(57)【要約】【課題】  従来の限界を超えてファインピッチ化を可能とするはんだボール接合用パッドを備えた可撓性回路基板およびその製造方法を提供する。【解決手段】  可撓性絶縁板の一方の面に配線層を有し、該絶縁板を貫通しているビア孔の一端が該配線層で密閉されている可撓性回路基板において、上記ビア孔を充填している導体が、一端は上記配線層に接合されており、他端は上記ビア孔の他端から上記絶縁板の他方の面上に張り出して該ビア孔の他端の口径より広いパッド部を構成していることを特徴とする可撓性回路基板。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性絶縁板の一方の面に配線層を有し、該絶縁板を貫通しているビア孔の一端が該配線層で密閉されている可撓性回路基板において、
上記ビア孔を充填している導体が、一端は上記配線層に接合されており、他端は上記ビア孔の他端から上記絶縁板の他方の面上に張り出して該ビア孔の他端の口径より広いパッド部を構成していることを特徴とする可撓性回路基板。
【請求項２】
請求項１において、上記絶縁板の他方の面から該絶縁板内に上記ビア孔より大きい口径の大径孔が掘り込んであり、該大径孔の底面に該ビア孔の他端が開口しており、該ビア孔を充填している上記導体の他端が該ビア孔の他端から該底面上に張り出して該ビア孔の他端の口径より広く且つ該大径孔の深さより小さい厚さのパッド部を構成していることを特徴とする可撓性回路基板。
【請求項３】
請求項１または２において、上記絶縁板の他方の面を基準とした上記パッド部の厚さより大きい高さを持つ絶縁層で該パッド部を取り囲んだことを特徴とする可撓性回路基板。
【請求項４】
請求項１記載の可撓性回路基板の製造方法であって、
可撓性絶縁板の一方の面に配線層を形成する工程、
上記絶縁板の他方の面から上記配線層に達するビア孔を形成する工程、および
上記ビア孔の一端に露出した上記配線層を給電層として該ビア孔内に電気めっきを施して該ビア孔を充填する導体を形成する工程であって、該導体は一端が上記配線層に接合され、他端が該ビア孔の他端から上記絶縁板の他方の面上に張り出して該ビア孔の他端の口径より広いパッド部を形成する工程
を含むことを特徴とする可撓性回路基板の製造方法。
【請求項５】
請求項４において、上記形成されたパッド部をコイニングして平坦化かつ拡大することを特徴とする可撓性回路基板の製造方法。
【請求項６】
請求項２記載の可撓性回路基板の製造方法であって、
可撓性絶縁板の一方の面に配線層を形成する工程、
上記絶縁板の他方の面から上記配線層に達するビア孔を形成する工程、
上記ビア孔より大きい口径の大径孔を、該ビア孔と同じ位置に、上記絶縁板の他方の面から該絶縁板内に掘り込むことにより、該ビア孔の他端が該大径孔の底部に開口した状態にする工程、および
上記ビア孔の一端に露出した上記配線層を給電層として該ビア孔内に電気めっきを施して該ビア孔を充填する導体を形成する工程であって、該導体は一端が上記配線層に接合され、他端が該ビア孔の他端から上記大径孔の底面上に張り出して該ビア孔の他端の口径より広く且つ該大径孔の深さより小さい厚さのパッド部を形成する工程
を含むことを特徴とする可撓性回路基板の製造方法。
【請求項７】
請求項６において、上記大径孔を形成する際にまたは形成した後に、該大径孔の底部を粗化する工程を含むことを特徴とする可撓性回路基板の製造方法。
【請求項８】
請求項４から７までのいずれか１項において、上記絶縁板の他方の面を基準とした上記パッド部の厚さより大きい高さを持ち該パッド部を取り囲む絶縁層を、該絶縁板の他方の面上に形成する工程を含むことを特徴とする可撓性回路基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可撓性回路基板に関し、特に可撓性絶縁板の一方の面のみに配線層を形成した可撓性回路基板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
可撓性絶縁板は、ポリイミドフィルムで代表されるいわゆるフレキシブル基板であり、一般に、一方の面（上面）に接着剤層を付与された状態あるいは更にこの接着剤層で銅等の導体層が接着された状態で提供される。可撓性回路基板（フレキシブル回路基板）の製造に当っては、上面の導体層をパターニングして配線層を形成する。この配線層に半導体素子等の電子部品を接続して半導体装置を構成する。可撓性絶縁板の他方の面（下面）には、実装基板に搭載するための外部接続端子としてはんだバンプが配設されている。
【０００３】
可撓性絶縁板の所定箇所にはビア孔が貫通していて、可撓性絶縁板の上面では配線層の一部を成すビアパッドがビア孔内に露出しており、可撓性絶縁板の下面のビア孔開口端にはんだボールを配置してリフローすることによりビア孔内で上面側のビアパッドと接合させ、はんだバンプを形成する。
【０００４】
一方、フレキシブル回路基板を用いた携帯電話等に使用する半導体装置は、高性能化に伴う高密度化が時代の趨勢となっており、そのために配線のファインピッチ化が進行している。ファインピッチ化するとビア孔も細径になるが、ビア孔を介してビアパッドと接合するはんだボールのサイズは実装基板との接合強度を確保するために余り小さくできないため、ビアパッドとの接合に下記の問題が生ずる。
【０００５】
すなわち、図１（１）に示すように、ポリイミドフィルム等の可撓性絶縁板１０を貫通するビア孔１２の上端をビアパッド１４が密閉している構造で、ビア孔１２の下端にはんだボール１６を配設する。その際に、ファインピッチ化のためにビア孔１２が細径となっていて、一方、ポリイミドフィルム１０やはんだボール１６は機械的強度を確保するための寸法を維持していると、ビア孔１２の下端のはんだボール１６がビア孔１２の上端のビアパッド１４に届き難くなる。この状態でリフローしてもはんだボール１６とビアパッド１４とは正常に接合できない。
【０００６】
そこで、特許文献１には、図１（２）に示すように、ビアパッド１４上に銅等の配線用導体のプラグめっき１８を施すことにより底上げしてはんだボール１６との接合を可能にすることが提案されている。しかし、この接合構造では、プラグめっき１８とはんだボール１６との接合界面に応力集中によるクラックが発生し易くなる。これは、接合界面の面積はビア孔１２の断面積以下であり、ビア孔１２の外部にあってその口径より大きいはんだボール１６の本体に比べて細いため、接合界面に応力集中が起きるためである。その結果、十分な接合強度が得られないという問題があった。
【０００７】
また別の問題として、例えプラグめっき無しではんだボール１６とビアパッド１４との接合ができても、ビア孔１２が細くなると図１（３）に示すように接合部にくびれ２０が発生する。それによってやはり接合強度が不十分になるという問題があった。
【０００８】
はんだボールとビアパッドとの接合強度を確保するために種々の提案がなされている。例えば特許文献１、２には、ビア孔の形状をビアパッド側からはんだボール配設側に向けて広がるテーパ付き形状としたことにより、ビアパッド上に形成したプラグ部とはんだボールとの界面の面積を拡大し、両者間の接合強度を高めることが提案されている。
【０００９】
しかし、テーパ付きのビア孔は、広げてあるはんだボール配設側の開口縁が隣接ビア孔間でオーバラップしないようにビア孔間隔を維持しなくてはならず、ファインピッチ化に限界があった。
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−９１９９号公報（特許請求の範囲、図３）
【特許文献２】特表２００２−５２４８５７号公報（特許請求の範囲、図５）
【特許文献３】ＵＳ６，４６２，４１４Ｂ１（特許請求の範囲、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記従来の限界を超えてファインピッチ化を可能とするはんだボール接合用パッドを備えた可撓性回路基板およびその製造方法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】
【００１２】
上記の目的を達成するために、本発明によれば、可撓性絶縁板の一方の面のみに配線層を有し、該絶縁板を貫通しているビア孔の一端が該配線層で密閉されている可撓性回路基板において、
上記ビア孔を充填している導体が、一端は上記配線層に接合されており、他端は上記ビア孔の他端から上記絶縁板の他方の面上に張り出して該ビア孔の他端の口径より広いパッド部を構成していることを特徴とする可撓性回路基板が提供される。
【００１３】
本発明によれば、上記本発明の可撓性回路基板の製造方法であって、
可撓性絶縁板の一方の面のみに配線層を形成する工程、
上記絶縁板の他方の面から上記配線層に達するビア孔を形成する工程、および
上記ビア孔の一端に露出した上記配線層を給電層として該ビア孔内に電気めっきを施して該ビア孔を充填する導体を形成する工程であって、該導体は一端が上記配線層に接合され、他端が該ビア孔の他端から上記絶縁板の他方の面上に張り出して該ビア孔の他端の口径より広いパッド部を形成する工程
を含むことを特徴とする可撓性回路基板の製造方法も提供される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、一端を配線層に接合されたビア孔充填導体の他端がビア孔口径より広いパッド部を構成しているので、はんだボールとの接合面積を大きく確保できるため、接合強度が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
〔実施形態１〕
図２（１）に本発明の実施形態１による可撓性回路基板の構造例を示す。図示の可撓性回路基板１０１は、可撓性絶縁板１１０の一方の面Ｓ１のみに配線層１１４（一般配線１１４Ａ＋ビアパッド１１４Ｐ）を有し、絶縁板１１０を貫通しているビア孔１１２の一端（図中上端）が配線層１１４の一部を成すビアパッド１１４Ｐで密閉されている。
【００１６】
ビア孔１１２を充填している導体１１６が、一端（図中上端）は配線層１１４の一部を成すビアパッド１１４Ｐに接合されており、他端（図中下端）はビア孔１１２の他端（図中下端）から絶縁板１１０の他方の面Ｓ２上に張り出してビア孔１１２の他端（図中下端）の口径より広いパッド部１１６Ｔを構成している。
【００１７】
このパッド部１１６Ｔにはんだボールを載置してリフローすることにより、例えば図３（１）に示すように外部接続端子としてのはんだバンプ１２０が形成される。パッド部１１６Ｔがビア孔１１２の口径より広がっているため、形成されたはんだバンプとパッド部１１６の接合面積は、ビア孔内にあった従来の接合面積（図１（２）、特許文献１）より大きくなり、接合強度が向上する。
【００１８】
図３（２）には、パッド部１１６Ｔの側面まで接合するよう、はんだバンプ１２０を接合した例を示す。このように接合すると、パッド部１１６Ｔの上面のみに接合する図３（１）の場合に比較して、更に接合強度が向上し、望ましい。
【００１９】
また、パッド部１１６Ｔとはんだバンプ１２０との接合界面に例え応力集中があったとしても、接合面積が大きいため集中のベースとなる応力レベルが低いので、クラック発生の危険性は大幅に低減する。
【００２０】
更に、ファインピッチ化のためにビア孔が細径化しても、ビア孔外のパッド部１１６Ｔで接合するので、図１（３）に示した従来例のようにビア孔内での接合によるくびれ２０が発生することがない。
【００２１】
そして、ビア孔１１２は、特許文献２，３で提案されているようなテーパを付けてないストレートな孔なので、隣接するビア孔のテーパ大径部同士のオーバラップを避けるためのビア孔接近制限を受けることなくファインピッチ化が可能になる。
また、ビア孔１１２も、特別な加工が不要で、容易に形成できる。
【００２２】
図４を参照して、可撓性回路基板１０１の製造方法を説明する。
【００２３】
先ず図４（１）に示すように、一方の面（図中上面）Ｓ１に銅等の導体層が形成された可撓性絶縁板としてのフレキシブルフィルム１１０を用意し、上記導体層をエッチングすることにより一方の面Ｓ１にのみ配線層１１４（＝一般配線１１４Ａ＋ビアパッド１１４Ｐ）を形成する。典型的には、フレキシブルフィルム１１０はポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等から成る樹脂フィルムであり、厚さ２５〜５０μｍ程度のものが一般に用いられる。
【００２４】
次に図４（２）に示すように、ＣＯ２レーザ加工機等を用いて、フィルム１１０の他方の面（図中下面）Ｓ２側からフィルム１１０を貫通するビア孔１１２を開口する。一般にビア孔１１２の直径は１００〜３００μｍである。
【００２５】
次に図４（３）に示すように、ビアパッド１１４Ｐを給電層としてビア孔１１２内に銅、ニッケル等の金属の電気めっきを施して、銅、ニッケル等の導体１１６でビア孔１１２内を充填する。電気めっきを継続することにより、一端（図中上端）が配線層１１４（具体的にはビアパッド１１４Ｐ）の下面に電着接合した状態で成長した導体１１６の他端（図中下端）がビア孔１１２の他端（図中下端）からフィルム１１０の他方の面（図中下面）Ｓ２上に張り出してビア孔１１２の他端（図中下端）の口径より広いパッド部１１６Ｔが形成される。電着層として形成される導体１１６は、ビア孔１１２の下端から突き出た時点以降はフィルム１１０の他方の面（図中下面）Ｓ２上にも平面状に広がって成長する。パッド部１１６Ｔが形成されたら電気めっきを停止する。
【００２６】
一例として、ビア孔１１２の口径が２００μｍの場合、電気めっきによるビア孔充填導体１１６をフィルム１１０の下面Ｓ１から高さ約３０μｍまで突出させると、パッド部１１６Ｔの有効径は２５０μｍになり、ビア孔口径に対して２５％拡大した。これは面積にして５６％の拡大に相当する。
【００２７】
〔実施形態２〕
図２(２)に本発明の実施形態２による可撓性回路基板の構造例を示す。図示した可撓性回路基板１０２においては、図２（１）の実施形態１によるパッド部１１６Ｔをコイニング等により平坦化かつ拡大した形態である。パッド１１６Ｔの平坦化によりはんだボールを配設した際に安定性が高まり、同時にパッド１１６Ｔの拡大によりはんだボールとの接合面積が更に拡大し接合強度が高まる。
【００２８】
〔実施形態３〕
図２(３)に本発明の実施形態３による可撓性回路基板の構造例を示す。図示した可撓性回路基板１０３においては、可撓性絶縁板としてのフレキシブルフィルム１１０の他方の面（図中下面）Ｓ２から絶縁板１１０内にビア孔１１２より大きい口径の大径孔１１８が掘り込んである。大径孔１１８の底面Ｄにビア孔１１２の他端が開口している。ビア孔１１２を充填している導体１１６の他端（図中下端）がビア孔１１２の他端（図中下端）から底面Ｄ上に張り出して、ビア孔１１２の他端（図中下端）の口径より広く且つ大径孔１１８の深さｄより小さい厚さｔのパッド部１１６Ｔを構成している。
【００２９】
本実施形態によれば、実施形態１と共通した作用効果に加えて、更に下記２点の作用効果が付加される。第1点は、ビア孔１１２を実質的に短くすることにより、少ない電気めっき量で導体１１６を充填してパッド部１１６を形成し易くすることである。第２点は、パッド部１１６Ｔの厚さｔが大径孔１１８の深さｄより小さいので、パッド１１６Ｔに載置されたはんだボールが大径孔１１８の開口縁に保持されて安定度が高まることである。
【００３０】
図５を参照して、可撓性回路基板１０３の製造方法を説明する。
【００３１】
先ず図５（１）に示すように、一方の面（図中上面）Ｓ１に銅等の導体層が形成された可撓性絶縁板としてのフレキシブルフィルム１１０を用意し、上記導体層をエッチングすることにより一方の面Ｓ１にのみ配線層１１４（＝一般配線１１４Ａ＋ビアパッド１１４Ｐ）を形成する。典型的には、フレキシブルフィルム１１０はポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等から成る樹脂フィルムであり、厚さ２５〜５０μｍ程度のものが一般に用いられる。
【００３２】
次に図５（２）に示すように、ＣＯ２レーザ加工機等を用いて、フィルム１１０の他方の面（図中下面）Ｓ２側からフィルム１１０を貫通するビア孔１１２を開口する。一般にビア孔１１２の直径は１００〜３００μｍである。
【００３３】
上記の段階までは、実施形態１の可撓性回路基板１０１（あるいは実施形態２の可撓性回路基板１０２）の製造工程と共通であり、以降の工程が本実施形態の特徴である。
【００３４】
次に図５（３）に示すように、ビア孔１１２より大きい口径の大径孔１１８を、ビア孔１１２と同じ位置に、フィルム１１０の他方の面（図中下面）Ｓ２からフィルム１１０内にレーザ加工やウェットエッチングにより掘り込む。これにより、ビア孔１１２の他端（図中下端）が大径孔１１８の底部Ｄに開口した状態になる。
【００３５】
次に図５（４）に示すように、ビア孔１１２の一端（図中上端）に露出したビアパッド１１４Ｐを給電層としてビア孔１１２内に銅、ニッケル等の金属の電気めっきを施して、銅、ニッケル等の導体１１６でビア孔１１２を充填する。電気めっきを継続することにより、一端（図中上端）が配線層１１４（具体的にはビアパッド１１４Ｐ）の下面に電着接合した状態で成長した導体１１６の他端（図中下端）がビア孔１１２の他端（図中上端）から大径孔１１８の底面Ｄ上に張り出してビア孔１１２の他端（図中下端）の口径より広く且つ大径孔１１８の深さｄより小さい厚さｔのパッド部１１６Ｔが形成される。電着層として形成される導体１１６は、ビア孔１１２の下端から突き出た時点以降は大径孔１１８の底面Ｄ上にも平面状に広がって成長する。パッド部１１６Ｔが形成されたら電気めっきを停止する。
【００３６】
形成したパッド１１６は、実施形態２と同様にコイニング等によって平坦化かつ拡大することもできる。
【００３７】
〔実施形態４〕
図２（４）に本発明の実施形態４による可撓性回路基板の構造例を示す。図示した可撓性回路基板１０４においては、実施形態３と同様に大径孔の底面Ｄ上に張り出したパッド１１６Ｔを備えている。実施形態３との相違は、パッド１１６Ｔが大径孔１１８の底面Ｄの全体を覆っている点である。これにより、はんだボールとの接合面積が更に増加し接合強度が高まる。
【００３８】
本実施形態のパッド１１６Ｔは以下の手順で形成する。
【００３９】
先ず実施形態３と同様に、図５（１）〜５（３）を参照して説明した工程により、大径孔１１８を掘り込む。
【００４０】
大径孔１１８を掘り込む際に、レーザ加工条件の選択により、図６（１）に示すように大径孔１１８の底面を粗化する。
【００４１】
このように粗化した底面Ｄ’は無電解めっき膜の馴染みが良くなり（付着性が高まり）、選択的に無電解めっきを行なうことができる。このように大径孔１１８の底面Ｄ’のみに無電解めっき膜を施した状態にして、図５（４）を参照して説明した実施形態３の場合と同様の電気めっきを施すと、図６（２）に示すように底面全体に広がったパッド１１６Ｔが得られる。その際、粗化されていない部分は無電解めっき膜が付着しないか、付着しても付着強度が低いの容易に除去できる。
【００４２】
本実施形態によれば、実施形態３と共通した作用効果に加えて、更に下記２点の作用効果が付加される。第１点は、実施形態３よりも更に大面積のパッド１１６Ｔが得られるので、はんだボールの接合強度がより向上することである。第２点は、粗化面Ｄ’上に成長したパッド１１６Ｔは密着性が高まり、導体１１６全体としての接合強度が高まり、信頼性がより一層向上する。
【００４３】
〔実施形態５〕
図７に本発明の実施形態５による可撓性回路基板の構造例を示す。図示した可撓性回路基板１０５は、図２（１）に示した実施形態１の可撓性回路基板１０１の構造に加えて、フレキシブルフィルム１１０の下面Ｓ２上に、下面Ｓ２を基準としたパッド部１１６Ｔの厚さｔより大きい高さｈを持つソルダーレジスト等の絶縁層１２２でパッド部１１６Ｔを取り囲んだことを特徴とする。
【００４４】
これにより、実施形態１と共通な作用効果に加えて、パッド部１１６Ｔ上にはんだボールを配設した際のはんだボールの転がりを防止して安定化する作用効果が得られる。
【００４５】
図示の例では、実施形態１の構造に絶縁層１２２を付加したが実施形態２、３、４の構造に絶縁層１２２を付加することもできる。
【００４６】
〔実施形態６〕
図２（１）〜（４）に示した実施形態１〜４のパッド部１１６Ｔの表面に、図８（１）〜（４）にそれぞれ示したように、ニッケル、パラジウム、金等のめっき皮膜１２４を付加することにより、はんだ濡れ性を高め、信頼性を更に高めることができる。
【００４７】
なお、可撓性回路基板の製造方法は、前述の方法に限定する必要はない。例えば、（１）導体層の形成されていないフレキシブルフィルム１１０を用意し、（２）次いで、フレキシブルフィルム１１０に、レーザ加工、プレス加工やウエットエッチング加工により、ビア孔１１２（または更に大径孔１１８）を形成し、（３）フレキシブルフィルム１１０に、銅箔等の金属箔を貼り付け、（４）この金属箔をエッチングして配線層１１４（一般配線層１１４Ａ＋ビアパッド１１４Ｐ）を形成しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明によれば、従来の限界を超えてファインピッチ化を可能とするはんだボール接合用パッドを備えた可撓性回路基板およびその製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】図１は、従来の可撓性回路基板におけるはんだボールの配設状況を示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の種々の実施形態による可撓性回路基板の構造例を示す断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態１によるパッドにはんだバンプを形成した状態を示す断面図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態１による可撓性回路基板の製造工程を示す断面図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態３による可撓性回路基板の製造工程を示す断面図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態４による可撓性回路基板の製造工程を示す断面図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態５による可撓性回路基板の構造例を示す断面図である。
【図８】図８は、本発明の実施形態６による可撓性回路基板の構造例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０１、１０２、１０３、１０４、１０５    本発明の可撓性回路基板
１１０    可撓性絶縁板（フレキシブルフィルム）
１１２    ビア孔
１１４    配線層
１１４Ａ    一般配線
１１４Ｐ    ビアパッド
１１６    ビア孔充填導体
１１６Ｔ    パッド部
１１８    大径孔
１２０    はんだバンプ
１２２    絶縁層
１２４    めっき皮膜
Ｓ１    可撓性絶縁板１１０の一方の面
Ｓ２    可撓性絶縁板１１０の他方の面
Ｄ    大径孔１１８の底面
ｄ    大径孔１１８の深さ
ｔ    パッド部１１６の厚さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
2006013118.tif 000005
【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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