(57)【要約】【課題】  本発明は、端子上に配置された導電性粒子が端子上から脱落し難い配線基板を提供する。【解決手段】  配線基板１００は、基板１０と、基板１０上に設けられる端子２０と、端子２０上に配置される導電性粒子３０と、基板２０上に固定される樹脂層４０とを備え、導電性粒子３０は、基板１０の表面に垂直な方向に沿って導電性粒子３０を見た場合に、導電性粒子３０の外周が樹脂層４０により隠れるように被覆されると共に、端子２０側と反対側の表面が樹脂層４０から突出していることを特徴とする。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に設けられる端子と、
前記端子上に配置される導電性粒子と、
前記基板上に固定される樹脂層と、
を備え、
前記導電性粒子は、前記基板の表面に垂直な方向に沿って前記導電性粒子を見た場合に、前記導電性粒子の外周が前記樹脂層により隠れるように被覆されると共に、前記端子側と反対側の表面が前記樹脂層から突出している
ことを特徴とする配線基板。
【請求項２】
前記導電性粒子は、弾性を有することを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
【請求項３】
前記導電性粒子は、樹脂の表面が導電層で被覆された構造であることを特徴とする請求項１または２に記載の配線基板。
【請求項４】
前記導電層は、はんだから成ることを特徴とする請求項３に記載の配線基板。
【請求項５】
前記導電性粒子は、球形であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の配線基板。
【請求項６】
前記樹脂層は、前記基板上に固定される接着層と、前記接着層上に固定されるカバーフィルムとから構成されることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の配線基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
配線基板上に半導体パッケージを搭載する際、配線基板の端子上又は半導体パッケージの端子上の一方に配置されたはんだボールを介して、配線基板の端子と半導体パッケージの端子との接続を行うＢＧＡ（Ball Grid Array）構造が知られている。
【０００３】
特許文献１には、端子上に、球状の樹脂にはんだめっきが施され、端子の幅とほぼ同じ粒径を有する粒子が配置された配線基板が記載されている。この粒子は、端子上に塗布されたクリームはんだやフラックスを介して端子上に配置されている。この配線基板が他の配線基板と接続される場合には、他の配線基板の端子と粒子とが接触するように、粒子が配置された配線基板と他の配線基板との位置合わせがされる。そして、双方の配線基板が位置合わせされた状態で熱圧着され、双方の配線基板が粒子を介して接続される（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−５７４５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記特許文献１に記載の配線基板においては、配線基板の端子上にクリームはんだやフラックスを介して、球状の粒子が配置されている。従って、粒子と端子との接続強度が弱く、他の配線基板との接続時において、粒子が配置された配線基板に衝撃等が加わると、粒子が端子上から脱落してしまう場合があった。
【０００６】
そこで、本発明は、端子上に配置された導電性粒子が端子上から脱落し難い配線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】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明者らは、上記特許文献１に記載の配線基板において、端子と粒子とを導電性接着剤を用いて固定することにより、端子と粒子との接続強度を高めることを試みた。これにより上記課題を解決することができると思えた。しかし、その場合においても、基板の表面に平行な方向に沿って粒子に衝撃が加わると、粒子が端子から脱落してしまう場合があった。
【０００８】
そこで、本発明者らは、基板の表面に平行な方向に沿って粒子に衝撃が加わる場合においても、粒子が端子上から脱落し難い構造について、さらに鋭意検討を行い、本発明をするに至った。
【０００９】
すなわち本発明の配線基板は、基板と、前記基板上に設けられる端子と、前記端子上に配置される導電性粒子と、前記基板上に固定される樹脂層と、を備え、前記導電性粒子は、前記基板の表面に垂直な方向に沿って前記導電性粒子を見た場合に、前記導電性粒子の外周が前記樹脂層により隠れるように被覆されると共に、前記端子側と反対側の表面が前記樹脂層から突出していることを特徴とするものである。
【００１０】
このような配線基板によれば、基板上に設けられる端子上に導電性粒子が配置されることで、導電性粒子と端子とが導通する。さらに導電性粒子は、端子側とは反対側の表面が突出するように、樹脂層により被覆される。従って、導電性粒子の突出部分により、配線基板と配線基板上に配置される電子部品等との導通を取ることができる。また、導電性粒子は、基板上に固定される樹脂層により被覆されるため、導電性粒子に衝撃が与えられても、導電性粒子は基板の表面に平行な方向に移動し難い。さらに、導電性粒子の被覆は、基板の表面に垂直な方向に沿って導電性粒子を見た場合に、導電性粒子の外周が樹脂層により隠れるようになされる。従って、導電性粒子に衝撃が与えられても、導電性粒子は、基板の表面に垂直な方向にも移動し難い。このようにして、基板や導電性粒子に衝撃が与えられても、端子上に配置された導電性粒子が端子上から脱落することを防止することができる。
【００１１】
さらに、上記配線基板において、前記導電性粒子は、弾性を有することが好ましい。このような配線基板によれば、導電性粒子が弾性を有するため、導電性粒子上に電子部品等が配置されるとき、電子部品等から与えられる衝撃を導電性粒子が吸収することができる。従って、配線基板の損傷等を抑制することができる。
【００１２】
さらに、上記配線基板において、前記導電性粒子は、樹脂の表面が導電層で被覆された構造であっても良い。
【００１３】
さらに、上記配線基板において、前記導電層は、はんだから成ることが好ましい。このような構成を取ることで、配線基板上に電子部品を搭載してはんだ付けするとき、新たなはんだを用いずに、電子部品の端子と導電性粒子とをはんだ付けすることができ、電子部品の搭載を容易に行うことができる。
【００１４】
また、上記配線基板において、前記導電性粒子は、球形であることが好ましい。このように構成することで、端子上に配置される導電性粒子の向きにより、端子と導電性粒子との接触抵抗や、配線基板上に配置される電子部品と導電性粒子との接触抵抗が変化することを抑制することができる。
【００１５】
また、上記配線基板において、前記樹脂層は、前記基板上に固定される接着層と、前記接着層上に固定されるカバーフィルムとから構成されるものであっても良い。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、端子上に配置された導電性粒子が端子上から脱落し難い配線基板が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る配線基板を示す平面図である。
【図２】図１のII−II線における断面の構造を示す断面図である。
【図３】図２に示す配線基板に電子部品を搭載する工程を示す断面図である。
【図４】図２に示す配線基板に電子部品を搭載する工程を示す断面図である。
【図５】本発明の配線基板の製造方法における準備工程を示す断面図である。
【図６】本発明の配線基板の製造方法における穴開け工程を示す断面図である。
【図７】本発明の配線基板の製造方法における配置工程を示す断面図である。
【図８】本発明の配線基板の製造方法における貼り合わせ工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る配線基板の好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態に係る配線基板を示す平面図であり、図２は、図１のII−II線における断面の構造を示す断面図である。
【００２０】
図１に示すように、配線基板１００は、基板１０と、基板１０の表面に設けられた端子２０と、端子２０上に配置され、端子２０と導通している導電性粒子３０と、基板１０の表面上に固定された樹脂層４０とを主な構成要素として備える。
【００２１】
基板１０は、平面板状に形成された可撓性を有する絶縁性の部材から成る。
【００２２】
端子２０は、図１、図２に示すように、配線２１と接続されており、端子２０の幅は、配線２１の幅よりも広く形成されている。この端子２０は、基板１０の表面において、めっき等によって形成される金属層から成る。また、端子２０の表面には、はんだめっきが施されていることが、導電性粒子３０との電気的な接続を良好に保つ観点から好ましい。
【００２３】
端子２０上に配置されている導電性粒子３０は、図２に示すように、直径の大きさが端子２０の幅と略同じ大きさとされる。また、導電性粒子３０は、弾性を有する球体３２と、球体３２の表面を全体的に被覆する導電層３１とから構成され、全体として球状の形状をしている。球体３２は、弾性を有する樹脂やゴム等から成る。また、導電層３１は、球体３２の変形に追随して変形する程度の厚さとされる。このように弾性を有する球体３２が、球体３２の変形に追随して変形する導電層３１で被覆される構造であるため、導電性粒子３０は全体として弾性を有する。
【００２４】
樹脂層４０は、図２に示すように、可撓性を有し絶縁性のカバーフィルム４１と、絶縁性の接着層４２とから構成され、可撓性を有する。接着層４２は、基板１０の表面上に固定され、さらにカバーフィルム４１は接着層４２における基板１０とは反対側の表面に固定される。
【００２５】
また、樹脂層４０の基板１０の表面からの厚さは、端子２０の厚さと導電性粒子３０の直径とを合わせた厚さよりも薄く、カバーフィルム４１には、円形の開口４５が形成されている。このように樹脂層４０が構成されることで、樹脂層４０が導電性粒子３０の表面の一部を被覆すると共に、開口４５からは、導電性粒子３０の端子側とは反対側の表面が突出して突出部３６が形成されている。
【００２６】
また、この円形の開口４５の直径は、導電性粒子３０の直径よりも小さく形成されている。そのため、図１に示すように、基板１０の表面に垂直な方向に沿って導電性粒子３０を見た場合に、導電性粒子３０の外周３５が、カバーフィルム４１により隠されている。
【００２７】
次に配線基板１００に電子部品を搭載する工程について説明する。
【００２８】
図３及び図４は、図２に示す配線基板１００に電子部品２００を搭載する工程を示す断面図である。
【００２９】
本実施形態において、電子部品２００は、半導体回路が内蔵されるパッケージ２１０と、半導体回路に電気的に接続され、表面にはんだ２２１がめっき加工により設けられた端子２２０とを備える。
【００３０】
配線基板１００に電子部品２００を搭載するには、図３に示すように、まず、導電性粒子３０の突出部３６と端子２２０とが対面するように、配線基板１００と電子部品２００との位置が合わされる。そして、端子２２０上のはんだ２２１と突出部３６とが接触される。
【００３１】
次に、はんだ２２１と突出部３６とが接触された状態で、配線基板１００と電子部品２００とが加熱される。このとき、端子２２０上のはんだ２２１が溶融する。その後、配線基板１００と電子部品２００とが冷却されて、溶融したはんだが固化し、図４に示すように、導電性粒子３０と端子２２０とが接続される。こうして、配線基板１００上に電子部品２００が搭載される。
【００３２】
本発明による配線基板１００によれば、基板１０上に設けられる端子２０上に導電性粒子３０が配置されることで、導電性粒子３０と端子２０とが導通する。さらに導電性粒子３０は、端子２０側とは反対側の表面が突出して突出部３６が形成されるように、樹脂層４０により被覆される。従って、導電性粒子３０の突出部３６により、配線基板１００の端子２０と配線基板１００上に配置される電子部品２００等との導通を取ることができる。
【００３３】
また、導電性粒子３０は、基板１０上に固定される樹脂層４０により被覆されるため、導電性粒子３０に衝撃が与えられても、導電性粒子３０は基板１０の平面に沿った方向に移動し難い。さらに、導電性粒子３０の被覆は、基板１０の表面に垂直な方向に沿って導電性粒子３０を見た場合に、導電性粒子３０の外周３５が樹脂層４０により隠れるようになされる。従って、導電性粒子３０に衝撃が与えられても、導電性粒子３０は、基板１０の表面に対して垂直な方向にも移動し難い。このようにして、基板１０や導電性粒子３０に衝撃が与えられても、端子２０上に配置された導電性粒子３０が端子２０上から脱落することを防止することができる。
【００３４】
また、導電性粒子３０は、弾性を有しているため、導電性粒子３０上に電子部品２００等が配置されるとき、電子部品２００等から与えられる衝撃を導電性粒子３０が吸収することができる。従って、配線基板１００の損傷等を抑制することができる。
【００３５】
また、導電性粒子３０は球形であるため、端子２０上に配置される導電性粒子３０の向きによって、端子２０と導電性粒子３０との接触抵抗や、配線基板１００上に搭載される電子部品２００の端子２２０と導電性粒子３０との接触抵抗が変化することを抑制することができる。
【００３６】
次に配線基板１００を構成する材料について説明する。
【００３７】
基板１０に用いられる絶縁性の部材としては、例えば、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）等が挙げられる。
【００３８】
端子２０を形成する金属層に用いられる金属としては、例えば、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、錫（Ｓｎ）等が挙げられる。また、端子２０上にはんだめっきが施される場合には、めっきされるはんだの種類としては、例えば、Ｓｎ−Ｐｂ系はんだやＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系のはんだが挙げられる。
【００３９】
導電性粒子３０を構成する球体３２が樹脂から成る場合には、球体３２に用いられる樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂やポリエチレンテレフタレート等が挙げられ、球体３２がゴムから成る場合には、球体３２に用いられるゴムとしては、例えば、アクリル系ゴムやブタジエンゴム等が挙げられる。さらに球体３２を構成する材料が、導電性を有する樹脂であれば、導電性粒子の抵抗を下げる観点から好ましい。このような、導電性の樹脂としては、例えば、ポリピロールやポリアニリン等が挙げられる。また、球体３２を被覆する導電層３１としては、めっきにより形成される金属やはんだ、或いは、導電性の樹脂や、導電性粒子が分散された樹脂等が挙げられる。中でも、導電層３１は、めっきにより形成されるはんだから成ることが好ましい。この場合、配線基板１００上に電子部品２００を搭載してはんだ付けするとき、電子部品２００の端子２２０上のはんだ２２１を省略して、導電性粒子３０と電子部品２００の端子２２０とをはんだ付けすることができる。このため、電子部品２００の搭載を容易に行うことができる。
【００４０】
導電層３１がめっきにより形成される金属から成る場合、この金属の種類としては、例えば、銅、金、銀、錫等が挙げられる。導電層３１がめっきにより形成されるはんだから成る場合、はんだの種類としては、例えば、Ｓｎ−Ｐｂ系はんだやＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系のはんだが挙げられる。また、導電層３１が導電性の樹脂からなる場合、導電性の樹脂としては、例えば、ポリピロールやポリアニリン等が挙げられる。また、導電層３１が導電性粒子が分散された樹脂からなる場合、導電性粒子が分散された樹脂としては、例えば、銅、金、銀、ニッケル、炭素等の微粒子が、エポキシ樹脂やアクリルゴム等の樹脂中に分散されたもの挙げられる。
【００４１】
樹脂層４０を構成するカバーフィルム４１の材料としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、紫外線硬化樹脂が用いられ、熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレートやナイロン等が挙げられる。また、熱硬化性の樹脂としては、例えば、熱硬化性ポリイミド等が挙げられる。さらに、紫外線硬化樹脂としては、例えば、アクリル系、エポキシ系、ポリイミド系の紫外線硬化樹脂を挙げられる。また、接着層４２の材料としては、例えば、エポキシ系、アクリル系、ポリイミド系の接着剤が挙げられる。
【００４２】
次に、配線基板１００を製造する製造方法について説明する。
【００４３】
図５は、配線基板１００の製造方法における準備工程を示す断面図であり、図６は、配線基板１００の製造方法における穴開け工程を示す断面図であり、図７は、配線基板１００の製造方法における配置工程を示す断面図であり、図８は、配線基板１００の製造方法における貼り合わせ工程を示す断面図である。
【００４４】
まず、図５に示すように、樹脂層を準備する（準備工程）。樹脂層の準備は、図示しない基台上に、カバーフィルム４１となる樹脂を形成する。カバーフィルム４１の形成は、カバーフィルム４１となる樹脂が、熱硬化性樹脂である場合には、溶融させた熱可塑性樹脂を基台上に塗布した後に室温で自然冷却する。カバーフィルム４１が熱硬化性樹脂である場合には、未硬化状態の熱硬化性樹脂を基体上に塗布し、加熱することで硬化させる。カバーフィルム４１が紫外線硬化樹脂である場合には、紫外線硬化樹脂の前駆体である紫外線硬化性樹脂を基台上に塗布する。その後、紫外線を照射することにより、紫外線硬化性樹脂を硬化させる。こうして、カバーフィルム４１を得る。
【００４５】
次に、接着層４２をカバーフィルム４１上に形成する。カバーフィルム４１上に、あらかじめ調整した接着剤用液を塗布する。その後、加熱乾燥させることで溶媒を除去し、接着層４２を半硬化状態とする。こうして、接着層４２を得る。
【００４６】
このようにして、カバーフィルム４１上に接着層４２が形成された樹脂層４０を得る。なお、樹脂層４０が得られると、樹脂層４０は、図示しない基台上から取り外される。
【００４７】
次に、図６に示すように、樹脂層４０上に円形の穴をあける（穴あけ工程）。樹脂層４０に穴をあけるには、レーザ光を樹脂層４０に照射してあけることができる。或いは、ドリルやサンドブラスト等によっても、穴をあけることもできる。このとき、樹脂層４０にあける穴の内周面は、円錐台の側面の形状をしており、あけられた穴の接着層４２側の直径は、導電性粒子３０の直径よりも大きくなるようにされ、カバーフィルム４１側の直径は、導電性粒子３０の直径よりも小さくなるようにされる。
【００４８】
次に、図７に示すように、導電性粒子３０を樹脂層４０の穴に落とし込むように配置する（配置工程）。このとき、導電性粒子３０は、穴の直径の大きな接着層側からカバーフィルム４１側に向かって落とし込まれる。このように樹脂層４０に導電性粒子３０が落とし込まれると、穴のカバーフィルム４１側の直径が導電性粒子３０の直径よりも小さいため、導電性粒子３０は、カバーフィルム４１から一部が突出した状態で、樹脂層４０の穴の中に留まる。
【００４９】
次に、図８に示すように、端子２０が形成された基板１０と導電性粒子が配置された樹脂層とを貼り合わせる（貼り合わせ工程）。このとき、基板１０は、基板１０に形成された端子２０の位置と、樹脂層４０の穴の位置とが合うように位置合わせがされて、樹脂層４０に対して接着層４２側から貼り合わされる。
【００５０】
次に、基板１０と樹脂層４０とが貼り合わされた状態で、基板１０と樹脂層４０とを加熱すると共に圧着する（熱圧着工程）。この熱圧着工程により、樹脂層４０にあけられた孔が埋まり、導電性粒子３０は樹脂層４０により被覆される。
【００５１】
こうして図２に示す配線基板１００を得る。
【００５２】
以上、本発明について、上述の実施形態を例に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００５３】
例えば、上述の実施形態において、基板１０は可撓性を有するものとしたが、本発明はこれに限らず、基板１０が可撓性を有しないものであっても良い。この場合、基板１０の材料としては、ガラス繊維にエポキシ樹脂が含浸して成る基板や、セラミック基板であっても良い。
【００５４】
また、上述の実施形態において、導電性粒子３０は、球体３２を導電層３１が被覆する構成としたが、本発明はこれに限らない。例えば、導電性粒子３０は、金属性の球体であっても良く、はんだボールであっても良い。さらに、導電性樹脂の球体からなるものであっても良い。また或いは、樹脂から成る球体が金属で被覆され、さらに球体を被覆する金属が、はんだにより被覆される構造であっても良い。
【００５５】
また。上述の実施形態において、導電性粒子３０の形状は、球状であるとしたが、必ずしも球状である必要はない。導電性粒子３０は、基板１０の表面に垂直な方向に沿って導電性粒子３０を見た場合に、導電性粒子３０の外周が樹脂層４０により隠れるように被覆されると共に、端子２０側と反対側の表面が樹脂層４０から突出するような形状であればよい。従って、例えば、円錐台状の形状や、角錐台状の形状等であっても良い。
【００５６】
また、上述の実施形態において、樹脂層４０は、カバーフィルム４１と接着層４２との２層の構造としたが、本発明はこれに限らない。例えば、樹脂層４０を熱可塑性樹脂の１層で構成しても良く、あるいは、３層以上としても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明によれば、端子上に配置された導電性粒子が端子上から脱落し難い配線基板が提供される。
【符号の説明】
【００５８】
１０・・・基板
２０・・・端子
２１・・・配線
３０・・・導電性粒子
３１・・・導電層
３２・・・球体
３５・・・外周
３６・・・突出部
４０・・・樹脂層
４１・・・カバーフィルム
４２・・・接着層
４５・・・開口
１００・・・配線基板
２００・・・電子部品
２１０・・・パッケージ
２２０・・・端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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