JP2001007511A - 配線基板同士の接合方法、データキャリアの製造方法、及び電子部品モジュールの実装装置 - Google Patents

配線基板同士の接合方法、データキャリアの製造方法、及び電子部品モジュールの実装装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低コストで実施することができるとともに、
電子部品等の実装後の基板にも適用することができ、し
かも処理時間も短い配線基板同志の接合方法を提供す
る。 【解決手段】 薄い樹脂製基体の表面に導体パターンが
被着された第１の配線基板と、薄い樹脂製基体の表面に
導体パターンが被着された第２の配線基板とを、電気的
導通が確保されるように接合する方法であって、前記第
１の配線基板と前記第２の配線基板とを導体パターン上
の接合予定部位同士が整合するようにして対面状態で重
ね合わせ、その状態で接合予定部位を一対の超音波溶接
具で挟み付け、しかるのち、超音波溶接具に超音波振動
を与えて接合予定部位に位置する導体金属同士を融着さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、薄い樹脂製基体
を有する配線基板同士の低コスト瞬時接合に好適な配線
基板同士の接合方法、並びに、それを利用した電磁波読
み取り可能なデータキャリア（例えば、航空タグ、物流
管理用ラベル、無人改札用パス等として機能する）の製
造方法、更には、データキャリア本体上に電子部品モジ
ュールを実装するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】カード型電子機器、携帯電話等携帯用電
子機器、あるいは画像機器等の進展に伴ない、プリント
配線基板、特に柔軟性のあるプリント配線基板の低コス
ト化に対する要求が近年急速に高まってきている。こう
した市場要求の中、例えば図Ａ，Ｂに示すような柔軟性
のある薄型プリント配線板１０，２０間の接合一体化技
術、特に各配線板上の導体パターン１２，２２間の電気
的接続の低コスト化が不可欠な技術要素となっている。
【０００３】絶縁性基材１４，２４の少なくとも１面に
導体パターン１２，２２を形成して成るプリント配線基
板１０，２０の接合一体化方法、特に導体パターン１
２，２２間の電気的接続方法としては、従来、概ね次の
ような方法が知られている。
【０００４】第１の方法は、まずプリント配線基板１
０，２０間を例えばエポキシ系の接着剤等で接合した
後、接合予定部位である接続点１３及び２３を貫通する
スルーホールを形成し、さらに、該スルーホール内を銅
（Ｃｕ）等の金属導体メッキ等により電気的に接続す
る、多層プリント配線基板を製造する方法である。
【０００５】第２の方法は、プリント配線基板１０，２
０上の接続点１３，２３の少なくとも一方に、熱硬化性
接着剤に銀（Ａｇ）等の導電性粒子を分散してなる導電
接着剤等をスクリーン印刷等により塗布し、さらに接続
点１３，２３を対向状態で重ね合わせた後、適当な圧力
を負荷した状態で加熱処理して接続させる方法である。
この時、接続点３０での接合は前記導電性接着剤によっ
て行われるが、接続点以外の部分は、エポキシ系の接着
剤等絶縁性の接着剤で接合され、機械的強度の増加が図
られる。
【０００６】第３の方法は、上記第２の方法に於ける導
電接着剤の塗布、加熱硬化等の工程削除、あるいは処理
時間短縮による低コスト化を意図して提案されたもの
で、プリント配線基板１０，２０上の接続点１３，２３
の間に、あらかじめ形成された接続シート（ヒートシー
ルコネクタ：日本黒鉛工業（株）等）を挟み込み、加熱
圧着して接続点１３，２３間の接続を行うものである。
すなわち、前記接続シートはポリエステルフィルム（Ｐ
ＥＴ）上に、導電塗料と、その表面上の熱可塑性接着剤
塗料により回路形成されたもので、該接続シートを接続
点１３，２３間に挟み込み加熱圧着すると、熱可塑性接
着剤が溶融し、接続点１３→導電塗料回路→接続点２３
の順に接触、さらにこの後冷却すると熱可塑性接着剤が
硬化し接続が完了する。この方法によれば、プリント配
線基板１０，２０への導電性接着剤塗布等の加工が不要
であり、熱可塑性接着剤を用いるため接続処理時間も短
縮できるという効果が得られる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところがこうした従来
の方法にあっては、以下に記すような問題点がある。す
なわち、第１，第２の方法にあっては、接着剤塗布、メ
ッキ、熱処理等の工程が多く、さらに接着剤、メッキ金
属、導電性接着剤等接合に別部材が必要であるため高コ
スト化する。さらに、プリント配線板１０，２０上に電
子部品１１，２１等を実装した後では、上記接続加工は
非常に困難となる。
【０００８】第３の方法にあっては、前記電子部品実装
後の加工が容易になり、また工程処理時間も短くできる
が、接続シート等別部材を必要とするため、十分な低コ
スト化にはならない。
【０００９】この発明は、上記の問題点に着目してなさ
れたものであり、その目的とするところは、低コストで
実施することができるとともに、電子部品等の実装後の
基板にも適用することができ、しかも処理時間も短い配
線基板同志の接合方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この出願の請求項１に記
載の発明は、薄い樹脂製基体の表面に導体パターンが被
着された第１の配線基板と、薄い樹脂製基体の表面に導
体パターンが被着された第２の配線基板とを、電気的導
通が確保されるように接合する方法であって、前記第１
の配線基板と前記第２の配線基板とを導体パターン上の
接合予定部位同士が整合するようにして対面状態で重ね
合わせ、その状態で接合予定部位を一対の超音波溶接具
で挟み付け、しかるのち、超音波溶接具に超音波振動を
与えて接合予定部位に位置する導体金属同士を融着させ
ることを特徴とする配線基板同士の接合方法にある。
【００１１】このような構成によれば、 （１）接合に際し接着剤等の別部材を必要とせず、さら
に加工処理時間も極く短時間であるため、接合加工コス
ト、装置コストを非常に安くできる。
【００１２】（２）加工範囲を接続点周辺に限定できる
ため、電子部品実装後のプリント配線基板の接合加工が
容易にできる。
【００１３】（３）接着用別部材との濡れ性、接触不良
等は接続加工に関係がないため、銅（Ｃｕ）−アルミ
（Ａｌ）等異種金属導体間の接合が可能である。
【００１４】この出願の請求項２に記載の発明は、一対
の超音波溶接具の対向端面の少なくともいずれか一方に
は、所望の融着部形状に対応する端面形状を有する複数
の突起部が設けられており、それにより超音波振動を与
えた際、金属の塑性流動により導体金属が局部的に除去
され、その除去部より露出する樹脂同士も融着されるこ
とを特徴とする請求項１に記載の配線基板同士の接合方
法にある。
【００１５】このような構成によれば、絶縁性樹脂材と
金属導体からなるプリント配線基板の金属導体を超音波
振動によって融着した後、さらに超音波振動による金属
の塑性流動を用いて該導体金属を部分的に除去し、露出
する樹脂材同士を融着させるものであるから、（４）導
体パターン間の電気的接合は金属融着によって行い、さ
らに接続の機械的強度は樹脂材及び融着によって十分な
ものを得ることができる。
【００１６】という効果が得られ、前記した超音波接合
の効果を、箔金属同士の接続にも得ることができる。
【００１７】この出願の請求項３に記載の発明は、フィ
ルム状樹脂製基体の表面にアンテナコイルを構成する渦
巻状導体パターンが被着されたデータキャリア本体と、
フィルム状樹脂製小片の表面に導体パターンが被着され
かつその上には送受信回路やメモリ等を構成する電子部
品が搭載された電子部品モジュールとを、電気的導通が
確保されるように接合一体化して電磁波読み取り可能な
フィルム状データキャリアを製造する方法であって、前
記データキャリア本体を構成するフィルム状樹脂製基体
と前記電子部品モジュールを構成するフィルム状樹脂製
小片とを導体パターン上の接合予定部位同士が整合する
ようにして対面状態で重ね合わせ、その状態で接合予定
部位を一対の超音波溶接具で挟み付け、しかるのち、超
音波溶接具に超音波振動を与えて接合予定部位に位置す
る導体金属同士を融着させることを特徴とするデータキ
ャリアの製造方法にある。
【００１８】このような構成によれば、 （１）端子間の電気的接続に導電性接着剤等の部材を使
用する必要がなく、安価な実装が可能となる。
【００１９】また、超音波接合による接続面積を大きく
することにより、 （２）電子部品モジュールの固定に十分な、接続の機械
的強度が得られる。
【００２０】さらに、モジュール側がアルミパターン、
データキャリア本体側が銅パターンといった異種金属間
の接合が可能であり、 （３）アンテナコイルの材質、あるいは電子部品の実装
方法等の選択範囲が広がる。
【００２１】といった効果が得られる。
【００２２】さらに、超音波による接合時間は２〜３秒
と短時間であり、接着剤等の部材供給の必要もないた
め、 （４）製造装置が簡略化できる。
【００２３】また、超音波による接合は、金属表面の不
動態層を振動により機械的に除去し、露出した新生面で
接合を行うという原理であるため、 （５）通常、アンテナコイル等の作成に用いられるエッ
チング法で使用される絶縁性エッチングレジストを剥離
することなく、端子間の電気的接続を行うことが可能と
なる。
【００２４】（６）このため、エッチングレジストの剥
離に伴なう製造コストのＵＰを削除でき、パターン表面
を再度絶縁層でカバーする等の工程が削除できる。
【００２５】等の効果が得られる。
【００２６】この出願の請求項４に記載の発明は、一対
の超音波溶接具の対向端面の少なくともいずれか一方に
は、所望の融着部形状に対応する端面形状を有する複数
の突起部が設けられており、それにより超音波振動を与
えた際、金属の塑性流動により導体金属が局部的に除去
され、その除去部より露出する樹脂同士も融着されるこ
とを特徴とする請求項３に記載のデータキャリアの製造
方法にある。
【００２７】このような構成によれば、データキャリア
本体に対する電子部品モジュールの接合強度が高まるこ
とにより、物流管理用ラベルや航空タグ等のような手荒
な取扱いに対するデータキャリアの信頼性を向上でき
る。
【００２８】この出願の請求項５に記載の発明は、電磁
波読み取り可能なフィルム状データキャリアの製造プロ
セスにおいて、データキャリア本体上に電子部品モジュ
ールを実装するための装置であって、電子部品モジュー
ルに対応する型形状を有する打ち抜き加工用の雌型と、
前記打ち抜き加工用の雌型に挿入される雄型と、前記雌
型の打ち抜き方向前方に対向配置されてデータキャリア
本体を裏からあてがう支持台と、前記雄型に対して超音
波振動を付与する超音波ホーンとを備え、前記雌型と雄
型とにより電子部品搭載フィルム基材から電子部品モジ
ュールを打ち抜くと共に、打ち抜かれた電子部品モジュ
ールを雄型の前進動作と共にデータキャリア本体上に押
しあて、超音波ホーンの駆動により雄型に超音波振動を
付与して、データキャリア本体上に融着させるように構
成したことを特徴とする電子部品モジュールの実装装置
にある。
【００２９】このような構成によれば、データキャリア
の連続製造プロセスに超音波接合技術を導入することが
できる。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な実施例を
添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００３１】本発明の第１実施形態が図１に示されてい
る。尚、図１において、１００は第１の配線基板、２０
０は第２の配線基板、１０１，２０１は電子部品、１０
２は９μｍ厚の銅箔をエッチングしてなる導体パター
ン、２０２は２０μｍ厚のアルミ箔をエッチングしてな
る導体パターン、１０３は導体パターン１０２上の接合
予定部位（接続点）、２０３は導体パターン２２上の接
合予定部位（接続点）、１０４，２０４は２５μｍのＰ
ＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）製フィルムであ
る。
【００３２】この配線基板同士の接合方法にあっては、
超音波接合技術が応用されている。すなわち、電気的な
接続を行う接続点１０３及び２０３を対面状態で重なり
合うように配置した後、これを超音波ホーン４０とアン
ビル４１とによって挟み付け、接続点の接触界面３００
に圧力負荷Ｐと超音波振動Ｖを与える。
【００３３】一般に溶接とは、結合しようとする金属の
表面の原子相互間に外力が働き合うような距離（数オン
グストローム）に原子を接近させ、しかも面全体の原子
が秩序ある配列をとって接触することによって生じる。
ところが通常、金属の表面は酸化物、吸着ガス等の薄い
表面層によって覆われているため、その下地の清浄な金
属原子の接近が妨げられ、十分な結合力を生じない。
【００３４】そこで本超音波接合法では、上記しような
方法による超音波振動Ｖによって金属表面層を除去し、
さらに圧力負荷Ｐ等によって原子振動を盛んにして、接
触界面３００近傍の原子を拡散させることで、導体パタ
ーン１０３，２０３間の電気的接続を実現している。
【００３５】この超音波接合法では接着剤等の別部材を
必要とせず、また加工処理時間も０．５秒と極短時間で
あるため、接続加工の大幅なコストダウンが実現でき、
さらに接続点のみでの加工であるため、電子部品実装後
での接続加工も容易に行えるという効果が得られる。
【００３６】本発明の第２実施形態が図２，図３，図４
に示されている。なお、第１実施形態と同一構成部分に
ついては、同符号が付されている。この配線基板同士の
接合方法にあっては、導体金属同士の融着による結合力
を、基板樹脂同士の融着力で補強するようにしている。
すなわち、第１実施形態において、導体パターン１０
２、あるいは２０２として用いられる金属導体には１０
〜３６μｍ厚の銅、あるいはアルミが多く、こうした箔
金属同士の溶接では十分な機械的強度が得られない場合
があるが、本実施形態ではそのような不利を解消され
る。
【００３７】図２（Ａ）に示されるように、まず、プリ
ント配線基板１００，２００上の導体パターン１０１，
２０１の接合予定部位１０３，２０３とが相対する位置
に両者を位置決め配置し、接触界面３００で双方を接触
させる。次に、接触界面３００を挟み込むように超音波
ホーン４０及び超音波アンビル４１を配し、接触界面３
０に負荷圧力Ｐを０．２ｋｇ／ｍｍ２、超音波振動Ｖを
周波数４０ｋＨｚで付加しながら０．５秒間押し当て
る。一対の超音波溶接具を構成する超音波ホーン４０と
超音波アンビル４１との少なくともいずれか一方（この
例では、超音波アンビル４１の側）の対向端面には、複
数の突部４１ａが形成されている。この突部４１ａの端
面形状は、所望の融着部形状に対応している。この０．
５秒の間に本発明に係わる接続点の構造が形成される
が、この形成工程を図２の（Ｂ），（Ｃ）に従って順次
に説明する。
【００３８】すなわち、図２（Ｂ）に示されるように、
金属同士の接触界面３００に超音波振動Ｖを加えると、
前述したような超音波接合の原理に従って、まず導体金
属１０２，２０２同士の融着接合が行われる。この後さ
らに振動が加わると、図の矢印ａに示すような金属の塑
性流動が起こり、金属がアンビル４１の凸部４１ａに相
当する位置から凹部４１ｂに相当する位置へと移動す
る。その結果、導体パターン１０２，２０２には、アン
ビル４１の突部４１ａに対応する位置に穴ｂが明けられ
て、その穴ｂを通して樹脂製基体１０４，２０４同士が
接触する。
【００３９】すると、図２（Ｃ）に示されるように、金
属の塑性流動によって生じた穴ｂを通して樹脂製（ＰＥ
Ｔ）基体１０４，２０４が接触する接触点ｃでは、超音
波振動によってさらに樹脂材同士の融着が起こる。
【００４０】以上の経過で本発明に係わる超音波接合構
造が完成されるが、この完成状態を図３，図４に示す。
それらの図から明らかなように、本発明による接合構造
では、機械的接合強度が高い樹脂材同士の融着部３０１
と、電気伝導性の金属間接合部３０２が接続端部１０
３，２０３の接触部３００に同時に存在し、接合強度が
高い電気的接続が得られる。
【００４１】尚、上記実施形態ではプリント配線基板を
構成する樹脂製機材としてＰＥＴを用いたが、これにポ
リイミド、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等を用
いてもよい。
【００４２】また図４に示されるように、この実施形態
では接続部の融着痕跡が網目状に形成されるものを例示
したが、この形態は超音波ホーン４０、あるいはアンビ
ル４１の表面に形成する凹凸の形状を変えることで、多
様なものを選択することができる。
【００４３】本発明の第３実施形態が図５〜図９に示さ
れている。この実施形態に示される方法は、例えば航空
タグ、物流管理用ラベル、無人改札用パス等として好適
な電磁波読み取り可能なデータキャリアの製造に本発明
を適用したものである。
【００４４】本出願人が先に提案した電磁波読み取り可
能なデータキャリアにあっては、フィルム状樹脂製基体
の表面にアンテナコイルを構成する渦巻状導体パターン
が被着されたデータキャリア本体と、フィルム状樹脂製
小片の表面に導体パターンが被着されかつその上には送
受信回路やメモリ等を構成する電子部品が搭載された電
子部品モジュールとを、電気的導通が確保されるように
接合一体化して構成されている。
【００４５】この提案にあっては、データキャリア本体
側の導体パターンの接合予定部位と電子部品モジュール
側の導体パターンの接合予定部位との電気的接続を、異
方導電フィルムあるいはハンダ等の導電性接着剤を用い
て実施している。ところが、こうした方法にあっては、
導電性接着剤等の接着部材を必要とするために材料コス
トが増加する。さらに、加熱等の工程が必要であった
り、接合部材の供給のために、製造装置が複雑化すると
いう問題がある。これに対して、この実施形態によれ
ば、データキャリア本体上に電子部品モジュールを低コ
ストかつ瞬時に実装することができる。
【００４６】データキャリア全体の構造が図５の平面図
に、電子部品モジュールの実装構造の一例が図６の拡大
断面図にそれぞれ示されている。なお、図６において、
４２２ａは金製バンプ、４２３はアルミ製導体パターン
である。このデータキャリア４００は、２５μｍ厚のＰ
ＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）製基体４１１の片
面に、１０μｍ厚の銅箔製渦巻き状導体パターン（アン
テナコイルに相当）４１２を保持させてなるデータキャ
リア本体４１０と、表面にアルミ製配線用導体パターン
４２３を有する２５μｍ厚のＰＥＴフィルム製小片４２
１に電子部品であるベアチップＩＣ４２２を実装してな
る電子部品モジュール４２０とを有する。そして、電子
部品モジュール４２０は、その小片４２１が、渦巻状導
体パターン４１２を構成する周回導体束４１３を跨ぐ
（換言すれば交差する）ようにしてデータキャリア本体
４１０上に搭載され、かつ渦巻状導体パターン４１２と
の電気的接続は、渦巻状導体パターンの内周側端子パッ
ド４１４と外周側端子パッド４１５とにおいて行われ
る。
【００４７】図５並びに図６に示されるデータキャリア
本体４１０並びに電子部品モジュール４２０の製造方法
は、以下に詳細に説明される。
【００４８】アンテナコイルを構成する渦巻状導体パタ
ーンの作成工程の一例が図７に示されている。同図を参
照して、ＰＥＴフィルム製基体４１１の片面にアンテナ
コイルとなる渦巻状導体パターン４１２を形成する手順
を説明する。
【００４９】（工程Ａ）まず、最初にＣｕ−ＰＥＴ積層
基材１を用意する。一例として２５μｍ厚のＰＥＴフィ
ルムの片面に、ウレタン系接着剤を介して１０μｍ厚の
銅箔を重ね、これを１５０℃、圧力５ｋｇ／ｃｍ２の条
件で熱ラミネートを経て積層接着させる。これにより、
ＰＥＴフィルム２（４１１）の表面に銅箔３が被着され
たＣｕ−ＰＥＴ積層材１が完成する。
【００５０】（工程Ｂ）次に、Ｃｕ−ＰＥＴ積層材１の
銅箔３の表面に渦巻形状並びに端子部形状のエッチング
レジストパターン４を形成する。すなわち、コイルの特
性として必要なＬ値、Ｑ値を得るターン数、線幅、ピッ
チ、内外周をもつ渦巻形状に、例えばオフセット印刷法
を用いて絶縁性のエッチングレジストインキをＣｕ箔上
に印刷する。このときのレジストインキとしては、熱又
は活性エネルギー線で硬化するタイプのものを使用す
る。活性エネルギー線としては紫外線または電子線を使
用し、紫外線を用いる場合にはレジストインキに光重合
剤を入れて使用する。
【００５１】（工程Ｃ）上記工程により形成されたエッ
チングレジストパターン４から露出するＣｕ箔部分３ａ
を従来公知のエッチング法にて除去することにより、ア
ンテナコイルを構成する渦巻状導体パターン４１２並び
に内外周の端子パッド４１４，４１５形成する。このエ
ッチング処理に際しては、エッチング液としてＦｅＣｌ
２（１２０ｇ／ｌ）を５０℃の条件にて使用し、必要な
銅箔部分（Ｃｕ）を除去する。
【００５２】この後、一般的には前記工程（Ｂ）に於い
て形成した絶縁性のエッチングレジスト４を除去しない
と、電子部品を回路上、すなわちコイルに実装すること
はできないが、本発明においては接合予定部位に位置す
るエッチングレジストは超音波による機械的摩擦によっ
て除去されるため、絶縁性のレジスト４を除去する必要
がなくなる。すなわち、本発明によれば、エッチングレ
ジスト４の剥離工程を省略でき、さらにエッチングレジ
スト４が銅製導体パターン表面の絶縁性保護層として使
用できるという効果が得られる。
【００５３】次に、電子部品モジュールの作成工程を図
８に従って説明する。
【００５４】（工程Ａ）２５μｍ厚のＰＥＴフィルム５
上に２０μｍ厚のアルミ箔６が接着されたＡｌ−ＰＥＴ
積層材７を用意する。
【００５５】（工程Ｂ）次に、積層材７上のアルミ箔６
を所要パターン回路形状に加工して、導体パターン６ａ
（４２３）を作成する。このときの加工方法は、従来公
知のエッチングを用いてもよいが、回路形状が単純な場
合はプレス加工を用いる方がより低コストに実施でき
る。
【００５６】（工程Ｃ）電子部品８（４２２）をＰＥＴ
フィルム５の表面に形成された導体パターン６ａの上に
実装して、電子部品モジュール４２０を完成する。すな
わち、電子部品８はその底面から接続用の金バンプ８ａ
を突出させた、いわゆる表面実装型部品として構成され
ており、その底部から突出する金バンプ８ａに超音波振
動を負荷し、アルミ製導体パターン６ａの表面上の酸化
物層等を振動により機械的に除去し、さらに振動による
摩擦熱により加熱、金原子をＡｌ内に拡散させて接合を
行う。この実装方法は、電子部品８であるベアチップＩ
Ｃを所定位置に配置した後、負荷圧力０．２ｋｇ／ｍｍ
２下で振動数４０ｋＨｚの超音波振動を、数秒程度加え
ることにより実施される（工程Ｄ参照）。尚、上記の例
で使用する基材として、ポリエチレンテレフタレート
（ＰＥＴ）フィルムに代えて、ポリイミドフィルム等を
用いてもよい。
【００５７】次に、電子部品モジュール４２０をデータ
キャリア４１０上に実装してアンテナコイルと電気的に
接続する工程を図９に従って説明する。この工程は、超
音波溶接技術を用いて行われる。
【００５８】（工程Ａ）まず、電子部品モジュール４２
０をデータキャリア本体４１０の上に、電子部品側の接
合予定部位６ａ−１，６ａ−２とデータキャリア本体側
の接合予定部位である端子パッド４１４，４１５とが向
かい合う整合状態で搭載する。
【００５９】（工程Ｂ）次いで、一体に降下する一対の
圧子９，１０を電子部品モジュール４２０の接合予定部
位６ａ−１，６ａ−２の直上部に負荷圧力Ｐ（０．２ｋ
ｇ／ｍｍ２ ）、振動数Ｖ（４０ｋＨｚ）の超音波振動
を付加しながら時間Ｔ（０．５秒間）程度押し当てる。
なお、１１，１２は圧子９，１０と対向配置されたアン
ビルである。
【００６０】一般に溶接とは、結合しようとする金属の
表面の原子相互間に引力が働き合うような距離（数オン
グストローム）に原子を接近させ、しかも面全体の原子
が秩序ある配列をとって接触することによって生じる。
ところが通常、金属の表面は酸化物、吸着ガス等の薄い
表面層によって覆われているため、その下地の清浄な金
属原子の接近が妨げられ、十分な結合力を生じない。
【００６１】そこで本超音波接合法では、上記したよう
な方法による超音波振動によって金属表面層を除去し、
さらに原子振動を盛んにして原子を拡散させることで、
電子部品モジュールの端子及びアンテナコイル側の端子
を接着固定している。
【００６２】さらに、本法は上記したように金属の表面
層を超音波振動により除去して接合を実現する原理に基
づくものであり、図７の工程（Ｂ）により導体パターン
の端子パッド４１４，４１５上に形成された絶縁性エッ
チングレジスト４を剥離しないままこの接合工程を実施
しても、電子部品モジュール４２０側とデータキャリア
本体４１０側との間に十分な電気的並びに機械的接合特
性が得られる。以上の工程により本発明に係るフィルム
状データキャリア４００（図５参照）が完成される。
【００６３】なお、以上説明した第３実施形態に、第２
実施形態で説明した樹脂融着技術を併用することもでき
る。この場合には、例えば、圧子９，１０と対向するア
ンビル１１，１２の端面に融着部形状に対応する多数の
凹凸を設ける一方、圧子９，１０の押圧時間を調整する
ことで、突部に対応して金属の塑性流動を局部的に生じ
させ、金属層が除去された部分から臨む樹脂層同士を超
音波振動により融着させる。特に、このような金属融着
と樹脂融着とを併用する場合には、電子部品モジュール
の機械的な接着強度が格段向上するため、データキャリ
アが航空タグや物流管理用ラベル等のような手荒な扱い
を受けやすいものであるときに有効である。
【００６４】本発明装置の一実施形態が図１１，図１２
に示されている。この装置５００は、電磁波読み取り可
能なフィルム状データキャリアの製造プロセスにおい
て、データキャリア本体上に電子部品モジュールを実装
するための装置である。
【００６５】後述するように、この装置５００は、電子
部品モジュールに対応する型形状を有する打ち抜き加工
用の雌型と、前記打ち抜き加工用の雌型に挿入される雄
型と、前記雌型の打ち抜き方向前方に対向配置されてデ
ータキャリア本体を裏からあてがう支持台と、前記雄型
に対して超音波振動を付与する超音波ホーンとを備えて
いる。
【００６６】そして、前記雌型と雄型とにより電子部品
搭載フィルム基材から電子部品モジュールを打ち抜くと
共に、打ち抜かれた電子部品モジュールを雄型の前進動
作と共にデータキャリア本体上に押しあて、超音波ホー
ンの駆動により雄型に超音波振動を付与して、データキ
ャリア本体上に融着させるように構成されている。
【００６７】装置５００の構造が図１０に具体的に示さ
れている。同図に示されるように、この装置５００は、
中空の筒状に加工されかつ後述するモジュールテープ５
０９から電子部品モジュールを型抜きするためのトムソ
ンカッター５０１と、このトムソンカッター５０１を支
える上型５０２と、カット時の下型（雌型）とアンテナ
コイルシート（データキャリア本体）５０４のシート押
さえを兼ねるストッパー５０３と、アンテナコイルシー
ト５０４を下から支える固定台５０５と、トムソンカッ
ター５０１の中空部を通り、超音波振動Ｖを伝えるため
のホーン５０６が接続された圧縮パンチ５０７と、固定
台５０５に固定されて、超音波負荷時に圧縮パンチ（雄
型）５０７との間で電子部品モジュールとアンテナコイ
ルシート５０４とを挟み込み加圧するためのアンビル５
０８とを備えている。
【００６８】次に、以上の構成より成る装置５００を使
用して電子部品モジュールをデータキャリア本体上に超
音波実装する手順を説明する。
【００６９】（１）まずキャリアテープ上に電子部品モ
ジュール４２０（図６，図９参照）を連続配列したモジ
ュールテープ５０９を用意し、このモジュールテープ５
０９を上型５０２とストッパー５０３との間に通し、位
置出しをした後、トムソンカッター５０１を作動させて
所定形状に電子部品モジュール４２０を切り出す。
【００７０】（２）切り出された電子部品モジュール４
２０はトムソンカッター５０１の中空部内に押し込まれ
るが、これを圧縮パンチ５０７の前進動作によって押し
出すことにより、ストッパー５０３によって位置だし，
固定された、アンテナコイルシート５０４の所定位置上
に押し付けられる。尚、この時ストッパー５０３の表面
にゴム等の軟質材５１０を設けておけば、アンテナコイ
ルシート５０４の表面を傷つけることなく、確実に固定
することができる。
【００７１】（３）この後、圧縮パンチ５０７に接続さ
れたホーン５０６によって超音波振動Ｖが圧縮パンチ５
０７から接合予定部位６ａ−１，４１４及び６ａ−２，
４１５（図９参照）に伝播され、両者の超音波接合構造
が完成される。
【００７２】（４）最後にパンチ５０７，カッター５０
１，ストッパー５０３が順に上昇し、モジュールテープ
５０９、アンテナコイルシート５０４が移動可能な状態
に開放される。
【００７３】（５）上記一連の工程を１工程として、順
次モジュール４２０（図６，図９参照）がアンテナコイ
ルシート５０４に連続的に実装されていくが、この時の
装置全体の構成図を図１１に示す。すなわち、前記モジ
ュールテープ５０９及びアンテナコイルシート５０４は
図に示すようなロール形態に連続形成されており、ロー
ルフィーダ６００等を用いて所定のピッチで前記装置５
００内に送り込まれ、加工される。
【００７４】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、この発明
によれば、この種の配線基板同志の接合を低コストかつ
短時間で実施することができ、しかも電子部品等の実装
後の基板にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法の第１実施形態を示す図である。
【図２】本発明方法の第２実施形態を示す図である。
【図３】第２実施形態による接合構造の断面図である。
【図４】第２実施形態による接合構造の平面図である。
【図５】第３実施形態で製造されるデータキャリアの平
面図である。
【図６】第３実施形態で使用される電子部品モジュール
の断面図である。
【図７】第３実施形態で使用されるデータキャリア本体
の製造工程図である。
【図８】第３実施形態で使用される電子部品モジュール
の製造工程図である。
【図９】第３実施形態の超音波接合工程図である。
【図１０】本発明装置の実施形態の工程図である。
【図１１】本発明装置を含む製造ライン全体図である。
【図１２】従来技術を説明するための斜視図である。
【図１３】従来技術を説明するための断面図である。
【符号の説明】
６ａ−１，６ａ−２ 接合予定部位 ４０ 超音波ホーン ４１ 超音波アンビル ４１ａ アンビル表面の突部 ４１ｂ アンビル表面の凹部 １００ 第１の配線基板 １０１ 電子部品 １０２ 導体パターン １０３ 接合予定部位 １０４ 薄い樹脂製基体（ＰＥＴフィルム） ２００ 第２の配線基板 ２０１ 電子部品 ２０２ 導体パターン ２０３ 接合予定部位 ２０４ 薄い樹脂製基体（ＰＥＴフィルム） ３００ 接触界面 ３０１ 樹脂同士の融着部 ３０２ 金属同士の融着部 ４００ 電磁波読み取り可能なデータキャリア ４１０ データキャリア本体 ４１１ ＰＥＴフィルム製基体 ４１２ 渦巻状導体パターン ４１３ 周回導体束 ４１４ 内周側端子パッド ４１５ 外周側端子パッド ４２０ 電子部品モジュール ４２１ ＰＥＴフィルム製小片 ４２２ 電子部品 ４２２ａ 金バンプ ４２３ 配線用導体パターン ５００ 電子部品モジュールの実装装置 ５０１ トムソンカッター ５０２ 上型 ５０３ ストッパー ５０４ アンテナコイルシート ５０５ 固定台 ５０６ 超音波ホーン ５０７ 圧縮パンチ ５０８ アンビル ５０９ モジュールテープ ５１０ ゴム等の軟質材 Ｐ 圧力 Ｖ 超音波振動 ａ 金属の塑性流動を示す矢印 ｂ 金属層に明けられた穴 ｃ 樹脂同士の接触点
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4E067 AA19 AA26 BF00 BF03 EA05 5E344 AA02 AA22 BB02 BB10 CC23 DD01 EE21 5F044 KK01 NN13 NN22 PP11

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 薄い樹脂製基体の表面に導体パターンが
    被着された第１の配線基板と、薄い樹脂製基体の表面に
    導体パターンが被着された第２の配線基板とを、電気的
    導通が確保されるように接合する方法であって、 前記第１の配線基板と前記第２の配線基板とを導体パタ
    ーン上の接合予定部位同士が整合するようにして対面状
    態で重ね合わせ、その状態で接合予定部位を一対の超音
    波溶接具で挟み付け、しかるのち、超音波溶接具に超音
    波振動を与えて接合予定部位に位置する導体金属同士を
    融着させることを特徴とする配線基板同士の接合方法。
  2. 【請求項２】 一対の超音波溶接具の対向端面の少なく
    ともいずれか一方には、所望の融着部形状に対応する端
    面形状を有する複数の突起部が設けられており、それに
    より超音波振動を与えた際、金属の塑性流動により導体
    金属が局部的に除去され、その除去部より露出する樹脂
    同士も融着されることを特徴とする請求項１に記載の配
    線基板同士の接合方法。
  3. 【請求項３】 フィルム状樹脂製基体の表面にアンテナ
    コイルを構成する渦巻状導体パターンが被着されたデー
    タキャリア本体と、フィルム状樹脂製小片の表面に導体
    パターンが被着されかつその上には送受信回路やメモリ
    等を構成する電子部品が搭載された電子部品モジュール
    とを、電気的導通が確保されるように接合一体化して電
    磁波読み取り可能なフィルム状データキャリアを製造す
    る方法であって、 前記データキャリア本体を構成するフィルム状樹脂製基
    体と前記電子部品モジュールを構成するフィルム状樹脂
    製小片とを導体パターン上の接合予定部位同士が整合す
    るようにして対面状態で重ね合わせ、その状態で接合予
    定部位を一対の超音波溶接具で挟み付け、しかるのち、
    超音波溶接具に超音波振動を与えて接合予定部位に位置
    する導体金属同士を融着させることを特徴とするデータ
    キャリアの製造方法。
  4. 【請求項４】 一対の超音波溶接具の対向端面の少なく
    ともいずれか一方には、所望の融着部形状に対応する端
    面形状を有する複数の突起部が設けられており、それに
    より超音波振動を与えた際、金属の塑性流動により導体
    金属が局部的に除去され、その除去部より露出する樹脂
    同士も融着されることを特徴とする請求項３に記載のデ
    ータキャリアの製造方法。
  5. 【請求項５】 電磁波読み取り可能なフィルム状データ
    キャリアの製造プロセスにおいて、データキャリア本体
    上に電子部品モジュールを実装するための装置であっ
    て、 電子部品モジュールに対応する型形状を有する打ち抜き
    加工用の雌型と、前記打ち抜き加工用の雌型に挿入され
    る雄型と、前記雌型の打ち抜き方向前方に対向配置され
    てデータキャリア本体を裏からあてがう支持台と、前記
    雄型に対して超音波振動を付与する超音波ホーンとを備
    え、 前記雌型と雄型とにより電子部品搭載フィルム基材から
    電子部品モジュールを打ち抜くと共に、打ち抜かれた電
    子部品モジュールを雄型の前進動作と共にデータキャリ
    ア本体上に押しあて、超音波ホーンの駆動により雄型に
    超音波振動を付与して、データキャリア本体上に融着さ
    せるように構成したことを特徴とする電子部品モジュー
    ルの実装装置。
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