JPH03126234A - 回路基板 - 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、回路基板に関するものであり、更に詳しくは
、電子部品がワイヤポインディングによって実装された
回路基板に関するものである。

［従来の技術］ 電気、電子工業分野において、機器やシステムの小形化
、高密度化の観点から、電子部品を実装した回路基板が
多用されている。

電子部品を回路基板に組み込んだものとしては、ある機
能をパッケージした、いわゆるＩＣパッケジングを回路
に組み込んだもの、電子部品をワイヤボンディングによ
って組み込んだもの、電子部品をワイヤレスボンディン
グによって組み込んだものが知られているが、回路全体
の薄形化、小形化や、作業性、信頼性の面からワイヤボ
ンディングによって電子部品を回路基板に組み込んだも
のが最も多く用いられている。

従来、電子部品をワイヤボンディングで実装された回路
基板は、第３図に示すように平面上に実装されたものが
多用されている。

一方、ガラス繊維シートにエポキシ樹脂を含浸したガラ
スエポキシ板の回路基板の表面の一部を削り、窪みを形
成し、該窪み部に電子部品を組み込んでワイヤボンディ
ングして接合した回路基板も知られている。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の第３図に示す回路基板は、電子部品の上部から回
路までのワイヤが長く、かつ曲率が大きいため、回路基
板に折り曲げや振動などの衝撃力が加わった時に、ワイ
ヤに応力が加わり電子部品が破損したり、ワイヤが切断
したりし、回路基板の機能を消失するという問題点があ
った。特に、ＩＣカードなどの用途では回路基板に柔軟
性が要求されるため、ワイヤが長（曲率の大きな従来の
回路基板では上記の問題点はより重要である。

また、ガラスエポキシの回路基板に窪み部を設け、該窪
み部に電子部品を組み込んだ回路基板は、ワイヤが短か
く、曲率も小さくできるために上記の問題点は解消され
るが、窪み部を形成させる技術が難しく、コストが高く
、基板の柔軟性に乏しい。

本発明は、以上のような問題点を解消し、回路基板に柔
軟性をもたせ、折り曲げ、振動などの応力が加わっても
電子部品の破損やワイヤの切断などによる機能の消失が
ない回路基板を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、プラスチックシートに電気回路が形成されて
なる回路基板であって、その表面には窪み部を有し、該
窪み部に電子部品が組み込まれ、かつワイヤボンディン
グによって該電子部品と電気回路が電気的に接合されて
なる回路基板である。

本発明のプラスチックシートとは、合成高分子物質から
なるシートであり、例えば、ポリエステル、ポリフェニ
レンスルフィド、ポリエーテルスルホン、ポリエーテル
イミド、芳香族系ポリアミド、ポリエーテルエーテルケ
トン、ポリイミド、ポリアミドイミドなどのフィルムや
シート、これらのフィルムやシートの２種以上の積層体
、及び上記のポリマからなる繊維シートに熱硬化性樹脂
（例えば、エポキシ、シリコン、フェノール、ウレタン
など）を含浸したものなどを挙げることができる。更に
上記のシートの熱安定性、成形性、難燃性などの向上を
目的に無機や有機の添加剤を添加したり、接着性の向上
を目的にコロナ処理やプラズマ処理、マット処理及び化
学的処理等の表面処理が単一又は組み合わせて行なわれ
ていてもよい。更に該シートの１８０℃、３０分間の条
件下の熱収縮率が５％以下の耐熱性を有するものが、ワ
イヤボンディングの加工性の点で好ましい。

本発明の回路基板は、上記のプラスチックシートの少な
くとも片方の面に銅やアルミニウムなどの金属又は、カ
ーボンや銀ペーストなどの導電性塗料によって、電気回
路が設けられているか、上記の金属及び導電性塗料を組
み合わせた形で電気回路が設けられているものである。

更に本発明の回路基板は、表面に窪み部を有し、電子部
品が組み込まれている。

ここで、電子部品とは、電気回路を形成する素子で、電
気的な機能を有するものを言い、厚さ１ｍｍ以下のもの
が好ましい。また、大きさや形状は特に限定されない。

具体的には、ＩＣで代表される集積回路、コンデンサ、
抵抗体、トランジスタ、電池、コイル、ダイオード、バ
リコン、トランス、などであり、好ましくはＴＣで代表
される集積回路である。

本発明でいう窪み部は、例えば第１図に示すように絞り
成形によって該回路基板に形成するか、第２図に示すよ
うに積層及び打ち抜き加工によって形成することができ
るが、これらに限定されるものではない。要は、回路基
板に電子部品をワイヤボンディングによって組み込む場
合、該ワイヤの長さが短かくできかつ、曲率を小さくで
きるように窪み部に電子部品が組み込まれる構造になっ
ていればよい。尚、回路基板の柔軟性、及び加工性の点
から第１図、第２図のようにして窪み部が形成されてい
るのが好ましい。更に該窪み部は、回路基板の同一平面
上に２個以上設けられてあってもよい。また、回路基板
の両面に設けられてあってもよい。更に該窪み部の大き
さは、用いる電子部品の大きさや形状によって変わるが
、窪み部の深さは組み込む電子部品の厚さの１／２〜３
／２が好ましく、大きさは電子部品の上部からみた面積
の１．１〜２．５倍の範囲が、ワイヤボンディング後の
ワイヤの曲率を小さくシ、衝撃力による電子部品の破損
、ワイヤの切断防止のうえで好ましい。また、該窪みの
形状は特に限定されないが、通常は電子部品の形状と同
一のものが加工性の点で用いられる。

上記窪み部に組み込まれた該電子部品は、ハンダや導電
性樹脂などで電子部品の底部を接着して固定されている
ことが好ましい。

更に本発明の回路基板に組み込まれる電子部品はワイヤ
ボンディングによって、例えば第１図に示すように電子
部品と電気回路がワイヤによって電気的に接続されてい
る。ワイヤボンディングとは、電子部品の電極部と電気
回路部をワイヤによって接続する方法で、例えば１５〜
３００μｍ程度の金やアルミニウム製のワイヤを数本〜
数千本（多いものでは数百本〜数千本）熱圧着法、超音
波法、サーモソニック法などの周知の方法で接合されて
いるものである。更にエポキシ系などの耐熱樹脂で、組
み込まれた電子部品をモールドされたものも本発明に含
まれる。

次に本発明の回路基板の製造方法について述べる。電子
部品として、ＩＣを用いる場合を例として挙げるが、本
発明はこれに限定されるものではない。

本発明の回路基板の代表的な実施態様を第１図と第２図
に示すが、まず絞り成形により窪み部が形成された第１
図の回路基板の製造方法について述べる。

かかる実施態様においては、前述のプラスチックシート
の熱変形温度が３００℃以下の耐熱シートを用いること
が好ましい。熱変形温度が３００００を越えるものは実
質的に絞り成形が困難である。

これらのプラスチックシートの例としては、ポリエステ
ルやポリフェニレンスルフィドからなるフィルムなどが
挙げられる。更にこれらのシートの積層フィルムを用い
ることもできる。更に該シートの厚さは、１０〜７００
μｍの範囲が好ましい。

１０μｍ未満であると本発明で言う窪み部の絞り成形性
が悪くなったり、シートの腰が弱くなり、本発明の目的
である衝撃力に対するＩＣやワイヤの破損を防止する効
果に欠ける。逆に７００μｍを越える厚さになると、腰
が強くなり回路基板の曲げ応力が大きく本発明の目的が
達成しにくくなる。

上記のプラスチックシートに、導電性塗料や金属箔で電
気回路を形成する。導電性塗料を用いて回路を形成する
場合は、シルク印刷などを通常用い、必要に応じて該導
電性塗料を熱硬化させる。

一方、金属箔で回路を形成する場合では、エポキシ系、
アクリル系などの耐熱型の接着剤を介して、上記のプラ
スチックシートと積層し、塩化第２鉄水溶液などで所望
の回路パターンにエツチング加工する方法が通常用いら
れる。また、上記の金属層との積層は、プラスチックシ
ートの表面に真空蒸着やメツキなどの方法で製造するこ
ともできる。

このようにして得られた回路基板のｒＣが実装される位
置を絞り成形加工する。絞り成形は、常温で成形する冷
開成形法、又は、使用しているプラスチックシートの熱
変形温度以上の温度で成形する熱間成形法を用いること
ができるが、成形品の熱安定性の点で熱開成形の方が好
ましい。また、成形部の深さは、実装されるＩＣの厚さ
の１／２〜３／２の範囲内が、また、該成形部の大きさ
は、ＩＣの−Ｆ部の面積の１．１〜２．５倍の範囲内が
本発明の目的を達成するうえで好ましい。更に該成形部
の形は特に限定されない。

次に得られた上記の成形部にＩＣを固定する。

ＩＣを固定する方法は、共晶合金法、ハンダ接続法、導
電性樹脂接着法などがあるが、ハンダ接続法、導電性樹
脂接着法などの３００’Ｃ以下の低温で接合する方法が
好ましい。ここに、ハンダ接続法とは、あらかじめＩＣ
の裏面に金やニッケルなどの被膜を形成させ、２００〜
３ｏｏ℃のハンダで接合する方法である。また、導電性
樹脂接着法は、金や銀を含むエポキシ系などの接着剤で
接着する方法で、１００〜２００°Ｃの熱硬化を必要に
応じて行なう。

次に、上記の固定されたＩＣのリード線と回路とをワイ
ヤボンディングして接続する。ワイヤボンディングする
方法としては、３ｏｏ℃前後の温度で圧力を加えてリー
ド線を接続する熱圧着法、超音波エネルギーを利用する
超音波ボンディング法、上記の両方の方法を組み合わせ
たサーモソニックワイヤボンディング法などを用いるこ
とができる。更に必要に応じて、エポキシ樹脂などでＩ
Ｃ全体をモールドする。

このようにして得られた回路基板は、ベースに用いたプ
ラスチックシートの厚さが薄いものでも製造できるので
、回路基板が柔軟性に富む。また製造が比較的簡単であ
るなどの利点がある。なお、例えばポリイミドフィルム
のように超耐熱性を有するプラスチックシートをベース
とする場合は、絞り成形しにくいため、次に述べる方法
により回路基板を得ることが望ましい。

次に本発明の代表的な実施態様のもう一つの回路基板で
ある第２図の回路基板の製造方法について述べる。

前述のようなプラスチックシートを数枚積層し、その最
上部に先に述べた方法で製造した電気回路を形成したプ
ラスチックシートを積層し、その積層厚さはＩＣの厚さ
の１／２〜３／２になるように調整する。更に、ＩＣを
実装したい位置を、ＩＣの上部の面積の１．１〜２．５
倍の大きさに打ち抜き加工する。更に該積層体の電気回
路面と反対側の面にもう一層のプラスチックシートを積
層する。該プラスチックシートを積層した回路基板の厚
さは、５０〜７００μｍの範囲内が加工性及び基板のフ
レキ性の点で好ましい。また、上記の積層加工は、エポ
キシ系、シリコン系、ウレタン系、アクリル系などの接
着剤を介して通常行なわれる。また、該積層において必
ずしも同種又は同じ厚さのプラスチックシートを用いる
必要はない。

更に積層するプラスチックシートの枚数も限定されない
。また、打ち抜き加工方法は、トムソン刃等で打ち抜く
ことができる。

次に該回路基板にＩＣを実装するが、ＩＣを実装する方
法は、前述の第１図に示した回路基板の場合と同様の方
法を用いることができる。

このようにして得られた回路基板は、特に絞り成形が困
難なプラスチックシートをベースに用いた場合に適して
おり、特に該シートにポリイミドフィルムなどの超耐熱
性フィルムを用いた場合は、回路基板の耐熱性は言うま
でもなく、第１図の絞り成形によって窪み部を形成した
回路基板の場合と異なり、基板全体に高い熱が加わって
も窪み部が変形することはない。

［発明の効果］ 本発明の回路基板は、以上のような構成としたため、回
路基板が柔軟性を有し、曲げや振動などの衝撃力が加わ
っても電子部品の破損やワイヤの切断がないものになっ
た。

［用途］ 本発明の回路基板は、コンピューター、カメラ、時計な
どに用いられる電子回路基板をはじめ、ＩＣカードの回
路基板などにも適している。

［実施例］ 次に実施例を挙げて詳細に説明する。

実施例１ （１）回路基板の準備 プラスチックシートとして、７５μｍ厚さの２軸配向ポ
リフエニレンスルフイドフイルム（以下ＰＰＳフィルム
と略称することがある）“トレリナ”タイプ３０３０　
（東し■製）を用いた。

上記のＰＰＳフィルムのコロナ処理面に下記の接着剤を
塗布し、３５　ｔｔ　ｍ厚さの圧延銅箔を積層した。

接着剤；　“ケミットエポキシ”ＴＥ−５９２０（東し
■製）固形分濃度３０ｗ１％ 接着剤の配合；Ａ剤／Ｂ剤＝１５／１００上記の接着剤
をグラビアロール法で塗布し、１００℃、３分間の条件
で乾燥し、乾燥後の接着剤の塗布厚みが１５μｍになる
ように調整した。更に該接着剤を介して、上記の銅箔を
温度１２０℃、圧２　ｋｇ　／　Ｃｍの条件で積層し、
更に１５０°Ｃ，１時間の条件で接着剤を熱硬化せしめ
た。

このようにして得られた銅張りフィルムを塩化第２鉄水
溶液でエツチングし、電気回路を形成した。

更に、上記の回路基板の一部に８Ｍ角の四角形で深さ０
．５Ｍの大きさに絞り成形し、第１図に示すような回路
基板を作製した。成形条件は、金型温度が２２０℃のプ
レス成形で、成形後２分間熱固定した。

■　ＩＣの実装 （１）で作製した回路基板の窪み部に、６　ｍｍ　Ｘ　
６　ｍｍの角形で、厚さ０．５ｍｍのＩＣを導電性接着
剤（“ハイソール″ＴＤ−６２０３東しく即製）で第１
図に示すように接合した。該接着剤の硬化条件は、１５
０℃で２０分間であった。更に該ＩＣを９本の金製のワ
イヤ（５０μφ）を超音波でボンディングした。

比較例１ 実施例１のプラスチックシートを用い、実施例１の条件
で電気回路を形成し、更に該回路基板に実施例１の条件
でＩＣをワイヤボンディングし、第３図に示すような回
路基板を作製した。

（評価） 実施例１及び比較例１で作製した回路基板をＩＣの実装
部分を中心に１００ｍｍ角に切断した。更にＩＣの実装
部を上下に１０ｍｍずつ振動する５　ｍｍ幅の板に固定
し、また該回路基板の２辺を別の治具に固定し、ＩＣの
部分を振動させてＩＣ及びワイヤの破損状態を観察した
。

比較例１の回路基板は、５０回の振動でＩＣの電極部の
ワイヤが３ケ所破損した。一方、実施例１の本発明の回
路基板は３００回の振動に対しても、ＩＣ及びワイヤの
破損は見られなかった。

実施例２ プラスチックシートとして、ポリイミドフィルムの５０
μｍ厚さ（“カプトン”２００Ｈ，東しデュポン製）を
準備した。まず、該シートに実施例１の条件で電気回路
を形成し、回路基板を作製した。

次に、上記のプラスチックシートを実施例１で使用した
接着剤を介して、３層に積層し、更に先に作製した回路
基板の回路を形成していない面と上記の積層フィルムを
同条件で積層した。接着剤層の厚さは、１０μｍになる
よう調整し、た。得られた回路基板の一部（ＩＣを実装
する部分）をトムソン刃で５　ｍｍ角に打ち抜き、さら
に打ち抜いた上記の回路基板の電気回路のない側の面に
もう一層のポリイミドフィルム（５０μｍ厚さ）を先に
積層した条件で積層し、第２図に示すような回路基板を
作製した。該回路基板の窪み部の深さは、２３０μｍで
あった。また該回路基板の厚さは２９０μｍであった。

更に該回路基板の窪み部に、５ｍｍＸりｍｍの大きさで
、厚さ２５０μｍのＩＣを実施例１の条件で実装し、第
２図に示した回路基板を作製した。

該回路基板を実施例１及び比較例１で作製した回路基板
と同様の評価を行なった結果、振動回数３００回でもワ
イヤの破損やＩＣの破損はなく、本発明の目的が十分達
成されていた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の回路基板の一実施態様の断面図、第
２図は、本発明の回路基板の別の実施態様の断面図、第
３図は、従来の回路基板の断面図を示したものである。 １ニブラスチツクシート ２：窪み部 ３：電気回路 ４：電子部品 ５：ワイヤ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）プラスチックシートに電気回路が形成されてなる
   回路基板であって、その表面には窪み部を有し、該窪み
   部に電子部品が組み込まれ、かつワイヤボンディングに
   よって該電子部品と電気回路が電気的に接合されてなる
   回路基板。