JP2005116596A - 接合方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】基板の電極に柔軟性基板の端部に設けられたリードを低コスト・高信頼性で接合することができる接合方法を提供することを目的とする。
【解決手段】基板１の端部に設けられた細長形状の電極２にフレキシブル基板３の端部に設けられた細長形状のリード４を接合する接合方法において、接合位置に樹脂接着材８が供給された基板１にフレキシブル基板３を搭載し、プリコート半田６が形成されたリード４を電極２に当接させて樹脂接着材８を基板間隙間部を通じて接合部から流出させ、電極２に対してリード４を押圧するとともに接合部を加熱することにより電極２とリード４の当接面を金属間接合する。そして流出した樹脂接着材８を熱硬化させて接合部を補強する樹脂補強部を形成する。これにより、高コストの異方性導電樹脂を使用することなく電極２にリード４を低コスト・高信頼性で接合することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、基板の端部に設けられた細長形状の電極に柔軟性基板の端部に設けられた細長形状のリードを接合する接合方法に関するものである。
携帯電話などの小型の電子機器には、ＣＣＤカメラなど個々の機能モジュールを主基板に接続するための部品としてフレキシブル基板が多用されるようになっている。このフレキシブル基板を接続する方法として、従来より樹脂接着剤中に導電粒子を配合した異方性導電樹脂を用いる方法が用いられている。この方法は、フレキシブル基板を主基板に樹脂接着剤により接着して固定するとともに、フレキシブル基板に設けられた接続用端子を導電粒子を介してマザーボードの電極に導通させるものである（例えば特許文献１参照）。
特開平９−９２６８３号公報
しかしながら、上述の異方性導電樹脂を用いた接合方法には、使用する材料のコストおよび製造過程における品質管理負荷に起因して製造コストが高いという難点がある。すなわち異方性導電樹脂は配合される導電粒子の粒径や配合比などの組成を厳密に管理する必要があることから材料コストが高く、更に導電粒子によって電気的導通を確保するためには、接合過程においてフレキシブル基板のリードと主基板の電極との平行度を高精度に保つ必要があることから、設備費用の高い高精度圧着装置の使用を余儀なくされていた。
そこで本発明は、基板の電極に柔軟性基板の端部に設けられたリードを低コスト・高信頼性で接合することができる接合方法を提供することを目的とする。
本発明の接合方法は、基板の端部に設けられた細長形状の電極に柔軟性基板の端部に設けられた細長形状のリードを接合する接合方法であって、前記電極またはリードに半田を供給する工程と、前記基板または前記柔軟性基板上の前記電極とリードの接合部に対応する位置に結合用材料を供給する工程と、前記基板に柔軟性基板を搭載して前記電極に対して前記リードを当接させることにより前記結合用材料を流動させて前記接合部から前記基板と柔軟性基板との間の基板間隙間部を通じて流出させる工程と、前記電極に対してリードを押圧するとともに前記接合部を加熱することにより電極とリードの当接面を金属間接合する工程と、前記流出した結合用材料を熱硬化させて前記接合部を補強する樹脂補強部を形成する工程とを含む。
本発明によれば、基板に柔軟性基板を搭載して電極に対してリードを当接させることにより結合用材料を流動させて基板と柔軟性基板との間の基板間隙間部を通じて接合部から流出させ、電極に対してリードを押圧するとともに接合部を加熱して電極とリードの当接面を金属間接合し、更に流出した結合用材料を熱硬化させて接合部を補強する樹脂補強部を形成することにより、基板の電極に柔軟性基板の端部に設けられたリードを低コスト・高信頼性で接合することができる。
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の接合方法が適用される基板の構成図、図２は本発明の一実施の形態の接合方法が適用される
柔軟性基板の構成図、図３，図４は本発明の一実施の形態の接合方法の工程説明図、図５は本発明の一実施の形態の接合方法が適用される柔軟性基板の構成図である。
まず図１を参照して、基板１について説明する。基板１は携帯電話などの小型電子機器のマザーボードであり、図１に示すように、基板１の上面の端部には、細長形状の電極２が複数並列して設けられている。電極２は銅などの導電性金属の表面に金層２ａをメッキにより形成した構成となっている。
次に、図２を参照してフレキシブル基板３について説明する。フレキシブル基板３は、カメラモジュールなどの機能モジュールを基板１に接続するために用いられる薄型で屈曲自在の柔軟性基板である。図２に示すように、フレキシブル基板３の一方側の面には、細長形状のリード４が基板１における電極２の配列ピッチに対応して設けられている。
リード４はフレキシブル基板３の端部に設定された基板１との接続範囲を除いて、フレキシブル基板３に形成されたレジスト膜５によって覆われている。またリード４がフレキシブル基板３の端部において露呈した露呈部には、半田被膜部であるプリコート半田６が形成されており、リード４には予め接合用の半田が供給された形態となっている。なおプリコート半田６に用いられる半田材質としては、一般に錫など低融点の金属と他種金属との合金が用いられるが、合金ではなく単一種類の金属（例えば錫）を半田として用いてもよい。
次に、基板１の電極２にフレキシブル基板３のリード４を接合する接合方法について、図３，図４を参照して説明する。なお本実施の形態では、前述のようにリード４にはプリコート半田６によって予め半田が供給されている。まず図３（ａ）に示すように、基板１の上面の電極２とリード４の接合部に対応する位置に、結合用材料である樹脂接着材８をディスペンサ７によって供給する。これにより、図４（ａ）に示すように、当該位置の電極２は樹脂接着材８によって覆われる。樹脂接着材８は、有機酸などの活性成分を含んでおり、半田などの金属表面に生成した酸化膜を除去する作用を有している。
次に基板１にはフレキシブル基板３が搭載される。すなわち、図３（ｂ）、図４（ｂ）に示すように、フレキシブル基板３を搭載ツール９によって保持して基板１に対して下降させ、電極２に対してリード４を当接させる。この搭載過程において、電極２の接合部近傍に供給された樹脂接着材８はフレキシブル基板３によって押し広げられて流動し、基板１とフレキシブル基板３との間に形成される基板間隙間部１０、すなわち電極２、リード４が存在しない部分に形成されるトンネル状の隙間部分を通じて、電極２、リード４の配列方向に沿って接合部から流出する。流出した樹脂接着材８は、図４（ｃ）に示すように、フレキシブル基板３の左端のコーナ部と基板１の右端のコーナ部にてフィレット状に停溜する。
次いで図３（ｃ）に示すように、搭載ツール９によってリード４を電極２に対して押圧するとともに、この押圧過程において搭載ツール９に備えられた加熱機構によって電極２とリード４との接合部を加熱する。すなわちリード４に形成されたプリコート半田６は、加熱により軟化しながら電極２表面の金膜２ａに押しつけられる。そしてプリコート半田６の表面の酸化膜が押圧時の外力によって部分的に破壊されることによって金膜２ａとプリコート半田６とが金属間接合し、金膜２ａとプリコート半田６の接合界面には、固相拡散により金と半田の合金層が形成される。
この押圧・加熱においては、加熱温度は半田の融点未満の温度となるよう１５０℃程度とし、約１秒間押圧状態を保持する。これにより、リード４はプリコート半田６が溶融することなく電極２に接合され、電極間寸法が微細なファインピッチ電極に対して接合方法
を適用した場合においても、溶融半田が電極間で流動してブリッジを形成することによる短絡などの不具合を避けることができる。
また上述の接合過程において、フレキシブル基板３や基板１の反り変形などによって電極２とリード４との平行度が保たれていないような場合にあっても、押圧過程において熱によって軟化したプリコート半田６が押圧荷重によって押し潰されることにより、すべてのリード４が電極２に接続される。したがって。フレキシブル基板３を基板１に実装するための搭載作業には高精度の圧着装置を必要とせず、設備コストを低減することができる。
さらに、樹脂接着材８として活性剤成分を含有したものを用いていることから、金属間接合に際してプリコート半田６の表面の酸化膜が活性成分によって除去され、より良好な金属間接合が行われる。そして前述の加熱により、接合部に供給された樹脂接着材８や、接合部から流出しフレキシブル基板３の左端のコーナ部と基板１の右端のコーナ部にてフィレット状に停溜した樹脂接着材８が熱硬化する。これにより、電極２とリード４との接合部を基板１とフレキシブル基板３との間で補強するとともに、接合部を周囲から補強する樹脂補強部が形成される。したがってリード４を金属間接合によって電極２に良好に導通させるとともに、フレキシブル基板３を基板１に強固に固着させることができる。
なお上記実施の形態においては、リード４に予め半田プリコート６を形成することにより接合部に半田を供給する例を示しているが、これ以外の半田供給方法、例えば、電極２またはリード４のいずれかに印刷などの方法を用いて半田を供給する方法を用いてもよい。また、上記実施の形態では、樹脂接着材８を電極２に塗布して供給する例を示しているが、リード４に樹脂接着材８を供給してもよい。
さらに、フレキシブル基板に設けられるリードの形状として、図５に示すように電極２との接続位置にリード幅を外側に膨らませた幅膨出部４ａを設けた形状としてもよい。このような幅膨出部４ａを備えたリード４に半田プリコート６を形成すると、幅膨出部４ａにおいてはプリコート厚みはリード４の他の部分よりも高くなり、幅膨出部４ａは半田高さを隆起させる半田隆起部として機能する。これにより接合時の半田押し潰し代を増大させることとなり、リード４を電極２に対してさらに高い信頼性で接合することができる。
すなわち上述の接合方法は、基板１の端部に設けられた細長形状の電極２にフレキシブル基板３の端部に設けられた細長形状のリード４を接合する接合方法であって、電極２またはリード４に半田を供給する工程と、基板２またはフレキシブル基板３上の電極２とリード４の接合部に対応する位置に樹脂接着材８を供給する工程と、基板１にフレキシブル基板３を搭載して電極２に対してリード４を当接させることにより基板１上の樹脂接着材８を流動させて基板２とフレキシブル基板３との間の基板間隙間部１０を通じて接合部から流出させる工程と、搭載ツール９によって接合部を加熱するとともに電極２に対してリード４を押圧することにより電極２とリード４の当接面を金属間接合する工程と、流出した樹脂接着材８を熱硬化させて接合部を周囲から補強する樹脂補強部を形成する工程とを含む形態となっている。
このような接合方法を採用することにより、材料コストが高く、且つ接合過程においてフレキシブル基板３のリード４と基板１の電極２との平行度を高精度に保つ必要がある異方性導電樹脂を用いることなく、基板１の電極２にフレキシブル基板３の端部に設けられたリード４を、低コスト・高信頼性で接合することができる。
本発明の接合方法は、高コストの異方性導電樹脂を用いることなく低コスト・高信頼性
の接合を実現できるという利点を有し、小型の携帯用電子機器などにおいて基板の端部に設けられた細長形状の電極に柔軟性基板の端部に設けられた細長形状のリードを接合する分野に利用可能である。
本発明の一実施の形態の接合方法が適用される基板の構成図 本発明の一実施の形態の接合方法が適用される柔軟性基板の構成図 本発明の一実施の形態の接合方法の工程説明図 本発明の一実施の形態の接合方法の工程説明図 本発明の一実施の形態の接合方法が適用される柔軟性基板の構成図
符号の説明
１ 基板
２ 電極
３ フレキシブル基板
４ リード
６ 半田プリコート
８ 樹脂接着材

Claims (5)

  1. 基板の端部に設けられた細長形状の電極に柔軟性基板の端部に設けられた細長形状のリードを接合する接合方法であって、前記電極またはリードに半田を供給する工程と、前記基板または前記柔軟性基板上の前記電極とリードの接合部に対応する位置に結合用材料を供給する工程と、前記基板に柔軟性基板を搭載して前記電極に対して前記リードを当接させることにより前記結合用材料を流動させて前記接合部から前記基板と柔軟性基板との間の基板間隙間部を通じて流出させる工程と、前記電極に対してリードを押圧するとともに前記接合部を加熱することにより電極とリードの当接面を金属間接合する工程と、前記流出した結合用材料を熱硬化させて前記接合部を補強する樹脂補強部を形成する工程とを含むことを特徴とする接合方法。
  2. 基板の端部に設けられた細長形状の電極に柔軟性基板の端部に設けられ表面に半田被膜部を有する細長形状のリードを接合する接合方法であって、前記基板上の前記電極とリードの接合部に対応する位置に結合用材料を供給する工程と、前記基板に柔軟性基板を搭載して前記電極に対して前記リードを当接させることにより前記結合用材料を流動させて前記接合部から前記基板と柔軟性基板との間の基板間隙間部を通じて流出させる工程と、前記電極に対してリードを押圧するとともに前記接合部を加熱することにより電極とリードの当接面を金属間接合する工程と、前記流出した結合用材料を熱硬化させて前記接合部を補強する樹脂補強部を形成する工程とを含むことを特徴とする接合方法。
  3. 前記加熱における温度が、前記半田の融点未満の温度であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の接合方法。
  4. 前記結合用材料が、酸化膜除去能力を有する活性成分を含んでいることを特徴とする請求項１または請求項２記載の接合方法。
  5. 前記リードが半田を隆起させる半田隆起部を有することを特徴とする請求項１または請求項２記載の接合方法。
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