(57)【要約】      （修正有）【課題】配線間のＡｇイオンマイグレーション発生成長を防止するために有用な、接合する２つの回路基板樹脂接合構造を提供する。【解決手段】並んだ配線電極を有する第１の回路基板と、該配線に対応し且つ該配線材料と異なる配線材料から成る配線電極を有する第２の回路基板とを接合用接着樹脂を介して電気的に接続する樹脂接合構造において、どちらか一方の配線電極幅が他方の配線電極幅より細いことを特徴とする。又、前記第１と第２の回路基板において、配線幅が細い配線電極がＡｇを含む、更に、接合用接着樹脂が異方性導電接着剤である。【選択図】図１
2006253452.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
並んだ配線電極を有する第１の回路基板と、該配線に対応し且つ該配線材料と異なる配線材料から成る配線電極を有する第２の回路基板とを接合用接着樹脂を介して電気的に接続する樹脂接合構造において、どちらか一方の配線電極幅が他方の配線電極幅より細いことを特徴とする回路基板の樹脂接合構造。
【請求項２】
前記第１と第２の回路基板において、配線幅が細い配線電極がＡｇを含むことを特徴とする請求項１記載の回路基板の樹脂接合構造。
【請求項３】
前記接合用接着樹脂が異方性導電接着剤であることを特徴とする請求項２記載の回路基板の樹脂接合構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路基板の電極と、その電極に対応した他の回路基板の電極とを異方性導電接着剤等を用いて樹脂接合する構造に関するものであり、回路基板同士を電気的接合する際に適用され、特にガラス基板とフレキシブルプリント基板を樹脂接合した際の電極間のマイグレーションによる電気的短絡を防ぐ接合や接着強度向上に好適に使用される。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気製品に搭載される電気実装部品等の電気回路装置は電気信号の高速化と共に高密度集積と小型化が進み、信号配線の微細化（ファインピッチ）と多ピン化が著しくなってきている。
【０００３】
それに伴い、ガラス基板とフレキシブルプリント基板等の回路基板同士の電気的接合も搭載位置精度と共にファインピッチ及び多ピン化に対応した接続信頼性を得ることが益々厳しくなっている。ファインピッチ及び多ピンになるに従い、位置合わせが難しくなってきたり、又、電極間が近いことよりマイグレーションが起き易くなってきている。
【０００４】
現在、微細パターン用セラミック基板やシリコン基板、又、液晶用やＰＤＰ用ガラス基板の上に形成された配線電極とフレキシブルプリント基板とを電気的接合する方法として、異方性導電接着剤を用いる方法が多く行われている。
【０００５】
異方性導電接着剤（接着膜）とは、ＡＣＦ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ）、異方性導電ペースト（ＡＣＰ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｐａｓｔｅ）、非導電性膜（ＮＣＦ：Ｎｏｎ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ）、非導電性ペースト（ＮＣＰ：Ｎｏｎ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｐａｓｔｅ）と呼ばれる接合材料である。
【０００６】
液晶用ガラス基板やフラットパネルディスプレイ（ＰＤＰ）用ガラス基板では、配線にＡｇ（銀）等の金属を用いることが多く、隣り合う配線間に電位差或は極性の異なる電圧が印加されると、配線金属がイオン化されて一方の配線から他方の配線へ移動する現象、即ちイオンマイグレーションの発生が知られている。イオンマイグレーションが更に進むと本来絶縁状態の２本の配線間に導通路が形成されて配線同士が短絡したり、Ａｇ配線が塩化銀（ＡｇＣｌ）やＡｇイオンが拡散した状態となり、導電体ではなく絶縁物になってしまう不良が発生する。
【０００７】
このイオンマイグレーション現象の程度は、高温高湿環境であったり、接合部材に含まれるＣｌ等のハロゲンイオン濃度が高い場合、部材間の密着性が悪く水分が進入し易い場合、材料自体の吸水率や透湿度が高い場合、電位差を生じている配線間の幅が狭い場合、電位差が大きい場合ほど特に顕著になる。
【０００８】
そして、そのイオンマイグレーションの発生する箇所は、電位差によって生じる電界強度が強い所から起き易い。
【０００９】
そこで、世の中ではイオンマイグレーションが起き易い箇所や材料に電界が集中しないようにする工夫がなされている。
【００１０】
例えば、特許文献１には、導電性接着剤と接合電極との接触面積が接合電極の上面面積よりも小さいことや、導電性接着剤と接合電極との接触面の周囲部が接合電極の上面の周囲部より内側にあることを特徴とした方法が提案されている。
【００１１】
【特許文献１】特開２０００−０２２０２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、従来の接続構造体とその製造方法及び実装構造体には以下のような問題点があった。
【００１３】
即ち、従来例で用いている導電性接着剤は、銀フィラーを含有するタイプであり、一般には銀ペーストと呼ばれている材料を使用している。銀ペーストの電気的接合原理は、銀フィラーを分散している樹脂の硬化収縮によりフィラー同士が接触し電気的導通を得ている。そのため導電フィラーとなる銀フィラーの含有量は一般的に７５％程度と多くなっている。
【００１４】
従来例のＢＧＡやＣＳＰの接合電極径は、０．５ｍｍ（５００μｍ）であり、その上に形成した銀ペーストの径は、０．４ｍｍ（４００μｍ）と共に大きい。
【００１５】
一方、プラズマディスプレイや液晶ディスプレイ等のフラットパネルディスプレイでは、高精細の画像を求められるため、接合電極が微細になっている。接合する配線幅は５０μｍ〜５００μｍ、配線間の幅は１００〜２００μｍ程度が殆どである。
【００１６】
この微細配線が数千本配列されたフラットパネルディスプレイのＡｇ配線電極とフレキシブルプリント基板の電極を従来例による銀ペーストで接合しようとすると、加熱溶融時に流れ広がるため、電気的絶縁構造にすべき配線間でも導通してしまい、本来の接続が不可能である。
【００１７】
又、従来例に提案されている対向した２つの接合電極同士の接合時の接合方法が記載されておらず不明である。仮に一般的な銀ペーストの接合方法で行うとすると、従来例の方法に従い片方の電極上に銀ペーストを小さい面積で形成した後、接合する他方の電極を位置合わせして接触させ加熱硬化接合する。同様の方法でフラットパネルディスプレイ上の微細電極とフレキシブルプリント基板の微細電極を接合する場合を想定すると、フラットパネルディスプレイ上のＡｇ配線電極上に銀ペーストを塗布し位置合わせ、接触後加熱する。その際、銀ペーストの粘度が低下し流れ出してしまうことで隣接する配線と接触してしまう不良が発生する。
【００１８】
流れ出しが少なく隣接配線との接触が防げた場合でも、配線間に銀ペーストの厚み分の空隙が残るため、その中に水分が進入し、Ａｇイオンマイグレーションが発生する。
【００１９】
又、隣接配線との接触不良（リーク不良）を防ぐために銀ペースト中の銀フィラー充填量を減らしたとしても、電気的導通を得るため接合の際に、逆に加圧の必要が生じてしまう。そして、加熱時の加圧によって銀ペーストが配線両側に押し出され隣接する配線と接触してしまう不良が発生する。
【００２０】
更に、イオンマイグレーション現象は、近接電極間の最接近部分から生じるが、フラットパネルディスプレイの微細配線でのＡｇイオンマイグレーション現象も同様である。Ａｇ配線に一定電圧が印可され、その両側隣接配線にはＡｇ配線より低い電圧が印加され、両者に電位差が生じている場合、ＡｇイオンマイグレーションはＡｇ配線電極の近接電極側から発生し成長する。
【００２１】
図３にもう１つの従来例として、フラットパネルディスプレイのＡｇ配線電極とフレキシブルプリント基板の配線電極の接合部がＡｇイオンマイグレーションを起こしている状態の模式断面図を示す。
【００２２】
即ち、Ａｇ配線電極とフレキシブルプリント基板電極の位置合わせがズレて接合されている場合、Ａｇ配線電極に近くなったフレキシブルプリント基板電極側にＡｇイオンマイグレーション８が成長する。
【００２３】
Ａｇ配線電極とフレキシブルプリント基板電極のズレが殆ど無い場合や、Ａｇ配線電極幅の方がフレキシブルプリント基板電極の配線幅より太い場合は、Ａｇイオンマイグレーション９は両側に成長する。
【００２４】
このＡｇイオンマイグレーションは電位差が生じている間成長し続け、最終的には短絡の不良に至る。
【００２５】
本発明は、配線材料の異なる２つの回路基板を樹脂接合する際にイオンマイグレーションを防ぐための構造を提供するものであり、特にフラットパネルディスプレイ等のガラス基板上に形成された微細Ａｇ配線電極とフレキシブルプリント基板電極を異方性導電接着剤による接合する方法に関し、配線間のＡｇイオンマイグレーション発生成長を防止するために有用な、接合する２つの回路基板樹脂接合構造の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明は、上述した課題を解決し目的を達成するために以下の構成とする。
【００２７】
即ち、本発明の第１の構成に係る回路基板の樹脂接合構造は、並んだ配線電極を有する回路基板と、前記配線に対応し且つ配線材料が異なる配線電極を有する回路基板とを接合用接着樹脂を用いて電気的に接続する樹脂接合構造において、どちらか一方の配線電極幅が他方の配線電極幅より細いことを特徴とする。
【００２８】
本発明は、マイグレーションを起こし易い配線材料から成る方の電極幅をもう一方の電極幅より細くすることで、配線への電圧印加で発生する電界がマイグレーションを起こし易い配線側に掛からない構成となり、接合信頼性を向上させたものである。
【００２９】
又、本発明の第２の構成に係る回路基板の樹脂接合構造は、配線幅が細い配線電極がＡｇを含むことを特徴とする。
【００３０】
本発明は、フラットパネルディスプレイ等のガラス基板上の配線がＡｇを含む材料を用いているとき、Ａｇ配線電極幅をフレキシブルプリント基板の配線電極幅より細くすることによって電界が掛かる最接近配線部分がフレキシブルプリント基板の配線電極になる。即ち、Ａｇ配線電極に電界が掛からなくすることで、Ａｇイオンマイグレーションを防ぐ構成となり、接合信頼性を向上させたものである
又、本発明の第３の構成に係る回路基板の樹脂接合構造は、接合用接着樹脂が異方性導電接着剤であることを特徴とする。
【００３１】
本発明は、Ａｇ配線電極とフレキシブルプリント基板電極の電気的接合に異方性導電接着剤を用いた構成で、接合信頼性を向上させたものである。
【発明の効果】
【００３２】
本発明に係る回路基板の樹脂接合構造によれば、異種材料から成る配線電極同士の樹脂接合の際、イオンマイグレーションが起き易い材料から成る配線電極幅を他方より細くすることによって、電位差による電界が掛かることを防ぎ、イオンマイグレーション発生成長を抑えることが可能となる。
【００３３】
特に、フラットパネルディスプレイ等のガラス基板上のＡｇ配線電極とフレキシブルプリント基板の配線電極とを異方性導電接着剤を用いて接合する際には、接合箇所でのＡｇイオンマイグレーションを効果的に防ぐことが可能となる。
【００３４】
樹脂接合によって配線間の気泡（ボイド）を排出減少させ、気泡内に含まれる水蒸気を減少できる。マイグレーションを引き起こす主要因の１つである水分（水蒸気）が減少することでマイグレーションしにくくなり、その結果絶縁信頼性が向上する。
【００３５】
又、ボイド部分が樹脂になることで接着面積が増加し、接着強度も高くなる。
【００３６】
Ａｇペースト等を用いた金属配線電極部に発生していた、Ａｇマイグレーションによる電気的短絡を防ぐことにより、隣接配線電極間の絶縁抵抗値低下時間を飛躍的に延ばすことが可能となった。
【００３７】
又、Ａｇペーストを用いた配線電極が可能となったことにより、メッキ配線や蒸着配線に比較して大幅なコストダウンも実現した。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００３９】
＜実施の形態１＞
本実施の形態は、一方の回路基板がフラットパネルディスプレイのガラス（リジッド）基板、他方の回路基板がフレキシブルプリント基板であり、ガラス基板上に形成されたＡｇ配線電極とフレキシブルプリント基板の配線電極とを異方性導電接着剤で樹脂接合した例である。
【００４０】
図１はガラス基板上のＡｇ配線電極と２層フレキシブルプリント基板の配線電極を異方性導電接着剤で樹脂接合した状態を示した模式断面図である。
【００４１】
ガラス基板１のＡｇ配線電極２とフレキシブルプリント基板のＣｕ／Ｎｉ／Ａｕ配線電極３が異方性導電接着剤５を介して電気的接合している。
【００４２】
電極間には導電性フィラー６が介在している。
【００４３】
又、配線間にも、異方性導電接着剤５が充填されている。
【００４４】
ここで、ガラス基板上のＡｇ配線電極２の幅は、フレキシブルプリント基板の配線電極３の幅より細くなっている。この構造によって電界強度の最も強くなる箇所は、Ａｇ配線電極２ではなく、フレキシブルプリント基板の配線電極３の両端１０となる。こちら側の電極は最外層のメッキがＡｕであることからイオンマイグレーションは殆ど起きることはない。
【００４５】
８５℃／８５％の高温高湿環境でＤＣ１０Ｖのバイアス印可テストを行った結果、１０００時間後でも、隣接電極間との電気的短絡（リーク）も発生せず、テスト前と同じＥ８乗Ω以上の絶縁性を維持していた。又、接合部を観察してもＡｇの溶出（マイグレーション）は観察されなかった。
【００４６】
本実施の形態では、Ａｇ配線幅を５０μｍ、Ａｇ配線間幅を１１０μｍ、（１６０μｍピッチ）、配線厚みを５μｍで行った。又、フレキシブルプリント基板の配線幅を８０μｍ、フレキシブルプリント基板の配線間幅を８０μｍ、（１６０μｍピッチ）、配線厚みを１５μｍ、で行った。Ａｇマイグレーションの起き易いＡｇ配線幅をフレキシブルプリント基板の配線幅より細くした。
【００４７】
本実施例では、Ａｇ配線電極とフレキシブルプリント基板配線電極の接合には、ソニーケミカル社製のＡＣＦ：ＣＰ９７３１を用い、１８５℃×４０秒×３ＭＰａで圧着を行った。
【００４８】
フラットパネルディスプレイ上のＡｇ配線電極は、感光性Ａｇペーストを用いフォトリソグラフィーでパターンニングを行った。
【００４９】
フレキシブルプリント基板は、ＮＯＫ社製の無接着タイプＦＰＣを用いた。
【００５０】
＜実施の形態２＞
本実施の形態は、一方の回路基板がプリント基板（リジッド基板）で、他方の回路基板がＴＣＰ（テープキャリアパッケージ）基板であり、プリント基板上に形成されたＣｕ／Ｎｉ／Ａｕメッキ電極とＴＣＰ基板のＣｕ／Ｓｎメッキ電極とを導電性フィラーを含まない樹脂を用いて接合した例である。
【００５１】
図２はプリント基板のＣｕ／Ｎｉ／Ａｕメッキ電極３とＴＣＰのＣｕ／Ｓｎメッキ電極１１を接合樹脂であるＮＣＰ（Ｎｏｎ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｐａｓｔｅ）７を用いて接合した模式断面図である。
【００５２】
本実施の形態では、ＴＣＰの配線幅を７０μｍ、配線間幅を１３０μｍ、（２００μｍピッチ）、配線厚みを１５μｍで行った。又、プリント基板の配線幅を１００μｍ、配線間幅を１００μｍ、（２００μｍピッチ）、配線厚みを３５μｍで行った。Ｓｎマイグレーションの起き易いＴＣＰ配線幅をプリント基板の配線幅より細くした。
【００５３】
本実施の形態で用いたＮＣＰ７は、新日鐵化学社製：エスアレックス  ＮＥＸ−１５１を用い、１７０℃×３０秒×３ＭＰａで圧着した。
【００５４】
ＮＣＰの塗布方法は、ディスペンサーやスクリーン印刷法、転写法等によって形成した。
【００５５】
本実施の形態の構成においても、６０℃／９０％の高温高湿環境でＤＣ１０Ｖのバイアス印加テストを行った結果１０００時間後で隣接電極間との電気的短絡（リーク）は発生せず、テスト前と同じＥ８乗Ω以上の絶縁性を維持していた。又、接合部を観察してもＡｇの溶出（マイグレーション）は観察されなかった。
【００５６】
コストが安いＮＣＰの代わりに取り扱いが容易なＮＣＦを用いても良い。
【００５７】
本発明では、ＡＣＦに樹脂フィラータイプを用いているが、Ｎｉ等の金属フィラータイプを用いても良い。
【００５８】
又、フレキシブルプリント基板はポリイミドベースフィルムと銅箔層を貼り合わせるための接着剤層が無い２層フレキタイプを用いているが、接着層を有する３層フレキタイプでも良い。
【００５９】
フレキシブルプリント基板、プリント基板及びＴＣＰの配線電極材質は、Ｃｕ／Ｎｉ／Ａｕだけでなく、Ｓｎのみ、Ｓｎ−Ｐｂ、Ｓｎ−Ｂｉ、Ｎｉ／Ａｕ、Ａｕのみ等でも良い。
【００６０】
本発明を実施するために望ましい配線電極仕様は、配線幅は４０〜５００μｍ、配線間幅は５０μｍ以上である。
【００６１】
以上の結果から分かるように、２つの電極接合の際、イオンマイグレーションを発生し易い方の電極太さを他方より相対的に細くすることで、電界が掛かることを防ぎ、イオンマイグレーションによる電気的短絡が発生しない信頼性の高い回路基板同士の樹脂接合が可能となった。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、イオンマイグレーションが発生し易い配線材料を使った接合構成の場合でも、発生し易い方の配線太さを他方の配線に対して相対的に細くする、即ち配線材料を変えることなく接合する２つの配線太さの関係を変更することのみでイオンマイグレーションを防ぐことができる。
【００６３】
又、この構造は特に異方性導電接着剤を用いたフラットパネルディスプレイ等のガラス基板上のＡｇ配線電極とフレキシブルプリント基板の配線電極との接合箇所では、Ａｇイオンマイグレーションを防ぐ手段として効果的であり、その結果、絶縁信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施の形態を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態を示す図である。
【図３】回路基板樹脂接合方法の従来例を示す図である。
【符号の説明】
【００６５】
１    ガラス基板
２    Ａｇ配線電極
３    フレキシブルプリント基板電極
４    フレキシブルプリント基板・ベースフィルム
５    異方性導電接着剤（ＡＣＦ、ＡＣＰ）
６    導電性フィラー
７    接合樹脂（ＮＣＦ、ＮＣＰ）
８    Ａｇイオンマイグレーション（位置ズレしている場合）
９    Ａｇイオンマイグレーション（電極幅が太い場合）
１０  電界強度が最も強い箇所
１１  Ｃｕ／Ｓｎメッキ電極
１２  ＴＣＰベースフィルム（接着層＋ＰＩ層）
【図１】
2006253452.tif 000003
【図２】
2006253452.tif 000004
【図３】
2006253452.tif 000005