JP4133786B2 - 配線回路基板 - Google Patents
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Description
「ジグザグのピークをたどる交互の配置パターン」とは、図7(b)に示すように、一点鎖線で示したジグザグ線(ノコギリ波状の線)Jの各頂点J1、J2の位置に、個々の電極E(E1、E2)が配置されたパターンである。この配置パターンは、図7(a)に見られるように、全体として2列のチェッカー模様(「千鳥状」とも称される)を描く。
以下、この配置パターンを、「ジグザグ配置パターン」とも呼ぶ。
ジグザグ配置パターンにおけるジグザク線の振幅t2(図7(a))は、図7(b)に示すように、一方の頂点J1に配置された電極E1を、図中のx方向に平行移動しても、他方の頂点J2に配置された電極E2には接触することがないように、電極の大きさを考慮して決定される。
ジグザク線の周期(ピッチ)は、前記ジグザク線の振幅が充分に余裕をもって決定されているならば、一方の頂点J1に配置された電極E1を、図中のy方向に平行移動した場合に、他方の頂点J2に配置された電極E2に接触する位置関係となるような短い周期であってもよい。この短い周期の配置を可能とする点が、ジグザグ配置パターンの利点である。
電極のジグザグ配置パターンは、後述の配線回路基板のストライプパターンと共に用いられ、ファインピッチの電極配置と外部への接続を可能とする(例えば、特許文献1)。
ベアチップ実装に用いられる配線回路基板は、図8に局所を拡大して一例を示すように、絶縁性基板100上に帯状の導体パターン101が形成された構造を有する回路基板である。該配線回路基板には、チップを配置した時に電極Eに対応し該電極との電気的な接続に関与する領域に、帯状導体101がストライプパターンをなすよう露出して形成されており、各電極(一点鎖線)Eに対して個別に導体を接続し得るようになっている。このストライプパターンは、電極Eのジグザグ配置パターンの進行方向(図中の矢印xで示した方向)と略直交する方向(図中の矢印yで示した方向)に、個々の帯状導体101が延びるパターンとして形成される。
各帯状導体の先端のエッジは、図8に示すように、接続される電極Eを越えて微量だけ延伸して終わっている場合が多い。
また、図9(b)に示すように、導電性粒子Qを基材中に分散させてなる異方導電性接着剤をチップと配線回路基板との接続に介在させる場合には、図中にmで示したように、導電性粒子Qが電極E1と帯状導体103との間の短絡経路となり得ることがわかった。
(1)集積回路のベアチップを、その電極と直接に接続して実装するための配線回路基板であって、
実装対象となるベアチップは、その接続面に、ジグザグのピークをたどる交互の配置パターンにて形成された複数の電極を有するものであり、該電極の外形は一辺15μm〜100μmの方形であり、
当該配線回路基板には、ベアチップの電極に対し個別に導体を直接的に接続し得るように、前記ジグザグの進行方向と略直交する方向に延びる帯状導体がストライプパターンをなすよう露出して形成されており、各帯状導体は、各電極に対応する位置において終端部となっており、これによってストライプパターンの終端部は、長終端部と短終端部とが交互に並んだパターンとなっており、
長終端部を持つ帯状導体において、下記(A)の部分が、該部分の両端に隣接する部分よりも、幅が狭くなっていることを特徴とする、配線回路基板。
(A)長終端部を持つ帯状導体のうちの長手方向の一区間部分であって、短終端部に電極を接続し、該電極を前記長終端部を持つ帯状導体上まで帯幅方向に平行移動した場合に、該電極と重なる領域を包含する、該領域よりも0.1μm〜100μmだけ長い部分。
(2)上記(A)の部分が、該部分の区間全体にわたって同じ幅であり、隣接する部分との境界において段差状に狭くなっている、上記(1)記載の配線回路基板。
(3)上記(A)の部分が、それぞれの両端から中央部に向かうに従って漸次幅が狭くなっている部分を有している、上記(1)記載の配線回路基板。
(4)上記(A)の部分が、それぞれの両端から中央部に向かうに従って漸次幅が狭くなり、中央部において最も狭くなるように、該(A)の部分の側縁の外形線が、内側に凸の円弧状を呈している、上記(3)記載の配線回路基板。
(5)実装対象となる電子部品が、方形を呈する半導体素子のベアチップであって、該ベアチップの接続面の外周領域に、電極が、ジグザグのピークをたどる交互の配置パターンにて形成されている、上記(1)記載の配線回路基板。
チップ実装時の位置決めズレによって、電極(特に短終端部に接続されたもの)が隣の帯状導体に接することを回避するために、仮に、帯状導体の幅を単純に全長にわたって狭くしたとすると、帯状導体同士の間隙は広くなるが、帯状導体と電極との接触面積が小さくなるので、接続信頼性が低下する。特に、帯状導体と電極との間に異方導電性フィルムを介在させる場合には、帯状導体の幅が狭くなることによって、電気的な接続に参加し得る導通路や導電性粒子の数が少なくなり、接続信頼性の低下が顕著になる。
本発明者等が帯状導体の剥がれを検討したところ、剥がれは、先端部分から発生する傾向にあるが、特許文献1の図1、2の態様のように先端部だけを広くしても、幅の狭い部分が長く延伸していると、先端部分のみならず、中間部分においても剥がれが生じ易いことがわかった。
しかも、帯状導体と電極とが接触する部分は通常の幅のままであるから、接続信頼性は維持されている。またさらに、(A)部は、その区間の全長が電極の大きさ程度であって短く、区間の両端において幅の広いもとの帯状導体で支持されているので、(A)部における剥がれは発生し難い。
当該配線回路基板は、図1に構造の一例を示すように、絶縁性基板1上に帯状導体2が形成された基本構造を有している。この基本構造の部分については、上記[背景技術]の説明において図8を用いて説明した内容と同様である。また、当該配線回路基板に実装されるべき電子部品は、その接続面にジグザグ配置パターンにて形成された複数の電極を有するものであって、図7を用いて説明した内容と同様である。
(A)部の幅を狭くする構成によって、上記発明の効果の説明で述べたとおり、実装時の位置決めに多少のズレが生じても、短終端部Sに接続された電極E1が、長終端部Lを持つ帯状導体2に接することが抑制される。
典型的なベアチップの形状、寸法例を挙げると、通常、チップの外周形状は方形を呈し、一辺の寸法は限定されないが、0.5mm〜30mm程度が一般的である。
また、図7に示す電極のピッチt1は、高密度配置されたものでは、30μm〜100μm程度、ジグザグ配置パターンの振幅t2は、50μm〜200μm程度が一般的である。
個々の電極には、必要に応じて、金めっきなどにより、バンプまたはフラットなパッドが形成される。
尚、(A)部に隣接する終端部の帯幅W2と、基部側の帯幅W3(いずれも、図1参照)は、互いに異なっていてもよい。
電極の大きさに対する帯状導体の帯幅、ピッチの具体的な値は、従来技術を参照してもよい。
また、帯状導体の材料、単層・多層の構成、パターン形成方法についても、従来の配線回路基板を参照してもよい。
(あ)チップを実装した場合に、該チップが占有する領域の外側に帯状導体のパターンが形成され、終端部が、該占有領域内へ入り、領域の内部を向いて終わる態様。
(い)チップを実装した場合に、該チップが占有する領域の中央部に帯状導体のパターンが形成され、終端部が、該占有領域の外周部において領域の外部を向いて終わる態様。
(A)部の局所的な幅の減少を含んだ帯状導体のパターンの形成方法は、パターンを描きながら導体金属を基板面に加えていくアディティブな形成方法でも、一様な導体金属層を基板面に形成した後、必要なパターンだけを残してそれ以外の部分を除去するサブトラクティブな形成方法でもよい。
上記(A)の部分を規定する文言「記載の短終端部に電極を接続し、該電極を前記長終端部を持つ帯状導体上まで帯幅方向に平行移動した場合に、該電極と重なる領域を、包含する」における「包含する」とは、一致することをも含む。
図3に示すように、(A)部の長手方向(帯状導体が延伸する方向)の寸法L1は、短終端部Sに接続される電極Eの長手方向寸法L2に応じて決定され、L1≧L2とする。短絡をより確実に抑制するには、L1>L2とすることが好ましい。図3は、L1>L2の場合を示している。
チップ実装時の実装時の位置決めのばらつきや、電極寸法の製造誤差、(A)部の長手方向寸法の製造誤差、異方導電性接着剤中の導電性粒子サイズなどを考慮すれば、(A)部の長手方向の寸法L1は、L2よりも0.1μm〜100μmだけ大きい寸法、特に20μm〜50μmだけ大きい寸法を設計寸法とすることが好ましい。
(A)部の中心位置は、隣の短終端部Sに接続される電極Eの中心位置を帯状導体の幅方向にスライドさせた位置であればよいが、他の電極への悪影響が無い範囲で、かつ、本発明の目的が達成される範囲で誤差があってもよい。
例えば、上記で例示したように、電極の幅方向の寸法W4が15μm〜100μm程度であって、帯状導体が、帯幅5μm〜70μm程度、ピッチ20μm〜100μm程度として形成されている場合には、もとの帯幅W2に対する(A)部の幅W1の割合(%)は、20%〜95%、特に40%〜80%とすることが好ましい。
このような態様は、方形の電極に対して(A)部の長さL1を最短に設計し易いので、帯状導体の剥離が発生し難いという利点がある。
図4(a)では、隣接する部分との境界部f1、f2において、側縁の外形線が円弧を描いて帯幅が急激に狭くなり、中央の幅W1の平行帯状部分へと変化している。
図4(b)では、中央部において最も狭い帯幅W1となるように、(A)部の側縁の外形線が、内側に凸の大きな円弧状を呈している。
図4(c)では、図4(b)の態様に対してさらに、帯状導体の直線状の側縁部と、(A)部の円弧状の側縁部とが、滑らかに接続されるよう、両者が交わる角部f3に丸い面取りが施されている。
これら図4(a)〜(c)のような態様は、側縁の外形線に円弧状部を含んでいるので、応力集中による帯状導体の剥離が生じにくい。
(チップの仕様)
接続対象となるチップは、シリコンウエハー上に集積回路を形成し、素子分断して得たLSIチップであって、厚さ550μm、外形2mm×18mmの長方形である。
チップの接続面の外周には、図7(a)に示すように、ジグザグ配置パターンにて電極Eが高密度に配置されている。電極の形状は、接続面の中央の方向に長い40μm×63μmの長方形であって、表面にはAuバンプが形成されている。この長辺(63μm)の方向が、配線回路基板の帯状導体の長手方向に対応する。
電極のジグザグ配置パターンのピッチt1は40μm、ジグザグ配置パターンの振幅t2は、93μmである。
厚さ25μmのポリイミドフィルム基板に、スパッタリングにより金属薄膜を成膜し、さらにセミアディティブ法により、外部への接続用導体パターン(パターン総厚12μm)、および接続に係る領域にストライプパターン(パターン総厚12μm)を形成した。次に、接続に係る領域以外の部分は、厚さ10μmのポリイミドなどからなるカバーレイで全体的に覆った。そして、チップの電極が接続される各終端部分には、表面に、接続用金属皮膜としてNi(下層)/Au(上層)を無電解めっきによって形成した。
長終端部を有する帯状導体21、短終端部を有する帯状導体22は、いずれも基本の帯幅W2が20μmであり、帯状導体どうしの中心間ピッチP1は40μmである。
帯状導体21、22の長さの差L2は100μmである。長終端部を持つ帯状導体21の(A)部は、先端からL3(=95μm)の位置から長さL1(=90μm)までの区間とし、(A)部の幅W1は15μmとした。
(A)部の幅を狭くせず、図8に示すように全長にわたって同じ幅としたこと以外は、上記実施例と同様の配線回路基板を製作し、比較例品(即ち、従来品)とした。
(比較例2)
全ての帯状導体の幅を全長にわたって均一に狭くし、その幅を上記実施例の(A)部の幅W1と等しい幅15μmとしたこと以外は、同じピッチにて、上記実施例と同様の配線回路基板を製作し、検討のための比較例品とした。この比較例品は、比較例1と同様、帯状導体が全長にわたって同じ幅であるが、狭い幅となっている。
上記実施例で製作した配線回路基板、比較例1、2で製作した配線回路基板の帯状導体を光学顕微鏡にて観察し、基板面からの剥離の有無を調べた。ポリイミドフィルム基板と帯状導体との密着状態の観察については、ポリイミドフィルム基板の裏面側から該基板を通して(透かして)帯状導体を観察すると、帯状導体が剥離した部分は、密着している部分に比べて色合いが変わって見えることから、密着/剥離を判定した。
観察の結果、本実施例で製作した配線回路基板には、(A)部を含む帯状導体のいずれの部位にも剥離はみられなかった。
また、比較例1で製作した配線回路基板は、従来品と同様に帯状導体の全長にわたって狭い部分を持たないので、剥離はみられなかった。
しかし、比較例2で製作した配線回路基板は、帯状導体の全長にわたって幅を狭くしたので、ポリイミド基板の裏面側からみた帯状導体は、その先端部または(A)部に対応する中間部分の色合いが異なっており、剥離していることが確認された。
以上のことから、特定区間である(A)部だけを局所的に狭くする本発明の態様は、剥がれが生じ難いことがわかった。
上記実施例、比較例1、2で製作した配線回路基板を、それぞれ100個用意し、それぞれにチップを実装し、帯状導体に対するチップの幅方向のズレ量と、電極と隣の帯状導体とが短絡する短絡不良発生率との関係を調べた。
帯状導体に対するチップの幅方向のズレ量とは、図6に示すように、帯状導体2の幅の中心と、電極Eの幅(帯状導体の幅と同じ方向についての寸法)の中心との、x方向についての差dであって、位置決め誤差が主体であるが、パターニングや電極自体の製造上の微量な配置誤差も含まれている。
実装装置として、フリップチップボンダー(FB30T、九州松下製、2002年型)を用い、ボンディングツール温度280℃(設定値)、ボンディング時間15秒、1チップ当りのボンディング荷重30kgf、ステージ温度60℃とした。
上記形状寸法のチップを上記フリップチップボンダーを用いて実装するような場合、通常の技術では、ズレ量2μmであれば、ズレはほとんど無いとみなしてよく、実装時の位置決めは非常に良好なレベルであると評価でき、ズレ量5μmであれば、ズレはわずかに認められるが短絡不良はあまり生じないレベルであると評価でき、ズレ量8μmであれば、ズレは確実に認められ、短絡不良の生じる可能性が高いレベルであると評価できる。
実装された試料の中から、ズレ量2μm、5μm、8μmのものを選び出し、それぞれの短絡不良の有無を確認したところ、ズレ量と短絡不良発生率との関係は、下記表1に示すとおりであった。
尚、比較例2の配線回路基板は、帯状導体全体を狭くしたことによって、短絡不良は発生しなかったが、上記したとおり導体の各部に基板面からの剥離が生じており、さらに、異方導電性フィルムを介した電極との接続において、接続不良が生じることがわかった。
2 帯状導体
L 長終端部
S 短終端部
E チップの電極
W1 (A)部の幅
Claims (5)
- 集積回路のベアチップを、その電極と直接に接続して実装するための配線回路基板であって、
実装対象となるベアチップは、その接続面に、ジグザグのピークをたどる交互の配置パターンにて形成された複数の電極を有するものであり、該電極の外形は一辺15μm〜100μmの方形であり、
当該配線回路基板には、ベアチップの電極に対し個別に導体を直接的に接続し得るように、前記ジグザグの進行方向と略直交する方向に延びる帯状導体がストライプパターンをなすよう露出して形成されており、各帯状導体は、各電極に対応する位置において終端部となっており、これによってストライプパターンの終端部は、長終端部と短終端部とが交互に並んだパターンとなっており、
長終端部を持つ帯状導体において、下記(A)の部分が、該部分の両端に隣接する部分よりも、幅が狭くなっていることを特徴とする、配線回路基板。
(A)長終端部を持つ帯状導体のうちの長手方向の一区間部分であって、短終端部に電極を接続し、該電極を前記長終端部を持つ帯状導体上まで帯幅方向に平行移動した場合に、該電極と重なる領域を包含する、該領域よりも0.1μm〜100μmだけ長い部分。 - 上記(A)の部分が、該部分の区間全体にわたって同じ幅であり、隣接する部分との境界において段差状に狭くなっている、請求項1記載の配線回路基板。
- 上記(A)の部分が、それぞれの両端から中央部に向かうに従って漸次幅が狭くなっている部分を有している、請求項1記載の配線回路基板。
- 上記(A)の部分が、それぞれの両端から中央部に向かうに従って漸次幅が狭くなり、中央部において最も狭くなるように、該(A)の部分の側縁の外形線が、内側に凸の円弧状を呈している、請求項3記載の配線回路基板。
- 実装対象となる電子部品が、方形を呈する半導体素子のベアチップであって、該ベアチップの接続面の外周領域に、電極が、ジグザグのピークをたどる交互の配置パターンにて形成されている、請求項1記載の配線回路基板。
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