(57)【要約】【課題】異方導電フィルムで接続する部分の反対側にも電子デバイスなどの部品を配置した状態で、より正確な位置合わせが行えるようにする。【解決手段】処理の対象となるデバイスチップ１４１が実装されたリジッド配線基板１４２は、弾性シート１０３および基板支持部１０４の上に載置され、弾性シート１０３および基板支持部１０４により基台１０１の上に支持される。また、リジッド配線基板１４２は、フレキシブル基板１５０の端子１５１形成領域と接続する対象となる端子１４３形成領域の裏面側が、弾性シート１０３に当接するように配置される。また、圧着ヘッドとしてのヒータ部１１１と、受け台１０２の側に設定された押し付け圧力でヒータ部１１１を下降させる圧着部１１２と、ヒータ部１１１と同期してリジッド配線基板１４２を基台１０１の方向に押し下げる押し込み機構１１３を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リジッド配線基板とフレキシブル基板とを、前記リジッド配線基板の側に配置した受け台と前記フレキシブル基板の側に圧着ヘッドとによって、異方導電フィルムを介して熱圧着する基板接続装置であって、
前記受け台が固定される基台と、
前記受け台の上に配置されて前記熱圧着の温度の耐熱性を有するエラストマーからなる弾性シートと、
弾性部材より構成され、前記基台の上の前記受け台とは異なる位置に配置されて前記リジッド配線基板を支持する基板支持部と、
前記圧着ヘッドに同期して前記リジッド配線基板を前記基台の方向に押下する押し込み機構と
を少なくとも備えることを特徴とする基板接続装置。
【請求項２】
請求項１記載の基板接続装置において、
前記弾性シートは、ゴム硬度が２０〜６０（ＪＩＳ  Ａ）であり、前記フレキシブル基板と接続される領域の前記リジッド配線基板と前記弾性シートとの間に実装された部品の高さに対して１〜５ｍｍの範囲で厚く形成されている
ことを特徴とする基板接続装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の基板接続装置において、
基板支持部は、この基板支持部が接触する前記リジッド配線基板に実装された部品より広い面積に形成されている
ことを特徴とする基板接続装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の基板接続装置において、
前記押し込み機構の前記リジッド配線基板に当接する部分は、弾性部材から構成されている
ことを特徴とする基板接続装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの基板を異方導電フィルムを用いて接続するために用いる基板接続装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の携帯電話機などの携帯端末装置では、より多くの機能が搭載されるようになり、装置内には各種電子デバイスなどが搭載されるようになってきている。例えば、ＦＯＭＡ（登録商標）ＳＯ７０３ｉ（ソニー・エリクソン・モバイルコミュニケーションズ株式会社製）、Ｄ９０３ｉ（三菱電機株式会社製）、Ｐ７０５ｉμ（パナソニック株式会社製）などの携帯電話機では、小型な装置本体に、カメラ機能を実現するための撮像デバイスや、ＳＩＭカードを装着可能とするカードホルダーなどを内蔵している。これらの携帯端末装置では、狭い空間内に多くの電子デバイスが配置されることになり、柔軟な電子デバイスの配置が重要となる。このため、主基板と電子デバイスが搭載されるリジッド配線基板とを、フレキシブル基板により接続する多くの技術が開発されている（特許文献１参照）。
【０００３】
このようなフレキシブル基板とリジッド配線基板との接続においては、異方導電フィルム（ＡＣＦ：Anisotropic Conductive Film）が用いられている。ＡＣＦを用いたフレキシブル基板とリジッド配線基板との接続では、フレキシブル基板の接続部とリジッド配線基板の接続部との間にＡＣＦを配置し、フレキシブル基板の接続部とリジッド配線基板の接続部とをＡＣＦを介して熱圧着させている。
【０００４】
例えば、図５の平面図に示すように、例えば、デバイスチップ５０１が実装されたリジッド配線基板５０２と、フレキシブル基板５１０とを接続する場合、図６の一部断面図に示すように、ＡＣＦ６０１を挟んで接続している。なお、図６は、図５のＸＸ’線の一部断面を示している。
【０００５】
リジッド配線基板５０２には、デバイスチップ５０１の実装箇所より配線を介して引き出されている複数の端子５０３を備える。また、フレキシブル基板５１０は、リジッド配線基板５０２の端子５０３に対応する複数の端子５１１を備える。これらの、端子５０３と対応する端子５１１との位置を合わせた後、各々の端子形成領域の間にＡＣＦ６０１を挟み、熱圧着させる。これにより、よく知られているように、となりの端子間は接続されず、対向して配置されている端子５０３および端子５１１の間が、これらの間に挟まれた導電粒子６０２により、電気的に接続した状態となる。
【０００６】
上述した熱圧着は、図７に示すように、フレキシブル基板５１０の側より、圧着装置の圧着部７０４を動作させてヒータ部７０５を押し付けることで行っている。圧着装置は、基台７０１，受け台７０２，基板支持部７０３，圧着部７０４，およびヒータ部７０５を備えている。
【０００７】
圧着させるときは、まず、端子５０３が上側となる状態でリジッド配線基板５０２の一端の接続部（接続領域）を受け台７０２の上に載置し、また、リジッド配線基板５０２の他端の所定領域を基板支持部７０３の上に載置する。また、端子５０３が配置されている接続部の上に、フレキシブル基板５１０の端子５１１が形成されている接続部を対向させる。ここで、フレキシブル基板５１０の端子５１１が形成されている接続部には、予めＡＣＦ６０１を貼り付けておく。
【０００８】
この後、貼り付けられているＡＣＦ６０１を端子５０３が配置されている接続部に当接させ、フレキシブル基板５１０の接続部の裏面側よりヒータ７０５を押し付け、また、圧着部７０４を動作させてヒータ７０５を受け台７０２の方向に下降させる。ヒータ７０５は、例えば、設定温度を３００℃程度としておく。これにより、受け台７０２とヒータ７０５との間に挟まれて押し付けられた、リジッド配線基板５０２の接続部とフレキシブル基板５１０の接続部とがＡＣＦ６０１を介して熱圧着される。また、これらが熱圧着されることで、対向して配置されている端子５０３と端子５１１との間が、電気的に接続される。
【０００９】
しかしながら、上述したＡＣＦを用いた熱圧着による端子間の接続では、例えばセラミックなど硬質な受け台７０２の上にリジッド配線基板５０２の裏面を当接させるため、この当接面に電子デバイスなどを実装しておくことができない。これでは、電子デバイスの配置が制限され、前述したように狭い空間内により多くの電子デバイスを配置したいという要求に応えることが困難となる。
【００１０】
これに対し、図８に示すように、硬質な受け台７０２の上に、シリコンゴムなどの耐熱性を有し、特定の硬度（ゴム硬度）を有するエラストマーからなる弾性シート８０６を設ける技術が提案されている。この技術によれば、接続する領域の反対側の面に電子デバイスが配置されていても、熱圧着するときにはゴム弾性を有する弾性シート８０６に押し付けられる。この結果、電子デバイスが弾性シート８０６の弾性変形により保護された状態で、上述したＡＣＦ６０１を用いた熱圧着による端子間の接続を行うことが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００７−０３５５４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上述した技術では、図９に示すように、弾性シート８０６の変形により接続領域が基台７０１の方に変位してリジッド配線基板５０２が基台７０１に対して傾く。このようにリジッド配線基板５０２が傾くと、端子５０３と端子５１１との位置関係が変化し、端子間の正確な接続が行えなくなるという問題が発生する。
【００１３】
これに対し、圧着時の弾性シート８０６の変形量を考慮し、圧着時にリジッド配線基板５０２が基台７０１に対して平行となるように、図１０に示すようなより低い基板支持部７０３ａを用いることが考えられる。しかしながら、基板支持部７０３ａを用いる場合、圧着をしていない状態では、受け台７０２の側が基台７０１より離れるようにリジッド配線基板５０２が傾斜した状態となる。
【００１４】
ところで、リジッド配線基板５０２に対してフレキシブル基板５１０を位置合わせするときには、例えば、各基板に設けられた各基板の位置合わせマークをカメラ７０６で撮像し、各位置合わせマークの位置関係よりリジッド配線基板５０２に対するフレキシブル基板５１０の配置を決定している。このため、上述したようにリジッド配線基板５０２が傾斜していると、カメラ７０６による位置合わせマークの撮像が正確に行えず、結果として正確な位置合わせが行えないという問題が発生する。
【００１５】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、異方導電フィルムで接続する部分の反対側にも電子デバイスなどの部品を配置した状態で、より正確な位置合わせが行えるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係る基板接続装置は、リジッド配線基板とフレキシブル基板とを、リジッド配線基板の側に配置した受け台とフレキシブル基板の側に圧着ヘッドとによって、異方導電フィルムを介して熱圧着する基板接続装置であって、受け台が固定される基台と、受け台の上に配置されて熱圧着の温度の耐熱性を有するエラストマーからなる弾性シートと、弾性部材より構成され、基台の上の受け台とは異なる位置に配置されてリジッド配線基板を支持する基板支持部と、圧着ヘッドに同期してリジッド配線基板を基台の方向に押下する押し込み機構とを少なくとも備える。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明によれば、弾性部材より構成され、基台の上の受け台とは異なる位置に配置されてリジッド配線基板を支持する基板支持部を備えるようにしたので、異方導電フィルムで接続する部分の反対側にも電子デバイスなどの部品を配置した状態で、より正確な位置合わせが行えるようになるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態１における基板接続装置の構成例を示す構成図である。
【図２Ａ】本発明の実施の形態１における基板接続装置を用いた基板接続の工程を示す工程図である。
【図２Ｂ】本発明の実施の形態１における基板接続装置を用いた基板接続の工程を示す工程図である。
【図２Ｃ】本発明の実施の形態１における基板接続装置を用いた基板接続の工程を示す工程図である。
【図２Ｄ】本発明の実施の形態１における基板接続装置を用いた基板接続の工程を示す工程図である。
【図３】本発明の実施の形態２における基板接続装置の構成例を示す構成図である。
【図４】本発明の実施の形態３における基板接続装置の構成例を示す構成図である。
【図５】リジッド配線基板とフレキシブル基板との接続例を示す平面図である。
【図６】リジッド配線基板とフレキシブル基板との接続部の一部断面である。
【図７】リジッド配線基板とフレキシブル基板との熱圧着による接続を説明するための説明図である。
【図８】リジッド配線基板とフレキシブル基板との熱圧着による接続を説明するための説明図である。
【図９】リジッド配線基板とフレキシブル基板との熱圧着による接続を説明するための説明図である。
【図１０】リジッド配線基板とフレキシブル基板との熱圧着による接続を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【００２０】
［実施の形態１］
はじめに、本発明の実施の形態１について説明する。図１は、本発明の実施の形態１における基板接続装置の構成を示す構成図である。図１は、基板接続装置を側方から見た状態を模式的に示している。この基板接続装置は、まず、基台１０１と，基板１０１の上に固定された受け台１０２と，受け台１０２の上に固定されて特定の硬度（ゴム硬度）を有するエラストマーからなる弾性シート１０３と、弾性部材より構成されて受け台１０２とは異なる位置で基台１０１の上に固定された基板支持部１０４とを備える。弾性シート１０３は、耐熱性を有するエラストマーから構成されていればよく、例えば、シリコンゴム（シリコーンゴム）から構成されていればよい。また、基板支持部１０４も弾性シート１０３と同様にシリコンゴムから構成されていればよい。なお、基板支持部１０４は、弾性シート１０３とは異なり、高い耐熱性は必要ではない。
【００２１】
処理の対象となるデバイスチップ１４１が実装されたリジッド配線基板１４２は、弾性シート１０３および基板支持部１０４の上に載置され、弾性シート１０３および基板支持部１０４により基台１０１の上に支持される。デバイスチップに限らず、他の部品が実装されていてもよい。また、リジッド配線基板１４２は、フレキシブル基板１５０の端子１５１形成領域と接続する対象となる端子１４３形成領域の裏面側が、弾性シート１０３に当接するように配置される。ここで、後述するように、本実施の形態によれば、弾性シート１０３を用いているので、弾性シート１０３に接するリジッド配線基板１４２の裏面に電子デバイス（部品）１４４を配置させることができる。
【００２２】
また、基板接続装置は、圧着ヘッドとしてのヒータ部１１１と、受け台１０２の側に設定された押し付け圧力でヒータ部１１１を下降させる圧着部１１２と、ヒータ部１１１と同期してリジッド配線基板１４２を基台１０１の方向に押し下げる押し込み機構１１３を備える。
【００２３】
次に、本実施の形態における基板接続装置を用いたリジッド配線基板１４２とフレキシブル基板１５０との異方導電フィルム（ＡＣＦ：Anisotropic Conductive Film）１６０による接続について説明する。
【００２４】
まず、図２Ａに示すように、弾性シート１０３および基板支持部１０４の上にリジッド配線基板１４２を載置する。ここで、リジッド配線基板１４２が、基台１０１の平面に対して平行になるように、基板支持部１０４の高さを調整しておく。また、接続領域となる端子１４３の形成部を含む領域の上に、この領域が撮像可能となるように位置合わせを行うためのカメラ１０５を配置する。
【００２５】
次に、図２Ｂに示すように、端子１４３の形成部の上に端子１５１の形成部が対向して配置されるように、フレキシブル基板１５０を配置する。フレキシブル基板１５０の端子１５１形成部には、予めＡＣＦ１６０が貼り付けられている。この状態で、よく知られた位置合わせ技術と同様に、両方の基板に設けられた各々の位置合わせマーク（不図示）をカメラ１０５で撮像することで得られる各位置合わせマークの位置関係より、リジッド配線基板１４２に対してフレキシブル基板１５０を正確に位置合わせする。
【００２６】
次に、位置決めされたフレキシブル基板１５０および載置されているリジッド配線基板１４２と共に基台１０１を圧着を行う箇所に移動し、図２Ｃに示すように、ＡＣＦ１６０が貼り付けられているフレキシブル基板１５０の裏面にヒータ１１１が配置された状態とする。また、基板支持部１０４の上方のリジッド配線基板１４２の表面に押し込み機構１１３の押し込み先端部を配置する。このとき、ヒータ１１１とフレキシブル基板１５０の押下（押圧）面との間に、緩衝材を配置してもよい。
【００２７】
次に、図２Ｄに示すように、圧着部１１２を動作させてヒータ１１１を受け台１０２の方向に下降させる。ヒータ１１１は、例えば、設定温度を３００℃程度としておく。このときの押下圧力（設定条件）は、例えば０．５〜１６ＭＰａ程度である。これにより、弾性シート１０３とヒータ１１１の間に挟まれて押し付けられたリジッド配線基板１４２の接続部とフレキシブル基板１５０の接続部とが、ＡＣＦ１６０を介して熱圧着される。また、これらが熱圧着されることで、対向して配置されている端子１４３と端子１５１との間が、電気的に接続される。
【００２８】
なお、このような接続では、一般に、導電粒子として金属めっきされたプラスチック粒子を用いるＡＣＦを使用すればよい。例えば、ＣＰ１２−４５Ｓ９やＣＰ８０１ＡＭ−３５ＡＣ（ソニーケミカル＆インフォメーションデバイス株式会社製）や、ＳＦＢ１１０Ｒ（住友電気工業株式会社製）を用いることができる。なお、これに限らず、導電粒子としてはんだ粒子を使用した接続材料（異方性導電フィルム）を用いるようにしてもよい。
【００２９】
このとき、リジッド配線基板１４２の裏面に形成されている電子デバイス１４４は、弾性変形した弾性シート１０３に沈み込み（潜り込み）、熱圧着により加えられる圧力が低減され、保護された状態となる。また、ヒータ１１１と同期して基台１０１の方向に下降している押し込み機構１１３に押し付けられている箇所では、基板支持部１０４が弾性変形して高さが低くなる。この結果、ヒータ１１１により押し下げられている領域と共に押し込み機構１１３により押し下げられている領域も同様に基台１０１の方向に変位するので、リジッド配線基板１４２は、基台１０１との平行な関係が維持される。
【００３０】
以上に説明したように、本実施の形態では、圧着する箇所で弾性シート１０３によりリジッド配線基板１４２を支持するとともに、他の領域では弾性部材よりなる基板支持部１０４でリジッド基板１４２を支持するようにした。この結果、本実施の形態によれば、ＡＣＦ１６０で接続する部分の反対側にも電子デバイス１４４を配置した状態で、フレキシブル基板１５０の位置合わせから熱圧着を行うまで、リジッド配線基板１４２を傾けさせることが無い。このため、フレキシブル基板１５０とリジッド配線基板１４２との間でより正確な位置合わせが行え、また、端子１４３と端子１５１とを位置ずれすることなくＡＣＦ１６０を用いて接続することができる。
【００３１】
ここで、弾性シート１０３について説明する。まず、弾性シート１０３の硬度が高いと、電子デバイス１４４を保護する効果が薄れる。従って、弾性シート１０３には、硬すぎず、かつ、柔らかすぎないことが要求される。例えば、ゴム硬度が２０〜６０（ＪＩＳ  Ａ）であることが好ましい。例えば、サンポリマー株式会社製のＳＲ３０°プレス品  を用いることができる。
【００３２】
また、弾性シート１０３は、シリコンゴムに限らず、所望とする硬度を有し、また、熱圧着時の温度に対して耐性（耐熱性）を有するするエラストマーから構成されていればよい。ここで、電子デバイス１４４の高さに対し、弾性シート１０３は厚い方がよい。例えば、電子デバイス１４４の実装時の高さが２ｍｍ以下であれば、弾性シート１０３は厚さ３．５ｍｍ程度とすればよい。一方、電子デバイス１４４の高さに対して弾性シート１０３が厚すぎると、ヒータ部１１１の押下（押圧）によって電子デバイス１４４が受ける力が、弾性シート１０３において分散されてしまい、リジッド配線基板１４２の水平性が維持できない場合が発生する。このため、弾性シート１０３の厚さは、電子デバイス１４４の高さに対し、１〜５ｍｍの範囲で厚くすることが好ましい。なお、設置の容易性等の観点から、弾性シート１０３の厚さは、１〜５ｍｍを下限にするとよい。
【００３３】
［実施の形態２］
次に、本発明の実施の形態２について説明する。図３は、本発明の実施の形態２における基板接続装置の構成を示す構成図である。この基板接続装置は、まず、基台１０１と，基板１０１の上に固定された受け台１０２と，受け台１０２の上に固定されて特定の硬度（ゴム硬度）を有するエラストマーからなる弾性シート１０３と、基台１０１の上に固定された弾性部材よりなる基板支持部１０４とを備える。弾性シート１０３は、耐熱性を有するエラストマーから構成されていればよく、例えば、シリコンゴムから構成されていればよい。
【００３４】
処理の対象となるデバイスチップ１４１が実装されたリジッド配線基板１４２は、弾性シート１０３および基板支持部１０４の上に載置され、弾性シート１０３および基板支持部１０４により基台１０１の上に支持される。また、リジッド配線基板１４２は、フレキシブル基板１５０の端子１５１形成領域と接続する対象となる端子１４３形成領域の裏面側が、弾性シート１０３に当接するように配置される。ここで、後述するように、本実施の形態によれば、弾性シート１０３を用いているので、弾性シート１０３に接するリジッド配線基板１４２の裏面に電子デバイス１４４を配置させることができる。以上の構成は、前述した実施の形態１と同様である。
【００３５】
本実施の形態２における、基板接続装置は、圧着ヘッドとしてのヒータ部１１１と、受け台１０２の側に設定された押し付け圧力でヒータ部１１１を下降させる圧着部１１２と、ヒータ部１１１と同期してリジッド配線基板１４２を基台１０１の方向に押し下げる押し込み機構３１３を備える。なお、他の構成は、前述した実施の形態１と同様である。本実施の形態２では、押し込み機構３１３のリジッド配線基板１４２に当接する部分が、基板支持部１０４と同様の弾性部材から構成されているところに特徴がある。
【００３６】
この結果、本実施の形態によれば、押し込み機構３１３により押し付けられる領域においても、弾性シート１０３と同様の作用により、リジッド配線基板１４２に電子デバイス（部品）１４５を配置することが可能となる。なお、押し込み機構３１３のリジッド配線基板１４２に当接する弾性部材よりなる部分は、押し付けたときに電子デバイス１４５が潜り込める程度に広くしておくことが重要となる。
【００３７】
［実施の形態３］
次に、本発明の実施の形態３について説明する。図４は、本発明の実施の形態３における基板接続装置の構成を示す構成図である。この基板接続装置は、まず、基台１０１と，基板１０１の上に固定された受け台１０２と，受け台１０２の上に固定されて特定の硬度（ゴム硬度）を有するエラストマーからなる弾性シート１０３と、基台１０１の上に固定された弾性部材よりなる基板支持部４０４とを備える。弾性シート１０３は、耐熱性を有するエラストマーから構成されていればよく、例えば、シリコンゴムから構成されていればよい。
【００３８】
処理の対象となるデバイスチップ１４１が実装されたリジッド配線基板１４２は、弾性シート１０３および基板支持部４０４の上に載置され、弾性シート１０３および基板支持部４０４により基台１０１の上に支持される。また、リジッド配線基板１４２は、フレキシブル基板１５０の端子１５１形成領域と接続する対象となる端子１４３形成領域の裏面側が、弾性シート１０３に当接するように配置される。ここで、後述するように、本実施の形態によれば、弾性シート１０３を用いているので、弾性シート１０３に接するリジッド配線基板１４２の裏面に電子デバイス１４４を配置させることができる。
【００３９】
また、基板接続装置は、圧着ヘッドとしてのヒータ部１１１と、受け台１０２の側に設定された押し付け圧力でヒータ部１１１を下降させる圧着部１１２と、ヒータ部１１１と同期してリジッド配線基板１４２を基台１０１の方向に押し下げる押し込み機構１１３を備える。なお、他の構成は、前述した実施の形態１と同様である。本実施の形態３では、基板支持部４０４のリジッド配線基板１４２に当接する面積を、より広い面積としたところに特徴がある。
【００４０】
この結果、本実施の形態によれば、基板支持部４０４に当接する領域においても、弾性シート１０３と同様の作用により、リジッド配線基板１４２に電子デバイス（部品）１４６を配置することが可能となる。基板支持部４０４の当接面を電子デバイス１４６の面積より大きくしておけば、押し付けたときに電子デバイス１４６が基板支持部４０４に潜り込めるようになり、電子デバイス１４６に加えられる圧力を低減することができる。
【００４１】
なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形が実施可能であることは明白である。
【符号の説明】
【００４２】
１０１…基台、１０２…受け台、１０３…弾性シート、１０４…基板支持部、１０５…カメラ、１１１…ヒータ部、１１２…圧着部、１１３…押し込み機構、１４１…デバイスチップ、１４２…リジッド配線基板、１４３…端子、１４４…電子デバイス（部品）、１５０…フレキシブル基板、１５１…端子、１６０…異方導電フィルム。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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