(57)【要約】      （修正有）【課題】低コストで高い伝送品質、信頼性を持った層間接続基板製造技術の提供。【解決手段】貫通ＴＨ１０２を有する第１の被貼り合わせ多層基板１０９の貼り合わせ面上に、電気的導通を得たいＴＨのパッドに接続した電極を形成して、該電極上にはんだバンプを形成し、ＴＨを有する第２の被貼り合わせ多層基板１１０の貼り合わせ面上に、第１の被貼り合わせ多層基板の電極形成位置と対向する位置にＴＨパッドに接続した電極を形成して、該電極上にはんだバンプを形成し、硬化している樹脂より成るコア材の両面を完全に硬化していない樹脂材料の接着材で挟んで形成した３層化シート１１８に、ＴＨに対応する位置、および電極上のはんだバンプに対応する位置に孔を開け、第１、第２の被貼り合わせ多層基板を、それぞれの貼り合わせ面を対向させて設置し、それらの間に３層化シートを位置決めて積層し、真空の環境下で、加熱、圧縮のプロセスにより一括熱圧着する。【選択図】図１
2014232760.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通ＴＨを有する第１の被貼り合わせ多層基板の貼り合わせ面上に、電気的導通を得たいＴＨのパッドに接続した電極を形成して、該電極上にはんだバンプを形成し、
貫通ＴＨを有する第２の被貼り合わせ多層基板の貼り合わせ面上に、前記第１の被貼り合わせ多層基板の電極形成位置と対向する位置にＴＨパッドに接続した電極を形成して、該電極上にはんだバンプを形成し、
硬化している樹脂より成るコア材の両面を完全に硬化していない樹脂材料の接着材で挟んで形成した３層化シートに、前記ＴＨに対応する位置、および前記電極上のはんだバンプに対応する位置にそれぞれ孔を開け、
前記第１、第２の被貼り合わせ多層基板を、それぞれの貼り合わせ面を対向させて設置し、それらの間に前記３層化シートを位置決めて積層し、真空の環境下で、加熱、圧縮のプロセスにより一括熱圧着することを特徴とする層間接続基板の製造方法。
【請求項２】
前記層間接続基板において、前記一括熱圧着の過程でＴＨ内に樹脂が流動した場合には、ＴＨに対して樹脂取りドリル加工を更に施すことを特徴とする請求項１に記載の層間接続基板の製造方法。
【請求項３】
前記第１、第２の被貼り合わせ多層基板のそれぞれの貼り合わせ面において、ソルダレジストを塗布して露光現像処理により平坦化処理を更に施し、
前記３層化シートのＴＨに対応する位置で、前記ＴＨの径よりも大きな径の孔を開けることを特徴とする請求項１に記載の層間接続基板の製造方法。
【請求項４】
前記第１、第２の被貼り合わせ多層基板のそれぞれの貼り合わせ面において、前記ソルダレジストによる平坦化処理時に、更にＴＨのパッド上にリング状の土手形状パターンを前記ソルダレジストにより形成し、
前記３層化シートのＴＨに対応する位置で、前記ＴＨの径よりも大きく、更に前記接着材の孔径を前記コア材の孔径よりも大きく開けることを特徴とする請求項３に記載の層間接続基板の製造方法。
【請求項５】
前記第１、第２の被貼り合わせ多層基板のそれぞれの貼り合わせ面において、ソルダレジストを塗布して露光現像処理により平坦化処理を施した後、シートタイプソルダーレジストを貼り付け、露光現像処理によりＴＨを覆い、
前記一括熱圧着プロセス後に貫通ＴＨにドリルで孔明け加工を行うことを特徴とする請求項３に記載の層間接続基板の製造方法。
【請求項６】
前記３層化シートの貼り合わせ形成後に、前記ＴＨに対応する位置にＴＨ径よりも大きな径にレーザーにより局所加熱して予め硬化させて、前記ＴＨに対応する位置、および前記電極上のはんだバンプに対応する位置にそれぞれ孔を開けることを特徴とする請求項１に記載の層間接続基板の製造方法。
【請求項７】
ＴＨと層間接続部が密に存在する領域において、前記３層化シートに溶融樹脂の流動を抑えて均一化させるためのダミー孔を、外周に存在する層間接続部の周囲、または層間接続部とＴＨとの間に開けておくことを特徴とする請求項１に記載の層間接続基板の製造方法。
【請求項８】
ＴＨと層間接続部が密に存在する領域において、溶融樹脂の流動が層間接続部まで達しないようにするために、前記３層化シートに除去エリアを設け、該除去エリアの境界は、最も近くに存在する層間接続部へ周囲のプリプレグ材から溶融樹脂が到達しないと見込める適当な距離に設定されることを特徴とする請求項１に記載の層間接続基板の製造方法。
【請求項９】
前記第１、第２の被貼り合わせ多層基板のＴＨの一部を層間接続に使用して、該ＴＨに絶縁樹脂を充填し、該ＴＨのパッド上にはんだペーストを印刷してはんだバンプを形成することを特徴とする請求項３に記載の層間接続基板の製造方法。
【請求項１０】
前記第１の被貼り合わせ多層基板の前記ＴＨのパッド上にＣｕコアはんだめっきボール等の金属ボールを搭載し、
前記第２の被貼り合わせ多層基板の前記ＴＨのパッド上にはんだバンプを形成するか、またははんだバンプを形成せずに貼り合わせることを特徴とする請求項９に記載の層間接続基板の製造方法。
【請求項１１】
前記第１の被貼り合わせ多層基板に凹部、または段差部を加工して、前記凹部の底部、または段差部の貼り合わせ面上に、電気的導通を得たいＴＨのパッドに接続した電極を形成して、該電極上にはんだバンプを形成し、
前記第１の被貼り合わせ多層基板の貼り合わせ面の形状に外形を加工された前記貫通ＴＨを有する第２の被貼り合わせ多層基板の貼り合わせ面上に、前記第１の被貼り合わせ多層基板の電極形成位置と対向する位置にＴＨパッドに接続した電極を形成して、該電極上にはんだバンプを形成したことを特徴とする請求項１に記載の層間接続基板の製造方法。
【請求項１２】
貫通ＴＨを有する第３の被貼り合わせ多層基板の第１の貼り合わせ面上に、該基板の上層に貼り合わされる基板の電極形成位置と対向する位置にＴＨパッドに接続した電極を形成して、該電極上にはんだバンプを形成し、前記第３の被貼り合わせ多層基板の第２の貼り合わせ面上に、該基板の下層に貼り合わされる基板の電極形成位置と対向する位置にＴＨパッドに接続した電極を形成して、該電極上にはんだバンプを形成し、
前記貫通ＴＨを有する第２の被貼り合わせ多層基板の貼り合わせ面上に、前記第３の被貼り合わせ多層基板の電極形成位置と対向する位置にＴＨパッドに接続した電極を形成して、該電極上にはんだバンプを形成し、
前記第１、第２、および少なくとも１つ以上の第３の被貼り合わせ多層基板を、それぞれの貼り合わせ面を対向させて設置し、それらの間に前記３層化シートを位置決めて積層し、真空の環境下で、加熱、圧縮のプロセスにより一括熱圧着することを特徴とする請求項１に記載の層間接続基板の製造方法。
【請求項１３】
前記第１の被貼り合わせ多層基板の電極上にはんだペースト印刷によりはんだを印刷した後、Ｃｕコアはんだめっきボールを配置してはんだバンプを形成し、
前記第２の被貼り合わせ多層基板の電極上にはんだバンプを形成することを特徴とする請求項３に記載の層間接続基板の製造方法。
【請求項１４】
前記はんだは、Ｓｎ-３Ａｇ-０．５Ｃｕはんだ、またはＳｎ系、Ｓｎ-Ａｇ-Ｃｕ系、（低Ａｇ系）、Ｓｎ-Ｃｕ系、Ｓｎ-Ａｇ-Ｂｉ系、Ｓｎ-Ｉｎ系、Ｓｎ-Ｚｎ系他Ｐｂフリーはんだ、またはＰｂ含有はんだのいずれかであり、
前記３層化シートの接着材は熱硬化性樹脂にガラス繊維を含侵させたＢステージ材であり、
前記複数の多層基板を一括熱圧着するプロセスは、真空の環境下で、加熱を始めてはんだの融点温度に達した段階で、基板を挟み込む仮プレスから本プレスへ移行して、溶融樹脂を多層基板間の隙間に充填させることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかの請求項に記載の層間接続基板の製造方法。
【請求項１５】
前記はんだは、Ｓｎ-５８Ｂｉはんだ、Ｓｎ-１Ａｇ-５７Ｂｉはんだ、またはＳｎ系、Ｓｎ-Ｂｉ系、Ｓｎ-Ａｇ-Ｃｕ系、Ｓｎ-Ａｇ系（Ａｇ含有量が3.0ｗｔ％よりも低い低Ａｇ系も含む）、Ｓｎ-Ｃｕ系、Ｓｎ-Ａｇ-Ｂｉ系、Ｓｎ-Ｚｎ系他Ｐｂフリーはんだ、またはＰｂ含有はんだのいずれかであり、
前記３層化シートの接着材は熱硬化性樹脂にガラス繊維を含侵させたＢステージ材であり、
前記複数の多層基板を一括熱圧着するプロセスは、真空の環境下で、加熱を始めてはんだの融点温度に達した段階で、基板を挟み込む仮プレスから本プレスへ移行した後、樹脂硬化温度まで加熱して該温度に保持して、溶融樹脂を多層基板間の隙間に充填させることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかの請求項に記載の層間接続基板の製造方法。
【請求項１６】
貫通ＴＨを有し、電気的導通を得たいＴＨのパッドに電極が形成されて、該電極に層間接続部が形成され、および貼り合わせ面に３層の樹脂基板の片面が接着している第１の被貼り合わせ多層基板と、
貫通ＴＨを有し、貼り合わせ面上に前記第１の被貼り合わせ多層基板の電極形成位置と対向する位置にＴＨパッドに接続された電極が形成されて、該電極に層間接続部が形成され、および貼り合わせ面に前記３層の樹脂基板の裏面が接着している第２の被貼り合わせ多層基板と、
はんだ接合部、金属ボールをコアとするはんだ接合部、またはピラーをコアとするはんだ接合部より成る前記層間接続部と、
を備えることを特徴とする層間接続基板。
【請求項１７】
前記第１、第２の被貼り合わせ多層基板の層間接続部が形成された電極に最も近いグランド層を、電極部を中心とした円形に繰り抜いたことを特徴とする請求項１６に記載の層間接続基板。
【請求項１８】
前記はんだは、Ｓｎ系、Ｓｎ-Ｂｉ系、Ｓｎ-Ａｇ-Ｃｕ系、Ｓｎ-Ａｇ系（Ａｇ含有量が3.0ｗｔ％よりも低い低Ａｇ系も含む）、Ｓｎ-Ｃｕ系、Ｓｎ-Ａｇ-Ｂｉ系、Ｓｎ-Ｉｎ系、Ｓｎ-Ｚｎ系他Ｐｂフリーはんだ、またはＰｂ含有はんだのいずれかであることを特徴とする請求項１６に記載の層間接続基板。
【請求項１９】
前記金属ボールをコアとするコアボール接続は、Cu以外の他の金属（Ｎｉ、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ）、樹脂コアボール、またはセラミック、ガラスなどの無機材料のいずれかであることを特徴とする請求項１６に記載の層間接続基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報処理装置などに使用する多層プリント基板に関し、コストを抑えた層間接続基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、通信機器などのインターフェースの高速化に伴い、ルータ、サーバ、ＲＡＩＤなどの情報処理装置のデータ転送の帯域は、３年で２倍の大容量化・高速化が進んでおり、バックプレーンの伝送速度も１０Ｇｂｐｓが実用化され、次世代では２５Ｇｂｐｓに達すると予想される。これに伴い、サーバの高密度化とラック内部のミッドプレーンの高速伝送対応化は急務であり、次期量産サーバのミッドプレーンにプレスフィットコネクタで接続されるブレードなどのモジュールの高密度実装の要請が高い。
【０００３】
ここで、サーバ筐体内部のミッドプレーンを介して信号が相互伝送される機器の概略を図８に示す。例えば、ミッドプレーンの表面にサーバブレード１０５を、裏面にマネジメントモジュール１０６、スイッチモジュール、ファンモジュール、電源モジュールユニットなどが接続される。(図８には代表にマネジメントモジュール１０６を図示する。)ミッドプレーン１０１は、例えば２４層からなる多層プリント基板で、プレスフィットコネクタ１０３を介して各機器との電気的接続を得る構造となっている。また、プレスフィットコネクタ１０３はバネ型のプレスフィットコネクタピン１０４を、ミッドプレーン１０１の貫通スルーホール１０２(以下、貫通ＴＨと記す)に挿入することで電気的接続をとる構造である。従来の構造では、１つの貫通ＴＨを片側から挿されたピンが占有するため、プレスフィットコネクタは相互にずらした配置を取っていた。しかしながら、ブレードのプレスフィットコネクタ種類の増加および、ブレード実装高密度化に伴いミッドプレーンの両面からプレスフィットコネクタ配置ができる、配置フリーの要求が発生した。
【０００４】
この要求に対して、両面プレスフィット接続用基板を従来のシーケンシャル積層などのプリント基板形成プロセスで製造するには、工程数が多くコストが高くなるという課題がある。これに対し、プリント基板のプロセスコストを低減する方法として、貫通ＴＨを有する多層基板同士を貼り合わせて、任意の位置で電気的接続が実現できる、両面貼り合わせ基板技術の開発が急務となった。すなわち、複数の多層基板間に、はんだなどの導電材を埋め込んだ接着材層を挟み込んで、一括熱圧着することで、多層基板同士の接着と電気的接続を同時に行う方法がある。この方法で製造される基板を以降層間接続基板と呼ぶ。
【０００５】
その１例として、特許文献１(特開２００５−１１６８１１号公報)に開示する技術では、１ＧＨｚを超える高周波に対応可能とすると共に、部品実装の高密度化にも対応可能な多層配線回路基板を安価に提供するために、信号線の断面積を大きく、かつ絶縁層の誘電率を相対的に小さい材料が選択された高速配線板と、信号線の断面積を相対的に小さく、かつ絶縁層の誘電率を相対的に大きい材料が選択された高密度配線板とをそれぞれ個別に製造して、それらを予め層間接続用の貫通ビアを形成した接着性の絶縁シートを用いて貼り合わせて多層配線回路基板を製造している。
【０００６】
また、特許文献２(特開２００１−３２６４５８号公報)に開示する技術では、配線パターンを形成した個別の支持体を、プリプレグ（両面に接着層を有する絶縁体基板に、予めビアホールを形成し、ビアホール内に導電性ペーストを充填したもの）で貼り合わせて多層配線基板を製造している。
【０００７】
特許文献１、および特許文献２に開示される製造プロセスをプレスフィットコネクタ搭載のミッドプレーンに適用するためには、プレスフィットコネクタ用のスルーホール（以下、ＴＨと記す）への樹脂の侵入防止など様々な課題があり、適用困難であった。それを解決する技術の一つとして、特許文献３(特願２０１２−１５１２８８号)では、プラスチック材料が硬化したコア層の両面に接着材層を貼り付けた３層化樹脂シート、およびＣｕコアはんだめっきボールを用いた多層基板の貼り合わせ方法が特許報告されている。本発明は、このプレスフィットコネクタ搭載の層間接続基板を、より低コストで実現する技術を提供するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−１１６８１１号公報
【特許文献２】特開２００１−３２６４５８号公報
【特許文献３】特願２０１２−１５１２８８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記の層間接続基板をサーバミッドプレーンに適用する際の課題を以下に説明する。
１つ目の課題は以下の通りである。サーバミッドプレーンに多数搭載されるプレスフィットコネクタはコネクタのバネ型ピンが銅めっきＴＨに圧入し機械的に金属同士が接触接合することで、電気的接続を得る構造となっている。層間接続基板をサーバミッドプレーンに適用する場合には、接着材層の樹脂がＴＨ内に侵入することで、コネクタピンが挿入不可となったり、あるいは挿入可能であっても銅めっきＴＨ表面に存在する樹脂が原因となり電気的接続不良等の不具合が発生する可能性がある。この場合、ＴＨ内に侵入した樹脂を除去するため、高精度のドリル加工を追加で実施する必要があり、ＴＨのめっき厚を確保するためのドリルの加工精度（孔形状精度）や相対孔位置精度の制約が厳しく製造困難であることや、工程増加によりコスト増となる点が課題であった。また、樹脂侵入が許容されるＴＨであっても、小径孔では基板表面まで樹脂が吹き上がる場合があり問題となっていた。
【００１０】
２つ目の課題は以下の通りである。プリント基板内のボイドは、信号配線の特性インピーダンスばらつき悪化、イオンマイグレーションなどの要因となり、基板の長期信頼性を低下させるため防止する必要がある。プレスフィットコネクタ搭載の層間接続基板においては、前記のＴＨ内への樹脂侵入を抑制するため低流動性樹脂の使用や貼り合わせ時の加圧力の低減が必要となるが、接着材層の樹脂流動量が低減することで、貼り合わせ側の面の銅箔パターンと基板表面の段差に樹脂が充填されず、ボイドとなる不具合が発生していた。
【００１１】
３つ目の課題は以下の通りである。層間接続基板において、層間接続部までプレスフィットコネクタのピンが届く、あるいは貫通してしまうようなケースは、電気的接続用の電極をＴＨから引き出して配置する必要があるが、めっきＴＨにより上下基板を電気的に接続する従来方法に対し、接着材層中の導電部や貼り合わせ面のパッド引き出し部などのインピーダンス不連続点が多く、また、引き出しラインと内層電源層との間の静電容量の影響で、信号の伝送特性が低下することが課題となっていた。
【００１２】
４つ目の課題は以下の通りである。接着材層中に導電材を埋め込む方法のうち、はんだペーストを印刷する方法は、前記の課題に加え、層間接続部の形状不良が問題となっていた。貼り合わせ工程の加圧力により、接着材層の樹脂が導電材を押し流し、層間接続部の形状異常やオープンが発生した。これにより、基板の信頼性や歩留まりが低下することが課題となっていた。
【００１３】
そこで、本発明ではこれらの課題を解決する、低コストで、高密度、高伝送品質、高信頼な層間接続基板の製造技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために本発明では、層間接続基板の製造方法において、貫通ＴＨを有する第１の被貼り合わせ多層基板の貼り合わせ面上に、電気的導通を得たいＴＨのパッドに接続した電極を形成して、該電極上にはんだバンプを形成し、貫通ＴＨを有する第２の被貼り合わせ多層基板の貼り合わせ面上に、前記第１の被貼り合わせ多層基板の電極形成位置と対向する位置にＴＨパッドに接続した電極を形成して、該電極上にはんだバンプを形成し、硬化している樹脂より成るコア材の両面を完全に硬化していない樹脂材料の接着材で挟んで形成した３層化シートに、前記ＴＨに対応する位置、および前記電極上のはんだバンプに対応する位置にそれぞれ孔を開け、前記第１、第２の被貼り合わせ多層基板を、それぞれの貼り合わせ面を対向させて設置し、それらの間に前記３層化シートを位置決めして積層し、真空の環境下で、加熱、圧縮のプロセスにより一括熱圧着するようにした。
【００１５】
また、上記課題を解決するために本発明では、前記第１、第２の被貼り合わせ多層基板のそれぞれの貼り合わせ面において、ソルダレジストを塗布して露光現像処理により平坦化処理を更に施し、前記３層化シートのＴＨに対応する位置で、前記ＴＨの径よりも大きな径の孔を開けることを特徴とする。
【００１６】
また、上記課題を解決するために本発明では、貫通ＴＨを有する第３の被貼り合わせ多層基板の第１の貼り合わせ面上に、該基板の上層に貼り合わされる基板の電極形成位置と対向する位置にＴＨパッドに接続した電極を形成して、該電極上にはんだバンプを形成し、前記第３の被貼り合わせ多層基板の第２の貼り合わせ面上に、該基板の下層に貼り合わされる基板の電極形成位置と対向する位置にＴＨパッドに接続した電極を形成して、該電極上にはんだバンプを形成し、前記貫通ＴＨを有する第２の被貼り合わせ多層基板の貼り合わせ面上に、前記第３の被貼り合わせ多層基板の電極形成位置と対向する位置にＴＨパッドに接続した電極を形成して、該電極上にはんだバンプを形成し、前記第１、第２、および少なくとも１つ以上の第３の被貼り合わせ多層基板を、それぞれの貼り合わせ面を対向させて設置し、それらの間に前記３層化シートを位置決めて積層し、真空の環境下で、加熱、圧縮のプロセスにより一括熱圧着することを特徴とする。
【００１７】
また、上記課題を解決するために本発明では、層間接続基板を、貫通ＴＨを有し、電気的導通を得たいＴＨのパッドに電極が形成されて、該電極に層間接続部が形成され、および貼り合わせ面に３層の樹脂基板の片面が接着している第１の被貼り合わせ多層基板と、貫通ＴＨを有し、貼り合わせ面上に前記第１の被貼り合わせ多層基板の電極形成位置と対向する位置にＴＨパッドに接続された電極が形成されて、該電極に層間接続部が形成され、および貼り合わせ面に前記３層の樹脂基板の裏面が接着している第２の被貼り合わせ多層基板と、はんだ接合部、金属ボールをコアとするはんだ接合部、またはピラーをコアとするはんだ接合部より成る前記層間接続部とを備えて構成した。
【発明の効果】
【００１８】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すると、以下の通りである。
【００１９】
得られる効果は、層間接続基板の製造工程におけるＴＨ内への樹脂の侵入を防止することで、層間接続基板を両面プレスフィットコネクタ搭載基板へ適用することが可能となる。これにより、プレスフィットコネクタの高密度実装が可能な基板を従来工法よりも安価に生産することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施例１の層間接続基板の断面図である。
【図２】本発明の実施例１の貼り合わせ対象とする多層基板の前処理工程を示す図である。
【図３】本発明の実施例１の多層基板間の接着材層に係る３層化シートの製造工程、および多層基板の貼り合わせ工程を示す図である。
【図４】本発明の実施例２の貼り合わせ対象とする多層基板の前処理工程を示す図である。
【図５】本発明の実施例２の多層基板間の接着材層に係る３層化シートの製造工程、および多層基板の貼り合わせ工程を示す図である。
【図６】はんだ融点が樹脂硬化温度よりも高い場合の多層基板の貼り合わせ工程における真空プレス/加熱・加圧プロセスの推移の状態と、それらの各タイミングを示した一例の図である。
【図７】はんだ融点が樹脂硬化温度よりも低い場合の多層基板の貼り合わせ工程における真空プレス/加熱・加圧プロセスの推移の状態と、それらの各タイミングを示した一例の図である。
【図８】従来構造のサーバミッドプレーンにおいて、プレスフィットピンが挿入された部分の断面概略構成を示す図である。
【図９】本発明の実施例３の貼り合わせ対象とする多層基板の前処理工程を示す図である。
【図１０】本発明の実施例３の多層基板間の接着材層に係る３層化シートの製造工程、および多層基板の貼り合わせ工程を示す図である。
【図１１】本発明の実施例４の貼り合わせ対象とする多層基板の前処理工程を示す図である。
【図１２】本発明の実施例４の多層基板の貼り合わせ工程を示す図である。
【図１３】本発明の実施例５の多層基板間の接着材層に係る３層化シートの製造工程について示す図である。
【図１４】層間接続基板の狭ピッチな接続部で生じ得るはんだ接続不良の例について示す図である。（ａ）ＴＨと層間接続部が密に存在する領域について被貼り合わせ基板間のコア材の中央部で水平に切断したＡ−Ａ’断面図、（ｂ）Ｂ−Ｂ’切断線で垂直方向に層間接続基板全体を切断したＢ−Ｂ’断面図である。
【図１５】本発明の実施例６の３層化シートへのダミー孔構造について示す図である。（ａ）ＴＨと層間接続部が密に存在する領域について被貼り合わせ基板間のコア材の中央部で水平に切断したＣ−Ｃ’断面図、（ｂ）Ｄ−Ｄ’切断線で垂直方向に層間接続基板全体を切断したＤ−Ｄ’断面図である。
【図１６】本発明の実施例７のコネクタエリア下の３層化シートを繰り抜いた構造を示す図である。（ａ）ＴＨと層間接続部が密に存在する領域について被貼り合わせ基板間のコア材の中央部で水平に切断したＥ−Ｅ’断面図、（ｂ）Ｆ−Ｆ’切断線で垂直方向に層間接続基板全体を切断したＦ−Ｆ’断面図である。
【図１７】本発明の実施例８のＴＨ（もしくはＶＩＡ）内を絶縁材料で充填した上に電極を形成し、その電極上に形成したはんだバンプ同士を接続する際の基板の前処理工程を示す図である。
【図１８】本発明の実施例８のＴＨ（もしくはＶＩＡ）内を絶縁材料で充填した上に電極を形成し、その電極上に形成したはんだバンプ同士を接続する際の、多層基板間の接着材層に係る３層化シートの製造工程、及び多層基板の貼り合わせ工程を示す図である。
【図１９】本発明の実施例９のＴＨ（もしくはＶＩＡ）内を絶縁材料で充填した上に電極を形成し、その電極上に形成した金属などのコアを持つボールを介して接続する際の基板の前処理工程を示す図である。
【図２０】本発明の実施例９のＴＨ（もしくはＶＩＡ）内を絶縁材料で充填した上に電極を形成し、その電極上に形成した金属などのコアを持つボールを介して接続する際の、多層基板間の接着材層に係る３層化シートの製造工程、及び多層基板の貼り合わせ工程を示す図である。
【図２１】本発明の実施例１０の部分的に別の構成基板を貼り合わせ接続する製造工程の一例を示す図である。
【図２２】本発明の実施例１１の３枚以上の基板を一括貼り合わせする製造工程を示す図である
【図２３】本発明の実施例１２の多層基板の層間接続に金属などのコアボールやＣｕコアはんだめっきボールを用いる場合の基板前処理工程を示す図である。
【図２４】本発明の実施例１２の多層基板の層間接続に金属などのコアボールやＣｕコアはんだめっきボールを用いる場合の基板の貼り合わせ工程を示す図である。
【図２５】本発明の実施例１３の高速信号配線が必要な基板の層間接続を適用する構造例について示した図で、上下多層基板の、電極に最も近いグランド層を抜き孔加工した構造の基板である。（a）ＴＨと層間接続部が密に存在する領域について貼り合わせ基板間のコア材の中央部で水平に切断したＧ−Ｇ’断面図、（ｂ）Ｈ−Ｈ’切断線で垂直方向に層間接続基板全体を切断したＨ−Ｈ’断面図である。
【図２６】図２５に示す基板の電極に最も近いグランド層抜きエリア直径と信号品質（反射損失）の関係を示す図である。
【図２７】図２５に示す基板の電極に最も近いグランド層抜きエリア直径と特性インピーダンスの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面に従い本発明の実施例を詳細に説明する。
【実施例１】
【００２２】
図１、図２、図３、図６、図７により、本発明の実施例１を説明する。
図１は、実施例１の層間接続基板１０１の断面図を示したものである。上側多層プリント配線板１０９と下側多層プリント配線板１１０は接着材層１１８を介して接着されており、層間接続部１０７によって電気的に接続されている。また、基板表裏に非貫通スルーホール１１１(以下、非貫通ＴＨと記す)が形成可能なため、表側に搭載されたプレスフィットコネクタ１０３の裏側に別のプレスフィットコネクタ１０３を搭載することが可能である。また、上側多層プリント配線板１０９と下側多層プリント配線板１１０のスルーホール(以下、ＴＨと記す)位置を合わせることで、貫通ＴＨ１０２を形成することができる。
【００２３】
以下、図２、図３により、図１の層間接続基板の製造方法を説明する。
図２は貼り合わせ対象とする多層プリント配線板の前処理の工程について示したものである。図２(a)は貼り合わせ対象となる多層プリント配線板１１０を示したものである。上下の貼り合わせ対象基板間の電気的導通を得たい箇所に予め、ＴＨのパッド２０２に接続された電極１１６が上下の基板で対向するように設置されている。貼り合わせ面側の電極１１６部を除く銅箔パターンに対して、ネオブラウン処理などの表面粗化を行った後、図２(b)に示すように電極１１６上にはんだペースト印刷し、基板をリフローすることによりはんだバンプ１１５を形成する。
【００２４】
図３(a)、および図３(b)は多層基板間の接着材層に係る３層化シートの製造工程を示したものである。図３(a)に示すようにコア材１１３の上下をプリプレグ材１１２のシートで挟み込み、プレスにより圧着させたものを用意する。以降、これを３層化シート１１８と記す。
プリプレグ材１１２は低流動性であることを特徴とする熱硬化性樹脂にガラス繊維を含侵させたＢステージ材（樹脂の硬化過程にあり、完全に硬化していない材料）であり、また、コア材１１３はＣｕ両貼り積層基材の両面のＣｕをエッチアウトしたＣステージ材（樹脂の硬化過程がほぼ完全に硬化している材料）とした。
次に図３(b)に示すように、３層化シートに対して、層間接続基板１０１のＴＨおよび層間接続部１０７の位置に、基板ＴＨと同じ孔径、または層間接続部径でドリルで孔明け加工を行う。
【００２５】
図３(c)に示すように、下側多層プリント配線板１１０、３層化シート１１８、上側多層プリント配線板１０９の順に真空熱圧着装置内に、位置決めピンなどでガイドして載置し、真空引きした環境において熱圧着することで、図３(d)に示す構造となる。（なお、真空熱圧着装置内での熱圧着工程により、プリプレグ材１１２の樹脂は溶けて流動して、図３(d)に示すように多層基板間の隙間を埋めて硬化することになるが、図３(d)においてはその容積がやや誇張されて示されている。）
ただし、本構造の基板１０１をミッドプレーンなどのプレスフィット搭載基板に適用する際には、プレスフィットコネクタ搭載用のＴＨには樹脂取りドリル加工が必要となる。
【００２６】
この熱圧着プロセスの特徴は、真空熱圧着装置の定板に挟まれた基板を真空に引き、圧力の大きさとタイミングをコントロールして圧力を掛け、加熱することにある。プロセスの温度がはんだの融点以上になり、はんだが溶融するまでは仮プレスで、その後に本プレスを行い、樹脂を多層基板間の隙間に充填させる。この順番で接続することで、はんだは柱状、球状、鼓状などの高信頼性な接続形状を形成することができる。
【００２７】
はんだ材料融点が樹脂硬化の温度よりも高い場合、例えばＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕはんだ等のプレス条件を図６（ａ）〜（ｄ）に示す。この場合、用いたはんだ組成はＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕで、はんだの融点（２１７℃）が樹脂硬化温度よりも高い場合の真空プレス/熱硬化プロセスである。（ａ）は温度の推移を時間に対して示した推移図である。（ｂ）はプレスの推力を時間に対して示した推移図である。（ｃ）は基板を収めたチャンバー内部を真空に引いた際の、チャンバー内の圧力を時間に対して示した推移図である。（ｄ）は（ａ）温度（ｂ）推力（ｃ）圧力の図を１枚にまとめた推移図である。
【００２８】
先ず、チャンバーを真空に引いて、その後加熱を始める。徐々に温度を上げてＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕはんだの融点以上になった後に、プレスを開始し、推力Ｆ１にて樹脂を充填させる。はんだの融点以上の温度Ｔ２：Ｔmax＝２３０℃で１０分程度保持した後に、その後、温度を樹脂硬化に好適な温度Ｔ１まで下げ、必要時間保持する。その後、室温近くまでチャンバー/治具の温度を下げ、圧力を大気圧まで戻してプレスを開放する。それぞれのタイミングを図６（ｄ）に示すが、樹脂の硬化が終了する前にプレスをすることが望ましい。本実施例で用いた真空加熱プレスのプロファイルに示すように、はんだ濡れ広がりと加熱されたプリプレグ含浸樹脂の軟化、および流れ込みのタイミングが良好な場合に高信頼なはんだ接続形状となる。
【００２９】
この際のはんだ材料はＳｎ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系、（低Ａｇ系）、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｉｎ系、Ｓｎ−Ｚｎ系他Ｐｂフリーはんだ、Ｐｂ含有はんだを使っても良い。Ｓｎ系はんだ組成にこれら以外の複数の微量添加元素が含まれていても良い。
【００３０】
また、はんだ材料融点が樹脂硬化の温度よりも低い場合、例えばはんだ組成がＳｎ−５８Ｂｉ、融点（１３８℃）やＳｎ−１Ａｇ−５７Ｂｉ、融点（１３９℃）の場合の真空プレス/熱硬化プロセスを図７に示す。（ａ）は温度の推移を時間に対して示した推移図である。（ｂ）はプレスの推力を時間に対して示した推移図である。（ｃ）は基板を収めたチャンバー内部を真空に引いた際の、チャンバー内の圧力を時間に対して示した推移図である。（ｄ）は（ａ）温度（ｂ）推力（ｃ）圧力の図を１枚にまとめた推移図である。
【００３１】
先ず、チャンバーを真空に引いて、その後加熱を始める。徐々に温度を上げてＳｎ−５８Ｂｉはんだの融点以上になった後に、プレスを開始し、推力Ｆ１にて樹脂を充填させる。樹脂硬化温度Ｔ１は、はんだの融点以上なので、その温度Ｔ１：Ｔmax＝１８５℃で１時間保持した後に、室温近くまでチャンバー/治具の温度を下げ、圧力を大気圧まで戻してプレスを開放する。それぞれのタイミングを図７（ｄ）に示すが、樹脂の硬化が終了する前にプレスを行うことが望ましい。本実施例で用いた真空加熱プレスのプロファイルに示すように、はんだ濡れ広がりと加熱されたプリプレグ含浸樹脂の軟化、および流れ込みのタイミングが良好な場合に高信頼なはんだ接続形状となる。
【００３２】
この際のはんだ材料はＳｎ系、Ｓｎ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ａｇ系（Ａｇ含有量が3.0ｗｔ％よりも低い低Ａｇ系も含む）、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｚｎ系他Ｐｂフリーはんだ、Ｐｂ含有はんだを使っても良い。
【００３３】
貼り合わせ対象となる上下の多層基板(１０９、１１０)のＴＨ位置が同じ箇所の場合は貫通ＴＨ１０２となり、ＴＨ位置が異なる場合は非貫通ＴＨ１１１となる。また、上下の多層基板間の電気的接続は上下の多層基板の電極１１６間に形成された層間接続材１０７によって実現される。
以上により、層間接続部１０７にＣｕコアはんだめっきボールを使用する従来の製造方法に対し、製造工程や部材費用を抑えることが可能となる。
【実施例２】
【００３４】
実施例１で示した層間接続基板の製造方法において、ＴＨ部の樹脂侵入および基板間のボイド発生を防止する構造を追加した実施例について図４、図５を用いて説明する。
図４は貼り合わせ対象とする多層プリント配線板の前処理工程について示したものである。
【００３５】
図４(a)は貼り合わせ対象となる多層プリント配線板１１０を示したものである。多層基板間の電気的導通を得たい箇所に予め、ＴＨのパッド２０２に接続された電極１１６が上下の基板で対向するように設置されている。
図４(b)は貼り合わせ側の面の平坦化工程について示したものである。基板の貼り合わせ側の面に銅箔パターン１１４と同じ厚さで液状のソルダレジスト１１７を塗布し、例えば銅箔パターン１１４、ＴＨのパッド２０２、および電極１１６などの領域に露光処理を施す。そして、後に続く現像処理によって銅箔パターン１１４、ＴＨのパッド２０２、および電極１１６などの領域のソルダレジストパターンを溶かして除去することによって、図４(b)に示すように、その他の領域をソルダレジスト１１７で埋めるように、パターン形成を行う。
貼り合わせ面側の電極１１６部を除く銅箔パターン、ＴＨのパッドに対して、ネオブラウン処理(例えば主成分は過酸化水素/硫酸系、銅表面を粗化させることで、表面積を広くし、アンカー効果により樹脂との密着力を向上させる。)などの表面粗化を行った後、図４(c)に示すように電極１１６上にはんだペースト印刷し、基板をリフローすることによりはんだバンプ１１５を形成する。
【００３６】
図５(a)〜(b)はＴＨ部への樹脂侵入を防止する構造を追加した３層化シートの製造工程を示したものである。
図５(a)に示すようにコア材１１３の上下をプリプレグ材１１２で挟み込み、プレスにより、圧着させたものを用意する。プリプレグ材１１２は低流動性であることを特徴とする熱硬化性樹脂にガラス繊維を含侵させたＢステージ材（樹脂の硬化過程にあり、完全に硬化していない材料）であり、また、コア材は両貼り積層基材の両面のＣｕをエッチアウトしたＣステージ材（樹脂の硬化過程がほぼ完全に硬化している材料）とした。
【００３７】
次に図５(b)に示すように、３層化シートに対して層間接続基板のＴＨおよび層間接続部の位置に、基板ＴＨ径よりも大きな孔径のドリルで孔明け加工を行う。これにより、プレスフィットピン挿入用のＴＨ部では基板の熱圧着時に流動するプリプレグ材１１２がＴＨ内に侵入することを防ぐ(ＴＨ内まで到達しない)効果を高めることが可能である。
最大の侵入防止効果を得るためには、設計上可能な最も大きな孔径、例えば、隣接孔とのスペースが0.1mm残る径で３層化シートに孔明け加工を行うことが望ましい。この場合、コネクタの仕様に合せて、例えば1.1mmピッチで形成されているプレスフィットピン挿入用のＴＨの場合は、３層化シートの孔径は1.0mmとする。
【００３８】
図５(c)に示すように下側多層プリント配線板１１０、３層化シート１１８、上側多層プリント配線板１０９の順に真空熱圧着装置内に、位置決めピンなどでガイドして載置し、真空引きした環境において熱圧着することで、図５(d)に示す構造の層間接続基板が完成する。この熱圧着プロセスの特徴は、真空熱圧着装置の定板に挟まれた基板を真空に引き、圧力の大きさとタイミングをコントロールして圧力をかけ、加熱することにある。図６、または図７に示す推移図のように、プロセスの温度がはんだの融点以上になり、はんだが溶融するまでは仮プレスで、その後に本プレスを行い、樹脂を充填させる。この順番で接続することで、はんだは柱状、球状、鼓状などの高信頼性な接続形状を形成することができる。
【００３９】
貼り合わせ対象となる上下の多層基板(１０９、１１０)のＴＨ位置が同じ箇所の場合は貫通ＴＨ１０２となり、ＴＨ位置が異なる場合は非貫通ＴＨ１１１となる。また、上下基板間の電気的接続は上下の多層基板の電極１１６間に形成された層間接続材１０７によって実現される。
以上により、これまで課題となっていたＴＨ部の樹脂侵入と貼り合わせ基板間のボイド発生を防ぐことが可能となり、層間接続基板をミッドプレーンなどのプレスフィット搭載基板に適用可能となる。
【実施例３】
【００４０】
実施例２で示した層間接続基板の製造方法において、樹脂侵入防止効果を高める構造を追加した場合について図９、図１０を用いて説明する。
図９は貼り合わせ対象とする多層プリント配線板の前処理工程について示したものである。図９(a)は貼り合わせ対象となる多層基板を示したものである。実施例２と同様に基板間の導通を得たい箇所に予め電極１１６を上下基板で対向するように設けておく。
【００４１】
図９(b)は貼り合わせ側の面に対するソルダレジストパターン形成工程を示したものである。実施例２と同様に、貼り合わせ側の面の銅箔パターン１１４、ＴＨのパッド２０２、および電極１１６などの領域の間を埋めるようにソルダレジストパターン１１７を露光現像処理により形成する際に、更にＴＨのパッド２０２の上部に、ＴＨの開口部を囲むようにリング状の土手形状パターンのソルダレジスト２０３を形成する。前記ソルダレジストパターン１１７と前記土手形状パターンのソルダレジスト２０３は、１回の露光現像処理により同時に形成される。
貼り合わせ面側の電極１１６部を除く銅箔パターン１１４、ＴＨのパッドに対して、ネオブラウン処理などによる表面粗化を行った後、図９(c)に示すようにはんだペーストを電極１１６に印刷し基板をリフロー加熱してはんだバンプ１１５を形成する。
【００４２】
図１０(a)〜(b)は多層基板間の接着に係る３層化シートの製造工程を示したものである。まず、図１０(a)に示すように仮圧着前にコア材１１３、プリプレグ材１１２それぞれにドリルで孔明けを行い、ＴＨ部は、プリプレグ材１１２に対する孔をコア材１１３よりも大きな径とする。
図１０(b)に示すようにプリプレグ材、コア材の孔位置を重ね合わせてプレス機により圧着を行い、３層化シートとする。
【００４３】
図１０(c)〜(d)は基板の貼り合わせ工程を示したものである。図１０(c)に示すように下側多層プリント配線板１１０、３層化シート１１８、上側多層プリント配線板１０９の順に真空熱圧着装置内に位置決めピンなどでガイドして載置し、真空引きした環境において、熱圧着することで、図１０(d)に示す構造の層間接続基板が完成する。
熱圧着工程においてＴＨ周囲が図９(b)の工程で形成したソルダレジスト２０３とコア材１１３によって隙間なく囲われるため、ＴＨ部への樹脂侵入の防止効果を高めることができる。
【実施例４】
【００４４】
実施例２で示した層間接続基板の製造工程において、実施例３とは異なる方法で樹脂侵入防止効果を高めた構造について図１１および図１２で説明する。
図１１は貼り合わせ対象とする多層プリント配線板の前処理工程について示したものである。まず、実施例２、３と同様に図１１(a)〜(b)に示すように貼り合わせ側の面の平坦化とネオブラウン処理などによるパターンの表面粗化を実施する。
図１１(c)に示すように貼り合わせ側の面に例えば35μm以上の膜厚のシートタイプソルダーレジスト１１９を貼り付け、露光現像処理によりＴＨを覆う。
図１１(d)に示すように電極１１６部に、はんだペースト印刷によりはんだバンプ１１５を形成する。
【００４５】
図１２は基板の貼り合わせ工程を示したものである。図１２(a)に示すように下側多層プリント配線板１１０、３層化シート１１８、上側多層プリント配線板１０９の順に真空熱圧着装置内に位置決めピンなどでガイドして載置し、真空引きした環境において、熱圧着することで、図１２(b)に示すように基板を貼り合わせる。最後に貫通ＴＨ１０２にドリルで孔明け加工を行うことで、図１２(c)に示す構造の層間接続基板が完成する。
ＴＨのピッチが狭く、３層化シートの孔径を十分大きく取れない場合には、このようにＴＨを塞ぐことで、ＴＨ壁面への樹脂の付着を防止することが可能となる。
【実施例５】
【００４６】
実施例１で示した層間接続基板の製造方法において、実施例２、３、４とは異なる方法でＴＨ部への樹脂侵入防止効果を高めた３層化シートの製造方法について図１３で説明する。
３層化シート１１８のＴＨ部に開ける孔の周囲のプリプレグ材を、レーザーにより局所加熱して、予め硬化させておくことでＴＨ部への樹脂侵入防止効果を高めることが可能である。
【００４７】
例えば図１３(a)に示すように、３層化シートのＴＨ部に開ける孔径より0.2ｍｍ以上大きい径の領域１２０のプリプレグをレーザーの照射２０１により硬化させる。
図１３(b)に示すようにプリプレグ材１１２とコア材１１３の位置を合わせて圧着し、実施例１と同様に図１３(c)に示すようにＴＨ部と層間接続部の３層化シート１１８にドリルにより孔明け加工を行う。
実施例１の図３のプロセスにおいて、以上の方法でＴＨ部周囲のプリプレグ材を硬化させた３層化シートを使用することで、ＴＨ内への樹脂侵入防止効果を高めることが可能となる。
【実施例６】
【００４８】
実施例１で示した層間接続基板の製造方法において、３層化シート１１８に溶融樹脂の流動を抑えて均一化させるためのダミー孔１２２を設けることで、層間接続部１０７の形状不良を防止する方法について図１４、図１５を用いて説明する。
【００４９】
図１４(a)は実施例１の層間接続基板１０１において、例えばプレスフィットコネクタ１０３搭載部のようにＴＨ１０２，１１１と層間接続部１０７が密に存在する領域について貼り合わせ基板間のコア材１１３の中央部で水平に切断したＡ−Ａ’断面図を示したものである。また、図１４(b)は図１４(a)のＢ−Ｂ’切断線で垂直方向に層間接続基板１０１全体を切断したＢ−Ｂ’断面図を示したものである。このように層間接続部１０７とＴＨ１０２、１１１が密に存在する領域では、外周方向から流動する樹脂量が中心方向から流動する樹脂量よりも相対的に多くなるため、外周の層間接続部１０７では内側に向かってはんだが押し流され、図１４(b)に示すように、はんだの流出による余剰はんだ１２１が発生する可能性がある。
【００５０】
この現象を防ぐために、図１５(a)のように、外周に存在する層間接続部１０７の周囲の３層化シート１１８にダミー孔１２２を開けておくことで、層間接続部１０７へ流動する樹脂量を制御し、余剰はんだ１２１を防止することが可能である。例えば外周部に開けられるダミー孔はＴＨ部に開けられた３層化シートの孔と同じ径とピッチでドリルにより形成される。また、径の小さいダミー孔１２２を層間接続部１０７の周辺や、ＴＨ１０２，１１１間に置くことが効果的である。
【実施例７】
【００５１】
実施例１で示した層間接続基板の製造方法において、溶融樹脂の流動が層間接続部１０７まで達しないようにするために、３層化シート１１８に除去エリア１２６を設けることで、層間接続部１０７の形状不良を防止する方法について図１４、図１６を用いて説明する。
【００５２】
図１４(ａ)は実施例１の層間接続基板１０１において、例えばプレスフィットコネクタ１０３搭載部のようにＴＨ１０２，１１１と層間接続部１０７が密に存在する領域について貼り合わせ基板間のコア材１１３の中央部で水平に切断したＡ−Ａ’断面図を示したものである。また、図１４(ｂ)は図１４(ａ)のＢ−Ｂ’切断線で垂直方向に層間接続基板１０１全体を切断したＢ−Ｂ’断面図を示したものである。このように層間接続材１０７とＴＨ１０２、１１１が密に存在する領域では、外周方向から流動する樹脂量が中心方向から流動する樹脂量よりも相対的に多くなるため、外周の層間接続部１０７では内側に向かってはんだが押し流され、図１４(b)に示すようにはんだの流出による余剰はんだ１２１が発生する可能性がある。
【００５３】
この現象を防ぐために、図１６(ａ)のように、接続エリアの層間接続部の全体または一部の３層化シート１１８を取り除き空間を保つことで、層間接続部１０７へ流動する樹脂量を抑制し、余剰はんだ１２１などの接続不良を防止することが可能である。例えば３層化シート除去エリア１２６の端は最も近くに存在する層間接続部１０７へ周囲のプリプレグ材１１２から溶融樹脂が到達しないと見込める適当な距離１２７，１２８であることが効果的であり、はんだ等接続部の高信頼性を与えるものである。
この距離１２７，１２８は、製品の実稼動時の温度変化や衝撃などによる構造の変形がはんだ接続部の信頼性に与える影響を考慮して決めればよい。なお、本実施例の場合、樹脂およびコア材を取り除いたことで、信号配線の特性インピーダンスばらつき悪化、イオンマイグレーションなどの懸念が発生するため、配線の電気特性の評価や、イオンマイグレーション耐性の評価を実施して適用判断することが望ましい。
【実施例８】
【００５４】
実施例１で示した層間接続基板の製造方法において、ＴＨパッド２０２上に層間接続部１０７を形成することで、電気特性を向上させる方法について図１７および図１８を用いて説明する。
【００５５】
図１７は貼り合わせ対象とする多層プリント配線板１１０の前処理工程について示したものである。貼り合わせ対象の基板の層間接続に使用するＴＨを上下基板で対向するように形成し、実施例２と同様に貼り合わせ側の面上にソルダレジスト１１７を形成し、平坦化を行う（図１７(a)〜(b)）。
次に図１７(c)に示すように層間接続に使用するＴＨ部に絶縁樹脂１２３を充填する。
図１７(d)に示すように絶縁樹脂１２３を充填したＴＨのパッド２０２上に、はんだペーストを印刷して基板をリフロー加熱してはんだバンプ１１５を形成する。
【００５６】
また、図１８は基板の貼り合わせ工程を示したものである。
図１８(c)に示すように、下側多層プリント配線板１１０、３層化シート１１８、若しくは接着層１１２のみのどちらかを置いて、上側多層プリント配線板１０９の順に真空熱圧着装置内に、図示されていない位置決めピンなどでガイドして載置し、真空引きした環境において、熱圧着することで、図１８(d)に示す構造の層間接続基板が完成する。
これにより、インピーダンス不連続点や静電容量の影響を低減し、信号の伝送特性を向上させることが可能となる。
【実施例９】
【００５７】
実施例１で示した層間接続基板の製造方法において、ＴＨパッド２０２上に層間接続部１０７を形成することで、電気特性を向上させる方法について図１９および図２０を用いて説明する。
【００５８】
図１９は貼り合わせ対象とする多層プリント配線板１１０の前処理工程について示したものである。貼り合わせ対象の基板の層間接続に使用するＴＨを上下基板で対向するように形成し、実施例２と同様に貼り合わせ側の面上にソルダレジスト１１７を形成し、平坦化を行う（図１９(a)〜(b)）。
次に図１９(c)に示すように層間接続に使用するＴＨ部に絶縁樹脂１２３を基板面と同等かそれより少し低い位置に充填する。
図１９(d)に示すように絶縁樹脂１２３を充填したＴＨのパッド２０２上に、Ｃｕコアはんだめっきボール等の金属ボール１２４を接続材として配置する。このときＣｕコアはんだめっきボール１２４の接続材のコア径、若しくはコアとＮｉ等のバリア層を合わせた径は、ＴＨの径よりも大きいことを特徴とする。
【００５９】
また、図２０は基板の貼り合わせ工程を示したものである。図２０(c)に示すように、下側多層プリント配線板１１０、３層化シート１１８、上側多層プリント配線板１０９の順に真空熱圧着装置内に、位置決めピンなどでガイドして載置し、真空引きした環境において、熱圧着することで、Ｃｕコアはんだめっきボールのはんだ融点以上に加熱することで、はんだが上下のＴＨパッド部２０２に金属接合して図２０(d)に示す構造の層間接続基板が完成する。この接続構造は、インピーダンス不連続点や静電容量の影響を低減し、信号の伝送特性を向上させることが可能となる。
【００６０】
この場合のコアボール接続は、Ｃｕ以外の他の金属ボールでも良いし、樹脂コアボール、セラミックやガラスなどの無機材料でも良い。それらのコアボールの表面はめっきされていても良いし、金属以外の材料に金属皮膜が形成されていても良い。また、接着剤に金属片が入ったペーストが形成されていても良い。
【実施例１０】
【００６１】
高速信号配線が必要な基板の一部に、実施例２で示した層間接続を適用する例について図２１を用いて説明する。下側多層プリント配線板１１０に対し、ルータ加工により図２１(a)に示すような凹部を形成する。またはこの凹部はプリント基板やセラミック基板やガラス基板の形成時にキャビティとして形成されても良い。
図２１(b)に示すように電極１１６を上側多層プリント配線板１０９、および下側多層プリント配線板１１０の各基板で対向するように形成し、凹部の水平断面と同じ形状に加工された３層化シート１１８および上側多層プリント配線板１０９を下側プリント配線板１１０の凹部に嵌め込み、真空熱圧着装置にて一括熱圧着することで、図２１(c)に示す層間接続基板を製造することができる。
【００６２】
上記の構成において、下側プリント配線板１１０を例えば汎用的な基材であるＦＲ−４とし、上側プリント配線板１０９を高速信号の伝送に適した低誘電損失材料を用いることで、基板材料コストを抑えることが可能となる。
電極接続は、はんだペーストで形成したはんだバンプ、Ｃｕコアはんだボール、はんだペーストで固定したＣｕコアボールなどの金属ボール、Ａｇペーストのような金属入り接着剤系ペーストとこれらのうちの任意の組み合わせを用いて接続が可能である。本実施例の下側プリント配線基板はキャビティを加工する例を示しているが、キャビティに限らず、一部段差のある下側多層プリント配線基板の段部に、上側多層プリント配線基板を搭載する形式のものでも良い。
【実施例１１】
【００６３】
実施例２で示した層間接続基板の製造方法において、３枚以上の基板を貼り合わせる方法を図４および図２２を用いて説明する。この場合の製造方法は、実施例２で示した方法と同じように３枚を一括でプレスしても良いし、２枚以上を貼り合わせた基板に対して３枚目以降何枚でも、プレスしても良いし、それらを組み合わせたものでも良い。
【００６４】
全体が複数枚貼り合わせられても良いし、部分的に複数枚重ねられても良い。貼り合わせ対象の基板の層間接続に使用するＴＨや電極を上下基板で対向するように、もしくは任意の必要な位置に形成する。実施例２と同様に貼り合わせ側の面上にソルダレジスト１１７を形成し、平坦化を行う（図４(a)〜(b)）。
【００６５】
これら貼り合わせ対象の基板に予め形成されている電極１１６は上下の基板で対向するように設置されている。また、これら電極は、層間接続に使用するＴＨ部に絶縁樹脂１２３を充填して絶縁樹脂１２３を充填したＴＨの上に電極１１６を形成してもよい。このように形成した電極１１６上に、図４(c)に示すようにはんだペースト印刷によりはんだバンプ１１５を形成する。
【００６６】
図２２は３枚の多層基板の貼り合わせ工程を示したものである。図２２(a)に示すように、下側多層プリント配線板１１０、３層化シート１１３、上側多層プリント配線板１０９の順に３層以上複数枚を重ねて真空熱圧着装置内に、位置決めピンなどでガイドして載置し、真空引きした環境において、熱圧着することで、図２２(ｂ)に示す構造の層間接続基板が完成する。
【００６７】
本実施例の３枚以上の基板を積層する層間接続に関して、図２２では、電極同士の接続ははんだ接続の例を示したが、Ｃｕコアはんだめっきボールでも良いし、その他の金属含有ペースト等による接続でも良いし、Ａｕバンプとはんだでも良いし、Ｃｕピラー（突起）とはんだ、Ｃｕピラー（突起）と金属含有ペーストでも良い。
【実施例１２】
【００６８】
実施例２で示した層間接続基板の製造方法において、層間接続部１０７にＣｕコアはんだめっきボールを適用する場合について図２３および図２４を用いて説明する。図２３は貼り合わせ対象とする多層プリント配線板の前処理工程について示したものである。貼り合わせ対象の基板の層間接続に使用する電極１１６を上下基板で対向するように形成し、実施例２と同様に貼り合わせ側の面上にソルダレジストパターン１１７を形成し、平坦化を行う（図２３(a)〜(b)）。
【００６９】
図２３(c)に示すように下側プリント配線版１１０はＴＨパッド２０２から引き出された電極パッド１１６上に、はんだペースト印刷によりはんだを印刷した後、例えばボール搭載用のドリル孔明けしたマスクを載置して、前記１２４をマスクの孔に落とし込んで前記電極パッド１１６上に配置し、リフローしてバンプ１１５形状に形成する。上側プリント配線板１０９は電極１１６上にはんだペースト印刷によりはんだバンプ１１５を形成する。
【００７０】
図２４は基板の貼り合わせ工程を示したものである。図２４(a)に示すように、下側多層プリント配線板１１０、３層化シート１１８、上側多層プリント配線板１０９の順に真空熱圧着装置内に、位置決めピンなどでガイドして載置し、真空引きした環境において、熱圧着することで、図２４(b)に示す構造の層間接続基板が完成する。
【００７１】
Ｃｕコアはんだめっきボール１２４とはんだバンプ１１５は一括熱圧着により信頼性の高い鼓状の層間接続部１０７を形成する。この場合の、コアボール接続は、Cu以外の他の金属（Ｎｉ、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ等）でも良いし樹脂コアボール、セラミックやガラスなどの無機材料でも良い。それらのコアボールの表面はめっきされていても良いし、金属以外の材料のコアボールに金属皮膜が形成されていても良い。また、接着剤に金属片が入ったペーストが形成されていても良い。また、コアはボール状に限らず、ピラー（突起）とはんだ、ピラー（突起）と金属含有ペーストの組み合わせでも良い。
【実施例１３】
【００７２】
高速信号配線が必要な基板の、実施例１で示した層間接続を適用する構造例について、図２５、図２６、図２７で説明する。
図２５(a)は実施例１の層間接続基板１０１において、例えばプレスフィットコネクタ１０３搭載部のようにＴＨ１０２，１１１と層間接続部１０７が密に存在する領域について貼り合わせ基板間のコア材１１３の中央部で水平に切断したＧ−Ｇ’断面図を示したものである。ここで、１３２の符号を添付して層間接続部１０７の周囲、およびＴＨ１０２，１１１の周囲に２つの円弧が連なるように記載した領域は、下側多層プリント配線板１１０の中の貼り合わせ面に最も近いグランド層１３１をその領域の形状に繰り抜いたことを表わしている。（本実施例では、上側多層プリント配線板１０９の中の貼り合わせ面に最も近いグランド層１３１も同じ領域の形状に繰り抜いていることを図２５(b)で示している。）
例えば図２５(a), (b)で、１３２の符号を添付して示すように、上側多層プリント配線基板１０９、および下側多層プリント配線基板１１０の各電極１１６に最も近いグランド層１３１を、はんだ接続電極(層間接続部１０７)を中心とした円形に繰り抜くことにより、貼り合わせ面に形成された電極１１６と繰り抜く前のグランド層１３１との間に起こる負荷容量による反射が原因で生じる反射損失を低減できる。
【００７３】
例えば、はんだ接続やＣｕコアはんだめっきボール接続の配線構造に対して電磁界解析を行い、１４Ｇｂｐｓの２０［ps］パルス波に対して次のような反射特性を計算した。パルス波は上側多層プリント配線基板のＴＨを通り接続用電極を介して下側多層プリント配線基板のＴＨに到達するもので、例えば、ＴＨ径２０４＝Φ0.3mmと、外層電極径２０５＝Φ0.7mmと、接続電極パッド径２０６＝Φ0.7mmの場合である。パルスを入力した際のＴＨ接続基板およびCuコアボール接続貼り合わせ基板 のTDR波形を測定した。TDRはTime Domain Reflectometry（時間領域反射測定法；特性インピーダンス測定方法）である。
【００７４】
反射特性を調べた結果を図２６に示す。
それぞれ、１４０、１４１、１４２、１４３、１４４で示す曲線は以下の通りである。
１４０はリファレンスの通常のＴＨ接続の場合の反射損失特性である。
１４１で示す曲線は、グランド抜き直径：０．４ｍｍの場合の反射損失特性である。
１４２で示す曲線は、グランド抜き直径：０．８ｍｍの場合の反射損失特性である。
１４３で示す曲線は、グランド抜き直径：１．６ｍｍの場合の反射損失特性である。
１４４で示す曲線は、グランド抜き直径：２．４ｍｍの場合の反射損失特性である。
本実施例記載のように、グランド層１３１を繰り抜いた場合、接続部分の負荷容量起因と推測される特性インピーダンスの低下は改善された。
【００７５】
また、図２７はグランド層１３１の繰り抜き形状直径(Ｃ)１３３と特性インピーダンス（120［ps］付近に現れるピーク値）の関係を示している。特性インピーダンスの値は、直径(Ｃ)の値の増加と供に増大するが、ある一定の直径、この例の場合直径1.6ｍｍから飽和し始めるため、この値以上の直径でグランド層１３１を繰り抜くことで伝送特性が向上することが確認された。
【００７６】
このようなグランド層１３１の繰り抜き形状１３２は、一例である。層間接続部１０７とグランド層１３１との距離や、配線金属層厚さなどの配線構造によって特性インピーダンスの値は変わるため、それぞれ最適な形状を求めればよく、形を限定するものではない。形状は円に限るものではなくそれぞれの最適の形状を決めればよい。また、グランド層１３１は、電源層などのベタ層であっても、同様の繰り抜きにより伝送特性が向上する。
【符号の説明】
【００７７】
１０１  ミッドプレーン
１０２  貫通ＴＨ
１０３  プレスフィットコネクタ
１０４  プレスフィットピン
１０５  サーバブレード
１０６  マネジメントモジュール
１０７  層間接続材
１０８  接着材層
１０９  上側多層プリント配線板
１１０  下側多層プリント配線板
１１１  非貫通ＴＨ
１１２  プリプレグ材
１１３  コア材
１１４  銅箔パターン
１１５  はんだバンプ
１１６  電極
１１７  ソルダレジスト
１１８  ３層化シート
１２０  プリプレグ材硬化部
１２１  余剰はんだ
１２２  ダミー孔
１２３  ＴＨ充填絶縁材料
１２４  Cuコアボール/Cuコアはんだめっきボール
１２６  ３層化シート除去エリア
１２７，１２８  溶融樹脂が到達しないと見込める適当な距離
１３１  グランド層  
１３２  グランド層抜き部分
１３３  グランド層抜き径
１４０  リファレンスの通常のＴＨ接続の場合の反射損失特性
１４１  グランド抜き直径：０．４ｍｍの場合の反射損失特性
１４２  グランド抜き直径：０．８ｍｍの場合の反射損失特性
１４３  グランド抜き直径：１．６ｍｍの場合の反射損失特性
１４４  グランド抜き直径：２．４ｍｍの場合の反射損失特性
２０１  レーザー照射
２０２  ＴＨのパッド
２０３  リング状の土手形状パターンのソルダレジスト
２０４  ＴＨ径
２０５  外層電極径
２０６  接続電極パッド径
【図１】
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【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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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