(57)【要約】【課題】  高い信頼性の基板間接続を可能とする。【解決手段】  熱圧着治具２０は、幅方向に所定の間隔で配列された第１の電極部１０２を有した第１の基板１００と、幅方向に所定の間隔で配列された第２の電極部２０２を有した第２の基板２００とを接続するための圧着面を有した熱圧着治具である。圧着面は、第１の間隔に基づいて複数設けられ、所定の深さを有した第１の溝部と、前記第１の溝部と垂直に設けられた第２の溝部であって、第２の間隔に基づいて複数設けられ、所定の深さを有した第２の溝部とを備えたことを特徴とする。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
幅方向に所定の間隔で配列された第１の電極部を有した第１の基板と、幅方向に前記所定の間隔で配列された第２の電極部を有した第２の基板とを接続するための圧着面を有した熱圧着治具であって、
前記圧着面は、
第１の間隔に基づいて複数設けられ、所定の深さを有した第１の溝部と、
前記第１の溝部と垂直に設けられた第２の溝部であって、第２の間隔に基づいて複数設けられ、所定の深さを有した第２の溝部と
を備えたことを特徴とする熱圧着治具。
【請求項２】
前記第１の間隔は、前記所定の間隔であることを特徴とする請求項１に記載の熱圧着治具。
【請求項３】
前記第２の間隔は、中央部よりも両端部の方が密であることを特徴とする請求項１に記載の熱圧着治具。
【請求項４】
幅方向に所定の間隔で配列された第１の電極部を有した第１の基板、及び幅方向に前記所定の間隔で配列された第２の電極部を有した第２の基板とを接続部材を介して前記第１の基板の第１の電極部に対向するように前記第２の基板の第２の電極部を配して接続する熱圧着装置であって、
接続対象の基板を配置するための台座と、
前記第２の基板の第２の電極部の鉛直上から圧接および加熱する圧着面を有した熱圧着治具とであって、前記圧着面は、第１の間隔に基づいて複数設けられ、所定の深さを有した第１の溝部と、前記第１の溝部と垂直に設けられた第２の溝部であって、第２の間隔に基づいて複数設けられ、所定の深さを有した第２の溝部とを備えた熱圧着治具と、
前記圧着治具の圧接及び加熱を制御するコントローラと
を具備したことを特徴とする熱圧着装置。
【請求項５】
前記第１の間隔は、前記所定の間隔であることを特徴とする請求項４に記載の熱圧着装置。
【請求項６】
前記第２の間隔は、中央部よりも両端部の方が密であることを特徴とする請求項４に記載の熱圧着装置。
【請求項７】
幅方向に所定の間隔で配列された第１の電極部を有した第１の基板、及び幅方向に前記所定の間隔で配列された第２の電極部を有した第２の基板を用意し、
前記第１電極部上に接続部材を配置し、
前記接続部材を介して前記第１の基板の第１の電極に対向するように前記第２の基板の第２の電極部を配置し、
前記第２の基板の第２の電極部の鉛直上からこの第２の電極部の覆いうる圧着面を有し、前記圧着面は、第１の間隔に基づいて複数設けられ、所定の深さを有した第１の溝部と、前記第１の溝部と垂直に設けられた第２の溝部であって、第２の間隔に基づいて複数設けられ、所定の深さを有した第２の溝部とた熱圧着治具を圧接し、
前記圧着治具を加熱して前記第１の基板と前記第２基板とを接続する
ことを特徴とする基板接続方法。
【請求項８】
前記第１の間隔は、前記所定の間隔であることを特徴とする請求項７に記載の基板接続方法。
【請求項９】
前記第２の間隔は、中央部よりも両端部の方が密であることを特徴とする請求項７に記載の基板接続方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱圧着治具に係り、特に高い信頼性の基板間接続が可能な熱圧着治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板間接合方法の１つに熱圧着工法がある。熱圧着工法とは、圧着治具を瞬時に温め、その熱で被溶接物を溶かして接合する方法である。外部（セラミックヒーターチップ）から熱を与えて接合するので、基本原理は半田付けに近い技術である。主に樹脂類の接合、フラットケーブル類の半田付け、金属類のろう付け等に適している。
【０００３】
従来熱圧着工法は、圧着治具の圧着する部分が平面を有していたため、半田付け不良が発生しやすいという問題が生じていた。例えば、特許文献１ではこの問題を解決するために圧着面（押圧面）に多数の条溝を形成する圧着治具が提案されている。
【特許文献１】特開平１１−３２００８８号公報（第４頁、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した提案は、条溝の凹部に圧着時に圧着面に付着した溶融フラックスを流入させて熱伝導を良好に保持して半田付け不良を防止することにある。
【０００５】
一方、ＡＣＦ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄａｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ）やＡＣＰ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｐａｓｔｅ）に代表される、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）とＰＷＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｗｉｒｉｎｇ  Ｂｏａｒｄ）間の接合に利用される接着材料を用いた熱圧着接合工法において、近年Ｉ／Ｏ信号線数の増加により電極数が多くなる傾向がある。その結果、従来熱圧着工法で用いる平面のみの圧着治具では１つの電極当たりの圧着のための荷重（例えば１０ＭＰａ以上）を確保するために、圧着治具に与える推力を高くする必要がある。従って熱圧着装置の仕様上の問題により、必要とされる推力を確保できなくなる場合が生ずるという問題がある。
【０００６】
また、携帯情報端末機器に代表される電子機器の軽薄短小化に伴い、例えばＨＤＤ等のモジュールとＦＰＣやＰＷＢとの接合等、当該電子機器内に収容される基板間接合において、接合面積が狭小となってきている。従って、熱圧着装置に用いる熱圧着治具の大きさも小さくなる傾向がある。
【０００７】
熱圧着治具が小さくなると、それに対応して熱圧着治具に与えられる熱容量も小さくなる。このため、熱圧着治具の外周面等の直接外気に触れる面の温度が下がる傾向となる。
【０００８】
その結果、同じ熱圧着治具においても、例えば、中央部と両端部では、その温度が最大２０℃〜３０℃の温度差が生じ得る。従って、この温度差により熱圧着時にＦＰＣや接合部材である接着剤の塑性変形の程度に著しい違いが生じ、接合不良発生の原因となってしまうという問題がある。
【０００９】
そこで本発明は、上記問題を解決する為になされたものであり、圧着面における溝部を所定の形態にすることで、高い信頼性の基板間接続が可能な熱圧着治具、熱圧着装置、基板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】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明に係る熱圧着治具は、幅方向に所定の間隔で配列された第１の電極部を有した第１の基板と、幅方向に前記所定の間隔で配列された第２の電極部を有した第２の基板とを接続するための圧着面を有した熱圧着治具であって、前記圧着面は、第１の間隔に基づいて複数設けられ、所定の深さを有した第１の溝部と、前記第１の溝部と垂直に設けられた第２の溝部であって、第２の間隔に基づいて複数設けられ、所定の深さを有した第２の溝部とを備えたことを特徴としている。
【００１１】
また、本発明に係る熱圧着装置は、幅方向に所定の間隔で配列された第１の電極部を有した第１の基板、及び幅方向に前記所定の間隔で配列された第２の電極部を有した第２の基板とを接続部材を介して前記第１の基板の第１の電極部に対向するように前記第２の基板の第２の電極部を配して接続する熱圧着装置であって、接続対象の基板を配置するための台座と、前記第２の基板の第２の電極部の鉛直上から圧接および加熱する圧着面を有した熱圧着治具とであって、前記圧着面は、第１の間隔に基づいて複数設けられ、所定の深さを有した第１の溝部と、前記第１の溝部と垂直に設けられた第２の溝部であって、第２の間隔に基づいて複数設けられ、所定の深さを有した第２の溝部とを備えた熱圧着治具と、前記圧着治具の圧接及び加熱を制御するコントローラとを具備したことを特徴としている。
【００１２】
また、本発明に係る基板接続方法は、幅方向に所定の間隔で配列された第１の電極部を有した第１の基板、及び幅方向に前記所定の間隔で配列された第２の電極部を有した第２の基板を用意し、前記第１電極部上に接続部材を配置し、前記接続部材を介して前記第１の基板の第１の電極に対向するように前記第２の基板の第２の電極部を配置し、前記第２の基板の第２の電極部の鉛直上からこの第２の電極部の覆いうる圧着面を有し、前記圧着面は、第１の間隔に基づいて複数設けられ、所定の深さを有した第１の溝部と、前記第１の溝部と垂直に設けられた第２の溝部であって、第２の間隔に基づいて複数設けられ、所定の深さを有した第２の溝部とた熱圧着治具を圧接し、前記圧着治具を加熱して前記第１の基板と前記第２基板とを接続することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
高い信頼性の基板間接続が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図９を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る熱圧着装置を示した図である。図１に示すように、本発明に係る熱圧着装置１は、台座１０と、圧着治具２０と、コントローラ３０とを主たる構成要素とする。
【００１５】
台座１０は、例えば接続対象である２つの基板（後述する第１の基板１００、第２の基板２００）を載せる台としての役目を担う。
【００１６】
圧着治具２０は、上記２つの基板を接続するための治具である。圧着治具２０は、後述するように第２の基板２００上の第２の接続部２０４（図４参照）を覆うように載せ、圧着治具２０２を加圧・加熱することで、第１の基板１００と第２の基板２００とを接続部材３００を介して接続する。尚、圧着治具２０はコントローラ３０に制御されるためにコントローラ３０と接続されている。
【００１７】
圧着治具２０は、セラミックや金属等の材質で形成され、複数の溝部（後述する第１の溝部２０ｂ及び第２の溝部２０ｃ）を有する。圧着治具２０の形状については後述する。
【００１８】
コントローラ３０は、圧着治具２０の加圧や加熱を調整する制御部である。コントローラ３０は、加圧や加熱のプロファイル等を表示する表示部３１と、圧着治具２０の位置、加圧、加熱を操作するための操作部３２を有している。
【００１９】
次に本発明の実施の形態に係る基板接続方法を説明する。図２は、本発明の実施の形態に係る基板接続方法を示したフローチャートである。図５は、本発明の実施の形態に係る基板接続方法を実施した場合の各ステップを示した図である。
【００２０】
まず、本実施の形態に係る基板接続を行うために接続の対象となる基板（第１の基板１００及び第２の基板２００）を用意する（ステップＳ１０）。
【００２１】
図３は第１の基板１００を示した図である。図３（ａ）は、第１の基板１００を天面から見た図であり、図３（ｂ）は、Ａ−Ａ断面を示した図である。図３に示すように第１の基板１００は、絶縁材である基材１０１の上に導電材である複数の配線１０２が所定の間隔で積層され、その上に被覆材１０３が積層されている。また、第１の基板１００は、基板間接続を行うために配線１０２の一部が露出する第１の接続部１０４の領域が設けられている。尚、配線１０２がない部分は基材１０１の上に直接被覆材１０３が積層されている。配線１０２の露出部分は電極としての役割を担う。
【００２２】
図４は第２の基板２００を示した図である。図４（ａ）は、第２の基板２００を天面から見た図であり、図４（ｂ）は、Ｂ−Ｂ断面を示した図である。図４に示すように第２の基板２００は、絶縁材である基材２０１の上に導電材である複数の配線２０２が配線１０２と同じ所定の間隔で積層され、その上に被覆材２０３が積層されている。また、第２の基板２００は、基板間接続を行うために配線２０２の一部が露出する第２の接続部２０４の領域が設けられている。尚、配線２０２がない部分は基材２０１の上に直接被覆材２０３が積層されている。配線２０２の露出部分は電極としての役割を担う。第２の基板２００は、例えばＦＰＣである。
【００２３】
ステップＳ１０で示した基板を用意した後、次に図５（ａ）に示すように第１の基板１００を台座１０に設置する（ステップＳ２０）。
【００２４】
次に、図５（ｂ）に示すように第１の基板１００の第１の接続部１０４上に接続部材３００を配置する（ステップＳ３０）。ここで接続部材３００は、例えばＡＣＦ、ＡＣＰ、ＮＣＰ（Ｎｏｎ−Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｐａｓｔｅ）、ＮＣＦ（Ｎｏｎ−Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ）、その他熱可塑性接着材等である。
【００２５】
次に、図５（ｃ）に示すように第１の基板１００上に第２の基板２００を配置する（ステップＳ４０）。この配置は第１の接続部１０４と第２の接続部２０４とを対向させるように配置する。尚、図５（ｆ）は圧着治具２０の詳細を示している。
【００２６】
次に、図５（ｄ）に示すようにコントローラ３０を操作することにより第２の基板２００上から圧着治具２０を当接し加圧する（ステップＳ５０）。更にコントローラ３０を操作することにより圧着治具２０を加熱する（ステップＳ６０）。上記加圧と加熱を所定時間その状態を保持し、第１の基板１００と第２の基板２００との基板間接続を行う。尚、ステップＳ５０とステップＳ６０とを入れ替えて予め圧着治具２０を加熱しておいても良い。
【００２７】
図６は図５（ｄ）のＣ−Ｃ断面を示した図である。ここで、図６（ａ）は全体を示しており、図６（ｂ）は圧着治具２０の詳細を示している。図６を見てわかる通り、圧着治具２０は、第２の基板２００と略同程度の幅Ｗを有しており、圧着面２０ａには、その一部が電極としての役割を担う配線１０２や配線２０２と対向した複数の溝部（第１の溝部２０ｂ）を有している。
【００２８】
また、第１の溝部２０ｂの深さ２０ｂＬは、圧着時の第２の基板等の食い込み等を考慮し、少なくとも第２の基板２００の厚さと接続部材３００との総和以上であることが好ましい。
【００２９】
このように、第１の溝部２０ｂを設けることにより、圧着面２０ａにおいて、実際に第２の基板２００と接する面が小さくなり、同じ推力でも単位面積当たりの圧力が大きくなり、少ない推力で大きな圧力を加えることが可能となる。従って、熱圧着装置の仕様として必要以上に大きな圧力を確保する必要が少なくなる。従って、場合により従来の熱圧着装置を用いても接続の信頼性を確保することが出来る。
【００３０】
尚、第１の間隔２０ｂＴは、実際に第２の基板２００に接する圧着面が電極上に設けられるように電極である各配線（配線１０２や配線２０２）の間隔と同等とすることが好ましい。これにより、電極上に集中的に圧力をかけることができ、第１の基板１００と第２の基板２００との接続信頼性を高めることがきる。
【００３１】
図７は、図６のＤ１−Ｄ１断面又はＤ２−Ｄ２断面を示した図、図８は、図６のＥ１−Ｅ１断面又はＥ２−Ｅ２断面を示した図、図９は、図６のＦ１−Ｆ１断面又はＦ２−Ｆ２断面を示した図である。
【００３２】
図７〜図９を見てわかる通り、圧着治具２０の圧着面（２０ａ）には、前記第１の溝部２０ｂと垂直に設けられた複数の溝部（第２の溝部２０ｃ）を有している。また、第２の溝部２０ｃの夫々の間隔（第２の間隔２０ｃＴ）は、中央部よりも両端部の方が密であることが好ましい。即ち、図７〜図９に示すように、図９に比して図８の方が第２の溝部２０ｃの数が多くなっており、更に図８に比して図７の方が第２の溝部２０ｃの数が多くなっている。
【００３３】
このように、第２の間隔を中央部よりも両端部に密に設けることとしたのは、圧着治具の表面温度と印加される圧力と接着剤の拡がり量とを考慮したためである。以下にその詳細を説明する。
【００３４】
第２の間隔２０ｃＴを中央部よりも両端部に密に設けているため、圧着治具２０の圧着面２０ａにおいては、長さＬ方向の端部に行くほど実際に第２の基板２００と接する面が小さくなり、中央部に比して単位面積当りに大きな圧力が加わることとなる。
【００３５】
また、第２の間隔２０ｃＴを中央部よりも両端部により密に設けているため、第１の溝部２０ｂと第２の溝部２０ｃの深さ２０ｃＬ方向で形成される外気と触れる表面積が、長さＬ方向の端部に行くほど、広くなり、中央部に比して熱伝導が促進しやすくなる。即ち、長さ方向の端部は熱伝導が促進されるため、中央部の熱が長さＬ方向の端部に伝わりやすくなる。従って、従来熱圧着治具が小さくなった場合に生じていた熱圧着治具の中央部と両端部との温度差の問題が解消されやすくなる。尚、深さ２０ｃＬと深さ２０ｂＬとは同じ深さであることが好ましい。
【００３６】
一般的なＡＣＦや熱可塑性接着剤では、熱圧着時の樹脂拡がり量は印加する圧力および温度の増加に対応して拡がりやすいことが経験上分かっている。これは、例えば、上述した溝部２０ｂや２０ｃを有しない従来型の平面のみの圧着治具の場合、その端部では中央部に比して圧力がかかり、接着剤樹脂の流動性が低下すること等から言える。
【００３７】
以上より、溝部２０ｃの形成は、接続部材３００の流動を促進させる効果が生ずることとなる。これにより、圧着治具の長さ方向にも接続部材３００が均一に拡がり、結果として第１の基板１００と第２の基板２００との接続信頼性を高めることがきる。
【００３８】
次に、図５（ｅ）に示すように当接していた圧着治具２０を解除し（ステップＳ７０）、第１の基板１００と第２の基板２００との基板間接続が完了する。
【００３９】
上述した基板接続方法を実施することにより、高い信頼性の基板間接続が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施の形態に係る熱圧着装置を示した図。
【図２】本発明の実施の形態に係る基板接続方法を示したフローチャート。
【図３】第１の基板１００を示した図。
【図４】第２の基板２００を示した図。
【図５】本発明の実施の形態に係る基板接続方法を実施した場合の各ステップを示した図。
【図６】図５（ｄ）のＣ−Ｃ断面を示した図。
【図７】図６のＤ１−Ｄ１断面又はＤ２−Ｄ２断面を示した図。
【図８】図６のＥ１−Ｅ１断面又はＥ２−Ｅ２断面を示した図。
【図９】図６のＦ１−Ｆ１断面又はＦ２−Ｆ２断面を示した図。
【符号の説明】
【００４１】
１，１ａ  熱圧着装置
１０  台座
２０，２１  圧着治具
２０ａ  圧着面
２０ｂ  第１の溝部
２０ｃ  第２の溝部
２０ｂＴ  第１の間隔
２０ｃＴ  第２の間隔
２０ｂＬ，２０ｃＬ  深さ
３０，３０ａ  コントローラ
３１  表示部
３２  操作部
３００  接続部材
１００  第１の基板
１０１  基材
１０２  配線
１０３  被覆材
１０４  第１の接続部
２００  第２の基板
２０１  基材
２０２  配線
２０３  被覆材
２０４  第２の接続部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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