JP3337480B2 - 電気的接続部形成装置 - Google Patents
電気的接続部形成装置Info
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Description
基板にICを実装するための方法および装置に関してお
り、特に、ハンダ付けなしでICとPC基板との電気的
接続を達成するための方法および装置に関している。
オートメーテッドボンディング(tape autom
ated bonding、TAB)は、ダイとして知
られるICチップ上の電気的接点に導電リード線を接続
するための手法である。該リード線をこのように接続し
たならば、ICを別の回路と相互接続するために使用す
ることができる。一般に細長いフィルム片を多数の隣接
した矩形のセグメントに分けるが、その各々にエッチン
グされた多数の導電リード線がある。各セグメントの中
央部に実装されたダイは、既知の方法で導電リード線に
電気的に接続される。このように組み付けておくと、ダ
イの実装されたフィルムまたはテープは、以後の処理、
試験などの前に、リールに巻き付けることができる。最
終試験後に、テープは個々のTABセグメントに切断さ
れるが、各セグメントにはダイおよび付随する導電リー
ド線を含んでいる。
され、PC基板には、トレースまたは導電メタライゼー
ションと呼ばれる多数の導電リード線が含まれることが
あり、対応するTABセグメントのリード線と、まずア
ラインメントをとってから、ハンダ付けにより電気的お
よび機械的に接続される。TABセグメントをPC基板
上にハンダ付け接続により実装することは、幾つかの理
由により不都合な点がある。
の可能性のために、TABセグメント上のリード線は、
向かい合う対応するPC基板のリード線と正確に一直線
上に置き、TABリード線と隣接PC基板リード線との
間のハンダ橋絡を防止しなければならない。このアライ
メントでは、光学的反射手法を用いるずっと安価なアラ
イメント・システムと全く異なるビデオ手法を用いる高
価な機器が要求される。アライメント・システムのコス
トの他に、TABセグメントのリード線をPC基板のリ
ード線にハンダ付けするために適合された特殊ハンダ付
け機、およびハンダ付け後に用いる洗浄機器に付随する
別途コストが掛かる。フルオロカーボン、フラックスお
よび鉛(lead)などの物質の廃棄物処理も、ハンダ
付けを用いるときの他の運用上のコストとして必要にな
る。
点において不都合である。TABセグメント上のIC
を、ハンダを溶かして接続するために必要となる熱にさ
らすことは望ましくない。一部の回路は他よりもずっと
敏感であるので、回路の信頼性が熱により損なわれるこ
とがある。TABハンダ付け手法は、他のコンポーネン
トをPC基板にハンダ付けするために要求される手法と
はしばしば異なるので、TABセグメントをまずハンダ
付けしてから他のコンポーネントをハンダ付けするか、
その逆が行われる。いずれの場合でも、最初に行うハン
ダ付け接続は、第二のハンダ付け接続をするために熱を
加えるときに、弱められるか完全に接続の外れることが
ある。
ントの現場での交換は、密接するリード線の間隔および
アライメント許容差のために、困難であり、不可能な場
合もある。現場でのこのようなシステムの交換は、PC
基板を取り付けるシステムにおいて、修理をしたり、性
能を高めたり、機能を追加するためには望ましい。最後
に、代表的なTABセグメントをPC基板にハンダ付け
するために要する組立サイクルタイムは約5分である。
この時間をかなり減少させることは好都合なことであ
る。
ードを有するTABセグメントと多数の導電リード線を
有するプリント回路基板との間に電気的接続をもたらす
ための方法から成る。多数の導電素子は、選ばれたTA
Bセグメントのリード線と選ばれたPC基板のリード線
の間に配置される。TABセグメントおよび回路基板
は、一般に、選ばれたリード線がお互いに向き合う位置
に配置される。その後で、TABセグメントは回路基板
の方に向けられ、それにより、選択されたリード線間の
導電素子が圧縮される。発明の別の面では、TABセグ
メントのリード線上に突起が形成され、対応する向き合
う回路基板のリード線の方に向けられ、それにより、そ
の間の電気的接続をもたらしている。
られる。本発明は、先行技術に付随するこれまでに列挙
した短所を克服するTABセグメントをPC基板上に実
装するための方法および装置をもたらすことを目的とし
ている。
基板に接続するプロセスに付随するコストのみならず、
接続をするために要求される機器のコストをも減少させ
るような方法および装置をもたらすことを目的としてい
る。
セスを行うために必要な加熱に伴う問題を省くための方
法および装置をもたらすことを目的とする。
交換するために使用可能な方法および装置をもたらすこ
とを目的とする。
基板との間の接続をしたり外すために比較的短い時間で
の作業を可能とする方法および装置をもたらすことを目
的とする。
す。この中には、クランプ12およびTABセグメント
14が含まれる。TABセグメント14には、ICチッ
プまたはダイ16および多数の導電リード線18を含
み、このリード線18は、ダイ16の各側から伸びてお
り、ダイ16に形成される回路と電気的に接続してい
る。リード線18は、従来のプロセスを用いてフィルム
・セグメント20上に形成される。同様に、関連するダ
イ上の電気接点にリード線18を接続するための方法も
知られている。
るZ軸導体21には、非導電材料のフィルムまたは薄板
22が用いられる。本実施例では、薄板22は、可撓性
の透明な高分子材料、すなわち望ましい実施例ではポリ
イミド樹脂材料で形成される。該薄板22には、24で
示される多数の導電端子がその上に実装されており、各
端子24は薄板22の両側から突出している。
のプロセスを用いて基板上に形成される多数の導電リー
ド線28がある。プリント回路基板は任意の電気的基
板、例えば混成基板、成形回路、フレキシブル回路など
を使用できる。
TABセグメント14上のリード線18をPC基板26
上のリード線28に接続する方法について簡単な一般的
説明を次に行う。第一に、クランプ12、TABセグメ
ント14、Z軸導体21およびPC基板26は、図3に
示すように一直線上にある。その後で、構造が図4に示
す形になるまで、クランプはPC基板の方に押し付けら
れる。最後に、以後に述べる方法により、クランプがP
C基板に締め付けられるので、構造は図6に示す形にな
る。クランプ12は、Z軸導体21から上方に伸びる導
体の当該部分に対して、TABセグメント14上のリー
ド線を押し付ける。Z軸導体21から下方に伸びる導体
は、PC基板26上のリード線28の最も外側の部分に
対して押し付けているので、TABセグメント14上の
リード線18とPC基板26上の対応する向き合うリー
ド線との間の連続的な電気的接触をもたらしている。
細な説明では、まず図1および図2に注意する。クラン
プ12には、ほぼ平らな上部30がある。4つの支柱3
2、34、36、38は、本書では伸張手段とも呼んで
おり、上部30の下側から下方に伸びている。支柱32
〜38は、実質的に同じ長さで、図2に示すような間隔
で配置されている。支柱32〜38および上部30は、
成形ポリカーボネートから成る。アクリル樹脂またはビ
ニル樹脂などの他の比較的硬質なプラスチックも適して
いる。
も、上部30の下側から下方に伸びている。各圧縮部材
には、下方を向いた面48、50、52、54がある。
クランプ12は、従来の2ステップ成形プロセスを用い
て作られる。面48〜54は、ほぼ平面であり、本書で
はクランプ12の締付け面または弾性部と呼ぶ。以後の
説明から分かるように、面48〜54は、TABセグメ
ント14およびZ軸導体21をPC基板26に押し付け
て、TABセグメント14上のリード線18とPC基板
26上のリード線28との間で、Z軸導体21の導電素
子24を介して、低接触抵抗を保っている。開口部56
は、上部30の中央にあり、図6に示すようにクランプ
12をPC基板に組み付けるときに、開口部の中心がダ
イ16の中心と同心になるような大きさおよび位置にあ
る。図1および図3のクランプ12は、図4および図6
のクランプが圧縮部材40〜46を含まないという点に
おいて、図4および図6のクランプとわずかに異なって
いることに留意しなければならない。図1および図3の
クランプ12が一般的には好ましい。しかし、後で説明
するように、図4および図6のクランプ12のように圧
縮部材40〜46を備えなくとも本発明を実施すること
ができる。再び図3を参照して、例示されている構造に
ついてさらに確認および説明する。TABセグメント1
4には4つのスロットがあり、その1つはスロット58
で、TABセグメント14の各縁の近くのフィルム20
に形成されている。スロット58に面するダイ16の側
面に接続される導電リード線は、フィルム20の表面上
で、ダイ16から、スロット58とこの近くのフィルム
20の縁との間のフィルム20部分にまで伸びている。
スロット58上を伸びるリード線は、本書ではパッドと
呼び、そのうちの3つはパッド60、61、63であ
る。パッドは、下面だけでなく、上面をも導電面として
ある。4つの穴(そのうちの1つは穴62)が、フィル
ム20を貫いて形成され、支柱32〜38に対応して配
置されている。リード線18は、これら4つの穴のいず
れの上にもかぶさらないパターンで、フィルム20上に
配置される。正方形の開口部64が、フィルム・セグメ
ント20の中央に設けられている。開口部64はダイ1
6よりもわずかに大きく、ダイ16は、フィルム20の
表面からダイ16との付随する接続にまで伸びている導
電リード線18により、開口部64の中央で吊り下げ状
に保持されている。
4は、多数の隣接TABセグメントが次々と形成される
伸張テープ(図示していない)から、対向する側面6
5、67に沿って切断される。該テープには、各側に穴
69、71のような送り穴があり、テープを個々のTA
Bセグメントに切断する前の様々な製造および試験サイ
クル中に、テープを送り出すための送り歯車(図示して
いない)と噛み合う。最終試験後に、TABセグメント
の形成されたテープは、リールに巻き取られ、組立者に
与えられて、該テープを、個々のTABセグメントに切
断し、回路基板上に実装する。
うちの1つは穴66である。Z軸導体21の穴66など
の各穴も、支柱32〜38をその中に通すことができる
ような間隔になっている。正方形開口部68は、薄板2
2のほぼ中央にある。開口部68の中心は、開口部64
の中心と同心である。開口部68は、開口部64よりも
わずかに大きい。薄板22に形成される開口部68なし
でも発明を実施することはできるが、開口部68は、以
後に述べる利点をもたらす。
示す。端子70、72、74のような各導電端子は、ほ
ぼ管状形である。薄板22は、図3の薄板22の1つの
側および図7の他の側に示すように、ほぼ矩形トラック
を形成するように、導電端子24のまわりに形成され
る。端子70〜74等は、既知の方法で薄板22に形成
される。この実施例では、該端子は、薄板22の境界近
くに矩形パターンを形成するように配列される例からな
り、各6つの例を多数形成してある。
C基板26上に形成されるパッド76、78、80など
のパッドを終端とする。図3、図4および図6では、P
C基板26のパッド76〜80などの各パッドは、TA
Bセグメント14上のパッド60、61、63などの対
応するパッドの下に位置する。向き合う対応するパッド
は、PC基板上のリード線28を介してTABセグメン
トに接続されたPC基板26の他のコンポーネント(図
示していない)のみならず、TABセグメント14をも
含む予め設計された回路に従って、お互いに電気的接続
をするように設計されている。PC基板には4つの穴が
あり、その1つは穴81であり、TABセグメント14
およびZ軸導体21の、各穴62および66などの対応
する穴と一直線上にある。
明の方法や動作を説明する。すでに述べたテープ(この
上にTABセグメント14などを形成する)を作るため
の製造プロセスにおける従来のステップの1つに、各ダ
イをカプセルに入れるステップがある。図3では、TA
Bセグメント14に関して、市販のカプセル材料(en
capsulant)を、フィルム20の下側からダイ
16および開口部64の近くのフィルム20に用いてい
る。カプセル材料は硬化するので、ダイ16とフィルム
20の間に実質的に強固な機械的接続をもたらし、それ
によりリード線の破損を防止している。カプセル材料
は、テープ上の他の各TABセグメント(図示していな
い)にも同様に用いられる。
は、選択されたTABセグメント上に置かれるが、この
TABセグメントは、カプセル材料を用いる前に、連続
テープ上に形成される多数の該セグメントの1つであ
る。カプセル材料をダイ16およびフィルム20間に用
いるときには、開口部68の近くのフィルム22にも用
いられる。このように、すでに述べたようにダイ16を
カプセルに入れたり、さらに、開口部68周辺のまわり
のフィルム20に薄板21を結合させるために、1つの
カプセル材料の適用が行われる。Z軸導体21が、テー
プ上の各TABセグメントに用いられる。カプセル材料
は、従来の方法で予備硬化され、リールに巻き付けられ
てから硬化される。このリールは、その後で、PC基板
組立者に与えられ、組立者は、テープを、個々のTAB
セグメント14に切断する。
るTABセグメントを伴う各Z軸導体21のアライメン
ト許容差は重要ではない。Z軸導体21上の導体24に
より形成される矩形パターンは、スロット58などのT
ABセグメント・スロットに露出されるパッド60、6
1、63などのパッドに向き合うことだけが要求され
る。フィルム20(この上にTABセグメントが形成さ
れる)などのフィルムの下側に形成されるリード線を有
するTABセグメントの場合には、アライメントはさほ
ど重要ではない。
26に実装すると、パッド60、61、63などのパッ
ドは、PC基板26上のパッド76、78、80などの
対応するパッド上にほぼ一直線上に置かれる。リード線
18の端子端に形成されるパッド60〜63などのパッ
ドは、PC基板26に形成されるパッド76〜80など
と実質的に同じ幅であることが望ましい。実施例では、
図5に示すパッド幅は、TABセグメント14上の両パ
ッドおよびPC基板26上のパッドでは、約10ミルで
ある。Z軸導体21の端子70〜74などの導電端子間
のピッチすなわち間隔は約3ミルである。したがって、
図5に見られるように、パッド61および78などのほ
ぼ対向するパッドは、±5ミル以上、お互いの横方向に
ずれることがある。その場合でも、導電端子70〜74
などの導電端子の少なくとも一部は、パッド61の下面
に押し付けられると共に、パッド78の上面に押し付け
られるので、それにより対向するパッド間に電気的接続
が行なわれる。自動組立ラインでTABセグメントをP
C基板に実装するときには、光学反射機器を用いてこの
アライメント許容差を容易に達成できるので、ビデオカ
メラおよび関連する信号処理機器を組み込んだより高価
な視覚機器は不要である。
セグメント14をこのようにPC基板26上に置いたと
きには、手動または自動手段により、クランプ12の位
置が決まる。クランプ12の支柱32〜38は、TAB
セグメント14およびZ軸導体薄板21の各穴62、6
6等、およびPC基板26の穴81等と、実質的に一直
線上になるようにされる。その後で、図4に示すよう
に、支柱32、34が、PC基板26の穴81の中に入
ってゆくまで、クランプ12を下げる。
aking iron)82にはその上面に4つの凹部
が形成され、そのうちの2つは、支柱32〜38に向か
い合う凹部84、86である。凹部の各々は、対応する
支柱に向かい合っている。図4のように自動機械(図示
していない)はクランプ12、TABセグメント14、
Z軸導体21およびPC基板26を押し下げて、クラン
プ12の上面に圧力を加え、それにより支柱32〜38
の下端を、ヒート・ステーキング鉄82上の凹部84、
86などに溶かすのである。ヒート・ステーキング鉄8
2は、プラスチックの支柱端を溶かし2ヘッド88、9
0などの半球状ヘッドを形づくり、該ヘッドは、上記部
材を一緒に締め付けて、TABセグメント14とPC基
板26上の対向するパッド間の導電端子を介して、低抵
抗接触をさせるための適切な圧力を維持している。
Bセグメント14に最初に結合されるのではなく、自動
機器によりPC基板26上に置かれる。その後で、従来
の機器を用いて、TABセグメント14の下面に接着剤
を塗布し、該セグメント14は、次に、図3の分解図に
示すように、Z軸導体21の上に一直線に置かれる。次
に、自動機器により、クランプ12はPC基板26上に
置かれ、すでに述べた自動ヒート・ステーキングによ
り、図6に示す構造をもたらす。
は、圧縮部材40〜46は、TABセグメント14上の
スロット58などと一直線上にされ、図6に示すように
組み付けたときに、すべてのTABセグメント・パッド
を対応するPC基板パッドに押し付ける。
のZ軸導体を組み込んだ本発明の他の実施例を示す。前
記実施例と対応する部材には対応する符号を用いて説明
する。図11に示すように、Z軸導体21には薄板22
を含むが、図5の管状端子70、72、74ではなく、
薄板22は、多数の球状部材90、92、94を有す
る。図示のように、薄板22は球状部材90〜94等の
まわりに形成されており、それにより、各球状部材90
〜94等は上向きおよび下向き部分を有している。球状
部材は薄板22に埋め込まれて、図7の導電端子24の
パターンなどのパターンを形成している。
代りに用いると、TABセグメント14を下方に押しや
ったときに、球状部材は本質的な点接触力をもたらし、
それにより図5のパッド60〜63とパッド76〜80
の間にZ軸導体21をはさむのである。点接触力は、各
対向パッドに対する球状部材に点接触から引き起こる
“擦り”動作により、優れた電気的接触をもたらす。
図12は、本発明に従って構成される装置の第三の実施
例の一部の拡大図である。この実施例では、図1〜10
の実施例の管状端子を含む薄板22は用いない。本実施
例では、図12の実施例の端子70、72、74などの
管状端子をフイルム・セグメント20に形成することに
よって、薄板22などの別々の薄板を、TABセグメン
ト14とPC基板26の間に配置する必要がなくなっ
た。すでに述べた実施例におけるように、管状端子70
〜74は、図7の導電端子24のような矩形パターンを
形成する。図12の実施例には、パッド61、63など
の隣接パッド間に管状端子70〜74が設けられていな
い。これは、図12の実施例では、管状端子70〜74
は、関連するパッドと一体的に成形されるからである。
図12の実施例は、普通の技能を有する者が容易に実施
することのできる従来の電気めっきおよびエッチング・
プロセスにより構成される。
と同様にしてPC基板上に実装される。しかし、TAB
セグメント14に導電端子が形成されるので、側面図で
はZ軸導体21が省かれるということを理解しなければ
ならない。
明の第四の実施例の一部の拡大図が示してある。図12
の実施例のように、図7の導電端子24などがリード線
61、63のようなTABリード線に形成されるので、
薄板20のような薄板に対する必要性がなくなった。図
14では、導電端子96、98、100は、TABリー
ド線61に形成される多数の該端子のうちの3つであ
る。TABリード線63などの他のTABリード線の各
々には、その上に形成される該導電端子96〜100等
がある。図14の実施例の導電端子を、本書では、“突
起”と呼んでいる。図14および図15に示すような突
起を形成する予め成形されたへこみ面を有するプレス
(press)に各TABリード線を押し付けることに
より突起が形成される。
よび13の実施例と同様にして、PC基板26に実装さ
れる。図14の実施例をこのように実装したならば、図
11の実施例に関して述べたように、突起は、擦り動作
をもたらす本質的な点接触力を与えるので、TABリー
ド線とPC基板リード線との間に増大する電気的接触を
もたらす。
メントのリード線とPC基板のリード線とを厳密に合わ
せる必要がなくなると共に、ハンダ付けを必要としない
ことから熱による回路への悪影響も防止することができ
る。また、これらに伴なって位置合せのための高価なビ
デオ手法を用いる機器やハンダ付けのための機器が不要
となり制作コストを下げることができ、さらに時間の削
減もできる。
る。
面図である。
ンプした後の図4の対応図である。
を拡大して示す側面図である。
トの端子部分を拡大して示す平面図である。
る。
トの端子部分を拡大して示す平面図である。
る。
Claims (2)
- 【請求項1】ダイが実装されたTABセグメントに形成
されている複数の導電性パッドと、プリント回路基板に
形成された複数の導電性パッドの間に複数の電気的接続
部を形成するための装置であって、 前記TABセグメントと前記プリント回路基板の間に配
置可能で、開口部を備え、前記開口部はそれを通して前
記ダイを収容する、非導電性材料のシートと、 前記シートの取り付けられた複数の導電性部材であっ
て、前記複数の導電性部材の各々は前記シートの両面か
ら突き出すように前記シートに取り付けられ、前記パッ
ドによって形成されるパターンにほぼ一致する導電性パ
ターンを前記シートに形成する、複数の導電性部材と、 前記TABセグメント、前記シート、及び、前記回路基
板に形成された複数の穴と、前記穴に挿入するための伸
張手段とを有し、前記装置において前記TABセグメン
トのリード線と前記プリント回路基板のリード線のアラ
イメントをとる手段とを有する装置。 - 【請求項2】前記装置において、前記TABセグメント
に前記シートを取り付けるための手段が含まれ、該取り
付けるための手段が、前記シートと前記TABセグメン
トの間において、前記シート開口部周辺のまわりに付着
させられるカプセル材料を有することを特徴とする請求
項1に記載の装置。
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