JPH0273690A - 実装基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はＸＣチップ等の実装部品が搭載された実装基板
の製造方法に関し、詳しくは実装部品を接着剤により基
板上に接着するとともに、基板回路の導体上に生成した
金属突起を介して基板回路に電気的に接続する、簡便で
安価かつ適用範囲の多様性に優れた実装基板の製造方法
に関する。

［従来の技術〕 従来、フラットパッケージやテープキャリヤ等のＩＣパ
ッケージを実装した回路基板を製造する場合、パッケー
ジのアウタリードと基板の導体パターン部との接続は主
に半田付けにより行なわれている。

具体的には、例えば、ポリイミドフィルムに銅箔をラミ
ネートしエツチングして回路パターンを形成した回路基
板を用い、まず、部品実装部分やコネクタ部以外の部分
にカバーレイフィルムあるいはソルダーレジストインク
を被覆して絶縁する。次に、コネクタ部の端子にはＮｉ
にヅケル）を下地として金メツキを０．２μｍ程度行な
い、回路の部品実装部分には半田めっぎゃ防錆処理を行
なう。さらに、部品実装部分にペースト状のクリーム半
田をスクリーン印刷法により塗布してから、部品をマウ
ンタにより搭載し、ｌ・ンネル型連続炉により遠赤外線
でリフロー加熱（２３゜’ｃｘｔｏ秒）することにより
、半田付けする。そして、このようにして部品が実装さ
れた基板を洗浄し、フラックスを除去することにより、
最終的に実装基板を得ることができる。

一方、ベアＩＣチップを直接実装する方法としては、大
別して、ワイヤボンディング法とワイヤレスボンディン
グ法がある。

ワイヤボンディング法とは基板′の導体パターンとＩＣ
チップの電極バットとをボンディングワイヤにより接続
するものである。ＩＣチップおよび基板に対するボンデ
ィングワイヤ両端の接合は、超音波併用熱圧着方式が一
般的である。

ワイヤボンディング法は通常、ガラス基板、セラミック
基板およびガラエボ基板上へのベアＩＣの実装に用いら
れる。ただし、一部では、フレキシブル基板への実装も
行なわれており、この場合、ベアＩＣチップと他のチッ
プ部品とは別々に実装される。すなわち、まず、基板上
にベアＩＣチップをワイヤボンディング法により接続し
て樹脂で封止した後、他のチップ部品が上述のようにし
て半田付けされる。

ワイヤレスボンディング法とは、ワイヤによらず、バン
ブ等を介してＩＣチップを基板に直接接続させるもので
あり、半田バンブを用いるフリップチップ方式、Ａｕバ
ンブを用いるＴＡＢ方式、Ａｕメッキ銅バンブを用いる
導電ペースト（Ａｇ−ｐｄ）方式、導電ゴムコネクタ方
式、などが知られている。

ＴＡＢ方式の場合、具体的には例えば、ベアＩＣチップ
の電極部に厚さ１５μｍ程度のＡｕバンブを形成し、フ
ィルム基板上のフィンガ一部とこのベアＩＣの電極部と
をＡｕバンブを介して熱厚着により接続した後、ＩＣを
樹脂で封止してパッケージが完成する。さらにこのＴＡ
Ｂをリジッド基板パターン上に実装するにはＴＡＢのア
ウタリードと基板の回路パターンとを半田付けする必要
がある。

［発明が解決使用とする課題］ しかしながら、半田付けによってＩＣパッケージ等を実
装する上述従来例の方法においては、上述のように長い
工程を必要としている。また、２３０〜２６０℃で数秒
間リフロー加熱を行なう必要があるため、フレキシブル
基板の場合は耐熱性のあるポリイミドフィルム等を用い
る必要があり、ポリエステルテレフタレートのような安
価な材料を使用することかできない。

さらに、高密度実装に対しては、次のような要因による
限界もある。

すなわち、カバーレイフィルムによる被覆あるいはソル
ダーレジストインクの塗布における±０．２ｍｍ程度の
位置ずれや±０．２ｎ＋ｍ程度の接着剤のしみあるいは
インクのしみを考慮しなければならず、パッド（端子）
間のギャップは少なくとも０．８ｍｍ程度必要である。

また、パッド上にクリーム半田を塗布するため、パッド
の幅は少なくとも２５０μｍ必要である。さらに、パッ
ド間隔が０．５＋ｏｎ＋ピツチのフラットパッケージを
使用する場合、パッド幅を２５０μｍとしてもギャップ
は２５０μｍしかないため、クリーム半田を塗布すると
はみ出す可能性があり、半田リフロー後半田ブリッジを
生ずる恐れがある。

一方、ベアＩＣチップを直接実装する場合の上述のワイ
ヤボンディング法においては、■ガラス、ガラスエポキ
シ、セラミック等のリジットな基板に対して有効ではあ
るが、フレキシブルプリント配線基板への適用は、基材
、メツキ条件等の構成上の制約も多く、−膜技術として
確立されていない、■各ボンディングワイヤ毎に接続す
るため実装に時間がかかる、■熱圧着に使用するキャピ
ラリの大きさや作業性の点で導体線の幅が１００μｍ以
上に限定される、■ＩＣチップが不良の場合のりベアに
困難性を有する、■Ａｕ線等のボンディングワイヤのル
ーピング（湾曲）のため全体が厚くなる等の欠点を有す
る。

また、上記従来のワイヤレスボンディング法においては
、■バンブやビームリード等を設ける必要がありコスト
が高くつ（、■リペアも困難でありＩＣチップが不良の
場合は基板ごと廃棄するしかない。ＴＡＢ方式の場合は
さらに、■ＩＣチップの電極パッドはチップの外周部分
にしか設けることができない、■フィルム状の基板に限
定され、その厚みおよび幅もそれぞれ１２５〜１００μ
ｍおよび３５〜７０ＩＩＩＩｎに限定される。■接合時
の加熱温度も高く、例えば４００℃で２〜５秒適度加熱
することを要する、■アウタリードを用いる場合は全体
として大きくなってしまう、などの欠点がある。

本発明の目的は、上述従来例の欠点に鑑み、簡略な化工
程および安価な材料により、ベアＩＣチップも容易に実
装できかつ高密度実装が行なえる実装基板の製造方法を
提供することにある。

〔課題を解決するための手段］ 以下、図面を用いて本発明を説明する。

第１図は本発明の実装基板の製造方法における部品実装
方法を例示する模式図、第２図はこの方法により製造さ
れた実装基板を例示する模式的な断面図である。

本発明の実装基板の製造方法では、第１図に示すように
、基板１の回路を形成する導体２上に電着により金属突
起３を生成し、基板１の回路を接着剤４を塗布しまたは
フィルム状の接着剤４をラミネートすることにより被覆
し、実装すべきチップ抵抗５．ＤＩＰ（デュアルインラ
インパッケージ）６、ＱＦＰ７等を接着剤４によって基
板ｌ上に接着するとともに金属突起３を介して基板１の
回路を形成する導体２に電気的に接続することにより、
第２図に示すような実装基板を得るようにしている。

ここで、基板１の材質としては、ポリエステル、ポリイ
ミド、ポリフェニレンサルファイド、極薄ガラスエポキ
シ、セラミック、ガラス、紙フエノール等が使用でき、
このフレキシブルあるいはリジッドな基板１の片面ある
いは両面に、カーボン、Ｃｕ、Ａｇ等の導電性ペースト
により印刷することによって、あるいはエツチングやス
パッタリングによって導体２の回路パターンが形成され
ている。

金属突起（ノジュール）３としては、電着により導体２
上に生成されるデンドライトが好ましい。デンドライト
の材料としては、銅、ニッケル、亜鉛、金、銀等の金属
が適している。また、銅、ニッケル等のデンドライトの
上にさらに金めりき、白金めっき等を例えば０．０５μ
ｍ程度施すことも可能であり、これは、相手側の導体と
の密着性を向上させる上からも、また防錆の点でも好ま
しい。この金めつきは、第２図に示すように、基板がコ
ネクタ部８を有する場合は、これを含めて全面に行なわ
れる。

デンドライトの生成は、これに適しためっき洛中で、導
体２を陰極として電着によりこぶ付めっぎを行なって形
成する。電着方法としては、例えば、電解銅粉法という
特殊電着条件を用いることができ、この場合、硫酸がｔ
　ｏ　ｏ　ｇｙｘ±１０ｇ／Ｊ２、銅濃度がＢｇ／ｌ±
１ｇ／Ｉｔのめフき溶を用い、５〜３０　Ａ　／　ｄ　
ｍ　２の電流密度で３〜１゜分電解した後、さらに１〜
５　Ａ　／　ｄ　ｍ　”で１〜１０分電解を行なうこと
により、粒径１μｍ±ｏ、ｉμｍの微細銅粒から成り高
さ１０μｍ±３μｍの金属突起３を導体２表面上に均一
に形成することができる。ここで、電流密度が４０　Ａ
／ｄｍ２以上になると導体２以外の部分にも銅が付着し
ショートの原因になるので好ましくない。

接着剤４による被覆は、コネクタ部８等を除く部分につ
いて行ない、液状の接着剤を塗布した場合は半硬化の状
態とし、フィルム状の接着剤を用いる場合は仮接着等に
よりラミネートされる。接着剤４としては例えばホット
メルトタイプのものが使用できる。

実装部品としては、例えば０．６５ｍｍビッヂで１００
ビンのフラットパッケージやｖｓｏｐ（ｖｅｒｙ　ｓｍ
ａｌｉ　ｏｕｔｌｉｎｅ　ｐａｃｋａｇｅ）等のＩＣパ
ッケージに限らず、ベアＩＣチップそのものを使用する
ことができかつ同時に実装することができる。

実装部品の接着および接続は、例えば、第１図に示すよ
うに必要な実装部品を配列トレ、イ９上に配置し、これ
に対して加熱用ツール１０によって基板を加圧しかつ加
熱してホットメルト接着剤４を溶解させることによフて
行なう。ベアＩＣチップを実装する場合は、接着した後
、ベアＩＣチップに樹脂をボンディングして封止する。

以上の構成による本発明の方法をフレキシブル基板に適
用したとすれば、その製造工程は、例えば第３図にその
一部を示すように、■ロール状のプラスチックフィルム
への印刷によるパターニング、■電着による回路パター
ン上へのノジュールの形成、■全面への金めつき、■接
着剤の塗布、■部品のマウント、■加熱・加圧による接
着・接続の工程を含み、連続的に行なわれる。

［作用］ 上述した本発明の構成において、金属突起３を生成し、
接着剤４を塗布あるいはラミネートしてからチップ抵抗
５等の実装部品を基板上に加熱・圧着等により接着する
と、導体２の接続パッド部に生成された金属突起３は接
着剤３の層を突き破って実装部品の電極部やリードフレ
ーム端子部と接触する。これにより、基板の回路と、実
装部品との間において、物理的にはもちろんのこと、電
気的にも良好な接続が得られる。

ここで、部品が搭載されなかった部分の接着剤４は加熱
時に溶解し冷却により硬化して回路パターン部を保護す
る被覆となる。したがって、カバーレイフィルムやソル
ダーレジストによる回路パターンの保護は不要である。

金属突起３をめっきする場合は、コネクタ部８等を含め
て全面的にめっきが行なわれ、従来のように不要部分を
マスキングする必要なくめっきが行なわれる。また、め
っき厚が厚くない場合は、部分的に金めっきするよりも
全面に金めつきをする方が安価にめっきが行なわれる。

接着剤４としてホットメルトタイプの接着剤を用いた場
合、１８０℃で１０秒あるいは１５０〜１７０℃で１５
秒といった比較的低温の加熱により接着される。したが
って、従来の半田リフロー時の２３０℃で１０秒間加熱
するといった温度条件に耐えられないＰＥＴ（ポリエス
テルテレフタレート）等を基板として用いることができ
る。

金属突起３は、導体２の上部表面に大きく成長し、側面
にはほとんど成長しないように生成することができ、導
体２間の間隔が１００μｍ程度に小さい場合でもショー
トの危険性なく実装される。したがって、従来のように
半田ブリッジを防止するためのカバーレイフィルムやレ
ジストインクを塗布する必要もなく、印刷により形成さ
れつる導体２の回路パターンの最小ピッチ例えば３００
μｍを部品搭載のピッチとして実験することができる。

ベアＩＣチップをフレキシブルプリント配線板に実装す
る場合、従来のＴＡＢ法やワイヤボンディング法によれ
ば、基板の材質や厚さ、積層板の接着剤の種類や製造方
法、めっき方法等の制約があったが、本方法によればこ
れらの制約なく、般に人手可能な基板に対して実装が行
なわれる。

さらに、クリーム半田を用いないため、フラックスの洗
條等も不要である。

［実施例］ 以下、本発明の詳細な説明する。

実施例１ ２５μｍ厚のＰＩフィルム基板に対し、銀ペーストを用
い、スクリーン印刷により導体の厚さが１５μｍの回路
パターンを形成した。

次に、この回路パターンに対し、硫酸濃度ｓ　ｏ　ｏ　
ｇ／ＩＩ、銅濃度８ｇ／ｌのめっき浴中において、電流
密度３０　Ａ　／　ｄ　ｍ　２で３分、さらに電流密度
５　Ａ　／　ｄ　ｍ　２で１分電着を行なうことにより
銅のデンドライトを１０μｍの高さに生成した。

そして、この回路パターンを含む基板上に、ホットメル
トタイプのシート状接着剤を、１５０℃で５秒加熱する
とともに１０に３７ｃｍ２の圧力で加圧することにより
仮付けした。

さらにダイオード、チップ抵抗、チップコンデンサ、ベ
アＩＣチップ等の実装部品を回路パターンの所定部分に
位置合せして配置しその裏側からフィルム基板を１８０
℃で１０秒加熱するとともに１０　ｋｇ／　ｃｍ２の圧
力で加圧することにより実装部品を接着し接続した。

次に、このようにして得られた実装基板について以下の
評価テストを行なった。

まず、各実装部品について基板に垂直方向に負荷を与え
てビール強度を測定した。この結果、各実装部品は、は
ぼ２ｋｇを負荷するまで剥離しなかった。

次に、２６０℃のシリコン油で１０秒加熱し、空気中に
２０秒放置し、さらにトリクレンに２０秒侵す処理を１
サイクルとして、ホットオイルによる熱衝撃テストを行
なった。この結果、２０サイクルまで良好な接続抵抗を
保持することができた。

さらに、−６５℃で３０分冷却し、１２５℃で３０分加
熱する処理を１サイクルとして冷熱サイクルによる熱衝
撃テストを行なった。この結果、４０サイクルまで良好
な接続抵抗を保持することができた。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば以下の効果を奏す
る。

（１）カバーレイフィルムやソルダーレジストによる絶
縁のための被覆、部分的めっき、クリーム半田の塗布お
よびリフロー、フラックスの洗浄等が不要であるため、
工程が短縮される。

（２）半田リフローを要しないため、ポリエステルテレ
フタレート等の安価な基板を用いることができ、また、
フレキシブルプリント配線板にベアＩＣチップを実装す
る場合でも、従来法におけるような制約なく一般に入手
可能な基板を用いることができる、など基板材質の選択
自由度が向上する。

（３）半田ブリッジやこれを防止するためのレジスト塗
布等のファインピッチを妨げる要因がなく、従来０．６
５＋ｎｍピッチ（最小で０．５０ｍｍの場合もあるが一
般的でない）であったのに対し、原理的には、印刷法で
の最小ピッチ（３００〜４００μｍ）の回路パターンの
場合にも実装が可能であり高密度実装が可能となる。

（４）ベアＩＣチップを一般的なプラスチックフィルム
の基板に対しても直接にかつ他の実装部品と同時に実装
することができ、しかもワイヤボンディング法やＴＡＢ
方式におけるような多くの工程を要せずに行なうことが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実装基板の製造方法における部品実
装方法を例示する模式図、 第２図は、第１図の方法により製造された実装基板を例
示する模式的な断面図、そして、第３図は、本発明の製
造方法をフレキシブル基板に適用した場合の製造工程を
例示する模式図である。 二基、板、 ：導体、 ：金属突起（ノジュール）、 ；接着剤、 ：チップ抵抗、 ：セラミックパッケージ（ＤＩＰ）、 ：　ＱＦＰ、 ：コネクタ部、 ：配列トレイ、 ０：加熱用ツール。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板の回路を形成する導体上に電着により金属突
   起を生成し、該基板の回路を接着剤を塗布しまたはフィ
   ルム状の接着剤をラミネートすることにより被覆し、実
   装すべき部品を該接着剤によって該基板上に加熱および
   加圧して接着するとともに該金属突起を介して該基板の
   回路に電気的に接続することを特徴とする実装基板の製
   造方法。