JP2006147646A - Method and system for forming wiring, and electronic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、配線形成方法、配線形成システム、並びに電子機器に関するものである。 The present invention relates to a wiring forming method, a wiring forming system, and an electronic apparatus.
電子回路又は集積回路等に使われる配線の形成には、例えば、リソグラフィー法が用いられる。リソグラフィー法は、一般に、真空装置などの大がかりな設備と複雑な工程を必要とするだけでなく、材料使用効率が低く、製造コストが高い。さらに、配線パターンの微細化に限界がある。 For example, a lithography method is used to form a wiring used for an electronic circuit or an integrated circuit. In general, the lithography method requires not only large equipment such as a vacuum apparatus and a complicated process, but also low material use efficiency and high manufacturing cost. Furthermore, there is a limit to the miniaturization of the wiring pattern.
そこで、機能性材料を含む液体を基材に吐出して、配線パターンを直接的に描画形成する液滴吐出方式の利用が検討されている。この方法は、導電性微粒子を分散させた液体を液滴吐出ヘッドから基板に吐出して液状ラインを形成し、その後、熱処理や光処理(レーザ照射など)により液状ラインを焼成し、配線パターンを形成するものである(例えば、特許文献1参照)。この方法では、液滴吐出方式の利用により、製造工程が簡略化されるとともに、材料使用効率も高いので製造コストを低減することができ、また、配線パターンの微細化を実現しやすい。
液滴吐出方式を用いたパターン形成では、複数の板状基板を個別搬送する技術、いわゆる枚葉搬送方式を用いるのが一般的である。枚葉搬送方式は、基板の移動制御に関して柔軟性が比較的高いことなどから、液滴吐出方式への適用が容易である。 In pattern formation using a droplet discharge system, a technique for individually transporting a plurality of plate-like substrates, that is, a so-called single wafer transport system is generally used. The single-wafer transfer method is easy to apply to the droplet discharge method because of its relatively high flexibility with respect to substrate movement control.
これに対して、巻出しリールと巻取りリールとの間でフレキシブル基板を連続的に走行させるいわゆるリールツーリール方式(Reel to Reel System)の搬送技術がある。リールツーリール方式は、基板の移動制御に関する制限が比較的多いものの、量産性が高く、基板の薄型化に適している。 On the other hand, there is a so-called reel-to-reel system transport technology in which a flexible substrate is continuously run between an unwinding reel and a take-up reel. Although the reel-to-reel method has relatively many restrictions on the movement control of the substrate, the reel-to-reel method has high mass productivity and is suitable for thinning the substrate.
近年、カードサイズの電子機器をはじめ、各種の電子機器は、薄くかつ軽くなる傾向にある。このような電子機器の薄厚化、軽量化に伴い、これに用いられる配線基板も薄型化の傾向にあり、その基体としてフレキシブル基板が多く用いられる。 In recent years, various electronic devices including card-sized electronic devices tend to be thin and light. Along with the reduction in thickness and weight of electronic devices, wiring boards used therefor tend to be thinner, and a flexible substrate is often used as the substrate.
フレキシブル基板は、剛性が比較的低いことから、その搬送には上記リールツーリール方式を採用するのが一般的である。しかしながら、リールツーリール方式と液滴吐出法とを用いた配線形成技術は現時点で十分に確立されていない。 Since the flexible substrate has a relatively low rigidity, the reel-to-reel method is generally adopted for its conveyance. However, wiring formation technology using the reel-to-reel method and the droplet discharge method has not been sufficiently established at present.
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、フレキシブル基板に対して液滴吐出方式を用いて配線を確実に形成することが可能な配線形成方法及び配線形成システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and provides a wiring forming method and a wiring forming system capable of reliably forming a wiring on a flexible substrate using a droplet discharge method. Objective.
本発明の方法は、フレキシブル基板に配線を形成する方法であって、前記フレキシブル基板を支持体に固定する工程と、前記フレキシブル基板と前記支持体とを一体的に搬送しかつ前記フレキシブル基板に対して所定の処理を行う工程と、を有することを特徴とする。 The method of the present invention is a method of forming wiring on a flexible substrate, the step of fixing the flexible substrate to a support, the flexible substrate and the support being integrally conveyed, and the flexible substrate And performing a predetermined process.
例えば、前記所定の処理は、前記支持体に固定された前記フレキシブル基板に、液滴吐出法により液体材料を配置する工程を含む。 For example, the predetermined process includes a step of disposing a liquid material on the flexible substrate fixed to the support by a droplet discharge method.
この方法によれば、フレキシブル基板が支持体に固定されることにより、フレキシブル基板と支持体との一体物である搬送体の剛性が確保される。そして、枚葉搬送方式を採用することで、フレキシブル基板に対して液滴吐出方式を用いて配線を確実に形成することが可能となる。 According to this method, the flexible substrate is fixed to the support, whereby the rigidity of the transport body that is an integrated body of the flexible substrate and the support is ensured. By adopting the single wafer transfer method, it is possible to reliably form wiring on the flexible substrate using the droplet discharge method.
上記の方法において、前記支持体から前記フレキシブル基板を取り外す工程をさらに有してもよい。
これにより、薄型化や軽量化が図られた配線基板の提供が可能となる。
なお、これに限らず、フレキシブル基板と支持体との一体物を最終製品に使用してもよい。
Said method WHEREIN: You may further have the process of removing the said flexible substrate from the said support body.
As a result, it is possible to provide a wiring board that is reduced in thickness and weight.
However, the present invention is not limited to this, and an integrated body of a flexible substrate and a support may be used for the final product.
また上記の方法において、前記支持体は、リジット基板であり、前記固定する工程は、接着層を介して前記フレキシブル基板を前記リジット基板に貼り付ける工程を含むのが好ましい。
これにより、フレキシブル基板と支持体(リジット基板)との一体化が容易に図られるとともに、公知の様々な枚葉搬送技術の利用が可能となる。
In the above method, it is preferable that the support is a rigid substrate, and the fixing step includes a step of attaching the flexible substrate to the rigid substrate via an adhesive layer.
As a result, the flexible substrate and the support (rigid substrate) can be easily integrated, and various known single-wafer conveyance techniques can be used.
この場合、前記接着層が、光照射により接着性が低下する機能を有することにより、支持体からのフレキシブル基板の取り外すが容易となる。 In this case, since the adhesive layer has a function of reducing the adhesiveness by light irradiation, the flexible substrate can be easily detached from the support.
また、一の前記リジット基板に対して複数の前記フレキシブル基板を貼り付けることにより、生産性の向上や多品種化が図られる。 In addition, productivity can be improved and a variety of products can be achieved by attaching a plurality of flexible substrates to one rigid substrate.
この場合、複数の前記フレキシブル基板が貼り付けられた一の前記リジット基板を分割する工程をさらに有してもよい。
複数のフレキシブル基板が貼り付けられた状態で一のリジット基板を分割することにより、その分割体の剛性が確保され、以後の処理においても取り扱いが容易である。
In this case, you may further have the process of dividing | segmenting one said rigid board | substrate with which the said some flexible substrate was affixed.
By dividing one rigid substrate in a state where a plurality of flexible substrates are bonded, the rigidity of the divided body is ensured, and handling is easy in subsequent processing.
本発明のシステムは、フレキシブル基板に配線を形成するシステムであって、前記フレキシブル基板を支持体に固定する固定装置と、前記フレキシブル基板と前記支持体とを一体的に搬送しかつ前記フレキシブル基板に対して所定の処理を行う処理装置と、を備えることを特徴とする。 The system of the present invention is a system for forming a wiring on a flexible substrate, the fixing device for fixing the flexible substrate to a support, the flexible substrate and the support being integrally conveyed, and the flexible substrate. And a processing device that performs predetermined processing on the processing device.
例えば、前記処理装置は、前記支持体に固定された前記フレキシブル基板に、液滴吐出法により液体材料を配置する装置を含む。 For example, the processing apparatus includes an apparatus that disposes a liquid material on the flexible substrate fixed to the support by a droplet discharge method.
このシステムによれば、フレキシブル基板が支持体に固定されることにより、フレキシブル基板と支持体との一体物である搬送体の剛性が確保される。そして、枚葉搬送方式を採用することで、フレキシブル基板に対して液滴吐出方式を用いて配線を確実に形成することが可能となる。 According to this system, the flexible substrate is fixed to the support, whereby the rigidity of the transport body that is an integrated body of the flexible substrate and the support is ensured. By adopting the single wafer transfer method, it is possible to reliably form wiring on the flexible substrate using the droplet discharge method.
上記の装置において、前記支持体から前記フレキシブル基板を取り外す装置をさらに有する構成とすることができる。 Said apparatus WHEREIN: It can be set as the structure which further has an apparatus which removes the said flexible substrate from the said support body.
また上記の装置において、前記支持体は、リジット基板であり、前記固定装置は、接着剤を介して前記フレキシブル基板を前記リジット基板に貼り付ける装置を含む構成とすることができる。 In the above apparatus, the support may be a rigid substrate, and the fixing device may include a device for attaching the flexible substrate to the rigid substrate via an adhesive.
前記接着層は、光照射により接着性が低下する機能を有するのが好ましい。 It is preferable that the adhesive layer has a function of reducing adhesiveness by light irradiation.
本発明の電子機器は、先に記載の配線形成システムを用いて形成された配線を備えることを特徴とする。
この電子機器によれば、薄型化や軽量化が図られる。
An electronic apparatus according to the present invention includes a wiring formed using the wiring forming system described above.
According to this electronic apparatus, thickness reduction and weight reduction are achieved.
(配線形成システム)
図1は、本発明の実施形態に係る配線形成システムおよび配線形成方法の概要を示す模式図である。
図1に示すように、配線形成システム100は、フレキシブル基板1を支持体であるリジット基板5に固定する固定装置110と、フレキシブル基板1とリジット基板5とを一体的に搬送しかつフレキシブル基板1に対して所定の処理を行う処理装置(液滴吐出装置130、膜硬化装置140等)と、リジット基板5からフレキシブル基板1を取り外す剥離装置120等を含んで構成される。
(Wiring formation system)
FIG. 1 is a schematic diagram showing an outline of a wiring forming system and a wiring forming method according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the
フレキシブル基板1としては、例えば、ポリイミドなどの樹脂材を基材とする柔軟性の高いプラスチック基板やプラスチックフィルム基板が用いられる。
As the
リジット基板5としては、ガラス基板、プラスチック基板、シリコン基板、石英基板、セラミックス基板、金属基板等、剛性の比較的高い基体が好ましく用いられる。本例では、光透過性や耐熱性が高いガラス基板やプラスチック基板(ガラスエポキシ基板等)がより好ましく用いられる。
As the
固定装置110は、内部空間の圧力が所定の真空圧に制御される真空チャンバ111、及びリジット基板5にフレキシブル基板1を貼り付けるための押圧機構112等を含む。押圧機構112は、ローラとリジット基板5との間にフレキシブル基板1を配置し、ローラの周面によってフレキシブル基板1をリジット基板5に押し付けるものである。固定装置110では、真空チャンバ111内の空間を真空圧に制御することによりフレキシブル基板1とリジット基板5との間から空気が排除され、押圧機構112によってリジット基板5にフレキシブル基板1を密着させることにより、リジット基板5にフレキシブル基板1が貼付される。
The
フレキシブル基板1とリジット基板5との間には接着層5Aが配置される。接着層5Aの介在により、リジット基板5とフレキシブル基板1とがより強固に貼り合わされる。
この場合、接着層5Aは、固定装置110による貼付動作の前に、リジット基板5の表面あるいはフレキシブル基板1の表面に予め形成されているとよい。本例では、接着層5Aとして、所定波長の光照射により接着性が低下する機能を有するものを用いる。こうした接着層5Aとしては、例えば、半導体チップの製造過程で用いられるダイアタッチフィルムやバックグラインドフィルム等を利用することができる。
An
In this case, the
剥離装置120は、剥離用の光を照射する照射機構121、及びフレキシブル基板1及びリジット基板5を個別に保持しかつ互いに離間させる不図示の取り外し機構等を含む。接着層5Aが上記したダイアタッチフィルムやバックグラインドフィルムであると、UV光等の特定波長光を照射することにより、各フィルムの密着力が低下する。剥離装置120では、照射機構121による光照射により接着層5Aの密着力を低下させた後に、リジット基板5からフレキシブル基板1を剥離する。これにより、所定の処理後のフレキシブル基板1がリジット基板5から取り外される。
The
ここで、フレキシブル基板1に対する所定の処理としては、例えば、洗浄、表面処理、描画、膜硬化の他、各種液処理やめっき処理等が挙げられる。そして、これらの処理により、フレキシブル基板1上に配線および絶縁膜などを形成することができる。
図1には、液滴吐出法によりフレキシブル基板1に液体材料を配置する液滴吐出装置130と、フレキシブル基板1上に形成された液体材料の膜を硬化する膜硬化装置140とが代表的に示されている。
Here, examples of the predetermined treatment for the
FIG. 1 representatively shows a
液滴吐出装置130は、フレキシブル基板1とリジット基板5との一体物(以後、必要に応じて搬送体11と称する。)を搭載するテーブル131と、搬送体11に液滴を吐出する液滴吐出ヘッド30(インクジェットヘッド)とを主として構成されている。テーブル131は、搬送体11を吸着保持するための真空吸着装置等の吸着手段が設けられている。液滴吐出ヘッド30とテーブル131とを相対的に移動させながら、液滴吐出ヘッド30に形成されたノズルから液体材料を液滴状に吐出することにより、搬送体11(フレキシブル基板1)上に液体材料が配置され、所望パターン形状で液体材料の膜(液状ライン)が形成される。液滴吐出ヘッド30の内部構造および動作については、後に詳述する。
The
膜硬化装置140は、フレキシブル基板1上に形成された液状パターンの硬化(あるいは焼成)を行うものであり、本例では、フレキシブル基板1の表面にUV(波長365nm)を光照射し、液状膜を硬化させる構成からなる。液状膜の硬化あるいは焼成は、ホットプレート、電気炉などによる熱処理の他、ランプアニールによる光照射によって行うこともできる。ランプアニールに使用する光の光源としては、特に限定されないが、赤外線ランプ、キセノンランプ、YAGレーザー、アルゴンレーザー、炭酸ガスレーザー、XeF、XeCl、XeBr、KrF、KrCl、ArF、ArClなどのエキシマレーザーなどを光源として使用することができる。絶縁性の材料膜を硬化することにより絶縁膜が形成される。導電性の材料膜を硬化(焼成)することにより配線膜が形成される。
The
なお、フレキシブル基板1上への材料配置に先立って、フレキシブル基板1の表面を洗浄あるいは改質するのが好ましい。基板洗浄は、フレキシブル基板1の表面を洗浄するものであり、例えば、フレキシブル基板1の表面を光照射する。表面改質は、フレキシブル基板1上に形成された下地膜の表面を改質するもので、例えば、フレキシブル基板1の表面を光照射する。処理条件は、紫外光の強度、波長、熱処理(加熱)との組み合わせ、あるいは、酸素を反応ガスとするプラズマ処理や、基板をオゾン雰囲気に曝す処理との組み合わせ等によって調整することもできる。
Prior to material placement on the
このように、本例の配線形成システム100では、フレキシブル基板1をリジット基板5に貼り付けた状態(搬送体11)で流動させて、フレキシブル基板1に対して配線形成用の所定処理を行う。フレキシブル基板1は柔軟性が高いものの、リジット基板5に貼り付けられることでその一体物(搬送体11)は十分な剛性を持つものとなる。その結果、本例の配線形成システム100では、枚葉方式による公知の搬送技術の利用が可能となり、フレキシブル基板1に対して液滴吐出方式を用いて配線を確実に形成することができる。
As described above, in the
また、フレキシブル基板1とリジット基板5との一体物はハンドリング(搬送、ストック、ピッキング等)が容易であり、配線形成後の処理工程(基板単体・モジュール化基板をさらに加工・組み立てする基板組み込み工程など)において作業効率の向上を図ることができる。また本例のシステムは、自動化にも好ましく適用される。
In addition, the integrated body of the
そして、所定の処理後のフレキシブル基板1はリジット基板5から取り外され、そのフレキシブル基板1は、薄型化や軽量化が図られた配線基板として好ましく用いられる。本例では、液滴吐出法の利用により、配線パターンの微細化や製造コストの低減にも有利である。
Then, the
なお、フレキシブル基板の搬送に用いられるリールツーリール方式では例えば以下のような課題がある。(1)液滴吐出装置のステージにフレキシブル基板を固定したり位置決めしたりするのが困難である。(2)焼成時に基板変形が生じやすい。(3)めっき処理や液処理において、基板の支持用に専用の治具が必要である。(4)基板に屈曲に伴うストレスが発生しやすい。
本例の配線形成システム100では、公知の枚葉搬送技術が利用可能であることから、リールツーリール方式に伴うこうした課題を回避可能である。
Note that the reel-to-reel method used for transporting the flexible substrate has the following problems, for example. (1) It is difficult to fix or position the flexible substrate on the stage of the droplet discharge device. (2) Substrate deformation is likely to occur during firing. (3) A dedicated jig is required for supporting the substrate in the plating process and the liquid process. (4) The substrate is likely to be stressed due to bending.
In the
フレキシブル基板1を取り外したリジット基板5は再利用してもよい。この場合、リジット基板5がガラス材からなると再利用しやすい。
The
また、フレキシブル基板1をリジット基板5に貼り付けたまま、その一体物を最終製品に使用してもよい。この場合、配線基板として好ましく用いられるプラスチック基板(例えばガラスエポキシ基板等)をリジット基板5に用いるとよい。
このように、本例の配線形成システム100では、フレキシブル基板1を取り外すか否かの選択により、配線基板についてフレキシブル基板かリジット基板かを選択することが可能となる。
Alternatively, the integrated substrate may be used as a final product while the
As described above, in the
図2は、リジット基板5に貼り付けられたフレキシブル基板1の様子の一例を示す平面模式図である。
図2の例では、1つのリジット基板5に対して4種類かつ複数のフレキシブル基板1が貼り付けられている。具体的には、1つのリジット基板5上に、それぞれフレキシブル基板1からなる8つの基板Aと、各1つずつの基板B、基板C、基板Dとが配置されている。
FIG. 2 is a schematic plan view illustrating an example of the state of the
In the example of FIG. 2, four types of
このように、1つのリジット基板5に対して同一種あるいは複数種からなる複数のフレキシブル基板1を貼り付けることにより、生産性の向上や多品種化が図られる。
In this way, by attaching a plurality of
1つのリジット基板5に複数のフレキシブル基板1を貼り付ける場合、その貼り付けた状態のまま各フレキシブル基板1ごとに1つのリジット基板5を複数に分割してもよい。複数のフレキシブル基板1が貼り付けられた状態で一のリジット基板5を分割することにより、その分割体の剛性が確保されるので、以後の処理においても取り扱いが容易である。
When a plurality of
なお、本例では、接着層を介してフレキシブル基板と支持体であるリジット基板とを貼り合わせているが支持体の支持面を鏡面加工するなどにより接着層を介在させずに上記貼り合わせを行ってもよい。 In this example, the flexible substrate and the rigid substrate as a support are bonded to each other through an adhesive layer, but the above bonding is performed without interposing the adhesive layer by, for example, mirroring the support surface of the support. May be.
また、接着層はダイアタッチフィルムやバックグラインドフィルムに限定されず、他の材料を用いてもよい。 The adhesive layer is not limited to a die attach film or a back grind film, and other materials may be used.
また、フレキシブル基板が固定される支持体は、リジット基板に限定されない。例えば、支持体は、フレキシブル基板を所望の姿勢で保持可能な機構を有するものであってもよい。こうした保持機構としては、例えば、機械的な把持機構の他、多孔質部材にエア吸着機構などを有する構成が挙げられる。 Further, the support to which the flexible substrate is fixed is not limited to a rigid substrate. For example, the support may have a mechanism that can hold the flexible substrate in a desired posture. As such a holding mechanism, for example, a structure having an air adsorbing mechanism or the like in a porous member in addition to a mechanical gripping mechanism can be mentioned.
次に、上述した液滴吐出ヘッドにつき、図3を参照して具体的に説明する。
図3は液滴吐出ヘッドを示す図であり、図3(a)は要部斜視図であり、図3(b)は要部断面図である。
図3(a)に示すように、液滴吐出ヘッド30(インクジェットヘッド)は、例えばステンレス製のノズルプレート32と振動板33とを備え、両者を仕切部材(リザーバプレート)34を介して接合したものである。ノズルプレート32と振動板33との間には、仕切部材34によって複数の空間35と液溜まり36とが形成されている。各空間35と液溜まり36の内部は液状体で満たされており、各空間35と液溜まり36とは供給口37を介して連通したものとなっている。また、ノズルプレート32には、空間35から液状体を噴射するためのノズル孔38が縦横に整列させられた状態で複数形成されている。一方、振動板33には、液溜まり36に液状体を供給するための孔39が形成されている。
Next, the above-described droplet discharge head will be specifically described with reference to FIG.
3A and 3B are views showing a droplet discharge head, FIG. 3A is a perspective view of a main part, and FIG. 3B is a cross-sectional view of the main part.
As shown in FIG. 3A, the droplet discharge head 30 (inkjet head) includes, for example, a stainless
また、図3(b)に示すように、振動板33の空間35に対向する面と反対側の面上には、圧電素子(ピエゾ素子)40が接合されている。この圧電素子40は、一対の電極41の間に位置し、通電するとこれが外側に突出するようにして撓曲するよう構成されたものである。そして、このような構成のもとに圧電素子40が接合されている振動板33は、圧電素子40と一体になって同時に外側へ撓曲するようになっており、これによって空間35の容積が増大するようになっている。したがって、空間35内に増大した容積分に相当する液状体が、液溜まり36から供給口37を介して流入する。また、このような状態から圧電素子40への通電を解除すると、圧電素子40と振動板33はともに元の形状に戻る。したがって、空間35も元の容積に戻ることから、空間35内部の液状体の圧力が上昇し、ノズル孔38から基板に向けて液状体の液滴42が吐出される。
Further, as shown in FIG. 3B, a piezoelectric element (piezo element) 40 is bonded on the surface of the
なお、各ノズル孔38には、それぞれに独立して圧電素子40が設けられていることにより、その吐出動作がそれぞれ独立してなされるようになっている。すなわち、このような圧電素子40に送る電気信号としての吐出波形を制御することにより、各ノズルからの液滴の吐出量を調整し、変化させることができるようになっている。
なお、液滴吐出ヘッド30の方式としては、前記の圧電素子40を用いたピエゾジェットタイプ以外に限定されることなく、例えばサーマル方式を採用することもでき、その場合には印可時間を変化させることなどにより、液滴吐出量を変化させることができる。
In addition, each
The method of the
(配線パターン)
次に、上記パターン形成方法を用いて形成される配線パターンの一例について説明する。
図4は、配線パターンの一例を説明するための部分断面構成図である。
図4に示すように、実装基板10は、フレキシブル基板1上に半導体チップ(一面側に接続端子を備えた電子デバイス)2を実装した構造を備えている。フレキシブル基板1は、ポリイミド等の樹脂からなるもので、テープ状またはシート状など、各種の形状に形成されたものが用いられている。
(Wiring pattern)
Next, an example of a wiring pattern formed using the pattern forming method will be described.
FIG. 4 is a partial cross-sectional configuration diagram for explaining an example of a wiring pattern.
As shown in FIG. 4, the mounting
このフレキシブル基板1の実装面(図示上側面)上には、その全面に、絶縁性樹脂からなる下地絶縁層3が設けられている。この下地絶縁層3を形成する絶縁性樹脂としては、例えば、アクリル系樹脂材料やエポキシ系樹脂材料、あるいは、アクリル等の紫外線硬化性樹脂材料と、エポキシ等の熱硬化性樹脂材料とを混合した材料等の有機絶縁材料により構成することができる。
On the mounting surface (upper side surface in the figure) of the
下地絶縁層3の上には、金属配線(配線パターン)4が形成されている。この金属配線4は、液滴吐出法を用いて形成されたもので、銀微粒子等の金属微粒子の焼結体により形成されている。なお、この金属配線4は、フレキシブル基板1の端縁側にて図示しない配線に接続し、この配線を介してフレキシブル基板1とは別の外部端子(図示せず)に接続されるようになっている。また、この金属配線4は、フレキシブル基板1の中央部側の端部において、半導体チップ2のパッド(接続端子)7と、接続配線4cを介して接続されるようになっている。
A metal wiring (wiring pattern) 4 is formed on the
下地絶縁層3上には、熱硬化性の絶縁性樹脂からなる接着層6が形成されている。この接着層6は、下地絶縁層3と半導体チップ2との間を接着しているものであり、接着層6を形成する熱硬化性樹脂としては、例えばエポキシ系樹脂材料等が用いられる。
An
そして、この接着層6上には半導体チップ2が、その端子形成面(能動面)2aと反対側の載置面2bをフレキシブル基板1側に向けた状態で接着されている。半導体チップ2は、本実施形態では50μm以下の厚さに形成された極薄のもので、能動面である端子形成面2aをフレキシブル基板1と反対側に向けた状態で実装された、すなわちフェースアップボンディングされたものである。
The
半導体チップ2のパッド7は、例えば、半導体チップ2内の集積回路(図示せず)から引き出されたアルミニウム合金からなる基層(図示せず)上に、Ni、Auがこの順にメッキされて形成されたものである。なお、パッド7において実質的な接合層となる最外層(最上層)については、Au以外にも、例えばAg、Cu、Sn、Inとしてもよく、さらにこれらの複数からなる積層構造としてもよい。
The
半導体チップ2の側面部には、端子形成面2aから外側に延びて下地絶縁層3上に至る斜面部を形成するスロープ材9が形成されており、このスロープ材9の斜面部の表面を経由してパッド7と金属配線4とを結ぶ接続配線4cが形成されている。接続配線4cは、金属配線4と同様、液滴吐出法を用いて形成されたものであり、金属微粒子を焼結してなる配線である。スロープ材9は半導体チップ2の端子形成面2aと下地絶縁層3表面との段差を緩和する作用を奏するものであり、液滴吐出法を用いて形成される接続配線4cの断線等を防止する機能を奏する。すなわち、液滴吐出法では、物体の略鉛直面への材料配置が比較的困難であるものの、物体の略鉛直面を覆うようにスロープ材を配置し、そのスロープ材の斜面部に材料を配置することで、配線形成が容易かつ確実なものとなる。
A
スロープ材9は、例えばポリイミド樹脂、シリコーン変性ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン変性エポキシ樹脂、ベンゾシクロブテン(BCB;benzocyclobutene)、ポリベンゾオキサゾール(PBO;polybenzoxazole)等の樹脂材料を、ディスペンサ等の液体材料塗布手段を用いてフレキシブル基板1上に塗布することで形成することができる。あるいは、ドライフィルムを固着することにより形成してもよい。
The
半導体チップ2、金属配線4、接続配線4c等を含むフレキシブル基板1上に、アクリル樹脂やエポキシ樹脂等の有機絶縁材料からなる絶縁層8aが形成されている。絶縁層8aは、金属配線4及び半導体チップ2を保護する、いわゆるパッシべーション膜であり、外部との接触による金属配線4の短絡、水分や反応性ガスによる金属配線4、接続配線4c等の腐食、及び半導体チップ2の破損等を防止する機能を奏する。絶縁層8aは、図示したように、半導体チップ2上とその外側の領域とで膜厚が異なっており、本実施形態の場合、半導体チップ2上で薄く、半導体チップ2の外側で厚くなるように形成されている。
An insulating layer 8a made of an organic insulating material such as acrylic resin or epoxy resin is formed on the
(配線パターン形成方法)
次に、上述した配線パターンの形成方法について図5を参照して説明する。
まず、図5(a)に示すように、フレキシブル基板1を接着層5Aを介してリジット基板5に貼り付ける。そして、フレキシブル基板1の上に前述した下地絶縁層3を形成するための絶縁性樹脂材料をロールコータ法等の公知の塗布法によって塗布し、続いて加熱処理して固化させる。
(Wiring pattern forming method)
Next, a method for forming the above-described wiring pattern will be described with reference to FIG.
First, as shown in FIG. 5A, the
絶縁性樹脂材料に対する加熱処理としては、200℃程度での加熱による本硬化処理を行って下地絶縁層3を形成するようにしてもよく、また、数十℃から百数十℃程度での加熱や、温風または熱風を用いた加熱処理による仮硬化処理にとどめておいてもよい。特に仮硬化処理にとどめておいた場合でも、後の金属配線形成工程での熱処理により、塗布された絶縁性樹脂材料からなる樹脂層3aが本硬化して下地絶縁層3となるからである。
As the heat treatment for the insulating resin material, the
次いで、下地絶縁層3上の所定位置に、図5(a)に示すように液滴吐出法によって金属微粒子を分散液に分散させてなる液状体を吐出し配置する。液滴吐出法としては、インクジェット法やディスペンサ法などが採用可能であるが、特にインクジェット法が、所望位置に所望量の液状材料を配することができるため好ましく、本実施形態ではインクジェット法を用いるものとする。
Next, as shown in FIG. 5A, a liquid material in which metal fine particles are dispersed in a dispersion liquid is discharged and arranged at a predetermined position on the
吐出する液状体としては、金、銀、銅、パラジウム、ニッケル等の金属微粒子を、分散液に分散させてなるものが用いられる。ここで、金属微粒子については、その分散性を向上させるため、表面に有機物などをコーティングして用いることもできる。金属微粒子の表面にコーティングするコーティング材としては、例えば立体障害や静電反発を誘発するようなポリマーが挙げられる。また、金属微粒子の粒径は5nm以上、0.1μm以下であるのが好ましい。0.1μmより大きいと、吐出ヘッドのノズルの目詰まりが起こりやすく、インクジェット法による吐出が困難になるからである。また5nmより小さいと、金属微粒子に対するコーティング材の体積比が大きくなり、得られる膜中の有機物の割合が過多となるからである。 As the liquid to be discharged, a material obtained by dispersing metal fine particles such as gold, silver, copper, palladium, nickel, etc. in a dispersion liquid is used. Here, in order to improve the dispersibility of the metal fine particles, the surface can be used by coating an organic substance or the like. Examples of the coating material for coating the surface of the metal fine particles include polymers that induce steric hindrance and electrostatic repulsion. The particle size of the metal fine particles is preferably 5 nm or more and 0.1 μm or less. If it is larger than 0.1 μm, the nozzle of the ejection head is likely to be clogged, and it becomes difficult to eject by the ink jet method. On the other hand, if the thickness is smaller than 5 nm, the volume ratio of the coating material to the metal fine particles is increased, and the ratio of the organic matter in the obtained film becomes excessive.
金属微粒子を分散させる分散液としては、室温での蒸気圧が0.001mmHg以上、200mmHg以下(約0.133Pa以上、26600Pa以下)であるものが好ましい。蒸気圧が200mmHgより高い場合には、吐出後に分散液が急激に蒸発してしまい、良好な膜(配線膜)を形成することが困難となるためである。
また、分散液の蒸気圧は、0.001mmHg以上、50mmHg以下(約0.133Pa以上、6650Pa以下)であることがより好ましい。蒸気圧が50mmHgより高い場合には、インクジェット法(液滴吐出法)で液滴を吐出する際に乾燥によるノズル詰まりが起こり易く、安定な吐出が困難となるからである。一方、室温での蒸気圧が0.001mmHgより低い分散液の場合、乾燥が遅くなって膜中に分散液が残留しやすくなり、後工程の加熱処理後に良質の導電膜(配線)が得られにくくなるからである。
As the dispersion for dispersing the metal fine particles, those having a vapor pressure at room temperature of 0.001 mmHg or more and 200 mmHg or less (about 0.133 Pa or more and 26600 Pa or less) are preferable. This is because when the vapor pressure is higher than 200 mmHg, the dispersion rapidly evaporates after discharge, making it difficult to form a good film (wiring film).
The vapor pressure of the dispersion is more preferably 0.001 mmHg or more and 50 mmHg or less (about 0.133 Pa or more and 6650 Pa or less). This is because when the vapor pressure is higher than 50 mmHg, nozzle clogging due to drying tends to occur when droplets are ejected by the ink jet method (droplet ejection method), and stable ejection becomes difficult. On the other hand, in the case of a dispersion having a vapor pressure lower than 0.001 mmHg at room temperature, the drying is slow and the dispersion tends to remain in the film, and a high-quality conductive film (wiring) is obtained after the heat treatment in the subsequent process. This is because it becomes difficult.
使用する分散液としては、前記の金属微粒子を分散できるもので、凝集を起こさないものであれば特に限定されないが、水の他に、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのアルコール類、n−ヘプタン、n−オクタン、デカン、テトラデカン、デカリン、トルエン、キシレン、シメン、デュレン、インデン、ジペンテン、テトラヒドロナフタレン、デカヒドロナフタレン、シクロヘキシルベンゼンなどの炭化水素系化合物、又はエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、1,2−ジメトキシエタン、ビス(2−メトキシエチル)エーテル、p−ジオキサンなどのエーテル系化合物、更にプロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、シクロヘキサノンなどの極性化合物を挙げることができる。これらのうち、微粒子の分散性と分散液の安定性、また、インクジェット法への適用のし易さの点で、水、アルコール類、炭化水素系化合物、エーテル系化合物が好ましく、更に好ましい分散液としては水、炭化水素系化合物を挙げることができる。これらの分散液は、単独でも、あるいは2種以上の混合物としても使用できる。 The dispersion to be used is not particularly limited as long as it can disperse the metal fine particles and does not cause aggregation. In addition to water, alcohols such as methanol, ethanol, propanol and butanol, n-heptane , N-octane, decane, tetradecane, decalin, toluene, xylene, cymene, durene, indene, dipentene, tetrahydronaphthalene, decahydronaphthalene, cyclohexylbenzene and other hydrocarbon compounds, or ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, ethylene Glycol methyl ethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol methyl ethyl ether, 1,2-dimethoxyethane, bis (2 Methoxyethyl) ether, p- ether compounds such as dioxane, propylene carbonate, .gamma.-butyrolactone, N- methyl-2-pyrrolidone, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, may be mentioned polar compounds such as cyclohexanone. Of these, water, alcohols, hydrocarbon compounds, and ether compounds are preferred, and further preferred dispersions are preferred in view of dispersibility of the fine particles, stability of the dispersion, and ease of application to the inkjet method. Examples thereof include water and hydrocarbon compounds. These dispersions can be used alone or as a mixture of two or more.
前記金属微粒子を分散液に分散する場合の分散質濃度、すなわち金属微粒子濃度は、1質量%以上、80質量%以下であり、所望の金属配線4の膜厚に応じて調整することができる。1質量%未満では後の加熱による焼成処理に長時間を要することになり、また、80質量%を超えると凝集をおこしやすくなって均一な膜が得られにくくなるからである。
The dispersoid concentration when the metal fine particles are dispersed in the dispersion, that is, the metal fine particle concentration is 1% by mass or more and 80% by mass or less, and can be adjusted according to the desired film thickness of the
前記金属微粒子を分散液に分散させてなる液状体の表面張力は、0.02N/m以上、0.07N/m以下の範囲に入ることが好ましい。インクジェット法にて液状体を吐出する際、表面張力が0.02N/m未満であると、この液状体のノズル面に対する濡れ性が増大するため飛行曲りが生じ易くなり、0.07N/mを超えるとノズル先端でのメニスカスの形状が安定しないため吐出量、吐出タイミングの制御が困難になるからである。 The surface tension of a liquid obtained by dispersing the metal fine particles in a dispersion is preferably in the range of 0.02 N / m or more and 0.07 N / m or less. When the liquid material is ejected by the ink jet method, if the surface tension is less than 0.02 N / m, the wettability of the liquid material to the nozzle surface increases, and thus flight bending easily occurs, and 0.07 N / m. This is because if it exceeds, the shape of the meniscus at the tip of the nozzle is not stable, and it becomes difficult to control the discharge amount and the discharge timing.
上記液状体の粘度は、1mPa・s以上、50mPa・s以下であるのが好ましい。インクジェット法にて吐出する際、粘度が1mPa・sより小さい場合には、吐出ヘッドのノズル周辺部がインク(液状体)の流出によって汚染されやすく、また、粘度が50mPa・sより大きい場合には、ノズル孔での目詰まり頻度が高くなって円滑な液滴の吐出が困難になるからである。 The viscosity of the liquid is preferably 1 mPa · s or more and 50 mPa · s or less. When discharging by the inkjet method, if the viscosity is less than 1 mPa · s, the nozzle periphery of the discharge head is easily contaminated by the outflow of ink (liquid material), and if the viscosity is greater than 50 mPa · s. This is because the frequency of clogging at the nozzle holes increases, and it becomes difficult to smoothly discharge droplets.
本実施形態では、金属微粒子として銀微粒子を用いてなる液状体の液滴42を、図5(a)に示したように液滴吐出ヘッド30から吐出し、フレキシブル基板1上の配線を形成すべき場所に滴下し、焼成後に金属配線4となる中間構造体4bを形成する。本実施形態の場合、この中間構造体4bは、基板上に滴下された液状体ないしこの液状体の乾燥物を指すものである。前記液状体の吐出配置に際しては、液だまり(バルジ)が生じないように、続けて吐出する液滴の重なり程度を制御することが好ましい。また、一回目の吐出では複数の液滴を互いに接しないように離間して吐出し、2回目以降の吐出によって、その間を埋めていくような吐出方法を採用することもできる。
In the present embodiment, a
このようにして金属配線4の中間構造体4bを形成したならば、これを200℃程度で加熱することによって焼成し、金属微粒子(銀微粒子)を焼結して図5(b)に示すように金属配線4を形成する。前記の絶縁性樹脂材料を仮硬化状態の樹脂層3aとしてあった場合には、本工程の加熱処理により、前記の絶縁性樹脂材料が本硬化して下地絶縁層3となる。なお、中間構造体4bについても、金属微粒子(銀微粒子)を焼結させて金属配線4とする本硬化処理ではなく、液状体中の分散液を蒸発させる程度の仮硬化処理にとどめておいてもよい。
When the
次に、前記下地絶縁層3上に熱硬化性樹脂を塗布し、図5(b)に示すように未硬化状態での接着層6aを形成する。塗布法については、特に限定されることなく、ロールコータ法や液滴吐出法など公知の塗布法を採用することができる。本実施形態では、金属配線4と重ならない位置に接着層6aを形成しているが、金属配線4の基板中央部側の端部を一部覆うように接着層6aを形成してもよく、この場合には、接着層6を介して接着される半導体チップ2の下側(フレキシブル基板1側)に接続配線4が配されることとなる。またかかる構成において、半導体チップ2の載置面2bに接続端子が形成されているならば、金属配線4と載置面2b側の接続端子とを半導体チップ2の実装領域内で接続することも可能である。
Next, a thermosetting resin is applied on the
次いで、この未硬化状態の接着層6a上に半導体チップ2を位置合わせし、図5(c)に示すように、接着層6aと平面的に重なるように載置する。次に、図5(d)に示すように、半導体チップ2の端子形成面2aと、金属配線4との間の段差を緩和するためのスロープ材9を形成する。このスロープ材9は、例えばポリイミド樹脂、シリコーン変性ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン変性エポキシ樹脂、ベンゾシクロブテン(BCB;benzocyclobutene)、ポリベンゾオキサゾール(PBO;polybenzoxazole)等の樹脂材料を、ディスペンサ等の液体材料塗布手段を用いて塗布することにより形成する。スロープ材9は、図示のように、半導体チップ2の側面から外側に向かって薄くなるように形成し、半導体チップ2の端子形成面2aから金属配線4に至る傾斜面を有したものとする。またスロープ材9は、パッド7を覆わない限度でその一部が端子形成面2aに乗り上げていてもよい。
Next, the
次に、図5(e)に示すように、接続配線4cを形成する。接続配線4cは、端子形成面2aに形成されたパッド7の上面からスロープ材9の斜面上を通って金属配線4上に至るように形成する。この接続配線4cは、先の金属配線4と同様の方法で形成することができる。具体的には、図5(e)に示すように、液滴吐出ヘッド30から金属微粒子(銀微粒子)を含む液状体の液滴を所定位置に吐出して基板上に選択配置し、その後、乾燥工程、焼成工程を経て金属配線とする。
Next, as shown in FIG. 5E, the
また、上記接続配線4cの焼成と同時に接着層6aを硬化させて接着層6とし、この接着層6を介して半導体チップ2の載置面2bをフレキシブル基板1に密着固定する。その後、半導体チップ2及び金属配線4を覆う絶縁層8を形成し、リジット基板5からフレキシブル基板1を剥離して取り外すことにより、図4に示した実装構造を具備した実装基板10を得る。
なお、前述したように金属配線4の中間構造体4bについて、本硬化処理でなく仮硬化処理にとどめておいた場合には、接続配線4cの焼成処理により、中間構造体4aの金属微粒子も焼結される。またそれと同時に、前記の絶縁性樹脂3aも本硬化し、下地絶縁層3となる。
Further, simultaneously with the firing of the
As described above, when the
上記工程により得られる実装基板10の製造に際しては、フレキシブル基板1をリジット基板5に貼り付けた搬送体11を搬送することから、枚葉方式による公知の搬送技術の利用により、フレキシブル基板1に対して所定の処理を確実に行うことができる。
In manufacturing the mounting
また、実装基板10の製造に際し、接続配線4cを介して金属配線4とパッド7とを電気的に接続する構造を採用しており、基本的に半導体チップ2を加圧することなく焼成処理のみで、金属配線4とパッド7との間の導通を確保することができる。したがって、例えば極薄の半導体チップ2を実装する場合にも、これを加圧することなく実装処理を行うことができる。よって、加圧による半導体チップ2の破壊や接続信頼性の低下といった不都合を回避することができる。よって、特に本発明は、各種の電子機器やその部品(電子部品)における、超薄型パッケージの製造に好適に採用される。
Further, when the mounting
また、前記金属配線4及び接続配線4cを、金属微粒子を分散させた液状体を用いる液滴吐出法で形成するようにしたので、これらの金属配線4及び接続配線4cについても十分薄厚化でき、したがって実装構造全体の薄厚化をより進めることができる。また、金属配線4や接続配線4cを形成するための液状体の吐出を同じ装置で行うことができるので、生産性を高めることができる。
Further, since the
また、前記液状体を介して前記金属配線4と前記半導体チップ2のパッド7とを接合する工程に先立ち、熱硬化性の絶縁性樹脂からなる接着層6aを半導体チップ2の下側に形成するようにしたので、接続および導通のための液状体の焼成処理によって熱硬化性樹脂からなる接着層6aも同時に硬化するので、フレキシブル基板1と半導体チップ2との間の接合および封止をより良好にすることができ、さらにアンダーフィルの使用により封止を行う場合などに比べ、硬化処理時間をなくすことで生産性を向上することができる。
Further, prior to the step of bonding the
(電子機器)
図6(a)は、本発明に係る電子機器の一例を示す斜視図である。この図に示す携帯電話1300は、筐体の内部或いは表示部1301に、前述の方法を用いて得られる回路基板を備えている。図中、符号1302は操作ボタン、符号1303は受話口、符号1304は送話口を示している。
図6(b)は、(a)に示す表示部1301の斜視構成図である。表示部1301は、液晶表示装置や有機EL表示装置からなる表示パネル1311の一辺端に、電子デバイス1312を実装した回路基板1313を接続してなる構成を備えている。そして、この回路基板1313には、本発明の実装方法を用いて電子デバイスを実装された回路基板が好適に用いられており、実装基板上に薄型に電子デバイスが実装されているので、携帯電話1300の薄型化、小型化を実現することができる。
(Electronics)
FIG. 6A is a perspective view showing an example of an electronic apparatus according to the present invention. A
FIG. 6B is a perspective configuration diagram of the
前記実施の形態の実装基板は、前記携帯電話に限らず、電子ブック、パーソナルコンピュータ、ディジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型あるいはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、タッチパネルを備えた機器等々、種々の電子機器に適用することができる。いずれの電子機器においても、本発明の実装基板を適用することで、薄型化、小型化を実現することができる。また、前記実施形態の実装基板は、液晶装置に限らず、有機EL装置、プラズマディスプレイ装置(PDP)、電界放出ディスプレイ(FED)等の電気光学装置などの電子機器の部品などとして好適に用いることができる。 The mounting board of the embodiment is not limited to the mobile phone, but an electronic book, a personal computer, a digital still camera, a liquid crystal television, a viewfinder type or a monitor direct-view type video tape recorder, a car navigation device, a pager, an electronic notebook, The present invention can be applied to various electronic devices such as a calculator, a word processor, a workstation, a video phone, a POS terminal, and a device equipped with a touch panel. In any electronic device, by using the mounting substrate of the present invention, it is possible to realize a reduction in thickness and size. In addition, the mounting substrate of the embodiment is not limited to the liquid crystal device, and is preferably used as a component of an electronic device such as an electro-optical device such as an organic EL device, a plasma display device (PDP), and a field emission display (FED). Can do.
1…フレキシブル基板、2…半導体チップ、4…金属配線、5A…接着層、5…リジット基板(支持体)、6…接着層、7…パッド、9…スロープ材、10…実装基板、11…搬送体、30…液滴吐出ヘッド、42…液滴、100…配線形成システム、110…固定装置、120…剥離装置、130…液滴吐出装置、140…膜硬化装置。
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記フレキシブル基板を支持体に固定する工程と、
前記フレキシブル基板と前記支持体とを一体的に搬送しかつ前記フレキシブル基板に対して所定の処理を行う工程と、を有することを特徴とする配線形成方法。 A method of forming wiring on a flexible substrate,
Fixing the flexible substrate to a support;
A wiring forming method comprising: transporting the flexible substrate and the support integrally and performing a predetermined process on the flexible substrate.
前記固定する工程は、接着層を介して前記フレキシブル基板を前記リジット基板に貼り付ける工程を含むことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の配線形成方法。 The support is a rigid substrate;
The wiring forming method according to claim 1, wherein the fixing step includes a step of attaching the flexible substrate to the rigid substrate through an adhesive layer.
前記フレキシブル基板を支持体に固定する固定装置と、
前記フレキシブル基板と前記支持体とを一体的に搬送しかつ前記フレキシブル基板に対して所定の処理を行う処理装置と、を備えることを特徴とする配線形成システム。 A system for forming wiring on a flexible substrate,
A fixing device for fixing the flexible substrate to a support;
A wiring forming system comprising: a processing device that integrally conveys the flexible substrate and the support and performs a predetermined process on the flexible substrate.
前記固定装置は、接着剤を介して前記フレキシブル基板を前記リジット基板に貼り付ける装置を含むことを特徴とする請求項8から請求項10のいずれかに記載の配線形成システム。 The support is a rigid substrate;
The wiring forming system according to any one of claims 8 to 10, wherein the fixing device includes a device for attaching the flexible substrate to the rigid substrate via an adhesive.
An electronic apparatus comprising a wiring formed using the wiring forming system according to claim 8.
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2004
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