JP2010219135A - プリント配線基板の接続構造、プリント配線基板の接続方法、及び異方導電性を有する接着剤 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1の基板11に互いに隣り合って設けられた複数の第1の電極12,13と、第2の基板21に互いに隣り合って設けられた複数の第2の電極22,23とを、導電性粒子31を含有した異方導電性を有する接着剤30を介して電気的に接続するプリント配線基板10,20の接続構造である。そして、互いに向かい合う第1の電極12と第2の電極22との間及び第1の電極13と第2の電極23との間に接着剤を介在させて加熱及び加圧することにより、第1の基板11と第2の基板21との間に接着剤層30aが形成され、この接着剤層30aにおいて、第1の電極12,13の間及び第2の電極22,23の間に空隙部33が形成されている。
【選択図】図2
Description
した異方導電性を有する接着剤を介して電気的に接続するプリント配線基板の接続構造であって、互いに向かい合う第1の電極と第2の電極との間に接着剤を介在させて加熱及び加圧することにより、第1の基板と第2の基板との間に接着剤層が形成され、この接着剤層において、複数の第1の電極の間及び複数の第2の電極の間に空隙部が形成されていることを特徴とする。
を特徴とする。
基板の接続構造であって、接着剤は、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、硬化剤、及び導電性粒子を必須成分とし、さらに、上記エポキシ樹脂として、25℃において粘度が0.1Pa・s以上150Pa・s以下の液体であるエポキシ樹脂を含み、このエポキシ樹脂の含有量が接着剤の組成物全量に対して30質量%以上50質量%以下であることを特徴とする。このような構成の接着剤は、接着剤層中に空隙部を容易に形成することができる接着剤として好適なものとなる。その結果、高温高湿環境下においても第1の電極間及び第2の電極間の絶縁性を良好とすることができる。
とが同じとなっているため、第1の電極間のピッチP1と第2の電極間のピッチP2は同じである。
電極12,13と第2の電極22,23の間(図2中の矢印Vにより示す領域)を、厚み方向Xに対して垂直に切断した断面(図4参照)において、面方向において互いに隣り合って設けられた電極の間に存在する接着剤層30a(実線によるハッチング箇所)及び空隙部33の全面積をS1とし、空隙部33の面積をS2とした場合に、全面積に対する空隙部33の面積の比(S2/S1)は、0.3以上0.9以上となっている。なお、ここでいう「面方向において互いに隣り合って設けられた電極の間」とは、第1の電極12,13の間であって、第2の電極22,23の間でもある。
との電気的な接続を容易に行うことができる。
(1)互いに向かい合う第1の電極12,13と第2の電極22,23との間に接着剤30を介在させて加熱及び加圧することにより、第1の基板11と第2の基板21との間に接着剤層30aが形成され、この接着剤層30aにおいて、複数の第1の電極12,13の間及び複数の第2の電極22,23の間に空隙部33が形成されている。このため、
例えば従来のごとく凸状絶縁部材(不図示)を第1の電極12,13の間や第2の電極22,23の間に設けることなく、第1の電極12,13間、及び第2の電極22,23間の絶縁性を向上させることができる。その結果、複数の第1の電極12,13及び第2の電極22,23のファインピッチ化を図ることができる。さらに、接着剤層30a中に上記のような空隙部33が形成されるため、接着剤30に含有される導電性粒子31は、第1の基板11に設けられた第1の電極12,13と、第2の基板21に設けられた第2の電極22,23との間に集まり易くなる。従って、第1の電極12と第2の電極22、及び第1の電極13と第2の電極23との電気的な接続信頼性を向上させることができる。その結果、絶縁性と接続信頼性の両立を図ることができる。
(接着剤の作製)
導電性粒子として、Ni粉末を用いた。具体的には、導電性粒子として、長径Lの分布が3μmから20μm、短径Rの分布が0.1μmから0.3μmである直鎖状ニッケル微粒子を用いた。また、エポキシ樹脂としては、25℃において液体である、(1)ビスフェノールA型エポキシ樹脂〔ジャパンエポキシレジン(株)製、商品名jER828EL、25℃における粘度:14Pa・s〕と、(2)ビスフェノールF型エポキシ樹脂〔ジャパンエポキシレジン(株)製、商品名jER807、25℃における粘度:4Pa・s〕と、(3)ナフタレン型エポキシ樹脂〔DIC(株)製、商品名エピクロンHP4032、25℃における粘度:100Pa・s〕を使用した。また、25℃において固体であるエポキシ樹脂である(4)フェノキシ樹脂〔InChem(株)製、商品名PKHH〕を使用し、硬化剤として、(5)イミダゾール系硬化剤〔(株)ADEKA製、商品名アデカハードナーEH−4346S〕を使用した。これら(1)〜(5)を重量比で(1)5/(2)25/(3)5/(4)50/(5)15の割合で配合した。従って、実施例1においては、エポキシ樹脂の含有量は組成物全量に対して35質量%である。そして、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、及び硬化剤を、2−エトキシエチルアセタートに溶解して、分散させた後、三本ロールによる混練を行い、固形分が50重量%である溶液を作製した。この溶液に、固形分の総量(Ni粉末+樹脂)に占める割合で表される金属充填率が、0.2体積%となるように上記Ni粉末を添加した後、遠心攪拌ミキサーを用いて攪拌することによりNi粉末を均一に分散し、接着剤用の複合材料を作製した。次いで、この複合材料を離型処理したPETフィルム上にドクターナイフを用いて塗布した後、磁束密度100mTの磁場中、60℃で50分間、乾燥、固化させることにより、膜中の直鎖状粒子が磁場方向に配向した、厚さ35μmのフィルム形状の異方導電性を有する接着剤を作製した。
作製した接着剤の100℃における溶融粘度を、レオメータ〔Reologica Instrument社製、Viscoanalyser VAR100〕を用いて測定した。具体的には、作製した接着剤を直径15mmの平行円板により挟み、1Hzで振動させながら10℃/分の昇温速度で20℃から250℃まで加熱を行って、粘度を測定した。溶融粘度の測定を行った結果、実施例1における接着剤の100℃における溶融粘度は、7000Pa・sであった。
まず、幅100μm、長さ3mm、高さ18μmの金メッキが施された銅電極が100μm間隔で100個配列されたプリント配線基板であるフレキシブル配線板と、幅100μm、長さ3mm、高さ18μmの金メッキが施された銅電極が100μm間隔で100個配列されたプリント配線基板であるリジッド配線板とを用意した。即ち、電極間のピッチが200μmである、2つのプリント配線基板を用意した。そして、このフレキシブル
配線板とリジッド配線板の間に作製した接着剤を挟み、接着剤が所定の温度(200℃)になるように、適切な温度(240℃)に加熱されたプレスヘッドをフレキシブル配線板の上方に設置し、プレスヘッドをリジッド配線板の方向に移動させて、接着剤により形成される接着剤層に空隙部が形成されるよう、接着剤を所定の温度(200℃)に加熱しながら、4MPaの圧力で10秒間加圧して接着させて実装し、接着剤を介して電極間が接着されたフレキシブル配線板とリジッド配線板の接合体を得た。次いで、得られた接合体を温度85℃、湿度85%RHの環境下におき、面方向において隣り合う電極間に15Vの直流電圧を印加し続けて、その抵抗を絶縁抵抗として測定した。その結果を図7に実線で示す。なお、絶縁抵抗の測定は、絶縁抵抗が低下して安定しなくなるまで続けた。
接着剤を作製するにあたり、ナフタレン型エポキシ樹脂を使用せずに、実施例1における(1)、(2)、(4)、(5)を重量比で(1)6/(2)17/(4)67/(5)10の割合で配合して、エポキシ樹脂の含有量を組成物全量に対して23質量%としたこと以外は、上述の実施例1と同様にして接着剤を作製した。また、上述の実施例1と同一条件により溶融粘度の測定を行った結果、比較例1における接着剤の100℃における溶融粘度は、15000Pa・sであった。また、上述の実施例1と同様にして接合体を得て、上述の実施例1と同一条件により絶縁抵抗を測定した。その結果を図7に二点鎖線で示す。
Claims (11)
- 第1の基板に互いに隣り合って設けられた複数の第1の電極と、第2の基板に互いに隣り合って設けられた複数の第2の電極とを、導電性粒子を含有した異方導電性を有する接着剤を介して電気的に接続するプリント配線基板の接続構造であって、
互いに向かい合う前記第1の電極と前記第2の電極との間に前記接着剤を介在させて加熱及び加圧することにより、前記第1の基板と前記第2の基板との間に接着剤層が形成され、この接着剤層において、複数の前記第1の電極の間及び複数の前記第2の電極の間に空隙部が形成されていることを特徴とするプリント配線基板の接続構造。 - 前記第1の基板及び前記第2の基板の厚み方向において対向する前記第1の電極と前記第2の電極との間を、前記厚み方向に対して垂直に切断した断面において、前記厚み方向に直交する面方向において互いに隣り合って設けられた電極の間に存在する前記接着剤層及び前記空隙部の全面積をS1とし、前記空隙部の面積をS2とした場合に、前記全面積に対する前記空隙部の面積の比(S2/S1)が0.3以上0.9以下であることを特徴とする請求項1に記載のプリント配線基板の接続構造。
- 前記第1の電極間のピッチ及び前記第2の電極間のピッチが、10μm以上300μm以下であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のプリント配線基板の接続構造。
- 前記接着剤は、前記第1の電極と前記第2の電極を覆うとともに、さらに、前記第1の電極の間及び前記第2の電極の間において、前記第1の基板と前記第2の基板を覆っていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載のプリント配線基板の接続構造。
- 前記接着剤に占める前記導電性粒子の割合が、0.0001体積%以上0.2体積%以下であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載のプリント配線基板の接続構造。
- 前記導電性粒子が、微細な金属粒子が多数、直鎖状に繋がった形状、または針形状を有する金属粉末であって、この導電性粒子のアスペクト比が5以上であることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載のプリント配線基板の接続構造。
- 前記接着剤がフィルム形状を有し、前記導電性粒子の長径方向を、フィルム形状を有する前記接着剤の厚み方向に配向させたことを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載のプリント配線基板の接続構造。
- 前記接着剤は熱硬化性を有し、100℃における前記接着剤の溶融粘度が、10Pa・s以上10000Pa・s以下であることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載のプリント配線基板の接続構造。
- 前記接着剤は、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、硬化剤、及び導電性粒子を必須成分とし、さらに、前記エポキシ樹脂として、25℃において粘度が0.1Pa・s以上150Pa・s以下の液体であるエポキシ樹脂を含み、このエポキシ樹脂の含有量が前記接着剤の組成物全量に対して30質量%以上50質量%以下であることを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれか一項に記載のプリント配線基板の接続構造。
- 第1の基板に互いに隣り合って設けられた複数の第1の電極と、第2の基板に互いに隣り合って設けられた複数の第2の電極とを、導電性粒子を含有した異方導電性を有する接
着剤を介して電気的に接続するプリント配線基板の接続方法であって、
互いに向かい合う前記第1の電極と前記第2の電極との間に前記接着剤を介在させて加熱及び加圧することにより、前記第1の基板と前記第2の基板との間に接着剤層を形成すると同時に、この接着剤層において複数の前記第1の電極の間及び複数の前記第2の電極の間に空隙部を形成することを特徴とするプリント配線基板の接続方法。 - 請求項8または請求項9に記載のプリント配線基板の接続構造に用いられる異方導電性を有する接着剤。
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