JP2008166488A - 電子部品の接続方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】配線基板に既に実装された電子部品に熱的影響を与えることなく短時間で脱湿を行うことができる電子部品の実装方法を提供する。
【解決手段】リジット基板１の接続領域３に形成された第１の接続端子群５と、第２の接続端子群６が形成されたフレキシブル基板２を熱硬化性樹脂を用いて導電可能に接続する際に、熱硬化性樹脂を熱硬化させる工程において加熱される接続領域３を予め局所的に予備加熱することでリジット基板１に吸湿された水分や油脂類のうち接続領域３に含まれるものを脱湿し、その後、第１の接続端子群５と第２の接続端子群６との間に介在させた熱硬化性樹脂を熱硬化させる。予備加熱は接続領域３に局所的に施すので、リジット基板１に既に実装された電子部品４に熱的影響を及ぼすことがなく、また短時間で脱湿を行うことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、フレキシブル基板やフリップチップ等の接続用の端子を備えた電子部品を配線基板に導電可能に接続する電子部品の接続方法に関するものである。
フレキシブル基板やフリップチップ等の接続用の端子を備えた電子部品を配線基板に導電可能に接続するときの接続材として熱硬化性樹脂が広く用いられている。熱硬化性樹脂は加熱すると重合を起こし、高分子の網目構造を形成して硬化する性質を有している。従って、電子部品と配線基板の間に熱硬化性樹脂を介在させた状態（一般には予め熱硬化性樹脂が塗布された配線基板上に電子部品を搭載した状態）で、電子部品側もしくは配線基板側から加熱することで、熱硬化性樹脂が硬化して電子部品と配線基板の接続が行われる。
配線基板は樹脂を成形して製造されたものが多く使用されるため、製造後の保管時や運搬時に吸湿してしまうことがある。上述したように熱硬化性樹脂の加熱の際には配線基板も加熱されてしまうので、吸湿成分が気化して硬化樹脂中にボイドとして残留することがある。硬化樹脂中のボイドは接続信頼性の低下の要因となるため、従来、実装前の配線基板自体を加熱処理することで吸湿成分を気化させる脱湿が行われている（特許文献１参照）。
特開平１０−２２３６８６号公報
配線基板に実装される電子部品には、上述したように熱硬化性樹脂を使用して実装されるフレキシブル基板やフリップチップのようなバンプ付きチップ等の電子部品の他に、リフロー装置を用いて半田付けにて実装される半導体チップや抵抗等の比較的小さな部品からカメラユニットやセンサ、コネクタ等の比較的大きな半製品に至るまで多種多様なものがあり、それぞれ配線基板に実装するタイミングが異なる。通常、熱硬化性樹脂を使用した電子部品の配線基板への実装は、他の電子部品を配線基板に実装した後に行われるが、従来の配線基板自体を加熱処理する方法は、既に実装済みの電子部品の品種によっては耐熱性に問題があり適用できない場合があった。また、他の電子部品が実装されていない段階で配線基板に熱硬化樹脂を用いて電子部品を実装する場合でも、従来の加熱処理では配線基板全体を加熱処理するため３０分から１時間程度の時間を要しており、生産性の低下や熱履歴による電子部品の劣化などの問題があった。
そこで本発明は、配線基板に既に実装された電子部品に熱的影響を与えることなく脱湿を行うことができる電子部品の実装方法を提供することを目的とし、また、短時間で脱湿を行うことができる電子部品の実装方法を提供することを目的とする。
請求項１記載の電子部品の接続方法は、配線基板の接続領域に形成された第１の接続端子群と、前記第１の接続端子群に対応する第２の接続端子群が形成された電子部品とを導電可能に接続する電子部品の接続方法であって、前記接続領域を局所的に予備加熱する工程と、前記第１の接続端子群と前記第２の接続端子群との間に硬化性接続材を介在させる工程と、前記第１の接続端子群と前記第２の接続端子群とを圧着させるとともに前記熱硬化性接続材を熱硬化させる工程とを含む。
請求項２記載の電子部品の接続方法は、請求項１に記載の電子部品の接続方法であって、前記接続領域を加熱ツールで押圧することで予備加熱を行う。
請求項３記載の電子部品の接続方法は、請求項２に記載の電子部品の接続方法であって、前記加熱ツールを用いて前記第２の接続端子群を前記第１の接続端子群に対して押圧するとともに前記熱硬化性接続材を加熱する。
請求項４記載の電子部品の接続方法は、請求項１に記載の電子部品の接続方法であって、前記接続領域に接触することなく予備加熱を行う。
本発明によれば、配線基板と電子部品を接続する接続領域を局所的に予備加熱することで、配線基板に既に実装された電子部品に熱的影響を与えることなく、短時間で脱湿を行うことができる。
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態のリジット基板とフレキシブル基板を示す斜視図、図２、図３は本発明の実施の形態のリジット基板とフレキシブル基板との接続方法を説明する斜視図である。
図１において、リジット基板１は回路がプリントされた配線基板であり、その一部に形成された接続領域３を除いた領域に多種多数の電子部品４が実装されている。接続領域３には、接続対象となるフレキシブル基板２との接続用電極である第１の接続端子列５が形成されている。一方、フレキシブル基板２の端部には、第１の接続端子列５と対応する第２の接続端子列６が形成されている。
リジット基板１にフレキシブル基板２を接続するにあたっては、まず、接続領域３のみを局所的に予備加熱し、リジット基板１に吸湿された水分や油脂類の脱湿を行う。図２（ａ）において、電熱を利用した加熱ツール７を約２００度に加熱し、接続領域３に５秒程度押し当てることで接続領域３に加熱処理を施す。この加熱処理により、リジット基板１に吸湿された水分や油脂類のうち接続領域３に含まれるものが脱湿される。
加熱処理には、加熱ツール７のような接続領域３に直接接触して加熱処理を施す接触型加熱手段のほか、直接接触しない非接触型加熱手段としてソフトビーム照射装置、レーザ照射装置、熱風噴射装置等を使用し、接続領域３にソフトビームやレーザ、加熱ガス等を送射することもできる。接触型加熱手段および非接触型加熱手段の何れであっても局所的に加熱処理を施すことができるので、リジット基板１に既に実装された電子部品４に熱的影響を及ぼすことなくフレキシブル基板２との接続領域３を脱湿することができる。
吸湿成分が気化することによる残留ボイドの問題が懸念されるのは後の熱圧着工程において本加熱される接続領域３のみであるので、リジット基板１全体ではなく接続領域３のみを局所的に脱湿することで残留ボイドの発生を抑制することができる。このように、脱湿を目的とする予備加熱を行う領域を必要最小限の接続領域３に限定することで、リジット基板１全体に脱湿を行う場合に比べ脱湿に要する時間を大幅に削減することができる。
次に、接続領域に熱硬化性接続材を供給する。図２（ｂ）において、接続領域３に供給される熱硬化性樹脂は、ペースト状の熱硬化性樹脂に導電性粒子を散在させた異方性導電ペースト（ＡＣＰ）８であり、ＡＣＰ８を貯留したディスペンサ９が接続領域３の上方を移動しながらＡＣＰ８を接続領域３に塗布する。ディスペンサ９は接続領域３に上方から接近することができるので、周囲に電子部品４が稠密に実装されている場合であってもＡ
ＣＰ８の塗布が可能である。また熱硬化性接続材として異方性導電フィルム（ＡＣＦ）を使用し、専用の装置を用いて接続領域３にＡＣＦを供給することもできる。ＡＣＰおよびＡＣＦは、接着、導電、絶縁という複数の機能を同時に有する異方性導電材料であり、熱圧着加工を施すことで、圧着面における厚み方向に対しては導通性、一方、その面方向に対しては絶縁性という電気的異方性を示す。
なお、第１の接続端子列５と第２の接続端子列６は、それ自体は金属接合しないため、異方性導電材料に含まれる導電性粒子を介して接続されるが、第１の接続端子群がリジット基板１に設けられたランドであり第２の接続端子群がフリップチップ等に設けられた金属バンプである場合には、溶融したバンプとランドが金属接合するので導電性粒子を介在させる必要はない。この場合は、異方性導電材料ではなく導電性粒子を含まない熱硬化性樹脂等を使用して接続を行うことができる。
次に、前記第１の接続端子群と前記第２の接続端子群との間に硬化性接続材を介在させた状態で第１の接続端子群と前記第２の接続端子群とを圧着させるとともに熱硬化性接続材を熱硬化させる。図３（ａ）において、接続領域３に塗布されたＡＣＰ８に重ねられたフレキシブル基板２の端部を加熱ツール７でリジット基板１側に押圧する。これにより、フレキシブル基板２の端部とリジット基板１の間で押圧されたＡＣＰ８が圧着面方向に押し広げられ、対向する第１の接続端子列と第２の接続端子列に挟まれた導電性粒子が両端子列に圧着される。その後、ＡＣＰ８のバインダである熱硬化性樹脂が熱硬化することで、フレキシブル基板２の端部とリジット基板１の接合領域３が接続され、両端子列間に挟まれた導電性粒子が両端子列に圧着された状態に維持される。この熱圧着工程は、約１８０度の高温下で行われるため、リジット基板１に吸湿された水分や油脂が気化して硬化樹脂中にボイドとして残留することがあるが、熱圧着の際に加熱される接続領域３には予備加熱工程において予め加熱処理を施して脱湿を行っているので、残留ボイドが発生することはない。
予備加熱工程と熱圧着工程においては１つの加熱ツールを共用することができるが、それぞれの工程において別々の加熱ツールを使用すると、予備加熱工程と熱圧着工程を並行して行うことができ、生産効率の向上が実現できる。また、予備加熱工程において非接触型加熱手段を使用することもできる。非接触型加熱手段としてはソフトビーム照射装置、レーザ照射装置、熱風噴射装置等を使うことができる。これらの非接触型加熱手段は、図３（ｂ）に示すように熱圧着工程において圧着面方向に押し広げられて加熱ツールの熱が伝わりにくい樹脂フィレット８ａに加熱処理（アフターキュア）としても使用することができる。よって基板全体を加熱してアフターキュアを行う従来の加熱装置を不要にできる。またアフターキュアも局所的に行うのでアフターキュアによる電子部品の劣化を防止することができる。
本発明によれば、配線基板と電子部品を接続する接続領域のみを予備加熱することで、配線基板に既に実装された電子部品に熱的影響を与えることなく、短時間で脱湿を行うことができるという利点を有し、高密度実装が要求される移動型モバイル等に内蔵する配線基板の接続方法として特に有用である。
本発明の実施の形態のリジット基板とフレキシブル基板を示す斜視図 本発明の実施の形態のリジット基板とフレキシブル基板との接続方法を説明する斜視図 本発明の実施の形態のリジット基板とフレキシブル基板との接続方法を説明する斜視図
符号の説明
１ リジット基板
２ フレキシブル基板
３ 接続領域
５ 第１の接続端子列
６ 第２の接続端子列
７ 加熱ツール
８ 異方性導電ペースト

Claims (4)

  1. 配線基板の接続領域に形成された第１の接続端子群と、前記第１の接続端子群に対応する第２の接続端子群が形成された電子部品とを導電可能に接続する電子部品の接続方法であって、
    前記接続領域を局所的に予備加熱する工程と、前記第１の接続端子群と前記第２の接続端子群との間に硬化性接続材を介在させる工程と、前記第１の接続端子群と前記第２の接続端子群とを圧着させるとともに前記熱硬化性接続材を熱硬化させる工程とを含む電子部品の接続方法。
  2. 前記接続領域を加熱ツールで押圧することで予備加熱を行う請求項１に記載の電子部品の接続方法。
  3. 前記加熱ツールを用いて前記第２の接続端子群を前記第１の接続端子群に対して押圧するとともに前記熱硬化性接続材を加熱する請求項２に記載の電子部品の接続方法。
  4. 前記接続領域に接触することなく予備加熱を行う請求項１に記載の電子部品の接続方法。
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