JPH0461398A - 層間回路接続方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、層間回路接続方法に関するものである。詳し
くは、本発明は、例えば２．多層プリント回路基板上に
設けられた回路において、隣接層上の回路間あるいは一
層以上の中間回路層を貫通する異層回路間の接続を高密
度かつ高信頼性の下に実現するように改良された層間回
路接続方法に関するものである。

〈従来の技術〉 近年、電子工業で用いられる回路においては、軽量化、
小型化、省電力化の要求が高度化しており、電子回路の
高密度化の進展は著しい。

電子回路は半導体、抵抗、コンデンサー等の構成部品と
プリント回路などの導電路から構成されるが、構成部品
の高密度実装が求められる結果、導電路の幅は狭く、長
さは短く、隣接導電路間の間隔は狭く、更に、実装部品
の点数が増大したため回路の配置が複雑化した。そのた
め、−周回路では間に合わず、複数層の回路を積層し、
層間にまたがって回路を接続した、いわゆる、多層プリ
ント回路が多用されている。

層間回路接続方法においては、改良技術として、異方導
電性シートを使用する方法がある。

しかして、上記の異方導電性シートは、特開昭４８−９
１５８０号公報、特開昭５１５６６８１号公報、特開昭
６１−８０７１０号公報、特開昭６３−９１９０７号公
報に開示された方法により得ることができる。

上記の製法は、導電性に優れた線状導電体を絶縁性マト
リックス中に埋め込むことにより、異方導電性シートを
得る方法である。そして、得られる異方導電性シートは
、透視性を有するため、導電性シート上下に配置される
電極とシート中の導電体の位置を合致させることが容易
であり、導電性にも優れる。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、上記の製法による導電性シートは、製造
時の導体の位置決定が困難であり、導電体密度の増大に
伴い、しばしば導体の位置がずれた異方導電性シートが
製品中に混在し、その結果、接続時のトラブルが多い。

また、導電体が細径化するに伴い、シートの透視性が低
下して隣接導電体間の位置決定が困難となり、斯かる点
からも、接続時のトラブルが多い。

本発明の目的は、上記の問題点を解決し、石目路間の接
続を高密度かつ高信頼性の下に実現するように改良され
た層間回路接続方法を提供することにある。

〈課題を解決するための手段〉 本発明者は、上記実情に鑑み、種々検討を重ねた結果、
特定構造の異方導電性シートの使用により、上記の目的
か容易に達成されることを見出し、本発明の完成に到っ
た。

すなわち、本発明の要旨は、回路を形成した各基板の間
に異方導電性シートを配置して両回路を電気的に接続す
るに際し、異方導電性シートとして、絶縁性マトリック
ス中に線状導電体および線状絶縁体がシートの厚さ方向
に互いに平行に設置され、各線状体の両端面がシート表
面に露出し、且つ、線状導電体あるいは複数の線状導電
体群が線状絶縁体により包囲されている異方導電性シー
トを使用することを特徴とする層間回路接続方法に存す
る。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明の層間回路接続方法は、特定構造の異方導電性シ
ートを使用するものである。

先ず、異方導電性シートについて説明する。

本発明において使用する異方導電性シートは、絶縁性マ
ドＩＪックス中に線状導電体および線状絶縁体がシート
の厚さ方向に互いに平行に設置され、各線状体の両端面
がシート表面に露出し、且つ、線状導電体あるいは複数
の線状導電体群が線状絶縁体により包囲された構造のも
のである。

異方導電性シートを構成する線状導電体としては、例え
ば、金、銀、銅、アルミニウム、ステンレス若しくは半
田等の金属細線、カーボン繊維、グラファイト繊維、導
電性高分子より成形された繊維、導電体で被覆された繊
維、または、カーボンブラック、金属粒子などの導電性
粒子、導電性短繊維もしくは導電性ウィスカーを含有す
る繊維を挙げることが出来る。特に、金細線、銅細線、
同細線、アルミニュウム細線、半田細線、カーボン繊維
またはカーホンブラック入り繊維が好ましい。

−）Ｕ記の導電性物質を含有する繊維を得るのに使用さ
れる高分子化合物としては、例えば、ポリオレフィン、
ポリ塩化ビニル、ポリエステル、アクリル樹脂、シリコ
ン樹脂、ポリエステルエーテル、ポリカーボネート、ポ
リイミド、ポリウレタン、ポリアミド、ポリアセタール
、ポリエーテルケトン、ポリサルホン、ポリウレタン、
スチレン系樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹
脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、ポリブ
タジェン、スチレンブタジェンゴム、ニトリルゴム、天
然ゴム等が挙げられる。特に、熱可塑性樹脂が好ましく
、単独または２種以上組み合わせて使用される。この場
合、必要に応じ、線状導電体に接着性を付与するため、
感圧接着性樹脂、感熱接着性樹脂が使用され、更に必要
に応じて粘着付与剤、粘着性調整剤、老化防止剤、着色
料等が使用される。

線状導電体の太さは、特に制限はないが、通常、直径１
〜５００μｍのものが使用され、円形断面を有するもの
が入手しやすく好ましい。線状導電体は、−本または集
合体として使用できる。

線状導電体の電気抵抗は１００Ωｃｍ以下とするのが好
ましい。

線状絶縁体としては、電気絶縁性に優れた材質であれば
特に制限はなく、例えば、エラストマー合成樹脂、天然
樹脂、その誘導体、天然繊維、セラミックス、これらを
組合せた素材などが挙げられる。特に、加工性の面から
、合成樹脂あるいは天然繊維を主体とする線状絶縁体が
好ましい。

線状絶縁体に使用される上記の高分子化合物としては、
前記の導電性物質を含有する繊維を得るのに使用される
高分子化合物と同様の高分子化合物が挙げられる。そし
て、前記と同様に、熱可塑性樹脂が好ましく、単独また
は２種以上組み合わせて使用される。この場合、線状絶
縁体に接着性を付与するため、感圧接着性樹脂、感熱接
着性樹脂を添加することも可能であり、この組成物には
、必要に応じ、非導電性の粒子、非導電性短繊維、非導
電性ウィスカー、粘着付与剤、粘着調整剤、老化防止剤
、着色料等が添加される。

線状絶縁体の太さは、特に制限はないが、通常、１〜５
００μｍのものが使用され、円形断面を有するものが入
手しやすく好ましい。線状導電体は、−本または集合体
として使用できる。

絶縁性マトリックスとしては、接着性の樹脂組成物、例
えば、エポキシ樹脂、マレイミド変性エポキシ樹脂等が
好適であるが、異方導電性シートの使用目的に応じ、感
熱あるいは感圧型の接着性の配慮が必要な場合もある。

すなわち、感熱型接着性は加熱により接着性を発揮する
タイプであり、常温では粘着性が乏しい。

一方、感圧型接着性は常温でも粘着性を示し、加圧によ
り接着性を発揮する。そして、感圧型接着性は、異方導
電シートの使用上の位置決定に際し、透視性と並ぶ重要
な性能とされている。

感熱型接着性を有する絶縁性マトリックスを得るのに用
いられる高分子化合物としては、ポリエチレン変性体、
ポリプロピレン変成体、エチレン共重合体、ポリイソブ
チレン、アタクチックポリプロピレン、ポリビニルブチ
ラール、ポリブタジェン、セルロース誘導体、ポリウレ
タン等が挙げられる。これらは、単独で或いはは２挿具
−１−組み合わせて用いられる。

感圧型接着性を有する絶縁性マトリックスを得るのに用
いられる高分子化合物としては、一般に、常温でも粘着
性を示すものが使用され、アクリルゴム、シリコンゴム
、ブタジェンゴム、エチレン酢酸ビニル共重合体、クロ
ロプレンゴム、ポリビニルエーテル等が挙げられる。こ
れらは、単独あるいは併用して用いられる。これらの高
分子化合物には、必要に応じ、粘着付与剤、粘着調整剤
、老化防止剤、染料、顔料等が添加される。

異方導電性シートを構成する三つの要素、すなわち、線
状導電体、線状絶縁体および絶縁性マトリックスにおい
て、それぞれの接着性は、コネクタの使用目的に応じて
選択することができ、それらのうちの一つ或いは複数要
素に感圧型接着性及び／又は感熱型接着性が付与される
。

しかして、異方導電性シートにおいては、線状導電体と
線状絶縁体の配置は、絶縁性マトリックス中に線状導電
体および線状絶縁体がシートの厚み方向に互いに平行で
あり、線状導電体および線状絶縁体の両端面がシートの
表面に露出するように行う。また、この際、線状導電体
あるいは複数の線状導電体群が線状絶縁体で包囲される
ように配置する。

このような異方導電性シートは、例えば、線状導電体と
線状絶縁体との少なくとも１組を絶縁性マトリックスで
被覆しつつ円柱状芯体に巻凹して積層する工程および得
られた積層体を線状導電体の垂直方向にスライスする工
程により得ることができる。

また、好ましい態様として、上記の異方導電性シートの
周辺及び／または内部には、識別可能な形状及び／又は
着色が施されるが、これらも上記の各工程において設け
ることが出来る。

第６図および第７図は、本発明の異方導電性シートの製
造工程の一例を示す説明図である。

先ず、第６図に示す工程において、線状絶縁体（１）と
線状導電体（２）とを絶縁性マトリックス（３）中に埋
め込み積層体を得る。

すなわち、線状絶縁体（１）及び線状導電体（２）は、
それぞれを巻回した各クリル（４）より引き出され、お
さ（５）により水平方向に整列され、ダイ（６）により
、接着性樹脂押出機（９）から押出される絶縁性マトリ
ックス（３）を塗布され、圧着ロール（７）により単層
もしくは多層に成形される。そして、絶縁性マトリック
ス（３）が溶剤を含むときは、炉（８）により乾燥され
、必要あれば、更にキユアリングされて巻取られ、線状
絶縁体（１）と線状導電体（２）のコイル状積層体（１
０）を得る。

一、ｈ記の積層体（１０）は、必要に応じてエージング
され、更に、キユアリングされて次の工程に送られる。

線状絶縁体（１）と線状絶縁体（２）の配列は、各クリ
ル（４）の位置あるいは積層順序を選択して達成される
。

絶縁性マトリックスの塗工法は、本例に限定されず、デ
ィッピング、予め成形したレジンフィルムとの圧着など
の方法も適用できる。

そして、上記工程においては、異方導電性シートの識別
機能は、例えば、次のようにして付与することが出来る
。

（１）線状絶縁体および線状導電体とは異なる色調に着
色したマトリックスを使用する。

（２）線状絶縁体及び／又は線状導電体の一部を他の線
状絶縁体及び／又は線状導電体とは異なる断面形状をも
つ線状絶縁体により置換する。

（３）線状絶縁体及び／又は線状導電体の一部を異なる
色調に着色した線状絶縁体及び／又は線状導電体により
置換する。

（４）線状絶縁体及び／又は線状導電体の一部を中空孔
をもつ線状絶縁体及び／又は線状導電体により置換する
。

（５）さらに必要に応じてそれらを組み合わせる。

次に、第７図に示す工程において、コイル状積層体（１
０）より異方導電性シート（１２）を調製する。

すなわち、コイル状積層体（１０）は、その半径方向に
切断され、カッター（１１）によりシート状に薄く切断
され、異方導電性シート（１２）を得る。

なお、異方導電性シート（１２）の厚みは、１０〜１０
０００μｍとされる。

そして、上記工程においても、異方導電性シートの識別
機能は、例えば、次のようにして付与することができる
。

（６）シート状に切断するに先立ち、その外周に沿って
、更に一本あるいは複数本の線状絶縁体及び／又は線状
導電体を互いに隣接するように積層し、または、間隔を
設けて一層あるいは数層積層することにより、積層体か
ら切り出されたシートの周辺部に突起を設ける。

（７）シート状に切断するに先立ち、その外周に沿って
、−条あるいは複数条の溝を設け、積層体から切り出さ
れたシートの周辺部に切り欠きを設ける。

第１〜第５図は、本発明の異方導電性シートの表面構造
を示す説明図である。

図中、（１ａ）は円形断面線状絶縁体の断面、（１ｂ）
は方形断面線状絶縁体の断面、（１ｃ）は赤色に着色さ
れた円形断面線状絶縁体の断面、（３′）は緑色に着色
された絶縁性マトリックス、（１３）は方形の突起、（
１４）は三角形の切り欠きを示す。

線状絶縁体（１）及び線状導電体（２）は、絶縁性マト
リックス（３）中にシートの厚み方向に平行に配置され
ている。

そして、第１図および第３図に示すように、１本の線状
導電体（２）が線状絶縁体（１）で包囲されていてもよ
いし、第２図および第４図に示すように、線状導電体（
２）の複数本が１群として線状絶縁体（１）で包囲され
ていてもよい。

次に、本発明の層間回路接続方法の手順について説明す
る。

（１）例えば、多層プリント回路基板において、異層開
回路の接続を実現するため、基板貫通孔上に一つの回路
面上の単数もしくは複数の回路を露出させる。

（２）接続しようとする相手側回路面上の単数もしくは
複数回路と上記回路との間に異方導電性シートを挟持さ
せ、導体の位置合わせを行う。

そして、必要があれば、上記の挟持工程に前後して回路
基板間の接着、積層を実施する。

（３）接続しようとする各回路と異方導電性シートを圧
接および、／または加熱することにより、回路と異方導
電性シート内の線状導電体、同線状導電体と回路の各間
を接着および／または溶接して電気的、力学的に接続す
る。接続は、上記の各間を順次におこなってもよく、ま
たは、−度に行ってもよい。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第８〜１２図を参照し。

て説明する。

（１）プリント回路板の調製 プリント回路板（１５）は、厚さ１．５ｍｍのガラス繊
維強化エポキシ樹脂基盤上に厚さ７０μの銅箔をエポキ
シ樹脂接着剤（三菱油化ＭＡ−４０Ｘ）で積層し、続い
て、フォトリソグラフ法、エツチング法を用い、幅５０
μ、間隔１００μの導電路（１６）を形成したものであ
る。

なお、層間接続を行う場所は、銅箔の積層に先立ち、予
め所定の大きさの貫通孔（１７）をパンチングにより開
孔した。

また、導電路（１６）を形成（またのち、半田浴（Ｓｎ
／Ｐｂ＝６３／３７）に浸せきし、当該導電路の表面に
半田メツキを施した。

（２）異方導電性シートの調製 調整法ｌ ポリアミド樹脂を溶融紡糸し、直径６０μのモノフィラ
メントを得て線状絶縁体（１）とし、弓き抜き法によっ
て製造した直径３０μの銅線を半田浴（Ｓｎ／Ｐｂ＝６
３／３７）に浸漬して得た半田メツキ銅線を線状導電体
（２）とした。

上記の両線状体に絶縁性マドＩＪックス（３）としてエ
ポキシ樹脂接着剤を塗布し、線状導電体（２）の周囲を
線状絶縁体（１）が取り囲み、また、線状導電体（２）
の中心間距離が１５０μとなるように留意しながら、直
径３０ｍｍの鉄製円筒に巻回してコイル状積層体を得た
。

次いで、１２０°Ｃで２０分加熱し、接着剤の粘着性が
認められなくなったことを確認し、コイル積層体の二カ
所を５ａｕｎ間隔に切断し、円筒より取り外した。

コイル状積層体は、１８０°Ｃで６０分加熱し２、樹脂
の硬化を完了し、ミクロトームを用いて線状体の直角方
向に切削し、切削面に線状体の切断面が露出した、厚さ
１．５５　ｍｍの異方導電性シート（１２）を得た。こ
れを異方導電性シート（Ａ）とする。

調整法２ 赤色着色料を添加したポリアミド樹脂を使用し、−辺の
長さが１．０　ｍｍであり中央部が中心方向に窪んだ四
角形の開口部をもつダイ（流路長５ｍｍ）を用いて、断
面四角形の赤色線状絶縁体を得た。

線状絶縁体として、調整法ｌで使用した断面円形の線状
絶縁体と共に上記の線状絶縁体を一部使用した他は、調
整法１と同様の方法でコイル状積層体を得た。

コイル状積層体の一面を線状体の方向に切削し、−条の
■形溝を設けた。ミクロトームを用いて線状体の直角方
向に切削し、切削面に線状体の切断面か露出した、厚さ
１．５５　ｍｍの異方導電性シート（１２）を得た。こ
れを異方導電性シート（Ｂ）とする。

調整法３ 調整法１において、線状導電体（２）として外径０．０
５　ｍｍのＡｕ線（国中貴金属工業、Ａ　ｕボンディン
グワイヤーＦＡタイプ）を用いた他は、調整法１と同様
にして異方導電性シーｈ（１２）を得た。これを異方導
電性シート（Ｃ）とする。

調整法４ 調整法ｌにおいて、シートを調製する際、円形断面をも
つ線状絶縁体および絶縁マトリックスを用いた他は、調
整法１と同様にして、厚さ１゜５５配の異方導電性シー
ト（１２）を得た。これを異方導電性シート（Ｄ）とす
る。

実施例１　（プリント回路間の接続） 異方導電性シー）　（Ａ）を使用し、次の要領にてプリ
ント回路間の接続を行った（第８及び９図参照）。

異方導電性シー）（１２）を収納する貫通孔（］７）を
設けたプリント回路板（１５）を上層とし、貫通孔を持
たず上層プリント回路板の導電路（１６）と対応する導
電路（１Ｇ）を持つプリント回路板（１５）を下層とし
、上層プリント回路板の導電路（１６Ｌ異方導電性シー
トの線状導電体（２）、下層プリント回路板の導電路（
１６）とが重なるように、異方導電性シート（１２）を
配置した。

上層プリント回路板（１５）と下層プリント回路板（１
５）の間には、予め、エポキシ樹脂接着剤を塗布してお
いた。

上下両層のプリント回路板を２枚のガラス板で挟み、５
０ｇ／ｃｎｆの荷重をかけ、２１０°Ｃに保ったオーブ
ン中で５分間加熱し、導電路（１６）と線状導電体（２
）との各半田を溶着させ、また、エポキシ樹脂を硬化さ
せた。

次いで、上記の多層プリント回路板をオーブンより取り
出し、冷却後、異方導電性シーｈ（１２）によって接続
された上下二層の導電路（１６）、（１６）のそれぞれ
の両端に、横向ヒューレットバッカード社製ミリオーム
メーター４３２８Ａと接続したプローブ端子を接触させ
、導電路の電気抵抗を測定したところ、−組は４０ミリ
オーム、他の一組は３５ミリオームであり、良好な導電
性を示した。

実施例２（プリント回路間の接続） 実施例１において、異方導電性シート（１２）として、
異方導電性シート（Ａ）の代わりに異方導電性シート（
Ｂ）を使用した他は、実施例１と同様にして、プリント
回路間の接続を行った。

実施例１と同様にして、上下二層の導電路（１６）、（
１６）の電気抵抗を測定したところ、−組は４０ミリオ
ーム、他の一組は４５ミリオームであり、良好な導電性
を示した。

また、接続に際しては、異方導電性シー）・（Ｂ）の周
辺の切り欠き及び赤色四角形絶縁体の存在により、位置
決定を極めて容易に行うことができた。

実施例３（フィルムキャリヤーテープとアルミメツキ銅
板との接続） 置方導電性シー）（１２）として、異方導電性シート（
Ｃ）を使用し、次の要領にて、フィルムキャリヤーテー
プとアルミメツキ銅板との接続を行った（第１０〜１３
図参照）。

フィルムキャリヤテープは、厚さ０．０７５　ｍｍのポ
リイミドフィルム（２１）上に厚さ３５μの銅層を積層
し、フォトリングラフ法、エツチング法により、外部接
続用（テスト）電極、回路パターン部、インナーリード
部（１８）を形成したものであり、該インナーリード部
には、厚さ０．６μのＳｎメツキを施したものを使用し
た。

なお、アルミメツキ銅板は、同板（１９）の上にアルモ
メツキ層（２０）を施したものであり、半導体チップ上
のパッドの代替品として使用されるものである。

フィルムキャリヤテープのインナーリード部（１８）と
アルミメツキ銅板のアルミメツキ層（２０）との間に異
方導電性シート（１２）を配置した。配置は、インナー
リード部（１８）の直下に位置するように行った。

次いで、海上電機社製ボンダーＭＩＬＢ−１０００を用
い、荷重１３０ｇ／１００μ２、温度３５０℃の条件下
に一括ボンディングを実施した。

第１１図中、（２２）はボンディングツールヘッドを表
す。

キャリヤーテープ上の二カ所のテスト電極に、横向ヒュ
ーレットバッカード社製ミリオームメーター４３２８Ａ
に接続したプローブ端子を接触させ、１０組の電極間の
電気抵抗を測定したところ、いずれも、５０ミリオーム
以下であり、良好な電導性を示した。

比較例１ 実施例Ｉにおいて、異方導電性シー）（１２）として、
異方導電性シート（Ａ）の代わりに異方導電性シート（
Ｄ）を使用した他は、実施例１と同様にして、プリント
回路間の接続を行った。

異方導電性シー）（１２）によって接続された上下二層
の導電路の両端に、横河ヒューレットバッカード社製ミ
リオームメーター４３２８Ａと接続したプローブ端子を
接触させ、導電路の電気抵抗を測定したところ、−組は
４０ミリオーム、他の一組は抵抗値が大きすぎて測定不
能であった。

使用した異方導電性シート（Ｄ）の表面の拡大写真を観
察した結果、線状導電体（２）の間隔が不揃いになって
いる部分が存在していた。

また、上記の異方導電性シートは、回転させた場合、回
転前のシートの表裏、上下、左右の判別が困難であった
。

〔発明の効果〕

以上説明した本発明によれば、特定構造の異方導電性シ
ート使用により、次の効果が得られる。

（１）接続対象となる異層開回路の位置合わせが容易で
あり、周回路間の接続を高密度かつ高信頼性の下に実現
することができる。

（２）多数回路を一括して接続することが可能であり、
例えば、液晶表示パネルの端子電極と駆動回路を登載し
たフレキシブルプリント回路の端子電極との接続、半導
体素子上の電極とインナーリードとの接続など、狭小な
空間における複数電極の一括接続にも応用することがで
き、利用範囲が広い。

【図面の簡単な説明】

第１〜５図は、本発明方法において使用される異方導電
性シートの表面構造を示す説明図、第６図及び第７図は
、上記の異方導電性シートの製造工程の一例を示す説明
図である。 第８図は、実施例１における周回路間の接続方法を示す
説明図、第９図は、第８図のＡ−Ａ’線断面図、第１０
図は、実施例２におけるインナーリードの一括ボンデイ
ング状態、第１１図は、インナーリード、異方導電性シ
ートおよびアルミメツキ銅板の位置関係を示す説明図、
第１２図は第１０図のＡ−Ａ′断面拡大図である。 上記図中、各符号は次の内容を表す。 線状絶縁体 線状導電体 絶縁性マトリックス 異方導電性シート プリント回路板 導電路 異方導電性シートの貫通孔 インナーリード部 銅板 アルミメツキ層 ポリイミドフィルム ボンディングツールへラド 第１図 第２図 第３図 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）回路を形成した各基板の間に異方導電性シートを
   配置して両回路を電気的に接続するに際し、異方導電性
   シートとして、絶縁性マトリックス中に線状導電体およ
   び線状絶縁体がシートの厚さ方向に互いに平行に設置さ
   れ、各線状体の両端面がシート表面に露出し、且つ、線
   状導電体あるいは複数の線状導電体群が線状絶縁体によ
   り包囲されている異方導電性シートを使用することを特
   徴とする層間回路接続方法。
2. （２）シートの周辺部及び／又は内部に識別可能な形状
   及び／又は着色を施してなる異方導電性シートを使用す
   ることを特徴とする請求項第１項記載の層間回路接続方
   法。