JP4815296B2

JP4815296B2 - 基板間配線パターンの接続方法

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Publication number: JP4815296B2
Application number: JP2006203845A
Authority: JP
Inventors: 昇仁田; 伊左雄鈴木; 英明西田; 正志下里
Original assignee: Toshiba TEC Corp
Current assignee: Toshiba TEC Corp
Priority date: 2006-07-26
Filing date: 2006-07-26
Publication date: 2011-11-16
Anticipated expiration: 2026-07-26
Also published as: JP2008034484A

Description

本発明は、配線パターンを有する２つの基板の配線パターン同士を接続する基板間配線パターンの接続方法に関する。

従来、基板に配線パターンを形成するものとして、基板表面に形成された金属膜にレーザ加工によって絶縁部を形成することにより所望パターンの電極を形成するものにおいて、被加工部の同一箇所に対して２回以上レーザ光を照射させることで加工表面のバリの発生を抑えて表面を美しく仕上げ、電極間のショートや部品との接合不良を発生させないものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、基板上に金属膜をパターニングして配線パターンを形成し、その基板上に半導体チップを間に樹脂接着剤である異方性導電膜を介して搭載し、そのとき、半導体チップに形成されている複数のバンプと基板の配線パターンが異方性導電膜の導電粒子を介して電気的に接続されるというものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００３−２６６７０９号公報特開２００３−２４９５２９号公報

しかしながら、特許文献１記載のものは、金属膜表面のバリの発生を抑えて表面を美しく仕上げるものであり、このような加工方法を、電極を含む配線パターンを有する２つの基板の配線パターン同士を接続するときの配線パターンの加工に適用すると、表面仕上げの美しい配線パターン同士を接続するため、基板間を接着するのに使用する熱硬化型樹脂接着剤が配線パターン間に層状になって介在する可能性が高く、このような場合には配線パターン間の電気的接続状態が不良になる虞があった。

また、特許文献２記載のものは、半導体チップに、このチップとは別部材によって複数のバンプを形成しなければならず、このような接続方法を、配線パターンを有する２つの基板の配線パターン同士を接続する場合に適用すると、２つの基板のどちらかの配線パターンに別部材でバンプを形成しなければならず、部品数が増えるとともに接続工程が複雑化する問題があった。

本発明は、このような問題を解決するために為されたもので、２つの基板の配線パターンを電気的に確実に接続させることができ、しかも、接続のために部品数が増加することや接続工程が複雑化することが無い基板間配線パターンの接続方法を提供する。

本発明は、表面に導電部となる金属膜を形成した第１の基板に対し、第１の配線パターンを形成する金属膜に熱エネルギーを照射しその金属膜を溶かして膜表面に盛り上がったバンプを形成し、続いて、第１の配線パターンに対し、間に熱硬化型樹脂接着剤を介在させて、表面に第２の配線パターンを形成した第２の基板の第２の配線パターンを対向配置させ、この状態で加圧及び加熱して第２の配線パターンを第１の配線パターンのバンプに押圧し、熱硬化型樹脂接着剤を前記第１の基板と第２の基板との隙間において熱硬化させることで第１の配線パターンと第２の配線パターンを接続する基板間配線パターンの接続方法にある。

本発明によれば、２つの基板の配線パターンを電気的に確実に接続させることができ、しかも、接続のために部品数が増加することや接続工程が複雑化することが無い基板間配線パターンの接続方法を提供できる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１は第１の基板１１を示し、この第１の基板１１には、配線パターンとして、ピッチＰ0の間隔で、幅がＰ10で一定の複数の電極パターン１２が形成されている。
図２は第２の基板２１を示し、この第２の基板２１には、ピッチＰ0の間隔で、幅がＰ20（＞Ｐ10）で一定の複数の電極パターン２２が形成されている。

前記第１の基板１１は、図３の(a)に示すように、厚さが１mmのセラミック板１３の表面に厚さが２μｍ程度の無電解ニッケルメッキ層と厚さが０．１μｍ程度の金メッキ層からなる金属膜１４を形成し、この金属膜１４の少なくとも電極パターンを形成する箇所に、図３の(b)に示すようにレーザ光によって熱エネルギーを照射することで金属膜１４を溶かして各電極パターン１２を形成している。なお、レーザとしては、出力の大きいＹＡＧレーザ等が使用される。また、電極パターン以外の配線パターンも含めてレーザ加工で形成しても良い。

このときレーザ光によって金属膜１４とともにセラミック板１３の表面部も溶融蒸発され、電極パターン１２の縁部には溶けた金属膜１４及びセラミック板１３が盛り上がったバンプ１５が形成される。

こうして形成される電極パターン１２は、幅Ｐ10が、例えば、４０μｍでピッチＰ0が、例えば、１５０μｍになっている。また、前記バンプ１５は電極パターン１２の表面から３μｍ程度の高さになっている。バンプ１５の高さとしては３μｍ程度が好ましく、あまり高くなるとセラミック板１３の溶けた部分が溶けた金属膜１４を覆うようになり電気的接続に支障を来たすようになる。

前記第２の基板２１は、例えば、厚さが７５μｍのポリイミドフィルムからなる基板に、厚さが３５μｍ程度の銅箔層を形成し、この銅箔層をフォトリソグラフィ等によって加工して、幅Ｐ２０が、例えば、７５μｍでピッチＰ０が、例えば、１５０μｍの電極パターン２２を形成している。

前記第１の基板１１の各電極パターン１２に対し、前記第２の基板２１の各電極パターン２２を電気的に接続する場合には、図４の(a)に示すように、第１の基板１１の各電極パターン１２に対し、間に、熱硬化型樹脂接着剤として、例えば、異方導電性接着フィルム（ＡＣＦ）３１を介在させて、前記第２の基板２１の電極パターン２２を対向配置させる。

続いて、図４の(b)に示すように、前記第２の基板２１の背面からヒータを内蔵した加圧部材（図示せず）で加圧及び加熱して第２の基板２１の電極パターン２２を第１の基板１１の電極パターン１２に押圧する。この押圧により、異方導電性接着フィルム３１は溶融して第１の基板１１と第２の基板２１との隙間に流れ込む。

そして、最終的に、図４の(c)に示すように、第２の基板２１の電極パターン２２が第１の基板１１の電極パターン１２のバンプ１５に押圧接触した状態で第１の基板２１と第２の基板２２との隙間に入り込んだ異方導電性接着フィルム３１の溶融物が熱硬化し、第１の基板２１と第２の基板２２が固定されて第１の基板１１の電極パターン１２と第２の基板２１の電極パターン２２が電気的に接続状態になる。

このように、第２の基板２１の電極パターン２２が第１の基板１１の電極パターン１２に金属膜１４の溶融によって形成されたバンプ１５に接触することで接続が行われるので、間に接着のための異方導電性接着フィルム３１が介在してもこの接着フィルム３１はバンプ１５と電極パターン２２の接触部に残ることは無く全て周囲の隙間に流れ込むようになる。従って、接着剤により隣接する電極パターン間の絶縁性が確保され、第２の基板２１の電極パターン２２と第１の基板１１の電極パターン１２との電気的接続を確実なものにできる。また、バンプ１５は別部品からなるものではなく、第１の基板１１の電極パターン１２の形成時における金属膜１４の溶融によって形成されたものである。従って、接続のために部品数が増加することや接続工程が複雑化することは無い。さらに、異方導電性接着フィルム３１を用いることで、含有する導電粒子が接続部の電気的接続に寄与し、接続抵抗が安定する。

なお、この実施の形態においては、第１の基板１１の上に、幅がＰ10で一定の電極パターン１２を形成したものについて述べたが、図５に示すように、第２の基板２１の電極パターン２２と接続する中央部を幅Ｐ10とし、両端部の幅を電極パターン２２の幅と同じＰ20とした形状（Ｐ10＜Ｐ20）の電極パターン１２１であってもよい。

このようにすれば、第１の基板１１の電極パターン１２１が第２の基板２１の電極パターン２２よりも幅広であっても接続部において上述と同様に両電極パターンの位置合わせが容易にできる。

（第２の実施の形態）
なお、前述した実施の形態と同一の部分には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
図６に示すように、第１の基板１１の上にバンプ１５を形成した電極パターン１２２を形成している。前記電極パターン１２２の幅は、これに接続する第２の基板２１の電極パターン２２の幅Ｐ20と略等しいか、大きく形成されている。

このような場合には、第２の基板２１の電極パターン２２を第１の基板１１の電極パターン１２２に接続させるときに、電極パターン１２２と電極パターン２２の中央部を合わせると、第２の基板２１の電極パターン２２が電極パターン１２２に形成されたバンプ１５から外れる虞がある。

これを避けるため、図に示すように、第２の基板２１の電極パターン２２の中央部に電極パターン１２２に形成されたバンプ１５が位置するように第１の基板１１と第２の基板２１の電極パターンの幅方向の位置をずらし、この状態でヒータを内蔵した加圧部材で加圧及び加熱して第２の基板２１の電極パターン２２を第１の基板１１の電極パターン１２２に押圧する。

これにより、第１の基板１１の電極パターン１２２と第２の基板２１の電極パターン２２は電極パターン１２２の一方の縁部に形成されたバンプ１５を介して接続されるので、第２の基板２１の電極パターン２２と第１の基板１１の電極パターン１２２との電気的接続を確実なものにできる。なお、その他については前述した実施の形態と同様の効果が得られるものである。

（第３の実施の形態）
なお、前述した実施の形態と同一の部分には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
図７及び図８に示すように、第１の基板１１として、幅が一定の複数の電極パターン１２３をレーザ加工によって形成するとともに各電極パターン１２３の中央にレーザ加工によってスポット状の孔１６を形成する。これにより、孔１６の周囲にバンプ１７を形成する。なお、図８は図７におけるＡ−Ａ断面図である。

続いて、前記第１の基板１１の各電極パターン１２３に対し、第２の基板２１の各電極パターン２２を電気的に接続する場合には、図９に示すように、第１の基板１１の各電極パターン１２３に対し、間に異方導電性接着フィルム３１を介在させて、第２の基板２１の電極パターン２２を対向配置させる。

そして、前記第２の基板２１の背面からヒータを内蔵した加圧部材で加圧及び加熱して第２の基板２１の電極パターン２２を第１の基板１１の電極パターン１２３に押圧する。この押圧により、異方導電性接着フィルム３１は溶融して第１の基板１１と第２の基板２１との隙間に流れ込む。

そして、最終的に、図１０に示すように、第２の基板２１の電極パターン２２が第１の基板１１の電極パターン１２３のバンプ１７に押圧接触した状態で第１の基板２１と第２の基板２２との隙間に入り込んだ異方導電性接着フィルム３１の溶融物が熱硬化し、第１の基板２１と第２の基板２２が固定されて第１の基板１１の電極パターン１２３と第２の基板２１の電極パターン２２が電気的に接続状態になる。

このように、第２の基板２１の電極パターン２２が第１の基板１１の電極パターン１２３に金属膜１４の溶融によって形成されたバンプ１７に接触することで接続が行われるので、間に接着のための異方導電性接着フィルム３１が介在してもこの接着フィルム３１はバンプ１７と電極パターン２２の接触部に残ることは無く全て周囲の隙間に流れ込むようになる。従って、第２の基板２１の電極パターン２２と第１の基板１１の電極パターン１２３との電気的接続を確実なものにできる。また、バンプ１７は別部品からなるものではなく、第１の基板１１の電極パターン１２３の形成時における金属膜１４の溶融によって形成されたものである。従って、接続のために部品数が増加することや接続工程が複雑化することは無い。さらに、上述のようにレーザ加工により形成した電極パターン１２３の両縁側にもバンプが形成されているので、第２の基板２１の電極パターン２２と第１の基板１１の電極パターンとの電気的接続を確実なものにできる。

また、バンプ１７は電極パターン１２３の略中央部に形成されるので、第２の基板２１の電極パターン２２の幅が第１の基板１１の電極パターン１２３と等しいか、小さくてもバンプ１７を第２の基板２１の電極パターン２２に確実に接触させることができる。

なお、この実施の形態では、第１の基板１１の電極パターン１２３をレーザ加工によって形成するようにしたがこれに限定されるものではなく、図１１の(a)、(b)に示すように、電極パターン１２３自体はフォトリソグラフィ等によって加工し、その電極パターン１２３の中央にあける孔１６のみをレーザ加工によって形成したものであってもよい。

このようにすれば、孔１６の周囲にのみバンプ１７が形成され、電極パターン１２３の縁部にはバンプは形成されない。このようにしても、第１の基板１１の電極パターン１２３と第２の基板２１の電極パターン２２との電気的接続は確実に行われる。

なお、前述した各実施の形態では、電極パターンの接続に言及したがこれに限定されるものではなく、信号線パターン等の他の配線パターンの接続においても技術思想の範囲内において種々変形実施できる。

また、前述した各実施の形態では、熱硬化型樹脂接着剤として異方導電性接着フィルム（ＡＣＦ）を使用したがこれに限定されるものではなく、各実施の形態において、いずれもバンプが直接的に基板のパターンと接触するので、導電粒子は必ずしも必要ではないので、非導電性接着フィルム（ＮＣＦ）を使用しても良い。また、フィルム状のものに限定されるものではなく、ペースト状の異方導電性接着剤や非導電性接着剤であっても良い。

本発明の第１の実施の形態に係る第１の基板上に形成された電極パターンを示す図。同実施の形態に係る第２の基板上に形成された電極パターンを示す図。同実施の形態に係る第１の基板上の電極パターンの形成を説明するための断面図。同実施の形態において第１の基板の電極パターンと第２の基板の電極パターンとを電気的に接続させるときの接続工程を示す断面図。同実施の形態に係る第１の基板上に形成される電極パターンの他の例を示す図。本発明の第２の実施の形態に係る第１の基板の電極パターンと第２の基板の電極パターンとの接続時の位置関係を示す断面図。本発明の第３の実施の形態に係る第１の基板上に形成された電極パターンを示す図。図７におけるＡ−Ａ断面図。同実施の形態に係る第１の基板の電極パターンと第２の基板の電極パターンとの接続時の位置関係を示す断面図。同実施の形態に係る第１の基板の電極パターンと第２の基板の電極パターンとの接続状態を示す断面図。同実施の形態に係る第１の基板上の電極パターンの他の形成例を示す図で、(a)は断面図、(b)は平面図。

符号の説明

１１…第１の基板、１２，１２１，１２２，１２３…第１の基板の電極パターン、１４…金属膜、１５，１７…バンプ、２１…第２の基板、２２…第２の基板の電極パターン、３１…異方導電性接着フィルム。

Claims

表面に導電部となる金属膜を形成した第１の基板に対し、第１の配線パターンを形成する金属膜に熱エネルギーを照射しその金属膜を溶かして膜表面に盛り上がったバンプを形成し、
続いて、前記第１の配線パターンに対し、間に熱硬化型樹脂接着剤を介在させて、表面に第２の配線パターンを形成した第２の基板の前記第２の配線パターンを対向配置させ、
この状態で加圧及び加熱して前記第２の配線パターンを前記第１の配線パターンの前記バンプに押圧し、前記熱硬化型樹脂接着剤を前記第１の基板と第２の基板との隙間において熱硬化させることで前記第１の配線パターンと第２の配線パターンを接続することを特徴とする基板間配線パターンの接続方法。
前記第１の基板は、前記バンプを配線パターンの中央部に形成したことを特徴とする請求項１記載の基板間配線パターンの接続方法。