JP5066144B2 - プリント配線板、プリント配線板の接続構造、およびこれらの製造方法 - Google Patents
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本発明は、一方のプリント配線板のフライングリードと他方のプリント配線板の導体配線(基板パッド)とを電気的に接続しながら十分高い接続強度を簡単に得ることができる、プリント配線板、プリント配線板の接続構造、およびこれらの製造方法を提供することを目的とする。
ここで、異方導電性接着剤を、溶融または半溶融後に固化したことでフィルムの形態を有していなくても、とくに断らない限りACF(Anisotropic Conductive Film)と記す。
熱圧着のとき、離型フィルムは、軟化してフライングリード間に押し込まれる傾向があり、流動状のACFを上から押すことになり、上記の突出部がないと、ACFは押されて、その多くの量がプリント配線板の導体間から外部に押し出される。導体間のスペースは、上方にも、また側方にも開口しており、その側方の開口からACFが外部に押し出される。この結果、上記の突出部がないと、(導体/フライングリード)間に溜まって、導体とフライングリードとを、これら側面において接続に大きく寄与するACFの量が不足し、接続強度の不足を生じる。上記のように、第1のプリント配線板の導体間に突出部を設けた場合、離型フィルムは、熱圧着ツールで導体間に押し込まれる程度が小さくなり、また、ある程度押し込まれても突出物がACFの流動抵抗として作用するので、ACFの導体間からの流出は抑止され、ACFの(導体/フライングリード)間での占有の程度を高くすることができる。とくに、突出部を、導体間のスペースの両端に限定されず、スペースの中央部にも設けることで、熱圧着の際に、押し具によって、隣り合う導体間のスペースに押し込まれる離型フィルムをブロックすることができる。この結果、第1のプリント配線板の導体と、第2のプリント配線板のフライングリードとの電気的接続をとりながら、両方の接続強度を十分高くすることができる。
ここで、「ACFが、接続された(導体/フライングリード)の間を突出部とともに部分占有する」とは、熱圧着時に、溶融または半溶融状態のACFが、(導体/フライングリード)間のスペースで、突出部を回り込み若しくは埋没させるように位置し、または突出部が導体間の端に位置する場合はその突出部に堰き止められて、その間のスペースに溜まり、そのまま冷えて固化した状態(ACFおよび突出部の共存状態)をいう。通常の場合、ACFは導体の高さを超えてフライングリードの側面の上部に達している。
この熱圧着のとき、分厚い離型フィルムは加熱されて軟化して、フライングリード間に押し込まれる傾向があり、溶融または半溶融状態のACFを上から押すことになる。上記の突出部がないと、ACFは離型フィルムに押し込まれて、導体/フライングリードの間を、当該導体/フライングリードに沿って側方の開口から外部に押し出され易くなる。この結果、上記の突出部がないと、(導体/フライングリード)間のスペースを占有するACFの量が不足して、接続強度の不足を生じる。上記の突起部によって、(導体/フライングリード)の側面上部に到達して、その側面間に溜まるACFの量のレベルを高めることができる。
上記のように、第1のプリント配線板の導体間に突出部を設けた場合、離型フィルムは、熱圧着ツールで導体間に押し込まれる程度が小さくなり、また、ある程度押し込まれても突出物がACFの流動抵抗として作用するので、ACFの導体間からの流出は抑止される。とくに、突出部を、導体間のスペースの両端に限定されず、スペースの中央部にも設けることで、熱圧着の際に、押し具によって、隣り合う導体間のスペースに押し込まれる離型フィルムをブロックすることができる。この結果、第1のプリント配線板の導体と、第2のプリント配線板のフライングリードとの電気的接続をとりながら、接続強度を十分高くすることができる。
図1は、本発明の参考例である実施の形態1におけるプリント配線板10の一例を示す図である。このプリント配線板10は、このあと説明するフライングリードを有する第2のプリント配線板と接続される第1のプリント配線板に対応する。絶縁性の基材11の上に、たとえば銅箔が貼着されてエッチングによりパターニングされた導体配線(以下、導体と記す)15が所定の間隔をあけて並行している。プリント配線板10において絶縁性の基材11上に配置されている露出した導体15は、接続のための部分であり、基板パッドと呼ばれる場合もある。本実施の形態の特徴は、導体15の間のスペースD1において基材11上に、突出部Kが設けられ、しかも突出部Kの位置が、基板パッドの両端に位置する点にある。このあと説明するが、この導体15の間のスペースの両端に位置する突出部Kは、堰の役割を果たし、堰状の突出部と呼ぶことができる。この堰状の突出部Kは、第2のプリント配線板のフライングリード(図示せず)と導体15とのACF接続における熱圧着のとき、圧力を受けて流出しようとするACFを堰き止めることができる(図4参照)。このため、熱圧着において、一の(導体/フライングリード)とその隣の(導体/フライングリード)との間の空間に、溶融または半溶融状態のACFを、十分な量、溜めて、接続強度の向上を得ることができる。
第2のプリント配線板20において、導体配線であるフライングリード25は、一方の端を絶縁性基材21から延在させて、他方の端を絶縁性基材21に進入させている。一方の端と他方の端の間では裸の状態である。フライングリード25は、図2に示すように、両端側において絶縁性基材21に進入して配線を形成する場合でも、他端側は裸の状態のまま終端する形態であってもよい。フライングリードの領域が複数箇所に分かれていて、その領域が、並置されていても、千鳥状(3つ以上の領域の場合)に配列していてもよい。
また、ACF33は、第1のプリント配線板10上に配置するとき、仮貼り付けのために、80℃で2秒間程度、押さえる仮付け工程をとることができる。
ACF33は、上述のように、熱硬化性樹脂を主成分に含み、硬化温度にいたる過渡温度域において溶融または半溶融状態を経過する。この溶融または半溶融状態に圧力を付加して、導体15/フライングリード25の部分を薄くして、導電粒子がACF33内部で導通するようにする。
圧力の負荷には、フライングリード25が露出している長さの範囲に収まる幅寸法の押し具(熱圧着ツール)41を用いるのがよい、押し具41とフライングツール25との間には、ACFが押し具41に粘着するのを防止するために、離型フィルム35を介在させるのがよい。離型フィルム35は、ACF33の接着樹脂と粘着しにくい材料で形成することが望ましい。熱圧着のとき、図3に示す熱圧着装置の押し具41、第1および第2のプリント配線板10,20等は、大気雰囲気中に配置されている。ACF33は、押し具41からの熱伝導によって軟化され、離型フィルム35の押し込みに起因する圧力により流動する。
ここで問題になるのは、離型フィルム35は、温度上昇して軟化するため、押し具41に押されて、フライングリード25間のスペースD2に、さらには導体15間のスペースD1にまで入り込む場合が多いことである。図3において、点線は、押し具41の熱圧着の圧力印加の位置を示している。フライングリード25間に押し込まれた離型フィルム35は、直下に位置するACF33に圧力をかける。この結果、ACF33は、導体15間に何もなければ、圧力を受けて流動して、導体15間の側方開口から外に流出する。しかし、本発明の実施の形態では、導体15間のスペースの両端に、堰状の突出部Kが設けられているため、圧力を受けて流出しようとするACF33を堰き止める。この結果、ACFは、(導体15/フライングリード25)間のスペースDに溜まり、導体15/フライングリード25の側面の上部にまで充満(部分占有)して、接続強度向上に寄与することができる。ACF33は、溶融または半溶融状態で、(導体15/フライングリード25)の側面に粘着するので、(導体15/フライングリード25)間のスペースD(図4参照)においてフラットな表面を呈さず、側面から中間部へと垂れ下がる、粘性流体特有の表面形状を呈する。ACF33の溜まり量が多いと、この垂れ下がりが急峻ではなくなる。垂れ下がりが急峻であると、(導体15/フライングリード25)の側面の被覆厚みが薄くなり、接続強度は低くなる。両側の側面からの垂れ下がりがほとんどなく、スペースDにおいてフラットに近いほど、接続強度は高くなる。両側の側面からの垂れ下がり中央(すなわち垂れ下がり底部)の高さが、(導体15/フライングリード25)の界面と同等か、それより高くなるように、ACF33がスペースDに溜まるようにするのがよい。ACF33が、上記側面における界面をわずかに上回る程度にしたり、上回っても側面での垂れ下がりを急峻にしないことが重要である。垂れ下がり底部が、多少上記界面より低くてもよいことは、言うまでもない。
上記の熱圧着のときに用いる離型フィルム35には、接着樹脂に粘着しにくいPTFE(Polytetrafluoroethylene)などのフッ素系の樹脂を用いるのがよい。離型フィルムとしての機能を果たすため、厚みは10μm〜300μmとするのがよく、たとえば50μmとするのがよい。また、シリコンゴムシートを用いる場合には、その厚みを100μm〜250μmの範囲にするのがよく、たとえば200μmとするのが望ましい。
図4(b)に示すように、ACF33は、(導体15/フライングリード25)間のスペースDを、部分占有する(図4(a)に示すように突起部Kとともに)。ACF33は、導電接続した(導体15/フライングリード25)の側面の上部に達して、側面間(スペースD)では流動体特有の、上記側面を伝って(垂れ下がって)溜まる表面形状を呈する。側面間を部分占有するACFが多いほど、導体15とフライングリード25との接続は強固なものとなる。図4(b)では、導体15とフライングリード25との間に介在して両者を導電接続させるACF33は表記していないが、約1μmと薄いので省略しただけで、当然、圧力をかけられて接着することで導電接続するACF33は配置されている。スペースDを部分占有するACF33は、導電性は発現されてはならない。
第1のプリント配線板10の突起部Kを形成する材料としては、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等の絶縁性樹脂を用いるのがよい。突起部Kは、リソグラフィ法、スクリーン印刷法、貼り合わせ法などを用いて、設けることができる。第1のプリント配線板10は補強をしなくてもよいが、補強をする場合は裏面から補強するのがよい。裏面から補強するとき、適度な厚みを持つ、ガラスエポキシ板、ポリイミド板、ポリエチレンテレフタート(PET)板、ステンレス板、等を貼り合わせるのがよい。
上記のサイズによって、堰状の突起部Kは、流出しようとするACFを堰き止めて、十分な量、上記のスペースD内に残留させることができる。この結果、ACF33が、(導体15/フライングリード25)の側面の上部まで到達して、両プリント配線板間の接続強度を確保させることができる。このとき、導体15とフライングリード25との間でのみ導電性を発現し、その他の箇所では、導電性が発現しないようにする。
図6は、第1のプリント配線板10における突起部Kの横断面形状を示す図である。突起部Kの横断面は、図6に示すように、長方形でも、かまぼこ形でも、半円でも、何でもよい。
図5および図6の突起部Kのサイズおよび形状は、本実施の形態(堰状の突起部)だけでなく、このあと説明する、離型フィルム35の押し具による押し込み抑止のための突起部Kの場合(実施の形態2)においても適用される。
図7は、本発明の参考例である、実施の形態1の変形例である。図7(a)は、突起部Kを有する第1のプリント配線板10を示す。また図7(b)は、図7(a)におけるVIIB−VIIB線に沿う断面図であり、突起部Kと押し具41との位置関係を示す(ACFおよび第2のプリント配線板は省略した)図である。押し具41は、当然、複数の並行する導体15および図示しないフライングリードにわたって、並行方向に直交するように、その長手方向を沿わせる。図7(a)、(b)では、押し具41の幅Pwの両端直下に突起部Kを配置して、押し具41に対して下方から間接的に抗する力を及ぼす。すなわち、押し具41が導体15間のスペースD1に離型フィルム35を押し込んだ場合、離型フィルム35を通して押し具41に反力を及ぼすことができる。この結果、押し具41のストロークとともに、押圧時の抗力(圧力)変化を感知することができ、押し具のそれ以上の不要なストロークを止めることができる。
図8は、本発明の実施の形態2におけるプリント配線板10を示す図である。本実施の形態では、突起部Kは導体15間のスペースにおいて基材11上に設けられるが、実施の形態1のように、導体15間のスペースの両端に限定されず、スペースの中央部にも設けられる。このような形態の突起部Kは、熱圧着の際に、押し具41によって、隣り合う導体15間のスペースに押し込まれる離型フィルム35をブロックすることができる(図3参照)。ACF33の流出が多いのは、離型フィルム35が隣り合う導体15間に押し込まれ、その離型フィルム35が導体15間のスペースに位置するACF33を外部に流出させる場合が多い。突起部Kを、導体15間のスペースD1における、両端およびその中間位置に設けることで、離型フィルム35のスペースD1内への押し込みが、防止される。
図9は、本発明の参考例である実施の形態2の変形例である。図9のプリント配線板10では、導体15間のスペースD1内に、長く連続する突起部Kが設けられる。このような、連続して長い突起部Kによって、離型フィルム33のスペースD1内への押し込みを、防止することができる。長く連続した突起部Kのほうがより確実に離型フィルムの押し込みを防止することができる。
Claims (8)
- 基材上に位置する複数の導体を有する第1のプリント配線板と、
複数のフライングリードを有する第2のプリント配線板と、
前記第1のプリント配線板の導体と、前記第2のプリント配線板のフライングリードとを接続する異方導電性接着剤とを備え、
前記第1のプリント配線板は、前記複数の導体の間に位置して前記基材から突出する突出部を備え、
前記異方導電性接着剤は、前記接続された(導体/フライングリード)の間において、両側の前記(導体/フライングリード)の側部を覆いながら前記基材上に溜まって、前記間を前記突出部とともに部分占有しており、
前記突出部は、前記導体間において、複数に分かれた部分からなり、該導体間のスペースにおける、両端と、その中間位置と、に設けられていることを特徴とする、プリント配線板の接続構造。 - 前記突出部の幅は、導体間の間隔の1/2より広いことを特徴とする、請求項1に記載のプリント配線板の接続構造。
- 前記突出部の前記基材からの高さが、前記導体の高さの1/2より高いことを特徴とする、請求項1または2に記載のプリント配線板の接続構造。
- 絶縁性の基材と、
前記基材上に位置する複数の導体と、
前記導体間において、前記基材から突出する突出部とを備え、
前記突出部は、前記導体間において、複数に分かれた部分からなり、該導体間のスペースにおける、両端と、その中間位置と、に設けられていることを特徴とする、プリント配線板。 - 前記堰状の突出部の幅は、導体間の間隔の1/2より広いことを特徴とする、請求項4に記載のプリント配線板。
- 前記突出部の前記基材からの高さが、前記導体の高さの1/2より高いことを特徴とする、請求項4または5に記載のプリント配線板。
- 複数の導体が基材上に位置する、第1のプリント配線板を準備する工程と、
前記第1のプリント配線板上に異方導電性接着剤フィルムを配置する工程と、
前記異方導電性接着剤フィルム上に、フライングリードを有する第2のプリント配線板を、該フライングリードを前記第1のプリント配線板の導体に合わせて配置する工程と、
前記第2のプリント配線板と熱圧着ツールとの間に離型フィルムを介在させて、熱圧着ツールで圧力をかけて熱圧着する工程とを備え、
前記第1のプリント配線板の準備工程では、前記導体間において、前記基材から突出する突出部を持ち、かつ前記突出部は、前記導体間において、複数に分かれた部分からなり、該導体間のスペースにおける、両端と、その中間位置と、に設けられている第1のプリント配線板を準備することを特徴とする、プリント配線板の接続構造の製造方法。 - 基材上に位置する複数の導体を備えるプリント配線板の製造方法であって、
前記基材上に前記複数の導体のパターンを形成する工程と、
前記複数の導体間に前記基材から突出する突出部を形成する工程とを備え、
前記突出部の形成工程において、該突出部を、前記導体間において、複数に分かれた部分とし、該導体間のスペースにおける、両端と、その中間位置と、に設け、該突出部を、リソグラフィ法、スクリーン印刷法、および貼り合わせ法、のいずれかの方法で形成することを特徴とする、プリント配線板の製造方法。
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