JP2006100294A - 回路基板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 耐マイグレーション性を向上させて、短絡などの不具合を防止することができる回路基板およびその製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 接続部１１ａは、Ａｕメッキが施されたＮｉフィラーを含有する導電材により形成され、Ａｇフィラーを含まない。そして個々の接続端子１００ａを、導電性接着剤１３を介して、個々の接続部１１ａに電気的に接続することによって、電子部品１００を絶縁基板１０ａに実装する。これにより、個々の接続部１１ａが、Ａｇフィラーを含有する導電材で形成される場合と比べて、回路基板を使用中に、回路基板にはイオンマイグレーション現象は発生しにくくなる。その結果、回路基板中の絶縁物が絶縁不良となることが防止され、最終的に接続部１１ａ間が短絡し、回路基板が故障すること等を防止することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、絶縁基板上に形成された導電パターン上に電子部品が実装される回路基板およびその製造方法に係り、特に、耐マイグレーション性を向上させて、短絡などの不具合を防止することができる回路基板およびその製造方法に関する。

下記の特許文献１には、半導体チップのフリップチップ接続を正確に行うこと等を目的とした回路基板が開示されている。

図４は前記回路基板を示す斜視図である。
回路基板２００は、携帯電話用のメモリーチップを搭載するものである。基板２０１の一方の面には、半導体チップであるメモリーチップ（図示せず）が接続される銅パターンの端子部２０２が形成されている。また、回路基板２００を外部基板に差し込んで接続するための接触端子部２０３が形成されている。

端子部２０２及び接触端子部２０３は銅パターンで形成され、その上に銀めっき皮膜（図示せず）が形成される。端子部２０２では、さらに前記銀めっき皮膜上に、はんだ合金層（図示せず）が形成されている。そして、端子部２０２上に前記メモリーチップが正確に搭載される。

一方、接触端子部２０３では、前記銀めっき皮膜上に、さらにＮｉ被膜及びＡｕめっき被膜が形成される。
特開２００２−１２４７４４号公報

近年、ＰＤＡなどの携帯型電子機器は小型化してきており、それに伴って、前記携帯型電子機器内部に搭載される回路基板、および前記回路基板に形成される導電パターン等が高密度化してきている。このため、前記回路基板を使用中に、前記回路基板に外部から湿度が加えられると、イオンマイグレーション現象が発生する。そして、前記回路基板中の絶縁物が絶縁不良となり、最終的には前記導電パターン等が短絡し、前記回路基板が故障する。

また、配線等に使用される金属の中で、イオンマイグレーション現象が最も発生しやすい金属は、銀であることが知られている。

前記特許文献１に記載の発明では、端子部２０２上には、前記銀めっき皮膜が形成され、その上に、前記はんだ合金層が形成されている。このため、端子部２０２に前記メモリーチップを接続し、使用すると、イオンマイグレーション現象が発生する。その結果、回路基板２００中の絶縁物が絶縁不良となり、最終的には回路基板２００の導電パターン等が短絡し、回路基板２００が故障する。

また、接触端子部２０３では、銅パターン上に、銀めっき皮膜、Ｎｉ被膜及びＡｕめっき被膜がこの順に順次積層されている。このような積層パターンにし、最上層にＡｕめっき被膜を形成した理由は、耐磨耗性を向上させるためである（特許文献１の［００１９］欄等）。

しかし、接触端子部２０３には銀めっき被膜が含まれているため、上記したイオンマイグレーション現象が発生しやすく、接触端子部２０３間が短絡する等の不具合が生じやすい。

そこで、本発明は上記従来の課題を解決するものであり、耐マイグレーション性を向上させて、短絡などの不具合を防止することができる回路基板およびその製造方法を提供することを目的としている。

本発明は、絶縁基板上に導電パターンが形成され、前記導電パターンの接続部上に電子部品が実装される回路基板において、
前記電子部品は前記接続部上に導電性接着剤を介して接合され、前記接続部に含有される導電フィラーには、Ａｇフィラー以外の導電フィラーが選択されることを特徴とするものである。

上記のように、本発明では、個々の接続部に含有される導電フィラーには、Ａｇフィラー以外の導電フィラーが選択される。このため、個々の接続部に、イオンマイグレーション現象は発生しにくく、接続部間が短絡する等の不具合を防止することができる。

上記において、前記接続部は、Ａｕメッキが施されたＮｉフィラーを含有する導電材により形成されることが好ましい。

上記のような導電材は、外気にさらされても酸化等の問題が生じにくく、比抵抗も比較的小さい。このため、接続部に含有される導電フィラーとしては最適である。

また、前記導電パターンのうち、前記接続部に接続される配線部はＡｇフィラーを含む導電材で形成され、前記配線部上はレジスト層によって覆われていることが好ましい。本発明では、導電パターンのうち、接続部と接続される配線部は、Ａｇフィラーを含有する導電材により形成されている。このため、導電パターンを全て、Ａｕメッキが施されたＮｉフィラーを含有する導電材で形成する場合に比べて、製造コストを低減することができる。また、Ａｕメッキが施されたＮｉフィラーを含有する導電材は、Ａｇフィラーを含有する導電材に比べて比抵抗が高くなるため、良好な電気的特性を確保するために、導電パターンの大部分を構成する配線部を、Ａｇフィラーを含有する導電材で形成することが好ましい。また、配線部上をレジスト層で覆うことで、配線部でイオンマイグレーション現象が発生することを、より確実に防止することができる。

また、本発明では、前記導電性接着剤に含有される導電フィラーには、Ａｇフィラー以外の導電フィラーが選択されることが好ましく、具体的にはＡｕメッキが施されたＮｉフィラーが含有されていることが好ましい。

このようにすると、導電性接着剤にイオンマイグレーション現象が発生せず、導電性接着剤が溶け出して、接続部間が短絡する等の不具合をより確実に防止することができる。

本発明の回路基板の製造方法は、以下の工程を有することを特徴とする。
（ａ）絶縁基板上に、Ａｇフィラーを含有する導電材により、導電パターンの配線部を形成する工程、
（ｂ）Ａｕメッキが施されたＮｉフィラーを含有する導電材よりなる接続部を、前記配線部の先端部上に一部重ねるとともに、さらに前記先端部上から前方の前記絶縁基板上へ向けて延出形成する工程、
（ｃ）前記接続部以外の前記絶縁基板上にレジスト層を形成し、前記配線部上を前記レジスト層で覆う工程、
（ｄ）前記接続部上に導電性接着剤を塗布する工程、
（ｅ）電子部品を、前記導電性接着剤を介して、前記接続部に電気的に接続する工程。

上記の製造工程により、簡単な手法で且つ確実に耐マイグレーション性に優れた回路基板を形成できる。

また本発明では、Ａｇフィラーを含有してなる導電材、及びＡｕメッキが施されたＮｉフィラーを有する導電材をスクリーン印刷により形成することが好ましい。

本発明の回路基板では、耐マイグレーション性を向上させ、短絡などの不具合を防止することができる。さらに、本発明の製造方法によれば、簡単な手法で且つ確実に耐マイグレーション性に優れた回路基板を形成できる。

図１Ａは本発明の回路基板を示す平面図、図１Ｂは図１ＡのＢで示す部分の拡大図、図２は図１Ａの２−２線での切断断面図である。

本発明の回路基板１０は、小型のＩＣチップなどの電子部品１００が直接実装され、ＰＤＡなどの携帯型電子機器等の内部に搭載される。

回路基板１０は、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂やポリイミド樹脂等の可撓性を有する絶縁基板１０ａを有しており、図１Ａに示すように、絶縁基板１０ａの表面（図示Ｚ１側の面）には、多数の導電パターンが形成されている。図１Ｂに示すように、各導電パターンは、接続部１１ａと、接続部１１ａと電気的に接続される配線部１２ａとを有して構成される。各接続部１１ａ及び配線部１２ａは、所定の間隔を有して所定の領域内に密集して形成されている。

図１Ｂ，図２に示すように、配線部１２ａは、絶縁基板１０ａ上に、Ａｇフィラーを含有する導電材により形成されている。前記導電材には、Ａｇフィラーのほかにフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂からなるバインダー樹脂が含有されている。前記導電材は、スクリーン印刷などによって印刷形成されるものであるが、スクリーン印刷時は有機溶剤も含むペースト状であり、スクリーン印刷した後、焼成することで前記有機溶剤を除去し、主として導電フィラーとバインダー樹脂とで構成される導電塗膜が、配線部１２ａとして残される。

また、個々の接続部１１ａは、配線部１２ａの先端部１２ａ１上に一部重ねられるとともに、さらに先端部１２ａ１よりも前方（電子部品１００が設けられる方向）の絶縁基板１０ａ上へ向けて延出形成される。これにより、接続部１１ａと配線部１２ａとが確実に導通接続される。接続部１１ａは、Ａｕメッキが施されたＮｉフィラーを有する導電材により形成されている。前記導電材には、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂からなるバインダー樹脂が含有されている。前記導電材は、スクリーン印刷などによって印刷形成されるものであるが、前記導電材は、スクリーン印刷時は有機溶剤も含むペースト状であり、スクリーン印刷した後、焼成することで前記有機溶剤を除去し、主として導電フィラーとバインダー樹脂とで構成される導電塗膜が、接続部１１ａとして残される。

図２に示すように、配線部１２ａ上にはレジスト層１５が形成されている。レジスト層１５は配線部１２ａ間に露出する絶縁基板１０ａ上にも形成され、配線部１２ａの上面及び側面がレジスト層１５によって完全に覆われている。なお、レジスト層１５は、さらに配線部１２ａの先端部１２ａ１上に重ねられた接続部１１ａ上から先端部１２ａ１の側面にかけて形成されてもよい。配線部１２ａの先端部１２ａ１は、上面は接続部１１ａで覆われているものの、側面は露出する可能性がある。図１Ｂでは、配線部１２ａの先端部１２ａ１は、その上面から側面にかけて接続部１１ａによって覆われているため、先端部１２ａ１でイオンマイグレーション現象は生じないと考えられる。しかし、印刷精度などにより、接続部１１ａの印刷位置がずれて形成されると、配線部１２ａの先端部１２ａ１が一部露出する可能性があるため、レジスト層１５によって配線部１２ａの形成領域を完全に外気と遮断することが好ましく、これによってイオンマイグレーション現象を適切に抑制することが可能になる。

図２に示すように、電子部品１００の側面からは接続端子１００ａが略Ｌ字状に下方向に折り曲げられて突出形成されている。接続端子１００ａは、一つの側面から接続部１１ａの数に対応する数だけ突出形成される。接続端子１００ａは電子部品１００の４つの側面からそれぞれ突出形成されており、各接続端子１００ａが対応する接続部１１ａ上にて電気的に接続される。

個々の接続端子１００ａは、接続部１１ａ上に導電性接着剤１３を介して電気的に接続され、これによって、電子部品１００が絶縁基板１０ａに実装される。

本発明では、個々の接続部１１ａが、Ａｕメッキを施したＮｉフィラーを含有した導電材により形成されている。このように、本発明では、接続部１１ａに含有される導電フィラーにはＡｇフィラー以外の導電フィラーが選択される。このため、従来のように、レジスト層１５に覆われていない接続部１１ａがＡｇで形成される場合と比べて、接続部１１ａがイオンマイグレーション現象を起こし、接続部１１ａ間が短絡する等の不具合を防止することができる。

本発明では、接続部１１ａは、Ａｕメッキを施したＮｉフィラー以外の導電フィラーで形成されてもよいが、Ａｕメッキを施したＮｉフィラーを含有した導電材は、イオンマイグレーション現象の発生が適切に抑制されるとともに、外気にさらされても酸化等の問題が生じにくい。また、Ａｕメッキを施したＮｉフィラーを含有した導電材は比較的、比抵抗も小さい。このため、Ａｕメッキを施したＮｉフィラーを含有した導電材は、レジスト層１５に覆われずに露出する接続部１１ａには最適な材質といえる。なお、接続部１１ａは、例えばＮｉフィラーを含有するＮｉ塗膜上にＡｕフィラーを含有するＡｕ塗膜が重ねられた構成であってもよい。

一方、個々の配線部１２ａは、Ａｇフィラーが含有された導電材から形成されている。Ａｇフィラーが含有された導電材は、安価であり、比抵抗も極めて低いため、絶縁基板１０ａ上に形成される導電パターンの大部分を占める配線部１２ａに使用されことにおいて好ましい。ただし、配線部１２ａはイオンマイグレーション現象を生じやすいので、所定の厚みからなるレジスト層１５を配線部１２ａ上に重ねて形成しておくことが必要である。これによって、配線部１２ａでのイオンマイグレーション現象の発生を、より確実に防止することができる。

さらに本発明では、導電性接着剤１３に含有される導電フィラーにも、Ａｇフィラー以外の導電フィラーが選択されることが好ましい。具体的には、接続部１１ａと同様に、Ａｕメッキを施したＮｉフィラーが含有されることが好ましい。導電性接着剤１３も接続部１１ａと同様にレジスト層１５で覆われることなく外気にさらされるため、導電性接着剤１３にＡｇが含まれるとイオンマイグレーション現象を生じる。このため、導電性接着剤１３にもＡｇフィラー以外の導電フィラーを含有すると、導電性接着剤１３におけるイオンマイグレーション現象の発生も防止することができ、接続部１１ａ間が溶け出した導電性接着剤１３によって短絡する等の不具合をより確実に防止することができる。

次に、本発明の回路基板１０を製造する方法について説明する。
図３Ａないし図３Ｅは、本発明の、電子部品が実装された回路基板の製造工程を示す、図２と同様の断面図である。

まず、図３Ａに示す工程において、絶縁基板１０ａの表面に配線部１２ａを、Ａｇフィラーを含有する導電材にてスクリーン印刷などで、図１Ａおよび図１Ｂに示すようなパターンにて印刷形成する。スクリーン印刷時は、前記導電材はＡｇフィラーのほかにフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂や有機溶剤を含むペーストであり、スクリーン印刷後に、焼成して前記有機溶剤を蒸発させる。

次に、図３Ｂに示す工程において、配線部１２ａの先端部１２ａ１上から配線部１２ａよりも前方の絶縁基板１０ａ上にかけて接続部１１ａをスクリーン印刷などによって、図１Ａおよび図１Ｂに示すようなパターンにて印刷形成する。接続部１１ａをＡｕメッキを施したＮｉフィラーを含有する導電材によって形成する。スクリーン印刷時は、前記導電材はＡｕメッキを施したＮｉフィラーのほかにフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂や有機溶剤を含むペーストであり、スクリーン印刷後に、焼成して前記有機溶剤を蒸発させる。ここで、接続部１１ａの一部を配線部１２ａ上に重ねて形成するのは、接続部１１ａと配線部１２ａとを確実に電気的に接続させるためである。

そして、図３Ｃに示す工程において、配線部１２ａ上にレジスト層１５を形成する。配線部１２ａは、上記したように、Ａｇフィラーを含有する導電材で形成されるので、外気にさらされると、イオンマイグレーション現象を起こしやすい。しかし、レジスト層１５の形成によって、配線部１２ａの上面及び側面を完全にレジスト層１５で覆うことができるので、耐マイグレーション性を向上させることができる。なお、さらに配線部１２ａの先端部１２ａ１上に重ねられた接続部１１ａ上から、先端部１２ａ１の側面にもレジスト層１５を形成してもよい。図１Ｂでは、配線部１２ａの先端部１２ａ１の上面及び側面はＡｇフィラーを含まない接続部１１ａによって覆われるので問題はない。しかし、印刷精度などによって、先端部１２ａ１の一部が外部へ露出する可能性もあるため、レジスト層１５を先端部１２ａ１上から側面へかけて形成しておけば、完全に配線部１２ａの形成領域をレジスト層１５で覆うことができ、適切に耐マイグレーション性を向上させることができる。レジスト層１５は、塗布後、所定の加熱工程を経て硬化させられる。

その後、図３Ｄに示す工程において、個々の接続部１１ａ上に、導電性接着剤１３を、メタルマスクやディスペンサーによって塗布する。導電性接着剤１３に含有される導電フィラーには、Ａｇフィラー以外の導電フィラーが選択されることが好ましい。導電性接着剤１３も外気にさらされるので、Ａｇフィラーを含んでいると、イオンマイグレーション現象を起こしやすい。導電性接着剤１３には接続部１１ａと同様に、Ａｕメッキが施されたＮｉフィラーが含有されていることが好ましい。これにより、導電性接着剤１３の耐マイグレーション性を向上させることができ、また、導電性接着剤１３の比抵抗が急激に大きくなるのを抑制できる。

そして、図３Ｅに示す工程において，電子部品１００の個々の接続端子１００ａを、導電性接着剤１３上に当接させ、所定の加熱工程を経て導電性接着剤１３を硬化させる。これにより、接続端子１００ａを個々の接続部１１ａ上に導電性接着剤１３を介して電気的に接続させることができる。

図３に示す一連の工程を経ることで、簡単な手法で且つ確実に耐マイグレーション性に優れた回路基板を形成できる。

図１Ａは本発明の回路基板を示す平面図、図１Ｂは図１ＡのＢで示す部分の拡大図、 図１Ａの２−２線での切断断面図、 図３Ａないし図３Ｅは、本発明の、電子部品が実装された回路基板の製造工程を示す、図２と同様の断面図、 従来の回路基板を示す斜視図

符号の説明

１０ 回路基板
１０ａ 基板
１１ａ 接続部
１２ａ 配線回路
１２ａ１ 先端部
１３ 導電性接合部材
１５ レジスト層
１００ 電子部品
１００ａ 接続端子

Claims (7)

1. 絶縁基板上に導電パターンが形成され、前記導電パターンの接続部上に電子部品が実装される回路基板において、
   前記電子部品は前記接続部上に導電性接着剤を介して接合され、前記接続部に含有される導電フィラーには、Ａｇフィラー以外の導電フィラーが選択されることを特徴とする回路基板。
2. 前記接続部は、Ａｕメッキが施されたＮｉフィラーを含有する導電材により形成される請求項１記載の回路基板。
3. 前記導電パターンのうち、前記接続部に接続される配線部はＡｇフィラーを含む導電材で形成され、前記配線部上はレジスト層によって覆われている請求項１または２に記載の回路基板。
4. 前記導電性接着剤に含有される導電フィラーには、Ａｇフィラー以外の導電フィラーが選択される請求項１ないし３のいずれかに記載の回路基板。
5. 前記導電性接着剤には、Ａｕメッキが施されたＮｉフィラーが含有されている請求項４記載の回路基板。
6. 以下の工程を有することを特徴とする回路基板の製造方法、
   （ａ）絶縁基板上に、Ａｇフィラーを含有する導電材により、導電パターンの配線部を形成する工程、
   （ｂ）Ａｕメッキが施されたＮｉフィラーを含有する導電材よりなる接続部を、前記配線部の先端部上に一部重ねるとともに、さらに前記先端部上から前方の前記絶縁基板上へ向けて延出形成する工程、
   （ｃ）前記接続部以外の前記絶縁基板上にレジスト層を形成し、前記配線部上を前記レジスト層で覆う工程、
   （ｄ）前記接続部上に導電性接着剤を塗布する工程、
   （ｅ）電子部品を、前記導電性接着剤を介して、前記接続部に電気的に接続する工程。
7. Ａｇフィラーを含有してなる導電材、及びＡｕメッキが施されたＮｉフィラーを有する導電材をスクリーン印刷により形成する請求項６記載の回路基板の製造方法。

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