JP2005183613A - 基板接合方法、複合基板 - Google Patents

Abstract

【課題】 端子同士の導電性が良好で接合部の厚みや重量が増加せず、剥離強度が高く、しかも接合経費が軽減できる基板接合方法、及び複合基板を得る。
【解決手段】 本発明は、端子１２，２２を具備する一対の基板１，２を接合する基板接合方法において、前記端子１２，２２同士が当接するように前記基板１，２を重ねた状態で、前記端子１２，２２の当接部を超音波接合する構成とする。
また，本発明の複合基板は、端子１２，２２を具備する一対の基板１，２から少なくとも構成され、前記端子１２，２２同士が当接するように前記基板１，２が重ねられた状態で、前記端子１２，２２の当接部が超音波接合されている構成とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、基板同士を接合させる基板接合方法、及びこの基板接合方法により接合された複合基板に関するものである。

電子機器の小型化、軽量化、高密度化に伴い、単一の基板上に所定の電子回路を実装することが困難になり、硬質基板やフレキシブルプリント基板を含む複数の回路基板上にそれぞれ分担する電子回路が形成され、それぞれの基板に設けられた端子又は端子配列を介して互いに電気的に接続されて一体化された複合基板が用いられるようになった。
単体の基板同士を接合する従来の技術としては、ハンダ溶接（例えば特許文献１乃至４参照。）と圧接（例えば特許文献４，５参照。）が知られている。

図７は、従来のハンダ溶接により接合された複合基板の一例を示す概略断面図である。
基板１１０の絶縁性基材１１１上には、所定のピッチで複数の端子１１２が形成されている。また、基板１２０の絶縁性基材１２１上には、複数の端子１２２が形成されている。端子１１２と端子１２２とは、基板１１０と基板１２０とを対向配置した際、互いに対向した位置にくるように形成されている。
基板１１０と基板１２０とを接合する際、基板１１０と基板１２０を、端子１１２と端子１２２がそれぞれ対向する位置にくるように重ね合わせ、対向するそれぞれの端子１１２と端子１２２をハンダボールやハンダ浴の技術によりハンダ付けして複合基板を形成する。
前記ハンダ溶接された複合基板において、それぞれの端子１１２と１２２は、ハンダ層１３０を介して互いに接合されることになる。

図８は、従来の圧接により接合された複合基板の一例を示す概略断面図である。
基板１１０，１４０には、図７と同様に端子１１２，１４２が形成されている。
更に、基板１１０の絶縁性基材１１１には、複数の貫通孔１１３が形成され、また基板１４０の絶縁性基材１４１には複数の貫通孔１４３が形成されている。貫通孔１１３と貫通孔１４３とは、基板１１０と基板１２０とを対向配置した際、互いに対向した位置にくるように形成されている。
基板１１０と基板１４０とを接合する際、基板１１０と基板１４０を、端子１１２と端子１４２がそれぞれ当接するように重ね合わせ、双方の基板１１０，１４０を連通する複数の貫通孔１１３−１４３にそれぞれ圧接具１５０を挿入し双方の基板１１０，１４０を締め付け固定する。圧接具１５０による圧接によって、当接する端子１１２，１４２間の導通が確保されると共に、基板１１０，１４０のずれや分離も防止される。ソケット方式の接合も圧接の一種である。
特許第３３９７９５５号公報 特開平５−５０７７６号公報 特開平１０−１９０１８２号公報 特開平８−２１３７５１号公報 特開平８−２１３７５０号公報

しかし、前記した従来のハンダ溶接や圧接による接合方法には様々な問題があった。例えばハンダ溶接では、以下に示された問題点が挙げられる。
（１）端子同士がハンダ層を介して接合されるので電気抵抗が増大し、またハンダ付け不良等により信頼性も低下する。
（２）ハンダで接合した複合基板はハンダ層が付与されるので、全体的に厚くなりまた重量が増加し、更なる小型・軽量化が困難になる。
（３）基板をハンダで接合した後に回路部材を実装する際、実装工程におけるリフローの熱等により接合端子の接合界面の固着力が低下し、接合端子相互の位置ずれや接合不良を起こす惧れがある。
（４）端子のファインピッチ化が進む中でハンダブリッジによる隣接端子間の短絡が発生しやすい。

また圧接では以下に示された問題点が挙げられる。
（５）金具等の圧接具を用いるので、全体的に厚くなりまた重量が増加し、外形も複雑となり小型・軽量化に対応できない。
（６）当接する端子は単に圧接されているだけなので、端子界面での導通が不安定で圧接具の変形等により接触不良を起こす惧れもある。
更に、以下に示されたように、ハンダ溶接、圧接に共通した問題点が挙げられる。
（７）接合工程・設備が複雑で経費が嵩む。
（８）基板の修理又は交換に際して接合部からの解体が困難でリサイクル性に乏しい。

本発明は前記の課題を解決するためになされたものであって、端子同士の導通が改善され接合部の厚みや重量が増加せず、基板間の剥離強度が高く、しかも経費が軽減できる基板接合方法、及びこの基板接合方法により接合された複合基板を提供することにある。

前記の課題を解決するために本発明に係る第一の基板接合方法は、端子を具備する一対の基板を接合する基板接合方法において、前記端子同士が当接するように前記基板を重ねた状態で、前記端子の当接部を超音波接合することを特徴としている。
第一の基板接合方法によれば、対向する端子同士がハンダ層等を介することなく直接接触し、その接触界面が超音波振動により発熱し融着するので良好な導電性と固着力が得られ、優れた長期信頼性が実現できる。更に、ハンダや圧接具を用いないので複合基板の厚みや重量が増加せず、耐熱性が高いのでリフローの熱等による位置ずれや隣接端子間の短絡も発生せず、接合工程・設備が簡単でコストも軽減できる。

本発明に係る第二の基板接合方法は、端子を具備する一対の基板を接合する基板接合方法において、前記各基板の所定の位置に貫通孔を形成し、次に前記端子同士が当接しかつ前記貫通孔同士が対向するように前記基板を重ね、前記端子の当接部を超音波接合すると共に、前記貫通孔に固定材を注入し、該固定材を前記双方の貫通孔の一帯に充填して固化させることを特徴としている。
第二の基板接合方法によれば、双方の貫通孔を一帯に充填して固化した固定材により双方の基板が固定されるので、端子界面のみで接合されている場合に比べ基板同士の剥離強度が強化される。また、各基板に予め形成された貫通孔は基板を重ね合わせる際に位置合わせの基準穴としても有効に利用できる。
前記において超音波接合と固定材の注入は、何れを先行させても、又は同時に行ってもよい。

本発明に係る第三の基板接合方法は、端子を具備する一対の基板を接合する基板接合方法において、前記端子同士が当接するように前記基板を重ね、次に前記端子の当接部を超音波接合すると共に、前記双方の基板を連通する貫通孔を形成し、前記貫通孔に固定材を注入し、該固定材を前記双方の貫通孔の一帯に充填して固化させることを特徴としている。
第三の基板接合方法によれば、双方の貫通孔を一帯に充填して固化した固定材により双方の基板が固定されるので、端子界面のみで接合されている場合に比べ基板同士の剥離強度が強化される。
前記において超音波接合と貫通孔の形成及び固定材の注入は、何れを先行させても、又は同時に行ってもよい。

本発明に係る第四の基板接合方法は、端子を具備する一対の基板を接合する基板接合方法において、前記基板の端子側の面に接着層を形成し、次に前記端子同士が当接しかつ前記接着層同士が当接するように前記基板を重ね、次に前記端子の当接部を超音波接合すると共に、前記接着層によって前記一対の基板を接着、固定することを特徴としている。
第四の基板接合方法によれば、接着層同士が当接したとき双方の接着層が一体化しかつ双方の基板と強力に接着するので、端子界面のみで接合されている場合に比べ基板同士の剥離強度が強化される。
前記において超音波接合と接着層同士の接着は、何れを先行させても、又は同時に行ってもよい。

前記の各基板接合方法は、何れか２方法以上を併せて実施することができる。また固定材又は接着層として熱可塑性樹脂組成物を用いると、比較的低温度の加熱により軟化し剥離しやすくなるのでリサイクル性が向上する。

本発明に係る第一の複合基板は、端子を具備する一対の基板から少なくとも構成され、前記端子同士が当接するように前記基板が重ねられた状態で、前記端子の当接部が超音波接合されていることを特徴としている。

本発明に係る第二の複合基板は、端子を具備する一対の基板から少なくとも構成され、前記各基板の所定の位置に貫通孔が形成されており、前記端子同士が当接しかつ前記貫通孔同士が対向するように前記基板が重ねられた状態で、前記端子の当接部が超音波接合されていると共に、前記双方の貫通孔の一帯に固定材が充填されて固化されていることを特徴としている。

本発明に係る第三の複合基板は、端子を具備する一対の基板から少なくとも構成され、前記基板の端子側の面に接着層が形成されており、前記端子同士が当接するように前記基板が重ねられた状態で、前記端子の当接部が超音波接合されていると共に、前記接着層によって前記一対の基板が接着、固定されていることを特徴としている。

本発明に係る第四の複合基板は、複数の端子を具備する第一の基板と、端子を具備する複数の第二の基板から少なくとも構成され、前記第一の基板の端子と、各第二の基板の端子とがそれぞれ当接するように、前記第一の基板に対して前記複数の第二の基板が重ねられた状態で、前記各端子の当接部が超音波接合されていることを特徴としている。

前記第一の複合基板乃至第四の複合基板は、端子の接合に超音波接合を採用したので従来技術のハンダ溶接や圧接に比べ、接合工程・設備が簡単で経費が軽減され、小型・軽量化が実現でき、製品の電気的・物理的信頼性も改善されている。従って本発明の複合基板は、携帯情報機器、携帯電話機、携帯情報端末、航空・宇宙用機材等の分野で特に有利に使用できるものとなる。

かかる第二の複合基板の構成において、前記固定材の露出端面が前記各基板の外側表面より突出していないことを特徴としている。
固定材の露出端面が各基板の外側表面より突出せず、すなわち面一ないしはそれ以下とされているので、基板の表面に固定材のはみ出しによる余計な突起がない。従って複合基板全体の厚みが極小化されると共に複合基板の表面が平滑化されている。このことは突起が多い従来の圧接によるもの等に比べ、小型の電子機器に複合基板を組込む際、円滑な組込みが可能となる点で有利である。

かかる第一の複合基板乃至第四の複合基板の構成において、前記端子の接合界面にはそれぞれ空隙が形成されていることを特徴としている。
これにより、接合強度を維持させたまま、耐久性の向上を図ることができる。

かかる第一の複合基板乃至第四の複合基板の構成において、前記基板のうち少なくとも一つの基板がフレキシブルプリント基板からなることを特徴としている。
一般に小型電子機器に基板を組込む際には立体配置を要求される場合が多い。また基板が可撓性を要する配線として用いられる場合も少なくない。これに対して本発明では、少なくとも一方の基板がフレキシブルプリント基板からなることによって、得られた複合基板は屈曲自由となり、小型電子機器への円滑な組込みが可能となる。

かかる第一の複合基板乃至第四の複合基板の構成において、前記基板がそれぞれ複数の端子を備え、前記基板における端子配列のピッチが等しくされていることを特徴としている。
一般の基板において出入力端子は端子部に１列又は複数列に配列されているので、これら端子のピッチが一致していることによってそれぞれの端子の精密な接合が可能となる。

本発明の基板接合方法は、端子の当接部を超音波接合するものであるので、接合工程・設備が簡単化でき、作製された複合基板は従来のハンダ溶接や圧接による接合方法に比べ端子接合界面の導電性が向上し、薄型・軽量化できる。
複合基板の双方の基板を固定材又は接着層により固定する本発明の基板接合方法によれば基板間の剥離強度が強化され、リサイクル性も向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
［第１の実施形態］
第１の実施形態では、本発明の第二の基板接合方法と第二の複合基板について詳細に説明する。
図１（ａ）〜（ｄ）は本発明の第二の基板接合方法の一実施形態を示す工程図である。
図２は、前記工程により作製された本発明の第二の複合基板の一実施形態を示す断面図である。
本実施形態では一対のフレキシブルプリント基板１，２を接合して複合基板Ａを作製する。図１（ａ）〜（ｄ）及び図２では、フレキシブルプリント基板１，２、及び作製された複合基板Ａの接合部のみを示している。また以下の説明では、フレキシブルプリント基板を単に「基板」という。

図１（ａ）は、一対の基板１，２の一例を示す断面図である。この基板１，２は、可撓性の絶縁性基材１１，２１と、その表面に所定のパターンで形成された銅（Ｃｕ）等からなる複数の配線とを具備してなり、各配線の一端部が外部と電気的に接続するための接続端子（以下、単に端子とも言う。）１２，２２とされている。
それぞれの端子１２，２２の表面には、図示しないが、通常のメッキ処理にて、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）等を含有するメッキ膜等の耐腐食性金属膜が形成されている。端子配列１２…，２２…は、特に限定されるものではないが好ましくはエッチング等によって形成されている。
一方の基板１の端子１２と他方の基板２の端子２２とは、同一のピッチ（端子間隔）、同一の端子幅で形成されている。このため、一方の基板１と他方の基板２を、その各端子１２と各端子２２とが、互いに対向し当接するように重ね合わせることができるようになっている。

まず、前記基板１，２に、それぞれ貫通孔１３，２３を形成する。
貫通孔１３，２３の形成方法としては、エッチング、金型パンチ，レーザ穿孔，ドリル加工等が挙げられ、生産性を向上させるために、基板の他のスルーホール加工又はその他の必要な穴加工と同時に行うことが好ましい。
前記貫通孔１３，２３の形成位置は、図１（ｂ）に示されたように、基板１，２の回路パターン（配線）に損傷を与えない位置であり、かつ一方の基板１と他方の基板２を、その端子１２，２２同士が当接するように重ね合わせた際に、貫通孔１３，２３同士が対向する位置とする。

次に、貫通孔１３と貫通孔２３を位置決めの基準穴として用い、図１（ｃ）に示されたように、基板１と基板２とを、その貫通孔１３と貫通孔２３とが対向するように位置決めし、端子配列１２…，２２…同士が当接するように重ね合わせる。

次いで、基板１と基板２の接続端子１２，２２同士を、接合界面に図３に示した空隙４が形成されるように、超音波接合法により接合する。
かかる接合は、例えば、図３（ａ）に示したように、基板１の耐腐食性金属膜を形成した接続端子１２と基板２の耐腐食性金属膜を形成した接続端子２２とを重ね合わせ、この重ね合わせ部分（当接部）に超音波接合機のホーンを近接し、このホーンに所定の加圧力を加えつつ、ホーンから発生する超音波振動を前記当接部に印加することで実施できる。
ここでは、一方の基板の外面に超音波接合機のホーンを載置し、このホーンに所定の圧力を加えることにより、接続端子１２，２２自体に直接ホーンが当たって傷が付く等のがないため、圧力調整幅が広がる。また、接続端子１２，２２自体に傷が付かないため、接合時及び接合後における断線を抑制することができる。
超音波接合の条件は、例えば、加圧力：０．１〜３ｋｇｆ／ｍｍ^２、接合時間：０．１〜１秒、振幅：５〜３０μｍとされる。

前述したように、予め、一方の基板１と他方の基板２をその端子１２，２２同士が当接するように重ね合わせた際に貫通孔１３，２３同士が対向するように貫通孔１３，２３を形成したことによって、貫通孔１３，２３を基準穴として、基板１と基板２とを、その端子配列１２…，２２…同士が当接するように、容易に重ね合わせることができる。

次に、図１（ｄ）に示されたように、貫通孔１３又は貫通孔２３から固定材３を注入し、この固定材３を、端子１２，２２同士で接合された基板１，２間に充填する。
前記固定材３は熱可塑性樹脂組成物からなり、加熱により流動化し冷却すると固化する性質を有している。固定材３の注入は、印刷法又はディスペンサを用いて行う。
図１（ｄ）では、固定材３は、貫通孔１３、基板１，２の隙間、貫通孔２３の一帯に充填されている。
固定材３は、冷却後、固化するため、基板１，２は、その端子１２，２２同士が接合した状態で、固定材３によって、固定される。
その後に貫通孔１３及び貫通孔２３から外側にはみ出した固定材を除去して固定材３の露出端面が各基板１，２の外側表面と面一になるように仕上げ、本発明の第二の複合基板の一例となる複合基板Ａを完成する。作製された複合基板Ａの接合部の断面を図２に示す。
接続端子１２，２２の接合界面には、図３に示すように、空隙４が複数個点在している。

超音波接合法によれば、接続端子１２，２２を直接接合するので、接合工程の簡略化、低コスト化を図ることもできる。加えて、接合界面に半田や異方性導電材料等の異種物質を介在させないので、耐熱性に優れるばかりでなく、端子接合界面が酸化、剥離する等の恐れがなく、接合部分の電気的導通の信頼性にも優れた接合体が得られる。
端子１２，２２同士を超音波接合した場合は、従来のハンダ接合に比べ耐熱性が勝れている。特に基板接合後に回路部材を実装する際、リフローの熱等により接合界面の固着力が低下して接合端子相互の位置ずれや接触不良を起こす惧れがない。また、ハンダ付けや単なる圧接の場合に比べ、超音波接合による場合は端子の表面金属同士が直接融着するので接続界面における導電性が向上する。

なお、超音波接合は上記以外の他の方法を用いても実施できる。
例えば、基板１と基板２の各端子１２，２２の表面に耐腐食性金属膜を形成し、この耐腐食性金属膜が表面に形成された状態の各端子１２，２２を超音波接合する代わりに、各端子１２，２２の表面に還元処理を施すことで表面にＣｕ微粒子を析出させ、このＣｕ微粒子が析出された状態の各端子１２，２２を超音波接合することによっても、接合界面に空隙４が形成されるように超音波接合できる。また、かかる方法にて超音波接合を行う場合、還元処理に先立ち、酸洗浄を施しておくことが好ましい。
酸洗浄は、接続端子１１ａ，２１ａを、例えば硫酸と過酸化水素とを含有する洗浄液に浸漬することにより実施できる。還元処理は、接続端子１１ａ，２１ａを、例えば、ヒドラジンとＮａＢＨ_４とを含む処理溶液、あるいはホルムアルデヒド，アルキルアミン，ジメチルアミンボラン，ホウ化水素，ホスフィン酸，ホスフィン酸ナトリウム等を含む処理溶液に浸漬することにより実施できる。

前記のように超音波接合による端子の接合では、耐熱性や導電性は勝れているものの、機械的な剥離強度が例えば数Ｎ／ｃｍ程度で、使用用途によっては必ずしも十分とはいえない場合がある。そこで、複合基板の厚みを増加させることなく剥離強度を向上させる方法が求められた。
本実施形態では、貫通孔１３、基板１，２の隙間、貫通孔２３の一帯に固定材３を充填して固化することによって、注入固化された固定材３の柱状体が貫通孔２３−２３の内面で絶縁性基材１１，１１と接着し、この固化した固定材３により基板１，２が強力に固定され、剥離強度を向上させることができる。

本実施形態の複合基板Ａは、接合された端子１２，２２の間にハンダ層が介在せず、また基板１及び基板２の外側に突出する圧接具等も設けられていないので、厚みが極小化され、また各基板１，２の外面（外方に面する面）に突出部がないため、小型電子機器の複雑矮小な空間にも円滑に組込むことができる。
この複合基板Ａは、実用温度での基板剥離強度が高く、端子の接合界面における導電性が良好で、端子同士の位置ずれも起こさないので信頼性が高い。更にリサイクルに際しては、複合基板Ａを固定材３の軟化点近くまで加熱すると、超音波接合自体の剥離強度はあまり高くないので双方の基板を容易に剥離することができる。

更に、本実施形態では、接合強度に優れた接合体が得られる。従来、超音波接合法により端子同士を接合した場合においても、実用上の接合強度は得られていたが、振動試験等の過酷な耐久試験を行うと接合強度が低下してしまうことがあった。しかしながら、本実施形態では、図３に示したように、超音波接合時に接合界面に空隙４を設けることによって、接合強度を維持させたまま、耐久性を向上させることができる。
理由は必ずしも明らかではないが、従来の超音波接合では、接合界面が連続的に繋がっているため、接合界面に一箇所でも亀裂が生じた場合、そこから亀裂が容易に伝播するため、接合強度が低下しやすいのに対し、本実施形態では、接合界面に亀裂が生じても、接合界面に形成された空隙４が、その伝播を妨げると推察される。
すなわち、本実施形態では、接合界面における接合強度が高く、高寿命な接合体が得られる。そのため、高密度化、狭ピッチ化、薄厚化、小型化への対応が容易となり、設計上の自由度も制限されない。

なお、本発明の技術範囲は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、フレキシブルプリント基板１とフレキシブルプリント基板２の何れか一方又は双方を硬質プリント基板に置き換えても実質的に同様の結果が得られる。
また、貫通孔１３，２３の形成位置は、特に限定されないが、端子１２，２２付近に貫通孔１３，２３を形成することが好ましい。これにより貫通孔１３，２３から固定材３を注入すると、端子１２，２２同士で接合された基板１，２間のうち、この端子１２，２２付近に固定材３を充填できる。このため、固定材３によって基板１，２の端子１２，２２付近を特に強力に固定でき、剥離強度を強化することができる。
更に、基板１，２に複数の端子１２，２２が備えられている場合、基板１の端子１２と端子１２との間や、基板２の端子２２と端子２２との間にそれぞれ貫通孔１３，２３を形成することが好ましい。これにより貫通孔１３，２３から固定材３を注入すると、端子１２，２２同士で接合された基板１，２間のうち、この端子１２，２２間に固定材３を充填できる。このため、固定材３によって基板１，２の端子１２，２２間を特に強力に固定でき、剥離強度を強化することができる。
また、接合界面に空隙４が形成されていなくとも構わない。この場合も、前述した貫通孔１３，２３の一帯に固定材３が充填されて固化されたことによる作用効果が得られることは言うまでもない。

［第２の実施形態］
第２の実施形態では、本発明の第三の基板接合方法について詳細に説明する。
図４（ａ）〜（ｄ）は本発明の第三の基板接合方法の一実施形態を示す工程図である。
図４（ａ）は一対の基板１，２の一例を示す断面図である。この基板１，２は実質的に第１の実施形態で説明したものと同様であるので詳しい説明は省略する。

図４（ｂ）において、基板１と基板２とを、端子配列１２…，２２…同士が当接するように位置決めして重ね、第１の実施形態と同様に、接合界面に空隙４が形成されるように、超音波接合法により端子１２，２２を接合する。

図４（ｃ）において、端子１２，２２同士で接合された基板１，２を連通する貫通孔１３−２３を形成する。貫通孔１３−２３はそれぞれの基板１，２の回路パターンに損傷を与えない位置を選択して、金型パンチ，レーザ穿孔又はドリル加工等により形成する。

次に図４（ｄ）において、貫通孔１３又は貫通孔２３から固定材３を注入し、この固定材３を、端子１２，２２同士で接合された基板１，２間に充填する。
固定材３は第１の実施形態で用いたものと実質的に同様である。図４（ｄ）では、注入された固定材３は、貫通孔１３、基板１，２の隙間、及び貫通孔２３の一帯に充填されている。
固定材３は、冷却後、固化するため、基板１，２は、その端子１２，２２同士が接合した状態で、固定材３によって、固定される。
その後に貫通孔１３及び貫通孔２３から外側にはみ出した固定材３を除去して固定材３の露出端面が各基板１，２の外側表面と面一になるように仕上げ、本発明の第２の複合基板の他の一例として複合基板Ｂを完成する。
なお、フレキシブルプリント基板１又はフレキシブルプリント基板２の何れか一方又は双方を硬質プリント基板に置き換えても実質的に同様の結果が得られる。

［第３の実施形態］
第３の実施形態では、本発明の第四の基板接合方法と第三の複合基板について詳細に説明する。
図５（ａ）〜（ｄ）は本発明の第四の基板接合方法の一実施形態を示す工程図である。
本実施形態では一対のフレキシブルプリント基板６，７を接合し、第三の複合基板の一例として複合基板Ｃを作製する。
図５（ａ）は一対の基板６，７を示す断面図である。この基板６，７は、可撓性の絶縁性基材６１，７１と、その表面に所定のパターンで形成された銅（Ｃｕ）等からなる複数の配線とを具備してなり、各配線の一端部が外部と電気的に接続するための接続端子（以下、単に端子とも言う。）６２，７２とされている。
それぞれの端子６２，７２の表面には、図示しないが、通常のメッキ処理にて、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）等を含有するメッキ膜等の耐腐食性金属膜が形成されている。

まず、基板６，７において、端子６２，７２側の面に、絶縁性の接着層６５，７５をそれぞれ設ける。この接着層６５，７５は、熱可塑性樹脂組成物からなり熱圧により接着性を発現するものである。接着層６５，７５を基板１，２に設ける方法としては、印刷法等が適用できる。
図５（ａ）に示されたように、端子６２，７２と重複しない位置であり、かつ一方の基板１と他方の基板２を、その端子１２，２２同士が当接するように重ね合わせた際に、接着層６５，７５同士が対向するように接着層６５，７５を設ける。

次に、図５（ｂ）に示されたように、基板６と基板７を、それぞれの端子配列６２…、７２…が当接するように位置決めして重ね合わせ、圧着する。このとき同時に接着層６５，７５同士も互いに当接することになる。
この状態で第１の実施形態と同様に、接合界面に空隙４が形成されるように、超音波接合法により当接した各端子６２，７２を接合する。また、超音波接合法により双方の基板に形成された接着層６５，７５を溶融して一体化する。

そして、図５（ｃ）に示されたように、端子６２，７２同士で接合され、かつ接着層６５，７５同士で接着された基板６，７に、この基板６，７を連通する貫通孔６３−７３を形成する。貫通孔６３−７３はそれぞれの基板の回路パターン（配線）に損傷を与えない位置を選択して、金型パンチ，レーザ穿孔，又はドリル加工等により形成する。

次に、図５（ｄ）に示されたように、貫通孔６３又は貫通孔７３から固定材３を注入し、この固定材３を貫通孔６３−７３の一帯に充填する。固定材３は第１の実施形態で用いたものと実質的に同様である。
固定材３は、冷却後、固化するため、基板１，２は、その端子１２，２２同士が接合した状態で、接着層６５，７５同士の接着と共に固定材３によって固定される。
その後に貫通孔６３及び７３から外側にはみ出した固定材を除去して固定材３の露出端面が各基板６，７の外側表面と面一になるように仕上げ、本発明の第三の複合基板の一例として複合基板Ｃを完成する。
なお、フレキシブルプリント基板６又はフレキシブルプリント基板７の何れか一方又は両方を硬質プリント基板に置き換えても実質的に同様の結果が得られる。

本実施形態の複合基板Ｃは、接着層６５，７５が基板６，７を強固に接着し剥離を防止すると共に、注入固化された固定材３の柱状体が貫通孔６３−７３の内面で絶縁性基材６１，７１と接着し基板６，７の剥離強度を更に向上させることができる。
リサイクルに際しては、この複合基板Ｃを接着層及び固定材の軟化点近くまで加熱することにより双方の基板を容易に剥離することができる。

［第４の実施形態］
第４の実施形態では、本発明の第四の複合基板について詳細に説明する。
図６は、本発明の第四の複合基板の一実施形態を示す概略斜視図である。この複合基板Ｄは、硬質プリント基板（リジッドプリント基板、第一の基板）８と、この硬質プリント基板８に接合された複数のフレキシブルプリント基板（第二の基板）９ａ，９ｂとから構成されている。
前記硬質プリント基板８は、エポキシ樹脂及びガラス繊維の複合材料等からなる絶縁性基材８１と、その上面に所定のパターンで形成された銅（Ｃｕ）等からなる複数の配線とを具備してなり、各配線の一端部が外部と電気的に接続するための接続端子（端子）８２ａ，８２ｂとされている。
ここで、端子８２ａは、基材８１の端部近傍に形成されたものであり、端子８２ｂは、基材８１の端部から所定の距離離れた位置に形成されたものである。

前記フレキシブルプリント基板９ａ，９ｂは、可撓性の絶縁性基材９１ａ，９１ｂと、その表面に所定のパターンで形成された銅（Ｃｕ）等からなる複数の配線とを具備してなり、各配線の一端部が外部と電気的に接続するための接続端子（端子）９２ａ，９２ｂとされている。
以下、本明細書中、フレキシブルプリント基板９ａ，９ｂを、フレキシブル基板９ａ，９ｂ、又は第１のフレキシブル基板９ａ、第２のフレキシブル基板９ｂとも言う。

硬質プリント基板８の一部の端子８２ａと第１のフレキシブル基板９ａの端子９２ａとは、同一のピッチ（端子間隔）、同一の端子幅で形成されている。このため、硬質プリント基板８と第１のフレキシブル基板９ａを、その各端子８２ａと各端子９２ａとが、互いに対向し当接するように重ね合わせることができるようになっている。
同様に、硬質プリント基板８の一部の端子８２ｂと第２のフレキシブル基板９ｂの端子９２ｂとは、同一のピッチ（端子間隔）、同一の端子幅で形成されている。このため、硬質プリント基板８と第２のフレキシブル基板９ｂを、その各端子８２ｂと各端子９２ｂとが、互いに対向し当接するように重ね合わせることができるようになっている。

硬質プリント基板８には、その端子８２ａ，８２ｂ付近の配線間又は配線と基板端部間に貫通孔（図示省略）が形成されている。
また、フレキシブル基板９ａ，９ｂには、それぞれ貫通孔９３ａ，９３ｂが形成されている。
前記貫通孔９３ａは、硬質プリント基板８と第１のフレキシブル基板９ａを、その各端子８２ａと各端子９２ａとが当接するように重ね合わせた際、硬質プリント基板８の貫通孔と対向する位置に形成されている。
また、前記貫通孔９３ｂは、硬質プリント基板８と第２のフレキシブル基板９ｂを、その各端子８２ｂと各端子９２ｂとが当接するように重ね合わせた際、硬質プリント基板８の貫通孔と対向する位置に形成されている。

硬質プリント基板８と第１のフレキシブル基板９ａは、その各端子８２ａと各端子９２ａとが当接し、かつ硬質プリント基板８の貫通孔とフレキシブル基板９ａの貫通孔９３ａとが対向するように重ね合わされ、第１の実施形態と同様に、接合界面に空隙が形成されるように、超音波接合法により接合されている。
そして、硬質プリント基板８の貫通孔又はフレキシブル基板９ａの貫通孔９３ａから固定材３が注入され、固定材３が、貫通孔９３ａ、硬質プリント基板８と第１のフレキシブル基板９ａ間の隙間、硬質プリント基板８の貫通孔の一帯に充填され、固化されている。
このため、硬質プリント基板８と第１のフレキシブル基板９ａは、その各端子８２ａと各端子９２ａとが接合した状態で、固定材３によって、固定されている。

同様に、硬質プリント基板８と第２のフレキシブル基板９ｂは、その各端子８２ｂと各端子９２ｂとが当接し、かつ硬質プリント基板８の貫通孔とフレキシブル基板９ｂの貫通孔９３ｂとが対向するように重ね合わされ、接合界面に空隙が形成されるように超音波接合法により接合されている。
そして、硬質プリント基板８の貫通孔又はフレキシブル基板９ｂの貫通孔９３ｂから固定材３が注入され、固定材３が、貫通孔９３ｂ、硬質プリント基板８と第１のフレキシブル基板９ｂ間の隙間、硬質プリント基板８の貫通孔の一帯に充填され、固化されている。
このため、硬質プリント基板８と第２のフレキシブル基板９ｂは、その各端子８２ｂと各端子９２ｂとが接合した状態で、固定材３によって、固定されている。
硬質プリント基板８と、フレキシブル基板９ａ，９ｂとの基板接合方法は、前述した第１，２の実施形態の方法が適用できる。

本実施形態によると、１枚の基板に複数の基板を集約することができ、回路の集積化が可能となる。特に、複数のフレキシブルプリント基板９ａ，９ｂが１枚の基板８に接合されたことによって、複数のフレキシブル基板９ａ，９ｂは、基板８に接合された状態で、重ねることができ、複合基板の省スペース化が可能となる。

なお、本発明の技術範囲は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、硬質プリント基板８と、フレキシブル基板９ａ，９ｂとの基板接合は、第３の実施形態と同様に、接着層が設けられた構成であっても構わない。
また、１枚のフレキシブル基板と、複数のフレキシブル基板９ａ，９ｂとが接合された構成でも構わず、また、硬質プリント基板８と、複数の硬質プリント基板とが接合された構成でも構わない。また、１枚のフレキシブル基板と、複数の硬質プリント基板とが接合された構成でも構わない。

以上、第１の実施形態乃至第４の実施形態で概略説明した基板接合方法及び複合基板は、接合工程・設備が簡単で、ハンダ層や圧着具による厚みや重量の増大がなく、軽量で信頼性が高く高密度化が可能であるので、小型、軽量、高信頼性が求められる各種電子機器に安価に提供できる。

本発明では、接合工程・設備が簡単化でき、また、作製された複合基板は、従来のハンダ溶接や圧接による接合方法に比べて端子接合界面の導電性が向上し、薄型・軽量化できる。このため、携帯用情報機器、携帯用電話機等の電子機器に搭載される電子部品の接合体、具体的にはＦＰＣ／ＦＰＣ接合体、ＲＰＣ／ＦＰＣ接合体、フレキシブルフラットケーブル／ＦＰＣ接合体、メンブレン／ＦＰＣ接合体、テープキャリアパッケージ／ＦＰＣ接合体、テープキャリアパッケージ／ＲＰＣ接合体等に好適に利用できる。

（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第二の基板接合方法の一例を示す工程図である。 本発明の第二の複合基板の接合部の一例を示す断面図である。 図２中、接合界面およびその近傍の一例を示す断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、本発明の第三の基板接合方法の一例を示す工程図である。 （ａ）〜（ｄ）は、本発明の第四の基板接合方法の一例を示す工程図である。 本発明の第四の複合基板の一例を示す概略斜視図である。 従来のハンダ溶接法により接合された複合基板の接合部の断面図である。 従来の圧接法により接合された複合基板の接合部の断面図である。

符号の説明

１，２，６，７‥‥基板、３‥‥固定材、４‥‥空隙、８‥‥第一の基板（硬質プリント基板）、９ａ，９ｂ‥‥第二の基板（フレキシブル基板）、１２，２２，６２，７２，８２ａ，８２ｂ，９２ａ，９２ｂ‥‥端子、１３，２３，６３，７３，９３ａ，９３ｂ‥‥貫通孔、６５，７５…接着層、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ‥‥複合基板。

Claims (12)

1. 端子を具備する一対の基板を接合する基板接合方法において、
   前記端子同士が当接するように前記基板を重ねた状態で、前記端子の当接部を超音波接合することを特徴とする基板接合方法。
2. 端子を具備する一対の基板を接合する基板接合方法において、
   前記各基板の所定の位置に貫通孔を形成し、
   次に前記端子同士が当接しかつ前記貫通孔同士が対向するように前記基板を重ね、
   前記端子の当接部を超音波接合すると共に、前記貫通孔に固定材を注入し、該固定材を前記双方の貫通孔の一帯に充填して固化させることを特徴とする基板接合方法。
3. 端子を具備する一対の基板を接合する基板接合方法において、
   前記端子同士が当接するように前記基板を重ね、
   次に前記端子の当接部を超音波接合すると共に、前記双方の基板を連通する貫通孔を形成し、
   前記貫通孔に固定材を注入し、該固定材を前記双方の貫通孔の一帯に充填して固化させることを特徴とする基板接合方法。
4. 端子を具備する一対の基板を接合する基板接合方法において、
   前記基板の端子側の面に接着層を形成し、
   次に前記端子同士が当接しかつ前記接着層同士が当接するように前記基板を重ね、
   次に前記端子の当接部を超音波接合すると共に、前記接着層によって前記一対の基板を接着、固定することを特徴とする基板接合方法。
5. 端子を具備する一対の基板から少なくとも構成され、
   前記端子同士が当接するように前記基板が重ねられた状態で、前記端子の当接部が超音波接合されていることを特徴とする複合基板。
6. 端子を具備する一対の基板から少なくとも構成され、
   前記各基板の所定の位置に貫通孔が形成されており、
   前記端子同士が当接しかつ前記貫通孔同士が対向するように前記基板が重ねられた状態で、前記端子の当接部が超音波接合されていると共に、前記双方の貫通孔の一帯に固定材が充填されて固化されていることを特徴とする複合基板。
7. 端子を具備する一対の基板から少なくとも構成され、
   前記基板の端子側の面に接着層が形成されており、
   前記端子同士が当接するように前記基板が重ねられた状態で、前記端子の当接部が超音波接合されていると共に、前記接着層によって前記一対の基板が接着、固定されていることを特徴とする複合基板。
8. 複数の端子を具備する第一の基板と、端子を具備する複数の第二の基板から少なくとも構成され、
   前記第一の基板の端子と、各第二の基板の端子とがそれぞれ当接するように、前記第一の基板に対して前記複数の第二の基板が重ねられた状態で、前記各端子の当接部が超音波接合されていることを特徴とする複合基板。
9. 前記固定材の露出端面が前記各基板の外側表面より突出していないことを特徴とする請求項６に記載の複合基板。
10. 前記端子の接合界面にはそれぞれ空隙が形成されていることを特徴とする請求項５乃至９のいずれかに記載の複合基板。
11. 前記基板のうち少なくとも一つの基板がフレキシブルプリント基板からなることを特徴とする請求項５乃至１０のいずれかに記載の複合基板。
12. 前記基板がそれぞれ複数の端子を備え、前記基板における端子配列のピッチが等しくされていることを特徴とする請求項５乃至１１のいずれかに記載の複合基板。

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