JP4628154B2 - フレキシブルプリント配線基板、および半導体装置 - Google Patents

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Description

本発明は、例えば、フレキシブルプリント配線基板、および半導体装置に関する。さらに詳しくは、特に、フラット・パネル・ディスプレイ（ＦＰＤ）、プリンターなどを駆動させるのに好適なフレキシブルプリント配線基板、半導体装置に関する。
集積回路（ＩＣ）などの電子部品を電子装置に組み込むために、電子部品実装用フィルムキャリアテープ（ＴＡＢ（Tape Automated Bonding）テープ、ＣＯＦ（Chip on Film）テープ、ＢＧＡ(Ball Grid Array)テープ、ＣＳＰ（Chip Size Package）テープ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）テープ）あるいはシート状のＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）が使用されている。このようなフレキシブルプリント配線基
板は、ポリイミドフィルムなどの絶縁フィルムに銅箔などの導電性金属層を形成し、この導電性金属層表面に感光性樹脂を塗布し、この感光性樹脂を所望のパターンに露光現像して感光性樹脂からなるパターンを形成した後、この形成されたパターンをマスキング材として、導電性金属を選択的にエッチングすることにより、配線パターンを形成することにより製造されている。
そして、配線パターンが形成された後は、カバーレイフィルムを貼着して、上記の配線パターンを保護することが行われている。
特開２００３−２８２６５０号公報
ところで、このようなカバーレイフィルムを配線パターンの表面に貼着する場合には、以下のようにして行われていた。
例えば、図２に示したように、絶縁性のベースフィルム２の表面に配線パターン４が形成されたフレキシブルプリント配線基板６がある。このフレキシブル配線基板６では、左側下面部の３本分の端子相当部分がダミーパターン６４とされている。このようなフレキシブルプリント配線基板６の上部に、接着剤付きのカバーレイフィルム１０を貼着するには、略矩形状にカットされた接着剤付きのカバーレイフィルム１０が用意される。このカバーレイフィルム１０は、絶縁性樹脂フィルム基材９とフィルム接着剤層８とからなる。そして、図３に示したように、そのカバーレイフィルム１０の接着剤層８側を、配線パターン４に対向配置し、この状態から、先ず、カバーレイフィルム１０の上方側から所定の金型で軽く加熱圧着することにより、配線パターン４の表面にカバーレイフィルム１０を仮止めする。
そして、カバーレイフィルム１０の仮止めを行なった後、今度は図４に示したように、同じく加熱状態にしてから金型でカバーレイフィルム１０の本圧着を行う。すなわち、カバーレイフィルム１０の上方側から２回目の押圧を行うことにより、下面の接着剤層８が絶縁フィルム２の配線パターン４の間に入り込んで、カバーレイフィルム１０を確実に密着させることができる。
しかしながら、このようにカバーレイフィルム１０を仮止め状態にしてから本圧着を行う場合に、特に、カバーレイフィルムの四隅角部において、図３に示したように、カバーレイフィルム１０の端部１０ａ付近に配線パターン４が存在しない場合には、仮止めを行う際、カバーレイフィルム１０の端部１０ａが部分的に浮いてしまうことがあった。このような端部１０ａの浮きが発生してしまうと、仮止めしたカバーレイフィルム１０が剥が
れてしまったり、あるいは接着面に凹凸面が形成されてしまうために、２回目の本圧着を行った場合などに、図４に示したように、接着剤層８の内部に、気泡１２を巻き込んで製品不良を生じさせてしまう虞があった。
本発明は、このような実情に鑑み、カバーレイフィルムを配線パターンの表面に貼着する場合に、端部の浮き上がりや剥がれ、あるいは気泡の巻き込みなどを可及的に防止することのできるフレキシブルプリント配線基板、および半導体装置を提供することを目的としている。
本発明に係るプリント配基板は、絶縁性のベースフィルム表面に、導電性金属からなる配線パターンとダミーパターンとが形成され、前記配線パターンの端子部分が露出されるとともに、当該配線パターンと前記ダミーパターンとの表面が絶縁性のカバーレイフィルムで保護されるフレキシブルプリント配線基板であって、
前記ダミーパターンは、前記ベースフィルムにおける前記導電性金属からなる配線パターンが形成された領域の最外方に配置されたものであるとともに前記導電性金属からなる配線パターンのアウターリードに対応する部分が欠落されたものであり、
前記カバーレイフィルムを貼着するときに、前記配線パターンの端子部分を除く領域と前記ダミーパターンの形成領域とを含む配線パターン領域に、前記カバーレイフィルムの形状が投影的に略合致するように当該カバーレイフィルムの大きさが予め設定され、この大きさのカバーレイフィルムが、前記配線パターンの端子部分を除く領域とダミーパターンの形成領域とを含む配線パターン領域に合致させて貼着されることを特徴としている。
このような構成であれば、カバーレイフィルムの下面には、配線パターンまたはダミーパターンが常に存在するために、仮止めするときに端部、特に四隅角部が浮き上がってしまうことがない。これにより、気泡の巻き込みなどを可及的になくすことができる。
また、本発明は、前記カバーレイフィルムの一方の面に接着剤層が形成されており、該接着剤層を介して前記カバーレイフィルムが前記配線パターンの表面に貼着されることが好ましい。
このような構成であれば、カバーレイフィルムの貼り付けが容易である。
さらに、前記カバーレイフィルムが、前記絶縁性のベースフィルムを形成する樹脂と同一種類の樹脂で形成されていることが好ましい。
このように同一種類の樹脂が採用されていれば、コスト的、あるいは管理する上で好ましいとともに、温度変化などによる影響を少なくできる。
また、本発明に係る半導体装置は、これらいずれかのフレキシブルプリント配線基板に電子部品が実装されていることを特徴としている。
本発明のフレキシブルプリント配線基板によれば、配線パターンの端子部分を除く領域と前記ダミーパターンの形成領域とを含む配線パターン領域に、カバーレイフィルムの形状が投影的に略合致しているので、貼り合わせた場合に、カバーレイフィルムの下面に配線パターンが常に存在するので、確実な仮止めおよびこれに続く本圧着を行うことができ、浮き上がりや剥がれ、あるいは気泡の巻き込みを防止できる。
以下、図面を参照しながら、本発明に係るフレキシブル配線基板、半導体装置について具体的に説明する。
図１に示したように、本実施例によるフレキシブルプリント配線基板２０は、絶縁性のベースフィルム２２と、この表面に形成された配線パターン２４と、３本のダミーパターン２５と、この配線パターン２４に端子部分２６が露出するように配置されたカバーレイフィルム（絶縁性樹脂保護フィルム）３２とからなる。フレキシブルプリント配線基板２０には、電気的に接続されていないダミーパターン（ダミー配線）が形成されている。
絶縁性のベースフィルム２２としては、ポリイミドフィルム、ポリイミドアミドフィルム、ポリエステルフィルム、ポリフェニレンサルファイドフィルム、ポリエーテルイミドフィルム、フッ素樹脂フィルムおよび液晶ポリマーフィルム等を挙げることできる。すなわち、これらのベースフィルム２２は、エッチングの際に使用されるエッチング液、あるいは、洗浄の際に使用されるアルカリ溶液などに侵食されることがない程度に耐酸・耐アルカリ性を有し、さらに電子部品を実装する際などの加熱によって大きく熱変形しない程度の耐熱性を有している。こうした特性を有するベースフィルム２２としては、ポリイミドフィルムが好ましい。
このような絶縁性のベースフィルム２２は、通常は５〜１５０μm、好ましくは５〜１
２５μm、特に好ましくは２５〜７５μmの平均厚さを有している。
上記のような絶縁性のベースフィルム２２に、パンチングにより、スプロケットホール２８、デバイスホール３０、折り曲げスリット（図示なし）、位置合わせ用孔（図示なし）などの必要な透孔が穿設されている。
配線パターン２４は、上記のようなベースフィルム２２の表面に配置された導電性金属を選択的にエッチングすることにより形成される。ここで使用される導電性金属としては、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金などの導電性金属を挙げることができる。このような導電性金属は、ベースフィルム２２の表面に、例えば蒸着法あるいはメッキ法などにより配置することができる。また、上記のような導電性金属からなる金属箔を貼着することにより配置することもできる。上記のような導電性金属層の厚さは、通常は２〜７０μm、好ましくは５〜４５μmの範囲内にある。
上記のような導電性金属層（あるいは導電性金属箔）は、接着剤を使用せずに絶縁性のベースフィルム２２の表面に配置することもできる。三層テープの導電性金属箔の接着に使用される接着剤層は、例えば、エポキシ樹脂系接着剤、ポリイミド樹脂系接着剤、アクリル樹脂系接着剤などにより形成することができる。このような接着剤層の厚さは、通常は５〜５０μm、好ましくは１０〜４０μmの範囲内にある。なお、このような接着剤層は二層テープにはない。
配線パターン２４は、絶縁性のベースフィルム２２の表面に上記のようにして形成された導電性金属層を選択的にエッチングすることにより形成される。即ち、導電性金属層の表面に感光性樹脂層を形成し、この感光性樹脂層を露光・現像することにより、所望のパターンを形成して、このパターンをマスキング材として導電性金属層を選択的にエッチングすることにより配線パターン２４を形成することができる。
上記のようにして形成された配線パターン２４の表面には、端子部分２６が露出され、その他の部分が被覆されるように絶縁性のカバーレイフィルム３２、３２が貼着される。
カバーレイフィルム３２は、図３に示したカバーレイフィルム１０の場合と同様に、絶縁性樹脂フィルム基材９と、この一方の面に形成されたフィルム接着剤層８とからなる。
本実施例では、図１に示したように、カバーレイフィルム３２の形状が、配線パターン２４の端子部分２６を除いた配線パターン領域Ｌ（３本のダミーパターン２５の形成領域を含む）と投影的に見て略合致する大きさに設定されている。
なお、具体的に、カバーレイフィルム３２は、配線パターン２４の端部より、１００μ
ｍ〜３ｍｍ程度大きくした範囲でカットされている。
このような大きさのカバーレイフィルム３２を予め用意することにより、このカバーレイフィルム３２と配線パターン２４とを仮止めした後、本圧着すると、従来生じていた気泡の巻き込みやカバーレイフィルム３２の浮き上がり、剥がれなどを防止することができる。すなわち、従来は、配線パターン２４が存在しない部分も含む大きな四角形状のカバーレイフィルムを用意して、これを配線パターン２４の上面を覆うように貼着していた。このような大きさでは、配線パターンが形成されていない部分（特に四隅角部）にも、カバーレイフィルム３２が貼着されることになるので、仮止め時に、接着面に凹凸が生じ、結果として、本圧着時に気泡を含む割合が４０〜５０％もあった。これに対し、本実施例のように、配線パターン２４が存在しない範囲を予め切除して使用すると、本圧着されたフレキシブルプリント配線基板の気泡の発生率が０〜１％となり、気泡の発生を略完全に無くすことが可能になった。
本実施例のフレキシブルプリント配線基板２０は、上述のＦＰＤ装置の他、プリンターなどに使用されるフレキシブルプリント配線基板に有効に適用することができる。
カバーレイフィルム３２の絶縁性樹脂フィルム基材９を形成する耐熱性保護樹脂としては、ポリイミド、ポリアルキレンテレフタレート、ポリアルキレンナフタレートおよびアラミド樹脂を挙げることができる。これらの樹脂は単独であるいは組み合わせて使用することができる。上記のような耐熱性保護樹脂から形成される絶縁性樹脂フィルム基材９の厚さは、平均厚さで、通常は１μｍ以上、好ましくは３〜７５μｍ、特に好ましくは４〜５０μｍである。
また、上記のような絶縁性樹脂フィルム基材９に塗設される熱硬化性樹脂からなるフィルム接着剤層８を形成する樹脂の例としては、エポキシ樹脂、ポリイミド前駆体（ポリアミド酸）、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂を挙げることができる。特にここで使用する熱硬化性樹脂からなる熱硬化性接着剤は、硬化温度が８０〜２００℃の範囲内、好ましくは１３０〜１８０℃の範囲内にあり、室温では表面に粘着性が発現しにくく、加熱して接着する際に接着力が発現する樹脂を使用することが好ましい。さらに、この熱硬化性接着剤は、熱硬化した後の硬化体が弾性を有しているものであることが望ましい。このように熱硬化性接着剤の硬化体が弾性を有するようにするためには、上記の接着性成分である熱硬化性樹脂にエラストマーを配合するか、熱硬化性樹脂をエラストマー成分で変性して熱硬化性樹脂硬化体自体が弾性を有するようにする。
このフィルム接着剤層８の厚さは、好適には配線パターン２４を形成するためにベースフィルム２２表面に配置された導電性金属箔の厚さと同等若しくはこれよりも厚いことが好ましく、通常は１０〜５０μｍ、好ましくは２０〜５０μｍの範囲内にすることが望ましい。このようにフィルム接着剤層８の厚さを設定することにより、カバーレイフィルム３２を打ち抜いて配線パターン２４の表面に貼着した場合に、隣接する配線パターンとの間隙を接着剤で埋め尽くすことができ、貼着されたカバーレイフィルム３２との間に不要な空隙が生じない。
このような構成を有する本実施例のカバーレイフィルム３２の厚さ（絶縁性樹脂フィルム基材９＋フィルム接着剤層８の合計）は、通常は、１５〜１２５μｍ、好ましくは１５〜７５μｍの範囲内にある。このカバーレイフィルム３２は予め巻出しリールに巻回され、この巻出しリールからベースフィルム２２の配線パターン２４が形成された面に対し、このカバーレイフィルム３２のフィルム接着剤層８側が配線パターン２４形成面と対面するようにして巻き出され、打ち抜くカバーレイフィルムの形状を有するポンチとポンチ孔を有する打ち抜きプレス装置でカバーレイフィルム３２を打ち抜く。このようなポンチで打ち抜かれたカバーレイフィルム３２のフィルム片を、ガイドに沿って移動するフレキシブルプリント配線基板のカバーレイ保護膜形成予定部に配置し、６０〜１２０℃程度に加
熱し０．２〜２ＭＰａ好ましくは０．４ＭＰａ〜０．８ＭＰａ程度の圧力で仮接着した後、フィルム接着剤層８の種類に応じて１００〜２００℃好ましくは１３０℃〜１８０℃程度に加熱し０．３〜５ＭＰａ好ましくは０．６ＭＰａ〜０．９ＭＰａ程度の圧力で本圧着する。
本圧着を行う金型には、シリコン系樹脂やフッ素系樹脂などの弾性部材が具備され、この弾性部材を介して配線パターン２４の表面が押圧される。なお、上記のようにして打ち抜かれたカバーレイフィルム３２は、搬送路の下流側でカバーレイフィルム巻取りリールに巻き取り回収される。
このようにして形成されたフレキシブルプリント配線基板２０は、カバーレイフィルム３２が、配線パターン２４の形成されている部分にのみ貼着され、配線パターン２４が形成されていない部分には、カバーレイフィルム３２が切除されているので、気泡の巻き込みや剥がれを防止することができる。
本発明の半導体装置は、上記のようなフレキシブルプリント配線基板におけるデバイスホール３０に電子部品が実装され、さらに樹脂封止されてなるものである。
以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は、上記実施例に何ら限定されない。
例えば、上記実施例では、略同一サイズのカバーレイフィルム３２，３２が使用されているが、これらは別々の形状、大きさであっても良く、一体化されていても良い。
以下に、本発明の実施例を説明するが本発明はこれに限定されるものではない。
［実施例１］
厚さ５０μmのポリイミドフィルム（商品名:ユーピレックスS、宇部興産株式会社製）
に、厚さ１２μｍの接着剤層を介して平均厚さ３５μmの電解銅箔を加圧しながら加熱し
て貼着した。
次いで、この電解銅箔の表面に感光性樹脂を塗布し、この感光性樹脂を露光現像して硬化した所望のパターンを形成した。
次に、このパターンが形成されたベースフィルムをエッチング液に浸漬して、パターンをマスキング材として電解銅箔を選択的にエッチングすることにより、銅からなる配線パターンを形成した。
一方、厚さ１２μmのポリイミド樹脂フィルムに厚さ３５μmのフェノール系接着剤を塗布してカバーレイフィルムを調製した。
このように調製されたカバーレイフィルムの接着剤層を、フィルムキャリアテープの配線パターン形成面と対面するように配置し、ポンチとポンチ孔を有する打ち抜きプレス装置で打ち抜き１００℃に加熱しながら、０．５ＭPａの圧力で配線パターンの所定位置に
圧着した。
なお、ポンチは、図５に示したように、ポンチＡとポンチＢの２つを用意した。ポンチＡとポンチＢとの違いは、角部の領域Ｃが切り欠かれているがいないかの違いであり、その他は形状材質とも同一に設定した。この２つのポンチＡ，Ｂをプレス装置にセットして
、一回の打ち抜きでカバーレイフィルムをＡ，Ｂの形状で同時に打ち抜いた。ポンチＡで打ち抜かれたフィルム片は、図１において左側、すなわち３つの金属線２５がダミーになっている方に配置し、ポンチＢで打ち抜かれたフィルム片は、図１において右側に位置するようにセットした。一回の打ち抜きで接着も同時に行った。こうして、図１のベースフィルムに対し、左右の配線パターンの表面に、ポンチＡの形状に相当するカバーレイフィルムとポンチＢの形状に相当するカバーレイフィルムとをそれぞれ仮接着し１万ピースのサンプルを作製した。カバーレイフィルムの隅部はいずれも平坦で剥がれや浮き上がりなどの凹凸はなかった
次に、カバーレイフィルムが仮接着されたベースフィルムに対し、本圧着を行うが、その場合に、シリコン系樹脂からなる弾性部材（シリコン・パッド）を本圧着を行う金型の表面に付設した。
本圧着では、１７０℃に加熱し、０．７ＭPａで１５秒間圧着した。
このようにして接着された１万ピースのフィルムキャリアのカバーレイフィルムと配線パターンとの接着面には、気泡などは見られなかった。また、カバーレイフィルムの四隅角部に注目してカバーレイフィルムの貼り付け状況を確認したが、どの角部においても適正に接着されていて，剥がれや浮き上がりなどの凹凸は認められず、平坦であった。
比較例
上記した実施例１と同様にして、所望の配線パターンが形成されたベースフィルムを作成した。
ポンチの形状としては、図５に示したポンチＢを２つ用意した。すなわち、比較例としては、配線パターンが形成されていない部分に対してもカバーレイフィルムで覆われるように、配線パターン領域よりも大きく設定した。そして、このポンチＢ、Ｂで打ち抜かれたフィルム片を配線パターンの上面に仮接着を行った後に本圧着した。仮接着や本圧着における温度条件や圧力は実施例１と同一条件である。
こうして比較例では、配線パターンが形成されていない部分（図５におけるＣの領域に相当）にもカバーレイフィルムを接着した。
このようにして仮接着されたカバーレイフィルムと配線パターンとの接着面には、浮き上がり生じているものが約半数近くあり、特に、隅角部に注目してみると、他の部分では、浮き上がりが見られなくても、その部分だけには浮き上がりの生じているものが多かった。また、本圧着されたサンプルが気泡を含む割合は４３％であった。
図１は、本発明の一実施例に係るフレキシブルプリント配線基板を示した平面図である。 図２は従来のフレキシブルプリント配線基板の一例を示した平面図である。 図３は、従来のフレキシブルプリント配線基板にカバーレイフィルムを仮接着するときの断面図である。 図４は、従来のフレキシブルプリント配線基板にカバーレイフィルムを本圧着するときの断面である。 図５はカバーレイフィルムを打ち抜くのに使用したポンチの形状を示したもので、一方のポンチには、他方のポンチに対して欠損部のあることを示した概略図である。
符号の説明
８・・・フィルム接着剤層
９・・・絶縁性樹脂フィルム基材
２０・・・フレキシブルプリント配線基板
２２・・・絶縁性のベースフィルム
２４・・・配線パターン
２５・・・ダミーパターン（配線パターン）
２６・・・端子部分
２８・・・スプロケットホール
３０・・・デバイスホール
３２・・・カバーレイフィルム（絶縁性樹脂保護フィルム）

Claims (4)

  1. 絶縁性のベースフィルム表面に、導電性金属からなる配線パターンとダミーパターンとが形成され、前記配線パターンの端子部分が露出されるとともに、当該配線パターンと前記ダミーパターンとの表面が絶縁性のカバーレイフィルムで保護されるフレキシブルプリント配線基板であって、
    前記ダミーパターンは、前記ベースフィルムにおける前記導電性金属からなる配線パターンが形成された領域の最外方に配置されたものであるとともに前記導電性金属からなる配線パターンのアウターリードに対応する部分が欠落されたものであり、
    前記カバーレイフィルムを貼着するときに、前記配線パターンの端子部分を除く領域と前記ダミーパターンの形成領域とを含む配線パターン領域に、前記カバーレイフィルムの形状が投影的に略合致するように当該カバーレイフィルムの大きさが予め設定され、この大きさのカバーレイフィルムが、前記配線パターンの端子部分を除く領域とダミーパターンの形成領域とを含む配線パターン領域に合致させて貼着されることを特徴とするフレキシブルプリント配線基板。
  2. 前記カバーレイフィルムの一方の面に接着剤層が形成されており、該接着剤層を介して前記カバーレイフィルムが前記配線パターンの表面に貼着されることを特徴とする請求項1に記載のフレキシブルプリント配線基板。
  3. 前記カバーレイフィルムが、前記絶縁性のベースフィルムを形成する樹脂と同一種類の樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のフレキシブルプリント配線基板。
  4. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載のフレキシブルプリント配線基板に電子部品が実装されていることを特徴とする半導体装置。
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