(57)【要約】【課題】リール・トゥー・リール法に適した、気泡による表面実装不良の起きるおそれを防止することができる補強板の貼付方法を提供する。【解決手段】まず補強板が納入される。この補強板は、板状のポリイミド（ＰＩ）樹脂にシート状の熱硬化性接着剤が積層されてなるものである。納入された補強板は、補強板の乾燥の工程（１）として、真空チャンバを有する真空脱泡装置によりあらかじめ乾燥させて、その水分を最大許容値以下に除去しておく。前記乾燥処理はしたが使用しなかった補強板、もしくは使用途中であったが余った補強板は、乾燥後保管の工程（２）で乾燥保管庫にストックする。乾燥した補強板を、補強板貼付装置による貼付工程（３）で、フレキシブル基板５の裏面に貼り付ける。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレキシブル基板に補強板を貼り付ける補強板の貼付方法であって、板状のポリイミド樹脂にシート状の熱硬化性接着剤が積層されてなる補強板を用意し、この補強板を乾燥させてその水分を最大許容値以下にする乾燥処理を行い、次いで、この補強板を熱圧着処理によって前記接着剤でフレキシブル基板に貼り付け、その後、加熱処理によって前記接着剤を本硬化させることを特徴とする補強板の貼付方法。
【請求項２】
前記乾燥処理が、真空脱泡装置の内部で行われることを特徴とする請求項１記載の補強板の貼付方法。
【請求項３】
前記乾燥処理の条件は、真空脱泡装置における真空チャンバの真空度が２５〜７５ｃｍＨｇ、温度が常温ないし常温より若干高められた温度、処理時間が６〜１８時間であることを特徴とする請求項２記載の補強板の貼付方法。
【請求項４】
前記熱圧着処理が、長尺テープ状のフレキシブル基板を供給リールから回収リールへのリール・トゥー・リール法で順次送りによりワーク処理する自動補強板貼付装置において行われることを特徴とする請求項１記載の補強板の貼付方法。
【請求項５】
前記熱圧着処理の条件は、供給リールと回収リールとの間に配置された熱圧着器具の表面温度が１２０〜２４０℃、圧着荷重が２０〜３５ｋｇ／ｃｍ２、圧着時間が１〜５秒であることを特徴とする請求項４記載の補強板の貼付方法。
【請求項６】
前記加熱処理の条件は、加熱温度が１００〜１５０℃、加熱時間が４〜８時間であることを特徴とする請求項１記載の補強板の貼付方法。
【請求項７】
真空雰囲気下において常温ないし常温より若干高められた温度であらかじめ乾燥処理された接着剤塗布ずみポリイミド樹脂補強板を用意し、長尺テープ状のフレキシブル基板を圧着部へ連続的にまたは断続的に送出するとともに、その圧着部の所定位置へ前記補強板を供給し、前記補強板と前記フレキシブル基板とを加圧重畳し、それと同時またはその直後に加熱することにより、前記補強板と前記フレキシブル基板とを圧着することを特徴とする補強板の貼付方法。
【請求項８】
前記補強板が、所定形状の複数枚からなり、１枚の支持用台紙の上に載置されて前記圧着部へ供給されることを特徴とする請求項７記載の補強板の貼付方法。
【請求項９】
前記接着剤が、熱硬化性接着剤であることを特徴とする請求項７記載の補強板の貼付方法。
【請求項１０】
前記接着剤が、感圧性接着剤であることを特徴とする請求項７記載の補強板の貼付方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、補強板の貼付方法に関し、さらに詳しくは、携帯電話や携帯情報端末（ＰＤＡ）などにおける各種電子部品用パッケージの１種であるＴａｐｅ−Ｃａｒｒｉｅｒ−Ｐａｃｋａｇｅ（ＴＣＰ）やＣｈｉｐ−Ｏｎ−ＦＰＣ（ＣＯＦ）に用いられるフレキシブル基板への補強板の貼付方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話やＰＤＡなどの携帯機器は、いわゆる軽・薄・短・小に形成すると同時に、そのアセンブリの簡略化のため、各機能を構成するユニット単位にモジュール化することが望ましい。
【０００３】
例えば、携帯電話に採用されている液晶モジュールは、フレキシブル基板に単に配線を引き回して液晶ドライバを実装するだけでなく、液晶ドライバ、ＳＲＡＭやコントローラなどの液晶ドライバ以外の半導体チップ、コンデンサや抵抗などのチップ部品、およびコネクタなどの各種部品を搭載しており、モジュールとして完結している。
【０００４】
そして、アプリケーションへのアセンブリにおいて、液晶モジュールと外部回路との接続はコネクタにより簡単に着脱することができるようになっている。そして、そのコネクタのフレキシブル基板を挟んだ裏面には補強板が貼り付けられており、コネクタ着脱の際に、コネクタの搭載されているフレキシブル基板が受ける機械的負荷による変形や破損などの不具合を防止することができる。
【０００５】
フレキシブル基板は、各プロセスを経て、最終的には金型で打ち抜くことにより、その外形が形成される。
【０００６】
このとき、補強板貼付部分はフレキシブル基板と補強板とを一括で打ち抜き、外形形成後に両者のエッジを揃えるようにすれば、フレキシブル基板が補強板エッジを越える場合の余分なフレキシブル基板の遊びがなくなるので、この遊び部分に配線パターンがあった場合の断線などの不具合を回避することができる。
【０００７】
外形形成のためフレキシブル基板を金型により打ち抜く場合、補強板の接着剤が一般的な粘着剤であれば、その粘着剤が打ち抜き金型に付着し、蓄積する。やがて、打ち抜いたフレキシブル基板がその粘着剤により金型内に付着し、金型が動作しなくなるなどの不具合が発生することがある。
【０００８】
このため、フレキシブル基板への補強板の貼り付けは熱硬化性接着剤を用いることが望ましい。熱硬化性接着剤によれば、補強板を貼り付けた後、接着剤は完全に硬化し、粘着性を持たないため、上記の不具合を解決することができる。従って、補強板にも耐熱性が要求されるが、補強板がＰＥＴから作られているときには熱により変形するため、その材質はポリイミド樹脂が一般的である。
【０００９】
ところで、熱硬化性接着剤を用いる補強板貼り付けは粘着剤による不具合がない一方で、補強板をフレキシブル基板へ貼り付ける際に補強板の水分を除去する必要がある。
【００１０】
熱硬化性接着剤を含む補強板に水分が吸収されたり付着したりした場合の不具合を、図４ａおよび図４ｂにより説明する。
【００１１】
フレキシブル基板（１０５）と補強板（１０１０）との熱圧着時に水分が気化し、フレキシブル基板（１０５）と補強板（１０１０）との界面に、気化した水分（水蒸気）が内封されて気泡（１０２０）として残存する。この気泡（１０２０）は、表面実装のためのハンダリフローで膨張してフレキシブル基板（１０５）の表面に凹凸を作り、コネクタ（１０２１）搭載面の平坦性を損なう。このため、コネクタ（１０２１）の端子（１０２２）がフレキシブル基板（１０５）の表面から離れるオープン不良が発生するという問題がある。
【００１２】
上記気泡を解消する補強板貼付方法の従来例としては、例えば特許文献１に記載されたものがある。
【００１３】
【特許文献１】
特開平７−１７００３２号公報
【００１４】
特許文献１に記載された「フレキシブルプリント配線板の補強板貼り合わせ方法」の概要を図５および図６によって説明する。
【００１５】
図５に示すように、個片状態のフレキシブル基板（１０５）を、補強板（１０１０）、クッション材（１０１１）とともに積層し、これを１セットのワークとしてトップ金型（１０１２）とボトム金型（１０１３）とで挟む。次いで、真空引き中にガス漏れがないように真空シール（１０１４）を配置したボックス（１０１５）の内部にそのワークをセットする。そして、蓋（１０１６）を閉めた後、ボックス（１０１５）内を真空ポンプ（１０１７）で真空引きする。このとき、図６に示すように、蓋（１０１６）を閉めたボックス（１０１５）を熱プレス装置の上型（１０１８）と下型（１０１９）とによりワーク加圧方向へ加圧した状態で加熱する。これによって、ボックス（１０１５）内のフレキシブル基板（１０５）と補強板（１０１０）とが熱圧着される。
【００１６】
要するに、フレキシブル基板（１０５）と補強板（１０１０）との界面に気泡が混入するのを防止するために、ボックス（１０１５）内に真空環境を作り、そのボックス（１０１５）自体を熱圧着することで、ボックス（１０１５）内の接着界面が加熱、加圧を受けるので、フレキシブル基板（１０５）と補強板（１０１０）との界面に気泡を巻き込むことなく、フレキシブル基板（１０５）に補強板（１０１０）が貼り付けられる。
【００１７】
上記の従来技術は、フレキシブル基板と補強板との界面に混入する気泡の解消を目的とし、真空引きされたボックスの内部に配置された個片のワークをボックス内で積層して、補強板とフレキシブル基板とを熱圧着するものである。
【００１８】
このような技術によれば、真空チャンバ内に熱圧着機構を必要とせず、また、真空保持されたボックス内のワークをボックス自体の熱プレスによって圧着することで、フレキシブル基板と補強板とを圧着することができるので、大掛かりな真空装置を用いることなく真空環境下で熱圧着が可能である。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１の「フレキシブルプリント配線盤の補強板貼り合わせ方法」によるときには、１ワークを熱圧着するごとに、その各プロセスである、ボックスへのワークのセット→熱プレスへのセット→熱プレス→ワークの取り出しを行う必要がある。
【００２０】
ここで、現在のＴＣＰ、ＣＯＦなどのフレキシブル基板としては、その作製プロセスにおいてリールに巻かれた長尺テープ状態で扱うのが一般的である。しかしながら、現在では、これを連続的に処理する、供給リールから回収リールへのリール・トゥー・リール法による供給、回収を行う自動運転化が大量生産に有利となってきている。このため、上記の従来技術はこのようなフレキシブル基板を扱う実情に合っていない。
【００２１】
また、特許文献１の「フレキシブルプリント配線盤の補強板貼り合わせ方法」によらない場合でも、個片処理では長尺テープ状の扱いを前提とした貼付工程に適用することができない。
【００２２】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、リール・トゥー・リール法に適した、気泡による表面実装不良の起きるおそれを防止することができる補強板の貼付方法を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明の１つの観点によれば、フレキシブル基板に補強板を貼り付ける補強板の貼付方法であって、板状のポリイミド樹脂にシート状の熱硬化性接着剤が積層されてなる補強板を用意し、この補強板を乾燥させてその水分を最大許容値以下にする乾燥処理を行い、次いで、この補強板を熱圧着処理によって前記接着剤でフレキシブル基板に貼り付け、その後、加熱処理によって前記接着剤を本硬化させることを特徴とする補強板の貼付方法が提供される。
【００２４】
この補強板の貼付方法は、板状のポリイミド樹脂にシート状の熱硬化性接着剤が積層されてなる補強板を用意し、この補強板を熱圧着処理によって前記接着剤でフレキシブル基板に貼り付けるのに先立ち、この補強板を乾燥させてその水分を最大許容値以下にする乾燥処理を行うことを第１の特徴とする。そして、補強板をフレキシブル基板に貼り付けた後に、加熱処理によって前記接着剤を本硬化させることを第２の特徴とする。
【００２５】
第１の特徴における乾燥処理は、補強板とフレキシブル基板との界面に残存してその後の表面実装不良を引き起こす気泡の原因になる水分をあらかじめ補強板から除去しておくために行われる。第２の特徴における加熱処理は、補強板とフレキシブル基板との界面に不要な水分が残存していない状態で、両者を強固に結合させるために行われる。
【００２６】
この補強板の貼付方法によれば、補強板を熱圧着処理によって前記接着剤でフレキシブル基板に貼り付けるのに先立ち、補強板とフレキシブル基板との界面に残存してその後の表面実装不良を引き起こす気泡の原因になる水分をあらかじめ補強板から除去しておくことが可能になるので、気泡による表面実装不良の起きるおそれを防止することのできる、リール・トゥー・リール法に適した貼付方法をもたらすことが可能になる。
【００２７】
前記乾燥処理は真空脱泡装置の内部で行われるのが好ましい。この乾燥処理に引き続いて、前記熱圧着処理および前記加熱処理を連続的に行うことができるからである。
【００２８】
前記乾燥処理の条件は、真空脱泡装置における真空チャンバの真空度が２５〜７５ｃｍＨｇ、温度が常温ないし常温より若干高められた温度、処理時間が６〜１８時間であるのが好ましい。このような条件に基づいた発明者による実験によって、良好な乾燥処理結果が得られたからである。
【００２９】
前記熱圧着処理は、長尺テープ状のフレキシブル基板を供給リールから回収リールへのリール・トゥー・リール法で順次送りによりワーク処理する自動補強板貼付装置において行われるのが好ましい。大量生産を行ううえで有利であるからである。
【００３０】
前記熱圧着処理の条件は、供給リールと回収リールとの間に配置された熱圧着器具の表面温度が１２０〜２４０℃、圧着荷重が２０〜３５ｋｇ／ｃｍ２、圧着時間が１〜５秒であるのが好ましい。このような条件に基づいた発明者による実験によって、良好な熱圧着処理結果が得られたからである。
【００３１】
前記加熱処理の条件は、加熱温度が１００〜１５０℃、加熱時間が４〜８時間であるのが好ましい。このような条件に基づいた発明者による実験によって、良好な加熱処理結果が得られたからである。
【００３２】
本発明の別の観点によれば、真空雰囲気下において常温ないし常温より若干高められた温度であらかじめ乾燥処理された接着剤塗布ずみポリイミド樹脂補強板を用意し、長尺テープ状のフレキシブル基板を圧着部へ連続的にまたは断続的に送出するとともに、その圧着部の所定位置へ前記補強板を供給し、前記補強板と前記フレキシブル基板とを加圧重畳し、それと同時またはその直後に加熱することにより、前記補強板と前記フレキシブル基板とを圧着することを特徴とする補強板の貼付方法が提供される。
【００３３】
この補強板の貼付方法は、接着剤塗布ずみポリイミド樹脂補強板を用意し、この補強板を真空雰囲気下において常温ないし常温より若干高められた温度であらかじめ乾燥処理することを第１の特徴とする。そして、長尺テープ状のフレキシブル基板を圧着部へ連続的にまたは断続的に送出するとともに、その圧着部の所定位置へ前記補強板（前記乾燥処理ずみの補強板）を供給し、前記補強板と前記フレキシブル基板とを加圧重畳し、それと同時またはその直後に加熱することにより、前記補強板と前記フレキシブル基板とを圧着することを第２の特徴とする。
【００３４】
第１の特徴における乾燥処理は、補強板とフレキシブル基板との界面に残存してその後の表面実装不良を引き起こす気泡の原因になる水分をあらかじめ補強板から除去しておくために行われる。第２の特徴における長尺テープ状フレキシブル基板の圧着部への送出、圧着部への前記乾燥処理ずみの補強板の供給、圧着部での前記補強板と前記フレキシブル基板との加圧重畳、加熱・圧着の各処理は、補強板とフレキシブル基板との界面に不要な水分が残存していない状態で、両者を強固に、しかも連続的に結合させるために行われる。
【００３５】
この補強板の貼付方法によれば、補強板を加熱・圧着処理によって前記接着剤でフレキシブル基板に貼り付けるのに先立ち、補強板とフレキシブル基板との界面に残存してその後の表面実装不良を引き起こす気泡の原因になる水分をあらかじめ補強板から除去しておくことが可能になるので、気泡による表面実装不良の起きるおそれを防止することのできる、リール・トゥー・リール法に適した貼付方法をもたらすことが可能になる。
【００３６】
前記補強板は、所定形状の複数枚からなり、１枚の支持用台紙の上に載置されて前記圧着部へ供給されるのが好ましい。大量生産を行ううえで有利であるからである。
【００３７】
前記接着剤は、熱硬化性接着剤であるか感圧性接着剤であるのが好ましい。熱硬化性接着剤の場合は加熱処理により硬化し、感圧性接着剤の場合は加えた圧力によって接着性能が発揮されるので、各種処理装置の処理性能、処理条件、処理コストなどを勘案して、いずれか一方を選ぶことができるからである。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら、本発明における１つの実施の形態を説明する。なお、これによって本発明が限定されるものではない。
【００３９】
図１は、本発明の主要プロセスを説明するフローチャートである。
【００４０】
図１に示すように、まず補強板が納入される。この補強板は、板状のポリイミド（ＰＩ）樹脂にシート状の熱硬化性接着剤が積層されてなるものである。納入された補強板は、補強板の乾燥の工程（１）として、真空チャンバを有する真空脱泡装置によりあらかじめ乾燥させて、その水分を最大許容値以下に除去しておく。
【００４１】
発明者は、前もって行った実験から、外形寸法１０ｍｍ×１５ｍｍ（ＰＩ厚さ１７５ｕｍｔ）の長方形補強板が１枚の支持用台紙に７０個（１０個×７列）配列されたシート１００枚を、真空度が５０ｃｍＨｇの真空チャンバの中で乾燥させた場合の乾燥時間、すなわち水分含有率がそれ以上減少しない一定値―前記最大許容値―にほぼ達するまでの時間を１２時間と見出した。
【００４２】
そしてまた、この補強板は、工程内における空気中放置により再び吸湿するが、相対湿度５５％の環境下においては、前記乾燥処理後６時間以内に乾燥処理ずみ補強板をフレキシブル基板に貼り付ければ、その後のコネクタの表面実装ではんだ接続不良を発生させるような気泡が補強板とフレキシブル基板との界面に残存しないことも見出した。
【００４３】
しかしながら、実際問題として、前記乾燥処理後６時間以内に乾燥ずみ補強板を使い切ることは流れ作業上、実質的に困難であることから、乾燥ずみ補強板を保管する乾燥後保管の工程（２）が必要である。前記乾燥処理はしたが使用しなかった補強板、もしくは使用途中であったが余った補強板は、この乾燥後保管の工程（２）で乾燥保管庫にストックする。
【００４４】
ここで、発明者は、この乾燥保管庫から補強板を取り出した後の累積時間が６時間以内であれば表面実装不良がないことを確認した。なお、当然ながら、再び前記乾燥処理をすれば、さらに６時間の猶予を持つことが可能である。
【００４５】
真空脱泡装置により乾燥した補強板の貼付工程（３）に用いる補強板貼付装置の主要部分の概略図を図２に示す。
【００４６】
この補強板貼付装置は、一般的なＴＣＰやＣＯＦでリール（供給リール４および回収リール６）に巻かれた長尺テープ状のフレキシブル基板５に半導体チップを実装するインナーリードボンダーと同じ構成であり、リール・トゥー・リール処理が可能になっている。
【００４７】
供給リール４から長尺テープ状のフレキシブル基板５が引き出され、回収リール６へ回収される間に、供給リール４と回収リール６との間にある補強板貼付機構の圧着部である圧着用ツール７および圧着用ステージ８において、図３に示すウエハリング９にマトリクス配置されたチップの代わりの補強板１０がピックアップ＆プレースによりステージ８上に配置される。次いで、ツール７とステージ８との熱圧着により、フレキシブル基板５の裏面に補強板１０が貼り付けられる。
【００４８】
しかし、この熱圧着は、前記熱硬化性接着剤の本硬化によるものではなく、補強板１０をフレキシブル基板５へ暫定的に貼り付けるための仮圧着によるものである。発明者は、ツール７の表面温度が２００℃、ステージ８の表面温度が１５０℃、圧着荷重が２８ｋｇ／ｃｍ２、圧着時間が３秒であるときに、表面実装不良となる気泡を発生しないことを確認した。
【００４９】
そして、その後、接着剤を本硬化させるため、１２５℃の雰囲気に６時間投入した。次いで、接着剤の本硬化後の表面実装において、部品搭載不良の中で最も懸念される、補強板１０上のコネクタにおけるハンダ不良は、発生しないことを確認した。
【００５０】
以上により、リール・トゥー・リールの自動運転によるフレキシブル基板５への補強板１０の貼り付けが、部品搭載不良の問題なく可能となった。
【００５１】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、補強板を熱圧着処理によって前記接着剤でフレキシブル基板に貼り付けるのに先立ち、補強板とフレキシブル基板との界面に残存してその後の表面実装不良を引き起こす気泡の原因になる水分をあらかじめ補強板から除去しておくことが可能になるので、気泡による表面実装不良の起きるおそれを防止することのできる、リール・トゥー・リール法に適した貼付方法をもたらすことが可能になる。
【００５２】
請求項７に係る発明によれば、補強板を加熱・圧着処理によって前記接着剤でフレキシブル基板に貼り付けるのに先立ち、補強板とフレキシブル基板との界面に残存してその後の表面実装不良を引き起こす気泡の原因になる水分をあらかじめ補強板から除去しておくことが可能になるので、気泡による表面実装不良の起きるおそれを防止することのできる、リール・トゥー・リール法に適した貼付方法をもたらすことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に係る補強板の貼付方法を説明するフローチャートである。
【図２】図２は、本発明に係る補強板の貼付方法を具体化する補強板貼付装置の主要部分の概略図である。
【図３】図３は、図２に示す補強板貼付装置の補強板供給機構におけるウエハリングにセットされた補強板の図である。
【図４】図４ａは、従来の補強板の貼付方法により、フレキシブル基板の界面に気泡が残存した状態を示す断面図である。図４ｂは、表面実装のためリフロー炉に投入された際、図４ａにおいて残存した気泡が膨張し、コネクタ端子がオープン不良となることを示す主要部分断面図である。
【図５】図５は、従来の補強板の貼付方法を示す断面図である。
【図６】図６は、従来の補強板の貼付方法における熱圧着状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１：乾燥工程
２：保管工程
３：補強板貼付工程
４：供給リール
５：フレキシブル基板
６：回収リール
７：ツール
８：ステージ
９：ウエハリング
１０：補強板
【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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