JP2013149972A - 電気相互接続用の吊り下げ型格子 - Google Patents

Abstract

【課題】導電性樹脂による回路基板上の電気的接続点間の相互接続の信頼性を向上させる。
【解決手段】回路基板と回路基板上の電気的接続点２０２とを有し、電気的接続点２０２は導体材料の格子２１２を含み、この格子２１２は回路基板内のすき間に隣接するとともに、回路基板に取り付けられたカバーレイ２２０材料によるアンカーポイントを有している。導電性エポキシ樹脂が導体材料の格子２１２のうちの少なくとも一部分を閉じ込める。
【選択図】図４

Description

導電性エポキシ樹脂が、電気装置の異なる層を結合する際に多くの利点を提供する。例えば、印刷技術または他の液体分配技術が導電性エポキシ樹脂を分配できて、電気的接続を作りながら２つの構造を一緒に結合する際に、より大規模な、またはより迅速な準備を可能にする。多くのエポキシ樹脂は硬化後もいくらかの弾性を保持しており、フレキシブル回路基板に対する利点を提供する。

柔軟な相互接続は、導電性エポキシ樹脂に対する結合点として機能する金属化されたパッドの形を取る場合が多い。これらのパッドは、結合を経験する表面のそれぞれの上にある平坦な金属領域である。ロバストな電気的接続を作る際に、使用される導電性エポキシ樹脂の量は不具合点を表す場合が多い。エポキシ樹脂の使用量が少な過ぎると、電気的接続は熱サイクルの間に破損する傾向がある。エポキシ樹脂は、結合しようとしている一方の表面またはもう一方の表面から通常分離している。エポキシ樹脂の使用量が多過ぎると、エポキシ樹脂は目的とする導電性表面の範囲を越えて押し出されて、他の導電性表面と電気的短絡を引き起こす可能性がある。

図１は、熱的ストレスが加わった回路内の先行技術の電気相互接続１００を示しており、この熱的ストレスが加わった回路は、２つの電気的接続点１０２、１０４の間に表面結合を有している。第１の電気的接続点１０２は、回路基板１０６に固定されている。第１の電気的接続点１０２のアンカーポイント１１０が、カバーレイ１１２内に存在している。接着剤層は、カバーレイ１１２を第２の電気的接続点１０４に接着する。この先行技術の電気相互接続１００の表面結合は、第１の電気的接続点１０２と、第２の電気的接続点１０４の間に挟まれた導電性エポキシ樹脂１１６の二次元層である。この二次元構造は、２つの電気的接続点１０２、１０４の間にロバストな電気的接続を作るために臨界量の導電性エポキシ樹脂１１６を必要とする。エポキシ樹脂の塗布が少な過ぎると、電気的接続が熱サイクルの間に破損する原因となり、その結果、電気的接続点の間に分離が発生する場合がある。エポキシ樹脂の塗布が多過ぎると、隣接する接続内で電気的短絡が起こる。エポキシ樹脂の少な過ぎと多過ぎの間の釣り合いを見つけることは、特に、相互接続密度の増加に対する需要が増大するとき、困難なことになる。

図２は、２つの電気的接続点２０２、２０４の間に吊り下げ型格子結合を有する電気相互接続２００を示している。この実施例では、吊り下げ型格子結合は、２つの電気的接続点２０２、２０４の間に、先行技術を説明している図１に示すような二次元結合ではなく、むしろ三次元結合を作る格子パターンを含んでいる。三次元の吊り下げ型格子パターン結合は、電気的接続点２０２、２０４の間に塗布される予定の、より大きい体積の導電性エポキシ樹脂を可能にして、このより大きい体積の導電性エポキシ樹脂は熱サイクルの間の接続のロバスト性を増加させる。さらに、三次元構造は、電気相互接続に対する導電性エポキシ樹脂２０６の少な過ぎと多過ぎの間の臨界の釣り合いをとるのに必要な導電性エポキシ樹脂２０６の量を決定するのに必要な精度を低下させて、全体が電気相互接続の熱的信頼性を向上させる。いくつかの一般的な導電性エポキシ樹脂が、カーボンチューブを含浸したエポキシ樹脂と、銀エポキシ樹脂と、を含んでいるが、吊り下げ型格子結合相互接続は任意の導電性の結合された材料の信頼性を向上させる。

図１は、先行技術の電気相互接続構造の側面図である。 図２は、本明細書の態様による吊り下げ型格子電気相互接続の側面図である。 図３は、本明細書の態様による図２に示す吊り下げ型格子電気相互接続の一部分の横断面図である。 図４は、図２に示す電気相互接続の電気的接続点内の格子パターン例の上面図である。 図５Ａは、さらなる格子パターン例を示す図である。 図５Ｂは、さらなる格子パターン例を示す図である。 図５Ｃは、さらなる格子パターン例を示す図である。 図５Ｄは、さらなる格子パターン例を示す図である。 図５Ｅは、さらなる格子パターン例を示す図である。 図５Ｆは、さらなる格子パターン例を示す図である。 図５Ｇは、さらなる格子パターン例を示す図である。 図６は、本明細書の態様による電気相互接続を形成する方法を説明している。

図２は、その上に電気的接続点２０２を有する回路基板２０８を示している。回路基板２０８は、すき間２１０を含んでいる（図１に示す先行技術の実施例に示す固体回路基板を参照されたい）。電気的接続点２０２は、すき間２１０の少なくとも一部分に隣接する、または他の方法で、すき間２１０の少なくとも一部分内に位置する、導体材料の格子２１２を有している。図２に示す実施例では、アンカーポイント２１４により格子２１２を回路基板２０８に取り付けている。この実施例では、電気的接続点２０２、したがって、格子２１２は円形であり、それの周縁に沿って任意の好適な個数のアンカーポイント２１４を有していてもよい。

導電性エポキシ樹脂２０６は格子２１２を閉じ込めており、いくつかの実施例では、図３の横断面図に示すように、導電性エポキシ樹脂２０６は格子２１２の部分を通って延びている。この構造は電気的接続点の間に三次元結合を形成するが、第２の電気的接続点２０４は図３には図示されていない。図２を再び参照すると、導電性エポキシ樹脂２０６の高さが電気的接続点２０２の高さを超えてもよい。図２は、導電性エポキシ樹脂２０６が電気的接続点２０２の上端面２１６と、反対側の下端面２１８との大部分に沿って延びており、導体材料の格子２１２を閉じ込めている状態を示しており、この導体材料の格子２１２は、図１に示す先行技術の表面結合構造から、導電性エポキシ樹脂２０６と電気的接続点２０２の間の接続の表面積を増加させる。

図４は、十字形にパターン形成された格子２１２を有する電気的接続点２０２の上面図を示しており、この十字形にパターン形成された格子２１２は、その中に導電性エポキシ樹脂２０６を注入する複数の長方形の穴を形成する。この実施例では、電気的接続点２０２は楕円形であるが、他の構造では、電気的接続点２０２は任意の好適な形状である可能性がある。この実施例では、カバーレイ材料２２０が電気的接続点２０２の周縁に沿って延びている。

図５Ａ〜図５Ｇは、電気的接続点２０２に対する他の格子２１２パターンを示している。図５Ａ〜図５Ｃの格子２１２パターンは、さまざまな構造内の複数の円形の穴２２２を含んでいる。詳細には、図５Ａ〜図５Ｃは、３列に配置され、互いに離間した複数の円形の穴２２２を含み、３列のうち、一列に並んだ外側の２列２２４は４個の円形の穴を有しており、他方、真ん中の列２２６は、外側の２列２２４内の穴からずれた５個の円形の穴を有している。円形の穴２２２の半径はそれぞれの格子パターン例の中で一定であるが、これらの円形の穴２２２の半径寸法は図５Ａ〜図５Ｃに示す図示の実施例のそれぞれにおいて変化する。図５Ｄ〜図５Ｇ内の格子２１２パターンは２つの直線部分２２８を含み、これらの２つの直線部分２２８は約９０°の角度で互いに交差しており、四分円状の穴を４個形成する。交差する直線部分２２８のそれぞれの幅は、特定の格子パターン例のそれぞれの中でほぼ等しいが、この幅は、図５Ｄ〜図５Ｇに示す実施例のそれぞれにおいて変化する。

また、図２を再び参照すると、電気相互接続例は、回路基板２０８の表面上にある電気的接続点２０２に隣接する第２の電気的接続点２０４を含んでいる。第２の電気的接続点２０４は任意の好適な方法で導電性エポキシ樹脂２０６に接触するが、図２は、第２の電気的接続点２０４の上端面２３０が導電性エポキシ樹脂２０６の下端面２３２に接触していることを示している。

図２に示すように、カバーレイ材料２２０は回路基板２０８と接触しており、カバーレイ材料２２０を回路基板２０８と、第２の電気的接続点２０４の間の層として設置してもよい。格子２１２のアンカーポイント２１４はカバーレイ材料２２０内に存在してもよく、格子２１２のアンカーポイント２１４は導電性エポキシ樹脂２０６を導体材料の格子２１２に限定してもよい。図２に示す電気相互接続２００のようないくつかの実施例では、接着剤２３４がカバーレイ材料２２０を第２の電気的接続点２０４に接着してもよい。

回路基板２０８内のすき間２１０の幅は、カバーレイ２２０内と接着剤層２３４内とのすき間２３６の幅とほぼ等しい。すき間２１０、２３６は回路基板２０８と、カバーレイ２２０と、接着剤層２３４と、の間に連続した縦の列を形成し、それらの間に電気的接続点２０２が延びている。導電性エポキシ樹脂２０６は、第２の電気的接続点２０４の上端面から、回路基板２０８の上端面にほぼ達する高さまで延びている。導電性エポキシ樹脂２０６が格子２１２の中を通って延びているため、電気相互接続２００は、より強い熱サイクルにも耐えることができ、電気的接続点２０２、２０４と、導電性エポキシ樹脂２０６との間で損傷または分離を生じない。

上述の電気相互接続は、多くの異なる方法で作ることができる。図６は、電気相互接続を形成する１つの方法例のステップを示している。格子パターンをエッチングして、回路基板上に導体パッドを作る（６００）。その後、格子パターンを導電性エポキシ樹脂で充填して（６０２）、その後、第２の接続点と導電性エポキシ樹脂とを接触させて、導体パッドと第２の接続点とを相互接続する（６０４）。その後、任意の好適な方法でエポキシ樹脂を硬化させる（６０６）。上述のように、回路基板はすき間を含んでいてもよく、回路基板内のこのすき間に隣接して、エッチングされて導体パッドになる格子パターンを設置してもよい。図２に関連して上述したように、導電性エポキシ樹脂は格子パターンを閉じ込めている。格子パターンは、１つ以上の円形または直線の穴などの任意の好適なパターンを含んでいる。導体パッドの一部分がカバーレイ材料内に存在するように、回路基板にカバーレイ材料を貼り付けてもよい。

Claims (8)

1. 回路基板と、
   前記回路基板上の電気的接続点であって、前記電気的接続点は前記回路基板内のすき間に隣接する導体材料の格子を含み、前記格子は前記回路基板に取り付けられたアンカーポイントを有する、電気的接点と、を含む
   電気相互接続。
2. 導体材料の前記格子を閉じ込める導電性エポキシ樹脂をさらに含む、請求項１に記載の電気相互接続。
3. 前記回路基板の前記表面上にある前記電気的接続点に隣接し、前記導電性エポキシ樹脂に接触している第２の電気的接続点をさらに含む、請求項２に記載の電気相互接続。
4. 前記アンカーポイントが前記導電性エポキシ樹脂を導体材料の前記格子に限定する、請求項２に記載の電気相互接続。
5. 前記回路基板と接触しているカバーレイ材料をさらに含む、請求項１に記載の電気相互接続。
6. 前記アンカーポイントが、前記カバーレイ材料内に存在し、かつ前記カバーレイ材料と前記回路基板の両方に接触している、請求項５に記載の電気相互接続。
7. 前記格子が円形の穴を含む、請求項１に記載の電気相互接続。
8. 前記格子が、四分円状の穴を４個形成する２つの交差する直線部分を含む、請求項１に記載の電気相互接続。

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