JP2005197268A - 接合体、接合体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 被接合部材が強固に接合されてなる接合体、及びその接合体の製造方法を提供するを提供する。
【解決手段】 本発明の接合体1は、端子21a,21bと接合用ランド部3a,3bを具備する一対の被接合部材4a,4bから少なくとも構成され、前記一対の被接合部材4a,4bが、前記端子21a,21bの接合面22a,22bと共に前記接合用ランド部3a,3bで接合されている構成とする。
【選択図】 図1
【解決手段】 本発明の接合体1は、端子21a,21bと接合用ランド部3a,3bを具備する一対の被接合部材4a,4bから少なくとも構成され、前記一対の被接合部材4a,4bが、前記端子21a,21bの接合面22a,22bと共に前記接合用ランド部3a,3bで接合されている構成とする。
【選択図】 図1
Description
本発明は、端子を具備するプリント配線板等の被接合部材が接合されてなる接合体、及びその接合体の製造方法に関する。
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(接合体)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、ハンダ溶接法が広く利用されている(特許文献1御参照。)。また、前記回路基板の端子が細線(ファインピッチ)である場合、異方性導電膜(ACF)を用いる方法(特許文献2御参照。)が利用されている。
単体の基板同士を接合する従来の技術としては、ハンダ溶接法が広く利用されている(特許文献1御参照。)。また、前記回路基板の端子が細線(ファインピッチ)である場合、異方性導電膜(ACF)を用いる方法(特許文献2御参照。)が利用されている。
しかし、前記した従来のハンダ溶接や異方性導電膜(ACF)を用いる方法による接合方法には様々な問題があった。例えばハンダ溶接法では、以下に示された問題点が挙げられる。
(1)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。
(2)基板をハンダで接合した後に電子部品等の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って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恐れがある。
(3)電子部品等の回路部材を実装した後に複数の回路基板を接合する際、回路基板の接合工程におけるリフローの熱等によって、既に実装された電子部品が熱的ダメージを受けてしまう恐れがある。
(4)ハンダ溶接法にて用いられる共晶半田は、環境問題の点から使用が制限されつつある。
(1)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。
(2)基板をハンダで接合した後に電子部品等の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って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恐れがある。
(3)電子部品等の回路部材を実装した後に複数の回路基板を接合する際、回路基板の接合工程におけるリフローの熱等によって、既に実装された電子部品が熱的ダメージを受けてしまう恐れがある。
(4)ハンダ溶接法にて用いられる共晶半田は、環境問題の点から使用が制限されつつある。
また、前記ACFを用いた方法では、異方性導電膜(ACF)として、導電性粒子が分散されたエポキシ樹脂フィルム等を用い、この異方性導電膜を、回路基板間や回路基板と電子部品等の回路部材間等に挟み、硬化させて、電気的に接続する。
前記異方性導電膜は、半田等の金属材料に比べて導電性に劣るため、接続抵抗が高くなってしまう。また、異方性導電膜は、高価であり、更に、使用可能期間が製造後約半年と短く、冷蔵保存が必要であり、厳しい品質管理が要求される。
前記異方性導電膜は、半田等の金属材料に比べて導電性に劣るため、接続抵抗が高くなってしまう。また、異方性導電膜は、高価であり、更に、使用可能期間が製造後約半年と短く、冷蔵保存が必要であり、厳しい品質管理が要求される。
近年、前述したハンダ溶接やACFを用いた接合方法に代わる方法として、端子同士を直接、接合する方法や超音波接合法が提案されている。
前記超音波接合法では、端子同士や端子と電子部品等を接触させた状態で、接触部分に超音波を印加し、摩擦熱を発生させて接触部分を溶融させて接合する。
半田や異方性導電膜を用いる必要がなく、また超音波を印加することによって、局所部分のみを加熱することができ、既に実装された電子部品等に影響を与えることがない。
前記超音波接合法では、端子同士や端子と電子部品等を接触させた状態で、接触部分に超音波を印加し、摩擦熱を発生させて接触部分を溶融させて接合する。
半田や異方性導電膜を用いる必要がなく、また超音波を印加することによって、局所部分のみを加熱することができ、既に実装された電子部品等に影響を与えることがない。
図4は、従来の接合体101の製造方法の一例を示す工程図である。
従来の超音波接合法によって、接続端子121a,121b同士を電気的に接合する場合、まず、図4(a)に示したように、一対の回路基板104a,104bを、その接続端子121a,121b同士が向かい合うように配置する。
そして、図4(b)に示したように、端子121a,121b同士を接触させ、この端子121a,121bの接触面近傍(当接部)に、外部から超音波を印加する。当接部において、超音波によって摩擦熱が発生して端子121a,121bの接触部分が溶融し、これにより端子121a,121b同士は電気的に接合される。
特開平5−267811号公報
特開平9−8453号公報
従来の超音波接合法によって、接続端子121a,121b同士を電気的に接合する場合、まず、図4(a)に示したように、一対の回路基板104a,104bを、その接続端子121a,121b同士が向かい合うように配置する。
そして、図4(b)に示したように、端子121a,121b同士を接触させ、この端子121a,121bの接触面近傍(当接部)に、外部から超音波を印加する。当接部において、超音波によって摩擦熱が発生して端子121a,121bの接触部分が溶融し、これにより端子121a,121b同士は電気的に接合される。
このように、従来の超音波接合法では、一対の回路基板104a,104bをその接続端子121a,121b同士で接合する。このため、超音波接合法によって回路基板4a,4bが接合されてなる複合基板(接合体)101では、接続端子121a,121bが接合箇所となるため、接合面積が小さく、接合強度が弱い場合がある。
本発明は、上述の課題を解決するために提案されたものであり、被接合部材が強固に接合されてなる接合体、及びその接合体の製造方法を提供することである。
すなわち、本発明に係る接合体は、端子と接合用ランド部を具備する一対の被接合部材から少なくとも構成され、前記一対の被接合部材が、前記端子の接合面と共に前記接合用ランド部で接合されていることを特徴としている。
従来の接合体では、一対のプリント配線板が、その接続端子同士のみで接合されていた。これに対して、一対のプリント配線板が、その接続端子同士と共に接合用のランド部同士とで接合されたことによって、従来の接合体に比べて、接合面積を大きくすることができる。
従来の接合体では、一対のプリント配線板が、その接続端子同士のみで接合されていた。これに対して、一対のプリント配線板が、その接続端子同士と共に接合用のランド部同士とで接合されたことによって、従来の接合体に比べて、接合面積を大きくすることができる。
かかる接合体の構成において、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、接合部の耐久性の向上を図ることができる。
これにより、接合部の耐久性の向上を図ることができる。
かかる接合体の構成において、前記一対の被接合部材の少なくとも一方が可撓性部材からなることを特徴としている。
これにより、接合体を撓めることができるようになり、電子機器の高密度化および小型化に対応可能な接合体とすることができる。
これにより、接合体を撓めることができるようになり、電子機器の高密度化および小型化に対応可能な接合体とすることができる。
本発明に係る接合体の製造方法は、端子と接合用ランド部を具備する一対の被接合部材を、その各端子同士が向き合うと共に前記接合用ランド部同士が向き合うように対向配置させ、前記端子同士を超音波接合し、かつ前記ランド同士を超音波接合することを特徴としている。
従来の接合体の製造方法のように、一対のプリント配線板を、その接続端子同士のみで接合する場合に比べて、各接続端子同士と各ランド部同士とをそれぞれ接合することによって、新たな製造工程を必要とせずに、接合面積を大きくすることができる。
従来の接合体の製造方法のように、一対のプリント配線板を、その接続端子同士のみで接合する場合に比べて、各接続端子同士と各ランド部同士とをそれぞれ接合することによって、新たな製造工程を必要とせずに、接合面積を大きくすることができる。
本発明の接合体によれば、従来の接合体に比べて、接合面積を大きくすることができ、接合強度を大幅に向上させることができる。
また、本発明の接合体の製造方法によれば、各接続端子同士と各ランド部同士とをそれぞれ接合することによって、接合箇所が多くなるが、接続端子同士を接合する工程にて、ランド部同士も接合できるため、新たな製造工程を必要とせずに、機械的強度、特に耐剥離強度の高い接合体を製造できる。
また、本発明の接合体の製造方法によれば、各接続端子同士と各ランド部同士とをそれぞれ接合することによって、接合箇所が多くなるが、接続端子同士を接合する工程にて、ランド部同士も接合できるため、新たな製造工程を必要とせずに、機械的強度、特に耐剥離強度の高い接合体を製造できる。
以下、図面に基づいて、本発明に係る接合体、及びその接合体の製造方法の一実施形態について説明する。
図1は、本発明の接合体1の一実施形態を示す概略断面図である。
本実施形態の接合体1は、接続端子21a,21bと接合用のランド部3a,3bを具備する一対のプリント配線板(被接合部材)4a,4bが接合されたものである。
プリント配線板4a,4bは、樹脂基板41a,41b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1以上の配線2a,2bと、この配線2a,2bとは独立して樹脂基板41a,41bの表面に形成された銅(Cu)等からなる1以上の接合用のランド部3a,3bとを少なくとも具備してなる。
図1は、本発明の接合体1の一実施形態を示す概略断面図である。
本実施形態の接合体1は、接続端子21a,21bと接合用のランド部3a,3bを具備する一対のプリント配線板(被接合部材)4a,4bが接合されたものである。
プリント配線板4a,4bは、樹脂基板41a,41b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1以上の配線2a,2bと、この配線2a,2bとは独立して樹脂基板41a,41bの表面に形成された銅(Cu)等からなる1以上の接合用のランド部3a,3bとを少なくとも具備してなる。
前記樹脂基板41a,41bとしては、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート等からなる可撓性の基板や、エポキシ樹脂及びガラス繊維の複合材料等からなる基板等が挙げられる。
各配線2a,2bの一端部は、外部と電気的に接続するための接続端子21a,21bとされている。また、これらプリント配線板4a,4bの各配線2a,2bの非端子部分表面は、ポリイミド等からなるフィルム状の絶縁材、あるいはエポキシ系樹脂等からなる絶縁材(図示略)により被覆されている。
なお、ランド部3a,3bとしては、銅等の配線と同様の材質だけでなく、超音波接合可能な材料から構成されていても構わない。
各配線2a,2bの一端部は、外部と電気的に接続するための接続端子21a,21bとされている。また、これらプリント配線板4a,4bの各配線2a,2bの非端子部分表面は、ポリイミド等からなるフィルム状の絶縁材、あるいはエポキシ系樹脂等からなる絶縁材(図示略)により被覆されている。
なお、ランド部3a,3bとしては、銅等の配線と同様の材質だけでなく、超音波接合可能な材料から構成されていても構わない。
一方のプリント配線板4aの接続端子21aと、他方のプリント配線板4bの接続端子21bとは、同一ピッチで形成されており、各接続端子21aと各接続端子21bとは、互いに対向する接合面22a,22bで超音波接合されている。
また、ランド部3a,3bは、プリント配線板4a,4bの表面のうち、接続端子21a,21bの接合面22a,22bと同一面側に形成されており、一方のプリント配線板4aのランド部3aと、他方のプリント配線板4bのランド部3bとは、互いに対向するランド部接合面31a,31bで超音波接合されている。
また、ランド部3a,3bは、プリント配線板4a,4bの表面のうち、接続端子21a,21bの接合面22a,22bと同一面側に形成されており、一方のプリント配線板4aのランド部3aと、他方のプリント配線板4bのランド部3bとは、互いに対向するランド部接合面31a,31bで超音波接合されている。
このように、本実施形態の接合体1は、一対のプリント配線板4a,4bが、その接続端子21a,21b同士と共に接合用のランド部3a,3b同士とで接合されてなり、一対のプリント配線板4a,4bの接続端子21a,21b同士が超音波接合された接合面22a,22bと、ランド部3a,3b同士が超音波接合されたランド部接合面31a,31bとから構成された接合部を具備するものとなっている。
接続端子21a、21bの接合界面とランド部3a,3bの接合界面には、図3に示すように、面積が0.3μm2程度で深さが0.5μm程度の空隙5が複数個点在している。この空隙5は、特定の超音波接合法にて両者を接合することで形成できる。なお、各接続端子21a、21aと各ランド部3a,3bの表面には、あらかじめ接合に必要な処理等が施されている。
接続端子21a、21bの接合界面とランド部3a,3bの接合界面には、図3に示すように、面積が0.3μm2程度で深さが0.5μm程度の空隙5が複数個点在している。この空隙5は、特定の超音波接合法にて両者を接合することで形成できる。なお、各接続端子21a、21aと各ランド部3a,3bの表面には、あらかじめ接合に必要な処理等が施されている。
本実施形態によると、一対のプリント配線板4a,4bが、その接続端子21a,21b同士と共に接合用のランド部3a,3b同士とで接合されたことによって、一対のプリント配線板が、その接続端子同士のみで接合されてなる従来の接合体に比べて、接合面積を大きくすることができ、接合強度を大幅に向上させることができる。
接合用のランド部3a,3bやランド部接合面31a,31bの形成位置は、接合体1の強度等を考慮して決定することが好ましい。
例えば、接続端子21a,21bの接合面22a,22bと同一面側のプリント配線板4a,4bの表面42a,42bにおいて、ランド部3a,3bとランド部接合面31a,31bは、接続端子21a,21bの接合面22a,22bよりもプリント配線板4a,4bの縁部43a,43bに近い位置に形成されていることが好ましい。
これにより、ランド部接合面31a,31b同士の接合によって、プリント配線板4a,4bの縁部43a,43bにおいて優れた接合強度が得られ、プリント配線板4a,4b同士の剥離を大幅に抑制できる。
例えば、接続端子21a,21bの接合面22a,22bと同一面側のプリント配線板4a,4bの表面42a,42bにおいて、ランド部3a,3bとランド部接合面31a,31bは、接続端子21a,21bの接合面22a,22bよりもプリント配線板4a,4bの縁部43a,43bに近い位置に形成されていることが好ましい。
これにより、ランド部接合面31a,31b同士の接合によって、プリント配線板4a,4bの縁部43a,43bにおいて優れた接合強度が得られ、プリント配線板4a,4b同士の剥離を大幅に抑制できる。
また、ランド部3a,3bの形成位置は、特に限定されないが、接続端子21a,21b付近にランド部3a,3bを形成することが好ましい。これによりランド部3a,3b同士の接合によってプリント基板4a,4bの接続端子21a,21b付近を強力に固定でき、剥離強度を強化することができる。
特に、接続端子21a,21b付近であり、かつプリント基板4a,4bの端部近傍が更に好ましい。これにより、プリント基板4a,4bが剥離しやすい端部近傍が、ランド部3a,3b同士の接合によって強力に固定でき、剥離強度を更に強化することができる。
また、接続端子21a,21bの接合面22a,22bの表面積に対するランド部3a,3bの表面積の比は、0.3以上、3以下が好ましく、更に好ましくは0.5以上、1.5以下である。これにより、ランド部3a,3b同士の接合によってプリント基板4a,4bの剥離強度を強化できる。
接合面22a,22bの表面積に対するランド部3a,3bの表面積の比が3よりも大きい場合、大面積のランド部3a,3bを設ける必要があり、プリント基板4a,4bの小型化が困難となるため、好ましくない。また、接合面22a,22bの表面積に対するランド部3a,3bの表面積の比が0.3よりも小さい場合、プリント基板4a,4bの剥離強度を十分に強化できないため好ましくない。
特に、接続端子21a,21b付近であり、かつプリント基板4a,4bの端部近傍が更に好ましい。これにより、プリント基板4a,4bが剥離しやすい端部近傍が、ランド部3a,3b同士の接合によって強力に固定でき、剥離強度を更に強化することができる。
また、接続端子21a,21bの接合面22a,22bの表面積に対するランド部3a,3bの表面積の比は、0.3以上、3以下が好ましく、更に好ましくは0.5以上、1.5以下である。これにより、ランド部3a,3b同士の接合によってプリント基板4a,4bの剥離強度を強化できる。
接合面22a,22bの表面積に対するランド部3a,3bの表面積の比が3よりも大きい場合、大面積のランド部3a,3bを設ける必要があり、プリント基板4a,4bの小型化が困難となるため、好ましくない。また、接合面22a,22bの表面積に対するランド部3a,3bの表面積の比が0.3よりも小さい場合、プリント基板4a,4bの剥離強度を十分に強化できないため好ましくない。
また、一対のプリント回路基板4a,4bのうち、少なくとも一方のプリント回路基板の樹脂基板41a,41bは、可撓性部材から構成された可撓性の基板であることが好ましい。これにより、接合体1を撓めることができるようになり、電子機器の高密度化および小型化に対応可能な接合体1とすることができる。
次に、前記接合体1の製造方法について説明する。
図3は、本発明の接合体1の製造方法の一実施形態を示す工程図である。
まず、図3(a)に示したように、接合体1となる一対のプリント配線板(被接合部材)4a,4bを用意する。
図3は、本発明の接合体1の製造方法の一実施形態を示す工程図である。
まず、図3(a)に示したように、接合体1となる一対のプリント配線板(被接合部材)4a,4bを用意する。
以下に、前記プリント配線板の形成方法の一例を示すが、この方法に限定されるものではない。
はじめに、樹脂基板41aの表面にCu箔を接着して、このCu箔をエッチングし、所定パターンの配線2aと、この配線2aとは独立したランド部3aとを形成する。
次いで、この樹脂基板41aの全面にフィルム状の絶縁材(図示せず)を貼り付け、この絶縁材の接続端子21aに対応する部分とランド部3aとに開口部を形成することにより、各配線2aの非端子部分を絶縁材で被覆する。
次いで、各接続端子21aとランド部3aの表面に、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(図示略)を形成する。
以上のようにして、プリント配線板4aが製造される。プリント配線板4bについても、プリント配線板4aと同様に製造する。
はじめに、樹脂基板41aの表面にCu箔を接着して、このCu箔をエッチングし、所定パターンの配線2aと、この配線2aとは独立したランド部3aとを形成する。
次いで、この樹脂基板41aの全面にフィルム状の絶縁材(図示せず)を貼り付け、この絶縁材の接続端子21aに対応する部分とランド部3aとに開口部を形成することにより、各配線2aの非端子部分を絶縁材で被覆する。
次いで、各接続端子21aとランド部3aの表面に、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(図示略)を形成する。
以上のようにして、プリント配線板4aが製造される。プリント配線板4bについても、プリント配線板4aと同様に製造する。
次に、前記一対のプリント回路基板4a,4bを、これらの接続端子21a,21b同士を、接合界面に空隙5が形成されるように超音波接合法を用いて接合し、同様にランド部3a,3b同士も、接合界面に空隙5が形成されるように超音波接合法を用いて接合する。
かかる接合は、例えば、図3(a)に示したように、一対のプリント回路基板4a,4bの各接続端子21a,21b同士と、各ランド部3a,3b同士とをそれぞれ重ね合わせる。この接続端子21a,21b同士の重ね合わせ部分と、ランド部3a,3b同士の重ね合わせ部分とに、超音波接合機のホーンを順次近接し、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上記の重ね合わせ部分に印加することで、各重ね合わせ部分をそれぞれ接合できる。
ここでは、一方のプリント回路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、接続端子やランド部自体に直接ホーンが当たって傷が付くことがないため、圧力調整幅が広がる。また、接続端子やランド部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/mm2、接合時間:0.1〜1秒、振幅:5〜30μmとされる。
以上のようにして、本実施形態の接合体が完成する。
かかる接合は、例えば、図3(a)に示したように、一対のプリント回路基板4a,4bの各接続端子21a,21b同士と、各ランド部3a,3b同士とをそれぞれ重ね合わせる。この接続端子21a,21b同士の重ね合わせ部分と、ランド部3a,3b同士の重ね合わせ部分とに、超音波接合機のホーンを順次近接し、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上記の重ね合わせ部分に印加することで、各重ね合わせ部分をそれぞれ接合できる。
ここでは、一方のプリント回路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、接続端子やランド部自体に直接ホーンが当たって傷が付くことがないため、圧力調整幅が広がる。また、接続端子やランド部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/mm2、接合時間:0.1〜1秒、振幅:5〜30μmとされる。
以上のようにして、本実施形態の接合体が完成する。
なお、複数のホーンが設けられた超音波接合機を用い、複数箇所の重ね合わせ部分に、一度に超音波振動を印加しても構わない。
また、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、プリント回路基板4aとプリント回路基板4bの各端子21a,21bと各ランド部3a,3b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21a,21bと各ランド部3a,3bを超音波接合する代わりに、各端子21a,21bと各ランド部3a,3b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21a,21bと各ランド部3a,3bを超音波接合することによっても、接合界面に空隙5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、端子21a,21bとランド部3a,3b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、端子21a,21bとランド部3a,3bを、例えば、ヒドラジンとNaBH4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。
また、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、プリント回路基板4aとプリント回路基板4bの各端子21a,21bと各ランド部3a,3b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21a,21bと各ランド部3a,3bを超音波接合する代わりに、各端子21a,21bと各ランド部3a,3b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21a,21bと各ランド部3a,3bを超音波接合することによっても、接合界面に空隙5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、端子21a,21bとランド部3a,3b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、端子21a,21bとランド部3a,3bを、例えば、ヒドラジンとNaBH4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。
従来の接合体の製造方法では、一対のプリント配線板を、その接続端子同士のみで接合していた。
これに対して、本実施形態によると、各接続端子21a,21b同士と各ランド部3a,3b同士とをそれぞれ接合することによって、従来に比べて、接合箇所が多くなるが、接続端子21a,21b同士を接合する工程にて、ランド部3a,3b同士も接合できるため、新たな製造工程を必要とせずに、接合面積を大きくすることができ、機械的強度、特に耐剥離強度の高い接合体1を製造できる。
また、超音波接合法によれば、接続端子21a,21b同士とランド部3a,3b同士をそれぞれ直接接合するので、接合界面における機械的強度を高めることができるうえに、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、耐熱性にすぐれるばかりでなく、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1が得られる。
これに対して、本実施形態によると、各接続端子21a,21b同士と各ランド部3a,3b同士とをそれぞれ接合することによって、従来に比べて、接合箇所が多くなるが、接続端子21a,21b同士を接合する工程にて、ランド部3a,3b同士も接合できるため、新たな製造工程を必要とせずに、接合面積を大きくすることができ、機械的強度、特に耐剥離強度の高い接合体1を製造できる。
また、超音波接合法によれば、接続端子21a,21b同士とランド部3a,3b同士をそれぞれ直接接合するので、接合界面における機械的強度を高めることができるうえに、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、耐熱性にすぐれるばかりでなく、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1が得られる。
更に、本実施形態では、耐久性に優れた接合体1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では、接合強度が不十分であり、満足した評価結果が得られないことがあった。しかしながら、本実施形態では、超音波接合時に接合界面に空隙5を設けることによって、接合強度を向上させ、耐久性を向上させている。
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5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を維持し、高寿命な接合体1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。
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5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を維持し、高寿命な接合体1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、本実施形態では、一対のプリント回路基板4a,4bの接合に本発明を適用した例についてのみ説明したが、本発明の接合体1およびその製造方法は、本実施形態に限定されるものではなく、端子を具備する一対の被接合部材が超音波接合されてなるものであれば、いかなる構造の接合体にも適用可能である。
また、接合界面に空隙5が形成されていなくとも構わない。この場合も、前述したランド部が設けら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。
また、接合界面に空隙5が形成されていなくとも構わない。この場合も、前述したランド部が設けら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。
[実施例1]
樹脂基板41a,41bの表面にCu箔を接着した後、このCu箔をエッチングして、回路幅(線幅(L))が100μm、回路ピッチ(配線間距離(S))が100μmの20本の配線2a,2bと、表面積(ランド部接合面)が16mm2の接合用のランド部3a,3bとを形成した。
ここで、配線2a,2bの接合面22a,22bとなる接続端子21a,21bを、樹脂基板41a,41bの一面の中央近傍に形成し、またランド部3a,3bを、接続端子21a,21bが形成された樹脂基板41a,41bの同一面上のうち、樹脂基板41a,41bの縁部43a,43b近傍に形成した。
次に、各配線2a,2bの非端子部分を絶縁材で被覆した。また、接続端子21a,21bとランド部3a,3bに対して、Cu箔の表面を清浄化する表面処理を施した後、接続端子21a,21bには金メッキを施した。
以上のようにして、図3(a)に示したように、一対のプリント回路基板(配線板)4a,4bを製造した。
樹脂基板41a,41bの表面にCu箔を接着した後、このCu箔をエッチングして、回路幅(線幅(L))が100μm、回路ピッチ(配線間距離(S))が100μmの20本の配線2a,2bと、表面積(ランド部接合面)が16mm2の接合用のランド部3a,3bとを形成した。
ここで、配線2a,2bの接合面22a,22bとなる接続端子21a,21bを、樹脂基板41a,41bの一面の中央近傍に形成し、またランド部3a,3bを、接続端子21a,21bが形成された樹脂基板41a,41bの同一面上のうち、樹脂基板41a,41bの縁部43a,43b近傍に形成した。
次に、各配線2a,2bの非端子部分を絶縁材で被覆した。また、接続端子21a,21bとランド部3a,3bに対して、Cu箔の表面を清浄化する表面処理を施した後、接続端子21a,21bには金メッキを施した。
以上のようにして、図3(a)に示したように、一対のプリント回路基板(配線板)4a,4bを製造した。
次に、図3(b)に示したように、一対のプリント回路基板4a,4bの各接続端子21a,21b同士と、各ランド部3a,3b同士とをそれぞれ重ね合わせた。
この接続端子21a,21b同士の重ね合わせ部分(接続端子の接合面22a,22b)と、ランド部3a,3b同士の重ね合わせ部分(ランド部接合面31a,31b)とに、超音波振動を印加し、各重ね合わせ部分をそれぞれ接合し、接合体1を製造した。
ここで、ランド部3a,3bでは、その表面全面を接合し、このランド部3a,3bの表面全面がランド部接合面31a,31bとなるようにした。
この接続端子21a,21b同士の重ね合わせ部分(接続端子の接合面22a,22b)と、ランド部3a,3b同士の重ね合わせ部分(ランド部接合面31a,31b)とに、超音波振動を印加し、各重ね合わせ部分をそれぞれ接合し、接合体1を製造した。
ここで、ランド部3a,3bでは、その表面全面を接合し、このランド部3a,3bの表面全面がランド部接合面31a,31bとなるようにした。
[実施例2]
本実施例が、実施例1と異なる点は、回路幅(線幅(L))が50μm、回路ピッチ(配線間距離(S))が50μmとなるように配線2a,2bを形成した点と、表面積(ランド部接合面)が18mm2となるように接合用のランド部3a,3bとを形成した点である。
それ以外は、実施例1と同様にして接合体1を製造した。
本実施例が、実施例1と異なる点は、回路幅(線幅(L))が50μm、回路ピッチ(配線間距離(S))が50μmとなるように配線2a,2bを形成した点と、表面積(ランド部接合面)が18mm2となるように接合用のランド部3a,3bとを形成した点である。
それ以外は、実施例1と同様にして接合体1を製造した。
[比較例1]
比較例1が、実施例1と異なる点は、接合用のランド部を形成せず、一対のプリント配線板を、その接続端子同士のみで接合する点である。
それ以外は、実施例1と同様にして接合体を製造した。
比較例1が、実施例1と異なる点は、接合用のランド部を形成せず、一対のプリント配線板を、その接続端子同士のみで接合する点である。
それ以外は、実施例1と同様にして接合体を製造した。
[比較例2]
比較例2が、実施例2と異なる点は、接合用のランド部を形成せず、一対のプリント配線板を、その接続端子同士のみで接合する点である。
それ以外は、実施例2と同様にして接合体を製造した。
比較例2が、実施例2と異なる点は、接合用のランド部を形成せず、一対のプリント配線板を、その接続端子同士のみで接合する点である。
それ以外は、実施例2と同様にして接合体を製造した。
[比較例3]
比較例3が、比較例1と異なる点は、一対のプリント配線板の接続端子同士を半田溶接法により接合した点である。
それ以外は、比較例1と同様にして接合体を製造した。
回路幅と回路ピッチが狭いために、配線間の隣接する接続端子間にハンダブリッジが発生してしまい、接続端子が短絡してしまった。
比較例3が、比較例1と異なる点は、一対のプリント配線板の接続端子同士を半田溶接法により接合した点である。
それ以外は、比較例1と同様にして接合体を製造した。
回路幅と回路ピッチが狭いために、配線間の隣接する接続端子間にハンダブリッジが発生してしまい、接続端子が短絡してしまった。
[比較例4]
比較例4が、比較例1と異なる点は、一対のプリント配線板の接続端子同士を異方性導電膜(ACF)を用いて接合した点である。
それ以外は、比較例1と同様にして接合体を製造した。
比較例4が、比較例1と異なる点は、一対のプリント配線板の接続端子同士を異方性導電膜(ACF)を用いて接合した点である。
それ以外は、比較例1と同様にして接合体を製造した。
実施例1,2と比較例1,2,4の接合体について、プリント配線板の引き剥がし試験(ピール強度試験)を行い、接合強度(ピール強度)を測定した。
また、接合体の配線の接続抵抗を測定した。
得られた結果を表1に示した。
また、接合体の配線の接続抵抗を測定した。
得られた結果を表1に示した。
実施例1,2では、一対のプリント配線板4a,4bが、その接続端子21a,21b同士と共に接合用のランド部3a,3b同士とで接合されたことによって、比較例1,2の接合体に比べて、接合面積を大きくすることができ、接合強度を大幅に向上させることができた。
また、比較例4では、高い接合強度が得られたが、接続抵抗が25mΩ/□と大きく、導電性が悪かった。
これに対して実施例1では、接続抵抗が1.3mΩ/□であり、優れた接合強度を有し、かつ良好な導電性1が得られた。
また、比較例4では、高い接合強度が得られたが、接続抵抗が25mΩ/□と大きく、導電性が悪かった。
これに対して実施例1では、接続抵抗が1.3mΩ/□であり、優れた接合強度を有し、かつ良好な導電性1が得られた。
本発明は、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。
1‥‥接合体、3a,3b‥‥接合用ランド部、4a,4b‥‥被接合部材(プリント配線板)、21a,21b‥‥端子22a,22b‥‥端子の接合面。
Claims (4)
- 端子と接合用ランド部を具備する一対の被接合部材から少なくとも構成され、
前記一対の被接合部材が、前記端子の接合面と共に前記接合用ランド部で接合されていることを特徴とする接合体。 - 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1に記載の記載の接合体。
- 前記一対の被接合部材の少なくとも一方が可撓性部材からなることを特徴とする請求項1又は2に記載の接合体。
- 端子と接合用ランド部を具備する一対の被接合部材を、その各端子同士が向き合うと共に前記接合用ランド部同士が向き合うように対向配置させ、前記端子同士を超音波接合し、かつ前記ランド同士を超音波接合することを特徴とする接合体の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003434828A JP2005197268A (ja) | 2003-12-26 | 2003-12-26 | 接合体、接合体の製造方法 |
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