(57)【要約】      （修正有）【課題】接続対象の基板との間に熱膨張係数差があっても、本構成を有していない場合と比べて接続部の電極のピッチを狭くすることができる配線基板及び接続構造を提供する。【解決手段】ＦＰＣ２０は、絶縁材料から形成された基材２１と、基材２１の第２の主面２１ｂに基材２１の端面２１ｄに沿って配列された複数の電極２４ａと複数の電極２４ａにそれぞれ接続された配線パターン２４ｂとを含む複数の導電パターン２４と、を備え、基材２１は、予め定められた数の電極２４ａからなる電極群２４ｃ間に切欠き２７が設けられている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁材料から形成された基材と、
前記基材の表面に前記基材の端面に沿って配列された複数の電極と前記複数の電極にそれぞれ接続された配線パターンとを含む複数の導電パターンと、を備え、
前記基材は、予め定められた数の前記電極からなる電極群間に切欠きが設けられた配線基板。
【請求項２】
前記基材は、厚さが５０μｍ以下のフレキシブルプリント基板用の基材である、
請求項１に記載の配線基板。
【請求項３】
前記電極群における前記電極間は、第１のピッチで形成され、
ある前記電極群とこれに隣接する前記電極群との間における隣り合う電極間は、前記第１のピッチよりも大きい第２のピッチで形成された、
請求項１又は２に記載の配線基板。
【請求項４】
前記切欠きは、前記基材の前記端面と交差する方向において、前記端面から前記電極の後端までの長さよりも長い、
請求項１から３のいずれか１項に記載の配線基板。
【請求項５】
前記導電パターンは、前記電極の幅よりも前記配線パターンの幅の方が小さく形成され、
前記切欠きは、前記基材の前記端面側は第１の幅を有し、前記基材の前記端面と反対側は前記第１の幅よりも大きい第２の幅を有する、
請求項１から４のいずれか１項に記載の配線基板。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の配線基板と、
複数のパッドが形成された接続対象の基板と、
前記配線基板の前記複数の電極を前記接続対象の基板の前記複数のパッドに接続する異方導電性材料と、
を備えた接続構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線基板及び接続構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、溶融ハンダによる短絡やフラックスによる絶縁抵抗の低下を防止するため、他の回路基板に接続されるフレキシブルプリント基板として、接続パターンの両側に溝を設けたフレキシブルプリント基板が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載されたフレキシブルプリント基板は、基材と、基材の一方の面に互いに並行に形成された複数の接続パターンとを備え、他の回路基板に導体パターンと接続される接続部の全長に亘って接続パターンの両側に溝を形成したものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平５−３６８７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
回路基板とフレキシブルプリント基板との間に熱膨張係数差があると、ハンダ接続時の加熱により接続パターンのピッチと導体パターンのピッチに差が生じ、両者の間がずれて接続不良を起こすおそれがある。このため、接続パターン及び導体パターンのピッチを狭くして本数を増やすことが難しく、パターンの本数に制限があった。
【０００６】
本発明の目的は、接続対象の基板との間に熱膨張係数差があっても、本構成を有していない場合と比べて接続部の電極のピッチを狭くすることができる配線基板及び接続構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
［１］絶縁材料から形成された基材と、
前記基材の表面に前記基材の端面に沿って配列された複数の電極と前記複数の電極にそれぞれ接続された配線パターンとを含む複数の導電パターンと、を備え、
前記基材は、予め定められた数の前記電極からなる電極群間に切欠きが設けられた配線基板。
［２］前記基材は、厚さが５０μｍ以下のフレキシブルプリント基板用の基材である、前記［１］に記載の配線基板。
［３］前記電極群における前記電極間は、第１のピッチで形成され、
ある前記電極群とこれに隣接する前記電極群との間における隣り合う電極間は、前記第１のピッチよりも大きい第２のピッチで形成された、前記［１］又は［２］に記載の配線基板。
［４］前記切欠きは、前記基材の前記端面と交差する方向において、前記端面から前記電極の後端までの長さよりも長い、前記［１］から［３］のいずれかに記載の配線基板。
［５］前記導電パターンは、前記電極の幅よりも前記配線パターンの幅の方が小さく形成され、
前記切欠きは、前記基材の前記端面側は第１の幅を有し、前記基材の前記端面と反対側は前記第１の幅よりも大きい第２の幅を有する、前記［１］から［４］のいずれかに記載の配線基板。
［６］前記［１］から［５］のいずれかに記載の配線基板と、
複数のパッドが形成された接続対象の基板と、
前記配線基板の前記複数の電極を前記接続対象の基板の前記複数のパッドに接続する異方導電性材料と、を備えた接続構造。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１、６に係る発明によれば、接続対象の基板との間に熱膨張係数差があっても、本構成を有していない場合と比べて接続部の電極のピッチを狭くすることができる。
請求項２に係る発明によれば、フレキシブル性を確保することができる。
請求項３に係る発明によれば、第１のピットと第２のピッチが等しい場合と比べて電極の接続の信頼性が高くなる。
請求項４、５に係る発明によれば、電極全体の接続不良を抑制することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る導体接続構造の要部を示す平面図である。
【図２】図２（ａ）は、加熱前の状態を示す図１のＡ−Ａ線断面図、図２（ｂ）は、加熱後の状態を示す図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図３は、フレキシブルプリント基板を実装される面側から見た要部平面図である。
【図４】図４は、異方導電性ペースト３０のセルフアライメント機構を説明するため図であり、（ａ）は加熱前の要部断面図、（ｂ）は加熱後の要部断面図である。
【図５】図５は、本発明の第２の実施の形態に係るフレキシブルプリント基板を実装される面側から見た要部平面図である。
【図６】図６は、本発明の第３の実施の形態に係るフレキシブルプリント基板を実装される面側から見た要部平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、各図中、実質的に同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付してその重複した説明を省略する。なお、図面のスケールや形状は、発明の特徴を分かり易くするために強調している部分を含んでおり、必ずしも実際の部材のスケールや形状と同一ではない。
【００１１】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る導体接続構造の要部を示す平面図である。なお、図１は、加熱前の状態を示す。図２（ａ）は、加熱前の状態を示す図１のＡ−Ａ線断面図、図２（ｂ）は、加熱後の状態を示す図１のＡ−Ａ線断面図である。図３は、フレキシブルプリント基板を実装される面側から見た要部平面図である。
【００１２】
本実施の形態に係る導体接続構造は、図１に示すように、プリント配線板（以下「ＰＷＢ（Printed Wiring Board）基板」という。）１０と、ＰＷＢ基板１０に実装されたフレキシブルプリント基板（以下「ＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）基板」という。）２０と、ＰＷＢ基板１０のパッド１２ａとＦＰＣ２０の電極２４ａとを加熱のみでハンダ接続する異方導電性ペースト３０とを備える。ここで、ＰＷＢ基板１０は、接続対象の基板の一例である。ＦＰＣ２０は、配線基板の一例である。異方導電性ペースト３０は、異方導電性材料の一例である。
【００１３】
（ＰＷＢ基板の構成）
ＰＷＢ基板１０は、図１及び図２に示すように、ガラスエポキシ樹脂等の絶縁材料から形成された基材１１と、基材１１の実装される面１１ａに形成された複数の導電パターン１２と、一対のダミーパターン１３とを備えたリジッド基板である。なお、ＰＷＢ基板１０の代わりにフレキシブルプリント基板を用いてもよい。
【００１４】
各導電パターン１２は、パッド１２ａとパッド１２ａに接続された導電パターン１２ｂとを含む。ダミーパターン１３は、ＦＰＣ２０の後述するダミーパターン２６（図３参照）に対応する位置に形成されている。
【００１５】
（ＦＰＣの構成）
ＦＰＣ２０は、図１〜図３に示すように、第１の主面２１ａ及び第２の主面２１ｂを有するポリイミド等の絶縁材料から形成された基材２１と、基材２１の第１の主面２１ａ側に接着層２２を介して形成された保護層２５と、基材２１の第２の主面２１ｂ側に接着層２２を介して形成された複数の導電パターン２４と、基材２１の第２の主面２１ｂの角部２１ｃに形成された一対のダミーパターン２６とを備える。
【００１６】
ダミーパターン２６は、角部２１ｃだけでなく、角部２１ｃから端面２１ｄと反対の方向に５〜２０ｍｍ程度離れた位置にも形成するのが好ましい。これにより、異方導電性ペースト３０による接続が補強される。
【００１７】
複数の導電パターン２４は、基材２１の第２の主面２１ｂに基材２１の端面２１ｄに沿って配列された複数の電極２４ａと、複数の電極２４ａにそれぞれ接続された配線パターン２４ｂとを含む。電極２４ａの幅は、配線パターン２４ｂの幅よりも大きく形成されている。複数の導電パターン２４は、基材２１の端面２１ｄとの間にギャップｇ（例えば０．１ｍｍ以上）を設けている。複数の導電パターン２４及びダミーパターン２６は、銅箔等の金属箔から形成されている。電極２４ａは、十分な信頼性を確保するため、表面にＡｕメッキを施すのが好ましいが、Ｎｉメッキで代用してもよく、メッキ無しでもよい。
【００１８】
基材２１は、予め定められた数（２つ以上）の電極２４ａからなる電極群２４ｃ間に切欠き２７が設けられている。基材２１の切欠き２７間の部分を接続部２８とする。基材２１の厚さは、フレキシブル性を確保するため、５０μｍ以下又は３０μｍ以下が好ましい。切欠き２７は、基材２１の端面２１ｄに交差する方向（例えば直交する方向）において、端面２１ｄから電極２４ａの後端までの長さよりも長い。すなわち、切欠き２７は、ギャップｇと電極２４ａの長さＳとの合計よりも長い長さＬを有する。ＰＷＢ基板１０に対して異種材料からなるＦＰＣ２０が加熱されると、熱膨張係数の違いで位置ずれが生じる。ＦＰＣは、通常０．２〜１．０ｍｍのピッチで多数の電極を形成して使用する場合が多く、特に狭ピッチの場合には位置ずれに対する許容値が小さく高精度の位置合わせが求められる。例えば、電極２４ａ間のピッチが０．２ｍｍの場合、単純に０．１ｍｍの位置ずれで誤接触してしまうことになる。本実施の形態の切欠き２７は、ハンダ接続する際にＰＷＢ基板１０とＦＰＣ１０との間の熱膨張係数差によって生じる位置ずれを抑制する機能を果たす。
【００１９】
電極群２４ｃにおける電極２４ａ間は、第１のピッチＰ１で形成され、ある電極群２４ｃとこれに隣接する電極群２４ｃとの間における隣り合う電極２４ａ間は、第１のピッチＰ１よりも大きい第２のピッチＰ２で形成されている。電極群２４ｃにおける電極２４ａ間の第１のピッチＰ１は、０．２〜１．０ｍｍが好ましい。
【００２０】
ＦＰＣ２０の基材２１とＰＷＢ基板１０の基材１１との間の熱膨張係数差をΔσ（１０−６／Ｋ）、ＦＰＣ２０とＰＷＢ基板１０とを接続する際の加熱温度と常温との温度差をΔＴ（Ｋ）とすると、接続部２８の幅Ｗ（ｍｍ）は、次の式（１）で表すことができる。
Ｗ＜｛Ｐ１／（２×Δσ・ΔＴ）｝      ・・・（１）
【００２１】
例えば、Ｐ１＝０．５ｍｍ、Δσ＝１４．９×１０−６／Ｋ、ΔＴ＝１５６Ｋとすると、式（１）の右辺は、
右辺＝｛０．５／（２×１４．９×１０−６×１５６）｝
＝１０７．６ｍｍ
となる。これにマージンをとって接続部２８の幅ＷをＷ＝１０７．６ｍｍ／２＝５３．８ｍｍ以下とするのが実用的である。
【００２２】
また、例えば、Ｐ１＝０．２ｍｍ、Δσ＝１４．９×１０−６／Ｋ、ΔＴ＝１５６Ｋとすると、式（１）の右辺は、
右辺＝｛０．２／（２×１４．９×１０−６×１５６）｝
＝４３．０ｍｍ
となる。これにマージンをとって接続部２８の幅ＷをＷ＝４３．０ｍｍ／２＝２１．５ｍｍ以下とするのが実用的である。
【００２３】
ＦＰＣ２０は、例えば、次のように作製される。片面に例えばＣｕ箔が貼り付けられた基板を準備する。Ｃｕ箔に対してフォトリソグラフィーでパターニングを行い、複数の導電パターン２４を含む回路及び一対のダミーパターン２６を形成する。電極２４ａの端面２０ａ側をエッチングして電極２４ａと端面２０ａとの間にギャップｇを設ける。次に、保護層２５となる熱圧着フイルムとしてのポリイミドフイルムを張り合わせてＦＰＣ２０を作製する。
【００２４】
（異方導電性ペーストの構成）
異方導電性ペースト３０は、高分子材料３１に融点が例えば１８５℃以下の低温ハンダ（以下単に「ハンダ」という。）３２を分散させたものである。異方導電性ペースト３０は、加熱されることにより、高分子材料３１中に分散したハンダ３２が移動し成長（凝集ともいう。）して近く（例えば1ｍｍ以下）に導体があると、導体にハンダ成長部３３を形成する。
【００２５】
図４は、異方導電性ペースト３０のセルフアライメント機構を説明するため図であり、（ａ）は加熱前の要部断面図、（ｂ）は加熱後の要部断面図である。
【００２６】
異方導電性ペースト３０を加熱する前は、図４（ａ）に示すように、ハンダ３２が分散した状態であるので、ＰＷＢ基板１０のパッド１２ａとＦＰＣ１０の電極２４ａとは、ハンダ接合されていない。異方導電性ペースト３０を加熱すると、ＰＷＢ基板１０のパッド１２ａとＦＰＣ１０の電極２４ａと間の距離が一定の値（例えば１ｍｍ）以下であるので、異方導電性ペースト３０が有するセルフアライメント機構によりＰＷＢ基板１０のパッド１２ａとＦＰＣ１０の電極２４ａが図４（ａ）の矢印に示す方向に互いに引き寄せられるとともに、図４（ｂ）に示すように、パッド１２ａと電極２４ａとの間でハンダ３２が成長してハンダ成長部３３が形成されてパッド１２ａと電極２４ａとがハンダ接合される。
【００２７】
（ＰＷＢ基板１０へのＦＰＣ２０の実装方法）
次に、ＰＷＢ基板１０へのＦＰＣ２０の実装方法の一例について説明する。異方導電性ペースト３０を図１及び図２（ａ）に示すように、導電パターン２４の電極２４ａを形成している領域だけではなく、ＦＰＣ２０の両面に塗布する。その後、異方導電性ペースト３０を例えば１５０℃以上の温度で一定時間（例えば６０秒間）加熱することでハンダ接続する。異方導電性ペースト３０の加熱の際に接続部２８の幅Ｗが大きくなるが、その変化量は切欠き２７で吸収されるため、ＰＷＢ基板１０とＦＰＣ２０との間に熱膨張係数差があってもパッド１２ａに対する電極２４ａの位置ずれが抑制される。
【００２８】
［第２の実施の形態］
図５は、本発明の第２の実施の形態に係るフレキシブルプリント基板を実装される面側から見た要部平面図である。本実施の形態は、第１の実施の形態とは切欠き２７の形状が異なり、他は第１の実施の形態と同様に構成されている。以下、異なる点を中心に説明する。
【００２９】
本実施の形態の切欠き２７は、基材２１の端面２１ｄと反対側に円形の拡幅部２７ａを追加したものである。この切欠き２７は、基材２１の端面２１ｄ側は第１の幅ｗ１を有し、基材２１の端面２１ｄと反対側の拡幅部２７ａは第１の幅ｗ１よりも大きい第２の幅ｗ２を有する。切欠き２７の第１の幅ｗ１の部分は長さＬ１を有し、第２の幅ｗ２の部分は長さＬ２を有する。切欠き２７は、ギャップｇと電極２４ａの長さＳとの合計よりも長い長さＬを有する。また、切欠き２７の第１の幅ｗ１の部分の長さＬ１をギャップｇと電極２４ａの長さＳとの合計にほぼ等しくしている。本実施の形態によれば、基材２１の端面２１ｄと反対側に拡幅部２７ａを設けることにより、第１の実施の形態よりも切欠き２７の変形がしやすくなる。
【００３０】
［第３の実施の形態］
図６は、本発明の第３の実施の形態に係るフレキシブルプリント基板を実装される面側から見た要部平面図である。本実施の形態は、第１の実施の形態とは切欠き２７の形状が異なり、他は第１の実施の形態と同様に構成されている。以下、異なる点を中心に説明する。
【００３１】
本実施の形態の切欠き２７は、基材２１の端面２１ｄと反対側に矩形の拡幅部２７ａを追加したものであり、寸法の関係は第２の実施の形態と同様の関係になっている。すなわち、ｗ２＞ｗ１、ｇ＋Ｓ≒Ｌ１、ｇ＋Ｓ＜Ｌの関係を有する。本実施の形態によれば、基材２１の端面２１ｄと反対側に拡幅部２７ａを設けることにより、第１の実施の形態よりも切欠き２７の変形がしやすくなる。
【００３２】
以下に、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
【実施例１】
【００３３】
本実施例１は、第１の実施の形態に対応するものである。ＦＰＣ２０は、エッチングなどの加工を施し回路及び電極２４ａが形成されている。電極２４ａにはＡｕメッキを施した一般的な仕様である。電極２４ａの第１のピッチＰ１は０．３ｍｍである。熱膨張係数を測定すると、ＦＰＣ２０は２６．８ｐｐｍ／Ｋ、ＦＲ４基板からなるＰＷＢ基板１０は１４．０ｐｐｍ／Ｋであったので、熱膨張係数の差（Δσ）は１２．８ｐｐｍ／Ｋであった。
【００３４】
ＦＰＣ同士の接続を考える場合においては、熱膨張係数の差を考慮する必要が無いが、異種材料同士を接続する場合には、熱膨張係数を考慮する必要がある。また、ＦＰＣ等積層構造の材料は、基材２１の熱膨張係数のみでは全体の熱膨張係数を判断できず、接着層２２などを含めた実測値を元に電極２４ａのピッチや接続部２８の幅Ｗを計算する必要がある。
【００３５】
接続部２８の幅Ｗを７５ｍｍとし、接続部２８間に切欠き２７を設けたＦＰＣ２０を作製する。ＦＰＣ２０の総幅は１３０ｍｍであり、３つの接続部２８を有する。
【００３６】
次に、ＰＷＢ基板１０にＦＰＣ２９を接続する。まず、異方導電性ペースト（積水化学工業製、異方導電ペースト）３０を接続させたい部分に塗布する。このとき、ＦＰＣ２０の固定は位置合わせを正確に行う必要はなく、ある程度の異動が可能な状態にしておく。次に、異方導電性ペースト３０を１８０℃で６０秒間加熱することで、電極２４ａ近辺にハンダ３２が移動して電極２４ａとパッド１２ａとの良好なハンダ接続が行えたことを確認できた。
【実施例２】
【００３７】
本実施例２は、第２の実施の形態に対応したものである。また、実施例２は、実施例１とは、ＦＰＣ２０の電極２４ａのピッチ、接続部２８の幅、ＦＰＣ２０の全体の幅が異なる。本実施例２の電極２４ａの第１のピッチＰ１は０．２ｍｍ、接続部２８の幅Ｗは２５ｍｍ、全体の幅は８５ｍｍである。実施例２は、実施例１と同じ方法で、ＦＰＣ２０をＦＲ４基板からなるＰＷＢ基板１０に異方導電性ペースト３０を用いて接続した。電極２４ａとパッド１２ａとの良好なハンダ接続が行えたことを確認できた。
【実施例３】
【００３８】
本実施例３は、第３の実施の形態に対応したものである。また、実施例３は、実施例１とは、切欠き２７の形状が異なるだけで、他は実施例１と全く同じ方法で、ＦＰＣ２０をＦＲ４基板からなるＰＷＢ基板１０に異方導電性ペースト３０を用いて接続した。電極２４ａとパッド１２ａとの良好なハンダ接続が行えたことを確認できた。
【００３９】
なお、本発明の実施の形態は、上記実施の形態及び実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲内で種々に変形、実施が可能である。例えば、上記実施の形態では、配線基板としてＦＰＣについて説明したが、配線基板としてフレキシブルフラットケーブル（ＦＦＣ：Flexible Flat Cable）でもよい。また、接続対象の基板にも配線基板と同様に切欠きを設けてもよい。
【００４０】
また、本発明の要旨を変更しない範囲内で、上記実施の形態の構成要素の一部を省くことが可能であり、上記実施の形態のフローにおいて、ステップの追加、削除、変更、入替え等が可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１０…ＰＷＢ基板、１１…基材、１１ａ…基材の実装される面、
１２…導電パターン、１２ａ…パッド、１２ｂ…配線パターン、
１３…ダミーパターン、２０ａ…端面、２１…基材、２１ａ…第１の主面、
２１ｂ…第２の主面、２１ｃ…角部、２１ｄ…端面、２２…接着層、
２４…導電パターン、２４ａ…電極、２４ｂ…配線パターン、２４ｃ…電極群、
２５…保護層、２６…ダミーパターン、２６…接続部、２７ａ…拡幅部、
２８…接続部、３０…異方導電性ペースト、３１…高分子材料、３２…ハンダ、
３３…ハンダ成長部、
ｇ…ギャップ、Ｐ１…第１のピッチ、Ｐ２…第２のピッチ、Ｗ…接続部の幅、
ｗ１…第１の幅、ｗ２…第２の幅
【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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