JP2017175085A - 両面配線フレキシブル基板 - Google Patents
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Abstract
【課題】湾曲させた際の反発力を抑制した両面配線フレキシブル基板を提供することを目的とする。【解決手段】半導体チップ搭載面である一方の面と、前記一方の面と対向する他方の面とを有する絶縁性基材と、前記絶縁性基材を貫通するスルーホールと、前記一方の面上に、前記スルーホールの開口部を含むように配置された第1のランドと、前記他方の面上に、前記スルーホールの開口部を含むように配置された第2のランドと、前記一方の面上に配置され、前記第1のランドに接続された第1の配線と、前記他方の面上に配置され、前記第2のランドに接続された第2の配線と、を有し、前記第2の配線の厚さが、前記第1の配線の厚さよりも薄い、両面配線フレキシブル基板を提供する。【選択図】図1
Description
本発明は、両面配線フレキシブル基板に関する。
ディスプレイの縁の狭枠化や薄型化のため、液晶やEL(Electro Luminescence)等のディスプレイを駆動するためのIC(Integrated Circuit)チップ搭載用基板として、COF(Chip On Film)フレキシブル配線基板が用いられている。
ディスプレイの高精細化への要求が高まるに従い、それに用いられるフレキシブル配線基板も高機能・高密度化が求められている。かかる要請に応えるべく、絶縁性基材の両面に配線を形成した種々のフレキシブル配線基板(両面配線フレキシブル基板)が開発されてきている。
例えば特許文献1には、ベース基材の一面に、導電材料からなり所定ピッチに形成された複数本の導体が形成され、この導体の一部に形成されたインナーリード部に駆動用ICチップが搭載されているフレキシブル配線基板において、前記ベース基材の駆動用ICチップ非搭載面に導体が形成され、この導体の一端部は液晶表示パネルの電極端子部に接続されるアウターリード部とされ、前記駆動用ICチップ搭載面側の導体と非搭載面側の導体とは電気的に接続されていることを特徴とするフレキシブル配線基板が記載されている。
そして、COFフレキシブル配線基板をディスプレイに実装する場合、COFフレキシブル配線基板のベース基材としては例えばフィルム状の材料が用いられている。また、ベース基材の駆動用ICチップ搭載面には該駆動用ICチップと接続されるインナーリード部が、ベース基材の駆動用ICチップ搭載面の反対側の面にはディスプレイパネルに接続されるアウターリード部がそれぞれ形成されている。
COFフレキシブル配線基板は、COFフレキシブル基板のアウターリードと、液晶パネルの端子とを接続し、インナーリード部、駆動用ICチップが外側に、アウターリード部が内側に位置するように、かつ最短距離曲げとなるようにU字形態に折り曲げてディスプレイに実装されている。
しかしながら、従来のCOFフレキシブル配線基板においては、配線パターンがベース基材の両面に形成されているため、実装時にベース基材が曲げられた場合、高い反発力が発生することにより実装の妨げになるという問題が生じた。
上記従来技術の問題に鑑み、本発明の一側面では、湾曲させた際の反発力を抑制した両面配線フレキシブル基板を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため本発明の一側面では、
半導体チップ搭載面である一方の面と、前記一方の面と対向する他方の面とを有する絶縁性基材と、
前記絶縁性基材を貫通するスルーホールと、
前記一方の面上に、前記スルーホールの開口部を含むように配置された第1のランドと、
前記他方の面上に、前記スルーホールの開口部を含むように配置された第2のランドと、
前記一方の面上に配置され、前記第1のランドに接続された第1の配線と、
前記他方の面上に配置され、前記第2のランドに接続された第2の配線と、を有し、
前記第2の配線の厚さが、前記第1の配線の厚さよりも薄い、両面配線フレキシブル基板を提供する。
半導体チップ搭載面である一方の面と、前記一方の面と対向する他方の面とを有する絶縁性基材と、
前記絶縁性基材を貫通するスルーホールと、
前記一方の面上に、前記スルーホールの開口部を含むように配置された第1のランドと、
前記他方の面上に、前記スルーホールの開口部を含むように配置された第2のランドと、
前記一方の面上に配置され、前記第1のランドに接続された第1の配線と、
前記他方の面上に配置され、前記第2のランドに接続された第2の配線と、を有し、
前記第2の配線の厚さが、前記第1の配線の厚さよりも薄い、両面配線フレキシブル基板を提供する。
本発明の一側面によれば、湾曲させた際の反発力を抑制した両面配線フレキシブル基板を提供することができる。
以下、本発明の両面配線フレキシブル基板の一実施形態について説明する。
[両面配線フレキシブル基板]
本実施形態の両面配線フレキシブル基板は、半導体チップ搭載面である一方の面と、一方の面と対向する他方の面とを有する絶縁性基材を有することができる。さらに、絶縁性基材を貫通するスルーホールと、一方の面上に、スルーホールの開口部を含むように配置された第1のランドと、他方の面上に、スルーホールの開口部を含むように配置された第2のランドと、一方の面上に配置され、第1のランドに接続された第1の配線と、他方の面上に配置され、第2のランドに接続された第2の配線と、を有することができる。
そして、第2の配線の厚さが、第1の配線の厚さより薄くなるように構成できる。
[両面配線フレキシブル基板]
本実施形態の両面配線フレキシブル基板は、半導体チップ搭載面である一方の面と、一方の面と対向する他方の面とを有する絶縁性基材を有することができる。さらに、絶縁性基材を貫通するスルーホールと、一方の面上に、スルーホールの開口部を含むように配置された第1のランドと、他方の面上に、スルーホールの開口部を含むように配置された第2のランドと、一方の面上に配置され、第1のランドに接続された第1の配線と、他方の面上に配置され、第2のランドに接続された第2の配線と、を有することができる。
そして、第2の配線の厚さが、第1の配線の厚さより薄くなるように構成できる。
ここで、図1に本実施形態の両面配線フレキシブル基板の一例の全体構成を示した上面図を示す。なお、図1中の右上には透過図として、下面側に位置する配線を示している。また、図2に、図1中点線で示した領域Aを拡大して示した斜視図を示す。
本実施形態に係る両面配線フレキシブル基板10は、絶縁性基材11を有することができる。絶縁性基材11は、図2に示すように、一方の面11aと、一方の面と対向する他方の面11bとを有することができる。なお、図1は一方の面11a側の上面図となっている。
絶縁性基材11は、例えば絶縁性フィルムからなる基材とすることができ、柔軟で折り曲げ可能な材料から構成されることが好ましい。
絶縁性基材11の材料は特に限定されるものではないが、例えばポリイミド、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート(PET)、液晶ポリマー(LCP)から選択された1種類以上の材料を好ましく用いることができる。
そして、図2に示すように、絶縁性基材11には、該絶縁性基材11を貫通するスルーホール12が配置されており、一方の面11a上に、スルーホール12の開口部12aを含むように、第1のランド13が配置されている。また、他方の面11b上に、スルーホール12の図示しないもう一方の開口部を含むように第2のランド14が配置されている。
なお、第1のランド13、及び第2のランド14について、スルーホール12の開口部を含むように配置するとは、絶縁性基材11の一方の面11a、または他方の面11bと垂直方向の上方から見た場合に、各ランドの面内にスルーホール12の開口部が含まれるように配置されていることを意味する。このため、例えば第1のランド13、及び第2のランド14についてそれぞれ、例えばスルーホール12の開口部を囲むように設けることもできる。また、第1のランド13、及び第2のランド14について、スルーホール12の開口部を覆うように、すなわち塞ぐように設けることもできる。
また、スルーホール12内にはめっき層を形成し、該めっき層を介して第1のランド13と、第2のランド14との間の導通をとるように構成でき、第1のランド13と、第2のランド14とを電気的に接続できる。
第1のランド13は、絶縁性基材11の一方の面11a上に形成された、後述する第1の配線15と接続でき、該第1の配線15からの電気的接続を、他方の面11bに導くための端子として機能できる。そして、第1のランド13の下方に形成されるスルーホール12内のめっき層と第1の配線15との電気的接続を行う。このため、第1のランド13は、第1の配線15が接続されると共に、スルーホール12の開口部を含むように形成できる。
また、第2のランド14は、絶縁性基材11の他方の面11b上に形成された、後述する第2の配線17と接続でき、第1のランド13からの電気的接続を、スルーホール12内のめっき層を介して、第2の配線17に導くための端子として機能できる。このため、第2のランド14は、第2の配線17と接続されると共に、スルーホール12の開口部を含むように形成できる。
そして、一方の面11a上には、第1のランド13に接続された、配線パターンである第1の配線15を有することができ、他方の面11b上には、第2のランド14に接続された、配線パターンである第2の配線17を有することができる。
一方の面11a上に配置した第1の配線15の一方の端部は、図示しない半導体チップを搭載するための、すなわち半導体チップの端子と接続するためのインナーリード部16とすることができる。半導体チップと、インナーリード部16との接続方法は特に限定されないが、例えばボンディングワイヤーを用いたワイヤーボンディングにより接続することができる。
上述のように第1の配線15は、インナーリード部16で半導体チップの端子と接続できるため、インナーリード部16からの電気的接続を、各端子間の間隔を拡げつつ、外側に引き出すための配線として機能することができる。
また、他方の面11b上に配置した第2の配線17にはアウターリード部18を設けておくこともできる。すなわち、第2の配線17はアウターリード部を有することができる。なお、既述のように第1のランド13と、第2のランド14とはスルーホール12内のめっき層により電気的に接続することができ、アウターリード部18は、第2の配線17により第2のランド14と電気的に接続されているため、第1の配線15と、アウターリード部18とも電気的に接続されていることになる。
本実施形態の両面配線フレキシブル基板10においては、第1の配線15の厚さと、第2の配線17の厚さとが異なるように構成することができ、特に第2の配線17の厚さが、第1の配線15の厚さよりも薄くなるように構成されていることが好ましい。特に、第2の配線17の厚さを第1の配線15の厚さの90%以下とすることで、反発力をより抑制できるため好ましい。ただし、50%より薄いと、配線抵抗が増加し発熱が増える為好ましくない。従って第1の配線15の厚さを100%とした場合に、第2の配線17の厚さを50%以上90%以下とすることがより好ましい。
さらに、一方の面11a上には上面テストパッド19を、他方の面11b上には下面テストパッド20を設けることもでき、上面テストパッド19、下面テストパッド20は、それぞれ第1の配線15、第2の配線17と接続しておくことができる。なお、上面テストパッド19、下面テストパッド20は、例えば図1、図2に示すように、一方の面11a、または他方の面11bと垂直方向の上方から絶縁性基材11を透過して見た場合に、位置が重なり合うように、すなわち同一または近傍に配置することができる。
上面テストパッド19、及び下面テストパッド20は、スルーホール12の導通検査用に用いることができ、検査後にはアウターリード部18近傍、例えば図2中の面Yにおいて切断し、上面テストパッド19、及び下面テストパッド20を含む領域を廃棄できる。
なお、図1に示したように、第1のランド13、第1の配線15、インナーリード部16、上面テストパッド19、第2のランド14、第2の配線17、アウターリード部18、下面テストパッド20は複数形成することができる。また、図1中には示していないが、スルーホール12についてもあわせて複数形成することができる。
この様に第1のランド13等を複数形成する場合、例えば図1に示したように、絶縁性基材11の一方の面11a上に絶縁性基材11の幅方向(図中Y軸方向)に沿って所定ピッチで複数の第1の配線15を並列に配置することができる。そして、各第1の配線15は、既述のように、一方の端部をインナーリード部16とし、第1のランド13、上面テストパッド19と接続するように構成できる。
また、他方の面11b側についても同様に、他方の面11b上に、幅方向に沿って所定ピッチで第2の配線17を並列に配置することができる。そして、第2の配線17は既述のように、アウターリード部18、下面テストパッド20と接続するように構成できる。
既述のように、図1、図2に示した両面配線フレキシブル基板10は、インナーリード部16を設けた面である一方の面11aに図示しない半導体チップを搭載することができる。よって、図1、図2に示した両面配線フレキシブル基板10の場合、一方の面11aが半導体チップ搭載面であり、他方の面11bが半導体チップ非搭載面となる。
なお、両面配線フレキシブル基板に搭載される半導体チップは、用途に応じて種々の半導体チップであってよいが、例えば、液晶表示パネル等のディスプレイを駆動するための駆動用ICチップであってもよい。駆動用ICチップには、ディスプレイの駆動回路が搭載できる。
また、インナーリード部16、第1の配線15、第1のランド13、上面テストパッド19、第2のランド14、第2の配線17、アウターリード部18、下面テストパッド20の材料については特に限定されるものではないが、例えば銅を用いることができる。これらの部材は、例えば銅めっきにより、絶縁性基材11上に銅層を形成し、必要に応じてエッチング等により銅層をパターニングすることで形成できる。
ここでいう銅めっきにより形成する銅層の構成は特に限定されないが、例えば乾式めっき法により形成した銅薄膜層を銅層とすることができる。乾式めっき法としては、例えばスパッタリング法、イオンプレーティング法や蒸着法等が挙げられるが、特に膜厚の制御が容易であることから、スパッタリング法を用いることがより好ましい。
また、各部材について厚くする場合には、銅めっきにより形成する銅層は、乾式めっき法による銅薄膜層と、湿式めっき法による銅めっき層とから構成することもできる。湿式めっき法としては例えば電解めっき法が挙げられ、乾式めっき法により形成した銅薄膜層を給電層として用いることができる。
なお、スルーホール12内、具体的には例えばスルーホール12の内表面にもめっき層を形成することができる。係るめっき層の材料についても特に限定されないが、例えば銅を用いることができる。スルーホール12内に設けるめっき層として銅層を用いる場合、例えば乾式めっき法や無電解めっきにより形成した銅薄膜層を該銅層とすることができる。また、乾式めっき法や無電解めっきにより形成した銅薄膜層と、湿式めっき法により形成した銅めっき層とを該銅層とすることもできる。
ここで、図3に、本実施形態の両面配線フレキシブル基板10をディスプレイに実装する場合の構成例を示す。なお、図3は絶縁性基材11の一方の面11aと垂直な面での断面図を示している。
両面配線フレキシブル基板10をディスプレイ31に実装する場合には、図3に示したように、第2の配線17が有するアウターリード部18と、ディスプレイ31の端子311とを接続することができる。そして、第1の配線15、及び第1の配線15とインナーリード部16で接続された半導体チップ32が外側に、第2の配線17が内側に位置するように、かつ最短距離曲げとなるようにU字形態に湾曲させてディスプレイ31に実装することができる。すなわち、例えば実装時には、第2の配線17が内側に位置するように湾曲した両面配線フレキシブル基板とすることができる。なお、この場合、絶縁性基材11の一方の面11aが外側に、他方の面11bが内側に位置することになる。また、既述のように第1の配線15と、第2の配線17とは、絶縁性基材11に配置したスルーホール12内に設けためっき層により、第1のランド13、第2のランド14を介して電気的に接続されている。
従来、第1の配線15の厚さt15と、第2の配線17の厚さt17が同じになるように形成された両面配線フレキシブル基板を同様にしてディスプレイに実装しようとすると、湾曲させた部分について、反発力が非常に大きくなっており、実装の妨げとなっていた。
そこで、本実施形態の両面配線フレキシブル基板10においては、第2の配線17の厚さt17を、第1の配線15の厚さt15よりも薄くなるように構成することができる。このように絶縁性基材11の両面に形成した配線パターンの厚さが異なるように構成し、第2の配線17が内側に位置するように湾曲させることで、湾曲させた場合の反発力を抑制することが可能になる。
なお、既述のように、絶縁性基材11の一方の面11aには、既述のように第1の配線15以外に、インナーリード部16、第1のランド13、上面テストパッド19も設けることができるが、これらの部材についても第1の配線15と同じ厚さt15とすることができる。また、他方の面11bには、第2の配線17以外に、第2のランド14、アウターリード部18、下面テストパッド20を設けることもできるが、これらの部材についても第2の配線17と同じ厚さt17とすることができる。
以上に説明した本実施形態の両面配線フレキシブル基板によれば、湾曲させた際の反発力を抑制することが可能になる。
以下に具体的な実施例、比較例を挙げて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
[実施例1]
以下の手順により、図1、図2に示した両面配線フレキシブル基板を作製し、評価を行った。
[実施例1]
以下の手順により、図1、図2に示した両面配線フレキシブル基板を作製し、評価を行った。
500mm×400mm、25μm厚のポリイミドフィルムの両面にスパッタリング法により0.5μmの銅薄膜層を形成した両面基材を用意した。なお、ポリイミドフィルムが絶縁性基材11に相当する。
(スルーホール形成工程)
そして、上記両面基材の片面からUV−YAGレーザー(AOV社製 型番:LSY−3355)を用いて上面側開口部径が20μmとなるようにスルーホールを形成した。その際のスルーホール下面側開口部径は10μmであった。なお、後で形成する第1のランド、及び第2のランドに対応する複数の位置に同様の条件でスルーホールを形成した。
(スルーホール形成工程)
そして、上記両面基材の片面からUV−YAGレーザー(AOV社製 型番:LSY−3355)を用いて上面側開口部径が20μmとなるようにスルーホールを形成した。その際のスルーホール下面側開口部径は10μmであった。なお、後で形成する第1のランド、及び第2のランドに対応する複数の位置に同様の条件でスルーホールを形成した。
次にスルーホールについてデスミア処理を行った後、スルーホールの内表面にスパッタリング法にて厚さ0.3μmの銅薄膜層を形成した。
(銅めっき層工程)
さらに、スルーホール部の導通を確実なものとし、絶縁性基材の一方の面、及び他方の面に形成する第1の配線、第2の配線について十分な厚さの銅層とするために、電解めっき法により、絶縁性基材に形成した銅薄膜層上に銅めっき層を形成した。
(銅めっき層工程)
さらに、スルーホール部の導通を確実なものとし、絶縁性基材の一方の面、及び他方の面に形成する第1の配線、第2の配線について十分な厚さの銅層とするために、電解めっき法により、絶縁性基材に形成した銅薄膜層上に銅めっき層を形成した。
なお、この際スルーホール内に形成した銅薄膜層上にも銅めっき層が形成されている。また、絶縁性基材の一方の面、及び他方の面に形成した銅薄膜層上には、両面同時に銅めっき層を形成しており、絶縁性基材の表裏の各銅層の銅厚が所望の厚さとなるように電流値を調整した。このとき、半導体チップ搭載面となる一方の面の銅厚を100%とした場合に、半導体チップ非搭載面となる他方の面の銅厚が62.5%の厚さになるように電流値を調整した。
(パターニング工程)
次いで、絶縁性基材の一方の面、及び他方の面に回路配線パターンを形成するため、ドライフィルムを絶縁性基材の両面に形成した銅層上にラミネートした後、露光によりドライフィルムを感光し、現像により光の照射されていない部位のドライフィルムを除去した。そして、エッチングを行い、ドライフィルムから露出した銅層の部分を溶解した。
(パターニング工程)
次いで、絶縁性基材の一方の面、及び他方の面に回路配線パターンを形成するため、ドライフィルムを絶縁性基材の両面に形成した銅層上にラミネートした後、露光によりドライフィルムを感光し、現像により光の照射されていない部位のドライフィルムを除去した。そして、エッチングを行い、ドライフィルムから露出した銅層の部分を溶解した。
エッチング後、残っていたドライフィルムを除去し、両面配線フレキシブル基板を得た。
得られた両面配線フレキシブル基板は、図1、図2を示した配線パターンを有しており、絶縁性基材11の一方の面11a上には、100μm□の第1のランド13と、100μm□の上面テストパッド19と、配線幅30μmの第1の配線15とを形成した。なお、いずれも銅厚は8μmであり、第1の配線15の一方の端部には、インナーリード部16が形成されている。
また、絶縁性基材11の他方の面11bには、60μm□の第2のランド14と、60μm□のアウターリード部18と、60μm□の下面テストパッド20と、配線幅30μmの第2の配線17とを形成した。なお、いずれも銅厚は5μmとした。
絶縁性基材上には、上記各部材、すなわち第1のランド13、上面テストパッド19、第1の配線15、インナーリード部16、第2のランド14、アウターリード部18、下面テストパッド20、第2の配線17をそれぞれ100個形成しており、図1のY軸に沿って並列に配置した。なお、第1のランド13と、第2のランド14との間にはそれぞれスルーホール12が形成されており、スルーホール12内に形成した銅めっきにより両者は電気的に接続されている。
以上の条件にて製作した両面配線基板について、図4に示す基材を湾曲させた際の反発力を測定する反発力測定装置40にて、基材の反発力を測定した。
反発力測定装置40は、図4に示すように台座41と、加圧板42とを有しており、まず、被測定試料である両面配線フレキシブル基板10を台座41上に載置する。そして、該両面配線フレキシブル基板を湾曲させ、上面から加圧板42で加重し、両面配線フレキシブル基板を湾曲させる。
この際、図4に示したように、絶縁性基材11の他方の面、すなわちアウターリード部18や、第2の配線17、第2のランド14が形成された面を内側となるように両面配線フレキシブル基板10を湾曲させた。このため、絶縁性基材11の一方の面、すなわち、第1の配線15や、第1のランド13は外側に位置することになる。
なお、実際の使用状態に準じるため、上面テストパッド19、及び下面テストパッド20を形成した部分については、図2を用いて説明したように除去してからテストに供した。
そして、両面配線フレキシブル基板10を湾曲させた状態で荷重をかけていき、間隔hが5mmとなった時の荷重を測定し、掛けた荷重を試料幅で除した値を反発力として算出した。その結果、反発力は、1.0g/mmであった。
[比較例1]
銅めっき層工程において、絶縁性基材の一方の面と、他方の面とに形成された銅層の厚さが同じになるように銅層を形成した点以外は実施例1と同様にして、両面配線フレキシブル基板を作製した。
[比較例1]
銅めっき層工程において、絶縁性基材の一方の面と、他方の面とに形成された銅層の厚さが同じになるように銅層を形成した点以外は実施例1と同様にして、両面配線フレキシブル基板を作製した。
なお、絶縁性基材11の一方の面11a上に形成した、第1のランド13と、上面テストパッド19と、第1の配線15とは、いずれも銅厚は8μmとした。
また、絶縁性基材11の他方の面11b上に形成した、第2のランド14と、アウターリード部18と、下面テストパッド20と、第2の配線17とについても、いずれも銅厚を8μmとした。
実施例1と同様にして、両面配線フレキシブル基板を湾曲させた際の反発力を評価したところ1.7g/mmであった。
以上の結果から、第2の配線の厚さが、第1の配線の厚さよりも薄い、実施例1の両面配線フレキシブル基板は、第1の配線の厚さと、第2の配線の厚さとが等しい比較例1の両面配線フレキシブル基板と比較して、反発力を抑制できることを確認できた。
10 両面配線フレキシブル基板
11 絶縁性基材
12 スルーホール
13 第1のランド
14 第2のランド
15 第1の配線
17 第2の配線
18 アウターリード部
11 絶縁性基材
12 スルーホール
13 第1のランド
14 第2のランド
15 第1の配線
17 第2の配線
18 アウターリード部
Claims (3)
- 半導体チップ搭載面である一方の面と、前記一方の面と対向する他方の面とを有する絶縁性基材と、
前記絶縁性基材を貫通するスルーホールと、
前記一方の面上に、前記スルーホールの開口部を含むように配置された第1のランドと、
前記他方の面上に、前記スルーホールの開口部を含むように配置された第2のランドと、
前記一方の面上に配置され、前記第1のランドに接続された第1の配線と、
前記他方の面上に配置され、前記第2のランドに接続された第2の配線と、を有し、
前記第2の配線の厚さが、前記第1の配線の厚さよりも薄い両面配線フレキシブル基板。 - 前記第2の配線が内側に位置するように湾曲した請求項1に記載の両面配線フレキシブル基板。
- 前記第2の配線がアウターリード部を有する請求項1または2に記載の両面配線フレキシブル基板。
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