JP4350093B2 - フリップチップ実装用基板 - Google Patents
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Description
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フリップチップ実装用基板にＩＣチップをフリップチップ実装する際、半導体実装ペースト中に発生するボイドを低減することができるフリップチップ実装用基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、個人の認証、商品管理、物流管理ために、非接触ＩＣタグや非接触ＩＣカードが用いられている。
この非接触ＩＣタグ、カード用電子回路の製造の一つの方法として、フリップチップ実装方式により、ＩＣチップを電子回路基板に実装することによる方法がある（特許文献１参照）。
【０００３】
このフリップチップ実装方式は、ＩＣチップを電子回路基板に実装する際に、電子回路基板とＩＣチップの間に異方性導電ペーストを入れて、その後ＩＣチップを圧着して、ＩＣチップを電子回路基板に接続する方法であり、実装されたＩＣチップの外周には、押出された異方性導電ペーストが盛り上がりフィレットを形成し、ＩＣチップへの湿気の浸入を防止する利点がある。
【０００４】
しかし、この方式では、異方性導電ペーストの中に、空気などのガスが取り残されたまま異方性導電ペーストが硬化することがあり、これらのボイドが、接触不良や、動作不良、ＩＣチップ割れの原因となるという問題点がある。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−２２３５３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、フリップチップ実装用基板にＩＣチップをフリップチップ実装する際、半導体実装ペースト中に発生するボイドを低減することができるフリップチップ実装用基板を提供することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、実装された半導体チップにより覆われている実装領域内に設けられたパッド間隙の一部にＩＣチップ接続用半導体実装ペーストを均一に押し広げるための幅広部を設け、該幅広部の大きさをＩＣチップの実装面の面積の１０〜８０％にし、実装パッドに半導体実装ペーストを介してＩＣチップを加圧してＩＣチップを実装パッドに接続する際に押出される半導体実装ペーストを誘導するための半導体実装ペースト誘導路を該幅広部に連結して１以上設けることにより、上記課題を解決できることを見い出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明は、基材シートの一方の表面に、回路線及び該回路線の両末端に接続する複数の実装パッドからなる電子回路が設けられ、複数の実装パッドがパッド間隙を隔てて対向しており、実装された半導体チップにより覆われている実装領域内に設けられたパッド間隙の一部にＩＣチップ接続用半導体実装ペーストを均一に押し広げるための幅広部が設けられ、該幅広部の大きさがＩＣチップの実装面の面積の１０〜８０％であり、その実装パッドに半導体実装ペースト誘導路が、該幅広部に連結して１以上設けられていることを特徴とするフリップチップ実装用基板を提供するものである。
【０００９】
また、本発明は、上記フリップチップ実装用基板において、半導体実装ペースト誘導路の幅が５０〜６００μｍであるフリップチップ実装用基板を提供するものである。
また、本発明は、上記フリップチップ実装用基板において、幅広部の大きさがＩＣチップの実装面の面積の１５〜７５％であるフリップチップ実装用基板を提供するものである。
【００１０】
また、本発明は、上記フリップチップ実装用基板において、幅広部の中央部に薄膜層が設けられているフリップチップ実装用基板を提供するものである。
また、本発明は、上記フリップチップ実装用基板において、薄膜層の大きさが、ＩＣチップの実装面の面積の５〜６５％であるフリップチップ実装用基板を提供するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のフリップチップ実装用基板は、フリップチップ実装用基板にＩＣチップをフリップチップ実装する際、半導体実装ペースト中に発生するボイドを低減することができ、接触不良、動作不良や、ＩＣチップ割れを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明のフリップチップ実装用基板を図面に基づいて説明する。第１図には、本発明のフリップチップ実装用基板の一態様の平面図が示され、第２図には、第１図の実装パッドの拡大平面図が示されている。
本発明において、基材シートの一方の表面に、回路線及び該回路線の両末端に接続する複数の実装パッドからなる電子回路が設けられている。第１図には、実装パッドは２つ設けられている。
【００１３】
基材シート１は、好ましくは合成樹脂からなるシートである。合成樹脂のシートとしては、例えば、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチル−１−ペンテン／エチレン／環状オレフィン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体などのポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル系樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素系樹脂、またはこれらのいずれかを含む共重合体、ポリマーブレンド、ポリマーアロイなどを用いることができる。さらに、硝子粉末、酸化チタン粉末、シリカ粉末等の混合物や、紙、硝子織布への含浸物等も用いることができる。特に、ポリエステル系樹脂から成るシートが好ましく用いられる。基材シート１は、一軸延伸または二軸延伸されたものであってもよい。基材シート１は、単層であってもよいし、同種又は異種の２層以上の多層であってもよい。
【００１４】
基材シート１の厚みは、特に制限ないが、通常１０〜２０００μｍであればよく、好ましくは２０〜５００μｍである。
本発明のフリップチップ実装用基板においては、基材シート１の表面に電子回路２が設けられている。
【００１５】
電子回路２は、導電性物質で形成された回路線３で構成されている。導電性物質としては、例えば、金属箔、蒸着膜、スパッタリングによる薄膜等の金属や、金属の粒子をバインダーに分散させた導電性ペースト等が好ましく挙げられる。金属としては金、銀、ニッケル、銅、アルミニウムなどが挙げられる。
金属粒子の平均粒径は、１〜１５μｍが好ましく、２〜１０μｍが特に好ましい。バインダーとしては、紫外線硬化型樹脂、熱硬化型樹脂が挙げられ、例えば、ポリエステル樹脂系、ポリウレタン樹脂系、エポキシ樹脂系、フェノール樹脂系などの紫外線硬化型樹脂、熱硬化型樹脂が挙げられる。
【００１６】
金属粒子の含有量は、２０〜９９質量％が好ましく、５０〜９９質量％がより好ましく、７０〜９９質量％が特に好ましい。
電子回路２の回路線の形状は、例えば、第１図に示された形状のものが挙げられる。第１図には、導電性物質の線から成る回路線３が四角形状の基材シート１の外周から内側に向けて１３重の環状に所定間隔を空けて配置されてアンテナとしての電子回路２を形成している。
【００１７】
電子回路２を構成する回路線３の厚みは、特に制限されないが、金属箔の場合は５〜５０μｍ、蒸着膜やスパッタリングによる金属膜の場合は０．０１〜５μｍ、導電ペーストの場合は５〜１００μｍであることが好ましい。
回路線３の幅は、特に制限ないが、０．０１〜１０ｍｍが好ましく、０．１〜３ｍｍが特に好ましい。
回路線３には、通常その両端には、ＩＣチップと連結させるための２つの実装パッド４が設けられている。実装パッド４は、回路線３の内側に設けてもよいし、回路線３の外側に設けてもよい。
【００１８】
電子回路２の最外輪又は最内輪の回路線３を実装パッド４と連結するためには、電子回路２の最外輪又は最内輪の回路線３は、それらの中間の輪状回路線３と短絡（導通）することなく、ジャンパ配線部６に接続させることにより、回路線３の内側又は外側に引き出し、実装パッド４と連結する。
【００１９】
ジャンパ配線部６とは、最外輪又は最内輪の回路線３と実装パッド４とを連結するために、中間の輪状回路線３に短絡しないように飛び越えて設けられる回路であり、その目的を達成するために、ジャンパ配線部６と中間の回路線３との間には、通常は絶縁層５が設けられている。絶縁層５は、絶縁性物質から構成されており、硬化型絶縁性物質の硬化物で構成されていることが好ましい。硬化型絶縁性物質としては、硬化型絶縁性樹脂が好ましく、光硬化型絶縁性樹脂、熱硬化型絶縁性樹脂などが挙げられる。絶縁性物質の具体例としては、絶縁性インクが好ましく挙げられ、紫外線硬化型絶縁性インク等の光硬化型絶縁性インクなどが特に好ましく挙げられる。
【００２０】
ジャンパ配線部６は、回路線３と同様な導電性物質で構成されているが、導電性ペーストで構成されていることが好ましい。
ジャンパ配線部６の好ましい形成方法は、電子回路２の最外輪及び最内輪の回路線３から、それらの中間の輪状回路線３の部分を横断して、絶縁性樹脂などから成る絶縁性物質をスクリーン印刷等により線状又は平面状に印刷し、乾燥又は硬化させて絶縁層５を形成した後、その絶縁層５の表面に導電性ペーストをスクリーン印刷等により線状に印刷する方法などによりジャンパ配線部６を形成する方法等が挙げられる。導電性ペーストは前記したものが例示される。
【００２１】
なお、ジャンパ配線部６は、基材シート１の表面に回路線３を形成した後に形成してもよいし、予め基材シート１の表面にジャンパ配線部６を形成し、その上に絶縁層５を形成し、そのジャンパ配線部６の位置に実装パッド４と最外輪又は最内輪の回路線３の末端が配置するように回路線３を形成してもよい。
【００２２】
本発明においては、２つの実装パッド４は、パッド間隙７を隔てて対向している。
パッド間隙７の平面形状は、特に制限ないが、直線状、曲線状など種々の形状でよい。曲線状の好ましい形状としては、曲線を構成する円弧の平均半径が１ｍｍ〜１０ｍｍが好ましい。
パッド間隙７の幅は、実装パッド４が導通しないような距離であればよく、通常１００〜１５００μｍであり、２００〜１０００μｍが好ましい。
【００２３】
パッド間隙７の一部には、ＩＣチップ接続用半導体実装ペーストを塗布するための幅広部８を設ける。これにより、ＩＣチップと基材シート１の表面を半導体実装ペーストにより、しっかりと固定することができ、実装パッド４からＩＣチップが外れることを防止できる。
幅広部８の平面形状は、特に制限なく、円形、楕円形、三角形、四角形、六角形、八角形などの多角形などが挙げられるが、円形、楕円形が好ましい。幅広部８の大きさは、ＩＣチップの実装面の面積の１０〜８０％であり、１５〜７５％がより好ましく、２０〜７０％が特に好ましい。
【００２４】
幅広部８の中央部には、薄膜層１０を設けることが好ましい。この対称形状の薄膜層１０を設けることにより、実装パッド４に半導体実装ペーストを介してＩＣチップを加圧してＩＣチップを実装パッド４に接続する際に押出される半導体実装ペーストの拡散を均一に促進することができる。
薄膜層１０の平面形状は、特に制限なく、円形、楕円形、三角形、四角形、六角形、八角形などの多角形などが挙げられるが、円形、楕円形が好ましい。
薄膜層１０の大きさは、ＩＣチップの実装面の面積の５〜６５％が好ましい。
薄膜層１０の厚さは、実装パッド４と同様であることが好ましい。
薄膜層１０は、種々の材質で形成することができるが、実装パッドと同様な材質で形成することが、実装パッドと同時に形成できるので好ましい。
【００２５】
本発明においては、実装パッド４に半導体実装ペーストを介してＩＣチップを加圧してＩＣチップを実装パッド４に接続する際に押出される半導体実装ペーストを誘導するための半導体実装ペースト誘導路９が実装パッド４に１以上設けられている。
半導体実装ペースト誘導路９は、１個設けられてもよいが、２以上を設けることが好ましく、２〜６個がより好ましい。
【００２６】
半導体実装ペースト誘導路９は、押出される半導体実装ペーストを通すことができる溝であればよく、溝の深さは、実装パッド４の厚みと同様であることが好ましい。
半導体実装ペースト誘導路９は、幅広部８に連結している。
半導体実装ペースト誘導路９の幅は、通常５０〜６００μｍであればよく、好ましくは１００〜５００μｍである。
半導体実装ペースト誘導路９の長さは、ＩＣチップを実装したときに、ＩＣチップの外周から５０μｍ以上外側に延びておればよく、通常１００μｍ以上である。半導体実装ペースト誘導路９の長さの上限は、半導体実装ペーストを誘導できる長さであれば、それ以上は必要がない。また、半導体実装ペースト誘導路９は、ＩＣチップ実装時電子回路２の閉回路構成を保っていれば、その先端部をパッド間隙７に接続させてもよい。
【００２７】
さらに、実装パッド４には、ＩＣチップの位置決めに用いる合せマーク１１を設けてもよい。合せマーク１１の数は、１個でもよいが、２個以上が好ましく、２〜３個が特に好ましい。
基材シート１の表面に電子回路２の回路線３、実装パッド４、パッド間隙７、幅広部８、半導体実装ペースト誘導路９及び合せマーク１１を形成するには、例えば、金属箔を接着剤層で基材シート１に貼り合わせ、金属箔をエッチング処理して、電子回路２の回路線３、実装パッド４、パッド間隙７、幅広部８、半導体実装ペースト誘導路９及び合せマーク１１を形成する方法等が挙げられる。エッチング処理は、通常のエッチング処理と同様な処理により行うことができる。また、基材シート１の表面への電子回路２の回路線３及び実装パッド４の形成は、導電性ペーストを、印刷、塗布などの手段により電子回路２の回路線３及び実装パッド４の形状に付着させることによっても行うことができる。
【００２８】
基材シート１と接着剤層との接着力を増すために、基材シート１の表面を表面処理してもよい。表面処理方法としては、例えば、コロナ放電処理、化学処理、樹脂コーティング等が挙げられる。
接着剤層に使用される接着剤としては、熱溶融型接着剤、熱可塑性接着剤、感圧型接着剤、熱硬化型接着剤など種々の接着剤が挙げられる。接着剤の種類としては、例えば、天然ゴム系接着剤、合成ゴム系接着剤、アクリル樹脂系接着剤、ポリエステル樹脂系接着剤、ポリビニルエーテル樹脂系接着剤、ウレタン樹脂系接着剤、シリコーン樹脂系接着剤などが挙げられる。
【００２９】
アクリル樹脂系接着剤の具体例としては、アクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸−２−エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、アクリロニトリルなどの単独重合体もしくは共重合体などが挙げられる。ポリエステル樹脂系接着剤は、熱可塑性ポリエステル樹脂接着剤、熱硬化性ポリエステル樹脂接着剤などが挙げられる。ポリビニルエーテル樹脂系接着剤の具体例としては、ポリビニルエーテル、ポリビニルイソブチルエーテルなどが挙げられる。シリコーン樹脂系接着剤の具体例としては、ジメチルポリシロキサンなどが挙げられる。これらの接着剤は、１種単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。
これらの接着剤のうち、ポリエステル樹脂系接着剤が好ましい。
【００３０】
また、上記接着剤層には、必要に応じて接着付与剤、可塑剤、軟化剤、老化防止剤、填料、染料又は顔料などの着色剤などを配合することができる。
接着剤層の厚みは、特に制限ないが、通常１〜１００μｍであればよく、好ましくは３〜５０μｍである。
基材シート上に接着剤層を設ける方法としては、特に制限はなく、種々の方法を用いることができ、例えば、エアーナイフコーター、ブレードコーター、バーコーター、グラビアコーター、ロールコーター、カーテンコーター、ダイコーター、ナイフコーター、スクリーンコーター、マイヤバーコーター、キスコーターなどにより塗布、乾燥する方法が挙げられる。
【００３１】
フリップチップ実装用基板の２つの実装パッド４へのＩＣチップの実装は、半導体実装ペーストを、フリップチップ実装用基板の幅広部８に塗布し、ＩＣチップ電極部に金線を用いてワイヤバンプを設け、必要に応じて合せマーク１１でＩＣチップの位置決めをし、ＩＣチップを熱圧着する方法が挙げられる。ＩＣチップの実装位置１２を、第２図に示している。
熱圧着の条件としては、通常１００〜３００℃、１００〜４００ｇｆ、１秒〜１分が挙げられる。
なお、ＩＣチップの厚みは、用途に応じて適宜選定すればよいが、通常５０〜４００μｍのものが用いられる。
半導体実装ペーストには、異方性導電ペースト、非導電ペーストを使用することができる。
【実施例】
【００３２】
次に、本発明を実施例により具体的に説明する。ただし、本発明は、これらの例によって、何ら限定されるものではない。
【００３３】
（実施例１）
基材シート１としての、ポリエチレンテレフタレートフィルム（横４００ｍｍ、縦４００ｍｍ、厚さ５０μｍ）の片側の表面に、ポリエステル系の熱可塑性接着剤（東洋紡績（株）製、商品名「バイロン３０ＳＳ」）をグラビアコーターで乾燥して厚さ５μｍになるように塗布して接着剤層を積層した。さらに、この接着剤層の表面に３５μｍ厚の電解銅箔を１００℃のヒートシールロールにて加熱圧着した。次に、前記電解銅箔の表面に、第１図のように、最外輪の長さが縦１６ｍｍ、横４７ｍｍの１３重の渦巻き四角形状回路線３（アンテナ）状及び２つの実装パッド４状が形成されるように、スクリーン印刷法により、エッチングレジストインクを印刷（線幅：０．２ｍｍ）した。これを塩化第二鉄溶液にてエッチング処理を行い、円形状回路線３、２つの実装パッド４以外の部分を除去した。この後、アルカリ水溶液にてエッチングレジストインクを除去し、第１図と同じ電子回路２（回路線の線幅：０．２ｍｍ）、実装パッド４（厚さ３５μｍ）、パッド間隙７（幅２００μｍ）、幅広部８（大きさＩＣチップの実装面の面積の３７％（直径１ｍｍの略円形））、半導体実装ペースト誘導路９（深さ３５μｍ、幅２００μｍ、ＩＣチップの外周より直線距離で２００μｍ外側に延出）及び合せマーク１１を形成した。
【００３４】
次に、電子回路（アンテナ）３の最内輪の回路線３と実装パッド４を導通させるために、それらの間を紫外線硬化型インクをスクリーン印刷法により第１図に示すように略四角形平面状に印刷後、紫外線を照射して硬化させ、その紫外線硬化型インクの硬化物から成る絶縁層５（長さ約７ｍｍ、幅５ｍｍ、厚み２０μｍ）を形成し、その絶縁層５の表面に銀ペースト（銀粒子の平均粒径：５μｍ、銀粒子の含有量：６５質量％、バインダー：熱硬化型ポリエステル樹脂）をスクリーン印刷法により幅広線状に印刷し、１１０℃で乾燥させ、ジャンパ配線部６（長さ１０ｍｍ、幅１ｍｍ、厚み２３μｍ）を形成し、複数のフリップチップ実装用基板を得た。
【００３５】
次いで、フリップチップ実装機（九州松下（株）製、商品名「ＦＢ３０Ｔ−Ｍ」）を用いて、半導体実装ペースト（京セラケミカル社製、商品名「ＴＡＰ０４０２Ｅ」）を、フリップチップ実装用基板の幅広部８に塗布し、ＩＣチップ（フィリップス社製、商品名「Ｉ・ＣＯＤＥ」、縦１．４５ｍｍ、横１．４５ｍｍ、厚さ１５０μｍ）電極部に金線を用いてワイヤバンプを設け、このＩＣチップを２２０℃、２００ｇｆ、７秒の条件にて熱圧着して、実装パッド４に、フリップチップ実装して連結し、ＩＣチップの外周にフィレットが形成されたＩＣチップ実装済み基板を２０枚作成した。フィレットは、ＩＣチップの外周に均一に形成されており、基材シート１の裏側からボイドを観察したところ、ボイドはなかった。
【００３６】
上記ＩＣチップ実装済み基板２０枚を、電子回路評価キット（フィリップス社製、商品名「Ｉ・ＣＯＤＥ評価キットＳＬＥＶ４００」）により、電子回路としての動作を確認した後、環境確認試験器（エスペック（株）社製、商品名「ＳＨ−２４１型小型環境試験器」）に、６０℃、９０％ＲＨの加熱加湿条件で１０００時間入れた。加熱加湿後の電子回路を室温で２４時間放置した後、再度電子回路としての動作を確認したところ、ＩＣチップ実装済み基板２０枚中、動作不良となった電子回路は、皆無であった。
【００３７】
（実施例２）
第３図に示す幅広部８に、電解銅箔の薄膜層１０（直径０．７ｍｍの円形、ＩＣチップの実装面の面積の１８％）をエッチングにより設けた以外は、実施例１と同様にして、フリップチップ実装用基板を作成した。
次に、実施例１と同様にして、ＩＣチップ実装済み基板を２０枚作成した。ＩＣチップの周辺での半導体実装ペーストのはみ出し方が、実施例１よりも、均一であった。
さらに、実施例１と同様にして、ＩＣチップ実装済み基板２０枚の電子回路評価を行った。フィレットは、ＩＣチップの外周に均一に形成されており、基材シート１の裏側からボイドを観察したところ、ボイドはなかった。また、電子回路の評価結果は、ＩＣチップ実装済み基板２０枚中、動作不良となった電子回路は、皆無であった。
【００３８】
（比較例１）
実施例１と同様にして、第４図に示す半導体実装ペースト誘導路９を持たない実装パッド４を用いた回路を有するフリップチップ実装用基板を作成した。
次に、実施例１と同様にして、ＩＣチップ実装済み基板を作成した。
さらに、実施例１と同様にして、ＩＣチップ実装済み基板２０枚の電子回路評価を行った。基材シート１の裏側からボイドを観察したところ、ボイドが見られた。評価結果は、ＩＣチップ実装済み基板２０枚中、動作不良となった電子回路は、１０個であった。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】 図１は、本発明のフリップチップ実装用基板の一例を示す平面図である。
【図２】 図２は、本発明のフリップチップ実装用基板の一例の実装パッドの部分拡大平面図である。
【図３】図３は、本発明のフリップチップ実装用基板の他の一例の実装パッドの部分拡大平面図である。
【図４】図４は、従来のフリップチップ実装用基板の一例の平面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１ 基材シート
２ 電子回路
３ 回路線
４ 実装パッド
５ 絶縁層
６ ジャンパ配線部
７ パッド間隙
８ 幅広部
９ 半導体実装ペースト誘導路
１０ 薄膜層
１１ 合せマーク
１２ ＩＣチップの実装位置
【０００１】
本発明は、フリップチップ実装用基板にＩＣチップをフリップチップ実装する際、半導体実装ペースト中に発生するボイドを低減することができるフリップチップ実装用基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、個人の認証、商品管理、物流管理ために、非接触ＩＣタグや非接触ＩＣカードが用いられている。
この非接触ＩＣタグ、カード用電子回路の製造の一つの方法として、フリップチップ実装方式により、ＩＣチップを電子回路基板に実装することによる方法がある（特許文献１参照）。
【０００３】
このフリップチップ実装方式は、ＩＣチップを電子回路基板に実装する際に、電子回路基板とＩＣチップの間に異方性導電ペーストを入れて、その後ＩＣチップを圧着して、ＩＣチップを電子回路基板に接続する方法であり、実装されたＩＣチップの外周には、押出された異方性導電ペーストが盛り上がりフィレットを形成し、ＩＣチップへの湿気の浸入を防止する利点がある。
【０００４】
しかし、この方式では、異方性導電ペーストの中に、空気などのガスが取り残されたまま異方性導電ペーストが硬化することがあり、これらのボイドが、接触不良や、動作不良、ＩＣチップ割れの原因となるという問題点がある。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−２２３５３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、フリップチップ実装用基板にＩＣチップをフリップチップ実装する際、半導体実装ペースト中に発生するボイドを低減することができるフリップチップ実装用基板を提供することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、実装された半導体チップにより覆われている実装領域内に設けられたパッド間隙の一部にＩＣチップ接続用半導体実装ペーストを均一に押し広げるための幅広部を設け、該幅広部の大きさをＩＣチップの実装面の面積の１０〜８０％にし、実装パッドに半導体実装ペーストを介してＩＣチップを加圧してＩＣチップを実装パッドに接続する際に押出される半導体実装ペーストを誘導するための半導体実装ペースト誘導路を該幅広部に連結して１以上設けることにより、上記課題を解決できることを見い出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明は、基材シートの一方の表面に、回路線及び該回路線の両末端に接続する複数の実装パッドからなる電子回路が設けられ、複数の実装パッドがパッド間隙を隔てて対向しており、実装された半導体チップにより覆われている実装領域内に設けられたパッド間隙の一部にＩＣチップ接続用半導体実装ペーストを均一に押し広げるための幅広部が設けられ、該幅広部の大きさがＩＣチップの実装面の面積の１０〜８０％であり、その実装パッドに半導体実装ペースト誘導路が、該幅広部に連結して１以上設けられていることを特徴とするフリップチップ実装用基板を提供するものである。
【０００９】
また、本発明は、上記フリップチップ実装用基板において、半導体実装ペースト誘導路の幅が５０〜６００μｍであるフリップチップ実装用基板を提供するものである。
また、本発明は、上記フリップチップ実装用基板において、幅広部の大きさがＩＣチップの実装面の面積の１５〜７５％であるフリップチップ実装用基板を提供するものである。
【００１０】
また、本発明は、上記フリップチップ実装用基板において、幅広部の中央部に薄膜層が設けられているフリップチップ実装用基板を提供するものである。
また、本発明は、上記フリップチップ実装用基板において、薄膜層の大きさが、ＩＣチップの実装面の面積の５〜６５％であるフリップチップ実装用基板を提供するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のフリップチップ実装用基板は、フリップチップ実装用基板にＩＣチップをフリップチップ実装する際、半導体実装ペースト中に発生するボイドを低減することができ、接触不良、動作不良や、ＩＣチップ割れを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明のフリップチップ実装用基板を図面に基づいて説明する。第１図には、本発明のフリップチップ実装用基板の一態様の平面図が示され、第２図には、第１図の実装パッドの拡大平面図が示されている。
本発明において、基材シートの一方の表面に、回路線及び該回路線の両末端に接続する複数の実装パッドからなる電子回路が設けられている。第１図には、実装パッドは２つ設けられている。
【００１３】
基材シート１は、好ましくは合成樹脂からなるシートである。合成樹脂のシートとしては、例えば、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチル−１−ペンテン／エチレン／環状オレフィン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体などのポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル系樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素系樹脂、またはこれらのいずれかを含む共重合体、ポリマーブレンド、ポリマーアロイなどを用いることができる。さらに、硝子粉末、酸化チタン粉末、シリカ粉末等の混合物や、紙、硝子織布への含浸物等も用いることができる。特に、ポリエステル系樹脂から成るシートが好ましく用いられる。基材シート１は、一軸延伸または二軸延伸されたものであってもよい。基材シート１は、単層であってもよいし、同種又は異種の２層以上の多層であってもよい。
【００１４】
基材シート１の厚みは、特に制限ないが、通常１０〜２０００μｍであればよく、好ましくは２０〜５００μｍである。
本発明のフリップチップ実装用基板においては、基材シート１の表面に電子回路２が設けられている。
【００１５】
電子回路２は、導電性物質で形成された回路線３で構成されている。導電性物質としては、例えば、金属箔、蒸着膜、スパッタリングによる薄膜等の金属や、金属の粒子をバインダーに分散させた導電性ペースト等が好ましく挙げられる。金属としては金、銀、ニッケル、銅、アルミニウムなどが挙げられる。
金属粒子の平均粒径は、１〜１５μｍが好ましく、２〜１０μｍが特に好ましい。バインダーとしては、紫外線硬化型樹脂、熱硬化型樹脂が挙げられ、例えば、ポリエステル樹脂系、ポリウレタン樹脂系、エポキシ樹脂系、フェノール樹脂系などの紫外線硬化型樹脂、熱硬化型樹脂が挙げられる。
【００１６】
金属粒子の含有量は、２０〜９９質量％が好ましく、５０〜９９質量％がより好ましく、７０〜９９質量％が特に好ましい。
電子回路２の回路線の形状は、例えば、第１図に示された形状のものが挙げられる。第１図には、導電性物質の線から成る回路線３が四角形状の基材シート１の外周から内側に向けて１３重の環状に所定間隔を空けて配置されてアンテナとしての電子回路２を形成している。
【００１７】
電子回路２を構成する回路線３の厚みは、特に制限されないが、金属箔の場合は５〜５０μｍ、蒸着膜やスパッタリングによる金属膜の場合は０．０１〜５μｍ、導電ペーストの場合は５〜１００μｍであることが好ましい。
回路線３の幅は、特に制限ないが、０．０１〜１０ｍｍが好ましく、０．１〜３ｍｍが特に好ましい。
回路線３には、通常その両端には、ＩＣチップと連結させるための２つの実装パッド４が設けられている。実装パッド４は、回路線３の内側に設けてもよいし、回路線３の外側に設けてもよい。
【００１８】
電子回路２の最外輪又は最内輪の回路線３を実装パッド４と連結するためには、電子回路２の最外輪又は最内輪の回路線３は、それらの中間の輪状回路線３と短絡（導通）することなく、ジャンパ配線部６に接続させることにより、回路線３の内側又は外側に引き出し、実装パッド４と連結する。
【００１９】
ジャンパ配線部６とは、最外輪又は最内輪の回路線３と実装パッド４とを連結するために、中間の輪状回路線３に短絡しないように飛び越えて設けられる回路であり、その目的を達成するために、ジャンパ配線部６と中間の回路線３との間には、通常は絶縁層５が設けられている。絶縁層５は、絶縁性物質から構成されており、硬化型絶縁性物質の硬化物で構成されていることが好ましい。硬化型絶縁性物質としては、硬化型絶縁性樹脂が好ましく、光硬化型絶縁性樹脂、熱硬化型絶縁性樹脂などが挙げられる。絶縁性物質の具体例としては、絶縁性インクが好ましく挙げられ、紫外線硬化型絶縁性インク等の光硬化型絶縁性インクなどが特に好ましく挙げられる。
【００２０】
ジャンパ配線部６は、回路線３と同様な導電性物質で構成されているが、導電性ペーストで構成されていることが好ましい。
ジャンパ配線部６の好ましい形成方法は、電子回路２の最外輪及び最内輪の回路線３から、それらの中間の輪状回路線３の部分を横断して、絶縁性樹脂などから成る絶縁性物質をスクリーン印刷等により線状又は平面状に印刷し、乾燥又は硬化させて絶縁層５を形成した後、その絶縁層５の表面に導電性ペーストをスクリーン印刷等により線状に印刷する方法などによりジャンパ配線部６を形成する方法等が挙げられる。導電性ペーストは前記したものが例示される。
【００２１】
なお、ジャンパ配線部６は、基材シート１の表面に回路線３を形成した後に形成してもよいし、予め基材シート１の表面にジャンパ配線部６を形成し、その上に絶縁層５を形成し、そのジャンパ配線部６の位置に実装パッド４と最外輪又は最内輪の回路線３の末端が配置するように回路線３を形成してもよい。
【００２２】
本発明においては、２つの実装パッド４は、パッド間隙７を隔てて対向している。
パッド間隙７の平面形状は、特に制限ないが、直線状、曲線状など種々の形状でよい。曲線状の好ましい形状としては、曲線を構成する円弧の平均半径が１ｍｍ〜１０ｍｍが好ましい。
パッド間隙７の幅は、実装パッド４が導通しないような距離であればよく、通常１００〜１５００μｍであり、２００〜１０００μｍが好ましい。
【００２３】
パッド間隙７の一部には、ＩＣチップ接続用半導体実装ペーストを塗布するための幅広部８を設ける。これにより、ＩＣチップと基材シート１の表面を半導体実装ペーストにより、しっかりと固定することができ、実装パッド４からＩＣチップが外れることを防止できる。
幅広部８の平面形状は、特に制限なく、円形、楕円形、三角形、四角形、六角形、八角形などの多角形などが挙げられるが、円形、楕円形が好ましい。幅広部８の大きさは、ＩＣチップの実装面の面積の１０〜８０％であり、１５〜７５％がより好ましく、２０〜７０％が特に好ましい。
【００２４】
幅広部８の中央部には、薄膜層１０を設けることが好ましい。この対称形状の薄膜層１０を設けることにより、実装パッド４に半導体実装ペーストを介してＩＣチップを加圧してＩＣチップを実装パッド４に接続する際に押出される半導体実装ペーストの拡散を均一に促進することができる。
薄膜層１０の平面形状は、特に制限なく、円形、楕円形、三角形、四角形、六角形、八角形などの多角形などが挙げられるが、円形、楕円形が好ましい。
薄膜層１０の大きさは、ＩＣチップの実装面の面積の５〜６５％が好ましい。
薄膜層１０の厚さは、実装パッド４と同様であることが好ましい。
薄膜層１０は、種々の材質で形成することができるが、実装パッドと同様な材質で形成することが、実装パッドと同時に形成できるので好ましい。
【００２５】
本発明においては、実装パッド４に半導体実装ペーストを介してＩＣチップを加圧してＩＣチップを実装パッド４に接続する際に押出される半導体実装ペーストを誘導するための半導体実装ペースト誘導路９が実装パッド４に１以上設けられている。
半導体実装ペースト誘導路９は、１個設けられてもよいが、２以上を設けることが好ましく、２〜６個がより好ましい。
【００２６】
半導体実装ペースト誘導路９は、押出される半導体実装ペーストを通すことができる溝であればよく、溝の深さは、実装パッド４の厚みと同様であることが好ましい。
半導体実装ペースト誘導路９は、幅広部８に連結している。
半導体実装ペースト誘導路９の幅は、通常５０〜６００μｍであればよく、好ましくは１００〜５００μｍである。
半導体実装ペースト誘導路９の長さは、ＩＣチップを実装したときに、ＩＣチップの外周から５０μｍ以上外側に延びておればよく、通常１００μｍ以上である。半導体実装ペースト誘導路９の長さの上限は、半導体実装ペーストを誘導できる長さであれば、それ以上は必要がない。また、半導体実装ペースト誘導路９は、ＩＣチップ実装時電子回路２の閉回路構成を保っていれば、その先端部をパッド間隙７に接続させてもよい。
【００２７】
さらに、実装パッド４には、ＩＣチップの位置決めに用いる合せマーク１１を設けてもよい。合せマーク１１の数は、１個でもよいが、２個以上が好ましく、２〜３個が特に好ましい。
基材シート１の表面に電子回路２の回路線３、実装パッド４、パッド間隙７、幅広部８、半導体実装ペースト誘導路９及び合せマーク１１を形成するには、例えば、金属箔を接着剤層で基材シート１に貼り合わせ、金属箔をエッチング処理して、電子回路２の回路線３、実装パッド４、パッド間隙７、幅広部８、半導体実装ペースト誘導路９及び合せマーク１１を形成する方法等が挙げられる。エッチング処理は、通常のエッチング処理と同様な処理により行うことができる。また、基材シート１の表面への電子回路２の回路線３及び実装パッド４の形成は、導電性ペーストを、印刷、塗布などの手段により電子回路２の回路線３及び実装パッド４の形状に付着させることによっても行うことができる。
【００２８】
基材シート１と接着剤層との接着力を増すために、基材シート１の表面を表面処理してもよい。表面処理方法としては、例えば、コロナ放電処理、化学処理、樹脂コーティング等が挙げられる。
接着剤層に使用される接着剤としては、熱溶融型接着剤、熱可塑性接着剤、感圧型接着剤、熱硬化型接着剤など種々の接着剤が挙げられる。接着剤の種類としては、例えば、天然ゴム系接着剤、合成ゴム系接着剤、アクリル樹脂系接着剤、ポリエステル樹脂系接着剤、ポリビニルエーテル樹脂系接着剤、ウレタン樹脂系接着剤、シリコーン樹脂系接着剤などが挙げられる。
【００２９】
アクリル樹脂系接着剤の具体例としては、アクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸−２−エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、アクリロニトリルなどの単独重合体もしくは共重合体などが挙げられる。ポリエステル樹脂系接着剤は、熱可塑性ポリエステル樹脂接着剤、熱硬化性ポリエステル樹脂接着剤などが挙げられる。ポリビニルエーテル樹脂系接着剤の具体例としては、ポリビニルエーテル、ポリビニルイソブチルエーテルなどが挙げられる。シリコーン樹脂系接着剤の具体例としては、ジメチルポリシロキサンなどが挙げられる。これらの接着剤は、１種単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。
これらの接着剤のうち、ポリエステル樹脂系接着剤が好ましい。
【００３０】
また、上記接着剤層には、必要に応じて接着付与剤、可塑剤、軟化剤、老化防止剤、填料、染料又は顔料などの着色剤などを配合することができる。
接着剤層の厚みは、特に制限ないが、通常１〜１００μｍであればよく、好ましくは３〜５０μｍである。
基材シート上に接着剤層を設ける方法としては、特に制限はなく、種々の方法を用いることができ、例えば、エアーナイフコーター、ブレードコーター、バーコーター、グラビアコーター、ロールコーター、カーテンコーター、ダイコーター、ナイフコーター、スクリーンコーター、マイヤバーコーター、キスコーターなどにより塗布、乾燥する方法が挙げられる。
【００３１】
フリップチップ実装用基板の２つの実装パッド４へのＩＣチップの実装は、半導体実装ペーストを、フリップチップ実装用基板の幅広部８に塗布し、ＩＣチップ電極部に金線を用いてワイヤバンプを設け、必要に応じて合せマーク１１でＩＣチップの位置決めをし、ＩＣチップを熱圧着する方法が挙げられる。ＩＣチップの実装位置１２を、第２図に示している。
熱圧着の条件としては、通常１００〜３００℃、１００〜４００ｇｆ、１秒〜１分が挙げられる。
なお、ＩＣチップの厚みは、用途に応じて適宜選定すればよいが、通常５０〜４００μｍのものが用いられる。
半導体実装ペーストには、異方性導電ペースト、非導電ペーストを使用することができる。
【実施例】
【００３２】
次に、本発明を実施例により具体的に説明する。ただし、本発明は、これらの例によって、何ら限定されるものではない。
【００３３】
（実施例１）
基材シート１としての、ポリエチレンテレフタレートフィルム（横４００ｍｍ、縦４００ｍｍ、厚さ５０μｍ）の片側の表面に、ポリエステル系の熱可塑性接着剤（東洋紡績（株）製、商品名「バイロン３０ＳＳ」）をグラビアコーターで乾燥して厚さ５μｍになるように塗布して接着剤層を積層した。さらに、この接着剤層の表面に３５μｍ厚の電解銅箔を１００℃のヒートシールロールにて加熱圧着した。次に、前記電解銅箔の表面に、第１図のように、最外輪の長さが縦１６ｍｍ、横４７ｍｍの１３重の渦巻き四角形状回路線３（アンテナ）状及び２つの実装パッド４状が形成されるように、スクリーン印刷法により、エッチングレジストインクを印刷（線幅：０．２ｍｍ）した。これを塩化第二鉄溶液にてエッチング処理を行い、円形状回路線３、２つの実装パッド４以外の部分を除去した。この後、アルカリ水溶液にてエッチングレジストインクを除去し、第１図と同じ電子回路２（回路線の線幅：０．２ｍｍ）、実装パッド４（厚さ３５μｍ）、パッド間隙７（幅２００μｍ）、幅広部８（大きさＩＣチップの実装面の面積の３７％（直径１ｍｍの略円形））、半導体実装ペースト誘導路９（深さ３５μｍ、幅２００μｍ、ＩＣチップの外周より直線距離で２００μｍ外側に延出）及び合せマーク１１を形成した。
【００３４】
次に、電子回路（アンテナ）３の最内輪の回路線３と実装パッド４を導通させるために、それらの間を紫外線硬化型インクをスクリーン印刷法により第１図に示すように略四角形平面状に印刷後、紫外線を照射して硬化させ、その紫外線硬化型インクの硬化物から成る絶縁層５（長さ約７ｍｍ、幅５ｍｍ、厚み２０μｍ）を形成し、その絶縁層５の表面に銀ペースト（銀粒子の平均粒径：５μｍ、銀粒子の含有量：６５質量％、バインダー：熱硬化型ポリエステル樹脂）をスクリーン印刷法により幅広線状に印刷し、１１０℃で乾燥させ、ジャンパ配線部６（長さ１０ｍｍ、幅１ｍｍ、厚み２３μｍ）を形成し、複数のフリップチップ実装用基板を得た。
【００３５】
次いで、フリップチップ実装機（九州松下（株）製、商品名「ＦＢ３０Ｔ−Ｍ」）を用いて、半導体実装ペースト（京セラケミカル社製、商品名「ＴＡＰ０４０２Ｅ」）を、フリップチップ実装用基板の幅広部８に塗布し、ＩＣチップ（フィリップス社製、商品名「Ｉ・ＣＯＤＥ」、縦１．４５ｍｍ、横１．４５ｍｍ、厚さ１５０μｍ）電極部に金線を用いてワイヤバンプを設け、このＩＣチップを２２０℃、２００ｇｆ、７秒の条件にて熱圧着して、実装パッド４に、フリップチップ実装して連結し、ＩＣチップの外周にフィレットが形成されたＩＣチップ実装済み基板を２０枚作成した。フィレットは、ＩＣチップの外周に均一に形成されており、基材シート１の裏側からボイドを観察したところ、ボイドはなかった。
【００３６】
上記ＩＣチップ実装済み基板２０枚を、電子回路評価キット（フィリップス社製、商品名「Ｉ・ＣＯＤＥ評価キットＳＬＥＶ４００」）により、電子回路としての動作を確認した後、環境確認試験器（エスペック（株）社製、商品名「ＳＨ−２４１型小型環境試験器」）に、６０℃、９０％ＲＨの加熱加湿条件で１０００時間入れた。加熱加湿後の電子回路を室温で２４時間放置した後、再度電子回路としての動作を確認したところ、ＩＣチップ実装済み基板２０枚中、動作不良となった電子回路は、皆無であった。
【００３７】
（実施例２）
第３図に示す幅広部８に、電解銅箔の薄膜層１０（直径０．７ｍｍの円形、ＩＣチップの実装面の面積の１８％）をエッチングにより設けた以外は、実施例１と同様にして、フリップチップ実装用基板を作成した。
次に、実施例１と同様にして、ＩＣチップ実装済み基板を２０枚作成した。ＩＣチップの周辺での半導体実装ペーストのはみ出し方が、実施例１よりも、均一であった。
さらに、実施例１と同様にして、ＩＣチップ実装済み基板２０枚の電子回路評価を行った。フィレットは、ＩＣチップの外周に均一に形成されており、基材シート１の裏側からボイドを観察したところ、ボイドはなかった。また、電子回路の評価結果は、ＩＣチップ実装済み基板２０枚中、動作不良となった電子回路は、皆無であった。
【００３８】
（比較例１）
実施例１と同様にして、第４図に示す半導体実装ペースト誘導路９を持たない実装パッド４を用いた回路を有するフリップチップ実装用基板を作成した。
次に、実施例１と同様にして、ＩＣチップ実装済み基板を作成した。
さらに、実施例１と同様にして、ＩＣチップ実装済み基板２０枚の電子回路評価を行った。基材シート１の裏側からボイドを観察したところ、ボイドが見られた。評価結果は、ＩＣチップ実装済み基板２０枚中、動作不良となった電子回路は、１０個であった。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】 図１は、本発明のフリップチップ実装用基板の一例を示す平面図である。
【図２】 図２は、本発明のフリップチップ実装用基板の一例の実装パッドの部分拡大平面図である。
【図３】図３は、本発明のフリップチップ実装用基板の他の一例の実装パッドの部分拡大平面図である。
【図４】図４は、従来のフリップチップ実装用基板の一例の平面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１ 基材シート
２ 電子回路
３ 回路線
４ 実装パッド
５ 絶縁層
６ ジャンパ配線部
７ パッド間隙
８ 幅広部
９ 半導体実装ペースト誘導路
１０ 薄膜層
１１ 合せマーク
１２ ＩＣチップの実装位置
Claims (5)
- 基材シートの一方の表面に、回路線及び該回路線の両末端に接続する複数の実装パッドからなる電子回路が設けられ、複数の実装パッドがパッド間隙を隔てて対向しており、実装された半導体チップにより覆われている実装領域内に設けられたパッド間隙の一部にＩＣチップ接続用半導体実装ペーストを均一に押し広げるための幅広部が設けられ、該幅広部の大きさがＩＣチップの実装面の面積の１０〜８０％であり、その実装パッドに半導体実装ペースト誘導路が、該幅広部に連結して１以上設けられていることを特徴とするフリップチップ実装用基板。
- 半導体実装ペースト誘導路の幅が５０〜６００μｍである請求項１に記載のフリップチップ実装用基板。
- 幅広部の大きさがＩＣチップの実装面の面積の１５〜７５％である請求項１又は２に記載のフリップチップ実装用基板。
- 幅広部の中央部に薄膜層が設けられている請求項１〜３のいずれかに記載のフリップチップ実装用基板。
- 薄膜層の大きさが、ＩＣチップの実装面の面積の５〜６５％である請求項４に記載のフリップチップ実装用基板。
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