JP2007012674A

JP2007012674A - 基板パッド接続構造及び基板パッド接続用ボンディングツール

Info

Publication number: JP2007012674A
Application number: JP2005188140A
Authority: JP
Inventors: Minoru Takizawa; 稔滝澤; Takahisa Funayama; 貴久船山
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2005-06-28
Filing date: 2005-06-28
Publication date: 2007-01-18

Abstract

【課題】フレキシブル基板とリジッド基板の基板パッド接続構造の外部応力による剥離を抑える基板パッド接続構造及び基板ボンディングツールを提供する。
【解決手段】フレキシブル基板パッド部３０１とリジッド基板パッド部１０１の構成において、各基板パッドの配列間隔を一定に保ったまま、外側基板パッド３０３、１０３の幅を内側基板パッド３０２、１０２の幅よりも大きくしたことにより、熱圧着の際に基板端部のフレキシブル基板パッド部３０１とリジッド基板パッド部１０１の各基板パッド間の隙間に押し出されるＡＣＦ樹脂２００の量が増加し、ボイド１０７の混入を抑える。
【選択図】図２

Description

本発明は、フレキシブル基板のとリジッド基板とを接続するための基板パッド接続構造及び基板パッド接続用ボンディングツールに関する。

近年、エレクトロニクス製品の小型化に伴い、ポリイミド等の材料からなるフレキシブル基板が多く用いられている。

図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、従来のフレキシブル基板をリジッド基板に接続する基板パッド接続方法を示した断面図である。図６（ａ）において、リジッド基板１００の基板パッド１０６を複数配列してなるリジッド基板パッド部（接続端子部）１０１の上部にＡＣＦ（異方性導電膜）樹脂２００を位置させ、その上部にフレキシブル基板３００の基板パッド３０６を複数配列してなるフレキシブル基板パッド部３０１を位置させ、その上から約１５０〜１８０℃に加熱されたボンディングツール４００を押しつける。これによって、ＡＣＦ樹脂２００は両基板パッド部１０１、３０１の間で熱圧着されて反応硬化することによりリジッド基板１００とフレキシブル基板３００は接続される。ここで、１０５はソルダーレジストである。

図６（ｂ）において、ボンディングツール４００のサイズがフレキシブル基板１００とほぼ同じである。また、図６（ｃ）において、ボンディングツール４００のサイズがフレキシブル基板１００よりも大きく、ソルダーレジスト１０５上に乗り上げている。

図６（ｂ）、（ｃ）において、基板パッド１０６及び３０６の間に熱圧着されたＡＣＦ樹脂２００が介在しているが、図示されていない（以下同様）。

図７はソリッド基板１００とフレキシブル基板３００の基板パッド１０６及び３０６の間に介在するＡＣＦ樹脂２００の介在層２００ａを示す。同様に、基板パッド１０６及び３０６のギャップ間に介在層２００ｂが存在する。この介在層２００ｂには、ＡＣＦ樹脂２００が反応して硬化するときに発生するボイド２００ｃが残留している。

一方、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示された基板パッド接続構造において、リジッド基板１００及びフレキシブル基板３００の最外側の基板パッド１０６及び３０６を他の基板パッド１０６及び３０６よりも幅広にして接続強度を高める基板パッド接続構造が提案されている。（例えば、特許文献１）
特開２００２−３５３５８９号公報

しかし、図６（ｂ）に示した基板パッド接続方法によると、ボンディングツール４００がフレキシブル基板３００とほぼ同じ幅になっており、そのため、フレキシブル基板３００の両側端の加熱が不十分になるため、ＡＣＦ樹脂２００の反応して硬化する反応率が不足する。また、ＡＣＦ樹脂２００の内部で発生するボイド２００ｃが、図７に示したように、介在層２００ｂに残留したままとなって接着強度を高めるに至っていない。

また、図６（ｃ）に示した基板パッド接続方法によると、ボンディングツール４００がレジスト１０５に乗り上げる幅になっており、そのため、フレキシブル基板３００を十分に加熱できないため、接続強度が不足するおそれがある。また、ボイド２００ｃが残留する問題も図６（ｂ）と同様である。

更に、特許文献１の基板パッド接続構造によると、最外側の基板パッド１０６及び３０６が幅広になっているので、接続強度を高めるとしても、ＡＣＦ樹脂２００のボイド２００ｃが外部に十分に排出されないまま残留していると推測される。

以上より、従来の基板パッド接続構造は、いずれも、外部応力の集中しやすい両側部からの剥離が生じ易いという問題を解決しないまま有する。

従って、本発明の目的は、フレキシブル基板とリジッド基板の基板パッド接続構造の外部応力による剥離を抑える基板パッド接続構造及び基板ボンディングツールを提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、フレキシブル基板上に配列された複数の基板パッドからなり、各基板パッドの間隔を一定に保ったまま、両端部に位置する基板パッドを他の接続端子よりも幅広に形成したフレキシブル基板パッド部と、この第１のパッド部の複数の接続端子にそれぞれ対応する複数の基板パッドからなり、前記フレキシブル基板が連結されるリジッド基板上に配列された、各基板パッドの間隔を一定に保ったまま両端部に位置する基板パッドを他の接続端子よりも幅広に形成したリジッド基板パッド部とを備え、前記フレキシブル基板パッド部とリジッド基板パッド部とをＡＦＣ樹脂を挟んで互いに対向させ、熱圧着により接続してなることを特徴とする基板パッド接続構造を提供する。

また、本発明は、上記目的を達成するため、フレキシブル基板上に配列された先端の先細った形状を有する複数の基板パッドからなるフレキシブル基板パッド部と、この第１の端子部の複数の接続端子にそれぞれ対応する複数の接続端子からなり、前記フレキシブル基板が連結されるリジッド基板上に配列された、先端の先細った形状を有する複数の基板パッドからなるリジッド基板パッド部とを備え、前記フレキシブル基板パッド部とリジッド基板パッド部とを互いに対向させ、ＡＣＦ樹脂を接着剤として用いて接続してなることを特徴とする基板パッド接続構造を提供する。

また、本発明は、上記目的を達成するため、リジッド基板の第２のパッド部とフレキシブル基板の第１のパッド部とをＡＣＦ樹脂を挟んで互いに対抗させ、前記フレキシブル基板の上から加圧及び加熱を施して前記第１のパッド部と前記第２のパッド部とを接続する基板ボンディングツールであって、前記フレキシブル基板よりも大きな幅を有する第１の先端部と、前記第１の先端部の下方に位置する、前記フレキシブル基板とほぼ同じ幅を有する第２の先端部とを備えるボンディングツール先端部を備えることを特徴とする基板ボンディングツールを提供する。

また、本発明は、上記目的を達成するため、リジッド基板の第２のパッド部とフレキシブル基板の第１のパッド部とをＡＣＦ樹脂を挟んで互いに対抗させ、前記フレキシブル基板の上から基板ボンディングツールを押し当てて加圧及び加熱を施して前記第１のパッド部と前記第２のパッド部とを熱圧着により接続するフレキシブル基板とリジッド基板の接続方法であって、熱圧着の工程を真空中で行うことを特徴とするフレキシブル基板とリジッド基板の接続方法を提供する。

本発明によれば、フレキシブル基板とリジッド基板の基板パッド接続構造の外部応力による剥離を抑えることが可能となる。

以下に本発明の実施の形態を具体的に説明するが、本発明はそれらによって限定されるものではない。

〔第１の実施の形態〕
（基板の構成）
図１（ａ）は、第１の実施の形態に係るフレキシブル基板の上面図を示す。ポリイミド、ポリエチレンナフタレート、もしくはポリエチレンテレフタレート等の材料からなるフレキシブル基板３００の上に配置されたフレキシブル基板パッド部３０１は、内側に配列する内側基板パッド３０２と、外側に配列する外側基板パッド３０３とで構成され、外側基板パッド３０３は、内側基板パッド部よりも広い幅を持つ。これらの基板パッドは全て等間隔で平行に並んでいる。

図１（ｂ）は、第１の実施の形態に係るリジッド基板の上面図を示す。ガラスエポキシ等の材料からなるリジッド基板１００の上に、フレキシブル基板パッド部３０１と同じ構成を有するリジッド基板パッド部１０１が配置され、その周囲を側方に露出した幅広部であるソルダーレジスト１０５がコーティングしている。

なお、この第１の実施の形態においては、フレキシブル基板パッド部３０１及びリジッド基板パッド部１０１の外側基板パッド３０３、１０３の数は両端から２個として説明するが、２個より５個のいずれかの個数であってもよい。５個以上の場合は、外側基板パッド３０３、１０３の基板上に占める面積が大きくなるためにＡＣＦ樹脂２００の量が相対的に少なくなり、接着強度が弱まるためである。

また、フレキシブル基板パッド部３０１及びリジッド基板パッド部１０１のパッド先端部３０４及び１０４の形状は図１（ａ）、（ｂ）に示すものに限られない。

（基板の接続）
図２（ａ）、（ｂ）は、フレキシブル基板をリジッド基板に接続する基板パッド接続方法を示した断面図である。

まず、図２（ａ）に示すように、フレキシブル基板３００のフレキシブル基板パッド部３０１と、リジッド基板１００のリジッド基板パッド部１０１とをＡＦＣ樹脂２００を挟んで互いに対向させる。

次に、図２（ｂ）に示すように、図示しないボンディングツールをフレキシブル基板３００上から押し当て、加圧及び加熱を施すと、ＡＣＦ樹脂２００が溶けて、接続されたフレキシブル基板パッド部３０１とリジッド基板パッド部１０１の各基板パッド間の隙間に押し出され、フレキシブル基板３００とリジッド基板１００とを機械的に接続すると同時に、フレキシブル基板パッド部３０１とリジッド基板パッド部１０１とを電気的に接続する。図３は接続されたフレキシブル基板３００とリジッド基板１００を示す上面図である。図２（ｂ）は、図３の切断面Ａ−Ａ’の断面図である。

この熱圧着の際に、ＡＣＦ樹脂２００中にボイド１０７が混入する。ボイド１０７が存在することによりフレキシブル基板３００とリジッド基板１００との接着強度が弱まり、その大きさや量が多い場合には、外部応力を受けた場合に剥離するおそれが生じる。

（第１の実施の形態の効果）
本発明によれば、フレキシブル基板パッド部３０１とリジッド基板パッド部１０１の構成において、各基板パッドの配列間隔を一定に保ったまま、外側基板パッド３０３、１０３の幅を内側基板パッド３０２、１０２の幅よりも大きくしたことにより、熱圧着の際に基板端部のフレキシブル基板パッド部３０１とリジッド基板パッド部１０１の各基板パッド間の隙間に押し出されるＡＣＦ樹脂２００の量が増加し、ボイド１０７が混入しにくくなり、その結果、外部応力の集中しやすい基板端部の接着力が高まるため、外部応力によるフレキシブル基板３００とリジッド基板１００の剥離を防ぐことができる。

〔第２の実施の形態〕
第２の実施の形態は、第１の実施の形態に係るフレキシブル基板とリジッド基板のパッド先端部及びの形状を変更したものである。その他の構成は同じであるので省略する。

図４（ａ）〜（ｃ）は、フレキシブル基板パッド部３０１及びリジッド基板パッド部１０１のパッド先端部３０４及び１０４の形状の変形例である。図４（ａ）に示す組み合わせは、パッド先端部３０４と１０４は共に先端が先細った形状をしている。

また、図４（ｂ）、（ｃ）に示すように、パッド先端部３０４もしくは１０４のどちらか一方のみが先細った形状を有してもよい。

なお、この第２の実施の形態においては、第１の実施の形態と同様に外側基板パッド３０３、１０３の幅を内側基板パッド３０２、１０２の幅よりも大きいものとして説明しているが、これらの幅は同じであってもよい。

（第２の実施の形態の効果）
本発明によれば、図４（ａ）に示すフレキシブル基板パッド部３０１とリジッド基板パッド部１０１のパッド先端部３０４及び１０４の形状により、ＡＣＦ樹脂２００をスムーズにフレキシブル基板パッド部３０１とリジッド基板パッド部１０１の各基板パッド間の隙間に移動させることができるため、ボイド１０７が混入しにくくなり、その結果、基板端部の接着力が高まるため、外部応力によるフレキシブル基板３００とリジッド基板１００の剥離を防ぐことができる。

また、本発明によれば、図４（ｂ）もしくは（ｃ）に示すフレキシブル基板パッド部３０１とリジッド基板パッド部１０１のパッド先端部３０４及び１０４の形状により、上記第２の実施の形態の効果と第１の実施の形態の効果の中間の効果を得ることができる。

〔第３の実施の形態〕
（基板ボンディングツールの構成）
図５は、第３の実施の形態に係る基板ボンディングツールを用いてフレキシブル基板とリジッド基板を熱圧着する際の断面図である。

基板ボンディングツールは、図示しない電気ヒーターにより加熱される金属製のボンディングツール本体と、ボンディングツール本体の下端部に設けられた耐熱ゴムからなるボンディングツール先端部１０８から構成される。

ボンディングツール先端部１０８は、フレキシブル基板３００よりも大きな幅を有する第２の押圧部４００ｂと、第２の押圧部４００ｂの下方に位置する、フレキシブル基板３００とほぼ同じ幅を有する第１の押圧部４００ａとを備える。

なお、第２の押圧部４００ｂの材料はボンディングツール本体の材料と同じ金属であってもよい。

（基板の接続）
図５に示すように、ボンディングツール先端部１０８を用いてフレキシブル基板３００とリジッド基板１００とを接続する。この工程は第１の実施の形態において示したものと同じであるので説明は省略する。

（第３の実施の形態の効果）
この第３の実施の形態によれば、第１の押圧部４００ａがフレキシブル基板３００とほぼ同じ幅を有するために、ソルダーレジスト１０５に乗り上げることなくフレキシブル基板３００に十分な圧力を加えることができ、また、第２の押圧部４００ｂがフレキシブル基板３００よりも大きな幅を有するため、上方からの輻射熱により、フレキシブル基板３００端部下のＡＣＦ樹脂２００にも十分に熱を加えることができ、その結果、基板端部の接着力を高め、外部応力によるフレキシブル基板３００とリジッド基板１００の剥離を防ぐことができる。

〔第４の実施の形態〕
この第４の実施の形態においては、リジッド基板１００のリジッド基板パッド部１０１とフレキシブル基板３００のフレキシブル基板パッド部３０１とをＡＣＦ樹脂２００を挟んで互いに対抗させ、フレキシブル基板３００の上から基板ボンディングツールを押し当てて加圧及び加熱を施してフレキシブル基板パッド部３０１と前記リジッド基板パッド部１０１とを熱圧着により接続する工程を真空中で行う。
（第４の実施の形態の効果）
この第４の実施の形態によれば、通常の空気中での基板接続工程において、熱圧着の際にＡＣＦ樹脂２００中に混入するボイド１０７を、この熱圧着の工程を真空中で行うことにより、ボイドの混入を妨げることができ、その結果、基板端部の接着力を高め、外部応力によるフレキシブル基板３００とリジッド基板１００の剥離を防ぐことができる。

なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。

（ａ）、（ｂ）は、第１の実施の形態に係るフレキシブル基板及びリジッド基板の上面図である。（ａ）、（ｂ）は、第１の実施の形態に係るフレキシブル基板をリジッド基板に接続する基板パッド接続方法を示した断面図である。第１の実施の形態に係る接続されたフレキシブル基板とリジッド基板を示す上面図である。（ａ）〜（ｃ）は、第２の実施の形態に係るパッド先端部の形状を示す上面図である。第３の実施の形態に係る基板ボンディングツールを用いてフレキシブル基板とリジッド基板を熱圧着する際の断面図である。（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、従来のフレキシブル基板をリジッド基板に接続する基板パッド接続方法を示した断面図である。従来のフレキシブル基板をリジッド基板に接続する基板パッド接続方法を示した拡大断面図である。

符号の説明

１００リジッド基板
１０１リジッド基板パッド部
１０２、３０２内側基板パッド
１０３、３０３外側基板パッド
１０４、３０４パッド先端部
１０５ソルダーレジスト
１０６、３０６基板パッド
２００ＡＣＦ樹脂
２００ａ、２００ｂ介在層
２００ｃボイド
３００フレキシブル基板
３０１フレキシブル基板パッド部
４００ボンディングツール
４００ａ第１の押圧部
４００ｂ第２の押圧部

Claims

両側端の複数の基板パッドが他の基板パッドより幅広に形成されているフレキシブル基板と、
両側端の複数の基板パッドが他の基板パッドより幅広に形成されているリジッド基板と、
熱圧着を受けて前記フレキシブル基板と前記リジッド基板の基板及び基板パッドを接着したＡＣＦ樹脂を備えていることを特徴とする基板パッド接続構造。
前記フレキシブル基板は、２個より５個の前記複数の基板パッドを有し、
前記リジッド基板は、２個より５個の前記複数の基板パッドを有する請求項１に記載の基板パッド接続構造。
前記フレキシブル基板及び前記リジッド基板の少なくとも１つは、先端の先細った形状を有する前記複数の基板パッドを有する請求項１に記載の基板パッド接続構造。
フレキシブル基板とほぼ同じ幅を有し、前記フレキシブル基板を前記フレキシブル基板より側方に露出した幅広部を有するリジッド基板に対して、ＡＣＦ樹脂を介して熱圧着する第１の押圧部と、
前記第１の押圧部と一体に形成され、前記第１の押圧部より側方に露出して前記第１の押圧部の熱圧着時に前記リジッド基板の側方へ輻射熱を供給する第２の押圧部とを備えたことを特徴とする基板ボンディングツール。
前記第１及び第２の押圧部は、真空中で熱圧着及び輻射熱の供給を行う請求項４に記載の基板ボンディングツール。