JP2006179656A

JP2006179656A - フレキシブル回路

Info

Publication number: JP2006179656A
Application number: JP2004370861A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Asagiri; 智朝桐; Masayoshi Yamaguchi; 政義山口
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2004-12-22
Filing date: 2004-12-22
Publication date: 2006-07-06

Abstract

【課題】フレキシブル配線材に部品を実装して構成されるフレキシブル回路の配線材と部品との接合を強固にして耐衝撃性を高めると共に、曲げや反りに対しても強く、ファッション性を備えるように筐体がデザインされた電子機器にも適用できるようにする。
【解決手段】フレキシブル回路１は、フレキシブル配線材１０に部品２０を実装して構成される。フレキシブル配線材１０の導体１１ａと１１ｂの表面を銀めっきしてめっき層１２ａと１２ｂを形成する。めっき層の厚さをいずれも５００ナノメートル以下とし、表面の酸化防止効果によって、導体１１ａと端子２１ａを導電性接着剤３０ａにより、導体１１ｂと端子２１ｂを導電性接着剤３０ｂにより、それぞれ強固に接合する。
【選択図】図１

Description

本発明はフレキシブル回路に係り、特に電子機器に使用されるフレキシブル回路に関する。

電子機器の機能を実現する回路は、一般に、導体がパターンとして形成された配線板に搭載された回路部品（以下、単に部品という。）の端子が、配線板の導体とはんだ等により接合されて構成される。この接合を強固にして信頼性を高めるために、配線板の導体及び部品の端子の表面をめっき処理する技術が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２又は特許文献３参照。）。

上記の特許文献１に開示された技術は、配線板の導体、はんだ及び部品の端子の各表面に、連続的かつ一体的にめっき層を形成するようにしたものである。なお、めっきの材料としてはニッケル、金、銅、それらの複合又は銀が挙げられている。

特許文献２に開示された技術は、端子がバンプ電極として形成された半導体チップを配線板にフリップチップ接続する場合において、配線板の導体表面に膜厚１ミクロン以上の銀めっき層を形成するようにしたものである。

特許文献３に開示された技術は、集積回路チップのリードフレームの一部をはんだで、他の一部をパラジウムでめっきし、さらに両方とも銀めっきするようにしたものである。

これらの従来技術では、めっきの膜厚について検討している。例えば特許文献２［００１３］においては、配線板導体表面の銀めっきの膜厚が低過ぎると金バンプとの接合強度不足及びめっき皮膜のピンホールの問題を生ずることから、膜厚１ミクロン以上としている。一方、特許文献３［００１４］においては、加熱時に銀がはんだに完全に溶解するよう「十分に薄い」膜厚としている。
特許第２６５１６０８号公報（第１乃至第３ページ、第１図）特開２００１−２５０８８６号公報（第２、３ページ、図１）特開２００２−７６２２９号公報（第２乃至５ページ、図７）

配線板の導体表面をめっきすることによって表面の酸化が防止され、はんだによる接合の強度を高めることができる。従来はこの観点から、経験的に、薄い膜厚が必要であると考えられている。また、過度に膜厚が大きいと、はんだ接合の場合にはんだ内に銀が拡散してすずと銀の金属間化合物を形成し、接合強度を低下させる原因となる。

したがって、酸化防止の効果を損なわない範囲において膜厚を小さくすることができれば、金属間化合物の生成を抑制してはんだ接合強度の向上に寄与することができる。また、めっき工程の効率を上げ、生産性を高めることが期待される。

ところで、一般的な配線板の基材は、エポキシ系の樹脂、セラミック又は金属等である。従来多くの電子機器では、これらの基材に一定の厚みをもたせて、ある程度の剛性を有するように形成されたリジッド配線板が用いられてきた。

しかし、例えば携帯電話機のように落下時の衝撃吸収性が重視されると共に、曲面をなして筐体をデザインするようなファッション性が要求される用途においては、基材が柔軟であって機械的曲げや反りに強いフレキシブル配線板の利用が有効である。また、例えばフィルム状の材料からなるテープ等に導体を形成して回路の配線に用いてもよい。これらのフレキシブルな配線用の基材を、フレキシブル配線材と呼ぶものとする。

上述した携帯電話機のような用途では、小型化及び多機能化を両立させるため、フレキシブル配線材に部品を実装して構成されるフレキシブル回路の微細化が要求される。また、フレキシブル配線材はリジッド配線板に比べ加熱による変形を生じやすいことから、フレキシブル回路の各製造工程をできるだけ低温の条件で実現することが望ましい。

そこで、フレキシブル配線材と部品の端子との接合に非はんだ系の導電性接着剤を用いることができれば、はんだの場合より低温加熱で済み、かつ、はんだ接合に伴うフィレット（接合部分から裾を引くようにはみ出る部分）の問題がない（フィレットレス）ので、フレキシブル回路の微細化に好都合である。ここで導電性接着剤とは、熱硬化性樹脂に導電体粒子のフィラーを混入させた材料を導体間に充填して加熱することにより、導体間の接合及び電気的導通を可能にするものをいう。

この場合、フレキシブル配線材の導体表面のめっき膜厚については、はんだ接合の場合よりも低温で加熱するという条件に鑑み、さらに薄くすることが適切であると考えられる。

上述の特許文献１乃至特許文献３に開示された従来の技術は、はんだによる接合を基本とし、ある程度の膜厚でめっきされた金属（例えば銀）がはんだに十分溶解するだけの温度と時間をもって加熱する必要がある。したがって、基材の厚みが小さいフレキシブル配線材の場合には、熱に起因する変形を生じたりフィレットを生じて微細化を妨げたりしやすいという問題があった。

本発明は上記問題を解決するためになされたもので、フレキシブル配線材の熱による変形が抑えられ、微細化にも対応し得るフレキシブル回路を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のフレキシブル回路は、フレキシブル配線材の導体と部品の端子をはんだ又は導電性接着剤により接合して構成されるフレキシブル回路において、前記導体は、前記部品の端子と接合される表面が膜厚５００ナノメートル以下の金属でめっきされたことを特徴とする。

本発明によれば、フレキシブル配線材の導体又は部品の端子を構成する金属とはんだ又は導電性接着剤との接合を、薄いめっきを施して表面の酸化を防止することにより強化するので、小型かつ多機能が要求される用途においても接合の信頼性を高めることができる。特に導電性接着剤を用いる場合、熱によるフレキシブル配線材の変形を抑えると共に回路の微細化に適するという特徴を発揮させることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

以下、図１及び図２を参照して、本発明の実施例１を説明する。図１は、本発明の実施例１に係るフレキシブル回路の構成を接合個所の断面として表す図である。図中の１は、当該フレキシブル回路であり、フレキシブル配線材１０を用いて構成される。フレキシブル配線材１０の表面には、導体１１ａ及び導体１１ｂが設けられる。これらの導体１１ａ又は１１ｂは、フレキシブル配線材１０に含まれる他の導体パターンによってフレキシブル配線材１０の他の部分と接続されることがあるが、その図示は省略している。

導体１１ａの表面は膜厚５００ナノメートル以下のめっき層１２ａにより、銀めっきされている。また、導体１１ｂの表面も膜厚５００ナノメートル以下のめっき層１２ｂにより、銀めっきされている。なお、銀めっきは例えば化学反応によって銀と銅とを置換する置換めっき等の方法によって行うことができる。また、膜厚の測定は例えば蛍光Ｘ線装置等の分析装置を用いたり、断面を電子顕微鏡で観察したりする方法によって行うことができる。

フレキシブル配線材１０に部品２０が実装されて、フレキシブル回路１の一部を構成する。なお、フレキシブル回路１の他の部分を構成する部品２０以外の部品は、図示を省略する。部品２０は、端子２１ａ及び端子２１ｂを有する。

めっき層１２ａにより銀めっきされた導体１１ａの表面及び端子２１ａの表面は、導電性接着剤３０ａにより接合される。また、めっき層１２ｂにより銀めっきされた導体１１ｂの表面及び端子２１ｂの表面は、導電性接着剤３０ｂにより接合される。

導体１１ａの表面は、めっき層１２ａにより被覆されているから空気に直接触れずに済むので酸化が防止され、空気に直接触れる場合に比べ導電性接着剤３０ａとより強固に接合される。その結果、導体１１ａと端子２１ａの図中下側の表面との間の接合を強固にすることができる。

導体１１ｂの表面はめっき層１２ｂにより酸化が防止されるので、導電性接着剤３０ｂを介する端子２１ｂとの接合を同様にして強固にすることができる。特に銀めっきは、金めっきに比べると接合強度が高いという特徴がある。加えて、フレキシブル配線材は外部から加えられる機械的な衝撃を和らげる特徴を持つから、この場合の部品２０とフレキシブル配線材１０との間に樹脂を充填して機械的な接合強度を補うアンダーフィルと呼ばれる工程を省く（アンダーフィルレス化）ことができる。これらのことから、以上説明した方法はアンダーフィルレス化に適しているということができる。

図２は、アンダーフィルレス化されたフレキシブル回路の例を表す図である。図２においては、電子機器２に内蔵されたフレキシブル回路（フレキシブル配線材３及び部品４から構成される。）に対して、落下又は振動により縦横の衝撃が与えられる状態を模式的に表している。部品４はアンダーフィルレスの状態でフレキシブル配線材３に実装される。フレキシブル配線材３がいく分反った状態になっても、十分な接合強度が保たれ、電子機器２の信頼性が維持される。

以上の説明では導電性接着剤を用いるものとした。これははんだを用いる場合に比べ低温加熱で済み、フィレットレスの効果により回路の微細化に適するという利点を生かすためである。これらの点が特に問題にならない場合には、はんだを用いてもよい。

フレキシブル配線材１０は、導体層を片面のみに有するものでも、両面に有するものでもよく、また多層化されたものでもよい。やや剛性を保ったリジッドフレキシブルのものでもよく、テープキャリアと呼ばれるテープ状のものでもよい。部品２０は２端子のみ有するものに限らず、端子の数はいくつであってもよい。また、端子２１ａ、２１ｂの表面をめっきしてもよい。

めっき層３０ａ、３０ｂの金属は銀であるとしたが、酸化防止の効果が得られ、かつ、接合強度の点で問題がなければ銀に限る必要はなく、銀を含む合金、金若しくは金を含む合金、銅若しくは銅を含む合金、すず若しくはすずを含む合金、ニッケル若しくはニッケルを含む合金、アルミニウム若しくはアルミニウムを含む合金、鉛若しくは鉛を含む合金、インジウム若しくはインジウムを含む合金、又は白金若しくは白金を含む合金から選択することができる。

本発明の実施例１によれば、フレキシブル配線板への部品の実装及び接合を、接合表面を膜厚５００ナノメートル以下でめっきして酸化を防止することにより強化し、熱による変形が少なく微細化に適したフレキシブル回路を実現することができる。

以下、図３を参照して、本発明の実施例２を説明する。図３は、本発明の実施例２に係るフレキシブル回路の製造工程の例を表す図である。この製造方法は、リールトゥーリール法と呼ばれる。図中の３１はフレキシブル配線材であり、送り出しリール３２から送り出されて巻き取りリール３３に巻き取られるまでの間に、図示された工程を経て部品３４が実装される。なお図３は、図中の左から右へ向かってフレキシブル配線材３１が送られると共に時間が推移するものとして表している。

最初に印刷工程において、フレキシブル配線材３１に導体３５が印刷される。導体３５の表面には、実施例１で説明したように膜厚５００ナノメートル以下の銀めっきが施される。この導体３５は、次の印刷検査工程において検査される。部品マウント工程において部品３４が実装される。

リフロー工程において、部品３４の端子と導体３５がはんだリフローにより接合される。上述した銀めっきの効果により表面の酸化が防止されるので、強固に接合することができる。

このようにして構成されたフレキシブル回路は、実装検査工程において検査され、不良選別工程において不良個所の打ち抜き又はマーキングがされた後、巻き取りリール３３に巻き取られる。フレキシブル配線材３１が巻き取られた状態においても、実施例１において説明した銀めっきの効果により、部品３４との接合を安定して維持することができる。

本発明の実施例２によれば、リールトゥーリール法により製造されるフレキシブル回路においても、部品実装及び接合の強度を維持することができる。

以下、図４を参照して、本発明の実施例３を説明する。図４は、本発明の実施例３に係るフレキシブル回路の製造工程の例において、導電性接着剤の熱硬化プロセスを表す図である。図中の４０はオーブンであり、窒素雰囲気にした内部にフレキシブル配線材４１上に形成されたフレキシブル回路を収容して加熱することができる。当該フレキシブル回路は、部品４２及びその他の符号を付していない部品を構成に含む。部品４２は、実施例１において説明した方法により、その端子が導電性接着剤４３ａ及び４３ｂによってフレキシブル配線材４１の導体と接合される。

なお、オーブン４０には他のフレキシブル回路も収容されているが、説明は繰り返しになるので省略する。導電性接着剤を用いる場合には、実施例２で説明したはんだリフロー工程に代えて、このようなオーブンによる熱硬化プロセスを用いることができる。

本発明の実施例３によれば、オーブンによる熱硬化プロセスを含む製法により製造されるフレキシブル回路においても、部品実装及び接合の強度を維持することができる。なお、この他のフレキシブル回路の製法としては、熱圧着、超音波圧着、フリップチップ、ワイヤボンディング等がある。いずれの製法においても、本発明を適用することができる。

本発明の実施例１に係るフレキシブル回路の構成を表す図。実施例１に係るフレキシブル回路に対する衝撃の状態を模式的に表す図。本発明の実施例２に係るフレキシブル回路の製造工程の例を表す図。本発明の実施例３に係るフレキシブル回路の製造工程の例における導電性接着剤の熱硬化プロセスを表す図。

符号の説明

１フレキシブル回路
２電子機器
３、１０、３１、４１フレキシブル配線材
４、２０、３４、４２部品
１１ａ、１１ｂ、３５導体
１２ａ、１２ｂめっき層
２１ａ、２１ｂ端子
３０ａ、３０ｂ、４３ａ、４３ｂ導電性接着剤
３２送り出しリール
３３巻き取りリール
４０オーブン

Claims

フレキシブル配線材の導体と部品の端子とがはんだ又は導電性接着剤により接合されて構成されるフレキシブル回路において、
前記導体は、前記部品の端子と接合される表面が膜厚５００ナノメートル以下の金属でめっきされたことを特徴とするフレキシブル回路。
前記金属は銀又は銀を含む合金であることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル回路。
前記金属は、金若しくは金を含む合金、銅若しくは銅を含む合金、すず若しくはすずを含む合金、ニッケル若しくはニッケルを含む合金、アルミニウム若しくはアルミニウムを含む合金、鉛若しくは鉛を含む合金、インジウム若しくはインジウムを含む合金、又は白金若しくは白金を含む合金であることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル回路。