JP2005294615A - 配線基板 - Google Patents

Abstract

【課題】バンプを介してＦＰＣに電子部品を実装する際に、補強板を用いることなく接合信頼性を向上する。
【解決手段】ＦＰＣ１において、電子部品９のバンプ９１が接合される電極２１１と重なるように、電極２１１を有する配線層２１とは別の配線層２２に対向部２２１を設ける。これにより、電子部品９をＦＰＣ１に押圧して実装する際に、各電極２１１が水平姿勢のまま同様に押し込まれ、各バンプ９１が電極２１１に同様の力で押圧され、接合信頼性を向上することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子部品が実装される可撓性を有する配線基板に関する。

従来より、回路基板の製造において、半導体のベアチップ上に形成された電気回路の電極上にバンプを形成し、配線基板上の電極にバンプを押圧して接合することによりベアチップを配線基板に実装する、フリップチップ接合と呼ばれる方法が利用されている。この方法において配線基板として可撓性を有するプリント基板（Flexible Printed Circuit、以下、「ＦＰＣ」という。）が用いられる場合、接合時にＦＰＣ上の電極がバンプから一定の力を受けるようにするために、例えば、特許文献１に開示されているように、ＦＰＣの裏面に補強板が設けられる。

なお、特許文献２には、ワイヤボンディング法によりＩＣをＦＰＣに搭載する際に裏面のパターンによりボンディング位置を補強する技術が開示されており、特許文献３には、ＬＥＤをワイヤボンディング法によりＦＰＣに実装する場合において、配線パターンに連続する裏パターンにより、表パターンのワイヤボンディングが行われるランドパターンの裏面領域を平坦とし、これにより、裏面に補強板を取り付ける際に気泡が残存しないようにする技術が開示されている。
特開平１１−１６３４７５号公報 実開平１−１６３３６５号公報 実開昭６３−１７２１６３号公報

ところで、既述のようにフリップチップ接合の際に、補強板をＦＰＣの裏面に貼り付ける場合、回路基板が厚くなってしまい、さらに、裏面において電子部品の実装可能な領域が減少してしまう。逆に、補強板を設けない場合は、ＦＰＣの他の層の配線パターンの影響を受けて、接合時にバンプと接触するＦＰＣ上の電極の高さや姿勢が一定とならず、接合不良が生じるおそれがある。そこで、本発明は、フリップチップ接合などのようにバンプを介して電子部品が可撓性を有する配線基板に押圧されて実装される場合に、裏面に補強板を設けることなく、接合信頼性を向上することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、可撓性を有する配線基板であって、複数の配線層と、前記複数の配線層の間に設けられた少なくとも１つの絶縁層とを備え、前記複数の配線層のうちの表面に露出する一の配線層が、加圧を伴う接合により電子部品の複数のバンプがそれぞれ接合される複数の電極を備え、前記複数の配線層のうちの他の一の配線層のパターンが、前記複数のバンプのそれぞれの接合中心と重なる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の配線基板であって、前記他の一の配線層のパターンのうち前記複数のバンプの接合中心に重なる部位が、配線に含まれる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の配線基板であって、前記他の一の配線層のパターンのうち前記複数のバンプの接合中心に重なる部位が、複数の配線に含まれる。

請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の配線基板であって、前記他の一の配線層のパターンが、前記複数のバンプのそれぞれの接合領域全体と重なる。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の配線基板であって、前記他の一の配線層のパターンが、前記複数のバンプのそれぞれの接合領域を、バンプの接合誤差および前記一の配線層と前記他の一の配線層との間の誤差の分だけ拡大した領域全体と重なる。

請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の配線基板であって、前記他の一の配線層が、前記一の配線層側から２番目の配線層または前記一の配線層が形成された露出面とは反対側の露出面上に形成された配線層である。

本発明によれば、補強板を用いることなく、可撓性を有する配線基板への電子部品の接合信頼性を向上することができる。特に、配線基板の裏面にも配線が設けられる場合は、裏面において補強板により電子部品の実装可能な領域が制限されることを防止することができる。

図１は、本発明の一の実施の形態に係る可撓性を有する配線基板（以下、「ＦＰＣ」という。）１を示す断面図であり、図２はＦＰＣ１の平面図である。図１に示すように、ＦＰＣ１は多層基板であり、樹脂（例えば、ポリイミド）で形成された２つの絶縁層１１，１２を備え、上側の絶縁層１１の上下の主面には、それぞれ銅箔のパターンである配線層２１，２２が設けられる。なお、図２に示すように、配線層２１，２２は絶縁層１１の両主面に沿って配線パターンとして広がっているが、図１では図２中の矢印Ａ−Ａでの断面における配線層２１，２２の極一部（符号２１１，２２１を付す部分）のみが図示されている。

配線層２１は表面に露出しており、加圧を伴う接合により図１中に２点鎖線にて示す電子部品９の複数のバンプ９１がそれぞれ接合される複数の電極２１１を備える。電子部品９はいわゆる半導体のベアチップであり、バンプ９１は電子部品９のアルミ電極上に形成されている。なお、バンプとしては、ワイヤボンディング法を応用したいわゆるスタッドバンプ、メッキ工程により形成したメッキバンプ、はんだを用いたはんだバンプ等の様々なものが利用可能である。電子部品９の実装では、例えば、電子部品９を加熱しつつ、樹脂中に金属粒子を拡散させた異方性導電フィルムやペーストを挟んでバンプ９１を電極２１１に押圧する接合、非導電フィルムやペーストを挟んでバンプ９１を電極２１１に押圧する接合、電子部品９に超音波を付与しつつバンプ９１を電極２１１に押圧する接合等、様々な接合方法が採用される。

配線層２２は、配線層２１側から２番目の配線層であり、配線層２２のパターンは複数のバンプ９１のそれぞれの接合中心９１１と重なる（すなわち、接合中心９１１と対向する）対向部２２１を備える。図２では配線層２２が有する複数の直線状の配線のうち、電極２１１と対向する部位に符号２２１を付している。すなわち、対向部２２１は配線として利用される。また、対向部２２１は、バンプ９１のそれぞれの接合領域（図１中に符号９１２を付す領域）の全体と重なる大きさとされる。

配線層２２に対向部２２１を設けることにより、ＦＰＣ１では電子部品９が実装される際に、各電極２１１が水平姿勢のまま同様に押し込まれる（すなわち、絶縁層１１，１２が同じ程度撓む）こととなる。その結果、電子部品９の各バンプ９１が電極２１１に同様の力で押圧され（バンプ９１の先端が尖っている場合には同様に押し潰され）、電子部品９がＦＰＣ１に高い信頼性にて接合される。

これに対し、配線層２２において電極２１１に対向する部位が存在したり存在しなかったりした場合、あるいは、部分的に重なる場合（以下、「比較例」という。）には、電子部品９の実装時に全ての電極２１１が均一に押し込まれなかったり、傾いたりするため、接合不良が生じるおそれがある。図３は比較例における実装時のＦＰＣ１００の断面および電子部品９を示す図であり、図４はＦＰＣ１００の平面図である。図３に示すように、配線層２２のパターンが存在する領域ではＦＰＣ１００の撓み量が相対的に減少するため、バンプ９１に押圧された場合に配線層２１の電極２１１が傾いたり、場合によっては２つの電極２１１の押し込まれる距離（接合時の沈み量）（以下、電極２１１の傾きや沈み量を「押し込まれ量」と総称する。）が異なってしまうこととなる。

ところで、電極２１１にバンプ９１が押圧される際には、図１に示すように電極２１１とバンプ９１との接合領域９１２の中心である接合中心９１１の真下において絶縁層１１，１２内に最も大きな応力が発生するため、配線層２２のパターンが複数のバンプ９１のそれぞれの接合中心９１１と重なることが電極２１１の押し込まれ量のばらつきを抑えるために最低限必要となる。また、接合領域９１２全体で電極２１１が押圧されることから、配線層２２のパターンが、複数のバンプ９１のそれぞれの接合領域９１２全体と重なることがより好ましいといえる。そして、電極２１１の押し込まれ量のばらつき防止のこれらの原理に基づいて図４に示すＦＰＣ１００に対して設計変更を行うことにより、図２に示すＦＰＣ１が得られることとなる。

さらに、対向部２２１が実際に使用される配線に含まれることにより、用途のない対向部を設けて他の配線を迂回させる場合よりも設計変更を容易に行うことができる。

図５は、より高い接合信頼性にて電子部品９を実装することができるＦＰＣ１ａを示す断面図である。ＦＰＣ１ａでは配線層２２の対向部２２１の幅が図１に示すものから拡大されているという点で異なっている。その他は同様であり、図１と同符号を付している。既に述べたように、配線層２２のパターンは複数のバンプ９１のそれぞれの接合領域９１２全体と重なることが好ましい。しかしながら、実際には、実装時の電子部品９の位置合わせ精度やＦＰＣを製造する際の配線層２１と配線層２２との位置合わせ精度には限界がある。そこで、図５に示すＦＰＣ１ａでは、配線層２２のパターンに含まれる対向部２２１が、複数のバンプ９１のそれぞれの接合領域９１２を、バンプ９１の接合誤差および配線層２１と配線層２２との間の誤差の分だけ拡大した領域９１３全体と重なるように形成される。これにより、対向部２２１は接合領域９１２と確実に重なることとなり、接合の信頼性がさらに向上される。

図６は、両面に電子部品の実装が行われるＦＰＣ１ｂを示す図である。ＦＰＣ１ｂは、複数の絶縁層１１〜１３を備え、上面から下面に向かって各絶縁層の境界（上下の露出面を含む。）に配線層２１〜２４を備える。ＦＰＣ１ｂのように配線層２１が形成された露出面とは反対側の露出面上に形成された配線層２４が存在する場合は、電子部品９の実装時のＦＰＣ１ｂの撓みは配線層２４の影響を大きく受けるため、配線層２４に、配線層２１の電極２１１に対向する（すなわち、バンプと電極２１１との接合中心と重なる）対向部２４１が設けられる。これにより、電子部品９を実装する際の接合の信頼性が向上される。また、従来のように裏面にて電子部品の実装可能な領域が補強板により制限されることも防止される。

なお、絶縁層が比較的硬く、かつ、厚い場合は、実装時の電極２１１の押し込まれ量は、図１の場合と同様に配線層２１側から２番目の配線層２２の影響を大きく受けるため、配線層２２に対向部が設けられることが好ましい。一般的には、バンプが接合される配線層から２番目の配線層またはバンプが接合される配線層とは反対側の露出面上に形成された配線層に対向部が設けられることが好ましいといえる。

図７および図８は、図１の対向部２２１や図６の対向部２４１に対応する対向部２８１（または２８１ａ，２８１ｂ）を有する配線層２８のパターンを電子部品９と共に示す平面図である。なお、図７および図８では、他の配線層の図示を省略し、配線層２８のみを実線にて示している。

図７では、配線層２８の１つの配線２８２が２つの接合領域９１２と重なる対向部２８１を有する。このように、電子部品９のバンプのピッチに対して配線のピッチが大きい場合には、配線を広げるなどして複数の接合領域９１２と重なる対向部２８１、すなわち、バンプの接合中心に重なる複数の部位を含む対向部２８１が設けられてもよい。図７に示すＦＰＣにおいても、図１の場合と同様に複数の対向部２８１が複数の配線に含まれることにより、接合領域９１２の存在を考慮しつつ簡単な設計変更にて対向部２８１を設けることができる。

図８は、さらに複雑な配線層２８を例示する図である。図８に示す配線層２８は、図７の場合と同様に、接合領域９１２に重なる対向部２８１ａ，２８１ｂを有する配線２８２ａ，２８２ｂが設けられ、さらに、他の配線２８３が対向部２８１ａの間へと入り込んだり、配線２８４が対向部２８１ａの間を通り抜けたりする。対向部２８１ａは、例えば、ビアと接続されて他の配線層に接続され、配線２８３の先端もビアと接続されてさらに他の配線層に接続される。このように、対向部２８１ａを接合領域９１２に合わせて局所的に設けることにより、配線層２８の機能を損なうことなく対向部を設けることが容易に実現される。

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。

例えば、絶縁層や配線層の数は上記実施の形態に例示したものより多くてもよく、逆に、絶縁層が１つであり、絶縁層の両主面のそれぞれに配線層が形成されるのみであってもよい。すなわち、本発明が適用されるＦＰＣは複数の配線層と、この複数の配線層の間に設けられた少なくとも１つの絶縁層とを備えるものとされる。

また、既述のように、加圧を伴う接合によりバンプがＦＰＣの電極と接合されるが、接合が行われる配線層以外の配線層に対向部を設ける手法は、絶縁層が撓みやすい加圧および加熱を伴う接合に特に適している。例えば、接合時に接着剤である熱硬化性の樹脂の加熱が行われる場合に適している。

また、上記実施の形態では、配線基板としてＦＰＣを例示したが、硬い材料で形成されているが薄いために可撓性を有する配線基板に対しても、配線層に対向部を設ける技術を適用することができる。さらに、対向部に対向する電極に実装される電子部品は、半導体のベアチップには限定されず、バンプを有する他の種類の電子部品（例えば、パッケージ化された電子部品）の実装にも利用することができる。

本発明は、電子部品が実装される可撓性を有する多層の様々な配線基板に利用することができる。

本発明の一の実施の形態に係るＦＰＣの断面図 ＦＰＣの平面図 比較例に係るＦＰＣの断面図 比較例に係るＦＰＣの平面図 ＦＰＣの他の例を示す図 ＦＰＣのさらに他の例を示す図 対向部を有する配線層のパターンの他の例を示す図 対向部を有する配線層のパターンのさらに他の例を示す図

符号の説明

１，１ａ，１ｂ ＦＰＣ
９ 電子部品
１１〜１３ 絶縁層
２１〜２４，２８ 配線層
９１ バンプ
２１１ 電極
２２１，２４１，２８１ａ，２８１ｂ 対向部
２８２，２８２ａ，２８２ｂ 配線
９１１ 接合中心
９１２ 接合領域

Claims (6)

1. 可撓性を有する配線基板であって、
   複数の配線層と、
   前記複数の配線層の間に設けられた少なくとも１つの絶縁層と、
   を備え、
   前記複数の配線層のうちの表面に露出する一の配線層が、加圧を伴う接合により電子部品の複数のバンプがそれぞれ接合される複数の電極を備え、
   前記複数の配線層のうちの他の一の配線層のパターンが、前記複数のバンプのそれぞれの接合中心と重なることを特徴とする配線基板。
2. 請求項１に記載の配線基板であって、
   前記他の一の配線層のパターンのうち前記複数のバンプの接合中心に重なる部位が、配線に含まれることを特徴とする配線基板。
3. 請求項２に記載の配線基板であって、
   前記他の一の配線層のパターンのうち前記複数のバンプの接合中心に重なる部位が、複数の配線に含まれることを特徴とする配線基板。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の配線基板であって、
   前記他の一の配線層のパターンが、前記複数のバンプのそれぞれの接合領域全体と重なることを特徴とする配線基板。
5. 請求項４に記載の配線基板であって、
   前記他の一の配線層のパターンが、前記複数のバンプのそれぞれの接合領域を、バンプの接合誤差および前記一の配線層と前記他の一の配線層との間の誤差の分だけ拡大した領域全体と重なることを特徴とする配線基板。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の配線基板であって、
   前記他の一の配線層が、前記一の配線層側から２番目の配線層または前記一の配線層が形成された露出面とは反対側の露出面上に形成された配線層であることを特徴とする配線基板。

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