JP2014107305A - 接続構造体の製造方法、接続構造体及び接続方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スプリングバックを抑制しつつ、可撓性を有する基板を接続する。
【解決手段】一面に複数の接続端子７が並列して形成され可撓性を有する基板２を、接続端子７と接続される複数の電極端子６が並列して形成された接続対象物１上に、接着剤３を介して接続端子７が対向するように配置し、圧着ツール２０によって、基板２を、接続端子７が形成された一面と反対側の他面側から、緩衝材２１を介して押圧するとともに接着剤３を硬化させることにより、基板２が接続された接続構造体を製造する製造方法において、圧着ツール２０は、基板２の接続端子７に応じて凸部２２が形成され、凸部２２と接続端子７とを重畳させて押圧する。
【選択図】図４

Description

本発明は、複数の接続端子が配列された電子部品同士が接着剤を介して接続された接続構造体の製造方法、接続構造体及び複数の接続端子が配列された電子部品同士を接続する接続方法に関する。

従来、ガラス基板やガラスエポキシ基板等のリジッド基板とフレキシブル基板とを接続する際や、フレキシブル基板同士を接続する際に、バインダー樹脂に導電性粒子が分散されてなる異方性導電接着剤が用いられている。フレキシブル基板の接続端子とリジッド基板の接続端子とを接続する場合を例に説明すると、図８（Ａ）に示すように、フレキシブル基板５１とリジッド基板５４の両接続端子５２，５５が形成された領域の間に異方性導電接着剤５３を配置し、緩衝材５０を介して圧着ツール５６によってフレキシブル基板５１の上から熱加圧する。すると、バインダー樹脂は流動性を示し、フレキシブル基板５１の接続端子５２とリジッド基板５４の接続端子５５との間から流出するとともに、異方性導電接着剤５３中の導電性粒子は、両接続端子間に挟持されて押し潰される。

その結果、フレキシブル基板５１の接続端子５２とリジッド基板５４の接続端子５５とは、導電性粒子を介して電気的に接続され、この状態でバインダー樹脂が硬化する。両接続端子５２，５５の間にない導電性粒子は、バインダー樹脂に分散されており、電気的に絶縁した状態を維持している。これにより、フレキシブル基板５１の接続端子５２とリジッド基板５４の接続端子５５との間のみで電気的導通が図られることになる。

特開平１１−２８２００２号公報 特開２０００−３２３５２３号公報

ところで、例えばフレキシブル基板５１が厚い場合や、接続端子５２，５５間が広い場合、あるいは高い圧着圧力が必要な場合には、図８（Ｂ）に示すように、異方性導電接着剤５３を介してフレキシブル基板５１をリジッド基板５４に熱加圧する際に、フレキシブル基板５１の端子間領域が撓むため、応力が残存する。その結果、気温の高低差が大きく過酷な使用環境に置かれると、図９に示すように、残留応力によってフレキシブル基板５１の接続端子５２がリジッド基板５４の電極端子５５から離間する方向に反動（スプリングバック）が生じる。これにより、接続端子５２と電極端子５５との抵抗値の上昇や導通不良を招くおそれがある。

このスプリングバックを抑制する方法として、圧着時の圧力や温度を下げる方法や、緩衝材自体に凹凸を付ける方法なども提案されている。しかし、圧着時の圧力や温度を下げると、接続信頼性に影響するおそれがある。また、緩衝材自体に凹凸を付けても、緩衝材は不透明であり接続端子とのアライメント調整が困難である他、接続端子の微細化に伴い緩衝材の寸法精度も厳しいことから、使用できる場合が限られてしまう。

そこで、本発明は、可撓性を有する基板を熱加圧した場合の圧力不足を解消すると共に、基板の歪みを抑制し、スプリングバックによる導通不良を防止することができる接続構造体の製造方法、接続構造体及び接続方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明に係る接続構造体の製造方法は、一面に複数の接続端子が並列して形成され可撓性を有する基板を、上記接続端子と接続される複数の電極端子が並列して形成された接続対象物上に、接着剤を介して上記接続端子が対向するように配置し、圧着ツールによって、上記基板を、上記接続端子が形成された一面と反対側の他面側から、緩衝材を介して押圧するとともに上記接着剤を硬化させることにより、上記基板が接続された接続構造体を製造する製造方法において、上記圧着ツールは、上記基板の上記接続端子に応じて凸部が形成され、上記凸部と上記接続端子とを重畳させて押圧するものである。

また、本発明に係る接続構造体は、上述した製造方法を用いて製造されたものである。

また、本発明に係る接続方法は、一面に複数の接続端子が並列して形成され可撓性を有する基板を、上記接続端子と接続される複数の電極端子が並列して形成された接続対象物上に、接着剤を介して上記接続端子が対向するように配置し、圧着ツールによって、上記基板を、上記接続端子が形成された一面と反対側の他面側から、緩衝材を介して押圧するとともに上記接着剤を硬化させることにより、上記基板を接続する接続方法において、上記圧着ツールは、上記基板の上記接続端子に応じて凸部が形成され、上記凸部と上記接続端子とを重畳させて押圧するものである。

本発明によれば、圧着ツールには、押圧面に、接続端子に対応して凸部が形成され、接続端子間の領域に対応して凹部が形成され、凸部を接続端子７に重畳させ、凹部を接続端子間の領域に重畳させる。これにより、圧着ツールは、凸部によって接続端子に対して充分に圧力を掛けるとともに、凹部が緩衝材と接触するため、接続端子間の領域に対しても熱と圧力を掛けることができる。

これにより、圧着ツールによれば、可撓性を有する基板の接続端子を接続対象物の電極端子に確実に接続させると共に、接続端子間の領域においても、接着剤に熱や圧力を充分に伝えることができる。

本発明が適用されたプリント配線板とフレキシブル基板との接続構造体を示す分解斜視図である。 プリント配線板のＦＯＢ実装部における接続状態を示す分解斜視図である。 異方性導電フィルムを示す断面図である。 本発明に係る接続構造体の製造工程を示す断面図であり、（Ａ）は圧着ツールの押圧前、（Ｂ）は圧着ツールで熱加圧している状態を示す。 本発明に係る接続構造体の製造工程を示す断面図であり、（Ａ）は圧着ツールの押圧前、（Ｂ）は圧着ツールで熱加圧している状態を示す。 圧力測定フィルムを用いた加圧状態を示す図であり、（Ａ）は良好な加圧状態、（Ｂ）及び（Ｃ）は不良の加圧状態を示す。 比較例に係る圧着ツールを用いた接続工程を示す断面図である。 比較例に係る圧着ツールを用いた接続工程を示す断面図であり、（Ａ）は圧着ツールの押圧前、（Ｂ）は圧着ツールで熱加圧している状態を示す。 スプリングバックを説明するための断面図である。

以下、本発明が適用された接続構造体の製造方法、接続構造体及び接続方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が可能であることは勿論である。また、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることがある。具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

［プリント配線板］
本発明が適用された接続構造体は、フレキシブル基板とリジット基板とが異方性導電接続された接続構造体、あるいはフレキシブル基板同士が異方性導電接続された接続構造体であり、例えば、テレビやＰＣ、携帯電話、ゲーム機、オーディオ機器、タブレット端末あるいは車載用モニタ等のあらゆる電子機器に内蔵されているプリント配線板に用いることができる。このようなプリント配線板においては、ファインピッチ化、軽量薄型化等の観点から、各種回路が形成されたフレキシブル基板を直接プリント配線板上に実装するいわゆるＦＯＢ（film on board）が採用されている。

プリント配線板１は、図１に示すように、各種配線パターンが形成されると共に、ＩＣチップ等の各種部品が実装され、さらにフレキシブル基板２が異方性導電フィルム（ＡＣＦ：anisotropic conductive film）３を介して接続されることにより接続構造体を構成する。

プリント配線板１は、フレキシブル基板２が接続されるＦＯＢ実装部５には、フレキシブル基板２に設けられた接続端子７と接続される複数の電極端子６が形成されている。電極端子６は、図２に示すように、例えば略矩形状に形成され、長手方向に直交する方向に亘って複数配列して形成されている。

このＦＯＢ実装部５は、導電性の接着剤として異方性導電フィルム３を用いてフレキシブル基板２が接続される。異方性導電フィルム３は、後述するように、バインダー樹脂に導電性粒子を含有しており、フレキシブル基板２の接続端子７とプリント配線板１に形成された電極端子６とを、導電性粒子を介して電気的に接続させる。

［フレキシブル基板］
プリント配線板１のＦＯＢ実装部５に接続されるフレキシブル基板２は、ポリイミド等の可撓性を有する基板９の一面９ａ上に、図２に示すように、電極端子６と接続される接続端子７が複数配列して形成されている。接続端子７は、例えば銅箔等がパターニングされるとともに、適宜、表面にニッケル金メッキ等のメッキコート処理が施されることにより形成され、電極端子６と同様に、例えば略矩形状に形成され、長手方向に直交する方向に亘って複数配列して形成されている。接続端子７と電極端子６、及び接続端子７間の領域と電極端子６間の領域とは、略同じパターンで配列され、同一幅を有し、異方性導電フィルム３を介して重畳される。

［異方性導電フィルム］
異方性導電フィルム３は、熱硬化型あるいは紫外線硬化型の接着剤であり、後述する圧着ツール２０により熱加圧されることにより流動化して導電性粒子が電極端子６とフレキシブル基板２の接続端子７との間で押し潰され、加熱あるいは紫外線照射により、導電性粒子が押し潰された状態で硬化する。これにより、異方性導電フィルム３は、プリント配線板１とフレキシブル基板２とを電気的、機械的に接続する。

異方性導電フィルム３は、例えば図３に示すように、膜形成樹脂、熱硬化性樹脂、潜在性硬化剤、シランカップリング剤等を含有する通常のバインダー樹脂１５（接着剤）に導電性粒子１６が分散されてなり、この熱硬化性接着材組成物がベースフィルム１７上に塗布されることによりフィルム状に成型されたものである。

ベースフィルム１７は、例えば、ＰＥＴ（Poly Ethylene Terephthalate）、ＯＰＰ（Oriented Polypropylene）、ＰＭＰ（Poly-4-methlpentene-1）、ＰＴＦＥ（Polytetrafluoroethylene）等にシリコーン等の剥離剤を塗布してなる。

バインダー樹脂１５に含有される膜形成樹脂としては、平均分子量が１００００〜８００００程度の樹脂が好ましい。膜形成樹脂としては、エポキシ樹脂、変形エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、フェノキシ樹脂等の各種の樹脂が挙げられる。中でも、膜形成状態、接続信頼性等の観点からフェノキシ樹脂が特に好ましい。

熱硬化性樹脂としては、特に限定されず、例えば、市販のエポキシ樹脂、アクリル樹脂等が挙げられる。

エポキシ樹脂としては、特に限定されないが、例えば、ナフタレン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂等が挙げられる。これらは単独でも、２種以上の組み合わせであってもよい。

アクリル樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じてアクリル化合物、液状アクリレート等を適宜選択することができる。例えば、メチルアクリレート、エチルアクリレート、イソプロピルアクリレート、イソブチルアクリレート、エポキシアクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ジメチロールトリシクロデカンジアクリレート、テトラメチレングリコールテトラアクリレート、２−ヒドロキシ−１，３−ジアクリロキシプロパン、２，２−ビス[４−（アクリロキシメトキシ）フェニル]プロパン、２，２−ビス[４−（アクリロキシエトキシ）フェニル]プロパン、ジシクロペンテニルアクリレート、トリシクロデカニルアクリレート、トリス（アクリロキシエチル）イソシアヌレート、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート等を挙げることができる。なお、アクリレートをメタクリレートにしたものを用いることもできる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。

潜在性硬化剤としては、特に限定されないが、例えば、加熱硬化型、ＵＶ硬化型等の各種硬化剤が挙げられる。潜在性硬化剤は、通常では反応せず、熱、光、加圧等の用途に応じて選択される各種のトリガにより活性化し、反応を開始する。熱活性型潜在性硬化剤の活性化方法には、加熱による解離反応などで活性種（カチオンやアニオン、ラジカル）を生成する方法、室温付近ではエポキシ樹脂中に安定に分散しており高温でエポキシ樹脂と相溶・溶解し、硬化反応を開始する方法、モレキュラーシーブ封入タイプの硬化剤を高温で溶出して硬化反応を開始する方法、マイクロカプセルによる溶出・硬化方法等が存在する。熱活性型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、スルホニウム塩、アミンイミド、ポリアミン塩、ジシアンジアミド等や、これらの変性物があり、これらは単独でも、２種以上の混合体であってもよい。中でも、マイクロカプセル型イミダゾール系潜在性硬化剤が好適である。

シランカップリング剤としては、特に限定されないが、例えば、エポキシ系、アミノ系、メルカプト・スルフィド系、ウレイド系等を挙げることができる。シランカップリング剤を添加することにより、有機材料と無機材料との界面における接着性が向上される。

導電性粒子１６としては、異方性導電フィルム３において使用されている公知の何れの導電性粒子を挙げることができる。導電性粒子１６としては、例えば、ニッケル、鉄、銅、アルミニウム、錫、鉛、クロム、コバルト、銀、金等の各種金属や金属合金の粒子、金属酸化物、カーボン、グラファイト、ガラス、セラミック、プラスチック等の粒子の表面に金属をコートしたもの、或いは、これらの粒子の表面に更に絶縁薄膜をコートしたもの等が挙げられる。樹脂粒子の表面に金属をコートしたものである場合、樹脂粒子としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、アクリロニトリル・スチレン（ＡＳ）樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ジビニルベンゼン系樹脂、スチレン系樹脂等の粒子を挙げることができる。

なお、異方性導電フィルム３は、取り扱いの容易さ、保存安定性等の見地から、ベースフィルム１７が積層された面とは反対の面側にカバーフィルムを設ける構成としてもよい。また、異方性導電フィルム３の形状は、特に限定されないが、例えば、図３に示すように、巻取リール１８に巻回可能な長尺テープ形状とし、所定の長さだけカットして使用することができる。

また、上述の実施の形態では、接着剤として、バインダー樹脂１５に適宜導電性粒子１６を含有した熱硬化性樹脂組成物をフィルム状に成形した接着フィルムを例に説明したが、本発明に係る接着剤は、これに限定されず、例えばバインダー樹脂１５のみからなる絶縁性接着剤層と導電性粒子１６を含有したバインダー樹脂１５からなる導電性粒子含有層とを積層した構成とすることができる。また、接着剤は、このようなフィルム成形されてなる導電性接着フィルムに限定されず、バインダー樹脂組成物に導電性粒子１６が分散された導電性接着ペーストとしてもよい。さらに、接着剤は、バインダー樹脂１５に導電性粒子１６が含有されていない絶縁性接着フィルム、あるいは絶縁性接着ペーストであってもよい。本発明に係る接着剤は、上述したいずれの形態をも包含するものである。

［接続装置］
次いで、フレキシブル基板２をプリント配線板１に接続する圧着ツール２０について説明する。圧着ツール２０は、載置されたプリント配線板１及びフレキシブル基板２が載置される受け台（図示せず）の上方に昇降自在に設けられ、緩衝材２１を介して、フレキシブル基板２の接続端子７が並列する端子領域１０を、プリント配線板１のＦＯＢ実装部５に加熱押圧するものである。

圧着ツール２０は、図４（Ａ）に示すように、フレキシブル基板２の端子領域１０を押圧する押圧面２０ａに、接続端子７に対応して凸部２２が形成され、接続端子７間の領域８に対応して凹部２３が形成されている。

圧着ツール２０は、図４（Ｂ）に示すように、フレキシブル基板２の端子領域１０を熱加圧する際に、凸部２３と接続端子７とを重畳させて押圧する。これにより、圧着ツール２０は、凸部２３によって接続端子７に対して充分に圧力を掛けることができ、プリント配線板１の電極端子６との間で、導電性粒子１６を確実に挟持させることができる。また、圧着ツール２０は、接続端子７間の領域８に対応した凹部２３が緩衝材２１と接触するため、接続端子７間の領域８に対しても熱と圧力を掛けることができる。

これにより、圧着ツール２０によれば、フレキシブル基板２の接続端子７をプリント配線板１の電極端子６に確実に接続させると共に、接続端子７間の領域８においても、異方性導電フィルム３のバインダー樹脂１５に熱と圧力を充分に伝えることができる。したがって、圧着ツール２０を用いて接続されたフレキシブル基板２は、端子領域１０の全域に亘って、バインダー樹脂１５を硬化させ、接続信頼性を向上させることができる。

また、圧着ツール２０によれば、凹部２３によっても緩衝材２１及びフレキシブル基板２の端子領域１０を押圧することから、凸部２２に圧力が適度に集中するとともに凹部２３へも圧力が分散し、接続端子７及び接続端子７間の領域８を適度な圧力で押圧することができる。

なお、圧着ツール２０の押圧面２０ａと、フレキシブル基板２との間に介在される緩衝材２１は、シート状の弾性材もしくは塑性体からなり、例えばシリコンラバーやポリ４フッ化エチレンが用いられる。

［他の構成１］
また、フレキシブル基板２の接続端子７間の領域８に応じて圧着ツール２０に形成された凹部２３は、緩衝材２１の厚みＴ_１の２０〜１００％の深さに形成されることが好ましい。凹部２３の深さｄが緩衝材２１の厚みＴ_１の２０％未満とすると、凸部２２と凹部２３で圧力の差が小さいため、凹凸部２２，２３を設けた効果が充分に発揮せず、従来と同様に、フレキシブル基板２にスプリングバックが生じ、接続端子７と電極端子６との導通不良となるおそれがある。また、凹部２３の深さｄが緩衝材２１の厚みＴ_１の１００％を超えると、凹部２３と緩衝材２１とが充分に接触することができず、接続端子７間の領域８におけるバインダー樹脂１５に充分に熱を伝えることができないため硬化不足が生じ、また、ボイドも多く発生することで信頼性試験後の導通性が悪化する。

［他の構成２］
また、緩衝材２１の厚みＴ_１は、接続端子７の厚みＴ_２及び電極端子６の厚みＴ_３の合計厚みの３倍以上５０倍以下であることが好ましい。緩衝材２１の厚みＴ_１が、接続端子７の厚みＴ_２及び電極端子６の厚みＴ_３の合計厚みの３倍未満の場合、緩衝材２１の厚みＴ_１に応じて圧着ツール２０の凸部２２の高さ（凹部２３の深さｄ）も小さくなるため、凹凸部２２，２３を設けた効果が充分に発揮せず、従来と同様に、フレキシブル基板２にスプリングバックが生じ、接続端子７と電極端子６との導通不良となるおそれがある。また、緩衝材２１の厚みＴ_１が、接続端子７の厚みＴ_２及び電極端子６の厚みＴ_３の合計厚みの５０倍を超えると、圧着ツール２０の凸部２２及び凹部２３を介して伝達する圧力が分散し、凹凸部２２，２３を設けた効果が充分に発揮し得ない。

［他の構成３］
また、圧着ツール２０に形成された凸部２２の幅Ｗ_１は、接続端子７及び電極端子６の幅Ｗ_２の５０〜１５０％とすることが好ましい。凸部２２の幅Ｗ_１が接続端子７及び電極端子６の幅Ｗ_２の５０％未満の場合、凸部２２によって接続端子７及び電極端子６の一部しか加圧できないために、両端子６，７間において、一部の導電性粒子１６しか押し込めず、導通性が劣るおそれがある。また、凸部２２の幅Ｗ_１が接続端子７及び電極端子６の幅の１５０％を超えると、凹部２３が狭小化され、緩衝材２１と凹部２３とを接触させることができない。

［他の構成４］
また、圧着ツール２０は、フレキシブル基板２の接続端子７が形成されている端子領域１０の外側領域１１も押圧することが好ましい。

図５（Ａ）に示すように、圧着ツール２０は、フレキシブル基板２の端子領域１０の幅と略同じ幅で形成され、端子領域１０のみを押圧する場合、端子領域１０の外側領域１１は、熱や圧力が充分に伝わらず、未硬化状態となる。また、フレキシブル基板２は、端子領域１０のみが押圧されると、図５（Ｂ）に示すように、押圧面２０ａの端部に設けられた凸部２２ａが支点となって、当該外側領域１１が押圧方向と反対側、すなわち、接続端子７と電極端子６とが離間する方向に応力が発生する。そのため、気温差の大きな使用環境下に繰り返し曝された場合などには、フレキシブル基板２の外側領域１１がプリント配線板１から離間する方向に反って、接続端子７と電極端子６との接続信頼性を損なうおそれもある。

一方、図４に示すように、圧着ツール２０が、フレキシブル基板２の端子領域１０の外側領域１１まで押圧可能な幅で形成されることで、外側領域１１にも充分に熱と圧力が伝わり、異方性導電フィルム３を確実に硬化させることができる。また、外側領域１１が押圧方向と反対側に反ることもなく、接続端子７と電極端子６との接続信頼性を良好に維持することができる。

［接続構造体の製造方法／接続方法］
次いで、プリント配線板１にフレキシブル基板２を接続する工程について説明する。フレキシブル基板２は、基板９の一面９ａに接続端子７が形成されている。また、プリント配線板１には、ＦＯＢ実装部５に異方性導電フィルム３が仮貼りされる。異方性導電フィルム３の仮貼りは、バインダー樹脂１５が形成された面をＦＯＢ実装部５に配置し、ベースフィルム１７の上から圧着ツールによって低圧で加圧することにより、あるいはバインダー樹脂１５が流動性を示すが熱硬化を開始しない温度で、低圧、短時間で熱加圧することによって行う。異方性導電フィルム３の仮貼り後、ベースフィルム１７は剥離される。

次いで、異方性導電フィルム３が仮貼りされたＦＯＢ実装部５上にフレキシブル基板２が載置される。このとき、フレキシブル基板２は、接続端子７が所定の電極端子６上に載置されるようにアライメント調整が行われる。そして、フレキシブル基板２の他面９ｂ上から、バインダー樹脂１５の硬化温度に加温された圧着ツール２０によって、所定の圧力及び所定の時間だけ、熱加圧される。圧着ツール２０とフレキシブル基板２との間には緩衝材２１が介在される。緩衝材２１は、シート状の弾性材もしくは塑性体からなり、例えばシリコンラバーやポリ４フッ化エチレンが用いられる。

このとき、圧着ツール２０には、押圧面２０ａに、接続端子７に対応して凸部２２が形成され、接続端子７間の領域８に対応して凹部２３が形成され、凸部２２を接続端子７に重畳させ、凹部２３を接続端子７間の領域８に重畳させる。これにより、圧着ツール２０は、凸部２３によって接続端子７に対して充分に圧力を掛けるとともに、凹部２３が緩衝材２１と接触するため、接続端子７間の領域８に対しても熱と圧力を掛けることができる（図４）。

これにより、圧着ツール２０によれば、フレキシブル基板２の接続端子７をプリント配線板１の電極端子６に確実に接続させると共に、接続端子７間の領域８においても、異方性導電フィルム３のバインダー樹脂１５に熱と圧力を充分に伝えることができる。

異方性導電フィルム３は、バインダー樹脂１５が、流動化して電極端子６と接続端子７との間から流出するとともに、導電性粒子１６が電極端子６と接続端子７とに挟持され、この状態で硬化する。これにより、プリント配線板１とフレキシブル基板２とが電気的、機械的に接続された接続構造体が製造される。

また、プリント配線板１とフレキシブル基板２との接続構造体は、フレキシブル基板２が、端子間領域８への圧力集中によって大きく撓むことがないため、残留応力によって接続端子７が電極端子６から離間する方向に生じる反動（スプリングバック）を抑制することができる。したがって、この接続構造体は、接続端子７と電極端子６との抵抗値の上昇や導通不良を防止することができる。

なお、上記では接続構造体としてプリント配線板１にフレキシブル基板２を接続した場合を例に説明したが、本発明は、ＦＯＢ実装に限られず、ＦＯＧ実装の他、例えば一対のフレキシブル基板同士が接続された接続構造体の製造にも適用することができる。

次いで、本発明の実施例について説明する。本実施例では、押圧面２０ａに凸部２２を形成した圧着ツール２０と、押圧面に凸部を形成しない従来の圧着ツールと、押圧面２０ａに形成した凸部２２及び凹部２３の寸法を変えた圧着ツールを用意した。そして、フレキシブル基板２を異方性導電フィルム３を介してガラス基板のＩＴＯ薄膜電極に配置し、これらを用いて緩衝材２１を介してフレキシブル基板２を加熱押圧することにより接続構造体サンプルを形成した。

そして、各接続構造体サンプルについて、接続初期と温度サイクル試験（ＴＣＴ）後における、フレキシブル基板の接続端子７とガラス基板に形成されたＩＴＯ薄膜電極との導通抵抗を測定し、信頼性を評価した。また、各接続構造体サンプルについて、フレキシブル基板２のスプリングバックが発生したか否か、接続端子７上及び接続端子７間の領域８の加圧状態を観察した。

フレキシブル基板の接続に用いた異方性導電フィルムは、デクセリアルズ株式会社製ＡＣＦ（ＣＰ９０６ＣＭ−２５ＡＣ）である。このＡＣＦは、バインダー樹脂中に、粒子径２０μｍの金／ニッケルメッキ樹脂粒子が含有されている。

実施例及び比較例に用いたフレキシブル基板は、厚さ２５μｍのポリイミド基板の一面に、接続端子として、Ｎｉ／Ａｕめっきが施された厚さ１２μｍのＣｕ配線が、１０００μｍピッチ（Ｌ／Ｓ＝１／１）で形成されている。

実施例及び比較例に用いたガラス基板は、厚さ０．７ｍｍであり、電極端子として、厚さ１μｍのＩＴＯ薄膜電極が、１０００μｍピッチ（Ｌ／Ｓ＝１／１）で形成されている。

フレキシブル基板２の圧着条件は、１５０℃、５ＭＰａ、１０秒である。また、圧着ツールとのフレキシブル基板との間に設ける緩衝材として、厚さ２５、５０、１００、２００、４００、８００μｍ厚のポリ４フッ化エチレンシート（塑性体）を用いた。

各実施例及び比較例に係る接続構造体サンプルについて、電極端子と接続端子との導通抵抗を４端子法にて測定した。測定は、接続初期とＴＣＴ後に行い、抵抗値が０．６Ω未満を◎、０．６Ω以上０．８Ω未満を○、０．８Ω以上を×とした。また、各実施例及び比較例に係る接続構造体サンプルについて、スプリングバックの有無を、光学顕微鏡により確認した。スプリングバックの有無も、接続初期とＴＣＴ後に行った。ＴＣＴの条件は、−４０℃、３０ｍｉｎ←→１００℃、３０ｍｉｎを１００サイクルである。

接続端子７間の領域８の加圧状態は、加圧箇所に応じて発色する圧力測定フィルム（プレスケール、富士フイルム株式会社製）を、フレキシブル基板２と緩衝材２１との間に配置し、発色領域を観察した。そして、凸部２２の領域の発色が凹部２３の領域の発色よりも濃い場合は○（図６（Ａ））、凹部２３の領域が凸部２２の領域と同じ濃さである場合を×（１）（図６（Ｂ））、凹部２３の領域に発色が見られない場合を×（２）（図６（Ｃ））とした。

実施例１では、緩衝材２１の厚みを１００μｍ、圧着ツール２０の凹部２３の深さを５０μｍとした。すなわち、凹部２３の深さは、緩衝材２１の厚みの５０％である。凸部２２の幅は５００μｍで、押圧面２０ａは、端子領域１０の外側領域１１まで押圧できる幅を備える。

実施例２では、押圧面２０ａは、端子領域１０と同じ幅で形成され、外側領域１１は熱加圧しない。その他の条件は、実施例１と同じである。

実施例３では、緩衝材２１の厚みを１００μｍ、圧着ツール２０の凹部２３の深さを１００μｍとした。すなわち、凹部２３の深さは、緩衝材２１の厚みの１００％である。その他の条件は、実施例１と同じである。

実施例４では、緩衝材２１の厚みを１００μｍ、圧着ツール２０の凹部２３の深さを２５μｍとした。すなわち、凹部２３の深さは、緩衝材２１の厚みの２５％である。その他の条件は、実施例１と同じである。

実施例５では、緩衝材２１の厚みを４００μｍ、圧着ツール２０の凹部２３の深さを２００μｍとした。すなわち、凹部２３の深さは、緩衝材２１の厚みの５０％である。その他の条件は、実施例１と同じである。

実施例６では、緩衝材２１の厚みを５０μｍ、圧着ツール２０の凹部２３の深さを２５μｍとした。すなわち、凹部２３の深さは、緩衝材２１の厚みの５０％である。その他の条件は、実施例１と同じである。

実施例７では、圧着ツール２０の凸部２２の幅を２５０μｍとした。その他の条件は、実施例１と同じである。

実施例８では、圧着ツール２０の凸部２２の幅を７５０μｍとした。その他の条件は、実施例１と同じである。

比較例１では、押圧面に凸部及び凹部が形成されていない従来の圧着ツールを用いた（図８参照）。緩衝材２１の厚みは１００μｍである。押圧面は、端子領域１０の外側領域１１まで押圧できる幅を備える。

比較例２では、緩衝材２１の厚みを１００μｍ、圧着ツール２０の凹部２３の深さを２００μｍとした。すなわち、凹部２３の深さは、緩衝材２１の厚みの２００％である（図７参照）。凸部２２の幅は５００μｍで、押圧面２０ａは、端子領域１０の外側領域１１まで押圧できる幅を備える。

比較例３では、緩衝材２１の厚みを２００μｍ、圧着ツール２０の凹部２３の深さを２５μｍとした。すなわち、凹部２３の深さは、緩衝材２１の厚みの１２．５％である。その他条件は、比較例２と同じである。

比較例４では、緩衝材２１の厚みを８００μｍ、圧着ツール２０の凹部２３の深さを４００μｍとした。すなわち、凹部２３の深さは、緩衝材２１の厚みの５０％である。その他条件は、比較例２と同じである。

比較例５では、緩衝材２１の厚みを２５μｍ、圧着ツール２０の凹部２３の深さを２５μｍとした。すなわち、凹部２３の深さは、緩衝材２１の厚みの１００％である。その他条件は、比較例２と同じである。

比較例６では、緩衝材２１の厚みを１００μｍ、圧着ツール２０の凹部２３の深さを５０μｍとした。すなわち、凹部２３の深さは、緩衝材２１の厚みの５０％である。凸部２２の幅は２００μｍである。その他条件は、比較例２と同じである。

比較例７では、凸部２２の幅を８００μｍとした以外は、比較例６と同じである。

表１に示すように、実施例１〜８と比較例１とを対比すると、各実施例では、フレキシブル基板２の接続初期及びＴＣＴ後のいずれにおいても、導通抵抗値は低く、スプリングバックも観察されなかった。また、各実施例では、接続端子７上及び接続端子７間の領域８の加圧状態も良好であった。一方、比較例１では、ＴＣＴ後の導通抵抗の上昇率が高く、スプリングバックも観察された。

これは、以下の理由による。すなわち、各実施例では、圧着ツール２０に接続端子７に対応した凸部２２、及び接続端子７間の領域８に対応した凹部２３を設けている。そして、凸部２２を接続端子７に重畳させ、凹部２３を接続端子７間の領域８に重畳させることにより、各実施例に係る圧着ツール２０は、凸部２３によって接続端子７に対して充分に圧力を掛けるとともに、凹部２３が緩衝材２１と接触するため、接続端子７間の領域８に対しても熱と圧力を掛けることができるためである。

これにより、各実施例に係る圧着ツール２０によれば、フレキシブル基板２の接続端子７をプリント配線板１の電極端子６に確実に接続させると共に、接続端子７間の領域８においても、異方性導電フィルム３のバインダー樹脂１５に熱と圧力を充分に伝えることができた。

一方、比較例１では、凸部及び凹部を備えていないため、フレキシブル基板２の撓みが大きく、ＴＣＴ後には残存する応力によってスプリングバックが発生、その結果、接続端子７がＩＴＯ薄膜電極から離間して抵抗値の上昇を招いた。また、ボイドも多く観察された。なお、比較例１では、圧着ツール２０の押圧力を３ＭＰａと低圧で押圧することで、スプリングバックを押さえることができるが、低圧接続により接続信頼性に劣る。

また、比較例２では、凹部２３の深さが緩衝材２１の厚みの１００％を超えているため、凹部２３と緩衝材２１とが充分に接触することができず、接続端子７間の領域８の加圧状態が不良となった（図６（Ｃ））。また、ＴＣＴ後にはスプリングバックが発生、その結果、接続端子７がＩＴＯ薄膜電極から離間して抵抗値の上昇を招いた。

また、比較例３では、凹部２３の深さが緩衝材２１の厚みの２０％未満であるため、凸部２２と凹部２３で圧力の差が小さく、接続端子７間の領域８も接続端子７上と同様に高圧で加圧された（図６（Ｂ））。また、ＴＣＴ後にはスプリングバックが発生、その結果、接続端子７がＩＴＯ薄膜電極から離間して抵抗値の上昇を招いた。

また、比較例４では、緩衝材２１の厚みが、接続端子７の厚み及びＩＴＯ薄膜電極の厚みの合計厚み（１３μｍ）の５０倍（６５０μｍ）を超えているため、圧着ツール２０の凸部２２を介して伝達する圧力が接続端子７間の領域８へ分散し、接続端子７間の領域８も接続端子７上と同様に高圧で加圧された（図６（Ｂ））。また、接続初期及びＴＣＴ後の抵抗値も高く、ＴＣＴ後にはスプリングバックが発生した。

また、比較例５では、緩衝材２１の厚みが、接続端子７の厚み及びＩＴＯ薄膜電極の厚みの合計厚み（１３μｍ）の３倍（３９μｍ）未満であるため、凹部２３に入り込む程の厚さが無く、凹部２３と緩衝材２１とが充分に接触することができず、接続端子７間の領域８の加圧状態が不良となった（図６（Ｃ））。また、接続初期及びＴＣＴ後の抵抗値も高く、ＴＣＴ後にはスプリングバックが発生した。

また、比較例６では、凸部２２の幅が接続端子７の幅（５００μｍ）の５０％（２５０μｍ）未満であるため、凸部２２によって接続端子７の一部しか加圧できないために、接続端子７とＩＴＯ薄膜電極との間において、一部の導電性粒子しか押し込めず、導通性に劣った。

また、比較例７では、凸部２２の幅が接続端子７の幅（５００μｍ）の１５０％（７５０μｍ）を超えているため、凹部２３が狭小化され緩衝材２１が入り込むことができず、接続端子７間の領域８の加圧状態が不良となった（図６（Ｃ））。また、ＴＣＴ後にはスプリングバックが発生、その結果、接続端子７がＩＴＯ薄膜電極から離間して抵抗値の上昇を招いた。

１ プリント配線板、２ フレキシブル基板、３ 異方性導電フィルム、５ ＦＯＢ実装部、６ 電極端子、７ 接続端子、９ 基板、９ａ 一面、９ｂ 他面、１０ 端子領域、１１ 外側領域、１５ バインダー樹脂、１６ 導電性粒子、２０ 圧着ツール、２１ 緩衝材、２２ 凸部、２３ 凹部

Claims (7)

1. 一面に複数の接続端子が並列して形成され可撓性を有する基板を、上記接続端子と接続される複数の電極端子が並列して形成された接続対象物上に、接着剤を介して上記接続端子が対向するように配置し、
   圧着ツールによって、上記基板を、上記接続端子が形成された一面と反対側の他面側から、緩衝材を介して押圧するとともに上記接着剤を硬化させることにより、上記基板が接続された接続構造体を製造する製造方法において、
   上記圧着ツールは、上記基板の上記接続端子に応じて凸部が形成され、
   上記凸部と上記接続端子とを重畳させて押圧する接続構造体の製造方法。
2. 上記圧着ツールは、上記基板の接続端子間領域に応じて、上記緩衝材厚みの２０〜１００％の深さの凹部が形成され、
   上記凹部と上記接続端子間領域とを重畳させて押圧する請求項１記載の接続構造体の製造方法。
3. 上記緩衝材の厚みは、上記接続端子の厚み及び上記電極端子の厚みの合計厚みの３倍以上５０倍以下である請求項１又は請求項２に記載の接続構造体の製造方法。
4. 上記圧着ツールに形成された凸部の幅は、上記接続端子及び上記電極端子の幅の５０〜１５０％である請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の接続構造体の製造方法。
5. 上記圧着ツールは、上記基板の上記接続端子が形成されている端子領域の外側領域も押圧する請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の接続構造体の製造方法。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の製造方法を用いて製造された接続構造体。
7. 一面に複数の接続端子が並列して形成され可撓性を有する基板を、上記接続端子と接続される複数の電極端子が並列して形成された接続対象物上に、接着剤を介して上記接続端子が対向するように配置し、
   圧着ツールによって、上記基板を、上記接続端子が形成された一面と反対側の他面側から、緩衝材を介して押圧するとともに上記接着剤を硬化させることにより、上記基板を接続する接続方法において、
   上記圧着ツールは、上記基板の上記接続端子に応じて凸部が形成され、
   上記凸部と上記接続端子とを重畳させて押圧する接続方法。

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