JP2011258738A - 両面プリント配線板、これを用いたプリント配線板の接続構造、配線板接続体及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】接続電極部を設けた配線層の放熱性を低下させて、他の部材の上記接続電極部を、異方導電性接着剤を介して接続する際の加熱加圧時間を低減させ、接続作業性を向上させることができる両面プリント配線板を提供する。
【解決手段】絶縁性基材２の両面に第１の配線層４と第２の配線層５とがそれぞれ形成された両面プリント配線板１であって、上記第２の配線層側から導電性を付与したブラインドビアホールを設けることにより、上記第１の配線層と上記第２の配線層とが接続されているとともに、上記第１の配線層に、他のプリント配線板１１の接続電極部１４ａが接続される異方導電性接着剤用の接続電極部４ａが形成されている。
【選択図】図２

Description

本願発明は、異方導電性接着剤を介して、他のプリント配線板等と接続される両面プリント配線板、これを用いたプリント配線板の接続構造、配線板接続体及び電子機器に関する。

電子機器においては、プリント配線板上に電子部品が接続されるのみならず、異なるプリント配線板上に設けられた接続電極を電気的に接続することにより、複数のプリント配線板を接続した構造が採用されることが多い。たとえば、電子機器の可動部への配線等の用途にフレキシブルプリント配線板が多用されるが、電子機器の小型化及び高機能化にともなって、上記フレキシブルプリント配線板同士の配線板接続体や、上記フレキシブルプリント配線板とリジッドプリント配線板との配線板接続体等の多様な配線板接続体が用いられる。特に、プリント配線板はシート状の基材から切り出して形成されるため、同じ基材から形成されるプリント配線板であっても、形態によっては材料の歩留りが悪い場合がある。このような場合、複数のプリント配線板を接続することにより、製造コストを低減させることもできる。

上記プリント配線板を接続するのに異方導電性接着剤が用いられることが多い。異方導電性接着剤は、絶縁性のある樹脂接着剤に微細な導電性粒子を分散させて構成されている。接続するプリント配線板の対向する接続電極を含む領域に上記導電性接着剤を介在させ、圧力と温度とを加えて挟圧することにより、これら配線板が接着されると同時に、上記導電性粒子が電極間に掛け渡されてこれら接続電極が導通させられる。一方、隣接する接続電極間は電気的に絶縁される。上記導電性接着剤としてフィルム形態の異方導電性接着剤フィルム（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ、以下ＡＣＦという。）が採用されることが多い。

上記ＡＣＦは、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂と、導電性粒子と、硬化剤とを含んで構成されている。上記硬化剤は、マイクロカプセルに封入された状態で上記熱硬化性樹脂中に配合されている。上記導電性接着剤に圧力及び温度を作用させることにより、上記マイクロカプセルが破壊されて上記硬化剤が熱硬化性樹脂中に拡散され、上記導電性粒子を介して上記接続電極間を導通させた状態で上記熱硬化性樹脂が硬化させられ、配線板接続体が形成される。

異方導電性接着剤を用いてプリント配線板同士あるいはプリント配線板と電子部品とを接続することにより、複数の接続電極部を一つの工程で接続することが可能になるばかりでなく、電子機器の小型化を図ることができる。

特許第３９１２２４４号公報

上記異方導電性接着剤を用いて、プリント配線板同士あるいはプリント配線板と電子部品とを接続するには、異方導電性接着剤を所定温度以上に加熱する必要がある。しかも、上記硬化剤と熱硬化性樹脂とを反応させなければならないため、一定以上の温度で所定時間保持する必要がある。さらに、接続電極部間に導電性粒子を掛け渡す必要があるため、接続電極部間で異方導電性接着剤を挟圧するとともに流動変形させなければならない。

したがって、放熱性の高いプリント配線板を接続する場合には、加熱保持時間や作用する圧力を大きく設定する必要があり、加熱温度を高く設定しなければならない場合もある。このため、作業性が低下するばかりでなく、プリント配線板や、これに接続される電子部品を傷める恐れも高まる。

近年、配線密度を高めるために、絶縁性基材の両側に配線層を設けた両面プリント配線板が採用される場合が多い。上記両面プリント配線板では、上記両側の配線層に形成された配線が、上記プリント配線板を貫通するとともに、内面に銅等をメッキして構成されるスルーホール等を介して接続される。

ところが、上記スルーホールを設けて上記両側の配線を接続する場合、スルーホールの内面のみならず、両側の配線の表面にも銅メッキが施されることになる。このため、配線層の厚みが増加するとともに、配線層の放熱性が高まることになる。この結果、異方導電性接着剤を介して他のプリント配線板あるいは電子部品を接続する場合に、加熱加圧時間が長くなり、作業性が低下するといった問題が生じる。また、接続電極間の接続を確実に行うために、圧力や温度を高める必要が生じる場合もある。

本願発明は、上記問題を解決するために案出されたものであって、接続電極部を設けた配線層の放熱性を低下させて、他の部材の上記接続電極部を異方導電性接着剤を介して接続する際の加熱加圧時間を低減させることのできる両面プリント配線板、これを用いたプリント配線板の接続構造、配線板接続体及び電子機器を提供することを課題とする。

本願の請求項１に記載した発明は、絶縁性基材の両面に第１の配線層と第２の配線層とがそれぞれ形成された両面プリント配線板であって、上記第２の配線層側から導電性を付与したブラインドビアホールを設けることにより、上記第１の配線層と上記第２の配線層とが接続されているとともに、上記第１の配線層に、他のプリント配線板の接続電極部又は電子部品の接続電極部が接続される異方導電性接着剤用の接続電極部が形成されていることを特徴とする。

本願発明では、第２の配線層側から上記ブラインドビアホールを形成する。上記ブラインドビアホールは、第２の配線層側から第１の配線層の底部に至る孔部を設け、この孔部に導電性を付与して構成される。たとえば、上記孔部内面及び第２の配線層の表面に銅メッキを施して形成される。上記形態のブラインドビアホールを形成すると、第２の配線層の厚みが大きくなって放熱性が高まるが、第１の配線層の厚みが増加することはない。したがって、上記第１の配線層の放熱性が高まることはない。

一方、本願発明では、上記第１の配線層に、異方導電性接着用の接続電極部が形成されている。このため、上記接続電極部に他のプリント配線板や電子部品の接続電極部を、異方導電性接着剤を介して接続する際に、第２の配線層に比べて放熱量を低く抑えることが可能となる。これにより、異方導電性接着剤に作用する温度が低下することはなく、加熱加圧時間を短縮することが可能となる。したがって、接続作業の作業性を向上させることができる。

本願発明に係る異方導電性接着剤用の接続電極部の形態は特に限定されることはない。たとえば、複数の配線を所定間隔で平行状に配置するとともに、カバー層を除去して上記配線を露出させることにより、上記接続電極部を形成できる。

本願発明においては、上記接続電極部に対して、他のプリント配線板あるいは電子部品の接続電極部が、異方導電性接着剤を介して接続される。上記異方導電性接着剤は、絶縁性のある樹脂接着剤に微細な導電性粒子を分散させて構成されている。本願発明に係る接続電極部と、他のプリント配線板等の対向する接続電極部間に上記異方導電性接着剤を介在させて圧力と温度とを加えて挟圧することにより、本願発明に係るプリント配線板と他のプリント配線板等とが接着されると同時に、上記導電性粒子が電極間に掛け渡されてこれら接続電極が導通させられる。一方、隣接する接続電極間は電気的に絶縁される。上記導電性接着剤としてフィルム形態の異方導電性接着剤フィルムやペースト状の異方導電性接着剤を採用することができる。

上記異方導電性接着剤を用いて接続することにより、コネクタ等を用いて接続する場合に比べて、配線板接続体の厚みを小さくすることが可能となる。

上記ブラインドビアホールを設ける位置も特に限定されることはない。プリント配線板の縁部近傍のみならず、中央部に設けることもできる。たとえば、上記ブラインドビアホールを、上記接続電極部又は上記接続電極部につながる上記第１の配線層と上記第２の配線層とを接続するように形成することができる。

※旧請求項２は削除しましたが、技術範囲を広げるため明細書中の記載はのこしました。削除する場合、ご指示願います。

上記接続電極部と上記ブラインドビアホールとが離れていると、上記第１の配線層に上記接続電極部と上記ブラインドビアホールとを接続するための配線が必要になる。このため、第１の配線層の配線スペースが少なくなる。また、両面プリント配線板の配線スペースを有効に利用するには、上記接続電極部の近傍において上記ブラインドビアホールを集中させるのが好ましい。

さらに、本願発明を、第１の配線層の他の配線から独立した接続部を有するプリント配線板等に適用することができる。すなわち、請求項２に記載した発明のように、上記接続電極部を、上記第１の配線層の他の配線から独立して形成するとともに、上記接続電極部を、上記ブラインドビアホールを介して上記第２の配線層と接続することができる。この構成では、接続電極部が第１の配線層の他の配線と接続されていないため、上記接続電極部の放熱性は低い。このため、異方導電性接着剤を介して確実な接続を行うことができる。上記独立した接続電極部は、第２の配線層用のものに限定されることはない。たとえば、第１の配線層に設けた配線を、導電性を付与したブラインドビアホール等を介して、いったん第２の配線層に設けた配線に接続し、この配線を、導電性を付与したブラインドビアホールを介して上記独立した接続電極部へ接続することにより、上記第１の配線層に設けた配線を上記独立した接続電極部に接続することができる。

本願発明が適用される両面プリント配線板の種類は特に限定されることはない。リジッドプリント配線板や、請求項３に記載した発明のようにフレキシブルプリント配線板に本願発明を適用できる。

本願発明に係る異方導電性接着剤用の接続電極部の形態も特に限定されることはない。たとえば、複数の配線を所定間隔で平行状に配置するとともに、カバー層を除去して上記配線を露出させることにより、上記接続電極部を形成できる。

本願発明に係る両面プリント配線板の接続電極部に接続される部材も特に限定されることはない。請求項４に記載した発明のように、他のプリント配線板あるいは電子部品の接続電極部を、異方導電性接着剤を介して接続することにより、種々の接続構造を構成できる。また、請求項５に記載した発明のように、本願発明に係るプリント配線板の接続構造を、種々の配線板接続体に適用することもできる。

本願発明に係る配線板接続体が利用される電子機器も特に限定されることはなく、種々の構成、目的の電子機器に適用できる。

両面プリント配線板の接続電極部に対して異方導電性接着剤を介して他のプリント配線板あるいは電子部品を接続する場合、加熱加圧時間を短縮して、作業性を高めることができる。

本願発明に係る両面プリント配線板と他のプリント配線板の構造及び接続形態を示す分解斜視図である。 図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿う要部の拡大断面図である。 図１及び図２に示すプリント配線板の接続後の図２に相当する要部の拡大断面図である。 図３におけるＩＶ−ＩＶ線に沿う要部断面図である。 本願発明に係る両面プリント配線板の他の実施形態を示す図であり、図３に相当する要部の拡大断面図である。

以下、本願発明の実施形態を図に基づいて具体的に説明する。図１及び図２に示すように、本実施形態に係る両面プリント配線板１は、シート状の絶縁性基材２と、この絶縁性基材２の一方の側に形成された第１の配線層４と、上記絶縁性基材２の他方の側に形成された第２の配線層５と、これら配線層４，５を覆うように、接着層８，９を介して積層された第１のカバーフィルム６及び第２のカバーフィルム７とを備えて構成されている。なお、上記両面プリント配線板１は、フレキシブルプリント配線板であり、上記配線層４，５には、図示しない所要の配線が形成されている。

図２に示すように、上記両面プリント配線板１の縁部において、上記第１のカバーフィルム６及び接着層８を矩形状に切り欠くことにより、上記配線層４が露出させられて、異方導電性接着剤用の接続電極部４ａが形成されている。また、上記接続電極部４ａの表面には、水溶性プリフラックス処理等によって腐食防止膜１６が形成されている。

本実施形態では、上記第１の配線層４と上記第２の配線層５とが、ブラインドビアホール２０を介して導通させられている。

上記ブラインドビアホール２０は、第２の配線層５から、上記第１の配線層４の底面４ｂにいたる孔部２２とこの孔部２２の表面に形成された導通メッキ層２１ａとを備えて構成されている。上記孔部２２は、上記絶縁性基材２に形成されて上記第１の配線層４の底面４ｂを露出させた第１の孔部２２ａと、上記配線層５に形成されるとともに上記孔部２２ａに連通状に形成された第２の孔部２２ｂとを備える。

上記第２の配線層５の表面に銅メッキ２１を施すことにより、上記銅メッキ２１が、第１の配線層４の底面４ｂを含む上記孔部２２の内面を被覆して上記導通メッキ層２１ａが形成されている。上記導通メッキ層２１ａによって、上記第１の配線層４と上記第２の配線層５とが導通させられている。

本実施形態では、上記構成の両面プリント配線板１に、片面に配線層１４備える片面プリント配線板１１が接続される。

図２に示すように、上記片面プリント配線板１１は、シート状の絶縁性基材１２と、この絶縁性基材１２の片面に積層形成された配線層１４と、上記配線層１４に接着剤層１５を介して積層されたカバーフィルム１３とを備えて構成される。上記片面プリント配線板１１の端部における上記接着剤層１５及び上記カバー層１３が切り欠かれて、第２の接続電極部１４ａが形成されている。また、上記第２の接続電極部１４ａには、上記両面プリント配線板の接続電極部４ａと同様の腐食防止膜１６が形成されている。

上記両面プリント配線板１の上記接続電極部４ａと、上記片面プリント配線板１１の接続電極部１４ａは、異方導電性接着剤１０を介して接続される。

本願発明に係る各プリント配線板１に係る絶縁性基材２として、種々の絶縁性樹脂フィルムを採用することができる。たとえば、ポリイミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂等から形成された樹脂フィルムを採用することができる。上記フィルム状の絶縁性基材２の厚みも特に限定されることはない。

また、各プリント配線板の上記カバーフィルム６，７，１３の材料も特に限定されることはなく、上記絶縁性基材と同様の材料を採用することができる。

上記異方導電性接着剤１０は、フィルム状の異方導電性接着剤を矩形状に切り出して形成されている。異方導電性接着剤１０は、たとえば、熱硬化性エポキシ樹脂を主剤とする接着成分中に、硬化剤を封止したマイクロカプセルと、導電性粒子とを分散配合して構成することができる。上記異方導電性接着剤は、所定温度で加熱及び加圧することにより、上記マイクロカプセルが破壊されて、上記熱硬化性エポキシ樹脂を硬化させるように構成されている。本実施形態では、上記フィルム状の異方導電性接着剤が採用されている。なお、一方の接続電極部の表面に、ペースト状の異方導電性接着剤を所定の厚みで塗着して、上記フィルム状の上記異方導電性接着剤１０に代えることもできる。

図２及び図３に示すように、上記異方導電性接着剤１０を介して上記接続電極部４ａと上記接続電極部１４ａを対向させるように、上記第１のプリント配線板１と上記第２のプリント配線板１１を位置決めして重ね合わせ、加熱しながら両側から挟圧する。これにより、上記異方導電性接着剤層１０を構成する異方導電性接着剤が流動させられて、上記接続電極部４ａと上記接続電極部１４ａの間に充填され、上記第１のプリント配線板１と上記第２のプリント配線１１とが接着される。また、同時に、図示しない導電性粒子が対向する上記接続電極部４ａと上記接続電極部１４ａ間に噛み込まれ、各接続電極部が厚み方向に導通させられる。これにより、図３及び図４に示すように、上記両面プリント配線板１と上記片面プリント配線板１１とが一体的に接合された配線板接続体１００が形成される。

上記構成の両面プリント配線板１においては、上記銅メッキ２１を、上記第２の配線層５側にのみ設けることができる。一方、上記銅メッキ２１を設けていない第１の配線層４に、上記接続電極部４ａが形成されている。このため、上記接続電極部４ａを設けた第１の配線層４の放熱性が高まることはい。したがって、上記接続電極部４ａに、他のプリント配線板や電子部品の接続電極部を、異方導電性接着剤を介して接続する際に、熱が逃げて異方導電性接着剤１０の接着性が低下することはない。また、作用する温度が低下することがなく、加熱加圧時間を短縮することが可能となる。したがって、接続作業の作業性を向上させることができる。

図５に、本願発明の第２の実施形態を示す。この実施形態は、両面プリント配線板２０１の接続電極部２０４ａを、第１の配線層２０４の他の配線から独立して形成し、第２の配線層２０５を、ブラインドビアホール２２０を介して上記接続電極部２０４ａと接続したものである。

本実施形態では、ブラインドビアホール２２０が、第１の実施形態と同様に第２の配線層２０５側から形成されている。しかも、異方導電性接着剤によって接続される接続電極部２０４ａが、第１の配線層２０４の他の配線と繋がっていない。このため、接続電極部２０４ａの放熱性を大幅に低下させることができる。

上記構成を採用することにより、接続の際の加熱加圧時間を短縮できるばかりでなく、ヒータ等から作用する温度を低減させることも可能となる。したがって、作業時間を短縮できるばかりでなく、プリント配線板や電子部品に作用する熱を低減させて、プリント配線板や搭載される電子部品に損傷が発生するのを防止できる。

上述した実施形態は、本願発明をフレキシブル両面プリント配線板に適用したものであるが、リジッド両面プリント配線板に適用することができる。また、実施形態においては、本願発明に係る両面プリント配線板１に、片面プリント配線板１１を接続した例を示したが、他の両面プリント配線板や電子部品を接続することもできる。

本願発明の範囲は、上述の実施形態に限定されることはない。今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって、制限的なものでないと考えられるべきである。本願発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

両面プリント配線板に、異方導電性接着剤を用いた他のプリント配線板あるいは電子部品を接続するための温度を低下させて、加熱加圧時間を短縮し、接続作業性を高めることができる。

１ 両面プリント配線板
２ 絶縁性基材
４ 第１の配線層
５ 第２の配線層
１０ 異方導電性接着剤
１１ 他のプリント配線板
２０ ブラインドビアホール
１００ 配線板接続体

Claims (6)

1. 絶縁性基材の両面に第１の配線層と第２の配線層とがそれぞれ形成された両面プリント配線板であって、
   上記第２の配線層側から導電性を付与したブラインドビアホールを設けることにより、上記第１の配線層と上記第２の配線層とが接続されているとともに、
   上記第１の配線層に、他のプリント配線板の接続電極部又は電子部品の接続電極部が接続される異方導電性接着剤用の接続電極部が形成されている、両面プリント配線板。
2. 上記接続電極部は、上記第１の配線層の他の配線から独立して形成されているとともに、
   上記接続電極部が上記ブラインドビアホールを介して上記第２の配線層と接続されている、請求項１に記載の両面プリント配線板。
3. 上記両面プリント配線板がフレキシブルプリント配線板である、請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載の両面プリント配線板。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載した両面プリント配線板と、
   上記接続電極部に異方導電性接着剤を介して接続された他のプリント配線板又は電子部品とを備える、プリント配線板の接続構造。
5. 請求項４に記載のプリント配線板の接続構造を備える、配線板接続体。
6. 請求項５に記載の配線板接続体を備える、電子機器。

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