JP2660928B2 - コネクター機能を有するプリント配線板およびその接続方法 - Google Patents

コネクター機能を有するプリント配線板およびその接続方法

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、ファインピッチに適合したコネクター部
(接続端子部)を備え、コネクター機能を有するプリン
ト配線板に関し、詳しくは、接続端子部の導体上に生成
せしめた金属の突起物を介して相手側の導体に接触せし
めて導通をとるとともに接着剤で固定することにより、
極めて小さい接続抵抗および優れた隣接導体間の絶縁性
をもって接続できるコネクター機能を有するプリント配
線板およびその接続方法に関する。
[従来の技術] 従来、ガラスエポキシ、紙フェノール、透明電極ガラ
ス基板、セラミック回路板、メタル回路板等のリジッド
プリント配線板からフレキシブルプリント配線板などに
よりリード線を取り出す場合、最も一般的には、半田付
けや、フィルムもしくはシート状の異方性導電膜により
接続する方法がとられている。
異方性導電膜とは、金属粉、めっき粉、カーボン粒子
などの導電性粒子を、ホットメルトタイプや熱硬化タイ
プなどの接着剤中に分散させ、フィルムやシート状に加
工したり、液状のままで使用したりするもので、例えば
第9図に示すように、ITO(インジウム・スズ・オキサ
イド)膜などの導体8の回路パターンを有するガラス基
板7と銅などの導体2の回路パターンを形成したポリイ
ミドフィルム1との間に、上記異方性導電膜(フィル
ム、シート)をサンドイッチにして熱圧着させると、接
着剤4中に介在する導電性粒子11が、双方の導体8およ
び2間の間隔が狭くなるため密着して、導体2,8間が導
通するもので、厚み方向には導電性、両方向には絶縁性
をもたせたものである。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、半田付けあるいは異方性導電膜を用い
る方法は、いずれも導体間のピッチ間隔の大きな場合、
例えば0.2mmピッチ以上の場合に用いられる方法であっ
て、これよりピッチが狭くなれば、隣接する導体間でシ
ョートしたり、ショートしないまでも導体間の絶縁性が
極めて悪くなるという欠点を有している。
異方性導電膜について言及すれば、第10図(a)およ
び(b)に示すように、隣接回路パターン間(ギャップ
部)にも導電性粒子が存在するため絶縁性を悪くしてお
り、また、同図(a)に示すように導電性粒子の粒径に
ばらつきがあり、同図(b)に示すように導電性粒子間
の接触により導通を取っているため、接触抵抗が大きく
信頼性が低いという欠点を有する。さらに、異方性導電
膜を構成する接着剤として、通常、ホットメルトタイプ
の接着剤が使用されているが、接着剤だけの価格に比較
して導電性粒子の価格が数倍高く、異方性導電膜のコス
トを引き上げている。また、導電性粒子との相性により
接着剤が限定されること、導電性粒子が混入されている
ため接着剤だけの場合より接着強度が弱くなること、な
どの欠点がある。
本発明の目的は、このような従来例の問題点に鑑み、
隣接導体間の絶縁性に優れかつ接続抵抗が極めて小さ
く、しかもリードのとれない独立回路のパターンにも使
用できる、コネクター機能を有するプリント配線板およ
びその接続方法を提供することにある。
[問題点を解決するための手段] 上記目的を達成するため本発明では、プリント回路板
に接続される接続端子部を備え、コネクター機能を有す
る片面または両面のプリント配線板において、該接続端
子部の導体表面に無電解めっきにより針状もしくは塊状
の金属突起物を生成し、該突起物を含む接続端子部の接
続面に接着剤を塗工し、あるいは該突起物を含む接続端
子部とプリント回路側の接続端子部との間に接着剤の層
を介在させ、ホットプレスにより接続するようにしてい
る。
ここで、ホットプレスには熱圧着機によるものを含
む。また、必要に応じて、金属突起物の生成に先立ち接
続端子部の隣接導体間には絶縁層が設けられる。
以下、図面を用いて本発明を説明する。
第1図は本発明のプリント配線板の接続端子部の一部
を模式的に例示する断面図である。同図において、1は
プリント配線板の基材となるフィルムあるいはシート状
等の膜、2は膜1上に形成された回路パターンを構成す
る導体、3は導体2上に生成された金属突起物、4は導
体2間のギャップ領域および金属突起物3間に充填され
た接着剤である。第2図は絶縁層を設けた場合の第1図
と同様の断面図である。同図において、5は導体2間の
間隙またはこれに加えて導体2上等の必要箇所に形成し
た絶縁層、6は金属突起物3を生成するべき部分として
絶縁層5の形成が除外された窓部である。この場合、接
着剤4は絶縁層5および金属突起物3上に配置される。
膜1、導体2および金属突起物3の構成は第1図の場合
と同様である。
膜1としては、ポリイミドフィルム、硬化済みの接着
剤等が使用できるが、リジットな基板を用いてもよい。
導体2の材料としては、銅、亜鉛、ニッケル等が使用
できる。このような導体材料を膜1の片面あるいは両面
に接着剤12を介して積層しエッチングする等により回路
パターンが形成される。
金属突起物3としては、無電解めっきにより導体2上
に生成した針状あるいは塊状の析出物が好ましい。析出
物の材料としては、銅、ニッケル、亜鉛、金、銀、コバ
ルト等の金属およびそれら金属の合金が適している。ま
た、これらの金属の析出物上に薄く無電解金めっき、白
金めっき等を施すことも可能であり、これは、相手側の
導体との接続や密着性を向上させる上からも好ましい。
金属突起物3の高さは0.1μm以上であることが好まし
く、小さすぎると接着剤の厚みがとれず接触不良とな
る。
金属突起物3の生成は、結晶が縦方向に成長する無電
解めっき浴に所定条件のもとで必要時間浸漬することに
より行なわれる。このとき、金属突起物3は導体2の全
面に均一に生成し、非常に高さのそろった金属突起物と
なる。したがって、金属突起物3は相手側回路の導体面
に均一に接触可能となり、接続に高度の信頼性が得られ
る。
接着剤4としては、ホットメルトタイプ、熱硬化タイ
プもしくは常温粘着性の接着剤のいずれをも用いること
ができる。接着剤4の充填厚さは、金属突起物3の高さ
を大きく越えない範囲で、金属突起物3の高さと同等
か、もしくはそれ以下の厚さとなるように充填するのが
望ましく、通常は10〜35μmが望ましい。
絶縁層5としては、カバーレイフィルム、ソルダーレ
ジスト、光硬化型ドライフィルム、光硬化型の液状レジ
スト等が利用できる。
このような本発明のプリント配線板は、第3図に示す
ように、例えばガラス基板7およびこの上にITO膜等の
導体8によって形成された回路パターンを備える相手側
のプリント回路板に対し、双方の接続端子部を互いに圧
着させ接着剤4によって固定することにより接続され
る。接着剤4は、例えば、プリント配線板の接続端子部
に塗工するか、あるいは、接着剤層を双方の接続端子部
の間に挟むことによって用いられる。
[作用] この構成によれば、第9図に示す従来例のような金属
やカーボン粉末等の導電性粒子を導電材料とするのに比
して、1つの金属塊である金属突起物3を通して導通が
とられるため抵抗は比較にならないほど小さく、また、
隣接導体間に導体粒子が存在しないため絶縁性を極めて
優れたものとしており、しかも接続端子部には凹凸のあ
る金属突起物を形成しているので接着剤とのアンカー効
果により接着強度は大きく向上し、信頼性の高い接続が
行われる。
また、無電解めっきによる金属突起物の生成において
は導体の高さ方向のみでなく導体側面で幅方向にも同じ
割合で生成するので極端に隣接導体間の間隙が狭い場合
にはショートの恐れがあるが、これは、金属突起物の生
成に先立ち、絶縁層を形成することにより導体側面等に
おける金属突起物の生成が阻止され、防止される。
本発明の最も大きな特長は、上述したように、従来の
異方性導電膜(フィルム、シート)においては不可能で
あった1mm間隔中に8本あるいは16本といった導体線を
有するファインピッチの接続に適しており、かつ接続抵
抗も10-4〜10-5Ωと従来の異方性導電膜や導電ペースト
に比して数段低い値を示すことである。そして、本発明
によるフレキシブルプリント配線板は、近年ファインピ
ッチ化が進んでいる液晶テレビなどの表示デバイス用透
明電極との接続や、ドット数が多くなりつつあるプリン
ターやファクシミリに使われるアルミナヘッドなどとの
接続などに有効である。また、単純なコネクターとして
も利用可能であり、さらにIC等との接続にも利用可能で
ある。
[実施例] 以下、本発明の実施例を説明する。
実施例1 25μm厚のポリイミドフィルム(ユーピレックス)上
に18μm厚の銅箔を積層したフレキシブルプリント配線
板(250mm×330mm)を用意し、その銅表面を浄化した
後、25μm厚の感光性ドライフィルムをラミネートし、
これに、1mmにつき8本の導体が含まれるように125μm
ピッチ(ギャップ60μm、導体幅65μm)のネガフィル
ムを通して露光を行ない、これをアルカリ溶液で現像し
塩化第二銅溶液で銅層をエッチングした後、ドライフィ
ルムのレジストを剥離し、上記ファインピッチの配線板
を得た。
次に、カバーレイフィルムを使用して接続端子部以外
にホットプレスにより絶縁層を形成した。
次に、むき出しになった接続端子部の銅導体上にワー
ルドメタル社のCAT−80プロセスによって針状の無電解
めっき析出物を生成した。
すなわち、 アルミナ粉入り研磨材を使用して銅導体をブラッシン
グし、 水洗により研磨材を十分に洗い流してから脱脂材を10
0ml/、HClを100ml/含む水溶液を用い70℃で2分間
浸漬して脱脂することによりクリーニングを行い、 これを水洗してから(NH42S2O8を200g/、H2SO4
2g/含む水溶液を用いて40℃で1分間浸漬することに
よりソフトエッチングを行ない、 これを水洗してから、98%のH2SO4を100g/用いて25
℃で1分間酸浸漬し、 これを水洗および純水洗してからパラジウム濃度が17
0〜180ppmのアルカリ性水溶液中において60℃で1分間
撹拌しつつ浸漬し、これにより銅導体表面にパラジウム
核の生成すなわちパラジウム核の無電解めっきを行って
銅導体表面を活性化し、 これを水洗してから36%HClを300ml/用い室温で30
分間浸漬することにより酸洗し、 これを水洗および純水洗してからCoを94〜96%、Pを
4〜6%含む(株)ワールドメタル社製のコンバスプロ
(商品名)を用い85℃で60分間撹拌しつつ浸漬すること
により、めっき速度10μm/時でCo系多元合金浴(Co、
P、その他を含む)による無電解めっきを行い、 これを十分水洗してからシアン化金カリ2g/水溶液
を用い、めっき温度85℃で5分間撹拌しつつ浸漬するこ
とにより、置換タイプ(触媒型)の薄付け無電解金めっ
きを行い、これにより表面を数千Åの厚さで覆い密着性
を向上させ、 これを純水洗してから錯化剤、還元剤20g/、シアン
化金カリ20g/を含む自触媒型(還元剤が自己分解タイ
プ)の無電解金めっき液を用い、アルカリ性条件下で撹
拌を伴いつつ78℃で10分間浸漬することにより、めっき
厚0.5μm、純度99.99%の厚付無電解金めっきを行なっ
た。これによって防錆と同時に接触抵抗を下げ、かつ金
属突起物の固着性を向上させた。
この後、接続端子部上にホットメルトタイプの接着剤
(東レ製ケミット、厚さ30μm)を必要形状に加工し仮
付けを行ない、接続相手側のITO付ガラス基板の回路部
と位置合せを行なってから、両者の接続面を対向させて
熱圧着設備(日本アビオニクス社製)により、温度200
℃、圧力10〜20kgf/cm2で10〜20秒間熱圧着を行なっ
た。
そして次に、このようにして接続した試料の接続抵
抗、線間絶縁抵抗および接着力の測定ならびに冷熱サイ
クル試験(熱衝撃試験)および高温高湿試験を行った。
その結果を従来の異方性導電膜の場合(比較例1)と比
較して第1表に示す。また、その10サイクルまでの冷熱
サイクル試験の結果を第4図に、高温高湿試験の結果を
(使用した接着剤の種類により実施例1a,1bおよび1cと
して)第5図に、それぞれ従来の異方性導電膜の場合
(比較例1)と比較して示す。
なお、本実施例では接続する相手側の基板としてITO
付ガラス電極を用いたが、本実施例と同様にして金属突
起物をPCB(リジッド板)に形成したものを相手側電極
として使用することも可能である。
実施例2 第6図に示すように、約25μm圧のポリイミドフィル
ム1a上に接着剤12を介して18μm銅厚の銅箔2aを積層し
たフレキシブルプリント基板(250mm×30mm)を用意
し、その銅表面を浄化した後、液状感光レジストを塗布
し、これに6本/mm(導体幅137μm)の導体線を有する
ネガフィルムのパターンを通して露光し現像した後、実
施例1の場合と同様に銅層をエッチングしてレジストを
剥離し導体間隙の狭い(30μm)プリント配線板を得
た。
次に、この回路を形成したプリント配線板全面に永久
レジストタイプの感光性ドライフィルム5aをラミネート
して接続端子部の導体上に5μm角の窓部6を形成でき
るようなマスクを使用し再度露光し現像を行った。この
段階で接続端子部においては137μm幅の銅導体2a中心
部に50μm角の窓部が形成され、この部分のみ導体がむ
き出しになっており、他の部分はレジストで被覆されて
いるプリント配線板が得られた。
次に、むき出しになった銅導体上(50μm角)に無電
解プロセスにより無電解めっきを行った。このプロセス
は、窓部のレジスト高さ(25μm)を埋めるために、実
施例1で説明したパラジウム無電解めっきによる活性化
の後に、高速無電解ニッケルめっき(めっき速度20μm/
時)を90分実施して導体2bを形成した以外は実施例1と
同様である。
このようにして、接続端子部の導体上の50μm角部分
に形成した凹凸の金属突起物3は均一なものであり、し
かも、30μmの間隙でも導体間のショートはまったくな
かった。
以上のようにして形成したプリント配線板とITO付ガ
ラス電極との接続を実施例1と同様にして行った。
実施例3 第7図に示すように、永久レジストとして感光性のエ
ポキシ樹脂5bを用いた以外は実施例2と同様にして金属
突起物3を形成したプリント配線板を得た。
この場合、液状樹脂は5〜10μm程度に薄く塗布でき
るので、実施例2で用いた窓部を埋めるための無電解め
っきとして高速無電解めっき(3〜5μm/時)を使用し
て銅導体2cを形成してもよい。
実施例4 第8図に示すように、窓部を埋めるための無電解めっ
きもすべて金属突起物形成の際に用いたのと同一の無電
解めっきを用いて導体2dを形成した以外は実施例2と同
様にして金属突起物を形成したプリント配線板を形成し
た。
[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、コネクター機能
を有するプリント配線板において、接続端子部の導体上
に全面的あるいは部分的に均一に生成せしめた金属突起
物を介して相手側リジッド回路またはITO付きガラス電
極等の導体と導通をとるようにしたため、極めて小さい
接続抵抗を実現するとともに隣接導体間の絶縁性が向上
し、しかも金属突起物のアンカー効果により接着強度が
向上し、さらにリードのとれない独立回路パターンの場
合にも使用できる、信頼性の高いファインピッチに適合
した接続を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明のプリント配線板の接続端子部の一部
を模式的に例示する断面図、 第2図は、絶縁層を設けた場合の第1図と同様の断面
図、 第3図は、本発明のプリント配線板を相手側のプリント
回路板に接続したときの接続端子部の一部を模式的に例
示する断面図、 第4図は、本発明の一実施例に係るプリント配線板の冷
熱サイクル試験の結果を示すグラフ、 第5図は、本発明の一実施例に係るプリント配線板の高
温高湿試験の結果を示すグラフ、 第6図は、本発明の第2の実施例により作成されたプリ
ント配線板の接続端子部の一部を模式的に例示する断面
図、 第7図は、本発明の第3の実施例により作成されたプリ
ント配線板の接続端子部の一部を模式的に例示する断面
図、 第8図は、本発明の第4の実施例により作成されたプリ
ント配線板の接続端子部の一部を模式的に例示する断面
図、 第9図は、従来例に係る異方性導電膜を用いた配線板の
接続端子部の一部を模式的に示す断面図、 そして、 第10図(a)および(b)は、従来例における導電性粒
子のばらつきおよび導電性粒子の接触による導通の様子
を示す模式図である。 1:基材となる膜、 2:導体、 3:金属突起物(析出物)、 4,12:接着剤、 5:絶縁層、 6:窓部、 7:ガラス基板、 8:ITO膜の導体。

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】プリント回路板に接続される接続端子部を
    備え、コネクター機能を有する片面または両面のプリン
    ト配線板において、該接続端子部の導体表面に無電解め
    っきにより生成された針状もしくは塊状の金属突起物を
    有し、該針状もしくは塊状の金属突起物の表面に接着剤
    が被覆されていることを特徴とする、コネクター機能を
    有するプリント配線板。
  2. 【請求項2】前記接続端子部の隣接導体間に絶縁層を設
    けた、請求項1記載の、コネクター機能を有するプリン
    ト配線板。
  3. 【請求項3】プリント回路板に接続される接続端子部を
    備え、コネクター機能を有する片面または両面のプリン
    ト配線板のプリント回路板への接続方法において、該接
    続端子部の導体表面に無電解めっきにより針状もしくは
    塊状の金属突起物を生成し、該突起物を含む接続端子部
    の接続面に接着剤を塗工しホットプレスにより接続する
    ことを特徴とする、コネクター機能を有するプリント配
    線板の接続方法。
  4. 【請求項4】プリント回路板に接続される接続端子部を
    備え、コネクター機能を有する片面または両面のプリン
    ト配線板のプリント回路板への接続方法において、該接
    続端子部の導体表面に無電解めっきにより針状もしくは
    塊状の金属突起物を生成し、該突起物を含む接続端子部
    とプリント回路板の接続端子部との間に接着剤層を介在
    させホットプレスにより接続することを特徴とする、コ
    ネクター機能を有するプリント配線板の接続方法。
  5. 【請求項5】前記金属突起物の生成に先立ち前記接続端
    子部の隣接導体間に絶縁層を設ける工程を含む、請求項
    3または4記載の、コネクター機能を有するプリント配
    線板の接続方法。
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