WO2011092809A1

WO2011092809A1 - 超音波接合方法及び超音波接合装置

Info

Publication number: WO2011092809A1
Application number: PCT/JP2010/051061
Authority: WO
Inventors: 俊夫八木原; 誠小玉; 正康戸来
Original assignee: COGCOF JAPAN Corp; ESB Inc
Current assignee: COGCOF JAPAN Corp; ESB Inc
Priority date: 2010-01-27
Filing date: 2010-01-27
Publication date: 2011-08-04
Anticipated expiration: 2012-07-27

Abstract

　携帯電子機器が軽薄短小化するにつれて、ＦＰＣと回路基板の接合に、コネクタや半田・ＡＣＦ・ＮＣＦなどを用いる従来の方法は、部品コストが高い・実装工数が多い・実装時間が長い・実装温度が高い・接合推力が高い・接合抵抗が大きい・リペア性が低い等により、携帯電子機器の実装方法としての限界がきている。　先端形状が振動方向に直交していることと、断面形状が加圧面に垂直な凸型のブレード形状であることを特徴とする加熱式超音波ホーンを接合面に平行かつ、電極方向に対して平行な方向に加振するように配置してあることと、ＦＰＣと回路の電極を重ねてから所定の圧力で接合面に垂直に荷重をかけながら、加熱・加振することで、電極同士の金属接合することと、さらに、樹脂を用いてＦＰＣとＰＣＢの接着を行うことにより、軽薄短小な接合が、低コスト・省工数・短時間・低温・低荷重・低抵抗・リペア性が高い接合が実現できる。

Description

超音波接合方法及び超音波接合装置

　本発明は、超音波接合方法及び超音波接合装置に関するもので、少なくとも一方がフレキシブルなプリント回路基板（以下ＦＰＣと称す）の電極を、超音波を用いて接続する方法、およびこれを用いる装置に関するものである。

　最近の電子機器、特に携帯用電子機器は、軽量化・薄型化・小型化がすすむ一方で、接合部での配線本数は増加している。そのため、ＦＰＣとＰＣＢとの既存の接合方法では接合の高密度化に対して限界が生じている。

　ここで上記のＰＣＢとは、ＦＰＣが接合される相手側の基板のことである。その基板は、たとえばＦＰＣであったり、リジッド・フレキシブルプリント回路基板（以下ＲＦＣと称す）であったり、リジッドプリント回路基板（以下ＲＰＣと称す）・セラミックプリント回路基板・フィルム液晶基板・タッチパネル基板・シートスイッチ基板などのことである。

　接合の高密度化の限界の対策として、ＦＰＣの上に部品を実装する方法と、それに適したＦＰＣと同じ構造で、その表面に全ての部品を実装し、そのあと、折り曲げてコンパクトな実装形態を完成させて実装密度を高めたＲＦＣなども開発されている。しかし、この方法では接合部がないために、かえって、個々の実装部品の信頼性や、その個々の実装方法の信頼性により、接合部を設ける方法よりも生産性が著しく劣っている。

　このためＰＣＢ・部品をそれぞれ独立して生産・検査し、それらを最終的にＦＰＣなどで接合して、統合して完成するという生産形態は今後も維持される見通しである。

　また、たとえば、接合にコネクタを用いる方法では、０．３ｍｍピッチ以上でないと製造から組み立てまでの工程間に、抜けやズレや誤挿入などが生じるので、コネクタの配置スペースが他方式と比べて大きく必要となる。また、コネクタの厚みは１ｍｍ程度有る。そのため、携帯電子機器では、コネクタを用いると最終製品の厚みが薄くできないうえに、重さも無視できない。なお、コネクタの実装にはコネクタのコストが大きいほかに、接合までに多数の工程が必要であり実装コストも大きい。

　また、たとえば、接合に半田を用いる方法では、０．５ｍｍピッチ以上でないと、ショートや接続不良、フラックス除去の必要性などにより、製造から組み立てまでの安定した生産を確保できない。このため、半田を用いる方法は重量・厚み・実装コストではコネクタに比べてメリットが大きいが、その一方で高温での半田付けが必要であり、接合部付近の熱設計に制限が多く、配置面積を小さくすることが難しい。なお、環境配慮からも鉛・フラックスが忌避されるにつれ、接合温度がますます上がり、さらに接合部付近の熱設計・部品配置が難しく、最終製品の軽少短薄化の阻害になっている。

　たとえば、接合に異方性導電フィルム（以下ＡＣＦと称す）や非導電性フィルム（以下ＮＣＦと称す）を用いる方法では０．３ｍｍピッチ以下も可能であり、最近急速に注目を浴びている。この、ＡＣＦやＮＣＦを用いる方法は重量・厚みでは半田よりもメリットが大きく、さらに配置面積が半分程度になる長所もあるが、接合のための温度・時間・応力が半田に比べて非常に大きいため、熱設計・基板設計に制限が多いうえに、ＮＣＦ・ＮＣＰの材料単価も高いため、使用場所は限定されている。

　以上のような問題を解決するために、特許文献１のような熱可塑性樹脂を超音波の振動で発熱させて接合する方法がある。しかし、この方法では発熱のために、接合部の上面から数十μｍの振幅でさらに、数十秒の加振が必要なため、ＦＰＣの破壊やＰＣＢの破壊や、ＰＣＢやＲＰＣ上に高密度実装された部品の破壊などが発生しやすいため、生産手段として広まっていない。

　また、ＦＰＣの破壊を減らすため、特許文献２や、特許文献３のような、接合部の横方向から振動を加える方法も考案された。しかし、これらの方法は、電極の金属を超音波の振動で金属結合するだけの方法のため、樹脂を用いる方法に比べてピール強度が低い。たとえば、市場で要求される電極構造が、電極の母材である銅に、金が銅に浸食されることを防ぐニッケルのメッキの厚みが４μｍ程度、その上に表面の酸化を防ぎ、かつ、接合抵抗を下げるための金のメッキ厚みが０．０５μｍ以下である状態では、ニッケルの表面硬度がＨＶ２２０と銅や金に比べて非常に高いため、荷重後に抜重すると、ニッケルの弾性復元力で接合界面がはずれてしまい、十分な接合強度が得られないので、生産手段として広まっていない。

　さらに、特許文献３の超音波ホーンの先端形状は波状のため、荷重を上げても超音波ホーン先端がＦＰＣの表面に食い込むことにより、超音波ホーンよりＦＰＣが受ける見かけの荷重の面積に対して、実際の受圧の面積が増加するため、単位面積当たりの荷重が減少し、電極を十分に加圧できなくなり、塑性変形させることが出来ず接合力が弱くなる、また、接合力が安定しないという問題を内包している。

特開平４－１８６６９７号公報特開２００５－２２３０５４号公報特開２００６－２４５９０号公報ＷＯ２００８／０１８１６０公報特開２００６－１５６８１３号公報

　ここで、特許文献４のような超音波ホーンにヒータを具備させて、超音波による固相金属接合と、加熱による塑性変形の促進と樹脂への加熱を役割分担させることで、上記加振＝加熱方法や樹脂無し接合よりも低い温度かつ短時間でＦＰＣとＲＰＣを高強度に接合する方法が考案された。

　ただし、この方法では樹脂の排出のしやすさなどを考慮せざるを得ないことと、電極の太さに対して、通常１．５倍～２倍ですむ電極のピッチが３倍から４倍必要になり、将来電極ピッチが狭くなると、電極の製造管理が難しくなる。

　以上より電極のメッキ構造と形状は上記で示したとおり現在の市場要求を満足させることとし、電気的接合は電極同士の固相接合を確保しながら、機械的接合強度は樹脂を用いた方法と同じ強度を満たす接合方法を提供することにある。

　特許文献５のような加熱式かつ直上加圧式の超音波ホーンにおいて、電子部品を保持するツールを、電子部品ではなくＦＰＣを押さえるように変更し、その先端の幅が０．００１～０．５ｍｍであり、先端形状が振動方向に直交し、断面形状が加圧面に垂直な凸溝型のブレード形状であることを特徴とする加熱式超音波ホーンを、接合面に平行かつ、電極方向に対しても平行な方向に加振するように配置し、ＦＰＣと回路の電極を重ねてから所定の圧力で接合面に垂直に荷重をかけ、そのあとに、加熱・加振することにより、電極同士の金属接合を行い、さらに、樹脂を用いてＦＰＣとＰＣＢを接着することにより解決される。

　請求項１の凸溝型のブレードを複数列１条、もしくは１行複数条、もしくは複数行複数条に配置して、電極上の複数行×１列、もしくは１行×複数列、もしくは複数行×複数列の位置で接合するようにすることで、さらに低い荷重で高い接合強度を得ることで解決される。

　請求項１や請求項２を実施するにあたり、接合位置を相対移動させて、電極上の、複数行×１条、もしくは、１行×複数条、もしくは、複数行×複数条の位置で接合することで、また、さらに低い荷重で高い接合強度を得ることで解決される。

　請求項１や請求項２や請求項４の実施時に、樹脂を接合前に接合面積の半分程度の面積かつ、接合体積分の量に事前に配置し、ＦＰＣと回路の電極を重ねてから所定の圧力で接合面に直交するように荷重をかけ、そのあとに、加振・加熱させることにより、樹脂が配置されていなかった部分の電極の金属接合と、樹脂が加熱されて電極間を溶融流動することに時間差を設けて金属接合することにより、樹脂を事前に配置しても電極間から樹脂を排出する必要がないので、低い荷重でもＦＰＣとＰＣＢの接着と電極同士の接合の両立が解決される。

　請求項１や請求項２や請求項４の実施時に、液状の常温硬化樹脂・嫌気性硬化樹脂・好湿性硬化樹脂などを電極同士の金属結合後に電極の端面より流し込むことにより、電極間から樹脂を排出する必要がないので、低い荷重でもＦＰＣとＰＣＢの接着と電極同士の接合の両立が解決される。

　請求項１や請求項２や請求項４の実施時に、液状のＵＶ硬化性樹脂を電極同士の金属結合後にＦＰＣやＰＣＢの端面より流し込み、さらにＵＶ照射することで、電極間から樹脂を排出する必要がないので、低い荷重でもＦＰＣとＰＣＢの接着と電極同士の接合の両立が解決される。

　請求項３や請求項５において、超音波ホーンが摩耗したり、超音波ホーンに樹脂などが付着して汚れたりしても、研磨砥石や紙ヤスリやラップフィルムなどを当て、そのうえで荷重をかけながら超音波ホーンを振動さて超音波ホーンの平面研磨を行うことにより、超音波ホーンの寿命が延びるので、ランニングコストの問題や、樹脂を用いることでホーンが汚れる問題が解決される。

　加圧面に垂直な方向から荷重をかけながら、横方向から縦振動にて加振する接合方法は以下の４つの状態の相（以下ＰＨＡＳＥと称す）の遷移からなると考えられる。

　「ＰＨＡＳＥ１」
　加圧面に垂直な方向から荷重をかけながら、横方向から加振されると、超音波ホーンの振動はＦＰＣとＰＣＢを平行に相対運動させて、局所的な凝着と破壊により局所的に発熱させ、この発熱が電極の表面の軟化を促す。さらに、電極同士がお互いの表面を研削して、酸化膜や油脂成分を除去して新生面を暴露する。なお、このことは、接合部断面を観察すると接合部の両側面に削り滓状の金属塊が観察できた実験結果と接合部の温度を超小型の熱伝対を用いて測定すると、加振初期時には温度が急上昇することから考察した。

　「ＰＨＡＳＥ２」
　暴露された新生面の凝着が進み、ＦＰＣとＰＣＢの相対運動が減り、このため発熱が減り、さらに、超音波ホーンとＦＰＣ表面が相対運動を始めることにより接合部は急速に温度が低下する。なお、このことは、「接合部の温度を超小型の熱伝対を用いて測定すると、加振初期時には温度が急上昇するが、そのあとは速やかに低下する」ということから考察した。

　「ＰＨＡＳＥ３」
　超音波ホーンとＦＰＣ表面の相対運動が増すにつれて、暴露された新生面の凝着し始めた接合部は、接合面に垂直な方向から荷重を受けながら横方向から加振されるので、凝着した部分を中心にした揺動運動となり、凝着部を中心に交番荷重を受けて塑性変形がすすみ接合部の拡大が進む。なお、このことは、「接合部を剥離して接合跡を観察すると層状の接合痕が観察できる」ということから考察した。

　ここで、図３において１０ａはナール形状（ピラミッド形状）の超音波ホーンであり、これを試作して上記の方法で、凸溝型のブレード形状の超音波ホーンとピール強度を比較したところ、ナール形状（ピラミッド形状）の超音波ホーン１０ａでの接合は、ＦＰＣ表面やＰＣＢ電極表面に圧痕が残っているにもかかわらず、凸溝型のブレード形状の超音波ホーンよりピール強度が低いという結果を得た。このことから、「このＰＨＡＳＥ２からＰＨＡＳＥ３の間には、超音波ホーンとＦＰＣの表面で相対運動が起こることが接合強度を上げるのに必要である」と考察した。

　「ＰＨＡＳＥ４」
　接合部の実際の接合面積が拡大するにつれて、荷重による電極表面の応力が減り、塑性変形が進まなくなる。なお、このことは「一定時間以上加振しても接合強度が上がらなくなる」という実験結果から考察した。

　また、上記において超音波ホーンやアンビルを加熱すると、接合時間が短くなることを実験の結果得た。これは、加熱したため金属材料の降伏点（耐力）が低下したためと考察した。

　つぎに、上記のナール形状（ピラミッド形状）の超音波ホーン１０ａでは、荷重手段１３の荷重を大きくすると、ＦＰＣ表面の圧痕の大きさは、荷重の大きさにつれて大きくなるにもかかわらず、ＰＣＢ電極４の表面の圧痕の大きさがほとんど変わらないという実験結果を得た。

　下記の計算で、接合面に対して垂直方向から角度θ°を持つ、長さγのくさび型形状の超音波ホーンでは、樹脂や金属電極へのホーン先端の食い込み量αが増加すると、面積βはβ＝γ×α（１－Ｓｉｎθ）と増加し、また、ナール形状の超音波ホーンでは、樹脂や金属電極へのホーン先端の食い込み量αが増加すると、面積βはβ＝（α×（１－Ｓｉｎθ））＾２と増加することが確かめられる。このことから、「ナール型（ピラミッド型）・くさび形・波形などの接合面に対して垂直でない断面を持つ超音波ホーン形状では、「荷重を増加しても、ＦＰＣの基材の硬度や厚みによって、超音波ホーン側の見かけの加圧面積よりも実際のＦＰＣ側の受圧面積が増えてしまうので、応力が低下もしくは飽和してしまう」という考察を行った。

　金属は弾性変形領域では、応力に正比例して変形するが、降伏点（耐力）を超えて塑性変形状態に入ると、応力に比例せずに加速度的に変形を始める。しかし、「荷重を増加しても接合面積も増加すれば、荷重に応力は比例しなくなり、荷重を上げても降伏点（耐力）を超えられず、抜重すると弾性変形の復元力により接合部がはずれてしまい、その結果、接合強度が落ちる」と考察した。そして実験の結果、ナール型（ピラミッド型）の超音波ホーンでの接合強度が、凸溝型のブレード形状の超音波ホーンと比較して低い値で「飽和」したので、この考察は裏付けられた。

　ちなみに、応力を上げた場合の固相接合の接合強度が「飽和」する場合とは、電極や基材での破壊がなければ、メッキ表面の界面結合力、もしくは、メッキとメッキ下地の金属との結合力のいずれか低い方の値で飽和すると知られている。
　以上より本発明では、荷重を変化させても受圧面積が変化せず、そのため、応力が荷重に比例する接合方法を提供できる。

　つぎに、接合金属の母材の材質・厚み・硬度・縦弾性係数や、また、その表面にメッキが施されている場合は、そのメッキの材質・厚み・硬度・縦弾性係数や、さらに、その表面の処理方法や状態、また、さらに、ＦＰＣの母材である樹脂の材質・厚み・硬度・縦弾性係数や、また、さらにその表面の処理方法や状態、また、超音波ホーンの材質やその材質の特性からの加工上の限界などにより、本発明において一番重要な超音波ホーンの先端の凸型ブレードの厚み寸法は一概には定義できない。

　だが、先端の断面形状と、超音波ホーンの振幅とＦＰＣ基材を通して金属電極が受ける応力の関係は単純化したモデルにより理論的に確認できるので、図６，図７を用いて、先端の断面形状と超音波ホーンの振幅の関係が、先端の厚み寸法にいかに関与しているかを、理論モデルを用いてまとめる。

　図７は断面形状と振幅の関係をまとめた理論モデルの一覧表である。図６（ａ）、図６（ｂ）は、図７の１３１ａ、１３１ｂを抜粋した凡例であり、図７の１１１ａ・１１２ａ・１１３ａ・・１３５ａで構成されるａ系列は静的な応力の「静応力」グラフであり、横目盛りは超音波ホーンの振幅を単位とし、縦目盛りは下向きが正となる応力を単位としている。また、１１１ｂ・１１２ｂ・１１３ｂ・・１３５ｂで構成されるｂ系列は超音波ホーンが移動したときの、荷重と抜重による応力を足した「応力和」グラフであり、横目盛りは超音波ホーンの振幅を単位とし、縦目盛りは下向きが正となる応力を単位としている。

　また、１１１ａ・１１１ｂ・１２１ａ・・１３１ｂで構成される１系列は荷重部長さが超音波ホーンの振幅の０．５倍の場合、１１１ａ・１１１ｂ・１２１ａ・・１３２ｂで構成される２系列は荷重部長さが超音波ホーンの振幅の１倍の場合、１１３ａ・１１３ｂ・１２３ａ・・１３３ｂで構成される３系列は荷重部長さが超音波ホーンの振幅の２倍の場合、１１４ａ・１１４ｂ・１２４ａ・・１３４ｂで構成される４系列は荷重部長さが超音波ホーンの振幅の３倍の場合、１１５ａ・１１５ｂ・１２５ａ・・１３５ｂで構成される５系列は荷重部長さが超音波ホーンの振幅の５倍の場合、でのモデル一覧である。

　さらに、１１１ａ・１１１ｂ・１１２ａ・・１１５ｂで構成される１０系列は超音波ホーンの断面形状が三角形の場合、１２１ａ・１２１ｂ・１２２ａ・・１２５ｂで構成される２０系列は超音波ホーンの断面形状が台形の場合、１３１ａ・１３１ｂ・１３２ａ・・１３５ｂで構成される３０系列は超音波ホーンの断面形状が四角形の場合でのモデル一覧である。なお、図７において、ａ系列の各図に描画した細い実線は、振幅長さを移動した位置を示している。

　図８（ａ）は図７のｂ系列の最大応力の比較表で、単位はそれぞれの１系列を１００％としている。図８（ｂ）は図７のｂ系列の応力和の比較表で、単位はそれぞれの１系列を１００％としている。図８（ｃ）は応力和の変化率の、最大値の比較表で、単位はそれぞれの１系列を１００％としている。図８（ｄ）は応力和の変化率の、最小値の比較表で、単位はそれぞれの１系列を１００％としている。

　ａ系列は超音波ホーンをＦＰＣに押しつけた静的な状態での理想的な応力の分布グラフであり、荷重部長さは、超音波ホーンの長さが同じであれば加圧面積に比例し、さらに荷重が同じであれば応力は全てのモデルで同じと考えられる。ｂ系列は超音波ホーンをＦＰＣに押しつけた位置から、振幅長さを移動した位置までの荷重と抜重により変化した応力を足した理想的な応力和の分布グラフである。

　ここで、４０ｋＨｚの周期で振幅が３μｍの超音波の最大加速度は、振動方程式ｘ＝Ａｓｉｎ（ωＴ）：（ｘ：位置・Ａ：振幅＝０．００３ｍｍ・ω：周波数＝４０、０００Ｈｚ・Ｔ：時間）をＴで２階積分したα＝－Ａω＾２ｓｉｎ（ωＴ）：（α：加速度）に、－１＜＝ｓｉｎ（ωＴ）＜＝１から、－１＝ｓｉｎ（ωＴ）を代入してα＝４、８００ｇ、という巨大な加速度かつ、作用時間＝１／４０，０００秒なので、瞬間的に移動してしまうため、移動中の応力の変化は無視できるとした。なお、超音波ホーンが移動すると、荷重がかった部分は応力がプラス（下向きが正）になり、荷重がかかっていた部分は、抜重されて応力がマイナスになる。

　ｂ系列のグラフの最大高さが、超音波ホーンが移動したときの最大応力になるので、応力の目盛りを単位としてまとめると図８（ａ）「最大応力の比較表　単位：１系列１００％」のようになる。この表から、超音波ホーンの断面形状は四角形、つまり加圧面に垂直な断面形状であれば、振幅が変化しても最大応力が安定していることが分かった。また、１系列、つまり「超音波ホーンの長さ＝振幅×０．５」と２系列、つまり「超音波ホーンの長さ×１＝振幅」と、３系列、つまり「超音波ホーンの長さ×２＝振幅」とであれば、全ての断面形状で最大応力が安定していることが分かった。

　ｂ系列のグラフでグラフと応力軸とに挟まれた部分の面積が、超音波ホーンが移動したときに受けた応力の総和になるので、振幅と応力の目盛りをユニットとして計算して、まとめると図８（ｂ）「応力和の比較表　単位：１系列１００％」のようになる。この表から、超音波ホーンの断面形状は四角形、つまり加圧面に垂直な断面形状では、１倍以上であれば、振幅が変化したしても、受ける荷重の割合いが比例していることが分かった。また、この表から１系列、つまり「超音波ホーンの長さ＝振幅×０．５」と２系列、つまり「超音波ホーンの長さ＝振幅×１」であれば、全ての断面形状で安定していることが分かった。

　また、ｂ系列のグラフでグラフの傾きは応力の変化率を表しているので、振幅と応力の目盛りをユニットとして計算して、まとめると、最大値は図８（ｃ）「応力和の変化率最大値比較表　単位：１系列１００％」のようになり、また最小値は図８（ｄ）応力和の変化率最小値比較表　単位：１系列１００％」のようになる。これらの表から、超音波ホーンの断面形状は四角形、つまり加圧面に垂直な断面形状であれば、振幅が変化した場合の応力の変化の度合いが安定していることが分かった。また、この表から２系列、つまり「超音波ホーンの長さ＝振幅×２」以外は全ての断面形状で安定していることが分かった。

　以上をまとめると、全ての超音波ホーン形状で安定しているのは１系列、つまり「超音波ホーンの長さ振幅×０．５」と２系列、つまり「超音波ホーンの長さ＝振幅×１」であることが分かった。また、断面形状が四角形、つまり加圧面に垂直な断面形状であれば、振幅が変化しても安定していることが分かった。そこで、本発明は、超音波ホーンの断面形状が四角形、つまり加圧面に垂直な断面形状であるので、振幅が変化しても接合力が安定している接合法を提供できる。

　また、本発明は超音波ホーンの先端形状を凸溝型のブレード形状にし、複数列に配置することで、１回の接合プロセスで１列よりも数倍の接合強度が得られる接合法を提供できる。

　同様に、本発明は超音波ホーンによる接合位置を毎回相対移動させて、多数回接合させるので１回の接合に比べて数倍の接合強度が得られる接合法と装置を提供できる。なお、理論的には、図２１の接合部分の重なり長さを超音波の振幅で割った値Ｎ（Ｎ＝重なり長さ÷超音波の振幅）回接合できるので、Ｎ倍の強度を得ることができる。

　さらに、本発明は超音波ホーンの先端形状が凸溝型のブレード形状なので、超音波ホーンがＦＰＣ基材である樹脂に食い込んでも接合面積が変わらないので、接合力が変化しない接合を提供できる。

　さらに、また、本発明は低荷重でも接合応力が局所に集中するため、ＰＣＢへのストレスが小さくなり、ＰＣＢの応力設計や応力管理がしやすい接合法と装置を提供できる。

　このように、本発明による加熱式超音波ホーンの凸溝型のブレード形状・寸法と配置は、受圧面積の安定性があり、さらに応力集中の安定性があるので、超音波による金属接合エネルギーの集中度が上がり、そのうえ、加熱することで金属表面の塑性変形を加速度的に促進するので、実験では電極表面が金以外（たとえば銀・スズ・アルミ）でも接合できることが確かめられた。

　つぎに、樹脂を接合面積の全面に事前に配置し、ＦＰＣと回路の電極を重ねてから、所定の圧力で接合面に垂直に荷重をかけて加熱・加振しても、加振前に樹脂が十分に加熱されていないと、電極間から樹脂が排出されずに、電極の金属接合を阻害して、抵抗が高い場合もしくは、導通が無い場合が発生する。したがって、この全面に事前に配置する方法では、電極だけを固相接合する場合にくらべて、ＦＰＣとＰＣＢとの接合時間が長くなるし、接合・接着のための荷重が大きくなる。そこで、本発明では、樹脂を接合面の接合長さの３０％～５０％程度の長さで、接合部の間隙部分に充填するのに必要な量を事前に配置し、ＦＰＣと回路の電極を重ねてから所定の圧力で接合面に垂直に荷重をかけ、そのあとに、加振・加熱させると、樹脂が配置されていなかった部分の電極の金属接合が先に完了し、そのあと樹脂が加熱されて電極間を溶融流動するので、金属接合する方法とほぼ同じ時間と荷重でＦＰＣとＰＣＢを接合する接合法と装置を提供できる。

　電極の金属接合後に、粘度が低い液状の常温硬化樹脂・嫌気性硬化樹脂・好湿性硬化樹脂などを、電極同士の金属結合後に電極の端面より流し込むと、毛細管現象により、接合した電極間とＦＰＣとＰＣＢにより形成される空隙を充填する。そのあと常温で放置すれば樹脂は固化し、つまり、電極の金属接合を阻害しないでＦＰＣとＰＣＢを接着する。

　また、接着剤が毛細管現象で、ＦＰＣとＰＣＢとそれらの電極により形成される空隙に充填されると、ＦＰＣとＰＣＢとの間に分子間力が働き、この状態では体積が変化しにくいため、破壊対力があるので、固化する前でも擬似的な接着力が働く。そこで本発明では、完全な接着力が発生するまでの間、つまり完全に固化するまでの間でも、金属の固相接合だけの場合に比べて強い接着力が発生するので、本発明のあとの工程まで剥離が生じない接合法と装置を提供できる。

　本発明では、上記樹脂に液状のＵＶ硬化性樹脂を用いる場合でも、工程間移動では同様に剥離しにくいだけの接着力が発生するので、本発明のあとの工程であるＵＶ照射工程まで剥離することのない接合法を提供できる。同様に、本発明では、上記樹脂に液状の熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂を用いる場合も、工程間移動では同様に剥離しにくいだけの接着力が発生するので、本発明のあとの工程である加熱工程まで剥離することのない接合法と装置を提供できる。

　なお、毛細管現象での浸透力を上げたり、接着力を上げるには、接合前にイソプロパノールで洗浄し表面の油分やゴミを除去したり、プラズマ放電により表面を改質したりすると有効である。

　横方向からの加振による加熱式超音波接合は、前述したとおり固相接合なので、本発明では溶融接合に比べて接合抵抗が低い接合法を提供できる。また、横方向からの加振により表面の酸化膜・油脂皮膜の除去が、メカニカルに行われるため、本発明では電極の洗浄処理が不要である接合法と装置を提供できる。さらに、横方向からの加振による固相接合は、電極表面の形状の変化が非常に少ないため、本発明では、一度接合したＦＰＣを剥がして再度接合しても接合強度・接合抵抗ともに劣化がない接合法を提供できる。

　本発明では電極の形状が従来通りの単純な形状のため、樹脂流動に対しても特に考慮する必要もなく、ＰＣＢの電極のピッチが通常通り狭い接合法を提供できる。

　本発明では超音波ホーンの先端形状が単純なため、超音波ホーンが摩耗した場合でも接合面を平面研磨するだけで再使用が可能である。従ってこれにより、超音波ホーンのランニングコストが低い接合法を提供できる。さらに、本発明では、超音波ホーンが摩耗しても研磨砥石などを当てながら超音波ホーンを振動させれば超音波ホーンの接合面を平面研磨することが可能である。従ってこれにより、汚れ除去がしやすく、また、超音波ホーンのランニングコストが低い接合法と装置を提供できる。

　電極のメッキ構造と寸法形状は現在の市場要求を満足させるように狭くすることができ、電気的接合は電極同士の固相接合を確保しながら、機械的接合強度は樹脂を用いた方法と同じ強度を満たす接合方法を提供することができる。

ＦＰＣの超音波接続装置を示す斜視図である。ＦＰＣとＰＣＢとの重ね方と、電極方向と荷重方向と振動方向を示す斜視図である。ナール形状超音波ホーンと荷重方向と振動方向を下面より反転して見た斜視図である。（ａ）は凸型ブレード形状１列超音波ホーンを下面より反転して見た斜視図であり、（ｂ）は凸型ブレード形状３列超音波ホーンを下面より反転して見た斜視図であり、（ｃ）は凸型ブレード形状１列１条超音波ホーンを下面より反転して見た斜視図であり、（ｄ）は凸型ブレード形状１列３条超音波ホーンを下面より反転して見た斜視図であり、（ｅ）は凸型ブレード形状３列１条超音波ホーンを下面より反転して見た斜視図である。（ａ）は凸型ブレード形状３列３条超音波ホーンを下面より反転して見た斜視図であり、（ｂ）は図（ａ）の矢視Ｘ図であり、（ｃ）は図（ａ）の矢視Ｙ図である。（ａ）は図７の静応力分布グラフの凡例であり、（ｂ）は図７の応力和分布グラフの凡例である。断面形状と振幅の関係をまとめた理論モデルの一覧表である。（ａ）は図７のｂ系列の最大応力の比較表で、単位はそれぞれの１系列を１００％としている。（ｂ）は図７のｂ系列の応力和の比較表で、単位はそれぞれの１系列を１００％としている。（ｃ）は応力和の変化率の、最大値の比較表で、単位はそれぞれの１系列を１００％としている。（ｄ）は応力和の変化率の、最小値の比較表で、単位はそれぞれの１系列を１００％としている。（ａ）は凸型ブレード形状超音波ホーンの相対移動を行う前の、接合している位置を示す正面図であり、（ｂ）は凸型ブレード形状超音波ホーンの相対移動を行い、図５ａのつぎの接合している位置を示す正面図である。（ａ）は凸型ブレード形状超音波ホーンの相対移動を行う前の、接合している位置を示す側面図であり、（ｂ）は凸型ブレード形状超音波ホーンの相対移動を行い、図６ａのつぎの接合している位置を示す側面図である。（ａ）はＰＣＢへ樹脂を全面に配置した、接合前を示す正面図であり（ｂ）は（ａ）の次の段階である、接合・接着の途中を示す正面図であり、（ｃ）は（ｂ）の次の段階である、接合・接着したあとを示す正面図である。（ａ）はＰＣＢへ面積が半分程の樹脂を、接合部中央付近に配置した、接合前を示す正面図であり、（ｂ）は（ａ）の次の段階である、接合・接着の途中を示す正面図であり、（ｃ）は（ｂ）の次の段階である、接合・接着したあとを示す正面図である。（ａ）はＰＣＢへ面積が半分程の樹脂を、接合部中央付近に配置した、接合前を示す正面図であり、（ｂ）は（ａ）の次の段階である、接合・接着の最初の段階を示す正面図であり、（ｃ）は（ｂ）の次の段階である、接合・接着の途中の段階を示す正面図であり、（ｄ）は（ｃ）の次の段階である、接合・接着の最後の段階を示す正面図である。（ａ）はＰＣＢへ面積が１／３程度の樹脂を、ＰＣＢ端面付近に配置した、接合前を示す正面図であり、（ｂ）は（ａ）の次の段階である、接合・接着の途中を示す正面図であり、（ｃ）は（ｂ）の次の段階である、接合・接着したあとを示す正面図である。（ａ）はＰＣＢへ面積が１／３程度の樹脂を、ＰＣＢ端面付近に配置した、接合前を示す正面図であり、（ｂ）は（ａ）の次の段階である、接合・接着の最初の段階を示す正面図であり、（ｃ）は（ｂ）の次の段階である、接合・接着の途中の段階を示す正面図であり、（ｄ）は（ｃ）の次の段階である、接合・接着の最後の段階を示す正面図である。ＦＰＣとＰＣＢを接合後に樹脂を、端面より流し込む途中を示す斜視図である。超音波ホーンを在姿状態で研磨する前の状態を示す側面図である。超音波ホーンを在姿状態で研磨している途中を示す側面図である。ＦＰＣアライメント穴を示す平面図である。ＰＣＢアライメントマークを示す平面図である。ＰＣＢアライメントマークを重ねた状態を示す平面図である。ＦＰＣとＰＣＢの固定式のＣＣＤカメラによる位置決め方法を示す斜視図である。ＦＰＣとＰＣＢの移動式のＣＣＤカメラによる位置決め方法を示す斜視図である。ＦＰＣ位置決め穴を示す平面図である。ＰＣＢ位置決め穴を示す平面図である。ＦＰＣとＰＣＢのピンによる位置決め方法を示す斜視図である。

　本実施例は請求項１の実施例である。以下に各部分を図２・図４・図５を用いて詳細に説明する。図２はＦＰＣとＰＣＢとの重ね方と、電極方向と荷重方向と振動方向を示す斜視図である。図２の１はＦＰＣであり、１ａはポリイミド（商品名）やペット（商品名）などの樹脂からなるＦＰＣ基材、２は金、銀、銅などの導電性金属、もしくはさらにその表面に半田メッキ、錫メッキ、金メッキなどを施してあるＦＰＣ１上に設けられたＦＰＣ電極、３はＰＣＢであり、３ａは塩ビ、ベークライト、ファイバー、ポリイミド（商品名）、ペット（商品名）などの樹脂や、セラミックス、ガラスからなるＰＣＢ基材、４は金、銀、銅などの導電性金属、もしくはさらにその表面に半田メッキ、錫メッキ、金メッキなどを施しあるＰＣＢ３上に設けられたＰＣＢ電極、６ａ、７ａは後述の位置決めのために設けられた、アライメントマークである。

　図４（ａ）は本発明による凸型ブレード形状１列超音波ホーンの形状と荷重方向と振動方向と電極方向を示す下面より反転して見た斜視図である。１０ｂは凸型ブレード形状１列超音波ホーンである。以下同様に、図４（ｂ）に示す１０ｃは凸型ブレード形状３列超音波ホーンである。図４（ｃ）に示す１０ｄは凸型ブレード形状１列１条超音波ホーンである。図４（ｄ）に示す１０ｅは凸型ブレード形状３列１条超音波ホーンである。図４（ｅ）に示す１０ｆは凸型ブレード形状１列３条超音波ホーンである。図４（ｇ）に示す１０ｇは凸型ブレード形状３列３条超音波ホーンである。

　図５（ｂ）は図５（ａ）の矢視ｘ方向から見た図で、荷重方向が下から上となるように配置した側面図である。Ｗｙは超音波ホーン上の凸型ブレードが設けられている部分の長さ、Ｂは超音波ホーンの凸型ブレードの長さ、Ｐｙは凸型ブレードが複数条配置してある場合のピッチ間距離を示す。図５（ｃ）は図５（ａ）の矢視ｙ方向から見た図で、荷重方向が下から上となるように配置した正面図である。Ｗｘは超音波ホーン上の凸型ブレードが設けられている部分の幅、Ｔは超音波ホーンの凸型ブレードの厚み、Ｐｘは凸型ブレードが複数列配置してある場合のピッチ間距離を示す。

　さて、超音波ホーン先端の厚みＴの最小値は、上述の理論モデルから超音波ホーンの振幅の１倍であれば十分であると考えられる。ここで、現在実験で使用している超音波ホーンの振幅は３μｍなので０．００３ｍｍとすべきだが、今後、発振周波数を上げて、逆に、振幅をさらに減らして、超音波の振動によるＦＰＣ１やＰＣＢ３や、これらの表面や内部に実装されている部品のダメージを押さえることが必要であることが予定されているので、超音波ホーン先端の厚みＴの最小値を０．００１ｍｍとする。

　つぎに、超音波ホーン先端の厚みＴの最大値は、上述の理論モデルから超音波ホーンの振幅の１倍で十分であると考えられる。しかし、実際には接合金属の母材の材質・厚みＴ・硬度・縦弾性係数や、また、その表面にメッキが施されている場合は、そのメッキの材質・厚み・硬度・縦弾性係数や、さらに、その表面の処理方法や状態、また、さらに、ＦＰＣの母材である樹脂の材質・厚み・硬度・縦弾性係数や、また、さらにその表面の処理方法や状態という接合部材の条件、また、超音波ホーンの材質やその材質の特性からの加工上の限界や、その上、配線本数や配線の太さ、荷重制御装置の制御上の限界などと、今までの実験結果から、０．５ｍｍは必要である。以上をまとめて、超音波ホーン先端の厚みＴは０．００１～０．５ｍｍとする。

　そして、超音波ホーン先端の高さＨは、ＦＰＣ基材１ａの厚みが、用途により数十μmから数百μmと幅が広いので、いちがいに決定することはできない。ただし、後述するように樹脂を加熱溶融させる場合に、伝熱と共に輻射熱は非常に重要であので、ＦＰＣ基材１ａの厚みや材質などを考慮して、超音波ホーン先端の高さＨはできるだけ低く、ただし、接合中に超音波ホーンの先端以外がＦＰＣ１に接触しない程度の寸法で都度決定することとする。

　本実施例は請求項２の実施例である。上記実施例１の通り、超音波ホーン先端の厚みＴは決定でき、必要な荷重が決定できても、接合部材の条件により、ＰＣＢ３の許容応力を越えてしまう場合がある。この場合、たとえば、凸型ブレード形状３列超音波ホーン１０ｃの形状よりも、凸型ブレード形状３列３条超音波ホーン１０ｇの形状の方が、「ＦＰＣ」基材３ａからの反力を受けにくいので、荷重を減らすことが可能となる。ただし、条数は、配線本数に依存するので、実際は３ではなく１～数十、場合により数百となり、また、列数もＰＣＢの許容応力に依存するので、実際は３ではなく１～数十、場合によっては数百となる。

　また、逆に、ＰＣＢ３の許容応力が十分大きければ、たとえば、凸型ブレード形状３列３条超音波ホーン１０ｇの形状よりも、凸型ブレード形状３列超音波ホーン１０ｃの形状の方が単純なので、超音波ホーン１０の製造コストが低くなる。以上より、列数と条数は一意に決定できないので、上記条件の中で都度決定することとする。

　本実施例は、請求項１や請求項２を実施するに当たり、荷重手段と、加振手段と、加熱手段と、を持つ超音波接合装置である本発明の核となる固相金属接合を実施する場合の請求項３の実施例である。なお、樹脂接着を併せて行う場合の実施例は、実施例５・実施例６・実施例７・実施例８・実施例９・実施例１０にて、ＦＰＣとＰＣＢを位置合わせする場合の実施例は実施例１２・実施例１３・実施例１４にて詳細に説明する。

　以下に各部分を、図１と図４（ｂ）と図２２を用いて詳細に説明する。図２２は図１の一部を抜粋した、本発明の実施例を示す斜視図であり、この図２２において、２０はＰＣＢ３を吸着固定する手段を持ったアンビル、２０ａはアンビル２０に設けたＰＣＢ固定用吸着穴、２０ｂはアンビル２０に設けたＦＰＣ固定用吸着穴、２１はアンビルを加熱するアンビルヒータ、１はＦＰＣ、１ａはこのＦＰＣ１の絶縁材料でできた基材であるＦＰＣ基材、２はＦＰＣ基材１ａに上に形成された電気回路であるＦＰＣ電極、６ａはＦＰＣ基材１ａに設けられた２対のＦＰＣアライメント穴であり、３がＰＣＢ、３ａはこのＰＣＢ３の絶縁材料でできた基材であるＰＣＢ基材、４はＰＣＢ基材３ａ上に形成された電気回路であるＰＣＢ電極、７ａはＰＣＢ基材３ａに設けられた２対のＰＣＢアライメントマークである。

　図４（ｂ）は凸型ブレード形状３列超音波ホーンの形状と荷重方向と振動方向を示す、下面より反転して見た斜視図であり、１０ｃは本発明の凸型ブレード形状３列超音波ホーンである。
ただし、列数はＰＣＢの許容応力に依存するので、実際は３だけではなく１～数十、場合によっては数百となる。

　図１は装置全体の構成を示す斜視図である。図１において、１０は上下移動用ガイド（図無し）に沿って上下する超音波ホーンであり、１３は超音波ホーン１０の不動点とねじなどで固着している上下移動用ガイド（図無し）と、これにねじなどで固着している荷重手段であり、１１は超音波ホーン１０にねじなどで固着している超音波ホーンヒータ、１２は超音波ホーン１０にねじなどで固着している超音波振動子である。

　２５は本体（図無し）にねじなどで固着しているＹ軸ステージ、２４はこのＹ軸ステージにねじなどで固着されているＸ軸ステージ、２３はこのＸ軸ステージにねじで固着されているθ軸ステージ、２２はこのθ軸ステージにねじなどで固着されている荷重センサ、２０はこの荷重センサ２２にねじなどで固着されているアンビルであり、２１はこのアンビル２０にねじなどで固着しているアンビルヒータである。

　７０は制御装置であり、７１は超音波振動子１２により超音波ホーン１０ｃを加振する超音波発信器、７２は荷重センサ２２により所定の到達荷重と比較し、所定の荷重を保持するように荷重手段１３を制御する加重制御装置、７３ａは超音波ホーンヒータ１１で加熱される超音波ホーン１０の温度を超音波ホーンにねじなどで固着している熱電対などの測温体（図無し）を用いてフィードバック制御する超音波ホーン温度調整装置、７３ｂはアンビルヒータ２１で加熱されるアンビル２０の温度をアンビルにねじなどで固着している熱電対などの測温体（図無し）を用いてフィードバック制御するアンビル温度調整装置である。

　７６ａはＦＰＣ保持・供給手段５０に設けられた、ＦＰＣ１を吸着固定する、負圧発生装置（図無し）までの配管経路に設けられた、ＦＰＣ１の吸着を確認するＦＰＣ吸着センサである。７６ｂはアンビル２０に設けられた、ＦＰＣ１を吸着固定する図２２の吸着固定穴２０ａから、負圧発生装置（図無し）までの配管経路に設けられた、ＦＰＣ１の吸着を確認するＦＰＣ吸着センサ、７６ｃはアンビル２０に設けられた、ＰＣＢ３を吸着固定する吸着固定穴（図無し）から、負圧発生装置（図無し）までの配管経路に設けられた、ＰＣＢ３の吸着を確認するＰＣＢ吸着センサである。７７はθ軸ステージ２３とＸ軸ステージ２４とＹ軸ステージ２５の移動速度と位置を制御する位置制御装置である。

　以下、図１と図２２を用いて、本実施例の工程を説明する。まず、ＰＣＢ３のＰＣＢ電極４を上に向けてアンビル２０上に供給する。制御装置７０からの制御によりＰＣＢ３を、ＰＣＢ固定用吸着穴２０ａを負圧にして、アンビル２０に吸着固定する。ＦＰＣ１を、ＦＰＣ保持・供給手段５０にて、ＦＰＣ電極２を下に向けてＦＰＣ１とＰＣＢ３の電極同士を重ねる。制御装置７０からの制御によりＦＰＣ１を、ＦＰＣ固定用吸着穴２０ｂを負圧にして、アンビル２０に吸着固定し、ＦＰＣ保持・供給手段５０の負圧を解除して、ＦＰＣ１をアンビル２０に供給する。

　ＦＰＣ吸着センサ７６ｂとＰＣＢ吸着センサ７６ｃとが吸着を確認すると、制御装置７０からの位置制御装置７７への指令によりθ軸ステージ２３、Ｘ軸ステージ２４、Ｙ軸ステージ２５をそれぞれ移動させる。つまり、アンビル２０とそのアンビル２０に吸着固定されているＦＰＣ１とＰＣＢ３を超音波ホーン１０ｃの直下に（以下接合位置と称す）移動させる。

　位置制御装置７７の到達完了信号により、制御装置７０は超音波ホーン１０ｃを、荷重手段１３を用いて、上下移動用ガイド（図無し）に沿って下降させて、ＦＰＣ１とＰＣＢ３を超音波ホーン１０とアンビル２０の間に挟んで、接合面に荷重をかけて加圧する。荷重センサ２２により所定の到達荷重と比較し、所定の荷重を保持するように荷重制御装置７２を制御する。

　加圧と加熱を所定時間行ったあと、制御装置７０の指令により、超音波発信器７１が発振し、超音波振動子１２により超音波ホーン１０ｃを加振する。この超音波ホーン１０ｃの発振により、樹脂が排出されたＦＰＣ電極２とＰＣＢ電極４は固相金属接合する。加振を所定時間行ったあと、制御装置７０の指令により超音波発信器７１の発振が停止し、超音波振動子１２による超音波ホーン１０ｃの加振が停止する。加振を停止後制御装置７０の指令により、荷重手段１３を用いて、上下移動用ガイド（図無し）に沿って超音波ホーン１０ｃを上昇させる。

　制御装置７０からの位置制御装置７７への指令によりθ軸ステージ２３、Ｘ軸ステージ２４、Ｙ軸ステージ２５をそれぞれ移動させて、つまり、アンビル２０とそのアンビル２０に吸着固定されているＦＰＣ１とこれと接合したＰＣＢ３を元の位置（以下供給・取り出し位置と称す）に移動させる。位置制御装置７７からの移動完了信号により、制御装置７０はアンビル２０の吸着を停止して、ＦＰＣ１とこれと接合したＰＣＢ３の固定を解除することで、固相金属接合工程は完了となる。

　本実施例は請求項１や請求項２を実施するに当たり、本発明の核となる固相金属接合の接合部分の応力を大きくしながら、ＰＣＢへの荷重を小さくするために、１回の接合面積を減らし、接合位置を相対移動させて、電極上の複数行１条、もしくは１行複数条、もしくは複数行複数条の位置で複数回実施する請求項４と請求項５の実施例である。なお、樹脂接着を併せて行う場合の実施例は、実施例５・実施例６・実施例７・実施例８・実施例９・実施例１０にて、ＦＰＣとＰＣＢを位置合わせする場合の実施例は実施例１２・実施例１３・実施例１４にて詳細に説明する。

　以下に各部分を、図１と図４（ｅ）と図９と図２２を用いて詳細に説明する。図２２は図１の一部を抜粋した、本発明の実施例を示す斜視図である。この図２２において、２０はＰＣＢ３を吸着固定する手段を持ったアンビル、２０ａはアンビル２０に設けたＰＣＢ固定用吸着穴、２０ｂはアンビル２０に設けたＦＰＣ固定用吸着穴、２１はアンビルを加熱するアンビルヒータ、１はＦＰＣ、１ａはこのＦＰＣ１の絶縁材料でできた基材であるＦＰＣ基材、２はＦＰＣ基材１ａに上に形成された電気回路であるＦＰＣ電極、６ａはＦＰＣ基材１ａに設けられた２対のＦＰＣアライメント穴であり、３がＰＣＢ、３ａはこのＰＣＢ３の絶縁材料でできた基材であるＰＣＢ基材、４はＰＣＢ基材３ａ上に形成された電気回路であるＰＣＢ電極、７ａはＰＣＢ基材３ａに設けられた２対のＰＣＢアライメントマークである。

　図４（ｅ）は凸型ブレード形状１列３条超音波ホーンの形状と荷重方向と振動方向を示す、下面より反転して見た斜視図である。１０ｆは本発明のうち、凸型ブレード形状１列３条超音波ホーンである。ただし、列数はＰＣＢの許容応力に依存するので、実際は３ではなく１～数十、場合によっては数百となる。また、条数も接続する配線本数に依存するので、実際は３ではなく１～数十、場合によっては数百となる。

　図９（ａ）は凸型ブレード形状超音波ホーンの相対移動を行う前の、接合している位置を示す正面図で、１０ｆは凸型ブレード形状１列３条超音波ホーン、１１は凸型ブレード形状１列３条超音波ホーン１０ｆを加熱する超音波ホーンヒータ、１２は凸型ブレード形状１列３条超音波ホーン１０ｆを加振する振動子である。図９（ｂ）は凸型ブレード形状超音波ホーンの相対移動を行い、図９（ａ）のつぎの接合している位置を示す正面図である、図１０（ａ）は凸型ブレード形状超音波ホーンの相対移動を行う前の、接合している位置を示す側面図である。図１０（ｂ）は凸型ブレード形状超音波ホーンの相対移動を行い、図１０（ａ）のつぎの接合している位置を示す側面図である。

　２５は本体（図無し）にねじなどで固着しているＹ軸ステージ、２４はこのＹ軸ステージにねじなどで固着されているＸ軸ステージ、２３はこのＸ軸ステージにねじで固着されているθ軸ステージ、２２はこのθ軸ステージにねじなどで固着されている荷重センサ、２０はこの荷重センサ２０にねじなどで固着されているアンビルである。２１はこのアンビルにねじなどで固着しているアンビルヒータである。

　７０は制御装置であり、７１は超音波振動子１２により超音波ホーン１０ｃを加振する超音波発信器、７２は荷重センサ２２により所定の到達荷重と比較し、所定の荷重を保持するように荷重手段１３を制御する加重制御装置、
　７３ａは超音波ホーンヒータ１１で加熱される超音波ホーン１０の温度を超音波ホーンにねじなどで固着している熱電対などの測温体（図無し）を用いてフィードバック制御する超音波ホーン温度調整装置、７３ｂはアンビルヒータ２１で加熱されるアンビル２０の温度をアンビルにねじなどで固着している熱電対などの測温体（図無し）を用いてフィードバック制御するアンビル温度調整装置である。

　７６ｂはアンビル２０に設けられた、ＦＰＣ１を吸着固定する図２２の吸着固定穴２０ａから、負圧発生装置（図無し）までの配管経路に設けられた、ＦＰＣ１の吸着を確認するＦＰＣ吸着センサ、７６ｃはアンビル２０に設けられた、ＰＣＢ３を吸着固定するＰＣＢ吸着固定穴２０ａから、負圧発生装置（図無し）までの配管経路に設けられた、ＰＣＢの吸着を確認するＰＣＢ吸着センサである。７７はθ軸ステージ２３とＸ軸ステージ２４とＹ軸ステージ２５の移動速度と位置を制御する位置制御装置である。

　以下、図１と図９と図１０と図２２を用いて、本実施例の工程を説明する。まず、ＰＣＢ３のＰＣＢ電極４を上に向けてアンビル２０上に供給する。制御装置７０からの制御によりＰＣＢ３を、ＰＣＢ固定用吸着穴２０ａを負圧にして、アンビル２０に吸着固定する。ＦＰＣ１を、ＦＰＣ電極２を下に向けてＦＰＣ１とＰＣＢ３の電極同士を重ねる。制御装置７０からの制御によりＦＰＣ１を、ＦＰＣ固定用吸着穴２０ｂを負圧にして、アンビル２０に吸着固定する。

　ＦＰＣ吸着センサ７６ｂとＰＣＢ吸着センサ７６ｃとが吸着を確認すると、制御装置７０からの位置制御装置７７への指令によりθ軸ステージ２３、Ｘ軸ステージ２４、Ｙ軸ステージ２５をそれぞれ移動させて、つまり、アンビル２０とそのアンビル２０に吸着固定されているＦＰＣ１とＰＣＢ３を超音波ホーン１０ｃの直下に移動させる。

　位置制御装置７７の到達完了信号により、制御装置７０は超音波ホーン１０ｃを、荷重手段１３を用いて、上下移動用ガイド（図無し）に沿って下降させて、ＦＰＣ１とＰＣＢ３を超音波ホーン１０とアンビル２０の間に挟んで、接合面に荷重をかけて加圧する。荷重センサ２２により所定の到達荷重と比較し、所定の荷重を保持するように荷重制御装置７２を制御する。なお、図９（ａ）はこの状態を示す正面図であり、図１０（ａ）はこの状態を示す側面図である。

　制御装置７０からの位置制御装置７７への指令によりθ軸ステージ２３、Ｘ軸ステージ２４、Ｙ軸ステージ２５をそれぞれ移動させて、つまり、アンビル２０とそのアンビル２０に吸着固定されているＦＰＣ１とこれと接合したＰＣＢ３をＹ方向の次の接合位置に移動させる。なお、図９（ａ）はこの状態を示す正面図であり、図１０（ｂ）はこの状態を示す側面図である。
　上記の、加圧と加熱から加振までをおこない、そのあと超音波ホーン１０ｃを上昇させる。

　制御装置７０からの位置制御装置７７への指令によりθ軸ステージ２３、Ｘ軸ステージ２４、Ｙ軸ステージ２５をそれぞれ移動させて、つまり、アンビル２０とそのアンビル２０に吸着固定されているＦＰＣ１とこれと接合したＰＣＢ３をＸ方向の次の接合位置に移動させる。なお、図９（ｂ）はこの状態を示す正面図であり、図１０（ａ）はこの状態を示す側面図である。

　上記の、加圧と加熱から加振までをおこない、そのあと超音波ホーン１０ｃを上昇させる。制御装置７０からの位置制御装置７７への指令によりθ軸ステージ２３、Ｘ軸ステージ２４、Ｙ軸ステージ２５をそれぞれ移動させて、つまり、アンビル２０とそのアンビル２０に吸着固定されているＦＰＣ１とこれと接合したＰＣＢ３を－Ｙ方向の次の接合位置に移動させる。なお図９（ｂ）はこの状態を示す正面図であり、図１０（ｂ）はこの状態を示す側面図である。以上の相対移動を所定回数繰り返し、最後の接合位置に到達したら、上記の、加圧と加熱から加振までをおこない、そのあと超音波ホーン１０ｃを上昇させる。

　制御装置７０からの位置制御装置７７への指令によりθ軸ステージ２３、Ｘ軸ステージ２４、Ｙ軸ステージ２５をそれぞれ移動させて、つまり、アンビル２０とそのアンビル２０に吸着固定されているＦＰＣ１とこれと接合したＰＣＢ３を元の位置に移動させる。位置制御装置７７からの移動完了信号により、制御装置７０はアンビル２０上の吸着を停止して、ＦＰＣ１とこれと接合したＰＣＢ３の固定を解除することで、固相金属接合工程は完了となる。

　配線本数が３本、また、ＰＣＢの最大許容力が３列分だと仮定して生産性、ＰＣＢの受ける荷重、超音波ホーン１０の製造コストを下記に比較した。生産性は凸型ブレード形状３列超音波ホーン１０ｃと凸型ブレード形状３列３条超音波ホーン１０ｇが一番高い。なお、まとめると、以下の順番となる。

　凸型ブレード形状３列超音波ホーン１０ｃ＝凸型ブレード形状３列３条超音波ホーン１０ｇ＞凸型ブレード形状１列超音波ホーン１０ｂ＝凸型ブレード形状３列１条超音波ホーン１０ｅ＝凸型ブレード形状１列３条超音波ホーン１０ｆ＞凸型ブレード形状１列１条超音波ホーン１０ｄ
　また、ＰＣＢの受ける応力を比較すると、凸型ブレード形状３列超音波ホーン１０ｃ＞が一番大きい。なお、まとめると、以下の順番となる。

　凸型ブレード形状３列超音波ホーン１０ｃ＞凸型ブレード形状３列３条超音波ホーン１０ｇ＞凸型ブレード形状１列超音波ホーン１０ｂ＞凸型ブレード形状３列１条超音波ホーン１０ｅ＝凸型ブレード形状１列３条超音波ホーン１０ｆ＞凸型ブレード形状１列１条超音波ホーン１０ｄ
　また、さらに、超音波ホーン１０の製造コストを比較すると、凸型ブレード形状１列超音波ホーン１０ｂが一番小さい。なお、まとめると、以下の順番となる。

　凸型ブレード形状１列超音波ホーン１０ｂ＞凸型ブレード形状１列１条超音波ホーン１０ｄ＞凸型ブレード形状３列超音波ホーン１０ｃ＞凸型ブレード形状３列１条超音波ホーン１０ｅ＝凸型ブレード形状１列３条超音波ホーン１０ｆ＞凸型ブレード形状３列３条超音波ホーン１０ｇ
　上記の通り、列数と条数の組み合わせには一意の法則がないばかりか、実際の条数は、配線本数に依存するので、実際は３ではなく１～数十、場合により数百となり、また、列数もＰＣＢの許容応力に依存するので、実際は３ではなく１～数十、場合によっては数百となる。よって、列数と条数は一意に決定できないので、上記条件の中で都度決定することとする。

　本実施例は、請求項１や請求項２や請求項４を実施するに当たり、樹脂をＦＰＣ１に、接合面の全面に一定の厚みで事前に配置し、ＦＰＣ１とＰＣＢ３の電極を重ねてから所定の圧力で接合面に荷重をかけることにより、樹脂が加熱され、接合面から樹脂を排出し、加振することにより樹脂を排出した接合面の電極の固相金属接合をおこない、さらに、加熱された樹脂を電極間に溶融流動させ、その結果、隙間を充填させてＦＰＣ１とＰＣＢ３を接着する。なお、樹脂を接合前にＦＰＣ１とＰＣＢの間に配置して接着・接合するこの方法は公知の方法である。

　以下に各部分を図１と図４（ｂ）と図１１を用いて詳細に説明する。まず、図１は装置全体の構成を示す斜視図である。図１において、１０は上下移動用ガイド（図無し）に沿って上下する超音波ホーンであり、１３は超音波ホーン１０の不動点とねじなどで固着している上下移動用ガイド（図無し）と、これにねじなどで固着している荷重手段であり、１１は超音波ホーン１０にねじなどで固着している超音波ホーンヒータ、１２は超音波ホーン１０にねじなどで固着している超音波振動子である。

　２５は本体（図無し）にねじなどで固着しているＹ軸ステージ、２４はこのＹ軸ステージにねじなどで固着されているＸ軸ステージ、２３はこのＸ軸ステージにねじで固着されているθ軸ステージ、２２はこのθ軸ステージにねじなどで固着されている荷重センサ、２０はこの荷重センサ２０にねじなどで固着されているアンビルであり、７７はθ軸ステージ２３とＸ軸ステージ２４とＹ軸ステージ２５の移動速度と位置を制御する位置制御装置である。

　つぎに、図４（ｂ）は凸型ブレード形状３列超音波ホーンの形状と荷重方向と振動方向を示す、下面より反転して見た斜視図であり、１０ｃは凸型ブレード形状３列超音波ホーンである。

　さらに、図１１（ａ）は本実施例のＰＣＢへ樹脂を全面に事前に配置し接着・接合する前を示す正面図であり、図１１（ｂ）は接着・接合の途中を示す正面図であり、図１１（ｃ）は接着・接合したあとを示す正面図である。

　図１１において１ａはＦＰＣ基材、２はＦＰＣ基材１ａ上にあらかじめ形成されたＦＰＣ電極、３ａはＰＣＢ基材、４はＰＣＢ電極上にあらかじめ形成されたＰＣＢ電極、５はＦＰＣ１とＰＣＢ３とを接着する樹脂である。

　以下、図１と図４（ｂ）と図１１と図２２を用いて、本実施例の工程を説明する。まず、樹脂５を接合前にＰＣＢ３の接合面の全面に一定の厚みで事前に配置し、つぎに、ＰＣＢ３のＰＣＢ電極４を上に向けてアンビル２０上に供給する。制御装置７０からの制御によりＰＣＢ３を、ＰＣＢ固定用吸着穴２０ａを負圧にして、アンビル２０に吸着固定する。アンビル２０に吸着固定する。さらに、ＦＰＣ１を、ＦＰＣ電極２を下に向けてＦＰＣ１とＰＣＢ３の電極同士を重ねる。制御装置７０からの制御によりＦＰＣ１を、ＦＰＣ固定用吸着穴２０ｂを負圧にして、アンビル２０に吸着固定する。

　制御装置７０からの位置制御装置７７への指令によりθ軸ステージ２３、Ｘ軸ステージ２４、Ｙ軸ステージ２５をそれぞれ移動させて、つまり、アンビル２０とそのアンビル２０に吸着固定されているＦＰＣ１とＰＣＢ３を超音波ホーン１０ｃの直下に移動させる。これが図１１（ａ）の状態であるが、図では樹脂はＰＣＢ３上にあらかじめ配置している状態を例示している。ただし、アンビル２０は省いてある。また、ＦＰＣ電極２と樹脂５は、実際には接触しているが、説明のために接触していない状態で示している。

　位置制御装置７７の到達完了信号により、制御装置７０は超音波ホーン１０ｃを、荷重手段１３を用いて、上下移動用ガイド（図無し）に沿って下降させて、ＦＰＣ１とＰＣＢ３を超音波ホーン１０ｃとアンビル２０の間に挟んで、接合面に荷重をかけて加圧する。荷重センサ２２により所定の到達荷重と比較し、所定の荷重を保持するように荷重制御装置７２を制御する。これが、図１１（ｂ）の状態である。

　超音波ホーンヒータ１１で加熱される超音波ホーン１０ｃの伝熱と輻射熱により樹脂が溶融し、接合圧力によりＦＰＣ電極１とＰＣＢ電極４の間から樹脂が排出され、その排出された樹脂はＦＰＣ１とＰＣＢ３とＦＰＣ電極２とＰＣＢ電極４により形成される空隙を通りＦＰＣ１とＰＣＢ３の両端面より排出される。これが、図１１（ｃ）の状態である。

　制御装置７０からの位置制御装置７７への指令によりθ軸ステージ２３、Ｘ軸ステージ２４、Ｙ軸ステージ２５をそれぞれ移動させて、つまり、アンビル２０とそのアンビル２０に吸着固定されているＦＰＣ１とこれと接合したＰＣＢ３を元の位置に移動させる。位置制御装置７７からの移動完了信号により、制御装置７０はアンビル２０の吸着を停止して、ＦＰＣ１とこれと接合したＰＣＢ３の固定を解除することで、接着・接合工程は完了となる。

　なお、樹脂の配置方法は、あらかじめＦＰＣ１もしくはＰＣＢ３ａへ、樹脂を印刷塗布しておく方法、もしくは、接合前にフィルム状樹脂を貼り付けておく方法、また、もしくは、接合直前に樹脂を吐出して塗布する方法などがある。

　また、上記実施例において、超音波ホーン１０を下降させる方法と、逆にアンビル２０を上昇させる方法は接合の効果において同じである。

　本実施例は請求項１や請求項２や請求項４を実施するに当たり、樹脂をＦＰＣ１の接合面に、接合長さの１／２の長さで、かつ、接合部のＦＰＣ電極２とＰＣＢ電極４で形成される空隙を充填するのに十分な量で、接合長さの中央付近に事前に配置し、ＦＰＣと回路の電極を重ねてから所定の圧力で接合面に垂直な方向に荷重をかけながら加振・加熱させることにより、樹脂が配置されていなかった部分の電極の固相金属接合のタイミングと、樹脂が加熱され、電極間を溶融流動するタイミングに時間差を生じさせて、固相金属接合を阻害しないで接合・接着する請求項６の実施例である。

　以下に各部分を図１と図４（ｂ）と図１２を用いて詳細に説明する。まず、図１は装置全体の構成を示す斜視図である。図１において、１０は上下移動用ガイド（図無し）に沿って上下する超音波ホーンであり、１３は超音波ホーン１０の不動点とねじなどで固着している上下移動用ガイド（図無し）と、これにねじなどで固着している荷重手段であり、１１は超音波ホーン１０にねじなどで固着している超音波ホーンヒータ、１２は超音波ホーン１０にねじなどで固着している超音波振動子である。

　さらに、図１２（ａ）は本実施例のＰＣＢへ面積が半分程の樹脂を、接合部中央付近に配置した接着・接合する前を示す正面図であり、図１２（ｂ）は接着・接合の途中を示す正面図であり、図１２（ｃ）は接着・接合したあとを示す正面図である。図１２において１ａはＦＰＣ基材、２はＦＰＣ基材１ａ上にあらかじめ形成されたＦＰＣ電極、３ａはＰＣＢ基材、４はＰＣＢ電極上にあらかじめ形成されたＰＣＢ電極、５はＦＰＣ１とＰＣＢ３とを接着する樹脂である。

　以下、図１と図４（ｂ）と図１２と図２２を用いて、本実施例の工程を説明する。まず、接合長さの１／２程度の樹脂５をＰＣＢ３の接合面の接合部中央付近に事前に配置する。つぎに、ＰＣＢ３のＰＣＢ電極４を上に向けてアンビル２０上に供給する。制御装置７０からの制御によりＰＣＢ３を、ＰＣＢ固定用吸着穴２０ａを負圧にして、アンビル２０に吸着固定する。さらに、ＦＰＣ１を、ＦＰＣ電極２を下に向けてＦＰＣ１とＰＣＢ３の電極同士を重ねる。制御装置７０からの制御によりＦＰＣ１を、ＦＰＣ固定用吸着穴２０ｂを負圧にして、アンビル２０に吸着固定する。

　制御装置７０からの位置制御装置７７への指令によりθ軸ステージ２３、Ｘ軸ステージ２４、Ｙ軸ステージ２５をそれぞれ移動させて、つまり、アンビル２０とそのアンビル２０に吸着固定されているＦＰＣ１とＰＣＢ３を超音波ホーン１０ｃの直下に移動させる。これが図１２（ａ）の状態であるが、図では樹脂５はＰＣＢ３上にあらかじめ配置している状態を例示している。ただし、アンビル２０は省いてある。また、ＦＰＣ電極２と樹脂５は、実際には接触しているが、説明のために接触していない状態で示している。

　位置制御装置７７の到達完了信号により、制御装置７０は超音波ホーン１０ｃを、荷重手段１３を用いて、上下移動用ガイド（図無し）に沿って下降させて、ＦＰＣ１とＰＣＢ３を超音波ホーン１０ｃとアンビル２０の間に挟んで、接合面に荷重をかけて加圧する。荷重センサ２２により所定の到達荷重と比較し、所定の荷重を保持するように荷重制御装置７２を制御する。これが、図１２（ｂ）の状態である。

　超音波ホーンヒータ１１で加熱される超音波ホーン１０ｃの伝熱と輻射熱により樹脂が溶融し、接合圧力によりＦＰＣ電極１とＰＣＢ電極４の間から樹脂が排出され、その排出された樹脂はＦＰＣ１とＰＣＢ３とＦＰＣ電極２とＰＣＢ電極４により形成される空隙を通りＦＰＣ１とＰＣＢ３の両端面より排出される。これが、図１２（ｃ）の状態である。

　本発明において、一定の荷重を保持すれば、接合プロセスが進むにつれて、接合面積の増大に伴い応力が低下して、接合による変形は進まなくなることは上述したとおりである。したがって、荷重センサは超音波の発振開始のタイミングを制御しているだけなので、たとえばタイマーなどの時限装置と一定の荷重を保持できる荷重手段１３を組み合わせれば、荷重センサ２２は必須の条件ではない。

　本実施例は請求項１や請求項２や請求項４を実施するに当たり、樹脂をＦＰＣ１の接合面に、接合長さの１／２の長さで、かつ、接合部のＦＰＣ電極２とＰＣＢ電極４で形成される空隙を充填するのに十分な量で、接合長さの中央付近に事前に配置し、ＦＰＣと回路の電極を重ねてから所定の圧力で接合面に垂直な方向に荷重をかけながら加振・加熱させることにより、樹脂が配置されていなかった部分の電極の固相金属接合のタイミングと、樹脂が加熱され、電極間を溶融流動するタイミングに時間差を生じさせて、固相金属接合を阻害しないで接合・接着する請求項６の上記とは別の実施例である。

　以下に各部分を図１と図４（ａ）と図１３を用いて詳細に説明する。まず、図１は装置全体の構成を示す斜視図である。図１において、１０は上下移動用ガイド（図無し）に沿って上下する超音波ホーンであり、１３は超音波ホーン１０の不動点とねじなどで固着している上下移動用ガイド（図無し）と、これにねじなどで固着している荷重手段であり、１１は超音波ホーン１０にねじなどで固着している超音波ホーンヒータ、１２は超音波ホーン１０にねじなどで固着している超音波振動子である。

　つぎに、図４（ａ）は凸型ブレード形状１列超音波ホーンの形状と荷重方向と振動方向を示す、下面より反転して見た斜視図であり、１０ｂは凸型ブレード形状１列超音波ホーンである。

　図１３（ａ）は本実施例のＰＣＢへ面積が半分程の樹脂を、接合部中央付近に配置した、接合前を示す正面図であり、図１３（ｂ）は接合・接着の最初の段階を示す正面図であり、図１３（ｃ）は接合・接着の途中の段階を示す正面図であり、図１３（ｄ）は接合・接着の最後の段階を示す正面図である。図１３において１ａはＦＰＣ基材、２はＦＰＣ基材１ａ上にあらかじめ形成されたＦＰＣ電極、３ａはＰＣＢ基材、４はＰＣＢ電極上にあらかじめ形成されたＰＣＢ電極、５はＦＰＣ１とＰＣＢ３とを接着する樹脂である。

　以下、図１と図４（ａ）と図１３と図２２を用いて、本実施例の工程を説明する。まず、樹脂５を接合前にＰＣＢ３の接合面の接合部中央付近に事前に配置する。つぎに、ＰＣＢ３のＰＣＢ電極４を上に向けてアンビル２０上に供給する。制御装置７０からの制御によりＰＣＢ３を、ＰＣＢ固定用吸着穴２０ａを負圧にして、アンビル２０に吸着固定する。アンビル２０に吸着固定する。さらに、ＦＰＣ１を、ＦＰＣ電極２を下に向けてＦＰＣ１とＰＣＢ３の電極同士を重ねる。制御装置７０からの制御によりＦＰＣ１を、ＦＰＣ固定用吸着穴２０ｂを負圧にして、アンビル２０に吸着固定する。

　制御装置７０からの位置制御装置７７への指令によりθ軸ステージ２３、Ｘ軸ステージ２４、Ｙ軸ステージ２５をそれぞれ移動させて、つまり、アンビル２０とそのアンビル２０に吸着固定されているＦＰＣ１とＰＣＢ３を超音波ホーン１０ｂの直下である、初回の接合位置に移動させる。これが図１３（ａ）の状態であるが、図では樹脂はＰＣＢ３上にあらかじめ配置している状態を例示している。ただし、アンビル２０は省いてある。また、ＦＰＣ電極２と樹脂５は、実際には接触しているが、説明のために接触していない状態で示している。

　位置制御装置７７の到達完了信号により、制御装置７０は超音波ホーン１０ｂを、荷重手段１３を用いて、上下移動用ガイド（図無し）に沿って下降させて、ＦＰＣ１とＰＣＢ３を超音波ホーン１０ｂとアンビル２０の間に挟んで、接合面に荷重をかけて加圧する。荷重センサ２２により所定の到達荷重と比較し、所定の荷重を保持するように荷重制御装置７２を制御する。加圧と加熱を所定時間行ったあと、制御装置７０の指令により、超音波発信器７１が発振し、超音波振動子１２により超音波ホーン１０ｂを加振する。この超音波ホーン１０ｂの発振によりＦＰＣ電極２とＰＣＢ電極４は固相金属接合する。これが、図１３（ｂ）の状態である。

　加振を所定時間行ったあと、制御装置７０の指令により超音波発信器７１の発振が停止し、超音波振動子１２による超音波ホーン１０ｂの加振が停止する。加振を停止後制御装置７０の指令により、荷重手段１３を用いて、上下移動用ガイド（図無し）に沿って超音波ホーン１０ｂを上昇させて、初回の接合工程が完了する。

　つぎに、ＦＰＣ１とこれと接合したＰＣＢ３を、つぎの接合位置に移動させ、この移動が完了したら、上記と同じように超音波ホーン１０ｂを下降させて、接合面に荷重をかけて加圧する。さらに、超音波ホーン１０ｂを発振させる。この超音波ホーン１０ｂの発振によりＦＰＣ電極２とＰＣＢ電極４は固相金属接合する。これが、図１３（ｃ）の状態である。

　加振を所定時間行い、超音波ホーン１０ｂの加振が停止したあと、超音波ホーン１０ｂを上昇させて、途中の接合工程が完了する。つぎに、ＦＰＣ１とこれと接合したＰＣＢ３を、最後の接合位置に移動させる。この移動が完了したら、上記と同じように超音波ホーン１０ｂを下降させて、接合面に荷重をかけて加圧する。超音波ホーンヒータ１１で加熱される超音波ホーン１０ｂの伝熱と輻射熱により樹脂が溶融し、接合圧力によりＦＰＣ電極１とＰＣＢ電極４の間から樹脂が排出され、その排出された樹脂はＦＰＣ1とＰＣＢ３とＦＰＣ電極２とＰＣＢ電極４により形成される空隙を通りＦＰＣ１とＰＣＢ３の間隙を充填する。これが、図１３（ｄ）の状態である。

　加圧と加熱を所定時間行ったあと、超音波ホーン１０ｂを加振する。この超音波ホーン１０ｂの発振により、樹脂が排出されたＦＰＣ電極２とＰＣＢ電極４は固相金属接合する。加振を所定時間行ったあと、超音波ホーン１０ｂを上昇させて、最後の接合工程が完了する。つぎに、ＦＰＣ１とこれと接合したＰＣＢ３を、元の位置に移動させる。位置制御装置７７からの移動完了信号により、制御装置７０はアンビル２０の吸着を停止して、ＦＰＣ１とこれと接合したＰＣＢ３の固定を解除することで、接着・接合工程は完了となる。

　なお、樹脂の配置方法は、あらかじめＦＰＣ１もしくはＰＣＢ３ａへ、樹脂を印刷塗布しておく方法、もしくは、接合前にフィルム状樹脂を貼り付けておく方法、また、もしくは、接合直前に樹脂を吐出して塗布する方法などがある。
　また、上記実施例において、超音波ホーン１０を下降させる方法と、逆にアンビル２０を上昇させる方法は接合の効果において同じである。

　本実施例は請求項１や請求項２や請求項４を実施するに当たり、樹脂をＦＰＣ１の接合面に、接合長さの１／３の長さで、かつ、接合部のＦＰＣ電極２とＰＣＢ電極４で形成される空隙を充填するのに十分な量に、接合端面にフィレットを形成させる目的で増量した量で、接合部のＰＣＢ端面付近に事前に配置し、ＦＰＣと回路の電極を重ねてから所定の圧力で接合面に垂直な方向に荷重をかけながら加振・加熱させることにより、樹脂が配置されていなかった部分の電極の固相金属接合のタイミングと、樹脂が加熱され、電極間を溶融流動するタイミングに時間差を生じさせて、固相金属接合を阻害しないで接合・接着する請求項６の実施例である。

　以下に各部分を図１と図４（ｂ）と図１４を用いて詳細に説明する。まず、図１は装置全体の構成を示す斜視図である。図１において、１０は上下移動用ガイド（図無し）に沿って上下する超音波ホーンであり、１３は超音波ホーン１０の不動点とねじなどで固着している上下移動用ガイド（図無し）と、これにねじなどで固着している荷重手段であり、１１は超音波ホーン１０にねじなどで固着している超音波ホーンヒータ、１２は超音波ホーン１０にねじなどで固着している超音波振動子である。

　さらに、図１４（ａ）は本実施例のＰＣＢの接合面に接合長さの１／３の長さの樹脂を、ＰＣＢ端面付近に配置した、接合前を示す正面図であり、図１４（ｂ）は接着・接合の途中を示す正面図であり、図１４（ｃ）は接着・接合したあとを示す正面図である。図１４において１ａはＦＰＣ基材、２はＦＰＣ基材１ａ上にあらかじめ形成されたＦＰＣ電極、３ａはＰＣＢ基材、４はＰＣＢ電極上にあらかじめ形成されたＰＣＢ電極、５はＦＰＣ１とＰＣＢ３とを接着する樹脂である。

　以下、図１と図４（ａ）と図１４と図２２を用いて、本実施例の工程を説明する。まず、接合長さの１／３程度の樹脂５を接合前にＰＣＢ３の接合面のであり、かつ、端面付近に事前に配置する。つぎに、ＰＣＢ３のＰＣＢ電極４を上に向けてアンビル２０上に供給する。制御装置７０からの制御によりＰＣＢ３を、ＰＣＢ固定用吸着穴２０ａを負圧にして、アンビル２０に吸着固定する。アンビル２０に吸着固定する。さらに、ＦＰＣ１を、ＦＰＣ電極２を下に向けてＦＰＣ１とＰＣＢ３の電極同士を重ねる。制御装置７０からの制御によりＦＰＣ１を、ＦＰＣ固定用吸着穴２０ｂを負圧にして、アンビル２０に吸着固定する。

　制御装置７０からの位置制御装置７７への指令によりθ軸ステージ２３、Ｘ軸ステージ２４、Ｙ軸ステージ２５をそれぞれ移動させて、つまり、アンビル２０とそのアンビル２０に吸着固定されているＦＰＣ１とＰＣＢ３を超音波ホーン１０ｂの直下である、初回の接合位置に移動させる。これが図１４（ａ）の状態であるが、図では樹脂はＰＣＢ３上にあらかじめ配置している状態を例示している。ただし、アンビル２０は省いてある。また、ＦＰＣ電極２と樹脂５は、実際には接触しているが、説明のために接触していない状態で示している。

　位置制御装置７７の到達完了信号により、制御装置７０は超音波ホーン１０ｂを、荷重手段１３を用いて、上下移動用ガイド（図無し）に沿って下降させて、ＦＰＣ１とＰＣＢ３を超音波ホーン１０ｂとアンビル２０の間に挟んで、接合面に荷重をかけて加圧する。荷重センサ２２により所定の到達荷重と比較し、所定の荷重を保持するように荷重制御装置７２を制御する。これが、図１４（ｂ）の状態である。

　超音波ホーンヒータ１１で加熱される超音波ホーン１０ｂの伝熱と輻射熱により樹脂が溶融し、接合圧力によりＦＰＣ電極１とＰＣＢ電極４の間から樹脂が排出され、その排出された樹脂はＦＰＣ１とＰＣＢ３とＦＰＣ電極２とＰＣＢ電極４により形成される空隙を通りＦＰＣ１とＰＣＢ３の間隙を充填すると共に、ＰＣＢ３端面側より排出されて、フィレットを形成する。これが、図１４（ｃ）の状態である。

　本実施例は請求項１や請求項２や請求項４を実施するに当たり、樹脂をＦＰＣ１の接合面に、接合長さの１／３の長さで、かつ、接合部のＦＰＣ電極２とＰＣＢ電極４で形成される空隙を充填するのに十分な量に、接合端面にフィレットを形成させる目的で増量した量で、接合部のＰＣＢ端面付近に事前に配置し、ＦＰＣと回路の電極を重ねてから所定の圧力で接合面に垂直な方向に荷重をかけながら加振・加熱させることにより、樹脂が配置されていなかった部分の電極の固相金属接合のタイミングと、樹脂が加熱され、電極間を溶融流動するタイミングに時間差を生じさせて、固相金属接合を阻害しないで接合・接着する請求項６の上記とは別の実施例である。

　以下に各部分を図１と図４（ａ）と図１５を用いて詳細に説明する。まず、図１は装置全体の構成を示す斜視図である。図１において、１０は上下移動用ガイド（図無し）に沿って上下する超音波ホーンであり、１３は超音波ホーン１０の不動点とねじなどで固着している上下移動用ガイド（図無し）と、これにねじなどで固着している荷重手段であり、１１は超音波ホーン１０にねじなどで固着している超音波ホーンヒータ、１２は超音波ホーン１０にねじなどで固着している超音波振動子である。

　さらに、図１５（ａ）は本実施例のＰＣＢへ長さが接合面の１／３程度の樹脂を、ＰＣＢ端面付近に配置した、接合前を示す正面図であり、図１５（ｂ）は接合・接着の最初の段階を示す正面図であり、図１５（ｃ）は接合・接着の途中の段階を示す正面図であり、図１５（ｄ）は接合・接着の最後の段階を示す正面図である。図１５において１ａはＦＰＣ基材、２はＦＰＣ基材１ａ上にあらかじめ形成されたＦＰＣ電極、３ａはＰＣＢ基材、４はＰＣＢ電極上にあらかじめ形成されたＰＣＢ電極、５はＦＰＣ１とＰＣＢ３とを接着する樹脂である。

　以下、図１と図４（ａ）と図１５と図２２を用いて、本実施例の工程を説明する。まず、樹脂５を接合前にＰＣＢ３の接合面であり、かつ、端面付近に事前に配置する。つぎに、ＰＣＢ３のＰＣＢ電極４を上に向けてアンビル２０上に供給する。制御装置７０からの制御によりＰＣＢ３を、ＰＣＢ固定用吸着穴２０ａを負圧にして、アンビル２０に吸着固定する。アンビル２０に吸着固定する。さらに、ＦＰＣ１を、ＦＰＣ電極２を下に向けてＦＰＣ１とＰＣＢ３の電極同士を重ねる。制御装置７０からの制御によりＦＰＣ１を、ＦＰＣ固定用吸着穴２０ｂを負圧にして、アンビル２０に吸着固定する。

　制御装置７０からの位置制御装置７７への指令によりθ軸ステージ２３、Ｘ軸ステージ２４、Ｙ軸ステージ２５をそれぞれ移動させて、つまり、アンビル２０とそのアンビル２０に吸着固定されているＦＰＣ１とＰＣＢ３を超音波ホーン１０ｂの直下である、初回の接合位置に移動させる。これが図１５（ａ）の状態であるが、図では樹脂はＰＣＢ３上にあらかじめ配置している状態を例示している。ただし、アンビル２０は省いてある。また、ＦＰＣ電極２と樹脂５は、実際には接触しているが、説明のために接触していない状態で示している。

　位置制御装置７７の到達完了信号により、制御装置７０は超音波ホーン１０ｂを、荷重手段１３を用いて、上下移動用ガイド（図無し）に沿って下降させて、ＦＰＣ１とＰＣＢ３を超音波ホーン１０ｂとアンビル２０の間に挟んで、接合面に荷重をかけて加圧する。荷重センサ２２により所定の到達荷重と比較し、所定の荷重を保持するように荷重制御装置７２を制御する。加圧と加熱を所定時間行ったあと、制御装置７０の指令により、超音波発信器７１が発振し、超音波振動子１２により超音波ホーン１０ｂを加振する。この超音波ホーン１０ｂの発振によりＦＰＣ電極２とＰＣＢ電極４は固相金属接合する。これが、図１５（ｂ）の状態である。

　つぎに、ＦＰＣ１とこれと接合したＰＣＢ３を、つぎの接合位置に移動させ、この移動が完了したら、上記と同じように超音波ホーン１０ｂを下降させて、接合面に荷重をかけて加圧する。さらに、超音波ホーン１０ｂを発振させる。この超音波ホーン１０ｂの発振によりＦＰＣ電極２とＰＣＢ電極４は固相金属接合する。これが、図１５（ｃ）の状態である。

　加振を所定時間行い、超音波ホーン１０ｂの加振が停止したあと、超音波ホーン１０ｂを上昇させて、途中の接合工程が完了する。つぎに、ＦＰＣ１とこれと接合したＰＣＢ３を、最後の接合位置に移動させる。この移動が完了したら、上記と同じように超音波ホーン１０ｂを下降させて、接合面に荷重をかけて加圧する。

　超音波ホーンヒータ１１で加熱される超音波ホーン１０ｂの伝熱と輻射熱により樹脂が溶融し、接合圧力によりＦＰＣ電極１とＰＣＢ電極４の間から樹脂が排出される。その排出された樹脂は、ＦＰＣ１とＰＣＢ３とＦＰＣ電極２とＰＣＢ電極４により形成される空隙を通りＦＰＣ１とＰＣＢ３の間隙を充填すると共に、ＰＣＢ３端面側より排出されて、フィレットを形成する。これが、図１５（ｄ）の状態である。

　本実施例は、請求項１や請求項２や請求項４を実施するに当たり、接合前に樹脂を塗布すると、樹脂無しで固相金属接合だけを行うよりも電極間の樹脂排出のためにさらに荷重が必要であるという実験結果から、電極同士の固相金属結合後に、樹脂を端子の端面より流し込むことにより、電極の固相金属接合を阻害しないでＦＰＣと回路基板を接着する、請求項７や請求項８の実施例である。

　以下に各部分を図１・図１６を用いて詳細に説明する。図１６はＦＰＣ１とＰＣＢ３の接合後に樹脂を塗布している途中を示す斜視図である。図１６において、１ａはＦＰＣ基材、２はＦＰＣ電極、３ａはＰＣＢ基材、４はＰＣＢ電極、５は液状樹脂である。

　図１において、２５は本体（図無し）にねじなどで固着しているＹ軸ステージ、２４はこのＹ軸ステージにねじなどで固着されているＸ軸ステージ、２３はこのＸ軸ステージにねじで固着されているθ軸ステージ、２２はこのθ軸ステージにねじなどで固着されている荷重センサ、２０はこの荷重センサ２０にねじなどで固着されているアンビルであり、７７はθ軸ステージ２３とＸ軸ステージ２４とＹ軸ステージ２５の移動速度と位置を制御する位置制御装置である。

　３２はシリンジ保持・上下手段であり、アンビル２０の移動とは独立している本体（図無し）にねじなどで固着されている。３１はそのシリンジ保持・上下手段３２にねじなどで固着されているシリンジ、３０はそのシリンジ３１にねじなどで固着されているニードルである。ニードル３１の先端はアンビル２０がθ軸ステージ２３とＸ軸ステージ２４とＹ軸ステージ２５との移動により形成される移動領域内で、アンビル２０やアンビル２０上のＦＰＣ１やＰＣＢ３の移動を妨げないで、かつ、超音波ホーン１０による接合と、位置決め・供給・取り出しの工程を妨げない位置に配置されている。７４はシリンジ３１に蓄えられた液状樹脂が、ニードル３２の先端から吐出する液量を制御する樹脂吐出制御装置である。

　図１と図１６を用いて、本発明を実施した場合の工程を説明する。まず、固相金属接合工程の完了後、アンビル２０上に吸着固定され、アンビル２０と一緒に移動する、接合後のＦＰＣ１とＰＣＢ３を、ニードル３０の下である、あらかじめ設けたＦＰＣ１の端面である所定の位置（以下樹脂吐出開始位置と称す）へ、制御装置７０からの指令で、θ軸ステージ２３・Ｘ軸ステージ２４・Ｙ軸ステージ２５を、位置制御装置７７の制御により移動し、移動が完了する。

　位置制御装置７７から位置決め完了信号を制御装置７０へ送り、この信号を元に、制御装置７０はシリンジ保持・上下手段３２と、シリンジ３１と、ニードル３０を下降させる。ただし、このときニードル３０は、ＦＰＣ１の端面やＰＣＢ３の上面から、水平面内での相対移動を妨げない程度の距離（０．１ｍｍ以上）離れているので、水平面内で相対移動してもニードル３０がＦＰＣ１やＰＣＢ３と接触することはない。

　さらに、上記下降が完了すると、制御装置７０は、樹脂吐出制御装置７４へ指令を送りシリンジ３１に蓄えられた液状樹脂を、ニードル３２の先端から吐出を開始する。さらに、上記吐出が開始すると、樹脂吐出制御装置７４からの樹脂吐出中信号を制御装置７０へ送り、この信号を元に、制御装置７０は樹脂吐出開始位置からＦＰＣ１の樹脂吐出開始位置とは反対側にある所定の位置（以下樹脂吐出終了位置と称す）へ、θ軸ステージ２３・Ｘ軸ステージ２４・Ｙ軸ステージ２５を、位置制御装置７７の速度制御で所定の速度で移動し、樹脂吐出終了位置に到達すると、位置制御装置７７は移動を停止させる。

　移動の停止が完了すると、位置決め完了信号を制御装置７０へ送り、この信号を元に、制御装置７０は、樹脂吐出制御装置７４へ指令を送りシリンジ３１に蓄えられた液状樹脂の、ニードル３２の先端からの樹脂吐出を停止する。樹脂吐出の停止が完了すると、樹脂吐出制御装置７４から樹脂吐出停止完了信号を制御装置７０へ送り、制御装置７０はシリンジ保持・上下手段３２を所定の位置へ上昇させる。以上で樹脂塗布工程は完了となる。

　また、樹脂をもれなく塗布する必要がある場合、つまり、事前に配置する場合でも、たとえば後述実施例１２，１０，１１においてＰＣＢ３のＰＣＢ電極４を上に向けて、アンビル２０に吸着固定してから、ＦＰＣ１の供給間に塗布する、もしくはＦＰＣ１とＰＣＢ３の位置決め後に塗布することも本装置構成であれば制御装置や移動手段を追加せずに実現できる。
　また、上記実施例において、超音波ホーン１０を下降させる方法と、逆にアンビル２０を上昇させる方法は接合の効果において同じである。

　本実施例は、請求項１・請求項２・請求項４・請求項６・請求項７・請求項８を実施するに当たり、超音波ホーンが摩耗したり、超音波ホーンに樹脂などが付着して汚れたりした場合、接合の待機時間中に、研磨砥石や紙ヤスリやラップフィルムなどに当てて、超音波ホーンを振動さて超音波ホーンの平面研磨や洗浄を行う、請求項９と請求項１０の実施例である。以下に、各部分を図１７・図１８を用いて詳細に説明する。図１７はＦＰＣ１とＰＣＢ３を接合する直前から直後まで、つまり「接合位置」での研磨砥石の位置を示した側面図である。図１８はＦＰＣ１の取り出し・供給位置つまり「待機位置」での研磨砥石の位置を示した側面図である。

　図１７・図１８において、１がＦＰＣ、２がＦＰＣ電極、３がＰＣＢ、４がＰＣＢ電極、１０が超音波ホーン、１３が荷重手段、７２が荷重手段１３の速度と荷重を制御する荷重制御装置、２０がアンビル、２２が荷重センサ、２３がθ軸ステージ、２４がＸ軸ステージ、２５がＹ軸ステージであり、７７はこれらの移動速度と位置を制御する位置制御装置である。

　５０はＦＰＣ１を吸着固定する手段と、ＦＰＣ１をアンビル２０へ供給する手段を持ったＦＰＣ供給・保持手段であり、アンビル２０の移動とは独立している本体（図無し）にねじなどで固着されている。６１がＸ軸ステージ２４にねじなどで固着されてＸ軸ステージ２４と共に移動する、研磨砥石保持手段である。なお、研磨砥石保持手段６１には研磨荷重センサ（図無し）が設けてあり、研磨時は荷重を荷重制御装置７０へフィードバックする。また、６０が研磨砥石保持手段６１にねじもしくは接着剤などで固着されている研磨砥石である。なお、Ｘ軸ステージ２４が移動して「待機位置」へ移動すると、研磨砥石保持手段６１に固着した研磨砥石６０が超音波ホーン１０の真下に来るようにあらかじめ配置してある。

　図１７と図１８を用いて、本発明を実施した場合の工程を説明する。図１７の位置つまり、「接合位置」でＦＰＣ１とＰＣＢ３の接合が完了すると、Ｘ軸ステージ２４は前進してＦＰＣ１の取り出し・供給位置、つまり「待機位置」へ戻ってくる。接合後のＦＰＣ１とＰＣＢ３を取り出してから、供給して、位置決め完了するまでの間は、Ｘ軸ステージ２４はこの「待機位置」にある。

　上記の間に超音波ホーン１０を荷重手段１３にて下降させて、超音波ホーン１０が研磨砥石６０に接触し、研磨砥石荷重センサ（図無し）が所定の圧力に到達したことを検出したあと、その荷重を維持する荷重制御装置７２の制御により荷重手段１３が荷重を加え続けながら、超音波振動子１２を発振させて超音波ホーン１０を加振する。所定の時間加振したあと超音波振動子１２の発振を停止させてから、荷重手段１３の荷重を抜き、超音波ホーン１０を元の位置まで上昇させて、平面研磨は完了となる。

　本発明によるこの研磨方法は、取り出し・供給・位置決めまでの一連の時間、つまり「待機時間」内で完了できるので、生産性を落とすことがない。また、上記実施例において、超音波ホーン１０を下降させる方法と、逆に研磨砥石保持手段６１に垂直方向に移動する手段を設けて、研磨砥石６０を上昇させる方法は接合の効果において同じである。

　なお、研磨砥石６０のかた減りを未然に防ぐために、研磨砥石保持手段６１に水平面で移動する移動手段を具備させて、毎回もしくは数回毎に研磨位置を変更させる方法もあわせて考えられる。上記研磨砥石６０の代わりに紙ヤスリやラップフィルムを用いても同じである。また、超音波ホーン１０を発振しないで、研磨砥石保持手段６１に水平面で移動する移動手段を振動させて超音波ホーン１０の先端を研磨する方法も考えられる。また、さらに、テープ状の紙ヤスリやラップフィルムを巻きだしボビンと巻き取りボビンを用いて、研磨砥石保持手段６１上を一定のピッチで毎回送り、その送られた紙ヤスリやラップフィルムに超音波ホーンを押しつけ、その後発振させる方法も考えられる。

　上記実施例において、一定の荷重を保持すれば、研磨量は研磨時間に比例するので、タイマーなどの時限装置と一定の荷重を保持できる研磨砥石保持手段６１を組み合わせれば、研磨砥石荷重センサ（図無し）は必須の条件ではない。

　本実施例は、請求項１や請求項２や請求項４を実施するに当たり、ＦＰＣとＰＣＢを簡単に位置決めする請求項１１と請求項１２の実施例である。この方法は後述の実施例１４に比べて、位置決めの用途に図１のθ軸ステージ２３、Ｘ軸ステージ２４、Ｙ軸ステージ２５やこれらの位置決め制御装置７７と、図１のレンズ４０，ＣＣＤカメラ４１やこれらの画像位置決め制御装置７５とを設けるため、装置構成や制御構成が複雑になる。

　ただし、レンズ４０，ＣＣＤカメラ４１が複数あるため、移動手段を設ける必要が無いので、そのぶん下記実施例１３に比べて、装置構成が単純になる。しかし、レンズ４０ａ、ＣＣＤカメラ４１ａとレンズ４０ｂ、ＣＣＤカメラ４１ｂの寸法上の制約があるため、ＦＰＣアライメント穴６ａやＰＣＢアライメントマーク７ａのピッチ間にも制約がある。

　だが、後述の実施例１４が、ＦＰＣ位置決め穴６ｂと位置決めピン２０ｃを接触させる方式であることに対して、本発明は非接触方式のため、ＦＰＣ１の外力による変形がないので、高い精度で位置決めを行うことができる。なお、この発明は作業者に手動作業によらない自動作業用の装置に適した方法である。

　以下に、各部分を図１、図１９、図２０、図２１、図２２を用いて詳細に説明する。図１において、１はＦＰＣ、３はＰＣＢ、２５は本体（図無し）にねじなどで固着しているＹ軸ステージ、２４はこのＹ軸ステージにねじなどで固着されているＸ軸ステージ、２３はこのＸ軸ステージにねじで固着されているθ軸ステージ、２２はこのθ軸ステージにねじなどで固着されている荷重センサ、２０はこの荷重センサ２０にねじなどで固着されているアンビルであり、７７はθ軸ステージ２３とＸ軸ステージ２４とＹ軸ステージ２５の移動速度と位置を制御する位置制御装置である。

　図１９はＦＰＣの平面図である。この図１９において、１がＦＰＣ、１ａはこのＦＰＣ１の絶縁材料でできた基材であるＦＰＣ基材、２はＦＰＣ基材１ａに上に形成された電気回路であるＦＰＣ電極、６ａはＦＰＣ基材１ａに設けられた２対のＦＰＣアライメント穴である。

　図２０はＰＣＢの平面図である。この図２０において、３がＰＣＢ、３ａはこのＰＣＢ３の絶縁材料でできた基材であるＰＣＢ基材、４はＰＣＢ基材３ａ上に形成された電気回路であるＰＣＢ電極、７ａはＰＣＢ基材３ａに設けられた２対のＰＣＢアライメントマークである。図２１はＰＣＢ３の上に、ＦＰＣ１を重ねた状態を示す平面図である。

　図２２は図１の一部を抜粋した、本発明の実施例を示す斜視図である。この図２２において、２０はＰＣＢ３を吸着固定する手段を持ったアンビル、２０ａはアンビル２０に設けたＰＣＢ固定用吸着穴、２０ｂはアンビル２０に設けたＦＰＣ固定用吸着穴、２１はアンビルを加熱するアンビルヒータ、１がＦＰＣ、１ａはこのＦＰＣ１の絶縁材料でできた基材であるＦＰＣ基材、２はＦＰＣ基材１ａに上に形成された電気回路であるＦＰＣ電極、６ａはＦＰＣ基材１ａに設けられた２対のＦＰＣアライメント穴であり、３がＰＣＢ、３ａはこのＰＣＢ３の絶縁材料でできた基材であるＰＣＢ基材、４はＰＣＢ基材３ａ上に形成された電気回路であるＰＣＢ電極、７ａはＰＣＢ基材３ａに設けられた２対のＰＣＢアライメントマークである。

　４１ａはＦＰＣアライメント穴６ａを通してＰＣＢアライメントマーク７ａを観察する手段である。図１のθ軸ステージ２３、Ｘ軸ステージ２４、Ｙ軸ステージ２５の移動とは独立している、本体（図無し）にねじなどで固着されているＣＣＤカメラ、４０ａはそのＣＣＤカメラ４１ａにねじなどで固着されたレンズであり、同様に４１ｂはもう一つのＦＰＣアライメント穴６ａを通してやはりもう一つのＰＣＢアライメントマーク７ａを観察する手段であり、本体（図無し）にねじなどで固着されているＣＣＤカメラ、４０ｂはそのＣＣＤカメラ４１ｂにねじなどで固着されたレンズである。５０はＦＰＣ１を吸着固定する手段と、ＦＰＣ１をアンビル２０へ供給する手段を持ったＦＰＣ供給・保持手段であり、本体（図無し）にねじなどで固着されている。

　以下、図１と図２２を用いて、本発明を実施した場合の工程を説明する。まず、ＰＣＢ３をＰＣＢ電極４を上に向けて、制御装置７０からの制御によりＰＣＢ３を、ＰＣＢ固定用吸着穴２０ａを負圧にして、アンビル２０に吸着固定する。つぎに、ＦＰＣ１を、ＦＰＣ電極２を下に向けてＦＰＣ供給・保持手段５０に吸着固定する。

　ＦＰＣ供給・保持手段５０はＰＣＢ３の接合部にＦＰＣ１の接合部が重なる、あらかじめ決められた位置に移動する。ただし、このときＰＣＢ３とＦＰＣ１は水平面内での相対移動を妨げない程度の距離（０．１ｍｍ程度）離れていて、水平面内での相対移動によりＦＰＣ１とＰＣＢ３が接触することはない。なお、図２２はこの状態を示す。

　つぎに、図１の画像位置決め制御装置７５は、ＣＣＤカメラ４１ａを用いて、レンズ４０ａを通して、ＦＰＣ１の上面よりＦＰＣアライメント穴６ａと、ＦＰＣアライメント穴６ａを通してＰＣＢアライメントマーク７ａの相互の位置誤差を測定する。同様にＣＣＤカメラ４１ｂを用いて、レンズ４０ｂを通して、ＦＰＣ１の上面よりもう一つのＦＰＣアライメント穴６ａと、やはりもう一つのＦＰＣアライメント穴６ａを通してＰＣＢアライメントマーク７ａの相互の位置誤差を測定する。

　これらの誤差が所定の誤差範囲にはいるように、図１の位置制御装置７８の指令によりθ軸ステージ２３、Ｘ軸ステージ２４、Ｙ軸ステージ２５をそれぞれ移動させて、つまり、アンビル２０とそのアンビル２０に吸着固定されているＰＣＢ３を移動させてアライメントを行う。アライメント完了後ＦＰＣ保持・供給手段５０を下降させ、ＦＰＣ１とＰＣＢ３を接触する位置までＦＰＣ保持・供給手段５０を下降させると、ＦＰＣ１はアンビル２０に設けた段に接触し、アンビル２０の段上に設けたＦＰＣ固定用吸着穴２０を塞ぐ。

　アンビル２０に設けたＦＰＣ吸着穴２０ｂより吸引を開始し、ＦＰＣ吸着センサ７６ｂがＦＰＣ１の吸着を確認するとＦＰＣ保持・供給手段５０のＦＰＣ１の吸着固定を解除し、ＦＰＣ保持・供給手段５０を上昇させて、位置決め工程は完了となる。接合後は、ＦＰＣ１とＰＣＢ３は接合が完了して一体となっているので、ＰＣＢ吸着解除と同時にアンビル２０に設けたＦＰＣ吸着穴２０ｂの吸着を解除し、ＦＰＣ１とＰＣＢ３の吸着固定を解除することで取り出し工程は完了となる。なお、ＰＣＢ３に設けたＰＣＢアライメント穴からＦＰＣ１のアライメントマークをアンビル側に設けたレンズ４０を通してＣＣＤ４１で観察する方法も考えられる。

　本実施例は、請求項１や請求項２や請求項４を実施するに当たり、ＦＰＣとＰＣＢを簡単に位置決めする請求項１１と請求項１２の実施例である。この方法は下記実施例１４に比べて、位置決めの用途に図１のθ軸ステージ２３、Ｘ軸ステージ２４、Ｙ軸ステージ２５やこれらの位置決め制御装置７７と、図１のレンズ４０，ＣＣＤカメラ４１やこれらの画像位置決め制御装置７５とを設ける必要があるため、装置構成や制御構成が複雑になる。

　また、レンズ４０，ＣＣＤカメラ４１の移動手段を設けるため、さらに、上記実施例１２に比べて、装置構成が複雑になる。しかし、レンズ４０、ＣＣＤカメラ４１による寸法上の制約が無いため、ＦＰＣアライメント穴６ａやＰＣＢアライメントマーク７ａのピッチ間にも制約が無い。また、下記実施例１４が、ＦＰＣ位置決め穴６ｂと位置決めピン２０ｃを接触させる方式であることに対して、本発明は非接触方式のため、ＦＰＣ１の外力による変形がないので、高い精度で位置決めを行うことができる。なお、この発明は作業者に手動作業によらない自動作業用の装置に適した方法である。

　以下に、各部分を図１、図１９、図２０、図２１、図２３を用いて詳細に説明する。図１において、１はＦＰＣ、３はＰＣＢ、２５は本体（図無し）にねじなどで固着しているＹ軸ステージ、２４はこのＹ軸ステージにねじなどで固着されているＸ軸ステージ、２３はこのＸ軸ステージにねじで固着されているθ軸ステージ、２２はこのθ軸ステージにねじなどで固着されている荷重センサ、２０はこの荷重センサ２０にねじなどで固着されているアンビルであり、７７はθ軸ステージ２３とＸ軸ステージ２４とＹ軸ステージ２５の移動速度と位置を制御する位置制御装置である。

　図１９はＦＰＣの平面図であり、この図１９において、１がＦＰＣ、１ａはこのＦＰＣ１の絶縁材料でできた基材であるＦＰＣ基材、２はＦＰＣ基材１ａに上に形成された電気回路であるＦＰＣ電極、６ａはＦＰＣ基材１ａに設けられた２対のＦＰＣアライメント穴である。図２０はＰＣＢの平面図であり、この図２０において、３がＰＣＢ、３ａはこのＰＣＢ３の絶縁材料でできた基材であるＰＣＢ基材、４はＰＣＢ基材３ａ上に形成された電気回路であるＰＣＢ電極、７ａはＰＣＢ基材３ａに設けられた２対のＰＣＢアライメントマークである。図２１はＰＣＢ３の上に、ＦＰＣ１を重ねた状態を示す平面図である。

　図２３は図１の一部を抜粋した、本発明の実施例を示す斜視図である。この図２３において、２０はＰＣＢ３を吸着固定する手段を持ったアンビル、２０ｂはアンビル２０に設けたＦＰＣ固定用吸着穴である。

　４１はＦＰＣアライメント穴６ａを通してＰＣＢアライメントマーク７ａを観察する手段であり、図１のθ軸ステージ２３、Ｘ軸ステージ２４、Ｙ軸ステージ２５の移動とは独立している本体（図無し）に支持された、ＦＰＣアライメント穴６ａとＰＣＢアライメントマーク７ａで形成される、２対のアライメントマークの間を移動する手段（図無し）を具備するＣＣＤカメラ、４０はそのＣＣＤカメラ４１にねじなどで固着されたレンズである。５０はＦＰＣ１を吸着固定する手段と、ＦＰＣ１をアンビル２０へ供給する手段を持ったＦＰＣ供給・保持手段であり、本体（図無し）にねじなどで固着されている。

　以下、図１と図２３を用いて、本発明を実施した場合の工程を説明する。まず、ＰＣＢ３をＰＣＢ電極４を上に向けて、制御装置７０からの制御によりＰＣＢ３を、ＰＣＢ固定用吸着穴２０ａを負圧にして、アンビル２０に吸着固定する。つぎに、ＦＰＣ１を、ＦＰＣ電極２を下に向けてＦＰＣ供給・保持手段５０に吸着固定する。ＦＰＣ供給・保持手段５０はＰＣＢ３の接合部にＦＰＣ１の接合部が重なる、あらかじめ決められた位置に移動する。ただし、このときＰＣＢ３とＦＰＣ１は水平面内での相対移動を妨げない程度の距離（０．１ｍｍ程度）離れていて、水平面内での相対移動によりＦＰＣ１とＰＣＢ３が接触することはない。なお、図２３はこの状態を示す。

　つぎに、図１の画像位置決め制御装置７５は、ＣＣＤカメラ４１を用いて、レンズ４０を通して、ＦＰＣ１の上面よりＦＰＣアライメント穴６ａと、ＦＰＣアライメント穴６ａを通してＰＣＢアライメントマーク７ａの相互の位置誤差を測定する。つぎに、ＣＣＤカメラ４１とこれに固着しているレンズ４０をもう一つのＦＰＣアライメント穴６ａと、ＦＰＣアライメント穴６ａを通してＰＣＢアライメントマーク７ａの相互の位置誤差を測定する位置に移動させ、この位置誤差を測定する。

　アンビル２０に設けたＦＰＣ吸着穴２０ｂより吸引を開始し、ＦＰＣ吸着センサ７６ｂがＦＰＣ１の吸着を確認するとＦＰＣ保持・供給手段５０のＦＰＣ１の吸着固定を解除し、ＦＰＣ保持・供給手段５０を上昇させ、また、ＣＣＤカメラ４１とこれに固着しているレンズ４を元の位置に戻して位置決め工程は完了となる。接合後は、ＦＰＣ１とＰＣＢ３は接合が完了して一体となっているので、ＰＣＢ吸着解除と同時にアンビル２０に設けたＦＰＣ吸着穴２０ｂの吸着を解除し、ＦＰＣ１とＰＣＢ３の吸着固定を解除することで取り出し工程は完了となる。なお、ＰＣＢ３に設けたＰＣＢアライメント穴からＦＰＣ１のアライメントマークをアンビル側に設けたレンズ４０を通してＣＣＤ４１で観察する方法も考えられる

　本実施例は、請求項１や請求項２や請求項４を実施するに当たり、ＦＰＣとＰＣＢを簡単に位置決めする請求項１３と請求項１４の上記とは別の実施例である。なお、この方法によれば上記実施例１２や実施例１３の様な、位置決めの用途に図１のθ軸ステージ２３、Ｘ軸ステージ２４、Ｙ軸ステージ２５や図２２や図２３のレンズ４０，ＣＣＤカメラ４１を設ける必要がないので、装置構成が単純になり、装置のコストも小さくなる。

　以下に、各部分を図２４、図２５、図２６を用いて詳細に説明する。図２４はＦＰＣの平面図である。この図２４において、１がＦＰＣ、１ａはこのＦＰＣ１の絶縁材料でできた基材であるＦＰＣ基材、２はＦＰＣ基材１ａ上に形成された電気回路であるＦＰＣ電極、６ｂはＦＰＣ基材１ａに設けられた２対のＦＰＣ位置決め穴である。図２５はＰＣＢの平面図である。この図２５において、３がＰＣＢ、３ａはこのＰＣＢ３の絶縁材料でできた基材であるＰＣＢ基材、４はＰＣＢ基材３ａ上に形成された電気回路であるＰＣＢ電極、７ｂはＰＣＢ基材３ａに設けられた２対のＰＣＢ位置決め穴である。図２６は図１の一部を抜粋した、本発明の実施例を示す斜視図である。この図２６において、２０はアンビル、２０ｃはアンビル２０に圧入して固着された２対の位置決めピンである。

　図２６を用いて、本発明を実施した場合の工程を説明する。まず、ＰＣＢ３をＰＣＢ電極４を上に向けてＰＣＢ位置決め穴７ｂを、アンビル２０に固着している位置決めピン２０ｃに差し込む。つぎに、ＦＰＣ１を、ＦＰＣ電極２を下に向け、ＦＰＣ位置決め穴６ｂを上記ＰＣＢ３に接合部が重なるように、アンビル２０に固着している位置決めピン２０ｃに差し込むことで、位置決め工程は完了となる。接合後は、ＦＰＣ１とＰＣＢ３は接合が完了して一体となっているので、ＦＰＣ位置決め穴６ｂとＰＣＢ位置決め穴７ｂとを同時に位置決めピン２０ｃから抜き取ることで取り出し工程は完了となる。

　上記の通りこの発明は位置決めが簡単にできるので、作業者の手作業に向いている。しかし、本発明ではＦＰＣ１を差し込むときに位置決めピン２０ｃで、ＦＰＣ位置決め穴７ｂを変形させてしまい、位置決め精度が落ちるという危険を内包しているので、電極のピッチが０．３ｍｍ程度のＦＰＣの接合に適した方法である。上記欠点を補うためにＦＰＣ位置決め穴６ｂ、ＰＣＢ位置決め穴７ｂ、位置決めピン２０ｃの数を増やしてもよい。

　なお、位置決めピン２０ｃの材質は容易に曲がらない材料であれば、ＳＵＳ３０４の様な硬度のある金属や、ＰＥＥＫ（商品名）のような硬度のある樹脂でも良い。また、位置決めピン２０ｃの形状は円筒形状や角柱形状でも良い。さらに、ピンの径が細いために圧入が弱い場合は細い径の部分と太い径の部分との２つ以上の異径部分を持つ段付きピンとしても良い。また、上記段付きピン形状であれば固着方法は圧入以外でも可能となり、圧入の代わりにねじなどで固着しても良い。また、上記位置決めピン２０ｃをアンビル２０に対して相対的に上下に移動する手段を設け、位置決めピン２０ｃをアンビル２０の表面より下に沈めれば、接合したＰＣＢ３とＦＰＣ１をピンから容易に抜くことができる。

　接合プロセスが低温かつ短時間であるので、ＦＰＣの基材がポリイミドなどの耐熱性樹脂である必要がないため、ＰＥＴなどの安い樹脂が基材に用いることが出来る。また、上記特徴に加え低荷重であるため、たとえば電極が金や銀やアルミニウム等でコートできれば基材がＰＥＴであるフィルム液晶パネルやタッチパネルとの接合に用いることができる。また、基材がガラスである液晶パネルやプラズマディスプレイや有機ＥＬとの接合にも、電極が金や銀やアルミニウム等でコートできれば用いることができる。また、接合部にコネクタなどの立体部分がないため、上記フィルム液晶や、ＲＦＣ、シートスイッチなどと組み合わせて、ウェラブルコンピュータなどの実現に寄与することが考えられる。

１　ＦＰＣ
１ａ　ＦＰＣ基材
２　ＦＰＣ電極
３　ＰＣＢ
３ａ　ＰＣＢ基材
４　ＰＣＢ電極
５　樹脂
５ａ　液状樹脂
６ａ　ＦＰＣアライメント穴（アライメントマーク）
６ｂ　ＦＰＣ位置決め穴
７ａ　ＦＰＣアライメント穴（アライメントマーク）
７ｂ　ＰＣＢ位置決め穴
１０　超音波ホーン
１０ａ　ナール（ピラミッド）形状超音波ホーン
１０ｂ　凸型ブレード形状１列超音波ホーン
１０ｃ　凸型ブレード形状３列超音波ホーン
１０ｄ　凸型ブレード形状１列１条超音波ホーン
１０ｅ　凸型ブレード形状１列３条超音波ホーン
１０ｆ　凸型ブレード形状３列３条超音波ホーン
１１　超音波ホーンヒータ
１２　超音波振動子
１３　荷重手段
２０　アンビル
２０ａ　ＰＣＢ固定用吸着穴
２０ｂ　ＦＰＣ固定用吸着穴
２０ｃ位置決めピン
２１　アンビルヒータ
２２　荷重センサ
２３　θ軸ステージ
２４　Ｘ軸ステージ
２５　Ｙ軸ステージ
３０　ニードル
３１　シリンジ
３２　シリンジ保持・上下手段
４０　レンズ
４０ａ　レンズ
４０ｂ　レンズ
４１　ＣＣＤカメラ
４１ａ　ＣＣＤカメラ
４１ｂ　ＣＣＤカメラ
５０　ＦＰＣ保持・供給手段
６０　研磨砥石
６１　研磨砥石保持手段
７０　制御装置
７１　超音波発信器
７２　荷重制御装置
７３ａ　超音波ホーン温度調整装置
７３ｂ　アンビル温度調整装置
７４　樹脂吐出制御装置
７５　画像位置決め制御装置
７６ａ　ＦＰＣ吸着センサ
７６ｂ　ＦＰＣ吸着センサ
７６ｃ　ＰＣＢ吸着センサ
７７　位置制御装置

Claims

　加熱式超音波ホーンの先端の幅が０．００１～０．５ｍｍであることを特徴としていることと、先端形状が振動方向に直交していることと、断面形状が加圧面に垂直な凸型のブレード形状であることを特徴とする加熱式超音波ホーンを接合面に平行かつ、電極方向に対して平行な方向に加振するように配置してあることと、ＦＰＣと回路の電極を重ねてから所定の圧力で接合面に垂直に荷重をかけながら、加熱・加振することで、電極同士の金属接合することと、さらに、樹脂を用いてＦＰＣとＰＣＢの接着を行うことを特徴とする超音波接合方法。
　請求項１の凸型のブレードを複数列１条、もしくは、１行複数条、もしくは、複数行複数条、に配置して、複数行×１条、もしくは、１行×複数条、もしくは、複数行×複数条の位置で接合することを特徴とする超音波接合方法。
　請求項１や請求項２を実施するために、荷重手段と、加振手段と、加熱手段を持つことを特徴とする超音波接合装置。
　請求項１や請求項２を実施するにあたり接合位置を相対移動させて電極上の、複数行×１条、もしくは、１行×複数条、もしくは、複数行×複数条の位置で接合することを特徴とする超音波接合方法。
　請求項４を実施するために、荷重手段と加振手段と加熱手段とＦＰＣと超音波ホーンを相対移動させる手段を持つことを特徴とする超音波接合装置。
　請求項１や請求項２や請求項４の実施時に、樹脂を接合面の接合長さの３０～５０％の長さであることを特徴としていることと、かつ接着に必要な体積になるような一定の厚みで事前に配置し、ＦＰＣと回路の電極を重ねてから所定の圧力で接合面に垂直に荷重をかけながら加振・加熱させるときに、樹脂を配置していなかった部分の金属接合と、樹脂を配置していた部分で樹脂を加熱溶融して電極間を排出する金属接合に時間差を設けて接合・接着することを特徴とする超音波接合方法。
　請求項１や請求項２や請求項４の実施後に、液状の常温硬化樹脂・嫌気性硬化樹脂・好湿性硬化樹脂や液状の熱可塑性樹脂・熱硬化性樹脂や液状のＵＶ硬化性樹脂などを、電極同士の金属接合のあとに端子の端面より流し込むことにより、電極の金属接合を阻害しないでＦＰＣとＰＣＢを接着することを特徴とする超音波接合方法。
　請求項７を実施するために、樹脂塗布の手段を持つことを特徴とする超音波接合装置。
　請求項１や請求項２や請求項４実施時に、超音波ホーンが摩耗したり、超音波ホーンに樹脂などが付着して汚れたりしても、接合の待機時間中に研磨砥石や紙ヤスリやラップフィルムなどを当て、そのうえで超音波ホーンを振動させて超音波ホーンの平面研磨や洗浄を行うことを特徴とする超音波接合方法。
　請求項１１を実施させるための、研磨砥石や紙ヤスリやラップフィルムなどを配置する手段を持つことを特徴とする超音波接合装置。
　請求項１や請求項２や請求項４実施時に、ＦＰＣとＰＣＢの位置決めを、ＦＰＣもしくはＰＣＢの一方に２つ以上の位置決め用の穴をあけ、もう一方のＦＰＣもしくはＰＣＢ上に、ＦＰＣとＰＣＢを重ねたときに同位置に重なるように印刷やメッキで所定の位置に設けた、２つ以上の、この穴を通して観察できる大きさの位置決め用のマークを、この穴を通して顕微鏡やＣＣＤカメラなどで観察しながら位置決めすることを特徴とする超音波接合方法。
　請求項１１を実施させるための観察手段と位置決め手段を持つことを特徴とする超音波接合装置。
　請求項１や請求項２や請求項４実施時に、ＦＰＣとＰＣＢの位置決めを、ＦＰＣもしくはＰＣＢの一方に、２つ以上の位置決め用の穴をあけ、もう一方のＦＰＣもしくはＰＣＢ上に、ＦＰＣとＰＣＢを重ねたときに、同位置に重なるように、２つ以上の上記と同じ大きさの位置決め穴をあけ、アンビル上に設けてある位置決めピンにその穴に差し込んで位置決めすることを特徴とする超音波接合方法。
　請求項１３を実施させるためのアンビル上に位置決めピンを設けてあることを特徴とする超音波接合装置。