JP2770485B2 - 回路基板 - Google Patents

回路基板

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、回路基板に関するものであり、更に詳しく
は、電子部品がワイヤボィンディングによって実装され
た回路基板に関するものである。
[従来の技術] 電気、電子工業分野において、機器やシステムの小形
化、高密度化の観点から、電子部品を実装した回路基板
が多用されている。
電子部品を回路基板に組み込んだものとしては、ある
機能をパッケージした、いわゆるICパッケジングを回路
に組み込んだもの、電子部品をワイヤボンディングによ
って組み込んだもの、電子部品をワイヤレスボンディン
グによって組み込んだものが知られているが、回路全体
の薄形化、小形化や、作業性、信頼性の面からワイヤボ
ンディングによって電子部品を回路基板に組み込んだも
のが最も多く用いられている。
従来、電子部品をワイヤボンディングで実装された回
路基板は、第2図に示すように平面上に実装されたもの
が多用されている。
一方、ガラス繊維シートにエポキシ樹脂を含浸したガ
ラスエポキシ板の回路基板の表面の一部を削り、窪みを
形成し、該窪み部に電子部品を組み込んでワイヤボンデ
ィングして接合した回路基板も知られている。
[発明が解決しようとする課題] 従来の第2図に示す回路基板は、電子部品の上部から
回路までのワイヤが長く、かつ曲率が大きいため、回路
基板に折り曲げや振動などの衝撃力が加わった時に、ワ
イヤに応力が加わり電子部品が破損したり、ワイヤが切
断したりし、回路基板の機能を消失するという問題点が
あった。特に、ICカードなどの用途では回路基板に柔軟
性が要求されるため、ワイヤが長く曲率の大きな従来の
回路基板では上記の問題点はより重要である。
また、ガラスエポキシの回路基板に窪み部を設け、該
窪み部に電子部品を組み込んだ回路基板は、ワイヤが短
かく、曲率も小さくできるために上記の問題点は解消さ
れるが、窪み部を形成させる技術が難しく、コストが高
く、基板の柔軟性に乏しい。
本発明は、以上のような問題点を解消し、回路基板に
柔軟性をもたせ、折り曲げ、振動などの応力が加わって
も電子部品の破損やワイヤの切断などによる機能の消失
がない回路基板を提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段] 本発明は、プラスチックシートに電気回路が形成され
てなる回路基板であって、その表面には窪み部を有し、
該窪み部に電子部品が組み込まれ、かつワイヤボンディ
ングによって該電子部品と電気回路が電気的に結合され
てなる回路基板である。
本発明のプラスチックシートとは、合成高分子物質か
らなるシートであり、例えば、ポリエステル、ポリフェ
ニレンスルフィド、ポリエーテルスルンホン、ポリエー
テルイミド、芳香族系ポリアミド、ポリエーテルエーテ
ルケトン、ポリアミドイミドなどのフィルムやシート、
これらのフィルムやシートの2種以上の積層体、及び上
記のポリマからなる繊維シートに熱硬化性樹脂(例え
ば、エポキシ、シリコン、フェノール、ウレタンなど)
を含浸したものなどを挙げることができる。更に上記の
シートの熱安定性、成形性、難燃性などの向上を目的に
無機や有機の添加剤を添加したり、接着性の向上を目的
にコロナ処理やプラズマ処理、マット処理及び化学的処
理等の表面処理が単一又は組み合わせて行なわれていて
もよい。更に該シートの180℃、30分間の条件下の熱収
縮率が5%以下の耐熱性を有するものが、ワイヤボンデ
ィングの加工性の点で好ましい。
本発明の回路基板は、上記のプラスチックシートの少
なくとも片方の面に銅やアルミニウムなどの金属又は、
カーボンや銀ペーストなどの導電性塗料によって、電気
回路が設けられているか、上記の金属及び導電性塗料を
組み合わせた形で電気回路が設けられているものであ
る。更に本発明の回路基板は、表面に窪み部を有し、電
子部品が組み込まれている。
ここで、電子部品とは、電気回路を形成する素子で、
電気的な機能を有するものを言い、厚さ1mm以下のもの
が好ましい。また、大きさや形状は特に限定されない。
具体的には、ICで代表される集積回路、コンデンサ、抵
抗体、トランジスタ、電池、コイル、ダイオード、バリ
コン、トランス、などであり、好ましくはICで代表され
る集積回路である。
本発明でいう窪み部は、例えば第1図に示すように絞
り成形によって該回路基板に形成されているものであ
り、回路基板に電子部品をワイヤボンディングによって
組み込む場合、該ワイヤの長さが短くできかつ、曲率を
小さくできるように窪み部に電子部品が組み込まれる構
造になっている。なお、回路基板の柔軟性、及び加工性
の点から第1図のようにして窪みが形成されているのが
好ましい。更に該窪み部は、回路基板の同一平面上に2
個以上設けられてあってもよい。また、回路基板の両面
に設けられてあってもよい。更に該窪み部の大きさは、
用いる電子部品の大きさや形状によって変わるが、窪み
部の深さは組み込む電子部品の厚さの1/2〜3/2が好まし
く、大きさは電子部品の上部からみた面積の1.1〜2.5倍
の範囲が、ワイヤボンディング後のワイヤの曲率を小さ
くし、衝撃力による電子部品の破損、ワイヤの切断防止
のうえで好ましい。また、該窪みの形状は特に限定され
ないが、通常は電子部品の形状と同一のものが加工性の
点で用いられる。
上記窪み部に組み込まれた該電子部品は、ハンダや導
電性樹脂などで電子部品の底部を接着して固定されてい
ることが好ましい。
更に本発明の回路基板に組み込まれる電子部品はワイ
ヤボンディングによって、例えば第1図に示すように電
子部品と電気回路がワイヤによって電気的に接続されて
いる。ワイヤボンディングとは、電子部品の電極部と電
気回路部をワイヤによって接続する方法で、例えば15〜
300μφ程度の金やアルミニウム製のワイヤを数本〜数
十本(多いものでは数百本〜数千本)熱圧着法、超音波
法、サーモソニック法などの周知の方法で接合されてい
るものである。更にエポキシ系などの耐熱樹脂で、組み
込まれた電子部品をモールドされたものも本発明に含ま
れる。
次に本発明の回路基板の製造方法について述べる。電
子部品として、ICを用いる場合を例として挙げるが、本
発明はこれに限定されるものではない。
本発明の回路基板の代表的な実施態様を第1図に示
し、絞り成型により形成された回路基板の製造方法につ
いて述べる。
かかる実施態様においては、前述のプラスチックシー
トの熱変形温度が300℃以下の耐熱シートを用いること
が好ましい。熱変形温度が300℃を越えるものは実質的
に絞り成形が困難である。これらのプラスチックシート
の例としては、ポリエステルやポリフェニレンスルフィ
ドからなるフィルムなどが挙げられる。更にこれらのシ
ートの積層フィルムを用いることもできる。更に該シー
トの厚さは、10〜700μmの範囲が好ましい。10μm未
満であると本発明で言う窪み部の絞り成形性が悪くなっ
たり、シートの腰が弱くなり、本発明の目的である衝撃
力に対するICやワイヤの破損を防止する効果に欠ける。
逆に700μmを越える厚さになると、腰が強くなり回路
基板の曲げ応力が大きく本発明の目的が達成しにくくな
る。
上記のプラスチックシートに、導電性塗料や金属箔で
電気回路を形成する。導電性塗料を用いて回路を形成す
る場合は、シルク印刷などを通常用い、必要に応じて該
導電性塗料を熱硬化させる。
一方、金属箔で回路を形成する場合では、エポキシ
系、アクリル系などの耐熱型の接着剤を介して、上記の
プラスチックシートと積層し、塩化第2鉄水溶液などで
所望の回路パターンにエッチング加工する方法が通常用
いられる。また、上記の金属層との積層は、プラスチッ
クシートの表面に真空蒸着やメッキなどの方法で製造す
ることもできる。
このようにして得られた回路基板のICが実装される位
置を絞り成形加工する。絞り成形は、常温で成形する冷
間成形法、又は、使用しているプラスチックシートの熱
変形温度以上の温度で成形する熱間成形法を用いること
ができるが、成形品の熱安定性の点で熱間成形の方が好
ましい。また、成形部の深さは、実装されるICの厚さの
1/2〜3/2の範囲内が、また、該成形部の大きさは、ICの
上部の面積の1.1〜2.5倍の範囲内が本発明の目的を達成
するうえで好ましい。更に該成形部の形は特に限定され
ない。
次に得られた上記の成形部にICを固定する。ICを固定
する方法は、共晶合金法、ハンダ接続法、導電性樹脂接
着法などがあるが、ハンダ接続法、導電性樹脂接着法な
どの300℃以下の低温で接合する方法が好ましい。ここ
に、ハンダ接続法とは、あらかじめICの裏面に金やニッ
ケルなどの被膜を形成させ、200〜300℃のハンダで接合
する方法である。また、導電性樹脂接着法は、金や銀を
含むエポキシ系などの接着剤で接着する方法で、100〜2
00℃の熱硬化を必要に応じて行なう。
次に、上記の固定されたICのリード線と回路とをワイ
ヤボンディングして接続する。ワイヤボンディングする
方法としては、300℃前後の温度で圧力を加えてリード
線を接続する熱圧着法、超音波エネルギーを利用する超
音波ボンディング法、上記の両方の方法を組み合わせた
サーモソニックワイヤボンディング法などを用いること
ができる。更に必要に応じて、エポキシ樹脂などでIC全
体をモールドする。
このようにして得られた回路基板は、ベースに用いた
プラスチックシートの厚さが薄いものでも製造できるの
で、回路基板が柔軟性に富む。また製造が比較的簡単で
あるなどの利点がある。なお、例えばポリイミドフィル
ムのように超耐熱性を有るプラスチックシートをベース
とする場合は、絞り成形しにくい。
[発明の効果] 本発明の回路基板は、以上のような構成としたため、
回路基板が柔軟性を有し、曲げや振動などの衝撃力が加
わっても電子部品の破損やワイヤの切断がないものにな
った。
[用途] 本発明の回路基板は、コンピューター、カメラ、時計
などに用いられる電子回路基板をはじめ、ICカードの回
路基板などにも適している。
[実施例] 次に実施例を挙げて詳細に説明する。
実施例1 (1) 回路基板の準備 プラスチックシートとして、75μm厚さの2軸配向ポ
リフェニレンスルフィドフィルム(以下PPSフィルムと
略称することがある)“トレリナ”タイプ3030(東レ
(株)製)を用いた。
上記のPPSフィルムのコロナ処理面に下記の接着剤を
塗布し、35μm厚さの圧延銅箔を積層した。
接着剤;“ケミットエポキシ"TE−5920(東レ(株)
製)固形分濃度30wt% 接着剤の配合;A剤/B剤=15/100 上記の接着剤をグラビアロール法で塗布し、100℃、
3分間の条件で乾燥し、乾燥後の接着剤の塗布厚みが15
μmになるように調整した。更に該接着剤を介して、上
記の銅箔を温度120℃、圧2kg/cmの条件で積層し、更に1
50℃、1時間の条件で接着剤を熱硬化せしめた。
このようにして得られた銅張りフィルムを塩化第2鉄
水溶液でエッチングし、電気回路を形成した。
更に、上記の回路基板の一部に8mm角の四角形で深さ
0.5mmの大きさに絞り成形し、第1図に示すような回路
基板を作製した。成形条件は、金型温度が220℃のプレ
ス成形で、成形後2分間熱固定した。
(2) ICの実装 (1)で作製した回路基板の窪み部に、6mm×6mmの角
形で、厚さ0.5mmのICを導電性接着剤(“ハイソール"TD
−6203東レ(株)製)で第1図に示すように接合した。
該接着剤の硬化条件は、150℃で20分間であった。更に
該ICを9本の金製のワイヤ(50μφ)を超音波でボンデ
ィングした。
比較例1 実施例1のプラスチックシートを用い、実施例1の条
件で電気回路を形成し、更に該回路基板に実施例1の条
件でICをワイヤボンディングし、第2図に示すような回
路基板を作製した。
(評価) 実施例1及び比較例1で作製した回路基板をICの実装
部分を中心に100mm角に切断した。更にICの実装部を上
下に10mmずつ振動する5mm幅の板に固定し、また該回路
基板の2辺を別の治具に固定し、ICの部分を振動させて
IC及びワイヤの破損状態を観察した。
比較例1の回路基板は、50回の振動でICの電極部のワ
イヤが3ヶ所破損した。一方、実施例1の本発明の回路
基板は300回の振動に対しても、IC及びワイヤの破損は
見られなかった。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の回路基板の一実施態様の断面図、第
2図は、従来の回路基板の断面図を示したものである。 1:プラスチックシート 2:窪み部 3:電気回路 4:電子部品 5:ワイヤ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/60 301

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】熱変形温度が300℃以下のプラスチックシ
    ートに電気回路が形成されてなる回路基板であって、そ
    の表面には絞り成型加工された窪み部を有し、該窪み部
    に電子部品が組み込まれ、かつワイヤボンディングによ
    って該電子部品と電気回路が電気的に接合されてなる回
    路基板。
  2. 【請求項2】プラスチックシートがポリエステルまたは
    ポリフェニレンスルフィドからなるフィルムである請求
    項1記載の回路基板。
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