JP2004187202A - 基板および該基板を用いたカメラモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】リジットフレックス基板より高密度実装ができ、ファインＦＣ（フリップチップ）実装にも対応可能にすることにより携帯通信装置や情報端末の一層の小形化を押し進めることができるコンポジットフレキ基板を提供する。
【解決手段】４層構造のリジット基板３の一面にプリプレグの接着材４を挟んでフレキ基板２を貼り合わせている。リジット基板３の第１〜第４パターン層５ａ〜５ｄはスルーホール６ａにより、フレキ基板２のパターン５とリジット基板３のパターンはスルーホール６ｂで電気接続されている。パターン５および５ｄの上には絶縁層７が形成されている。反りやねじれの発生は抑制され、フレキ基板上に部品実装する構造のためフリップチップ実装が可能となる。１枚のリジット基板とフレキ基板の貼り合わせであるため基板を薄くすることができる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンポジットフレキ基板および該基板を用いたカメラモジュールに関する。
最初に本発明の名称に用いている「コンポジットフレキ基板」という用語は本発明ではリジット基板（樹脂基板，厚フレキ基板，セラミック基板などを含む）と片面フレキ基板を貼り合わた基板であると定義する。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品実装基板として両面フレキ基板と寸法が厚く硬いリジット基板を貼り合わせたリジットフレックス基板が用いられている。
図７は従来のリジットフレックス基板の一例を示す断面図である。
両面フレキ基板８２の上下面から４層または２層構成のリジット基板８０と８１を貼り合わせることにより構成される。リジット基板８０と８１内のパターンおよびフレキ基板のパターン間は、スルーホールによって電気接続されている。
【０００３】
このようなプリント基板において、通常、厚いリジット基板の片側のみに薄いフレキ基板を接着すると、リジット基板とフレキ基板の熱膨脹係数が異なることによる熱圧着後の収縮率の相違から反りやねじれが発生する。特に、リジット基板とフレキ基板の熱プレスによる貼り付け工程では、大きな基板を用いて生産性を上げているため反りなどが発生し易く、反りなどが発生した場合には、表面が平らでないため半田が均一に載らず部品の実装が不可能になる。
そこで従来のリジットフレックス基板は、硬質の厚い基板の間に薄い構成のフレキ基板を挟み込むことにより収縮時の応力が不均衡にならないようにして上述の反りやねじれを抑止し平面性を保っている。
【０００４】
従来のリジットフレックス基板は、リジット基板を最小厚のもの（０．８ｍｍ）を用いたとしても上下の２枚のリジット基板にフレキ基板（５０〜６０μ）を重ね合わせた寸法は１．６ｍｍ以上になる。
また、リジットフレックス基板のフレキ基板は、ケーブルとしてのみの役割を果たすに過ぎず半導体素子（ＩＣ，撮像素子）や受動素子を搭載する面はリジット基板の表面層である。リジット基板には貫通孔が設置されており、この貫通孔が邪魔になることから、リジット基板表面に小さい電子部品（チップ，ＩＣなどの小形部品）を搭載することは困難で、高密度実装（ファインのフリップチップ実装など）には適していない。ＩＣに関して言えば、モールドパッケージ化またはセラミックパッケージ化したものまでで、ワイヤボンドによる半導体素子の搭載が限度であった。
【０００５】
したがって、従来のリジットフレックス基板は、一定以上の狭いピッチのパターン形成は不可能であり、高密度実装による縦横方向の小型化および厚さ方向の小形化には限界があった。また、使用されているフレキ基板が両面パターンを有するものであるため、低価格化の障害にもなっていた。
【０００６】
ところで、現状では携帯電話などの携帯通信装置やＰＤＡなどの携帯情報端末はさらなる小形化の要請からその内蔵部品として用いられる基板の薄形化，高密度実装が望まれている。また、装置内蔵形カメラモジュールにおいても同様に小形化が進められている。
これを受けて基板に直接ベアチップを実装する方式等で小形化をすることが検討されている。
図８は、セラミック基板を用いたカメラモジュールの従来例を示す図である。セラミック基板（リジット基板）８８の端部にフレシ基板８９が接続されている。セラミック基板８８の上面層には抵抗８６，コンデンサ８７が、下面層にはＤＳＰ９０がそれぞれ搭載されている。さらに貫通孔９２を挟んでレンズ部８５，撮像素子９１が実装されている。撮像素子９１はバンプ９３によりフリップチップ実装されている。
【０００７】
上記従来例は電子素子搭載面はセラミック基板の上面であり、しかもフレキ基板は単に他の電子回路に電気接続するためのケーブルとしてしか用いられていない。また、フレキ基板を取り付けるセラミック基板の端部付近は、ケーブル接続で専有されているため、小形化を要求される携帯電話などにとってはデッドスペースとなる空間を確保しなければならない。
今後、さらにパターンのピッチ間隔が狭くなることを予想すれば、既存のリジットフレックス基板やフレキ基板をケーブルとて用いるセラミック基板では対応しきれなくなる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述の問題を解決するために、リジットフレックス基板の薄形化を図るとともにパターンの狭ピッチによる高密度実装を実現しなければならない。そのためには高精細のフレキ基板の上に半導体チップをベアチップ実装できる構造にすることが必要である。
そこで、本件発明者は、反りやねじれの問題を解決する手段として、厚みのある基板より薄い構造のリジット基板にフレキ基板を貼り付ける構造にした方が、反りが少なくなることに着目した。
本発明の目的は、従来のリジットフレックス基板より小型で高密度実装ができ、ファインＦＣ（フリップチィップ）実装にも対応可能にすることにより携帯通信装置や携帯情報端末の一層の小形化を押し進めることができる基板を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、前記基板を用いたカメラモジュールを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明による基板は、リジット基板と、前記リジット基板の最上層または最下層に貼り合わせたフレキ基板とからなり、前記フレキ基板に半導体素子をベアチップ実装可能に構成されている。
本発明における前記リジット基板は、樹脂基板，厚フレキ基板またはセラミック基板で構成されている。
本発明における前記リジット基板と前記フレキ基板のパターン層はスルーホールで電気接続して構成されている。
本発明における前記リジット基板は、２層以上のパターン層を有している。
本発明における前記半導体素子は撮像素子を用いることができる。
また、他の目的を達成するために本発明によるカメラモジュールは、貫通孔を有する請求項５記載の基板と、前記貫通孔を挟んで前記基板の両面にそれぞれ搭載したレンズ部および前記撮像素子とを備えて構成されている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳しく説明する。
図１は、本発明によるコンポジットフレキ基板の第１の実施の形態を示す断面図で、ガラスエポキシ樹脂をベースにした４層構造のリジット基板を用いた例である。
リジット基板の厚みを薄く（例えば０．５ｔ以下）することにより、リジット基板の片面のみの貼り合わせでも反りを吸収することができる。
リジット基板３はガラス布＋エポキシ樹脂を材料としており、第１パターン層５ａ，第２パターン層５ｂ，第３パターン層５ｃ，第４パターン層５ｄを有している。各パターン層はスルーホール６ａにより電気接続されている。
【００１１】
フレキ基板２はポリイミド樹脂がベースであり、その表面にパターン５が形成されている。フレキ基板２はプリプレグ（接着剤）４をリジット基板３の間に挟み込み熱プレスすることによりリジット基板３の上に貼り付けられる。
フレキ基板２のパターン５とリジット基板３のパターン５ａ〜５ｄとの間はスルーホール６ｂにより電気接続されている。フレキ基板２のパターン５とリジット基板３の第４パターン層５ｄの上には絶縁層７が形成されている。
【００１２】
リジット基板の薄形化は、プリプレグ（ガラス布＋エポキシ樹脂）の薄形化と処理技術の向上により実現している。これにより０．３５ｔ厚程度のリジット基板の製造が可能となっている。
例えば４層板を作る場合、１層目の銅泊と２層目を接着するプリプレグの厚さを薄くしている。一般にプリプレグの厚は６０μ〜１００μであるが、厚を最小できるような材質が選定される。
【００１３】
また、プリプレグは回路構成する場合のインピーダンスをコントロールする役割も果しており、速いクロックラインで信号を送る際、プリプレグの厚さが信号線の速度に影響を与える。したがって、パターン設計にあたって、プリプレグの厚みが薄くて良い回路設計を行う。すなわちプリプレグが薄くなってきて誘電率変化に対しても効果を出すような回路を作る。
パターンのアートワークにおいても、１層目のパターンを信号線，２層目のパターンを電源層，３層目のパターンをグランド層，４層目のパターンを信号線にするというような構成が採用されるが、回路の設計方法によってもプリプレグの厚さが異なってくるため、パターン層の配置なども重要になる。
【００１４】
このようにリジット基板３を薄く作ることができるため、片面のフレキ基板２をリジット基板３の上面にのみ貼り付けても反りやねじりを抑制でき、ポリイミドを用いた狭ピッチパターン構成のフレキ基板２の上にベアチップ実装（フリップチップ実装）が可能となり、高密度に電子部品を搭載することができる。
リジット基板３の厚さは例えば０．５ｍｍ〜０．３５ｍｍ以下に作ることができ、例えば０．５ｍｍのリジット基板を用いれば、接着剤４，フレキ基板２の厚さを加えても０．５ｍｍ強の厚さにすることができる。
【００１５】
図２は、本発明によるコンポジットフレキ基板の第２の実施の形態を示す断面図で、ガラスエポキシ樹脂をベースにした２層構造のリジット基板を用いた例である。
この実施の形態は、２層構造のリジット基板１３を用いることにより図１のコンポジットフレキ基板１よりさらに薄形にしている。
第１パターン層１５ａと第２パターン層１５ｂの間はスルーホール１６ａにより電気接続されている。パターン１５が形成されたフレキ基板１２はプリプレグ１４により熱硬化接続される。パターン１５とパターン層１５ａ，１５ｂの間はスルーホール１６ｂにより電気接続されている。パターン１５とパターン層１５ｂの上には絶縁層１７が形成されている。
【００１６】
図３は、本発明によるコンポジットフレキ基板の第３の実施の形態を示す断面図で、リジット基板として厚フレキ基板を用いた例である。
この実施の形態は、リジット基板が２層である図２のコンポジットフレキ基板１１よりさらに薄くしたものである。
リジット基板として厚フレキ基板２３を用いた点を除いてパターン層２５ａ，２５ｂ，２５，フレキ基板２２，接着剤２４および絶縁層２７の構成は図２の同機能部分と同じ構成である。厚フレキ基板としてはポリイミド樹脂が用いられる。
【００１７】
図４は、本発明によるコンポジットフレキ基板の第４の実施の形態を示す断面図で、リジット基板としてセラミック多層基板を用いた例である。
この実施の形態はＨＴＣＣ（Ｈｉｇｈ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃ ）セラミック基板の上下にフレキ基板を貼り付けて耐衝撃性の向上を図ったものである。
セラミック基板３３の上層には抵抗体３９が形成され、その上面にはフレキ基板３２が接着剤３４により貼り付けられている。また、セラミック基板３３の下層にもフレキ基板３８が接着剤３７により貼り付けられている。フレキ基板３２および３８のパターン３５とセラミック基板３３のパターンとの間はスルーホール３６により電気接続されている。フレキ基板３２および３８に形成されているパターン３５の上には絶縁層３７が形成されている。
実施の形態２，３および４についてもフレキ基板の上に電子部品を実装できる構成であるので、高密度のフリップチップ実装が可能であり、小形化が可能となる。
【００１８】
図５Ａ〜Ｄは、本発明によるコンポジットフレキ基板の製造方法を示す工程図である。エポキシガラス樹脂をベースにした４層のリジット基板にフレキ基板を貼り付けたコンポジットフレキ基板は以下の工程によって製造される。
〔１〕エポキシ樹脂含浸のガラス布の基板４１の両面に銅箔４２がラミネートされた銅張り積層板（コア材）を準備する。
〔２〕銅箔４２の表面に感光性ドライフィルム４３を貼り付ける。
〔３〕ＵＶ光により、マスクを使用してドライフィルム４３にパターンなどを描画する。光の照射部４４が可溶性の部分である。
〔４〕光の照射された部分のドライフィルム４５を薬液で除去する。
〔５〕ドライフィルム残存部４５をマスクとして銅箔４２の薬液によるエッチングおよび水洗浄を行う。
〔６〕ドライフィルム残存部４５を薬液により除去し、水洗する。
以上により基板４１の上下面に第２パターン層４６と第３パターン層４７が形成される。
【００１９】
つぎに第１層目と第４層目のパターン形成およびフレキ基板の積層の工程を説明する。
〔７〕第２および第３パターン層が形成された基板の両面にプリプレグ（ガラス布＋エポキシ樹脂）４９と銅箔４８を積み重ねる。
〔８〕熱プレスして第２および第３パターン層が形成された基板の上にプリプレグ，銅泊を貼り付け４層のリジット板を形成する。
〔９〕４層のリジット板にスルーホール（ＴＨ）の孔５０を開ける。
〔１０〕４層のリジット板のＴＨにメッキ５１を施す。このとき表面層にもメッキが付着する。
〔１１〕工程〔１〕〜〔６〕と同様にリジット板の表層エッチングを行い第１のパターン層５３を形成する。
〔１２〕リジット板のＴＨを樹脂５４で埋める。
〔１３〕リジット板にエポキシ接着剤５６を介してポリイミドフィルム５８および銅泊５７よりなる片面フレキ板５５を積み上げる。
〔１４〕熱プレスによりリジット板と片面フレキ板を積層しコンポジット板を形成する。
〔１５〕ＮＣによりコンポジット板に貫通孔５９を形成する。
【００２０】
〔１６〕コンポジット板にＴＨメッキ６０を施す。このとき表面層にもメッキが付着する。
〔１７〕工程〔１〕〜〔６〕と同様にコンポジット板の表層エッチングを行い、フレキ基板６５の上にパターン層６１を、リジット板の下面にパターン層６８を形成する。
〔１８〕リジット板のＴＨ６６を樹脂６２で埋める。
〔１９〕ソルダー・レジスト６７塗布し、露光する。
〔２０〕ソルダー・レジスト６７を現像洗浄して露光部６３を取り除き、表面処理のＮｉ＋Ａｕメッキ６４を施す。
以上により４層リジット基板と片面フレキ基板を積層したコンポジットフレキ基板が完成する。
【００２１】
図６は、本発明によるカメラモジュールの実施の形態を説明するための図である。
樹脂またはセラミック基板などのリジット基板７２の下面に片面フレキ基板７１を貼り合わせたコンポジットフレキ基板が用いられる。
リジット基板７２には貫通孔７５が設けられており、上面右側には抵抗Ｒ，コンデンサＣが搭載されている。
コンポジットフレキ基板の裏面の片面フレキ基板７１のパターン面は微細であり、フリップチップ実装などの高密度実装が可能となっている。
【００２２】
貫通孔７５を挟んで上面にはレンズ部７０が搭載され、下面には撮像素子７４がフリップチップ実装される。下面にはさらにＤＳＰなどのＩＣ７３が実装される。カメラモジュールにコンポジットフレキ基板を用いているため、高密度実装が可能となってＸＹ方向の面積を小さくすることができ、しかも、リジットフレックス基板より薄いコンポジットフレキ基板を実現できるため、厚さも薄くすることができ、カメラモジュールの小形化を実現できる。
【００２３】
本発明の効果を羅列すると、以下のような種々の効果を得ることができる。
▲１▼微細フレキ基板を表層に形成しているので、ＦＣ（フリップチップ）実装の狭ピッチのベアチップ実装が可能となる。
▲２▼片面構成のフレキ部を用いているので、従来のリジットフレックス基板より低コストで製造が可能である。
▲３▼ＨＴＣＣなどのセラミック基板を片面フレキで上下を挟み込むことにより耐衝撃性を向上させることができる。
▲４▼コンポジットフレックス基板を用いたカメラモジュールの小形化を実現できる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば従来のリジットフレックス基板より小形のコンポジットフレキ基板を実現でき、カメラモジュールもさらなる小形化を押し進めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるコンポジットフレキ基板の第１の実施の形態を示す断面図で、４層構造のリジット基板を用いた例である。
【図２】本発明によるコンポジットフレキ基板の第２の実施の形態を示す断面図で、２層構造のリジット基板を用いた例である。
【図３】本発明によるコンポジットフレキ基板の第３の実施の形態を示す断面図で、リジット基板として厚フレキ基板を用いた例である。
【図４】本発明によるコンポジットフレキ基板の第４の実施の形態を示す断面図で、リジット基板としてセラミック多層基板を用いた例である。
【図５Ａ】本発明によるコンポジットフレキ基板の製造方法を示す工程図で、リジット基板の内層形成工程を示す図である。
【図５Ｂ】本発明によるコンポジットフレキ基板の製造方法を示す工程図で、リジット基板の外層形成工程を示す図である。
【図５Ｃ】本発明によるコンポジットフレキ基板の製造方法を示す工程図で、フレキ基板とリジット基板の積層工程の前半部を示す図である。
【図５Ｄ】本発明によるコンポジットフレキ基板の製造方法を示す工程図で、フレキ基板とリジット基板の積層工程の後半部を示す図である。
【図６】本発明によるカメラモジュールの実施の形態を説明するための図である。
【図７】従来のリジットフレックス基板の一例を示す断面図である。
【図８】リジット基板を用いたカメラモジュールの従来例を示す図である。
【符号の説明】
１，１１，２１，３１ コンポジットフレキ基板
２，１２，２２，３２ フレキ基板
３，１３ リジット基板
４，１４，２４，３４ 接着剤（プリプレグ）
５，１５，２５，３５ パターン（銅泊）
６ａ，６ｂ，１６ａ，１６ｂ，２６ａ，２６ｂ，３６ スルーホール
７，１７，２７，３７ 絶縁層
２３ 厚フレキ基板
３３ セラミック基板（ＨＴＣＣ基板）

Claims (6)

1. リジット基板と、
   前記リジット基板の最上層または最下層に貼り合わせたフレキ基板とからなり、
   前記フレキ基板に半導体素子をベアチップ実装可能に構成したことを特徴とする基板。
2. 前記リジット基板は、樹脂基板，厚フレキ基板またはセラミック基板で構成したことを特徴とする請求項１記載の基板。
3. 前記リジット基板と前記フレキ基板のパターン層はスルーホールで電気接続したことを特徴とする請求項１または２記載の基板。
4. 前記リジット基板は、２層以上のパターン層を有することを特徴とする請求項２記載の基板。
5. 前記半導体素子は撮像素子であることを特徴とする請求項１，２，３または４記載の基板。
6. 貫通孔を有する請求項５記載の基板と、
   前記貫通孔を挟んで前記基板の両面にそれぞれ搭載したレンズ部および前記撮像素子と、
   を備えたことを特徴とするカメラモジュール。

Images