JP2007207980A - 圧着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱圧着時の温度制御を正確に行って一定の接合温度条件を維持することができ、品質の均一化及び信頼性の向上化を図ること。
【解決手段】第１の被圧着部材３と第２の被圧着部材４とを、加熱しながら圧着する装置であって、第１の被圧着部材と第２の被圧着部材とが重ね合わされた状態で載置される載置面５ａを有する受け台５と、該受け台に対して接近離間自在に設けられ、重ね合わされた第１の被圧着部材及び第２の被圧着部材を、加熱しながら載置面に対して所定の力で押し付ける圧着面６ａを有するヘッド部６と、受け台に設けられ、載置面を加熱又は冷却させるペルチェ素子７と、該ペルチェ素子に電力を供給し、載置面の温度を所望する温度に調整する温度制御部８とを備えている圧着装置１を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、第１の被圧着部材と第２の被圧着部材とを、加熱しながら圧着する圧着装置に関するものである。

従来より、受け台であるバックアップ部上に複数の被圧着部材を重ねた状態で載置した後、これら被圧着部材を圧着ヘッドを用いて加熱しながら所定の圧力で押圧して、被圧着部材同士を熱圧着する圧着装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
このような圧着装置は、様々なものを製造する際に使用されるものであるが、例えば、液晶表示装置（ＬＣＤ）を組み立て製造する場合に使用されている。具体的には、液晶表示パネルの電極端子（第１の被圧着部材）と、液晶駆動用ＩＣの電極端子（第２の被圧着部材）とを、異方性導電フィルムを介して熱圧着する際に使用される。

ここで、一般的な圧着装置を、図面を参照して簡単に説明する。
圧着装置２０は、図３及び図４に示すように、上面に平らな載置面２１ａを有し、該載置面２１ａに第１の被圧着部材２２を載置するバックアップ部２１と、下面に圧着面２３ａを有し、該圧着面２３ａが上記載置面２１ａに面接触するように上下に昇降可能なヘッド部２３とを備えている。
また、ヘッド部２３には、図示しないヒータ（例えば、セラミックヒータ）が内蔵されており、圧着面２３ａを所定温度（２００℃以上の温度）に加熱している。また、バックアップ部２１にも、同様に載置面２１ａを加熱するヒータ２４が内蔵されており、通常ヘッド部２３の圧着面２３ａよりも低い温度になるように加熱している。この際、バックアップ部２１に取り付けた熱電対２５の温度測定結果に基づいて、ヒータ２４を温度制御している。

次に、この圧着装置２０を用いた圧着を行う場合について説明する。
まず、バックアップ部２１の載置面２１ａ上に、第１の被圧着部材（例えば、液晶表示パネルの電極端子）２２を載置固定する。次いで、第１の被圧着部材２２上に図示しない異方性導電フィルムを介して、第２の被圧着部材（例えば、液晶駆動用ＩＣの電極端子）２６を仮接着した状態で重ねる。その後、圧着面２３ａをヒータで所定温度に加熱した状態でヘッド部２３を下降させて、第１の被圧着部材２２及び第２の被圧着部材２６をバックアップ部２１に押し付ける。これにより、第１の被圧着部材２２と第２の被圧着部材２６とを、熱圧着により接合することができる。

また、圧着を行っている際、ヒータ２４によりバックアップ部２１の載置面２１ａの温度を、ヘッド部２３の圧着面２３ａの温度よりも低い温度（例えば、８０℃）になるように加熱している。こうすることで、ヘッド部２３から発した熱が放熱され難い状態となり、第１の被圧着部材２２及び第２の被圧着部材２６に効率良く熱を伝えることができる。その結果、熱圧着を確実に行うことができる。
特開２００５−３０２９４９号公報

しかしながら、上記従来の装置では以下の課題がまだ残されている。
即ち、熱圧着を行う際、第１の被圧着部材２２及び第２の被圧着部材２６に効率良く熱を伝えるため、載置面２１ａの温度を圧着面２３ａの温度より、低い温度になるようにカートリッジヒータ等のヒータ２４で加熱しているが、ヘッド部２３の熱影響を受けてしまい載置面２１ａの温度を正確にコントロールすることが難しかった。
即ち、第１の被圧着部材２２及び第２の被圧着部材２６が熱媒体となって、ヘッド部２３の熱がバックアップ部２１に伝わり蓄熱されてしまう。これにより、バックアップ部２１の温度が徐々に上昇してしまっていた。この際、熱電対２５の温度測定結果に基づいて、ヒータ２４の温度制御を行っているが、従来のヒータ２４では必要十分に細かな温度制御を行うことが難しい。そのため、上述したように、載置面２１ａの温度をコントロールすることが困難であった。
特に、被圧着部材の種類によっては、バックアップ部２１を常温に近い一定温度に維持することが求められる場合があるが、上述した理由によりこのような制御を行うことが難しかった。

上述したように、従来の装置では、熱圧着時の温度制御を正確に行うことが困難であり、一定の接合温度条件を維持することができなかった。そのため、品質にむらがでてしまい、信頼性の劣るものであった。

本発明は、このような事情に考慮してなされたもので、その目的は、熱圧着時の温度制御を正確に行って一定の接合温度条件を維持することができ、品質の均一化及び信頼性の向上化を図ることができる圧着装置を提供することである。

本発明は、前記課題を解決するために以下の手段を提供する。
本発明の圧着装置は、第１の被圧着部材と第２の被圧着部材とを、加熱しながら圧着する圧着装置であって、前記第１の被圧着部材と前記第２の被圧着部材とが重ね合わされた状態で載置される載置面を有する受け台と、該受け台に対して接近離間自在に設けられ、重ね合わされた前記第１の被圧着部材及び前記第２の被圧着部材を、加熱しながら前記載置面に対して所定の力で押し付ける圧着面を有するヘッド部と、前記受け台に設けられ、前記載置面を加熱又は冷却させるペルチェ素子と、該ペルチェ素子に電力を供給し、前記載置面の温度を所望する温度に調整する温度制御部とを備えていることを特徴とするものである。

この発明に係る圧着装置においては、まず、受け台の載置面上に第１の被圧着部材及び第２の被圧着部材を重ね合わせた状態で載置する。この際、異方性導電フィルムを介して重ね合わせる。次いで、ヘッド部を受け台に向けて接近させ、載置面上に載置された第１の被圧着部材及び第２の被圧着部材に圧着面を押し当てる。そして、ヘッド部をさらに押し付けて、第１の被圧着部材及び第２の被圧着部材を加熱しながら載置面に所定の力で押し付ける。これにより、第１の被圧着部材と第２の被圧着部材とを熱圧着により接合することができる。

また、上述した熱圧着の際に、温度制御部が受け台に取り付けられたペルチェ素子に電力を供給して、該ペルチェ素子を加熱又は冷却制御している。これにより、載置面の温度を自在に温度制御することができる。特に、ペルチェ素子を利用しているので、温度応答性が良く、また、細かな温度設定を行うことが可能である。
そのため、第１の被圧着部材及び第２の被圧着部材を介して、ヘッド部からの熱が受け台側に伝わってきたとしても、その伝わってきた熱の温度を考慮しながら、載置面の細かな温度コントロールを行うことができる。

その結果、第１の被圧着部材及び第２の被圧着部材に、常に一定の温度の熱を与えながら圧着を行うことができる。つまり、一定の接合温度条件を維持した状態で、熱圧着を行える。よって、品質の均一化及び信頼性の向上化を図ることができる。

また、本発明の圧着装置は、上記本発明の圧着装置において、前記受け台に設けられて前記載置面の温度を測定する温度測定部を備え、前記温度制御部が、前記温度測定部による測定結果に基づいて前記ペルチェ素子の温度を制御することを特徴とするものである。

この発明に係る圧着装置においては、受け台に設けられた温度測定部が載置面の温度を測定し、測定結果を温度制御部に出力している。温度制御部は、この測定結果を得ることで、刻々と変化する載置面の温度を瞬時に確認して、ペルチェ素子に供給する電流値を変化させる。これにより、ペルチェ素子の温度を制御することができ、載置面の温度を確実に一定の温度に制御することができる。このように、温度測定部による測定結果に基づいて、ペルチェ素子をフィードバック制御するので、熱圧着時の接合温度条件をより確実に一定に維持することができる。

また、本発明に係る圧着装置は、上記本発明の圧着装置において、前記受け台には、前記載置面に対向する内面を有すると共に前記ペルチェ素子を収納する貫通孔が形成され、前記ペルチェ素子が、前記内面に放熱面が面接触した状態で、前記貫通孔内に固定されていることを特徴とするものである。

この発明に係る圧着装置においては、ペルチェ素子が貫通孔の内面に放熱面が面接触している状態で固定されている。よって、ペルチェ素子の発熱量を上げることで、ヘッド部から伝わった熱に加えて積極的に載置面を加熱することができると共に、ペルチェ素子の発熱量を下げることで、ヘッド部から伝わった熱を中心に載置面を加熱することができる。特に、ペルチェ素子の放熱面と載置面とが対向した位置関係となっているので、ペルチェ素子の温度変化を載置面に速やかに反映させることができる。よって、効率良く温度コントロールを行うことができる。
また、ペルチェ素子は、貫通孔内に固定されているので、冷却面が貫通孔を介して外部に通じている。よって、熱交換を効率良く行うことができる。

また、本発明に係る圧着装置は、上記本発明の圧着装置において、前記受け台には、前記載置面に対向する内面を有すると共に前記ペルチェ素子を収納する貫通孔が形成され、前記ペルチェ素子が、前記内面に冷却面が面接触した状態で、前記貫通孔内に固定されていることを特徴とするものである。

この発明に係る圧着装置においては、ペルチェ素子が貫通孔の内面に冷却面が面接触している状態で固定されている。よって、ペルチェ素子を作動させることで、ヘッド部から伝わった熱の温度を冷却により低下させることができる。よって、受け台に、過度に熱が蓄熱されてしまうことを防止できる。特に、ペルチェ素子の冷却面と載置面とが対向した位置関係となっているので、ペルチェ素子の温度変化を、載置面に速やかに反映させることができる。よって、効率の良い温度コントロールを行うことができる。
また、ペルチェ素子は、貫通孔内に固定されているので、放熱面が貫通孔を介して外部に通じている。よって、熱交換を効率良く行うことができる。

本発明に係る圧着装置によれば、熱圧着時の温度制御を正確に行って一定の接合温度条件を維持することができ、品質の均一化及び信頼性の向上化を図ることができる。

以下、本発明に係る圧着装置の一実施形態を、図１及び図２を参照して説明する。なお、本実施形態では、液晶表示装置を、組み立て製造する場合を例に挙げて説明する。具体的には、液晶表示パネルの電極端子を第１の被圧着部材とし、液晶表示パネルを駆動する液晶駆動用ＩＣを第２の被圧着部材として、以下に説明する。

本実施形態の圧着装置１は、液晶表示パネル２の電極端子３と液晶駆動用ＩＣ４とを、加熱しながら圧着する装置であって、電極端子３と液晶駆動用ＩＣ４とが重ね合わされた状態で載置される載置面５ａを有するバックアップ部（受け台）５と、該バックアップ部５に対して接近離間自在に設けられ、重ね合わされた電極端子３及び液晶駆動用ＩＣ４を、加熱しながら載置面５ａに対して所定の力で押し付ける圧着面６ａを有するボンディングヘッド部（ヘッド部）６と、バックアップ部５に設けられ、載置面５ａを加熱又は冷却するペルチェ素子７と、該ペルチェ素子７に電力を供給し、載置面５ａの温度を所望の温度に調整するペルチェコントローラ（温度制御部）８とを備えている。

バックアップ部５は、ステンレスや窒化アルミニウム等により直方体状に形成されており、上面が平坦な載置面５ａとなっている。また、このバックアップ部５は、熱が逃げないように断熱シート１０を介して台座１１上に固定されている。また、バックアップ部５の略中心には、載置面５ａに内面１２ａが対向するように長手方向に向けて貫通孔１２が形成されている。この貫通孔１２は、ペルチェ素子７を収納できるサイズとされている。

上記ペルチェ素子７は、アルミナや窒化アルミニウム等の電気絶縁性の一対の基板と、該一対の基板の間に配された図示しないｐ型熱電材料及びｎ型熱電材料とを有している。このｐ型熱電材料とｎ型熱電材料とは、図示しない電極によりＰＮ接合され、直列に電気的接続されている。また、一対の基板のうち、一方の基板の表面が冷却面７ａとなっており、他方の基板の表面が放熱面７ｂとなっている。
本実施形態では、ペルチェ素子７は、シリコンジェル等の熱伝導性グリスや、銀ペーストや、接着剤や、半田等によって他方の基板が、上記貫通孔１２の内面１２ａに面接触した状態で固定されている。つまり、放熱面７ｂが載置面５ａに対向するように配置されている。一方、冷却面７ａは、貫通孔１２を介して外部に通じた状態となっている。

更に、バックアップ部５には、ペルチェ素子７と載置面５ａとの間に、載置面５ａの温度を測定する温度測定部１３が取り付けられている。この温度測定部１３は、例えば、熱電対や測温体であり、測定した温度をペルチェコントローラ８に出力している。
ペルチェコントローラ８は、温度測定部１３から送られてきた測定結果に基づいて、載置面５ａの温度が所望する温度になるように、ペルチェ素子７の電流値をフィードバック制御するようになっている。

また、ボンディングヘッド部６は、図示しないエアシリンダ等の駆動源により昇降するようになっており、下面が平坦な圧着面６ａとなっている。また、ボンディングヘッド部６の内部には、図示しないセラミックヒータが内蔵されており、圧着面６ａの温度が、例えば２００℃以上になるように加熱している。

このように構成された圧着装置１を用いて、液晶表示パネル２の電極端子３と液晶駆動用ＩＣ４とを熱圧着により接合して、液晶表示装置を組み立て製造する場合について説明する。
始めに、ペルチェコントローラ８によってペルチェ素子７に電力を供給して加熱させ、載置面５ａを所望の温度、例えば、８０度に加熱しておく。この際、温度測定部１３を備えているので、正確に温度を調整できる。載置面５ａの温度調整が終了した後、液晶表示パネル２の電極端子３をバックアップ部５の載置面５ａ上に載置固定する。次いで、図示しない異方性導電フィルムを介して、電極端子３上に液晶駆動用ＩＣ４を重ね合わせる。

この重ね合わせが終了した後、ボンディングヘッド部６をバックアップ部５に向けて下降させ、ヒータによって２００℃以上に加熱された圧着面６ａを液晶駆動用ＩＣ４に押し当てる。そして、ボンディングヘッド部６をさらに下降させて、電極端子３及び液晶駆動用ＩＣ４を載置面５ａに所定の力で押し付ける。これにより、電極端子３と液晶駆動用ＩＣ４とを熱圧着により接合することができる。

また、上述した熱圧着の際に、ボンディングヘッド部６の圧着面６ａを重ね合わせた電極端子３及び液晶駆動用ＩＣ４に押し当てると、これら電極端子３及び液晶駆動用ＩＣ４を媒体としてバックアップ部５に熱が伝わり徐々に温度が上昇してしまう。ここで、バックアップ部５の温度は、温度測定部１３によって測定されてペルチェコントローラ８に送られているので、該ペルチェコントローラ８はこの温度上昇を速やかに確認することができる。つまり、ペルチェコントローラ８は、刻々と変化する載置面５ａの温度を瞬時に確認することができる。そして、ペルチェコントローラ８は、この温度上昇を考慮して、載置面５ａの温度を、所望する温度である８０℃に維持するように、ペルチェ素子７の電流値をフィードバック制御する。これにより、載置面５ａの温度を８０℃に維持することができる。

具体的には、ペルチェ素子７に供給する電流値を増加させて発熱量を上げることで、ボンディングヘッド部６から伝わった熱に加えて積極的に載置面５ａを加熱することができる。また、ペルチェ素子７に供給する電流値を低下させて発熱量を下げることで、ボンディングヘッド部６から伝わった熱を主として載置面５ａを加熱することができる。このように、載置面５ａの温度に応じて、ペルチェ素子７の温度を変化させることで、載置面５ａの温度を正確にコントロールできる。

特に、ペルチェ素子７を利用しているので、従来のカートリッジヒータとは異なり、温度応答性が良く、また、細かな温度設定を行うことができる。そのため、載置面５ａの細かな温度コントロールを行うことができる。
よって、電極端子３及び液晶駆動用ＩＣ４に、常に一定の温度の熱を与えながら圧着を行うことができる。つまり、一定の接合温度条件を維持した状態で、熱圧着を行える。その結果、品質の均一化及び信頼性の向上化を図ることができる。そのため、液晶表示装置を高品質に組み立て製造することができる。特に、ペルチェ素子７をフィードバック制御するので、接合温度条件を一定に維持し易い。

また、ペルチェ素子７が貫通孔１２内に固定されているので、放熱面７ｂと載置面５ａとが対向した位置関係となっている。そのため、ペルチェ素子７の温度変化を、載置面５ａに速やかに反映させることができる。よって、効率良く温度コントロールを行える。また、冷却面７ａが貫通孔１２を介して外部に通じているので、熱交換を効率良くを行うこができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

例えば、上記実施形態では、ペルチェ素子７の放熱面７ｂを貫通孔１２の内面１２ａに面接触させた状態で固定したが、この場合に限られず、冷却面７ａを内面１２ａに面接触させた状態で固定しても構わない。こうすることで、載置面５ａを常温近傍の一定温度に維持する必要がある場合、ボンディングヘッド部６からバックアップ部５に伝わった熱を冷却できるので、バックアップ部５に過度に熱が蓄熱されてしまうことを防止でき、載置面５ａの温度コントロールを行うことができる。

また、上記実施形態では、液晶表示パネル２の電極端子３に、直接液晶駆動用ＩＣ４を接合する場合に圧着装置を用いたが、この場合に限られず、例えば、第２の被圧着部材を、配線パターンが予め形成されたフレキシブル基板に液晶駆動用ＩＣが実装されたＴＣＰとし、該ＴＣＰと電極端子とを熱圧着する際に圧着装置を用いても構わない。このように、熱圧着により接合されるものであれば、第１の被圧着部材及び第２の被圧着部材は特に限定されるものではない。

本発明に係る圧着装置の一実施形態を示す側面図である。 図１に示す圧着装置の側面図である。 従来の圧着装置の一例を示す側面図である。 図３に示す圧着装置の側面図である。

符号の説明

１ 圧着装置
３ 液晶表示パネルの電極端子（第１の被圧着部材）
４ 液晶駆動用ＩＣ（第２の被圧着部材）
５ バックアップ部（受け台）
５ａ 載置面
６ ボンディングヘッド部（ヘッド部）
６ａ 圧着面
７ ペルチェ素子
７ａ 冷却面
７ｂ 放熱面
８ ペルチェコントローラ（温度制御部）
１２ 貫通孔
１２ａ 貫通孔の内面
１３ 温度測定部

Claims (4)

1. 第１の被圧着部材と第２の被圧着部材とを、加熱しながら圧着する圧着装置であって、
   前記第１の被圧着部材と前記第２の被圧着部材とが重ね合わされた状態で載置される載置面を有する受け台と、
   該受け台に対して接近離間自在に設けられ、重ね合わされた前記第１の被圧着部材及び前記第２の被圧着部材を、加熱しながら前記載置面に対して所定の力で押し付ける圧着面を有するヘッド部と、
   前記受け台に設けられ、前記載置面を加熱又は冷却させるペルチェ素子と、
   該ペルチェ素子に電力を供給し、前記載置面の温度を所望する温度に調整する温度制御部とを備えていることを特徴とする圧着装置。
2. 請求項１に記載の圧着装置において、
   前記受け台に設けられて前記載置面の温度を測定する温度測定部を備え、
   前記温度制御部は、前記温度測定部による測定結果に基づいて前記ペルチェ素子の温度を制御することを特徴とする圧着装置。
3. 請求項１又は２に記載の圧着装置において、
   前記受け台には、前記載置面に対向する内面を有すると共に前記ペルチェ素子を収納する貫通孔が形成され、
   前記ペルチェ素子は、前記内面に放熱面が面接触した状態で、前記貫通孔内に固定されていることを特徴とする圧着装置。
4. 請求項１又は２に記載の圧着装置において、
   前記受け台には、前記載置面に対向する内面を有すると共に前記ペルチェ素子を収納する貫通孔が形成され、
   前記ペルチェ素子は、前記内面に冷却面が面接触した状態で、前記貫通孔内に固定されていることを特徴とする圧着装置。
   
   
   
   
   
   
   

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