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発明の名称 基板パッド接続構造及び基板パッド接続用ボンディングツール
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−12674(P2007−12674A)
公開日 平成19年1月18日(2007.1.18)
出願番号 特願2005−188140(P2005−188140)
出願日 平成17年6月28日(2005.6.28)
代理人 【識別番号】100071526
【弁理士】
【氏名又は名称】平田 忠雄
発明者 滝澤 稔 / 船山 貴久
要約 課題
フレキシブル基板とリジッド基板の基板パッド接続構造の外部応力による剥離を抑える基板パッド接続構造及び基板ボンディングツールを提供する。

解決手段
フレキシブル基板パッド部301とリジッド基板パッド部101の構成において、各基板パッドの配列間隔を一定に保ったまま、外側基板パッド303、103の幅を内側基板パッド302、102の幅よりも大きくしたことにより、熱圧着の際に基板端部のフレキシブル基板パッド部301とリジッド基板パッド部101の各基板パッド間の隙間に押し出されるACF樹脂200の量が増加し、ボイド107の混入を抑える。
特許請求の範囲
【請求項1】
両側端の複数の基板パッドが他の基板パッドより幅広に形成されているフレキシブル基板と、
両側端の複数の基板パッドが他の基板パッドより幅広に形成されているリジッド基板と、
熱圧着を受けて前記フレキシブル基板と前記リジッド基板の基板及び基板パッドを接着したACF樹脂を備えていることを特徴とする基板パッド接続構造。
【請求項2】
前記フレキシブル基板は、2個より5個の前記複数の基板パッドを有し、
前記リジッド基板は、2個より5個の前記複数の基板パッドを有する請求項1に記載の基板パッド接続構造。
【請求項3】
前記フレキシブル基板及び前記リジッド基板の少なくとも1つは、先端の先細った形状を有する前記複数の基板パッドを有する請求項1に記載の基板パッド接続構造。
【請求項4】
フレキシブル基板とほぼ同じ幅を有し、前記フレキシブル基板を前記フレキシブル基板より側方に露出した幅広部を有するリジッド基板に対して、ACF樹脂を介して熱圧着する第1の押圧部と、
前記第1の押圧部と一体に形成され、前記第1の押圧部より側方に露出して前記第1の押圧部の熱圧着時に前記リジッド基板の側方へ輻射熱を供給する第2の押圧部とを備えたことを特徴とする基板ボンディングツール。
【請求項5】
前記第1及び第2の押圧部は、真空中で熱圧着及び輻射熱の供給を行う請求項4に記載の基板ボンディングツール。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、フレキシブル基板のとリジッド基板とを接続するための基板パッド接続構造及び基板パッド接続用ボンディングツールに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、エレクトロニクス製品の小型化に伴い、ポリイミド等の材料からなるフレキシブル基板が多く用いられている。
【0003】
図6(a)、(b)、(c)は、従来のフレキシブル基板をリジッド基板に接続する基板パッド接続方法を示した断面図である。図6(a)において、リジッド基板100の基板パッド106を複数配列してなるリジッド基板パッド部(接続端子部)101の上部にACF(異方性導電膜)樹脂200を位置させ、その上部にフレキシブル基板300の基板パッド306を複数配列してなるフレキシブル基板パッド部301を位置させ、その上から約150〜180℃に加熱されたボンディングツール400を押しつける。これによって、ACF樹脂200は両基板パッド部101、301の間で熱圧着されて反応硬化することによりリジッド基板100とフレキシブル基板300は接続される。ここで、105はソルダーレジストである。
【0004】
図6(b)において、ボンディングツール400のサイズがフレキシブル基板100とほぼ同じである。また、図6(c)において、ボンディングツール400のサイズがフレキシブル基板100よりも大きく、ソルダーレジスト105上に乗り上げている。
【0005】
図6(b)、(c)において、基板パッド106及び306の間に熱圧着されたACF樹脂200が介在しているが、図示されていない(以下同様)。
【0006】
図7はソリッド基板100とフレキシブル基板300の基板パッド106及び306の間に介在するACF樹脂200の介在層200aを示す。同様に、基板パッド106及び306のギャップ間に介在層200bが存在する。この介在層200bには、ACF樹脂200が反応して硬化するときに発生するボイド200cが残留している。
【0007】
一方、図6(a)、(b)、(c)に示された基板パッド接続構造において、リジッド基板100及びフレキシブル基板300の最外側の基板パッド106及び306を他の基板パッド106及び306よりも幅広にして接続強度を高める基板パッド接続構造が提案されている。(例えば、特許文献1)
【特許文献1】特開2002−353589号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかし、図6(b)に示した基板パッド接続方法によると、ボンディングツール400がフレキシブル基板300とほぼ同じ幅になっており、そのため、フレキシブル基板300の両側端の加熱が不十分になるため、ACF樹脂200の反応して硬化する反応率が不足する。また、ACF樹脂200の内部で発生するボイド200cが、図7に示したように、介在層200bに残留したままとなって接着強度を高めるに至っていない。
【0009】
また、図6(c)に示した基板パッド接続方法によると、ボンディングツール400がレジスト105に乗り上げる幅になっており、そのため、フレキシブル基板300を十分に加熱できないため、接続強度が不足するおそれがある。また、ボイド200cが残留する問題も図6(b)と同様である。
【0010】
更に、特許文献1の基板パッド接続構造によると、最外側の基板パッド106及び306が幅広になっているので、接続強度を高めるとしても、ACF樹脂200のボイド200cが外部に十分に排出されないまま残留していると推測される。
【0011】
以上より、従来の基板パッド接続構造は、いずれも、外部応力の集中しやすい両側部からの剥離が生じ易いという問題を解決しないまま有する。
【0012】
従って、本発明の目的は、フレキシブル基板とリジッド基板の基板パッド接続構造の外部応力による剥離を抑える基板パッド接続構造及び基板ボンディングツールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明は、上記目的を達成するため、フレキシブル基板上に配列された複数の基板パッドからなり、各基板パッドの間隔を一定に保ったまま、両端部に位置する基板パッドを他の接続端子よりも幅広に形成したフレキシブル基板パッド部と、この第1のパッド部の複数の接続端子にそれぞれ対応する複数の基板パッドからなり、前記フレキシブル基板が連結されるリジッド基板上に配列された、各基板パッドの間隔を一定に保ったまま両端部に位置する基板パッドを他の接続端子よりも幅広に形成したリジッド基板パッド部とを備え、前記フレキシブル基板パッド部とリジッド基板パッド部とをAFC樹脂を挟んで互いに対向させ、熱圧着により接続してなることを特徴とする基板パッド接続構造を提供する。
【0014】
また、本発明は、上記目的を達成するため、フレキシブル基板上に配列された先端の先細った形状を有する複数の基板パッドからなるフレキシブル基板パッド部と、この第1の端子部の複数の接続端子にそれぞれ対応する複数の接続端子からなり、前記フレキシブル基板が連結されるリジッド基板上に配列された、先端の先細った形状を有する複数の基板パッドからなるリジッド基板パッド部とを備え、前記フレキシブル基板パッド部とリジッド基板パッド部とを互いに対向させ、ACF樹脂を接着剤として用いて接続してなることを特徴とする基板パッド接続構造を提供する。
【0015】
また、本発明は、上記目的を達成するため、リジッド基板の第2のパッド部とフレキシブル基板の第1のパッド部とをACF樹脂を挟んで互いに対抗させ、前記フレキシブル基板の上から加圧及び加熱を施して前記第1のパッド部と前記第2のパッド部とを接続する基板ボンディングツールであって、前記フレキシブル基板よりも大きな幅を有する第1の先端部と、前記第1の先端部の下方に位置する、前記フレキシブル基板とほぼ同じ幅を有する第2の先端部とを備えるボンディングツール先端部を備えることを特徴とする基板ボンディングツールを提供する。
【0016】
また、本発明は、上記目的を達成するため、リジッド基板の第2のパッド部とフレキシブル基板の第1のパッド部とをACF樹脂を挟んで互いに対抗させ、前記フレキシブル基板の上から基板ボンディングツールを押し当てて加圧及び加熱を施して前記第1のパッド部と前記第2のパッド部とを熱圧着により接続するフレキシブル基板とリジッド基板の接続方法であって、熱圧着の工程を真空中で行うことを特徴とするフレキシブル基板とリジッド基板の接続方法を提供する。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば、フレキシブル基板とリジッド基板の基板パッド接続構造の外部応力による剥離を抑えることが可能となる。
【0018】
以下に本発明の実施の形態を具体的に説明するが、本発明はそれらによって限定されるものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【0019】
〔第1の実施の形態〕
(基板の構成)
図1(a)は、第1の実施の形態に係るフレキシブル基板の上面図を示す。ポリイミド、ポリエチレンナフタレート、もしくはポリエチレンテレフタレート等の材料からなるフレキシブル基板300の上に配置されたフレキシブル基板パッド部301は、内側に配列する内側基板パッド302と、外側に配列する外側基板パッド303とで構成され、外側基板パッド303は、内側基板パッド部よりも広い幅を持つ。これらの基板パッドは全て等間隔で平行に並んでいる。
【0020】
図1(b)は、第1の実施の形態に係るリジッド基板の上面図を示す。ガラスエポキシ等の材料からなるリジッド基板100の上に、フレキシブル基板パッド部301と同じ構成を有するリジッド基板パッド部101が配置され、その周囲を側方に露出した幅広部であるソルダーレジスト105がコーティングしている。
【0021】
なお、この第1の実施の形態においては、フレキシブル基板パッド部301及びリジッド基板パッド部101の外側基板パッド303、103の数は両端から2個として説明するが、2個より5個のいずれかの個数であってもよい。5個以上の場合は、外側基板パッド303、103の基板上に占める面積が大きくなるためにACF樹脂200の量が相対的に少なくなり、接着強度が弱まるためである。
【0022】
また、フレキシブル基板パッド部301及びリジッド基板パッド部101のパッド先端部304及び104の形状は図1(a)、(b)に示すものに限られない。
【0023】
(基板の接続)
図2(a)、(b)は、フレキシブル基板をリジッド基板に接続する基板パッド接続方法を示した断面図である。
【0024】
まず、図2(a)に示すように、フレキシブル基板300のフレキシブル基板パッド部301と、リジッド基板100のリジッド基板パッド部101とをAFC樹脂200を挟んで互いに対向させる。
【0025】
次に、図2(b)に示すように、図示しないボンディングツールをフレキシブル基板300上から押し当て、加圧及び加熱を施すと、ACF樹脂200が溶けて、接続されたフレキシブル基板パッド部301とリジッド基板パッド部101の各基板パッド間の隙間に押し出され、フレキシブル基板300とリジッド基板100とを機械的に接続すると同時に、フレキシブル基板パッド部301とリジッド基板パッド部101とを電気的に接続する。図3は接続されたフレキシブル基板300とリジッド基板100を示す上面図である。図2(b)は、図3の切断面A−A’の断面図である。
【0026】
この熱圧着の際に、ACF樹脂200中にボイド107が混入する。ボイド107が存在することによりフレキシブル基板300とリジッド基板100との接着強度が弱まり、その大きさや量が多い場合には、外部応力を受けた場合に剥離するおそれが生じる。
【0027】
(第1の実施の形態の効果)
本発明によれば、フレキシブル基板パッド部301とリジッド基板パッド部101の構成において、各基板パッドの配列間隔を一定に保ったまま、外側基板パッド303、103の幅を内側基板パッド302、102の幅よりも大きくしたことにより、熱圧着の際に基板端部のフレキシブル基板パッド部301とリジッド基板パッド部101の各基板パッド間の隙間に押し出されるACF樹脂200の量が増加し、ボイド107が混入しにくくなり、その結果、外部応力の集中しやすい基板端部の接着力が高まるため、外部応力によるフレキシブル基板300とリジッド基板100の剥離を防ぐことができる。
【0028】
〔第2の実施の形態〕
第2の実施の形態は、第1の実施の形態に係るフレキシブル基板とリジッド基板のパッド先端部及びの形状を変更したものである。その他の構成は同じであるので省略する。
【0029】
図4(a)〜(c)は、フレキシブル基板パッド部301及びリジッド基板パッド部101のパッド先端部304及び104の形状の変形例である。図4(a)に示す組み合わせは、パッド先端部304と104は共に先端が先細った形状をしている。
【0030】
また、図4(b)、(c)に示すように、パッド先端部304もしくは104のどちらか一方のみが先細った形状を有してもよい。
【0031】
なお、この第2の実施の形態においては、第1の実施の形態と同様に外側基板パッド303、103の幅を内側基板パッド302、102の幅よりも大きいものとして説明しているが、これらの幅は同じであってもよい。
【0032】
(第2の実施の形態の効果)
本発明によれば、図4(a)に示すフレキシブル基板パッド部301とリジッド基板パッド部101のパッド先端部304及び104の形状により、ACF樹脂200をスムーズにフレキシブル基板パッド部301とリジッド基板パッド部101の各基板パッド間の隙間に移動させることができるため、ボイド107が混入しにくくなり、その結果、基板端部の接着力が高まるため、外部応力によるフレキシブル基板300とリジッド基板100の剥離を防ぐことができる。
【0033】
また、本発明によれば、図4(b)もしくは(c)に示すフレキシブル基板パッド部301とリジッド基板パッド部101のパッド先端部304及び104の形状により、上記第2の実施の形態の効果と第1の実施の形態の効果の中間の効果を得ることができる。
【0034】
〔第3の実施の形態〕
(基板ボンディングツールの構成)
図5は、第3の実施の形態に係る基板ボンディングツールを用いてフレキシブル基板とリジッド基板を熱圧着する際の断面図である。
【0035】
基板ボンディングツールは、図示しない電気ヒーターにより加熱される金属製のボンディングツール本体と、ボンディングツール本体の下端部に設けられた耐熱ゴムからなるボンディングツール先端部108から構成される。
【0036】
ボンディングツール先端部108は、フレキシブル基板300よりも大きな幅を有する第2の押圧部400bと、第2の押圧部400bの下方に位置する、フレキシブル基板300とほぼ同じ幅を有する第1の押圧部400aとを備える。
【0037】
なお、第2の押圧部400bの材料はボンディングツール本体の材料と同じ金属であってもよい。
【0038】
(基板の接続)
図5に示すように、ボンディングツール先端部108を用いてフレキシブル基板300とリジッド基板100とを接続する。この工程は第1の実施の形態において示したものと同じであるので説明は省略する。
【0039】
(第3の実施の形態の効果)
この第3の実施の形態によれば、第1の押圧部400aがフレキシブル基板300とほぼ同じ幅を有するために、ソルダーレジスト105に乗り上げることなくフレキシブル基板300に十分な圧力を加えることができ、また、第2の押圧部400bがフレキシブル基板300よりも大きな幅を有するため、上方からの輻射熱により、フレキシブル基板300端部下のACF樹脂200にも十分に熱を加えることができ、その結果、基板端部の接着力を高め、外部応力によるフレキシブル基板300とリジッド基板100の剥離を防ぐことができる。
【0040】
〔第4の実施の形態〕
この第4の実施の形態においては、リジッド基板100のリジッド基板パッド部101とフレキシブル基板300のフレキシブル基板パッド部301とをACF樹脂200を挟んで互いに対抗させ、フレキシブル基板300の上から基板ボンディングツールを押し当てて加圧及び加熱を施してフレキシブル基板パッド部301と前記リジッド基板パッド部101とを熱圧着により接続する工程を真空中で行う。
(第4の実施の形態の効果)
この第4の実施の形態によれば、通常の空気中での基板接続工程において、熱圧着の際にACF樹脂200中に混入するボイド107を、この熱圧着の工程を真空中で行うことにより、ボイドの混入を妨げることができ、その結果、基板端部の接着力を高め、外部応力によるフレキシブル基板300とリジッド基板100の剥離を防ぐことができる。
【0041】
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。
【図面の簡単な説明】
【0042】
【図1】(a)、(b)は、第1の実施の形態に係るフレキシブル基板及びリジッド基板の上面図である。
【図2】(a)、(b)は、第1の実施の形態に係るフレキシブル基板をリジッド基板に接続する基板パッド接続方法を示した断面図である。
【図3】第1の実施の形態に係る接続されたフレキシブル基板とリジッド基板を示す上面図である。
【図4】(a)〜(c)は、第2の実施の形態に係るパッド先端部の形状を示す上面図である。
【図5】第3の実施の形態に係る基板ボンディングツールを用いてフレキシブル基板とリジッド基板を熱圧着する際の断面図である。
【図6】(a)、(b)、(c)は、従来のフレキシブル基板をリジッド基板に接続する基板パッド接続方法を示した断面図である。
【図7】従来のフレキシブル基板をリジッド基板に接続する基板パッド接続方法を示した拡大断面図である。
【符号の説明】
【0043】
100 リジッド基板
101 リジッド基板パッド部
102、302 内側基板パッド
103、303 外側基板パッド
104、304 パッド先端部
105 ソルダーレジスト
106、306 基板パッド
200 ACF樹脂
200a、200b 介在層
200c ボイド
300 フレキシブル基板
301 フレキシブル基板パッド部
400 ボンディングツール
400a 第1の押圧部
400b 第2の押圧部




 

 


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