JP5045177B2

JP5045177B2 - 電子部品の搭載方法

Info

Publication number: JP5045177B2
Application number: JP2007078053A
Authority: JP
Inventors: 由幸鈴木
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2007-03-26
Filing date: 2007-03-26
Publication date: 2012-10-10
Anticipated expiration: 2027-03-26
Also published as: JP2008243867A

Description

この発明は、異方性導電接着剤を用いた電子部品の搭載方法に関する。

従来、ＩＣチップ等の半導体素子を電子回路基板に搭載する際の導通接合材料として、作業性に優れた異方性導電接着フィルム（以下、ＡＣＦ：Anisotropic Conductive Filmという）が用いられている。このＡＣＦは、バインダーとしての熱硬化性樹脂中に平均粒径が５μｍ程度の導電性粒子を分散混合し、フィルム状に成形したものである。

このＡＣＦを用いて半導体素子を電子回路基板に搭載する際は、通常、特許文献１に示されるように、電子回路基板上に配置する際の位置ずれを見込んで、半導体素子の導通接合面よりも大面積のＡＣＦを前記電子回路基板の搭載位置に配置し、このＡＣＦの上から前記半導体素子を載置する方法が行われている。
特開平１１−３９１０号公報

この方法において、半導体素子をその導通接合面よりも大面積のＡＣＦ上に載置し、その半導体素子を熱圧着ツールで押圧すると、導通接合面から食み出したＡＣＦが熱圧着ツールの押圧面に付着し、押圧面と半導体素子の表面との平行度を狂わせ、その結果、半導体素子の熱圧着接合に導通不良等の不具合が発生する。

また、食み出したＡＣＦは、充分に加熱されていない為に未硬化状態であり、未硬化のＡＣＦは経時的に吸湿し易いため電子回路基板上の配線を腐食させる原因となる。

本発明の目的は、ＡＣＦを用いて、電子部品を回路基板に、確実に信頼性良く導通接続して搭載できる電子部品の搭載方法を提供することである。

本発明の請求項１に記載の電子部品の搭載方法は、ベースフィルム上に熱硬化性樹脂中に導電性粒子を分散混合してなる異方性導電接着剤が被着された導通接合用テープを、第１の経路に沿って搬送する工程と、電子部品を、前記第１の経路と平行な第２の経路に沿って搬送する工程と、搭載対象デバイスを、前記第２の経路と平行且つ前記第２の経路を基準として前記第１の経路と相対向する側に設けられた第３の経路に沿って搬送する工程と、熱圧着装置により、前記第２の経路に沿って搬送された前記電子部品を所定の温度に加熱しつつその導通接合面を前記第１の経路に沿って搬送された前記導通接合用テープの前記異方性導電接着剤に所定の圧力で圧接させ、圧接したエリアの前記異方性導電接着剤を前記導通接合面に転移させる工程と、前記熱圧着装置により、前記異方性導電接着剤を前記導通接合面に転移させた電子部品を、前記第３の経路に沿って搬送された搭載対象デバイスの搭載位置に移動させて前記電子部品を前記搭載位置に載置する工程と、を有することを特徴とするものである。

請求項２に記載の電子部品の搭載方法は、請求項１の電子部品の搭載方法において、異方性導電接着剤を前記導通接合面に転移させる工程の、前記電子部品を圧接させる圧力が４０〜６０ｋｇｆ／ｃｍ²の範囲内に、前記温度が５０〜６０℃の範囲内に、それぞれ設定されることを特徴とするものである。
請求項３に記載の電子部品の搭載方法は、請求項１または２の電子部品の搭載方法において、前記熱圧着装置は、前記第１の経路とは直角方向に移動可能に設けられ、前記第１の経路から前記第３の経路まで往復移動可能であることを特徴とするものである。

本発明の電子部品の搭載方法によれば、電子部品を回路基板に、確実、且つ信頼性良く容易に導通接合することができる。

図１は液晶表示モジュール製造方法における本発明の一実施形態としてのドライバチップ載置工程を示す平面図で、図２（ａ）〜（ｃ）はそれぞれその要部プロセスにおける動作を段階毎に示す各段階斜視図、図３（ａ）、（ｂ）はそれぞれ上記要部プロセスにおける更に要部の動作を拡大して段階毎に示す各段階説明図、図４（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ上記載置工程における各作業ステーションを示す平面図である。

図１において、１はＡＣＦテープ２を所定の経路に沿って走行させるテープ搬送装置である。このテープ搬送装置１は、繰出しリール１１と巻取りリール１２及び一対の支持ローラ１３ａ、１３ｂ等を備え、図示しない駆動装置により巻取りリール１２が駆動回転され、これに追従回転する繰出しリール１１からＡＣＦテープ１が繰り出され、一対の支持ローラ１３ａ、１３ｂを経て巻取りリール１２により巻き取られる。この場合、ＡＣＦテープ２が一定速度で走行するように、巻取りリール１２の回転速度が駆動制御されている。なお、一対の支持ローラ１３ａ、１３ｂは、ＡＣＦテープ２を弛みなく常に一定の高さで水平に走行させるために設けられている。

ＡＣＦテープ２は、図３（ａ）、（ｂ）に示されるように、セパレータを兼ねるテフロン（登録商標）製のベースフィルム２１の表面に、異方性導電接着剤の表面層（以下、ＡＣＦ層という）２２が被着されている。この異方性導電接着剤は、バインダーとしてのエポキシ樹脂中に平均粒径が５μｍ程度の金メッキ処理したアクリル樹脂フィラーを導電性粒子として分散混合したものである。

一対の支持ローラ１３ａ、１３ｂの中間位置には、ＡＣＦの転移ステーションが設けられている。この転移ステーションにおいては、図２（ａ）に示されるように、支持台３が設置されている。図３（ａ）に示されるように、この支持台３の表面と、支持ローラ１３ａ、１３ｂ間を一定の張力で支持され走行するＡＣＦテープ２との間には、テープの厚さｔの約３倍程度の間隙Ｄが確保されている。

本実施形態の熱圧着装置４は、熱圧着ツール４１とこれを昇降移動させるアクチュエータ４２、及び熱圧着ツール４１をアクチュエータ４２を介して保持する保持ブロック４３とからなる。熱圧着ツール４１は、吸着ヘッド４１１とツール本体４１２からなり、図示しない真空吸着機構とヒータが内蔵されている。

上述の熱圧着装置４は、図１に示されるように、ＡＣＦテープ２の走行経路とは直角方向に延在設置されたレール５上を往復移動可能に図示しないキャリッジ上に設置されている。また、この熱圧着装置４は、キャリッジに立設された軸４４により回転自在に枢支されている。

ＡＣＦテープ２の走行経路と平行に、液晶表示パネル６の搬送ベルト７が延在設置され、これらの間に、ドライバチップ８の搬送ベルト９が延在設置されている。これらの搬送ベルト７、９は、共に、ＡＣＦテープ２の走行方向と同じ方向に走行移動され、その動作は図示しない駆動制御装置によって所定の駆動プログラムに従い制御される。

液晶表示パネル６の搬送ベルト７は、前記レール５の転写ステーション側とは反対側の先端部とその下方で交差し、そのレール５の先端前方がドライバチップ８の載置ステーションとなる。ドライバチップ８を搭載するために前記載置ステーションに供給される液晶表示パネル６は、搬送ベルト７上の所定位置に等間隔で載置され、所定のインターバルで間欠搬送される。

ドライバチップ８の搬送ベルト９は、前記レール５の下方を走行し、その交差部がドライバチップ８の吸着ステーションとなる。この吸着ステーションに供給されるドライバチップ８も、搬送ベルト９上の所定位置に等間隔で載置され、所定のインターバルで間欠搬送される。

次に、上述のように構成されたドライバチップ載置工程において実施されるチップ載置方法について、説明する。

まず、図４（ａ）に示すように、熱圧着装置４をその熱圧着ツール４１の吸着ヘッド４１１先端面がチップ吸着ステーションの上方に位置した状態で停止させ、熱圧着ツール４１を所定ストローク下降させて吸着ステーションで待機するドライバチップ８をヘッド先端面に吸着した後、熱圧着ツール４１を元の位置に上昇させて停止させる。

次に、熱圧着装置４を反時計回り方向へ９０度回転させた後、レール５上を転写ステーションに向けて走行させ、図２（ａ）に示されるように、吸着ヘッド４１１先端面を転写ステーションの上方に位置させて停止させる。

この後、熱圧着ツール４１を下降させ、図３（ａ）に示されるようにその吸着ヘッド４１１先端面に吸着されたドライバチップ８の導通接合面８１をＡＣＦテープ２のＡＣＦ層２２に当接させ、更に、図３（ｂ）に示されるようにＡＣＦテープ２のベースフィルム２１裏面を支持台３に密着させる。そして、吸着ヘッド４１１先端面で重ね合わせたドライバチップ８とＡＣＦテープ２を支持台３に所定の圧力で約１〜２秒間押圧する。このときの押圧力は約４０〜６０ｋｇｆ／ｃｍ²の範囲内が好ましく、その内でも、４８〜５２ｋｇｆ／ｃｍ²の範囲内の圧力がより好ましい。

また、ドライバチップ８は、吸着ヘッド４１１により吸着し転写ステーションに移動させるまでの間に、熱圧着装置４に内蔵されているヒータにより所定温度に加熱しておく。このドライバチップ８の加熱温度は、４０〜６０℃の範囲内が好ましく、その内でも４５〜５５℃の範囲内の温度がより好ましい。

上述の温度に加熱されたドライバチップ８がＡＣＦ層２２に上述した圧力で約１〜２秒間押圧されることにより、ドライバチップ８の導通接合面８１に当接するエリアのＡＣＦ層２２がドライバチップ８と略同温度に加熱されて軟化し、ドライバチップ８の導通接合面８１に付着するとともに、その導通接合面８１のエッジ８２が食い込んだ矩形の溝を形成する。これは、ＡＣＦテープ２のチップ押圧部が間隙Ｄだけ支持台３側へ押し下げられることにより、一対の支持ローラ１３ａ、１３ｂ間に張架されているＡＣＦテープ２がエッジ８２の当接部で折れ曲がり、エッジ８２がＡＣＦ層２２により深く食い込むからである。

次に、熱圧着ツール４１を、図２（ｂ）及び図３（ｂ）に示す押圧状態から、図２（ｃ）で示すように下降前の元の位置に上昇させる。このとき、ドライバチップ８の導通接合面８１が圧接するエリアのＡＣＦ層２２は適度に軟化して導通接合面８１に付着し、更にそのチッブ圧接エリア部はエッジ８１の食い込みにより形成された矩形溝が形成されており、且つ、ベースフィルム２１は離型性に優れた（登録商標）テフロン（登録商標）製フィルムであるから、吸着ヘッド４１１とともにドライバチップ８が上昇することにより、その導通接合面８１に付着している前記矩形溝により区分けされたエリアのＡＣＦ層２２が、他の部分と千切り離されるとともにベースフィルム２１から剥離され、ドライバチップ８の導通接合面８１に付着したまま上昇する。すなわち、ドライバチップ８の導通接合面８１を圧接させたエリアのＡＣＦ層２２を、ＡＣＦ片２２１としてベースフィルム２１からチップ接合面８１に転移させる。

次に、熱圧着装置４を、図２（ｃ）に示すＡＣＦ層２２のドライバチップ８への転移完了状態から１８０度回転させた後、ＡＣＦ層２２を転移付着させたドライバチップ８を吸着したままレール５上を載置ステーション側へ走行移動させ、図４（ｃ）に示す載置ステーション対応位置に停止させる。なお、この段階に至るまで、ドライバチップ８に対する加熱は継続されており、その温度は前述した４５〜５５℃の範囲内の好適温度に維持されている。

この後、熱圧着ツール４１を下降させ、載置ステーションに待機している液晶表示パネル６のチップ搭載位置にドライバチップ８を載置する。この際、一方のガラス基板６１の他方のガラス基板６２から突出させた部分に形成されている配線回路上の所定位置に正確にドライバチップ８が載置されるよう、図示しない画像認識機構に基づきアクチュエータ４４を駆動して位置合わせを行いつつ熱圧着ツール４１を下降させる。そして、ドライバチップ８に転移され略４５〜５５℃に加熱されているＡＣＦ層２２をガラス基板６１の所定位置に接触させ、前記転移時と略同じ圧力で押圧した後、その吸着を解除して熱圧着ツール４１を元の位置に上昇させる。これにより、ドライバチップ８が転移ＡＣＦ層２２を介して液晶表示パネル６の搭載位置に仮圧着状態で正確に載置される。

次に、ドライバチップ８の載置を終えた熱圧着装置４を、反時計回り方向に９０度回転させてレール５上を走行させ、元のドライバチップ８の吸着ステーションに対応する位置で停止させる。この後、次順の液晶表示パネルへのドライバチップ載置作業を開始する。

なお、ドライバチップ８が載置された液晶表示パネル６は、間欠駆動される搬送ベルト７により下流側の図示しない熱圧着工程へ搬送し、そこで、再度正確に位置合わせした後、前記熱圧着ツール４１とは別の熱圧着ツールによってＡＣＦ層２２をドライバチップ８を介し１８０〜１９０℃程度の高温に加熱しつつ５５０〜６５０ｋｇｆ／ｃｍ²の圧力で５〜８秒間加圧して確実に硬化させ、ドライバチップ８の搭載が完了する。

以上のように、本実施形態のドライバチップ載置工程においては、連続的に繰り出されるＡＣＦテープ２からドライバチップ８の導通接合面８１へ型抜き方式でＡＣＦ層２２を転移させた後、そのドライバチップ８を液晶表示パネル６に載置（仮圧着）するから、熱圧着工程における本圧着時に転移させたＡＣＦ片２２１を前述した高温且つ高圧の条件で熱圧着した際に、ドライバチップ８の導通接合面８１から食み出すＡＣＦの量を最小限に抑えることができる。その結果、本圧着時において熱圧着ツールの押圧面に食み出したＡＣＦが付着しドライバチップ８全体を均一に押圧できずに導通不良が発生したり、食み出した未硬化状態のＡＣＦが吸湿することにより配線が腐食する等の不具合が解消される。

また、熱圧着装置４をレール５上を往復移動させるだけで、ドライバチップ８の吸着、ＡＣＦの転移、及びＡＣＦ付きドライバチップ８の液晶表示パネル６上への載置の３段階の実装作業を実施することができ、少ない工数でドライバチップ８を液晶表示パネル６に適正に搭載することが可能となる。

なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態においては、ドライバチップ８にＡＣＦを転移させた状態でそのまま熱圧着装置４を載置ステーション対応位置に移動させて液晶表示パネル６にドライバチップ８を載置したが、ＡＣＦを転移させた後、一旦そのドライバチップをパレットにストックし、そのパレットをドライバチップ搭載（本圧着）工程に移動して液晶表示パネルにドライバチップを別の熱圧着装置により本圧着搭載してもよい。

また、ドライバチップ８にＡＣＦを転移させた状態でそのまま熱圧着装置４を載置ステーション対応位置に移動させた際に、ドライバチップ８を載置した後に連続して同じ熱圧着装置でＡＣＦを硬化させる本圧着工程を実施してもよい。

加えて、本発明の電子部品の搭載方法は、液晶表示パネルにドライバチップを搭載する工程に限らず、ＡＣＦを用いる工程であれば、他の電子部品の液晶表示パネル以外のデバイスへの搭載工程等に広く適用できることは勿論である。

本発明の一実施形態である液晶表示パネルへのドライバチップの載置工程を示す平面図である。（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、前記載置工程におけるＡＣＦ転移動作を段階的に示す各段階毎の部分拡大斜視図である。（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、前記ＡＣＦ転移動作におけるＡＣＦの転移作用をより詳細に説明する各段階別説明図である。（ａ）〜（ｃ）は、前記載置工程における各作業ステーションを示した平面図である。

符号の説明

１テープ搬送装置
１１繰出しリール
１２巻取りリール
１３ａ、１３ｂ支持ローラ
２ＡＣＦテープ
２１ベースフィルム
２２ＡＣＦ層
３支持台
４熱圧着装置
４１熱圧着ツール
４１１吸着ヘッド
４２アクチュエータ
４３保持ブロック
５レール
６液晶表示パネル
７搬送ベルト（パネル用）
８ドライバチップ
８１導通接合面
８２エッジ
９搬送ベルト（チップ用）

Claims

ベースフィルム上に熱硬化性樹脂中に導電性粒子を分散混合してなる異方性導電接着剤が被着された導通接合用テープを、第１の経路に沿って搬送する工程と、
電子部品を、前記第１の経路と平行な第２の経路に沿って搬送する工程と、
搭載対象デバイスを、前記第２の経路と平行且つ前記第２の経路を基準として前記第１の経路と相対向する側に設けられた第３の経路に沿って搬送する工程と、
熱圧着装置により、前記第２の経路に沿って搬送された前記電子部品を所定の温度に加熱しつつその導通接合面を前記第１の経路に沿って搬送された前記導通接合用テープの前記異方性導電接着剤に所定の圧力で圧接させ、圧接したエリアの前記異方性導電接着剤を前記導通接合面に転移させる工程と、
前記熱圧着装置により、前記異方性導電接着剤を前記導通接合面に転移させた電子部品を、前記第３の経路に沿って搬送された搭載対象デバイスの搭載位置に移動させて前記電子部品を前記搭載位置に載置する工程と、
を有することを特徴とする電子部品の搭載方法。
異方性導電接着剤を前記導通接合面に転移させる工程の、前記電子部品を圧接させる圧力は４０〜６０ｋｇｆ／ｃｍ²の範囲内に、前記温度は５０〜６０℃の範囲内に、それぞれ設定されることを特徴とする請求項１に記載の電子部品の搭載方法。
前記熱圧着装置は、前記第１の経路とは直角方向に移動可能に設けられ、前記第１の経路から前記第３の経路まで往復移動可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の電子部品の搭載方法。