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JP3478072B2 - 回路部品実装用加熱装置及び回路部品の実装方法 - Google Patents

回路部品実装用加熱装置及び回路部品の実装方法

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Publication number
JP3478072B2
JP3478072B2 JP19431997A JP19431997A JP3478072B2 JP 3478072 B2 JP3478072 B2 JP 3478072B2 JP 19431997 A JP19431997 A JP 19431997A JP 19431997 A JP19431997 A JP 19431997A JP 3478072 B2 JP3478072 B2 JP 3478072B2
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circuit component
heating
heater
mounting
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泰人 有賀
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Seiko Epson Corp
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Publication date
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    • H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/3494—Heating methods for reflowing of solder

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  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
  • Combinations Of Printed Boards (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶パネル用ガラ
ス基板やプリント基板などに熱硬化型接着剤によって仮
固定したＩＣ（集積回路）などの回路部品を本固定する
ための回路部品実装用加熱装置、および回路部品の実装
方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】この種の回路部品実装用加熱装置とし
て、図６に示すＩＣ実装用装置４１が従来から知られて
いる。このＩＣ実装用装置４１は、液晶駆動用の液晶駆
動ＩＣ２３を液晶パネル用のガラス基板２に本固定する
ための装置であって、同図において上下動するロッド１
０の先端部に取り付けられたヘッド４２を備えている。
ヘッド４２は、先端部（同図において下側の部分）がガ
ラス基板２上に仮固定されている液晶駆動ＩＣ２３の上
面形状とほぼ同一形状を有しており、その中央部には、
ロッド１０と直交する方向に延在する断面円状の長孔４
３が形成され、その長孔４３には円柱状のヒータ４４が
取り付けられている。また、ヒータ４４には、所定電圧
の直流電流を出力する電源部４５が接続されており、ヒ
ータ４４は、加熱時に、図外の制御装置によって電源部
４５が直流を出力することによって発熱させられる。
【０００３】次いで、従来のＩＣ実装用装置４１を用い
て液晶駆動ＩＣ２３をガラス基板２に取り付ける取付工
程について説明する。
【０００４】最初に、ＭＩＭ（Metal-Insulator-Metal
）などのアクティブ素子が予め形成されたガラス基板
２と、カラーフィルタが形成されたガラス基板３とを互
いに貼り合わせる。次いで、図５に示すように、両基板
２，３上に液晶駆動ＩＣ２３，２３・・をそれぞれ仮固
定する。この場合、図６に示すように、液晶駆動ＩＣ２
３には半導体素子に接続されるアルミ電極２４が形成さ
れており、アルミ電極２４には、腐食防止用の金バンプ
２５がメッキされている。このため、仮固定時には、同
図に示すように、まず、テープ状の異方性導電膜（Anis
otropic Conductive Film ）２２をガラス基板２上に貼
り付ける。次いで、ガラス基板２上に形成されているＩ
ＴＯ２１と金バンプ２５とが異方性導電膜２２を挟んで
互いに対向するように、液晶駆動ＩＣ２３を仮固定す
る。同図は、この工程後の状態を示している。
【０００５】次に、ＩＣ実装用装置４１を用いて液晶駆
動ＩＣ２３を本固定する。この工程では、制御装置によ
って電源部４５が作動させられることによりヒータ４４
が発熱し、これにより、ヘッド４２が所定温度まで加熱
させられる。次いで、ロッド１０を下動させ、ヘッド４
２の先端部によって液晶駆動ＩＣ２３の上面を加圧す
る。これにより、液晶駆動ＩＣ２３が加熱され、加えら
れた熱が異方性導電膜２２に伝導するため、異方性導電
膜２２が硬化する結果、液晶駆動ＩＣ２３は、金バンプ
２５とＩＴＯ２１とが互いに接触した状態でガラス基板
２に本固定される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、この従来の
ＩＣ実装用装置４１には、以下の問題点がある。
【０００７】すなわち、このＩＣ実装用装置４１では、
円柱状のヒータ４４を発熱手段として用いている。この
ため、図７に示すように、ヘッド４２では、その中央部
が局部的に加熱させられる。この場合、ヘッド先端部の
中央部４２ａは、ヒータ４４との距離が短いため急速に
高温となる。一方、ヘッド先端部の外周部分４２ｂは、
ヒータ４４との距離が長いため、異方性導電膜２２が熱
硬化を開始する温度に達するまでにある程度の長時間を
必要とする。また、ヘッド先端部の外周部分４２ｂがヘ
ッド先端部の側面部４２ｃが外気に直接触れているため
に放熱による温度低下が大きく、この結果、ヘッド先端
部の外周部分４２ｂを所定温度まで加熱するには、さら
に長時間を必要としている。
【０００８】図８は、この場合におけるヘッド先端部の
中央部４２ａにおける温度上昇曲線５１、およびヘッド
先端部の外周部分４２ｂにおける温度上昇曲線５２を示
している。なお、同図は、横軸および縦軸が、ヒータ４
４の発熱開始時からの経過時間、およびヘッド先端部の
表面温度をそれぞれ示している。ここで、異方性導電膜
２２は、一般的に、１４０゜程度から熱硬化を開始す
る。したがって、液晶駆動ＩＣ２３を介して異方性導電
膜２２を１４０゜以上に均一加熱するためには、少なく
ともヒータ４４の発熱開始時から約１０秒の加工時間を
必要とする。また、異方性導電膜２２を完全に熱硬化さ
せるために約１０秒の実加工時間を必要とするため、ヒ
ータ４４の発熱開始時から、異方性導電膜２２が完全に
熱硬化するまでに、約２０秒の加工時間を必要とする。
一方、液晶パネルには、例えば４つの液晶駆動ＩＣ２
３，２３・・が搭載されている。したがって、本固定工
程を４回繰り返し行わなければならないため、１つの液
晶パネルにおけるすべての液晶駆動ＩＣ２３，２３・・
を本固定するためのヒータ４４の加熱時間として、８０
秒という長時間を必要としている。この結果、このＩＣ
実装用装置４１には、長時間を要する液晶駆動ＩＣの本
固定工程が、液晶パネルの製造コストを押し上げる要因
となっているという問題点がある。
【０００９】本発明は、かかる問題点を解決すべくなさ
れたものであり、熱硬化型接着剤によって仮固定されて
いる回路部品を本固定するために要する処理時間を短縮
化することが可能な回路部品実装用加熱装置を提供する
ことを主目的とする。
【００１０】
【課題を解決する手段】上記目的を達成すべく、回路部
品を基板に実装するための回路部品実装用加熱装置にお
いて、前記回路部品を加圧する加圧面及びその加圧面の
対向面を有するヘッドと、前記対向面側に配置されたヒ
ータと、を具備し、前記ヘッドは熱伝導体からなり、前
記ヒータは前記ヘッドを加熱する加熱面を有し、該加熱
面はその中心部分よりも該中心部分の周囲の部分の方が
発熱量が大きいことを特徴とする。
【００１１】この回路部品実装用加熱装置では、回路部
品を本固定する際に、ヘッドの対向面側に配置されたヒ
ータが発熱させられる。このとき、ヘッドの先端部にお
ける中心部分と周辺部分との両部分に熱が行き届く。回
路部品が熱硬化型接着剤を介して基板に実装される場
合、ヘッドの先端部は熱硬化型接着剤の硬化開始温度ま
で均一かつ急速に加熱させられる。これにより、回路部
品を基板に本固定するために必要とされる処理時間の短
縮化を図ることが可能となる。
【００１２】つまり、ヒータは、その発熱面の外周部分
が中心部分よりも高発熱量となるように構成されてい
る。
【００１３】ヒータを平面型に形成したとしても、ヘッ
ド先端部の側面部や外周部近辺では、ある程度の放熱が
行われる。この回路部品実装用加熱装置では、ヒータの
発熱面の外周部分の発熱量が中心部分よりも大きいた
め、ヘッド先端部における中心部分と外周部分との温度
差をより低減でき、これにより、本固定における処理時
間を、より短縮することが可能となる。
【００１４】また、本発明の回路部品実装用加熱装置
は、前記ヘッドは、前記ヒータを一対の熱伝導体で挟持
して構成されていることを特徴とする。
【００１５】ヘッドの構造としては、先端部の加圧面と
平行に形成された断面長方形形状の角穴を形成し、その
角穴に平面型ヒータを内蔵させることもできるが、ヘッ
ドの構造が複雑化する。また、同時に、平面型ヒータと
ヘッドとの接触度が低下することにより、平面型ヒータ
からヘッドに対しての熱伝導率が低下する。この回路部
品実装用加熱装置では、１対の熱伝導体によって平面型
ヒータを挟持させればよいため、簡易に構成することが
できると共に高熱伝導率に構成することができ、これに
より、熱効率の良いヘッドを構成することが可能とな
る。
【００１６】また、本発明の回路部品の実装方法は、回
路部品の実装方法において、前記回路部品を熱硬化型接
着剤を介して基板上に配置し、中心部分よりも周囲の部
分の方が発熱量が大きい加熱面を有するヒータを備えた
ヘッドの加圧面を、前記回路部品と対向するように配置
し、前記ヒータの加熱面を発熱させて前記ヘッドの加圧
面を加熱し、前記ヘッドの加圧面を移動して前記回路部
品を加圧及び加熱することによって前記熱硬化型接着剤
を硬化させ、前記回路部品を前記基板上に実装すること
を特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明に係る回路部品実装用加熱装置の好適な実施の形態に
ついて説明する。なお、従来のＩＣ実装用装置４１を説
明した際の構成要素と同一の要素については、同一の符
号を使用して重複説明を省略する。
【００１８】図１に示すように、本実施形態に係る回路
部品実装用加熱装置（以下、加熱装置」ともいう）１
は、ＭＩＭおよびカラーフィルタがそれぞれ形成された
ガラス基板２，３を互いに貼り合わせて両基板２，３間
に液晶を封入して形成した液晶パネル４を載置するため
の受台５と、加熱機６とを備えて構成されている。加熱
機６は、エアー吸排出口７，８を有するエアーシリンダ
９と、エアーシリンダ９によって上下動させられるロッ
ド１０と、ロッド１０の下端部に固定された加熱ヘッド
１１と、加熱ヘッド１１に所定電圧の直流定電流を供給
する電源部１２とを備えている。
【００１９】この場合、加熱ヘッド１１は、ステンレス
材で形成された１対の上ヘッド１３および下ヘッド１４
と、ガラス基板２の実装面に対向するように、両ヘッド
１３，１４に挟持された平面型ヒータ１５とを備えて構
成されている。この加熱ヘッド１１は、平面型ヒータ１
５を上ヘッド１３と下ヘッド１４とで挟み込んだ状態
で、取付用ネジ１６，１６とナット１７，１７とで両ヘ
ッド１３，１４を互い固着させることにより、両ヘッド
１３，１４間に平面型ヒータ１５を容易に取り付けるこ
とができる構造になっている。
【００２０】ここで、平面型ヒータ１５は、ベースとな
るアルミナや窒化珪素のプレートと、プレートに封入さ
れた発熱用抵抗体とを焼結することにより一体的に形成
したセラミックヒータで構成されている。また、その発
熱面は、図３（ａ）に示すように、下ヘッド１４の先端
部１４ａの表面積よりも広い面積を有している。さら
に、平面型ヒータ１５は、その発熱面の外周部分におけ
る発熱用抵抗体１５ａの抵抗値が、発熱面の中心部分に
おける発熱用抵抗体１５ｂの抵抗値よりも高抵抗となる
ように形成されている。このため、電源部１２から直流
定電流が供給されると、発熱用抵抗体１５ａの表面温度
が、発熱用抵抗体１５ｂの表面温度よりも高温度に維持
される。
【００２１】次に、この加熱装置１の使用方法について
説明する。
【００２２】まず、最初に、図２に示すように、ガラス
基板２上にそれぞれ形成されているＩＴＯ２１，２１の
一部を覆うように異方性導電膜２２を貼り付けた後に、
異方性導電膜２２を挟んでＩＴＯ２１，２１と、液晶駆
動ＩＣ２３のアルミ電極２４，２４上にそれぞれ形成さ
れている金バンプ２５とが互いに対向するように、液晶
駆動ＩＣ２３を仮固定する。なお、同図における符号２
６は、ＩＴＯ２１に接続されて液晶駆動ＩＣ２３を制御
する制御信号を受け渡しするためのフラットケーブルを
示している。
【００２３】次いで、図外の制御装置を操作することに
より電源部１２から直流定電流を出力させることによ
り、平面型ヒータ１５が発熱する。この場合、平面型ヒ
ータ１５は、平面的に広がりを有しているため、下ヘッ
ド１４の先端部１４ａを均一に加熱する。また、同図に
示すように、下ヘッド１４の側面１４ｂ，１４ｂから熱
が放出されたとしても、平面型ヒータ１５の外周部分に
おける発熱用抵抗体１５ａの発熱量が大きいため、先端
部１４ａは、その中心部分と外周部分とが極めて小さな
温度差に維持されつつ、異方性導電膜２２を熱硬化させ
るのに必要な温度まで急速に加熱させられる。
【００２４】次に、エアー吸排出口７からエアーを供給
すると共にエアー吸排出口８からエアーを排出させるこ
とによりロッド１０が下動し、これにより、加熱ヘッド
１１が液晶駆動ＩＣ２３を加圧しつつ加熱する。この
際、その熱が異方性導電膜２２に伝導して異方性導電膜
２２を硬化させることにより、液晶駆動ＩＣ２３は、金
バンプ２５とＩＴＯ２１とが互いに接触する状態でガラ
ス基板２に本固定される。
【００２５】なお、図４は、加熱ヘッド１１の温度上昇
曲線を示している。同図に示すように、下ヘッド１４の
先端部１４ａの中央部における温度上昇曲線３１、およ
び先端部１４ａの端部分における温度上昇曲線３２と、
従来のＩＣ実装用装置４１におけるヘッド４２の温度上
昇曲線とを比較すると、加熱装置１における加熱ヘッド
１１が急激に加熱され、かつ先端部１４ａの中心部分と
外周部分との温度差が極めて少ないことが理解できる。
【００２６】また、同図によれば、加熱ヘッド１１の加
熱開始後、異方性導電膜２２の熱硬化開始温度（約１４
０゜）に達するまでの時間が、２秒弱となっている。ま
た、異方性導電膜２２が完全に熱硬化するのに約１０秒
を必要とすることから、加熱開始後、異方性導電膜２２
を完全に熱硬化させるまでに、１２秒弱の加工時間を必
要としている。一方、従来のＩＣ実装用装置４１では、
これに対応する加工時間が約２０秒であったことから、
加熱装置１では、１つの液晶駆動ＩＣ２３を本固定する
際に、約８秒の時間を短縮することができている。
【００２７】このように、この実施形態に係る加熱装置
１によれば、液晶駆動ＩＣ２３を本固定する際に必要と
される加工時間を確実に短縮化することができる。
【００２８】なお、本発明は上記した実施形態に限定さ
れない。例えば、平面型ヒータ１５の構成は、上記した
実施形態に限定されず、種々の改変が可能である。例え
ば、図３（ｂ）に示すように、高抵抗値の発熱用抵抗体
１５ａを四隅に配置してもよく、加熱ヘッド１１の形状
に応じて適宜改変が可能である。また、上ヘッド１３お
よび下ヘッド１４をセラミック材で構成してもよいし、
その材質を適宜変更することができる。
【００２９】また、本発明に係る回路部品実装用加熱装
置は、液晶パネル４における液晶駆動ＩＣ２３を本固定
する場合に用いることができるだけでなく、種々のＬＳ
ＩおよびＩＣのチップや、種々の受動素子などを本固定
する際に用いることができる。
【００３０】
【発明の効果】以上のように、本発明の回路部品実装用
加熱装置によれば、ヘッドを加熱する加熱面が、その中
心部分よりも該中心部分の周囲の部分の方が発熱量が大
きいためため、ヘッドの先端部における中心部分と周辺
部分との両部分に熱が行き届くことになる。
【００３１】その結果、ヘッド先端部を熱硬化型接着剤
の硬化開始温度まで均一かつ急速に加熱することができ
る。これにより、回路部品を基板に本固定するために必
要とされる処理時間を短縮することができる。
【００３２】また、ヘッド先端部における中心部分と外
周部分との温度差もより低減される結果、本固定におけ
る処理時間が短縮されることになる。
【００３３】さらに、ヘッドが１対の熱伝導体によって
挟持されている場合、簡易に構成することができると共
に高熱伝導率に構成することができる。これにより、熱
効率の良いヘッドを構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る回路部品実装用加熱
装置の外観図である。
【図２】受台に載置されたガラス基板、および下ヘッド
の拡大図である。
【図３】（ａ）は本実施形態に係る平面型ヒータの断面
図であり、（ｂ）は他の実施形態に係る平面型ヒータの
断面図である。
【図４】本実施形態における回路部品実装用加熱装置を
用いて液晶駆動ＩＣを本固定する際の下ヘッドの温度上
昇曲線を示す説明図である。
【図５】液晶パネルの概略構成図である。
【図６】従来のＩＣ実装用装置の外観図である。
【図７】従来のＩＣ実装用装置におけるヘッドの拡大図
である。
【図８】従来のＩＣ実装用装置を用いて液晶駆動ＩＣを
本固定する際のヘッドの温度上昇曲線を示す説明図であ
る。
【符号の説明】
１ 加熱装置 ２ ガラス基板 ３ ガラス基板 ４ 液晶パネル ６ 加熱機 １１ 加熱ヘッド １３ 上ヘッド １４ 下ヘッド １４ａ 先端部 １５ 平面型ヒータ １５ａ 発熱用抵抗体 １５ｂ 発熱用抵抗体 ２２ 異方性導電膜 ２３ 液晶駆動ＩＣ

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 回路部品を基板に実装するための回路部
    品実装用加熱装置において、 前記回路部品を加圧する加圧面及びその加圧面の対向面
    を有するヘッドと、 前記対向面側に配置されたヒータと、を具備し、 前記ヘッドは熱伝導体からなり、 前記ヒータは前記ヘッドを加熱する加熱面を有し、該加
    熱面はその中心部分よりも該中心部分の周囲の部分の方
    が発熱量が大きいことを特徴とする回路部品実装用加熱
    装置。
  2. 【請求項２】 前記ヘッドは、前記ヒータを一対の熱伝
    導体で挟持して構成されていることを特徴とする請求項
    １に記載の回路部品実装用加熱装置。
  3. 【請求項３】 回路部品の実装方法において、 前記回路部品を熱硬化型接着剤を介して基板上に配置
    し、 中心部分よりも周囲の部分の方が発熱量が大きい加熱面
    を有するヒータを備えたヘッドの加圧面を、前記回路部
    品と対向するように配置し、 前記ヒータの加熱面を発熱させて前記ヘッドの加圧面を
    加熱し、 前記ヘッドの加圧面を移動して前記回路部品を加圧及び
    加熱することによって前記熱硬化型接着剤を硬化させ、
    前記回路部品を前記基板上に実装することを特徴とする
    回路部品の実装方法。
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