JP2010021400A - 放熱特性に優れたプリント配線基板 - Google Patents

Abstract

【課題】複雑な製造工程を経ることなく、容易に製造されるとともに、電子部品を実装した場合、電子部品から発生する熱を効率的に放出できるプリント配線基板を提供すること。
【解決手段】本発明のプリント配線基板は、絶縁基板と、絶縁基板の少なくとも一面に形成された導電性金属層とを有し、かつ、絶縁基板の少なくとも一面に形成された導電性金属層の少なくとも一面に、外側端部が入力側アウターリードおよび出力側アウターリードからなるアウターリード部であり、内側端部が電子部品を実装するための入力側インナーリードおよび出力側インナーリードからなるインナーリード部である多数の配線パターンが形成され、電子部品が実装される電子部品実装予定領域に、プリント配線基板の表裏面を貫通する金属貫通柱が、電子部品が実装された場合、電子部品と当接部を介して当接するように挿嵌されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、放熱特性に優れたプリント配線基板およびそれを用いた半導体装置ならびに発光ダイオード装置に関し、特に、電子部品を実装して通電した際に電子部品から発生する熱を、金属貫通柱を介して効率的に放出することができる、放熱特性に優れたプリント配線基板および、それを備えた半導体装置ならびに発光ダイオード装置に関する。

周知のように、ＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープおよびＣＯＦ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｆｉｌｍ）等のテープキャリアパッケージは、駆動用ドライバーＩＣ等の電子部品が実装されて、液晶テレビ、表面伝導型電子放出素子ディスプレイ（ＳＥＤ）、プラズマディスプレイおよび有機ＥＬテレビ等の表示装置や発光ダイオードを使用した発光モジュール等に使用されている。しかし、これらの表示装置や発光モジュールにおいては、大容量の電流が通電されることにより電子部品から熱が発生してしまい、この熱は装置の故障や誤作動を引き起こす原因となっている。

一方で、昨今の表示装置や発光モジュール等の小型化が進む状況下において、プリント配線基板のファインピッチ化が求められており、プリント配線基板上の配線パターン（導体線）の厚さがより薄く、線幅がより細くなる傾向にある。

この配線パターンは、熱伝導性が高く、電子部品から発生した熱を基板外部へ放出する機能を有しているが、このようなファインピッチ化に伴い、配線パターンからの放熱効率が著しく低下し、放熱効率を向上させることが課題となっている。

そこで、以下に例示するように、放熱プレート、スルーホール、内層回路や最外層回路、放熱用金属板等の放熱手段を介して、放熱させることができるプリント配線基板が提案されている。

特許文献１（特開２００１−２８４７４８号公報）には、アルミニウムや鉄製などの放熱プレートを有する電子部品が基板の表面に面実装され、さらに基板の裏面側で、電子部品に対応する位置に、放熱手段を貼り合わせ、この放熱プレートおよび放熱手段を介して放熱を行うプリント配線基板が開示されている。

特許文献２（特開平５−３４３８２１号公報）には、電子部品が実装される部品接続用導体パターン部が対向する空隙部に設けられた放熱用ランド部および放熱用ランド部内に設けられたスルーホールを介して放熱することができるプリント配線基板が開示されている。

特許文献３（特開平１１−２７４６６９号公報）には、両面または多層プリント配線板にあって、基板端部に露出した内層回路（スルーホールに相当）や最外層回路を通じて放熱を行い、また基板端部に形成された回路、この内層回路や最外層回路を介して放熱を行うことを特徴とするプリント配線板が開示されている。

特許文献４（特開平７−２３５７３７号公報）では、基材に穿設された開口と、開口内に挿嵌された放熱用金属板を有し、この放熱用金属板を介して放熱を行うことができるプリント配線基板が開示されている。

しかしながら、これらの特許文献１〜３に開示されたプリント配線基板は、スルーホー
ルを介しての熱伝導であるために、製造時において、露光・現像・エッチング等の工程が必要となることから、製造工程が煩雑になるとともに、コストアップの原因にもなる。また、スルーホールの壁面に積層された薄いメッキ銅を介した熱伝導であるために、放熱効率に依然として改善の余地があった。

また、特許文献４に開示されたプリント配線基板は、板状の放熱手段を有しているために、フレキシブルタイプのプリント配線基板に適用した場合、折り曲げが困難であり、曲げる位置は、上述の放熱手段を避けなければならないために、設計自由度が著しく制約されてしまう。また、放熱手段の形状、硬さおよび厚さにもよるが、一般に折り曲げが困難であり、放熱手段の重量が比較的大きいために、リジッドタイプであるＰＣＢのような平坦な基板への適用に限定される。

このように、製造が容易であるとともに、配線基板の小型化（ファインピッチ化）と、放熱特性との両立に関しては、依然として改善の余地があった。
特開２００１−２８４７４８号公報 特開平５−３４３８２１号公報 特開平１１−２７４６６９号公報 特開平７−２３５７３７号公報

本発明は、複雑な製造工程を経ることなく、容易に製造されるとともに、電子部品を実装した場合、電子部品から発生する熱を効率的に放出できるプリント配線基板を提供することを目的とする。

本発明のプリント配線基板は、絶縁基板と、当該絶縁基板の少なくとも一面に形成された導電性金属層とを有し、かつ、該絶縁基板の少なくとも一面に形成された導電性金属層の少なくとも一面に、外側端部が入力側アウターリードおよび出力側アウターリードからなるアウターリード部であり、内側端部が電子部品を実装するための入力側インナーリードおよび出力側インナーリードからなるインナーリード部である多数の配線パターンが形成されたプリント配線基板であって、該電子部品が実装される電子部品実装予定領域に、該プリント配線基板の表裏面を貫通する金属貫通柱が、電子部品が実装された場合、当該電子部品と当接部を介して当接するように挿嵌されていることを特徴とする。

また、上記金属貫通柱の直径が５ｍｍ以下である無酸素銅貫通柱であることが好ましい。
また、上記金属貫通柱が、実装される電子部品と電気的に絶縁状態にあることが好ましい。

また、前記金属貫通柱の上端部が、電子部品実装予定領域における電子部品の導通バンプが載置される位置に形成され、導通状態にあることが好ましい。
また、上記金属貫通柱の上端部および下端部が、かしめられてプリント配線基板に形成された貫通孔に挿嵌されていることが好ましい。

また、上記金属貫通柱の上端部および下端部が、かしめられてプリント配線基板に形成された貫通孔に挿嵌された後に、メッキ処理が施されていることが好ましい。
また、半導体素子が、上記プリント配線基板のインナーリード部に電気的に接続されるとともに、当該半導体素子が、金属貫通柱に当接されている半導体装置であって、
通電により半導体素子から発生した熱が、当該半導体素子に当接された金属貫通柱を介
して外部に排熱される半導体装置とすることが好ましい。

また、上記半導体装置を有する表示装置であって、当該半導体装置の出力側アウターリードと、表示手段に形成された透明電極との間に異方導電性接着剤により電気的に接続されるとともに、入力側アウターリードと、表示手段を駆動させるための電子部品回路とが電気的に接続され、かつ、当該金属貫通柱が、半導体素子と当接していない端部にて、放熱用金属板に当接しており、半導体素子から発生した熱を、金属貫通柱を介して当該放熱用金属板から外部へ排熱できる表示装置とすることが好ましい。

また、発光ダイオードが、上記プリント配線基板のインナーリード部に電気的に接続されるとともに、当該発光ダイオードが、金属貫通柱に当接されている発光ダイオード装置であって、通電により発光ダイオードから発生した熱が、当該発光ダイオードに当接された金属貫通柱を介して外部に排熱される発光ダイオード装置とすることが好ましい。

また、上記発光ダイオード装置を、凹部を有するリフレクタの底部に設置し、発光ダイオード装置を有する筐体に、蛍光体を含むバッファー材を充填してバッファー層を形成し、当該バッファー層上に、バッファー剤を封止するための封止剤を充填して封止層を形成し、当該バッファー層上に、発光ダイオードから発せられた光の拡散を抑制するための樹脂レンズ層が設置されてなる発光ダイオードモジュールとすることが好ましい。

本発明のプリント配線基板によれば、複雑な製造工程を経ることなく、容易に製造されるとともに、電子部品を実装して通電した場合でも、電子部品から発生した熱を、金属貫通柱を介してプリント配線基板の外部へ効率よく放出させることができる。

次に本発明のプリント配線基板について具体的に説明する。
本発明のプリント配線基板Ａは、図１（ａ）に示すように、絶縁基板１０と、絶縁基板１０の少なくとも一面に形成された導電性金属層１２とを有し、かつ、絶縁基板１０の少なくとも一面に形成された導電性金属層１２の少なくとも一面に、外側端部が入力側アウターリードおよび出力側アウターリードからなるアウターリード部であり、内側端部が電子部品を実装するための入力側インナーリードおよび出力側インナーリードからなるインナーリード部である多数の配線パターンが形成され、プリント配線基板Ａの表裏面を貫通する金属貫通柱Ｅが挿嵌されている。

かかる金属貫通柱Ｅは、図１（ｂ）に示すように電子部品実装予定領域Ｃに、電子部品Ｄが実装された場合、当接部Ｆを介して、実装された電子部品Ｄと、当接するように挿嵌されている。

ここで、金属貫通柱Ｅは、電子部品実装予定領域Ｃの導通バンプ１１が載置される位置でない領域（インナーリードエリアでない電子部品実装予定域）に形成されていてもよく、図１（ｃ）〜（ｄ）に示すように、金属貫通柱Ｅが、放熱とともに配線パターンとして機能するように電子部品実装予定領域Ｃの内、導通バンプ１１が載置される位置（インナーリードエリア）に形成されていてもよい。この場合、電子部品と金属貫通柱を当接する際に介在する当接部は、導通バンプであり、電子部品に導通を確保するとともに、電子部品を金属貫通柱に当接させて電子部品から生じる熱を排熱する機能を有する。

なお、より効率的な排熱を発揮するために、図１（ａ）〜（ｄ）に示すように、プリント配線基板の裏面（電子部品が実装されない面）に、放熱板や放熱フィン等の放熱部材１４が形成され、放熱部材１４に金属貫通柱Ｅが当接されていることが好ましい。

このような本願発明のプリント配線基板は、例えば図２に示されるように、絶縁基板１０の表面に形成された導電性金属層１２を所望の形状にエッチングすることで配線パターンを形成し、この配線パターンを形成する前に、金属貫通柱Ｅを基板内に挿嵌することによって製造される。

以下、各工程の説明に沿って、本発明のプリント配線基板について説明する。
まず、図２（ａ）に示すような絶縁基板１０は、プリント配線基板の目的に応じて、硬質性絶縁基板（リジッドタイプ）であってもよいし、可撓性絶縁基板（フレキシブルタイプ）であってもよい。

また、絶縁基板１０を構成する合成樹脂としては、十分な絶縁性を有する限り、特に限定されるものではなく、例えば、ポリイミドフィルム、ポリアミドイミドフィルム、ポリエステル、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルイミドおよび液晶ポリマー等を挙げることできる。

また、絶縁基板１０を構成する合成樹脂をポリイミドとした場合、ピロメリット酸２無水物と芳香族ジアミンとから合成される全芳香族ポリイミド、ビフェニルテトラカルボン酸２無水物と芳香族ジアミンとから合成されるビフェニル骨格を有する全芳香族ポリイミドを挙げることができる。特に本発明ではビフェニル骨格を有する全芳香族ポリイミド（例；商品名：ユーピレックス、宇部興産（株）製）が好ましく使用される。

このような絶縁基板１０の平均厚さは、通常は８〜５０μｍであり、１６〜４０μｍ程度であることが好ましい。
ただし、このような厚さのポリイミド製の絶縁基板（ポリイミドフィルム）を用いる場合には、単独でハンドリングすることが困難になることがあるために、ポリイミドフィルムの裏面側（配線パターンが形成される面と反対の面）に補強フィルムとしてＰＥＴフィルムを剥離可能に積層した複合基板フィルムを用いることもできる。なお、このような補強フィルムは、ＰＥＴフィルムの他に、例えば支持体用ポリイミドフィルム、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）以外のポリエステルフィルムを剥離可能に貼着して使用することができる。

上記図２（ａ）に示した絶縁基板１０の少なくとも一面に、図２（ｂ）に示すように、銅あるいは銅合金等の導電性金属からなる導電性金属層１２を形成する。ここで、プリント配線基板にファインパターンを形成するためには、３〜７０μｍ、好ましくは、９〜１２μｍとするのが望ましい。

この導電性金属層１２は、蒸着法、昇華−堆積法、電解メッキ法、無電解メッキ法など種々の方法で形成することができる。
また、上記の手法によって絶縁基板に導電性金属層１２を形成させる代わりに、銅箔の一方の表面にポリイミド前駆体溶液を塗布した後に、乾燥および硬化させて絶縁基板層１２を形成し、さらに絶縁基板面に導電性金属層１２を形成することもできる。なお、銅箔の一方の表面に導電性金属層を有する積層体として市販されている積層体（商品名：エスパネックス、新日鉄化学（株））を使用し、絶縁基材１０面に導電性金属層１２を形成することもできる。

さらに、導電性金属層１２を形成するにあたり、絶縁基板１０の表面にシード層、導電性金属層を順次形成してもよい。ここで、シード層とは、通常は、ニッケル、クロム、銅などのシード金属のスパッタリング層であり、その厚さは通常は２０〜３００Ａの範囲内、好ましくは３０〜２５０Ａの範囲内にある。このシード層の表面には導電性金属からな
る導電性金属層２０が形成されており、この導電性金属層１２の厚さは通常は０．１〜２μｍ、好ましくは０．１〜１．５μｍの範囲内にある。

このような絶縁基板およびシード層を有する基板としては、エスパーフレックス（商品名：住友金属鉱山（株））、ダイヤファイン（商品名：三菱伸銅（株））、マキナス（商品名：日鉱金属株式会社）が挙げられる。

この導電性金属層１２を形成する導電性金属は、配線パターンを形成する金属と同一であってもよいし、異なっていてもよい。また、導電性金属層１２を形成する金属と、配線パターンを形成する金属とが同一である場合、導電性金属層１２は配線パターンに一体化されてしまい、両者の境界を識別することができなくなることもある。ここで導電性金属層１２を形成する金属としては、銅あるいは銅合金を挙げることができる。

なお、金属貫通柱Ｅの挿嵌手段については後述するが、導電性金属層１２を絶縁基材１０に形成した後に、金属貫通柱Ｅを挿嵌してもよい。
次に、図２（ｃ）に示すように、パンチング等によって、導電性金属層１２および絶縁基板１０を貫通して、スプロケットホール１６を形成する。

また、スプロケットホール１６は、絶縁基板１０に導電性金属層１２を形成する前に、予め絶縁基板１０に形成されていてもよい。
上記のようにシード層および導電性金属層１２をスパッタリング法で製造する場合、スパッタリング面積がある程度広い方が有利であるので、形成しようとするプリント配線基板の幅よりも幅の広い絶縁基板１０を用いてスパッタリングを行った後、所定の幅になるようにスリットすることが好ましい。

次に、図２（ｄ）に示すように、スプロケットホール１６内に位置決めピンを挿入して、絶縁基板１０の位置決めを行うことにより、絶縁基板１０の所望の位置に金属貫通柱Ｅを精度よく挿嵌することができる。

ここで、金属貫通柱Ｅの材質は、熱伝導性および耐熱特性に優れた金属種であることが好ましく、例えば、無酸素銅、リン脱酸銅、タフピッチ銅とすることがさらに好ましく、無酸素銅であることが特に好ましい。

ここで無酸素銅とは水素脆化を防ぐために酸素の含有量を０．００５％以下にしたものを言う。無酸素銅は、ＯＦＨＣ（ｏｘｙｇｅｎ ｆｒｅｅ ｈｉｇｈ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ｃｏｐｐｅｒ）とも称され、真空溶解炉や還元雰囲気の誘導炉等で製造できる。なお、無酸素銅製の金属貫通柱は、圧延された後、アニール処理されていることが好ましい。

リン脱酸銅とは、酸素含有量が極端に低い銅で、酸素をＰ₂Ｏ₅などの酸化物として脱酸し、僅かにリンが残った銅をいう。
タフピッチ銅とは、Ｃｕ₂Ｏとして微量（０．０２〜０．０５％）の酸素を含んだ銅で
、電気銅を反射炉で融解精製して酸素を０．０２％程度残し、Ａｓ、Ｓｂ及びＰなどの不純物を酸化物として固溶体外に出した精製銅を言う。

また、プリント配線基板に挿嵌される金属貫通柱Ｅの直径は、電子部品が発する熱量にもよるが、フレキシブル基板に適用した場合における折り曲げの自由度を考慮すると、５ｍｍ以下であることが好ましく、０．０４〜１．０ｍｍの範囲であることがさらに好ましい。

また、金属貫通柱Ｅをプリント配線基板中に挿嵌する方法としては、例えば、特開２００２−３４４１０１号公報にて示されるような、電子部品実装予定領域にドリル、レーザー光、パンチング装置等を用いてスルーホールを形成した後、パンチングプレス機およびパンチング金型を用いて、フィルム状の金属（インプラント金属材）をパンチングして、スルーホール内部に金属を充填し、金属貫通柱Ｅをプリント配線基板に挿嵌する方法が好ましい。この場合、プリント配線基板内に形成された金属貫通柱Ｅの直径は、特に限定されるものではないが、通常、４０〜３００μｍであり、５０〜２００μｍとすることが好ましい。

また、特開２００３−１９７６９４号公報で示されるような、ピンを備えたインプラント金型を用いて、インプラント用孔をピンによって穿設して基板にインプラント用孔を形成した後、インプラント金属材をパンチングによってインプラント用孔に金属を充填して金属貫通柱Ｅをプリント配線基板に挿嵌する方法も好ましい。この場合、プリント配線基板内に形成された金属貫通柱Ｅの直径は、特に限定されるものではないが、通常、４０〜２００μｍであり、６０〜１５０μｍとすることが好ましい。

また、製造工程において金属貫通柱Ｅの脱落やズレを防ぐことができることから、プリント配線基板内に挿嵌された金属貫通柱Ｅの上端部および下端部が、さらに、プレス機械等によって、かしめられていることが好ましい。

なお、金属貫通柱Ｅの上端部および下端部を、プレス機械等によって、かしめることなく、後工程のメッキ処理によって、導電性金属層１２に金属貫通柱Ｅを固定してもよい。
また、金属貫通柱Ｅと絶縁基板１０上の導電性金属層１２（電解銅箔界面）との接続性や密着性を向上させるために、プリント配線基板中に金属貫通柱Ｅを形成した後に、さらに、その上に、銅電気メッキ処理（かぶせメッキ処理）を施すことも好ましい。

ここで、銅電気メッキに使用するメッキ液については、特に限定されないが、硫酸銅メッキ液（例えば、ＣｕＳＯ₄／５Ｈ₂Ｏ；６０ｇ／Ｌ、硫酸、１９０ｇ／Ｌ：ロームアンドハース社製）を用いることが好ましい。このメッキ液を使用した場合、例えば、電流密度（Ｄｋ）が１．６Ａ／ｄｍ²（２５℃）、処理時間６分のメッキ条件で基材両面に２μｍ
の厚さの銅を積層することができる。

なお、金属貫通柱が電子部品の導通バンプ１１（インナーリード）と当接している態様を除いては、電気的接続信頼性は要求されないので、メッキ処理時間を３分程度に短縮してもよい。

また、プリント配線基板中に挿嵌された金属貫通柱４の上端部と下端部を、かしめることによって、金属貫通柱が強固に挿嵌されていると判断できる場合は、銅メッキ処理は省略してもよい。

また、プリント配線基板の配線パターンの線幅が２０μｍ以下のファインピッチ対応の配線基板を製造するにあたり、例えば、配線パターン側の銅層を３μｍ程度の薄い厚さとし、裏面を８μｍとした２メタルスパッタ基材を用いる場合には、金属貫通柱を挿嵌した後、同様の厚さまでにメッキすることが好ましい。

次に、図２（ｅ）〜（ｊ）に示されるように、一般的なフォトリソグラフィー法を用いて、導電性金属層１２を選択的にエッチングして配線パターンを形成する。
まず、図２（ｅ）に示すように配線パターンが形成される領域に亘って、例えば、ネガ型フォトレジスト材料をラミネートして感光性樹脂層１８を形成する。このとき、ポジ型液状フォトレジスト材料を用いてもよい。

感光性樹脂と溶媒とからなる液状樹脂組成物を塗布して形成する場合、トンネル型加熱炉等の公知の乾燥手段により、溶媒成分を除去して乾燥硬化させることができる。一方、ネガ型フォトレジストが塗布されたドライフィルムをラミネートして感光性樹脂層１８を形成する場合、溶剤の除去時間等を必要とせず、効率よく感光性樹脂層１８を形成することができる。

感光性樹脂層１８の厚さは、形成しようとする配線パターンの厚さに合わせて適宜設定することができるが、乾燥厚さで通常は２〜２５μｍ、好ましくは４〜２０μｍの範囲内にある。

感光性樹脂層１８を形成した後、図２（ｆ）に示すように、スプロケットホール１６内に位置決めピンを挿入して絶縁基板１０の位置決めを行い、上記のようにして形成された感光性樹脂層１８の表面に所定の回路を描画したフォトマスク２０を配置して光源から照射光２２を照射して、感光性樹脂層１８を形成する感光性樹脂を露光・イメージングする。

ここで露光に用いる照射光２２は、比較的波長の短い光、例えば紫外線を用いることにより、よりシャープに感光することができる。紫外線を使用して露光する場合、照射する紫外線量は、用いる感光性樹脂によって異なるが、通常は、５０〜３０００ｍＪ／ｃｍ²
、好ましくは８０〜２５００ｍＪ／ｃｍ²の範囲内にある。このような照射線量の紫外線
を照射することにより、予定している部分の感光性樹脂を確実に光化学変化させることができる。

このように露光して感光性樹脂を光化学変化させた後、例えばアルカリ金属の炭酸塩の水溶液などにより現像すると、図２（ｇ）に示すように、感光性樹脂の非溶解層（マスキング材）１８ａが残存して、導電性金属層１２の表面に所望の配線パターン（感光性樹脂の非溶解層からなる所定のパターン）が形成されるようになる。

次に、こうして形成された感光性樹脂の非溶解層からなる所定のパターンをマスキング材として、このマスキング材によって被覆されていない導電性金属層１２を選択的にエッチング液で溶解して除去する（図２（ｈ））。ここで使用することができるエッチング液としては、過硫酸カリウム（Ｋ₂Ｓ₂Ｏ₈）を主成分として例えば１００〜２００ｇ／リッ
トルの濃度で含有するエッチング液や塩化第２銅エッチング液が挙げられる。

さらに、図２（ｉ）に示すように、感光性樹脂の非溶解層からなる所定のパターンからなるマスキング材１８ａを、アルカリ金属水酸化物等のアルカリ成分を含有する剥離剤にて溶解除去することにより、配線パターンを形成する。ここで、使用する剥離剤として、水酸化ナトリウム水溶液のようなアルカリ水溶液である。

最後に、図２（ｊ）で示すように、インナーリードおよびアウターリードが露出するようにソルダーレジスト層２４を形成する。ここで形成されるソルダーレジスト層の平均厚さは、特に限定されないが、通常５〜４５μｍの厚さの範囲内にある。

このようなソルダーレジスト層２４は、上述のようにソルダーレジストインキをスクリーンマスクを用いて塗布することにより形成することもできるし、予め所定の形状に打ち抜いたソルダーレジストフィルムを貼着することにより形成することもできる。

また、ソルダーレジスト層２４を形成することなく、配線パターン全体に薄いメッキ層を形成した後、上述の方法に従って、ソルダーレジスト層２４を形成し、ソルダーレジス
ト層２４から露出したインナーリードおよびアウターリードの表面に改めてメッキ処理をしてもよい。

ここで行われるメッキ処理の例としては、錫メッキ処理、ニッケルメッキ処理、金メッキ処理、ニッケル−金メッキ処理、半田メッキ処理、鉛フリー半田メッキ処理、銀メッキ処理など種々のメッキ処理を挙げることができる。特に、電子部品実装領域において、導通バンプが金導通バンプである場合には、金と共晶物を形成して導通バンプとインナーリードとの間で確実な電気的接続を形成するために、錫メッキ層を形成することが好ましい。また、メッキ層は、単層である必要はなく、同一の金属からなる多層メッキ層であってもよいし、異なる金属が積層された異種金属多層メッキ層であってもよい。

なお、図２において、当接部は省略されているが、かかる当接部は、通常、ソルダーレジスト層の形成後あるいは電子部品を実装する直前に形成される。
また、当接部の材質は、電子部品からの熱が金属貫通柱を通って、基板外部に排熱されるように、電子部品と金属貫通柱との間に設けられるものであって、熱伝導性があるものであれば、特に材質などが限定されるものではなく、プリント配線基板に挿嵌された金属貫通柱Ｅの位置、電子部品の形態や実装する際の接続条件等に応じて、適宜、当接部の電気的特性を、絶縁性にしたり、導電性にしたりすることができる。

例えば、電子部品本体が絶縁物質で被覆されているパッケージチップである場合、より放熱性が向上する観点から、当接部Ｆとしては、金、銀、銅、ニッケル、カーボンブラック、グラファイト等の熱伝導性に優れるフィラーを含む粘着剤やテープ等が使用されることが好ましい。

一方、実装する電子部品が裏面に電極を有するベアチップの場合、通電の際に金属貫通柱Ｅに電流が流入して、ショートが発生することを防ぐために、金属貫通柱Ｅが、実装される電子部品と電気的に絶縁状態で当接されていることが好ましい。例えば、金属貫通柱と電子部品を接続する当接部Ｆとして、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、アルミナ等の絶縁性を有する熱伝導性フィラーを含む粘着テープや粘着剤が使用されることが好ましい。

このような、粘着テープとしては、古河電気工業（株）社製のエフコＴＭシートの各種グレードが挙げられ、粘着剤としては、湿気硬化型放熱樹脂であるスリーボンド（株）社製のスリーボンド２９５５や、プラズマ酸化処理された窒化アルミニウムとビスフェノール型エポキシ樹脂と酸無水物を含む高熱伝導半導体封止剤（例えば、ナミックス（株）社製）等が挙げられる。

また、図１（ｃ）〜（ｄ）に示したように、金属貫通柱Ｅが、当接部Ｆを介して、電子部品の導通バンプ１１（インナーリードエリア）と当接して、放熱機能とともに導電機能を担っている場合においては、導電特性を付与するとともに、より放熱性が向上する観点から、当接部Ｆにおいて、導通バンプ１１と金属貫通柱Ｅが、銀粒子、銅粒子、ニッケル粒子を含む導電性接着剤を介して接合されてもよく、当接部として導通バンプと金属貫通柱が接合されるように金錫共晶物が形成されていることが好ましい。

具体的には、電子部品Ｄの実装するにあたり、絶縁基板１０の下面からボンディングツールを当接して、加熱しながら加圧し、さらに必要により超音波をかけることにより、たとえば電子部品の導通バンプが金導通バンプであり、金属貫通柱の上端部に位置する当接部表面に錫メッキが施されている場合、加熱・加圧によって、当接部として金錫共晶物を生成することができる。このように、当接部を金錫共晶物として、電子部品の導通バンプと金属貫通柱を接合することによって、導通バンプと電子部品と金属貫通柱との間の電気
的接続信頼性を高く形成することができる。

このような本発明のプリント配線基板に、半導体素子を実装して半導体装置とすることが好ましい。このような半導体装置によれば、通電した場合でも、半導体素子から発生する熱を効率的に、金属貫通柱を介してプリント配線基板外部に排熱することができ、熱による故障の発生を低減することができる。

同様に、図３（ａ）に示すように、本発明のプリント配線基板に、例えば高熱伝導性粘着剤３６および金ワイヤ３６´を介して発光ダイオード２６を電気的に接続してなる発光ダイオード装置Ｇとすることも好ましい。このような発光ダイオード装置を形成することにより、通電した場合において、発光ダイオード２６から発生する熱を効率的に、金属貫通柱Ｅを介してプリント配線基板外部に排熱することが可能になる。

また、図３（ｂ）〜（ｃ）に示すように、上記の発光ダイオード装置Ｇを、凹部を有するリフレクタ２８の底部に高熱伝導性絶縁シート３７等で設置し、かかるリフレクタ２８に、蛍光体３０を含むバッファー材３２を充填してバッファー層３４を形成し、かかるバッファー層３４上に、バッファー層を封止するための封止剤を充填して封止層３８を形成し、さらに当該封止層３８上に、発光ダイオード２６から発せられた光の拡散を抑制するための樹脂レンズ４０が設置されてなる発光ダイオードモジュールＨとすることも好ましい。また、絶縁基板１０面に放熱用金属板４４が貼着されていることが好ましい。

このような発光ダイオードモジュールは、モジュール外部へ排熱を効率的にできるとともに、熱による故障の頻度を低減することができる。
図４は、本発明の半導体装置Ｂを、表示手段４３を駆動させるための半導体として使用する例を示すものである。

すなわち、図４において、本発明の半導体装置Ｂは、入力側アウターリード４５ａと入力手段４１に形成された電極とが電気的接合が形成できるように配置され、通常の場合は、異方導電接着される。こうして入力側アウターリード４５ａに入力された電気信号は、配線パターンから入力側インナーリード４５ｂを経て電子部品Ｄに供給される。この電子部品Ｄに入力された電子信号は、電子部品Ｄ内で処理されることにより、電子部品Ｄは発熱する。

筺体４２の内面には放熱用金属板４４が配置されており、この放熱用金属板４４に、プリント配線基板内に挿嵌された金属貫通柱Ｅが、電子部品Ｄが実装されていない面で当接部を介して接触している。ここで、電子部品Ｄにより発生した熱は、電子部品から当接部、金属貫通柱Ｅを経て、放熱用金属板４４に達し、この放熱用金属板から表示装置外部へと排熱される。

また、表示装置内の筐体４２においては、より放熱効率が良い部分にまで延設されており、電子部品Ｄとの接触により集熱した熱を例えば放熱効率のよい、表示装置裏面の上部などで放熱する。

また、電子部品Ｄで処理された電気信号は、出力側インナーリード４６ａを通って配線パターンを介して出力側アウターリード４６ｂに到達し、この電気信号は、出力側アウターリード４６ｂと表示手段４３に形成されたＩＴＯ等の透明電極を、例えば異方導電接着することによって接続して表示手段４３に導入して、この表示装置Ｉを制御する。

表示手段４３には通常は４０万〜５００万画素のピクセルが形成されており、表示手段４３の各ピクセルは、表示装置Ｉの底部縁の筺体内、および、側部縁の筺体内に配置され
た本発明の半導体装置Ｂによって制御されている。

また、放熱用金属板４４を用いないで、電子部品が実装されていない面で筐体４２に高熱伝導性シートを介して接触させてもよい。この場合、高熱伝導性シートと、電子部品あるいは筐体との間に空気が入らないように接触させることが好ましい。

なお、上記本発明のプリント配線基板、半導体装置、表示装置の説明において、特に必要にない個所では、ソルダーレジスト層、メッキ層などは省略して図示している。
また、上述のような、本願発明の半導体装置を有する表示装置Ｉの例としては、液晶テレビ、表面伝導型電子放出素子ディスプレイ（ＳＥＤ）、プラズマディスプレイおよび有機ＥＬテレビ等が挙げられる。

このように本発明のフレキシブル配線基板を用いることにより、電子部品から発生した熱は、金属貫通柱を通って電子部品が実装されていない面に移行し、さらに、放熱板や高熱伝導シートを介して、表示装置外部へ効率的に放熱されることができる。このために、表示装置を駆動させる電子部品近傍の温度を、従来の表示装置の場合と比べて、４〜１０℃程度低く抑えることができる。すなわち、表示装置内部に熱が滞留することなく、効率的に外部へ排熱することで、温度上昇による表示装置の誤作動や故障を低減することができ、表示装置を長期間安定に使用することができる。

以下、実施例により本発明を説明するが、本発明はこれにより何ら限定されるものではない。

［実施例１］
２０μｍ厚さのカプトンフィルムに電解銅箔（ＳＱ−ＶＬＰ：１２μｍ厚さ）を両面に積層した２メタルを７０ｍｍ幅にスリットした後金型で１．４２ｍｍ角のスプロケット孔を４．７５ｍｍピッチでテープ両端にパンチング形成した。

この２メタル基材を１５μｍ厚のＤｒｙ Ｆｉｌｍレジストで両面をラミネートした後露光装置（ウシオ電機社製）により１００ｍＪ／ｃｍ²で紫外線露光し１％炭酸ソーダ溶
液でアルカリ現像した。

次に、４０℃の塩化第２銅エッチング液で銅をエッチング除去し、１０×４５ｍｍ角のポリイミドを露出させた後、５０℃のアミン系アルカリ溶液で１０秒間処理してレジストを剥離した。なお、電子部品実装予定領域には６ｍｍ四角のランドを１２ｍｍピッチで３か所形成している。

次に金型で直径３ｍｍの孔を４か所開け、この中に同一径の０．０５ｍｍ厚さの無酸素銅条（圧延後アニール処理）をはめ込み、３トンプレス機で常温加圧し穴内に仮固定した。

次に４０μｍ厚さ×２５ｍｍ×７０ｍｍ長さの寺岡製作所製両面接着シートを裏面側から穴埋め部を覆うように貼ってインプラント材裏を１．６ｍｍ厚さの鉄板（３００×４６０ｍｍ）と接着固定し、無酸素銅柱上面には３ｍｍφに打ち抜いた同上の４０μｍ厚両面接着シートを貼り付けた。

この穴埋め銅面上に発熱抵抗体を乗せ、抵抗体の裏面を３ｍｍφの両面接着シートで３か所貼り合わせた。また抵抗体の両端には２ｍｍ×４０ｍｍの４０μｍ厚両面接着シートを貼り、基材側の銅面と合わせた。なお、抵抗体としては、ＡＲＣＯＬ社製の筺体外形寸
法が５０ｍｍ長さ×１５ｍｍ底部幅（上部幅１０ｍｍ）×１０ｍｍ高さの１５Ωのものを用いた。

図５（ａ）の付け番４６ａで示すように、以上の工程により形成された構造体１は、発熱抵抗体４８が両面テープ５４を介してプリント配線基板５０に設置されるとともに、無酸素銅柱５２に当接され、無酸素銅柱５２の下端部も放熱用鉄板５６に当接されている。このような構造の構造体１を以下の放熱性試験に供した。

まず、抵抗体に整流機により１Ａの電流を流した。次いで、放射温度計（Ｃｕｓｔｏｍ社ＩＲ−１００）により発熱体上面の表面温度を２０ｍｍ離れた位置から５分ごとに３０分間測定した。その結果は表１に示すように、最高到達温度は９７．４℃であった。なお、試験室の温度は２４〜２５℃であった。

［実施例２］
実施例１と同じ２メタルを７０ｍｍ幅にスリットした後、金型で１．４２ｍｍ角のスプロケット孔を４．７５ｍｍピッチでテープ両端にパンチング形成した。

この２メタル基材を実施例１と同じ工程により１０×４５ｍｍ角のポリイミドを露出させた。ただし、電子部品実装予定領域には６ｍｍ四角のランドを１０ｍｍピッチで４か所形成した。

次に金型で直径４ｍｍの孔を４か所開け、この中に同一径の０．０５ｍｍ厚さの無酸素銅条（圧延後アニール処理）をはめ込み、３トンプレス機で常温加圧し穴内に仮固定した。かかる無酸素銅柱が挿嵌された電子部品実装予定領域の上面図を図５（ｂ）にて示す。

次に４０μｍ厚さ×２５ｍｍ×７０ｍｍ長さの寺岡製作所製両面接着シートを裏面側から穴埋め部を覆うように貼ってインプラント材裏を１．６ｍｍ厚さの鉄板（３００×４６０ｍｍ）と接着固定し、無酸素銅条上面には４ｍｍφに打ち抜いた寺岡製作所社の４０μｍ厚両面接着シートを貼り付けた。

この穴埋め銅面上に発熱抵抗体を乗せ、抵抗体の裏面を４ｍｍφの両面接着シートで４か所貼り合わせた。また抵抗体の両端には２ｍｍ×４０ｍｍの４０μｍ厚両面接着シートを貼り、基材側の銅面と合わせた。用いた抵抗体は実施例１と同じものである。
ついで、実施例１と同様な条件の放熱性試験に供した。その結果は表１に示すように、最高到達温度は９３．７℃であった。なお、試験室の温度は２４〜２５℃であった。

［比較例１］
実施例１と同じ２メタルを７０ｍｍ幅にスリットした後金型で１．４２ｍｍ角のスプロケット孔を４．７５ｍｍピッチでテープ両端にパンチング形成した。

この２メタル基材を実施例１と同じ工程により１０×４５ｍｍ角のポリイミドを露出させた。ポリイミド中央には６ｍｍ四角のランドを１２ｍｍピッチで３か所形成した。
次に金型で直径３ｍｍの孔を３か所開けた。ただし、比較例１では無酸素同条の埋め込みは行わず、穴が開いたままの構造とした。

次に、４０μｍ厚さ×２５ｍｍ×７０ｍｍ長さの寺岡製作所製両面接着シートを裏面側から穴部をふさぐように張って、６ｍｍ厚さの鉄板（３００×４６０ｍｍ）と接着固定した。

この穴を覆うように発熱抵抗体を乗せた。なお、抵抗体の両端には２ｍｍ×４０ｍｍの
４０μｍ厚両面接着シートを貼り、基材側の銅面と合わせた。
用いた抵抗体は実施例１と同じものを実装して、図５（ｃ）の付け番４６ｂで示すような構造体２を形成し、実施例１と同様な条件の放熱性試験に供した。その結果は表１に示されるように、最高到達温度は１０２．０℃であった。なお、試験室の温度は２４〜２５℃であった。

本発明のプリント配線基板によれば、複雑な製造工程を経ることなく、容易に製造することができ、電子部品を実装した場合、電子部品から発生する熱を効率的に放出することができる放熱性に優れたプリント配線基板を提供することができる。

また、そのようなプリント配線基板を備えることにより、電子部品から発生する熱を効率的に放出することができる半導体装置および発光ダイオード装置を提供することができる。

図１（ａ）〜（ｄ）は、本発明のプリント配線基板およびそれを用いた半導体装置の断面を示す図である。 図２は、図１に示したプリント配線基板を製造する工程における基板の断面を示す図である。 図３（ａ）は、本発明のプリント配線基板を用いた発光ダイオード装置の断面を示す図である。図３（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、図（ａ）に示される発光ダイオード装置を用いた発光ダイオードモジュールを示す上面図、断面図である。 図４は、図１に示した本半導体装置を表示装置に組み込んだ状態を示す断面図である。 図５（ａ）は本発明のプリント配線基板に模して、電子部品の代わりに発熱体を実装した本発明のプリント配線基板の表面温度とその経時的変化の関係を表すための試験装置（構造体１）を模式的に示す図である。図５（ｂ）は、実施例２で使用したプリント配線基板の電子部品実装予定領域に挿嵌された金属貫通柱の位置を示す図である。図５（ｃ）は従来のプリント配線基板に模して、電子部品の代わりに発熱体を実装した従来のフレキシブル配線基板の表面温度とその経時的変化の関係を表すための試験装置（構造体２）を模式的に示す図である。

符号の説明

Ａ：本発明のプリント配線基板
Ｂ：本発明のプリント配線基板を備えた半導体装置
Ｃ：電子部品実装予定領域
Ｄ：電子部品
Ｅ：金属貫通柱
Ｆ：当接部
Ｇ：本発明のプリント配線基板を備えた発光ダイオード装置
Ｈ：本発明のプリント配線基板を備えた発光ダイオード装置を有する発光ダイオードモジ
ュール
Ｉ：本発明のプリント配線基板を備えた半導体装置を有する液晶装置
１０：絶縁層（絶縁基板）
１１：導通バンプ
１２：導電性金属層
１４：放熱部材
１６：スプロケットホール
１８：感光性樹脂層
１８ａ：感光性樹脂の非溶解層（マスキング材）
２０：フォトマスク
２２：照射光
２４：ソルダーレジスト層
２６：発光ダイオード
２８：リフレクタ
３０：蛍光体
３２：バッファー材
３４：バッファー層
３６：高熱伝導性粘着剤
３６´：金ワイヤ
３７：高熱伝導性絶縁接着シート
３８：封止層
４０：樹脂レンズ
４１：入力手段
４２：筐体
４３：表示手段
４４：放熱用金属板
４６ａ：構造体１（実施例１）
４６ｂ：構造体２（比較例１）
４８：発熱体
５０：実施例１で作成したプリント配線基板
５０ａ：銅箔層
５０ｂ：ポリイミドフィルム
５０ｃ：銅箔層
５２：無酸素銅柱
５４：両面テープ
５６：放熱用鉄板

Claims (10)

1. 絶縁基板と、当該絶縁基板の少なくとも一面に形成された導電性金属層とを有し、かつ、該絶縁基板の少なくとも一面に形成された導電性金属層の少なくとも一面に、外側端部が入力側アウターリードおよび出力側アウターリードからなるアウターリード部であり、内側端部が電子部品を実装するための入力側インナーリードおよび出力側インナーリードからなるインナーリード部である多数の配線パターンが形成されたプリント配線基板であって、
   該電子部品が実装される電子部品実装予定領域に、該プリント配線基板の表裏面を貫通する金属貫通柱が、電子部品が実装された場合、当該電子部品と当接部を介して当接するように挿嵌されていることを特徴とするプリント配線基板。
2. 上記金属貫通柱の直径が５ｍｍ以下である無酸素銅貫通柱であることを特徴とする請求項１項に記載のプリント配線基板。
3. 上記金属貫通柱が、実装される電子部品と電気的に絶縁状態にあることを特徴とする請求項１項に記載のプリント配線基板。
4. 前記金属貫通柱の上端部が、電子部品実装予定領域における電子部品の導通バンプが載置される位置に形成され、導通状態にあることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線基板。
5. 上記金属貫通柱の上端部および下端部が、かしめられてプリント配線基板に形成された貫通孔に挿嵌されていることを特徴とする請求項１項に記載のプリント配線基板。
6. 上記金属貫通柱の上端部および下端部が、かしめられてプリント配線基板に形成された貫通孔に挿嵌された後に、メッキ処理が施されていることを特徴とする請求項５に記載のプリント配線基板。
7. 半導体素子が、請求項１〜６の何れかに記載のプリント配線基板のインナーリード部に電気的に接続されるとともに、当該半導体素子が、金属貫通柱に当接されている半導体装置であって、
   通電により半導体素子から発生した熱が、当該半導体素子に当接された金属貫通柱を介して外部に排熱されることを特徴とする半導体装置。
8. 請求項７に記載の半導体装置を有する表示装置であって、
   当該半導体装置の出力側アウターリードと、表示手段に形成された透明電極との間に異方導電性接着剤により電気的に接続されるとともに、入力側アウターリードと、表示手段を駆動させるための電子部品回路とが電気的に接続され、かつ、
   当該金属貫通柱が、半導体素子と当接していない端部にて、放熱用金属板に当接しており、半導体素子から発生した熱を、金属貫通柱を介して当該放熱用金属板から外部へ排熱できることを特徴とする表示装置。
9. 発光ダイオードが、請求項１〜６の何れかに記載のプリント配線基板のインナーリード部に電気的に接続されるとともに、当該発光ダイオードが、金属貫通柱に当接されている発光ダイオード装置であって、
   通電により発光ダイオードから発生した熱が、当該発光ダイオードに当接された金属貫通柱を介して外部に排熱されることを特徴とする発光ダイオード装置。
10. 請求項９に記載の発光ダイオード装置を、凹部を有するリフレクタの底部に設置し、発
    光ダイオード装置を有する筐体に、蛍光体を含むバッファー材を充填してバッファー層を形成し、当該バッファー層上に、バッファー剤を封止するための封止剤を充填して封止層を形成し、当該バッファー層上に、発光ダイオードから発せられた光の拡散を抑制するための樹脂レンズ層が設置されてなることを特徴とする発光ダイオードモジュール。

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