JP5429334B2 - 配線板モジュール及び該配線板モジュールの製造方法 - Google Patents
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Description
また、直接半田接続する方法は、接続強度が高いため電気接続信頼性は高いが、剥離性が悪くなり、接続作業をやり直す(リペア)場合に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。
よって、PCBとFPCまたはFFCの導体配線同士を異方導電性樹脂で接続する場合、定置したPCBの表面にFPC等を載置して加熱加圧されるため、PCBには高い圧縮荷重が負荷されることとなる。
通常、PCBは電子部品や電気部品は実装した後にFPC等と接続されるため、該FPCとの接続面となる表面と対向する裏面に部品を実装することは出来ない。
実装部品実装用の治具を使用すれば裏面側に部品を実装することは可能であるが、裏面側にも高密度に回路が形成されている場合、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。
なお、前記コネクタ接続する場合は、接続時に圧力がかからないため、接続部分の裏面側に部品を実装することは可能となるが、コネクタ接続の場合には前記したようにコネクタの厚みでPCBが厚くなる等の問題がある。
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が求められる。
前記異方導電性接着剤は、針状または鎖状とした金属粉末を、接着方向の厚さ方向に配向させて絶縁樹脂中に含むものであり、かつ、
前記第一の配線板と第二の配線板の少なくとも一方の配線板の前記接続部では、表面の前記導体配線が他方の配線板の導体配線と前記異方導電性接着剤を介して接続されると共に該一方の配線板の接続部の裏面に電子部品が実装されており、
前記異方導電性接着剤による接続時に負荷される加圧力が前記裏面の電子部品に負荷されないように、該一方の配線板の電子部品の外周位置に荷重受け治具の支持棒を当接できる空きスペースが設けられ、あるいは該一方の配線板の端縁の前記接続部を除く部分を支持するために載置台を当接できる空きスペースが設けら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。
前記一方の配線板の電子部品を囲む外周位置に設けられる空きスペースは、前記加圧力が負荷される接続時に前記電子部品と空隙をあけて下方に配置される前記荷重受け治具から突設する細い前記支持棒が当接できるスペースである。
前記針状または鎖状とした金属粉末を厚さ方向に配向させているため、厚み方向の導電抵抗(「接続抵抗」という)を低くすることができる。かつ、直交する異方導電膜の面方向における導電成分の分布密度は増加せず、絶縁抵抗が高いため、隣接する導体配線間の短絡を防止できる。
このように金属粉末を厚さ方向に長くしている一方、太さは1/10〜1/100としているため、金属粉末の充填密度をあまり高くする必要はなく、金属充填率は0.05〜5体積%程度でよい。
このように、金属粉末の充填密度を低くできるため、異方導電膜の面方向の絶縁抵抗を高いレベルに維持しつつ、厚み方向の接続抵抗をこれまでよりも大幅に低下させることができ、接続時の加圧力を大幅に低減できる。
なお、従来の異方導電性接着剤の金属充填率は7〜10体積%となるように充填されている。
このように、他の配線板の接続部の裏面側にも部品が実装できる。また、他の配線板との接続部側の表面にも、当然のことながら部品を実装でき、配線板に両面に高密度に部品を実装できるため、配線板の小型化を図ることができる。
具体的には、電子機器に内蔵される硬質プリント配線板(PCB)には、一枚のPCBの複数の辺に複数のFPCが接続されている場合が多い。このような場合、複数の接続部と対向する裏面側が部品実装が可能な領域となると、部品の実装スペースを大幅に増大でき、その結果、PCBの小型化あるいはより多くの部品を実装して多機能化を図ることができる。
さらに、複数のPCBをFPCを介して接続する配線板モジュールでは、複数のPCBで夫々FPCとの接続部の裏面側に部品が実装可能となることで、全体としての部品実装領域の更に増加し、配線板モジュールの全体として複数のPCBの小型化あるいは高機能化を図ることができる。
前記のように、PCBを含む配線板モジュールとした場合、PCBにはFPCやFFCとの接続部の裏面側にも電子部品を実装して、高密度に電子部品および回路パターンを形成できるため、PCBの小型化が図れ、配線板モジュール自体も小型化でき、その結果、該配線板モジュールを内蔵した電子機器の小型化を図ることができる。
該製造方法は、前記第一の配線板と第二の配線板のいずれか一方に電子部品を実装する工程と、
前記一方の配線板の前記電子部品を実装した裏面を下向きとして載置台で支持し、該載置台の下端と前記電子部品との間に空隙をあけ、あるいは更に前記電子部品の下方に荷重受け治具を配置し、該荷重受け治具から突設した支持部を前記電子部品の外周位置の基板に当接させて支持する工程と、
前記支持した配線板の上面の前記導体配線に、他方の前記配線板の導体配線を前記異方導電性接着剤を介して接触させる工程と、
上方からの加圧力で前記異方導電性接着剤を介して前記導体配線同士を接続する工程と、
を有することを特徴とする配線板モジュールの製造方法からなる。
前記上方からの加圧力は2MP以下の加圧力とし、接続時に該加圧力を加えると共に、前記異方導電性接着剤の前記絶縁樹脂が溶融する温度で加熱している。
本発明で用いる異方導電性樹脂は、前記のように導電成分を厚さ方向に配向させた針状または鎖状としているため、接続時における加圧力を2MPa以下、さらには、0.5MPa以下に低減できるため、接続時にPCBに負荷される圧縮荷重を低減できる。
よって、PCB等の基材が前記圧縮荷重に対して耐圧性を有する場合には、圧縮荷重を裏面側に実装した電子部品に負荷せずにFPCと接続することができる。そのため、電子部品の下面を支持部品や受け部品で直接に支持せず、PCBの周縁を載置台で支持し、該載置台の下端と実装した電子部品の間に空隙をあけ、電子部品に荷重がかからないようにしている。一方、PCB等の基材の強度(耐圧力)が比較的低い場合やFPCに電子部品を実装する場合、荷重受け治具を用い、該荷重受け治具から突設する支持部を前記電子部品に当接させず、該電子部品の外周位置の基板に当接させて支持して、該電子部品に荷重がかからないようにしている。この荷重受け治具を用いる場合、配線板を背面側から支持する荷重受け治具の前記支持部を細くすることができ、治具用のスペースを大きくあけておく必要はなく、接続部の裏面側に電子部品を実装しても基材面積の増大を抑制することができる。
図1乃至図4に示す実施形態では、携帯電話機器に内蔵するプリント配線板モジュール1からなる。
図1に示す前記プリント配線板モジュール1では、複数のPCB40(40−1〜40−5)の図中上面となる表面40aにFPC30(30−1〜30−6)を異方導電性樹脂20を用いて電気接続部P(P1〜P11)で導体配線同士を接続し、PCB40には電子部品および電気部品からなる部品を実装している。
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。
前記PCB40−1、40−5に実装する電子部品53は、内蔵メモリ、ベースバンドLSI、電源制御IC、音源IC、RF受信LSI、RF送信LSI、スイッチIC、パワーアンプ等の電子部品および電気部品からなる。
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。
該異方導電性接着剤2は、熱硬化性樹脂を主成分とするバインダー樹脂3中に、図3(B)に示すように、金属粒子4aが繋がった針状の金属粒子4を、接続方向となる厚さ方向Xに配向させた構成からなる。
本実施形態では、前記金属粉末4は粒径が約400nmのニッケルからなる金属粒子4aを針状に形成しており、針状とした状態で、その直径Dを約1μm、長さLを5μm、L/Dを約5としている。また、前記バインダー樹脂3としてエポキシ樹脂を用い、前記金属粉末4の充填率を0.05体積%としている。
前記FPC30は平行配線した導体配線7を絶縁樹脂からなるカバーレイフィルム8で被覆しており、前記PCB40と接続する先端部では導体配線7を予め露出させている。
前記異方導電性接着剤2は、図4(A)に示すように、シート状の異方導電性接着剤2を予め形成しており、本実施形態では厚さを約30μmとしている。
該異方導電性接着剤2を図4(B)に示すように、FPC30の導体配線7を露出させる。この状態で厚さ方向に配向させた針状の金属粉末4からなる導電部10の一端とFPC30の導体配線7とを重ね合わせて、仮貼りしておく。
これにより、異方導電性接着剤2の導電部10を介してPCB40の導体配線6とFPC30の導体配線7とが電気接続されると共に、隣接する導体配線7の間のFPC30のカバーレイフィルム8とPCB40の隣接する導体配線6の間の基板42とが接着される。
さらに、前記異方導電性接着剤はナノ単位の金属粒子を繋げて針状に形成した金属粉末を導電部として用いているが、他の針状金属粒子を使用してもよい。また、隣接する導体配線間の寸法よりも短い寸法であれば、接続抵抗が低く、導電部間の絶縁抵抗が大きくできる金属粉末であれば限定されない。
さらに、異方導電性接着剤を異方導電膜として形成した状態で、その厚さ方向の両面に接着フィルムをそれぞれ配置し、FPCとの接着側は接着強度の高い接着フィルム、PCBとの接着側は剥離しやすい接着フィルムとして、リペア性を高めてもよい。
2 異方導電性接着剤
3 バインダー樹脂
4 金属粉末
4a 金属粒子
6、7 導体配線
8 カバーレイフィルム
10 導電部
30(30−1〜30−6) FPC
40(40−1〜40−5) PCB
40a 表面
40b 裏面
53 実装する電子部品
53−2 裏面側の実装部品
Claims (6)
- 薄型且つ携帯可能な電子機器に内蔵する配線板モジュールであって、第一の配線板の導体配線と第二の配線板の導体配線とが異方導電性接着剤で接続された接続部を備え、該接続部は前記両方の配線板の端縁まで延在する導体配線の端縁部分に設けられ、
前記異方導電性接着剤は、針状または鎖状とした金属粉末を、接着方向の厚さ方向に配向させて絶縁樹脂中に含むものであり、かつ、
前記第一の配線板と第二の配線板の少なくとも一方の配線板の前記接続部では、表面の前記導体配線が他方の配線板の導体配線と前記異方導電性接着剤を介して接続されると共に該一方の配線板の接続部の裏面に電子部品が実装されており、
前記異方導電性接着剤による接続時に負荷される加圧力が前記裏面の電子部品に負荷されないように、該一方の配線板の電子部品の外周位置に荷重受け治具の支持棒を当接できる空きスペースが設けられ、あるいは該一方の配線板の端縁の前記接続部を除く部分を支持するために載置台を当接できる空きスペースが設けられていることを特徴とする配線板モジュール。 - 前記第一の配線板は硬質プリント配線板からなり、該第一配線板に前記部品が実装されている一方、前記第二の配線板はフレキシブルプリント配線板からなる請求項1に記載の配線板モジュール。
- 請求項1または請求項2に記載の配線板モジュールを内蔵している携帯電話機器、カメラ、ポータブルオーディオプレーヤー、ポータブルDVDプレーヤー、ポータブルノートパソコンから選択される薄型且つ携帯可能な電子機器。
- 請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の配線板モジュールの製造方法であって、 前記第一の配線板と第二の配線板のいずれか一方に電子部品を実装する工程と、
前記一方の配線板の前記電子部品を実装した裏面を下向きとして載置台で支持し、該載置台の下端と前記電子部品との間に空隙をあけ、あるいは更に前記電子部品の下方に荷重受け治具を配置し、該荷重受け治具から突設した支持部を前記電子部品の外周位置の基板の空きスペースに当接させて支持する工程と、
前記支持した配線板の上面の前記導体配線に、他方の前記配線板の導体配線を前記異方導電性接着剤を介して接触させる工程と、
上方からの加圧力で前記異方導電性接着剤を介して前記導体配線同士を接続する工程と、
を有することを特徴とする配線板モジュールの製造方法。 - 前記加圧力は2MPa以下であり、かつ、該加圧力を加えると共に、前記異方導電性接着剤の前記絶縁樹脂が溶融する温度で加熱している請求項4に記載の配線板モジュールの製造方法。
- シート状とした前記異方導電性接着剤を露出させた前記導体配線に重ねて仮貼りしている請求項4または請求項5に記載の配線板モジュールの製造方法。
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