JP2014183087A

JP2014183087A - 積層型配線板

Info

Publication number: JP2014183087A
Application number: JP2013055100A
Authority: JP
Inventors: Ryohei Kasai; 諒平葛西
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2013-03-18
Filing date: 2013-03-18
Publication date: 2014-09-29

Abstract

【課題】異種材料の配線基板をこれらの厚さ方向に接続することにより積層型の配線板を製造するに際し、当該製造コストを低減し、かつ接合強度を十分に担保する。
【解決方法】主面上において、複数の第１の電極パッドが形成された第１の配線基板と、主面上において、複数の第２の電極パッドが形成された第２の配線基板と、前記第１の配線基板の前記複数の第１の電極パッド及び前記第２の配線基板の前記複数の第２の電極パッドとの間に配設され、前記第１の配線基板と前記第２の配線基板とを電気的及び機械的に接合するための複数のはんだ層と、前記第１の配線基板及び前記第２の配線基板間の、前記はんだ層の非形成領域の少なくとも一部に充填された樹脂層とを具えるようにして、積層型配線板を構成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、携帯電話機器の分野や電子機器の分野において好適に用いることのできる積層型配線板に関する。

近年の電子機器の高性能化・小型化の流れの中、回路部品の高密度化、高機能化が一層求められている。

このような要求を満足すべく、異種材料の配線基板をこれらの厚さ方向に接続することにより積層型の配線板を製造することが試みられている。

具体的には、フレキシブルプリント配線基板とガラス基板とを接続してなる（ＦＯＧ（ＦｉｌｍｏｎＧｌａｓｓ））積層型の配線板、半導体チップとフレキシブルプリント配線基板とを接続してなる（ＣＯＦ（ＣｈｉｐｏｎＦｉｌｍ））積層型の配線板、半導体チップとガラス基板とを接続してなる（ＣＯＧ（ＣｈｉｐｏｎＧｌａｓｓ））積層型の配線板、及びフレキシブルプリント配線基板とガラスエポキシ配線基板とを接続してなる（ＦＯＢ（ＦｉｌｍｏｎＢｏａｒｄ）積層型の配線板等を挙げることができる。

電子機器等の分野においては、上記積層型配線板の中でも、特にフレキシブルプリント配線基板（以下、「フレキシブル配線基板」という場合がある）及びガラスエポキシ配線基板（以下、「リジッド配線基板」という場合がある）を接続してなる積層型配線板が汎用されている。

このような積層型配線板を製造するに際して、例えば特許文献１においては、フレキシブル配線基板の主面及び裏面の少なくとも一方の側にプリプレグを介してリジッド配線基板を配設し、これらの積層体を加熱下加圧することにより、上記プリプレグによってフレキシブル配線基板及びリジッド配線基板を接続し、積層型配線板を製造することが開示されている。このとき、フレキシブル配線基板及びリジッド配線基板間の電気的な接続は、上記プリプレグを貫通するようにして配設したバンプ等の層間接続体を用いて行う。

また、特許文献２には、バインダー樹脂中に導電性粒子が分散されたペースト状又はフィルム状の異方性導電性材料を用いて、フレキシブル配線基板及びリジッド配線基板間を接続し、積層型配線板を製造することが開示されている。

しかしながら、特許文献１及び特許文献２の方法では、フレキシブル配線基板及びリジッド配線基板間の接続強度を十分に担保することができず、得られた積層型配線板を使用する間に、両者の配線基板が剥離してしまうという問題があった。また、特許文献２において使用する異方性導電性材料は高価であるため、積層型配線板の製造コストを増大させてしまうという問題もあった。

特開２０１２−１１４４８２号特開２０１２−１７４５８９号

本発明は、異種材料の配線基板をこれらの厚さ方向に接続することにより積層型の配線板を製造するに際し、当該製造コストを低減し、かつ接合強度を十分に担保することを目的とする。

上記目的を達成すべく、本発明は、
主面上において、複数の第１の電極パッドが形成された第１の配線基板と、
主面上において、複数の第２の電極パッドが形成された第２の配線基板と、
前記第１の配線基板の前記複数の第１の電極パッド及び前記第２の配線基板の前記複数の第２の電極パッドとの間に配設され、前記第１の配線基板と前記第２の配線基板とを電気的及び機械的に接合するための複数のはんだ層と、
前記第１の配線基板及び前記第２の配線基板間の、前記はんだ層の非形成領域の少なくとも一部に充填された樹脂層と、
を具えることを特徴とする、積層型配線板に関する。

本発明によれば、接合すべき第１の配線基板及び第２の配線基板の電極パッド間にはんだ層を形成し、当該はんだ層を介して第１の配線基板及び第２の配線基板間を電気的及び機械的に接合するようにしている。また、本発明においては、第１の配線基板及び第２の配線基板間の、はんだ層の非形成領域において樹脂層を形成している。樹脂層は接着層として機能するので、はんだ層の形成と樹脂層の配設とが相伴って第１の配線基板及び第２の配線基板間の接合強度を増大させることができる。

はんだ層は、異方性導電性材料に比較して安価であり、樹脂層はエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂から構成することができるので、上記第１の配線基板及び第２の配線基板を安価に接合することができる。

また、第１の配線基板及び第２の配線基板の接合をはんだによって行い、さらに樹脂層を用いて行っているので、プリプレグや異方性導電性材料などに比較してこれら配線基板の接合強度が増大する。

なお、はんだ層の形成による接合強度増大の理由は特に明確ではないが、本発明の積層型配線板においては、第１の配線基板及び第２の配線基板の接合が、第１の電極パッド／はんだ層／第２の電極パッドの層構成を形成することによってなされており、それぞれが金属材料から構成されている、すなわち同種の材料から構成されていることに起因するためと考えられる。また、はんだ層を形成する際には、印刷したはんだをリフローさせるが、このリフローさせたはんだ中に第１の電極パッド及び第２の電極パッドが部分的に拡散（液相拡散）するために、第１の電極パッド及びはんだ層の界面、並びに第２の電極パッド及びはんだ層の界面に強固な拡散層が形成されるためと考えられる。

また、樹脂層による接合強度増大の理由は、上述のように、当該樹脂層が接着層として機能して第１の配線基板及び第２の配線基板と接着するので、当該樹脂層の介在によって第１の配線基板及び第２の配線基板間の接合強度が増大する。

本発明の一態様においては、第１の配線基板及び第２の配線基板の少なくとも一方をフレキシブル配線基板とすることができる。本発明の積層型配線板のように、２つの配線基板を接合させたような層構成においては、それら配線基板の長手方向において大きなせん断力が作用し易く、これによって２つの配線基板同士が剥離してしまう傾向があり、特に、第１の配線基板及び第２の配線基板間に作用するせん断力は、第１の配線基板及び第２の配線基板の少なくとも一方がフレキシブル配線基板の場合に大きくなる。したがって、上述した本発明の作用効果は、第１の配線基板及び第２の配線基板の少なくとも一方がフレキシブル基板の場合に、最も有効に奏されることになる。

なお、第１の配線基板及び第２の配線基板の少なくとも一方がフレキシブル基板の場合、他方がリジッド配線基板、例えば多層配線基板の場合に、異種材料の配線基板同士が接合されることになり、得られる積層型配線板の多機能化を図ることができる。

また、本発明の一態様においては、樹脂層がフレキシブル基板の非カバーレイ領域に配設されていることが好ましい。カバーレイは、はんだをリフローする際のフレキシブル配線基板のはんだ耐熱性等の観点からフレキシブル配線基板の表面の全体に貼付されている保護シートであるが、特殊な処理を施さない限り表面が平滑であることにより、樹脂接着層の接着の効果に寄与するための表面積を得づらく、樹脂層との接着性が劣る。したがって、本態様にしたがって、樹脂層をフレキシブル配線基板の非カバーレイ領域に配設することにより、上記欠点を克服して、フレキシブル配線基板と他のリジッド配線基板等との接合強度を高めることができる。

また、本発明における“フレキシブル配線基板”とは、無機フィラー等を含まない絶縁性かつ軟質性のシートをベース基板として含む配線基板を意味するものであり、“リジッド配線基板”とは、ガラス繊維やガラスフィラー等の無機物を含む絶縁性かつ硬質性の樹脂層を少なくとも１層含む配線基板を意味するものである。

以上、本発明によれば、異種材料の配線基板をこれらの厚さ方向に接続することにより積層型の配線板を製造するに際し、当該製造コストを低減し、かつ接合強度を十分に担保することができる。

実施形態の積層型配線板を構成するフレキシブル配線基板の構成を模式的に示す平面図である。実施形態の積層型配線板を構成するリジッド配線基板の構成を模式的に示す平面図である。実施形態の積層型配線板の概略構成を示す断面図である。実施形態のリジッド配線基板の変形例を示す断面図である。

以下、本発明のその他の特徴及び利点について、発明を実施するための形態に基づいて説明する。

図１は、本実施形態の積層型配線板を構成するフレキシブル配線基板の構成を模式的に示す平面図であり、図２は、本実施形態の積層型配線板を構成するリジッド配線基板の構成を模式的に示す平面図である。また、図３は、図１に示すフレキシブル配線基板及び図２に示すリジッド配線基板をはんだ層を介して接合した、本実施形態の積層型配線板の概略構成を示す断面図である。

図１に示すように、本実施形態の積層型配線板を構成するフレキシブル配線基板１０は、例えばポリイミドフィルム上に保護膜としてのカバーレイが施された積層構造を呈しており、フレキシブル配線基板１０の主面に相当する当該カバーレイを除去した領域１０Ａに、電極パッド１１を形成している。また、カバーレイが施された部分は領域１０Ｂとして残存させている。

電極パッド１１は、フレキシブル配線基板１０の長手方向に沿って配列されている。なお、電極パッド１１の数は特に限定されるものではなく、必要に応じて任意に決定することができる。また、電極パッド１１の配列方向も特に限定されるものではなく、必要に応じて任意の方向に配列することができる。

また、図２に示すように、本実施形態の積層型配線板を構成するリジッド配線基板２０は、例えばガラスエポキシ樹脂からなり、リジッド配線基板２０の主面上には、フレキシブル配線基板１０の電極パッド１１と同配列に電極パッド２１が形成されている。

次いで、図１に示すフレキシブル配線基板１０の電極パッド１１上又は図２に示すリジッド配線基板２０の電極パッド２１上に、はんだを印刷あるいは塗布した後、図２に示すリジッド配線基板２０の電極パッド２１又は図１に示すフレキシブル配線基板１０の電極パッド１１が、フレキシブル配線基板１０の電極パッド１１又はリジッド配線基板２０の電極パッド２１と一致するように重ね合わせた後、はんだをリフローさせる。

すると、フレキシブル配線基板１０の電極パッド１１及びリジッド配線基板２０の電極パッド２１は、リフローによって形成されたはんだ層３１を介して接合されるようになる。はんだ層３１は、金属材料からなり電気伝導性を有するので、フレキシブル配線基板１０及びリジッド配線基板２０は電気的及び機械的に接合されることになる。

また、フレキシブル配線基板１０及びリジッド配線基板２０をはんだ層３１を介して積層した後、これらフレキシブル配線基板１０及びリジッド配線基板２０間の、はんだ層３１の非形成領域に接着層として機能する樹脂層３３を注入し、所定の温度、例えば１３０℃〜２５０℃に加熱して硬化する。この結果、はんだ層３１の形成と相伴ってフレキシブル配線基板１０及びリジッド配線基板２０間の接合強度がさらに増大された積層型配線板３０を得ることができる。

樹脂層３３は、例えば、エポキシ樹脂やウレタン樹脂等の実装用のアンダーフィル材として汎用されているものから構成することができる。

はんだ層３１及び樹脂層３３は、異方性導電性材料に比較して安価であるので、第１の配線基板１０及び第２の配線基板２０を安価に接合することができ、目的とする積層型配線板３０を安価に得ることができる。

また、第１の配線基板１０及び第２の配線基板２０の接合をはんだ層３１及び樹脂層３３によって行っているので、プリプレグや異方性導電性材料などに比較してこれら配線基板の接合強度を増大させることができる。

なお、はんだ層３１の形成による接合強度の増大原因は明確ではないが、第１の配線基板１０及び第２の配線基板２０の接合が、電極パッド１１／はんだ層３１／電極パッド２１の層構成を形成することによってなされており、それぞれが金属材料から構成されている、すなわち同種の材料から構成されていることに起因するためと考えられる。また、はんだ層３１を形成する際にははんだをリフローさせるが、リフローさせたはんだ中に電極パッド１１及び電極パッド２１が部分的に拡散（液相拡散）するために、電極パッド１１及びはんだ層３１の界面、並びに電極パッド２１及びはんだ層３１の界面に強固な拡散層が形成されるためと考えられる。

樹脂層３３による接合強度増大の理由は、当該樹脂層３３がフレキシブル配線基板１０及びリジッド配線基板２０と接着するので、樹脂層３３の介在によってフレキシブル配線基板１０及びリジッド配線基板２０間の接合強度が増大する。

本実施形態では、積層型配線板３０をフレキシブル配線基板１０及びリジッド配線基板２０から構成しているが、積層型配線板３０がフレキシブル配線基板１０を含むことにより、フレキシブル配線基板１０及びリジッド配線基板２０間に作用するせん断力は、積層型配線板３０をリジッド配線基板のみから構成した場合よりも増大する。しかしながら、本実施形態では、フレキシブル配線基板１０及びリジッド配線基板２０の接合をはんだ層３１及び接着層として機能する樹脂層３３を介して行っているので、上述のようなせん断力が作用しても、これら配線基板の剥離を十分に防止することができる。

また、本実施形態では、積層型配線板３０をフレキシブル配線基板１０及びリジッド配線基板２０から構成しており、異種材料の配線基板同士が接合されているので、その多機能化を図ることができる。

例えば、図４に示すように、リジッド配線基板２０を多層配線基板から構成することができる。図４に示す多層配線基板４０は、主面側に位置し、電極パッド２１を含む第１の配線層４１と、内層に位置する第２の配線層４２及び第３の配線層４３と、裏面側に位置する第４の配線層４４とを有している。また、各配線層は絶縁層４６によって隔離されており、絶縁層４６を貫通する層間接続体４８によって電気的に接続されている。

このように、リジッド配線基板２０を多層配線基板４０から構成することにより、積層型配線板３０の多機能化に加えて、高密度化をも図ることができる。

なお、図４に示す多層配線基板４０はあくまでも例示であり、配線層の数等は必要に応じて任意の数とすることができるし、バンプ状の層間接続体４８に代えて、あるいはこれに加えてスルーホールビア等の層間接続体を用いることもできる。

但し、本実施形態の積層型配線板３０は、フレキシブル配線基板同士を接合して積層してもよいし、リジッド配線基板同士を接合して積層してもよい。特に前者の場合は、配線基板の長手方向に大きなせん断力が作用するので、本実施形態にしたがってはんだ層３１及び樹脂層３３を介して両者を接合することにより、両配線基板の剥離を効果的に防止することができる。

さらに、本実施形態では、樹脂層３３をフレキシブル配線基板１０のカバーレイを除去した領域１０Ａに配設している。カバーレイは、はんだをリフローする際のフレキシブル配線基板１０のはんだ耐熱性等の観点からフレキシブル配線基板１０の表面の全体に貼付されている保護シートであるが、特殊な処理を施さない限り表面が平滑であることにより，樹脂接着層の接着の効果に寄与するための表面積を得づらく、樹脂層３３との接着性が劣る。しかしながら、本実施形態においては、樹脂層３３をフレキシブル配線基板の非カバーレイ領域１０Ａに配設しているので、上記欠点を克服して、フレキシブル配線基板１０との接着性、すなわちフレキシブル配線基板１０とリジッド配線基板２０との接合強度を高めることができる。

以上、本発明を上記具体例に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記具体例に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいて、あらゆる変形や変更が可能である。

１０フレキシブル配線基板
１１電極パッド
２０リジッド配線基板
２１電極パッド
３０積層型配線板
３１はんだ層
３３樹脂層

Claims

主面上において、複数の第１の電極パッドが形成された第１の配線基板と、
主面上において、複数の第２の電極パッドが形成された第２の配線基板と、
前記第１の配線基板の前記複数の第１の電極パッド及び前記第２の配線基板の前記複数の第２の電極パッドとの間に配設され、前記第１の配線基板と前記第２の配線基板とを電気的及び機械的に接合するための複数のはんだ層と、
前記第１の配線基板及び前記第２の配線基板間の、前記はんだ層の非形成領域の少なくとも一部に充填された樹脂層と、
を具えることを特徴とする、積層型配線板。
前記第１の配線基板及び前記第２の配線基板の少なくとも一方はフレキシブル配線基板であることを特徴とする、請求項１に記載の積層型配線板。
前記第１の配線基板及び前記第２の配線基板の他方はリジッド配線基板であることを特徴とする、請求項２に記載の積層型配線板。
前記リジッド配線基板は多層配線基板であることを特徴とする、請求項３に記載の積層型配線板。
前記樹脂充填層は、前記フレキシブル配線基板の非カバーレイ領域に配設されていることを特徴とする、請求項２〜４のいずれか一に記載の積層型配線板。