの製造方法を示す断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る電子デバイスの製造方法を示す断面図である。
【図４】本発明の製造方法により実装したセンサ素子の模式的断面図である。
【図５】本発明の製造方法により実装した水晶振動子の模式的断面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る電子デバイス製造装置を表す模式的平面図である。
【図７】従来から公知のＣＯＧ実装方法を示す模式的断面図である。
【図８】従来から公知の圧着後にガラス基板が反る原因を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００７３】
１  回路基板
２  第１電極
３  異方性導電材料
４  実装部品
５  第２電極
６  圧着ステージ
７  圧着ヘッド
８、９  ヒータ
【図１】
2009170587.tif 000003
【図２】
2009170587.tif 000004
【図３】
2009170587.tif 000005
【図４】
2009170587.tif 000006
【図５】
2009170587.tif 000007
【図６】
2009170587.tif 000008
【図７】
2009170587.tif 000009
【図８】
2009170587.tif 000010