(57)【要約】      （修正有）【解決手段】電子ユニット１において、第１面に配置された第１電極１４および第１面とは反対側の第２面に配置された第２電極１８を有する第１基板１０と、第１面に対向して配置され、熱膨張係数が第１基板と異なり、第１基板側の面に第３電極２４を有する第２基板２０と、能動素子を含み、第２面に対向して配置され、第２電極に電気的に接続された電子デバイス３０と、第１電極と第３電極とを電気的に接続する導電性粒子４１及びバインダ４３を含み、弾性を有する接続部（異方性導電フィルム４０）と、第１基板および第２基板によって接続部を弾性変形させた状態で保持するための保持機構５０と、を備える。【効果】熱応力に起因した不良を抑制できる。【選択図】図２
2020107834.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面に配置された第１電極、および当該第１面とは反対側の第２面に配置された第２電極を有する第１基板と、
前記第１面に対向して配置され、熱膨張係数が前記第１基板と異なる第２基板であって、前記第１基板側の面に第３電極を有する第２基板と、
能動素子を含み、前記第２面に対向して配置され、前記第２電極に電気的に接続された電子デバイスと、
前記第１電極と前記第３電極とを電気的に接続する導電体を含み、弾性を有する接続部と、
前記第１基板および前記第２基板によって前記接続部を弾性変形させた状態で保持するための保持部と、
を備える電子ユニット。
【請求項２】
前記保持部は、前記第１基板の外側に配置された構造体を含む、請求項１に記載の電子ユニット。
【請求項３】
前記構造体は、前記第２面に接続する部分および前記第２基板に接続する部分を含む、請求項２に記載の電子ユニット。
【請求項４】
前記電子デバイスに対して前記第１基板とは反対側に配置された温度調整部をさらに備え、
前記構造体は、前記温度調整部に接続する部分および前記第２基板に接続する部分を含む、請求項２に記載の電子ユニット。
【請求項５】
前記保持部は、前記第１基板と前記第２基板との間で、前記第１基板と前記第２基板とに接着される構造体を含む、請求項１に記載の電子ユニット。
【請求項６】
前記構造体と前記第１基板の端部との距離は、前記導電体と当該端部との距離よりも長い、請求項５に記載の電子ユニット。
【請求項７】
前記接続部は、第１導電体および第２導電体を含む複数の前記導電体を含み、
前記保持部は、第１構造体および第２構造体を含む複数の前記構造体を含み、
前記第１導電体と前記第２導電体との間に前記第１構造体が配置され、
前記第１構造体と前記第２構造体との間に前記第１導電体が配置されている、請求項５に記載の電子ユニット。
【請求項８】
前記構造体は、前記第１面に平行な断面における外縁の各位置における接線が、当該外縁の内側に侵入しない形状を有する、請求項５に記載の電子ユニット。
【請求項９】
前記接続部は、弾性を有する樹脂と前記樹脂に接触して前記導電体が配置されている、請求項１に記載の電子ユニット。
【請求項１０】
前記導電体は、前記樹脂の表面に沿って配置された部分を含む、請求項９に記載の電子ユニット。
【請求項１１】
前記導電体は、前記樹脂の表面に配置された部分を含み、
前記樹脂には導電性粒子が包含されている、請求項９に記載の電子ユニット。
【請求項１２】
前記接続部は、前記第１電極および前記第３電極に対し電気的に接続される導電性粒子および前記第１電極および前記第３電極に対し電気的に接続されない導電性粒子を含む、請求項９に記載の電子ユニット。
【請求項１３】
前記導電体は、線状の金属を含み、
前記接続部は、前記第１電極および前記第３電極のいずれとも接続されない線状の導電体をさらに含む、請求項９に記載の電子ユニット。
【請求項１４】
前記導電体は、スプリング構造によって弾性を有する、請求項１に記載の電子ユニット。
【請求項１５】
前記第２基板の熱膨張係数は、前記第１基板の熱膨張係数より大きい、請求項１に記載の電子ユニット。
【請求項１６】
前記第２基板の熱膨張係数と前記第１基板の熱膨張係数の差は、前記電子デバイスの熱膨張係数と前記第１基板の熱膨張係数との差より大きい、請求項１５に記載の電子ユニット。
【請求項１７】
前記第１基板は、ガラス基板であり、前記ガラス基板を貫通する電極を含む、請求項１に記載の電子ユニット。
【請求項１８】
前記第２基板は、樹脂を含む、請求項１に記載の電子ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電子ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
能動素子等が形成される半導体回路基板は、バンプを介してプリント配線板上に実装される。近年、バンプの狭ピッチ化により、半導体回路基板とプリント配線板との間にインターポーザが設けられている。インターポーザは、ガラス基板、シリコン基板、セラミック基板等によって形成される。プリント配線板は、積層板といわれる樹脂基板によって形成される。非特許文献１には、ガラス基板を用いたインターポーザが開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Scott McCann, et al., "Board-Level Reliability of 3D Through Glass Via Filters During Thermal Cycling", IEEE 66th Electronic Components and Technology Conference, 2016, p.1575 - 1582
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、図１９に示す従来構造の電子ユニット１Ｚによれば、インターポーザ１０Ｚとプリント配線板２０Ｚとは、半田４０Ｚを介して接続される。電子デバイス３０Ｚによる発熱等に起因した熱サイクルにより、半田４０Ｚが接続される電極のうち、特にインターポーザ１０Ｚ側の電極１４Ｚの近傍にクラックが生じることがあった。この現象は、インターポーザ１０Ｚを構成するガラス基板の熱膨張係数と、プリント配線板２０Ｚを構成する樹脂基板の熱膨張係数とが大きく異なることに起因すると考えられている。すなわち、熱サイクルによるインターポーザ１０Ｚとプリント配線板２０Ｚとの伸縮量が異なり、その結果として生じる熱応力が、双方の接続部分である半田４０Ｚに集中し、さらには、半田４０Ｚが接続される電極１４Ｚの近傍にクラックを生じさせる。このようなガラスやシリコンなどの脆性材を用いた場合に基板へ生じるクラックは、電気的な接続不良の原因となるため、できるだけ低減したい。
【０００５】
本開示の目的の一つは、熱応力に起因した不良を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示によれば、第１面に配置された第１電極、および当該第１面とは反対側の第２面に配置された第２電極を有する第１基板と、前記第１面に対向して配置され、熱膨張係数が前記第１基板と異なる第２基板であって、前記第１基板側の面に第３電極を有する第２基板と、能動素子を含み、前記第２面に対向して配置され、前記第２電極に電気的に接続された電子デバイスと、前記第１電極と前記第３電極とを電気的に接続する導電体を含み、弾性を有する接続部と、前記第１基板および前記第２基板によって前記接続部を弾性変形させた状態で保持するための保持部と、を備える電子ユニットが提供される。
【０００７】
前記保持部は、前記第１基板の外側に配置された構造体を含んでもよい。
【０００８】
前記構造体は、前記第２面に接続する部分および前記第２基板に接続する部分を含んでもよい。
【０００９】
前記電子デバイスに対して前記第１基板とは反対側に配置された温度調整部をさらに備え、前記構造体は、前記温度調整部に接続する部分および前記第２基板に接続する部分を含んでもよい。
【００１０】
前記保持部は、前記第１基板と前記第２基板との間で、前記第１基板と前記第２基板とに接着される構造体を含んでもよい。
【００１１】
前記構造体と前記第１基板の端部との距離は、前記導電体と当該端部との距離よりも長くてもよい。
【００１２】
前記接続部は、第１導電体および第２導電体を含む複数の前記導電体を含み、前記保持部は、第１構造体および第２構造体を含む複数の前記構造体を含み、前記第１導電体と前記第２導電体との間に前記第１構造体が配置され、前記第１構造体と前記第２構造体との間に前記第１導電体が配置されてもよい。
【００１３】
前記構造体は、前記第１面に平行な断面における外縁の各位置における接線が、当該外縁の内側に侵入しない形状を有してもよい。
【００１４】
前記接続部は、弾性を有する樹脂と前記樹脂に接触して前記導電体が配置されてもよい。
【００１５】
前記導電体は、前記樹脂の表面に沿って配置された部分を含んでもよい。
【００１６】
前記導電体は、前記樹脂の表面に配置された部分を含み、前記樹脂には導電性粒子が包含されてもよい。
【００１７】
前記接続部は、前記第１電極および前記第３電極に対し電気的に接続される導電性粒子および前記第１電極および前記第３電極に対し電気的に接続されない導電性粒子を含んでもよい。
【００１８】
前記導電体は、線状の金属を含み、前記接続部は、前記第１電極および前記第３電極のいずれとも接続されない線状の導電体をさらに含んでもよい。
【００１９】
前記導電体は、スプリング構造によって弾性を有してもよい。
【００２０】
前記第２基板の熱膨張係数は、前記第１基板の熱膨張係数より大きくてもよい。
【００２１】
前記第２基板の熱膨張係数と前記第１基板の熱膨張係数の差は、前記電子デバイスの熱膨張係数と前記第１基板の熱膨張係数との差より大きくてもよい。
【００２２】
前記第１基板は、ガラス基板であり、前記ガラス基板を貫通する電極を含んでもよい。
【００２３】
前記第２基板は、樹脂を含んでもよい。
【発明の効果】
【００２４】
本開示によれば、熱応力に起因した不良を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本開示の第１実施形態に係る電子ユニットを示す概略平面図である。
【図２】本開示の第１実施形態における電子ユニットを示す概略断面図（図１のＡ１−Ａ２線断面図）である。
【図３】本開示の第１実施形態に係る電子ユニットを製造する方法を説明する図である。
【図４】本開示の第１実施形態に係る電子ユニットを製造する方法を説明する図である。
【図５】本開示の第１実施形態に係る電子ユニットを製造する方法を説明する図である。
【図６】本開示の第２実施形態における電子ユニットにおいてプリント配線板とインターポーザとを固定する前の構成を示す概略断面図である。
【図７】本開示の第２実施形態における電子ユニットを示す概略断面図である。
【図８】本開示の第３実施形態における電子ユニットにおいてプリント配線板とインターポーザとを固定する前の構成を示す概略断面図である。
【図９】本開示の第３実施形態における電子ユニットを示す概略断面図である。
【図１０】本開示の第４実施形態における電子ユニットにおいてプリント配線板とインターポーザとを固定する前の構成を示す概略断面図である。
【図１１】本開示の第４実施形態における電子ユニットを示す概略断面図である。
【図１２】本開示の第５実施形態における電子ユニットにおいてプリント配線板とインターポーザとを固定する前の構成を示す概略断面図である。
【図１３】本開示の第５実施形態における電子ユニットを示す概略断面図である。
【図１４】本開示の第５実施形態における柱状構造体の配置例を示す図である。
【図１５】本開示の第５実施形態における柱状構造体の形状（第１の例）を示す図である。
【図１６】本開示の第５実施形態における柱状構造体の形状（第２の例）を示す図である。
【図１７】本開示の第６実施形態における電子ユニットを示す概略断面図である。
【図１８】本開示の第７実施形態における電子機器の一例を説明する図である。
【図１９】従来例に係る電子ユニットを示す概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照して本開示の一実施形態について説明する。なお、以下に示す各実施形態は一例であって、本開示はこれらの実施形態に限定して解釈されるものではない。本実施形態で参照する図面において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号または類似の符号（数字の後にＡ、Ｂ等を付しただけの符号）を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。また、図面の寸法比率は説明の都合上実際の比率とは異なったり、構成の一部が図面から省略されたりする場合がある。本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張したり、構成の一部が図面から省略されたりする場合がある。
【００２７】
＜第１実施形態＞
［１．電子ユニットの構造］
図１は、本開示の第１実施形態に係る電子ユニットを示す概略平面図である。図２は、本開示の第１実施形態における電子ユニットを示す概略断面図（図１のＡ１−Ａ２線断面図）である。第１実施形態に係る電子ユニット１は、インターポーザ１０（第１基板）、プリント配線板２０（第２基板）、電子デバイス３０および保持機構５０（保持部）を含む。この例では、電子ユニット１は、複数の電子デバイス３０（電子デバイス３０−１、３０−２）、および複数の保持機構５０（保持機構５０−１、５０−２、５０−３、５０−４）を含む。電子デバイス３０−１、３０−２のそれぞれを特に区別しない場合には、単に電子デバイス３０という。保持機構５０−１、５０−２、５０−３、５０−４のそれぞれを特に区別しない場合には、単に保持機構５０という。電子デバイス３０とプリント配線板２０とは、インターポーザ１０を介して接続されている。インターポーザ１０とプリント配線板２０とは、異方性導電フィルム４０（接続部）によって接続されている。保持機構５０は、インターポーザ１０とプリント配線板２０とを近づける方向に力を印加して、異方性導電フィルム４０を弾性変形させた状態で保持するための構造体を含む。なお、保持機構５０は、図１に示すように４つである場合に限らないが、３つ以上であることが好ましく、さらに、少なくとも３つの保持機構５０が、直線上に並ばないように配置されることが好ましい。このようにすると、インターポーザ１０とプリント配線板２０との間隔および平行度を調整することができ、それぞれと異方性導電フィルム４０との接続を安定にすることもできる。保持機構５０を３つ以下にしてもよく、例えば１つのみとする場合には、インターポーザ１０の外周を囲むものであることが好ましい。
【００２８】
インターポーザ１０は、ガラスあるいはシリコン等を基板とするが、ここではガラスを用いて説明する。インターポーザ１０は、ガラス基板を貫通する電極（以下、貫通電極という）、複数の第１電極１４および複数の第２電極１８を含む。ガラス基板の熱膨張係数は、概ね３〜８ｐｐｍ／Ｋである。貫通電極は、図では省略されている。第１電極１４は、インターポーザ１０の第１面１０ａ側に配置されている。第２電極１８は、インターポーザ１０の第２面１０ｂ側に配置されている。第２面１０ｂは、第１面１０ａとは反対側の面である。第１電極１４の少なくとも一つと、第２電極１８の少なくとも一つとは、貫通電極を介して電気的に接続されている。このように、インターポーザ１０は、第１面１０ａ側に配置された電極と第２面１０ｂ側に配置された電極とを電気的に接続する。
【００２９】
電子デバイス３０は、シリコン、ガリウム砒素、炭化シリコン等の半導体を基板としている。電子デバイス３０は、シリコン等の基板に形成された能動素子等、駆動によって発熱する素子、および第４電極３８を含む。シリコン基板の熱膨張係数は、概ね２〜３ｐｐｍ／Ｋである。第４電極３８は、電子デバイス３０の第１面３０ａ側に配置されている。電子デバイス３０の第１面３０ａは、インターポーザ１０の第２面１０ｂに対向して配置されている。電子デバイス３０の第２面３０ｂは、第１面３０ａとは反対側の面である。第４電極３８と第２電極１８とは、バンプ８０を介して電気的に接続されている。
【００３０】
図では省略されている能動素子は、第１面３０ａ側に形成され、第４電極３８を介して電力の供給を受けて駆動することによって発熱する。能動素子から発生した熱は、主として、第１面３０ａ、第２面３０ｂからの放出のほか、第４電極３８からバンプ８０を介して放出され、インターポーザ１０およびプリント配線板２０を加熱する。
【００３１】
プリント配線板２０は、この例では、ガラスエポキシ等の樹脂を基板としている。プリント配線板２０は、銅張積層板を用いて銅配線が形成された基板である。この積層板（ガラスエポキシ基板）の熱膨張係数は、ガラス基板の熱膨張係数よりも大きく、概ね１５〜２５ｐｐｍ／Ｋである。このように、熱膨張係数において、インターポーザ１０と電子デバイス３０とはほとんど同じである一方、インターポーザ１０とプリント配線板２０とは組み合わせ次第で大きく異なってしまう。また一般的にインターポーザ１０と電子デバイス３０に比べてプリント配線板２０は十分に厚いため、プリント配線板２０に由来する応力の影響は大きい。
【００３２】
プリント配線板２０は、第３電極２４を含む。第３電極２４は、プリント配線板２０の第２面２０ｂ側に配置されている。プリント配線板２０の第２面２０ｂは、インターポーザ１０の第１面１０ａに対向して配置されている。プリント配線板２０の第１面２０ａは、第２面２０ｂとは反対側の面である。
【００３３】
異方性導電フィルム４０は、導電性粒子４１およびバインダ４３を含む。導電性粒子４１は、樹脂の粒子に導電性の材料（例えば、ニッケルおよび金）をコーティングした構造である。そのため、導電性粒子４１が弾性を有する。なお、導電性粒子４１は、弾性を有していれば、樹脂の粒子に代えて導電性の材料（例えば金、銀、銅、ニッケルなど）で形成されていてもよい。
【００３４】
バインダ４３は、エポキシまたはアクリル等の熱硬化性樹脂であり、硬化後においても弾性を有する。異方性導電フィルム４０は、第１電極１４と第３電極２４とを電気的に接続する接続部の一例である。異方性導電フィルム４０は、圧着により厚さ方向に導電性を有するようになるが、面内方向への導電性は有しない。図においては、第１電極１４と第３電極２４とは、１つの導電性粒子４１を介して電気的に接続されるように示しているが、直列に並んだ複数の導電性粒子４１を介して電気的に接続されてもよい。なお、異方性導電フィルム４０に代えて、異方性導電ペーストが用いられてもよい。またバインダ４３のようにインターポーザ１０とプリント配線板２０とに対して一様に樹脂が存在する場合に、樹脂は密着性を有していてもよく、その際には接続信頼性を高めるために樹脂は引張応力を有することが好ましい。インターポーザ１０は外周から内側に向かって凹むよう応力を受けるため剥離が生じにくくなるだけでなく、保持機構５０により加わる応力により異方性導電フィルム４０全体に接続信頼性を保つための均一な圧力を加えることができる。
【００３５】
保持機構５０は、インターポーザ１０とプリント配線板２０とを介して異方性導電フィルム４０を弾性変形させた状態で保持するための保持部の一例である。保持機構５０は、例えば、ステンレス等の金属、樹脂、セラミックなどで形成される。特に樹脂はプリント配線板２０の熱膨張係数に合わせて設計することが可能である。そのため熱による膨張または収縮が生じた際にも異方性導電フィルム４０を弾性変形させている力を大きく変化させることなく、一定の力で保つことが可能となる。そのため熱膨張係数は１０〜３０ｐｐｍ／Ｋであることが好ましく、１５〜２５ｐｐｍ／Ｋであることがより好ましい。またインターポーザ１０はガラスであるため、インターポーザ１０に接触する箇所に対してカケが生じないようにするためにも保持機構５０を樹脂により形成することが好ましい。例えば金属やセラミックなどにより保持機構５０を形成した場合でもインターポーザ１０との接触部分を樹脂で形成することが好ましい。保持機構５０は、軸部５１および支持部５５を含む。軸部５１の一端側には支持部５５が結合されている。この例では、保持機構５０は、ネジ状の構造体であり、軸部５１にはネジ山が形成されている。支持部５５は、ネジの頭部に対応する。軸部５１の一部はプリント配線板２０にネジ止めされることで接続されている。これによって、プリント配線板２０に対する軸部５１の軸方向への移動が規制されている。支持部５５は、インターポーザ１０の第２面１０ｂと接触する。なお、支持部５５とインターポーザ１０との間において、支持部５５とインターポーザ１０との接触を間接的にする座金等の部材が配置されていてもよいし、接着剤でインターポーザ表面へ接着されていてもよい。またプリント配線板２０を貫通させ、貫通させた箇所にナット等の固定具を装着して、容易に引き剥がれないようにしてもよい。
【００３６】
軸部５１のうち、プリント配線板２０へのネジ止めの量を制御することによって、支持部５５とプリント配線板２０との距離が制御される。その結果、インターポーザ１０とプリント配線板２０との距離が制御されるため、その距離を変更することで異方性導電フィルム４０に対してインターポーザ１０およびプリント配線板２０から加える圧力を制御することができる。この例では、保持機構５０によって、異方性導電フィルム４０が圧縮されて弾性変形した状態で保持される程度に、インターポーザ１０とプリント配線板２０との距離が制御される。この状態においては、異方性導電フィルム４０の弾性力が、形状を復元する方向、すなわちインターポーザ１０とプリント配線板２０との距離を拡げる方向に働く。
【００３７】
このように、第１実施形態における電子ユニット１によれば、インターポーザ１０とプリント配線板２０とが、弾性を有する異方性導電フィルム４０で接続されている。これによって、インターポーザ１０とプリント配線板２０との熱膨張係数が大きく異なっていたとしても、双方の膨張の差により生じる熱応力を異方性導電フィルム４０の弾性変形によって分散することができる。したがって、熱応力に起因した不良を抑制することができる。
【００３８】
一方、熱応力を緩和する際の異方性導電フィルム４０の弾性変形によってインターポーザ１０とプリント配線板２０との距離が拡がってしまうと、電気的な接続に不良を生じるおそれがある。この接続不良は、例えば、導電性粒子４１による導通が阻害されたり、異方性導電フィルム４０に対しインターポーザ１０が有する第１電極１４との導通またはプリント配線板２０が有する第３電極２４との導通が阻害されたりすることに起因する。第１実施形態における電子ユニット１によれば、異方性導電フィルム４０が弾性変形をした状態になるように、インターポーザ１０とプリント配線板２０との距離が保持機構５０によって保持される。
【００３９】
より詳細に説明する。インターポーザ１０およびプリント配線板２０の熱膨張による変形等が生じ、この際に、異方性導電フィルム４０の弾性変形が復元される方向（インターポーザ１０とプリント配線板２０との距離が拡がっていく状態）に変化していく状況を想定する。このような状況であっても、弾性変形をした状態（完全には復元されない状態）が維持されているように、予め保持機構５０における支持部５５の位置（プリント配線板２０にネジ止めする量）を設定しておく。これによって、異方性導電フィルム４０によってインターポーザ１０とプリント配線板２０とを接続した時点（保持機構５０を設ける前）よりも、インターポーザ１０とプリント配線板２０とを狭くした状態を維持することができる。その結果、導電性粒子４１がバインダ４３とともに第１電極１４と第３電極２４とに押しつけられる状態となり、第１電極１４と第３電極２４との導通を維持することができる。
【００４０】
［２．電子ユニットの製造方法］
続いて、電子ユニット１の製造方法について説明する。
【００４１】
図３〜図５は、本開示の第１実施形態に係る電子ユニットを製造する方法を説明する図である。まず、図３に示すようにインターポーザ１０を準備する。インターポーザ１０は、上述したように、第１面１０ａに電極パッドとして配置された第１電極１４、および第２面１０ｂに電極パッドとして配置された第２電極１８を含む。
【００４２】
続いて、図４に示すように、電子デバイス３０の第１面３０ａに配置された第４電極３８と第２電極１８とをバンプ８０を介して電気的に接続する。この接続方法は、例えばリフロー方式が用いられる。
【００４３】
続いて、図５に示すように、プリント配線板２０の第２面２０ｂに配置された第３電極２４と第１電極１４とによって異方性導電フィルム４０を挟む。このあと、熱圧着により、第１電極１４と第３電極２４とを電気的に接続する。その後、図１に示すように、保持機構５０によってインターポーザ１０とプリント配線板２０との距離をさらに狭め、異方性導電フィルム４０を弾性変形させた状態で保持する。以上が、電子ユニット１の製造方法の説明である。
【００４４】
＜第２実施形態＞
第２実施形態では、インターポーザ１０とプリント配線板２０とが弾性を有するバンプによって接続される電子ユニット１Ａについて説明する。
【００４５】
図６は、本開示の第２実施形態における電子ユニットにおいてプリント配線板とインターポーザとを固定する前の構成を示す概略断面図である。図７は、本開示の第２実施形態における電子ユニットを示す概略断面図である。電子ユニット１Ａのうち、第１実施形態において説明した構成と同じ部分の説明については省略する。
【００４６】
インターポーザ１０の第１面１０ａには、第１電極１４Ａが配置されている。プリント配線板２０とインターポーザ１０との間には、弾性バンプ４０Ａが配置されている。弾性バンプ４０Ａは、導電体４１Ａと樹脂４２Ａとを含む。樹脂４２Ａは、弾性を有し、インターポーザ１０上において略半球状に形成されている。導電体４１Ａは、樹脂４２Ａの表面を覆い、第１電極１４Ａに電気的に接続されている。導電体４１Ａは、例えば、樹脂４２Ａをニッケルおよび金の順で覆っている。なお、このような弾性バンプ４０Ａの製造方法等は、特開２００９−１１１０１７号公報に例示されている。
【００４７】
インターポーザ１０とプリント配線板２０とを接続するときには、まず、図６に示すように、第３電極２４上に導電体４１Ａを接触させる。その後、図７に示すように、保持機構５０によってインターポーザ１０とプリント配線板２０との距離を狭めることで、樹脂４２Ａが弾性変形する。このとき、導電体４１Ａは、樹脂４２Ａの弾性変形に追従して変形する。導電体４１Ａそのものは塑性変形をしたとしても、樹脂４２Ａの弾性変形に対して追従することで、弾性バンプ４０Ａとしては弾性変形をすることができる。
【００４８】
その結果、インターポーザ１０とプリント配線板２０との間の弾性バンプ４０Ａが全体として押しつぶされるように弾性変形し、導電体４１Ａが第３電極２４に押しつけられる状態となり、第１電極１４Ａと第３電極２４とが導電体４１Ａを介して導通する。弾性バンプ４０Ａの弾性変形が復元される方向（インターポーザ１０とプリント配線板２０との距離が拡がっていく状態）に変化したとしても、弾性変形をした状態（完全には復元されない状態）が保持機構５０によって維持される。したがって、このような構成であっても、樹脂４２Ａの弾性によって応力が分散され、また、保持機構５０によって、第３電極２４と導電体４１Ａとが離隔することを抑制することができる。
【００４９】
なお、弾性バンプ４０Ａは、インターポーザ１０上に形成される場合に限られず、プリント配線板２０上に形成されてもよい。また、弾性バンプ４０Ａは、インターポーザ１０およびプリント配線板２０のいずれとも別体として形成されてもよい。この場合には、弾性バンプ４０Ａは、インターポーザ１０（第１電極１４）とプリント配線板２０（第３電極２４）とに挟まれることによってその位置が固定される。
【００５０】
また弾性バンプ４０Ａの別の例として、樹脂４２Ａとして導電性を有する粒子を包含した材料を使用してもよい。この場合には、弾性バンプ４０Ａがインターポーザ１０とプリント配線板２０とに挟まれることにより変形すると、樹脂４２Ａに包含された導電性粒子同士の接触、導電性粒子とインターポーザ１０が有する第１電極１４Ａとの接触、および導電性粒子とプリント配線板２０が有する第３電極２４との接触が実現する。これによって、弾性バンプ４０Ａを介した電極１４Ａと電極２４との電気的な接続を実現することができる。
【００５１】
弾性バンプ４０Ａは電気的接続の信頼性を確保できるよう、つまりインターポーザ１０およびプリント配線板２０の電極に対して圧接している状態を保つことができるよう、反発力を有していることが好ましい。また弾性バンプ４０Ａは塑性を有していてもよい。ただしインターポーザ１０とプリント配線板２０とに挟まれることによって崩れ、導電性粒子やこれを含む樹脂が意図しない箇所へ広がってしまわないよう、塑性を有する弾性バンプ４０Ａの表面に被覆膜を有していてもよい。被覆膜は例えば金やニッケル、白金などの金属膜またはこれら金属膜の組み合わせによりなる積層膜によって形成されると電気的な接続を確実にすることができ好ましい。
【００５２】
＜第３実施形態＞
第３実施形態では、インターポーザ１０とプリント配線板２０とが、貫通電極が設けられた樹脂フィルム（以下、貫通電極フィルムという）によって接続される電子ユニット１Ｂについて説明する。
【００５３】
図８は、本開示の第３実施形態における電子ユニットにおいてプリント配線板とインターポーザとを固定する前の構成を示す概略断面図である。図９は、本開示の第３実施形態における電子ユニットを示す概略断面図である。電子ユニット１Ｂのうち、第１実施形態において説明した構成と同じ部分の説明については省略する。
【００５４】
図８に示すように、インターポーザ１０とプリント配線板２０との間には、貫通電極フィルム４０Ｂが配置されている。貫通電極フィルム４０Ｂは、フィルム４３Ｂおよびフィルム４３Ｂを貫通する導電体４１Ｂを含む。フィルム４３Ｂは、ポリイミド、シリコーン等の樹脂であり、少なくとも厚さ方向に対して弾性を有する。導電体４１Ｂは、フィルム４３Ｂに囲まれた線状の金属である。なお、貫通電極フィルム４０Ｂが弾性変形をする前の状態では、導電体４１Ｂは、直線形状（柱形状）になっている。
【００５５】
インターポーザ１０とプリント配線板２０とを接続するときには、まず、図８に示すように、インターポーザ１０とプリント配線板２０との間に貫通電極フィルム４０Ｂを配置する。導電体４１Ｂの一部は、第１電極１４と第３電極２４とに接触する。以下、導電体４１Ｂのうち、第１電極１４と第３電極２４との双方に接触しないものについては、符号を変えて導電体４１Ｂａと表す。
【００５６】
その後、図９に示すように、保持機構５０によってインターポーザ１０とプリント配線板２０との距離を狭めることで、フィルム４３Ｂが弾性変形する。このとき、導電体４１Ｂは、フィルム４３Ｂの弾性変形に追従しながら曲がる。導電体４１Ｂそのものは塑性変形したとしても、フィルム４３Ｂの弾性変形に対して追従することで、貫通電極フィルム４０Ｂとしては弾性変形をすることができる。また導電体４１Ｂはフィルム４０Ｂに囲まれているため、導電体４１Ｂがフィルム４３Ｂの弾性変形に追従しながら曲がったとしても隣接する導電体４１Ｂ同士が短絡することもない。
【００５７】
その結果、インターポーザ１０とプリント配線板２０との間の貫通電極フィルム４０Ｂのうち、第１電極１４と第３電極２４とに挟まれた部分が全体として押しつぶされるように弾性変形し、導電体４１Ｂが第１電極１４および第３電極２４に押しつけられる状態となり、第１電極１４と第３電極２４とが導電体４１Ｂを介して導通する。なお、貫通電極フィルム４０Ｂの弾性変形が開放されると、フィルム４３Ｂが元の形状に戻り、それに追従して導電体４１Ｂも柱形状に戻ろうとする。
【００５８】
貫通電極フィルム４０Ｂの弾性変形が復元される方向（インターポーザ１０とプリント配線板２０との距離が拡がっていく状態）に変化したとしても、弾性変形をした状態（完全には復元されない状態）が保持機構５０によって維持される。したがって、このような構成であっても、フィルム４３Ｂの弾性によって応力が分散され、また、保持機構５０によって、導電体４１Ｂを介した第１電極１４と第３電極２４との導通を維持することができる。
【００５９】
また、フィルム４３Ｂの材料に弾性変形が起こりにくい材料を選択した場合でも、導電体４０Ｂが塑性変形することにより、圧接後に第１電極１４と第３電極２４との導通を獲得し維持することも可能である。このときでもフィルム４３Ｂは他の場合と同様に導電体４０Ｂ同士の絶縁性を保つことと、第１電極１４と第３電極２４に対して導電体４０Ｂの位置を正確に保つことができるよう位置を定める機能が必要とされる。
【００６０】
＜第４実施形態＞
第４実施形態では、インターポーザ１０とプリント配線板２０とが弾性を有するスプリング状の導電体（以下、導電スプリングという）によって接続される電子ユニット１Ｃについて説明する。
【００６１】
図１０は、本開示の第４実施形態における電子ユニットにおいてプリント配線板とインターポーザとを固定する前の構成を示す概略断面図である。図１１は、本開示の第４実施形態における電子ユニットを示す概略断面図である。電子ユニット１Ｃのうち、第１実施形態において説明した構成と同じ部分の説明については省略する。
【００６２】
図１０に示すように、プリント配線板２０の第２面２０ｂに配置された第３電極２４には、導体スプリング４０Ｃが接続されている。導体スプリング４０Ｃは、第２面２０ｂに垂直な方向に対して弾性を有する金属である。なお、このような導体スプリング４０Ｃの製造方法等は、特開２００４−２５９５３０号公報に例示されている。
【００６３】
インターポーザ１０とプリント配線板２０とを接続するときには、まず、図１０に示す状態から、導体スプリング４０Ｃの先端を第１電極１４に接触させる。その後、図１１に示すように、保持機構５０によって、インターポーザ１０とプリント配線板２０との距離を狭めることで、導体スプリング４０Ｃが縮むように弾性変形する。その結果、導体スプリング４０Ｃが第１電極１４に押しつけられる状態となり、第１電極１４と第３電極２４とが導体スプリング４０Ｃを介して導通する。
【００６４】
導体スプリング４０Ｃの弾性変形が復元される方向（インターポーザ１０とプリント配線板２０との距離が拡がっていく状態）に変化したとしても、弾性変形をした状態（完全には復元されない状態）が保持機構５０によって維持される。したがって、このような構成であっても、導体スプリング４０Ｃの弾性によって応力が分散され、また、保持機構５０によって、第１電極１４と導体スプリング４０Ｃとが離隔することを抑制することができる。なお、導体スプリング４０Ｃは、コイルバネ形状の電極に限らず、板バネ状（カンチレバー等）の電極であってもよい。また、導体スプリング４０Ｃは、プリント配線板２０の第３電極２４に設けられる場合に限らず、インターポーザ１０の第１電極１４に設けられてもよい。
【００６５】
＜第５実施形態＞
第５実施形態では、保持機構５０における保持の機能を、インターポーザ１０とプリント配線板２０との間に配置される柱状構造体５０Ｄによって実現する電子ユニット１Ｄについて説明する。柱状構造体５０Ｄは、インターポーザ１０とプリント配線板２０との間に配置されるため、インターポーザ１０とプリント配線板２０との間に空間が形成されるような場合に適用可能である。例えば、上述した実施形態のうち、第２実施形態のような弾性バンプ４０Ａにより接続される場合、または、第４実施形態のように導体スプリング４０Ｃにより接続される場合に、柱状構造体５０Ｄが適用可能である。第５実施形態では、第２実施形態において柱状構造体５０Ｄを適用した電子ユニット１Ｄについて説明する。
【００６６】
図１２は、本開示の第５実施形態における電子ユニットにおいてプリント配線板とインターポーザとを固定する前の構成を示す概略断面図である。図１３は、本開示の第５実施形態における電子ユニットを示す概略断面図である。電子ユニット１Ｄのうち、第１実施形態および第２実施形態において説明した構成と同じ部分の説明については省略する。
【００６７】
インターポーザ１０とプリント配線板２０との間には、複数の柱状構造体５０Ｄが配置されている。柱状構造体５０Ｄは、インターポーザ１０の第１面１０ａとプリント配線板２０の第２面２０ｂとに接着され、インターポーザ１０とプリント配線板２０とを近づける方向に力を加える。柱状構造体５０Ｄは、例えば、樹脂等で形成され、少なくとも弾性バンプ４０Ａよりも熱膨張係数が小さく、かつ剛性が高いことが好ましい。熱膨張係数を小さくすると、熱が加わった時にインターポーザ１０とプリント配線板２０との間隔を押し広げる作用が抑制される。また剛性を高くすると、弾性バンプ４０Ａによる応力によってインターポーザ１０とプリント配線板２０との間隔が広がってしまうことが抑制される。このときの熱膨張係数の差が５ｐｐｐｍ／Ｋ以上であることが好ましい。また剛性の差が３ＧＰａ以上であることが好ましい。
【００６８】
弾性バンプ４０Ａ（樹脂４２Ａ）を弾性変形させた状態で保持することによって、インターポーザ１０とプリント配線板２０との距離（位置関係）を固定している。すなわち、柱状構造体５０Ｄは、弾性バンプ４０Ａの弾性力に抗して、インターポーザ１０とプリント配線板２０とを引っ張る方向の力（引張応力）を生じる。または、引張応力と同様の効果を奏するため、予め柱状構造体５０Ｄの高さと弾性バンプ４０Ａの高さとを相違させておいてもよいし、場所により柱状構造体５０Ｄの材料を相違させてもよい。例えば高さを相違させる場合には、インターポーザ１０の中心に向かうにつれて柱状構造体５０Ｄを低くすることが好ましい。場所により材料を相違させる場合には、インターポーザ１０の中心に向かうにつれて熱膨張係数が低くなるように柱状構造体５０Ｄの材料を選択することが好ましい。
【００６９】
インターポーザ１０とプリント配線板２０とを接続するときには、まず、図１２に示すように、第３電極２４上に導電体４１Ａを接触させる。このとき、柱状構造体５０Ｄは、プリント配線板２０に接着されているが、インターポーザ１０から離隔している。なお、柱状構造体５０Ｄが、インターポーザ１０側に接着されていてもよい。この場合には、柱状構造体５０Ｄは、プリント配線板２０から離隔している。
【００７０】
続いて、図１３に示すように、インターポーザ１０とプリント配線板２０との距離を狭めることで、弾性バンプ４０Ａを押しつぶして弾性変形させつつ、柱状構造体５０Ｄとインターポーザ１０とを接着する。接着強度は、弾性バンプ４０Ａの弾性変形が復元される応力より強固なことが要求される。その結果、導電体４１Ａが第３電極２４に押しつけられる状態となり、第１電極１４Ａと第３電極２４とが導電体４１Ａを介して導通する。
【００７１】
弾性バンプ４０Ａの弾性変形が復元される方向（インターポーザ１０とプリント配線板２０との距離が拡がっていく状態）に変化したとしても、弾性変形をした状態（完全には復元されない状態）が柱状構造体５０Ｄによって維持される。したがって、このような構成であっても、樹脂４２Ａの弾性によって応力が分散され、また、柱状構造体５０Ｄによって、第３電極２４と導電体４１Ａとが離隔することを抑制することができる。
【００７２】
ここで、柱状構造体５０Ｄと弾性バンプ４０Ａとの位置関係を説明する。
【００７３】
図１４は、本開示の第５実施形態における柱状構造体の配置例を示す図である。より詳細には、図１４は、柱状構造体５０Ｄと弾性バンプ４０Ａとの位置関係を、プリント配線板２０の第２面２０ｂに垂直な方向に沿って見た図である。図１４に示す一例では、複数の弾性バンプ４０Ａと複数の柱状構造体５０Ｄとが交互に並んで配置されている。例えば、弾性バンプ４０Ａ−１と、これに隣り合う弾性バンプ４０Ａ−２との間に、柱状構造体５０Ｄ−１が配置されている。また、柱状構造体５０Ｄ−１と、これに隣り合う柱状構造体５０Ｄ−２との間に、弾性バンプ４０Ａ−２が配置されている。
【００７４】
言い換えると、図１４に示す配置例は、以下のように示すこともできる。例えば、隣り合う２つの弾性バンプ４０Ａ間の距離よりも弾性バンプ４０Ａに隣り合う柱状構造体５０Ｄまでの距離の方が短くなるように配置される。また、隣り合う２つの柱状構造体５０Ｄ間の距離よりも柱状構造体５０Ｄに隣り合う弾性バンプ４０Ａまでの距離の方が短くなるように配置される。
【００７５】
さらに、この例では、柱状構造体５０Ｄの少なくとも一つ（例えば、柱状構造体５０Ｄ−１）とインターポーザ１０の端部との距離は、弾性バンプ４０Ａの少なくとも一つ（例えば、弾性バンプ４０Ａ−１）と当該端部との距離よりも大きい。
【００７６】
なお、図１４に示す配置例は、一例であって、別の配置であってもよい。例えば、弾性バンプ４０Ａおよび柱状構造体５０Ｄのうち、インターポーザ１０の端部に最も近い方は、図１４に示すように弾性バンプ４０Ａであってもよいし、柱状構造体５０Ｄであってもよい。図１４に示すような配置であれば、インターポーザ１０の端部近傍まで弾性バンプ４０Ａを効率的に配置できる。一方、柱状構造体５０Ｄがインターポーザ１０の端部に近い位置に配置されていれば、弾性バンプ４０Ａの周囲を囲むように柱状構造体５０Ｄを配置することもできるから、効率的に弾性バンプ４０Ａの弾性変形を実現することができる。
【００７７】
続いて、柱状構造体５０Ｄを第１面１０ａに平行な断面として見た場合の形状について説明する。なお、この断面形状は、図１４に示す例では円である。
【００７８】
図１５は、本開示の第５実施形態における柱状構造体の形状（第１の例）を示す図である。図１６は、本開示の第５実施形態における柱状構造体の形状（第２の例）を示す図である。柱状構造体５０Ｄの断面形状は、図１４および図１５（ａ）に示す円のほかにも、図１５（ｂ）（ｃ）に示す形状および図１６に示す形状のように様々に取り得る。図１５に示すグループと図１６に示すグループとは、以下の通り区分される。
【００７９】
図１５に示すグループ（柱状構造体５０Ｄ、５０ＤＡ、５０ＤＢ）は、断面形状の外縁における接線Ｔが、どの位置の接線Ｔであっても外縁を横切らない、すなわち、接線Ｔが外縁で囲まれる内部（柱状構造体自身）に侵入しない形状である。一方、図１６に示すグループ（柱状構造体５０ＤＣ、５０ＤＤ、５０ＤＥ）は、断面形状の外縁における接線Ｔが、いずれかの位置（例えば図１６に示す位置）の接線Ｔにおいて外縁を横切る、すなわち、接線Ｔが外縁で囲まれる内部（柱状構造体自身）に侵入する形状である。
【００８０】
いずれの構造であっても、柱状構造体５０Ｄとなり得るが、図１５に示すグループの構造であることが望ましい。このような構造であると、応力が引張方向に働きやすい構造であるため、柱状構造体５０Ｄの両端に接着されているインターポーザ１０とプリント配線板２０との距離が拡がってしまうのを効率的に抑制することができる。
【００８１】
＜第６実施形態＞
第６実施形態では、電子デバイス３０の放熱のためのヒートシンク（温度調整部）がさらに配置された電子ユニット１Ｅについて説明する。
【００８２】
図１７は、本開示の第６実施形態における電子ユニットを示す概略断面図である。電子ユニット１Ｅのうち、第１実施形態において説明した構成と同じ部分の説明については省略する。
【００８３】
電子デバイス３０の第２面３０ｂには、放熱グリス３７を介してヒートシンク７０が配置されている。このように、この例では、保持機構５０Ｅは、ヒートシンク７０とプリント配線板２０とに接触し、ヒートシンク７０とプリント配線板２０との間の距離を制御することができる。このことは、ヒートシンク７０を介してインターポーザ１０とプリント配線板２０との距離を制御することにもなる。したがって、第６実施形態における保持機構５０Ｅによっても、異方性導電フィルム４０を弾性変形させた状態で保持することできる。また、この構成によれば、ヒートシンク７０と電子デバイス３０との密着度が、単に放熱グリス３７を介した接触とするだけの密着度よりも向上するため、放熱効果も向上する。
【００８４】
＜第７実施形態＞
第７実施形態では、上述した各実施形態における電子ユニットを用いた電子機器について説明する。電子機器としては、例えば、携帯端末、情報処理装置、家電等が例示される。携帯端末は、より具体的には、携帯電話、スマートフォン、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラおよびノート型パーソナルコンピュータ等が挙げられる。情報処理装置は、より具体的には、デスクトップ型パーソナルコンピュータ、サーバ、カーナビゲーション、通信デバイス等が挙げられる。
【００８５】
図１８は、本開示の第７実施形態における電子機器の一例を説明する図である。一例として第１実施形態における電子ユニット１が搭載された電子機器の例として、スマートフォン５００およびノート型パーソナルコンピュータ６００を示した。これらの電子機器は、アプリケーションプログラムを実行して各種機能を実現するＣＰＵ等で構成される制御部１１００を有する。各種機能の少なくとも一つには、電子ユニット１からの出力信号を用いる機能が含まれる。なお、電子ユニット１が制御部１１００の機能を有していてもよい。
【００８６】
＜変形例＞
本開示は上述した実施形態に限定されるものではなく、他の様々な変形例が含まれる。例えば、上述した実施形態は本開示を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることがあり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。以下、一部の変形例について説明する。なお、第１実施形態を変形した例については、他の実施形態を変形する例としても適用することができる。
【００８７】
（１）プリント配線板２０は、ガラスエポキシ基板に限らず、インターポーザ１０と熱膨張係数が異なる基板であれば、どのような基板であってもよい。
【００８８】
（２）保持機構５０はプリント配線板２０にネジ止めされることで、軸部５１の軸方向への移動が規制されているが、接着剤等による別の手段で移動が規制されてもよい。
【００８９】
（３）保持機構５０は、支持部５５とプリント配線板２０との間をつなぐ部分が軸部５１であったが、軸形状（例えば、円柱等）に限らず、板状であってもよい。板状の場合には、板状の部分とプリント配線板２０とは、接着剤等で固定されればよい。
【符号の説明】
【００９０】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１１４Ｚ…電子ユニット、１０，１０Ｚ…インターポーザ、１４，１４Ａ…第１電極、１４Ｚ…電極、１８…第２電極、２０，２０Ｚ…プリント配線板、２４…第３電極、３０，３０Ｚ…電子デバイス、３７…放熱グリス、３８…第４電極、４０…異方性導電フィルム、４０Ａ…弾性バンプ、４０Ｂ…貫通電極フィルム、４０Ｃ…導体スプリング、４０Ｚ…半田、４１…導電性粒子、４１Ａ，４１Ｂ…導電体、４１Ｂａ…導電体、４２Ａ…樹脂、４３…バインダ、４３Ａ…樹脂、４３Ｂ…フィルム、５０…保持機構、５０−１…保持機構、５０−２…保持機構、５０−３…保持機構、５０−４…保持機構、５０Ｄ，５０ＤＡ，５０ＤＢ，５０ＤＣ，５０ＤＤ，５０ＤＥ…柱状構造体、５０Ｅ…保持機構、５１…軸部、５５…支持部、７０…ヒートシンク、８０…バンプ、５００…スマートフォン、６００…ノート型パーソナルコンピュータ、１１００…制御部
【図１】
2020107834.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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