DE69024594T2 - Verfahren zum Verbinden von Leiterplatten - Google Patents
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum elektrischen Verbinden einer lichtdurchlässigen Leiterplatte wie einer flexiblen Leiterplatte oder einer Glasplatte mit einer Schaltungsplatte wie einem Halbleitersubstrat, einer gedruckten Platte, einer Glasplatte, einer flexiblen Leiterplatte oder einer Keramikplatte.
- Herkömmlicherweise werden Leiterplatten hauptsächlich durch Löten miteinander verbunden. In diesem Fall wird eine Lötschicht auf einer Elektrode mindestens einer der Leiterplatten durch Plattieren, Aufdrucken oder dergleichen hergestellt, und die so hergestellte Lötschicht wird auf eine Temperatur von ungefähr 200 bis 250ºC erwärmt und geschmolzen, damit sie mit der Elektrode der anderen Leiterplatte verbunden wird. Demgemäß erfordert das Lötverfahren ein Hauptlötmetall wie Au, Cu, Ni oder dergleichen als Elektrodenmaterial. Wenn eine Leiterplatte wie eine Flüssigkristallanzeige-Platte angeschlossen wird, ist es schwierig, einen bei einer solchen Flüssigkristallanzeige-Platte verwendeten ITO(Indiumzinnoxid)-Film aufzuschmelzen und direkt mit einem Lötmetall zu verbinden. Daher ist es erforderlich, gesondert eine Hauptlöt-Metallschicht auf dem ITO-Film auszubilden. Demgemäß steigen die Kosten an. Da das Lötmittel erwärmt und geschmolzen wird, um zwei Elektroden miteinander zu verbinden, kann ferner leicht ein Kurzschluß zwischen benachbarten Anschlüssen entstehen, wenn der gegenseitige Abstand zwischen den zu verbindenden Elektroden klein ist.
- In den letzten Jahren wurde ein Verfahren zum Verbinden von Leiterplatten mittels eines anisotropen, leitenden Klebers verwendet, um Wärmeschäden von Leiterplatten durch eine Hochtemperaturbehandlung wie beim Löten sowie eine Kostenerhöhung zu vermeiden, wie sie durch die Verwendung eines Hauptlötmetalls hervorgerufen wird. Siehe z.B. US-A 4,113,981. In einem anisotropen, leitenden Kleber sind leitende Teilchen dispergiert. Wenn Druck aufgebracht wird, werden die leitenden Teilchen verdichtet und fixiert. Demgemäß wird der anisotrope, leitende Kleber nur in seiner Dikkenrichtung leitend, während er in anderen Richtungen nichtleitend wird. Es wird eine Schicht aus einem anisotropen, leitenden Kleber an der Oberfläche der anzuschließenden Elektrode oder des Anschlusses ausgebildet, und dann wird Druck in Dickenrichtung ausgeübt, so daß die Elektroden oder Anschlüsse mittels der leitenden Teilchen zwischen ihnen elektrisch miteinander verbunden werden. Ferner werden die Elektroden oder Anschlüsse mittels des Klebers mechanisch miteinander verbunden.
- Insbesondere wurden anisotrope, leitende Kleber angesichts der Einfachheit der Verbindungsherstellung und der Wärmebedingungen häufig zum Anschließen von Anschlüssen einer Flüssigkristallanzeige-Platte verwendet.
- Bei einem Verfahren unter Verwendung des vorstehend genannten anisotropen, leitenden Klebers besteht gute Anschließbarkeit zur gegenüberstehenden Elektrode oder zum Anschluß, wenn die Teilungsweite mindestens 150 µm beträgt. Wenn die Elektroden oder Anschlüsse eine Teilungsweite unter 150 µm aufweisen, tritt zwischen benachbarten Elektroden oder Anschlüssen wegen der im Kleber dispergierten leitenden Teilchen Leitung auf. Demgemäß entsteht ein Kurzschluß.
- Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Verbinden von Leiterplatten zu schaffen, durch das die vorstehend genannte Schwierigkeit überwunden ist, um der Feinheit von Elektroden oder Anschlüssen zu genügen und die Verbindungszuverlässigkeit zu verbessern.
- Die Verbindung schafft ein Verfahren zum Verbinden von Leiterplatten zum Erstellen elektrischen Kontakts zwischen einem Satz von Elektroden auf einer ersten Leiterplatte und einem zugehörigen Satz von Elektroden auf einer zweiten Leiterplatte; mit den folgenden Schritten:
- - Auftragen eines durch Licht härtbaren Klebers auf einen Satz von Elektroden auf der ersten Leiterplatte und restliche Bereiche zwischen den Elektroden;
- - Aushärten des auf die restlichen Bereiche aufgetragenen Klebers, während der die Elektroden bedeckende Kleber ungehärtet bleibt;
- - Herbeiführen einer Anhaftung von Teilchen, die mindestens an ihren Umfangsflächen leitend sind, an den ungehärteten Bereichen des Klebers; und
- - Herstellen gegenseitigen Kontakts zwischen der ersten und zweiten Leiterplatte, um elektrischen Kontakt zwischen den jeweiligen Sätzen von Elektroden herzustellen;
- - wobei die erste Leiterplatte lichtdurchlässig ist, die ersten Elektroden undurchsichtig sind und der Aushärtschritt das Bestrahlen des durch Licht härtbaren Klebers durch die lichtdurchlässige erste Leiterplatte hindurch umfaßt, wobei die undurchsichtigen ersten Elektroden als Maske verwendet werden, um eine Härtung der Bereiche des Klebers, die die ersten Elektroden bedecken, durch Licht zu verhindern.
- Gemäß der Erfindung wird ein durch Licht härtbarer Kleber auf eine lichtdurchlässige, erste Leiterplatte aufgebracht, auf der undurchsichtige, erste Elektroden ausgebildet sind, und Licht wird von derjenigen Seite her eingestrahlt, die der Seite abgewandt ist, auf der die ersten Elektroden ausgebildet sind. Selbst wenn Licht eingestrahlt wird, ist der durch Licht härtbare Kleber auf den ersten Elektroden durch diese ersten Elektroden selbst abgeschirmt, so daß er unausgehärtet und klebend bleibt. Dagegen wird der auf die restlichen Bereiche der ersten Leiterplatte aufgebrachte, durch Licht härtbare Kleber durch die Lichteinstrahlung ausgehärtet, wodurch er nichtklebend wird. Demgemäß bleibt nur der auf den ersten Elektroden vorhandene, durch Licht aushärtbare Kleber selektiv ungehärtet und klebend, so daß leitende Teilchen klebend mit ihm verbunden werden können. Anders gesagt, können klebende Teilchen selektiv auf den Elektroden angeordnet werden.
- Fig. 1 ist eine Schnittansicht, die einen Aufbau von Leiterplatten zeigt, bei denen Elektroden gemäß der Erfindung miteinander verbunden sind;
- Fig. 2 ist eine Draufsicht auf eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, bei der eine Glasplatte eines Flüssigkristall- Anzeigeelements über lichtdurchlässige, flexible Leiterplatten mit den Leiterplatten verbunden ist;
- Fig. 3 ist eine Schnittansicht zum fortlaufenden Erläutern eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Verbinden von Leiterplatten.
- Fig. 1 ist eine teilgeschnittene Ansicht entlang der Linie I-I' in Fig. 2, die nachfolgend beschrieben wird, und sie zeigt den Aufbau von Leiterplatten, deren Elektroden gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung miteinander verbunden sind. Fig. 2 ist eine Draufsicht auf eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, bei der eine Glasplatte 4 eines Flüssigkristall-Anzeigeelementes über flexible Leiterplatten 2 mit Leiterplatten 3 zum Ansteuern von Flüssigkristallen verbunden ist.
- Gemäß den Fig. 1 und 2 ist die Glasplatte 4 des Flüssigkristall-Anzeigeelements gemäß der Erfindung über die lichtdurchlässigen, flexiblen Leiterplatten 2 mit den Leiterplatten 3 verbunden. Eine Leiterplatte 3 wird dadurch hergestellt, daß ein Element wie ein hoch integriertes Bauteil (als LSI bezeichnet) auf eine gedruckte Leiterplatte gesetzt wird, wobei das LSI die Flüssigkristalle ansteuert. Die lichtdurchlässige, flexible Leiterplatte 2, die eine erste Leiterplatte darstellt, verfügt über undurchsichtige Elektroden 6, die auf einer Oberfläche derselben ausgebildet sind. Die ersten undurchsichtigen Elektroden 6 sind mit zweiten Elektroden 7 auf der Glasplatte 4 verbunden, die eine zweite Leiterplatte ist. Die zweite Elektrode 7 ist an einer Position ausgebildet, die der ersten Elektrode 6 auf der Glasplatte 4 entspricht, und sie verfügt auch über entsprechende Größe. Ausserdem sind leitende Teilchen 5 selektiv mittels eines durch Licht aushärtbaren Klebers 8a an der ersten Elektrode 6 befestigt. Die zweiten Elektroden 7 auf der Glasplatte 4 des Flüssigkristall-Anzeigeelements sind über die leitenden Teilchen 5 elektrisch mit den ersten Elektroden 6 der flexiblen Leiterplatte 2 verbunden. Die leitenden Teilchen 5 werden gemäß der Erfindung selektiv auf den ersten Elektroden 6 der flexiblen Leiterplatte 2 angeordnet, wie es nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben wird.
- Die zweite Elektrode 7 kann ein elektrischer Leiter wie ITO (Indiumzinnoxid), Ti, Ta, Mo, Ni, Al oder dergleichen oder eine Legierung hieraus sein, und sie verfügt über eine Schicht oder mehrere. Die erste Elektrode 6 besteht aus einem elektrischen Leiter wie Cu, Ni, Au, Sn, Pb, Al oder dergleichen oder Legierungen hieraus, und sie weist eine Schicht oder mehrere auf.
- Fig. 3 ist eine Schnittansicht zum fortlaufenden Erläutern eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Verbinden von Leiterplatten.
- Wie in Fig. 3 (A) dargestellt, sind die ersten, undurchsichtigen Elektroden 6 auf der ersten, lichtdurchlässigen Leiterplatte 2 ausgebildet. Ein durch Licht härtbarer Kleber 8 wird auf die ersten Elektroden 6 und die restlichen Bereiche der ersten Leiterplatte aufgetragen, auf denen keine ersten Elektroden 6 ausgebildet sind.
- Die erste, lichtdurchlässige Leiterplatte 2 kann eine lichtdurchlässige, flexible Leiterplatte aus einem Polyimidharz, einem Polyesterharz oder dergleichen sein.
- Der durch Licht härtbare Kleber 8 besteht aus Oligomeren und/oder Monomeren, die klebend bleiben, wenn noch kein Licht eingestrahlt ist, und die photopolymerisiert und ausgehärtet werden, um nichtklebend zu werden, wenn ein Photopolymerisationsstarter vorhanden ist und Licht eingestrahlt wird. Ein typisches Beispiel für ein Oligomer ist ein Acrylatoligomer wie Polyesteracrylat, Epoxidacrylat, Urethanacrylat oder dergleichen. Ein typisches Beispiel für ein Monomer ist ein monofunktionales Acrylatderivat, ein multifunktionales Acrylatderivat oder ein N-Vinylpyrrolidon. Spezielle Beispiele von Oligomeren und Monomeren sind in den Tabellen 1 und 2 angegeben. Typische Beispiele für einen Photopolymerisationsstarter sind in Tabelle 3 dargestellt. Zusätzlich zu Oligomeren und/oder Monomeren als Hauptkompnenten und zum Photopolymerisationsstarter werden verschiedene Lösungsmittel oder Benetzungsmittel zum photoleitenden Kleber zugegeben. Tabelle 1 Einstufung Oligomermerkmal Aufbau Polyesteracrylat Epoxidacrylat Urethanacrylat Bisphenoltyp Novolactyp hartes Segment weiches Segment I = -OCN: Isocyanatgruppe P: Polyester oder Polyether Hinweis) A bezeichnet eine Acryloylgruppe, d. h. CH&sub2; = CHCO-. Tabelle 2 Funktionalitätszahl Name Code Aufbau Molekulargewicht Dichte (25ºC) Viskosität cps (25ºC) Tg des Homopolymers [ºC] Schrumpfungskoeffizient [%] Mono 2-Ethylhexalacrylat 2-Hydroxyethylacrylat Tetrahydrofurfurylacrylat EO-Denaturierungs-Methacrylatphosphat Glycidylmethacrylat N-Vinylpyrrolidon Tabelle 2 (Fortsetzung) Funktionalitätszahl Name Code Aufbau Molekulargewicht Dichte (25ºC) Viskosität cps (25ºC) Tg des Homopolymers [ºC] Schrumpfungskoeffizient [%] Bi 1,6-Hexandioldiacrylat Polyethylenglycol-400-diacrylat Hydroxypivalatesterneopentylglycoldiacrylat Tripropylenglycoldiacrylat EO-Denaturierungs-Bisphenol-A-Diacrylat Tabelle 2 (Fortsetzung) Funktionalitätszahl Name Code Aufbau Molekulargewicht Dichte (25ºC) Viskosität cps (25ºC) Tg des Homopolymers [ºC] Schrumpfungskoeffizient [%] Tri oder höher Trimethylolpropantriacrylat Pentaerithritoltriacrylat Dipentaerithritolhexaacrylat Hinweis) A bezeichnet eine Acryloylgruppe, d. h. CH&sub2; = CHCO. Tabelle 3 Name Aufbauformel Typ der Radikalerzeugung Wellenlänge des Absorptionspeaks (mm) Merkmal Benzyldimethylketal 1-Hydroxycyclohexylphenylketon 1-Phenyl-2-Hydroxy-2-Methylpropan-1-1 Benzophenon Michlers Keton (4,4'-Dimethylaminobenzophenon) Farbloses und durchsichtiges, kristallines Pulver verschiedene Verwendungszwecke leicht vergilbend Transparente Flüssigkeit kein Vergilben Viskosität: 25 cps Weißes Pulver spezifischer Geruch gute Transparenz gelblich-grünes Pulver Giftigkeit beachten mit Benzophenon kombinieren
- Der durch Licht aushärtbare Kleber 8 kann durch Schleuderbeschichtung, Walzbeschichtung, Tauchen, Drucken oder dergleichen aufgebracht werden.
- Es ist geeignet, wenn der durch Licht härtbare Kleber 8 mit einer Dicke von ungefähr einem Zehntel bis zur Hälfte des Durchmessers der leitenden Teilchen 5 aufgebracht wird, was unten beschrieben wird.
- Wie in Fig. 3 (B) dargestellt, wird Licht 10 von derjenigen Fläche her eingestrahlt, die der Fläche der ersten Leiterplatte 2 gegenüberliegt, auf der die ersten Elektroden 6 ausgebildet sind. Demgemäß wird der durch Licht härtbare Kleber 8b zwischen den ersten Elektroden 6 ausgehärtet und nichtklebend. Andererseits verbleibt der durch Licht härtbare Kleber 8a auf den ersten Elektroden 6 unausgehärtet und klebend, da das Licht durch die ersten Elektroden 6 abgeschirmt wird.
- Wie in Fig. 3 (C) dargestellt, werden leitende Teilchen 5 dann, wenn sie verteilt werden, selektiv auf den ersten Elektroden 6 festgehalten, die klebend sind. Überflüssige leitende Teilchen 5, die durch elektrostatische Kräfte oder dergleichen an anderen Bereichen anhaften, werden durch einen Luftstrahl, eine Bürste oder dergleichen entfernt.
- Ein leitendes Teilchen 5 ist mindestens an seiner Außenumfangsfläche leitend, und es kann aus einem Metall wie Ni, Co, Au, Cu, Ag, In, Pd, Sn, Pb oder dergleichen oder Legierungen hieraus bestehen. Beispielsweise kann das leitende Teilchen 5 ein Ag-Teilchen mit einem maximalen Durchmesser von 60 µm sein. Außerdem kann eines der vorstehend genannten Metalle oder mehrere auf eine Oberfläche einer Harzkugel aus einem Polymermaterial aufgebracht sein (z.B. können mit Ni plattierte Harzperlen mit einem Durchmesser von ungefähr 5 bis 30 µm verwendet werden), oder eines der vorstehend genannten Metalle oder mehrere können mit einer aus dem Polymermaterial bestehenden Harzkugel vermischt werden. In diesem Fall kann das Polymermaterial ein Kunstharz wie ein Polyimidharz, Epoxidharz, Acrylharz oder dergleichen oder ein Synthesekautschuk wie Urethankautschuk, Siliconkautschuk oder dergleichen sein. Ferner kann das Verfahren zum Auftragen eines Metalls ein Sputter-, Elektronenstrahl-, stromloses Plattierverfahren oder dergleichen sein.
- Wenn eine nichtflexible Platte wie eine Glasplatte angeschlossen wird, können leitende Teilchen 5, die durch Beschichten von Metall auf eine Harzkugel oder durch Vermischen von Metall mit einer Harzkugel ausgebildet wurden, Höhenstreuungen der Elektroden auffangen.
- Wie in Fig. 3 (D) dargestellt, wird dafür gesorgt, daß die ersten Elektroden 6 der ersten Leiterplatte 2, an der die leitenden Teilchen 5 haften, der zweiten Leiterplatte 4, auf der die zweiten Elektroden ausgebildet sind, so gegenüberstehen, daß die ersten Elektroden 6 und die zweiten Elektroden 7 zueinander ausgerichtet sind, und es wird dafür gesorgt, daß sie in Kontakt miteinander kommen. Die ersten Elektroden6unddiezweitenelektroden7könnendadurch in Kontakt miteinander gebracht werden, daß ein Kleber 9 zwischen die Platten eingespritzt wird oder eine äußere Kraft unter Verwendung eines Klebers oder dergleichen aufgebracht wird.
- Bevor die erste Leiterplatte 2 in Kontakt mit der zweiten Leiterplatte 4 gebracht wird, kann Licht auf diejenige Fläche der ersten Leiterplatte 2 gestrahlt werden, auf der die ersten Elektroden 6 ausgebildet sind, so daß der photoleitende Kleber 8a auf den ersten Elektroden 6 ausgehärtet wird, um die leitenden Teilchen 5 zu fixieren.
- Während das vorliegende Ausführungsbeispiel für den Fall beschrieben wurde, daß eine flexible Leiterplatte 2 mit einer Glasplatte 4 eines Flüssigkristall-Anzeigeelements verbunden wird, kann die Erfindung auch auf den Fall angewandt werden, daß eine flexible Leiterplatte 2 mit einer Leiterplatte 3 in Fig. 2 verbunden wird.
- Ferner wurde das vorliegende Ausführungsbeispiel in Verbindung mit Fig. 3 für den Fall beschrieben, daß die leitenden Teilchen 5 auf der lichtdurchlässigen, flexiblen Leiterplatte 2 angebracht werden, jedoch können die leitenden Teilchen 5 auch auf anderen lichtdurchlässigen Platten angebracht werden. Beispielsweise können dann, wenn die Elektroden 7 auf der Glasplatte 4 des Flüssigkristall-Anzeigeelements aus einem ausblendenden Material wie Ni, Mo, Ti, Ta oder dergleichen bestehen, die leitenden Teilchen 5 auch auf der Glasplatte 4 angeordnet sein, die gemäß der Erfindung mit der flexiblen Leiterplatte 2 zu verbinden ist.
- Gemäß der Erfindung können leitende Teilchen sehr einfach selektiv auf den ersten Elektroden der ersten Leiterplatte angebracht werden, um die erste Leiterplatte mittels der leitenden Teilchen mit der zweiten Leiterplatte zu verbinden. Demgemäß kann dann, wenn Elektroden mit feiner Teilungsweite miteinander zu verbinden sind, auch ein Kurzschluß oder eine Leckage verhindert werden, so daß die Verbindungszuverlässigkeit deutlich verbessert ist.
- Ferner ist keine teure Photomaske erforderlich, da der durch Licht aushärtbare Kleber selektiv mittels der ersten, abschirmenden Elektroden ausgehärtet wird. Demgemäß können die Kosten verringert werden. Außerdem kann der Prozeß vereinfacht werden, da keine Ausrichtung erforderlich ist.
Claims (8)
1. Verfahren zum Verbinden von Leiterplatten zum Erstellen
elektrischen Kontakts zwischen einem Satz von Elektroden (6)
auf einer ersten Leiterplatte (2) und einem zugehörigen Satz
von Elektroden (7) auf einer zweiten Leiterplatte (4); mit
den folgenden Schritten:
- Auftragen eines durch Licht härtbaren Klebers (8) auf
einen Satz von Elektroden (6) auf der ersten Leiterplatte (2)
und restliche Bereiche zwischen den Elektroden;
- Aushärten des auf die restlichen Bereiche aufgetragenen
Klebers (8b), während der die Elektroden (6) bedeckende
Kleber (8a) ungehärtet bleibt;
- Herbeiführen einer Anhaftung von Teilchen (5), die
mindestens an ihren Umfangsflächen leitend sind, an den
ungehärteten Bereichen des Klebers (8a); und
- Herstellen gegenseitigen Kontakts zwischen der ersten und
zweiten Leiterplatte (2, 4), um elektrischen Kontakt
zwischen den jeweiligen Sätzen von Elektroden (6, 7)
herzustellen;
- wobei die erste Leiterplatte (2) lichtdurchlässig ist, die
ersten Elektroden (6) undurchsichtig sind und der
Aushärtschritt das Bestrahlen des durch Licht härtbaren Klebers
(8) durch die lichtdurchlässige erste Leiterplatte (2)
hindurch umfaßt, wobei die undurchsichtigen ersten Elektroden
(6) als Maske verwendet werden, um eine Härtung der Bereiche
des Klebers (8a), die die ersten Elektroden (6) bedecken,
durch Licht zu verhindern.
2. Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit einem Schritt des
Beleuchtens der Oberfläche der ersten Leiterplatte (2) zum
Aushärten des unausgehärteten, durch Licht härtbaren
Klebers
(8a) auf den ersten Elektroden (6) zwischen dem
Anhaftungsschritt und dem Schritt, bei dem die erste und die
zweite Leiterplatte (2, 4) in gegenseitigen Kontakt gebracht
werden
3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der durch Licht
härtbare Kleber (8) aus Oligomeren und/oder Monomeren
besteht, die klebend bleiben, wenn noch kein Licht
eingestrahlt wurde, und die photopolymerisiert und ausgehärtet
werden, um nichtklebend zu werden, wenn Licht bei
Anwesenheit eines Photopolymerisationsstarters eingestrahlt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem das Oligomer ein
Acrylatoligomer wie ein Polyesteracrylat, ein Epoxidacrylat,
ein Urethanacrylat oder dergleichen ist.
5. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem das Monomer ein
monofunktionales Acrylatderivat, ein multifunktionales
Acrylatderivat oder ein N-Vinylpyrrolidon ist.
6. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der durch Licht
härtbare Kleber (8) mit einer Dicke eines Zehntels bis zur
Hälfte des Durchmessers eines leitenden Teilchens (5)
aufgebracht wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem ein
Kleber (9) zwischen die erste und zweite Leiterplatte (2, 4)
gespritzt wird, um den gegenseitigen Kontakt
aufrechtzuerhalten.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der
gegenseitige Kontakt zwischen der ersten und zweiten
Leiterplatte (2, 4) dadurch erzielt wird, daß eine äußere Kraft
auf diese Leiterplatten ausgeübt wird.
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