電子部品用ポリマー基板
ある実施形態では、本発明は、電子部品をポリマー基板に固定し、かつ電子的に結合する方法を含む。この実施形態では、まずポリマー基板が用意される。ポリマー基板は、ポリマー基板に結合された結合剤に接するように配置された電子部品を有する。本実施形態はまた、ポリマー基板の少なくとも一部を熱源から保護するように構成された遮熱材を備える。遮熱材は、熱源からの熱が結合剤に伝わることを許容するように設けられている。そして、本実施形態では、結合剤が熱源にさらされた後、結合剤が硬化した際に、熱源からの熱の作用によって電子部品がポリマー基板に固定され、かつ電子的に結合される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連米国出願）
本出願は、代理人整理番号がＳＹＮＡ−２００７０２０１−Ａ１．ＰＲＯ、発明の名称が「電子部品用ポリマー基板」であり、２００７年３月３０日に出願され、特許出願の譲受人に譲渡された同時継続仮特許出願番号第６０／９２１１５９号の優先権を主張し、参照によりそのすべてを本願明細書に援用する。
【背景技術】
【０００２】
表面実装技術と製造プロセスが何十年にもわたって存在してきた。しかしながら、種々の技術が発展し、改良されるように、表面実装技術と製造プロセスもまた、増大する製造上の要求に応えるために発展し、改良される必要がある。これらの増大する要求は、処理量や生産量の増大、コストの低減、あるいはこれらの任意の組み合わせであり得る。
【０００３】
表面実装技術と製造プロセスを改良するために、フレキシブル基板の使用が試みられている。フレキシブル基板の使用は、主として、デラウエア州ウィルミントンのイー・アイ・デュポン・ドゥ・ヌムール・アンド・カンパニー（E.I.Du Pont De Nemours and Company）製のカプトン（登録商標）テープなどのポリイミド材料で形成されたフレキシブル基板への電子部品の実装を改善する。従来のフレキシブル基板は種々応用されて大きな利点をもたらす一方で、欠点も併せ持つ。
【０００４】
上述のように、従来のフレキシブル基板は、通常、標準的な表面実装技術と製造プロセスにつきものである高温に対して適合すると考えられているポリイミド材料（例えば、カプトン（登録商標）テープ）などの高融点材料で形成されている。しかしながら、このようなポリイミド材料は概ね高額である。したがって、フレキシブル基板は、コストが重要な要素となる適用対象にとっては、必ずしも実現可能な解決方法とはならない。
【０００５】
フレキシブル基板に付随するコストを削減するために、フレキシブル基板の使用と、より従来型で価格の安い標準プリント基板（printed circuit board:ＰＣＢ）の使用との組み合わせが試みられている。このような取り組みにおいて、一部の部品および回路はフレキシブル基板に実装され、他の一部の部品および回路はリジッドＰＣＢ（rigid ＰＣＢ）に搭載される。フレキシブル基板は、その後ＰＣＢに結合される。フレキシブル基板がリジッドＰＣＢに結合される部分には、（フレキシブル基板とリジッドＰＣＢとの剛性の違いによって）大きなストレスがかかる傾向にあり、この部分がしばしば組み立て体の故障原因となる。フレキシブル基板とリジッドＰＣＢとの結合の補強が示唆され、試みられているが、このような補強によって製造プロセスにおけるコストが増大してしまう。
【０００６】
したがって、従来のフレキシブル基板材料に付随するコストの増大を招くことなくフレキシブル基板の利点を引き出すことは有益なことであろう。さらに、故障の要因となり得る、フレキシブル基板のリジッド基板への結合を必要とすることなくフレキシブル基板の利点を引き出すことは有益なことであろう。
【発明の概要】
【０００７】
（要約）
ある実施形態において、本発明は電子部品をポリマー基板に対して固定し、かつ電子的に結合する方法を含む。この実施形態において、ポリマー基板が用意される。ポリマー基板は、ポリマー基板に結合された結合剤に接するように配置された電子部品を有する。本実施形態はまた、ポリマー基板の少なくとも一部を熱源から保護するように構成された遮熱材を備える。遮熱材は、熱源からの熱が結合剤に伝わることを許容するように設けられている。そして、本実施形態では、結合剤が熱源にさらされて、結合剤が硬化した際に、熱源からの熱の作用によって電子部品がポリマー基板に固定され、かつ電子的に結合される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る、ボンディングパッドとこれに結合された導電配線とを有するポリマー基板の斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る、電子部品をポリマー基板に固定する方法を説明するフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態に係る、結合剤に接するように配置された電子部品とポリマー基板保護用遮熱材を備えたポリマー基板を含む組み立て体の分解斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に係る、裏面部材および表面部材と、それらの間に配置されたポリマー基板とが位置合わせされた、図３に示す組み立て体の斜視図である。
【図５】本発明の実施形態に係る、結合剤に接するように配置された複数の電子部品とポリマー基板保護用遮熱材を備えたポリマー基板を一部に含む組み立て体の分解斜視図である。
【図６】本発明の実施形態に係る、裏面部材および表面部材と、それらの間に配置されたポリマー基板とが位置合わせされた、図５に示す組み立て体の斜視図である。
【図７】本発明の実施形態に係る、多層組み立て体を形成するために折り畳まれたポリマー基板の斜視図である。
【図８】本発明の実施形態に係る、ポリマー基板の第１面側および第２面側の両方に結合した電子部品を有するポリマー基板の側面図である。
【図９】本発明の実施形態に係る、容量検知装置と、これに結合した複数の電子部品を有するポリエステル基板を含む電子部品組み立て体の斜視図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る、ポリエステル基板上に配置された露出金属層をマスクする方法を説明するフローチャートである。
【図１１Ａ】本発明の実施形態に係る、金属層が表面に配置されたポリエステル基板の側面図である。
【図１１Ｂ】本発明の実施形態に係る、表面に配置された金属層と、一部の金属層上に配置されたマスクとを有するポリエステル基板の側面図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る、ポリエステル基板上に配置された露出金属領域を表面処理する方法を説明するフローチャートである。
【図１３】一部に表面処理が施された金属層が表面に配置されたポリエステル基板の側面図である。 本明細書において参照される図面は、特に注記する場合を除き、一定の縮尺で描かれているものとして理解されるべきではない。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
これより本発明の実施形態を詳細に説明する。実施形態の例は、添付の図面に示される。本発明は実施形態とともに説明されるが、実施形態は本発明を実施形態に限定することを意図するものではないことを理解されたい。それとは逆に、本発明は、本発明の精神および範囲内に含まれるであろう、代替形態、変更形態、および均等物を包含することが意図されている。さらに、以下に続く本発明の詳細な説明において、本発明の完全な理解のために多数の具体的細部が説明される。しかしながら、本発明がこれらの具体的細部がなくとも実施可能であることは当業者に自明であろう。他の例では、既知の方法、手順、部品、および回路は、本発明の態様を不必要に不明確にしないように、詳細には記載されない。
【００１０】
図１には、ポリマー基板１００の斜視図が示されている。図１の実施形態において、ポリマー基板は、第１の一組のボンディングパッド１０２ａと、これに結合した第２の一組のボンディングパッド１０２ｂを有する。本発明の実施形態は、ポリマー基板１００と、ボンディングパッド１０２ａおよび／または１０２ｂとの間に配置される各種タイプの中間層のいずれかを設けることに適している。本実施形態では、第１の一組のボンディングパッド１０２ａと第２の一組のボンディングパッド１０２ｂとが導電配線１０４を介して結合されている。図１の実施形態では、明瞭簡潔にするために、二組のボンディングパッド１０２ａおよび１０２ｂのみと、一つの接続用導電配線１０４のみがポリマー基板１００に結合された状態が示されている。理解されるであろうこととして、本発明は、より少ないか、あるいはより多いボンディングパッドと、これに対応する導電配線とがポリマー基板１００に結合された実施形態にも適している。また、本発明の実施形態は、スクリーン印刷やフォトリソグラフィプロセスなどの、これらに限定されない多数の既知のボンディングパッド、および／または導電配線製造プロセスのいずれかを用いて形成された、ボンディングパッド１０２ａおよび１０２ｂと導電性トレース１０４とを設けることに適している。さらに、ある実施形態において、ポリマー基板１００は、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、あるいはポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などの、これらに限定されないポリエステル材料を含むか、このようなポリエステル材料から成る。さらに、本発明の多様な実施形態において、ポリマー基板１００は、熱可塑性プラスチック材料を含むか、熱可塑性プラスチック材料から成る。また、ここで説明される多様な実施形態において、ポリマー基板は約２５〜２００μｍの範囲の厚さを有する。
【００１１】
明瞭簡潔にするために、後の図面においても、少数のボンディングパッド１０２ａおよび１０２ｂと、一つの接続用導電配線１０４のみがポリマー基板１００に結合した状態を示す。
【００１２】
図２には、電子部品をポリマー基板に固定する方法を説明するフローチャート２００が示されている。本実施形態の方法のステップ２０２において、ポリマー基板に結合した結合剤に接するように配置された電子部品を有するポリマー基板が用意される。ある実施形態において、本方法では例えば図１のポリマー基板１００などのポリマー基板が用意される。そのような実施形態では、電子部品は例えば、はんだペースト材料などのこれに限定されない結合剤を用いてボンディングパッド１０２ａに結合されていてもよい。ポリマー基板に結合した結合剤に接するように配置された電子部品を有するポリマー基板の簡潔な実施態様は、図３に示されており、図２のステップ２０４によってさらに説明される。図３は、一部がポリマー基板１００から成り、結合剤３０４に接するように配置された電子部品３０２を有する組み立て体３００の分解斜視図である。
【００１３】
ステップ２０４において、本実施形態は、ポリマー基板の少なくとも一部を熱源から保護するように構成された遮熱材を提供する。本出願の目的のために、ポリマー基板の少なくとも一部において熱源から発生した熱を遮断することで、遮熱材はポリマー基板の少なくとも一部を熱源から保護する。図２のステップ２０４をより明確に説明するために、再び図３を参照する。図３の組み立て体３００には、裏面部材３０６および表面部材３０８を含むポリマー基板保護用遮熱材が含まれる。さらに注目されるべきこととして、ポリマー基板保護用遮熱材はまた、裏面部材３０６および表面部材３０８を位置合わせするように構成された位置合わせ機構を含む。本実施形態において、位置合わせ機構は、裏面部材３０６の突起部３１２ａ−３１２ｄと、表面部材３０８の受け部３１４ａ−３１４ｄを含む。ある実施形態において、突起部３１２ａ−３１２ｄを対応する受け部３１４ａ−３１４ｄに挿入することによって、裏面部材３０６と表面部材３０８の取り外し可能な結合が実現される。円形断面の突起部と受け部が４つだけ図３に示されているが、任意の数あるいは形状を有する、任意の数および型の適切な位置合わせ機構が採用可能であることが理解される。例えば、ここでは上述のような位置合わせ機構が説明されているが、本発明は、ピン、ホール、スロット、ガイド、およびヒンジ組み立て体、あるいは裏面部材３０６と表面部材３０８とを位置合わせする多様な他の機構もしくは方法のいずれかを含むがこれらに限定されない実施形態に適している。異なる位置合わせ機構を配置するために能動機構も使用することができる。例えば、ロボットシステムは、基板保護用遮熱材に対して基板を位置合わせすることができる。
【００１４】
図２のステップ２０４を参照すると、本実施形態では、ポリマー基板保護用遮熱材が、熱源からの熱が結合剤３０４に伝わるように配置される。すなわち、ポリマー基板保護用遮熱材の表面部材３０８は、その部材内に形成された開口部３１０を有する。開口部３１０は、裏面部材３０６および表面部材３０８が、両者の間に配置されたポリマー基板１００とともに位置合わせされた際に、電子部品３０２および結合剤３０４が熱源からの熱を受け取ることができるように配置されている。また、本発明の実施形態において、熱源は単段型熱源である。したがって、本発明の実施形態は、電子部品をポリマー基板に固定するために、多段型熱源の使用を必要としない。
【００１５】
図４は、裏面部材３０６および表面部材３０８と、それらの間に配置されたポリマー基板１００とが位置合わせされた組み立て体３００の斜視図である。図４に示すように、電子部品３０２および結合剤３０４は、表面部材３０８の開口部３１０内に配置されており、そのため、結合剤３０４は、熱源と隣接するように配置された場合に熱を受け取ることができる。
【００１６】
図２のステップ２０６を参照するに、続いて本方法では、結合剤３０４が熱源にさらされる。たとえば、赤外線リフロー炉などの熱源にさらされると、熱源からの熱によって結合剤３０４の活性化、リフロー、あるいは融解が起こる。赤外線リフロー炉に限らず、本発明は、蒸気リフローシステム、温風リフローシステムなどの、これらに限定されない他の熱源によって熱を発生させる実施形態に適している。結合剤３０４を熱源からの熱にさらすのを止めると、結合剤３０４は凝固する。結合剤３０４が凝固すると、凝固した結合剤は電子部品をポリマー基板１００に固定するとともに電子的に結合する。一般に、ポリマー基板１００に結合されたボンディングパッド、たとえば図１に示すボンディングパッド１０２ａなどに電子部品が電子的に結合され、また固定されることは理解されるであろう。
【００１７】
フローチャート２００の各ステップは、最終製品を得るために任意の回数だけ繰り返すことができることは理解されるであろう。たとえば、ステップ２０２，２０４，２０６はすべて、様々な理由から同じポリマー基板について繰り返すことができる。本実施形態では、ステップ２０２の各繰り返しに対しては、同一のポリマー基板と異なる未結合の電子部品とが用いられる。ステップ２０４の各繰り返しについては、異なる一組のポリマー基板保護用遮熱材であって、それぞれが異なる電子部品を露出させるための異なる開口部を備えたものが用いられる。この場合、後の繰り返しに用いられるポリマー基板保護用遮熱材は、すでに結合された電子部品を収容して保護するための一つ以上の凹部あるいは他の機構を備える。本実施形態において、必要に応じて同一のあるいは異なる条件下（たとえば、温度、湿度、時間など）で、ステップ２０６を繰り返すことができる。
【００１８】
別の実施例として、ステップ２０４と２０６だけが繰り返される。ある実施形態では、これらの二つのステップは、同じポリマー基板上の同じ電子部品セットに対して、この電子部品セットをポリマー基板に結合させるために繰り返される。ステップ２０４の各繰り返しについては、異なるポリマー基板保護用遮熱材であって、それぞれが特定の電子部品を収容して保護し、あるいは露出させるための異なる凹部あるいは他の機構を備えたものも用いることができる。ステップ２０６は、必要に応じて同一のあるいは異なる条件下（たとえば、温度、湿度、時間など）で繰り返すことができる。
【００１９】
図２のいずれかあるいはすべてのステップの繰り返しを随意に含む図２に示す工程は、ポリマー基板の両面に電子部品を結合させるために採用することができる。各ポリマー基板保護用遮熱材の凹部および開口部は、表面部材および裏面部材のどちらか、あるいは両方に設けることができ、ポリマー基板の片側あるいは両側で部品を収容して保護し、あるいは露出させる。基板の両面への電子部品の結合は、製造工程２００のステップの一回の実施で、あるいは製造工程２００のステップの繰り返しで実施することができる。
【００２０】
さらに、本発明の実施形態では、結合剤３０４として様々なタイプの結合剤を好適に用いることができる。一例として、本発明のある実施形態では、融点がおおよそ２７０℃である、従来のあるいは標準的なはんだを含む結合剤が用いられる。本発明の別の実施形態では、融点がおおよそ１２０℃である低温はんだを含む結合剤が用いられる。また、本発明の実施形態では、他の様々な溶融温度を有する他の様々な結合剤も好適に用いることができる。また、本発明の実施形態では、はんだを含まない結合剤も好適に用いることができる。
【００２１】
さらに、本実施形態では、表面部材３０８はポリマー基板１００の前面（すなわち、結合剤３０４および電子部品３０２が配置された側の表面）の少なくとも一部を熱源によって生じた熱から保護するように設定されている。特に、裏面部材３０６および表面部材３０８がこれらの間に配置されたポリマー基板１００と位置合わせされた際に、ポリマー基板１００の前面における開口部３１０によって露出していない部分が、隣接して配置された熱源によって生じた熱から保護される。その結果、ポリマー基板１００の保護された部分は、結合剤３０４のリフロー、融解または活性化に必要な高温にさらされることがない。したがって、本発明の実施形態によれば、従来であれば基板として用いることができなかった材料でポリマー基板１００を形成することができる。すなわち、本発明の実施形態によれば、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、あるいはポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などの材料でポリマー基板１００を形成することができる。さらに、本発明の種々の実施形態において、ポリマー基板１００は、熱可塑性プラスチック材料を含んで形成される。本発明の実施形態がなされるより前は、表面実装技術（surface mount technology：ＳＭＴ）製造プロセスにおいて基板にＰＥＴやＰＥＮなどの材料を用いることは不可能であり、また実際、不可能であると思われていたことは理解されるべきである。
【００２２】
従来のＳＭＴ製造プロセスでは、リフロー温度が、低融点はんだに対してのおおよそ１２０℃から通常のはんだに対しての２７０℃の範囲に及ぶ。対照的に、ＰＥＴのガラス転移温度は、おおよそ７９℃である。ガラス転移温度が、その温度以上で非晶質材料（ＰＥＴ、ＰＥＮなど）が液体のように振る舞う（すなわち、ゴム状態となる）温度であることは理解されるであろう。したがって、本発明の実施形態よりも前には、ゴム状態となるＰＥＴのようなポリエステル基板は、巻きや反りに悩まされるおそれがあり、結局ＳＭＴプロセスにおいて基板として用いるには適していなかったであろう。
【００２３】
本発明の実施形態において、ポリマー基板保護用遮熱材は、結合剤３０４が加熱されている間、ポリマー基板１００に構造的剛性を付与する。特にこのポリマー基板保護用遮熱材は、裏面部材３０６と表面部材３０８とがこれらの間に配置されたポリマー基板１００と位置合わせされると、裏面部材３０６と表面部材３０８との間でポリマー基板１００を堅く保持する。その際、ポリマー基板１００の（表面部材３０８の開口部３１０によって露出された）一部がガラス転移温度を上回る温度にさらされた場合であっても、ポリマー基板１００の露出部分は、巻き、反り、あるいは他の望ましくない変形を引き起こすことはない。むしろ、このポリマー基板保護用遮熱材は、リフロー工程においてもポリマー基板１００を位置固定された状態に維持する。すなわち、ポリマー基板１００のうち、裏面部材３０６および表面部材３０８によって熱から保護されている部分は、ポリマー基板１００のうち熱源によって生成される熱から保護されていない部分を拘束する。その結果、ポリマー基板１００の開口部３１０を介して露出している部分がガラス転移温度よりも高い温度で加熱された場合であっても、その周囲の保護された（ガラス転移温度よりも高い温度で加熱されない）部分がポリマー基板１００の露出部分の形状を維持して、露出部分が巻き、反り、あるいは他の望ましくない変形を引き起こさないようにする。したがって、本発明の実施形態によれば、ポリマー基板１００を、従来は基板として用いることができなかった材料で形成することができる。すなわち、本発明の実施形態によれば、ポリマー基板１００を、たとえばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）あるいはポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、もしくは、ＳＭＴ製造プロセスに付随する温度未満のガラス転移温度を有する他の熱可塑性プラスチック材料などの材料で形成することができる。
【００２４】
さらに、ポリマー基板保護用遮熱材は、結合剤を熱源にさらした後に電子部品およびポリマー基板に能動的な冷却処理を施すことなく、電子部品をポリマー基板に固定して結合させることを可能にする。すなわち、ポリマー基板保護用遮熱材を用いることで、ポリマー基板１００は十分に熱から保護され、これによりポリマー基板１００は、結合剤を熱源にさらした後の能動的な冷却処理を必要とすることなく、自身に電子部品を結合させることができる。
【００２５】
図５には、結合剤３０４に接するように配置された複数の電子部品３０２，５０２，５０４を有するポリマー基板を一部に含む組み立て体５００の分解斜視図が示されている。図５の組み立て体５００には、裏面部材３０６および表面部材３０８を含むポリマー基板保護用遮熱材が含まれる。より具体的には、ポリマー基板保護用遮熱材の表面部材３０８は開口部３１０，５０６，５０８を備える。開口部３１０，５０６，５０８は、裏面部材３０６および表面部材３０８が、両者の間に配置されたポリマー基板１００と位置合わせされた際に、電子部品３０２，５０２，５０４と結合剤３０４とが熱源からの熱を受け取ることができるように配置されている。
【００２６】
図６は、裏面部材３０６および表面部材３０８と、それらの間に配置されたポリマー基板１００とが位置合わせされた組み立て体５００の斜視図を示す。図６に示すように、電子部品３０２，５０２，５０４（および対応する結合剤３０４）は、それぞれ表面部材３０８の開口部３１０，５０６，５０８内に配置され、これにより結合剤３０４は、熱源に隣接して配置された際に熱を受け取ることができる。したがって、本発明の実施形態によれば、ポリマー基板の少なくとも一部を熱源から保護しながら、熱源からの熱が結合剤に伝わることを可能にするように特別に設定された、カスタマイズされた遮熱材が提供される。より具体的には、本発明の実施形態によれば、ポリマー基板１００の少なくとも一部を熱源から保護するとともに、ポリマー基板１００上における、ポリマー基板１００に結合した結合剤３０４に接するように電子部品（３０２、５０２、および５０４）が配置された複数の場所に、熱源からの熱が伝わることを可能にするように特別に設定された遮熱材が提供される。組み立て体５００は、図３および４の説明と併せて上述したように作動し、利用される。明瞭簡潔にするためにその説明は繰り返さない。
【００２７】
上述のように、図５に示す組み立て体は、複数の開口部３１０，５０６，５０８を含むため、複数の電子部品３０２，５０２，５０４に結合した結合剤３０４を同時に加熱することができる。本発明の実施形態はまた、一連のポリマー基板保護用遮熱材のそれぞれを連続的に用いて、各位置の結合剤３０４を熱源からの熱にさらすのに適している。そのようなものの一例として、３つ未満の開口部を有する第１のポリマー基板保護用遮熱材（例えば、表面部材３０８に開口部３１０および開口部５０６のみを有するもの）が熱源にさらされる。その際、最終的に結合剤３０４が電子部品３０２，５０２をポリマー基板１００に結合する。次に、３つ未満の開口部を有する第２のポリマー基板保護用遮熱材（例えば、表面部材３０８に開口部５０８のみを有するもの）が熱源にさらされる。その際、最終的に結合剤３０４が電子部品５０４をポリマー基板１００に結合する。したがって、本発明の実施形態は、一以上のポリマー基板保護用遮熱材を用いて複数の結合剤の位置を熱源からの熱にさらすのに適している。
【００２８】
上述のように、本発明の実施形態によれば、ポリマー基板１００を、例えば、ＳＭＴ製造プロセスに付随する温度未満のガラス転移温度を有する、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、あるいはポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などの材料で形成することができる。さらに、本発明の様々な実施形態において、ポリマー基板１００は様々な熱可塑性プラスチック材料のいずれかで形成することができる。その結果、本発明の実施形態によれば、フレキシブル基板の製造にともなうコストが大幅に削減される。特に、ＰＥＴおよびＰＥＮなどの、これらに限定されない低温基材の使用が可能になることによって、本発明の実施形態によれば、従来のフレキシブル基板材料に付随するコストの増大を招くことなくフレキシブル基板の利益を得ることができる。さらに、本発明の実施形態によれば、故障を起こしやすい、リジッド基板へのフレキシブル基板の結合を必要とすることなくフレキシブル基板の利益を得ることができる。それどころか、本発明の実施形態によれば、例えばＰＥＴまたはＰＥＮなどの低コストのポリマー材料からなる単一の連続するシート上に、完全な集積回路を完全に製造することができる。さらに、ＰＥＴおよびＰＥＮは、それらに関連する大きな利点を有する。従来のポリイミド材料（例えば、カプトン（登録商標）テープ）と比べて実質的に低価格であることに加えて、ＰＥＴおよびＰＥＮなどのポリエステル材料は、ポリイミド材料よりも簡単に再生利用され、また、ＰＥＴおよびＰＥＮは透明にすることができる。
【００２９】
また、本発明の実施形態が他の様々なＳＭＴプロセスにも適していることは指摘されるべきである。明瞭簡潔にするために、図３〜６は、（例えば、ＰＥＴあるいはＰＥＮから成る）ポリマー基板１００に結合したボンディングパッドに対する、二つの端末装置（例えば電子部品３０２，５０２，５０４）の結合を示している。しかしながら、理解されるべきは、本発明の実施形態がいくつもの端末装置に結合した電子部品（図７に示された７０２ｃのように）の利用に適していることである。例えば、クアッドフラットパッケージ（ＱＦＰ）、クアッドフラットノーリード（ＱＦＮ）、あるいはボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）などの様々なパッケージタイプの集積回路を基板に搭載することができる。本発明の実施形態はまた、ポリマー基板１００に電子部品を電気的に結合するワイヤボンディングＳＭＴプロセスの使用にも適している。そのような取り組みの一つとして、多くの実施形態で用いられ得るリジッド基材を必要とすることなく、ワイヤボンディングプロセスがポリエステル基板に対して実施される。さらに、そのような本発明の実施形態では、ポリエステル基板は、ポリマー基板に結合したボンディングパッドに配置された集積回路の電気的結合に用いられるワイヤに通常塗布される封止剤の堆積に耐える。また、本発明の実施形態はまた、電子部品をポリマー基板１００に対して電気的に結合するフリップチップＳＭＴプロセスの使用に適している。そのような実施形態の一つとして、集積回路を複数の対応するボンディングパッドに結合させるための異方性導電膜を設けるために、熱した金型が用いられる。本発明の実施形態は、（例えば、ＰＥＴ、ＰＥＮ、あるいは任意の様々な熱可塑性プラスチック材料などの）ポリマー基板が、巻き、反り、あるいは他の望ましくない変形を引き起こすことなく、ＳＭＴプロセスに付随する加熱に耐えることができることを明確に示している。
【００３０】
図７には、多層組み立て体を形成するために折り畳まれたポリマー基板１００の斜視図が示されている。図７に示すように、本発明の実施形態は、ポリマー基板１００を用いた多層組み立て体の形成と、図１〜６を用いて説明した上述の方法および構造に適している。図７に示される実施形態では、ポリマー基板１００は、図１〜６を用いて説明した上述の方法および構造を利用して、結合剤を介して自身に結合された複数の電子部品７０２ｂ〜７０２ｄを有する。図７の実施形態では、ポリマー基板１００は自身に形成された開口部７０３を有している。図７に示すように、ポリマー基板１００は、多層組み立て体を形成するために折り重ねることができる。そのような実施形態では、ポリマー基板１００の開口部７０３は、例えば電子部品７０２ｂなどの開口部内に位置する電子部品に熱をかけることができる開口部として用いられる。すなわち、本発明の実施形態は、単層のポリマー基板組み立て体に限定されない。反対に、（上に詳細に記載されたような）本発明の実施形態は、従来のＳＭＴプロセスを組み合わせた、ポリマー基板１００を用いた多層組み立て体の形成に適している。多層基板は、多くの場合、より少ない層の基板を積層して形成される。別の方法は、折り畳みによるものである。
【００３１】
図８には、ポリマー基板１００の第１面側および第２面側の両方に結合した電子部品を有するポリマー基板１００の側面図が示されている。図８の実施形態では、電子部品８０２ａ，８０２ｂが、ポリマー基板１００の第１面側に結合した図示しない結合剤に接するように配置されている。また、電子部品８０２ｃ，８０２ｄ，８０２ｅが、ポリマー基板１００の第２面側に結合した図示しない結合剤に接するように配置されている。ここで、ポリマー基板１００の第２面側は、ポリマー基板１００の第１面側と反対側である。本発明のある実施形態では、ポリマー基板１００の第１面側にある一以上の電子部品（８０２ａおよび８０２ｂ）と、ポリマー基板１００の第２面側にある一以上の電子部品（８０２ｃ、８０２ｄ、および８０２ｅ）との電気的な結合を容易に行うことができるように、スルーホール８０４内に導電経路が形成されている。図８に示される実施形態は、ポリマー基板１００と、図１〜６を用いて説明した方法および構造とを用いて実現される。すなわち、本発明の実施形態は、ポリマー基板１００の一面側のみに電子部品を配置する構成に限定されない。反対に、（上に詳細に記載されたような）本発明の実施形態は、従来のＳＭＴプロセスを用いてポリマー基板１００の二以上の面に電子部品を配置することに適している。
【００３２】
図９には、容量検知装置９０２と、これに結合した複数の電子部品９０４ａ〜９０４ｆを有するポリマー基板１００を含む電子部品組み立て体９００の斜視図が示されている。本実施形態では、ポリマー基板１００はポリエステル材料（例えばＰＥＴあるいはＰＥＮなど）から成る。また、本発明の様々な実施形態では、ポリマー基板１００は熱可塑性プラスチック材料から成る。図９の実施形態では、容量検知装置９０２がポリエステル基板１００の第１領域９０６に配置され、複数の電子部品９０４ａ〜９０４ｆがポリエステル基板１００の第２領域９０８に配置されている。さらに、図９の実施形態では、複数の電子部品９０４ａ〜９０４ｆは、容量検知装置９０２に対応している。すなわち、複数の電子部品９０４ａ〜９０４ｆは、容量検知装置９０２と連動する部品を含んで構成されている。容量検知装置９０２および複数の電子部品９０４ａ〜９０４ｆは、ポリエステル基板１００に結合した導電配線９１０を介して結合している。図９の電子部品組み立て体９００に示される実施形態では、複数の電子部品９０４ａ〜９０４ｆは、図１〜６を用いて説明した方法および構造を用いて、ポリマー基板に結合されている。また、複数の電子部品９０４ａ〜９０４ｆが図９の電子部品組み立て体９００に示されているが、本発明の実施形態はまた、ポリエステル基板１００に結合した単一の電子部品のみを備えた構成にも適している。同様に、本発明の実施形態は、従来のＳＭＴプロセスを用いて、ポリエステル基板１００の二以上の面に電子部品を配置する構成に適している。
【００３３】
引き続き図９を参照すると、電子部品組み立て体９００は、ポリエステル基板１００をリジッド基板に結合させることを必要とせずに十分に使用可能である、独立して使用可能な電子部品組み立て体として機能する。その結果、本発明の実施形態は、フレキシブル基板の製造にともなうコストを大幅に削減することができる。特に、例えばＰＥＴおよびＰＥＮなどのポリエステル基板といった、これらに限定されない低温基材の使用が可能になることによって、本発明の実施形態によれば、従来のフレキシブル基板材料（例えば、カプトン（登録商標）テープなどのポリイミド材料）に付随するコストの増大を招くことなくフレキシブル基板の利益を得ることができる。さらに、本発明の実施形態によれば、故障を起こしやすい、リジッド基板へのフレキシブル基板の結合を必要とすることなくフレキシブル基板の利益を得ることができる。それどころか、本発明の実施形態によれば、例えばＰＥＴ、ＰＥＮ、あるいは任意の他の様々な熱可塑性プラスチック材料などの低コストのポリエステル材料からなる単一の連続するシート上に、完全なフレキシブル電子部品組み立て体（容量検知装置と、それに対応する電子部品など）を完全に製造することができる。
【００３４】
図１０には、ポリエステル基板上に配置された露出金属層をマスクする方法を説明するフローチャート１０００が示されている。ステップ１００２において、本実施形態の方法では、露出金属層が配置されたポリエステル基板１００２が用意される。金属層１１０４が配置されたポリエステル基板は、図１１Ａ〜１１Ｂに図示されている。図１１Ａ〜１１Ｂについては、図１０のフローチャート１０００の説明と併せてさらに記述される。図１１Ａは、金属層１１０４が表面に配置されたポリエステル基板１１０２の側面図である。金属領域１１０４ｇ，１１０４ｈ，１１０４ｉ，１１０４ｊは、最終的に露出されたまま（すなわち、マスクされない状態）である。本実施形態では、ポリエステル基板１１０２は、ＰＥＴあるいはＰＥＮなどの、これらに限定されない材料を含んで形成される。また、本発明の様々な実施形態では、ポリマー基板１００は、熱可塑性プラスチック材料を含んで形成される。金属層は最終的に、例えば導電配線、ボンディングパッド、ランディングパッドなどのパターンを含むことができることは理解されるであろう。本発明の実施形態はまた、ポリエステル基板１１０２の両面（上面および下面）に露出金属層が配置されたポリエステル基板に対する、以下に示すマスク処理の実施に適している。
【００３５】
図１０のステップ１００４と図１１Ｂとに示すように、本実施形態では、ポリエステル基板１１０２に対してマスク処理が実施され、露出金属層１１０４には、マスク層（１１０８ａ，１１０８ｂ，１１０８ｃ，１１０８ｄ，１１０８ｅとして示される）が配置される。マスク層１１０８ａ，１１０８ｂ，１１０８ｃ，１１０８ｄ，１１０８ｅは、金属層１１０４のうち下にある部分（１１０４ａ，１１０４ｂ，１１０４ｃ，１１０４ｄ，１１０４ｅとして示される）を、例えば、続くＳＭＴプロセス、周囲環境への露出などから保護するために用いられる。
【００３６】
ある実施形態では、マスク処理は、例えば、カバーレイフィルム積層、あるいは液状感光性（ＬＰＩ）ソルダーレジスト処理などの従来のマスク処理である。従来のカバーレイフィルム積層は、おおよそ１５０℃の温度で行われる。ＬＰＩソルダーレジスト処理は、おおよそ２０〜２５℃の温度で実施される初期堆積ステップを含む。ＬＰＩソルダーレジスト処理では、初期堆積処理に続いて、おおよそ１００℃の温度での硬化ステップが実施される。したがって、本発明の実施形態によれば、ポリエステル基板１１０２を、従来は基板として使用できなかった材料で形成することができる。すなわち、本発明の実施形態によれば、ポリエステル基板１１０２を、例えば、従来の金属層マスク処理に付随する温度未満のガラス転移温度を有する、ＰＥＴあるいはＰＥＮなどの材料で形成することができる。
【００３７】
さらに図１０のステップ１００４と図１１Ｂとを参照するに、注目すべきこととして、本発明の実施形態によれば、ポリエステル基板１１０２を続く製造工程に適さない状態とすることなく、マスク処理を実施することができる。すなわち、本発明の実施形態は、（例えば、ＰＥＴあるいはＰＥＮなどの）ポリエステル基板が、巻き、反り、あるいは他の望ましくない変形を引き起こすことなく、マスク処理に付随する加熱に耐えられることを示している。理解されるべきこととして、本発明の実施形態が得られる前には、カバーレイフィルム積層やＬＰＩソルダーレジスト処理などのマスク処理に、ＰＥＴおよびＰＥＮなどの材料を使用することは不可能であり、また実際に不可能であると信じられていた。今後は、本発明の実施形態により、ＰＥＴ、ＰＥＮ、あるいは任意の様々な他の熱可塑性プラスチック材料などの低温基材には適さないと従来考えられていたマスク処理に、ポリエステル基板１１０２を用いることができる。従来のマスク処理は、ポリエステル基板の巻き、反り、あるいは他の望ましくない変形を引き起こすことが認められていた。したがって、カバーレイフィルム積層処理では、上昇した温度および圧力下での積層処理中の配置形状（アラインメント）を保つために工具を用いている。さらに、ＬＰＩソルダーレジスト処理では、ＰＥＴおよびＰＥＮの接着に適したＬＰＩソルダーレジスト材料を選択している。ＬＰＩソルダーレジスト材料は、好ましくは基板が巻き、反り、あるいは望ましくない変形を起こさない温度で接着される。ＬＰＩソルダーレジスト材料は、好ましくは、続くＳＭＴプロセスを経て損傷することなく残るものが選択される。
【００３８】
図１２には、ポリエステル基板上に配置された露出金属領域を表面処理する方法を説明するフローチャート１２００が示されている。ステップ１２０２において、本実施形態の方法では、露出金属層が配置されたポリエステル基板が用意される。露出金属層が配置されたポリエステル基板は、図１１Ｂに図示されている。本実施形態では、ポリエステル基板１００２は、ＰＥＴあるいはＰＥＮなどの、これらに限定されない材料を含んで形成されている。また、本発明の様々な実施形態では、ポリエステル基板１００２は、熱可塑性プラスチック材料を含んで形成されている。上述のように、金属層１１０４の領域１１０４ｇ，１１０４ｈ，１１０４ｉ，１１０４ｊは、露出金属領域を含む。ある実施形態では、金属層１１０４、ひいては、露出金属領域１１０４ｇ，１１０４ｈ，１１０４ｉ，１１０４ｊは、銅を含んで形成される。理解されるべきこととして、金属層は最終的に、例えば、導電配線、ボンディングパッド、ランディングパッドなどのパターンを含み得る。本発明の実施形態はまた、ポリエステル基板１１０２の両面（上面および下面）に露出金属層が配置されたポリエステル基板に対する、以下に示すマスク処理の実施に適している。さらに理解されるべきこととして、銅は、すぐに酸化する、化学的に活性のある金属である。したがって、露出金属領域１１０４ｇ，１１０４ｈ，１１０４ｉ，１１０４ｊに表面処理を施さないと、直ちに酸化してしまい、後に続くはんだ付けに不適切な状態となってしまう。金属層１１０４は銅を含んで形成されると説明したが、本発明の実施形態は、銅以外の金属を含んで形成される金属層への使用にも適している。
【００３９】
図１２のステップ１２０４と図１３とを参照するに、本発明の実施形態では、続いて、ポリエステル基板１１０２に表面処理を施し、露出金属領域１１０６ａ，１１０６ｂには、表面処理層１３０２ａ，１３０２ｂがそれぞれ積層される。本発明の実施形態は、熱風平滑化はんだ付け（hot air solder level：ＨＡＳＬ）、浸漬貴金属めっき（immersion precious metal plating）、および有機被膜表面保護（organic surface protectant：ＯＳＰ）などの、これらに限定されない表面処理方法の実施に適している。具体的には、本発明の実施形態では、例えば、無電解ニッケル浸漬金めっき（ＥＮｉＧ）、浸漬すずめっき、および浸漬金めっきなどの表面処理方法が用いられる。従来の処理条件では、ポリエステル基板の損傷が認められた。したがって、ポリエステル基板が巻き、反り、あるいは他の望ましくない変形を引き起こさない表面処理方法の開発が望まれている。これは、ポリエステル基板が後に続く製造工程に不適切な状態とならない温度で処理を実施することで、達成することができる。別の実施形態では、基板を固定具に固定して、任意の昇温処理の間、基板が巻き、反り、あるいは他の望ましくない変形を引き起こさないようにしている。
【００４０】
さらに図１２のステップ１２０４と図１３とを参照するに、注目すべきこととして、本発明の実施形態によれば、ポリエステル基板１１０２を後に続く製造工程に不適切な状態とすることなく、表面処理を実施することができる。すなわち、本発明の実施形態は、（例えば、ＰＥＴあるいはＰＥＮなどの）ポリエステル基板が、巻き、反り、あるいは他の望ましくない変形を引き起こすことなく、このような表面処理に耐えられることを示している。理解されるべきこととして、本発明の実施形態が得られる前には、ＨＡＳＬ、浸漬貴金属めっき、およびＯＳＰなどの表面処理方法とともに、ＰＥＴおよびＰＥＮなどの材料を使用することは不可能であり、また実際に不可能であると信じられていた。今後は、本発明の実施形態により、ＰＥＴ、ＰＥＮ、あるいは他の熱可塑性プラスチック材料などの低温基材には適さないと従来考えられていた表面処理方法に、ポリエステル基板１１０２を用いることができる。
【００４１】
ここに記載した本発明の実施形態は例として示されたに過ぎず、本発明を網羅することを意図するものではなく、本発明を実施形態の構成に限定することを意図するものでもない。そして、上述の教示を踏まえた多くの変更と変形が可能であることは明らかである。各実施形態は、本発明の原理とその応用について最もよく説明するために、そして、それにより当業者が、意図する具体的な使用に適した様々な変更とともに、本発明および様々な実施形態を最良の形で利用できるように、選択され、開示されたものである。
【技術分野】
【０００１】
（関連米国出願）
本出願は、代理人整理番号がＳＹＮＡ−２００７０２０１−Ａ１．ＰＲＯ、発明の名称が「電子部品用ポリマー基板」であり、２００７年３月３０日に出願され、特許出願の譲受人に譲渡された同時継続仮特許出願番号第６０／９２１１５９号の優先権を主張し、参照によりそのすべてを本願明細書に援用する。
【背景技術】
【０００２】
表面実装技術と製造プロセスが何十年にもわたって存在してきた。しかしながら、種々の技術が発展し、改良されるように、表面実装技術と製造プロセスもまた、増大する製造上の要求に応えるために発展し、改良される必要がある。これらの増大する要求は、処理量や生産量の増大、コストの低減、あるいはこれらの任意の組み合わせであり得る。
【０００３】
表面実装技術と製造プロセスを改良するために、フレキシブル基板の使用が試みられている。フレキシブル基板の使用は、主として、デラウエア州ウィルミントンのイー・アイ・デュポン・ドゥ・ヌムール・アンド・カンパニー（E.I.Du Pont De Nemours and Company）製のカプトン（登録商標）テープなどのポリイミド材料で形成されたフレキシブル基板への電子部品の実装を改善する。従来のフレキシブル基板は種々応用されて大きな利点をもたらす一方で、欠点も併せ持つ。
【０００４】
上述のように、従来のフレキシブル基板は、通常、標準的な表面実装技術と製造プロセスにつきものである高温に対して適合すると考えられているポリイミド材料（例えば、カプトン（登録商標）テープ）などの高融点材料で形成されている。しかしながら、このようなポリイミド材料は概ね高額である。したがって、フレキシブル基板は、コストが重要な要素となる適用対象にとっては、必ずしも実現可能な解決方法とはならない。
【０００５】
フレキシブル基板に付随するコストを削減するために、フレキシブル基板の使用と、より従来型で価格の安い標準プリント基板（printed circuit board:ＰＣＢ）の使用との組み合わせが試みられている。このような取り組みにおいて、一部の部品および回路はフレキシブル基板に実装され、他の一部の部品および回路はリジッドＰＣＢ（rigid ＰＣＢ）に搭載される。フレキシブル基板は、その後ＰＣＢに結合される。フレキシブル基板がリジッドＰＣＢに結合される部分には、（フレキシブル基板とリジッドＰＣＢとの剛性の違いによって）大きなストレスがかかる傾向にあり、この部分がしばしば組み立て体の故障原因となる。フレキシブル基板とリジッドＰＣＢとの結合の補強が示唆され、試みられているが、このような補強によって製造プロセスにおけるコストが増大してしまう。
【０００６】
したがって、従来のフレキシブル基板材料に付随するコストの増大を招くことなくフレキシブル基板の利点を引き出すことは有益なことであろう。さらに、故障の要因となり得る、フレキシブル基板のリジッド基板への結合を必要とすることなくフレキシブル基板の利点を引き出すことは有益なことであろう。
【発明の概要】
【０００７】
（要約）
ある実施形態において、本発明は電子部品をポリマー基板に対して固定し、かつ電子的に結合する方法を含む。この実施形態において、ポリマー基板が用意される。ポリマー基板は、ポリマー基板に結合された結合剤に接するように配置された電子部品を有する。本実施形態はまた、ポリマー基板の少なくとも一部を熱源から保護するように構成された遮熱材を備える。遮熱材は、熱源からの熱が結合剤に伝わることを許容するように設けられている。そして、本実施形態では、結合剤が熱源にさらされて、結合剤が硬化した際に、熱源からの熱の作用によって電子部品がポリマー基板に固定され、かつ電子的に結合される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る、ボンディングパッドとこれに結合された導電配線とを有するポリマー基板の斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る、電子部品をポリマー基板に固定する方法を説明するフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態に係る、結合剤に接するように配置された電子部品とポリマー基板保護用遮熱材を備えたポリマー基板を含む組み立て体の分解斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に係る、裏面部材および表面部材と、それらの間に配置されたポリマー基板とが位置合わせされた、図３に示す組み立て体の斜視図である。
【図５】本発明の実施形態に係る、結合剤に接するように配置された複数の電子部品とポリマー基板保護用遮熱材を備えたポリマー基板を一部に含む組み立て体の分解斜視図である。
【図６】本発明の実施形態に係る、裏面部材および表面部材と、それらの間に配置されたポリマー基板とが位置合わせされた、図５に示す組み立て体の斜視図である。
【図７】本発明の実施形態に係る、多層組み立て体を形成するために折り畳まれたポリマー基板の斜視図である。
【図８】本発明の実施形態に係る、ポリマー基板の第１面側および第２面側の両方に結合した電子部品を有するポリマー基板の側面図である。
【図９】本発明の実施形態に係る、容量検知装置と、これに結合した複数の電子部品を有するポリエステル基板を含む電子部品組み立て体の斜視図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る、ポリエステル基板上に配置された露出金属層をマスクする方法を説明するフローチャートである。
【図１１Ａ】本発明の実施形態に係る、金属層が表面に配置されたポリエステル基板の側面図である。
【図１１Ｂ】本発明の実施形態に係る、表面に配置された金属層と、一部の金属層上に配置されたマスクとを有するポリエステル基板の側面図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る、ポリエステル基板上に配置された露出金属領域を表面処理する方法を説明するフローチャートである。
【図１３】一部に表面処理が施された金属層が表面に配置されたポリエステル基板の側面図である。 本明細書において参照される図面は、特に注記する場合を除き、一定の縮尺で描かれているものとして理解されるべきではない。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
これより本発明の実施形態を詳細に説明する。実施形態の例は、添付の図面に示される。本発明は実施形態とともに説明されるが、実施形態は本発明を実施形態に限定することを意図するものではないことを理解されたい。それとは逆に、本発明は、本発明の精神および範囲内に含まれるであろう、代替形態、変更形態、および均等物を包含することが意図されている。さらに、以下に続く本発明の詳細な説明において、本発明の完全な理解のために多数の具体的細部が説明される。しかしながら、本発明がこれらの具体的細部がなくとも実施可能であることは当業者に自明であろう。他の例では、既知の方法、手順、部品、および回路は、本発明の態様を不必要に不明確にしないように、詳細には記載されない。
【００１０】
図１には、ポリマー基板１００の斜視図が示されている。図１の実施形態において、ポリマー基板は、第１の一組のボンディングパッド１０２ａと、これに結合した第２の一組のボンディングパッド１０２ｂを有する。本発明の実施形態は、ポリマー基板１００と、ボンディングパッド１０２ａおよび／または１０２ｂとの間に配置される各種タイプの中間層のいずれかを設けることに適している。本実施形態では、第１の一組のボンディングパッド１０２ａと第２の一組のボンディングパッド１０２ｂとが導電配線１０４を介して結合されている。図１の実施形態では、明瞭簡潔にするために、二組のボンディングパッド１０２ａおよび１０２ｂのみと、一つの接続用導電配線１０４のみがポリマー基板１００に結合された状態が示されている。理解されるであろうこととして、本発明は、より少ないか、あるいはより多いボンディングパッドと、これに対応する導電配線とがポリマー基板１００に結合された実施形態にも適している。また、本発明の実施形態は、スクリーン印刷やフォトリソグラフィプロセスなどの、これらに限定されない多数の既知のボンディングパッド、および／または導電配線製造プロセスのいずれかを用いて形成された、ボンディングパッド１０２ａおよび１０２ｂと導電性トレース１０４とを設けることに適している。さらに、ある実施形態において、ポリマー基板１００は、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、あるいはポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などの、これらに限定されないポリエステル材料を含むか、このようなポリエステル材料から成る。さらに、本発明の多様な実施形態において、ポリマー基板１００は、熱可塑性プラスチック材料を含むか、熱可塑性プラスチック材料から成る。また、ここで説明される多様な実施形態において、ポリマー基板は約２５〜２００μｍの範囲の厚さを有する。
【００１１】
明瞭簡潔にするために、後の図面においても、少数のボンディングパッド１０２ａおよび１０２ｂと、一つの接続用導電配線１０４のみがポリマー基板１００に結合した状態を示す。
【００１２】
図２には、電子部品をポリマー基板に固定する方法を説明するフローチャート２００が示されている。本実施形態の方法のステップ２０２において、ポリマー基板に結合した結合剤に接するように配置された電子部品を有するポリマー基板が用意される。ある実施形態において、本方法では例えば図１のポリマー基板１００などのポリマー基板が用意される。そのような実施形態では、電子部品は例えば、はんだペースト材料などのこれに限定されない結合剤を用いてボンディングパッド１０２ａに結合されていてもよい。ポリマー基板に結合した結合剤に接するように配置された電子部品を有するポリマー基板の簡潔な実施態様は、図３に示されており、図２のステップ２０４によってさらに説明される。図３は、一部がポリマー基板１００から成り、結合剤３０４に接するように配置された電子部品３０２を有する組み立て体３００の分解斜視図である。
【００１３】
ステップ２０４において、本実施形態は、ポリマー基板の少なくとも一部を熱源から保護するように構成された遮熱材を提供する。本出願の目的のために、ポリマー基板の少なくとも一部において熱源から発生した熱を遮断することで、遮熱材はポリマー基板の少なくとも一部を熱源から保護する。図２のステップ２０４をより明確に説明するために、再び図３を参照する。図３の組み立て体３００には、裏面部材３０６および表面部材３０８を含むポリマー基板保護用遮熱材が含まれる。さらに注目されるべきこととして、ポリマー基板保護用遮熱材はまた、裏面部材３０６および表面部材３０８を位置合わせするように構成された位置合わせ機構を含む。本実施形態において、位置合わせ機構は、裏面部材３０６の突起部３１２ａ−３１２ｄと、表面部材３０８の受け部３１４ａ−３１４ｄを含む。ある実施形態において、突起部３１２ａ−３１２ｄを対応する受け部３１４ａ−３１４ｄに挿入することによって、裏面部材３０６と表面部材３０８の取り外し可能な結合が実現される。円形断面の突起部と受け部が４つだけ図３に示されているが、任意の数あるいは形状を有する、任意の数および型の適切な位置合わせ機構が採用可能であることが理解される。例えば、ここでは上述のような位置合わせ機構が説明されているが、本発明は、ピン、ホール、スロット、ガイド、およびヒンジ組み立て体、あるいは裏面部材３０６と表面部材３０８とを位置合わせする多様な他の機構もしくは方法のいずれかを含むがこれらに限定されない実施形態に適している。異なる位置合わせ機構を配置するために能動機構も使用することができる。例えば、ロボットシステムは、基板保護用遮熱材に対して基板を位置合わせすることができる。
【００１４】
図２のステップ２０４を参照すると、本実施形態では、ポリマー基板保護用遮熱材が、熱源からの熱が結合剤３０４に伝わるように配置される。すなわち、ポリマー基板保護用遮熱材の表面部材３０８は、その部材内に形成された開口部３１０を有する。開口部３１０は、裏面部材３０６および表面部材３０８が、両者の間に配置されたポリマー基板１００とともに位置合わせされた際に、電子部品３０２および結合剤３０４が熱源からの熱を受け取ることができるように配置されている。また、本発明の実施形態において、熱源は単段型熱源である。したがって、本発明の実施形態は、電子部品をポリマー基板に固定するために、多段型熱源の使用を必要としない。
【００１５】
図４は、裏面部材３０６および表面部材３０８と、それらの間に配置されたポリマー基板１００とが位置合わせされた組み立て体３００の斜視図である。図４に示すように、電子部品３０２および結合剤３０４は、表面部材３０８の開口部３１０内に配置されており、そのため、結合剤３０４は、熱源と隣接するように配置された場合に熱を受け取ることができる。
【００１６】
図２のステップ２０６を参照するに、続いて本方法では、結合剤３０４が熱源にさらされる。たとえば、赤外線リフロー炉などの熱源にさらされると、熱源からの熱によって結合剤３０４の活性化、リフロー、あるいは融解が起こる。赤外線リフロー炉に限らず、本発明は、蒸気リフローシステム、温風リフローシステムなどの、これらに限定されない他の熱源によって熱を発生させる実施形態に適している。結合剤３０４を熱源からの熱にさらすのを止めると、結合剤３０４は凝固する。結合剤３０４が凝固すると、凝固した結合剤は電子部品をポリマー基板１００に固定するとともに電子的に結合する。一般に、ポリマー基板１００に結合されたボンディングパッド、たとえば図１に示すボンディングパッド１０２ａなどに電子部品が電子的に結合され、また固定されることは理解されるであろう。
【００１７】
フローチャート２００の各ステップは、最終製品を得るために任意の回数だけ繰り返すことができることは理解されるであろう。たとえば、ステップ２０２，２０４，２０６はすべて、様々な理由から同じポリマー基板について繰り返すことができる。本実施形態では、ステップ２０２の各繰り返しに対しては、同一のポリマー基板と異なる未結合の電子部品とが用いられる。ステップ２０４の各繰り返しについては、異なる一組のポリマー基板保護用遮熱材であって、それぞれが異なる電子部品を露出させるための異なる開口部を備えたものが用いられる。この場合、後の繰り返しに用いられるポリマー基板保護用遮熱材は、すでに結合された電子部品を収容して保護するための一つ以上の凹部あるいは他の機構を備える。本実施形態において、必要に応じて同一のあるいは異なる条件下（たとえば、温度、湿度、時間など）で、ステップ２０６を繰り返すことができる。
【００１８】
別の実施例として、ステップ２０４と２０６だけが繰り返される。ある実施形態では、これらの二つのステップは、同じポリマー基板上の同じ電子部品セットに対して、この電子部品セットをポリマー基板に結合させるために繰り返される。ステップ２０４の各繰り返しについては、異なるポリマー基板保護用遮熱材であって、それぞれが特定の電子部品を収容して保護し、あるいは露出させるための異なる凹部あるいは他の機構を備えたものも用いることができる。ステップ２０６は、必要に応じて同一のあるいは異なる条件下（たとえば、温度、湿度、時間など）で繰り返すことができる。
【００１９】
図２のいずれかあるいはすべてのステップの繰り返しを随意に含む図２に示す工程は、ポリマー基板の両面に電子部品を結合させるために採用することができる。各ポリマー基板保護用遮熱材の凹部および開口部は、表面部材および裏面部材のどちらか、あるいは両方に設けることができ、ポリマー基板の片側あるいは両側で部品を収容して保護し、あるいは露出させる。基板の両面への電子部品の結合は、製造工程２００のステップの一回の実施で、あるいは製造工程２００のステップの繰り返しで実施することができる。
【００２０】
さらに、本発明の実施形態では、結合剤３０４として様々なタイプの結合剤を好適に用いることができる。一例として、本発明のある実施形態では、融点がおおよそ２７０℃である、従来のあるいは標準的なはんだを含む結合剤が用いられる。本発明の別の実施形態では、融点がおおよそ１２０℃である低温はんだを含む結合剤が用いられる。また、本発明の実施形態では、他の様々な溶融温度を有する他の様々な結合剤も好適に用いることができる。また、本発明の実施形態では、はんだを含まない結合剤も好適に用いることができる。
【００２１】
さらに、本実施形態では、表面部材３０８はポリマー基板１００の前面（すなわち、結合剤３０４および電子部品３０２が配置された側の表面）の少なくとも一部を熱源によって生じた熱から保護するように設定されている。特に、裏面部材３０６および表面部材３０８がこれらの間に配置されたポリマー基板１００と位置合わせされた際に、ポリマー基板１００の前面における開口部３１０によって露出していない部分が、隣接して配置された熱源によって生じた熱から保護される。その結果、ポリマー基板１００の保護された部分は、結合剤３０４のリフロー、融解または活性化に必要な高温にさらされることがない。したがって、本発明の実施形態によれば、従来であれば基板として用いることができなかった材料でポリマー基板１００を形成することができる。すなわち、本発明の実施形態によれば、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、あるいはポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などの材料でポリマー基板１００を形成することができる。さらに、本発明の種々の実施形態において、ポリマー基板１００は、熱可塑性プラスチック材料を含んで形成される。本発明の実施形態がなされるより前は、表面実装技術（surface mount technology：ＳＭＴ）製造プロセスにおいて基板にＰＥＴやＰＥＮなどの材料を用いることは不可能であり、また実際、不可能であると思われていたことは理解されるべきである。
【００２２】
従来のＳＭＴ製造プロセスでは、リフロー温度が、低融点はんだに対してのおおよそ１２０℃から通常のはんだに対しての２７０℃の範囲に及ぶ。対照的に、ＰＥＴのガラス転移温度は、おおよそ７９℃である。ガラス転移温度が、その温度以上で非晶質材料（ＰＥＴ、ＰＥＮなど）が液体のように振る舞う（すなわち、ゴム状態となる）温度であることは理解されるであろう。したがって、本発明の実施形態よりも前には、ゴム状態となるＰＥＴのようなポリエステル基板は、巻きや反りに悩まされるおそれがあり、結局ＳＭＴプロセスにおいて基板として用いるには適していなかったであろう。
【００２３】
本発明の実施形態において、ポリマー基板保護用遮熱材は、結合剤３０４が加熱されている間、ポリマー基板１００に構造的剛性を付与する。特にこのポリマー基板保護用遮熱材は、裏面部材３０６と表面部材３０８とがこれらの間に配置されたポリマー基板１００と位置合わせされると、裏面部材３０６と表面部材３０８との間でポリマー基板１００を堅く保持する。その際、ポリマー基板１００の（表面部材３０８の開口部３１０によって露出された）一部がガラス転移温度を上回る温度にさらされた場合であっても、ポリマー基板１００の露出部分は、巻き、反り、あるいは他の望ましくない変形を引き起こすことはない。むしろ、このポリマー基板保護用遮熱材は、リフロー工程においてもポリマー基板１００を位置固定された状態に維持する。すなわち、ポリマー基板１００のうち、裏面部材３０６および表面部材３０８によって熱から保護されている部分は、ポリマー基板１００のうち熱源によって生成される熱から保護されていない部分を拘束する。その結果、ポリマー基板１００の開口部３１０を介して露出している部分がガラス転移温度よりも高い温度で加熱された場合であっても、その周囲の保護された（ガラス転移温度よりも高い温度で加熱されない）部分がポリマー基板１００の露出部分の形状を維持して、露出部分が巻き、反り、あるいは他の望ましくない変形を引き起こさないようにする。したがって、本発明の実施形態によれば、ポリマー基板１００を、従来は基板として用いることができなかった材料で形成することができる。すなわち、本発明の実施形態によれば、ポリマー基板１００を、たとえばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）あるいはポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、もしくは、ＳＭＴ製造プロセスに付随する温度未満のガラス転移温度を有する他の熱可塑性プラスチック材料などの材料で形成することができる。
【００２４】
さらに、ポリマー基板保護用遮熱材は、結合剤を熱源にさらした後に電子部品およびポリマー基板に能動的な冷却処理を施すことなく、電子部品をポリマー基板に固定して結合させることを可能にする。すなわち、ポリマー基板保護用遮熱材を用いることで、ポリマー基板１００は十分に熱から保護され、これによりポリマー基板１００は、結合剤を熱源にさらした後の能動的な冷却処理を必要とすることなく、自身に電子部品を結合させることができる。
【００２５】
図５には、結合剤３０４に接するように配置された複数の電子部品３０２，５０２，５０４を有するポリマー基板を一部に含む組み立て体５００の分解斜視図が示されている。図５の組み立て体５００には、裏面部材３０６および表面部材３０８を含むポリマー基板保護用遮熱材が含まれる。より具体的には、ポリマー基板保護用遮熱材の表面部材３０８は開口部３１０，５０６，５０８を備える。開口部３１０，５０６，５０８は、裏面部材３０６および表面部材３０８が、両者の間に配置されたポリマー基板１００と位置合わせされた際に、電子部品３０２，５０２，５０４と結合剤３０４とが熱源からの熱を受け取ることができるように配置されている。
【００２６】
図６は、裏面部材３０６および表面部材３０８と、それらの間に配置されたポリマー基板１００とが位置合わせされた組み立て体５００の斜視図を示す。図６に示すように、電子部品３０２，５０２，５０４（および対応する結合剤３０４）は、それぞれ表面部材３０８の開口部３１０，５０６，５０８内に配置され、これにより結合剤３０４は、熱源に隣接して配置された際に熱を受け取ることができる。したがって、本発明の実施形態によれば、ポリマー基板の少なくとも一部を熱源から保護しながら、熱源からの熱が結合剤に伝わることを可能にするように特別に設定された、カスタマイズされた遮熱材が提供される。より具体的には、本発明の実施形態によれば、ポリマー基板１００の少なくとも一部を熱源から保護するとともに、ポリマー基板１００上における、ポリマー基板１００に結合した結合剤３０４に接するように電子部品（３０２、５０２、および５０４）が配置された複数の場所に、熱源からの熱が伝わることを可能にするように特別に設定された遮熱材が提供される。組み立て体５００は、図３および４の説明と併せて上述したように作動し、利用される。明瞭簡潔にするためにその説明は繰り返さない。
【００２７】
上述のように、図５に示す組み立て体は、複数の開口部３１０，５０６，５０８を含むため、複数の電子部品３０２，５０２，５０４に結合した結合剤３０４を同時に加熱することができる。本発明の実施形態はまた、一連のポリマー基板保護用遮熱材のそれぞれを連続的に用いて、各位置の結合剤３０４を熱源からの熱にさらすのに適している。そのようなものの一例として、３つ未満の開口部を有する第１のポリマー基板保護用遮熱材（例えば、表面部材３０８に開口部３１０および開口部５０６のみを有するもの）が熱源にさらされる。その際、最終的に結合剤３０４が電子部品３０２，５０２をポリマー基板１００に結合する。次に、３つ未満の開口部を有する第２のポリマー基板保護用遮熱材（例えば、表面部材３０８に開口部５０８のみを有するもの）が熱源にさらされる。その際、最終的に結合剤３０４が電子部品５０４をポリマー基板１００に結合する。したがって、本発明の実施形態は、一以上のポリマー基板保護用遮熱材を用いて複数の結合剤の位置を熱源からの熱にさらすのに適している。
【００２８】
上述のように、本発明の実施形態によれば、ポリマー基板１００を、例えば、ＳＭＴ製造プロセスに付随する温度未満のガラス転移温度を有する、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、あるいはポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などの材料で形成することができる。さらに、本発明の様々な実施形態において、ポリマー基板１００は様々な熱可塑性プラスチック材料のいずれかで形成することができる。その結果、本発明の実施形態によれば、フレキシブル基板の製造にともなうコストが大幅に削減される。特に、ＰＥＴおよびＰＥＮなどの、これらに限定されない低温基材の使用が可能になることによって、本発明の実施形態によれば、従来のフレキシブル基板材料に付随するコストの増大を招くことなくフレキシブル基板の利益を得ることができる。さらに、本発明の実施形態によれば、故障を起こしやすい、リジッド基板へのフレキシブル基板の結合を必要とすることなくフレキシブル基板の利益を得ることができる。それどころか、本発明の実施形態によれば、例えばＰＥＴまたはＰＥＮなどの低コストのポリマー材料からなる単一の連続するシート上に、完全な集積回路を完全に製造することができる。さらに、ＰＥＴおよびＰＥＮは、それらに関連する大きな利点を有する。従来のポリイミド材料（例えば、カプトン（登録商標）テープ）と比べて実質的に低価格であることに加えて、ＰＥＴおよびＰＥＮなどのポリエステル材料は、ポリイミド材料よりも簡単に再生利用され、また、ＰＥＴおよびＰＥＮは透明にすることができる。
【００２９】
また、本発明の実施形態が他の様々なＳＭＴプロセスにも適していることは指摘されるべきである。明瞭簡潔にするために、図３〜６は、（例えば、ＰＥＴあるいはＰＥＮから成る）ポリマー基板１００に結合したボンディングパッドに対する、二つの端末装置（例えば電子部品３０２，５０２，５０４）の結合を示している。しかしながら、理解されるべきは、本発明の実施形態がいくつもの端末装置に結合した電子部品（図７に示された７０２ｃのように）の利用に適していることである。例えば、クアッドフラットパッケージ（ＱＦＰ）、クアッドフラットノーリード（ＱＦＮ）、あるいはボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）などの様々なパッケージタイプの集積回路を基板に搭載することができる。本発明の実施形態はまた、ポリマー基板１００に電子部品を電気的に結合するワイヤボンディングＳＭＴプロセスの使用にも適している。そのような取り組みの一つとして、多くの実施形態で用いられ得るリジッド基材を必要とすることなく、ワイヤボンディングプロセスがポリエステル基板に対して実施される。さらに、そのような本発明の実施形態では、ポリエステル基板は、ポリマー基板に結合したボンディングパッドに配置された集積回路の電気的結合に用いられるワイヤに通常塗布される封止剤の堆積に耐える。また、本発明の実施形態はまた、電子部品をポリマー基板１００に対して電気的に結合するフリップチップＳＭＴプロセスの使用に適している。そのような実施形態の一つとして、集積回路を複数の対応するボンディングパッドに結合させるための異方性導電膜を設けるために、熱した金型が用いられる。本発明の実施形態は、（例えば、ＰＥＴ、ＰＥＮ、あるいは任意の様々な熱可塑性プラスチック材料などの）ポリマー基板が、巻き、反り、あるいは他の望ましくない変形を引き起こすことなく、ＳＭＴプロセスに付随する加熱に耐えることができることを明確に示している。
【００３０】
図７には、多層組み立て体を形成するために折り畳まれたポリマー基板１００の斜視図が示されている。図７に示すように、本発明の実施形態は、ポリマー基板１００を用いた多層組み立て体の形成と、図１〜６を用いて説明した上述の方法および構造に適している。図７に示される実施形態では、ポリマー基板１００は、図１〜６を用いて説明した上述の方法および構造を利用して、結合剤を介して自身に結合された複数の電子部品７０２ｂ〜７０２ｄを有する。図７の実施形態では、ポリマー基板１００は自身に形成された開口部７０３を有している。図７に示すように、ポリマー基板１００は、多層組み立て体を形成するために折り重ねることができる。そのような実施形態では、ポリマー基板１００の開口部７０３は、例えば電子部品７０２ｂなどの開口部内に位置する電子部品に熱をかけることができる開口部として用いられる。すなわち、本発明の実施形態は、単層のポリマー基板組み立て体に限定されない。反対に、（上に詳細に記載されたような）本発明の実施形態は、従来のＳＭＴプロセスを組み合わせた、ポリマー基板１００を用いた多層組み立て体の形成に適している。多層基板は、多くの場合、より少ない層の基板を積層して形成される。別の方法は、折り畳みによるものである。
【００３１】
図８には、ポリマー基板１００の第１面側および第２面側の両方に結合した電子部品を有するポリマー基板１００の側面図が示されている。図８の実施形態では、電子部品８０２ａ，８０２ｂが、ポリマー基板１００の第１面側に結合した図示しない結合剤に接するように配置されている。また、電子部品８０２ｃ，８０２ｄ，８０２ｅが、ポリマー基板１００の第２面側に結合した図示しない結合剤に接するように配置されている。ここで、ポリマー基板１００の第２面側は、ポリマー基板１００の第１面側と反対側である。本発明のある実施形態では、ポリマー基板１００の第１面側にある一以上の電子部品（８０２ａおよび８０２ｂ）と、ポリマー基板１００の第２面側にある一以上の電子部品（８０２ｃ、８０２ｄ、および８０２ｅ）との電気的な結合を容易に行うことができるように、スルーホール８０４内に導電経路が形成されている。図８に示される実施形態は、ポリマー基板１００と、図１〜６を用いて説明した方法および構造とを用いて実現される。すなわち、本発明の実施形態は、ポリマー基板１００の一面側のみに電子部品を配置する構成に限定されない。反対に、（上に詳細に記載されたような）本発明の実施形態は、従来のＳＭＴプロセスを用いてポリマー基板１００の二以上の面に電子部品を配置することに適している。
【００３２】
図９には、容量検知装置９０２と、これに結合した複数の電子部品９０４ａ〜９０４ｆを有するポリマー基板１００を含む電子部品組み立て体９００の斜視図が示されている。本実施形態では、ポリマー基板１００はポリエステル材料（例えばＰＥＴあるいはＰＥＮなど）から成る。また、本発明の様々な実施形態では、ポリマー基板１００は熱可塑性プラスチック材料から成る。図９の実施形態では、容量検知装置９０２がポリエステル基板１００の第１領域９０６に配置され、複数の電子部品９０４ａ〜９０４ｆがポリエステル基板１００の第２領域９０８に配置されている。さらに、図９の実施形態では、複数の電子部品９０４ａ〜９０４ｆは、容量検知装置９０２に対応している。すなわち、複数の電子部品９０４ａ〜９０４ｆは、容量検知装置９０２と連動する部品を含んで構成されている。容量検知装置９０２および複数の電子部品９０４ａ〜９０４ｆは、ポリエステル基板１００に結合した導電配線９１０を介して結合している。図９の電子部品組み立て体９００に示される実施形態では、複数の電子部品９０４ａ〜９０４ｆは、図１〜６を用いて説明した方法および構造を用いて、ポリマー基板に結合されている。また、複数の電子部品９０４ａ〜９０４ｆが図９の電子部品組み立て体９００に示されているが、本発明の実施形態はまた、ポリエステル基板１００に結合した単一の電子部品のみを備えた構成にも適している。同様に、本発明の実施形態は、従来のＳＭＴプロセスを用いて、ポリエステル基板１００の二以上の面に電子部品を配置する構成に適している。
【００３３】
引き続き図９を参照すると、電子部品組み立て体９００は、ポリエステル基板１００をリジッド基板に結合させることを必要とせずに十分に使用可能である、独立して使用可能な電子部品組み立て体として機能する。その結果、本発明の実施形態は、フレキシブル基板の製造にともなうコストを大幅に削減することができる。特に、例えばＰＥＴおよびＰＥＮなどのポリエステル基板といった、これらに限定されない低温基材の使用が可能になることによって、本発明の実施形態によれば、従来のフレキシブル基板材料（例えば、カプトン（登録商標）テープなどのポリイミド材料）に付随するコストの増大を招くことなくフレキシブル基板の利益を得ることができる。さらに、本発明の実施形態によれば、故障を起こしやすい、リジッド基板へのフレキシブル基板の結合を必要とすることなくフレキシブル基板の利益を得ることができる。それどころか、本発明の実施形態によれば、例えばＰＥＴ、ＰＥＮ、あるいは任意の他の様々な熱可塑性プラスチック材料などの低コストのポリエステル材料からなる単一の連続するシート上に、完全なフレキシブル電子部品組み立て体（容量検知装置と、それに対応する電子部品など）を完全に製造することができる。
【００３４】
図１０には、ポリエステル基板上に配置された露出金属層をマスクする方法を説明するフローチャート１０００が示されている。ステップ１００２において、本実施形態の方法では、露出金属層が配置されたポリエステル基板１００２が用意される。金属層１１０４が配置されたポリエステル基板は、図１１Ａ〜１１Ｂに図示されている。図１１Ａ〜１１Ｂについては、図１０のフローチャート１０００の説明と併せてさらに記述される。図１１Ａは、金属層１１０４が表面に配置されたポリエステル基板１１０２の側面図である。金属領域１１０４ｇ，１１０４ｈ，１１０４ｉ，１１０４ｊは、最終的に露出されたまま（すなわち、マスクされない状態）である。本実施形態では、ポリエステル基板１１０２は、ＰＥＴあるいはＰＥＮなどの、これらに限定されない材料を含んで形成される。また、本発明の様々な実施形態では、ポリマー基板１００は、熱可塑性プラスチック材料を含んで形成される。金属層は最終的に、例えば導電配線、ボンディングパッド、ランディングパッドなどのパターンを含むことができることは理解されるであろう。本発明の実施形態はまた、ポリエステル基板１１０２の両面（上面および下面）に露出金属層が配置されたポリエステル基板に対する、以下に示すマスク処理の実施に適している。
【００３５】
図１０のステップ１００４と図１１Ｂとに示すように、本実施形態では、ポリエステル基板１１０２に対してマスク処理が実施され、露出金属層１１０４には、マスク層（１１０８ａ，１１０８ｂ，１１０８ｃ，１１０８ｄ，１１０８ｅとして示される）が配置される。マスク層１１０８ａ，１１０８ｂ，１１０８ｃ，１１０８ｄ，１１０８ｅは、金属層１１０４のうち下にある部分（１１０４ａ，１１０４ｂ，１１０４ｃ，１１０４ｄ，１１０４ｅとして示される）を、例えば、続くＳＭＴプロセス、周囲環境への露出などから保護するために用いられる。
【００３６】
ある実施形態では、マスク処理は、例えば、カバーレイフィルム積層、あるいは液状感光性（ＬＰＩ）ソルダーレジスト処理などの従来のマスク処理である。従来のカバーレイフィルム積層は、おおよそ１５０℃の温度で行われる。ＬＰＩソルダーレジスト処理は、おおよそ２０〜２５℃の温度で実施される初期堆積ステップを含む。ＬＰＩソルダーレジスト処理では、初期堆積処理に続いて、おおよそ１００℃の温度での硬化ステップが実施される。したがって、本発明の実施形態によれば、ポリエステル基板１１０２を、従来は基板として使用できなかった材料で形成することができる。すなわち、本発明の実施形態によれば、ポリエステル基板１１０２を、例えば、従来の金属層マスク処理に付随する温度未満のガラス転移温度を有する、ＰＥＴあるいはＰＥＮなどの材料で形成することができる。
【００３７】
さらに図１０のステップ１００４と図１１Ｂとを参照するに、注目すべきこととして、本発明の実施形態によれば、ポリエステル基板１１０２を続く製造工程に適さない状態とすることなく、マスク処理を実施することができる。すなわち、本発明の実施形態は、（例えば、ＰＥＴあるいはＰＥＮなどの）ポリエステル基板が、巻き、反り、あるいは他の望ましくない変形を引き起こすことなく、マスク処理に付随する加熱に耐えられることを示している。理解されるべきこととして、本発明の実施形態が得られる前には、カバーレイフィルム積層やＬＰＩソルダーレジスト処理などのマスク処理に、ＰＥＴおよびＰＥＮなどの材料を使用することは不可能であり、また実際に不可能であると信じられていた。今後は、本発明の実施形態により、ＰＥＴ、ＰＥＮ、あるいは任意の様々な他の熱可塑性プラスチック材料などの低温基材には適さないと従来考えられていたマスク処理に、ポリエステル基板１１０２を用いることができる。従来のマスク処理は、ポリエステル基板の巻き、反り、あるいは他の望ましくない変形を引き起こすことが認められていた。したがって、カバーレイフィルム積層処理では、上昇した温度および圧力下での積層処理中の配置形状（アラインメント）を保つために工具を用いている。さらに、ＬＰＩソルダーレジスト処理では、ＰＥＴおよびＰＥＮの接着に適したＬＰＩソルダーレジスト材料を選択している。ＬＰＩソルダーレジスト材料は、好ましくは基板が巻き、反り、あるいは望ましくない変形を起こさない温度で接着される。ＬＰＩソルダーレジスト材料は、好ましくは、続くＳＭＴプロセスを経て損傷することなく残るものが選択される。
【００３８】
図１２には、ポリエステル基板上に配置された露出金属領域を表面処理する方法を説明するフローチャート１２００が示されている。ステップ１２０２において、本実施形態の方法では、露出金属層が配置されたポリエステル基板が用意される。露出金属層が配置されたポリエステル基板は、図１１Ｂに図示されている。本実施形態では、ポリエステル基板１００２は、ＰＥＴあるいはＰＥＮなどの、これらに限定されない材料を含んで形成されている。また、本発明の様々な実施形態では、ポリエステル基板１００２は、熱可塑性プラスチック材料を含んで形成されている。上述のように、金属層１１０４の領域１１０４ｇ，１１０４ｈ，１１０４ｉ，１１０４ｊは、露出金属領域を含む。ある実施形態では、金属層１１０４、ひいては、露出金属領域１１０４ｇ，１１０４ｈ，１１０４ｉ，１１０４ｊは、銅を含んで形成される。理解されるべきこととして、金属層は最終的に、例えば、導電配線、ボンディングパッド、ランディングパッドなどのパターンを含み得る。本発明の実施形態はまた、ポリエステル基板１１０２の両面（上面および下面）に露出金属層が配置されたポリエステル基板に対する、以下に示すマスク処理の実施に適している。さらに理解されるべきこととして、銅は、すぐに酸化する、化学的に活性のある金属である。したがって、露出金属領域１１０４ｇ，１１０４ｈ，１１０４ｉ，１１０４ｊに表面処理を施さないと、直ちに酸化してしまい、後に続くはんだ付けに不適切な状態となってしまう。金属層１１０４は銅を含んで形成されると説明したが、本発明の実施形態は、銅以外の金属を含んで形成される金属層への使用にも適している。
【００３９】
図１２のステップ１２０４と図１３とを参照するに、本発明の実施形態では、続いて、ポリエステル基板１１０２に表面処理を施し、露出金属領域１１０６ａ，１１０６ｂには、表面処理層１３０２ａ，１３０２ｂがそれぞれ積層される。本発明の実施形態は、熱風平滑化はんだ付け（hot air solder level：ＨＡＳＬ）、浸漬貴金属めっき（immersion precious metal plating）、および有機被膜表面保護（organic surface protectant：ＯＳＰ）などの、これらに限定されない表面処理方法の実施に適している。具体的には、本発明の実施形態では、例えば、無電解ニッケル浸漬金めっき（ＥＮｉＧ）、浸漬すずめっき、および浸漬金めっきなどの表面処理方法が用いられる。従来の処理条件では、ポリエステル基板の損傷が認められた。したがって、ポリエステル基板が巻き、反り、あるいは他の望ましくない変形を引き起こさない表面処理方法の開発が望まれている。これは、ポリエステル基板が後に続く製造工程に不適切な状態とならない温度で処理を実施することで、達成することができる。別の実施形態では、基板を固定具に固定して、任意の昇温処理の間、基板が巻き、反り、あるいは他の望ましくない変形を引き起こさないようにしている。
【００４０】
さらに図１２のステップ１２０４と図１３とを参照するに、注目すべきこととして、本発明の実施形態によれば、ポリエステル基板１１０２を後に続く製造工程に不適切な状態とすることなく、表面処理を実施することができる。すなわち、本発明の実施形態は、（例えば、ＰＥＴあるいはＰＥＮなどの）ポリエステル基板が、巻き、反り、あるいは他の望ましくない変形を引き起こすことなく、このような表面処理に耐えられることを示している。理解されるべきこととして、本発明の実施形態が得られる前には、ＨＡＳＬ、浸漬貴金属めっき、およびＯＳＰなどの表面処理方法とともに、ＰＥＴおよびＰＥＮなどの材料を使用することは不可能であり、また実際に不可能であると信じられていた。今後は、本発明の実施形態により、ＰＥＴ、ＰＥＮ、あるいは他の熱可塑性プラスチック材料などの低温基材には適さないと従来考えられていた表面処理方法に、ポリエステル基板１１０２を用いることができる。
【００４１】
ここに記載した本発明の実施形態は例として示されたに過ぎず、本発明を網羅することを意図するものではなく、本発明を実施形態の構成に限定することを意図するものでもない。そして、上述の教示を踏まえた多くの変更と変形が可能であることは明らかである。各実施形態は、本発明の原理とその応用について最もよく説明するために、そして、それにより当業者が、意図する具体的な使用に適した様々な変更とともに、本発明および様々な実施形態を最良の形で利用できるように、選択され、開示されたものである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品をポリマー基板に対して固定し、かつ電子的に結合する方法であって、
結合剤が結合され、当該結合剤に接するように配置された前記電子部品を有する前記ポリマー基板を用意するステップと、
前記ポリマー基板の少なくとも一部を単段型熱源から保護するように構成された遮熱材であって、前記単段型熱源からの熱が前記結合剤に伝わることを許容するように構成された遮熱材を設けるステップと、
前記結合剤が硬化した際に、前記単段型熱源からの熱の作用により前記電子部品が前記ポリマー基板に固定され、かつ電子的に結合されるように、前記結合剤を前記単段型熱源にさらすステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記ポリマー基板を用意するステップは、結合剤が結合され、当該結合剤に接するように配置された前記電子部品を有するポリエステル基板を用意することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ポリエステル基板は、ポリエチレンテレフタレートおよびポリエチレンナフタレートからなる群から選択されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ポリマー基板を用意するステップは、前記ポリマー基板に結合したはんだを含む結合剤に接するように配置された前記電子部品を有する前記ポリマー基板を用意することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ポリマー基板を用意するステップは、前記ポリマー基板に結合した低融点はんだを含む結合剤に接するように配置された前記電子部品を有する前記ポリマー基板を用意することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記ポリマー基板の少なくとも一部を単段型熱源から保護するように構成された遮熱材を設けるステップは、前記ポリマー基板の少なくとも一部を単段型熱源から保護するとともに、前記単段型熱源からの熱が前記結合剤に伝わることを許容するように設定された遮熱材を設けることを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ポリマー基板の少なくとも一部を単段型熱源から保護するように構成された遮熱材を設けるステップは、前記ポリマー基板の少なくとも一部を単段型熱源から保護するとともに、前記ポリマー基板に結合した各結合剤に接するように電子部品が配置された、前記ポリマー基板上の複数の位置に、前記単段型熱源からの熱が伝わることを許容するように設定された遮熱材を設けることを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
ポリマー基板に電子部品を固定する前記方法は、前記ポリマー基板に配置された複数の結合剤のそれぞれに接するように配置された複数の電子部品に対して連続的に繰り返されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記ポリマー基板に結合された結合剤に接するように配置された前記電子部品を有する前記ポリマー基板を用意するステップは、前記ポリマー基板の第１面側に結合された結合剤に接するように配置された第１電子部品と、前記ポリマー基板の第２面側に結合された結合剤に接するように配置された第２電子部品とを有する前記ポリマー基板を用意することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
ポリマー基板に電子部品を固定し、かつ電子的に結合する前記方法は、前記結合剤を前記単段型熱源にさらした後に、前記電子部品および前記ポリマー基板に能動的な冷却処理を施すことを必要としないことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記ポリマー基板を用意するステップは、表面に補強構造を有する前記ポリマー基板を用意することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記ポリマー基板の少なくとも一部を単段型熱源から保護するように構成された遮熱材を設けるステップは、前記ポリマー基板への前記電子部品の固定および電子的結合の後に、前記ポリマー基板へのさらなる電子部品の結合を許容可能に形成された少なくとも一つの開口部を有する遮熱材を設けることを含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１３】
ポリエステル基板に配置された露出金属領域の表面処理方法であって、
露出金属領域が配置されたポリエステル基板であって、さらに、マスクされた金属領域が配置されたポリエステル基板を用意するステップと、
前記露出金属領域に表面処理層が形成されるように、前記ポリエステル基板に表面処理を施すステップと、を含み、
前記表面処理は、前記ポリエステル基板を後に続く製造工程に不適切な状態とすることなく実施されることを特徴とする方法。
【請求項１４】
前記露出金属領域が配置された前記ポリエステル基板を用意するステップは、銅ボンディングパッドを含む露出金属領域が配置された前記ポリエステル基板を用意することを含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記表面処理は、熱風平滑化はんだ付け、浸漬貴金属めっき、および有機被膜表面保護からなる群から選択されることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記露出金属領域が配置された前記ポリエステル基板を用意するステップは、前記ポリエステル基板の第１面側に配置された前記露出金属領域と、前記ポリエステル基板の第２面側に配置された第２露出金属領域とを有する前記ポリエステル基板を用意することを含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
第１領域と第２領域とを有するポリエステル基板と、
前記ポリエステル基板の前記第１領域に結合された容量検知装置と、
前記ポリエステル基板の前記第２領域に固定され、かつ電子的に結合された電子部品であって、前記容量検知装置に対応するとともに、前記ポリエステル基板に結合された配線を介して前記容量検知装置に結合された電子部品と、
を備えたことを特徴とする電子部品組み立て体。
【請求項１８】
前記電子部品組み立て体は、前記ポリエステル基板のリジッド基板への結合を必要とせずに使用可能である、独立して使用可能な電子部品組み立て体であることを特徴とする請求項１７に記載の電子部品組み立て体。
【請求項１９】
前記ポリエステル基板における、前記第２領域が配置された側と反対側に固定され、かつ電子的に結合された第２電子部品をさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載の電子部品組み立て体。
【請求項２０】
単段型熱源から発生した熱からポリマー基板の裏面の少なくとも一部を保護するように構成された裏面部材と、
前記単段型熱源から発生した熱からポリマー基板の表面の少なくとも一部を保護するように構成された表面部材であって、前記単段型熱源から発生した熱が前記ポリマー基板に配置された結合剤に伝わるのを許容するように構成された表面部材と、
前記裏面部材および前記表面部材を位置合わせするように構成された位置合わせ機構と、を備え、
前記ポリマー基板に対して加熱時の構造的剛性を付与するように、前記表面部材と前記裏面部材との間にポリマー基板が挟まれて位置合わせされるように構成されたことを特徴とするポリマー基板保護用遮熱材。
【請求項２１】
ポリエステル基板に配置された露出金属層をマスクする方法であって、
露出金属層が配置されたポリエステル基板を用意するステップと、
前記露出金属層にマスク層が配置されるように、前記ポリエステル基板にマスク処理を施すステップと、を含み、
前記マスク処理は、前記ポリエステル基板を後に続く製造工程に不適切な状態とすることなく実施されることを特徴とする方法。
【請求項２２】
前記マスク処理は、カバーレイフィルム積層、および液状感光性ソルダーレジスト処理からなる群から選択されることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項１】
電子部品をポリマー基板に対して固定し、かつ電子的に結合する方法であって、
結合剤が結合され、当該結合剤に接するように配置された前記電子部品を有する前記ポリマー基板を用意するステップと、
前記ポリマー基板の少なくとも一部を単段型熱源から保護するように構成された遮熱材であって、前記単段型熱源からの熱が前記結合剤に伝わることを許容するように構成された遮熱材を設けるステップと、
前記結合剤が硬化した際に、前記単段型熱源からの熱の作用により前記電子部品が前記ポリマー基板に固定され、かつ電子的に結合されるように、前記結合剤を前記単段型熱源にさらすステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記ポリマー基板を用意するステップは、結合剤が結合され、当該結合剤に接するように配置された前記電子部品を有するポリエステル基板を用意することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ポリエステル基板は、ポリエチレンテレフタレートおよびポリエチレンナフタレートからなる群から選択されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ポリマー基板を用意するステップは、前記ポリマー基板に結合したはんだを含む結合剤に接するように配置された前記電子部品を有する前記ポリマー基板を用意することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ポリマー基板を用意するステップは、前記ポリマー基板に結合した低融点はんだを含む結合剤に接するように配置された前記電子部品を有する前記ポリマー基板を用意することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記ポリマー基板の少なくとも一部を単段型熱源から保護するように構成された遮熱材を設けるステップは、前記ポリマー基板の少なくとも一部を単段型熱源から保護するとともに、前記単段型熱源からの熱が前記結合剤に伝わることを許容するように設定された遮熱材を設けることを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ポリマー基板の少なくとも一部を単段型熱源から保護するように構成された遮熱材を設けるステップは、前記ポリマー基板の少なくとも一部を単段型熱源から保護するとともに、前記ポリマー基板に結合した各結合剤に接するように電子部品が配置された、前記ポリマー基板上の複数の位置に、前記単段型熱源からの熱が伝わることを許容するように設定された遮熱材を設けることを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
ポリマー基板に電子部品を固定する前記方法は、前記ポリマー基板に配置された複数の結合剤のそれぞれに接するように配置された複数の電子部品に対して連続的に繰り返されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記ポリマー基板に結合された結合剤に接するように配置された前記電子部品を有する前記ポリマー基板を用意するステップは、前記ポリマー基板の第１面側に結合された結合剤に接するように配置された第１電子部品と、前記ポリマー基板の第２面側に結合された結合剤に接するように配置された第２電子部品とを有する前記ポリマー基板を用意することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
ポリマー基板に電子部品を固定し、かつ電子的に結合する前記方法は、前記結合剤を前記単段型熱源にさらした後に、前記電子部品および前記ポリマー基板に能動的な冷却処理を施すことを必要としないことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記ポリマー基板を用意するステップは、表面に補強構造を有する前記ポリマー基板を用意することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記ポリマー基板の少なくとも一部を単段型熱源から保護するように構成された遮熱材を設けるステップは、前記ポリマー基板への前記電子部品の固定および電子的結合の後に、前記ポリマー基板へのさらなる電子部品の結合を許容可能に形成された少なくとも一つの開口部を有する遮熱材を設けることを含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１３】
ポリエステル基板に配置された露出金属領域の表面処理方法であって、
露出金属領域が配置されたポリエステル基板であって、さらに、マスクされた金属領域が配置されたポリエステル基板を用意するステップと、
前記露出金属領域に表面処理層が形成されるように、前記ポリエステル基板に表面処理を施すステップと、を含み、
前記表面処理は、前記ポリエステル基板を後に続く製造工程に不適切な状態とすることなく実施されることを特徴とする方法。
【請求項１４】
前記露出金属領域が配置された前記ポリエステル基板を用意するステップは、銅ボンディングパッドを含む露出金属領域が配置された前記ポリエステル基板を用意することを含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記表面処理は、熱風平滑化はんだ付け、浸漬貴金属めっき、および有機被膜表面保護からなる群から選択されることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記露出金属領域が配置された前記ポリエステル基板を用意するステップは、前記ポリエステル基板の第１面側に配置された前記露出金属領域と、前記ポリエステル基板の第２面側に配置された第２露出金属領域とを有する前記ポリエステル基板を用意することを含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
第１領域と第２領域とを有するポリエステル基板と、
前記ポリエステル基板の前記第１領域に結合された容量検知装置と、
前記ポリエステル基板の前記第２領域に固定され、かつ電子的に結合された電子部品であって、前記容量検知装置に対応するとともに、前記ポリエステル基板に結合された配線を介して前記容量検知装置に結合された電子部品と、
を備えたことを特徴とする電子部品組み立て体。
【請求項１８】
前記電子部品組み立て体は、前記ポリエステル基板のリジッド基板への結合を必要とせずに使用可能である、独立して使用可能な電子部品組み立て体であることを特徴とする請求項１７に記載の電子部品組み立て体。
【請求項１９】
前記ポリエステル基板における、前記第２領域が配置された側と反対側に固定され、かつ電子的に結合された第２電子部品をさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載の電子部品組み立て体。
【請求項２０】
単段型熱源から発生した熱からポリマー基板の裏面の少なくとも一部を保護するように構成された裏面部材と、
前記単段型熱源から発生した熱からポリマー基板の表面の少なくとも一部を保護するように構成された表面部材であって、前記単段型熱源から発生した熱が前記ポリマー基板に配置された結合剤に伝わるのを許容するように構成された表面部材と、
前記裏面部材および前記表面部材を位置合わせするように構成された位置合わせ機構と、を備え、
前記ポリマー基板に対して加熱時の構造的剛性を付与するように、前記表面部材と前記裏面部材との間にポリマー基板が挟まれて位置合わせされるように構成されたことを特徴とするポリマー基板保護用遮熱材。
【請求項２１】
ポリエステル基板に配置された露出金属層をマスクする方法であって、
露出金属層が配置されたポリエステル基板を用意するステップと、
前記露出金属層にマスク層が配置されるように、前記ポリエステル基板にマスク処理を施すステップと、を含み、
前記マスク処理は、前記ポリエステル基板を後に続く製造工程に不適切な状態とすることなく実施されることを特徴とする方法。
【請求項２２】
前記マスク処理は、カバーレイフィルム積層、および液状感光性ソルダーレジスト処理からなる群から選択されることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１２】
【図１３】
【公表番号】特表２０１０−５２４２０７（Ｐ２０１０−５２４２０７Ａ）
【公表日】平成２２年７月１５日（２０１０．７．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５０１２３０（Ｐ２０１０−５０１２３０）
【出願日】平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０５８５２５
【国際公開番号】ＷＯ２００８／１２１７４１
【国際公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【出願人】（５０２１６１５０８）シナプティクス インコーポレイテッド (18)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２２年７月１５日（２０１０．７．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０５８５２５
【国際公開番号】ＷＯ２００８／１２１７４１
【国際公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【出願人】（５０２１６１５０８）シナプティクス インコーポレイテッド (18)
【Ｆターム（参考）】
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