JP4303558B2 - 接続装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、フレキシブルなシート基板を、硬質または軟質な回路基板に電気的に接合する接続装置の製造方法に係り、特にシート基板を回路基板に剥離しにくいように強固に接合できる接続装置の製造方法に関する。

電子機器では、フィルム状のフレキシブルなシート基板が、硬質な回路基板に接合される構造が採用される。シート基板の端子パターンと回路基板のランド部との接続には、従来は半田付けが行われていたが、半田付けは量産性が悪く、また端子パターンおよびランド部が高密度に配置されているものには適用が困難である。そこで、前記半田付けに代えてシート基板と回路基板とを接着剤を用いて固定する手法が一般的になってきている。

前記接着剤としては、特許文献１に記載のような異方性導電性接着剤や、または非導電性接着剤が使用される。前記異方性導電性接着剤は、熱硬化型樹脂に導電フィラーを混入させたものであり、前記導電フィラーを介して、ランド部と端子パターンとを導通させるものである。また、前記非導電性接着剤は、隣り合うランド部の間および隣り合う端子パターンの間に浸透して熱硬化の際に体積が収縮し、その結果ランド部と端子パターンとを密着させるものである。

しかし、前記シート基板は、回路基板に接合されると共に回路基板から外部に引き出される場合が多いため、シート基板に外力が作用することが多く、そのため、前記接着剤の剥離によりシート基板が回路基板から分離する心配がある。そこで、シート基板と回路基板とを前記いずれかの接着剤で接着すると共に、さらに補強用の接着剤や両面接着テープを用いて接着強度を高くすることが望まれている。

特許文献１に記載のものでは、ガラス基板にシート状基板を前記異方性導電性接着剤で接着すると共に、ガラス基板の端部とシート状基板とを、さらに補強用接着剤で接着している。
特開２００２−３４１３６９号公報

しかし、上記特許文献１に示すように、補強用の接着剤を用いたものでは、補強用接着剤が、前記異方性導電性接着剤や前記非導電性接着剤に触れると、これら接着剤内に補強用接着剤が混入し、前記異方性導電性接着剤や前記非導電性接着剤の硬化を阻害しやすい。その結果、前記異方性導電性接着剤や前記非導電性接着剤の接着強度が低下し、ランド部と端子パターンとの導通性能が悪化し、導通不良の原因にもなりやすい。

そこで、上記特許文献１に記載のものは、補強用接着剤を異方性導電性接着剤からかなり離れた位置に配置して、ガラス基板の端面とシート状基板とを前記補強用接着剤で接着している。しかし、シート基板を回路基板に対面させて接合するものでは、必ずしも導電性異方性接着剤などと補強用接着剤とを離して配置するスペースを確保することができず、前記スペースを確保しようとするとシート基板と回路基板との接合部に広い面積が必要となり、装置の小型化を阻害する。

また、特許文献１に記載のように、基板の端面に接着剤を配置する構造では、シート基板を強固に固定するのに十分な量の接着剤を塗布することができない。

また、補強用に両面接着テープを使用することもあるが、両面接着テープは粘着力だけで接合力を発揮するものであるため、回路基板とシート基板との接合部の接合強度の補強としては不十分である。

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、シート状基板と回路基板とを強固に固定でき、また両基板の接合に必要な面積を最小にできる接続装置の製造方法を提供することを目的としている。

本発明は、表面に複数のランド部が形成された回路基板と、軟質な基材で形成されて前記ランド部との対面部に複数の端子パターンが形成されたシート基板とを用い、前記端子パターンと前記ランド部とを対面させて、前記回路基板に前記シート基板を接着固定する接続装置の製造方法において、
液状の第１の接着剤と、前記第１の接着剤の硬化を阻害しないフィルム状またはシート状の第２の接着剤とを用い、前記回路基板と前記シート基板の少なくとも一方で、前記ランド部と前記端子パターンとの対面部に前記第１の接着剤を塗布し、前記第１の接着剤が塗布された領域と隣接する領域において、複数の前記端子パターンが並んでいる方向へ延びるように前記第２の接着剤を配置し、
前記回路基板と前記シート基板とを加圧して前記第１の接着剤を前記第２の接着剤に沿って流動させ、前記第１の接着剤を硬化させ、熱によって前記第２の接着剤を硬化させて前記回路基板と前記シート基板とを接着することを特徴とするものである。

この接続装置は、ランド部と端子パターンとを導通させて両基板を固着する第１の接着剤の他に、補強用の第２の接着剤が設けられている。第２の接着剤が第１の接着剤の硬化反応を阻害しないものであるため、第１の接着剤と第２の接着剤が隣接していても、第１の接着剤の接着強度が低下することがなく、ランド部と端子パターンを確実に導通させることができる。なお、本明細書での接着剤の隣接とは、前記第１の接着剤と第２の接着剤は互いに接して配置されている場合と、接触する可能性を生じる程度に接近して配置されている場合の双方を含む概念である。

例えば、前記第１の接着剤は、隣り合うランド部の間および隣り合う端子パターンの間に位置して、前記ランド部と前記端子パターンとを接触させた状態で、前記回路基板と前記シート基板とを接着固定する非導電性接着剤である。

ただし、本発明では、前記第１の接着剤が、熱硬化性樹脂に導電フィラーが混入された異方性導電性接着剤であってもよい。

本発明では、第２の接着剤が第１の接着剤の硬化を阻害しないために、第１の接着剤の接着強度を高くできる。また好ましくは、第１の接着剤と第２の接着剤は、相互にその硬化を阻害し合わないものである。

本発明は、前記シート基板は、その端部に前記端子パターンが設けられており、前記端子パターンが形成された領域に前記第１の接着剤が、前記第１の接着剤よりも基部側に前記第２の接着剤が、それぞれ配置されているものとして構成できる。

この構造では、回路基板からシート基板が延び出ている場合に、シート基板に剥がし力が作用したときに第２の接着剤がその剥がし力を最初に受けるため、前記剥がし力で第１の接着剤による接合部が分離しにくくなり、シート基板の接合強度を高くできる。

また、本発明は、前記回路基板は、その端部に前記ランド部が設けられており、前記ランド部が形成された領域に前記第１の接着剤が、前記第１の接着剤が形成された領域と回路基板の縁部との間の領域に前記第２の接着剤が、それぞれ配置されているものにおいて有効である。

この場合も、回路基板から延び出るシート基板に剥がし力が作用したとしても、その剥がし力が第１の接着剤による接合部に直接に作用しなくなる。

また、前記第２の接着剤は、前記回路基板の縁部を越えて回路基板の外部に出ていると、さらに接合強度を高めることができる。

本発明は、第１の接着剤で回路基板とシート基板を接合することで、ランド部と端子パターンとを導通させ、第２の接着剤で補強接合をしているが、第２の接着剤を第１の接着剤に接触する領域に配置し、またはきわめて接近させて配置したとしても、第１の接着剤の硬化機能が阻害されることがなく、ランド部と端子パターンとを確実に導通させることができる。

図１は本発明の実施の形態である接続装置を示す分解斜視図、図２はシート基板に接着剤を設けた状態を示す平面図、図３は回路基板とシート基板との接着前の対面状態を示す断面図、図４はシート基板を回路基板に接着した状態を示す透過平面図、図５は図４の５−５線での切断断面図である。

図１に示すように、本発明の接続装置１は、軟質な基材１１で形成されたフレキシブルなシート基板１０と、硬質な基材２１で形成された回路基板２０とが接続されるものである。前記接続装置１は、コンピュータのポインティングデバイスとして使用されるパッド型の入力装置に内蔵されている。ただし、前記接続装置１は、液晶表示装置において、液晶セルを構成しているガラス基板とシート基板との接続にも使用でき、その他各種電子機器に使用可能である。

前記シート基板１０を形成する前記基材１１は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やポリイミドなどの絶縁性を有する合成樹脂製のフィルムである。この基材１１のＹ１側は本体部であり、この本体部には、Ｘ電極１１Ｘが形成されている。またＹ電極１１Ｙを有するフレキシブルな他のシート基板が前記シート基板１０に絶縁層を介して重ねられて、Ｘ電極１１ＸとＹ電極１１Ｙとがマトリックス状に配置されている。前記Ｘ電極１１ＸとＹ電極１１Ｙとの交差部分の電荷を検出することで、静電容量型の入力装置を構成できる。

シート基板１０の端部には、前記基材１１が所定幅で突出した端子部１２が形成されている。この端子部１２では、回路基板２０との対向側の表面に銀箔や銅箔などの導電性部材で形成された複数本の端子パターン１２ａが形成されている。各端子パターン１２ａはＹ方向に平行に延びるとともにＸ方向へ微小間隔を開けて並んでいる。前記Ｘ電極１１ＸとＹ電極１１Ｙは、前記端子パターン１２ａのそれぞれにリードパターンを介して導通されている。前記端子パターン１２ａは、シート基板１０の縁部１１ａに接近する位置に形成されている。

前記回路基板２０は、ガラスエポキシ樹脂や紙フェノールなどの硬質で撓み変形し難い基材２１で形成されている。前記基材２１のＺ１側の表面に電極部２２が設けられている。この電極部２２には、銅箔などの導電性材料層で形成された複数のランド部２２ａが設けられている。ランド部２２ａは、Ｙ方向に平行に延びるとともにＸ方向に微小間隔を開けて配列している。このランド部２２ａのＸ方向での配列ピッチは、前記端子パターン１２ａの配列ピッチに一致している。前記回路基板１０の表面には配線パターンが引き回されて、各種電子部品が前記配線パターンに導通するように実装されている。そして、前記ランド部２２ａは、リードパターンを介して前記配線パターンに導通している。

また、前記電極部２２は、回路基板２０の端面２１ａに接近する位置に形成されており、図４に示すように、各ランド部２２ａの先端は端面２１ａの直近の位置まで延びている。

図４および図５に示すように、前記シート基板１０の端子部１２と、回路基板２０は、個々のランド部２２ａと端子パターン１２ａとが接触して導通した状態で、第１の接着剤と第２の接着剤を介して接着される。以下では、硬化前の第１の接着剤を符号１３、硬化後の第１の接着剤を符号１３Ａ、硬化前の第２の接着剤を符号１４、硬化後の第２の接着剤を符号１４Ａで示す。

以下、前記接着剤を用いた接続装置１の製造方法（接着方法）および接着後の接続装置１の構造を説明する。

図２および図３に示すように、前記シート基板１０の端子部１２に、硬化前の第１の接着剤１３と第２の接着剤１４が設けられる。

前記第２の接着剤１４は第１の接着剤１３の硬化を阻害しない成分で形成されている。

接着剤の構成としては、第１の接着剤１３と第２の接着剤１４とが反応形態の相違するものである。

例えば、第１の接着剤１３がエポキシ樹脂を主成分とし、環状酸素の開環反応によって硬化する反応形態のもので、第２の接着剤１４がアクリル系樹脂を主成分とし、加熱したときに硬化剤の分解ラジカルに依存して硬化する反応形態のものである。この組合せでは、第１の接着剤１３と第２の接着剤１４とが硬化するときに互いに反応することがなく、双方の接着剤の接着強度が劣化しない。

具体的には、第１の接着剤１３が液状で、第２の接着剤１４をフィルム状あるいはシート状のものとして構成できる。

以下の説明では、第１の接着剤１３がエポキシ樹脂を主成分とする液状のもので、第２の接着剤１４がアクリル系樹脂を主成分とするフィルム状またはシート状のものである。

図２に示すように、前記第１の接着剤１３は、前記端子部１２の端子パターン１２ａが形成されている領域においてＸ方向に直線的に塗布される。前記第２の接着剤１４は、前記端子部１２において、前記第１の接着剤１３の塗布領域よりも基部側に隣接した位置においてＸ方向に連続するように設置される。なお、前記第１の接着剤１３と第２の接着剤１４の一方または両方を回路基板１０側に配置してもよい。

前記第１の接着剤１３と第２の接着剤１４とが設けられた前記シート基板１０が、回路基板２０に重ねられるが、このときシート基板１０に設けられた個々の端子パターン１２ａが、前記回路基板２０の個々のランド部２２ａに対面するようにし、且つ第２の接着剤１４の一部が回路基板２０の縁部の端面２１ａから回路基板２０の外方へはみ出すようにする。

前記シート基板１０を回路基板２０に重ねて加圧する。この加圧により、第１の接着剤１３は、フィルム状またはシート状の前記第２の接着剤１４によって、シート基板１０の基部方向（Ｙ１方向）への流動が規制されてＹ２方向およびＸ１−Ｘ２方向へ導かれる。そして、前記第１の接着剤１３が、前記端子部１２の隣り合う端子パターン１２ａの間と、隣り合うランド部２２ａの間に流れ込み、さらにＸ１−Ｘ２方向の端子パターン１２ａとランド部２２ａが形成されていない領域にも若干流れる。

このように、第２の接着剤１４としてフィルム状またはシート状のものが用いられると、シート基板１０を回路基板２０に接合する際に、前記第２の接着剤１４が第１の接着剤１３を堰き止めるように機能し、液状である第１の接着剤１３がシート基板１０の本体部方向へ不用意に流れるのを防止でき、さらに全ての端子パターン１２ａとランド部２２ａの周囲に流れ込むことができるようになる。

端子パターン１２ａとランド部２２ａとの接触部以外の領域に流れた第１の接着剤１３が硬化すると、硬化後の第１の接着剤１３Ａは、その体積が収縮して、回路基板２０の基材２１と、シート基板１０の基材１１とが引き付けられるようにして接着され、前記端子パターン１２ａとランド部２２ａとが密着させられて、導通させられる。

さらに、前記加圧と同時にシート基板１０を加熱することにより、第２の接着剤１４が一度軟化し、さらに熱硬化し、熱硬化後の第２の接着剤１４Ａにより、シート基板１０と回路基板２０との接着が補強される。

図５に示すように、軟化した第２の接着剤１４が、回路基板２０の端面２１ａに流れるため、これが硬化したときに、硬化後の第２の接着剤１４Ａによりシート基板１０と回路基板２０との対面部のみならず、前記端面２１ａと前記シート基板１０も確実に接着される。よって、図５に示すように、ランド部２２ａの先端と前記端面２１ａとの距離Ｄが短い場合であっても、前記第２の接着剤１４により、シート基板１０と回路基板２０とを強固に接着できる。

図５に示すように、第１の接着剤１３Ａと第２の接着剤１４Ａが硬化する際、両接着剤は互いにその硬化を阻害しないため、第１の接着剤１３Ａの接着強度により端子パターン１２ａとランド部２２ａとの導通が確保され、第２の接着剤１４Ａで、さらに接着強度が補強される。また第１の接着剤１３Ａと第２の接着剤１４Ａを互いに接するように配置することが可能であるため、シート基板１０と回路基板２０の重なり面積が小さく、両接着剤の塗布領域のスペースが限られている場合であっても、シート基板１０と回路基板２０とを確実に接着固定できる。

図５に示す接続装置１において、シート基板１０に対してＺ１方向への剥がし力が作用したときに、この剥がし力が、硬化後の前記第２の接着剤１４Ａで受け止められることにより、剥がし力が第１の接着剤１３Ａによる接着部に及ぶことがない。よって、前記剥がし力により、第１の接着剤１３Ａが剥離しにくくなり、端子パターン１２ａとランド部２２ａとの導通が阻害されることが生じ難い。

なお、本発明では、第１の接着剤が異方性導電性接着剤であってもよい。また回路基板２０も、シート基板１０と同様の軟質な基板であってもよい。

本発明の実施の形態の接続装置を示す分解斜視図、 シート基板に接着剤を設けたと状態を、回路基板との対面側から示す平面図、 回路基板の接合前の状態を示す断面図、 回路基板の接合後の状態を示す透過平面図、 図４の５−５線での切断断面図、

符号の説明

１ 接続装置
１０ シート基板
１１ 基材
１２ 端子部
１２ａ 端子パターン
１３，１３Ａ 第１の接着剤
１４，１４Ａ 第２の接着剤
２０ 回路基板
２１ 基材
２１ａ 端面
２２ 電極部
２２ａ ランド部

Claims (4)

1. 表面に複数のランド部が形成された回路基板と、軟質な基材で形成されて前記ランド部との対面部に複数の端子パターンが形成されたシート基板とを用い、前記端子パターンと前記ランド部とを対面させて、前記回路基板に前記シート基板を接着固定する接続装置の製造方法において、
   液状の第１の接着剤と、前記第１の接着剤の硬化を阻害しないフィルム状またはシート状の第２の接着剤とを用い、前記回路基板と前記シート基板の少なくとも一方で、前記ランド部と前記端子パターンとの対面部に前記第１の接着剤を塗布し、前記第１の接着剤が塗布された領域と隣接する領域において、複数の前記端子パターンが並んでいる方向へ延びるように前記第２の接着剤を配置し、
   前記回路基板と前記シート基板とを加圧して前記第１の接着剤を前記第２の接着剤に沿って流動させ、前記第１の接着剤を硬化させ、熱によって前記第２の接着剤を硬化させて前記回路基板と前記シート基板とを接着することを特徴とする接続装置の製造方法。
2. 前記加圧と同時に加熱して前記第２の接着剤を硬化させる請求項１記載の接続装置の製造方法。
3. 前記第１の接着剤は、隣り合う前記ランド部の間および隣り合う前記端子パターンの間に入り込んで硬化する非導電性接着剤である請求項１または２に記載の接続装置の製造方法。
4. 前記第２の接着剤を、前記回路基板の端面側に配置し、前記加圧時に前記第２の接着剤層を前記端面からはみ出させて、前記端面と前記シート基板とを接着する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の接続装置の製造方法。

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