JPH041476B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は新規かつ改良された電気接続構造なら
びにその接続方法に関するものである。

従来、少なくとも２枚の同種または異種のプリ
ント回路基板の相対向する引出接続端子部間を接
続したり、あるいはプリント回路基板の接続端子
部に相対してフラツトワイヤーケーブルの接続端
子部を接続する方法の１つとして、平行導電路か
らなる相対向する接続端子部間に、各種電導性粒
子や導電性短繊維（一般に配向されている）を分
散配合してなる接着性有機高分子マトリツクスの
層を介在させて、接着接続する方法および構造が
知られている。

しかしながら、上記導電性粒子や導電性短繊維
は、そのすべてを同じ粒径あるいは同じ長さとす
ることが実質的に不可能で、したがつて、接続部
の対向接続端子間は該対向接続端子間に介在する
導電体粒子あるいは導電性繊維のうち、粒径ある
いは長さの分布の内で最も含有率の少ない方に属
する粒径の大きなもの、あるいは長さの長いもの
によつて対向端子間の距離が規制され、この粒径
または長さの大きい（長い）もののみによつて導
通が得られ粒度分布の大部分の割合を占める±σ
の範囲の導電性粒子あるいは導電性繊維は直接導
通に関与しないため、、導通密度が小さく、従つ
て対向する端子の水平投影面が重なり合う、換言
すれば端子の接続のための対向面積の大きいとこ
ろでしか信頼度の高い電気的接続が得られず、そ
の結果上記した接続方法では実装密度が上らず、
小間隔端子配列には不適で、しかも固化後の有機
高分子マトリツクスとそれに含まれる導電性粒子
あるいは導電性短繊維との間には熱膨張に差があ
るため、その接触状態は熱変化に対して極めて不
安定であつて電気的接続の信頼性が低いものであ
つた。

本発明はかかる不利、欠点を解決するべく提案
された新規かつ改良された電気接続構造に関する
ものであつて、これは回路基板上の接続端子部お
よび／または部品の接続端子部間を、接着性有機
高分子マトリツクス中に該マトリツクス100要領
部に対し0.05〜40容量部の導電性粉粒体を分散配
合してなる異方導電体層を介して電気的に接続し
てなる接続構造であつて、上記接続端子部の少な
くとも一方の接続端子電極を金属箔などの導電性
被覆層を有する250℃以下の熱的変態点を有する
材質でもつて構成し、上記導電性粉粒体を上記端
子の該熱的変態点を有する材質に喰込ませてなる
ことを特徴とするものであり、本発明はまた上記
のような電気接続構造を得るための接続方法を提
供するものであつて、これは少なくとも一方の接
続端子部の端子を導電性被覆層を有する250℃以
下の熱的変態点を有する材質をもつて構成してな
る回路基板および／または部品の相対向する接続
端子部間に、接着性有機高分子マトリツクス100
容量部に対し0.05〜40容量部の導電性粉粒体を分
散配合してなる絶縁性物質のフイルム状ないしシ
ート状成形体を配置し、該接続端子部間を250℃
以下の温度下に加圧して該マトリツクスを塑性流
動させ、上記導電性粉粒体を上記端子を構成する
熱的変態点を有する材質に喰込ませた後冷却固化
させることを特徴とするものである。

以下、本発明を詳細に説明すると、本発明の接
続構造は相対向する同種または異種のプリント回
路基板間の接続はもとより、これら各プリント基
板に対する各種回路部品の接続のほか、これら部
品間の接続にも適用できるもので、特に本発明で
いう部品の内には、ICパツケージ、ICキヤリア、
その他各種半導体装置または素子、あるいはセラ
ミツク素子などのいわゆる回路部品、回路素子の
他に、液晶、EL、LED等の各種表示装置ないし
素子、さらにはフラツトワイヤーケーブル等が含
まれ、この部品は部品の表面に平行導電路からな
る引出接続端子部を設けてなるものおよび複数の
リード線あるいはリード端子を有するいわゆる有
端子部品のいずれもが含まれるのである。

まず、本発明において各種プリント回路基板上
の引出接続端子および／または部品の接続端子
は、相対向する端子の少なくとも一方が、導電性
被覆箔を有する250℃以下の熱的変態点を有する
材質で構成する必要があるが、この熱的変態点を
有する材質としては、例えば錫（融点232℃）、
ハンダ（融点183℃）等の低融点金属ないし合金
や、金属粉末、カーボンブラツク、グラフアイ
ト等の導電性粉粒体をフイラーとした導電性ペー
スト、導電性インク、導電性塗料、導電性接着剤
からなるものが例示され、またこの熱的変態点を
有する材質を被覆する層（箔）としては、従来公
知の端子を構成する部材からなる箔、たとえば
（ｃ−１）カーボン層や、銅、アルミニウム、ニ
ツケル、金等の金属箔や、（ｃ−２）エポキシ樹
脂、ポリアミド樹脂、ジアリルフタレート樹脂、
ポリイミド樹脂、あるいは他の化合物を添加ない
し化合させてなる変性樹脂、トリアジン樹脂、ポ
リイミド、ポリエチレンテレフタレート等にカー
ボンブラツクや金属粉粒末を分散配合してなる等
方導電性フイルムやあるいは（ｃ−３）このフイ
ルムないし箔に必要に応じて貴金属等のめつきを
施したフイルムないし箔から構成されるが、いず
れにしてもこの箔は、後述する接着性有機高分子
マトリツクス中に分散配合された導電性粉粒体に
よつて喰破られる程度のものとされる。

上記接続端子は通常これを回路基板表面あるい
は部品の表面に密に平行配列して、一括して接
着、接続する場合、その厚みは少なくとも２〜
3μｍ以上あればよく、またそれが塗膜あるいは
銅箔等で構成された10〜40μｍの厚みのものは、
その隣接間隙が100μｍ以上あれば、DC500V印加
で2000MΩ、１分間の絶縁耐力を有する。

一方、本発明における接着性有機高分子マトリ
ツクスは、たとえばポリアミド、ポリエチレン、
ポリプロピレン、ポリ酢酸ビニル、ポリメチルメ
タアクリレート、ポリエステル、ポリウレタン、
あるいはこれらの共配合、共重合、またはエポキ
シ樹脂、フエノール樹脂、ウレタン樹脂、未硬化
ニトリルゴム、未硬化ブチルゴム、未硬化クロロ
プレンゴム、未硬化シリコーンゴムあるいはこれ
ら熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、ゴム状体等を２
種以上含む変性樹脂等を、ホツトメルト接着性組
成物、粘着組成物等の形態として選ばれ、必要に
応じて添加される、硬化剤、架橋剤、その助剤、
補強充填剤、顔料、安定剤、チタン有機化合物、
シラン化合物等のカツプリング剤、増粘剤等を含
むことができ、250℃以下好ましくは250℃〜60℃
の範囲で塑性流動するものとされる。

上記接着性有機高分子マトリツクスには、導電
性粉粒体として、金、銀、銅、アルミニウム、ニ
ツケル、タングステン、チタン、コバルトあるい
はこれらを含む合金、タングステンカーバイド、
チタンカーバイト、ニツケルカルボニル等の導電
性金属化合物単体の粉粒を分散配合したもの、あ
るいは上記金属粉粒体やカーボンラツクを導電性
付与剤として、これらを熱硬化性樹脂マトリツク
スあるいは高融点熱可塑性樹脂マトリツクス、た
とえばフエノール樹脂、エポキシ樹脂、シリコー
ン樹脂あるいはこれらの変性樹脂、６−６ナイロ
ン、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミドイ
ミド、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリ
エーテル、ポリアリレート、ポリアクリロニトリ
ル等に分散配合し、その比抵抗を10^-4〜10²Ω・
cmの導電性を有する成形体としたのち、これを粉
砕して粉粒体としたもの、さらには導電性有機金
属化合物、導電性有機高分子物質、その他人造グ
ラフアイト等の粉粒体の0.5〜2000μｍの粒径か
ら、たとえば400メツシユパス平均粒径7μｍ、1μ
ｍ〜325メツシユパス平均粒径10μｍとしたもの
が適宜選択される。

上記した導電性粉粒体は、上記接着性有機高分
子マトリツクスに対する分散性、前記接続端子の
材質によつて適宜選択使用されるが、導電性粉粒
体の分散配合に際して、これが該有機高分子マト
リツクスの溶融状態もしくは、溶剤を加えた溶液
の状態で、溶融状態、溶液状態に融解ないし大き
く膨潤されないように導電性粉粒体と接着性有機
高分子マトリツクスとの相溶性を予じめ調べ、互
いに親和性の小さいもの同志の組合せを選択する
よう留意することが望ましい。

上記接着性有機高分子マトリツクスに対する導
電性粉粒体の配合割合については、導電性粉粒体
を分散配合した際に導電性粉粒体が膨潤したり、
溶融したりして接着性有機高分子マトリツクス自
体に導電性が付与されないよう（絶縁性を損なわ
ないよう）に、接着性有機高分子マトリツクス
100容量部に対して導電性粉粒体を0.05〜40容量
部、好ましくは0.5〜30容量部、さらに好ましく
は２〜25容量部とされる。なお、導電性粉粒体の
配合割合はその粉粒径の小さいものの分布割合が
多いもの程その配合割合を少なくできるが、しか
し0.05容量部より少ないと接続構造体の導通密度
が小さいものとなつて接続の信頼性が低くなり、
逆に40容量部を超えると、接続構造体を得るに際
して加熱加圧するとき、導電性粉粒体間に横への
連鎖が生じやすく、隣接端子間の絶縁性維持が困
難になるという理由に基づいたものである。

このようにして導電性粉粒体の分散配合された
接着性有機高分子マトリツクスは、本発明におい
ては通常、フイルム状ないしシート状に成形され
るか、あるいは塗膜の形態で接続端子部の表面に
形成される。このフイルム状ないしシート状成形
体は、導電性粉粒体の分散配合された接着性有機
高分子マトリツクスを離型剤が塗布されたプラス
チツクフイルムないしシートあるいは天然、合成
紙に塗布ないしトツピングすることにより容易に
得ることができ、これは通常該離型紙と共に種々
形状に裁断され、使用に際して該離型紙が引剥さ
れる。上記フイルム状ないしシート状成形体ある
いは塗膜の厚さは、その中に含まれる導電性粉粒
体の最大粒径より大きく、最大粒径の３倍以下、
好ましくは２倍以下、さらに好ましくは1.5倍以
下とされるが、これはその厚さが厚すぎると絶縁
性マトリツクスの層が熱圧時に接続端子部から流
出したり、はみ出しやすい状態になり、接続端子
間の導電性粒子の数を少なくするおそれがあるた
めである。

しかして、本発明における導電性粉粒体を含む
接着性有機高分子マトリツクスからなるフイルム
状ないしシート状成形体あるいは塗膜は、250℃
以下、好ましくは60〜250℃の温度で、１〜10
Kg／cm²の圧力下に、塑性流動を起し、しかもその
接着性能が最も活性化状態にあることが望まし
く、これは60℃より低いものは温度試験で70℃程
度の温度試験に耐えにくく、また250℃を超える
ものはその加熱加圧下における接続作業時に接続
部より流動する有機高分子マトリツクスが空気に
触れて炭化し易く、この炭化物に起因して電気特
性が低下し、また近接して配置された他の電気回
路、回路素子あるいは部品に悪影響を及ぼす危険
があるからであり、上記温度範囲は好ましくは75
〜240℃、さらに好ましくは100〜220℃とするこ
とがよい。

以下添付図面に基づいて本発明の詳細な実施態
様を説明する。

第１図は２つの被接続体の接続前の斜視図を示
すものである。第２図はこれら被接続体を接着接
続一体化してなる本発明になる別の代表的実施態
様を示す電気接続体の平行導電路に直交する方向
に沿つて切断した一部切欠断面図であり、図中１
０はプリント回路基板の引出接続端子部であり、
２０は剛性を有するプリント回路基板の接続端子
部であり、３０は接着性有機高分子物質をもつて
シート状に成形された小片である。

第１図におけるプリント回路基板１１，２１は
たとえば厚さ1.6mmのフエノールなどの硬質合成
樹脂基板の表面に、銅箔などの金属箔等の導電性
被覆箔１２ａを有する250℃以下の熱的変態点を
有する材質、例えば導電性ペースト１２ｂからな
る互いに平行な引出端子１２，２２を配設してな
るものであり、また、第２図におけるプリント回
路基板２１上の引出端子２２ｂは、全体が導電性
インクから構成され、プリント回路基板１１上の
引出端子１２は第１図と同じ２層の被覆構造とな
つている。したがつて、この接続端子１２は容易
にその被覆膜が導電性粒子によつて喰破られやす
い性質を有する。第１図に示す電気接続構造を得
るには、第１図に示す状態から、回路基板の接続
端子部２０を回路基板の引出接続端子部１０に相
対向して近づけて密接し、ついで回路基板の接続
端子部２０の背面に250℃前後に加熱した、金属
性ホツトバー（こて）を押圧する。この際、該ホ
ツトバーはたとえば熱伝導性のすぐれた硬度
（JIS Ｋ 6301）20〜70で厚さが50〜500μｍのシ
リコーンゴムシートを介在して押圧することがよ
く、該ホツトバーの熱により導電性粉粒体の分散
配合された接着性有機高分子マトリツクスからな
る小片３０は塑性流動して、接続端子１２の間、
および対向接続端子２２間の空隙に密に充填され
ると共に、該有機高分子マトリツクス３１中に分
散配合された導電性粉粒体３２は、上記こての圧
力下に対向する接続端子電極１２，２２の間に接
触され、この際回路基板２１およびその接続端子
２２はその剛性のうえに変形せず導電性粉粒体を
押圧移動させ、接続端子１２，２２に喰込み、粉
粒径の小さいもの迄、相対向する接続端子１２，
２２の導通に関与するので上記導電性粉粒体３２
の粒径が不揃いであるにもかかわらず、より多く
の導電性粉粒体が対向接続端子１２，２２間の電
気的接続に関与させることができる。

上記のようにして加熱したこてを押し当てて、
一定時間の経過後に接着性有機高分子マトリツク
スの塑性流動を確認したら、該こてを取除けばよ
く、該接着性有機高分子マトリツクスは冷却硬化
して本発明になる電気的接続構造を得ることがで
きる。

第３図はさらに他の実施態様を示すものであつ
て、これはポリエステルシートなどからなる可撓
性基板１１上に導電性ペーストあるいはインクか
らなる引出端子電極１２ｂの上にカーボン層や銅
箔１２ａを設けた可撓性プリント回路基板の接続
端子部１０とポリイミドなどからなる可撓性基板
上に容易に変形しうる銅箔などの金属箔からなる
可撓性接続端子２２を設けた可撓性プリント基板
２１の接続端子部２０との接続構造である。

以上説明した通り、本発明の接続構造並びに接
続方法は、プリント回路基板上の接続端子部およ
び／または部品の接続端子部間を、接着性有機高
分子マトリツクス中に導電性粉粒体を分散配合し
てなる絶縁性物質の層を介して電気的に接続して
なる接続構造であつて、上記導電性粉粒体を対向
する接続端子電極の表面の被覆箔を喰破つてその
内の250℃以下の熱的変態点を有する材質内に喰
込ませてなるものであるから、上記導電性粉粒体
のそれぞれに粉粒径の違いがあつても、より多く
の導電性粒子をその電気的接続に関与させること
ができるので接続密度が高く、したがつてより信
頼度の高い電気的接続を達成できるので、その実
用的価値はすこぶる大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明になる接続構造の代表
的実施態様を示すものであつて、第１図は接続前
の２つの被接続体の斜視図、第２図は別の態様の
接続後の平行導電路に直交する方向に沿う一部切
欠断面図、第３図は本発明になる接続構造のそれ
ぞれ異なる他の代表的実施態様の断面図である。 １０，２０……接続端子部、１１，２１……基
板、１２ａ……導電性被覆箔、１２ｂ……熱的変
態点を有する材質からなる粒子、１２，２２……
接続端子、３０……接着性有機高分子成形体、３
１……有機高分子マトリツクス、３２……導電性
粉粒体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回路基板上の接続端子部および／または部品
   の接続端子部間を、接着性有機高分子マトリツク
   ス中に該マトリツクス100容量部に対し0.05〜40
   容量部の導電性粉粒体を分散配合してなる異方導
   電体層を介して電気的に接続してなる接続構造で
   あつて、上記接続端子部の少なくとも一方の接続
   端子電極を金属箔などの導電性被覆層を有する
   250℃以下の熱的変態点を有する材質で構成し、
   上記導電性粉粒体を上記端子の該熱的変態点を有
   する材質に喰込ませてなることを特徴とする電気
   接続構造。 ２ 少なくとも一方の接続端子部の端子を導電性
   被覆層を有する250℃以下の熱的変態点を有する
   材質をもつて構成してなる回路基板および／また
   は部品の相対向する接続端子部間に、接着性有機
   高分子マトリツクス100容量部中に0.05〜40容量
   部の導電性粉粒体を分散配合してなる絶縁性物質
   のフイルム状ないしシート状成形体を配置し、該
   接続端子部間を250℃以下の温度下に加圧して該
   マトリツクスを塑性流動させ、上記導電性粉粒体
   を上記端子を構成する熱的変態点を有する材質に
   喰込ませた後冷却固化させることを特徴とする電
   気接続方法。