JP4020335B2 - ヒートシールコネクター - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、LCDとその駆動回路を搭載した回路基板との間を電気的接続する際に利用されるヒートシールコネクターに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、ヒートシールコネクターの異方導電性接着剤層は、接続する被接続基板の種類(例えば、LCD、PCB、TAB)とは関係なく、同一の厚さで設けられていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、LCDとこれを駆動する回路基板とでは、電極の厚さが大きく異なり、LCDでは数百Å程度であるのに対して、PCBやTABでは20〜70μmもある。そのため、LCDとこれを駆動する回路基板を同一厚さの異方導電性接着剤層に接続することにより、下記のような問題が発生している。この問題を図2および図3を参照して説明する。
図2はヒートシールコネクターの絶縁性接着剤13が厚い場合における、LCDとPCBの接続部を例示した説明図であり、(a)はLCD接続部を、(b)はPCB接続部を示す。図2から分かるように、PCB接続部では、PCB基板17と可撓性基材11との間に絶縁性接着剤13が充填されて、導電粒子14が導電ライン12と電極19との電気的接続に関与しているが、LCD接続部では、絶縁性接着剤13は充填されているが、電極18が薄いため、導電粒子14が導電ライン12と電極18との電気的接続に関与していない。そのため、LCDを接続させるには、より高い温度で圧着するか、より長い時間、圧着するかしなければならず、その結果、LCD接続部とPCB接続部は、それぞれ異なる圧着条件で圧着することになり、同一の機械で圧着できない、同時に圧着できないなど、圧着工程上煩雑になってしまう。
【0004】
一方、図3はヒートシールコネクターの絶縁性接着剤23が薄い場合の説明図であり、(a)はLCD接続部を、(b)はPCB接続部を示す。この場合は、LCD接続部では、LCD基板26と可撓性基材21との間に絶縁性接着剤23が充填され、かつ導電粒子24が導電ライン22と電極28との電気的接続に関与しているが、PCB接続部では導電粒子24は導電ライン22と電極29との電気的接続に関与しているものの、電極29が厚いため、絶縁性接着剤23がPCB基板27と可撓性基材21との間に完全に充填されていない。その結果、初期接着力の不足を招いたり、長時間、高温、高湿下でさらされた場合、絶縁性接着剤が充填されていない空隙部30に酸素、水分等が浸入して、接着保持力の低下や接続信頼性の低下を招いたりすることになる。
【0005】
そこで、本発明は、LCDとこれを駆動する回路基板を同一工程、同一条件で圧着でき、初期接着力の不足や接着保持力の低下を招くことのないヒートシールコネクター、すなわち、電気的接続が簡単で、かつ接続信頼性が高いヒートシールコネクターを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、このような問題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、LCDの電極の高さは数百Å程度しかなく、その高さを無視できるので、絶縁性接着剤をLCD接続部は回路基板接続部よりも薄くすればよいこと、また、絶縁性接着剤の厚さと導電粒子の粒径を電極の高さに応じて変化させ、被接続基板に適した異方導電性接着剤層を設けるとよいことを知り、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、可撓性基材の片面もしくは両面に導電ラインをもち、その導電ラインの少なくともLCDとこれを駆動する回路基板との接続部に、絶縁性接着剤と導電粒子とからなる異方導電性接着剤層を設けたヒートシールコネクターにおいて、絶縁性接着剤のLCD接続部における厚さが、回路基板接続部における厚さより小さいことを特徴とするヒートシールコネクターである。
【0007】
上記のヒートシールコネクターは、絶縁性接着剤のLCD接続部における厚さ(T1 )と回路基板接続部における厚さ(T2 )が、1.1T1 ≦T2 ≦10T1 の関係にあることが好ましい。
【0008】
また、上記のヒートシールコネクターは、絶縁性接着剤のLCD接続部における厚さ(T1 )とLCD接続部を構成する導電粒子の粒径(R1 )が、0.4R1 ≦T1 ≦1.5R1 の関係にあることが好ましい。なお、本発明で粒径とは、平均粒径を、また、絶縁性接着剤の厚さとは、図4中に示したように、絶縁性接着剤の厚さLの平均値を意味する。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は、本発明のヒートシールコネクターの一例を示す説明図であり、(a)は平面説明図を、(b)は縦断面説明図を示す。また、図1中、1はヒートシールコネクター、2は可撓性基材、3は導電ライン、4は異方導電性接着剤層、5は絶縁層、6はLCD接続部、7は回路基板接続部、8は絶縁性接着剤、9は導電粒子、T1 は絶縁性接着剤のLCD接続部における厚さ、T2 は絶縁性接着剤の回路基板接続部における厚さ、R1 はLCD接続部を構成する導電粒子の粒径、R2 は回路基板接続部を構成する導電粒子の粒径を示す。
【0010】
本発明のヒートシールコネクター1の可撓性基材2は、ポリエステル、ポリイミド等、一般に用いられているものでよく、特に限定されない。また、可撓性基材2の厚さは、一般には10〜100μmとする。
【0011】
導電ライン3は、公知の方法により形成したものでよく、例えば、銅、錫、はんだ等の金属をエッチング等により形成したものや、有機バインダーに導電粒子を混合した導電ペーストでスクリーン印刷等により形成したものが挙げられる。
導電ライン3は、可撓性基材2の片面のみに形成する場合が多いが、スルーホール方式によって導電ライン3を形成する場合のように、可撓性基材2の両面に形成してもよい。
【0012】
導電ライン3上に設けられる異方導電性接着剤層4は、絶縁性接着剤8と導電粒子9とからなる。このうち、絶縁性接着剤8については、加熱により接着性を示すものであれば、熱可塑性、熱硬化性のものどちらを用いてもよい。例えば、ポリアミド系、ポリエステル系等の合成樹脂類や各種合成ゴム類又はそれらの混合物をベースに、必要に応じて硬化剤、加硫剤、劣化防止剤、粘着付与剤等の添加物を加えたものが挙げられる。
一方、導電粒子9については、金、銀、はんだ、銅等の金属粒子やカーボン粒子、高分子核材、カーボン粒子に金属を被覆したもの等を用いる。粒径は、接続する電極ピッチと、要求される垂直剥離接着力との兼ね合いによって決定する。細かいピッチの電極を接続する場合は、粒径の小さい導電粒子を使用するのが、接続に関与する導電粒子の個数の確保や短絡防止の点から望ましいが、粒径を小さくすると、絶縁性接着剤の厚さも小さくなるため、垂直剥離接着力が小さくなってしまう。したがって、これらの点を考慮した上で、粒径は、通常1〜150μm程度の範囲内で決定する。
【0013】
異方導電性接着剤層4は、絶縁性接着剤8中に導電粒子9を混合したものである。その混合比は、一般に、絶縁性接着剤100容量部に対して、導電粒子0.1〜50容量部、好ましくは1〜30容量部とする。異方導電性接着剤層4は、通常、エステル系、ケトン系、エーテル系、アルコール系、炭化水素系の溶剤、例えば、酢酸エチル、メチルエチルケトンに、前記原料を溶解したペーストを用いてスクリーン印刷等することにより形成する。異方導電性接着剤層4は、可撓性基材2上の導電ライン3全てを覆うように設けてもよいが、少なくともLCDとこれを駆動する回路基板とを電気的に接続する部分の導電ライン3上には設け、残りの導電ライン部分は後述する絶縁層5で被覆する。
【0014】
異方導電性接着剤層4のLCD接続部6では、LCDの電極の高さは数百Å程度でその高さを無視できるので、絶縁性接着剤をそれほど必要としないのに対し、回路基板接続部7では、回路基板の電極の高さが20〜70μmもあるので、電極の周囲を充填できるだけの絶縁性接着剤が必要となる。したがって、本発明では、LCD接続部6の絶縁性接着剤8の厚さ(T1 )を回路基板接続部7の絶縁性接着剤8の厚さ(T2 )よりも小さくし、特には、両者の関係を、1.1T1 ≦T2 ≦10T1 とすることが好ましい。T2 が1.1T1 よりも小さいと、回路基板の電極が絶縁性接着剤で十分に充填されず、接着力の低下を招いたり、接続信頼性の確保ができなくなる。また、10T1 よりも大きいと容易に製造ができなくなる。
【0015】
また、異方導電性接着剤層4のLCD接続部6における絶縁性接着剤8の厚さ(T1 )は、LCD接続部6を構成する導電粒子9の粒径(R1 )との関係において、0.4R1 ≦T1 ≦1.5R1 の範囲にあることが好ましい。T1 が0.4R1 よりも小さいと、導電粒子9の周囲が絶縁性接着剤8で十分に充填されず、接着力の低下を招いたり、接続信頼性の確保ができなくなる。また、1.5R1 よりも大きいと、圧着時に絶縁性接着剤の排除が困難となり、安定な電気的接続が得られなくなる。
【0016】
一方、異方導電性接着剤層4の回路基板接続部7における絶縁性接着剤8の厚さ(T2 )は、導電粒子9の粒径(R2 )との関係において、0.4R2 ≦T2 ≦10R2 の範囲にあることが望ましい。T2 が0.4R2 よりも小さいと、導電粒子9の周囲が絶縁性接着剤8で十分に充填されず、接着力の低下を招いたり、接続信頼性の確保ができなくなる。また、10R2 よりも大きいと、圧着時に絶縁性接着剤8の排除が困難となり、安定な電気的接続が得られなくなる。
【0017】
また、回路基板接続部7の絶縁性接着剤8の厚さ(T2 )は、回路基板の電極の高さ(H)との関係において、0.2H≦T2 ≦1.5Hの範囲にあることが好ましい。T2 が0.2Hよりも小さいと電極が絶縁性接着剤8で十分に充填されず、接着力の低下を招いたり、接続信頼性の確保ができなくなる。また、1.5Hよりも大きいと電極が充填されてもなお余る絶縁性接着剤8により導電粒子9の接触が阻害され、安定な電気的接続が得られなくなる。
【0018】
絶縁層5は、ポリアミド系、ポリエステル系等の合成樹脂類、各種合成ゴム類又はこれらの混合物をベースに、必要に応じて硬化剤、加硫剤、劣化防止剤等の添加物を加え、前記溶剤に溶解したものを用いて、スクリーン印刷等を行う方法や、ポリエステル、ポリ塩化ビニル等のフィルムにアクリル系樹脂等の粘着剤を塗布したものを貼付する方法等により形成する。いずれの方法を選択するかは、必要とされる絶縁性の程度、表面保護性、コスト等を考慮して決定する。
絶縁層5は、異方導電性接着剤層4が可撓性基材2の全面に形成されている場合は、接続部を除いた箇所に形成する。また、異方導電性接着剤層4が接続部のみに形成されている場合は、導電ライン3が露出せず、かつ接続部にかからないようにして形成する。なお、異方導電性接着剤層4が可撓性基材2の全面に形成されている場合で、特に高い表面絶縁性が必要でない場合は、絶縁層5を設けなくても差し支えない。
【0019】
次に、本発明のヒートシールコネクターの製造方法について詳述する。本発明のヒートシールコネクターは、通常の方法で製造すればよい。すなわち、まず、可撓性基材2上にスクリーン印刷等によって導電ライン3を形成し、その後、異方導電性接着剤層4をコーターやスクリーン印刷等で塗布形成する。そして、必要であれば、絶縁層5を貼付又はコーターやスクリーン印刷等で形成した後、所望の大きさに裁断してヒートシールコネクターを得る。
【0020】
異方導電性接着剤層4のLCD接続部6における絶縁性接着剤8の厚さを、回路基板接続部7における絶縁性接着剤8の厚さよりも小さくするには、次の三つの方法のうち、いずれかの方法で行うとよい。
その第1の方法は、異方導電性接着剤層4のスクリーン印刷による塗布形成工程の際、LCD接続部6の形成工程と回路基板接続部7の形成工程を別々に行い、LCD接続部6の形成には回路基板接続部7で用いたスクリーンよりもメッシュ数の大きいスクリーンを用いることにより、LCD接続部6の厚さを回路基板接続部7より小さくするものである。異方導電性接着剤層4の形成に用いるスクリーンは、ステンレスやテトロンで織られた80〜400メッシュのものの中から選択すればよい。そして、異方導電性接着剤層4を形成するペーストの粘度とメッシュの透過率を考慮して所望の厚さに調整する。
【0021】
第2の方法としては、まず、LCD接続部6と回路基板接続部7を、同一のスクリーンを用いて同一厚さの異方導電性接着剤層4を同時に形成し、その後、別工程で回路基板接続部7にのみ、もう一度、異方導電性接着剤層4を重ねて形成して、回路基板接続部7のみを厚くする。このとき、最初のスクリーン印刷で形成した異方導電性接着剤層4とその後、回路基板接続部7のみに形成した異方導電性接着剤層4を構成する絶縁性接着剤8および導電粒子9は、共に同一のものでも異なるものでもかまわない。
【0022】
第3の方法としては、まず、LCD接続部6と回路基板接続部7を同一のスクリーンを用いて同一の異方導電性接着剤層4を同時に形成し、その後、別工程で回路基板接続部7にのみ、絶縁性接着剤8を重ねて、回路基板接続部7のみを厚くする。このとき、最初のスクリーン印刷で形成した異方導電性接着剤層4を構成する絶縁性接着剤8とその後、回路基板接続部7のみに形成した絶縁性接着剤8とは同一のものでも異なるものでもかまわない。
【0023】
【実施例】
以下、本発明の具体的態様について、実施例および比較例を挙げて説明するが、本発明はこれらの実施例の記載に限定されるものではない。
なお、実施例、比較例に用いたスクリーンは、全てステンレス製のものである。
(実施例)
可撓性基材として25μm厚のポリエステルフィルムを用い、その片面に、ポリエステル系合成樹脂10重量部と鱗片状の銀粒子70重量部とカーボンブラック0.5重量部とを混合した導電ペーストをスクリーン印刷により塗布、固化させて、導電ラインを形成した。このとき、同時に、LCD接続部とPCB接続部に「LCD」と「PCB」の文字を導電ペーストにより印刷した。
次に、クロロプレン50重量%、SEBS50重量%からなるベース100重量部に、粘着付与剤40重量部と劣化防止剤5重量部とを添加して得られた絶縁性接着剤100容量部に対して、導電粒子として粒径20μmの突起状カーボン粒子を8容量部混合したものを、上記導電ライン上のLCD接続部のみに180メッシュのスクリーンを用いてスクリーン印刷して異方導電性接着剤層を形成した。その後、回路基板接続部のみに100メッシュのスクリーンを用いてスクリーン印刷して、同じものからなる異方導電性接着剤層を形成した。
次に、12μm厚のポリエステルフィルムにアクリル系接着剤を塗布したものを、上記異方導電性接着剤層の接続部以外に貼付して絶縁層を設けた後、ABS樹脂にビクトリア刃を埋め込んだ抜き型で所望の形状に裁断して、図1に示すようなヒートシールコネクターを得た。このヒートシールコネクターの異方導電性接着剤層のLCD接続部における厚さは12μm、回路基板接続部における厚さは20μmであった。
【0024】
(比較例1)
比較例1として、異方導電性接着剤層を180メッシュのスクリーンを用いてLCD接続部、回路基板接続部の両方を同時にスクリーン印刷した以外は実施例と同様にしてヒートシールコネクターを得た。このヒートシールコネクターの異方導電性接着剤層の厚さはLCD接続部、回路基板接続部ともに12μmであった。
【0025】
(比較例2)
比較例2として、LCD接続部の異方導電性接着剤層を400メッシュのスクリーンを用いてスクリーン印刷した以外は実施例と同様にしてヒートシールコネクターを得た。このヒートシールコネクターの異方導電性接着剤層の厚さは、LCD接続部が6μm、回路基板接続部が20μmであった。
【0026】
(比較例3)
比較例3として、LCD接続部の異方導電性接着剤層を80メッシュのスクリーンを用いてスクリーン印刷した以外は実施例と同様にしてヒートシールコネクターを得た。このヒートシールコネクターの異方導電性接着剤層の厚さはLCD接続部が23μm、回路基板接続部が20μmであった。
【0027】
(比較例4)
比較例4として、回路基板接続部の異方導電性接着剤層を400メッシュのスクリーンを用いてスクリーン印刷した以外は実施例と同様にしてヒートシールコネクターを得た。このヒートシールコネクターの異方導電性接着剤層の厚さはLCD接続部が12μm、回路基板接続部が6μmであった。
【0028】
(比較例5)
比較例5として、回路基板接続部の異方導電性接着剤層を180メッシュのスクリーンを用いてLCD接続部と同時にスクリーン印刷し、後にさらに同一の異方導電性接着剤層を40メッシュのスクリーンを用いて回路基板接続部にのみスクリーン印刷した以外は実施例と同様にしてヒートシールコネクターを得た。このヒートシールコネクターの異方導電性接着剤層の厚さはLCD接続部が12μm、回路基板接続部が210μmであった。
【0029】
〔実験〕
上記、実施例、比較例で得たヒートシールコネクターをピッチ0.3mm、電極の高さ200ÅのLCD基板と、ピッチ0.3mm、電極の高さ40μmのPCB基板に同一条件(最高到達温度150℃、圧力35kg、12秒間)で圧着し、それぞれの剥離接着力および60℃、95%の環境下で240時間放置後の接続抵抗上昇率を測定した。結果を表1に示す。
【0030】
【表1】
【0031】
【発明の効果】
本発明のヒートシールコネクターは、異方導電性接着剤層のLCD接続部における絶縁性接着剤の厚さを回路基板接続部における厚さより小さくしているため、LCD接続部と回路基板接続部の接続を同一の圧着条件で行っても剥離接着力が高く、電気的接続の簡易化、高信頼化が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のヒートシールコネクターの一実施例を示す説明図であり、(a)は平面説明図を、(b)は縦断面説明図を示す。
【図2】ヒートシールコネクターの絶縁性接着剤が厚い場合における、LCDとPCBの接続部を例示した説明図であり、(a)はLCD接続部を、(b)はPCB接続部を示す。
【図3】ヒートシールコネクターの絶縁性接着剤が薄い場合における、LCDとPCBの接続部を例示した説明図であり、(a)はLCD接続部を、(b)はPCB接続部を示す。
【図4】絶縁性接着剤の厚さを説明するための説明図である。
【符号の説明】
1・・・ヒートシールコネクター
2、11、21・・・可撓性基材
3、12、22・・・導電ライン
4、15、25・・・異方導電性接着剤層
5・・・絶縁層
6・・・LCD接続部
7・・・回路基板接続部
8、13、23・・・絶縁性接着剤
9、14、24・・・導電粒子
16、26・・・LCD基板
17、27・・・PCB基板
18、19、28、29・・・電極
30・・・空隙部
L・・・絶縁性接着剤の厚さ
T1 ・・・絶縁性接着剤のLCD接続部における厚さ
T2 ・・・絶縁性接着剤の回路基板接続部における厚さ
R1 ・・・LCD接続部を構成する導電粒子の粒径
R2 ・・・回路基板接続部を構成する導電粒子の粒径
Claims (2)
- 可撓性基材の片面もしくは両面に導電ラインをもち、その導電ラインの少なくともLCDとこれを駆動する回路基板との接続部に、絶縁性接着剤と導電粒子とからなる異方導電性接着剤層を設けたヒートシールコネクターにおいて、絶縁性接着剤のLCD接続部における厚さが、回路基板接続部の厚さより小さく、かつ、回路基板接続部の絶縁性接着剤の厚さ(T 2 )は、回路基板の電極の高さ(H)との関係において、0.2H≦T 2 ≦1.5Hの範囲にあることを特徴とするヒートシールコネクター。
- 絶縁性接着剤のLCD接続部における厚さ(T1 )とLCD接続部を構成する導電粒子の粒径(R 1 )とが、下記の式の関係にあることを特徴とする請求項1記載のヒートシールコネクター。
式:0.4R 1 ≦T 1 ≦1.5R 1
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