JP2016015384A - チップオン基板を用いた電子装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の電子装置の製造方法に用いるCOF基板1について、図1及び図2を参照しながら説明する。COF基板1は、図1及び図2に示す通り、熱可塑性樹脂からなり可撓性を有する基板フィルム11の表面に、金属箔からなる導電性の金属配線部13が、接着剤層12を介して形成されている。
基板フィルム11としては、シート状に成形された可撓性を有する熱可塑性樹脂を用いることができる。ここで、シート状とはフィルム状を含む概念であり、いずれも可撓性を有する物である限り本発明において両者に差はない。又、この熱可塑性樹脂は絶縁性が高いものであることも求められる。基板フィルム11の厚さは、特に限定されないが、耐熱性及び絶縁性と、製造コストのバランスとの観点から、概ね50μm以上100μm以下程度であることが好ましい。又、ロール・トゥ・ロール方式による製造を行う場合の生産性を良好に維持する観点からも上記厚さ範囲であることが好ましい。
COF基板1の表面上への金属配線部13の接合は、接着剤層12を介したドライラミネート法によって行われることが好ましい。この接着剤層12を形成する接着剤は、上述の絶縁性保護膜15を形成する熱硬化型インキの熱硬化温度における耐熱性を有するものであれば公知の樹脂系接着剤を適宜用いることができる。それらの樹脂接着剤のうち、ウレタン系、ポリカーボネート系、又はエポキシ系の接着剤等を特に好ましく用いることができる。
図1及び図2に示す通り、金属配線部13は、COF基板1の表面上に形成される導電性基材からなる配線パターンである。金属配線部13は、複数の電子デバイス2の間を導通して必要な電流を流して電気を供給する機能を有する。そして、金属配線部13は、複数の微細な櫛形形状の金属配線が、交差或いは接触せずに、近接して配置される複雑な配線パターンとして基板フィルム11の表面に形成される。金属配線部13の厚さは、COF基板1に要求される耐電流の大きさ等に応じて適宜設定すればよく、特に限定されないが、一例として厚さ10μm〜50μmが挙げられる。
COF基板1においては、金属配線部13と電子デバイス2との接合については、ハンダ層14を介した接合を行う。本発明の製造方法においては、ハンダ層14を形成するハンダとして、融点200℃以上、好ましくは融点210℃〜230℃程度であって、スズ、銀、及び銅を含有してなる高融点ハンダ(本明細書においては「Sn−Ag−Cu系ハンダ」とも言う)を用いる。このハンダは、従来広く用いられてきた融点150℃程度であって、スズ、ビスマスを含有してなる所謂Sn−Bi系の低融点ハンダよりも、固化後の曲げ方向への外力に対する強度や耐久性に優れることが分っている。本発明の製造方法は、上述の通り、アニール処理によりCOF基板1の基板フィルム11の耐熱性を十分に向上させることにより、ハンダ処理時の加熱可能温度の上限界を広めて、上述の高融点ハンダの選択を可能としたものである。
絶縁性保護膜15は、熱硬化型インキによって、上述の通り、金属配線部13と基板フィルム11の表面上の電気的接合が必要となる一部分を除いた他の部分に、主としてCOF基板1の耐マイグレーション特性を向上させるために適宜形成される。絶縁性保護膜15としては、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、エポキシ系及びフェノール系樹脂、エポキシアクリレート樹脂、シリコーン系樹脂等、を其々ベース樹脂とする絶縁性インキを好ましく用いることができるインキの代表例として挙げることができる。
電子デバイス2は、特に限定されないが、絶縁性保護膜15が白色層である場合に、LED発光素子を搭載した電子装置をCOF基板1の特に好ましい実施形態の具体例として挙げることができる。
COF基板1は、従来公知の電子基板の製造方法の一つであるエッチング工程によることができる。又、エッチング工程に先駆けて、予め基板フィルム11を形成する熱可塑性樹脂の耐熱性を向上させておくアニール処理等の耐熱性向上処理を行っておくことが好ましい。
基板フィルム11の表面に、金属配線部13の材料とする銅箔等の金属箔を積層してCOF基板1の材料とする積層体を得る。積層方法としては、金属箔を接着剤によって基板フィルム11の表面に接着する方法、或いは、基板フィルム11の表面に直接にメッキ方法や気相製膜法(スパッタリング、イオンプレーティング、電子ビーム蒸着、真空蒸着、化学蒸着等)により金属箔を蒸着させる方法を挙げることができる。上述した通り、コストや生産性の面からは、金属箔をウレタン系の接着剤によって、基板フィルム11の表面に接着する方法が有利である。
本発明の電子装置の製造方法は、以上説明したCOF基板1の金属配線部13にLED発光デバイス等の電子デバイス2を融点200℃以上の高融点ハンダで導電可能に接合することによって、電子装置10とする方法である。
この工程は、アニール処理等によって基板フィルム11の耐熱性を上記の高融点ハンダが使用可能となる範囲にまで向上させる工程である。この基板耐熱性向上工程は、COF基板1の製造プロセスの中で予め行っておく工程である。
基板耐熱性向上工程を行うための代表的な具体的手段であるアニール処理は、従来公知の熱処理手段を用いることが可能であり、特定の熱処理方法に限定されない。例えば、剥離性の支持機材を積層して行う方法によることもできる。又、アニール処理温度の一例としては、基板フィルム11を形成する熱可塑性樹脂がPENである場合、ガラス転移温度から融点の範囲、更に具体的には160℃から260℃、より好ましくは180℃から230℃の範囲である。アニール処理時間としては、10秒から5分程度が例示できる。このような熱処理条件によれば、一般的に80℃程度であるPENの熱収縮開始温度を、100℃程度に向上させることができる。又、このアニール処理は、続くエッチング処理と連続してインラインで行ってもよいが、同工程とは別途にオフラインで行うことにより、生産性をより向上することができる。例えば、予め別の工場内の専用の熱処理設備でアニール処理を行ったPEN等を、自ら操業する工場に材料として搬入して、以後の工程を行う場合も本発明の実施の範囲である。
この工程は、金属配線部13と電子デバイス2との電気的接合を、上述した通り、固化後の強度や耐久性に優れる融点200℃以上のSn−Ag−Cu系ハンダで行う工程である。このハンダによる接合方法は、大別して、リフロー方式、或いは、レーザー方式の2方式のいずれかによって行うことができる。リフロー方式は、金属配線部13にハンダを介して電子デバイス2を搭載し、その後COF基板1をリフロー炉内に搬送して、リフロー炉内で金属配線部13に所定温度の熱風を吹きつけることで、ハンダペーストを融解させ、電子デバイス2を金属配線部13にハンダ付けする方法である。又、レーザー方式とは、レーザーによってハンダを局所的に加熱して、電子デバイス2を金属配線部13にハンダ付けする手法である。本発明に係るこのような高温ハンダ処理は、高い熱負荷がかかる範囲が局所的であるレーザー方式において、特に好ましい処理方法である。
11 基板フィルム
12 接着材層
13 金属配線部
14 ハンダ層
15 絶縁性保護膜
2 電子デバイス
10 電子装置
Claims (4)
- 基板フィルムの表面に金属配線部が形成されているチップオン基板に電子デバイスを実装して電子装置を製造する電子装置の製造方法であって、
前記基板フィルムの熱収縮開始温度を向上させるためのアニール処理を行う基板耐熱性向上工程と、
前記金属配線部と前記電子デバイスとの電気的接合を、融点200℃以上であって、スズ、銀、及び銅を含有してなる高融点ハンダで行う高温ハンダ処理工程とを備える、電子装置の製造方法。 - 前記基板フィルムを形成する熱可塑性樹脂のアニール処理前の熱収縮開始温度が80℃以下であって、前記アニール処理後の該熱可塑性樹脂の熱収縮開始温度が100℃以上である請求項1に記載の電子装置の製造方法。
- 前記基板フィルムがポリエチレンナフタレートであって、前記アニール処理によって熱収縮開始温度を100℃以上とする請求項1又は2に記載の電子装置の製造方法。
- 前記チップオン基板は、前記基板フィルム及び前記金属配線部の一部を覆って形成される絶縁性保護膜を更に備え、
該絶縁性保護膜は、無機系の難燃剤を含有する難燃性インキで形成されている請求項1から3のいずれかに記載のチップオン基板。
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JP2014136170A JP2016015384A (ja) | 2014-07-01 | 2014-07-01 | チップオン基板を用いた電子装置の製造方法 |
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Citations (5)
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2014
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