JP5991540B2 - フレキシブル基板の実装方法 - Google Patents

Description

本発明は、フレキシブル基板やリジッド基板を含む様々なプリント配線基板に対して、異方性導電ペーストを用いてフレキシブル基板を実装する方法に関する。

図６は、リジッド基板に対して帯状のフレキシブル基板が接合された実装構造体の従来例を概念的に示した斜視図である。図６に示す様に、この実装構造体では、リジッド基板１０１の表面１０１ａに、そのエッジ１０１ｂに沿って実装領域Ｒｐ１が設けられている。そして、その実装領域Ｒｐ１に対して、帯状のフレキシブル基板１０２が、そのフレキシブル基板１０２がエッジ１０１ｂから略垂直に引き出される様に、異方性導電層１０３を介して接合されている。従来、異方性導電層１０３の形成には、導電性粒子と熱硬化性樹脂とを含む異方性導電シートが多く用いられていた（例えば、特許文献１又は２）。具体的には、実装領域Ｒｐ１において、リジッド基板１０１とフレキシブル基板１０２との間に異方性導電シートを介在させ、この状態で、異方性導電シートを加熱すると供に、フレキシブル基板１０２をリジッド基板１０１へ向けて加圧する。この様な熱圧着により、導電性粒子を介してリジッド基板１０１の配線とフレキシブル基板１０２の配線とが互いに電気的に接続される。又、熱硬化性樹脂の硬化により、リジッド基板１０１とフレキシブル基板１０２との接合強度が高められる。しかし、異方性導電シートは、実装過程において、所定形状への裁断やリジッド基板１０１への貼付等の煩雑な工程を必要とする。

そこで、実装過程を簡略化するべく、異方性導電シートに代えて異方性導電ペーストを用い、この異方性導電ペーストを、ディスペンサ等の塗布装置により実装領域Ｒｐ１に塗布することが検討されている。この場合、異方性導電ペーストの塗布後、フレキシブル基板１０２を、そのフレキシブル基板１０２がエッジ１０１ｂから略垂直に引き出される様に、実装領域Ｒｐ１に重ねる。そして、実装領域Ｒｐ１において、その実装領域Ｒｐ１に塗布された異方性導電ペーストを加熱すると供に、フレキシブル基板１０２をリジッド基板１０１へ向けて加圧する。

特開昭６０−１４０７９１号公報 特開２０１０−２２５８４６号公報

従来は、図７に示す様に、異方性導電ペースト１０４は、実装領域Ｒｐ１のうち、エッジ１０１ｂから離間すると供にエッジ１０１ｂに沿って帯状に細長く延びた領域Ｒｐ２にのみ塗布されるに過ぎなかった。なぜなら、実装領域Ｒｐ１全体に異方性導電ペースト１０４を塗布した場合、実装領域Ｒｐ１にフレキシブル基板１０２を重ねた際に、異方性導電ペースト１０４が、エッジ１０１ｂから過剰に溢れ出すからである。

この様な実装方法によれば、得られた実装構造体に対して、リジッド基板１０１の表面１０１ａに沿ってエッジ１０１ｂに略垂直な方向１０６に、フレキシブル基板１０２をリジッド基板１０１から引き剥がそうとする力が付加された場合でも、異方性導電層１０３により高い接合強度が発揮され、従って、フレキシブル基板１０２はリジッド基板１０１から剥がれ難かった。

しかし、異方性導電ペースト１０４を用いた従来の実装方法では、図８に示される様に、エッジ１０１ｂに略直交するフレキシブル基板１０２の側縁１０２ａ及び１０２ｂに、異方性導電ペースト１０４のフィレット１０５が形成され難かった。或いは、その様なフィレット１０５が形成されたとしても、その幅Ｗは小さいものでしかなかった。このため、実装構造体に対して、エッジ１０１ｂに沿う方向１０７にフレキシブル基板１０２をリジッド基板１０１から引き剥がそうとする力が付加された場合、異方性導電層１０３は高い接合強度を発揮することが出来ず、従って、フレキシブル基板１０２はリジッド基板１０１から剥がれ易かった。

そこで本発明の目的は、フレキシブル基板がプリント配線基板から剥がれ難い実装構造体を得るためのフレキシブル基板の実装方法を提供することである。

本発明に係るフレキシブル基板の実装方法は、プリント配線基板の表面においてそのエッジに沿って設けられた実装領域に、フレキシブル基板を、そのフレキシブル基板が前記エッジから略垂直に引き出される様に接合する方法であり、工程（i）〜（iii）を有している。なお、前記実装領域は、エッジから離間すると供に前記エッジに沿って帯状に延びた第１領域、前記第１領域の延在方向についての前記第１領域の両端部の各々から前記エッジへ向けて延びた２つの第２領域、及び前記第１領域と前記エッジとの間で、かつ２つの前記第２領域間の第３領域、を備えている。工程（i）では、実装領域のうち、前記第１領域及び前記第２領域に、導電性粒子と熱硬化性樹脂とを含む異方性導電ペーストを塗布する。工程（ii）では、フレキシブル基板を、そのフレキシブル基板が前記エッジから略垂直に引き出される様に、実装領域に重ねる。工程（iii）では、実装領域において、その実装領域に塗布された異方性導電ペーストを加熱すると供に、フレキシブル基板をプリント配線基板へ向けて加圧する。前記工程（i）において、前記第３領域には、前記異方性導電ペーストを塗布せず、前記工程（iii）において、主に前記第２領域に塗布された前記異方性導電ペーストが前記実装領域の外側に広がり、前記フレキシブル基板の側縁に沿って前記異方性導電性ペーストのフィレットが形成される。

本発明に係るフレキシブル基板の実装方法によれば、フレキシブル基板がプリント配線基板から剥がれ難い実装構造体が得られる。

本発明の実施形態に係るフレキシブル基板の実装方法により構築される実装構造体を概念的に示した（ａ）斜視図及び（ｂ）上面図である。 図１（ｂ）に示されるII−II線に沿う断面図である。 実施形態の実装方法にて行われる塗布工程の説明に用いられる、（ａ）塗布前の状態及び（ｂ）塗布後の状態を示した上面図である。 実施形態の実装方法にて行われる熱圧着工程の説明に用いられる、（ａ）熱圧着前の状態及び（ｂ）熱圧着後の状態を示した上面図である。 熱圧着工程に用いられる熱圧着装置を概念的に示した側面図である。 実装構造体の従来例を概念的に示した斜視図である。 従来の実装方法にて行われる塗布工程の説明に用いられる上面図である。 従来の実装方法にて行われる熱圧着工程の説明に用いられる上面図である。

先ず、本発明に係るフレキシブル基板の実装方法について説明する。
本発明に係るフレキシブル基板の実装方法は、プリント配線基板の表面においてそのエッジに沿って設けられた実装領域に、フレキシブル基板を、そのフレキシブル基板が前記エッジから略垂直に引き出される様に接合する方法であり、工程（i）〜（iii）を有している。工程（i）では、実装領域のうち、前記エッジから離間すると供に前記エッジに沿って帯状に延びた第１領域と、第１領域の延在方向についての第１領域の両端部の各々から前記エッジへ向けて延びた第２領域とに、導電性粒子と熱硬化性樹脂とを含む異方性導電ペーストを塗布する。工程（ii）では、フレキシブル基板を、そのフレキシブル基板が前記エッジから略垂直に引き出される様に、実装領域に重ねる。工程（iii）では、実装領域において、その実装領域に塗布された異方性導電ペーストを加熱すると供に、フレキシブル基板をプリント配線基板へ向けて加圧する。尚、プリント配線基板には、フレキシブル基板やリジッド基板等、様々な基板が含まれる。

上記実装方法によれば、前記エッジに略直交するフレキシブル基板の側縁に、これに沿って幅広く異方性導電ペーストのフィレットが形成される。従って、加熱によって熱硬化性樹脂を硬化させることで得られる異方性導電層は、フレキシブル基板の側縁に沿って幅広く形成されたフィレットを持つことになる。よって、得られた実装構造体に対して、前記エッジに沿う方向にフレキシブル基板をプリント配線基板から引き剥がそうとする力が付加された場合でも、幅広いフィレットを持った異方性導電層によって高い接合強度が発揮されることになる。又、プリント配線基板の表面に沿って前記エッジに略垂直な方向に、フレキシブル基板をプリント配線基板から引き剥がそうとする力が付加された場合にも、異方性導電層は高い接合強度を発揮する。よって、上記実装方法によれば、フレキシブル基板がリジッド基板から剥がれ難い実装構造体が得られる。

上記実装方法において、工程（i）では、実装領域のうち、第１領域と前記エッジとの間の第３領域には、異方性導電ペーストを塗布しないことが好ましい。これにより、前記エッジから異方性導電ペーストが過剰に溢れ出すことが防止される。

上記実装方法において、第１領域及び第２領域は、実装領域のうち、工程（ii）にて重ねられるフレキシブル基板と対向することになる対向領域の内側に設けられることが好ましい。これにより、工程（ii）又は（iii）において、異方性導電ペーストのフィレットの裾が過剰に拡がり、これが原因となって他の実装部品に悪影響が及ぶことが、防止される。

次に、本発明の実施形態について、図面に沿って具体的に説明する。
＜実装構造体＞
図１（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、本発明の実施形態に係るフレキシブル基板の実装方法により構築される実装構造体を概念的に示した斜視図及び上面図である。図１（ａ）及び（ｂ）に示す様に、この実装構造体では、リジッド基板１の表面１ａに、そのエッジ１ｂに沿って実装領域Ｒｍが設けられている。本実施形態では、実装領域Ｒｍは、エッジ１ｂに接している。そして、その実装領域Ｒｍに対して、帯状のフレキシブル基板２が、そのフレキシブル基板２がエッジ１ｂから略垂直に引き出される様に、異方性導電層３を介して接合されている。異方性導電層３は、後述する様に、実装領域Ｒｍに異方性導電ペースト４（図３（ｂ）参照）を塗布することにより形成されたものである。

図２は、図１（ｂ）に示されるII−II線に沿う断面図である。図２に示す様に、異方性導電層３は、電気絶縁性の樹脂層３１と、樹脂層３１中に点在する複数の導電性粒子３２とから構成されている。又、図１（ｂ）及び図２に示す様に、異方性導電層３は、エッジ１ｂに略直交するフレキシブル基板２の側縁２ａ及び２ｂから実装領域Ｒｍの外側へ向けて裾が拡がったフィレット３３を有している。このフィレット３３は、フレキシブル基板２の側縁２ｂ及び２ｂに沿って幅広く形成されており、本実施形態においては、フィレット３３はエッジ１ｂに達している。

樹脂層３１は、リジッド基板１とフレキシブル基板２との間に介在すると供に、フィレット３３を形成している。この様に、リジッド基板１及びフレキシブル基板２は、樹脂層３１により互いに接合されている。樹脂層３１は、例えば、エポキシ樹脂やアクリル樹脂等の熱硬化性樹脂から構成されている。

導電性粒子３２は、リジッド基板１の表面１ａに形成された配線１１と、フレキシブル基板２に形成された配線２１との間に介在すると供に、これらの配線１１及び２１に接触し又は接合されている。これにより、配線１１及び２１が、導電性粒子３２を介して互いに電気的に接続されている。一方、導電性粒子３２どうしは、互いに離間している。従って、実装領域Ｒｍにおいて、異方性導電層３は、リジッド基板１の表面１ａに略垂直な方向については導電性を有する一方で、その表面１ａに沿う方向については電気絶縁性を有している。即ち、異方性導電層３は、その導電性について異方性を有している。

導電性粒子３２には、例えば、半田粒子、銅粒子、ニッケル粒子、電気絶縁性粒子の表面にメッキ処理が施された粒子等が用いられる。導電性粒子３２の粒径は２〜１０μｍであることが好ましい。又、リジッド基板１の表面１ａに沿う方向についての電気絶縁性を実現するためには、導電性粒子３２は、異方性導電層３中に１〜５体積％の割合で含まれていることが好ましい。

＜実装方法＞
本実施形態に係るフレキシブル基板の実装方法では、本発明の工程（i）に相当する塗布工程と、本発明の工程（ii）及び（iii）に相当する熱圧着工程とが、この順に行われる。

図３（ａ）及び（ｂ）は、塗布工程の説明に用いられる上面図であり、塗布前の状態及び塗布後の状態をそれぞれ示している。塗布工程では、実装領域Ｒｍに設定された第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２とに、導電性粒子３２と熱硬化性樹脂とを含む異方性導電ペースト４を塗布する。ここで、第１領域Ｒ１は、エッジ１ｂから離間すると供に、エッジ１ｂに沿って帯状に延びている。第２領域Ｒ２は、第１領域Ｒ１の延在方向についての第１領域Ｒ１の両端部Ｒ１ａ及びＲ１ｂの各々から、エッジ１ｂへ向けて延びている。又、塗布工程では、実装領域Ｒｍのうち、第１領域Ｒ１とエッジ１ｂとの間の第３領域Ｒ３には、異方性導電ペースト４を塗布しない。尚、導電性粒子３２は、異方性導電ペースト４中に２〜１０体積％の割合で含まれていることが好ましい。又、熱硬化性樹脂には、例えばエポキシ樹脂やアクリル樹脂等が用いられる。

塗布工程において、第２領域Ｒ２は、エッジ１ｂ又はその近傍の位置に達していることが好ましい。又、第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２は、実装領域Ｒｍのうち、次の熱圧着工程にて重ねられるフレキシブル基板２と対向することになる対向領域Ｒｆの内側に設けられることが好ましい。本実施形態においては、実装領域Ｒｍと対向領域Ｒｆとは一致している。尚、対向領域Ｒｆは、実装領域Ｒｍの内側に設定された領域であってもよい。

異方性導電ペースト４の塗布には、例えばディスペンサ等の塗布装置が用いられる。そして、この塗布装置を用いることにより、異方性導電ペースト４が、例えば、一方の第２領域Ｒ２の端Ｒ２ａから、第１領域Ｒ１を通って他方の第２領域Ｒ２の端Ｒ２ｂまで、コの字状に描画塗布される。尚、異方性導電ペースト４の塗布方法は、これに限らず、第１領域Ｒ１に異方性導電ペースト４を塗布した後、第２領域Ｒ２に順次、異方性導電ペースト４を塗布してもよい。又、第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２への異方性導電ペースト４の塗布には、スクリーン印刷等の印刷機が用いられてもよい。

図４（ａ）及び（ｂ）は、熱圧着工程の説明に用いられる上面図であり、熱圧着前の状態及び熱圧着後の状態をそれぞれ示している。又、図５は、熱圧着工程に用いられる熱圧着装置を概念的に示した側面図である。図５に示す様に、熱圧着装置５は、リジッド基板１を下側から受けるテーブル５０と、フレキシブル基板２の吸着が可能な加圧ツール５１と、吸着機構５２とを有している。加圧ツール５１は、フレキシブル基板２をリジッド基板１へ押し付けるための加圧面５１ａと、補助ノズル５３とを有している。又、加圧ツール５１には、加圧面５１ａに開口すると共に補助ノズル５３に通じた吸引路５４が設けられている。吸着機構５２は、吸引路５４に負圧を発生させる機構であり、この負圧の発生により、加圧ツール５１は、加圧面５１ａと補助ノズル５３の先端５３ａとにフレキシブル基板２を吸着して保持することが可能になる。更に、熱圧着装置５は、加圧ツール５１を加熱するヒータ（図示せず）を有し、フレキシブル基板２の吸着時や圧着時に、加圧面５１ａを通じてフレキシブル基板２等を加熱する。

熱圧着工程では、先ず、図５に示す様に、熱圧着装置５の加圧ツール５１によりフレキシブル基板２を吸着する。具体的には、フレキシブル基板２の端部に設けられた接合部分２２を、加圧ツール５１の加圧面５１ａに吸着すると共に、フレキシブル基板２のうちエッジ１ｂから引き出されることとなる引出し部分２３を、これが水平になる様に、加圧ツール５１の補助ノズル５３の先端５３ａに吸着する。一方、テーブル５０には、リジッド基板１をセットする。

その後、テーブル５０と加圧ツール５１とを相対的に移動させることにより、図４（ａ）及び図５に示す様に、フレキシブル基板２の接合部分２２を、実装領域Ｒｍに対向させる。このとき、フレキシブル基板２を、その引出し部分２３がリジッド基板１と重ならない様に、エッジ１ｂに対して略垂直に配置する。接合部分２２を実装領域Ｒｍに対向させたとき、加圧ツール５１の加圧面５１ａは、第１領域Ｒ１（図３（ａ）参照）上に位置することが好ましい。従って、接合部分２２を加圧面５１ａに吸着する際には、接合部分２２を実装領域Ｒｍに対向させたときに加圧面５１ａが第１領域Ｒ１上に配置されることとなる様に、フレキシブル基板２に対する吸着位置を決めることが好ましい。

次に、加圧ツール５１を、加熱しながらテーブル５０へ向けて下降させる。これにより、フレキシブル基板２の接合部分２２が実装領域Ｒｍに重ねられると供に、実装領域Ｒｍにおいて、加圧面５１ａによりフレキシブル基板２がリジッド基板１へ向けて加圧される。この様にして、接合部分２２がリジッド基板１に押し付けられる。又、熱せられて高温になった加圧ツール５１の熱が、加圧面５１ａを通じて、フレキシブル基板２の接合部分２２や、実装領域Ｒｍに塗布された異方性導電ペースト４に伝わり、その結果としてこれらが加熱される。尚、このときの加熱温度は、熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂の場合、１００〜２００℃であることが好ましい。又、導電性粒子３２が半田粒子の場合、加熱温度は、半田の融点以上であることが好ましい。

この様に熱圧着工程を行うことにより、図４（ｂ）に示す様に、第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２に塗布された異方性導電ペースト４が、実装領域Ｒｍ全体に拡がる。加えて、主に第２領域Ｒ２の異方性導電ペースト４が実装領域Ｒｍの外側へ向けて拡がり、その結果、フレキシブル基板２の側縁２ａ及び２ｂに、これらに沿って幅広く異方性導電ペースト４のフィレット４１が形成される。本実施形態においては、フィレット４１はエッジ１ｂに達している。そして、異方性導電ペースト４に対する加熱により、異方性導電ペースト４中の熱硬化性樹脂が硬化し、これによりフィレット３３を持った樹脂層３１（図２参照）が形成される。その結果、異方性導電層３が形成され、リジッド基板１及びフレキシブル基板２が互いに接合される。尚、熱硬化性樹脂の硬化を促進するために、熱圧着工程の後、別途アフターキュアを行ってもよい。

更に、熱圧着工程によれば、接合部分２２がリジッド基板１へ向けて加圧されることにより、異方性導電ペースト４中の導電性粒子３２が配線１１及び２１に接触し又は接合され、その結果、リジッド基板１とフレキシブル基板２とが互いに電気的に接続される。

本実施形態の実装方法によれば、フレキシブル基板２の側縁２ａ及び２ｂに、これらに沿って幅広く異方性導電ペースト４のフィレット４１が形成される。従って、得られた実装構造体に対して、エッジ１ｂに沿う方向６１（図１（ｂ）参照）にフレキシブル基板２をリジッド基板１から引き剥がそうとする力が付加された場合でも、幅広いフィレット３３を持った異方性導電層３によって高い接合強度が発揮されることになる。又、リジッド基板１の表面１ａに沿ってエッジ１ｂに略垂直な方向６２（図１（ｂ）参照）に、フレキシブル基板２をリジッド基板１から引き剥がそうとする力が付加された場合にも、異方性導電層３は高い接合強度を発揮する。よって、本実施形態の実装方法によれば、フレキシブル基板２がリジッド基板１から剥がれ難い実装構造体が得られる。

又、本実施形態の実装方法においては、塗布工程において、実装領域Ｒｍのうち、第１領域Ｒ１とエッジ１ｂとの間の第３領域Ｒ３には、異方性導電ペースト４が塗布されない。従って、エッジ１ｂから異方性導電ペースト４が過剰に溢れ出すことが防止される。

更に、本実施形態の実装方法においては、第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２は、実装領域Ｒｍのうち、熱圧着工程にて重ねられるフレキシブル基板２と対向することになる対向領域Ｒｆの内側に設けられている。従って、熱圧着工程において、異方性導電ペースト４のフィレット４１の裾が過剰に拡がり、これが原因となって他の実装部品に悪影響が及ぶことが、防止される。

尚、本発明の各部構成は上記実施形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態の実装方法は、リジッド基板１にフレキシブル基板２が接合された実装構造体に限らず、フレキシブル基板を含む様々なプリント配線基板にフレキシブル基板２が接合された実装構造体に適用することが出来る。

本発明に係るフレキシブル基板の実装方法は、様々な電子機器に搭載されるプリント配線基板の実装技術に応用することが出来る。

１ リジッド基板（プリント配線基板）
１ａ 表面
１ｂ エッジ
１１ 配線
２ フレキシブル基板
２ａ、２ｂ 側縁
２１ 配線
２２ 接合部分
２３ 引出し部分
３ 異方性導電層
３１ 樹脂層
３２ 導電性粒子
３３ フィレット
４ 異方性導電ペースト
４１ フィレット
５ 熱圧着装置
５０ テーブル
５１ 加圧ツール
５１ａ 加圧面
５２ 吸着機構
５３ 補助ノズル
５３ａ 先端
５４ 吸引路
６１、６２ 方向
Ｒｍ 実装領域
Ｒ１ 第１領域
Ｒ１ａ、Ｒ１ｂ 端部
Ｒ２ 第２領域
Ｒ２ａ、Ｒ２ｂ 端
Ｒ３ 第３領域
Ｒｆ 対向領域

Claims (2)

1. プリント配線基板の表面においてそのエッジに沿って設けられた実装領域に、フレキシブル基板を、そのフレキシブル基板が前記エッジから略垂直に引き出される様に接合する、実装方法であって、
   前記実装領域は、前記エッジから離間すると供に前記エッジに沿って帯状に延びた第１領域、前記第１領域の延在方向についての前記第１領域の両端部の各々から前記エッジへ向けて延びた２つの第２領域、及び前記第１領域と前記エッジとの間で、かつ２つの前記第２領域間の第３領域、を備え、
   前記実装方法は、
   （i）前記実装領域のうち、前記第１領域及び前記第２領域に、導電性粒子と熱硬化性樹脂とを含む異方性導電ペーストを塗布する工程と、
   （ii）前記フレキシブル基板を、そのフレキシブル基板が前記エッジから略垂直に引き出される様に、前記実装領域に重ねる工程と、
   （iii）前記実装領域において、その実装領域に塗布された前記異方性導電ペーストを加熱すると供に、前記フレキシブル基板を前記プリント配線基板へ向けて加圧する工程とを有し、
   前記工程（i）において、前記第３領域には、前記異方性導電ペーストを塗布せず、
   前記工程（iii）において、主に前記第２領域に塗布された前記異方性導電ペーストが前記実装領域の外側に広がり、前記フレキシブル基板の側縁に沿って前記異方性導電性ペーストのフィレットが形成される、フレキシブル基板の実装方法。
2. 前記第１領域及び前記第２領域は、前記実装領域のうち、前記工程（ii）にて重ねられる前記フレキシブル基板と対向することになる対向領域の内側に設けられる、請求項１に記載のフレキシブル基板の実装方法。

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