JPH10341076A - 熱圧着ツールの平面平行度調整機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱圧着ツールの平面平行度調整を熟練を要せ
ず短時間で行うことができ、しかも精密な調整が可能と
する。 【解決手段】 連結ユニット２１の下には十分な剛性を
持ったツールベース２６が固定されており、さらにその
下側に断熱材２７を介して膨張ブロック２８が取り付け
られている。膨張ブロック２８には膨張度調節用のコン
スタントヒーター２９と温度センサーの役割を果たす熱
電対３０が埋め込んであり、コンスタントヒーター２９
と熱電対３０は共に膨張ブロック毎に分離して、それぞ
れ接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主に液晶パネルま
たはＰＷＢ上にＴＣＰを熱圧着する工程や、その前工程
として、液晶パネルまたは、ＰＷＢ上にＡＣＦテープを
貼り付ける工程で使用される圧着装置の熱圧着ツールに
関するものである。また他の分野でも微妙な平行度の調
整を要求される圧着ツール全般に関して応用することが
可能である。

【０００２】

【従来の技術】液晶パネルに駆動回路を実装する際、図
４に示すように、ＡＣＦ（Aeolotropic Contact Film）
テープ２を介して液晶パネル１やＰＷＢ（Printed Wiri
ng Board）４とＴＣＰ（Tape Carrier Package）３を熱
圧着により接続する方法が一般に使用されている。ここ
で、ＡＣＦテープは樹脂フィルム中に導電粒子を混入さ
せたテープ状の部材、ＰＷＢはリジッドな配線基板、Ｔ
ＣＰは回路パターンが形成されたテープに液晶駆動ＩＣ
をインナーリードボンディングして製造したパッケージ
である。

【０００３】実際に熱圧着を行う場合は、図５に示すよ
うに、発熱体であるツール５５と支え台であるバックア
ップ５６の間に被圧着物を置き、ツール５５を下降させ
て規定の圧力を加えることにより行っている。その際被
圧着物に均一に圧力をかけるためには、ツール５５と被
圧着物の間の面平行度が重要であり、図６（ａ）に示す
ツール５５の歪みや、同図（ｂ）に示すツール５５の傾
き等が発生すると、圧着不良となってしまう。そのた
め、ツール５５の圧着面の面平行度を微調整して、被圧
着物に均一に圧力がかかるようにする機構が不可欠であ
る。

【０００４】ここで、液晶パネルとＴＣＰの圧着を例に
とり従来の技術を示す。液晶パネル上に仮止めされたＴ
ＣＰを本圧着する場合、図７に示すように、ＴＣＰ毎に
小型のツール５８を個別に配して、エアシリンダ６１で
加圧する方式で、それぞれのツールの傾きを個別に調整
ネジ５７を用いて調整する機構が設けられている。ツー
ル５８を保持しているツールユニット６２は支点５９を
中心に回転する構造を有し、調整ネジ５７でツールユニ
ット６２の傾きを調整した後、ロックボルト６０を締め
付けて固定する構造を用いている。ツール５８自体の歪
みに対しては調整機構はなく、１辺の長さＬ１が短いた
め熱による歪み等も少ないので、ツール５８先端の機械
加工の面精度をあげることにより対応している。

【０００５】他に、このような個別ツールの平行調整機
構として、圧電アクチュエーターを用いてツールの傾き
を調整する特許として、特開平８−１１４８１０号公報
に開示されたものがある。

【０００６】さらに、別の方法として、図８に示すよう
に１本の長いツール６６を用いて、複数箇所の圧着部分
を一度に圧着する方法がある。この方法は機種切り替え
も必要とせず、装置稼働率も安定する利点があるが平行
調整が非常に困難であり、そのツール自体の傾きと歪み
をツール６６上面に多数配置された調整ネジ６３の押し
引きによる微調と固定ネジ６４による固定により行って
いる。ツール６６自体に傾きや熱による歪みが発生し、
圧着面の圧力が部分的に弱くなった場合は、圧力の弱い
部分の固定ネジ６４を緩めた後、調整ネジ６３を回して
調整ネジを下げることにより、ツールブロック自体を傾
けたり、変形させたりして、傾きや歪みを取り除いた
後、固定ネジ６４を再度締めることにより固定してい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図７に示す前記の小型
ツールを複数配置する方式では、ツール５８をＴＣＰの
位置に合わせて個別に設置するため、被圧着物の機種が
変わりＴＣＰ間のピッチやＴＣＰ幅や個数が変わった場
合は、その都度位置調整やツール５８の交換といった機
種に対応した段取り替えが必要である。ツール５８はＴ
ＣＰのサイズに合わせて製作する必要があるため、他機
種に対応するためには製作コストが高くついていた。ま
た、ツール交換やツール間のピッチＰの変更といった作
業を行った場合、その都度ツール５８の圧着平行度が狂
ってしまうことがあり、圧力の度合いを濃度の変化で表
すことのできる感圧紙を実際にツール５８で圧着しての
確認作業が交換の度に必要となる。平行度の狂いがあっ
た場合は、調整作業に時間がかかっていた。

【０００８】さらに、個別ツールの機構のサイズを小さ
くするには限界があるので、小型のＴＣＰが狭いピッチ
で並んでいる場合、ツール５８をＴＣＰに合わせて並べ
て配置するのが不可能となる。この場合、ツール５８の
本数を減らして各ツール５８を間隔をあけて配置し、複
数回に分けて液晶パネルをずらして圧着することにな
る。これにより液晶パネル１枚あたりの圧着回数が増え
ることになり、時間のロスが生じていた。

【０００９】また、図７における調整ネジ５７の調整で
は微妙な調整をするのが難しく、また調整後にロックボ
ルト６０を締める際に微妙に平行調整が狂う場合があっ
た。

【００１０】一方、図８に示すような１本の長いツール
６６を用いる方式では、ツール６６の１辺の長さＬ２が
長いためツール６６の熱による歪みが不可避となるた
め、圧着面の加工精度を上げるだけでは、必要な圧着平
行度を得ることができない。そのため前述の調整ネジ６
３を用いてツール６６の歪みと傾きをツール６６の温度
を実際の使用温度に上げてから調整することが必須とな
るが、多数配置されている調整ネジ６３のピッチを細か
くするには限界がある。従って、数ミクロン単位での精
密な調整を行うのが難しく、調整完了後にネジのゆるみ
を防止するためのロックナット６５を締め込む段階で
は、ロック作業時に先ほど合わせた調整が微妙に狂って
しまうことがあった。また固定ボルト６４を締め込むト
ルクが平行調整に影響するため、固定ボルト６４を締め
るトルクをトルクレンチを用いて厳密に管理しなければ
ならないなど、作業に熟練を要するという課題があっ
た。

【００１１】本発明の目的は、熱圧着ツールの平面平行
度調整を熟練を要せず短時間で行うことができ、しかも
精密な調整が可能となる熱圧着ツールの平面平行度調整
機構を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、被圧
着物を加熱押圧するツールに、温度調整可能な熱膨張ブ
ロックを取り付け、該熱膨張ブロックの熱膨張の度合い
を温度管理し、前記ツールの圧着面の平面平行度を調整
することができることを特徴とする熱圧着ツールの平面
平行度調整機構である。

【００１３】請求項２の発明は、前記ツールに前記熱膨
張ブロックを一体的に設けたことを特徴とする請求項１
記載の熱圧着ツールの平面平行度調整機構である。

【００１４】請求項３の発明は、前記ツールと前記熱膨
張ブロックの間に断熱材を介在させたことを特徴とする
請求項１記載の熱圧着ツールの平面平行度調整機構であ
る。

【００１５】請求項４の発明は、前記ツールと、前記ツ
ールを保持し上下させるツールベースとの間に、前記熱
膨張ブロックを取り付けたことを特徴とする請求項１、
２又は３記載の熱圧着ツールの平面平行度調整機構機構
である。

【００１６】請求項５の発明は、前記熱膨張ブロックは
前記ツールの圧着面に対して平行に複数個配置され、熱
膨張の度合いを個別に温度管理することを特徴とする請
求項１、２、３又は４記載の熱圧着ツールの平面平行度
調整機構である。

【００１７】請求項６の発明は、前記ツールは、圧着面
に対して垂直方向にスリットが設けられ、前記熱膨張ブ
ロックの変化に対してツールが柔軟に変形しうる構造を
有することを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記
載の熱圧着ツールの平面平行度調整機構である。

【００１８】本発明によれば、熱圧着ツールの平行度調
整を行う際、一切の機械的調整を必要とせず、各膨張ブ
ロックの温度調節器の温度設定を変えるだけで、熱膨張
の度合いを調整して、ツールの押圧面の平行度の傾きと
ツール自体のそりを変化させることができる。温度設定
の変化に伴うツールの歪みの変化は微少なので、ミクロ
ン単位のツール押圧面の微妙な平行調整も簡単に行うこ
とができる。調整後の機械的なロック作業等も不要なた
め調整完了後のロック作業による平行度の変化も発生し
ない。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて、図面を参照しながら説明する。

【００２０】図１は、本発明に係る熱圧着ツールの平面
平行度調整機構を用いたＴＣＰ圧着装置の圧着部分を示
す構成図であり、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその側
面図である。

【００２１】前工程でＴＣＰ４を位置あわせして仮圧着
された液晶パネル１はパネルステージ１６に吸着固定さ
れている。パネルステージ１６は、ここでは図示しない
モータ駆動のＸＹテーブルにて自由に位置決めできるよ
うになっており、圧着をする部分がツール５の下に来る
ように移動する。パネル１の圧着部分の下部にはバック
アップ６を設けツール５の荷重を受け止める構造になっ
ている。

【００２２】全体ベース１７上には支柱１８が立てられ
ており、支柱１８には垂直ベース１９が取り付けてあ
る。垂直ベース１９上にはスライド機構を有するガイド
２０が固定され、ガイド２０上に取り付けられた連結ユ
ニット２１はガイド２０に従って上下にスライドでき
る。この連結ユニット２１には上部に設置されたエアシ
リンダ２２とジョイント２３と接続シャフト２４を介し
て接続されている。ジョイント２３にはここでは図示し
ないが、エアシリンダ２２の駆動軸２５と接続シャフト
２４の両者の軸心が完全に合っていなくても軸心のズレ
を吸収し、シリンダ２２に機械的な負荷がかからないよ
うな機構が内蔵されている。

【００２３】次に図２に従いツールユニットの説明を行
う。連結ユニット２１の下には十分な剛性を持ったツー
ルベース２６が固定されており、さらにその下側に断熱
材２７を介して膨張ブロック２８が取り付けられてい
る。膨張ブロック２８には膨張度調節用のコンスタント
ヒーター２９と温度センサーの役割を果たす熱電対３０
が埋め込んであり、コンスタントヒーター２９と熱電対
３０は共に膨張ブロック毎に分離して、それぞれ図１に
示すように接続されている。

【００２４】膨張ブロック２８の下には断熱材３１を介
してツール５が取り付けられている。ツール５には加熱
用のコンスタントヒーター３２と熱電対３３が埋め込ん
であり、それぞれ図１（ｂ）に示す温度制御回路３６に
接続されている。また、ツール５にはスリット３４が設
けられた構造となっている。なお、スリット３４の根本
の部分には曲げ応力が集中してツール５の疲労破壊を防
ぐためアール３５を設けてある。このスリット３４によ
り、ツール５の歪みを自由に変化させ、ツール５自体の
熱容量、すなわちツール５の体積を下げることなくツー
ル５に柔軟性を持たせてある。

【００２５】次に、この装置の動作を説明する。ツール
の温度を上昇させるとツール自体の熱膨張により図６
（ａ）のような歪みｈが発生する。この状態で前述の感
圧紙を用いてツールの平行度を測定すると、ツール中央
部の圧力が強く両端が弱いことが確認できる。ここで、
この歪みｈを補正するには、図２における膨張ブロック
２８ａ，２８ｂ，２８ｇ，２８ｈの温度設定を一定量増
加させる。これにより、膨張ブロック２８ａ，２８ｂ，
２８ｇ，２８ｈの温度が上昇し、熱により各膨張ブロッ
クが膨らみ、ツールベース２６とツール５の間隔Ｔが両
端部のみ拡がる。ツールベース２６はツール５に比較し
て十分な剛性を持つためツール５には図６（ａ）におけ
る歪みｈをなくす方向に力が働く。

【００２６】一方、図６（ｂ）のようにツール全体の傾
きｘ_θがツール正面から見て左右方向に発生した場合は
膨張ブロックの温度設定を ２８ａ＝２８ｂ＞２８ｃ＝２８ｄ＞２８ｅ＝２８ｆ＞２
８ｇ＝２８ｈ となるように設定することにより、ツール全体の傾きを
調整することができる。同様にツール正面から見て前後
方向の傾きに対しても調整可能である。

【００２７】上記実施形態で用いる膨張ブロック２８の
縦方向の膨張量は以下の式で示される。 Δｈ＝αｈΔｔ ここで、 ｈ ：膨張ブロックの高さ Δｈ：膨張ブロックの膨張量 α ：材料の線膨張係数 Δｔ：変化した温度

【００２８】従って、高さ６０mmのステレンス鋼（線膨
張係数１７×１０^-6）製の膨張ブロックを使用した場
合、温度設定を１℃変えた場合の膨張量は Δｈ＝１７×１０^-6×６０×１ ＝０．００１０２（mm） となり、膨張ブロックの高さを約１ミクロン変化させた
い場合には、温度設定を１℃変化させればよいことがわ
かる。

【００２９】こうして、熱膨張ブロックの温度は個別に
制御できるようにしてあるため、各熱膨張ブロックは各
々の設定温度に従って膨張の度合いに違いを持たせるこ
とができる。結果的に膨張ブロックの下方に位置するツ
ールは各膨張ブロックに従って全体に傾きを調整した
り、ツールの歪みに変化を持たせることができる。ま
た、一つのツールで複数のＴＣＰの一辺を一括して圧着
することができ、ＴＣＰ個別圧着のツールに比べて、生
産機種に合わせたツールの機種切り替えが不要であり、
機種切り替えに伴う調整確認作業も不要であるため、設
備費用のコストダウンや生産性の向上をもたらす効果が
ある。

【００３０】次に別の熱圧着ツールの平面平行度調整機
構の実施形態について説明する。図３に、ツールユニッ
ト部分の構成図を示す。前述の実施形態とツールの発熱
部分および膨張ブロックによる平行調整部分以外につい
ては同じため、ここでは省略する。

【００３１】この実施形態では、ツールベース４０の下
にツール３９を直接取り付けてあり、膨張ブロックの役
割をツール３９自体に持たせている。よってコンスタン
トヒーター３８にはツール３９を加熱する役割と、ツー
ル３９の部分的な膨張の度合いをコントロールするとい
う両方の役割を有している。ここで、コンスタントヒー
ター３８および熱電対３７は先の実施形態と同様に個別
に温度制御される。前述の実施形態と比較して、構造が
簡単であるという利点がある。ただし、平行調整のため
にヒーター３８の温度を変化させるとツール３９の押圧
面の温度に影響を与えてしまうため、ツール３９の温度
分布を厳密に統一することはできない。よって、圧着温
度条件の範囲が小さい用途には向かない。

【００３２】以上、今回の実施形態はいずれも膨張ブロ
ック数を８ケの例で示したが、これに限定されるもので
はなく、膨張ブロック数を増減させてやることが可能と
なり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、膨張ブロック
数、配置位置などを変更してもかまわない。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、ツールに熱膨張ブロックを取り付け、該熱膨張
ブロックの熱膨張によってツールの圧着面の平面平行度
を調整するので、従来調整ネジで行っていたツールの傾
きと歪みの調整と異なり、熟練を要せず調整時間が短く
て済み、しかも精密な調整が可能となる。

【００３４】請求項２の発明によれば、熱膨張ブロック
をツールに一体的に設けたので、ツールの発熱に伴う熱
膨張をツールの部分毎に分けて制御することにより、ツ
ールの平行調整に利用できる。

【００３５】請求項３の発明によれば、前記ツールと前
記熱膨張ブロックの間に断熱材を介在させるので、熱膨
張ブロックの温度がツール側に伝わりツールの温度に影
響を与えない。

【００３６】請求項４の発明によれば、ツールとそれを
支えるツールベースの間に膨張ブロックを設けるので、
機械的な調整機構を持たずにツールの圧着面の平行度調
整を実現し、機械的な調整機構がなく一体型のユニット
であるため、調整後のロックに伴う狂いや、機械的なガ
タ等による経時変化も発生しないという効果がある。

【００３７】請求項５の発明によれば、複数の膨張ブロ
ックの膨張の度合いを個別に変化させることにより、ツ
ールの傾きだけではなく、ツール自体の歪みも３次元的
に調整可能になる。

【００３８】請求項６の発明によれば、前記ツールと、
前記ツールを保持し上下させるツールベースとの間に、
前記熱膨張ブロックを取り付けたスリットを入れたの
で、ツール自体の熱容量、すなわちツールの体積を下げ
ることなく、熱膨張ブロックの変化に柔軟に追従するこ
とが可能になり、圧着面の平面平行度調整が短時間で精
度よく行うという効果を十分に生かすことのできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る熱圧着ツールの平面平行度調整機
構を用いたＴＣＰ圧着装置の圧着部分を示す構成図であ
る。

【図２】ツール部分を示す斜視図である。

【図３】ツール部分の他の例を示す斜視図である。

【図４】液晶パネルに駆動回路を実装した構成図であ
る。

【図５】液晶パネルにＴＣＦを圧着する動作を示す説明
図である。

【図６】ツール不良状態を示す説明図である。

【図７】従来のツール部分の構造を示す構成図である。

【図８】従来のツール部分の他の構造を示す構成図であ
る。

【符号の説明】

５ ツール ２６ ツールベース ２７ 断熱材 ２８ａ〜２８ｈ 膨張ブロック ２９ コンスタントヒータ ３６ 温度制御回路

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被圧着物を加熱押圧するツールに、温度
   調整可能な熱膨張ブロックを取り付け、該熱膨張ブロッ
   クの熱膨張の度合いを温度管理し、前記ツールの圧着面
   の平面平行度を調整することができることを特徴とする
   熱圧着ツールの平面平行度調整機構。
2. 【請求項２】 前記ツールに前記熱膨張ブロックを一体
   的に設けたことを特徴とする請求項１記載の熱圧着ツー
   ルの平面平行度調整機構。
3. 【請求項３】 前記ツールと前記熱膨張ブロックの間に
   断熱材を介在させたことを特徴とする請求項１記載の熱
   圧着ツールの平面平行度調整機構。
4. 【請求項４】 前記ツールと、前記ツールを保持し上下
   させるツールベースとの間に、前記熱膨張ブロックを取
   り付けたことを特徴とする請求項１、２又は３記載の熱
   圧着ツールの平面平行度調整機構機構。
5. 【請求項５】 前記熱膨張ブロックは前記ツールの圧着
   面に対して平行に複数個配置され、熱膨張の度合いを個
   別に温度管理することを特徴とする請求項１、２、３又
   は４記載の熱圧着ツールの平面平行度調整機構。
6. 【請求項６】 前記ツールは、圧着面に対して垂直方向
   にスリットが設けられ、前記熱膨張ブロックの変化に対
   してツールが柔軟に変形しうる構造を有することを特徴
   とする請求項１、２、３、４又は５記載の熱圧着ツール
   の平面平行度調整機構。