JPH0638464B2 - 薄い可撓性基板構造体 - Google Patents

薄い可撓性基板構造体

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JPH0638464B2
JPH0638464B2 JP1064043A JP6404389A JPH0638464B2 JP H0638464 B2 JPH0638464 B2 JP H0638464B2 JP 1064043 A JP1064043 A JP 1064043A JP 6404389 A JP6404389 A JP 6404389A JP H0638464 B2 JPH0638464 B2 JP H0638464B2
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Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は一般に電子デバイスの実装に関し、具体的に
は、電子デバイスを取り付けるのに混合ボンディング技
術が使用できる構造に関する。
B.従来技術 今日の電子産業はたえず速度を速めながら成長してお
り、その構成要素の実装に使用される製造技術もそれに
劣らない速度で発展している。一例を挙げると、1/2
インチ平方(3.3cm)未満の単一モノリシック・チ
ップに、現在少なくとも100万ビットの情報とデータ
を記憶できるが、こうしたチップは多くの電子回路を支
持している。より多くの電子回路をより小さいチップ上
に配置するため、こうしたチップをそのモジュールで実
装する課題はますます難しくなる。
デバイスをモジュールに取り付ける際の主な問題は、熱
膨張係数の不一致である。この不一致は、熱サイクル中
にはんだ接合などの電気的接続部に破断、実際の破壊そ
の他の回路の不連続を引き起こす。たとえば、通常のチ
ップの熱膨張係数は約3μm/m/℃であるが、通常の
セラミック・モジュールの熱膨張係数は、約7μm/m
/℃である。
電気的接続部のこれらの破断、破壊その他の不連続、環
境中で熱サイクルが起こるときに発生する応力によって
引き起こされる。この問題は、よく行なわれることだ
が、チップなどのデバイスをモジュールに固く取り付け
るとき、一層複雑になる。従来技術では、熱的不一致に
よって生じる問題を解決するために多くの努力が払われ
てきた。
これらの小型化回路及び今日では超小型化回路をより小
さいパッケージに実装しようとする今日の傾向では、熱
膨張係数の不一致に関する問題だけが、これまでに現わ
れた困難ではない。異なるボンディング技術を用いてデ
バイスを回路キャリアに取り付けることがしばしば非常
に望ましいが、不一致の問題を解決するためにキャリア
を非常に薄くかつ柔軟にすると、異なるボンディング技
術を使用する問題がより厳しくなる。
テープ自動ボンディング(TAB)として実装業界で周
知のボンディング技術が急速に発達しており、よく使用
されている。この技術は、有機テープ(普通ポリイミ
ド)が全体的に厚く、かつこのボンディング技術が熱圧
縮式である点以外は、被制御崩壊チップ接続(C−4)
と呼ばれる一部製造業者により一層広く使用されている
技術に類似している。
熱圧縮ボンディング技術では、一般にチップまたは柔軟
な回路あるはその両方にバンプが必要である。チップ上
のパッドは通常アルミニウムであり、したがってテープ
上にやはりアルミニウムから形成されたバンプを設ける
ことが望ましい。両方のボンディング技術を使ってチッ
プなどのデバイスをキャリアに取り付けられるように、
バンプをもつ共通柔軟薄膜キャリアができれば、大きな
利益となるはずである。
リボウ(Lebow)等に授与された米国特許第41592
22号は、その時点では真の偉業であった特定の回路線
密度をもつ回路を製造する方法を教示している。この従
来特許で教示される製造方法は、熱的不一致には無関係
で、デバイスを回路に取り付けるのに混合ボンディング
技術が使用できる薄膜キャリア構造を提供することにも
無関係である。
ハナブサ等に授与された米国特許第4372804号
は、アルミニウム薄膜を一時キャリアとして使って銅薄
膜上により厚い銅領域を形成する方法を開示している。
明らかに、当時は、厚い銅領域が完成した合成多層プリ
ント回路板中により強力なランド領域を作り出すと考え
られるていた。
ナカムラ等に授与された米国特許第4495546号
は、折り曲げて他の回路板の開口部に挿入できる柔軟な
回路板を提供することに関する。こうした柔軟な回路板
を作成する方法は、説明が進行するにつれて理解される
ように、本発明とは完全に異なる。
ミニエ(Miniet)に授与された米国特許第459654
3号は、めっきされたスルーホールをもつ両面柔軟回路
を示している。その片面は、デバイスをリードに取り付
けるようにされ、反対の面はリードなしにデバイスを取
り付けるようにされる。下記の詳細な説明から明らかに
なるように、本発明により薄い柔軟な回路板及び回路板
構造自体を作成する方法は、このミニエの特許とは異な
り、特許性を有する。
C.発明が解決しようとする問題点 上記のように、今日の傾向は、同じ空間内でより高密度
の回路を得るために、より微細な電気導線をもつより薄
くより柔軟な回路板を目指しているが未だに達成されて
いない。上記のC−4法は、デバイス及びチップをこう
したより薄く柔軟な回路板に取り付けるのに依然として
効果があるが、本発明まで、熱圧縮ボンディング法など
他のタイプのボンディングには解決できない難しさがあ
った。
本発明の主目的は、新しい改良されたより薄くより柔軟
な実装構造とその製造方法を提供することにある。
本発明の他の重要な目的は、デバイスを取り付けるのに
混合ボンディング法を使用できる、薄く柔軟な回路用の
新しい改良された構造を提供することにある。
本発明の他の重要な目的は、混合ボンディング法でデバ
イスを取り付けできる、薄く柔軟な電子回路を製造する
方法を提供することにある。
D.問題点を解決するための手段 要約すると、本発明による方法は、所定の電気絶縁性材
料の非常に薄い被覆を金属キャリアに付着し、所定の位
置に絶縁材料を貫通して金属キャリアに達する開口部を
形成し、回路の一部が開口部を介して金属キャリアに達
するようにして絶縁材料の片面に薄い電気回路を形成
し、金属キャリアの所定の部分だけをエッチングで除去
して、キャリア金属のパッドを開口部で回路と電気的に
連通する状態で残す各ステップを含む。
本発明の方法は、少なくとも片面に電気回路を備え、そ
れが基板の反対面上のパッドに基板を介して接続されて
いる、薄い柔軟な電気絶縁性材料からなる基板を提供す
る。こうした構造は、チップなどの電子デバイスをC−
4ボンディング法で回路に取り付け、別のチップなど別
の電子デバイスを熱圧縮ボンディング法を用いて基板の
反対面に容易にボンディングすることができる。
E.実施例 図で、参照番号10は、本発明によるパッケージ組立体
を全体的に示す。パッケージ組立体10は基板11を含
み、その上に電気回路12が形成されている。
基板11はポリイミドなどの適切な絶縁材料から形成さ
れる。ポリイミドは、薄く弾性係数の小さい薄膜の形で
ある。「薄い」という用語は、5ミクロン程度の圧さを
意味する。
後でより詳しく説明するが、電子回路12は、薄く柔軟
で弾性係数の小さな基板11上に形成され、それに支持
されている。回路導体リードは、クロム−銅−クロムな
ど適切な導電性材料から形成され、この回路12は基板
11と同程度の厚みである。
業界の慣習に従って、シリコン・チップ13などのデバ
イスを、少なくとも1個、通常はいくつかの所定の点で
回路に取り付けなければならない。本発明のパッケージ
組立体10は、クロム層14を除去して銅15を露出さ
せることによりこの取付けは実現するので、C−4はん
だバンプ16を新しく露出した銅パッド15にリフロー
はんだ付けすることができる。
本発明による構造は、基板11の反対面にチップ17な
どのデバイスを取り付けることにより、回路12のデバ
イス13ですでに覆われている点に他の異なるデバイス
を追加して取り付けることができる。これは、たとえば
バンプ19の下に絶縁材料18の小さなパッチを設け
て、デバイス17からデバイス13を分離させることに
より実現される。
デバイス13がデバイス17への電気的接続を必要とす
る場合、こうした接続の例は、バンプ20を回路12に
取り付け、デバイス17をバンプ21によって同じ点で
回路12に取り付けることである。当然のことながら、
絶縁パッチ18があるため、バンプ22は、デバイス1
7をデバイス13ではなく回路12に接続する。
一方、バンプ23は、デバイス17と回路12の間にあ
るが、基板11はデバイス17を回路から効果的に分離
する。当然、このボンディング接続では、その点にデバ
イス17またはバンプ23がある必要はない。
同様に、バンプ24は、その点にデバイス13またはC
−4バンプがなくとも、デバイス17を回路12に接続
する。バンプ24により、熱圧縮ボンディング法でデバ
イス17を回路12にボンディングすることができる。
単一ボンディング接続はこれらのバンプ21、22、2
3及び24で示されているが、当然、これらの特定タイ
プの接続の数は、特定の回路12の要件によって決ま
る。本発明による構造は、異なるボンディング処理、必
要な接続の数、及び様々な位置を選択する際にこの柔軟
性が可能になる。
回路12の導電性部材を形成する特定のクロム−銅−ク
ロム・ホイルは、以下のような厚みをもつ。
クロム−200オングストローム 銅 −80,000オングストローム クロム−200オングストローム 上記の構造は、回路の両面に複数のデバイスを取り付け
できるが、その主な利点は、これらのデバイスを取り付
ける際にかなり異なるボンディング法が利用できる点に
ある。この利点は、構造を作成する方法についての以下
の説明でさらによく理解されるばずである。
本発明によると、上記の構造は、犠牲キャリアを利用し
て製造する。その犠牲キャリアは、上記の構造が完成し
た後、エッチングで除去される。キャリア用の材料には
2つの要件がある。1つはたとえばエッチングによって
容易に除去できること、もう1つは熱圧縮ボンディング
などのテープ自動ボンディング技術で利用できる材料で
あることである。現在、アルミニウムが好ましいが、銅
は許容される代用品である。
上記の構造を作成する方法は、以下のステップを含む。
1)ポリイミドなどの液状の有機材料上にアルミニウム
などの犠牲金属キャリアを注型する。
2)ポリイミドをA硬化する。
3)フォトレジスト材料を塗布する。
4)回路要件に応じて、選択したバンプをボンディング
する場所を位置決めするため、露光させて望ましいヴァ
イアを開ける。
5)露光領域を現像する。
6)アルカリ性エッチ材でポリイミドをエッチングし
て、ボンディング・パッド領域の所定の位置に開口部を
作成し、金属キャリアを露出させる。
7)フォトレジスト材料を除去する。
8)ポリイミドをBを硬化及びC硬化する。
9)パッド領域の開口部を含む硬化済みポリイミド上に
Cr−Cu−Crを蒸着またはスパッタする。
10)構造の両面にフォトレジスト材料を塗布する。
11)回路側の面を露光させて、望ましい回路パターン
を形成する。
12)Cr−Cu−Crをエッチングして所定の電子回
路を形成する。
13)すべてのフォトレジスト及びマスク材料を除去す
る。
14)構造の両面にフォトレジスト材料を塗布する。
15)回路側とは反対面の犠牲キャリア上にボンディン
グ・パッド領域を露光させる。
16)ボンディング・パッド領域上のフォトレジストを
現像する。
17)アルミニウムにはHClまたは適切なアルカリ性
媒体、胴の場合にはFeCl/HCl、CuCl
HCl、または他のエッチ材など、適切なエッチ材を用
いて犠牲キャリアをエッチングにより除去する。
18)すべてのレジスト材料を除去して、薄く柔軟な薄
膜の片面に回路、反対面の所定の位置にボンディング・
パッドのある、本発明による構造を作成する。
図面にも示されている上記の方法を利用して製造された
構造は、被制御崩壊チップ接続(C−4)法と呼ばれる
方法によりチップなどのデバイスを電気回路手段に取り
付けることができる。上記のように、テープ自動ボンデ
ィング(TAB)タイプの方法で利用される熱圧縮法を
利用して、デバイス17などのデバイスを取り付けるた
めの、図面に21、22、23及び24として示されて
いるボンディング・パッド領域が、ユニークな方法で形
成される。
本発明による構造は非常に薄いので、図面の番号25で
示すような構造を取り扱うためのフレームとして使うな
どの目的に必要な量の犠牲キャリアが保持できる。この
キャリアは、必要に応じて、電力供給面として、または
接地面その他の目的に使っても非常に有用である。
F.発明の効果 複数の(混合)ボンディング処理を適用できる薄い可撓
性の基板構造が得られる。
【図面の簡単な説明】
図は本発明によるパッケージ組立体の全体的断面図であ
る。 10……パッケージ組立体、11……基板、12……電
子回路、13、17……デバイス、14……クロム層、
15……銅パッド、16、19、20、22、23、2
4……バンプ、18……絶縁材料パッチ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 25/18

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】所定の位置に複数個の開口が設けられてい
    る、電気的絶縁性材料製の可撓性基板と、 上記可撓性基板上に形成されかつ支持された、電気的導
    電性材料製の電気的回路手段と、 上記電気的回路手段と共に機能的に動作する少なくとも
    1つの電気的デバイスを取り付けるため、上記電気的回
    路手段上の所定位置に設けた、第1の複数個のボンディ
    ング・パッド領域と、 上記可撓性基板の上記開口の位置でかつ上記電気的回路
    手段の側とは反対側に設けた、第2の複数個のボンディ
    ング・パッド領域とを備え、 上記第1の複数個のボンディング・パッド領域は、所定
    形式のボンディング処理に適したパッド領域であること
    と、 上記第2の複数個のボンディング・パッド領域は、上記
    所定形式とは異なったボンディング処理によって上記電
    気的回路手段と機能的に動作する少なくとも1つの電気
    的デバイスを取り付けるのに適したパッド領域であるこ
    ととを特徴とする、異なった複数のボンディング処理に
    より複数個の電気的デバイスを取り付けるための薄い可
    撓性基板構造体。
JP1064043A 1988-05-26 1989-03-17 薄い可撓性基板構造体 Expired - Lifetime JPH0638464B2 (ja)

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US19922888A 1988-05-26 1988-05-26
US199228 1988-05-26

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JPH01307237A JPH01307237A (ja) 1989-12-12
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EP0343379A2 (en) 1989-11-29
JPH01307237A (ja) 1989-12-12
EP0343379A3 (en) 1991-04-10

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