JP5679266B2 - プリント配線板の接続構造、配線板接続体及び電子機器 - Google Patents

Description

本願発明は、プリント配線板同士、あるいはプリント配線板と電子部品とを接続するためのプリント配線板の接続構造、配線板接続体及び電子機器に関する。

電子機器においては、プリント配線板に電子部品等を搭載する場合のみならず、異なるプリント配線板上に設けられた接続電極部を電気的に接続することにより、複数のプリント配線板を接続した構造が採用されることも多い。たとえば、電子機器の可動部への配線等の用途にフレキシブルプリント配線板が多用されるが、電子機器の小型化及び高機能化にともなって、上記フレキシブルプリント配線板同士の配線板接続体や、上記フレキシブルプリント配線板とリジッドプリント配線板との配線板接続体等の多様な配線板接続体が用いられる。

上記プリント配線板同士、あるいはプリント配線板と電子部品を接続するのに導電性接着剤を用いることができる。導電性接着剤は、絶縁性のある樹脂接着剤に微細な導電性粒子を分散させて構成されている。接続するプリント配線板の対向する接続電極部を含む領域に上記導電性接着剤を介在させて、圧力と温度とを加えて挟圧することにより、これらプリント配線板が接着されると同時に、上記導電性粒子が電極間に掛け渡されてこれら接続電極部が導通させられる。一方、隣接する接続電極部間は電気的に絶縁される。上記導電性接着剤としてフィルム形態の異方導電性接着剤フィルム（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ、以下ＡＣＦという。）が採用されることが多い。

上記ＡＣＦは、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂と、導電性粒子と、硬化剤とを含んで構成されている。上記硬化剤は、マイクロカプセルに封入された状態で上記熱硬化性樹脂中に配合されている。上記導電性接着剤に圧力及び温度を作用させることにより、上記マイクロカプセルが破壊されて上記硬化剤が熱硬化性樹脂中に拡散され、上記導電性粒子を介して上記接続電部極間を導通させた状態で上記熱硬化性樹脂が硬化させられ、配線板接続体が形成される。

特許第３９１２２４４号公報

上記プリント配線板の接続電極部に他のプリント配線板あるいは電子部品の接続電極部を接続するには、上記接続電極部を露出させなければならない。

プリント配線板の配線層を保護するために、接着剤を介して積層されたカバーフィルムを備えるカバー層が設けられている。上記カバー層の所定の領域を切除することにより、複数の接続電極部を露出させた接続領域が設けられる。そして、他のプリント配線板や電子部品等の被接続部材の接続電極部との間で異方導電性接着剤を加熱加圧することにより、これら接続電極部が導通させられるとともに、これら部材を一体的に接合することができる。

異方導電性接着剤は、熱硬化性樹脂を含んで構成されており、しかも、接続工程において加熱加圧することにより、接続電極部の表面に密着させられて、上記接続電極部の腐食を防止することができる。

ところが、接続領域の縁部には、上記カバー層を除去したことによる段差があるため、上記カバー層の縁部近傍に積層された異方導電性接着剤を加熱加圧することは困難である。このため、上記接続領域よりひとまわり小さい範囲に異方導電性接着剤が設けられて、上記接続電極部が他のプリント配線板等の接続電極部と接続される。したがって、切除した上記カバー層の縁部と、上記異方導電性接着剤との間の領域では、接続電極部あるいはこれに接続された配線が露出させられた状態となる。このため、この領域の接続電極部に腐食が生じやすかった。

本願発明は、上記問題を解決するために案出されたものであって、プリント配線板同士、又はプリント配線板と電子部品等とを異方導電性接着剤を介して接続する場合に、露出させられた接続電極部やその近傍の配線の腐食を防止できるプリント配線板の接続構造、配線板接続体及び電子機器を提供することを課題とする。

本願の請求項１に記載した発明は、プリント配線板と被接続部材とを異方導電性接着剤を介して接続したプリント配線板の接続構造であって、上記プリント配線板は、絶縁性基材の両面にそれぞれ形成された第１の配線層及び第２の配線層と、上記第１の配線層に積層されたカバー層を切除して形成された接続領域において露出して設けられるとともに、上記第１の配線層の他の配線から独立して形成された複数の接続電極部と、上記接続電極部と上記第２の配線層に設けられた接続配線とを導通させるブラインドビアホールとを備え、上記接続領域において、上記第１の配線層における上記接続電極部のみが露出して設けられているとともに、これら接続電極部が、上記接続領域の縁部から離間させて設けられており、上記接続領域内において上記接続電極部の全域を覆って封止するように積層された上記異方導電性接着剤を介して、上記被接続部材が接続されて構成される。

本願発明では、第１の配線層に形成された上記接続電極部が、第１の配線層の他の配線から独立して形成されている。すなわち、上記接続電極部は、第１の配線層に設けた他の配線と直接に導通されていない。このため、上記接続電極部を上記接続領域の縁部、すなわち、カバー層の縁部から離間させて設けることができる。

上記接続電極部を、上記接続領域の縁部から離間させて設けることにより、上記異方導電性接着剤を、上記接続電極部の全域を覆うように配置した場合でも、上記異方導電性接着剤と上記接続領域の縁部との間を離間させることができる。したがって、上記異方導電性接着剤の全域を、上記接続領域内で加熱加圧することが可能になる。これにより、上記接続電極部の全域が上記異方導電性接着剤で封止されて、接続電極部の腐食が防止される。しかも、本願発明では、上記接続領域には、上記第１の配線層における上記接続電極部のみが設けられているため、異方導電性接着剤によって上記接続電極部の全域を覆って封止することにより、腐食が上記第１の配線層の他の部位に及ぶこともない。

一方、上記接続電極部は、ブラインドビアホールを介して第２の配線層に設けた接続配線に導通させられている。したがって、第２の配線層に設けた配線を、上記接続電極部に接続することができる。

上記接続電極部を設ける部位は、積層された異方導電性接着剤を加熱加圧できる範囲であれば特に限定されることはない。たとえば、上記カバー層を切除して形成される接続領域の縁部から１ｍｍ離れていれば、積層された異方導電性接着剤の全域を上記接続領域内で加熱加圧することができる。

本願発明においては、上記接続電極部に対して、被接続部材に設けた接続電極部が、異方導電性接着剤を介して接続される。上記異方導電性接着剤は、絶縁性のある樹脂接着剤に微細な導電性粒子を分散させて構成されている。両面プリント配線板の接続電極部と、被接続部材の接続電極部間に上記異方導電性接着剤を介在させて圧力と温度とを加えて加熱加圧することにより、本願発明に係る両面プリント配線板と被接続部材とが接着されると同時に、上記導電性粒子が電極間に掛け渡されてこれら接続電極部が導通させられる。一方、隣接する接続電極部間は電気的に絶縁される。上記導電性接着剤としてフィルム形態の異方導電性接着剤フィルムやペースト状の異方導電性接着剤を採用することができる。

上記異方導電性接着剤を用いて接続することにより、コネクタ等を用いて接続する場合に比べて、配線板接続体の厚みを小さくすることが可能となる。

上記ブラインドビアホールを設ける部位も特に限定されることはない。異方導電性接着剤を積層して加熱加圧できる範囲であれば、被接続部材の接続電極部が接続される範囲外に設けることもできる。

上記ブラインドビアホールは、第２の配線層側から設けるのが好ましい。すなわち、上記ブラインドビアホールを、第２の配線層側から第１の配線層の底部に至る孔部を設け、この孔部内面及び第２の配線層の表面に銅メッキ等を施してブラインドビアホールを設けるのが好ましい。これにより、上記接続電極部にはメッキ層が形成されず、接続電極部の放熱性が高まることもない。したがって、接続の際に異方導電性接着剤に作用する温度が低下することがなく、加熱加圧時間を短縮することが可能となり、接続作業性が向上する。

本願発明が適用される両面プリント配線板の種類は特に限定されることはない。リジッドプリント配線板や請求項５に記載したフレキシブルプリント配線板に本願発明を適用できる。

請求項２に記載した発明のように、上記第１の配線層に設けた配線を、第２のビアホールを介して上記接続配線に接続することにより、上記第１の配線層に設けた配線を上記接続電極部に接続することができる。これにより、上記第１の配線層及び第２の配線層に設けた所要の配線を上記接続電極部に接続できることになる。したがって、接続電極部の腐食を防止することができるとともに、回路設計の自由度が低下することもない。

異方導電性接着剤を用いて接続できれば、被接続部材の種類も特に限定されることはない。たとえば、種々の電子部品や、請求項３に記載した発明のように他のプリント配線板を採用することができる。他のプリント配線板の種類も特に限定されることはなく、片面プリント配線板や両面プリント配線板を採用できる。また、フレキシブルプリント配線板やリジッドプリント配線板を採用できる。

請求項４に記載した発明のように、被接続部材として、請求項１に記載した両面プリント配線板を採用することができる。すなわち、独立した接続電極部が設けられた両面プリント配線板同士を接続することができる。この構成を採用することにより、接続される両面プリント配線板の双方の接続電極部を、異方導電性接着剤を用いて封止し、これら接続電極部の腐食を防止することができる。

本願発明に係るプリント配線板の接続構造は、種々の配線板接続体に適用することができる。たとえば、プリント配線板と電子部品等を接続して構成される配線板接続体や、プリント配線板同士を接続して構成される配線板接続体に適用できる。

本願発明に係る配線板接続体が利用される電子機器も特に限定されることはなく、種々の構成、目的の電子機器に適用できる。

両面プリント配線板と被接続部材とを異方導電性接着剤で接続する場合、接続電極部の腐食を異方導電性接着剤を用いて防止できる。

本願発明に係るプリント配線板の接続構造の第１の実施形態を示す図であり、接続前の状態を示す分解斜視図である。 図１に示すプリント配線板の接続領域を示す平面図である。 図１におけるIII−III線に沿う要部断面図である。 図３に示す部材の接続後の状態を示す要部断面図である。 図４におけるＶ−Ｖ線に沿う断面図である。 第２の実施形態に係る両面プリント配線板の断面図である。

以下、本願発明の実施形態を図に基づいて具体的に説明する。図１及び図２に示すように、本実施形態に係るプリント配線板の接続構造は、第１の両面プリント配線板１に対して、被接続部材として上記第１のプリント配線と同じ構造を備える第２のプリント配線板１０１を接続したものである。また、上記第１のプリント配線板１と上記第２のプリント配線板１０１の双方にフレキシブル両面プリント配線板を採用している。

図１及び図３に示すように、本実施形態に係る両面プリント配線板１は、シート状の絶縁性基材２と、この絶縁性基材２の一方の側に形成された第１の配線層４と、上記絶縁性基材２の他方の側に形成された第２の配線層５と、上記第１の配線層４を覆うように、接着層６ｂを介して接着された第１のカバーフィルム６ａを備える第１のカバー層６と、第２の配線層５を覆うように、接着層７ｂを介して接着された第２のカバーフィルム７ａを備える第２のカバー層７とを備えて構成されている。なお、上記配線層４，５には、図示しない所要の配線回路が形成されている。

図１に示すように、上記両面プリント配線板１の縁部において、上記第１のカバー層６を矩形状に切り欠くことにより、上記配線層４が露出させられて接続領域８が設けられるとともに、接続電極部４ａが形成されている。

本実施形態に係る上記接続電極部４ａは、第１の配線層４に形成されているが、第１の配線層の他の配線４ｂとは導通しない独立した複数の接続電極部として形成されている。また、本実施形態では、上記接続領域８には、上記第１の配線層における上記接続電極部４ａのみが露出して設けられている。

一方、上記接続電極部４ａは、ブラインドビアホール２０を介して第２の配線層５に設けた接続配線５ａと導通させられている。

図３に示すように、上記ブラインドビアホール２０は、第２の配線層５から、上記第１の配線層４の底面４ｃにいたる孔部２２とこの孔部２２の表面に形成された導通メッキ層２１ａとを備えて構成されている。上記孔部２２は、上記絶縁性基材２に形成されて上記接続電極部４ａの底面４ｃを露出させた第１の孔部２２ａと、上記接続配線５ａから上記孔部２２ａに連通状に形成された第２の孔部２２ｂとを備える。

上記第２の配線層５の表面に銅メッキ２１を施すことにより、上記銅メッキ２１が、第１の配線層４の底面４ｃを含む上記孔部２２の内面を被覆して上記導通メッキ層２１ａが形成されている。上記導通メッキ層２１ａによって、上記第１の配線層４に形成された接続電極部４ａと上記第２の配線層５に形成された接続配線５ａとが導通させられている。

上記第２のプリント配線板１０１は、第１のプリント配線板１と同じ構造を備えているため、説明は省略する。

上記第１のプリント配線板１及び上記第２のプリント配線板１０１の上記絶縁性基材２，１０２として、種々の絶縁性樹脂フィルムを採用することができる。たとえば、ポリイミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂等から形成された樹脂フィルムを採用することができる。なお、本実施形態では、被接続部材として上記第２のプリント配線板１０１を採用したが、他の構成のプリント配線板や電子部品を採用することができる。

上記カバーフィルム６ａ，７ａを構成する材料も特に限定されることはなく、上記絶縁性基材２と同様の材料を採用することができる。

上記配線層４，５は、上記絶縁性基材２の表面に所定パターンの接続配線を設けて構成される。また、これらプリント配線板の図示しない領域に、図示しない電子部品等を搭載することもできる

上記第１の接続電極部４ａと上記第２の接続電極部１０４ａとは、同じピッチで直線状に形成されており、対向する接続電極部が上記異方導電性接着剤１０を介して導通させられる。

上記異方導電性接着剤１０は、フィルム状の異方導電性接着剤を、上記接続領域８内において、上記接続電極部４ａ，１０４ａの全域を覆う矩形状に切り出して形成されている。すなわち、上記接続電極部４ａの全域を覆うことができるとともに、上記接続領域８より小さい大きさに切り出されている。上記異方導電性接着剤１０は、たとえば、熱硬化性エポキシ樹脂を主剤とする接着成分中に、硬化剤を封止したマイクロカプセルと、導電性粒子とを分散配合して構成することができる。上記異方導電性接着剤１０は、所定温度で加熱及び加圧することにより、上記マイクロカプセルが破壊されて、上記熱硬化性エポキシ樹脂を硬化させるように構成されている。なお、上記接続電極部４ａ，１０４ａの全域を覆う範囲に、ペースト状の異方導電性接着剤を所定の厚みで塗着して、上記フィルム状の異方導電性接着剤１０に代えることもできる。

本実施形態では、図１及び図２に示すように、上記異方導電性接着剤１０は、上記第１の接続領域８及び上記第２の接続領域１０８の領域内において、上記接続電極部４ａ，１０４ａの全範囲を覆う大きさに切り出されている。

図３及び図４に示すように、上記異方導電性接着剤１０を介して上記第１の接続電極部４ａと上記第２の接続電極部１０４ａを対向させるように、上記第１のプリント配線板１と上記第２のプリント配線板１０１を位置決めして重ね合わせ、加熱しながら両側から挟圧する。これにより、異方導電性接着剤が流動させられて、上記第１の接続電極部４ａと上記第２の接続電極部１０４ａの間に充填され、上記第１の両面プリント配線板１と上記第２の両面プリント配線板１０１とが接着される。また、同時に、図示しない導電性粒子が対向する上記第１の接続電極部４ａと上記第２の接続電極部１０４ａ間に噛み込まれ、各接続電極部が厚み方向に導通させられる。これにより、図４及び図５に示すように、第１の両面プリント配線板１と上記第２の両面プリント配線板１０１とが一体的に接合された配線板接続体１００が形成される。

図３及び図４に示すように、本実施形態では、第１の配線層４に形成された上記接続電極部４ａが、第１の配線層４の他の配線４ｂから独立して形成されている。すなわち、上記接続電極部４ａは、第１の配線層４に設けた他の配線４ｂと直接導通されていない。このため、上記接続電極部４ａを上記カバー層を切除して形成された接続領域の縁部から離間させて設けることができる。なお、上記第１の配線層４に、上記接続電極部４ａのみ形成された構成を採用することもできる。

上記接続電極部４ａを、上記接続領域８の縁部から離間させて設けることにより、異方導電性接着剤１０を接続領域８の縁部から離間させ、かつ、上記接続電極部４ａの全域を覆って封止するように積層することができる。また、上記接続領域内において、上記異方導電性接着剤１０の全域を加熱加圧することが可能になる。これにより、上記接続電極部４ａの全域が上記異方導電性接着剤で封止されて、接続電極部４ａの腐食が防止される。しかも、上記接続領域８には、上記第１の配線層における上記接続電極部４ａのみが形成されているため、これら接続電極部４ａを異方導電性接着剤で覆って封止することにより、腐食が他の部位に及ぶこともない。なお、上記第２のプリント配線板１０１の接続電極部１０４ａも、異方導電性接着剤によってその全域が覆われて、腐食が防止される。

一方、上記接続電極部４ａは、ブラインドビアホール２０を介して第２の配線層５に設けた接続配線５ａに導通させられている。したがって、第２の配線層５に設けた配線回路を、上記接続電極部４ａに接続することができる。

上記接続電極部を設ける部位は、積層された異方導電性接着剤１０を、上記接続領域８内で加熱加圧できる範囲であれば特に限定されることはない。たとえば、上記カバー層６を切除して形成される接続領域８の縁部から１ｍｍ以上離れていれば、積層された異方導電性接着剤を上記接続領域８内で加熱加圧することができる。

また、本実施形態では、上記ブラインドビアホール２０は、第２の配線層５側から形成されている。すなわち、第２の配線層５側から第１の配線層４の底部に至る孔部２２を設け、この孔部２２の接続電極部４ａの底面４ｃを含む内面及び第２の配線層５の表面に銅メッキ２１を施すことにより上記ブラインドビアホール２０が設けられている。これにより、上記接続電極部４ａに銅メッキが施されず、接続電極部４ａの放熱性が高まることはない。したがって、接続の際に異方導電性接着剤１０に作用する温度が低下することがなく、加熱加圧時間を短縮することが可能となり、接続作業性が向上する。

図６に、本願発明の第２の実施形態を示す。

第２の実施形態は、第１の実施形態と同様に、両面プリント配線板２０１に積層形成された第１のカバー層２０６の縁部を矩形状に切除することにより、接続領域２０８が設けられている。上記接続領域２０８には、第１の実施形態と同様に、第１の配線層２０４に設けた他の配線２０４ｂから独立した接続電極部２０４ａが設けられている。なお、第２の実施形態に係る両面プリント配線板２０１を構成する各部材、及び被接続部材に対する接続手法は、第１の実施形態と同様であるので説明は省略する。

上記両面プリント配線板２０１においては、第１のカバー層２０６内の第１の配線層２０４に形成された配線２０４ｂと、上記接続電極部２０４ａとは、同じ第１の配線層２０４に設けられているが連続して設けられていないため直接導通はしていない。

一方、上記第２の配線層２０５の第２のカバー層２０７内に、上記配線２０４ｂに対応する部位から上記接続電極部２０４ａに対応する部位にかけて、接続配線２０５ａが形成されている。本実施形態では、上記接続配線２０５ａは、上記第２の配線層２０５の他の配線と導通していない。

そして、上記接続電極部２０４ａと上記接続配線２０５ａとが、上記第１の実施形態と同様に、第１のブラインドビアホール２２０によって接続されている。また、上記第１の配線層２０４に設けられた配線２０４ｂの端部と上記接続配線２０５ａとが、第２のブラインドビアホール３２０によって接続されている。なお、上記ブラインドビアホール２２０，３２０は、第１の実施形態と同様であるので説明は省略する。

上記第２の実施形態に係る両面プリント配線板２０１においては、上記第１の配線層２０４に設けられてはいるが互いに導通させられていない接続電極部２０４ａと他の配線２０４ｂとが、第２の配線層２０５に設けられた接続配線２０５ａを介して導通させられている。

上記構成によって、接続電極部２０４ａを、上記第１の配線層２０４の他の配線２０４ｂと独立した形態で設けることができるとともに、上記接続領域２０８において配線等を通過させることなく、上記他の配線２０４ｂと上記接続電極部２０４ａとを導通させることが可能となる。

上記接続電極部２０４ａは、第１の実施形態と同様に、異方導電性接着剤２１０によって全域が封止された状態で、図示しない被接続部材に接続することができる。したがって、第１の実施形態と同様に接続電極部２０４ａの腐食を防止することができる。

上記第１の実施形態に係る接続構造と上記第２の実施形態に係る接続構造の双方を採用することにより、両面プリント配線板の一方の配線層に設けた接続電極部２０４ａに対して、双方の配線層２０４，２０５に設けた配線を導通させることができる。このため、回路設計の自由度を低下させることなく、接続電極部２０４ａの腐食を防止することが可能となる。

上述した実施形態では、同じ構成の両面プリント配線板の接続構造に本願発明を適用したが、被接続部材として他の形態のプリント配線板や電子部品を採用することができる。また、両面プリント配線板の接続電極部の腐食を防止すれば足りる用途においては、被接続部材として採用されるプリント配線板に、実施形態に係る両面プリント配線板を採用する必要はなく、片面プリント配線板を採用することもできる。

本願発明の範囲は、上述の実施形態に限定されることはない。今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって、制限的なものでないと考えられるべきである。本願発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

異方導電性接着剤を用いて接続した接続領域において、接続電極部の腐食を防止して、信頼性の高いプリント配線板の接続構造を提供できる。

１ プリント配線板（第１のプリント配線板）
４ａ 第１の接続電極部
８ 第１の接続領域
１０ 異方導電性接着剤
１０１ 被接続部材（第２のプリント配線板）
１０８ ２の接続領域
１０４ａ 第２の接続電極部

Claims (7)

1. プリント配線板と被接続部材とを異方導電性接着剤を介して接続したプリント配線板の接続構造であって、
   上記プリント配線板は、
   絶縁性基材の両面にそれぞれ形成された第１の配線層及び第２の配線層と、
   上記第１の配線層に積層されたカバー層を切除して形成された接続領域において露出して設けられるとともに上記第１の配線層の他の配線から独立して形成された複数の接続電極部と、
   上記接続電極部と上記第２の配線層に設けられた接続配線とを導通させるブラインドビアホールとを備え、
   上記接続領域において、上記第１の配線層における上記接続電極部のみが露出して設けられているとともに、これら接続電極部が、上記接続領域の縁部から離間させて設けられており、
   上記接続領域内において上記接続電極部の全域を覆って封止するように積層された上記異方導電性接着剤を介して、上記被接続部材が接続されている、プリント配線板の接続構造。
   
2. 上記第１の配線層に設けられた配線を、第２のビアホールを介して上記接続配線に接続することにより、上記第１の配線層に設けた配線を上記接続電極部に接続した、請求項１に記載のプリント配線板の接続構造。
3. 上記被接続部材が他のプリント配線板である、請求項１又は請求項２のいずれかに記載のプリント配線板の接続構造。
4. 被接続部材が請求項１に記載したプリント配線板である、請求項１又は請求項２のいずれかに記載のプリント配線板の接続構造。
5. 上記プリント配線板がフレキシブルプリント配線板である、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のプリント配線板の接続構造。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のプリント配線板の接続構造を備える、配線板接続体。
7. 請求項６に記載の配線板接続体を備える電子機器。
   

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