配線板モジュール及び該配線板モジュールの製造方法
【課題】ＦＰＣと接続するＰＣＢにおいて、ＦＰＣとの接続部の裏面側にも部品を実装できるようにする。
【解決手段】第一の配線板の導体配線と第二の配線板の導体配線とが異方導電性接着剤で接続された接続部を備え、前記異方導電性接着剤は、針状または鎖状とした金属粉末を、接着方向の厚さ方向に配向させた絶縁樹脂中に含むものであり、かつ、前記第一の配線板と第二の配線板の少なくとも一方に部品が実装されており、該部品は前記接続部が形成された表面と対向する裏面に実装されている。
【解決手段】第一の配線板の導体配線と第二の配線板の導体配線とが異方導電性接着剤で接続された接続部を備え、前記異方導電性接着剤は、針状または鎖状とした金属粉末を、接着方向の厚さ方向に配向させた絶縁樹脂中に含むものであり、かつ、前記第一の配線板と第二の配線板の少なくとも一方に部品が実装されており、該部品は前記接続部が形成された表面と対向する裏面に実装されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器の部品として用いられる配線板モジュール及びその製造方法に関し、携帯電話、カメラ等の小型化、薄型化される電子機器内において、特に、フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）やフレキシブルフラットケーブル（ＦＦＣ）と硬質プリント配線板（ＰＣＢ）とを電気接続した配線板モジュールとして好適に用いられるものである。
【背景技術】
【０００２】
近時、電子機器は高機能化されていると共に、薄型化、小型化、軽量化が促進されている。よって、これらの電子機器内に収容される配線板においては、導体ピッチが１ｍｍ以下、更には０．２ｍｍ以下と狭ピッチ化され、例えば、狭ピッチで導体を配線したＰＣＢからなる硬質の配線板に、ＦＰＣ、ＦＦＣ等からなる可撓性を有する配線板とを電気接続している。
【０００３】
この種の配線板の導体の電気接続方法としては、従来、ＰＣＢに実装したコネクタ内の端子にＦＰＣの導体を差し込み接続する方法、絶縁被覆を剥離して露出させた接続部の導体同士を直接半田接続する方法（特開平８−１７２５９号公報参照）、導体が露出させた接続部の導体同士を異方導電性接着剤（ＡＣＦ）を介して接続する方法が主として採用されている。
【０００４】
前記した電気接続方法のうち、コネクタによる接続方法はコネクタの厚みで配線板が厚くなると共に設置スペースをとり、かつ、部品点数、作業工数が増加し、さらに、接続端子の狭ピッチ化への対応も困難な問題がある。
また、直接半田接続する方法は、接続強度が高いため電気接続信頼性は高いが、剥離性が悪くなり、接続作業をやり直す（リペア）場合に剥離が容易でないため接続箇所に損傷が生じて、再利用出来なくなる問題がある。
【０００５】
前記異方導電性樹脂を用いて接続する場合、異方導電性樹脂として絶縁樹脂中に導電性粒子を分散したフィルムまたはペーストを用い、加熱・加圧により対向配置する導体同士を接続している。該異方導電性樹脂を用いて接続すると、プリント配線板の導体配線同士を直接接続できるため部品の小型化できると共に、コネクタに比べると狭ピッチの接続にも対応可能である利点を有する。
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１７２５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記異方導電性接着剤を用いて接続すると前記利点を有するが、市販されている異方導電性樹脂剤は接続時に高温、４ＭＰａ以上の高圧でプレスする必要があり、接続される配線板に負荷される圧縮荷重が大となる。
よって、ＰＣＢとＦＰＣまたはＦＦＣの導体配線同士を異方導電性樹脂で接続する場合、定置したＰＣＢの表面にＦＰＣ等を載置して加熱加圧されるため、ＰＣＢには高い圧縮荷重が負荷されることとなる。
通常、ＰＣＢは電子部品や電気部品は実装した後にＦＰＣ等と接続されるため、該ＦＰＣとの接続面となる表面と対向する裏面に部品を実装することは出来ない。
実装部品実装用の治具を使用すれば裏面側に部品を実装することは可能であるが、裏面側にも高密度に回路が形成されている場合、治具を配置できるスペースは殆どなく、部品実装用の治具も細くならざるをえず、接続時にはかなり高い圧力がかかるため、圧縮荷重に耐えることは困難である。その結果、接続部の裏面に部品を実装することは困難となっている。
なお、前記コネクタ接続する場合は、接続時に圧力がかからないため、接続部分の裏面側に部品を実装することは可能となるが、コネクタ接続の場合には前記したようにコネクタの厚みでＰＣＢが厚くなる等の問題がある。
この点からも、異方導電性接着剤等を用いて加熱加圧して接続する場合に、ＰＣＢに高圧縮荷重が負荷されないにすることが求められる。
【０００８】
本発明は、前記した問題に鑑みてなされたもので、配線板の導体配線同士の接続時に配線板へ負荷される圧縮荷重を低減できる異方導電性樹脂を用い、該接続部分と対向する配線板の裏面側にも部品の実装を可能とし、高密度に部品を実装している配線板モジュールを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するため、本発明は、第１の発明として、
第一の配線板の導体配線と第二の配線板の導体配線とが異方導電性接着剤で接続された接続部を備え、
前記異方導電性接着剤は、針状または鎖状とした金属粉末を、接着方向の厚さ方向に配向させた絶縁樹脂中に含むものであり、かつ、
前記第一の配線板と第二の配線板の少なくとも一方に部品が実装されており、該部品は前記接続部が形成された表面と対向する裏面に実装されていることを特徴とする配線板モジュールを提供している。
【００１０】
前記異方導電性樹脂として、本出願人の先行出願に係わる特開２００３−３３１９５１号公報に記載の異方導電膜が好適に用いられ、該異方導電膜を接続する２枚の配線板の間に介在させ、あるいは予め一方の配線板の接続部に接着しておき、接続時に加熱、加圧により厚み方向に圧縮させることで、前記針状又は鎖状に連鎖する導電性粒子の長さの両端を接続する導体配線と接触させて導通させている。
前記針状または鎖状とした金属粉末を厚さ方向に配向させているため、厚み方向の導電抵抗（「接続抵抗」という）を低くすることができる。かつ、直交する異方導電膜の面方向における導電成分の分布密度は増加せず、絶縁抵抗が高いため、隣接する導体配線間の短絡を防止できる。
【００１１】
具体的には、前記金属粉末は銀、ニッケル、銅等からなる微細な金属粒子を、針状または直鎖状に繋がらせて形成しており、前記金属粒子は平均粒径が４００ｎｍ以下とするのが好ましい。また、該金属粒子を針状または鎖状に凝集させた形状の金属粉末の径Ｄは１μｍ〜２０μｍ以下が好ましく、長さＬは接続する配線板の導体配線間の距離未満としている。針または鎖の太さと長さの比は約１０〜１００程度としている。
このように金属粉末を厚さ方向に長くしている一方、太さは１／１０〜１／１００としているため、金属粉末の充填密度をあまり高くする必要はなく、金属充填率は０．０５〜５体積％程度でよい。
このように、金属粉末の充填密度を低くできるため、異方導電膜の面方向の絶縁抵抗を高いレベルに維持しつつ、厚み方向の接続抵抗をこれまでよりも大幅に低下させることができ、接続時の加圧力を大幅に低減できる。
なお、従来の異方導電性接着剤の金属充填率は７〜１０体積％となるように充填されている。
【００１２】
前記金属粉末の結着する絶縁樹脂は、弾性、耐熱性、加工性、機械的特性、誘電特性、低アウトガス特性等に優れたものであれば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂のいずれもよく、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、アラミド系樹脂、フッ素系樹脂、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は一種で使用してもよいし、複数の樹脂を組み合わせてもよい。
【００１３】
前記したように、本発明では、配線板の導体配線同士の接着剤として、接着時の加圧力を大幅に低減できる異方導電性接着剤を用いているため、接続時における配線板への圧縮荷重を大幅に低減できる。その結果、表面側の接続部と対向する配線板の裏面側の位置に部品を実装しても、圧縮荷重は配線板の基材自体で受け止めることができ、裏面側に実装した部品へ負荷がかかることを抑制できる。また、基材の強度（耐圧力）が比較的低い場合には、荷重受け治具を用いるが、その場合においても、荷重受け治具の配線板を背面側から支持する支持部を細くすることができ、治具用のスペースを大きくあけておく必要はない。
このように、他の配線板の接続部の裏面側にも部品が実装できる。また、他の配線板との接続部側の表面にも、当然のことながら部品を実装でき、配線板に両面に高密度に部品を実装できるため、配線板の小型化を図ることができる。
【００１４】
前記第一の配線板は硬質プリント配線板からなり、該第一配線板に電子部品等の部品が実装されている一方、前記第二の配線板はフレキシブルプリント配線板からなる配線板モジュールに好適に用いられる。
具体的には、電子機器に内蔵される硬質プリント配線板（ＰＣＢ）には、一枚のＰＣＢの複数の辺に複数のＦＰＣが接続されている場合が多い。このような場合、複数の接続部と対向する裏面側が部品実装が可能な領域となると、部品の実装スペースを大幅に増大でき、その結果、ＰＣＢの小型化あるいはより多くの部品を実装して多機能化を図ることができる。
さらに、複数のＰＣＢをＦＰＣを介して接続する配線板モジュールでは、複数のＰＣＢで夫々ＦＰＣとの接続部の裏面側に部品が実装可能となることで、全体としての部品実装領域の更に増加し、配線板モジュールの全体として複数のＰＣＢの小型化あるいは高機能化を図ることができる。
【００１５】
さらに、本発明は、前記配線板モジュールを内蔵した電子機器を提供している。
前記のように、ＰＣＢを含む配線板モジュールとした場合、ＰＣＢにはＦＰＣやＦＦＣとの接続部の裏面側にも電子部品を実装して、高密度に電子部品および回路パターンを形成できるため、ＰＣＢの小型化が図れ、配線板モジュール自体も小型化でき、その結果、該配線板モジュールを内蔵した電子機器の小型化を図ることができる。
前記配線板モジュールを内蔵する電子機器としては、例えば、携帯電話機器、デジタルカメラやビデオカメラ等のカメラ、ポータブルオーディオプレーヤー、ポータブルＤＶＤプレーヤ、ポータブルノートパソコン等の小型、軽量且つ薄型で携帯可能な電子機器が挙げられる。
【００１６】
さらに、本発明は、前記配線板モジュールの製造方法を提供している。
該製造方法は、前記第一の配線板と第二の配線板のいずれか一方に電子部品を実装する工程と、
前記部品の実装面と反対面において、前記第一の配線板と第二の配線板との導体同士を前記異方導電樹脂を介して接触させ、２ＭＰ以下の加圧力で接続する工程とを有することを特徴とする。
【００１７】
前記のように、接続する配線板に電子部品を実装する必要がある場合は、接続工程の前に電子部品を実装している。通常、配線板がＰＣＢである場合、部品を一面または両面に実装してＰＣＢを完成した状態でＦＰＣやＦＦＣの配線材と接続される。よって、本発明においても、異方導電性樹脂を介して接続する工程は電子部品の実装後である。
本発明で用いる異方導電性樹脂は、前記のように導電成分を厚さ方向に配向させた針状または鎖状としているため、接続時における加圧力を２ＭＰａ以下、さらには、０．５ＭＰａ以下に低減できるため、接続時にＰＣＢに負荷される圧縮荷重を低減できる。
よって、ＰＣＢ等の基材が前記圧縮荷重に対して耐圧性を有する場合には、圧縮荷重を裏面側に実装した電子部品に負荷せずにＦＰＣと接続することができる。一方、ＰＣＢ等の基材の強度（耐圧力）が比較的低い場合には、荷重受け治具を用いるが、荷重受け治具の配線板を背面側から支持する支持部を細くすることができ、治具用のスペースを大きくあけておく必要はなく、接続部の裏面側に電子部品を実装しても基材面積の増大を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１８】
上述したように、本発明では、接続時における加圧力を大幅に低減できる異方導電性樹脂を用いて配線板の導体配線同士を接続するため、配線板の接続部と対向する裏面にも電子部品等の部品を実装でき、部品搭載領域を広げることができるため、配線板の小型化あるいは実装する部品を増加して多機能化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１乃至図４に示す実施形態では、携帯電話機器に内蔵するプリント配線板モジュール１からなる。
図１に示す前記プリント配線板モジュール１では、複数のＰＣＢ４０（４０−１〜４０−５）の図中上面となる表面４０ａにＦＰＣ３０（３０−１〜３０−６）を異方導電性樹脂２０を用いて電気接続部Ｐ（Ｐ１〜Ｐ１１）で導体配線同士を接続し、ＰＣＢ４０には電子部品および電気部品からなる部品を実装している。
【００２０】
前記図１中において、４０−１は四角形の大型のメインＰＣＢであり、該メインＰＣＢ４０−１の三辺に端縁まで導体配線（図示せず）が延在しており、３枚のＦＰＣ３０−１〜３０−４の一端の導体配線（図示せず）を電気接続部Ｐ１〜Ｐ４で接続している。 前記ＦＰＣ３０−１の他端の導体配線をサブＰＣＢ４０−２の導体配線と電気接続部Ｐ５で接続し、前記ＦＰＣ３０−２の他端の導体配線をサブＰＣＢ４０−３に電気接続部Ｐ６で接続している。該サブＰＣＢ４０−３にはＦＰＣ３０−５の一端を電気接続部Ｐ７で接続し、該ＦＰＣ３０−５の他端をインカメラ５５を実装したＰＣＢ４０−４と電気接続部Ｐ８で接続している。
前記ＦＰＣ３０−３の他端はメインディスプレイ５６と電気接続部Ｐ９で接続し、ＦＰＣ３０−４の他端はサブディスプレイ５７と電気接続部Ｐ１０で接続している。
さらに、メインＰＣＢ４０−１にコネクタ接続した配線６０をＰＣＢ４０−５にコネクタ接続し、該ＰＣＢ４０−５にも電気接続部Ｐ１１を介してＦＦＣ３０−６と接続し、該ＦＦＣ３０−６をＰＣＢ４０−６と接続している。図中、５９はアウトカメラである。
【００２１】
前記メインＰＣＢ４０−１および４０−５の基板４２には、図１に示すように表面４０ａに電子部品５３を実装していると共に、図２に示すように裏面４０ｂにも電子部品５３を実装し、前記ＦＰＣ３０との電気接続部Ｐ１〜Ｐ４、Ｐ１１と対向する裏面にも電子部品５３を実装している。
前記ＰＣＢ４０−１、４０−５に実装する電子部品５３は、内蔵メモリ、ベースバンドＬＳＩ、電源制御ＩＣ、音源ＩＣ、ＲＦ受信ＬＳＩ、ＲＦ送信ＬＳＩ、スイッチＩＣ、パワーアンプ等の電子部品および電気部品からなる。
また、サブＰＣＰ４０−２、４０−３の基板にも所要の電子部品５３を実装している。
【００２２】
前記ＰＣＢ４０とＦＰＣ３０との電気接続部Ｐ１〜Ｐ１１の接続構造は図３（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、異方導電性接着剤２を用いて接続している。
該異方導電性接着剤２は、熱硬化性樹脂を主成分とするバインダー樹脂３中に、図３(Ｂ)に示すように、金属粒子４ａが繋がった針状の金属粒子４を、接続方向となる厚さ方向Ｘに配向させた構成からなる。
本実施形態では、前記金属粉末４は粒径が約４００ｎｍのニッケルからなる金属粒子４ａを針状に形成しており、針状とした状態で、その直径Ｄを約１μｍ、長さＬを５μｍ、Ｌ／Ｄを約５としている。また、前記バインダー樹脂３としてエポキシ樹脂を用い、前記金属粉末４の充填率を０．０５体積％としている。
【００２３】
前記異方導電性接着剤２の針状の金属粉末４を厚さ方向Ｘに連続させて、その一端をＰＣＢ４０の基板４２の表面４０ａに露出させた導体配線６と接触させ、他端をＦＰＣ３０の一側面に露出させた導体配線７と接触させ、導体配線６と７とを異方導電性接着剤２の金属粉末４で導通している。
前記ＦＰＣ３０は平行配線した導体配線７を絶縁樹脂からなるカバーレイフィルム８で被覆しており、前記ＰＣＢ４０と接続する先端部では導体配線７を予め露出させている。
【００２４】
ＰＣＢ４０（４０−１、４０−５）では、図２に示すように、基板４２の表面４０ａでＦＰＣ３０と異方導電性樹脂２を介して接続しており、該ＦＰＣ３０との電気接続部Ｐ１〜Ｐ４、Ｐ１１と対向位置Ｓの基板４２の裏面４０ｂに電子部品５３を予め実装している。
【００２５】
つぎに、前記ＰＣＢ４０とＦＰＣ３０の接続方法を説明する。
前記異方導電性接着剤２は、図４（Ａ）に示すように、シート状の異方導電性接着剤２を予め形成しており、本実施形態では厚さを約３０μｍとしている。
該異方導電性接着剤２を図４（Ｂ）に示すように、ＦＰＣ３０の導体配線７を露出させる。この状態で厚さ方向に配向させた針状の金属粉末４からなる導電部１０の一端とＦＰＣ３０の導体配線７とを重ね合わせて、仮貼りしておく。
【００２６】
ついで、前記異方導電性接着剤２が付着されたＦＰＣ３０と接続するＰＣＢ４０を載置台６０上に表面４０ａを上向きとし、裏面４０ｂを下向きとした載置する。其の際、裏面４０ｂに実装した電子部品５３のうち、最大高さの電子部品５３−１が最下端に位置する。ＰＣＢ４０の表面４０ａの端縁がＦＰＣ３０との接続部となり、裏面４０ｂ側で、前記接続部との対向位置Ｓには電子部品５３−２が予め実装されている。該電子部品５３−２の基板４２からの下向き突出量は実装する電子部品５３−２によって相違し、本実施形態では前記最大高さの電子部品５３−１よりは突出量が低く、載置台６０の下端との間には空隙がある。
【００２７】
前記載置台６０に搭載したＰＣＢ４０の表面４０ａの端縁の接続部に、前記異方導電性接着剤２が付着された面を下向きとしてＦＰＣ３０を重ね、其の際、異方導電性接着剤２中の導電部１０の下端をＰＣＢ４０の導体配線６と重ね合わせる。
【００２８】
この状態で、前記導電性接着剤２のバインダー樹脂４が溶融する温度で加熱すると共に、２〜０．１ＭＰａ（本実施形態では０．５ＭＰａ）の力で上方から加圧し、異方導電性樹脂２の導電部１０と導体配線６を圧接すると共に、バインダー樹脂４をＰＣＢ４０の導体配線６の間の絶縁樹脂基板４２と接着する。
これにより、異方導電性接着剤２の導電部１０を介してＰＣＢ４０の導体配線６とＦＰＣ３０の導体配線７とが電気接続されると共に、隣接する導体配線７の間のＦＰＣ３０のカバーレイフィルム８とＰＣＢ４０の隣接する導体配線６の間の基板４２とが接着される。
【００２９】
前記接着時における加圧力を０．５ＭＰａとしているため、載置台６０で支持されているＰＣＢ４０の基板４２で加圧による圧縮荷重を受け止めることができ、圧縮荷重を裏面４０ｂに実装した電子部品５３−２に負荷されないようにすることができる。
【００３０】
なお、ＰＣＢ４０の基板４２の耐圧力が比較的低く、基板４２のみでは圧縮荷重を受容出来ない場合には、図５に示すように、荷重受け治具７０を電子部品５３−２の下方に配置し、該荷重受け治具７０から突設した支持部７０ａを電子部品５３−２の外周位置に当接させて支持する。前記のように、加圧力が０．５ＭＰａと低いと、負荷される圧縮荷重も低くいため、前記支持部７０ａを細くできる。よって、支持部棒７０ａを配置するスペースを少なくでき、ＰＣＢ４０の裏面４０ｂの回路パターンや他の実装部品の搭載に殆ど影響を与えない。
【００３１】
前記ＦＰＣ３０と接続する箇所はメインＰＣＢ４０−１では４カ所ある。この４カ所と裏面４０ｂで対向する４カ所の領域Ｓがそれぞれ電子部品の実装可能領域となるため、これらの領域に電子部品５３を搭載した場合、実装する電子部品数が同じであれば、ＰＣＢ４０の基板自体を小型化でき、該プリント配線板モジュール１を内蔵するデジタルカメラ自体を小型化することができる。一方、基板面積を同一とすると、より多数の電子部品の実装が可能となり、多機能化を図ることができる。また、ＰＣＢが多数枚あり、これらＰＣＢをＦＰＣで接続する場合には、各ＰＣＢを小型化すると全体的にプリント配線板モジュール１を大幅に小型化することができる。
【００３２】
なお、前記実施形態は携帯電話機器に内蔵するプリント配線板モジュールからなるが、同様な形態としたプリント配線板モジュールを、小型化、軽量化、薄型化が要求されるデジタルカメラ、ビデオカメラ、ポータブルオーディオプレーヤー等の電子機器にも好適に用いることができる。
【００３３】
前記実施形態では、ＰＣＢとＦＰＣとを異方導電接着剤を用いて接続しているが、ＰＣＢとＦＦＣとを接続する場合も同様な構成とすることができる。
さらに、前記異方導電性接着剤はナノ単位の金属粒子を繋げて針状に形成した金属粉末を導電部として用いているが、他の針状金属粒子を使用してもよい。また、隣接する導体配線間の寸法よりも短い寸法であれば、接続抵抗が低く、導電部間の絶縁抵抗が大きくできる金属粉末であれば限定されない。
さらに、異方導電性接着剤を異方導電膜として形成した状態で、その厚さ方向の両面に接着フィルムをそれぞれ配置し、ＦＰＣとの接着側は接着強度の高い接着フィルム、ＰＣＢとの接着側は剥離しやすい接着フィルムとして、リペア性を高めてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本実施形態のプリント配線板モジュールを示す全体図である。
【図２】図１中のメインＰＣＢの断面図である。
【図３】（Ａ）は異方導電性接着剤を用いてＰＣＢとＦＰＣとを接続する前の状態を示す概略断面図、（Ｂ）は異方導電性樹脂材中の導電部を示す拡大図、（Ｃ）は接続後の状態を示す概略断面図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は異方導電性接着剤を用いた接続工程を示す図面である。
【図５】図４の変形例を示す図面でる。
【符号の説明】
【００３５】
１ プリント配線板モジュール
２ 異方導電性接着剤
３ バインダー樹脂
４ 金属粉末
４ａ 金属粒子
６、７ 導体配線
８ カバーレイフィルム
１０ 導電部
３０（３０−１〜３０−６） ＦＰＣ
４０（４０−１〜４０−５） ＰＣＢ
４０ａ 表面
４０ｂ 裏面
５３ 実装する電子部品
５３−２ 裏面側の実装部品
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器の部品として用いられる配線板モジュール及びその製造方法に関し、携帯電話、カメラ等の小型化、薄型化される電子機器内において、特に、フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）やフレキシブルフラットケーブル（ＦＦＣ）と硬質プリント配線板（ＰＣＢ）とを電気接続した配線板モジュールとして好適に用いられるものである。
【背景技術】
【０００２】
近時、電子機器は高機能化されていると共に、薄型化、小型化、軽量化が促進されている。よって、これらの電子機器内に収容される配線板においては、導体ピッチが１ｍｍ以下、更には０．２ｍｍ以下と狭ピッチ化され、例えば、狭ピッチで導体を配線したＰＣＢからなる硬質の配線板に、ＦＰＣ、ＦＦＣ等からなる可撓性を有する配線板とを電気接続している。
【０００３】
この種の配線板の導体の電気接続方法としては、従来、ＰＣＢに実装したコネクタ内の端子にＦＰＣの導体を差し込み接続する方法、絶縁被覆を剥離して露出させた接続部の導体同士を直接半田接続する方法（特開平８−１７２５９号公報参照）、導体が露出させた接続部の導体同士を異方導電性接着剤（ＡＣＦ）を介して接続する方法が主として採用されている。
【０００４】
前記した電気接続方法のうち、コネクタによる接続方法はコネクタの厚みで配線板が厚くなると共に設置スペースをとり、かつ、部品点数、作業工数が増加し、さらに、接続端子の狭ピッチ化への対応も困難な問題がある。
また、直接半田接続する方法は、接続強度が高いため電気接続信頼性は高いが、剥離性が悪くなり、接続作業をやり直す（リペア）場合に剥離が容易でないため接続箇所に損傷が生じて、再利用出来なくなる問題がある。
【０００５】
前記異方導電性樹脂を用いて接続する場合、異方導電性樹脂として絶縁樹脂中に導電性粒子を分散したフィルムまたはペーストを用い、加熱・加圧により対向配置する導体同士を接続している。該異方導電性樹脂を用いて接続すると、プリント配線板の導体配線同士を直接接続できるため部品の小型化できると共に、コネクタに比べると狭ピッチの接続にも対応可能である利点を有する。
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１７２５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記異方導電性接着剤を用いて接続すると前記利点を有するが、市販されている異方導電性樹脂剤は接続時に高温、４ＭＰａ以上の高圧でプレスする必要があり、接続される配線板に負荷される圧縮荷重が大となる。
よって、ＰＣＢとＦＰＣまたはＦＦＣの導体配線同士を異方導電性樹脂で接続する場合、定置したＰＣＢの表面にＦＰＣ等を載置して加熱加圧されるため、ＰＣＢには高い圧縮荷重が負荷されることとなる。
通常、ＰＣＢは電子部品や電気部品は実装した後にＦＰＣ等と接続されるため、該ＦＰＣとの接続面となる表面と対向する裏面に部品を実装することは出来ない。
実装部品実装用の治具を使用すれば裏面側に部品を実装することは可能であるが、裏面側にも高密度に回路が形成されている場合、治具を配置できるスペースは殆どなく、部品実装用の治具も細くならざるをえず、接続時にはかなり高い圧力がかかるため、圧縮荷重に耐えることは困難である。その結果、接続部の裏面に部品を実装することは困難となっている。
なお、前記コネクタ接続する場合は、接続時に圧力がかからないため、接続部分の裏面側に部品を実装することは可能となるが、コネクタ接続の場合には前記したようにコネクタの厚みでＰＣＢが厚くなる等の問題がある。
この点からも、異方導電性接着剤等を用いて加熱加圧して接続する場合に、ＰＣＢに高圧縮荷重が負荷されないにすることが求められる。
【０００８】
本発明は、前記した問題に鑑みてなされたもので、配線板の導体配線同士の接続時に配線板へ負荷される圧縮荷重を低減できる異方導電性樹脂を用い、該接続部分と対向する配線板の裏面側にも部品の実装を可能とし、高密度に部品を実装している配線板モジュールを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するため、本発明は、第１の発明として、
第一の配線板の導体配線と第二の配線板の導体配線とが異方導電性接着剤で接続された接続部を備え、
前記異方導電性接着剤は、針状または鎖状とした金属粉末を、接着方向の厚さ方向に配向させた絶縁樹脂中に含むものであり、かつ、
前記第一の配線板と第二の配線板の少なくとも一方に部品が実装されており、該部品は前記接続部が形成された表面と対向する裏面に実装されていることを特徴とする配線板モジュールを提供している。
【００１０】
前記異方導電性樹脂として、本出願人の先行出願に係わる特開２００３−３３１９５１号公報に記載の異方導電膜が好適に用いられ、該異方導電膜を接続する２枚の配線板の間に介在させ、あるいは予め一方の配線板の接続部に接着しておき、接続時に加熱、加圧により厚み方向に圧縮させることで、前記針状又は鎖状に連鎖する導電性粒子の長さの両端を接続する導体配線と接触させて導通させている。
前記針状または鎖状とした金属粉末を厚さ方向に配向させているため、厚み方向の導電抵抗（「接続抵抗」という）を低くすることができる。かつ、直交する異方導電膜の面方向における導電成分の分布密度は増加せず、絶縁抵抗が高いため、隣接する導体配線間の短絡を防止できる。
【００１１】
具体的には、前記金属粉末は銀、ニッケル、銅等からなる微細な金属粒子を、針状または直鎖状に繋がらせて形成しており、前記金属粒子は平均粒径が４００ｎｍ以下とするのが好ましい。また、該金属粒子を針状または鎖状に凝集させた形状の金属粉末の径Ｄは１μｍ〜２０μｍ以下が好ましく、長さＬは接続する配線板の導体配線間の距離未満としている。針または鎖の太さと長さの比は約１０〜１００程度としている。
このように金属粉末を厚さ方向に長くしている一方、太さは１／１０〜１／１００としているため、金属粉末の充填密度をあまり高くする必要はなく、金属充填率は０．０５〜５体積％程度でよい。
このように、金属粉末の充填密度を低くできるため、異方導電膜の面方向の絶縁抵抗を高いレベルに維持しつつ、厚み方向の接続抵抗をこれまでよりも大幅に低下させることができ、接続時の加圧力を大幅に低減できる。
なお、従来の異方導電性接着剤の金属充填率は７〜１０体積％となるように充填されている。
【００１２】
前記金属粉末の結着する絶縁樹脂は、弾性、耐熱性、加工性、機械的特性、誘電特性、低アウトガス特性等に優れたものであれば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂のいずれもよく、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、アラミド系樹脂、フッ素系樹脂、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は一種で使用してもよいし、複数の樹脂を組み合わせてもよい。
【００１３】
前記したように、本発明では、配線板の導体配線同士の接着剤として、接着時の加圧力を大幅に低減できる異方導電性接着剤を用いているため、接続時における配線板への圧縮荷重を大幅に低減できる。その結果、表面側の接続部と対向する配線板の裏面側の位置に部品を実装しても、圧縮荷重は配線板の基材自体で受け止めることができ、裏面側に実装した部品へ負荷がかかることを抑制できる。また、基材の強度（耐圧力）が比較的低い場合には、荷重受け治具を用いるが、その場合においても、荷重受け治具の配線板を背面側から支持する支持部を細くすることができ、治具用のスペースを大きくあけておく必要はない。
このように、他の配線板の接続部の裏面側にも部品が実装できる。また、他の配線板との接続部側の表面にも、当然のことながら部品を実装でき、配線板に両面に高密度に部品を実装できるため、配線板の小型化を図ることができる。
【００１４】
前記第一の配線板は硬質プリント配線板からなり、該第一配線板に電子部品等の部品が実装されている一方、前記第二の配線板はフレキシブルプリント配線板からなる配線板モジュールに好適に用いられる。
具体的には、電子機器に内蔵される硬質プリント配線板（ＰＣＢ）には、一枚のＰＣＢの複数の辺に複数のＦＰＣが接続されている場合が多い。このような場合、複数の接続部と対向する裏面側が部品実装が可能な領域となると、部品の実装スペースを大幅に増大でき、その結果、ＰＣＢの小型化あるいはより多くの部品を実装して多機能化を図ることができる。
さらに、複数のＰＣＢをＦＰＣを介して接続する配線板モジュールでは、複数のＰＣＢで夫々ＦＰＣとの接続部の裏面側に部品が実装可能となることで、全体としての部品実装領域の更に増加し、配線板モジュールの全体として複数のＰＣＢの小型化あるいは高機能化を図ることができる。
【００１５】
さらに、本発明は、前記配線板モジュールを内蔵した電子機器を提供している。
前記のように、ＰＣＢを含む配線板モジュールとした場合、ＰＣＢにはＦＰＣやＦＦＣとの接続部の裏面側にも電子部品を実装して、高密度に電子部品および回路パターンを形成できるため、ＰＣＢの小型化が図れ、配線板モジュール自体も小型化でき、その結果、該配線板モジュールを内蔵した電子機器の小型化を図ることができる。
前記配線板モジュールを内蔵する電子機器としては、例えば、携帯電話機器、デジタルカメラやビデオカメラ等のカメラ、ポータブルオーディオプレーヤー、ポータブルＤＶＤプレーヤ、ポータブルノートパソコン等の小型、軽量且つ薄型で携帯可能な電子機器が挙げられる。
【００１６】
さらに、本発明は、前記配線板モジュールの製造方法を提供している。
該製造方法は、前記第一の配線板と第二の配線板のいずれか一方に電子部品を実装する工程と、
前記部品の実装面と反対面において、前記第一の配線板と第二の配線板との導体同士を前記異方導電樹脂を介して接触させ、２ＭＰ以下の加圧力で接続する工程とを有することを特徴とする。
【００１７】
前記のように、接続する配線板に電子部品を実装する必要がある場合は、接続工程の前に電子部品を実装している。通常、配線板がＰＣＢである場合、部品を一面または両面に実装してＰＣＢを完成した状態でＦＰＣやＦＦＣの配線材と接続される。よって、本発明においても、異方導電性樹脂を介して接続する工程は電子部品の実装後である。
本発明で用いる異方導電性樹脂は、前記のように導電成分を厚さ方向に配向させた針状または鎖状としているため、接続時における加圧力を２ＭＰａ以下、さらには、０．５ＭＰａ以下に低減できるため、接続時にＰＣＢに負荷される圧縮荷重を低減できる。
よって、ＰＣＢ等の基材が前記圧縮荷重に対して耐圧性を有する場合には、圧縮荷重を裏面側に実装した電子部品に負荷せずにＦＰＣと接続することができる。一方、ＰＣＢ等の基材の強度（耐圧力）が比較的低い場合には、荷重受け治具を用いるが、荷重受け治具の配線板を背面側から支持する支持部を細くすることができ、治具用のスペースを大きくあけておく必要はなく、接続部の裏面側に電子部品を実装しても基材面積の増大を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１８】
上述したように、本発明では、接続時における加圧力を大幅に低減できる異方導電性樹脂を用いて配線板の導体配線同士を接続するため、配線板の接続部と対向する裏面にも電子部品等の部品を実装でき、部品搭載領域を広げることができるため、配線板の小型化あるいは実装する部品を増加して多機能化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１乃至図４に示す実施形態では、携帯電話機器に内蔵するプリント配線板モジュール１からなる。
図１に示す前記プリント配線板モジュール１では、複数のＰＣＢ４０（４０−１〜４０−５）の図中上面となる表面４０ａにＦＰＣ３０（３０−１〜３０−６）を異方導電性樹脂２０を用いて電気接続部Ｐ（Ｐ１〜Ｐ１１）で導体配線同士を接続し、ＰＣＢ４０には電子部品および電気部品からなる部品を実装している。
【００２０】
前記図１中において、４０−１は四角形の大型のメインＰＣＢであり、該メインＰＣＢ４０−１の三辺に端縁まで導体配線（図示せず）が延在しており、３枚のＦＰＣ３０−１〜３０−４の一端の導体配線（図示せず）を電気接続部Ｐ１〜Ｐ４で接続している。 前記ＦＰＣ３０−１の他端の導体配線をサブＰＣＢ４０−２の導体配線と電気接続部Ｐ５で接続し、前記ＦＰＣ３０−２の他端の導体配線をサブＰＣＢ４０−３に電気接続部Ｐ６で接続している。該サブＰＣＢ４０−３にはＦＰＣ３０−５の一端を電気接続部Ｐ７で接続し、該ＦＰＣ３０−５の他端をインカメラ５５を実装したＰＣＢ４０−４と電気接続部Ｐ８で接続している。
前記ＦＰＣ３０−３の他端はメインディスプレイ５６と電気接続部Ｐ９で接続し、ＦＰＣ３０−４の他端はサブディスプレイ５７と電気接続部Ｐ１０で接続している。
さらに、メインＰＣＢ４０−１にコネクタ接続した配線６０をＰＣＢ４０−５にコネクタ接続し、該ＰＣＢ４０−５にも電気接続部Ｐ１１を介してＦＦＣ３０−６と接続し、該ＦＦＣ３０−６をＰＣＢ４０−６と接続している。図中、５９はアウトカメラである。
【００２１】
前記メインＰＣＢ４０−１および４０−５の基板４２には、図１に示すように表面４０ａに電子部品５３を実装していると共に、図２に示すように裏面４０ｂにも電子部品５３を実装し、前記ＦＰＣ３０との電気接続部Ｐ１〜Ｐ４、Ｐ１１と対向する裏面にも電子部品５３を実装している。
前記ＰＣＢ４０−１、４０−５に実装する電子部品５３は、内蔵メモリ、ベースバンドＬＳＩ、電源制御ＩＣ、音源ＩＣ、ＲＦ受信ＬＳＩ、ＲＦ送信ＬＳＩ、スイッチＩＣ、パワーアンプ等の電子部品および電気部品からなる。
また、サブＰＣＰ４０−２、４０−３の基板にも所要の電子部品５３を実装している。
【００２２】
前記ＰＣＢ４０とＦＰＣ３０との電気接続部Ｐ１〜Ｐ１１の接続構造は図３（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、異方導電性接着剤２を用いて接続している。
該異方導電性接着剤２は、熱硬化性樹脂を主成分とするバインダー樹脂３中に、図３(Ｂ)に示すように、金属粒子４ａが繋がった針状の金属粒子４を、接続方向となる厚さ方向Ｘに配向させた構成からなる。
本実施形態では、前記金属粉末４は粒径が約４００ｎｍのニッケルからなる金属粒子４ａを針状に形成しており、針状とした状態で、その直径Ｄを約１μｍ、長さＬを５μｍ、Ｌ／Ｄを約５としている。また、前記バインダー樹脂３としてエポキシ樹脂を用い、前記金属粉末４の充填率を０．０５体積％としている。
【００２３】
前記異方導電性接着剤２の針状の金属粉末４を厚さ方向Ｘに連続させて、その一端をＰＣＢ４０の基板４２の表面４０ａに露出させた導体配線６と接触させ、他端をＦＰＣ３０の一側面に露出させた導体配線７と接触させ、導体配線６と７とを異方導電性接着剤２の金属粉末４で導通している。
前記ＦＰＣ３０は平行配線した導体配線７を絶縁樹脂からなるカバーレイフィルム８で被覆しており、前記ＰＣＢ４０と接続する先端部では導体配線７を予め露出させている。
【００２４】
ＰＣＢ４０（４０−１、４０−５）では、図２に示すように、基板４２の表面４０ａでＦＰＣ３０と異方導電性樹脂２を介して接続しており、該ＦＰＣ３０との電気接続部Ｐ１〜Ｐ４、Ｐ１１と対向位置Ｓの基板４２の裏面４０ｂに電子部品５３を予め実装している。
【００２５】
つぎに、前記ＰＣＢ４０とＦＰＣ３０の接続方法を説明する。
前記異方導電性接着剤２は、図４（Ａ）に示すように、シート状の異方導電性接着剤２を予め形成しており、本実施形態では厚さを約３０μｍとしている。
該異方導電性接着剤２を図４（Ｂ）に示すように、ＦＰＣ３０の導体配線７を露出させる。この状態で厚さ方向に配向させた針状の金属粉末４からなる導電部１０の一端とＦＰＣ３０の導体配線７とを重ね合わせて、仮貼りしておく。
【００２６】
ついで、前記異方導電性接着剤２が付着されたＦＰＣ３０と接続するＰＣＢ４０を載置台６０上に表面４０ａを上向きとし、裏面４０ｂを下向きとした載置する。其の際、裏面４０ｂに実装した電子部品５３のうち、最大高さの電子部品５３−１が最下端に位置する。ＰＣＢ４０の表面４０ａの端縁がＦＰＣ３０との接続部となり、裏面４０ｂ側で、前記接続部との対向位置Ｓには電子部品５３−２が予め実装されている。該電子部品５３−２の基板４２からの下向き突出量は実装する電子部品５３−２によって相違し、本実施形態では前記最大高さの電子部品５３−１よりは突出量が低く、載置台６０の下端との間には空隙がある。
【００２７】
前記載置台６０に搭載したＰＣＢ４０の表面４０ａの端縁の接続部に、前記異方導電性接着剤２が付着された面を下向きとしてＦＰＣ３０を重ね、其の際、異方導電性接着剤２中の導電部１０の下端をＰＣＢ４０の導体配線６と重ね合わせる。
【００２８】
この状態で、前記導電性接着剤２のバインダー樹脂４が溶融する温度で加熱すると共に、２〜０．１ＭＰａ（本実施形態では０．５ＭＰａ）の力で上方から加圧し、異方導電性樹脂２の導電部１０と導体配線６を圧接すると共に、バインダー樹脂４をＰＣＢ４０の導体配線６の間の絶縁樹脂基板４２と接着する。
これにより、異方導電性接着剤２の導電部１０を介してＰＣＢ４０の導体配線６とＦＰＣ３０の導体配線７とが電気接続されると共に、隣接する導体配線７の間のＦＰＣ３０のカバーレイフィルム８とＰＣＢ４０の隣接する導体配線６の間の基板４２とが接着される。
【００２９】
前記接着時における加圧力を０．５ＭＰａとしているため、載置台６０で支持されているＰＣＢ４０の基板４２で加圧による圧縮荷重を受け止めることができ、圧縮荷重を裏面４０ｂに実装した電子部品５３−２に負荷されないようにすることができる。
【００３０】
なお、ＰＣＢ４０の基板４２の耐圧力が比較的低く、基板４２のみでは圧縮荷重を受容出来ない場合には、図５に示すように、荷重受け治具７０を電子部品５３−２の下方に配置し、該荷重受け治具７０から突設した支持部７０ａを電子部品５３−２の外周位置に当接させて支持する。前記のように、加圧力が０．５ＭＰａと低いと、負荷される圧縮荷重も低くいため、前記支持部７０ａを細くできる。よって、支持部棒７０ａを配置するスペースを少なくでき、ＰＣＢ４０の裏面４０ｂの回路パターンや他の実装部品の搭載に殆ど影響を与えない。
【００３１】
前記ＦＰＣ３０と接続する箇所はメインＰＣＢ４０−１では４カ所ある。この４カ所と裏面４０ｂで対向する４カ所の領域Ｓがそれぞれ電子部品の実装可能領域となるため、これらの領域に電子部品５３を搭載した場合、実装する電子部品数が同じであれば、ＰＣＢ４０の基板自体を小型化でき、該プリント配線板モジュール１を内蔵するデジタルカメラ自体を小型化することができる。一方、基板面積を同一とすると、より多数の電子部品の実装が可能となり、多機能化を図ることができる。また、ＰＣＢが多数枚あり、これらＰＣＢをＦＰＣで接続する場合には、各ＰＣＢを小型化すると全体的にプリント配線板モジュール１を大幅に小型化することができる。
【００３２】
なお、前記実施形態は携帯電話機器に内蔵するプリント配線板モジュールからなるが、同様な形態としたプリント配線板モジュールを、小型化、軽量化、薄型化が要求されるデジタルカメラ、ビデオカメラ、ポータブルオーディオプレーヤー等の電子機器にも好適に用いることができる。
【００３３】
前記実施形態では、ＰＣＢとＦＰＣとを異方導電接着剤を用いて接続しているが、ＰＣＢとＦＦＣとを接続する場合も同様な構成とすることができる。
さらに、前記異方導電性接着剤はナノ単位の金属粒子を繋げて針状に形成した金属粉末を導電部として用いているが、他の針状金属粒子を使用してもよい。また、隣接する導体配線間の寸法よりも短い寸法であれば、接続抵抗が低く、導電部間の絶縁抵抗が大きくできる金属粉末であれば限定されない。
さらに、異方導電性接着剤を異方導電膜として形成した状態で、その厚さ方向の両面に接着フィルムをそれぞれ配置し、ＦＰＣとの接着側は接着強度の高い接着フィルム、ＰＣＢとの接着側は剥離しやすい接着フィルムとして、リペア性を高めてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本実施形態のプリント配線板モジュールを示す全体図である。
【図２】図１中のメインＰＣＢの断面図である。
【図３】（Ａ）は異方導電性接着剤を用いてＰＣＢとＦＰＣとを接続する前の状態を示す概略断面図、（Ｂ）は異方導電性樹脂材中の導電部を示す拡大図、（Ｃ）は接続後の状態を示す概略断面図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は異方導電性接着剤を用いた接続工程を示す図面である。
【図５】図４の変形例を示す図面でる。
【符号の説明】
【００３５】
１ プリント配線板モジュール
２ 異方導電性接着剤
３ バインダー樹脂
４ 金属粉末
４ａ 金属粒子
６、７ 導体配線
８ カバーレイフィルム
１０ 導電部
３０（３０−１〜３０−６） ＦＰＣ
４０（４０−１〜４０−５） ＰＣＢ
４０ａ 表面
４０ｂ 裏面
５３ 実装する電子部品
５３−２ 裏面側の実装部品
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の配線板の導体配線と第二の配線板の導体配線とが異方導電性接着剤で接続された接続部を備え、
前記異方導電性接着剤は、針状または鎖状とした金属粉末を、接着方向の厚さ方向に配向させた絶縁樹脂中に含むものであり、かつ、
前記第一の配線板と第二の配線板の少なくとも一方に部品が実装されており、該部品は前記接続部が形成された表面と対向する裏面に実装されている
ことを特徴とする配線板モジュール。
【請求項２】
前記第一の配線板は硬質プリント配線板からなり、該第一配線板に前記部品が実装されている一方、前記第二の配線板はフレキシブルプリント配線板からなる請求項１に記載の配線板モジュール。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の配線板モジュールを内蔵した電子機器。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の配線板モジュールの製造方法であって、
前記第一の配線板と第二の配線板のいずれか一方に電子部品を実装する工程と、
前記部品の実装面と反対面において、前記第一の配線板と第二の配線板との導体同士を前記異方導電樹脂を介して接触させ、２ＭＰａ以下の加圧力で接続する工程とを有することを特徴とする配線板モジュールの製造方法。
【請求項５】
前記加圧力は０．５ＭＰａ以下である請求項４に記載の配線板モジュールの製造方法。
【請求項１】
第一の配線板の導体配線と第二の配線板の導体配線とが異方導電性接着剤で接続された接続部を備え、
前記異方導電性接着剤は、針状または鎖状とした金属粉末を、接着方向の厚さ方向に配向させた絶縁樹脂中に含むものであり、かつ、
前記第一の配線板と第二の配線板の少なくとも一方に部品が実装されており、該部品は前記接続部が形成された表面と対向する裏面に実装されている
ことを特徴とする配線板モジュール。
【請求項２】
前記第一の配線板は硬質プリント配線板からなり、該第一配線板に前記部品が実装されている一方、前記第二の配線板はフレキシブルプリント配線板からなる請求項１に記載の配線板モジュール。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の配線板モジュールを内蔵した電子機器。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の配線板モジュールの製造方法であって、
前記第一の配線板と第二の配線板のいずれか一方に電子部品を実装する工程と、
前記部品の実装面と反対面において、前記第一の配線板と第二の配線板との導体同士を前記異方導電樹脂を介して接触させ、２ＭＰａ以下の加圧力で接続する工程とを有することを特徴とする配線板モジュールの製造方法。
【請求項５】
前記加圧力は０．５ＭＰａ以下である請求項４に記載の配線板モジュールの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−２３５５５６（Ｐ２００８−２３５５５６Ａ）
【公開日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−７２７２０（Ｐ２００７−７２７２０）
【出願日】平成１９年３月２０日（２００７．３．２０）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２０日（２００７．３．２０）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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