JP2009130200A - 端子付き部品の実装方法及びその実装構造 - Google Patents

Abstract

【課題】封止樹脂などで封止して保護することなく、より狭ピッチのコネクタ端子を有するコネクタなどの端子付き部品をメンブレンスイッチ等の回路形成基板に実装することを可能とする。
【解決手段】端子付き部品の実装方法は、基材５上に基板回路７を形成した回路形成基板３の前記基板回路７に端子付き部品１１の端子１３を接続する際に、前記基板回路７の上からＮＣＰ９を塗布し、前記端子１３が前記基板回路７と重なる位置で前記ＮＣＰ９の上に端子付き部品１１を実装し、前記端子１３の上から加圧し、かつ加熱することで、前記ＮＣＰ９を溶解せしめて前記端子１３と基板回路７とを接続し、かつ前記ＮＣＰ９で固着することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、端子付き部品の実装方法及びその実装構造に関し、特にメンブレンスイッチのように基材上に基板回路を形成した回路形成基板に対して、前記基板回路とコネクタ端子を接続してコネクタなどの端子付き部品を実装する端子付き部品の実装方法及びその実装構造に関する。

メンブレンスイッチは、薄型電子回路基板を装備した電子機器等に多用されている。メンブレンスイッチと本体基板への接続は、メンブレンスイッチから延出する延出部の先端に配線を集積させて、この先端部と本体基板とを圧接して導通を取る方法や、延出部の先端を本体基板のコネクタと嵌合させることで導通を取る方法が知られている。

一方、特にパーソナルコンピュータのキーボード等に使用されるものでは、その薄型化に対応したボード・トゥ・ボードコネクタを使用してメンブレンスイッチの配線とパソコン本体用基板の回路とを接続する場合がある。

図８及び図９を参照するに、従来のメンブレンスイッチの延出部におけるコネクタの実装構造１０１では、回路形成基板としての例えばメンブレンスイッチ１０３は基材１０５上に基板回路１０７を形成したもので、この基板回路１０７にはコネクタ１０９のコネクタ端子１１１が導電性接着剤１１３を介して接着固定されていると共に電気的に接続されている。さらに、基板回路１０７とコネクタ端子１１１との接続部分は封止樹脂１１５で封止されることで、コネクタ１０９が実装されている。これに該当する従来のコネクタの実装構造１０１としては特許文献１がある。

なお、上記の基材１０５としては、厚さが例えば１００μｍでＰＥＴフィルム（帝人デュポンフィルム社製）が用いられており、基板回路１０７としては、例えば銀フィラーを主成分とする導電性ペースト（東洋紡社製のＤＸ−３５１Ｈ−３０）が用いられている。また、導電性接着剤１１３としては、例えば銀フィラーにより導電性を有した接着剤（スリーボンド製の３３０２Ｂ）が用いられており、封止樹脂１１５としては、例えば熱硬化型樹脂（東亜合成製のＸＴＳ−ｌ０）が用いられている。また、コネクタ１０９としては、例えば０．４ｍｍピッチの基板対基板用コネクタ（モレックス製の５５６２２−０４０８）が用いられている。

この場合のコネクタの実装方法としては、基板回路１０７の形成工程、導電性接着剤１１３の塗布工程、コネクタ１０９の実装工程、導電性接着剤１１３の硬化工程、封止工程が順に行われる。

すなわち、基板回路１０７の形成工程では、ＰＥＴフィルムの基材１０５上に導電性ペーストをスクリーン印刷にて印刷することで回路パターンが形成される。このとき、回路のピッチは０．４ｍｍで、回路の膜厚は１０μｍである。その後、上記の回路パターンの導電性ペーストを乾燥することで基板回路１０７が形成される。

導電性接着剤１１３の塗布工程では、ディスペンス装置を用いて導電性接着剤１１３が上記の基板回路１０７上に塗布される。この導電性接着剤１１３の塗布条件は、導電性接着剤１１３を噴射するノズルをＰＲＮ０．１とし、噴射するエアー圧力を４０ｋＰａとし、吐出時間を４０ｍｓｅｃとし、ノズルと基板回路１０７とのクリアランスを０．１ｍｍとしている。

コネクタ１０９の実装工程では、実装機を使用して、上記の導電性接着剤１１３を塗布した位置にコネクタ端子１１１が重なるようにしてコネクタ１０９が実装される。

導電性接着剤１１３の硬化工程では、コネクタ端子１１１と基板回路１０７との間の導電性接着剤１１３を乾燥することで、導電性接着剤１１３を硬化する。

封止工程では、ディスペンサーを用いて、コネクタ端子１１１の全体を覆うように封止樹脂１１５が塗布される。その後、オーブンで上記の封止樹脂１１５を硬化する。
特開２００１−７６５８３号公報

ところで、従来のコネクタの実装構造においては、メンブレンスイッチ１０３にコネクタ１０９を実装するとき、導電性接着剤１１３によってメンブレンスイッチ１０３上の基板回路１０７とコネクタ端子１１１を接続させる方法がとられている。しかし、導電性接着剤１１３はコネクタ１０９を実装したときに潰れて広がる性質を持っているので、図１０に示されているように、導電性接着剤１１３同士が接触してショートや導通不良等の不具合が生じる。そのために、コネクタ１０９やＩＣチップでも狭いピッチのコネクタ端子１１１には使用できない、つまり実装できないという問題点があった。

また、前述したように導電性接着剤１１３を使用する方法では、コネクタ１０９の実装強度を上げるため、また導電性接着剤１１３や基板回路１０７を保護するために、導電性接着剤１１３や基板回路１０７の実装部分を封止樹脂１１５で封止する必要が生じる。そのために、コネクタ１０９の実装工程の後に、封止樹脂１１５で封止する封止工程と前記封止樹脂１１５を硬化させる工程を追加しなければならないので、工程が複雑となり、製造コストが高くなるという問題点があった。

この発明は、封止樹脂などで封止して保護することなく、より狭ピッチのコネクタ端子を有するコネクタなどの端子付き部品をメンブレンスイッチ等の回路形成基板に実装することを可能とすることを目的とする。

上記の課題を解決するために、この発明の端子付き部品の実装方法は、基材上に基板回路を形成した回路形成基板の前記基板回路に端子付き部品の端子を接続する際に、前記基板回路の上からＮＣＰを塗布し、前記端子が前記基板回路と重なる位置で前記ＮＣＰの上に端子付き部品を実装し、前記端子の上から加圧し、かつ加熱することで、前記ＮＣＰを溶解せしめて前記端子と基板回路とを接続し、かつ前記ＮＣＰで固着することを特徴とするものである。

また、この発明の端子付き部品の実装方法は、前記端子付き部品の実装方法において、前記端子の上に押さえ用フィルムを載置し、この押さえ用フィルムの上から前記端子を加圧し、かつ加熱することで、前記押さえ用フィルムにより前記ＮＣＰの凝集力を発揮せしめて前記ＮＣＰの内部で端子と基板回路の接着強度を増加することが好ましい。

この発明の端子付き部品の実装構造は、基材上に基板回路を形成した回路形成基板と、この回路形成基板の基板回路の上から塗布したＮＣＰと、このＮＣＰの上に実装すると共に端子を前記ＮＣＰの内部で前記基板回路に接続し、かつこの接続部分が前記ＮＣＰで固着された端子付き部品と、で構成されていることを特徴とするものである。

また、この発明の端子付き部品の実装構造は、前記端子付き部品の実装構造において、前記端子とＮＣＰの上に、前記ＮＣＰの凝集力を発揮させて前記ＮＣＰの内部で端子と基板回路の接着強度を増加するための押さえ用フィルムを設けていることが好ましい。

以上のごとき課題を解決するための手段から理解されるように、この発明の端子付き部品の実装方法によれば、端子付き部品の端子と基板回路が直接接続されると共に前記接続部分をＮＣＰで固着して保護し、しかも、ＮＣＰは絶縁材料であるので、端子付き部品を実装後の端子間の絶縁を保つことができ、従来の問題点の端子間のショートや導通不良発生を防止できる。その結果、狭いピッチの端子でも実装可能となり、携帯電話やデジタルカメラなどの製品に幅広く適用できる。また、従来のような封止樹脂による保護及びそのための工程が無くなるので、製造コストを安価にすることができる。

この発明の端子付き部品の実装構造によれば、端子付き部品の端子と基板回路が直接接続されると共に前記接続部分をＮＣＰで固着して保護し、しかも、ＮＣＰは絶縁材料であるので、端子付き部品の端子間の絶縁を保つことができる。狭いピッチの端子でも実装でき、携帯電話やデジタルカメラなどの製品に幅広く適用できる構造である。

以下、この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及び図２を参照するに、この実施の形態に係る端子付き部品の実装構造１としては、回路形成基板としての例えばメンブレンスイッチ３は基材５上に基板回路７を形成したもので、このメンブレンスイッチ３の基板回路７の上からＮＣＰ９（異方性導電接続用ペースト／導電粒子無し；Non Conductive Paste）が塗布されている。さらに、前記ＮＣＰ９の上には端子付き部品としての例えばコネクタ１１が実装されており、このコネクタ１１のコネクタ端子１３がＮＣＰ９の内部で基板回路７に接続され、かつこの接続部分がＮＣＰ９で固着されている。なお、コネクタ端子１３は、図２に示されているように、下部が左側に突出しており、この突出部分が基板回路７に直接接触している構成である。前記コネクタ端子１３とＮＣＰ９の上には、コネクタ端子１３を上から押さえつけるための押さえ用フィルム１５が配設されている。

なお、上記の基材５としては、厚さが例えば１００μｍでＰＥＴフィルム（帝人デュポンフィルム社製）が用いられており、基板回路７としては、例えば銀フィラーを主成分とする導電性ペースト（東洋紡社製のＤＸ−３５１Ｈ−３０）が用いられている。

また、コネクタ１１としては、例えば０．４ｍｍピッチの基板対基板用コネクタ（モレックス製の５５６２２−０４０８）が用いられている。

また、ＮＣＰ９は熱圧着で接着する材料であり、ＡＣＦ（異方性導電接続用フィルム／導電粒子有り；Anisotropic Conductive Film）やＡＣＰ（異方性導電接続用ペースト／導電粒子有り；Anisotropic Conductive Paste）と共に、主にフリップチップの実装に使用されるものである。この実施の形態では、ＮＣＰ９としてはアサヒ化学研究所製のＣＲ−４０ＨM−Ｇ１が用いられている。

また、押さえ用フィルム１５としては、上記の基材５と同じ材料で、ＰＥＴフィルム（帝人デュポンフィルム社製）が用いられている。

したがって、コネクタ端子１３と基板回路７が直接接触していることで、電気的な接続がとられている。この接続部分をＮＣＰ９で固着して保護し、しかも、ＮＣＰ９は絶縁材料であるので、コネクタ１１のコネクタ端子１３の間の絶縁を保つことができる。狭いピッチのコネクタ端子１３でも実装でき、携帯電話やデジタルカメラなどの製品に幅広く適用できる構造である。

また、コネクタ端子１３が押さえ用フィルム１５で上から押さえつけられており、この押さえ用フィルム１５と基材５との間にＮＣＰ９が充填されているので、ＮＣＰ９の凝集力を発揮することから、コネクタ１１と基板回路７との間の接着強度が強固に保たれることとなる。

なお、回路形成基板としては、上記のメンブレンスイッチ３以外に、ＦＰＣやリジット基板などの回路形成基板でも応用可能である。

また、上記の端子付き部品はコネクタ１１のみでなく、例えば、端子付きコンデンサ，ＱＦＰ（Ｑuａd Flat Package）などのように他の端子が付いている部品に応用可能である。

次に、図１の端子付き部品の実装構造１を実現するための端子付き部品の実装方法について図面を参照して説明する。

図３ないしは図７を参照するに、端子付き部品の実装方法としては、基板回路７の形成工程、ＮＣＰ９の塗布工程、コネクタ１１の実装工程、熱圧着工程が順に行われる。

より詳しくは、基板回路７の形成工程では、図３に示されているように、ＰＥＴフィルムの基材５上に導電性ペーストをスクリーン印刷にて印刷することで回路パターンが形成される。このとき、回路のピッチは０．４ｍｍで、回路の膜厚は１０μｍである。その後、上記の回路パターンの導電性ペーストを乾燥することで基板回路７が形成される。

ＮＣＰ９の塗布工程では、図４に示されているように、基板回路７上に、スクリーン印刷によりＮＣＰ９を塗布する。このとき、ＮＣＰ９の塗布膜厚は２０μｍとする。

コネクタ１１の実装工程では、図５に示されているように、ＮＣＰ９を塗布した位置に、コネクタ１１を実装する。このとき、コネクタ端子１３が基板回路７にきちんと重なるように位置合わせする。

熱圧着工程では、図６に示されているように、コネクタ端子１３の上に押さえ用フィルム１５を置き、図７に示されているように、この押さえ用フィルム１５の上から加熱されたヒータチップ１７を当てることによりＮＣＰ９を溶解させ、かつ前記ヒータチップ１７で加圧されることでコネクタ端子１３と基板回路７を接触させる。さらに、前記ヒータチップ１７が押し当てられることでＮＣＰ９が硬化するのでコネクタ端子１３と基板回路７の間に接着強度が発揮される。なお、熱圧着条件は、加圧力を１３Ｍｐａとし、加熱温度を１６５°Ｃとし、熱圧着時間を２０ｓｅｃとしている。

以上の工程をまとめると、端子付き部品の実装方法は、「基板回路７の形成工程」において基材５上に基板回路７を形成した回路形成基板としての例えばメンブレンスイッチ３の前記基板回路７にコネクタ１１のコネクタ端子１３を接続するとき、「ＮＣＰ９の塗布工程」において前記基板回路７の上からＮＣＰ９を塗布し、「コネクタ１１の実装工程」において前記コネクタ端子１３が前記基板回路７と重なる位置で前記ＮＣＰ９の上にコネクタ１１を実装し、「熱圧着工程」において前記コネクタ端子１３の上に押さえ用フィルム１５を置き、この押さえ用フィルム１５の上から加圧し、かつ加熱することで、前記ＮＣＰ９を溶解せしめて前記コネクタ端子１３と基板回路７とを接続し、かつ前記ＮＣＰ９で固着する。

次に、従来の方法による図８のコネクタの実装構造１０１を比較例とし、この実施の形態の方法による図１の端子付き部品の実装構造１の例を実施例として、種々の試験例の端子付き部品の実装構造１、１０１の試料を作製し、各試料の導通状態と絶縁抵抗を測定した。その結果は、表１に示されている。

なお、導通状態の測定は、マルチメーター（ケースレー製のＭＯＤＥＬ２０００）を使って基板回路７とコネクタ端子１３をプローブで当たり、導通しているか否かを確認した。１個のコネクタ１１につき端子数は４０であり、２個のコネクタ１１に対して測定を実施したので、測定総数は８０である。なお、８０個が導通している場合を導通率１００％とする。

また、絶縁抵抗の測定は、絶縁抵抗測定器（東亜電波工業製のＤＳＭ−８１０３）を用いて、コネクタ実装回路の絶縁抵抗を測定した。測定サンプル数は３である。

表１から分かるように、実施例により、コネクタ端子１３のピッチが０．４ｍｍのコネクタ１１についても、絶縁不良を発生させることなく、メンブレンスイッチ３に実装することが可能であることが判明した。

導通率に関しては、比較例では導電性接着剤の塗布位置ズレが原因で導通不良が発生しているが、実施例の場合は、ＮＣＰ９の塗布位置が導通状態とは無関係であり、コネクタ１１の実装位置のみに注意すればよいため、導通不良が発生する可能性が低くなっていることが、両者の差を生じさせている。

以上のことから、この実施の形態の端子付き部品の実装方法及びその実装構造１では下記の効果を奏する。

（１）コネクタ端子１３と基板回路７が直接接続され、かつ前記接続部分をＮＣＰ９で固着して保護し、しかも、ＮＣＰ９は絶縁材料であるので、コネクタ１１を実装後にコネクタ端子１３間の絶縁を保つことができる。従来方法のように、コネクタ端子の間のショートにより絶縁不良が発生する事態を防止できるので、コネクタ端子１３のピッチが小さい（端子ピッチが狭い）コネクタ１１でも実装可能となり、携帯電話やデジタルカメラなどの製品に幅広く適用できる。

（２）従来の方法では、（Ａ）導電性接着剤の塗布工程、（Ｂ）コネクタ実装工程、（Ｃ）加熱（導電性接着剤の硬化）工程、（Ｄ）封止工程、（Ｅ）加熱（封止樹脂の硬化）のように工程が多かった。しかし、この実施の形態の方法では、（Ａ）ＮＣＰ９塗布工程、（Ｂ）加熱（ＮＣＰ９の成膜）工程、（Ｃ）コネクタ実装工程、（Ｄ）熱圧着工程のように４工程で済み、工程を簡略化できる。つまり、従来のような封止樹脂による保護及びそのための工程が無くなるので、製造コストを安価にすることができる。

さらに、各部材の材料費を比べても、この実施の形態の方法は従来の方法より格段に安くできる。

（３）ＮＣＰ９の塗布形状を変えることで、どんな端子付き部品にも対応可能であるので、適用範囲を向上することができる。

この発明の実施の形態の端子付き部品の実装構造を示すもので、概略的な断面図である。 図１の矢視ＩＩ−ＩＩ線の断面図である。 この発明の実施の形態の端子付き部品の実装方法のうちの基板回路の形成工程の状態を示す断面図である。 ＮＣＰの塗布工程の状態を示す断面図である。 コネクタの実装工程の状態を示す断面図である。 熱圧着工程の前半の状態を示す断面図である。 熱圧着工程の後半の状態を示す断面図である。 従来の端子付き部品の実装構造を示すもので、概略的な断面図である。 図８の矢視ＩＸ−ＩＸ線の断面図である。 従来の端子付き部品の実装構造の不具合状態を示す断面図である。

符号の説明

１ 端子付き部品の実装構造
３ メンブレンスイッチ（回路形成基板）
５ 基材
７ 基板回路
９ ＮＣＰ
１１ コネクタ（端子付き部品）
１３ コネクタ端子（端子）
１５ 押さえ用フィルム
１７ ヒータチップ

Claims (4)

1. 基材上に基板回路を形成した回路形成基板の前記基板回路に端子付き部品の端子を接続する際に、前記基板回路の上からＮＣＰを塗布し、前記端子が前記基板回路と重なる位置で前記ＮＣＰの上に端子付き部品を実装し、前記端子の上から加圧し、かつ加熱することで、前記ＮＣＰを溶解せしめて前記端子と基板回路とを接続し、かつ前記ＮＣＰで固着することを特徴とする端子付き部品の実装方法。
2. 前記端子の上に押さえ用フィルムを載置し、この押さえ用フィルムの上から前記端子を加圧し、かつ加熱することで、前記押さえ用フィルムにより前記ＮＣＰの凝集力を発揮せしめて前記ＮＣＰの内部で端子と基板回路の接着強度を増加することを特徴とする請求項１記載の端子付き部品の実装方法。
3. 基材上に基板回路を形成した回路形成基板と、この回路形成基板の基板回路の上から塗布したＮＣＰと、このＮＣＰの上に実装すると共に端子を前記ＮＣＰの内部で前記基板回路に接続し、かつこの接続部分が前記ＮＣＰで固着された端子付き部品と、で構成されていることを特徴とする端子付き部品の実装構造。
4. 前記端子とＮＣＰの上に、前記ＮＣＰの凝集力を発揮させて前記ＮＣＰの内部で端子と基板回路の接着強度を増加するための押さえ用フィルムを設けたことを特徴とする請求項３記載の端子付き部品の実装構造。

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