JP3183653B2 - フレキシブル基板 - Google Patents
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Description
技術分野にかかり、特に、多層のフレキシブル基板の技
術分野に関する。
ニングされた金属膜が設けられている両面フレキシブル
基板は、配線の自由度が高いことから多用されている。
両面フレキシブル基板の金属膜間の従来技術の接続方法
を説明する。
図7(a)を参照し、符号110はフレキシブル基板の原
反であり、ポリイミドフィルム111の表面及び裏面に
銅箔から成る金属膜112、113が貼付されている。
し、貫通孔118を形成する(図7(b))。次いで、全体
をカーボン処理した後、電解メッキすると、図7(c)に
示すように、貫通孔118内及び金属膜112、113
表面に銅メッキ膜115が成長し、二層の金属膜11
2、113が貫通孔118の内側の銅メッキ膜115に
よって接続される。
(a)を参照し、銅箔から成る金属膜122上にポリイミ
ドフィルム121が貼付された原反120を用意し、フ
ォトリソグラフ工程によってポリイミドフィルム121
に開口部128を形成する(図8(b))。
しており、その状態で、開口部128底面に露出する金
属膜122の表面、及びポリイミドフィルム121の表
面に、スパッタリング法によって銅薄膜を形成した後、
電解メッキすると、ポリイミドフィルム121の表面及
び開口部128の内周面と、開口部128底面に露出す
る金属膜122表面に銅メッキ膜123が形成される。
この銅メッキ膜123は開口部128底面で金属膜12
2と接続される。
を用いて貫通孔118を一個一個形成しているため、貫
通孔118を多数形成する場合には長時間を要するとい
う問題がある。また、貫通孔118の大きさも0.2m
mφ程度が限界であり、微細化の要求を満足させること
ができない。
場合、銅メッキ膜123とポリイミドフィルム121と
の間の接着力が小さく、剥離しやすいと言う問題があ
る。また、銅メッキ膜123にピンホール等の欠陥部が
生じやすく信頼性に劣ってしまう。
の不都合に鑑みて創作されたものであり、その目的は、
開口部を形成しなくても金属膜同士を接続できる技術を
提供することにある。
の発明は、溶剤が含まれる第1の樹脂フィルムを、前記
溶剤の沸点よりも低い温度で加熱処理し、バンプが立設
された第2の金属膜の前記バンプを前記第1の樹脂フィ
ルム表面側に押し当て、前記バンプを前記第1の樹脂フ
ィルム中に押し込み、前記バンプ先端を前記第1の樹脂
フィルム裏面側の第1の金属膜に当接させた後、前記第
1又は第2の金属膜の少なくとも一方をパターニング
し、前記第1の樹脂フィルム表面を少なくとも部分的に
露出させた状態で加熱処理し、前記第1の樹脂フィルム
中に残留する溶剤を前記第1の樹脂フィルムの露出部分
から放出させ、前記第1の樹脂フィルムを硬化させるこ
とを特徴とするフレキシブル基板の製造方法である。請
求項2記載の発明は、請求項1記載のフレキシブル基板
の製造方法であって、前記バンプを前記第1の樹脂フィ
ルムに押し当て、前記バンプを前記第1の樹脂フィルム
中に押し込む際、前記第1の樹脂フィルムを加熱し、軟
化させることを特徴とするフレキシブル基板の製造方法
である。請求項3記載の発明は、請求項1又は請求項2
のいずれか1項記載のフレキシブル基板の製造方法であ
って、前記第1の樹脂フィルムを硬化させた後、前記バ
ンプと前記第1の金属膜のいずれか一方に超音波を印加
し、前記バンプを前記第1の金属膜に超音波融着させる
ことを特徴とするフレキシブル基板の製造方法である。
請求項4記載の発明は、前記第1の樹脂フィルムの硬化
前には、前記第1又は第2の金属膜のいずれか一方だけ
をパターニングしておく請求項3記載のフレキシブル基
板の製造方法であって、パターニングされていない金属
膜を、前記超音波接続後にパターニングすることを特徴
とするフレキシブル基板の製造方法である。請求項5記
載の発明は、第1の金属膜上に第1の樹脂フィルムを形
成し、バンプが立設された第2の金属膜の前記バンプを
前記第1の樹脂フィルム表面側に押し当て、前記バンプ
を前記第1の樹脂フィルム中に押し込み、前記バンプ先
端を前記第1の樹脂フィルム裏面側の前記第1の金属膜
に当接させた後、前記第1又は第2の金属膜のいずれか
一方をパターニングし、前記第1の樹脂フィルム表面を
少なくとも部分的に露出させた状態で加熱処理し、前記
第1の樹脂フィルムを硬化させ、前記バンプと前記第1
の金属膜のいずれか一方に超音波を印加し、前記バンプ
を前記第1の金属膜に超音波融着させ、パターニングさ
れていない金属膜を、前記超音波接続後にパターニング
することを特徴とするフレキシブル基板の製造方法であ
る。請求項6記載の発明は、フレキシブル基板の製造方
法であって、前記バンプを前記第1の樹脂フィルムに押
し当てる際、前記第1の樹脂フィルムを加熱し、軟化さ
せることを特徴とするフレキシブル基板の製造方法であ
る。請求項7記載の発明は、請求項1乃至請求項6のい
ずれか1項記載のフレキシブル基板の製造方法であっ
て、パターニングされた前記第1又は第2の金属膜の表
面に第2の樹脂フィルムを形成した後、第3の金属膜上
に立設されたバンプを前記第2の樹脂フィルムに押し当
てて内部に押し込み、前記パターニングされた前記第1
又は前記第2の金属膜に当接させた後、前記第3の金属
膜をパターニングし、次いで、前記第2の樹脂フィルム
を硬化させることを特徴とするフレキシブル基板の製造
方法である。請求項8記載の発明は、請求項7記載のフ
レキシブル基板の製造方法であって、前記第2の樹脂フ
ィルムの硬化後、前記第3の金属膜上に形成されたバン
プに超音波を印加し、前記バンプを前記第1又は第2の
金属膜に超音波融着させることを特徴とするフレキシブ
ル基板の製造方法である。請求項9記載の発明は、パタ
ーニングされた複数の金属膜が樹脂フィルムを間に挟ん
で積層され、各層の金属膜のうち、隣接する2層の金属
膜間がバンプによって電気的に接続されたフレキシブル
基板であって、前記樹脂フィルムは、溶剤が含有された
状態で前記溶剤の沸点以下の温度に加熱処理された後、
前記バンプが表面に押し当てられ、前記バンプが前記樹
脂フィルム中に押し込まれ、次いで、加熱処理によって
前記溶剤が放出され、硬化されたことを特徴とするフレ
キシブル基板である。請求項10記載の発明は、請求項
9記載のフレキシブル基板であって、前記樹脂フィルム
は、少なくとも表面の一部が露出する状態で硬化された
ことを特徴とするフレキシブル基板である。請求項11
記載の発明は、請求項8又は請求項9のいずれか1項記
載のフレキシブル基板であって、前記バンプが接続され
る前記2層の金属膜のうち、一方の金属膜と前記バンプ
とは超音波融着されていることを特徴とするフレキシブ
ル基板である。
1の樹脂フィルムにバンプを押し当て、第1の樹脂中に
バンプを押し込んでおり、従って、第1の樹脂フィルム
に開口部を形成しなくても、バンプを第1の樹脂フィル
ムの下層に位置する金属膜に当接させることができる。
バンプを第1の樹脂フィルム中に押し込むときには第1
の樹脂フィルムを加熱し、軟化させるとよい。また、バ
ンプに超音波を印加し、バンプが当接された部分の樹脂
フィルムを掘削するようにしてもよい。
を埋め込んだ場合、第1、第2の金属膜は、第1の樹脂
フィルム上に接着されている。その状態で第1、第2の
金属膜のうち、すくなくとも一方の金属膜をパターニン
グして開口部を形成し、第1の樹脂フィルムの表面を部
分的に露出させた状態で加熱処理すると、溶剤や水分は
露出部分から放出され、第1の樹脂フィルムは硬化し、
両面配線のフレキシブル基板が得られる。硬化時の熱収
縮により、バンプが第1の金属膜に押しつけられ、第
1、第2の金属膜がバンプによって電気的に接続され
る。
膜と第2の金属膜の間に超音波を印加すると、第1の金
属膜とバンプとの間が超音波融着される。超音波は、第
1、第2の金属膜のいずれに加えてもよい。
さは、埋め込まれる対象である第1の樹脂フィルムの厚
みよりも大きくしておくとよい。
をその製造工程と共に説明する。図1(a)を参照し、符
号11は厚み10μm〜20μm程度の圧延銅箔から成
る第1の金属膜であり、この第1の金属膜11の裏面と
表面に、それぞれキャリアフィルム32と感光性フィル
ム33を貼付する(図1(b))。
3をパターニングし、開口部34を形成する(図1
(c))。この開口部34の底面には第1の金属膜11が
露出している。
メッキ法を行うと、開口部34底面に露出する第1の金
属膜11上に銅が析出する。銅の析出により、開口部3
4内は銅で充填される。図1(d)の符号21は、開口部
34内に析出した銅によって形成されたバンプを示して
いる。
ルム33を除去すると、第1の金属膜11の表面と裏面
が露出する。この第1の金属膜11の表面にはバンプ2
1が直立している(図1(e))。
μmの圧延銅箔から成る第2の金属膜12を用意し(図
2(f))、その表面にポリイミド前駆体溶液を塗布し、
熱処理してポリイミドフィルムから成る第1の樹脂フィ
ルム16を形成する(図2(g))。
の沸点よりも低い温度である。ここで用いたポリイミド
前駆体溶液はN−メチルピロリドンを溶剤としており、
その沸点202℃よりも低い温度(150℃〜200℃)
で熱処理した。この状態の第1の樹脂フィルム16はわ
ずかしかイミド化されていない。
を行った第1の金属膜11上のバンプ21と、第2の金
属膜12上の第1の樹脂フィルム16とを対向させ、熱
プレスで圧着すると、バンプ21が第1の樹脂フィルム
16中に押し込まれる。
6中に押し込まれ、第1の樹脂フィルム16の下層に位
置する第1の金属膜11に当接された状態を示してい
る。
樹脂フィルム16に接着性が発現し、第1の金属膜11
は第1の樹脂フィルム16に接着される。ここでの熱プ
レス条件は、50kg/cm2、150℃であり熱圧着
時間は10分程度である。
グしたレジスト膜を形成し、エッチングすると、第2の
金属膜12がパターニングされる。エッチングを行った
後、レジスト膜を除去するとパターニングされた第2の
金属膜12を有するフレキシブル基板3が得られる(図
3(j))。図3(j)の符号35は、パターニングされた
第2の金属膜12によって構成される配線の分離部分で
あり、金属膜12に形成された開口部である。開口部3
5の底面には、第1の樹脂フィルム16が露出してい
る。他方、第1の樹脂フィルム16裏面の第1の金属膜
11側では第1の樹脂フィルム16は露出していない。
0℃に加熱すると、第1の樹脂フィルム16に含まれて
いた溶剤や水分は、パターニングされた金属膜12の開
口部35から大気中に放出され、ガス抜きが行われ、第
1の樹脂フィルム16がイミド化される。
16は硬化し、第1、第2の金属膜11、12は第1の
樹脂フィルム16に固定される。このとき、第1の樹脂
フィルム16は熱収縮し、バンプ21は金属膜12に押
しつけられ、第1、第2の金属膜11、12間は、バン
プ21によって電気的に接続される。
め、バンプ21と第2の金属膜12とを超音波接続す
る。
る超音波接続装置を示している。この超音波接続装置5
0は、平板状の台座56と、台座56上に立設された2
本のガイド棒571、572と、ガイド棒571、572に
上下移動可能に取り付けられた発振部51と、発振部5
1先端に取り付けられたホーン52とを有している。
り、そのワーク58上部に、上記イミド化が行われたフ
レキシブル基板3を配置する。
れており、先端部分54をワーク58の表面と平行に
し、超音波接続装置50に設けられたエアシリンダー5
3を動作させ、発振部51及びホーン52をガイド棒5
71、572に沿って垂直に降下させると、ホーン52の
先端部分54はフレキシブル基板3に密着する。
リンダー53により、ホーン52の先端部分54をフレ
キシブル基板3に押しつけると、第1の樹脂フィルム1
6は、第1、第2の金属膜11、12やバンプ21に比
べて柔らかいので、バンプ21の先端部分が第2の金属
膜12に強く押し付けられる。
52に超音波を印加すると、ホーン52内で超音波は共
鳴し、ホーン52の先端部分54が超音波振動する。そ
の超音波振動により、第2の金属膜12とバンプ21と
の間が摺動し、バンプ21の先端部分が金属膜12に超
音波融着される。この場合、予めバンプ21に半田メッ
キを施しておくと一層超音波融着され易い。
3を取り出し、第1の金属膜11表面にパターニングし
たレジスト膜を形成し、第1の金属膜11のエッチング
を行う。エッチング後、レジスト膜は除去する。図3
(l)の符号36は、パターニングされた第1の金属膜1
1に形成された開口部分を示している。
するフレキシブル基板4は、第1の樹脂フィルム16の
表面及び裏面に第1、第2の金属膜11、12が形成さ
れており、第1、第2の金属膜11、12の開口部3
6、35底面には、第1の樹脂フィルム16が露出して
いる。
17の表面にカバーコート液を塗布し、フィルム化し、
カバーレイ25、26を形成すると、両面フレキシブル
基板5が得られる。カバーレイ25、26の所定領域に
図示しない開口を形成し、金属膜11、12を露出させ
ておくと、その露出した部分に他の電子部品を接続でき
る。
面フレキシブル基板5が得られるが、第1、第2の金属
膜11、12が露出したフレキシブル基板4を用いて多
層構造のフレキシブル基板を製造することもできる。
面と裏面に第1、第2の金属膜11、12が露出した状
態のフレキシブル基板4である(このフレキシブル基板
4は、図3(l)で示したフレキシブル基板4である)。
このフレキシブル基板4の表面にポリイミド前駆体溶液
を塗布し、熱処理し、図4(b)の符号18で示すポリイ
ミド膜から成る第2の樹脂フィルム18を形成する。こ
の第2の樹脂フィルム18は未だイミド化されていな
い。
を用意し、バンプ22を第2の樹脂フィルム18に向け
て配置し(図4(c))、バンプ22を第2の樹脂フィルム
18に当接させ、加熱しながら押圧すると、バンプ22
が第2の樹脂フィルム18に押し込まれ、バンプ22の
先端が、パターニングされた第2の金属膜12に当接す
る。このとき、第3の金属膜13は、第2の樹脂フィル
ム18に接着される。
の金属膜13表面に形成し、エッチングによって第3の
金属膜13をパターニングする。
3の金属膜13の開口部を示している。この開口部37
の底面には、第2の樹脂フィルム18表面が露出してお
り、その状態で、上記と同じ条件で熱処理すると、開口
部37から溶剤や水分が放出され、第2の樹脂フィルム
18がイミド化される。
第2の樹脂フィルム18に固定されると共に、第2の樹
脂フィルム18が熱収縮し、バンプ22が第2の金属膜
12に押圧され、第2、第3の金属膜12、13間がバ
ンプ22によって電気的に接続される。このように、第
1〜第3の金属膜11、12、13は、バンプ21、2
2によって電気的に接続される。
図6の超音波接続装置50のワーク58上に配置し、ホ
ーン52の先端部分54を当接させ、超音波を加える
と、バンプ22は超音波振動し、当接している第2の金
属膜12に超音波融着される。超音波融着後、超音波接
続装置50から取り出すと、図5(g)の符号7で示す多
層構造のフレキシブル基板が得られる。
ミド前駆体を塗布して樹脂フィルムを形成し、更にバン
プが立設された金属膜を樹脂フィルム上に積層させ、イ
ミド化してもよい。その場合、図4(b)〜(e)及び図5
(f)の工程を繰り返し行うことになる。
裏面にカバーレイ溶液を塗布し、硬化させて第1、第3
の金属膜11、13上にカバーレイ27、28を形成し
てもよい。
リイミドフィルムに予め開口部を設けなくても、金属配
線膜同士をバンプで接続できるので、工程を簡略化する
ことができる。
属配線膜間を強く電気的に接続できるので、信頼性が向
上する。
る際、上記製造工程では2回に分けて超音波接続を行っ
たが、超音波を一回印加することで、第1〜第3の金属
膜11、12、13を、バンプ21、22を介して接続
させてもよい。バンプ表面には半田被膜や金被膜を形成
しておき、超音波接続を行いやすくすることもできる。
ィルム16、18にポリイミドフィルムを用いたが、変
性エポキシ樹脂等の他の樹脂のフィルムを用いてもよ
い。その場合でも硬化前の樹脂フィルムにバンプを押し
込んだ後、樹脂フィルムの表面又は裏面に配置されてい
る金属膜の少なくとも一方をパターニングし、部分的に
樹脂フィルムを露出させた状態で熱処理し、樹脂フィル
ムを硬化させるとよい。
ムにバンプを押し込み、樹脂フィルムの表面と裏面に配
置された金属膜同士をバンプで接続させた後、樹脂フィ
ルムを部分的に露出させた状態で硬化させるフレキシブ
ル基板製造方法を広く含むものである。
が、他の金属を用いることもできる。また、金属膜上に
金などのメッキ被膜を形成しておいてもよい。
る前に樹脂フィルム16を硬化させたが、第1、第2の
金属膜11、12をパターニングした後、樹脂フィルム
16を硬化させてもよい。
た後、その表面の樹脂フィルム16中に、第2の金属膜
12上に立設するバンプ21を押し込み、その状態で樹
脂フィルム16を硬化させてもよい。要するに、バンプ
が当接される金属膜は、金属箔状であってもパターニン
グされた配線膜の状態であってもよい。
層に配置された金属膜にバンプを当接させられるので、
工程が簡略化する。また、バンプとバンプが当接されて
いる金属膜との間に超音波を印加し、超音波融着させて
いるので、電気的信頼性が高い。
法の工程を説明するための図(前半)
法の工程を説明するための図(中半)
法の工程を説明するための図(後半)
基板の製造方法を説明するための図(前半)
基板の製造方法を説明するための図(後半)
を説明するための図
を説明するための図
Claims (11)
- 【請求項1】溶剤が含まれる第1の樹脂フィルムを、前
記溶剤の沸点よりも低い温度で加熱処理し、バンプが立
設された第2の金属膜の前記バンプを前記第1の樹脂フ
ィルム表面側に押し当て、前記バンプを前記第1の樹脂
フィルム中に押し込み、前記バンプ先端を前記第1の樹
脂フィルム裏面側の第1の金属膜に当接させた後、 前記第1又は第2の金属膜の少なくとも一方をパターニ
ングし、前記第1の樹脂フィルム表面を少なくとも部分
的に露出させた状態で加熱処理し、前記第1の樹脂フィ
ルム中に残留する溶剤を前記第1の樹脂フィルムの露出
部分から放出させ、前記第1の樹脂フィルムを硬化させ
ることを特徴とするフレキシブル基板の製造方法。 - 【請求項2】前記バンプを前記第1の樹脂フィルムに押
し当て、前記バンプを前記第1の樹脂フィルム中に押し
込む際、前記第1の樹脂フィルムを加熱し、軟化させる
ことを特徴とする請求項1記載のフレキシブル基板の製
造方法。 - 【請求項3】前記第1の樹脂フィルムを硬化させた後、
前記バンプと前記第1の金属膜のいずれか一方に超音波
を印加し、前記バンプを前記第1の金属膜に超音波融着
させることを特徴とする請求項1又は請求項2のいずれ
か1項記載のフレキシブル基板の製造方法。 - 【請求項4】前記第1の樹脂フィルムの硬化前には、前
記第1又は第2の金属膜のいずれか一方だけをパターニ
ングしておく請求項3記載のフレキシブル基板の製造方
法であって、 パターニングされていない金属膜を、前記超音波接続後
にパターニングすることを特徴とするフレキシブル基板
の製造方法。 - 【請求項5】第1の金属膜上に第1の樹脂フィルムを形
成し、バンプが立設された第2の金属膜の前記バンプを
前記第1の樹脂フィルム表面側に押し当て、前記バンプ
を前記第1の樹脂フィルム中に押し込み、前記バンプ先
端を前記第1の樹脂フィルム裏面側の前記第1の金属膜
に当接させた後、前記第1又は第2の金属膜のいずれか
一方をパターニングし、前記第1の樹脂フィルム表面を
少なくとも部分的に露出させた状態で加熱処理し、前記
第1の樹脂フィルムを硬化させ、 前記バンプと前記第1の金属膜のいずれか一方に超音波
を印加し、前記バンプを前記第1の金属膜に超音波融着
させ、 パターニングされていない金属膜を、前記超音波接続後
にパターニングすることを特徴とするフレキシブル基板
の製造方法。 - 【請求項6】前記バンプを前記第1の樹脂フィルムに押
し当てる際、前記第1の樹脂フィルムを加熱し、軟化さ
せることを特徴とする請求項5記載のフレキシブル基板
の製造方法。 - 【請求項7】パターニングされた前記第1又は第2の金
属膜の表面に第2の樹脂フィルムを形成した後、第3の
金属膜上に立設されたバンプを前記第2の樹脂フィルム
に押し当てて内部に押し込み、前記パターニングされた
前記第1又は前記第2の金属膜に当接させた後、前記第
3の金属膜をパターニングし、次いで、前記第2の樹脂
フィルムを硬化させることを特徴とする請求項1乃至請
求項6のいずれか1項記載のフレキシブル基板の製造方
法。 - 【請求項8】前記第2の樹脂フィルムの硬化後、前記第
3の金属膜上に形成されたバンプに超音波を印加し、前
記バンプを前記第1又は第2の金属膜に超音波融着させ
ることを特徴とする請求項7記載のフレキシブル基板の
製造方法。 - 【請求項9】パターニングされた複数の金属膜が樹脂フ
ィルムを間に挟んで積層され、各層の金属膜のうち、隣
接する2層の金属膜間がバンプによって電気的に接続さ
れたフレキシブル基板であって、 前記樹脂フィルムは、溶剤が含有された状態で前記溶剤
の沸点以下の温度に加熱処理された後、前記バンプが表
面に押し当てられ、前記バンプが前記樹脂フィルム中に
押し込まれ、次いで、加熱処理によって前記溶剤が放出
され、硬化されたことを特徴とするフレキシブル基板。 - 【請求項10】前記樹脂フィルムは、少なくとも表面の
一部が露出する状態で硬化されたことを特徴とする請求
項9記載のフレキシブル基板。 - 【請求項11】前記バンプが接続される前記2層の金属
膜のうち、一方の金属膜と前記バンプとは超音波融着さ
れていることを特徴とする請求項9又は請求項10のい
ずれか1項記載のフレキシブル基板。
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