CN101836517A - 布线基板的承受台以及使用了它的布线基板的连接装置、连接方法 - Google Patents

布线基板的承受台以及使用了它的布线基板的连接装置、连接方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及布线基板的承受台以及使用了它的布线基板的连接装置、连接方法。相对于在背面安装有电子器件的布线基板实现均匀的热压接，实现连接可靠性高的ACF连接。相对于安装有电子器件(6)主板基板(1)，通过热压接头(12)对挠性印刷基板(4、5)进行加压，并且对各向异性导电性薄膜进行加热，从而对主板基板(1)与作为连接部件的挠性印刷基板(4、5)进行ACF连接。此时，作为承受台，使用由硅橡胶等弹性材料形成，且在主板基板(1)的电子器件(6)安装位置形成有与该电子器件(6)的形状对应的凹部(13a)的承受台(13)，在利用该承受台(13)支撑主板基板(1)的背面的状态下进行热压接。

Description

布线基板的承受台以及使用了它的布线基板的连接装置、连接方法
技术领域
本发明涉及在安装有电子器件的布线基板上连接其它布线基板或电子器件等时所使用的布线基板的承受台，以及使用了上述承受台的布线基板的连接装置以及连接方法。
背景技术
例如在半导体元件对布线基板的安装中，提出了以所谓的面朝下(倒装)状态安装到布线基板上的倒装芯片安装法，为了电极间的电连接以及半导体元件的物理固定，使用各向异性导电性粘接膜(ACF)。各向异性导电性粘接膜是在起粘接剂作用的粘接树脂中分散导电性粒子，将其夹入与布线基板上的电极相对的半导体元件的电极间，通过加热、加压，上述导电性粒子在电极间被押溃，实现电极间的电连接。在没有电极的部分，导电性粒子维持分散在粘接树脂中的状态，由于保持电绝缘的状态，因而仅在有电极的部分实现电导通。
在使用了各向异性导电性薄膜的半导体元件的安装方法中，在将半导体元件配置到粘贴了各向异性导电性薄膜的布线基板上后，一边加热各向异性导电性薄膜一边用热压接头对半导体元件加压，押溃电极间的导电性粒子，并且使各向异性导电性薄膜硬化，进行半导体元件的热压接。在热压接时，例如像专利文献1等公布的那样，提出了通过使缓冲层介于其间来进行加热加压，成批安装高度不同的芯片部件等的方案。
近年来，使用了各向异性导电性薄膜的安装方法，不仅仅应用于上述电子器件的安装，还能够应用于例如挠性印刷基板(FPC)相对于主板基板的连接。至此，例如在手机的主板基板上连接从液晶显示面板(LCD)或CMOS等引出的挠性印刷基板的场合，主要使用由焊锡或连接器等的连接。然而，伴随着机器的轻量化、薄型化、小型化等，由上述各向异性导电性薄膜的连接有增加的倾向。由各向异性导电性薄膜的连接具有容易小型化和窄间距化，可降低成本，能够解除冲击导致的连接脱离，可无铅化等各种优点。
另一方面，在采用了上述由各向异性导电性薄膜的连接的场合，有必须使压接部的背面平坦化的缺点。在使用各向异性导电性薄膜的连接中，需要均匀地对端子加压，在例如将挠性印刷基板连接到主板基板上时，在主板基板的连接部背面附近，不能安装电子器件。若在主板基板的背面侧，支撑安装有电子器件的部分来进行上述热压接的话，则加压变得不均匀，有可能产生发生连接不良，对所安装的电子器件施加过剩的力而破损等问题。
该场合，考虑由各向异性导电性薄膜的连接而不得不进行器件配置等，而对器件安装到主板基板上会有制约，从而产生器件安装面积率降低的问题。
为了解决上述问题，需要对主板基板的承受台侧下功夫，专利文献2记载的发明也是其中之一。在专利文献2中公开了在基板保持部材上配置在背面安装有回路部件的回路基板，通过热压接在回路基板的表面安装信号输入或输出部件的回路基板的安装方法，公开了在回路基板的外周区域和与回路部件的外周区域对应的区域保持回路基板的同时热压接的技术。
此外，与上述专利文献1记载的发明同样，提出了通过使缓冲层介于其间来加热加压，相对于在背面安装有电子器件的主板基板进行器件安装的方案。例如，在专利文献3中，公开了通过直接支撑基板下表面的基板支撑体、和焊接有带凸块的电子器件的面的背对面上已经安装的电子器件上弹性地支撑的弹性体来分散支撑焊接时的按压负荷的带凸块电子器件的焊接方法。
专利文献1：特开平10-256311号公报
专利文献2：特开2001-15908号公报
专利文献3：特开平11-354588号公报
然而，在专利文献2记载的发明中的支撑结构中，由于仅支撑布线基板或安装部件的周围，从而难以稳定地支撑布线基板，残留有例如热压接时布线基板弯曲，在布线基板产生损伤，加压力不能均匀地施加而发生连接不良等问题。此外，若安装在布线基板上的电子器件数目多，则基板保持部件的结构变得复杂，会有需要很大的设备投资等问题。
为了解决这些问题，也考虑了例如专利文献3中记载的那种使用缓冲层(弹性体)支撑布线基板的部件安装面，也可望得到某种程度的效果，但由于直接支撑布线基板下表面的仅是支撑外周部分的基板支撑体，因而与专利文献2记载的发明同样地难以实现稳定的支撑状态。此外，在实际施加按压负荷的位置，由于是以弹性体仅支撑安装的电子器件的状态，结果对已经安装的电子器件施加过大的力。特别是，在安装的电子器件的安装高度之差大的场合，用弹性体也难以均匀地加压，难以完全消除已经安装的电子器件的损伤等。
发明内容
本发明是鉴于这种原有的实际情况而提出来的方案，目的在于提供一种相对于在背面安装有电子器件的布线基板也能够实现均匀的热压接，在基板连接中消除连接不良等，不会损坏安装的电子器件等的布线基板的承受台，并且，其目的在于，提供一种布线基板的连接装置以及连接方法。此外，本发明的目的在于，提供一种在成为热压接对象的布线基板中，回路设计者能够自由地选择部件配置，可提高部件安装密度的布线基板的承受台，并且其目的在于，提供一种布线基板的连接装置以及连接方法。
为了达到上述目的，本发明的布线基板的承受台是在通过热压接相对于安装有电子器件的第一布线基板连接连接部件时使用的、支撑第一布线基板的电子器件安装面的布线基板的承受台，其特征在于，由弹性材料形成，并且在第一布线基板的电子器件安装位置形成有与该电子器件形状对应的凹部。
同样地，本发明的布线基板的连接装置是具备支撑安装有电子器件的第一布线基板的基台和对通过粘接剂配置在布线基板上的连接部件加压的热压接头，通过热压接头对连接部件加压并且对粘接剂加热来热压接连接部件的布线基板的连接装置，其特征在于，在上述基台上具备支撑第一布线基板的电子器件安装面的承受台，上述承受台由弹性材料形成，并且在第一布线基板的电子器件安装位置形成有与该电子器件的形状对应的凹部。
此外，本发明的布线基板的连接方法，是相对于安装有电子器件的第一布线基板，通过热压接头对连接部件加压，并且对粘接剂加热，热压接连接部件的布线基板的连接方法，其特征在于，利用由弹性材料形成并且在第一布线基板的电子器件安装位置形成有与该电子器件的形状对应的凹部的承受台支撑上述第一布线基板下表面，来进行上述热压接。
在本发明中，使用由弹性材料构成的承受台，用它支撑第一布线基板的电子器件安装面。在此，在由弹性材料构成的承受台上，由于与安装在第一布线基板上的电子器件对应地设置凹部，从而上述电子器件成为容纳在该凹部内的形式，在实际施加按压负荷的位置，第一布线基板的没有安装电子器件的区域也被承受台支撑，实现了稳定的支撑状态，且实现了均匀的热压接。此外，在热压接时，例如在安装于第一布线基板的背面的电子器件的安装高度之差大的场合，也不会对各电子器件施加过剩的加压力，而是通过承受台的弹性变位也成为以适当的压力支撑电子器件的形式，热压接时的支撑状态进一步稳定。
发明效果
根据本发明，能够相对于在背面安装有电子器件的第一布线基板均匀地热压接连接部件(例如第二布线基板或电子器件)，可实现没有连接不良等的可靠性高的连接状态。此外，在热压接时，也不会发生损坏安装的电子器件等的不良情况。
再有，根据本发明，在第一布线基板中，电子器件向背面的安装没有制约，例如回路设计者可自由地选择部件配置，可提高部件安装密度。这样，可实现布线基板的小型化、轻量化、薄型化等。
附图说明
图1是表示第二布线基板相对于主板基板的连接例的概略俯视图。
图2(a)是主板基板的表面的概略立体图，(b)是主板基板的背面的概略立体图。
图3是表示相对于主板基板ACF连接挠性印刷基板时使用的连接装置的一个例子的概略立体图。
图4是表示在主板基板的背面安装的电子器件的高度和在承受台上形成的凹部的深度的关系的一个例子的模式图。
图5是表示在主板基板的背面上安装的电子器件的高度和在承受台上形成的凹部的深度的关系的其它例子的模式图。
图6是表示承受台的其它例子的概略立体图。
图中：
1-主板基板(第一布线基板)，2-液晶显示面板，3-CMOS，4、5-挠性印刷基板(连接部材)，6-电子器件，11-基台，12-热压接头，13-承受台，13a-凹部，14-突起。
具体实施方式
以下参照附图对使用了本发明的布线基板的承受台以及布线基板的连接装置以及连接方法的实施方式进行详细说明。还有，以下相对于作为第一布线基板的主板基板连接第二布线基板作为连接部件的情况为例进行了说明，但也可同样适合于相对于作为第一布线基板的主板基板安装电子器件作为连接部件的情况。
首先，对用本发明的连接装置以及连接方法连接的布线基板的构成例进行说明。图1是相对于主板基板(相当于第一布线基板)1通过各挠性印刷基板4、5电连接有例如液晶显示面板2和CMOS3等。在此，上述挠性印刷基板4、5相当于第二布线基板，通过各向异性导电性粘接薄膜相对于上述主板基板1热压接，电气以及物理地连接固定。
在上述主板基板1上安装有各种电子器件6，该电子器件6如图2(a)所示，不仅只安装在主板基板1的表面(连接有挠性印刷基板4、5的面)1a上，如图2(b)所示，还安装在与其相反的一侧的面(背面)1b上。
在相对于具有上述结构的主板基板1连接挠性印刷基板4、5的场合，如图3所示，使用具备基台11和热压接头12的连接装置，使作为粘接剂的各向异性导电性粘接薄膜(省略图示)介于其中来进行热压接，进行基板间的连接。
各向异性导电性粘接薄膜是将导电性粒子分散到起粘接剂作用的粘接树脂中而成的薄膜，进行上述主板基板1与挠性印刷基板4、5之间的电连接以及机械连接。即、通过由上述热压接头12的加压以及加热，在形成于主板基板1上的端子图案与形成于挠性印刷基板4、5上的端子图案相面对的部分，导电性粒子被押溃，实现主板基板1上的布线图案与挠性印刷基板4、5上的布线图案之间的电导通。作为粘接剂的粘接树脂例如若被加热到开始硬化温度以上则开始硬化，挠性印刷基板4、5机械地固定在主板基板1。
在此，在上述连接装置中，通常，基台11或热压接头12使用金属或陶瓷等硬质材料。这样对基台11或热压接头12使用硬质材料是为了在短时间内施加必要的足够的加压力。然而，在主板基板1的背面安装有电子器件6的场合，若使用由硬质材料做成的基台11或热压接头12，则难以在连接部位稳定地施加所定的加压力，而产生得不到必要的连接的问题。此外，热压接头12引起的冲击施加到电子器件6上，有可能产生损伤电子器件6本身，或电子器件6与主板基板1之间的连接被损坏等不良情况。
于是，在本实施方式中，在上述基台11上载置由弹性材料做成的承受台13，用该承受台13支撑主板基板1的背面侧。以下，对承受台13进行详细叙述。
承受台13由弹性材料形成，稳定地支撑主板基板1的背面侧而构成。作为弹性材料，虽然可以选择任意材料，但根据耐热性和耐油性等优良的观点，优选硅橡胶等。此外，构成承受台13的弹性材料的橡胶硬度虽然也可以是任意的，但从提高连接可靠性的观点考虑，优选使用日本工业规格(JIS S 6050)中规定的橡胶硬度在40以上、90以下弹性体。
此外，在上述承受台13上，与主板基板1的背面的电子器件6的安装位置对应，通过例如雕刻等形成有凹部13a。该凹部13a用于防止上述电子器件6碰到承受台13，以比电子器件6的尺寸稍大的形式形成。因此，在承受台13上载置主板基板1时，主板基板1的背面的电子器件6成为收放在各凹部13a内的状态，不仅是主板基板的外周围，在实际施加按压负荷的位置，承受台13的上表面13b也与主板基板1的平坦面抵接。
对于上述承受台13的凹部13a，较好是适当地设定其深度。例如，如图4所示，凹部13a的深度D1比安装在主板基板1上的电子器件6的安装高度H1更大的场合，在电子器件6的顶部和凹部13a的底面13c之间形成有间隙，但较好是根据以上安装高度H1设计凹部13a的深度D1使得该间隙的尺寸S1在1mm以下。这样，热压接时由弹性材料做成的承受台13弹性变位，不仅承受台13的上表面13b抵接到主板基板1的平坦面，而且通过加压，凹部13a的底面13c与电子器件6的顶部接触，实现极为稳定的支撑状态。此外，对电子器件6通过上述底面13c施加适当的加压力，不会施加过剩的压力或冲击。
或者，也可以如图5所示，使安装在主板基板1上的电子器件6的安装高度H2比凹部13a的深度D2更大。该场合，在热压接前的状态下，凹部13a的底面13c抵接电子器件6，成为承受台13的上表面13b不抵接主板基板1的背面的状态，但在热压接时因承受台13的弹性变位，承受台13的上表面13b抵接主板基板1的背面，实现稳定的支撑状态。在该场合，较好是根据上述安装高度H1设计凹部13a的深度D1使得承受台13的上面13b与主板基板1的背面的该间隙的尺寸S2在1mm以下。
还有，在主板基板1的背面安装有多个电子器件6的场合，与各电子器件6对应在承受台13形成多个凹部13a。该场合，各凹部13a的深度较好是根据对应的电子器件6的安装高度，个别地设定深度。这样，即使在电子器件的安装高度之差大的场合，也不会对例如安装高度高的电子器件施加过剩的加压力，而是通过承受台的弹性变位以适当的压力支撑各电子器件。在电子器件6的安装高度的变动少的场合，把全部的凹部13a的深度设成一样也可以。
上述承受台13的尺寸较好是与主板基板1的尺寸等同，这样，可支撑主板基板1全体。但是，并不限于此，例如，也可以将承受台13的尺寸做成与至少热压接区域对应的部分的尺寸。在该场合，由于承受台13部分地与主板基板1抵接，因此作为承受台13的尺寸，较好是确保可稳定地支撑主板基板1的最低限度的尺寸。
在使用具有以上结构的承受台13以及连接装置进行主板基板1与挠性印刷基板4、5的连接(热压接)的场合，首先，在基台11上载置由弹性材料做成的形成有凹部13a的承受台13。并且，在该承受台13上载置作为第一布线基板的主板基板1，此时，使安装在主板基板1的背面的电子器件6与承受台13的凹部13a对位，电子器件6被容纳在各凹部13内。
其次，在主板基板1的连接部分放置各向异性导电性粘接薄膜，使之与在其上连接的挠性印刷基板4、5重合。在该状态，用热压接头12以所定的压力对挠性基板4、5的连接部分加压，同时，以内装于热压接头12内的加热器加热各向异性导电性粘接薄膜。这样，各向异性导电性粘接薄膜所含的导电粒子被押溃而实现主板基板1与挠性印刷基板4、5之间的电导通，粘接树脂硬化而实现机械地结合。
通过采用使用了上述承受台13的连接装置以及连接方法，能够均匀地对连接部分加压、加热而进行热压接，能够实现没有连接不良等的可靠性高的连接状态。此外，在热压接时，也不会损坏或损伤安装在主板基板1上的电子器件6。因此，对于主板基板1，电子器件6向背面的安装不受制约，例如回路设计者可自由地选择部件配置。结果，可提高部件安装密度，可实现布线基板的小型化、轻量化、薄型化等。
以上，对使用了本发明的实施方式进行了说明，但本发明当然不仅限定于上述实施方式，只要在不脱离本发明的宗旨的范围，就可以进行各种变更。
例如，在上述实施方式中，通过施加沉孔加工(雕刻)在承受台13上形成凹部13a，但也可如图6所示那样，在基台11上形成由弹性材料做成的多个突起14，将这些突起14用作承受台。在该场合，突起14间的区域起到凹部的作用，安装在主板基板1背面的电子器件6容纳于此。
此外，在如上述那样用突起14构成承受台13的场合，也可以在底部铺上由弹性材料构成的弹性板，在其上形成突起14。该场合，通过将突起14的高度设计成与凹部13a的深度相同，能够得到与形成凹部13a的场合相同的适当的支撑状态，可实现极稳定的支撑状态。
实施例
以下基于实验结果对使用了本发明的具体的实施例进行说明。
实施例1
准备以200μm的间距形成电极端子、L/S＝100μm/100μm的印刷布线基板(相当于第一布线基板)和挠性印刷基板(相当于第二布线基板)，使用硅橡胶(硅橡胶)制的承受台进行ACF连接。还有，在硅橡胶制的承受台上与安装在印刷布线基板上的电子器件的器件形状对应形成凹部。上述硅橡胶制的承受台的橡胶硬度为40。此外，作为各向异性导电性粘接薄膜，使用索尼化学与信息部件公司(Sony Chemical & Information Device Corporation)制的商品名CP5842KS。作为热压接头，使用内装有加热器的金属制头，利用该热压接头进行加热以及加压。
实施例2
使硅橡胶制的承受台的橡胶硬度为90，其它与实施例1同样，进行印刷布线基板与挠性印刷基板间的ACF连接。
实施例3
使硅橡胶制的承受台的橡胶硬度为20，其它与实施例1同样，进行印刷布线基板与挠性印刷基板间的ACF连接。
比较例1
使用陶瓷制的承受台，其它与实施例1同样，进行印刷布线基板与挠性印刷基板间的ACF连接。
比较例2
拆下印刷布线基板背面的电子器件，使用陶瓷制的承受台，进行印刷布线基板与挠性印刷基板间的ACF连接。
评价
用4端子法测量了ACF连接的印刷布线基板与挠性印刷基板间的电阻值。测量的电阻值为平均导通电阻以及最大导通电阻。将结果表示在表1中。
[表1]
  实施例1   实施例2   实施例3   比较例1   比较例2
承受台的材质   硅橡胶(橡胶硬度40)   硅橡胶(橡胶硬度90)   硅橡胶(橡胶硬度20)   陶瓷   陶瓷
平均导通电阻(Ω)   0.02   0.02   0.1   不连接   0.02
最大导通电阻(Ω)   0.03   0.03   1.6   不连接   0.03
在实施例1以及实施例2中，实现了与比较例2同等程度的导通电阻。相对于此，在背面安装有电子器件的印刷布线基板的ACF连接中，在使用了陶瓷制的承受台的比较例1，是不能圆满地得到连接的状态。此外，在硅橡胶制的承受台的橡胶硬度为20的实施例3中，尽管能够进行ACF连接，但导通电阻为较高的值。根据这些结果可知，在相对于安装有电子器件的印刷布线基板ACF连接挠性印刷基板的场合，使用与电子器件对应形成了凹部的硅橡胶制的承受台是有效的，特别是，通过使硅橡胶制的承受台的橡胶硬度为40～90，可实现连接电阻值小的良好的ACF连接。

Claims (13)

1.一种布线基板的承受台，相对于安装有电子器件的第一布线基板通过热压接来连接连接部件时使用，且支撑第一布线基板的电子器件安装面，其特征在于，
由弹性部件形成，并且在第一布线基板的电子器件安装位置形成有与该电子器件的形状对应的凹部。
2.根据权利要求1所述的布线基板的承受台，其特征在于，
通过上述热压接连接的连接部件是第二布线基板或电子器件。
3.根据权利要求1或2所述的布线基板的承受台，其特征在于，
上述凹部的深度与上述第一布线基板上的电子器件的安装高度之差为1mm以下。
4.根据权利要求1至3任何一项所述的布线基板的承受台，其特征在于，
上述弹性材料为硅橡胶。
5.根据权利要求1至4任何一项所述的布线基板的承受台，其特征在于，
上述弹性材料的橡胶硬度为40～90。
6.一种布线基板的连接装置，具备支撑安装有电子器件的第一布线基板的基台和对通过粘接剂配置在布线基板上的连接部件进行加压的热压接头，通过热压接头对连接部件进行加压，并且对粘接剂进行加热，从而热压接连接部件，其特征在于，
在上述基台上具备支撑第一布线基板的电子器件安装面的承受台，
上述承受台由弹性材料形成，并且在第一布线基板的电子器件安装位置形成有与该电子器件的形状对应的凹部。
7.根据权利要求6所述的布线基板的连接装置，其特征在于，
通过上述热压接连接的连接部件是第二布线基板或电子器件。
8.根据权利要求6或7所述的布线基板的连接装置，其特征在于，
上述承受台的凹部的深度与上述第一布线基板上的电子器件的安装高度之差为1mm以下。
9.根据权利要求6至8任何一项所述的布线基板的承受台，其特征在于，
构成上述承受台的弹性材料为硅橡胶。
10.根据权利要求6至9任何一项所述的布线基板的承受台，其特征在于，
上述弹性材料的橡胶硬度为40～90。
11.一种布线基板的连接方法，相对于安装有电子器件的第一布线基板，通过热压接头对连接部件进行加压，并且对粘接剂进行加热，从而热压接连接部件，其特征在于，
利用由弹性材料形成并且在第一布线基板的电子器件安装位置形成有与该电子器件的形状对应的凹部的承受台支撑上述第一布线基板下表面，来进行上述热压接。
12.根据权利要求11所述的布线基板的连接方法，其特征在于，
通过上述热压接连接的连接部件是第二布线基板或电子器件。
13.根据权利要求11或12所述的布线基板的连接方法，其特征在于，
在上述热压接时，上述承受台的上表面与上述第一布线基板的平坦面抵接，并且通过加压，上述凹部的底面与安装在第一布线基板上的电子器件的顶部接触。
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