JP2012044214A - 接続装置、及び接続構造体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で有機膜の除去を行い、清浄な電極表面を露出させた後、直ちに電子部品の実装工程に移る。
【解決手段】少なくとも電極２ａ上が有機膜４で被覆された配線基板２が載置される載置部３と、載置部３に載置された配線基板２の有機膜４を削り取る研削部材５と、研削部材５を移動させる移動機構６と、有機膜４が削り取られた電極２ａ上に接着剤７を介して搭載された電子部品８を熱加圧する加熱押圧ヘッド９とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子部品を配線基板に接続する接続装置、及び電子部品を配線基板に接続した接続構造体の製造方法に関し、特に、表面実装技術を用いて電子部品を接続する接続装置、及び接続構造体の製造方法に関する。

従来、電子機器の小型化、高密度化、高機能化の要請が高まるなかで、ＩＣやＬＳＩ等のパッケージ部品や、抵抗、コンデンサ等のチップ部品の実装、あるいはフレキシブルプリント配線板とリジッドプリント配線板やガラス基板等の配線基板との接続においては、これら電子部品の端子間接続を容易に行える異方性導電フィルムが広く用いられている。

異方性導電フィルムは、例えば膜形成樹脂、熱硬化性樹脂、潜在性硬化剤、シランカップリング剤等を含有する通常のバインダ（接着剤）に導電性粒子が分散された樹脂組成物からなり、この樹脂組成物がＰＥＴ等の剥離フィルム上に塗布されることにより、フィルム状に形成されたものである。

この異方性導電フィルムは、電子部品と配線基板の電極端子間に配置され、加熱押圧ヘッドによって一方の電子部品が熱加圧されることにより、両電極端子間に導電性粒子が挟持された状態でバインダが熱硬化する。これにより、異方性導電フィルムは、両電極端子の電気的な接続を図ると共に、電子部品と配線基板との機械的な接続を図る。

ここで、電子部品や配線基板の電極端子として銅を用いると、電極表面に酸化膜が形成されてしまい、接続抵抗が増加することから、例えば配線基板に形成された電極表面に耐熱フラックス等の酸化防止膜を塗布して酸化の防止を図っている。

また、酸化防止膜の形成は、例えば、水溶性プリフラックス等の有機膜により被覆することによっても行われている。水溶性プリフラックス処理を施す方法としては、例えばスプレー法、シャワー法、浸漬法等が用いられ、その後、水洗、乾燥される。

このような耐熱フラックスや水溶性プリフラックス等の有機膜を形成する処理は、一般にプリフラックス処理（ＯＳＰ：Organic Solderability Preservation）と呼ばれる。

特開２０００−２２３５３４号公報 特開２０１０−２８２９９３号公報

しかし、配線基板の電極端子にＯＳＰ処理により形成された有機膜を塗布したままの状態で、電子部品に設けられた金バンプ等の電極端子を突き当てて実装を行うと、電極端子間のフラックスが充分に除去できないまま接続され、初期抵抗値が増大するとともに、温度サイクル試験や高温高湿試験を経た後の接続抵抗値がさらに増加する傾向がある。

そこで、従来は、電子部品の接続に先立って、例えば耐熱フラックスが塗布された配線基板を過硫酸ナトリウム水溶液で所定時間処理し、耐熱フラックスを剥離し、その後、希硫酸で電極端子の表面をエッチングして酸化膜を除去し清浄な電極表面を露出させる処理を行っている。

また、水溶性プリフラックス膜を除去するために、酸性液の吹き付け、浸漬又は酸性液の蒸気に有機膜を接触させること、あるいは半田リフロー処理の際の熱により酸化防止膜を熱分解する方法などが行われている。

このように、従来の工法では、ＯＳＰ処理された有機膜の除去に多大な設備、工数を要し、清浄な電極表面を露出させた後に、直ちに電子部品の接続工程に移ることができず、再度、酸化膜が形成されるおそれがあった。

そこで、本発明は、簡易な構成で有機膜の除去を行い、清浄な電極表面を露出させた後、直ちに電子部品の実装工程に移ることができる接続装置、及び接続構造体の製造方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明に係る接続装置は、少なくとも電極上が有機膜で被覆された配線基板が載置される載置部と、上記載置部に載置された配線基板の上記有機膜を削り取る研削部材と、上記研削部材を移動させる移動機構と、上記有機膜が削り取られた上記電極上に接着剤を介して搭載された電子部品を熱加圧する加熱押圧ヘッドとを備える。

また、本発明に係る接続構造体の製造方法は、少なくとも電極上が有機膜で被覆された配線基板を載置部に載置する工程と、研削部材によって上記有機膜を削り取る工程と、上記有機膜が削り取られた上記電極上に接着剤を介して電子部品を搭載する工程と、上記電子部品の上から熱加圧することにより、上記接着剤によって上記電子部品を上記配線基板に接続する工程とを有する。

本発明によれば、電極上に設けられた有機膜を研削治具によって削り取っていくため、配線基板が載置される載置部、研削治具及び治具移動機構の簡易な構成で有機膜を除去することができる。このため、本発明によれば、有機膜の除去に引き続き、直ちに電子部品の接続を行うことができるため、配線基板の電極表面が酸化することなく、電子部品の電極と良好な接続を図ることができる。

接続装置を示す断面図である。 接続工程を示す断面図である。 研削治具を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は研削工程を示す断面図である。 他の研削治具を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は研削工程を示す断面図である。 他の研削治具を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は研削工程を示す断面図である。 振動を付与しながら研削を行う状態を示す平面図である。 接着剤として異方性導電フィルムを示す断面図である。 接着剤として絶縁性接着フィルムを示す断面図である。 接続構造体の製造工程を示すフローチャートである。 実施例を説明するための図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は、断面図である。

以下、本発明が適用された接続装置、及び接続構造体の製造方法について、図面を参照しながら、詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が可能であることは勿論である。また、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることがある。具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

図１に示すように、本発明が適用された接続装置１は、配線基板２が載置される載置部３と、載置部３上の配線基板２に設けられた有機膜４を削り取る研削治具５と、研削治具５を移動させる治具移動機構６と、配線基板２に接着剤７を介して搭載された電子部品８を熱加圧する加熱押圧ヘッド９とがハウジング１０内に構成されている。

図２に示すように、接続装置１は、配線基板２上に電子部品８が接続される前処理として、予め配線基板２の電極端子２ａの酸化防止上被覆していた有機膜４を削り取り、電極端子２ａを露出させ、その後、電極端子２ａ上に直ちに接着剤７及び電子部品８を設け、接着剤７を介して電子部品８が接続された接続構造体２０を形成するものである。

配線基板２としては、例えば銅電極等の電極端子２ａが設けられたリジッドプリント配線板やフレキシブルプリント配線板、フレックスリジッド配線、ガラス基板等の各種配線基板が含まれる。

配線基板２は、電子部品８の接続前に電極端子２ａが酸化することを防止するために、予め有機膜４で被覆されている。有機膜４は、例えば水溶性プリフラックス処理（ＯＳＰ処理）により形成される。ＯＳＰ処理を施す方法としては、例えば、スプレー法、シャワー法、浸漬法等が用いられ、その後、水洗、乾燥させればよい。その際の水溶性プリフラックスの温度は、２５〜４０℃が好ましく、水溶性プリフラックスと電極端子２ａとの接触時間は、３０〜６０秒が好ましい。

一般的に、水溶性プリフラックスは、アゾール化合物を含有する酸性水溶液である。このアゾール化合物としては、例えば、イミダゾール、２−ウンデシルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２，４−ジフェニルイミダゾール、トリアゾール、アミノトリアゾール、ピラゾール、ベンゾチアゾール、２−メルカプトベンゾチアゾール、ベンゾイミダゾール、２−ブチルベンゾイミダゾール、２−フェニルエチルベンゾイミダゾール、２−ナフチルベンゾイミダゾール、５−ニトロ−２−ノニルベンゾイミダゾール、５−クロロ−２−ノニルベンゾイミダゾール、２−アミノベンゾイミダゾール、ベンゾトリアゾール、ヒドロキシベンゾトリアゾール、カルボキシベンゾトリアゾールなどのアゾール化合物が挙げられる。

また、この配線基板２に接着剤を介して接続される電子部品８としては、例えばＩＣやＬＳＩ等のパッケージ部品、抵抗やコンデンサ等のチップ部品、半導体チップ等のチップ基板を三次元的に配置するとともに各基板間の導通を図ったチップスタック部品、あるいは各種回路が構成されるとともに配線基板２との接続用の電極端子が設けられたフレキシブルプリント配線板等が含まれる。

図２では、配線基板２として銅電極からなる電極端子２ａが設けられたリジッドプリント配線板を用い、電子部品８として配線基板２との接続用の電極端子８ａが設けられたフレキシブルプリント配線板を用いた場合を例示している。

［載置部］
配線基板２が載置される載置部３は、例えば板状のセラミックによって形成される。載置部３は、後述する研削治具５による研削工程において配線基板２の位置ズレを生じさせないように配線基板２を保持する。なお、接続装置１は、載置部３は、研削工程に続く電子部品８の熱加圧工程において、加熱押圧ヘッド７の下方に配線基板２を位置させるように、載置部３から加熱押圧ヘッド９の下方に設けられたステージ１１に配線基板２を移送してもよく、あるいは載置部３に研削治具５の下方と加熱押圧ヘッド７の下方との間を往復する移動手段を設けてもよい。

［研削治具］
図３に示すように、載置部３に載置された配線基板２の有機膜４を削り取る研削治具５は、例えば金属等の硬質な材料を用いて略矩形板状に形成されている。また、図３（ａ）（ｂ）に示すように、研削治具５は、先端が配線基板２の電極端子２ａと同じ幅（例えば０．１ｍｍ）で形成され、配線基板２に当接させる先端が幅方向にフラットで且つ直角に曲がる角部５ａが形成されている。そして、研削治具５は、図３（ｃ）に示すように、治具移動機構６により、載置部３に載置された配線基板２に対して鋭角に支持され、これにより角部５ａが電極端子２ａに当接される。そして、研削治具５は、治具移動機構６によって鋭角側に移動されることにより、角部５ａを有機膜４に摺動させ、これにより有機膜４を削り取っていく。

また、研削治具５は、図４（ａ）（ｂ）に示すように、先端が幅方向にフラットで且つ長手方向の先端に向かって厚さ方向に漸次先細となる鋭角状の尖端部５ｂを形成し、図４（ｃ）に示すように、この尖端部５ｂを有機膜４に摺動させることにより研削してもよい。さらに、研削治具５は、図５（ａ）（ｂ）に示すように、先端側の一辺に尖鋭状の凸部５ｃを幅方向に亘って複数設け、図５（ｃ）に示すように、この凸部５ｃを有機膜４に摺動させることにより研削してもよい。なお、尖端部５ｂや凸部５ｃ等の研削治具５の先端形状は、材料の削りだしによって形成することができる。

また、研削治具５は、ヒーター１２を設け、所定の温度で加熱された状態で有機膜４の研削を行うようにしてもよい。例えば、研削治具５は、ヒーター１２によって加熱されることにより有機膜４を軟化させ、この状態で有機膜４を摺動することにより、１回の摺動動作で確実に有機膜４を削り取ることができる。この加熱温度は、有機膜４を研削による除去に適した粘度に軟化させることができる温度に加熱され、有機膜４の材料に応じて適宜設定される。研削治具５は、有機膜４としてイミダゾール化合物からなる耐熱プリフラックスを用いる場合、１２０℃〜２００℃に加熱されることが好ましい。１２０℃より低いと有機膜４の軟化が進まず、効率よく削り取ることが難しく、２００℃を超えると逆に有機膜の粘度が低くなりすぎて研削治具５の摺動によっても削り取られることなく電極端子２ａ上に残留しやすい。

研削治具５は、耐摩耗性の観点から配線基板２の電極端子２ａよりも硬質な材料が好ましく、またヒーター１２の熱を効率よく有機膜４に伝える観点から、熱伝導率の高い材料が好ましい。具体例として、研削治具５は、鋼やステンレス等を用いて形成することができる。

［移動機構］
研削治具５を移動させる移動機構６は、研削治具５を配線基板２に対して斜めに保持するとともに、研削治具５を配線基板２に対して近接離間させる。そして、移動機構６は、研削治具５の鋭角側を進行方向として配線基板の電極端子２ａに沿って移動させることにより、電極端子２ａ上に塗布された有機膜４を研削させる。

また、移動機構６は、研削治具５を電極端子２ａに沿って直線状に移動させるほか、図６に示すように、例えば、電極端子２ａに沿った進行方向と異なる方向、例えば進行方向と直交する方向に、研削治具５を振動させながら研削させてもよい。特に図５に示したように、研削治具５の配線基板２に当接させる一辺に尖鋭状の凸部５ｃを複数設けた場合には、ジグザグに摺動させることで電極端子２ａの幅方向に亘っても有機膜４を研削することができ、有機膜４の除去範囲を拡大させることができる。なお、研削治具５に付与する振動は、研削治具５の摺動範囲が電極端子２ａの面積の８０％以上となるように適宜設定される。

なお、このような治具移動機構６は、例えば、リニア方向への制御機構を持つモーターと、カムシャフトを備えることにより直交方向への制御機構を持つモーターとの組み合わせ等によって構成することができる。

［加熱押圧ヘッド］
加熱押圧ヘッド９は、電子部品８を熱加圧することにより、接着剤７を熱硬化させ、電子部品８と配線基板２の電極端子２ａとを電気的、機械的に接続させるものである。加熱押圧ヘッド９は、ヒータが内蔵されるとともに、図示しない昇降機構に支持されることにより載置部３に対して熱加圧面９ａが近接離間が自在とされ、ステージ１１上に載置された配線基板２に接着剤７を介して搭載された電子部品８を、所定の温度及び圧力で所定時間、熱加圧することができる。

［接着剤］
次いで、加熱押圧ヘッド９によって熱加圧されることにより、電子部品８を配線基板２上に接続する接着剤７について説明する。接着剤７は、例えば図７に示すように、膜形成樹脂、熱硬化性樹脂、潜在性硬化剤、シランカップリング剤等を含有する通常のバインダ（接着剤）１３に導電性粒子１４が分散された樹脂組成物が、フィルム状又はペースト状に形成されたものである。以下、フィルム状に成形された異方性導電フィルム１５（ＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film））を例に説明する。

この異方性導電フィルム１５は、加熱押圧ヘッド９によって熱加圧されることにより、電子部品８及び配線基板２の各電極２ａ，８ａの間に導電性粒子１４が挟持され、この状態でバインダ１３が熱硬化しこれにより両電極の電気的、機械的な接続を図る。

この異方性導電フィルム１５は、図７に示すように、バインダ１３に導電性粒子１４が分散されてなる熱硬化性接着材組成物を剥離フィルム１６上に塗布することにより剥離フィルム１６上に形成される。剥離フィルム１６は、例えば、ＰＥＴ（Poly Ethylene Terephthalate）、ＯＰＰ（Oriented Polypropylene）、ＰＭＰ（Poly-4-methlpentene-1）、ＰＴＦＥ（Polytetrafluoroethylene）等にシリコーン等の剥離剤を塗布してなり、異方性導電フィルム１５の形状を維持することができる。

バインダ１３に含有される膜形成樹脂としては、平均分子量が１００００〜８００００程度の樹脂が好ましい。膜形成樹脂としては、エポキシ樹脂、変形エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、フェノキシ樹脂等の各種の樹脂が挙げられる。中でも、膜形成状態、接続信頼性等の観点からフェノキシ樹脂が特に好ましい。

熱硬化性樹脂としては、特に限定されず、例えば、市販のエポキシ樹脂、アクリル樹脂等が挙げられる。

エポキシ樹脂としては、特に限定されないが、例えば、ナフタレン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂等が挙げられる。これらは単独でも、２種以上の組み合わせであってもよい。

アクリル樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じてアクリル化合物、液状アクリレート等を適宜選択することができる。例えば、メチルアクリレート、エチルアクリレート、イソプロピルアクリレート、イソブチルアクリレート、エポキシアクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ジメチロールトリシクロデカンジアクリレート、テトラメチレングリコールテトラアクリレート、２−ヒドロキシ−１，３−ジアクリロキシプロパン、２，２−ビス[４−（アクリロキシメトキシ）フェニル]プロパン、２，２−ビス[４−（アクリロキシエトキシ）フェニル]プロパン、ジシクロペンテニルアクリレート、トリシクロデカニルアクリレート、トリス（アクリロキシエチル）イソシアヌレート、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート等を挙げることができる。なお、アクリレートをメタクリレートにしたものを用いることもできる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。

潜在性硬化剤としては、特に限定されないが、例えば、加熱硬化型、ＵＶ硬化型等の各種硬化剤が挙げられる。潜在性硬化剤は、通常では反応せず、熱、光、加圧等の用途に応じて選択される各種のトリガにより活性化し、反応を開始する。熱活性型潜在性硬化剤の活性化方法には、加熱による解離反応などで活性種（カチオンやアニオン、ラジカル）を生成する方法、室温付近ではエポキシ樹脂中に安定に分散しており高温でエポキシ樹脂と相溶・溶解し、硬化反応を開始する方法、モレキュラーシーブ封入タイプの硬化剤を高温で溶出して硬化反応を開始する方法、マイクロカプセルによる溶出・硬化方法等が存在する。熱活性型潜在性硬化剤としては、イミダゾール系、ヒドラジド系、三フッ化ホウ素−アミン錯体、スルホニウム塩、アミンイミド、ポリアミン塩、ジシアンジアミド等や、これらの変性物があり、これらは単独でも、２種以上の混合体であってもよい。中でも、マイクロカプセル型イミダゾール系潜在性硬化剤が好適である。

シランカップリング剤としては、特に限定されないが、例えば、エポキシ系、アミノ系、メルカプト・スルフィド系、ウレイド系等を挙げることができる。シランカップリング剤を添加することにより、有機材料と無機材料との界面における接着性が向上される。

導電性粒子１４としては、異方性導電フィルム１５において使用されている公知の何れの導電性粒子を挙げることができる。導電性粒子１４としては、例えば、ニッケル、鉄、銅、アルミニウム、錫、鉛、クロム、コバルト、銀、金等の各種金属や金属合金の粒子、金属酸化物、カーボン、グラファイト、ガラス、セラミック、プラスチック等の粒子の表面に金属をコートしたもの、或いは、これらの粒子の表面に更に絶縁薄膜をコートしたもの等が挙げられる。樹脂粒子の表面に金属をコートしたものである場合、樹脂粒子としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、アクリロニトリル・スチレン（ＡＳ）樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ジビニルベンゼン系樹脂、スチレン系樹脂等の粒子を挙げることができる。

なお、電子部品８を配線基板２に実装させる工程においては、異方性導電フィルム１５に変えて、図８に示す導電性粒子１４を含有せずバインダ１３のみからなる絶縁性接着フィルム（ＮＣＦ（Non Conductive Film））１８を用いてもよい。この場合、配線基板２の電極端子２ａと電子部品８の電極端子８ａとが接触された状態でバインダ１３が熱硬化することにより両電極の電気的、機械的な接続が図られる。

なお、異方性導電フィルム１５や絶縁性接着フィルム１８は、取り扱いの容易さ、保存安定性等の見地から、剥離フィルム１６が積層された面とは反対の面側にも剥離フィルムを設ける構成としてもよい。また、異方性導電フィルム１５や絶縁性接着フィルム１８の形状は、特に限定されないが、例えば、図７に示すように、巻取リール１９に巻回可能な長尺テープ形状とし、所定の長さだけカットして使用することができる。

また、上述の実施の形態では、接着剤７として、バインダ１３に適宜導電性粒子１４を含有した熱硬化性樹脂組成物をフィルム状に成形した接着フィルムを例に説明したが、本発明に係る接着剤は、これに限定されず、例えばバインダ１３のみからなる絶縁性接着剤層と導電性粒子１４を含有したバインダ１３からなる導電性粒子含有層とを積層した構成とすることができる。また、接着剤７は、このようなフィルム成形されてなる接着フィルムに限定されず、例えば、絶縁性接着剤組成物に導電性粒子が分散された導電性接着ペーストや、絶縁性接着剤組成物のみからなる絶縁性接着ペーストとしてもよい。本発明に係る接着剤は、上述したいずれの形態をも包含するものである。

［製造工程］
次いで、接続装置１を用いて配線基板２に電子部品８を実装した接続構造体２０の製造工程について説明する。接続構造体２０の製造工程は、図９に示すように、配線基板２を載置部３に載置する工程（Ｓ１）と、研削治具５によって配線基板２の電極端子２ａの有機膜４を削り取る工程（Ｓ２）と、有機膜４が削り取られた電極端子２ａ上に接着剤７を介して電子部品８を搭載する工程（Ｓ３）と、電子部品８の上から熱加圧することにより、接着剤７によって電子部品８を電極端子２ａに接続する工程（Ｓ４）とを有する。

配線基板２の載置工程では、載置部３は、研削治具５による研削によっても配線基板２の位置ズレがおきないように、配線基板２を保持する。また、研削治具５は、治具移動機構６によって載置部３の上方に待避されている。

配線基板２が載置部３に載置されると、研削工程に移る。研削工程では、研削治具５が治具移動機構６によって下降され、先端部が配線基板２の電極端子２ａ上に斜めに当接する。このとき、研削治具５は、予め有機膜４の粘度を下げる所定の温度に加熱されている。そして、研削治具５は、先端部が電極端子２ａに沿って移動されることにより、有機膜４を削り取っていく。

この研削工程を各電極端子２ａ毎に行い、配線基板２上の電極端子２ａから有機膜４を削り取っていく。このとき、上述したように、治具移動機構６は、研削治具５の進行方向と異なる方向に振動させてもよい。これにより、図６に示すように、研削治具５として有機膜４を削り取る先端部に尖鋭状の凸部５ｃを設けた場合にも、研削領域を電極端子２ａの幅方向にも広げ、より広汎に有機膜４を取り去ることができる。

研削治具５による有機膜４の研削工程では、研削治具５を１回のみ摺動させることが好ましい。複数回にわたって研削治具５を摺動させると、研削治具５の先端に付着した有機膜４の再付着や飛散等のおそれがあり、また、電極端子２ａに研削治具５が直接摺動することによる破損等のおそれもあるからである。

また、接続装置１は、研削治具５を複数設け、複数の電極端子２ａ上の有機膜４を同時に研削してもよい。また、接続装置１は、１回の研削工程ごとに、研削治具５に付着した有機膜４を拭き取るワイプ部材を別途用意しておき、ワイプ部材に研削治具５を摺動させてクリーニングを行うようにしてもよい。

有機膜４の研削工程の後は、直ちに有機膜４が取り去られた配線基板２の電極端子２ａ上に接着剤７が設けられ、電子部品８が搭載される。このように、接続装置１は、電極端子２ａ上に設けられた有機膜４を研削治具５の摺動によって削り取っていくため、配線基板２が載置される載置部３、研削治具５及び治具移動機構６の簡易な構成で有機膜４を除去することができる。このため、接続装置１は、ハウジング１０内において、有機膜４の除去後、直ちに電子部品８の接続を行うことができるため、配線基板２の電極端子２ａの表面が酸化することなく、電子部品８の電極端子８ａと良好な接続を図ることができる。

接着剤７として、異方性導電フィルム１５を用いる場合、先ず、載置部３に載置された配線基板２に、異方性導電フィルム１５を加熱押圧ヘッド９によって仮圧着する。異方性導電フィルム１５は、巻取リール１９から引き出され、所定の長さにカットされた後、配線基板２の電子部品８が搭載される位置に配置され、加熱押圧ヘッド９によって、バインダ１３が流動性を示すが熱硬化しない程度の温度、圧力、時間で熱加圧される。

その後、配線基板２の所定位置に異方性導電フィルム１５を介して電子部品８が搭載される。電子部品８は、異方性導電フィルム１５が熱硬化する所定の温度に加熱された加熱押圧ヘッド９によって所定の圧力で、所定時間、熱加圧される。

これにより、電子部品８の電極端子８ａと配線基板２の電極端子２ａとの間からバインダ１３が流出されるとともに両電極２ａ，８ａ間に導電性粒子１４が挟持され、この状態で異方性導電フィルム１５のバインダ１３が熱硬化する。これにより、電子部品８が配線基板２に実装された接続構造体２０が製造される。

次いで、接続装置１を用いて配線基板２の電極端子２ａ上に設けられた有機膜４を研削し、異方性導電フィルム１５を介して電子部品８を接続した接続構造体２０の接続信頼性を計測した実施例について説明する。

本実施例では、配線基板２として、ガラスエポキシの銅貼り積層板からなるプリント配線板を用いた。プリント配線板は、厚さは１．０ｍｍで、銅箔をエッチングして厚さ３５μｍの電極端子が形成されている。また、この電極端子表面には、ＯＳＰ処理として、イミダゾール化合物からなる耐熱プリフラックス（四国化成工業株式会社製：タフエースＥ３）が塗布されている。また、電子部品８として、フレキシブルプリント配線板を用いた。フレキシブルプリント配線板は、厚さ２５μｍのポリイミドを基材とし、銅箔をエッチングして厚さ１８μｍの電極端子が形成されている。

また、異方性導電フィルム１５として、ラジカル反応系のＡＣＦ（ソニーケミカル＆インフォメーションデバイス株式会社製：ＤＰ３３４２ＭＳ）を使用した。加熱押圧ヘッドによる熱加圧条件は、１３０℃、３ＭＰａ、１０秒である。

実施例１〜５及び比較例３にて使用した研削治具は、いずれも電極材料である銅よりも硬いＳＵＳ製であり、有機膜４への当接角度は４５°、押し付け圧力は１ｋｇｆである。研削治具の先端は、幅０．１ｍｍの先端部に幅方向にフラットで且つ直角に曲がる角部５ａが形成されたもの（実施例５）、又は幅０．１ｍｍの先端部側の一辺に尖鋭状の凸部５ｃを幅方向に亘って３つ設けたもの（実施例１〜４、比較例３）を用いた。

実施例１では、ＯＳＰ処理されたプリント配線基板に対して凸部５ｃが設けられた研削治具５を用いて研削処理を施した。また、研削治具５は、１８０℃に加熱し、また振動（振幅：３ｍｍ／３０ｓｅｃ、周波：３ｍｍ／１５ｃｙｃｌｅ）を付与した。研削処理の後、直ちに異方性導電フィルム１５の仮貼り、フレキシブルプリント配線板の搭載、加熱押圧ヘッド９による熱加圧を行い、接続構造体を製造した。

実施例２では、研削治具５を１２０℃に加熱した以外は実施例１と同一の条件とした。

実施例３では、研削治具５を２００℃に加熱した以外は実施例１と同一の条件とした。

実施例４では、研削治具５に振動を付与しないこと以外は実施例１と同一の条件とした。

実施例５では、先端部が幅方向にフラットで且つ直角に曲がる角部５ａが形成された研削治具５を用いて、かつ振動を付与しないこと以外は実施例１と同一の条件とした。

比較例１では、ＯＳＰ処理が施されていないプリント配線基板を用いた。このため、有機膜４を研削処理も行わず、プリント配線板の電極端子に、異方性導電フィルム１５を介してフレキシブルプリント配線板を接続した。

比較例２では、ＯＳＰ処理を施したプリント配線板に対して有機膜４の研削を行わずに、異方性導電フィルム１５を介してフレキシブルプリント配線板を接続した。

比較例３では、研削治具５を加熱することなく有機膜４の研削を行ったこと以外は実施例１と同一の条件とした。

接続構造体の製造後、削り残った有機膜４の厚みを計測した。図１０（ａ）に示すように、有機膜４の残厚みの計測は、プリント配線板とフレキシブルプリント配線板との電極端子の接続箇所を集束イオンビーム（ＦＩＢ）を用いて切断し，その断面を斜め方向から走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察することにより計測した（図１０（ｂ））。なお、切断にあたっては、切断箇所Ｃを含む周辺部にカーボン層２１を積層し、表面保護を行った。計測は、各実施例及び比較例について３０箇所について行い、その平均値を算出した。

また、各実施例及び比較例にかかる接続構造体について、初期の導通抵抗値と高温高圧試験（Pressure Cooker Test：８５℃ ８５％ＲＨ １０００ｈ）を経た後の導通抵抗値とを対比し、その上昇率を算出した。接続構造体の評価基準として、抵抗値の上昇率が１０％以下を合格とした。結果を表１に示す。

表１に示すように、実施例１〜５によれば、加熱した研削治具５を用いて、ＯＳＰ処理を施したプリント配線板の電極端子の有機膜４を研削するため、研削治具５の先端部形状にかかわらず、有機膜４の残厚みは０．５μｍ以下であった。加えて、有機膜４の研削後、直ちにフレキシブルプリント配線板を異方性導電接続しているため、電極端子の酸化を防止でき、接続構造体の抵抗上昇率は最大９％と、いずれも１０％以下であった。

比較例１は、ＯＳＰ処理及び研削治具５による研削処理を施していない参考例であるが、接続構造体の抵抗上昇率は３％であった。これは、有機膜が電極端子上に形成されていないため、電極端子表面の酸化が進行する前にフレキシブルプリント配線板を異方性導電接続したことにより、良好な接続信頼性を得ることができたものと考えられる。

一方、比較例２は、ＯＳＰ処理により形成した有機膜を残した状態でフレキシブルプリント配線板を異方性導電接続したことから、有機膜４の残厚みは平均０．６μｍで、接続構造体の抵抗上昇率も１１％以上となった。

また、比較例３は、研削治具５を加熱することなく有機膜４の研削を行ったことから、有機膜４の軟化が進まず、削り取ることができず、有機膜４の残厚みは平均０．６μｍで、接続構造体の抵抗上昇率も１１％以上となった。

また、実施例１〜５をみると、実施例１が有機膜４の残厚み、抵抗上昇率のいずれも良好であることから、本実施例では、先端部側の一辺に尖鋭状の凸部５ｃを幅方向に亘って複数形成した研削治具５を用い、有機膜４がほどよい粘度を示す１８０℃に加熱して用いることが好ましいことがわかる。

これに対し、実施例２では、研削治具５の加熱温度が１２０℃と比較的低いことから、有機膜４の粘度が高く研削が困難となり、このため有機膜４の残厚み、及び抵抗上昇率が比較的高くなったことから、本実施例では１２０℃が加熱温度の下限値となることがわかる。

また、実施例３では、研削治具５の加熱温度が２００℃と比較的高いことから、有機膜４の粘度が低くなりすぎて研削によっても電極端子上に残存し、このため有機膜４の残厚み、及び抵抗上昇率が比較的高くなったことから、本実施例では２００℃が加熱温度の上限値となることがわかる。

また、実施例１と実施例４とを対比すると、研削治具５に振動を付与しながら研削を行う方が、より有機膜４を削り取ることができ、接続信頼性を向上できることがわかる。さらに、実施例４と実施例５とを対比すると、研削治具５の先端に尖鋭状の凸部５ｃを幅方向に亘って複数形成した方が、フラット形状のものよりも、より有機膜４を削り取ることができ、接続信頼性を向上できることがわかる。

１ 接続装置、２ 配線基板、２ａ 電極端子、３ 載置部、４ 有機膜、５ 研削治具、５ａ 角部、５ｂ 尖端部、５ｃ 凸部、６ 治具移動機構、７ 接着剤、８ 電子部品、８ａ 電極端子、９ 加熱押圧ヘッド、１０ ハウジング、１３ バインダ、１４ 導電性粒子、１５ 異方性導電フィルム、１６ 剥離フィルム、１８ 絶縁性接着フィルム、１９ 巻取リール、２０ 接続構造体

Claims (10)

1. 少なくとも電極上が有機膜で被覆された配線基板が載置される載置部と、
   上記載置部に載置された配線基板の上記有機膜を削り取る研削部材と、
   上記研削部材を移動させる移動機構と、
   上記有機膜が削り取られた上記電極上に接着剤を介して搭載された電子部品を熱加圧する加熱押圧ヘッドとを備える接続装置。
2. 上記研削部材を加熱する加熱手段を備え、
   上記研削部材は、所定の温度で加熱された状態で上記有機膜を削り取る請求項１記載の接続装置。
3. 上記研削部材を振動させる振動手段を備え、
   上記研削部材は、上記有機膜を摺動する鋭利な尖端部を有し、進行方向と異なる方向に振動しながら上記有機膜を削り取る請求項１又は請求項２に記載の接続装置。
4. 上記研削部材は、上記電極の材料よりも硬い材料で形成されている請求項１記載の接続装置。
5. 上記研削部材は、１２０℃〜２００℃に加熱される請求項２記載の接続装置。
6. 上記接着剤は、ラジカル性重合物質を主成分として含有する請求項１記載の接続装置。
7. 少なくとも電極上が有機膜で被覆された配線基板を載置部に載置する工程と、
   研削部材によって上記有機膜を削り取る工程と、
   上記有機膜が削り取られた上記電極上に接着剤を介して電子部品を搭載する工程と、
   上記電子部品の上から熱加圧することにより、上記接着剤によって上記電子部品を上記配線基板に接続する工程とを有する接続構造体の製造方法。
8. 上記研削部材は、所定の温度で加熱された状態で上記有機膜を削り取る請求項７記載の接続構造体の製造方法。
9. 上記研削部材は、上記有機膜を摺動する鋭利な尖端部を有し、進行方向と異なる方向に振動しながら上記有機膜を削り取る請求項７又は請求項８記載の接続構造体の製造方法。
10. 上記研削部材は、１２０℃〜２００℃に加熱される請求項８記載の接続構造体の製造方法。

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