JP4211100B2 - 回路の接続部材及びその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品と回路板や、回路板同士を接着固定すると共に、両者の電極同士を電気的に接続する接続部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子部品の小型薄型化に伴い、これらに用いる回路は高密度、高精細化している。このような電子部品と微細面積の接続は、従来のはんだやゴムコネクタ等では対応が困難であることから、最近では分解能に優れた異方導電性の接着剤や膜状物（以下接続部材という）が多用されている。
この接続部材は、導電粒子等の導電性材料を所定量含有した接着剤、あるいは導電性材料を含有せず接着剤のみからなるもので、この接続部材を電子部品と基板間あるいは電極や回路間に設け、加熱または加熱加圧手段を講じることによって、両者の電極同士が電気的に接続されると共に、隣接して形成されている電極同士には絶縁性を付与して、電子部品と回路とが接着固定されるものである。
【０００３】
上記接続部材を高分解能化するための基本的な考え方は、導電粒子を含有する場合には、導電粒子の粒径を隣接電極間の絶縁部分よりも小さくすることで、隣接電極間における絶縁性を確保し、併せて導電粒子の含有量をこの粒子同士が接触しない程度とし、かつ電極上に確実に存在させることにより、接続部分における導通性を得ることである。導電粒子を含有しない場合には、電極同士を直接接触させて接着剤で固定させるもので、隣接電極間の絶縁性に優れる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年、更なる電子部品の小型薄型化に伴い、これらに用いる回路は、高密度、高精細化している。これに伴い、ＬＣＤパネル等の接続回路部分の狭額縁化が進んでいる。さらに、この狭額縁化により、上記従来の技術のフィルム基材上に一層あるいはそれ以上の導電性接続部材の狭幅化が要求されている。しかしながら、狭幅化に伴い、従来技術の接続部材は、テープ状であるため、仮圧着時に接続部材が捩じれることによる不具合が発生する場合がある。また、テープ状である接続部材を長尺にし、リールにした場合、テープ幅が狭いため巻崩れが起こる。さらに、現在テープ幅の要求は１．５ｍｍ以下であり、スリット時の作業性も困難になっている。
【０００５】
本発明は、かかる実情に鑑みなされたもので、狭額縁ＬＣＤパネル等の電子部品と回路板や、回路板同士を接着固定すると共に、両者の電極同士を電気的に接続する接続部材とその工業的な製造方法を提供せんとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、連続した機能付与材と接着性材料からなり、その一方の材が他の一方の材を被覆してなる線状の接続部材に関する。
また、下記の工程よりなる線状の接続部材の製造方法に関する。
（ａ）機能付与材あるいは接着性材料を線状に押出し形成する工程
（ｂ）（ａ）で形成した線状体が機能性付与材の場合は接着性材料を、線状体が接着性材料の場合は機能性付与材を被覆する工程
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下本発明を実施例を示す図面を参照しながら説明する。
図１〜３は、本発明の実施例を説明する接続部材の断面模式図である。
図１に示す接続部材１は、連続した機能付与材３の表面が接着性材料２からなる線状体である。本発明でいう機能性とは、導電性、硬化性等の他に、熱伝導性、光遮蔽性等をいい、これらが複合されてもよい。例えば、導電性の例として、機能付与材３は接着性の樹脂であるバインダと導電性材料よりなる加圧方向に導電性を有する線状体である。本発明でいう加圧方向に導電性とは、線状の接続部材１に対し導電性材料を２０体積％以下含有するものが好ましい。さらに接着性材料２は接着性の樹脂からなり、機能付与材３の表面を覆ってなる。
また、機能付与材３は硬化剤成分として、イミダゾール等を含むマスターバッチ型の潜在硬化剤、イソシアネート及び過酸化物等を含有したものでもよい。接着性材料は反応性材料としてエポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル及びアクリル樹脂等を包含する。
接続部材の溶融温度は１５０℃以下、圧着時に溶融すること及び製造時の押出し方法と考慮すると、より好ましくは１３０℃以下である。また、線状体の形状を維持可能とするために、少なくとも室温状態で固形状態であることが好ましい。本発明でいう溶融温度とは、線状の接続部材を加熱加圧した時に、最初の外径の１／２になる点であり、温度をふって加熱加圧した時の外捜法で求められる。
さらに、線状体の直径は１．５ｍｍ以下と小さい方が好ましく、より好ましくは１．０ｍｍ以下であることにより狭幅化に対応できる。この場合、対向する接続用回路の突出した電極上に導電性材料が捕捉されやすく、電極間での絶縁性も良好に保たれる。
【０００８】
図２のように接着性材料２は、機能付与材３の内側に形成されてもよい。この場合、接続する電極上に導電性材料が捕捉され易いため、良好な接続信頼性が得られる。また、接着性材料を固定し、機能付与材の例えば導電粒子の特徴を各々変更して組み合わせて形成しやすい利点がある。図３のように機能付与材３は、接着性材料２の外側にさらに１層形成されてもよい。この場合も、片側に突出した電極上及び交互に突出した電極上に導電性材料が捕捉され易く、接着力も向上するため、良好な接続信頼性が得られる。
なお、線状体の断面形状は図面では円形で表されているが、三角、四角、六角等の多角形であっても構わない。
【０００９】
本発明の線状の接続部材の製造方法について説明する。まず、（ａ）機能付与材あるいは接着性材料を線状体に押出し形成する。次いで、（ｂ）（ａ）で形成した線状体が機能性付与材の場合は接着性材料を、線状体が接着性材料の場合は機能性付与材を被覆形成する。このとき、共押出し方法によれば、機能付与材と接着性材料の同時押出しも可能である。あるいは、チューブ（連続中空線状体）状接着性材料の内側に液状の機能付与材を注入して線状の接続部材を形成することもできる。
【００１０】
本発明の接続部材の使用方法を図４〜５により説明する。
図４は、基板６に形成された突出電極７と、基板６’の平面電極８とが本発明の接続部材を介して接続された構造である。すなわち、図２に示した接着性材料の表面に機能付与材３を被覆した接続部材を用いた、相対峙する電極列間の一方が突出した電極列間の構造であって、相対峙する電極列間で接続されている。ここに平面電極８とは、基板５面から凹凸がないか、あっても数μｍ以下とわずかな場合をいう。これらを例示すると、アディティブ法や薄膜法で得られた電極類が代表的である。
図５は、基板に形成された電極が双方とも突出した電極７と７’同士の場合である。すなわち、図１で示した表面に接着性材料２を有する接続部材を介して接続した構造である。機能付与材に導電粒子を含まず、対峙する電極同士が直接接続している。
図４〜５において、基板６としてはポリイミドやポリエステル等のプラスチックフィルム、ガラスエポキシ等の複合体、シリコーン等の半導体、ガラスやセラミック等の無機物等が例示できる。突出電極７は上記した他に、各種回路類や端子類も含むことができる。なお、図４〜５で示した各種電極類は、それぞれ任意に組み合わせて適用できる。
【００１１】
本発明の接続部材は、一方の材が他の一方の材で覆われてなる線状の接続部材なので、接着剤を維持する基材（例えば表面に剥離処理を行ったセパレータ等）が不要である。そのため、仮圧着時に基材を剥離する必要がなく、剥離処理剤の処理量や反応度等に基づく基材剥離不具合がなくなり、仮圧着のタクトタイムの短縮が可能である。さらに、従来基材として使用していたセパレータ（テフロン及びＰＥＴ等）の産業廃棄物が発生せず、環境保護にも適している。また、機能付与材と接着性材料よりなる接続部材は、一体化した線状の連続体であるため、接続作業を連続して行うことが可能で自動化し易い。接続時においては機能付与材と接着性材料は、溶融一体化可能なので従来の接続装置がそのまま適用できる。また、製造方法として、押出し法や塗工法等の簡単な従来設備で可能であり、スリット工程が不要である。そのため、精密な設備が不要となるので、コスト的に有利である。さらに、従来接着剤の樹脂を有機溶媒により溶液にし、塗布した製造方法に比べ、溶剤の乾燥工程が簡略化され、環境汚染及び温暖化防止に対しても有効である。
【００１２】
【実施例】
次に実施例を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
実施例１
（１）接続部材の作成
フェノキシ樹脂とマクロカプセル型潜在性硬化剤を含有する液状エポキシ樹脂（エポキシ当量１８５）の比率３０／７０に、粒径５±０．２μｍのポリスチレン粒子にＮｉ／Ａｕの厚さ０．２／０．０２μｍの金属被覆を形成した導電性粒子を５体積％添加し、押出し成形により直径０．５ｍｍ幅の機能付与材を得た。さらに、接着性材料としてフェノキシ樹脂（高分子量エポキシ樹脂）を酢酸エチル３０％溶液を塗布し、７０℃、１０分乾燥し、直径０．８ｍｍ幅の接続部材を得た。この接続部材の溶融温度は１００℃であった。
【００１３】
（２）接続
ポリイミドフィルム上に高さ３８μｍのＣｕ回路を有する二層ＦＰＣ回路板（回路ピッチは７０μｍ、電極幅２０μｍの平行回路の電極）同士を前記接続部材を用いてテフロンフィルムを置き、室温、圧力０．５ＭＰａ、接続時間０．１秒で仮圧着し、次いで金属ツールにより、回路板同士の上下回路を位置合わせし、１５０℃、２０ｋｇｆ／ｍｍ² 、１５秒で接続した。
【００１４】
（３）評価
この接続体の断面を研磨し、電子顕微鏡により観察したところ、図４相当の接続構造であった。隣接する電極間のスペースは、気泡の混入が無く粒子が球状であったが、電極上は粒子が圧縮変形され、上下電極と接触保持されていた。溶融時に粘度の大きな接着性材料が存在するため、導電性材料が電極部以外に流出し難い。 相対峙する電極間を接続抵抗、隣接する電極間を絶縁抵抗として評価したところ、接続抵抗は１Ω以下、絶縁抵抗は１０⁸ Ω以上であった。これらは８５℃、８５％ＲＨ１０００時間処理後も変化が殆ど無く、良好な長期信頼性を示した。
【００１５】
実施例２
実施例１と同様であるが、機能付与材に導電性材料を添加せずに同様な接続部材を得た。図５の突出電極同士の組み合わせであるＩＣチップ（１０×１０ｍｍ、高さ０．５ｍｍ、４辺周囲にバンプと呼ばれる５０μｍ角、高さ２０μｍの金属電極を２００個形成）とＣｕ電極を持つ回路板を、実施例１と同様に評価したところ、良好な接続特性を示した。導電性材料を用いずに両電極が直接接続されているので、隣接電極間の絶縁性が良好であった。
【００１６】
実施例３
実施例１と同様であるが、液状エポキシ樹脂（エポキシ当量１８５）と過酸化物の比率３０／７０に、粒径５±０．２μｍのポリスチレン粒子にＮｉ／Ａｕの厚さ０．２／０．０２μｍの金属被覆を形成した導電性粒子を５体積％添加し、直径０．５ｍｍ幅の機能付与材を線状に押出し方法にて得た。さらに、接着性材料としてアクリル樹脂を酢酸エチル３０％溶液を塗布し、７０℃、１０分乾燥し、直径０．８ｍｍ幅の接続部材を得た。この接続部材の溶融温度は、１００℃であった。実施例１と同様に評価したところ、良好な接続特性を示した。
【００１７】
実施例４
実施例１と同様であるが、接着性材料の表面に機能付与材を設けた接続部材を形成し、図２の構造の接続部材を得た。図４のポリイミドフィルム上に高さに３８μｍのＣｕ回路を有する二層ＦＰＣ回路板（回路ピッチは７０μｍ、電極幅２０μｍの平行回路の電極）とガラス１．１ｍｍ上に酸化インジウム厚み０．２μｍ（ＩＴＯ、表面抵抗２０Ω／□）の薄膜回路を実施例１と同様に評価したところ、良好な接続特性を示した。また、交互に突起した回路を用い、実施例１と同様に評価したところ、良好な接続特性を示した。
【００１８】
実施例５
フェノキシ樹脂とマイクロカプセル型潜在性硬化剤を含有する液状エポキシ樹脂（エポキシ当量１８５）の比率３０／７０に、粒径５±０．２μｍのポリスチレン粒子にＮｉ／Ａｕの厚さ０．２／０．０２μｍの金属被覆を形成した導電性粒子を５体積％添加した樹脂（導電性接着剤層樹脂成分）とフェノキシ樹脂（絶縁性接着剤層樹脂成分）を押出し法にて線状体を形成し、図１に示すような直径０．８ｍｍ幅の接続部材を得た。この場合、有機溶媒は使用せず、乾燥工程も省くことが出来た。この接続部材の溶融温度は、実施例１と同様に１００℃であった。実施例１と同様に評価したところ、良好な接続特性を示した。
【００１９】
実施例６
フェノキシ樹脂よりなる連続チューブ体（外径１ｍｍ、内径０．８ｍｍ）の内側に液状の異方導電性ペースト（粒子としてＮｉ粉含有、粘度１０万ｃｐｓ／２５℃）をディスペンサを用いて、連続吐出して充填した。この場合も実施例１と同様に良好な接続信頼性を示した。
【００２０】
【発明の効果】
以上、詳述したように本発明によれば、狭額縁化に伴う狭幅接続に対応できる接続部材が容易に製造でき、基材を使用しない接続部材であるため、仮圧着時の時間が短縮され、基材の剥離不具合がなく、高分解化かつ接続信頼性に優れた接続部材及びこの接続方法が簡単に得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の接続部材を示す断面模式図。
【図２】 本発明の他の接続部材を示す断面模式図。
【図３】 本発明の他の接続部材を示す断面模式図。
【図４】 本発明の接続部材を用いた電極の接続構造例を示す断面模式図。
【図５】 本発明の接続部材を用いた電極の接続構造例を示す断面模式図。
【符号の説明】
１ 接続部材 ２ 接着性材料
３ 機能付与材 ４ 導電性材料
５ バインダ ６ 基板
７ 突出電極 ８ 平面電極

Claims (2)

1. 反応性材料からなる接着性材料をチューブ状に押出し形成し、その内側に、接着性の樹脂と導電性材料を主成分とし、硬化剤成分を含有する液状の機能付与材を封入してなる線状の回路の接続部材。
2. 接続部材の溶融温度が１５０℃以下である請求項１に記載の線状の回路の接続部材。

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