DE10136524B4

DE10136524B4 - Verbindungsverfahren und Verbindungsstruktur von gedruckten Leiterplatten

Info

Publication number: DE10136524B4
Application number: DE10136524A
Authority: DE
Inventors: Makoto Kariya Totani; Toshihiro Kariya Miyake; Tomohiro Kariya Yokochi; Takehito Kariya Teramae; Yoshitaro Kariya Yazaki; Kazuyuki Kariya Deguchi; Hajime Kariya Nakagawa
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-08-04
Filing date: 2001-07-26
Publication date: 2011-05-19
Anticipated expiration: 2021-07-27
Also published as: GB2368471A; DE10136524A1; US6527162B2; GB2368471B; GB0118814D0; US20020014518A1; DE10165069B4; US20030098339A1; US6966482B2

Abstract

Verfahren zum Verbinden von gedruckten Leiterplatten, mit den Schritten:
Bilden einer ersten leitfähigen Struktur (13) mit einer ersten Mehrzahl von Kontaktflecken (13a) auf einer ersten aus einem thermoplastischen Harz gebildeten gedruckten Leiterplatte (5);
Bilden einer zweiten leitfähigen Struktur (11) mit einer zweiten Mehrzahl von Kontaktflecken (11a) auf einer zweiten gedruckten Leiterplatte (2);
Bilden eines Lötmittelresistabschnitts (20) auf der zweiten gedruckten Leiterplatte (2) zwischen zwei benachbarten Kontaktflecken der zweiten Mehrzahl von Kontaktflecken (11a);
Zuführen von Lötmittel (14) wenigstens einer Seite der ersten Mehrzahl von Kontaktflecken (13a) und der zweiten Mehrzahl von Kontaktflecken (11a);
Überlappen der ersten Mehrzahl von Kontaktflecken (13a) mit der zweiten Mehrzahl von Kontaktflecken (11a) derart, dass das Lötmittel (14) zwischen die erste Mehrzahl von Kontaktflecken (13a) und die zweite Mehrzahl von Kontaktflecken (11a) gebracht wird; und
unter Druck Setzen und Erwärmen eines Verbindungsabschnitts, der durch den Überlapungsbereich der ersten gedruckten Leiterplatte...

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verbindungsverfahren und eine Verbindungsstruktur von gedruckten Leiterplatten. Herkömmlich wird ein Lötmittel verwendet, um Anschlüsse einer flexiblen gedruckten Leiterplatte und einer unelastischen bzw. starren gedruckten Leiterplatte zu verbinden. Beispielsweise wird in ”Guidance to High Densitiy Flexible Board” (geschrieben von Kenji Numakura, gedruckt von Nikkan Kogyo Co. Ltd.) auf Seite 100 eine Verbindungsstruktur einer unelastischen (harten) gedruckten Leiterplatte und einer flexiblen Leiterplatte infolge einer thermischen Verschmelzung des Lötmittels offenbart. Entsprechend dieser Struktur ist wie in 1 dargestellt ein Kontaktfleck bzw. Lötauge (land) 60a einer unelastischen gedruckten Leiterplatte 60 mit einem Kontaktfleck 61a einer flexiblen Leiterplatte 61 durch ein Lötmittel 62 verbunden. Die flexible Leiterplatte 61 ist an der unelastischen gedruckten Leiterplatte 60 mit einem Haft- bzw. Klebemittel 63 befestigt.
Wenn jedoch eine Verbindung von Anschlüssen (Kontaktflecken) der zwei Leiterplatten unter Verwendung des Lötmittels 62 wie in 1 dargestellt erzielt wird, werden möglicherweise Lötbrücken zwischen benachbarten zwei Kontaktflächen gebildet, falls der Betrag des Lötmittels übermäßig hoch ist. Das heißt, wenn die Kontaktflächen, welche einander überlappen, nachdem das Lötmittel zugeführt worden ist, erhitzt und unter Druck gesetzt werden, schmilzt das Lötmittel und besitzt eine Fließfähigkeit. Wenn zu dieser Zeit trotz einer sehr geringen Benetzbarkeit eines isolierenden Substratmaterials bezüglich des Lötmittels der Betrag des Lötmittels übermäßig hoch ist, kann das unter Druck gesetzte Lötmittel von dem Kontaktfleck aus auf das isolierende Substrat und auf den benachbarten Kontaktfleck fließen, wodurch Lötbrücken gebildet werden.
Die US 4 795 079 A zeigt ein Verfahren zum Verbinden von gedruckten Leiterplatten, mit den Schritten: Bilden einer leitfähigen Struktur mit einer ersten Mehrzahl von Kontaktflecken auf einer ersten aus einem thermoplastischen Harz gebildeten gedruckten Leiterplatte; Bilden einer leitfähigen Struktur mit einer zweiten Mehrzahl von Kontaktflecken auf einer zweiten gedruckten Leiterplatte; Bilden eines Lötmittelresistabschnitts auf der zweiten gedruckten Leiterplatte; Zuführen von Lötmittel wenigstens einer Seite der ersten Mehrzahl von Kontaktflecken und der zweiten Mehrzahl von Kontaktflecken; Überlappen der ersten Mehrzahl von Kontaktflecken mit der zweiten Mehrzahl von Kontaktflecken derart, dass das Lötmittel zwischen die erste Mehrzahl von Kontaktflecken und die zweite Mehrzahl von Kontaktflecken gebracht wird; und unter Druck Setzen und Erwärmen eines Abschnitts der ersten gedruckten Leiterplatte und der zweiten gedruckten Leiterplatte bei der vorbestimmten Temperatur, um die erste Mehrzahl von Kontaktflecken durch das Lötmittel elektrisch zu verbinden.
Aus der DE 41 32 995 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen von elektrisch leitenden Verbindungen an Leiterplatten, insbesondere zwischen einer starren und einer flexiblen Leiterplatte, bekannt, wobei ein Lötmittelresistabschnitt auf der starren Leiterplatte zwischen den benachbarten Kontaktflecken aufgebracht ist.
Die DE 43 01 692 A1 offenbart ein Verfahren zum Verbinden von Leiterplatten-Verdrahtungen. Ein elektrischer Verbindungsabschnitt wird dabei mit einem Teil eines thermoplastischen Harzes versiegelt, welcher das Isoliersubstrat einer ersten Leiterplatte darstellt.
Hinsichtlich der Verwendung von Lötstopplackschichten zur Abdeckung von leitenden Strukturen auf Leiterplatten sind grundsätzlich geometrische Varianten in Bezug auf das Freilassen von Kontaktflächen bekannt, wobei die Variante ”solder mask defined” der DE 41 32 995 A1 und die Variante ”non solder mask defined” der JP 11-26919 A zu entnehmen sind.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die obigen Schwierigkeiten gemacht. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein Verbindungsverfahren und eine Verbindungsstruktur von gedruckten Leiterplatten bereitzustellen, welche zum Verhindern der Bildung von Lötbrücken geeignet sind.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der Ansprüche 1 oder 6.
Entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird bei einem Verbindungsverfahren und einer Verbindungsstruktur von ersten und zweiten gedruckten Leiterplatten, welche jeweils eine erste Mehrzahl von Kontaktflecken bzw. Lötaugen (lands) und eine zweite Mehrzahl von Kontaktflecken besitzen, ein Lötmittelresistabschnitt (solder resist portion) auf der zweiten gedruckten Leiterplatte zwischen benachbarten zwei Kontaktflecken der zweiten Mehrzahl von Kontaktflecken gebildet, und die ersten und zweiten gedruckten Leiterplatten überlappen sich derart, dass der Lötmittelresistabschnitt derart aufhört bzw. endet, dass er ein Endabschnitt besitzt, der zwischen den ersten und zweiten gedruckten Leiterplatten liegt.
Da der Lötmittelresistabschnitt zwischen den benachbarten zwei Kontaktflecken der zweiten Mehrzahl von Kontaktflecken gebildet wird, kann somit verhindert werden, dass Lötbrücken zwischen den Kontaktflecken gebildet werden, wenn übermäßiges Lötmittel auf die Oberfläche der zweiten gedruckten Leiterplatte ausgestoßen wird, wenn die zwei Leiterplatten unter Druck gesetzt werden. Der Endabschnitt des Lötmittelresistabschnitts wird zwischen den ersten und zweiten gedruckten Leiterplatten dort angeordnet, wo die ersten und zweiten gedruckten Leiterplatten aneinanderhaften sollen. Der Lötmittelresistabschnitt ruft keine Verringerung der Haftstärke hervor.
Entsprechend einem ersten Beispiel, welches nicht den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet sondern deren Erläuterung dient, wird eine Schutzschicht auf der zweiten leitenden Struktur einer zweiten gedruckten Leiterplatte gebildet, und es wird eine erste gedruckte Leiterplatte mit der zweiten gedruckten Leiterplatte überlappt, um eine Lücke, welche die zweite leitfähige Struktur bloßlegt, zwischen einer Randseite der ersten gedruckten Leiterplatte und einer Randseite der Schutzschicht zu bilden. Die Lücke dient als Ausströmungsraum, in welchen überschüssiges Lötmittel von dem Verbindungsabschnitt zwischen den ersten und zweiten gedruckten Leiterplatten ausströmen kann, wenn der Verbindungsabschnitt unter Druck gesetzt wird.
Wenn entsprechend einem zweiten Beispiel, welches nicht den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet sondern deren Erläuterung dient, ein Verbindungsabschnitt von ersten und zweiten gedruckten Leiterplatten unter Druck gesetzt wird, wird ein Druckteil verwendet, um einen größeren Druck auf einen mittleren Abschnitt einer ersten leitfähigen Struktur auf der ersten gedruckten Leiterplatte gegenüber demjenigen auf einen Endabschnitt der ersten leitfähigen Struktur aufzubringen. Das Druckteil besitzt vorzugsweise einen Randabschnitt, welcher spitz zulaufend, ausgespart oder abgestuft ist. Daher bewegt sich überschüssiges Lötmittel von dem mittleren Abschnitt aus, welcher einen größeren Druck aufnimmt, in Richtung auf den Endabschnitt, welcher einen kleineren Druck aufnimmt, was zu einem verringerten Betrag von ausgestoßenem Lötmittel führt.
Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der bevorzugten Ausführungsform und den Beispielen leicht ersichtlich, welche unten unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen beschrieben sind, wobei:
1 eine Querschnittsansicht zeigt, welche eine Verbindungsstruktur von zwei Leiterplatten nach dem Stand der Technik darstellt;
2 eine perspektivische Ansicht zeigt, welche eine elektronische Einrichtung bei der bevorzugten Ausführungsform darstellt;
3 eine perspektivische Ansicht zeigt, welche einen Verbindungsabschnitt von zwei Leiterplatten bei der Ausführungsform darstellt;
4 eine Querschnittsansicht zeigt, welche ein Verfahren zum Verbinden der zwei Leiterplatten bei der Ausführungsform erklärt;
5 eine Draufsicht zeigt, welche schematisch ein Bondgebiet bei der Ausführungsform darstellt;
6A und 6B Querschnittsansichten zeigen, welche eine Verbindungsstruktur bei einem erläuternden ersten Beispiel darstellen, das nicht den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet;
7 eine Draufsicht zeigt, welche schematisch eine flexible gedruckte Leiterplatte bei dem ersten Beispiel darstellt; und
8A und 8B Querschnittsansichten zeigen, welche eine Verbindungsstruktur bei einem erläuternden zweiten Beispiel darstellen, das nicht den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet.
Ausführungsform
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unten unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
2 stellt ein Teil einer elektronischen Einrichtung bei der Ausführungsform dar. Eine unelastische gedruckte Leiterplatte 1 und eine unelastische gedruckte Leiterplatte 2 werden innerhalb der elektronischen Einrichtung getragen. Verschiedene Typen von elektronischen Komponenten sind auf der unelastischen gedruckten Leiterplatte 1 angebracht, und 2 stellt einen Zustand dar, bei welchem ein IC 3 eines großen DIL-Gehäuses unter Verwendung von Anschlussstiften 3a angebracht ist. Auf ähnliche Weise sind verschiedene Typen von elektronischen Komponenten 4 auf der unelastischen gedruckten Leiterplatte 2 angebracht. Jede der unelastischen gedruckten Leiterplatten 1 und 2 ist aus einem isolierenden Substrat 10 konstruiert, welches beispielsweise aus Epoxidharz auf der Grundlage eines Glasgewebes gebildet ist.
Eine flexible gedruckte Leiterplatte 5 ist elektrisch mit den Randabschnitten der unelastischen gedruckten Leiterplatte 1 und der unelastischen gedruckten Leiterplatte 2 verbunden, welche horizontal auf den oberen und unteren Seiten plaziert sind. Ein isolierendes Substrat 12 der flexiblen gedruckten Leiterplatte 5 ist aus thermoplastischem Harz (@PEEK) gebildet, welches 65 bis 35 Gew.-% Polyetheretherketon (PEEK) und 35 bis 65 Gew.-% Polyetherimid (PEI) enthält. @PEEK ist ein thermoplastisches Harz, welches bei einer Temperatur weich wird, die nicht niedriger als die Glasübergangstemperatur ist.
3 stellt eine vergrößerte Ansicht des Abschnitts dar, bei welchem die unelastische gedruckte Leiterplatte 2 mit der flexiblen gedruckten Leiterplatte 5 verbunden ist. Bezüglich 3 wird festgestellt, dass das isolierende Substrat 12 und eine Lötmittelresistschicht 16 als transparent dargestellt sind, um die Verbindungsstruktur leichter verständlich zu machen.
Mehrere leitfähige Strukturen 11 sind auf der oberen Oberfläche der unelastischen gedruckten Leiterplatte 2 gebildet und hören jeweils an Positionen auf, welche an einem vorbestimmten Abstand von dem Randabschnitt der unelastischen gedruckten Leiterplatte 2 lokalisiert sind. Des Weiteren sind Kontaktflecken bzw. Lötaugen (lands) 11a jeweils auf den Endabschnitten der leitfähigen Strukturen 11 gebildet. Lötmittel 14 ist auf die Kontaktflecken 11a als Verbindungsmaterial aufgebracht.
Ebenso sind mehrere leitfähige Strukturen 13 auf der Oberfläche der flexiblen gedruckten Leiterplatte 5 entsprechend den auf der unelastischen gedruckten Leiterplatte 2 vorgesehenen leitfähigen Strukturen 11 gebildet, und es sind jeweils Kontaktflecken 13a als Verbindungsanschlüsse auf den Endabschnitten der leitfähigen Strukturen 13 gebildet. Die leitfähigen Strukturen 11 und 13 sind aus Kupfer gebildet. Die leitfähigen Strukturen 13 enthalten mehrere Verdrahtungsteile, welche sich in eine Längsrichtung der flexiblen gedruckten Leiterplatte 5 erstrecken, und sind mit einem Lötmittelresist 16 als Schutzschicht mit Ausnahme der Kontaktflecken 13a bedeckt.
An dem Verbindungsabschnitt der unelastischen gedruckten Leiterplatte 2 und der flexiblen gedruckten Leiterplatte 5 sind die Kontaktflecken 11a der leitfähigen Strukturen 11 jeweils mit den Kontaktflecken 13a der leitfähigen Strukturen 13 durch das Lötmittel 14 verbunden. Das Glasepoxidharz (das isolierende Substrat) 10, welches die unelastische gedruckte Leiterplatte 2 bildet, haftet an dem @PEEK (dem isolierenden Substrat) 12 an, welches die flexible gedruckte Leiterplatte 5 durch das @PEEK 12 bildet, das an den Abschnitten deformiert ist, welche zwischen den leitfähigen Strukturen 11 und 13 bloßgelegt sind.
Auf der unelastischen gedruckten Leiterplatte 2 ist ein Lötmittelresist 20 zwischen zwei benachbarten leitfähigen Strukturen 11 (einschließlich der Kontaktflecken 11a) angeordnet. Das Lötmittelresist 20 bildet eine bestimmte Lücke (von 30 μm oder mehr) mit jeder der leitfähigen Strukturen 11 und erstreckt sich entlang den leitfähigen Strukturen 11. Ein Endabschnitt des Lötmittelresists 20 drängt sich ein in die haftenden Oberfläche der unelastischen gedruckten Leiterplatte 2 und der flexiblen gedruckten Leiterplatte 5 (bzw. liegt dazwischen).
Als Nächstes wird unten unter Bezugnahme auf 4 und 5 das Verfahren zum Verbinden der flexiblen gedruckten Leiterplatte 5 als einer ersten gedruckten Leiterplatte und der unelastischen gedruckten Leiterplatte 2 als einer zweiten gedruckten Leiterplatte erklärt.
Zuerst werden die leitfähigen Strukturen 11 auf dem isolierenden Substrat 10 der unelastischen gedruckten Leiterplatte 2 gebildet. An dieser Stelle werden die leitfähigen Strukturen 11 nicht auf dem vorderen Randabschnitt der unelastischen gedruckten Leiterplatte 2 gebildet, so dass das Glasepoxidharz 10 an dem vorderen Randabschnitt der unelastischen gedruckte Leiterplatte 2 bloßgelegt ist. Danach wird das Lötmittelresist 20 gebildet, um die leitfähigen Strukturen 11 auf der unelastischen gedruckten Leiterplatte 2 zu bedecken. In 5 ist das Gebiet dargestellt, an dem das Lötmittelresist 20 gebildet wird. Wie in 5 dargestellt wird das Lötmittelresist 20 gebildet, um nahezu die gesamte Oberfläche des isolierenden Substrats 10 mit den leitfähigen Strukturen 11 von dem Rand des isolierenden Substrats 12 der flexiblen gedruckten Leiterplatte 5 getrennt zu bedecken. Des Weiteren besitzt das Lötmittelresist 20 mehrere vorspringende Abschnitte, welche jeweils sich zwischen benachbarten zwei leitfähigen Strukturen 11 erstrecken, um einen Endabschnitt aufzuweisen, welcher zwischen den haftenden Oberflächen der zwei isolierenden Substrate 10, 12 eingreift, wenn sich die zwei Leiterplatten 2, 5 überlappen.
Als Nächstes wird eine Lötmittelpaste auf die Kontaktflecken 11a der leitfähigen Strukturen 11 als das Lötmittel 14 darauf aufgebracht. In diesem Fall kann das Lötmittel 14 auf den Kontaktflecken 11a durch einen Lötmittelüberzug oder eine Lötmittelummantelung gebildet werden. In diesem Fall wird eutektisches Lötzinn (mit einem Bleianteil) (tinlead eutectic solder) als das Lötmittel 14 verwendet, welches einen Schmelzpunkt (Schmelztemperatur) von 183°C besitzt.
Ein Flussmittel oder eine Kohlenwasserstoffzusammensetzung wie Alkan wird auf das Lötmittel 14 aufgebracht oder damit gemischt, um eine Benetzbarkeit des Lötmittels 14 sicherzustellen. Insbesondere in einem Fall des Ummantelns mit einer Kohlenwasserstoffzusammensetzung wie Alkan wird es bevorzugt, dass nicht nur das Lötmittel 14 sondern ebenfalls die gesamten überlappenden Oberflächen von beiden Substraten damit ummantelt werden. Während des Dazwischenbringens von Alkan zwischen der unelastischen gedruckten Leiterplatte 2 und der flexiblen gedruckte Leiterplatte 5 werden sie in diesem Fall auf eine Temperatur von nicht weniger als derjenigen des Siedepunkts von Alkan erwärmt. Somit drängt sich Alkan in die Oberfläche des @PEEK 12 ein, und als Ergebnis wird eine Schicht, welche darin zerstreutes Alkan enthält, auf der Oberfläche des @PEEK 12 gebildet. Die derart gebildete Dispersionsschicht zeigt einen Elastizitätsmodul, welcher kleiner als der anfängliche Elastizitätsmodul von dem @PEEK 12 ist. Das heißt, die Haftung des @PEEK 12 (bezüglich des isolierenden Substrats 10) kann durch Bildung der Dispersionsschicht auf der Oberfläche des @PEEK 12 verbessert werden.
Danach werden die leitfähigen Strukturen 13 auf der flexiblen gedruckten Leiterplatte 5 derart gebildet, dass sie den leitfähigen Strukturen 11 der unelastischen gedruckten Leiterplatte 2 entsprechen. Darauffolgend wird das Lötmittelresist 16 auf der flexiblen gedruckten Leiterplatte 5 mit Ausnahme der Kontaktflecken 13a der leitfähigen Strukturen 13 und der Abschnitte zwischen den Kontaktflecken 13 gebildet. Die derart gebildete flexible gedruckte Leiterplatte 5 wird mit der unelastischen gedruckten Leiterplatte 2 ausgerichtet und überlappt. An dieser Stelle sind die zwei Leiterplatten 2, 5 derart ausgerichtet, dass ein bestimmter Abstand zwischen dem Rand der flexiblen gedruckten Leiterplatte 5 und dem Lötmittelresist 20 ausschließlich der Vorsprungsabschnitte davon definiert wird und die Endabschnitte der Vorsprungsabschnitte die Verbindungsoberflächen der zwei Leiterplatten 2, 5 erreichen.
Als Nächstes wird entsprechend 4 der Verbindungsabschnitt, an welchem sich die unelastische gedruckte Leiterplatte 2 und die flexible gedruckte Leiterplatte 5 überlappen, unter Aufbringen eines Drucks durch ein Thermokompressionsbondwerkzeug (Druckteil) 21 erwärmt. Die Glasübergangstemperatur des @PEEK 12 liegt in einem Bereich von 150 bis 230°C, und das Thermokompressionsbondwerkzeug 21 bringt einen Druck auf den Verbindungsabschnitt auf, während die Temperatur derart gesteuert wird, dass sie in einen Bereich fällt, welcher nicht niedriger als die Schmelztemperatur des Lötmittels 14 und nicht niedriger als die Glasübergangstemperatur des @PEEK 12 ist.
Beispielsweise liegt die Erwärmungstemperatur in einem Bereich von 240 bis 400°C, und die Erwärmung und die Druckbeaufschlagung wird über 5 bis 15 Sekunden fortgesetzt. Das Thermokompressionsbondwerkzeug 21 ist in dem vorliegenden Fall vom Pulserwärmungstyp.
Das Thermokompressionsbondwerkzeug 21 wird unten detailliert erklärt.
Wie in 4 dargestellt ist das Thermokompressionsbondwerkzeug 21 derart gebildet, dass es einen Randabschnitt besitzt, welcher spitz zuläuft und an die vordere Randseite der flexiblen gedruckten Leiterplatte 5 plaziert wird. Wenn das Thermokompressionsbondwerkzeug 21 die flexiblen gedruckte Leiterplatte 5 unter Druck setzt, wird daher ein großer Druck auf Abschnitte entsprechend den mittleren Abschnitten der leitfähigen Strukturen 13 (der Kontaktflecken 13a) aufgebracht, welche auf der flexiblen gedruckten Leiterplatte 5 gebildet sind, im Vergleich mit den Endabschnitten der leitfähigen Strukturen 13.
Daher schmilzt das Lötmittel und bewegt sich von einer Seite der mittleren Abschnitte der leitfähigen Strukturen 13 aus, welche einen größeren Druck aufnehmen, in Richtung auf eine Seite der Endabschnitte davon, welche einen kleineren Druck aufnehmen. Insbesondere ist in dem Abschnitt, welcher den Endabschnitten der leitfähigen Strukturen 13 entspricht, der auf die flexible gedruckte Leiterplatte 5 aufgebrachte Druck klein, und es wird der Randabschnitt der Leiterplatte 5 entlang der Form des Thermokompressionsbondwerkzeugs 21 deformiert. Folglich werden Lötmittelausrundungen (solder fillets) auf den Endabschnitten der leitfähigen Strukturen 13 gebildet, wodurch der Betrag von Lötmittel verringert wird, welches auf das isolierende Substrat 10 der unelastischen gedruckten Leiterplatte 2 ausgestoßen wird.
Während die Kontaktflecken 11a, 13a der leitfähigen Strukturen 11, 13 durch das geschmolzene Lötmittel 14 unter einer Erwärmung und Druckbeaufschlagung durch das Thermokompressionsbondwerkzeug 21 verbunden werden, wird das @PEEK 12, welches das isolierende Substrat der flexiblen gedruckten Leiterplatte 12 bildet, weich gemacht und deformiert, um nahe an der Verbindungsoberfläche der unelastischen gedruckten Leiterplatte 2 anzuhaften. Das durch das Thermokompressionsbondwerkzeug 21 gebondete Thermokompressionsbondgebiet ist in 5 dargestellt, wobei das deformierte @PEEK 12 an der unelastischen gedruckten Leiterplatte 2 an Abschnitten anhaftet, welche zwischen den leitfähigen Strukturen 11 bloßgelegt sind.
An dieser Stelle erstrecken sich bei der vorliegenden Ausführungsform die vorspringenden Abschnitte des Lötmittelresists 20, welches auf der unelastischen gedruckten Leiterplatte 2 angeordnet ist, entlang den leitfähigen Strukturen 11, wobei die Endabschnitte zwischen den Haftoberflächen (Bondoberflächen) der zwei gedruckten Leiterplatten 2, 5 eingreifen. Sogar wenn der Betrag des zwischen den Kontaktflecken 11a, 13a der gedruckten Leiterplatten 2, 5 gebrachten Lötmittels 14 übermäßig ist, so dass das Lötmittel 14 auf das isolierende Substrat 10 der unelastischen gedruckte Leiterplatte 2 ausgestoßen wird, wird dementsprechend sicher verhindert, dass die Vorsprungsabschnitte des Lötmittelresists 12 zwischen benachbarten Kontaktflecken 11a Brücken bilden.
Darüber hinaus sind die Vorsprungsabschnitte des Lötmittelresists 20 räumlich begrenzt, so dass Endabschnitte davon zwischen den Haftoberflächen der zwei gedruckten Leiterplatten 2, 5 eingreifen. Daher können die zwei gedruckten Leiterplatten 2, 5 aneinander mit einer hinreichenden Fläche und einer hinreichenden Stärke haften.
Es wird dabei die Wirkung des Lötmittelresists 20 bezüglich der Haftstärke zwischen den zwei gedruckten Leiterplatten 2, 5 unten erklärt. Das Lötmittelresist 20 wird beispielsweise aus denaturiertem Epoxidharz gebildet, welches als wichtigste Komponente verwendet wird und dem ein organisches Lösungsmittel, ein Fixiermittel (setting agent), ein Antischäumungsmittel, usw. hinzugefügt werden. Das in dem Lötmittelresist 20 enthaltene Antischäumungsmittel schwächt die Haftstärke bezüglich des @PEEK, welches die flexible gedruckte Leiterplatte 5 als Substratmaterial bildet. Wenn das Lötmittelresist 20, welches die oben beschriebene Zusammensetzung besitzt, entlang den leitfähigen Strukturen 11 zwischen den zwei gedruckten Leiterplatten 2, 5 an der gesamten Fläche des Thermokompressionsbondgebiets eingreift, kann daher eine hinreichende Haftkraft nicht erzielt werden, wenn die zwei gedruckten Leiterplatten 2, 5 aneinander durch ein weich gemachtes und deformiertes @PEEK gehaftet werden.
Da bei der vorliegenden Ausführungsform das Lötmittelresist 20 auf eine derartige Weise gebildet wird, bei welcher lediglich die Endabschnitte der Vorsprungsabschnitte davon zwischen den haftenden Oberflächen der gedruckten Leiterplatten 2, 5 eingreifen, kann die Fläche des zwischen die zwei gedruckten Leiterplatten 2, 5 gebrachten Lötmittelresists 20 so weit wie möglich verringert werden. Es wird stark bevorzugt, dass die Endabschnitte der Vorsprungsabschnitte des Lötmittelresists 20 die Randseite der flexiblen gedruckten Leiterplatte 5 berührt und nicht zwischen den haftenden Oberflächen der gedruckten Leiterplatten 2, 5 eingreift. Sogar in diesem Fall kann verhindert werden, dass das Lötmittelresist 20 Brücken bildet, wenn das Lötmittel 14 auf das isolierende Substrat 10 ausgestoßen wird, wodurch vorgesehen wird, dass die Endabschnitte die Randseite der flexiblen gedruckten Leiterplatte 5 berührt.
Bei der oberen beschriebenen Struktur kann sogar ein leichtes Verrutschen der Position zwischen den zwei Leiterplatten 2, 5, was bei der Bildung des Lötmittelresists 20 oder bei der Ausrichtung der Leiterplatten 2, 5 auftritt, eine Lücke zwischen den Endabschnitten der Vorsprungsabschnitte des Lötmittelresists 20 und der Endseite der flexiblen gedruckten Leiterplatte 5 erzeugen. Daher werden bei der vorliegenden Ausführungsform die Endabschnitte des Lötmittelresists 20 zwischen den haftenden Oberflächen der zwei Leiterplatten 2, 5 derart angeordnet, dass keine Lücke zwischen dem Lötmittelresist 20 und der flexiblen gedruckten Leiterplatte 5 sogar dann gebildet wird, wenn sich ein bestimmtes Verrutschen der Position ergibt.
Ebenfalls sind bei der vorliegenden Ausführungsform die Vorsprungsabschnitte des Lötmittelresists 20 jeweils so angeordnet, dass bestimmte Lücken von den leitfähigen Strukturen 11 auf der unelastischen gedruckten Leiterplatte 2 definiert werden. Wenn das Lötmittel 14 schmilzt und sich auf den leitfähigen Strukturen 11 bewegt, breitet sich das Lötmittel 14 breiter aus als die leitfähigen Strukturen 11, da Druck auf die flexible gedruckte Leiterplatte 5 aufgebracht wird. Wenn in diesem Fall keine Lücke zwischen dem Lötmittelresist 20 und den leitfähigen Strukturen 11 vorhanden ist, ergibt sich der Fall, bei welchem das Lötmittel von den Endabschnitten des Lötmittelresists 20 einen Widerstand empfängt und in der Nähe der Endabschnitte ausgestoßen wird, um Brücken zu bilden. Daher sollte eine bestimmte Lücke (von mehr als 30 μm) zwischen jedem Endabschnitt des Lötmittelresists 20 und jeder leitfähigen Struktur 11 gebildet werden, damit ein derartiges Phänomen verhindert wird.
Obwohl die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung oben erklärt wird, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern kann auf verschiedene Weise verändert werden.
Beispielsweise werden bei der oben beschriebenen Ausführungsform die unelastische gedruckte Leiterplatte 2 und die flexible gedruckte Leiterplatte 5 unter Verwendung der thermoplastischen Eigenschaft des Substratmaterials für die flexible gedruckte Leiterplatte 5 während der Durchführung der Verbindung der Kontaktflecken durch das Lötmittel aneinander gehaftet. Jedoch können bei der Verbindung zwischen der ersten gedruckten Leiterplatte und der zweiten gedruckten Leiterplatte beide gedruckte Leiterplatten zu flexiblen gedruckten Leiterplatten gemacht werden, welche jeweils aus thermoplastischem Harz gebildet werden. In dem Fall des Verwendens der unelastischen gedruckten Leiterplatte kann ein keramisches Substrat oder ein Metallbasissubstrat (metal base substrate) als isolierendes Substrat davon anstelle des Harzsubstrats verwendet werden.
Darüber hinaus kann @PEEK, Polyetherimid (PEI) oder Polyetheretherketon (PEEK) alleine als isolierendes Harzmaterial für die flexible gedruckte Leiterplatte verwendet werden. Des Weiteren können andere thermoplastische Harze wie Polyethylennaphtalat (PEN), Polyethylenterephthalat (PET) und Flüssigkristallpolymer (liquid crystal polymer) als isolierendes Material für die flexible gedruckte Leiterplatte verwendet werden. Demgegenüber kann ein isolierendes Substrat der flexiblen gedruckten Leiterplatte sich zusammensetzen aus einem Polyimidsubstrat, welches beschichtet ist mit einer Schicht, die aus einem thermoplastischen Harzmaterial gebildet ist, welches wenigstens einen der Stoffe PEEK, PEI, PEN und PET enthält. Die aus dem thermoplastischen Harzmaterial gebildete Schicht kann an dem Polyimidsubstrat durch ein Haftmittel oder dergleichen angehaftet werden. Da das Polyimidsubstrat eine thermischen Ausdehnungskoeffizienten von etwa 15 bis 20 ppm nahe demjenigen von Kupfer (17 bis 20 ppm) besitzt, welches häufig für Verdrahtungsteile verwendet wird, kann ein Abschälen (Abtrennen) eine Verkrümmung und dergleichen der flexiblen gedruckten Leiterplatte verhindert werden.
Darüber hinaus wird bei dem oben beschriebenen Beispiel das Lötmittel 14 auf die Kontaktflecken 11a der leitfähigen Strukturen 11 auf der unelastischen gedruckten Leiterplatte 2 aufgebracht; jedoch kann es auf die Kontaktflecken 13a der leitfähigen Strukturen 13 auf der flexiblen gedruckten Leiterplatte 5 aufgebracht werden. Ansonsten kann das Lötmittel 14 auf beiden Kontaktflecken 11a und 13a vorgesehen werden.
Die Form der Kontaktflecken 11a und 13a kann entweder quadratisch oder rund sein, oder die Kontaktflecken 11a und 13a können unterschiedliche Formen zueinander besitzen. Insbesondere im Hinblick auf das Verhindern einer Bildung von Lötbrücken ist jede leitfähige Struktur (Kontaktfleck) vorzugsweise spitz zulaufend, d. h. bezüglich der Breite von dem mittleren Abschnitt, wo das Thermokompressionsbonden durchgeführt wird, in Richtung auf den Endabschnitt davon verringert.
Dementsprechend kann ein hinreichender Abstand zwischen zwei benachbarten leitfähigen Strukturen leicht an dem Randabschnitt des Thermokompressionsbondgebiets sichergestellt werden, wo wahrscheinlich Lötbrücken gebildet werden. In diesem Fall kann die Form des in den benachbarten leitfähigen Strukturen gebildeten Lötmittelresists rechteckig oder bezüglich der Breite von dem Thermokompressionsbondgebiet aus in Richtung auf die Endabschnitte der leitfähigen Strukturen entsprechend der Form der leitfähigen Strukturen erhöht sein.
Des Weiteren kann anstelle des Lötmittelresists 16 für die flexible gedruckte Leiterplatte 5 eine aus thermoplastischem Harz gebildete Abdeckungsschicht die leitfähigen Strukturen 13 bedecken. Ein Lötmittelresist, welches denaturiertes Epoxidharz als wichtigstes Komponente enthält, kann keine hinreichende Haftstärke bezüglich Epoxidharz als Substratmaterial zeigen, welches die unelastische gedruckte Leiterplatte bildet, oder eines Lötmittelresists, welches dieselbe Zusammensetzung besitzt und auf dem Substrat gebildet ist. Wenn demgegenüber die leitfähigen Strukturen 13 auf der flexiblen gedruckten Leiterplatte 5 mit der aus dem oben beschriebenen thermoplastischen Harz (@PEEK, PEEK, PEI, PEN, PET) gebildeten Abdeckungsschicht bedeckt werden, haftet die Abdeckungsschicht fest an dem Epoxidharz, welches die unelastische gedruckte Leiterplatte bildet, wodurch die Haftstärke zwischen den zwei Leiterplatten stark verbessert werden kann.
Das auf den leitfähigen Strukturen 11 gebildete Lötmittelresist 20 der unelastischen gedruckten Leiterplatte 2 kann mit der aus dem thermoplastischen Harz wie oben beschrieben gebildeten Abdeckungsschicht ersetzt werden. Da in diesem Fall die Haftung bezüglich des Substratmaterials der flexiblen gedruckten Leiterplatte 5 ausreichend ist, kann die Länge von jedem Vorsprungsabschnitt der zwischen zwei benachbarten leitfähigen Strukturen 11 angeordneten Abdeckungsschicht in etwa in einem Bereich einer Länge geändert werden, die im wesentlichen gleich derjenigen der leitfähigen Strukturen 11 ist, auf eine Länge, bei welcher der Endabschnitt davon zwischen den benachbarten Oberflächen der zwei gedruckten Leiterplatten 2, 5 eingreifen kann.
Unterdessen ist es nicht immer nötig das Lötmittelresist oder die Abdeckungsschicht, welche die leitfähigen Strukturen 11, 13 bedecken, auf den jeweiligen gedruckten Leiterplatten 2, 5 bereitzustellen. In diesem Fall sollte das Lötmittelresist oder das thermoplastische Harz lediglich zwischen den jeweiligen benachbarten leitfähigen Strukturen 11 auf der unelastischen gedruckten Leiterplatte 2 als Lötmittelresistvorbeugungsabschnitte (solder resist preventive portions) angeordnet werden.
Erstes Beispiel
Ein erstes Beispiel, welches nicht den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet sondern deren Erläuterung dient, wird unter Bezugnahme auf 6A, 6B und 7 erläutert, bei welcher dieselben oder ähnliche Teile wie jene bei der Ausführungsform mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind.
Bei dem ersten Beispiel sind die leitfähigen Strukturen (Cu-Strukturen) 13 auf der flexiblen gedruckten Leiterplatte 5 mit einer Schutzschicht 116 mit Ausnahme der Kontaktflecken 13a wie in 7 bedeckt. Die Schutzschicht 116 ist aus demselben Material (thermoplastischem Harz) wie das hergestellt, welches die flexible gedruckte Leiterplatte 5 bildet. Die leitfähigen Strukturen (Cu-Strukturen) 11 auf der unelastischen gedruckte Leiterplatte 2 sind mit dem Lötmittelresist 120 mit Ausnahme der Kontaktflecken 11a bedeckt.
Des Weiteren ist ein Lötmittelüberzug 7 auf den Kontaktflecken 13a der leitfähigen Strukturen 13 auf der flexiblen gedruckte Leiterplatte 5 gebildet, und es ist eine Lötmitteleinebnung 8 (solder leveler) auf den Kontaktflecken 11a der leitfähigen Strukturen 11 auf der unelastischen gedruckten Leiterplatte 2 gebildet. Die Kontaktflecken 11a und die Kontaktflecken 13a kommunizieren elektrisch miteinander über den Lötmittelüberzug 7 und die Lötmitteleinebnung 8. Das Lötmittel (eutektisches Lötzinn mit einem Bleianteil, welches eine Schmelztemperatur von 183°C besitzt) kann auf wenigstens einer Seite der Kontaktflecken 11a und der Kontaktflecken 13a gebildet werden. Die anderen strukturellen Merkmale sind im wesentliche dieselben wie jene bei der Ausführungsform.
Als Nächstes wird das Verbindungsverfahren zwischen der flexiblen gedruckten Leiterplatte 5 und der unelastischen gedruckten Leiterplatte 2 erläutert. Zuerst werden die leitfähigen Strukturen 11 auf der unelastischen gedruckten Leiterplatte 2 mit Ausnahme eines vorderen Randabschnitts einer Verbindungsoberfläche der unelastischen gedruckten Leiterplatte 2 gebildet. Dementsprechend wird Glasepoxidharz auf dem vorderen Randabschnitt der unelastischen gedruckten Leiterplatte 2 bloßgelegt. Danach wird das Lötmittelresist 120 auf der unelastischen gedruckten Leiterplatte 2 mit Ausnahme nicht nur des vorderen Randabschnitts, wo die leitfähigen Strukturen 11 nicht gebildet sind, sondern ebenfalls der Kontaktflecken 11a der leitfähigen Strukturen 11 und der zwischen den Kontaktflecken 11a bloßgelegten Abschnitte gebildet, wodurch die leitfähigen Strukturen 11 mit dem Lötmittelresist 120 bedeckt werden. Des Weiteren wird die Lötmitteleinebung 8 auf den Kontaktflecken 11a der leitfähigen Strukturen 11 gebildet.
Demgegenüber werden die leitfähigen Strukturen 13 auf der flexiblen gedruckten Leiterplatte 5 entsprechend den leitfähigen Strukturen 11 auf der unelastischen gedruckten Leiterplatte 2 gebildet. Die aus @PEEK hergestellte Schutzschicht 116 wird auf der den leitfähigen Strukturen 13 mit Ausnahme der Kontaktflecken 13a und der zwischen den Kontaktflecken 13a bloßgelegten Abschnitte gebildet. Danach wird der Lötmittelüberzug 7 auf den Kontaktflecken 13a gebildet.
Ein Flussmittel oder eine Kohlenwasserstoffzusammensetzung wie Alkan wird wenigstens auf den Lötmittelüberzug 7 oder die Lötmitteleinebung 8 aufgebracht, um die Benetzbarkeit davon sicherzustellen. Insbesondere wird es in dem Fall des Aufbringens einer Kohlenwasserstoffzusammensetzung wie Alkan bevorzugt, dass die Kohlenwasserstoffzusammensetzung nicht nur auf den Lötmittelüberzug 7 oder die Lötmitteleinebnung 8 aufgebracht wird, sondern ebenfalls auf den gesamten Bereich der überlappenden Oberflächen der zwei Leiterplatten 2, 5.
Während in diesem Fall wie bezüglich der Ausführungsform beschrieben Alkan zwischen der unelastischen gedruckten Leiterplatte 2 und der flexiblen gedruckten Leiterplatte 5 dazwischen gebracht ist, werden sie auf eine Temperatur erwärmt, die nicht niedriger als der Siedepunkt von Alkan ist. Somit dringt Alkan in die Oberfläche des @PEEK ein, welches die flexible gedruckte Leiterplatte 5 bildet, und es wird eine Schicht, welche darin zerstreutes Alkan enthält, auf der Oberfläche des @PEEK gebildet. Die somit gebildete Dispersionsschicht besitzt einen Elastizitätsmodul, der niedriger als der anfängliche Elastizitätsmodul ist, den das @PEEK besitzt. Das heißt, es kann die Haftung des @PEEK an einer angehafteten Schicht (Epoxidharz auf der Basis von Glasgewebe) durch Bildung der Dispersionsschicht auf der Oberfläche des @PEEK verbessert werden.
Die somit gebildete flexible gedruckte Leiterplatte 5 wird bezüglich der unelastischen gedruckte Leiterplatte 2 ausgerichtet und damit überlappt. An dieser Stelle sind die zwei Leiterplatten 2, 5 derart ausgerichtet, dass eine bestimmte Lücke zwischen der Randseite der flexiblen gedruckten Leiterplatte 5 und der Randseite des Lötmittelresists 120 definiert wird. Als Ergebnis ist ein Teil der leitfähigen Strukturen 11 auf der unelastischen gedruckten Leiterplatte 2 bezüglich der Lücke freigelegt.
Als Nächstes wird entsprechend den 6A und 6B der Verbindungsabschnitt, an welchem die unelastische gedruckte Leiterplatte 2 und die flexible gedruckte Leiterplatte 5 zueinander überlappt sind, erwärmt, während Druck durch ein Thermokompressionsbondwerkzeug 22 aufgebracht wird. Die Glasübergangstemperatur des @PEEK 12, welches die flexible gedruckte Leiterplatte 2 und die Schutzschicht 116 bildet, liegt in einem Bereich von 150 bis 230°C, und das Thermokompressionsbondwerkzeug 22 bringt einen Druck auf den Verbindungsabschnitt auf, während die Temperatur dahingehend gesteuert wird, dass sie in einen Bereich fällt, der nicht niedriger als die Schmelztemperatur des Lötmittels 7 und nicht niedriger als die Glasübergangstemperatur des @PEEK ist. Beispielsweise liegt die Erwärmungstemperatur in dem Bereich von 240 bis 400°C, und das Erwärmen und Druckbeaufschlagen wird über 5 bis 15 Sekunden ausgedehnt. Das Thermokompressionsbondwerkzeug 22 ist in dem vorliegenden Fall vom Pulserwärmungstyp.
Das Thermokompressionsbondwerkzeug 22 wird unten detailliert erläutert.
Entsprechend 6A wird ähnlich wie bei der Ausführungsform das Thermokompressionsbondwerkzeug 22 gebildet, um einen Randabschnitt zu erlangen, der spitz zulaufend (abgerundet) ist und wird an der vorderen Randseite der flexiblen gedruckten Leiterplatte 5 plaziert. Wenn das Thermokompressionsbondwerkzeug 22 die flexible gedruckte Leiterplatte 5 mit Druck beaufschlagt, wird daher ein großer Druck auf einen Abschnitt entsprechend den mittleren Abschnitten der leitfähigen Strukturen 13 (Kontaktflecken 13a), welche auf der flexiblen gedruckten Leiterplatte 5 gebildet sind, im Vergleich mit dem Abschnitt aufgebracht, welcher den Endabschnitten der leitfähigen Strukturen 13 entspricht.
Daher schmilzt das Lötmittel und bewegt sich von einer Seite der mittleren Abschnitte der leitfähigen Strukturen 13 aus, welche größeren Druck aufnehmen, in Richtung auf eine Seite der Endabschnitte davon, welche einen geringeren Druck aufnehmen. Bei dem Abschnitt, welcher den Endabschnitten der leitfähigen Strukturen 13 entspricht, ist der auf die flexible gedruckte Leiterplatte 5 aufgebrachte Druck klein, und es wird der Randabschnitt der Leiterplatte 5 entlang der Form des Thermokompressionsbondwerkzeugs 22 deformiert. Als Folge kann ein Betrag von Lötmittel, welcher von den leitfähigen Strukturen 13 auf das isolierende Substrat 10 der unelastischen gedruckten Leiterplatte 2 ausgestoßen wird, verringert werden, wodurch unterdrückt wird, dass Lötmittelbrücken zwischen benachbarten leitfähigen Strukturen gebildet werden.
Während des Verbindens der Kontaktflecken 11a, 13a der leitfähigen Strukturen 11, 13 durch Schmelzen des Lötmittels 7 und der Lötmitteleinebnung 8 infolge einer thermischen Kompression durch das Thermokompressionsbondwerkzeug 22 werden das @PEEK 12, welches das isolierende Substrat der flexiblen gedruckten Leiterplatte 5 bildet, und die Schutzschicht 116 davon weich gemacht und deformiert, um nahe an der Verbindungsoberfläche der unelastischen gedruckten Leiterplatte 2 anzuhaften.
Da bei dem ersten Beispiel @PEEK für die Schutzschicht 116 verwendet wird, haftet die Schutzschicht 116 fest an dem vorderen Randabschnitt der unelastischen gedruckten Leiterplatte 2. Somit kann das Isolierungsvermögen von der vorderen Randseite der unelastischen gedruckten Leiterplatte 2 erzielt werden, und es kann gleichzeitig die Haftstärke zwischen den zwei Leiterplatten erhöht werden. Das heißt, da die Schutzschicht 116 und der Abschnitt der flexiblen gedruckten Leiterplatte 5, welcher für ein Eindringen neben den Kontaktflecken 11a deformiert ist, eng an der unelastischen gedruckten Leiterplatte 2 anhaften, wird der Haftbereich zwischen den zwei Leiterplatten erhöht, um die Haftstärke zwischen ihnen zu erhöhen.
Da ebenfalls bei dem ersten Beispiel die zwei Leiterplatten 2, 5 ausgerichtet sind, um eine vorbestimmte Lücke zwischen der Randseite der flexiblen gedruckten Leiterplatte 5 und der Randseite des Lötmittelresists 120 zu definieren, kann die Lücke als Raum (Ausströmraum) verwendet werden, in welchen überschüssiges Lötmittel ausströmt, wenn der Betrag von Lötmittel auf den Kontaktflecken 11a, 13a übermäßig ist. Diese Lücke kann die Bildung einer Lötbrücke unter Zusammenwirkung mit dem Punkt verhindern, dass das Thermokompressionsbondwerkzeug 22 einen geringeren Druck auf den Randabschnitt der flexiblen gedruckten Leiterplatte 5 aufbringt.
Des Weiteren kann nicht durch das Aussehen der Form der Lötmittelausrundung, welche in dieser Lücke durch Thermokompression gebildet wird, überprüft werden, ob beide Kontaktflecken miteinander durch das Lötmittel verbunden sind oder nicht. Der Grund dafür wird unten erklärt.
Um die zwei Leiterplatten 2, 5 elektrisch zu verbinden, nachdem das Lötmittel auf einen oder beide Kontaktflecken 11a, 13a aufgebracht worden sind, werden die Kontaktflecken 11a, 13a übereinander angeordnet, durch das Thermokompressionsbondwerkzeug 22 derart mit Druck beaufschlagt, dass das Lötmittel schmilzt. Wenn an dieser Stelle das auf einen der Kontaktflecken aufgebrachte Lötmittel an dem anderen der Kontaktflecken oder dem Lötmittel auf dem anderen der Kontaktflecken haftet (ihn bzw. es benetzt), wird die Verbindung durch das Lötmittel wirksam erzielt.
Es gibt jedoch einen Fall, bei welchem auf einen der Kontaktflecken aufgebrachtes Lötmittel nicht an dem anderen der Kontaktflecken oder dem Lötmittel auf dem anderen der Kontaktflecken infolge einer auf der Oberfläche davon gebildeten Oxidschicht anhaftet (ihn bzw. es benetzt). In diesem Fall fließt Lötmittel in Richtung auf die Lücke wie oben beschrieben infolge der Druckbeaufschlagung durch das Thermokompressionsbondwerkzeug 22. Da das Lötmittel nicht den anderen Kontaktfleck oder das Lötmittel auf dem andere Kontaktfleck benetzt, behält dann das Lötmittel eine Trennung davon in der Lücke bei. Somit kann durch die Form der in der Lücke gebildeten Lötmittelausrundung nicht überprüft werden, ob die Verbindung durch das Lötmittel wirksam erzielt werden kann. Insbesondere wird dann, wenn die in der Lücke gebildete Lötmittelausrundung sowohl die oberen als auch die unteren Kontaktflecken 11a, 13a ohne Abtrennung davon berührt, entschieden, dass die Verbindung gut (wirksam) ist. Wenn die Lötmittelausrundung von dem anderen Kontaktfleck oder Lötmittel auf dem anderen Kontaktfleck abgetrennt ist, wird demgegenüber entschieden, dass die Verbindung defekt (unwirksam) ist.
Danach wird die Lücke, in welcher die Lötmittelausrundung gebildet ist, mit isolierendem Harz oder dergleichen verschlossen. Demgegenüber kann ein Isoliervermögen des elektrischen Verbindungsabschnitts zwischen den zwei Leiterplatten sichergestellt werden. Wenn das Isoliervermögen des elektrischen Verbindungsabschnitts nicht benötigt wird (wie bei einem Fall, bei welchem er in einem Gehäuse mit einem Isoliervermögen untergebracht ist), braucht dieser Verschlussschritt nicht durchgeführt zu werden.
Zweites Beispiel
Als Nächstes wird ein zweites Beispiel, welches nicht den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet sondern deren Erläuterung dient, unter Bezugnahme auf 8A und 8B erklärt, hauptsächlich im Hinblick auf Unterschiede bezüglich dem ersten Beispiel. Dieselben Punkte wie bei der zweiten Ausführungsform werden nicht wiederholt.
Insbesondere unterscheidet sich das zweite Beispiel von dem ersten Beispiel, wie in 8A und 8B dargestellt, dahingehend, dass eine Schutzschicht 216 für die flexible gedruckte Leiterplatte 5 nicht aus @PEEK, sondern einem Lötmittelresist gebildet ist. Die zwei Leiterplatten 2, 5 sind derart ausgerichtet, dass eine bestimmte Lücke zwischen der Randseite des Lötmittelresists 120 und der Randseite der leitenden Strukturen 13 vorgesehen ist und eine andere bestimmte Lücke zwischen der Randseite des auf den leitfähigen Strukturen 13 gebildeten Lötmittelresists 216 und der Randseite der auf der unelastischen gedruckten Leiterplatte 2 gebildeten leitfähigen Strukturen 11 vorgesehen ist. Danach werden die zwei Leiterplatten 2, 5 miteinander durch das Thermokompressionsbondwerkzeug 22 verbunden.
Dementsprechend werden die zwei Ausströmungsräume für überschüssiges Lötmittel durch die Lücke zwischen dem Lötmittelresist 120 und den leitfähigen Strukturen 13 und die Lücke zwischen den Lötmittelresist 216 und den leitfähigen Strukturen 11 bereitgestellt. Als Ergebnis kann ein Kurzschluss zwischen benachbarten Verdrahtungsteilen hervorgerufen durch überschüssiges Lötmittel sicher verhindert werden.
Das Lötmittelresist 216 wird beispielsweise aus denaturiertem Epoxidharz als wichtigste Komponente und Additiven wie einem Filter, einem organischen Lösungsmittel, einem Fixier- bzw. Festlegungsmittel (setting agent) und dergleichen gebildet.
Wenn das haftende Lötmittelresist 216 an der aus Glasepoxidharz gebildeten unelastischen gedruckten Leiterplatte 2 durch Erwärmen und Druckbeaufschlagung anhaftet, nachdem das Lötmittelresist 216 auf der flexiblen gedruckten Leiterplatte 5 gebildet worden ist, ist die Haftstärke im Vergleich mit derjenigen bei dem ersten Beispiel unzureichend, da beide Materialien das Merkmal einer Aushärtung in Wärme besitzen. Jedoch kann das Lötmittelresist 216 als Schutzschicht für die leitfähigen Strukturen 13 auf der flexiblen gedruckten Leiterplatte 5 wenigstens in einem Fall verwendet werden, bei welchem übermäßiger Druck nicht auf den Verbindungsabschnitt zwischen den zwei Leiterplatten 2, 5 aufgebracht wird.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform und den Beispielen ist das Thermokompressionsbondwerkzeug an dem Randabschnitt davon spitz zulaufend, so dass es einen größeren Druck auf den Abschnitt entsprechend der mittleren Abschnitte der leitfähigen Strukturen aufbringen kann; jedoch kann das Thermokompressionsbondwerkzeug einen abgestuften Abschnitt oder einen Aussparungsabschnitt anstelle des spitz zulaufenden Abschnitts besitzen, um die obige Wirkung zu zeigen. Bei dem zweiten Beispiel werden zwei Lücken zwischen dem Lötmittelresist 120 und den leitfähigen Strukturen 13 und zwischen dem Lötmittelresist 216 und den leitfähigen Strukturen 11 als Ausströmräume für überschüssiges Lötmittel bereitgestellt. Die zwei Räume für überschüssiges Lötmittel können bei der zweiten Ausführungsform ebenfalls bereitgestellt werden.

Claims

Verfahren zum Verbinden von gedruckten Leiterplatten, mit den Schritten: Bilden einer ersten leitfähigen Struktur (13) mit einer ersten Mehrzahl von Kontaktflecken (13a) auf einer ersten aus einem thermoplastischen Harz gebildeten gedruckten Leiterplatte (5); Bilden einer zweiten leitfähigen Struktur (11) mit einer zweiten Mehrzahl von Kontaktflecken (11a) auf einer zweiten gedruckten Leiterplatte (2); Bilden eines Lötmittelresistabschnitts (20) auf der zweiten gedruckten Leiterplatte (2) zwischen zwei benachbarten Kontaktflecken der zweiten Mehrzahl von Kontaktflecken (11a); Zuführen von Lötmittel (14) wenigstens einer Seite der ersten Mehrzahl von Kontaktflecken (13a) und der zweiten Mehrzahl von Kontaktflecken (11a); Überlappen der ersten Mehrzahl von Kontaktflecken (13a) mit der zweiten Mehrzahl von Kontaktflecken (11a) derart, dass das Lötmittel (14) zwischen die erste Mehrzahl von Kontaktflecken (13a) und die zweite Mehrzahl von Kontaktflecken (11a) gebracht wird; und unter Druck Setzen und Erwärmen eines Verbindungsabschnitts, der durch den Überlapungsbereich der ersten gedruckten Leiterplatte (5) und der zweiten gedruckten Leiterplatte (2) gebildet wird, bei einer vorbestimmten Temperatur, um die erste Mehrzahl von Kontaktflecken (13a) und die zweite Mehrzahl von Kontaktflecken (11a) durch das Lötmittel (14) elektrisch zu verbinden und die erste gedruckte Leiterplatte (5) auf eine Oberfläche der zweiten gedruckten Leiterplatte (2) durch das thermoplastische Harz der ersten gedruckten Leiterplatte (5) anzuhaften, welche bei der vorbestimmten Temperatur weich gemacht und deformiert wird, wobei die vorbestimmte Temperatur gleich oder größer als die Glasübergangstemperatur des thermoplastischen Harzes und gleich oder größer als die Schmelztemperatur des Lötmittels (14) ist, wobei der Lötmittelresistabschnitt (20) durch einen Endabschnitt begrenzt ist, der zwischen der ersten gedruckten Leiterplatte (5) und der zweiten gedruckten Leiterplatte (2) in dem Verbindungsabschnitt angeordnet ist.
Verbindungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsabschnitt durch ein Druckbeaufschlagungsteil (21) unter Druck gesetzt wird, welches die erste gedruckte Leiterplatte (5) berührt und einen größeren Druck auf einen mittleren Abschnitt des Verbindungsabschnitt als demjenigen auf einen Randabschnitt des Verbindungsabschnitts aufbringt.
Verbindungsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckbeaufschlagungsteil (21) einen Randabschnitt besitzt, welcher spitz zulaufend, ausgespart oder abgestuft ist.
Verbindungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Lötmittelresistabschnitt (20) von den benachbarten zwei Kontaktflecken der zweiten Mehrzahl von Kontaktflecken (11a) auf der zweiten gedruckten Leiterplatte (2) beabstandet ist.
Verbindungsverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lücke zwischen dem Lötmittelresistabschnitt (20) und jedem der benachbarten zwei Kontaktflecken wenigstens 30 μm beträgt.
Verbindungsstruktur von gedruckten Leiterplatten mit: einer ersten gedruckten Leiterplatte (5), welche aus einem thermoplastischen Harz hergestellt ist und eine erste leitfähige Struktur (13) mit einer ersten Mehrzahl von Kontaktflecken (13a) aufweist; einer zweiten gedruckten Leiterplatte (2), welche eine zweite leitfähige Struktur (11) mit einer zweiten Mehrzahl von Kontaktflecken (11a) aufweist und mit der ersten gedruckten Leiterplatte (5) an einem Verbindungsabschnitt überlappt ist; einem Lötmittel (14), welches zwischen die erste Mehrzahl von Kontaktflecken, (13a) und die zweite Mehrzahl von Kontaktflecken (11a) gebracht ist und die erste Mehrzahl von Kontaktflecken (13a) und die zweite Mehrzahl von Kontaktflecken (11a) elektrisch verbindet; und einem Lötmittelresistabschnitt (20), welcher auf der zweiten gedruckten Leiterplatte (2) zwischen zwei benachbarten Kontaktflecken aus der zweiten Mehrzahl von Kontaktflecken (11a) angeordnet ist, sich zu dem Verbindungsabschnitt erstreckt und mit einem Endabschnitt räumlich begrenzt ist, welcher zwischen die erste gedruckte Leiterplatte (5) und die zweite gedruckte Leiterplatte (2) gebracht ist, wobei eine Substratoberfläche der ersten gedruckten Leiterplatte (5) an einer Substratoberfläche der zweiten gedruckten Leiterplatte (2) an dem Verbindungsabschnitt anhaftet.
Verbindungsstruktur nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Lötmittelresistabschnitt (20) von den zwei benachbarten Kontaktflecken beabstandet ist.
Verbindungsstruktur nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lücke zwischen dem Lötmittelresistabschnitt (10) und jedem der zwei benachbarten Kontaktflecken wenigstens 30 μm beträgt.