JP4674548B2 - ボンディング装置及びボンディングツール - Google Patents

Description

本発明は、フィルム状基板をボンディング対象物にボンディングするボンディング装置及びボンディングツールに関するものである。

近年の電子機器等の小型化、軽量化の要請に対応するため、電子機器等に内蔵される複数のモジュール基板の接合にフィルム状基板（フレキシブル基板ともいう）が広く用いられている。例えば、表示パネルを備えた電子機器の組み立てにおいては、ＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）のフィルム状基板の一端を表示パネルに接合するとともに他端をモジュール基板に接合することにより、表示パネルとモジュール基板の配置の自由度を高めて省スペース化を図っている。フィルム状基板とモジュール基板の接合を行う装置として、吸着したフィルム状基板をモジュール基板に形成された電極等の接合面に重ね、この重なり合った部分を加熱押圧することによりフィルム状基板とモジュール基板の接合を行うボンディング装置が知られている（特許文献１参照）。
特開平７−２９７５９５号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたボンディング装置においては、フィルム状基板を吸着する吸着部と加熱押圧する押圧部が独立して可動できるように構成されているので、フィルム状基板を吸着する箇所と押圧する箇所が離れた状態になっている。そのため、フィルム状基板には、吸着された箇所から押圧される箇所にかけて自重による撓みが生じ、フィルム状基板の押圧箇所とモジュール基板の接合面との位置合わせが困難であった。

そこで本発明は、フィルム状基板をボンディング対象物にボンディングする際の位置合わせ精度を向上させたボンディング装置及びボンディングツールを提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、ボンディングツールの下面に吸着して保持したフィルム状基板を接合用部材が予め施されたボンディング対象物である基板の電極形成面に押圧してボンディングするボンディング装置であって、前記ボンディングツールの下面に、フィルム状基板を吸着する吸着溝が形成された吸着面と、前記吸着面に吸着された前記フィルム状基板を前記電極形成面に押圧する押圧面とを備え、前記吸着面が、前記押圧面から側方へ向かって上り勾配で傾斜して成り、前記押圧面により押圧されて押し出された前記接合用部材が固着する側方へ向かって末広がり状の空間を前記電極形成面と前記フィルム状基板との間に形成する。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記押圧面が前記ボンディングツールの下面の略中央に形成されるとともに前記吸着面が前記ボンディングツールの下面の両側に前記押圧面を挟んで形成されている。

請求項３記載の発明は、フィルム状基板を接合用部材が予め施されたボンディング対象物である基板の電極形成面に押圧してボンディングするボンディング装置に装着されるボンディングツールであって、フィルム状基板を吸着する吸着溝が形成された吸着面と、前記吸着面に吸着された前記フィルム状基板を前記電極形成面に押圧する押圧面とを有する下面を備え、前記吸着面が、前記押圧面から側方へ向かって上り勾配で傾斜して成り、前記押圧面により押圧されて押し出された前記接合用部材が固着する側方へ向かって末広がり状の空間を前記電極形成面と前記フィルム状基板との間に形成する。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記押圧面が前記下面の略中央に形成されるとともに前記吸着面が前記下面の両側に前記押圧面を挟んで形成されている。

本発明によれば、フィルム状基板を吸着して保持する吸着面と保持されたフィルム状基板をボンディング対象物である基板の電極形成面に押圧する押圧面を１つのボンディングツールの下面に形成し、フィルム状基板の吸着箇所から押圧箇所にかけて自重による撓みがほとんど生じることがないようにしているので、フィルム状基板を基板の電極形成面にボンディングする際の位置合わせ精度を向上させることができる。

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態におけるボンディング装置の構成を示す側面図、図２は本発明の一実施の形態におけるボンディング装置の一部を拡大した側面図、図３は本発明の一実施の形態におけるボンディングツールを示す斜視図、図４（ａ）、（ｂ）は本発明の一実施の形態におけるボンディング動作を示す説明図、図５は本発明の他の実施の形態におけるボンディングツールを示す側面図である。

図１において、ボンディングツール１は、フィルム状基板２を吸着して保持するとともにボンディング対象物であるモジュール基板３（以下、単に基板３と称す）に押圧する機能を有し、ツールホルダ４に着脱自在に装着されている。ツールホルダ４は昇降機構５により昇降自在となっている。昇降機構５の昇降動作を制御することにより、ツールホルダ４に装着されたボンディングツール１を昇降させることができる。ツールホルダ４の下方には、基板３を保持する基板保持部であるテーブル６が配設されている。テーブル６は基板位置決め機構であるＸテーブル７及びＹテーブル８に積層されて水平移動自在となっている。Ｘテーブル７及びＹテーブル８の駆動を制御することにより、テーブル６に保持された基板３の任意の位置をボンディングツール１に保持されたフィルム状基板２の下方に位置決めすることができる。

次に、ボンディングツール１について詳説する。図２において、ボンディングツール１が装着されるツールホルダ４は、本体部１０と調整部１１から構成され、ねじ１２等の締結手段により調整部１１を本体部１０に近接させて両者の間にボンディングツール１を挟持するようになっている。調整部１１とボンディングツール１の接触部において、調整部１１側には凸部１１ａが形成され、ボンディングツール１側には凸部１１ａに係合する凹部１ａが形成されており、ボンディングツール１が容易に脱落することがないようになっている。本体部１０のボンディングツール１の近傍となる位置には、ボンディングツール１を加熱する加熱手段であるヒータ１３が備えられており、ボンディングツール１全体を加熱するようになっている。ボンディングツール１には、下面１４に開口する２つの通気孔１５が形成されており、通気孔１５の他端はボンディングツール１の上部に開口し、ボンディングツール１が本体部１０に装着された状態において本体部１０に形成された通気孔１６と連通している。通気孔１６は図示しない吸排気機構と接続されており、通気孔１５内の吸排気を行うようになっている。

図３において、ボンディングツール１の下面１４は、押圧領域と吸着領域の２つの領域を備えている。下面１４は３区画に分割されており、中央の押圧面１４ａは、フィルム状基板２をテーブル６に保持されて位置決めされた基板３に押圧する押圧領域となっている。また、押圧面１４ａを挟む両側の吸着面１４ｂは、フィルム状基板２を吸着する吸着領域となっている。２つの吸着面１４ｂには、それぞれ吸着溝１５ａが形成されており、上述した２つの通気孔１５が各吸着溝１５ａに開口している。吸排気機構により通気孔１５内を吸気すると、通気孔１５と連通する吸着溝１５ａ内が負圧となってフィルム状基板２
を吸着することができる。

図１に示すように、ボンディングツール１がツールホルダ４に装着された状態において、押圧面１４ａは基板３に対して略平行となるように形成されている。また、吸着面１４ｂは、押圧面１４ａから離れるにしたがって上方に傾斜するように形成されている。すなわち、図４（ａ）に示すように、吸着面１４ｂは押圧面１４ａから側方へ向かって上り勾配で傾斜して形成されている（傾斜角度θ）。フィルム状基板２は可撓性のフレキシブルな基板であるので、押圧面１４ａの両側に角度θの傾斜をなす吸着面１４ｂに吸着されると、ボンディングツール１の下面１４の形状に沿って変形した状態で保持される。

図４（ａ）において、基板３の上面の所定の箇所は電極形成面３ａとなっており、電極形成面３ａには、ＡＣＦテープや半田粒を含んだ熱硬化性樹脂等の接合用部材１７が予め施されている。フィルム状基板２の下面には、電極形成面３ａの電極配列パターンに対応するリード２ａが形成されている。従って、フィルム状基板２を基板３にボンディングするに際しては、フィルム状基板２の接合箇所２ｂが押圧面１４ａの下方の位置となるようにフィルム状基板２をボンディングツール１に保持し、基板３の電極形成面３ａを押圧面１４ａの下方に位置決めした後に、ボンディングツール１を下降させ、押圧面１４ａによりフィルム状基板２のリード２ａを電極形成面３ａに押圧する。このとき、ボンディングツール１はヒータ１３により加熱されているので、押圧面１４ａにより押圧されている部分の接合用部材１７は熱融解し、図４（ｂ）に示すように、吸着面１４ｂが側方へ向かって上り勾配で傾斜していることにより電極形成面３ａとフィルム状基板２との間に形成された側方へ向かって末広がり状の空間に押し出され、その後、ボンディングツール１を上昇させると、この空間に押し出された接合用部材１７がこの空間において固着してフィルム状基板２の接合箇所２ｂと電極形成面３ａの接合が完了する。

このように、本実施の形態におけるボンディングツール１は、押圧面１４ａと吸着面１４ｂを1つのボンディングツール１の下面１４に近接して形成しているので、フィルム状基板２を吸着する箇所と押圧する箇所が近接している。これにより、フィルム状基板２の吸着箇所から押圧箇所にかけて自重による撓みがほとんど生じることがない。特に、本実施の形態における場合のように、押圧面１４ａを挟む位置にそれぞれ吸着面１４ｂを形成することにより、フィルム状基板２には撓みが発生しない。そのため、フィルム状基板２の接合箇所２ｂと電極形成面３ａの位置合わせ精度が向上し、押圧面１４ａは、フィルム状基板２の接合箇所２ｂを電極形成面３ａに対して正確な位置で押圧することができる。また、吸着面１４ｂの傾斜により電極形成面３ａとフィルム状基板２との間に形成された空間に押し出された接合用部材１７ａが固着することにより、フィルム状基板２と基板３のボンディングにおける強度が向上する。

なお、図５に示すボンディングツール２０のように、下面２１を下凸の円弧状に形成することもできる。この場合、吸着溝１５ａが形成された箇所の周辺が吸着領域２１ｂとなり、吸着領域２１ｂに挟まれた箇所が押圧領域２１ａとなる。

図３に示すボンディングツール１において、吸着面１４ｂは必ずしも押圧面１４ａの両側に形成する必要はなく、何れか一方のみであってもよい。図５に示すボンディングツール２０についても同様であり、吸着領域２１ｂは何れか一方のみであってもよい。

本発明のボンディング装置及びボンディングツールによれば、フィルム状基板を吸着して保持する吸着面と保持されたフィルム状基板をボンディング対象物である基板の電極形成面に押圧する押圧面を１つのボンディングツールの下面に形成し、フィルム状基板の吸着箇所から押圧箇所にかけて自重による撓みがほとんど生じることがないようにしているので、フィルム状基板を基板の電極形成面にボンディングする際の位置合わせ精度を向上させることができるという利点を有し、フィルム状基板を基板の電極形成面にボンディングする分野において有用である。

本発明の一実施の形態におけるボンディング装置の構成を示す側面図 本発明の一実施の形態におけるボンディング装置の一部を拡大した側面図 本発明の一実施の形態におけるボンディングツールを示す斜視図 （ａ）、（ｂ）本発明の一実施の形態におけるボンディング動作を示す説明図 本発明の他の実施の形態におけるボンディングツールを示す側面図

符号の説明

１、２０ ボンディングツール
２ フィルム状基板
３ ボンディング対象物
１４、２１ 下面
１４ａ、２１ａ 押圧領域
１４ｂ、２１ｂ 吸着領域

Claims (4)

1. ボンディングツールの下面に吸着して保持したフィルム状基板を接合用部材が予め施されたボンディング対象物である基板の電極形成面に押圧してボンディングするボンディング装置であって、
   前記ボンディングツールの下面に、フィルム状基板を吸着する吸着溝が形成された吸着面と、前記吸着面に吸着された前記フィルム状基板を前記電極形成面に押圧する押圧面とを備え、
   前記吸着面が、前記押圧面から側方へ向かって上り勾配で傾斜して成り、前記押圧面により押圧されて押し出された前記接合用部材が固着する側方へ向かって末広がり状の空間を前記電極形成面と前記フィルム状基板との間に形成することを特徴とするボンディング装置。
2. 前記押圧面が前記ボンディングツールの下面の略中央に形成されるとともに前記吸着面が前記ボンディングツールの下面の両側に前記押圧面を挟んで形成されていることを特徴とする請求項１記載のボンディング装置。
3. フィルム状基板を接合用部材が予め施されたボンディング対象物である基板の電極形成面に押圧してボンディングするボンディング装置に装着されるボンディングツールであって、
   フィルム状基板を吸着する吸着溝が形成された吸着面と、前記吸着面に吸着された前記フィルム状基板を前記電極形成面に押圧する押圧面とを有する下面を備え、
   前記吸着面が、前記押圧面から側方へ向かって上り勾配で傾斜して成り、前記押圧面により押圧されて押し出された前記接合用部材が固着する側方へ向かって末広がり状の空間を前記電極形成面と前記フィルム状基板との間に形成することを特徴とするボンディングツール。
4. 前記押圧面が前記下面の略中央に形成されるとともに前記吸着面が前記下面の両側に前記押圧面を挟んで形成されていることを特徴とする請求項３記載のボンディングツール。

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