JP2014192240A - 接続体の製造方法、電子部品の接続方法、接続構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】異方性導電接着剤を介して基板を接続対象物上に効率よく接続する。
【解決手段】一面に第１の接続端子７が複数並列された基板２を、第１の接続端子７と接続される第２の接続端子６が複数並列された接続対象物１上に、導電性接着剤３を介して第１、第２の接続端子６，７同士が対向するように配置し、導電性接着剤３を加熱させながら、基板２の第１の接続端子７が形成された一面と反対側の他面に、加圧ロール２０を第１、第２の接続端子６，７の配列方向にわたって転動させることにより、導電性接着剤３を硬化させ、基板２が接続対象物１上に接続された接続体を製造する。
【選択図】図３

Description

本発明は、熱硬化型の接着剤を介して基板を接続対象物上に接続する方法に関し、特に、異方性導電フィルムを用いて複数並列された端子同士が接続された接続体の製造方法、接続構造体及び電子部品の接続方法に関する。

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１１（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、適宜、緩衝材５０を介して加熱押圧ヘッド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、図１１（Ｂ）に示すように、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２００５−２６５７７号公報 特開２００７−６７１３４号公報

ここで、加熱押圧ヘッド５６による熱加圧によって異方性導電接続を行う方式では、フレキシブル基板５１とリジッド基板５４との接続の度に、加熱押圧ヘッド５６による数秒間の熱加圧工程と、その後の冷却工程とを要し、その間は製造ラインを停止させる必要があることから、生産効率の向上を図ることが難しかった。

そこで、本発明は、異方性導電接着剤を介して基板を接続対象物上に効率よく接続する接続体の製造方法、これを用いて製造された接続構造体、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、本発明に係る接続体の製造方法は、一面に第１の接続端子が複数並列された基板を、上記第１の接続端子と接続される第２の接続端子が複数並列された接続対象物上に、導電性接着剤を介して上記第１、第２の接続端子同士が対向するように配置し、上記導電性接着剤を加熱させながら、上記基板の上記第１の接続端子が形成された一面と反対側の他面に、加圧ロールを上記第１、第２の接続端子の配列方向にわたって転動させることにより、上記導電性接着剤を硬化させ、上記基板が上記接続対象物上に接続された接続体を製造するものである。

また、本発明に係る接続構造体は、上記方法により製造されたものである。

また、本発明に係る電子部品の接続方法は、一面に第１の接続端子が複数並列された基板を、上記接続端子と接続される第２の接続端子が複数並列された接続対象物上に、導電性接着剤を介して上記第１、第２の接続端子同士が対抗するように配置し、上記導電性接着剤を加熱させながら、上記基板の上記第１の接続端子が形成された一面と反対側の他面に、加圧ロールを上記第１、第２の接続端子の配列方向にわたって転動させることにより、上記導電性接着剤を硬化させ、上記基板を上記接続対象物上に接続するものである。

本発明によれば、加圧ロールの転動方向に複数組の基板及び接続対象物を配置し、加圧ロールを転動させることで、連続して複数組の基板及び接続対象物の接続を行うことができる。したがって、加熱押圧ヘッドによって、１組の基板及び接続対象物ずつ数秒間の熱加圧を行う従来工程に比して、製造ラインを停止させる必要がなく、生産効率の向上を図ることができる。

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。 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工程を示す断面図であり、（Ａ）は加圧ロールの転動前、（Ｂ）は加圧ロールの転動により熱加圧された状態を示す。 本発明が適用された端子の構成を示す断面図である。 本発明が適用された他の端子の構成を示す断面図である。 端子の側壁に導電性粒子が載ってしまった状態を示す断面図である。 本発明が適用された端子の形成工程の一例を示す断面図であり、（Ａ）は接続端子にドライフィルムを形成した工程、（Ｂ）は露光工程、（Ｃ）はエッチング工程、（Ｄ）はドライフィルムを剥離した工程を示す。 異方性導電フィルムを示す断面図である。 異方性導電フィルムを示す平面図である。 原反フィルムを示す平面図である。 加熱押圧ヘッドを用いた接続工程を示す断面図であり（Ａ）は熱加圧前、（Ｂ）は熱加圧状態を示す。

以下、本発明が適用された接続体の製造方法、接続構造体、及び電子部品の接続方法について、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、一面に第１の接続端子が複数並列された基板と、第１の接続端子と接続される第２の接続端子が複数並列された接続対象物とが導電性接着剤によって接続されたものであり、例えば、フレキシブル基板がガラス基板やガラスエポキシ基板等のリジッド基板に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る。本発明が適用された接続構造体は、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、車載用モニタあるいはカメラモジュール等のあらゆる電子機器に設けられているプリント配線板の接続端子部とフレキシブル基板との接続等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等の接続端子部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、あるいはスルーホールを介して裏面に形成された配線パターンと接続されている。そして、プリント配線板１は、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。各電極端子６は、導電パターン１０を介して他の回路や電子部品と接続されている。

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。また、図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、電極端子６と接続端子７とは、導電性接着フィルム３を介して対向配置された後、加圧ロール２０がフレキシブル基板２上を電極端子６及び接続端子７の配列方向に亘って転動することによって接続されていく。

［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。

[凹部・側壁]
また、フレキシブル基板２の接続端子７には、図４に示すように、加圧ロール２０の転動方向の上流側に向かって開口された凹部２１と、凹部２１より加圧ロール２０の転動方向の下流側に設けられた側壁２２とが形成されている。凹部２１は、図４中矢印Ｒで示す加圧ロール２０の転動方向に対して上流側が開口されている。また、側壁は、凹部２１よりも加圧ロール２０の転動方向Ｒの下流側に設けられている。

これにより、接続端子６は、図３に示すように、導電性粒子１６を凹部２１及び側壁２２によって捕捉し、加圧ロール２０の転動によって導電性粒子１６が接続端子７上から排除されることなく、電極端子６との間に挟持することができる。このとき、接続端子７は、凹部２１が、加圧ロール２０の転動方向の上流側が開口されるとともに下流側に側壁２２が形成されているため、加圧ロール２０の転動に伴って加圧ロール２０の転動方向と同方向に流動する導電性粒子１６を凹部２１内に確実に捕捉することができる。

凹部２１は、側壁２２の頂部２２ａからの深さＤが、導電性粒子１６の平均粒径の０．７倍以下であることが好ましい。接続端子７は、凹部２１の深さＤを導電性粒子１６の平均粒径の０．７倍以下とすることにより、捕捉した導電性粒子１６をプリント配線板１の電極端子６とともに挟持したときに、導電性粒子１６を十分に押圧することができ、導通信頼性を確保することができる。

一方、凹部２１は、側壁２２の頂部２２ａからの深さＤが、導電性粒子１６の平均粒径の０．７倍よりも深いと、加圧ロール２０による圧着時において導電性粒子１６が十分に潰れず、接続初期、あるいは信頼性試験後に導通性が悪化するおそれがある。

また、図５に示すように、側壁２２は、頂部２２ａの加圧ロール２０の転動方向の両側に面取り部２３が形成されていることが好ましい。面取り部２３が形成されることにより、図６に示すように、接続端子７は、導電性粒子１６が側壁２２の側壁２２の頂部２２ａ上に載った状態で電極端子６と接続され、凹部２１内に捕捉することができなくなる事態を防止することができる。

一方、接続端子７は、側壁２２の頂部２２ａに導電性粒子１６が載った状態では、電極端子６及び接続端子７と導電性粒子１６との接触面積が不足する、電極端子６及び接続端子７間からのバインダー樹脂１５の排除が不十分となる等の理由により導通が不十分となり、接続初期、あるいは信頼性試験後に導通性が悪化するおそれがある。

このような接続端子７の凹部２１及び側壁２２は、公知の微細加工技術を用いて形成することができる。例えばフォトリソグラフィ処理による形成工程では、先ず、基板９の一面９ａに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、複数の接続端子７が並列して形成される。

次いで、図７（Ａ）に示すように、各接続端子７上にドライフィルム等によるフォトレジスト２５を形成する。そして、側壁２２の頂部２２ａに対応する位置にマスクを当てて露光、現像することにより、図７（Ｂ）に示すように、フォトレジスト２５の感光した部分を除く。次いで、図７（Ｃ）に示すように、フォトレジスト２５が除かれた部分をエッチングする。最後に、図７（Ｄ）に示すように、残存するフォトレジスト２５を除去することにより、凹部２１及び面取り部２３が設けられた側壁２２が形成される。凹部２１の深さＤや、側壁２２の面取り部２３は、フォトレジスト２５の大きさやエッチング液の量などにより適宜所望のサイズに制御することができる。

なお、凹部２１及び側壁２２の製造方法は、上述した工法に限らず、各種微細加工技術を用いて形成することができる。また、上記では、フレキシブル基板２の接続電極７に凹部２１及び側壁２２を形成したが、プリント配線板１の電極端子６に凹部２１及び側壁２２を形成し、あるいは電極端子６及び接続端子７の両方に形成してもよい。また、凹部２１及び側壁２２は、接続端子７の異方性導電フィルム３と接続される先端部に形成され、接続端子７の全面にわたって形成される必要はない。これは、全面にわたって凹部２１及び側壁２２を形成すると、接続端子７の抵抗値への影響が大きくなるためである。

［異方性導電フィルム］
異方性導電フィルム３は、熱硬化型の接着剤であり、後述する加圧ロール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１６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８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。なかでも、本発明では、加圧ロール２０の転動による熱加圧によって速硬化させることから、膜形成樹脂と、ラジカル重合性化合物と、ラジカル重合開始剤とを含有するバインダー樹脂１５を用いることが好ましい。

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］
異方性導電フィルム３のバインダー樹脂１５は、膜形成樹脂と、ラジカル重合性化合物と、ラジカル重合反応を開始するラジカル重合開始剤と、導電性粒子１６とを含有する。

バインダー樹脂１５は、ラジカル重合開始剤として、熱ラジカル重合開始剤を含有する。異方性導電フィルム３は、熱ラジカル重合開始剤を含有することにより、後述するように、実使用時に、熱加圧されることにより、電子部品等を回路基板に接続することができる。

膜形成樹脂は、平均分子量が１００００以上の高分子量樹脂に相当し、フィルム形成性の観点から、１００００〜８００００程度の平均分子量であることが好ましい。膜形成樹脂としては、フェノキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステルウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ブチラール樹脂等の種々の樹脂が挙げられ、これらは単独で用いてもよく、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、膜形成状態、接続信頼性等の観点からフェノキシ樹脂を好適に用いる。膜形成樹脂の含有量は、バインダー樹脂組成物１００質量部に対し、通常、３０〜８０質量部、好ましくは４０〜７０質量部である。

＜ラジカル重合性化合物（樹脂）＞
ラジカル重合性化合物は、ラジカル重合する官能基を有する物質である。ラジカル重合性化合物としては、例えば、ポリエチレングリコールジアクリレート、リン酸エステル型アクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、４−ヒドロキシブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、ｔ−ブチルアクリレート、イソオクチルアクリレート、ビスフェノキシエタノールフルオレンジアクリレート、２−アクリロイロキシエチルコハク酸、ラウリルアクリレート、ステアリルアクリレート、イソボルニルアクリレート、トリシクロデカンジメタノールジメタクリレート、シクロヘキシルアクリレート、トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレートトリアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、ｏ−フタル酸ジグリシジルエーテルアクリレート、エトキシ化ビスフェノールＡジメタクリレート、ビスフェノールＡ型エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート等、及びこれらに相当する（メタ）アクリレートを挙げることができる。これらは、単独で用いてもよく、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。

本実施の形態では、高い接着強度と導通信頼性とを得る点から、２官能アクリレート５〜４０質量部と、ウレタンアクリレート１０〜４０質量部と、リン酸エステル型アクリレート０．５〜５質量部とを併用することが好ましい。ここで、２官能アクリレートは硬化物の凝集力を向上させ、導通信頼性を向上させるために配合され、ウレタンアクリレートはポリイミドに対する接着性向上のために配合され、そしてリン酸エステル型アクリレートは金属に対する接着性向上のために配合される。

ラジカル重合性化合物の使用量は、少なすぎると導通信頼性が低くなり、多すぎると接着強度が低くなる傾向があるので、好ましくはバインダー樹脂組成物１００質量部に対し、２０〜７０質量部、より好ましくは３０〜６０質量部である。

＜ラジカル重合開始剤＞
熱ラジカル重合開始剤は、公知のものを使用することができ、中でも有機過酸化物を用いることが好ましい。有機過酸化物としては、例えば、ベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ブチルパーオキサイド、ベンジルパーオキサイド、ジラウロイルパーオキサイド、ジブチルパーオキサイド、ベンジルパーオキサイド、パーオキシジカーボネート等が挙げられ、これらは単独で用いてもよく、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。

熱ラジカル重合開始剤の含有量は、少なすぎると反応性が無くなり、多すぎると接着剤の製品ライフが低下する傾向があるため、バインダー樹脂組成物１００重量部に対し、好ましくは０．１〜３０重量部、より好ましくは０．５〜２０重量部である。

バインダー樹脂１５には、無機材料との界面における接着性を向上させるために、シランカップリング剤をさらに含有させることが好ましい。シランカップリング剤としては、メタクリロキシ系、エポキシ系、アミノ系、ビニル系、メルカプト・スルフィド系、ウレイド系等が挙げられ、これらは単独で用いてもよいし、２種類以上を込み合わせて用いてもよい。これらの中でも、本実施の形態では、メタクリロキシ系シランカップリング剤が好ましく用いられる。

［導電性粒子］
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導電性粒子を用いることができる。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、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用いることが好ましい。

［無機フィラー］
また、バインダー樹脂１５の流動性を制御し、粒子捕捉率を向上させるために、バインダー樹脂組成物には、無機フィラーを含有させるようにしてもよい。無機フィラーとしては、特に限定されないが、シリカ、タルク、酸化チタン、炭酸カルシウム、酸化マグネシウム等を用いることができる。このような無機フィラーは、異方性導電フィルム３によって接続される接続構造体の応力を緩和させる目的によっても適宜用いることができる。

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、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。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。

[余白部]
ここで、異方性導電フィルム３は、図９に示すように、導電性粒子１６が含有されたバインダー樹脂１５が、ベースフィルム１７上の外縁部から内側に向かって形成された余白部２６を介して塗布されることが好ましい。これにより、異方性導電フィルム３は、ベースフィルム１７に対してバインダー樹脂１５の塗布量を適切な量とし、プリント配線板１のＦＯＢ実装部５への貼り付け時や、フレキシブル基板２との接続時におけるバインダー樹脂１５のはみ出しを防止することができる。

余白部２６は、ベースフィルム１７の全周に設けられ、例えば幅２ｍｍのベースフィルム１７に対して０．５ｍｍの幅で設けられる。余白部２６を設けてバインダー樹脂１５の塗布量を適正な量とすることにより、特に加圧ローラ２０を転動させることにより異方性導電接続を行う際に、バインダー樹脂１５が加圧ロール２０の転動方向に流動した場合にも、バインダー樹脂１５がＦＯＢ実装部５の加圧ロール２０の転動方向下流側の端部からはみ出すことが防止され、バインダー樹脂１５のはみ出しによる汚損や、他の構成部品等への付着を防止することができる。また、はみ出し分のバインダー樹脂１５の使用量を削減し、無駄を省くことができる。なお、バインダー樹脂１５の塗布厚みを薄くすることで余剰なバインダー樹脂１５を削減する方法もあるが、薄くすることによりバインダー樹脂１５から導電性粒子１６が露出する恐れがあるため、導電性粒子１６の露出を防止しつつ塗布量を適切な量に保つためにも、余白部２６を設けることが好ましい。

余白部２６が設けられた異方性導電フィルム３は、図１０に示すように、長尺の原反フィルム２７の長手方向に沿って、原反フィルム２７の幅方向にむかう余白部２６とバインダー樹脂層１５とを交互に設け、余白部２６に沿って原反フィルム２７を裁断することにより製造される。

なお、余白部２６とバインダー樹脂層１５とは、原反フィルム２７上にバインダー樹脂をスキージ印刷等の公知の印刷方法により、交互に印刷することができる。このとき、バインダー樹脂層１５は、原反フィルム２７の長手方向の両側縁より所定間隔、例えば０．５ｍｍだけ内側に印刷される。また、図１０に示すように、余白部２６とバインダー樹脂層１５とは、所定の間隔で、例えば、幅１ｍｍの余白部２６と、幅２ｍｍのバインダー樹脂層１５を交互に形成する。そして、各余白部２６の幅方向の中心に沿って減反フィルム２７を裁断することにより、幅０．５ｍｍの余白部２６がベースフィルム１７の全周にわたって設けられた異方性導電フィルム３を得る。

［加圧ロール］
フレキシブル基板２を加圧する加圧ロール２０は、図３に示すように、プリント配線板１及びフレキシブル基板２が載置されるステージ３０の上方に昇降及び転動自在に設けられている。

加圧ロール２０は、フレキシブル基板２の接続端子７が並列する端子領域を、一端から他端に向かって転動することにより、プリント配線板１のＦＯＢ実装部５に押圧するものである。また、加圧ロール２０は、内部にヒータを内蔵し、異方性導電フィルム３を介して接続端子７を電極端子６上に熱圧着する。加圧ロール２０は、フレキシブル基板２上を転動することにより、電極端子６と接続端子７との間に熱と圧力を掛けることができ、導電性粒子１６を確実に挟持させるとともに、この状態でバインダー樹脂１５を硬化させることができる。

また、加圧ロール２０のフレキシブル基板２と接する外周部２０ａは、シリコーン樹脂等の弾性材からなり、適正な圧力で加熱押圧を行うとともに、緩衝効果を奏する。

［製造工程］
次いで、加圧ロール２０による接続工程について説明する。先ず、ステージ３０上にプリント配線板１を載置し、ＦＯＢ実装部５上に異方性導電フィルム３を介してフレキシブル基板２を配置する。次いで、バインダー樹脂層１５を硬化させる所定の温度に加熱された加圧ロール２０を、電極端子６及び接続端子７の一端から他端にわたって転動させる。これにより、異方性導電フィルム３は、加圧ロール２０によってフレキシブル基板２の上から熱加圧され。バインダー樹脂１５は流動性を示し、フレキシブル基板２の接続端子７とプリント配線板１の電極端子６との間から加圧ロール２０の転動方向に流出する。

このとき、接続端子７は、加圧ロール２０の転動方向の上流側が開口された凹部２１と加圧ロール２０の転動方向下流側に立設された側壁２２とが形成されているため、図４に示すように、バインダー樹脂層１５中の導電性粒子１６は、確実に凹部２１に捕捉される。したがって、導電性粒子１６は、電極端子６及び接続端子７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２の接続端子７とプリント配線板１の電極端子６とは、導電性粒子１６を介して電気的に接続され、この状態で加圧ロール２０によって加熱されたバインダー樹脂１５が硬化する。電極端子６及び接続端子７の間にない導電性粒子１６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２の接続端子７とプリント配線板１の電極端子６との間のみで電気的導通が図られる。なお、バインダー樹脂１５として、ラジカル重合反応系の速硬化タイプのものを用いることで、加圧ロール２０の転動による短い加熱時間によってもバインダー樹脂１５を速硬化させることができる。

また、加圧ロール２０によって熱加圧を行う製造工程においては、加圧ロール２０の転動方向に複数組のプリント配線板１及びフレキシブル基板２を配置し、加圧ロール２０を転動させることで、連続して複数組のプリント配線板１及びフレキシブル基板２の接続を行うことができる。したがって、加熱押圧ヘッドによって、１組のプリント配線板１及びフレキシブル基板２ずつ数秒間の熱加圧を行う従来工程に比して、製造ラインを停止させる必要がなく、生産効率の向上を図ることができる。

なお、本発明では、加圧ロール２０による加熱に代えて、又は加圧ロール２０による加熱と併用して、プリント配線板１を載置するステージ３０にヒータを設ける、いわゆるステージ加熱を用いてもよい。加圧ロール２０による加熱とステージ加熱とを併用する場合、ステージ加熱は、プリント配線板１に仮貼りされた異方性導電フィルム３の硬化反応が進行することを防止するために、反応開始温度よりも低い温度とすることが好ましい。ステージ加熱により予め反応開始温度よりも低い温度に昇温させておくことで、加圧ロール２０の転動による短い加熱時間によってもバインダー樹脂１５を速硬化させることができる。

また、本発明では、加圧ロール２０を複数並列して、複数回熱加圧を行い、必要な加熱温度及び圧力を掛けるようにしてもよい。例えば、１番目の加圧ロール２０の熱加圧でバインダー樹脂１５が流動性を示し、２番目の加圧ロールによる熱加圧で電極端子６及び接続端子７によって導電性粒子１６が挟持されるとともにバインダー樹脂１５が排除され、この状態で硬化するようにしてもよい。

さらに、本発明では、上下一対の加圧ロール２０の間にプリント配線板１及びフレキシブル基板２を通過させることにより、異方性導電接続を行うようにしてもよい。この場合、上下一対の加圧ロール２０のそれぞれにヒータを内蔵して加熱押圧させてもよく、一方の加圧ロールにのみにヒータを内蔵させて加熱押圧させてもよい。

次いで、本発明の実施例について説明する。本実施例では、加圧ロール２０による熱加圧の有無や、端子に形成する凹部及び側壁の有無やサイズ、及び導電性接着フィルム３の余白部２６の有無といった条件を変えて、フレキシブル基板２が異方性導電フィルム３を介してプリント配線板１に接続された接続構造体を製造し、これら接続構造体サンプルについて、単位面積当たりの粒子捕捉数（ｐｃｓ／ｍｍ^２）、バインダー樹脂１５のはみ出し量、接続構造体の生産性、接続初期と信頼性試験後における導通抵抗の上昇率（％）を測定、評価した。

フレキシブル基板２の接続に用いた異方性導電フィルム３は、デクセリアルズ株式会社性ＡＣＦ：ＤＰ３３４２ＭＳ（ラジカル反応系）を用いた。このＡＣＦには、導電性粒子として、平均粒径１０μｍ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プリント配線板１は、ＦＲ−４グレードのガラスエポキシ基材であり、電極端子として、Ｎｉ／Ａｕめっきが施された厚さ３５μｍのＣｕ配線が、２ｍｍピッチ（Ｌ／Ｓ＝１ｍｍ／１ｍｍ）で形成されている。

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１８μｍのＣｕ配線が、２ｍｍピッチ（Ｌ／Ｓ＝１ｍｍ／１ｍｍ）で形成されている。

プリント配線板１及びフレキシブル基板２の製品サイズは８ｍｍ角であり、これを２ｍｍピッチでステージ上に配列している。フレキシブル基板２の接続工程としては、先ず、プリント配線板１のＦＯＢ実装部５上に、異方性導電フィルム３を、８０℃、１ＭＰａ、２秒で加熱押圧することにより仮圧着を行う。次いで、ベースフィルムを剥離し、電極端子６と接続端子７との位置を合わせてフレキシブル基板２を配置する。次いで、加圧ロール２０又は加熱押圧ヘッドによって熱加圧することにより、フレキシブル基板２が接続された接続構造体を得た。

粒子捕捉数は、接続端子７及び電極端子６上における１ｍｍ^２あたりの導電性粒子の数を顕微鏡で観察することにより計測した。また、バインダー樹脂のはみ出し量は、ＦＯＢ実装部５の加圧ロール２０の転動方向下流側の端部から何ｍｍはみ出したかを測定した。生産性は、接続構造体サンプルを１時間あたり、何個生産できたかをカウントした。

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６と接続端子７との導通抵抗を４端子法にて測定した。測定は、接続初期と信頼性試験後に行い、抵抗値の上昇率が３％以下を◎、３％以上５％未満を○、５％以上を×とした。信頼性試験としては、環境試験（８５℃ ８５％ＲＨ １０００ｈ）を行った。

実施例１では、加圧ロール２０を用いて接続構造体を製造した。また、接続端子７に、加圧ロール２０の転動方向上流側が開口された深さ０．６μｍの凹部２１と、この凹部２１より加圧ロール２０の転動方向下流側に立設された側壁２２とを形成したフレキシブル基板２を用いた。なお、側壁２２の頂部２２ａには面取り部２３は形成されていない。また、異方性導電フィルム３は、ベースフィルム１７の外縁部にバインダー樹脂１５が塗布されていない余白部２６が設けられていない。加圧ロールによる加熱温度は１８０℃、加圧圧力は５ｋｇｆ、加圧ロールの回転速度は５０ｍｍ／１ｍｉｎである。

実施例２では、ベースフィルム１７の外縁部にバインダー樹脂１５が塗布されていない余白部２６が設けられた異方性導電フィルム３を用いた。その他の条件は実施例１と同じである。

実施例３では、接続端子７の側壁２２の頂部２２ａに面取り部２３を形成した。その他の条件は実施例２と同じである。

比較例１では、従来通り、加熱押圧ヘッドによって熱加圧を行った（図１１参照）。熱加圧条件は、加熱温度１５０℃、加圧圧力５ｋｇｆで、１回の接続に要する時間は、熱加圧時間１２秒、冷却時間８秒、製品移動時間１０秒とした。

比較例２では、加圧ロール２０を用いて接続構造体を製造した。また、接続端子７に凹部２１及び側壁２２が形成されていない従来のフレキシブル基板を用いた。また、ベースフィルム１７の外縁部にバインダー樹脂１５が塗布されていない余白部２６が設けられた異方性導電フィルム３を用いた。加圧ロールによる加熱温度は１８０℃、加圧圧力は５ｋｇｆ、加圧ロールの回転速度は５０ｍｍ／１ｍｉｎである。

比較例３では、接続端子７に、加圧ロール２０の転動方向上流側が開口された深さ０．８μｍの凹部２１を形成した。その他の条件は実施例１と同じである。

表１に示すように、実施例１〜３においては、フレキシブル基板２の各接続端子７に、加圧ロール２０の転動方向上流側が開口された凹部２１と、加圧ロール２０の転動方向下流側に立設された側壁２２が形成されているとともに、凹部２１の深さが導電性粒子の平均粒子径（１０μｍ）の０．７倍以下（０．６μｍ）とされている。したがって、実施例１〜３では、捕捉した導電性粒子をプリント配線板１の電極端子６とともに挟持したときに、導電性粒子１６を十分に押圧するとともに、電極端子６及び接続端子７の間からバインダー樹脂を排除することができ、信頼性試験後における抵抗値の上昇率が４％以下と良好であった。

一方、比較例２では、接続端子７に凹部２１及び側壁２２が設けられていないため、粒子捕捉数が少なく（８００／ｍｍ^２）、また、信頼性試験後における抵抗値の上昇率も８％と悪化した。また、比較例３では、凹部２１の深さが導電性粒子の平均粒子径（１０μｍ）の０．７倍よりも大きい（０．８μｍ）ため、凹部２１に捕捉した導電性粒子の押圧が不十分となり、信頼性試験後における抵抗値の上昇率も５％と高くなった。

また、実施例１〜３では、加圧ロール２０の転動方向に複数組のプリント配線板１及びフレキシブル基板２を配置し、加圧ロール２０を転動させることで、連続して複数組のプリント配線板１及びフレキシブル基板２の接続を行うことができる。したがって、１組のプリント配線板１及びフレキシブル基板２ずつ加熱押圧ヘッドによって数秒間の熱加圧を行う比較例１に比して、製造ラインを停止させる必要がなく、生産効率の向上を図ることができた。また、接続構造体サンプルの導通信頼性は、加熱押圧ヘッドを用いた比較例１と同等以上であった。

加圧ロール２０の回転速度を５０ｍｍ／１ｍｉｎ、接続構造体の製品サイズ８ｍｍ、接続構造体の配列ピッチ２ｍｍの条件下で比較すると、実施例１〜３では１時間に３００個であるのに対して、比較例１では１２０個と生産性を大幅に向上させることができた。

また、接続端子７の側壁２２の頂部２２ａに面取り部２３を形成した実施例３は、面取り部２３を有しない実施例１，２に比して、信頼性試験後における抵抗値の上昇率が低かった。これは、実施例３では、面取り部２３を形成することにより、導電性粒子１６が側壁２２の側壁２２の頂部２２ａ上に載った状態で電極端子６と接続されることが防止され、これにより、凹部２１内において電極端子６及び接続端子７と導電性粒子１６とが十分な接触面積を有するとともに、電極端子６及び接続端子７の間からバインダー樹脂をより多く排除することができたためと考えられる。したがって、側壁２２の頂部２２ａには、加圧ロール２０の転動方向の両側に面取り部２３を形成することが好ましいことが分かる。

また、異方性導電フィルム３のベースフィルム１７の外縁部に余白部２６を設けた実施例２、３では、ＦＯＢ実装部５の加圧ロール２０の転動方向下流側の端部からのバインダー樹脂のはみ出しが０．２ｍｍ以下と少なかった。一方、余白部２６を設けていない異方性導電フィルム３を用いた実施例１や比較例３では、バインダー樹脂のはみ出しが０．５ｍｍ以上と多かった。これは、実施例１や比較例３では、余白部２６を設けていない分、余剰のバインダー樹脂が塗布されてしまい、加圧ロール２０の転動によって、当該余剰分のバインダー樹脂がＦＯＢ実装部の端部より押し出され、多量にはみ出してしまったことによる。したがって、加圧ロール２０の転動による接続工程を実施する場合には、特に余剰のバインダー樹脂が塗布されないように、ベースフィルム１７の外縁部にバインダー樹脂が塗布されていない余白部２６が設けられた異方性導電フィルム３を用いることが好ましいことが分かる。

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、１０ 導電パターン、１５ バインダー樹脂、１６ 導電性粒子、１７ ベースフィルム、１８ 巻取リール、２０ 加圧ロール、２１ 凹部、２２ 側壁、２３ 面取り部、２５ フォトレジスト、２６ 余白部、２７ 原反フィルム、３０ ステージ

Claims (11)

1. 一面に第１の接続端子が複数並列された基板を、上記第１の接続端子と接続される第２の接続端子が複数並列された接続対象物上に、導電性接着剤を介して上記第１、第２の接続端子同士が対向するように配置し、
   上記導電性接着剤を加熱させながら、上記基板の上記第１の接続端子が形成された一面と反対側の他面に、加圧ロールを上記第１、第２の接続端子の配列方向にわたって転動させることにより、上記導電性接着剤を硬化させ、上記基板が上記接続対象物上に接続された接続体を製造する接続体の製造方法。
2. 上記第１、第２の接続端子の少なくとも一方には、上記加圧ロールの転動方向の上流側に向かって開口された凹部と、上記凹部より上記加圧ロールの転動方向の下流側に設けられた側壁とが形成されている請求項１記載の接続体の製造方法。
3. 上記凹部の深さは、上記導電性接着剤に含有されている導電性粒子の平均粒径の０．７倍以下である請求項２記載の接続体の製造方法。
4. 上記側壁は、上記加圧ロールの転動方向の両側が面取りされている請求項２又は請求項３に記載の接続体の製造方法。
5. 上記凹部及び上記側壁は、上記第１及び／又は第２の接続端子のフォトリソグラフィ処理により製造される請求項２〜４のいずれか１項に記載の接続体の製造方法。
6. 上記導電性接着剤は、ベースフィルムと、上記ベースフィルム上に塗布されたバインダー樹脂層と、上記ベースフィルム上の外縁部から内側に向かって形成された上記バインダー樹脂層が形成されていない余白部とを有する異方性導電フィルムである請求項１〜５のいずれか１項に記載の接続体の製造方法。
7. 上記異方性導電フィルムは、原反フィルムの長手方向に沿って、上記原反フィルムの幅方向にむかう上記余白部と上記バインダー樹脂層とを交互に設け、上記余白部に沿って上記原反フィルムを裁断することにより製造される請求項６記載の接続体の製造方法。
8. 上記加圧ロールは、表面が弾性部材によって形成されている請求項１〜７のいずれか１項に記載の接続体の製造方法。
9. 上記導電性接着剤は、少なくともラジカル性重合物質、有機過酸化物及び上記導電性粒子を含有する請求項１〜８のいずれか１項に記載の接続体の製造方法。
10. 上記請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の方法により製造された接続構造体。
11. 一面に第１の接続端子が複数並列された基板を、上記接続端子と接続される第２の接続端子が複数並列された接続対象物上に、導電性接着剤を介して上記第１、第２の接続端子同士が対抗するように配置し、
    上記導電性接着剤を加熱させながら、上記基板の上記第１の接続端子が形成された一面と反対側の他面に、加圧ロールを上記第１、第２の接続端子の配列方向にわたって転動させることにより、上記導電性接着剤を硬化させ、上記基板を上記接続対象物上に接続する電子部品の接続方法。

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