特開 2019-209369 超音波接合装置および超音波接合方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2019-209369(P2019-209369A)

(43)【公開日】2019年12月12日

(54)【発明の名称】超音波接合装置および超音波接合方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 20/10 20060101AFI20191115BHJP

   H01L 21/607 20060101ALI20191115BHJP

   H01L 21/60 20060101ALI20191115BHJP

   B06B 3/00 20060101ALI20191115BHJP

【ＦＩ】

   B23K20/10

   H01L21/607 C

   H01L21/60 311R

   B06B3/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2018-109768(P2018-109768)

(22)【出願日】2018年6月7日

(71)【出願人】

【識別番号】000003067

【氏名又は名称】ＴＤＫ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001494

【氏名又は名称】前田・鈴木国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】須永 誠寿郎

(72)【発明者】

【氏名】宮腰 敏暢

(72)【発明者】

【氏名】牧田 光悦

【テーマコード（参考）】

4E167

5D107

5F044

【Ｆターム（参考）】

4E167BE07

5D107BB20

5D107EE01

5D107FF03

5F044KK03

5F044KK06

5F044NN13

5F044PP11

(57)【要約】

【課題】配線ピッチ間隔が狭い場合でも、ショート不良などを発生させることなく、平面部材同士の電気的接続を図ることが容易な超音波接合装置および超音波接合方法を提供すること。
【解決手段】接合すべき第１平面部材と第２平面部材とが設置されるステージと、第１平面部材と前記第２平面部材との積層部分に押し当てられる押圧部を持つ超音波ホーンと、を有する超音波接合装置である。ステージは、第１平面部材が設置される低位側表面と、低位側表面に対して所定の段差高さで高い位置にあり、第２平面部材が設置される高位側表面と、低位側表面と高位側表面との境界に位置する段差壁面と、を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

接合すべき第１平面部材と第２平面部材とが設置されるステージと、
前記第１平面部材と前記第２平面部材との積層部分に押し当てられる押圧部を持つ超音波ホーンと、
を有する超音波接合装置であって、
前記ステージは、
前記第１平面部材が設置される低位側表面と、
前記低位側表面に対して所定の段差高さで高い位置にあり、前記第２平面部材が設置される高位側表面と、
前記低位側表面と前記高位側表面との境界に位置する段差壁面と、を有する超音波接合装置。

【請求項2】

前記ステージは、
前記第１平面部材の端部が前記段差壁面に接触して位置決めされるように、前記第１平面部材を前記低位側表面に着脱自在に固定する第１固定手段と、
前記第２平面部材の少なくとも一部が前記第１平面部材の上に積層されるように、前記第２平面部材を前記高位側表面に着脱自在に固定する第２固定手段と、をさらに有する請求項１に記載の超音波接合装置。

【請求項3】

前記超音波ホーンを、前記ステージに対して相対移動させる移動機構と、
前記超音波ホーンの押圧部が、前記段差壁面に対応する位置で前記積層部分に押し当てられるように、前記移動機構を制御する制御手段と、をさらに有する請求項２に記載の超音波接合装置。

【請求項4】

前記段差高さは、前記第１平面部材の厚みと同等以下である請求項１〜３のいずれかに記載の超音波接合装置。

【請求項5】

前記超音波ホーンの押圧部は、前記段差壁面から所定範囲で前記低位側表面の上に位置する前記積層部を押圧するように、前記移動機構が前記制御手段で制御される請求項３または４に記載の超音波接合装置。

【請求項6】

低位側表面と、前記低位側表面に対して所定の段差高さで高い位置にある高位側表面と、前記低位側表面と前記高位側表面との境界に位置する段差壁面と、を有するステージを準備する工程と、
第１平面部材を、当該第１平面部材の端部が前記段差壁面に位置合わせされるように、前記低位側表面に設置する工程と、
第２平面部材の少なくとも一部が前記第１平面部材の上に積層される積層部分が形成されるように、前記高位側表面に、第２平面部材を設置する工程と、
超音波ホーンの押圧部を、前記段差壁面に対応する位置で前記積層部分に押し当てる工程と、を有する超音波接合方法。

【請求項7】

前記第２平面部材と積層される前記第１平面部材の表面には、第１金属が形成してあり、
前記第１平面部材と積層される前記第２平面部材の表面には、第２金属が形成してあり、
前記超音波ホーンの押圧部が接触する前記積層部分では、前記第１金属と前記第２金属とが超音波により固相結合される請求項６に記載の超音波接合方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、超音波接合装置および超音波接合方法に関する。

【背景技術】

【0002】

たとえば特許文献１に示すように、表示画面基板となるガラス基板の配線を、異方性導電膜（anisotropIc conductive film：以下ＡＣＦ）を介して、フレキシブル配線基板（ＦＰＣ）などに接続される技術は知られている。

【0003】

しかしながら、近年、配線パターンのピッチ間隔が狭くなってきており、ＡＣＦで接続する場合には、配線間のショート不良が課題になってきている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１６−１８６５１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、配線ピッチ間隔が狭い場合でも、ショート不良などを発生させることなく、平面部材同士の電気的接続を図ることが容易な超音波接合装置および超音波接合方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するために、本発明に係る超音波接合装置は、
接合すべき第１平面部材と第２平面部材とが設置されるステージと、
前記第１平面部材と前記第２平面部材との積層部分に押し当てられる押圧部を持つ超音波ホーンと、
を有する超音波接合装置であって、
前記ステージは、
前記第１平面部材が設置される低位側表面と、
前記低位側表面に対して所定の段差高さで高い位置にあり、前記第２平面部材が設置される高位側表面と、
前記低位側表面と前記高位側表面との境界に位置する段差壁面と、を有する。

【0007】

本発明に係る超音波接合装置を用いて第１平面部材と第２平面部材との超音波接合を行うには、まず、第１平面部材を、当該第１平面部材の端部が前記段差壁面に位置合わせされるように、前記低位側表面に設置する。次に、第２平面部材の少なくとも一部が第１平面部材の上に積層される積層部分が形成されるように、高位側表面に、第２平面部材を設置する。その後に、超音波ホーンの押圧部を、段差壁面に対応する位置で前記積層部分に押し当てれば、超音波接合が完了する。

【0008】

本発明の超音波接合装置では、ステージの表面に段差壁面があるために、この段差壁面を利用して、第１平面部材と第２平面部材との位置合わせが容易になり、これらの配線パターン同士の超音波接合が可能になる。そのため、たとえば数十μｍ以下程度に配線ピッチ間隔が狭い場合でも、ショート不良などを発生させることなく、平面部材同士の電気的接続を図ることが容易になる。

【0009】

また、最近では、スマートフォンなどの表示画面などのように、装置の外形サイズ近くまでに広い表示画面が要求されることから、配線パターン同士の接合長さも短くせざるを得ず、その接続信頼性が問題になってきている。本発明の装置によれば、超音波接合により金属同士の固相結合が可能になり、接続の信頼性も向上する。

【0010】

さらに、本発明の超音波接合装置では、ステージの表面に段差壁面があるために、第１平面部材と第２平面部材との積層部の幅が、たとえば６０ｍｍ以上に広い場合でも、確実に配線パターン同士を超音波接合することができる。

【0011】

好ましくは、前記ステージは、
前記第１平面部材の端部が前記段差壁面に接触して位置決めされるように、前記第１平面部材を前記低位側表面に着脱自在に固定する第１固定手段と、
前記第２平面部材の少なくとも一部が前記第１平面部材の上に積層されるように、前記第２平面部材を前記高位側表面に着脱自在に固定する第２固定手段と、をさらに有する。

【0012】

第１固定手段としては、特に限定されないが、たとえばステージの低位側表面に形成してある複数の第１吸着孔が例示される。複数の第１吸着孔に負圧を導入することで、第１平面部材を低位側表面に着脱自在に固定することができる。また、同様に、第２固定手段としては、特に限定されないが、たとえばステージの高位側表面に形成してある複数の第２吸着孔が例示される。複数の第２吸着孔に負圧を導入することで、第２平面部材を高位側表面に着脱自在に固定することができる。

【0013】

好ましくは、本発明の超音波接合装置は、
前記超音波ホーンを、前記ステージに対して相対移動させる移動機構と、
前記超音波ホーンの押圧部が、前記段差壁面に対応する位置で前記積層部分に押し当てられるように、前記移動機構を制御する制御手段と、をさらに有する。

【0014】

移動機構としては、超音波ホーンを、ステージに対して移動させる機構、ステージを超音波ホーンに対して移動させる機構、あるいはこれらの双方の機構であってもよい。移動機構は、少なくとも超音波ホーンを、ステージに対して相対的に近づける方向またはその逆方向に移動させる機構を含む。また、移動機構は、超音波ホーンを、ステージに対して相対的に平面方向に移動させる機構も含むことが好ましい。

【0015】

好ましくは、前記段差高さは、前記第１平面部材の厚みと同等以下である。このように構成することで、ステージの製造誤差があったとしても、第１平面部材の上面が、高位側表面に対して低くなることはなくなり、第１平面部材の上面が、高位側表面と面一か僅かに上側に突出することになる。そのため、第２平面部材を高位側表面に設置する場合に、それらの積層部（重複部）では、必ず第１平面部材と第２平面部材とが接触することになる。そのため、確実に超音波接合を行うことが可能になり、接続部の信頼性がさらに向上する。

【0016】

好ましくは、前記超音波ホーンの押圧部は、前記段差壁面から所定範囲で前記低位側表面の上に位置する前記積層部を押圧するように、前記移動機構が前記制御手段で制御される。超音波ホーンの押圧部は、高位側表面の上に位置する第２平面部材を押圧しないことが好ましく、積層部のみを押圧して超音波接合することが好ましい。このように構成することで、配線パターンの断線などを生じさせることなく、配線パターン同士の超音波接合の信頼性がさらに向上する。

【0017】

本発明に係る超音波接合方法は、
低位側表面と、前記低位側表面に対して所定の段差高さで高い位置にある高位側表面と、前記低位側表面と前記高位側表面との境界に位置する段差壁面と、を有するステージを準備する工程と、
第１平面部材を、当該第１平面部材の端部が前記段差壁面に位置合わせされるように、前記低位側表面に設置する工程と、
第２平面部材の少なくとも一部が前記第１平面部材の上に積層される積層部分が形成されるように、前記高位側表面に、第２平面部材を設置する工程と、
超音波ホーンの押圧部を、前記段差壁面に対応する位置で前記積層部分に押し当てる工程と、を有する。

【0018】

本発明の超音波接合方法では、ステージの表面に段差壁面があるために、この段差壁面を利用して、第１平面部材と第２平面部材との位置合わせが容易になり、これらの配線パターン同士の超音波接合が可能になる。そのため、たとえば数十μｍ以下程度に配線ピッチ間隔が狭い場合でも、ショート不良などを発生させることなく、平面部材同士の電気的接続を図ることが容易になる。なお、超音波の振動の方向は、積層部の積層方向ではなく、接合される配線パターン同士の長手方向に沿う方向であることが好ましい。

【0019】

また、最近では、スマートフォンなどの表示画面などのように、装置の外形サイズ近くまでに広い表示画面が要求されることから、配線パターン同士の接合長さも短くせざるを得ず、その接続信頼性が問題になってきている。本発明の方法によれば、超音波接合により金属同士の固相結合が可能になり、接続の信頼性も向上する。

【0020】

さらに、本発明の超音波接合方法では、ステージの表面に段差壁面があるために、第１平面部材と第２平面部材との積層部の幅が、たとえば６０ｍｍ以上に広い場合でも、確実に配線パターン同士を超音波接合することができる。

【0021】

好ましくは、前記第２平面部材と積層される前記第１平面部材の表面には、第１金属が形成してあり、
前記第１平面部材と積層される前記第２平面部材の表面には、第２金属が形成してあり、
前記超音波ホーンの押圧部が接触する前記積層部分では、前記第１金属と前記第２金属とが超音波により固相結合される。

【0022】

好ましくは、第１平面部材に形成してある配線パターンの接続部が第１金属で構成してあり、第２平面部材に形成してある配線パターンの接続部が第２金属で構成してある。これらが超音波接合により固相結合される。これらの金属としては、超音波接合可能な金属（合金含む）であれば、特に限定されないが、銀、金、アルミニウム、あるいはこれらを主成分とする合金などが例示される。なお、これらの金属の表面に、チタンなどを主成分とする酸化防止膜が形成してあってもよい。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】図１は本発明の一実施形態に係る超音波接合装置の概略構成図である。

【図2】図２は図１に示す装置を用いた超音波接合方法の一工程を示す概略図である。

【図3】図３は図２の続きを示す概略図である。

【図4】図４は図３の続きを示す概略図である。

【図5A】図５Ａは図４の続きを示す概略図である。

【図5B】図５Ｂは図５Ａの続きを示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。

【0025】

図１に示す本発明の一実施形態に係る超音波接合装置２を用いて、図２〜図５Ｂに示す超音波接合方法を行い、図５Ｂに示す基板接合体８を製造する方法を説明する。

【0026】

図５Ｂに示すように、基板接合体８は、第１平面部材としての電子制御基板４と、第２平面部材としてのフレキシブル基板６とを有する。電子制御基板４は、たとえば液晶表示パネル、有機ＥＬ表示パネル、あるいはその他の表示パネルであってもよく、たとえばガラス基板を含んでいてもよい。

【0027】

フレキシブル基板６は、電子制御基板４に、何らかの信号と電力を供給するための基板であり、電子制御基板４の配線パターン４ａと、フレキシブル基板６の配線パターン６ａとが、パターン毎に電気的に接続されている。

【0028】

なお、図５Ｂに示す基板接合体８では、配線パターン４ａと配線パターン６ａとが超音波接合された後には、フレキシブル基板６は、電子制御基板４の配線パターン４ａ側の端部から裏側に折り曲げられて、たとえばスマートフォンのケーシングの内部に収容される。このように構成することにより、ケーシングの外形サイズに近い全面を、電子制御基板４の表示画面として利用することができる。

【0029】

このような観点からは、配線パターン４ａと配線パターン６ａとのＸ軸方向の重複幅ｘ１（図５Ａ参照）は、たとえば０．５ｍｍ以下、好ましくは０．２ｍｍ以下と、可能な限り小さくすることが要求されている。また、また、画面表示の高微細化と共に、配線パターン４ａおよび配線パターン６ａのＹ軸方向の配線ピッチ間隔は、たとえば数十μｍ以下、好ましくは２０μｍ以下程度に小さくなってきている。なお、図では、基板６の厚みが基板４と同程度の厚みに描いてあるが、実際には、基板６の厚みは、基板４の厚みに比較して小さいが、同じでも逆でもよい。

【0030】

本実施形態では、電子制御基板４の配線パターン４ａと、フレキシブル基板６の配線パターン６ａとを、パターン毎に電気的に接続するために、図１に示す超音波接合装置２を用いている。

【0031】

図１に示すように、本実施形態の超音波接合装置２は、接合すべき電子制御基板４とフレキシブル基板６とが設置されるステージ１０と、電子制御基板４と前フレキシブル基板６との積層部分に押し当てられる押圧部５０ａを持つ超音波ホーン５０と、を有する。

【0032】

また、ステージ１０のＺ軸方向の上部には、搬送ヘッド２０が、ステージ１０に対してＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向に相対移動自在に配置してある。さらに、ステージ１０のＺ軸方向の上部には、搬送ヘッド２０とはＺ軸方向の位置がずれるように、カメラ３０が、ステージ１０に対して、少なくともＸ軸およびＹ軸方向に相対移動自在に配置してある。なお、カメラ３０も、搬送ヘッド２０と同様に、ステージ１０に対してＺ軸方向に相対移動自在に配置してもよい。

【0033】

また、超音波ホーン５０は、搬送ヘッド２０およびカメラ３０とは衝突しない位置で、ステージ１０に対してＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向に相対移動自在に配置してある。相対移動自在とは、一方が他方に対して移動してもよく、他方が一方に対して移動してもよく、あるいは、一方と他方とが相互に移動してもよいという趣旨であり、一方と他方との相対位置が変化する。

【0034】

ステージ１０、超音波ホーン５０、吸着ヘッド２０およびカメラ３０の相対移動機構の制御は、図示省略してある制御手段により行われる。制御手段は、装置２の制御装置を兼ねていてもよく、カメラ３０により取得した画像の画像処理、後述する吸着孔１１，１２，１４の負圧制御も行っていてもよい。制御手段としては、専用の制御回路でもよく、制御プログラムを持つ汎用のコンピュータで構成されていてもよい。

【0035】

なお、図面において、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、相互に略垂直であり、Ｚ軸は、装置２の高さ方向に一致し、Ｘ軸は、電子制御基板４またはフレキシブル基板６の長手方向に一致し、Ｙ軸は、電子制御基板４またはフレキシブル基板６の幅方向に一致する。また、Ｘ軸およびＹ軸は、電子制御基板４の表示面に略平行である。

【0036】

ステージ１０のＺ軸上面には、少なくとも電子制御基板４が設置される低位側表面１０ａと、低位側表面１０ａに対して所定の段差高さｚ１で高い位置にある高位側表面１０ｂと、低位側表面１０ａと高位側表面１０ｂとの境界に位置する段差壁面１０ｃとが形成してある。低位側表面１０ａと高位側表面１０ｂとは、それぞれＸ−Ｙ軸平面に対して、略平行であり、段差壁面１０ｃは、Ｚ−Ｙ軸平面に対して、略平行である。

【0037】

低位側表面１０ａには、電子制御基板４が設置される接合位置１０ａ１と、接合位置１０ａ１からＸ軸方向（またはＹ軸方向）に離れてフレキシブル基板６が仮設置される待機位置１０ａ２とが形成してある。接合位置１０ａ１に位置する低位側表面１０ａには、ステージ１０の内部に形成してある複数の第１吸着孔１２が開口してある。また、待機位置１０ａ２に位置する低位側表面１０ａには、ステージ１０の内部に形成してある複数の待機吸着孔１１が開口してある。

【0038】

第１吸着孔１２に負圧が作用することで、接合位置１０ａ１に載置された電子制御基板４を、接合位置１０ａ１において低位側表面１０ａに着脱自在に吸着仮固定することができる。接合位置１０ａ１においては、電子制御基板４は、基板４に形成してある配線パターン４ａの接続予定部がＺ軸方向の上を向くように、しかも、基板４の配線パターン４ａの接続予定部側の端部が段差壁面１０ｃに突き当たる（接触する）ように配置される。電子制御基板４を、接合位置１０ａ１において低位側表面１０ａの上述した所定位置に配置するための手段としては、たとえば図１に示す吸着ヘッド２０を用いてもよいし、あるいは、これとは別の吸着ヘッドを用いてもよい。

【0039】

また、待機吸着孔１１に負圧が作用することで、待機位置１０ａ２に載置されたフレキシブル基板６を、待機位置１０ａ２において低位側表面１０ａに着脱自在に吸着仮固定することができる。待機位置１０ａ２においては、フレキシブル基板６は、基板６に形成してある配線パターン６ａの接続予定部がＺ軸方向の下を向くように、しかも、基板６の配線パターン６ａの接続予定部側の端部が電子制御基板４とはＸ軸方向の反対側を向くように配置される。フレキシブル基板６を、待機位置１０ａ２において低位側表面１０ａの上述した所定位置に配置するための手段としては、たとえば図１に示す吸着ヘッド２０を用いる。

【0040】

本実施形態では、段差壁面１０ｃの段差高さＺ１は、電子制御基板４の厚みｔ０と同等以下であり、これらの差異（ｔ０−ｚ１）は、好ましくは、０〜２０μｍ、さらに好ましくは１０〜２０μｍである。

【0041】

ステージ１０の高位側表面１０ｂには、段差壁面１０ｃの近くで、ステージ１０の内部に形成してある複数の第２吸着孔１４が開口してある。第２吸着孔１４に負圧が作用することで、図４に示すように、高位側表面１０ｂに載置されたフレキシブル基板６を、段差壁面１０ｃの近くで高位側表面１０ｂに着脱自在に吸着仮固定することができる。フレキシブル基板６を、段差壁面１０ｃの近くで高位側表面１０ａに配置するための手段としては、たとえば吸着ヘッド２０を用いる。

【0042】

次に、図１に示す超音波接合装置２を用いた超音波接合方法について説明する。図２に示すように、まず、待機位置１０ａ２の低位側表面１０ａに開口している待機吸着孔１１の負圧を解除し、吸着ヘッド２０により、待機位置１０ａ２に位置しているフレキシブル基板６をＺ軸方向の上部に持ち上げる。吸着ヘッド２０は、たとえば吸引力によりヘッド下面に基板６を吸着保持する機構を有する。

【0043】

その後に、図３に示すように、吸着ヘッド２０を基板６と共に、ステージ１０に対して、Ｘ軸方向に移動させる。なお、ステージ１０をＸ軸方向に移動させてもよい。吸着ヘッド２０に保持された基板６は、段差壁面１０ｃ近くの高位側表面１０ｂの上に位置するように、吸着ヘッド２０がステージ１０に対してＸ軸方向に相対移動する。その移動制御は、制御手段により行われる。

【0044】

また、基板６の配線パターン６ａの接続予定部が、基板４の配線パターン４ａの接続予定部と正確に位置合わせされるように、配線パターン４ａと配線パターン６ａとの間には、カメラ３０が入り込み、これらの位置関係を撮像し、制御手段では、これらの画像処理を行う。その画像処理結果に基づき、制御手段は、基板６の配線パターン６ａの接続予定部が、基板４の配線パターン４ａの接続予定部と正確に位置合わせされるように、吸着ヘッド２０を、ステージ１０に対して、Ｘ軸およびＹ軸方向に相対的に移動させる。また、必要に応じて、制御手段は移動機構を制御して、吸着ヘッド２０を、ステージ１０に対して、吸着ヘッドの軸芯回りに回転移動も行わせてもよい。

【0045】

次に、カメラ３０は、基板６とステージ１０との間からＸ軸方向に移動し、吸着ヘッド２０のＺ軸方向の移動を阻害しない位置に退避する。その後に、図４に示すように、吸着ヘッド２０はステージ１０の高位側表面１０ｂに近づき、基板６への吸着保持を解除し、基板６を高位側表面１０ｂの上に載置する。同時に、第２吸着孔１４に負圧が作用し、基板６を高位側表面１０ｂの上に吸着保持する。その状態で、基板６のＸ軸方向の端部下面と基板４のＸ軸方向の端部上面とが重なり、段差壁面１０ｃに対応する位置で積層部分が形成される。積層部分では、配線パターン４ａの接合予定部と配線パターン６ａの接合予定部とが向き合うことになる。

【0046】

次に、図５Ａに示すように、ステージ１０を、吸着ヘッド２０およびカメラ３０に対してＸ軸方向に相対移動させて、超音波ホーン５０の押圧部５０ａを、配線パターン６ａ，４ａ同士の積層部分のＺ軸方向の直上位置に位置させる。なお、ステージ１０の段差壁面１０ｃに対して、超音波ホーン５０の押圧部５０ａがＸ軸方向の所定範囲ｘ３内で低位側表面１０ａの上に位置するように、予めステージ１０と超音波ホーン５０とのＸ軸相対移動が制御されている。

【0047】

すなわち、超音波ホーン５０の押圧部５０ａは、段差壁面１０ｃから所定範囲ｘ３で低位側表面の上１０ａに位置する積層部を押圧するように、移動機構が制御手段で制御される。なお、所定範囲ｘ３とは、０より大で、積層部のＸ軸方向長さｘ１よりも小さいことが好ましい。つまり、押圧部５０ａが高位側表面１０ｂの上に位置する基板６の表面を押圧しないように制御される。

【0048】

積層部のＸ軸方向長さｘ１は、配線パターン４ａ，６ａの接続予定部の重なり長さとも一致し、たとえば０．５ｍｍ以下、好ましくは０．２ｍｍ以下と、可能な限り小さくすることが要求されている。また、基板４および６の重なり部分（積層部分）を押圧する押圧部５０ａのＸ軸方向の長さｘ２は、積層部のＸ軸方向長さｘ１と同等以上であることが好ましく、長さの差（ｘ２−ｘ１）は、好ましくは、０以上で０．５ｍｍ、さらに好ましくは０．０１〜０．０８ｍｍである。

【0049】

次に、図５Ａから図５Ｂに示すように、超音波ホーン５０をステージ１０に対してＺ軸方向の下方に相対移動させ、超音波ホーン５０の押圧部５０ａを、基板４と６との積層部分に押し付け、積層部分にＺ軸方向の押圧力とＸ軸方向の超音波振動を加える。その結果、Ｘ軸方向に長くＹ軸方向には所定ピッチ間隔で配置されている積層部分の配線パターン４ａ，６ａの金属同士が超音波により固相結合される。

【0050】

配線パターン４ａ．６ａを構成する金属としては、超音波接合可能な金属（合金含む）であれば、特に限定されないが、銀、金、アルミニウム、あるいはこれらを主成分とする合金などが例示される。なお、これらの金属の表面（特にアルミニウムの表面）に、チタンなどを主成分とする酸化防止膜が形成してあってもよい。

【0051】

本実施形態に係る基板接合体８の製造方法（超音波接合方法を含む）では、ステージ１０の表面に段差壁面１０ｃがあるために、この段差壁面１０ｃを利用して、電子制御基板４とフレキシブル基板６との位置合わせが容易になり、これらの配線パターン４ａ，６ａ同士の超音波接合が可能になる。そのため、たとえば数十μｍ以下程度にＹ軸方向の配線ピッチ間隔が狭い場合でも、ショート不良などを発生させることなく、電子制御基板４とフレキシブル基板６との電気的接続を図ることが容易になる。なお、超音波の振動の方向は、積層部の積層方向（Ｚ軸方向）ではなく、接合される配線パターン４ａ，６ａ同士の長手方向に沿う方向であることが好ましい。

【0052】

また、最近では、スマートフォンなどの表示画面などのように、装置のケーシング外形サイズ近くまでに広い表示画面が要求されることから、配線パターン４ａ，６ａ同士の接合長さｘ１も短くせざるを得ず、その接続信頼性が問題になってきている。本実施形態の方法によれば、超音波接合により金属同士の固相結合が可能になり、接続の信頼性も向上する。

【0053】

さらに、本実施形態の基板接合体の製造方法では、ステージ１０の表面に段差壁面１０ｃがあるために、電子制御基板４とフレキシブル基板６との積層部のＹ軸方向の幅が、たとえば６０ｍｍ以上に広い場合でも、確実に配線パターン同士を超音波接合することができる。

【0054】

また、本実施形態では、超音波ホーン５０の押圧部５０ａは、段差壁面１０ｃから所定範囲で低位側表面１０ａの上に位置する積層部を押圧するように、移動機構が制御手段で制御される。超音波ホーン５０の押圧部５０ａは、高位側表面１０ｂの上に位置するフレキシブル基板６を押圧しないことが好ましく、積層部のみを押圧して超音波接合することが好ましい。このように構成することで、配線パターンの断線などを生じさせることなく、配線パターン４ａ，６ａ同士の超音波接合の信頼性がさらに向上する。

【0055】

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。

【0056】

たとえば、電子制御基板４としては、ガラス基板を含む剛性の基板のみでなく、柔軟性を有するフレキシブルな基板であってもよい。

【0057】

また、上述した実施形態では、第２平面部材として、フレキシブル基板６を用いているが、特に限定されない。

【符号の説明】

【0058】

２… 超音波接合装置
４… 電子制御基板（第１平面部材）
４ａ… 配線パターン
６… フレキシブル基板（第２平面部材）
６ａ… 配線パターン
８… 基板接合体
１０… ステージ
１０ａ… 低位側表面
１０ａ１… 接合位置
１０ａ２… 待機位置
１０ｂ… 高位側表面
１０ｃ… 段差壁面
１１… 待機吸着孔
１２… 第１級着孔
１４… 第２吸着孔
２０… 搬送ヘッド
３０… カメラ
５０… 超音波ホーン
５０ａ… 押圧部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】