JP7033285B2 - 微細配線接合体およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、生体内で使用される超小型のＡＳＩＣ一体型の磁気センサと超小型のＡＳＩＣ一体型の磁気センサへの電源・通信のための微細なフレキシブル配線との微細配線接合体およびその製造方法に関するものである。

カテーテルなどの生体内モーションデバイスに磁気センサを搭載して位置や方位を測定し、その測定値を活用したリモートコントロール治療を実現するための研究が進んでいる（特許文献１、２、３）。また、生体内モーションデバイス内に搭載するためには、小型かつ高感度のＧＳＲセンサの開発が行われている（特許文献４）。

磁気センサを小型化するために、磁気センサ素子と特定用途向け集積回路（以下、ＡＳＩＣと記す。）との一体化したｔＭＲセンサ、ＧＳＲセンサなどの磁気センサの開発が進んでいる。（特許文献５、非特許文献１）。

磁気センサを駆動させるためには、磁気センサへの電源供給機能と磁気センサからの通信機能を有する微細なフレキシブル配線との電気的接合が必須である。小型化のために、ＡＳＩＣの電極端子と磁気センサからの通信機能を有する微細なフレキシブル配線の接続端子の直接接合技術の開発が取り組まれている。
しかし、ＡＳＩＣの電極端子とフレキシブル配線の接続端子との直接接合は機械的な強度が不足するので、特別な工夫が求められる。一般に、ＡＳＩＣ基板とフレキシブルプリント回路との間にＰＣＢ基板を設けて、ＡＳＩＣ基板上の電極端子とフレキシブルプリント回路基板上の接続端子とを接合し、その上で、フレキシブルプリント回路基板上の接続端子とＰＣＢ基板上の接続端子とを接合して機械的強度を保持する。（特許文献６）。

また、プリント配線板上の回路パターンの幅（接続端子部の幅）は、０．２～１．０ｍｍ（２００～１０００μｍ）と大きく、対応する接続させる可撓性プリント配線板の回路パターンも０．２～１．０ｍｍ（２００～１０００μｍ）と大きく、容易に両者のハンダ接合ができてその強度は十分確保できる。フレキシブル配線のサイズ（図１：複数の回路パターンの幅、回路パターンの間隔の幅および両端の幅）は、１．５ｍｍ以上であってカテーテルなどには応用できない。（特許文献７）。
しかし、小型化するためには、ＰＣＢ基板は省略することが必要であり、かつ大きなプリント配線も小さくする必要がある。接続端子（電極端子）の幅を小さくし、プリント配線を小さくした微細フレキシブル配線と小型ＡＳＩＣとを直接接合すると、その強度が低下し、端子間の短絡が発生しやすくなる。特に、生体内モーションデバイスに搭載される磁気センサは、微細なフレキシブル配線により外部電子装置と連結する必要があるが、引っ張った際の破断問題を解決することが求められている。

特開２０１５－１３４１６６号公報 特開２０１７－１２８４０号公報 特許第６２５６９６２号 特許第５８３９５２７号 特表２０１７－５１６９８７号公報 特表２０１７－５１２３５３号公報 実開平６－２３２７４号公報

sensor devices 20181-40-28008

磁気センサの一層の小型化を進めると、磁気センサとフレキシブル配線との接合部も小型化されてその接合強度も必然的に低下することになる。
そのため、背反特性である小型化と接合強度の向上という両方を満足する微細配線接合体を提供することを目的とする。

ＡＳＩＣ一体型磁気センサをカテーテルに内蔵するため、ＡＳＩＣの長さは０．５～２．５ｍｍ、幅０．３～０．８ｍｍとなり、そのＡＳＩＣ上面に形成される幅８０μｍ以下の電極端子の４個とフレキシブル配線の幅８０μｍ以下の接続端子の４個との微細接合する方法について、鋭意検討した。
その結果、単に電極端子と接続端子とをハンダで接合するというのでは平坦な界面部分のみの接着強度しか得られないが、電極端子に窪み（穴形状）を設け、そこにハンダを窪みの容積の１．１～１．３倍程度の過充填をして、ハンダ接合することによりフレキシブル配線の引張方向に直交する窪みのハンダによる抵抗力などが加わって接合強度が大幅に向上することを見出した。１．１より小さいと結合強度が低下し、１．３倍を超えるとハンダがあふれ出して、隣の電極と短絡する危険が生じる。

第１の発明は、磁気センサの電極端子と、フレキシブル配線の接続端子と、電極端子および接続端子の両端子を接合しているハンダ接合部とからなる微細配線接合体に関する。ここで、電極端子の個数は４個以上で、対応する接続端子の個数も４個以上である。
磁気センサは、磁気センサ素子をＡＳＩＣ面上の一方の端部から中央部にかけて直接形成したＡＳＩＣ一体型の磁気センサからなり、
電極端子は、ＡＳＩＣ面上の他方の端部に形成されているレジスト層に位置して、長さ４０～８０μｍ、幅４０～８０μｍからなり、かつ電極端子の中央部には長さ３０～６０μｍ、幅３０～６０μｍ、深さ５～１０μｍの窪みが形成されており、
窪み付き電極端子は、窪みを含む電極端子の全面が導電性材料被膜で覆われており、
フレキシブル配線は、磁気センサと外部電子装置とを連結する幅０．３～０．８ｍｍの配線であって電極端子に対応する接続端子と配線を有し、
ハンダ接合部は、窪みに形成されている四角柱のハンダと四角柱のハンダの上面から拡がっている円板状のハンダとからなる。

第２の発明は、微細配線接合体のハンダ接合部の製造方法に関する。
予め、ＡＳＩＣ面上のレジスト層に４個の電極端子のそれぞれの中央部には窪みが形成され、窪みを含む電極端子の全面が導電性材料被膜で覆われている。
（１）電極端子のサイズは幅４０～８０μｍ、長さ４０～８０μｍにて、接続端子のサイズは幅４０～８０μｍ、長さ４０～８０μｍからなり、
電極端子の窪みのサイズは幅３０～６０μｍ、長さ３０～６０μｍ、深さ５～１０μｍからなり、
（２）窪みに、ハンダペースト注入装置を使用して、窪みの容積の１．１～１．３倍に相当するハンダ微粒子を含むハンダペーストを注入し、
（３）マイクロスコープと位置決め装置を使用して、磁気センサの電極端子とフレキシブル配線の接続端子の位置を合わせ、
（４）ハンダ接合装置を使用して、電極端子と接続端子とハンダペーストを加熱・圧着して、
二つの端子と、窪みに注入されて形成される四角柱のハンダおよび記窪みから溢れ出た窪みの０．１～０．３倍の容積のハンダ微粒子により形成される円板状のハンダからなるハンダ接合部を形成する。

本発明によれば、磁気センサの小型化および電極端子と接続端子との接合強度が改善され、破断などの故障を防止できるため、生体内で使用される超小型ＡＳＩＣ一体型磁気センサと超小型ＡＳＩＣ一体型磁気センサへの電源・通信のための微細なフレキシブル配線基板との微細配線接合体が可能となる。

ＡＳＩＣ一体型磁気センサおけるＡＳＩＣ上の窪み付き電極端子の平面図である。 フレキシブル配線の平面図である。 微細配線接合体の断面図である。 微細配線接合体の拡大した断面図である。 図１のＡ１－Ａ２線における断面図である。 磁気センサを治具に搭載した図である。 磁気センサの電極端子の窪みにハンダ接合剤を注入している図である。 磁気センサの電極端子とフレキシブル配線の接続端子の位置合わせしている図である。 電極端子と接続端子とハンダペーストを加熱・圧着する図である。

本発明の実施形態および実施例について、図１～図９を用いて説明する。
微細配線接合体３は、図３に示すように、磁気センサ１のレジスト層１３に形成されている電極端子１４とフレキシブル配線２の接続端子２１および電極端子１４と接続端子２１を接合しているハンダ接合部１４２から構成される。

磁気センサ１は、磁気センサ素子１１をＡＳＩＣ１２の表面上に直接形成されている超小型のＡＳＩＣ一体型の磁気センサである。磁気センサはｔＭＲセンサ、ＭＩセンサ、ＧＳＲセンサなどである。従来の上記磁気センサは小型化されてはいるものの、内径０．５～１．５ｍｍのカテーテルに内挿可能なサイズではなかった。本発明は、カテーテル内に内蔵できる小型サイズ、すなわち超小型の磁気センサとしてＡＳＩＣ一体型磁気センサと０．３～０．８ｍｍ以下の微細なフレキシブル配線との微細接合を可能とするものである。

磁気センサ１の電極端子１４は、ＡＳＩＣ１２の上面の端部に形成されている厚さ７～１５μｍのレジスト層１３に４個が設けられており、ＡＳＩＣ１２との接続はＡＳＩＣ電極端子１２１からＡＳＩＣ電極配線１２２を介して接続されている。よって、電極端子１４はＡＳＩＣ１２の上面に設けられている（図１および図３）。
電極端子および接続端子は、磁気センサと外部電子回路を接続するための電源供給機能と通信機能のために必要な端子であり、少なくともそれぞれ４個は必要であり、磁気センサからの通信内容が増加することによりさらに両端子の個数は必要となることから４個以上とする。

ＡＳＩＣ１２の電極端子１４は、電極端子１４の中央部に窪み１４１が形成されているフランジ付き角パイプの有底形状である（図１および図５）。フレキシブル配線２の接続端子２１と、従来の平坦な電極端子との平面同士の接合（界面部分の接合）となる円板状のハンダ１４２ｂに加えて、窪み１４１の内部に四角柱のハンダ１４２ａ（窪み部分）を形成して、円板状のハンダ１４２ｂと四角柱のハンダ１４２ａとからなるハンダ接合部１４２の立体形状化（図４）によりＡＳＩＣ１２とフレキシブル配線２との引っ張り破断に対する接合強度が改善される。

電極端子１４は、長さは４０～８０μｍ、幅は４０～８０μｍからなり、４個が幅方向に２０～５０μｍの等間隔に配置されている（図２）。電極端子１４の大きさは、接合強度の向上のために長さおよび幅を４０μｍ以上とし、一方で小型化を図るために８０μｍ以下とする。
次に、電極端子１４の間隔についての試験結果を表１に示す。

試験方法は、磁気センサ１の幅は０．４ｍｍ（４００μｍ）にて、長さ４０μｍ、幅４０μｍ、深さ７μｍからなる窪みを有する長さ５０μｍ、幅５０μｍの電極端子１４を４個並列して、電極端子１４の間隔を１０～６０μｍに変えて試験した。判定基準は、製造の可否、接合体の小型化の可否について判定する。製造の可否は、レジスト層１３に窪み１４１を形成して窪み１４１にハンダ接合剤４２１を注入して溶融することから、電極端子１４間の短絡が発生する場合は×とする。電極端子１４とレジスト層１４の端部との間隔（図１の上端または下端と電極端子１４：ａ）が窪み１４１の幅（ｂ）との比（ａ／ｂ）が１未満となるとａ部に応力が集中して破損しやすくなるので、ａ部の強度を高めるために大きくすると磁気センサの小型化に反することにもなるので▲とする。
その結果、１０μｍの間隔では溶融したハンダによる短絡が発生したので判定は×であった。他方、電極端子１４の６０μｍの間隔（窪み１４１の間隔は７０μｍに相当）ではａ部を１０μｍから７０μｍと大きくすることとなり磁気センサ１の小型化に反したので▲であった。
そこで、電極端子１４の間隙は溶融したハンダによる短絡防止のために２０μｍ以上とし、小型化のために５０μｍ以下とする。

電極端子１４は窪み１４１を有し、その形状は有底状の四角パイプ１４１ｐとフランジ１４１ｆとからなる（図４）。
電極端子１４と窪み１４１の大きさの関係は、窪み１４１の大きさは電極端子１４の大きさよりも長さ、幅ともにそれぞれ小さくしてある。窪み１４１からあふれ出るハンダが電極端子１４のフランジ１４１ｆに留まって隣の電極端子との短絡防止のためである。

窪みの大きさと接合強度との関係について調査した結果を表２に示す。

試験方法は、磁気センサ１の幅は０．４ｍｍ（４００μｍ）にて電極端子１４の個数は４個とした。窪み１４１の幅（長さも窪みの幅と同一）を１５～７５μｍ、深さ２～１５μｍに変えて、小型引張試験装置を用いて引張荷重は１５０ｇで引張試験した。なお、窪みの長さは窪みの幅と同一にし、電極端子１４の大きさは長さおよび幅を４０～８０μｍとし窪み１４１の長さおよび幅より大きくし、フランジ１４１ｆを確保している。
判定基準は、引張試験により微細配線接合体が破断したものは接合強度を×と判定し、破断はしていないが磁気センサの小型化に反するものは△と判定し、平均サイズ１０μｍのハンダ粒が分散しているハンダペースト４２１を窪み１４１に充填が困難な場合はハンダ接合部１４２の形成ができないので▲と判定する。
その結果、先ず、窪み１４１の深さが１５μｍの場合は、窪み１４１の幅に関係なくハンダ粒のサイズより大きいことによる充填が難しかったので▲であった。次に、窪みの深さ２μｍの場合は、窪みの幅１５～６０μｍでは引張荷重１５０ｇで破断した。
また、窪みの幅を７５μｍの場合は、窪みの深さに関係なく引張荷重１５０ｇでは破断しなかったが、電極端子のサイズ（長さおよび幅）８０μｍに対して窪みのサイズ（長さおよび幅）７５μｍとの差が僅少（電極端子１４間の間隔は２０μｍとする）のために溶融したハンダがフランジ１４１ｆから流れ出して電極端子１４間で短絡が発生していた。その解決のためには、電極端子１４のサイズを８０μｍから、９０～９８μｍ程度まで大きくする必要があるために磁気センサの小型化に反することとなるので△であった。
窪みの深さ５μｍ、１０μｍにて窪みの幅３０～５０μｍの場合、引張荷重１５０ｇでは微細配線接合体は破断しなかったので〇であった。
したがって、接合強度の確保のために窪みの幅は３０μｍ以上、深さは５μｍ以上とする。小型化のために窪みの幅は６０μｍ以下とし、製造可能な深さは１０μｍ以下とする。

四角パイプ１４１ｐとフランジ１４１ｆは、金、銅などの導電性材料で形成されており、厚さは１～３μｍである。

フレキシブル配線２は、磁気センサ１と外部電子装置（図示せず）とを連結する幅０．８ｍｍ以下で任意の長さからなる配線であって、電極端子１４に対応する複数個の接続端子２１と配線２２からなる（図２）。
フレキシブル配線の幅は、磁気センサ１の幅に対応するとともに複数個の電極端子１４からなるために、電極端子１４の間隔は短絡防止のために２０μｍが必要となる。他方、ＡＳＩＣ一体型の磁気センサの超小型化のためには、連結するフレキシブル配線の幅は微細な０．３～０．８ｍｍが好ましい。少なくとも４個の接続端子を配列するために０．３ｍｍ以上とし、小型化のために０．８ｍｍ以下とする。

接続端子２１のサイズは、幅８０μｍ以下、長さ８０μｍ以下からなり、好ましくは幅４０～８０μｍ、長さ４０～８０μｍである（図２）。幅および長さを４０μｍ以上とするのは、ハンダ接合部１４２の平坦な界面部分である円板状のハンダ１４２ｂとの接着強度を確保するためである。小型化のために幅および長さは８０μｍ以下とする。
なお、接続端子２１の大きさと電極端子１４の大きさとの関係は、溶融したハンダを両端子間で加圧されて円板状のハンダを形成することから同一の大きさが好ましい。また、両端子の形状も溶融したハンダを両端子間で加圧されて円板状のハンダを形成することから正方形状が好ましい。

電極端子１４と接続端子２１を接合しているハンダ接合部１４２は、四角柱のハンダ１４２ａの窪み部分（深さは、四角柱のパイプ１４１ｐの高さにフランジ１４１ｆの厚さを加えた。）と円板状のハンダ１４２ｂからなる（図４）。
なお、円板状のハンダ１４２ｂは、四角柱パイプ１４１ｐからあふれ出た溶融ハンダが加圧により形成されることから、必ずしも真円状でなく円形から楕円形の厚みのあるハンダの形状である。

電極端子１４の接合強度は、フランジ１４１ｆの上面（円板のハンダ１４２ｂの下面との界面に相当する部分のみ）と四角柱のハンダ１４２ａの上面からなる平坦な界面部分との密着力に加えて、四角柱のハンダ１４２ａにおいてフレキシブル配線２の引張に対する四角柱１４１ｐの一面（図４の四角柱１４１ｐの右側の面）の抵抗力と、四角柱のハンダ１４２ａと四角柱１４１ｐの他の３面（図４の四角柱１４１ｐの左側の面および前後）および四角柱１４１ｐの下面との界面部分の密着力により接合強度は一層大きくなる。なお、四角柱のハンダ１４２ａと円板のハンダ１４２ｂからなるハンダ接合部１４２は溶融ハンダにより一体成形されている（図４）。

なお、電極端子１４および接続端子２１の形状は四角の矩形状に限定されるものではない。円や楕円など円形状の場合にも、電極端子１４が窪みを有することによりハンダ接合部が立体的になって平坦面の界面部分の密着力に加えて抵抗力の作用効果が得る限りは含まれるものである。

この実施形態により、超小型の磁気センサのＡＳＩＣ上の電極端子１４と微細なフレキシブル配線の接極端子２１との微細な接合は、両端子を接合している四角柱のハンダ１４２ａと円板のハンダ１４２ｂとが一体成形されているハンダ接合部を介して行われ、１／２～１／５の小型化かつ接合強度を確保した微細配線接合体が得られる。
すなわち、ＰＣＢ基板を省略し、かつ微細な電極端子および微細な接続端子からなる微細配線接合体にしても、ＡＳＩＣと微細なフレキシブル配線との接合強度が向上し、確保できる。

次に、第２の発明は微細配線接合体３の製造方法である。
微細配線接合体３は、磁気センサ１の電極端子１４とフレキシブル配線２の接続端子２１および電極端子１４と接続端子２１を接合しているハンダ接合部１４２から構成されている。その特徴は、ハンダ接合部１４２が四角柱のハンダ１４２ａと円板のハンダ１４２ｂの一体成形されている。
ハンダ接合部の形成方法は、次のとおりである。

はじめに、電極端子１４の窪み１４１の形成は、ＡＳＩＣ１２の上面のレジスト層１３に窪みを作り、金や銅などを蒸着等により窪みを含む電極端子１４を形成する（図６）。
（１）電極端子１４のサイズは幅４０～８０μｍ、長さ４０～８０μｍ、接続端子のサイズは幅４０～８０μｍ、長さ４０～８０μｍからなり、
電極端子の前記窪みのサイズは幅３０～６０μｍ、長さ３０～６０μｍ、深さ５～１０μｍからなる。

（２）窪み１４１に、ハンダペースト注入装置４２を使用して、窪みの容積の１．１～１．３倍に相当するハンダ微粒子を含むハンダペースト４２１を注入する（図８）。窪みの隅々まで溶融したハンダが行き渡るように１．１倍以上とし、円板状のハンダが形成できてかつ隣の電極端子、あるいは円板状のハンダとの短絡防止のために１．３倍以下とする。

窪み１４１からなる電極端子１４を有する磁気センサ１を、微細配線接合装置（図示せず）の治具４１に固定し、その固定された電極端子１４の窪み１４１の位置と窪み１４１にハンダ微粒子を含むハンダペーストを注入するハンダペースト注入装置４２との位置合わせを、位置決め装置４３により行う（図７および図８）。

磁気センサ１を固定する治具４１は、大きさは幅２０～４０ｍｍ、長さ４０～８０ｍｍからなり、磁気センサ１を装入する幅１ｍｍ以下の溝（図示せず）を有し、溝に装入して固定する。

位置決め装置４３は、所定の位置に設置したハンダペースト注入装置４２の位置に対して電極端子１４を固定した治具４１を位置決め装置４３までスライド移動して位置決めする固定方式の位置決め装置である。なお位置決め装置の設定には±１μｍの精度で行なう。

両者の位置合わせ後に、窪み１４１に、ハンダペースト注入装置４２を使用して窪み１４１の容積の１．１～１．３倍に相当するハンダ微粒子を含むハンダペースト４２１を注入する。

ハンダペースト装置４２は、ディスペンサー方式の装置で直径５０μｍのノズルから塗布できる。ハンダペースト４２１は、ハンダ粒が大きさ７～１５μｍでペーストに分散している。

（３）マイクロスコープ４４と位置決め装置４３を使用して、磁気センサの電極端子１４とフレキシブル配線の接続端子２１の位置を合わせる。

マイクロスコープ４４は、電極端子１４からなる磁気センサ１を基準に±２μｍの精度で観察することができる。位置決め装置４３は、固定されている磁気センサの電極端子１４をフレキシブル配線の接続端子２１の位置に合わせるために±１μｍの精度でＸ軸、Ｙ軸調整できる。
電極端子１４と接続端子２１との接合位置を確実にするためである（図９）。

（４）ハンダ接合装置を使用して、電極端子１４と接続端子２１とハンダペースト４２１を加熱・圧着して、二つの端子と、窪みに注入されて形成される四角柱のハンダ１４２ａおよび窪みから溢れ出た窪みの０．１～０．３倍の容積のハンダ微粒子により形成される円板状のハンダ１４２ｂからなるハンダ接合部１４２を形成する。

窪み１４１の容積の１．１倍以上により、ハンダ微粒子が窪み１４１内で加熱により溶融し、電極端子１４と接続端子２１が圧着されるときに窪み内には溶融したハンダが充填されて四角柱のハンダ１４２ａが形成されるとともに電極端子１４のフランジ部分の界面部分となる円板状のハンダ１４２ｂを形成することができ、四角柱のハンダ１４２ａと円板状のハンダ１４２ｂとから一体成形されるハンダ接合部１４２が形成される。
一方、窪み１４１の容積の１．３倍以下により、溶融したハンダが両端子の圧着の際に二つの端子（１４および２１）のサイズより拡がらないようにするためである。接合強度の改善に寄与しないばかりか隣の電極端子や接続端子と短絡するからである（図９および図３）。

ハンダ接合装置４５は、１００～２８０℃に加熱する機能と押えることできる加圧機能を有する。
ハンダ接合装置４５は、所定の温度に加熱してフレキシブル配線２の上面に接触し、下部方向に加圧する。この加熱と加圧により、窪み１４１内のハンダ接合剤に含まれるハンダ粒が溶融して液状化し、同時にペーストは気化して窪み１４１から飛散する。窪み１４１内は溶融したハンダが充填されて四角柱のハンダ１４２ａを形成し、一部は電極端子１４のフランジ部に拡がって円板のハンダ１４２ｂが形成される。溶融したハンダ（円板のハンダ１４２ａ）の上面は接続端子２１に圧着される。こうして電極端子１４と接続端子２１の二つの端子表面を接合する界面部分と窪み部分からなるハンダ接合部１４２が形成される（図９および図３）。

界面部分（円板状のハンダ１４２ｂ）の密着力と窪み部分（四角柱のハンダ１４２ａ）の引張抵抗力および密着力との両者（ハンダ接合部１４２）による大きな接合強度が得られる。

微細配線接合体の実施例を説明する。
＜磁気センサ１＞
磁気センサ１は、特許第５８３９５２７号にて開示されているＧＳＲセンサの素子を直接ＡＳＩＣ１２の上部に搭載した磁気センサのＧＳＲセンサ素子１１と、ＡＳＩＣ１２の上部に形成されたレジスト層１３の端部に窪み１４１を有する電極端子１４およびＡＳＩＣ１２のＡＳＩＣ電極端子１２１から延びるＡＳＩＣ電極配線部１２２からなる。
磁気センサ１の大きさは、幅０．４ｍｍ、長さ１．６ｍｍである。

磁気センサ１の電極端子１４は、ＡＳＩＣ１２の上面に形成された絶縁性レジスト層１３の上部に幅６０μｍで長さ６０μｍのサイズであって、電極端子１４間の距離１００μｍ、電極端子１４間の間隔３０μｍでもって４個の電極端子１４が幅方向に直列して並置されている。電極端子１４は、金メッキからなる厚さ１μｍの導電性材料から被覆されている。
電極端子１４は、４個すべてに幅４０μｍ、幅４０μｍ、深さ７μｍの窪み１４１を有する。

＜フレキシブル配線２＞
フレキシブル配線２は、接続端子２１と配線２２とからなり、フレキシブル配線２の幅は０．４ｍｍ、長さは２００ｍｍである。

＜ハンダ接合部１４２＞
ハンダ接合部１４２は、電極端子１４のフランジ１４１ｆおよび四角柱のハンダ１４２ａの上面からなる平坦面と接続端子２１との間に形成されている円板状のハンダ１４２ｂ（界面部分）と、有低四角パイプに形成されている四角柱のハンダ１４２ａ（窪み部分）とから形成されている。

＜微細配線接合体＞
よって、微細配線接合体３は、電極端子１４と接続端子２１とハンダ接合部１４２からなる。

＜微細配線接合体の接合強度＞
電極端子１４と接続端子２１とハンダ接合部１４２からなる微細配線接合体の引張強度試験を行なった。
電極端子１４を含む磁気センサ１をチャックで固定し、接続端子２１を含むフレキシブル配線２を小型引張試験装置で引っ張った結果、フレキシブル配線２の箇所が２５０ｇで破断した。このとき、接合体の箇所は破断していないことから２５０ｇを超える接合強度であったといえる。
他方、比較として磁気センサの窪みを有しない平坦な電極端子の上にハンダペーストを塗布し、その上にフレキシブル配線の接続端子を載せて加熱・圧着して作製した微細配線接合体について同じ装置で引っ張った結果、電極端子と接続端子の間にて８０ｇで破断した。
以上の引張試験の結果から、本発明の微細配線接合体は従来の接合方法による接合体に比べて３．１倍以上の接合強度が得られる。
この結果は、電極端子１４に窪み１４１を設けると窪み部分のハンダ１４２ａによる抵抗力と密着力は従来の平坦面のみによる密着力の２．１倍の接合強度が向上していると言える。

次に微細配線接合体の製造方法について説明する。
微細配線接合体３は、磁気センサ１の電極端子１４とフレキシブル配線２の接続端子２１および電極端子１４と接続端子２１を接合しているハンダ接合部１４２から構成されている。その特徴は、ハンダ接合部１４２が円板のハンダ１４２ｂと四角柱のハンダ１４２ａとからなり、その製造方法は電極端子１４と接続端子２１を接合しているハンダ接合部１４２の形成方法となる。
ハンダ接合部１４２の形成方法は次のとおりである。

（１）磁気センサ１の電極端子１４（絶縁性レジスト１３の上部に形成）のサイズは幅６０μｍ、長さ６０μｍで、フレキシブル配線２の接続端子２１のサイズは幅６０μｍ、長さ６０μｍである。電極端子１４の窪み１４１のサイズは幅４０μｍ、長さ４０μｍ、深さ７μｍである。

（２）窪み１４１に、ハンダペースト注入装置４２を使用して窪みの容積の１．２倍に相当するはんた微粒子を含むハンダペースト４２１を注入する（図８）。

窪み１４１からなる電極端子１４を有する磁気センサ１を治具４１に固定し、その固定された電極端子１４の窪み１４１の位置とハンダペースト注入装置４２との位置合わせを位置決め装置４３により行う。

磁気センサ１を固定する治具４１は、大きさは幅２５ｍｍ、長さ４０ｍｍからなり、磁気センサ１を装入する幅０．４５ｍｍの溝に装入して固定する。

位置決め装置４３は、所定の位置に設置したペースト注入装置４２の位置に対して電極端子１４を固定した治具４１を位置決め装置４３までスライド移動して位置決めする固定方式の位置決め装置である。なお位置決め装置の設定には±１μｍの精度で行なう。

両者の位置合わせ後に、窪み１４１に、ハンダペースト注入装置４３を使用して窪み１４１の容積の１．２倍に相当するはんた微粒子を含むハンダペースト２１を注入する。

ハンダペースト装置４２は、ディスペンサー方式の装置で直径５０μｍのノズルから塗布できる。ハンダペーストは、ハンダ粒の平均サイズは１０μｍでペーストに分散している。

（３）マイクロスコープ４３と位置決め装置４４を使用して磁気センサ１の電極端子１４とフレキシブル配線２の接続端子２１の位置を合わせる（図９）。

マイクロスコープ４３は、電極端子１４からなるＧＳＲセンサ素子を基準に±２μｍの精度で観察することができる。位置決め装置４４は、固定されている磁気センサの電極端子１４をフレキシブル配線の接続端子２１の位置に合わせるために±１μｍの精度でＸ軸、Ｙ軸調整できる。

（４）ハンダ接合装置４５を使用して電極端子１４と接続端子２１とハンダ接合剤を２５０℃に加熱して押える。二つの端子表面を接合する界面部分（円板状のハンダ１４２ｂ）と窪み部分（四角柱のハンダ１４２ａ）からなるハンダ接合部１４２を形成する（図９および図４）。
この加熱と加圧により、窪み１４１内のハンダ接合剤に含まれるハンダ粒が溶融して液状化し、同時にペーストは気化して窪み１４１から飛散する。窪み１４１内（１４１ｐ）は溶融したハンダで充填され、一部は電極端子１４のフランジ部１４１ｆに拡がる。溶融したハンダの上面は接続端子２１に圧着される。こうして電極端子１４と接続端子２１の二つの端子表面を接合する界面部分（円板状のハンダ１４２ｂ）と窪み部分（四角柱のハンダ１４２ａ）からなるハンダ接合部１４２が形成される。

界面部分（円板状のハンダ１４２ｂ）の密着力と窪み部分（四角柱のハンダ１４２ａ）の引張抵抗力および密着力との両者（ハンダ接合部１４２）による大きな接合強度を有する微細配線接合体を容易に製造できる。

本発明は、微細配線接合体の接合強度の高くすることができるので超小型のＡＳＩＣ一体型の磁気センサを生体内での使用が期待される。

１：磁気センサ（超小型のＡＳＩＣ一体型の磁気センサ）
１１：磁気センサ素子、１２：ＡＳＩＣ、１２１：ＡＳＩＣ電極端子、１２２：ＡＳＩＣ電極配線部、１３：絶縁性レジスト層、１４：電極端子、１４１：窪み（電極端子１４に形成されている）、１４１ｆ：フランジ（有底状の四角柱パイプの上部周辺部）、１４１ｐ：有底状の四角柱パイプ、１４２：ハンダ接合部、１４２ａ：四角柱のハンダ、１４２ｂ：円板状のハンダ
２：フレキシブル配線
２１：接続端子、２２：配線
３：微細配線接合体
４１：治具、４２：ハンダペースト注入装置、４２１：ハンダペースト、４３：位置決め装置、４４：マイクロスコープ、４５：ハンダ接合装置

Claims (2)

1. 磁気センサのＡＳＩＣ面上の４個以上の電極端子とフレキシブル配線の前記電極端子の数に対応する個数の接続端子および前記電極端子と前記接続端子との両端子を接合しているハンダ接合部からなる微細配線接合体において、
   前記磁気センサは、磁気センサ素子を前記ＡＳＩＣ面上に直接形成したＡＳＩＣ一体型の磁気センサからなり、
   前記電極端子は、前記ＡＳＩＣ面上の端部レジスト層に位置して、長さ４０～８０μｍ、幅４０～８０μｍからなり、かつ中央部には長さ３０～６０μｍ、幅３０～６０μｍ、深さ５～１０μｍの窪みが形成されている窪み付き電極端子からなり、
   前記窪み付き電極端子は、前記窪みを含む前記電極端子の全面が導電性材料被膜で覆われており、
   前記フレキシブル配線は、前記磁気センサと外部電子装置とを連結する幅０．３～０．８ｍｍの配線であって前記電極端子に対応する前記接続端子と配線を有し、
   前記ハンダ接合部は、前記窪みに形成されている四角柱のハンダと前記四角柱のハンダの上面から拡がっている円板状のハンダとからなることを特徴とする微細配線接合体。
2. 請求項１の微細配線接合体の製造方法において、
   前記ハンダ接合部は、
   （１）前記電極端子のサイズは幅４０～８０μｍ、長さ４０～８０μｍ、前記接続端子のサイズは幅４０～８０μｍ、長さ４０～８０μｍからなり、
   前記電極端子の前記窪みのサイズは幅３０～６０μｍ、長さ３０～６０μｍ、深さ５～１０μｍからなり、
   （２）前記窪みに、ハンダペースト注入装置を使用して、前記窪みの容積の１．１～１．３倍に相当するハンダ微粒子を含むハンダペーストを注入し、
   （３）マイクロスコープと位置決め装置を使用して、前記磁気センサの前記電極端子と前記フレキシブル配線の前記接続端子との位置を合わせ、
   （４）ハンダ接合装置を使用して、前記電極端子と前記接続端子と前記ハンダペーストを加熱・圧着して、
   前記二つの端子と、前記窪みに注入されて形成される四角柱のハンダおよび前記窪みから溢れ出た前記窪みの０．１～０．３倍の容積のハンダ微粒子により形成される円板状のハンダからなるハンダ接合部を形成することを特徴とする微細配線接合体の製造方法。
   
   
   
   
   
   
   

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