説明

電極構造,配線体,接着剤接続構造,電子機器およびその組立方法

【課題】製造工程を簡素化しつつ、安価に接着剤接続構造を実現しうる電極構造,配線体,接着剤接続構造などを提供する。
【解決手段】接続構造Cにおいて、母基板20は、リジッド基板21と、リジッド基板21上に設けられた接着剤接続用電極22とを有している。各電極12,22の表面は、いずれも、有機膜15,25によって被覆されている。接着剤30は、熱硬化性樹脂を主成分とする樹脂組成物31中に導電性粒子36を分散させたものである。各電極12,22は、導電性粒子36を介して互いに導通している。有機膜15,25は、OSP処理によって形成された酸化防止膜であり、半田リフロー処理の温度よりも高い熱分解温度を有している。半田リフロー後に有機膜が残存するので、半田接続構造と接着剤接続構造とを円滑に形成することができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、接着剤により電気的接続が行われる電極構造,該電極構造が設けられた配線体,接着剤接続構造,電子機器およびその組立方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年の電子機器の小型化、高機能化の流れの中で、構成部品(例えば、液晶製品における電子部品)内の接続端子の微小化が進んでいる。このため、エレクトロニクス実装分野においては、そのような端子間の接続を容易に行える種々の異方導電性接着剤として、フィルム状の接着剤が広く使用されている。例えば、銅電極等の接着剤接続用電極が設けられたフレキシブルプリント配線板(FPC)やリジッドプリント配線板(PWBまたはPCB)等のプリント配線板と、銅電極等の配線電極が形成されたガラス基板等の配線基板との接合や、プリント配線板とICチップ等の電子部品との接合に使用されている。
【0003】
この異方導電性接着剤は、絶縁性の樹脂組成物中に導電性粒子を分散させた接着剤であり、被接続部材同士の間に挟まれ、加熱、加圧されて、被接続部材同士を接着する。即ち、加熱、加圧により接着剤中の樹脂が流動し、例えば、プリント配線板の表面に形成された接着剤接続用電極と、配線基板の表面に形成された配線電極の隙間を封止すると同時に、導電性粒子の一部が対峙する配線電極と接着剤接続用電極の間に噛み込まれて電気的接続が達成される。ここで、一般的に、プリント配線板の接着剤接続用電極および配線基板の配線電極のそれぞれには、酸化防止及び導電性の確保を目的として、金メッキが施されている(例えば、特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平10−79568号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、この金メッキは、接着剤接続用電極および配線電極の表面にニッケルメッキ層を形成した上で、金メッキ層を形成するため、製造工程が複雑になってしまう。その結果、フレキシブルプリント配線板および配線基板などを互いに接続する際の製造コストが高くなる問題を含んでいた。
【0006】
本発明の目的は、製造工程を簡素化しつつ、安価に接着剤接続構造を実現しうる電極構造、これを有する配線体、接着剤接続構造などを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の電極構造は、熱硬化性樹脂を主成分とする接着剤を介して接着されることにより、被接続導体と電気的に接続される電極の構造である。そして、基材上に設けられた接着剤接続用電極と、接着剤接続用電極の表面を覆う酸化防止膜としての有機膜とを有している。ここで、有機膜は、予定される熱処理の最高温度よりも高い熱分解温度を有している。
予定される熱処理としてもっとも代表的な熱処理は、半田リフロー処理である。
接着剤としては、後述するように,いわゆる異方導電性接着剤(ACF)と、絶縁性接着剤(NCF)とがあるが、この電極構造はいずれの接着剤にも適合する。
上記有機膜を形成する処理は、一般的には、プリフラックス処理(OSP処理:Organic Solderability Preservation)と呼ばれている。
上記基材としては、プリント配線板の基材フィルム,電子部品の電極の下地部材などがある。被接続導体には、他のプリント配線板の電極,電子部品の電極,コネクタの電極などがある。
【0008】
本発明により、以下の作用効果が得られる。
接着剤接続用電極には、従来、酸化防止用の金めっきが施されていた。それに対し、OSP処理によって有機膜を形成する工程は、金めっき層を形成する工程と比較して、製造工程が簡素化される。また、高価な金を使用しないので、材料コストも低減される。よって、本発明により、接着剤を用いた接続を行うための電極構造を安価に製造することが可能となる。
また、一般的に、接着剤接続用電極が設けられる基材には、半田接続用電極も設けられている。その場合、通常は、半田接続用電極と接着剤接続用電極の双方の上に有機膜を形成してから、半田リフロー工程を行い、その後、接着剤による接続を行うことになる。先に、接着剤接続を行うと、その後、半田リフローの際に、接着剤の締め付けが緩んで、接続不良をおこす確率が高くなるからである。反面、半田リフローの際に、有機膜が熱分解を生じるおそれもある。
本発明においては、接着剤接続用電極が半田リフロー温度よりも高い熱分解温度を有しているので、半田リフロー後にも,確実に有機膜が残存する。よって、この接着剤接続用電極を種々の基材上に設けると、半田接続と接着剤接続とを円滑に行うことができる。
【0009】
この電極構造の接着剤接続用電極と被接続電極との接続に用いられる接着剤は、導電性粒子を含有した異方導電性接着剤であることが好ましい。導電性粒子は、有機膜を突き破って接着剤接続用電極に容易に接触することが可能である。
【0010】
半田リフローの温度は、260℃程度であるので、有機膜は、300℃以上の熱分解温度を有していることがより好ましい。
また、有機膜が、接着剤接続用電極を構成する金属に配位結合可能な配位原子を有する有機化合物を含んでいることにより、接着剤接続用電極を構成する金属と錯体を形成し、熱分解温度を高めることができる。特に、1分子中に複数の配位原子を有する有機化合物は、架橋錯体を形成して熱分解温度を高くすることができるため好ましい。
具体的には、有機膜として、2−フェニル−4−メチル−5−ベンジルイミダゾール,2,4−ジフェニルイミダゾール,2,4−ジフェニル−5−メチルイミダゾール等の2−フェニルイミダゾール類や、5−メチルベンゾイミダゾール,2−アルキルベンゾイミダゾール,2−アリールベンゾイミダゾール,2−フェニルベンゾイミダゾール等のベンゾイミダゾール類から選ばれる少なくとも1つの有機化合物を含んでいるものを用いることが好ましい。
【0011】
有機膜の平均厚みは、0.05μm以上0.5μm以下であることが好ましい。有機膜の平均厚みが0.05μm未満の場合には、有機膜の酸化防止機能が低下して、接着剤接続用電極の表面が酸化されるおそれがある。反面、有機膜の平均厚みが0.5μmを超えると、導電性粒子などによって有機膜を突き破るのが困難になり、接着剤接続用電極と被接続電極との接続不良が発生するおそれがある。
【0012】
有機膜の厚みが0.1μm以下となる領域の面積が、有機膜全体の面積の30%以上であることが好ましい。これにより、導電性粒子などにより、有機膜を突き破って電極間接続を果たしうる領域を確保することができる。
【0013】
本発明の配線体は、上述の電極構造を配線部材上に設けたものである。これにより、上述の効果を発揮する電極構造を備え、他の配線板や電子部品との間で、接着剤による接続を実現する配線体を供することができる。
配線部材には、フレキシブルプリント配線板,リジッドプリント配線板などの配線板や、同軸ケーブル配線、フラットケーブル配線などのケーブル配線など、電極を有する多種の配線が含まれる。
特に、フレキシブルプリント配線板は、携帯電話,デジタルカメラ,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、ポータブルDVDプレーヤ、ポータブルノートパソコンなど、多くの電子機器に内蔵されており、本発明を適用することで、格別の効果が得られる。
【0014】
本発明の接着剤接続構造は、上述の配線体の接着剤接続用電極と被接続部品の被接続導体との接着剤による接続構造である。そして、接着剤接続用電極および被接続導体の各一部(導通部分)は、前記有機膜に覆われることなく互いに導通されている。
接着剤が絶縁性接着剤である場合には、接着剤接続用電極と被接続導体の各一部(突起など)の双方、または一方が有機膜を突き破って、各電極同士が接触して導通される。接着剤が異方導電性接着剤である場合には、導電性粒子が有機膜を突き破って,両電極に接触して、電極間が導通状態になる。
本発明の接着剤接続構造では、上述の効果により、有機膜によって接着剤接続用電極の酸化を防止しつつ、製造コストの安価な接続構造を実現することができる。
【0015】
接着剤接続構造において、被接続導体も、酸化防止膜としての有機膜により被覆された接着剤接続用電極であることが好ましい。これにより、双方の電極で金めっき等の貴金属めっきが不要になり、製造コストの低減効果がさらに増大する。
【0016】
接着剤として、複数の金属粒子が鎖状に繋がった形状、または針形状を有する金属粉末からなる導電性粒子を含有したものを用いることが好ましい。これにより、製造過程で、導電性粒子が有機膜を突き破る機能が高くなり、接着剤接続構造を円滑に形成することができる。
その場合、導電性粒子のアスペクト比が5以上であることにより、導電性粒子同士の接触確率が高くなる。その結果、導電性粒子の配合量を増やすことなく、接着剤接続構造を円滑に形成することができる。
【0017】
また、異方導電性接着剤を用いる場合、フィルム形状を有するものを用いることが好ましい。これにより、異方導電性接着剤の取り扱いが容易になる。また、加熱加圧処理により接着剤接続構造を形成する際の作業性が向上する。
その場合、導電性粒子の長径方向を、フィルム形状を有する接着剤の厚み方向に配向させることがより好ましい。これにより、接着剤の面方向においては、隣り合う電極間や導体間の絶縁を維持して短絡を防止することができる。一方、接着剤の厚み方向においては、多数の電極−導体間を一度に、かつ各々を独立して導電接続して、低抵抗を得ることが可能となる。
【0018】
本発明の電子機器は、上述の接着剤接続構造と、導体同士が半田を介して接合されることにより電気的に接続される半田接続構造とが設けられた共通の基材を備えている。共通の基材には、各種プリント配線板や基板を使用することができる。また、電子機器の一部に金めっきが施された電極などの導体が存在していてもよい。
これにより、半田接続構造の形成時における半田リフローによっては、接着剤接続構造の有機膜が熱分解されることなく残存しうる。よって、接着剤接続構造と半田接続構造とを有し、安価な電子機器を提供することができる。
【0019】
本発明の電子機器の組立方法は、以下の手順で行われる。まず、基材(母基板)の接着剤接続用電極と半田接続用導体とを、半田のリフロー温度よりも高い分解温度を有する有機膜で被覆する。次に、不活性ガスや水素などを含む非酸化性雰囲気中で半田リフロー処理することにより、半田接続用導体を被接続導体に接合する。その後、加熱・加圧処理により、上述の接着剤を介して接着剤接続用電極と被接続導体とを互いに接着させる。
この方法により、半田リフロー処理を経ても有機膜が熱分解されずに残るので、接着剤接続構造を確実に形成することができる。また、接着剤接続構造の形成は、半田接続構造の形成後に行われるので、半田リフロー処理を経ると生じうる接着剤接続構造の導通性悪化を回避することができる。よって、金めっきの使用量をできるだけ減らして、安価に電子機器を組み立てることができる。
特に、半田リフロー処理の前に、有機膜の上に保護膜を形成し、半田リフロー後に保護膜を除去することが好ましい。この方法により、半田リフロー処理の後に、有機膜を確実に残すことができる。
【発明の効果】
【0020】
本発明の電極構造,配線体,接着剤接続構造,電子機器およびその組立方法によると、製造工程を簡素化しつつ、安価な製造コストで接着剤接続を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】本発明の実施の形態に係る電子機器である携帯端末の構造を概略的に示す斜視図である。
【図2】実施の形態に係る携帯端末の接続部分の構成例を示す断面である。
【図3】実施の形態に係る接着剤接続構造を形成する前の配線体の端部を示す斜視図である。
【図4】フレキシブルプリント配線板と母基板との間に形成される接着剤接続構造の例1を示す断面図である。
【図5】接着剤接続構造の例2を示す断面図である。
【図6】導電性粒子の短径と長径の比を説明する図である。
【図7】(a)〜(c)は、接着剤接続構造および半田接続構造を有する電子部品の組立方法の手順を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
−電子機器−
図1は、本発明の実施の形態に係る電子機器である携帯端末100の構造を概略的に示す斜視図である。
携帯端末100は、各種情報を表示するための表示部103と、入力部104と、ヒンジ部105とを備えている。表示部103には、液晶表示パネルを用いた表示装置106やスピーカ等が設けられている。入力部104には、入力キーやマイクが設けられている。ヒンジ部105は、入力部104と表示部103とを回動自在に連結している。
【0023】
図2は、実施の形態に係る携帯端末100のヒンジ部103を介した接続部分の構成を示す断面である。
表示部103には、表示部筐体131と、表示部基板135とが主要部材として設けられている。表示部基板135は、表示装置106に表示用信号を送るための回路等を備えている。表示部筐体131は、互いに連結された第1筐体131aと第2筐体131bとを有している。そして、第1筐体131aと第2筐体131bとの間に、貫通穴133が設けられている。
【0024】
入力部104には、入力部筐体141と、入力部基板145とが主要部材として設けられている。入力キー基板145は、入力キーから送られる信号を制御するための回路等を備えている。入力部筐体141は、互いに連結された第1筐体141aと第2筐体141bとを有している。そして、第1筐体141aと第2筐体141bとの間に、貫通穴143が設けられている。
【0025】
また、ヒンジ部105を経て、入力キー基板145と表示部基板135とを接続する配線体Aが設けられている。配線体Aは、FPC10と、FPC10の両端に設けられ、異方導電性接着剤30を介した接着剤接続構造Cとを備えている。
また、入力キー基板145には、電子部品を半田により接合した半田接合部Dが設けられている。図示されていないが、同様に、表示部基板135にも、電子部品を半田により接合した半田接合部Dが設けられている。
【0026】
−電極構造および配線体−
図3は、本実施の形態の接着剤接続構造Cを形成する前の配線体Aの端部を示す斜視図である。配線体Aは、FPC10(基材)と、その端部に設けられた電極構造Bとを有している。
FPC10は、回路層(破線参照)が形成されたベースフィルム11と、ベースフィルム11を被覆するカバーレイ13とを備える構造が一般的である。回路層の端部は、被接続導体との電気的接続を行うための接着剤接続用電極12となっている。
【0027】
FPC10のベースフィルム11の材料としては、ポリイミド樹脂,ポリエステル樹脂,ガラスエポキシ樹脂等がある。カバーレイ13の材料としては、一般的には、ベースフィルムと同じ材料が用いられる。その他、エポキシ樹脂,アクリル樹脂,ポリイミド樹脂,ポリウレタン樹脂などが用いられる。
【0028】
FPC10の回路層は、ベースフィルム11上に銅箔等の金属箔を積層し、金属箔を、常法により、露光、エッチングすることにより形成される。回路層は、銅または銅合金によって構成されるのが一般的である。回路層の中でも、接着剤接続用電極12は露出しており、一般的には、接着剤接続用電極12の酸化防止膜として機能する金めっき層が設けられる。
それに対し、本実施の形態の電極構造Bにおいては、接着剤接続用電極12には、金めっき層や他の貴金属めっき層(銀めっき層,白金めっき層,パラジウムめっき層等)は設けられていない。接着剤接続用電極12は、貴金属めっき層に代わる酸化防止膜としての有機膜15により、被覆されている。
【0029】
上記有機膜15は、水溶性プリフラックス処理(OSP処理:Organic Solderability Preservation)により形成される。
OSP処理を施す方法としては、例えば、スプレー法、シャワー法、浸漬法等が用いられ、その後、水洗、乾燥させればよい。その際の水溶性プリフラックスの温度は、25〜40℃が好ましく、水溶性プリフラックスと接着剤接続用電極12との接触時間は、30〜60秒が好ましい。
【0030】
一般的に、水溶性プリフラックスは、アゾール化合物を含有する酸性水溶液である。このアゾール化合物としては、例えば、イミダゾール、2−ウンデシルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2,4−ジフェニルイミダゾール、トリアゾール、アミノトリアゾール、ピラゾール、ベンゾチアゾール、2−メルカプトベンゾチアゾール、ベンゾイミダゾール、2−ブチルベンゾイミダゾール、2−フェニルエチルベンゾイミダゾール、2−ナフチルベンゾイミダゾール、5−ニトロ−2−ノニルベンゾイミダゾール、5−クロロ−2−ノニルベンゾイミダゾール、2−アミノベンゾイミダゾール、ベンゾトリアゾール、ヒドロキシベンゾトリアゾール、カルボキシベンゾトリアゾールなどのアゾール化合物が挙げられる。
【0031】
本実施の形態では、有機膜15は、半田接続構造Dを形成する際の半田リフロー温度よりも高い分解温度を有している。一般的に、鉛フリー半田のリフロー温度は、260℃前後程度である。そこで、有機膜15として、熱分解温度が260℃以上、より好ましくは300℃以上である樹脂が用いられている。
【0032】
以上の条件に適合する有機化合物としては、上記アゾール化合物のうちでも、2−フェニル−4−メチル−5−ベンジルイミダゾール,2,4−ジフェニルイミダゾール,2,4−ジフェニル−5−メチルイミダゾール等の2−フェニルイミダゾール類や、5−メチルベンゾイミダゾール,2−アルキルベンゾイミダゾール,2−アリールベンゾイミダゾール,2−フェニルベンゾイミダゾール等のベンゾイミダゾール類などがある。
【0033】
本実施の形態の電極構造Bおよび配線体Aによると、以下の効果を発揮することができる。
従来は、異方導電性接着剤(ACF)や絶縁性接着剤(NCF)を用いた接続が行われる接着剤接続用電極上には、酸化防止膜として金めっき層などの貴金属めっき層が形成されている。
それに対し、本実施の形態では、接着剤接続用電極12が貴金属めっき層に代わるOSP膜である有機膜15によって覆われている。有機膜15の形成には、スプレー法、シャワー法、浸漬法等が用いられ、その後、水洗、乾燥させるのみにて形成される。そのため、金めっき層などの貴金属めっき層を形成する場合と比較して、酸化防止膜を形成する工程が簡素化される。また、金などの貴金属を用いる場合と比較して、材料コストも低減される。また、金めっき層を形成した場合と比較して、接着剤接続用電極12と被接続電極との間の接続強度(シェア強度)を向上させることができる。
【0034】
一般的に、FPC10などの配線体上には、半田で実装される部材が搭載されることが多い。その場合、有機膜15を形成してから、半田リフロー炉に通されると、有機膜15が熱分解するおそれがある。
ここで、本実施の形態では、接着剤接続用電極12上に形成された有機膜15が半田リフロー温度よりも高い熱分解温度を有している。そのため、接着剤接続用電極12が形成された基板が半田リフロー炉に通された場合でも、有機膜15が熱分解することなく、確実に残存する。
【0035】
なお、電極構造Bが設けられる基材は、フレキシブルプリント配線板(FPC)に限らず、硬質プリント配線板(PWB)などの他の種類の配線板,ケーブル配線,電子部品,コネクタなどであってもよい。
【0036】
−接着剤接続構造の例1−
図4は、FPC10(フレキシブルプリント配線板)と、母基板20との間に形成される接着剤接続構造Cの例1を示す断面図である。この接着剤接続構造Cは、絶縁性接着剤(NCF)を用いて形成されるものである。
【0037】
母基板20は、リジッド基板21と、リジッド基板21上に設けられた接着剤接続用電極22とを有している。この母基板20は、図1に示す表示部基板135や入力キー基板145に相当するPWB(リジッドプリント配線板)である。FPC10は、接着剤接続用電極12をベースフィルム11の下側に向けて、母基板20上に実装されている。本実施の形態では、接着剤接続用電極12および接着剤接続用電極22の表面は、いずれも、導通部分を除き、有機膜15,25によって被覆されている。
母基板20の接着剤接続用電極22は、リジッド基板21上に銅箔等の金属箔を積層し、金属箔を、常法により、露光、エッチングすることにより形成されている。
そして、NCFである接着剤30の締め付け力によって、両電極12,22が互いに強く接触しあって導通している。
【0038】
接着剤30は、熱硬化樹脂を主成分とし、これに硬化剤,各種フィラーを添加したものである。熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、尿素樹脂、ポリイミド樹脂等が挙げられる。このうち、特に、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を使用することにより、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。また、接着剤30は、上述の熱硬化性樹脂のうち、少なくとも1種を主成分としていればよい。
【0039】
なお、使用するエポキシ樹脂は、特に制限はないが、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、高分子量エポキシ樹脂であるフェノキシ樹脂を用いることもできる。
【0040】
接続時には、FPC10を介して、接着剤30を母基板20の方向へ所定の圧力で加圧しつつ、接着剤30を加熱溶融させる(以下、「加熱加圧処理」という。)。これにより、接着剤30中の熱硬化性樹脂を硬化させ、その収縮に伴う締め付け力によって、FPC10と母基板20の各電極12,22を互いに強く接触させ、導通させている。このとき、接着剤接続用電極12および接着剤接続用電極22(被接続導体)の各一部(導通部分)は、有機膜15,25に覆われることなく互いに導通されている。
【0041】
本実施の形態では、FPC10の接着剤接続用電極12は、エッチングにより表面が粗くなるように加工されている。但し、エッチングだけでなく、エンボス加工などの機械加工を用いてもよい。
各電極12,22が有機膜15,25で覆われている場合、少なくとも一方の電極の表面に突起部があれば、突起部が有機膜15,25を突き破るので、両電極12,22が確実に接触しうる。なお、両電極12,22間にバンプが配置されていてもよい。
【0042】
本例1によると、電極構造の効果に加えて、以下の効果を発揮することができる。
たとえば、FPC10および母基板20の少なくとも一方が、半田リフロー工程を経た後に、接着剤接続構造Cを形成する場合には、半田リフロー炉を通さない場合と比較して、各電極12,22間の電気的に接続する接続抵抗が大きくなるおそれがある。これは、半田リフロー炉において加熱されることによって、有機膜15,25が硬質化する等、変質することで、接着剤接続用電極12の突起部が、有機膜15,25を突き破りにくくなっていることによると考えられる。
そこで、有機膜15,25の平均厚みTmを0.05μm以上0.5μm以下とすることにより、各電極12,22の酸化を抑制しつつ、接着剤接続用電極12の突起部が有機膜15,25を突き破りやすくなる。よって、有機膜15,25が半田リフロー炉を通った後に、接着剤接続構造Cを形成しても、各電極12,22間の電気的な接続抵抗を確実に小さく抑えることができる。
【0043】
また、有機膜15,25の厚みが0.1μm以下となる領域の面積を、有機膜15,25全体の面積の30%以上とすることにより、接着剤接続用電極12が有機膜15、25を突き破る領域が増える。よって、有機膜15,25が半田リフロー炉を通った後に、接着剤接続構造Cを形成しても、各電極12,22間の電気的な接続抵抗を確実に小さく抑えることができる。
【0044】
−接着剤接続構造の例2−
図5は、接着剤接続構造Cの例2を示す断面図である。この接着剤接続構造Cにおいては、異方導電性接着剤(ACF)である接着剤30を用いている。すなわち、本例の接着剤30は、熱硬化性樹脂を主成分とする樹脂組成物31中に、導電性粒子36を含ませたものである。
【0045】
本例においても、母基板20は、リジッド基板21と、リジッド基板21上に設けられた接着剤接続用電極22とを有している。本例においても、接着剤接続用電極12および接着剤接続用電極22の表面は、いずれも、導通部分を除き、有機膜15,25によって被覆されている。
そして、各電極12,22は、導電性粒子36を介して互いに導通している。導電性粒子36は、微細な金属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金属粉末からなる。
なお、本例においても、例1のように電極12,22同士が直接接触している箇所が存在していてもよい。
【0046】
接続時には、上述の加熱加圧処理により、接着剤30中の熱硬化性樹脂を硬化させ、その収縮に伴う締め付け力によって、導電性粒子36を介して各電極12,22を互いに接続させている。
この例では、当初から、樹脂組成物31中に微細な金属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導電性粒子36を含ませている。
ただし、樹脂組成物31中に、微細な金属粒子からなる導電性粒子がランダムに分散したものを用いてもよいが、本実施の形態のごとく、微細な金属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導電性粒子36を用いることが好ましい。
【0047】
例2に使用される異方導電性接着剤としては、汎用されているもの、すなわち、エポキシ樹脂等の絶縁性の熱硬化性樹脂を主成分とする樹脂組成物中に、導電性粒子36が分散されたものが使用できる。例えば、エポキシ樹脂に、ニッケル、銅、銀、金あるいは黒鉛等の導電性粒子の粉末が分散されたものが挙げられる。ここで、熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、尿素樹脂、ポリイミド樹脂等が挙げられる。このうち、特に、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を使用することにより、異方導電性接着剤のフィルム形成性、耐熱性、および接着力を向上させることが可能となる。また、異方導電性接着剤は、上述の熱硬化性樹脂のうち、少なくとも1種を主成分としていれば良い。
【0048】
なお、使用するエポキシ樹脂は、特に制限はないが、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、高分子量エポキシ樹脂であるフェノキシ樹脂を用いることもできる。
【0049】
また、エポキシ樹脂の分子量は、異方導電性接着剤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。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解粘度を高くでき、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により、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平均分子量のことをいう。
【0050】
また、本例および例1に使用される接着剤30として、潜在性硬化剤を含有する接着剤が使用できる。この潜在性硬化剤は、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。
【0051】
また、これらの潜在性硬化剤中でも、低温での貯蔵安定性、および速硬化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例示される。
【0052】
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。
【0053】
本例2によると、電極構造の効果に加えて、以下の効果を発揮することができる。
たとえば、FPC10および母基板20の少なくとも一方が、半田リフロー工程を経た後に、接着剤接続構造Cを形成する場合には、半田リフロー炉を通さない場合と比較して、各電極12,22間の電気的に接続する接続抵抗が大きくなるおそれがある。これは、半田リフロー炉において加熱されることによって、有機膜15,25が硬質化する等、変質することで、導電性粒子36が、有機膜15,25を突き破りにくくなっていることによると考えられる。
そこで、有機膜15,25の平均厚みTmを0.05μm以上0.5μm以下とすることにより、各電極12,22の酸化を抑制しつつ、導電性粒子36が有機膜15,25を突き破りやすくなる。よって、有機膜15,25が半田リフロー炉を通った後に、接着剤接続構造Cを形成しても、より確実に各電極12,22間の電気的な接続抵抗を小さく抑えることができる。
【0054】
また、有機膜15,25の厚みが0.1μm以下となる領域の面積を、有機膜15,25全体の面積の30%以上とすることにより、導電性粒子36が有機膜15、25を突き破る領域が増える。よって、有機膜15,25が半田リフロー炉を通った後に、接着剤接続構造Cを形成しても、より確実に各電極12,22間の電気的な接続抵抗を小さく抑えることができる。
【0055】
また、異方導電性接着剤として、図5に示す形状を有するものを使用する場合は、特に以下の構成を採ることができる。
具体的には、異方導電性接着剤として、例えば、上述のエポキシ樹脂等の絶縁性の熱硬化性樹脂を主成分とし、当該樹脂中に、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た導電性粒子36が分散されたものを使用することができる。なお、ここで言うアスペクト比とは、図6に示す、導電性粒子36の短径(導電性粒子36の断面の長さ)Rと長径(導電性粒子36の長さ)Lの比のことをいう。
【0056】
このような導電性粒子36を使用することにより、異方導電性接着剤として、異方導電性接着剤の面方向(厚み方向Xに直行する方向であって、図5の矢印Yの方向)においては、隣り合う電極間の絶縁を維持して短絡を防止しつつ、厚み方向Xにおいては、多数の接着剤接続用電極22−接着剤接続用電極12間を、一度にかつ各々を独立して接続し、低抵抗を得ることが可能になる。
【0057】
また、この異方導電性接着剤において、導電性粒子36の長径Lの方向を、フィルム状の異方導電性接着剤を形成する時点で、異方導電性接着剤の厚み方向Xにかけた磁場の中を通過させることにより、当該厚み方向Xに配向させて用いるのが好ましい。このような配向にすることにより、上述の、隣り合う電極間の絶縁を維持して短絡を防止しつつ、多数の接着剤接続用電極22−接着剤接続用電極12間を一度に、かつ各々を独立して導電接続することが可能になるという効果が、より一層向上する。
【0058】
また、本発明に使用される金属粉末は、その一部に強磁性体が含まれるものが良く、強磁性を有する金属単体、強磁性を有する2種類以上の合金、強磁性を有する金属と他の金属との合金、および強磁性を有する金属を含む複合体のいずれかであることが好ましい。これは、強磁性を有する金属を使用することにより、金属自体が有する磁性により、磁場を用いて金属粒子を配向させることが可能になるからである。例えば、ニッケル、鉄、コバルトおよびこれらを含む2種類以上の合金等を挙げることができる。
【0059】
また、導電性粒子36のアスペクト比は5以上であることが好ましい。このような導電性粒子36を使用することにより、接着剤30として異方導電性接着剤を使用する場合に、導電性粒子36と各電極12,22との接触確率が高くなる。従って、導電性粒子36の配合量を増やすことなく、各電極12,22を互いに電気的に接続することが可能になる。
【0060】
なお、導電性粒子36のアスペクト比は、CCD顕微鏡観察等の方法により直接測定するが、断面が円でない導電性粒子36の場合は、断面の最大長さを短径としてアスペクト比を求める。また、導電性粒子36は、必ずしもまっすぐな形状を有している必要はなく、多少の曲がりや枝分かれがあっても、問題なく使用できる。この場合、導電性粒子36の最大長さを長径としてアスペクト比を求める。
【0061】
また、上記有機膜15,25の平均厚みTmは、0.05μm以上0.5μm以下であることが好ましい。特に、本実施形態では、各電極12,22上の有機膜15,25の平均厚みTmは、いずれも0.3μmとしている。有機膜15,25の平均厚みTmが0.05μmより小さい場合、有機膜15,25によって各電極12,22の表面が酸化することに対して十分に保護することができないおそれがある。その結果、各電極12,22間の接続抵抗が大きくなってしまう。一方、有機膜15,25の平均厚みTmが0.5μmより大きい場合、有機膜15,25によって各電極12,22の表面酸化を確実に防ぐことができるが、各電極12,22間の導電性が確保できない場合がある。即ち、有機膜15,25の平均厚みTmが0.5μmより大きい場合、異方導電性接着剤の導電性粒子36が有機膜15,25を突き破ることができないおそれがある。そのときには、各電極12,22同士を異方導電性接着剤によって電気的に接続することができないことになる。
【0062】
また、有機膜15,25の厚みが0.1μm以下となる領域の面積は、有機膜全体の面積の30%以上であることが好ましい。有機膜15,25の厚みが0.1μm以下となる領域の面積が、有機膜全体の面積の30%以上であることにより、導電性粒子36が確実に有機膜15,25を突き破って、各電極12,22に接触する領域を確保することができる。
【0063】
−電子部品の組立方法−
図7(a)〜(c)は、接着剤接続構造Cおよび半田接続構造Dを有する電子部品の組立方法の手順を示す断面図である。
まず、図7(a)に示す工程で、接着剤接続領域Rcと、半田接続領域Rdとを有する母基板20(共通の基材)を準備する。母基板20において、接着剤接続領域Rcには接着剤接続用の接着剤接続用電極22が設けられており、半田接続領域Rdには半田接続用の半田接続用電極26が設けられている。
次に、各接着剤接続用電極22,26を覆う有機膜25を形成する。有機膜25の材質、厚みについては、すでに説明した通りである。特に、有機膜25の熱分解温度は、半田リフロー温度よりも高い点が重要である。
【0064】
図7(a)には図示されていないが、この時点で、接着剤接続領域Rcのみにおいて、有機膜25を覆う保護膜を形成してもよい。具体的には、粘着剤テープなどによって有機膜25を覆っておく。粘着テープ以外の保護膜を用いることもできる。
【0065】
次に、図7(b)に示す工程で、半田接続領域Rdに、チップ41の一部にチップ側電極42を有する電子部品40を搭載する。このとき、チップ側電極42を半田接続用電極26の位置に合わせて、両電極26,42間に鉛フリー半田を介在させる。そして、母基板20と電子部品40とを、ピーク温度が約260℃の半田リフロー炉に入れて,半田をリフローさせる。これにより、各電極26,42を半田層50を介して接合することで、各電極26,42を互いに電気的に接続する。
これにより、半田接続領域Rdにおいて、半田接続構造Dが形成される。
【0066】
次に、図7(c)に示す工程で、接着剤接続用電極22とFPC10の接着剤接続用電極12とを接着剤30により接着することにより電気的に接続する。図7(c)に示す工程の前に、FPC10上の接着剤接続用電極12は、有機膜15で覆っておく。接着剤接続構造Cの形成手順については、上記接着剤接続構造の例2(図5参照)において、説明したとおりである。
なお、図7(a)に示す工程の際、有機膜25を覆う保護膜(粘着材など)を形成した場合には、接着剤30で接着する前に、保護膜を除去する。
これにより、接着剤接続領域Rcにおいて、接着剤接続構造Cが形成される。
【0067】
なお、上述のごとく、導電性粒子36を含む接着剤30(異方導電性接着剤)は、熱硬化性樹脂を主成分としている。そのため、異方導電性接着剤は、加熱すると、一旦、軟化するが、当該加熱を継続することにより、硬化することになる。そして、予め設定した異方導電性接着剤の硬化時間が経過すると、異方導電性接着剤の硬化温度の維持状態、および加圧状態を開放し、冷却を開始する。これにより、接着剤30中の導電性粒子36を介して、各電極12,22を互いに接続し、FPC10を母基板20上に実装する。
【0068】
図7(a)〜(c)には、PWBである母基板20に、接着剤接続構造Cと、半田接続構造Dとを形成する例を示している。
ただし、FPC10を共通の基材として、FPC10に接着剤接続構造Cと、半田接続構造Dとを形成してもよい。その場合には、図7に示す母基板20をFPC10と置き換え、接着剤接続用電極12上に有機膜15を形成することになる。処理の手順は、上述の通りである。
なお、FPCには,片面回路型構造だけでなく両面回路型構造もある。両面回路型構造の場合には、半田リフロー炉に2回入れることになる。
【0069】
本実施形態の電子部品の組立方法によれば、上記電極構造B、接着剤接続構造Cの効果に加えて、以下の効果を発揮することができる。
通常、半田接続と接着剤接続とを同じ基板上で行う場合、半田接続用電極26と接着剤接続用電極22の双方の上に有機膜25を形成してから、半田接続を行い、その後、接着剤による接続を行うことになる。先に、接着剤接続を行うと、その後、半田リフロー処理の際に、接着剤の締め付けが緩んで、接続不良をおこす確率が高くなるからである。反面、半田リフロー処理の際に、有機膜が熱分解を生じるおそれもある。
本実施の形態の電子回路の組立方法では、図7(a)に示す工程で、接着剤接続用電極22上に形成された有機膜25が半田リフロー温度よりも高い熱分解温度を有している。そのため、図7(b)に示す工程でも、有機膜25が熱分解することなく、確実に残存することになる。
なお、有機膜25の上に保護膜を形成すれば、より確実に、有機膜25を残存させることができる。よって、半田接続構造Dと接着剤接続構造Cとを、より確実に形成することができる。
なお、半田接続用電極26上を覆っていた有機膜25は、熱分解温度が半田リフロー温度よりも高くても、鉛フリー半田に含まれるフラックスなどと反応して、半田層50に溶け込む。したがって、半田接続構造Dの形成に支障が生じることはない。
【0070】
半田接続用電極26の上には、必ずしも金めっきを施す必要はないが、変色を回避する等の目的で、一般的には金めっきが施される。
本実施の形態では、母基板20のどの電極にも金めっきを施す必要がない。上述のように、有機膜25はフラックスと反応して半田層50に溶け込むので、半田接続用電極26の上にも、金めっきに代えてOSP処理による有機膜25を選択することができる。よって、上述の製造コストの低減効果を顕著に発揮することができる。
【0071】
また、半田接続用電極26の上に、酸化防止膜である有機膜25を形成したことにより、各電極26,42間の接続強度(シェア強度)を向上させることができる。
【0072】
一方、半田リフロー工程を経た後に、接着剤接続構造Cを形成する場合には、半田リフロー炉を通さない場合と比較して、各電極12,22間の電気的に接続する接続抵抗が大きくなるおそれがある。これは、半田リフロー炉において加熱されることによって、有機膜25が硬質化する等、変質することで、導電性粒子36が、有機膜25を突き破りにくくなっていることによると考えられる。
そこで、有機膜25の平均厚みTmを0.05μm以上0.5μm以下とすることにより、各電極12,22の酸化を抑制しつつ、導電性粒子36が有機膜25を突き破りやすくすることができる。よって、有機膜15,25が半田リフロー炉を通った後に、接着剤接続構造Cを形成しても、より確実に各電極12,22間の電気的な接続抵抗を小さく抑えることができる。
【0073】
また、有機膜15,25の厚みが0.1μm以下となる領域の面積を、有機膜15,25全体の面積の30%以上とすることにより、導電性粒子36が有機膜25を確実に突き破りうる領域が確保される。よって、有機膜15,25が半田リフロー炉を通った後に、接着剤接続構造Cを形成しても、より確実に各電極12,22間の電気的な接続抵抗を小さく抑えることができる。
【0074】
以上総合すると、本実施の形態では、以下の効果を得ることができる。
(1)本実施形態の接着剤接続構造Cにおいては、母基板20の接着剤接続用電極22およびFPC10の接着剤接続用電極12のそれぞれの表面にOSP処理を施して、酸化防止膜である有機膜15,25をそれぞれ形成する構成としている。この構成によれば、各電極12,22が金めっき層で被覆される場合と比較して、酸化防止膜を形成する工程が簡素化される。また、金などの貴金属を用いる場合と比較して、材料コストも低減される。その結果、各電極12,22を互いに接続する際の製造コストを安価にすることが可能となる。
【0075】
しかも、有機膜15,25の平均厚みTmが、0.05μm以上0.5μm以下の範囲にある構成としている。有機膜15,25の平均厚みTmが0.05μm以上であることにより、下地の各電極12,22の表面の酸化に起因する各電極12,22a間の接続抵抗の増大を抑制することができる。一方、有機膜15,25の平均厚みTmが、0.5μm以下であることにより、導電性粒子36が有機膜15,25を突き破りやすくなる。よって、導電性粒子36が有機膜15,25を突き破れないことに起因する各電極12,22間の導電性の悪化を抑制することができる。
【0076】
(2)本実施形態においては、使用する異方導電性接着剤である接着剤30における導電性粒子36は、微細な金属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金属粉末により構成されている。この構成によれば、接着剤30の面方向であるY方向においては、隣り合う接着剤接続用電極22間、または接着剤接続用電極12間の絶縁を維持して短絡を防止しつつ、接着剤30の厚み方向であるX方向においては、多数の接着剤接続用電極22および接着剤接続用電極12間を一度に、かつ各々を独立して導電接続して、低抵抗を得ることが可能となる。
【0077】
(3)本実施形態においては、導電性粒子36のアスペクト比が5以上である構成としている。この構成によれば、異方導電性接着剤を使用する場合に、導電性粒子36間の接触確率が高くなる。その結果、導電性粒子36の配合量を増やすことなく、各電極12,22を互いに電気的に接続することが容易となる。
【0078】
(4)本実施形態においては、接着剤接続構造Cを形成する前の接着剤30(異方導電性接着剤)として、フィルム形状を有するものを用いている。この構成によれば、異方導電性接着剤の取り扱いが容易になる。また、加熱加圧処理により接着剤接続構造Cを形成する際の作業性が向上する。
【0079】
(5)本実施形態においては、導電性粒子36の長径方向を、フィルム形状を有する接着剤30(異方導電性接着剤)の厚み方向であるX方向に配向させたものを用いている。この構成によれば、接着剤30の面方向であるY方向においては、隣り合う接着剤接続用電極22間、または接着剤接続用電極12間の絶縁を維持して短絡を防止しつつ、接着剤30の厚み方向であるX方向においては、多数の接着剤接続用電極22および接着剤接続用電極12間を一度に、かつ各々を独立して導電接続して、低抵抗を得ることが可能となる。
【0080】
(6)本実施形態においては、母基板20である硬質プリント基板(PWB)にフレキシブルプリント配線板(FPC10)を接続する構成としている。この構成によれば、母基板20がFPCである場合と比較して、多層の導電パターン構造を安価に提供することができる。また、母基板20上にFPC10を接続することにより、FPC10に代えて硬質プリント配線板を接続した場合と比較して、図2に示すごとく、FPC10を他の基板のコネクタに接続する際に、他の基板の配置の自由度を向上させることができる。その上、接着剤接続用配線電極12,22を有機膜15,25にて被覆することにより、各電極12,22を金メッキにて被覆するよりも安価にできるため、母基板20およびFPC10の接続体を安価に提供することができる。
【0081】
なお、上記実施形態は以下のように変更しても良い。
・上記実施形態においては、母基板20として硬質プリント基板(PWB)を使用しているが、他の構成であっても良い。たとえば、母基板20としてフレキシブルプリント配線板(FPC)を使用してもよい。
【0082】
・上記実施形態においては、接着剤接続構造Cは、FPC10とPWBである母基板20との電極同士の接続に用いたが、本発明の接着剤接続構造はこれに限定されることはない。例えば、導電体としてICチップ等の電子部品の突起電極(または、バンプ)と、PWBまたはFPC上の電極との接着剤接続構造Cとしてもよい。
【0083】
・上記実施形態におけるFPC10に代えて、PWBを母基板20上に実装してもよい。また、FPC10の代わりに電子部品を実装してもよい。
【0084】
・上記実施形態においては、OSP処理として、水溶性プリフラックス処理を接着剤接続用電極12,22に施したが、OSP処理を、例えば、耐熱性プリフラックス処理としてもよい。また、水溶性プリフラックス処理として、アゾール化合物を含有する酸性水溶液としたが、他の水溶液であってもよい。
【0085】
・上記実施形態においては、各接着剤接続用電極12,22の両方にOSP処理を施したが、例えば、一方の接着剤接続用電極12または22のみにOSP処理を施してもよい。その場合、他方の接着剤接続用電極22または12には、金めっき層などの貴金属めっき層を形成することになるが、これによっても、上記実施形態の効果(1)を得ることはできる。
【0086】
・上記実施形態においては、各接着剤接続用電極12,22の有機膜15、25の平均厚みTmを同じ値(即ち、平均厚みTmを0.3μm)としたが、各有機膜15、25の平均厚みTmが、互いに異なる値であってもよい。具体的には、有機膜15の平均厚みTmを0.3μmとし、有機膜25の平均厚みTmを0.2μmとしてもよい。
【実施例】
【0087】
以下に、本発明を実施例、比較例に基づいて説明する。なお、本発明は、これらの実施例に限定されるものではなく、これらの実施例を本発明の趣旨に基づいて変形、変更することが可能であり、それらを本発明の範囲から除外するものではない。
(実施例1)
(接着剤の作成)
導電性粒子として、長径Lの分布が1μmから10μm、短径Rの分布が0.1μmから0.4μmである直鎖状ニッケル微粒子を用いた。また、絶縁性の熱硬化性樹脂としては、2種類のビスフェノールA型の固形エポキシ樹脂〔(1)ジャパンエポキシレジン(株)製、商品名エピコート1256、および(2)エピコート1004〕、ナフタレン型エポキシ樹脂〔(3)大日本インキ化学工業(株)製、商品名エピクロン4032D〕を使用した。また、熱可塑性であるポリビニルブチラール樹脂〔(4)積水化学工業(株)製、商品名エスレックBM−1〕を使用し、マイクロカプセル型潜在性硬化剤としては、(5)マイクロカプセル型イミダゾール系硬化剤〔旭化成エポキシ(株)製、商品名ノバキュアHX3941〕を使用し、これら(1)〜(5)を重量比で(1)35/(2)20/(3)25/(4)10/(5)30の割合で配合した。
【0088】
これらのエポキシ樹脂、熱可塑性樹脂、および潜在性硬化剤を、セロソルブアセテートに溶解して、分散させた後、三本ロールによる混錬を行い、固形分が50重量%である溶液を作製した。この溶液に、固形分の総量(Ni粉末+樹脂)に占める割合で表される金属充填率が、0.05体積%となるように上記Ni粉末を添加した後、遠心攪拌ミキサーを用いて攪拌することによりNi粉末を均一に分散し、接着剤用の複合材料を作製した。次いで、この複合材料を離型処理したPETフィルム上にドクターナイフを用いて塗布した後、磁束密度100mTの磁場中、60℃で30分間、乾燥、固化させて、膜中の直鎖状粒子が磁場方向に配向した厚さ35μmのフィルム状の異方導電性をもつ異方導電性接着剤を作製した。
【0089】
(プリント配線板の作成)
幅150μm、長さ4mm、高さ18μmの銅電極である接着剤接続用電極が150μm間隔で30個配列されたフレキシブルプリント配線板を用意した。OSP処理により、接着剤接続用電極に、2−フェニル−4−メチル−5−ベンジルイミダゾールを含む酸化防止膜を形成した。その熱分解温度は、310℃、平均膜厚は0.10μm、厚さ0.1μm以下となる領域の面積率は60%であった。
【0090】
(接続抵抗評価)
上記フレキシブルプリント配線板に、窒素をフローすることで酸素濃度を1%以下としたリフロー槽内において、ピーク温度を260℃とした半田リフロー処理を施した。その後、フレキシブルプリント配線板同士を、連続する30箇所の接続抵抗が測定可能なデイジーチェーンを形成するように対向させて配置するとともに、これらフレキシブルプリント配線板の間に作製した接着剤を挟み、190℃に加熱しながら、5MPaの圧力で15秒間加圧して接着させ、フレキシブルプリント配線板同士の接合体を得た。次いで、この接合体において、接着剤接続用電極、接着剤、および接着剤接続用電極を介して接続された連続する30箇所の抵抗値を四端子法により求め、求めた値を30で除することにより、接続された1箇所あたりの接続抵抗を求めた。そして、この評価を10回繰り返し、接続抵抗の平均値を求めた。そして、接続抵抗が50mΩ以下の場合を、導電性を確保したものとして判断した。
【0091】
(接続信頼性評価)
上記のように作成した接続体を、85℃,85%RH高温高湿槽中に500hr静置した後、上記と同様に、接続抵抗を測定した。そして、接続抵抗の上昇率が50%以下の場合を、接続信頼性が良好と判断した。
【0092】
(実施例2)
酸化防止膜の平均膜厚を0.20μm、厚さ0.1μm以下となる領域の面積率を40%としたこと以外は、実施例1と同様にして、フレキシブルプリント配線板同士の接合体を得た。その後、実施例1と同一条件で、接続抵抗評価及び接続信頼性評価を行った。
【0093】
(比較例1)
接着剤接続用電極に2−メチルイミダゾールを含む酸化防止膜を形成したこと以外は実施例1と同様にして、フレキシブルプリント配線板同士の接合体を得た。酸化防止膜の熱分解温度は、200℃、平均膜厚は0.10μm、厚さ0.1μm以下となる領域の面積率は60%であった。その後、上述の実施例1と同一条件で、接続抵抗評価及び接続信頼性評価を行った。
【0094】
(熱分解温度測定)
熱分解温度は、示差走査熱量測定(Differential Scanning Calorimetry, DSC)を用いて測定した。10℃/minの速度で昇温した際の発熱開始温度を熱分解温度とする。
(膜厚測定)
酸化防止膜が形成された接着剤接続用電極の断面を観察する。0.2μm間隔で膜厚を測定し、平均膜厚0.1μm以下の領域の面積率を算出する。
【0095】
【表1】

【0096】
上記表1は、実施例1、2および比較例の接続抵抗評価と接続信頼性評価の結果を示している。
表1に示すように、実施例1、2のいずれの場合においても、初期接続抵抗が50mΩ以下であり、接続抵抗は十分小さく良好である。また、実施例1、2では、抵抗上昇率が50%以下であるので、接続信頼性も良好であることがわかる。
一方、比較例1では、初期接続抵抗がオープンとなり、測定不可能であった。よって、抵抗上昇率も測定不可能である。この原因は、半田リフロー処理の際に、比較例1の酸化防止膜が熱分解し、これにより接着剤接続用電極の表面が酸化したことによると考えられる。
さらに、実施例1、2を比較すると、実施例1の方が初期接続抵抗も小さく、接続信頼性も高い。よって、平均膜厚が小さく、かつ、膜厚が0.1μm以下となる領域の面積率が高いほど、特に接続信頼性が高くなることがわかる。
【0097】
上記開示された本発明の実施の形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。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及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】
【0098】
本発明の電極構造,配線体および接着剤接続構造は、携帯電話機の他、デジタルカメラ,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、ポータブルDVDプレーヤ、ポータブルノートパソコンなどの電子機器内に配置される部材の電極構造や、接続構造に利用することができる。また、本発明の離型シート体は、FPCの他、リジッドプリント配線板(PBC)等の各種配線板や、各種電子部品の接続に用いることができる。
【符号の説明】
【0099】
10 FPC
11 ベースフィルム
12 接着剤接続用電極
13 カバーレイ
15 有機膜
20 母基板
21 リジッド基板
22 接着剤接続用電極
25 有機膜
26 半田接続用電極
30 接着剤
31 樹脂組成物
36 導電性粒子
40 電子部品
41 チップ
42 チップ側電極(被接続導体)
50 半田層

【特許請求の範囲】
【請求項1】
熱硬化性樹脂を主成分とする接着剤を介して接着されることにより、被接続導体と電気的に接続される電極の構造であって、
基材上に設けられた接着剤接続用電極と、
前記接着剤接続用電極の表面を覆う酸化防止膜としての有機膜とを有し、
前記有機膜は、予定される熱処理の最高温度よりも高い熱分解温度を有している、電極構造。
【請求項2】
請求項1記載の電極構造において、
前記熱処理は、半田リフロー処理である、電極構造。
【請求項3】
請求項1または2記載の電極構造において、
前記接着剤は、導電性粒子を含有した異方導電性接着剤である、電極構造。
【請求項4】
請求項1〜3のうちいずれか1つに記載の電極構造において、
前記有機膜は、300℃以上の熱分解温度を有している、電極構造。
【請求項5】
請求項1〜4のうちいずれか1つに記載の電極構造において、
前記有機膜は、前記接着剤接続用電極を構成する金属に配位結合可能な配位原子を有する有機化合物を含んでいる、電極構造。
【請求項6】
請求項1〜5のうちいずれか1つに記載の電極構造において、
前記有機膜の平均厚みが、0.05μm以上0.5μm以下である、電極構造。
【請求項7】
請求項1〜6のうちいずれか1つに記載の電極構造において、
前記有機膜の厚みが0.1μm以下となる領域の面積は、有機膜全体の面積の30%以上である、電極構造。
【請求項8】
請求項1〜7のうちいずれか1つに記載の電極構造と、
前記電極構造が設けられた配線部材と、
を備えている配線体。
【請求項9】
請求項8記載の配線体において、
前記配線部材は、フレキシブルプリント配線板である、配線体。
【請求項10】
請求項1〜7のうちいずれか1つに記載の電極構造の接着剤接続用電極と被接続導体との接着剤による接続構造であって、
前記接着剤接続用電極および被接続導体の各一部は、前記有機膜に覆われることなく互いに導通されている、接着剤接続構造。
【請求項11】
請求項10記載の接着剤接続構造において、
前記被接続導体は、酸化防止膜としての有機膜により被覆された接着剤接続用電極である、接着剤接続構造。
【請求項12】
請求項10または11記載の接着剤接続構造において、
前記接着剤は、導電性粒子を含有する異方導電性接着剤であり、
前記接着剤接続用電極および被接続導体の各一部は、前記導電性粒子を介して互いに導通されている、接着剤接続構造。
【請求項13】
請求項12記載の接着剤接続構造において、
前記接着剤として、複数の金属粒子が鎖状に繋がった形状、または針形状を有する金属粉末からなる導電性粒子を含有したものを用いる、接着剤接続構造。
【請求項14】
請求項13記載の接着剤接続構造において、
前記導電性粒子のアスペクト比が5以上である、接着剤接続構造。
【請求項15】
請求項12〜14のうちいずれか1つに記載の接着剤接続構造において、
前記接着剤として、フィルム形状を有するものを用いる、接着剤接続構造。
【請求項16】
請求項15記載の接着剤接続構造において、
前記接着剤として、前記導電性粒子の長径方向を、前記フィルム形状を有する接着剤の厚み方向に配向させたものを用いている、接着剤接続構造。
【請求項17】
請求項10〜16のうちいずれか1つに記載の接着剤接続構造と、
導体同士が半田を介して接合されることにより電気的に接続される半田接続構造と、
が設けられた共通の基材を備えている電子機器。
【請求項18】
請求項17記載の電子機器を組み立てる方法であって、
前記基材上の接着剤接続用電極と半田接続用導体とを、半田のリフロー温度よりも高い分解温度を有する有機膜で被覆する工程(a)と、
非酸化性雰囲気中で半田リフロー処理することにより、前記半田接続用導体を被接続導体に接合する工程(b)と、
加熱・加圧処理により、前記接着剤を介して前記接着剤接続用電極と被接続導体とを互いに接着させる工程(c)と、
を含む電子機器の組立方法。
【請求項19】
請求項18記載の電子機器の組立方法において、
前記工程(b)の前に、前記有機膜の上に保護膜を形成する工程(d)と、
前記工程(b)の後、かつ工程(c)の前に、前記保護膜を除去する工程(e)と、
をさらに含む電子機器の組立方法。

【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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【公開番号】特開2010−272806(P2010−272806A)
【公開日】平成22年12月2日(2010.12.2)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−125462(P2009−125462)
【出願日】平成21年5月25日(2009.5.25)
【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)】