JP2001111209A - プリント配線板の接続方法および接続構造 - Google Patents
プリント配線板の接続方法および接続構造Info
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Abstract
とができるプリント配線板の接続方法および接続構造を
提供する。 【解決手段】絶縁基板材料としてPEIを用いたフレキ
シブルプリント配線板5に形成した導体パターン13の
ランド13aと、リジッドプリント配線板2に形成した
導体パターン11のランド11aとを、半田ペーストを
介在させて接近して配置する。接続箇所をPEIのガラ
ス転移温度Tg以上に加熱するとともに当該部位に外部
から圧力を加えて、フレキシブルプリント配線板5のラ
ンド13aとリジッドプリント配線板2のランド11a
を電気的に接続するとともに、フレキシブルプリント配
線板5での絶縁基板材料であるPEIの一部を電気接続
部に供給して電気接続部をPEI樹脂15にて封止す
る。
Description
接続方法および接続構造に関するものである。
て、異方導電性樹脂を用いた技術が知られている(特開
平9−8453号公報)。これは、図11に示すよう
に、第1のプリント配線板50における導体パターン形
成面と第2のプリント配線板51における導体パターン
形成面との間に、異方導電性の熱可塑性樹脂52を配置
し、圧力と超音波によりランド50a,51a間を近接
させ導通をとるものである。
(52)をプリント配線板50,51の表面に印刷した
り、あるいは、異方導電性樹脂フィルム(52)をプリ
ント配線板50,51の表面に載置させなければなら
ず、工程が多くなり、コストアップとなってしまう。ま
た、異方導電性熱可塑性樹脂52を介在させた状態でプ
リント配線板50,51の表面同士を向かい合わせて配
置する必要があることから、接着界面にボイドが残りや
すく、信頼性に問題が残る。
的は、接続信頼性の向上およびコストの低減を図ること
ができるプリント配線板の接続方法および接続構造を提
供することにある。
よれば、絶縁基板材料として熱可塑性樹脂を用いた第1
のプリント配線板に形成した導体パターンのランドと、
第2のプリント配線板に形成した導体パターンのランド
が重ねて配置される。そして、接続箇所が熱可塑性樹脂
のガラス転移温度以上に加熱されるとともに当該部位に
外部から圧力が加えられ、第1のプリント配線板のラン
ドと第2のプリント配線板のランドが電気的に接続され
るとともに、第1のプリント配線板での絶縁基板材料で
ある熱可塑性樹脂の一部が電気接続部に供給されて電気
接続部が熱可塑性樹脂にて封止される。
方導電性樹脂膜を用いることなく、基板自身の軟化によ
る変形性を利用し、端子接続と同時に樹脂封止を行うこ
とができるので、コストの低減を図ることができる。
けながら接続箇所を熱可塑性樹脂にて封止するので、ボ
イドができにくく接続信頼性が向上する。ここで、請求
項2に記載のように、前記熱可塑性樹脂は、ポリエーテ
ルイミドとポリエーテルエーテルケトンとポリエチレン
ナフタレートとポリエチレンテレフタレートの少なくと
もいずれかを含むものとすると、実用上好ましい。
のプリント配線板の絶縁基板として、ポリイミド基材
に、ポリエーテルエーテルケトンとポリエーテルイミド
とポリエチレンナフタレートとポリエチレンテレフタレ
ートの少なくともいずれかの層を積層したものを用いる
と、実用上好ましい。
リント配線板の絶縁基板と第2のプリント配線板の絶縁
基板とを弾性率低下物質よりなる膜を介在させた状態で
配置し、接着箇所を熱可塑性樹脂のガラス転移温度以上
に加熱することにより、第1のプリント配線板での絶縁
基板材料である熱可塑性樹脂における第2のプリント配
線板の絶縁基板との界面に弾性率低下物質が分散した接
着力向上層を形成した状態で第1のプリント配線板での
絶縁基板を第2のプリント配線板の絶縁基板に接着させ
るようにすると、接着強度の向上を図ることができる。
性率低下物質として炭化水素化合物を用いることがで
き、さらに、請求項6に記載のように、炭化水素化合物
としてアルカン類もしくはアルケン類もしくはアルキン
類を用いると、実用上好ましい。
材料として熱可塑性樹脂を用いた第1のプリント配線板
に形成した導体パターンのランドと、第2のプリント配
線板に形成した導体パターンのランドとが電気的に接続
されるとともに、この電気接続箇所が第1のプリント配
線板での絶縁基板から延びる熱可塑性樹脂にて封止され
ているので、異方導電性樹脂フィルムや異方導電性樹脂
膜を用いることなく、基板自身の溶融性を利用し、端子
接続と同時に樹脂封止を行うことができるので、コスト
の低減を図ることができるとともに、熱可塑性樹脂が軟
化変形して接続箇所が熱可塑性樹脂にて封止され、ボイ
ドができにくく接続信頼性が向上する。
性樹脂は、ポリエーテルイミドとポリエーテルエーテル
ケトンとポリエチレンナフタレートとポリエチレンテレ
フタレートの少なくともいずれかを含むものであると、
実用上好ましい。
のプリント配線板の絶縁基板として、ポリイミド基材
に、ポリエーテルエーテルケトンとポリエーテルイミド
とポリエチレンナフタレートとポリエチレンテレフタレ
ートの少なくともいずれかの層を積層したものを用いる
と、実用上好ましい。
プリント配線板での絶縁基板における第2のプリント配
線板での絶縁基板との界面に弾性率低下物質が分散した
接着力向上層を形成した状態で第1のプリント配線板で
の絶縁基板が第2のプリント配線板での絶縁基板に接着
していると、接着強度が向上する。
弾性率低下物質として炭化水素化合物を用いることがで
き、さらに、請求項12に記載のように、炭化水素化合
物としてアルカン類もしくはアルケン類もしくはアルキ
ン類を用いると、実用上好ましい。
発明を具体化した第1の実施の形態を図面に従って説明
する。
一部を示す。電子機器の内部において、リジッドプリン
ト配線板1とリジッドプリント配線板2が支持されてい
る。リジッドプリント配線板1には各種の電子部品が実
装されており、図1においてはDIPパッケージのIC
3がピン3aにより挿入実装されている状態を示す。同
様に、リジッドプリント配線板2にも各種の電子部品4
が実装されている。リジッドプリント配線板1,2の絶
縁基板にはガラス布基材エポキシ樹脂が使用されてい
る。
配線板1とリジッドプリント配線板2に対しフレキシブ
ルプリント配線板5が電気的に接続されている。つま
り、図1でのリジッドプリント配線板1の右側の辺とリ
ジッドプリント配線板2の右側の辺においてフレキシブ
ルプリント配線板5が接続されている。このフレキシブ
ルプリント配線板5の絶縁基板であるベースフィルムに
はポリエーテルイミド(PEI)が使用されている。こ
のポリエーテルイミド(PEI)は半田の溶融温度以上
の耐熱を有し、ガラス転移温度以上の温度において軟化
する熱可塑性樹脂である。
レキシブルプリント配線板5の接続箇所を拡大して示
す。図2においては平面とA−A断面を示す。リジッド
プリント配線板2のガラスエポキシ基板10の上面には
複数の導体パターン11が形成され、基板端部にランド
(角ランド)11aが位置している。フレキシブルプリ
ント配線板5のPEIフィルム12の表面には複数の導
体パターン13が形成され、基板端部にランド(角ラン
ド)13aが位置している。導体パターン11,13は
銅パターンであって、厚さは18μmである。そして、
リジッドプリント配線板2とフレキシブルプリント配線
板5の接続箇所において、導体パターン11のランド1
1aと導体パターン13のランド13aが半田14によ
り接合されるとともに、リジッドプリント配線板2のガ
ラスエポキシ基板10とフレキシブルプリント配線板5
のPEIフィルム12が接着されている。さらに、導体
パターン11,13のランド11a,13aによる電気
接続箇所は、フレキシブルプリント配線板5のPEIフ
ィルム12から延びるポリエーテルイミド(PEI)樹
脂15にて封止されている。
シブルプリント配線板5と第2のプリント配線板である
リジッドプリント配線板2の接続方法を、図3〜5を用
いて説明する。
板2とフレキシブルプリント配線板5を用意する。フレ
キシブルプリント配線板5のPEIフィルム12の厚さ
は25〜100μmである。リジッドプリント配線板2
のガラスエポキシ基板10には導体パターン11が形成
されるとともに、フレキシブルプリント配線板5のPE
Iフィルム12には導体パターン13が形成されてい
る。
パターン11のランド11aおよび、フレキシブルプリ
ント配線板5の導体パターン13のランド13aに半田
ペースト20a,20bを塗布する(あるいは、ランド
13aに対し半田めっきを形成したり、半田コートによ
り半田を形成してもよい)。本例では、半田として、錫
−鉛の共晶半田を用いており、融点(溶融温度)は18
3℃である。
ント配線板2の上にフレキシブルプリント配線板5を重
ねて配置し、両導体パターン11,13のランド11
a,13aを半田ペースト20a,20bを介して接近
配置する。
21を配置し、下方に押圧しつつヘッド21の温度を上
昇させる。これにより、接続箇所がポリエーテルイミド
(PEI)のガラス転移温度Tgである240℃よりも
高い温度に加熱されるとともに、当該部位に外部から圧
力が加えられる。より詳しくは、加熱温度は240〜3
00℃であり、5〜15秒間加熱および加圧を継続す
る。本例ではパルスヒート方式の加熱ツール(ヒーター
ヘッド21)を用いている。
a,13a間の接続を行いながら、そのランド11a,
13aの部分に対しフレキシブルプリント配線板5のP
EIフィルム12(樹脂)を利用して軟化変形による同
時封止が行われる。
ント配線板2のランド11aとフレキシブルプリント配
線板5のランド13aが半田付けされ、電気的に接続さ
れる。また、ヒーターヘッド21によりPEIフィルム
12の一部が変形してランド(電気接続部)11a,1
3aに供給され、電気接続部がPEI樹脂15にて封止
される。
脂フィルムや異方導電性樹脂膜を用いることなく、基板
自身の溶融性を利用し、端子接続と同時に樹脂封止を行
うことができるので、コストの低減を図ることができ
る。
軟化して下に流れて空気を押し退けながら接続箇所をP
EI樹脂15にて封止するので、従来のように面内にフ
ィルム等を挟み込む場合に比べボイドができにくく(ボ
イドが残りにくく)、信頼性が向上する。
有する。 (イ)絶縁基板材料としてPEIを用いたフレキシブル
プリント配線板5に形成した導体パターン13のランド
13aと、リジッドプリント配線板2に形成した導体パ
ターン11のランド11aを、半田ペースト12a,1
2bを介在させた状態で重ねて配置し、接続箇所をPE
Iのガラス転移温度Tg以上に加熱するとともに当該部
位に外部から圧力を加えて、フレキシブルプリント配線
板5のランド13aとリジッドプリント配線板2のラン
ド11aを電気的に接続するとともに、フレキシブルプ
リント配線板5での絶縁基板材料であるPEIの一部を
電気接続部に供給して電気接続部をPEI樹脂15にて
封止したので、接続信頼性の向上およびコストの低減を
図ることができる。
とフレキシブルプリント配線板との電気的接続におい
て、フレキシブルプリント配線板の熱可塑性特性を利用
して軟化させ、端子の半田付けと同時に端子周辺の樹脂
封止を同時に行うようにしたが、第1のプリント配線板
と第2のプリント配線板との間の接続において、両方ま
たは、どちらか一方に熱可塑性で溶融可能なフレキシブ
ルプリント配線板樹脂を用いればよい。
リント配線板と同様に絶縁基板材料として熱可塑性樹脂
を用いたプリント配線板であってもよい。さらに、下側
のプリント配線板の絶縁基板は樹脂基板以外にもセラミ
ック基板やメタルベース基板であってもよい。
ト配線板のベースフィルム)は、PEIの他にもポリエ
ーテルエーテルケトン(PEEK)であったり、両方を
含むものであってもよい。あるいは、熱可塑性樹脂(フ
レキシブルプリント配線板のベースフィルム)は、ポリ
エチレンナフタレート(PEN)やポリエチレンテレフ
タレート(PET)を用いてもよい。要は、PEIとP
EEKとPENとPETの少なくともいずれかを含むも
のであればよい。
絶縁基板(ベースフィルム)として、図6に示すよう
に、ポリイミド基材(PI)40に、PEEKとPEI
とPENとPETの少なくともいずれかの層41を積層
(ラミネート)した構造のものを使用してもよい。この
積層時において、例えば、接着剤を用いて両者40,4
1を接着することができる。また、ポリイミド基材40
は熱膨張係数が15〜20ppm程度であり、配線とし
て利用されることが多い銅の熱膨張係数と近いため(1
7〜20ppm)、剥がれやフレキシブルプリント配線
板の反り等の発生を防止することができる。
線板でのランド(端子)を接合したり、半田メッキ膜や
導電性粒子を介して接合してもよい。さらに、ランド同
士を直接接触させてもよい。
3aであったが、丸ランドや異形ランドなどその形状は
いずれでもよい。さらに応用例として、図3においてラ
ンド(13a)を除く導体パターン(13)を上下から
熱可塑性樹脂で挟み込むようにフレキシブルプリント配
線板を構成してもよい。その場合、下側の熱可塑性樹脂
がガラスエポキシ基板10に強固に密着する。その結
果、接続部位の樹脂封止とともに両基板の接続強度を向
上することができる。 (第2の実施の形態)次に、第2の実施の形態を、第1
の実施の形態との相違点を中心に説明する。
加え、図7に示すように、ガラスエポキシ基板10とP
EIフィルム12の接着箇所において、PEIフィルム
12におけるガラスエポキシ基板10との界面には接着
力向上層30が形成され、接着力向上層30には炭化水
素化合物が分散している。炭化水素化合物として、アル
カン類であるテトラデカン(C14H30)を用いている。
接着力向上層30の厚さは20〜100μm程度であ
る。この状態でPEIフィルム12がガラスエポキシ基
板10に強固に接着している。つまり、アルカンを基板
間に介在させ接着させるとピール強度が向上する。
図8(a)に示すように、熱可塑性樹脂材料であるPE
Iフィルム12とガラスエポキシ基板10を用意する。
このPEIフィルム12およびガラスエポキシ基板10
にはそれぞれ導体パターンが形成されている。そして、
PEIフィルム12における接着箇所に、アルカン類で
あるテトラデカン(C14H30)よりなる膜(以下、アル
カン膜という)31を塗布する。テトラデカン(C14H
30)の沸点は250℃である。
から30の間のアルカン類を使用するとよい。具体的に
は、ノナン(C9 H20)、デカン(C10H22)、ウンデ
カン(C11H24)、ドデカン(C12H26)、トリデカン
(C13H28)、ペンタデカン(C15H32)、ヘキサデカ
ン(C16H34)、ヘプタデカン(C17H36)、オクタデ
カン(C18H38)、ナノデカン(C19H40)、イコサン
(C20H42)、ヘニコサン(C21H46)、ドコサン(C
22H46)、トリコサン(C23H48)、テトラコサン(C
24H50)、ペンタコサン(C25H52)、ヘキサコサン
(C26H54)、ペプタコサン(C27H56)、オクタコサ
ン(C28H58)、ナノコサン(C29H60)、トリアコン
タン(C30H62)である。
エポキシ基板10の上にアルカン膜31を介在させた状
態でPEIフィルム12を配置する。さらに、この状態
で、前述の加熱ツールを用いて接着箇所をポリエーテル
イミド(PEI)のガラス転移温度Tgである240℃
よりも高い270℃に加熱する。また同時に、PEIフ
ィルム12とガラスエポキシ基板10との間に0.5メ
ガパスカルの圧力を加える。この加熱および加圧は10
秒間行う。
Iフィルム12が軟化変形するとともに、介在させたア
ルカン膜31でのアルカンが沸騰して、軟化したPEI
フィルム12におけるガラスエポキシ基板10との界面
にアルカンが分散した接着力向上層30が形成され、こ
の状態でPEIフィルム12がガラスエポキシ基板10
に強固に接着される。また、アルカンが分散した層30
は弾性率が低くなっており、ガラスエポキシ基板10の
上面との密着性がよい。
きの接着強度の測定結果を示す。サンプルには、アルカ
ン膜(C14H30)を用いたものと、用いなかったものを
使用している。
場合には、アルカン膜を用いることにより、1.5N/
mmの接着強度を得ることができることが分かる。換言
すると、同じ接着強度を得る場合には、より低い温度で
の加熱でよいことになる。具体的には、図9において縦
軸の接着強度を1.5N/mmとしたい場合において、
アルカン膜を用いない場合には約300℃に加熱する必
要があるが、アルカン膜を用いると約270℃に加熱す
るだけでよいことになる。
た接着力向上層30を用いて、PEIフィルム12を接
着させることにより、強い接着強度が得られる。その結
果、接着強度が高く、絶縁信頼性が高いものとなる。ま
た、アルカン等の炭化水素化合物は疎水性を有している
ので防湿絶縁性に優れている。
過度の流れだしによるフィルム膜厚の減少を防止でき
る。詳しくは、図10(a)で示すように、ランド11
a,13aにおいて半田ペースト20a,20bを塗布
し、ヒーターヘッド21を用いて加熱することにより、
図10(b)で示すように、半田14による接合が行わ
れるが、ヒーターヘッド21を用いて高い温度に加熱す
ると、樹脂流動過剰な状態となり、ランド11a,13
aでのフィルム厚さtが薄くなり封止性が不足してしま
う可能性がある。これに対し本例では、アルカンを介在
させて、より低い温度で接着を行うことができるので、
樹脂流動を抑制して十分なフィルム厚さtを確保するこ
とができる。
有する。(イ)第1の実施形態の構成に加え、フレキシ
ブルプリント配線板5のPEIフィルム12(絶縁基
板)とリジッドプリント配線板2のガラスエポキシ基板
10とをアルカン膜31を介在させた状態で配置し、接
着箇所をPEIのガラス転移温度Tg以上に加熱するこ
とにより、フレキシブルプリント配線板5でのPEIフ
ィルム12の材料であるPEIにおけるリジッドプリン
ト配線板2のガラスエポキシ基板10との界面にアルカ
ンが分散した接着力向上層30を形成した状態でフレキ
シブルプリント配線板5でのPEIフィルム12をリジ
ッドプリント配線板2のガラスエポキシ基板10に接着
させるようにしたので、接着強度が向上する。
は、ポリエーテルイミド(PEI)とポリエーテルエー
テルケトン(PEEK)とポリエチレンナフタレート
(PEN)とポリエチレンテレフタレート(PET)の
少なくともいずれかを含むものであると好ましい。この
とき、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)にポリ
エーテルイミド(PEI)を混合するとピール強度が向
上する。また、本例の場合も、図6に示したようにポリ
イミド基材40に、PEEKとPEIとPENとPET
の少なくともいずれかの層41を積層したものを使用し
てもよい。
たが、他にも炭素結合の側鎖を持つ物質、炭化水素の骨
格中に炭素の二重結合を有するアルケン類、三重結合を
有するアルキン類、官能基を持たない芳香族または環式
炭化水素を用いることができる。さらに、炭化水素化合
物の他にもシリコーンオイル等を用いてもよく、要は弾
性率低下物質であればよい。
ったが、この他にも樹脂材として熱可塑性あるいは熱硬
化性樹脂、樹脂材以外にも銅箔等の金属材料でもよい。
図。
ト配線板、10…ガラスエポキシ基板、11…導体パタ
ーン、11a…ランド、12…PEIフィルム、13…
導体パターン、13a…ランド、15…PEI樹脂、2
0a,20b…半田ペースト、30…接着力向上層、3
1…アルカン膜。
Claims (12)
- 【請求項1】 絶縁基板材料として熱可塑性樹脂を用い
た第1のプリント配線板に形成した導体パターンのラン
ドと、第2のプリント配線板に形成した導体パターンの
ランドを重ねて配置する工程と、 接続箇所を前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度以上に加
熱するとともに当該部位に外部から圧力を加えて、第1
のプリント配線板のランドと第2のプリント配線板のラ
ンドを電気的に接続するとともに、前記第1のプリント
配線板での絶縁基板材料である熱可塑性樹脂の一部を電
気接続部に供給して電気接続部を熱可塑性樹脂にて封止
する工程と、を備えたことを特徴とするプリント配線板
の接続方法。 - 【請求項2】 前記熱可塑性樹脂は、ポリエーテルイミ
ドとポリエーテルエーテルケトンとポリエチレンナフタ
レートとポリエチレンテレフタレートの少なくともいず
れかを含むものである請求項1に記載のプリント配線板
の接続方法。 - 【請求項3】 前記第1のプリント配線板の絶縁基板と
して、ポリイミド基材に、ポリエーテルエーテルケトン
とポリエーテルイミドとポリエチレンナフタレートとポ
リエチレンテレフタレートの少なくともいずれかの層を
積層したものを用いた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方法。 - 【請求項4】 第1のプリント配線板の絶縁基板と第2
のプリント配線板の絶縁基板とを弾性率低下物質よりな
る膜を介在させた状態で配置し、接着箇所を前記熱可塑
性樹脂のガラス転移温度以上に加熱することにより、前
記第1のプリント配線板での絶縁基板材料である熱可塑
性樹脂における前記第2のプリント配線板の絶縁基板と
の界面に弾性率低下物質が分散した接着力向上層を形成
した状態で前記第1のプリント配線板での絶縁基板を第
2のプリント配線板の絶縁基板に接着させるようにした
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
続方法。 - 【請求項5】 前記弾性率低下物質は炭化水素化合物で
あることを特徴とする請求項4に記載のプリント配線板
の接続方法。 - 【請求項6】 前記炭化水素化合物はアルカン類もしく
はアルケン類もしくはアルキン類であることを特徴とす
る請求項5に記載のプリント配線板の接続方法。 - 【請求項7】 絶縁基板材料として熱可塑性樹脂を用い
た第1のプリント配線板に形成した導体パターンのラン
ドと、第2のプリント配線板に形成した導体パターンの
ランドとが電気的に接続されるとともに、この電気接続
箇所を前記第1のプリント配線板での絶縁基板から延び
る熱可塑性樹脂にて封止したことを特徴とするプリント
配線板の接続構造。 - 【請求項8】 前記熱可塑性樹脂は、ポリエーテルイミ
ドとポリエーテルエーテルケトンとポリエチレンナフタ
レートとポリエチレンテレフタレートの少なくともいず
れかを含むものである請求項7に記載のプリント配線板
の接続構造。 - 【請求項9】 前記第1のプリント配線板の絶縁基板と
して、ポリイミド基材に、ポリエーテルエーテルケトン
とポリエーテルイミドとポリエチレンナフタレートとポ
リエチレンテレフタレートの少なくともいずれかの層を
積層したものを用いたことを特徴とする請求項7に記載
のプリント配線板の接続構造。 - 【請求項10】 前記第1のプリント配線板での絶縁基
板における第2のプリント配線板での絶縁基板との界面
に弾性率低下物質が分散した接着力向上層を形成した状
態で第1のプリント配線板での絶縁基板が第2のプリン
ト配線板での絶縁基板に接着していることを特徴とする
請求項7に記載のプリント配線板の接続構造。 - 【請求項11】 前記弾性率低下物質は炭化水素化合物
であることを特徴とする請求項10に記載のプリント配
線板の接続構造。 - 【請求項12】 前記炭化水素化合物はアルカン類もし
くはアルケン類もしくはアルキン類であることを特徴と
する請求項11に記載のプリント配線板の接続構造。
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