JP2005217146A - 平行導電回路シート及び平行導電回路シートを用いた電子回路 - Google Patents

Abstract

【課題】 対向配置された狭幅な配線の配線間接続を可能とする共に、微細で高精度な実装を容易に行うことができる平行導電回路シートを提供する。
【解決手段】 一様な厚さを有するシート状の絶縁層５と、この絶縁層５の面上に形成される導電性材料からなる導電回路３とで構成される平行導電回路シート１であって、この導電回路３を平行に複数本配置すると共に、導電回路３の間隔を少なくとも接続対象であるプリント基板７ａの配線間隔ｄａ以下、若しくはＩＣ部品端子の端子間隔ｄｂ以下とすることで、プリント基板７ａ又はＩＣ部品の端子１本に対して複数本の導電回路３を接続することができる。これにより狭幅な配線接続を可能とし、更に高精度な実装能力が求められていた微細な配線接続及びＩＣ実装を容易に行うことができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、あらゆる電子機器に使用される両面・多層プリント基板の配線同士、又はプリント基板の配線と電子部品の端子を接続する平行導電回路シートに関し、特に、高精度な配線実装能力が必要な微細配線の接続を容易に行うことができる平行導電回路シート及び平行導電回路シートを用いた電子回路に関する。

近年の電子機器の小型化・高機能化に伴い、プリント基板上に電子部品を高密度実装する技術の開発が進められている。なかでもＩＣ部品の実装は、ＱＦＰ、ＳＯＰに代表される表面実装型から、実装端子間に金線を用いるWire Bonnding、或いはプリント基板に直接半導体チップを実装するフリップチップ実装（ＦＣ実装）等の実装方法に変化してきている。

ここでＦＣ実装とは、半導体チップ側にバンプを形成し、このバンプを介してプリント基板に半導体チップを直接実装する技術である。このプリント基板への実装方法には、はんだ接続、ＡＣＦ接続、金・金接続等の３つの接続方法があるが、特にプリント基板同士の接続には異方性導電膜（ＡＣＦ）が用いられる。ＡＣＦとは、熱硬化性樹脂に金属粉末の導電性フィラーを練り込ませた接着性フィルムである。

ここで図７を参照して、ＡＣＦ接続方法を説明する。まず図７（ａ）に示すように、配線１０９が形成された基板１０７を用意し、この基板１０７及び配線１０９の上面にＡＣＦ１０３を配置させる。次いで図７（ｂ）に示すように、このＡＣＦ１０３上に半導体チップ１１１を配置し、熱と共に荷重をかける。すると図７（ｃ）に示すように、導電性フィラー１０５を押し潰す方向に導電性フィラー１０５が固まり、押し潰した方向での導通が得られる。尚、半導体チップ１１１の隣り合う端子１１３間は導電性フィラー１０５が押し潰されないので絶縁性が保たれる。この状態で熱硬化性樹脂が硬化し、接続強度が確保される。
「月間Semiconductor World」、１９９８年９月号、ｐ１５７−１５８、「２．ＡＣＦ接続」

ところで、上述したＡＣＦは接続対象物同士を低温接続することができ、且つ端子間の絶縁性が確実に得られ、更に導通の信頼性が高いという利点を有するが、その一方で導電性フィラー１０５のサイズが大きいために、隣り合う配線又はＩＣ端子間がショートすることがあるという問題がある。

この導電性フィラー１０５のサイズには大小様々な大きさが存在するが、小さいサイズの導電性フィラー１０５は作製技術に高度なテクニックが必要であり、それゆえ価格も高価である。製品に使用できる価格で導電性フィラー１０５のサイズを選択するとフィラーのサイズはφ＝５ｎｍ程度が限界となることから、絶縁性を考慮すると自ずとプリント基板の配線回路間のピッチも４０μｍが限界となっていた。上記問題を解消するために、導電性フィラー１０５の混入密度を疎化させる方法も考えられるが、これでは正常な電気的接続が得られない場合がある。しかし上記したように、電子機器の高密度実装が進められている現状からは、この限界ピッチを超える狭幅接続が望まれている。またこのような問題がある一方で、現在ＩＣ実装技術においては、より微細で高精度な実装能力が常に求められているが、微細配線の高精度実装は熟練作業者の能力に頼らざるを得ないという問題がある。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたもので、その目的は、従来より狭幅な配線接続を可能とすると共に、微細で高精度な実装を容易に行うことができる平行導電回路シート及び平行導電回路シートを用いた電子回路を提供することにある。

上記課題を解決するために請求項１記載の本発明は、対向配置された接続対象基板上に設けられる配線間を連結接続する平行導電回路シートであって、一様な厚さを有するシート状の絶縁層と、この絶縁層の面上に形成される導電回路とで構成され、導電回路は絶縁層面上に平行且つ複数本設けられ、この導電回路の幅は少なくとも接続対象基板上に設けられる配線の配線間隔以下、若しくは電子部品端子の端子間隔以下であること要旨とする。

請求項２記載の本発明は、請求項１記載の平行導電回路シートであって、導電回路の幅は、接続対象基板上に設けられる配線間隔の１／２以下、若しくは電子部品端子の端子間隔の１／２以下であることを要旨とする。

請求項３記載の本発明は、請求項１又は２記載の平行導電回路シートを用いた電子回路であって、平行導電回路シートと、所定の配線間隔で形成された複数本の導電配線を備える第１基板と、所定の配線間隔で形成された複数本の導電配線を備える第２基板とで構成され、前記第１及び第２基板の導電配線間を前記平行導電回路シートに設けられる導電回路を用いて接続することを要旨とする。

請求項４記載の本発明は、請求項１又は２記載の平行導電回路シートを用いた電子回路であって、平行導電回路シートと、所定の配線間隔で形成された複数本の導電配線を備える基板と、所定の配線間隔で形成された複数本の端子を備える電子部品とで構成され、前記基板の導電配線と前記電子部品の端子間を前記平行導電回路シートに設けられる導電回路を用いて接続することを要旨とする。

本発明によれば、一様な厚さを有するシート状の絶縁層と、この絶縁層の面上に形成される導電性材料からなる導電回路とで構成される平行導電回路シートであって、この導電回路を平行に複数本配置すると共に、導電回路の間隔を少なくとも接続対象であるプリント基板の配線間隔以下、若しくはＩＣ部品端子の端子間隔以下とすることで、プリント基板又はＩＣ部品の端子１本に対して複数本の導電回路を接続する。これにより狭幅な配線接続を可能とし、更にこれまで高精度な実装能力が求められていた微細な配線接続及びＩＣ実装を容易に行うことができるようになる。

また、この平行導電回路シートにおいて、導電回路の配線幅をプリント基板の配線間隔の１／２以下、又はＩＣ部品の端子間隔の１／２以下にすることで、微細な配線接続及びＩＣ実装をより容易に行うことができるようになる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る平行導電回路シート１の構成を示す図である。ここで図１（ａ）は平行導電回路シート１を上面から見た図であり、図１（ｂ）は平行導電回路シート１のＡ−Ａ断面図である。

図１（ａ），（ｂ）に示すようにこの平行導電回路シート１は、一様な厚さを有するシート状の絶縁層５と、この絶縁層５の面上に形成される導電性材料からなる導電回路３とで構成され、この導電回路３が複数本、平行に配置形成されている。この導電回路３の幅Ｄは、少なくとも接続対象であるプリント基板の配線間隔ｄａ以下、若しくはＩＣ部品端子の端子間隔ｄｂ以下とし、望ましくは配線間隔ｄａ（又は端子間隔ｄｂ）の１／２以下とする。また、より好ましくは１／３以下とする。これにより、より確実に高精度実装が可能になり、更には、高精度実装作業を容易に行うことができるようになる。

ここで導電回路３は、望ましくは金、銅、錫等の何れかで形成されるか、若しくは銅メッキ後に金メッキが施される、或いは銅メッキ後に錫メッキが施された構成を有している。このように予め銅メッキを施すことにより配線材料コストを抑制させることができる。これに限らず、導電回路３を必要に応じて１μｍの金メッキで作製するようにしてもよい。

一方、絶縁層５は、例えばポリイミド等の熱硬化性樹脂、又は接着剤の代わりに使用するならばエポキシ系又はアクリル系の絶縁樹脂材料を使用する。これら何れかの樹脂材料又は何れかの樹脂材料を混合させた材料を適用しても良い。また絶縁層５は一様の厚さを有するシート状又はフィルム状に加工したものが好ましい。絶縁層５の材料は上記材料に限らず絶縁性を有する材料であれば他材料でも適用可能である。

また、この絶縁層５上に形成される導電回路３の作製方法はアディティブ法を用いるものとする。アディティブ法を用いることにより金属微細配線を容易に作製することができる。即ち、アディティブ法を用いることにより、５μｍ幅の狭幅配線を作製することが可能となる。尚、この配線作製方法はサブトラクティブ法を用いることでも実現できるが、作業工程と微細加工の精度の観点からはアディティブ法を用いることが好ましい。

次に図２、図３を参照して、本発明の実施の形態に係る平行導電回路シート１の作製方法及び作用を説明する。

図２は、接続前の平行導電回路シート１と接続対象であるプリント基板の配置構成を示す図である。また図３（ａ）は、接続後の平行導電回路シート１とプリント基板７ａ，７ｂの配置構成を示す図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）の上面図である。

まず図２に示すように、接続対象であるプリント基板７ａ,７ｂを用意し、このプリント基板７ａ,７ｂに形成されている導電配線９の配線方向を一致させることで、接続対象であるプリント基板７ａ，７ｂの配線が同一線上に並ぶように位置調節する。

次いで、図３（ａ）に示すように、平行導電回路シート１をプリント基板７ａ,７ｂ上に降下させ、プリント基板７ａ,７ｂの導電配線９の端と導電回路３の端とを接触後、平行導電回路シート１の上方から一定圧力を加えてプリント基板７ａ,７ｂと平行導電回路シート１を接合させる。この接合により２枚のプリント基板７ａ,７ｂを平行導電回路シート１を介して導通可能に接続することができる。

尚、ここで導電回路３が金メッキで形成され、接続対象であるプリント基板７ａ，７ｂの導電配線９も金メッキで形成された場合には超音波拡散接合で接合する。一方、導電回路３が錫メッキで形成され、接続対象であるプリント基板７ａ，７ｂの導電配線９が金メッキで形成された場合には加圧及び加熱により両配線を接合する（金錫結合ともいう）。

ここで平行導電回路シート１に形成された導電回路３の幅Ｄは、プリント基板７ａ,７ｂの導電配線９の幅より狭く、具体的には１／２以下、望ましくは１／３以下とする。そのため平行導電回路シート１の基板面（Ｘ−Ｙ面）のアライメントが取れれば、基板面に垂直方向（θ方向）のアライメントのみでプリント基板上に平行に平行導電回路シート１を接合させることができる。その結果、簡単な設定のみで実装できるので従来のように高精度な実装能力がなくとも微細配線同士を容易に接続することができる。

また図３（ｂ）に示すように、プリント基板７ａ,７ｂの導電配線９の配線間隔ｄａより導電回路３の幅Ｄが十分狭いので、１本の導電配線９に対し複数本の導電回路３が同時に接続されることになる。これにより配線間隔ｄａが非常に狭くても、導電回路３の配線幅Ｄがより狭幅を有しているので平行導電回路シート１の導電回路３とプリント基板の導電配線がショートしない。

即ち、従来は導電配線９が幅広で導電配線間隔ｄａが幅狭であると、導電回路３が隣の導電配線９にまたがって接続される恐れがあったが、本発明の導電回路３によれば導電配線間隔ｄａよりも十分に狭幅の導電回路３が平行に複数本配置されているので、多少の位置ずれが生じても導電回路３と導電配線９をショートさせることなく、高精度配線を容易に実現することができる。

また更に、前述の問題点として挙げたように、従来のＦＰＣ（フレキシブル基板）とＲＰＣ（リジット基板）間の接続ではＡＣＦが使用されており、その接続の特性上配線ピッチは４０μｍ程度が限界であったが、本発明の平行導電回路シート１を適用することにより接続回路間のピッチを４０μｍピッチ以下で接続することが可能になる。

また本発明の平行導電回路シート１は、単純な平行回路構造を有しているため、通常のＦＰＣによるシートの製造も可能である。また、より精密なピッチを有する平行導電回路シート１を作製する場合はアディティブ法を積極的に適用する。アディティブ法を適用することにより、本実施の形態で示した同一の平行回路構造を作製する際に容易に高精度な配線を大量生産することが可能となり、コストパフォーマンス性にも優れた効果を発揮する。

導電配線９が狭幅で形成されたプリント基板同士の配線間接続、及びこのようなプリント基板とＩＣ端子間の導通接続において、本発明の平行導電回路シート１を用いることで、その実現が容易となる。図４〜図６を参照して、本発明の平行導電回路シート１を用いた具体的な接合例を説明する。

まず図４を参照して、本発明の平行導電回路シート１を、プリント基板７ａとＩＣ部品のＦＣ実装におけるインターポーザ（ＩＣ部品間や半導体チップの層間の接続配線を形成する中継用基板）として使用する例を説明する。

図４は、ＩＣ部品をプリント基板に実装する接続構成を示す図であり、図４（ａ）は、接続前の構成図、図４（ｂ）は、接続後の構成図、図４（ｃ）は、図４（ｂ）のＢ−Ｂ断面図を示している。

まず図４（ａ）に示すように、接続対象であるプリント基板７ａと、平行導電回路シート１と、ＩＣを用意する。ここで平行導電回路シート１の一端の絶縁層５はエッチング等により除去し複数本の導電回路３が露出するように加工されている。このような加工が施された平行導電回路シート１の面方向をプリント基板７ａの面方向と平行になるように配置調節を行い、更に導電回路３と導電配線９の配線方向が一致するようにＸ−Ｙ面方向の調節を行う。

次いで図４（ｂ）に示すように、導電配線９上に導電回路３を配置設定した後、露出している導電回路３上にＩＣ部品の端子が配置されるように位置合わせ調節を行い、この調節完了後にＦＣ実装を行う。その具体的な接続方法は、本例のように接合対象がＩＣ部品の場合は、ＩＣ端子を金、或いは半田バンプとし、加圧と加熱により接続する。

次に図５を参照して、他の接合例を説明する。図５は、プリント基板間の一接続例であるが、第１の実施の形態（図２）と異なる点は、プリント基板７ｃに形成された導電配線の幅が、一方の導電配線１３ａは幅広であり、他方の導電配線１３ｂはこれよりも幅狭である点にある。

このように導電配線１３ａ，１３ｂの幅が異なる場合であっても、幅広の配線幅方向内に幅狭の配線幅が収まる導電配線１３ａ，１３ｂが設計されている場合は、本発明の平行導電回路シート１を用いることで両導電配線１３ａ、１３ｂを接続することができる。また導電配線１３ａ，１３ｂの配線間隔ｄａが共に同一であれば、本発明の平行導電回路シート１を用いることで両導電配線１３ａ、１３ｂを接続することができる。

次に図６を参照して、更に他の接合例を説明する。図６（ａ）は、プリント基板上に形成された導電配線９端部を拡大した図であり、図６（ｂ）は、導電配線９と平行導電回路シート１の接続例を示す図である。

まずここで、従来のＦＰＣ等のサブトラクティブ法で作製されたプリント基板の導電配線９は、図６に示すように、回路上面幅（トップ）が回路下面幅（ボトム）より狭い。即ち、回路上面幅が約１５〜１６μｍに対し回路下面幅が２０μｍの台形状の断面を有している。しかしＩＣ部品の実装は回路上面に実装するため、回路上面幅をある程度確保しなければ高信頼性を有するＩＣ部品実装は困難である。従って幅広の回路上面を形成すれば、プリント基板の微細化は困難となるという問題点があった。

しかし本発明の平行導電回路シート１をアディティブ法を用いて作製し、これを図６（ｂ）に示すように、導電配線９の回路上面及び回路側面を覆うように貼り付けることで、貼り付けられた導電回路３の延長線上に幅広の実装有効幅を得ることができる。

従って、本発明の平行導電回路シート１をインターポーザとして使用することにより、従来の幅狭の回路上面を利用して十分な実装有効幅を得ることができる。その結果、プリント基板側の回路形状を考慮して実装する必要がなくなる。

本発明の実施の形態に係る平行導電回路シート１の構成図であり、（ａ）は平行導電回路シート１の上面図、（ｂ）は平行導電回路シート１のＡ−Ａ断面図である。 接続前の平行導電回路シート１とプリント基板７ａ，７ｂの配置構成図である。 平行導電回路シート１とプリント基板７ａ，７ｂの配置構成図であって、（ａ）は接続後の配置構成図、（ｂ）は、（ａ）の上面図である。 本発明の実施の形態に係る平行導電回路シート１を用いた接合例を示す実施例１の構成図である。 本発明の実施の形態に係る平行導電回路シート１を用いた接合例を示す実施例２の構成図である。 本発明の実施の形態に係る平行導電回路シート１を用いた接合例を示す実施例３の構成図である。 従来のプリント基板とＩＣ部品の接続構成を示す図である。

符号の説明

１…平行導電回路シート
３…導電回路
５…絶縁層
７ａ,７ｂ…プリント基板
９…導電配線
１３ａ，１３ｂ…導電配線
１０３…ＡＣＦ
１０５…導電性フィラー
１０７…基板
１０９…配線
１１１…半導体チップ
１１３…端子

Claims (4)

1. 対向配置された接続対象基板上に設けられる配線間を連結接続する平行導電回路シートであって、
   一様な厚さを有するシート状の絶縁層と、該絶縁層の面上に形成される導電回路とで構成され、前記導電回路は前記絶縁層面上に平行且つ複数本設けられ、該導電回路の幅は少なくとも接続対象基板上に設けられる配線の配線間隔以下、若しくは電子部品端子の端子間隔以下であること特徴とする平行導電回路シート。
2. 前記導電回路の幅は、前記接続対象基板上に設けられる配線間隔の１／２以下、若しくは電子部品端子の端子間隔の１／２以下であることを特徴とする請求項１記載の平行導電回路シート。
3. 請求項１又は２記載の平行導電回路シートと、所定の配線間隔で形成された複数本の導電配線を備える第１基板と、所定の配線間隔で形成された複数本の導電配線を備える第２基板とで構成され、前記第１及び第２基板の導電配線間を前記平行導電回路シートに設けられる導電回路を用いて接続することを特徴とする平行導電回路シートを用いた電子回路。
4. 請求項１又は２記載の平行導電回路シートと、所定の配線間隔で形成された複数本の導電配線を備える基板と、所定の配線間隔で形成された複数本の端子を備える電子部品とで構成され、前記基板の導電配線と前記電子部品の端子間を前記平行導電回路シートに設けられる導電回路を用いて接続することを特徴とする平行導電回路シートを用いた電子回路。

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