接合装置および接合装置による接合方法
【課題】加圧ヘッドを備えた接合装置に関し、高速かつ高精細な実装を可能とする接合装置を提供する。
【解決手段】レーザ発振器からの照射により、レーザミラーにより反射されてバックアップガラス５５を介してアレイ基板（ガラス基板）１を通過し、直接ＡＣＦ１０にレーザがピンポイントで照射される。このレーザ照射によりＡＣＦが溶着してＴＣＰ２とアレイ基板１とが接合される。また、加圧ヘッド３０は、先端部位３０ｂをＴＣＰ２と比較して熱伝導性が高く、熱容量が小さい材料で成型する。
【解決手段】レーザ発振器からの照射により、レーザミラーにより反射されてバックアップガラス５５を介してアレイ基板（ガラス基板）１を通過し、直接ＡＣＦ１０にレーザがピンポイントで照射される。このレーザ照射によりＡＣＦが溶着してＴＣＰ２とアレイ基板１とが接合される。また、加圧ヘッド３０は、先端部位３０ｂをＴＣＰ２と比較して熱伝導性が高く、熱容量が小さい材料で成型する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示パネルと駆動回路基板とを接合するのに適した接合装置および接合装置による接合方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、パーソナルコンピュータ、その他各種モニタ用の画像表示装置として、液晶表示装置が急速に普及してきている。
【０００３】
この種の液晶表示装置は、一般に液晶表示パネルの背面に照明用の面状光源であるバックライトを配設することにより、所定の広がりを有する液晶面を全体として均一な明るさに照射することで、液晶面に形成された画像を可視像化するように構成されている。
【０００４】
液晶表示装置は、液晶材料を２枚のガラス基板の間に封入して構成した液晶表示パネルと、液晶表示パネル上に実装された液晶材料を駆動するためのプリント回路基板と、液晶表示パネルの背面に液晶表示パネル保持フレームを介して配置されるバックライト・ユニットと、これらを覆う外枠フレームとを備えている。
【０００５】
液晶表示装置の中でＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）液晶表示装置の場合、液晶表示パネルを構成するガラス基板のうちの一方のガラス基板はアレイ基板を構成し、他の一方のガラス基板はカラーフィルタ基板を構成する。
【０００６】
ガラス基板には、液晶材料の駆動素子であるＴＦＴ、表示電極、信号線の他にプリント回路基板と電気的に接続するための引出電極などが形成されておりガラス基板上にＴＦＴが規則的に配列されているためにアレイ基板とも称されている。
【０００７】
カラーフィルタ基板には、カラーフィルタの他にコモン電極、ブラックマトリックス、配向膜などが形成されている。
【０００８】
プリント回路基板は、アレイ基板に形成された引出電極とＴＡＢ（Tape Automated Bonding）テープキャリア（以下、単にＴＡＢとも称する）を介して接続（実装）されるのが一般的である。あるいはＴＡＢ技術によりテープフィルムにＬＳＩチップを接続したパッケージ（すなわちテープキャリアパッケージ（以下、ＴＣＰとも称する））を実装することも行なわれている。また、ＴＡＢ技術に限らず同一のパッケージ技術としてＣＯＦ（Chip on film/FPC）やＳＯＦ（System on Film）も挙げることができる。
【０００９】
そして、ＴＡＢの入力リード導体はプリント回路基板の対応する導体に接続されることになる。一方、ＴＡＢの出力リード導体はアレイ基板の対応する引出電極に接続される。その接続の際、すなわちＴＡＢの入力リード導体とプリント回路基板の対応する導体との接続の際には、たとえば、はんだやＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film：異方性導電膜）あるいはＡＣＰ（Anisotropic Conductive Paste：異方性導電ペースト）が用いられている。あるいは、ＮＣＰ（Non Conductive Particle/Paste）などの工法や材料が用いられている。ＴＡＢの出力リード導体とアレイ基板の対応する引出電極との接続の際にも同様にＡＣＦあるいはＡＣＰ、ＮＣＰ等が用いられている。さらに、これらの接続のみならずＴＣＰ上のＬＳＩチップとフィルムとを接続する技術としてもＡＣＦ、あるいはＡＣＰ、ＮＣＰ等が用いられている。
【００１０】
ＴＡＢを用いる実装の他に、ＣＯＧ（Chip On Glass）と呼ばれる実装技術がある。このＣＯＧは、アレイ基板上にＩＣシリコンチップ（以下、シリコンチップ）をＡＣＦあるいはＡＣＰ、ＮＣＰ等により接合する技術である。なお、以下においてはＡＣＦあるいはＡＣＰ、ＮＣＰ等を単にＡＣＦとも称することとする。
【００１１】
ＡＣＦは、接着剤としての樹脂中に導電材料からなる粒子を分散させたものであり、熱可塑性樹脂を接着剤とする熱可塑型ＡＣＦと熱硬化型樹脂を接着剤とする熱硬化型ＡＣＦの２種類が存在する。熱可塑型ＡＣＦおよび熱硬化型ＡＣＦによる接合の手法は、加熱および加圧を伴う熱加圧を行なう点で一致しており、特開２００２−２４９７５１号公報においては、ヒータツールおよび近赤外線ランプを照射して熱圧着する方式が開示されている。
【００１２】
また、別の方式としては、特開２００１−３４５５０５号公報においては、はんだに赤外線を照射することにより溶融し、たとえば光半導体素子と光実装基板とを接合する方式が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−２４９７５１号公報
【特許文献２】特開２００１−３４５５０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、いずれの接合方式においても、加熱接合する際の温度は、比較的高温となる。たとえばＡＣＦを硬化するために必要な温度を２００度とするとヒータツールの加熱温度は２３０℃〜２５０℃程度にする必要がある。また、はんだを溶融するためには３００〜４００℃程度の高温加熱が必要である。
【００１４】
したがって、加熱接合するに際して、その周辺機材にもその加熱に従う温度が伝導することになる。たとえば、加圧するための加圧ヘッドは、加圧に際してチップからの温度が伝導することになる。そうすると、たとえば加圧ヘッド等の周辺機材の温度が下がらないと、次の接合等を実行することができないという問題がある。
【００１５】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、加圧ヘッドを備えた接合装置に関し、高速かつ高精細な実装を可能とする接合装置および接合装置による接合方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係る接合装置は、電気的な経路を形成するために被接合体としてガラス基板上に配列された複数の電極からなる引出電極と、当該ガラス基板と熱膨張率および／または熱収縮率が異なる部材上に引出電極と配置を対応させて配列された複数の電極からなる接続電極とを、それぞれ電気的にかつ形状上一体に接合する接合装置であって、ガラス基板を支持する支持台と、支持台に向かってガラス基板が置かれる方向へ部材を挟み込んで、引出電極と接続電極とを近接または接触した状態で保持する、あるいは加圧して引出電極と接続電極とを密着させるための加圧ヘッドと、引出電極と接続電極とが近接または接触もしくは密着した状態に置かれる領域にレーザ光を照射するレーザ光源とを備える。加圧ヘッドは、レーザ光源によるレーザ光の照射の際に部材と接触する先端部位と、先端部位以外の残りの部位とに分けられる。先端部位は、部材と比べて熱伝導性が同等もしくは高く、かつ、熱容量が小さい材料である。先端部位以外の残りの部位は、部材と比べて熱伝導性が低い材料を含む。
【００１７】
好ましくは、加圧ヘッドは、加圧ヘッドの先端部位を冷却する冷却機構を含む。
特に、加圧ヘッドの先端部位には、冷却機構としてレーザ光が照射された後の加圧ヘッドの温度よりも低い冷却媒体が供給される孔が設けられる。
【００１８】
特に、加圧ヘッドの先端部位と接触して設けられ、先端部位の熱を外部に放出する冷却手段をさらに含む。
【００１９】
好ましくは、先端部位の残りの部位は、部材と比べて熱容量が大きい材料である。
本発明に係る接合装置による接合方法であって、電気的な経路を形成するために被接合体としてガラス基板上に配列された複数の電極からなる引出電極と、当該ガラス基板と熱膨張率および／または熱収縮率が異なる部材上に引出電極と配置を対応させて配列された複数の電極からなる接続電極とを、それぞれ電気的にかつ形状上一体に接合する接合装置による接合方法であって、接合装置は、レーザ光を照射するレーザ光源と、ガラス基板を支持する支持台と、部材を支持台に向かってガラス基板が置かれる側で部材を保持もしくは支持台に向かって加圧するヘッドとを備える。ヘッドは、部材と接触する先端部位と、先端部位以外の残りの部位とに分けられる。先端部位は、部材と比べて熱伝導性が同一もしくは高く、かつ、熱容量が小さい材料である。先端部位以外の残りの部位は、部材と比べて熱伝導性が低い材料を含むようにされており、ヘッドの先端部位を部材に接触させつつ、支持台に支持されたガラス基板に向かって部材をヘッドで挟み込むようにして、引出電極と接続電極とを近接または接触した状態で保持する、あるいは、加圧して引出電極と接続電極とを密着させる挟み込みステップと、引出電極と接続電極とが近接または接触もしくは密着された状態に置かれる領域にレーザ光を照射するレーザ光照射ステップとを含む。
【００２０】
好ましくは、レーザ光の照射後に、ヘッドの先端部位をレーザ光照射前に温度になるように冷却する冷却ステップをさらに含む。
【００２１】
特に、加圧ヘッドは、加圧ヘッドの先端部位を冷却する冷却機構を含み、
冷却ステップは、冷却機構によって行なわれる。
【００２２】
特に、加圧ヘッドの先端部位には、冷却機構としてレーザ光が照射された後の加圧ヘッドの温度よりも低い温度の冷却媒体が供給される孔が設けられる。
【００２３】
好ましくは、接合装置は、加圧ヘッドの先端部位と接触して設けられ、先端部位の熱を外部に放出する冷却手段をさらに含む。冷却ステップは、冷却手段によって行なわれる。
【００２４】
好ましくは、レーザ光照射ステップは、第１の部材の引出電極の温度が融点を越えず、かつ、第２の部材の接続電極の温度が融点を越えないようにレーザ光を照射し、引出電極と接続電極の金属電極相互の原子の固相拡散現象により引出電極と接続電極とを接合する。
【００２５】
好ましくは、挟み込みステップは、熱反応性樹脂からなる接着剤中に導電性粒子が分散された異方性導電性材料をガラス基板の引出電極と部材の接続電極との間にさらに挟み込んだ状態で、支持台に支持されたガラス基板に向かって部材をヘッドにより加圧し、レーザ光照射ステップは、異方性導電性材料に含まれる熱反応性樹脂からなる接着剤にレーザ光を照射して、引出電極と接続電極とを電気的かつ形状上一体に接合する。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に係る接合装置および接合装置による接合方法により、加圧ヘッドは、レーザ光源によるレーザ光の照射の際に被接合体と接触する先端部位と、先端部位以外の残りの部位とに分けられる。先端部位は、先端部位以外の残りの部位よりも熱伝導性が高く、熱容量が小さい材料で成型されるため、従来の加圧ヘッドよりも放熱のための時間が短縮されて実装時間を短縮することが可能であり、高速かつ安定した高精細な実装が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付し、その説明は繰返さない。
【００２８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に従う液晶表示装置を説明する概略ブロック図である。
【００２９】
図１を参照して、本発明の実施の形態１に従う液晶表示装置は、液晶表示パネル（以下、ＬＣＤとも称する）１と、ＬＣＤ１の周辺に配設された周辺回路との接続配線が設けられたインターフェイス部４と、ＬＣＤ上に実装された液晶材料を駆動するためのプリント回路基板３と、プリント回路基板３と液晶表示パネルＬＣＤ１との間に設けられ、液晶表示パネルの構成素子を駆動するためのドライバＩＣ５を含むＴＣＰ２と、プリント回路基板３とインターフェイス部４とを電気的に接続するためのフレキシブル基板（以下、ＦＰＣとも称する）６とを備える。
【００３０】
以下においては、本発明の実施の形態に従う接合装置について、液晶表示パネルＬＣＤとプリント回路基板３との接続に用いられるドライブＩＣ５を含むＴＣＰの接合方式、具体的には、電極同士が電気的にかつ形状上一体に接合される方式について主に説明する。
【００３１】
図２は、本発明の実施の形態１に従うＴＣＰを説明する概念図である。
図２を参照して、本発明の実施の形態に従うＴＣＰは、ドライバＩＣ５を含み、ドライバＩＣ５から複数の入力および出力リード導体が設けられた構成となっている。
【００３２】
図３は、ＡＣＦ１０を説明する図である。
図３（ａ）は、ＡＣＦ１０の構造を説明する図である。
【００３３】
図３（ａ）を参照して、ＡＣＦ１０は、エポキシ系またはアクリル系の接着剤であるバインダ１０中に無数のミクロパーティクル（導電性粒子）１１が含まれた構成となっている。
【００３４】
図３（ｂ）は、ＡＣＦ１０に加熱および加圧を加えたときの導電経路が形成される場合を説明する図である。
【００３５】
図３（ｂ）を参照して、ＡＣＦ１０に加熱および加圧を加えるすなわちミクロパーティクル１１に加熱および加圧が加えられると、内部のニッケル（Ｎｉ）メッキ１２によりコーティングされた樹脂コア１３に反発力が生じることになる。これにより、この無数のミクロパーティクルが互いに結合してこのミクロパーティクルにニッケルメッキ１２の外側にコーティングされた金メッキ１１を介してたとえば上部電極１４と下部電極１５との間に導電経路が形成されることになる。これにより、接合の際において、接合部分において導電経路を形成することが可能となる。
【００３６】
図３（ｃ）は、２層構造のＡＣＦを説明する図である。
ここでは、２層構造のＡＣＦが示されており、バインダとミクロパーティクルとがそれぞれ別々の領域すなわちバインダ領域１０ａおよびミクロパーティクル領域１１ａとに分離して形成されている。当該構成においても、上述したのと同様に導電経路を形成することが可能となる。なお、２層構造のＡＣＦを用いることにより加熱および加圧を加えたときのずれを抑制することが可能となっている。
【００３７】
図４は、本発明の実施の形態１に従う接合装置１００を説明する概念図である。
図４を参照して、本発明の実施の形態１に従う接合装置１００は、ＡＣＦ１０に対して単色光であるレーザを照射するレーザ照射部１５と、ＬＣＤであるアレイ基板（ガラス基板）１を支持するための支持台１６と、支持台１６に向かって加圧するための加圧ヘッド３０と、シリンダ２０と、レーザ照射部１５と、バックアップガラス５５と、接合装置１００全体を制御する制御部７０と、対象物を真空吸着するための真空吸着部７５と、圧縮空気を供給する圧縮空気供給部８０とを備える。そして、シリンダ２０とアレイ基板１との間にＴＣＰ２およびＡＣＦ１０が挿入される。
【００３８】
レーザ照射部１５は、ＡＣＦ１０に対して所定波長のレーザを照射する。具体的には、他の波長と比較して相対的にガラスに対して透過率が高く、ＡＣＦに対して吸収率が高い波長を選択するものとする。
【００３９】
シリンダ２０は、加圧ヘッド３０を介してＴＣＰ２とアレイ基板１との接合において加圧するためのものである。
【００４０】
本発明に従う加圧ヘッド３０は、後述するが２つの領域に分けられ、先端部位３０ｂと、それ以外の部位３０ｂとは材質が異なるものとする。
【００４１】
真空吸着部７５は、制御部７０の指示に基づいて加圧ヘッドに設けられた吸引孔から対象物である本例においてはＴＣＰ２を真空チャックする。これにより、ＡＣＦ１０との接着の際の加圧により生じる可能性のあるアライメントずれを防止し、精度の高いアライメントが可能となる。
【００４２】
圧縮空気供給部８０は、後述するが制御部７０の指示に基づいて加圧ヘッドに設けられた孔に圧縮空気を供給する。孔は、加圧ヘッドの一方の端部から他方の端部まで貫通した状態であるものとする。ここでは、一例として２つの孔が設けられていて、それぞれに対して圧縮空気供給部８０から圧縮空気を供給可能な状態として設けられている場合が示されている。
【００４３】
また、図４においては、一例として加圧ヘッドを介して一つの吸引孔と真空吸着部７５とが接続されている場合が示されているが、これに限られず複数の吸引孔を用いて真空チャックを行なうことも当然に可能である。
【００４４】
図５は、本発明の実施の形態１に従うレーザ照射部１５を説明する概略ブロック図である。
【００４５】
図５を参照して、本発明の実施の形態１に従うレーザ照射部１５は、レーザ発振器２００と、ビームエキスパンダ１０５と、ダイクロック１１０と、スリット１１５と、ビームサンプラー１２０と、レーザミラー１２５と、ビームエキスパンダ１３０と、レーザラインジェネレータ１３５と、アライメントレーザポインタ１４０と、パワーメータ１４５とを備える。
【００４６】
レーザ発振器２００は、一例として波長λ＝１０６４ｎｍ近傍のレーザを出射するＹＡＧレーザ等の固体レーザを用いることができる。レーザ発振器２００から出射されたレーザは、ビームエキスパンダ１０５により所定幅の平行光線へと偏向される。そして、ダイクロック１１０を通過した後、スリット１１５によりスリット幅の光線に絞られる。スリット１１５通過後、ビームサンプラー１２０により一部の光線が反射されてパワーメータ１４５に入射される。パワーメータ１４５は、入射された光線の受光強度を検出して、レーザ発振器２００から所望の光強度のレーザが出射されているかどうかを判断し、図示しないがレーザ発振器２００等を制御する制御部７０を介してレーザ発振器２００の出力を調整する。スリット１１５を通過したレーザは、レーザミラー１２５により反射されてビームエキスパンダ１３０に入射される。ビームエキスパンダ１３０は、入射されたレーザを集光して、ＡＣＦ１０に対して照射する。
【００４７】
アライメントレーザポインタ１４０は、アライメント調整のためのレーザを発振するレーザ発振器であり、たとえば可視光である波長が選択される。たとえば、本例においては、６９０ｎｍのレーザが用いられる。このアライメントレーザポインタ１４０から出射されたレーザは、レーザラインジェネレータ１３５により整形されてダイクロック１１０を介してレーザ発振器２００から出射されたレーザと同様にＡＣＦ１０に照射される。このレーザは、アライメント調整すなわち位置合わせのためのレーザであり、このレーザを用いて位置決め制御が行なわれる。なお、上記のレーザ照射部１５においては、レーザの反射用素子としてレーザミラー１２５を用いた場合を説明したが、これに限られず、たとえば、レーザミラー１２５の代わりにレーザの反射角度の微調整が可能ないわゆるガルバノミラーあるいはポリゴンミラー等を用いることも当然に可能である。また、反射用素子を用いることなく直接レーザを照射することも可能である。
【００４８】
図６は、本発明の実施の形態１に従うレーザ照射部１５＃を説明する概略ブロック図である。
【００４９】
図６を参照して、ここでは、ガルバノミラーを用いたレーザ照射部１５＃が示されている。具体的には、レーザ照射部１５＃は、レーザ発振器１００と、ガルバノミラー９１，９２と、ガルバノミラー９１，９２を矢印方向へ旋回させるガルバノメータスキャナ９３，９４と、ガルバノミラー９１から到来するレーザ光を収束して、対象物に所定のスポット径をもって照射するｆθレンズとを含む。ガルバノミラー９１は、ガルバノメータスキャナ９３の旋回に応答してガルバノミラー９２から到来するレーザ光をＸ方向へ指向させる。ガルバノミラー９２は、ガルバノメータスキャナ９４の旋回に応答してレーザ発振器１００から到来するレーザ光をＹ方向へ指向させる。なお、ここでは、図５で説明したアライメントレーザポインタ１４０、パワーメータ１４５、ＣＣＤ１５０の構成については、図示していないが、図５と同様にレーザ光の光路にダイクロックあるいはサンプラーを配置することにより同様の構成とすることも当然に可能である。
【００５０】
図７は、本発明の実施の形態１に従う接合装置によるアレイ基板（ガラス基板）とＴＣＰの接合を説明する図である。
【００５１】
図７に示されるように、アレイ基板（ガラス基板）１の引出電極と対応するＴＣＰ２の接続電極とを対向させて、対応するそれぞれの電極の位置合わせが行なわれ、そして、アレイ基板１の引出電極とＴＣＰ２の接続電極との間に入れられたＡＣＦ１０を挟みこむためにシリンダ２０を用いて加圧ヘッド３０と支持台１６との間でアレイ基板１とＴＣＰ２とに加圧する。そして、レーザ発振器２００からのレーザ照射により、レーザミラー１２５によりレーザが反射され、バックアップガラス５５を介してアレイ基板（ガラス基板）１を通過して、直接ＡＣＦ１０にレーザがピンポイントで照射する。レーザの照射もしくは照射後により生じる後述するＡＣＦの硬化後にシリンダ２０を用いた加圧ヘッド３０による加圧を開放する。なお、加圧ヘッド３０のうちの先端部位３０ｂのみがＴＣＰ２と接触するものとする。
【００５２】
ここで、電極の位置合わせは、図示していないがバックアップガラス５５側から、バックアップガラス５５とアレイ基板１とを通してＣＣＤカメラ（単にカメラとも称する）で撮影し、カメラで撮影した撮像画像をたとえば制御部７０等において画像処理することにより実行することが可能である。本例においては、たとえばバックアップガラス５５側からカメラで撮影した場合、アレイ基板（ガラス基板）１とＴＣＰ２とを同時に撮像できるので電極の位置合わせは容易となるが、たとえばアレイ基板１およびＴＣＰ２等に設けられた基準マーク等を用いて電極の位置合わせを実行することも可能であり、バックアップガラス５５側からのカメラの撮影に限らず、ＴＣＰ２の上側からのカメラの撮影によっても位置合わせが可能である。
【００５３】
また、このレーザ照射部１５は、いわゆるレーザマーカであり、レーザ照射としては、試料載置テーブルである支持台１６上に位置決めされた所定の位置に任意の軌跡を描いてレーザ光を照射することが可能である。
【００５４】
一般的に、通常のレーザマーカはＣＡＤデータを用いて所定の位置に照射することができる。そのため、たとえば液晶表示パネルＬＣＤのＣＡＤデータをそのまま用いて照射箇所の位置決め制御を行なうことができる。レーザ光の照射軌跡としては薄膜が十分に加熱するようにエネルギを局部的に集中できるものが望ましい。なお、レーザ光の照射光量および／または照射軌跡を適宜に制御することにより接着強度を適切に調整することが可能であり、たとえば、いわゆるワブリング方式あるいは塗りつぶし方式を採用することも可能である。ワブリング方式による照射軌跡は照射スポットの中心を旋回させながら進めていくものである。一方、塗りつぶし方式とは多数の平行線により照射予定領域を埋め尽くすものである。当該技術については、一般的なものであるため本願明細書においてはその詳細な説明は省略する。なお、レーザ照射として、アレイ基板１の引出電極と対応するＴＣＰ２の接続電極とに当たらないように直接ＡＣＦ１０にピンポイントで照射されるようにレーザ光の照射する位置を移動させることも可能であるが、アレイ基板１の引出電極と対応するＴＣＰ２の接続電極との一部あるいは全部を含むようにレーザ光を照射することも可能である。
【００５５】
また、レーザ発振器２００において、いわゆるＱスイッチ２１０を用いることにより、Ｑ値の非常に高いパルスビームを発振することが可能となる。すなわち、高エネルギー密度のレーザを照射することにより短時間での接着（実装）が可能となる。なお、本例においては、一例としてパルスビームを用いたレーザ照射を実行する場合について説明するがこれに限らずたとえば所定のエネルギー量を連続的に照射し続ける連続波ビーム（ＣＷビーム）を照射することも当然に可能である。
【００５６】
なお、図７においては、図示していないがビームサンプラーおよびパワーメータ等を用いてレーザのパワー検出が実行される場合も示している。
【００５７】
図８は、本発明の実施の形態１に従うレーザ照射によりＡＣＦが反応する時間を説明する図である。ここでは、縦軸を反応率とし、横軸を反応時間としている。なお、ここでは、１０６４ｎｍ程度の波長レーザを出射する新複屈折結晶体（ＹＶＯ4）を用いた固体レーザで実験を行なった場合の反応時間が示されている。
【００５８】
【数１】
【００５９】
ここで、ＤＳＣ反応熱は、いわゆる示差走査熱量測定に従って計測された反応熱を示している。示差操作熱量測定は、試料及び基準試料を一定速度で温度変化させる際に加えるエネルギ−差を測定し、試料の熱分析たとえば反応熱等を計測する効果的な手法である。
【００６０】
上記の式に基づいて反応熱から反応率を算出すると、図８に示されるように約７０〜８０ｍｓｅｃ程度でＡＣＦをほぼ完全に硬化させることが可能となる。なお、レーザを照射しすぎるとＡＣＦにアブレーションが生じたりあるいは焦げが生じたりすることにより、ＡＣＦ内部のエポキシ結合の数が増えて反応熱が増大するため上式に基づく反応率においては、完全に硬化後、見かけ上負の反応率となっている。なお、図８に示される実線は上記の算出結果に基づいて想定される推定曲線である。
【００６１】
従来の方式では、熱伝導等によりＡＣＦをほぼ完全に硬化させるために概ね１０〜２０秒程度必要としていたが本願方式によりその１０分の１以下の時間でＡＣＦを硬化させることができ、極めて高効率でＡＣＦを用いた実装が可能となる。
【００６２】
図９は、本発明の実施の形態１に従う接合装置によりＴＣＰを接合した場合の実装時間を説明する図である。
【００６３】
ここでは、レーザ出力（Ｗａｔｔ）、周波数（ｋＨｚ）、パルスエネルギー（ｍＪｏｕｌｅ／Ｐｕｌｓｅ）、１チップの予測実装時間（ｍｓｅｃ）および代表的なレーザ例が示されている。なお、チップ底面積は２０ｍｍ2とする。また、硬化に必要なエネルギー実測値は、２００ｍＪｏｕｌｅ／ｍｍ2である。なお、レーザとしてここでは、代表的にＹＶＯ4レーザ、ファイバーレーザ、ＹＡＧレーザ等が示されている。ここで示されるように高出力のレーザパワーを照射することにより短時間で実装することが可能である。１チップ当りの実装時間は一秒程度以内相当である実験結果が得られており、本願発明に従う接合装置を用いることにより、極めて高速な実装が可能であることがわかる。
【００６４】
図１０は、本発明の実施の形態１に従うアレイ基板とＴＣＰとの実装を実行するタイミングチャート図である。
【００６５】
図１０を参照して、実装を開始して、まず加圧ヘッドにより加圧を開始して、そしてレーザ照射を実行する。ここでは、レーザ照射として１秒程度照射した場合が示されている。ＡＣＦを硬化するためにレーザ照射した結果、ＴＣＰと接触している加圧ヘッドの温度も同様に上昇することになる。
【００６６】
ここでは、加圧ヘッドの温度は２００℃程度にまで上昇することになる。レーザ照射を終了すると、加圧ヘッドの温度は徐々に下降することになるが、自然放熱であるため下降に時間がかかる。
【００６７】
仮に加圧ヘッドの温度が高いまま次のアレイ基板とＴＣＰとの実装を実行した場合、レーザ照射によって加圧ヘッドの熱がさらに上昇することとなって熱膨張を引き起こし、実装むらを引き起こす可能性がある。また、レーザ照射の度に加圧ヘッドの温度が上昇することになれば、各回の実装毎で温度条件が異なるので他のプロセス条件の制御が難しく、安定した品質の接合を実現することが困難となる可能性もある。したがって、次のアレイ基板とＴＣＰとの実装を実行する場合において、加圧ヘッドの温度を当初の温度付近にまで戻す必要があり、そのためにレーザ照射の時間を短縮したとしても１つの実装が完了して、次の実装に移るまでにかなりの時間がかかる可能性がある。
【００６８】
たとえば、従来の加圧ヘッドの場合には、２００℃から初期の温度（２０℃）程度にまで下降するまでに４秒以上の時間がかかる場合が示されている。
【００６９】
本発明の実施の形態においては、図７に示されるように加圧ヘッドを通常の加圧ヘッドではなく、先端部位３０ｂと、残りの部位３０ａとに分け、先端部位３０ｂの熱伝導性は、ＴＣＰ２の熱伝導性と同等もしくは高く、熱容量は小さい材料で成型されているものとする。一方、残りの部位３０ａの熱伝導性は、ＴＣＰ２の熱伝導性の熱伝導性よりも低く、熱容量は大きい材料で成型されているものとする。また、先端部位３０ｂと残りの部位３０ａとでは、熱伝導性は先端部位３０ｂの方が高く、熱容量については残りの部位３０ａの方が大きいものとする。
【００７０】
たとえば、先端部位３０ｂをダイヤモンドライクカーボンとし、先端部位以外の残りの部位３０ａを、先端部位３０ｂよりも熱伝導性が低く、熱容量が大きいセラミックで成型した場合を一例として挙げる。
【００７１】
そして、本実施の形態においては、加圧ヘッドの冷却機構を設けた構成である。具体的には、圧縮空気供給部８０により圧縮空気を加圧ヘッドの先端部３０ｂに設けられた孔に供給する。
【００７２】
当該構成により、加圧ヘッドの先端部位３０ｂの熱は、圧縮空気により吸熱されることになり、加圧ヘッドの先端部位３０ｂの温度は急激に下降することになる。
【００７３】
ここでは、ダイヤモンドライクカーボンで成型された先端部位３０ｂの温度は、２００℃程度にまで上昇することになるが、熱伝導性が高いとともに熱容量が小さいためダイヤモンドライクカーボンで成型された先端部位３０ｂの熱は、比較的早く圧縮空気に供給されることになる。すなわち、熱伝導性の高い先端部位３０ｂにより圧縮空気を介して高速に放熱し、加圧ヘッドを冷却することが可能である。
【００７４】
したがって、図１０においては、２００℃から２秒程度で初期の温度（２０℃）程度にまで下降している場合が示されている。
【００７５】
これにより、１つの実装が完了して、次の実装に移るまでの時間を短縮して、高速な接合装置を実現することが可能である。さらに、レーザ照射による接合を行なう直前のアレイ基板、ＴＣＰ、加圧ヘッドの温度を毎回の実行毎に同じ温度に設定することができるので、安定した接合を行なうことが可能である。すなわち、短いタクトタイムで、安定した実装品質を得ることが可能である。
【００７６】
また、接合の際においては、上述したように、先端部位３０ｂと、先端部位３０以外の残りの部位３０ａとを比較した場合、残りの部位３０ａは、熱伝導性が先端部位３０ｂよりも低い材料で成型されているため加圧ヘッドの先端部位３０ｂから残りの部位３０ｂへの熱が流れ出る速度は抑制されることになる。すなわち、加圧ヘッドの先端部位３０ａの温度が部材に対して早く上昇することになり、高速な接合を促進することが可能である。これにより、ガラス基板の温度が接合部分の温度まで上昇する前に接合を完了させることも可能である。また、部材側については、熱膨張に起因する応力が残存することも考えられるが、ガラス基板は低い温度を維持することが可能であるので歪み変形を最小限に留めることが可能である。すなわち、画像むらを抑制することが可能となる。また、加圧ヘッドの先端部位３０ｂから加圧ヘッドに溜まった熱を先端部位３０ｂから効率的に放熱できるためレーザ照射前の温度に復帰する時間を短縮させることが可能である。
【００７７】
なお、ここでは、圧縮空気供給部８０により圧縮空気を供給して加圧ヘッドを冷却する冷却機構について説明したが、圧縮空気を供給しない場合であっても加圧ヘッドの先端部位３０ｂは、ＴＣＰ２の熱伝導性と同等もしくは高く、熱容量は小さい材料で成型されているため放熱のための時間が短縮されて約４秒以内に初期の温度程度にまで短縮されることになるので従来の加圧ヘッドと比べて実装時間を短縮することが可能である。
【００７８】
また、図１０においては、加圧ヘッドのヘッド圧力は、加圧ヘッドの温度がある程度にまで下がった後に開放されている場合が示されている。ここでは、圧縮空気を供給して強制的に加圧ヘッドを冷却した場合に加圧ヘッドの加圧を解除した場合が一例と示されている。これは、加圧ヘッドの温度が高い場合に加圧を解除すると、加圧しているＴＣＰの温度も高いため解除した際の開放力に基づいてＴＣＰの位置ずれが生じる可能性があるからである。
【００７９】
加圧ヘッドが解除されるまでガラス基板に実装されたＴＣＰの搬送ならびに次の実装のためのアライメント等の動作等を実行することはできないため、本願構成の如く加圧ヘッドの温度を早期に下降させて加圧ヘッドを早期に解除することにより、次の実装に移るまでの時間を短縮して、高速な接合装置を実現することが可能である。
【００８０】
なお、上記においては、アレイ基板（ガラス基板）とＴＣＰとの実装を実行する接合装置について主に説明したがこれに限られず、他の実装たとえばＣＯＧの実装技術やＴＡＢ／ＣＯＦ等の部品製造技術においても同様に適用可能である。また、ＡＣＦの代わりに導電性粒子を含まない熱反応性樹脂の接着剤を用いても、アレイ基板とＴＣＰ等とに圧力を加え、挟み込んだ状態で接着剤を硬化させるので、向かい合う電極同士が接触し、導通した状態で接合が可能となる。
【００８１】
（実施の形態１の変形例）
図１１は、本発明の実施の形態１の変形例に従う加圧ヘッドの形状を説明する図である。
【００８２】
図１１（ａ）は、加圧ヘッド３０の先端部位３０ｂにおいて、孔３１が設けられた場合が示されている。
【００８３】
この孔３１に圧縮空気を供給することにより、圧縮空気に熱が放出され、加圧ヘッドの先端部位の温度を下げることになる。なお、圧縮空気の供給方式としては、加圧ヘッドに孔と連結される供給孔（図示せず）を設けて供給孔から圧縮空気を供給することも可能である。あるいは、加圧ヘッドに供給孔を設けず、直接孔に圧縮空気を供給することも可能である。
【００８４】
図１１（ｂ）加圧ヘッドの先端部位３０ｂに接触するように冷却機構を設けた構成である。具体的には、加圧ヘッドの先端部位３０ｂと接触するように孔を設けた部材３５，３６を設けた場合が示されている。そして、孔に圧縮空気を供給することにより部材３５，３６を介して熱伝導性の高い先端部位３０ｂの熱が圧縮空気に放出され、加圧ヘッドの先端部位の温度を高速に下げることになる。なお、部材３５，３６としては熱伝導性の高い材料を用いて成型することが可能である。たとえば、ダイヤモンドコンパウンドあるいはジェラルミン等を用いて成型することも可能である。
【００８５】
なお、本例においては、孔に圧縮空気を供給して圧縮空気が熱を吸熱して加圧ヘッドの温度を下げる方式について説明したが、特に圧縮空気に限られず、レーザ照射によって上昇した加圧ヘッドの温度よりも低い温度の冷却媒体であればよく、他の気体や、液体の気化熱を利用して冷却する方式あるいはペルチェ素子も用いた冷却方式等を採用することも可能である。
【００８６】
（実施の形態２）
上記の実施の形態１においては、ガラス基板１とＴＣＰ２との接合に際してＡＣＦ１０を用いる接合装置について説明したが、本実施の形態２においては、ＡＣＦ等の薄膜の接合材料を用いずに接合する接合装置について説明する。
【００８７】
図１２は、本発明の実施の形態２に従う接合装置１１０を説明する概念図である。
図１２を参照して、本発明の実施の形態２に従う接合装置１１０は、図４で説明した接合装置１００と比較して、ＡＣＦ１０をガラス基板１とＴＣＰ２との間に挿入しない点が異なる。その他の点については、図４で説明したのと同様であるのでその詳細な説明は繰り返さない。
【００８８】
図１３は、本発明の実施の形態２に従う接合装置によるアレイ基板（ガラス基板）とＴＣＰの接合を説明する図である。
【００８９】
図１３を参照して、図７で説明した方式と異なる点は、ＡＣＦを介さずにレーザ発振器１００からの照射によりアレイ基板１とＴＣＰ２との金属電極の境界領域付近に直接レーザをピンポイントで照射することにより接合する。
【００９０】
以下においては、本発明の実施の形態に従うＴＣＰ２のバンプ（金属電極）と、ＬＣＤのアレイ配線（金属電極）との接合方式について説明する。
【００９１】
まず１つめの方式としては、レーザ照射により金属電極の一部を溶融して接合する方式（溶融拡散方式）について説明する。
【００９２】
図１４は、本発明の実施の形態２に従うＴＣＰ２のバンプ（金属電極）と、ＬＣＤのアレイ配線（金属電極）との接合方式を説明する図である。なお、ここでは、ＴＣＰ２のバンプとＬＣＤのアレイ配線について１組の接合について以下において説明するが、図１３に示されるようにＴＣＰ２とＬＣＤ１には、それぞれバンプおよびアレイ配線が複数組設けられており、対応するバンプとアレイ配線とが互いに近接又は接触した状態で接合されるようにパターン位置が形成されているものとする。また、各組において、対応するバンプおよびアレイ配線のパターン位置が略一致した状態でレーザ照射が実行されるものとする。
【００９３】
図１４（ａ）を参照して、上側に凸型のＴＣＰ２のバンプ（金属電極）、下側に凸型のアレイ配線（金属電極）が示されている。
【００９４】
そして、図１３で示したようにバックアップガラス５５を介してアレイ基板（ガラス基板）１を透過し、レーザ光をアレイ配線に照射する。その際、アレイ配線（金属電極）が溶融温度を越えるまでレーザ光を照射する。そうすると、レーザ光からのエネルギーによりアレイ配線の金属電極は加熱されてアレイ配線の金属電極の表面付近が溶融し、金属電極同士が近接状態である場合においても表面張力等の影響により上側の金属電極と接触状態となる。そして、接触状態となった場合、互いの金属電極において、各々の金属電極を構成する金属原子が接触状態となった金属電極に移動するいわゆる原子拡散現象が起きる。
【００９５】
この原子拡散現象が生じれば互いの金属原子が混ざり合い合金が形成され、図１４（ｂ）に示されるようにＴＣＰ２のバンプとＬＣＤのアレイ配線とが接合される。なお、この方式においては、ＴＣＰ２のバンプ位置とＬＣＤのアレイ配線との位置は保持された状態で金属電極同士の接合が行なわれる。
【００９６】
なお、ここでは、一例としてバンプおよびアレイ配線を形成する金属として金（Ａｕ）およびアルミニウム（Ａｌ）等が用いられるものとする。金（Ａｌ）と、アルミニウム（Ａｌ）の融点は、約９００度、約６６０度であり金（Ａｕ）の方がアルミニウム（Ａｌ）よりも融点が高い。
【００９７】
また、加圧ヘッド３０は、ＴＣＰ２のバンプとＬＣＤ１のアレイ配線とが近接あるいは接触した状態で保持するものとする。加圧ヘッド３０により押圧し続けた場合には、溶融しているアレイ配線（金属電極）の形状が物理的に著しく変化する可能性があるからである。これにより隣接するアレイ配線と接触してショートするあるいは電気的経路の断線となる可能性もあるため本方式においては、過剰な押圧を印加せずにアレイ配線と近接したＴＣＰ２のバンプ位置を保持することによりアレイ配線の形状を著しく変形させないようにしている。
【００９８】
なお、複数のアレイ配線および複数のバンプが配列されている場合、アレイ配線間あるいはバンプ間のばらつきを考慮して、その間隔のばらつき程度の距離を押し込む程度の加圧を行なうことも可能である。
【００９９】
上記においては、ＴＣＰ２のバンプを形成する金属と、ＬＣＤ１のアレイ配線を形成する金属の材質が異なり、バンプを形成する金属の溶融温度がＬＣＤのアレイ配線を形成する金属の溶融温度よりも高い場合について説明した。
【０１００】
一方、ＴＣＰ２のバンプを形成する金属と、ＬＣＤ１のアレイ配線を形成する金属の材質が同じ場合、すなわち、バンプを形成する金属の溶融温度とＬＣＤのアレイ配線を形成する金属の溶融温度が同じ場合についても上記と同様の方式を採用することが可能であるが、同じ材質の場合、一方の金属電極のみならず両方の金属電極にレーザを照射することも可能である。また、上記においては、材質に従ってＬＣＤ１のアレイ配線を溶融する構成について説明したが、ＴＣＰ２のバンプを形成する金属を溶融するようにすることも可能である。
【０１０１】
上記においては、レーザ照射により金属電極の一部を溶融して接合する方式（溶融拡散方式）について説明したが、次に、金属電極の一部を溶融せずに接合する方式（固相拡散方式）について説明する。
【０１０２】
図１５は、本発明の実施の形態２に従うＴＣＰ２のバンプ（金属電極）と、ＬＣＤのアレイ配線（金属電極）との別の接合方式を説明する図である。
【０１０３】
図１５（ａ）を参照して、上側に凸型のＴＣＰ２のバンプ（金属電極）、下側に凸型のアレイ配線（金属電極）が示されており、上述したように互いに酸化膜を介して接触した状態であるものとする。したがって、ＴＣＰ２のバンプとアレイ配線とは酸化膜により導通状態ではないものとする。
【０１０４】
本例の方式としては、アレイ配線（金属電極）を照射するとともに、加圧ヘッド３０によりＴＣＰ２のバンプを押圧する。
【０１０５】
まず、図１３で示したようにバックアップガラス５５を介してレーザ光をアレイ配線に照射する。その際、アレイ配線（金属電極）が溶融温度を越えない溶融温度付近までレーザ光を照射する。そうすると、レーザ光からのエネルギーによりアレイ配線（金属電極）は加熱されるが、溶融温度まで達しないようにレーザ光が照射されるためアレイ配線の金属電極は溶融しない。一方、上述したように金属電極の表面に付着した酸化膜の一部はアレイ配線が溶融温度付近まで加熱されるに従い、アレイ配線（金属電極）内部に溶け込む逆拡散現象が生じる。
【０１０６】
また、加圧ヘッド３０によりＴＣＰ２のバンプが押圧されるためアレイ配線およびバンプの表面に付着した酸化膜の膜厚が薄くなり結果的にバンプとアレイ配線の少なくとも一部の金属同士が直接接触することになる。そうすると、アレイ配線（金属電極）内部のエネルギーの増大した金属原子は、金属同士が直接接触した部分を介してバンプ（金属電極）の金属原子と原子拡散現象を引き起こす。これにより、図１５（ｂ）に示されるように上述したように互いの金属原子が混ざり合い合金が形成されて、バンプとアレイ配線とが接合されることになる。なお、固相拡散方式の場合には、金属電極は溶融して接合される方式ではないためたとえば上述したように隣接するアレイ配線と接触してショートするあるいは電気的経路の断線となる可能性がないため金属電極同士を安全に接合することが可能となる。また、アレイ配線の材質と加熱温度との関係によっては、上記の酸化膜について逆拡散現象が生じない場合も考えられるが、この場合には、ＴＣＰ２のバンプを押圧することによりアレイ配線（金属電極）の表面に付着した酸化膜を機械的に破って金属を露出ささて、上述したように金属同士が直接接触した部分を介して上述した金属原子の原子拡散現象を引き起こすようにすることも可能である。
【０１０７】
上述したように、本発明に従う接合方式は、金属電極を所定波長のレーザでレーザ照射することにより原子拡散現象により互いの金属電極の金属原子をピンポイントで反応させて金属電極同士を接合する。したがって、ＡＣＦ等の薄膜材料を用いて金属電極を接合する必要は無く、金属電極同士の接合時間を短縮することができ、高速かつ高精細な実装が可能となる。
【０１０８】
本実施の形態２においても、加圧ヘッドを用いてＴＣＰ２のバンプとＬＣＤ１のアレイ配線とを挟み込んで近接あるいは接触した状態となるように保持する。あるいは、加圧ヘッドを用いてＴＣＰ２のバンプとＬＣＤ１のアレイ配線とを挟み込んで、支持台１６に向かって加圧してＴＣＰ２のバンプとＬＣＤ１のアレイ配線とを密着させるため実施の形態１で説明したのと同様に、レーザ照射に伴ない加圧ヘッドの温度は上昇することになる。レーザ照射を終了すると、加圧ヘッドの温度は徐々に下降することになるが、自然放熱であるため下降に時間がかかる。
【０１０９】
本実施の形態２に従う接合装置においても、実施の形態１と同様に加圧ヘッドに対して冷却機構を設ける。具体的には、圧縮空気供給部８０により圧縮空気を加圧ヘッドの先端部３０ｂに設けられた孔に供給する。
【０１１０】
当該構成により、図１０で説明したのと同様に加圧ヘッドの先端部位３０ｂの熱は、圧縮空気により吸熱されることになり、加圧ヘッドの先端部位３０ｂの温度は急激に下降することになる。
【０１１１】
これにより、１つの実装が完了して、次の実装に移るまでの時間を短縮して、高速な接合装置を実現することが可能である。
【０１１２】
なお、図１１で説明した加圧ヘッドを用いて圧縮空気を供給して加圧ヘッドの温度を低下させるようにすることも当然に可能である。
【０１１３】
また、実施の形態１と同様に、本例においては圧縮空気供給部８０により圧縮空気を供給して加圧ヘッドを冷却する冷却機構について説明したが、圧縮空気を供給しない場合であっても加圧ヘッドの先端部位３０ｂは、ＴＣＰ２の熱伝導性と同等もしくは高く、熱容量は小さい材料で成型されているため放熱のための時間が短縮されて約４秒以内に初期の温度程度にまで短縮されることになるので従来の加圧ヘッドと比べて実装時間を短縮することが可能である。
【０１１４】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本発明の実施の形態１に従う液晶表示装置を説明する概略ブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１に従うＴＣＰを説明する概念図である。
【図３】ＡＣＦを説明する図である。
【図４】本発明の実施の形態１に従う接合装置１００を説明する概念図である。
【図５】本発明の実施の形態１に従うレーザ照射部１５を説明する概略ブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態１に従うレーザ照射部１５＃を説明する概略ブロック図である。
【図７】本発明の実施の形態１に従う接合装置によるアレイ基板とＴＣＰの接合を説明する図である。
【図８】本発明の実施の形態１に従うレーザ照射によりＡＣＦが反応する時間を説明する図である。
【図９】本発明の実施の形態１に従う接合装置によりＴＣＰを接合した場合の実装時間を説明する図である。
【図１０】本発明の実施の形態１に従うアレイ基板とＴＣＰとの実装を実行するタイミングチャート図である。
【図１１】本発明の実施の形態１の変形例に従う加圧ヘッドの形状を説明する図である。
【図１２】本発明の実施の形態２に従う接合装置１１０を説明する概念図である。
【図１３】本発明の実施の形態２に従う接合装置によるアレイ基板とＴＣＰの接合を説明する図である。
【図１４】本発明の実施の形態２に従うＴＣＰ２のバンプ（金属電極）と、ＬＣＤのアレイ配線（金属電極）との接合方式を説明する図である。
【図１５】本発明の実施の形態２に従うＴＣＰ２のバンプと、ＬＣＤのアレイ配線との別の接合方式を説明する図である。
【符号の説明】
【０１１６】
１ ＬＣＤ、２ ＴＣＰ、３ プリント回路基板、４ インターフェイス部、５ ドライバＩＣ、６ ＦＰＣ、１５，４０ レーザ照射部、１６ 支持台、２０ シリンダ、３０ 加圧ヘッド、３１，３２，３６ 孔、４５ 測定部、５５ バックアップガラス、６０ カメラ、７０ 制御部、８０ 圧縮空気供給部、１００，１１０ 接合装置、１０５，１３０ ビームエキスパンダ、１１５ スリット、１２０ ビームサンプラー 、１４０ アライメントレーザポインタ、１４５ パワーメータ、１８０，２００ レーザ発振器、２１０ Ｑスイッチ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示パネルと駆動回路基板とを接合するのに適した接合装置および接合装置による接合方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、パーソナルコンピュータ、その他各種モニタ用の画像表示装置として、液晶表示装置が急速に普及してきている。
【０００３】
この種の液晶表示装置は、一般に液晶表示パネルの背面に照明用の面状光源であるバックライトを配設することにより、所定の広がりを有する液晶面を全体として均一な明るさに照射することで、液晶面に形成された画像を可視像化するように構成されている。
【０００４】
液晶表示装置は、液晶材料を２枚のガラス基板の間に封入して構成した液晶表示パネルと、液晶表示パネル上に実装された液晶材料を駆動するためのプリント回路基板と、液晶表示パネルの背面に液晶表示パネル保持フレームを介して配置されるバックライト・ユニットと、これらを覆う外枠フレームとを備えている。
【０００５】
液晶表示装置の中でＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）液晶表示装置の場合、液晶表示パネルを構成するガラス基板のうちの一方のガラス基板はアレイ基板を構成し、他の一方のガラス基板はカラーフィルタ基板を構成する。
【０００６】
ガラス基板には、液晶材料の駆動素子であるＴＦＴ、表示電極、信号線の他にプリント回路基板と電気的に接続するための引出電極などが形成されておりガラス基板上にＴＦＴが規則的に配列されているためにアレイ基板とも称されている。
【０００７】
カラーフィルタ基板には、カラーフィルタの他にコモン電極、ブラックマトリックス、配向膜などが形成されている。
【０００８】
プリント回路基板は、アレイ基板に形成された引出電極とＴＡＢ（Tape Automated Bonding）テープキャリア（以下、単にＴＡＢとも称する）を介して接続（実装）されるのが一般的である。あるいはＴＡＢ技術によりテープフィルムにＬＳＩチップを接続したパッケージ（すなわちテープキャリアパッケージ（以下、ＴＣＰとも称する））を実装することも行なわれている。また、ＴＡＢ技術に限らず同一のパッケージ技術としてＣＯＦ（Chip on film/FPC）やＳＯＦ（System on Film）も挙げることができる。
【０００９】
そして、ＴＡＢの入力リード導体はプリント回路基板の対応する導体に接続されることになる。一方、ＴＡＢの出力リード導体はアレイ基板の対応する引出電極に接続される。その接続の際、すなわちＴＡＢの入力リード導体とプリント回路基板の対応する導体との接続の際には、たとえば、はんだやＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film：異方性導電膜）あるいはＡＣＰ（Anisotropic Conductive Paste：異方性導電ペースト）が用いられている。あるいは、ＮＣＰ（Non Conductive Particle/Paste）などの工法や材料が用いられている。ＴＡＢの出力リード導体とアレイ基板の対応する引出電極との接続の際にも同様にＡＣＦあるいはＡＣＰ、ＮＣＰ等が用いられている。さらに、これらの接続のみならずＴＣＰ上のＬＳＩチップとフィルムとを接続する技術としてもＡＣＦ、あるいはＡＣＰ、ＮＣＰ等が用いられている。
【００１０】
ＴＡＢを用いる実装の他に、ＣＯＧ（Chip On Glass）と呼ばれる実装技術がある。このＣＯＧは、アレイ基板上にＩＣシリコンチップ（以下、シリコンチップ）をＡＣＦあるいはＡＣＰ、ＮＣＰ等により接合する技術である。なお、以下においてはＡＣＦあるいはＡＣＰ、ＮＣＰ等を単にＡＣＦとも称することとする。
【００１１】
ＡＣＦは、接着剤としての樹脂中に導電材料からなる粒子を分散させたものであり、熱可塑性樹脂を接着剤とする熱可塑型ＡＣＦと熱硬化型樹脂を接着剤とする熱硬化型ＡＣＦの２種類が存在する。熱可塑型ＡＣＦおよび熱硬化型ＡＣＦによる接合の手法は、加熱および加圧を伴う熱加圧を行なう点で一致しており、特開２００２−２４９７５１号公報においては、ヒータツールおよび近赤外線ランプを照射して熱圧着する方式が開示されている。
【００１２】
また、別の方式としては、特開２００１−３４５５０５号公報においては、はんだに赤外線を照射することにより溶融し、たとえば光半導体素子と光実装基板とを接合する方式が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−２４９７５１号公報
【特許文献２】特開２００１−３４５５０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、いずれの接合方式においても、加熱接合する際の温度は、比較的高温となる。たとえばＡＣＦを硬化するために必要な温度を２００度とするとヒータツールの加熱温度は２３０℃〜２５０℃程度にする必要がある。また、はんだを溶融するためには３００〜４００℃程度の高温加熱が必要である。
【００１４】
したがって、加熱接合するに際して、その周辺機材にもその加熱に従う温度が伝導することになる。たとえば、加圧するための加圧ヘッドは、加圧に際してチップからの温度が伝導することになる。そうすると、たとえば加圧ヘッド等の周辺機材の温度が下がらないと、次の接合等を実行することができないという問題がある。
【００１５】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、加圧ヘッドを備えた接合装置に関し、高速かつ高精細な実装を可能とする接合装置および接合装置による接合方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係る接合装置は、電気的な経路を形成するために被接合体としてガラス基板上に配列された複数の電極からなる引出電極と、当該ガラス基板と熱膨張率および／または熱収縮率が異なる部材上に引出電極と配置を対応させて配列された複数の電極からなる接続電極とを、それぞれ電気的にかつ形状上一体に接合する接合装置であって、ガラス基板を支持する支持台と、支持台に向かってガラス基板が置かれる方向へ部材を挟み込んで、引出電極と接続電極とを近接または接触した状態で保持する、あるいは加圧して引出電極と接続電極とを密着させるための加圧ヘッドと、引出電極と接続電極とが近接または接触もしくは密着した状態に置かれる領域にレーザ光を照射するレーザ光源とを備える。加圧ヘッドは、レーザ光源によるレーザ光の照射の際に部材と接触する先端部位と、先端部位以外の残りの部位とに分けられる。先端部位は、部材と比べて熱伝導性が同等もしくは高く、かつ、熱容量が小さい材料である。先端部位以外の残りの部位は、部材と比べて熱伝導性が低い材料を含む。
【００１７】
好ましくは、加圧ヘッドは、加圧ヘッドの先端部位を冷却する冷却機構を含む。
特に、加圧ヘッドの先端部位には、冷却機構としてレーザ光が照射された後の加圧ヘッドの温度よりも低い冷却媒体が供給される孔が設けられる。
【００１８】
特に、加圧ヘッドの先端部位と接触して設けられ、先端部位の熱を外部に放出する冷却手段をさらに含む。
【００１９】
好ましくは、先端部位の残りの部位は、部材と比べて熱容量が大きい材料である。
本発明に係る接合装置による接合方法であって、電気的な経路を形成するために被接合体としてガラス基板上に配列された複数の電極からなる引出電極と、当該ガラス基板と熱膨張率および／または熱収縮率が異なる部材上に引出電極と配置を対応させて配列された複数の電極からなる接続電極とを、それぞれ電気的にかつ形状上一体に接合する接合装置による接合方法であって、接合装置は、レーザ光を照射するレーザ光源と、ガラス基板を支持する支持台と、部材を支持台に向かってガラス基板が置かれる側で部材を保持もしくは支持台に向かって加圧するヘッドとを備える。ヘッドは、部材と接触する先端部位と、先端部位以外の残りの部位とに分けられる。先端部位は、部材と比べて熱伝導性が同一もしくは高く、かつ、熱容量が小さい材料である。先端部位以外の残りの部位は、部材と比べて熱伝導性が低い材料を含むようにされており、ヘッドの先端部位を部材に接触させつつ、支持台に支持されたガラス基板に向かって部材をヘッドで挟み込むようにして、引出電極と接続電極とを近接または接触した状態で保持する、あるいは、加圧して引出電極と接続電極とを密着させる挟み込みステップと、引出電極と接続電極とが近接または接触もしくは密着された状態に置かれる領域にレーザ光を照射するレーザ光照射ステップとを含む。
【００２０】
好ましくは、レーザ光の照射後に、ヘッドの先端部位をレーザ光照射前に温度になるように冷却する冷却ステップをさらに含む。
【００２１】
特に、加圧ヘッドは、加圧ヘッドの先端部位を冷却する冷却機構を含み、
冷却ステップは、冷却機構によって行なわれる。
【００２２】
特に、加圧ヘッドの先端部位には、冷却機構としてレーザ光が照射された後の加圧ヘッドの温度よりも低い温度の冷却媒体が供給される孔が設けられる。
【００２３】
好ましくは、接合装置は、加圧ヘッドの先端部位と接触して設けられ、先端部位の熱を外部に放出する冷却手段をさらに含む。冷却ステップは、冷却手段によって行なわれる。
【００２４】
好ましくは、レーザ光照射ステップは、第１の部材の引出電極の温度が融点を越えず、かつ、第２の部材の接続電極の温度が融点を越えないようにレーザ光を照射し、引出電極と接続電極の金属電極相互の原子の固相拡散現象により引出電極と接続電極とを接合する。
【００２５】
好ましくは、挟み込みステップは、熱反応性樹脂からなる接着剤中に導電性粒子が分散された異方性導電性材料をガラス基板の引出電極と部材の接続電極との間にさらに挟み込んだ状態で、支持台に支持されたガラス基板に向かって部材をヘッドにより加圧し、レーザ光照射ステップは、異方性導電性材料に含まれる熱反応性樹脂からなる接着剤にレーザ光を照射して、引出電極と接続電極とを電気的かつ形状上一体に接合する。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に係る接合装置および接合装置による接合方法により、加圧ヘッドは、レーザ光源によるレーザ光の照射の際に被接合体と接触する先端部位と、先端部位以外の残りの部位とに分けられる。先端部位は、先端部位以外の残りの部位よりも熱伝導性が高く、熱容量が小さい材料で成型されるため、従来の加圧ヘッドよりも放熱のための時間が短縮されて実装時間を短縮することが可能であり、高速かつ安定した高精細な実装が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付し、その説明は繰返さない。
【００２８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に従う液晶表示装置を説明する概略ブロック図である。
【００２９】
図１を参照して、本発明の実施の形態１に従う液晶表示装置は、液晶表示パネル（以下、ＬＣＤとも称する）１と、ＬＣＤ１の周辺に配設された周辺回路との接続配線が設けられたインターフェイス部４と、ＬＣＤ上に実装された液晶材料を駆動するためのプリント回路基板３と、プリント回路基板３と液晶表示パネルＬＣＤ１との間に設けられ、液晶表示パネルの構成素子を駆動するためのドライバＩＣ５を含むＴＣＰ２と、プリント回路基板３とインターフェイス部４とを電気的に接続するためのフレキシブル基板（以下、ＦＰＣとも称する）６とを備える。
【００３０】
以下においては、本発明の実施の形態に従う接合装置について、液晶表示パネルＬＣＤとプリント回路基板３との接続に用いられるドライブＩＣ５を含むＴＣＰの接合方式、具体的には、電極同士が電気的にかつ形状上一体に接合される方式について主に説明する。
【００３１】
図２は、本発明の実施の形態１に従うＴＣＰを説明する概念図である。
図２を参照して、本発明の実施の形態に従うＴＣＰは、ドライバＩＣ５を含み、ドライバＩＣ５から複数の入力および出力リード導体が設けられた構成となっている。
【００３２】
図３は、ＡＣＦ１０を説明する図である。
図３（ａ）は、ＡＣＦ１０の構造を説明する図である。
【００３３】
図３（ａ）を参照して、ＡＣＦ１０は、エポキシ系またはアクリル系の接着剤であるバインダ１０中に無数のミクロパーティクル（導電性粒子）１１が含まれた構成となっている。
【００３４】
図３（ｂ）は、ＡＣＦ１０に加熱および加圧を加えたときの導電経路が形成される場合を説明する図である。
【００３５】
図３（ｂ）を参照して、ＡＣＦ１０に加熱および加圧を加えるすなわちミクロパーティクル１１に加熱および加圧が加えられると、内部のニッケル（Ｎｉ）メッキ１２によりコーティングされた樹脂コア１３に反発力が生じることになる。これにより、この無数のミクロパーティクルが互いに結合してこのミクロパーティクルにニッケルメッキ１２の外側にコーティングされた金メッキ１１を介してたとえば上部電極１４と下部電極１５との間に導電経路が形成されることになる。これにより、接合の際において、接合部分において導電経路を形成することが可能となる。
【００３６】
図３（ｃ）は、２層構造のＡＣＦを説明する図である。
ここでは、２層構造のＡＣＦが示されており、バインダとミクロパーティクルとがそれぞれ別々の領域すなわちバインダ領域１０ａおよびミクロパーティクル領域１１ａとに分離して形成されている。当該構成においても、上述したのと同様に導電経路を形成することが可能となる。なお、２層構造のＡＣＦを用いることにより加熱および加圧を加えたときのずれを抑制することが可能となっている。
【００３７】
図４は、本発明の実施の形態１に従う接合装置１００を説明する概念図である。
図４を参照して、本発明の実施の形態１に従う接合装置１００は、ＡＣＦ１０に対して単色光であるレーザを照射するレーザ照射部１５と、ＬＣＤであるアレイ基板（ガラス基板）１を支持するための支持台１６と、支持台１６に向かって加圧するための加圧ヘッド３０と、シリンダ２０と、レーザ照射部１５と、バックアップガラス５５と、接合装置１００全体を制御する制御部７０と、対象物を真空吸着するための真空吸着部７５と、圧縮空気を供給する圧縮空気供給部８０とを備える。そして、シリンダ２０とアレイ基板１との間にＴＣＰ２およびＡＣＦ１０が挿入される。
【００３８】
レーザ照射部１５は、ＡＣＦ１０に対して所定波長のレーザを照射する。具体的には、他の波長と比較して相対的にガラスに対して透過率が高く、ＡＣＦに対して吸収率が高い波長を選択するものとする。
【００３９】
シリンダ２０は、加圧ヘッド３０を介してＴＣＰ２とアレイ基板１との接合において加圧するためのものである。
【００４０】
本発明に従う加圧ヘッド３０は、後述するが２つの領域に分けられ、先端部位３０ｂと、それ以外の部位３０ｂとは材質が異なるものとする。
【００４１】
真空吸着部７５は、制御部７０の指示に基づいて加圧ヘッドに設けられた吸引孔から対象物である本例においてはＴＣＰ２を真空チャックする。これにより、ＡＣＦ１０との接着の際の加圧により生じる可能性のあるアライメントずれを防止し、精度の高いアライメントが可能となる。
【００４２】
圧縮空気供給部８０は、後述するが制御部７０の指示に基づいて加圧ヘッドに設けられた孔に圧縮空気を供給する。孔は、加圧ヘッドの一方の端部から他方の端部まで貫通した状態であるものとする。ここでは、一例として２つの孔が設けられていて、それぞれに対して圧縮空気供給部８０から圧縮空気を供給可能な状態として設けられている場合が示されている。
【００４３】
また、図４においては、一例として加圧ヘッドを介して一つの吸引孔と真空吸着部７５とが接続されている場合が示されているが、これに限られず複数の吸引孔を用いて真空チャックを行なうことも当然に可能である。
【００４４】
図５は、本発明の実施の形態１に従うレーザ照射部１５を説明する概略ブロック図である。
【００４５】
図５を参照して、本発明の実施の形態１に従うレーザ照射部１５は、レーザ発振器２００と、ビームエキスパンダ１０５と、ダイクロック１１０と、スリット１１５と、ビームサンプラー１２０と、レーザミラー１２５と、ビームエキスパンダ１３０と、レーザラインジェネレータ１３５と、アライメントレーザポインタ１４０と、パワーメータ１４５とを備える。
【００４６】
レーザ発振器２００は、一例として波長λ＝１０６４ｎｍ近傍のレーザを出射するＹＡＧレーザ等の固体レーザを用いることができる。レーザ発振器２００から出射されたレーザは、ビームエキスパンダ１０５により所定幅の平行光線へと偏向される。そして、ダイクロック１１０を通過した後、スリット１１５によりスリット幅の光線に絞られる。スリット１１５通過後、ビームサンプラー１２０により一部の光線が反射されてパワーメータ１４５に入射される。パワーメータ１４５は、入射された光線の受光強度を検出して、レーザ発振器２００から所望の光強度のレーザが出射されているかどうかを判断し、図示しないがレーザ発振器２００等を制御する制御部７０を介してレーザ発振器２００の出力を調整する。スリット１１５を通過したレーザは、レーザミラー１２５により反射されてビームエキスパンダ１３０に入射される。ビームエキスパンダ１３０は、入射されたレーザを集光して、ＡＣＦ１０に対して照射する。
【００４７】
アライメントレーザポインタ１４０は、アライメント調整のためのレーザを発振するレーザ発振器であり、たとえば可視光である波長が選択される。たとえば、本例においては、６９０ｎｍのレーザが用いられる。このアライメントレーザポインタ１４０から出射されたレーザは、レーザラインジェネレータ１３５により整形されてダイクロック１１０を介してレーザ発振器２００から出射されたレーザと同様にＡＣＦ１０に照射される。このレーザは、アライメント調整すなわち位置合わせのためのレーザであり、このレーザを用いて位置決め制御が行なわれる。なお、上記のレーザ照射部１５においては、レーザの反射用素子としてレーザミラー１２５を用いた場合を説明したが、これに限られず、たとえば、レーザミラー１２５の代わりにレーザの反射角度の微調整が可能ないわゆるガルバノミラーあるいはポリゴンミラー等を用いることも当然に可能である。また、反射用素子を用いることなく直接レーザを照射することも可能である。
【００４８】
図６は、本発明の実施の形態１に従うレーザ照射部１５＃を説明する概略ブロック図である。
【００４９】
図６を参照して、ここでは、ガルバノミラーを用いたレーザ照射部１５＃が示されている。具体的には、レーザ照射部１５＃は、レーザ発振器１００と、ガルバノミラー９１，９２と、ガルバノミラー９１，９２を矢印方向へ旋回させるガルバノメータスキャナ９３，９４と、ガルバノミラー９１から到来するレーザ光を収束して、対象物に所定のスポット径をもって照射するｆθレンズとを含む。ガルバノミラー９１は、ガルバノメータスキャナ９３の旋回に応答してガルバノミラー９２から到来するレーザ光をＸ方向へ指向させる。ガルバノミラー９２は、ガルバノメータスキャナ９４の旋回に応答してレーザ発振器１００から到来するレーザ光をＹ方向へ指向させる。なお、ここでは、図５で説明したアライメントレーザポインタ１４０、パワーメータ１４５、ＣＣＤ１５０の構成については、図示していないが、図５と同様にレーザ光の光路にダイクロックあるいはサンプラーを配置することにより同様の構成とすることも当然に可能である。
【００５０】
図７は、本発明の実施の形態１に従う接合装置によるアレイ基板（ガラス基板）とＴＣＰの接合を説明する図である。
【００５１】
図７に示されるように、アレイ基板（ガラス基板）１の引出電極と対応するＴＣＰ２の接続電極とを対向させて、対応するそれぞれの電極の位置合わせが行なわれ、そして、アレイ基板１の引出電極とＴＣＰ２の接続電極との間に入れられたＡＣＦ１０を挟みこむためにシリンダ２０を用いて加圧ヘッド３０と支持台１６との間でアレイ基板１とＴＣＰ２とに加圧する。そして、レーザ発振器２００からのレーザ照射により、レーザミラー１２５によりレーザが反射され、バックアップガラス５５を介してアレイ基板（ガラス基板）１を通過して、直接ＡＣＦ１０にレーザがピンポイントで照射する。レーザの照射もしくは照射後により生じる後述するＡＣＦの硬化後にシリンダ２０を用いた加圧ヘッド３０による加圧を開放する。なお、加圧ヘッド３０のうちの先端部位３０ｂのみがＴＣＰ２と接触するものとする。
【００５２】
ここで、電極の位置合わせは、図示していないがバックアップガラス５５側から、バックアップガラス５５とアレイ基板１とを通してＣＣＤカメラ（単にカメラとも称する）で撮影し、カメラで撮影した撮像画像をたとえば制御部７０等において画像処理することにより実行することが可能である。本例においては、たとえばバックアップガラス５５側からカメラで撮影した場合、アレイ基板（ガラス基板）１とＴＣＰ２とを同時に撮像できるので電極の位置合わせは容易となるが、たとえばアレイ基板１およびＴＣＰ２等に設けられた基準マーク等を用いて電極の位置合わせを実行することも可能であり、バックアップガラス５５側からのカメラの撮影に限らず、ＴＣＰ２の上側からのカメラの撮影によっても位置合わせが可能である。
【００５３】
また、このレーザ照射部１５は、いわゆるレーザマーカであり、レーザ照射としては、試料載置テーブルである支持台１６上に位置決めされた所定の位置に任意の軌跡を描いてレーザ光を照射することが可能である。
【００５４】
一般的に、通常のレーザマーカはＣＡＤデータを用いて所定の位置に照射することができる。そのため、たとえば液晶表示パネルＬＣＤのＣＡＤデータをそのまま用いて照射箇所の位置決め制御を行なうことができる。レーザ光の照射軌跡としては薄膜が十分に加熱するようにエネルギを局部的に集中できるものが望ましい。なお、レーザ光の照射光量および／または照射軌跡を適宜に制御することにより接着強度を適切に調整することが可能であり、たとえば、いわゆるワブリング方式あるいは塗りつぶし方式を採用することも可能である。ワブリング方式による照射軌跡は照射スポットの中心を旋回させながら進めていくものである。一方、塗りつぶし方式とは多数の平行線により照射予定領域を埋め尽くすものである。当該技術については、一般的なものであるため本願明細書においてはその詳細な説明は省略する。なお、レーザ照射として、アレイ基板１の引出電極と対応するＴＣＰ２の接続電極とに当たらないように直接ＡＣＦ１０にピンポイントで照射されるようにレーザ光の照射する位置を移動させることも可能であるが、アレイ基板１の引出電極と対応するＴＣＰ２の接続電極との一部あるいは全部を含むようにレーザ光を照射することも可能である。
【００５５】
また、レーザ発振器２００において、いわゆるＱスイッチ２１０を用いることにより、Ｑ値の非常に高いパルスビームを発振することが可能となる。すなわち、高エネルギー密度のレーザを照射することにより短時間での接着（実装）が可能となる。なお、本例においては、一例としてパルスビームを用いたレーザ照射を実行する場合について説明するがこれに限らずたとえば所定のエネルギー量を連続的に照射し続ける連続波ビーム（ＣＷビーム）を照射することも当然に可能である。
【００５６】
なお、図７においては、図示していないがビームサンプラーおよびパワーメータ等を用いてレーザのパワー検出が実行される場合も示している。
【００５７】
図８は、本発明の実施の形態１に従うレーザ照射によりＡＣＦが反応する時間を説明する図である。ここでは、縦軸を反応率とし、横軸を反応時間としている。なお、ここでは、１０６４ｎｍ程度の波長レーザを出射する新複屈折結晶体（ＹＶＯ4）を用いた固体レーザで実験を行なった場合の反応時間が示されている。
【００５８】
【数１】
【００５９】
ここで、ＤＳＣ反応熱は、いわゆる示差走査熱量測定に従って計測された反応熱を示している。示差操作熱量測定は、試料及び基準試料を一定速度で温度変化させる際に加えるエネルギ−差を測定し、試料の熱分析たとえば反応熱等を計測する効果的な手法である。
【００６０】
上記の式に基づいて反応熱から反応率を算出すると、図８に示されるように約７０〜８０ｍｓｅｃ程度でＡＣＦをほぼ完全に硬化させることが可能となる。なお、レーザを照射しすぎるとＡＣＦにアブレーションが生じたりあるいは焦げが生じたりすることにより、ＡＣＦ内部のエポキシ結合の数が増えて反応熱が増大するため上式に基づく反応率においては、完全に硬化後、見かけ上負の反応率となっている。なお、図８に示される実線は上記の算出結果に基づいて想定される推定曲線である。
【００６１】
従来の方式では、熱伝導等によりＡＣＦをほぼ完全に硬化させるために概ね１０〜２０秒程度必要としていたが本願方式によりその１０分の１以下の時間でＡＣＦを硬化させることができ、極めて高効率でＡＣＦを用いた実装が可能となる。
【００６２】
図９は、本発明の実施の形態１に従う接合装置によりＴＣＰを接合した場合の実装時間を説明する図である。
【００６３】
ここでは、レーザ出力（Ｗａｔｔ）、周波数（ｋＨｚ）、パルスエネルギー（ｍＪｏｕｌｅ／Ｐｕｌｓｅ）、１チップの予測実装時間（ｍｓｅｃ）および代表的なレーザ例が示されている。なお、チップ底面積は２０ｍｍ2とする。また、硬化に必要なエネルギー実測値は、２００ｍＪｏｕｌｅ／ｍｍ2である。なお、レーザとしてここでは、代表的にＹＶＯ4レーザ、ファイバーレーザ、ＹＡＧレーザ等が示されている。ここで示されるように高出力のレーザパワーを照射することにより短時間で実装することが可能である。１チップ当りの実装時間は一秒程度以内相当である実験結果が得られており、本願発明に従う接合装置を用いることにより、極めて高速な実装が可能であることがわかる。
【００６４】
図１０は、本発明の実施の形態１に従うアレイ基板とＴＣＰとの実装を実行するタイミングチャート図である。
【００６５】
図１０を参照して、実装を開始して、まず加圧ヘッドにより加圧を開始して、そしてレーザ照射を実行する。ここでは、レーザ照射として１秒程度照射した場合が示されている。ＡＣＦを硬化するためにレーザ照射した結果、ＴＣＰと接触している加圧ヘッドの温度も同様に上昇することになる。
【００６６】
ここでは、加圧ヘッドの温度は２００℃程度にまで上昇することになる。レーザ照射を終了すると、加圧ヘッドの温度は徐々に下降することになるが、自然放熱であるため下降に時間がかかる。
【００６７】
仮に加圧ヘッドの温度が高いまま次のアレイ基板とＴＣＰとの実装を実行した場合、レーザ照射によって加圧ヘッドの熱がさらに上昇することとなって熱膨張を引き起こし、実装むらを引き起こす可能性がある。また、レーザ照射の度に加圧ヘッドの温度が上昇することになれば、各回の実装毎で温度条件が異なるので他のプロセス条件の制御が難しく、安定した品質の接合を実現することが困難となる可能性もある。したがって、次のアレイ基板とＴＣＰとの実装を実行する場合において、加圧ヘッドの温度を当初の温度付近にまで戻す必要があり、そのためにレーザ照射の時間を短縮したとしても１つの実装が完了して、次の実装に移るまでにかなりの時間がかかる可能性がある。
【００６８】
たとえば、従来の加圧ヘッドの場合には、２００℃から初期の温度（２０℃）程度にまで下降するまでに４秒以上の時間がかかる場合が示されている。
【００６９】
本発明の実施の形態においては、図７に示されるように加圧ヘッドを通常の加圧ヘッドではなく、先端部位３０ｂと、残りの部位３０ａとに分け、先端部位３０ｂの熱伝導性は、ＴＣＰ２の熱伝導性と同等もしくは高く、熱容量は小さい材料で成型されているものとする。一方、残りの部位３０ａの熱伝導性は、ＴＣＰ２の熱伝導性の熱伝導性よりも低く、熱容量は大きい材料で成型されているものとする。また、先端部位３０ｂと残りの部位３０ａとでは、熱伝導性は先端部位３０ｂの方が高く、熱容量については残りの部位３０ａの方が大きいものとする。
【００７０】
たとえば、先端部位３０ｂをダイヤモンドライクカーボンとし、先端部位以外の残りの部位３０ａを、先端部位３０ｂよりも熱伝導性が低く、熱容量が大きいセラミックで成型した場合を一例として挙げる。
【００７１】
そして、本実施の形態においては、加圧ヘッドの冷却機構を設けた構成である。具体的には、圧縮空気供給部８０により圧縮空気を加圧ヘッドの先端部３０ｂに設けられた孔に供給する。
【００７２】
当該構成により、加圧ヘッドの先端部位３０ｂの熱は、圧縮空気により吸熱されることになり、加圧ヘッドの先端部位３０ｂの温度は急激に下降することになる。
【００７３】
ここでは、ダイヤモンドライクカーボンで成型された先端部位３０ｂの温度は、２００℃程度にまで上昇することになるが、熱伝導性が高いとともに熱容量が小さいためダイヤモンドライクカーボンで成型された先端部位３０ｂの熱は、比較的早く圧縮空気に供給されることになる。すなわち、熱伝導性の高い先端部位３０ｂにより圧縮空気を介して高速に放熱し、加圧ヘッドを冷却することが可能である。
【００７４】
したがって、図１０においては、２００℃から２秒程度で初期の温度（２０℃）程度にまで下降している場合が示されている。
【００７５】
これにより、１つの実装が完了して、次の実装に移るまでの時間を短縮して、高速な接合装置を実現することが可能である。さらに、レーザ照射による接合を行なう直前のアレイ基板、ＴＣＰ、加圧ヘッドの温度を毎回の実行毎に同じ温度に設定することができるので、安定した接合を行なうことが可能である。すなわち、短いタクトタイムで、安定した実装品質を得ることが可能である。
【００７６】
また、接合の際においては、上述したように、先端部位３０ｂと、先端部位３０以外の残りの部位３０ａとを比較した場合、残りの部位３０ａは、熱伝導性が先端部位３０ｂよりも低い材料で成型されているため加圧ヘッドの先端部位３０ｂから残りの部位３０ｂへの熱が流れ出る速度は抑制されることになる。すなわち、加圧ヘッドの先端部位３０ａの温度が部材に対して早く上昇することになり、高速な接合を促進することが可能である。これにより、ガラス基板の温度が接合部分の温度まで上昇する前に接合を完了させることも可能である。また、部材側については、熱膨張に起因する応力が残存することも考えられるが、ガラス基板は低い温度を維持することが可能であるので歪み変形を最小限に留めることが可能である。すなわち、画像むらを抑制することが可能となる。また、加圧ヘッドの先端部位３０ｂから加圧ヘッドに溜まった熱を先端部位３０ｂから効率的に放熱できるためレーザ照射前の温度に復帰する時間を短縮させることが可能である。
【００７７】
なお、ここでは、圧縮空気供給部８０により圧縮空気を供給して加圧ヘッドを冷却する冷却機構について説明したが、圧縮空気を供給しない場合であっても加圧ヘッドの先端部位３０ｂは、ＴＣＰ２の熱伝導性と同等もしくは高く、熱容量は小さい材料で成型されているため放熱のための時間が短縮されて約４秒以内に初期の温度程度にまで短縮されることになるので従来の加圧ヘッドと比べて実装時間を短縮することが可能である。
【００７８】
また、図１０においては、加圧ヘッドのヘッド圧力は、加圧ヘッドの温度がある程度にまで下がった後に開放されている場合が示されている。ここでは、圧縮空気を供給して強制的に加圧ヘッドを冷却した場合に加圧ヘッドの加圧を解除した場合が一例と示されている。これは、加圧ヘッドの温度が高い場合に加圧を解除すると、加圧しているＴＣＰの温度も高いため解除した際の開放力に基づいてＴＣＰの位置ずれが生じる可能性があるからである。
【００７９】
加圧ヘッドが解除されるまでガラス基板に実装されたＴＣＰの搬送ならびに次の実装のためのアライメント等の動作等を実行することはできないため、本願構成の如く加圧ヘッドの温度を早期に下降させて加圧ヘッドを早期に解除することにより、次の実装に移るまでの時間を短縮して、高速な接合装置を実現することが可能である。
【００８０】
なお、上記においては、アレイ基板（ガラス基板）とＴＣＰとの実装を実行する接合装置について主に説明したがこれに限られず、他の実装たとえばＣＯＧの実装技術やＴＡＢ／ＣＯＦ等の部品製造技術においても同様に適用可能である。また、ＡＣＦの代わりに導電性粒子を含まない熱反応性樹脂の接着剤を用いても、アレイ基板とＴＣＰ等とに圧力を加え、挟み込んだ状態で接着剤を硬化させるので、向かい合う電極同士が接触し、導通した状態で接合が可能となる。
【００８１】
（実施の形態１の変形例）
図１１は、本発明の実施の形態１の変形例に従う加圧ヘッドの形状を説明する図である。
【００８２】
図１１（ａ）は、加圧ヘッド３０の先端部位３０ｂにおいて、孔３１が設けられた場合が示されている。
【００８３】
この孔３１に圧縮空気を供給することにより、圧縮空気に熱が放出され、加圧ヘッドの先端部位の温度を下げることになる。なお、圧縮空気の供給方式としては、加圧ヘッドに孔と連結される供給孔（図示せず）を設けて供給孔から圧縮空気を供給することも可能である。あるいは、加圧ヘッドに供給孔を設けず、直接孔に圧縮空気を供給することも可能である。
【００８４】
図１１（ｂ）加圧ヘッドの先端部位３０ｂに接触するように冷却機構を設けた構成である。具体的には、加圧ヘッドの先端部位３０ｂと接触するように孔を設けた部材３５，３６を設けた場合が示されている。そして、孔に圧縮空気を供給することにより部材３５，３６を介して熱伝導性の高い先端部位３０ｂの熱が圧縮空気に放出され、加圧ヘッドの先端部位の温度を高速に下げることになる。なお、部材３５，３６としては熱伝導性の高い材料を用いて成型することが可能である。たとえば、ダイヤモンドコンパウンドあるいはジェラルミン等を用いて成型することも可能である。
【００８５】
なお、本例においては、孔に圧縮空気を供給して圧縮空気が熱を吸熱して加圧ヘッドの温度を下げる方式について説明したが、特に圧縮空気に限られず、レーザ照射によって上昇した加圧ヘッドの温度よりも低い温度の冷却媒体であればよく、他の気体や、液体の気化熱を利用して冷却する方式あるいはペルチェ素子も用いた冷却方式等を採用することも可能である。
【００８６】
（実施の形態２）
上記の実施の形態１においては、ガラス基板１とＴＣＰ２との接合に際してＡＣＦ１０を用いる接合装置について説明したが、本実施の形態２においては、ＡＣＦ等の薄膜の接合材料を用いずに接合する接合装置について説明する。
【００８７】
図１２は、本発明の実施の形態２に従う接合装置１１０を説明する概念図である。
図１２を参照して、本発明の実施の形態２に従う接合装置１１０は、図４で説明した接合装置１００と比較して、ＡＣＦ１０をガラス基板１とＴＣＰ２との間に挿入しない点が異なる。その他の点については、図４で説明したのと同様であるのでその詳細な説明は繰り返さない。
【００８８】
図１３は、本発明の実施の形態２に従う接合装置によるアレイ基板（ガラス基板）とＴＣＰの接合を説明する図である。
【００８９】
図１３を参照して、図７で説明した方式と異なる点は、ＡＣＦを介さずにレーザ発振器１００からの照射によりアレイ基板１とＴＣＰ２との金属電極の境界領域付近に直接レーザをピンポイントで照射することにより接合する。
【００９０】
以下においては、本発明の実施の形態に従うＴＣＰ２のバンプ（金属電極）と、ＬＣＤのアレイ配線（金属電極）との接合方式について説明する。
【００９１】
まず１つめの方式としては、レーザ照射により金属電極の一部を溶融して接合する方式（溶融拡散方式）について説明する。
【００９２】
図１４は、本発明の実施の形態２に従うＴＣＰ２のバンプ（金属電極）と、ＬＣＤのアレイ配線（金属電極）との接合方式を説明する図である。なお、ここでは、ＴＣＰ２のバンプとＬＣＤのアレイ配線について１組の接合について以下において説明するが、図１３に示されるようにＴＣＰ２とＬＣＤ１には、それぞれバンプおよびアレイ配線が複数組設けられており、対応するバンプとアレイ配線とが互いに近接又は接触した状態で接合されるようにパターン位置が形成されているものとする。また、各組において、対応するバンプおよびアレイ配線のパターン位置が略一致した状態でレーザ照射が実行されるものとする。
【００９３】
図１４（ａ）を参照して、上側に凸型のＴＣＰ２のバンプ（金属電極）、下側に凸型のアレイ配線（金属電極）が示されている。
【００９４】
そして、図１３で示したようにバックアップガラス５５を介してアレイ基板（ガラス基板）１を透過し、レーザ光をアレイ配線に照射する。その際、アレイ配線（金属電極）が溶融温度を越えるまでレーザ光を照射する。そうすると、レーザ光からのエネルギーによりアレイ配線の金属電極は加熱されてアレイ配線の金属電極の表面付近が溶融し、金属電極同士が近接状態である場合においても表面張力等の影響により上側の金属電極と接触状態となる。そして、接触状態となった場合、互いの金属電極において、各々の金属電極を構成する金属原子が接触状態となった金属電極に移動するいわゆる原子拡散現象が起きる。
【００９５】
この原子拡散現象が生じれば互いの金属原子が混ざり合い合金が形成され、図１４（ｂ）に示されるようにＴＣＰ２のバンプとＬＣＤのアレイ配線とが接合される。なお、この方式においては、ＴＣＰ２のバンプ位置とＬＣＤのアレイ配線との位置は保持された状態で金属電極同士の接合が行なわれる。
【００９６】
なお、ここでは、一例としてバンプおよびアレイ配線を形成する金属として金（Ａｕ）およびアルミニウム（Ａｌ）等が用いられるものとする。金（Ａｌ）と、アルミニウム（Ａｌ）の融点は、約９００度、約６６０度であり金（Ａｕ）の方がアルミニウム（Ａｌ）よりも融点が高い。
【００９７】
また、加圧ヘッド３０は、ＴＣＰ２のバンプとＬＣＤ１のアレイ配線とが近接あるいは接触した状態で保持するものとする。加圧ヘッド３０により押圧し続けた場合には、溶融しているアレイ配線（金属電極）の形状が物理的に著しく変化する可能性があるからである。これにより隣接するアレイ配線と接触してショートするあるいは電気的経路の断線となる可能性もあるため本方式においては、過剰な押圧を印加せずにアレイ配線と近接したＴＣＰ２のバンプ位置を保持することによりアレイ配線の形状を著しく変形させないようにしている。
【００９８】
なお、複数のアレイ配線および複数のバンプが配列されている場合、アレイ配線間あるいはバンプ間のばらつきを考慮して、その間隔のばらつき程度の距離を押し込む程度の加圧を行なうことも可能である。
【００９９】
上記においては、ＴＣＰ２のバンプを形成する金属と、ＬＣＤ１のアレイ配線を形成する金属の材質が異なり、バンプを形成する金属の溶融温度がＬＣＤのアレイ配線を形成する金属の溶融温度よりも高い場合について説明した。
【０１００】
一方、ＴＣＰ２のバンプを形成する金属と、ＬＣＤ１のアレイ配線を形成する金属の材質が同じ場合、すなわち、バンプを形成する金属の溶融温度とＬＣＤのアレイ配線を形成する金属の溶融温度が同じ場合についても上記と同様の方式を採用することが可能であるが、同じ材質の場合、一方の金属電極のみならず両方の金属電極にレーザを照射することも可能である。また、上記においては、材質に従ってＬＣＤ１のアレイ配線を溶融する構成について説明したが、ＴＣＰ２のバンプを形成する金属を溶融するようにすることも可能である。
【０１０１】
上記においては、レーザ照射により金属電極の一部を溶融して接合する方式（溶融拡散方式）について説明したが、次に、金属電極の一部を溶融せずに接合する方式（固相拡散方式）について説明する。
【０１０２】
図１５は、本発明の実施の形態２に従うＴＣＰ２のバンプ（金属電極）と、ＬＣＤのアレイ配線（金属電極）との別の接合方式を説明する図である。
【０１０３】
図１５（ａ）を参照して、上側に凸型のＴＣＰ２のバンプ（金属電極）、下側に凸型のアレイ配線（金属電極）が示されており、上述したように互いに酸化膜を介して接触した状態であるものとする。したがって、ＴＣＰ２のバンプとアレイ配線とは酸化膜により導通状態ではないものとする。
【０１０４】
本例の方式としては、アレイ配線（金属電極）を照射するとともに、加圧ヘッド３０によりＴＣＰ２のバンプを押圧する。
【０１０５】
まず、図１３で示したようにバックアップガラス５５を介してレーザ光をアレイ配線に照射する。その際、アレイ配線（金属電極）が溶融温度を越えない溶融温度付近までレーザ光を照射する。そうすると、レーザ光からのエネルギーによりアレイ配線（金属電極）は加熱されるが、溶融温度まで達しないようにレーザ光が照射されるためアレイ配線の金属電極は溶融しない。一方、上述したように金属電極の表面に付着した酸化膜の一部はアレイ配線が溶融温度付近まで加熱されるに従い、アレイ配線（金属電極）内部に溶け込む逆拡散現象が生じる。
【０１０６】
また、加圧ヘッド３０によりＴＣＰ２のバンプが押圧されるためアレイ配線およびバンプの表面に付着した酸化膜の膜厚が薄くなり結果的にバンプとアレイ配線の少なくとも一部の金属同士が直接接触することになる。そうすると、アレイ配線（金属電極）内部のエネルギーの増大した金属原子は、金属同士が直接接触した部分を介してバンプ（金属電極）の金属原子と原子拡散現象を引き起こす。これにより、図１５（ｂ）に示されるように上述したように互いの金属原子が混ざり合い合金が形成されて、バンプとアレイ配線とが接合されることになる。なお、固相拡散方式の場合には、金属電極は溶融して接合される方式ではないためたとえば上述したように隣接するアレイ配線と接触してショートするあるいは電気的経路の断線となる可能性がないため金属電極同士を安全に接合することが可能となる。また、アレイ配線の材質と加熱温度との関係によっては、上記の酸化膜について逆拡散現象が生じない場合も考えられるが、この場合には、ＴＣＰ２のバンプを押圧することによりアレイ配線（金属電極）の表面に付着した酸化膜を機械的に破って金属を露出ささて、上述したように金属同士が直接接触した部分を介して上述した金属原子の原子拡散現象を引き起こすようにすることも可能である。
【０１０７】
上述したように、本発明に従う接合方式は、金属電極を所定波長のレーザでレーザ照射することにより原子拡散現象により互いの金属電極の金属原子をピンポイントで反応させて金属電極同士を接合する。したがって、ＡＣＦ等の薄膜材料を用いて金属電極を接合する必要は無く、金属電極同士の接合時間を短縮することができ、高速かつ高精細な実装が可能となる。
【０１０８】
本実施の形態２においても、加圧ヘッドを用いてＴＣＰ２のバンプとＬＣＤ１のアレイ配線とを挟み込んで近接あるいは接触した状態となるように保持する。あるいは、加圧ヘッドを用いてＴＣＰ２のバンプとＬＣＤ１のアレイ配線とを挟み込んで、支持台１６に向かって加圧してＴＣＰ２のバンプとＬＣＤ１のアレイ配線とを密着させるため実施の形態１で説明したのと同様に、レーザ照射に伴ない加圧ヘッドの温度は上昇することになる。レーザ照射を終了すると、加圧ヘッドの温度は徐々に下降することになるが、自然放熱であるため下降に時間がかかる。
【０１０９】
本実施の形態２に従う接合装置においても、実施の形態１と同様に加圧ヘッドに対して冷却機構を設ける。具体的には、圧縮空気供給部８０により圧縮空気を加圧ヘッドの先端部３０ｂに設けられた孔に供給する。
【０１１０】
当該構成により、図１０で説明したのと同様に加圧ヘッドの先端部位３０ｂの熱は、圧縮空気により吸熱されることになり、加圧ヘッドの先端部位３０ｂの温度は急激に下降することになる。
【０１１１】
これにより、１つの実装が完了して、次の実装に移るまでの時間を短縮して、高速な接合装置を実現することが可能である。
【０１１２】
なお、図１１で説明した加圧ヘッドを用いて圧縮空気を供給して加圧ヘッドの温度を低下させるようにすることも当然に可能である。
【０１１３】
また、実施の形態１と同様に、本例においては圧縮空気供給部８０により圧縮空気を供給して加圧ヘッドを冷却する冷却機構について説明したが、圧縮空気を供給しない場合であっても加圧ヘッドの先端部位３０ｂは、ＴＣＰ２の熱伝導性と同等もしくは高く、熱容量は小さい材料で成型されているため放熱のための時間が短縮されて約４秒以内に初期の温度程度にまで短縮されることになるので従来の加圧ヘッドと比べて実装時間を短縮することが可能である。
【０１１４】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本発明の実施の形態１に従う液晶表示装置を説明する概略ブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１に従うＴＣＰを説明する概念図である。
【図３】ＡＣＦを説明する図である。
【図４】本発明の実施の形態１に従う接合装置１００を説明する概念図である。
【図５】本発明の実施の形態１に従うレーザ照射部１５を説明する概略ブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態１に従うレーザ照射部１５＃を説明する概略ブロック図である。
【図７】本発明の実施の形態１に従う接合装置によるアレイ基板とＴＣＰの接合を説明する図である。
【図８】本発明の実施の形態１に従うレーザ照射によりＡＣＦが反応する時間を説明する図である。
【図９】本発明の実施の形態１に従う接合装置によりＴＣＰを接合した場合の実装時間を説明する図である。
【図１０】本発明の実施の形態１に従うアレイ基板とＴＣＰとの実装を実行するタイミングチャート図である。
【図１１】本発明の実施の形態１の変形例に従う加圧ヘッドの形状を説明する図である。
【図１２】本発明の実施の形態２に従う接合装置１１０を説明する概念図である。
【図１３】本発明の実施の形態２に従う接合装置によるアレイ基板とＴＣＰの接合を説明する図である。
【図１４】本発明の実施の形態２に従うＴＣＰ２のバンプ（金属電極）と、ＬＣＤのアレイ配線（金属電極）との接合方式を説明する図である。
【図１５】本発明の実施の形態２に従うＴＣＰ２のバンプと、ＬＣＤのアレイ配線との別の接合方式を説明する図である。
【符号の説明】
【０１１６】
１ ＬＣＤ、２ ＴＣＰ、３ プリント回路基板、４ インターフェイス部、５ ドライバＩＣ、６ ＦＰＣ、１５，４０ レーザ照射部、１６ 支持台、２０ シリンダ、３０ 加圧ヘッド、３１，３２，３６ 孔、４５ 測定部、５５ バックアップガラス、６０ カメラ、７０ 制御部、８０ 圧縮空気供給部、１００，１１０ 接合装置、１０５，１３０ ビームエキスパンダ、１１５ スリット、１２０ ビームサンプラー 、１４０ アライメントレーザポインタ、１４５ パワーメータ、１８０，２００ レーザ発振器、２１０ Ｑスイッチ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的な経路を形成するために被接合体としてガラス基板上に配列された複数の電極からなる引出電極と、当該ガラス基板と熱膨張率および／または熱収縮率が異なる部材上に前記引出電極と配置を対応させて配列された複数の電極からなる接続電極とを、それぞれ電気的にかつ形状上一体に接合する接合装置であって、
前記ガラス基板を支持する支持台と、
前記支持台に向かって前記ガラス基板が置かれる方向へ前記部材を挟み込んで、前記引出電極と前記接続電極とを近接または接触した状態で保持する、あるいは加圧して前記引出電極と前記接続電極とを密着させるための加圧ヘッドと、
前記引出電極と前記接続電極とが近接または接触もしくは密着した状態に置かれる領域にレーザ光を照射するレーザ光源とを備え、
前記加圧ヘッドは、前記レーザ光源によるレーザ光の照射の際に前記部材と接触する先端部位と、前記先端部位以外の残りの部位とに分けられ、
前記先端部位は、前記部材と比べて熱伝導性が同等もしくは高く、かつ、熱容量が小さい材料であり、
前記先端部位以外の残りの部位は、前記部材と比べて熱伝導性が低い材料を含む、接合装置。
【請求項２】
前記加圧ヘッドは、前記加圧ヘッドの前記先端部位を冷却する冷却機構を含む、請求項１に記載の接合装置。
【請求項３】
前記加圧ヘッドの前記先端部位には、前記冷却機構としてレーザ光が照射された後の加圧ヘッドの温度よりも低い冷却媒体が供給される孔が設けられる、請求項２に記載の接合装置。
【請求項４】
前記加圧ヘッドの前記先端部位と接触して設けられ、前記先端部位の熱を外部に放出する冷却手段をさらに含む、請求項２に記載の接合装置。
【請求項５】
前記先端部位の残りの部位は、前記部材と比べて熱容量が大きい材料である、請求項１に記載の接合装置。
【請求項６】
電気的な経路を形成するために被接合体としてガラス基板上に配列された複数の電極からなる引出電極と、当該ガラス基板と熱膨張率および／または熱収縮率が異なる部材上に前記引出電極と配置を対応させて配列された複数の電極からなる接続電極とを、それぞれ電気的にかつ形状上一体に接合する接合装置による接合方法であって、
接合装置は、
レーザ光を照射するレーザ光源と、
前記ガラス基板を支持する支持台と、
前記部材を前記支持台に向かって前記ガラス基板が置かれる側で前記部材を保持もしくは支持台に向かって加圧するヘッドとを備え、
前記ヘッドは、前記部材と接触する先端部位と、前記先端部位以外の残りの部位とに分けられ、
前記先端部位は、前記部材と比べて熱伝導性が同一もしくは高く、かつ、熱容量が小さい材料であり、
前記先端部位以外の残りの部位は、前記部材と比べて熱伝導性が低い材料を含むようにされており、
前記ヘッドの先端部位を前記部材に接触させつつ、前記支持台に支持された前記ガラス基板に向かって前記部材を前記ヘッドで挟み込むようにして、前記引出電極と前記接続電極とを近接または接触した状態で保持する、あるいは、加圧して前記引出電極と前記接続電極とを密着させる挟み込みステップと、
前記引出電極と前記接続電極とが近接または接触もしくは密着された状態に置かれる領域にレーザ光を照射するレーザ光照射ステップとを含む、接合装置による接合方法。
【請求項７】
レーザ光の照射後に、前記ヘッドの先端部位をレーザ光照射前に温度になるように冷却する冷却ステップをさらに含む、請求項６に記載の接合装置による接合方法。
【請求項８】
前記加圧ヘッドは、前記加圧ヘッドの前記先端部位を冷却する冷却機構を含み、
前記冷却ステップは、前記冷却機構によって行なわれる、請求項７に記載の接合装置による接合方法。
【請求項９】
前記加圧ヘッドの前記先端部位には、前記冷却機構としてレーザ光が照射された後の加圧ヘッドの温度よりも低い温度の冷却媒体が供給される孔が設けられる、請求項８に記載の接合装置による接合方法。
【請求項１０】
前記接合装置は、加圧ヘッドの前記先端部位と接触して設けられ、前記先端部位の熱を外部に放出する冷却手段をさらに含み、
前記冷却ステップは、前記冷却手段によって行なわれる、請求項７に記載の接合装置による接合方法。
【請求項１１】
前記レーザ光照射ステップは、前記第１の部材の引出電極の温度が融点を越えず、かつ、前記第２の部材の接続電極の温度が融点を越えないようにレーザ光を照射し、前記引出電極と前記接続電極の金属電極相互の原子の固相拡散現象により前記引出電極と前記接続電極とを接合する、請求項６〜１０のいずれかに記載の接合装置による接合方法。
【請求項１２】
前記挟み込みステップは、熱反応性樹脂からなる接着剤中に導電性粒子が分散された異方性導電性材料を前記ガラス基板の引出電極と前記部材の接続電極との間にさらに挟み込んだ状態で、前記支持台に支持された前記ガラス基板に向かって前記部材を前記ヘッドにより加圧し、
前記レーザ光照射ステップは、前記異方性導電性材料に含まれる熱反応性樹脂からなる接着剤にレーザ光を照射して、前記引出電極と前記接続電極とを電気的かつ形状上一体に接合する、請求項６〜１０のいずれかに記載の接合装置による接合方法。
【請求項１】
電気的な経路を形成するために被接合体としてガラス基板上に配列された複数の電極からなる引出電極と、当該ガラス基板と熱膨張率および／または熱収縮率が異なる部材上に前記引出電極と配置を対応させて配列された複数の電極からなる接続電極とを、それぞれ電気的にかつ形状上一体に接合する接合装置であって、
前記ガラス基板を支持する支持台と、
前記支持台に向かって前記ガラス基板が置かれる方向へ前記部材を挟み込んで、前記引出電極と前記接続電極とを近接または接触した状態で保持する、あるいは加圧して前記引出電極と前記接続電極とを密着させるための加圧ヘッドと、
前記引出電極と前記接続電極とが近接または接触もしくは密着した状態に置かれる領域にレーザ光を照射するレーザ光源とを備え、
前記加圧ヘッドは、前記レーザ光源によるレーザ光の照射の際に前記部材と接触する先端部位と、前記先端部位以外の残りの部位とに分けられ、
前記先端部位は、前記部材と比べて熱伝導性が同等もしくは高く、かつ、熱容量が小さい材料であり、
前記先端部位以外の残りの部位は、前記部材と比べて熱伝導性が低い材料を含む、接合装置。
【請求項２】
前記加圧ヘッドは、前記加圧ヘッドの前記先端部位を冷却する冷却機構を含む、請求項１に記載の接合装置。
【請求項３】
前記加圧ヘッドの前記先端部位には、前記冷却機構としてレーザ光が照射された後の加圧ヘッドの温度よりも低い冷却媒体が供給される孔が設けられる、請求項２に記載の接合装置。
【請求項４】
前記加圧ヘッドの前記先端部位と接触して設けられ、前記先端部位の熱を外部に放出する冷却手段をさらに含む、請求項２に記載の接合装置。
【請求項５】
前記先端部位の残りの部位は、前記部材と比べて熱容量が大きい材料である、請求項１に記載の接合装置。
【請求項６】
電気的な経路を形成するために被接合体としてガラス基板上に配列された複数の電極からなる引出電極と、当該ガラス基板と熱膨張率および／または熱収縮率が異なる部材上に前記引出電極と配置を対応させて配列された複数の電極からなる接続電極とを、それぞれ電気的にかつ形状上一体に接合する接合装置による接合方法であって、
接合装置は、
レーザ光を照射するレーザ光源と、
前記ガラス基板を支持する支持台と、
前記部材を前記支持台に向かって前記ガラス基板が置かれる側で前記部材を保持もしくは支持台に向かって加圧するヘッドとを備え、
前記ヘッドは、前記部材と接触する先端部位と、前記先端部位以外の残りの部位とに分けられ、
前記先端部位は、前記部材と比べて熱伝導性が同一もしくは高く、かつ、熱容量が小さい材料であり、
前記先端部位以外の残りの部位は、前記部材と比べて熱伝導性が低い材料を含むようにされており、
前記ヘッドの先端部位を前記部材に接触させつつ、前記支持台に支持された前記ガラス基板に向かって前記部材を前記ヘッドで挟み込むようにして、前記引出電極と前記接続電極とを近接または接触した状態で保持する、あるいは、加圧して前記引出電極と前記接続電極とを密着させる挟み込みステップと、
前記引出電極と前記接続電極とが近接または接触もしくは密着された状態に置かれる領域にレーザ光を照射するレーザ光照射ステップとを含む、接合装置による接合方法。
【請求項７】
レーザ光の照射後に、前記ヘッドの先端部位をレーザ光照射前に温度になるように冷却する冷却ステップをさらに含む、請求項６に記載の接合装置による接合方法。
【請求項８】
前記加圧ヘッドは、前記加圧ヘッドの前記先端部位を冷却する冷却機構を含み、
前記冷却ステップは、前記冷却機構によって行なわれる、請求項７に記載の接合装置による接合方法。
【請求項９】
前記加圧ヘッドの前記先端部位には、前記冷却機構としてレーザ光が照射された後の加圧ヘッドの温度よりも低い温度の冷却媒体が供給される孔が設けられる、請求項８に記載の接合装置による接合方法。
【請求項１０】
前記接合装置は、加圧ヘッドの前記先端部位と接触して設けられ、前記先端部位の熱を外部に放出する冷却手段をさらに含み、
前記冷却ステップは、前記冷却手段によって行なわれる、請求項７に記載の接合装置による接合方法。
【請求項１１】
前記レーザ光照射ステップは、前記第１の部材の引出電極の温度が融点を越えず、かつ、前記第２の部材の接続電極の温度が融点を越えないようにレーザ光を照射し、前記引出電極と前記接続電極の金属電極相互の原子の固相拡散現象により前記引出電極と前記接続電極とを接合する、請求項６〜１０のいずれかに記載の接合装置による接合方法。
【請求項１２】
前記挟み込みステップは、熱反応性樹脂からなる接着剤中に導電性粒子が分散された異方性導電性材料を前記ガラス基板の引出電極と前記部材の接続電極との間にさらに挟み込んだ状態で、前記支持台に支持された前記ガラス基板に向かって前記部材を前記ヘッドにより加圧し、
前記レーザ光照射ステップは、前記異方性導電性材料に含まれる熱反応性樹脂からなる接着剤にレーザ光を照射して、前記引出電極と前記接続電極とを電気的かつ形状上一体に接合する、請求項６〜１０のいずれかに記載の接合装置による接合方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００８−１５３３９９（Ｐ２００８−１５３３９９Ａ）
【公開日】平成２０年７月３日（２００８．７．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３３９１３０（Ｐ２００６−３３９１３０）
【出願日】平成１８年１２月１５日（２００６．１２．１５）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月３日（２００８．７．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月１５日（２００６．１２．１５）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
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