(57)【要約】【課題】配線パターンの通過している個所またはその近傍位置であっても、配線パターンにダメージを与えることなく超音波接合できる基板の接合方法を提供することを目的とする。【解決手段】両面の材料の融点が異なるフレキシブル配線基板４ａの低融点材料側の表面１５に、被接着物４ｂ（ここでは同様の低融点材料からなる当接面１５を持つ）を重ね合わせ、重ね合わせたフレキシブル配線基板４ａと被接着物４ｂに超音波ホーン１７を押圧して、前記低融点の材料を超音波溶融させて溶着する。【選択図】        図１
2006173150.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線パターンが形成されている基板に被接着物を超音波にて接合するに際し、
両面の材料の融点が異なる基板の低融点材料面に被接着物を重ね合わせ、重ね合わせた基板と被接着物に超音波ホーンを押圧して、前記基板の低融点の材料を超音波溶融させて溶着する基板の接合方法。
【請求項２】
配線パターンが形成されている基板に被接着物を超音波にて接合するに際し、
両面の材料の融点が異なる被接着物の低融点材料面を基板に重ね合わせ、重ね合わせた基板と被接着物に超音波ホーンを押圧して、前記被接着物の低融点の材料を超音波溶融させて溶着する基板の接合方法。
【請求項３】
配線パターンが形成されている基板に被接着物を超音波にて接合するに際し、
両面の材料の融点が異なる基板と両面の材料の融点が異なる被接着物とを低融点材料面どうし対向させて重ね合わせ、重ね合わせた基板と被接着物に超音波ホーンを押圧して、前記低融点の材料を超音波溶融させて溶着する基板の接合方法。
【請求項４】
前記低融点の材料を超音波溶融させて溶着する工程では、超音波の伝搬時間が変化した変曲点を検出して前記超音波ホーンの超音波駆動の出力を停止または低減する請求項１〜３のいずれかに記載の基板の接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線パターンが形成されている基板に被接着物を超音波にて接合する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の携帯電話装置に用いられているフレキシブル配線基板（以下、ＦＰＣ基板と略す）の構造を図４に示す。
ＦＰＣ基板１は、主材料のポリイミド、導体（銅）、接着材（アクリル系、エポキシ系）等よりなる多層構造をなし、配線パターン２を構成している。ＦＰＣ基板１の形状は仕様によって各種のものが存在しており、例えば、図４（ａ）に示すＦＰＣ基板１の一部を仮想線３によって折り曲げて、ＦＰＣ基板１の短冊状部分４ｂをエリア４ａの上に両面接着テープ５によって貼り付けたものが存在する。図４（ｂ）はこの接着部の拡大断面を示している。このように貼り合わせた後に部品実装の生産ラインに供給されている。
【０００３】
図４（ｂ）において６，７は支持基板、８は熱可塑性の絶縁シートが溶融し固化したもので前記支持基板６，７を貼り付けて配線パターン２を保持している。このようなＦＰＣ基板１の基本的な構造は（特許文献１）等に記載されている。
【特許文献１】特開２００４−３１３８７公報  図１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記したようにＦＰＣ基板１を折り曲げて接着する工程では、両面接着テープ５の裁断・貼り付けおよび手作業による押圧接着を要し、作業性、工程タクト共に量産に不適である。
【０００５】
さらにＦＰＣ基板１の主材料であるポリイミドは安定な分子構造を有しているため、両面接着テープ５の粘着剤に対する接着性が低く、使用するポリイミド材料に適した粘着剤の調合や選定が難しいのが現状である。
【０００６】
そこで、ＦＰＣ基板１の短冊状部分４ｂをエリア４ａの上に重ね合わせて超音波溶着によって固定すると、両面接着テープ５の使用を無くすことができる反面、配線パターン２のダメージが発生しやすく、信頼性が低いのが現状であって、配線パターン２の通過している個所またはその近傍位置に被接着物を超音波にて接合する個所には採用されていない。
【０００７】
本発明は、配線パターンの通過している個所またはその近傍位置であっても、配線パターンにダメージを与えることなく超音波接合できる基板の接合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】
【０００８】
本発明の基板の接合方法は、配線パターンが形成されている基板に被接着物を超音波にて接合するに際し、両面の材料の融点が異なる基板の低融点材料面に被接着物を重ね合わせ、重ね合わせた基板と被接着物に超音波ホーンを押圧して、前記基板の低融点の材料を超音波溶融させて溶着することを特徴とする。
【０００９】
また、配線パターンが形成されている基板に被接着物を超音波にて接合するに際し、両面の材料の融点が異なる被接着物の低融点材料面を基板に重ね合わせ、重ね合わせた基板と被接着物に超音波ホーンを押圧して、前記被接着物の低融点の材料を超音波溶融させて溶着することを特徴とする。
【００１０】
また、配線パターンが形成されている基板に被接着物を超音波にて接合するに際し、両面の材料の融点が異なる基板と両面の材料の融点が異なる被接着物とを低融点材料面どうし対向させて重ね合わせ、重ね合わせた基板と被接着物に超音波ホーンを押圧して、前記低融点の材料を超音波溶融させて溶着することを特徴とする。
【００１１】
前記低融点の材料を超音波溶融させて溶着する工程では、超音波の伝搬時間が変化した変曲点を検出して前記超音波ホーンの超音波駆動の出力を停止または低減することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
この構成によると、重ね合わせた基板と被接着物に超音波ホーンを押圧して超音波振動を印加した場合に、融点の差によって外側が溶けずに内側が溶融して固化して接合でき、配線パターンと超音波ホーンとの間に介在する前記基板の外側は前記融点の差によって破れにくく、配線パターンへのダメージを回避できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の基板の接合方法を、図１〜図３に示す具体的な実施の形態に基づいて説明する。
なお、ここでは図４に示した場合と同様に、被溶着物としてのＦＰＣ基板１の短冊状部分４ｂを、ＦＰＣ基板１のエリア４ａの上に重ね合わせて固定する場合を例に挙げて説明する。
【００１４】
図１は本発明の基板の接合方法の工程と装置の構成を示している。
ここでＦＰＣ基板１のエリア４ａと短冊状部分４ｂは、ベースフィルム１１（材料：ポリイミド等、厚さ：５〜１００μｍ、融点Ｍｐ１＝２００℃以上）と、接着材１２（材料：アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂等、厚さ：５〜５０μｍ）と、回路パターン２を形成する導体１３（材料：銅等、厚さ：１〜５０μｍ）と、接着材１４（材料：アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂等、厚さ：５〜５０μｍ）と、カバーフィルム１５（材料：ゴム、厚さ：５〜１００μｍ、融点Ｍｐ２＝８０℃程度）とを積層して構成されている。
【００１５】
図１（ａ）では、図４（ａ）に示した仮想線３で折り曲げられたＦＰＣ基板１の短冊状部分４ｂが、ＦＰＣ基板１のエリア４ａの上になるように、互いのカバーフィルム１５が対向するように重ね合わされている。
【００１６】
さらに、超音波加工機のステージ１６の上に載置した上記の加工対象品に、超音波ホーン１７を、短冊状部分４ｂのベースフィルム１１の側から押し付けている。図２（ａ）はこの押圧状態を示している。
【００１７】
超音波ホーン１７が取り付けられている振動子１８は超音波発振器１９によって駆動され、超音波ホーン１７から被加工物に対して１５ｋＨｚ〜６０ｋＨｚの内の任意の単一周波数の振動が与えられる。ステージ１６には、超音波センサー２０が設けられている。
【００１８】
このようにして、超音波ホーン１７で被加工物を押圧すると、ＦＰＣ基板１の短冊状部分４ｂのカバーフィルム１５とＦＰＣ基板１のエリア４ａのカバーフィルム１５との接触個所において発熱し、図１（ｂ）に示すように互いのカバーフィルム１５の接触個所に溶融個所２１が発生する。
【００１９】
この直前、つまり、互いのカバーフィルム１５の接触個所が溶融する前の状態においては、超音波ホーン１７から印加された超音波振動は、図２（ｃ）に示すように比較的短い遅延時間ｄｔ１の遅れだけで超音波センサー２０によって検出されるが、互いのカバーフィルム１５の接触個所が溶融したタイミングＴｍ以降は、前記遅延時間ｄｔ１よりも大きな遅れが発生する。そこで、この遅延時間の変曲点２３の発生を時刻Ｔ１に遅延判定部２２が検出して、遅延判定部２２が超音波発振器１９の発振を図２（ｂ）に示すように停止する。
【００２０】
超音波発振器１９の発振が停止すると、前記溶融個所２１の温度が低下して固まる。溶融個所２１が図１（ｃ）に２１Ａで示すように固化し、固化またはその後のタイミングＴ２に、超音波ホーン１７による被加工物の押圧が解除されて超音波接合が完了する。
【００２１】
ここで、図１（ｂ）に示すように溶融個所２１が発生した初期状態では、カバーフィルム１５よりも融点の高いベースフィルム１１は溶融しないため、超音波ホーン１７がベースフィルム１１を破って回路パターン２を形成する導体１３を破損するおそれが極めて少ない。さらに具体的には、ベースフィルム１１が融点に温度上昇する前に遅延判定部２２によって超音波発振器１９の発振が自動的に停止するため、超音波ホーン１７が導体１３に接触することが無く、回路パターン２が保護されている。
【００２２】
このように、ベースフィルム１１が融点になる前に超音波接合することができ、ＦＰＣ基板１の配線パターン２の通過している個所またはその近傍位置であっても、配線パターン２にダメージを与えることなく超音波接合できる。
【００２３】
上記の実施形態では、被溶着物としての短冊状部分４ｂのカバーフィルム１５とＦＰＣ基板１のエリア４ａのカバーフィルム１５の両方の融点が、ベースフィルム１１の融点よりも低融点であったが、一方のカバーフィルム１５の融点がベースフィルム１１の融点よりも低融点であるだけであっても、溶融して固化するカバーフィルム１５の他方の溶融していないカバーフィルム１５への接着性を考慮することによって、ほぼ同様の超音波接合状態を期待できる。
【００２４】
上記の実施形態では、変曲点２３を検出して超音波ホーンの超音波駆動の出力を停止するものとして説明したが、変曲点２３を検出して超音波ホーンの超音波駆動の出力をそれまでよりも低減することによっても良好な接合状態を得られる。
【００２５】
上記の実施形態では、ＦＰＣ基板１のエリア４ａに超音波接合される被接着物が同じくＦＰＣ基板１であったが、ＦＰＣ基板１のエリア４ａにＦＰＣ基板１ではない別部品を超音波接合する場合にも同様に実施できる。具体的には、図３に示すようにテンキーボードを有する電話本体２４と表示部２５とがヒンジ２６によって開閉自在に結合された携帯電話装置のように、電話本体２４と表示部２５とがＦＰＣ基板１で接続されている様な場合に、ＦＰＣ基板１の可動部となる部分を補強するために補強シート２７をＦＰＣ基板１に超音波接合で裏打ちする場合にも適用できる。
【００２６】
以上のように本発明の方法は、ＦＰＣ基板の接合に際して、回路パターンの断線等のダメージを回避することができ、作業性、工程タクト共良好であり、接合済みフレキシブル配線基板の量産に適する。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明の基板の接合方法は、携帯電話装置、ノート型パソコンなどの他、フレキシブル配線基板を使用した各種電子機器に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の基板の接合方法の第１実施形態におけるＦＰＣ基板の接合工程を示す拡大断面図
【図２】同実施形態における超音波加工装置のタイミングチャート
【図３】別の実施形態を示す要部の拡大側面図
【図４】従来の基板の接合方法を示す接合前のＦＰＣ基板の展開図と接合個所の拡大断面図
【符号の説明】
【００２９】
１    ＦＰＣ基板
２    回路パターン
４ａ  ＦＰＣ基板１のエリア
４ｂ  ＦＰＣ基板１の短冊状部分
１１    ベースフィルム
１２    接着材
１３    回路パターン２を形成する導体
１４    接着材
１５    カバーフィルム
１６    超音波加工機のステージ
１７    超音波加工機の音波ホーン
１８    振動子
１９    超音波発振器
２０    超音波センサー
２１    カバーフィルム１５の溶融個所
２２    遅延判定部
２３    遅延時間の変曲点
【図１】
2006173150.tif 000003
【図２】
2006173150.tif 000004
【図３】
2006173150.tif 000005
【図４】
2006173150.tif 000006