(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品を搭載した複数個からなる回路板とスペーサー部材の接続端子部に接着剤を載置し、前記スぺーサー部材とヒーターを仮搭載した前記回路板を、前記スぺーサー部材と前記ヒーターが段毎に互い違いになるように多段に配置し、上下に加熱加圧ヘッドを装着した熱圧着装置により一括して接続することを特徴とする回路部品の多段接続方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品を搭載した複数個からなる回路板をスぺーサー部材を介して、接着剤により多段接続する多段回路部品の接続構造及び接続方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器の小型薄型化に伴い、これらに内蔵される半導体チップや電子部品に関する種々の高密度実装法が提案されている。このような実装方法として、半導体チップや電子部品を搭載した複数個の回路板同士を多段接続する方法が、最近多用されるようになってきた。この場合、回路板同士をピン挿入型のコネクターを介して接続する方法と、回路板同士を接続電極を有するスぺーサー部材を介して接着剤やはんだにより接続する方法がある。
中でも接着剤による接続方法では、接続部回路の高精細化が可能であり、接続部はフレキシブルなことから信頼性に優れ、加えてフィルム状もしくはテープ状接着剤を用いた場合、一定厚みの長尺状で供給できることから実装ラインの自動化が図れ、あるいは加熱加圧といった簡単な工程で、回路板とスぺーサー部材との電気的接続に加え両者を接着接合し、機械的な接続が同時に得られること等から注目されている。
上記方式で用いられる接着剤としては、接着剤中に導電粒子を配合し加圧により接着剤の厚み方向に電気的接続を得るもの（例えば特開昭５５−１０４００７号公報）と、導電粒子を用いないで接続時の加圧により電極表面の微細凹凸の直接接触により電気的接続を得るもの（例えば特開昭６０−２６２４３０号公報）がある。また、回路上に等方導電性接着剤を形成する場合もある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の回路部品の多段接続構造によれば、スぺーサー部材の位置が段毎に同じ位置に配置されるため、回路板とスぺーサー部材の接続部に発生する応力が分散されず、接続信頼性が低下するという問題があった。
また、従来の回路板の多段接続方法によれば、接着剤による接続部が段毎に同じ位置に配置されるため、回路板の間の接続部にヒーターを設置することが不可能である。したがって、熱圧着装置により接続する際、接続部の段の位置により加熱ヘッドからの距離が異なるため、段毎の接続温度を均一にすることが不可能であり、接着剤の硬化不足や部品の熱膨張差による応力が発生し、接続信頼性が低下するという問題があった。
本発明は、接続信頼性に優れた高密度実装を可能とする回路部品の多段接続構造及び接続方法を提供する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１は、電子部品を搭載した複数個からなる回路板とスペーサー部材の接続端子部に接着剤を載置し、前記スぺーサー部材とヒーターを仮搭載した前記回路板を、前記スぺーサー部材と前記ヒーターが段毎に互い違いになるように多段に配置し、上下に加熱加圧ヘッドを装着した熱圧着装置により一括して接続することを特徴とする回路部品の多段接続方法に関する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下本発明を図面を参照しながら説明する。図１〜２は、本発明の一実施例を説明する断面模試図である。
図１は、熱圧着装置の上下に配された加熱ヘッド５，６の間に多段配置した回路板１の関係を示したものである。予め接着剤４を載置した回路板１をスぺーサー部材２と、これと略同一厚みのヒーター３を介して多段に配置する。この時スぺーサー部材２とヒーター３は、段毎に互い違いになるように配置する。
本発明でいう回路板とは、ＤＩＰ（Dual In-line Package）、ＱＦＰ（Quad Flat Packge）、ＴＣＰ（Tape Carrier Package）等の電子部品やこれらの電子部品を搭載したＰＣＢ（Printed Circuit Board ）やＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）等の基板部品をいう。また、本発明でいう互い違い配置とは、スぺーサー部材とヒーターの位置が段毎に交互に入れ代わる配置をいう。
上部加熱ヘッド５と下部加熱ヘッド６の間を加圧加熱すると同時に、ヒーター３を作動して接着剤４を軟化・硬化させ、回路板１とスぺーサー部材２を一括して多段に接合する。この時、上部加熱ヘッド５、下部加熱ヘッド６及びヒーター３の加熱方式として通常のコンスタントヒート方式が適用できるが、パルスヒート方式やセラミックヒーター方式を選択すると、加圧工程と加熱工程を段階的に行うことができ、多段接続した接着剤の硬化反応の制御が可能となるので好ましい。また、スぺーサー部材は、スルーホール等で上下方向に回路が形成されており、上下の回路板の接続端子に接する電気的接点を有し、さらに段を形成する回路板同士が接触しない厚みを有する。
【０００６】
以上により得られた多段構造の電子部品について、図２を用いて説明する。
図２は、多段回路部品の基本構成であり、複数個からなる回路板１が、段毎に互い違いに配置されたスぺーサー部材２を介して、接着剤４により多段に接続されている。
本発明に用いる接着剤４は、熱可塑性材料や熱や光により、硬化性を示す材料が広く適用できる。これらは接続後の耐熱性や耐湿性に優れることから、硬化性材料の適用が好ましい。中でも潜在性硬化剤を含有したエポキシ系接着剤やアクリル系のラジカル系接着剤は、短時間硬化が可能で接続作業性が良く、分子構造上接着性に優れるので特に好ましい。潜在性硬化剤は、熱及びまたは圧力による反応開始の活性点が比較的明瞭であり、熱や圧力工程を伴う本発明に好適である。  なお、接着剤は導電性粒子を配合した異方導電性接着剤を用いることが接続信頼性の面で好ましい。
【０００７】
本発明の回路部品の多段接続構造によれば、回路板同士を接続するスぺーサー部材が段毎に互い違いに配置されるため、接続部に発生する応力が分散されて高い接続信頼性が得られると同時に、複数の回路板を３次元的に配置することが可能となり、電子部品の高密度実装が容易である。
また、本発明の接続方法によれば、ヒーターが瞬時加熱可能なため、加圧と加熱工程を段階的に行うことができ、接続工程において回路板間にスぺーサー部材とヒーターを同時に載置することが可能である。これにより段毎の接続温度を均一にすることができ、接着剤の硬化不足や部品の熱膨張差による応力を低減し、高い接続信頼性を得ることができる。
本発明の好ましい実施形態によれば、接着剤に潜在性硬化剤を含有してなるので、段組時に接着剤反応の進行が遅く、例えば室温での作業が行えるので作業効率が向上する。加えて、硬化剤の活性温度以下の温度で加圧工程を行うことにより、本格的に接着剤の硬化を行う前に、導通検査を行うことができる。これにより不良接続部を発見した場合、接着剤は硬化反応が不十分な状態であり、回路板の剥離や、その後のアセトン等の溶剤を用いた清浄化が極めて簡単であり、リペア作業が容易である。
【０００８】
【実施例】
以下実施例でさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されない。
実施例１
（１）接着剤付き回路板の作製
高さ１８μｍの銅の回路を両面に形成した評価用回路板（ガラスエポキシ製回路基板、３０ｍｍ×４０ｍｍ、厚み０．８ｍｍ、ＦＲ−４グレード）３セットの接続回路部（基板短片両側両面の４箇所、２ｍｍ×２３ｍｍ）に異方導電性接着剤ＦＣ−２６２Ｂ−５０（日立化成工業株式会社製テープ状異方導電材、商品名「フリップタック」、３ｍｍ×２４ｍｍ）を熱圧着機ＡＣ−ＳＣ４５０Ｂ（日立化成工業株式会社製ＣＯＢ接続装置、コンスタントヒート方式）の加熱ヘッド間にはさみ９０℃、１０ｋｇｆ／ｃｍ2 、５秒の条件で仮接着した。この時、多段接続構造の上端と下端になる評価用回路板２セットについては、片面２箇所のみに仮接着した。
（２）回路板の仮接続
（１）で得た接着剤付き回路板の３セットを、高さ１８μｍの銅の接続端子を両面に形成したスぺーサー部材（ガラスエポキシ製スペーサー基板、４ｍｍ×２５ｍｍ、厚み５．５ｍｍ、ＦＲ−４グレード）４セットとヒーター（セラミックヒート方式、厚み５．５ｍｍ）４セットを介して３段に配置し室温で仮接続した。この時スぺーサー部材とヒーターは、段毎に交互に位置入れ代えて互い違いになるように配置した。
（３）回路板の本接続
（２）で得た多段回路板の仮接続体を熱圧着機ＡＣ−ＳＣ４５０Ｂを用いて１８０℃、３０ｋｇｆ／ｃｍ2 、２０秒の条件で接続した。この時、回路板の間に配置したヒーターは、同時に加熱し、各接続部の接続温度が１８０±５℃となるように調整した。
（４）評価
（３）で得た接続体を気相冷熱衝撃試験槽（−４０℃、３０分／１００℃、３０分）に投入し、５００サイクル試験後の各接続部の接続抵抗を４端子法により測定した。その結果、初期の平均接続抵抗１．２ｍΩに対して試験後の平均接続抵抗は１．３ｍΩであり、試験後の抵抗値の上昇は殆ど見られず、良好な接続信頼性であった。
【０００９】
実施例２
実施例１と同様であるが、多段回路板の段数を変えた。すなわち、５セットの回路板を８セットのスぺーサー部材と８セットのヒーターを用いて、５段回路板の接続を行った。本接続品を用いて実施例１と同様の評価を行った結果、試験後の抵抗値の上昇は殆ど見られず、良好な接続信頼性であった。
【００１０】
比較例
実施例１と同様であるが、スぺーサー部材を段毎に同じ位置になるように配置した。この場合、回路板の間の接続部にヒーターを配置することが不可能なため、接続は熱圧着機の上下加熱ヘッドのみで行った。各接続部の接続温度を測定した結果、多段構造の上端と下端の接続部は１８０℃であったが、中央の接続部は１２０℃であった。本接続品を用いて実施例１と同様の評価を行った結果、試験後の抵抗値の上昇が高く、初期の平均接続抵抗２．５ｍΩに対して、試験後の平均接続抵抗は１０００ｍΩ以上であった。
【００１１】
実施例３
実施例１と同様であるが、回路板の種類を変えた。すなわち回路板として評価用ＴＣＰ（ユーピレックス７５μｍ、銅回路高さ１８μｍ）３セットを用い、スぺーサー部材４セットとヒーター４セットを介して３段回路板の接続を行った。本接続品を用いて実施例１と同様の評価を行った結果、試験後の抵抗値の上昇は殆ど見られず、良好な接続信頼性であった。
【００１２】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、高い接続信頼性を有する多段回路部品を容易に得ることができる。これによりＤＩＰ、ＱＦＰ、ＴＣＰ等のＩＣパッケージ部品やこれらのＩＣパッケージを搭載したＰＣＢやＦＰＣ等の基板部品の高密度実装が工業的に可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の接続方法の一実施例を説明する断面模試図である。
【図２】本発明の構造体の一実施例を説明する断面模試図である。
【符号の説明】
１  回路板                      ２  スぺーサー部材
３  ヒーター                    ４  接着剤
５  上部加熱ヘッド              ６  下部加熱ヘッド
７  電子部品
【図１】
0003951153.tif 000002
【図２】
0003951153.tif 000003