JP2017175085A - 両面配線フレキシブル基板 - Google Patents

Abstract

【課題】湾曲させた際の反発力を抑制した両面配線フレキシブル基板を提供することを目的とする。【解決手段】半導体チップ搭載面である一方の面と、前記一方の面と対向する他方の面とを有する絶縁性基材と、前記絶縁性基材を貫通するスルーホールと、前記一方の面上に、前記スルーホールの開口部を含むように配置された第１のランドと、前記他方の面上に、前記スルーホールの開口部を含むように配置された第２のランドと、前記一方の面上に配置され、前記第１のランドに接続された第１の配線と、前記他方の面上に配置され、前記第２のランドに接続された第２の配線と、を有し、前記第２の配線の厚さが、前記第１の配線の厚さよりも薄い、両面配線フレキシブル基板を提供する。【選択図】図１

Description

本発明は、両面配線フレキシブル基板に関する。

ディスプレイの縁の狭枠化や薄型化のため、液晶やＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）等のディスプレイを駆動するためのＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）チップ搭載用基板として、ＣＯＦ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｆｉｌｍ）フレキシブル配線基板が用いられている。

ディスプレイの高精細化への要求が高まるに従い、それに用いられるフレキシブル配線基板も高機能・高密度化が求められている。かかる要請に応えるべく、絶縁性基材の両面に配線を形成した種々のフレキシブル配線基板（両面配線フレキシブル基板）が開発されてきている。

例えば特許文献１には、ベース基材の一面に、導電材料からなり所定ピッチに形成された複数本の導体が形成され、この導体の一部に形成されたインナーリード部に駆動用ＩＣチップが搭載されているフレキシブル配線基板において、前記ベース基材の駆動用ＩＣチップ非搭載面に導体が形成され、この導体の一端部は液晶表示パネルの電極端子部に接続されるアウターリード部とされ、前記駆動用ＩＣチップ搭載面側の導体と非搭載面側の導体とは電気的に接続されていることを特徴とするフレキシブル配線基板が記載されている。

そして、ＣＯＦフレキシブル配線基板をディスプレイに実装する場合、ＣＯＦフレキシブル配線基板のベース基材としては例えばフィルム状の材料が用いられている。また、ベース基材の駆動用ＩＣチップ搭載面には該駆動用ＩＣチップと接続されるインナーリード部が、ベース基材の駆動用ＩＣチップ搭載面の反対側の面にはディスプレイパネルに接続されるアウターリード部がそれぞれ形成されている。

ＣＯＦフレキシブル配線基板は、ＣＯＦフレキシブル基板のアウターリードと、液晶パネルの端子とを接続し、インナーリード部、駆動用ＩＣチップが外側に、アウターリード部が内側に位置するように、かつ最短距離曲げとなるようにＵ字形態に折り曲げてディスプレイに実装されている。

特開２００３−１９７６７６号公報

しかしながら、従来のＣＯＦフレキシブル配線基板においては、配線パターンがベース基材の両面に形成されているため、実装時にベース基材が曲げられた場合、高い反発力が発生することにより実装の妨げになるという問題が生じた。

上記従来技術の問題に鑑み、本発明の一側面では、湾曲させた際の反発力を抑制した両面配線フレキシブル基板を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため本発明の一側面では、
半導体チップ搭載面である一方の面と、前記一方の面と対向する他方の面とを有する絶縁性基材と、
前記絶縁性基材を貫通するスルーホールと、
前記一方の面上に、前記スルーホールの開口部を含むように配置された第１のランドと、
前記他方の面上に、前記スルーホールの開口部を含むように配置された第２のランドと、
前記一方の面上に配置され、前記第１のランドに接続された第１の配線と、
前記他方の面上に配置され、前記第２のランドに接続された第２の配線と、を有し、
前記第２の配線の厚さが、前記第１の配線の厚さよりも薄い、両面配線フレキシブル基板を提供する。

本発明の一側面によれば、湾曲させた際の反発力を抑制した両面配線フレキシブル基板を提供することができる。

本発明の実施形態に係る両面配線フレキシブル基板の構成例の説明図。 図１の領域Ａの拡大図。 本発明の実施形態に係る両面配線フレキシブル基板をディスプレイに実装する場合の構成例の説明図。 実施例、比較例で用いた反発力測定装置の構成例の説明図。

以下、本発明の両面配線フレキシブル基板の一実施形態について説明する。
［両面配線フレキシブル基板］
本実施形態の両面配線フレキシブル基板は、半導体チップ搭載面である一方の面と、一方の面と対向する他方の面とを有する絶縁性基材を有することができる。さらに、絶縁性基材を貫通するスルーホールと、一方の面上に、スルーホールの開口部を含むように配置された第１のランドと、他方の面上に、スルーホールの開口部を含むように配置された第２のランドと、一方の面上に配置され、第１のランドに接続された第１の配線と、他方の面上に配置され、第２のランドに接続された第２の配線と、を有することができる。
そして、第２の配線の厚さが、第１の配線の厚さより薄くなるように構成できる。

ここで、図１に本実施形態の両面配線フレキシブル基板の一例の全体構成を示した上面図を示す。なお、図１中の右上には透過図として、下面側に位置する配線を示している。また、図２に、図１中点線で示した領域Ａを拡大して示した斜視図を示す。

本実施形態に係る両面配線フレキシブル基板１０は、絶縁性基材１１を有することができる。絶縁性基材１１は、図２に示すように、一方の面１１ａと、一方の面と対向する他方の面１１ｂとを有することができる。なお、図１は一方の面１１ａ側の上面図となっている。

絶縁性基材１１は、例えば絶縁性フィルムからなる基材とすることができ、柔軟で折り曲げ可能な材料から構成されることが好ましい。

絶縁性基材１１の材料は特に限定されるものではないが、例えばポリイミド、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）から選択された１種類以上の材料を好ましく用いることができる。

そして、図２に示すように、絶縁性基材１１には、該絶縁性基材１１を貫通するスルーホール１２が配置されており、一方の面１１ａ上に、スルーホール１２の開口部１２ａを含むように、第１のランド１３が配置されている。また、他方の面１１ｂ上に、スルーホール１２の図示しないもう一方の開口部を含むように第２のランド１４が配置されている。

なお、第１のランド１３、及び第２のランド１４について、スルーホール１２の開口部を含むように配置するとは、絶縁性基材１１の一方の面１１ａ、または他方の面１１ｂと垂直方向の上方から見た場合に、各ランドの面内にスルーホール１２の開口部が含まれるように配置されていることを意味する。このため、例えば第１のランド１３、及び第２のランド１４についてそれぞれ、例えばスルーホール１２の開口部を囲むように設けることもできる。また、第１のランド１３、及び第２のランド１４について、スルーホール１２の開口部を覆うように、すなわち塞ぐように設けることもできる。

また、スルーホール１２内にはめっき層を形成し、該めっき層を介して第１のランド１３と、第２のランド１４との間の導通をとるように構成でき、第１のランド１３と、第２のランド１４とを電気的に接続できる。

第１のランド１３は、絶縁性基材１１の一方の面１１ａ上に形成された、後述する第１の配線１５と接続でき、該第１の配線１５からの電気的接続を、他方の面１１ｂに導くための端子として機能できる。そして、第１のランド１３の下方に形成されるスルーホール１２内のめっき層と第１の配線１５との電気的接続を行う。このため、第１のランド１３は、第１の配線１５が接続されると共に、スルーホール１２の開口部を含むように形成できる。

また、第２のランド１４は、絶縁性基材１１の他方の面１１ｂ上に形成された、後述する第２の配線１７と接続でき、第１のランド１３からの電気的接続を、スルーホール１２内のめっき層を介して、第２の配線１７に導くための端子として機能できる。このため、第２のランド１４は、第２の配線１７と接続されると共に、スルーホール１２の開口部を含むように形成できる。

そして、一方の面１１ａ上には、第１のランド１３に接続された、配線パターンである第１の配線１５を有することができ、他方の面１１ｂ上には、第２のランド１４に接続された、配線パターンである第２の配線１７を有することができる。

一方の面１１ａ上に配置した第１の配線１５の一方の端部は、図示しない半導体チップを搭載するための、すなわち半導体チップの端子と接続するためのインナーリード部１６とすることができる。半導体チップと、インナーリード部１６との接続方法は特に限定されないが、例えばボンディングワイヤーを用いたワイヤーボンディングにより接続することができる。

上述のように第１の配線１５は、インナーリード部１６で半導体チップの端子と接続できるため、インナーリード部１６からの電気的接続を、各端子間の間隔を拡げつつ、外側に引き出すための配線として機能することができる。

また、他方の面１１ｂ上に配置した第２の配線１７にはアウターリード部１８を設けておくこともできる。すなわち、第２の配線１７はアウターリード部を有することができる。なお、既述のように第１のランド１３と、第２のランド１４とはスルーホール１２内のめっき層により電気的に接続することができ、アウターリード部１８は、第２の配線１７により第２のランド１４と電気的に接続されているため、第１の配線１５と、アウターリード部１８とも電気的に接続されていることになる。

本実施形態の両面配線フレキシブル基板１０においては、第１の配線１５の厚さと、第２の配線１７の厚さとが異なるように構成することができ、特に第２の配線１７の厚さが、第１の配線１５の厚さよりも薄くなるように構成されていることが好ましい。特に、第２の配線１７の厚さを第１の配線１５の厚さの９０％以下とすることで、反発力をより抑制できるため好ましい。ただし、５０％より薄いと、配線抵抗が増加し発熱が増える為好ましくない。従って第１の配線１５の厚さを１００％とした場合に、第２の配線１７の厚さを５０％以上９０％以下とすることがより好ましい。

さらに、一方の面１１ａ上には上面テストパッド１９を、他方の面１１ｂ上には下面テストパッド２０を設けることもでき、上面テストパッド１９、下面テストパッド２０は、それぞれ第１の配線１５、第２の配線１７と接続しておくことができる。なお、上面テストパッド１９、下面テストパッド２０は、例えば図１、図２に示すように、一方の面１１ａ、または他方の面１１ｂと垂直方向の上方から絶縁性基材１１を透過して見た場合に、位置が重なり合うように、すなわち同一または近傍に配置することができる。

上面テストパッド１９、及び下面テストパッド２０は、スルーホール１２の導通検査用に用いることができ、検査後にはアウターリード部１８近傍、例えば図２中の面Ｙにおいて切断し、上面テストパッド１９、及び下面テストパッド２０を含む領域を廃棄できる。

なお、図１に示したように、第１のランド１３、第１の配線１５、インナーリード部１６、上面テストパッド１９、第２のランド１４、第２の配線１７、アウターリード部１８、下面テストパッド２０は複数形成することができる。また、図１中には示していないが、スルーホール１２についてもあわせて複数形成することができる。

この様に第１のランド１３等を複数形成する場合、例えば図１に示したように、絶縁性基材１１の一方の面１１ａ上に絶縁性基材１１の幅方向（図中Ｙ軸方向）に沿って所定ピッチで複数の第１の配線１５を並列に配置することができる。そして、各第１の配線１５は、既述のように、一方の端部をインナーリード部１６とし、第１のランド１３、上面テストパッド１９と接続するように構成できる。

また、他方の面１１ｂ側についても同様に、他方の面１１ｂ上に、幅方向に沿って所定ピッチで第２の配線１７を並列に配置することができる。そして、第２の配線１７は既述のように、アウターリード部１８、下面テストパッド２０と接続するように構成できる。

既述のように、図１、図２に示した両面配線フレキシブル基板１０は、インナーリード部１６を設けた面である一方の面１１ａに図示しない半導体チップを搭載することができる。よって、図１、図２に示した両面配線フレキシブル基板１０の場合、一方の面１１ａが半導体チップ搭載面であり、他方の面１１ｂが半導体チップ非搭載面となる。

なお、両面配線フレキシブル基板に搭載される半導体チップは、用途に応じて種々の半導体チップであってよいが、例えば、液晶表示パネル等のディスプレイを駆動するための駆動用ＩＣチップであってもよい。駆動用ＩＣチップには、ディスプレイの駆動回路が搭載できる。

また、インナーリード部１６、第１の配線１５、第１のランド１３、上面テストパッド１９、第２のランド１４、第２の配線１７、アウターリード部１８、下面テストパッド２０の材料については特に限定されるものではないが、例えば銅を用いることができる。これらの部材は、例えば銅めっきにより、絶縁性基材１１上に銅層を形成し、必要に応じてエッチング等により銅層をパターニングすることで形成できる。

ここでいう銅めっきにより形成する銅層の構成は特に限定されないが、例えば乾式めっき法により形成した銅薄膜層を銅層とすることができる。乾式めっき法としては、例えばスパッタリング法、イオンプレーティング法や蒸着法等が挙げられるが、特に膜厚の制御が容易であることから、スパッタリング法を用いることがより好ましい。

また、各部材について厚くする場合には、銅めっきにより形成する銅層は、乾式めっき法による銅薄膜層と、湿式めっき法による銅めっき層とから構成することもできる。湿式めっき法としては例えば電解めっき法が挙げられ、乾式めっき法により形成した銅薄膜層を給電層として用いることができる。

なお、スルーホール１２内、具体的には例えばスルーホール１２の内表面にもめっき層を形成することができる。係るめっき層の材料についても特に限定されないが、例えば銅を用いることができる。スルーホール１２内に設けるめっき層として銅層を用いる場合、例えば乾式めっき法や無電解めっきにより形成した銅薄膜層を該銅層とすることができる。また、乾式めっき法や無電解めっきにより形成した銅薄膜層と、湿式めっき法により形成した銅めっき層とを該銅層とすることもできる。

ここで、図３に、本実施形態の両面配線フレキシブル基板１０をディスプレイに実装する場合の構成例を示す。なお、図３は絶縁性基材１１の一方の面１１ａと垂直な面での断面図を示している。

両面配線フレキシブル基板１０をディスプレイ３１に実装する場合には、図３に示したように、第２の配線１７が有するアウターリード部１８と、ディスプレイ３１の端子３１１とを接続することができる。そして、第１の配線１５、及び第１の配線１５とインナーリード部１６で接続された半導体チップ３２が外側に、第２の配線１７が内側に位置するように、かつ最短距離曲げとなるようにＵ字形態に湾曲させてディスプレイ３１に実装することができる。すなわち、例えば実装時には、第２の配線１７が内側に位置するように湾曲した両面配線フレキシブル基板とすることができる。なお、この場合、絶縁性基材１１の一方の面１１ａが外側に、他方の面１１ｂが内側に位置することになる。また、既述のように第１の配線１５と、第２の配線１７とは、絶縁性基材１１に配置したスルーホール１２内に設けためっき層により、第１のランド１３、第２のランド１４を介して電気的に接続されている。

従来、第１の配線１５の厚さｔ１５と、第２の配線１７の厚さｔ１７が同じになるように形成された両面配線フレキシブル基板を同様にしてディスプレイに実装しようとすると、湾曲させた部分について、反発力が非常に大きくなっており、実装の妨げとなっていた。

そこで、本実施形態の両面配線フレキシブル基板１０においては、第２の配線１７の厚さｔ１７を、第１の配線１５の厚さｔ１５よりも薄くなるように構成することができる。このように絶縁性基材１１の両面に形成した配線パターンの厚さが異なるように構成し、第２の配線１７が内側に位置するように湾曲させることで、湾曲させた場合の反発力を抑制することが可能になる。

なお、既述のように、絶縁性基材１１の一方の面１１ａには、既述のように第１の配線１５以外に、インナーリード部１６、第１のランド１３、上面テストパッド１９も設けることができるが、これらの部材についても第１の配線１５と同じ厚さｔ１５とすることができる。また、他方の面１１ｂには、第２の配線１７以外に、第２のランド１４、アウターリード部１８、下面テストパッド２０を設けることもできるが、これらの部材についても第２の配線１７と同じ厚さｔ１７とすることができる。

以上に説明した本実施形態の両面配線フレキシブル基板によれば、湾曲させた際の反発力を抑制することが可能になる。

以下に具体的な実施例、比較例を挙げて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
［実施例１］
以下の手順により、図１、図２に示した両面配線フレキシブル基板を作製し、評価を行った。

５００ｍｍ×４００ｍｍ、２５μｍ厚のポリイミドフィルムの両面にスパッタリング法により０．５μｍの銅薄膜層を形成した両面基材を用意した。なお、ポリイミドフィルムが絶縁性基材１１に相当する。
（スルーホール形成工程）
そして、上記両面基材の片面からＵＶ−ＹＡＧレーザー（ＡＯＶ社製 型番：ＬＳＹ−３３５５）を用いて上面側開口部径が２０μｍとなるようにスルーホールを形成した。その際のスルーホール下面側開口部径は１０μｍであった。なお、後で形成する第１のランド、及び第２のランドに対応する複数の位置に同様の条件でスルーホールを形成した。

次にスルーホールについてデスミア処理を行った後、スルーホールの内表面にスパッタリング法にて厚さ０．３μｍの銅薄膜層を形成した。
（銅めっき層工程）
さらに、スルーホール部の導通を確実なものとし、絶縁性基材の一方の面、及び他方の面に形成する第１の配線、第２の配線について十分な厚さの銅層とするために、電解めっき法により、絶縁性基材に形成した銅薄膜層上に銅めっき層を形成した。

なお、この際スルーホール内に形成した銅薄膜層上にも銅めっき層が形成されている。また、絶縁性基材の一方の面、及び他方の面に形成した銅薄膜層上には、両面同時に銅めっき層を形成しており、絶縁性基材の表裏の各銅層の銅厚が所望の厚さとなるように電流値を調整した。このとき、半導体チップ搭載面となる一方の面の銅厚を１００％とした場合に、半導体チップ非搭載面となる他方の面の銅厚が６２．５％の厚さになるように電流値を調整した。
（パターニング工程）
次いで、絶縁性基材の一方の面、及び他方の面に回路配線パターンを形成するため、ドライフィルムを絶縁性基材の両面に形成した銅層上にラミネートした後、露光によりドライフィルムを感光し、現像により光の照射されていない部位のドライフィルムを除去した。そして、エッチングを行い、ドライフィルムから露出した銅層の部分を溶解した。

エッチング後、残っていたドライフィルムを除去し、両面配線フレキシブル基板を得た。

得られた両面配線フレキシブル基板は、図１、図２を示した配線パターンを有しており、絶縁性基材１１の一方の面１１ａ上には、１００μｍ□の第１のランド１３と、１００μｍ□の上面テストパッド１９と、配線幅３０μｍの第１の配線１５とを形成した。なお、いずれも銅厚は８μｍであり、第１の配線１５の一方の端部には、インナーリード部１６が形成されている。

また、絶縁性基材１１の他方の面１１ｂには、６０μｍ□の第２のランド１４と、６０μｍ□のアウターリード部１８と、６０μｍ□の下面テストパッド２０と、配線幅３０μｍの第２の配線１７とを形成した。なお、いずれも銅厚は５μｍとした。

絶縁性基材上には、上記各部材、すなわち第１のランド１３、上面テストパッド１９、第１の配線１５、インナーリード部１６、第２のランド１４、アウターリード部１８、下面テストパッド２０、第２の配線１７をそれぞれ１００個形成しており、図１のＹ軸に沿って並列に配置した。なお、第１のランド１３と、第２のランド１４との間にはそれぞれスルーホール１２が形成されており、スルーホール１２内に形成した銅めっきにより両者は電気的に接続されている。

以上の条件にて製作した両面配線基板について、図４に示す基材を湾曲させた際の反発力を測定する反発力測定装置４０にて、基材の反発力を測定した。

反発力測定装置４０は、図４に示すように台座４１と、加圧板４２とを有しており、まず、被測定試料である両面配線フレキシブル基板１０を台座４１上に載置する。そして、該両面配線フレキシブル基板を湾曲させ、上面から加圧板４２で加重し、両面配線フレキシブル基板を湾曲させる。

この際、図４に示したように、絶縁性基材１１の他方の面、すなわちアウターリード部１８や、第２の配線１７、第２のランド１４が形成された面を内側となるように両面配線フレキシブル基板１０を湾曲させた。このため、絶縁性基材１１の一方の面、すなわち、第１の配線１５や、第１のランド１３は外側に位置することになる。

なお、実際の使用状態に準じるため、上面テストパッド１９、及び下面テストパッド２０を形成した部分については、図２を用いて説明したように除去してからテストに供した。

そして、両面配線フレキシブル基板１０を湾曲させた状態で荷重をかけていき、間隔ｈが５ｍｍとなった時の荷重を測定し、掛けた荷重を試料幅で除した値を反発力として算出した。その結果、反発力は、１．０ｇ／ｍｍであった。
［比較例１］
銅めっき層工程において、絶縁性基材の一方の面と、他方の面とに形成された銅層の厚さが同じになるように銅層を形成した点以外は実施例１と同様にして、両面配線フレキシブル基板を作製した。

なお、絶縁性基材１１の一方の面１１ａ上に形成した、第１のランド１３と、上面テストパッド１９と、第１の配線１５とは、いずれも銅厚は８μｍとした。

また、絶縁性基材１１の他方の面１１ｂ上に形成した、第２のランド１４と、アウターリード部１８と、下面テストパッド２０と、第２の配線１７とについても、いずれも銅厚を８μｍとした。

実施例１と同様にして、両面配線フレキシブル基板を湾曲させた際の反発力を評価したところ１．７ｇ／ｍｍであった。

以上の結果から、第２の配線の厚さが、第１の配線の厚さよりも薄い、実施例１の両面配線フレキシブル基板は、第１の配線の厚さと、第２の配線の厚さとが等しい比較例１の両面配線フレキシブル基板と比較して、反発力を抑制できることを確認できた。

１０ 両面配線フレキシブル基板
１１ 絶縁性基材
１２ スルーホール
１３ 第１のランド
１４ 第２のランド
１５ 第１の配線
１７ 第２の配線
１８ アウターリード部

Claims (3)

1. 半導体チップ搭載面である一方の面と、前記一方の面と対向する他方の面とを有する絶縁性基材と、
   前記絶縁性基材を貫通するスルーホールと、
   前記一方の面上に、前記スルーホールの開口部を含むように配置された第１のランドと、
   前記他方の面上に、前記スルーホールの開口部を含むように配置された第２のランドと、
   前記一方の面上に配置され、前記第１のランドに接続された第１の配線と、
   前記他方の面上に配置され、前記第２のランドに接続された第２の配線と、を有し、
   前記第２の配線の厚さが、前記第１の配線の厚さよりも薄い両面配線フレキシブル基板。
2. 前記第２の配線が内側に位置するように湾曲した請求項１に記載の両面配線フレキシブル基板。
3. 前記第２の配線がアウターリード部を有する請求項１または２に記載の両面配線フレキシブル基板。

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