JP2004319703A

JP2004319703A - リジット基板とフレキシブル基板との電極接続構造

Info

Publication number: JP2004319703A
Application number: JP2003110621A
Authority: JP
Inventors: Hiroto Komatsu; 博登小松
Original assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd; Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd; Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 2003-04-15
Filing date: 2003-04-15
Publication date: 2004-11-11

Abstract

【課題】リジッド基板とフレキシブル基板との接続において、絶縁性有機接着剤を用いながら低い圧力で接合可能にした電極接続構造を提供することにある。
【解決手段】リジット基板２０とフレキシブル基板１０との電極を、有機接着剤を用いて電気的接続に接続する電極接続構造において、フレキシブル基板１０の電極１２、相対するリジッド基板２０の電極２２に対して複数本の細線で細線化したことを特徴としている。なお、フレキシブル基板１０に代わりリジッド基板２０の電極２２の方を細線化しても良い。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、リジット基板とフレキシブル基板との電極接続構造に関し、特に携帯機器等に用いられるセンサ類のモジュール基板とそのモジュール基板から延設されたフレキシブル基板との電極接続構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電子機器では各種電子デバイスが搭載されるようになってきており、例えば、携帯電話に電子写真用センサモジュールが搭載されたり、指紋認識用等の個人認証用モジュールを搭載することも検討されている。これらのデバイスは狭い空間の中で柔軟な配置を要求されるため、図４に示すように、電子デバイス（リジッド基板）とメイン基板間をフレキシブル基板（ＦＰＣ）で接続されることが多くなってきている。
例えば電子写真用センサとしてのＣＣＤ等のセンサでは、レンズユニットを組み込んだモジュール化を行い、そのモジュールから延設されたＦＰＣにより機器本体のメイン基板と接続する構造を取っている。
【０００３】
こうした電子デバイスとフレキシブル基板の電極接続方法として、フィルムエッジ型コネクタを用いる方法や、ＦＰＣをデバイスが搭載されている基板に直接半田付けする方法などがある。コネクタを用いる方法は、コネクタの接続ピッチが約０．４ｍｍが限界とされているため、接続端子が多くなると小型化に限界が生じることになる。また、半田付けする方法は、半田の溶融温度がかなり高いため、最近の電子デバイス、例えばＣＣＤモジュール等のように熱に弱いプラスチックレンズユニットを組み込んだものでは半田付けの温度によって破壊される恐れがある。
【０００４】
また、リジット基板とフレキシブル基板とが一体化されたものもあるが、汎用性に乏しいものとなる。
【０００５】
そこで、基板同士の電極間を熱硬化性樹脂により直接接着して接合する方法が用いられている。熱硬化性樹脂（有機接着剤）としては、絶縁性有機樹脂を用いる場合と、絶縁性有機樹脂に導電粒子を混合させて異方導電性樹脂として用いる場合がある。
【０００６】
例えば、絶縁性熱硬化樹脂を用いる場合、基板のうち一方の基板の接続電極の上にバンプを設けて、絶縁性熱硬化樹脂を介在させ加熱・圧着して電極間の接続を行う方法がある。図５は、その方法を示すもので、ＮＣＰ（ＮｏｎＣｏｎｄｕｃｔｉｎｅＰａｓｔｅ）やＮＣＦ（ＮｏｎＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＦｉｌｍ）を用いた実装例である。一方の基板５０側の電極５１上に方形または突起電極（バンプ）５２を形成し、その周囲に絶縁性有機接着剤５３を充填し、対向する他の基板５４を加熱・圧着させて電極５５、５１同士を接合するものである（特許文献１参照）。
【０００７】
この方法は、バンプの断面積が小さいことから、有機接着剤に導電粒子を含まないものでの接合を可能にしているが、一般的な基板間の接続では電極面積が大きいため、ＡＣＦ（ＡｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＦｉｌｍ、異方性導電膜）を用いて接続するのが普通である。
ＡＣＦを用いる方法は、図６に示すように、基板６０，６４の電極６１、６５同士を対向させて、間に導電粒子６２を含む有機接着剤６３を介在させ、加熱・圧着させて電極６１、６５同士を接合するものである。
【０００８】
一般的な基板間の接続で、ＡＣＦを用いたときの電極接合時のヒートシール圧力と、ＮＣＦを用いた場合の圧力とを比較すると、電極のピッチ幅０．８ｍｍで端子幅０．４ｍｍの場合、ＡＣＦを使用した際の標準的な荷重は４ＭＰａに対し、ＮＣＦ使用の場合は約２倍の８ＭＰａが必要であった。電極の端子幅が０．４ｍｍぐらいあると、電極同士を確実に接続させるのはＡＣＦによる接続に対してＮＣＦの場合は２倍程度の圧力が必要なことがわかる。
【０００９】
フレキシブル基板の接続では、フレキシブル基板は剛性に欠け、かつ耐熱性や耐湿性に問題があるため、掛ける圧力が少なくて済むＡＣＦを使用するのが一般的である。この場合、接続電極間を導電粒子の径になるように、最適な加熱と加圧を行う必要があるが、フレキシブル基板は上述したように剛性に欠け耐熱性や耐湿性に問題があるため、接続後の外部応力や高温・高湿条件下で接続不良を招きやすい。特に、電極間ギャップが異なるところやヒートシーラヘッドからの熱伝導を他より受けにくい個所、例えば電極部の最端部におこりやすい。これは接着剤が流れ出してしまうことによるものと考えられている。
【００１０】
そこで、問題が生じやすい部位に、基板の接続用電極とは無関係でどこにも接続されていないダミー電極を配置したり、接続端子の最端部の端子面積を大きくしたりして、端部にダムを設けて接着剤の流出を防止するとともに、もし接続不良等が生じても影響があまりないようにしている（特許文献２、特許文献３参照）。
【００１１】
【特許文献１】
特開２００１−１４４４３１号公報（特許請求の範囲、図３）
【特許文献２】
特開昭６４−２８６２１号公報（特許請求の範囲、図１）
【特許文献３】
特開平２−２９６２８号公報（特許請求の範囲、図１）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような、ＡＣＦを用いた場合、導電粒子を電極端子間に介在させて接続するため、低抵抗の接続や、高い電流容量に対応することが困難である。これを改善するため導電粒子の混合量を増やすと、端子間のリークの確率を増大させる恐れがある。また、最近のデバイスモジュールのように凹凸部があったりすると、電極間を導電粒子の径になるまで圧力を加えると破壊される恐れもある。
【００１３】
一方、導電粒子を含まない絶縁性樹脂の場合、上記ＡＣＦの場合よりも接合時にさらに大きな圧力を加える必要があり問題である。
また、従来の技術の項で説明したように、フレキシブル基板は剛性に欠け、かつ耐熱性や耐湿性に問題があるため、接続後の外部応力や高温・高湿条件下で接続不良を招きやすい。特に、電極間ギャップが異なるところやヒートシーラヘッドからの熱伝導を他より受けにくい個所、例えば電極部の最端部におこりやすいので、問題が生じやすい部位に、基板の接続用電極とは無関係でどこにも接続されていないダミー電極を配置しておく方法もあるが、わざわざ無駄な配線パターンを形成する必要があり煩雑であるとともに、スペースを無駄に取ってしまうことになる。
【００１４】
本発明は、リジッド基板とフレキシブル基板との接続において、接着剤を用いながら低い圧力で接合可能にした電極接続構造を提供することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１記載の発明は、リジット基板とフレキシブル基板との電極を、接着剤を用いて電気的に接続する電極接続構造において、リジット基板またはフレキシブル基板の何れか一方の電極を、相対する基板の電極幅に対して複数本に細線化したことを特徴としている。
【００１６】
請求項２記載の発明は、前記細線化した電極は、ピッチが０．２ｍｍ〜０．０２ｍｍで線幅が０．１ｍｍ〜０．０１ｍｍの範囲の電極が櫛の歯状に並設されていることを特徴としている。
【００１７】
なお、上記接着剤は、導電性粒子を含まない接着剤であることが好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１は、他の基板の配線用接続電極と接合させるための複数の電極１２が形成されたフレキシブル基板１０の先端部を示し、該電極１２は細線１２ａが櫛の歯状に並設され細線化されている。この例では、細線１２ａの数４本、ピッチＰ＝０．１ｍｍ、細線１２ａの幅Ｗ＝０．０５ｍｍとしている。
【００１９】
ピッチや細線の幅は、フレキシブル基板１０上に設けられた電極１２の厚さによりエッチングで形成可能な範囲となるが、通常ピッチＰ＝０．２ｍｍ〜０．０２ｍｍで、これに呼応して細線幅Ｗ＝０．１ｍｍ〜０．０１ｍｍが良いといえる。
【００２０】
一方、前記フレキシブル基板１０の電極１２を接続するリジッド基板２０は、図２に示すように、フレキシブル基板１０の電極１２に相対する位置に電極２２が配置されている。
【００２１】
これらリジッド基板２０とフレキシブル基板１０との電極同士の接続は、絶縁性有機接着剤（熱硬化性樹脂）を用いて、図３（ａ）に示すように、電極１２，２２同士を対向させヒートシーラーによって熱圧着する。なお、図において、下側（図面背面側）がリジット基板２０で上側はフレキシブル基板１０であるが、フレキシブル基板１０の基板自体は透過させて表示している。
図３（ｂ）は図３、（ａ）の中の丸で囲んだ部分の拡大図である。
【００２２】
このように、フレキシブル基板１０の電極１２を複数の細線により分割したような構成にすると、特許文献１に記載された例のように電極上にバンプを形成したのと同じような効果が生じ、集中荷重を得やすいため全体的に低荷重にて接続することができる。
【００２３】
また、一つの電極１２を複数の細線１２ａによる細線化としているので、細線１２ａ間の隙間がダムを形成して、接着剤が外側に流れ出さず溜め込むことができ、信頼性の高い接続を得ることができる。
【００２４】
また、従来、バンプを形成しないで電極同士を比較的低い圧力で接続するには、異方導電性接着剤を用いて接続する必要があったが、この実施形態によれば、電極を複数の細線で構成したので、絶縁性接着剤によって直接電極同士を接続することができるので、低抵抗でかつ高電流容量をリークの発生を低く抑えて実現することができる。
【００２５】
なお、上記実施形態では、電極１２を細線１２ａにて櫛の歯状に形成しているが、これに限らず全部の細線１２ａが同じように曲線を描いていても良く、また途中から一斉に折れ曲がっていても良い。要は、接着剤を溜め込むダム状の部分を形成できるような形状であればかまわない。
【００２６】
なお、上記実施の形態では、フレキシブル基板１０の電極１２を細線化したけれど、リジット基板２０の電極２２の方を細線化しても同様の効果を得ることができる。
【００２７】
【実施例】
細線１２ａの数４本、ピッチＰ＝０．１ｍｍ、細線１２ａの幅Ｗ＝０．０５ｍｍとして、接着剤は信越ポリマー製ＪＳ−ＫＮ用接着剤Ｋを電極１２に塗布し、リジット基板２０に対しヒートシール条件（圧力１．５ＭＰａ、シール温度１２０°Ｃ、シール時間１０ｓｅｃ、シール幅１．５ｍｍ）で、０．３ｍｍ厚のシリコン緩衝シートを用いてヒートシールを行った。
これにより、導通抵抗３０ｍΩの接続を得ることができた。また、このものを６０°Ｃで５００時間の信頼性評価を行ったが、接続抵抗の上昇はみられず、安定した接続を得ることができた。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るリジット基板とフレキシブル基板との電極接続構造によれば、フレキシブル基板又はリジッド基板の何れか一方の電極を複数の細線で構成したので、集中荷重を得やすいため全体的に低荷重にて接続することができ、接着剤を用いて、低抵抗接続により高電流容量を確保することができる。
【００２９】
また、一つの電極を複数の細線による電極としているので、無駄な配線パターンであるダミー電極等を設けなくとも、細線間の隙間がダムを形成し、接着剤が外側に流れ出さず溜め込むことができ、信頼性の高い接続を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るリジッド基板とフレキシブル基板との電極接続構造の実施形態のうち、フレキシブル基板の端部を示す図である。
【図２】本発明に係るリジッド基板とフレキシブル基板との電極接続構造の実施形態のうち、リジッド基板の端部を示す図である。
【図３】本発明に係るリジッド基板とフレキシブル基板との電極接続構造の実施形態で、その接続状態を示す図である。
【図４】リジッド基板とメイン基板間をフレキシブル基板で接続した状態を示す概念図である。
【図５】従来のリジッド基板とフレキシブル基板との電極接続構造を示す図である。
【図６】同じく、従来のリジッド基板とフレキシブル基板との電極接続構造を示す図である。
【符号の説明】１
１０フレキシブル基板
１２電極
１２ａ細線
２０リジッド基板
２２電極

Claims

リジット基板とフレキシブル基板との電極を、接着剤を用いて電気的に接続する電極接続構造において、リジット基板またはフレキシブル基板の何れか一方の電極を、相対する基板の電極幅に対して複数本に細線化したことを特徴とするリジット配線基板とフレキシブル配線基板の接続構造。
前記細線化した電極は、ピッチが０．２ｍｍ〜０．０２ｍｍで線幅が０．１ｍｍ〜０．０１ｍｍの範囲のものが櫛の歯状に並設されていることを特徴とする請求項１記載のリジット基板とフレキシブル基板の電極接続構造。
前記接着剤は導電性粒子を含まない接着剤であることを特徴とする請求項１又は２記載のリジット基板とフレキシブル基板の電極接続構造。