JP4816750B2 - プリント配線基板の接続方法 - Google Patents

Description

本発明は、２つの基板に互いに隣り合って設けられた電極を、異方導電性を有する接着剤を介して電気的に接続するプリント配線基板の接続方法に関する。

近年、電子機器分野においては、電子機器の高密度化や小型化等に伴い、種々の用途に、プリント配線基板が広く用いられており、接着剤を介して２つのプリント配線基板を接合した配線板接合体が知られている。また、配線板接合体が有するプリント配線基板の接続構造として、異方導電性を有する接着剤（即ち、異方導電性接着剤）を介して２つのプリント配線基板を接続する構造が知られている。

具体的には、例えば、図８に示すように、第１の基板１１１に互いに隣り合って設けられた複数の第１の電極１１２，１１３と、第２の基板１２１に互いに隣り合って設けられた複数の第２の電極１２２，１２３とを、導電性粒子１３１を含有した異方導電性を有する接着剤１３０を介して電気的に接続するプリント配線基板の接続構造が知られている。

ところで、近年、電極のファインピッチ化が進んでおり、互いに隣り合って設けられた電極間の絶縁性を向上させる必要があった。電極間の絶縁性を向上させる構造としては、例えば、電極間に凸状絶縁部材を形成する基板の接続構造が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−２５０８２５号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載されるように電極間に凸状絶縁部材を形成した場合には、絶縁性の向上を図ることができるものの、小さな凸状絶縁部材を形成することは難しく、複数の金属電極間の距離を縮めて複数の金属電極のファインピッチ化を図ることができないという問題があった。

また、接着剤に含まれる導電性粒子を減らすことにより、互いに隣り合って設けられた電極間の絶縁性を向上することはできるが、対向して接続されるべき電極（例えば、第１の電極１１２と第２の電極１２２）の電気的な接続信頼性が低下してしまうため、絶縁性と接続信頼性の両立を図ることが困難であるという問題があった。

そこで、本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、電極のファインピッチ化を図ることができ、また、絶縁性と接続信頼性の両立を図ることができるプリント配線基板の接続方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、第１の基板に互いに隣り合って設けられた複数の第１の電極と、第２の基板に互いに隣り合って設けられた複数の第２の電極とを、導電性粒子を含有した異方導電性を有する接着剤を介して電気的に接続するプリント配線基板の接続方法であって、接着剤として、１００℃における溶融粘度が１０００Ｐａ・ｓ以上１００００Ｐａ・ｓ以下である熱硬化性接着剤を用い、互いに向かい合う第１の電極と第２の電極との間に接着剤を介在させて加熱及び加圧することにより、第１の基板と第２の基板との間に接着剤層を形成すると同時に、この接着剤層において複数の第１の電極の間及び複数の第２の電極の間に空隙部を形成し、接着剤がフィルム形状を有し、導電性粒子の長径方向を、フィルム形状を有する接着剤の厚み方向に配向させたことを特徴とする。

同構成によれば、第１の基板と第２の基板との間に形成される接着剤層において、複数の第１の電極の間及び複数の第２の電極の間に空隙部が形成される。このため、例えば凸状絶縁部材を第１の電極の間や第２の電極の間に設けることなく、第１の電極間及び第２の電極間の絶縁性を向上させることができる。その結果、複数の第１の電極及び第２の電極のファインピッチ化を図ることができる。さらに、接着剤層中に上記のような空隙部が形成されるため、接着剤に含有される導電性粒子は、第１の基板に設けられた第１の電極と、第２の基板に設けられた第２の電極との間に集まり易くなる。従って、第１の電極と第２の電極との電気的な接続信頼性を向上させることができる。その結果、絶縁性と接続信頼性の両立を図ることができる。また、接着剤層を形成すると同時に接着剤層に空隙部が形成されるため、接着剤層に空隙部を形成するための別工程を不要とすることができる。また、１００℃における接着剤の溶融粘度が、１００００Ｐａ・ｓ以下であるため、加熱及び加圧することによって接着剤層を形成する際に、接着剤の内部において気泡が成長し易く大きな空隙部が形成され易い。また、１００℃における接着剤の溶融粘度が、１０００Ｐａ・ｓ以上であるため、加熱及び加圧することによって接着剤層を形成する際に、空隙部を形成する気体が接着剤の内部から逃げにくい。従って、第１の電極と第２の電極との間に接着剤を介在させて加熱及び加圧する際に、接着剤層中に空隙部を容易に形成することが可能となる。また、接着剤がフィルム形状を有しているため、接着剤の取り扱いが容易になるとともに、加熱及び加圧して第１の基板と第２の基板との間に接着剤層を形成する際の作業性が向上する。また、導電性粒子の長径方向を、フィルム形状を有する接着剤の厚み方向に配向させたため、第１の電極間及び第２の電極間の絶縁性を確保しつつ第１の電極と第２の電極とを電気的に接続することを一層容易に行うことが可能となる。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のプリント配線基板の接続方法であって、第１の電極と第２の電極を覆うとともに、さらに、第１の電極の間及び第２の電極の間において、第１の基板と第２の基板を覆っている状態の接着剤を、加熱により硬化させることで接着剤層を形成することを特徴とする。
同構成によれば、接着剤は、第１の電極と第２の電極を覆うとともに、さらに、第１の電極の間及び第２の電極の間において、第１の基板と第２の基板を覆っている。従って、第１の基板及び第１の電極と、第２の基板及び第２の電極との接着性を十分に確保することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のプリント配線基板の接続方法であって、接着剤に占める導電性粒子の割合が、０．０００１体積％以上０．２体積％以下であることを特徴とする。

同構成によれば、接着剤に占める導電性粒子の割合が、０．０００１体積％以上０．２体積％以下であるため、導電性粒子が低濃度となることにより第１の電極間及び第２の電極間の絶縁性を向上することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のプリント配線基板の接続方法であって、導電性粒子が、微細な金属粒子が多数、直鎖状に繋がった形状、または針形状を有する金属粉末であって、この導電性粒子のアスペクト比が５以上であることを特徴とする。

同構成によれば、導電性粒子が、微細な金属粒子が多数、直鎖状に繋がった形状、または針形状を有する金属粉末であるため、第１の電極間及び第２の電極間の絶縁性を確保しつつ第１の電極と第２の電極とを電気的に接続することを容易に行うことが可能となる。また、導電性粒子のアスペクト比が５以上であるため、導電性粒子間の接触確率が高くなり、その結果、導電性粒子の配合量を増やすことなく、第１の電極と第２の電極との接続信頼性を向上することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のプリント配線基板の接続方法であって、接着剤は、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、硬化剤、及び導電性粒子を必須成分とし、さらに、上記エポキシ樹脂として、２５℃において粘度が０．１Ｐａ・ｓ以上１５０Ｐａ・ｓ以下の液体であるエポキシ樹脂を含み、このエポキシ樹脂の含有量が接着剤の組成物全量に対して３０質量％以上５０質量％以下であることを特徴とする。このような構成の接着剤は、接着剤層中に空隙部を容易に形成することができる接着剤として好適なものとなる。その結果、高温高湿環境下においても第１の電極間及び第２の電極間の絶縁性を良好とすることができる。

本発明によれば、電極のファインピッチ化を図ることができ、また、絶縁性と接続信頼性の両立を図ることができる。また、第１の電極間及び第２の電極間の絶縁性を確保しつつ第１の電極と第２の電極とを電気的に接続することを一層容易に行うことが可能となる。

本発明の実施形態に係るプリント配線基板の接合体を示す図であって、面方向に対して垂直な方向から配線板接合体を見た図。 本発明の実施形態に係るプリント配線基板の接続構造を示す断面図であって、配線板接合体を面方向に対して垂直に切断した断面を示す図。 本発明の実施形態に係る接着剤に含有される導電性粒子を示す断面図。 本発明の実施形態に係るプリント配線基板の接続構造を示す断面図であって、配線板接合体を厚み方向に対して垂直に切断した断面を示す図。 （ａ）、（ｂ）本発明の実施形態に係るプリント配線基板の接続方法を説明するための断面図。 本発明の実施形態に係る異方導電性接着剤の溶融粘度の変化を説明するためのグラフ。 実施例及び比較例において測定された絶縁抵抗の変化を示すグラフ。 従来のプリント配線基板の接続構造を示す断面図。

以下に、本発明の好適な実施形態について説明する。図１は、本発明に係るプリント配線基板の接続構造を有する配線板接合体の構成を示す断面図である。また、図２は、配線板接合体１を面方向に対して垂直に切断した断面図であって、図１のＡ−Ａ断面図である。なお、図中の矢印Ｘ，Ｙは、厚み方向、面方向を示しており、図１及び図４においては、面方向を示す矢印Ｙは、電極が延設されている方向である。また、本実施形態においては、２つのフレキシブル配線板を接合した配線板接合体を例に挙げて説明する。

図１に示すように、本発明に係る配線板接合体１は、フレキシブル配線板である第１のプリント配線基板１０と、フレキシブル配線板である第２のプリント配線基板２０とが、異方導電性を有する接着剤３０（図２参照）により接着されて接合されている接合体である。異方導電性接着剤である接着剤３０を介して、第１のプリント配線基板１０と第２のプリント配線基板２０とが接合（接続）されることにより、各プリント配線基板１０，２０が有する複数の電極（図１中の破線参照）が電気的に接続される。以下、各プリント配線基板１０，２０の構成を具体的に説明する。

図２に示すように、第１のプリント配線基板１０は、第１の基板１１と、第１の基板１１に設けられた複数の第１の電極１２，１３とを備えており、第１の電極１２，１３は、面方向Ｙ（即ち、厚み方向Ｘに直交する方向）において、互いに隣り合って設けられている。同様に、第２のプリント配線基板２０は、第２の基板２１と、第２の基板２１に設けられた複数の第２の電極２２，２３とを備えており、第２の電極２２，２３は、面方向Ｙにおいて、互いに隣り合って設けられている。

そして、第１のプリント配線基板１０と第２のプリント配線基板２０とが接合された状態においては、第１の電極１２と第２の電極２２とが厚み方向Ｘにおいて対向し、第１の電極１３と第２の電極２３とが厚み方向Ｘにおいて対向する構成となっている。

各基板１１，２１は、柔軟性に優れた樹脂材料が使用できる。即ち、各基板１１，２１を形成する樹脂としては、例えば、ポリイミド、ポリエステル等の、プリント配線板用として汎用性のある樹脂を使用することができる。また、特に、柔軟性に加えて高い耐熱性をも有していることが好ましく、このような樹脂としては、例えば、ポリアミド系の樹脂や、ポリイミド、ポリアミドイミド等のポリイミド系の樹脂が好適に使用される。

また、各電極１２，１３，２２，２３は、銅等の金属により形成された金属電極であって、例えば銅箔等の金属箔を、常法によりエッチングして加工することにより形成することができる。また、セミアディティブ法によりめっきにて各電極１２，１３，２２，２３を形成することもできる。

本実施形態においては、第１の電極間のピッチＰ１及び第２の電極間のピッチＰ２が、例えば１０μｍ以上３００μｍ以下となるように各電極１２，１３，２２，２３が形成されている。第１の電極間のピッチＰ１は、１つの第１の電極（即ち、第１の電極１２または第１の電極１３）の幅Ｗ１と、隣り合う２つの第１の電極１２，１３の間隔Ｓ１とを足した長さである。従って、例えば、各第１の電極１２，１３の幅Ｗ１が、５０μｍであって、第１の電極１２，１３の間隔Ｓ１が５０μｍであれば、第１の電極間のピッチＰ１は、１００μｍである。同様に、第２の電極間のピッチＰ２は、１つの第２の電極（即ち、第２の電極２２または第２の電極２３）の幅Ｗ２と、隣り合う２つの第２の電極２２，２３の間隔Ｓ２とを足した長さである。幅Ｗ１と幅Ｗ２が同じであって間隔Ｓ１と間隔Ｓ２
とが同じとなっているため、第１の電極間のピッチＰ１と第２の電極間のピッチＰ２は同じである。

接着剤３０は、導電性粒子３１を含有した異方導電性を有する異方導電性接着剤であって、エポキシ樹脂、高分子量エポキシ樹脂であるフェノキシ樹脂、硬化剤、及び導電性粒子３１を必須成分とする熱硬化性の接着剤である。接着剤３０は、第１のプリント配線基板１０と第２のプリント配線基板２０に接着されている。具体的には、接着剤３０は、第１の電極１２，１３と第２の電極２２，２３に接着されるとともに、第１の基板１１と第２の基板２１に接着されている。

接着剤３０としては、例えば、絶縁性の熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂及びフェノキシ樹脂を主成分とし、ニッケル、銅、銀、金等の導電性粒子３１が分散されたものが使用できる。エポキシ樹脂を使用することにより、接着剤３０のフィルム形成性、耐熱性、および接着力を向上させることが可能となる。

接着剤３０に含有されるエポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡ型、Ｆ型、Ｓ型、ＡＤ型、またはビスフェノールＡ型とビスフェノールＦ型との共重合型のエポキシ樹脂や、ナフタレン型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂等を使用することができる。また、接着剤３０は、上述のエポキシ樹脂のうち、少なくとも１種を含有していればよい。

また、エポキシ樹脂及びフェノキシ樹脂の分子量は、接着剤３０に要求される性能を考慮して、適宜選択することができる。例えば、高分子量のエポキシ樹脂を使用すると、フィルム形成性が高く、また、接続温度における樹脂の溶融粘度を高くでき、後述の導電性粒子の配向を乱すことなく接続できる効果がある。一方、低分子量のエポキシ樹脂を使用すると、架橋密度が高まって耐熱性が向上するという効果が得られる。また、加熱時に、上述の硬化剤と速やかに反応し、接着性能を高めるという効果が得られる。従って、分子量が１５０００以上の高分子量エポキシ樹脂と分子量が２０００以下の低分子量エポキシ樹脂とを組み合わせて使用することにより、性能のバランスが取れるため、好ましい。なお、高分子量エポキシ樹脂と低分子量エポキシ樹脂の配合量は、適宜、選択することができる。また、ここでいう「平均分子量」とは、ＴＨＦ展開のゲルパーミッションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）から求められたポリスチレン換算の重量平均分子量のことをいう。

また、接着剤３０は、硬化剤として潜在性硬化剤を含有しており、エポキシ樹脂の硬化を促進させるための硬化剤を含有することにより、高い接着力を得ることができる。潜在性硬化剤は、低温での貯蔵安定性に優れ、室温では殆ど硬化反応を起こさないが、熱や光等により、速やかに硬化反応を行う硬化剤である。このような潜在性硬化剤としては、イミダゾール系、ヒドラジド系、三フッ化ホウ素−アミン錯体、アミンイミド、ポリアミン系、第３級アミン、アルキル尿素系等のアミン系、ジシアンジアミド系、酸無水物系、フェノール系、および、これらの変性物が例示され、これらは単独または２種以上の混合物として使用できる。

また、これらの潜在性硬化剤中でも、低温での貯蔵安定性、および速硬化性に優れているとの観点から、イミダゾール系潜在性硬化剤が好ましく使用される。イミダゾール系潜在性硬化剤としては、公知のイミダゾール系潜在性硬化剤を使用することができる。より具体的には、イミダゾール化合物のエポキシ樹脂との付加物が例示される。イミダゾール化合物としては、イミダゾール、２−メチルイミダゾール、２−エチルイミダゾール、２−プロピルイミダゾール、２−ドデシルイミダゾール、２−フィニルイミダゾール、２−フィニル−４−メチルイミダゾール、４−メチルイミダゾールが挙げられる。

また、特に、これらの潜在性硬化剤を、ポリウレタン系、ポリエステル系等の高分子物質や、ニッケル、銅等の金属薄膜およびケイ酸カルシウム等の無機物で被覆してマイクロカプセル化したものは、長期保存性と速硬化性という矛盾した特性の両立を図ることができるため、好ましい。従って、マイクロカプセル型イミダゾール系潜在性硬化剤が、特に好ましい。

また、異方導電性接着剤である接着剤３０には導電性粒子３１が分散されており、導電性粒子３１は、微細な金属粒子（例えば、球状の金属微粒子や金属でメッキされた球状の樹脂粒子からなる金属微粒子）が多数、直鎖状に繋がった形状、または針形状を有する、所謂アスペクト比が大きい形状を有する金属粉末により形成されている。なお、ここでいうアスペクト比とは、図３に示す、導電性粒子３１の短径（導電性粒子３１の断面の長さ）Ｒと長径（導電性粒子３１の長さ）Ｌの比（Ｌ／Ｒ）のことをいう。また、本実施形態においては、接着剤３０に占める導電性粒子３１の割合を、０．０００１体積％以上０．２体積％以下とした。

接着剤３０は、第１の基板１１と第２の基板２１との間であって、第１の電極１２，１３と第２の電極２２，２３との間に介在されて、加熱及び加圧処理されることにより、一旦溶融して硬化する。このようにして、接着剤３０により、第１のプリント配線基板１０と第２のプリント配線基板２０との間に接着剤層３０ａが形成されている。

以上のように、本発明に係るプリント配線基板１０，２０の接続構造は、第１の基板１１に互いに隣り合って設けられた複数の第１の電極１２，１３と、第２の基板２１に互いに隣り合って設けられた複数の第２の電極２２，２３とを、導電性粒子３１を含有した異方導電性を有する接着剤３０を介して電気的に接続する構成である。

ここで、本実施形態においては、互いに向かい合う第１の電極１２，１３と第２の電極２２，２３との間に接着剤３０を介在させて加熱及び加圧することにより、第１の基板１１と第２の基板２１との間に接着剤層３０ａが形成され、この接着剤層３０ａにおいて、複数の第１の電極１２，１３の間及び複数の第２の電極２２，２３の間に空隙部３３が形成されている点に特徴がある。このような構成により、従来のごとく凸状絶縁部材（不図示）を第１の電極１２，１３の間や第２の電極２２，２３の間に設けることなく、第１の電極１２，１３間、及び第２の電極２２，２３間の絶縁性を向上させることができる。

具体的には、第１の電極１２，１３の間及び第２の電極２２，２３の間であって、第１の基板１１と第２の基板２１との間において、接着剤３０により形成される接着剤層３０ａに、内部が空隙部３３となっている気泡３２が形成されている。空隙部３３は、上記加熱及び加圧処理されるより前に接着剤３０に含まれている気体から形成される空間ではなく、上記加熱及び加圧処理を行って、第１のプリント配線基板１０と第２のプリント配線基板２０とを接続する際に、接着剤３０の内部に侵入した気体により形成された空間である。従って、気泡３２を形成する気体、即ち、空隙部３３に含まれる気体は、配線板接合体１の製造条件下により異なり、例えば、空隙部３３に含まれる気体は、空気、窒素、希ガス等である。

また、空隙部３３は、各電極１２，１３，２２，２３が延設された方向に沿って連続的に形成されており、空隙部３３は、電極が延設されている方向（図１の矢印Ｙが示す方向）において延びている。そして、このように電極が延設されている方向に延びている空隙部３３は、厚み方向Ｘに対して垂直に切断した断面において、互いに隣り合って設けられた電極の間の全面積に対して、所定の比率となっている。

具体的には、第１の基板１１及び第２の基板２１の厚み方向Ｘにおいて対向する第１の
電極１２，１３と第２の電極２２，２３の間（図２中の矢印Ｖにより示す領域）を、厚み方向Ｘに対して垂直に切断した断面（図４参照）において、面方向において互いに隣り合って設けられた電極の間に存在する接着剤層３０ａ（実線によるハッチング箇所）及び空隙部３３の全面積をＳ１とし、空隙部３３の面積をＳ２とした場合に、全面積に対する空隙部３３の面積の比（Ｓ２／Ｓ１）は、０．３以上０．９以上となっている。なお、ここでいう「面方向において互いに隣り合って設けられた電極の間」とは、第１の電極１２，１３の間であって、第２の電極２２，２３の間でもある。

即ち、接着剤層３０ａ及び空隙部３３の全面積は、接着剤３０により第１の基板１１と第２の基板２１とが接着される領域であり、かつ、厚み方向Ｘに直交する面方向において互いに隣り合って設けられた電極の間の全面積である。そして、第１の基板１１及び第２の基板２１の厚み方向Ｘにおいて対向する第１の電極１２，１３と第２の電極２２，２３の間を、厚み方向Ｘに対して垂直に切断した断面において、面方向において互いに隣り合って設けられた電極の間の接着剤層３０ａの面積と空隙部３３の面積の比は、７：３〜１：９である。

なお、第１の基板１１と第２の基板２１との間であって、第１の電極１２，１３の間及び第２の電極２２，２３の間において、接着剤層３０ａ中に複数の空隙部３３が存在している場合には、上記断面における空隙部３３の面積は、複数の空隙部３３の総面積である。

また、本実施形態においては、熱硬化性を有する接着剤３０は、１００℃におけるその溶融粘度が、１０Ｐａ・ｓ以上１００００Ｐａ・ｓ以下である。このような構成によれば、加熱及び加圧することによって接着剤層３０ａを形成する際に、接着剤３０の内部において気泡３２が成長し易く大きな空隙部３３が形成され易い。また、空隙部３３を形成する気体が接着剤３０の内部から逃げにくい。なお、このような効果をより発揮するためには、１００℃における接着剤３０の溶融粘度は、１００Ｐａ・ｓ以上１００００Ｐａ・ｓ以下であることが好ましい。また、上記の効果をより一層発揮するためには、１０００Ｐａ・ｓ以上１００００Ｐａ・ｓ以下であることがさらに好ましい。接着剤３０の溶融粘度は、例えば、液状から半固体状物質の粘度を測定することが可能な粘度測定装置であるレオメータ（不図示）を用いて測定することができる。

また、本実施形態においては、１００℃における接着剤３０の溶融粘度が１０Ｐａ・ｓ以上１００００Ｐａ・ｓ以下となるように、接着剤３０は、エポキシ樹脂として、２５℃において粘度が０．１Ｐａ・ｓ以上１５０Ｐａ・ｓ以下の液体であるエポキシ樹脂を含み、このエポキシ樹脂の含有量が組成物全量に対して３０質量％以上５０質量％以下となっている。２５℃において粘度が０．１Ｐａ・ｓ以上１５０Ｐａ・ｓ以下の液体であるエポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂を使用することができる。

また、本実施形態においては、接着剤３０は、第１の電極１２，１３と第２の電極２２，２３を覆うとともに、さらに、第１の電極１２，１３の間及び第２の電極２２，２３の間において、第１の基板１１と第２の基板２１を覆っている。即ち、第１の基板１１、第２の基板、第１の電極１２，１３、及び第２の電極２２，２３の表面には空隙部３３が形成されていない構成となっている。

また、導電性粒子３１のアスペクト比が５以上であることが好ましい。このような導電性粒子３１を使用することにより、導電性粒子３１間の接触確率が高くなる。従って、第１の電極１２と第２の電極２２との電気的な接続、及び第１の電極１３と第２の電極２３
との電気的な接続を容易に行うことができる。

なお、導電性粒子３１のアスペクト比は、ＣＣＤ顕微鏡観察等の方法により直接測定するが、断面が円でない導電性粒子３１の場合は、断面の最大長さを短径としてアスペクト比を求める。また、導電性粒子３１は、必ずしもまっすぐな形状を有している必要はなく、多少の曲がりや枝分かれがあっても、問題なく使用できる。この場合、導電性粒子３１の最大長さを長径としてアスペクト比を求める。

また、接着剤３０において、導電性粒子３１の長径Ｌの方向を、フィルム状の接着剤３０を形成する時点で、接着剤３０の厚み方向Ｘにかけた磁場の中を通過させることにより、フィルム状の接着剤３０の厚み方向Ｘに配向させて用いることが好ましい。このような配向にすることにより、第１の電極１２と第２の電極２２との電気的な接続、及び第１の電極１３と第２の電極２３との電気的な接続を一層容易に行うことができる。

次に、図１等に示すプリント配線基板１０，２０の接続構造を有する配線板接合体１の製造方法、即ちプリント配線基板１０，２０の接続方法について、図５を参照して説明する。図５（ａ）及び（ｂ）は、本発明に係るプリント配線基板１０，２０の接続方法を説明するための断面図である。

まず、図５（ａ）に示すように、第１の電極１２，１３が設けられた第１の基板１１と、第２の電極２２，２３が設けられた第２の基板２１とを用意し、さらに、接着剤層３０ａを形成するための接着剤３０を用意する。

次いで、第１の電極１２，１３を有する第１の基板１１に、導電性粒子３１を含有する接着剤３０を載置して、この接着剤３０を所定の温度（例えば、２００℃）に加熱した状態で第１の基板１１の方向へ所定の圧力（例えば、４ＭＰａ）で加圧し、接着剤３０を第１の基板１１上に仮接着する。次に、第１の基板１１と第２の基板２１とを対向させて、第１の電極１２，１３と第２の電極２２，２３の位置合わせを行う。具体的には、厚み方向Ｘにおいて、第１の電極１２と第２の電極２２とを対向させるとともに、第１の電極１３と第２の電極２３とを対向させて、第２の基板２１を接着剤３０上に載置することにより、第１の基板１１と第２の基板２１との間に接着剤３０を介在させる。即ち、互いに向かい合う第１の電極１２と第２の電極２２の間、及び第１の電極１３と第２の電極２３との間に接着剤３０を介在させる。

次いで、圧着部材（不図示）を用いて、第２のプリント配線基板２０を介して、接着剤３０を、第１のプリント配線基板１０の方向へ所定の圧力で加圧した状態で、接着剤３０を加熱溶融させ、さらに昇温して接着剤３０を硬化させることにより接着剤層３０ａを形成する。即ち、上述のごとく、接着剤３０は、熱硬化性樹脂を主成分としているため、加熱すると図６に示すように溶融粘度が低下するが、さらに昇温することにより硬化する。このようにして、接着剤３０が溶融した際に、第１の基板１１と第２の基板２１との間の空間における気体が、溶融した接着剤３０の内部に入り込み、硬化した接着剤３０により形成される接着剤層３０ａにおいて空隙部３３が形成される。そして、予め設定した接着剤３０の硬化時間が経過すると、圧着部材による加熱状態を解除して、図５（ｂ）に示す配線板接合体１が製造される。

本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）互いに向かい合う第１の電極１２，１３と第２の電極２２，２３との間に接着剤３０を介在させて加熱及び加圧することにより、第１の基板１１と第２の基板２１との間に接着剤層３０ａが形成され、この接着剤層３０ａにおいて、複数の第１の電極１２，１３の間及び複数の第２の電極２２，２３の間に空隙部３３が形成されている。このため、
例えば従来のごとく凸状絶縁部材（不図示）を第１の電極１２，１３の間や第２の電極２２，２３の間に設けることなく、第１の電極１２，１３間、及び第２の電極２２，２３間の絶縁性を向上させることができる。その結果、複数の第１の電極１２，１３及び第２の電極２２，２３のファインピッチ化を図ることができる。さらに、接着剤層３０ａ中に上記のような空隙部３３が形成されるため、接着剤３０に含有される導電性粒子３１は、第１の基板１１に設けられた第１の電極１２，１３と、第２の基板２１に設けられた第２の電極２２，２３との間に集まり易くなる。従って、第１の電極１２と第２の電極２２、及び第１の電極１３と第２の電極２３との電気的な接続信頼性を向上させることができる。その結果、絶縁性と接続信頼性の両立を図ることができる。

（２）厚み方向Ｘに垂直な断面において、互いに隣り合って設けられた電極の間に存在する接着剤層３０ａ及び空隙部３３の全面積に対する、接着剤層３０ａ中の空隙部３３の面積の比が０．３以上であるため、面方向Ｙにおいて互いに隣り合って設けられた電極の間（即ち、第１の電極１２，１３の間、第２の電極２２，２３の間）に占める空隙部３３の割合が大きく、第１の電極１２，１３間及び第２の電極２２，２３間の絶縁性を確実に向上させることができる。また、厚み方向Ｘに垂直な断面において、互いに隣り合って設けられた電極の間に存在する接着剤層３０ａ及び空隙部３３の全面積に対する、接着剤層３０ａ中の空隙部３３の面積の比が０．９以下であるため、面方向Ｙにおいて互いに隣り合って設けられた電極の間に占める接着剤３０の割合が大きく、第１の基板１１と第２の基板２１との接着性を確保することができる。

（３）第１の電極間のピッチＰ１及び第２の電極間のピッチＰ２が、３００μｍ以下であるため、複数の第１の電極１２，１３及び第２の電極２２，２３のファインピッチ化を行って、各プリント配線基板１０，２０における電極の高密度化を図ることができる。また、第１の電極間のピッチＰ１及び第２の電極間のピッチＰ２が、１０μｍ以上であるため、電極の幅Ｗ１，Ｗ２や隣り合う２つの電極の間隔Ｓ１，Ｓ２を確保することができる。

（４）接着剤３０は、第１の電極１２，１３と第２の電極２２，２３を覆うとともに、さらに、第１の電極１２，１３の間及び第２の電極２２，２３の間において、第１の基板１１と第２の基板２１を覆っている。このため、第１の基板１１及び第１の電極１２，１３と、第２の基板２１及び第２の電極２２，２３との接着性を十分に確保することができる。

（５）接着剤３０に占める導電性粒子３１の割合が、０．０００１体積％以上０．２体積％以下である。このため、導電性粒子３１が低濃度となることにより第１の電極１２，１３間及び第２の電極２２，２３間の絶縁性を向上することができる。

（６）導電性粒子３１が、微細な金属粒子が多数、直鎖状に繋がった形状、または針形状を有する金属粉末であるため、第１の電極１２，１３間及び第２の電極２２，２３間の絶縁性を確保しつつ第１の電極１２，１３と第２の電極２２，２３とを電気的に接続することを容易に行うことが可能となる。

（７）導電性粒子３１のアスペクト比が５以上であるため、導電性粒子３１間の接触確率が高くなり、その結果、導電性粒子３１の配合量を増やすことなく、第１の電極１２，１３と第２の電極２２，２３との接続信頼性を向上することができる。

（８）接着剤３０がフィルム形状を有しているため、接着剤３０の取り扱いが容易になるとともに、加熱及び加圧して第１の基板１１と第２の基板２１との間に接着剤層３０ａを形成する際の作業性が向上する。

（９）導電性粒子３１の長径方向を、フィルム形状を有する接着剤３０の厚み方向Ｘに配向させたため、第１の電極１２，１３間及び第２の電極２２，２３間の絶縁性を確保しつつ第１の電極１２，１３と第２の電極２２，２３とを電気的に接続することを一層容易に行うことが可能となる。

（１０）１００℃における接着剤３０の溶融粘度が、１０Ｐａ・ｓ以上１００００Ｐａ・ｓ以下である。従って、１００℃における接着剤３０の溶融粘度が、１００００Ｐａ・ｓ以下であるため、加熱及び加圧することによって接着剤層３０ａを形成する際に、接着剤３０の内部において気泡３２が成長し易く大きな空隙部３３が形成され易い。また、１００℃における接着剤３０の溶融粘度が、１０Ｐａ・ｓ以上であるため、加熱及び加圧することによって接着剤層３０ａを形成する際に、空隙部３３を形成する気体が接着剤３０の内部から逃げにくい。従って、第１の電極１２，１３と第２の電極２２，２３との間に接着剤３０を介在させて加熱及び加圧する際に、接着剤層３０ａ中に空隙部３３を容易に形成することが可能となる。

（１１）接着剤３０は、エポキシ樹脂として、２５℃において粘度が０．１Ｐａ・ｓ以上１５０Ｐａ・ｓ以下の液体であるエポキシ樹脂を含み、このエポキシ樹脂の含有量が接着剤３０の組成物全量に対して３０質量％以上５０質量％以下である。このような構成の接着剤３０は、上記（１０）に記載した効果を発揮するために好適なものとなる。即ち、上記構成の接着剤３０は、接着剤層３０ａ中に空隙部３３を容易に形成することができる接着剤３０として好適なものとなる。その結果、高温高湿環境下においても第１の電極１２，１３間及び第２の電極２２，２３間の絶縁性を良好とすることができる。

（１２）本発明に係るプリント配線基板１０，２０の接続方法においては、第１の基板１１と第２の基板２１との間に接着剤層３０ａを形成すると同時に、この接着剤層３０ａにおいて空隙部３３を形成している。即ち、第１の基板１１と第２の基板２１との間に形成される接着剤層３０ａにおいて、複数の第１の電極１２，１３の間及び複数の第２の電極２２，２３の間に空隙部３３が形成される。このため、従来のごとく凸状絶縁部材を第１の電極１２，１３の間や第２の電極２２，２３の間に設けることなく、第１の電極１２，１３間及び第２の電極２２，２３間の絶縁性を向上させることができる。その結果、複数の第１の電極１２，１３及び第２の電極２２，２３のファインピッチ化を図ることができる。さらに、接着剤層３０ａ中に上記のような空隙部３３が形成されるため、接着剤３０に含有される導電性粒子３１は、第１の基板１１に設けられた第１の電極１２，１３と、第２の基板２１に設けられた第２の電極２２，２３との間に集まり易くなる。従って、第１の電極１２と第２の電極２２、及び第１の電極１３と第２の電極２３の電気的な接続信頼性を向上させることができる。その結果、絶縁性と接続信頼性の両立を図ることができる。また、接着剤層３０ａを形成すると同時に接着剤層３０ａに空隙部３３が形成されるため、接着剤層３０ａに空隙部３３を形成するための別工程を不要とすることができる。

（１３）本発明に係る異方導電性を有する接着剤３０は、（１０）に記載した物性や、（１１）に記載した組成物を有している。このため、第１の基板１１と第２の基板２１との間に接着剤層３０ａを形成すると同時に、この接着剤層３０ａにおいて複数の第１の電極１２，１３の間及び複数の第２の電極２２，２３の間に空隙部３３を形成するために好適に使用できる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の設計変更をすることが可能であり、それらを本発明の範囲から除外するものではない。例えば、上記実施形態を以下のように変更して実施してもよい。

・上記実施形態においては、第１のプリント配線基板１０は、フレキシブル配線板であったが、リジッド配線板であってもよい。また、同様に、第２のプリント配線基板２０がリジッド配線板であってもよい。プリント配線基板としてリジッド配線板を用いる場合は、基板としてガラスエポキシ基板や配線が形成されたガラス基板を使用することができる。

以下に、本発明を実施例、比較例に基づいて説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではなく、実施例を本発明の趣旨に基づいて変形、変更することが可能であり、それらを本発明の範囲から除外するものではない。

（実施例１）
（接着剤の作製）
導電性粒子として、Ｎｉ粉末を用いた。具体的には、導電性粒子として、長径Ｌの分布が３μｍから２０μｍ、短径Ｒの分布が０．１μｍから０．３μｍである直鎖状ニッケル微粒子を用いた。また、エポキシ樹脂としては、２５℃において液体である、（１）ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂〔ジャパンエポキシレジン（株）製、商品名ｊＥＲ８２８ＥＬ、２５℃における粘度：１４Ｐａ・ｓ〕と、（２）ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂〔ジャパンエポキシレジン（株）製、商品名ｊＥＲ８０７、２５℃における粘度：４Ｐａ・ｓ〕と、（３）ナフタレン型エポキシ樹脂〔ＤＩＣ（株）製、商品名エピクロンＨＰ４０３２、２５℃における粘度：１００Ｐａ・ｓ〕を使用した。また、２５℃において固体であるエポキシ樹脂である（４）フェノキシ樹脂〔ＩｎＣｈｅｍ（株）製、商品名ＰＫＨＨ〕を使用し、硬化剤として、（５）イミダゾール系硬化剤〔（株）ＡＤＥＫＡ製、商品名アデカハードナーＥＨ−４３４６Ｓ〕を使用した。これら（１）〜（５）を重量比で（１）５／（２）２５／（３）５／（４）５０／（５）１５の割合で配合した。従って、実施例１においては、エポキシ樹脂の含有量は組成物全量に対して３５質量％である。そして、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、及び硬化剤を、２−エトキシエチルアセタートに溶解して、分散させた後、三本ロールによる混練を行い、固形分が５０重量％である溶液を作製した。この溶液に、固形分の総量（Ｎｉ粉末＋樹脂）に占める割合で表される金属充填率が、０．２体積％となるように上記Ｎｉ粉末を添加した後、遠心攪拌ミキサーを用いて攪拌することによりＮｉ粉末を均一に分散し、接着剤用の複合材料を作製した。次いで、この複合材料を離型処理したＰＥＴフィルム上にドクターナイフを用いて塗布した後、磁束密度１００ｍＴの磁場中、６０℃で５０分間、乾燥、固化させることにより、膜中の直鎖状粒子が磁場方向に配向した、厚さ３５μｍのフィルム形状の異方導電性を有する接着剤を作製した。

（溶融粘度の測定）
作製した接着剤の１００℃における溶融粘度を、レオメータ〔Reologica Instrument社製、Viscoanalyser VAR100〕を用いて測定した。具体的には、作製した接着剤を直径１５ｍｍの平行円板により挟み、１Ｈｚで振動させながら１０℃／分の昇温速度で２０℃から２５０℃まで加熱を行って、粘度を測定した。溶融粘度の測定を行った結果、実施例１における接着剤の１００℃における溶融粘度は、７０００Ｐａ・ｓであった。

（絶縁抵抗の測定）
まず、幅１００μｍ、長さ３ｍｍ、高さ１８μｍの金メッキが施された銅電極が１００μｍ間隔で１００個配列されたプリント配線基板であるフレキシブル配線板と、幅１００μｍ、長さ３ｍｍ、高さ１８μｍの金メッキが施された銅電極が１００μｍ間隔で１００個配列されたプリント配線基板であるリジッド配線板とを用意した。即ち、電極間のピッチが２００μｍである、２つのプリント配線基板を用意した。そして、このフレキシブル
配線板とリジッド配線板の間に作製した接着剤を挟み、接着剤が所定の温度（２００℃）になるように、適切な温度（２４０℃）に加熱されたプレスヘッドをフレキシブル配線板の上方に設置し、プレスヘッドをリジッド配線板の方向に移動させて、接着剤により形成される接着剤層に空隙部が形成されるよう、接着剤を所定の温度（２００℃）に加熱しながら、４ＭＰａの圧力で１０秒間加圧して接着させて実装し、接着剤を介して電極間が接着されたフレキシブル配線板とリジッド配線板の接合体を得た。次いで、得られた接合体を温度８５℃、湿度８５％ＲＨの環境下におき、面方向において隣り合う電極間に１５Ｖの直流電圧を印加し続けて、その抵抗を絶縁抵抗として測定した。その結果を図７に実線で示す。なお、絶縁抵抗の測定は、絶縁抵抗が低下して安定しなくなるまで続けた。

（比較例１）
接着剤を作製するにあたり、ナフタレン型エポキシ樹脂を使用せずに、実施例１における（１）、（２）、（４）、（５）を重量比で（１）６／（２）１７／（４）６７／（５）１０の割合で配合して、エポキシ樹脂の含有量を組成物全量に対して２３質量％としたこと以外は、上述の実施例１と同様にして接着剤を作製した。また、上述の実施例１と同一条件により溶融粘度の測定を行った結果、比較例１における接着剤の１００℃における溶融粘度は、１５０００Ｐａ・ｓであった。また、上述の実施例１と同様にして接合体を得て、上述の実施例１と同一条件により絶縁抵抗を測定した。その結果を図７に二点鎖線で示す。

図７に示すように、実施例１においては、１５Ｖの直流電圧を５００時間印加し続けても、絶縁抵抗が大きく低下することはなく、高温高湿環境下においても互いに隣り合って設けられた電極間の絶縁性が良好であることが判る。一方、比較例１においては、図７に示すように、１５Ｖの直流電圧を印加し続けて３００時間を経過した後、絶縁抵抗が大きく低下して不安定になった。

本発明の活用例としては、２つの各基板に互いに隣り合って設けられた複数の電極を、異方導電性を有する接着剤を介して電気的に接続するプリント配線基板の接続構造を有した配線板接合体が挙げられる。

Ｘ…厚み方向、Ｙ…面方向、１…配線板接合体、１０…第１のプリント配線基板、１１…第１の基板、１２，１３…第１の電極、２０…第２のプリント配線基板、２１…第２の基板、２２，２３…第２の電極、３０…接着剤、３０ａ…接着剤層、３１…導電性粒子、３２…気泡、３３…空隙部。

Claims (5)

1. 第１の基板に互いに隣り合って設けられた複数の第１の電極と、第２の基板に互いに隣り合って設けられた複数の第２の電極とを、導電性粒子を含有した異方導電性を有する接着剤を介して電気的に接続するプリント配線基板の接続方法であって、
   前記接着剤として、１００℃における溶融粘度が１０００Ｐａ・ｓ以上１００００Ｐａ・ｓ以下である熱硬化性接着剤を用い、
   互いに向かい合う前記第１の電極と前記第２の電極との間に前記接着剤を介在させて加熱及び加圧することにより、前記第１の基板と前記第２の基板との間に接着剤層を形成すると同時に、この接着剤層において複数の前記第１の電極の間及び複数の前記第２の電極の間に空隙部を形成し、
   前記接着剤がフィルム形状を有し、前記導電性粒子の長径方向を、フィルム形状を有する前記接着剤の厚み方向に配向させたことを特徴とするプリント配線基板の接続方法。
2. 前記第１の電極と前記第２の電極を覆うとともに、さらに、前記第１の電極の間及び前記第２の電極の間において、前記第１の基板と前記第２の基板を覆っている状態の前記接着剤を、加熱により硬化させることで前記接着剤層を形成する
   ことを特徴とする請求項１に記載のプリント配線基板の接続方法。
3. 前記接着剤に占める前記導電性粒子の割合が、０．０００１体積％以上０．２体積％以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプリント配線基板の接続方法。
4. 前記導電性粒子が、微細な金属粒子が多数、直鎖状に繋がった形状、または針形状を有する金属粉末であって、この導電性粒子のアスペクト比が５以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のプリント配線基板の接続方法。
5. 前記接着剤は、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、硬化剤、及び導電性粒子を必須成分とし、さらに、前記エポキシ樹脂として、２５℃において粘度が０．１Ｐａ・ｓ以上１５０Ｐａ・ｓ以下の液体であるエポキシ樹脂を含み、このエポキシ樹脂の含有量が前記接着剤の組成物全量に対して３０質量％以上５０質量％以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のプリント配線基板の接続方法。

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