挠性印制电路板与由其获得的电子设备的连接方法

专利名称：挠性印制电路板与由其获得的电子设备的连接方法
技术领域：
本发明涉及挠性印制电路板与电子设备的连接方法。更具体地讲涉及利用热压使 挠性印制电路板粘结至另一电路板以形成电连接的方法。
背景技术：
数码相机、移动电话和其他移动设备、打印机、以及其他电子设备已被制造得越来 越小并且/或者越来越薄。对于挠性印制电路板(下文中称为“FPC”)与印制电路板或其 他电路板的电连接，通常利用借助粘结剂的电连接来代替常规的连接器连接。作为FPC通过粘结剂进行电连接的技术，通常使用各向异性导电膜(ACF)，其中该 树脂中包含的导电粒子形成电连接。ACF包括已加入导电粒子并且随后成型为薄膜形状的 树脂。通过层叠两个末端部分以便彼此通过薄膜进行电连接并且热压粘结该叠堆，从而在 两个末端部分之间通过导电粒子形成电连接。然而，如果对于具有细小的互连件宽度和/ 或互连件间距的电路板使用ACF进行电连接，那么在毗邻的导电性互连件之间可通过导电 粒子而产生短路。另外，包含在导电粒子(例如，(如)银、金、以及其他贵金属)中的金属 成本可显著提高电子设备的成本。因此，近年来已使用了基本上不含导电粒子、提供等效电连接的非导电性粘结剂 膜。在FPC利用非导电性粘结剂膜进行电连接的方法中，形成了中间布置有非导电性粘结 剂膜的FPC和其他电路板的叠堆。热压此叠堆以软化非导电性粘结剂膜。将软化的非导电 性粘结剂膜从导电性互连件中间挤出，并且使用存在于其他部分上的非导电性粘结剂膜来 粘结FPC和其他电路板。将FPC的导电性互连件以及其他电路板的导电性互连件保持在按 压状态，因此在这些导电性互连件之间形成了电连接。该方法未使用昂贵的导电粒子、不会 引起短路(即使具有细小的互连件间距)、并且另外在成本方面也是有利的，因此在各种类 型的电子设备的生产中可预期巨大的改进。在非导电性膜中，有必要从导电性互连件中间挤出树脂，因此在相对的高温和/ 或高压下来按压FPC。然而，这种高温和/或高压的使用有时不符合针对ACF设计的以及过 去使用的硬件规格。此外，这种加工条件可由于生产中使用的电量、冷却所需的时间、以及 制造过程中的其他因素而不具有高性价比。此外，如果在高温下热压FPC，那么基膜往往会 伸长较多。具体地讲，当互连件间距细小时，位置偏差会伴随伸长而出现并且可导致不良连 接。有关使用非导电性粘结剂膜的电连接方法，日本未经审查的专利公布(A) No. 2004-221189描述了 “将一对平坦多导体电缆的对应导体重叠并且从而进行连接的方 法，其中每个多导体电缆由多个导体构成，所述多个导体在基本平坦的构件中呈对齐方式 排列，所述方法的特征在于将在低于所述导体的温度下熔融的低熔点金属沉积至所述导体 上(沉积至所述一对平坦多导体电缆中的至少一个的重叠区域中)、将热固化粘结剂沉积 至包括所述导体的所述一对平坦多导体电缆中的至少一个的重叠区域上、定位所述对应的 导体、然后热压粘结所述重叠区域、并且通过所述熔融的低熔点金属来跨接所述对应的导体以及通过所述的热固化粘结剂来粘结除所述导体之外的重叠区域”。此文献还描述了“在 重叠之前为所述一对平坦多导体电缆中的一个赋予表面浮雕”的实施例。此外，日本未经审查的专利公布(A)No. 2007-5640描述了 “使电路板彼此连接的 方法，所述方法包括下述步骤(i)制备第一电路板和第二电路板，所述第一电路板以具有 多个导电性互连件的端部作为连接部分，并且为了与所述第一电路板进行连接，所述第二 电路板以具有相应多个导电性互连件的端部作为连接部分，(ii)将所述第一电路板的连接 部分面向所述第二电路板的连接部分进行布置，以使得热固化粘结剂膜存在于所述第一电 路板的连接部分和所述第二电路板的连接部分之间，以及(iii)将所述粘结剂膜从所述电 路板的面向的连接部分中间充分挤出以便引起电接触并且对于所述粘结剂施加足够的热 和压力以便固化所述连接部分和所述热固化粘结剂膜，在所述方法中形成所述第一电路板 和第二电路板中的至少一个的连接部分的导电性互连件包括非线性互连件”。

发明内容
本发明涉及在FPC和另一电路板之间建立足够可靠的电连接。这种可靠性可在无 需于导电性互连件上进行压印或其他附加处理步骤或者无需改变导电性互连件或其他特 定电路板设计的形状的条件下产生。可在低温和/或低压下使用粘结剂膜、尤其是非导电 性粘结剂膜来实现电连接。根据本发明，提供了将挠性印制电路板电连接至另一电路板的方法，其包括下述 步骤制备挠性印制电路板，所述挠性印制电路板具有端部，在该端部布置有多个第一导电 互连件；制备第二电路板，所述第二电路板具有端部，在该端部对应于所述第一导电互连件 布置有多个第二导电互连件；将挠性印制电路板的端部面向第二电路板的端部进行布置以 便将粘结剂膜布置在挠性印制电路板的端部和第二电路板的端部之间，并形成叠堆；以及 利用具有按压表面的刚性头部使挠性印制电路板的第一导电互连件与第二电路板的对应 第二导电互连件进行电连接，其中所述按压表面上形成有多个凸起部分以便从挠性印制电 路板侧热压该叠堆、软化粘结剂膜并且在利用刚性头部的按压表面进行按压的位于挠性印 制电路板的第一导电互连件与第二电路板的对应第二导电互连件之间的局部位置处挤出 软化的粘结剂膜、使挠性印制电路板的端部与第二电路板的端部在所述位置处彼此局部接 触、并且在除所述位置之外的部分处使挠性印制电路板的端部与第二电路板的端部粘结。此外，根据本发明，提供了包括挠性印制电路板、第二电路板和粘结剂膜的电子设 备，所述挠性印制电路板具有其上布置有第一导电互连件的端部，所述第二电路板具有其 上布置有对应于所述导电性互连件的第二导电互连件的端部，所述粘结剂膜布置在所述端 部之间并且粘结所述两个端部，所述挠性印制电路板的第一导电互连件中的每一个以及所 述第二电路板的对应第二导电互连件中的每一个局部接触并且利用具有按压表面的刚性 头部进行热压粘结以在两个或多个部分处进行电连接，所述按压表面上形成有多个凸起部 分，当进行热压粘结时所述两个或多个部分对应于所述刚性头部的凸起部分。根据本发明，利用相对低温和/或低压的条件在具有直线导电性互连件的FPC和 另一电路板之间进行电连接变成可能。应当注意，上述说明不应被理解成公开了本发明的所有实施例以及有关本发明的 所有优点。


图l(a)_(c)通过剖视图形式示意性地示出了根据本发明的实施例的电连接方法步骤。图2为根据本发明的实施例的具有多个脊的刚性头部的透视图。图3为根据本发明的实施例的具有多个排列成正交格状的凸起的刚性头部的透 视图。图4示出了根据本发明的实施例的具有多个排列成之字形的凸起的刚性头部的 透视图。图5示出了在本发明的一个在刚性头部上具有多个脊的实施例中由多个脊的纵 向与FPC的导电性互连件的纵向所形成的角a。图6通过透视图形式示出了在本发明的一个在刚性头部上具有多个脊的实施例 中以90度的角a进行热压的状态。图7为在图6中进行热压时电极纵向在相对纸面水平的方向上的剖视图。图8示出了在图6中进行热压时电极纵向在垂直于纸面的方向上的剖视图。图9通过平面图形式示出了根据本发明的实施例的形成为正交栅格分散状态的 电连接的位置。图10通过平面图形式示出了根据本发明的实施例的形成为之字形栅格分散状态 的电连接的位置。图11示出了根据本发明的实施例的利用多个排列成特定图案的凸起部分形成的 电连接的位置。图12示出了根据本发明的实施例的利用多个排列成特定图案的凸起部分形成的 电连接的位置。图13示出了根据本发明的实施例的利用多个排列成特定图案的凸起部分形成的 电连接的位置。图14示出了根据本发明的实施例的利用多个排列成特定图案的凸起部分形成的 电连接的位置。图15a为根据本发明的实施例的多个凸起部分的垂直剖面图。图15b为根据本发明的实施例的多个凸起部分的垂直剖面图。图15c为根据本发明的实施例的多个凸起部分的垂直剖面图。图15d为根据本发明的实施例的多个凸起部分的垂直剖面图。
具体实施例方式下面将同时参照附图来详细地解释本发明的代表性实施例以用于进行举例说明， 但本发明并不限制于这些实施例。图la至图lc示意性地示出了本发明所公开的电连接方法的步骤。首先，制备挠 性印制电路板(FPC) 10和第二电路板20。FPC10由其上布置有第一导电互连件2的挠性薄 膜1构成。布置第一导电互连件2并且与其他电路板粘结的区域为端部3。第二电路板20 具有端部33，该处布置有与FPC10的第一导电互连件2相对应的第二导电互连件22(步骤(a))。接下来，使FPC10的端部3与第二电路板20的端部33对齐并且将粘结剂膜30布置 在它们中间以形成叠堆(步骤(b))。利用具有按压表面(形成有多个凸起部分)的刚性头 部(未示出)从FPC侧来热压此叠堆，以便使FPC10的端部3与第二电路板20的端部33 粘结并且在FPC10的第一导电互连件2和第二电路板20的第二导电互连件22之间形成电 连接(步骤(c))。将粘结剂膜30挤向除端部3、33的导电性互连件2、22之外的区域(例 如(如)第一互连件2和第二互连件22之间的区域中)并且使FPC10和第二电路板20在 这些区域处粘结。应当注意，粘结剂膜可由两个或多个条带构成。可将这种条带预先热层合至FPC 或第二电路板的端部上，以便在条带之间留出间隔并且横切多个导电性互连件。在这种情 况下，当进行热压以挤出粘结剂膜时，条带之间的空间可用于接纳多余的粘结剂，这样可避 免将粘结剂从连接部分处挤出。作为挠性印制电路板(FPC)，可使用包括挠性薄膜作为基底并且端部布置有多个 导电性互连件的任何类型。作为挠性薄膜的材料，可使用(例如)聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET)、聚酰亚胺、聚酰胺等。在这些薄膜上，使用(例如)铜、银、镍、金、铜合金、石墨糊剂、 焊料(例如Sn-Ag-Cu)来形成导电性互连件。另外，为了形成良好的电连接，可利用电镀法 或无电镀法将锡、金、镍、镍/金(双层电镀层)、或其他材料施加至表面。通常，在FPC的端部，多个导电性互连件，无论是第一互连件还是第二互连件，均 具有基本相同的导体宽度并且均以固定的间距进行平行布置。导电性互连件的间距和宽 度可用于通常的挠性印制电路板。给出一个实例，导电性互连件的间距可为约20i!m至约 1 U m,而导电性互连件的宽度可为约10 ii m至约100 u m。正如本文所解释的，根据本发明的 连接方法的实施例，当导电性互连件的间距极小时(例如，甚至在可见于高密度布线电路 板中的约20 y m至约50 y m的间距下)，在导电性互连件之间也将基本上不会引起短路并且 在一些情况下还可形成良好的电连接。有待与上述FPC进行连接的第二电路板可为基于玻璃环氧树脂的电路板、基于芳 族聚酰胺的电路板、基于双马来酰亚胺三嗪(BT树脂)的电路板、具有由IT0或细小的金属 粒子形成的布线图案的玻璃板或陶瓷板、在其表面上具有金属导体连接部分的硅晶片或其 他刚性电路板、或包括引线型或通孔型FPC在内的挠性电路板、或者任何其他合适的电路 板。在通常的电路板中，FPC中的所有导电性互连件与第二电路板的所有导电性互连 件是一一对应的。然而，也可存在FPC未连接的导电性互连件，并且反之，也可存在第二电 路板未连接的第二导电互连件。可通过与FPC的导电性互连件相类似的材料和方法来形成 第二电路板的导电性互连件。通常，第二电路板中的导电性互连件的间距与FPC中的导电 性互连件的间距基本相同，但考虑到FPC在热压时的伸长，可适当地改变FPC或第二电路板 中的导电性互连件的间距。例如，可使FPC侧的导电性互连件的间距窄于第二电路板侧的 导电性互连件的间距。此外，第二电路板中的导电性互连件的宽度可与PPC中的导电性互 连件的宽度基本相同，或者可结合考虑FPC和第二电路板之间的粘结强度、电连接的稳定 性以及电路设计中的限制而进行适当地改变。用于连接FPC和第二电路板的粘结剂膜为当被加热至预定温度时发生软化或熔 化的任何粘结剂膜。当施加压力时，粘结剂从FPC中的导电性互连件与待连接的第二电路
7板中的导电性互连件之间被挤出。因此，导电性互连件在挤出区域处进行接触，因而FPC和 第二电路板在其他区域中粘结。粘结剂膜在热压时的粘度优选在约500至约200000Pa s的范围内。应当注意， “粘结剂膜的粘度”通过以下步骤确定将半径为“a” (m)的粘结剂膜样品放置在两个水平 板之间并在测量温度T(°C)下施加特定载荷F(N)，在时间t (秒)之后测量其厚度(h(t))， 并且利用下述公式进行计算h (t) /h0 = [ (4h02Ft) / (3 n a4) +1]"1/2其中，h0为粘结剂膜的初始厚度(m)，h(t)为t秒后的粘结剂膜的厚度(m)，F为 载荷(N)，t为距开始施加载荷F的时间(秒)，n为测量温度T°c下的粘度(Pa s)，并且 “a”为粘结剂膜的半径(m)。热压时，如果粘度为500Pa s或更低，那么粘结剂膜将流动并且将不能获得良好 的连接。另一方面，如果粘结剂膜具有过高的粘度，那么即使在施加高压的情况下将树脂从 导电性互连件处挤出也将变得困难。粘结剂膜还可包含炭黑、铜、银、镍、金、焊料、镀金树脂、镀金铜、或其他的导电性 粒子，但正如上文所述，从导电性互连件之间的短路、制造成本的观点看，优选使用基本上 不含导电性粒子的非导电性粘结剂膜。具体地讲，当粘结具有狭窄的导电性互连件间距的 高密度电路板时，使用非导电性粘结剂膜是有利的。如本文所用，术语“非导电性”是指粘 结剂膜具有的绝缘性能，这样使得当将给定厚度的粘结剂膜布置于相对的导电性互连件之 间时，在毗邻的导电性互连件之间将不会出现可疑的短路。作为优选使用的非导电性粘结剂膜实例，可使用由包含热塑性树脂和有机粒子的 粘结剂组合物形成的粘结剂膜。热塑性树脂为加热时发生软化或熔化的树脂。软化温度或 熔化温度不受具体限制。可根据应用或所需的特性来选择具有适当的以及合适的软化温度 或熔化温度的树脂。有机粒子为如本文所述的材料粒子并且为粘结剂组合物赋予塑性流动 特性，即，赋予下述功能当在热压时的温度下施加压力时粘度会降低。当在100至250°C 的温度下热压待粘结的电路板(例如，玻璃环氧树脂板(FR-4))1至30秒、然后在25°C以及 60毫米/分钟的剥离速率下进行90°的剥离测试时，粘结剂膜优选具有约5N/cm或更高的 剥离粘结强度。形成具有塑性流动特性的粘结剂膜的热塑性树脂不受具体限制，并且它也可为通 常用于热熔粘结剂的基料聚合物。作为此类热塑性树脂，可使用苯乙烯化酚、乙烯_醋酸乙 烯共聚物、低密度聚乙烯、乙烯-丙烯酸酯共聚物、聚丙烯、苯乙烯一丁二烯嵌段共聚物、苯 乙烯-异戊二烯共聚物、苯氧基树脂。粘结剂组合物优选包括聚酯树脂。这是因为在加热 粘结剂膜短时间后聚酯树脂能够使粘结剂组合物具有粘性。用于粘结剂膜的粘结剂组合物优选包含约25至约90重量份的有机粒子(相对于 100重量份的粘合剂组合物)。有机粒子的加入使树脂具有塑性流动特性。作为所加入的有机粒子，可使用丙烯酰基树脂、苯乙烯-丁二烯基树脂、苯乙 烯_ 丁二烯_丙烯酰基树脂、三聚氰胺树脂、三聚氰胺异氰脲络合物、聚酰亚胺、硅氧烷树 脂、聚醚酰亚胺、聚醚砜、聚酯、聚碳酸酯、聚醚醚酮、聚苯并咪唑、聚芳基化物、液晶聚合物、 烯烃基树脂和乙烯-丙烯酰基共聚物、或其他粒子。粒度为约1(^!11或更小、优选为约511111 或更小。
此外，作为粘结剂膜，可使用包含下述树脂的热固化粘结剂膜，所述树脂当被加热 至预定温度时发生软化并且当被进一步加热时发生固化。具有这种软化特性的热固化树脂 包含热塑性成分以及热固性成分并且包括(i)热塑性树脂和热固性树脂的混合物，(ii)利 用热塑性成分进行改性的热固性树脂，例如，聚己内酯改性的环氧树脂，或(iii)在热塑性 树脂的基本结构中具有环氧基团或其他热固化基团的聚合物树脂，例如，乙烯和缩水甘油 基(甲基)丙烯酸酯的共聚物。能够尤其适用于这种粘结剂膜的热固化粘结剂组合物为包含己内酯改性的环氧 树脂的热固化粘结剂组合物。己内酯改性的环氧树脂为热固化粘结剂组合物赋予合适的挠 性并且可改善热固化粘结剂组合物的粘弹性。因此，热固化组合物即使在固化之前也具有 粘结性并且在加热之后表现出粘性。此外，这种改性的环氧树脂，与通常的环氧树脂相类 似，在加热后由于具有三维网络结构而变为固化并且可为热固化粘结剂赋予粘结力。当使用己内酯改性的环氧树脂作为热固化树脂时，热固化粘结剂组合物还可包含 苯氧基树脂或其他热塑性树脂以用于改善可修复性。“可修复性”是指粘结剂膜在连接步骤 之后被剥离并且通过加热到(例如)120°C至200°C而重新建立连接的能力。此外，例如，根 据改善耐热性的需要，热固化粘结剂组合物还可包含与上述环氧树脂结合使用或单独使用 的第二环氧树脂。这种环氧树脂可为(例如)双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚 A 二缩水甘油醚型环氧树脂、以及酚_酚醛型环氧树脂。此外，为了引起环氧树脂的固化反应，可向热固化粘结剂组合物中任选地加入固 化剂。作为固化剂，可枚举(例如)胺固化剂、酸酐、双氰胺、阳离子聚合催化剂、咪唑化合 物、胼化合物。此外，热固化粘结剂组合物可包含相对于100重量份的粘结剂组合物计为约15至 约100重量份的上述有机粒子。由于有机粒子的加入，树脂显示具有塑性流动性，同时有机 粒子保持热固化粘结剂组合物在固化后的挠性。可通过通常用于FPC的电连接中的方法将FPC的端部与第二电路板的端部对齐。 作为实例，可枚举下述对齐方法利用端部本身的导电性互连件的显微镜进行图像识别或 利用在端部的导电性互连件之外的部分处设置的对齐标记。布置在FPC的端部与第二电路 板的端部之间的粘结剂膜可预先粘附到FPC或第二电路板的端部上。也可在对齐时将其布 置在FPC和第二电路板之间。这样，形成了由FPC的端部与第二电路板的端部组成的且中 间布置有粘结剂膜的叠堆。可通过能够进行按压以及脉冲状加热的陶瓷热接合器或另一种称为“脉冲热接合 器”的接合器来进行热压。例如，可使用由航空电子日本公司(Avionics Japan Inc.)制造 的热压接合器(产品号TCW-125B)。该接合器的头部包括加热器。热压时，头部温度可升高。头部具有按压表面，在按 压表面上形成有多个凸起部分。其上形成有多个凸起部分的按压表面可与头部进行一体 地形成。也可以使用另一种构件，所述构件设置有多个凸起部分作为按压表面并且独立地 附接到设置有加热器的头部上。在后一情况下，在设置有用作按压表面的多个凸起部分的 另一种构件与头部之间，可设置(例如)附加构件以固定它们。形成具有多个凸起部分的 按压表面的材料是由硬材料构成的，以便有效地从待连接的导电性互连件之间挤出粘结剂 膜。例如，其优选是由在使用温度下具有足够耐热性的陶瓷、不锈钢、铜、或另一种金属构成的。此外，由于相似的原因，头部也可由硬材料制得。上文所述的用于形成具有多个凸起部 分的按压表面的材料是优选的。此外，形成具有多个凸起部分的按压表面的材料与头部的 材料可为相同的或不同的。当具有多个凸起部分的按压表面与头部一体化形成时，它们的 材料通常是相同的。此外，当使用附加构件时，其材料优选为上述用于头部的材料以及形成 按压表面的材料。将多个凸起部分进行设计以减小与FPC的接触面积(与头部的面积相比)，从而 增加热压时的有效压力并且/或者降低热压时的温度。针对该原因，通过使用按压表面上 具有多个凸起部分的刚性头部，可以在通常的热压条件下或比其温和的条件下，将软化的 粘结剂膜在利用刚性头部的凸起部分进行挤压的位置处从待连接的导电性互连件之间进 行局部地挤出，使得FPC和第二电路板在所述位置处彼此局部接触，从而在这些板之间形 成电连接。此外，按压时，在凸起部分之间的区域处，施加至FPC的压力相对较低。因此，可 在FPC和第二电路板之间形成用于软化的粘结剂膜进行流动的空间，这样与当使用平坦头 部进行热压时相比，可易于将软化薄膜从待连接的导电性互连件之间挤出。可规则地或不规则地布置凸起部分，只要在FPC上按压所述多个凸起部分会导致 FPC中的导电性互连件的全部与第二电路板的导电性互连件进行电连接。例如，当两种具有 不同宽度和/或间距的导电性互连件的端部(例如，用于信号用途的端部以及用于电源的 端部)彼此毗邻并且将这些端部进行同时性连接时，也可以改变与端部中的每一个相对应 的部分处的所述多个凸起部分的接触面积和/或间隔或间距。例如，如下文所解释的，当所 述多个凸起部分为多个脊时，可在脊的延伸方向上或可在任何两个毗邻的脊之间来改变脊 的间距和/或宽度。优选地布置所述多个凸起部分，以便相对于FPC中有待在热压时进行 电连接的导电性互连件中的全部而言，使其在两个或多个位置处接触FPC的每个导电性互 连件。通过布置多个凸起部分使其与FPC的每个导电性互连件在两个或多个位置处进行接 触，使FPC中的导电性互连件与第二电路板中对应的导电性互连件在两个或多个部分处进 行电连接。由于此原因，对于任何的导电性互连件，即使在制造期间或制造后的使用过程中 出现不良的电连接，也可通过剩余的电连接部分来获得所需的导电性。因此，按照这种方式 来设计凸起部分的结构有助于改善通过本发明的方法获得的电连接的可靠性。图2至4通过透视图形式示出了凸起部分41的规则结构的若干实施例，其中刚性 头部40的按压表面朝上。在图2中，将具有固定宽度的多个脊42按照与刚性头部40的按 压表面平行的固定间距Pi来进行布置。在此图中，脊的垂直剖面示为半圆形。在图3中， 多个凸起43基于FPC中的导电性互连件的纵向方向布置成正交状态，且此图中通过箭头示 出了所述纵向方向。在此图中，凸起示为圆柱形并且在垂直于FPC中的导电性互连件的纵 向方向上以间距己进行布置。在图4中，多个凸起44基于FPC中的导电性互连件的纵向 方向布置成之字形，且此图中通过箭头示出了所述纵向方向。在此图中，凸起示为圆柱形并 且在垂直于FPC中的导电性互连件的纵向方向上以间距P3进行设置。在其中所述多个凸起为多个脊的实施例中，当热压时，由所述多个脊的纵向与FPC 中的导电性互连件的纵向形成的角a可为任何角度。图5示意性地示出了此状态。在图 5中，为了有利于理解在刚性头部40的按压表面上形成的多个脊42与FPC10中的导电性 互连件2之间的位置关系，省去了第二电路板以及粘结剂，并且示出了从FPC中的导电性互 连件的布置平面进行观察的平面图。另外，此处为了进行示意性的说明，夸大地示出了导电
10性互连件的宽度和间距以及脊的间距。本发明未限定这些尺寸和比例。图中所示为由所述 多个脊的纵向与FPC中的导电性互连件的纵向形成的角a。这是指将所述多个脊在与FPC 中的导电性互连件相对应的位置处作为整体按压到FPC上，从而使导电性互连件进行电连 接。此外，如果角a为(例如)90度，那么这是指当将所述多个脊按压至FPC上时，导电性 互连件在所述多个脊与FPC中的导电性互连件进行垂直相交的位置处进行电连接。优选的是，使用的所述多个脊具有的所述角a大于0度(例如，45度、60度、90 度、或其他角度)，以便使FPC中的导电性互连件与第二电路板中对应的导电性互连件在两 个或多个部分处进行电连接。通过以这种状态使它们进行电连接，如上文所解释的，可以改 善电连接的可靠性。角a可设置成任何角度，但如果角a大于某个范围，那么脊与导电性互连件的对 齐变得没有必要。此外，角a越大，通过具有相同脊间距的头部获得的连接点的数量就越 多，因此角a优选较大。角a更优选设置成约90度。在图6中通过简单的透视图示出了 将角a设置成90度并且热压FPC和第二电路板的状态。此图示出了在刚性头部40的脊 42与FPC10的导电性互连件2和第二电路板20的导电性互连件22垂直相交的状态下热压 中间设有粘结剂膜的FPC10和第二电路板20的叠堆的实施例。在此图中，所绘制的脊42 的间距大于导电性互连件2、22的间距。此外，热压叠堆并且以这种方式进行热压粘结时电 极的纵向在相对纸面水平和垂直的方向上的剖视图示于图7和图8中。在图7，示意性地 示出了如下状态多个脊42接触FPC10，从而使得挠性薄膜1和导电性互连件2稍微弯曲， FPC10与第二电路板20粘结，并且在导电性互连件2和22之间形成了电连接。图8示意 性地示出了如下状态软化薄膜被挤到除导电性互连件2、22之外的区域。应当注意，在图 7和图8中，示出了刚性头部40和脊42形成为一体的陶瓷制品的实施例，但刚性头部与凸 起部分的形状和材料并不限制于这些附图。除非另外指明，以上说明同样适用于示出刚性 头部和凸起部分的下述附图。在图6至图8所示的实施例中，脊42与刚性头部40为一体 的，因此在图8中，脊42未示出，但明显对应于刚性头部40的底部。从图7和图8将会理 解，在此实施例中，除了 FPC10上的毗邻的导电性互连件2、22之间的空间(在图8中，为存 在粘结剂膜30的区域)之外，用于软化薄膜流动的空间(在图7中，为存在粘结剂膜30的 区域)形成于脊42之间的相应区域。由于该原因，软化薄膜流动方向的自由度得以增加， 软化薄膜可穿过较短的路径并且从导电性互连件的连接部分处被挤出。因此，即使在低温 和/或低压下进行热压，也可形成足够的电连接。以0度角a进行热压的实施例中，使得所述多个脊的间距与FPC导电性互连件的 间距相同，或者为FPC导电性互连件间距的1/2、1/3、或1/整数的其他倍数。通过按照这 种方式设置脊的间距并且在热压时进行适当的对齐，可使所有的导电性互连件都进行电连 接。另一方面，在角a为除0度之外的角度的实施例中，不必使所述多个脊的间距等于或小 于导电性互连件的间距。更具体地讲，在角a为除0度之外的角度的实施例中，如果该角度 使得多个脊中的两个毗邻脊跨过端部的一个互连件，如上文所解释的，那么FPC中的导电 性互连件与第二电路板中对应的导电性互连件可在两个或多个部分处进行电连接。因此， 就此实施例而言，只要满足关于该角度的上述条件，就可设置所述多个脊的间距，而无须管 导电性互连件的间距。例如，即使试图连接具有间距极窄的导电性互连件的高密度电路板， 例如，当角a为90度时，也可以使用具有间距相对较大的脊的头部，条件是脊的间距小于FPC的端部的长度。由于这能够使在刚性头部上形成脊所需的处理精度问题变得容易，因此 获得头部也变得较容易。因此，可通过较简单并且不太昂贵的方式来完成高密度电路板的 电连接。此外，脊的间距越大，脊之间对应区域(树脂(非导电性粘结剂膜)从待连接的导 电性互连件之间被挤入该区域)内的空间就越大，并且在低温和/或低压下进行连接就越 容易。因此，所述多个脊的间距在FPC中的导电性互连件的纵向方向上优选等于或大于FPC 中的导电性互连件的间距。两倍或更高倍于FPC中的导电性互连件间距是较优选的，而四 倍或更高倍于FPC中的导电性互连件间距为更优选的。另一方面，如果所述多个脊的间距 过大，那么每个导电性互连件的接触位置数量变得较小，因此所述多个脊的间距优选短于 端部的长度。端部长度的一半或更少是较优选的，四分之一或更少是更优选的。此外，如果导电性互连件中的全部均需进行连接，那么所述多个脊在其延伸方向 上不必为连续的并且可被划分成具有任何长度的多个部分。在另一个实施例中，所述多个凸起部分可使多个凸起排列成正交格状或之字形。 在该实施例中，所述多个凸起的接触表面可为圆形、方形、或任何其他形状。此外，热压时所 述多个凸起可按照据认为是电接触或线接触的方式来接触FPC。在与FPC中的导电性互连 件的纵向垂直相交的方向上，即，导电性互连件的间距方向上，所述多个凸起的间距(P2、P3) 在多个凸起排列成正交格状的情况下通常设置成与导电性互连件的间距相等(P2)并且在 多个凸起排列成之字形的情况下设置成导电性互连件的间距的两倍(P3)。然而，如上文在 以0度角a进行热压的实施例中所解释的，所述多个凸起的间距可制成FPC中的 导电性互连件的间距的1/2、1/3、或1/整数的其他倍数。如果使用具有多个以这种方式排 列成正交格状或之字形的凸起的刚性头部来进行热压，那么导电性互连件之间形成的电连 接在下述位置处可呈正交栅格分散状态或之字形栅格分散状态，所述位置位于FPC的导电 性互连件上以及与导电性互连件的纵向相交的多条线上。此状态示于图9和图10中。所 示的形成电连接的部分处围绕有圆形标记50。具体地讲，如果形成分散成之字形栅格状的电连接，那么由于热压点或部分相对 于毗邻的导电性互连件而言中间隔一列进行布置，因此当热压时，PFC的挠性薄膜在导电性 互连件间距范围内的伸长会取消并且电连接的稳定性和粘结强度可预期得到改善。此外， 如果使用排列成之字形的多个凸起，那么两个毗邻的凸起其间在垂直于导电性互连件的 纵向的方向上，即，在上述导电性互连件的间距方向上，可获得大量空间，因此挤出的树脂 (粘结剂膜)可从中流出的空间与正交栅格状排列方式相比，变得较宽。在将多个凸起排列成之字形的另一个实施例中，不管导电性互连件的间距，通过 使制造的凸起间距P3小于凸起宽度W的两倍(P3 < 2XW)，甚至在导电性互连件和凸起没 有进行精确定位的情况下，也可将凸起在某个部分或多个部分处按压至导电性互连件的全 部上。因此，在此实施例中，当需要将凸起宽度制得较小时，可将凸起间距制得较小。此外，在导电性互连件的间距方向上的凸起间距优选大于在两个待连接的相面对 的导电性互连件之间的狭窄导体互连件的宽度。如果这样做，那么两个或多个凸起在沿导 电性互连件的间距方向上将从来都不会在单个导电性互连件上排列对齐。因此，导电性互 连件的间距方向中的任一方向均可成为待挤出树脂的流出通道，因而这对于从待连接的导 电性互连件之间挤出树脂是较为有利的。
如上所述，将多个凸起部分的排列解释为排列成正交格状或之字形的多个脊和凸 起，但多个凸起部分的排列方式并不限于它们。例如，如图11所示，也可将多个凸起部分排 列成一组多个导电性互连件的规则图案。在图11以及下文所示的图12至14中，为了解释 简便，仅示意性地示出了通过六个FPC侧的导电性互连件2和排列的凸起部分形成的电连 接部分50。如果在沿导电性互连件的纵向方向上的任何位置处存在两个或多个凸起部分，即 使是随机的或规则的排列均可为有利的，因为导电性互连件和凸起部分的精确对齐对于某 些情况是不必要的，如针对之字形排列方式所述。例如，如图12所示，通过提供多条线，其 中每条线均由多个以间距(P4)进行排列的凸起部分构成，所述间距等于导电性互连件在其 间距方向上的间距，并且通过将这些线在导电性互连件的间距方向上彼此进行偏移且偏移 的精确长度d在导电性互连件的间距方向上小于凸起部分的宽度W(d < W)，可以享有较简 易排列方式的上述优点。此外，如图13所示，即使所述多个凸起部分的间距&小于导电性 互连件的间距P。(P5 < P。)，即使所述多个凸起部分的间距大于导电性互连件的间距(未示 出)，均可享有相似的优点。作为另一个实施例，如图14所示，可涉及下述排列方式，其中凸 起部分的多条线的间距为不同的(己至^)并且布置按压区域内的所有线的凸起部分以使 其在导电性互连件的纵向方向上决不会对齐。如作为实例的图15a至d中所示，多个凸起部分的至少一个垂直剖面可为矩形 (图15a)、锥形(图15b)、截顶锥形(图15c)、圆形的部分(图15d)、或上述形状的组合。 此处，“多个凸起部分的至少一个垂直剖面”是指当沿按压方向在包括头部轴线的至少一个 平面处来剖切多个凸起部分时的横截面。从加工刚性头部的观点来看，将垂直剖面形成矩 形通常是简单的。另一方面，通过(例如)将垂直剖面制成锥形、截顶锥形、或半圆形，可增 加凸起部分与FPC进行接触的部分处的压力，并且随后可将软化的粘结剂膜从导电性互连 件之间挤出并且可使其容易地流向其他区域。由于相似的原因，矩形或截顶锥形的接触区 域优选制成具有凸起的曲面。热压时的温度和压力取决于所选择的粘结剂膜的树脂组合物。它们不受具体限 制，但压力可设置成约1至4MPa并且温度可设置成约70°C至170°C。如果温度和压力在此 范围内，则可以适当地使用通常市售的热接合器。此外，根据本发明的方法，与利用平坦头 部的常规热压方法相比，即使使用较厚的粘结剂膜，也可以在相同的温度和压力条件下保 持等效的电连接，因此在需要高粘结强度的应用中，还可以在相对的高温和/或高压条件 下使用较厚的粘结剂膜。应当注意，当使用热固化粘结剂膜时，该膜热压后可在(例如)约 150°C至约250°C下进行后固化。通过使用上述的连接方法，可以生产含有FPC和电路板的各种电子设备(其中挠 性印制电路板中的导电性互连件与第二电路板中对应的导电性互连件在两个或多个部分 处进行局部热压粘结以及电连接并且其中电连接具有足够的可靠性)，例如，等离子显示 器、液晶显示器、或其他的平板显示器、有机的电致发光(EL)显示器、笔记本电脑、移动电 话、数码相机、数码摄像机、或其他的电子设备。^M下面将对具有代表性的实例进行详细说明，但本领域中的技术人员显然知道，可 以在本申请的权利要求范围内对此实例进行修改和变动。
13
在此实例中，为了将刚性头部在加工过程中的负荷保持为最小值并且验证本发 明，通过以下方式来制造具有多个凸起部分的处理表面，所述方式为在聚酰亚胺带材上以 约0. 4mm的间距对齐并且固定10个具有圆形横截面的铜线(40. 18)，使铜线朝向外侧以便 接触FPC并且利用聚酰胺带材将按压表面固定到平坦头部上。在这种情况下，脊的垂直剖 面为圆形的，但实际接触FPC的部分可认为是圆的下半部分。接下来，使宽2mmX长18. 5mm 的非导电性粘结剂膜(商品名REX7132，住友3M公司(Sumitomo 3M))在120°C以及2MPa下 粘结4秒以临时性地将其固定至FPC上，所述FPC在25 y m厚的聚酰胺膜端部上设有51个 导电性互连件(镍/金镀层)，其中导电性互连件的间距为0. 2mm,导体宽度为50 u m,并且 导体厚度为18ym。在此之后，将在端部设置有与FPC中的导电性互连件具有相同尺寸、相 同材料、以及相同数量的导电性互连件的玻璃环氧树脂板层叠至非导电性粘结剂膜上。将 此叠堆利用温度设为170°C并且压力设为4MPa的热接合器进行热压5秒，以在FPC和玻璃 环氧树脂板的导电性互连件之间形成电连接。此外，作为比较例，除了压印FPC中的导电性互连件的表面以形成表面浮雕以及 热压时使用具有平坦按压表面的头部之外，利用相同的工序来热压叠堆并且在FPC和玻 璃环氧树脂板的导电性互连件之间形成电连接。在导体沿导电性互连件的纵向方向上的 2. 4mm的整个长度上形成压印以使得导电性互连件的压印高度变为约5 u m。测量初始的电导系数(共计51个导电性互连件，包括导体的阻抗)，结果为比较例 中的FPC/玻璃环氧树脂板的电导系数高于测量极限(10 Q或更高)并且不能测得，而实例 中的FPC/玻璃环氧树脂板的电导系数的最大值为3. 718 Q。此外，将实例中的FPC/玻璃环氧树脂板在85°C的温度以及85%的相对湿度下进 行500小时的可靠性测试，结果是在500小时过后阻抗的增加仅为约30m Q。
权利要求
一种将挠性印制电路板电连接至另一电路板的方法，包括下述步骤制备挠性印制电路板，所述挠性印制电路板具有端部，在该端部布置有多个第一导电互连件，制备第二电路板，所述第二电路板具有端部，在该端部对应于所述第一导电互连件布置有多个第二导电互连件，将所述挠性印制电路板的端部面向所述第二电路板的端部进行对齐，以便将粘结剂膜设置在所述挠性印制电路板的端部和所述第二电路板的端部之间并且形成叠堆，以及利用具有按压表面的刚性头部使所述挠性印制电路板的第一导电互连件与所述第二电路板的对应第二导电互连件电连接，其中所述按压表面上形成有多个凸起部分，以便从挠性印制电路板侧热压所述叠堆，软化所述粘结剂膜，并且将所述刚性头部的凸起部分局部按压的位置处的软化粘结剂膜从所述挠性印制电路板的第一导电互连件与所述第二电路板的对应第二导电互连件之间挤出，使所述挠性印制电路板的端部与所述第二电路板的端部在所述位置处彼此局部接触，并且在除所述位置之外的部分处使所述挠性印制电路板的端部与所述第二电路板的端部粘结。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述粘结剂膜为非导电性粘结剂膜。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述挠性印制电路板的第一导电互连件中的 每一个在两个或多个部分处电连接至所述第二电路板的对应第二导电互连件中的每一个。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述刚性头部的按压表面的多个凸起部分为多个 脊，并且所述多个脊使所述挠性印制电路板的第一导电互连件中的每一个在两个或多个部 分处电连接至所述第二电路板的对应第二导电互连件中的每一个。
5.根据权利要求4所述的方法，其中在所述挠性印制电路板的第一导电互连件的纵向 方向上，所述多个脊的间距大于所述挠性印制电路板的第一导电互连件的间距。
6.根据权利要求3所述的方法，其中使用在按压表面上具有排列成正交格状的多个凸 起部分的刚性头部来将所述挠性印制电路板的第一导电互连件与所述第二电路板的对应 第二导电互连件在下述位置处以正交栅格分散状态进行电连接，所述位置位于所述挠性印 制电路板的第一导电互连件上并且位于与所述第一导电互连件的纵向相交的多条线上。
7.根据权利要求3所述的方法，其中使用在按压表面上具有排列成之字形的多个凸起 部分的刚性头部来将所述挠性印制电路板的第一导电互连件与所述第二电路板的对应第 二导电互连件在下述位置处以之字形栅格分散状态进行电连接，所述位置位于所述挠性印 制电路板的第一导电互连件上并且位于与所述第一导电互连件的纵向相交的多条线上。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中在所述刚性头部的按压表面上形成 的所述多个凸起部分的至少一个垂直剖面为矩形、锥形、截顶锥形、圆形的部分或它们的组1=1 o
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中形成所述刚性头部的按压表面的材 料为陶瓷、不锈钢或铜。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中所述热压是在IMPa至4MPa的压力 以及70°C至170°C的温度下进行的。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中所述挠性印制电路板的端部的第 一导电互连件的间距为20 ii m至1mm，并且所述第一导电互连件的宽度为10 y m至100 y m。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中所述粘结剂膜包含热塑性树脂并 且显示出塑性流动性。
13.一种电子设备，包括挠性印制电路板、第二电路板和粘结剂膜，所述挠性印制电路 板具有端部，在该端部设置有多个第一导电互连件；所述第二电路板具有端部，在该端部对 应于所述第一导电互连件布置有多个第二导电互连件；所述粘结剂膜设置在所述端部之间 并且将两者粘结在一起，通过利用具有其上形成有多个凸起部分的按压表面的刚性头部进 行热压粘结，所述挠性印制电路板的第一导电互连件中的每一个以及所述第二电路板的对 应第二导电互连件中的每一个局部接触并且在两个或多个部分处电连接，当进行热压粘结 时所述两个或多个部分对应于所述刚性头部的凸起部分。
14.根据权利要求13所述的电子设备，其中所述挠性印制电路板的第一导电互连件与 所述第二电路板的对应第二导电互连件在下述位置处以正交栅格分散状态电连接，所述位 置位于所述挠性印制电路板的第一导电互连件上并且位于与所述第一导电互连件的纵向 相交的多条线上。
15.根据权利要求13所述的电子设备，其中所述挠性印制电路板的第一导电互连件与 所述第二电路板的对应第二导电互连件在下述位置处以之字形栅格分散状态电连接，所述 位置位于所述挠性印制电路板的第一导电互连件上并且位于与所述第一导电互连件的纵 向相交的多条线上。
全文摘要
本发明涉及挠性印制电路板与电子设备的连接方法。制备了FPC和另一电路板，所述FPC和另一电路板具有端部，在该端部设置有多个导电性互连件。将粘结剂膜布置在所述FPC的端部与所述电路板的端部之间以形成叠堆。从所述FPC侧利用具有其上形成有多个凸起部分的按压表面的刚性头部来热压所述叠堆以软化所述粘结剂膜并且将所述软化的粘结剂膜从利用所述刚性头部的凸起部分进行按压的位置处进行局部地挤出。
文档编号H05K1/14GK101940073SQ200980104245
公开日2011年1月5日 申请日期2009年2月4日 优先权日2008年2月5日
发明者吉田康祐 申请人:3M创新有限公司