JP3197540B2 - 基板素片、及びフレキシブル基板 - Google Patents
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Description
技術分野にかかり、特に、微細な導電性バンプを形成で
きるフレキシブル基板製造技術に関する。
たフレキシブル基板は多用されており、近年では、使用
される箇所の形状に応じた種々の形状のフレキシブル基
板が求められている。
基板152を、長方形形状の原反150から裁断する場
合の配置状態を示しており、この図では、6枚のフレキ
シブル基板152を得ることができる。
基板152を裁断する場合には、原反150が無駄に捨
てられる部分が多い。
複雑な形状のフレキシブル基板を簡単な形状の基板素片
に分解し、それらを張り合わせ、1枚のフレキシブル基
板を作製している。図11(c)は、上記フレキシブル基
板152と同一形状のフレキシブル基板155を、長方
形形状の2種類の基板素片153、154を貼り合わせ
て形成する場合を示している。
板素片153、154を上記原反150から裁断する場
合、原反を有効に利用することが可能である。この図1
1(b)の場合、各基板素片153、154はそれぞれ8
枚ずつ取れるから、それらを貼り合わせるとフレキシブ
ル基板155が8枚得られる。従って、T字形形状のフ
レキシブル基板152を直接裁断する場合よりも多数枚
数が得られる。
を複数枚貼り合わせて1枚のフレキシブル基板を形成す
る場合、各基板素片153、154を機械的、及び電気
的に接続させる必要がある。
予め原反150上に形成された導電性バンプによって接
続されている。この原反150の従来技術の製造方法を
説明する。
ミドフィルムから成る基体であり、その表面にはパター
ニングされた銅箔から成る金属配線112が貼り付けら
れている。この銅箔112上には、ポリイミドフィルム
から成るカバーレイ111が貼り付けられている。
置にレーザ光114を照射し(同図(b))、開口部115
を形成する(同図(b))。基体113には接続口123が
設けられており、その接続口123内には金属配線11
2の底面が露出しており、形成された開口部115内に
は、金属配線112の表面が露出している。
フィルムを形成し、接続口123を保護した後、銅メッ
キを行い、保護フィルムを剥離すると、銅メッキによっ
て開口部115内に銅が成長し、導電性バンプ116が
形成される(同図(c))。
3、154を裁断する。同図(e)の符号153、154
は、裁断後の基板素片を示しており、二枚の基板素片1
53、154の部材は、添字a、bによって区別する。
方の基板素片154の導電性バンプ116bを、他方の
基板素片153の接続口123aに向け、異方導電性フ
ィルム160を介して、導電性バンプ116b先端を接
続口123a内に露出する金属配線112aに当接さ
せ、異方導電性フィルム160によって二枚の基板素片
153、154を貼り合わせると、異形のフレキシブル
基板155が得られる。
属配線112a、112bは、異方導電性フィルム16
0内に分散された導電性粒子によって電気的に接続され
ており、二枚の基板素片153、154間は、異方導電
性フィルム160の接着力によって互いに貼付されてい
る。
55に集積回路素子等の半導体チップを実装する場合、
導電性バンプ116a上に異方導電性フィルムを配置
し、半導体素子のボンディングパッドを、異方導電性フ
ィルムを介して導電性バンプ116に当接させ、圧着す
る。半導体素子内部の回路は、異方導電性フィルム内の
導電性粒子及び導電性バンプ116a、116bを介し
て、金属配線112a、112bに接続される。
り合わせてフレキシブル基板155を作製した場合、薄
く、軽く、且つ、折り曲げ自在であり、所望形状のもの
が得られることから近年盛んに用いられている。
4を用いて開口部115を形成する場合、開口部115
底面に露出した金属配線112表面にポリイミドフィル
ム111の残渣が残ってしまう。そのため、従来技術で
は開口部115を形成した後、薬液に浸漬し、残渣の除
去を行っているが、開口部115が微細化するに従い、
薬液が開口部115内に入りずらくなり、残渣が除去し
ずらくなる。
に銅の析出速度が異なってしまい、均一な導電性バンプ
116を形成できなくなる。
レイ111)にレーザ光114を照射して開口部115
を形成しているため、微細な開口部115(40μm〜
50μm程度)を形成すると、開口径がばらつき、その
結果、形成される導電性バンプ116の径や高さにばら
つきを生じ、半導体素子との接触不良が発生するという
問題がある。近年では開口部115の一層の微細化が求
められているが、高出力のレーザ光114のスポット径
を絞るのが難しく、40μmよりも小径の開口部115
を形成できない。
導電性フィルム160によって貼付するため、フレキシ
ブル基板155が高価になるという問題がある。
の不都合を解決するために創作されたものであり、その
目的は、微細パターンを有する基板素片から、低コスト
のフレキシブル基板を得ることにある。
に、請求項1記載の発明は、基板素片であって、所定形
状にパターニングされた金属配線と、前記金属配線の一
方の面側に配置された支持フィルムと、前記金属配線の
他方の面側に配置され、熱圧着の際に表面が接着性を発
現する樹脂被膜とを有し、前記支持フィルムには、前記
金属配線表面が露出する接続口が設けられ、前記樹脂被
膜上には、前記金属配線に接続された導電性バンプが突
き出されていることを特徴とする。請求項2記載の発明
は、請求項1記載の基板素片であって、前記支持フィル
ムは、ポリイミドから成ることを特徴とする。請求項3
記載の発明は、請求項1又は請求項2のいずれか1項記
載の基板素片であって、前記支持フィルム表面には、粗
面化層が形成されていることを特徴とする。請求項4記
載の発明は、フレキシブル基板であって、請求項1乃至
請求項3のいずれか1項記載の基板素片を少なくとも二
枚有し、一方の基板素片の前記導電性バンプ先端が他方
の基板素片の前記接続口内に露出する金属配線表面に当
接され、前記一方の基板素片の前記被膜の接着力によ
り、前記基板素片同士が貼付されたことを特徴とする。
請求項5記載の発明は、フレキシブル基板であって、所
定形状にパターニングされた金属配線と、前記金属配線
の一方の面側に配置された支持フィルムと、前記金属配
線の他方の面側に配置された樹脂被膜とを有し、前記支
持フィルムには、前記金属配線表面が露出する接続口が
設けられ、前記樹脂被膜上には、前記金属配線に接続さ
れた導電性バンプが突き出された基板素片の少なくとも
二枚が、樹脂フィルムを間に挟み、一方の基板素片の前
記導電性バンプが、他の基板素片の前記接続口内に露出
する金属配線表面に当接され、互いに貼付されたことを
特徴とする。請求項6記載の発明は、請求項4又は請求
項5のいずれか1項記載のフレキシブル基板であって、
前記一方の基板素片と前記他方の基板素片とは、加熱さ
れながら互いに押圧されて接着されたことを特徴とす
る。請求項7記載の発明は、電気装置であって、請求項
4乃至請求項6のいずれか1項記載のフレキシブル基板
と、内部回路に接続された導電性バンプが設けられた半
導体素子とを有する電気装置であって、該フレキシブル
基板表面に位置する前記接続口の底面の、前記金属配線
表面に、異方導電性フィルムを介して、前記半導体素子
の導電性バンプが接続されたことを特徴とする。
板素片の片面には支持フィルムが配置され、他方の面に
は樹脂被膜が配置されている。
底面には金属配線表面がランドとして露出するようにさ
れており、被膜上には、金属配線に接続された導電性バ
ンプ先端が突き出されている。
合、例えば、非熱可塑性の樹脂被膜表面に熱可塑性の樹
脂被膜が積層されている場合、熱可塑性の部分の樹脂被
膜は接着力を有しているから、導電性バンプ先端を、他
の基板素片の接続口内の金属配線に当接させ、熱圧着す
ると、基板素片間の金属配線(銅配線)が樹脂被膜の接着
力によって接続され、複数の基板素片から成るフレキシ
ブル基板を得られる。
片同士を貼り合わせるためには基板素片間に熱可塑性の
樹脂フィルムを挟み込めばよい。
膜はポリイミドで構成することができる。また、支持フ
ィルムもポリイミドで構成することができる。ポリイミ
ドを用いた場合、熱に対して安定性が高い基板素片を得
ることができる。
着性を有する熱可塑性の樹脂被膜又は樹脂フィルムとの
親和性が向上するので、複数の基板素片を強固に接続す
ることができる。粗面化される支持フィルムをポリイミ
ドで構成すると、粗面化による作用がより有効である。
樹脂被膜が非熱可塑性である場合、支持フィルムと共
に、樹脂被膜に粗面化処理を施してもよい。
とも片面に導電性バンプが突き出され、他方の面には接
続口が配置されている。導電性バンプ側には熱可塑性の
被膜が設けられているから、半導体素子をそのフレキシ
ブル基板に接続する場合、半導体素子のランドを導電性
バンプに当接させ、被膜の接着力によって半導体素子を
フレキシブル基板に貼付できるが、より確実には、半導
体素子に大径の導電性バンプを設け、異方導電性フィル
ムを介してフレキシブル基板の開口部内に露出する金属
配線表面に当接させ、異方導電性フィルムの接着力によ
って、半導体素子をフレキシブル基板に搭載するとよ
い。
図1(a)〜(e)、図2(f)〜(j)、図3(k)〜(n)、図
4(o)〜(p)、図5(q)、(r)、図6、図7は、本発明
のフレキシブル基板の一例の製造工程図である。
こでは厚み18μmの圧延銅箔を用いた)を用意する。
次に、同図(b)を参照し、金属箔11の裏面に保護フィ
ルム12を貼付し、表面に、紫外線露光可能なマスクフ
ィルム(旭化成(株)製ドライフィルム:SPG−152)
13を貼付する(マスクフィルム13の貼付条件は、こ
こでは温度130℃、ラインスピード2m/分で行っ
た)。
スクを用い、マスクフィルム13を露光(露光光強度1
00mJ)し、薬液で現像し、後述する複数の導電性バ
ンプ16に対応する位置に、開口部15をそれぞれ形成
する(同図(c))。このときの開口部15の直径は、マス
クのパターン直径が30μ〜50μmの円に対し、±
2.5μmの精度で形成できる。高さは±2μmの精度
で形成できる。
し、電流を流すと、開口部15底面に露出した金属箔1
1表面に銅が成長し、導電性バンプ16が形成される
(同図(d))。
5の底部には、残渣が無く、清浄な金属箔11表面が露
出しているので、各導電性バンプ16は、均一な高さに
形成される。
3と保護フィルム12を除去する(同図(e))。この状態
では金属箔11表面に茸形状の導電性バンプ16が直立
しており、金属箔11裏面にキャリアフィルム17を貼
付し(図2(f))、次いで、金属箔11表面にポリイミド
前駆体から成る樹脂原料を塗布・乾燥し、そのポリイミ
ド前駆体から成る樹脂被膜18を形成する(同図(g))。
及びその近傍で盛り上がるが、導電性バンプ16から離
れた位置では平坦になる。平坦な部分の厚みは導電性バ
ンプ16の高さより薄くなるように形成し、導電性バン
プ16の先端が樹脂被膜18上の平坦な部分から突き出
るようにしておく。
も、有していなくてもよい。熱可塑性を有しておらず、
熱硬化性である場合は、その樹脂被膜18の表面に、更
に熱可塑性の樹脂被膜を積層させることができる。
布・乾燥された樹脂原料の被膜を示しており、2層の樹
脂被膜18、19が積層されている。ここでは、上層の
樹脂被膜19は、その下層の樹脂被膜18と異なり、熱
可塑性のものを用いている。
している場合でも、1回の塗布・乾燥だけでは、膜厚が
薄すぎる場合は、樹脂被膜18上に、更にポリイミド前
駆体から成る樹脂原料を塗布・乾燥し積層させてもよ
い。
アルカリ溶液をスプレーにて噴霧し、表面をエッチング
し、導電性バンプ16先端部を露出させる(同図(i))。
0秒間の噴霧を行うと、表面を2μ〜5μmエッチング
することができる。なお、アルカリ溶液の噴霧ではな
く、プラズマクリーナによるエッチングでもよい。
した後、加熱(280℃10分)すると、樹脂被膜18、
19がフィルム化し、金属箔11表面に、2層構造のポ
リイミドフィルムから成る樹脂フィルムが形成される
(同図(j))。
面に感光性樹脂フィルムを貼付し、感光性樹脂フィルム
を露光・現像し、所定形状にパターニングし、マスクフ
ィルム21を形成する。同図符号22は、マスクフィル
ム21の開口部分を示している。
の底面に露出する銅箔11が除去され、マスクフィルム
21のパターンが金属箔11に転写される。金属箔11
は、開口部22と同じパターンによって分離され、所望
形状の金属配線14が得られる(同図(l))。
長の配線部分141及び後述する接続部分と、導電性バ
ンプ16の成長続部分142とに大別される。
配線14の裏面を露出させた後(同図(m))、その部分に
ポリイミド前駆体を塗布・乾燥しポリイミド前駆体から
成るフィルムを形成した後、その表面に感光性レジスト
を塗布し、金属配線14裏面のポリイミド前駆体フィル
ムをパターンニングする。次いで、感光性レジストを剥
離した後、加熱すると、ポリイミド前駆体フィルムが硬
化され、金属配線14裏面にポリイミドから成る支持フ
ィルム24が形成される(同図(n))。
が形成された状態の原反を示している。この原反に形成
された支持フィルム24は、底面に金属配線14が露出
する接続口26を有しており、金属配線11の、その表
面部分がランド23にされている。
を切り出す。図4(o)の符号81a、81bは、二種類
の基板素片を示しており、図3(n)と同じ部材には、同
じ数字を付し、二種類の基板素片81a、81b及び後
述する他の基板素片81cの部材は、添字a、b、cを
付して区別する。
一方の基板素片81bの導電性バンプ16bを他方の基
板素片81aの開口部26aに向け、互いに密着させる
と導電性バンプ16b先端が開口部26a内のランド2
3aに当接される。このとき、一方の基板素片81b表
面の熱可塑性の樹脂被膜19bが他方の基板素片81a
の支持フィルム24a表面に当接される。
は接着性を有しているため、上記のように基板素片81
a、81b同士を密着させた状態で加熱しながら押圧す
ると、二枚の基板素片81a、81が張り合わされる。
その状態では、熱可塑性の樹脂被膜19bやその下層の
樹脂被膜18bが圧縮されるので、導電性バンプ16b
はランド23aに強く押圧された状態が維持され、二枚
の基板素片81a、81bの金属配線14a、14b同
士は電気的に接続される。
片を示しており、その表面の導電性バンプ16cを、上
述した貼り合わせられた基板素片81b裏面の接続口2
6bに向け、密着させ、加熱しながら押圧すると、金属
バンプ16c先端がランド23bに当接される。3枚目
の基板素片81cは、その表面の熱可塑性の樹脂被膜1
9cによって、基板素片81bに貼付される。
1a、81b、81cが上記の手順で貼り合わされたフ
レキシブル基板を示している。
14の両面(表面及び裏面)が、樹脂被膜18、19や支
持フィルム24によって保護されており、図5(r)で
は、図面最下方の基板素片81aの導電性バンプ16a
先端部が突き出されている。他方、最上層の基板素片8
1cのランド部分は表面に露出している。
明する。
の半導体素子、符号60は異方導電性フィルム、符号7
0はプリント基板を示している。
導電性バンプ56が設けられており、フレキシブル基板
83表面に露出するランド23c上に異方導電性フィル
ム60を配置し、半導体素子50の導電性バンプ56
を、異方導電性フィルム60を介してランド23cに当
接させ、加熱しながら押圧すると、半導体素子50は、
フレキシブル基板83に貼付される。
導電性バンプ16aは、プリント基板70の本体71上
に設けられているランド77に当接させ、ランド77を
溶融させる等でプリント基板70に接続させることがで
きる。
され、プリント基板70上に実装された状態のフレキシ
ブル基板を示している。同図では、フレキシブル基板8
3裏面に露出する熱可塑性の樹脂被膜19aは、プリン
ト基板70の本体71から離れているが、フレキシブル
基板83の柔軟性によって、本体71と樹脂被膜19a
とが接触している部分では、樹脂被膜19aの接着力に
よって、フレキシブル基板83と本体71とが互いに固
定されるようになっている。
を形成した後、接続口26を有する支持フィルム24
と、樹脂被膜18、19を形成しており、レーザ光を用
いて樹脂フィルムに開口部を形成する必要がない。従っ
て、微細な導電性バンプを精度良く形成することができ
る。
は、メッキにより銅を成長させていたが、他の金属を用
いることも可能である。また、金属箔11についても、
銅に限定されるものではない。樹脂被膜18、19は1
層構造でも2層構造でもよいが、接着力のある樹脂被膜
19が表面に露出しているのが望ましい。樹脂被膜1
8、19の材質はポリイミドに限定されるものではな
い。
メッキ等により、金の被膜(膜厚1μ〜2μm程度)を形
成しておくことが望ましい。
メッキによって成長させた、開口部15の底面に露出す
る金属配線に半田ボール等の金属粒子を接続し、金属バ
ンプとしてもよい。大径の金属粒子を設ければ、プリン
ト基板70との接続に用いることもできる。この場合、
予め原反80に金属粒子を接続させておいてもよいし、
基板素片に裁断した後、又は基板素片をフレキシブル基
板に組み立てた後で金属ボールを接続することもでき
る。
は、金属バンプ又は接続口のいずれか一方が設けられて
いたが、両面に金属バンプが設けられた基板素片を用い
れば、両面の全部に金属バンプを有するフレキシブル基
板や、両面の一部に金属バンプを有するフレキシブル基
板を製造することもできる。
が設けられたフレキシブル基板を得ることができる。
たポリイミド前駆体フィルムを硬化させ、形成された支
持フィルム24をそのまま樹脂被膜19と接着させてい
たが本発明はこれに限定されるものでは無い。
基板素片81と同様の構造の基板素片を示している。こ
の基板素片91の支持フィルム24表面にはシリカゲル
やアルミナなどの無機質の粉体が高速で噴射され(サン
ドブラスト法)、形成された粗面化層28が形成されて
いる。この粗面化層28は粗面化されていない支持フィ
ルム24表面に比べ、接着材との高い親和性を有してい
る。
た、粗面化層を有する複数の基板素片を貼り合わせ(同
図(b))、図5(r)で示されたフレキシブル基板8
3と同様の工程でフレキシブル基板93を作成すると、
基板素片91a、91b、91c間に配置された粗面化
層28a、28bは、熱圧着の際、接着性を発現した熱
可塑性の樹脂被膜19b、19cに密着し、強固に接着
される。
介して基板素片91a、91b、91c間が強固に接続
されているので、粗面化層を有しないフレキシブル基板
83に比べ、より高い信頼性を有している。
基板83、93と同じ構造のフレキシブル基板を作成
し、高温保存試験(260℃、1時間)を行い、試験前
と後の接着強度を測定した。その測定結果を下記表に示
す。
層を有する基板素片同士を貼り合わせて形成したフレキ
シブル基板の場合を示している。それらのうち、実施例
1〜3では熱可塑性の樹脂被膜の材料に熱可塑性ポリイ
ミドを用いており、実施例4ではエポキシ系接着剤を用
いている。実施例1〜3および実施例4では粗面化度は
異なっており、表中にそれぞれの値を示している。
い基板素片同士を貼り合わせて形成したフレキシブル基
板の場合である。実施例5では熱可塑性の樹脂被膜の材
料として熱可塑性ポリイミドを用い、実施例6ではエポ
キシ系接着剤を用いている。
と、粗面化層によって接着強度が強くなることがわか
る。実施例1〜3では高温保存試験後の接着強度が高
く、粗面化層の形成は、熱可塑性の樹脂被膜が熱可塑性
ポリイミドで構成されている場合に特に有効であること
がわかる。
後の接着強度が、粗面化層を有していない実施例5の場
合と同程度の大きさになっている。
熱可塑性の樹脂被膜はエポキシ系接着剤で構成されてい
る。高温保存試験の温度はエポキシ系接着剤のガラス転
移温度を超えており、その結果、粗面化処理の効果が消
失したと考えられる。
ンドブラスト法を用いたがそれに限定されるものではな
い。例えば、他の粗面化方法としてレーザーやアルカリ
溶液を用いて支持フィルム表面をエッチングする方法、
粗面の雛型を支持フィルム表面にプレスする方法、表面
の粗い電解銅箔上に支持フィルムを形成する方法等、要
するに、熱可塑性の皮膜に接着される支持フィルム表面
に粗面化層が形成されていればよい。
フレキシブル基板を製造できるので、原反に無駄が生じ
ない。基板素片の支持フィルム表面を粗面化しておく
と、フレキシブル基板の基板素片間をより強固に接続す
ることができる。同じ工程で作製した原反を用い、所望
形状のフレキシブル基板を製造することができる。
るための工程図の前半
めの工程図
程図
する方法を説明するための図
ための図 (b):本発明の他の例の基板素片を貼り合わせて形成
したフレキシブル基板を説明するための図
製造工程を説明するための図
方法を説明するための図
Claims (7)
- 【請求項1】所定形状にパターニングされた金属配線
と、 前記金属配線の一方の面側に配置された支持フィルム
と、 前記金属配線の他方の面側に配置され、熱圧着の際に表
面が接着性を発現する樹脂被膜とを有し、 前記支持フィルムには、前記金属配線表面が露出する接
続口が設けられ、 前記樹脂被膜上には、前記金属配線に接続された導電性
バンプが突き出されていることを特徴とする基板素片。 - 【請求項2】前記支持フィルムは、ポリイミドから成る
ことを特徴とする請求項1記載の基板素片。 - 【請求項3】前記支持フィルム表面には、粗面化層が形
成されていることを特徴とする請求項1又は請求項2の
いずれか1項記載の基板素片。 - 【請求項4】請求項1乃至請求項3のいずれか1項記載
の基板素片を少なくとも二枚有し、 一方の基板素片の前記導電性バンプ先端が他方の基板素
片の前記接続口内に露出する金属配線表面に当接され、 前記一方の基板素片の前記被膜の接着力により、前記基
板素片同士が貼付されたことを特徴とするフレキシブル
基板。 - 【請求項5】所定形状にパターニングされた金属配線
と、 前記金属配線の一方の面側に配置された支持フィルム
と、 前記金属配線の他方の面側に配置された樹脂被膜とを有
し、 前記支持フィルムには、前記金属配線表面が露出する接
続口が設けられ、 前記樹脂被膜上には、前記金属配線に接続された導電性
バンプが突き出された基板素片の少なくとも二枚が、樹
脂フィルムを間に挟み、一方の基板素片の前記導電性バ
ンプが、他の基板素片の前記接続口内に露出する金属配
線表面に当接され、 互いに貼付されたことを特徴とするフレキシブル基板。 - 【請求項6】前記一方の基板素片と前記他方の基板素片
とは、加熱されながら互いに押圧されて接着された請求
項4又は請求項5のいずれか1項記載のフレキシブル基
板。 - 【請求項7】請求項4乃至請求項6のいずれか1項記載
のフレキシブル基板と、 内部回路に接続された導電性バンプが設けられた半導体
素子とを有する電気装置であって、 該フレキシブル基板表面に位置する前記接続口の底面
の、前記金属配線表面に、異方導電性フィルムを介し
て、前記半導体素子の導電性バンプが接続されたことを
特徴とする電気装置。
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