JP2008016690A

JP2008016690A - 基板の電極の接続構造体及び接続方法

Info

Publication number: JP2008016690A
Application number: JP2006187410A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Kawashima; 和之川嶋
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2006-07-07
Filing date: 2006-07-07
Publication date: 2008-01-24

Abstract

【課題】特殊な形状の断面を有する端子を形成する必要がなく、また、基板の種類及び大きさによらず、簡潔な製造工程で、低コスト及び高信頼性の電極間の電気的な接続を得ることができる基板電極の接続構造体及び接続方法を提供する。
【解決手段】リジッド配線板１には電極３が、フレキシブル配線板２には電極４が配置されており、これらの電極３，４は、電極先端幅ｄが１００μｍ以下、好ましくは３０μｍ以下である。そして、両配線板１，２は、電極３，４の位置合わせをして両配線板１，２を配置し、電極３，４の先端面同士を突き合わせて接触させた状態で、その間に設けられた絶縁性接着剤５により接合されている。この絶縁性接着剤５は、配線板１，２を位置合わせした後、加圧及び加熱することにより、硬化し、両配線板１，２を接着する。
【選択図】図２

Description

本発明は、リジッド配線板、フレキシブル配線板及びガラス基板等の基板の電極を、非導電性接着剤を利用して電気的に接続した基板電極の接続構造体及び接続方法に関する。

従来、例えばリジッド配線板とフレキシブル配線板の電極同士を導電接続する場合、異方性導電フィルム（以下、ＡＣＦ：ＡｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＦｉｌｍ）又は導電ペースト等の導電接着材料が多用されている。導電接着材料は、絶縁性接着剤中に導電粒子を分散含有させた材料であり、対向する電極間に導電粒子が挟まることで電気的な接続を確保している。

しかし、導電性接着材料を用いた導電接続の場合、両電極間に介在する導電粒子数に限界がある。即ち、導電粒子数が多いと、隣接電極間の短絡又は絶縁劣化を招来する。このため、特に電極ピッチが狭くなった場合に、接触抵抗値が高くなるという問題点がある。また、狭ピッチ電極用のＡＣＦには、微細且つ均等な大きさの導電粒子を分散含有させる必要があるため、材料価格が高くなるという問題点もある。

そこで、近時、２つの配線板同士の電気的な接続に、導電接着材料を使用しない接続方法が提案されている。例えば、特許文献１の図３に記載されている従来の接続方法では、導電層と絶縁性の接着層の積層体にエンボス加工により突起を形成し、導電層の突起の先端側に他の導電層を配置し、前記突起の先端を前記他の導電層に接触させると共に、前記突起の周囲にある絶縁性の接着層により、導電層と他の導電層とを接着固定するものである。これにより、一方の導電層に設けた突起部分で他の導電層と電気的に接触させつつ、絶縁性の接着層により、両導電層を接着固定することで、電気的な接続を低加重で実現している。このようにして、配線板（導電層）同士を、導電粒子を含有しない非導電性の接着剤をバインダーとして接合することができる。

また、特許文献２では、特に突起などを設けていないフレキシブル配線板を、凹凸形状を有したツールで加圧・加熱することで、前記フレキシブル配線板の非導電性の接着剤を硬化させ、特許文献１の従来技術と同様の接続状態とする方法が提案されている。

更に、特許文献３には、表面に配線パターンを有するフィルム基板と、表面に電極を有しフィルム基板上に実装される半導体チップと、予めフィルム基板又は半導体チップに塗布され、半導体チップの搭載後にフィルム基板と半導体チップとの間に充填される絶縁性の樹脂とを有する接続構造が開示されている。この接続構造においては、配線パターンが半導体チップの電極に向かって先細りとなる断面形状の突起部を有し、この突起部が電極に食い込んで、配線パターンと電極とが電気的に接続されている。このように、特許文献３においては、突起部が電極（実施形態ではバンプ電極）に食い込んで、突起部と電極とが接続されている。また、特許文献３においては、突起部と電極とが熱圧着されていてもよいことが記載されている。

更にまた、特許文献４においては、複数の端子を備えた１対の被接合部材の端子同士を超音波接合し、その端子間の隙間を絶縁性の樹脂で充填した接合体が開示されている。

特開２００２−９７４２４号公報（図３）特開平９−２８１５２０号公報特開２００４−３４２９０３号公報特開２００５−１８３５８９号公報

しかしながら、特許文献１に記載された従来技術の場合、エンボス工程又はエンボス工程専用の設備が必要となるため、材料価格を上昇させるという問題点がある。

また、特許文献２の従来技術の場合、フレキシブル配線板の導電層を変形させるために大きな荷重を必要とするため、特に相手側が薄いガラス基板の場合等、相手側の配線板を破壊してしまう危険性がある。また、電極数が多くなると極めて高い荷重で加圧する必要があるため、市販設備では対応できなくなるという問題点がある。

更に、特許文献１及び２の公知技術は、いずれも、配線層を変形させるため、フレキシブル配線板等の柔軟な材料で作られた配線板に限定されるという難点がある。

更にまた、特許文献３に記載の従来技術においては、半導体チップにバンプ電極を設け、配線パターンに半導体チップの電極に食い込みやすいように半導体チップのバンプ電極に向かって先細りとなる断面形状を有する突起部を設けているため、これらの形状を形成するために、製造工程が複雑化するという問題点がある。また、一方の電極に突起部が食い込むためのバンプを設ける必要がある。

更にまた、特許文献４に記載の従来技術においては、端子同士を超音波接合しているが、樹脂基板同士の接合には、超音波が接合対象の端子（電極）に殆ど伝わらないので、適用することができない。また、被接合部材が大型化すると、均一に超音波が伝わらず、接合ができなくなる。そして、超音波接合のためには、高価な超音波ユニット等を設置し、高い剛性を有する設備が必要になる等、大きな設備投資が必要になる。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、特殊な形状の断面を有する端子を形成する必要がなく、また、基板の種類及び大きさによらず、簡潔な製造工程で、低コスト及び高信頼性の電極間の電気的な接続を得ることができる基板電極の接続構造体及び接続方法を提供することを目的とする。

本発明に係る基板電極の接続構造体は、夫々先端幅が１００μｍ以下の電極が形成された第１及び第２の基板が、前記電極の先端を突き合わせた状態で、各基板の電極間に設けられた絶縁性接着剤により接合され、前記第１及び第２の基板の電極同士が電気的に接続されていることを特徴とする。

本発明に係る基板電極の接続方法は、第１の基板の表面に先端幅が１００μｍ以下の第１の電極を形成する工程と、前記第１の電極を覆うようにして前記第１の基板の表面上に絶縁性接着剤を設ける工程と、第２の基板の表面に先端幅が１００μｍ以下の第２の電極を形成する工程と、前記第１及び第２の基板を前記第１及び第２の電極の先端面同士を突き合わせて配置し、前記絶縁性接着剤により前記第１及び第２の基板を接合する工程とを有することを特徴とする。

本発明においては、前記電極の先端幅は３０μｍ以下であることが好ましい。また、前記電極の先端面は平面であることが好ましい。

本発明によれば、電極の先端幅を１００μｍ以下と意図的に細く形成した配線板等の基板同士を絶縁性接着剤を使用して接着固定し、電極同士は、その先端面同士を突き合わせて接触させることにより電気的に接続させているので、簡易に低コストで電極を電気的に接続することができる。

つまり、本発明においては、配線板をエンボス加工することがなく、また、先端が先細りの突起部を設けてこの突起部をバンプ電極に食い込ませることにより電極を接続する必要がなく、更に、突起部と電極とを熱圧着する必要がなく、更にまた、被接合部材の端子同士を超音波接合する必要なく、電極同士を直接接続できるので、製造工程が簡素で製造コストが低い。

また、基板同士の接着時には、電極の先端幅が１００μｍ以下、好ましくは３０μｍ以下と細いので、印加する所要荷重は低く、低荷重で電気的な接続が可能になり、従って、電極数が増大した場合でも、特別の加圧装置を設置することなく、市販の設備で対応することができる。

なお、本発明においても、接着剤は導電粒子を含有しないので、電極間の絶縁性は容易に確保され、電極ピッチを狭くした場合でも、隣接電極間の絶縁性の信頼性を確保することができる。これにより、本発明においても、実装占有面積の縮小が可能となるため、高密度実装が可能となる。また、第１及び第２の基板を分離したリペア時に、各基板の電極間に絶縁性接着剤が残存していても、電極間の絶縁性が確保されるので、電極上の接着剤のみ除去すればよく、リペア時の接着剤の除去作業が容易である。また、配線板（基板）の導電層を変形させることなく、電極同士の電気的な接続が得られるので、配線板の材質（硬さ）に限定されずに、任意の組合せで配線板同士の電気的な接続が可能になる。

以下、本発明の実施の形態について添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は、本発明の第１実施形態の基板電極の接続構造体を示す斜視図、図２は図１のＡ−Ａ線による断面図である。本実施形態においては、リジッド配線板１にフレキシブル配線板２が接続されている。図２に示すように、リジッド配線板１には意図的に細く形成された外部電極３が、フレキシブル配線板２には外部電極３に整合する位置に意図的に細く形成された外部電極４が配置されている。これらの電極３，４は、図３に示すように、電極先端幅ｄが１００μｍ以下、好ましくは３０μｍ以下である。また、電極先端面は平面である。なお、電極３，４の基端部幅は、電極の配列ピッチより小さければ、任意である。

両配線板１，２は、電極３，４の位置合わせをして両配線板１，２を配置し、電極３，４の先端面同士を突き合わせて接触させた状態で、その間に設けられた絶縁性接着剤５により接合されている。この絶縁性接着剤５は、配線板１，２を位置合わせした後、加圧及び加熱することにより、硬化し、両配線板１，２を接着する。

このとき、外部電極３、４は電極先端幅ｄが１００μｍ以下、好ましくは３０μｍ以下となるように、細く形成されているため、電極先端面の接触面積が小さくなるため、小さい荷重の印加で、外部電極３，４同士の導通に必要な圧力を得ることが可能となる。このように、本発明においては、電極の先端幅を十分小さくすることができるので、低荷重で電気的な接続が可能になり、従って、電極数が増大した場合でも、特別の加圧装置を設置することなく、市販の設備で対応することができる。

従って、本実施形態によれば、導電粒子が入った導電性接着剤を使用する必要がないと共に、予め先端先細りの突起を形成することなく、配線板同士の電気的な接続を確保することができる。

なお、本実施形態においても、接着剤は導電粒子を含有しないので、電極間の絶縁性は容易に確保され、電極ピッチを狭くした場合でも、隣接電極間の絶縁性の信頼性を確保することができる。これにより、本発明においても、実装占有面積の縮小が可能となるため、高密度実装が可能となる。また、第１及び第２の基板を分離するリペア作業時に、各基板の電極間に絶縁性接着剤が残存していても、電極間の絶縁性が確保されるので、電極上の接着剤のみ除去すればよく、リペア時の接着剤の除去作業が容易である。また、配線板（基板）の導電層を変形させることなく、電極同士の電気的な接続が得られるので、配線板の材質（硬さ）に限定されずに、任意の組合せで配線板同士の電気的な接続が可能になる。

また、本実施形態では、リジッド配線板とフレキシブル配線板を例に挙げたが、リジッド配線板同士、フレキシブル配線板同士、ガラス基板とフレキシブル配線板との組み合わせ、及びセラミック配線板とフレキシブル配線板との組み合わせ等、種々の組み合わせのものに、本発明を適用することができる。

次に、図４（ａ）乃至（ｄ）を参照して、本実施形態の基板電極の接続方法について説明する。

先ず、図４（ａ）に示すように、先端幅が１００μｍ以下、好ましくは３０μｍ以下に細く形成された外部電極３を有するリジッド配線板１上に、図４（ｂ）に示すように、絶縁性接着剤５を供給する。次に、外部電極３と整合する位置に、先端幅が１００μｍ以下、好ましくは３０μｍ以下になるように細く形成された外部電極４が配置されているフレキシブル配線板２を用意し、電極３，４が対向するように、配線板１，２を配置する。その後、図４（ｄ）に示すように、配線板１、２を電極３，４の位置が整合するように位置合わせした後に、加圧・加熱することにより、絶縁性接着剤５を硬化させて、配線板１，２同士を絶縁性接着剤５により接合する。

本実施例では、配線板の製造工程（回路形成工程）にて外部電極同士の接触面積が小さくなるよう電極先端幅を細くしているので、小さい荷重で電極３，４同士の電気的な接続が可能となる。従って、本実施形態によれば、導電粒子が入った接着剤及び予め電極上に突起が形成された配線板を使用する必要がなくなるため、部材コストの削減が可能となる。また、外部電極３，４同士の接触面積を小さくすることで、低荷重での電気的な接続を実現できるので、電極数が増えた場合でも市販の設備で配線板の接続が可能である。しかも、本実施形態においては、電極３，４の先端面は平面でよく、先端が先細りの突起を形成したり、バンプを形成する必要がないので、製造工程が簡素であり、製造コストが低い。

なお、絶縁性接着剤５はフィルム状でも良いし、ペースト状でも良い。また、配線板１，２のどちらの配線板上に設けても良い。

次に、本発明の他の実施形態について、図５及び図６を参照して説明する。図５に示すように、本実施形態は、両配線板１，２のうち、一方の外部電極４のみを細くしたものであり、他の外部電極３は通常の幅を有する。

このように、本実施形態は、他方の外部電極３が通常の電極幅を有するので、図６に示すように、両配線板１，２の相対位置が多少ずれたとしても、電気的な接続信頼性及び隣接電極との絶縁信頼性が確保しやすくなる。

なお、上記各実施形態において、絶縁性接着剤５として、熱可塑性絶縁性接着剤を使用することができる。このように、熱可塑性絶縁性接着剤を使用することにより、接着剤の除去作業が容易になるため、リペア性に優れる接続構造体を得ることができる。

本発明は、液晶モジュールとリジッド配線板との導電接続、液晶（ガラス）基板とフレキシブル配線板との導電接続（液晶モジュールの製造）等、種々の基板の電極接続に利用することができる。

本発明の実施形態に係る基板（配線板）電極の接続構造体を示す斜視図である。図１のＡ−Ａ線による断面図である。配線板の電極幅ｄを示す断面図である。（ａ）乃至（ｄ）は図２に示す基板電極の接続構造体の接続方法を工程順に示す断面図である。本発明の他の実施形態に係る基板電極の接続構造体を示す断面図である。同じくその両配線板の相対位置がずれた場合における接続部を示す断面図である。

符号の説明

１：リジット配線板
２：フレキシブル配線板
３、４：電極
５：絶縁性接着剤

Claims

夫々先端幅が１００μｍ以下の電極が形成された第１及び第２の基板が、前記電極の先端を突き合わせた状態で、各基板の電極間に設けられた絶縁性接着剤により接合され、前記第１及び第２の基板の電極同士が電気的に接続されていることを特徴とする基板電極の接続構造体。
前記電極の先端幅は３０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の基板電極の接続構造体。
前記電極の先端面は平面であることを特徴とする請求項１又は２に記載の基板電極の接続構造体。
第１の基板の表面に先端幅が１００μｍ以下の第１の電極を形成する工程と、前記第１の電極を覆うようにして前記第１の基板の表面上に絶縁性接着剤を設ける工程と、第２の基板の表面に先端幅が１００μｍ以下の第２の電極を形成する工程と、前記第１及び第２の基板を前記第１及び第２の電極の先端面同士を突き合わせて配置し、前記絶縁性接着剤により前記第１及び第２の基板を接合する工程とを有することを特徴とする基板電極の接続方法。
前記電極の先端幅は３０μｍ以下であることを特徴とする請求項４に記載の基板電極の接続方法。
前記電極の先端面は平面であることを特徴とする請求項４又は５に記載の基板電極の接続方法。