连接印刷线路板的结构与方法和具有各向异性电导率的粘合剂的制作方法

专利名称：连接印刷线路板的结构与方法和具有各向异性电导率的粘合剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种连接多个印刷线路板的结构，在该结构中，在两块板上彼此相邻 地设置的电极通过具有各向异性电导率的粘合剂互相连接，本发明涉及一种连接印刷线路 板的方法，并且本发明涉及一种具有各向异性电导率的粘合剂。
背景技术：
近年来，在电子设备领域中，印刷线路板已被广泛用于作为越来越具有高集成度、 小尺寸等特点的电子设备的各种应用中。在该领域中，两个印刷线路板通过粘合剂连接到 一起的线路板粘合体是已知的。另外，作为连接线路板粘合体中所包括的印刷线路板的结 构，其中两个印刷线路板通过具有各向异性电导率的粘合剂(即，导电能力为各向异性的 粘合剂)彼此连接的结构是已知的。更具体地讲，例如如图8所示，已知这样的连接多个印刷线路板的结构该结构通 过包含导电颗粒131且具有各向异性电导率的粘合剂130把在第一板111上彼此相邻设置 的多个第一电极112和113与在第二板121上彼此相邻设置的多个第二电极122和123进 行电连接。近年来，另一方面，提供具有细间距的多个电极是先进的。这样的先进需要对彼此 相邻设置的多个电极之间的绝缘特性进行改善。作为改善了多个电极之间的绝缘特性的结 构，例如，在多个电极之间形成一个突出的绝缘部件的对多个板进行连接的结构已被公开 (例如，见专利文献1)。现有技术文献专利文献专利文献1 公开的日本专利申请2007-250825。

发明内容
尽管进行了以上描述，但是当如上述专利文献1中描述的那样在多个电极之间形 成一个突出的绝缘部件时，存在这样的问题尽管可改善绝缘特性，但是难以形成一个小的 突出的绝缘部件，从而不能通过降低多个金属电极之间的距离来实现提供具有细间距的多 个金属电极。另外，已经有这样的问题当粘合剂中所包括的导电颗粒的数量降低时，尽管可改 善多个彼此相邻的电极之间的绝缘特性，但是将要连接的相互面对的电极(例如，第一电 极112和第二电极122)之间的电连接的可靠性会下降，从而难以组合绝缘特性和连接可靠 性。考虑到上述问题来进行本发明。本发明的一个目的是提供连接多个印刷线路板的 结构，该结构不仅能够实现提供具有细间距的多个电极，而且能够实现将绝缘特性和连接 可靠性结合起来，本发明还提供了连接多个印刷线路板的方法和具有各向异性电导率的粘合剂。本发明提供了一种连接多个印刷线路板的结构。该结构通过包含导电颗粒且具有 各向异性电导率的粘合剂把在第一板上彼此相邻设置的多个第一电极与在第二板上彼此 相邻设置的多个第二电极进行电连接。该结构具有以下特性(a)将粘合剂布置在彼此面对的多个第一电极和多个第二电极之间，(b)将粘合剂加热并且按压以在第一板和第二板之间形成粘合剂层，以及(c)在粘合剂层中，在多个第一电极之间和多个第二电极之间形成空腔部分。根据上述结构，在形成在第一板和第二板之间的粘合剂层中，空腔部分形成在多 个第一电极之间和多个第二电极之间。不用在例如多个第一电极之间和多个第二电极之间 提供突出的绝缘部件，该结构就可改善多个第一电极之间的和多个第二电极之间的绝缘特 性。因此，多个第一电极和多个第二电极可被提供为具有细间距。而且，因为在粘合剂层中 形成了上述空腔部分，因此包括在粘合剂中的导电颗粒易于聚集在设置在第一板上的多个 第一电极和设置在第二板上的多个第二电极之间的区域。因此，多个第一电极和多个第二 电极之间的电连接的可靠性可被改善。因此，该结构可将绝缘特性和连接可靠性结合起来。在本发明的上述结构中，该结构可具有下述特性。在通过沿着垂直于厚度方向的 方向对在第一板和第二板的厚度方向上彼此面对的多个第一电极和多个第二电极之间的 区域进行切割而获得的剖面中，当A1表示位于沿垂直于厚度方向的表面方向彼此相邻设 置的多个电极之间的粘合剂层和空腔部分二者的总面积，且A2表示空腔部分的面积时，空 腔部分的面积与总面积的比，即A2/A1，为大于或等于0. 3且小于或等于0. 9。在以上描 述中，“彼此相邻设置的多个电极之间”的表述不仅表示“沿着表面方向的多个第一电极之 间”，而且表示“沿着表面方向的多个第二电极之间”。当采用了上述结构时，粘合剂层中的空腔部分的面积与位于垂直于厚度方向的剖 面中彼此相邻设置的多个电极之间的粘合剂层和空腔部分二者的总面积的比为0. 3或更 大。因此，在沿着表面方向彼此相邻地设置的多个电极之间的面积中空腔部分占据较大比 例的面积。因此，该结构能可靠地改善多个第一电极之间和多个第二电极之间的绝缘特性。 另外，粘合剂层中的空腔部分的面积与位于垂直于厚度方向的剖面中彼此相邻设置的多个 电极之间的粘合剂层和空腔部分二者的总面积的比为0. 9或更小。因此，在沿着表面方向 彼此相邻地设置的多个电极之间的面积中粘合剂占据较大比例的面积。因此，该结构可保 证第一板和第二板之间的粘合特性。在本发明的上述结构中，多个第一电极之间可具有大于或等于10 ym且小于或等 于300 y m的间距，并且多个第二电极之间可具有大于或等于10 y m且小于或等于300 u m 的间距。在以上描述中，多个第一电极之间的间距的长度是通过将多个第一电极之一的宽 度与两个相邻的第一电极之间的间隔相加而形成。类似地，多个第二电极之间的间距的长 度是通过将多个第二电极之一的宽度与两个相邻的第二电极之间的间隔相加而形成。当采用了上述结构时，多个第一电极之间的间距和多个第二电极之间的间距为 300 ym或更小。因此，可为多个第一电极和多个第二电极提供细间距，从而可以高密度地提 供单独的印刷线路板上的多个电极。而且，因为多个第一电极之间的间距和多个第二电极 之间的间距为10 y m或更大，因此该结构可保证所述多个电极的宽度和相邻的两个电极之 间的间隔。
在本发明的上述结构中，粘合剂不仅覆盖了多个第一电极和多个第二电极，而且 覆盖了处在多个第一电极之间的位置处的第一板和处在多个第二电极之间的位置处的第二板。当采用了上述结构时，粘合剂不仅覆盖了多个第一电极和多个第二电极，而且覆 盖了多个第一电极之间和多个第二电极之间的位置处的第一板和第二板。因此，该结构可 充分地保证第一板和多个第一电极与第二板和多个第二电极之间的粘合特性。在本发明的上述结构中，导电颗粒可构成相对于粘合剂的总体积的大于或等于 0. 0001体积％且小于或等于0. 2体积％。当采用了上述结构时，导电颗粒构成了粘合剂的总体积的0.0001体积％或更大 且0.2体积％或更小。换言之，导电颗粒的浓度很低。这样的低浓度可改善多个第一电极 之间以及多个第二电极之间的绝缘特性。在本发明的上述结构中，导电颗粒可以是金属粉，所述金属粉中的单独的颗粒具 有由大量细金属颗粒以直链形式链接而成的形状或针状，并且每一导电颗粒均具有5或更 大的纵横比。当采用了上述结构时，导电颗粒是金属粉，所述金属粉中的单独的颗粒具有由大 量细金属颗粒以直链形式链接而成的形状或针状。因此，在保证了多个第一电极之间以及 多个第二电极之间的绝缘特性的同时，该结构可促进多个第一电极与多个第二电极之间的 电连接。另外，每一导电颗粒均可具有5或更大的纵横比。该特征提高了导电颗粒之间的 接触可能性。该情况可在不提高导电颗粒的数量的情况下改善多个第一电极与多个第二电 极之间的连接可靠性。在本发明的上述结构中，粘合剂可具有薄膜形状并且导电颗粒的长轴的长度方向 可以被定向为具有薄膜形状的粘合剂的厚度方向。当采用了上述结构时，粘合剂具有薄膜形状。该特征不仅促进了粘合剂的处理，还 改善了在通过对粘合剂进行加热和按压而在第一板和第二板之间形成粘合剂层时的可加 工性。另外，粘合剂导电颗粒的长轴的长度方向被定向为具有薄膜形状的粘合剂的厚度方 向。因此，在保证了多个第一电极之间以及多个第二电极之间的绝缘特性的同时，该结构还 可促进多个第一电极与多个第二电极之间的电连接。在本发明的上述结构中，粘合剂可具有热固特性和在100°C下为大于或等于 10Pa s且小于或等于lOOOOPa s的熔融粘度。当采用了上述结构时，因为粘合剂在100°C下具有lOOOOPa 或更小的熔融粘度， 因此，当通过加热和按压粘合剂来形成粘合剂层时，气泡趋向于在粘合剂中生长，从而易于 形成大的空腔部分。另外，因为粘合剂在100°C下具有10Pa-S或更大的熔融粘度，因此，当 通过加热和按压粘合剂来形成粘合剂层时，形成了空腔部分的气体不太可能从粘合剂内部 逃逸。因此，当对多个第一电极和多个第二电极之间的粘合剂进行加热和按压时，该结构可 促进粘合剂层中的空腔部分的形成。在本发明的上述结构中，该结构可具有以下特征(a)粘合剂包含环氧树脂、苯氧基树脂、固化剂和导电颗粒作为基本组分，(b)环氧树脂是在25°C下具有大于或等于0. lPa s且小于或等于150Pa s的粘 度的液态环氧树脂，以及
(c)液态环氧树脂构成了相对于粘合剂的组分总量的大于或等于30质量％且小 于或等于50质量％。具有前述组分的粘合剂变成了可促进粘合剂层中的空腔部分的形成的适当的粘 合剂。因此，甚至在高温高湿环境下，粘合剂也可在多个第一电极之间以及多个第二电极之 间提供良好的绝缘特性。作为本发明的一个方面，本发明提供了一种连接多个印刷线路板的方法。该方法 通过包含导电颗粒且具有各向异性电导率的粘合剂来对第一板上的多个彼此相邻设置的 第一电极与第二板上的多个彼此相邻设置的第二电极进行电连接。该方法具有以下特征(a)将粘合剂布置在彼此面对的多个第一电极和多个第二电极之间，(b)将粘合剂加热并且按压以在第一板和第二板之间形成粘合剂层，以及(c)同时，在粘合剂层中，在多个第一电极之间和多个第二电极之间形成空腔部 分。当采用上述方法时，在形成在第一板和第二板之间的粘合剂层中，空腔部分形成 在多个第一电极之间和多个第二电极之间。不用在例如多个第一电极之间和多个第二电极 之间提供突出的绝缘部件，该结构就可改善多个第一电极之间的和多个第二电极之间的绝 缘特性。因此，多个第一电极和多个第二电极可被提供为具有细间距。而且，因为在粘合剂 层中形成了上述空腔部分，因此包括在粘合剂中的导电颗粒易于聚集在设置在第一板上的 多个第一电极和设置在第二板上的多个第二电极之间的区域。因此，多个第一电极和多个 第二电极之间的电连接的可靠性可被改善。因此，该结构可将绝缘特性和连接可靠性结合 起来。另外，因为在粘合剂层形成的同时空腔部分形成在粘合剂层中，因此该方法可消除用 于在粘合剂层中形成空腔部分的另一步骤的必要性。作为本发明的另一方面，本发明提供了一种粘合剂，该粘合剂具有各向异性电导 率并且被用在连接了多个印刷线路板的结构中。该粘合剂具有热固特性和在100°c下为大 于或等于10Pa s且小于或等于lOOOOPa s的熔融粘度，或者该粘合剂具有以下特征(a)粘合剂包含环氧树脂、苯氧基树脂、固化剂和导电颗粒作为基本组分，(b)环氧树脂是在25°C下具有大于或等于0. lPa s且小于或等于150Pa s的粘 度的液态环氧树脂，以及(c)液态环氧树脂构成了相对于粘合剂的组分总量的大于或等于30质量％且小 于或等于50质量％。因此，该粘合剂可适当地用于当在第一板和第二板之间形成粘合剂层的同时在多 个第一电极之间和多个第二电极之间的粘合剂层中形成空腔部分。本发明使得该结构能够提供具有细间距的多个电极并且将绝缘特性和连接可靠 性结合起来。


图1是示出了本发明的一个实施例中的多个印刷线路板的粘合体的示图，从垂直 于表面方向的方向观察该线路板粘合体。图2是示出了本发明的一个实施例中的连接多个印刷线路板的结构的剖面图，该 示图示出了通过在垂直于表面方向的方向上切割线路板粘合体而获得的剖面图。
图3是示出了包含在本发明的一个实施例中的粘合剂中的导电颗粒之一的垂直 剖面图。图4是示出了本发明的一个实施例中的链接多个印刷线路板的结构的剖面图，该 示图示出了通过在垂直于厚度方向的方向上切割线路板粘合体所获得的剖面图。图5(a)和图5(b)示出了用于说明本发明的一个实施例中的连接多个印刷线路板 的方法的剖面图。图6是说明在本发明的一个实施例中的电导率为各向异性的粘合剂的熔融粘度 的变化的曲线图。图7是示出了示例和比较示例中测得的绝缘电阻的变化的曲线图。图8是示出了连接多个印刷线路板的传统结构的剖面图。标号说明X 厚度方向；Y 表面方向；1 线路板粘合体；10 第一印刷线路板；11 第一板； 12和13 第一电极；20 第二印刷线路板；21 第二板；22和23 第二电极；30 粘合剂； 30a 粘合剂层；31 导电颗粒；32 气泡；和33 空腔部分。
具体实施例方式以下将说明本发明的优选实施例。图1是示出了本发明的具有连接多个印刷线路 板的结构的线路板粘合体的构造的示图。图2是示出了通过在垂直于表面方向的方向上切 割线路板粘合体1而获得的剖面图的示图，该示图示出了图1中的A-A剖面图。图中的双 头箭头X和Y分别表示厚度方向和表面方向。在图1和图4中，表示表面方向的双头箭头 Y示出了电极延伸的方向。在该实施例中，作为示例，对将两个柔性线路板连接到一起的线 路板粘合体进行说明。如图1所示，通过本发明形成的线路板粘合体1是其中作为柔性线路板的第一印 刷线路板10和作为柔性线路板的第二印刷线路板20通过具有各向异性电导率的粘合剂 30(见图2)粘合起来的粘合体。通过利用电导率为各向异性的粘合剂30将第一印刷线路 板10和第二印刷线路板20粘合(连接)起来，单独的印刷线路板10和20中所包括的多 个电极(图1的虚线所示)彼此电连接。以下将具体说明单独的印刷线路板10和20的结 构。如图2所示，为第一印刷线路板10设置了第一板11和布置在第一板11上的多个 第一电极12和13。第一电极12和13沿着表面方向Y(即，垂直于厚度方向X的方向)彼 此相邻地布置。类似地，为第二印刷线路板20设置了第二板21和布置在第二板21上的多 个第二电极22和23。第二电极22和23沿着表面方向Y彼此相邻地布置。在第一印刷线路板10和第二印刷线路板20连接在一起的状态下，第一电极12和 第二电极22在厚度方向X上彼此面对，并且第一电极13和第二电极23在厚度方向X上彼 此面对。可通过使用具有良好的柔性的树脂材料来形成独立的板11和21。换言之，可通 过将具有普通粘性的树脂(诸如聚酰亚胺或聚酯)用于印刷线路板来形成独立的板11和 21。尤其是，期望的是该树脂除了具有柔性之外还具有高耐热性。前述树脂的种类包括聚 酰胺基树脂和诸如聚酰亚胺和聚酰胺_酰亚胺之类的聚酰亚胺基树脂；它们可被适当地使
8用。独立的电极12、13、22和23是通过使用诸如铜之类的金属形成的金属电极。例如， 可通过使用已有工艺的蚀刻来对诸如铜箔之类的金属箔进行处理，从而形成上述独立的电 极。另外，还可通过使用半添加法的电镀处理来形成独立的电极12、13、22和23。在该实施例中，形成独立的电极12、13、22和23，从而多个第一电极之间的间距P1 和多个第二电极之间的间距P2变为例如lOiim或更大且为300iim或更小。多个第一电极 之间的间距P1的长度是通过将多个第一电极之一(即，第一电极12或第一电极13)的宽 度W1与两个相邻的第一电极12和13之间的间隔S1相加而形成的。因此。例如，当独立的 第一电极12和13的宽度W1是50iim并且第一电极12和13之间的间隔S1是50iim时， 第一电极之间的间距P1是100 ym。类似地，多个第二电极之间的间距P2的长度是通过将 多个第二电极之一(即，第二电极22或第二电极23)的宽度W2与两个相邻的第二电极22 和23之间的间隔S2相加而形成的。在此实施例中，宽度W1和宽度W2具有相同的大小，并 且间距P1和间距P2具有相同的大小。因此，多个第一电极之间的间距P1等于多个第二电 极之间的间距P2。粘合剂30是电导率为各向异性的粘合剂，其包含导电颗粒31并且具有各向异性 电导率。粘合剂30是热固粘合剂，包含环氧树脂、作为高分子量环氧树脂的苯氧基树脂、固 化剂和导电颗粒31作为基本组分。粘合剂30粘合到第一印刷线路板10和第二印刷线路 板20。更具体地讲，粘合剂30不仅粘合到第一电极12和13以及第二电极22和23，还粘 合到第一板11和第二板21。例如，通过使用都是绝缘热固树脂的环氧树脂和苯氧基树脂作为主要组分来制备 粘合剂30，由镍、铜、银、金等制成的导电颗粒31散布在该主要组分中。通过使用环氧树脂， 粘合剂30可改善薄膜可成形性、耐热性和粘合强度。粘合剂30可包含环氧树脂，诸如双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型 环氧树脂、双酚ad型环氧树脂、双酚A型-双酚F型-共聚物型环氧树脂、萘型环氧树脂、 酚醛型环氧树脂、联苯型环氧树脂、或二环戊二烯型环氧树脂。只需要粘合剂30包含上述 环氧树脂中的至少一种。可考虑粘合剂30所需的性能来适当地选择环氧树脂和苯氧基树脂的分子量。例 如，当使用高分子量环氧树脂时，可提高薄膜可成形性，并且可提高连接温度下的树脂的熔 融粘度，从而可在不扰乱导电颗粒的后文所述朝向的情况下执行连接操作。另一方面，当使 用低分子量环氧树脂时，提高了交联密度，从而可提高耐热性。另外，在加热时，树脂与上述 固化剂迅速反应，从而可增强粘合性能。因此，期望的是结合使用具有15000或更大分子量 的高分子量环氧树脂和具有2000或更小分子量的低分子量环氧树脂以实现性能的平衡。 可适当地选择高分子量环氧树脂和低分子量环氧树脂使用量。术语“分子量”被用于表示 溶解在THF中的根据从凝胶渗透色谱法(GPC)获得的聚苯乙烯标准的重量平均分子量。粘合剂30包含作为固化剂的潜固化剂。包含用于促进环氧树脂固化的固化剂使 得能够实现高粘合强度。潜固化剂在低温下具有出色的存储稳定性，从而其在室温下不会 出现固化反应。然而，其会在热、光等的帮助下迅速地发生固化反应。这种潜固化剂的类型 包括咪唑基固化剂；酰胼基固化剂；胺基固化剂，诸如三氟化硼-胺合物、胺基酰亚胺、聚胺 基固化剂、叔胺、和烷基脲基固化剂；双氰胺基固化剂；酸酐基固化剂；苯酚基固化剂；和这些材料的改进材料。这些材料可被单独使用或作为这些材料中的至少两种的混合物而使用。在前述潜固化剂中，期望的是从在低温下的出色存储稳定性和迅速固化特性的角 度看使用咪唑基潜固化剂。作为咪唑基潜固化剂，可使用公知的咪唑基潜固化剂。更具体 地讲，咪唑化合物与环氧树脂的加合化合物可被作为示例示出。咪唑化合物的类型包括咪 唑、2-甲基咪唑、2-乙基咪唑、2-丙基咪唑、2-十二烷基咪唑、2-苯基咪唑、2-苯基-4-甲 基咪唑、和4甲基咪唑。尤其是，期望的是用聚亚胺酯基材料或聚酯基材料之类的聚合物材料，由镍、铜等 制成的金属薄膜，或诸如硅化钙之类的无机物覆盖这些潜固化剂，以形成微囊体，这是因为 所述微囊体可将长期存储性和迅速固化特性这两种相互对立的特性结合起来。因此，尤其 期望的是使用微囊体型咪唑基潜固化剂。作为电导率为各向异性的粘合剂的粘合剂30包含散布的导电颗粒31。导电颗粒 31由金属粉形成，所述金属粉中的单独的颗粒具有大的所谓纵横比的形状，所述形状为大 量细金属颗粒以直链形式链接的形状或针状。在以上描述中，术语“细金属颗粒”指的是例 如通过用金属对球形树脂颗粒进行电镀而形成的细球形金属颗粒或细金属颗粒。而且，在 以上描述中，术语“纵横比”被用于表示比值L/R (见图3)，其中L表示导电颗粒31之一的 长轴长度(导电颗粒31之一的长度)，并且R表示导电颗粒31所述之一的短轴长度(导电 颗粒31之一的剖面的最大宽度)。在该实施例中，导电颗粒31构成了粘合剂30的总体积 的0. 0001体积％或更大且构成0. 2体积％或更小。粘合剂30被放置在第一板11和第二板21之间以及第一电极12、13与第二电极 22、23之间。当通过加热和按压处理时，粘合剂30首先融化并且其后固化。通过该过程，粘 合剂30在第一印刷线路板10和第二印刷线路板20之间形成粘合剂层30a。如上所述，用于连接印刷线路板10和20的本发明的结构通过包含导电颗粒31且 具有各向异性电导率的粘合剂30把在第一板11上彼此相邻设置的多个第一电极12、13与 在第二板21上彼此相邻设置的多个第二电极22、23进行电连接。该实施例的特征在于，首先，将粘合剂30布置在相互面对的第一电极12、13与第 二电极22、23之间，其后，加热并按压粘合剂30，从而在第一板11和第二板21之间形成粘 合剂层30a，并且在粘合剂层30a中，在多个第一电极12和13之间以及在多个第二电极22 和23之间形成空腔部分33。不用在多个第一电极12和13之间以及多个第二电极22和 23之间提供(在传统情况下提供)突出的绝缘部件(未示出)，该结构就可改善多个第一 电极12和13之间以及在多个第二电极22和23之间的绝缘特性。更具体地讲，在多个第一电极12和13之间、在多个第二电极22和23之间、并且 在第一板11和第二板21之间的位置处，在由粘合剂30形成的粘合剂层30a中形成了内部 形成有空腔部分33的气泡32。空腔部分33不是在如上所述对粘合剂30进行加热和按压 之前由粘合剂30中所包含的气体形成的空间，而是当第一印刷线路板10和第二印刷线路 板20通过上述加热和按压处理彼此连接时通过强行挤入粘合剂30的气体而形成的空间。 因此，形成了气泡32的气体，即包括在空腔部分33中的气体，根据线路板粘合体1的生产 条件而不同。例如，包括在空腔部分33中的气体由空气、氮气或惰性气体构成。空腔部分33沿着独立的电极12、13、22和23延伸的方向连续形成。换言之，空腔部分33沿着多个电极延伸的方向(该方向由图1中的双头箭头Y示出)延伸。在通过沿 着垂直于厚度方向X的方向上切割连接部分而获得的剖面图中，如上所述沿着多个电极延 伸的方向延伸的空腔部分33具有一定的面积，该面积与彼此相邻设置的多个电极之间的 总面积成预定比。更具体地讲，在通过切割在第一板11和第二板21的厚度方向X上彼此面对的第 一电极12和13以及第二电极22和23之间的区域而获得的剖面(见图4)(前述区域是由 图2中的双头箭头V示出的区域)中，当A1表示位于沿表面方向彼此相邻设置的多个电极 之间存在的粘合剂层30a (实线阴影线部分)和空腔部分33 二者的总面积，且A2表示空腔 部分33的面积时，空腔部分33的面积与总面积的比，即A2/A1，为0. 3或更大且为0. 9或更 小。在以上描述中，“彼此相邻设置的多个电极之间”的表述不仅表示“多个第一电极12和 13之间”，而且表示“多个第二电极22和23之间”。如上所述，粘合剂层30a和空腔部分33的总面积是第一板11和第二板21通过粘 合剂30连接到一起的区域的面积；该面积等于沿着垂直于厚度方向X的表面方向彼此相邻 设置的多个电极之间的总面积。在通过切割在第一板11和第二板21的厚度方向X上彼此 面对的第一电极12和13以及第二电极22和23之间的区域而获得的剖面中，沿着表面方 向彼此相邻设置的多个电极之间的粘合剂层30a的面积与空腔部分33的面积的比值在范 围7 3至1 9内。当多个空腔部分33存在于第一板11与第二板21之间、多个第一电极12与13之 间、以及多个第二电极22与23之间时，上述剖面图中的空腔部分33的前述面积是多个空 腔部分33的总面积。在该实施例中，具有热固特性的粘合剂30在100°C下具有10Pa* s或更大且 lOOOOPa s或更小的熔融粘度。当给出了这样的特性时，在通过加热和按压粘合剂30来 形成粘合剂层30a时，气泡32趋向于在粘合剂30中生长，从而易于形成大的空腔部分33。 另外，形成了空腔部分33的气体不太可能从粘合剂30内部逃逸。为了提高上述效果，期望 的是粘合剂30在100°C下具有lOOPa 或更大且lOOOOPa s或更小的熔融粘度。为了进 一步提高上述效果，期望的是粘合剂30具有lOOOPa s或更大且lOOOOPa s或更小的粘 度。例如，可通过使用流变仪(未示出)来测量粘合剂30的熔融粘度，所述流变仪是除了 能够测量液体的粘度之外还能够测量半固体物质的粘度的粘度测量装置。在该实施例中，为了获得在100°C下具有10Pa s或更大且lOOOOPa s或更小的 熔融粘度的粘合剂30，粘合剂30包含了在25°C下具有0. lPa s或更大且150Pa s或更 小的粘度的、以及构成了粘合剂的组分总量的30质量％或更大且50质量％或更小的液态 环氧树脂作为环氧树脂。例如，可通过使用双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、二环戊 二烯型环氧树脂或萘型环氧树脂来获得在25°C下具有0. lPa-s或更大且150Pa 或更小 的粘度的液态环氧树脂。 在该实施例中，粘合剂30不仅覆盖了多个第一电极12和13以及多个第二电极22 和23，而且覆盖了多个第一电极12、13与多个第二电极22、23之间的位置处的第一板11和 第二板21。换言之，该实施例具有未在第一板11、第二板21、多个第一电极12和13、和多 个第二电极22和23的表面上形成空腔部分33的结构。 期望的是，每一导电颗粒31的纵横比均大于或等于5。使用前述金属颗粒31提高
11了导电颗粒31之间的接触可能性。该情况促进了第一电极12与第二电极22之间以及第 一电极13与第二电极23之间的电连接。通过使用诸如在CCD显微镜下进行观察之类的方法来直接测量导电颗粒31的纵 横比。当导电颗粒31之一具有圆形以外的剖面时，剖面的最大宽度被用作短轴长度以获得 纵横比。每一导电颗粒31并不必须具有直线形状。即使当导电颗粒中的一部分轻微弯曲 或分叉，也能使用它们而不会出现问题。在此情况下，导电颗粒31的最大长度被用作长轴 的长度以获得纵横比。期望的是，粘合剂30是薄膜形粘合剂30，其中，在形成薄膜形粘合剂30时，通过在 薄膜形粘合剂30的厚度方向X上施加的磁场而穿过薄膜形粘合剂30，独立的导电颗粒31 的长轴长度L的方向朝向薄膜形粘合剂30的厚度方向X。该朝向还促进了第一电极12与 第二电极22之间以及第一电极13与第二电极23之间的电连接。接下来将参照图5 (a)和5 (b)说明生产具有例如图1所示的将印刷线路板10和 20连接到一起的结构的线路板粘合体1的方法，即，连接印刷线路板10和20的方法。图 5(a)和5(b)是用于说明本发明的连接多个印刷线路板10和20的方法的剖面图。首先，如图5(a)所示，制备其上设置有第一电极12和13的第一板11和其上设置 有第二电极22和23的第二板21。另外，制备形成了粘合剂层30a的粘合剂30。接下来，将包含导电颗粒31的粘合剂30布置在具有第一电极12和13的第一板 11上。将粘合剂30加热到预定温度(例如，200°C )。在前述加热条件下以特定压力(例 如，4Mpa)将粘合剂30朝着第一板11的方向按压，以临时性地将其连接到第一板11。将第 一板11和第二板21布置为彼此面对，以将第一电极12和13与第二电极22和23对准。更 具体地讲，不仅将第一电极12和第二电极22布置为在厚度方向X上彼此面对，还将第一电 极13与第二电极23布置为在厚度方向X上彼此面对，以将第二板21放置在粘合剂30上。 因此，将粘合剂30定位在第一板11和第二板21之间。换言之，将粘合剂30定位在相互面 对的第一电极12和第二电极22之间和相互面对的第一电极13与第二电极23之间。接下来，通过使用压力连接部件(未示出)，通过第二印刷线路板20以特定压力将 粘合剂30朝着第一印刷线路板10的方向按压。在此情况下，粘合剂30被加热并融化。加 热温度被进一步提高以使粘合剂30固化。因此，形成了粘合剂层30a。换言之，如上所述， 因为粘合剂30包含热固树脂作为主要组分，因此，当对粘合剂30加热时，熔融粘度首先降 低，如图6所示。然而，当温度进一步提高时，粘合剂30固化。在上述处理期间，当粘合剂 30融化时，存在于第一板11和第二板21之间的气体进入融化的粘合剂30内部。其后，在 由粘合剂30形成的粘合剂层30a中形成了空腔部分33。最后，当经过了粘合剂30的预定 固化时间时，由压力连接部件给出的加热条件终止。因此，如图5(b)所示的生产线路板粘 合体1完成。该实施例可实现以下效果(1)通过对布置在相互面对的第一电极12和13与第二电极22和23之间的粘合 剂30进行加热和按压，在第一板11和第二板21之间形成粘合剂层30a，并且在粘合剂层 30a中，在多个第一电极12和13之间以及在多个第二电极22和23之间形成空腔部分33。 不用在例如多个第一电极12和13之间以及多个第二电极22和23之间提供(在传统情况 下提供)突出的绝缘部件(未示出)，该结构就可改善多个第一电极12和13之间以及在多个第二电极22和23之间的绝缘特性。因此，可为多个第一电极12和13以及多个第二电 极22和23提供细间距。而且，因为在粘合剂层30a中形成了上述空腔部分33，因此包括在 粘合剂30中的导电颗粒31容易聚集在设置在第一板11上的多个第一电极12、13与设置 在第二板21上的多个第二电极22、23之间的区域。因此，第一电极12和第二电极22之间 以及第一电极13与第二电极23之间的电连接的可靠性可被改善。因此，该结构可将绝缘 特性和连接可靠性结合起来。(2)粘合剂层30a中的空腔部分33的面积与位于在垂直于厚度方向X的剖面中彼 此相邻设置的多个电极之间的粘合剂层30a和空腔部分33 二者的总面积的比为0. 3或更 大。因此，如图2所示，在沿着表面方向Y彼此相邻地设置的多个电极之间的面积(即，第 一电极12和13之间的面积以及第二电极22和23之间的面积)中由空腔部分33占据较 大比例的面积。因此，该结构能可靠地改善多个第一电极12和13之间和多个第二电极22 和23之间的绝缘特性。另外，粘合剂层30a中的空腔部分33的面积与位于在垂直于厚度 方向的剖面中彼此相邻设置的多个电极之间存在的粘合剂层30a中的空腔部分33 二者的 总面积的比为0. 9或更小。因此，在沿着图2所示的表面方向Y彼此相邻地设置的多个电 极之间的面积中由粘合剂30占据较大比例的面积。因此，该结构可保证第一板11和第二 板12之间的粘合特性。(3)多个第一电极之间的间距P1和多个第二电极之间的间距P2为300iim或更 小。因此，可为多个第一电极12、13和多个第二电极22、23提供细间距，从而可以高密度地 提供单独的印刷线路板10和20上的多个电极。而且，因为多个第一电极之间的间距P1和 多个第二电极之间的间距P2为10 y m或更大，因此该结构可保证所述多个电极的宽度W1 和宽度W2和相邻的两个电极之间的间隔S1和间隔S2。(4)粘合剂30不仅覆盖了多个第一电极12和13以及多个第二电极22和23，而 且覆盖了多个第一电极12和13以及多个第二电极22和23之间的位置处的第一板11和 第二板21。因此，该结构可充分地保证第一板11和多个第一电极12、13与第二板21和多 个第二电极22、23之间的粘合特性。(5)导电颗粒31构成了相对于粘合剂30的总体积的0. 0001体积％或更大且0. 2 体积％或更小。换言之，导电颗粒31的浓度很低。这样的低浓度可改善多个第一电极12 和13之间以及多个第二电极22和23之间的绝缘特性。(6)导电颗粒31是金属粉，所述金属粉中的单独的颗粒具有由大量细金属颗粒以 直链形式链接而成的形状或针状。因此，在保证了多个第一电极12和13之间以及多个第 二电极22和23之间的绝缘特性的同时，该结构可促进多个第一电极12、13与多个第二电 极22、23之间的电连接。(7)每一导电颗粒31均可具有5或更大的纵横比。该特征提高了导电颗粒31之 间的接触可能性。该情况可在不提高导电颗粒31的数量的情况下改善多个第一电极12和 13与单个第二电极22和23之间的连接可靠性。(8)粘合剂30具有薄膜形状。该特征不仅促进了粘合剂30的处理，还改善了在通 过对粘合剂30进行加热和按压而在第一板11和第二板21之间形成粘合剂层30a时的可 加工性。(9)导电颗粒31的长轴的长度方向朝着具有薄膜形状的粘合剂30的厚度方向X。
13因此，在保证了多个第一电极12和13之间以及多个第二电极22和23之间的绝缘特性的 同时，该结构还可促进多个第一电极12和13与多个第二电极22和23之间的电连接。(10)粘合剂30具有在100°C下为10Pa s或更大且为lOOOOPa s或更小的熔融 粘度。因为粘合剂30在100°C下具有lOOOOPa s或更小的熔融粘度，因此，当通过加热和 按压粘合剂30来形成粘合剂层30a时，气泡32趋向于在粘合剂30中生长，从而易于形成 大的空腔部分33。另外，因为粘合剂30在100°C下具有10Pa 或更大的熔融粘度，因此， 当通过加热和按压粘合剂30来形成粘合剂层30a时，形成了空腔部分33的气体不太可能 从粘合剂30内部逃逸。因此，当对多个第一电极12和13以及多个第二电极22和23之间 的粘合剂30进行加热和按压时，该结构可促进粘合剂层30a中的空腔部分33的形成。(11)粘合剂30包含作为环氧树脂的液态环氧树脂，液态环氧树脂在25°C下具有 0. lPa 或更大且150Pa 或更小的粘度，并且液态环氧树脂构成了粘合剂30的组分总量 的30质量％或更大且50质量％或更小。具有前述组分的粘合剂30适合于实现上述(10) 中所描述的效果。换言之，具有前述组分的粘合剂30变成了可促进粘合剂层30a中的空腔 部分33的形成的适合的粘合剂30。因此，甚至在高温高湿环境下，粘合剂30也可在多个第 一电极12和13之间以及多个第二电极22和23之间提供良好的绝缘特性。(12)在本发明的连接多个印刷线路板10和20的方法中，当在第一板11和第二板 21之间形成粘合剂层30a时，在粘合剂层30a中同时形成空腔部分33。换言之，在形成在 第一板11和第二板21之间的粘合剂层30a中，空腔部分33形成在多个第一电极12和13 之间以及多个第二电极22和23之间。不用在多个第一电极12和13之间以及多个第二电 极22和23之间提供突出的绝缘部件，该结构就可改善多个第一电极12和13之间的以及 多个第二电极22和23之间的绝缘特性。因此，多个第一电极12和13以及多个第二电极 22和23可被提供为具有细间距。而且，因为在粘合剂层30a中形成了上述空腔部分33，因 此包括在粘合剂30中的导电颗粒31易于聚集在设置在第一板11上的多个第一电极12和 13与设置在第二板21上的多个第二电极22和23之间的区域。因此，多个第一电极12和 13与多个第二电极22和23之间的电连接的可靠性可被改善。因此，该结构可将绝缘特性 和连接可靠性结合起来。另外，因为在形成粘合剂层30a的同时空腔部分33被形成在粘合 剂层30a中，因此该方法可消除用于在粘合剂层30a中形成空腔部分33的另一步骤的必要 性。(13)具有各向异性电导率的本发明的粘合剂30具有上述(10)中的物理特性或上 述(11)中的组分。因此，该粘合剂30可适当地用于当在第一板11和第二板21之间形成 粘合剂层30a的同时，在多个第一电极12和13之间和多个第二电极22和23之间的粘合 剂层30a中形成空腔部分33。本发明不限于上述实施例。可基于本发明精神进行各种设计改进。不应该从本发 明的范围中排除这设计改进。例如，上述实施例可通过以下方式来改进。尽管在上述实施例中第一印刷线路板10是柔性线路板，但是其也可以是刚性线 路板。类似地，第二印刷线路板20也可以是刚性线路板。当刚性线路板被用作印刷线路板 时，可通过使用其上形成了布线的玻璃环氧树脂板或玻璃板来形成该板。示锣lj基于示例和比较示例来说明本发明。本发明不限于下述示例。可基于本发明的精
14神改进或改变示例。不应该从本发明的范围中排除这样的改进或改变的设计。示锣lj粘合剂的制备Ni粉可被用作导电颗粒。更具体地讲，导电颗粒由长轴长度L分布在3至20 y m 的范围内且短轴长度R分布在0. 1至0. 3 y m的范围内的直链细镍颗粒形成。以下环氧树 脂、苯氧基树脂、和固化剂被使用在25 °C下处于液态的环氧树脂(1)双酚A型环氧树脂(由日本Epoxy Resins Co.制造，商标名称为jER828EL， 在25 °C下的粘度:14Pa s),(2)双酚F型环氧树脂(由日本Epoxy Resins Co.制造，商标名称为jER807，在 25°C下的粘度4Pa* s)，以及(3)萘型环氧树脂(由DIC Co.制造，商标名称为EPICL0NHP4032，在25°C下的粘 度:100Pa s)，(4)苯氧基树脂(由InChem Co.制造，商标名称为PKHH)，以及固化剂(5)咪唑基固化剂(由ADEKA Co.制造；商标名称为ADEKAHARDENER EH-4346S)。按以下比例⑴(2) (3) (4) (5) = 5 25 5 50 15 来使用这 些组分(1)至(5)。因此，在示例中，环氧树脂构成了组分总量的35质量％。环氧树脂、苯 氧基树脂和固化剂溶解在2-乙酸乙氧乙酯中。在它们分散之后，使用三个滚轮来搅拌它们 以形成固体部分占50重量％的溶液。将前述Ni粉加入到溶液中，从而含金属率变成了 0.2 体积％，由固体部分(Ni粉和树脂)的总量中的比例来表示该比例。通过使用离心搅拌混 合器来搅拌溶液以使Ni粉均勻地散布。因此，生产出了粘合剂的组成材料。使用刮刀在由 防粘剂处理过的PET薄膜上涂覆该组成材料。其后，在具有100mT的磁通密度的磁场中在 60°C下使该组成材料干燥50分钟以使其凝固。该操作使得薄膜中的直链颗粒朝着磁场的 方向。因此，生产出了具有厚度为35 y m的薄膜形状且具有各向异性电导率的粘合剂。熔融粘度的测量使用流变仪(由 Reologica Instruments AB 制造的 ViscoanalyserVARlOO)测 量所生产的粘合剂在100°c下的熔融粘度。更具体地讲，所生产的粘合剂被夹在具有15mm 直径的两个平行圆盘之间。在以1Hz振动的同时，将样本以10°C /分钟的温度上升速度 从20°C加热到250°C。对熔融粘度的测量的结果为，该示例中的粘合剂在100°C下具有 7000Pa s的熔融粘度。绝缘电阻的测量制备以下线路板作为印刷线路板的柔性线路板，在该印刷线路板中，具有 100 y m宽度、3mm长度和18 y m高度的100个镀金铜电极以100 u m的间隔布置；和作为印刷 线路板的刚性线路板，在该刚性线路板中，具有100 iim宽度、3mm长度和18iim高度的100 个镀金铜电极以lOOym的间隔布置。换言之，制备具有200i!m的电极间距的两个印刷线 路板。所生产的粘合剂被夹在柔性线路板和刚性线路板之间。为了将粘合剂加热到特定温 度(200°C )而被加热到适当温度(240°C )的冲头被放置在柔性线路板之上。将冲头朝着 刚性线路板移动以将粘合剂加热到特定温度(200°C )，从而可在由粘合剂形成的粘合剂层
15中形成空腔部分。同时，冲头将4MPa的压力施加到组件上10秒时间以执行粘合，从而完成 了安装操作。前述操作制造了电极通过粘合剂彼此连接的柔性线路板和刚性线路板的粘合 体。粘合剂层中的空腔部分具有0.4的面积比。随后，所获得的粘合体被放置在具有85°C 的温度和85% RH的湿度的环境中。在该条件下，在沿着表面方向彼此相邻的电极之间连续 施加15V的直流电压，以测量被定义为绝缘电阻的电阻。该结果由图7中的实线示出。对 绝缘电阻的测量持续到绝缘电阻下降并且不得不稳定为止。比较示例除了未使用萘型环氧树脂之外，由与上述示例中使用的方法相同的方法来制造粘 合剂，按以下比例⑴(2) (4) (5) = 6 17 67 10的重量比来使用这些组 分，并且环氧树脂构成了组分总量的23质量％。在与上述示例中所使用的条件相同的条件 下测量熔融粘度。示出了这样的结果，比较示例中的粘合剂在100°C下具有15000Pa s的 熔融粘度。利用与上述示例中所使用的方法相同的方法来获得粘合体。在粘合剂层中未发 现空腔部分。随后，在与上述示例中所使用的条件相同的条件下测量绝缘电阻。由图7中 的链形双虚线示出了该结果。图7示出了在示例中，即使当连续施加15V的直流电压500小时，也不会显著降低 绝缘电阻。该结果证明，即使在高温高湿环境下，彼此相邻设置的电极之间的绝缘特性也是 良好的。另一方面，在比较示例中，图7示出了在连续施加15的直流电压300小时之后，绝 缘电阻显著降低并且变得不稳定。工业适用性本发明的应用的示例包括具有连接了印刷线路板的结构的线路板粘合体，在印刷 线路板中，在两个板的每一个上彼此相邻设置的多个电极通过具有各向异性电导率的粘合 剂相互电连接。
权利要求
一种连接多个印刷线路板的结构，该结构通过包含导电颗粒且具有各向异性电导率的粘合剂把在第一板上彼此相邻设置的多个第一电极与在第二板上彼此相邻设置的多个第二电极进行电连接；其中(a)将粘合剂布置在彼此面对的多个第一电极和多个第二电极之间，(b)将粘合剂加热并且按压以在第一板和第二板之间形成粘合剂层，以及(c)在粘合剂层中，在多个第一电极之间和多个第二电极之间形成空腔部分。
2.如权利要求1所述的连接多个印刷线路板的结构，其中，在通过沿着垂直于厚度方 向的方向对在第一板和第二板的厚度方向上彼此面对的多个第一电极和多个第二电极之 间的区域进行切割而获得的剖面中，当A1表示位于沿垂直于厚度方向的表面方向彼此相 邻设置的多个电极之间的粘合剂层和空腔部分二者的总面积，且A2表示空腔部分的面积 时，空腔部分的面积与总面积的比，即A2/A1，为大于或等于0. 3且小于或等于0. 9。
3.如权利要求1所述的连接多个印刷线路板的结构，其中，多个第一电极之间具有 大于或等于10 y m且小于或等于300 u m的间距，并且多个第二电极之间具有大于或等于 10 um且小于或等于300 u m的间距。
4.如权利要求1所述的连接多个印刷线路板的结构，其中，粘合剂不仅覆盖了多个第 一电极和多个第二电极，而且覆盖了处在多个第一电极之间的位置处的第一板和处在多个 第二电极之间的位置处的第二板。
5.如权利要求1所述的连接多个印刷线路板的结构，其中，导电颗粒构成相对于粘合 剂的总体积的大于或等于0. 0001体积％且小于或等于0. 2体积％。
6.如权利要求1所述的连接多个印刷线路板的结构，其中(a)导电颗粒是金属粉，所述金属粉中的单独的颗粒具有由大量细金属颗粒以直链形 式链接而成的形状或针状，并且(b)每一导电颗粒均具有大于或等于5的纵横比。
7.如权利要求1所述的连接多个印刷线路板的结构，其中(a)粘合剂具有薄膜形状；并且(b)导电颗粒的长轴的长度方向被定向为具有薄膜形状的粘合剂的厚度方向。
8.如权利要求1所述的连接多个印刷线路板的结构，其中，粘合剂具有热固特性和在 100°C下为大于或等于10Pa s且小于或等于lOOOOPa s的熔融粘度。
9.如权利要求1至8任一项所述的连接多个印刷线路板的结构，其中(a)粘合剂包含环氧树脂、苯氧基树脂、固化剂和导电颗粒作为基本组分；(b)环氧树脂是在25°C下具有大于或等于0.lPa s且小于或等于150Pa s的粘度的 液态环氧树脂；以及(c)液态环氧树脂构成了相对于粘合剂的组分总量的大于或等于30质量％且小于或 等于50质量％。
10.一种连接多个印刷线路板的方法，该方法通过包含导电颗粒且具有各向异性电导 率的粘合剂对第一板上的多个彼此相邻设置的第一电极与第二板上的多个彼此相邻设置 的第二电极进行电连接；其中(a)将粘合剂布置在彼此面对的多个第一电极和多个第二电极之间；(b)将粘合剂加热并且按压以在第一板和第二板之间形成粘合剂层；以及(c)同时，在粘合剂层中，在多个第一电极之间和多个第二电极之间形成空腔部分。
11. 一种具有各向异性电导率并且被用在由权利要求8或9所定义的连接多个印刷线路板的结构中的粘合剂。
全文摘要
本发明提供了连接印刷线路板的结构与方法以及具有各向异性电导率的粘合剂，该板连接结构为电极提供细间距，并可结合绝缘特性和连接可靠性。连接多个印刷线路板(10，20)的结构通过包含导电颗粒(31)且具有各向异性电导率的粘合剂(30)把在第一板(11)上彼此相邻设置的多个第一电极(12，13)与在第二板(21)上彼此相邻设置的多个第二电极(22，23)电连接。通过加热和按压布置在相互面对的第一电极(12)和第二电极(22)间和相互面对的第一电极(13)和第二电极(23)间的粘合剂，在第一板(11)和第二板(21)间形成粘合剂层(30a)，且在粘合剂层(30a)中多个第一电极(12，13)间和多个第二电极(22，23)间形成空腔部分33。
文档编号H05K1/11GK101835342SQ201010130410
公开日2010年9月15日 申请日期2010年3月12日 优先权日2009年3月13日
发明者中次恭一郎, 佐藤克裕, 假家彩生, 奥田泰弘, 山本正道 申请人:住友电气工业株式会社