JP2006332246A - 回路基板、回路基板の接続構造および電子機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 回路基板の接続構造30は、基材32の表面32Aに表面回路パターン33が形成された第1回路基板31と、基材36の表面36Aに表面回路パターン37が形成された第2回路基板35と、表面回路パターン33の第1接続面34および表面回路パターン37の第2接続面38と、第1、第2の接続面34,38間に介装された異方性導電性接着剤40と、第1回路基板31,第2回路基板35を熱圧着して設けた接続部41とを備える。この回路基板の接続構造30は、第1回路基板31において、基材32の裏面32Bに裏面回路パターン43を設け、裏面回路パターン43を外部露出したものである。
【選択図】 図3
Description
フレキシブル基板同士を接続させるにあたって、コネクタを介して接続すると、コネクタのハウジングが筐体の小型化・薄型化・軽量化を妨げる原因となる。
このような回路基板の接続構造においては、各フレキシブル基板が厚み方向に加圧されるとともに加熱されるため、ダミーパターンに電子部品が実装されることはない。
すなわち、近年の回路基板は、電子部品を実装可能な面積が小さくなりつつあるため、電子部品を実装可能な部位の拡大が求められている。
これにより、実装面積が拡大した裏面回路パターンに、電子部品を良好に実装できる。
加えて、実装面積が拡大した裏面回路パターンに、他の回路基板を接続することが可能となり、複数の回路基板を多層に積層できる。
これにより、第1回路基板および前記第2回路基板を厚み方向に沿って効率よく加圧できる。
これにより、第1回路基板および前記第2回路基板を厚み方向に沿ってより一層効率よく加圧できる。
これにより、異方性導電性接着剤を高い接続信頼性を保持した状態で、裏面回路パターンに電子部品をはんだ付け工程(リフロー法等)で実装できる。
これにより、実装面積が拡大した裏面回路パターンに、電子部品を良好に実装できる。
加えて、実装面積が拡大した裏面回路パターンに、他の回路基板を接続することが可能となり、複数の回路基板を多層に積層できる。
連結部14は、上筐体11の下端部と下筐体12の上端部とを回動自在に支持するものである。
すなわち、第1回路基板31は、表面回路パターン33と裏面回路パターン43とが互いに平行に、かつ重なり合わされた状態に配置されている。
なお、表面回路パターン43と裏面回路パターン33との重なり面積を第1接続面34の50%以上にした理由は図4(a)、(b)で詳しく説明する。
すなわち、第1回路基板31は、接続エリア45および裏面エリア46を回避してレジストまたはカバーレイ48が形成されている。
この第2回路基板35は、表面36A側に、異方性導電性接着剤40を用いて第1回路基板31と接続する接続エリアを備える。この接続エリアにはレジストまたはカバーレイが設けられていない。
すなわち、第2回路基板35は、この接続エリアを回避してレジストまたはカバーレイが形成されている。
第1回路基板31,第2回路基板35の厚さは、20〜500μmである。
これらの樹脂の特徴としては、イオンコンタミが極端に少ないこと(数ppmのオーダー)と、高耐熱性を持っていることである。
具体的には、通常の熱衝撃試験の高温側である125℃よりもガラス転移温度が高ければよく、150℃程度のガラス転移温度であることが望ましい。
この導電性粒子は、回路基板パターンのメッキ皮膜と同じ硬度、あるいは、それ以上の硬度を有する金属粉や樹脂粉であり、2〜10μmの球形または不定形をしている。
金属粉は、Cu、Ni、Ni/Au、Ag、Ag/Pd等の高融点のものである。樹脂粉は、コアが樹脂で形成され、コアの表面をNi/Auメッキ処理したものである。
線膨張係数を小さくする目的で、無機フィラーとして、シリカ等を10〜50%含有する。無機フィラーサイズは、導電性粒子サイズ以下である。
図4(a)、(b)に示すように、第1回路基板31の裏面エリア46に裏面回路パターン43を有し、裏面回路パターン43が外部露出されている。
露出された裏面回路パターン43のうち、一部の部位に、電子部品(チップ部品)56(図8参照)等をはんだ付けするための電極ランド55が設けられている。
この電子部品(チップ部品)56等を鉛フリーではんだ付けをおこなう際に、異方性導電性接着剤40に影響がないように、異方性導電性接着剤40は熱硬化型高耐熱性エポキシ樹脂をベースとしている。
また、裏面回路パターン43は、表面32A側の表面回路パターン33と重なり合っている。
さらに、裏面回路パターン43と、表面回路パターン33との重なり面積は、第1接続面34の50%以上(半分以上)である。
すなわち、異方性導電性接着剤40の信頼性を確保するためには、1端子あたりに必要な最低面積がある。例えば、100μmピッチで配線幅と配線間スペースが1:1(各々50μmとなる)の第1回路基板31において、異方性導電性接着剤40で接続する場合に必要な接続幅が1mm以上である場合、1端子あたりの面積は50,000平方μmである。
そして、異方性導電性接着剤40で接続される配線面積の50%以上の裏面回路パターン43,55を設けることで、各端子の接続を受ける回路パターン(配線)が1mm以上確保される。
この部分は、異方性導電性接着剤40での接続が平坦な面でなされるので、高い接続信頼性が確保される。
図5(a)に示すように、第1回路基板31について、基材32の表面32Aに表面回路パターン33が形成され、接続エリア45を回避させてレジスト48が形成され、基材32の裏面32Bに裏面回路パターン43が形成され、裏面エリア46を回避させてレジスト48が形成されている。
異方性導電性接着剤40の塗布条件は、ペーストの場合、室温〜50℃程度に基板を加熱し、濡れ広がりをよくする(粘度では5〜30Pa・s)。また、膜(例えばBステージ状態のフイルム)の場合、50〜90℃程度に膜を加熱し、ラミネート法により基板32へ転写する。
第2回路基板35について、基材36の表面36Aに表面回路パターン37が形成され、接続エリア45を回避させてレジストが形成され、基材36の裏面36Bに裏面回路パターン39およびレジスト49が形成されている。
表面回路パターン37の第2接続面38を、表面回路パターン33の第1接続面34にアライメントする。
次いで、ボンディングヒータを加熱することにより、第1回路基板31および第2回路基板35を厚み方向に沿って相互加圧するとともに加熱する。
また、受けステージ51は、裏面エリア46に収まる寸法に設定されている。よって、受けステージ51は、第1回路基板31の裏面32Bに形成したレジストまたはカバーレイ48に干渉しない。
これにより、第1回路基板31の裏面回路パターン43は、受けステージ51から均等な圧着力を受ける。
これにより、第2回路基板35の基材36が熱膨張し、寸法安定性を損なうことを防止し、さらに異方性導電性接着剤40との接着界面で剥離が生じることを防止する。
熱圧着条件は、一例として、異方性導電性接着剤40の温度で150〜200℃、圧着時間は3〜20sec、圧着荷重は圧着面積について1〜5MPaである。
すなわち、第1回路基板31,第2回路基板35の配線が、吸湿や異物付着で腐食しないようにするためには、高密度配線パターン周辺に、レジストまたはカバーレイ48が必須である。
ここで、熱圧着時の放熱現象による接着品質を高めるためには、レジスト48の塗布工程を最後にすることで、解決できることは容易に分かることであり、ここでは説明しない。
これにより、回路基板の接続工程が完了する。
なお、ここで説明するチップ部品56は、はんだ付けをおこなう部品である。この電子部品には、半導体を内蔵したCSP(チップサイズパッケージ)や、回路基板上にマルチチップモジュールを形成したMCM(マルチチップモジュール)あるいは、SIP(システムインパッケージ)をはんだ付けする場合も含んでいる。
図8に示すように、電極ランド55上に、はんだ57が塗布される。はんだ57を、異方性導電性接着工程後に塗布すれば、印刷法やディスペンス法等の手段で塗布することも可能である。
すなわち、通常の回路基板の接続工程では、図6(a)で説明したように、異方性導電性接着剤40の温度を150〜200℃、圧着時間を3〜20sec、圧着荷重を圧着面積について1〜5MPaとした。
しかし、チップ部品56のはんだ付け工程において、リフロー炉通過等の熱履歴があるので、リフロー工程の際に、異方性導電性接着剤40の硬化反応率を高めることが可能になる。
この方法により、熱圧着工程において、熱圧着時間を30%程度短縮でき、生産性が向上する。
加えて、はんだリフローで硬化率を上昇させることができるので、熱圧着時間の短縮が可能になり生産性が向上する。
また、裏面のレジストを除去したことにより、他の電子部品を接合する回路として使用するための端子として役割を与えたので、高密度実装が可能となる。
なお、第2実施形態において第1実施形態と同一類似部材については同一符号を付して説明を省略する。
すなわち、第2実施形態の回路基板の接続構造60は、第1実施形態のチップ部品(電子部品)56に代えて第3回路基板61を熱圧着したもので、その他の構成は図8の構成と同じである。
先ず、図9(a)に示すように、多層フレキシブル基板30の一部を構成する基材32の裏面32Aおよび裏面回路パターン43に、熱圧着接続材料62を塗布する。
熱圧着接続材料62の塗布方法は、第1実施形態の異方性導電性剤40と同一なので説明を省略する。
次いで、ボンディングヒータを加熱することにより、第3回路基板61および多層フレキシブル基板30を厚み方向に沿って相互加圧するとともに加熱する。
したがって、多層フレキシブル基板30に第3回路基板61を接続する接着剤として、導電粒子を含有した異方性導電性接着剤40を用いる必要がない。
そこで、第1回路基板31,第2回路基板35を、導電粒子を含有した異方性導電性接着剤40を用いて接続した。導電粒子を含有した異方性導電性接着剤40は、後工程の熱履歴を受けた場合でも接続信頼性を保持することができるからである。
ただし、回路基板の接続構造60の接続信頼性をより一層高めるためには、異方性導電性接着剤40を使用することが望ましい。
さらに、多層フレキシブル基板30の第1回路基板31,第2回路基板35を異方性導電性接着剤40で接続することで、後工程で熱履歴が加わっても高い接続信頼性を保持できる。
また、各実施形態において、電子部品の実装は、鉛フリーのはんだ付けにより行ったが、熱硬化型導電性接着剤により行ってもよい。この場合は、回路基板の異方性導電性接着剤による接続部と一括で恒温槽で固める(通常100〜150℃で10分〜1時間)工程により行うことができ、同時に異方性導電性接着剤の硬化を促進する効果がある。
さらに、異方性導電性接着剤による回路基板の接続は、他の加熱加圧接着剤により行ってもよい。
30,60 回路基板の接続構造
31 第1回路基板(回路基板)
32,36 基材
32A,36A 基材の表面
32B,36B 基材の裏面
33,37 表面回路パターン(回路パターン)
34 第1接続面(表面回路パターンの所定位置)
35 第2回路基板(回路基板)
38 第2接続面
40 異方性導電性接着剤
41 接続部
43 裏面回路パターン(回路パターン)
56 電子部品(チップ部品)
61 第1回路基板
62 熱圧着接続材料
Claims (6)
- 面状に形成された基材の表面に回路パターンが形成された第1回路基板および第2回路基板と、
前記第1回路基板の表面回路パターンに設けられた第1接続面および前記第2回路基板の表面回路パターンに設けられた第2接続面と、
前記第1接続面および前記第2接続面間に介装された異方性導電性接着剤と、
前記第1回路基板および前記第2回路基板を厚み方向に沿って相互加圧するとともに加熱する接続工程により設けられた接続部とを備える回路基板の接続構造であって、
前記第1回路基板の裏面に設けられた裏面回路パターンを有し、
裏面回路パターンが外部露出していることを特徴とする回路基板の接続構造。 - 前記第1接続面における前記表面回路パターンが前記裏面回路パターンに対応していることを特徴とする請求項1に記載の回路基板の接続構造。
- 前記第1接続面における前記第1回路基板の厚み方向に沿った前記表面回路パターンおよび前記裏面回路パターンの重複面積が、前記表面回路パターンの面積の半分以上であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の回路基板の接続構造。
- 前記異方性導電性接着剤が、鉛フリーのはんだ付け可能な熱硬化型高耐熱性樹脂をベースとしていることを特徴とする請求項1ないし請求項3のうちのいずれかに記載の回路基板の接続構造。
- 面状に形成された基材の表面に形成された表面回路パターンと、
前記基材の裏面に形成されて外部露出する裏面回路パターンと、
前記表面回路パターンの所定位置に配置された異方性導電性接着剤とを有することを特徴とする回路基板。 - 請求項1ないし請求項4のうちのいずれかが用いられていることを特徴とする電子機器。
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