特許 7604897 プリント基板

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-16

(45)【発行日】2024-12-24

(54)【発明の名称】プリント基板

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/60 20060101AFI20241217BHJP

   H05K 3/32 20060101ALI20241217BHJP

   H05K 1/02 20060101ALI20241217BHJP

   H05K 3/24 20060101ALI20241217BHJP

【ＦＩ】

H01L21/60 301P

H05K3/32 Z

H05K1/02 D

H05K3/24 D

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021002829

(22)【出願日】2021-01-12

(65)【公開番号】P2022108036

(43)【公開日】2022-07-25

【審査請求日】2023-11-08

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】110001128

【氏名又は名称】弁理士法人ゆうあい特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 宏和

(72)【発明者】

【氏名】益井 窓爾

(72)【発明者】

【氏名】山口 一馬

【審査官】豊島 洋介

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－２１２３７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－２１２７１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１３５６７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－０４４２３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－３０７８８６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ２１／４４７－２１／４４９

Ｈ０１Ｌ２１／６０ －２１／６０７

Ｈ０１Ｌ２３／１２ －２３／１５

Ｈ０５Ｋ １／００ － １／０２

Ｈ０５Ｋ ３／１０ － ３／２６

Ｈ０５Ｋ ３／３２ － ３／３４

Ｈ０５Ｋ ３／３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

プリント基板であって、
絶縁体で構成されたベースフィルム（１１）と、
前記ベースフィルムの表面に形成された第１導体パターン（１２）と、
前記第１導体パターンを覆う絶縁性の第１カバーフィルム（１４）と、
前記ベースフィルムの裏面に形成された第２導体パターン（１７）と、
前記第２導体パターンを覆う絶縁性の第２カバーフィルム（１９）と、
前記第１導体パターンまたは前記第２導体パターンによって回路が形成された回路部（１０ａ）と、
前記第１導体パターンの一部が前記カバーフィルムから露出してボンディングパッド（１６）が形成されたパッド部（１０ｂ）と、を備え、
前記第２導体パターンは、前記パッド部の全体に形成されており、前記回路部では一部にのみ形成されているプリント基板。

【請求項2】

前記第１導体パターンまたは前記第２導体パターンは、前記パッド部では前記回路部よりも厚く形成されている請求項１に記載のプリント基板。

【請求項3】

前記ボンディングパッドは、前記第１導体パターンと、前記第１導体パターンのうち前記カバーフィルムから露出した部分を覆う金属めっき層（１５）とで構成されており、
前記金属めっき層の厚さは、４μｍ以上とされている請求項１または２に記載のプリント基板。

【請求項4】

前記パッド部には、金属で構成され、前記第１導体パターンおよび前記第２導体パターンと絶縁された補強層（２１）が形成されている請求項１ないし３のいずれか１つに記載のプリント基板。

【請求項5】

前記ベースフィルムと、
前記第１カバーフィルムと、
前記第１導体パターンを覆い、前記第１カバーフィルムを前記第１導体パターンに接着させる第１接着層（１３）と、
前記第２カバーフィルムと、
前記第２導体パターンを覆い、前記第２カバーフィルムを前記第２導体パターンに接着させる第２接着層（１８、２２）と、
前記第２カバーフィルムを補強板（３０）に接着させる第３接着層（２０）と、のうち少なくともいずれか１つは、
弾性率が１．５ＧＰａ以上の材料で構成されている請求項１ないし４のいずれか１つに記載のプリント基板。

【請求項6】

前記ベースフィルムと、
前記第１カバーフィルムと、
前記第１導体パターンを覆い、前記第１カバーフィルムを前記第１導体パターンに接着させる第１接着層（１３）と、
前記第２カバーフィルムと、
前記第２導体パターンを覆い、前記第２カバーフィルムを前記第２導体パターンに接着させる第２接着層（１８、２２）と、
前記第２カバーフィルムを補強板（３０）に接着させる第３接着層（２０）と、のうち少なくともいずれか１つは、
厚さが１０μｍ以下とされている請求項１ないし５のいずれか１つに記載のプリント基板。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プリント基板に関するものである。

【背景技術】

【0002】

ＦＰＣ（フレキシブルプリント回路）基板は、樹脂で構成されたベースフィルム上に銅箔パターン等が形成された構成とされており、剛性が低くなっている。このようなＦＰＣ基板へのワイヤボンディングについて、例えば特許文献１では、ＦＰＣ基板の裏面に補強材を貼り付け、この補強材によってＦＰＣ基板を支持してワイヤボンディングを行う技術が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第５８７７５９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、ＦＰＣ基板の裏面に補強材を貼り付けても、ＦＰＣ基板自体は剛性が低いままである。特にボンディングパッドの形成されたパッド部が主に弾性率の低い樹脂等で構成されていると、ワイヤボンディング時にボンディングパッドが沈み込んでキャピラリからの荷重が逃げ、接続不良が生じるおそれがある。

【0005】

本発明は上記点に鑑みて、接続不良の発生を抑制できるプリント基板を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

請求項１に記載の発明では、プリント基板であって、絶縁体で構成されたベースフィルム（１１）と、ベースフィルムの表面に形成された第１導体パターン（１２）と、第１導体パターンを覆う絶縁性の第１カバーフィルム（１４）と、ベースフィルムの裏面に形成された第２導体パターン（１７）と、第２導体パターンを覆う絶縁性の第２カバーフィルム（１９）と、第１導体パターンまたは第２導体パターンによって回路が形成された回路部（１０ａ）と、第１導体パターンの一部がカバーフィルムから露出してボンディングパッド（１６）が形成されたパッド部（１０ｂ）と、を備え、第２導体パターンは、パッド部の全体に形成されており、回路部では一部にのみ形成されている。

【0011】

このように、導体パターンをパッド部の全体に形成することで、パッド部の剛性が高くなる。これにより、ワイヤボンディング時のボンディングパッドの沈み込みを低減し、接続不良の発生を抑制することができる。

【0012】

なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】第１実施形態にかかるＦＰＣ基板の断面図である。

【図2】半導体チップにボンディングワイヤを接続する様子を示す断面図である。

【図3】ＦＰＣ基板にボンディングワイヤを接続する様子を示す断面図である。

【図4】比較例の断面図である。

【図5】第２実施形態にかかるＦＰＣ基板の断面図である。

【図6】第３実施形態にかかるＦＰＣ基板の断面図である。

【図7】第４実施形態にかかるＦＰＣ基板の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。

【0015】

（第１実施形態）
第１実施形態について説明する。図１に示すように、本実施形態のＦＰＣ基板１０は、ベースフィルム１１と、導体パターン１２と、接着層１３と、カバーフィルム１４、金属めっき層１５とを備えている。

【0016】

ベースフィルム１１は、ポリイミド等の絶縁体で構成されており、導体パターン１２等を形成するための基材として用いられる。導体パターン１２は、ベースフィルム１１の表面に形成されており、銅箔等の導電性材料で構成されている。導体パターン１２は、第１導体パターンに相当する。ベースフィルム１１の表面および裏面には、導体パターン１２および後述する導体パターン１７によって回路が形成されている。図１は、導体パターン１２によって形成された信号線に沿った断面図である。

【0017】

接着層１３は、導体パターン１２を覆うように形成されている。接着層１３は、カバーフィルム１４を導体パターン１２に接着するためのものであり、エポキシ樹脂等の絶縁体で構成されている。接着層１３は、第１接着層に相当する。カバーフィルム１４は、導体パターン１２を保護するものであり、ポリイミド等の絶縁性材料で構成されている。カバーフィルム１４は、第１カバーフィルムに相当する。

【0018】

導体パターン１２の一部は接着層１３およびカバーフィルム１４から露出している。この露出した部分の表面には、この部分を覆うようにＡｕ（金）等の金属で構成された金属めっき層１５が形成されている。接着層１３およびカバーフィルム１４から露出した導体パターン１２と、金属めっき層１５とによって、ＦＰＣ基板１０をＩＣチップ等に接続するためのボンディングパッド１６が構成されている。ＦＰＣ基板１０のうち、カバーフィルム１４で覆われた導体パターン１２および後述する導体パターン１７によって回路が形成された部分を回路部１０ａとし、ボンディングパッド１６が形成された部分をパッド部１０ｂとする。

【0019】

ＦＰＣ基板１０は、ベースフィルム１１等に加えて、導体パターン１７と、接着層１８と、カバーフィルム１９とを備えている。導体パターン１７は、ベースフィルム１１の裏面に形成されており、銅箔等の導電性材料で構成されている。導体パターン１７は、第２導体パターンに相当する。接着層１８は、導体パターン１７を覆うように形成されている。接着層１８は、カバーフィルム１９を導体パターン１７に接着するためのものであり、エポキシ樹脂等の絶縁体で構成されている。接着層１８は、第２接着層に相当する。カバーフィルム１９は、導体パターン１７を保護するものであり、ポリイミド等の絶縁性材料で構成されている。カバーフィルム１９は、第２カバーフィルムに相当する。

【0020】

カバーフィルム１９のうちベースフィルム１１とは反対側の面には、接着層２０が形成されている。接着層２０は、エポキシ樹脂等の絶縁体で構成されている。接着層２０は、第３接着層に相当する。カバーフィルム１９は、接着層２０によって補強板３０に接着されている。補強板３０は、ワイヤボンディングの際にＦＰＣ基板１０を裏面側から支持するものであり、ＳＵＳ等の金属で構成されている。

【0021】

このように、ＦＰＣ基板１０を補強板３０で支持することにより、接続不良の発生が抑制される。本実施形態では、接続不良の発生をさらに抑制するために、パッド部１０ｂの剛性が、回路部１０ａの剛性よりも高くされている。

【0022】

具体的には、回路部１０ａでは、所望の回路を構成するように導体パターン１７が形成された部分と、導体パターン１７が形成されずにベースフィルム１１の裏面に接着層１８が付着した部分とが混在している。これに対して、パッド部１０ｂでは、導体パターン１７がパッド部１０ｂの全体にわたって形成されている。すなわち、ボンディングパッド１６の下部では、ベースフィルム１１の裏面全体が、接着層１８よりも弾性率の高い導体パターン１７によって覆われている。

【0023】

このような構成のＦＰＣ基板１０は、例えば、以下のように製造される。まず、表面全体および裏面全体に導体層が形成されたベースフィルム１１を用意し、レジストを用いたエッチングにより表面側の導体層を所望の形状にパターニングして、導体パターン１２を形成する。そして、導体パターン１２および導体パターン１２から露出したベースフィルム１１の表面に、片面に接着層１３が形成されたカバーフィルム１４を貼り付ける。このとき、導体パターン１２のうちボンディングパッド１６となる部分を露出させる。その後、導体パターン１２のうちカバーフィルム１４から露出した部分に、電解めっき等によって金属めっき層１５を形成する。これにより、ボンディングパッド１６が形成される。

【0024】

また、レジストを用いたエッチングにより、ベースフィルム１１の裏面側の導体層を所望の形状にパターニングして、導体パターン１７を形成する。そして、導体パターン１７および導体パターン１７から露出したベースフィルム１１の裏面に、片面に接着層１８が形成されたカバーフィルム１９を貼り付ける。その後、型抜き加工等によってＦＰＣ基板１０の外形を所望の形状とし、カバーフィルム１９の裏面に接着層２０を塗布して、カバーフィルム１９を補強板３０に接着する。

【0025】

補強板３０に接着されたＦＰＣ基板１０は、ボンディングワイヤによってＩＣチップ等に接続される。図２、図３は、ＦＰＣ基板１０と、補強板３０に接着されたＩＣチップ４０とを接続するワイヤボンディング工程について説明するための図である。

【0026】

ワイヤボンディング工程では、図２に示すように、キャピラリ５０は、内部に通されたボンディングワイヤ６０の端部をＩＣチップ４０上のボンディングパッド４１に接触させ、荷重を加えて接合させる。その後、キャピラリ５０は、ボンディングパッド４１に接合されたボンディングワイヤ６０によってループを形成しながら、ボンディングパッド１６の上部に移動する。そして、キャピラリ５０は、キャピラリ５０の開口部付近のボンディングワイヤ６０をボンディングパッド１６に接触させ、荷重を加えて接合させる。このようにして、図３に示すようにＦＰＣ基板１０がボンディングワイヤ６０によってＩＣチップ４０と接続される。

【0027】

図４の比較例について説明する。比較例のＦＰＣ基板１００では、本実施形態のＦＰＣ基板１０とは異なり、パッド部１０ｂにおいてもベースフィルム１１の裏面側に回路が形成されている。すなわち、ボンディングパッド１６の下部において、導体パターン１７が形成された部分と、導体パターン１７が形成されずにベースフィルム１１の裏面に接着層１８が付着した部分とが混在している。そのため、パッド部１０ｂの剛性が回路部１０ａと同等となっている。

【0028】

このような構成のＦＰＣ基板１００では、ボンディングワイヤ６０をボンディングパッド１６に接合する際に、パッド部１０ｂの剛性が低いためキャピラリ５０からの荷重が逃げてボンディングパッド１６が沈み込み、接続不良が生じるおそれがある。

【0029】

これに対して、本実施形態では、パッド部１０ｂの剛性が回路部１０ａの剛性よりも高くされている。これにより、回路部１０ａの柔軟性を維持したまま、ワイヤボンディング時のボンディングパッド１６の沈み込みを低減し、接続不良の発生を抑制することができる。

【0030】

（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対してパッド部１０ｂの剛性を高める方法を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

【0031】

図５に示すように、本実施形態では、パッド部１０ｂにおいても回路部１０ａと同様にベースフィルム１１の裏面側に回路が形成されている。しかしながら、パッド部１０ｂの導体パターン１７は回路部１０ａの導体パターン１７よりも厚く形成されており、これによりパッド部１０ｂの剛性が回路部１０ａの剛性よりも高くなっている。

【0032】

このような構成のＦＰＣ基板１０は、例えば、第１実施形態と同様に導体パターン１７をパターニングした後に、スパッタリング等を用いて、パッド部１０ｂの導体パターン１７に導電性材料を堆積させ、導体パターン１７を厚くすることで製造できる。なお、ベースフィルム１１の表面側の工程、および、カバーフィルム１９の接着、型抜き加工、補強板３０への接着等については、第１実施形態と同様に行うことができる。

【0033】

このように、パッド部１０ｂにおいて導体パターン１７によって回路が形成された構成でも、導体パターン１７を厚く形成することによってパッド部１０ｂの剛性を高めることが可能であり、本実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。なお、本実施形態ではパッド部１０ｂの導体パターン１７を厚く形成したが、パッド部１０ｂの導体パターン１２を回路部１０ａの導体パターン１２より厚く形成することによってパッド部１０ｂの剛性を高めてもよい。

【0034】

（第３実施形態）
第３実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対してパッド部１０ｂの剛性を高める方法を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

【0035】

図６に示すように、本実施形態では、パッド部１０ｂにおいても回路部１０ａと同様にベースフィルム１１の裏面側に回路が形成されている。また、金属めっき層１５は第１実施形態よりも厚く形成されており、これによりパッド部１０ｂの剛性が回路部１０ａの剛性よりも高くなっている。金属めっき層１５の厚さは通常３μｍ程度であるが、これを４μｍ以上あるいは５μｍ以上とすることで、パッド部１０ｂの剛性を回路部１０ａの剛性よりも高くすることができる。

【0036】

このように、パッド部１０ｂにおいて導体パターン１７によって回路が形成された構成でも、金属めっき層１５を厚く形成することによってパッド部１０ｂの剛性を高めることが可能であり、本実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。

【0037】

（第４実施形態）
第４実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対してパッド部１０ｂの剛性を高める方法を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

【0038】

図７に示すように、本実施形態では、パッド部１０ｂにおいても回路部１０ａと同様にベースフィルム１１の裏面側に回路が形成されている。また、本実施形態のＦＰＣ基板１０は、補強層２１と、接着層２２とを備えている。

【0039】

補強層２１は、パッド部１０ｂを補強してパッド部１０ｂの剛性を高めるための層であり、パッド部１０ｂにおいて接着層１８のうちベースフィルム１１とは反対側の面に形成されている。補強層２１は、例えば、銅等の金属で構成されており、接着層１８によって導体パターン１７と絶縁されている。

【0040】

接着層２２は、補強層２１から露出した接着層１８と、補強層２１とを覆うように形成されている。接着層２２は、カバーフィルム１９を接着層１８および補強層２１に接着するためのものであり、接着層２２のうち接着層１８および補強層２１とは反対側の面にカバーフィルム１９が積層されている。接着層２２は、エポキシ樹脂等の絶縁体で構成されている。本実施形態では、補強層２１がパッド部１０ｂに形成されることにより、パッド部１０ｂの剛性が回路部１０ａの剛性よりも高くされている。接着層２２は、第２接着層に相当する。

【0041】

このような構成のＦＰＣ基板１０は、例えば、以下のように製造される。まず、導体パターン１７をパターニングした後に、導体パターン１７と、導体パターン１７から露出したベースフィルム１１の裏面とを覆うように、塗布により接着層１８を形成する。そして、接着層１８のうちベースフィルム１１とは反対側の面に、スパッタリング等を用いて補強層２１を形成した後、片面に接着層２２が形成されたカバーフィルム１９を補強層２１および補強層２１から露出した接着層１８に貼り付ける。なお、ベースフィルム１１の表面側の工程、および、型抜き加工、補強板３０への接着等については、第１実施形態と同様に行うことができる。

【0042】

このように、パッド部１０ｂにおいて導体パターン１７によって回路が形成された構成でも、補強層２１によってパッド部１０ｂの剛性を高めることが可能であり、本実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。なお、図７では補強層２１はパッド部１０ｂの全体にわたって形成されているが、補強層２１がパッド部１０ｂの一部にのみ形成されていてもよい。また、補強層２１がベースフィルム１１の表面側に形成されていてもよい。

【0043】

（他の実施形態）
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。

【0044】

例えば、ベースフィルム１１の表面にのみ導体パターンが形成された片面ＦＰＣ基板や、３層以上の導体パターンが形成された多層ＦＰＣ基板に本発明を適用してもよい。片面ＦＰＣ基板の場合には、第２～第４実施形態の構成で、パッド部１０ｂの剛性を高めることができる。また、ＦＰＣ基板１０を補強板３０に貼り付けずに用いてもよい。

【0045】

また、第２～第４実施形態において、第１実施形態のようにパッド部１０ｂの全体にわたって導体パターン１７を形成してもよい。また、第３、第４実施形態において、第２実施形態のようにパッド部１０ｂの導体パターン１２、導体パターン１７を回路部１０ａの導体パターン１２、導体パターン１７よりも厚く形成してもよい。また、第４実施形態において、第３実施形態のように金属めっき層１５の厚さを４μｍ以上としてもよい。また、第１～第４実施形態のうちの３つまたは４つを組み合わせてもよい。

【0046】

また、上記第１～第４実施形態のいずれか１つまたは２つ以上の組み合わせによってパッド部１０ｂの剛性を高くした上で、以下の構成を採用することにより、接続不良の発生をさらに抑制することができる。

【0047】

例えば、ＦＰＣ基板１０全体でベースフィルム１１、接着層１３、接着層１８、接着層２０のうち少なくともいずれか１つを、エポキシ樹脂等の弾性率が１．５ＧＰａ以上の材料で構成する。また、例えば、ＦＰＣ基板１０全体でベースフィルム１１、接着層１３、接着層１８、接着層２０のうち少なくともいずれか１つを、厚さが１０μｍ以下となるように形成する。これらの厚さは通常十数μｍ～二十数μｍとされるが、これを１０μｍ以下まで薄くすることにより、キャピラリの沈み込みをさらに低減することができる。

【0048】

また、上記各実施形態では、パッド部１０ｂの剛性が回路部１０ａの剛性よりも高くされているが、これは一例であり、接続不良の発生を抑制できるのであれば、パッド部１０ｂの剛性が回路部１０ａの剛性と同じか回路部１０ａの剛性より低くてもよい。例えば、上記第１実施形態のように導体パターン１７がパッド部１０ｂの全体にわたって形成されていれば、パッド部１０ｂの剛性が回路部１０ａの剛性より低くても、ボンディングパッド１６の沈み込みを低減し、接続不良の発生を抑制することができる。

【符号の説明】

【0049】

１０ａ 回路部
１０ｂ パッド部
１１ ベースフィルム
１２ 導体パターン
１４ カバーフィルム
１６ ボンディングパッド
１７ 導体パターン
１９ カバーフィルム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】