JP2008235007A - 異方導電シート、異方導電シートで接続された配線板体、配線板接続体および配線板モジュール - Google Patents
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Abstract
【解決手段】多孔質材からなり、厚さ方向に弾性を有する基膜に、厚さ方向に対向する第一面から第二面に貫通する導電部が設けられている絶縁樹脂フィルムと、前記絶縁樹脂フィルムの第一面に配置される第1接着フィルムと、前記絶縁樹脂フィルムの第二面に配置される第2接着フィルムとを備えている。
【選択図】図1
Description
(1)PCBに実装したコネクタ内の端子にFPCの導体を差し込み接続する。
(2)絶縁被覆を剥離して露出させた接続部の導体同士を直接半田接続する(特開平8−17259号公報等)。
(3)導体が露出させた接続部の導体同士を異方導電性接着剤を介して接続する(特開2006−176716号公報等)。
前記(3)の異方導電性接着剤を用いる場合、絶縁樹脂中に導電性粒子を分散したフィルムまたはペーストを用い、加熱・加圧により対向配置する導体同士を接続している。
前記(2)の導体同士を直接半田接続する場合、電気信頼性が高く、且つ接続作業が容易な利点を有するが、狭ピッチの導体同士を直接半田で強固に固着すると共に、通常、隣接する導体間の絶縁部を熱硬化性樹脂で形成しているため、剥離性が悪い問題がある。よって、接続作業をやり直す(リペア)場合等において、剥離が容易でないため接続箇所に損傷が生じて、再利用出来なくなる問題がある。
しかし、異方導電性接着剤は接続対象である配線板同士を接着するため永久接続となり、一度接続した後には容易に剥がすことができず、無理やり剥がすと配線板が破損することもある。リペア性を向上するために接着剤の接着力を低くすることも考えられるが、接着力を低くすると接続信頼性が低下する可能性がある。
PCBでは電子部品や電気部品は実装してPCBを完成した後に、FPCやFFC等の配線材と接続されるため、これら配線材と接続するPCBの表面側と対向する背面側に部品が実装することは出来ない。部品実装用の治具を使用すれば背面側に部品を実装することは可能であるが、背面側にも高密度で回路および部品が実装される場合、治具を配置できるスペースは殆どなく、部品実装用の治具も細くならざるをえず、接続時にはかなり高い圧力がかかるため、圧縮荷重に耐えることは困難である。その結果、接続部の裏面に部品を実装することは困難となっている。
この点からも、異方導電性接着剤等を用いて加熱加圧して接続する場合に、PCBに高圧縮荷重が負荷されないにすること、即ち、低い圧力で接続できることが求められる。
第一に、配線板の導体の接続に前記(3)の異方導電性接着剤を用いる場合と同様に、対向する導体配線間に導電部を確実に形成することができると共に、配線板の配線導体との接続時に配線板へ負荷される圧縮荷重を低減できる異方性導電フィルムを提供することを課題としている。
第二に、接続部における導体配線同士および絶縁樹脂同士を所要の接着力で接着できると共に、剥離時に導体配線に損傷が発生しないように剥離でき、リペア性の良い配線板接続体および、該配線板に部品を実装している配線板モジュールを提供することを課題としている。
多孔質材からなり、厚さ方向に弾性を有する基膜に、厚さ方向に対向する第一面から第二面に貫通する導電部が設けられている絶縁樹脂フィルムと、
前記絶縁樹脂フィルムの第一面に配置される第1接着フィルムと、
前記絶縁樹脂フィルムの第二面に配置される第2接着フィルムと、
を備えていることを特徴とする異方導電シートを提供している。
また、本発明の異方導電シートは接続時の加熱温度によっても溶融しない形状保持力を有するものとし、かつ、基材として多孔質材を用いているため厚さ方向に弾性力を有するため、低い圧縮荷重で対向する接続端子間を接続することができる。
この第1、第2接着フィルムは絶縁樹脂フィルムの両面に予めラミネートして貼り付けておいてもよいし、配線板の導体同士を接続する使用時において、絶縁樹脂フィルムの両面に第1、第2接着フィルムを貼り合わせてもよい。
前記第1、第2接着フィルムは絶縁樹脂フィルム全面に貼り合わせ、配線板と加熱・加圧して接着する時に、前記第1、第2接着フィルムは前記導電部の表面から流れて導電部を露出させて配線板の接続端子と直接に接触固着して電気接続すると共に、第1、第2接着フィルムで絶縁樹脂フィルムの基材と配線板の基材とを接着している。
かつ、絶縁樹脂フィルムの物性に影響を与えることなく、両面の第1、第2接着フィルムに異なる接着特性を持たせることができる。
さらに、絶縁樹脂フィルムの両面の接着層を接着フィルムを貼り付けて形成すると、接着層の厚さを均一にできると共に厚さ調整も容易に行うことができる。
即ち、厚さ方向に貫通した導電部を設けた絶縁樹脂フィルムの厚さ方向の両面に、接着力の強い第1接着フィルムと、リペア性に優れた第2接着フィルムを配置したサンドイッチ構造としていることが好ましい。
即ち、本発明の異方導電シートでは、一面側の第1接着フィルムは接着力を大とする一方、他面側の第2接着フィルムでは容易に剥離できるようにしてリペア性を付与し、接着力とリペア性とを両立させている。
よって、異方導電シートの第1接着フィルムを第1配線板(例えばFPC)に接着する一方、第2接着フィルムを第2配線板(例えばPCB)に接着しておくと、加熱して剥離したときに、必ず第2接着フィルム側で剥離されるため、異方導電シートは第1配線板側に接着されたままとなり、第2配線板側に残らずに剥離でき、第2配線板を再利用することができる。
特に、延伸多孔質PTFE膜は、弾性、耐熱性、加工性、機械的特性、誘電特性、低アウトガス特性等に優れ、均一な孔径分布を有するため好適に用いられる。該延伸多孔質PTFE膜はフィブリルと該フィブリルによって互いに連結されたノードとからなる微細繊維状組織による多孔質構造をもつため、優れた弾力性を示し、また耐熱性にも優れ、導電部と配線板の導体との加熱接続時に溶融せず、形状保持力を有する。該延伸多孔質PTFE膜は、例えば特公昭42−13560号公報に記載の方法により製造することができる。
前記第1接着フィルムを形成する熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。エポキシ樹脂としては、ビスフェノールA、F、S、AD等を骨格とするビスフェノール型エポキシ樹脂等の他、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が挙げられる。
熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を用いる場合、更に硬化剤を添加してエポキシ樹脂を硬化架橋することが好ましい。このような硬化剤としては、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、ジシアンジアミド等、及びこれらの変性物が挙げられ、保存安定性の面から潜在性硬化剤が好ましい。
この種の熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリビニルブチラール樹脂等のポリビニルアセタール樹脂、フェノキシ樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリアミド、ポリアセタール、ポリフェニレンスルフィド、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ウレタン、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等が挙げられる。
導電部は縦横方向に所要ピッチで設け、1つの導体に対して長さ方向の複数箇所で接続することが好ましい。
前記貫通孔の形状は円形、多角形など任意であり、接続する導体配線の形状に対応して選択される。小径の貫通孔の場合は孔径は5〜1000μm、好ましく5〜30μm、比較的大径の貫通孔の場合は孔径は50〜3000μm、好ましくは100〜1500μmである。
前記導電材が半田ペーストや導電性樹脂ペーストの場合には貫通孔内にスクリーン印刷、ディスペンサ等で充填され、半田メッキや他の金属メッキの場合には貫通孔の内周面にメッキ層が形成される。
前記接着時において、絶縁樹脂フィルムの多孔質材からなる基材は厚み方向に弾力性があるため、導通部がある部分では大きく圧縮され、導通部が無い部分では小さく圧縮されて接続形状を保持し、圧縮された導通部によって配線板の接続端子と接続される。
前記構成とすることで、狭ピッチの接続端子を持つ配線端子との接続が可能であると共に、接続信頼性の高い異方導電膜が得られ、かつ、配線板の基板へ負荷される圧縮荷重を低減できる。
前記絶縁樹脂フィルムの基材に穿設した貫通孔と対応位置に開口を設けたマスクフィルムを配置し、あるいは前記絶縁樹脂フィルムとマスクフィルムを積層した後に貫通孔を設け、
ついで、前記貫通孔内に導電材を充填して導電部を形成し、
その後、前記マスクフィルムを剥離して、前記絶縁樹脂フィルムの貫通孔の開口端に導電部を露出した絶縁樹脂フィルムを作成する。
前記絶縁樹脂フィルムの厚さ方向両面に、前記第1、第2接着フィルムをラミネートとして貼り付ける。
なお、第1、第2接着フィルムを絶縁樹脂フィルムの両面にラミネートして予め貼り合わせることなく別体としておき、配線板との接着時に絶縁樹脂フィルムの両面に配置してもよい。
前記マスクフィルムとしては、離型性のよいPETフィルムが好適に用いられる。
前記のように、マスクフィルムを絶縁樹脂フィルムの表面に被せて、貫通孔に導電部を形成すると、該マスクフィルムの厚に対応した寸法で前記絶縁樹脂フィルムの表面より導電部を露出させることができる。
本発明で提供する前記配線板は、フレキシブルプリント配線板(FPC)、フレキシブルフラットケーブル(FFC)、硬質プリント配線板(PCB)のいずれでもよく、これらの総称とする。
前記第一の接続部と第二の接続部とを前記した第1の発明の異方導電シートで電気的に接続していることを特徴とする配線板接続体を提供している。
前記FPCと絶縁樹脂フィルムを前記第1接着フィルムで接着する一方、前記PCBと絶縁樹脂フィルムを前記第2フィルムで接着していることが好ましい。
この剥離時には、異方導電シートの第2接着フィルムの樹脂のガラス転移温度以上、または該樹脂の軟化点以上に加熱することが好ましい。
前記のように、第一の配線板がFPC、第二の配線板がPCBの場合に限定されず、第一と第二の配線板の両方がFPC、FFCであってもよく、さらに、FFCとPCBであってもよい。
二の配線板の少なくともいずれか一方に部品が実装されていることを特徴とする配線板モジュールを提供している。
前記第一配線板と第二配線板の両方に電子部品を実装してもよい。
配線板モジュールは、前記第二配線板がPCBからなる場合、該PCBの一面に前記異方性導電フィルムが接着されると共に、該異方性導電フィルムの接着側と対向するPCBの背面側に部品が実装されている。
前記のように、配線板モジュールとした場合、高密度に部品および回路パターンを形成できるため、PCBの小型化を図れ、配線板モジュール自体も小型化できる。
前記配線板モジュールを内蔵する電子機器としては、例えば、携帯電話機器、デジタルカメラや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ー、ポータブルDVDプレーヤ、ポータブルノートパソコン等の小型、軽量且つ薄型で携帯可能な電子機器が挙げられる。
かつ、絶縁樹脂フィルムの両面に第1、第2接着フィルムを配置するため、これら第1、第2接着フィルムの接着力を変えることができ、一方の接着フィルムを接着力が強いものとし、他方の接着フィルムをリペア性に優れた接着フィルムとすることができる。
図1に本発明の第1実施形態の異方導電シートを示し、図2に異方導電シートの製造方法を示す。
絶縁樹脂フィルム21の厚さ方向の一面に貼り付ける第1接着フィルム22Aはエポキシ樹脂製のフィルムからなる。絶縁樹脂フィルム21の他面に貼り付ける第2接着フィルム22Bはポリビニルアセタール樹脂とエポキシ樹脂とを9:1の割合で含む樹脂からなり、該第2接着フィルム22Bの加熱時の溶融粘度を絶縁樹脂フィルム21および第1接着フィルム22Aの加熱時の溶融粘度よりも低くしている。
ついで、図2(B)に示すように、貫通孔21bと対向する開口24aを設けたPETフィルムからなるマスクフィルム24を積層する。
ついで、図2(C)に示すように、貫通孔21b内にメッキを施して導電部23を形成する。
その後、図2(D)に示すように、マスクフィルム24を剥離し、絶縁樹脂フィルム21の両面に導電部23が突出した状態とする。
次いで、図2(E)に示すように、絶縁樹脂フィルム21の厚さ方向の第一面21cに第1接着フィルム22Aをラミネートし、第二面21dに第2接着フィルム22Bをラミネートする。
前記異方導電シート20(20−1、20−2)は、図3に示すように、第一の配線板であるフレキシブルプリント配線板30(以下、FPC30と称す)の導体配線32と、第二の配線板である硬質プリント配線板40(以下、PCB40)の導体配線42を、互いの接続部33と43において接続するために用いている。
異方導電シート20の導電部23の幅は、前記導体配線32、42の幅および導体配線32、42間の隙間幅よりも小さく設定して、1つの導体配線32、42に複数の導電部23が固着されるが、1つの導電部23にはそれぞれ1つの導体配線32、42だけが固着されるようにしている。
次いで、FPC30とPCB40を加圧すると共に加熱して、導体42と異方導電シート20−1の導電部23を固着すると共に、溶融した第2接着フィルム22Bを導体42間の隙間および両側に充填して、該第2接着フィルム22Bと基板41の導体42間及び両側の絶縁樹脂部41aを固着している。
また、第1接着フィルム22Aは熱硬化性樹脂からなるため、加熱しても第1接着フィルム22Aの粘度は低下せず、第1接着フィルム22Aで剥離してしまうことがない。よって、FPC30とPCB40を加熱して剥離したときに、必ず第2接着フィルム22Bで剥離されるため、異方導電シート20は第1接着フィルム22Aで接着されたFPC30側に接着されたままとなり、PCB40側に残らずに剥離でき、PCB40を再利用することができる。
絶縁樹脂シート21とFPC30との間に第1接着フィルム22Aを配置、絶縁樹脂シート21とPCB40との間に第2接着フィルム22Bを配置して、前記と同様に加熱加圧している。
これにより、まず、異方導電シート20−2を絶縁樹脂フィルム21の両面に第1、第2接着フィルム22A、22Bが貼り合わされた状態で固着され、ついで、第1、第2接着フィルム22A、22Bが溶融した樹脂が、導体32、42間の隙間および両側に流れ、導電部23の両端が導体32、42と接触して、該導電部23を介してFPC30の導体32とPCB40の導体42が電気的に接続される。
なお、他の構成及び作用効果は第1実施形態と同様のため、同一の符号を付して説明を省略する。
第3実施形態は、前記異方導電シート20を介して接続したFPC30とPCB40を備え、PCB40に電子部品50を実装したプリント配線板モジュール100からなる、
前記FPC30−3の他端はメインディスプレイ56と電気接続部P9で接続し、FPC30−4の他端はサブディスプレイ57と電気接続部P10で接続している。
さらに、メインPCB40−1にコネクタ接続した配線60をPCB40−5にコネクタ接続し、該PCB40−5にも電気接続部P11を介してFFC30−6と接続し、該FFC30−6をPCB40−6と接続している。図中、59はアウトカメラである。
また、サブPCP40−2、40−3の基板にも所要の電子部品53を実装している。
なお、基板42の剛性により加圧を受け止め、背面に実装した電子部品53に影響を与えない場合には、荷重受け治具54を配置する必要はない。
しかしながら、本発明の異方導電シート20では、前記のように、絶縁樹脂フィルム21の厚さ方向に貫通した導電部23を設け、該導電部23を絶縁樹脂フィルム21の表面に露出させているため、接着時の加圧力を低減でき、その結果、基板42へ負荷される圧縮荷重を低くすることができる。
よって、前記基板42の裏面に設ける荷重受け治具54の耐圧強度を低減でき、該荷重受け治具54の支持部54aを細くすることができ、基板42の面積の増大を抑制できる。
20 異方導電シート
21 絶縁樹脂フィルム
22A 第1接着フィルム
22B 第2接着フィルム
23 導電部
24 マスクフィルム
30(30−1〜30−6) フレキシブルプリント配線板(FPC)
32 導体
40(40−1〜40−5) 硬質プリント配線板(PCB)
42 導体
53 電子部品
100 プリント配線板モジュール
Claims (7)
- 多孔質材からなり、厚さ方向に弾性を有する基膜に、厚さ方向に対向する第一面から第二面に貫通する導電部が設けられている絶縁樹脂フィルムと、
前記絶縁樹脂フィルムの第一面に配置される第1接着フィルムと、
前記絶縁樹脂フィルムの第二面に配置される第2接着フィルムと、
を備えていることを特徴とする異方導電シート。 - 前記第2接着フィルムは前記第1接着フィルムおよび絶縁樹脂フィルムより加熱時の溶融粘度を低くしている請求項1に記載の異方導電シート。
- 間隔をあけて設けた複数の導体配線を接続部とする配線板であって、前記接続部の表面に請求項1または請求項2に記載の異方導電シートを備えていることを特徴とする配線板。
- 間隔をあけて設けた複数の導体配線を第一の接続部とする第一の配線板と、間隔をあけて設けた複数の導体配線を第二の接続部とする第二の配線板との接続体であって、
前記第一の接続部と第二の接続部とを請求項1または請求項2に記載の異方導電シートで電気的に接続していることを特徴とする配線板接続体。 - 前記第一の配線板はフレキシブルプリント配線板(FPC)で、前記第二の配線板は硬質プリント配線板(PCB)からなり、
前記FPCは前記異方導電シートの第1接着フィルムで接着する一方、前記PCBと異方導電シートとは前記第2接着フィルムで接着している請求項4に記載の配線板接続体。 - 請求項4または請求項5に記載の配線板接続体の前記第一の配線板と第二の配線板の少なくともいずれか一方に電子部品が実装されていることを特徴とする配線板モジュール。
- 請求項6に記載の配線板モジュールを内蔵している電子機器。
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