JPH0143474B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はAl板等の金属板を配線パターンの支
持基板としかつこの支持基板上に半導体素子、コ
ンデンサ、抵抗等の各種電子回路部品を搭載した
配線基板に関するもので、特に配線導体が施こさ
れた金属板を曲折して利用するものである。 従来から電子機器の配線基板としては、ガラ
ス、セラミツク、ガラスエポキシなどリジツドな
絶縁板が一般に用いられている。これ等の基板材
料は材料強度、折曲げあるいは絞り加工性等を考
慮して通常平坦な板状のものが利用され、電子機
器内の配線基板収納空間等のスペースフアクター
の都合から１枚の平坦な基板として用いることが
できない場合には、別途に設けられた平坦な基板
との間にケーブルや、コネクタ等を用いて互いに
垂直に連結する等の分割接続構造が採られてい
る。このように従来の配線基板は変形加工が困難
であるという点から、平坦なプリント基板を複数
個つなぎ合せて所望形状に組み立てねばならず、
部品点数が多くなるばかりでなく、電子機器の小
型化、軽量化及び薄型化が要求されているにもか
かわらずこれらに充分対拠することができないと
いう問題があつた。上記問題点に対してAl等の
金属板を配線基板に利用してこの上に介層された
絶縁層上に銅箔のパターンを配線パターンとして
形成した配線基板が提晶されている（実公昭46−
21904号）。しかしながら、この場合には多層化が
不可能であること及び銅箔が厚くなるため微細配
線の形成が困難であること等の理由により小型
化、高密度化には限界が生じる。 本発明は上述の問題点に鑑みてなされたもの
で、金属板、有機フイルム絶縁層及び再結晶温度
が低くポリイミド絶縁層と密着力が強く展延性の
大なるAlのイオン工学的堆積膜からなる薄膜配
線と少なくとも表面が半田付け可能なNi又はCu
で形成された薄膜配線の組み合わせより成る高密
度配線の形成された平坦な基板に機械加工を施
し、任意の折曲加工等の変形を行なつて金属板、
絶縁層及びAl薄膜配線の三層構造を曲折し、こ
れによつてNi又はCuの薄膜配線に半田付によつ
て電気的に接続されたデバイスの通電回路を上記
曲折された三層構造を境界とする金属板の両主面
領域にわたつてAl薄膜配線のパターンで展開し、
微細配線の高密度実装を容易にした新規有用な薄
膜配線基板を提供することを目的とするものであ
る。 本発明に係る配線基板の製造方法の１例を第１
図ａ〜ｇとともに説明する。 まず第１図ａに示す如く、洗浄されたAl、Cu
等の金属板１にポリイミドワニス、ポリアミドワ
ニス等の第１有機絶縁物２をロールコーター法等
で塗布し、加温｛たとえば150℃（30分）＋250℃
（30分）｝することにより溶剤成分を蒸発させる。
この場合、前述のワニスの代りに半硬化状態の有
機物シートでもよく、又、接着剤を塗布してポリ
イミドフイルム等を加温及び加圧することにより
貼りつけても良い。すなわち、可撓性を有する絶
縁層であればいずれを用いることもできる。上記
有機絶縁層２がもつ可撓性は、ベースとなつてい
る金属板１の靭性とともに配線基板を上記各実施
例の如く折り曲げる際に有効に作用し、たとえ折
り曲げても破損することはなく、ピンホール等の
心配がないため極めて安定した高絶縁性を得るこ
とができる。 次に上記有機絶縁層２上にイオン工学的手法
（蒸着、スパツタリング、イオンクラスター）に
よりデポジシヨンを行ない、続いて不要部分をエ
ツチング除去してAl等の薄膜からなる下部配線
導体３を第１図ｂの如く所望パターンに形成す
る。この場合、必要に応じ、他の金属膜を重畳さ
せた多重薄膜配線としても良いが後の曲げ加工等
を行なう際に、伸び及び下地との密着性が良好な
Al等の薄膜のみが加工を必要とする部分に残る
様にする。 上記下部配線３が所望パターンに形成された
後、下部配線導体３上面に接着性を有する第２有
機絶縁物層４（たとえば接着剤を塗布したポリイ
ミドフイルム、ポリイミドワニス、ポリアミドイ
ミドワニス）を第１図ｃの如く配する。ここで、
第２有機絶縁物層４は加圧及び加温（例えば250
℃程度）によつて第１有機絶縁物層２及び下部配
線３と接着可能であり、かつスルーホールのエツ
チング加工が可能な可撓性を有する高絶縁材料で
あることが必要である。この条件を満たす材料と
して本実施例では、接着剤付ポリイミドフイルム
を選定したがこれ以外に接着力を有する半硬化状
態のポリアミドイミドフイルム、ポリアミツクア
シツドフイルム等でも、FEP等の熱可塑性のフ
イルム等でもよい。又、印刷法、ロールコータ法
等の手法を用いて基板上に塗布できるポリイミド
ワニス、ポリアミドイミドワニス等の各種液状、
ペースト状のレンジを用いても良い。 次に第１図ｄに示す如く第２有機絶縁物層４上
に有機と無機物質から成るレジストを印刷し、そ
の後これをマスクとしてO₂プラズマエツチング
にてスルーホール孔５及び必要な端子部６を形成
する。該工程で有機と無機の混合レジストをマス
クとして用いることは、第２有機絶縁物層４のプ
ラズマエツチング時にレジスト中の有機物質も同
時にエツチングされることによりスルホール孔５
においてなだらかな傾斜を得ることができ、後に
安定で良好なスルホールコンタクトが得られるた
めである。プラズマエツチングを用いずにヒドラ
ジン、NaOH等の湿式エツチングを行なつても
良いが、この場合には下部配線導体３がこれらに
おかされないことや又、第２有機絶縁物層４がこ
れらによりエツチングされる材料であることなど
の制約を受けることになる。しかし、プラズマエ
ツチングの場合には有機物層であればすべてO₂
プラズマによりエツチングすることが可能でたと
えば接着剤を塗布したポリイミドフイルム等も使
用することができる利点がある。（ヒドラジン、
NaOHを用いたエツチングの場合には、接着剤
のエツチングは不可能である。） 更に、第１図ｅに示す如く、上方より再度イオ
ン工学的手法によりデポジシヨンを行ない、スル
ーホール孔５を介して下部配線導体３まで装填堆
積された金属膜により電気的に接続されたスルー
ホールコンタクトを得ると同時に上部配線導体７
を下部配線導体３と同様の方法によりAl薄膜等
で形成する。この上部配線導体７は前述の下部配
線導体３と同様必要に応じて導体膜を重畳させた
多重薄膜配線とすることもできるが、後に曲げ加
工等を行なう部分には伸び及び下地との密着性が
良好なAl等の薄膜のみが残るか若しくは配線が
一切残らない様にする。本実施例に於てはデバイ
スのボンデイングを上部配線導体に対して行なう
場合を示し、このためAl膜にNi膜、Cu膜等を重
畳させた２層化配線を用いている。即ち、Al膜
は下地との密着性を企画し、Ni膜又はCu膜は後
工程でのハンダによるボンデイングを可能にする
ことを企図するものである。 次に本実施例ではデバイスと基板の接続法とし
てテープキヤリアデバイスによる半田付を採用し
ている為、接続部分に印刷等により半田を形成す
る。この接続部分は上部、下部いずれでもよいが
本実施例では上部配線導体７へデバイスを接続す
る。その後上記平坦な多層配線基板を機械加工す
ることにより、有機絶縁物層及び上部、下部配線
導体と一体的に金属板１を、少なくとも１箇所で
折り曲げ、或いは絞り加工して、配線基板として
適切な形状に加工成型される。第１図ｆは基板周
辺を折り曲げ加工した例を示す。 次にフオーミングされたテープキヤリア半導体
装置８を導電ペースト９でダイボンドし、アウタ
ーリード１０を配線基板の上部配線導体７と半田
付けし通電回路を形成する。この状態を第１図ｇ
に示す。半導体装置８等のデバイスのダイボンド
は図示の如く第２有機絶縁物層４上の他、予め有
機絶縁物層をエツチング除去しておきAl板１に
導電ペーストで直接取り付けるかあるいは第１有
機絶縁物層２上、下部配線導体３上、上部配線導
体７上でも良い。尚、不必要ならダイボンドはし
なくても良い。デバイスとしてはビームリードチ
ツプ、フリツプチツプ等のワイヤレスチツプ或い
はワイヤーボンドチツプでも良くデバイス数は多
数個であつてもまつたく同様である。上記配線基
板は上下２層の多層配線構造としたが、単層配線
構造であつてもあるいは３層以上の多層構造であ
つてもよいことは当然である。また、デバイスを
取り付けてから金属板を折り曲げても良く、折り
曲げ加工後にデバイスを取り付けることもでき
る。 次に、この様にして形成された折り曲げ部の薄
膜配線材料について詳述する。この折り曲げ部に
於いてはアルミ板、有機物絶縁層、薄膜配線とも
に伸びが生ずる。 従つて、配線の断線をなくすためには、配線材
料としてAl等の再結晶温度の低い材料を用いる
ことが有効である。即ち、スパツタリングを行い
材料が基板に被着するとき、基板の表面温度は、
200℃〜350℃に上昇するため、Alの場合、再結
晶温度（約200℃）を超えて、アニーリング状態
となり第２図に示す如く、材料の応力−伸び曲線
はl₁状態からl₁′状態になり、伸びに対する追随性
が増して断線の危険性が減少するため安定な状態
となる。 また、AlもしくはAl合金の場合、有機物絶縁
層との密着性が良く、しかも熱膨張係数が同等で
あることも信頼性の面から有効に働く。 これに反し、たとえばCu、Ni合金等の再結晶
温度の高い配線材料を折り曲げ部に用いた場合に
はアニーリング状態にし、伸びの向上を図ろうと
しても、かなりの基板加熱を行わねばならず、金
属板の有機フイルムの劣化等のプロセス上の問題
が生じる。即ち、Cu−Niの場合、第２図のl₂に
示す様な応力−伸び曲線となり、ほとんど伸びに
追随せず断線に至る。 また、Al＋Cu−Ni合金の様に再結晶温度の低
いものと高いものとの多重薄膜配線とした場合に
は、AlとCu−Ni間の密着性がつよく、Cu−Ni
合金の断線に支配され、好ましくない。 これらを実証するための一例として折り曲げ加
工前後の断線率を表１に示す。

【表】 この様に、金属板をベース基板とし、有機絶縁
層と薄膜配線よりなる配線基板に折り曲げを施す
場合の折り曲げ部の配線材料としては、有機物絶
縁層と密着性のよいこと、熱膨張係数が同等であ
ること及びスパツタ時の昇温により、再結晶温度
を越え、アニーリング状態となる様なAlやAl合
金などの単層もしくは、多重薄膜が適当である。 次に本発明の配線基板を用いた液晶TVドライ
バーモジユールへの実施例を示す。 液晶画像表示方式を大別すると、表示画面を構
成する液晶セルの裏面基板に液晶駆動回路が形成
されたシリコン基板を配置したアクテイブ・マト
リツクス方式と従来の電卓や時計の延長線上に位
置する時分割方式の２方式がある。この２方式に
ついての特徴を説明すると基本的な構成は、アク
テイブ・マトリツクス方式では、一方の基板にガ
ラス基板、他方の基板にシリコン基板を用い、シ
リコン基板上には画素の各々に画素選択スイツチ
ング用MOSトランジスタ、補助記憶用画素コン
デンサ、画素用電極が１組となつて画面全体にマ
トリツクス状に配列形成され、各トランジスタの
ゲート電極、ソース電極はパネル周辺に形成され
た駆動回路に結線されている。一方、時分割方式
では、ストライプ状の透明電極による走査電極を
形成したガラス基板と、同様に信号電極を形成し
たガラス基板を各々液晶を介して電極が直交する
ように配置し、各電極を周辺に形成された回路基
板と結線した構造を有している。表示面積は、ア
クテイブ・マトリツクス方式ではシリコン基板の
大きさにより制限を受けるが時分割方式では比較
的大きくすることができる。パネルからの電極取
出し数はアクテイブ・マトリツクス方式では、走
査回路、信号処理回路をシリコン基板に内蔵でき
るためパネルからの取出し数は少なくて済むが、
時分割方式では画素数を増大するに従つて電極取
出し数は著しく増大する（即ち、多重度がｎであ
ればｎ倍の信号電極数を必要とする）。画質はア
クテイブ・マトリツクス方式の方が時分割方式に
比較して良好であり製作面ではアクテイブ・マト
リツクス方式ではシリコン基板に多数の素子を同
時形成するため歩留り低下によるコスト高を招く
が時分割方式ではガラス基板でセルを構成し完成
した素子を別基板に取り付けるため歩留りが向上
し、低コスト化が達成できる。 以上の説明に於いて、時分割方式の現在最も大
きな障害となつているものの１つは、パネルから
多くの端子をしかも微小ピツチで取り出す必要の
あることである。この理由は、次の如く説明され
る。即ち、マトリツクステレビデイスプレイに於
いて、実用上必要な画素数は１万以上である。こ
のため単純マトリツクス構造の場合、約100本以
上の走査線が必要となる。しかしながらこの様な
多くの走査線を駆動することになると、１つの走
査電極を選択する時間が極めて短かくなり、正確
な画像表示を行うことが難しくなる。このため、
何らかの形で走査線数を減ずる必要がある。この
走査線数を減らす１つの方法として、時分割駆動
の多重度を上げることが挙げられる。一般に多重
度Ｎの場合、単純マトリツクスに比べ走査電極数
は、１／Ｎになるが、信号電極数はＮ倍になるた
め、極端に多重度を上げると信号電極の多端子処
理の問題、クロストークの問題などが生ずる。現
状では実用に近い多重度として４重マトリツクス
（画素数120×180、画面46.1mm×61.4mm）が発表
されている。この場合、走査電極数は、120/4＝
30本、信号電極数は61.4mmに対し180×４÷２＝
360本、即ち片側5.8本／mmとなり多少電極を広げ
ても５本／mm（0.2mmピツチ）程度の多端子処理
が必要となる。 次に従来の時分割駆動方式の液晶テレビモジユ
ールの一例を第３図に示す。この方式に於いては
液晶パネル１１と配線基板１３の電子部品１４及
び配線１６との接続は、フレキシブル配線１５を
有するフレキシブル配線板１２を用い、信号電極
の場合、約200μmピツチで300本以上の端子をハ
ンダ付けしている。しかし、この接続方式は、次
の様な欠点を有している。 (1) 交換が困難である。 (2) あらかじめ端子部に、親ハンダ金属を形成し
ておく必要がある。 (3) ハンダ付け時に接続部は高温になるが、フレ
キシブルフイルムとガラスの熱膨張による伸び
の差があるために、この点を配慮する必要が生
じる。 (4) 接続箇所が２カ所になり、工数増加をまね
く。（フレキシブル配線板１２は液晶パネル１
１及び配線基板１３の２カ所で接続が必要であ
る。） (5) フイルム配線板は高価である。 (6) フイルムを曲げて実装するため、無駄なスペ
ースを生ずる。 これらのうち、(1)〜(5)はコストアツプの大きな
要因となり、また(6)は液晶テレビの小型・薄型化
の大きな障害となる。 さて、上記(1)〜(6)の欠点をすべて解消できる手
段として導電性ゴムによる接続が考えられる。ま
ず、一般に考えられる形態は、第４図の様なもの
である。図中第３図と同一符号は同一内容を示
す。この場合、導電性ゴム１７の厚さはガラス厚
ａ＋クリアランスｂ＋電子部品厚ｃで約３mmとな
る。この様な厚さで、かつ５本／mmの多端子の接
続を可能とする導電性ゴムは現存しない。次に、
これを改善する方式として第５図又は第６図の形
態が考えられる。第５図は導電性ゴム１７の厚さ
を薄くする目的で、一般電子部品４を配線基板３
の裏面に搭載し、パネルとの接続のため表面まで
配線をひき出す方式である。しかし、この方法に
於いては基板を貫通するスルホール（５本／mm程
度）の加工が技術的に困難である。またピツチを
大きくした場合には基板が大きくなり、小型化に
不適当となる。第６図も導電性ゴム７の厚さを薄
くする目的で接続部の基板の高さを高くしたもの
である。この方式に於いても基板底面（Ａ面）か
ら基板端面（Ｂ面）へ貫通するスルホールを５
本／mm程度で形成することは技術的に困難であ
る。 以上述べた如く、平面配線基板３と液晶パネル
１とを導電性ゴムにより接続することは技術的に
困難な状況にある。 しかしながら、本発明に係る折り曲げ配線基板
を利用すると、これらの問題が解消される。以下
第７図に基いてその１実施例を説明する。 縁部を折曲げた配線基板１８を液晶パネル１１
の裏面に配し、液晶パネル１１と配線基板１８の
微小ピツチ多端子の接続を折り曲げられた縁部
で、導電性ゴム１７により行なう。折り曲げ部に
は前述した如く、AlまたはAl合金等の有機絶縁
物層と密着性が良好な薄膜配線が配設されてい
る。また、電子部品１４は、この折り曲げ配線基
板１８の凹部底面に取り付ける。この様な構造と
することにより、導電性ゴム厚、部品とのクリア
ランスのいずれも任意の長さにすることができ
る。従つて、５本／mm程度の接続も現状の薄い導
電性ゴムを用いることにより可能である。また、
導電性ゴム加圧冶具２０が必要な場合も折り曲げ
により生じた空間Ａ部を利用することで、特に厚
さを増加させることなく取り付け可能である。こ
の様な構造を持つ液晶テレビモジユールは、従来
の構造に比べ、無駄なスペースを一切排除したよ
り効率的な実装であるため、小型・薄型化を大き
く促進するとともに、導電性ゴムによる接続方式
をとるため既述の従来の欠点(1)〜(5)がすべて解消
され、大幅なコストダウンが実現される。 上記実施例は液晶テレビジヨンのドライバーモ
ジユールについて述べたが、本発明はELデイス
プレイ、プラズマデイスプレイ、エレクトロクロ
ミツクデイスプレイ等の平面型表示装置にも適用
することができ、中間調のないドツトマトリツク
スの学習器、ゲーム器にも応用可能である。 以上本発明によれば、有機絶縁物層を介して配
線導体が形成された金属板を用いて配線基板を形
成し、該配線基板に折り曲げ部を設けて各種電子
機器筐体内に組込むため配線導体を損うことなく
配線基板を実装空間に対応させて任意形状に加工
することができ、配線基板及び電子機器の設計が
容易になり、機器を構成する部品の高密度実装を
図ることができ、小型化、薄型化を好適の配線基
板を得ることができる。 従つて、このように金属板、ポリイミド、及び
Al薄膜を有効に組み合わせることにより、１回
の曲折により、一定形状に常に固定されるため、
断線のない信頼性の高い基板として機能すること
が可能となり、またこの曲折により電子部品搭載
用の最小限の空間を作り出すことが可能となつ
て、これを用いてモジユールを構成する際、微細
な配線に対応した確実な電気的接続が可能となり
ます。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ乃至ｇは本発明に係る配線基板の製造
工程を説明する工程断面図である。第２図は配線
導体の応力−伸び曲線を示す特性図である。第３
図、第４図、第５図及び第６図は液晶パネルモジ
ユールの構成を説明する構成図である。第７図は
本発明の配線基板を用いた液晶パネルモジユール
の１実施例を示す構成図である。 １……金属板、２……第１有機絶縁物層、３…
…下部配線導体、４……第２有機絶縁物層、５…
…スルーホール孔、６……端子部、７……上部配
線導体、８……半導体装置、９……導電ペース
ト、１０……アウターリード、１１……液晶パネ
ル、１４……電子部品、１７……導電性ゴム、１
８……配線基板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 主面上に、主としてポリイミドから成る絶縁
   層２を介して、Alのイオン工学的堆積薄膜から
   成る下部配線導体３がパターン形成された金属板
   １と、 前記下部配線導体３にスルーホールコンタクト
   され、かつ少なくとも表面がNi又はCuから成る
   上部配線導体７に半田付によつて電気的に接続さ
   れたデバイス８と、を具備する電子部品搭載用の
   配線基板であつて、 前記金属板１、前記絶縁層２、及び前記下部配
   線導体３の三層構造部端に、絞り加工又は折り曲
   げ加工により形成され、形状が固定される曲折部
   を備え、 前記デバイス８は、前記上部配線導体７より前
   記下部配線導体３を介して、前記曲折部を境とす
   る前記金属板１主面領域上にわたつて配設された
   通電回路を有することを特徴とする配線基板。