JP2007012662A - フレキシブルプリント基板とその接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 異方性導電性材料を用いた接続において、接続抵抗を低くする。
【解決手段】 本発明のフレキシブルプリント基板１においては、回路配線３の接続端子部表面に、異方性導電材料中の導電性粒子を捕捉する凹部６を設けることにより、回路配線３上に必ず導電性粒子が位置することとなる。これにより被接続部材との導通を確実に確保できるので、接続抵抗を低くできる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、フレキシブルプリント基板と異方性導電材料を用いた接続構造に関するものである。

マイクロデバイスの製造工程における配線形成などに液滴吐出法（インクジェット法）が広く利用されている。この液滴吐出法はデバイス形成材料を含む機能液を液滴状にして液滴吐出ヘッドから吐出するものである。液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出する駆動素子（圧電素子）と、この駆動素子を制御する駆動回路（ＩＣドライバ）とからなり、これらは互いにワイヤボンディングで接続されている（たとえば特許文献１参照）。

電子機器の小型、軽量化に伴い、各電子素子間の接続距離をより小さくして、高密度での接続を行うことが要求されている。ところが、ワイヤボンディングによる接続では高密度化に限界があるので、フレキシブルプリント基板と異方性導電性材料とを用いて、圧電素子とＩＣドライバなどの電子素子間を接続する方法が本願出願人らによって既に提案されている（特許文献２参照）。
特開２０００−２９６６１６号公報 特願２００４−２５３９３８号公報

異方性導電材料は、導電性粒子を樹脂などのバインダ中に分散させてなるものである。対向する接続部材間に異方性導電性材料を介在させた後、これらに熱や圧力を加えてバインダを押し広げるとともに、少なくとも１個以上の導電性粒子を挟み込むことで、接続部材間の厚み方向へは導電性を持たせる一方で、その面方向に対しては絶縁性を示す接続を行うものである。このような接続原理のため、接続部材間での導通はその間に位置する導電性粒子の密度に依存しており、半田実装などに比べて接続の電気抵抗値が大きくなるという問題があった。そして、今後の更なる電子機器の小型軽量化に充分に対応するためには、接続部材間を低い電気抵抗値で接続することが求められている。
本発明は、前記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、異方性導電材料を用いて電子素子間を低抵抗値にて接続可能なフレキシブルプリント基板とこれを用いた接続構造を提供することを目的としている。

本発明のフレキシブル基板は、導電性粒子をバインダ中に分散させてなる異方性導電材料を用いて可撓性絶縁基板の表面に形成された回路配線を被接続部材に接続するフレキシブル基板であって、前記回路配線の接続端子上に凹部が設けられ、前記凹部の深さが前記導電性粒子の直径よりも小さいことを特徴とする。
本発明のフレキシブル基板を用いて接続する際、接着時に異方性導電材料に加圧、加熱を行うと、異方性導電材料に流動性が生じる。その際に異方性導電材料中の導電性粒子は回路配線表面よりも低い位置の凹部に流れ込み、そこから流出することがないので、凹部で異方性導電材料の導電性粒子を捕捉することができる。また、凹部の深さが導電性粒子の直径よりも小さいため、導電性粒子が凹部内に埋没することがなく、電気的な接続を確実にすることができる。よって、接続端部となる回路配線上での導電性粒子の存在密度が高くなるために、回路配線と被接続部材とを低抵抗値で接続することができる。

また、前記凹部に溝部が連設され、該溝部の幅は前記導電性粒子の直径よりも小さいことが望ましい。
溝部を形成することにより、凹部内に充填された異方性導電材料のうちバインダのみを効率よく排出することができる。溝部の幅は導電性粒子の直径よりも小さいので、一旦、凹部内で捕捉された導電性粒子がバインダと共に排出されることがなく、バインダのみを選択的に溝部から排出できる。よって、凹部内での導電性粒子の密度をより一層高めることができ、その結果、低抵抗値で接続を行うことができる。
加えて溝部を形成することにより、接続構造の表面に凹凸ができて、この凹凸を埋めるように異方性導電材料が充填されるので、平坦面を接着する場合に比べて、接着面の表面積が大きくなるので、接着強度を高くすることができる。

本発明のフレキシブルプリント基板の接続構造は、上記本発明のフレキシブルプリント基板を用い、前記異方性導電材料を介して前記接続端子と前記被接続部材とを電気的に接続することを特徴とする。
本発明のフレキシブルプリント基板を備えたものであるので、その接続抵抗値が低いばかりでなく、機械的強度に優れた接続を行うことができる。よって、これを電子素子間の接続に用いれば、高密度化された信頼性の高い接続を行うことができる。

以下、本発明を詳しく説明する。
図１および図２はいずれも本発明の接続構造を備えてなるフレキシブルプリント基板の一実施例の接続端子部を示したものである。図１はフレキシブルプリント基板１の接続部側表面からの概略平面図であり、図２は図１をＡ―Ａ´線断面視したものである。

本発明のフレキシブルプリント基板１は、可撓性絶縁基板２の表面に回路配線３が配線されてなるものであって、この回路配線３の端部に位置する接続端子部にて、異方性導電ペーストや異方性導電フィルムなどの異方性導電材料を用いて、図示しない被接続部材に接続されるものである。

異方性導電材料は導電性粒子とバインダとからなる。導電性粒子は、接続する部材どうしを電気的に導通させるためのものである。具体的には、ニッケル粒子や金メッキ処理が施された粒子のほか、スチレンやアクリルなどの樹脂や酸化チタンなどの粒子の表面に金メッキ処理したものなどを例示することができる。その形状は球形に近いものが好ましく、その粒径も特に限定されるものではないが、その用途に応じて数μｍ〜数十μｍの範囲で選択される。

バインダは接続部材間を機械的に固定するためのものであって、合成ゴム、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂などを用いることができ、耐熱性に優れたものとして、エポキシ系の熱硬化性樹脂などを好適に用いることができる。

可撓性絶縁基板１は、ポリイミドやポリエステル製の絶縁基板からなり、その表面に回路配線３が形成されている。回路配線３は、銅や金などの導電体を箔状などにプリント配線してなるものである。
本実施形態において、回路配線３は各配線が互いに平行となるように並列配線されており、配線のベースとなる銅層４上に、耐候性と導電性とに優れた金層５を積層してなる。本実施形態においては、９μｍの銅層上に０．２μｍの金層を積層してなる。回路配線３の積層数は本実施形態に限定されるものではなく、単一層であっても、また更なる積層配線であってもよい。回路配線３の配線ピッチおよび膜厚は特に限定されるものではない。可撓性絶縁基板１の板厚も同様に、特に限定されるものではないが、可撓性と機械的強度とを兼ね備えることが必要であるので、ポリイミドの場合には、２５μｍ程度が好適である。

回路配線３の表面には凹部６が形成されており、この凹部６で導電性粒子１０が捕捉できるように形成されている。
凹部６の平面形状は特に限定されるものではなく、図１に示したように円形のほか、楕円、矩形などを適宜選択することができるが、その形成幅は導電性粒子１０を捕捉できるように、少なくとも導電性粒子１０の直径よりも大きくする必要がある。また、凹部６の深さは、捕捉すべき導電性粒子１０の直径よりも小さければ特に限定されるものではない。導電性粒子１０の直径以上の深さとすると、凹部６内に導電性粒子１０が完全に収容されてしまい、被接続部材との接点がとれなくなるので好ましくない。この凹部６内に導電性粒子１０を効率よく捕捉できるようにするには、凹部６の深さは導電性粒子１０の直径の約半分程度が好ましい。たとえば４〜５μｍの粒径の導電性粒子１０に対しては、２〜３μｍの深さであることが好ましい。

異方性導電材料をフレキシブルプリント基板１の端子部の表面に塗布して、加熱または加圧すると、異方性導電材料は流動性を有するようになり、回路配線３の表面よりも低い位置に形成された凹部６内に向かって流動する。その際に、バインダは凹部６の周囲部に流出するが、導電性粒子１０は凹部６の側壁にぶつかるので、ここから流出することがない。よって、凹部６で導電性粒子１０が捕捉されることとなり、凹部６における導電性粒子１０の密度が高くなる。そして、この導電性粒子１０により被接触部材との導通をとることができるので、低い抵抗値で回路配線３と被接続部材とを接続することができるわけである。特に高精細化された回路配線３においては、回路配線３の線幅が非常に小さくなり、回路配線３上に１以上の導電性粒子１０が必ず配置されることが導通を確保するために重要となるが、本実施形態のフレキシブルプリント基板１によれば、凹部６で導電性粒子１０が必ず補足されるので、確実かつ低抵抗値で接続を行うことができる。

加えて、凹部６を設けることにより、回路配線３に凹凸ができて、その表面積が増大する。よってここに充填される異方性導電性材料との接着面積が増大して、フレキシブルプリント基板１の端子部と被接続部材とを高強度で接着することができる。
このように、本実施形態の接続構造によれば、高精細化された回路配線においても電気的および機械的に被接続部材と端子部とを確実に接続でき、種々の電子素子類の小型、軽量化を図ることができる。

なお、本実施形態においては、１本の回路配線３上に凹部６…を一列に整列させているが、本発明の接続構造およびフレキシブルプリント基板は本実施形態に限定されるものではなく、１本の回路配線３上に凹部６…を複数列にして配列させてもよく、あるいは千鳥格子状に配列させてもよい。

図３および図４は本発明の接続構造を有するフレキシブルプリント基板１１の第２の実施形態を示したものである。図３はフレキシブルプリント基板１１の接続部側表面からの概略平面図であり、図４は図３をＢ−Ｂ´線断面視したものである。
この実施形態が第１の実施形態と異なるところは溝部７が凹部６に連設されているところである。溝部７は異方性導電材料のバインダのみを凹部６から選択的に排出するために設けられたものであって、各凹部６の中心からその外側へ向かって放射線状に形成されている。本実施形態においては、１つの凹部６に対して４本の溝部７が連設されており、各溝部７が互いに直角をなす。この溝部７の溝幅は、凹部６に捕捉された導電性粒子１０が流出しないように導電性粒子１０の直径よりも小さく設定されている。溝部７の深さは、導電性粒子１０の直径よりも小さく、かつ凹部６の深さよりも小さく設定されている。例えば凹部６の深さが２〜３μｍであれば、溝部７の深さは１〜２μｍである。

このようなフレキシブルプリント基板１１の端子部を被接続部材と接続するには、回路配線３の上に異方性導電材料を載置または塗布した後、加熱および加圧する。加熱および加圧によって異方性導電材料は、他の部位よりも低くなっている凹部６内に流入するが、凹部６に溝部７を連設することにより、異方性導電材料の凹部６への流入をよりスムーズに行うことができる。
バインダは溝部７に導かれて凹部６から排出される。溝部７の溝幅は導電性粒子１０の粒径よりも小さく設定されているので、導電性粒子１０は凹部６から流出することがなく、その結果、導電性粒子１０のみが凹部６内に選択的に捕捉されることとなる。よって、回路配線３上に導電性粒子が高密度で位置することとなるので、低抵抗値にて被接続部材との接続を行うことができる。回路配線３が高精細化されても被接続部材と回路配線３との間の導通を確保することができる。加えて、溝部７を凹部６に連設することにより、回路配線３の表面積が非常に大きくなり、バインダとの接触面積が大きくなるので、機械的強度の高い樹脂接着を行うことができる。

以上説明したように、本実施形態の接続構造を備えたフレキシブルプリント基板を用いて実装を行えば、高精細化された電子素子同士の接続において限られた空間内でも、低抵抗値で高強度の接続を可能とし、信頼性の高い接続を行うことができるので、電子機器の小型化を図ることができる。

図５は、上記のフレキシブルプリント基板１，１１を用いた接続構造の一実施形態を示したものであって、薄膜圧電素子とそのＩＣドライバとを実装基板上で接続して液滴吐出ヘッド１０１としたものである。
液滴吐出ヘッド１０１はインクなどを含む機能液の液滴を吐出するヘッドであって、液滴が吐出されるノズル開口部１５を備えたノズル基板１６と、このノズル基板１６の上面に接続され、液滴が流れる流路を形成する流路形成基板１０と、この流路形成基板１０の上面に形成され、圧電素子３００の駆動によって変位する振動板４００と、この振動板４００の上面に接続され、リザーバ１００を形成するためのリザーバ形成基板２０と、リザーバ形成基板２０の上面側に設けられた圧電素子３００を駆動するための駆動回路部（ＩＣドライバ）２００とを備えてなるものであって、前記圧電素子３００と前記ＩＣドライバ２００とが本実施形態のフレキシブルプリント基板１，１１によって接続されている。フレキシブルプリント基板１，１１とリザーバ形成基板２０との間には、樹脂２０２が配置されており、フレキシブルプリント基板１，１１とリザーバ形成基板２０とは樹脂２０２で樹脂モールド固定されている。さらに、この樹脂２０２は、溝部７００の内側にも配置されており、フレキシブルプリント基板１，１１の端部１１２と圧電素子３００との接続部が樹脂モールドされている。

ＩＣドライバ２００は、フレキシブルプリント基板１，１１の回路配線３側の面（図面において下面側）に載置されて回路配線３に接続されており、この回路配線３を通してフレキシブルプリント基板１，１１の端部１１２にて圧電素子３００と接続されている。圧電素子３００はリザーバ形成基板２０の下側面に位置するのに対して、ＩＣドライバ２００はリザーバ形成基板２００の上側面に位置しており、これらの間にはリザーバ形成基板２００の厚さ分の段差がある。本実施形態のフレキシブルプリント基板１，１１を用いれば、このように高精細化された限られた空間内でも、低抵抗値で高強度の接続を可能とし、信頼性の高い接続を行うことができるので、液滴吐出ヘッドの小型化を図ることができる。

本発明の第１実施形態のフレキシブルプリント基板の概略平面図。 同第１実施形態のフレキシブルプリント基板のＡ−Ａ´線概略断面図。 本発明の第２実施形態のフレキシブルプリント基板の概略平面図。 同第２実施形態のフレキシブルプリント基板のＢ−Ｂ´線概略断面図。 本発明の液滴吐出ヘッドの一例を示す概略断面図。

符号の説明

１，１１…フレキシブルプリント基板、２…可撓性絶縁基板、３…回路配線、６…凹部、７…溝部、１０…導電性粒子。

Claims (3)

1. 導電性粒子をバインダ中に分散させてなる異方性導電材料を用いて可撓性絶縁基板の表面に形成された回路配線を被接続部材に接続するフレキシブル基板であって、
   前記回路配線の接続端子上に凹部が設けられ、前記凹部の深さが前記導電性粒子の直径よりも小さいことを特徴とするフレキシブル基板。
2. 前記凹部に溝部が連設され、前記溝部の幅は前記導電性粒子の直径よりも小さいことを特徴とする請求項１記載のフレキシブル基板。
3. 請求項１または請求項２に記載のフレキシブルプリント基板を用い、前記異方性導電材料を介して前記接続端子と前記被接続部材とを電気的に接続することを特徴とするフレキシブルプリント基板の接続構造。
   
   

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