JP3604348B2 - 電子部品実装用基板の反り低減方法 - Google Patents

電子部品実装用基板の反り低減方法 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ICあるいはLSIなどの電子部品を実装するフィルムキャリアテープ(TAB(Tape Automated Bonding)テープ、T−BGA(Tape Ball Grid Array)テープ、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)テープ、COF(Chip On Film)テープなど)である電子部品実装用基板(以下、単に「電子部品実装用基板」という)の反り低減方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年ノートパソコンなどの電子機器がますます小型化、軽量化している。また、半導体ICの配線もさらに微細化している。
【0003】
このような電子機器の小型化に伴いTABテープ、T−BGAテープ、ASICテープ及びCOFテープなどの電子部品実装用基板が使用されている。
【0004】
この電子部品実装用フィルムキャリアテープであるTABテープは次のようにして製造されている。すなわち、まず、例えばポリイミドフィルムなどの絶縁フィルム上に、銅箔などからなる導電層を貼着し、この導電層の表面にフォトレジストを塗布して、このフォトレジストを形成しようとする配線パターン以外の部分を露光し、露光されたフォトレジストを除去する。次いで、フォトレジストが除去された部分の導電層をエッチングにより除去し、さらにフォトレジストを除去することにより配線パターンを形成する。こうして配線パターンを形成した電子部品実装用フィルムキャリアテープに、インナーリードやハンダボール端子などの接続部分を除いて回路の保護層となるソルダーレジストを塗布する。このようにしてソルダーレジストを塗布した後、露出する部分である接続端子部分にスズメッキ層、ニッケル−金メッキ層などを形成する。なお、ソルダーレジストを塗布しない場合もある。
【0005】
このようにして製造された電子部品実装用基板には、ICなどの電子部品が実装され、その後、封止樹脂がモールドされる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような電子部品実装用基板は、絶縁フィルム、接着剤、導電層、ソルダーレジスト層などの各材料の熱膨張率の差や、ソルダーレジストの熱収縮に起因して、絶縁フィルムのソルダーレジスト層側に向かって凹状に反ってしまうという問題がある。
【0007】
また、この反りは、その後、製品完成まで除去することができないばかりか、製品完成後には、ポリイミドなどの絶縁フィルムの吸湿等によってさらに反りが増大するという問題がある。
【0008】
このように反りが生じた電子部品実装用基板は、ICチップ等の実装工程で作業性に悪影響を与え、さらには、実装段階において、インナーリード切れ、封止樹脂割れ等の問題が生じるという虞がある。
【0009】
本発明は、このような事情に鑑み、電子部品実装用基板の反り、特に長手方向の反りを容易、且つ効果的に低減することができる電子部品実装用基板の反り低減方法を提供することを課題とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する本発明の第1の態様は、絶縁基板の表面に少なくとも配線パターンを具備する電子部品実装用基板の反りを低減させる電子部品実装用基板の反り低減方法であって、前記電子部品実装用基板の少なくとも一方面を保護フィルムで補強した状態で当該電子部品実装用基板を曲率半径が15mm以下のロール部材に前記絶縁基板の裏面を接触させて所定の張力を付与した状態で搬送しながら連続的に反り取り処理することを特徴とする電子部品実装用基板の反り低減方法にある。
【0011】
かかる第1の態様では、電子部品実装用基板を所定条件でロール部材に巻かけながら搬送することにより、電子部品実装用基板の反り、特に長手方向の反りを比較的容易且つ効果的に低減することができる。
【0012】
本発明の第2の態様は、第1の態様において、前記電子部品実装用基板の長手方向に亘った反りを低減する工程を具備することを特徴とする電子部品実装用基板の反り低減方法にある。
【0013】
かかる第2の態様では、反り取り処理とは別の工程を組み合わせることで、より効果的に反りを低減することができる。
【0014】
本発明の第3の態様は、第1又は2の態様において、前記電子部品実装用基板の表面に接触する案内ローラを用いて搬送する場合には、曲率半径が15mmより大きいローラを用いることを特徴とする電子部品実装用基板の反り低減方法にある。
【0015】
かかる第3の態様では、案内ローラを設けることで、電子部品実装用基板の反りが増大するのを防止でき、所定ルートで容易に搬送することができる。
【0016】
本発明の第4の態様は、第3の態様において、前記電子部品実装用基板を前記案内ローラに90°以下の角度だけ接触するように搬送することを特徴とする電子部品実装用基板の反り低減方法にある。
【0017】
かかる第4の態様では、案内ローラへの巻き掛け角度を90°以下とすることで、電子部品実装用基板の反りが増大するのを防止でき、所定ルートで容易に搬送することができる。
【0020】
本発明の第の態様は、第1〜の何れかの態様において、前記電子部品実装用基板を加熱した状態で反り取り処理することを特徴とする電子部品実装用基板の反り低減方法にある。
【0021】
かかる第の態様では、加熱状態で反り取り処理を行うことで、より効果的に反りを低減することができる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電子部品実装用基板の反り低減方法について詳細に説明する。なお、本発明の電子部品実装用基板の反り低減方法には、種々の電子部品実装用基板を適用できる。まず、電子部品実装用基板の一例について説明する。
【0023】
図1(a)及び(b)に示すように、電子部品実装用基板10は、テープ状の絶縁フィルム11と、この絶縁フィルム11の表面に接着剤層12を介して貼着した導電層13からなる配線パターン14とを有する。また、配線パターン14の中央部には、絶縁フィルム11を貫通してデバイスホール15が設けられていると共に、配線パターン14の幅方向両側には、スプロケットホール16が設けられている。さらに、配線パターン14上には、ソルダーレジスト材料からなるソルダーレジスト層17が形成されている。なお、本実施形態では、配線パターン14上にソルダーレジスト層17を設けるようにしたが、このソルダーレジスト層17は、配線パターン14を保護するためのものであり、配線パターン14の断線あるいは短絡等が発生する虞がなければ、勿論設けなくてもよい。
【0024】
また、図1(c)に示すように、デバイスホール15がなく、ICを実装する部分に絶縁フィルム11が残っている場合もある。
【0025】
さらに、本実施形態では、絶縁フィルム11及び配線パターン14を貫通してデバイスホール15が設けられているが、絶縁フィルム11のみを貫通する貫通孔を設け、この貫通孔に対向する領域の配線パターン14を残す場合もある。その一例を図2に示す。なお、図2(a)は電子部品実装用基板の正面図であり、(b)はA−A’断面図である。
【0026】
図2に示す電子部品実装用基板は、半田ボール(図示なし)を介して配線パターン14と外部配線とを接続するタイプ、例えば、マイクロ・ボール・グリッド・アレイ(μBGA)タイプの電子部品実装用基板である。図示するように、このようなタイプの電子部品実装用基板では、導電性金属ボール(半田ボール)を配置するための半田ボール搭載部18が、パンチング、レーザー加工又はケミカルエッチング等を用いて絶縁フィルム11のみを貫通して所定の配列で穿設され、この半田ボール搭載部18に対向する領域の配線パターン14は残されている。
【0027】
ここで、このような電子部品実装用基板の製造方法について説明する。
【0028】
まず、パンチング等により絶縁フィルム11を貫通してデバイスホール15及びスプロケットホール16を形成する。なお、デバイスホール15は、必要に応じて設けなくてもよい。
【0029】
次に、絶縁フィルム11上に導電層13を積層する。なお、この導電層13は、配線パターン14を形成する部分にのみ貼着してもよく、また、絶縁フィルム11の全面に貼着してもよい。
【0030】
次いで、この導電層13を所望の形状にパターニングすることにより、配線パターン14を形成する。
【0031】
この絶縁フィルム11としては、可撓性を有すると共に、耐薬品性及び耐熱性を有する材料を用いることができる。かかる絶縁フィルム11の材料としては、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド等を挙げることができ、特に、ビフェニル骨格を有する全芳香族ポリイミド(例えば、商品名:ユーピレックス;宇部興産(株))が好ましい。なお、絶縁フィルム11の厚さは、一般的には、12.5〜125μm、好ましくは、25〜75μmである。
【0032】
絶縁フィルム11の表面に設けられる配線パターン14は、一般的には、銅やアルミニウムからなる導電層13をパターニングすることにより形成される。このような導電層13は、接着剤層12を介して熱圧着等により形成してもよく、また、絶縁フィルム11上に直接積層してもよい。なお、直接積層する場合は、導電層13を絶縁フィルム11上に積層した後に、パンチング等によって絶縁フィルム11及び導電層13を貫通してスプロケットホール16を形成する。導電層13の厚さは、例えば、5〜70μm、好ましくは、8〜35μmである。導電層13としては、銅箔、特に、エッチング特性、操作性などを考慮すると、電解銅箔が好ましい。
【0033】
なお、絶縁フィルム11上に導電層13を設けるのではなく、導電層13に、例えば、ポリイミド前駆体を塗布し、焼成してポリイミドフィルムからなる絶縁フィルム11とすることもできる。
【0034】
次に、このように形成された配線パターン14上に、具体的には、次の工程でメッキされるインナーリードやアウターリードボンディングパッドの部分を除く領域にソルダーレジスト層17を形成する。すなわち、パターニングされた導電層13上に、ソルダーレジスト材料塗布液を塗布してパターニングすることにより、ソルダーレジスト層17を形成する。勿論、このソルダーレジスト層17は設けなくてもよい。
【0035】
かかるソルダーレジスト材料塗布液は、硬化性樹脂を有機溶媒に溶解又は分散したものであり、硬化性樹脂としては、エポキシ系樹脂、エポキシ系樹脂のエラストマー変性物、ウレタン樹脂、ウレタン樹脂のエラストマー変性物、ポリイミド樹脂、ポリイミド樹脂のエラストマー変性物、アクリル樹脂等を挙げることができる。塗布液の中には、硬化促進剤、充填剤、添加剤、チキソ剤等を添加することもできる。また、ソルダーレジスト層17の可撓性等の特性を向上させるために、ゴム微粒子のような弾性を有する微粒子を配合することもできる。なお、このようなソルダーレジスト材料塗布液は、スクリーン印刷により、必要な領域のみに塗布され、熱硬化されてソルダーレジスト層17としてもよい。
【0036】
なお、このようにソルダーレジスト層17を形成した後、ソルダーレジスト層17に覆われていない配線パターン14にスズメッキ、ニッケル−金メッキなどのメッキ層(図示なし)を形成することにより、電子部品実装用基板10となる。
【0037】
このように電子部品実装用基板を製造後、例えば、図3に示す装置によって反り取り処理を行うことにより、電子部品実装用基板の反り、特に、長手方向の反りを低減させる。
【0038】
本実施形態では、上述のように製造した電子部品実装用基板10を送出装置のローラ20に巻回した状態から、電子部品実装用基板10の表面を案内ローラ21で案内しながら所定半径の反り取りローラ22に搬送して巻き掛け、再び案内ローラ23を介して巻き取り装置のローラ24に巻き取ることによって電子部品実装用基板10の反りを低減させる。
【0039】
具体的には、電子部品実装用基板10の絶縁フィルム11の裏面、すなわち、反りが生じている絶縁フィルム11の凸面側を反り取りローラ22に接触させながら、反り取りローラ22に約180°巻き掛け、且つ所定の張力が付与した状態で搬送する。これにより、電子部品実装用基板10の反り、特に長手方向の反りを比較的容易に低減することができる。
【0040】
ここで、電子部品実装用基板10と反り取りローラ22の断面の曲率半径は、15mm以下とするのが好ましい。これより大きいと、後述する実施例に示すように反りとり効果が顕著ではないからである。また、曲率半径が1mm程度、またはこれより小さいと、ソルダーレジストにクラックが発生したりするという不具合が生じる虞があるので、最低でも曲率半径2mm程度以上、好ましくは曲率半径4mm以上とするのが望ましい。
【0041】
また、電子部品実装用基板10と反り取りローラ22との接触面積を比較的大きくすることが好ましく、図4に示すように、電子部品実装用基板10を反り取りローラ22に巻き掛ける角度θは、少なくとも30°、好ましくは90°以上、さらに好ましくは180°である。これにより、電子部品実装用基板10の反りを効果的に低減することができる。
【0042】
上述した例では、反り取りローラ22の前後に案内ローラ21及び23を配置して介して電子部品実装用基板10を搬送するようにして、電子部品実装用基板10を反り取りローラ22に略180°巻き掛けるようにしたので、より効果的に電子部品実装用基板の長手方向の反りを低減することができる。
【0043】
一方、このように電子部品実装用基板10の表面に接触する案内ローラ21及び23を用いる場合には、反り取り効果を低減させないためにできるだけ曲率半径が大きなローラを用いるのが好ましく、少なくとも15mmより大きい曲率半径を有するローラを用いるのが好ましい。また、案内ローラ21及び23との接触範囲はできるだけ小さい方が好ましく、巻き掛ける角度で90°以下であることが好ましい。これは、90°より大きい角度で電子部品実装用基板10を案内ローラ21及び23に巻き掛けると、電子部品実装用基板10の長手方向の反り取り効果が低減する虞があるからである。
【0044】
なお、曲率半径が15mmより大きな案内ローラを電子部品実装用基板の裏面が接触するように設けてもよく、案内ローラを3個以上並設してもよい。
【0045】
また、搬送時に電子部品実装用基板10に付与する張力は、5kgf/48mm幅以下であることが好ましく、より好ましくは3kgf/48mm幅以下である。このように所定の張力とすることにより、配線パターン14の断線等、電子部品実装用基板10が損傷することなく、反り取りを効果的に行うことができる。
【0046】
なお、この電子部品実装用基板10に付与する張力は、例えば、送出装置及び巻き取り装置のローラ24の回転速度を調整することによって調整すればよい。
【0047】
以上説明した例では、反り取りローラ22を1個のみ設けた例を説明したが、勿論、複数個設けてもよい。この場合、反り取り処理を連続的に行うことにより、より効果的に反り取り効果が期待できる。
【0048】
また、反り取りローラ22は、図4に示すような断面が略円形のものに限定されず、電子部品実装用基板10の裏面が接触する部分が曲面、具体的には、曲率半径15mm以下、好ましくは10mm以下である曲面であり、電子部品実装用基板に損傷等を与えない形状であればよく、例えば、断面が略半円形状、あるいは楕円形状であってもよい。
【0049】
このように、電子部品実装用基板10を所定条件でロール部材に巻かけながら搬送することにより、電子部品実装用基板10の反り、特に長手方向の反りを容易、且つ効果的に低減でき、電子部品実装用基板10を平坦化することができる。これにより、電子部品の実装工程における搬送不良、実装不良等を引き起こすことなく、高精度に電子部品等を実装することができる。
【0050】
なお、上述した反り取り処理を実行する前に、電子部品実装用基板10の裏面側を送出装置のローラ20に接触させながら巻き取り、電子部品実装用基板10の長手方向の反りをある程度低減するようにしてもよい。
【0051】
また、このように電子部品実装用基板10を巻き取ることによって反りを低減する場合、送出装置のローラ20の曲率半径は小さくなるほど効果は大きくなるが、ソルダーレジストを塗布した電子部品実装用基板10では、ソルダーレジストに亀裂を生じる虞がある。さらに、送出装置のローラ20の曲率半径が小さくなると反り取り前後の電子部品実装用基板10の寸法変化が大きく不具合を生じる虞がある。このため、各電子部品実装用基板10に応じて、最適な送出装置のローラ20の曲率半径を適宜選択する必要がある。
【0052】
また、このような反り取り処理等を行う場合には、図5に示すように、電子部品実装用基板10の少なくとも一方面に保護フィルム25を設けることが好ましい。このような保護フィルム25は、勿論、電子部品実装用基板10を挟むように両面にそれぞれ設けてもよい。
【0053】
かかる保護フィルム25の材質は、電子部品実装用基板10への汚染、損傷等を与えずに電子部品実装用基板10に沿って変形する材料であることが好ましい。また、反り取り処理の際に加熱処理する場合には、耐熱性の保護フィルム25を用いることが好ましい。このような保護フィルム25としては、例えば、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリエーテルサルホン等を挙げることができる。
【0054】
このように保護フィルム25を設けることで、反り取り処理及び巻き取り処理をする場合に、配線パターン14、ソルダーレジスト層17等が損傷することを防止することができる。特に、配線パターン14の一部分であるインナーリード、アウターリード等の変形を防止することができる。
【0055】
以下、このような本発明に係る電子部品実装用基板の反り低減方法の実施例について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0056】
(実施例)
実施例では、電子部品実装用基板を直径8、10、13、22及び30mmの各反り取りローラに非加熱状態で180°の角度で接触させながら、0.5、1.0、1.5kgf/48mm幅の張力を付与した状態で連続的に搬送することで、電子部品実装用基板の長手方向の反り取り処理を行った。反り取り処理後、電子部品実装用基板を所定寸法の短冊状に切断して、電子部品実装用基板の長手方向の反り量(mm)を測定した。また、比較例として、直径が32mmの反り取りローラを用いて、実施例と同様の条件で反り取り処理を行った。その結果を下記表1に示す。
【0057】
なお、電子部品実装用基板としては、厚さ50μmの絶縁フィルム上に、厚さ12μmの接着層を介して厚さ18μmの配線パターンを有し、さらに、この配線パターン上に厚さ10μmのソルダーレジスト層を有するものを使用し、反り取り処理後、幅48mm、長さ200mmの短冊状に切断した。
【0058】
また、反り量(mm)は、図6に示すように、配線パターン側を上に向けて基台30上に載置したときの電子部品実装用基板10の長手方向両端部の基台30からの高さh(mm)で表した。なお、反り取り処理前の反り量は、29.5mmであった。
【0059】
【表1】
Figure 0003604348
【0060】
表1の結果より、反り取りローラのロール直径を30mm以下、すなわち、反り取りローラの曲率半径を15mm以下にすることで、電子部品実装用基板の長手方向の反りを効果的に低減できることが分かる。
【0061】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明方法によると、簡便な方法で容易に電子部品実装用基板の反りを低減することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の方法に用いる電子部品実装用基板の一例を示す正面図及び断面図である。
【図2】本発明の実施形態の方法に用いる電子部品実装用基板の他の例を示す正面図及び断面図である。
【図3】本発明の実施形態の方法に用いる反り取り装置の一例を示す図である。
【図4】本発明の実施形態の方法に用いる反り取り装置の一例を示す要部拡大図である。
【図5】本発明の実施形態の方法に用いる反り取り装置の他の例を示す要部拡大図である。
【図6】本発明の実施形態に係る電子部品実装用基板の反り量を示す図である。
【符号の説明】
10 電子部品実装用基板
20 送出装置のローラ
21,23 案内ローラ
22 反り取りローラ
24 巻き取り装置のローラ
25 保護フィルム
30 基台

Claims (5)

  1. 絶縁基板の表面に少なくとも配線パターンを具備する電子部品実装用基板の反りを低減させる電子部品実装用基板の反り低減方法であって、
    前記電子部品実装用基板の少なくとも一方面を保護フィルムで補強した状態で当該電子部品実装用基板を曲率半径が15mm以下のロール部材に前記絶縁基板の裏面を接触させて所定の張力を付与した状態で搬送しながら連続的に反り取り処理することを特徴とする電子部品実装用基板の反り低減方法。
  2. 請求項1において、前記電子部品実装用基板の長手方向に亘った反りを低減する工程を具備することを特徴とする電子部品実装用基板の反り低減方法。
  3. 請求項1又は2において、前記電子部品実装用基板の表面に接触する案内ローラを用いて搬送する場合には、曲率半径が15mmより大きいローラを用いることを特徴とする電子部品実装用基板の反り低減方法。
  4. 請求項3において、前記電子部品実装用基板を前記案内ローラに90°以下の角度だけ接触するように搬送することを特徴とする電子部品実装用基板の反り低減方法。
  5. 請求項1〜の何れかにおいて、前記電子部品実装用基板を加熱した状態で反り取り処理することを特徴とする電子部品実装用基板の反り低減方法。
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