CN115244786A - 连接体以及连接体的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能进行细间距化和小型化的连接体、以及连接体的制造方法。连接体具备:基板(10),具有第一端子列(11);连接器(20),具有第二端子列(21A)~(21E);以及粘接层(30),由将第一端子列(11)与第二端子列(21)连接的热固性连接材料固化而成,第二端子列(21A)~(21E)配置于连接器(20)的底面,形成吸收底面的高低差的高低差吸收部,热固性连接材料含有焊料粒子和焊剂成分。由此,能将第一端子列(11)与第二端子列(21A)~(21E)连接,因此能使端子列细间距化,能使连接体小型化。
Description
技术领域
本技术涉及一种安装连接器的连接体、以及连接体的制造方法体。本申请主张以在日本在2020年3月19日申请的日本专利申请号特愿2020-050218和在2021年3月18日申请的日本专利申请号特愿2021-044505为基础的优先权,这些申请通过参照而被援引于本申请。
背景技术
以往,连接器的安装通过如下方式进行焊料安装:在基板上设置焊料膏、或在连接器的导线部分设置焊料(BGA),进行回流焊(例如参照专利文献1)。近年来,根据电子设备的小型化的要求,期望连接器的间距为0.8mm以下,进一步为0.3mm以下。
作为连接窄间距的端子列的技术,可列举出各向异性连接,连接器通常为树脂成型品,因此在进行各向异性连接的情况下,连接器因正式压接时的工具的加压而发生变形,例如可能会无法插入电缆。
此外,在以往的连接器的焊料安装中,在基板侧的端子列使用阻焊剂,因此难以将连接器的端子列的间距进一步窄小化。此外,以往的连接器的引线端子(鸥翼型端子(gullwing terminal))向外侧延伸,因此安装面积变大,妨碍安装体的小型化。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平10-284199号公报
发明内容
发明所要解决的问题
本技术是鉴于这样以往的实际情况而提出的,提供一种能进行细间距化和小型化的连接体、以及连接体的制造方法。
用于解决问题的方案
本技术的连接体具备:基板,具有第一端子列;连接器,具有第二端子列;粘接层,由将所述第一端子列与所述第二端子列连接的热固性连接材料固化而成,所述第二端子列配置于所述连接器的底面,形成吸收该底面的高低差的高低差吸收部,所述热固性连接材料含有焊料粒子和焊剂成分。
本技术的连接体的制造方法为如下的方法:在具有第一端子列的基板上,隔着含有焊料粒子和焊剂成分的热固性连接材料,载置在底面配置有第二端子列且形成有吸收该底面的高低差的高低差吸收部的连接器,不挤压所述连接器并在所述焊料粒子的熔点以上的温度下使所述热固性连接材料热固化,将所述第一端子列与所述第二端子列连接。
发明效果
根据本技术,通过在连接器的底面配置端子列,吸收底面的高低差,能使端子列细间距化,能使连接体小型化。
附图说明
图1是示意性地示出本实施方式的连接体的一个例子的剖视图。
图2是示出以往技术的插塞的一个例子的上表面图。
图3是示出以往技术的塞孔的一个例子的上表面图
图4是图2所示的插塞和图3所示的塞孔的A-A剖视图。
图5是示出本实施方式的插塞的一个例子的上表面图。
图6是示出本实施方式的塞孔的一个例子的上表面图。
图7是图5所示的插塞和图6所示的塞孔的A-A剖视图。
图8是示意性地示出基板的一个例子的剖视图。
图9是示意性地示出在基板的端子上设有热固性连接材料的状态的剖视图。
图10是示意性地示出基板的端子列与连接器的端子列的对位的剖视图。
图11是示意性地示出在基板上载置有连接器的状态的剖视图。
图12是示意性地示出将基板和连接器在回流焊炉中加热的状态的剖视图。
图13是示出在模拟试验中使用的连接器结构的立体图。
图14是示出在模拟试验中使用的连接器结构的一个例子的剖视图。
图15的(A)是示出插塞的第一构成例(插塞-1)的剖视图,图15的(B)是示出插塞的第二构成例(插塞-2)的剖视图。
图16的(A)是示出插塞的第三构成例(插塞-3)的剖视图,图16的(B)是示出插塞的第四构成例(插塞-4)的剖视图。
图17的(A)是示出插塞的第1L构成例(环形插塞-1)的剖视图,图17的(B)是示出插塞的第2L构成例(环形插塞-2)的剖视图。
图18的(A)是示出插塞的第3L构成例(环形插塞-3)的剖视图,图18的(B)是示出插塞的第4L构成例(环形插塞-4)的剖视图。
图19是示出塞孔的第一构成例(塞孔-0)的剖视图。
图20是示出塞孔的第二构成例(塞孔-1)的剖视图。
图21是示出塞孔的第三构成例(塞孔-2)的剖视图。
图22是示出塞孔的第四构成例(塞孔-3)的剖视图。
图23是示出将第一构成例(插塞-1)的插塞与第一构成例~第四构成例(塞孔-0~塞孔-3)的塞孔连接的情况下的传输信号S21的曲线图。
图24是示出将第一构成例(插塞-1)的插塞与第一构成例~第四构成例(塞孔-0~塞孔-3)的塞孔连接的情况下的反射信号S11的曲线图。
图25是示出将第二构成例(插塞-2)的插塞与第一构成例~第四构成例(塞孔-0~塞孔-3)的塞孔连接的情况下的传输信号S21的曲线图。
图26是示出将第二构成例(插塞-2)的插塞与第一构成例~第四构成例(塞孔-0~塞孔-3)的塞孔连接的情况下的反射信号S11的曲线图。
图27是示出将第三构成例(插塞-3)的插塞与第一构成例~第四构成例(塞孔-0~塞孔-3)的塞孔连接的情况下的传输信号S21的曲线图。
图28是示出将第三构成例(插塞-3)的插塞与第一构成例~第四构成例(塞孔-0~塞孔-3)的塞孔连接的情况下的反射信号S11的曲线图。
图29是示出将第四构成例(插塞-4)的插塞与第一构成例~第四构成例(塞孔-0~塞孔-3)的塞孔连接的情况下的传输信号S21的曲线图。
图30是示出将第四构成例(插塞-4)的插塞与第一构成例~第四构成例(塞孔-0~塞孔-3)的塞孔连接的情况下的反射信号S11的曲线图。
图31是示出将第1L构成例(环形插塞-1)的插塞与第一构成例~第四构成例(塞孔-0~塞孔-3)的塞孔连接的情况下的传输信号S21的曲线图。
图32是示出将第1L构成例(环形插塞-1)的插塞与第一构成例~第四构成例(塞孔-0~塞孔-3)的塞孔连接的情况下的反射信号S11的曲线图。
图33是示出将第2L构成例(环形插塞-2)的插塞与第一构成例~第四构成例(塞孔-0~塞孔-3)的塞孔连接的情况下的传输信号S21的曲线图。
图34是示出将第2L构成例(环形插塞-2)的插塞与第一构成例~第四构成例(塞孔-0~塞孔-3)的塞孔连接的情况下的反射信号S11的曲线图。
图35是示出将第3L构成例(环形插塞-3)的插塞与第一构成例~第四构成例(塞孔-0~塞孔-3)的塞孔连接的情况下的传输信号S21的曲线图。
图36是示出将第3L构成例(环形插塞-3)的插塞与第一构成例~第四构成例(塞孔-0~塞孔-3)的塞孔连接的情况下的反射信号S11的曲线图。
图37是示出将第4L构成例(环形插塞-4)的插塞与第一构成例~第四构成例(塞孔-0~塞孔-3)的塞孔连接的情况下的传输信号S21的曲线图。
图38是示出将第4L构成例(环形插塞-4)的插塞与第一构成例~第四构成例(塞孔-0~塞孔-3)的塞孔连接的情况下的反射信号S11的曲线图。
具体实施方式
以下,关于本技术的实施方式,一边参照附图一边按下述顺序详细地进行说明。
1.连接体。
2.热固性连接材料。
3.连接体的制造方法。
4.连接器。
5.实施例。
<1.连接体>
本实施方式的连接体具备:基板,具有第一端子列;连接器,具有第二端子列;以及粘接层,由将第一端子列与第二端子列连接的热固性连接材料固化而成,第二端子列配置于连接器的底面,形成吸收底面的高低差的高低差吸收部,热固性连接材料含有焊料粒子和焊剂成分。由此,能吸收底面的高低差,因此能使端子列细间距化,能使连接体小型化。
通过使连接体小型化,能实现电子设备的轻量化、小型化。此外,能进行智能手机、个人计算机等电子设备内部的安装基板的小型化。此外,能谋求电池的大容量化。此外,能实现由更大的指纹传感器等各种电子器件的大型化带来的功能扩大。
此外,在连接器的底面具有规定范围的高度的高低差的情况下,优选的是,第二端子列中的端子面的高度的最大值与最小值之差小于规定范围的高度。由此,能吸收连接器的底面的高低差而将第一端子列与第二端子列连接。
此外,优选的是,第二端子列中的端子面的高度的最大值与最小值之差小于焊料粒子的平均粒径。由此,能进一步使端子列细间距化,能进一步使连接体小型化。
在此,连接器是指,主要具有嵌合部的树脂成型品。作为连接器,例如,可列举出:插塞(plug)、塞孔(receptacle)的基板对基板用连接器;基板对柔性基板(FPC:FlexiblePrinted Circuits);通过翻转锁扣(flip lock)方式嵌合FPC的FPC用连接器等表面安装用器件(SMD:Surface Mount Device)。需要说明的是,连接体是指,两个材料或构件电连接而成的连接体。
图1是示意性地示出本实施方式的连接体的一个例子的剖视图。如图1所示,连接体连接体具备:基板10,具有第一端子列11;连接器20,具有第二端子列21A~21E;以及粘接层30,由将第一端子列11与第二端子列21连接的热固性连接材料固化而成。
基板10具有与连接器20的第二端子列21A~21E对应的第一端子列11。基板10没有特别限定,可列举出能作为所谓印刷电路板(PWB:Printed Wire Board)而广义定义的基板,可以为刚性基板,也可以为柔性基板。作为基于基材种类的基板例子,例如,可列举出:玻璃基板、陶瓷基板、塑料基板等。
此外,优选在第一端子列11的邻接端子间(间隙部)未形成利用阻焊剂的防短路的加工(壁、槽等)。第一端子列11的端子面的高度与基板面相同(无端子的突出,连接面为平坦的状态);或也可以如图1所示,比基板面突出。由此,能利用焊料粒子将第一端子列11与第二端子列21A~21E连接,能使端子列细间距化。
连接器20在与热固性连接材料相接的面具有由第二端子列21A~21E形成的高低差吸收部。连接器20为树脂成型品,因此通常,在连接器20的底面具有制作时由树脂模具形成的20μm左右的范围的高度的高低差(起伏)。
高低差吸收部使第二端子列21A~21E的端子面的高度对齐,吸收连接器20的底面的高低差。第二端子列21A~21E的端子面的高度的最大值与最小值之差优选小于连接器20的底面的高低差和焊料粒子的平均粒径,更优选为10μm以下,进一步优选为5μm以下。
在此,平均粒径为在使用了金属显微镜、光学显微镜、SEM(Scanning ElectronMicroscope:扫描电子显微镜)等电子显微镜等而得到的观察图像中,例如在N=20以上,优选为N=50以上,进一步优选为N=200以上测定出的粒子的长轴径的平均值,在粒子为球形的情况下,平均粒径为粒子的直径的平均值。此外,也可以为对观察图像使用公知的图像分析软件(“WinROOF”:三谷商事(株),“A像君(注册商标)”:旭化成Engineering株式会社等)而计测出的测定值、对观察图像使用图像型粒度分布测定装置(作为例子,FPIA-3000(Malvern公司))而测定出的测定值(N=1000以上)。由观察图像、图像型粒度分布测定装置求出的平均粒径可以作为粒子的最大长度的平均值。需要说明的是,制作热固性连接材料时,可以使用简易地通过激光衍射/散射法求出的粒度分布中的频率累积成为50%的粒径(D50)、算术平均直径(优选为体积基准)等制造商值。
如图1所示,就高低差吸收部而言,例如可以如第二端子21A、21E那样在树脂模具内部形成端子,也可以如第二端子21B、21D那样在树脂模具面形成端子,也可以如第二端子21C那样远离树脂模具面形成端子。高低差吸收部例如可以通过如下方式形成:将向连接器的外侧伸出的引线端子朝连接器的底面折弯,使端子面的高度对齐。此外,高低差吸收部例如也可以通过如下方式形成:以预先位于底面的方式形成端子,进行树脂成型。此外,也可以根据需要研磨端子面,使端子面的高度对齐。
粘接层30如后所述,为含有焊料粒子31和焊剂成分的热固性连接材料进行固化而成为膜状的粘接层。就粘接层30而言,基板10的第一端子列11与连接器20的第二端子列21进行焊料接合32,并且利用热固性连接材料的热固性粘合剂将基板10与连接器之间粘接。在一个端子面中存在多个焊料接合32的部位和利用热固性粘合剂的粘接部位。
在本实施方式的连接体中,第一端子列11和第二端子列21中的邻接端子间距离(间隙间距离)的最小值的上限为800μm以下,优选为300μm以下,更优选为150μm以下。此外,第一端子列11和第二端子列21中的邻接端子间的距离的最小值的下限为30μm以上,更优选为50μm以上,进一步优选为70μm以上。
此外,焊料粒子31的平均粒径相对于第一端子列11和第二端子列21中的邻接端子间距离的最小值之比的上限小于0.15,更优选为0.1以下。此外,第一端子列11的端子面与基板面之间的端子高度(距离)和第二端子列21的端子面与连接器底面之间的端子高度(距离)的合计的最小值优选大于焊料粒子31的平均粒径。
此外,第一端子列11和第二端子列21的端子的表面也可以镀金。此外,理想的是,基板10和连接器20具备回流焊中的耐热性。
根据本实施方式的连接体,在连接器20的底面由第二端子列21A~21E形成的高低差吸收部能吸收底面的高低差,能进行由焊料粒子实现的连接,因此能应对端子列的细间距化,能使连接器小型化。
本实施方式的连接体通过在焊料膏、BGA(Ball grid array:球栅阵列)等中广泛使用的焊料粒子进行连接,连接可靠性高,因此能用于传感器设备、分立器件、各种IC芯片、模块、eSim(Embedded Subscriber Identity Module:嵌入式用户身份识别模块)、SoC(Systemon a chip:系统级芯片)、车载用设备、IoT(Internet of Things:物联网)设备等多种用途。
图2~图4是示出以往技术的插塞、塞孔的基板对基板用连接器的一个例子的图,图2是示出以往技术的插塞的一个例子的上表面图,图3是示出以往技术的塞孔的一个例子的上表面图,图4是图2所示的插塞和图3所示的塞孔的A-A剖视图。
以往技术的插塞140具备:第一阳型的垂直嵌合列141A;第二阳型的垂直嵌合列141B;第一引线端子列142A,从第一阳型的垂直嵌合列141A在底面伸出,向短尺寸方向的外侧伸出;第二引线端子列142B,从第二阳型的垂直嵌合列142A在底面伸出,向短尺寸方向的外侧伸出;以及绝缘树脂143,将它们固定。此外,以往技术的插塞140具备:第一加强部144A,设于长尺寸方向的一端部;以及第二加强部144B,设于长尺寸方向的另一端部。仅第一引线端子列142A和第二引线端子列142B的焊料接合,粘接强度会不足,因此有时在第一加强部144A和第二加强部144B的底面形成有加强金属件。
此外,以往技术的塞孔150具备:第一阴型的垂直嵌合列151A;第二阴型的垂直嵌合列151B;第一引线端子列152A,从第一阴型的垂直嵌合列151A起在底面伸出,向短尺寸方向的外侧伸出;第二引线端子列152B,从第二阴型的垂直嵌合列152A起在底面伸出,向短尺寸方向的外侧伸出;以及绝缘树脂153,将它们固定。此外,以往技术的塞孔150具备:第一加强部154A,设于长尺寸方向的一端部;以及第二加强部154B,设于长尺寸方向的另一端部。仅第一引线端子列152A和第二引线端子列152B的焊料接合,粘接强度会不足,因此与插塞140同样地,有时在第一加强部154A和第二加强部154B的底面形成有加强金属件。
以往技术的插塞140和塞孔150为引线端子列向外侧伸出的所谓蜈蚣型的连接器,需要较大的安装面积,用于粘接不足的加强部会妨碍进一步小型化。此外,在连接器的底面具有规定范围的高度的高低差的情况下,为了利用焊料粒子进行连接,必须使焊料粒子的平均粒径大于高低差的规定范围的高度,妨碍了端子列的细间距化。
图5~图7是示出本实施方式的插塞、塞孔的基板对基板用连接器的一个例子,图5是示出本实施方式的插塞的一个例子的上表面图,图6是示出本实施方式的塞孔的一个例子的上表面图,图7是图5所示的插塞和图6所示的塞孔的A-A剖视图。
本实施方式的插塞40具备:第一阳型的垂直嵌合列41A;第二阳型的垂直嵌合列41B;第一端子列42A,从第一阳型的垂直嵌合列41A在底面伸出,向短尺寸方向的内侧伸出;第二端子列42B,从第二阳型的垂直嵌合列41B在底面伸出,向短尺寸方向的内侧伸出;以及绝缘树脂43,将它们固定,第一端子列42A和第二端子列42B从底面突出,形成使端子面的高度相同的高低差吸收部。
此外,本实施方式的塞孔50具备:第一阴型的垂直嵌合列51A;第二阴型的垂直嵌合列51B;第一端子列52A,从第一阴型的垂直嵌合列51A在底面伸出,向短尺寸方向的内侧伸出;第二端子列52B,从第二阴型的垂直嵌合列51B在底面伸出,向短尺寸方向的内侧伸出;以及绝缘树脂53,将它们固定,第一端子列52A和第二端子列52B从底面突出,形成端子面的高度的偏差小的高低差吸收部。
插塞40的第一阳型的垂直嵌合列41A与塞孔50的第一阴型的垂直嵌合列51A以垂直嵌合的方式成型成金属形状,插塞40的第二阳型的垂直嵌合列41B与塞孔50的第二阴型的垂直嵌合列51B以垂直嵌合的方式成型成金属形状。
绝缘树脂43、53例如由聚酰胺、LCP等构成,例如通过树脂成型,将插塞40的第一端子列42A和第二端子列42B以及塞孔50的第一端子列52A和第二端子列52B固定。
即,本实施方式的插塞、塞孔的端子列从连接器的底面的外侧向内侧延伸,相对于此,以往技术的插塞、塞孔的端子列从连接器的底面向外侧延伸,两者在此方面不同。此外,本实施方式的插塞、塞孔无需具有加强部,相对于此,以往技术的插塞、塞孔一定具有加强部,两者在此方面不同。
根据本实施方式的插塞、塞孔,通过将端子列配置于底面,与以往技术的所谓蜈蚣型的连接器相比,能削减安装面积。此外,能吸收连接器的底面的高低差,因此能使端子列细间距化,能使连接器小型化。此外,利用热固性连接材料将连接器的底面粘接,因此能制成不具有形成有加强金属件的加强部的构成,能将连接器进一步小型化。
<2.热固性连接材料>
本实施方式的热固性连接材料含有焊料粒子和焊剂成分。焊剂成分去除焊料粒子和端子表面的氧化膜、或使熔融焊料的表面张力降低,因此无需利用工具进行热压接,能利用无载荷的回流焊进行连接。在此,无载荷是指,在回流焊中无机械上的加压的状态。
热固性连接材料可以为膜状的热固性连接膜、或膏状的热固性连接膏中的任意。此外,可以将热固性连接膏在连接时制成膜状,也可以通过搭载器件而制成接近膜的形态。
在热固性连接膏的情况下,只要能在基板上均匀涂布规定量即可,例如,可以使用点胶、冲压(stamping)、丝网印刷等涂布方法,也可以根据需要进行干燥。在该情况下,通过沿用、改造以往使用的焊膏的设备来使用,能期待抑制设备投资。
在热固性连接膜的情况下,不仅能根据膜厚使接合材料(例如,各向异性导电材料)的量均匀化,而且能一并层压至基板上,能缩短生产节奏,因此特别优选。此外,通过预先制成膜状而操作容易,因此能期待作业效率也提高。
此外,在热固性连接膜的情况下,能一并层压至基板上,因此不仅能将连接器,也能将分立器件、各种IC芯片、模块、eSim、SoC等各种电子器件一并安装,能谋求生产节奏时间(tact time)的缩短化、各种电子器件的细间距化。此外,通过各种电子器件的细间距化,能缩短与邻接的安装器件的距离,能进行高密度的安装。通过各种电子器件的细间距化,器件变小,例如从一片晶片切出的个数变多,与此相关能谋求成本降低。此外,不限于晶片,能进行由器件变小带来的各种电子器件的成本降低。
此外,使用了热固性连接材料的连接不限定于上述器件,能用于如下全部形状:在SMT(Surface Mounted Technology:表面贴装技术)器件中有导电用的连接端子,连接端子的高度相对于底面平坦、凸起。此外,也可以将利用热固性连接材料固定的各种电子器件和利用焊料膏等连接材料固定的各种电子器件同时投入回流焊进行连接。
热固性连接材料的最低熔融粘度可以小于100Pa·s,优选为50Pa·s以下,更优选为30Pa·s以下,进一步优选为10Pa·s以下。若最低熔融粘度过高,则在回流焊中无载荷下树脂熔融不进行,可能会对焊料粒子和端子间的夹持造成障碍。此外,热固性连接材料的最低熔融粘度到达温度优选为焊料粒子的熔点-10℃~-60℃,更优选为焊料粒子的熔点-10℃~-50℃,进一步优选为焊料粒子的融点-10℃~-40℃。由此,可以在焊料熔融前到达最低熔融粘度而使树脂熔融,在树脂熔融后使焊料粒子熔融,然后,使树脂固化,因此能得到良好的焊料接合。在此,热固性连接材料的最低熔融粘度到达温度例如是指,使用旋转式流变仪(TA instrument公司制),在测定压力5g、温度范围30~200℃、升温速度10℃/分钟、测定频率10Hz、测定板直径8mm,对测定板的载荷变动5g的条件下测定,粘度成为最低值(最低熔融粘度)的温度。
此外,热固性连接材料优选发热峰值温度高于焊料粒子的熔点,优选具有低于焊料粒子的熔点的熔融温度。由此,热固性粘合剂的熔融后,在焊料粒子夹持于端子间的状态下焊料熔融,因此能使细间距的端子列接合。在此,发热峰值温度可以通过差示扫描量热测定(DSC),在铝坩埚中计量试样5mg以上,在温度范围30~250℃、升温速度10℃/分钟的条件下测定。
在热固性连接材料为膜状的情况下,焊料粒子的平均粒径相对于热固性连接材料的厚度之比的下限优选为0.5以上,更优选为0.6以上。由此,焊料粒子在端子间的夹持变得容易,能应对细间距的端子列。在此,膜厚可以使用能测定1μm以下,优选测定0.1μm以下的公知的测微计、数字厚度计(例如,株式会社Mitutoyo:MDE-25M,最小显示量0.0001mm)来测定。膜厚只要测定10处以上,进行平均而求出即可。不过,在膜厚比粒径薄的情况下,不适合接触式的厚度测定器,因此优选使用激光位移计(例如,株式会社KEYENCE,分光干涉位移型SI-T系列等)。此外,膜厚是指仅树脂层的厚度,不包括粒径。此外,平均粒径可以使用公知的金属显微镜、光学显微镜,任意选出5处以上膜俯视下的1mm2以上的面积来确认。
[焊料粒子]
焊料粒子可以是JIS Z 3282-1999中规定的焊料粒子,也可以不是,例如,可以从Sn-Pb系、Pb-Sn-Sb系、Sn-Sb系、Sn-Pb-Bi系、Bi-Sn系、Sn-Bi-Cu系、Sn-Cu系、Sn-Pb-Cu系、Sn-In系、Sn-Ag系、Sn-Pb-Ag系、Pb-Ag系等中,根据端子材料、连接条件等来适当选择。
焊料粒子的熔点的下限优选为110℃以上,更优选为120℃以上,进一步优选为130℃以上。焊料粒子的熔点的上限可以为200℃以下,优选为180℃以下,更优选为160℃以下,进一步优选为150℃以下。此外,就焊料粒子而言,也可以出于使表面活性化的目的而将焊剂化合物直接结合于表面。可以通过使表面活性化来促进与端子的金属结合。
焊料粒子的平均粒径优选为基板的第一端子列和连接器的第二端子列中的端子间距离(间隙间距离)的最小值的0.2倍以下。若焊料粒子的平均粒径大于基板的第一端子列和连接器的第二端子列中的端子间距离的最小值的0.2倍,则产生短路的可能性变高。
焊料粒子的平均粒径的下限优选为0.5μm以上,更优选为3μm以上,更优选为5μm以上。若焊料粒子的平均粒径小于0.5μm,则无法得到与端子的良好的焊料接合状态,存在可靠性恶化的倾向。此外,焊料粒子的平均粒径的上限可以为50μm以下,为30μm以下,优选为20μm以下,进一步优选为10μm以下。
此外,焊料粒子的最大直径可以设为平均粒径的200%以下,优选设为平均粒径的150%以下,更优选设为平均粒径的120%以下。通过焊料粒子的最大直径为上述范围,能将焊料粒子夹持于端子间,利用焊料粒子的熔融来使端子列接合。
此外,焊料粒子也可以为多个凝聚而成的凝聚体。在为多个焊料粒子凝聚而成的凝聚体的情况下,也可以将凝聚体的大小与上述的焊料粒子的平均粒径设为相同。需要说明的是,凝聚体的大小可以利用电子显微镜、光学显微镜观察而求出。
焊料粒子的配合量的质量比范围的下限优选为10wt%以上,更优选为20wt%以上,进一步优选为30wt%以上,焊料粒子的配合量的质量比范围的上限为70wt%以下,更优选为60wt%以下,进一步优选为50wt%以下。
若焊料粒子的配合量过少,则无法得到优异的导通性,若配合量过多,则端子间的绝缘容易被损坏,不易得到优异的导通可靠性。需要说明的是,在焊料粒子存在于热固型粘合剂中的情况下,也可以使用体积比,在制造热固性连接材料的情况(焊料粒子存在于粘合剂之前)下,也可以使用质量比。质量比可以根据配合物的比重、配合比等转换为体积比。
焊料粒子优选分散于热固型粘合剂中,焊料粒子可以随机配置,也可以按一定的规则配置。作为规则的配置的方案,可列举出:正方格子、六方格子、斜方格子、长方格子等格子排列。此外,焊料粒子也可以配置为多个凝聚而成的凝聚体。在该情况下,热固性连接材料的俯视下的凝聚体的配置与上述的焊料粒子的配置同样,可以为规则的配置也可以随机配置。
[焊剂成分]
作为焊剂成分,例如,优选使用乙酰丙酸、马来酸、草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、癸二酸等羧酸。由此,能得到良好的焊料连接,并且在配合有环氧树脂的情况下,能作为环氧树脂的固化剂发挥功能。
此外,作为焊剂化合物,可以使用羧基被烷基乙烯基醚封端化而成的封端化羧酸。由此,能控制焊剂效果和发挥固化剂功能的温度。此外,在树脂中的溶解性提高,因此能改善膜化时的混合/涂布不均。
[热固型粘合剂]
作为热固型粘合剂(绝缘性粘合剂),可列举出:包含(甲基)丙烯酸酯化合物和热自由基聚合引发剂的热自由基聚合型树脂组合物、包含环氧化合物和热阳离子聚合引发剂的热阳离子聚合型树脂组合物、包含环氧化合物和热阴离子聚合引发剂的热阴离子聚合型树脂组合物等。此外,也可以使用公知的粘合剂组合物。需要说明的是,(甲基)丙烯酸单体是指包含丙烯酸单体和甲基丙烯酸单体中的任意种。
以下,作为具体例子,列举出含有固体环氧树脂、液态环氧树脂以及环氧树脂固化剂的热阴离子聚合型树脂组合物为例子进行说明。
固体环氧树脂在常温下为固体,只要为分子内具有一个以上环氧基的环氧树脂,就没有特别限定,例如,可以为双酚A型环氧树脂、联苯型环氧树脂等。由此,能维持膜形状。在此,常温是指,在JIS Z 8703中规定的20℃±15℃(5℃~35℃)的范围。
液态环氧树脂只要在常温下为液态就没有特别限定,例如,可以为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂等,也可以为氨基甲酸酯改性的环氧树脂。
液态环氧树脂的配合量相对于固体环氧树脂100质量份优选为160质量份以下,更优选为100质量份以下,进一步优选为70质量份以下。若液态环氧树脂的配合量变多,则难以维持膜形状。
环氧树脂固化剂只要为由于热而开始固化的热固化剂就没有特别限定,例如,可列举出:胺、咪唑等阴离子系固化剂;锍盐等阳离子系固化剂。此外,固化剂也可以进行微囊化以对膜化时使用的溶剂得到耐性。
[其他添加剂]
在热固性连接材料中,除了配合上述的绝缘性粘合剂和焊料粒子以外,可以在不损害本发明效果的范围内,配合以往在加热固化型粘接剂中使用的各种添加剂。添加剂的粒径优选小于焊料粒子的平均粒径,但只要为不阻碍端子间接合的大小就没有特别限定。例如,为了调整平衡,也可以配合间隔物。作为间隔物,例如也可以根据焊料的粒径来适当配合单分散二氧化硅(例如UBE EXSYMO株式会社的“HIPRESICA”)。
上述的热固性连接材料例如可以通过如下方式来得到:将绝缘性粘合剂和焊料粒子在溶剂中混合,利用刮棒涂布机,将该混合物以成为规定厚度的方式涂布于剥离处理膜上后,干燥使溶剂挥发而得到。此外,也可以在利用刮棒涂布机将混合物涂布于剥离处理膜上后,通过加压而制成规定厚度。此外,为了提高焊料粒子的分散性,优选在包含溶剂的状态下施加高剪切。例如,可以使用公知的间歇式行星搅拌装置。此外,热固性连接材料的剩余溶剂量优选为2%以下,更优选为1%以下。
<3.连接体的制造方法>
就本实施方式中的连接体的制造方法而言,在具有第一端子列的基板上,隔着含有焊料粒子和焊剂成分的热固性连接材料,载置连接器,该连接器在底面配置有第二端子列且形成有吸收底面的高低差的高低差吸收部,不挤压连接器并在焊料粒子的熔点以上的温度下使热固性连接材料热固化,将第一端子列与第二端子列连接。由此,能吸收底面的高低差,因此能使端子细间距化,能使连接体小型化。
以下,参照图8~图12,对如下工序进行说明:工序(A),在基板的第一端子列上,设置热固性连接材料;工序(B),在热固性连接材料上载置连接器;以及工序(C),使用设定为焊料粒子的熔点以上的回流焊炉,使基板的第一端子列与连接器的第二端子列接合。需要说明的是,对与图1所示的连接体相同的构成赋予相同的附图标记,在此省略说明。
[工序(A)]
图8是示意性地示出基板的一个例子的剖视图,图9是示意性地示出在基板的端子上设有热固性连接材料的状态的剖视图。图8和图9所示,在工序(A)中,在基板10的第一端子列11上设置含有焊料粒子31的热固性连接材料33。
工序(A)也可以为将热固性连接膏在基板上制成膜状的工序,也可以为如在以往的导电膜、各向异性导电膜中使用的那样,将热固性连接膜在低温下贴合于基板上的临时贴合工序,也可以为将热固性连接膜层压至基板上的层压工序。
在工序(A)为临时贴合工序的情况下,可以在公知的使用条件下将热固性连接膜设置于基板上。在该情况下,只需由以前的装置进行工具的设置或变更这样最低限度的变更即可,因此能得到经济上的优点。
在工序(A)为层压工序的情况下,例如,使用加压式层压机将热固性连接膜层压至基板上。层压工序也可以为真空加压式。在为使用了以往的导电膜、各向异性导电膜的加热加压工具的临时贴合的情况下,膜的宽度受到工具宽度的制约,但在层压工序的情况下,不使用加热加压工具,因此能期待变得能一并搭载较宽的宽度。
在工序(A)中,焊料粒子的平均粒径相对于热固性连接材料的厚度之比的下限与上述同样,优选为0.6以上,更优选为0.8以上,进一步优选为0.9以上。由此,焊料粒子在端子间的夹持变得容易,能与细间距的端子列对应。
[工序(B)]
图10是示意性地示出基板的端子列与连接器的端子列的对位的剖视图。如图10所示,在工序(B)中,例如使用工具60,将基板10的端子列11与连接器30的端子列31对位,在热固性连接材料20上载置连接器30。工具60优选具备吸附连接器20的吸附机构。在本技术中,无法期待利用焊料进行的自对准,因此在工序(B)中,理想的是,将连接器20正确地对准,利用热固性连接材料33固定。
[工序(C)]
图11是示意性地示出在基板上载置有连接器的状态的剖视图,图12示意性地示出将基板和连接器在回流焊炉中加热的状态的剖视图。如图11和图12所示,在工序(C)中,使用设定为焊料粒子31的熔点以上的回流焊炉,使基板10的第一端子列11与连接器20的第二端子21接合。
回流焊炉能不进行机械上的加压而在无载荷下进行加热接合,因此能抑制基板10和连接器20的损伤。此外,由于为无载荷,因此焊料粒子的移动量变小,能与细间距的端子列对应。
作为回流焊炉,从简便性方面考虑,优选大气压回流焊,也可以使用大气压回流焊、真空回流焊、大气压烘箱、高压釜(加压烘箱)等。
回流焊炉中的峰值温度(最高到达温度)的下限为焊料粒子熔融的温度以上,只要为热固性粘合剂开始固化的温度以上即可,优选为150℃以上,更优选为180℃以上,进一步优选为200℃以上。此外,回流焊炉中的峰值温度的上限为300℃以下,更优选为290℃以下,进一步优选为280℃以下。由此,能使基板10的第一端子列11与连接器20的第二端子列21接合32。
根据本实施方式的连接体的制造方法,能吸收底面的高低差,因此能使端子细间距化,能使连接体小型化。此外,在热固性连接材料为热固性粘合剂的情况下,通过使回流焊工序的升温/维持/降温与热固性连接材料的热固性的行为配合,能使回流焊工序中的树脂熔融、端子间的焊料粒子的夹持、焊料熔融/树脂固化最优化。需要说明的是,热固性连接材料的热固性的行为可以通过DSC测定、利用流变仪的粘度测定来了解。
<4.连接器>
接着,对应用了本技术的连接器的端子结构进行说明。以往的连接器由于是利用焊料的表面安装,因此为端子列从连接器内部向外侧延伸的结构。因此,有时制成称为分支线(stub)的开放端,会对频率特性造成不良影响。例如,开放端部分具有以长度成为1/4波长的频率引起共振,该频率的信号电平成为0的频率特性。
应用了本技术的连接器无需端子列从底面向外侧延伸,因此端子结构的自由度增大,能选择高频特性优异的端子结构。以下,对插塞、塞孔的端子结构的组合进行模拟试验,根据S参数(Scattering parameters:散射参数)进行了评价。
图13是示出在模拟试验中使用的连接器结构的立体图,图14是示出在模拟试验中使用的连接器结构的一个例子的剖视图。布线板模型设为布线间距0.35mm,布线厚度18μm的带有覆盖膜(coverlay)的FPC(Flexible printed circuits),将布线宽度最优化。阻抗成为100Ω的布线宽度为0.25mm。
如图13和图14所示,在使用了共面差动线路的连接器连接中,对在第一FPC71安装有插塞、以及在第二FPC72安装有塞孔的情况进行了模拟试验。插塞从图15~图18所示的形状中选择,塞孔从图19~图22所示的形状中选择,关于插塞与塞孔的组合对传输特性造成的影响,基于传输信号S21和反射信号S11进行了评价。传输信号S21为从第一FPC71的端子A输入信号时,通过第二FPC72的端子B的信号,绝对值的分贝显示示出从端子A至端子B的插入损耗(insertion loss)。反射信号S11为从第一FPC71的端子A输入信号时,反射至端子A的信号,绝对值的分贝显示示出端子A的反射损耗(return loss)。
图15的(A)是示出插塞的第一构成例(插塞-1)的剖视图,图15的(B)是示出插塞的第二构成例(插塞-2)的剖视图。第一构成例具备:连接部81a,从第一端部起在水平方向(X轴方向)上呈直线状延伸,与布线连接;以及阳型垂直嵌合部82b,从连接部81a向垂直方向(Y轴方向)弯曲,呈直线状延伸,通过半圆形状向连接部81a的内侧延伸,成为第二端部。第二构成例与第一构成例左右对称,具备:连接部82a,从第一端部起在水平方向(X轴方向)上呈直线状延伸,与布线连接;以及阳型垂直嵌合部82b,从连接部82a向垂直方向(Y轴方向)弯曲,呈直线状延伸,通过半圆形状向连接部82a的内侧延伸,成为第二端部。并且,就第一构成例而言,使第一FPC71的布线的端部的朝向与第一端部的朝向一致地安装,就第二构成例而言,使第一FPC71的布线的端部的朝向与第一端部的相反朝向一致地安装。
图16的(A)是示出插塞的第三构成例(插塞-3)的剖视图,图16的(B)是示出插塞的第四构成例(插塞-4)的剖视图。第三构成例具备:连接部83a,从第一端部起在水平方向(X轴方向)上呈直线状延伸,与布线连接;以及阳型垂直嵌合部83b,从连接部83a向垂直方向(Y轴方向)弯曲,呈直线状延伸,通过半圆形状向连接部83a的外侧延伸,成为第二端部。第四构成例与第三构成例左右对称,具备:连接部84a,从第一端部起在水平方向(X轴方向)上呈直线状延伸,与布线连接;以及阳型垂直嵌合部84b,从连接部84a向垂直方向(Y轴方向)弯曲,呈直线状延伸,通过半圆形状向连接部84a的外侧延伸,成为第二端部。即,第三构成例和第四构成例分别是在第一构成例和第二构成例中,使半圆形状向连接部83a的外侧延伸而成的。并且,就第三构成例而言,使第一FPC71的布线的端部的朝向与第一端部的相反朝向一致地安装,就第四构成例而言,使第一FPC71的布线的端部的朝向与第一端部的朝向一致地安装。
图17的(A)是示出插塞的第1L构成例(环形插塞-1)的剖视图,图17的(B)是示出插塞的第2L构成例(环形插塞-2)的剖视图。第1L构成例具备:连接部85a,从第一端部起在水平方向(X轴方向)上呈直线状延伸,与布线连接;以及阳型垂直嵌合部85b,从连接部85a向垂直方向(Y轴方向)弯曲,呈直线状延伸,通过半圆形状向连接部85a的内侧延伸,通过半圆形状连接至连接部85a。第2L构成例与第1L构成例左右对称,具备:连接部86a,从第一端部起在水平方向(X轴方向)上呈直线状延伸,与布线连接;以及阳型垂直嵌合部86b,从连接部86a向垂直方向(Y轴方向)弯曲,呈直线状延伸,通过半圆形状向连接部86a的内侧延伸,通过半圆形状连接至连接部86a。即,第1L构成例和第2L构成例分别是在第一构成例和第二构成例中,第二端部通过半圆形状连接至连接部而成的。并且,就第1L构成例而言,使第一FPC71的布线的端部的朝向与第一端部的朝向一致地安装,就第2L构成例而言,使第一FPC71的布线的端部的朝向与第一端部的相反朝向一致地安装。
图18的(A)是示出插塞的第3L构成例(环形插塞-3)的剖视图,图18的(B)是示出插塞的第4L构成例(环形插塞-4)的剖视图。第3L构成例具备:连接部87a,从第一端部起在水平方向(X轴方向)上呈直线状延伸,与布线连接;以及阳型垂直嵌合部86b,从连接部87a向垂直方向(Y轴方向)弯曲,呈直线状延伸,通过半圆形状向连接部86a的外侧延伸,通过半圆形状连接至连接部86a。第4L构成例与第3L构成例左右对称,具备:连接部88a,从第一端部起在水平方向(X轴方向)上呈直线状延伸,与布线连接;以及阳型垂直嵌合部88b,从连接部88a向垂直方向(Y轴方向)弯曲,呈直线状延伸,通过半圆形状向连接部88a的外侧延伸,通过半圆形状连接至连接部88a。即,第3L构成例和第4L构成例分别是在第三构成例和第四构成例中,第二端部通过半圆形状连接至连接部而成的。并且,就第3L构成例而言,使第一FPC71的布线的端部的朝向与第一端部的相反朝向一致地安装,就第4L构成例而言,使第一FPC71的布线的端部的朝向与第一端部的朝向一致地安装。
图19是示出塞孔的第一构成例(塞孔-0)的剖视图。第一构成例具备:连接部91a,从第一端部起在水平方向(X轴方向)上呈直线状延伸,与布线连接;垂直部91b,连接部91a向垂直方向(Y轴方向)弯曲,呈直线状延伸;以及阴型垂直嵌合部91c,从垂直部91b通过半圆形状向连接部91a的外侧在垂直方向(Y轴方向)上呈直线状延伸,在水平方向(X轴方向)上向外侧弯曲,呈直线状延伸,再次在垂直方向(Y轴方向)上向内侧弯曲,进一步向内侧弯曲,通过半圆形状成为第二端部。并且,就第一构成例而言,使第二FPC72的布线的端部的朝向与第一端部的相反朝向一致地安装。
图20是示出塞孔的第二构成例(塞孔-1)的剖视图。第二构成例具备:连接部92a,从第一端部起在水平方向(X轴方向)上呈直线状延伸,与布线连接;垂直部92b,从连接部92a向垂直方向(Y轴方向)弯曲,呈直线状延伸;以及阴型垂直嵌合部92c,从垂直部92b通过半圆形状向连接部92a的内侧在垂直方向(Y轴方向)上呈直线状延伸,在水平方向(X轴方向)上向外侧弯曲,呈直线状延伸,再次在垂直方向(Y轴方向)上向内侧弯曲,进一步向内侧弯曲,通过半圆形状成为第二端部。即,第二构成例是在第一构成例中,连接部向阴型垂直嵌合部侧弯曲而成的。并且,就第二构成例而言,使第二FPC72的布线的端部的朝向与第一端部的朝向一致地安装。
图21是示出塞孔的第三构成例(塞孔-2)的剖视图。第三构成例具备:垂直部93a,从第一端部起在垂直方向(Y轴方向)上呈直线状延伸;连接部93b,从垂直部93a向水平方向(X轴方向)弯曲,呈直线状延伸,与布线连接;以及阴型垂直嵌合部93c,从连接部93b在垂直方向(Y轴方向)上向内侧弯曲,进一步向内侧弯曲,通过半圆形状成为第二端部,将垂直部93a和连接部93b作为构成要素。并且,就第三构成例而言,以垂直部93a相对于第二FPC72的布线的端部的朝向成为内侧的方式安装。
图22是示出塞孔的第四构成例(塞孔-3)的剖视图。第四构成例与第三构成例左右对称,具备:垂直部94a,从第一端部起在垂直方向(Y轴方向)上呈直线状延伸;连接部94b,从垂直部94a向水平方向(X轴方向)弯曲,呈直线状延伸,与布线连接;以及阴型垂直嵌合部94c,从连接部94b在垂直方向(Y轴方向)上向内侧弯曲,进一步向内侧弯曲,通过半圆形状成为第二端部,将垂直部94a和连接部94b作为构成要素。并且,就第四构成例而言,以垂直部94a相对于第二FPC72的布线的端部的朝向成为外侧的方式安装。
[第一构成例~第四构成例(插塞-1~插塞-4)的高频特性]
图23是示出第一构成例(插塞-1)的插塞与第一构成例~第四构成例(塞孔-0~塞孔-3)的塞孔连接的情况下的传输信号S21的曲线图,图24是示出第一构成例(插塞-1)的插塞与第一构成例~第四构成例(塞孔-0~塞孔-3)的塞孔连接的情况下的反射信号S11的曲线图。
图25是示出第二构成例(插塞-2)的插塞与第一构成例~第四构成例(塞孔-0~塞孔-3)的塞孔连接的情况下的传输信号S21的曲线图,图26是示出第二构成例(插塞-2)的插塞与第一构成例~第四构成例(塞孔-0~塞孔-3)的塞孔连接的情况下的反射信号S11的曲线图。
图27是示出第三构成例(插塞-3)的插塞与第一构成例~第四构成例(塞孔-0~塞孔-3)的塞孔连接的情况下的传输信号S21的曲线图,图28是示出第三构成例(插塞-3)的插塞与第一构成例~第四构成例(塞孔-0~塞孔-3)的塞孔连接的情况下的反射信号S11的曲线图。
图29是示出第四构成例(插塞-4)的插塞与第一构成例~第四构成例(塞孔-0~塞孔-3)的塞孔连接的情况下的传输信号S21的曲线图,图30是示出第四构成例(插塞-4)的插塞与第一构成例~第四构成例(塞孔-0~塞孔-3)的塞孔连接的情况下的反射信号S11的曲线图。
根据图23~图30所示的曲线图可知,就插塞、塞孔的端子结构的组合而言,例如,对于第一构成例(插塞-1)的插塞优选第一构成例(塞孔-0)或第二构成例(塞孔-1)的塞孔,对于第二构成例(插塞-2)的插塞优选第四构成例(塞孔-3)的塞孔,对于第三构成例(插塞-3)的插塞优选第一构成例(塞孔-0)或第二构成例(塞孔-1)的塞孔,对于第四构成例(插塞-4)的插塞优选第四构成例(塞孔-3)的塞孔。
[第1L构成例~第4L构成例(环形插塞-1~环形插塞-4)的高频特性]
图31是示出第1L构成例(环形插塞-1)的插塞与第一构成例~第四构成例(塞孔-0~塞孔-3)的塞孔连接的情况下的传输信号S21的曲线图,图32是示出第1L构成例(环形插塞-1)的插塞与第一构成例~第四构成例(塞孔-0~塞孔-3)的塞孔连接的情况下的反射信号S11的曲线图。
图33是示出第2L构成例(环形插塞-2)的插塞与第一构成例~第四构成例(塞孔-0~塞孔-3)的塞孔连接的情况下的传输信号S21的曲线图,图34是示出第2L构成例(环形插塞-2)的插塞与第一构成例~第四构成例(塞孔-0~塞孔-3)的塞孔连接的情况下的反射信号S11的曲线图。
图35是示出第3L构成例(环形插塞-3)的插塞与第一构成例~第四构成例(塞孔-0~塞孔-3)的塞孔连接的情况下的传输信号S21的曲线图,图36是示出第3L构成例(环形插塞-3)的插塞与第一构成例~第四构成例(塞孔-0~塞孔-3)的塞孔连接的情况下的反射信号S11的曲线图。
图37是示出第4L构成例(环形插塞-4)的插塞与第一构成例~第四构成例(塞孔-0~塞孔-3)的塞孔连接的情况下的传输信号S21的曲线图,图38是示出第4L构成例(环形插塞-4)的插塞与第一构成例~第四构成例(塞孔-0~塞孔-3)的塞孔连接的情况下的反射信号S11的曲线图。
根据图31~图38所示的曲线图可知,就插塞、塞孔的端子结构的组合而言,例如,对于第1L构成例(环形插塞-1)的插塞优选第三构成例(塞孔-2)或第四构成例(塞孔-3)的塞孔,对于第2L构成例(环形插塞-2)的插塞优选第三构成例(塞孔-2)或第四构成例(塞孔-3)的塞孔,对于第3L构成例(环形插塞-3)的插塞优选第三构成例(塞孔-2)或第四构成例(塞孔-3)的塞孔,对于第4L构成例(环形插塞-4)的插塞优选第三构成例(塞孔-2)或第四构成例(塞孔-3)的塞孔。
[模拟试验评价]
在以往的焊料安装中,为端子从连接器的底面向外侧延伸的结构,仅为第四构成例(插塞-4)的插塞与第一构成例(塞孔-0)的塞孔的连接,及其反转的组合。此外,就焊料安装用的连接器而言,两端子的一侧一定是电流的前进方向,一侧与其相反,因此产生分支线。此外,就以往的焊料安装而言,焊料的Z方向的厚度高至0.1~1mm,不适合于高频特性。
另一方面,在使用了本技术的热固性连接材料的连接中,端子无需从连接器的底面向外侧延伸,连接器能针对两端子选择端子的朝向,能选择电流流动的前进方向,能减少分支线的影响提高高频特性。此外,通过将插塞设为环形结构,能进一步减少分支线的影响。此外,热固性连接材料的厚度为1~30μm,小至焊料的厚度的10分之1左右,能改善高频特性。
根据本技术,能使用在迄今为止的B2B连接器中无法使用的高频对应的区域,能扩大该区域。因此,能在智能手机等面向通信的电子设备中使用高频特性优异的连接器。此外,通过使用高频对应连接器,能由同轴连接器更廉价地实现基板被破坏时基板的交换中的对应。
实施例
<5.实施例>
在本实施例中,制作出含有焊料粒子的各向异性导电膜作为热固性连接材料。并且,使用各向异性导电膜,分别将插塞、塞孔的基板对基板用的连接器安装于基板,进行了安装体的初期的导通评价和插拔试验后的导通评价。需要说明的是,本实施例并不限定于此。
[初期的导通评价]
关于插塞的安装体样品和塞孔的安装体样品,测定在连接器的端子与对应于此的基板的端子之间,流通电流1mA时的电阻值,计算出中位数。将电阻值的中位数为1.0Ω以下的安装体评价为“OK”,将除此以外的安装体评价为“NG”。
[插拔试验后的导通评价]
使用插塞的安装体样品和塞孔的安装体样品进行了10次插拔试验。对于插拔试验后的插塞的安装体样品和塞孔的安装体样品,与初期的导通评价同样地进行了评价。
[ACF-A的制作]
如表1所示,配合固体环氧树脂(双酚F型环氧树脂,三菱化学(株),JER4007P,软化点108℃)80质量份、液态环氧树脂(二环戊二烯骨架环氧树脂,ADEKA(株),EP4088L)20质量份、环氧树脂固化剂(咪唑系固化剂,四国化成工业(株),CUREZOL 2P4MHZ-PW)5质量份、焊剂化合物(戊二酸(1,3-丙烷二羧酸),东京化成(株))3质量份、以及平均粒径30μm的焊料粒子(MCP-137,5N Plus inc,Sn-58Bi合金,固相线温度138℃)50质量份,制作出各向异性导电膜(ACF-A)。各向异性导电膜的最低熔融粘度为6.1Pa·s,最低熔融粘度到达温度为114℃。此外,各向异性导电膜的发热峰值温度为163℃。
向溶解于PMA(丙二醇单甲醚乙酸酯)的固体环氧树脂和液态环氧树脂中混合了焊剂化合物的MEK(甲基乙基酮)溶解品、环氧树脂固化剂。使焊料粒子分散于该混合溶液后,利用间隙涂布机(gap coater)以溶剂干燥后的厚度成为焊料粒子的平均粒径的+5μm的方式涂布于PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)膜上,制作出各向异性导电膜(ACF-A)。干燥在70℃-5min的条件下进行。
[ACF-B的制作]
如表1所示,使用了平均粒径20μm的焊料粒子(MCP-137,5N Plus inc,Sn-58Bi合金,固相线温度138℃),除此以外,与ACF-A同样地制作出各向异性导电膜(ACF-B)。各向异性导电膜的最低熔融粘度为6.1Pa·s,最低熔融粘度到达温度为114℃。此外,各向异性导电膜的发热峰值温度为163℃。
[ACF-C的制作]
如表1所示,使用了平均粒径10μm的焊料粒子(MCP-137,5N Plus inc,Sn-58Bi合金,固相线温度138℃),除此以外,与ACF-A同样地制作出各向异性导电膜(ACF-C)。各向异性导电膜的最低熔融粘度为6.1Pa·s,最低熔融粘度到达温度为114℃。此外,各向异性导电膜的发热峰值温度为163℃。
[ACF-D的制作]
如表1所示,配合液态环氧树脂(三菱化学株式会社制:EP828)15质量份、苯氧基树脂(新日铁化学株式会社制:YP50)20质量份、丁二烯-丙烯腈橡胶(品名:XER-91,JSR公司制)18质量份、含羟基的丙烯酸橡胶(品名:SG-80H,Nagase ChemteX公司制)4质量份、微囊型胺系固化剂(旭化成eMaterials株式会社制:NOVACURE HX3941HP)40质量份、以及平均粒径30μm的焊料粒子(MCP-137,5N Plus inc,Sn-58Bi合金,固相线温度138)50质量份,制作出各向异性导电膜(ACF-D)。
向溶解于PMA(丙二醇单甲醚乙酸酯)的苯氧基树脂和液态环氧树脂中混合了丁二烯-丙烯腈橡胶、含羟基的丙烯酸橡胶、以及微囊型胺系固化剂。使焊料粒子分散于该混合溶液后,利用间隙涂布机以溶剂干燥后的厚度成为焊料粒子的平均粒径的+5μm的方式涂布于PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)膜上,制作出各向异性导电膜(ACF-D)。干燥在70℃-5min的条件下进行。
[表1]
<实施例1>
准备了插塞、塞孔的基板对基板用的连接器(HIROSE(株),BM23FR0.6-20DS/DP)。在连接器的底面存在20μm左右的高低差(起伏)。然后,如图2~图4所示,关于插塞、塞孔的各连接器,将向连接器的外侧伸出的引线端子向连接器的底面折弯,使端子面的高度一致。端子面与连接器底面之间的最小的高度(距离)为50μm。此外,如图2、3所示,对插塞、塞孔的各连接器削去加强部。
此外,准备了与上述插塞对应的柔性印刷基板(Dexerials(株)评价用FPC,镀Ni-Au)和与上述塞孔对应的刚性基板(Dexerials评价用玻璃环氧基板,18μm厚Cu图案,镀Ni-Au)。
将插塞在柔性基板上隔着各向异性导电膜对准,在无载重-常温下固定。此外,将塞孔在刚性基板上隔着各向异性导电膜对准,在无载重-常温下固定。然后,通过回流焊,将插塞安装于柔性基板上,将塞孔安装于刚性基板上,制作出插塞的安装体样品和塞孔的实施例1的安装体样品。回流焊条件设为150℃~260℃-100sec,峰顶260℃。将插塞的安装体样品和塞孔的安装体样品的初期的导通评价结果、以及插拔试验后的导通评价结果示于表2。
<实施例2>
将ACF-B用作各向异性导电膜,除此以外,与实施例1同样地制作出实施例2的插塞的安装体样品和塞孔的安装体样品。将插塞的安装体样品和塞孔的安装体样品的初期的导通评价结果、以及插拔试验后的导通评价结果示于表2。
<实施例3>
将ACF-C用作各向异性导电膜,除此以外,与实施例1同样地制作出实施例3的插塞的安装体样品和塞孔的安装体样品。将插塞的安装体样品和塞孔的安装体样品的初期的导通评价结果、以及插拔试验后的导通评价结果示于表2。
<比较例1>
将ACF-D用作各向异性导电膜,除此以外,与实施例1同样地制作出比较例1的插塞的安装体样品和塞孔的安装体样品。将插塞的安装体样品和塞孔的安装体样品的初期的导通评价结果、以及插拔试验后的导通评价结果示于表2。
<比较例2>
准备了ACF-B作为各向异性导电膜。
准备了插塞、塞孔的基板对基板用的连接器(HIROSE(株),BM23FR0.6-20DS/DP)。在连接器的底面存在20μm左右的高低差(起伏)。向插塞、塞孔的各连接器的外侧伸出的引线端子和加强部保持原来的状态。
此外,准备了与上述插塞对应的柔性印刷基板(Dexerials(株)评价用FPC,镀Ni-Au)和与上述塞孔对应的刚性基板(Dexerials评价用玻璃环氧基板,镀Ni-Au)。
将插塞在柔性基板上隔着各向异性导电膜对准,在无载重-常温下固定。此外,将塞孔在刚性基板上隔着各向异性导电膜对准,在无载重-常温下固定。然后,通过回流焊,将插塞安装于柔性基板上,将塞孔安装于刚性基板上,制作出插塞的安装体样品和塞孔的比较例2的安装体样品。回流焊条件设为150℃~260℃-100sec,峰顶260℃。将插塞的安装体样品和塞孔的安装体样品的初期的导通评价结果、以及插拔试验后的导通评价结果示于表2。
<比较例3>
将ACF-C用作各向异性导电膜,除此以外,与比较例2同样地制作出比较例3的插塞的安装体样品和塞孔的安装体样品。将插塞的安装体样品和塞孔的安装体样品的初期的导通评价结果、以及插拔试验后的导通评价结果示于表2。
<比较例4>
将ACF-D用作各向异性导电膜,除此以外,与比较例2同样地制作出比较例4的插塞的安装体样品和塞孔的安装体样品。将插塞的安装体样品和塞孔的安装体样品的初期的导通评价结果、以及插拔试验后的导通评价结果示于表2。
[表2]
在比较例1和比较例4中使用的ACF-D为热压接用,未配合有焊剂化合物,因此无法取得插塞的安装体样品和塞孔的安装体样品的初期的导通,无法连接。在比较例2和比较例3中使用的插塞、塞孔的基板对基板用的连接器的引线端子向外侧伸出,因此需要较大的安装面。此外,在比较例2和比较例3中使用的插塞、塞孔的基板对基板用的连接器因连接器底面的高低差而无法连接。
另一方面,在实施例1~3中使用的插塞、塞孔的基板对基板用的连接器在连接器底面具有端子列,吸收连接器底面的高低差,各向异性导电膜含有焊料粒子和焊剂化合物,因此能连接。因此,能使端子列细间距化,能使连接器小型化。
在实施例1~3中使用的塞孔为120μm×170μm的连接面积且L(Line:线宽)/S(Space:线距)=120μm/230μm,通过使用平均粒径10μm的焊料粒子,原理上,能细间距化至将L/S设为50μm/50μm、将线长度设为200μm的连接面积10000μm2(50μm×200μm)。
附图标记说明
10:基板;11:第一端子列;20:连接器;21:第二端子列;30:热固性连接材料;31:焊料粒子;32:焊料接合;33:热固性连接材料;40:插塞;41A:第一阳型的垂直嵌合列;41B:第二阳型的垂直嵌合列;42A:第一端子列;42B:第二端子列;43:绝缘树脂;50:塞孔;51A:第一阴型的垂直嵌合列;51B:第二阴型的垂直嵌合列;52A:第一端子列;52B:第二端子列;53:绝缘树脂;60:工具;71:第一FPC;72:第二FPC;81a、82a:连接部;81b、82b:阳型垂直嵌合部;83a、84a:连接部;83b、84b:阳型垂直嵌合部;85a、86a:连接部;85b、86b:阳型垂直嵌合部;87a、88a:连接部;87b、88b:阳型垂直嵌合部;91a、92a:连接部;91b、92b:垂直部;91c、92c:阴型垂直嵌合部;93a、94a:垂直部;93b、94b:连接部;93c、94c:阴型垂直嵌合部;140:插塞;141A:第一阳型的垂直嵌合列;141B:第二阳型的垂直嵌合列;142A:第一引线端子列;142B:第二引线端子列;143:绝缘树脂;150:塞孔;151A:第一阴型的垂直嵌合列;151B:第二阴型的垂直嵌合列;152A:第一引线端子列;152B:第二引线端子列;153:绝缘树脂。
Claims (15)
1.一种连接体,其具备:
基板,具有第一端子列;
连接器,具有第二端子列;以及
粘接层,由将所述第一端子列与所述第二端子列连接的热固性连接材料固化而成,
所述第二端子列配置于所述连接器的底面,形成吸收该底面的高低差的高低差吸收部,
所述热固性连接材料含有焊料粒子和焊剂成分。
2.根据权利要求1所述的连接体,其中,
所述连接器的底面具有规定范围的高度的高低差,
所述第二端子列中的端子面的高度的最大值与最小值之差小于所述规定范围的高度。
3.根据权利要求1或2所述的连接体,其中,
所述第二端子列中的端子面的高度的最大值与最小值之差小于所述焊料粒子的平均粒径。
4.根据权利要求1至3所述的连接体,其中,
所述第二端子列从所述连接器的底面的外侧向内侧延伸而成。
5.根据权利要求1至4所述的连接体,其中,
所述焊料粒子的平均粒径为30μm以下。
6.根据权利要求1至5所述的连接体,其中,
所述第二端子列中的最小端子间距离为0.8mm以下。
7.根据权利要求1至6所述的连接体,其中,
所述连接器不具有加强部。
8.一种连接器,其用于所述权利要求1至7所述的连接体。
9.一种热固性连接材料,其用于所述权利要求1至7所述的连接体。
10.一种连接体的制造方法,其为如下的方法:
在具有第一端子列的基板上,隔着含有焊料粒子和焊剂成分的热固性连接材料,载置在底面配置有第二端子列且形成有吸收该底面的高低差的高低差吸收部的连接器,
不挤压所述连接器并在所述焊料粒子的熔点以上的温度下使所述热固性连接材料热固化,将所述第一端子列与所述第二端子列连接。
11.根据权利要求10所述的连接体的制造方法,其中,
所述热固化通过回流焊进行。
12.根据权利要求10或11所述的连接体的制造方法,其中,
所述焊料粒子的平均粒径为30μm以下。
13.根据权利要求10至12所述的连接体的制造方法,其中,
所述第二端子列中的最小端子间距离为0.8mm以下。
14.一种连接器,其具备端子列,该端子列配置于具有规定高度的高低差的底面,
所述端子列中的端子面的高度的最大值与最小值之差小于所述高低差的高度。
15.根据权利要求14所述的连接器,其中,
所述端子列从所述连接器的底面的外侧向内侧延伸而成。
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