JP2007013018A - 配線回路基板 - Google Patents

Abstract

【課題】 配線回路基板の導体パターンとガラス基板の端子部との接続信頼性を向上することが可能な配線回路基板を提供する。
【解決手段】 アウターリード部２０において、アウターリード配線２ａが設けられたベース絶縁層１の面と反対側の面上に複数の金属基板７が設けられる。複数の金属基板７は、それぞれ所定の間隔を空けて設けられている。また、金属基板７間に位置するスリット部９が設けられたベース絶縁層１の面上の領域と反対側の面上の領域には、アウターリード配線２ａは設けられていない。金属基板７としては、ステンレス、銅および銅合金等の金属を用いることができる。金属基板７の線膨張係数は、ベース絶縁層１の線膨張係数と同等であることが好ましい。
【選択図】 図２

Description

本発明は、種々の電子機器に用いられる配線回路基板に関する。

配線回路基板においては、導体パターンが形成されるベース絶縁層の一方の面と反対側の面上には、補強のための補強層が形成される場合がある（例えば、特許文献１参照）。それにより、配線回路基板が補強されている。

ここで、半導体素子が実装される配線回路基板について簡略的に説明する。

図４は、従来の配線回路基板２００の平面図である。図４に示すように、例えばポリイミドからなるベース絶縁層１上に複数の導体パターン２が形成される。複数の導体パターン２には、ベース絶縁層１の中央部から一方の側部に向かうように形成されるものと、ベース絶縁層１の中央部から他方の側部に向かうように形成されるものとがある。

ベース絶縁層１の一方の側部の領域と他方の側部の領域とを除く領域を覆うようにカバー絶縁層３が設けられる。このカバー絶縁層３により各導体パターン２の端部が覆われていない領域をアウターリード部２０という。

また、ベース絶縁層１の中央部における各導体パターン２の端部には、図示しない半導体素子が実装される。この半導体素子の実装領域は、図４において半導体素子実装部１０として示されている。この半導体素子実装部１０内に位置する各導体パターン２の配置領域をインナーリード部３０という。

ここで、配線回路基板２００におけるアウターリード部２０上の導体パターン２の部分をアウターリード配線２ａと呼ぶ。

次に、アウターリード配線２ａが、液晶表示装置等のガラス基板の端子部に接続される様子を説明する。

図５は、配線回路基板２００と液晶表示装置のガラス基板とが接続される様子を示す斜視図である。

図５（ａ）に示すように、ベース絶縁層１上に複数の導体パターン２が設けられている。なお、図５（ａ）には、上述の図４の配線回路基板２００の一部が簡略化されて図示されており、その構成は図４の配線回路基板２００と同じであるから説明を省略する。

図５（ｂ）に示すように、ガラス基板４の一方の面上には複数の端子部（後述の図６に記載）が設けられており、この各端子部上に一体的な異方導電性接着フィルム（ＡＣＦ）５が設けられている。

図５（ｃ）に示すように、このガラス基板４の異方導電性接着フィルム５を、配線回路基板２００のアウターリード配線２ａの上に貼り合わせるようにして、配線回路基板２００のアウターリード配線２ａとガラス基板４の端子部とを接続する。

この場合、ガラス基板４の端子部と配線回路基板２００のアウターリード配線２ａとを異方導電性接着フィルム５を介して貼り合わせるようにして重ねた後、約１８０℃の温度環境下で、数秒〜数十秒の間、熱処理（熱プレス）を行う。それにより、ガラス基板４の端子部と配線回路基板２００のアウターリード配線２ａとが接続される。

しかしながら、以下のような問題がある。すなわち、上記熱処理において、配線回路基板２００のベース絶縁層１およびガラス基板４は膨張する。この場合、数秒〜数十秒の間の熱処理では、必ずしもベース絶縁層１およびガラス基板４の膨張率が一定とならない。

また、ポリイミドからなるベース絶縁層１は室温では吸湿している。そして、上記熱処理時において脱湿し収縮する。この場合、ベース絶縁層１の収縮率も、環境の変化により必ずしも一定とはならない。これらの結果、図６（ａ）に示すように、配線回路基板２００の各アウターリード配線２ａとガラス基板４の各端子部６との接続位置にずれが生じる。

そこで、ベース絶縁層１の上記膨張および収縮を抑制するために、図６（ｂ）に示すように、アウターリード配線２ａの配置面と逆側のベース絶縁層１の面上に金属からなる裏面パターン（補強パターン）７ａを貼り合わしている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００４−１３４４４２号公報 特開２００３−６８８０４号公報

しかしながら、上記熱処理後、環境温度が室温になったときに、上記裏面パターン７ａ内に収縮応力が残存する。特に、ベース絶縁層１の両端のアウターリード配線２ａの領域の残存応力は著しく大きい。その結果、接続された各アウターリード配線２ａと各端子部６との間に剥離が生じる場合がある。

本発明の目的は、配線回路基板の導体パターンとガラス基板の端子部との接続信頼性を向上することが可能な配線回路基板を提供することである。

本発明に係る配線回路基板は、半導体素子を実装するための配線回路基板であって、第１および第２の面を有する絶縁層と、絶縁層の第１の面に設けられた導体パターンと、少なくとも一側部の領域を除く導体パターンを覆うように第１の面上に設けられたカバー層と、側部の領域と反対側の第２の面上の領域に設けられた補強層とを備え、補強層は、絶縁層の第２の面の部分が露出するように形成された１または複数の細隙を有するものである。

本発明に係る配線回路基板においては、導体パターンは絶縁層の第１の面に設けられる。少なくとも一側部を除く導体パターンがカバー層により覆われる。また、一側部と反対側の第２の面上の領域に補強層が設けられる。この補強層は、絶縁層の第２の面の部分が露出するように形成される。

一般的に、ガラス基板の端子部と、上記一側部の導体パターンとを異方導電性接着剤等を介して貼り合わせるようにして重ねた後、熱処理（熱プレス）を行う。

本発明に係る配線回路基板では、補強層に１または複数の細隙を設けることによって、上記熱処理後、環境温度が室温になったときに、補強層内に収縮応力が残存することが防止される。特に、絶縁層の上記一側部の導体パターンの領域の収縮応力の残存が防止される。それにより、接続された各一側部の導体パターンとガラス基板の各端子部との間における剥離の発生が防止され、接続信頼性を向上することが可能となる。

１または複数の細隙は、導体パターンの長さ方向に延びるように形成されてもよい。それにより、上記補強層内に収縮応力が残存することが十分に防止される。これにより、接続信頼性をより向上することが可能となる。

１または複数の細隙に対応する第１の面上の領域を除く領域に、導体パターンが設けられてもよい。それにより、導体パターンが補強層の収縮の影響を受けることが十分に防止される。これにより、接続信頼性がさらに向上される。

補強層は、金属を含んでもよい。それにより、絶縁層の熱膨張および脱湿による収縮が十分に抑制される。

本発明によれば、接続された各一側部の導体パターンとガラス基板の各端子部との間における剥離の発生が防止され、接続信頼性を向上することができる。

以下、本発明に係る配線回路基板について図面を参照しながら説明する。

本実施の形態に係る配線回路基板の製造方法としては、例えば公知のサブトラクティブ法、アディティブ法またはセミアディティブ法が用いられる。

最初に、配線回路基板の製造方法について説明する。本実施の形態においては、セミアディティブ法による配線回路基板の製造方法について代表的に説明する。

図１は、セミアディティブ法による配線回路基板の製造方法の一例を示す模式的工程断面図である。

図１（ａ）に示すように、まずポリイミドフィルムからなるベース絶縁層１を用意する。このベース絶縁層１の厚さは、５μｍ〜７０μｍであることが好ましく、２５μｍ〜４０μｍであることがより好ましい。

次に、図１（ｂ）に示すように、ベース絶縁層１上にスパッタリングまたは無電解めっきによって金属薄膜ｍを形成する。なお、この金属薄膜ｍは、例えば厚さ３０ｎｍのクロム（Ｃｒ）からなる層と、例えば厚さ１５０ｎｍの銅（Ｃｕ）からなる層との積層膜からなる。

次いで、図１（ｃ）に示すように、金属薄膜ｍ上にドライフィルムレジスト等を用いて、後工程で形成される導体パターンとは逆パターンのめっきレジスト８を形成する。

その後、図１（ｄ）に示すように、金属薄膜ｍにおけるめっきレジスト８が形成されていない表面に、電解銅めっきにより導体パターン２を形成する。導体パターン２の厚さは、５μｍ〜４０μｍであることが好ましく、８μｍ〜１５μｍであることがより好ましい。

続いて、図１（ｅ）に示すように、めっきレジスト８を剥離等により除去する。

次に、図１（ｆ）に示すように、導体パターン２下の領域を除いて金属薄膜ｍの銅からなる層を化学エッチングにより除去する。なお、この化学エッチングに用いるエッチング液としては、過酸化水素と硫酸との混合液を使用する。

その後、導体パターン２下の領域を除いて金属薄膜ｍのニッケル−クロムからなる層を化学エッチングにより除去する。なお、この化学エッチングに用いるエッチング液としては、塩酸と硫酸との混合液を使用する。

このようにして、ベース絶縁層１上に複数の所定の導体パターン２が形成される。

次に、上記のように形成された配線回路基板の全体図を用いて、より詳細に説明する。

図２は、本実施の形態に係る配線回路基板を示す平面図および斜視図である。

図２（ａ）に示すように、ベース絶縁層１上に複数の導体パターン２が形成される。複数の導体パターン２には、ベース絶縁層１の中央部から一方の側部に向かうように形成されるものと、ベース絶縁層１の中央部から他方の側部に向かうように形成されるものとがある。

ベース絶縁層１の一方の側部の領域と他方の側部の領域とを除く領域を覆うようにカバー絶縁層３が設けられる。このカバー絶縁層３により各導体パターン２の端部が覆われていない領域をアウターリード部２０という。

また、ベース絶縁層１の中央部における各導体パターン２の端部には、図示しない半導体素子が実装される。この半導体素子の実装領域は、図２（ａ）において半導体素子実装部１０として示されている。この半導体素子実装部１０内に位置する各導体パターン２の配置領域をインナーリード部３０という。なお、インナーリード部３０は、カバー絶縁層３により被覆されていない。

ここで、半導体素子の端子と接続されるインナーリード部３０上の導体パターン２の部分をインナーリード配線２ｂと呼ぶ。また、配線回路基板２００におけるアウターリード部２０上の導体パターン２の部分をアウターリード配線２ａと呼ぶ。

アウターリード配線２ａの幅は、５μｍ〜２００μｍであることが好ましく、１０μｍ〜１５０μｍであることがより好ましい。隣り合うアウターリード配線２ａの間隔は、５μｍ〜２００μｍであることが好ましく、１０μｍ〜１５０μｍであることがより好ましい。

また、インナーリード配線２ｂの幅は、５μｍ〜１５０μｍであることが好ましく、８μｍ〜５０μｍであることがより好ましい。隣り合うインダーリード配線２ｂの間隔は、５μｍ〜１５０μｍであることが好ましく、８μｍ〜５０μｍであることがより好ましい。

図２（ｂ）に示すように、本実施の形態においては、アウターリード部２０において、アウターリード配線２ａが設けられたベース絶縁層１の面と反対側の面上に複数の補強層７が設けられる。この補強層７は金属基板からなる。

複数の補強層７は、それぞれ所定の間隔を空けて設けられている。このように補強層７が設けられていない部分が、図２（ｂ）においてスリット部９として図示されている。この場合、ベース絶縁層１上に一体的な補強層７を設け、この補強層７を薬液によりエッチングすることによって、スリット部９を形成する。なお、スリット部９におけるベース絶縁層１の面はそれぞれ露出することとなる。

また、本実施の形態では、上記スリット部９が設けられたベース絶縁層１の面と反対側の面上には、アウターリード配線２ａは設けられていない。

補強層７としては、ステンレス、銅および銅合金等の金属を用いることができる。また、補強層７の線膨張係数は、ベース絶縁層１の線膨張係数と同等であることが好ましい。

特に、補強層７としては、腐食性の観点からステンレスを用いることが好ましい。補強層７の厚さは、５μｍ〜６０μｍであることが好ましく、１５μｍ〜３０μｍであることがより好ましい。

また、スリット部９の幅は、５μｍ〜２００μｍであることが好ましく、１０μｍ〜１５０μｍであることがより好ましい。隣り合うスリット部９の間隔は、１０μｍ〜２４０００μｍであることが好ましく、１２０００μｍ〜２４０００μｍであることがより好ましい。

本実施の形態においては、接着剤によりベース絶縁層１に補強層７を貼り合わせてもよいし、または、補強層７上にベース絶縁層１を塗布により形成し、導体パターン２およびカバー絶縁層３を順に設けてもよい。

（本実施の形態における効果）
一般的に、液晶表示装置用として用いられるガラス基板の端子部と、配線回路基板１００のアウターリード配線２ａとを異方導電性接着フィルム（ＡＣＦ）を介して貼り合わせるようにして重ねた後、約１８０℃の温度環境下で、数秒〜数十秒の間、熱処理（熱プレス）を行う。

本実施の形態においては、アウターリード部２０において、アウターリード配線２ａが設けられたベース絶縁層１の面と反対側の面上に、スリット部９をそれぞれ挟んで複数の補強層７が設けられる。

このように、上記補強層７の間にスリット部９を設けることによって、上記熱処理後、環境温度が室温になったときに、補強層７内に収縮応力が残存することが防止される。特に、ベース絶縁層１の両端のアウターリード配線２ａの領域の収縮応力の残存が防止される。それにより、接続された各アウターリード配線２ａとガラス基板の各端子部との間における剥離の発生が防止され、接続信頼性を向上することが可能となる。

また、上記スリット部９が設けられたベース絶縁層１の面上の領域と反対側の面上の領域には、アウターリード配線２ａを設けないことが好ましい。それにより、接続信頼性がより向上される。

さらに、上述したように、ベース絶縁層１の厚さは、５μｍ〜７０μｍであることが好ましく、２５μｍ〜４０μｍであることがより好ましい。それにより、補強層７の収縮応力が緩和される。

（請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応）
本実施の形態においては、ベース絶縁層１が絶縁層に相当し、カバー絶縁層３がカバー層に相当し、スリット部９が細隙に相当する。

以下、本実施例の配線回路基板について図面を参照しながら説明する。

（実施例１）
本実施例では、上述の実施の形態に基づき図３（ａ）の配線回路基板１００を製造した。以下、具体的に説明する。

図１に示したように、最初に、厚さ２０μｍのステンレスからなる補強層７上に、ポリイミド前駆体溶液を塗布し、これを乾燥および硬化させることにより、厚さ２５μｍのポリイミド層を含むベース絶縁層１を形成した。

次に、ベース絶縁層１上にスパッタリングにより、厚さ３０ｎｍのクロム（Ｃｒ）を含む薄膜と、厚さ１５０ｎｍの銅を含む薄膜との積層膜からなる金属薄膜ｍを形成した。

形成された金属薄膜ｍ上に、２０μｍの厚さを有するめっきレジスト８を積層し、紫外線による露光工程および現像工程により、所定のめっきレジスト８を形成した。続いて、めっきレジスト８が形成されていない露出した金属薄膜ｍ上に、厚さ８μｍになるように電解銅めっきにより導体パターン２を形成し、めっきレジスト８を除去した。次に、露出した金属薄膜ｍを薬液により除去した。

続いて、形成された導体パターン２上には、厚さ０．５μｍの錫めっきを形成した。そして、アウターリード部２０とインナーリード部３０とがそれぞれ露出するように、厚さ２０μｍのカバー絶縁層３を形成した。

続いて、上記のように形成された配線回路基板１００の表裏面を図示しないレジスト層で被覆した。そして、紫外線による露光工程および現像工程によりスリット部９に相当する領域を除いてレジストパターンを形成した。

次に、露出した補強層７を薬液によりエッチングした。それにより、アウターリード部２０上の複数の補強層７間に複数のスリット部９を形成した。以上により、実施例１の配線回路基板１００を製造した。

（比較例１）
図３（ｂ）に示す比較例１の配線回路基板１００ａが実施例１の配線回路基板１００と異なる点は、補強層７を全てエッチングすることにより、補強層７を設けなかった点である。

（比較例２）
図３（ｃ）に示す比較例２の配線回路基板１００ｂが実施例１の配線回路基板１００と異なる点は、スリット部９を設けなかった点である。

（評価）
最初に、ガラス基板４に異方導電性接着フィルム（ＡＣＦ）５が付着されたものを用意した。なお、ガラス基板４上には端子部６は設けなかった。

このガラス基板４を、ＡＣＦ５を介して配線回路基板１００のアウターリード部２０におけるアウターリード配線２ａに貼り合わせた後、これに対し１８０℃の温度環境下で、２ＭＰａの圧力により１０秒間熱処理（熱プレス）を施した。なお、比較例１の配線回路基板１００ａおよび比較例２の配線回路基板１００ｂに対しても、上記実施例１の配線回路基板１００と同じ処理を施した。

実施例１、比較例１および比較例２において、９個の配線回路基板をそれぞれ作成し、上記のようにガラス基板４に接続した。

そして、アウターリード部２０上の両端部におけるアウターリード配線２ａ間の距離について、接続前の距離と接続後の距離との伸びを測定した。その測定結果を表１に示す。なお、接続前の距離は、３８．５２０ｍｍであり、表１では、上記伸びの最大値と最小値との差がＲで示されている。

表１に示すように、実施例１および比較例２の上記差Ｒは、比較例１の差Ｒよりも小さく、上記伸びのばらつきが小さい。このことから、接続信頼性が向上されていることがわかった（評価１）。

なお、接続後の距離が接続前の距離よりも大きくなっている（すなわち、伸びが生じている）のは、熱膨張によるベース絶縁層１の膨張が起因していることが考えられる。

また、比較例１における上記伸びが小さいのは、補強層７を設けていないことにより、配線回路基板１００ａの脱湿による収縮の影響が、実施例１および比較例２の配線回路基板１００，１００ｂに比べて大きいためであると考えられる。

次に、上記のように、ガラス基板４に接続した配線回路基板１００，１００ａ，１００ｂに対し、それぞれ冷熱サイクル試験を行った。なお、この冷熱サイクル試験は、−３５℃の温度環境下における３０分間の放置と、１００℃の温度環境下における３０分間の放置とからなるサイクルを、１０００サイクル行うことにより実施した。

冷熱サイクル試験の実施後、配線回路基板１００，１００ａ，１００ｂのアウターリード配線２ａとガラス基板との接続状態をそれぞれ顕微鏡により観察した。

その結果、実施例１の配線回路基板１００および比較例１の配線回路基板１００ａにおいては、上記接続状態に異常はなかったが、比較例２の配線回路基板１００ｂにおいては、アウターリード部２０上の両端部におけるＡＣＦ５がガラス基板４からそれぞれ剥離していた（評価２）。

上述の評価１および評価２より、補強層７の間にスリット部９を有する実施例１の配線回路基板１００を用いることにより、接続信頼性を向上することができることがわかった。

本発明は、種々の電気機器および電子機器等に利用することができる。

セミアディティブ法による配線回路基板の製造方法の一例を示す模式的工程断面図である。 本実施の形態に係る配線回路基板を示す平面図および斜視図である。 実施例１、比較例１および比較例２の配線回路基板を示す斜視図である。 従来の配線回路基板の平面図である。 配線回路基板と液晶表示装置のガラス基板とが接続される様子を示す斜視図である。 配線回路基板の各アウターリード配線とガラス基板の各端子部との接続状態を示す模式図である。

符号の説明

１ ベース絶縁層
２ 導体パターン
２ａ アウターリード配線
２ｂ インナーリード配線
３ カバー絶縁層
４ ガラス基板
５ 異方導電性接着フィルム（ＡＣＦ）
６ 端子部
７ 補強層
８ めっきレジスト
９ スリット部
１０ 半導体素子実装部
２０ アウターリード部
３０ インナーリード部
１００，１００ａ，１００ｂ 配線回路基板

Claims (4)

1. 半導体素子を実装するための配線回路基板であって、
   第１および第２の面を有する絶縁層と、
   前記絶縁層の第１の面に設けられた導体パターンと、
   少なくとも一側部の領域を除く導体パターンを覆うように前記第１の面上に設けられたカバー層と、
   前記側部の領域と反対側の前記第２の面上の領域に設けられた補強層とを備え、
   前記補強層は、前記絶縁層の第２の面の部分が露出するように形成された１または複数の細隙を有することを特徴とする配線回路基板。
2. 前記１または複数の細隙は、前記導体パターンの長さ方向に延びるように形成されたことを特徴とする請求項１記載の配線回路基板。
3. 前記１または複数の細隙に対応する前記第１の面上の領域を除く領域に、前記導体パターンが設けられたことを特徴とする請求項１または２記載の配線回路基板。
4. 前記補強層は、金属を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の配線回路基板。

Images