JP2005209895A

JP2005209895A - 可撓性を有する平型回路体の搭載装置

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Publication number: JP2005209895A
Application number: JP2004015084A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiro Sugimoto; 光宏杉本
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2004-01-23
Filing date: 2004-01-23
Publication date: 2005-08-04

Abstract

【課題】搭載するＦＰＣ等が細長く湾曲しやすいものであっても、表示パネルに対して精度良く位置合わせできる搭載装置を提供する。
【解決手段】長尺のＦＰＣ３８の一面を吸着ヘッド２１により吸着保持して搬送し、ＦＰＣ３８の端子部を液晶表示パネル３２の周縁に配置された端子部に位置合わせして接続することにより、ＦＰＣ３８を液晶表示パネル３２に搭載する装置２０であって、吸着ヘッド２１は、夫々が吸着孔２３ａ〜２８ａを有する複数の分割ヘッド２３〜２８に分けられて、これら分割ヘッド２３〜２８は夫々が独立駆動されて個別に位置調整を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、可撓性を有する平型回路体の搭載装置に関し、詳しくは、液晶表示装置やＰＤＰ（Plasma Display Panel）や有機・無機ＥＬ（Electronic Luminescence）等の表示装置の表示パネルの端子部に、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）やＴＣＰ(Tape Carrier Package)やＣＯＦ(Chip On Film)等の端子部を位置合わせして電気接続するアウターリードボンディング用の装置に関するものである。

一般にＦＰＣやＴＣＰやＣＯＦ等を液晶表示パネルに搭載するには、キャリアテープより搭載形状に打ち抜かれたＦＰＣ等の上面を搭載ヘッドにより吸着させた状態で移動させ、該ＦＰＣの端子部を液晶表示パネルの端子部に位置決めして接着する方式が採用されている。ＦＰＣの端子部と液晶表示パネルの端子部との位置決めは、互いの対応する所要位置に設けられたアライメントマークを用い、これら対応する各アライメントマークの位置ズレを認識カメラにより上方あるいは下方より撮影して認識し、吸着ヘッドを微調整しながら高精度に位置合わせを行っている。

例えば特開平５−３１５３９２号では、図７に示すように、吸着ノズル４の先端部に吸引穴５ａを有するガラスブロック５を設けてＴＣＰ１を全面吸着し、ＬＣＤ２の下方の光ファイバ７から光を照射し、上方に配置されたカメラ８によりＴＣＰ１をＬＣＤ２に対して位置を合わせながら互いを接続している。このように、大面積のガラスブロック５によりＴＣＰ１の全面を吸着保持することで、ＴＣＰ１のうねりによる位置合せ精度の悪化に対する対策を施している。

また、特開平１０−１７７１８３号では、図８に示すように、受け台９に透明ガラス板１０を設けて透孔９ａを形成すると共に受け台９の下部にカメラユニット１３を設けており、液晶パネル１１の透明基板１２およびＦＰＣ１４に２箇所設けたアライメントマークを透孔９ａおよび透明ガラス板１０を介してカメラユニット１３で撮影し、圧着ヘッド１６と受け台９とでＦＰＣ１４を挟み込んで位置調整することによって、ＦＰＣ１４の曲がりやうねりの影響を除外しようとしている。

しかしながら、これらの搭載方式は、ＴＣＰのように接続部位の長さが短いときや、幅の広いＦＰＣを接続する際には大きな問題は生じないが、図９に示すように、搭載するＦＰＣ１８等が長さ数十ｃｍ、幅数ｍｍ程度の長尺狭幅な帯状のものである場合、ＦＰＣ１８が湾曲するという現象が発生し、上記従来技術ではＦＰＣ１８等を液晶パネル１７に対して精度良く位置合わせすることが困難となる問題がある。よって、湾曲しやすい長尺なＦＰＣ等を搭載する場合には、搭載ヘッドにて吸着保持する前段階において、ＦＰＣ等の湾曲を矯正し高精度に真っ直ぐにしておく必要があり、作業性が悪化する問題もある。
特開平５−３１５３９２号公報特開平１０−１７７１８３号公報

本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、搭載するＦＰＣ等が細長く湾曲しやすいものであっても、表示パネルに対して精度良く位置合わせできる搭載装置を提供することを課題としている。

上記課題を解決するため、本発明は、可撓性を有する平型回路体の一面を吸着ヘッドにより吸着保持して搬送し、表示装置の表示パネルの周縁に配置された端子部に上記平型回路体の端子を位置合わせして接続することにより、上記平型回路体を上記表示パネルに搭載する装置であって、
上記吸着ヘッドは、夫々が吸着孔を有する複数の分割ヘッドに分けられ、これら分割ヘッドは夫々が独立駆動されて個別に位置調整される構成としていることを特徴とする可撓性を有する平型回路体の搭載装置を提供している。

上記構成とすると、上記平型回路体が可撓性を有するために上記吸着ヘッドに対して湾曲して吸着されたとしても、上記各分割ヘッドを個別に独立して変位させて位置調整を行うことで、可撓性を有する平型回路体の湾曲を矯正して真っ直ぐにすることができるので、該平型回路体の端子部を表示パネルの周縁の端子部に対して高精度に位置合わせして接続することが可能となる。
なお、各分割ヘッドを動作させる駆動手段は、各々の分割ヘッドに対応して独立した駆動部（ステッピングモータ等）を有する構造とすると好適である。

上記可撓性を有する平型回路体は、帯状のＦＰＣ、ＴＰＣあるいはＣＯＦとしている。即ち、平型回路体が長尺で湾曲しやすいものである場合に上記搭載装置が好適に用いられる。
また、上記平型回路体の端子部と上記表示パネルの端子部は、異方性導電膜を介して接着すると共に電気接続されていることにより、隣接する端子部が短絡しないように端子間接続を好適に行うことができる。

上記複数の分割ヘッドは、上記表示パネルの端子部が設けられた辺に対して平行な方向には相対変位せず、該辺に対して直交する方向には相対変位して独立駆動されている。

上記構成とすると、表示パネルの端子部が設けられた辺に対して平行な方向に長尺な平型回路体を搭載する場合、夫々の分割ヘッドを上記辺に対して直交する方向にのみ独立して変位させるだけで、平型回路体の湾曲を直すことができる。

あるいは、上記各分割ヘッドは、それぞれ前後方向、左右方向、上下方向あるいは／および回転方向に独立して動作可能としてもよい。
つまり、上記各分割ヘッドを３次元のあらゆる方向に位置調整可能とすることで、可撓性を有する平型回路体のあらゆる方向に対する歪みを矯正することができる。

上記平型回路体および上記表示パネルには、互いの端子部の位置合わせに用いるアライメントマークが夫々設けられており、認識カメラにより該各アライメントマーク同士が合致したことを確認することで上記端子部同士の位置決めを行い、かつ、上記認識カメラは移動可能として１台で複数の位置決め箇所を認識する構成としている。

上記構成とすると、上記平型回路体と上記表示パネルの端子部を互いに位置合わせするために上記アライメントマークの合致を確認する認識カメラを移動可能とすることで、アライメント部が複数箇所ある場合でも認識カメラが１台で済み、装置の簡素化およびコスト低減を図ることができる。

以上の説明より明らかなように、本発明によれば、ＦＰＣ等の湾曲しやすい平型回路体を高精度で位置合わせして表示パネルに接続する必要がある場合においても、独立駆動できるようにした複数の分割ヘッドにて各別に位置合わせして搭載することで、高精度に端子部の位置合わせ作業を行うことが可能となる。

本発明の第１実施形態を図面を参照して説明する。
先ず、本実施形態に用いる液晶表示パネル３２の構成を説明する。液晶表示パネル３２は、図１および図５に示すように、０．４〜０．７ｍｍ厚のＴＦＴ(Thin Film Transistor)アレー基板３３とＣＦ(Color Filter)基板３４との間に液晶層が充填されており、ＴＦＴアレー基板３３の周縁部３３ａにはソース用ＣOG（Chip On Glass）３６、ゲート用ＣＯＧ３９および帯状ＦＰＣ３８を接続するための端子部（図示せず）が形成されている。

ソース用ＣＯＧ３６、ゲート用ＣＯＧ３９および帯状ＦＰＣ３８は、液晶表示パネル３２のＴＦＴアレー基板３３の周縁部３３ａの端子部に異方性導電膜（ＡＣＦ：Anisotropic Conductive Film）３５、３７を介して熱圧着により接続されている。この異方性導電膜３５、３７は絶縁性の合成樹脂（接着剤）中に数千〜数万個の導電粒子および絶縁粒子等を分散させたものであり、異方性導電膜３５、３７の厚みは１０〜５０μｍの範囲内であることが望ましく、特に２０μｍ弱程度のものが好ましい。

上記合成樹脂（接着剤）は、液晶表示パネル３２の端子部と、ソース用ＣＯＧ３６の端子部、ゲート用ＣＯＧ３９の端子部および帯状ＦＰＣ３８の端子部とを接合する役割を果たしている。
上記絶縁粒子は、熱可塑性樹脂粒子(プラスティック粒子)が用いられると共にその粒径は１０〜２０μｍの範囲であり、隣接する端子間が導電粒子により短絡されることを防止する役割を果たしている。

上記導電粒子は、熱可塑性樹脂粒子(プラスティック粒子)が用いられる絶縁粒子を複数集め球状にしたものの周囲に金メッキ等の導電性メッキを施したものであると共にその粒径は２〜２０μｍの範囲とし、液晶表示パネル３２の端子部とソース用ＣＯＧ３６の端子部、ゲート用ＣＯＧ３９の端子部、帯状ＦＰＣ３８の端子部とを電気的に接続する役目を果たしている。
なお、フィルム状の異方性導電膜３５、３７以外にペースト状のACP(Anisotropic Conductive Paste)を用いても良いが、取り扱いの容易さ等からフィルム状の異方性導電膜３８を用いた方が望ましい。

帯状ＦＰＣ３８は、４０〜１００μｍ厚のポリイミド等の基材に１００μｍピッチ前後で高さ８〜２０μｍの銅配線が形成されており、長さは１００〜５００ｍｍで、幅は１〜１０ｍｍの細長い形状をしている。また、帯状ＦＰＣ３８の所要箇所には複数のアライメントマーク３８ａが付されていると共に、液晶表示パネル３２の周縁部３３ａの対応する位置にもアライメントマーク３３ｂが付されている。

異方性導電膜３５、３７によるソース用ＣＯＧ３６、ゲート用ＣＯＧ３９および帯状ＦＰＣ３８の接続方法は、まず、未硬化の異方性導電膜３５、３７を液晶表示パネル３２の周縁部に存在する端子部を覆うように貼り付け、その後、ソース用ＣＯＧ３６およびゲート用ＣＯＧ３９が液晶表示パネル３２の端子部上に配置されるように搭載すると共に、後述する搭載装置２０により帯状ＦＰＣ３８が液晶表示パネル３２の端子部上に配置されるように搭載する。なお、異方性導電膜３５、３７は、液晶表示パネル３２の周縁部３３ａに貼り付ける代わりに、ＦＰＣ３８、ＣＯＧ３６側に貼り付けても構わない。

次に、本実施形態の搭載装置２０の構成について説明する。
図１および図２に示すように、ＦＰＣ３８の上面を吸着して搬送するための吸着ヘッド２１と、アライメントマーク３３ｂ、３８ａにより位置ズレを確認するための撮影手段２２とを備えている。

吸着ヘッド２１は、水平方向に並列配置された複数の分割ヘッド２３〜２８と、これら分割ヘッド２３〜２８に個々に対応したステッピングモータ等の駆動部を複数内蔵した駆動手段２９と、駆動手段２９に個々の分割ヘッド２３〜２８に対応した動作信号を供給する制御手段４０とを備えている。夫々の分割ヘッド２３〜２８は分離独立駆動式で、駆動手段２９により異方性導電膜３７の長手方向に直交する方向へと各別に移動できるようにしている。また、各分割ヘッド２３〜２８は、帯状ＦＰＣ３８の上面を保持するための吸着孔２３ａ〜２８ａを下面に開口しており、吸着孔２３ａ〜２８ａは図示しない真空吸引装置に連通されている。

撮影手段２２は、１つの認識カメラ３０と、該認識カメラ３０を異方性導電膜３７の長手方向に沿って移動可能とする移動手段３１を設けており、移動手段３１のガイド３１ａに沿ってカメラ部３０が移動可能となっている。なお、カメラを１台とせずに、アライメントマーク３３ｂ、３８ａのズレを確認する必要がある場所の全てに配置するよう複数設けてもよい。また、認識カメラ３０は、液晶パネル３２の下側にあるが、吸着ヘッド２１に内蔵してもよいし、あるいは、吸着ヘッド２１を透明として吸着ヘッド２１の上方に配置してもよい。

次に、上記搭載装置２０を用いた帯状ＦＰＣ３８の液晶表示パネル３２への搭載方法を説明する。
先ず、図２に示すように、吸着ヘッド２１の各分割ヘッド２３〜２８の下面に帯状ＦＰＣ３８の上面に当接させた状態で、吸着孔２３ａ〜２８ａから吸気することで帯状ＦＰＣ３８を吸着保持する。そして、そのまま吸着ヘッド２１全体を搬送ロボット（図示せず）等によりを移動させて液晶表示パネル３２のＴＦＴアレー基板３３の周縁部３３ａの異方性導電膜３７と空間をあけた上方位置に搬送する。

この時点では、図３に示すように、帯状ＦＰＣ３８は柔軟で長尺なため湾曲し、帯状ＦＰＣ３８の各アライメントマーク３８ａは液晶表示パネル３２側のアライメントマーク３３ｂと完全には一致せず複数ヶ所が位置ズレした状態となっている。そして、認識カメラ３０が移動手段３１により帯状ＦＰＣ３８の長手方向に沿って移動することにより、複数のアライメントマーク３３ｂ、３８ａの位置を１台の認識カメラ３０で撮影した画像を画像認識手段（図示せず）に取り込んで、公知の画像処理により各アライメントマーク３３ｂ、３８ａの位置ズレ量を演算し制御手段４０に送信する。制御手段４０は、当該位置ズレ量を補正するのに適切な各分割ヘッド２３〜２８の個別の移動量を演算して駆動手段２９へと補正信号を入力する。

上記補正信号に基づいて、図４に示すように、分割ヘッド２４〜２７のそれぞれを帯状ＦＰＣ３８の長手方向と直交する方向へ独立駆動させて各アライメントマーク３３ｂ、３８ａが合致するよう微調整を行う。そして、アライメントマーク３３ｂ、３８ａが位置合わせされ帯状ＦＰＣ３８の湾曲が矯正された状態で、分割ヘッド２３〜２８全体を下降させて帯状ＦＰＣ３８を異方性導電膜３７の上に搭載する。

そして、図示しない加熱したボンディングツールを２〜５ＭＰａの圧力にて５〜２０秒間、液晶表示パネル３２に搭載したソース用ＣＯＧ３６、ゲート用ＣＯＧ３９および帯状ＦＰＣ３８の上部から押圧することにより、異方性導電膜３５、３７を硬化させ接続する。この時のボンディングツールの加熱温度は、押圧時に異方性導電膜３５、３７の最終到達温度が１６０〜２２０℃となる２５０〜３５０℃程度としている。上記ボンディングツールの押圧部の幅は、異方性導電膜３５、３７の幅と同程度が好ましい。

上記構成とすると、帯状ＦＰＣ３８が長尺で柔軟性を有するために各分割ヘッド２３〜２８に対して湾曲して吸着されたとしても、それぞれの分割ヘッド２３〜２８を独立して帯状ＦＰＣ３８に直交する方向にのみ相対変位させることで、帯状ＦＰＣ３８の湾曲が矯正されて真っ直ぐに正すことができるので、帯状ＦＰＣ３８の端子部を液晶表示パネル３２の周縁部３３ａの端子部に対して高精度に位置合わせしてすることができる。

なお、本実施形態では帯状ＦＰＣ３８を搭載する表示パネルとして液晶表示装置の液晶表示パネル３２を対象としているが、その他、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）や有機・無機ＥＬ（Electronic Luminescence）等のあらゆる表示装置に適用可能である。また、本実施形態では吸着ヘッド２１が吸着保持する可撓性を有する平型回路体として帯状ＦＰＣ３８を用いているが、その代わりに、帯状でないＦＰＣやＴＣＰ(Tape Carrier Package)やＣＯＦ(Chip On Film)等を用いても構わない。

図６は第２実施形態を示す。
第１実施形態との相違点は、吸着ヘッド装置の分割ヘッド２３〜２８をそれぞれ前後方向、左右方向、上下方向および回転方向に独立して動作させる駆動手段５０を設けている点である。

夫々の分割ヘッド２３〜２８の駆動方法は同様としているので、以下に一つの分割ヘッド２３について代表して説明する。駆動手段５０は、分割ヘッド２３に連結された水平片４２を上下方向にスライドさせるガイド溝４３ａを有するＺテーブル４３と、Ｚテーブル４３を水平な横方向にスライドさせるガイド溝４４ａを有するＹテーブル４４と、Ｙテーブル４４を水平な縦方向にスライドさせるガイド溝４５ａを有するＸテーブル４５と、鉛直方向を回転軸としてＸテーブル４５を水平に回転させる回転テーブル４１とを備えている。

上記構成とすると、Ｘテーブル４５、Ｙテーブル４４、Ｚテーブル４３および回転テーブル４１を動作させることにより分割ヘッド２３を前後方向、左右方向、上下方向および回転方向のあらゆる方向に移動させることができ、吸着保持するＦＰＣの様々な方向の歪みを矯正することができる。なお、他の構成は第１実施形態と同様であるため説明を省略する。

本発明の第１実施形態の可撓性を有する平型回路体の搭載装置の斜視図である。搭載装置の側面図である。搭載装置の調整前の上面図である。搭載装置の調整後の上面図である。液晶表示パネルの上面図である。第２実施形態の搭載装置の要部斜視図である。従来例を説明する図面である。別の従来例を説明する図面である。問題点を説明する図面である。

符号の説明

２０搭載装置
２１吸着ヘッド
２２撮影手段
２３〜２８分割ヘッド
２３ａ〜２８ａ吸着孔
２９、５０駆動手段
３０認識カメラ
３１移動手段
３２液晶表示パネル
３３ＣＦ基板
３４ＴＦＴアレー基板
３５、３７異方性導電膜
３６ソース用ＣＯＧ
３８帯状ＦＰＣ
３９ゲート用ＣＯＧ
４０制御手段
４１回転テーブル
４３Ｚテーブル
４４Ｙテーブル
４５Ｘテーブル

Claims

可撓性を有する平型回路体の一面を吸着ヘッドにより吸着保持して搬送し、表示装置の表示パネルの周縁に配置された端子部に上記平型回路体の端子部を位置合わせして接続することにより、上記平型回路体を上記表示パネルに搭載する装置であって、
上記吸着ヘッドは、夫々が吸着孔を有する複数の分割ヘッドに分けられ、これら分割ヘッドは夫々が独立駆動されて個別に位置調整される構成としていることを特徴とする可撓性を有する平型回路体の搭載装置。
上記可撓性を有する平型回路体は、帯状のＦＰＣ、ＴＰＣあるいはＣＯＦとしている請求項１に記載の可撓性を有する平型回路体の搭載装置。
上記平型回路体の端子部と上記表示パネルの端子部は、異方性導電膜を介して接着すると共に電気接続されている請求項１または請求項２に記載の可撓性を有する平型回路体の搭載装置。
上記複数の分割ヘッドは、上記表示パネルの端子部が設けられた辺に対して平行な方向には相対変位せず、該辺に対して直交する方向には相対変位して独立駆動されている請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の可撓性を有する平型回路体の搭載装置。
上記各分割ヘッドは、それぞれ前後方向、左右方向、上下方向あるいは／および回転方向に独立して動作可能としている請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の可撓性を有する平型回路体の搭載装置。
上記平型回路体および上記表示パネルには、互いの端子部の位置合わせに用いるアライメントマークが夫々設けられており、認識カメラにより該各アライメントマーク同士が合致したことを確認することで上記端子部同士の位置決めを行い、かつ、上記認識カメラは移動可能として１台で複数の位置決め箇所を認識する構成としている請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の可撓性を有する平型回路体の搭載装置。