JP2006140052A - 熱硬化性接着フィルム付きコネクタ及びそれを用いた接続方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 接続信頼性を確保しながら、接続部分の小型化が可能となるコネクタを提供する。
【解決手段】 配線板どうしを電気接続するためのコネクタ１０であって、前記配線板の電気接続部が接続されるコネクタの端子部分２，２’の表面は構造化表面３を有し、該構造化表面上に熱硬化性接着フィルムの層を有する、熱硬化性接着フィルム付きコネクタ。
【選択図】 図１

Description

本発明は、熱硬化性接着フィルム付きコネクタ及びそれを用いた接続方法に関する。
フレキシブル回路（ＦＰＣ）などの配線板は、通常それ専用のコネクタを介して別の配線板と接続されることが一般的に行なわれている。
当該専用コネクタは、図７に示すように主要構成部品として少くともコネクタ（１０）の外周部分であって絶縁材料から作製されたハウジング（８）、ハウジング内に配置された複数本からなる電気接触子（９，９’）及び、
コネクタへのＦＰＣ配線板の挿入を容易にするためのアクチュエーター（６）を備えている。
このような例は、例えば、特許文献１（特開２００１−３５７９２０号公報）などに記載されている。
上記のようなＦＰＣ配線板用の専用コネクタを使用すると、そのコネクタの構造上の複雑さに起因して、配線板間の接線部分が嵩張り、軽薄短小化が求められている用途では問題となる。
特開２００１−３５７９２０号公報
そこで、本発明の１つの目的は、接続信頼性を確保しながら、接続部分の小型化が可能となるコネクタ及びそれを用いた配線板の接続方法を提供することである。
本発明は、１つの態様によると、配線板どうしを電気接続するためのコネクタであって、前記配線板の電気接続部が接続されるコネクタの端子部分の表面は構造化表面を有し、該構造化表面上に熱硬化性接着フィルムの層を有する、熱硬化性接着フィルム付きコネクタを提供する。
本発明は、別の態様によると、上記のコネクタの端子部分と、配線板の電気接続部とを位置合わせして、熱圧着することで該電気接続部と端子部分とを電気接続したコネクタを提供する。
本発明は、さらに別の態様によると、上記のコネクタの端子部分と、配線板の電気接続部とを位置合わせして、熱圧着することを含む、コネクタによる配線板どうしの電気接続方法を提供する。
なお、用語「構造化表面」とは、熱硬化性接着フィルムを介した熱圧着を行なうときに、コネクタの端子部分と配線板の電気接続部との接触が十分となるような凸凹のある表面を意味する。また、「配線板」は、剛性（リジッド）基材上の回路板及びフレキシブルプリント回路又はフレキシブル回路（ＦＰＣ）などの可撓性回路板の両方を含む。なお、「構造化表面」は、凹部及び／又は凸部を有する表面でのエンボス加工などにより形成することができる。
本発明の接着フィルム付きコネクタでは、従来のＦＰＣ配線板用の専用コネクタによる配線板間の接続と異なり、小型化が可能である。
本発明の接着フィルム付きコネクタでは、コネクタの端子部分の表面が構造化表面となっているので、その***部分と配線板の電気接続部が確実に接触することができ、結果として、接続が確実に行われる。また、コネクタの端子部分と配線板との熱圧着により、熱硬化性接着フィルムを構成する接着剤を硬化させることで、電気接続部を固定し、接続安定性を得ることが可能である。
さらに、熱硬化性接着フィルムを介して配線板どうしを直接的に接続する場合と異なり、本発明のコネクタを介して接続すると、配線板上の配線そのものに構造化表面を設ける必要がないので、他の電子部品が配線板上に実装される場合にも、実装工程を制約することがない。
さらに、特にフレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）のような強度の低い配線板は構造化表面を設けることが困難であるが、本発明のコネクタを用いると、配線板上の配線そのものに構造化表面を設ける必要がないので、容易に接続が行える。
以下において、本発明を好適な実施形態に基づいて説明する。本発明以下の具体的な実施形態に限定されるものではない。
まず、本発明において、接続される配線板はリジッド基板どうしであっても、フレキシブル基板どうしであっても、リジッド基板とフレキシブル基板との組み合わせであってもよく、特に限定されるものではない。また、コネクタは様々な形態のコネクタであってよく、特に限定されるものではない。
本発明の概念を理解するために種々のタイプのコネクタを用いて概要を説明する。図１〜３は幾つかのタイプのコネクタの斜視図を示している。図４はコネクタの断面略図である。図１は平行な複数の導体からなる端子部分２を樹脂基板１の片面上に有し、それと導通状態の複数の導体からなる端子部分２’を樹脂基板１の反対面に有するコネクタ１０を示している。端子部分２及び２’の表面は構造化表面３である。図２は平行な複数の導体からなる端子部分２及び２’を樹脂基板１の同一面に有するコネクタ１０である。端子部分２及び２’の表面は構造化表面３である。図３は平行な複数の導体からなる端子部分２を樹脂基板１の片面上に有し、それと導通状態の複数の導体からなる端子部分２を樹脂基板１の反対面に有しかつ各端子について複数の端子２ａ’及び２ｂ’に分岐した形態のコネクタ１０を示している。端子部分２並びに２ａ’及び２ｂ’の表面は構造化表面３である。
図４は、図１のコネクタの断面略図を示している。図４に示すとおり、導体からなる端子部分２及び２’の表面は構造化表面３を有する。端子部分２及び２’の導体は、限定するわけではないが、銅などの電気伝導性のよい金属ラインからなるものであり、構造化表面３は、通常のコネクタを用意し、構造化表面を有する表面に対して加圧することによるエンボス加工で形成することができる。構造化表面は凸部及び凹部を有するので、接着フィルムの流動化時に、凸部においては接着剤を排除して、端子部分２の凸部と配線板の接続部の接触を促す。その結果、構造化表面は端子部分２と配線板の接続部との電気接続を確実にすることができる。したがって、本発明のこのような目的を達成することができるかぎり、構造化表面の形態は限定されるものでない。構造化表面は、例えば、配線板の接続部と端子部の接触を促すことができるように凸部及び／又は凹部を有する表面でのエンボス加工で形成され、好ましくは、形成される凸部及び凹部の高さは均一である。均一な高さであれば、複数箇所での安定な接触が可能であるからである。また、例えば、ストライプ状の凹凸パターンを有する構造化表面では、凹部から凸部までの平均高さが２〜５００μｍであり、凸部間のピッチが５μｍ〜１０００μｍである構造化表面では良好な結果を生じる。
図５は図１のコネクタによる本発明の接着フィルム付きコネクタの断面略図を示す。このコネクタは図に示すコネクタの端子部分２及び２’の表面に熱硬化性接着剤からなる接着フィルム４を配置し、加熱された滑らかなプレート（図示せず）によって加圧することで、端子部分２及び２’に接着フィルム４を付着することで得られる。なお、本発明に用いる熱硬化性接着剤からなる接着フィルムは加熱時に流動性を生じて端子部分２に付着することができ、かつ、配線板の電気接続部と端子部分２及び２’との接続の際に、さらなる加熱を行なうことで流動して電気接続部と端子部分２及び２’とを接触させ、次いで、熱硬化を起こすことができるものである。本発明で使用する熱硬化性接着剤の詳細については後述する。図６は図５のコネクタを配線板と電気接続する工程を示す。コネクタ１０上の端子部分２及び２’と配線板２０上の電気接続部５と位置合わせをして、接着フィルム４に配線板２０を配置し、熱圧着することで接続を行なう。熱圧着は配線板の電気接続部とコネクタの端子部分との接続が十分に行なわれ、熱硬化性接着剤が十分に硬化する温度及び圧力で行なう。なお、上記の温度及び圧力は、選択される接着フィルムの樹脂組成などによって決まるものであり、限定されない。一般には、本発明では、６０〜１７０℃の流動化温度を有しかつ１７０〜２６０℃の硬化温度を有する樹脂成分を含む接着フィルムを用いることが好ましい。この場合には、コネクタと接着フィルムの圧着では、約１５０〜２３０℃程度の加熱温度及び１〜１０秒の加熱時間、５〜２００Ｎ／ｃｍ２の加圧圧力が好適に用いられる。また、配線板とコネクタの接続には２００℃以上の温度及び１分〜数分、５〜１００Ｎ／ｃｍ２の加圧圧力が好適である。
なお、「流動化温度」はポリマー樹脂の粘度が１０，０００Ｐａ・ｓ以下になる温度であり、平行板型粘度計（プラストメータ）又は粘弾性測定機により測定でき、「硬化温度」は熱硬化性ポリマーの硬化反応が６０分で５０％以上進行する温度であり、粘弾性測定機又は示差走査熱量計（ＤＳＣ）により測定できる。
本発明の配線板は特に限定されずに、いかなるものであってもよい。例えば、ガラスエポキシ基板などのリジッド基板上に銅配線を形成したリジッド配線板を用いることができる。また、薄い樹脂基板上に配線を有するフレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）などのフレキシブル配線板を用いることもできる。本発明のコネクタはフレキシブル配線板どうしの接続の場合に特に好適に使用できる。上述のとおり、本発明においては、電気接続は接着フィルムを介して行なうが、良好な接続を確保するために、コネクタの端子部分に構造化表面が形成される。もし、フレキシブル配線板どうしを接着フィルムを介して直接的に接続しようとすると、配線板の少なくともいずれか一方に構造化表面を形成する必要があるが、フレキシブル配線板にエンボス加工で構造化表面を形成しようとすると、誤って配線板が破損してしまう。しかし、本発明では、構造化表面を有する端子部分を有するコネクタを介して接続するので、フレキシブル配線板に構造化表面を形成する必要がなく、このような問題は解消できる。
次に、本発明で使用される接着フィルムについて記載する。本発明では、ある温度に加熱すると、流動性を発現し、さらに加熱することで硬化する熱流動性でかつ熱硬化性の樹脂（以下において、「熱硬化性樹脂」とも言う）を含む接着フィルム（以下において、「熱硬化性接着フィルム」、「接着フィルム」とも言う）を用いる。このような熱硬化性樹脂は熱可塑性成分と熱硬化性成分との両方を含む樹脂である。例えば、上記の熱流動性でかつ熱硬化性の樹脂はフェノキシ樹脂などの熱可塑性樹脂と、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂との混合物であることができる。また、熱流動性でかつ熱硬化性の樹脂は、熱可塑性成分で変性された熱硬化性樹脂であることもできる。このような樹脂の例は、例えば、ポリカプロラクトン変性エポキシ樹脂が挙げられる。さらに、熱流動性でかつ熱硬化性の樹脂は、さらに別の例としては、熱可塑性樹脂の基本構造にエポキシ基などの熱硬化性基を有するコポリマー樹脂であることができる。このようなコポリマー樹脂としては、例えば、エチレンとグリシジル（メタ）アクリレートとのコポリマーが挙げられる。
接着フィルムのために特に好適に使用できる接着剤組成物は、カプロラクトン変性エポキシ樹脂を含む熱硬化性接着剤組成物である。
このような熱硬化性接着剤組成物は、通常結晶相を有している。特に、この結晶相は、カプロラクトン変性のエポキシ樹脂（以下、「変性エポキシ樹脂」とも言う。）を主成分として含んでいる。変性エポキシ樹脂は、熱硬化性接着剤組成物に適度な可とう性を付与して、熱硬化性接着剤の粘弾性的特性を改善することができるようになっている。その結果、熱硬化性接着剤が硬化前でも凝集力を備え、加熱により粘着力を発現するようになる。また、この変性エポキシ樹脂は、通常のエポキシ樹脂と同様、加温により三次元網目構造をもった硬化物になり、熱硬化性接着剤に凝集力を付与することができる。
かかる変性エポキシ樹脂は、初期接着力の向上の観点から、通常は約１００〜約９,０００、好適には約２００〜約５,０００、より好適には約５００〜約３,０００のエポキシ当量を有している。このようなエポキシ当量を備えた適切な変性エポキシ樹脂は、例えば、ダイセル化学工業（株）からプラクセルTMＧシリーズの商品名で市販されている。
熱硬化性接着剤組成物は、上述の変性エポキシ樹脂と組み合わせて、好ましくは、メラミン／イソシアヌル酸付加物（以下、「メラミン／イソシアヌル酸錯体」とも言う。）を含有する。有用なメラミン／イソシアヌル酸錯体は、例えば日産化学工業からMC-600の商品名で市販されており、熱硬化性接着剤組成物の強靭化、チキソ性の発現による熱硬化前における熱硬化性接着剤組成物のタックの低減、また、熱硬化性接着剤組成物の吸湿及び流動性の抑制に効果的である。熱硬化性接着剤組成物は、上記の効果を損なうことなく硬化後の脆性を防止するために、このメラミン／イソシアヌル酸錯体を、１００重量部の変性エポキシ樹脂に対して、通常１〜２００重量部の範囲、好適には２〜１００重量部の範囲、より好適には３〜５０重量部の範囲で含有していることができる。
また、熱硬化性接着剤組成物は充分な量の熱可塑性樹脂を含むならば、リペア性を有することができる。「リペア性」とは、接続工程を行った後に、加熱により、接着フィルムを剥がし、再度接続を行なうことができる能力を意味する。熱可塑性樹脂として、フェノキシ樹脂が適切である。フェノキシ樹脂は、鎖状又は線状の構造をもった比較的高分子量の熱可塑性樹脂であって、エピクロルヒドリンとビスフェノールＡからなる。このようなフェノキシ樹脂は、加工性に富んでおり、熱硬化性接着剤組成物を接着フィルムに加工するのが容易である。本発明によれば、このフェノキシ樹脂は、１００重量部の変性エポキシ樹脂に対して、通常は１０〜３００重量部の範囲、好適には２０〜２００重量部の範囲で熱硬化性接着剤組成物に含まれる。フェノキシ樹脂が上記変性エポキシ樹脂と効果的に相溶することができるようになるからである。かくして、熱硬化性接着剤組成物からの変性エポキシ樹脂のブリードも効果的に防止することができるようになる。また、フェノキシ樹脂は、前述した変性エポキシ樹脂の硬化物と互いに絡み合い、熱硬化性接着剤層の最終的な凝集力及び耐熱性等をさらに高めることができるようになる。さらに、接続後のリペア性を確保できるようになる。
さらに、必要に応じて、熱硬化性接着剤組成物には、上述のフェノキシ樹脂と組み合せて又はそれとは独立に、第２のエポキシ樹脂（以下、単に「エポキシ樹脂」とも言う。）がさらに含まれてもよい。このエポキシ樹脂は、本発明の範囲を逸脱しない限り特に限定されず、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フルオレンエポキシ樹脂、グリシジルアミン樹脂、脂肪族エポキシ樹脂、臭素化エポキシ樹脂、フッ素化エポキシ樹脂などが使用可能である。このようなエポキシ樹脂も、変性エポキシ樹脂と同様にフェノキシ樹脂と相溶し易く、熱硬化性接着剤組成物からのブリードはほとんどない。特に、熱硬化性接着剤組成物が、１００重量部の変性エポキシ樹脂に対して、好適には５０〜２００重量部、より好適には６０〜１４０重量部の第２のエポキシ樹脂を含有していると、耐熱性向上の点で有利である。
本発明の実施において、特に、ビスフェノールＡジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂（以下、「ジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂」とも言う。）を好ましいエポキシ樹脂として使用することができる。このジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂は、液状であり、例えば、熱硬化性接着剤組成物の高温特性を改善することができる。例えば、このジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂を使用することによって、高温での硬化による耐薬品性やガラス転移温度を改善することが可能となる。また、硬化剤の適用範囲が広がるほか、硬化条件も比較的緩やかである。このようなジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂は、例えば、ダウ・ケミカル（ジャパン）社からD.E.R.TM３３２の商品名で市販されている。
熱硬化性接着剤組成物には、硬化剤を必要に応じて添加し、変性エポキシ樹脂及び第２のエポキシ樹脂の硬化反応に供することもできる。この硬化剤は、所望とする効果を奏する限り、使用量及び種類が特に限定されるものではない。しかし、耐熱性の向上の観点からは、１００重量部の変性エポキシ樹脂及び必要な第２のエポキシ樹脂に対し、通常は１〜５０重量部の範囲、好適には２〜４０重量部の範囲、より好適には５〜３０重量部の範囲で硬化剤を含んでいる。また、硬化剤としては、以下に列挙するものに限定されるわけではないけれども、例えばアミン硬化剤、酸無水物、ジシアンアミド、カチオン重合触媒、イミダゾール化合物、ヒドラジン化合物等が使用可能である。特に、ジシアンアミドは、室温での熱的安定性を有する観点から有望な硬化剤として挙げることができる。また、ジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂との関係では、脂環式ポリアミン、ポリアミド、アミドアミン又はその変性物を使用することが望ましい。
熱硬化性接着剤組成物は、１００重量部の上記接着剤組成物に対して、３５〜１００重量部の有機物粒子を加えることができる。有機物粒子の添加により、樹脂は塑性流動性を示す一方、有機物粒子が熱硬化性接着剤組成物の過度の流動性を抑制し、コネクタへの接着フィルムの付着時及び配線板との接続工程における加熱圧着時に、接着剤が流れ出してしまうことを防止する。また、配線板との接続工程において、加熱の際に、配線板に付着している水分が蒸発して水蒸気圧が作用する場合あるが、その場合にも樹脂が流動して気泡を閉じ込めることがない。
また、添加される有機物粒子は、アクリル系樹脂、スチレン−ブタジエン系樹脂、スチレン−ブタジエン−アクリル系樹脂、メラミン樹脂、メラミン−イソシアヌレート付加物、ポリイミド、シリコーン樹脂、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルフォン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリベンゾイミダゾール、ポリアリレート、液晶ポリマー、オレフィン系樹脂、エチレン−アクリル共重合体などの粒子が使用され、そのサイズは、１０μｍ以下、好ましくは５μｍ以下とされる。
以上とおり、本発明の接着フィルム付きコネクタでは、ＦＰＣ配線板用の専用コネクタを用いた接続と異なり、接続部の薄肉化、小型化が可能である。
また、本発明の接着フィルム付きコネクタでは、十分な接合強度が確保できるので機械的接続強度を得ることが可能である。
さらに、本発明のコネクタを介して接続すると、配線板上の配線そのものに構造化表面を設ける必要がなく、他の電子部品が実装される場合にも、実装工程を制約することがない。さらに、フレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）どうしの接続が容易である。
コネクタの斜視図を示す。 別のタイプのコネクタの斜視図を示す。 さらに別のタイプのコネクタの斜視図を示す。 図１のコネクタの断面略図である。 図１のコネクタによる本発明の接着フィルム付きコネクタの断面略図を示す。 図５のコネクタを配線板と電気接続する工程を示す。 従来のＦＰＣ用コネクタの断面斜視図を示す。
符号の説明
１ 樹脂基板
２、２’ 端子部分
３ 構造化表面
４ 接着フィルム
５ 電気接続部
１０ コネクタ
２０ 配線板

Claims (6)

  1. 配線板どうしを電気接続するためのコネクタであって、前記配線板の電気接続部が接続されるコネクタの端子部分の表面は構造化表面を有し、該構造化表面上に熱硬化性接着フィルムの層を有する、熱硬化性接着フィルム付きコネクタ。
  2. 前記熱硬化性接着フィルムは、熱可塑性成分と熱硬化性成分の両方を含む、請求項１記載の熱硬化性接着フィルム付きコネクタ。
  3. 前記熱硬化性接着フィルムは、カプロラクトン変性エポキシ樹脂を含む熱硬化性接着剤組成物からなる、請求項２記載の熱硬化性接着フィルム付きコネクタ。
  4. リペア性を備えている、請求項１〜３のいずれか１項記載の熱硬化性接着フィルム付きコネクタ。
  5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱硬化性接着フィルム付きコネクタの端子部分と、配線板の電気接続部とを位置合わせして、熱圧着することで該電気接続部と端子部分とを電気接続したコネクタ。
  6. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱硬化性接着フィルム付きコネクタの端子部分と、配線板の電気接続部とを位置合わせして、熱圧着することを含む、コネクタによる配線板どうしの電気接続方法。
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