以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。各図面には、XYZ軸座標が導入される場合がある。各図においてX軸、Y軸、及びZ軸は、相互に直交する3軸方向を示しており、Z軸方向は、回路基板の厚み方向に相当する。X軸、Y軸は、水平方向に相当する。
(第1実施形態)
図1(a)は、第1実施形態に係る回路基板の構成を示す概略平面図である。図1(b)は、回路基板の保護層の開口部周辺を示す概略平面図である。
図2(a)は、図1におけるA−A線方向に沿った断面図である。図2(b)は、図1におけるB−B線方向に沿った断面図である。
[回路基板]
図1(a)に示すように、回路基板1は、第1基板本体10と、第2基板本体20とを有する。第2基板本体20は、第1基板本体10を介して制御基板30に接続されている。回路基板1は、第1基板本体10、第2基板本体20及び制御基板30が一体的に構成される。第1基板本体10には、半導体素子271を収容することが可能な凹部28hが設けられる。図1(a)には、半導体素子271が凹部28hに収容された状態が例示されている。第1基板本体10及び第2基板本体20と、制御基板30とは別部品として構成されてもよい。
凹部28hの周縁には、一軸方向に配列された複数のボンディングパッド261(第1ボンディングパッド)が配置される。ここで、一軸方向とは、例えば、X軸方向またはY軸方向を意味し、1つの方向に限らない。例えば、図1(a)の例では、X軸方向に配列された複数のボンディングパッド261の2つの群がY軸方向で対向している。一方、Y軸方向に配列された複数のボンディングパッド261の2つの群がX軸方向で対向している。
回路基板1の表面には、保護層300が設けられる。保護層300は、複数のボンディングパッド261を共通して開口する複数の開口部301を有する。例えば、X軸方向に延在する開口部301は、Y軸方向に対向し、Y軸方向に延在する開口部301は、X軸方向に対向する。図1(b)には、開口部301として、X軸方向に延在する開口部301付近を拡大した図が示されている。
X軸方向に沿って延在する開口部301は、X軸方向における開口幅WXと、Y軸方向における開口幅WYとを有する。開口幅WXは、開口幅WYよりも広い。開口幅WYは、Y軸方向において複数のボンディングパッド261のそれぞれの長さよりも長くなっている。
ボンディングパッド261は、上面2611と、X軸方向に沿って相対する側面2612、2613と、Y軸方向に沿って相対する側面2614、2615とを有する。ボンディングパッド261は、上面2611に相対する位置に下面を有している。
ボンディングパッド261において、側面2614と、側面2614に連なる上面2611の一部と、側面2614に連なる側面2612の一部と、側面2614に連なる側面2613の一部とが保護層300により被覆されている。ボンディングパッド261における、この被覆された部分を側部261aとする。
また、ボンディングパッド261において、側面2615と、側面2615に連なる上面2611の一部と、側面2615に連なる側面2612の一部と、側面2615に連なる側面2613の一部とが保護層300により被覆されている。ボンディングパッド261における、この被覆された部分を側部261bとする。
すなわち、ボンディングパッド261は、Y軸方向に相対する一対の側部261a、261bが保護層300により被覆されている。なお、Y軸方向に延在する開口部301においては、X軸方向に相対する一対の側部261a、261bが保護層300により被覆されている。
ボンディングパッド261は、X軸方向に沿った長さLXと、Y軸方向に沿った長さLYとを有する。長さLYは、長さLXよりも長い。例えば、ボンディングパッド261は、ボンディングワイヤ265が延在する方向が長手方向になる。複数のボンディングパッド261のそれぞれの上面2611には、半導体素子271に電気的に接続されたボンディングワイヤ265が接続されている。
回路基板1と半導体素子271とにより、回路モジュールが構成される。半導体素子271が固体撮像素子の場合、該回路モジュールは、撮像モジュールとして機能する。
(第1基板本体)
第1基板本体10は、可撓性配線基材11の第2端部11bを含む。可撓性配線基材11は、第1基板本体10のみを構成するのではなく、第2基板本体20及び制御基板30のそれぞれにも組み込まれる。可撓性配線基材11の構成について説明する。
可撓性配線基材11は、例えば、X軸方向を長手方向とし、Y軸方向を短手方向(幅方向)とする。可撓性配線基材11は、第1端部11aと、第1端部11aに接続され、第1端部11aとは反対側の第2の端部11bとを有する。第1端部11aは、主面11u(第1主面)及び主面11d(第2主面)を有する。第1端部11aは、主面11uは、可撓性配線基材11の上面であり、主面11dは、可撓性配線基材11の下面である。主面11u、11dのそれぞれは、厚さ方向(Z軸方向)に直交する。
可撓性配線基材11は、積層体であって、樹脂コア110と、樹脂コア110の両面に設けられた配線層111、112と、配線層111、112を被覆する絶縁層113、114とを有する。
樹脂コア110は、例えば、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート等の単層又は多層の可撓性プラスチックフィルムで構成される。配線層111、112は、例えば、銅、アルミニウム等の金属材料で構成される。また、絶縁層113、114は、接着層を有するポリイミド等の可撓性プラスチックフィルムで構成される。
配線層111は、樹脂コア110の適宜の位置に設けられたスルーホールあるいはビアを介して配線層112に電気的に接続される。可撓性配線基材11の配線層は、図示する2層に限られず、1層または3層以上であってもよい。
可撓性配線基材11の第2端部11bは、第1基板本体10の一部となし、制御基板30に組み込まれる。可撓性配線基材11の第1端部11aは、第2基板本体20に組み込まれる。第1基板本体10は、回路基板1におけるフレキシブル部を構成する。すなわち、第1基板本体10が第2基板本体20と制御基板30との間に介在することで、第2基板本体20と制御基板30との相対距離、制御基板30に対する第2基板本体20の角度等を所定の範囲で変えることができる。
(第2基板本体)
第2基板本体20は、可撓性配線基材11の第1端部11aと、多層配線層281(第1多層配線層)と、多層配線層282(第2多層配線層)とを有する。可撓性配線基材11の第1端部11aは、第2基板本体20の芯材(コア)を構成する。回路基板1においては、多層配線層281、282によって機会的強度が補強される。すなわち、第1端部11aの双方の主面11u、11dに多層配線層が設けられているため、第1端部11aが補強される。また、第1端部11aの双方の主面11u、11dに多層配線層が設けられる結果、配線数も増加する。
第2基板本体20において、第1端部11aの主面11dの反対側には、凹部28hが設けられる。凹部28hには、半導体素子271が収容される。凹部28hの底面は、例えば、半導体素子271を搭載可能な平坦面となっている。凹部28hの底面には、接合部材275を介して半導体素子271がフェイスアップ方式で実装される。さらに、半導体素子271は、ボンディングワイヤ265を介してボンディングパッド261に電気的に接続されている。凹部28hの深さは、半導体素子271の厚みよりも深く構成されている。半導体素子271の厚みは、特に限定されず、例えば、150μm以下とされる。これにより、回路モジュールの薄型化が実現する。
図2(a)、(b)の例では、凹部28hの底面が第1端部11aの主面11uにより構成されているが、凹部28hの底面は、第1端部11aの主面11uからさらに掘り下げられた面により構成されてもよく、多層配線層281の途中まで掘り下げられた面により構成されてもよい。半導体素子271は、半導体素子271の撮像面271aと、凹部28hの底面とが相互に平行となるように第2基板本体20上に搭載される。
半導体素子271は、例えば、CCD(Charge Coupled Device)、CMOS(Complementary MOS)等の固体撮像素子(光学センサ)である。回路基板1と半導体素子271とを含めて、回路モジュールとすることができる。半導体素子が固体撮像素子であるときは、この回路モジュールは、撮像モジュールとして機能する。なお、半導体素子271としては、圧力センサ、加速度センサ等のMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)センサ等が採用されてもよい。
凹部28hの平面形状は、特に限定されず、半導体素子271の平面形状に応じて設定される。例えば、凹部28h及び半導体素子271のそれぞれを半導体素子271の厚み方向(Z軸方向)に投影した場合、半導体素子271は、凹部28hに包含されている。例えば、凹部28hの平面形状は、半導体素子271を収容可能な大きさの矩形状に形成される。凹部28hの平面形状の大きさは、特に限定されず、例えば、各辺の長さが5mm以上20mm以下に設定される。凹部28hの深さは、特に限定されず、例えば、130μm以上150μm以下に設定される。
多層配線層281は、絶縁層211と、配線221と、絶縁層251と、複数のボンディングパッド261とを含む。多層配線層282は、絶縁層212と、配線222と、絶縁層252とを含む。多層配線層281は、第1端部11aの主面11uに設けられている。多層配線層282は、第1端部11aの主面11dに設けられている。
多層配線層281、282において、絶縁層211は、第1端部11aの主面11uに配置され、絶縁層212は、第1端部11aの主面11dに配置される。配線221は、絶縁層211の表面に設けられる。配線222は、絶縁層212の表面に設けられる。配線221、222は、いわゆる導体パターンである。
配線221、222は、第1基板本体10を構成する可撓性配線基材11に電気的に接続される。さらに、配線221、222は、第2基板本体20の表面に配置されたボンディングパッド261に電気的に接続されたり、半導体素子271を可撓性配線基材11に電気的に接続する再配線層等を構成したりする。
配線221、222は、単層構造に限られず、多層構造であってもよい。また、配線221、222の双方が設けられる場合に限られず、いずれか一方のみが設けられてもよい。
絶縁層251は、絶縁層211及び配線221を被覆する。絶縁層252は、絶縁層212及び配線222を被覆する。絶縁層251、252のそれぞれは、適宜の位置に配線221、222の表面の一部が露出する開口部を有してもよい。
ボンディングパッド261は、絶縁層251上に配置される。ボンディングパッド261は、例えば、ワイヤボンディング用のボンディングパッドである。
保護層300は、第1端部11aの第1主面11u側に設けられる。例えば、保護層300は、多層配線層281上に設けられる。保護層300は、複数のボンディングパッド261のそれぞれを選択的に被覆する。保護層300は、凹部28hの内壁28wに連設する側壁300wを有する。
内壁28wと側壁300wとは、Z軸方向に沿って段差なく構成されている。これにより、凹部28hは、保護層300によって塞がれることなく凹部28h内の素子搭載領域が確保される。また、ボンディングパッド261が保護層300によって被覆された状態でボンディングパッド261を凹部28h近郊に配置することができ、ボンディングワイヤ265の引き回しが容易になる。
回路基板1においては、多層配線層281、282によって、第2基板本体20の外形が構成される。多層配線層281、282の平面形状は、例えば、図1に示すようにX軸方向に長手の矩形状に形成される。多層配線層281、282の平面形状の大きさは、特に限定されない。例えば、多層配線層281、282の平面形状において、長辺は、10mm以上30mm以下、短辺は、10mm以上20mm以下、厚みは、0.2mm以上0.5mm以下とされる。第1端部11aは、図1に示すように、第2基板本体20と同一の形状、大きさに形成されるが、これに限られず、第2基板本体20よりも大きく、または小さく構成されてもよい。
絶縁層211、212、251、252は、合成樹脂材料によって構成される。合成樹脂材料としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、BTレジン等の汎用の熱硬化性樹脂材料が用いられる。これらの合成樹脂材料には、所望とする機械的強度を付与するために、例えば、ガラス繊維、ガラスクロス、酸化物粒子等のフィラー(充填材)が含有されてもよい。絶縁層211、212、251、252は、それぞれ同一の樹脂材料で構成されてもよいし、相互に異なる樹脂材料で構成されてもよい。
配線221、222は、例えば、銅、アルミニウム等の金属材料あるいは金属ペーストの硬化物で構成される。
保護層300は、例えば、絶縁材料を含み、その材料としては、エポキシ樹脂等があげられるが、この例に限らない。
接合部材275は、例えば、ハンダ材、金属ペースト、樹脂製接着剤、両面テープ等で構成される。
(制御基板)
制御基板30は、IC等の集積回路、その周辺部品等が搭載されるメイン基板に相当し、第1基板本体10を介して第2基板本体20と電気的に接続される。制御基板30は、例えば、第2基板本体20よりも大面積の両面基板で構成される。
制御基板30は、可撓性配線基材11の第2端部11bと、その両面にそれぞれ設けられた多層配線部31、32との積層体で構成される。多層配線部31、32は、例えば、ビルドアップ法によって作製される。多層配線部31、32を構成する層間絶縁膜は、ガラスエポキシ系のリジッド性を有する材料で構成されてもよく、この場合、制御基板30は、リジッド基板として構成される。
(回路基板の製造方法)
回路基板1の製造方法について説明する。
図3(a)〜図4(d)は、回路基板の製造方法を説明する概略断面図である。
まず、図3(a)に示すように、第1基板本体10及び第2基板本体20を構成する可撓性配線基材11が準備される。
次に、図3(b)に示すように、可撓性配線基材11の主面11uを被覆する絶縁層211と、可撓性配線基材11の主面11dを被覆する絶縁層212が形成される。絶縁層211、212の形成方法は、特に限定されず、塗布法、転写法、ラミネート法等の適宜の手法が採用可能である。
続いて、絶縁層211の表面に配線221が形成され、絶縁層212の表面に、配線222が形成される。配線221、222は、メッキ法、エッチング法等の適宜のパターン形成方法が採用可能である。
次に、図3(c)に示すように、絶縁層211、212を部分的に被覆する絶縁層251、252がそれぞれ形成され、さらに、第1基板本体10の形成領域内にある絶縁層211、212が部分的に除去される。
次に、図3(d)に示すように、絶縁層251上に、ボンディングパッド261がパターニングされる。ボンディングパッド261は、メッキ法、エッチング法等の適宜のパターン形成方法が採用可能である。ボンディングパッド261は、例えば、配線221に電気的に接続される。ボンディングパッド261は、配線222に電気的に接続されてもよい。
続いて、絶縁層251を被覆するとともに、ボンディングパッド261を選択的に被覆する保護層300が形成される。保護層300の形成方法は、特に限定されず、塗布法、転写法、ラミネート法等の適宜の手法が採用可能である。
次に、図4(a)に示すように、第1端部11aの所定領域に、凹部28hが形成される。凹部28hの形成方法は、特に限定されず、打ち抜き、切削等の機械加工、レーザ加工等の適宜の手法が採用可能である。この加工によって、内壁28wと側壁300wとは、Z軸方向に沿って段差なく形成される。
これにより、第1基板本体10及び第2基板本体20、及び制御基板30を備えた回路基板1が作製される。
この後、図4(b)に示すように、凹部28hに半導体素子271が実装される。例えば、半導体素子271は、フェイスアップ方式により、接合部材275を介して凹部28hの底面に実装される。
さらに、図4(c)に示すように、ワイヤボンディングによって、半導体素子271と、ボンディングパッド261とがボンディングワイヤ265を介して電気的に接続される。
(回路基板の作用)
図5(a)〜図5(c)は、回路基板のワイヤボンディングの一例を示す模式図である。
図5(a)に示すように、半導体素子271の電極端子271eにボンディングワイヤ265の一端を電気的に接続した後、キャピラリ500の先端からボンディングワイヤ265を繰り出しながら、キャピラリ500の先端をボンディングパッド261の直上に位置させる。
次に、図5(b)に示すように、キャピラリ500を降下させ、ボンディングワイヤ265の他端をボンディングパッド261に押圧するとともに、ボンディングパッド261に超音波を印加し、ボンディングワイヤ265の他端をボンディングパッド261に接合させる。この際、ボンディングワイヤ265がキャピラリ500によってボンディングパッド261側に押圧されることから、ボンディングワイヤ265には負荷力F1が与えられる。例えば、負荷力F1の向きは、X−Z軸平面に略平行である。
次に、図5(c)に示すように、クランプ501を閉じキャピラリ500をボンディングパッド261から上昇させ、ボンディングワイヤ265を接合箇所から切断する。切断の際、接合箇所には、必要に応じて超音波を印加してもよい。ボンディングワイヤ265が接合箇所から切断から切断された後、キャピラリ500の押圧力から開放されたボンディングワイヤ265には、負荷力F1と反対側の復元力F2が発生する。復元力F2は、例えば、ボンディングワイヤ265に沿って働く。例えば、復元力F2の向きは、X−Z軸平面に略平行である。
ここで、ボンディングパッド261が保護層300によって被覆されなく、保護層300が島状に露出されている場合、ボンディングワイヤ265の復元力F2によってボンディングパッド261が引っ張られると、ボンディングパッド261がボンディングワイヤ265とともに、絶縁層251から剥離する可能性がある。
これに対して、回路基板1では、Y軸方向に相対するボンディングパッド261の側部261a、261bが保護層300によって被覆されている。このため、ボンディングワイヤ265の復元力F2によってボンディングパッド261が引っ張られたとしても、ボンディングパッド261の側部261a、261bが保護層300によって係止され、ボンディングパッド261が絶縁層251から剥がれにくくなっている。
さらに、回路基板1においては、側部261a、261b以外のボンディングパッド261の上面2611が保護層300から開放されている(図1(b))。これにより、ボンディングワイヤ265とボンディングパッド261とを接合させる面積が稼げ、ボンディングワイヤ265によるワイヤボンディングを確実に遂行し得る。
なお、図5(a)〜図5(c)では、一例として、X軸方向に延在する開口部301から開放されたボンディングパッド261を示したが、Y軸方向に延在する開口部301から開放されたボンディングパッド261も同様の作用をする。
(第2実施形態)
図6は、第2実施形態に係る回路基板の構成を示す概略平面図である。図7(a)は、図6におけるA−A線方向に沿った断面図である。図7(b)は、図6におけるB−B線方向に沿った断面図である。
回路基板2において、第1基板本体10、制御基板30は、回路基板1と同じなので、その説明を省略する。
(第2基板本体)
回路基板2においては、第2基板本体20に補強部材23が設けられている。すなわち、第2基板本体20は、可撓性配線基材11の第1端部11aと、板状の補強部材23と、多層配線層281と、多層配線層282とを有する。可撓性配線基材11の第1端部11aは、補強部材23とともに第2基板本体20の芯材(コア)を構成する。回路基板2においては、多層配線層281、282及び補強部材23によって補強部12が構成される。補強部12は、回路基板2におけるリジッド部である。
第2基板本体20において、半導体素子271の下方には、補強部材23が配置されている。半導体素子271は、半導体素子271の撮像面271aと、補強部材23の主面23u(または、主面23d)が相互に平行となるように第2基板本体20上に搭載される。ここで、主面23uは、補強部材23の上面であり、主面23dは、補強部材23の下面である。
凹部28hの平面形状は、特に限定されず、補強部材23の平面形状に応じて設定される。例えば、凹部28h及び補強部材23のそれぞれを補強部12の厚み方向(Z軸方向)に投影した場合、凹部28hは、補強部材23の領域内に包含されている。例えば、凹部28hの平面形状は、補強部材23の内部に収容可能な大きさの矩形状に形成される。凹部28hの平面形状の大きさは、特に限定されず、例えば、各辺の長さが5mm以上20mm以下に設定される。凹部28hの深さは、特に限定されず、例えば、130μm以上150μm以下に設定される。
多層配線層281は、第1端部11aの主面11u及び補強部材23の主面23uに設けられている。多層配線層282は、第1端部11aの主面11d及び補強部材23の主面23dに設けられている。多層配線層281には、補強部材23を露出させ、半導体素子271を収容することが可能な凹部28hが設けられている。
多層配線層281、282において、絶縁層211は、補強部材23の主面23u及び第1端部11aの主面11uに配置され、絶縁層212は、補強部材23の主面23d及び第1端部11aの主面11dに配置される。
配線221は、絶縁層211の表面に設けられ、その一部は、絶縁層211の適宜の位置に形成されたビアを介して補強部材23に電気的に接続される。配線222は、絶縁層212の表面に設けられ、その一部は、絶縁層212の適宜の位置に形成されたビアを介して補強部材23に電気的に接続される。配線221と、配線222との間は、層間接続部223によって電気的に接続されている。
ボンディングパッド261は、補強部材23の主面23u上の多層配線層281に配置されている。例えば、ボンディングパッド261は、絶縁層251上に配置され、補強部材23の直上に配置されている。
補強部材23は、第1端部11aに埋設されている。補強部材23は、主面23uと、主面23uとは反対側の主面23dとを有する。補強部材23は、第2基板本体20に所望の強度を付与する。補強部材23の主面23uは、半導体素子271を搭載可能な平坦面となっている。例えば、補強部材23の主面23u上には、接合部材275を介して半導体素子271がフェイスアップ方式で実装される。
補強部材23は、配線221、222のいずれかの一部として構成されてもよく、例えば、接地用配線の一部として用いられてもよい。特に、補強部材23が接地電位の場合、回路基板2内に補強部材23を避けて接地用配線を引き回す手間が省ける。さらに、補強部材23によって、回路基板2外または半導体素子271からの電磁波が遮蔽される。また、補強部材23は、第2基板本体20に搭載される半導体素子271の放熱用部品とされる。
補強部材23の平面形状は、特に限定されず、例えば、可撓性配線基材11の第1端部11a内に収容可能な大きさの矩形状に形成される。補強部材23の平面形状の大きさは、特に限定されず、例えば、各辺の長さが5mm以上20mm以下、厚みが0.1mm以上0.4mm以下とされる。補強部材23の厚みは、特に限定されず、本実施形態では可撓性配線基材11と同等の厚みとされる。
補強部材23を可撓性配線基材11の第1端部11aの略全領域をカバーできる大きさで形成されることで、補強部材23は第2基板本体20の芯材としての機能を効果的に果たすことができる。また、補強部材23の全体が第1端部11aの内部に収容されることで、補強部材23が第1端部11aの周縁部から露出されず、第2基板本体20の周縁部からの絶縁性を確保することができる。特に、補強部材23の両面は、絶縁層211、212で被覆されるため、第2基板本体20の両面からの補強部材23の露出が防止される。
補強部材23は、可撓性配線基材11の第1端部11aの面内に形成された収容部213に内蔵される。収容部213は、補強部材23を収容し得る大きさの有底または無底の凹部からなり、本実施形態では、第1端部11aを貫通する矩形の凹部(無底凹部)で構成される。
補強部材23は、例えば、金属製、セラミック製等である。但し、回路基板2の電気的特性、放熱性の観点からは、補強部材23が金属製であることが好ましい。例えば、補強部材23は、電気、熱の良導体で構成され、例えば、銅(Cu)、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属材料で構成される。
また、凹部28hにおいて露出される補強部材23の主面23uは、導電性層によって被覆されてもよい。例えば、その導電性層は、最表面が金膜の積層体で構成される。例えば、導電性層は、下層から、Cu膜/Ni膜/Au膜、または、Ag膜/Pd膜/Au膜で構成された積層体で構成される。このような構成であれば、補強部材23の主面23uが凹部28hで露出されても、補強部材23の表面が酸化しにくくなる。
接合部材275は、例えば、ハンダ材、金属ペースト、樹脂製接着剤、両面テープ等で構成される。特に、半導体素子271の半導体基板の底面から半導体材が露出され、この半導体基板と補強部材23との直接的な電気的な接続を図ったり、半導体素子271の放熱性を高めたりするときは、接合部材275としてハンダ材、金属ペースト等の導電性接合部材を用いることが望ましい。
補強部材23には、その面内を貫通する溝231が設けられてよい。例えば、補強部材23は、溝231の内部に充填された第1絶縁材241と、補強部材23の外周面と収容部213の内周面との間に充填された第2絶縁材242とを介して、第1端部11aの内部に固定されている。
また、補強部材23には、その面内を貫通する単数または複数の貫通孔232が設けられてよい。例えば、貫通孔232は、補強部材23の面内の適宜の位置に形成され、補強部材23の周縁部と溝231の形成領域との間に設けられる。貫通孔232は、層間接続部223を収容し得る大きさの丸孔で形成される。層間接続部223は、例えば、貫通孔232の内周面に絶縁層を挟んで形成された銅メッキで構成される。上記絶縁層としては、例えば、第1絶縁材241で構成される。
例えば、第1絶縁材241は、絶縁層211、212を構成する樹脂材料よりも熱膨張係数が小さく、かつ、弾性率が高い樹脂材料で構成される。第1絶縁材241が絶縁層211、212よりも熱膨張係数が小さい樹脂材料で構成されることにより、収容部213と補強部材23との間の密着性を確保でき、第2基板本体20の反りを抑制することが可能となる。また、第1絶縁材241が、絶縁層211、212よりも弾性率が高い樹脂材料で構成されることにより、第1絶縁材241の剛性が高まり、第2基板本体20の強度の向上を図ることができる。
第1絶縁材241を構成する材料は、特に限定されず、例えば、絶縁層211、212を構成する樹脂材料と同種の材料であってもよい。この場合、絶縁層211、212よりもフィラーの含有量を高めることで、絶縁層211、212よりも熱膨張係数が小さく、かつ、弾性率が高い第1絶縁材241を構成することができる。
一方、第2絶縁材242は、絶縁層211、212を構成する樹脂材料よりも弾性率が低い材料で構成される。これにより、第2基板本体20の周縁部に加わる曲げ応力が第2絶縁材242で緩和されるため、収容部213に対する補強部材23の剥離を抑えることが可能となる。また、第2絶縁材242は、絶縁層211、212よりも吸水率の低い材料で構成されてもよい。これにより、第2絶縁材242の吸水による体積膨張あるいは膨潤が抑えられる。
第2絶縁材242を構成する材料は、特に限定されないが、可撓性配線基材11との親和性が高い材料が好ましく、例えば、エポキシ、ポリイミド、液晶ポリマー、BTレジン、PPS等が挙げられる。
第2絶縁材242は、補強部材23の外周面と収容部213の内周面との間に充填される。第2絶縁材242は、補強部材23の外周面の全周にわたって設けられる必要はなく、少なくとも可撓性配線基材11の第2端部11b側に設けられてもよい。これにより、例えば、第1基板本体10からの引張応力等を第2絶縁材242で吸収あるいは緩和でき、第2基板本体20の破損、第1端部11aからの補強部12の離脱を抑制することが可能となる。
また、補強部材23と収容部213との間における上記一端部の全領域が第2絶縁材242で充填される場合に限られず、図7(a)、(b)に示すように、第1絶縁材241と第2絶縁材242との積層部243が設けられてもよい。この場合、当該領域は、適度な剛性と適度な弾性とを合わせ持つことから、可撓性配線基材11と補強部12との間の接続信頼性を高めることが可能となる。
なお、要求される特性、仕様等に応じて、第2絶縁材242は、省略されてもよく、第2絶縁材242に代えて第1絶縁材241が補強部材23と収容部213との間に充填されてもよい。また、積層部243も必要に応じて省略されてもよく、上記一端部の全領域は第1絶縁材241または第2絶縁材242で充填されてもよい。
[回路基板の製造方法]
回路基板2の製造方法について説明する。
図8(a)〜図10(d)は、回路基板の製造方法を説明する概略断面図である。
まず、図8(a)に示すように、可撓性配線基材11が準備される。
次に、図8(b)に示すように、第1端部11aの所定領域に、補強部材23を収容するための収容部213(凹部)が形成される。収容部213の形成方法は、特に限定されず、打ち抜き、切削等の機械加工、レーザ加工等の適宜の手法が採用可能である。
次に、図8(c)に示すように、可撓性配線基材11の主面11dに、収容部213を被覆する絶縁層212が形成される。絶縁層212の形成方法は特に限定されず、塗布法、転写法、ラミネート法等の適宜の手法が採用可能である。
次に、図8(d)に示すように、収容部213の内周面であって絶縁層212との境界部に第2絶縁材242を構成する材料が塗布される。
次に、図9(a)に示すように、収容部213内の絶縁層212上に補強部材23が配置されるとともに、補強部材23の外周面部と収容部213の内周面との間に第2絶縁材242が所定の高さに充填される。なお、この場合、第2絶縁材242の一部が補強部材23と絶縁層212との間に介在していても構わない。
次に、図9(b)に示すように、補強部材23の溝231と貫通孔232に、第1絶縁材241を構成する材料が充填される。この際、補強部材23の外周面と収容部213の内周面と第2絶縁材242との間の隙間にも第1絶縁材241が設けられることで、第1及び第2絶縁材241、242の積層構造からなる積層部243が形成される。
その後、可撓性配線基材11の主面11uに、補強部材23を被覆する絶縁層211が形成される。絶縁層211の形成方法は特に限定されず、絶縁層212の形成方法と同様な手法が採用可能である。
次に、図9(c)に示すように、絶縁層211の表面に配線221が形成され、絶縁層212の表面に、配線222が形成される。さらに、補強部材23を貫通する層間接続部223が形成される。配線221、222は、メッキ法、エッチング法等の適宜のパターン形成方法が採用可能であり、その一部は、絶縁層211、212に形成されたビアを介して補強部材23に接続される。層間接続部223は、補強部材23の貫通孔232に充填された第1絶縁材241に貫通孔を形成し、その内壁面に導体層をメッキ成長させたり、導体ペーストを充填したりすることによって形成される。
次に、図9(d)に示すように、絶縁層211、212を部分的に被覆する絶縁層251、252がそれぞれ形成され、さらに、第1基板本体10の形成領域内にある絶縁層211、212が部分的に除去される。
次に、図10(a)に示すように、補強部材23の直上の絶縁層251上に、ボンディングパッド261がパターニングされる。ボンディングパッド261は、例えば、配線221に電気的に接続される。ボンディングパッド261は、配線222に電気的に接続されてもよい。
続いて、絶縁層251を被覆するとともに、ボンディングパッド261を選択的に被覆する保護層300が形成される。保護層300の形成方法は、特に限定されず、塗布法、転写法、ラミネート法等の適宜の手法が採用可能である。
次に、図10(b)に示すように、第1端部11aの所定領域に、凹部28hが形成される。凹部28hの形成方法は、特に限定されず、打ち抜き、切削等の機械加工、レーザ加工等の適宜の手法が採用可能である。凹部28hの底では、補強部材23の主面23uが露出される。これにより、回路基板2が形成される。
この後、図10(c)に示すように、凹部28hに半導体素子271が収容される。例えば、半導体素子271は、フェイスアップ方式により、接合部材275を介して補強部材23上に実装される。
次に、図10(d)に示すように、ワイヤボンディングによって、半導体素子271と、ボンディングパッド261とがボンディングワイヤ265を介して電気的に接続される。
以上のように構成される回路基板2においては、回路基板1の作用に加えて、以下のような作用を奏する。
例えば、回路基板2の第2基板本体20においては、可撓性配線基材11の第1端部11aに板状の補強部材23が埋設されているため、第2基板本体20の強度が向上する。
さらに、回路基板2によれば、補強部材23上に半導体素子271が実装されるので、半導体素子271の下地の平坦性が向上している。
仮に、固体撮像素子が可撓性配線基板11上(または、多層配線層281上)に実装されると、可撓性配線基板11(または、多層配線層281)を形成する工程ごとの多層配線層281(または、多層配線層281)の厚みのばらつき、多層配線層281(または、多層配線層281)の面内における厚みのばらつきによって、固体撮像素子のアライメント、光学的精度が劣る場合がある。
これに対して、回路基板2によれば、板状の補強部材23上に固体撮像素子等の半導体素子271が配置されるので、可撓性配線基板11または多層配線層281の厚みのばらつき、面内における厚みのばらつきを無視することができる。これにより、固体撮像素子のアライメント、光学的精度が優れたものになる。さらに、半導体素子271の下地が金属製の補強部材23であれば、補強部材23による放熱効果も向上し、半導体素子271が効率よく冷却される。
また、補強部材23が接地電位の場合、回路基板2内に補強部材23を避けて接地用配線を引き回す手間が省ける。さらに、補強部材23によって、回路基板2外または半導体素子271からの電磁波が遮蔽される。
また、本実施形態によれば、補強部材23の主面23uを適宜粗面化することにより、接合部材275と補強部材23との接合強度をアンカー効果により増加させることも可能である。
また、回路基板2においては、ボンディングパッド261が補強部材23の直上に配置されるので、ボンディングパッド261の下地強度が強くなっている。これにより、ボンディングワイヤ265をボンディングパッド261に接合する際には、ボンディングワイヤ265と接触するボンディングパッド261がずれにくくなる。ここで、「ずれ」とは、例えば、ワイヤボンディング時におけるボンディングパッド261の沈み、横ずれ等である。
(第3実施形態)
図11は、第3実施形態に係る回路基板の構成を示す概略平面図である。
回路基板3においては、多層配線層281が凹部28hの周縁に、一軸方向に配列された複数のボンディングパッド262(第2ボンディングパッド)がさらに配列されている。図11では、ボンディングパッド261に接続されるボンディングワイヤをボンディングワイヤ265aとし、ボンディングパッド262に接続されるボンディングワイヤをボンディングワイヤ265bとしている。複数のボンディングパッド262は、凹部28hとは反対側のボンディングパッド261の外側に配置されている。例えば、X軸方向に配列された複数のボンディングパッド262の2つの群は、Y軸方向で対向している。一方、Y軸方向に配列された複数のボンディングパッド262の2つの群は、X軸方向で対向している。
保護層300は、複数のボンディングパッド262を共通して開口する複数の開口部302を有する。例えば、X軸方向に延在する開口部302は、Y軸方向に対向し、Y軸方向に延在する開口部302は、X軸方向に対向する。複数のボンディングパッド262のそれぞれには、半導体素子271に電気的に接続されたボンディングワイヤ265bが接続されている。
ここで、開口部302の形状は、開口部301の形状と同じであってもよく、異なってもよい。また、開口部302から開放されるボンディングパッド262は、ボンディングパッド261と同様に、相対する一対の側部が保護層300により被覆されている。
このような回路基板3であれば、複数のボンディングパッド261の外側に、複数の第2ボンディングパッド262が配列されているので、半導体素子271からボンディングワイヤを引き回す自由度が増す。
さらに、回路基板3では、以下の作用を奏する。
図12は、第3実施形態に係る回路基板のワイヤボンディングの一例を示す模式図である。
例えば、回路基板3では、ボンディングパッド262がボンディングパッド261より外側に配置されることから、ボンディングワイヤ265bは、ボンディングワイヤ265aよりも長くクランプ500から繰り出される。特に、回路基板3では、凹部28hの深さが半導体素子271の厚みよりも深く構成されているため、ボンディングワイヤ265bは、ボンディングパッド261の下側から這い上がるように繰り出される。
このため、ボンディングワイヤ265bは、ボンディングワイヤ265aよりも下側に垂れ下がる場合があり、このような場合、ボンディングワイヤ265bがボンディングワイヤ265aに接続されたボンディングパッド261に接近する場合がある。
しかしながら回路基板3では、例えば、破線で囲む位置P3において、ボンディングワイヤ265bがボンディングパッド261を被覆する保護層300によって受け止められる。これにより、ボンディングワイヤ265bは、ボンディングパッド261に直接的に接触しにくくなり、ボンディングワイヤ265bと、ボンディングパッド261との電気的な短絡がおきにくくなる。この結果、回路基板3を用いた回路モジュールを安定して動作させることができる。
また、回路基板3においても第1端部11aに補強部材23が設けられてもよい。この場合、ボンディングパッド261、262が補強部材23の直上に配置される。
(第4実施形態)
図13は、第4実施形態に係る回路基板の構成を示す概略平面図である。
図13に示す回路基板4においては、第1端部11aに複数の半導体素子271が搭載されている。例えば、図13では、2つの半導体素子271がY軸方向に併設された例が示されている。また、図13の例では、2つの半導体素子271のそれぞれが補強部材23上に設けられた状態が示されているが、補強部材23を含まない構成も本実施形態に含まれる。
例えば、回路基板4では、2つの半導体素子271のそれぞれの撮像面271aが相互に平行となるように第2基板本体20に2つの半導体素子271が搭載される。本実施形態では、補強部材23を用いるため、第2基板本体20の高強度化を図ることができ、回路基板の大型化が容易となる。これにより、回路基板全体の薄型化を図りつつ、多機能、高機能の回路モジュールを構成することができる。このような構成も本発明に含まれる。
(第5実施形態)
図14は、第5実施形態に係る回路基板の構成を示す概略断面図である。図14は、図1におけるB−B線方向断面図に対応している。
回路基板5において、収容部213に補強部材23が収容されている点で回路基板3と共通する。但し、回路基板5においては、補強部材23の主面23u側に、配線225が設けられ、補強部材23の主面23d側に、配線226が設けられている。例えば、収容部213において補強部材23の主面23uに絶縁層215が設けられ、主面23dに絶縁層216が設けられている。さらに、絶縁層215には、配線225が設けられ、絶縁層216には、配線226が設けられている。配線225は、例えば、ビアを介して配線221に電気的に接続され、配線226は、例えば、ビアを介して配線222に電気的に接続されている。このような構成も本発明に含まれる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。各実施形態は、独立の形態とは限らず、技術的に可能な限り複合させることができる。
例えば、以上の実施形態では、第2基板本体20及び補強部材23の平面形状がいずれも矩形状に形成されたが、これに限られず、矩形以外の多角形、円形その他の幾何学的形状に形成されてもよい。
また、可撓性配線基材11の第2端部11bに制御基板30が設けられたが、制御基板30に代えて、コネクタ等のコンタクト部品が設けられてもよい。
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る回路基板は、第1多層配線層と、護層とを具備する。上記第1多層配線層は、素子を収容することが可能な凹部と、上記凹部の周縁に一軸方向に配列された複数の第1ボンディングパッドとを有する。上記保護層は、上記第1多層配線層に設けられ、上記複数の第1ボンディングパッドを共通して開口する開口部を有し、上記開口部が上記一軸方向に直交する方向において上記複数の第1ボンディングパッドのそれぞれの長さよりも短い開口幅を有する。
X軸方向に沿って延在する開口部301は、X軸方向における開口幅WXと、Y軸方向における開口幅WYとを有する。開口幅WXは、開口幅WYよりも広い。開口幅WYは、Y軸方向において複数のボンディングパッド261のそれぞれの長さよりも短くなっている。