(57)【要約】【課題】  隣り合う導電部間の絶縁性を高めることができ、しかもコスト低減が可能となる複合基板およびその製造方法を提供する。【解決手段】  基板１の導電部４表面に、外力により変形可能な非導電性樹脂フィルム７を設置し、導電材料からなり、開口部８内径よりも外径が大きい接続粒子９を、その一部が開口部８内に位置するように配置し、基板１、２を互いに接近する方向に押圧することによって接続粒子９を押しつぶすとともに、非導電性樹脂を押しのけて、接続粒子９を介して導電部４、６を導電可能に接合する。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電部を有する一対の基板が互いに接合された複合基板を製造する方法であって、
前記一対の基板のうち少なくとも一方の導電部表面に、開口部を有し、外力により変形可能な非導電性樹脂フィルムを設置するフィルム設置工程と、
導電材料からなり、前記開口部内径よりも外径が大きい接続粒子を、その一部が前記非導電性樹脂フィルムの開口部内に位置するように配置し、前記一対の基板を互いに接近する方向に押圧することによって前記接続粒子を押しつぶすとともに、前記非導電性樹脂を押しのけて、前記接続粒子を介して前記導電部どうしを導電可能に接合する押圧工程と、を含むことを特徴とする複合基板の製造方法。
【請求項２】
前記押しのけられた非導電性樹脂が、前記導電部の周囲に絶縁部を形成することを特徴とする請求項１に記載の複合基板の製造方法。
【請求項３】
前記非導電性樹脂が熱硬化性樹脂であり、前記押圧工程を経た非導電性樹脂を、加熱により硬化させることを特徴とする請求項１または２に記載の複合基板の製造方法。
【請求項４】
前記接続粒子が嵌合可能な嵌合口部を有する配置板を使用し、前記押圧工程において導電部間に挟み込む接続粒子を、前記嵌合口部に嵌合させた状態で導電層表面に配置することを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の複合基板の製造方法。
【請求項５】
前記接続粒子が通過可能な通過口部を有する配置板を使用し、前記押圧工程において導電部間に挟み込む接続粒子を、前記通過口部から落とし込むことによって導電層表面に配置することを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の複合基板の製造方法。
【請求項６】
導電部を有する一対の基板が互いに接合された複合基板であって、
前記一対の基板と、これら基板の導電部の間に圧縮され導電部どうしを導電可能に接合する接続粒子と、導電部表面に形成された非導電性樹脂が押圧変形されて前記導電部の周囲に形成された絶縁部とを備えていることを特徴とする複合基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の基板を接合して得られた複合基板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の小型化、軽量化に伴い、複数の回路基板を互いに接合した複合基板が用いられている。
複合基板としては、一対の基板どうしを、異方性導電膜を用いて接合したものがある（例えば特許文献１を参照）。
図１２は、異方性導電膜を用いた複合基板の一例を示すもので、この複合基板では、第１基板１と第２基板２とが異方性導電膜３１を介して接合されている。
第１および第２基板１、２は、基材３、５の一方の面に、それぞれ端子４、６（導電部）が形成されている。異方性導電膜３１は、導体粒子３２を樹脂材料３３に分散させたものである。
この複合基板では、端子４と端子６との間に介在する導体粒子３２によって、端子４、６が電気的に接続されている。
【特許文献１】特開平５−１９１００８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記複合基板は、高価な異方性導電膜３１を使用するためコストが増大するという問題がある。また、端子４、６と、これに隣接する端子４、６との間に、導体粒子３２を含む異方性導電膜３１が充填されるため、これら端子４、６間の絶縁性が不十分になりやすかった。
また、上記複合基板では、端子４、６の電気的導通は導体粒子３２と端子４、６との間の接触に依存するため、はんだ接合などと比較して端子４、６間の抵抗値が高くなるという問題がある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、隣り合う導電部間の絶縁性を高めることができ、かつ接続される導電部における導電性を高めることができ、しかもコスト低減が可能となる複合基板およびその製造方法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】
【０００４】
本発明の請求項１に係る複合基板の製造方法は、導電部を有する一対の基板が互いに接合された複合基板を製造する方法であって、前記一対の基板のうち少なくとも一方の導電部表面に、開口部を有し、外力により変形可能な非導電性樹脂フィルムを設置するフィルム設置工程と、導電材料からなり、前記開口部内径よりも外径が大きい接続粒子を、その一部が前記非導電性樹脂フィルムの開口部内に位置するように配置し、前記一対の基板を互いに接近する方向に押圧することによって前記接続粒子を押しつぶすとともに、前記非導電性樹脂を押しのけて、前記接続粒子を介して前記導電部どうしを導電可能に接合する押圧工程と、を含むことを特徴とする。
本発明の請求項２に係る複合基板の製造方法は、請求項１において、前記押しのけられた非導電性樹脂が、前記導電部の周囲に絶縁部を形成することを特徴とする。
本発明の請求項３に係る複合基板の製造方法は、請求項１または２において、前記非導電性樹脂が熱硬化性樹脂であり、前記押圧工程を経た非導電性樹脂を、加熱により硬化させることを特徴とする。
本発明の請求項４に係る複合基板の製造方法は、請求項１〜３のうちいずれか１項において、前記接続粒子が嵌合可能な嵌合口部を有する配置板を使用し、前記押圧工程において導電部間に挟み込む接続粒子を、前記嵌合口部に嵌合させた状態で導電層表面に配置することを特徴とする。
本発明の請求項５に係る複合基板の製造方法は、請求項１〜３のうちいずれか１項において、前記接続粒子が通過可能な通過口部を有する配置板を使用し、前記押圧工程において導電部間に挟み込む接続粒子を、前記通過口部から落とし込むことによって導電層表面に配置することを特徴とする。
【０００５】
本発明の請求項６に係る複合基板は、導電部を有する一対の基板が互いに接合された複合基板であって、前記一対の基板と、これら基板の導電部の間に圧縮され導電部どうしを導電可能に接合する接続粒子と、導電部表面に形成された非導電性樹脂が押圧変形されて前記導電部の周囲に形成された絶縁部とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の製造方法では、開口部を有する非導電性樹脂フィルムを用い、開口部内径よりも外径が大きい接続粒子を開口部内に配置し、基板を押圧することによって接続粒子を押しつぶすとともに、非導電性樹脂を押しのけて、接続粒子を介して導電部どうしを導電可能に接合する。
開口部内径よりも外径が大きい接続粒子を用いることによって、接続粒子が開口部内で転動しにくくなるため、接続粒子の位置ずれを防ぎ、接続粒子を正確な位置で導電部に接合することができる。
また、押しつぶされた接続粒子によって導電部どうしが接合されるため、これらの間の導電性を高めることができる。
また、押しのけられた非導電性樹脂によって、隣り合う導電部間の絶縁性を高めるとともに、基板の接合強度を高めることができる。
また、隣り合う導電部間に、非導電性樹脂を容易かつ確実に配置することができ、製造工程を簡略化し、製造コストの削減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照して本発明の複合基板の製造方法の第１の例を詳細に説明する。
図１に示すように、板状の基材３の一方の面に、複数の端子４（導電部）が形成された第１基板１を用意する。
端子４の構成材料としては、銅、クロム、アルミニウム、ニッケル、チタン、チタン−タングステン合金、金のうち１または２以上を挙げることができる。なかでも特に、銅を用いるのが好ましい。端子４の幅は例えば５０μｍ以上であり、厚さは例えば９〜３５μｍである。
【０００８】
図２に示すように、端子４の表面に、非導電性樹脂フィルム７を設置する。
非導電性樹脂フィルム７を構成する非導電性樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂を用いてもよいし、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂などの熱可塑性樹脂を用いてもよいが、特に、熱硬化性樹脂を用いるのが好ましい。
非導電性樹脂フィルム７は、外力が加えられた場合にその外力に従って変形可能であり、表面粘着性を有することが好ましい。
非導電性樹脂フィルム７の厚さは、例えば２０〜１００μｍとすることができる。
【０００９】
非導電性樹脂フィルム７は、端子４表面の一部に相当する位置に、開口部８を有することが好ましい。開口部８は、端子４の中央に形成するのが好ましく、その内径は、接続粒子９の外径より小さくされる。開口部８の内径は２０〜１２０μｍが好ましい。
以下、非導電性樹脂フィルム７を端子４表面に設置する工程をフィルム設置工程という。
【００１０】
次いで、図３に示すように、導電性の接続粒子９を端子４表面に配置する。接続粒子９は、その一部が開口部８内に位置している。
接続粒子９の構成材料としては、金属材料が好ましく、銅、クロム、アルミニウム、チタン、チタン−タングステン合金、金のうち１または２以上を挙げることができる。
また、接続粒子９には、端子４、６の構成材料に比べ、融点が同じまたは低い材料を用いることもできる。例えば、端子４、６に銅を用い、接続粒子９にスズ、亜鉛、アルミニウムのうち１以上を含む材料を用いることができる。
【００１１】
接続粒子９の形状は、特に限定されないが、略球状、略楕円体状、略円柱状、略多角柱状、略円錐状、略多角錐状、直方体などとすることができる。
特に、端子４に対し点接触する形状、例えば球状の接続粒子９を用いると、押圧工程（後述）後における端子４と接続粒子９との間の電気抵抗を低くすることができる。
【００１２】
接続粒子９の外径は、開口部８の内径より大きい。すなわち、接続粒子９の外径に対する開口部８の内径の比は１未満である。この比は０．８以下が好ましい。
開口部８内径よりも外径が大きい接続粒子９を用いることによって、接続粒子９は、開口部８内で転動しにくくなる。このため、接続粒子９の位置ずれを防ぎ、接続粒子９を正確な位置で端子４、６に接合することができる。
接続粒子９の外径に対する開口部８の内径の比は、小さすぎれば接続粒子９が開口部８から転出しやすくなるため、０．２５以上が好ましい。
接続粒子９の直径は、５０μｍ以上、例えば５０〜２００μｍとすると、押圧後の端子４、６と接続粒子９の間の電気抵抗を低くすることができる。
【００１３】
図３に示すように、接続粒子９を非導電性樹脂フィルム７上に配置した状態では、接続粒子９は端子４に達していないが、図４に示すように、接続粒子９を端子４に達するまで押圧することによって、接続粒子９と非導電性樹脂フィルム７との接触面積を大きくし、接続粒子９を非導電性樹脂フィルム７に付着させることができる。これによって、接続粒子９が端子４から転落しにくくなる。
このように、接続粒子９を端子４表面に配置する工程を接続粒子配置工程と呼ぶ。
【００１４】
図５に示すように、板状の基材５の一方の面に、端子６（導電部）が形成された第２基板２を用意する。第２基板２は、第１基板１と同様の構成とすることができる。
第２基板２を、端子６が端子４に向かい合うように配置し、接続粒子９を非導電性樹脂フィルム７とともに端子４、６間に挟み込んだ状態で、第１および第２基板１、２を互いに接近する方向に押圧する。
押圧力は１００ｋｇｆ／ｃｍ２以上、２００ｋｇｆ／ｃｍ２以下が好適である。なお、１ｋｇｆは９．８０６６５Ｎに相当する。
押圧時の温度は１６０℃以上、好ましくは２４０℃以上が好適である。この温度は３００℃以下とするのが好ましい。処理時間は１０分程度が好ましい。
【００１５】
図６に示すように、押圧によって、接続粒子９が押圧方向に押しつぶされる。図示例では、端子４、６に、接続粒子９に沿う凹部１５、１６が形成されるとともに、接続粒子９が押圧方向に圧縮される。
接続粒子９は、端子４、６に対し、金属結合などにより強固かつ導電可能に接合する。
以下、端子４、６間に接続粒子９および非導電性樹脂フィルム７を挟み込んだ状態で、基板１、２を押圧する工程を押圧工程という。
【００１６】
押圧工程では、接続粒子９の圧縮率（圧縮前の接続粒子９の寸法に対する、圧縮による接続粒子９寸法の減少量）は、３０％以上とすることによって、接続粒子９と端子４、６とを強固に接合できる。なお、接続粒子９の寸法とは押圧方向の寸法をいう。
接続粒子９の直径を非導電性樹脂フィルム７の厚さの２．５〜６．５倍として、接続粒子９を非導電性樹脂フィルム７と同程度の厚さまで圧縮することにより、圧縮率は６０〜８５％となる。これによって、接続粒子９と端子４、６とを強固に接合できる。圧縮率は７５〜８５％がより好ましい。
押圧後の接続粒子９の幅は、端子４、６の幅と同じかまたはそれより小さくすることができる。
【００１７】
押圧工程においては、非導電性樹脂フィルム７は、接続粒子９および端子４、６に応じた形状となる。
すなわち、接続粒子９および端子４、６が変形し、これらの隙間が小さくなるに従って、非導電性樹脂は、接続粒子９によって押しのけられ、隣り合う端子４、６間の空間である端子間空間１４に流れ込み、絶縁部１９となる。
図示例では、絶縁部１９は、接続粒子９と端子４、６の周りに、これらを囲むように形成されるため、接続粒子９と端子４、６を外気から遮断し、腐食を防止できる。
また、接続粒子９が介在しない部分である、端子４、６の周縁部１７、１８の間の非導電性樹脂によって端子４、６間の接合強度がさらに高められる。
押圧工程においては、押し出された非導電性樹脂が端子間空間１４を満たすようにすると、隣り合う端子４、６間の絶縁性を高めるとともに、基板１、２の接合強度をさらに高めることができる。
【００１８】
非導電性樹脂として熱硬化性樹脂を用いた場合には、前記押圧工程において、または押圧工程後において、加熱により非導電性樹脂を硬化させ、第１基板１と第２基板２との間の接合強度を高めることができる。加熱温度は、例えば１６０℃以上とすることができる。
例えば、半硬化させたゲル状のエポキシ樹脂を用いて非導電性樹脂フィルム７を形成し、これを加熱しつつ前記押圧を行う方法をとることができる。
以上の過程を経て、第１基板１と第２基板２とが接合された複合基板が得られる。
【００１９】
なお、上記製造方法では、端子４に非導電性樹脂フィルム７を設置したが、非導電性樹脂フィルム７は、端子６の表面に設置してもよいし、端子４、６の両方に設置してもよい。
【００２０】
上記製造方法では、開口部８内径よりも外径が大きい接続粒子９を、開口部８内に配置し、基板１、２を押圧することによって接続粒子９を押しつぶすとともに、非導電性樹脂を押しのけて、接続粒子９を介して端子４、６を導電可能に接合する。
開口部８内径よりも外径が大きい接続粒子９を用いることによって、接続粒子９は、開口部８内で転動しにくくなる。このため、接続粒子９の位置ずれを防ぎ、接続粒子９を正確な位置で端子４、６に接合することができる。
また、押しつぶされた接続粒子９によって端子４、６どうしが接合されるため、これらの間の導電性を高めることができる。
また、押しのけられた非導電性樹脂からなる絶縁部１９によって、隣り合う端子４、６間の絶縁性を高めるとともに、基板１、２の接合強度を高めることができる。
また、端子４、６の周囲の端子間空間１４に、非導電性樹脂を容易かつ確実に配置することができ、製造工程を簡略化し、製造コストの削減を図ることができる。
【００２１】
上記製造方法では、接続粒子９を端子４、６に挟み込んだ状態で、これらが変形するように基板１、２を押圧するので、端子４、６と接続粒子９との間の電気的抵抗を低減するとともに、これらの接合強度を高めることができる。
端子４、６と接続粒子９との間の導電性および接合強度を高めることができる理由については、次の推測が可能である。
端子４、６および接続粒子９の表面には、空気中の酸素の影響により酸化被膜が形成されることがある。
押圧工程においては、端子４、６、接続粒子９が変形する際に酸化被膜が壊れ、端子４、６と接続粒子９とが、酸化被膜が介在することなく、金属結合などにより直接接合されることになる。
従って、これらの間の電気的抵抗を抑えるとともに、接合強度を高めることができる。
また、基板１、２を、安価な接続粒子９を介して接合するので、高価な異方性導電膜を使用する場合に比べ、低コスト化が可能となる。
【００２２】
上記製造方法によって得られた複合基板において、端子４、６と接続粒子９と境界部分のうち一部領域には、非導電性樹脂が介在することがある。
【００２３】
図７〜図９に示すように、接続粒子９を非導電性樹脂フィルム７上に配置する際には、端子４に相当する位置に、接続粒子９の外径より小さい内径の嵌合口部１０を有する配置板１１を使用することができる。
例えば、図示せぬ減圧手段によって配置板１１の嵌合口部１０内の気圧を大気圧より低くして接続粒子９を嵌合口部１０に保持させた状態で、接続粒子９を非導電性樹脂フィルム７上に配置する方法をとることができる。
【００２４】
図１０および図１１に示すように、接続粒子９を非導電性樹脂フィルム７上に配置する際には、端子４に相当する位置に、接続粒子９が通過可能な通過口部２０を有する配置板２１を使用し、通過口部２０を通して接続粒子９を非導電性樹脂フィルム７上に落とし込む方法をとることもできる。
【００２５】
端子４に相当する位置に嵌合口部１０または通過口部２０を有する配置板１１、２１を用いることによって、接続粒子９を端子４に対し正確な位置に配置することができる。
なお、接続粒子９を把持するマウンタを用いて接続粒子９を非導電性樹脂フィルム７上に供給することもできる。
【００２６】
また、上記製造方法では、一対の端子４、６に対し１つの接続粒子９を用いたが、複数の接続粒子９を用いることもできる。
【実施例】
【００２７】
（実施例１）
基板１、２として、ポリイミドからなる基材３（厚さ２５μｍ）上に、銅箔（厚さ１８μｍ）が張りあわされた銅張積層板（（株）新日鐵化学製ＰＮＳ１０１８ＥＥＷ）を使用した。これをエッチング処理することにより、幅４００μｍの端子４、６を形成した。
非導電性樹脂としてエポキシ樹脂を主成分とするフィルム（日立化成（株）製ＮＣＦ−Ｆ）を用意し、端子４、６に相当する箇所に、ＵＶ−ＹＡＧレーザにて直径８０μｍの開口部８を形成した。このフィルムを端子４、６に貼ることによって非導電性樹脂フィルム７（厚さ５０μｍ）を形成した。
無酸素銅からなる球状の接続粒子９（直径２００μｍ）を基板１の非導電性樹脂フィルム７の開口部８に配置した。
基板２を、端子４、６が向かい合うように基板１に重ね、プレス装置を用いて、温度２４０℃、圧力１００ｋｇｆ／ｃｍ２で１０分間押圧することによって、基板１、２を接続した。押圧後の接続粒子９の厚さは６０μｍとなった。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明の複合基板には、プリント配線基板などの回路基板を適用することができる。また、半導体基板を使用することもできる。
本発明の複合基板は、例えば、２つのプリント配線基板を接合した構成とすることができる。また、プリント配線基板と半導体基板とを備えた構成としてもよいし、２つの半導体基板を接合した構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の複合基板の製造方法の一例を説明する工程図である。
【図２】前図に続く工程図である。
【図３】前図に続く工程図である。
【図４】前図に続く工程図である。
【図５】前図に続く工程図である。
【図６】前図に続く工程図である。
【図７】本発明の複合基板の製造方法の他の例を説明する工程図である。
【図８】前図に続く工程図である。
【図９】前図に続く工程図である。
【図１０】本発明の複合基板の製造方法のさらに他の例を説明する工程図である。
【図１１】前図に続く工程図である。
【図１２】従来の複合基板の一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００３０】
１…第１基板、２…第２基板、３、５…基材、４、６…端子（導電部）、７…非導電性樹脂フィルム、８…開口部、９…接続粒子、１０…嵌合口部、１１、２１…配置板、１９…絶縁部、２０…通過口部
【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】
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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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