JP2013172005A - リペアカッターおよび修復方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】有機溶剤の使用を抑制して導電接着層の残留物を除去することのできるリペアカッター、および修復方法を提供する。
【解決手段】導電接着層を介して接続された2枚の基板を分離し、少なくとも一方の基板を用いて新たな異方性導電フィルムにより再度接続し直す修復方法において、再接続する前に、先端部41の弾性率が2.1GPa以上3.7GPa以下であるリペアカッター40を用いて、再利用にかかる基板11または接続端子12に存在する導電接着層の残留物31を除去する。
【選択図】図5

Description

本発明は、導電接着層を介して接続された2個の接続体を接続し直す修復方法、および2個の接続体を接続し直すときに用いるリペアカッターに関する。
電子部品同士の接続において半田接続に代えて異方性接着フィルムによる接続を行う場合がある。例えば、基板同士の接続または基板と電子部品との接続に、異方性接着フィルムが用いられている。異方性接着フィルムにより接続された接続構造を有する電子部品モジュールの製造工程には、多くの場合、検査工程と修復工程とが含まれる。修復工程では、検査工程で不良と判定された部分を修復する。
例えば、異方性接着フィルムにより2枚の基板が接続された電子部品モジュールにおいて、検査工程で基板同士の接続が不良であると判定されたとき、電子部品モジュールの基板同士を分離し、導電接着層(異方性接着フィルムにより形成された接着層)の残留物を除去した後、基板同士を再接続する。
このように、異方性接着フィルムにより接続された接続構造を有する電子部品モジュールの修復には、導電接着層の残留物を除去する工程が含まれる。導電接着層を除去する方法として、特許文献1または特許文献2に示されている方法がある。具体的には、アセトン等の有機溶剤を用いて導電接着層の残留物を除去する。
特開2005−166760号公報 特開平6−188548号公報
アセトン等の有機溶剤は樹脂を溶解するため、導電接着層の残留物の除去には必要であるが、健康上の有害性に対する対策が必要であるため、使用勝手がよくない。このため、アセトン等の有機溶剤の使用を抑制して導電接着層の残留物を除去することができる修復方法が要求されている。
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、有機溶剤の使用を抑制して導電接着層の残留物を除去することのできるリペアカッター、および修復方法を提供することにある。
(1)請求項1に記載の発明は、導電接着層を介して接続された少なくとも2個の接続体を分離した後、異方性導電フィルムを用いて再度接続し直す修復方法において、先端部の弾性率が2.1GPa以上3.7GPa以下であるリペアカッターを用いて、前記接続体に存在する前記導電接着層の残留物を除去することを要旨とする。
導電接着層の残留物を除去する方法として、アセトン等に有機溶剤に代えてエタノール等、健康上有害を与えない有機溶剤を採用することもできる。しかし、エタノールはアセトンに比べて樹脂を溶解しにくいため、作業効率が低下する。
導電接着層よりも弾性力が大きい部材により形成されたリペアカッターを用いて、導電接着層の残留物を除去することも考えられる。しかし、接続端子等の接続体に損傷を与えるおそれがあるため、このようなリペアカッターを採用することはできない。
導電接着層よりも弾性力が小さい部材により形成されたスティック(例えば綿棒)を用い、スティックを機械的に振動させ、振動および摩擦の相乗効果により、導電接着層の残留物を除去する方法もある。しかし、振動および摩擦によりスティックの表面が削れ、粉塵が発生するおそれがある。
本発明では、これらの点を考慮し、導電接着層を除去する工程において、先端部の弾性率が2.1GPa以上3.7GPa以下であるリペアカッターを用いる。このようなリペアカッターによれば、先端部を導電接着層の残留物に押し当てることにより、導電接着層の残留物とこの残留物が付着する接続体(被付着体)の間に先端部が入り込みかつ先端部が変形し接続体に密着するため、導電接着層の残留物を接続体から容易に除去することができ、かつ接続体の損傷を抑制することができる。また導電接着層の残留物の除去作業中に発生する粉塵の量も抑制することができる。
(2)請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の修復方法において、前記導電接着層の弾性率は2.0GPa以上3.5GPa以下であることを要旨とする。
このような導電接着層は、上記リペアカッターにより容易に除去される。このため、上記(1)の効果が顕著に生じる。
(3)請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の修復方法において、前記導電接着層はエポキシ系接着剤またはアクリル系接着剤であり、前記先端部はポリスチレンを主成分とする樹脂により形成されていることを要旨とする。
(4)請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の修復方法において、前記先端部は導電性物質含有ポリスチレン樹脂により形成されていることを要旨とする。
導電接着層の残留物を除去するため、残留物が付着する接続体に対してリペアカッターの先端を擦り付けるとき、静電気が発生することがある。静電気は、接続体に実装されている電子部品に損傷を与えるおそれがある。本発明では、この点を考慮し、先端部が導電性物質含有ポリスチレン樹脂により形成されたリペアカッターを用いる。これにより、静電気の発生が抑制される。また、除去作業により発生する静電気はリペアカッターを通じて除去されるため、静電気放電の発生も抑制される。なお、導電性物質含有ポリスチレン樹脂に含まれる導電性物質としては、例えばカーボン、導電性金属粒子等が挙げられる。
(5)請求項5に記載の発明は、接続体に付着したエポキシ系またはアクリル系の導電接着層の残留物を除去するリペアカッターであって、前記導電接着層の残留物に接触する先端部がポリスチレン樹脂または導電性物質含有ポリスチレン樹脂により形成され、かつ前記先端部の弾性率が2.1GPa以上3.7GPa以下であることを要旨とする。
この発明によれば、導電接着層の残留物を接続体から容易に除去し、かつ接続体の損傷を抑制することができる。また導電接着層の残留物の除去作業中の粉塵の発生を抑制することができる。
本発明によれば、有機溶剤の使用を抑制して導電接着層の残留物を除去することのできるリペアカッター、および修復方法を提供することができる。
電子部品モジュールの模式図。 図1のA−A線に沿った断面図。 図1のB−B線に沿った断面図。 第1基板と第2基板を分離した電子部品モジュールの断面図。 導電接着層の残留物を除去する方法を示す模式図。 リペアカッターの斜視図。 リペアカッターにより残留物を除去する様子を示す模式図。
図1〜図3を参照して、修復に係る電子部品モジュール1について説明する。
電子部品モジュール1は、第1モジュール10と第2モジュール20とを備えている。図2に示すように、第1モジュール10と第2モジュール20は導電接着層30を介して互いに接続されている。
第1モジュール10は、第1基板11を有している。
第1基板11には、複数の接続端子12から構成される第1接続端子部13が形成されている。
第2モジュール20は、第2基板21を有している。
第2基板21には、複数の接続端子22から構成される第2接続端子部23が形成されている。第1基板11および第2基板21としては、ガラスエポキシ基板、ポリイミド基板等が用いられる。
第1接続端子部13と第2接続端子部23との間には導電接着層30が存在する。
導電接着層30は、エポキシ樹脂またはアクリル樹脂を主成分とする異方性導電フィルムにより形成されている。導電接着層30の弾性率(引張弾性率)は2.0GPa以上3.5GPa以下である。
図4〜図6を参照して、電子部品モジュール1の修復方法を説明する。
電子部品モジュール1の製造工程では、第1モジュール10と第2モジュール20とを異方性導電フィルムにより接着した後、電気検査を行う。
電気検査により不良(規格外の特性)が発見されたとき、不良モードに応じて各部品を修復する。
例えば、第1モジュール10の修復、第2モジュール20の修復、または第1モジュール10と第2モジュール20との接続部の修復が必要と判定されたとき、次のような工程で電子部品モジュール1を修復する。
修復工程は、3つの工程を含む。
第1工程では、図4に示すように、導電接着層30を介して接続された2枚の基板11,21を加熱して分離する。
第2工程では、図5に示すように、分離された基板11,21のうち再利用に係る基板について、基板11,21または接続端子12,22に付着する導電接着層30の残留物31をリペアカッター40により除去する。
なお、導電接着層30の残留物31が除去される基板は、再接続に用いる基板のみである。すなわち、第1モジュール10または第2モジュール20のいずれか一方を新たなモジュールと交換するときは、交換するモジュールについては導電接着層30の残留物31の除去は行わず、再利用するモジュールについてのみ導電接着層30の残留物31の除去を行う。
リペアカッター40は、図6に示すように、先端部41と把持部42とを有する。先端部41は先細りに形成されている。把持部42は、把持しやすいように扁平な直方体に形成されている。また、先端部41の角部41Aは、断面において30°〜90°とすることが好ましい。
リペアカッター40は、透明なポリスチレン樹脂、またはカーボン含有ポリスチレン樹脂により形成されている。
リペアカッター40の弾性率(引張弾性率)は2.1GPa以上3.7GPa以下とされている。すなわち、リペアカッター40は、導電接着層30の弾性率と略等しい材料により形成されている。
第3工程では、新たな異方性導電フィルムを用いて、第1モジュール10の第1接続端子部13と第2モジュール20の第2接続端子部23とを接続する。なお、少なくとも一方のモジュールは、再利用に係るものである。
図7を参照して、リペアカッター40の導電接着層30の残留物31に対する作用について説明する。
リペアカッター40を用いて残留物31を除去するとき、導電接着層30の残留物31とこの残留物31が付着する基板11,21との境界部分にリペアカッター40の角部41Aを押し当て、リペアカッター40の角部41Aを残留物31に押し付ける。
このとき、リペアカッター40の角部41Aが基板11,21の表面に擦れて変形する。これにより、角部41Aが基板11,21に密着する。
一方、リペアカッター40の弾性率は残留物31と略同等であるため、リペアカッター40の角部41Aと残留物31とが互いに押圧し合って両者が変形する。また、リペアカッター40の角部41Aと基板11,21との接触により摩擦熱が発生する。このため、リペアカッター40の角部41Aと残留物31とが密着する。
すなわち、リペアカッター40の角部41Aが基板11,21の表面に密着し、かつ残留物31にも密着するため、残留物31が基板11,21の表面から剥離する。リペアカッター40を1往復する移動において基板11,21に存在する残留物31の残渣(削り残りの樹脂)は、他の方法(綿棒を用いる方法等)に比べて少ない。残留物31の残渣が発生するとき、擦る作業を繰り返し行う必要があるが、上記リペアカッター40を用いる方法ではこのような作業が少なくなる。このため、残留物31の除去作業時間が短くなる。また、リペアカッター40の角部41Aは基板11,21に対して変形するため、基板11,21の損傷が抑制される。
なお、残留物31に対するリペアカッター40の作用を基板11,21に付着する残留物31について説明したが、このような作用は、接続端子12,22に付着する残留物31に対しても同様に働く。
表1を参照して、本実施形態の修復方法と比較の修復方法とを比較する。
方法1〜方法3は比較方法である。方法4は本実施形態の方法である。
方法1は、導電接着層30の残留物31を除去するツールとして綿棒(先端部が綿繊維の塊になっている棒)を用いる。綿棒の先端部にアセトンを浸み込ませた状態とし、この先端部を導電接着層30の残留物31に擦りつけて、残留物31を除去する。
方法2は、第1方法と同様、導電接着層30の残留物31を除去するツールとして綿棒を用いる。往復運動する軸を有する振動装置に綿棒を取り付ける。そして、綿棒の先端部にアセトンを浸み込ませた状態とし、振動装置により綿棒を軸方向に往復運動させながら、この先端部を導電接着層30の残留物31に擦りつけて、残留物31を除去する。
方法3は、第1方法と同様、導電接着層30の残留物31を除去するツールとして綿棒を用いる。回転運動する軸を有する回転装置に綿棒を取り付ける。そして、綿棒の先端部にアセトンを浸み込ませた状態とし、回転装置により綿棒を回転運動させながら、綿棒の先端部を導電接着層30の残留物31に擦りつけて、残留物31を除去する。
方法4は、導電接着層30の残留物31を除去するツールとしてポリスチレン製のリペアカッター40を用いる。この方法では、導電接着層30の残留物31を溶解する有機溶剤を用いない。導電接着層30の残留物31を除去するときは、導電接着層30の残留物31とこの残留物31が付着する基板11,21または接続端子12,22との境界部分にリペアカッター40の角部41Aを押し当て残留物31を除去する。
表1に、位置制御性、除去性能、非損傷性、粉塵の少なさ、ツールの耐久性、および非有害性の比較評価を示す。各評価項目について、相対的比較を行った。
表1において、評価「×」のツールは最も劣っていることを示す。評価「△」のツールは評価「×」のツールよりも優れていることを示す。評価「○」のツールは評価「△」のツールよりも優れていることを示す。評価「◎」のツールは評価「○」のツールよりも優れていることを示す。
位置制御性は、除去部分に対するツールの位置決めのしやすさを示す。方法2は、綿棒が往復運動するため、評価が低い。方法1と方法4は手作業であるため、評価が高い。方法3は、綿棒が回転するため、方法1と方法4よりも位置制御性が低いが、方法2よりも位置制御性が高い。このため、方法3の評価は、方法1(または4)と方法2との間にある。
除去性能は、所定面積にある残留物31の全部を除去するために要する時間の短さを示す。方法1は、1枚の基板11,21を処理するために要する時間が最も長い。リペアカッター40を用いる方法は手作業であるが、残留物31を除去するために要する時間は、振動装置または回転装置を用いる方法2または方法3と略等しい。
非損傷性は、除去作業中において基板11,21または接続端子12,22に与える損傷の低さを示す。方法1〜3は、ツールとして綿棒を用いるため、基板11,21または接続端子12,22に殆ど損傷を与えない。また、方法4は、方法1〜3と同程度の性能を有する。すなわち、方法4は、基板11,21または接続端子12,22に殆ど損傷を与えない。
粉塵の少なさは、残留物31の除去作業においてツールから発生する粉塵量の少なさを示す。方法1〜3では綿棒を用いるため、綿屑が発生する。一方、方法4では、樹脂により形成されているリペアカッター40を用いる。このため、粉塵が殆ど発生しない。従って、方法4の評価は高い。
ツールの耐久性は、1個のツールにより処理することのできる基板枚数の多さを示す。綿棒の場合、除去作業により先端部が磨耗し、綿繊維が解けるため、1本あたりの処理可能個数は少ない。一方、リペアカッター40は、除去作業により先端部41が変形したり削れたりするが、綿棒に比べて多くの基板11,21を処理することができる。このため、方法4は評価が高い。
有害対策の不要性は、作業の行いやすさを示す。すなわち、アセトン等の有機溶剤を使用する場合は、身体に対する影響を考慮する必要があり、対策が必要であるため、作業性が低い。方法4は、有機溶剤を使用しないため、作用性が高く、評価が高い。
以上の評価によれば、全ての評価項目について方法4が優れている。特に、有機溶剤を用いることなく、方法3(綿棒を取り付けた回転装置を用いた方法)と略同等の時間で、導電接着層30の残留物31を除去することができる点において優れている。
表2を参照して、各種のリペアカッター40の性能を評価する。
表2に示すリペアカッター40はNo1〜No10の順に弾性率を小さくしている。具体的には、リペアカッター40の材料を変えている。各リペアカッター40の材料を表2に示す。評価は、基板に付着した残留物31をリペアカッター40により除去することにより行った。
この評価は、弾性率が2.2GPaである残留物31が付着した基板、弾性率が2.7GPaである残留物31が付着した基板、弾性率が3.5GPaである残留物31が付着した基板のそれぞれについて行った。いずれの場合も比較評価結果は同じであった。すなわち、残留物31の弾性率に関係なく、各評価項目について各リペアカッターの優劣に変わりはなかった。表2にその評価結果を示す。
すなわち、表2には、各種のリペアカッター40について、除去性能、非損傷性、および粉塵の少なさについての比較評価結果が示されている。表2に示すマークは、表1と同様、「×」、「△」、「○」、「◎」の順に評価が高くなる。
No1のリペアカッター40は、ステンレス(SUS304)により形成されているため、非損傷性の評価が低い。
No2〜5のリペアカッター40の弾性率は4〜20GPaである。これらのリペアカッター40によれば、除去性能は、No6〜9のリペアカッター40よりも低い。すなわち、No6〜9のリペアカッター40を用いる場合に比べて、基板11,21または接続端子12,22に付着する残留物31の除去に長時間を要する。
No6〜9のリペアカッター40は、除去性能が高く、基板11,21または接続端子12,22に損傷を殆ど与えず、かつ粉塵量も少ない。
なお、No6のリペアカッター40は、2種3層シート(太平化学製品株式会社 エンボスキャリアテープ用導電シート CMPS671)を用いて形成した。No9のリペアカッター40は、カーボン練り込み単層シート(太平化学製品株式会社 エンボスキャリアテープ用導電シート CMPS602GE)を用いて形成した。
No10のリペアカッター40は、除去性能が低い。弾性率が導電接着層30の弾性率よりも小さく、先端部41の変形度合いが大きいため、導電接着層30の残留物31を効率的に除去することができない。
以上の結果に基づいて除去性能、非損傷性、および粉塵の少なさを総合的に評価すると、No6〜9のリペアカッター40の性能が高いことが分かる。すなわち、リペアカッター40の材料としてはポリスチレン樹脂またはカーボン含有ポリスチレン樹脂を用いることが好ましく、弾性率は2.1GPa〜3.7GPaが好ましい。
本実施形態の効果を説明する。
(1)本実施形態では、先端部41の弾性率が2.1GPa〜3.7GPaであるリペアカッター40を用いて、基板11,21(接続体)に存在する導電接着層30の残留物31を除去する。
この方法によれば、リペアカッター40の先端部41の角部41Aを導電接着層30の残留物31に押し当てることにより、残留物31とこの残留物31が付着する基板11,21(または接続端子12,22)の間にリペアカッター40の角部41Aが入り込みかつ角部41Aが変形し基板11,21(または接続端子12,22)に密着する。このため、導電接着層30の残留物31を基板11,21(または接続端子12,22)から容易に除去することができる。また、基板11,21(または接続端子12,22)の損傷を抑制することができる。また導電接着層30の残留物31の除去作業中に発生する粉塵の量も抑制することができる。
(2)本実施形態では、弾性率が2.0GPa以上3.5GPa以下である導電接着層30を有する電子部品モジュール1の修復作業において、上記リペアカッター40を用いる。すなわち、弾性率が2.0GPa以上3.5GPa以下である導電接着層30に対し、上記構成のリペアカッター40を用いる。この場合上記(1)の効果が顕著に現れる。
(3)本実施形態では、弾性率が2.0GPa以上3.5GPa以下を有するエポキシ系接着剤またはアクリル系接着剤により形成された導電接着層30を、2.1GPa以上3.7GPa以下のポリスチレン樹脂またはカーボン含有ポリスチレン樹脂により形成されているリペアカッター40を用いて、除去する。このため、上記(2)に準じた効果が得られる。
(4)残留物31の除去作業では、ツールとして、透明なポリスチレン樹脂により形成されたリペアカッター40、またはカーボン含有ポリスチレン樹脂により形成されたリペアカッター40が用いられる。
カーボン含有ポリスチレン樹脂により形成されたリペアカッター40を用いる場合、静電気の発生が抑制される。また、除去作業により発生する静電気はリペアカッターを通じて除去される。このため、静電気放電の発生が抑制される。これにより、静電気に起因する電子部品の損傷を抑制することができる。
(5)除去作業のツールとして、透明なカーボン含有ポリスチレン樹脂により形成されたリペアカッター40を用いる場合は次の効果がある。リペアカッター40により修復作業を行うとき、残留物31がリペアカッター40に隠れて見えにくくなるときがあるが、透明なリペアカッター40を用いることにより、リペアカッター40に隠れて見えなくなる場合を少なくすることができる。このため、除去作業効率が向上する。
(6)本実施形態のリペアカッター40は、ポリスチレン樹脂またはカーボン含有ポリスチレン樹脂により形成され、かつ先端部41の弾性率が2.1GPa以上3.7GPa以下である。このようなリペアカッター40によれば、導電接着層30の残留物31を基板11,21または接続端子12,22(接続体)から容易に除去し、かつ基板11,21または接続端子12,22の損傷を抑制することができる。また導電接着層30の残留物31の除去作業中の粉塵の発生を抑制することができる。
(その他の実施形態)
なお、本発明の実施態様は上記実施形態にて示した態様に限られるものではなく、これを例えば以下に示すように変更して実施することもできる。また以下の各変形例は、上記各実施形態についてのみ適用されるものではなく、異なる変形例同士を互いに組み合わせて実施することもできる。
・上記実施形態では、エポキシ樹脂またはアクリル樹脂を主成分とする導電接着層30を含む電子部品モジュール1に対して、本発明を適用しているが、本発明の適用対象はこれに限定されない。すなわち、この他の樹脂を主成分とする導電接着層30を含む電子部品モジュール1に対しても本発明を適用することができる。
・上記実施形態のリペアカッター40は一つの成形体より構成されているが、先端部41と把持部42とを別体として構成することもできる。この場合、弾性率が2.1GPa以上3.7GPa以下を充たすように先端部41を構成する。また、ポリスチレン樹脂または導電性物質含有ポリスチレン樹脂により先端部41を形成することが好ましい。
・上記実施形態では、リペアカッター40の材料に好ましい樹脂として、ポリスチレン樹脂およびカーボン含有ポリスチレン樹脂を挙げているが、これらの樹脂の他、例えば、ポリエーテルエーテルケトン樹脂およびカーボン含有ポリエーテルエーテルケトン樹脂を挙げることができる。この樹脂を採用する場合、各種のポリエーテルエーテルケトン樹脂のなかでも、成形後の弾性率が2.1GPa以上3.7GPa以下を充たす樹脂を選択する。このような樹脂で形成されたリペアカッター40を基板11,21の修復作業に用いることにより、上記(1)に準じた効果を得ることができる。
・上記実施形態のリペアカッター40は、図6に示すように、先端部41が先細りに形成されているが、幅広の扁平な形状に形成してもよい。なお、この場合においても、導電接着層30の残留物31と接触する角部41Aは、断面において30°〜90°とすることが好ましい。
・上記実施形態では、基板11,21(接続体)に存在する導電接着層30の残留物31を除去するとき、有機溶媒を用いていないが、残留物31に有機溶媒または水を付与してもよい。なお、有機溶媒を付与する場合、その量を制限することが好ましい。残留物31に付与する有機溶媒の量は、リペアカッター40の先端部41が変形しやすくなる量よりも少なくする。
・上記実施形態では、第1基板11(接続体)と第2基板21(接続体)との接続構造を有する電子部品モジュール1に対する修復方法を説明したが、本発明の適用対象は、基板11,21同士の接続構造の修復に限定されない。例えば、異方性導電フィルムにより電子部品(接続体)と基板(接続体)とが接続された接続構造を有する電子回路基板の修復作業においても、本発明を適用することができる。
1…電子部品モジュール、10…第1モジュール、11…第1基板、12…接続端子、13…第1接続端子部、20…第2モジュール、21…第2基板、22…接続端子、23…第2接続端子部、30…導電接着層、31…残留物、40…リペアカッター、41…先端部、41A…角部、42…把持部。

Claims (5)

  1. 導電接着層を介して接続された少なくとも2個の接続体を分離した後、異方性導電フィルムを用いて再度接続し直す修復方法において、
    先端部の弾性率が2.1GPa以上3.7GPa以下であるリペアカッターを用いて、前記接続体に存在する前記導電接着層の残留物を除去する
    ことを特徴とする修復方法。
  2. 請求項1に記載の修復方法において、
    前記導電接着層の弾性率は2.0GPa以上3.5GPa以下である
    ことを特徴とする修復方法。
  3. 請求項2に記載の修復方法において、
    前記導電接着層はエポキシ系接着剤またはアクリル系接着剤であり、
    前記先端部はポリスチレンを主成分とする樹脂により形成されている
    ことを特徴とする修復方法。
  4. 請求項3に記載の修復方法において、
    前記先端部は導電性物質含有ポリスチレン樹脂により形成されている
    ことを特徴とする修復方法。
  5. 接続体に付着したエポキシ系またはアクリル系の導電接着層の残留物を除去するリペアカッターであって、
    前記導電接着層の残留物に接触する先端部がポリスチレン樹脂または導電性物質含有ポリスチレン樹脂により形成され、かつ前記先端部の弾性率が2.1GPa以上3.7GPa以下である
    ことを特徴とするリペアカッター。
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