JP2010278388A - 接続方法,接続構造および電子機器 - Google Patents

接続方法,接続構造および電子機器 Download PDF

Info

Publication number
JP2010278388A
JP2010278388A JP2009132076A JP2009132076A JP2010278388A JP 2010278388 A JP2010278388 A JP 2010278388A JP 2009132076 A JP2009132076 A JP 2009132076A JP 2009132076 A JP2009132076 A JP 2009132076A JP 2010278388 A JP2010278388 A JP 2010278388A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
adhesive
connection
connection method
electrode
solder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2009132076A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4746687B2 (ja
Inventor
Masamichi Yamamoto
正道 山本
Kyoichiro Nakatsugi
恭一郎 中次
Takashi Yamaguchi
喬 山口
Shigeki Kawakami
茂樹 川上
Michihiro Kimura
道廣 木村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Sumitomo Electric Printed Circuits Inc
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Sumitomo Electric Printed Circuits Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to JP2009132076A priority Critical patent/JP4746687B2/ja
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd, Sumitomo Electric Printed Circuits Inc filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to CN2010800242250A priority patent/CN102450112A/zh
Priority to PCT/JP2010/058356 priority patent/WO2010140469A1/ja
Priority to EP11192441A priority patent/EP2453726A1/en
Priority to EP11192444.5A priority patent/EP2445322B1/en
Priority to US13/375,670 priority patent/US20120067619A1/en
Priority to KR1020117028483A priority patent/KR20120029406A/ko
Priority to EP10783253.7A priority patent/EP2440024B1/en
Priority to TW099117400A priority patent/TW201108340A/zh
Publication of JP2010278388A publication Critical patent/JP2010278388A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4746687B2 publication Critical patent/JP4746687B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099Material
    • H01L2224/29198Material with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials in the form of a matrix with a filler, i.e. being a hybrid material, e.g. segmented structures, foams
    • H01L2224/29199Material of the matrix
    • H01L2224/2929Material of the matrix with a principal constituent of the material being a polymer, e.g. polyester, phenolic based polymer, epoxy
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099Material
    • H01L2224/29198Material with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials in the form of a matrix with a filler, i.e. being a hybrid material, e.g. segmented structures, foams
    • H01L2224/29298Fillers
    • H01L2224/29299Base material
    • H01L2224/293Base material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73201Location after the connecting process on the same surface
    • H01L2224/73203Bump and layer connectors
    • H01L2224/73204Bump and layer connectors the bump connector being embedded into the layer connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/838Bonding techniques
    • H01L2224/8385Bonding techniques using a polymer adhesive, e.g. an adhesive based on silicone, epoxy, polyimide, polyester
    • H01L2224/83851Bonding techniques using a polymer adhesive, e.g. an adhesive based on silicone, epoxy, polyimide, polyester being an anisotropic conductive adhesive

Landscapes

  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
  • Combinations Of Printed Boards (AREA)

Abstract

【課題】製造工程を簡素化しつつ、安価に接着剤接続構造を実現しうる接続方法及び電子機器を提供する。
【解決手段】母基板20は、リジッド基板21と、リジッド基板21上に設けられた接着剤接続用電極22および半田接続用電極26とを有している。半田接続用電極26は、OSP処理による有機膜25で覆い、接着材接続用電極22の表面は、OSP処理による有機膜や貴金属めっき層は形成せずに、脱着自在の保護膜28で覆う。半田層50によって半田接続構造Dを形成する際、保護膜28により接着材接続用電極22の酸化を防ぐ。その後、保護膜28を除去してから、接着剤30を用いて、電極12,22を接続し、接着剤接続構造Cを形成するので、各電極22,26の導通が容易となる。これにより、半田接続構造と接着剤接続構造とを円滑に形成することができる。
【選択図】 図7

Description

本発明は、接着剤により電気的接続を行うようにした接続方法,その接続方法により形成される接続構造および電子機器に関する。
近年の電子機器の小型化、高機能化の流れの中で、構成部品(例えば、液晶製品における電子部品)内の接続端子の微小化が進んでいる。このため、エレクトロニクス実装分野においては、そのような端子間の接続を容易に行える種々の異方導電性接着剤として、フィルム状の接着剤が広く使用されている。例えば、銅電極等の接着剤接続用電極が設けられたフレキシブルプリント配線板(FPC)やリジッドプリント配線板(PWBまたはPCB)等のプリント配線板と、銅電極等の配線電極が形成されたガラス基板等の配線基板との接合や、プリント配線板とICチップ等の電子部品との接合に使用されている。
この異方導電性接着剤は、絶縁性の樹脂組成物中に導電性粒子を分散させた接着剤であり、被接続部材同士の間に挟まれ、加熱、加圧されて、被接続部材同士を接着する。即ち、加熱、加圧により接着剤中の樹脂が流動し、例えば、プリント配線板の表面に形成された接着剤接続用電極と、配線基板の表面に形成された配線電極の隙間を封止すると同時に、導電性粒子の一部が対峙する配線電極と接着剤接続用電極の間に噛み込まれて電気的接続が達成される。ここで、一般的に、プリント配線板の接着剤接続用電極および配線基板の配線電極のそれぞれには、酸化防止及び導電性の確保を目的として、金メッキが施されている(例えば、特許文献1参照)。
特開平10−79568号公報
しかしながら、この金メッキは、接着剤接続用電極および配線電極の表面にニッケルメッキ層を形成した上で、金メッキ層を形成するため、製造工程が複雑になってしまう。その結果、フレキシブルプリント配線板および配線基板などを互いに接続する際の製造コストが高くなる問題を含んでいた。
本発明の目的は、製造工程を簡素化しつつ、安価に接着剤接続構造を実現するための接続方法を提供することにある。
本発明の接続方法は、接着剤接続用電極および半田接続用電極が設けられた基材を用いて行われる。そして、半田接続用電極のみを、OSP処理による有機膜、または貴金属めっき層で被覆した後、非酸化性雰囲気中で、半田リフロー処理することにより、半田接続用電極を被半田接続導体に接合する。その後、熱硬化性樹脂を主成分とする接着剤を介して接着剤接続用電極と被接続導体とを互いに接着させることにより電気的に接続する。
接着剤としては、後述するように,いわゆる異方導電性接着剤(ACF)と、絶縁性接着剤(NCF)とがあるが、いずれの接着剤を用いてもよい。
上記有機膜を形成する処理は、一般的には、プリフラックス処理(OSP処理:Organic Solderability Preservation)と呼ばれている。
上記基材としては、プリント配線板の基材フィルム,電子部品の電極の下地部材などがある。被接続導体や被半田接続導体には、他のプリント配線板の電極,電子部品の電極,コネクタの電極などがある。また、被接続導体と被半田接続導体とは、共通の部材に設けられていてもよいし、相異なる部材に設けられていてもよい。
本発明により、以下の作用効果が得られる。
接着剤接続用電極には、従来、酸化防止用の金めっきが施されていた。それに対し、OSP処理によって有機膜を形成する工程は、金めっき層を形成する工程と比較して、製造工程が簡素化される。また、高価な金を使用しないので、材料コストも低減されるが、反面、次のような不利益もある。
OSP処理により形成された有機膜は、構成材料の種類やその後の環境により、硬さの幅がある。たとえば、半田リフローなどの高温処理を経たり、紫外線を浴びるなどより架橋部分が増加すると、硬さがきわめて高くなることがある。その場合、絶縁性接着剤を用いた場合には、接続工程で、接着剤接続用電極と被接続導体との間で、各一部が有機膜を突き破って相接触することが困難になる。また、導電性粒子を含む異方導電性接着剤を用いた場合には、接続工程で、導電性粒子が有機膜を突き破って電極等に接触することが困難になる。その結果、接続工程で、接着剤接続用電極と被接続導体との間で導通不良が生じるおそれがある。
それに対し、本発明では、接着剤接続用電極には、OSP処理による有機膜や貴金属めっき層を形成せずに、半田接続用電極のみをOSP処理による有機膜や貴金属めっき層で覆ってから、半田による接合(半田リフロー処理)を行っている。
そして、その後、接着剤による接続工程を行うので、電極と被接続導体とが、直接または導電性粒子を介して互いに導通し合う。よって、基材上の接着剤接続用電極と,被接続部材上の被接続導体との間における導通不良の発生を抑制することができる。
そして、半田接続用電極をOSP処理による有機膜で覆うと、上述のように、金めっきが不要となることで、製造コストが低減する。また、半田接続用電極を貴金属めっき層で覆った場合でも、接着剤接続用電極上には貴金属めっきが不要となり、かつ、OSP処理は行わないので、製造コストが低減する。
半田リフロー工程の前に、接着剤接続電極上に、着脱自在な保護膜を形成しておいて、接着剤による接続を行う前に、保護膜を除去することもできる。これによっても、電極と被接続導体とが、直接または導電性粒子を介して互いに導通し合う。しかも、接着剤接続用電極上への酸化膜の形成を抑制することができ、接着剤接続用電極と被接続導体との間の導通不良を確実に抑制することができる。
半田による接合を行った後、接着剤による接続を行う前に、接着剤接続用電極上の酸化膜を除去してもよい。これにより、接着剤接続用電極と被接続導体との間の導通不良を確実に抑制することができる。
半田による接合(半田リフロー処理)は、酸素濃度が1%以下の非酸化性雰囲気で行うことが好ましい。これにより、背着剤接続用電極の表面を露出させていても、その表面における酸化膜の形成を抑制することができる。
用いられる接着剤は、導電性粒子を含有した異方導電性接着剤であることが好ましい。導電性粒子は、有機膜を突き破って接着剤接続用電極に容易に接触することが可能である。
接着剤として、複数の金属粒子が鎖状に繋がった形状、または針形状を有する金属粉末からなる導電性粒子を含有したものを用いることが好ましい。これにより、製造過程で、導電性粒子が有機膜を突き破る機能が高くなり、接着剤接続構造を円滑に形成することができる。
その場合、導電性粒子のアスペクト比が5以上であることにより、導電性粒子同士の接触確率が高くなる。その結果、導電性粒子の配合量を増やすことなく、接着剤接続構造を円滑に形成することができる。
また、異方導電性接着剤を用いる場合、フィルム形状を有するものを用いることが好ましい。これにより、異方導電性接着剤の取り扱いが容易になる。また、加熱加圧処理により接着剤接続構造を形成する際の作業性が向上する。
その場合、導電性粒子の長径方向を、フィルム形状を有する接着剤の厚み方向に配向させることがより好ましい。これにより、接着剤の面方向においては、隣り合う電極間や導体間の絶縁を維持して短絡を防止することができる。一方、接着剤の厚み方向においては、多数の電極−導体間を一度に、かつ各々を独立して導電接続して、低抵抗を得ることが可能となる。
本発明の基材としては、種々の配線部材や基板類がある。
配線部材には、フレキシブルプリント配線板,リジッドプリント配線板などの配線板や、同軸ケーブル配線、フラットケーブル配線などのケーブル配線など、電極を有する多種の配線が含まれる。
特に、フレキシブルプリント配線板は、携帯電話,デジタルカメラ,ビデオカメラ等のカメラ、ポータブルオーディオプレーヤ、ポータブルDVDプレーヤ、ポータブルノートパソコンなど、多くの電子機器に内蔵されており、本発明に用いることで、格別の効果が得られる。
本発明の接続構造は、上記接続方法を用いて形成されたものであり、本発明の電子機器は、上記接続方法を用いて組み立てられたものである。
本発明の接続構造や電子機器により、製造工程の簡素化と金めっきの使用量の低減とを通じて、製造コストの削減を実現することができる。
本発明の接続方法,接続構造または電子機器によると、製造工程を簡素化しつつ、製造コストの削減を実現することができる。
本発明の実施の形態に係る電子機器である携帯端末の構造を概略的に示す斜視図である。 実施の形態に係る携帯端末の接続部分の構成例を示す断面である。 実施の形態に係る接着剤接続構造を形成する前の配線体の端部を示す斜視図である。 フレキシブルプリント配線板および電子部品と、母基板との間に形成される接着剤接続構造および半田接続構造の例1を示す断面図である。 接着剤接続構造および半田接続構造の例2を示す断面図である。 導電性粒子の短径と長径の比を説明する図である。 (a)〜(d)は、接着剤接続構造および半田接続構造を有する電子部品の組立方法の例1の手順を示す断面図である。 (a)〜(d)は、接着剤接続構造および半田接続構造を有する電子部品の組立方法の例2の手順を示す断面図である。
−電子機器−
図1は、本発明の実施の形態に係る電子機器である携帯端末100の構造を概略的に示す斜視図である。
携帯端末100は、各種情報を表示するための表示部103と、入力部104と、ヒンジ部105とを備えている。表示部103には、液晶表示パネルを用いた表示装置106やスピーカ等が設けられている。入力部104には、入力キーやマイクが設けられている。ヒンジ部105は、入力部104と表示部103とを回動自在に連結している。
図2は、実施の形態に係る携帯端末100のヒンジ部105を介した接続部分の構成を示す断面である。
表示部103には、表示部筐体131と、表示部基板135とが主要部材として設けられている。表示部基板135は、表示装置106に表示用信号を送るための回路等を備えている。表示部筐体131は、互いに連結された第1筐体131aと第2筐体131bとを有している。そして、第1筐体131aと第2筐体131bとの間に、貫通穴133が設けられている。
入力部104には、入力部筐体141と、入力部基板145とが主要部材として設けられている。入力キー基板145は、入力キーから送られる信号を制御するための回路等を備えている。入力部筐体141は、互いに連結された第1筐体141aと第2筐体141bとを有している。そして、第1筐体141aと第2筐体141bとの間に、貫通穴143が設けられている。
また、ヒンジ部105を経て、入力キー基板145と表示部基板135とを接続する配線体Aが設けられている。配線体Aは、FPC10と、FPC10の両端に設けられ、異方導電性接着剤30を介した接着剤接続構造Cとを備えている。
また、入力キー基板145には、電子部品を半田により接合した半田接合部Dが設けられている。図示されていないが、同様に、表示部基板135にもは、電子部品を半田により接合した半田接合部Dが設けられている。
−電極構造および配線体−
図3は、本実施の形態の接着剤接続構造Cを形成する前の配線体Aの端部を示す斜視図である。配線体Aは、FPC10(基材)と、その端部に設けられた電極構造Bとを有している。
FPC10は、回路層(破線参照)が形成されたベースフィルム11と、ベースフィルム11を被覆するカバーレイ13とを備える構造が一般的である。回路層の端部は、被接続導体との電気的接続を行うための接着剤接続用電極12となっている。
FPC10のベースフィルム11の材料としては、ポリイミド樹脂,ポリエステル樹脂,ガラスエポキシ樹脂等がある。カバーレイ13の材料としては、一般的には、ベースフィルムと同じ材料が用いられる。その他、エポキシ樹脂,アクリル樹脂,ポリイミド樹脂,ポリウレタン樹脂などが用いられる。
FPC10の回路層は、ベースフィルム11上に銅箔等の金属箔を積層し、金属箔を、常法により、露光、エッチングすることにより形成される。回路層は、銅または銅合金によって構成されるのが一般的である。回路層の中でも、接着剤接続用電極12は露出しており、一般的には、接着剤接続用電極12の酸化防止膜として機能する金めっき層が設けられる。
それに対し、本実施の形態の電極構造Bにおいては、接着剤接続用電極12には、金めっき層や他の貴金属めっき層(銀めっき層,白金めっき層,パラジウムめっき層等)は設けられていない。また、後述するOSP処理による有機膜も設けられていない。
代わりに、接着剤接続用電極12は、着脱自在な保護膜28により被覆されている。
本実施の形態の電極構造Bおよび配線体Aによると、以下の効果を発揮することができる。
従来は、異方導電性接着剤(ACF)や絶縁性接着剤(NCF)を用いた接続が行われる接着剤接続用電極上には、酸化防止膜として金めっき層などの貴金属めっき層が形成されている。
それに対し、本実施の形態では、接着剤接続用電極12が、着脱自在な保護膜28により被覆されている。着脱自在な保護膜の例としては、粘着剤テープがあるが、これに限定されるものではない。
着脱自在な保護膜は、簡易な酸化防止膜であって、単に貼り付ける等の簡単な手間で住、コストもきわめて安価である。よって、金めっき層等の貴金属めっき層を形成する手間や材料費が不要となり、製造コストが低減する。また、後述するOSP処理による有機膜を形成するのに比べても、製造コストが低減する。
一般的に、FPC10などの配線体上には、半田で実装される部材が搭載されることが多い。その場合、接着剤接続用電極12が露出していると、半田リフロー炉の雰囲気によっては、表面に酸化膜が形成される可能性が高い、そのために、接着剤接続用電極12と被接続導体との接着剤による接続後に、接着剤接続用電極12と被接続導体との間の接続抵抗が増大するおそれがある。
ここで、本実施の形態では、接着剤接続用電極12上に形成された保護膜28によって接着剤接続用電極12の酸化が抑制されるので、接着剤接続用電極12と被接続導体との間の接続抵抗を小さく抑制することができる。
なお、保護膜28を形成しない場合でも、酸素濃度が1体積%以下の非酸化性雰囲気で半田リフロー処理を行うことにより、接着剤接続用電極12の酸化が抑制されるので、同様の効果を得ることができる。
なお、電極構造Bが設けられる基材は、フレキシブルプリント配線板(FPC)に限らず、硬質プリント配線板(PWB)などの他の種類の配線板,ケーブル配線,電子部品,コネクタなどであってもよい。
−接着剤接続構造の例1−
図4は、FPC10(フレキシブルプリント配線板)および電子部品40と、母基板20との間に形成される接着剤接続構造Cおよび半田接続構造Dの例1を示す断面図である。この接着剤接続構造Cは、絶縁性接着剤(NCF)を用いて形成されるものである。
母基板20は、リジッド基板21と、リジッド基板21上に設けられた接着剤接続用電極22および半田接続用電極26とを有している。この母基板20は、図1に示す表示部基板135や入力キー基板145に相当するPWB(リジッドプリント配線板)である。FPC10は、接着剤接続用電極12(被接続導体)をベースフィルム11の下側に向けて、母基板20上に実装されている。電子部品40は、チップ41の一部にチップ側電極42(被半田接続導体)を有しており、チップ側電極42をチップ41の下側に向けて配置されている。
母基板20の接着剤接続用電極22および半田接続用電極26は、リジッド基板21上に銅箔等の金属箔を積層し、金属箔を、常法により、露光、エッチングすることにより形成されている。
そして、接着剤接続構造Cにおいては、NCFである接着剤30の締め付け力によって、両電極12,22が互いに強く接触しあって導通している。半田接続構造Dにおいては、半田層50と各電極26,42との合金化により、両電極26,42が互いに導通している。
接着剤30は、熱硬化樹脂を主成分とし、これに硬化剤,各種フィラーを添加したものである。熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、尿素樹脂、ポリイミド樹脂等が挙げられる。このうち、特に、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を使用することにより、フィルム形成性、耐熱性、および接着力を向上させることが可能となる。また、接着剤30は、上述の熱硬化性樹脂のうち、少なくとも1種を主成分としていればよい。
なお、使用するエポキシ樹脂は、特に制限はないが、例えば、ビスフェノールA型、F型、S型、AD型、またはビスフェノールA型とビスフェノールF型との共重合型のエポキシ樹脂や、ナフタレン型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂等を使用することができる。また、高分子量エポキシ樹脂であるフェノキシ樹脂を用いることもできる。
ここで、接着剤接続構造Cおよび半田接続構造Dを形成する前に、半田接続用電極26,42は、後述するOSP処理による有機膜で覆われている。そして、半田リフロー工程において、半田接続用電極26および被半田接続電極42上の有機膜は半田層50に溶け込む。一方、接着剤接続用電極22および接着剤接続用電極12には、図3に示す保護膜28が貼り付けられていたが、半田リフロー工程の終了後、除去されている(後述する図7(b),(c)参照)。
ただし、接着剤接続用電極12の表面にOSP処理による有機膜15を形成しておいてもよい(図4の破線参照)。FPC10が半田リフロー処理を経ない場合には、有機膜15の熱分解温度は半田リフロー処理の温度よりも高い必要はない。
接着剤30による接続時には、熱分解した有機膜を除去した後、FPC10を介して、接着剤30を母基板20の方向へ所定の圧力で加圧しつつ、接着剤30を加熱溶融させる(以下、「加熱加圧処理」という。)。これにより、接着剤30中の熱硬化性樹脂を硬化させ、その収縮に伴う締め付け力によって、FPC10と母基板20の各電極12,22を互いに強く接触させ、導通させている。このとき、接着剤接続用電極12の一部(導通部分)は、有機膜15に覆われることなく互いに導通されている。
本実施の形態では、FPC10の接着剤接続用電極12は、エッチングにより表面が粗くなるように加工されている。但し、エッチングだけでなく、エンボス加工などの機械加工を用いてもよい。
電極12が有機膜15で覆われている場合、少なくとも一方の電極の表面に突起部があれば、突起部が有機膜15を突き破るので、両電極12,22が確実に接触しうる。なお、有機膜15が形成されていない場合には、必ずしも接着剤用電極12の表面が粗く加工されている必要はないが、粗く加工されている方が、接触を確保することが容易である。
なお、両電極12,22間にバンプが配置されていてもよい。
本例1によると、電極構造の効果に加えて、以下の効果を発揮することができる。
たとえば、接着剤接続用電極22が、後述するOSP処理による有機膜で覆われている場合、母基板20が半田リフロー工程を経ることで、有機膜が硬質化する。その場合、各電極12,22間の電気的に接続する接続抵抗が大きくなるおそれがある。特に、半田リフロー炉において加熱されると、有機膜が硬質化しやすい。
その結果、接着剤接続用電極12の突起部が、硬質化した有機膜を突き破りにくくなり、接続抵抗の増大を招くことになる。
それに対し、本実施の形態では、各電極12,22上には、有機膜を形成することなく接続工程を行うので、接着剤接続用電極12の突起部と接着剤接続用電極22とが容易に接触する。
なお、接着剤接続用電極12上に有機膜15を形成した場合でも、FPC10が半田リフロー工程を経ない場合には、有機膜15が硬質化していないので、接着剤接続用電極12の突起部が有機膜を突き破ることは容易である。FPC10が半田リフロー工程を経る場合には、本実施の形態のごとく、接着剤接続用電極12の上に保護膜を貼り付けておくことが好ましい。
よって、接着剤接続用電極12と,接着剤接続用電極22(被接続導体)との間における導通不良の発生(接続抵抗の増大など)を抑制することができる。
−接着剤接続構造の例2−
図5は、接着剤接続構造Cおよび半田接続構造Dの例2を示す断面図である。この接着剤接続構造Cにおいては、異方導電性接着剤(ACF)である接着剤30を用いている。すなわち、本例の接着剤30は、熱硬化性樹脂を主成分とする樹脂組成物31中に、導電性粒子36を含ませたものである。
本例においても、母基板20は、リジッド基板21と、リジッド基板21上に設けられた接着剤接続用電極22および半田接続用電極26とを有している。本例においても、接着剤接続用電極12および接着剤接続用電極22の表面には、金めっき層もOSP処理による有機膜も形成されていない。
そして、各電極12,22は、導電性粒子36を介して互いに導通している。導電性粒子36は、微細な金属粒子が多数直鎖状に繋がった形状、または針形状を有する金属粉末からなる。
なお、本例においても、例1のように電極12,22同士が直接接触している箇所が存在していてもよい。
本例においても、接着剤接続構造Cおよび半田接続構造Dを形成する前に、各電極26,42は、図3に示す有機膜15と同様の有機膜で覆われている。そして、半田リフロー工程において、半田接続用電極26および被半田接続電極42上の有機膜は半田層50に溶け込む。一方、接着剤接続用電極22および接着剤接続用電極12上には、着脱自在な保護膜が設けられていたが、半田リフロー工程後に、除去されている。
ただし、FPC10の接着剤接続用電極22の上に、図中破線で示す有機膜15が設けられていてもよい。
接続時には、上述の加熱加圧処理により、接着剤30中の熱硬化性樹脂を硬化させ、その収縮に伴う締め付け力によって、導電性粒子36を介して各電極12,22を互いに接続させている。
この例では、当初から、樹脂組成物31中に微細な金属粒子が多数直鎖状に繋がった形状、または針形状を有する導電性粒子36を含ませている。
ただし、樹脂組成物31中に、微細な金属粒子からなる導電性粒子がランダムに分散したものを用いてもよい。その場合でも、加熱加圧処理を行うことにより、各電極12,22間では、微細な金属粒子が多数繋がった形状になるからである。
例2に使用される異方導電性接着剤としては、汎用されているもの、すなわち、エポキシ樹脂等の絶縁性の熱硬化性樹脂を主成分とする樹脂組成物中に、導電性粒子36が分散されたものが使用できる。例えば、エポキシ樹脂に、ニッケル、銅、銀、金あるいは黒鉛等の導電性粒子の粉末が分散されたものが挙げられる。ここで、熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、尿素樹脂、ポリイミド樹脂等が挙げられる。このうち、特に、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を使用することにより、異方導電性接着剤のフィルム形成性、耐熱性、および接着力を向上させることが可能となる。また、異方導電性接着剤は、上述の熱硬化性樹脂のうち、少なくとも1種を主成分としていれば良い。
なお、使用するエポキシ樹脂は、特に制限はないが、例えば、ビスフェノールA型、F型、S型、AD型、またはビスフェノールA型とビスフェノールF型との共重合型のエポキシ樹脂や、ナフタレン型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂等を使用することができる。また、高分子量エポキシ樹脂であるフェノキシ樹脂を用いることもできる。
また、エポキシ樹脂の分子量は、異方導電性接着剤に要求される性能を考慮して、適宜選択することができる。高分子量のエポキシ樹脂を使用すると、フィルム形成性が高く、また、接続温度における樹脂の溶解粘度を高くでき、後述の導電性粒子の配向を乱すことなく接続できる効果がある。一方、低分子量のエポキシ樹脂を使用すると、架橋密度が高まって耐熱性が向上するという効果が得られる。また、加熱時に、上述の硬化剤と速やかに反応し、接着性能を高めるという効果が得られる。従って、分子量が15000以上の高分子量エポキシ樹脂と分子量が2000以下の低分子量エポキシ樹脂とを組み合わせて使用することにより、性能のバランスが取れるため、好ましい。なお、高分子量エポキシ樹脂と低分子量エポキシ樹脂の配合量は、適宜、選択することができる。また、ここでいう「平均分子量」とは、THF展開のゲルパーミッションクロマトグラフィー(GPC)から求められたポリスチレン換算の重量平均分子量のことをいう。
また、本例および例1に使用される接着剤30として、潜在性硬化剤を含有する接着剤が使用できる。この潜在性硬化剤は、低温での貯蔵安定性に優れ、室温では殆ど硬化反応を起こさないが、熱や光等により、速やかに硬化反応を行う硬化剤である。この潜在性硬化剤としては、イミダゾール系、ヒドラジド系、三フッ化ホウ素−アミン錯体、アミンイミド、ポリアミン系、第3級アミン、アルキル尿素系等のアミン系、ジシアンジアミド系、酸無水物系、フェノール系、および、これらの変性物が例示され、これらは単独または2種以上の混合物として使用できる。
また、これらの潜在性硬化剤中でも、低温での貯蔵安定性、および速硬化性に優れているとの観点から、イミダゾール系潜在性硬化剤が好ましく使用される。イミダゾール系潜在性硬化剤としては、公知のイミダゾール系潜在性硬化剤を使用することができる。より具体的には、イミダゾール化合物のエポキシ樹脂との付加物が例示される。イミダゾール化合物としては、イミダゾール、2−メチルイミダゾール、2−エチルイミダゾール、2−プロピルイミダゾール、2−ドデシルイミダゾール、2−フィニルイミダゾール、2−フィニル−4−メチルイミダゾール、4−メチルイミダゾールが例示される。
また、特に、これらの潜在性硬化剤を、ポリウレタン系、ポリエステル系等の高分子物質や、ニッケル、銅等の金属薄膜およびケイ酸カルシウム等の無機物で被覆してマイクロカプセル化したものは、長期保存性と速硬化性という矛盾した特性の両立を図ることができるため、好ましい。従って、マイクロカプセル型イミダゾール系潜在性硬化剤が、特に好ましい。
本例2によると、接着剤接続用電極12,22に、OSP処理による有機膜も金めっき層等の貴金属めっき層も設けないことで、例1と同様の効果を発揮することができる。ただし、本例では、導電性粒子36を介して、各電極12,22が互いに導通している。
また、異方導電性接着剤として、図5に示す形状を有するものを使用する場合は、特に以下の構成を採ることができる。
具体的には、異方導電性接着剤として、例えば、上述のエポキシ樹脂等の絶縁性の熱硬化性樹脂を主成分とし、当該樹脂中に、微細な金属粒子(例えば、球状の金属微粒子や金属でメッキされた球状の樹脂粒子からなる金属微粒子)が多数直鎖状に繋がった形状、または針形状を有する、所謂アスペクト比が大きい形状を有する金属粉末により形成された導電性粒子36が分散されたものを使用することができる。なお、ここで言うアスペクト比とは、図6に示す、導電性粒子36の短径(導電性粒子36の断面の長さ)Rと長径(導電性粒子36の長さ)Lの比のことをいう。
このような導電性粒子36を使用することにより、異方導電性接着剤として、異方導電性接着剤の面方向(厚み方向Xに直行する方向であって、図5の矢印Yの方向)においては、隣り合う電極間の絶縁を維持して短絡を防止しつつ、厚み方向Xにおいては、多数の接着剤接続用電極22−接着剤接続用電極12間を、一度にかつ各々を独立して接続し、低抵抗を得ることが可能になる。
また、この異方導電性接着剤において、導電性粒子36の長径Lの方向を、フィルム状の異方導電性接着剤を形成する時点で、異方導電性接着剤の厚み方向Xにかけた磁場の中を通過させることにより、当該厚み方向Xに配向させて用いるのが好ましい。このような配向にすることにより、上述の、隣り合う電極間の絶縁を維持して短絡を防止しつつ、多数の接着剤接続用電極22−接着剤接続用電極12間を一度に、かつ各々を独立して導電接続することが可能になるという効果が、より一層向上する。
また、本発明に使用される金属粉末は、その一部に強磁性体が含まれるものが良く、強磁性を有する金属単体、強磁性を有する2種類以上の合金、強磁性を有する金属と他の金属との合金、および強磁性を有する金属を含む複合体のいずれかであることが好ましい。これは、強磁性を有する金属を使用することにより、金属自体が有する磁性により、磁場を用いて金属粒子を配向させることが可能になるからである。例えば、ニッケル、鉄、コバルトおよびこれらを含む2種類以上の合金等を挙げることができる。
また、導電性粒子36のアスペクト比は5以上であることが好ましい。このような導電性粒子36を使用することにより、接着剤30として異方導電性接着剤を使用する場合に、導電性粒子36と各電極12,22との接触確率が高くなる。従って、導電性粒子36の配合量を増やすことなく、各電極12,22を互いに電気的に接続することが可能になる。
なお、導電性粒子36のアスペクト比は、CCD顕微鏡観察等の方法により直接測定するが、断面が円でない導電性粒子36の場合は、断面の最大長さを短径としてアスペクト比を求める。また、導電性粒子36は、必ずしもまっすぐな形状を有している必要はなく、多少の曲がりや枝分かれがあっても、問題なく使用できる。この場合、導電性粒子36の最大長さを長径としてアスペクト比を求める。
−接続方法−
図7(a)〜(d)は、接着剤接続構造Cおよび半田接続構造Dを実現するための接続方法の例1における手順を示す断面図である。
まず、図7(a)に示す工程で、接着剤接続領域Rcと、半田接続領域Rdとを有する母基板20(共通の基材)を準備する。母基板20において、接着剤接続領域Rcには接着剤接続用の接着剤接続用電極22が設けられており、半田接続領域Rdには半田接続用の半田接続用電極26が設けられている。
次に、半田接続用電極26のみを覆う有機膜25を形成する。そして、接着剤接続用電極22の上には、金めっき層も有機膜も形成しない。代わりに、接着剤接続用電極22を覆う,着脱自在な保護膜28を形成しておく。具体的には、粘着剤テープなどによって接着剤接続用電極22を覆っておく。粘着テープ以外の保護膜28を用いてもよいが、半田リフロー処理の温度に耐え、着脱自在であることが必要である。
上記有機膜25は、水溶性プリフラックス処理(OSP処理:Organic Solderability Preservation)により形成される。
OSP処理を施す方法としては、例えば、スプレー法、シャワー法、浸漬法等が用いられ、その後、水洗、乾燥させればよい。その際の水溶性プリフラックスの温度は、25〜40℃が好ましく、水溶性プリフラックスと接着剤接続用電極12との接触時間は、30〜60秒が好ましい。
一般的に、水溶性プリフラックスは、アゾール化合物を含有する酸性水溶液である。このアゾール化合物としては、例えば、イミダゾール、2−ウンデシルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2,4−ジフェニルイミダゾール、トリアゾール、アミノトリアゾール、ピラゾール、ベンゾチアゾール、2−メルカプトベンゾチアゾール、ベンゾイミダゾール、2−ブチルベンゾイミダゾール、2−フェニルエチルベンゾイミダゾール、2−ナフチルベンゾイミダゾール、5−ニトロ−2−ノニルベンゾイミダゾール、5−クロロ−2−ノニルベンゾイミダゾール、2−アミノベンゾイミダゾール、ベンゾトリアゾール、ヒドロキシベンゾトリアゾール、カルボキシベンゾトリアゾールなどのアゾール化合物が挙げられる。
次に、図7(b)に示す工程で、半田接続領域Rdに、チップ41の一部にチップ側電極42を有する電子部品40を搭載する。このとき、チップ側電極42を半田接続用電極26の位置に合わせて、両電極26,42間に鉛フリー半田を介在させる。そして、母基板20と電子部品40とを、ピーク温度が約260℃の半田リフロー炉に入れて,半田をリフローさせる。これにより、各電極26,42を半田層50を介して接合することで、各電極26,42を互いに電気的に接続する。
これにより、半田接続領域Rdにおいて、半田接続構造Dが形成される。
なお、半田接続用電極26上を覆っていた有機膜25は、鉛フリー半田に含まれるフラックスなどと反応して、半田層50に溶け込んでいる。
次に、図7(c)に示す工程で、接着剤接続用電極22上の保護膜28を除去する。これにより、接着剤接続用電極22は露出された状態となる。
次に、図7(c)に示す工程の後、3日程度の時間が経過するまでのうちに、図7(d)に示す工程で、接着剤接続用電極22とFPC10の接着剤接続用電極12とを接着剤30により接着することにより電気的に接続する。これにより、接着剤接続領域Rcにおいて、接着剤接続構造Cが形成される。接着剤接続構造Cの形成手順については、上記接着剤接続構造の例2(図5参照)において、説明したとおりである。
なお、接着剤接続用電極22が半田リフロー工程で酸化されても、図7(d)に示す工程の前に、酸化膜を除去する工程を実施すれば、図7(c)の工程の後、3日以上の長時間が経過しても不具合はない。
本実施の形態では、FPC10の接着剤接続用電極12上にも保護膜が設けられていたが、接着剤30による接続を行う直前に除去されている。
なお、上述のごとく、導電性粒子36を含む接着剤30(異方導電性接着剤)は、熱硬化性樹脂を主成分としている。そのため、異方導電性接着剤は、加熱すると、一旦、軟化するが、当該加熱を継続することにより、硬化することになる。そして、予め設定した異方導電性接着剤の硬化時間が経過すると、異方導電性接着剤の硬化温度の維持状態、および加圧状態を開放し、冷却を開始する。これにより、接着剤30中の導電性粒子36を介して、各電極12,22を互いに接続し、FPC10を母基板20上に実装する。
図7(a)〜(d)には、PWBである母基板20に、接着剤接続構造Cと、半田接続構造Dとを形成する例を示している。
ただし、FPC10を共通の基材として、FPC10に接着剤接続構造Cと、半田接続構造Dとを形成してもよい。その場合には、図7に示す母基板20をFPC10と置き換え、接着剤接続用電極12上に有機膜15を形成することになる。処理の手順は、上述の通りである。
なお、FPCには,片面回路型構造だけでなく両面回路型構造もある。両面回路型構造の場合には、半田リフロー炉に2回入れることになる。
本実施形態の接続方法によれば、以下の効果を発揮することができる。
通常、半田接続と接着剤接続とを同じ基板上で行う場合、半田接続用電極26と接着剤接続用電極22の双方の上に有機膜25を形成してから、半田接続を行い、その後、接着剤による接続を行うことになる。先に、接着剤接続を行うと、その後、半田リフロー処理の際に、接着剤の締め付けが緩んで、接続不良をおこす確率が高くなるからである。
一方、半田リフロー工程を経た後に、接着剤接続構造Cを形成する場合には、半田リフロー炉を通さない場合と比較して、各電極12,22間の電気的に接続する接続抵抗が大きくなるおそれがある。これは、半田リフロー炉において加熱されることによって、有機膜25が硬質化する等、変質することで、導電性粒子36が、有機膜25を突き破りにくくなっていることによると考えられる。
本実施の形態の接続方法では、接着剤接続用電極22上には、有機膜を形成せずに、着脱自在な保護膜28を形成している。そして、図7(b)に示す工程では、接着材接続用電極22の表面を保護膜28によって覆って、酸化膜の形成を抑制しつつ半田リフロー工程を行い、半田リフロー処理の後、図7(c)に示す工程で、保護膜28を除去している。
その結果、図7(d)に示す工程の際に、接着剤30中の導電性粒子36が、有機膜を介することなく容易に接着剤接続用電極12,22に接触し、接着剤接続用電極12,22間を確実に導通させることができる。
よって、有機膜15,25が半田リフロー炉を通った後に、接着剤接続構造Cを形成しても、より確実に各電極12,22間の電気的な接続抵抗を小さく抑えることができる。
図7(a)に示す工程で、半田接続用電極26の上には、酸化防止膜として金めっき層などの貴金属めっき層を設けてもよいが、OSP処理による有機膜25を設けることで、以下の効果が得られる。
有機膜25の形成には、スプレー法、シャワー法、浸漬法等が用いられ、その後、水洗、乾燥させるのみにて形成される。そのため、金めっき層などの貴金属めっき層を形成する場合と比較して、酸化防止膜を形成する工程が簡素化される。また、金などの貴金属を用いる場合と比較して、材料コストも低減される。また、金めっき層を形成した場合と比較して、接着剤接続用電極12と被接続電極との間の接続強度(シェア強度)を向上させることができる。
なお、半田接続用電極26の上に、酸化防止膜として金めっき層などの貴金属めっき層を設けた場合にも、接着材接続用電極22を覆うOSP処理を行う必要がないことで、製造コストの削減効果が得られる。
図8(a)〜(d)は、接着剤接続構造Cおよび半田接続構造Dを実現するための接続方法の例2における手順を示す断面図である。図8において、図7に示す部材と同じ部材については、同じ符号を付して説明を省略する。
図8(a)〜(d)では、基本的には例1における図7(a)〜(d)と同じ手順で処理を進める。そこで、例1と同じ処理については説明を省略し、異なる処理のみを説明する。
図8(a)に示す工程では、接着材接続用電極22の上には、保護膜も設けない。従って、図8(b)に示す半田リフロー工程で、接着材接続用電極22の上に、薄い酸化膜22aが形成されてしまう。
ただし、半田リフロー炉内の雰囲気をきわめて酸素濃度が低い(たとえば1%以下)非酸化性雰囲気に維持した場合には、酸化膜の厚みは無視しうる程度に薄くすることも可能である。
そこで、図8(c)に示す工程で、酸化膜22aを除去する。酸化膜22aを除去する方法としては、酸性溶液で洗浄する、プラズマで洗浄する、などの方法がある。
このように、酸化膜22aを除去する工程を実施すれば、上記例1のように半田リフロー処理後の保存期間を気にする必要はなくなる。
その結果、例1と同様に、図8(d)に示す工程の際に、接着剤30中の導電性粒子36が、有機膜を介することなく容易に接着剤接続用電極12,22に接触し、接着剤接続用電極12,22間を確実に導通させることができる。
本例では、接着剤接続用電極22上に保護膜を形成しないが、形成された酸化膜22aを除去するので、電極12,22間の接続抵抗の増大を確実に抑制することができる。したがって、例2の方法によっても、上記例1の方法と基本的には同じ効果が得られる。
以上総合すると、本実施の形態では、以下の効果を得ることができる。
(1)本実施形態の接着剤接続構造Cにおいては、母基板20の接着剤接続用電極22およびFPC10の接着剤接続用電極12のそれぞれの表面にOSP処理を施さず、金めっき等の貴金属めっき層も形成しないので、工程の簡素化、材料コストの低減により、製造コストの削減を図ることができる。
しかも、接着剤30による接続を行う際に、接着剤接続用電極12,22上にはOSP処理による有機膜が存在しないので、導電性粒子36が接着剤接続用電極12,22に容易に接触する。よって、導電性粒子36が有機膜を突き破れないことに起因する各電極12,22間の導電性の悪化を抑制することができる。
(2)本実施形態においては、使用する異方導電性接着剤である接着剤30における導電性粒子36は、微細な金属粒子が多数直鎖状に繋がった形状、または針形状を有する金属粉末により構成されている。この構成によれば、接着剤30の面方向であるY方向においては、隣り合う接着剤接続用電極22間、または接着剤接続用電極12間の絶縁を維持して短絡を防止しつつ、接着剤30の厚み方向であるX方向においては、多数の接着剤接続用電極22および接着剤接続用電極12間を一度に、かつ各々を独立して導電接続して、低抵抗を得ることが可能となる。
(3)本実施形態においては、導電性粒子36のアスペクト比が5以上である構成としている。この構成によれば、異方導電性接着剤を使用する場合に、導電性粒子36間の接触確率が高くなる。その結果、導電性粒子36の配合量を増やすことなく、各電極12,22を互いに電気的に接続することが容易となる。
(4)本実施形態においては、接着剤接続構造Cを形成する前の接着剤30(異方導電性接着剤)として、フィルム形状を有するものを用いている。この構成によれば、異方導電性接着剤の取り扱いが容易になる。また、加熱加圧処理により接着剤接続構造Cを形成する際の作業性が向上する。
(5)本実施形態においては、導電性粒子36の長径方向を、フィルム形状を有する接着剤30(異方導電性接着剤)の厚み方向であるX方向に配向させたものを用いている。この構成によれば、接着剤30の面方向であるY方向においては、隣り合う接着剤接続用電極22間、または接着剤接続用電極12間の絶縁を維持して短絡を防止しつつ、接着剤30の厚み方向であるX方向においては、多数の接着剤接続用電極22および接着剤接続用電極12間を一度に、かつ各々を独立して導電接続して、低抵抗を得ることが可能となる。
(6)本実施形態においては、母基板20である硬質プリント基板(PWB)にフレキシブルプリント配線板(FPC10)を接続する構成としている。この構成によれば、母基板20がFPCである場合と比較して、多層の導電パターン構造を安価に提供することができる。また、母基板20上にFPC10を接続することにより、FPC10に代えて硬質プリント配線板を接続した場合と比較して、図2に示すごとく、FPC10を他の基板のコネクタに接続する際に、他の基板の配置の自由度を向上させることができる。その上、接着剤接続用配線電極12,22に保護膜(粘着剤テープ)を貼り付けるか、酸化膜を酸処理などで除去するだけなので、各電極12,22を金メッキにて被覆したり、OSP処理を施すよりも安価にできるため、母基板20およびFPC10の接続体を安価に提供することができる。
なお、上記実施形態は以下のように変更しても良い。
・上記実施形態においては、母基板20として硬質プリント基板(PWB)を使用しているが、他の構成であっても良い。たとえば、母基板20としてフレキシブルプリント配線板(FPC)を使用してもよい。
・上記実施形態においては、接着剤接続構造Cは、FPC10とPWBである母基板20との電極同士の接続に用いたが、本発明の接着剤接続構造はこれに限定されることはない。例えば、導電体としてICチップ等の電子部品の突起電極(または、バンプ)と、PWBまたはFPC上の電極との接着剤接続構造Cとしてもよい。
・上記実施形態におけるFPC10に代えて、PWBを母基板20上に実装してもよい。また、FPC10の代わりに電子部品を実装してもよい。
・上記実施形態においては、OSP処理として、水溶性プリフラックス処理を半田接続用電極26,42に施したが、OSP処理を、例えば、耐熱性プリフラックス処理としてもよい。また、水溶性プリフラックス処理として、アゾール化合物を含有する酸性水溶液としたが、他の水溶液であってもよい。
・上記実施形態においては、各接着剤接続用電極12,22の両方に、OSP処理による有機膜や貴金属めっき層を設けなかったが、一方の接着剤接続用電極12のみにOSP処理による有機膜や貴金属めっき層を設けてもよい。これによっても、上記実施形態の効果(1)を得ることはできる。
以下に、本発明を実施例、比較例に基づいて説明する。なお、本発明は、これらの実施例に限定されるものではなく、これらの実施例を本発明の趣旨に基づいて変形、変更することが可能であり、それらを本発明の範囲から除外するものではない。
(実施例1)
(接着剤の作成)
導電性粒子として、長径Lの分布が1μmから10μm、短径Rの分布が0.1μmから0.4μmである直鎖状ニッケル微粒子を用いた。また、絶縁性の熱硬化性樹脂としては、2種類のビスフェノールA型の固形エポキシ樹脂〔(1)ジャパンエポキシレジン(株)製、商品名エピコート1256、および(2)エピコート1004〕、ナフタレン型エポキシ樹脂〔(3)大日本インキ化学工業(株)製、商品名エピクロン4032D〕を使用した。また、熱可塑性であるポリビニルブチラール樹脂〔(4)積水化学工業(株)製、商品名エスレックBM−1〕を使用し、マイクロカプセル型潜在性硬化剤としては、(5)マイクロカプセル型イミダゾール系硬化剤〔旭化成エポキシ(株)製、商品名ノバキュアHX3941〕を使用し、これら(1)〜(5)を重量比で(1)35/(2)20/(3)25/(4)10/(5)30の割合で配合した。
これらのエポキシ樹脂、熱可塑性樹脂、および潜在性硬化剤を、セロソルブアセテートに溶解して、分散させた後、三本ロールによる混錬を行い、固形分が50重量%である溶液を作製した。この溶液に、固形分の総量(Ni粉末+樹脂)に占める割合で表される金属充填率が、0.05体積%となるように上記Ni粉末を添加した後、遠心攪拌ミキサーを用いて攪拌することによりNi粉末を均一に分散し、接着剤用の複合材料を作製した。次いで、この複合材料を離型処理したPETフィルム上にドクターナイフを用いて塗布した後、磁束密度100mTの磁場中、60℃で30分間、乾燥、固化させて、膜中の直鎖状粒子が磁場方向に配向した厚さ25μmのフィルム状の異方導電性をもつ異方導電性接着剤を作製した。
(プリント配線板の作成)
幅150μm、長さ4mm、高さ18μmの銅電極である接着剤接続用電極が150μm間隔で30個配列されたフレキシブルプリント配線板を用意した。接着剤接続用電極は、OSP処理による有機膜、または貴金属めっき層で被覆していない。
(接続抵抗評価)
上記フレキシブルプリント配線板に、窒素をフローすることで酸素濃度を1%以下としたリフロー槽内において、ピーク温度を260℃とした半田リフロー処理を施した。その後、フレキシブルプリント配線板同士を、連続する30箇所の接続抵抗が測定可能なデイジーチェーンを形成するように対向させて配置するとともに、これらフレキシブルプリント配線板の間に作製した接着剤を挟み、190℃に加熱しながら、5MPaの圧力で15秒間加圧して接着させ、フレキシブルプリント配線板同士の接合体を得た。次いで、この接合体において、接着剤接続用電極、接着剤、および接着剤接続用電極を介して接続された連続する30箇所の抵抗値を四端子法により求め、求めた値を30で除することにより、接続された1箇所あたりの接続抵抗を求めた。そして、この評価を10回繰り返し、接続抵抗の平均値を求めた。そして、接続抵抗が50mΩ以下の場合を、導電性を確保したものとして判断した。
(接続信頼性評価)
上記のように作成した接続体を、85℃,85%RH高温高湿槽中に500hr静置した後、上記と同様に、接続抵抗を測定した。そして、接続抵抗の上昇率が50%以下の場合を、接続信頼性が良好と判断した。
(実施例2)
半田リフロー処理を施した後、異方導電性接着剤を用いた接合体を作製する前に、接着剤接続用電極を酢酸溶液で洗浄して酸化膜を除去したこと以外は実施例1と同様にしてフレキシブルプリント配線板同士の接合体を得た。その後、実施例1と同一条件で、接続抵抗評価及び接続信頼性評価を行った。
(比較例1)
接着剤接続用電極に2−フェニル−4−メチル−5−ベンジルイミダゾールを含む酸化防止膜を形成したこと以外は実施例1と同様にして、フレキシブルプリント配線板同士の接合体を得た。酸化防止膜の熱分解温度は、310℃、平均膜厚は0.60μm、厚さ0.1μm以下となる領域の面積率は4%であった。その後、上述の実施例1と同一条件で、接続抵抗評価及び接続信頼性評価を行った。
(比較例2)
リフロー槽内を大気雰囲気としたこと以外は実施例1と同様にしてフレキシブルプリント配線板同士の接合体を得た。その後、実施例1と同一条件で、接続抵抗評価及び接続信頼性評価を行った。
(熱分解温度測定)
熱分解温度は、示差走査熱量測定(Differential Scanning
Calorimetry, DSC)を用いて測定した。10℃/minの速度で昇温した際の発熱開始温度を熱分解温度とする。
(膜厚測定)
酸化防止膜が形成された接着剤接続用電極の断面を観察する。0.2μm間隔で膜厚を測定し、平均膜厚0.1μm以下の領域の面積率を算出する。
Figure 2010278388
上記表1は、実施例1、2および比較例1、2の接続抵抗評価と接続信頼性評価の結果を示している。
表1に示すように、実施例1、2のいずれの場合においても、初期接続抵抗が50mΩ以下であり、接続抵抗は十分小さく良好である。また、実施例1、2では、抵抗上昇率が50%以下であるので、接続信頼性も良好であることがわかる。
一方、比較例1では、初期接続抵抗が50mΩ以上と高く、抵抗上昇率は∞(無限大)であった。比較例1では、半田リフロー処理の際には、接着剤接続用電極を酸化防止膜で覆っているので、接着剤接続用電極には酸化膜は形成されていない。しかし、半田リフロー処理の際に、酸化防止膜が硬質化していることで、導電性粒子が酸化防止膜を確実に突き破ることができず、そのために導電性粒子と接着剤接続用電極との接触が不安定になったと考えられる。
また、比較例2では、初期接続抵抗が比較例1よりもさらに高く、抵抗上昇率は∞(無限大)であった。比較例2では、半田リフロー処理の際に接着剤接続用電極を酸化防止膜で覆っておらず、かつ、酸化性雰囲気で半田リフロー処理を行なったことにより、接着剤接続用電極に酸化膜が形成されている。その結果、電極−導電性粒子間の接触抵抗が高くなったと考えられる。
さらに、実施例1、2を比較すると、初期接続抵抗,抵抗上昇率共に、ほぼ同等である。したがって、実施例1のごとく接着剤接続用電極に酸化膜が形成されないように非酸化性雰囲気で半田リフロー処理するだけでも、初期接続抵抗を低く、かつ、接続信頼性を高く維持しうることがわかる。
ただし、実施例1よりも実施例2の方が、初期接続抵抗,抵抗上昇率共に、わずかであるが優れている。よって、実施例2のごとく酸化膜を除去する工程を実施することにより、初期接続抵抗をより低く、かつ、接続信頼性をより高く維持しうることがわかる。
上記開示された本発明の実施の形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むものである。
本発明の電極構造,配線体および接着剤接続構造は、携帯電話機の他、デジタルカメラ,ビデオカメラ等のカメラ、ポータブルオーディオプレーヤ、ポータブルDVDプレーヤ、ポータブルノートパソコンなどの電子機器内に配置される部材の電極構造や、接続構造に利用することができる。また、本発明の離型シート体は、FPCの他、リジッドプリント配線板(PCB)等の各種配線板や、各種電子部品の接続に用いることができる。
10 FPC
11 ベースフィルム
12 接着剤接続用電極(被接続導体)
13 カバーレイ
15 有機膜
20 母基板
21 リジッド基板
22 接着剤接続用電極
25 有機膜
26 半田接続用電極
30 接着剤
31 樹脂組成物
36 導電性粒子
40 電子部品
41 チップ
42 チップ側電極(被半田接続導体)
50 半田層

Claims (12)

  1. 接着剤接続用電極および半田接続用電極が設けられた基材を準備する工程(a)と、
    前記基材上の半田接続用電極のみを、OSP処理による有機膜、または貴金属めっき膜で被覆する工程(b)と、
    非酸化性雰囲気中で半田リフロー処理することにより、前記半田接続用電極を被半田接続導体に接合する工程(c)と、
    前記工程(c)の後、熱硬化性樹脂を主成分とする接着剤を介して前記接着剤接続用電極と被接続導体とを互いに接着させることにより電気的に接続する工程(d)と、
    を含む接続方法。
  2. 請求項1記載の接続方法において、
    前記工程(b)の後、前記工程(c)の前に、前記接着剤接続用電極を覆う、着脱自在な保護膜を形成し、
    前記工程(c)は、前記保護膜が残存する温度で行い、
    前記工程(d)の前に、前記保護膜を除去する、接続方法。
  3. 請求項1記載の接続方法において、
    前記工程(c)の後、前記工程(d)の前に、前記接着剤接続用電極の表面の酸化膜を除去する、接続方法。
  4. 請求項1〜3のうちいずれか1つに記載の接続方法において、
    前記工程(c)は、酸素濃度が1%以下の非酸化性雰囲気で行われる、接続方法。
  5. 請求項1〜4のうちいずれか1つに記載の接続方法において、
    前記工程(d)では、前記接着剤として、導電性粒子を含有した異方導電性接着剤を用いる、接続方法。
  6. 請求項5記載の接続方法において、
    前記接着剤として、複数の金属粒子が鎖状に繋がった形状、または針形状を有する金属粉末からなる導電性粒子を含有したものを用いる、接続方法。
  7. 請求項6記載の接続方法において、
    前記導電性粒子のアスペクト比が5以上である、接続方法。
  8. 請求項5〜7のうちいずれか1つに記載の接続方法において、
    前記接着剤として、フィルム形状を有するものを用いる、接続方法。
  9. 請求項8記載の接続方法において、
    前記接着剤として、前記導電性粒子の長径方向を、前記フィルム形状を有する接着剤の厚み方向に配向させたものを用いる、接続方法。
  10. 請求項1〜9のうちいずれか1つに記載の接続方法において、
    前記工程(a)では、前記基材として、フレキシブルプリント配線板を準備する、接続方法。
  11. 請求項1〜10のうちいずれか1つに記載の接続方法を用いて形成された接続構造。
  12. 請求項1〜10のうちいずれか1つに記載の接続方法を用いて組み立てられた電子機器。
JP2009132076A 2009-06-01 2009-06-01 接続方法,接続構造および電子機器 Expired - Fee Related JP4746687B2 (ja)

Priority Applications (9)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009132076A JP4746687B2 (ja) 2009-06-01 2009-06-01 接続方法,接続構造および電子機器
PCT/JP2010/058356 WO2010140469A1 (ja) 2009-06-01 2010-05-18 接続方法,接続構造および電子機器
EP11192441A EP2453726A1 (en) 2009-06-01 2010-05-18 Connection method, connection structure, and electronic device
EP11192444.5A EP2445322B1 (en) 2009-06-01 2010-05-18 Connection method
CN2010800242250A CN102450112A (zh) 2009-06-01 2010-05-18 连接方法、连接结构和电子装置
US13/375,670 US20120067619A1 (en) 2009-06-01 2010-05-18 Connection method, connection structure, and electronic device
KR1020117028483A KR20120029406A (ko) 2009-06-01 2010-05-18 접속 방법, 접속 구조 및 전자 기기
EP10783253.7A EP2440024B1 (en) 2009-06-01 2010-05-18 Connection method
TW099117400A TW201108340A (en) 2009-06-01 2010-05-31 Connecting method, connecting structure and electronic machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009132076A JP4746687B2 (ja) 2009-06-01 2009-06-01 接続方法,接続構造および電子機器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010278388A true JP2010278388A (ja) 2010-12-09
JP4746687B2 JP4746687B2 (ja) 2011-08-10

Family

ID=43425045

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009132076A Expired - Fee Related JP4746687B2 (ja) 2009-06-01 2009-06-01 接続方法,接続構造および電子機器

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4746687B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016174125A (ja) * 2015-03-18 2016-09-29 デクセリアルズ株式会社 皮膜処理方法、及び接続方法

Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06347825A (ja) * 1993-06-07 1994-12-22 Hitachi Ltd 液晶表示装置およびその製造方法
JPH10186351A (ja) * 1996-12-24 1998-07-14 Hitachi Ltd 液晶表示装置
JPH1152420A (ja) * 1997-08-06 1999-02-26 Hitachi Ltd 液晶表示装置
JP2919976B2 (ja) * 1995-06-13 1999-07-19 日立化成工業株式会社 半導体装置、半導体搭載用配線基板および半導体装置の製造方法
JP2002231754A (ja) * 2001-02-05 2002-08-16 Nec Corp 半導体装置の製造方法
JP2002299809A (ja) * 2001-03-29 2002-10-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電子部品の実装方法および実装装置
JP2004006580A (ja) * 2002-04-22 2004-01-08 Seiko Instruments Inc 電子部品及びその実装構造及びその実装方法
JP2006032639A (ja) * 2004-07-15 2006-02-02 Shin Etsu Polymer Co Ltd 部品固定治具
JP2006041374A (ja) * 2004-07-29 2006-02-09 Seiko Epson Corp フレキシブルプリント基板の実装方法及び、電気光学装置の製造方法
JP2006190960A (ja) * 2004-12-30 2006-07-20 Samsung Electro Mech Co Ltd ハーフエッチングされたボンディングパッド及び切断されたメッキラインを具備するbgaパッケージ及びその製造方法
JP2007013099A (ja) * 2005-06-29 2007-01-18 Samsung Electronics Co Ltd 無鉛半田ボールを有する半導体パッケージ及びその製造方法
JP2008004908A (ja) * 2006-03-20 2008-01-10 Sumitomo Bakelite Co Ltd 回路板
JP2008094908A (ja) * 2006-10-10 2008-04-24 Sumitomo Electric Ind Ltd 電極接続用接着剤
JP2009088454A (ja) * 2007-10-03 2009-04-23 Denso Corp プリント回路基板への電子部品の実装方法及びプリント回路基板
JP2009099591A (ja) * 2007-10-12 2009-05-07 Toshiba Corp 固体撮像素子及びその製造方法

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06347825A (ja) * 1993-06-07 1994-12-22 Hitachi Ltd 液晶表示装置およびその製造方法
JP2919976B2 (ja) * 1995-06-13 1999-07-19 日立化成工業株式会社 半導体装置、半導体搭載用配線基板および半導体装置の製造方法
JPH10186351A (ja) * 1996-12-24 1998-07-14 Hitachi Ltd 液晶表示装置
JPH1152420A (ja) * 1997-08-06 1999-02-26 Hitachi Ltd 液晶表示装置
JP2002231754A (ja) * 2001-02-05 2002-08-16 Nec Corp 半導体装置の製造方法
JP2002299809A (ja) * 2001-03-29 2002-10-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電子部品の実装方法および実装装置
JP2004006580A (ja) * 2002-04-22 2004-01-08 Seiko Instruments Inc 電子部品及びその実装構造及びその実装方法
JP2006032639A (ja) * 2004-07-15 2006-02-02 Shin Etsu Polymer Co Ltd 部品固定治具
JP2006041374A (ja) * 2004-07-29 2006-02-09 Seiko Epson Corp フレキシブルプリント基板の実装方法及び、電気光学装置の製造方法
JP2006190960A (ja) * 2004-12-30 2006-07-20 Samsung Electro Mech Co Ltd ハーフエッチングされたボンディングパッド及び切断されたメッキラインを具備するbgaパッケージ及びその製造方法
JP2007013099A (ja) * 2005-06-29 2007-01-18 Samsung Electronics Co Ltd 無鉛半田ボールを有する半導体パッケージ及びその製造方法
JP2008004908A (ja) * 2006-03-20 2008-01-10 Sumitomo Bakelite Co Ltd 回路板
JP2008094908A (ja) * 2006-10-10 2008-04-24 Sumitomo Electric Ind Ltd 電極接続用接着剤
JP2009088454A (ja) * 2007-10-03 2009-04-23 Denso Corp プリント回路基板への電子部品の実装方法及びプリント回路基板
JP2009099591A (ja) * 2007-10-12 2009-05-07 Toshiba Corp 固体撮像素子及びその製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016174125A (ja) * 2015-03-18 2016-09-29 デクセリアルズ株式会社 皮膜処理方法、及び接続方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP4746687B2 (ja) 2011-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4934166B2 (ja) 電極の接着剤接続構造、電子機器およびその組立方法
JP2006294350A (ja) ケーブルハーネス体
JP2008235594A (ja) 配線板接合体およびその製造方法
JP4998520B2 (ja) 電極の接続方法、電極の接続構造及び電子機器
JP2007317563A (ja) 回路接続用接着剤
JP4877535B2 (ja) プリント配線板における電極の接続構造、これに用いる導電性接着剤及び電子機器
WO2010140469A1 (ja) 接続方法,接続構造および電子機器
JP5324322B2 (ja) 接続方法、接続構造および電子機器
JP5440478B2 (ja) 異方導電性接着剤、電極の接続構造及び電子機器
JP4746687B2 (ja) 接続方法,接続構造および電子機器
JP4755273B2 (ja) 接続方法、接続構造および電子機器
JP4751464B2 (ja) 接続方法,接続構造および電子機器
JP5356111B2 (ja) 接続方法,接続構造および電子機器
JP5134111B2 (ja) 接続方法、接続構造および電子機器
JP2010141265A (ja) プリント配線板の接続構造および接続方法
JP2008124082A (ja) 配線板の接続構造および接続方法
JP2008084545A (ja) 電極接続用接着剤

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100831

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20101026

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110427

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110513

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140520

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees