(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱ツールに支持されているベアチップＩＣのバンプを圧着テーブル上に載置されているフレキシブル配線基板のリード線に接続するための圧着装置において、
前記圧着テーブル上に弾性シートを介して等長の複数の脚部材を有するとともに、上面を水平面に形成された受圧台を配設し、この受圧台の水平面上に前記フレキシブル配線基板を載置するようにしたことを特徴とする圧着装置。
【請求項２】
前記圧着テーブル上に平面状下面を備えた保持ブロックを固定し、この保持ブロックに、上方に開放され底面を前記下面と平行にされた凹部を形成し、この凹部内に前記弾性シートおよび前記受圧台を前記弾性シートが凹部の底面上に位置するように収納したことを特徴とする請求項１に記載の圧着装置。
【請求項３】
前記受圧台を金属により形成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の圧着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベアチップＩＣのバンプをフレキシブル配線基板のリード線に接続する圧着装置に係り、特に、ベアチップＩＣとフレキシブル配線基板との平行度管理を良好に行うことができる好適な圧着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、加熱ツールに支持されたＬＳＩのようなベアチップＩＣの金属製バンプを圧着テーブル上に載置されたフレキシブル配線基板上の導体部にフリップチップ接続する方法として、異方性導電膜や異方性導電ペーストなどの異方性導電体を介して熱圧着する方法やベアチップＩＣの金属製バンプをフレキシブル配線基板のリード線にＡｕ−Ａｕ接合、Ａｕ−Ｓｎ接合などにより熱圧着する方法が知られている。
【０００３】
このうち、異方性導電膜は、接着性フィルム中に多数の導電性粒子を分散させたものであり、前記接着性フィルムの凝集力によりフレキシブル配線基板とベアチップＩＣとを固着するとともに、前記導電性粒子により両者を電気的に接続するようになっている。また、異方性導電ペーストは、異方性導電膜と同様の機能を有するが、接着性フィルムではなく接着性ペースト中に多数の導電性粒子を分散させたものである。
【０００４】
前記加熱ツールと圧着テーブルの平行度はこれらすべての方法に共通した管理項目であり通常数μｍの平行度で管理されている。
【０００５】
前述した異方性導電膜、異方性導電ペーストなど導電性粒子を介して接続する方法においては、一般に外径３〜１０μｍの導電性粒子が用いられているが、この導電性粒子の外径以下の範囲で加熱ツールと圧着テーブルの平行度管理をしている。すなわち、平行度が崩れ、加熱ツールが圧着テーブルに対しこれらの粒子径以上傾くと、加熱ツールと圧着テーブルの間隔の狭い方は導電性粒子がつぶれるので電気接続が行えるが、間隔の広い方は導電性粒子がつぶれないため接続不良が発生することになる。
【０００６】
また、プリント基板のリード線とベアチップＩＣのバンプとを直接接合する前述した方法においては、さらに平行度を厳しく管理する必要がある。
【０００７】
ところで、ベアチップＩＣを接続するフレキシブル配線基板は生産性を向上するために個々の搬送ではなく、フレキシブル配線基板が数個から十数個形成されたマルチシートの状態で搬送され、ベアチップＩＣの接続後に単一のフレキシブル配線基板とされている。
【０００８】
このときに用いられる圧着装置は、加熱ツールとしてのヒータヘッド１台と、フレキシブル配線基板を載置する圧着テーブル１台とにより構成されている。すなわち、ヒータヘッドを複数台設けることは装置が複雑になるとともに装置の価格が高くなるためヒータヘッド１台および圧着テーブル１台の構成にするのが一般的である。
【０００９】
このような圧着装置を用いてマルチシート上に数個から十数個の製品が配置されたフレキシブル配線基板にベアチップＩＣを熱圧着するためには、加熱ツールを移動させるか、マルチシートのみを搬送するか、あるいは、マルチシートの載置されたテーブルを移動するかのいずれかの方式を用いる必要がある。
【００１０】
マルチシートのみを搬送する方式ではヒータヘッドと圧着テーブルとの位置関係は１箇所に限定されるため前述した平行度管理は比較的容易になる反面、フレキシブル配線基板の搬送ならびに固定のための真空ヘッドによる吸着ならびに解放作業を頻繁に行う必要があり作業タクトが長くなる問題がある。
【００１１】
一方、ヒータヘッドを動かす方式は装置が大型になり、装置が高価になるとともに圧着箇所がテーブル上の数箇所にわたるため各圧着位置ごとの平行度管理が必要になる。そして、圧着テーブル自体に必要とされる加工精度が±数μｍと非常に高精度であり、かつ平行度調整に時間がかかるという問題がある。
【００１２】
他方、マルチシートの載置されたテーブルを移動する方式では装置の大型化は避けられるものの、ヒータヘッドを移動させる方式と同様、圧着箇所がテーブル上の数箇所にわたるため、各圧着位置ごとの平行度管理が必要になり、±数μｍという圧着テーブル自体の加工精度、および平行度調整に費用と時間がかかるという問題がある。
【００１３】
図６は前述した圧着装置の従来のものを示すものであり、この圧着装置について説明する。
【００１４】
図６において、圧着装置１は、平板状の圧着テーブル２を有しており、この圧着テーブル２上には、同様に平板状の断熱性を有するセラミックス製の台座３が固定されている。そして、フレキシブル配線基板５が載置されるこの台座３の上面４は、平面状に形成されている。
【００１５】
一方、前記圧着テーブル２の上方には、加熱可能とされた加熱ツールとしてのヒータヘッド６が図示しない駆動機構により昇降可能に配設されており、このヒータヘッド６の上部には、ヒータヘッド６と前記台座３の上面４との平行度を通常数μｍの誤差範囲内に維持するためにヒータヘッド６を所定角度傾斜可能とする平行度調整機構７が配設されている。
【００１６】
このような構成からなる従来の圧着装置１の作用について説明する。
【００１７】
ヒータヘッド６にベアチップＩＣ８を保持しておき、このヒータヘッド６に通電することによりこのヒータヘッド６を加熱する。一方、前記台座３の上面４上にベアチップＩＣ８のバンプ（図示せず）が接続されるフレキシブル配線基板５の所定のリード線（図示せず）が載置されるようにフレキシブル配線基板５を位置決めしておく。
【００１８】
そして、ヒータヘッド６を下降してベアチップＩＣ８をフレキシブル配線基板５に熱圧着することによりベアチップＩＣ８のバンプとフレキシブル配線基板５のリード線とを接続することができる。
【００１９】
ところで、実際の接続作業を行う前に前記平行度調整機構７により前記ヒータヘッド６と前記台座３の上面４との平行度が許容誤差範囲内となるように調整しておくことが肝要である。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述した従来の圧着装置においては、ヒータヘッド６と前記台座３の上面４との平行度管理を数μｍ単位で行う必要があるため、圧着テーブル２自体の加工精度を厳密に行わなければならないばかりでなく、平行度調整機構７によりヒータヘッド６の傾斜状態を調整しなければならなかった。
【００２１】
本発明は、このような従来のものにおける問題点を克服し、圧着テーブルの表面加工を厳密に行うことなく、しかも加熱ツールの傾斜状態の調整を行うことなく加熱ツールと圧着テーブルとの平行度を容易かつ確実に得ることのできる圧着装置を提供することを目的としている。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するため請求項１に係る本発明の圧着装置の特徴は、圧着テーブル上に弾性シートを介して等長の複数の脚部材を有するとともに、上面を水平面に形成された受圧台を配設し、この受圧台の水平面上にフレキシブル配線基板を載置するようにした点にある。そして、このような構成を採用したことにより、加熱ツールにより受圧台を押圧すると、この受圧台の脚部材が弾性シートを圧縮するようにして加熱ツールに適合するように受圧台の上面の傾斜状態が設定されるので、加熱ツールと受圧台の上面との平行度を自動的に設定することができる。
【００２３】
請求項２に係る本発明の圧着装置の特徴は、圧着テーブル上に平面状下面を備えた保持ブロックを固定し、この保持ブロックに、上方に開放され底面を前記下面と平行にされた凹部を形成し、この凹部内に弾性シートおよび受圧台を前記弾性シートが凹部の底面上に位置するように収納した点にある。そして、このような構成を採用したことにより、弾性シートおよび受圧台を位置ずれすることなく保持できるので、ベアチップＩＣとフレキシブル配線基板との接続を安定的に行うことができる。
【００２４】
請求項３に係る本発明の圧着装置の特徴は、受圧台を金属により形成した点にある。そして、このような構成を採用したことにより、加工が容易となり、加工形態の多様化、加工精度の向上ができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る圧着装置の全体を示すものであり、本実施形態の圧着装置１１は、平板状の圧着テーブル１２を有しており、この圧着テーブル１２上には、後述する特殊構成の保持ブロック１３が固定されている。
【００２６】
一方、前記圧着テーブル１２の上方には、加熱可能とされた加熱ツールとしてのヒータヘッド１４が図示しない駆動機構により昇降可能に配設されている。なお、このヒータヘッド１４の上部に平行度調整機構を配設する必要はない。
【００２７】
前記保持ブロック１３は、図２に詳示するように、セラミックス製である従来の台座３と異なり加工の容易な金属製とされており、この保持ブロック１３の下面１５は平面に形成されている。また、この保持ブロック１３の上面１６には、上方に開放されており横断面長方形状をなす凹部１７が形成されており、この凹部１７の平面状の底面１８は、前記保持ブロック１３の下面１５と平行となるように形成されている。したがって、この凹部１７の底面１８は、前記圧着テーブル１２の上面１９とも平行にされることになる。
【００２８】
前記凹部１７の底面１８上には、シリコーンゴムやウレタンゴムのような材質からなる平板状の弾性シート２０がほぼ一面に張設されている。前記弾性シート２０の厚みとしては、０．４〜２．０ｍｍが好ましい範囲とされ、この範囲以外ではヒータヘッド１４と後述する受圧台２１の上面２２との平行度が保てなくことがある。また、前記弾性シート２０としては耐熱性の高いものが好ましい。
【００２９】
さらに、この弾性シート２０上には、ヒータヘッド１４の圧力を受ける受圧台２１が載置されている。この受圧台２１も、セラミックス製であった従来の台座３と異なり加工の容易な金属製とされている。この受圧台２１の下面の４隅には、相互に等長の脚部材２３，２３…が形成されており、また、この受圧台２１の上面２２は、水平面に形成されている。そして、前記弾性シート２０に位置するこの受圧台２１の高さは、前記ヒータヘッド１４に押圧されない自由状態において、その上面２２が前記保持ブロック１３の上面１６とほぼ同一平面をなすように設定されている。また、前記受圧台２１は、前記ヒータヘッド１４によりベアチップＩＣ８およびフレキシブル配線基板５を介して押圧されたとき前記ヒータヘッド１４との平行状態を自動的に設定するためにすべての方向に傾斜し得るようになっている。
【００３０】
表１は弾性シート２０として厚み０．８ｍｍのシリコーンゴムシートを用いたときの受圧台２１の各脚部材２３と弾性シート２０との接触面積、圧着荷重および弾性シート２０の変形量の関係を示したものである。
【００３１】
【表１】
0003741578.tif 000002
【００３２】
また、ヒータヘッド１４と受圧台２１の平行度を０μｍから５０μｍ傾けてフレキシブル配線基板５にサイズ１１ｍｍ×３ｍｍの液晶駆動用ベアチップＩＣ８を５μｍ粒径の導電性粒子を分散させた異方性導電膜を用いて接続したときベアチップＩＣ８の各バンプ９を均等に押圧することのできる許容平行度を表２に示した。
【００３３】
【表２】
0003741578.tif 000003
【００３４】
ところで、前述したヒータヘッド１４と受圧台２１の平行度の傾きを弾性シート２０により吸収する場合、弾性シート２０の変形量そのものが許容平行度になるわけではなく、受圧台２１に突設した複数の脚部材２３と弾性シート２０との接触面積を適切にすることによりヒータヘッド１４と受圧台２１の平行度の傾きを弾性シート２０により吸収することが可能となる。なお、表１に示すように、前記受圧台２１がヒータヘッド１４の押圧力により変形しない範囲内において弾性シート２０と各脚部材２３との合計接触面積を小さくすることにより、より平行度の傾きの吸収量を大きくすることができる。
【００３５】
つぎに、前述した構成からなる本発明の実施形態の作用について説明する。
【００３６】
ヒータヘッド１４にベアチップＩＣ８を保持しておき、このヒータヘッド１４に通電することによりこのヒータヘッド１４を加熱する。一方、受圧台２１の上面２２上にベアチップＩＣ８のバンプ９が接続されるフレキシブル配線基板５の所定のリード線（図示せず）が載置されるようにフレキシブル配線基板５を位置決めしておく。
【００３７】
そして、ヒータヘッド１４を下降してベアチップＩＣ８をフレキシブル配線基板５に熱圧着することによりベアチップＩＣ８のバンプ９とフレキシブル配線基板５のリード線とを接続することができる。このとき、ヒータヘッド６の押圧力がベアチップＩＣ８およびフレキシブル配線基板５を介して保持ブロック１３の凹部１７内に弾性シート２０を介して載置されている受圧台２１に作用するが、もし、ヒータヘッド１４と受圧台２１の上面２２との平行が保持されていなければ、受圧台２１の脚部材２３が弾性シート２０を圧縮するようにして傾斜し、ヒータヘッド１４と受圧台２１の上面２２との平行状態が自動的に設定される。
【００３８】
このように本実施形態の圧着装置によれば、ヒータヘッド１４と受圧台２１の上面２２との平行が維持されていないときには、ヒータヘッド１４の押圧力により受圧台２１が傾斜して両者の平行が自動的に設定されるので、ヒータヘッド１４に平行度自動調整機構を設けることなく、ベアチップＩＣ８とフレキシブル配線基板５との電気的な接続を確実に行うことができる。
【００３９】
この結果、従来±数μｍという圧着テーブル１２の加工精度を必要としていたが、加工の容易な数十μｍの精度まで落とすことが可能になった。また、従来加工が難しいガラスまたはセラミックス材料の台座３を使用していたが、弾性シート２０の断熱性により台座に代わる受圧台２１として加工の容易な金属材料への変更も可能となり、価格も安価となる。
【００４０】
さらに、保持ブロック１３の凹部１７内に弾性シート２０と受圧台２１とを収納したので、弾性シート２０と受圧台２１とが位置ずれを生じることなく安定的に保持されるので、ベアチップＩＣ８とフレキシブル配線基板５との接続を安定的に行うことができる。
【００４１】
【実施例】
ヒータヘッド１４と圧着テーブル１２とをそれぞれ１個ずつ有する構成とされ、フレキシブル配線基板５を載置した圧着テーブル１２が移動することにより各フレキシブル配線基板５がヒータヘッド１４の下方に移動する装置を用いて、１０個のフレキシブル配線基板５が形成されたマルチシートの下方に、各フレキシブル配線基板５と対応させた保持ブロック１３、弾性シート２０、受圧台２１を配置し、フレキシブル配線基坂５に液晶駆動用ベアチップＩＣ８を粒径５μｍの導電性粒子を分散させた異方性導電膜を用いて熱圧着した。接続条件は圧着温度２３０℃、圧着圧力５ｋｇ、圧着時間１０秒である。
【００４２】
なお、上記熱圧着は、サイズ１１ｍｍ×３ｍｍ、厚み０．６ｍｍのベアチップＩＣ８を使用し、サイズ１３ｍｍ×６ｍｍ、厚み５ｍｍの金属製保持ブロック１３に縦横２ｍｍ×ｌ．５ｍｍ、高さ１ｍｍの脚部材２３を保持ブロック１３の４隅に設けた金属製の受圧台２１を収納し、圧着テーブル１２上に固定した。受圧台２１の下の弾性シート２０には厚み０．８ｍｍのシリコーンゴムを使用し、圧着テーブル１２の加工精度は±２０μｍで加工した。
【００４３】
この圧着装置によって接続された製品は導電性粒子がベアチップＩＣ８の全周において均等に押圧されて品質が安定していた。これは、従来セラミックス材料により形成された加工精度±２μｍの圧着テーブル２を用いて接続したものに較べても導電性粒子のつぶれ状態は均一であった。
【００４４】
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
【００４５】
図３ないし図５はそれぞれ受圧台の脚部材の他の実施形態を示すものであり、図３における脚部材２３Ａは、受圧台２１の両端部に横長に形成されている。また、図４における脚部材２３Ｂは、受圧台２１の４隅に形成されているが、先端が球面状をなしている。さらに、図５における脚部材２３Ｃ、２３Ｄは、受圧台２１の各短縁の中央部に平面ほぼ正方形の脚部材２３Ｃが位置し、受圧台２１の各長縁の中央部に横長の脚部材２３Ｄが位置している。
【００４６】
前述した図３、図４、図５の各脚部材によっても、前述した実施形態と同様、加熱ツールと受圧台上面との平行を自動的に設定することができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、圧着テーブルの表面加工を厳密に行うことなく、しかも加熱ツールの傾斜状態の調整を行うことなしに加熱ツールと圧着テーブルとの平行度を容易かつ確実に得ることができ、さらには、安価に製造することができる。
【００４８】
すなわち、圧着テーブル上に弾性シートを介して等長の複数の脚部材を有するとともに、上面を水平面に形成された受圧台を配設し、この受圧台の水平面上にフレキシブル配線基板を載置するようにしたので、加熱ツールにより受圧台を押圧すると、この受圧台の脚部材が弾性シートを圧縮するようにして加熱ツールに適合するように受圧台の上面の傾斜状態が設定されるので、加熱ツールと受圧台の上面との平行度を自動的に設定することができ、圧着テーブルの表面加工を厳密に行う必要がない。
【００４９】
また、圧着テーブル上に平面状下面を備えた保持ブロックを固定し、この保持ブロックに、上方に開放され底面を前記下面と平行にされた凹部を形成し、この凹部内に弾性シートおよび受圧台を前記弾性シートが凹部の底面上に位置するようにすれば、弾性シートおよび受圧台を位置ずれすることなく保持することができるので、ベアチップＩＣとフレキシブル配線基板との接続を安定的に行うことができる。
【００５０】
さらに、受圧台を安価で作製することができ、加熱もしやすいので、受圧台の形態を多様化することができるし、加工精度の向上もできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は本発明に係る圧着装置の実施形態を示す正面図
【図２】  図１の保持ブロックの拡大縦断面図
【図３】  受圧台の第１変形例を示す平面図および正面図
【図４】  受圧台の第２変形例を示す平面図および正面図
【図５】  受圧台の第３変形例を示す平面図および正面図
【図６】  従来の圧着装置を示す正面図
【符号の説明】
１，１１  圧着装置
２，１２  圧着テーブル
３  台座
５  フレキシブル配線基板
６，１４  ヒータヘッド
７  平行度調整機構
８  ベアチップＩＣ
１３  保持ブロック
１７  凹部
２０  弾性シート
２１  受圧台
２３，２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ  脚部材
【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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