(57)【要約】【課題】既接続の基板を除去して新たな基板を接合するリペア作業を容易に行うことができる基板の接続方法および接続構造ならびに基板の再接続方法を提供することを目的とする。【解決手段】主基板１の電極２にフレキシブル基板３のリード４を電気的に接続する基板の接続構造において、主基板１の第１接続部１ａに接着剤供給エリアとしての第１エリアＡ１，第２エリアＡ２をそれぞれ複数設定し、フレキシブル基板３を最初に接続する際には第１エリアＡ１のみに樹脂接着剤６を供給して両基板を接着する樹脂部６＊とし、既接続のフレキシブル基板３を除去して新たなフレキシブル基板３と代えるリペア作業時には、予備エリアとして確保されていた第２エリアＡ２に樹脂接着剤６を供給する。これによりリペア作業を容易に行うことができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板の第１接続部に形成された複数の第１電極に、第２基板の第２接続部に形成された複数の第２電極を電気的に接続する基板の接続方法であって、前記第１接続部およびまたは第２接続部に、第１基板と第２基板とを相互に接着するための接着剤が供給される複数の第１エリアおよび複数の第２エリアを設定する工程と、前記第１接続部およびまたは第２接続部に設定された第１エリアのみに前記接着剤を供給する工程と、前記第１接続部と第２接続部とを位置合わせして熱圧着することにより前記第１電極と第２電極とを金属接合するとともに前記第１エリアの接着剤を硬化させる工程とを含むことを特徴とする基板の接続方法。
【請求項２】
前記第２エリアは、リペア用の接着剤を供給するための予備エリアであることを特徴とする請求項１記載の基板の接続方法。
【請求項３】
前記第１電極、第２電極のいずれか一方もしくは両方に、金属接合用の金属プリコートが形成されていることを特徴とする請求項１記載の基板の接続方法。
【請求項４】
前記熱圧着は、前記金属プリコートを溶融させずに行うことを特徴とする請求項１記載の基板の接続方法。
【請求項５】
複数の第１電極が形成された第１接続部を有する第１基板と複数の第１電極と電気的に接続される複数の第２電極が形成された第２接続部を有する第２基板と、前記第１電極と第２電極とを電気的に接続した状態で前記第１接続部と前記第２接続部とを接着する樹脂部とを備えた基板の接続構造であって、
前記第１接続部と前記第２接続部との間に前記樹脂部を複数箇所点在させて配置するとともに、前記第１接続部の表面において前記樹脂部が存在しないエリアを、第２基板に代わる新たな第２基板を接着する新たな樹脂部を形成するための予備エリアとしたことを特徴とする基板の接続構造。
【請求項６】
前記第１電極と前記第２電極とは、前記第１電極、第２電極のいずれか一方もしくは両方に形成された金属プリコートによって金属接合されていることを特徴とする請求項５記載の基板の接続構造。
【請求項７】
請求項１記載の基板の接続方法によって接続された第１基板と第２基板のうち、前記第２基板を前記第１基板から除去して新たな第２基板を前記第１基板に接続する基板の再接続方法であって、
前記第１接続部に設定された複数の前記第２エリアに接着剤を供給する工程と、新たな第２基板の第２接続部と前記第１接続部とを位置合わせして熱圧着することにより前記新たな第２基板の前記複数の第２電極を前記第１電極に金属接合するとともに、前記第２エリアの接着剤を硬化させる工程とを含むことを特徴とする基板の再接続方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電極が形成された２つの基板を電気的に接続する基板の接続方法および接続構造ならびにこの接続構造の一方の基板を他方の基板から除去して新たな基板を接続する基板の再接続方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話などの小型の電子機器には、ＣＣＤカメラなど個々の機能モジュールをマザーボードに接続するための部品として、フレキシブル基板が多用されるようになっている。このフレキシブル基板を接続する方法として、従来より樹脂接着剤中に導電粒子を配合した異方性導電樹脂を用いる方法が用いられている（例えば特許文献１、２参照）。この方法は、フレキシブル基板をマザーボードに樹脂接着剤により接着して固定するとともに、フレキシブル基板に設けられた接続用端子を導電粒子を介してマザーボードの電極に導通させるものである。
【特許文献１】特開２０００−３５７８５４号公報
【特許文献２】特開２００２−２４６７０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、フレキシブル基板をマザーボードに実装する際には、電極相互の位置ずれなどの不具合により、一旦接合したフレキシブル基板をマザーボードから除去して新たな基板を再接合するリペア作業を必要とする場合がある。また製品使用後においても、機能モジュールの故障などの理由によって部品交換を行う場合には、新たなフレキシブル基板を再接続するリペア作業が行われる。
【０００４】
このようなリペア作業は、樹脂接着剤が硬化して２枚の基板相互を接着した接続部を剥離させることによって行われれるため、フレキシブル基板を除去した後のマザーボードの接続部には硬化した樹脂接着剤が付着残留しており、新たなフレキシブル基板を再装着する際の妨げとなる場合が多く、リペア作業は容易ではなかった。
【０００５】
このリペア作業を容易にするため、前述の特許文献例においては、マザーボード表面の樹脂接着剤の残留を減少させる目的で、フレキシブル基板に本来の接続用の電極以外に補強用パターンを形成するようにしている。しかしながらこのような対策を施した場合においてもなお樹脂接着剤はマザーボードに残留し、リペア作業は容易ではなかった。
【０００６】
そこで本発明は、既接続の基板を除去して新たな基板を接合するリペア作業を容易に行うことができる基板の接続方法および接続構造ならびに基板の再接続方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の接合方法は、第１基板の第１接続部に形成された複数の第１電極に、第２基板の第２接続部に形成された複数の第２電極を電気的に接続する基板の接続方法であって、前記第１接続部およびまたは第２接続部に、第１基板と第２基板とを相互に接着するための接着剤が供給される複数の第１エリアおよび複数の第２エリアを設定する工程と、前記第１接続部およびまたは第２接続部に設定された第１エリアのみに前記接着剤を供給する工程と、前記第１接続部と第２接続部とを位置合わせして熱圧着することにより前記第１電極と第２電極とを金属接合するとともに前記第１エリアの接着剤を硬化させる工程とを含む。
【０００８】
本発明の接合構造は、複数の第１電極が形成された第１接続部を有する第１基板と複数の第１電極と電気的に接続される複数の第２電極が形成された第２接続部を有する第２基板と、前記第１電極と第２電極とを電気的に接続した状態で前記第１接続部と前記第２接続部とを接着する樹脂部とを備えた基板の接続構造であって、前記第１接続部と前記第２接続部との間に前記樹脂部を複数箇所点在させて配置するとともに、前記第１接続部の表面において前記樹脂部が存在しないエリアを、第２基板に代わる新たな第２基板を接着する新たな樹脂部を形成するための予備エリアとした。
【０００９】
本発明の再接合方法は、請求項１記載の基板の接続方法によって接続された第１基板と第２基板のうち、前記第２基板を前記第１基板から除去して新たな第２基板を前記第１基板に接続する基板の再接続方法であって、前記第１接続部に設定された複数の前記第２エリアに接着剤を供給する工程と、新たな第２基板の第２接続部と前記第１接続部とを位置合わせして熱圧着することにより前記新たな第２基板の前記複数の第２電極を前記第１電極に金属接合するとともに、前記第２エリアの接着剤を硬化させる工程とを含む。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、第１基板と第２基板を重ね合わせて接続する接続部に、接着剤が供給される複数の第１エリアおよび複数の第２エリアを設定し、製造過程における最初の接続工程においては第１エリアのみに接着剤を供給して熱圧着することにより、第２エリアをリペア用の接着剤を供給するための予備エリアとして利用することが可能となり、既接続の基板を除去して新たな基板を接合するリペア作業を容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の基板の接合方法が適用される第１基板および第２基板の斜視図、図２は本発明の一実施の形態の基板の接合方法が適用される第１基板および第２基板の部分平面図、図３は本発明の一実施の形態の基板の接合方法の工程説明図、図４は本発明の一実施の形態の基板の再接合方法の工程説明図、図５は本発明の一実施の形態の基板の接合方法が適用される第１基板および第２基板の部分平面図である。
【００１２】
まず図１を参照して、接続対象の基板について説明する。主基板１（第１基板）は携帯電話などの小型電子機器のマザーボードであり、主基板１の上面には細長形状の電極２（第１電極）が複数並列して形成されている。電極２は銅などの導電性金属の表面に金層２ａをメッキにより形成した構成となっている。主基板１の端部において複数の電極２を囲んで設定された範囲は、フレキシブル基板３（第２基板）を接続するための第１接続部１ａとなっている。
【００１３】
フレキシブル基板３は、カメラモジュールなどの機能モジュールを主基板１に接続するために用いられる薄型で屈曲自在の柔軟性基板であり、フレキシブル基板３の一方側の面（図１（ａ）において下面）には、細長形状のリード４（第２電極）が、主基板１における電極２の配列ピッチに対応して複数形成されている。
【００１４】
フレキシブル基板３の端部は、フレキシブル基板３を主基板１と接続した状態において第１接続部１ａと重なり合う第２接続部３ａとなっている。リード４は第２接続部３ａを除いて、フレキシブル基板３に形成されたレジスト膜（図示省略）によって覆われており、第２接続部３ａにおいてリード４が露呈した露呈部には、金属プリコートである半田プリコート５が形成されている。
【００１５】
なお半田プリコート５に用いられる半田材質としては、一般に錫など低融点の金属と他
種金属との合金が用いられるが、合金ではなく単一種類の金属（例えば錫）を半田として用いてもよい。またここでは半田プリコート５をリード４に形成した例を示しているが、電極２の表面に半田プリコート５を形成するようにしてもよく、また電極２およびリード４の両方に半田プリコート５を形成するようにしてもよい。
【００１６】
フレキシブル基板３を主基板１に接続する際には、まず図１（ａ）に示すように、主基板１の第１接続部１ａ内の所定エリアに樹脂接着剤６（接着剤）を供給する。次いで、図１（ｂ）に示すように、フレキシブル基板３の第２接続部３ａを主基板１の第１接続部１ａに重ね合わせて、熱圧着ツール７によって押圧するとともに、熱圧着ツール７に内蔵された加熱手段によって主基板１およびフレキシブル基板３を加熱する。これにより、半田プリコート５が金層２ａに金属接合されることによりリード４が電極２に電気的に接続されるとともに、樹脂接着剤６が熱硬化することにより第２接続部３ａが第１接続部１ａに接着される。
【００１７】
次に図２を参照して、主基板１の第１接続部１ａおよびフレキシブル基板３の第２接続部３ａに設定される接着剤供給エリアについて説明する。本実施の形態に示す基板の接続方法においては、基板相互を重ね合わせて樹脂接着剤６により接続する際の接着剤供給エリアを、予めリペア用の接着剤を供給するための予備エリアを考慮して設定するようにしている。
【００１８】
すなわち、図２（ａ）に示すように、樹脂接着剤６が供給される主基板１の第１接続部１ａ内に、複数の第１エリアＡ１および複数の第２エリアＡ２を交互に設定する。第１エリアＡ１および第２エリアＡ２はいずれも細長形状であり、電極２の長手方向に沿って互いに平行に設定される。ここで第１エリアＡ１は、製造工程において主基板１にフレキシブル基板３が最初に接続される際に樹脂接着剤６が供給されるエリアである。また第２エリアＡ２は、一旦フレキシブル基板３を接続した後に、何らかの原因によりフレキシブル基板３の取り替えが必要とされた場合に行われるリペア作業時に、樹脂接着剤６を供給するためのエリアである。
【００１９】
なおここでは、主基板１とフレキシブル基板３との接合に際して、主基板１のみに樹脂接着剤６を供給する例を示しているが、主基板１の替わりにフレキシブル基板３側に樹脂接着剤６を供給する場合には、図２（ｂ）に示すように、第２接続部３ａ内に同様に接着剤供給エリアが設定される。すなわち、第２接続部３ａ内に、第１エリアＡ１、第２エリアＡ２と同様に、複数の第１エリアＢ１および複数の第２エリアＢ２を交互に設定する。第１エリアＢ１は製造工程において樹脂接着剤６が最初に供給されるエリアを示しており、第２エリアＢ２はリペア作業時に樹脂接着剤６を供給するためのエリアである。
【００２０】
次に図３を参照して、主基板１の第１接続部１ａに形成された複数の電極２に、フレキシブル基板３の第２接続部に形成された複数のリード４を電気的に接続する基板の接続方法について説明する。これらの基板の接続に先立って、主基板１の第１接続部１ａには、図２（ａ）に示すように、主基板１とフレキシブル基板３とを相互に接着するための樹脂接着剤６が供給される複数（ここでは３つ）の第１エリアＡ１および複数（ここでは２つ）の第２エリアＡ２が設定される。なおここでは、主基板１のみに樹脂接着剤６を供給する例を示しており、第２接続部３ａには接着剤供給エリアの設定は行われない。
【００２１】
次いで図３（ａ）に示すように、主基板１の第１接続部１ａ内には、樹脂接着剤６が供給される。このとき、第１接続部１ａに設定された第１エリアＡ１のみに樹脂接着剤６が、ディスペンサなどの塗布手段（図示省略）によって供給される。これにより当該位置の電極２は樹脂接着剤６によって覆われる。樹脂接着剤６は有機酸などの活性成分を含んでおり、半田などの金属表面に生成した酸化膜を除去する作用を有している。
【００２２】
ここで樹脂接着剤６の必要供給量は、主基板１とフレキシブル基板３との接合構造において、両基板を十分な強度で固着するために必要とされる所要接着強度に基づいて決定される。ここで接着強度は、主基板１とフレキシブル基板３とを重ね合わせた状態において樹脂接着剤６が押し広げられた面積（接着面積）と硬化した状態の樹脂接着剤６の固有接着強度とを乗じた値によって規定されることから、所要接着強度に略比例した量の樹脂接着剤６を供給する必要がある。もちろんここでは、主基板１とフレキシブル基板３との間の接着隙間が一定であり、さらに同一特性の樹脂接着剤６を用いることを前提としている。
【００２３】
そして所要接着強度を満たすためには、一般に第１接続部１ａと第２接続部３ａとの重ね合わせ面積の数％程度の接着面積が確保されていれば十分の場合が多く、第１エリアＡ１に樹脂接着剤６を供給する場合にも、これらのエリア全面にわたって樹脂接着剤６が押し広げられるような供給量を設定する必要はなく、第１エリアＡ１内に樹脂接着剤６を点状に塗布するのみで十分である。
【００２４】
この後、樹脂接着剤６が供給された主基板１には、熱圧着ツール７によって保持されたフレキシブル基板３が搭載される。すなわち、第１接続部１ａと第２接続部３ａとを位置合わせして、半田プリコート５が形成されたリード４をそれぞれの電極２上に下降させる。そして、図３（ｃ）に示すように、熱圧着ツール７によってリード４を電極２に対して押圧するとともに、この押圧過程において熱圧着ツール７に備えられた加熱機構によって電極２とリード４との接合部を加熱して熱圧着を行う。
【００２５】
これにより、リード４に形成された半田プリコート５は、加熱により軟化しながら電極２表面の金膜２ａに押しつけられる。そして半田プリコート５の表面の酸化膜が押圧時の外力によって部分的に破壊されることによって金膜２ａと半田プリコート５とが金属接合し、金膜２ａと半田プリコート５の接合界面には、固相拡散により金と半田の合金層が形成される。これとともに、加熱によって樹脂接着剤６が熱硬化し、主基板１とフレキシブル基板３とを接着する樹脂部６＊が形成される。
【００２６】
この押圧・加熱においては、加熱温度は半田プリコート５の溶融温度を超えない温度に設定されており、加熱温度は半田プリコート５の融点未満の温度（例えば１５０℃程度）とし、約１秒間押圧状態を保持する。これにより、リード４は半田プリコート５が溶融することなく電極２に接合され、電極間寸法が微細なファインピッチ電極に対してこの接続方法を適用した場合においても、溶融半田が電極間で流動してブリッジを形成することによる短絡などの不具合を避けることができる。
【００２７】
また上述の接合過程において、フレキシブル基板３や主基板１の反り変形などによって電極２とリード４との平行度が保たれていないような場合にあっても、押圧過程において熱によって軟化した半田プリコート５が押圧荷重によって押し潰されることにより、すべてのリード４が電極２に接続される。したがって。フレキシブル基板３を主基板１に接続するための搭載作業には高精度の圧着装置を必要とせず、設備コストを低減することができる。さらに、樹脂接着材８として活性剤成分を含有したものを用いていることから、金属間接合に際して半田プリコート５の表面の酸化膜が活性成分によって除去され、より良好な金属間接合が行われる。
【００２８】
すなわち上述の基板の接合方法は、第１接続部１ａに主基板１とフレキシブル基板３とを相互に接着するための樹脂接着剤６が供給される複数の第１エリアＡ１および複数の第２エリアＡ２を設定する工程と、第１接続部１ａに設定された第１エリアＡ１のみに接着剤６を供給する工程と、第１接続部１ａと第２接続部３ａとを位置合わせして熱圧着する
ことにより電極２とリード４とを金属接合するとともに第１エリアの接着剤６を硬化させる工程とを含む形態となっている。
【００２９】
そして上述の基板の接合過程においては、第２エリアＡ２はリペア用の樹脂接着剤６を供給するための予備エリアとしての役割を与えられており、樹脂接着剤６は供給されない。また電極２、リード４のいずれか一方もしくは両方に、金属接合用の半田プリコート５が形成されており、ここでは半田プリコート５を溶融させずに熱圧着を行うようにしている。
【００３０】
これにより、図３（ｄ）に示すように、フレキシブル基板３を樹脂接着剤６によって主基板１に接続した基板の接続構造が完成する。この基板の接続構造は、複数の電極２が形成された第１接続部１ａを有する主基板１と、複数の電極２と電気的に接続される複数のリード４が形成された第２接続部３ａが設けられたフレキシブル基板３と、電極２とリード４とを電気的に接続した状態で第１接続部１ａと第２接続部３ａとを接着する樹脂部６＊とを備えた構成となっている。
【００３１】
そしてこの基板の接続構造においては、第１接続部１ａと第２接続部３ａとの間に樹脂部６＊を第１接続部１ａに設定された第１エリアＡ１に複数箇所点在させて配置するとともに、第１接続部１ａの表面において樹脂部６＊が存在しない第２エリアＡ２を、既接続のフレキシブル基板３に代わる新たなフレキシブル基板３を接着する新たな樹脂部を形成するための予備エリアとし、以下に説明するリペア作業時の基板の再接続を容易にしている。
【００３２】
次に図４を参照して、基板の再接続方法について説明する。この基板の再接続方法は、図３に示す基板の接続方法によって接続された主基板１とフレキシブル基板３より成る基板の接続構造のうち、フレキシブル基板３を除去して新たなフレキシブル基板３を主基板１に接続するものである。
【００３３】
基板の再接続に際しては、まず図３（ｄ）に示す基板の接続構造から、図４（ａ）に示すように、フレキシブル基板３を主基板１から除去する。このフレキシブル基板３の除去は、電極２とリード４との金属接合部を加熱などの方法によって剥離させるとともに、手工具によってフレキシブル基板３を引きはがして樹脂部６＊を破断させることにより行われる。
【００３４】
次いで、図４（ｂ）に示すように、主基板１の第１接続部１ａに設定された第２エリアＡ２、すなわち第１接続部１ａにおいて最初の接合過程で樹脂接着剤６が供給されず破断後の樹脂部６＊が存在しないエリアに、樹脂接着剤６が供給される。この後、樹脂接着剤６が供給された主基板１には、図４（ｃ）に示すように、熱圧着ツール７によって保持された新たなフレキシブル基板３が搭載される。すなわち、第１接続部１ａと第２接続部３ａとを位置合わせして、半田プリコート５が形成されたリード４をそれぞれの電極２上に下降させる。
【００３５】
次いで、図４（ｄ）に示すように、熱圧着ツール７によってリード４を電極２に対して押圧するとともに、この押圧過程において熱圧着ツール７に備えられた加熱機構によって電極２とリード４との接合部を加熱して熱圧着を行う。これとともに、加熱によって第２エリアＡ２の樹脂接着剤６を熱硬化させ、主基板１とフレキシブル基板３とを接着する樹脂部６＊を形成する。これにより、既接合のフレキシブル基板３を新たなフレキシブル基板３と代えて主基板１に接続したリペア作業後の基板の接続構造が完成する。
【００３６】
上記説明したように、本実施の形態の基板の接合方法においては、主基板１とフレキシ
ブル基板３を重ね合わせて接続する接続部に、主基板１とフレキシブル基板３とを相互に接着するための樹脂接着剤６が供給される複数の第１エリアＡ１および複数の第２エリアＡ２を設定し、製造過程における最初の接続工程においては第１エリアＡ１のみに樹脂接着剤６を供給して熱圧着することにより、第２エリアＡ２をリペア作業用の樹脂接着剤６を供給するための予備エリアとして利用することが可能となり、既接続のフレキシブル基板３を除去して新たなフレキシブル基板３を接続するリペア作業を容易に行うことができる。
【００３７】
なお上記実施の形態においては、第１接続部１ａ、第２接続部３ａにおける接着剤供給エリアを、細長形状の第１エリアＡ１，Ｂ１、第２エリアＡ２，Ｂ２のように電極２やリード４の配列方向に沿って設定する例を示したが、接着剤供給エリアの設定はこの例に限らず種々の設定形態が可能である。
【００３８】
例えば、図５（ａ）は、第１接続部１ａにおいて複数の電極２の列に直交する方向に、細長形状の第１エリアＣ１、第２エリアＣ２を交互に平行配置した例を示している。また図５（ｂ）は、第１接続部１ａ内にともに、略正方形状の第１エリアＤ１、第２エリアＤ２を、千鳥配置で設定した例を示している。
【００３９】
このように第１エリアと第２エリアの形状・配置および面積配分は必ずしも一意的には決定されず、２つの基板の重なり部分における電極・リードの配置や使用される樹脂接着剤の接合強度、リペア時の剥離の容易さなど種々の要因によって適宜設定される。すなわち、最初に第１エリアに供給された接着剤によって２つの基板を十分な強度で接着できるとともに、第２エリアに供給された接着剤によって同様に２つの基板を十分な強度で接着できる条件が満たされれば、第１エリアと第２エリアの形状配置および面積配分は自由に選択設定してよい。
【００４０】
このとき、第１エリアの面積の総和を第２エリアの面積の総和よりも大きく設定する方が望ましい。但しこの場合においても、第２エリアの面積の総和が第１エリアの面積の総和の５０％以下とならないようにすることにより、リペア作業時の樹脂供給を容易に行うことができる。    
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明の基板の接続方法および基板の接続構造ならびに基板の再接続方法は、既接続の基板を除去して新たな基板を接合するリペア作業を容易に行うことができるという利点を有し、小型の携帯用電子機器などにおいて主基板に設けられた電極にフレキシブル基板に設けられたリードを接合する分野に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施の形態の基板の接合方法が適用される第１基板および第２基板の斜視図
【図２】本発明の一実施の形態の基板の接合方法が適用される第１基板および第２基板の部分平面図
【図３】本発明の一実施の形態の基板の接合方法の工程説明図
【図４】本発明の一実施の形態の基板の再接合方法の工程説明図
【図５】本発明の一実施の形態の基板の接合方法が適用される第１基板および第２基板の部分平面図
【符号の説明】
【００４３】
１  主基板
２  電極
３  フレキシブル基板
４  リード
５  半田プリコート
６  樹脂接着剤
６＊  樹脂部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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