JP3867455B2

JP3867455B2 - フレキシブル配線基板

Info

Publication number: JP3867455B2
Application number: JP31292699A
Authority: JP
Inventors: 幸俊佐古
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1999-11-02
Filing date: 1999-11-02
Publication date: 2007-01-10
Anticipated expiration: 2019-11-02
Also published as: JP2001135903A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フレキシブルな薄い絶縁フィルム上に導電パターンが設けられた基板に半導体チップが複数搭載されるＣＯＦ（Chip On Flexible）モジュールに適用され、特に上記導電パターンがフィルムの両面に設けられ、高密度実装可能なフレキシブル配線基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フレキシブル配線基板は、リジッド配線基板と違って柔らかく変形可能な利点がある。これにより、ＩＣの高密度実装、モジュールのコンパクト化に有利である。フレキシブル配線基板は、特に、各種携帯機器の小型化には必要不可欠である。
【０００３】
フレキシブル基板は、両面に導電パターンが印刷されるものが多く、スルーホールによる接続構成は一般的である。すなわち、スルーホールランドにドリル等で貫通孔を形成し、スルーホールメッキ（銅メッキ）等を施す。これにより、基板両面の所定の導電パターンどうしが接続される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のフレキシブル基板においては、スルーホールメッキを行う際に、スルーホールランドだけをレジスト除去してメッキを施す工程（ボタンメッキ）があり、工程数が多い上に高価である。また、このようなレジスト塗布工程を行わないでメッキ工程を経ると、基板上の導電パターン幅が太くなり、ファイン・ピッチのパターンが形成し難い。
【０００５】
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その課題は、ファイン・ピッチの導電パターンに対応でき、工程数が少なく、安価で信頼性のあるスルーホール間の接続を実現するフレキシブル配線基板を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のフレキシブル配線基板は、主表面に第１のピッチ以下で第１の導電パターンが形成され、裏面に前記第１のピッチより大きいピッチで第２の導電パターンが形成されたフレキシブルな基材と、前記第１、第２の導電パターンそれぞれの一部領域に囲まれるように共有された前記基材の貫通孔において前記基材の主表面側から印刷された第１の導電性材料と裏面側から印刷された第２の導電性材料が互いに接触し合ったビア接続構造とを具備し、前記第１の導電性材料に比べて前記第２の導電性材料の方が粘性の低い材料で形成されていることを特徴とする。
【０００７】
上記本発明のフレキシブル配線基板によれば、薄いフレキシブルな基材を利用して、ビア接続構造を両面の印刷だけで達成する。主表面と裏面とではピッチの異なる導電パターンであり、これに対処可能なように、かつ確実なビア接続構造を実現するために導電性材料の粘性を変更した構成を有する。
【０００８】
また、本発明のフレキシブル配線基板は、主表面に第１のピッチ以下で第１の導電パターンが形成され、裏面に前記第１のピッチより大きいピッチで第２の導電パターンが形成されたフレキシブルな基材と、前記第１、第２の導電パターンそれぞれの一部領域に囲まれるように共有された前記基材の貫通孔において前記基材の主表面側から印刷された第１の導電性材料と裏面側から印刷された第２の導電性材料が互いに接触し合ったビア接続構造とを具備し、前記第１の導電性材料は第１の径を有して前記第１の導電パターンの一部領域周辺に延在し、前記第２の導電性材料は前記第１の径より大きい第２の径を有して前記第２の導電パターンの一部領域周辺に延在することを特徴とする。
【０００９】
上記本発明のフレキシブル配線基板によれば、薄いフレキシブルな基材を利用して、ビア接続構造を両面の印刷だけで達成する。主表面と裏面とではピッチの異なる導電パターンであり、これに対処可能なように、かつ確実なビア接続構造を実現するために導電性材料の径を変更した構成を有する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１（ａ），（ｂ）は、本発明の第１実施形態に係るフレキシブル配線基板の要部構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の１Ｂ−１Ｂ線に沿う断面図である。
【００１３】
ポリイミド等からなる例えば２５μｍ程度の薄いフレキシブル基材１１の主表面上に導電パターン１２が形成されている。この導電パターン１２は、複数のＩＣチップを実装するためピッチＰ１以下の銅箔のエッチングパターンを有する。さらに、基材１１の裏面上に導電パターン１３が形成されている。この導電パターン１３は、チップ間接続などの用途に必要であり上記ピッチＰ１より大きいピッチの銅箔エッチングパターンを有する。
【００１４】
導電パターン１２，１３の厚さは、上記のフォトリソグラフィ技術を用いての銅箔エッチングパターンであれば、だいたい１０μｍ程度になる。その他、導電性ペースト等の印刷技術で導電パターンを形成する場合、その厚さは３０μｍ程度になる。
【００１５】
フレキシブル基材１１にドリル、パンチ等を利用して貫通孔、いわゆるスルーホール１４が形成されている。スルーホール１４は、上記導電パターン１２，１３それぞれの一部領域（主に端部のランド領域）に囲まれるように形成され、基材表裏で共有される。スルーホール１４は、例えば０．２〜０．３ｍｍの径を有する。
【００１６】
上記スルーホール１４において、フレキシブル基材１１の主表面側からスクリーン印刷された粘性の高い導電性材料１５と、裏面側からスクリーン印刷された粘性の低い導電性材料が１６とが互いに接触し合っている。これにより、ビア接続構造ＶＩＡ１が構成されている。
【００１７】
導電性材料１５は、φＡ１の径を有して導電パターン１２の一部領域周辺に延在している。導電性材料１６は、φＢ１の径を有して導電パターン１３の一部領域周辺に延在している。ここでは、φＡ１とφＢ１は略等しく形成されている。粘性の関係でφＡ１＜φＢ１になることがあるが、導電パターン１３上より外側に出ることはない。
【００１８】
導電性材料１５や１６は、Ｃｕを主成分とする部材、あるいはＡｇを主成分とする部材が考えられる。これらの部材に混合する有機系の溶剤が少なければ粘性の高い導電性材料１５ができ、多ければ粘性の低い導電性材料１６ができる。
【００１９】
粘性の高い導電性材料１５は、パターン間隔が狭いファイン・ピッチの主表面の導電パターン１２への形成にも対処可能で高信頼性をもたらす。また、粘性の低い導電性材料１６は、パターンピッチに十分余裕のある裏面の導電パターン１３への形成に対し信頼性が損なわれることはない。
【００２０】
すなわち、導電性材料１６は粘性の低いことで、上記導電性材料１５より印刷のにじみが多少大きくても、パターンピッチに十分余裕のある裏面の導電パターン１３上でショートする危険性は少ないといえる。むしろ、導電性材料１６は、粘性を低くすることで、スルーホール１４に確実に入り込んで導電性材料１５と結合し、高信頼性のビア接続構造ＶＩＡ１の形成に寄与する。
【００２１】
また、フレキシブル基材１１のスルーホール１４の径φＣ１に比べてこのスルーホール１４を囲む導電パターン１２，１３それぞれのランド領域における内縁の径φＤ１が大きい。これにより、導電性材料１５及び１６は、印刷時におけるスルーホール１４内への充填、密着性を良好にする。
【００２２】
上記構成によれば、ビア接続構造ＶＩＡ１は、両面のスクリーン印刷で容易にファイン・ピッチの導電パターンにまで対応できる。すなわち、レジストを形成し、除去するような工程を経ずに、安価で高信頼性のスルーホール１４間の接続が達成できる。
【００２３】
図２（ａ），（ｂ）は、本発明の第２実施形態に係るフレキシブル配線基板の要部構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の２Ｂ−２Ｂ線に沿う断面図である。図１と同様の箇所には同一の符号を付す。
【００２４】
この第２の実施形態において、上記第１の実施形態と異なるのは、フレキシブル基材１１のスルーホール１４の径φＣ２とこのスルーホール１４を囲む導電パターン１２，１３それぞれのランド領域における内縁の径φＤ２が実質的に一致していることである。すなわち、スルーホール１４は、上記導電パターン１２，１３それぞれの一部領域（主に端部のランド領域）に対しドリル、パンチ等を利用して導電パターンと一緒に開口されたものである。
【００２５】
上記構成は、フレキシブル基材１１主表面上の導電パターン１２のピッチが第１の実施形態よりさらに厳しくなった場合の形態である。スルーホール１４をできる限り大きく開けなければならず、スルーホール１４の周辺にフレキシブル基材１１の主表面のみで与えられる低い段差を作る余裕がない。しかし、フレキシブル基材１１及び導電パターン１２、１３の厚みを小さくすれば、ビア接続構造ＶＩＡ２は実現可能である。すなわち、フレキシブル基材１１の表裏から粘性の高い導電性材料１５、粘性の低い導電性材料１６をそれぞれスクリーン印刷することにより、信頼性を保ちつつビア接続構造ＶＩＡ２を実現する。
【００２６】
上記構成によれば、ビア接続構造ＶＩＡ２は、両面のスクリーン印刷で容易にファイン・ピッチの導電パターンにまで対応できる。すなわち、レジストを形成し、除去するような工程を経ずに、安価で高信頼性のスルーホール１４間の接続が達成できる。
【００２７】
図３（ａ），（ｂ）は、本発明の第３実施形態に係るフレキシブル配線基板の要部構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の３Ｂ−３Ｂ線に沿う断面図である。
【００２８】
ポリイミド等からなる例えば２５μｍ程度の薄いフレキシブル基材３１の主表面上に導電パターン３２が形成されている。この導電パターン３２は、複数のＩＣチップを実装するためピッチＰ３以下の銅箔のエッチングパターンを有する。さらに、基材３１の裏面上に導電パターン３３が形成されている。この導電パターン３３は、チップ間接続などの用途に必要であり上記ピッチＰ３より大きいピッチの銅箔エッチングパターンを有する。
【００２９】
導電パターン３２，３３の厚さは、上記のフォトリソグラフィ技術を用いての銅箔エッチングパターンであれば、だいたい１０μｍ程度になる。その他、導電性ペースト等の印刷技術で導電パターンを形成する場合、その厚さは３０μｍ程度になる。
【００３０】
フレキシブル基材３１にドリル、パンチ等を利用して貫通孔、いわゆるスルーホール３４が形成されている。スルーホール３４は、上記導電パターン３２，３３それぞれの一部領域（主に端部のランド領域）に囲まれるように形成され、基材表裏で共有される。スルーホール３４は、例えば０．２〜０．３ｍｍの径を有する。
【００３１】
上記スルーホール３４において、フレキシブル基材３１の主表面側からスクリーン印刷された導電性材料３５と、裏面側からスクリーン印刷された導電性材料が３６とが互いに接触し合っている。これにより、ビア接続構造ＶＩＡ３が構成されている。
【００３２】
導電性材料３５は、φＡ３の径を有して導電パターン３２の一部領域周辺に延在している。導電性材料３６は、φＡ３より大きいφＢ３の径を有して導電パターン３３の一部領域周辺に延在している。導電性材料３５や３６は、Ｃｕを主成分とする部材、あるいはＡｇを主成分とする部材が考えられ、これらの部材に有機系の溶剤を混合して印刷に適用させる。
【００３３】
導電性材料３５は、パターン間隔が狭いファイン・ピッチの主表面の導電パターン３２への形成に対処可能なようにφＡ３の径を有している。導電性材料３６は、パターンピッチに十分余裕のある裏面の導電パターン３３への形成であるためφＡ３より大きいφＢ３で形成しても信頼性が損なわれることはない。
【００３４】
すなわち、導電性材料３６はφＢ３の径を有することで印刷のにじみが多少大きくなっても、パターンピッチに十分余裕のある裏面の導電パターン３３上であるからショートの危険性は少ないといえる。むしろ、導電性材料３６は、φＢ３の径を有することで、より大きな合わせ余裕が与えられ、スルーホール３４に確実に入り込んで導電性材料３５と結合し、高信頼性のビア接続構造ＶＩＡ３の形成に寄与する。
【００３５】
また、フレキシブル基材３１のスルーホール３４の径φＣ３に比べてこのスルーホール３４を囲む導電パターン３２，３３それぞれのランド領域における内縁の径φＤ３が大きい。これにより、導電性材料３５及び３６は、印刷時におけるスルーホール３４内への充填、密着性を良好にする。
【００３６】
上記構成によれば、ビア接続構造ＶＩＡ３は、両面のスクリーン印刷で容易にファイン・ピッチの導電パターンにまで対応できる。すなわち、レジストを形成し、除去するような工程を経ずに、安価で高信頼性のスルーホール３４間の接続が達成できる。なお、この第３実施形態に関し、もちろん前記第１実施形態と同様に、導電性材料３５を粘性のより高いものとし、印刷にじみが許容できる範囲で導電性材料３６を粘性のより低いものとしてよい。
【００３７】
図４（ａ），（ｂ）は、本発明の第４実施形態に係るフレキシブル配線基板の要部構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の４Ｂ−４Ｂ線に沿う断面図である。図３と同様の箇所には同一の符号を付す。
【００３８】
この第４の実施形態において、上記第３の実施形態と異なるのは、フレキシブル基材３１のスルーホール３４の径φＣ４とこのスルーホール３４を囲む導電パターン３２，３３それぞれのランド領域における内縁の径φＤ４が実質的に一致していることである。すなわち、スルーホール３４は、上記導電パターン３２，３３それぞれの一部領域（主に端部のランド領域）に対しドリル、パンチ等を利用して導電パターンと一緒に開口されたものである。
【００３９】
上記構成は、フレキシブル基材３１主表面上の導電パターン３２のピッチが第１の実施形態よりさらに厳しくなった場合の形態である。スルーホール３４をできる限り大きく開けなければならず、スルーホール３４の周辺にフレキシブル基材３１の主表面のみで与えられる低い段差を作る余裕がない。しかし、フレキシブル基材３１及び導電パターン３２、３３の厚みを小さくすれば、ビア接続構造ＶＩＡ４は実現可能である。すなわち、フレキシブル基材３１の表裏からの径を有する導電性材料３５、φＡ４より大きな径φＢ４を有する導電性材料３６をそれぞれスクリーン印刷することにより、信頼性が保ちつつビア接続構造ＶＩＡ４を実現する。
【００４０】
上記構成によれば、ビア接続構造ＶＩＡ４は、両面のスクリーン印刷で容易にファイン・ピッチの導電パターンにまで対応できる。すなわち、レジストを形成し、除去するような工程を経ずに、安価で高信頼性のスルーホール３４間の接続が達成できる。
【００４１】
図５（ａ），（ｂ）は、本発明の第５実施形態に係るフレキシブル配線基板の要部構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の５Ｂ−５Ｂ線に沿う断面図である。
【００４２】
ポリイミド等からなる例えば２５μｍ程度の薄いフレキシブル基材５１の主表面上に導電パターン５２が形成されている。この導電パターン５２は、複数のＩＣチップを実装するためピッチＰ５以下の銅箔のエッチングパターンを有する。さらに、基材５１の裏面上に導電パターン５３が形成されている。この導電パターン５３は、チップ間接続などの用途に必要であり上記ピッチＰ５より大きいピッチのパターンを有する。
【００４３】
導電パターン５２の厚さは、上記のフォトリソグラフィ技術を用いての銅箔エッチングパターンであれば、だいたい１０μｍ程度になる。その他、導電性ペースト等の印刷技術で導電パターンを形成する場合、その厚さは３０μｍ程度になる。
【００４４】
フレキシブル基材５１にドリル、パンチ等を利用して貫通孔、いわゆるスルーホール５４が形成されている。スルーホール５４は、上記導電パターン５２，５３それぞれの一部領域（主に端部のランド領域）に囲まれるように形成され、基材表裏で共有される。スルーホール５４は、例えば０．２〜０．３ｍｍの径を有する。
【００４５】
上記スルーホール５４において、フレキシブル基材５１の主表面側からスクリーン印刷された導電性材料５５と、裏面の導電パターン５３を兼ねた導電性材料が５６とが互いに接触し合っている。これにより、ビア接続構造ＶＩＡ５が構成されている。
【００４６】
導電性材料５５は、所定径を有して導電パターン１２の一部領域周辺に延在している。導電性材料５６は、さらに導電パターン５３を形成するそのものでもある。すなわち、ビア接続構造ＶＩＡ５は、導電パターン５３の印刷による形成時に同時に形成されるものである。
【００４７】
導電性材料５５や５６は、Ｃｕを主成分とする部材、あるいはＡｇを主成分とする部材が考えられる。これらの部材に有機系の溶剤が混合され、所定の粘性を有する導電性材料ができる。ここでは、導電性材料５５や５６は、同じ材料が用いられている。
【００４８】
上記構成によれば、導電性材料５５は、所定径を有し、パターン間隔が狭いファイン・ピッチの主表面の導電パターン５２への形成にも対処可能で高信頼性をもたらす。また、導電性材料５６は、パターンピッチに十分余裕のある裏面の導電パターン５３の形成とビア接続構造ＶＩＡ５を完成させる。
【００４９】
また、フレキシブル基材５１のスルーホール５４の径φＣ５に比べてこのスルーホール５４を囲む導電パターン５２のランド領域における内縁の径φＤ５が大きい。これにより、導電性材料５５は、印刷時におけるスルーホール５４内への充填、密着性を良好にする。
【００５０】
上記構成によれば、ビア接続構造ＶＩＡ５は、フレキシブル基板５１両面の印刷で容易にファイン・ピッチの導電パターンにまで対応できる。しかも、導電性材料５６は、パターンピッチに十分余裕のある裏面の導電パターン５３の形成とビア接続構造ＶＩＡ５を同時に完成させる。これにより、少ない工程数、かつ安価で高信頼性のスルーホール５４間の接続が達成できる。
【００５１】
図６（ａ），（ｂ）は、本発明の第６実施形態に係るフレキシブル配線基板の要部構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の６Ｂ−６Ｂ線に沿う断面図である。図５と同様の箇所には同一の符号を付す。
【００５２】
この第６の実施形態において、上記第５の実施形態と異なるのは、フレキシブル基材５１のスルーホール５４の径φＣ６とこのスルーホール５４を囲む導電パターン５２のランド領域における内縁の径φＤ６が実質的に一致していることである。すなわち、スルーホール５４は、上記導電パターン５２の一部領域（主に端部のランド領域）に対しドリル、パンチ等を利用して導電パターンと一緒に開口されたものである。
【００５３】
上記構成は、フレキシブル基材５１主表面上の導電パターン５２のピッチが第５の実施形態よりさらに厳しくなった場合の形態である。スルーホール５４をできる限り大きく開けなければならず、スルーホール５４の周辺にフレキシブル基材５１の主表面のみで与えられる低い段差を作る余裕がない。しかし、フレキシブル基材５１及び導電パターン５２の厚みを小さくすれば、ビア接続構造ＶＩＡ６は実現可能である。すなわち、フレキシブル基材５１の表裏から導電性材料５５、５６をそれぞれスクリーン印刷することにより、信頼性を保ちつつ導電パターン５３及びビア接続構造ＶＩＡ６を実現する。
【００５４】
上記各実施形態によれば、ビア接続構造は、両面のスクリーン印刷で容易にファイン・ピッチの導電パターンにまで対応できる。すなわち、レジストを形成し、除去するような工程を経ずに、安価で高信頼性のスルーホール間の接続が達成できる。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のフレキシブル配線基板によれば、極薄のフレキシブルな基材を利用して、ビア接続構造を両面の印刷だけで達成する。主表面と裏面とではピッチの異なる導電パターンであり、これに対処可能で確実なビア接続構造を実現する。すなわち、導電性材料の粘性を工夫したり、径を変更したり、更なる工程短縮のためにピッチの厳しくない裏面側の導電パターンの形成時に一緒にビア接続構造を実現する。これにより、ファイン・ピッチの導電パターンに対応でき、工程数が少なく、安価で信頼性のあるスルーホール間の接続を実現するフレキシブル配線基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ），（ｂ）は、本発明の第１実施形態に係るフレキシブル配線基板の要部構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の１Ｂ−１Ｂ線に沿う断面図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は、本発明の第２実施形態に係るフレキシブル配線基板の要部構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の２Ｂ−２Ｂ線に沿う断面図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は、本発明の第３実施形態に係るフレキシブル配線基板の要部構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の３Ｂ−３Ｂ線に沿う断面図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は、本発明の第４実施形態に係るフレキシブル配線基板の要部構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の４Ｂ−４Ｂ線に沿う断面図である。
【図５】（ａ），（ｂ）は、本発明の第５実施形態に係るフレキシブル配線基板の要部構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の５Ｂ−５Ｂ線に沿う断面図である。
【図６】（ａ），（ｂ）は、本発明の第６実施形態に係るフレキシブル配線基板の要部構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の６Ｂ−６Ｂ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
１１，３１，５１…フレキシブル基材
１２，１３，３２，３３，５２，５３…導電パターン
１４，３４，５４…スルーホール
１５…粘性の高い導電性材料
１６…粘性の低い導電性材料
３５，３６，５５，５６…導電性材料
ＶＩＡ１，ＶＩＡ２，ＶＩＡ３，ＶＩＡ４，ＶＩＡ５，ＶＩＡ６…ビア接続構造

Claims

主表面に第１のピッチ以下で第１の導電パターンが形成され、裏面に前記第１のピッチより大きいピッチで第２の導電パターンが形成されたフレキシブルな基材と、
前記第１、第２の導電パターンそれぞれの一部領域に囲まれるように共有された前記基材の貫通孔において前記基材の主表面側から印刷された第１の導電性材料と裏面側から印刷された第２の導電性材料が互いに接触し合ったビア接続構造とを具備し、
前記第１の導電性材料に比べて前記第２の導電性材料の方が粘性の低い材料で形成されていることを特徴とするフレキシブル配線基板。
前記第１の導電性材料は第１の径を有して前記第１の導電パターンの一部領域周辺に延在し、前記第２の導電性材料は前記第１の径より大きい第２の径を有して前記第２の導電パターンの一部領域周辺に延在することを特徴とする請求項１記載のフレキシブル配線基板。
前記基材の貫通孔の径に比べてこの貫通孔を囲む前記第１、第２の導電パターンそれぞれの一部領域における内縁の径が大きいことを特徴とする請求項１または２記載のフレキシブル配線基板。
前記基材の貫通孔の径とこの貫通孔を囲む前記第１、第２の導電パターンそれぞれの一部領域における内縁の径とは実質的に一致していることを特徴とする請求項１または２記載のフレキシブル配線基板。