JP3580749B2 - 粒状半導体装置の実装方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、粒状半導体装置の実装方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
粒状半導体装置に関する情報として、アメリカのボールセミコンダクター・インコーポレイテッドが米国特許出願(Serial No.60/0320340,08/858004,PCT/US97-14922)等で提案している球状半導体粒子の外部プリント基板との接続について、1998年7月1日の日経マイクロデバイス誌(第157号)、および、1998年7月18日の週刊東洋経済誌に紹介されている。
【0003】
上記情報によれば、図9に示すように、プリント基板1上の複数個のハンダボール3によって、粒状半導体装置2の底面が接続されている。そして、1998年7月1日の日経マイクロデバイス誌(第157号)の記事を引用すると、「プリント基板へのSi球の接続は、Si表面に配列した電極を介して行う。この電極はSi球同士の接続にも使える。この結果、メモリーやプロセサといった各種機能を搭載したSi球同士を立体的に接続して、システムLSIを構築できる。」とある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の複数個のハンダボールによって粒状半導体装置の底面をプリント基板上に接続する実装方法には、以下のような問題がある。
【0005】
1.粒状半導体装置は、四角のシリコン基板に形成された従来の半導体装置の3倍の表面積を有している。したがって、四角のシリコン基板に形成されている従来の半導体装置と同じ配線ルールによって粒状半導体装置の配線を行う場合には、その出力用接続窓の数も3倍に増加しないと出力信号を取り出すことができない。最近のBGA(Ball Grid Array)やCSP(Chip Size Package)における事例を見ても、チップサイズが大きくなるに従って、接続ピン数は増加している。ところが、上記従来の粒状半導体装置の実装方法においては、粒状半導体装置2の底面および隣接する他の粒状半導体装置との接触部にハンダボール3を取り付けてプリント基板1に接続しているために、入出力接続窓を多く取ることができないという問題がある。また、粒状半導体装置2は平面を持たないために、プリント基板1との接続や隣接する他の粒状半導体装置との接続が点接触になるという問題もある。
【0006】
2.上記粒状半導体装置2はプリント基板1上に数個のハンダボール3によって接続されているが、シリコンボール(粒状半導体)2とハンダボール3との界面やハンダボール3とプリント基板1との界面は信頼性が低い。これは、シリコンボール2,ハンダボール3,プリント基板1夫々の線膨張係数の違いによって、各々の界面において膨張・収縮を繰り返し、ストレスが蓄積されて亀裂(クラック)が発生し、断線に到るためである。
【0007】
3.上記粒状半導体装置2を用いてシステムLSI(大規模集積回路)を構成する事例においては、各シリコンボール(粒状半導体)2の間にハンダボール3が挟まれた構成になっており、夫々のシリコンボール2界面におけるストレスの蓄積は益々大きくなり、亀裂(クラック)が発生する。この原因は、シリコンボール2,ハンダボール3,プリント基板1夫々の線膨張係数に違いが有るにも拘わらず、そのストレスを逃がす緩衝部分が設計されていないことにある。このように緩衝部分を設けない場合には、ストレスの逃げ場が無いのである。
【0008】
4.3.で述べたフレキシブル性を銅回路に求めた場合、銅回路の厚さを極端に薄くしなければならない。例えば、厚さ38μmのポリエステルフィルムにスパッタリング法で銅蒸着を行った製品が知られている。その場合における銅回路の膜厚は0.3μm(3000Å)である。ところが、この銅回路の薄さでは、必要とする回路抵抗を得ることができないという問題がある。銅回路の膜厚をもっと厚くすることも可能ではあるが、その場合には、生産能力が減少し、コストは上昇するという別の問題が発生する。
【0009】
一方において、ポリイミドフィルムにメッキ法で銅を積層する方法がある。しかしながら、銅箔をアルミニウム箔と同等に厚く付けるとフレキシブル性が悪くなり、粒状半導体装置の直径の1/4程度の曲率半径(≒0.25mm)で曲げることはできないという問題がある。その理由として、銅は大気中で際限無く酸化するために、大気から遮断する必要があるためである。一般には、ニッケルメッキを行った後に、金メッキを掛けたり、ハンダメッキや錫メッキを行う等の手法が用いられる。尚、カバーフィルムやカバーインクで保護する方法もあるが、信頼性的には不充分であるという問題がある。また、これらの方法によって銅箔表面を保護すると、膜厚がさらに厚くなり硬くなるため折り曲げ性が低下する。
【0010】
そこで、この発明の目的は、実装用の入出力接続窓を効率よく配置でき、プリント基板との接続部分の高信頼性を得ることができる粒状半導体装置の実装方法を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明は、表面に形成された保護絶縁膜と、中心を通る軸に直交する平面と上記保護絶縁膜とが交差する位置における上記保護絶縁膜に設けられた複数の入出力接続窓を備えた粒状半導体装置の実装方法であって、上記粒状半導体装置の外周にフレキシブルプリント基板を巻き付け、上記フレキシブルプリント基板の一辺側を上記粒状半導体装置の表面に沿わせると共に , 上記フレキシブルプリント基板上の回路パターンにおける上記一辺側に在る一端部を , 上記入出力接続窓を介して , 上記粒状半導体装置の入出力端子に電気的に接続する一方、上記フレキシブルプリント基板における上記一辺に対向する他辺側に在る上記回路パターンの他端部を回路基板の入出力端子に電気的に接続することを特徴としている。
【0012】
上記構成によれば、上記粒状半導体装置が、上記回路基板にフレキシブルプリント基板によって配線され実装される。こうして、平面を持たない粒状半導体装置の表面に高い密度で配列された入出力端子と平面状を成す回路基板に配置された入出力端子とが、上記フレキシブルプリント基板のフレキシブル性によって無理なく接続される。その際に、上記フレキシブルプリント基板に弛みを持たせることによって、線膨張係数の違い等によって各接続部が動いても、その場合に生ずるストレスが上記フレキシブルプリント基板の弛みで緩和される。
【0013】
また、上記粒状半導体装置の実装方法に用いるフレキシブルプリント基板は、ポリイミド樹脂上に金属箔で成る上記回路パターンが形成されていることが望ましい。
【0014】
この場合、上記回路パターンの下地は耐熱性の高いポリイミド樹脂で構成されている。したがって、上記実装後に、周辺環境の急激な温度変化があっても寸法変化が小さく、接続部分に与えるストレスも小さい。さらに、自身のフレキシブル性が高く、上記フレキシブルプリント基板に十分なフレキシブル性が与えられる。
【0015】
また、上記フレキシブルプリント基板は、上記回路パターンをアルミニウム箔で構成されることが望ましい。
【0016】
ピュアなアルミニウムは、大気に曝されると瞬時に表面酸化膜を形成して内部のアルミニウムを保護する。しかも、アルミニウムの純度を99.9%以上にして不純物を減らせば、大気中で局部電池を形成せず、腐食性のガスが存在しない限りアルミニウムの腐食は進行しない。したがって、アルミニウム箔の表面に保護膜を設けなくても銅のような腐食は起こらないのである。この場合、上記回路パターンは、表面に保護膜を設ける必要のないアルミニウム箔で構成されている。したがって、フレキシブル性の高い上記アルミニウム箔の特性を損なうことがなく、上記フレキシブルプリント基板に十分なフレキシブル性が与えられる。
【0017】
また、上記フレキシブルプリント基板は、上記粒状半導体装置の入出力端子に接続される上記一辺側あるいは上記回路基板の入出力端子に接続される上記他辺側が,切れ目によって複数の分離部に分離されており、上記各分離部の夫々には,上記回路パターンの端部が存在していることが望ましい。
【0018】
この場合、上記回路基板の入出力端子に接続される上記他辺側が切れ目によって複数の分離部に分離されている場合には、上記各分離部が上記フレキシブルプリント基板の本体とは関係無く動くことができる。したがって、上記回路基板の入出力端子の配列ピッチが上記粒状半導体装置の入出力接続窓の配列ピッチよりも大きい場合でも、各分離部を湾曲させて水平方向へ放射状に配置させることによって無理無く接続することができる。また、略球状を呈する上記粒状半導体装置に設けられた入出力接続窓と平面状の上記回路基板に設けられた入出力端子とが、上記フレキシブルプリント基板の分離部が上記粒状半導体装置の直径の略1/4の曲率半径で曲げらることによって、容易に接続される。そして、上記分離部を途中で弛ませることによって、周辺環境の変化(温度や湿度およびその組合せによる急激なショック等)で上記粒状半導体装置,フレキシブルプリント基板および回路基板等が膨張・収縮したとしても、上記弛ませ部分が緩衝地帯となってストレスが吸収される。
【0019】
さらに、上記粒状半導体装置の入出力端子に接続される上記一辺側が切れ目によって複数の分離部に分離されている場合には、上記入出力接続窓が上記粒状半導体装置における中心を通る平面と平行であり且つ反回路基板側に在る平面と上記保護絶縁膜とが交差する位置に設けてある場合でも、上記フレキシブルプリント基板の本体とは関係無く動くことができる上記各分離部が、容易に上記粒状半導体装置の表面に沿うことができる。こうして、上記分離部にある上記回路パターンの上記一端が上記入出力接続窓内の入力端子に接続される。
【0020】
また、上記フレキシブルプリント基板は、上記複数の分離部のうち、特定の分離部の先端を他の分離部の先端よりも突出させることが望ましい。
【0021】
この場合、特定の分離部の先端が他の分離部の先端よりも突出しているので、上記特定の分離部は、例えば、上記回路基板の表面に設けられたコネクターや上記回路基板の内層回路等の上記回路基板の入出力端子とは遠く離れた接続端子や回路に容易に接続される。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。図1は、本実施の形態の粒状半導体装置の実装方法による粒状半導体装置のプリント回路基板への実装状態を示す。本実施の形態における粒状半導体装置11は、その中心12を通る平面13と表面の保護絶縁膜14とが交差する位置における保護絶縁膜14に、所定の間隔で入出力接続窓15が設けられている。そして、粒状半導体装置11のプリント回路基板16上への実装は、入出力接続窓15内の入出力端子(図示せず)を、プリント回路基板16上の銅箔回路17に、フレキシブルプリント基板18によって電気的に接続することによって行うのである。尚、粒状半導体装置11の詳細な構造については、本実施の形態とは直接関係無いので説明は省略する。
【0023】
上記フレキシブルプリント基板18は、後に詳述するように、耐熱性の高いポリイミド樹脂19とフレキシブル性の高いアルミニウム箔で成る回路パターン20との2層構造になっており、両者の貼り合わせに接着剤を使用してはいない。したがって、フレキシブルプリント基板18は、寸法変化が少なく、接続部分が動いたとしてもその影響は弛ませてある部分で吸収されるのである。
【0024】
尚、上記フレキシブルプリント基板18を、粒状半導体装置11の入出力接続窓15内の上記入出力端子に電気的に接続する際には、回路パターン20側の一端部を異方性導電性接着剤21で接着することによって行う。一方、フレキシブルプリント基板18を、プリント回路基板16上の銅箔回路17に電気的に接続する際には、回路パターン20側の他端部を異方性導電性インク(または異方性導電性フィルム)22で接続することによって行う。
【0025】
以下、上記フレキシブルプリント基板18の製造方法および外形加工法、フレキシブルプリント基板18を用いた粒状半導体装置11の実装方法、その実装の際に用いられる治具等について順次説明する。
【0026】
先ず、上記フレキシブルプリント基板18の製造方法について説明する。図2は、フレキシブルプリント基板18の製造工程中における積層構造体の縦断面図である。先ず、図2(a)に示すように、アルミニウム箔24の表面を研磨やアルカリ処理(図示せず)によって清浄する。この研磨やアルカリ処理は、アルミニウム箔や銅箔の表面処理方法として広く行われている処理である。尚、上記研磨やアルカリ処理の目的は、アルミニウム箔24の表面にある異物や有機物および厚さの不揃いな表面酸化膜を除去し、緻密で厚さの揃った均質な表面酸化膜を作ることにある。
【0027】
次に、上述したように表面処理が施されたアルミニウム箔24の表面に、図2(b)に示すように、ポリイミド樹脂の溶液25を塗布する。使用するアルミニウム箔24は、日本製箔(株)製の高純度箔(純度99.9%)厚さ15μmである。また、ポリイミド樹脂の溶液25は、(株)ピーアイ技術研究所製の接着性ポリイミドを用いる。塗布するポリイミド樹脂の溶液25の量は、完成されたフレキシブルプリント基板18の状態で、20μm〜25μmを確保できるように調整する。そして、ポリイミド樹脂の溶液25を、図3に示す温度/圧力プロファイルに従って乾燥/硬化することによって、ポリイミド樹脂19とアルミニウム箔24との2層構造体が得られる。
【0028】
次に、上記ポリイミド樹脂19の硬化が終了した後、アルミニウム箔24の表面にフォトレジストを塗布し、プレベークした後、フォトマスクを被せて露光・現像して、図2(c)に示すように、フォトレジストパターン26を作成する。そして、フォトレジストパターン26をマスクとして、図2(d)に示すように、エッチング液でアルミニウム箔24をエッチングする。そうした後、フォトレジストパターン26を剥離することによって、図2(e)に示すように、ポリイミド樹脂19上にアルミニウム箔の回路パターン20が形成されるのである。
【0029】
次に、こうして得られたフレキシブルプリント基板18において、後の実装時に粒状半導体装置11の入出力接続窓15と対向する部分の回路パターン20側に、異方性導電性接着剤21を付着させる。この異方性導電性接着剤21は、スクリーン印刷できるペーストタイプでも良いし、予めテープ状に成形した異方性導電性テープを貼り付けても良い。
【0030】
次に、上記フレキシブルプリント基板18の外形加工法について説明する。図4は、完成したフレキシブルプリント基板18の平面図(図4(a))及び断面図(図4(b))を示す。図4において、アルミニウム箔24をエッチングして成る短冊状の回路パターン20が形成されている側の表面であって、実装時にプリント回路基板16上の銅箔回路17と対向する部分に、異方性導電性インク22をスクリーン印刷する(あるいは異方性導電性フィルム22を貼り付ける)。その後に、粒状半導体装置11のプリント回路基板16に対する実装を容易にするために、フレキシブルプリント基板18に対して外形切断加工を行う。
【0031】
この外形切断加工は、炭酸ガスレーザー装置を用いて、フレキシブルプリント基板18における異方性導電性インク22側の長辺に、2本の回路パターン20置きに切れ目27を入れることによって行う。その結果、本実施の形態においては、回路パターン20は回路パターン20aから回路パターン20bまでの48本となり、切れ目27は切れ目27aから切れ目27cまでの23本となる。
【0032】
図4(a)において、A‐Cで囲まれた領域は上記異方性導電性接着剤21が付着された領域であり、粒状半導体装置11の上記入出力端子と接続される領域である。また、B‐Cで囲まれた領域は異方性導電性インク(あるいは異方性導電性フィルム)22が形成された領域であり、プリント回路基板16の銅箔回路17と接続される領域である。そして、23本の切れ目27で一方の長辺が24個に分割されたフレキシブルプリント基板18は、図1に示すように、曲率半径Rのカーブを描いて曲がることができるのである。
【0033】
以上の如く外形加工が施された上記フレキシブルプリント基板18は、プリント回路基板16と接続される側の長辺が複数の分離部18aに分割され、夫々の分離部18aには少なくとも1本の導電性配線で成る回路パターン20形成されていることになる。そして、フレキシブルプリント基板18を用いて粒状半導体装置11をプリント回路基板16上に実装した場合には、回路パターン20が形成されている各分離部18aは、図5に示すように、湾曲すると同時に、その先端部が放射状に拡がる。こうして、プリント回路基板16との接続面が確保されるのである。
【0034】
したがって、任意の回路パターン20とプリント回路基板16の入出力端子との接続面積を破保しつつ、隣接する回路パターン20との間の所定の間隔(入出力接続窓15の配列ピッチ)を上記先端部においてはプリント回路基板16の入出力端子の配列ピッチに合わせるように広げることができるのである。さらに、粒状半導体装置11とプリント回路基板16との接続はフレキシブルプリント基板18でのみ行うため、粒状半導体装置11とプリント回路基板16との間のストレスを吸収することができる。したがって、従来のハンダボールによる接続等のように粒状半導体装置11とプリント回路基板16との間のストレスに起因する断線等は生じないのである。
【0035】
次に、上記フレキシブルプリント基板18の分割数等ついて述べる。先ず、フレキシブルプリント基板18における長辺の片側あるいは両側が分離・分割されている理由について説明する。今、図6に示すように、アルミニウム箔の回路パターンの間に切れ目が入れられて上記回路パターンの一部が本体と関係無く動くようになっていない(つまり、図4(a)における切れ目27が無い)フレキシブルプリント基板31を粒状半導体装置32の周囲に巻き付ける場合を考える。その場合には、粒状半導体装置32が邪魔になって、フレキシブルプリント基板31を外側に曲げることはできない。つまり、フレキシブルプリント基板18を曲げるには、フレキシブルプリント基板18の回路パターン20間に切れ目27を入れて、回路パターン20の一部が本体と関係無く動くようにする必要がある。
【0036】
次に、上記フレキシブルプリント基板18の分割数について説明する。フレキシブルプリント基板18は、粒状半導体装置11の外形(球形)に沿う形になる必要がある。さらに、プリント回路基板16の銅箔回路17上に被さることが必要となる。フレキシブルプリント基板18を4分割した場合には粒状半導体装置11の周辺を正方形に取り囲み、6分割すると正六角形に取り囲み、何れの場合も粒状半導体装置11の入出力接続窓15には届かない。無理に届かせようとするとフレキシブルプリント基板18に皺が寄ってしまう。したがって、フレキシブルプリント基板18を、均一に粒状半導体装置11の外形に沿わせるには、12分割以上、より好ましくは24分割の切れ目27が必要になるのである。尚、12分割あるいは24分割としたのは、設計が容易であることと、粒状半導体装置11の外周に沿わせたときに皺が寄らず、図5に示すように、円に近い形状(近似外接円)で取り囲むことが可能であるからである。
【0037】
次に、上記構成のフレキシブルプリント基板18を用いた粒状半導体装置11の実装方法について述べる。ところで、上記異方性導電性接着剤21,異方性導電性インク(あるいは異方性導電性フィルム)22は、図1に示すように、バインダー36中に導電性フィラー35を混入させて構成されている。導電性フィラー35としてはニッケル粒子の表面に金メッキされたものを用いることが多い。また、バインダー36としてはエポキシ樹脂を用いることが多い。
【0038】
上記粒状半導体装置11の実装に際しては、図1において、先ず、フレキシブルプリント基板18と粒状半導体装置11およびプリント回路基板16との位置合わせを行い、フレキシブルプリント基板18の上から熱と圧力とを加える。こうして、異方性導電性接着剤21,異方性導電性インク(あるいは異方性導電性フィルム)22のバインダー36を溶解すると共に、導電性フィラー35をフレキシブルプリント基板18の回路パターン(アルミニウム箔)20およびプリント回路基板16の銅箔回路17に食い込ませて、粒状半導体装置11とフレキシブルプリント基板18との間およびフレキシブルプリント基板18とプリント回路基板16との間の導通を得るのである。
【0039】
その場合、上述したように、上記フレキシブルプリント基板18は粒状半導体装置11の直径の1/4の曲率半径Rで曲がっており、弛ませてあることで急激な環境変化にも追随できるのである。さらに、フレキシブルプリント基板18自身が、耐熱性の高いポリイミド樹脂19とフレキシブル性の高いアルミニウム箔20との積層構造になっており、両者の貼り合わせに接着剤を使用していないので寸法変化が少なく、接続部分が動いたとしてもその影響はフレキシブルプリント基板18の弛ませている部分で吸収されるのである。
【0040】
次に、上記粒状半導体装置11の入出力接続窓15を介して上記出力端子にフレキシブルプリント基板18の回路パターン20(異方性導電性接着剤21側)を接続する場合に使用する接続治具、および、接続方法について説明する。
【0041】
図7は、上記接続治具としてのフレキシブルヒータ41の外観斜視図である。また、図8は、フレキシブルヒータ41によってフレキシブルプリント基板18を粒状半導体装置11に巻き付け始める状態を示す平面図である。尚、図8においては、説明を分り易くするために、粒状半導体装置11,フレキシブルプリント基板18およびフレキシブルヒータ41の縮尺を異ならせている。
【0042】
上記フレキシブルヒータ41は、フレキシブルプリント基板18の長辺の長さと同じ長さを有し、その一平面全面に吸着穴42が設けられている。そして、フレキシブルヒータ41の上記一平面にフレキシブルプリント基板18の異方性導電性接着剤21が塗布された部分を当てて真空ポンプ43によって吸着させる。そして、この状態で、図8に示すように、フレキシブルプリント基板18における最も外側に位置する回路パターン20の位置を粒状半導体装置11の何れかの入出力接続窓15の位置に合わせ、フレキシブルヒータ41を粒状半導体装置11の外周に入出力接続窓15の配列方向に巻き付けるのである。
【0043】
その際に、上記フレキシブルプリント基板18の各回路パターン20と粒状半導体装置11の各入出力接続窓15との位置ずれを、位置決め用センサカメラ44によって読み取る。そして、この位置決め用センサカメラ44で読み取られた上記位置ずれに基づいて、回路パターン20と入出力接続窓15との位置決めが行われる。尚、上記位置決め方法については、本実施の形態とは直接関係無いので説明は省略する。
【0044】
そうした後、上記フレキシブルヒータ41の全体を粒状半導体装置11の中心12に向かって締め付けると同時に、温度が加えられる。この場合の加圧・温度条件は、温度は150℃〜250℃であり、圧力は1つの入出力接続窓15当り20gr〜100grである。尚、加圧時間は8秒〜15秒間である。
【0045】
次に、上記フレキシブルプリント基板18とプリント回路基板16との接続について説明する。上述のようにして、フレキシブルプリント基板18の一方の長辺が粒状半導体装置11に接続された状態では、他方の長辺は粒状半導体装置11の底部よりも下側まで垂れ下がっている。したがって、プリント回路基板16上に粒状半導体装置11を上側から近付けていくと、図5に示すように、フレキシブルプリント基板18の各分離部18aが外方に向かって放射状に伸びる。そこで、フレキシブルプリント基板18の各回路パターン20の先端とプリント回路基板16上の銅箔回路17との位置決めを行った後に加圧・加温して、回路パターン20と銅箔回路17とを接続する。この場合の加圧・温度条件は、温度は150℃〜250℃であり、圧力は1つの回路パターン20当り20gr〜100grである。尚、加圧時間は8秒〜15秒間である。
【0046】
ところで、上記フレキシブルプリント基板18の各分離部18aの長さは、図4(a)に示すように全部同じ長さでもよいが、図5に示すように特定の分離部18bの長さを、他の分離部18aよりも長く伸ばしておいてもよい。
【0047】
こうすることによって、上記特定の分離部18bを、例えば、プリント回路基板16の表面に設けられたコネクター(図示せず)に挿入して接続することができる。尚、その場合には、分離部18bの長さが長くなっているので、上記コネクターの接続端子がプリント回路基板16の表面よりも高い位置にあっても分離部18bの先端部を宙に浮かせた状態で接続することが可能になる。また、プリント回路基板16の内層回路がコンタクトホール等を介して表から見える状態であれば、分離部18bの先端部を上記コンタクトホール等に挿入して接続することができる。尚、このようにしてプリント回路基板16の内層回路と接続すれば、ジャンパー回路の代用にすることもできる。また、より長い分離部18bを用いることによって、上述の如く実装された粒状半導体装置11を、遠く離れた回路と接続させることも可能になる。
【0048】
上述のごとく、本実施の形態の粒状半導体装置11は、中心12を通る平面13と表面の保護絶縁膜14とが交差する位置における保護絶縁膜14に入出力接続窓15を設けている。したがって、粒状半導体装置11の表面に、四角のシリコン基板に形成されている従来の半導体装置の3倍の入出力接続窓15を容易に配置することができる。こうすることによって、粒状半導体装置11の実装に際して上記従来の半導体装置と同じ配線ルールを適用することができるのである。
【0049】
さらに、上記粒状半導体装置11を銅箔回路17が形成されたプリント回路基板16上に実装する場合には、耐熱性の高いポリイミド樹脂19とフレキシブル性の高いアルミニウム箔で成る回路パターン20との2層構造を有すると共に、一方の長辺に切れ目27が入れられて少なくとも一つの回路パターン20を含む複数の分離部18aが形成されたフレキシブルプリント基板18を用いる。そして、切れ目27が入っていない他方の長辺を粒状半導体装置11の入出力接続窓15に沿って巻き付けて、回路パターン20の一端と上記入出力端子とを接続する。一方、分離部18a上に在る回路パターン20の他端とプリント回路基板16上の銅箔回路17とを接続するようにしている。
【0050】
したがって、上記入出力接続窓15の配列ピッチと銅箔回路17の配列ピッチとが異なる場合でも、分離部18aの間隔を広げることによって簡単に対処できる。
【0051】
また、上記フレキシブルプリント基板18は、ポリイミド樹脂19とアルミニウム箔で成る回路パターン20との2層構造を有している。ポリイミド樹脂19は耐熱性が高く、上記実装後に周辺環境の急激な温度変化があっても寸法変化が小さく、接続部分に与えるストレスも小さい。さらに、自身のフレキシブル性が高く、フレキシブルプリント基板18に十分なフレキシブル性を与えることができる。一方、アルミニウムは、ピュアな状態で大気に曝されると瞬時に表面酸化膜を形成して内部のアルミニウムを保護する。しかも、アルミニウムの純度を99.9%以上にして不純物を減らせば、大気中で局部電池を形成せず、腐食性のガスが存在しない限りアルミニウムの腐食は進行しない。したがって、アルミニウム箔の表面に保護膜を設けなくても銅のような腐食は起こらないのである。すなわち、このように表面に保護膜を設ける必要のないアルミニウム箔で回路パターン20を構成することによって、フレキシブルプリント基板18に十分なフレキシブル性を与えることができる。
【0052】
その結果、フレキシブル性の高いフレキシブルプリント基板18を、粒状半導体装置11の直径の1/4の曲率半径Rで湾曲させて弛ませることができる。したがって、線膨張係数の違い等で接続部が動いてもそのストレスをフレキシブルプリント基板18の弛みで緩和することができ、従来の実装構造の如くハンダボールを用いる場合のように断線することはない。すなわち、本実施の形態によれば、信頼性の高い粒状半導体装置の実装構造を得ることができるのである。
【0053】
その際に、上記フレキシブルプリント基板18は、ポリイミド樹脂19と回路パターン20とが接着剤を使用しないで貼り合わされて構成されている。したがって、膨張・収縮を繰り返しても剥離するようなことはなく、さらに高信頼性が得られるのである。
【0054】
尚、上記実施の形態においては、上記フレキシブルプリント基板18の各分離部18a,18bに設ける回路パターン20の形状を短冊状にしているが、この形状に限定されるものではない。例えば、プリント回路基板16上の銅箔回路17やコネクタの接続端子等の幅に応じて先端側を広げてもよい。また、先端側を分割して、分割された夫々の先端部を異なる分離部18a上に在るようにすれば、粒状半導体装置11における一つの入出力端子を異なる銅箔回路17やコネクタに接続することができる。
【0055】
さらに、上記粒状半導体装置11における入出力接続窓15の形成個所も、中心12を通る平面13と表面の保護絶縁膜14とが交差する位置に限定されるものではない。但し、上記位置に形成する場合に、最も多くの入出力接続窓15を設置することができるのである。尚、フレキシブルプリント基板18の曲げ応力からすれば、上記平面13に平行であって且つ平面13よりも反プリント回路基板16側に在る平面と表面の保護絶縁膜14とが交差する位置に、入出力接続窓15を配置することが望ましい。但し、その場合には、フレキシブルプリント基板18の両長辺に切れ目27を入れる必要がある。あるいは、フレキシブルプリント基板18の展開形状を図4(a)のような矩形ではなく扇形にしてもよい。
【0056】
さらに、図5においては、上記フレキシブルプリント基板18における各分離部18a,18bは放射状に広がっている。しかしながら、粒状半導体装置11の実装に際しては、必要があれば各分離部18a,18bを互いに交差させて配置しても差し支えない。但し、その場合には、フレキシブルプリント基板18のベースフィルムに絶縁性を持たせる必要がある。
【0057】
【発明の効果】
以上より明らかなように、この発明の粒状半導体装置の実装方法は、中心を通る軸に直交する平面と表面の保護絶縁膜とが交差する位置における上記保護絶縁膜に複数の入出力接続窓を設けた粒状半導体装置を実装するに際して、フレキシブルプリント基板の一辺側を上記粒状半導体装置の表面に沿わせて、上記フレキシブルプリント基板上の回路パターンの一端部を上記粒状半導体装置の入出力接続窓内の入出力端子に接続する一方、上記フレキシブルプリント基板の他辺側に在る上記回路パターンの他端部を回路基板の入出力端子に電気的に接続するので、平面を持たない上記粒状半導体装置の表面に高い密度で配列された入出力端子と平面状を成す上記回路基板に配置された入出力端子とを、上記フレキシブルプリント基板によって容易に接続することができる。
【0058】
その際に、上記フレキシブルプリント基板に弛みを持たせることによって、上記粒状半導体装置,フレキシブルプリント基板および回路基板の線膨張係数の違い等によって各接続部が動いても、その場合に生ずるストレスを上記フレキシブルプリント基板の弛みで緩和できる。したがって、各接続部が膨張・収縮を繰り返した場合に断線に至ることを防止できる。
【0059】
また、上記粒状半導体装置の実装方法に用いるフレキシブルプリント基板は、ポリイミド樹脂上に金属箔で成る上記回路パターンを形成すれば、上記回路パターンの下地を耐熱性の高いポリイミド樹脂で構成することができる。したがって、上記実装後に、周辺環境の急激な温度変化があっても寸法変化を小さくでき、接続部分に与えるストレスも小さくできる。さらに、自身のフレキシブル性が高く、上記フレキシブルプリント基板に十分なフレキシブル性を与えることができる。
【0060】
また、上記フレキシブルプリント基板は、表面に保護膜を設けなくとも腐食しないアルミニウム箔で上記回路パターンを構成すれば、フレキシブル性の高い上記アルミニウム箔の特性を損なうことがなく、上記フレキシブルプリント基板に十分なフレキシブル性を与えることができる。
【0061】
また、上記フレキシブルプリント基板は、上記粒状半導体装置の上記一辺側または上記他辺側を切れ目によって複数の分離部に分離し、上記各分離部の夫々には上記回路パターンの端部を存在させれば、上記各分離部を上記フレキシブルプリント基板の本体とは関係無く動かすことができる。
【0062】
したがって、上記回路基板の入出力端子に接続される上記他辺側が切れ目によって複数の分離部に分離されている場合には、上記回路基板の入出力端子の配列ピッチが上記粒状半導体装置の入出力接続窓の配列ピッチよりも大きい場合でも各分離部を放射状に配置することによって容易に接続することができる。また、略球状を呈する上記粒状半導体装置に設けられた入出力接続窓と平面状の上記回路基板に設けられた入出力端子とを、上記分離部のフレキシブル性によって容易に接続できる。その際に、上記分離部を途中で弛ませることによって、周辺環境の変化で上記粒状半導体装置,フレキシブルプリント基板および回路基板等が膨張・収縮しても、上記弛ませ部分が緩衝地帯となって各接続部のストレスを吸収できる。その結果、断線に至ることを防止でき、信頼性を向上できる。
【0063】
さらに、上記粒状半導体装置の入出力端子に接続される上記一辺側が切れ目によって複数の分離部に分離されている場合には、上記入出力接続窓が上記粒状半導体装置における中心を通る平面の反回路基板側に設けてある場合でも、上記フレキシブルプリント基板の本体とは関係無く動くことができる上記各分離部を、容易に上記粒状半導体装置の表面に沿わせることができる。
【0064】
また、上記フレキシブルプリント基板は、上記複数の分離部のうち、特定の分離部の先端を他の分離部の先端よりも突出させれば、上記特定の分離部を、例えば、上記回路基板の表面に設けられたコネクターや上記回路基板の内層回路等の上記回路基板の入出力端子とは遠く離れた接続端子や回路に容易に接続できる。すなわち、1ピンだけの接続位置を容易に変えることができるのである。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の粒状半導体装置の実装方法による粒状半導体装置のプリント回路基板への実装状態を示す図である。
【図2】図1におけるフレキシブルプリント基板の製造工程中における縦断面図である。
【図3】図2に示す製造工程中においてポリイミド樹脂の溶液を乾燥/硬化する際の温度/圧力プロファイルを示す図である。
【図4】完成したフレキシブルプリント基板の平面図及び断面図である。
【図5】図1に示す粒状半導体装置の実装時における各分離部の湾曲/広がり状態を示す図である。
【図6】切れ目が無いフレキシブルプリント基板を粒状半導体装置に取り付けた状態を示す図である。
【図7】フレキシブルヒータの外観斜視図である。
【図8】図7に示すフレキシブルヒータを用いてフレキシブルプリント基板を粒状半導体装置に巻き付け始めた状態を示す概念図である。
【図9】粒状半導体装置に対する従来の実装状態を示す図である。
【符号の説明】
11…粒状半導体装置、
15…入出力接続窓、
16…プリント回路基板、
17…銅箔回路、
18…フレキシブルプリント基板、
18a…分離部、
19…ポリイミド樹脂、
20…回路パターン、
21…異方性導電性接着剤、
22…異方性導電性インク(異方性導電性フィルム)、
24…アルミニウム箔、
25…ポリイミド樹脂溶液、
27…切れ目、
35…導電性フィラー、
36…バインダー、
41…フレキシブルヒータ、
42…吸着穴、
44…位置決め用センサカメラ。
Claims (1)
- 表面に形成された保護絶縁膜と、中心を通る軸に直交する平面と上記保護絶縁膜とが交差する位置における上記保護絶縁膜に設けられた複数の入出力接続窓を備えた粒状半導体装置の実装方法であって、
上記粒状半導体装置の外周にフレキシブルプリント基板を巻き付け、
上記フレキシブルプリント基板の一辺側を上記粒状半導体装置の表面に沿わせると共に、上記フレキシブルプリント基板上の回路パターンにおける上記一辺側に在る一端部を、上記入出力接続窓を介して、上記粒状半導体装置の入出力端子に電気的に接続する一方、
上記フレキシブルプリント基板における上記一辺に対向する他辺側に在る上記回路パターンの他端部を、回路基板の入出力端子に電気的に接続することを特徴とする粒状半導体装置の実装方法。
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