JP2011119495A - 端子接続構造及び端子接続方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】接続強度及び電気的特性を向上させる端子接続構造を提供する。
【解決手段】端子接続構造は、第1の回路基板10又は第1の電子部品に設けられた第1の接続端子12,13と、第2の回路基板20又は第2の電子部品に設けられ、第1の接続端子12,13と対向する第2の接続端子22,23と、を電気的に接続する端子接続構造であって、複数の異方性導電フィルム31,32を、第1の接続端子12,13と第2の接続端子22,23との間に積層して、加熱及び硬化させることを特徴とする。
【選択図】図1
【解決手段】端子接続構造は、第1の回路基板10又は第1の電子部品に設けられた第1の接続端子12,13と、第2の回路基板20又は第2の電子部品に設けられ、第1の接続端子12,13と対向する第2の接続端子22,23と、を電気的に接続する端子接続構造であって、複数の異方性導電フィルム31,32を、第1の接続端子12,13と第2の接続端子22,23との間に積層して、加熱及び硬化させることを特徴とする。
【選択図】図1
Description
本発明は、異方性導電フィルムを用いた端子接続構造及び端子接続方法に関するものである。
電子部品の電極と基板の電極との間に異方性導電フィルムを積層して、電子部品の電極と基板の電極との間を電気的に接合したACF(Anisotropic Conductive Film)接合構造が知られている(例えば特許文献1参照)。
上記のACF接合構造では、電子部品や基板の電極が厚いと、異方性導電フィルムも厚くする必要がある。しかしながら、異方性導電フィルムを所定の厚さ以上に形成することは、現在のところ技術的に限界がある。このため、上記のACF接合構造では、異方性導電フィルムよりも電子部品や基板の電極が相対的に厚いと、これらの電極間に異方性導電フィルムを十分に介在させることができず、電子部品の電極と基板の電極との間にボイドが生じ、接続強度不足や電気的特性の低下が生じるという問題があった。
本発明が解決しようとする課題は、接続強度及び電気的特性を向上させる端子接続構造を提供することである。
本発明に係る端子接続構造は、第1の回路基板又は第1の電子部品に設けられた第1の接続端子と、第2の回路基板又は第2の電子部品に設けられ、前記第1の接続端子と対向する第2の接続端子と、を電気的に接続する端子接続構造であって、複数の異方性導電フィルムを、前記第1の接続端子と前記第2の接続端子の間に積層して、加熱及び硬化させることを特徴とする。
上記発明において、複数の前記異方性導電フィルムは、第1の異方性導電フィルムと、第2の異方性導電フィルムと、を少なくとも含み、下記(1)式を満たしていてもよい。
上記発明において、複数の前記異方性導電フィルムは、第1の異方性導電フィルムと、第2の異方性導電フィルムと、を少なくとも含み、加熱硬化前の前記第1の異方性導電フィルムの厚さは、加熱硬化前の前記第2の異方性導電フィルムの厚さと異なっていてもよい。
本発明に係る接続方法は、第1の回路基板又は第1の電子部品に設けられた第1の接続端子に第1の異方性導電フィルムを積層する第1の積層工程と、第2の回路基板又は第2の電子部品に設けられた第2の接続端子に第2の異方性導電フィルムを積層する第2の積層工程と、前記第1の接続端子と前記第2の接続端子が対向するように、前記第1の異方性導電フィルムと前記第2の異方性導電フィルムを重ね合わせた状態で、前記第1の異方性導電フィルムと前記第2の異方性導電フィルムを加熱及び加圧して、前記第1の異方性導電フィルムと前記第2の異方性導電フィルムを硬化させる硬化工程と、を備えたことを特徴とする。
上記発明において、前記第1の異方性導電フィルムの厚さは、前記第2の異方性導電フィルムの厚さと異なっていてもよい。
上記発明において、前記第1の異方性導電フィルムは、第1の導電性粒子を含有し、前記第2の異方性導電フィルムは、第2の導電性粒子を含有し、前記第1の導電性粒子の粒径又は材料の少なくとも一方が、前記第2の導電粒子の粒径又は材料の少なくとも一方と相違していてもよい。
本発明によれば、第1の接続端子と第2の接続端子との間に、複数の異方性導電フィルムを積層させることで、第1の接続端子と第2の接続端子の間でのボイドの発生が抑制され、第1の接続端子と第2の接続端子との間の接続強度及び電気的特性が向上する。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
<<第1実施形態>>
図1は本実施形態における端子接続構造を示す断面図、図2〜図4は本実施形態における端子接続構造の変形例を示す断面図である。
図1は本実施形態における端子接続構造を示す断面図、図2〜図4は本実施形態における端子接続構造の変形例を示す断面図である。
本実施形態における端子接続構造は、第1の回路基板10と第2の回路基板20との間に、異方性導電フィルム30を積層し、第1の回路基板10に設けられた接続端子12,13(後述)と第2の回路基板20に設けられた接続端子22,23(後述)の間を電気的に接続するものである。
第1の回路基板10は、図1に示すように、第1の絶縁性基板11と、第1の絶縁性基板11に形成された第1の接続端子12及び第2の接続端子13と、を有している。第1の回路基板10としては、例えばフレキシブルプリント配線板(FPC:Flexible Printed Circuit)を例示できる。なお、第1の回路基板10を、リジッドなプリント回路板(PCB: Printed Circuit Board)で構成してもよい。
第1の絶縁性基板11は、例えばポリイミド(polyimide)等の可撓性のある部材で構成されている。なお、第1の回路基板10がリジッドなプリント回路板である場合には、第1の絶縁性基板11を、ガラスエポキシ樹脂等の部材で構成してもよい。
第1の接続端子12及び第2の接続端子13は、第2の回路基板20との間で電気信号を入出力するための端子である。このうち、第1の接続端子12が第2の回路基板20の第3の接続端子22(後述)と電気的に接続し、第2の接続端子13が第2の回路基板20の第4の接続端子23(後述)と電気的に接続する。第1の接続端子12及び第2の接続端子13は、図1に示すように、第1の絶縁性基板11の下面に、所定のパターンで形成され、所定の間隔で配置されている。第1の接続端子12が図中左側に位置し、第2の接続端子13が図中右側に位置している。また、第1の接続端子12及び第2の接続端子13の厚さは、ともにh1(図6参照)となっている。第1の接続端子12及び第2の接続端子13は、例えば銅で構成されている。
第2の回路基板20は、図1に示すように、第2の絶縁性基板21と、第2の絶縁性基板21上に形成された第3の接続端子22及び第4の接続端子23と、を有している。第2の回路基板20としては、例えばフレキシブルプリント配線板を例示できる。なお、第2の回路基板20を、リジッドなプリント回路板で構成してもよい。
第2の絶縁性基板21は、第1の絶縁性基板11と同様に、例えばポリイミド等の可撓性のある部材で構成されている。なお、第2の回路基板20がリジッドなプリント回路板である場合には、第2の絶縁性基板21を、ガラスエポキシ樹脂等の部材で構成してもよい。
第3の接続端子22及び第4の接続端子23は、第1の回路基板10との間で電気信号を入出力するための端子である。なお、第3の接続端子22及び第4の接続端子23は、第1の回路基板10の第1の接続端子12及び第2の接続端子13と同様の構成となっており、第3の接続端子22及び第4の接続端子23の厚さは、ともにh2(図6参照)となっている。なお、第3の接続端子22及び第4の接続端子23の厚さh2は、第1の回路基板10の第1の接続端子12及び第2の接続端子13の厚さh1と実質的に同一であってもよいし(h2≒h1)、第1の回路基板10の第1の接続端子12及び第2の接続端子13の厚さh1と異なっていてもよい(h2≠h1)。
また、これらの第3の接続端子22と第4の接続端子23の間隔は、第1の回路基板10における第1の接続端子12と第2の接続端子13の間隔と実質的に同一となっている。なお、第3の接続端子22が図中左側に位置し、第4の接続端子23が図中右側に位置している。第3の接続端子22及び第4の接続端子23は、例えば銅で構成されている。
異方性導電フィルム30は、図1に示すように、第1の異方性導電フィルム31と、第2の異方性導電フィルム32と、を含んでいる。ここで、図1において、境界線30aは、第1の異方性導電フィルム31と第2の異方性導電フィルム32の境界を明確にするために示した線である。
第1の異方性導電フィルム31は、第1の接着層31aと、第1の導電性粒子31bと、を含有している。この第1の異方性導電フィルム31の加熱硬化(仮硬化も含む)前の厚さは、t1(図6参照)となっている。
第1の接着層31aは、第1の回路基板10の下面に均一な厚さで積層されており、第2の接着層32a(後述)と共に第1の回路基板10と第2の回路基板20との間を接着している。第1の接着層31aは、熱硬化性の接着剤であり、例えばエポキシ系樹脂から構成されている。
第1の導電性粒子31bは、第1の接着層31a中に分散された複数の導電性の粒子である。この第1の導電性粒子31bは、図1に示すように、第2の導電性粒子32b(後述)と共に、第1の接続端子12と第3の接続端子22の間及び第2の接続端子13と第4の接続端子23の間に挟まれて、第1の接続端子12と第3の接続端子22の間及び第2の接続端子13と第4の接続端子23の間を電気的に接続している。第1の導電性粒子31bは、例えばニッケル、銀、銅、球状の樹脂粒子の表面に金属メッキを施したもの等で構成されている。
第2の異方性導電フィルム32は、第2の接着層32aと、第2の導電性粒子32bと、を含有している。この第2の異方性導電フィルム32の加熱硬化前の厚さは、t2(図6参照)となっている。
第2の接着層32aは、第2の回路基板20の上面に均一な厚さで積層されており、第1の接着層31aと共に第1の回路基板10と第2の回路基板20の間を接着している。第2の接着層32aは、熱硬化性の接着剤であり、例えばエポキシ系樹脂から構成されている。
第2の導電性粒子32bは、第2の接着層32a中に分散された複数の導電性の粒子である。この第2の導電性粒子32bは、第1の導電性粒子31bと共に、第1の接続端子12と第3の接続端子22の間及び第2の接続端子13と第4の接続端子23の間を電気的に接続している。第2の導電性粒子32bは、例えばニッケル、銀、銅、球状の樹脂粒子の表面に金属メッキを施したもの等で構成されている。
ここで、第2の異方性導電フィルム32の加熱硬化前の厚さt2は、第1の異方性導電フィルム31の厚さt1と実質的に同一となっている(t1≒t2)。
なお、第2の異方性導電フィルム32の加熱硬化前の厚さt2は、加熱硬化前の第1の異方性導電フィルム31の厚さt1と異なっていてもよい。例えば、図7に示すように、加熱硬化前の第2の異方性導電フィルム32の厚さt2を、加熱硬化前の第1の異方性導電フィルム31の厚さt1よりも相対的に薄くしてもよい(t1>t2)。
また、異方性導電フィルム30は、図2に示すように、第1の異方性導電フィルム31と第2の異方性導電フィルム32の間に、さらに第3の異方性導電フィルム33を含んでいてもよい。また、異方性導電フィルム30を、4層以上としてもよい。
ここで、異方性導電フィルムは、現在のところ、厚く形成することが技術的に困難とされており、厚さの上限が50μm程度となっている。このため、第1の接続端子12及び第2の接続端子13の厚さh1と、第3の接続端子22及び第4の接続端子23の厚さh2と、の合計(h1+h2)が50μmより大きい場合には、第1の接続端子12と第3の接続端子22の間及び第2の接続端子13と第4の接続端子23の間に、十分に異方性導電フィルムを介在させることができない。このような場合には、回路基板10,20間にボイドが生じ易く、加熱によるボイドの膨張や冷却によるボイドの収縮によって、第1の接続端子12と第3の接続端子22の間の距離及び第2の接続端子13と第4の接続端子23の間の距離が変動し、第1の接続端子12と第3の接続端子22の間及び第2の接続端子13と第4の接続端子23の間の電気的接続の信頼性及び電気的特性が悪化することがある。
これに対し、本実施形態では、図1に示すように、第1の回路基板10の第1の接続端子12及び第2の接続端子13と、第2の回路基板20の第3の接続端子22及び第4の接続端子23と、の間に、2層の異方性導電フィルム31,32が積層されている。このため、接続端子12,13,22,23が厚く、第1の接続端子12及び第2の接続端子13の厚さh1と、第3の接続端子22及び第4の接続端子23の厚さh2と、の合計(h1+h2)が50μmより大きい場合であっても、第1の接続端子12と第3の接続端子22の間及び第2の接続端子13と第4の接続端子23の間に、十分に異方性導電フィルム31,32を介在させることができる。これにより、回路基板10,20間(特に、第1の接続端子12と第3の接続端子22の間及び第2の接続端子13と第4の接続端子23の間)でのボイドの発生が抑制され、回路基板10,20間の接続強度が向上する。
また、第1の接続端子12と第3の接続端子22の間及び第2の接続端子13と第4の接続端子23の間に、十分な数の導電性粒子31b,32bが確保され、第1の接続端子12と第3の接続端子22の間及び第2の接続端子13と第4の接続端子23の間の電気的接続の信頼性及び電気的特性が向上する。
さらに、本実施形態では、第1の接続端子12と第3の接続端子22の間及び第2の接続端子13と第4の接続端子23の間に介在する異方性導電フィルム31,32が押し出されることから、加熱硬化前の異方性導電フィルム31,32の厚さt1,t2を加算した厚さtが以下の(1)式を満たすようになっている。
これにより、回路基板10,20間で隙間が生じないために必要な厚さの接着層31a,32aが確保されると共に、第1の接続端子12と第3の接続端子22の間及び第2の接続端子13と第4の接続端子23の間では、電気的接続のために必要な数の導電性粒子31b,32bが確保される。
なお、本実施形態における端子接続構造は、回路基板間の接続端子の電気的接続に限らず、図3に示すように、第1の電子部品40の第5の接続端子41及び第6の接続端子42と、第2の回路基板20の第3の接続端子22及び第4の接続端子23と、の間を電気的に接続することもできる。
また、図4に示すように、第1の電子部品40の第5の接続端子41及び第6の接続端子42と、第2の電子部品50の第7の接続端子51及び第8の接続端子52と、の間を電気的に接続することもできる。
次に、本実施形態における端子接続方法について述べる。
図5は本実施形態における端子接続方法を示すフローチャート、図6は図5の第1の積層工程及び第2の積層工程を示す断面図、図7及び図8は本実施形態における端子接続方法の変形例を示す断面図、図9は図8のIX部の拡大図、図10は図5の硬化工程を示す断面図である。
本実施形態における端子接続方法は、図5に示すように、第1の積層工程S10と、第2の積層工程S20と、硬化工程S30と、を備えている。
第1の積層工程S10では、図6に示すように、第1の回路基板10の下面(第1の接続端子12及び第2の接続端子13)に、第1の異方性導電フィルム31を積層する。この際、第1の異方性導電フィルム31の下面には、セパレータ31cが積層されている。
次いで、セパレータ31cを介して、第1の異方性導電フィルム31と第1の回路基板10を加熱及び加圧して、第1の異方性導電フィルム31を仮圧着(第1の異方性導電フィルム31の第1の接着層31aを、完全に硬化させることなく、第1の接着層31aが第1の回路基板10に保持されるために必要な硬さに硬化させる。)する。なお、このような加熱及び加圧は、例えばオーブンとラミネータを用いることで行うことができ、第1の接着層31aがエポキシ系樹脂の場合には、加熱温度としては、60℃〜80℃、圧力としては、1MPaを例示できる。また、上述のように加熱硬化前の第1の異方性導電フィルム31の厚さは、t1となっている。
次いで、セパレータ31cを第1の異方性導電フィルム31から剥がす。このとき、第1の異方性導電フィルム31の第1の接着層31aが仮硬化(仮圧着による硬化)しているので、第1の異方性導電フィルム31が第1の回路基板10に貼り付いた状態で保持される。
第2の積層工程S20では、図6に示すように、第2の回路基板20の上面(第3の接続端子22及び第4の接続端子23)に、第2の異方性導電フィルム32を積層する。この際、第2の異方性導電フィルム32の上面には、セパレータ32cが積層されている。
次いで、セパレータ32cを介して、第2の異方性導電フィルム32と第2の回路基板20を加熱及び加圧して、第2の異方性導電フィルム32を仮圧着する。なお、このような加熱及び加圧は、例えばオーブンとラミネータを用いることで行うことができ、第2の接着層32aがエポキシ系樹脂の場合には、加熱温度としては、60℃〜80℃、圧力としては、1MPaを例示できる。
次いで、セパレータ32cを第2の異方性導電フィルム32から剥がす。このとき、第2の異方性導電フィルム32の第2の接着層32aが仮硬化しているので、第2の異方性導電フィルム32が第2の回路基板20に貼り付いた状態で保持される。
この第2の異方性導電フィルム32の加熱硬化前における厚さは、t2となっており、加熱硬化前の第1の異方性導電フィルム31の厚さt1と実質的に同一となっている(t1≒t2)。なお、図7に示すように、加熱硬化前の異方性導電フィルムの厚さt2を、加熱硬化前の第1の異方性導電フィルム31の厚さt1よりも相対的に薄くしてもよい(t1>t2)。
ここで、本実施形態では、接続端子12,13,22,23に積層された異方性導電フィルム31,32が押し出されることから、加熱硬化前の異方性導電フィルム31,32の厚さt1,t2を加算した厚さtが以下の(1)式を満たすようになっている。
また、第2の積層工程S20で用いられる第2の異方性導電フィルム32の第2の導電性粒子32bは、第1の異方性導電フィルム31の第1の導電性粒子31bに対して粒径又は材料の少なくとも一方が異なっていてもよい。
図8及び図9に示すように、第2の導電性粒子32bの粒径d2を、第1の導電性粒子31bの粒径d1に対して、相対的に小さくしてもよい(d2<d1)。なお、導電性粒子31b,32bは、粒径が0.01μm〜10μmの範囲内で形成される。また、第2の導電性粒子32bを、第1の導電性粒子31bに対して相対的に硬い材料で構成してもよい。例えば、第1の導電性粒子31bを銅で構成し、第2の導電性粒子32bをニッケルで構成してもよい。
これにより、後述する硬化工程S30において、第1の接続端子12と第3の接続端子22の間及び第2の接続端子13と第4の接続端子23の間で、第2の導電性粒子32bに応力が集中し、各接続端子12,13,22,23の表面の皮膜(例えば酸化膜)が破壊され、第1の接続端子12と第3の接続端子22の間及び第2の接続端子13と第4の接続端子23の間における電気的接続の特性が向上する。
また、異方性導電フィルム30を、3層以上とし、それぞれの層の導電性粒子の
粒径又は材料を相違させることで、多種類の導電性粒子を含む端子接続構造を容易に構成することもできる。
粒径又は材料を相違させることで、多種類の導電性粒子を含む端子接続構造を容易に構成することもできる。
ここで、第2の積層工程S20は、第1の積層工程10と実質的に同時に行ってもよい。これにより、端子接続のための作業時間が短くなり、端子接続の生産性が向上する。
硬化工程S30では、図10に示すように、第1の接続端子12と第3の接続端子22を位置合わせし、第2の接続端子13と第4の接続端子23を位置合わせした状態で、第1の異方性導電フィルム31の下面と第2の異方性導電フィルム32の上面を重ね合わせる。
次いで、異方性導電フィルム31,32を介して、第1の回路基板10と第2の回路基板20を重ね合わせた状態で、加熱及び加圧して、異方性導電フィルム31,32を本圧着(接着層31a,32aを完全に硬化させる)する。このとき、第1の接続端子12と第3の接続端子22の間及び第2の接続端子13と第4の接続端子23の間に入り込んだ導電性粒子31b,32bが各接続端子12,13,22,23に食い込むことで、第1の接続端子12と第3の接続端子22の間と第2の接続端子13と第4の接続端子23の間が電気的に接続される。なお、接着層31a,32aがエポキシ系樹脂の場合には、加熱温度としては、210℃、圧力としては、3MPa〜5MPaを例示できる。
本実施形態では、第1の回路基板10に第1の異方性導電フィルム31を積層する第1の積層工程と、第2の回路基板20に第2の異方性導電フィルム32を積層する工程と、を備えたので、第1の接続端子12と第3の接続端子22の間及び第2の接続端子13と第4の接続端子23の間に、電気的接続のための十分な数の導電性粒子31b,32bが確保され、第1の接続端子12と第3の接続端子22の間及び第2の接続端子13と第4の接続端子23の間の電気的接続の信頼性及び電気的特性が向上する。
また、本実施形態の端子接続方法では、回路基板10,20間に、十分な厚さの接着層31a,32aを積層するので、回路基板10,20間でのボイドの発生が抑制され、回路基板10,20間の接続強度及び電気的特性が向上する。
なお、本実施形態における第1の接続端子12及び第2の接続端子13が本発明の第1の接続端子に相当し、本実施形態における第3の接続端子22及び第4の接続端子23が本発明の第2の接続端子に相当する。
<<第2実施形態>>
図11は本実施形態における端子接続構造を示す断面図である。
図11は本実施形態における端子接続構造を示す断面図である。
本実施形態における端子接続構造では、第3の接続端子22a及び第4の接続端子23aと、第2の異方性導電フィルム32dと、の構成が第1実施形態と相違しているが、それ以外の構成については第1実施形態と同様である。以下に、第1実施形態と相違する点についてのみ説明し、第1実施形態と同様の構成である部分については同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態では、第3の接続端子22a及び第4の接続端子23aの厚さh3が第1の接続端子12及び第2の接続端子13の厚さh1と比較して相対的に厚くなっている(h3>h1)。
また、加熱硬化前の第2の異方性導電フィルム32dの厚さt3が、加熱硬化前の第1の異方性導電フィルム31の厚さt1と比較して相対的に厚くなっており(t3>t1)、且つ第3の接続端子22a及び第4の接続端子23aの厚さh3以上の厚さとなっている(t3≧h3)。ここで、第1の接続端子12と第3の接続端子22aの間及び第2の接続端子13と第4の接続端子23aの間に介在する異方性導電フィルム31,32が押し出されることから、加熱硬化前の異方性導電フィルム31,32dのそれぞれの厚さt1,t3を加算した厚さtは、下記(2)式を満たすようになっている。
このように、第3の接続端子22a及び第4の接続端子23aの厚さh3に応じて、加熱硬化前の第2の異方性導電フィルム32dの厚さt3を厚くすることにより、第1の接続端子12と第3の接続端子22aの間及び第2の接続端子13と第4の接続端子23aの間に、十分な数の導電性粒子31b,32bが確保され、第1の接続端子12と第3の接続端子22aの間及び第2の接続端子13と第4の接続端子23aの間の電気的接続の信頼性及び電気的特性が向上する。
また、回路基板10,20間には、十分な厚さの接着層31a,32aが介在するので、回路基板10,20間でのボイドの発生が抑制され、回路基板10,20間の接続強度及び電気的特性が向上する。
次に、本実施形態における端子接続方法について述べる。
図12は本実施形態における端子接続方法を示す断面図である。
本実施形態における端子接続方法は、第2の積層工程S21において、第1実施形態と相違するが、それ以外の構成については第1実施形態と同様である。以下に、第1実施形態と相違する点についてのみ説明し、第1実施形態と同様の構成である部分については同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態では、第3の接続端子22a及び第4の接続端子23aの厚さh3が、第1の接続端子12及び第2の接続端子13の厚さh1と比較して相対的に厚くなっている(h3>h1)。
第2の積層工程S21では第2の異方性導電フィルム32dを、第2の回路基板20に積層する。この第2の異方性導電フィルム32dの厚さt3は、第3の接続端子22a及び第4の接続端子23aの厚さh3に応じた厚さとなっており、厚さh3に対して相対的に厚くなっている。
このように、第3の接続端子22a及び第4の接続端子23aの厚さh3に応じた厚さの第2の異方性導電フィルム32dを第2の回路基板20に積層することで、第1の接続端子12と第3の接続端子22aの間及び第2の接続端子13と第4の接続端子23aの間に、十分な数の導電性粒子31b,32bが確保され、第1の接続端子12と第3の接続端子22aの間及び第2の接続端子13と第4の接続端子23aの間における電気的接続の信頼性及び電気的特性が向上する。
また、回路基板10,20間には、十分な厚さの接着層31a,32aが介在するので、回路基板10,20間でのボイドの発生が抑制され、回路基板10,20間の接続強度及び電気的特性が向上する。
さらに、第1の異方性導電フィルム31と異なる厚さの第2の異方性導電フィルム32dを、第2の回路基板20に積層することにより、回路基板10,20間に適切な厚さの接着層31a,32aが保持される。これにより、硬化工程S30において、回路基板10,20間における接着層31a,32aの流出が抑制される。
なお、本実施形態における第1の接続端子12及び第2の接続端子13が本発明の第1の接続端子に相当し、本実施形態における第3の接続端子22a及び第4の接続端子23aが本発明の第2の接続端子に相当する。
以下に、本発明をさらに具体化した実施例及び比較例により本発明の効果を確認した。以下の実施例及び比較例は、上述した第1実施形態における端子接続構造の電気的接続の信頼性についての効果を確認するためのものである。
<実施例1>
実施例1では、上述した第1実施形態と同様の端子接続構造のサンプルを10個作製した。なお、このサンプルでは、第1の接続端子と第2の接続端子に相当する接続端子を第1の回路基板に設け、第3の接続端子と第4の接続端子に相当する接続端子を第2の回路基板に設け、両回路基板の接続端子をそれぞれ電気的に接続した。
実施例1では、上述した第1実施形態と同様の端子接続構造のサンプルを10個作製した。なお、このサンプルでは、第1の接続端子と第2の接続端子に相当する接続端子を第1の回路基板に設け、第3の接続端子と第4の接続端子に相当する接続端子を第2の回路基板に設け、両回路基板の接続端子をそれぞれ電気的に接続した。
また、このサンプルでは、第1の回路基板の接続端子の幅を150μmとし、第1の回路基板の接続端子同士の間隔を150μmとし、第1の回路基板において、接続端子の幅と、接続端子同士の間隔と、の比率を1:1とした。また、同様に、第2の回路基板の接続端子の幅を150μmとし、第2の回路基板の接続端子同士の間隔を150μmとし、第2の回路基板において、接続端子の幅と、接続端子同士の間隔と、の比率を1:1とした。
また、このサンプルでは、第1の回路基板の接続端子の厚さh1を33μmとし、第2の回路基板の接続端子の厚さh2を18μmとし、加熱硬化前の第1の異方性導電フィルムの厚さt1を25μmとし、加熱硬化前の第2の異方性導電フィルムの厚さt2を20μmとした。このように、実施例1のサンプルでは、加熱硬化前の異方性導電フィルムの厚さt1,t2を加算した厚さt(t=t1+t2=45μm)を、両回路基板の接続端子の厚さh1,h2を加算した厚さ(h1+h2=51μm)の88%の厚さとなるようにした。
なお、硬化工程における本圧着では、加熱温度を210℃とし、圧力を5MPaとした。
この実施例1の10個のサンプルに対し、ヒートショック試験を行った。ヒートショック試験では、実施例1のサンプルを、15分間110℃に加熱し、その後15分間マイナス55℃に冷却することを1000回繰り返し行い、接続端子間の電気的接続が維持されているか調査した。なお、電気的接続の調査については、抵抗値測定機(楠本化成株式会社製ED70S)を用いて、接続端子間の電気抵抗値を調べた。実施例1のヒートショック試験の結果を表1に示す。
<実施例2〜13>
実施例2〜13では、第1の回路基板の接続端子の厚さh1と、第2の回路基板の厚さh2と、加熱硬化前の第1の異方性導電フィルムの厚さt1と、加熱硬化前の第2の異方性導電フィルムt2の厚さと、を表1に示す厚さに変更したこと以外は、実施例1と同一構造のサンプルをそれぞれ10個作製した。
実施例2〜13では、第1の回路基板の接続端子の厚さh1と、第2の回路基板の厚さh2と、加熱硬化前の第1の異方性導電フィルムの厚さt1と、加熱硬化前の第2の異方性導電フィルムt2の厚さと、を表1に示す厚さに変更したこと以外は、実施例1と同一構造のサンプルをそれぞれ10個作製した。
これらの実施例2〜13のサンプルに対し、実施例1と同様の要領でヒートショック試験を行った。実施例2〜13についての結果を表1に示す。
<実施例14>
実施例14では、第1の回路基板の接続端子の幅を200μmとし、第1の回路基板の接続端子同士の間隔を100μmとし、第2の回路基板の接続端子の幅を200μmとし、第2の回路基板の接続端子同士の間隔を100μmとしたこと以外は、実施例1と同一構造のサンプルを10個作製した。すなわち、実施例14のサンプルでは、両回路基板において、接続端子の幅と、接続端子同士の間隔と、の比率を2:1とした。
実施例14では、第1の回路基板の接続端子の幅を200μmとし、第1の回路基板の接続端子同士の間隔を100μmとし、第2の回路基板の接続端子の幅を200μmとし、第2の回路基板の接続端子同士の間隔を100μmとしたこと以外は、実施例1と同一構造のサンプルを10個作製した。すなわち、実施例14のサンプルでは、両回路基板において、接続端子の幅と、接続端子同士の間隔と、の比率を2:1とした。
この実施例14のサンプルに対し、実施例1と同様の要領でヒートショック試験を行った。実施例14についての結果を表2に示す。
比較例1では、加熱硬化前の第1の異方性導電フィルムの厚さt1を20μmとし、加熱硬化前の第2の異方性導電フィルムの厚さt2を15μmとしたこと以外は、実施例1と同一構造のサンプルを10個作製した。すなわち、比較例1のサンプルでは、加熱硬化前の異方性導電フィルムの厚さt1,t2を加算した厚さt(35μm)を、両回路基板の接続端子の厚さh1,h2を加算した厚さ(51μm)の69%の厚さとした。
この比較例1のサンプルに対し、実施例1と同様の要領でヒートショック試験を行った。比較例1についての結果を表1に示す。
<比較例2〜11>
比較例2〜11では、第1の回路基板の接続端子の厚さh1と、第2の回路基板の厚さh2と、加熱硬化前の第1の異方性導電フィルムの厚さt1と、加熱硬化前の第2の異方性導電フィルムt2の厚さと、を表1に示す値に変更したこと以外は、実施例1と同一構造のサンプルをそれぞれ10個作製した。
比較例2〜11では、第1の回路基板の接続端子の厚さh1と、第2の回路基板の厚さh2と、加熱硬化前の第1の異方性導電フィルムの厚さt1と、加熱硬化前の第2の異方性導電フィルムt2の厚さと、を表1に示す値に変更したこと以外は、実施例1と同一構造のサンプルをそれぞれ10個作製した。
この比較例2〜11のサンプルに対し、実施例1と同様の要領でヒートショック試験を行った。比較例2〜11についての結果を表1に示す。
<比較例12>
比較例12では、第1の回路基板の接続端子の厚さh1を33μmとし、第2の回路基板の接続端子の厚さh2を33μmとしたこと以外は、実施例14と同一構造のサンプルを10個作製した。すなわち、比較例12のサンプルでは、加熱硬化前の異方性導電フィルムの厚さt1,t2を加算した厚さt(45μm)を、両回路基板の接続端子の厚さh1,h2を加算した厚さ(66μm)の68%の厚さとした。
比較例12では、第1の回路基板の接続端子の厚さh1を33μmとし、第2の回路基板の接続端子の厚さh2を33μmとしたこと以外は、実施例14と同一構造のサンプルを10個作製した。すなわち、比較例12のサンプルでは、加熱硬化前の異方性導電フィルムの厚さt1,t2を加算した厚さt(45μm)を、両回路基板の接続端子の厚さh1,h2を加算した厚さ(66μm)の68%の厚さとした。
この比較例12のサンプルに対し、実施例1と同様の要領でヒートショック試験を行った。比較例12についての結果を表2に示す。
<考察>
実施例1〜13では、ヒートショック試験の結果が合格であったのに対し、比較例1〜11では、ヒートショック試験の結果が不合格であった。
実施例1〜13では、ヒートショック試験の結果が合格であったのに対し、比較例1〜11では、ヒートショック試験の結果が不合格であった。
また、実施例14では、ヒートショック試験の結果が合格であった。一方、比較例12では、ヒートショック試験の結果が不合格であった。
これらの結果から、加熱硬化前の異方性導電フィルムの厚さt1,t2を加算した厚さtが、両回路基板の接続端子の厚さh1,h2を加算した厚さの88%以上の厚さであれば、第1の回路基板の接続端子と第2の回路基板の接続端子の間に、十分な数の導電性粒子が捕獲され、電気的接続の信頼性が確保されることが分かる。
また、以上に説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
10,20…回路基板
11,12…絶縁性基板
12,13,22,23,33…接続端子
30…異方性導電フィルム
31…第1の異方性導電フィルム
31a…第1の接着層
31b…第1の導電性粒子
32,32d…第2の異方性導電フィルム
32a…第2の接着層
32b…第2の導電性粒子
40,50…電子部品
11,12…絶縁性基板
12,13,22,23,33…接続端子
30…異方性導電フィルム
31…第1の異方性導電フィルム
31a…第1の接着層
31b…第1の導電性粒子
32,32d…第2の異方性導電フィルム
32a…第2の接着層
32b…第2の導電性粒子
40,50…電子部品
Claims (6)
- 第1の回路基板又は第1の電子部品に設けられた第1の接続端子と、
第2の回路基板又は第2の電子部品に設けられ、前記第1の接続端子と対向する第2の接続端子と、を電気的に接続する端子接続構造であって、
複数の異方性導電フィルムを、前記第1の接続端子と前記第2の接続端子の間に積層して、加熱及び硬化させることを特徴とする端子接続構造。 - 請求項1又は2記載の端子接続構造であって、
複数の前記異方性導電フィルムは、第1の異方性導電フィルムと、第2の異方性導電フィルムと、を少なくとも含み、
加熱硬化前の前記第1の異方性導電フィルムの厚さは、加熱硬化前の前記第2の異方性導電フィルムの厚さと異なることを特徴とする端子接続構造。 - 第1の回路基板又は第1の電子部品に設けられた第1の接続端子に第1の異方性導電フィルムを積層する第1の積層工程と、
第2の回路基板又は第2の電子部品に設けられた第2の接続端子に第2の異方性導電フィルムを積層する第2の積層工程と、
前記第1の接続端子と前記第2の接続端子が対向するように、前記第1の異方性導電フィルムと前記第2の異方性導電フィルムを重ね合わせた状態で、前記第1の異方性導電フィルムと前記第2の異方性導電フィルムを加熱及び加圧して、前記第1の異方性導電フィルムと前記第2の異方性導電フィルムを硬化させる硬化工程と、を備えたことを特徴とする端子接続方法。 - 請求項4記載の端子接続方法であって、
前記第1の異方性導電フィルムの厚さは、前記第2の異方性導電フィルムの厚さと異なることを特徴とする端子接続方法。 - 請求項4又は5記載の端子接続方法であって、
前記第1の異方性導電フィルムは、第1の導電性粒子を含有し、
前記第2の異方性導電フィルムは、第2の導電性粒子を含有し、
前記第1の導電性粒子の粒径又は材料の少なくとも一方が、前記第2の導電粒子の粒径又は材料と相違することを特徴とする端子接続方法。
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WO2017061539A1 (ja) * | 2015-10-07 | 2017-04-13 | デクセリアルズ株式会社 | 異方性導電フィルム及び接続構造体 |
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2009
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