JP2016118692A - 電子部品の実装方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電子部品を基板端面に強固に接合しつつ、電子デバイスの小型化、スペースの有効利用を確実に図る。【解決手段】互いに対向配置した第一基板１１１，第二基板１１２、および第一基板１１１，第二基板１１２の間に設けられた基板側配線接続部１１３ｓを有した液晶パネル１１０の外周端面１１０ｓに、電子部品１３０の電子部品側配線接続部１３１ｓを対向させる工程と、液晶パネル１１０の外周端面１１０ｓと電子部品１３０の電子部品側配線接続部１３１ｓとの間に、亜鉛（Ｚｎ）を含んだガラス用半田２１０を介在させ、超音波半田ごてにより、ガラス用半田２１０を加熱するとともにガラス用半田２１０に超音波振動を印加することにより、基板側配線接続部１１３ｓと電子部品側配線接続部１３１ｓとの間に半田パッド２００を形成する工程と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、基板端面への電子部品の実装方法に関する。

各種電子デバイスを構成する電子部品は、電子部品に設けられた端子部を、基板表面に形成された配線パターンに接合することで、基板の表面に実装されるのが一般的である。
しかし、このような構成では、端子部と配線パターンとのハンダ付けを行うため、基板が電子部品よりも外周側に張り出している。端子部と配線パターンとのハンダ付けを行うために基板が電子部品よりも外周側に張り出した構成を有する関連技術として、特許文献１（特開２００８−１０６５８号公報）が知られている。しかし、特許文献１に開示されたような構成では、電子デバイスの小型化、電子デバイスの筐体内のスペースの有効利用等の妨げとなる。

そこで、電子部品を、基板の表面の外周部において、表面に直交する端面に接続または実装することがある。ここで、電子部品は、当然ながら、基板に対して強固に実装する必要がある。基板の端面に電子部品を強固に実装する関連技術として、特許文献２（特開２０１３−２０６８４２号公報）のように、基板の端面にコネクタを設け、このコネクタに電子部品を接続するものが知られている。

しかし、特許文献２に開示されたような構成ではコネクタを設けるためのスペースが必要である。したがって、電子デバイスの小型化、筐体内のスペースの有効利用等を有効に実現しているとは言い切れない。

本発明は、電子部品を基板端面に強固に接合しつつ、電子デバイスの小型化、スペースの有効利用を確実に図ることの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。

本発明は、互いに対向配置した二枚の基板、および二枚の前記基板の間に設けられた基板側配線接続部を有した基板積層体の外周端面に、電子部品の電子部品側配線接続部を対向させるとともに、前記基板積層体の前記外周端面と前記電子部品の前記電子部品側配線接続部との間に、亜鉛（Ｚｎ）を含んだガラス用半田を介在させる工程と、超音波半田ごてにより、前記ガラス用半田を加熱するとともに前記ガラス用半田に超音波振動を印加することにより、前記基板側配線接続部と前記電子部品側配線接続部との間に半田パッドを形成する工程と、を備える、電子部品の実装方法を提供する。

また、本発明は、前記超音波半田ごてによるハンダ付けにより、前記ガラス用半田が二枚の前記基板の間に入り込み、前記基板側配線接続部に接合されるようにしてもよい。

また、本発明は、前記電子部品が、前記電子部品側配線接続部を有したフィルム状基板と、前記フィルム状基板上に実装されたチップ部品と、を備えるようにしてもよい。

さらに、本発明は、前記電子部品が、前記電子部品側配線接続部と前記半田パッドの間に介在する異方性導電膜を備えているようにしてもよい。

また、本発明は、前記ガラス用半田が、錫（Ｓｎ）およびインジウム（Ｉｎ）を主材とし、さらに亜鉛（Ｚｎ）を含むようにしてもよい。

さらに、本発明は、前記ガラス用半田が、アンチモン（Ｓｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、ケイ素（Ｓｉ）、銅（Ｃｕ）の少なくとも一種を含むようにしてもよい。

また、本発明は、二枚の前記基板の少なくとも一方に、外周部に前記基板側配線接続部を有した配線部が形成されているようにしてもよい。

また、本発明は、二枚の前記基板が、ガラス基板、樹脂基板、プリント基板の少なくとも一種であるようにしてもよい。

また、本発明は、前記基板積層体と、前記基板積層体の外周端面にハンダ付けされた前記電子部品とにより、液晶表示装置、有機発光ダイオード表示装置、プラズマディスプレイパネル表示装置の少なくとも一種の表示部を形成するようにしてもよい。

本発明によれば、電子部品を基板端面に強固に接合しつつ、電子デバイスの小型化、スペースの有効利用を確実に図ることが可能となる。

本実施形態における電子部品の実装方法を適用して構成したディスプレイ装置の一部の構成を示す断面図である。 図１の平面図である。 図１の左側面図である。 比較例における、２枚のガラス基板の隙間への半田の入り込み状況を、ガラス基板の隙間に沿った断面で観察した顕微鏡写真である。 比較例における、２枚のガラス基板の隙間への半田の入り込み状況を、２枚のガラス基板の外周端面から観察した顕微鏡写真である。 本実施例における、２枚のガラス基板の隙間への半田の入り込み状況を、ガラス基板の隙間に沿った断面で観察した顕微鏡写真である。 実施例における、２枚のガラス基板の隙間への半田の入り込み状況を、２枚のガラス基板の外周端面から観察した顕微鏡写真である。

以下、添付図面を参照して、本発明による電子部品の実装方法を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。

図１は、本実施形態における電子部品の実装方法を適用して構成したディスプレイ装置の一部の構成を示す断面図である。図２は、図１の平面図である。図３は、図１の左側面図である。
図１〜図３に示すように、ディスプレイ装置１００は、液晶パネル（基板積層体）１１０と、液晶パネル１１０に光を提供する光源部（図示無し）と、光源部で発した光を液晶パネル１１０の背面に導く光ガイド部（図示無し）と、を備えている。

液晶パネル１１０は、第一基板１１１と、第一基板１１１に対向配置された第二基板１１２と、第一基板１１１と第二基板１１２との間に配置された液晶層（図示無し）と、を備えている。

第一基板１１１および第二基板１１２の少なくとも一方（図１の例では第一基板１１１）には、図示しないデータラインとゲートラインとからなる信号配線と、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等を備えた配線部１１３が設けられている。配線部１１３は、第一基板１１１と第二基板１１２との間の液晶層の液晶を駆動し、液晶パネル１１０における表示画像（映像）を形成する。

このような液晶パネル１１０において、液晶パネル１１０の表示面１１０ｆの外周部において、表示面１１０ｆに直交する外周端面１１０ｓに、電子部品１３０が実装されている。
電子部品１３０は、フィルム状の配線基板（フィルム状基板）１３１と、配線基板１３１の表面１３１ｆに実装された、例えばＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等のチップ部品１３２と、を備えている。

電子部品１３０は、液晶パネル１１０の外周端面１１０ｓにおいて、第一基板１１１と第二基板１１２との間に位置する配線部１１３の端部に形成された複数の基板側配線接続部１１３ｓに、複数の半田パッド２００を介して電気的に接続されている。
半田パッド２００は、電子部品１３０の配線基板１３１の電子部品側配線接続部１３１ｓに付着するとともに、第一基板１１１と第二基板１１２との間に入り込み、基板側配線接続部１１３ｓに付着している。すなわち、半田パッド２００は、電子部品１３０の配線基板１３１の電子部品側配線接続部１３１ｓに付着した電子部品接合部２００ａと、第一基板１１１と第二基板１１２との間に入り込み、基板側配線接続部１１３ｓに付着した基板間接合部２００ｂと、を有している。

ここで、電子部品側配線接続部１３１ｓが銅（Ｃｕ）で形成されている場合、半田パッド２００の材質によっては、半田パッド２００の電子部品側配線接続部１３１ｓに対する付着性を高めるため、電子部品側配線接続部１３１ｓと半田パッド２００との間に、異方性導電膜（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ：ＡＣＦ）１４０を設けてもよい。具体的には、半田パッド２００に、銀（Ａｇ）の合金や、インジウム（Ｉｎ）と錫（Ｓｎ）との合金等が含まれている場合、電子部品側配線接続部１３１ｓと半田パッド２００との間に、異方性導電膜１４０を設けるのが好ましい。

液晶パネル１１０の外周部には、ディスプレイ装置１００の外枠を形成するベゼル１５０が設けられている。ベゼル１５０は、液晶パネル１１０の外周端面１１０ｓの外周側に位置する側板部１５０ａと、側板部１５０ａの一端から液晶パネル１１０の内側に向けて延び、液晶パネル１１０の表示面１１０ｆの外周部に沿う前板部１５０ｂと、を少なくとも備える。電子部品１３０は、このようなベゼル１５０の側板部１５０ａと液晶パネル１１０の外周端面１１０ｓとの間に収められている。

この実施形態においては、上記半田パッド２００に、亜鉛（Ｚｎ）を含んだガラス用半田２１０を用いる。より詳しくは、ガラス用半田２１０は、錫（Ｓｎ）とインジウム（Ｉｎ）とを主材とし、亜鉛（Ｚｎ）を含む。錫の含有量は、６０〜７０質量％とするのが好ましい。インジウムの含有量は、２５〜３５質量％とするのが好ましい。また、亜鉛の含有量は、３〜５質量％とするのが好ましい。
ガラス用半田２１０は、さらに、アンチモン（Ｓｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、ケイ素（Ｓｉ）、銅（Ｃｕ）の少なくとも一種を微量含有するようにしてもよい。

このような半田パッド２００は、以下のようにして形成する。
まず、第一基板１１１と第二基板１１２とを積層して対向配置させる。そして、上記したようなガラス用半田２１０を、電子部品１３０の電子部品側配線接続部１３１ｓと、液晶パネル１１０の外周端面１１０ｓとの間に挟み込む。

次いで、この状態で、超音波半田ごてを用い、ガラス用半田２１０を加熱するとともに、超音波振動を印加する。ガラス用半田２１０は、超音波半田ごてによる加熱より溶融して液化する。液化したガラス用半田２１０は、第一基板１１１と第二基板１１２との間に毛細管現象によってしみこんでいく。さらに、ガラス用半田２１０は、超音波振動の印加により、気泡状のキャビティ（空洞）が発生する。このキャビティが大気圧によって潰れるときに生じるエネルギーにより、接合対象である電子部品１３０の電子部品側配線接続部１３１ｓ、液晶パネル１１０側の基板側配線接続部１１３ｓの母材の酸化皮膜の除去、母材の溶解、半田の拡散等が行われる。
このようにして、ガラス用半田２１０が、電子部品１３０の電子部品側配線接続部１３１ｓと、液晶パネル１１０側の基板側配線接続部１１３ｓとにそれぞれ確実に付着して半田パッド２００が形成される。

上述したように、互いに対向させた液晶パネル１１０の外周端面１１０ｓと電子部品１３０の電子部品側配線接続部１３１ｓとの間に、亜鉛（Ｚｎ）を含んだガラス用半田２１０を介在させて、超音波半田ごてによるハンダ付けを行った。これにより、電子部品１３０を、液晶パネル１１０の外周端面１１０ｓに沿わせた状態で、強固にハンダ付けすることができる。その結果、電子部品１３０を実装するために、第一基板１１１，第二基板１１２のいずれか一方を外周側に張り出させる必要もなく、液晶パネル１１０を小型化することができる。さらに、電子部品１３０を、液晶パネル１１０の外周端面１１０ｓに直接接合することができるので、電子部品１３０が外周側に張り出すのを最小限に抑えることができる。その結果、ディスプレイ装置１００の小型化、ベゼル１４０の幅の狭小化を図ることが可能となる。

また、超音波半田ごてによるハンダ付けにより、ガラス用半田２１０を、第一基板１１１と第二基板１１２との間に入り込ませて、基板側配線接続部１１３ｓと電子部品側配線接続部１３１ｓとを強固に接合することができる。

さらに、電子部品側配線接続部１３１ｓを有した配線基板１３１と、配線基板１３１上に実装されたチップ部品１３２と、を備えた電子部品１３０を、上記した手法により、強固かつ確実に実装することができる。

また、電子部品１３０は、電子部品側配線接続部１３１ｓと半田パッド２００の間に介在する異方性導電膜１４０を備えるようにすれば、電子部品側配線接続部１３１ｓが銅である場合に、半田パッド２００の材質によっては、半田パッド２００の電子部品側配線接続部１３１ｓに対する付着性を高めることができる。

（実験例）
ここで、本実施形態に係るガラス用半田２１０を超音波半田ごてによりハンダ付けした場合の効果について確認したので、その結果を示す。
試験体として、２枚のガラス基板をシール材で貼り合わせたものを用意した。そして、亜鉛（Ｚｎ）を含んだガラス用半田２１０を、２枚のガラス基板の外周端面に押し当て、超音波半田ごてにより加熱および超音波振動の印加を行った。
比較例として、２枚のガラス基板を貼り合わせた試験体の外周端面に、亜鉛を含まない通常の半田を押し当て、超音波半田ごてにより加熱および超音波振動の印加を行った。

図４は、比較例における、２枚のガラス基板の隙間への半田の入り込み状況を、ガラス基板の隙間に沿った断面で観察した顕微鏡写真である。図５は、比較例における、２枚のガラス基板の隙間への半田の入り込み状況を、２枚のガラス基板の外周端面から観察した顕微鏡写真である。
図６は、本実施例における、２枚のガラス基板の隙間への半田の入り込み状況を、ガラス基板の隙間に沿った断面で観察した顕微鏡写真である。図７は、実施例における、２枚のガラス基板の隙間への半田の入り込み状況を、２枚のガラス基板の外周端面から観察した顕微鏡写真である。
図４に示すように、亜鉛を含まない通常の半田は、２枚のガラス基板の隙間に僅かに入り込んでいるものの、図５に示すように、２枚のガラス基板の外周端部には半田はほとんど付着していない。
これに対し、亜鉛を含んだガラス用半田２１０は、図６に示すように、２枚のガラス基板の隙間に入り込むとともに、図７に示すように、２枚のガラス基板の外周端面にガラス用半田２１０が付着していることが確認された。

さらに、ガラス基板の外周端面にガラス用半田２１０に対し、テープ剥離試験を行った。テープ剥離試験は、ガラス用半田２１０の表面に、母材であるガラス基板まで達する格子状（碁盤目様）の切り込みを入れた後、粘着テープを圧着させ、この粘着テープを剥離して行う。その結果、粘着テープの剥離によるガラス用半田２１０の剥離状況を確認したところ、ガラス用半田２１０の剥離は認められなかった。
よって、ガラス用半田２１０を超音波半田ごてでハンダ付けすることにより、ガラス用半田２１０が第一基板１１１，第二基板１１２の間に入り込み、基板側配線接続部１１３ｓに確実に接合されることが確認された。

なお、本発明の電子部品の実装方法は、図面を参照して説明した上述の実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、第一基板１１１に、基板側配線接続部１１３ｓを有した配線部１１３を形成したが、これに限らない。第一基板１１１，第二基板１１２の少なくとも一方に、外周部に基板側配線接続部１１３ｓを有した配線部１１３が形成されていればよい。
さらには、第一基板１１１と、第二基板１１２との間に、配線部１１３を挟み込むような構成とすることもできる。

さらに、また、第一基板１１１，第二基板１１２は、ガラス基板に限らず、樹脂基板、プリント基板の少なくとも一種であればよい。

ディスプレイ装置１００は、液晶表示装置に限るものではなく、有機発光ダイオード表示装置、プラズマディスプレイパネル表示装置等にも、本発明を同様に適用することができる。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。

１００ ディスプレイ装置
１１０ 液晶パネル（基板積層体）
１１０ｆ 表示面
１１０ｓ 外周端面
１１１ 第一基板
１１２ 第二基板
１１３ 配線部
１１３ｓ 基板側配線接続部
１３０ 電子部品
１３１ 配線基板（フィルム状基板）
１３１ｓ 電子部品側配線接続部
１３２ チップ部品
１４０ 異方性導電膜
２００ 半田パッド
２１０ ガラス用半田

Claims (9)

1. 互いに対向配置した二枚の基板、および二枚の前記基板の間に設けられた基板側配線接続部を有した基板積層体の外周端面に、電子部品の電子部品側配線接続部を対向させるとともに、前記基板積層体の前記外周端面と前記電子部品の前記電子部品側配線接続部との間に、亜鉛（Ｚｎ）を含んだガラス用半田を介在させる工程と、
   超音波半田ごてにより、前記ガラス用半田を加熱するとともに前記ガラス用半田に超音波振動を印加することにより、前記基板側配線接続部と前記電子部品側配線接続部との間に半田パッドを形成する工程と、
   を備える、電子部品の実装方法。
2. 前記超音波半田ごてによるハンダ付けにより、前記ガラス用半田が二枚の前記基板の間に入り込み、前記基板側配線接続部に接合される、請求項１に記載の電子部品の実装方法。
3. 前記電子部品は、前記電子部品側配線接続部を有したフィルム状基板と、前記フィルム状基板上に実装されたチップ部品と、を備える、請求項１または２に記載の電子部品の実装方法。
4. 前記電子部品は、前記電子部品側配線接続部と前記半田パッドの間に介在する異方性導電膜を備えている、請求項３に記載の電子部品の実装方法。
5. 前記ガラス用半田は、錫（Ｓｎ）およびインジウム（Ｉｎ）を主材とし、さらに亜鉛（Ｚｎ）を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の電子部品の実装方法。
6. 前記ガラス用半田は、アンチモン（Ｓｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、ケイ素（Ｓｉ）、銅（Ｃｕ）の少なくとも一種を含む、請求項５に記載の電子部品の実装方法。
7. 二枚の前記基板の少なくとも一方に、外周部に前記基板側配線接続部を有した配線部が形成されている、請求項１から６のいずれか一項に記載の電子部品の実装方法。
8. 二枚の前記基板は、ガラス基板、樹脂基板、プリント基板の少なくとも一種である、請求項１から７のいずれか一項に記載の電子部品の実装方法。
9. 前記基板積層体と、前記基板積層体の外周端面にハンダ付けされた前記電子部品とにより、液晶表示装置、有機発光ダイオード表示装置、プラズマディスプレイパネル表示装置の少なくとも一種の表示部を形成する、請求項１から８のいずれか一項に記載の電子部品の実装方法。