JP5356873B2 - 電子部品の実装装置及び実装方法 - Google Patents

Description

この発明は基板に電子部品を熱硬化性の粘着テープを溶融硬化させて実装する電子部品の実装装置及び実装方法に関する。

たとえば、基板としての液晶セルにはその側辺部に電子部品であるＴＣＰ（Tape Carrier Package）が実装される。上記液晶セルは、２枚のガラス板をシール剤を介して所定の間隔で接着し、これらガラス板間に液晶を封入するとともに、各ガラス板の外面にそれぞれ偏光板を貼着して構成される。

上記構成の液晶セルの側辺部の上面には、熱硬化性の樹脂によって形成された異方導電性の粘着テープが上記側辺部のほぼ全長にわたって貼着されている。そして、この粘着テープには複数のＴＣＰが所定間隔で仮圧着される。

仮圧着されたＴＣＰは実装装置によって本圧着される。この実装装置は周知のように装置本体を有し、この装置本体にはバックアップツール及びこのバックアップツールの上方に上下方向に駆動される圧着ツールが設けられている。

粘着テープによってＴＣＰが仮圧着された液晶セルは側辺部の下面が上記バックアップツールの上端面によって支持される。ついで、上記圧着ツールが下降方向に駆動されて、上記ＴＣＰが上記圧着ツールの加圧面によって加圧加熱される。それによって、上記粘着テープが溶融硬化して上記ＴＣＰが上記液晶セルに本圧着、つまり実装される。
このような実装装置は特許文献１に示されている。

上記液晶セルにＴＣＰを本圧着する際、上記加圧ツールは上記粘着テープを溶融硬化させることができる温度、たとえば３５０℃程度の高温度に加熱される。それに対して基板を受けるバックアップツールは、加熱ツールが粘着テープを加圧加熱したときに、加圧ツールの熱がバックアップツールを伝わって逃げ難い温度であって、加圧ツールに比べて十分に低い温度、たとえば８０℃程度に加熱されている。

特開２００２−２４６４２２号公報

上記構成の実装装置において、液晶パネルに仮圧着されたＴＣＰを本圧着する場合、まず、液晶セルのＴＣＰが実装された部分の下面を上記バックアップツールの上端面によって支持する。ついで、上記液晶セルの上面に粘着テープによって仮圧着されたＴＣＰを上記加圧ツールの加圧面によって加圧加熱する。

上記加圧ツールは上述したように３５０℃程度の高温度でＴＣＰを加熱する。ＴＣＰはポリイミドなどの樹脂によって形成されている。ポリイミドはガラス製の液晶セルに比べて熱膨張係数が約５０倍程度と大きい。

そのため、ＴＣＰを液晶セルに本圧着する際、加圧ツールによってＴＣＰが高温度に加熱されると、ＴＣＰと液晶セルとの熱膨張率の差によってＴＣＰに設けられた端子と液晶セルに設けられた端子にずれが生じるということがある。とくに、最近ではＴＣＰや液晶セルに設けられる端子間隔が微細化しているため、液晶セルとＴＣＰとの端子にわずかなずれが生じても、実装不良を招く虞がある。

しかも、ＴＣＰが加圧ツールによって高温度に加熱され続けると、ＴＣＰを形成する材料のポリイミドの軟化度合が大きくなり、ＴＣＰの形状が損なわれるということもある。

この発明は、基板に粘着シートによって仮圧着された電子部品を加圧ツールで加圧して本圧着するとき、電子部品が加圧ツールによって高温度に加熱されるのを抑制することができるようにした電子部品の実装装置及び実装方法を提供することにある。

この発明は、基板の側辺部の一方の面に熱硬化性の粘着テープによって仮圧着された電子部品を支持する支持面を有し、第１の温度に加熱されるバックアップツールと、
このバックアップツールと対向する位置に上下方向に駆動可能に設けられ、上記第１の温度よりも高い第２の温度に加熱され、上記支持面によって支持される上記基板の上記電子部品が仮圧着された部分に対応する他方の面を加圧加熱して上記粘着テープを溶融硬化させて上記電子部品を上記基板に本圧着する加圧面を有する加圧ツールと
を具備したことを特徴とする電子部品の実装装置にある。

この発明は、基板の側辺部の一方の面に熱硬化性の粘着テープによって仮圧着された電子部品を、第１の温度で加熱されたバックアップツールの支持面で支持する工程と、
上記支持面によって支持される上記基板の上記電子部品が仮圧着された部分に対応する他方の面を上記第１の温度よりも高い第２の温度で加熱される加圧ツールの加圧面によって加圧加熱して上記粘着テープを溶融硬化させて上記電子部品を上記基板に本圧着する工程と
を具備したことを特徴とする電子部品の実装方法にある。

この発明によれば、電子部品が加圧ツールの加圧面によって直接的に加圧加熱されることがないから、上記電子部品の温度上昇が抑制されることになる。

この発明の第１の実施の形態を示す実装装置の構成図。 制御系統のブロック図。 側辺部にＴＣＰが仮圧着された基板の平面図。 加圧ツールと基板を上昇方向に駆動して基板に仮圧着されたＴＣＰを本圧着するときの構成図。 この発明の第２の実施の形態を示す基板に対する固定ツールと加圧ツールの配置関係を示す図。

以下、この発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１はこの発明の一実施の形態の実装装置の概略的構成を示し、この実装装置は装置本体１を備えている。この装置本体１には第１の駆動手段２によって駆動されるテーブルユニット２１が設けられている。

上記テーブルユニット２１は、上記装置本体１に設けられたＸ駆動源３によって矢印で示すＸ方向に駆動されるＸテーブル４と、このＸテーブル４にＸ方向と直交するＹ方向に移動可能に設けられＹ駆動源５によって駆動されるＹテーブル６と、このＹテーブル６に設けられＺ駆動源７によって上下方向であるＺ方向に駆動されるＺ可動体９及びこのＺ可動体９に回転方向であるθ方向に駆動可能に設けられθ駆動源１０によって回転方向に駆動される保持テーブル１１を有する。

それによって、上記保持テーブル１１はＸ、Ｙ、Ｚ及びθ方向に駆動されるようになっている。上記保持テーブル１１には、たとえば液晶セルなどのガラス製の基板Ｗが周辺部を保持テーブル１１の上面から外方へ突出させた状態で供給載置され、真空吸着などの保持手段によって保持されるようになっている。
なお、上記駆動源３、Ｙ駆動源５、Ｚ駆動源７及びθ駆動源１０が上記第１の駆動手段２を構成している。

図３に示すように、上記基板Ｗの一側部には熱硬化性の樹脂によって形成された異方導電性の粘着テープ１２によって電子部品としての複数のＴＣＰ１３が所定間隔で仮圧着されている。上記ＴＣＰ１３はポリイミドなどの合成樹脂製の部材に半導体チップ（図示せず）を実装して形成されている。上記粘着テープ１２は基板Ｗの側辺部のほぼ全長にわたって貼着されている。

ガラス製の上記基板Ｗの熱膨張係数は約±0.019PPm/℃であって、ＴＣＰ１３を形成するポリイミドの熱膨張係数は約±1.0PPm/℃である。したがって、ＴＣＰ１３の熱膨張係数は基板Ｗの約５０倍である。

上記装置本体１には、上記保持テーブル１１に保持された基板Ｗの一側部の下面を上端の加圧面１５によって加圧する加圧ツール１６がたとえばリニアモータなどの第２の駆動手段１７によって上下方向に駆動可能に設けられている。

上記加圧ツール１６は、上記基板Ｗに仮圧着された複数のＴＣＰ１３のうちの１つの幅寸法よりもわずかに長い幅寸法に設定されていて、その上端部には加圧ツール１６を約３５０℃の高温度に加熱する第１のヒータ１６ａが設けられている。

上記加圧ツール１６の上方には固定部１８に取付け固定された固定ツール１９が下端の支持面２０を上記加圧面１５に対向位置させて配設されている。この支持面２０は上記加圧面１５とほぼ同じ大きさに設定されている。

上記固定ツール１９の上端部には、この固定ツール１９を上記加圧ツール１６の加熱温度に比べて低い温度である、約８０℃の温度に加熱する第２のヒータ１９ａが設けられている。ここで、固定ツール１９の第２のヒータ１９ａによる加熱温度を第１の温度とし、加圧ツール１６の第１のヒータ１６ａによる加熱温度を第２の温度とする。

上記第１の駆動手段２の各駆動源３，５，７，１０及び上記第２の駆動手段１７は図２に示す制御装置２２によって駆動が制御される。この制御装置２２は、上記第１の駆動手段２のＺ駆動源７を作動させて上記保持テーブル１１を所定の速度で上昇方向に駆動すると同時に、上記第２の駆動手段１７を作動させて上記加圧ツール１６を所定の速度で上昇方向に駆動する。

それによって、上記保持テーブル１１に保持された基板Ｗの側辺部の上面に仮圧着された複数のＴＣＰ１３のうちの１つのＴＣＰ１３の上面が上記固定ツール１９の支持面２０に当たると同時に、上記基板Ｗの上記ＴＣＰ１３が設けられた部分に対応する下面に上記加圧ツール１６の加圧面１５が当たり、上記基板Ｗが加圧加熱されるようになっている。

つまり、固定ツール１９の支持面２０にＴＣＰ１３が当たるのと同時に、基板Ｗが加圧ツール１６の加圧面１５によって加圧加熱されるよう、上記基板Ｗの上昇距離に対する上昇速度と、上記加圧ツール１６の上昇距離に対する上昇速度が上記制御装置２２によって設定される。

それによって、ＴＣＰ１３の上記固定ツール１９による加熱と、上記基板Ｗの上記加圧ツール１６による加熱がほぼ同時に行われるようになっている。つまり、基板Ｗが加熱される前に、上記ＴＣＰ１３が加熱されることがないようになっている。

上記加圧ツール１６の加圧面１５によって基板Ｗが加圧加熱されれば、その熱が基板Ｗを通じてＴＣＰ１３を基板Ｗの上面に仮圧着した粘着テープ１２に伝わるから、粘着テープ１２が加圧ツール１６の熱によって溶融した後、硬化することになる。

なお、上記第１の駆動手段２のＺ駆動源７と上記第２の駆動手段１７が制御装置２２によって駆動される前の初期状態では、図１に示すように上記加圧ツール１６の加圧面１５は上記保持テーブル１１に保持された基板Ｗの下面よりも所定の距離だけ下方に位置し、固定ツール１９の支持面２０は所定の距離だけ上方に位置するよう設定されている。

上記基板Ｗに仮圧着されたＴＣＰ１３と、上記固定ツール１９の支持面２０との間にはフッ素樹脂などの耐熱性を備えた樹脂によって形成された保護シート２４が介在している。この保護シート２４は供給リール２５から繰り出されて巻き取りリール２７に巻き取られるようになっている。

上記保護シート２４は、上記加圧ツール１６によって基板Ｗが上記固定ツール１９の支持面２０に加圧加熱されるとき、上記支持面２０とＴＣＰ１３の間に介在する。それによって、加圧ツール１６の熱によって粘着テープ１２が溶融したとき、その溶融物がＴＣＰ１３からはみ出しても、その溶融物が上記固定ツール１９の支持面２０に付着するのを防止するようになっている。

上記保護シート２４は、加圧ツール１６による加圧加熱が複数回繰り返されて汚れると、所定寸法だけ上記巻き取りリール２７によって巻き取られて新しい部分が上記加圧ツール１６と対向する位置に繰り出されるようになっている。

このように構成された実装装置によって、基板Ｗの上面に仮圧着されたＴＣＰ１３を本圧着する場合、制御装置２２によって第１の駆動手段２と第２の駆動手段１７が作動させられて、図４の矢印プラスＺ１で示すように基板Ｗを保持した保持テーブル１１が所定の速度で上昇方向に駆動され、加圧ツール１６が矢印＋Ｚ２で示すように上昇方向に駆動される。

ここで、保持テーブル１１と加圧ツール１６の上昇速度は、基板Ｗの上面に仮圧着されたＴＣＰ１３が固定ツール１９の支持面２０に保護シート２４を介して当たると同時に、基板ＷのＴＣＰ１３が貼着された部分の下面が加圧ツール１６の加圧面１５によって加圧加熱されるよう、制御装置２２によって制御される。

加圧ツール１６の加圧面１５が基板Ｗの下面を加圧加熱すると、その熱は基板Ｗを通じて粘着テープ１２に伝わり、この粘着テープ１２を溶融して硬化させる。それによって、基板Ｗに仮圧着されたＴＣＰ１３は本圧着されることになる。

上記加圧ツール１６は基板Ｗの下面を加圧するため、その熱は基板Ｗを通じて粘着テープ１２に伝わり、この粘着テープ１２からＴＣＰ１３に伝わる。そのため、基板Ｗの上面に設けられたＴＣＰ１３は、加圧ツール１６によって直接加圧加熱されることがないから、ＴＣＰ１３の温度上昇による熱膨張や軟化が、加圧ツール１６によって直接加圧加熱される場合に比べて抑制されることになる。

実装時におけるＴＣＰ１３の温度上昇を測定したところ、従来のように加圧ツール１６によってＴＣＰ１３を保護シート２４を介して加圧加熱して粘着テープ１２を溶融硬化させたところ、ＴＣＰ１３の温度は約２１０℃に上昇した。

これに対して、この発明の実施の形態のように上面にＴＣＰ１３が仮圧着された基板Ｗの下面を加圧ツール１６によって加圧加熱して粘着テープ１２を溶融硬化させた場合、ＴＣＰ１３の温度は約１６０℃に上昇した。つまり、ＴＣＰ１３の温度上昇が抑制されることが確認された。

しかも、基板Ｗが上昇方向に駆動されてＴＣＰ１３が固定ツール１９の支持面２０に当たると同時に、基板Ｗが加圧ツール１６の加圧面１５によって加圧加熱されるよう、第１の駆動手段２による保持テーブル１１の上昇方向への駆動速度と、第２の駆動手段１７による加圧ツール１６の上昇方向への駆動速度が制御装置２２によって制御される。

そのため、ＴＣＰ１３は加圧ツール１６によって加圧される前から、固定ツール１９によって加熱されることがないから、従来に比べて固定ツール１９によるＴＣＰ１３の加熱時間が短縮される。

このように、ＴＣＰ１３の加熱時間が短縮されれば、そのことよってもＴＣＰ１３の加熱による熱膨張や軟化が抑制されることになるから、ＴＣＰ１３の熱膨張による実装精度の低下や軟化によるうねりの発生、つまり形状変形などを防止することができる。

ＴＣＰ１３と固定ツール１９の支持面２０との間に保護シート２４を介在させ、粘着テープ１２が溶融したときの溶融物が上記支持面２０に付着するのを防止するようにしている。上記固定ツール１９の加熱温度は約８０℃であり、上記加圧ツール１６の加熱温度は約３５０度である。

そのため、保護シート２４は固定ツール１９の加熱温度に比べて高い加圧ツール１６の熱を直接受ける場合に比べて熱損し難くなるということがある。それによって、保護シート２４の同一部分の使用回数を増加させることができるから、ランニングコストの低減を図ることができる。

図５はこの発明の第２の実施の形態を示す。この実施の形態は、基板ＷはＴＣＰ１３が仮圧着された面を下に向けて保持テーブル１１に保持される。上記基板Ｗの下面側には固定ツール１９が配設され、上面側には加圧ツール１６が配設されている。つまり、第２の実施の形態は、第１の実施の形態に比べて基板Ｗを上下逆向きにして保持テーブル１１に保持し、固定ツール１９と加圧ツール１６の配置も上下逆となっている。

基板Ｗの下面に仮圧着されたＴＣＰ１３を本圧着するとき、基板Ｗが保持された保持テーブル１１を第１の駆動手段２のＺ駆動源７によって同図に矢印−Ｚ１で示すように下降させるとともに、加圧ツール１６を第２の駆動手段１７によって矢印−Ｚ２で示すように下降方向に駆動する。

それによって、第１の実施の形態と同様、ＴＣＰ１３の本圧着を、ＴＣＰ１３に与える熱影響を抑制して行うことができるから、基板ＷにＴＣＰ１３を実装精度の低下を招くことなく本圧着することができる。

上記一実施の形態では、複数のＴＣＰを１つの加圧ツールと固定ツールとで一箇所ごとに加圧加熱する例を挙げて説明したが、複数のＴＣＰを加圧加熱する際、ＴＣＰの数に応じた加圧ツールと固定ツールを設け、複数のＴＣＰを一括して加圧加熱するようにしてもよい。

なお、この場合、固定ツールは加圧ツールの数に対応して複数に分割されていてもよいが、複数の加圧ツールを同時に受けることができる長さを有する１つの固定ツールを用いるようにしてもよい。

その場合、複数のＴＣＰを同時に加圧加熱するよう、複数の加圧ツールの駆動を同期させて制御する。このようにすることで、ＴＣＰを１つずつ加圧加熱する場合のように、基板が載置された保持テーブルを１つずつのＴＣＰに対して駆動位置決めする必要がなくなるから、生産性の向上を図ることができる。

しかも、複数の加圧ツールの駆動を同期させて複数のＴＣＰを加圧加熱すれば、基板に加わる衝撃も１回ですむために減少するから、基板が受けるダメージを軽減することができる。

さらに、複数のＴＣＰを一括して同時に加圧加熱するため、１つずつ加圧加熱する場合のように、加圧加熱されていない他のＴＣＰが熱影響を受けて位置ずれするなど、実装精度の低下を招く要因をなくすことができる。

２…第１の駆動手段、１１…保持テーブル、１２…粘着テープ、１５…加圧面、１６…加圧ツール、１７…第２の駆動手段、１９…固定ツール、２０…支持面、２２…制御装置、２４…保護シート。

Claims (7)

1. 基板の側辺部の一方の面に熱硬化性の粘着テープによって仮圧着された電子部品を支持する支持面を有し、第１の温度に加熱されるバックアップツールと、
   このバックアップツールと対向する位置に上下方向に駆動可能に設けられ、上記第１の温度よりも高い第２の温度に加熱され、上記支持面によって支持される上記基板の上記電子部品が仮圧着された部分に対応する他方の面を加圧加熱して上記粘着テープを溶融硬化させて上記電子部品を上記基板に本圧着する加圧面を有する加圧ツールと
   を具備したことを特徴とする電子部品の実装装置。
2. 上記電子部品が仮圧着された側辺部を外方へ突出させて上記基板を保持する保持テーブルと、
   上記保持テーブルを上下方向に駆動する第１の駆動手段と、
   上記加圧ツールを上下方向に駆動する第２の駆動手段と、
   上記バックアップツールの支持面に対して上記基板の一方の面に仮圧着された上記電子部品を接触させると同時に、上記基板の上記電子部品が仮圧着された部分の他方の面が上記加圧ツールの加圧面で加圧加熱されるよう上記第１の駆動手段と第２の駆動手段の駆動を制御する制御手段と
   をさらに具備したことを特徴とする請求項１記載の電子部品の実装装置。
3. 上記バックアップツールの支持面と上記電子部品との間には、上記加圧ツールによって加熱されて溶融した上記粘着テープが上記支持面に付着するのを防止する保護シートが介在させられることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電子部品の実装装置。
4. 上記基板は上記電子部品が仮圧着された一方の面を上向きにして上記保持テーブルに保持され、上記バックアップツールは上記基板の上方に上記支持面を下向きにして配置され、上記可動ツールは上記基板の下方に上記加圧面を上向きにして配置されることを特徴とする請求項２記載の電子部品の実装装置。
5. 上記加圧ツールは複数であって、
   複数の加圧ツールは上記基板の側辺部に仮圧着された複数の電子部品を同時に加圧加熱するよう同期して駆動されることを特徴とする請求項１記載の電子部品の実装装置。
6. 基板の側辺部の一方の面に熱硬化性の粘着テープによって仮圧着された電子部品を、第１の温度で加熱されたバックアップツールの支持面で支持する工程と、
   上記支持面によって支持される上記基板の上記電子部品が仮圧着された部分に対応する他方の面を上記第１の温度よりも高い第２の温度で加熱される加圧ツールの加圧面によって加圧加熱して上記粘着テープを溶融硬化させて上記電子部品を上記基板に本圧着する工程と
   を具備したことを特徴とする電子部品の実装方法。
7. 上記バックアップツールの支持面による上記電子部品の支持と、上記加圧ツールの加圧面による上記基板の上記電子部品が設けられた部分に対応する部分の加圧加熱を同時に行うことを特徴とする請求項６記載の電子部品の実装方法。

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