(57)【要約】  本発明の課題は、２つの基板の接着性を保持することができるとともに、電流リークや端子間での電気的な短絡による不具合が生じることのない基板接続構造及びこれを用いた電子機器を提供することである。  異方性導電樹脂（１０）は、はんだ（１２）の固相線温度（Ｔ３）が熱硬化性樹脂（１１）の硬化反応開始温度（Ｔ１）と反応ピーク温度（Ｔ２）の間にあり、且つはんだ（１２）の液相線温度（Ｔ４）が反応ピーク温度（Ｔ２）以上となる樹脂である。異方性導電樹脂（１０）を用いて２枚の基板を熱圧着にて電気的に接続する場合で、熱硬化性樹脂（１１）の反応終了温度を合金の液相線温度（Ｔ４）よりも高温とすることで、はんだ（１２）が溶けているときに熱硬化性樹脂（１１）は完全に固まってはいないので、２枚の基板間の端子間距離が縮小し、各端子へのはんだ（１２）の濡れ広がりが促進されて、２枚の基板の端子同士が確実に導通状態となる。
2010070779.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱硬化性樹脂と合金を含み、
前記熱硬化性樹脂の反応開始温度をＴ１、反応ピーク温度をＴ２とし、
前記合金の固相線温度をＴ３、液相線温度をＴ４とし、
Ｔ１＜Ｔ３＜Ｔ２＜Ｔ４
の関係にある異方性導電樹脂。
【請求項２】
第一の面と、前記第一の面と反対の第二の面とを備える基材と、前記第一の面において所定の方向に沿って配置された第１及び第２配線と、を備える第１及び第２基板と、
前記第１基板の第一の面と前記第２基板の第一の面との間に配置された請求項１に記載の異方性導電樹脂と、を備え、
前記第１基板の基材は前記所定の方向と交わる端面を有し、
前記端面より前記第１基板がある内側において、前記第１基板の第１配線は前記第２基板の第１配線と対向し、前記第１基板の第２配線は前記第２基板の第２配線と対向する基板接続構造であって、
前記端面より前記内側と反対の外側において、前記異方性導電樹脂が露出する基板接続構造。
【請求項３】
前記第１基板もしくは、前記第２基板が電子部品の一部である請求項２に記載の基板接続構造。
【請求項４】
前記第２基板の第二の面に第１の電子部品を備え、
前記第１の電子部品は、前記第２基板を間に挟んで前記異方性導電樹脂と対向する位置に配置されている請求項２又は請求項３に記載の基板接続構造。
【請求項５】
前記第２基板の前記基材の内部に第２の電子部品を備え、
前記第２の電子部品は、前記第２基板の前記基材を間に挟んで前記異方性導電樹脂と対向する位置に配置されている請求項２又は請求項３に記載の基板接続構造。
【請求項６】
請求項１に記載の異方性導電樹脂、
又は、請求項２乃至請求項５のいずれかに記載の基板接続構造を備えた電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、軟質基材で構成される基板と硬質基材で構成される基板とを電気的に接続するための異方性導電樹脂、この異方性導電樹脂を備えた基板接続構造及び該基板接続構造を用いた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話等の電子機器では、屈曲性の低い硬質基材で構成される基板（リジッド基板）と屈曲性の高い軟質基材で構成される基板（フレキシブル基板）との端子間接続に、熱硬化性樹脂に“はんだ”等の合金を分散配合した異方性導電樹脂を用いる場合がある（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
図１８は、従来の異方性導電樹脂を用いて２枚の基板を熱圧着している状態を示す断面図である。図１８は２枚の基板のそれぞれに配設された端子の長手方向（図１８中に矢印ＡＡで示す方向）に沿って切断した断面図である。図１９は図１８のＡ−Ａ’線断面図、図２０は図１８のＢ−Ｂ’線断面図である。【０００４】
図１８〜図２０において、第１基板１は、半透明で屈曲性の高い軟質基材で構成されるフレキシブル基板であり、その一方の面に複数の端子３が配設されている。第２基板２は、不透明で屈曲性の低い硬質基材で構成されるリジッド基板であり、その一方の面に複数の端子４が配設されている。第１基板１及び第２基板２のいずれも第一の面と、該第一の面と反対の第二の面とを備える板状に形成されている。【０００５】
第１基板１と第２基板２との間に異方性導電樹脂５０が配置された状態で熱圧着ツール６０と圧着受け台６１とによって加熱及び加圧が行われる。異方性導電樹脂５０に含まれる粒子状のはんだ５１は、熱圧着によって固相線（固体から液体に変わり始める温度）から液相線（固体が完全に液体になる温度）に達することで完全に液体になる。このとき、第１基板１の各端子３と第２基板２の各端子４との間に存在するはんだ５１によって第１基板１の各端子３と第２基板２の各端子４とが電気的に導通状態になる。はんだ５１が液相線になった時点では、異方性導電樹脂５０の熱硬化性樹脂５２が未硬化状態であり、隣接するはんだ粒子同士が接触して融合することがある。図１９及び図２０において符号５１ａは接触状態又は融合状態になったはんだ粒子である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】日本国特開平８−１８６１５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、同じ構成材料（例えばＳｎ（スズ）とＢｉ（ビスマス））のはんだで、固相線と液相線との間の温度差が殆ど無い場合、固相線と液相線の温度が樹脂の硬化反応ピーク温度より低いと、当該はんだが樹脂硬化前に溶融するため、端子間や端子外でもはんだ粒子同士が接触したり、融合したりすることがあり、端子間での電気的短絡や電流リークを引き起こすことがある。また、図２０に示すように、熱硬化性樹脂内に存在する気泡５３内にはんだ粒子が入り込み易く、気泡５３内に、接触状態または融合状態になったはんだ粒子５１ａがあると、吸湿により水滴が生じた場合、同一基板の端子間の短絡や電流リークの原因になる。【０００８】
また、固相線と液相線の温度が樹脂の硬化反応ピーク温度よりも高いと、当該はんだが樹脂硬化後に溶融するため、はんだ粒子周囲の樹脂が絶縁膜の状態にあることから、所望の端子間での接続ができない。【０００９】
なお、Ｓｎ／５８Ｂｉ（Ｓｎが４２％、Ｂｉが５８％）のはんだの場合、固相線は１３９℃、液相線は１４１℃であり、温度差ΔＴは２℃である。また、上記端子間とは、電気的に接続するために第１基板と第２基板を合わせたときにそれぞれの端子が対向するが、その対向方向と直角方向の間隔を言う。すなわち、対向した第１基板の端子と第２基板の端子を１組として、隣の組の端子との間を端子間と言う。また、上記所望の端子間とは、第１基板の端子と第２基板の端子との間を言う。【００１０】
本発明は、係る事情に鑑みてなされたものであり、熱硬化性樹脂と粒子状の合金を含む異方性導電樹脂を用いて第１及び第２基板を熱圧着により電気的に接続する際に、合金にて第１基板の端子と第２基板の端子を確実に接続できるとともに、第１基板及び第２基板それぞれの端子間やそれぞれの端子外で粒子状の合金が接触したり、融合したりすることがない異方性導電樹脂、この異方性導電樹脂を備えた基板接続構造及び該基板接続構造を用いた電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の異方性導電樹脂は、熱硬化性樹脂と合金を含み、前記熱硬化性樹脂の反応開始温度をＴ１、反応ピーク温度をＴ２とし、前記合金の固相線温度をＴ３、液相線温度をＴ４とし、Ｔ１＜Ｔ３＜Ｔ２＜Ｔ４の関係にある。【００１２】
この構成によれば、合金の固相線温度Ｔ３が熱硬化性樹脂の反応開始温度Ｔ１と反応ピーク温度Ｔ２の間にあり、且つ合金の液相線温度Ｔ４が反応ピーク温度Ｔ２以上になる。したがって、本発明の異方性導電樹脂を用いて、熱圧着により２枚の基板を電気的に接続する場合で、熱硬化性樹脂の反応終了温度が合金の液相線温度Ｔ４よりも高温である場合は、合金が溶けているときに熱硬化性樹脂は完全に固まってはいないので、２枚の基板間の端子間距離（ギャップ）が縮小し、各端子への合金の濡れ広がりが促進されて、２枚の基板の端子同士が確実に導通状態となる。また、熱硬化性樹脂の反応終了温度が合金の液相線温度Ｔ４よりも低温である場合は、２枚の基板間の端子の接続に関与しない合金（第１基板及び第２基板それぞれの端子間やそれぞれの端子外に存在する合金粒子）は、その溶融時も周囲の熱硬化した熱硬化性樹脂が強固な構造体になっているため、合金粒子同士が接触したり、融合したりすることが起こり難い。【００１３】
本発明の基板接続構造は、第一の面と、前記第一の面と反対の第二の面とを備える基材と、前記第一の面において所定の方向に沿って配置された第１及び第２配線と、を備える第１及び第２基板と、前記第１基板の第一の面と前記第２基板の第一の面との間に配置された前記異方性導電樹脂と、を備え、前記第１基板の基材は前記所定の方向と交わる端面を有し、前記端面より前記第１基板がある内側において、前記第１基板の第１配線は前記第２基板の第１配線と対向し、前記第１基板の第２配線は前記第２基板の第２配線と対向する基板接続構造であって、前記端面より前記内側と反対の外側において、前記異方性導電樹脂が露出する。【００１４】
この構成によれば、前記発明の異方性導電樹脂を有するので、第１基板の端子と第２基板の端子を確実に導通状態にできるか、または合金粒子同士が接触したり、融合したりすることを起こり難くできる。また、異方性導電樹脂の一部分を第１基板の端面より外側に露出させることで、当該端面と第２基板の第１面との間を接続することができる。また、熱硬化性樹脂の反応終了温度を合金の液相線温度Ｔ４よりも低温にすることで、第１基板の端面より外側に露出した異方性導電樹脂内でも、合金粒子同士が接触したり、融合したりすることが起こり難いので、当該露出部分で第１基板の端子間及び第２基板の端子間における短絡が起こることが殆ど無い。【００１５】
また本発明では、上記基板接続構造において、前記第１基板もしくは、前記第２基板が電子部品の一部である。【００１６】
この構成によれば、電子部品を第１基板もしくは第２基板に配設された配線に確実に接続することができる。【００１７】
また本発明では、上記基板接続構造において、前記第２基板の第二の面に第１の電子部品を備え、前記第１の電子部品は、前記第２基板を間に挟んで前記異方性導電樹脂と対向する位置に配置されている。すなわち、前記第２基板は、前記第１の電子部品と前記異方性導電樹脂との間に配置されており、前記第１の電子部品は前記異方性導電樹脂と対応する位置に配置されている。【００１８】
この構成によれば、熱硬化性樹脂が完全に固まる前に熱圧着による接続が終了するので、熱圧着時に大きな圧力を加えなくても良く、第２基板の第二の面に電子部品を設けても熱圧着時に該電子部品を壊す虞がない。すなわち、第２基板の第二の面に電子部品を設けてもこれらの電子部品を壊すことなく第１基板と第２基板の電気的な接続を行うことができる。【００１９】
また本発明では、上記基板接続構造において、前記第２基板の前記基材の内部に第２の電子部品を備え、前記第２の電子部品は、前記第２基板の前記基材を間に挟んで前記異方性導電樹脂と対向する位置に配置されている。すなわち、第２の電子部品と第２基板の第一の面の間には基材があり、第２の電子部品と第２基板の第二の面の間に基材があり、第２の電子部品は前記異方性導電樹脂と対応する位置に配置されている。【００２０】
この構成によれば、熱硬化性樹脂が完全に固まる前に熱圧着による接続が終了するので、熱圧着時に大きな圧力を加えなくても良く、第２基板の基材の内部に電子部品を設けても熱圧着時に該電子部品を壊す虞がない。すなわち、第２基板の基材の内部に電子部品を設けてもこれらの電子部品を壊すことなく第１基板と第２基板の電気的な接続を行うことができる。【００２１】
本発明の電子機器は、上記構成の異方性導電樹脂又は基板接続構造を備えた。【００２２】
この構成によれば、信頼性の高い電子機器を実現できる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、熱硬化性樹脂と合金を含む異方性導電樹脂を用いて第１及び第２基板を熱圧着により電気的に接続する際に、熱硬化性樹脂の反応終了温度を合金の液相線温度よりも高温とすることで、第１基板の端子と第２基板の端子の接続を確実に行うことができ、また熱硬化性樹脂の反応終了温度を合金の液相線温度よりも低温とすることで、第１基板及び第２基板それぞれの端子間やそれぞれの端子外で合金粒子同士が接触したり、融合したりすることを起こり難くできる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る異方性導電樹脂を示す断面図
【図２】図１の異方性導電樹脂に含まれる熱硬化性樹脂とはんだそれぞれの熱特性を示す図
【図３】図１の異方性導電樹脂に含まれる熱硬化性樹脂の熱特性及び粘度特性を示す図
【図４】発熱反応ピークが２つある熱硬化性樹脂とはんだそれぞれの熱特性を示す図
【図５】図１の異方性導電樹脂を用いた基板接続構造であって、異方性導電樹脂の熱硬化性樹脂の温度が硬化反応開始点近傍にあるときの状態を示す断面図
【図６】図５のＡ−Ａ’線断面図
【図７】図５のＢ−Ｂ’線断面図
【図８】図１の異方性導電樹脂を用いた基板接続構造であって、異方性導電樹脂の熱硬化性樹脂の温度がはんだの固相線温度の近傍にあるときの状態を示す断面図
【図９】図８のＡ−Ａ’線断面図
【図１０】図８のＢ−Ｂ’線断面図
【図１１】図１の異方性導電樹脂を用いた基板接続構造であって、異方性導電樹脂の熱硬化性樹脂の温度が硬化反応ピーク点近傍にあるときの状態を示す断面図
【図１２】図１１のＡ−Ａ’線断面図
【図１３】図１１のＢ−Ｂ’線断面図
【図１４】図１の異方性導電樹脂を用いた基板接続構造であって、異方性導電樹脂の熱硬化性樹脂の温度がはんだの液相線温度の近傍にあるときの状態を示す断面図
【図１５】図１４のＡ−Ａ’線断面図
【図１６】図１４のＢ−Ｂ’線断面図
【図１７】第２基板の他方の面に２個の電子部品を備え、これらの電子部品が異方性導電樹脂と対向する位置に配置されている基板接続構造を示す断面図
【図１８】従来の異方性導電樹脂を用いた基板接続構造を示す断面図
【図１９】図１８のＡ−Ａ’線断面図
【図２０】図１８のＢ−Ｂ’線断面図
【図２１】第２基板の内部に２個の電子部品を備え、これらの電子部品が異方性導電樹脂と対向する位置に配置されている基板接続構造を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明を実施するための好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２６】
図１は、本発明の一実施の形態に係る異方性導電樹脂を示す断面図である。同図において、本実施の形態の異方性導電樹脂１０は、熱硬化性樹脂１１と粒子状のはんだ（金属同士を接続する合金）１２を含むものである。はんだ１２は、例えばＳｎ／４０Ｂｉ／０．１Ｃｕ（Ｓｎが５９．９％、Ｂｉが４０％、Ｃｕ（銅）が０．１％）で、固相線温度Ｔ３が１３９℃、液相線温度Ｔ４が１７０℃のものである。このＳｎ／４０Ｂｉ／０．１Ｃｕのはんだの場合、固相線温度Ｔ３と液相線温度Ｔ４との温度差ΔＴ＝３１℃となり、従来のＳｎ／５８Ｂｉにおける温度差ΔＴ＝２℃より大きくなっている。
【００２７】
熱硬化性樹脂１１とはんだ１２の温度関係は、熱硬化性樹脂１１の反応開始温度をＴ１、反応ピーク温度をＴ２とし、はんだ１２の固相線温度をＴ３、液相線温度をＴ４とした場合、Ｔ１＜Ｔ３＜Ｔ２＜Ｔ４の関係にある。
【００２８】
図２は、熱硬化性樹脂１１とはんだ１２それぞれの熱特性を示す図であり、上側の（ａ）が熱硬化性樹脂１１の熱特性、下側の（ｂ）がはんだ１２の熱特性である。また、横軸が温度（℃）、縦軸が熱流（Ｗ）である。熱硬化性樹脂１１は、反応開始温度Ｔ１から反応終了温度Ｔ５に至るまでが発熱状態となる。また、はんだ１２は、固相線温度Ｔ３から液相線温度Ｔ４に至るまでが吸熱状態となる。
【００２９】
熱硬化性樹脂１１とはんだ１２の温度順序は、上述したようにＴ１＜Ｔ３＜Ｔ２＜Ｔ４となる。特に、熱硬化性樹脂１１の反応終了温度Ｔ５がはんだ１２の液相線温度Ｔ４よりも高い場合（すなわちＴ４＜Ｔ５）、はんだ１２の溶融時も熱硬化性樹脂１１が柔らかい状態にあるため、例えば２枚の基板を熱圧着により電気的に接続する場合、２枚の基板間の端子間距離（ギャップ）が縮小し、各端子へのはんだ１２の濡れ広がりが促進される。すなわち、２枚の基板の端子間に効果的にはんだを送り込むことが可能となる。一方、熱硬化性樹脂１１の反応終了温度Ｔ５がはんだ１２の液相線温度Ｔ４よりも低い場合（すなわちＴ５＜Ｔ４）、２枚の基板の端子間接続に関与しないはんだ（はんだ粒子）１２は、その溶融時も周囲の熱硬化した熱硬化性樹脂１１が強固な構造体となっていることから、近傍の溶融したはんだ（はんだ粒子）１２と接触したり、融合したりすることが起こり難くなる。
【００３０】
図３は、熱硬化性樹脂１１の熱特性及び粘度特性を示す図である。この図において、上側の（ａ）が熱特性、下側の（ｂ）が粘度特性である。粘度特性における横軸が温度（℃）、縦軸が粘弾性（Ｐａ・ｓ）である。熱硬化性樹脂１１の粘度は反応ピーク温度Ｔ２の手前で最低溶融粘度となる。この最低溶融粘度の温度近傍にはんだ１２の固相線温度Ｔ３が位置する。はんだ１２の液相線温度Ｔ４は、粘弾性が十分上昇した温度近傍にある。なお、熱硬化性樹脂１１の最低溶融粘度は１００〜１０００（Ｐａ・ｓ）である。また、粘弾性範囲は２０００〜２００００（Ｐａ・ｓ）である。
【００３１】
図４は、発熱反応ピークが２つある熱硬化性樹脂（以下、１１Ａの符号を付ける）とはんだ１２それぞれの熱特性を示す図である。この図において、上側の（ａ）が熱硬化性樹脂１１Ａの熱特性、下側の（ｂ）がはんだ１２の熱特性である。また、横軸が温度（℃）、縦軸が熱流（Ｗ）である。熱硬化性樹脂１１Ａとはんだ１２の温度順序は、第２ピークにおける反応ピーク温度Ｔ２−１を採用して、Ｔ１＜Ｔ３＜Ｔ２−１＜Ｔ４となる。なお、第１ピークにおける反応ピーク温度Ｔ−２は温度順不問であるが、温度差ΔＴが十分広くとれる（３０℃以上）場合は、Ｔ１＜Ｔ３＜Ｔ２−２＜Ｔ４とするのが望ましい。
【００３２】
以上のように、異方性導電樹脂１０は、はんだ１２の固相線温度Ｔ３が熱硬化性樹脂１１（１１Ａ）の反応開始温度Ｔ１と反応ピーク温度Ｔ２（Ｔ２−１）の間にあり、且つはんだ１２の液相線温度Ｔ４が反応ピーク温度Ｔ２（Ｔ２−１）以上となる樹脂である。この異方性導電樹脂１０を用いて２枚の基板を熱圧着にて電気的に接続する場合で、熱硬化性樹脂１１（１１Ａ）の反応終了温度をはんだ１２の液相線温度Ｔ４よりも高温とすることで、はんだ１２が溶けているときに熱硬化性樹脂１１（１１Ａ）は完全に固まってはいないので、２枚の基板間の端子間距離（ギャップ）が縮小し、各端子へのはんだ１２の濡れ広がりが促進されて、２枚の基板の端子同士が確実に接続される。また、熱硬化性樹脂１１（１１Ａ）の反応終了温度をはんだ１２の液相線温度Ｔ４よりも低温とすることで、２枚の基板間の端子の接続に関与しないはんだ（２枚の基板それぞれの端子間やそれぞれの端子外に存在するはんだ粒子）１２は、その溶融時も周囲の熱硬化した熱硬化性樹脂が強固な構造体になっているため、はんだ粒子同士が接触したり、融合したりすることを起こり難くできる。
【００３３】
次に、異方性導電樹脂１０を用いた基板接続構造について説明する。図５は異方性導電樹脂１０を用いた基板接続構造を示す断面図である。図５は２枚の基板のそれぞれに配設された端子の長手方向（図５中に矢印ＡＡで示す方向（所定の方向））に沿って切断した断面図である。図６は図５のＡ−Ａ’線断面図、図７は図５のＢ−Ｂ’線断面図である。なお、前述した図１８〜図２０の各図と共通する部分には同一の符号を付ける。
【００３４】
図５〜図７に示す基板接続構造は、端面を有する第１基板１及び第２基板２を異方性導電樹脂１０で接続したものである。第１基板１は、半透明で屈曲性の高い軟質基材（例えばポリイミド）で構成されるフレキシブル基板であり、その一方の面（第一の面）に複数の端子（第１配線、第２配線）３が配設されている。第２基板２は、不透明で屈曲性の低い硬質基材（例えばエポキシ樹脂）で構成されるリジッド基板であり、その一方の面（第一の面）に複数の端子（第１配線、第２配線）４が配設されている。第１基板１及び第２基板２のいずれも第一の面と、該第一の面と反対の第二の面とを備える板状に形成されている。第１基板１の軟質基材は、矢印ＡＡ方向（所定の方向）と交わる端面１Ａを有し、この端面１Ａより第１基板１がある内側において、第１基板１の端子３は第２基板２の端子４と対向する。異方性導電樹脂１０の一部は、第１基板１の端面１Ａより第１基板１がある内側と反対の外側において露出する。
【００３５】
図５〜図７は、第１基板１の第一の面と第２基板２の第一の面との間に異方性導電樹脂１０を配置させて加熱・圧着を行っている状態であり、特に異方性導電樹脂１０の熱硬化性樹脂１１（１１Ａ）の温度が反応開始点近傍にあるときの状態である。第１基板１の上方から圧力及び熱を加えることで、異方性導電樹脂１０の熱硬化性樹脂１１が軟化し広がっていく。このとき、はんだ１２の温度は固相線温度Ｔ３にも達していないので、固体状態になっている。
【００３６】
図８〜図１０は、異方性導電樹脂１０の熱硬化性樹脂１１の温度がはんだ１２の固相線温度Ｔ３の近傍にあるときの状態を示す断面図である。この場合、図８は基板接続構造を示す断面図、図９は図８のＡ−Ａ’線断面図、図１０は図８のＢ−Ｂ’線断面図である。
【００３７】
異方性導電樹脂１０の熱硬化性樹脂１１（１１Ａ）の温度がはんだ１２の固相性温度Ｔ３近傍にあるときは、熱硬化性樹脂１１（１１Ａ）がさらに軟化して広がり、粒子状のはんだ１２は第１基板１の端子３及び第２基板２の端子４と接触し始め、接触したはんだ１２は酸化膜破壊を起して潰れていく。
【００３８】
図１１〜図１３は、異方性導電樹脂１０の熱硬化性樹脂１１（１１Ａ）の温度が反応ピーク点近傍にあるときの状態を示す断面図である。この場合、図１１は基板接続構造を示す断面図、図１２は図１１のＡ−Ａ’線断面図、図１３は図１１のＢ−Ｂ’線断面図である。
【００３９】
異方性導電樹脂１０の熱硬化性樹脂１１（１１Ａ）の温度が反応ピーク点近傍にあるときは、粒子状のはんだ１２が潰れて、第１基板１の端子３と第２基板の端子４との間の端子間ギャップがさらに縮まり、端子間が潰れたはんだ１２で接続状態になる。この状態は全ての端子間で行われ、全端子が接続状態となる。このとき、熱硬化性樹脂１１（１１Ａ）は反応ピークに達していて、３次元網目構造を形成しているので、はんだ粒子同士の接触が起こらない状態にある。
【００４０】
図１４〜図１６は、異方性導電樹脂１０の熱硬化性樹脂１１（１１Ａ）の温度がはんだ１２の液相線温度Ｔ４の近傍にあるときの状態を示す断面図である。この場合、図１４は基板接続構造を示す断面図、図１５は図１４のＡ−Ａ’線断面図、図１６は図１４のＢ−Ｂ’線断面図である。
【００４１】
はんだ１２が溶融すると端子表面に合金層が形成される。このとき、圧着を継続した場合、異方性導電樹脂１０の熱硬化性樹脂１１（１１Ａ）は軟化した状態なので、第１基板１の端子３と第２基板の端子４との間の端子間接続ギャップはさらに縮小する。また、第１基板１の端子間や第２基板の端子間、さらにはこれらの端子外に存在する粒子状のはんだ１２は、溶融しても周囲に硬化した樹脂が絶縁膜として強固に存在しているので、はんだ粒子同士が結びつくことは無い。また、図１６に示すように、熱硬化性樹脂１１（１１Ａ）の第１基板１の端面１Ａより外側に露出した部分内に気泡５３が存在しても、はんだ粒子同士の融合が起こらないので、吸湿しても電気的な短絡や電流リークが起こらない。
【００４２】
図１７は、第２基板２の他方の面（第二の面）に２個の電子部品１５を備え、これらの電子部品１５が異方性導電樹脂１０と対向する位置に配置されている基板接続構造を示す断面図である。本発明では、低い圧力で熱圧着することができるので、異方性導電樹脂１０と対向する位置に電子部品１５が配置されていても電子部品１５を破壊することなく熱圧着を行うことができる。なお、図１７では２個の電子部品１５を示したが、２個に限定されるものではなく、１個であっても、３個以上であっても構わない。ここで電子部品とは、受動チップ部品のみならず、半導体（ベアチップ、パッケージ）、機構部品（コネクタなど）、機能モジュール部品など表面実装部品全般を含んでいる。
【００４３】
図２１は、第２基板２の内部に２個の電子部品１５を備え、これらの電子部品１５が異方性導電樹脂１０と対向する位置に配置されている基板接続構造を示す断面図である。電子部品１５と第２基板２の一方の面（第一の面）の間には基材があり、電子部品１５と第２基板２の他方の面（第二の面）の間に基材があり、電子部品１５は異方性導電樹脂１０と対応する位置に配置されている。本発明では、低い圧力で熱圧着することができるので、異方性導電樹脂１０と対向する位置に電子部品１５が配置されていても電子部品１５を破損することなく熱圧着を行うことができる。なお、図１７では２個の電子部品１５を示したが、２個に限定されるものではなく、１個であっても、３個以上であっても構わない。ここで電子部品とは、受動チップ部品のみならず、半導体（ベアチップ、パッケージ）など基板内蔵電子部品全般を含んでいる。
【００４４】
以上のように、基板接続構造は、はんだ１２の固相線温度Ｔ３が熱硬化性樹脂１１（１１Ａ）の反応開始温度Ｔ１と反応ピーク温度Ｔ２（Ｔ２−１）の間にあり、且つはんだ１２の液相線温度Ｔ４が反応ピーク温度Ｔ２（Ｔ２−１）以上となる異方性導電樹脂１０を有するので、熱圧着時に、熱硬化性樹脂１１（１１Ａ）の反応終了温度をはんだの液相線温度Ｔ４よりも高温とすることで、はんだ１２が溶けているときに熱硬化性樹脂１１（１１Ａ）は完全に固まってはいないので、第１基板１と第２基板２の端子間距離が縮小し、各端子へのはんだ１２の濡れ広がりが促進されて、２枚の基板の端子同士が確実に接続される。また、熱硬化性樹脂１１（１１Ａ）の反応終了温度をはんだの液相線温度Ｔ４よりも低温とすることで、第１基板１と第２基板２の基板間の端子の接続に関与しないはんだ粒子（２枚の基板１、２それぞれの端子間やそれぞれの端子外に存在するはんだ粒子）は、その溶融時も周囲の熱硬化した樹脂が強固な構造体になっているため、はんだ粒子同士が接触したり、融合したりすることが起こり難い。
【００４５】
なお、上記実施の形態では、第１基板１と第２基板２を、端子３、４を配設した単なる基板としたが、基板が電子部品で構成されたモジュールの一部であっても良い。さらに、接続する基板の裏面に電子部品が実装されていても良い。これは、接続温度で溶融するはんだ粒子で端子間を接続するため、接続温度で未溶融の金属粒子や金属めっきされた樹脂粒子に比べ、低荷重での接続が可能であり、高荷重で破損する恐れのある電子部品を破損することがないためである。基板としては、一般的にエポキシ樹脂からなるリジッド基板や、ポリイミドからなるフレキシブル基板を想定するが、それらに限定されるものではなく、樹脂で封止されたＩＣ部品等が表面実装されたものや、ＩＣ部品等が基板層間に内蔵されたものや、基板の実装面上に電子部品が配置され電子部品を覆い実装面上に樹脂が設けられたものであってもよい。
【００４６】
また、本発明を携帯電話等の電子機器に適用することで、当該電子機器内に設けられた２枚の基板の端子間の接続を確実にできるとともに、樹脂の吸湿に伴う電流リークや、端子間での電気的な短絡による不具合が生じることがない、信頼性の高い電子機器を実現できる。さらに、低荷重での接続が可能なので、液晶モジュールのフレキ基板接続やカメラモジュール構成部品のフレキ基板接続など、通常のはんだ付けができない、弱耐熱で脆弱なモジュールの組立てにも適用できる。
【００４７】
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
【００４８】
本出願は、２００８年１２月１９日出願の日本特許出願（特願２００８−３２４６１１）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、熱硬化性樹脂とはんだを含む異方性導電樹脂を用いて第１及び第２基板を熱圧着により電気的に接続する際に、熱硬化性樹脂の反応終了温度をはんだの液相線温度よりも高温とすることで、第１基板の端子と第２基板の端子の接続を確実に行うことができ、また熱硬化性樹脂の反応終了温度をはんだの液相線温度よりも低温とすることで、第１基板及び第２基板それぞれの端子間やそれぞれの端子外ではんだ粒子同士が接触したり、融合したりすることを起こり難くできるといった効果を有し、携帯電話等の電子機器への適用が可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１  第１基板
１Ａ  第１基板の端面
２  第２基板
３、４  端子
１０  異方性導電樹脂
１１、１１Ａ  熱硬化性樹脂
１２  はんだ
１５  電子部品
５３  気泡
６０  熱圧着ツール
６１  圧着受け台
【図１】
2010070779.tif 000003
【図２】
2010070779.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2010070779.tif 000015
【図１４】
2010070779.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
2010070779.tif 000018
【図１７】
2010070779.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年2月23日(2010.2.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱硬化性樹脂と合金を含み、
前記熱硬化性樹脂の反応開始温度をＴ１、反応ピーク温度をＴ２、反応終了温度をＴ５とし、
前記合金の固相線温度をＴ３、液相線温度をＴ４とし、
Ｔ１＜Ｔ３＜Ｔ２＜Ｔ４＜Ｔ５
の関係にある異方性導電樹脂。
【請求項２】
第一の面と、前記第一の面と反対の第二の面とを備える基材と、前記第一の面において所定の方向に沿って配置された第１及び第２配線と、を備える第１及び第２基板と、
前記第１基板の第一の面と前記第２基板の第一の面との間に配置された請求項１に記載の異方性導電樹脂と、を備え、
前記第１基板の基材は前記所定の方向と交わる端面を有し、
前記端面より前記第１基板がある内側において、前記第１基板の第１配線は前記第２基板の第１配線と対向し、前記第１基板の第２配線は前記第２基板の第２配線と対向する基板接続構造であって、
前記端面より前記内側と反対の外側において、前記異方性導電樹脂が露出する基板接続構造。
【請求項３】
前記第１基板もしくは、前記第２基板が電子部品の一部である請求項２に記載の基板接続構造。
【請求項４】
前記第２基板の第二の面に第１の電子部品を備え、
前記第１の電子部品は、前記第２基板を間に挟んで前記異方性導電樹脂と対向する位置に配置されている請求項２又は請求項３に記載の基板接続構造。
【請求項５】
前記第２基板の前記基材の内部に第２の電子部品を備え、
前記第２の電子部品は、前記第２基板の前記基材を間に挟んで前記異方性導電樹脂と対向する位置に配置されている請求項２又は請求項３に記載の基板接続構造。
【請求項６】
請求項１に記載の異方性導電樹脂、
又は、請求項２乃至請求項５のいずれかに記載の基板接続構造を備えた電子機器。
【手続補正書】
【提出日】平成22年3月24日(2010.3.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、軟質基材で構成される基板と硬質基材で構成される基板とを電気的に接続するための異方性導電樹脂、この異方性導電樹脂を備えた基板接続構造及び該基板接続構造を用いた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話等の電子機器では、屈曲性の低い硬質基材で構成される基板（リジッド基板）と屈曲性の高い軟質基材で構成される基板（フレキシブル基板）との端子間接続に、熱硬化性樹脂に“はんだ”等の合金を分散配合した異方性導電樹脂を用いる場合がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図１８は、従来の異方性導電樹脂を用いて２枚の基板を熱圧着している状態を示す断面図である。図１８は２枚の基板のそれぞれに配設された端子の長手方向（図１８中に矢印ＡＡで示す方向）に沿って切断した断面図である。図１９は図１８のＡ−Ａ’線断面図、図２０は図１８のＢ−Ｂ’線断面図である。
【０００４】
図１８〜図２０において、第１基板１は、半透明で屈曲性の高い軟質基材で構成されるフレキシブル基板であり、その一方の面に複数の端子３が配設されている。第２基板２は、不透明で屈曲性の低い硬質基材で構成されるリジッド基板であり、その一方の面に複数の端子４が配設されている。第１基板１及び第２基板２のいずれも第一の面と、該第一の面と反対の第二の面とを備える板状に形成されている。
【０００５】
第１基板１と第２基板２との間に異方性導電樹脂５０が配置された状態で熱圧着ツール６０と圧着受け台６１とによって加熱及び加圧が行われる。異方性導電樹脂５０に含まれる粒子状のはんだ５１は、熱圧着によって固相線（固体から液体に変わり始める温度）から液相線（固体が完全に液体になる温度）に達することで完全に液体になる。このとき、第１基板１の各端子３と第２基板２の各端子４との間に存在するはんだ５１によって第１基板１の各端子３と第２基板２の各端子４とが電気的に導通状態になる。はんだ５１が液相線になった時点では、異方性導電樹脂５０の熱硬化性樹脂５２が未硬化状態であり、隣接するはんだ粒子同士が接触して融合することがある。図１９及び図２０において符号５１ａは接触状態又は融合状態になったはんだ粒子である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１８６１５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、同じ構成材料（例えばＳｎ（スズ）とＢｉ（ビスマス））のはんだで、固相線と液相線との間の温度差が殆ど無い場合、固相線と液相線の温度が樹脂の硬化反応ピーク温度より低いと、当該はんだが樹脂硬化前に溶融するため、端子間や端子外でもはんだ粒子同士が接触したり、融合したりすることがあり、端子間での電気的短絡や電流リークを引き起こすことがある。また、図２０に示すように、熱硬化性樹脂内に存在する気泡５３内にはんだ粒子が入り込み易く、気泡５３内に、接触状態または融合状態になったはんだ粒子５１ａがあると、吸湿により水滴が生じた場合、同一基板の端子間の短絡や電流リークの原因になる。
【０００８】
また、固相線と液相線の温度が樹脂の硬化反応ピーク温度よりも高いと、当該はんだが樹脂硬化後に溶融するため、はんだ粒子周囲の樹脂が絶縁膜の状態にあることから、所望の端子間での接続ができない。
【０００９】
なお、Ｓｎ／５８Ｂｉ（Ｓｎが４２％、Ｂｉが５８％）のはんだの場合、固相線は１３９℃、液相線は１４１℃であり、温度差ΔＴは２℃である。また、上記端子間とは、電気的に接続するために第１基板と第２基板を合わせたときにそれぞれの端子が対向するが、その対向方向と直角方向の間隔を言う。すなわち、対向した第１基板の端子と第２基板の端子を１組として、隣の組の端子との間を端子間と言う。また、上記所望の端子間とは、第１基板の端子と第２基板の端子との間を言う。
【００１０】
本発明は、係る事情に鑑みてなされたものであり、熱硬化性樹脂と粒子状の合金を含む異方性導電樹脂を用いて第１及び第２基板を熱圧着により電気的に接続する際に、合金にて第１基板の端子と第２基板の端子を確実に接続できるとともに、第１基板及び第２基板それぞれの端子間やそれぞれの端子外で粒子状の合金が接触したり、融合したりすることがない異方性導電樹脂、この異方性導電樹脂を備えた基板接続構造及び該基板接続構造を用いた電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の異方性導電樹脂は、熱硬化性樹脂と合金を含み、前記熱硬化性樹脂の反応開始温度をＴ１、反応ピーク温度をＴ２とし、前記合金の固相線温度をＴ３、液相線温度をＴ４とし、Ｔ１＜Ｔ３＜Ｔ２＜Ｔ４の関係にある。
【００１２】
この構成によれば、合金の固相線温度Ｔ３が熱硬化性樹脂の反応開始温度Ｔ１と反応ピーク温度Ｔ２の間にあり、且つ合金の液相線温度Ｔ４が反応ピーク温度Ｔ２以上になる。したがって、本発明の異方性導電樹脂を用いて、熱圧着により２枚の基板を電気的に接続する場合で、熱硬化性樹脂の反応終了温度が合金の液相線温度Ｔ４よりも高温である場合は、合金が溶けているときに熱硬化性樹脂は完全に固まってはいないので、２枚の基板間の端子間距離（ギャップ）が縮小し、各端子への合金の濡れ広がりが促進されて、２枚の基板の端子同士が確実に導通状態となる。また、熱硬化性樹脂の反応終了温度が合金の液相線温度Ｔ４よりも低温である場合は、２枚の基板間の端子の接続に関与しない合金（第１基板及び第２基板それぞれの端子間やそれぞれの端子外に存在する合金粒子）は、その溶融時も周囲の熱硬化した熱硬化性樹脂が強固な構造体になっているため、合金粒子同士が接触したり、融合したりすることが起こり難い。
【００１３】
本発明の基板接続構造は、第一の面と、前記第一の面と反対の第二の面とを備える基材と、前記第一の面において所定の方向に沿って配置された第１及び第２配線と、を備える第１及び第２基板と、前記第１基板の第一の面と前記第２基板の第一の面との間に配置された前記異方性導電樹脂と、を備え、前記第１基板の基材は前記所定の方向と交わる端面を有し、前記端面より前記第１基板がある内側において、前記第１基板の第１配線は前記第２基板の第１配線と対向し、前記第１基板の第２配線は前記第２基板の第２配線と対向する基板接続構造であって、前記端面より前記内側と反対の外側において、前記異方性導電樹脂が露出する。
【００１４】
この構成によれば、前記発明の異方性導電樹脂を有するので、第１基板の端子と第２基板の端子を確実に導通状態にできるか、または合金粒子同士が接触したり、融合したりすることを起こり難くできる。また、異方性導電樹脂の一部分を第１基板の端面より外側に露出させることで、当該端面と第２基板の第１面との間を接続することができる。また、熱硬化性樹脂の反応終了温度を合金の液相線温度Ｔ４よりも低温にすることで、第１基板の端面より外側に露出した異方性導電樹脂内でも、合金粒子同士が接触したり、融合したりすることが起こり難いので、当該露出部分で第１基板の端子間及び第２基板の端子間における短絡が起こることが殆ど無い。
【００１５】
また本発明では、上記基板接続構造において、前記第１基板もしくは、前記第２基板が電子部品の一部である。
【００１６】
この構成によれば、電子部品を第１基板もしくは第２基板に配設された配線に確実に接続することができる。
【００１７】
また本発明では、上記基板接続構造において、前記第２基板の第二の面に第１の電子部品を備え、前記第１の電子部品は、前記第２基板を間に挟んで前記異方性導電樹脂と対向する位置に配置されている。すなわち、前記第２基板は、前記第１の電子部品と前記異方性導電樹脂との間に配置されており、前記第１の電子部品は前記異方性導電樹脂と対応する位置に配置されている。
【００１８】
この構成によれば、熱硬化性樹脂が完全に固まる前に熱圧着による接続が終了するので、熱圧着時に大きな圧力を加えなくても良く、第２基板の第二の面に電子部品を設けても熱圧着時に該電子部品を壊す虞がない。すなわち、第２基板の第二の面に電子部品を設けてもこれらの電子部品を壊すことなく第１基板と第２基板の電気的な接続を行うことができる。
【００１９】
また本発明では、上記基板接続構造において、前記第２基板の前記基材の内部に第２の電子部品を備え、前記第２の電子部品は、前記第２基板の前記基材を間に挟んで前記異方性導電樹脂と対向する位置に配置されている。すなわち、第２の電子部品と第２基板の第一の面の間には基材があり、第２の電子部品と第２基板の第二の面の間に基材があり、第２の電子部品は前記異方性導電樹脂と対応する位置に配置されている。
【００２０】
この構成によれば、熱硬化性樹脂が完全に固まる前に熱圧着による接続が終了するので、熱圧着時に大きな圧力を加えなくても良く、第２基板の基材の内部に電子部品を設けても熱圧着時に該電子部品を壊す虞がない。すなわち、第２基板の基材の内部に電子部品を設けてもこれらの電子部品を壊すことなく第１基板と第２基板の電気的な接続を行うことができる。
【００２１】
本発明の電子機器は、上記構成の異方性導電樹脂又は基板接続構造を備えた。
【００２２】
この構成によれば、信頼性の高い電子機器を実現できる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、熱硬化性樹脂と合金を含む異方性導電樹脂を用いて第１及び第２基板を熱圧着により電気的に接続する際に、熱硬化性樹脂の反応終了温度を合金の液相線温度よりも高温とすることで、第１基板の端子と第２基板の端子の接続を確実に行うことができ、また熱硬化性樹脂の反応終了温度を合金の液相線温度よりも低温とすることで、第１基板及び第２基板それぞれの端子間やそれぞれの端子外で合金粒子同士が接触したり、融合したりすることを起こり難くできる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る異方性導電樹脂を示す断面図
【図２】図１の異方性導電樹脂に含まれる熱硬化性樹脂とはんだそれぞれの熱特性を示す図
【図３】図１の異方性導電樹脂に含まれる熱硬化性樹脂の熱特性及び粘度特性を示す図
【図４】発熱反応ピークが２つある熱硬化性樹脂とはんだそれぞれの熱特性を示す図
【図５】図１の異方性導電樹脂を用いた基板接続構造であって、異方性導電樹脂の熱硬化性樹脂の温度が硬化反応開始点近傍にあるときの状態を示す断面図
【図６】図５のＡ−Ａ’線断面図
【図７】図５のＢ−Ｂ’線断面図
【図８】図１の異方性導電樹脂を用いた基板接続構造であって、異方性導電樹脂の熱硬化性樹脂の温度がはんだの固相線温度の近傍にあるときの状態を示す断面図
【図９】図８のＡ−Ａ’線断面図
【図１０】図８のＢ−Ｂ’線断面図
【図１１】図１の異方性導電樹脂を用いた基板接続構造であって、異方性導電樹脂の熱硬化性樹脂の温度が硬化反応ピーク点近傍にあるときの状態を示す断面図
【図１２】図１１のＡ−Ａ’線断面図
【図１３】図１１のＢ−Ｂ’線断面図
【図１４】図１の異方性導電樹脂を用いた基板接続構造であって、異方性導電樹脂の熱硬化性樹脂の温度がはんだの液相線温度の近傍にあるときの状態を示す断面図
【図１５】図１４のＡ−Ａ’線断面図
【図１６】図１４のＢ−Ｂ’線断面図
【図１７】第２基板の他方の面に２個の電子部品を備え、これらの電子部品が異方性導電樹脂と対向する位置に配置されている基板接続構造を示す断面図
【図１８】従来の異方性導電樹脂を用いた基板接続構造を示す断面図
【図１９】図１８のＡ−Ａ’線断面図
【図２０】図１８のＢ−Ｂ’線断面図
【図２１】第２基板の内部に２個の電子部品を備え、これらの電子部品が異方性導電樹脂と対向する位置に配置されている基板接続構造を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明を実施するための好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２６】
図１は、本発明の一実施の形態に係る異方性導電樹脂を示す断面図である。同図において、本実施の形態の異方性導電樹脂１０は、熱硬化性樹脂１１と粒子状のはんだ（金属同士を接続する合金）１２を含むものである。はんだ１２は、例えばＳｎ／４０Ｂｉ／０．１Ｃｕ（Ｓｎが５９．９％、Ｂｉが４０％、Ｃｕ（銅）が０．１％）で、固相線温度Ｔ３が１３９℃、液相線温度Ｔ４が１７０℃のものである。このＳｎ／４０Ｂｉ／０．１Ｃｕのはんだの場合、固相線温度Ｔ３と液相線温度Ｔ４との温度差ΔＴ＝３１℃となり、従来のＳｎ／５８Ｂｉにおける温度差ΔＴ＝２℃より大きくなっている。
【００２７】
熱硬化性樹脂１１とはんだ１２の温度関係は、熱硬化性樹脂１１の反応開始温度をＴ１、反応ピーク温度をＴ２とし、はんだ１２の固相線温度をＴ３、液相線温度をＴ４とした場合、Ｔ１＜Ｔ３＜Ｔ２＜Ｔ４の関係にある。
【００２８】
図２は、熱硬化性樹脂１１とはんだ１２それぞれの熱特性を示す図であり、上側の（ａ）が熱硬化性樹脂１１の熱特性、下側の（ｂ）がはんだ１２の熱特性である。また、横軸が温度（℃）、縦軸が熱流（Ｗ）である。熱硬化性樹脂１１は、反応開始温度Ｔ１から反応終了温度Ｔ５に至るまでが発熱状態となる。また、はんだ１２は、固相線温度Ｔ３から液相線温度Ｔ４に至るまでが吸熱状態となる。
【００２９】
熱硬化性樹脂１１とはんだ１２の温度順序は、上述したようにＴ１＜Ｔ３＜Ｔ２＜Ｔ４となる。特に、熱硬化性樹脂１１の反応終了温度Ｔ５がはんだ１２の液相線温度Ｔ４よりも高い場合（すなわちＴ４＜Ｔ５）、はんだ１２の溶融時も熱硬化性樹脂１１が柔らかい状態にあるため、例えば２枚の基板を熱圧着により電気的に接続する場合、２枚の基板間の端子間距離（ギャップ）が縮小し、各端子へのはんだ１２の濡れ広がりが促進される。すなわち、２枚の基板の端子間に効果的にはんだを送り込むことが可能となる。一方、熱硬化性樹脂１１の反応終了温度Ｔ５がはんだ１２の液相線温度Ｔ４よりも低い場合（すなわちＴ５＜Ｔ４）、２枚の基板の端子間接続に関与しないはんだ（はんだ粒子）１２は、その溶融時も周囲の熱硬化した熱硬化性樹脂１１が強固な構造体となっていることから、近傍の溶融したはんだ（はんだ粒子）１２と接触したり、融合したりすることが起こり難くなる。
【００３０】
図３は、熱硬化性樹脂１１の熱特性及び粘度特性を示す図である。この図において、上側の（ａ）が熱特性、下側の（ｂ）が粘度特性である。粘度特性における横軸が温度（℃）、縦軸が粘弾性（Ｐａ・ｓ）である。熱硬化性樹脂１１の粘度は反応ピーク温度Ｔ２の手前で最低溶融粘度となる。この最低溶融粘度の温度近傍にはんだ１２の固相線温度Ｔ３が位置する。はんだ１２の液相線温度Ｔ４は、粘弾性が十分上昇した温度近傍にある。なお、熱硬化性樹脂１１の最低溶融粘度は１００〜１０００（Ｐａ・ｓ）である。また、粘弾性範囲は２０００〜２００００（Ｐａ・ｓ）である。
【００３１】
図４は、発熱反応ピークが２つある熱硬化性樹脂（以下、１１Ａの符号を付ける）とはんだ１２それぞれの熱特性を示す図である。この図において、上側の（ａ）が熱硬化性樹脂１１Ａの熱特性、下側の（ｂ）がはんだ１２の熱特性である。また、横軸が温度（℃）、縦軸が熱流（Ｗ）である。熱硬化性樹脂１１Ａとはんだ１２の温度順序は、第２ピークにおける反応ピーク温度Ｔ２−１を採用して、Ｔ１＜Ｔ３＜Ｔ２−１＜Ｔ４となる。なお、第１ピークにおける反応ピーク温度Ｔ２−２は温度順不問であるが、温度差ΔＴが十分広くとれる（３０℃以上）場合は、Ｔ１＜Ｔ３＜Ｔ２−２＜Ｔ４とするのが望ましい。
【００３２】
以上のように、異方性導電樹脂１０は、はんだ１２の固相線温度Ｔ３が熱硬化性樹脂１１（１１Ａ）の反応開始温度Ｔ１と反応ピーク温度Ｔ２（Ｔ２−１）の間にあり、且つはんだ１２の液相線温度Ｔ４が反応ピーク温度Ｔ２（Ｔ２−１）以上となる樹脂である。この異方性導電樹脂１０を用いて２枚の基板を熱圧着にて電気的に接続する場合で、熱硬化性樹脂１１（１１Ａ）の反応終了温度をはんだ１２の液相線温度Ｔ４よりも高温とすることで、はんだ１２が溶けているときに熱硬化性樹脂１１（１１Ａ）は完全に固まってはいないので、２枚の基板間の端子間距離（ギャップ）が縮小し、各端子へのはんだ１２の濡れ広がりが促進されて、２枚の基板の端子同士が確実に接続される。また、熱硬化性樹脂１１（１１Ａ）の反応終了温度をはんだ１２の液相線温度Ｔ４よりも低温とすることで、２枚の基板間の端子の接続に関与しないはんだ（２枚の基板それぞれの端子間やそれぞれの端子外に存在するはんだ粒子）１２は、その溶融時も周囲の熱硬化した熱硬化性樹脂が強固な構造体になっているため、はんだ粒子同士が接触したり、融合したりすることを起こり難くできる。
【００３３】
次に、異方性導電樹脂１０を用いた基板接続構造について説明する。図５は異方性導電樹脂１０を用いた基板接続構造を示す断面図である。図５は２枚の基板のそれぞれに配設された端子の長手方向（図５中に矢印ＡＡで示す方向（所定の方向））に沿って切断した断面図である。図６は図５のＡ−Ａ’線断面図、図７は図５のＢ−Ｂ’線断面図である。なお、前述した図１８〜図２０の各図と共通する部分には同一の符号を付ける。
【００３４】
図５〜図７に示す基板接続構造は、端面を有する第１基板１及び第２基板２を異方性導電樹脂１０で接続したものである。第１基板１は、半透明で屈曲性の高い軟質基材（例えばポリイミド）で構成されるフレキシブル基板であり、その一方の面（第一の面）に複数の端子（第１配線、第２配線）３が配設されている。第２基板２は、不透明で屈曲性の低い硬質基材（例えばエポキシ樹脂）で構成されるリジッド基板であり、その一方の面（第一の面）に複数の端子（第１配線、第２配線）４が配設されている。第１基板１及び第２基板２のいずれも第一の面と、該第一の面と反対の第二の面とを備える板状に形成されている。第１基板１の軟質基材は、矢印ＡＡ方向（所定の方向）と交わる端面１Ａを有し、この端面１Ａより第１基板１がある内側において、第１基板１の端子３は第２基板２の端子４と対向する。異方性導電樹脂１０の一部は、第１基板１の端面１Ａより第１基板１がある内側と反対の外側において露出する。
【００３５】
図５〜図７は、第１基板１の第一の面と第２基板２の第一の面との間に異方性導電樹脂１０を配置させて加熱・圧着を行っている状態であり、特に異方性導電樹脂１０の熱硬化性樹脂１１（１１Ａ）の温度が反応開始点近傍にあるときの状態である。第１基板１の上方から圧力及び熱を加えることで、異方性導電樹脂１０の熱硬化性樹脂１１が軟化し広がっていく。このとき、はんだ１２の温度は固相線温度Ｔ３にも達していないので、固体状態になっている。
【００３６】
図８〜図１０は、異方性導電樹脂１０の熱硬化性樹脂１１の温度がはんだ１２の固相線温度Ｔ３の近傍にあるときの状態を示す断面図である。この場合、図８は基板接続構造を示す断面図、図９は図８のＡ−Ａ’線断面図、図１０は図８のＢ−Ｂ’線断面図である。
【００３７】
異方性導電樹脂１０の熱硬化性樹脂１１（１１Ａ）の温度がはんだ１２の固相性温度Ｔ３近傍にあるときは、熱硬化性樹脂１１（１１Ａ）がさらに軟化して広がり、粒子状のはんだ１２は第１基板１の端子３及び第２基板２の端子４と接触し始め、接触したはんだ１２は酸化膜破壊を起して潰れていく。
【００３８】
図１１〜図１３は、異方性導電樹脂１０の熱硬化性樹脂１１（１１Ａ）の温度が反応ピーク点近傍にあるときの状態を示す断面図である。この場合、図１１は基板接続構造を示す断面図、図１２は図１１のＡ−Ａ’線断面図、図１３は図１１のＢ−Ｂ’線断面図である。
【００３９】
異方性導電樹脂１０の熱硬化性樹脂１１（１１Ａ）の温度が反応ピーク点近傍にあるときは、粒子状のはんだ１２が潰れて、第１基板１の端子３と第２基板２の端子４との間の端子間ギャップがさらに縮まり、端子間が潰れたはんだ１２で接続状態になる。この状態は全ての端子間で行われ、全端子が接続状態となる。このとき、熱硬化性樹脂１１（１１Ａ）は反応ピークに達していて、３次元網目構造を形成しているので、はんだ粒子同士の接触が起こらない状態にある。
【００４０】
図１４〜図１６は、異方性導電樹脂１０の熱硬化性樹脂１１（１１Ａ）の温度がはんだ１２の液相線温度Ｔ４の近傍にあるときの状態を示す断面図である。この場合、図１４は基板接続構造を示す断面図、図１５は図１４のＡ−Ａ’線断面図、図１６は図１４のＢ−Ｂ’線断面図である。
【００４１】
はんだ１２が溶融すると端子表面に合金層が形成される。このとき、圧着を継続した場合、異方性導電樹脂１０の熱硬化性樹脂１１（１１Ａ）は軟化した状態なので、第１基板１の端子３と第２基板２の端子４との間の端子間接続ギャップはさらに縮小する。また、第１基板１の端子間や第２基板２の端子間、さらにはこれらの端子外に存在する粒子状のはんだ１２は、溶融しても周囲に硬化した樹脂が絶縁膜として強固に存在しているので、はんだ粒子同士が結びつくことは無い。また、図１６に示すように、熱硬化性樹脂１１（１１Ａ）の第１基板１の端面１Ａより外側に露出した部分内に気泡５３が存在しても、はんだ粒子同士の融合が起こらないので、吸湿しても電気的な短絡や電流リークが起こらない。
【００４２】
図１７は、第２基板２の他方の面（第二の面）に２個の電子部品１５を備え、これらの電子部品１５が異方性導電樹脂１０と対向する位置に配置されている基板接続構造を示す断面図である。本発明では、低い圧力で熱圧着することができるので、異方性導電樹脂１０と対向する位置に電子部品１５が配置されていても電子部品１５を破壊することなく熱圧着を行うことができる。なお、図１７では２個の電子部品１５を示したが、２個に限定されるものではなく、１個であっても、３個以上であっても構わない。ここで電子部品とは、受動チップ部品のみならず、半導体（ベアチップ、パッケージ）、機構部品（コネクタなど）、機能モジュール部品など表面実装部品全般を含んでいる。
【００４３】
図２１は、第２基板２の内部に２個の電子部品１５を備え、これらの電子部品１５が異方性導電樹脂１０と対向する位置に配置されている基板接続構造を示す断面図である。電子部品１５と第２基板２の一方の面（第一の面）の間には基材があり、電子部品１５と第２基板２の他方の面（第二の面）の間に基材があり、電子部品１５は異方性導電樹脂１０と対応する位置に配置されている。本発明では、低い圧力で熱圧着することができるので、異方性導電樹脂１０と対向する位置に電子部品１５が配置されていても電子部品１５を破損することなく熱圧着を行うことができる。なお、図１７では２個の電子部品１５を示したが、２個に限定されるものではなく、１個であっても、３個以上であっても構わない。ここで電子部品とは、受動チップ部品のみならず、半導体（ベアチップ、パッケージ）など基板内蔵電子部品全般を含んでいる。
【００４４】
以上のように、基板接続構造は、はんだ１２の固相線温度Ｔ３が熱硬化性樹脂１１（１１Ａ）の反応開始温度Ｔ１と反応ピーク温度Ｔ２（Ｔ２−１）の間にあり、且つはんだ１２の液相線温度Ｔ４が反応ピーク温度Ｔ２（Ｔ２−１）以上となる異方性導電樹脂１０を有するので、熱圧着時に、熱硬化性樹脂１１（１１Ａ）の反応終了温度をはんだの液相線温度Ｔ４よりも高温とすることで、はんだ１２が溶けているときに熱硬化性樹脂１１（１１Ａ）は完全に固まってはいないので、第１基板１と第２基板２の端子間距離が縮小し、各端子へのはんだ１２の濡れ広がりが促進されて、２枚の基板の端子同士が確実に接続される。また、熱硬化性樹脂１１（１１Ａ）の反応終了温度をはんだの液相線温度Ｔ４よりも低温とすることで、第１基板１と第２基板２の基板間の端子の接続に関与しないはんだ粒子（２枚の基板１、２それぞれの端子間やそれぞれの端子外に存在するはんだ粒子）は、その溶融時も周囲の熱硬化した樹脂が強固な構造体になっているため、はんだ粒子同士が接触したり、融合したりすることが起こり難い。
【００４５】
なお、上記実施の形態では、第１基板１と第２基板２を、端子３、４を配設した単なる基板としたが、基板が電子部品で構成されたモジュールの一部であっても良い。さらに、接続する基板の裏面に電子部品が実装されていても良い。これは、接続温度で溶融するはんだ粒子で端子間を接続するため、接続温度で未溶融の金属粒子や金属めっきされた樹脂粒子に比べ、低荷重での接続が可能であり、高荷重で破損する恐れのある電子部品を破損することがないためである。基板としては、一般的にエポキシ樹脂からなるリジッド基板や、ポリイミドからなるフレキシブル基板を想定するが、それらに限定されるものではなく、樹脂で封止されたＩＣ部品等が表面実装されたものや、ＩＣ部品等が基板層間に内蔵されたものや、基板の実装面上に電子部品が配置され電子部品を覆い実装面上に樹脂が設けられたものであってもよい。
【００４６】
また、本発明を携帯電話等の電子機器に適用することで、当該電子機器内に設けられた２枚の基板の端子間の接続を確実にできるとともに、樹脂の吸湿に伴う電流リークや、端子間での電気的な短絡による不具合が生じることがない、信頼性の高い電子機器を実現できる。さらに、低荷重での接続が可能なので、液晶モジュールのフレキ基板接続やカメラモジュール構成部品のフレキ基板接続など、通常のはんだ付けができない、弱耐熱で脆弱なモジュールの組立てにも適用できる。
【００４７】
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
【００４８】
本出願は、２００８年１２月１９日出願の日本特許出願（特願２００８−３２４６１１）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、熱硬化性樹脂とはんだを含む異方性導電樹脂を用いて第１及び第２基板を熱圧着により電気的に接続する際に、熱硬化性樹脂の反応終了温度をはんだの液相線温度よりも高温とすることで、第１基板の端子と第２基板の端子の接続を確実に行うことができ、また熱硬化性樹脂の反応終了温度をはんだの液相線温度よりも低温とすることで、第１基板及び第２基板それぞれの端子間やそれぞれの端子外ではんだ粒子同士が接触したり、融合したりすることを起こり難くできるといった効果を有し、携帯電話等の電子機器への適用が可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１  第１基板
１Ａ  第１基板の端面
２  第２基板
３、４  端子
１０  異方性導電樹脂
１１、１１Ａ  熱硬化性樹脂
１２  はんだ
１５  電子部品
５３  気泡
６０  熱圧着ツール
６１  圧着受け台
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱硬化性樹脂と合金を含み、
前記熱硬化性樹脂の反応開始温度をＴ１、反応ピーク温度をＴ２、反応終了温度をＴ５とし、
前記合金の固相線温度をＴ３、液相線温度をＴ４とし、
Ｔ１＜Ｔ３＜Ｔ２＜Ｔ４＜Ｔ５
の関係にある異方性導電樹脂。
【請求項２】
第一の面と、前記第一の面と反対の第二の面とを備える基材と、前記第一の面において所定の方向に沿って配置された第１及び第２配線と、を備える第１及び第２基板と、
前記第１基板の第一の面と前記第２基板の第一の面との間に配置された請求項１に記載の異方性導電樹脂と、を備え、
前記第１基板の基材は前記所定の方向と交わる端面を有し、
前記端面より前記第１基板がある内側において、前記第１基板の第１配線は前記第２基板の第１配線と対向し、前記第１基板の第２配線は前記第２基板の第２配線と対向する基板接続構造であって、
前記端面より前記内側と反対の外側において、前記異方性導電樹脂が露出する基板接続構造。
【請求項３】
前記第１基板もしくは、前記第２基板が電子部品の一部である請求項２に記載の基板接続構造。
【請求項４】
前記第２基板の第二の面に第１の電子部品を備え、
前記第１の電子部品は、前記第２基板を間に挟んで前記異方性導電樹脂と対向する位置に配置されている請求項２又は請求項３に記載の基板接続構造。
【請求項５】
前記第２基板の前記基材の内部に第２の電子部品を備え、
前記第２の電子部品は、前記第２基板の前記基材を間に挟んで前記異方性導電樹脂と対向する位置に配置されている請求項２又は請求項３に記載の基板接続構造。
【請求項６】
請求項１に記載の異方性導電樹脂、
又は、請求項２乃至請求項５のいずれかに記載の基板接続構造を備えた電子機器。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2010070779.tif 000031
【図９】
2010070779.tif 000032
【図１０】
2010070779.tif 000033
【図１１】
2010070779.tif 000034
【図１２】
2010070779.tif 000035
【図１３】
2010070779.tif 000036
【図１４】
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【図１５】
2010070779.tif 000038
【図１６】
2010070779.tif 000039
【図１７】
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【図１８】
2010070779.tif 000041
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
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2010070779.tif 000046
2010070779.tif 000047
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