JP2009004463A - 基板の接合方法及び基板接合体 - Google Patents

Abstract

【課題】短絡や導通不良のような不具合の発生を抑えて信頼性を向上させることができる基板の接合方法及び基板接合体を提供することを目的とする。
【解決手段】リジッド基板２に半田粒子６ａ入りの熱硬化性樹脂７ａを供給し、基板２の上方にフレキシブル基板３を配置した後、降下させた熱圧着ツール１０によりフレキシブル基板３を介して熱硬化性樹脂７ａを押圧加熱し、熱硬化性樹脂７ａに含まれる半田粒子６ａを溶融させるとともに熱硬化性樹脂７ａを熱硬化させて両基板２，３を接合させる。そして、熱硬化物７から熱圧着ツール１０を離間させて熱硬化物７を冷却し、半田粒子６ａの溶融物（半田溶融物６ｂ）が固化した半田固化物６によって両電極４，５を接合させる。接合される両電極４，５の少なくとも一方の表面に両電極４，５の並設方向と直交する方向に延びた複数の溝８を設けておき、半田溶融物６ｂが溝８に沿って濡れ広がった状態で固化するようにする。
【選択図】図４

Description

本発明は、電極が並設された２つの基板を接合させる基板の接合方法及び基板接合体に関するものである。

従来、基板同士を接合させる基板の接合方法として、両基板の間に半田粒子入りの熱硬化性樹脂を介在させてこれを熱硬化させ、熱硬化性樹脂の熱硬化物によって両基板を強固に接合させるとともに、熱硬化性樹脂に含まれる半田粒子の溶融物が固化して生じた半田固化物によって両電極を接合させるものが知られている（引用文献１）。このような方法により基板同士が接合されて成る基板接合体では、ヒートサイクル試験等によって大きな温度変化が与えられた場合であっても、両基板の線膨張係数が異なること等に起因して生じる熱応力を熱硬化性樹脂の熱硬化物全体で受けることができるため、電極同士の接合面への熱応力の集中を避けることができる。
特開２００７−１０３４４９号公報

しかしながら、このような基板の接合方法では、両基板の電極間で半田粒子が溶融して生じた半田溶融物は電極の外側に流れ易かったため、隣接する電極との間にブリッジが形成されて短絡が発生したり、電極間の半田量が不足して導通不良が発生したりするという問題点があった。

そこで本発明は、短絡や導通不良のような不具合の発生を抑えて信頼性を向上させることができる基板の接合方法及び基板接合体を提供することを目的とする。

請求項１に記載の基板の接合方法は、複数の第１電極が並設された第１基板と第１基板の複数の第１電極と接合される複数の第２電極が並設された第２基板とを接合させる基板の接合方法であって、第１電極を上方に向けた第１基板に半田粒子入りの熱硬化性樹脂を供給する樹脂供給工程と、熱硬化性樹脂が供給された第１基板の上方に第２電極を下側に向けた第２基板を配置し、第２基板の上方から降下させた熱圧着ツールにより第２基板を介して熱硬化性樹脂を押圧加熱し、熱硬化性樹脂に含まれる半田粒子を溶融させるとともに熱硬化性樹脂を熱硬化させて第１基板と第２基板とを接合させる熱圧着工程と、熱硬化性樹脂の熱硬化物から熱圧着ツールを離間させて熱硬化物を冷却し、半田粒子の溶融物が固化して生じた半田固化物によって第１電極と第２電極を接合させる冷却工程とを含み、接合される第１電極及び第２電極の少なくとも一方の表面に第１電極及び第２電極の並設方向と直交する方向に延びた複数の溝を設けておき、半田粒子の溶融物が前記溝に沿って濡れ広がった状態で固化するようにした。

請求項２に記載の基板接合体は、複数の第１電極が並設された第１基板と、第１基板の複数の第１電極と接合される複数の第２電極が並設された第２基板と、第１基板と第２基板の間に介在して第１基板と第２基板を接合する半田粒子入りの熱硬化性樹脂の熱硬物と、各第１電極と各第２電極を接合する半田固化物とから成る基板接合体であって、第１電極及び第２電極の少なくとも一方に第１電極及び第２電極の並設方向と直交する方向に延びた複数の溝が設けられており、前記溝に沿って濡れ広がって固化した半田固化物によって第１電極と第２電極が接合されている。

本発明では、接合される第１電極及び第２電極の少なくとも一方の表面に両電極の並設方向と直交する方向に延びた複数の溝を設けて熱硬化性樹脂に含まれる半田粒子の溶融物がその溝に沿って濡れ広がった状態で固化するようにしたので、半田粒子の溶融物が電極の外側に流れ出してブリッジが形成されたり、接合される電極間の半田量が不足したりするようなことが起きにくく、短絡や導通不良の発生を抑えて信頼性を向上させることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の一実施の形態における基板接合体の斜視図、図２（ａ），（ｂ）は本発明の一実施の形態における基板接合体の基板の接合部分の断面図、図３は本発明の一実施の形態における基板接合体のフレキシブル基板電極の斜視図、図４（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は本発明の一実施の形態における基板の接合工程説明図である。

図１及び図２（図２（ａ）は図１の矢視ＩＩ−ＩＩ断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）の矢視Ｂ−Ｂ断面図）において、基板接合体１はリジッド基板２（第１基板）とフレキシブル基板３（第２基板）が接合されて成る。リジッド基板２には複数のリジッド基板電極４（第１電極）が並設されており、フレキシブル基板３にはリジッド基板２の複数のリジッド基板電極４と接合される複数のフレキシブル基板電極５（第２電極）が並設されている。

リジッド基板２とフレキシブル基板３はこれら両基板２，３の間に介在する半田粒子６ａ入りの熱硬化性樹脂７ａ（図４（ａ）参照）の熱硬化物７によって強固に接合されている。熱硬化物７の内部には、熱硬化性樹脂７ａに含まれる半田粒子６ａの溶融物（半田溶融物６ｂ）が固化した半田固化物６が分散しており、リジッド基板電極４とフレキシブル基板電極５は、この半田固化物６によって接合されている。各フレキシブル基板電極５の表面にはフレキシブル基板電極５（及びリジッド基板電極４）の並設方向（図２及び図３における矢印Ａの方向）と直交する方向（図３における矢印Ｂの方向）に延びた複数の溝８が形成されており、リジッド基板電極４とフレキシブル基板電極５は主として、この溝８内で半田溶融物６ｂが固化した半田固化物６によって接合されている。

図４を用いてリジッド基板２とフレキシブル基板３の接合方法（基板接合体１の製造方法）について説明する。これには先ず、リジッド基板電極４を上に向けたリジッド基板２を熱圧着作業用のステージ９に載置し、リジッド基板２上に半田粒子６ａ入りの熱硬化性樹脂７ａを供給する（図４（ａ）。樹脂供給工程）。このとき、リジッド基板２の複数のリジッド基板電極４が全て熱硬化樹脂７ａによって覆われるようにする。なお、リジッド基板２上に供給される半田粒子６ａ入りの熱硬化性樹脂７ａは液状のものであってもよいし、シート状に加工されたものであってもよい。

リジッド基板２上に熱硬化性樹脂７ａを供給したら、熱圧着ツール１０の下面にフレキシブル基板３をフレキシブル基板電極５が下を向くように保持したうえで、各リジッド基板電極４と各フレキシブル基板電極５とを上下に対向させる（図４（ｂ））。そして、降下させた熱圧着ツール１０により、フレキシブル基板３を介して熱硬化性樹脂７ａをリジッド基板２上で押圧加熱する（図４（ｃ）。熱圧着工程）。この熱硬化性樹脂７ａの押圧加熱により熱硬化性樹脂７ａは熱硬化して熱硬化物７となり、その熱硬化物７によってリジッド基板２とフレキシブル基板３は強固に接合される。

この熱圧着工程では、熱硬化性樹脂７ａに含まれる半田粒子６ａは溶融するが、このうちリジッド基板電極４とフレキシブル基板電極５の間に挟まれて溶融した半田溶融物６ｂ
は、フレキシブル基板電極５に設けられた複数の溝８に沿って濡れ広がる（図２（ｂ）参照）。

ここで、溝８は前述のように、フレキシブル基板電極５（及びリジッド基板電極４）の並設方向と直交する方向（換言すればフレキシブル基板電極５の長手方向）に延びて設けられているので、溝８内の半田溶融物６ｂは熱硬化性樹脂７ａが押圧されて上下方向の圧縮力が作用した場合であっても、主として電極４，５の長手方向へ流れ、隣接する他の電極４，５の方向（電極４，５の並設方向）へはあまり流れない。このため両電極４，５の間には両電極４，５の接合に十分な量の半田溶融物６ｂが確保される。

熱硬化性樹脂７ａが熱硬化して熱硬化物７となったら、フレキシブル基板３の上面から熱圧着ツール１０を離間させて上方に引き上げ、熱硬化物７を常温で冷却させる（図４（ｄ）。冷却工程）。これにより熱硬化性樹脂７ａ内に生じていた半田溶融物６ｂは固化して半田固化物６となる。リジッド基板電極４とフレキシブル基板電極５は両電極４，５の間の半田溶融物６ｂが固化することによって接合されるが、前述のように、溝８内にはリジッド基板電極４とフレキシブル基板電極５の接合に十分な量の半田溶融物６ｂが確保されているので、両電極４，５はその十分な量の半田溶融物６ｂの固化物（半田固化物６）によって確実に接合される。また、半田溶融物６ｂは溝８に沿って濡れ広がって固化しているので、リジッド基板電極４やフレキシブル基板電極５に対する半田の接触面積が広くなり、接合強度が高く電気抵抗の低い接続状態を実現することができる。熱硬化物７が十分に冷却されたら、リジッド基板２とフレキシブル基板３の接合工程が終了する。

このように、本実施の形態における基板の接合方法では、接合されるリジッド基板電極４及びフレキシブル基板電極５の少なくとも一方の表面に両電極４，５の並設方向と直交する方向に延びた複数の溝８を設けて熱硬化性樹脂７ａに含まれる半田粒子６ａの溶融物（半田溶融物６ｂ）がその溝８に沿って濡れ広がった状態で固化するようにしたので、半田溶融物６ｂが電極４，５の外側に流れ出してブリッジが形成されたり、接合される電極４，５間の半田量が不足したりするようなことが起きにくく、短絡や導通不良の発生を抑えて信頼性を向上させることができる。

これまで本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上述の実施の形態に示したものに限定されない。例えば、上述の実施の形態では、接合される２つの基板（第１基板及び第２基板）がリジッド基板とフレキシブル基板であったが、これは一例に過ぎず、リジッド基板とリジッド基板、フレキシブル基板とフレキシブル基板などの組み合わせであっても構わない。また、上述の実施の形態では、溝８はフレキシブル基板電極５の表面に設けられていたが、フレキシブル基板電極５及びリジッド基板電極４の少なくとも一方に設けられていればよい。

短絡や導通不良のような不具合の発生を抑えて信頼性を向上させることができる。

本発明の一実施の形態における基板接合体の斜視図 （ａ），（ｂ）本発明の一実施の形態における基板接合体の基板の接合部分の断面図 本発明の一実施の形態における基板接合体のフレキシブル基板電極の斜視図 （ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）本発明の一実施の形態における基板の接合工程説明図

符号の説明

１ 基板接合体
２ リジッド基板（第１基板）
３ フレキシブル基板（第２基板）
４ リジッド基板電極（第１電極）
５ フレキシブル基板電極（第２電極）
６ 半田固化物
６ａ 半田粒子
６ｂ 半田溶融物（半田粒子の溶融物）
７ 熱硬化物
７ａ 熱硬化性樹脂
８ 溝
１０ 熱圧着ツール

Claims (2)

1. 複数の第１電極が並設された第１基板と第１基板の複数の第１電極と接合される複数の第２電極が並設された第２基板とを接合させる基板の接合方法であって、第１電極を上方に向けた第１基板に半田粒子入りの熱硬化性樹脂を供給する樹脂供給工程と、熱硬化性樹脂が供給された第１基板の上方に第２電極を下側に向けた第２基板を配置し、第２基板の上方から降下させた熱圧着ツールにより第２基板を介して熱硬化性樹脂を押圧加熱し、熱硬化性樹脂に含まれる半田粒子を溶融させるとともに熱硬化性樹脂を熱硬化させて第１基板と第２基板とを接合させる熱圧着工程と、熱硬化性樹脂の熱硬化物から熱圧着ツールを離間させて熱硬化物を冷却し、半田粒子の溶融物が固化して生じた半田固化物によって第１電極と第２電極を接合させる冷却工程とを含み、接合される第１電極及び第２電極の少なくとも一方の表面に第１電極及び第２電極の並設方向と直交する方向に延びた複数の溝を設けておき、半田粒子の溶融物が前記溝に沿って濡れ広がった状態で固化するようにしたことを特徴とする基板の接合方法。
2. 複数の第１電極が並設された第１基板と、第１基板の複数の第１電極と接合される複数の第２電極が並設された第２基板と、第１基板と第２基板の間に介在して第１基板と第２基板を接合する半田粒子入りの熱硬化性樹脂の熱硬物と、各第１電極と各第２電極を接合する半田固化物とから成る基板接合体であって、第１電極及び第２電極の少なくとも一方に第１電極及び第２電極の並設方向と直交する方向に延びた複数の溝が設けられており、前記溝に沿って濡れ広がって固化した半田固化物によって第１電極と第２電極が接合されていることを特徴とする基板接合体。

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