JP2014082381A - 接続方法、接続体の製造方法及び接続装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シールドカンが設けられた基板の他面に、ＡＣＦを用いて部品を接続する工程において、シールドカンの変形を抑制しつつ両面実装を可能とする。
【解決手段】受け台２１と、受け台２１上に設けられ、予め一面に枠状部材３が接続された基板１の一面１ａを支持する弾性部材２２と、基板１の他面１ｂに接着剤７を介して搭載された電子部品６を押圧する押圧ヘッド２３とを備え、弾性部材２２の基板１の一面１ａを支持する支持面２２ａの中心付近に、枠状部材３の側壁３ａを合わせ、押圧ヘッド２３によって、側壁３ａが設けられた箇所に対応した他面１ｂの箇所に搭載された電子部品６を押圧する。
【選択図】図６

Description

本発明は、予め一面に電子部品及びこの電子部品を覆うシールドカンが設けられた基板の他面に、異方性導電フィルムを用いて部品を接続する接続方法、接続体の製造方法及び接続装置に関する。

リジッドプリント基板に対してＩＣやフレキシブル基板等の電子部品を実装する工法として、異方性導電フィルム（ＡＣＦ：anisotropic conductive film）を基板と電子部品との間に配置し熱加圧する工法は、ハンダ接続に比して低温短時間で実装することができる点で有利である。また、近年、主に携帯電話やノートＰＣ、携帯ゲーム機等の携帯機器においては、より小型軽量薄型化や高機能化の傾向が高まり、これに伴って、機器筐体内に収納される基板に対して高密度実装が求められるようになってきている。そこで、これら携帯機器における高密度実装を実現する手段としては、基板の両面に部品を実装する両面実装が有効となる。

異方性導電フィルムを用いた実装方法において両面実装を行う工法としては、予め一面に部品が実装された基板の当該一面をゴム等の弾性部材で支持し、基板他面に異方性導電フィルム、電子部品を搭載した後、当該電子部品上よりヒータツールで熱加圧を行うことにより行われる。これにより、予め基板の一面に実装されている部品に対する緩衝や、一面に実装されている部品の凹凸高さの差に起因する押圧力のバラツキを解消することができる。

ところで、基板に実装される部品の一部は、いわゆるＥＭＣ（Electro Magnet Compatibility ）対策として、シールドカンで覆われることがある。このシールドカンは、一般に枠体と蓋体とで構成され、基板に枠体をハンダ付けした後、部品の実装状態や動作を検査し、最後に蓋体を嵌め込むことで搭載される。しかし、シールドカンはアルミ合金等の薄い金属板で形成されているため、基板の一面に枠体を接続した後、当該基板の裏面に異方性導電フィルムを用いて両面実装を行うと、熱加圧により枠体が変形しその後に蓋体を嵌め込むことができなくなるおそれがある。また、枠体が変形することで、蓋体を嵌め込むことができた場合にも、枠体と蓋体との間に隙間が発生し、電磁波シールド機能を低下させるおそれがある。

ここで、基板の一面と受け台との間に上述した緩衝材を介在させる方法もあるが、ゴム硬度が高いとシールドカンの枠体の変形や剥離を抑えることができず、反対にゴム硬度を下げると基板の他面に部品を熱加圧する際に基板が傾き、部品を均等に押圧することができない他、シールドカンの枠体に局部的に圧力が掛かり変形や剥離を起こすという問題もある。

また、コネクタなどの部品は基板の外縁部近傍に実装することが多いことから、基板の外縁部を押圧した場合、基板が傾き、これによってもシールドカンの枠体に局部的に圧力が掛かり変形や剥離を起こすおそれがある。

このため、現状では、シールドカンで覆う領域の裏面を避けてＡＣＦ部品を実装し、あるいはシールドカンを設ける側と同じ側のみＡＣＦ実装を行うなど、基板スペースを有効に活用することができず、また基板の大型化や回路設計の制約要素となっていた（図１６（ａ）（ｂ）参照）。

特開２０１０−１２９６８２号公報 特開２００７−２１４４３４号公報

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、予め一面に電子部品及びこの電子部品を覆うシールドカンが設けられた基板の他面に、異方性導電フィルムを用いて部品を接続する工程において、シールドカンの変形を抑制しつつ両面実装を可能とする接続方法、接続体の製造方法及び接続装置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、本発明に係る接続方法は、受け台と、上記受け台上に設けられ、予め一面に枠状部材が接続された基板の上記一面を支持する弾性部材と、上記基板の他面に接着剤を介して搭載された電子部品を押圧する押圧ヘッドとを備え、上記弾性部材の上記基板の一面を支持する支持面の中心付近に、上記枠状部材の側壁を合わせ、上記押圧ヘッドによって、上記側壁が設けられた箇所に対応した上記他面の箇所に搭載された上記電子部品を押圧するものである。

また、本発明に係る接続体の製造方法は、受け台と、上記受け台上に設けられ、予め一面に枠状部材が接続された基板の上記一面を支持する弾性部材と、上記基板の他面に接着剤を介して搭載された電子部品を押圧する押圧ヘッドとを備え、上記弾性部材の上記基板の一面を支持する支持面の中心付近に、上記枠状部材の側壁を合わせ、上記押圧ヘッドによって、上記側壁が設けられた箇所に対応した上記他面の箇所に搭載された上記電子部品を押圧して接続するものである。

また、本発明に係る接続装置は、受け台と、上記受け台上に設けられ、予め一面に枠状部材が接続された基板の上記一面を支持する弾性部材と、上記基板の他面に接着剤を介して搭載された電子部品を押圧する押圧ヘッドとを備え、上記弾性部材は、上記側壁が設けられた箇所に対応した上記他面の箇所に上記電子部品が搭載された上記基板の、上記電子部品の実装部位に対応した位置を支持し、上記押圧ヘッドによって上記電子部品を押圧するものである。

本発明によれば、弾性部材の中心付近に枠状部材の側壁を合わせているため、弾性部材は、押圧ヘッドによって基板が加圧された場合にも、側壁に対して隙間無く支持することができ、枠状部材に対して均等に圧力を分散させることができる。従って、本発明は、圧力集中による側壁の変形を防止することができる。

本発明が適用されたプリント基板を示す斜視図である。 本発明が適用されたプリント基板を示す断面図である。 シールドカンを示す斜視図である。 プリント基板の接続端子部に形成された接続端子とフレキシブル基板の接続端子とを異方性導電フィルムによって接続する工程を示す斜視図である。 異方性導電フィルムを示す断面図である。 本発明が適用された接続装置及び接続工程を示す断面図である。 本発明が適用された接続装置及び接続工程を示す断面図である。 枠体の側面が弾性部材の上面中心から外れた位置に合わせて加圧した工程を示す断面図である。 押圧ヘッドからはみ出した弾性部材がフレキシブル基板に摺接する状態を示す断面図である。 弾性部材が圧縮されたときに押圧ヘッドからはみ出さない状態を示す断面図である。 実施例１に係る接続工程を示す断面図である。 実施例２に係る接続工程を示す断面図である。 実施例３に係る接続工程を示す断面図である。 比較例１に係る接続工程を示す断面図である。 接続端子同士のアライメントずれを説明するための図である。 シールドカンが接続された従来のプリント基板を示す図であり、（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方法、接続体の製造方法及び接続装置について、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。

［プリント基板］
先ず、本発明が適用された接続装置によって電子部品が接続されるプリント基板について説明する。図１に示すように、プリント基板１は、いわゆるリジッド基板であり、各種配線パターンが形成されると共に、ＩＣやコンデンサ、コネクタ等の電子部品が実装される。また、プリント基板１は、高密度実装を図るべく、両面実装が施されるとともに、図２に示すように、一面１ａにはＥＭＣ対策として半導体チップ等を覆うシールドカン２がハンダ等により接続されている。

シールドカン２は、例えばアルミ合金等の軽量な金属によって形成され、フレーム状の枠体３と、枠体３を閉塞する蓋体４とから構成される。枠体３は、図３に示すように、プリント基板１の一面１ａ上の半導体チップ等が実装される領域を囲む側壁３ａが設けられ、上方が開放されている。蓋体４は、枠体３に取り付けられることにより、開放端を覆い、枠体３の内部を閉塞する。

シールドカン２は、半導体チップ等の各種部品、及び枠体３がリフローハンダ付け等によって所定位置に接続された後、部品の実装状態や動作を検査し、最後に蓋体４を嵌め込むことでプリント基板１に搭載される。ここで、プリント基板１は、スペースの有効利用を図り、省スペース化を実現するために、一面１ａの外縁部近傍に枠体３の側壁３ａが設けられ、側壁３ａから基板外縁部までの距離ｘは例えば１ｍｍとされる。

また、プリント基板１は、他面１ｂにもＩＣやコンデンサ、コネクタ等が実装されるとともに、図４に示すように、外縁部近傍に複数の接続端子５ａからなる接続端子部５が形成され、該接続端子部５に、電子部品として所定の回路や導体パターンが形成されたフレキシブル基板６が接続される。フレキシブル基板６は、複数の接続端子６ａが形成され、プリント基板１の一面１ａに各種部品や枠体３が接続された後、異方性導電フィルム７を介して接続端子部５に接続される。

具体的に、接続端子部５には、異方性導電フィルム７が仮貼りされ、その上からフレキシブル基板６が仮搭載される。このとき、フレキシブル基板６は、接続端子部５との間での接続端子同士のアライメント調整が行われる。そして、フレキシブル基板６の上から、バインダー樹脂１０の硬化温度に加温された押圧ヘッド２３によって、所定の圧力及び所定の時間だけ、熱加圧される。

異方性導電フィルム７は、バインダー樹脂１０が、流動化してフレキシブル基板６と接続端子部５の両接続端子５ａ，６ａの間から流出するとともに、導電性粒子１１が両接続端子５ａ，６ａに挟持され、この状態で硬化する。これにより、プリント基板１とフレキシブル基板６とが電気的、機械的に接続された接続体が製造される。

［異方性導電フィルム］
異方性導電フィルム７は、熱硬化型あるいは紫外線硬化型の接着剤であり、例えば図５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ー樹脂１０（接着剤）に導電性粒子１１が分散されてなり、この熱硬化性接着材組成物がベースフィルム１２上に塗布されることによりフィルム状に成型されたものである。

ベースフィルム１２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る。

バインダー樹脂１０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１１としては、異方性導電フィルム７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１１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、異方性導電フィルム７は、取り扱いの容易さ、保存安定性等の見地から、ベースフィルム１２が積層された面とは反対の面側にカバー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７の形状は、特に限定されないが、例えば、図５に示すように、巻取リール１３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、接着剤として、バインダー樹脂１０に適宜導電性粒子１１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、例えばバインダー樹脂１０のみからなる絶縁性接着剤層と導電性粒子１１を含有したバインダー樹脂１０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、接着剤は、このようなフィルム成形されてなる導電性接着フィルムに限定されず、バインダー樹脂組成物に導電性粒子１１が分散された導電性接着ペーストとしてもよい。さらに、接着剤は、バインダー樹脂１０に導電性粒子１１が含有されていない絶縁性接着フィルム、あるいは絶縁性接着ペーストであってもよい。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。

［接続装置］
次いで、プリント基板１にフレキシブル基板６を接続する接続装置２０について説明する。接続装置２０は、図６に示すように、受け台２１と、受け台２１上に設けられ、プリント基板１の一面１ａを支持する弾性部材２２と、プリント基板１の他面１ｂに異方性導電フィルム７を介して仮搭載されたフレキシブル基板６を熱加圧する押圧ヘッド２３とを備える。

受け台２１は、弾性部材２２を介して、押圧ヘッド２３によって熱加圧されるプリント基板１及びフレキシブル基板６を支持するものである。受け台２１上には、弾性部材２２が設けられている。

弾性部材２２は、押圧ヘッド２３による熱加圧時に、プリント基板１の一面１ａに搭載された枠体３や半導体チップ等の部品に加わる圧力を緩衝することによって破損や変形、剥離を防止するとともに、一面１ａに実装されている枠体３や他の部品の凹凸高さの差に起因する押圧ヘッド２３のフレキシブル基板６に対する押圧力のバラツキを解消するものである。弾性部材２２は、シリコンラバー等の弾性材が用いられ、例えば略シート状、略方形状、略角柱状あるいは略円柱状等に形成されることにより、受け台２１及びプリント基板１の一面１ａと当接する上下面２２ａ，２２ｂが形成されている。

弾性部材２２は、図６に示すように、一面１ａに搭載された枠体３の側壁３ａと弾性部材２２の上面２２ａの中心とが同一線上となるようにプリント基板１が配置されることが好ましい。これにより、弾性部材２２は、図７に示すように、押圧ヘッド２３によってプリント基板１が熱加圧された場合にも、側壁３ａに対して隙間無く支持することができ、枠体３に対して均等に圧力を分散させることができる。

一方、弾性部材２２は、図８（ａ）に示すように、上面２２ａの外側に偏った位置に側壁３ａが配置されると、押圧時に、図８（ｂ）に示すように、側壁３ａや枠体３との間に隙間Ｇ_１が発生し、側壁３ａに対する圧力が分散されず、圧力集中による側壁３ａの変形をまねくおそれがある。また、弾性部材２２は、枠体３以外のプリント基板１の一面１ａにはみ出し、押圧ヘッド２３からの押圧力を受けない領域が多く発生し、緩衝作用が損なわれるおそれがある。

また、接続装置１によれば、側壁３ａの直上にも異方性導電フィルム７を用いてフレキシブル基板６等の電子部品を接続することができるため、シールドカン２の接続箇所を避けて電子部品を接続する必要が無く、プリント基板１の面積を有効に活用することができ、省スペース化を図ることができる。また、シールドカン２の接続箇所さけて電子部品の接続箇所を別途確保することによる基板の大型化を防止することができる。

なお、本実施の形態では、シールドカン２の側壁３ａの直上に接続される電子部品としてフレキシブル基板６を例に説明するが、電子部品としてはフレキシブル基板６の他、ＩＣチップやコンデンサ、コネクタ等、異方性導電フィルム７を用いてプリント基板１に接続を行うあらゆる部品を含むものである。

また、弾性部材２２は、押圧ヘッド２３によって押圧される前の未圧縮の状態において、押圧ヘッド２３の押圧面２３ａよりも幅狭とされ、かつ押圧ヘッド２３による加圧を受けて圧縮されたときにも押圧ヘッド２３の押圧面２３ａよりはみ出さないように形成されることが好ましい。

フレキシブル基板６の接続箇所や枠体３の接続箇所がプリント基板１の外側縁近傍である場合、弾性部材２２もプリント基板１の外側縁近傍を支持することから、押圧ヘッド２３による加圧を受けると、図９に示すように、上面２２ａがプリント基板１の外側縁から外方へはみ出すおそれがある。このとき、弾性部材２２は、フレキシブル基板６と摺接して、フレキシブル基板６をプリント基板１の外側縁から外方へ引っ張り接続端子部５とのアライメントずれを引き起こしてしまう。

そこで、弾性部材２２は、押圧ヘッド２３による加圧を受けて圧縮されたときにも押圧ヘッド２３の押圧面２３ａよりはみ出さないように形成されることにより、プリント基板１の外側縁近傍を支持する場合にも、図１０に示すように、押圧ヘッド２３の押圧面２３ａによってプリント基板１の外側縁から外方へはみ出した弾性部材２２からの反発力を受け止める。したがって、フレキシブル基板６には、弾性部材２２のプリント基板１の外側縁からのはみ出し部分から外方へ引っ張る力が加わることがなく、アライメントずれを防止することができる。

なお、弾性部材２２は、アスカーＡ硬度で１０〜４０であることが好ましい。硬度がこれよりも高くなると、側壁３ａに掛かる押圧ヘッド２３による押圧力を緩衝させることができず、側壁３ａが変形するおそれがある。

また、弾性部材２２は、シールドカン２の高さ、すなわち枠体３の側壁３ａの高さの２倍以上とすることが好ましい。これは、弾性部材２２をシリコーンゴムで形成した場合、圧縮率が５０％を超えると急激に反発力が増加するためである。したがって、例えば、携帯電話などで使用されるシールドカン２の高さが１．０〜２．０ｍｍ程度であることから、この場合、弾性部材２２は、約４ｍｍの高さで形成することが好ましい。

また、弾性部材２２は、未圧縮時における上面２２ａの面積が、プリント基板１の接続端子部５とフレキシブル基板６の両接続端子５ａ，６ａが設けられた領域の面積より広いことが好ましい。押圧ヘッド２３の押圧力を受ける弾性部材２２の上面２２ａの面積が接続端子部５とフレキシブル基板６の両接続端子５ａ，６ａの領域面積より狭いと、全接続端子に均一に押圧力が掛からず接続不良が生じるおそれがある。

押圧ヘッド２３は、フレキシブル基板６等のプリント基板１の他面１ｂに異方性導電接続される電子部品を所定の圧力、温度で熱加圧するものであり、図示しない昇降機構によって昇降自在に支持されている。また、押圧ヘッド２３は、電子部品を加熱押圧する押圧面２３ａが設けられている。

また、接続装置２０は、図６、図７に示すように、押圧ヘッド２３による加圧時にプリント基板１の傾きを防止する押さえ部材２５を設けてもよい。押さえ部材２５は、押圧ヘッド２３による押圧時に、プリント基板１の他面１ｂ上に当接することによりプリント基板１の傾きを防止するものである。

この押さえ部材２５は、プリント基板１のフレキシブル基板６が接続される外側縁と反対側に設けられ、図示しない昇降機構によってプリント基板１の他面１ｂ上を昇降自在に支持されている。なお、押さえ部材２５は、押圧ヘッド２３と同期して昇降させてもよい。

押さえ部材２５を設けることにより、接続装置２０は、プリント基板１の外側縁近傍においてフレキシブル基板６を押圧する場合にも、プリント基板１が傾くことが防止され、押圧ヘッド２３の圧力をフレキシブル基板６及び接続端子部５の両接続端子５ａ，６ａに均一に掛けることができ、接続信頼性を向上させることができる。また、プリント基板１の傾きが防止されることにより、弾性部材２２によるプリント基板１の一面１ａ及び枠体の側壁３ａに対する反発力も分散され、反発力の集中による側壁の変形を防止することができる。

特に、プリント基板１は、高密度実装が求められ、接続端子部５とフレキシブル基板６との接続領域が狭小化している。そして、押圧ヘッド２３も、接続領域の狭小化や、他の接続部品との干渉を防止する必要から、押圧面２３ａが狭くなってきている。一方で、異方性導電フィルム７を用いた加熱押圧に要する押圧力としては接続領域の広狭にかかわらず所定の圧力が求められる。

そして、このように小さなサイズの押圧ヘッド２３を用いてプリント基板１の外側縁を押圧する場合、プリント基板１は、大きなサイズの押圧ヘッドを用いる場合に比してより傾き易い。プリント基板１が傾くことにより、押圧ヘッド２３の圧力が側壁３ａの直上に集中して、両接続端子５ａ，６ａの全体に対する加圧力が不足し、バインダー樹脂１０の流出不足や、導電性粒子１１の挟持が不充分等から、導通抵抗の上昇を招く。従って、接続装置２０は、押さえ部材２５を用いることにより、サイズの小さな押圧ヘッド２３を用いた場合にも、プリント基板１の傾きを確実に防止することができ、接続信頼性を向上させることができる。

また、接続装置２０は、図６、図７に示すように、プリント基板１の位置決めを図る位置決め部材２６を設けてもよい。位置決め部材２６は、プリント基板１のフレキシブル基板６等の電子部品が接続される外縁近傍に、プリント基板１と同一の高さに設けられている。これにより、位置決め部材２６は、押圧ヘッド２３による押圧時等に、プリント基板１が揺動すると、外側面に当接することでプリント基板１の位置ずれを防止し、フレキシブル基板６とのアライメントずれを防止することができる。

また、位置決め部材２６は、図７に示すように、押圧ヘッド２３による押圧時等に、弾性部材２２がプリント基板１の外側縁より外方へはみ出した場合にも、フレキシブル基板６と弾性部材２２との間に介在される。したがって、位置決め部材２６は、弾性部材２２がプリント基板１の外側縁よりはみ出した場合でも、フレキシブル基板６に接触することがなく、フレキシブル基板６とプリント基板１とのアライメントずれを確実に防止することができる。

［接続工程］
次いで、接続装置２０を用いてプリント基板１の他面１ｂにフレキシブル基板６を異方性導電接続する工程について説明する。プリント基板１は、予め一面１ａに半導体チップ等の電子部品が実装されるとともに、ＥＭＣ対策として半導体チップ等を覆うシールドカン２の枠体３がハンダ等により接続されている。また、プリント基板１は、他面１ｂにも半導体チップやコンデンサ等の各種電子部品が実装されるとともに、当該他面１ｂの外側縁近傍にはフレキシブル基板６が接続される接続端子部５が設けられている。プリント基板１は、接続端子部５の反対側に、枠体３の側壁３ａが設けられている。

そして、プリント基板１は、接続端子部５に、異方性導電フィルム７が仮貼りされた後、フレキシブル基板６がアライメントを合わせて仮搭載される。この状態でプリント基板１は、接続装置２０に配置される。このとき、プリント基板１は、弾性部材２２の上面２２ａの中心付近に側壁３ａを合わせる。次いで、押圧ヘッド２３によって、フレキシブル基板６の上から接続端子部５とフレキシブル基板６との接続領域を加熱押圧する。

これにより、接続装置２０は、弾性部材２２が側壁３ａに対して隙間無く接触することができ、枠体３に対して均等に反発力を分散させることができる。したがって、接続装置２０は、弾性部材２２の反発力が枠体３の特定の箇所に集中することがなく、側壁３ａの変形を防止することができる。

また、接続装置２０は、弾性部材２２が押圧ヘッド２３によって押圧されたときにも、押圧ヘッド２３の押圧面２３ａよりはみ出さないように形成した場合、図１０に示すように、押圧ヘッド２３の押圧面２３ａによってプリント基板１の外側縁から外方へはみ出した弾性部材２２からの反発力を受け止める。したがって、フレキシブル基板６には、弾性部材２２のプリント基板１の外側縁からのはみ出し部分から外方へ引っ張る力が加わることがなく、アライメントずれを防止することができる。

また、接続装置２０は、押圧ヘッド２３による加圧時にプリント基板１の傾きを防止する押さえ部材２５を設けることで、押圧ヘッド２３による押圧時に、プリント基板１の他面１ｂ上に押さえ部材２５を当接させ、プリント基板１の傾きを防止することができる。

これにより、接続装置２０は、押圧ヘッド２３の圧力をフレキシブル基板６及び接続端子部５の両接続端子５ａ，６ａに均一に掛けることができ、接続信頼性を向上させることができる。また、プリント基板１の傾きが防止されることにより、弾性部材２２によるプリント基板１の一面１ａ及び枠体の側壁３ａに対する反発力も分散され、反発力の集中による側壁の変形を防止することができる。

さらに、接続装置２０は、プリント基板１の位置決めを図る位置決め部材２６を設けることで、押圧ヘッド２３による押圧時に、プリント基板１の位置決めを図るとともに、プリント基板１の外側縁よりはみ出した弾性部材２２がフレキシブル基板６に接触することを防止することができ、フレキシブル基板６とプリント基板１とのアライメントずれを確実に防止することができる。

押圧ヘッド２３は、フレキシブル基板６の上から、バインダー樹脂１０の硬化温度で、所定の圧力及び所定の時間だけ、加熱押圧する。異方性導電フィルム７は、バインダー樹脂１０が、流動化してフレキシブル基板６と接続端子部５の両接続端子５ａ，６ａの間から流出するとともに、導電性粒子１１が両接続端子５ａ，６ａに挟持され、この状態で硬化する。これにより、プリント基板１とフレキシブル基板６とが電気的、機械的に接続された接続体が製造される。

接続体は、半導体チップや枠体３、フレキシブル基板６等の実装状態や、動作を検査し、最後に蓋体４が枠体３に嵌め込まれる。これにより、プリント基板１の一面１ａに実装された半導体チップ等の電子部品がシールドされる。

次いで、本発明の実施例について説明する。本実施例では、一面にシールドカンの枠体３が接続された評価用プリント基板の他面に、ＡＣＦを介してフレキシブル基板６（ＦＰＣ）を重ね合わせてアライメント調整を行った後、押圧ヘッド２３で熱加圧することによりフレキシブル基板６を接続して接続体を製造した。そして、この接続体について、枠体の変形の有無、プリント基板とフレキシブル基板６のアライメントずれの有無、押圧ヘッドによる加圧時におけるプリント基板の傾き、フレキシブル基板６の接続信頼性について評価した。

プリント基板は、厚さ１．１ｍｍで、厚さ３５μｍの金めっきＣｕ配線が、２００μｍピッチ（Ｌ／Ｓ＝１／１）で形成されている。

フレキシブル基板６は、ＮＦＸ−２ＡＢＥＰＦＥ（２５Ｔ）を使用した。このフレキシブル基板は、厚さ２５μｍのポリイミド基材に、厚さ１２μｍの金メッキＣｕ配線が、２００μｍピッチ（Ｌ／Ｓ＝１／１）で形成されている。

フレキシブル基板６とプリント基板との接続に用いた接着剤は、デクセリアルズ株式会社製ＡＣＦ：ＤＰ３３４２ＭＳである。このＡＣＦは、平均粒径１０μｍの金／ニッケルメッキ樹脂粒子が含有されている。

実施例及び比較例に用いるサンプルは、プリント基板の接続端子領域上にＡＣＦを仮貼りした後、フレキシブル基板６とプリント基板の両接続端子５ａ，６ａのアライメント調整を行い、プリント基板上に仮搭載した。アライメント調整後、押圧ヘッド２３を用いてフレキシブル基板６をプリント基板上に接続した。ＡＣＦを用いた熱加圧条件は、１３０℃、２ＭＰａ、６秒である。

実施例１では、図１１に示すように、弾性部材２２の上面２２ａの中心付近に枠体３の側壁３ａを合わせてプリント基板を配置した。弾性部材２２は、シリコーンゴムを用いて高さ３０ｍｍ、アスカーＡ硬度が１０°のものを使用した。実施例１では、弾性部材２２として圧縮前の幅が、押圧ヘッド２３の押圧面と略同等のものを使用した。また、実施例１では、押さえ部材２５及び位置決め部材２６は用いていない。

実施例２では、図１２に示すように、弾性部材２２の圧縮前の幅が押圧ヘッド２３の押圧面２３ａの幅よりも狭く、押圧ヘッド２３の加圧を受けて圧縮されたときにも押圧ヘッド２３の押圧面２３ａよりはみ出さないものを使用した。その他の条件は実施例１と同じである。

実施例３では、図１３に示すように、実施例２の構成に加え、押圧ヘッド２３による加圧時にプリント基板の傾きを防止する押さえ部材２５を設けた。

実施例４では、図６に示すように、実施例３の構成に加え、プリント基板の位置決めを図る位置決め部材２６を設けた。

比較例１では、図１４に示すように、フレキシブル基板６の接続領域のみならず枠体３全体を覆う広範囲に亘ってプリント基板を弾性部材で支持し、押圧ヘッドで熱加圧した。すなわち、比較例１では、枠体３の側壁３ａは、弾性部材の上面の中心付近に合わされていない。また、実施例１では、押さえ部材２５及び位置決め部材２６は用いていない。

以上の各実施例及び比較例に係る接続装置を用いてフレキシブル基板６をプリント基板に異方性導電接続した接続体について、枠体の変形の有無、プリント基板とフレキシブル基板６のアライメントずれの有無、押圧ヘッドによる加圧時におけるプリント基板の傾き、フレキシブル基板６の接続信頼性について評価した。評価結果を表１に示す。

なお、枠体の変形は、目視にて観察し、側壁３ａや、側壁３ａ間に亘る梁部分における変形の有無を評価した。

また、アライメントずれの有無は、図１５に示すように、フレキシブル基板６がプリント基板の外方側に引っ張られることにより、プリント基板の接続端子部５に貼り付けられたＡＣＦ７の外縁部７ａと、フレキシブル基板６の接続端子６ａが設けられた外縁部との間に、隙間Ｇ_２が発生しているか否かにより評価した。

加圧時におけるプリント基板の傾きは、プリント基板の接続端子部５とフレキシブル基板６との接続箇所を顕微鏡で観察し、押圧ヘッド２３による圧痕によって評価した。すなわち、プリント基板が傾くと、側壁３ａの直上に押圧ヘッド２３の圧力が集中し、この側壁３ａの直上部分のみに圧痕が観察される。したがって、この圧痕がプリント基板の接続端子部５とフレキシブル基板６との接続箇所全体に亘って観察されるか、接続箇所の一部のみに観察されるかによって加圧時におけるプリント基板の傾きを評価した。

フレキシブル基板６の導通性については、各接続構造体について、デジタルマルチメータ（品番：３４４０１Ａ、アジレント・テクノロジー（株）社製）を用いて４端子法にて電流１ｍＡを流したときの導通抵抗値（初期）およびショートの有無について測定を行った。

表１に示すように、実施例１〜４では、弾性部材２２の上面２２ａの中心付近に枠体３の側壁３ａを合わせてプリント基板を配置しているため、押圧ヘッド２３によってプリント基板が熱加圧された場合にも、弾性部材２２が側壁３ａに対して隙間無く支持することができ、枠体３に対して均等に圧力を分散させることができる。したがって、実施例１〜４では、枠体３の変形は観察されなかった。

一方、比較例１では、弾性部材の上面中心からずれた位置に枠体３の側壁３ａを合わせているため、側壁３ａや枠体３との間に隙間が発生し、側壁３ａに対する圧力が分散されず、圧力集中による側壁３ａの変形をまねいた。また、枠体の特定箇所への圧力集中に伴い、プリント基板の接続端子部５とフレキシブル基板６との接続箇所全体に対する押圧力が不足し、抵抗値が劣りショートも発生する結果となった。

実施例１と実施例２と対比すると、実施例２では、弾性部材２２の圧縮時にも、上面２２ａが押圧ヘッド２３の押圧面２３ａよりはみ出すことがなく、弾性部材２２がプリント基板の外側縁からはみ出しフレキシブル基板６に摺接した場合にも、当該はみ出し部分における反発力はすべて押圧ヘッド２３によって受けることができる。したがって、実施例２では、フレキシブル基板６に弾性部材２２によって引っ張る力が殆ど掛からず、アライメントずれを抑制することができ、実施例１に比して有利であることが分かる。

また、実施例２と実施例３とを対比すると、実施例３では押さえ部材２５を備えているため、プリント基板の外側縁近傍においてフレキシブル基板６を押圧する場合にも、プリント基板が傾くことが防止され、押圧ヘッド２３の圧力をフレキシブル基板６及び接続端子部５の両接続端子５ａ，６ａ全体に均一に掛けることができ、接続信頼性を向上させることができる。

また、実施例３と実施例４とを対比すると、実施例４では、位置決め部材２６を備えているため、押圧ヘッド２３による加圧時にプリント基板が揺動した場合にも位置決めが図られ、かつプリント基板の外縁部から弾性部材２２がはみ出した場合にもフレキシブル基板６との間に位置決め部材２６が介在することで、弾性部材２２がフレキシブル基板６に摺接することもない。したがって、実施例４によれば、実施例３に比して、より確実にプリント基板とフレキシブル基板６のアライメントずれを防止することができる。

１ プリント基板、２ シールドカン、３ 枠体、４ 蓋体、５ 接続端子部、５ａ 接続端子、６ フレキシブル基板、６ａ 接続端子、７ 異方性導電フィルム、１０ バインダー樹脂、１１ 導電性粒子、１２ ベースフィルム、１３ 巻取リール、２０ 接続装置、２１ 受け台、２２ 弾性部材、２２ａ 上面、２３ 押圧ヘッド、２３ａ 押圧面、２５ 押さえ部材、２６ 位置決め部材

Claims (14)

1. 受け台と、
   上記受け台上に設けられ、予め一面に枠状部材が接続された基板の上記一面を支持する弾性部材と、
   上記基板の他面に接着剤を介して搭載された電子部品を押圧する押圧ヘッドとを備え、
   上記弾性部材の上記基板の一面を支持する支持面の中心付近に、上記枠状部材の側壁を合わせ、
   上記押圧ヘッドによって、上記側壁が設けられた箇所に対応した上記他面の箇所に搭載された上記電子部品を押圧する電子部品の接続方法。
2. 上記弾性部材は、上記押圧ヘッドによる加圧を受けていない未圧縮時に上記押圧ヘッドの押圧面よりも幅狭であり、上記押圧ヘッドによる加圧を受けて圧縮されたときにも上記押圧ヘッドの押圧面よりはみ出さない請求項１記載の接続方法。
3. 上記基板の傾きを防止する押さえ部材を備え、上記押圧ヘッドによる押圧時に、上記押さえ部材を上記基板の上記他面上に当接させる請求項１又は請求項２記載の接続方法。
4. 上記基板の上記電子部品が接続される外縁近傍に設けられ上記基板の位置決めを図る位置決め部材を備え、上記押圧ヘッドによる押圧時に、上記位置決め部材が上記電子部品と上記弾性部材との間に介在される請求項１〜３のいずれか１項に記載の接続方法。
5. 上記弾性部材は、アスカーＡ硬度が４０以下である請求項１〜４のいずれか１項に記載の接続方法。
6. 上記弾性部材は、上記電子部品の上記基板への接続領域よりも大きい面積を有する請求項１〜５のいずれか１項に記載の接続方法。
7. 受け台と、
   上記受け台上に設けられ、予め一面に枠状部材が接続された基板の上記一面を支持する弾性部材と、
   上記基板の他面に接着剤を介して搭載された電子部品を押圧する押圧ヘッドとを備え、
   上記弾性部材の上記基板の一面を支持する支持面の中心付近に、上記枠状部材の側壁を合わせ、
   上記押圧ヘッドによって、上記側壁が設けられた箇所に対応した上記他面の箇所に搭載された上記電子部品を押圧して接続する接続体の製造方法。
8. 受け台と、
   上記受け台上に設けられ、予め一面に枠状部材が接続された基板の上記一面を支持する弾性部材と、
   上記基板の他面に接着剤を介して搭載された電子部品を押圧する押圧ヘッドとを備え、
   上記弾性部材は、上記側壁が設けられた箇所に対応した上記他面の箇所に上記電子部品が搭載された上記基板の、上記電子部品の実装部位に対応した位置を支持し、
   上記押圧ヘッドによって上記電子部品を押圧する電子部品の接続装置。
9. 上記弾性部材の上記基板の一面を支持する支持面の中心付近に、上記枠状部材の側壁を合わせる請求項８記載の接続装置。
10. 上記弾性部材は、上記押圧ヘッドによる加圧を受けていない未圧縮時に上記押圧ヘッドの押圧面よりも幅狭であり、上記押圧ヘッドによる加圧を受けて圧縮されたときにも上記押圧ヘッドの押圧面よりはみ出さない請求項８又は９記載の接続装置。
11. 上記基板の傾きを防止する押さえ部材を備え、上記押圧ヘッドによる押圧時に、上記押さえ部材を上記基板の上記他面上に当接させる請求項８〜１０のいずれか１項に記載の接続装置。
12. 上記基板の上記電子部品が接続される外縁近傍に設けられ上記基板の位置決めを図る位置決め部材を備え、上記押圧ヘッドによる押圧時に、上記位置決め部材が上記電子部品と上記弾性部材との間に介在される請求項８〜１１のいずれか１項に記載の接続装置。
13. 上記弾性部材は、アスカーＡ硬度が４０以下である請求項８〜１２のいずれか１項に記載の接続装置。
14. 上記弾性部材は、上記電子部品の上記基板への接続領域よりも大きい面積を有する請求項８〜１３のいずれか１項に記載の接続装置。

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