(57)【要約】【課題】導体細線と導体端子との接合信頼性を向上させた導体接続方法の提供を目的とした。【解決手段】導体細線４と電子モジュール１の外部接続用導体端子３とを熱圧着により仮接合した後、ろう付けにより接合部６を補強することを特徴とする導体接続方法であって、導体細線４と導体端子３は、銅又は銅合金からなるコア材が単一又は複数の金属層で被覆された構造を有し、細線４はさらに、非鉛系半田の溶融温度で除去可能な絶縁体で被覆されていることを特徴とする導体接続方法である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体細線と電子モジュールの外部接続用導体端子とを熱圧着により仮接合した後、ろう付けにより接合部を補強することを特徴とする導体接続方法。
【請求項２】
前記導体細線は、銅又は銅合金からなるコア材が単一又は複数の金属層で被覆された細線であることを特徴とする請求項１に記載の導体接続方法。
【請求項３】
前記導体細線は、非鉛系半田の溶融温度で除去可能な絶縁体で被覆されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の導体接続方法。
【請求項４】
前記電子モジュールの外部接続用導体端子は、銅又は銅合金からなるコア材が単一又は複数の金属層で被覆された接続用端子であることを特徴とする請求項１に記載の導体接続方法。
【請求項５】
前記外部接続用導体端子に仮接合された前記導体細線は、接続箇所近傍で互いに略平行に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の導体接続方法。
【請求項６】
前記外部接続用導体端子に仮接合された前記導体細線は、熱圧着により生じた導体細線の変形領域と非変形領域の境界部分で片方の導体細線が切断除去されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の導体接続方法。
【請求項７】
前記ろう付けによる補強は、熱圧着した仮接合部分を非鉛系半田の半田槽に浸漬して行う半田付けであることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の導体接続方法。
【請求項８】
前記仮接合部分を半田槽に浸漬する前に、仮接合部分とその近傍をフラックスに浸漬するか又はコロナ・プラズマ処理による表面改質を行うことを特徴とする請求項７に記載の導体接続方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つ以上の外部接続用端子を有する電子モジュールの当該端子と導体細線とを物理的に接続する方法に係り、特に導体細線と端子間の接続信頼性を向上させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信が可能な非接触ＩＣカードは、アンテナ回路が形成されたベース基材の所定の部位に、ＩＣチップが実装されたフィルム基板を嵌め込んだインレットの表裏を、意匠性を付与したオーバーコート材で狭持したものである。ＲＦＩＤは、要約すればアンテナ回路とこれにつながるＩＣチップを簡単な保護容器に収容したものである。
【０００３】
導体からなる通信用アンテナはコイル（スパイラル）状にベース基材の周辺部にパターン配設され、コイルの両端はＩＣチップが実装されたフィルム基板上の接続端子に導かれてＩＣチップにつながっている。コイルの起電力は、コイルの巻き数に比例するので、使用できる面積が小さい場合はコイルの巻き数を増やす必要がある。
【０００４】
コイル状のアンテナ回路は、ベース基材の周辺部に、金属箔をフォトリソ法によりパタニングしたり、銀ペースト等導電性インクを使って印刷したり、あるいは、絶縁性繊維を巻きつけるか絶縁性樹脂で被覆した径が１００μｍ程度の銅細線を、布線機を用いてコイル状に描画し接着剤で固定する等幾つかあるが、コスト的・製法的に巻き線アンテナが使用されることも多い。
【０００５】
巻き線アンテナのような導体細線と面状の接続用端子とを接続する方法としては、熱圧着法、溶接法のような金属同士の直接接合と、ＡＣＦ（Anisotropicconductive film）を介する間接法があるが、一般には熱圧着法が採用される。
【０００６】
熱圧着法は、図７（ａ）に示すように支持基板２上に接続用バンプ３（以下、導体端子あるいは単に端子と記す。）が形成されている端子面を上向きとして、接続すべきアンテナ線の端４（以下、導体細線もしくは単に細線と記す。）をバンプ３に重ね、上から加熱可能な加熱圧着用ヘッド５を用いて細線４を押圧してバンプ３と細線４を物理的に接合するものである。接合部の形状は、図８に模式的に示すように細線４が押し広げられて端子側３と接合している。端子は支持基板上に形成された面状端子に限らず、ＩＣチップに形成された端子、ＩＣパッケージの接続端子等の細線に比べて幅が広ければ圧着法は適用できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−３１６８６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
熱圧着ヘッドによる導体端子と導体細線の接続方法には次の問題点がある。
導体端子に導体細線を一度の圧着で接続しようとすると、相当の熱量をヘッドから接合部周囲に加える必要がある。その際に、導体端子と当該端子が形成されている支持基板間の熱膨張率の相違により支持基板と端子の間に剥離が生じてしまう恐れがある。
【０００９】
熱圧着後、ヘッドで加圧された導体細線部分は押し広げられて変形する。すると導体細
線の変形領域と非変形領域の境界部分の機械的強度が低下して、ここで断線しやすくなるという問題がある。
【００１０】
さらに別の問題は、ショート防止のため導体細線が絶縁樹脂あるいは繊維で被覆される場合が多く、これらが加熱により溶融する場合、接合部付近に再固化した樹脂カスが付着するという問題である。
【００１１】
接続用端子面に導体細線を加熱圧着すると、界面剥離、変形、樹脂残存物等が生じて接合部分の長期信頼性を損なう恐れがある。
そこで、本発明は、導体細線と導体端子との接合信頼性を向上させた導体接続方法の提供を目的とした。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を達成するための請求項１に記載の発明は、導体細線と電子モジュールの外部接続用導体端子とを熱圧着により仮接合した後、ろう付けにより接合部を補強することを特徴とする導体接続方法としたものである。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明は、前記導体細線は、銅又は銅合金からなるコア材が単一又は複数の金属層で被覆された細線であることを特徴とする請求項１に記載の導体接続方法としたものである。
【００１４】
また、請求項３に記載の発明は、前記導体細線は、非鉛系半田の溶融温度で除去可能な絶縁体で被覆されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の導体接続方法としたものである。
【００１５】
また、請求項４に記載の発明は、前記電子モジュールの外部接続用導体端子は、銅又は銅合金からなるコア材が単一又は複数の金属層で被覆された接続用端子であることを特徴とする請求項１に記載の導体接続方法としたものである。
【００１６】
また、請求項５に記載の発明は、前記外部接続用導体端子に仮接合された前記導体細線は、接続箇所近傍で互いに略平行に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の導体接続方法としたものである。
【００１７】
また、請求項６に記載の発明は、前記外部接続用導体端子に仮接合された前記導体細線は、熱圧着により生じた導体細線の変形領域と非変形領域の境界部分で片方の導体細線が切断除去されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の導体接続方法としたものである。
【００１８】
また、請求項７に記載の発明は、前記ろう付けによる補強は、熱圧着した仮接合部分を非鉛系半田の半田槽に浸漬して行う半田付けであることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の導体接続方法としたものである。
【００１９】
また、請求項８に記載の発明は、前記仮接合部分を半田槽に浸漬する前に、仮接合部分とその近傍をフラックスに浸漬するか又はコロナ・プラズマ処理による表面改質を行うことを特徴とする請求項７に記載の導体接続方法としたものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、導体細線と導体端子とを加熱圧着により完全には接合させず、仮接合の段階で留め、最終的に仮接合部近傍に半田を浸透させると同時に接合部を半田被覆したものである。
【００２１】
この工程の採用によって、接合部に高温が長時間加わることがないので導体端子と該端子が形成された支持基材との間の界面剥離が抑制される。
また、接合部への圧力印加も低く抑えてあるので導体細線の変形が少なく機械的強度の低下も抑制される。
さらにまた、接合部近傍の樹脂カスは、半田浴で洗い流されるので残存せず、接合信頼性が向上する効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】（ａ）〜（ｄ）本発明に係る導体接続工程を模式的に説明する断面視の図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）本発明に係る導体接続工程を模式的に説明する上面視の図である。
【図３】導体細線の構造を説明する断面の斜視図である。
【図４】接続端子の構造を説明する断面視の図である。
【図５】複数の導体端子上を横切る導体細線を切断する様子を模式的に説明する図である。
【図６】導体細線の変形部分と非変形部分の境界で導体細線を切断除去する様子を模式的に説明する図である。
【図７】圧着ヘッドで細線を端子面に圧接する様子を模式的に説明する断面視の図である。
【図８】圧着後の接合部の様子を説明する断面視模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明を説明する。
【００２４】
本発明に係る導体接続技術の対象になる導体は、電子モジュールの外部接続用端子と金属からなる導体細線である。電子モジュールは、ＲＦＩＤ等ＩＣタグあるいはＩＣカードに使用されるインレット（以下では、ＩＣモジュールと記す。）、ＩＣチップ単体、パッケージ化されたＩＣチップを含むが、主たる対象はＩＣモジュール上の接続である。ＩＣモジュールは、ＩＣチップが搭載された支持基板周囲に巻き線アンテナが敷設された電子モジュールである。
【００２５】
通信用アンテナはパターン化された薄膜状アンテナではなく、導体細線からなる巻き線アンテナである。したがって、端的に述べれば所定の長さの細線の両端を、ＩＣモジュール上の二つの金属製端子に接続する技術である。勿論、両端は、ＩＣチップあるいはＩＣパッケージの面状の外部端子に直接接合しても構わない。
【００２６】
以下、先ず、導体細線と導体端子の構造について述べ、次に、接続方法について記載する。
【００２７】
図３に導体細線４の構造を示した。導体細線４は多層構造を有し、コア材４ａは銅又は銅合金（亜鉛、鉛、錫、アルミ、ニッケル）であり、その表面４ｂが単一又は複数の金属層（金、銀、ニッケル、錫、半田等）で被覆されているのが好ましい。被覆方法としてはメッキ、ディップ等が可能である。導体細線４は、図示しない絶縁樹脂もしくは絶縁性繊維で被覆されている。
【００２８】
接続用の導体端子３の構造を図４に示した。端子３も導体細線４と同じく多層構造を有し、コア材３ａは銅又は銅合金（亜鉛、鉛、錫、アルミ、ニッケル）であり、その表面３ｂが単一又は複数の金属層（金、銀、ニッケル、錫、半田等）で被覆されているのが好ましい。端子３のコア部３ａは、支持基板２上の銅箔を定法のフォトリソ法でパターン化する。銅箔上の金属表面層３ｂの形成方法としてはメッキ法が有効である。
【００２９】
導体細線を導体端子に接続する工程を図１と図２に示した。先ず二個以上の前記構造の導体端子３が形成されている支持基板２を図示しない圧着用の台座上にセットする（図（ａ））。面状端子３の縦横の長さは、これに接続される導体細線４の太さ（概ね、５０μｍ程度）に比べて十分広いのが普通である。この端子３上に、図（ｂ）に示すように導体細線４を細線同士が少なくとも端子３上およびその近傍で平行になるように載置する。
【００３０】
次に、加熱圧着用ヘッド５を用いて、３００〜６００℃程度の温度と概ね１０〜２００ＭＰａ程度の面圧で導体細線４を端子３側に圧接すると、細線４の被押圧部分が薄く拡がって端子３に仮接合される（図（ｃ））。この状態のままでは、接合面積は狭く薄いため強度的に不安定である。
【００３１】
そこで本発明では、金属の導体細線４が薄くなった凹み部分７を中心に該部位を囲むように、ろう、具体的には半田８を滴下して接合部６に浸透させ同時に接合部６を含む端子部上面を被覆した（図（ｄ））。半田８で被覆して補強することで接合部６をモジュール端子上のほぼ全体に広げることが可能となり、接合部分の機械的強度を含め長期的な接合信頼性を高めることが可能となる。
【００３２】
また、最終的に半田８で接合部６を補強するので、熱圧着の実施にあたっては導体細線４と端子３を物理的に接合させる程度の最低限の熱量をヘッドから加えるだけでよく、従来の熱圧着のみでの接合時に問題となっていた端子３と支持基板２間の熱膨張率の差により発生する界面剥離の発生を抑制できる。
【００３３】
また、導体細線４と端子３を前述したように多層構造にして熱圧着しているので、少なくとも接合部分周辺であっても銅表面が非銅系の金属薄膜で被覆されたままで剥き出しになることがなくなるため、錆による腐食の発生を防止する効果が期待できる。
【００３４】
導体接続に伴う導体細線４と端子の配置態様については、図２に示すように導体細線４は少なくとも接合部６近傍において互いに平行である必要がある。これは接合した導体細線４の数が３本以上についても同様である。平行でないと導体細線４同士が接触する可能性が高くなるからである。
【００３５】
また、導体細線４との接合に供されない導体端子３については、当該表面を樹脂等の絶縁体で被覆するのが望ましい（いずれも図示せず）。絶縁樹脂の耐熱温度については注意が必要で後述する。
【００３６】
また、接合部における導体細線の長さについては、不要部分については、図５に示すように適当な位置で断裁して、別の端子に架からないようにして意図しない端子と細線間、及び細線同士の接触が生じないようにするのが好ましい。
【００３７】
図６に導体細線４の不要な部分の断裁方法を図示した。これは、導体細線４を端子３に熱圧着すると図８もしくは図６に誇張して示すように、導体細線４の押圧された部分が加圧ヘッドの形状に対応して拡がりその分薄くなっている。すなわち、導体細線４の変形領域１０と非変形領域１１が端子面上にできる。その境界部分１２で不要な側の細線４を上方に曲げると容易にちぎり取ることができる。
【００３８】
また、導体細線４については、表面を絶縁性樹脂あるいは繊維で被覆することができる。この方が、意図しない導体同士の接触によるショートを防止できるからである。絶縁樹脂と繊維の溶融温度については、ろう付け（半田付け温度以上）温度で除去できることが望ましい。
【００３９】
導体細線４と端子３とを加熱圧着により仮接合した後の接合部６の補強は、接合部６を非鉛系半田の半田浴に浸漬して行うのが望ましい。仮接合後の半田付けを、ポッティングよりは効率的に行うことが可能になる。また、導体細線４が半田の溶融温度で溶融除去される絶縁樹脂で被覆されていれば、導体細線４と端子３が熱圧着される際に発生する接合部付近の残存樹脂を半田浴中で除去できるので、接合部の機械的強度ならびに信頼性を向上させることができる。もちろん、溶融半田を接合部上部にポッティングする通常の半田処理でも構わない。
【００４０】
仮接合部分を半田浴に浸漬した場合、半田が接合部近傍に浸透して金属製の端子面だけを覆う必要がある。接合部以外を被覆するのはショートの原因となり好ましくない。そこで、仮接合部分を半田槽に浸漬する前に、仮接合部分とその近傍をフラックスに浸漬するか又はコロナ・プラズマ処理による表面改質を行うのが好ましい。
いずれの処理も、金属表面の酸化物を除去して、界面張力を低下させて半田の濡れ性を向上させる効果がある。
【符号の説明】
【００４１】
１、ＩＣモジュール
２、支持基板
３、導体端子
３ａ、コア
３ｂ、表面層
４、導体細線
４ａ、コア
４ｂ、表面層
５、加熱圧着用ヘッド
６、接合部
７、凹み
８、半田（ろう）
１０、変形領域
１１、非変形領域
１２、切断部分(境界部分)
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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