(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターニングされた金属膜と、該金属膜上に配置された金属被膜とを有する接続部がベースフィルム上に配置され、
バンプを有する他のフレキシブル配線板の、前記バンプの表面が前記接続部表面に熱溶融接続されるフレキシブル配線板であって、
前記フレキシブル配線板の接続領域内では、前記接続部の前記金属被膜が露出され、その露出部分の周囲に、前記金属被膜表面の高さよりも高い壁部材が設けられ、
前記露出部分と前記壁部材の間に、前記金属被膜表面の高さよりも低い前記ベースフィルムが露出された収容部が設けられたことを特徴とするフレキシブル配線板。
【請求項２】
前記壁部材の高さは、前記金属被膜表面から５μｍ以上にされたことを特徴とする請求項１記載のフレキシブル配線板。
【請求項３】
ベースフィルム上の金属膜をパターニングし、接続部を形成する工程と、
前記接続部の前記金属膜上に金属被膜を形成する工程と、
前記接続部と前記ベースフィルム上にポリイミド前駆体からなる樹脂フィルムを形成する工程と、
前記樹脂フィルム上に、パターニングした感光性樹脂フィルムを配置する工程と、
前記ポリイミド前駆体の露出した部分をエッチングにより除去し、底面に前記接続部と該接続部周囲の前記金属被膜表面の高さよりも低い前記ベースフィルムとを露出させる工程と、
前記感光性樹脂フィルムを剥離する工程と、
熱処理によって前記ポリイミド前駆体を硬化させる工程とを有し、
前記接続部の周囲に前記接続部表面の高さよりも高い壁部材を配置するフレキシブル配線板の製造方法。
【請求項４】
前記壁部材の高さを、前記金属被膜表面から５μｍ以上に形成することを特徴とする請求項３記載のフレキシブル配線板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はフレキシブル配線板の技術分野にかかり、特に、単層のフレキシブル配線板を貼り合わせて積層構造の多層フレキシブル配線板を形成する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年では、多層フレキシブル配線板が電子機器の分野で広く使われている。
【０００３】
多層フレキシブル配線板を得るためには、複数の単層フレキシブル配線板を貼り合わせ、積層させる方法があり、各単層フレキシブル配線板同士の金属配線を接続するために、表面に半田被膜が形成されたバンプが用いられている。
【０００４】
単層フレキシブル配線板を積層させる従来技術の製造方法を説明すると、図７(ａ)を参照し、符号１１０は、貼り合わせに用いる単層フレキシブル配線板を示している。
【０００５】
このフレキシブル配線板１１０は、ベースフィルム１１１を有しており、該ベースフィルム１１１上には、銅膜のパターニングによって形成された金属膜１１２が形成されている。
【０００６】
金属膜１１２表面には金属被膜１１３が形成されており、該金属被膜１１３と金属膜１１２とで、多数本の金属配線１１９が構成されている。
【０００７】
図７(ａ)の符号１１４は、金属配線１１９間を絶縁させる開口部(隙間)を示している。開口部１１４の底面には、ベースフィルム１１１が露出している。
【０００８】
図７(ｂ)の符号１２０に、上記フレキシブル配線板１１０に貼り合わせられるフレキシブル配線板を説明を示す。
【０００９】
このフレキシブル配線板１２０は、ベースフィルム１２１を有しており、該ベースフィルム１２１上には銅箔のパターニングによって構成された金属膜１２２が形成されている。金属膜１２２表面には熱可塑性樹脂フィルム１２３が形成されており、金属膜１２２に立設された金属突起１２５の先端が熱可塑性樹脂フィルム１２２表面から突き出されている。
【００１０】
金属突起１２５の先端には、半田被膜１２６が形成されており、該半田被膜１２６と金属突起１２５とでバンプ１２４が構成されている。
【００１１】
上記のような２枚のフレキシブル配線板１１０、１２０を貼り合わせる場合、先ず、一方のフレキシブル配線板１１０の金属膜１１２と、他方のフレキシブル配線板１２０のバンプ１２４を互いに向き合わせる(図８(ａ))。
【００１２】
次いで、金属膜１１２上の金属被膜１１３とバンプ１２４上の半田被膜１２６とを当接させ(図８(ｂ))、押圧しながら加熱し、半田被膜１２６を溶融させ、次いで冷却すると、固化した半田金属１２７によって、金属膜１１２とバンプ１２４の突起１２５とが接続される。
【００１３】
熱可塑性樹脂フィルム１２３は、加熱されると軟化し、接着性が発現する性質を有しており、半田金属が溶融する際に熱可塑性樹脂フィルム１２３が軟化し、２枚のフレキシブル配線板１１０、１２０が互いに貼付され、貼り合わせ構造の多層フレキシブル配線板１３０が得られる(図８(ｃ))。
【００１４】
しかしながら近年では、フレキシブル配線板の高密度化が一層進んでおり、金属配線１１９間の間隔が増々狭くなってきた。
【００１５】
半田被膜１２６は、押圧された状態で溶融されており、溶融半田が飛び散る場合がある。そして、金属配線１２９の間隔が狭いと、飛び散った溶融半田により、金属配線１２９間にブリッジ１２７が形成されてしまう場合があり、金属配線１１９同士の短絡不良が発生してしまう。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、高歩留まりでフレキシブル配線板を貼り合わせる技術を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、パターニングされた金属膜と、該金属膜上に配置された金属被膜とを有する接続部がベースフィルム上に配置され、バンプを有する他のフレキシブル配線板の、前記バンプの表面が前記接続部表面に熱溶融接続されるフレキシブル配線板であって、前記フレキシブル配線板の接続領域内では、前記接続部の前記金属被膜が露出され、その露出部分の周囲に、前記金属被膜表面の高さよりも高い壁部材が設けられ、前記露出部分と前記壁部材の間に、前記金属被膜表面の高さよりも低い前記ベースフィルムが露出された収容部が設けられたことを特徴とするフレキシブル配線板である。
請求項２記載の発明は、前記壁部材の高さは、前記金属被膜表面から５μｍ以上にされたことを特徴とする請求項１記載のフレキシブル配線板である。
請求項３記載の発明は、ベースフィルム上の金属膜をパターニングし、接続部を形成する工程と、前記接続部の前記金属膜上に金属被膜を形成する工程と、前記接続部と前記ベースフィルム上にポリイミド前駆体からなる樹脂フィルムを形成する工程と、前記樹脂フィルム上に、パターニングした感光性樹脂フィルムを配置する工程と、前記ポリイミド前駆体の露出した部分をエッチングにより除去し、底面に前記接続部と該接続部周囲の前記金属被膜表面の高さよりも低い前記ベースフィルムとを露出させる工程と、前記感光性樹脂フィルムを剥離する工程と、熱処理によって前記ポリイミド前駆体を硬化させる工程とを有し、前記接続部の周囲に前記接続部表面の高さよりも高い壁部材を配置するフレキシブル配線板の製造方法でる。
請求項４記載の発明は、前記壁部材の高さを、前記金属被膜表面から５μｍ以上に形成することを特徴とする請求項３記載のフレキシブル配線板の製造方法である。
【００１８】
本発明のフレキシブル配線板は上記のように構成されており、金属配線を有している。金属配線は一般に銅によって構成されているが、本発明のフレキシブル配線板は、金属被膜の接続部分の表面には、銅よりも半田被膜との濡れ性が高い金属被膜が形成されている。このような金属被膜は、具体的には、金を主成分とする金属被膜、銀を主成分とする金属被膜、ニッケルを主成分とする金属被膜、半田被膜、ニッケルと銅の合金被膜が用いられる。
【００１９】
この金属被膜は、金属配線の接続領域内で露出しており、従って、このフレキシブル配線板とバンプを有するフレキシブル配線板とを貼り合わせて１枚の多層フレキシブル配線板を作製する場合に、一方のフレキシブル配線板の接続領域内で露出する金属被膜表面に他方のフレキシブル配線板のバンプを当接させ、加熱し、バンプ表面に形成されている半田被膜を溶融させると、溶融した半田は金属被膜表面に広がり、固化すると、バンプと金属配線とが強固に接続される。
【００２０】
接続領域内で露出する金属被膜の周囲には金属被膜表面の高さよりも高い壁部材が配置されている。従って、溶融した半田が金属被膜表面に広く広がった場合であっても、溶融半田は壁部材でせき止められ、その結果、接続領域の外部には溶融半田があふれ出さず、隣接する金属配線との間に短絡が生じることがない。壁部材の金属被膜表面からの高さは５μｍ(５×１０-6ｍ)以上にしておくとよい。
【００２１】
壁部材は露出された金属被膜の表面に形成されていてもよいし、それとは異なり、露出した金属被膜とは離間した位置に配置されていてもよい。壁部材は、金属被膜の露出部分の周囲を取り囲んでいるとよい。
【００２２】
一方、本発明のフレキシブル配線板は、例えば、請求項１１記載の発明の方法によって容易に製造することができる。
すなわち、ベースフィルム上に金属膜をパターニングし、この金属膜上に金属被膜を形成し、この金属被膜が形成されたベースフィルム上にポリイミド前駆体からなる樹脂フィルムを形成し、この樹脂フィルム上に、当該フレキシブル配線板の接続領域内においてこの金属被膜が露出するようにパターニングした感光性樹脂フィルムを形成し、このポリイミド前駆体の露出した部分をエッチングにより除去し、この感光性樹脂フィルムを剥離し、熱処理によってこのポリイミド前駆体を硬化させて壁部材を形成することによりフレキシブル配線板が得られる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１(ａ)の符号１は、本発明のフレキシブル配線板の材料となる基板を示している。
この基板１は、ベースフィルム１１と、このベースフィルム１１上に貼付された金属膜１２とを有している。
【００２４】
金属膜１２は、銅箔が所定形状にパターニングされて構成されており、その表面には金を主成分とする金属被膜１４が形成されている。その金属被膜１４と金属膜１２とで、多数本の金属配線１９が構成されている。
【００２５】
金属膜１２は、円形にパターニングされた部分と幅狭にパターニングされた部分を有しており、図２(ａ)に示すように、金属配線１９の、円形にパターニングされた部分で接続部２１が構成され、幅狭にパターニングされた部分で配線部２２が構成されている。接続部２１には、配線部２２が接続されている。
【００２６】
図１(ａ)の符号１３は、各金属配線１９間の隙間を示している。隙間１３の底面にはベースフィルム１１が露出している。
【００２７】
この基板１を用い、本発明のフレキシブル配線板を製造する工程を説明する。
先ず、金属被膜１４表面に、ポリイミド前駆体から成るポリイミドワニスを塗付すると、ポリイミドワニスは金属膜１２の開口部１３に流れ込み、次いで乾燥すると、ポリイミド前駆体層から成り、表面が平坦な樹脂フィルム１５が形成される(同図(ｂ))。
【００２８】
次に、樹脂フィルム１５上に、露光、現像工程によってパターニングした感光性樹脂フィルム１６を形成する(同図(ｃ))。図１(ｃ)の符号１７は、感光性樹脂フィルム１６の開口部を示している。この開口部１７の底面には樹脂フィルム１５が露出している。また、開口部１７は円形になっており、金属配線１９の接続部２１上の中央位置に配置されている。
【００２９】
開口部１７と接続部２１の位置関係を、図２(ｂ)に示す。開口部１７の直径Ｒ2は、接続部２１の直径Ｒ1よりも小さくされており、接続部２１の縁上には感光性樹脂フィルム１６が配置されている。
【００３０】
その状態でアルカリ液に浸漬すると、開口部１７底面の樹脂フィルム１５がエッチングされ、感光性樹脂フィルム１６の開口部１７と略同径の開口部１８が形成される(同図(ｄ))。
【００３１】
従って、開口部１８は接続部２１の中央位置に配置されており、従って、接続部２１の縁上には、樹脂フィルム１５が存している。各開口部１８内には、金属被膜１５が露出しており、後述する突起との接続がとれるようになっている。
【００３２】
エッチング後、感光性樹脂フィルム１６を剥離し、熱処理をすると、ポリイミド前駆体層が硬化され、非熱可塑性の樹脂フィルム１５が形成される(図１(ｅ))。
【００３３】
符号１０は、この樹脂フィルム１５が形成された、本発明のフレキシブル配線板の一例を示している。この熱処理により、樹脂フィルム１５はベースフィルム１１及び金属被膜１４表面に強固に接着される。
【００３４】
硬化後の樹脂フィルム１５の開口部１８と接続部２１との位置関係を図２(ｃ)に示す。開口部１８の直径Ｒ3は、接続部２１の直径Ｒ1よりも小さく、接続部２１の縁上には樹脂フィルム１５が配置されている。従って、接続部２１上の金属被膜１４の露出した部分は、樹脂フィルム１５の壁面２３で囲われている。
【００３５】
他方、幅狭の配線部２２上は樹脂フィルム１５で覆われており、金属被膜１４は露出していない。
【００３６】
次に、図３を参照し、符号３０は、多層構造のフレキシブル配線板を製造する際に、本発明のフレキシブル配線板１０と共に用いる他のフレキシブル配線板を示している。
【００３７】
そのフレキシブル配線板３０は、ベースフィルム３１と、金属膜３２と、接着性樹脂フィルム３３と、複数のバンプ３４(図面上では２個示されている)とを有している。
【００３８】
金属膜３２は、所定形状にパターニングされており、ベースフィルム３１上に配置されている。
【００３９】
バンプ３４は、銅から成る金属突起３５と、その先端表面に形成された半田被膜３６とで構成されており、金属突起３５の底面部分が金属膜３２に接続されている。
【００４０】
金属膜３２表面には、接着性フィルム３３が配置されている。この接着性フィルム３３には、複数の開口部２７が形成されており、各開口部２７内には、バンプ３４が、その先端部分が接着性フィルム３３表面から突き出された状態で配置されている。
【００４１】
接着性樹脂フィルム３３は、熱硬化性樹脂フィルム３３1と熱可塑性樹脂フィルム３３2とで構成されている。金属膜３２表面には、熱硬化性樹脂フィルム３３1が配置されており、熱可塑性樹脂フィルム３３2は、バンプ３４先端の膨出部分と金属膜３２の間の部分を除き、熱硬化性樹脂フィルム３３1表面に配置されている。
【００４２】
従って、熱可塑性樹脂フィルム３３2表面からはバンプ３４の金属突起３５の一部と、
その先端部分表面に形成された半田被膜３６とが突き出されている。
【００４３】
なお、熱可塑性樹脂フィルム３３2は、常温では接着性が無いが、高温下で軟化し、接着性が発現する。
【００４４】
半田被膜３６は、錫、亜鉛系の合金(ここでは融点１８９℃の合金を用いた)で構成されており、厚さ３μｍ〜１５μｍに形成されている。
【００４５】
各開口部３７は金属膜３２上に配置されており、金属突起３５の底面は金属膜３２上に接続されており、従って、バンプ３４と金属膜３２とは電気的に接続されている。
【００４６】
以上のような、金属被膜１４を有するフレキシブル配線板１０と、金属突起３５を有するフレキシブル配線板３０とを接続する場合、２枚のフレキシブル配線板１０、３０の金属被膜１４側とバンプ３４が突き出された側とを向き合わせる(図４(ａ))。
【００４７】
バンプ３４は、接続部２１の位置と対応する位置に配置されており、２枚の基板１０、３０を密着すると、バンプ３４と接続部２１とが重ね合わされる。
【００４８】
ここで、バンプ３４先端の、接着性樹脂フィルム３３表面からの高さＨ(図３)は、壁面２３の、金属被膜１４表面からの高さＴ(図１(ｅ))よりも大きくされており、バンプ３４先端が接続部２１表面に当接される(図４(ｂ))。
【００４９】
その状態で押圧しながら、２００℃に加熱すると、半田被膜３６が溶融し、接続部２１上の金属被膜１４表面に広がる。
【００５０】
接続部２１上では、壁面２３を内周面とし、金属被膜１４を底面とする容器状の接続領域が構成されており、溶融した半田金属は壁面２３によってせき止められ、接続領域内に止まる。従って、溶融した半田金属があふれ出さず、接続部２１間が半田金属のブリッジで短絡することはない。
【００５１】
半田被膜３４が加熱される際、接着性樹脂フィルム３３も一緒に加熱される。ここでは、熱可塑性樹脂フィルム３３2を構成する樹脂には、軟化温度が半田被膜３４の溶融温度よりも低いポリイミドが用いられており、半田被膜３４が溶融するよりも先に、接着性樹脂フィルム３３表面の熱可塑性樹脂フィルム３３2が軟化するようになっている(ポリイミドの種類を選択することで、軟化温度が半田被膜３４の溶融温度よりも高い熱可塑性樹脂フィルムを形成しておくことも可能である)。
【００５２】
この熱可塑性樹脂フィルム３３2の厚みは、熱硬化性樹脂フィルム３３1の厚みに比べて薄くなっており、半田被膜３４が溶融する温度まで昇温しても、流れ出すことなく接着性が発現される。
【００５３】
３０秒間の加熱処理を行った後、冷却すると、溶融した半田金属は固化し、金属突起３５は、接続部２１に電気的に接続される。符号２９は、固化した半田金属を示している。
【００５４】
また、接着性フィルム３３が冷却されると、２枚のフレキシブル配線板１０、３０は、冷却された熱可塑性樹脂フィルム３３2によって互いに接着され、本発明の多層フレキシブル配線板４０が得られる(図４(ｃ))。
【００５５】
次に、上記工程で得られた多層フレキシブル配線板４０の高温保存試験を行った。バンプ３４の突出部の径は１５０μｍと１００μｍのフレキシブル配線板３０を用いた。また。それに対し、バンプ３４が当接される側の接続部２１の径は、２５０μｍと１００μｍのフレキシブル配線板１０を用いた。
【００５６】
比較例として、バンプ表面に半田被膜を形成していないフレキシブル配線板を用いて多層構造のフレキシブル配線板を作製し、高温保存試験を行った。保存条件は、１５０度℃、１０００時間である。
【００５７】
比較例の多層フレキシブル配線板は、実施例の多層フレキシブル配線板４０と共に、試験前後での導通抵抗を測定した。
測定結果を下記表１に示す。
【００５８】
【表１】
0003741593.tif 000002
【００５９】
この表１によると、上記実施例による積層フレキシブル配線板は高温保存による導通抵抗値の変化は無く、電気的接続は安定に保たれている。
【００６０】
他方、比較例のフレキシブル配線板では、オープンになっており、本発明の多層フレキシブル配線板に比べ、信頼性が低い。
【００６１】
なお、上記のフレキシブル配線板１０では、接続領域２１の金属被膜１４の縁上には樹脂フィルム１５が配置されていたが、本発明はそのような構造に限定されるものではない。
【００６２】
例えば図５に示したフレキシブル配線板５０のように、樹脂フィルム５１をパターニングする際、接続部６１上の金属被膜５４を全部露出させる共に、接続部６１の周囲にベースフィルム５１を露出させ、その表面に樹脂フィルム５５を配置してもよい。
【００６３】
この場合の接続部６１は、幅狭の配線部と共に、パターニングされた金属膜５２表面に金属被膜５４が形成された金属配線５９によって構成されている。
【００６４】
接続部６１の周囲には、接続部６１から離れた位置に樹脂フィルム５１の壁面５３が直立しており、このフレキシブル配線板５０でも、その壁面５３の金属被膜５４表面からの高さＴは、貼り合わせに用いるバンプ３４の高さＨよりも低くなっている。
【００６５】
このフレキシブル配線板５０を用いて多層構造のフレキシブル配線板を製造する際には、接続部６１上に、他のフレキシブル配線板３０のバンプ３４を当接させる(図６(ａ))。
【００６６】
次いで、押圧しながら加熱し、バンプ３４表面の半田被膜３６を溶融させると、溶融した半田金属は接続部６１上の金属被膜５４表面に拡がる。その一部が接続部６１上からこぼれた場合であっても、壁面５３によってせき止められ、隣接する接続部とはブリッジが形成されないようになっている。
【００６７】
このように、半田被膜３６を溶融させた後、冷却すると、固化した半田金属５７によって、接続部６１と金属突起３５とが電気的に接続されると共に、熱可塑性樹脂フィルム３３表面の熱可塑性樹脂フィルム３３1によってフレキシブル配線板１０、３０同士が互いに接着され、１枚の多層フレキシブル配線板７０が得られる(図６(ｂ))。
【００６８】
なお、上記実施例では、熱可塑性樹脂フィルム３３を構成する熱硬化性樹脂フィルム３３1と熱可塑性樹脂フィルム３2の材料に、ポリイミド系の樹脂を用いたが、本発明はそれに限定されるものではない。熱可塑性樹脂フィルムの材料としては、加熱されると接着性が発現する性質を有すると共に、その加熱の際に分解しない樹脂を広く用いることができる。また、耐薬品性や難燃性を有していることが望ましい。
【００６９】
上記実施例では、半田被膜に錫、鉛系の合金を用いたが、半田被膜の材料はしれに限定するものではなく、低融点の金属であって、金属被膜との接続性が良好な金属又は合金を広く用いることができる。
【００７０】
融点の高い金属又は合金を用いた場合には、より耐熱性の優れた多層フレキシブル配線板を形成することができる。
【００７１】
【発明の効果】
複数枚のフレキシブル配線板を貼り合わせる際に、銅配線の短絡が生じないので、多層フレキシブル配線板製造の歩留まりが上がり、生産効率が改善される。
【図面の簡単な説明】
【図１】(ａ)〜(ｅ)：本発明に係るフレキシブル配線板の製造工程を説明する図
【図２】(ａ)〜(ｃ)：同フレキシブル配線板の樹脂フィルム上の開口部と金属配線の接続部の位置関係表す平面図
【図３】同フレキシブル配線板と貼り合わせに用いる単層のフレキシブル配線板を説明するための図
【図４】(ａ)〜(ｃ)：本発明を用いて多層フレキシブル配線板を製造する工程を説明するための図
【図５】本発明の他の例のフレキシブル配線板を説明するための図
【図６】(ａ)、(ｂ)：同フレキシブル配線板を用いて多層フレキシブル配線板を製造する工程を説明するための図
【図７】(ａ)、(ｂ)：従来技術での貼り合わせに用いる単層フレキシブル配線板を説明するための図
【図８】(ａ)〜(ｃ)：従来技術での多層フレキシブル配線板の製造工程を説明するための図
【符号の説明】
１１、３１・・・・・・ベースフィルム
１２、３２・・・・・・金属膜
１４・・・・・・金属被膜
１０、３０、５０・・・・・・フレキシブル配線板
１５・・・・・・樹脂フィルム
２１・・・・・・接続部
２３、５３・・・・・・壁面
３３・・・・・・接着性樹脂フィルム
３４・・・・・・バンプ
３５・・・・・・金属突起
３６・・・・・・半田被膜
４０、７０・・・・・・多層フレキシブル配線板
【図１】
0003741593.tif 000003
【図２】
0003741593.tif 000004
【図３】
0003741593.tif 000005
【図４】
0003741593.tif 000006
【図５】
0003741593.tif 000007
【図６】
0003741593.tif 000008
【図７】
0003741593.tif 000009
【図８】
0003741593.tif 000010