JP2006319053A - 回路基板装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 高密度に配置された電極からなる接続端子を有する一対のプリント配線基板間において、電気的に接続するプリント配線基板同士の位置決めを精確に行うことのできる回路基板装置を提供する。
【解決手段】 第1の基板1の位置決め用端子5a,5b及び第2の基板2の位置決め用端子6a,6bの少なくとも一方に形成した熱可塑性接合部材7a,7bを備え、第1の基板1の接続端子3と第2の基板2の接続端子4との間の位置決めを、接続端子3,4同士を接続する前に熱可塑性接合部材7a,7bを溶融させ、熱可塑性接合部材7a,7bの表面張力によるセルフアライメント効果により行うものである。
【選択図】 図1
【解決手段】 第1の基板1の位置決め用端子5a,5b及び第2の基板2の位置決め用端子6a,6bの少なくとも一方に形成した熱可塑性接合部材7a,7bを備え、第1の基板1の接続端子3と第2の基板2の接続端子4との間の位置決めを、接続端子3,4同士を接続する前に熱可塑性接合部材7a,7bを溶融させ、熱可塑性接合部材7a,7bの表面張力によるセルフアライメント効果により行うものである。
【選択図】 図1
Description
本発明は、電極からなる電極パターンである接続端子が各々高密度に配置された一対のプリント配線基板間において、各々の接続端子同士を電気的に接続するためにプリント配線基板同士を精密に位置決めする回路基板装置及びその製造方法の技術分野に関する。
従来、携帯電話装置やPDA(Personal Digital Assistant)端末、あるいはその他多くの電子機器では、限られたスペースの中に多くの電子部品を実装したプリント配線基板を複数搭載している。近年、特に高機能化・多機能化が進み、多数の接続端子を有した複数のプリント配線基板同士の接続が要求されてきており、接続端子の狭ピッチ化が進んでいることから、プリント配線基板同士の接続端子も狭ピッチ化され、従来のハンダを用いた電気接続手段に対して、より狭ピッチな電気接続に適したアクリル,エポキシ,ポリイミド,シリコーン等の樹脂に金属粉末を配合した異方性導電材料であるACF(Anisotropic Conductive Film:異方性導電フィルム),ACP(Anisotropic Conductive Paste:異方性導電ペースト)を使用した電気接続手段が用いられるようになってきた。これに伴い、互いに狭ピッチ化された接続端子同士の位置合わせを、容易に且つ精密に行う方法が求められてきている。
従来のプリント配線基板間同士を電気接続する方法としては、非特許文献1に開示された方法が知られている。この方法は、図7に示すように、フレキシブルプリント配線基板71とガラス基板72とを、ACF73を電気的及び機械的接続手段として加熱加圧ツール74により加熱及び加圧を行うことにより、電気的及び機械的に接続する方法である。
また、特許文献1に開示された発明には、図8(a),(b),(c)に示すように、配線パターン82を形成したプリント配線基板81上の円形の位置決め用パターン83にハンダを十分に付着させて半球状の突起84を形成し、位置決めすべき部品85に予め設けられた位置決め用穴86を突起84に嵌合させてプリント配線基板81と部品85とを位置合わせする方法が提案されている。
さらに、特許文献2に開示された発明には、図9に示すように、接続端子92を形成したプリント配線基板91上に接続端子92と同一材料の嵌合パターン93a,93bを形成し、プリント配線基板91と接続するプリント配線基板94上に形成した接続端子95と同一材料であって嵌合パターン93a,93bと対をなす嵌合パターン96a,96bを形成し、嵌合パターン93a,96a及び93b,96bをそれぞれ嵌合させるようにプリント配線基板91,94を重ね合わせることにより、接続端子92,95同士の位置合わせを行う方法が提案されている。
そして、特許文献3に開示された発明には、図10に示すように、絶縁基板材料として熱可塑性樹脂を用いたフレキシブルプリント配線基板102の接続面に形成した導体パターン106のランド106aと、リジッドプリント配線基板101の接続面に形成した導体パターン104のランド104aとをハンダ107を介して電気接続する際、両プリント配線基板101,102の接続箇所における導体パターン104,106を、フレキシブル配線基板102を構成する熱可塑性樹脂にて封止する構造が提案されている。
また、特許文献4に開示された発明には、図11に示すように、フレキシブル平面多導体111とリジッド平面多導体112の各導体114,118の表面にそれぞれ低融点金属のメッキ層115,117を付着させ、フレキシブル平面多導体111の導体114には、その軸線方向に沿って型により凹凸が形成され、フレキシブル平面多導体111の重ね合わせ領域には、接着剤が付着され接着剤層116が形成される。そして、常温において両方の多導体111,112の導体114,118を対向させて位置合せし、コテ等で微少時間加熱して仮接着した後、ボンダでより高い圧力と温度で本圧着し溶融した低融点金属のメッキ層115,117が対応する導体をブリッジ結合し、その回りを接着剤が熱硬化して接合する構造が提案されている。
フジクラ技報(第99号、2000年10月発行)「異方性導電材料接続 第4項 熱圧着工程」 特開平8−37397号公報(〔0015〕〜〔0017〕、図1、図2)
特開2001−127424公報(〔0026〕〜〔0032〕、図1)
特開2001−223465公報(〔0018〕〜〔0019〕、図2)
特開2004−221189公報(〔0030〕〜〔0032〕、図9、図11)
フジクラ技報(第99号、2000年10月発行)「異方性導電材料接続 第4項 熱圧着工程」
上述した通り、携帯電話装置やPDA端末等の電子機器では、限られたスペースの中に多くの電子部品を実装したプリント配線基板を複数枚搭載する必要がある。特に、携帯電話装置やPDA端末では、高機能化・多機能化が進み、多数の接続端子を有した複数のプリント配線基板同士を接続することが要求されてきていることから、接続端子の狭ピッチ化が進み、プリント配線基板同士の接続端子も狭ピッチ化され、従来のハンダを用いた電気接続手段に対して、より狭ピッチな電気接続に適したACF,ACPを使用した電気接続手段が用いられている。ここで、狭ピッチ化されたプリント配線基板の接続端子同士の電気接続を行う場合には、各々の接続端子同士の精確な位置決めが必要となる。
ところが、従来のプリント配線基板間同士を電気接続する方法として知られている、非特許文献1に開示された方法を用いた場合には、一般的に知られているハンダを用いた電気接続方式のような接続部材の表面張力を利用したセルフアライメント効果を利用することができないため、狭ピッチ化されたプリント配線基板の接続端子同士の電気接続を行う際、一般的にプリント配線基板上に嵌合用ピンを通すための貫通孔を各々設け、決められた位置に嵌合用ピンを形成したステージ上にプリント配線基板を積み重ねていくことにより位置決めを行うピン嵌合方式や、光学検出手段にCCDカメラシステム等を使用し画像認識・解析を行うことによりプリント配線基板同士の位置決めを行う画像認識方式が利用されている。
ここで、ピン嵌合方式を用いた場合、プリント配線基板同士の位置精度は、上記貫通穴の外形寸法及び位置寸法精度に大きく依存し、精確な位置決めを実施するためにはレーザ加工等の高価な加工手段を用いて高精度に上記貫通穴を作成する必要があるため、コストアップ要因となっていた。また、画像認識方式を用いた場合、一般的に光学的検出手段にはCCDカメラシステムが、画像解析手段にはコンピュータ及び専用の画像解析ソフトウエアが、部品移動手段にはロボットが、それぞれ用いられることが多いため、設備投資に多大な費用がかかり、結果的に製品のコストアップ要因となっていた。
また、特許文献1に開示された発明の場合も、上述のピン嵌合を利用したプリント配線基板間同士を位置決めする方法を用いた場合と同様に、プリント配線基板81上に嵌合用ハンダ半球である突起84、及び突起84を嵌合させる位置決め用穴86を設ける必要があり、プリント配線基板同士の位置精度は、位置決め用穴86の外形寸法及び位置寸法精度に大きく依存し、精確な位置決めを実施するには、レーザ加工等の高価な加工手段を用いて高精度に位置決め用穴86を作成する必要があるため、コストアップ要因となっていた。
また、特許文献2に開示された発明の場合は、プリント配線基板91,94上に形成した接続端子92,95と同一材料の嵌合パターン93a,93b及び96a,96bとの厚みが同一であるから、嵌合パターン93a,93b及び96a,96bを用いた位置決めを行うと、接続端子92,95間の厚み方向距離は零以下となり、位置決めを完了する以前に接続端子92,95間に圧縮荷重が印加されてしまうことから、ACF,ACP等の圧力を加えることにより導電性を持つ接合部材を用いた電気接続には適していない。
また、特許文献3に開示された発明の場合は、フレキシブルプリント配線基板102を構成する絶縁基板材料として熱可塑性樹脂を用いることにより、接続箇所における導体パターン106を熱可塑性樹脂にて封止する構造であるから、本構造のみでプリント配線基板101,102同士の精確な位置決めを行うことはできない。
また、特許文献4に開示された発明の場合は、微少時間加熱の仮接着の後に高い圧力と温度で本圧着する構造であるものの、上記特許文献3に開示された発明の場合と同様に、本構造のみでプリント配線基板同士の精確な位置決めを行うことはできない。
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、高密度に配置された電極からなる接続端子を有する一対のプリント配線基板間において、電気的に接続するプリント配線基板同士の位置決めを精確に行うことのできる回路基板装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、電極からなる接続端子及び位置決め用端子を形成した第1の基板と、この第1の基板の接続端子及び位置決め用端子に対して正対する位置関係に接続端子及び位置決め用端子を形成した第2の基板とを有し、前記第1の基板の位置決め用端子及び前記第2の基板の位置決め用端子の少なくとも一方に形成した熱可塑性接合部材を備え、前記第1の基板の接続端子と前記第2の基板の接続端子との間の位置決めを、前記接続端子同士を接続する前に前記熱可塑性接合部材を溶融させ、当該熱可塑性接合部材が溶融する際の表面張力によるセルフアライメント効果にて行うことを特徴とする。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の回路基板装置において、前記熱可塑性接合部材は、熱可塑性樹脂材料であることを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の回路基板装置において、前記熱可塑性接合部材は、表面張力が2〜10[N/m]の範囲である熱可塑性樹脂材料を用いることを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の回路基板装置において、前記熱可塑性接合部材は、局所的に加熱する局所加熱装置により溶融されることを特徴とする。
請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の回路基板装置において、前記熱可塑性接合部材は、局所加熱する際に超音波印加手段から超音波が印加されることを特徴とする。
請求項6に記載の発明は、請求項1に記載の回路基板装置において、前記第1の基板の接続端子とその位置決め用端子との間、前記第2の基板の接続端子とその位置決め用端子との間のいずれかに、前記第1の基板の接続端子と前記第2の基板の接続端子とを接続する際に発生する段差を吸収するスリットを形成したことを特徴とする。
請求項7に記載の発明は、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の回路基板装置において、前記第1の基板に形成した位置決め用端子を励磁して極性を付与する一方、前記第2の基板の位置決め用端子側における極性が前記極性と同極性になるように永久磁石を配置し、前記第1の基板と前記第2の基板との間に反発力を発生させることを特徴とする。
請求項8に記載の発明は、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の回路基板装置において、前記第1の基板に形成した位置決め用端子の反対面に第1永久磁石を固定する一方、前記第2の基板の位置決め用端子側における極性が前記極性と同極性になるように第2永久磁石を配置し、前記第1の基板と前記第2の基板との間に反発力を発生させることを特徴とする。
請求項9に記載の発明は、請求項7又は8に記載の回路基板装置において、前記永久磁石又は前記第2永久磁石を配置する工程に代えて、前記第2の基板の位置決め用端子の少なくとも一部に電流を流して磁界を発生させ、前記第1の基板と前記第2の基板との間に反発力を発生させることを特徴とする。
請求項10に記載の発明は、電極からなる接続端子を形成した第1の基板と、この第1の基板の接続端子に対して正対する位置関係に接続端子を形成した第2の基板を重ね合わせて双方の接続端子を接続して製造する回路基板装置の製造方法であって、前記第1の基板及び前記第2の基板の少なくとも一方に熱可塑性接合部材を予め形成しておき、前記第1の基板の接続端子と前記第2の基板の接続端子との間の位置決めを、前記接続端子同士を接続する前に前記熱可塑性接合部材を溶融させ、当該熱可塑性接合部材が溶融する際の表面張力によるセルフアライメント効果にて行うことを特徴とする。
請求項11に記載の発明は、請求項10に記載の回路基板装置の製造方法において、前記熱可塑性接合部材の溶融時、前記第1の基板に形成した位置決め用端子を励磁して極性を付与する一方、前記第2の基板の位置決め用端子側における極性が前記極性と同極性になるように永久磁石を配置しておき、前記第1の基板と前記第2の基板との間に反発力を発生させることを特徴とする。
請求項12に記載の発明は、請求項10に記載の回路基板装置の製造方法において、前記熱可塑性接合部材の溶融時、前記第1の基板に形成した位置決め用端子の反対面に第1永久磁石を固定する一方、前記第2の基板の位置決め用端子側における極性が前記極性と同極性になるように第2永久磁石を配置しておき、前記第1の基板と前記第2の基板との間に反発力を発生させることを特徴とする。
請求項13に記載の発明は、請求項11又は12に記載の回路基板装置の製造方法において、前記熱可塑性接合部材の溶融時、前記永久磁石又は前記第2永久磁石を配置する工程に代えて、前記第2の基板の位置決め用端子の少なくとも一部に電流を流して磁界を発生させ、前記第1の基板と前記第2の基板との間に反発力を発生させることを特徴とする。
本発明に係る回路基板装置によれば、高密度に配置された電極からなる接続端子を有する一対のプリント配線基板間において、電気的に接続するプリント配線基板同士の位置決めを、熱可塑性接合部材の表面張力によるセルフアライメント効果を利用することにより、精確に且つ簡単に行うことができる。
また、本発明に係る回路基板装置の製造方法によれば、従来方法で必要だった高精度に形成されたピン嵌合用貫通孔や、画像認識を行うための光学的検出装置、プリント配線基板間同士の相対的な位置関係を計算する画像解析装置、プリント配線基板を任意の位置に移動させる部品移動手段が不要になるため、製造設備の簡素化を図ることができる。
以下、図面を参照して本発明の最良の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、プリント配線基板を備えた回路基板装置に対して、本発明を適用した場合の実施形態である。
先ず、図1を参照して、本実施形態に係る回路基板装置の構成及び作用について説明する。
図1(a)〜(f)は本発明に係る回路基板装置の一実施形態を示し、図1(a)は本実施形態の組立前の配線基板構造を示す側面図、図1(b)は本実施形態の電気接続部の位置決め構造を示す側面図、図1(c)は本実施形態の電気接続部の接続構造を示す側面図、図1(d)は本実施形態の回路基板装置における組立後の状態を示す側面図、図1(e)は図1(a)のA−A矢視斜視図、図1(f)は図1(a)のB−B矢視斜視図である。
図1(a)に示すように、本実施形態の回路基板装置は、裏面に電極からなる電極パターンである接続端子3を形成した第1の基板1と、表面に接続端子3に対して正対する位置関係に電極からなる電極パターンである接続端子4を形成した第2の基板2とを備え、第1の基板1の接続端子3両端近傍に接続端子3と同様の層構成により位置決め用端子5a,5bが形成され、これら位置決め用端子5a,5b上に熱可塑性接合部材7a,7bが重ねて形成されている。
ここで、第1の基板1の接続端子3と位置決め用端子5a,5bとの間には、図1(e)に示すように後述する接続端子3と接続端子4とを加圧及び加熱し電気的及び機械的に接続する際に発生する段差を吸収するためのスリット8a,8bが各々形成されている。
また、第2の基板2の接続端子4両端近傍にも図2(f)に示すように同様に位置決め用端子6a,6bが第1の基板1の位置決め用端子5a,5bと正対する位置関係に形成されている。そして、接続端子4上には、スリット8a,8bよりも接続端子3,4のピッチ垂直方向寸法の短いACF(Anisotropic Conductive Film:異方性導電フィルム)9が搭載されている。
なお、スリット8a,8bは、位置決め用端子5a,5bの位置と、接続端子3,4間の位置精度を確保可能な範囲にて形成され、その幅が製造上可能な範囲で狭く形成されるのが望ましく、長さが接続端子3と接続端子4とを接続した際、第1の基板1の端部から奥行き方向にACF9の奥行き方向寸法より数%長めに形成することが望ましい。
このように構成された本実施形態の回路基板装置の製造方法を説明する。
まず、図1(b)に示すように第2の基板2をステージ10上に配置し、この第2の基板2上に、各位置決め用端子5a,5bと6a,6bとが正対するような位置関係に第1の基板1を重ね合わせた後、第1の基板1の位置決め用端子5a,5bに形成した熱可塑性接合部材7a,7bを溶融手段としての局所加熱装置11a,11bにより選択的に溶融させ、第1の基板1の接続端子3と第2の基板2の接続端子4を熱可塑性接合部材7a,7bの溶融時の表面張力によるセルフアライメント効果により精確に位置決めする。
次に、図1(c)に示すように第1の基板1の接続端子3とACF9を搭載した第2の基板2の接続端子4とを重ねた接続箇所を、端子ピッチ方向の外形寸法が位置決め用端子5a,5b間及び6a,6b間よりも短い熱圧着ツール12にて加圧及び加熱し、接続端子3と接続端子4の双方を電気的及び機械的に接続する。このとき各位置決め用端子5a,5bと6a,6b間の熱可塑性接合部材7a,7bによる接続高さに対して接続端子3,4間のACF9による接続高さの方が低くなることに起因する段差は、予め第1の基板1の接続端子3と位置決め用端子5a,5b間に設けたスリット8a,8bにより吸収される(図1(d)参照)。
このように本実施形態では、第1の基板1の接続端子3と第2の基板2の接続端子4との間の位置決めを、接続端子3,4同士を接続する前に第1の基板1の位置決め用端子5a,5bに形成した熱可塑性接合部材7a,7bを溶融させ、これら熱可塑性接合部材7a,7bの表面張力によるセルフアライメント効果により行うようにしている。
したがって、本実施形態の回路基板装置によれば、高密度に配置された電極パターンからなる接続端子3,4を有する一対の第1の基板1、第2の基板2間において、各々の接続端子3,4同士を電気的に接続する位置決めを、熱可塑性接合部材7a,7bの表面張力によるセルフアライメント効果を利用することにより、精確に且つ簡単に行うことができる。
また、本実施形態の製造方法によれば、従来で必要であった高精度に形成されたピン嵌合用貫通孔や、画像認識を行うための光学的検出装置、プリント配線基板間同士の相対的な位置関係を計算する画像解析装置、プリント配線基板を任意の位置に移動させる部品移動手段(一般的に光学的検出装置にはCCDカメラシステムが、画像解析装置にはコンピュータ及び専用の画像解析ソフトウエアが、部品移動手段にはロボットが用いられることが多い)が不要となるため、製造設備の簡素化を図り、低コスト化を実現することができる。
なお、本実施形態では、熱可塑性接合部材7a,7bを第1の基板1の位置決め用端子5a,5bに形成したが、これに限らず熱可塑性接合部材7a,7bは、第2の基板2の位置決め用端子6a,6bだけに形成してもよく、また第1の基板1の位置決め用端子5a,5bと第2の基板2の位置決め用端子6a,6bとの双方に形成してもよく、要するに第1の基板1の位置決め用端子5a,5bと第2の基板2の位置決め用端子6a,6bの少なくとも一方に形成すればよい。
〔第1実施例〕
図2(a)〜(f)は本発明に係る回路基板装置の第1実施例を示し、図2(a)は本実施例の組立前の配線基板構造を示す側面図、図2(b)は本実施例の電気接続部の位置決め構造を示す側面図、図2(c)は本実施例の電気接続部の接続構造を示す側面図、図2(d)は本実施例の回路基板装置における組立後の状態を示す側面図、図2(e)は図2(a)のA−A矢視斜視図、図2(f)は図2(b)のC部拡大図である。なお、以下の各実施例では、前記実施形態と同一または対応する部分に同一の符号を付して説明する。
図2(a)〜(f)は本発明に係る回路基板装置の第1実施例を示し、図2(a)は本実施例の組立前の配線基板構造を示す側面図、図2(b)は本実施例の電気接続部の位置決め構造を示す側面図、図2(c)は本実施例の電気接続部の接続構造を示す側面図、図2(d)は本実施例の回路基板装置における組立後の状態を示す側面図、図2(e)は図2(a)のA−A矢視斜視図、図2(f)は図2(b)のC部拡大図である。なお、以下の各実施例では、前記実施形態と同一または対応する部分に同一の符号を付して説明する。
図2(a)に示すように、本実施例の回路基板装置において、第1の基板1は、厚さ25μmのPI(ポリイミド樹脂)を主原料とした可撓性樹脂フィルムである基材とCu配線とからなるフレキシブルプリント配線基板(FPC基板)である。第1の基板1には、0.3mmピッチ(配線幅0.15mm、配線間隔0.15mm)の接続端子3を50本形成し、これら接続端子3には、主原料である厚さ18μmのCu層上に電解メッキにて厚さ5μmのNi層を、フラッシュメッキにて厚さ0.55μmのAu層を予め各々順に形成してある。
第2の基板2は、厚さ0.5mmの無アルカリガラスを基材とした厚さ0.5μmのITO(Indium Tin Oxide)配線からなるガラス配線基板である。第2の基板2には、第1の基板1の接続端子3と正対するように0.3mmピッチ(配線幅0.15mm、配線間隔0.15mm)の接続端子4を50本形成してある。
ここで、第1の基板1上には、図示しないLSIが実装され、第2の基板2は図示しない液晶パネルと一体化されている。第1の基板1の接続端子3両端近傍には、接続端子3と同様の層構成により位置決め用端子5a,5bが形成されており、第1の基板1の位置決め用端子5a,5bに形成されているNi層を第2の基板2と正対する側の面がN極、その反対側の面がS極となるように励磁させた後、位置決め用端子5a,5b上にディスペンス法によりハンダ23a,23bを形成してある。
また、第1の基板1の接続端子3と位置決め用端子5a,5b間には、後述する接続端子3と接続端子4とを加圧及び加熱し、電気的及び機械的に接続する際に発生する段差を吸収するためのスリット8a,8bが各々設けられ、第1の基板1において接続端子3が形成された反対側の面上には、バックアップテープ21が両面テープにより貼り付けられている。
第2の基板2の接続端子4両端近傍にも、同様に位置決め用端子6a,6bが第1の基板1の位置決め用端子5a,5bと正対するような位置関係に形成されている。そして、接続端子4上には、スリット8a,8bよりも接続端子3,4のピッチ垂直方向寸法が短いACF9を搭載した。
そして、ステージ10上における位置決め用端子6a,6bと一致する位置には、第1の基板1と対向する側となる面がN極、その反対側となる面がS極となるように永久磁石22a,22bが配置されている。すなわち、永久磁石22a,22bは、第2の基板2の位置決め用端子6a,6b側の極性が第1の基板1における第2の基板2と正対する側の面が同極性になるように配置されている。
なお、本実施例では、図2(a),(e)に示すようにハンダ23a,23bの供給方法としてディスペンス法を用いているが、これに限定されるものではなく、印刷法、メッキ法、蒸着法等を用いて形成しても何ら問題はない。
このように構成された本実施例の回路基板装置の製造方法を説明する。
まず、図2(b),(f)に示すように位置決め用端子6a,6bと一致する位置に第1の基板1と対向する側となる面がN極、その反対側となる面がS極となるように永久磁石22a,22bを配置してあるステージ10上に、位置決め用端子6a,6bと永久磁石22a,22bとの相対位置が一致するように第2の基板2を配置した後、第2の基板2上に各位置決め用端子5a,5bと6a,6bとが正対するように第1の基板1を重ね合わせ、第2の基板2の裏面より、キセノンランプを光源とし、その光を楕円形反射鏡にて集光して照射することで局部的に加熱することが可能な光ビーム加熱装置を用いた局所加熱装置11a,11bによりハンダ23a,23bのみを選択的に加熱して溶融させた。
このとき、第1の基板1の接続端子3と第2の基板2の接続端子4は、ハンダ23a,23bの溶融時の表面張力によるセルフアライメント効果により位置精度±0.050mm以内で精確に位置決めされる。ここで、ハンダ23a,23bの溶融のための光ビーム加熱装置を用いた局所加熱装置11a,11bにより第1の基板1の位置決め用端子5a,5bも加熱され、その極性が消失するため、以降、位置決め用端子5a,5bが極性を持つことによる接続端子3,4及び第1の基板1上の図示しないLSI、第2の基板2の図示しない液晶パネルに対する影響はなくなる。
次に、第1の基板1の接続端子3反対面上に貼り付けてあるバックアップテープ21を剥離して除去した後、図2(c)に示すように第1の基板1の接続端子3とACF9を搭載した第2の基板2の接続端子4とを重ねた接続箇所を、端子ピッチ方向の外形寸法が位置決め用端子5a,5b間及び6a,6b間より短い熱圧着ツール12にて加圧及び加熱し、接続端子3と接続端子4の双方を電気的及び機械的に接続した。
このとき、位置決め用端子5a,5bと6a,6b間のハンダ23a,23bによる接続高さに対して接続端子3,4間のACF9による接続高さの方が低くなることに起因する段差は、図2(c),(d)に示すように予め第1の基板1の接続端子3と位置決め用端子5a,5b間に設けたスリット8a,8bにより吸収される。
ここで、通常、第1の基板1の質量は1〜10[g]程度、ハンダ23a,23bの溶融時の表面張力は4.5×10−1〜5.5×10−1[N/m]程度であることから、一般的に知られているラプラスの方程式を用いてセルフアライメントに必要な位置決め用端子5a,5bと6a,6bの面積を簡易的に計算すると、本実施例のように2つの端子でセルフアライメント効果を得るためには、一端子あたり2.9×102〜4.4×104mm2と非常に大きな面積が必要となる。
ここで、位置決め用端子5a,5bと6a,6bの面積を低減させるための手段としては、(1)第1の基板1の質量を低下させる手段、(2)ハンダ23a,23bの表面張力を増加させる2つの手段がある。
本実施例では、前述のように第1の基板1の位置決め用端子5a,5bに形成されているNi層を第2の基板2と正対する側の面がN極、その反対側の面がS極となるように励磁させた後、図2(f)に示すように位置決め用端子6a,6bと一致する位置に永久磁石22a,22bを配置してあるステージ10上に、位置決め用端子6a,6bと永久磁石22a,22bの位置が一致するように第2の基板2を配置することにより、第1の基板1と第2の基板2との間に反発力を発生させ、第1の基板1と第2の基板2との間でフローティング構造を構築する。
これにより、上述したような(1)の手段である第1の基板1の質量を低下させる手段と同様の効果を持たせ、位置決め用端子5a,5bと6a,6bの面積を増加させることなく、ハンダ23a,23bにかかる垂直応力を低減させ、ハンダ23a,23bの溶融時の表面張力によるセルフアライメント効果を奏することができる。
なお、本実施例では、第1の基板1の位置決め用端子5a,5bに形成されているNi層を第2の基板2と正対する側の面がN極、その反対側の面がS極となるように励磁させているが、位置決め用端子5a,5bの少なくとも一部に電流を印加し、磁界を発生させることによっても同様に位置決め用端子5a,5bと6a,6bの面積を増加させることなく、第1の基板1と第2の基板2との間に反発力を発生させ、ハンダ23a,23bの溶融時の表面張力によるセルフアライメント効果を奏することができる。
また、本実施例では、局所加熱装置11a,11bに光ビーム加熱装置を用いているが、ホットエア加熱装置、レーザ加熱装置を用いることもできる。
さらに、本実施例では、第1の基板1及び第2の基板2の各位置決め用端子5a,5b及び6a,6bを各々2箇所ずつ設けているが、これに限らず、それ以上の複数個設けることでも同様の効果が得られる。
また、本実施例の変形例としては、ハンダ23a,23bの代わりにその表面張力が2〜10[N/m]の範囲である熱可塑性樹脂材料を用いることにより、位置決め用端子5a,5b及び6a,6bの面積を低減させる手段として、(2)の手段であるハンダ23a,23bの表面張力を増加させる手段による効果と同様の効果を得ることができ、選択する樹脂材料によっては、第1の基板1と第2の基板2との間に反発力を発生させることによる第1の基板1と第2の基板2との間でフローティング構造を構築する必要もなくなる。
すなわち、上記のように2〜10[N/m]の範囲の表面張力を有する熱可塑性樹脂材料を用いることで、通常のハンダの面積を100%とした場合、位置決め用端子5a,5b及び6a,6bの面積を4.5〜27.5%小さくすることができる。つまり、熱可塑性樹脂材料を用いた位置決め用端子5a,5b及び6a,6bの面積は、通常のハンダを用いた位置決め用端子の面積に対して72.5〜95.5%減少させることができる。
〔第2実施例〕
図3(a)〜(f)は本発明に係る回路基板装置の第2実施例を示し、図3(a)は本実施例の組立前の配線基板構造を示す側面図、図3(b)は本実施例の電気接続部の位置決め構造を示す側面図、図3(c)は本実施例の電気接続部の接続構造を示す側面図、図3(d)は本実施例の回路基板装置における組立後の状態を示す側面図、図3(e)は図3(a)のA−A矢視斜視図、図3(f)は図3(b)のC部拡大図である。
図3(a)〜(f)は本発明に係る回路基板装置の第2実施例を示し、図3(a)は本実施例の組立前の配線基板構造を示す側面図、図3(b)は本実施例の電気接続部の位置決め構造を示す側面図、図3(c)は本実施例の電気接続部の接続構造を示す側面図、図3(d)は本実施例の回路基板装置における組立後の状態を示す側面図、図3(e)は図3(a)のA−A矢視斜視図、図3(f)は図3(b)のC部拡大図である。
図3(a)に示すように、本実施例の回路基板装置において、第1の基板1は、厚さ25μmのPI(ポリイミド樹脂)を主原料とした可撓性樹脂フィルムである基材とCu配線とからなるフレキシブルプリント配線基板(FPC基板)である。第1の基板1には、0.3mmピッチ(配線幅0.15mm、配線間隔0.15mm)の接続端子3を50本形成し、これら接続端子3には、主原料である厚さ18μmのCu層上に電解メッキにて厚さ5μmのNi層を、フラッシュメッキにて厚さ0.55μmのAu層を予め各々順に形成してある。
第2の基板2は、厚さ0.5mmの無アルカリガラスを基材とした厚さ0.5μmのITO(Indium Tin Oxide)配線からなるガラス配線基板である。第2の基板2には、第1の基板1の接続端子3と正対するように0.3mmピッチ(配線幅0.15mm、配線間隔0.15mm)の接続端子4を50本形成してある。
ここで、第1の基板1上には、図示しないLSIが実装され、第2の基板2は図示しない液晶パネルと一体化されている。第1の基板1の接続端子3両端近傍には、接続端子3と同様の層構成により位置決め用端子5a,5bが形成されており、第1の基板1の位置決め用端子5a,5bの反対面において、その位置決め用端子5a,5bと一致する位置に、第2の基板2と対向する側の面がN極、その反対側の面がS極となるように第1永久磁石としての永久磁石31a,31bを、融点が180℃の熱可塑性接着剤32a,32bを用いてバックアップテープ21上に接着固定する。その後、位置決め用端子5a,5b上にディスペンス法によりハンダ23a,23bを重ねて形成した。
また、第1の基板1の接続端子3と位置決め用端子5a,5b間には、接続端子3と接続端子4とを加圧及び加熱し、電気的及び機械的に接続する際に発生する段差を吸収するためのスリット8a,8bが各々設けられ、第1の基板1において接続端子3が形成された反対側の面上には、バックアップテープ21が両面テープにより貼り付けられている。
第2の基板2の接続端子4両端近傍にも、同様に位置決め用端子6a,6bが第1の基板1の位置決め用端子5a,5bと正対するような位置関係に形成されている。そして、接続端子4上には、スリット8a,8bよりも接続端子3,4のピッチ垂直方向寸法が短いACF9を搭載した。
そして、ステージ10上における位置決め用端子6a,6bと一致する位置には、第1の基板1と対向する側となる面がN極、その反対側となる面がS極となるように第2永久磁石としての永久磁石22a,22bが配置されている。すなわち、永久磁石22a,22bは、第2の基板2の位置決め用端子6a,6b側の極性が第1の基板1における第2の基板2と正対する側の面が同極性になるように配置されている。
なお、本実施例では、図3(a),(e)に示すようにハンダ23a,23bの供給方法としてディスペンス法を用いているが、これに限定されるものではなく、印刷法、メッキ法、蒸着法等を用いて形成しても何ら問題はない。
このように構成された本実施例の回路基板装置の製造方法を説明する。
まず、図3(b),(f)に示すように位置決め用端子6a,6bと一致する位置に第1の基板1と対向する側となる面がN極、その反対側となる面がS極となるように永久磁石22a,22bを配置してあるステージ10上に、位置決め用端子6a,6bと永久磁石22a,22bとの相対位置が一致するように第2の基板2を配置した後、第2の基板2上に各位置決め用端子5a,5bと6a,6bとが正対するように第1の基板1を重ね合わせ、第2の基板2の裏面より、キセノンランプを光源とし、その光を楕円形反射鏡にて集光して照射することで局部的に加熱することが可能な光ビーム加熱装置を用いた局所加熱装置11a,11bによりハンダ23a,23bのみを選択的に加熱して溶融させた。
このとき、第1の基板1の接続端子3と第2の基板2の接続端子4は、ハンダ23a,23bの溶融時の表面張力によるセルフアライメント効果により位置精度±0.050mm以内で精確に位置決めされる。ここで、図3(b)に示すようにハンダ23a,23bの溶融のための光ビーム加熱装置を用いた局所加熱装置11a,11bにより熱可塑性接着剤32a,32bを溶融させて永久磁石31a,31bを取り除くことにより、以降、永久磁石31a,31bの磁力による接続端子3,4及び第1の基板1上の図示しないLSI、第2の基板2の図示しない液晶パネルに対する影響はなくなる。
次に、第1の基板1の接続端子3反対面上に貼り付けてあるバックアップテープ21を剥離して除去した後、図3(c)に示すように第1の基板1の接続端子3とACF9を搭載した第2の基板2の接続端子4とを重ねた接続箇所を、端子ピッチ方向の外形寸法が位置決め用端子5a,5b間及び6a,6b間より短い熱圧着ツール12にて加圧及び加熱し、接続端子3と接続端子4の双方を電気的及び機械的に接続した。
このとき、位置決め用端子5a,5bと6a,6b間のハンダ23a,23bによる接続高さに対して接続端子3,4間のACF9による接続高さの方が低くなることに起因する段差は、図3(c),(d)に示すように予め第1の基板1の接続端子3と位置決め用端子5a,5b間に設けたスリット8a,8bにより吸収される。
ここで、通常、第1の基板1の質量は1〜10[g]程度、ハンダ23a,23bの溶融時の表面張力は4.5×10−1〜5.5×10−1[N/m]程度であることから、一般的に知られているラプラスの方程式を用いてセルフアライメントに必要な位置決め用端子5a,5bと6a,6bの面積を簡易的に計算すると、本実施例のように2つの端子でセルフアライメント効果を得るためには、一端子あたり2.9×102〜4.4×104mm2と非常に大きな面積が必要となる。
また、位置決め用端子5a,5bと6a,6bの面積を低減させるための手段としては、(1)第1の基板1の質量を低下させる手段、(2)ハンダ23a,23bの表面張力を増加させる2つの手段がある。
本実施例では、前述のように第1の基板1の位置決め用端子5a,5bの反対面において位置決め用端子5a,5bと一致する位置に第2の基板2と対向する側の面がN極、反対側の面がS極となるように永久磁石31a,31bを、融点が180℃の熱可塑性接着剤32a,32bを用いて接着固定した後、図3(f)に示すように位置決め用端子6a,6bと一致する位置に永久磁石22a,22bを配置してあるステージ10上に、位置決め用端子6a,6bと永久磁石22a,22bの位置が一致するように第2の基板2を配置することにより、第1の基板1と第2の基板2との間に反発力を発生させ、第1の基板1と第2の基板2との間でフローティング構造を構築する。
これにより、上述したような(1)の手段である第1の基板1の質量を低下させる手段と同様の効果を持たせ、位置決め用端子5a,5bと6a,6bの面積を増加させることなく、ハンダ23a,23bにかかる垂直応力を低減させ、ハンダ23a,23bの溶融時の表面張力によるセルフアライメント効果を奏することができる。
なお、本実施例では、位置決め用端子6a,6bと一致する位置に第1の基板1と対向する側の面がN極、反対側の面がS極となるように永久磁石22a,22bを配置してあるステージ10上に、位置決め用端子6a,6bと永久磁石22a,22bの位置が一致するように第2の基板2を配置しているが、ステージ10に永久磁石22a,22bを配置せず、第2の基板2の位置決め用端子6a,6bの少なくとも一部に電流を印加し、磁界を発生させることによっても同様に位置決め用端子5a,5bと6a,6bの面積を増加させることなく、第1の基板1と第2の基板2との間に反発力を発生させ、ハンダ23a,23bの溶融時の表面張力によるセルフアライメント効果を奏することができる。
また、本実施例では、局所加熱装置11a,11bに光ビーム加熱装置を用いているが、ホットエア加熱装置、レーザ加熱装置を用いることもできる。
さらに、本実施例では、第1の基板1及び第2の基板2の各位置決め用端子5a,5b及び6a,6bを各々2箇所ずつ設けているが、これに限らず、それ以上の複数個設けることでも同様の効果が得られる。
また、本実施例の変形例としては、ハンダ23a,23bの代わりにその表面張力が2〜10[N/m]の範囲である熱可塑性樹脂材料を用いることにより、位置決め用端子5a,5b及び6a,6bの面積を低減させる手段として、(2)の手段であるハンダ23a,23bの表面張力を増加させる手段による効果と同様の効果を得ることができ、選択する樹脂材料によっては、第1の基板1と第2の基板2との間に反発力を発生させることによる第1の基板1と第2の基板2との間でフローティング構造を構築する必要もなくなる。
すなわち、上記のように2〜10[N/m]の範囲の表面張力を有する熱可塑性樹脂材料を用いることで、通常のハンダの面積を100%とした場合、位置決め用端子5a,5b及び6a,6bの面積を4.5〜27.5%小さくすることができる。つまり、熱可塑性樹脂材料を用いた位置決め用端子5a,5b及び6a,6bの面積は、通常のハンダを用いた位置決め用端子の面積に対して72.5〜95.5%減少させることができる。
〔第3実施例〕
図4(a)〜(e)は本発明に係る回路基板装置の第3実施例を示し、図4(a)は本実施例の組立前の配線基板構造を示す側面図、図4(b)は本実施例の電気接続部の位置決め構造を示す側面図、図4(c)は本実施例の電気接続部の接続構造を示す側面図、図4(d)は本実施例の回路基板装置における組立後の状態を示す側面図、図4(e)は図4(a)のA−A矢視斜視図である。
図4(a)〜(e)は本発明に係る回路基板装置の第3実施例を示し、図4(a)は本実施例の組立前の配線基板構造を示す側面図、図4(b)は本実施例の電気接続部の位置決め構造を示す側面図、図4(c)は本実施例の電気接続部の接続構造を示す側面図、図4(d)は本実施例の回路基板装置における組立後の状態を示す側面図、図4(e)は図4(a)のA−A矢視斜視図である。
図4(a)に示すように、本実施例の回路基板装置において、第1の基板1は、厚さ25μmのPI(ポリイミド樹脂)を主原料とした可撓性樹脂フィルムである基材とCu配線とからなるフレキシブルプリント配線基板(FPC基板)である。第1の基板1には、0.3mmピッチ(配線幅0.15mm、配線間隔0.15mm)の接続端子3を50本形成し、これら接続端子3には、主原料である厚さ18μmのCu層上に電解メッキにて厚さ5μmのNi層を、フラッシュメッキにて厚さ0.5μmのAu層を予め各々順に形成してある。
第2の基板2は、厚さ0.5mmの無アルカリガラスを基材とした厚さ0.5μmのITO(Indium Tin Oxide)配線からなるガラス配線基板である。第2の基板2には、第1の基板1の接続端子3と正対するように0.3mmピッチ(配線幅0.15mm、配線間隔0.15mm)の接続端子4を50本形成してある。
ここで、第1の基板1上には、図示しないLSIが実装され、第2の基板2は図示しない液晶パネルと一体化されている。第1の基板1の接続端子3両端近傍には、接続端子3と同様の層構成により位置決め用端子5a,5bが形成されており、位置決め用端子5a,5b上にディスペンス法によりハンダ23a,23bを重ねて形成した。
また、第1の基板1の接続端子3と位置決め用端子5a,5b間には、接続端子3と接続端子4とを加圧及び加熱し、電気的及び機械的に接続する際に発生する段差を吸収するためのスリット8a,8bが各々設けられ、第1の基板1において接続端子3が形成された反対側の面上には、バックアップテープ21が両面テープにより貼り付けられている。
第2の基板2の接続端子4両端近傍にも、同様に位置決め用端子6a,6bが第1の基板1の位置決め用端子5a,5bと正対するような位置関係に形成されている。そして、接続端子4上には、スリット8a,8bよりも接続端子3,4のピッチ垂直方向寸法が短いACF9を搭載した。
また、本実施例において、第1の基板1の位置決め用端子5a,5bの裏面方向上方には、ハンダ23a,23bを局所加熱する際、ハンダ23a,23bの表面に超音波を印加する超音波印加手段としてのホーン41a,41bが設置されている。
なお、本実施例では、図4(a),(e)に示すようにハンダ23a,23bの供給方法にディスペンス法を用いているが、これに限定されるものではなく、印刷法、メッキ法、蒸着法等を用いて形成しても何ら問題はない。
このように構成された本実施例の回路基板装置の製造方法を説明する。
まず、図4(b)に示すように第2の基板2をステージ10上に配置し、第2の基板2上に各位置決め用端子5a,5bと6a,6bとが正対するように第1の基板1を重ね合わせ、第2の基板2の裏面より、キセノンランプを光源とし、その光を楕円形反射鏡にて集光し、照射することで局部的に加熱することが可能な光ビーム加熱装置を用いた局所加熱装置11a,11bによりハンダ23a,23bのみを選択的に加熱して溶融させた。
このとき、ホーン41a,41bにより第1の基板1の位置決め用端子5a,5bの裏面方向上方より超音波を印加することにより、ハンダ23a,23bの表面エネルギを増加させ、第1の基板1の接続端子3と第2の基板2の接続端子4はハンダ23a,23bの溶融時の表面張力によるセルフアライメント効果により、位置精度±0.050mm以内で精確に位置決めされる。
次に、第1の基板1の接続端子3反対面上に貼り付けてあるバックアップテープ21を剥離して除去した後、図4(c),(d)に示すように第1の基板1の接続端子3とACF9を搭載した第2の基板2の接続端子4とを重ねた接続箇所を、端子ピッチ方向の外形寸法が位置決め用端子5a,5b間及び6a,6b間より短い熱圧着ツール12にて加圧及び加熱し、接続端子3と接続端子4の双方を電気的及び機械的に接続した。
このとき、位置決め用端子5a,5bと6a,6b間のハンダ23a,23bによる接続高さに対して接続端子3,4間のACF9による接続高さの方が低くなることに起因する段差は、図4(c),(d)に示すように予め第1の基板1の接続端子3と位置決め用端子5a,5b間に設けたスリット8a,8bにより吸収される。
ここで、通常、第1の基板1の質量は1〜10[g]程度、ハンダ23a,23bの溶融時の表面張力は4.5×10−1〜5.5×10−1[N/m]程度であることから、一般的に知られているラプラスの方程式を用いてセルフアライメントに必要な位置決め用端子5a,5bと6a,6bの面積を簡易的に計算すると、本実施例のように2つの端子でセルフアライメント効果を得るためには、一端子あたり2.9×102〜4.4×104mm2と非常に大きな面積が必要となる。
また、位置決め用端子5a,5bと6a,6bの面積を低減させるための手段としては、(1)第1の基板1の質量を低下させる手段、(2)ハンダ23a,23bの表面張力を増加させる2つの手段がある。
本実施例では、前述のようにホーン41a,41bにより第1の基板1の位置決め用端子5a,5bの裏面方向上方より超音波を印加することにより、ハンダ23a,23bの表面エネルギを増加させることで、(2)の手段であるハンダ23a,23bの表面張力を増加させる手段と同様の効果を持たせ、位置決め用端子5a,5bと6a,6bの面積を増加させることなく、ハンダ23a,23bにかかる垂直応力を低減させ、ハンダ23a,23bの溶融時の表面張力によるセルフアライメント効果を奏することができる。
また、本実施例では、局所加熱装置11a,11bに光ビーム加熱装置を用いているが、ホットエア加熱装置、レーザ加熱装置を用いることもできる。
さらに、本実施例では、第1の基板1及び第2の基板2の各位置決め用端子5a,5b及び6a,6bを各々2箇所ずつ設けているが、これに限らず、それ以上の複数個設けることでも同様の効果が得られ、またハンダ23a,23bの代わりに熱可塑性樹脂等を用いても差し支えない。
〔第4実施例〕
図5(a)〜(d)は本発明に係る回路基板装置の第4実施例を示し、図5(a)は本実施例の組立前の配線基板構造を示す側面図、図5(b)は本実施例の回路基板装置における組立後の状態を示す側面図、図5(c)は図3(a)のA−A矢視斜視図、図5(d)は図3(a)のB−B矢視斜視図である。
図5(a)〜(d)は本発明に係る回路基板装置の第4実施例を示し、図5(a)は本実施例の組立前の配線基板構造を示す側面図、図5(b)は本実施例の回路基板装置における組立後の状態を示す側面図、図5(c)は図3(a)のA−A矢視斜視図、図5(d)は図3(a)のB−B矢視斜視図である。
図5(a)に示すように、本実施例の回路基板装置において、第1の基板1は、厚さ25μmのPI(ポリイミド樹脂)を主原料とした可撓性樹脂フィルムである基材とCu配線とからなるフレキシブルプリント配線基板(FPC基板)である。第1の基板1には、0.3mmピッチ(配線幅0.15mm、配線間隔0.15mm)の接続端子3を50本形成し、これら接続端子3には、主原料である厚さ18μmのCu層上に電解メッキにて厚さ5μmのNi層を、フラッシュメッキにて厚さ0.5μmのAu層を予め各々順に形成してある。
第2の基板2は、厚さ0.5mmの無アルカリガラスを基材とした厚さ0.5μmのITO(Indium Tin Oxide)配線からなるガラス配線基板である。第2の基板2には、第1の基板1の接続端子3と正対するように0.3mmピッチ(配線幅0.15mm、配線間隔0.15mm)の接続端子4を50本形成してある。
ここで、第1の基板1上には、図示しないLSIが実装され、第2の基板2は図示しない液晶パネルと一体化されている。第1の基板1の接続端子3両端近傍には、接続端子3と同様の層構成により位置決め用端子5a,5bが形成されており、位置決め用端子5a,5b上にディスペンス法によりハンダ23a,23bを形成した。
また、第2の基板2の接続端子4両端近傍にも、同様に位置決め用端子6a,6bが段差51a,51b上に第1の基板1の位置決め用端子5a,5bと正対するような位置関係に形成されている。そして、接続端子4上には、段差51a,51bよりも接続端子3,4のピッチ垂直方向寸法が短いACF9を搭載した。
なお、本実施例では、図5(a),(c),(d)に示すようにハンダ23a,23bの供給方法にディスペンス法を用いているが、これに限定されるものではなく、印刷法、メッキ法、蒸着法等を用いて形成しても何ら問題はない。
このように構成された本実施例の回路基板装置の製造方法を説明する。
まず、第1の基板1と第2の基板2における接続端子3,4の位置決め、電気的及び機械的な接続を行うものの、前記第1実施例から第3実施例と同様の方法を用いることができるためその説明を省略する。
第1の基板1と第2の基板2における接続端子3,4の電気的及び機械的接続を行った際、位置決め用端子5a,5bと6a,6b間のハンダ23a,23bによる接続高さに対して接続端子3,4間のACF9による接続高さの方が低くなることに起因する段差は、図5(b)に示すように予め第2の基板2の位置決め用端子6a,6bの下部に設けられた段差51a,51bにより吸収される。
なお、本実施例では、第1の基板1にPI(ポリイミド樹脂)を主原料とした可撓性樹脂フィルムを、第2の基板2に無アルカリガラスを用いているが、各々例えばガラス繊維入りエポキシ樹脂基板を用いてもよく、且つこれらを自由に組み合わせることも可能である。
〔第5実施例〕
図6(a)〜(e)は本発明に係る回路基板装置の第5実施例を示し、図6(a)は本実施例の組立前の配線基板構造を示す側面図、図6(b)は本実施例の電気接続部の位置決め構造を示す側面図、図6(c)は本実施例の回路基板装置における組立後の状態を示す側面図、図6(d)は図6(a)のA−A矢視斜視図、図6(e)は図6(a)のB−B矢視斜視図である。
図6(a)〜(e)は本発明に係る回路基板装置の第5実施例を示し、図6(a)は本実施例の組立前の配線基板構造を示す側面図、図6(b)は本実施例の電気接続部の位置決め構造を示す側面図、図6(c)は本実施例の回路基板装置における組立後の状態を示す側面図、図6(d)は図6(a)のA−A矢視斜視図、図6(e)は図6(a)のB−B矢視斜視図である。
図6(a)に示すように、本実施例の回路基板装置において、第1の基板1は、厚さ25μmのPI(ポリイミド樹脂)を主原料とした可撓性樹脂フィルムである基材とCu配線とからなるフレキシブルプリント配線基板(FPC基板)である。第1の基板1には、0.3mmピッチ(配線幅0.15mm、配線間隔0.15mm)の接続端子3を50本形成し、これら接続端子3には、主原料である厚さ18μmのCu層上に電解メッキにて厚さ5μmのNi層を、フラッシュメッキにて厚さ0.5μmのAu層を予め各々順に形成してある。
第2の基板2は、厚さ0.5mmの無アルカリガラスを基材とした厚さ0.5μmのITO(Indium Tin Oxide)配線からなるガラス配線基板である。第2の基板2には、第1の基板1の接続端子3と正対するように0.3mmピッチ(配線幅0.15mm、配線間隔0.15mm)の接続端子4を50本形成してある。
ここで、第1の基板1上には、図示しないLSIが実装され、第2の基板2は図示しない液晶パネルと一体化されている。第1の基板1の接続端子3両端近傍には、接続端子3と同様の層構成により位置決め用端子5a,5bが形成されており、これら位置決め用端子5a,5b上には、ディスペンス法によりハンダ23a,23bを重ねて形成した。
また、第1の基板1の接続端子3と位置決め用端子5a,5b間には、接続端子3と接続端子4とを加圧及び加熱し、電気的及び機械的に接続する際に発生する段差を吸収するためのスリット8a,8bが各々設けられている。
第2の基板2の接続端子4両端近傍にも、同様に位置決め用端子6a,6bが第1の基板1の位置決め用端子5a,5bと正対するような位置関係に形成されている。そして、位置決め用端子6a,6bの接続端子4の逆方向に後述する局所加熱装置11a,11bの熱エネルギーを伝達するための開口部61a,61bが形成されている。そして、接続端子4上には、スリット8a,8bよりも接続端子3,4のピッチ垂直方向寸法が短いACF9を搭載した。
なお、本実施例では、図5(a),(d),(e)に示すようにハンダ23a,23bの供給方法としてディスペンス法を用いているが、これに限定されるものではなく、印刷法、メッキ法、蒸着法等を用いて形成しても何ら問題はない。
このように構成された本実施例の回路基板装置の製造方法を説明する。
まず、図6(b)に示すように第2の基板2をステージ10上に配置し、第2の基板2上に各位置決め用端子5a,5bと6a,6bとが正対するよう第1の基板1を重ね合わせ、第2の基板2の裏面より、キセノンランプを光源とし、その光を楕円形反射鏡にて集光して照射することで局部的に加熱することが可能な光ビーム加熱装置を用いた局所加熱装置11a,11bにより、その熱エネルギーを開口部61a,61bを通してハンダ23a,23bのみを選択的に照射し溶融させた。
このとき、第1の基板1の接続端子3と第2の基板2の接続端子4は、ハンダ23a,23bの溶融時の表面張力によるセルフアライメント効果により位置精度±0.050mm以内で精確に位置決めされる。
次に、第1の基板1と第2の基板2における接続端子3,4の電気的機械的接続を行うものの、前記第1実施例から第3実施例と同様の方法を用いることができるためその説明を省略する。
このとき、位置決め用端子5a,5bと6a,6b間のハンダ23a,23bによる接続高さに対して接続端子3,4間のACF9による接続高さの方が低くなることに起因する段差は、図6(c)に示すように予め第1の基板1の接続端子3と位置決め用端子5a,5b間に設けたスリット8a,8bにより吸収される。
なお、本実施例では、第2の基板2に無アルカリガラスを用いているが、例えばガラス繊維入りエポキシ樹脂基板を用いてもよい。
なお、本発明は上記実施形態及び各実施例に限定されることなく、種々の変更が可能である。例えば、上記各実施例では、第1の基板1にフレキシブルプリント配線基板、第2の基板2にガラス配線基板を用いたが、第1の基板1及び第2の基板2に、これらを含め多層フレキシブル回路基板、多層リジットプリント回路基板、両面フレキシブル回路基板、両面リジットプリント回路基板、片面フレキシブル回路基板、片面リジットプリント回路基板のうちの1つ以上を使用するようにしてもよい。
また、上記第4実施例を除いた上記実施形態及び各実施例では、第1の基板1の接続端子3と位置決め用端子5a,5bとの間に、電気的及び機械的に接続する際に発生する段差を吸収するためのスリット8a,8bを各々形成した例について説明したが、これに限らず第2の基板2の接続端子4と位置決め用端子6a,6bとの間に各々形成するようにしてもよい。
1 第1の基板
2 第2の基板
3 接続端子
4 接続端子
5a,5b 位置決め用端子
6a,6b 位置決め用端子
7a,7b 熱可塑性接合部材
8a,8b スリット
9 ACF
10 ステージ
11a,11b 局所加熱装置
21 バックアップテープ
22a,22b 永久磁石(第2永久磁石)
23a,23b ハンダ
31a,31b 永久磁石(第1永久磁石)
32a,32b 熱可塑性接着剤
41a,41b ホーン(超音波印加手段)
51a,51b 段差
61a,61b 開口部
2 第2の基板
3 接続端子
4 接続端子
5a,5b 位置決め用端子
6a,6b 位置決め用端子
7a,7b 熱可塑性接合部材
8a,8b スリット
9 ACF
10 ステージ
11a,11b 局所加熱装置
21 バックアップテープ
22a,22b 永久磁石(第2永久磁石)
23a,23b ハンダ
31a,31b 永久磁石(第1永久磁石)
32a,32b 熱可塑性接着剤
41a,41b ホーン(超音波印加手段)
51a,51b 段差
61a,61b 開口部
Claims (13)
- 電極からなる接続端子及び位置決め用端子を形成した第1の基板と、この第1の基板の接続端子及び位置決め用端子に対して正対する位置関係に接続端子及び位置決め用端子を形成した第2の基板とを有し、
前記第1の基板の位置決め用端子及び前記第2の基板の位置決め用端子の少なくとも一方に形成した熱可塑性接合部材を備え、
前記第1の基板の接続端子と前記第2の基板の接続端子との間の位置決めを、前記接続端子同士を接続する前に前記熱可塑性接合部材を溶融させ、当該熱可塑性接合部材が溶融する際の表面張力によるセルフアライメント効果にて行うことを特徴とする回路基板装置。 - 前記熱可塑性接合部材は、熱可塑性樹脂材料であることを特徴とする請求項1に記載の回路基板装置。
- 前記熱可塑性接合部材は、表面張力が2〜10[N/m]の範囲である熱可塑性樹脂材料を用いることを特徴とする請求項1又は2に記載の回路基板装置。
- 前記熱可塑性接合部材は、局所的に加熱する局所加熱装置により溶融されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の回路基板装置。
- 前記熱可塑性接合部材は、局所加熱する際に超音波印加手段から超音波が印加されることを特徴とする請求項4に記載の回路基板装置。
- 前記第1の基板の接続端子とその位置決め用端子との間、前記第2の基板の接続端子とその位置決め用端子との間のいずれかに、前記第1の基板の接続端子と前記第2の基板の接続端子とを接続する際に発生する段差を吸収するスリットを形成したことを特徴とする請求項1に記載の回路基板装置。
- 前記第1の基板に形成した位置決め用端子を励磁して極性を付与する一方、前記第2の基板の位置決め用端子側における極性が前記極性と同極性になるように永久磁石を配置し、前記第1の基板と前記第2の基板との間に反発力を発生させることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の回路基板装置。
- 前記第1の基板に形成した位置決め用端子の反対面に第1永久磁石を固定する一方、前記第2の基板の位置決め用端子側における極性が前記極性と同極性になるように第2永久磁石を配置し、前記第1の基板と前記第2の基板との間に反発力を発生させることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の回路基板装置。
- 前記永久磁石又は前記第2永久磁石を配置する工程に代えて、前記第2の基板の位置決め用端子の少なくとも一部に電流を流して磁界を発生させ、前記第1の基板と前記第2の基板との間に反発力を発生させることを特徴とする請求項7又は8に記載の回路基板装置。
- 電極からなる接続端子を形成した第1の基板と、この第1の基板の接続端子に対して正対する位置関係に接続端子を形成した第2の基板を重ね合わせて双方の接続端子を接続して製造する回路基板装置の製造方法であって、
前記第1の基板及び前記第2の基板の少なくとも一方に熱可塑性接合部材を予め形成しておき、前記第1の基板の接続端子と前記第2の基板の接続端子との間の位置決めを、前記接続端子同士を接続する前に前記熱可塑性接合部材を溶融させ、当該熱可塑性接合部材が溶融する際の表面張力によるセルフアライメント効果にて行うことを特徴とする回路基板装置の製造方法。 - 前記熱可塑性接合部材の溶融時、前記第1の基板に形成した位置決め用端子を励磁して極性を付与する一方、前記第2の基板の位置決め用端子側における極性が前記極性と同極性になるように永久磁石を配置しておき、前記第1の基板と前記第2の基板との間に反発力を発生させることを特徴とする請求項10に記載の回路基板装置の製造方法。
- 前記熱可塑性接合部材の溶融時、前記第1の基板に形成した位置決め用端子の反対面に第1永久磁石を固定する一方、前記第2の基板の位置決め用端子側における極性が前記極性と同極性になるように第2永久磁石を配置しておき、前記第1の基板と前記第2の基板との間に反発力を発生させることを特徴とする請求項10に記載の回路基板装置の製造方法。
- 前記熱可塑性接合部材の溶融時、前記永久磁石又は前記第2永久磁石を配置する工程に代えて、前記第2の基板の位置決め用端子の少なくとも一部に電流を流して磁界を発生させ、前記第1の基板と前記第2の基板との間に反発力を発生させることを特徴とする請求項11又は12に記載の回路基板装置の製造方法。
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2005
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