電子部品接続構造および電子部品接続方法
【課題】低コスト・高生産性で高い接続信頼性を確保することが可能な電子部品接続構造および電子部品接続方法を提供することを目的とする。
【解決手段】フレキシブル基板１０に設けられた端子１６をリジッド基板５の電極６に接続して成る電子部品接続構造を、端子形成面１０ａと接続面５ａとの間に介在して両者を接着する樹脂部７＊と、端子１６の表面１６ａと電極６の表面６ａとの突き合わせ面に介在して両者を半田接合する突合わせ半田接合部１５ａ＊と、端子１６の平面寸法Ｂ２と電極６の平面寸法Ｂ１が異なることにより生じる電極６の表面６ａと端子１６の側面１６ｂとの隅部Ｃに形成されたフィレット形状の隅肉半田接合部１５ｂ＊とを備えた構成とする。
【解決手段】フレキシブル基板１０に設けられた端子１６をリジッド基板５の電極６に接続して成る電子部品接続構造を、端子形成面１０ａと接続面５ａとの間に介在して両者を接着する樹脂部７＊と、端子１６の表面１６ａと電極６の表面６ａとの突き合わせ面に介在して両者を半田接合する突合わせ半田接合部１５ａ＊と、端子１６の平面寸法Ｂ２と電極６の平面寸法Ｂ１が異なることにより生じる電極６の表面６ａと端子１６の側面１６ｂとの隅部Ｃに形成されたフィレット形状の隅肉半田接合部１５ｂ＊とを備えた構成とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルム状のフレキシブル基板などの電子部品をリジッド基板などの他の電子部品に接続する電子部品接続構造およびこの電子部品接続構造を得るための電子部品接続方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話など小型・高機能が求められる電子機器には、ＣＣＤカメラや表示パネルのなど個々の機能モジュールを、フィルム状のフレキシブル基板を介してリジッド基板に設けられた主電子回路モジュールに接続する構成が一般に用いられる。このフレキシブル基板に設けられた端子をリジッド基板の回路電極に接続する方法として、ＡＣＦ（異方性導電接着剤）を用いて端子と回路電極とを導通させる方法（例えば特許文献１，２参照）が従来より用いられている。
【０００３】
ＡＣＦを用いる方法では、導電粒子を含有した熱硬化性樹脂を回路電極上に供給しておき、フレキシブル基板をリジッド基板に対して熱圧着することにより、導電粒子を回路電極と端子との間に挟み込んで接触させるとともに、熱硬化製樹脂を熱硬化させる。これにより、回路電極と端子とが導電粒子を介して電気的に導通し、フレキシブル基板とリジッド基板とは硬化した熱硬化性樹脂によって相互に接着される。
【特許文献１】特開平１１−２３３９１２号公報
【特許文献２】特開平１１−１６７９７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の特許文献例に示す従来技術には、ＡＣＦを用いることに起因して、以下に述べるような難点があった。まずＡＣＦは材料費そのものが高価であることに加えて、接続のための熱圧着において長い圧着時間を必要とすることから生産性が低く、コスト削減が難しいという難点がある。またＡＣＦを用いる方法においては、導電粒子の含有比率を適正に設定することが難しいという課題がある。すなわち端子と回路電極とは接触状態の導電粒子を介して導通することから接続部の電気抵抗が高くなる傾向にあり、接触面に捕捉される導電粒子の数が少ない場合には接続信頼性を確保することが難しい。そして導通性を向上させるため導電粒子の含有比率を上げると、導電粒子によって隣接する回路電極間を短絡させる不具合を招きやすい。このように、フィルム状のフレキシブル基板などの電子部品を対象とした従来の電子部品接続構造には、低コスト・高生産性で高い接続信頼性を確保することが可能な電子部品接続構造を実現することが困難であるという問題点があった。
【０００５】
そこで本発明は、低コスト・高生産性で高い接続信頼性を確保することが可能な電子部品接続構造および電子部品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】
【０００６】
本発明の電子部品接続構造は、第１の電子部品の第１の面に設けられた第１の電極を第２の電子部品の第２の面に設けられ前記第１の電極とは平面寸法が異なる第２の電極に接続して成る電子部品接続構造であって、相対向した前記第１の面と前記第２の面との間に介在して両者を接着する樹脂部と、前記第１の電極の表面と前記第２の電極の表面との突き合わせ面に介在して両者を半田接合する突合わせ半田接合部と、前記第１の電子部品と前記第２の電子部品とを平面的に位置合わせして前記表面を相互に突き合わせた状態において前記平面寸法が異なることによって生じる前記第１の電極の表面と前記第２の電極の
側面との隅部または前記第２の電極の表面と前記第１の電極の側面との隅部に形成されたフィレット形状の隅肉半田接合部とを備えた。
【０００７】
本発明の電子部品接続方法は、第１の電子部品の第１の面に設けられた第１の電極を第２の電子部品の第２の面に設けられ前記第１の電極とは平面寸法が異なる第２の電極に接続する電子部品接続方法であって、半田粒子を含んだ熱硬化性樹脂を前記第２の面に供給する樹脂供給工程と、前記第１の面が前記半田粒子の溶融温度よりも高い温度に加熱された前記第１の電子部品を前記第２の電子部品に搭載して前記第１の面を第２の面に相対向して接近させる部品搭載工程と、前記第１の電子部品を第２の電子部品に対して所定の押圧力で押圧するとともに前記半田粒子および熱硬化性樹脂を前記第１の電子部品を介して加熱する加熱押圧工程とを含み、前記部品搭載工程において、前記第１の電子部品と前記第２の電子部品とを平面的に位置合わせして前記第１の電極の表面と前記第２の電極の表面とを相互に突き合わせた状態において、前記平面寸法が異なることによって前記第１の電極の表面と前記第２の電極の側面との隅部または前記第２の電極の表面と前記第１の電極の側面との隅部を生じさせ、前記加熱押圧工程において、相対向した前記第１の面と前記第２の面との間で前記熱硬化性樹脂が熱硬化して両者を接着する樹脂部を形成すると共に、前記第１の電極および第２の電極を前記熱硬化性樹脂中の半田粒子に接触させてこの半田粒子を前記第１の電極との接触部から溶融させ、前記第１の電極の表面と前記第２の電極の表面との突き合わせ面に介在して両者を半田接合する突合わせ半田接合部を形成すると共に、前記隅部にフィレット形状の隅肉半田接合部を形成する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、第１の電子部品の第１の面に設けられた第１の電極を第２の電子部品の第２の面に設けられた第２の電極に接続して成る電子部品接続構造を、相対向した第１の面と第２の面との間に介在して両者を接着する樹脂部と、第１の電極の表面と第２の電極の表面との突き合わせ面に介在して両者を半田接合する突合わせ半田接合部と、第１の電子部品と第２の電子部品とを平面的に位置合わせして第１の電極の表面と第２の電極の表面とを相互に突き合わせた状態において、平面寸法が異なることによって生じる第１の電極の表面と第２の電極の側面との隅部または第２の電極の表面と第１の電極の側面との隅部に形成されたフィレット形状の隅肉半田接合部とを備えた構成とすることにより、低コスト・高生産性で高い接続信頼性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の電子部品接続方法に使用される電子部品実装装置の断面図、図２は本発明の一実施の形態の電子部品接続方法が適用される電子回路モジュールの斜視図、図３，図４、図５は本発明の一実施の形態の電子部品接続方法の工程説明図である。
【００１０】
まず図１を参照して、本発明の電子部品接続方法に使用される電子部品実装装置１の構成を説明する。電子部品実装装置１は、電子部品が既に実装された状態のリジッド基板５にフィルム状のフレキシブル基板１０を電気的に接続する機能を有しており、図２に示すように、制御基板モジュール４Ａ、表示パネルモジュール４Ｂ、カメラモジュール４Ｃなどの電子回路モジュールをフレキシブル基板１０を介して相互に接続するために用いられる。図２に示す例では、リジッド基板５に電子部品８ａを実装して構成された制御基板モジュール４Ａに、液晶パネルなどの表示パネルを主体とする表示パネルモジュール４Ｂをフレキシブル基板１０Ａを介して接続し、さらにＣＣＤカメラが組み込まれたカメラモジュール４Ｃをフレキシブル基板１０Ｂを介して接続している。
【００１１】
図１に示すように、電子部品実装装置１は、基板保持部２、ディスペンサ９および圧着機構１１を備えており、圧着機構１１によって第１の電子部品であるフレキシブル基板１
０を保持し、基板保持部２に保持された第２の電子部品であるリジッド基板５に熱圧着する。フレキシブル基板１０の端子形成面１０ａ（第１の面）には、第１の電極である端子１６（図３（ｃ）参照）が設けられており、端子１６をリジッド基板５の接続面５ａ（第２の面）の端部に設けられ端子１６とは平面寸法が異なる第２の電極である外部接続用の電極６に接続することにより、フレキシブル基板１０はリジッド基板５に接続される。本実施の形態においては、電極６の方が端子１６よりも平面寸法が大きい例を示している（図４（ａ）参照）。なお電極６および端子１６の厚みは８μｍ〜３５μｍの範囲であり、本実施の形態においては電極６の厚みと端子１６の厚みとが同一である場合の例を示しているが、これらの厚みは異なっていてもよい。
【００１２】
基板保持部２は保持テーブル２ａ上に複数の下受けピン３を立設した構成となっており、下受けピン３によって制御基板モジュール４Ａのリジッド基板５の下面を下受けして支持する。リジッド基板５の接続面５ａには前工程にて複数種類の電子部品８ａが実装されており、接続面５ａの反対面にも同様に電子部品８ｂが既に実装されている。下受けピン３は、リジッド基板５の下面において電子部品８ｂが存在しない下受可能部位を選択して配置される。
【００１３】
リジッド基板５の上面は、フレキシブル基板１０と接続される電極６が設けられた接続面５ａとなっており、電極６にはフレキシブル基板１０との接続に先立って、ディスペンサ９によって半田入樹脂７が塗布により供給される。半田入樹脂７は熱硬化性樹脂中に所定粒径サイズの半田粒子１５（図３参照）を混入した構成となっている。半田粒子１５の材質には、電子回路組立で一般的に使用されるＳｎＡｇ系、ＳｎＺｎ系、ＳｎＢｉ系等の半田が使用できるが、好ましくはＳｎＢｉ系がよく、中でも４２ＳｎＢｉ共晶半田（融点１３９℃）が最も適している。半田粒子１５のサイズとしては、平均粒径で３μｍ〜４０μｍのものが使用できる。なお本実施の形態においては、接合対象となる電極６や端子１６の厚みに応じて最も適切な粒径の半田粒子１５を選定する。また、フィルム状の半田入樹脂を貼り付けることによって樹脂を供給してもよい。
【００１４】
本実施の形態に示す電子部品接続方法においては、熱硬化性樹脂中に含有された半田粒子１５が溶融した溶融半田を電極６や端子１６に沿って濡れ広がらせることにより半田接合部を形成するようにしている。このため、熱硬化性樹脂としては、半田粒子１５が加熱により溶融した溶融半田の流動を妨げないよう、半田粒子１５の融点よりも高い温度で熱硬化を開始する熱硬化特性を有するエポキシ樹脂などが用いられる。またここでは熱硬化性樹脂として、有機酸など半田粒子１５の表面や端子１６，電極６の酸化膜を除去する活性作用を有する成分が添加されたものが用いられる。
【００１５】
圧着機構１１は、基板保持部２に対して水平方向および上下方向に相対移動可能な作業ヘッド１２を備えており、作業ヘッド１２には保持ヘッド１３および熱圧着ツール１４が装着されている。保持ヘッド１３は、複数の吸着パッド１３ａによってフレキシブル基板１０（フレキシブル基板１０Ａまたはフレキシブル基板１０Ｂ）を、端子形成面１０ａの反対面側から吸着保持する。熱圧着ツール１４はフレキシブル基板１０において端子１６が設けられた接続部位を、端子形成面１０ａの反対面側から吸着孔１４ａによって吸着保持する。
【００１６】
熱圧着ツール１４は、フレキシブル基板１０をリジッド基板５に対して押圧する押圧手段およびフレキシブル基板１０を接触熱伝達により加熱する加熱手段を備えている。作業ヘッド１２を移動させてフレキシブル基板１０をリジッド基板５に対して位置合わせし、フレキシブル基板１０の端部をリジッド基板５の電極６上に半田入樹脂７を介して重ねた状態で、フレキシブル基板１０を熱圧着ツール１４によってリジッド基板５に対して加熱・押圧することにより、フレキシブル基板１０がリジッド基板５に接続される。
【００１７】
すなわち、電極６と端子１６とを半田入樹脂７中の半田粒子１５が溶融固化した半田接合部によって接合して電気的に導通させるとともに、リジッド基板５とフレキシブル基板１０とを半田入樹脂７の熱硬化性樹脂７ａが熱硬化した樹脂部によって接着する。これにより、フレキシブル基板１０（第１の電子部品）の端子形成面１０ａ（第１の面）に設けられた複数の端子１６（第１の電極）を、リジッド基板５（第２の電子部品）の接続面５ａ（第２の面）に設けられた複数の電極６（第２の電極）に接続して成る電子部品接続構造が形成される。
【００１８】
次に図３、図４を参照して、フレキシブル基板１０をリジッド基板５に接続して成る電子部品接続構造を形成する電子部品接続方法について説明する。なおここでは、半田入樹脂７中に含有される半田成分として、端子１６の厚みｔよりも大きな粒径ｄ１有する半田粒子１５を用いた例を示している。
【００１９】
図３（ａ）に示すように、基板保持部２に保持されたリジッド基板５の接続面５ａには、複数の電極６が形成されている。接続面５ａには、図３（ｂ）に示すように、熱硬化性樹脂７ａ中に半田粒子１５を含んだ半田入樹脂７が、電極６を覆ってディスペンサ９によって塗布される。すなわち、半田粒子１５を含んだ熱硬化性樹脂７ａを第２の面である接続面５ａに塗布する（樹脂塗布工程）。ここで半田入樹脂７が接続面５ａに塗布された状態において、それぞれの電極６の上方に必ず複数の半田粒子１５が点在するように、半田入樹脂７における半田粒子１５の含有割合が設定されている。ここでは、電極６の中央部近傍のみならず、電極６の縁部の近傍にも半田粒子１５が高い確率で存在するような含有割合（例えば１０〜５０ｗｔ％）とする。
【００２０】
次いで作業ヘッド１２によってフレキシブル基板１０の搭載が行われる。まず保持ヘッド１３にフレキシブル基板１０を吸着保持させ、端子１６の表面１６ａが半田粒子１５の溶融温度以上の温度まで昇温するように、熱圧着ツール１４によってフレキシブル基板１０を予め加熱する。この後、作業ヘッド１２を移動させて、図３（ｃ）に示すように、端子形成面１０ａと接続面５ａとを相対向させて、端子１６を電極６に対して位置合わせする。
【００２１】
このとき、電極６の平面寸法Ｂ１は端子１６の平面寸法Ｂ２よりも大きいことから、図４（ａ）に示すように、端子１６の側面１６ｂと電極６の側面６ｂの平面位置は、寸法差の１／２に等しい食い違い量Ｄだけ位置ずれ状態となる。このように、予め端子１６の側面１６ｂと電極６の側面６ｂとを位置ずれ状態にするのは、後述するように端子１６と電極６とを半田接合するに際して、フィレット形状の隅肉半田接合部１５ｂ＊（図４（ｄ）参照）を形成するためである。ここで食い違い量Ｄは、溶融半田が表面張力によって濡れ広がって良好な形状のフィレット形状の隅肉半田接合部１５ｂ＊を形成するのに必要十分な寸法であればよく、電極６の平面寸法Ｂ１に対して５％〜２０％程度の範囲内で設定される。
【００２２】
次いで図３（ｃ）に示すように、熱圧着ツール１４を下降させて（矢印ａ）、端子形成面１０ａと接続面５ａとを接近させ、端子１６をこれに対応する電極６に半田入樹脂７を介して着地させる。すなわち端子形成面１０ａが半田粒子１５の溶融温度よりも高い温度に加熱されたフレキシブル基板１０を、リジッド基板５に搭載して端子形成面１０ａを接続面５ａに相対向して接近させる（部品搭載工程）。
【００２３】
この部品搭載工程においては、電極６の平面寸法Ｂ１は端子１６の平面寸法Ｂ２よりも大きいことから、端子１６の側面１６ｂと電極６の側面６ｂの位置は、上述の食い違い量Ｄだけ位置ずれ状態となる。このため、熱圧着ツール１４を下降させて端子１６の表面１
６ａと電極６の表面６ａとを相互に突き合わせることにより、電極６の表面６ａと端子１６の側面１６ｂとによって隅部Ｃが端子１６の両側に生じる。
【００２４】
次いで、図３（ｄ）に示すように、熱圧着ツール１４によってフレキシブル基板１０をリジッド基板５に対して所定の押圧力で押圧するとともに、熱硬化性樹脂７ａおよび半田粒子１５を熱圧着ツール１４によってフレキシブル基板１０を介して加熱する（加熱押圧工程）。この加熱押圧工程においては、図４（ｂ）に示すように、まず半田入樹脂７中に含まれる半田粒子１５のうち、電極６と端子１６とに挟まれる位置にある半田粒子１５は、フレキシブル基板１０を介して加熱された端子１６に接触し、接触部位から溶融を開始する。
【００２５】
そしてフレキシブル基板１０がさらに押し込まれることにより、図４（ｃ）に示すように、端子１６と電極６によって挟み込まれた半田粒子１５が加熱されて溶融する。そして溶融半田が端子１６の表面１６ａと電極６の表面６ａとの突き合わせ面で濡れ広がり、この突き合わせ面に介在して両者を半田接合する突合わせ半田接合部１５ａ＊を形成する。このとき、半田粒子１５の粒径は電極６や端子１６の厚みｔよりも大きいことから、隅部Ｃにおいて電極６の縁部の表面６ａ側に位置する未溶融の半田粒子１５は、電極６と端子形成面１０ａとによって挟み込まれる。そしてこれらの半田粒子１５がフレキシブル基板１０を介してさらに加熱されて溶融した溶融半田は、それぞれ隅部Ｃにて濡れ広がり、フィレット形状の隅肉半田接合部１５ｂ＊を形成する。
【００２６】
この半田接合部の形成において、半田入樹脂７の熱硬化性樹脂７ａの熱硬化温度は半田粒子１５の融点よりも高いことから、半田粒子１５が溶融した時点において熱硬化性樹脂７ａはまだ流動性を失っておらず、したがって突合わせ半田接合部１５ａ＊、隅肉半田接合部１５ｂ＊を形成するための溶融半田の流動が妨げられることがない。また熱硬化性樹脂７ａは半田粒子１５の表面や端子１６，電極６の酸化膜を除去する活性作用を有することから、良好な半田接合性が確保されている。そして、フレキシブル基板１０がさらに加熱されることにより、相対向した接続面５ａと端子形成面１０ａとの間で熱硬化性樹脂７ａが熱硬化して、端子１６や電極６および隅肉半田接合部１５ｂ＊の周囲を覆う樹脂部７＊が形成される。これにより、図３（ｅ）に示すように、フレキシブル基板１０を樹脂部７＊を介してリジッド基板５に接続する電子部品接続構造が完成する。
【００２７】
図４（ｄ）は、このようにして得られた電子部品接続構造を示している。すなわちこの電子部品接続構造は、フレキシブル基板１０の端子形成面１０ａとリジッド基板５の接続面５ａとの間で半田入樹脂７の熱硬化性樹脂７ａが熱硬化した硬化物である樹脂部７＊と、半田粒子１５が溶融固化して形成され電極６と端子１６とを半田接合により接続する半田接合部を備えた構成となっている。そして半田接合部は、端子１６の表面１６ａと電極６の表面６ａとの突き合わせ面に介在して両者を半田接合する突合わせ半田接合部１５ａ＊と、前述の隅部Ｃに形成されたフィレット形状の隅肉半田接合部１５ｂ＊より構成される。
【００２８】
図４に示す例では、端子１６の厚みｔよりも大きい粒径ｄ１有する半田粒子１５を用いた例を示したが、図５に示すように、半田入樹脂７中に含有される半田成分として、端子１６の厚みｔよりも小さい粒径ｄ２有する半田粒子２５を用いてもよい。この場合においても、図５（ａ）に示すように、端子１６の側面１６ｂと電極６の側面６ｂの平面位置は、寸法差の１／２に等しい食い違い量Ｄだけ位置ずれ状態となる。なお具体的に最適な粒径は、電極６や端子１６の厚みｔや半田入樹脂７中に含有される半田含有量との関連において決定されるものであり、実際の試行結果に基づいて最終的に決定される。
【００２９】
次いで図５（ｂ）に示すように、熱圧着ツール１４を下降させて（矢印ｂ）、端子形成
面１０ａと接続面５ａとを接近させ、端子１６をこれに対応する電極６に半田入樹脂７を介して着地させる。すなわち端子形成面１０ａが半田粒子２５の溶融温度よりも高い温度に加熱されたフレキシブル基板１０を、リジッド基板５に搭載して端子形成面１０ａを接続面５ａに相対向して接近させる（部品搭載工程）。この場合においても図４に示す例と同様に、隅部Ｃが生じる。
【００３０】
このとき、端子１６が半田入樹脂７に接触して電極６に対して接近する過程において、端子１６が半田入樹脂７中を沈下する際には、半田入樹脂７が電極６と端子１６との間の隙間から外部へ排除される方向の流動が生じる（矢印ｃ）。そしてこの流動により電極６と端子１６との間の隙間から外へ移動した半田粒子２５は、電極６や端子１６の厚みｔよりも小さい粒径ｄ２であることから、端子１６の表面１６ａと接続面５ａ、電極６の表面６ａと端子形成面１０ａとの間に挟まれることなく、自由に流動が可能となっている。次いで、同様に熱圧着ツール１４によってフレキシブル基板１０をリジッド基板５に対して所定の押圧力で押圧するとともに、熱硬化性樹脂７ａおよび半田粒子１５を熱圧着ツール１４によってフレキシブル基板１０を介して加熱する（加熱押圧工程）。
【００３１】
この加熱押圧工程においては、図５（ｃ）に示すように、まず半田入樹脂７中に含まれる半田粒子２５のうち、電極６と端子１６とに挟まれる位置にある半田粒子２５は、フレキシブル基板１０を介して加熱されて下降する端子１６に接触し、接触部位から溶融を開始する。そしてフレキシブル基板１０がさらに加圧されて押し込まれることにより、端子１６と電極６によって挟み込まれた半田粒子２５が溶融して端子１６の表面１６ａと電極６の表面６ａとの突き合わせ面で濡れ広がり、この突き合わせ面に介在して両者を半田接合する突合わせ半田接合部２５ａ＊を形成する。
【００３２】
また隅部Ｃにおいては、電極６と端子１６との間の隙間から外へ移動した半田粒子２５がフレキシブル基板１０を介して加熱されて溶融する。これらの溶融半田は、それぞれ隅部Ｃにて濡れ広がり、フィレット形状の隅肉半田接合部２５ｂ＊を形成する。この半田接合部の形成において、半田入り樹脂７の熱硬化性樹脂７ａの熱硬化温度は半田粒子２５の融点よりも高いことから、半田粒子２５が溶融した時点において熱硬化性樹脂７ａはまだ流動性を失っておらず、したがって突合わせ半田接合部２５ａ＊、隅肉半田接合部２５ｂ＊を形成するための溶融半田の流動が妨げられることがない。そして、フレキシブル基板１０がさらに加熱されることにより、相対向した接続面５ａと端子形成面１０ａとの間で熱硬化性樹脂７ａが熱硬化して、端子１６や電極６および隅肉半田接合部２５ｂ＊の周囲を覆う樹脂部７＊が形成される。これにより、フレキシブル基板１０を樹脂部７＊を介してリジッド基板５に接続する電子部品接続構造が完成する。
【００３３】
すなわち図５に示すような半田粒子２５を用いても、図５（ｄ）に示す電子部品接続構造が形成される。この電子部品実装構造は、フレキシブル基板１０とリジッド基板５との間で半田入樹脂７の熱硬化性樹脂７ａが熱硬化した硬化物である樹脂部７＊と、半田粒子２５が溶融固化して形成され電極６と端子１６とを接続する半田接合部を備えた構成となっている。半田接合部は、端子１６の表面１６ａと電極６の表面６ａとの突き合わせ面に介在して両者を半田接合する突合わせ半田接合部２５ａ＊と、隅部Ｃに形成されたフィレット形状の隅肉半田接合部２５ｂ＊より構成される。
【００３４】
上記説明したように本実施の形態に示す電子部品接続構造は、フレキシブル基板１０の端子１６をリジッド基板５の電極６に接続して成る電子部品接続構造を、これらの電子部品相互を接着する樹脂部７＊と、端子１６の表面１６ａと電極６の表面６ａとの突き合わせ面に介在して両者を半田接合する突合わせ半田接合部１５ａ＊、２５ａ＊と、電極６の表面６ａと端子１６の側面１６ｂとの隅部Ｃに形成されたフィレット形状の隅肉半田接合部１５ｂ＊、２５ｂ＊とを備えた構成としたものである。なおここでは、電極６の平面寸
法Ｂ１を端子１６の平面寸法Ｂ２よりも大きくすることにより、隅部Ｃを生じさせるようにしているが、電極６の平面寸法Ｂ１を端子１６の平面寸法Ｂ２よりも小さくすることによって隅部Ｃを生じさせるようにしてもよい。
【００３５】
これにより、同様の電子部品を対象とした従来の電子部品接続方法と比較して、次のような優れた効果を得ることができる。まず、半田プリコート法においては、予め回路電極に半田部を形成する工程が付加されることによる生産工程面でのコストアップが避けられないが、本実施の形態においては、半田入樹脂７の塗布後直ちに熱圧着を行うようにしており、工程が極めて簡略化されている。また突合わせ半田接合部１５ａ＊、２５ａ＊と併せてフィレット形状の隅肉半田接合部１５ｂ＊、２５ｂ＊を形成させることにより、半田入樹脂７中に含有された半田成分を有効に利用して、少ない半田量で接合強度、導通性に優れた半田接合部を形成することが可能となっている。したがって、半田入樹脂７中の半田含有量を低く設定することが可能となり、挟ピッチ電極を対象とする場合にあっても電極間でのブリッジ発生を防止することができる。
【００３６】
またＡＣＦを用いる方法と比較して、高価なＡＣＦに替えて半田粒子を熱硬化性樹脂に混入した安価な接合材料を用いることから、低いランニングコストが実現されている。またＡＣＦによる熱圧着と比較して、短い圧着時間で接続を完了させて高生産性を実現することが可能となっており、低ランニングコストと相俟ってコスト削減を促進することが可能となっている。さらに、ＡＣＦによる方法のように低接続抵抗を得るために高い押圧荷重で圧着を行う必要がないことから、内部配線を有する多層基板や両面実装基板で接続面の裏面に突起が存在して高荷重の下受けができない種類の基板を対象とする場合においても、低押圧荷重によって低接続抵抗を実現することが可能となっている。このように、本実施の形態に示す電子部品接続構造および電子部品接続方法によれば、多様な種類の電子部品を対象として、低コスト・高生産性で高い接続信頼性を確保することができる。
【００３７】
なお上述実施の形態においては、第１の電子部品としてフィルム状のフレキシブル基板１０をリジッド基板５に接続する例を示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば第１の電子部品として、接続面に金属バンプや接続用端子などの突起電極を有する半導体部品をリジッド基板５に直接接続する場合においても、本発明を適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明の電子部品接続構造および電子部品接続方法は、低コスト・高生産性で高い接続信頼性を確保することができるという効果を有し、小型の携帯用電子機器などにおいてリジッド基板に設けられた電極にフィルム状のフレキシブル基板を接合する分野に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施の形態の電子部品接続方法に使用される電子部品実装装置の断面図
【図２】本発明の一実施の形態の電子部品接続方法が適用される電子回路モジュールの斜視図
【図３】本発明の一実施の形態の電子部品接続方法の工程説明図
【図４】本発明の一実施の形態の電子部品接続方法の工程説明図
【図５】本発明の一実施の形態の電子部品接続方法の工程説明図
【符号の説明】
【００４０】
１ 電子部品実装装置
２ 基板保持部
５ リジッド基板（第２の電子部品）
５ａ 接続面（第２の面）
６ 電極（第２の電極）
６ａ 表面
６ｂ 側面
７ 半田入樹脂
７ａ 熱硬化性樹脂
７＊ 樹脂部
９ ディスペンサ
１０、１０Ａ、１０Ｂ フレキシブル基板（第１の電子部品）
１０ａ 端子形成面（第１の面）
１１ 圧着機構
１４ 熱圧着ツール
１５、２５ 半田粒子
１５ａ＊、２５ａ＊ 突合わせ半田接合部
１５ｂ＊、２５ｂ＊ 隅肉半田接合部
１６ 端子（第１の電極）
１６ａ 表面
１６ｂ 側面
Ｃ 隅部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルム状のフレキシブル基板などの電子部品をリジッド基板などの他の電子部品に接続する電子部品接続構造およびこの電子部品接続構造を得るための電子部品接続方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話など小型・高機能が求められる電子機器には、ＣＣＤカメラや表示パネルのなど個々の機能モジュールを、フィルム状のフレキシブル基板を介してリジッド基板に設けられた主電子回路モジュールに接続する構成が一般に用いられる。このフレキシブル基板に設けられた端子をリジッド基板の回路電極に接続する方法として、ＡＣＦ（異方性導電接着剤）を用いて端子と回路電極とを導通させる方法（例えば特許文献１，２参照）が従来より用いられている。
【０００３】
ＡＣＦを用いる方法では、導電粒子を含有した熱硬化性樹脂を回路電極上に供給しておき、フレキシブル基板をリジッド基板に対して熱圧着することにより、導電粒子を回路電極と端子との間に挟み込んで接触させるとともに、熱硬化製樹脂を熱硬化させる。これにより、回路電極と端子とが導電粒子を介して電気的に導通し、フレキシブル基板とリジッド基板とは硬化した熱硬化性樹脂によって相互に接着される。
【特許文献１】特開平１１−２３３９１２号公報
【特許文献２】特開平１１−１６７９７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の特許文献例に示す従来技術には、ＡＣＦを用いることに起因して、以下に述べるような難点があった。まずＡＣＦは材料費そのものが高価であることに加えて、接続のための熱圧着において長い圧着時間を必要とすることから生産性が低く、コスト削減が難しいという難点がある。またＡＣＦを用いる方法においては、導電粒子の含有比率を適正に設定することが難しいという課題がある。すなわち端子と回路電極とは接触状態の導電粒子を介して導通することから接続部の電気抵抗が高くなる傾向にあり、接触面に捕捉される導電粒子の数が少ない場合には接続信頼性を確保することが難しい。そして導通性を向上させるため導電粒子の含有比率を上げると、導電粒子によって隣接する回路電極間を短絡させる不具合を招きやすい。このように、フィルム状のフレキシブル基板などの電子部品を対象とした従来の電子部品接続構造には、低コスト・高生産性で高い接続信頼性を確保することが可能な電子部品接続構造を実現することが困難であるという問題点があった。
【０００５】
そこで本発明は、低コスト・高生産性で高い接続信頼性を確保することが可能な電子部品接続構造および電子部品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】
【０００６】
本発明の電子部品接続構造は、第１の電子部品の第１の面に設けられた第１の電極を第２の電子部品の第２の面に設けられ前記第１の電極とは平面寸法が異なる第２の電極に接続して成る電子部品接続構造であって、相対向した前記第１の面と前記第２の面との間に介在して両者を接着する樹脂部と、前記第１の電極の表面と前記第２の電極の表面との突き合わせ面に介在して両者を半田接合する突合わせ半田接合部と、前記第１の電子部品と前記第２の電子部品とを平面的に位置合わせして前記表面を相互に突き合わせた状態において前記平面寸法が異なることによって生じる前記第１の電極の表面と前記第２の電極の
側面との隅部または前記第２の電極の表面と前記第１の電極の側面との隅部に形成されたフィレット形状の隅肉半田接合部とを備えた。
【０００７】
本発明の電子部品接続方法は、第１の電子部品の第１の面に設けられた第１の電極を第２の電子部品の第２の面に設けられ前記第１の電極とは平面寸法が異なる第２の電極に接続する電子部品接続方法であって、半田粒子を含んだ熱硬化性樹脂を前記第２の面に供給する樹脂供給工程と、前記第１の面が前記半田粒子の溶融温度よりも高い温度に加熱された前記第１の電子部品を前記第２の電子部品に搭載して前記第１の面を第２の面に相対向して接近させる部品搭載工程と、前記第１の電子部品を第２の電子部品に対して所定の押圧力で押圧するとともに前記半田粒子および熱硬化性樹脂を前記第１の電子部品を介して加熱する加熱押圧工程とを含み、前記部品搭載工程において、前記第１の電子部品と前記第２の電子部品とを平面的に位置合わせして前記第１の電極の表面と前記第２の電極の表面とを相互に突き合わせた状態において、前記平面寸法が異なることによって前記第１の電極の表面と前記第２の電極の側面との隅部または前記第２の電極の表面と前記第１の電極の側面との隅部を生じさせ、前記加熱押圧工程において、相対向した前記第１の面と前記第２の面との間で前記熱硬化性樹脂が熱硬化して両者を接着する樹脂部を形成すると共に、前記第１の電極および第２の電極を前記熱硬化性樹脂中の半田粒子に接触させてこの半田粒子を前記第１の電極との接触部から溶融させ、前記第１の電極の表面と前記第２の電極の表面との突き合わせ面に介在して両者を半田接合する突合わせ半田接合部を形成すると共に、前記隅部にフィレット形状の隅肉半田接合部を形成する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、第１の電子部品の第１の面に設けられた第１の電極を第２の電子部品の第２の面に設けられた第２の電極に接続して成る電子部品接続構造を、相対向した第１の面と第２の面との間に介在して両者を接着する樹脂部と、第１の電極の表面と第２の電極の表面との突き合わせ面に介在して両者を半田接合する突合わせ半田接合部と、第１の電子部品と第２の電子部品とを平面的に位置合わせして第１の電極の表面と第２の電極の表面とを相互に突き合わせた状態において、平面寸法が異なることによって生じる第１の電極の表面と第２の電極の側面との隅部または第２の電極の表面と第１の電極の側面との隅部に形成されたフィレット形状の隅肉半田接合部とを備えた構成とすることにより、低コスト・高生産性で高い接続信頼性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の電子部品接続方法に使用される電子部品実装装置の断面図、図２は本発明の一実施の形態の電子部品接続方法が適用される電子回路モジュールの斜視図、図３，図４、図５は本発明の一実施の形態の電子部品接続方法の工程説明図である。
【００１０】
まず図１を参照して、本発明の電子部品接続方法に使用される電子部品実装装置１の構成を説明する。電子部品実装装置１は、電子部品が既に実装された状態のリジッド基板５にフィルム状のフレキシブル基板１０を電気的に接続する機能を有しており、図２に示すように、制御基板モジュール４Ａ、表示パネルモジュール４Ｂ、カメラモジュール４Ｃなどの電子回路モジュールをフレキシブル基板１０を介して相互に接続するために用いられる。図２に示す例では、リジッド基板５に電子部品８ａを実装して構成された制御基板モジュール４Ａに、液晶パネルなどの表示パネルを主体とする表示パネルモジュール４Ｂをフレキシブル基板１０Ａを介して接続し、さらにＣＣＤカメラが組み込まれたカメラモジュール４Ｃをフレキシブル基板１０Ｂを介して接続している。
【００１１】
図１に示すように、電子部品実装装置１は、基板保持部２、ディスペンサ９および圧着機構１１を備えており、圧着機構１１によって第１の電子部品であるフレキシブル基板１
０を保持し、基板保持部２に保持された第２の電子部品であるリジッド基板５に熱圧着する。フレキシブル基板１０の端子形成面１０ａ（第１の面）には、第１の電極である端子１６（図３（ｃ）参照）が設けられており、端子１６をリジッド基板５の接続面５ａ（第２の面）の端部に設けられ端子１６とは平面寸法が異なる第２の電極である外部接続用の電極６に接続することにより、フレキシブル基板１０はリジッド基板５に接続される。本実施の形態においては、電極６の方が端子１６よりも平面寸法が大きい例を示している（図４（ａ）参照）。なお電極６および端子１６の厚みは８μｍ〜３５μｍの範囲であり、本実施の形態においては電極６の厚みと端子１６の厚みとが同一である場合の例を示しているが、これらの厚みは異なっていてもよい。
【００１２】
基板保持部２は保持テーブル２ａ上に複数の下受けピン３を立設した構成となっており、下受けピン３によって制御基板モジュール４Ａのリジッド基板５の下面を下受けして支持する。リジッド基板５の接続面５ａには前工程にて複数種類の電子部品８ａが実装されており、接続面５ａの反対面にも同様に電子部品８ｂが既に実装されている。下受けピン３は、リジッド基板５の下面において電子部品８ｂが存在しない下受可能部位を選択して配置される。
【００１３】
リジッド基板５の上面は、フレキシブル基板１０と接続される電極６が設けられた接続面５ａとなっており、電極６にはフレキシブル基板１０との接続に先立って、ディスペンサ９によって半田入樹脂７が塗布により供給される。半田入樹脂７は熱硬化性樹脂中に所定粒径サイズの半田粒子１５（図３参照）を混入した構成となっている。半田粒子１５の材質には、電子回路組立で一般的に使用されるＳｎＡｇ系、ＳｎＺｎ系、ＳｎＢｉ系等の半田が使用できるが、好ましくはＳｎＢｉ系がよく、中でも４２ＳｎＢｉ共晶半田（融点１３９℃）が最も適している。半田粒子１５のサイズとしては、平均粒径で３μｍ〜４０μｍのものが使用できる。なお本実施の形態においては、接合対象となる電極６や端子１６の厚みに応じて最も適切な粒径の半田粒子１５を選定する。また、フィルム状の半田入樹脂を貼り付けることによって樹脂を供給してもよい。
【００１４】
本実施の形態に示す電子部品接続方法においては、熱硬化性樹脂中に含有された半田粒子１５が溶融した溶融半田を電極６や端子１６に沿って濡れ広がらせることにより半田接合部を形成するようにしている。このため、熱硬化性樹脂としては、半田粒子１５が加熱により溶融した溶融半田の流動を妨げないよう、半田粒子１５の融点よりも高い温度で熱硬化を開始する熱硬化特性を有するエポキシ樹脂などが用いられる。またここでは熱硬化性樹脂として、有機酸など半田粒子１５の表面や端子１６，電極６の酸化膜を除去する活性作用を有する成分が添加されたものが用いられる。
【００１５】
圧着機構１１は、基板保持部２に対して水平方向および上下方向に相対移動可能な作業ヘッド１２を備えており、作業ヘッド１２には保持ヘッド１３および熱圧着ツール１４が装着されている。保持ヘッド１３は、複数の吸着パッド１３ａによってフレキシブル基板１０（フレキシブル基板１０Ａまたはフレキシブル基板１０Ｂ）を、端子形成面１０ａの反対面側から吸着保持する。熱圧着ツール１４はフレキシブル基板１０において端子１６が設けられた接続部位を、端子形成面１０ａの反対面側から吸着孔１４ａによって吸着保持する。
【００１６】
熱圧着ツール１４は、フレキシブル基板１０をリジッド基板５に対して押圧する押圧手段およびフレキシブル基板１０を接触熱伝達により加熱する加熱手段を備えている。作業ヘッド１２を移動させてフレキシブル基板１０をリジッド基板５に対して位置合わせし、フレキシブル基板１０の端部をリジッド基板５の電極６上に半田入樹脂７を介して重ねた状態で、フレキシブル基板１０を熱圧着ツール１４によってリジッド基板５に対して加熱・押圧することにより、フレキシブル基板１０がリジッド基板５に接続される。
【００１７】
すなわち、電極６と端子１６とを半田入樹脂７中の半田粒子１５が溶融固化した半田接合部によって接合して電気的に導通させるとともに、リジッド基板５とフレキシブル基板１０とを半田入樹脂７の熱硬化性樹脂７ａが熱硬化した樹脂部によって接着する。これにより、フレキシブル基板１０（第１の電子部品）の端子形成面１０ａ（第１の面）に設けられた複数の端子１６（第１の電極）を、リジッド基板５（第２の電子部品）の接続面５ａ（第２の面）に設けられた複数の電極６（第２の電極）に接続して成る電子部品接続構造が形成される。
【００１８】
次に図３、図４を参照して、フレキシブル基板１０をリジッド基板５に接続して成る電子部品接続構造を形成する電子部品接続方法について説明する。なおここでは、半田入樹脂７中に含有される半田成分として、端子１６の厚みｔよりも大きな粒径ｄ１有する半田粒子１５を用いた例を示している。
【００１９】
図３（ａ）に示すように、基板保持部２に保持されたリジッド基板５の接続面５ａには、複数の電極６が形成されている。接続面５ａには、図３（ｂ）に示すように、熱硬化性樹脂７ａ中に半田粒子１５を含んだ半田入樹脂７が、電極６を覆ってディスペンサ９によって塗布される。すなわち、半田粒子１５を含んだ熱硬化性樹脂７ａを第２の面である接続面５ａに塗布する（樹脂塗布工程）。ここで半田入樹脂７が接続面５ａに塗布された状態において、それぞれの電極６の上方に必ず複数の半田粒子１５が点在するように、半田入樹脂７における半田粒子１５の含有割合が設定されている。ここでは、電極６の中央部近傍のみならず、電極６の縁部の近傍にも半田粒子１５が高い確率で存在するような含有割合（例えば１０〜５０ｗｔ％）とする。
【００２０】
次いで作業ヘッド１２によってフレキシブル基板１０の搭載が行われる。まず保持ヘッド１３にフレキシブル基板１０を吸着保持させ、端子１６の表面１６ａが半田粒子１５の溶融温度以上の温度まで昇温するように、熱圧着ツール１４によってフレキシブル基板１０を予め加熱する。この後、作業ヘッド１２を移動させて、図３（ｃ）に示すように、端子形成面１０ａと接続面５ａとを相対向させて、端子１６を電極６に対して位置合わせする。
【００２１】
このとき、電極６の平面寸法Ｂ１は端子１６の平面寸法Ｂ２よりも大きいことから、図４（ａ）に示すように、端子１６の側面１６ｂと電極６の側面６ｂの平面位置は、寸法差の１／２に等しい食い違い量Ｄだけ位置ずれ状態となる。このように、予め端子１６の側面１６ｂと電極６の側面６ｂとを位置ずれ状態にするのは、後述するように端子１６と電極６とを半田接合するに際して、フィレット形状の隅肉半田接合部１５ｂ＊（図４（ｄ）参照）を形成するためである。ここで食い違い量Ｄは、溶融半田が表面張力によって濡れ広がって良好な形状のフィレット形状の隅肉半田接合部１５ｂ＊を形成するのに必要十分な寸法であればよく、電極６の平面寸法Ｂ１に対して５％〜２０％程度の範囲内で設定される。
【００２２】
次いで図３（ｃ）に示すように、熱圧着ツール１４を下降させて（矢印ａ）、端子形成面１０ａと接続面５ａとを接近させ、端子１６をこれに対応する電極６に半田入樹脂７を介して着地させる。すなわち端子形成面１０ａが半田粒子１５の溶融温度よりも高い温度に加熱されたフレキシブル基板１０を、リジッド基板５に搭載して端子形成面１０ａを接続面５ａに相対向して接近させる（部品搭載工程）。
【００２３】
この部品搭載工程においては、電極６の平面寸法Ｂ１は端子１６の平面寸法Ｂ２よりも大きいことから、端子１６の側面１６ｂと電極６の側面６ｂの位置は、上述の食い違い量Ｄだけ位置ずれ状態となる。このため、熱圧着ツール１４を下降させて端子１６の表面１
６ａと電極６の表面６ａとを相互に突き合わせることにより、電極６の表面６ａと端子１６の側面１６ｂとによって隅部Ｃが端子１６の両側に生じる。
【００２４】
次いで、図３（ｄ）に示すように、熱圧着ツール１４によってフレキシブル基板１０をリジッド基板５に対して所定の押圧力で押圧するとともに、熱硬化性樹脂７ａおよび半田粒子１５を熱圧着ツール１４によってフレキシブル基板１０を介して加熱する（加熱押圧工程）。この加熱押圧工程においては、図４（ｂ）に示すように、まず半田入樹脂７中に含まれる半田粒子１５のうち、電極６と端子１６とに挟まれる位置にある半田粒子１５は、フレキシブル基板１０を介して加熱された端子１６に接触し、接触部位から溶融を開始する。
【００２５】
そしてフレキシブル基板１０がさらに押し込まれることにより、図４（ｃ）に示すように、端子１６と電極６によって挟み込まれた半田粒子１５が加熱されて溶融する。そして溶融半田が端子１６の表面１６ａと電極６の表面６ａとの突き合わせ面で濡れ広がり、この突き合わせ面に介在して両者を半田接合する突合わせ半田接合部１５ａ＊を形成する。このとき、半田粒子１５の粒径は電極６や端子１６の厚みｔよりも大きいことから、隅部Ｃにおいて電極６の縁部の表面６ａ側に位置する未溶融の半田粒子１５は、電極６と端子形成面１０ａとによって挟み込まれる。そしてこれらの半田粒子１５がフレキシブル基板１０を介してさらに加熱されて溶融した溶融半田は、それぞれ隅部Ｃにて濡れ広がり、フィレット形状の隅肉半田接合部１５ｂ＊を形成する。
【００２６】
この半田接合部の形成において、半田入樹脂７の熱硬化性樹脂７ａの熱硬化温度は半田粒子１５の融点よりも高いことから、半田粒子１５が溶融した時点において熱硬化性樹脂７ａはまだ流動性を失っておらず、したがって突合わせ半田接合部１５ａ＊、隅肉半田接合部１５ｂ＊を形成するための溶融半田の流動が妨げられることがない。また熱硬化性樹脂７ａは半田粒子１５の表面や端子１６，電極６の酸化膜を除去する活性作用を有することから、良好な半田接合性が確保されている。そして、フレキシブル基板１０がさらに加熱されることにより、相対向した接続面５ａと端子形成面１０ａとの間で熱硬化性樹脂７ａが熱硬化して、端子１６や電極６および隅肉半田接合部１５ｂ＊の周囲を覆う樹脂部７＊が形成される。これにより、図３（ｅ）に示すように、フレキシブル基板１０を樹脂部７＊を介してリジッド基板５に接続する電子部品接続構造が完成する。
【００２７】
図４（ｄ）は、このようにして得られた電子部品接続構造を示している。すなわちこの電子部品接続構造は、フレキシブル基板１０の端子形成面１０ａとリジッド基板５の接続面５ａとの間で半田入樹脂７の熱硬化性樹脂７ａが熱硬化した硬化物である樹脂部７＊と、半田粒子１５が溶融固化して形成され電極６と端子１６とを半田接合により接続する半田接合部を備えた構成となっている。そして半田接合部は、端子１６の表面１６ａと電極６の表面６ａとの突き合わせ面に介在して両者を半田接合する突合わせ半田接合部１５ａ＊と、前述の隅部Ｃに形成されたフィレット形状の隅肉半田接合部１５ｂ＊より構成される。
【００２８】
図４に示す例では、端子１６の厚みｔよりも大きい粒径ｄ１有する半田粒子１５を用いた例を示したが、図５に示すように、半田入樹脂７中に含有される半田成分として、端子１６の厚みｔよりも小さい粒径ｄ２有する半田粒子２５を用いてもよい。この場合においても、図５（ａ）に示すように、端子１６の側面１６ｂと電極６の側面６ｂの平面位置は、寸法差の１／２に等しい食い違い量Ｄだけ位置ずれ状態となる。なお具体的に最適な粒径は、電極６や端子１６の厚みｔや半田入樹脂７中に含有される半田含有量との関連において決定されるものであり、実際の試行結果に基づいて最終的に決定される。
【００２９】
次いで図５（ｂ）に示すように、熱圧着ツール１４を下降させて（矢印ｂ）、端子形成
面１０ａと接続面５ａとを接近させ、端子１６をこれに対応する電極６に半田入樹脂７を介して着地させる。すなわち端子形成面１０ａが半田粒子２５の溶融温度よりも高い温度に加熱されたフレキシブル基板１０を、リジッド基板５に搭載して端子形成面１０ａを接続面５ａに相対向して接近させる（部品搭載工程）。この場合においても図４に示す例と同様に、隅部Ｃが生じる。
【００３０】
このとき、端子１６が半田入樹脂７に接触して電極６に対して接近する過程において、端子１６が半田入樹脂７中を沈下する際には、半田入樹脂７が電極６と端子１６との間の隙間から外部へ排除される方向の流動が生じる（矢印ｃ）。そしてこの流動により電極６と端子１６との間の隙間から外へ移動した半田粒子２５は、電極６や端子１６の厚みｔよりも小さい粒径ｄ２であることから、端子１６の表面１６ａと接続面５ａ、電極６の表面６ａと端子形成面１０ａとの間に挟まれることなく、自由に流動が可能となっている。次いで、同様に熱圧着ツール１４によってフレキシブル基板１０をリジッド基板５に対して所定の押圧力で押圧するとともに、熱硬化性樹脂７ａおよび半田粒子１５を熱圧着ツール１４によってフレキシブル基板１０を介して加熱する（加熱押圧工程）。
【００３１】
この加熱押圧工程においては、図５（ｃ）に示すように、まず半田入樹脂７中に含まれる半田粒子２５のうち、電極６と端子１６とに挟まれる位置にある半田粒子２５は、フレキシブル基板１０を介して加熱されて下降する端子１６に接触し、接触部位から溶融を開始する。そしてフレキシブル基板１０がさらに加圧されて押し込まれることにより、端子１６と電極６によって挟み込まれた半田粒子２５が溶融して端子１６の表面１６ａと電極６の表面６ａとの突き合わせ面で濡れ広がり、この突き合わせ面に介在して両者を半田接合する突合わせ半田接合部２５ａ＊を形成する。
【００３２】
また隅部Ｃにおいては、電極６と端子１６との間の隙間から外へ移動した半田粒子２５がフレキシブル基板１０を介して加熱されて溶融する。これらの溶融半田は、それぞれ隅部Ｃにて濡れ広がり、フィレット形状の隅肉半田接合部２５ｂ＊を形成する。この半田接合部の形成において、半田入り樹脂７の熱硬化性樹脂７ａの熱硬化温度は半田粒子２５の融点よりも高いことから、半田粒子２５が溶融した時点において熱硬化性樹脂７ａはまだ流動性を失っておらず、したがって突合わせ半田接合部２５ａ＊、隅肉半田接合部２５ｂ＊を形成するための溶融半田の流動が妨げられることがない。そして、フレキシブル基板１０がさらに加熱されることにより、相対向した接続面５ａと端子形成面１０ａとの間で熱硬化性樹脂７ａが熱硬化して、端子１６や電極６および隅肉半田接合部２５ｂ＊の周囲を覆う樹脂部７＊が形成される。これにより、フレキシブル基板１０を樹脂部７＊を介してリジッド基板５に接続する電子部品接続構造が完成する。
【００３３】
すなわち図５に示すような半田粒子２５を用いても、図５（ｄ）に示す電子部品接続構造が形成される。この電子部品実装構造は、フレキシブル基板１０とリジッド基板５との間で半田入樹脂７の熱硬化性樹脂７ａが熱硬化した硬化物である樹脂部７＊と、半田粒子２５が溶融固化して形成され電極６と端子１６とを接続する半田接合部を備えた構成となっている。半田接合部は、端子１６の表面１６ａと電極６の表面６ａとの突き合わせ面に介在して両者を半田接合する突合わせ半田接合部２５ａ＊と、隅部Ｃに形成されたフィレット形状の隅肉半田接合部２５ｂ＊より構成される。
【００３４】
上記説明したように本実施の形態に示す電子部品接続構造は、フレキシブル基板１０の端子１６をリジッド基板５の電極６に接続して成る電子部品接続構造を、これらの電子部品相互を接着する樹脂部７＊と、端子１６の表面１６ａと電極６の表面６ａとの突き合わせ面に介在して両者を半田接合する突合わせ半田接合部１５ａ＊、２５ａ＊と、電極６の表面６ａと端子１６の側面１６ｂとの隅部Ｃに形成されたフィレット形状の隅肉半田接合部１５ｂ＊、２５ｂ＊とを備えた構成としたものである。なおここでは、電極６の平面寸
法Ｂ１を端子１６の平面寸法Ｂ２よりも大きくすることにより、隅部Ｃを生じさせるようにしているが、電極６の平面寸法Ｂ１を端子１６の平面寸法Ｂ２よりも小さくすることによって隅部Ｃを生じさせるようにしてもよい。
【００３５】
これにより、同様の電子部品を対象とした従来の電子部品接続方法と比較して、次のような優れた効果を得ることができる。まず、半田プリコート法においては、予め回路電極に半田部を形成する工程が付加されることによる生産工程面でのコストアップが避けられないが、本実施の形態においては、半田入樹脂７の塗布後直ちに熱圧着を行うようにしており、工程が極めて簡略化されている。また突合わせ半田接合部１５ａ＊、２５ａ＊と併せてフィレット形状の隅肉半田接合部１５ｂ＊、２５ｂ＊を形成させることにより、半田入樹脂７中に含有された半田成分を有効に利用して、少ない半田量で接合強度、導通性に優れた半田接合部を形成することが可能となっている。したがって、半田入樹脂７中の半田含有量を低く設定することが可能となり、挟ピッチ電極を対象とする場合にあっても電極間でのブリッジ発生を防止することができる。
【００３６】
またＡＣＦを用いる方法と比較して、高価なＡＣＦに替えて半田粒子を熱硬化性樹脂に混入した安価な接合材料を用いることから、低いランニングコストが実現されている。またＡＣＦによる熱圧着と比較して、短い圧着時間で接続を完了させて高生産性を実現することが可能となっており、低ランニングコストと相俟ってコスト削減を促進することが可能となっている。さらに、ＡＣＦによる方法のように低接続抵抗を得るために高い押圧荷重で圧着を行う必要がないことから、内部配線を有する多層基板や両面実装基板で接続面の裏面に突起が存在して高荷重の下受けができない種類の基板を対象とする場合においても、低押圧荷重によって低接続抵抗を実現することが可能となっている。このように、本実施の形態に示す電子部品接続構造および電子部品接続方法によれば、多様な種類の電子部品を対象として、低コスト・高生産性で高い接続信頼性を確保することができる。
【００３７】
なお上述実施の形態においては、第１の電子部品としてフィルム状のフレキシブル基板１０をリジッド基板５に接続する例を示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば第１の電子部品として、接続面に金属バンプや接続用端子などの突起電極を有する半導体部品をリジッド基板５に直接接続する場合においても、本発明を適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明の電子部品接続構造および電子部品接続方法は、低コスト・高生産性で高い接続信頼性を確保することができるという効果を有し、小型の携帯用電子機器などにおいてリジッド基板に設けられた電極にフィルム状のフレキシブル基板を接合する分野に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施の形態の電子部品接続方法に使用される電子部品実装装置の断面図
【図２】本発明の一実施の形態の電子部品接続方法が適用される電子回路モジュールの斜視図
【図３】本発明の一実施の形態の電子部品接続方法の工程説明図
【図４】本発明の一実施の形態の電子部品接続方法の工程説明図
【図５】本発明の一実施の形態の電子部品接続方法の工程説明図
【符号の説明】
【００４０】
１ 電子部品実装装置
２ 基板保持部
５ リジッド基板（第２の電子部品）
５ａ 接続面（第２の面）
６ 電極（第２の電極）
６ａ 表面
６ｂ 側面
７ 半田入樹脂
７ａ 熱硬化性樹脂
７＊ 樹脂部
９ ディスペンサ
１０、１０Ａ、１０Ｂ フレキシブル基板（第１の電子部品）
１０ａ 端子形成面（第１の面）
１１ 圧着機構
１４ 熱圧着ツール
１５、２５ 半田粒子
１５ａ＊、２５ａ＊ 突合わせ半田接合部
１５ｂ＊、２５ｂ＊ 隅肉半田接合部
１６ 端子（第１の電極）
１６ａ 表面
１６ｂ 側面
Ｃ 隅部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電子部品の第１の面に設けられた第１の電極を第２の電子部品の第２の面に設けられ前記第１の電極とは平面寸法が異なる第２の電極に接続して成る電子部品接続構造であって、
相対向した前記第１の面と前記第２の面との間に介在して両者を接着する樹脂部と、
前記第１の電極の表面と前記第２の電極の表面との突き合わせ面に介在して両者を半田接合する突合わせ半田接合部と、
前記第１の電子部品と前記第２の電子部品とを平面的に位置合わせして前記表面を相互に突き合わせた状態において前記平面寸法が異なることによって生じる前記第１の電極の表面と前記第２の電極の側面との隅部または前記第２の電極の表面と前記第１の電極の側面との隅部に形成されたフィレット形状の隅肉半田接合部とを備えたことを特徴とする電子部品接続構造。
【請求項２】
前記樹脂部は、熱硬化性樹脂の硬化物であることを特徴とする請求項１に記載の記載の電子部品接続構造。
【請求項３】
前記第１の電子部品が、フィルム状のフレキシブル基板であることを特徴とする請求項１または２に記載の電子部品接続構造。
【請求項４】
第１の電子部品の第１の面に設けられた第１の電極を第２の電子部品の第２の面に設けられ前記第１の電極とは平面寸法が異なる第２の電極に接続する電子部品接続方法であって、
半田粒子を含んだ熱硬化性樹脂を前記第２の面に供給する樹脂供給工程と、
前記第１の面が前記半田粒子の溶融温度よりも高い温度に加熱された前記第１の電子部品を前記第２の電子部品に搭載して前記第１の面を第２の面に相対向して接近させる部品搭載工程と、
前記第１の電子部品を第２の電子部品に対して所定の押圧力で押圧するとともに前記半田粒子および熱硬化性樹脂を前記第１の電子部品を介して加熱する加熱押圧工程とを含み、
前記部品搭載工程において、前記第１の電子部品と前記第２の電子部品とを平面的に位置合わせして前記第１の電極の表面と前記第２の電極の表面とを相互に突き合わせた状態において、前記平面寸法が異なることによって前記第１の電極の表面と前記第２の電極の側面との隅部または前記第２の電極の表面と前記第１の電極の側面との隅部を生じさせ、
前記加熱押圧工程において、相対向した前記第１の面と前記第２の面との間で前記熱硬化性樹脂が熱硬化して両者を接着する樹脂部を形成すると共に、前記第１の電極および第２の電極を前記熱硬化性樹脂中の半田粒子に接触させてこの半田粒子を前記第１の電極との接触部から溶融させ、前記第１の電極の表面と前記第２の電極の表面との突き合わせ面に介在して両者を半田接合する突合わせ半田接合部を形成すると共に、前記隅部にフィレット形状の隅肉半田接合部を形成することを特徴とする電子部品接続方法。
【請求項５】
前記熱硬化性樹脂として、前記電極の酸化膜を除去する作用を有する活性成分を含むものを用いることを特徴とする請求項４記載の電子部品接続方法。
【請求項１】
第１の電子部品の第１の面に設けられた第１の電極を第２の電子部品の第２の面に設けられ前記第１の電極とは平面寸法が異なる第２の電極に接続して成る電子部品接続構造であって、
相対向した前記第１の面と前記第２の面との間に介在して両者を接着する樹脂部と、
前記第１の電極の表面と前記第２の電極の表面との突き合わせ面に介在して両者を半田接合する突合わせ半田接合部と、
前記第１の電子部品と前記第２の電子部品とを平面的に位置合わせして前記表面を相互に突き合わせた状態において前記平面寸法が異なることによって生じる前記第１の電極の表面と前記第２の電極の側面との隅部または前記第２の電極の表面と前記第１の電極の側面との隅部に形成されたフィレット形状の隅肉半田接合部とを備えたことを特徴とする電子部品接続構造。
【請求項２】
前記樹脂部は、熱硬化性樹脂の硬化物であることを特徴とする請求項１に記載の記載の電子部品接続構造。
【請求項３】
前記第１の電子部品が、フィルム状のフレキシブル基板であることを特徴とする請求項１または２に記載の電子部品接続構造。
【請求項４】
第１の電子部品の第１の面に設けられた第１の電極を第２の電子部品の第２の面に設けられ前記第１の電極とは平面寸法が異なる第２の電極に接続する電子部品接続方法であって、
半田粒子を含んだ熱硬化性樹脂を前記第２の面に供給する樹脂供給工程と、
前記第１の面が前記半田粒子の溶融温度よりも高い温度に加熱された前記第１の電子部品を前記第２の電子部品に搭載して前記第１の面を第２の面に相対向して接近させる部品搭載工程と、
前記第１の電子部品を第２の電子部品に対して所定の押圧力で押圧するとともに前記半田粒子および熱硬化性樹脂を前記第１の電子部品を介して加熱する加熱押圧工程とを含み、
前記部品搭載工程において、前記第１の電子部品と前記第２の電子部品とを平面的に位置合わせして前記第１の電極の表面と前記第２の電極の表面とを相互に突き合わせた状態において、前記平面寸法が異なることによって前記第１の電極の表面と前記第２の電極の側面との隅部または前記第２の電極の表面と前記第１の電極の側面との隅部を生じさせ、
前記加熱押圧工程において、相対向した前記第１の面と前記第２の面との間で前記熱硬化性樹脂が熱硬化して両者を接着する樹脂部を形成すると共に、前記第１の電極および第２の電極を前記熱硬化性樹脂中の半田粒子に接触させてこの半田粒子を前記第１の電極との接触部から溶融させ、前記第１の電極の表面と前記第２の電極の表面との突き合わせ面に介在して両者を半田接合する突合わせ半田接合部を形成すると共に、前記隅部にフィレット形状の隅肉半田接合部を形成することを特徴とする電子部品接続方法。
【請求項５】
前記熱硬化性樹脂として、前記電極の酸化膜を除去する作用を有する活性成分を含むものを用いることを特徴とする請求項４記載の電子部品接続方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−１０３１３９（Ｐ２０１０−１０３１３９Ａ）
【公開日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２７０５７０（Ｐ２００８−２７０５７０）
【出願日】平成２０年１０月２１日（２００８．１０．２１）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月２１日（２００８．１０．２１）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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