説明

プリント配線板の接続構造およびその製造方法

【課題】 一方のプリント配線板のフライングリードと、他方のプリント配線板の導体配線(基板パッド)とを、電気的に接続しながら十分高い接続強度を簡単に得ることができる、プリント配線板の接続構造等を提供する。
【解決手段】 本発明のプリント配線板の接続構造50は、基材11上に位置する複数の導体15を有する第1のプリント配線板10と、複数のフライングリード25を有する第2のプリント配線板20と、第1のプリント配線板の導体と、第2のプリント配線板のフライングリードとを接続する異方導電性接着剤33と、第2のプリント配線板上に位置する保護フィルム31とを備え、保護フィルム31の引張強さがPTFEの引張強さより大きいことを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、プリント配線板の接続構造およびその製造方法に関し、より具体的には、電子機器等において配線板どうしを接続するとき一方がフライングリードである場合に好適な、プリント配線板の接続構造およびその製造方法、に関するものである。
【背景技術】
【0002】
電子機器においては、2つのプリント配線板上の導体配線を電気的に接続する構造が多用される。ある種の電子機器では、フレキシブルプリント配線板を電子機器内の機械部品の表面、側面および裏面に沿わせる場合があり、このとき、沿わせられる途中で当該フレキシブルプリント配線板は折り返され、両端でしばしば表裏面が逆転する。このため、製造における部品の融通性を高めるため、上記のように両端で表裏面が逆転する使い方をされる用途分野では、フレキシブルプリント配線板の接続部の導体配線は、絶縁基材が除かれて、フライングリードと呼ばれる裸の導体配線にされる。フライングリードは、表面側でも裏面側でも、相手の導体配線に面して接続されるので、折り返し回数、折り返し形態ごとにフレキシブルプリント配線板を準備する必要がなくなる。このような、フライングリードと相手プリント配線板の導体との接続は、とくに超音波接合によって行われる(特許文献1)。これによって、大きな接合強度を有する接続構造を簡単に得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2007−173362号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、電子機器で処理する情報量が急激に増えて、プリント配線板の導体のファインピッチ化が進行すると、超音波接合では短絡のおそれを除くことができず、ファインピッチ化に対応した接続方法の開発が進められている。このため、異方導電性フィルム(ACF:Anisotropy Conductive Film)を用いることで、上記のフライングリードをプリント配線板の基板パッドに接続して簡単に電気的接続をとる方法が検討されている。このACFを用いてフライングリードの電気的接続をはかる方法は、導体のファインピッチ化に簡単に対応できるが、接続強度が十分に強くないという欠点を有する。
本発明は、一方のプリント配線板のフライングリードと他方のプリント配線板の導体配線(基板パッド)とを電気的に接続しながら十分高い接続強度を簡単に得ることができる、プリント配線板の接続構造およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明のプリント配線板の接続構造の製造方法は、複数の導体が基材上に位置する、第1のプリント配線板を準備する工程と、第1のプリント配線板上に異方導電性接着剤フィルムを配置する工程と、ACF上に、フライングリードを有する第2のプリント配線板を、第1のプリント配線板に合わせて配置する工程と、第2のプリント配線板の上から、樹脂フィルムを介在させて熱圧着ツールで圧力をかけて熱圧着する工程とを備え、樹脂フィルムに、PTFEよりも引張強さが大きい樹脂フィルムを用いることを特徴とする。
【0006】
離型フィルムにPTFEを用いるのは、熱圧着のとき、(1)熱圧着ツールへのACFの付着の防止、(2)被圧着体(導体/ACF/フライングリード)における厚みばらつき、装置に設定ずれ等を吸収して、これらズレなどを拡大しないように適正に加圧するためである。しかし、熱圧着のとき温度上昇により軟化の程度が大きいため、熱圧着ツールの押圧によりフライングリードの間からACFに押し当たって、溶融または半溶融状態のACFを、第1のプリント配線板の導体間から外部に流出させることが多い。(導体/フライングリード)の接続強度を高めるには、ACFは、外部に流出せずに、(導体/フライングリード)間のスペースに多量に溜まり、同スペースの両側の(導体/フライングリード)の側面上部に達して、その側面を分厚く被覆する必要がある。PTFEを離型フィルムに用いると、ACFが多量に導体間から外部に流出することが多く、安定して高い接着強度を得ることができない。
PTFEよりも引張強さが高い樹脂フィルムを離型フィルムに用いることで、高温になって軟化しても所定レベル以上の強度を維持するので、フライングリードの間から押し込まれる程度は抑制されるか、まったく押し込まれない。この結果、ACFは、熱圧着工程を経て、(導体/フライングリード)の側面上部に達して、その側面を分厚く被覆することができる。この結果、上記の接続強度を向上させることができる。
【0007】
樹脂フィルムを、ACFに接着するようにして、樹脂フィルムを保護フィルムとして第2のプリント配線板上に残すことができる。ACFは、フライングリードの間において、樹脂フィルムに接着することができる。これによって、高い接続強度を確保しながら、保護フィルムを後で配置する工数を節約することができる。また、所定回数の使用の後、廃棄する離型フィルム自体およびその廃棄処分工数を節減することができる。
【0008】
第2のプリント配線板と樹脂フィルムとの間に、接着剤層を介在させて、樹脂フィルムを保護フィルムとして第2のプリント配線板上に残すことができる。これによって、確実に保護フィルムを最外層に設けることができる。そして、高い接続強度を確保しながら、保護フィルムを後で配置する工数を節約することができる。また、接着剤層の配置に費用は要するが、所定回数の使用の後、廃棄する離型フィルム自体およびその廃棄処分工数を節減することができる。
【0009】
熱接着工程の後、樹脂フィルムを残さないようにすることができる。これによって、保護フィルムを設けることなく高い接続強度を確保することができる。
【0010】
樹脂フィルムに、スーパーエンジニアリングプラスチック(SEP)のフィルムを用いることができる。SEPとしては、その引張強さがPTFEの引張強さ超えるという条件付きで、ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリアリレート(PAR)、液晶ポリマー(LCP)、ポリスルフォン(PSU)、ポリエーテルサルフォン(PES)、PTFE以外のフッ素樹脂などがある。これによって、比較的、購入しやすいSEPを用いて接続強度を確保しながら、保護フィルムを設ける可能性を得ることができる。
【0011】
本発明のプリント配線板の接続構造は、基材上に位置する複数の導体を有する第1のプリント配線板と、複数のフライングリードを有する第2のプリント配線板と、第1のプリント配線板の導体と、第2のプリント配線板のフライングリードとを接続する異方導電性接着剤と、第2のプリント配線板上に位置する保護フィルムとを備え、保護フィルムの引張強さがPTFEの引張強さより大きいことを特徴とする。これにより、上述のように、高い接続強度と、保護フィルムとを工程を節約しながら得ることができる。
【0012】
保護フィルムは、ACFに接着されているか、または、第2のプリント配線板との間に、接着剤層を備え、その接着材層に接着されている、構造をとることができる。これによって、フライングリードの構造等に応じて、経済性も考慮して、選択によって、どちらかより適切な構造を得ることができる。
【0013】
保護フィルムに、スーパーエンジニアリングプラスチックのフィルムを用いることができる。
【発明の効果】
【0014】
本発明のプリント配線板、配線板の接続構造等によれば、一方のプリント配線板のフライングリードと、他方のプリント配線板の導体配線(基板パッド)とを、電気的に接続しながら十分高い接続強度を簡単に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の実施の形態1におけるプリント配線板の接続構造を示し、(a)は平面図、(b)はIB−IB線に沿う断面図である。
【図2】図1のプリント配線板の接続構造の製造において、第1のプリント配線板の導体に、第2のプリント配線板のフライングリードを合わせた状態を示す図である。
【図3】図1のプリント配線板の接続構造の製造において、熱圧着する工程を示す図である。
【図4】本発明の実施の形態1の変形例におけるプリント配線板の接続構造を示し、(a)は平面図、(b)はIV−IV線に沿う断面図である。
【図5】本発明の実施の形態2におけるプリント配線板の接続構造を示し、(a)は平面図、(b)はVB−VB線に沿う断面図である。
【図6】図5のプリント配線板の接続構造の製作において、熱圧着する工程を示す図である。
【図7】本発明の実施例における本発明例A1のACFの形態を示す断面図である。
【図8】本発明の実施例における比較例B1のACFの形態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1におけるプリント配線板の接続構造50の一例を示し、(a)は平面図、(b)はIB−IV線に沿う断面図である。このプリント配線板の接続構造50は、大略、(基材11上に導体配線15を有する第1のプリント配線板10/異方導電性接着剤(ACF)33/フライングリード25を有する第2のプリント配線板20/保護フィルム31)の積層体である。
第1のプリント配線板10では、絶縁性の基材11の上に、たとえば銅箔が貼着されてエッチングによりパターニングされた導体配線(以下、導体と記す)15が所定の間隔をあけて並行している。プリント配線板10において絶縁性の基材11上に配置されている露出した導体15は、接続のための部分であり、基板パッドと呼ばれる場合もある。
ACF33は、導電粒子33pを含む熱硬化性樹脂の接着剤であり、導体15とフライングリード25とは、ACF33により導電接続されており、他の部分では、導電性が発現されていない。導体15とフライングリード25との導電接続は、両者の間隔を短くして、熱硬化性または熱可塑性の接着樹脂中の導電粒子のサイズと同程度にすることで、発現する。導電接続を発現する導体15とフライングリード25との間隔は、たとえば1μmであり、これより大きくても小さくてもよく、0.1μm〜5μmの範囲にあればよい。図1(b)では、導体15とフライングリード25とは、直接、接触しているように表示しているが、ACF33が間に介在しており、とくに導電粒子33pが導電接続をしている。導電粒子33pは、ニッケル、銀、などどのような金属でもよいし、樹脂粒に金めっき、銀めっき、ニッケルめっきしたものでもよい。形状も球状、粒状、針状などどのような形態であってもよい。
フライングリード25または第2のプリント配線板20上には、保護フィルム31が配置されている。本実施の形態では、この保護フィルム31に、PTFEよりも引張り強さが高いスーパーエンジニアリングプラスチック(SEP)を用いた点に特徴を有する。SEPを用いたことの利点は、本実施の形態におけるプリント配線板の接続構造50の製造方法、またはプリント配線板の接続構造の製造方法について説明したあとで、説明する。
【0017】
図2および図3は、第1のプリント配線板10の導体15と、第2のプリント配線板20のフライングリード25とを接続する接続構造の製造方法を説明するための図である。図2に示すように、第1のプリント配線板10の導体15に、平面的に見て合致するようにフライングリード25を配置する。フライングリード25間のスペースDの幅、すなわちフライングリードの間隔と、導体15間のスペースDの幅、すなわち導体15の間隔とは揃えてある。第1のプリント配線板10の導体15間のスペースDは、上方だけでなく側方にも開口している。
第2のプリント配線板20において、導体配線であるフライングリード25は、一方の端を絶縁性基材21から延在させて、他方の端を絶縁性基材21に進入させている。一方の端と他方の端の間では裸の状態である。フライングリード25は、図2に示すように、両端側において絶縁性基材21に進入して配線を形成する場合でも、他端側は裸の状態のまま終端する形態であってもよい。フライングリードの領域が複数箇所に分かれていて、その領域が、並置されていても、千鳥状(3つ以上の領域の場合)に配列していてもよい。
【0018】
図3に示すように、導体15とフライングリード25との間に、並行するすべての導体15にわたって交差するように、ACF33を配置する。したがって、ACF33は、圧力をかけられるフライングリード25と導体15との間でのみ導電性を発揮して、(導体15/フライングリード25)の間に位置するACFでは導電性は発現しないようにする。熱圧着条件は、温度100℃〜300℃−保持時間5秒〜45秒−圧力1MPa〜9MPaの範囲、たとえば温度200℃−保持時間15秒−圧力3MPaとするのがよい。この温度はACF33の温度である。このため、上記の熱圧着条件における温度200℃は、ACF33の温度が200℃になるように、ヒータを内蔵した熱圧着ツール41の温度をより高い温度に設定することになる。保持時間は、上記の押し具41により上記の圧力で押す時間である。
ACF33は、上述のように、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂を主成分に含む。熱硬化性樹脂の場合、硬化温度にいたる過渡温度域において溶融または半溶融状態を経過する。また熱可塑性樹脂の場合は高温で溶融または半溶融状態になる。この溶融または半溶融状態に圧力を付加して、導体15/フライングリード25の部分を薄くして、導電粒子がACF33内部で導通するようにする。また、圧力を加えられないその他の部分では、導電性が発現しないようにする。
圧力の負荷には、フライングリード25が露出している長さの範囲に収まる幅寸法の押し具(熱圧着ツール)41を用いるのがよい、押し具41とフライングツール25との間には、離型フィルムを兼ねる保護フィルム31を介在させる。離型フィルムまたは保護フィルム31は、ACFが押し具41に粘着するのを防止するために配置する。保護フィルム31自体は、本実施の形態では、ACF33と粘着してもよく、図1の接続構造は、むしろ積極的にACF33と粘着させた構造である。
【0019】
従来は、離型フィルムには、粘着しにくい樹脂フィルムという理由からPTFE(Polytetrafluoroethylene)フィルムやシリコンゴムシートが用いられていた。熱圧着のとき、図3に示す熱圧着装置の押し具41、第1および第2のプリント配線板10,20等は、大気雰囲気中に配置されている。ACF33は、押し具41からの熱伝導によって軟化され、離型フィルムとされたPTFEフィルムの押し込みに起因する圧力により、流動して失われていた。
ここで問題になるのは、離型フィルムのPTFEは、温度上昇して軟化するため、押し具41に押されて、フライングリード25間のスペースDに、さらには導体15間のスペースDにまで入り込む場合が多いことである。図3において、点線は、押し具41の熱圧着の圧力印加の位置を示している。フライングリード25間に押し込まれたPTFEフィルムは、直下に位置するACF33に圧力をかける。この結果、ACF33は、PTFEフィルムを離型フィルムに用いた場合、圧力を受けて流動して、導体15間の側方開口から外に流出する。しかし、本発明の実施の形態では、離型フィルムに、強度がPTFEより高いSEPフィルムを用いる。このため離型フィルムの軟化は抑制され、フライングリード25の間のスペースDに押し込まれるのが抑制または防止される。この結果、ACFは、(導体15/フライングリード25)間のスペースに溜まり、導体15/フライングリード25の側面の上部にまで充満して、接続強度向上に寄与することができる。ACF33は、溶融または半溶融状態で、(導体15/フライングリード25)の側面に粘着するので、図1(b)に示すように、(導体15/フライングリード25)間のスペースDにおいてフラットな表面を呈さず、側面から中間部へと垂れ下がる、粘性流体特有の表面形状を呈する。ACF33の溜まり量が多いと、この垂れ下がりが急峻ではなくなる。垂れ下がりが急峻であると、(導体15/フライングリード25)の側面の被覆厚みが薄くなり、接続強度は低くなる。
上記の熱圧着の離型フィルムに用いるフィルムは、接着樹脂と粘着しにくいという特性は必要なく、引張強さが高く、熱圧着のとき軟化しにくいことが求められる。このためSEPフィルムを用いるが、このSEPフィルムには、ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリアリレート(PAR)、液晶ポリマー(LCP)、ポリスルフォン(PSU)、ポリエーテルサルフォン(PES)、PTFE以外のフッ素樹脂などがある。押し具41の圧力を下方に伝えるため、厚みは10μm〜300μmとするのがよく、たとえば50μmとするのがよい。
【0020】
図1に戻って、保護フィルム31は、離型フィルムとして用いられながら、フライングリード25間のスペースDにおいてACF33に接着されて、保護フィルムとして残されたものである。離型フィルムは、PTFEよりも引張強さが高いSEPを用いるので、熱圧着のとき軟化してフライングリード25間に押し込まれない。このため、ACF33は、(導体15/フライングリード25)間のスペースD(=D+D)において、所定レベルまで充満することができる。すなわち上記の垂れ下がりが急峻でなくなり、上記側面の被覆厚みを厚くすることができる。この結果、ACF33は、第1のプリント配線板10と、第2のプリント配線板20との間に位置して、導体15とフライングリード25とを導電接続し、かつ、第1のプリント配線板10と第2のプリント配線板20との接続強度を十分高いものにする。
ACF33は、導電接続した(導体15/フライングリード25)の側面の上部に達して、側面間(スペースD)では流動体特有の、上記側面を伝って(垂れ下がって)溜まる表面形状を呈する。側面間を部分占有するACFが多いほど、導体15とフライングリード25との接続は強固なものとなる。
【0021】
ACF33が、(導体15/フライングリード25)の側面の上部に達して溢れるほどになると、フライングリード25間の間において、離型フィルムを兼ねる保護フィルム31と接着が生じ、保護フィルム31は第2のプリント配線板20上に固定される。フライングリード25と導体15との接続領域において、導体15の厚み、フライングリード25の厚み、スペースD(=D+D)、熱圧着前のACF33の厚み等は、熱圧着のときACF33の流出がなければ、ACF33がスペースD一杯に隙間なく充満するように設計されるのが普通である。このため、離型フィルムに引張強さの高いSEPを用いることで、熱圧着のときフライングリード間に押し込まれにくいので、ACF33の流出は抑止され、上記のようにスペースDに充満し、または完全に充満しなくても(導体15/フライングリード25)の側面の上部からはみ出して、離型フィルムを兼ねるSEPフィルム31に接着することができる。
一方、SEPフィルム31が、少しフライングリード25間に押し込まれた場合でも、その押し込まれの程度はPTFEよりも小さいので、ACF33は多量には流出しない。そして、その少し押し込まれたSEPフィルム31とACF33とは接触して、SEPフィルム31はACF33に接着され、第2のプリント配線板20上に固定される。
要約すると、上記のいずれの場合でも、SEPフィルム31はACF33に接着されて、第2のプリント配線板20上に固定される。このような、SEPフィルム31は、導体15→導電粒子33pを含む薄いACF→フライングリード25の導電接続箇所に加えて、第1のプリント配線板10→ACF33→SEPフィルム31という応力伝達経路、ACF33→第2のプリント配線板20→SEPフィルム31という応力伝達経路などを形成するので、第1のプリント配線板10(導体15)と第2のプリント配線板20(フライングリード25)との接続強度を向上させる。
この種のプリント配線板の接続構造では、フライングリード25を露出させたままにすることは希であり、一般に、保護フィルムを後の工程で設けるのが普通である。本実施の形態によれば、後工程で保護フィルム31を設けることなく、熱圧着のときに保護フィルム31を設けることができる。
第1のプリント配線板10は補強をしなくてもよいが、補強をする場合は裏面から補強するのがよい。裏面から補強するとき、適度な厚みを持つ、ガラスエポキシ板、ポリイミド板、ポリエチレンテレフタート(PET)板、ステンレス板、等を貼り合わせるのがよい。
【0022】
第1および第2のプリント配線板10,20は、ともにフレキシブルプリント配線板(FPC)とするのがよいが、他の種類のプリント配線板であってもよい。フレキシブルプリント配線板の場合、絶縁性基材11,21には、例えば、ポリイミド、ポリエステル等の、プリント配線板用として汎用性のある樹脂を使用することができる。また、特に、柔軟性に加えて高い耐熱性をも有していることが好ましく、このような樹脂としては、例えば、ポリアミド系の樹脂や、ポリイミド、ポリアミドイミド等のポリイミド系の樹脂が好適に使用される。
【0023】
また、導体15またはフライングリード25は、例えば銅箔等の金属箔を、常法によりエッチングして加工することにより形成することができる。また、セミアディティブ法によりめっきにて導体15を形成することもできる。導体15の厚みは、10μm〜30μmの範囲、たとえば18μmとするのがよい。また、フライングリード25の厚みは、10μm〜25μmの範囲、たとえば20μmとするのがよい。
【0024】
ACF33は、導電性粒子33pを含有した異方導電性を有する異方導電性接着剤であって、熱硬化性接着樹脂を用いる場合は、エポキシ樹脂、高分子量エポキシ樹脂であるフェノキシ樹脂、硬化剤、及び導電性粒子を必須成分とする熱硬化性の接着剤である。ACF33としては、例えば、絶縁性の熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂およびフェノキシ樹脂を主成分とし、ニッケル、銅、銀、金等の導電性粒子が分散されたものが使用できる。エポキシ樹脂を使用することにより、ACF33のフィルム形成性、耐熱性、および接着力を向上させることが可能となる。ACF33の厚みは、30μm〜45μmの範囲、たとえば35μmとするのがよい。
【0025】
ACF33に含有されるエポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールA型、F型、S型、AD型、またはビスフェノールA型とビスフェノールF型との共重合型のエポキシ樹脂や、ナフタレン型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂等を使用することができる。また、ACF33は、上述のエポキシ樹脂のうち、少なくとも1種を含有していればよい。
【0026】
また、エポキシ樹脂及びフェノキシ樹脂の分子量は、ACF33に要求される性能を考慮して、適宜選択することができる。例えば、高分子量のエポキシ樹脂を使用すると、フィルム形成性が高く、また、接続温度における樹脂の溶融粘度を高くでき、後述の導電性粒子の配向を乱すことなく接続できる効果がある。一方、低分子量のエポキシ樹脂を使用すると、架橋密度が高まって耐熱性が向上するという効果が得られる。また、加熱時に、上述の硬化剤と速やかに反応し、接着性能を高めるという効果が得られる。従って、分子量が15000以上の高分子量エポキシ樹脂と分子量が2000以下の低分子量エポキシ樹脂とを組み合わせて使用することが、性能のバランスが取れるため、好ましい。なお、高分子量エポキシ樹脂と低分子量エポキシ樹脂の配合量は、適宜、選択することができる。また、ここでいう「平均分子量」とは、THF展開のゲルパーミッションクロマトグラフィー(GPC)から求められたポリスチレン換算の重量分子量のことをいう。
【0027】
また、ACF33は、硬化剤として潜在性硬化剤を含有しており、エポキシ樹脂の硬化を促進させるための硬化剤を含有することにより、高い接着力を得ることができる。潜在性硬化剤は、低温での貯蔵安定性に優れ、室温では殆ど硬化反応を起こさないが、熱や光等により、速やかに硬化反応を行う硬化剤である。このような潜在性硬化剤としては、イミダゾール系、ヒドラジド系、三フッ化ホウ素−アミン錯体、アミンイミド、ポリアミン系、第3級アミン、アルキル尿素系等のアミン系、ジシアンジアミド系、酸無水物系、フェノール系、および、これらの変性物が例示され、これらは単独または2種以上の混合物として使用できる。
【0028】
また、これらの潜在性硬化剤中でも、低温での貯蔵安定性、および速効果性に優れているとの観点から、イミダゾール系潜在性硬化剤が好ましく使用される。イミダゾール系潜在性硬化剤としては、公知のイミダゾール系潜在性硬化剤を使用することができる。より具体的には、イミダゾール化合物のエポキシ樹脂との付加物が例示される。イミダゾール化合物としては、イミダゾール、2−メチルイミダゾール、2−エチルイミダゾール、2−プロピルイミダゾール、2−ドデシルイミダゾール、2−フィニルイミダゾール、2−フィニル−4−メチルイミダゾール、4−メチルイミダゾールが挙げられる。
【0029】
また、特に、これらの潜在性硬化剤を、ポリウレタン系、ポリエステル系等の高分子物質や、ニッケル、銅等の金属薄膜およびケイ酸カルシウム等の無機物で被覆してマイクロカプセル化したものは、長期保存性と速硬化性という矛盾した特性の両立を図ることができるため、好ましい。従って、マイクロカプセル型イミダゾール系潜在性硬化剤が、特に好ましい。
【0030】
ACF33には導電性粒子が分散されており、導電性粒子は、微細な金属粒子(例えば、球状の金属微粒子や金属でメッキされた球状の樹脂粒子からなる金属微粒子)が多数、直鎖状に繋がった形状、または針形状を有する、所謂アスペクト比が大きい形状を有する金属粉末により形成されている。また、本実施の形態においては、ACF33に占める導電性粒子の割合は、0.0001体積%以上0.2体積%以下とするのがよい。
上記は、ACF33に熱硬化性接着剤を用いた場合について詳しく説明したが、熱可塑性樹脂を用いてもよいことは、上記のとおりである。
【0031】
(実施の形態1の変形例)
図4は、本発明の実施の形態1の変形例であって、本発明の一つの実施の形態であるプリント配線板の接続構造50を示し、(a)は平面図、(b)はIVB−IVB線に沿う断面図である。本実施の形態では、図2および図3に示した方法でプリント配線板の接続構造を形成するが、図1のプリント配線板の接続構造と異なり、PTFEフィルムよりも引張強さが高い樹脂フィルム31を、接続構造50に残さない点に特徴を有する。あとで説明する実施例も、この変形例のプリント配線板の接続構造50に対応する。
上記の樹脂フィルム31をプリント配線板の接続構造50に残さないためには、樹脂フィルム31がACF33と接着しないようにする。そのためには、(a1)樹脂フィルム31自体に離型性を持たせるか、(a2)熱圧着のときの操業条件を本変形例に対応させるか、によって対処することができる。
【0032】
(a1)樹脂フィルム31には、たとえばPTFEよりも引張強さが高いフッ素樹脂フィルムを用いることができる。そのような高強度のフッ素樹脂として、−(CF−CF−(CH−CH−により表記される、エチレン−テトラフルオロエチレンコポリマー(ETFE:Ethylenetetrafluoroethylene-copolymer)をあげることができる。このフッ素樹脂は、離型性に優れ、かつ引張強さも高い。また、フッ素樹脂には限定されず、離型性に優れ、PTFEより引張強さが高ければ、そのような樹脂を用いてもよい。上記のETFEは、離型フィルムとして複数回使用することができる。
【0033】
また、離型性は優れていなくても、引張強さがPTFEより高い樹脂フィルム、たとえば一般のSEPフィルムであれば、熱圧着の前に、離型処理、たとえば熱圧着温度で離型性が高い特性を持つ塗液を塗布しておけばよい。これによって、熱圧着のとき、軟化してフライングリード25間に押し込まれ難いので、ACF33を上記のスペースD内に充満させることができる。また、この樹脂フィルムは、上記の塗布処理で離型性も併せ持つので、ACF33に接着されず、図4に示すように、保護フィルムなしの構造を得ることができる。
【0034】
(a2)熱圧着のとき、ACFの流動性が高くなる温度域を長く経過するような熱パターンを適用することで、ACF33を、フライングリード25間を超えるほど充満させずに、流失するようにする。この結果、樹脂フィルム31は、フライングリード25間において、ACF33と接着しにくくなり、熱圧着工程のあと、樹脂フィルム31は接続構造50に残らない。このあとの熱圧着工程において繰り返し使用することができる。
ACF33の流動性が高くなる温度域を長く経過するような熱パターンは、ACF33に熱硬化性樹脂を用いて構成するよりも、熱可塑性樹脂により構成するほうが、容易である。ACF33は、どのような接続構造にするかに応じて、適切な樹脂を選ぶのがよい。
【0035】
本実施の形態によれば、第1のプリント配線板10の導体15と、第2のプリント配線板20のフライングリード25とを導電接続しながら、両プリント配線板10,20の接続強度を高くすることができる。そして、保護フィルムなしでこのプリント配線板の接続構造を得ることができる。
【0036】
(実施の形態2)
図5は、本発明の実施の形態2におけるプリント配線板の接続構造50を示し、(a)は平面図、(b)はVB−VB線に沿う断面図である。本実施の形態では、保護フィルム31に引張強さの高いSEPフィルムを用いた上で、保護フィルム31と第2のプリント配線板20またはフライングリード25との間に接着剤37を配置した点に特徴を有する。これによって、SEPフィルム31は、第2のプリント配線板20またはフライングリード25に堅固に接着される。
【0037】
図6は、図5に示すプリント配線板の接続構造50を製造する方法を説明する図である。押し具41に当たる層には、押し具41とACF等との接着を防止するためのSEPフィルム31が配置され、そのSEPフィルム31の下に接着剤37が配置される。接着剤37はフィルム状であるほうが取り扱いが容易なので好ましい。接着剤37には、導電粒子を除くACFの他の組成を用いることができる。厚みは、3μm〜25μmの範囲とするのがよく、たとえば9μm程度とするのがよい。その下へと続く、フライングリード25を持つ第2のプリント配線板20/ACF33/導体15を持つ第1のプリント配線板10、の積層構造は、図3の構成と同じである。熱圧着のときの条件等も、実施の形態1における条件と同様である。
【0038】
本実施の形態では、SEPフィルム31はフライングリード25間のスペースD内に押し込まれることはないので、ACF33は、スペースD内に充満して、接続強度を向上させることができる。
さらにSEPフィルム31を接着剤37で接着することで、次の利点を得ることができる。SEPフィルム31は、導体15→導電粒子33pを含む薄いACF→フライングリード25の導電接続箇所に加えて、第1のプリント配線板10→ACF33→接着剤37→SEPフィルム31という応力伝達経路、ACF33→第2のプリント配線板20→接着剤37→SEPフィルム31という応力伝達経路などを形成する。この結果、SEPフィルム31は、両プリント配線板10,20の接続強度を向上させるのに、実施の形態1における図1に示した接続構造よりも高い寄与度で貢献することができる。
【実施例】
【0039】
本発明例の3つの試験体と、2つの比較例について、熱圧着を行って、断面の形態および密着強さ等を測定した。試験体の製作は、熱圧着の押し具に接触させる樹脂フィルム31の樹脂の種類を変えただけで、その他の条件は、本発明例A1〜A3、比較例B1〜B2に共通する。
第1のプリント配線板には片面FPCを用いた。導体の幅は100μm、高さは18μmであり、導体の間隔は100μmである。第2のプリント配線板には、片面FPCを用いた。フライングリードの厚みは20μm、幅は100μmであり、間隔は100μmとした。ACFには直鎖Ni粒子を用いたACFを用い、熱圧着前のフィルム厚みは35μmとした。熱圧着条件は、温度200℃−保持時間15秒−圧力3MPaとしたが、試験体に応じて、押し具に接触する樹脂フィルム(厚み50μmで共通)を変えた。本実施例は、樹脂フィルムを保護フィルムとして残さない、実施の形態1の変形例(図4参照)に対応する接続構造である。
試験体を製作後に、断面の形態および密着強さを測定した。断面の形態は光学顕微鏡によった。密着強さの測定は、JIS C5016に規定の導体引きはがし強さ(8.1.1)に準拠して行った。
本発明例A1:ポリイミドフィルム:引張強さ350MPa
本発明例A2:ポリエーテルエーテルケトン(PEEK):引張強さ147MPa
本発明例A3:ポリエーテルイミド(PEI):引張強さ114MPa
比較例B1:ポリテトラフルオロエチレン(PTFE):引張強さ43.9MPa
比較例B2:シリコンゴムフィルム:引張強さ3.9MPa
【0040】
【表1】

【0041】
結果を、表1に示す。ACFの底部厚みおよび接続強度についての、基準は、比較例B1(樹脂フィルムにPTFE)とした。
従来のように、離型フィルムとしてPTFEフィルムを用いた、プリント配線板の接続構造150では、図8に示すように、基材111上の導体115とフライングリード125との導電接続はするが、ACF133は大部分流失して、(導体115/フライングリード125)間に残らない。このため、ACF133が、接続強度の向上にほとんど寄与しない。シリコンゴムを用いた比較例B2でも、ほとんど同じか、比較例B1よりも劣る結果であった。なお、図8および図7では、断面における(導体/フライングリード)のACFを示している。
これに対して、本発明例A1のように、押し具の接着防止の樹脂フィルムにPIフィルムを用いて製作した接続構造は、図7に示すように、ACF33は、底部厚みが十分厚く、導体15/フライングリード25の導電接続を得ながら、第1のプリント配線板10と第2のプリント配線板20との接続強度を、十分高くすることができる。他の本発明例A2,A3についても、同様の結果が得られた。これによって、熱圧着のときに、押し具に当てる樹脂フィルムにPTFEより高強度のSEPフィルムを用いることで、接続強度を向上できることが確認された。
【0042】
上記において、本発明の実施の形態について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【産業上の利用可能性】
【0043】
本発明のプリント配線板の接続構造等によれば、一方のプリント配線板のフライングリードと、他方のプリント配線板の導体配線(基板パッド)とを電気的に接続しながら、十分高い接続強度を簡単に得ることができ、しかも基板パッドの高密度化に対応することができる。
【符号の説明】
【0044】
10 (第1の)プリント配線板、11 基材、15 導体(配線)、20 (第2の)プリント配線板、21 基材、25 フライングリード、31 高強度樹脂フィルム、33 ACF、33p 導電粒子、37 接着剤、41 押し具、50 配線板の接続構造、D (導体/フライングリード)間のスペース、D 導体間のスペース、D フライングリード間のスペース、P 押し具の幅。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の導体が基材上に位置する、第1のプリント配線板を準備する工程と、
前記第1のプリント配線板上に異方導電性接着剤フィルムを配置する工程と、
前記異方導電性接着剤フィルム上に、フライングリードを有する第2のプリント配線板を前記第1のプリント配線板に合わせて配置する工程と、
前記第2のプリント配線板の上から、樹脂フィルムを介在させて熱圧着ツールで圧力をかけて熱圧着する工程とを備え、
前記樹脂フィルムに、PTFE(Polytetrafluoroethylene)よりも引張強さが大きい樹脂フィルムを用いることを特徴とする、プリント配線板の接続構造の製造方法。
【請求項2】
前記樹脂フィルムが、前記異方導電性接着剤に接着するようにして、前記樹脂フィルムを保護フィルムとして前記第2のプリント配線板上に残すことを特徴とする、請求項1に記載のプリント配線板の接続構造の製造方法。
【請求項3】
前記第2のプリント配線板と前記樹脂フィルムとの間に、接着剤層を介在させて、前記樹脂フィルムを保護フィルムとして前記第2のプリント配線板上に残すことを特徴とする、請求項1に記載のプリント配線板の接続構造の製造方法。
【請求項4】
前記熱接着工程の後、前記樹脂フィルムを残さないことを特徴とする、請求項1に記載のプリント配線板の接続構造の製造方法。
【請求項5】
前記樹脂フィルムに、スーパーエンジニアリングプラスチックのフィルムを用いることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載のプリント配線板の接続構造の製造方法。
【請求項6】
基材上に位置する複数の導体を有する第1のプリント配線板と、
複数のフライングリードを有する第2のプリント配線板と、
前記第1のプリント配線板の導体と、前記第2のプリント配線板のフライングリードとを接続する異方導電性接着剤と、
前記第2のプリント配線板上に位置する保護フィルムとを備え、
前記保護フィルムの引張り強さがPTFE(Polytetrafluoroethylene)の引張強さより大きいことを特徴とする、プリント配線板の接続構造。
【請求項7】
前記保護フィルムは、前記異方導電性接着剤に接着されているか、または、前記第2のプリント配線板との間に、接着剤層を備え、その接着材層に接着されていることを特徴とする、請求項6に記載のプリント配線板の接続構造。
【請求項8】
前記保護フィルムが、スーパーエンジニアリングプラスチックのフィルムであることを特徴とする、請求項6または7に記載のプリント配線板の接続構造。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【公開番号】特開2011−29348(P2011−29348A)
【公開日】平成23年2月10日(2011.2.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−172576(P2009−172576)
【出願日】平成21年7月23日(2009.7.23)
【出願人】(000002130)住友電気工業株式会社 (12,747)
【出願人】(500400216)住友電工プリントサーキット株式会社 (197)
【Fターム(参考)】