(57)【要約】【課題】高品質の基板モジュールを低コストで実現する。【解決手段】基板モジュール１Ａ，１Ｂは、基板１０、基板２０及び基板３０を含む。基板１０は、内壁に突起１２が設けられた貫通孔１１を有する。基板２０は、貫通孔１１内に設けられ、突起１２上に樹脂４１を用いて接合される。基板３０は、基板１０上と基板２０上とに跨って接合される。貫通孔１１内に設けた突起１２上に樹脂４１を用いて基板２０を接合する構成を採用し、貫通孔１１の形成に伴うコストの増大、樹脂４１の供給に伴うコストの増大及び品質の低下を抑える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内壁に突起が設けられた貫通孔を有する第１基板と、
前記貫通孔内に設けられ、前記突起上に樹脂を用いて接合された第２基板と、
前記第１基板上と前記第２基板上とに跨って接合された第３基板と
を含むことを特徴とする基板モジュール。
【請求項２】
前記第１基板は、第１配線を有し、
前記第２基板は、光素子と、前記光素子と電気的に接続された第２配線とを有し、
前記第３基板は、前記第１配線と電気的に接続された第１電極と、前記第２配線と電気的に接続された第２電極とを有する
ことを特徴とする請求項１に記載の基板モジュール。
【請求項３】
前記第１基板と前記第３基板との間に設けられ、前記第１配線と前記第１電極とを接合する第１接合部と、
前記第２基板と前記第３基板との間に設けられ、前記第２配線と前記第２電極とを接合する第２接合部と
を含むことを特徴とする請求項２に記載の基板モジュール。
【請求項４】
前記光素子と光学的に接続された部品を含むことを特徴とする請求項２又は３に記載の基板モジュール。
【請求項５】
前記第２基板下に、前記第２基板と熱的に接続された放熱部材を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の基板モジュール。
【請求項６】
前記第１基板の上面と前記第２基板の上面とが同一平面内に位置することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の基板モジュール。
【請求項７】
前記第２基板の上面が、前記第１基板の上面よりも上方又は下方に位置することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の基板モジュール。
【請求項８】
前記第１基板と前記第２基板と前記第３基板とを収容する筐体を含むことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の基板モジュール。
【請求項９】
内壁に突起が設けられた貫通孔を有する第１基板の前記突起上に樹脂を設ける工程と、
前記貫通孔内に第２基板を挿入し、前記第２基板を前記突起上に前記樹脂を用いて接合する工程と、
前記第１基板上と前記第２基板上とに跨って第３基板を接合する工程と
を含むことを特徴とする基板モジュールの製造方法。
【請求項１０】
貫通孔を有する第１基板の前記貫通孔の内壁に樹脂を設ける工程と、
前記貫通孔内に第２基板を挿入し、前記第２基板を前記貫通孔の内壁に前記樹脂を用いて接合する工程と、
前記第１基板上と前記第２基板上とに跨って第３基板を接合する工程と
を含むことを特徴とする基板モジュールの製造方法。
【請求項１１】
前記貫通孔内に前記第２基板を挿入する工程は、
搭載ツールを用いて、前記第２基板を保持し、前記貫通孔内に搬送する工程と、
前記搭載ツールの、前記第２基板を保持する側の面を、前記第１基板の上面に当接させることによって、前記第２基板の上面を、前記第１基板の上面に対して所定の位置に制御する工程と
を含むことを特徴とする請求項９又は１０に記載の基板モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板モジュール及び基板モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
チップ部品をプリント基板に取り付ける方法の１つとして、プリント基板に透孔を設け、その両端部に導電箔を導き、両端に電極を有するチップ部品を、導電箔と対向し且つ面一になるように透孔内に挿入し、導電箔と電極とを半田付けするものが知られている。透孔内にチップ部品を仮止めするに際し、チップ部品を接着剤で透孔の内壁に接着する方法等も知られている。
【０００３】
また、基板の貫通孔内に電子部品を収容し、電子部品が収容された貫通孔内に接着剤を充填し、硬化させる方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５８−１７３８８４号公報
【特許文献２】特開２００２−７６２６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、基板の貫通孔内に別の基板を配置し、配置したその基板を接着剤となる樹脂で固定する方法を用いて形成される基板モジュールでは、貫通孔とそこに配置される基板との相対的な位置ずれがあると、それらの間にできる隙間の幅が不均一になる。このように隙間の幅が不均一になると、隙間の幅に応じて供給する樹脂の量を調整することで基板モジュールの製造コストが増大したり、一定量の樹脂の供給時に異なる幅の箇所によって樹脂の過不足が生じて基板モジュールの品質が低下したりする恐れがある。
【０００６】
１つの側面では、本発明は、高品質の基板モジュールを低コストで実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
１つの態様では、内壁に突起が設けられた貫通孔を有する第１基板と、前記貫通孔内に設けられ、前記突起上に樹脂を用いて接合された第２基板と、前記第１基板上と前記第２基板上とに跨って接合された第３基板とを含む基板モジュールが提供される。
【発明の効果】
【０００８】
１つの側面では、高品質の基板モジュールを低コストで実現することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】基板モジュールの例を示す図である。
【図２】基板モジュールの形成方法の一例を示す図である。
【図３】基板モジュールの形成における樹脂供給工程の説明図である。
【図４】第１の実施の形態に係る基板モジュールの例を示す図である。
【図５】第１の実施の形態に係る基板モジュールの形成方法の一例を示す図である。
【図６】第２の実施の形態に係る光モジュールの一例の説明図（その１）である。
【図７】第２の実施の形態に係る光モジュールの一例の説明図（その２）である。
【図８】第２の実施の形態に係る基板モジュールの一例を示す図である。
【図９】第２の実施の形態に係る基板モジュールの形成方法の一例を示す図である。
【図１０】第２の実施の形態に係るチップ位置制御の第１の例の説明図である。
【図１１】第２の実施の形態に係るチップ位置制御の第２の例の説明図である。
【図１２】第２の実施の形態に係るチップ位置制御の第３の例の説明図である。
【図１３】第２の実施の形態に係る回路基板の構成例を示す図である。
【図１４】第２の実施の形態に係る回路基板の突起と放熱部材の接続部との位置関係の説明図である。
【図１５】第３の実施の形態に係る基板モジュールの形成方法の第１の例を示す図である。
【図１６】第３の実施の形態に係る基板モジュールの形成方法の第２の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
はじめに、基板モジュールの例について説明する。
図１は基板モジュールの例を示す図である。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）にはそれぞれ、基板モジュールの一例の要部断面図を模式的に示している。
【００１１】
図１（Ａ）に示す基板モジュール１００Ａは、貫通孔１１１を有する基板１１０と、貫通孔１１１内に配置された基板１２０と、基板１１０上及び基板１２０上に跨って配置された基板１３０とを含む。図１（Ａ）に示す基板モジュール１００Ａは更に、貫通孔１１１内の基板１２０下に樹脂１４０を用いて接合された放熱部材１５０を含む。
【００１２】
貫通孔１１１を有する基板１１０には、例えば、プリント基板等の回路基板が用いられる。基板１１０の貫通孔１１１内に配置される基板１２０には、例えば、半導体チップ、半導体チップが搭載された半導体パッケージ、コンデンサ等のチップ部品、プリント基板等の回路基板が用いられる。基板１１０上及び基板１２０上に跨って配置される基板１３０にも同様に、例えば、半導体チップ、半導体パッケージ、チップ部品、回路基板が用いられる。基板１２０と放熱部材１５０とを接合する樹脂１４０には、接着性を有する各種樹脂材料が用いられる。樹脂１４０は、アンダーフィルとも称される。放熱部材１５０には、銅（Ｃｕ）等の比較的熱伝導性の高い材料が用いられる。
【００１３】
基板１１０と基板１３０とは、半田等のバンプ１６１によって電気的及び機械的に接続され、その接続が、基板１１０と基板１３０との間に設けられる樹脂１７１によって補強される。基板１２０と基板１３０とは、半田等のバンプ１６２によって電気的及び機械的に接続され、その接続が、基板１２０と基板１３０との間に設けられる樹脂１７２によって補強される。樹脂１７１及び樹脂１７２には、接着性を有する各種樹脂材料が用いられる。樹脂１７１及び樹脂１７２は、アンダーフィルとも称される。
【００１４】
図１（Ａ）に示す基板モジュール１００Ａでは、基板１１０の貫通孔１１１内に配置される基板１２０が、基板１１０上及び基板１２０上に跨ってそれぞれと電気的及び機械的に接続された基板１３０によって保持される。ここで、例えば、基板１３０によって保持された基板１２０と、放熱部材１５０とを、樹脂１４０を用いて接合する場合、樹脂１４０が硬化に伴って収縮（硬化収縮）すると、基板１２０が放熱部材１５０側に引っ張られるような力（図１（Ａ）の点線矢印）が働く。このような力が働くと、基板１２０と基板１３０との接合部や、基板１３０と基板１１０との接合部が破損したり、基板１２０と基板１１０とをブリッジする基板１３０の中間部位に応力が集中し（図１（Ａ）の実線矢印）、基板１３０が破損したりする恐れがある。
【００１５】
そこで、図１（Ｂ）に示すような基板モジュール１００Ｂを考える。
図１（Ｂ）に示す基板モジュール１００Ｂでは、基板１１０の貫通孔１１１内に配置される基板１２０の側縁部が、貫通孔１１１の内壁と、樹脂１４１を用いて接合される。樹脂１４１には、接着性を有する各種樹脂材料が用いられる。樹脂１４１は、サイドフィルとも称される。更に、図１（Ｂ）に示す基板モジュール１００Ｂでは、基板１２０下に、サーマルシート等の熱界面材料（Thermal Interface Material；ＴＩＭ）１４２を用いて放熱部材１５０が接合される。
【００１６】
基板モジュール１００Ｂを形成する際には、硬化収縮が比較的小さいＴＩＭ１４２を用いた放熱部材１５０との接合前に、基板１３０によって基板１１０の貫通孔１１１内に保持された基板１２０の側縁部が、樹脂１４１によって貫通孔１１１の内壁と接合される。
【００１７】
図２は基板モジュールの形成方法の一例を示す図である。図２（Ａ）〜図２（Ｅ）には、図１（Ｂ）に示す基板モジュールの形成方法の一例の各工程の要部断面図を模式的に示している。
【００１８】
基板モジュール１００Ｂの形成では、例えば、まず図２（Ａ）に示すように、基板１３０に搭載された一部のバンプ１６２が基板１２０に接合され、基板１３０と基板１２０とが電気的及び機械的に接続される。その後、図２（Ｂ）に示すように、バンプ１６２で接合された基板１３０と基板１２０との間に樹脂１７２が供給され、基板１３０と基板１２０との接続が補強される。
【００１９】
次いで、図２（Ｃ）に示すように、バンプ１６２及び樹脂１７２によって基板１２０と接続された基板１３０が、基板１１０に実装される。その際は、基板１２０が基板１１０の貫通孔１１１内に挿入され、基板１３０に搭載された他部のバンプ１６１が基板１１０に接合され、基板１３０と基板１１０とが電気的及び機械的に接続される。その後、図２（Ｄ）に示すように、バンプ１６１で接合された基板１３０と基板１１０との間に樹脂１７１が供給され、基板１３０と基板１１０との接続が補強される。これにより、基板１２０は、基板１１０及び基板１２０に接続される基板１３０によって、基板１１０の貫通孔１１１内に保持される。
【００２０】
次いで、図２（Ｅ）に示すように、基板１２０の、基板１３０側とは反対の面側から、基板１１０の貫通孔１１１の内壁と基板１２０との間に、ノズル１８０を用いて樹脂１４１が供給され、硬化される。その後、基板１２０に、上記図１（Ｂ）に示したように、ＴＩＭ１４２を用いて放熱部材１５０が接合される。
【００２１】
このような方法を用いて形成される基板モジュール１００Ｂでは、ＴＩＭ１４２を用いた放熱部材１５０との接合前に、基板１２０の側縁部が、樹脂１４１によって基板１１０の貫通孔１１１の内壁と接合されている（図２（Ｅ））。そのため、基板１２０と放熱部材１５０とを接合する際の、基板１３０への応力の集中は抑えられるようになる。しかし、この方法でも、基板１２０の側縁部を、樹脂１４１によって基板１１０の貫通孔１１１の内壁と接合する際には（図２（Ｅ））、その樹脂１４１に硬化収縮が生じるため、基板１３０に応力が集中し（図２（Ｅ）の実線矢印）、基板１３０が破損する恐れがある。
【００２２】
更に、この方法では、基板１１０の貫通孔１１１とそこに配置される基板１２０とに相対的な位置ずれがあると、コストや品質の面で問題が生じる恐れがある。この点について、次の図３を参照して説明する。
【００２３】
図３は基板モジュールの形成における樹脂供給工程の説明図である。図３（Ａ）及び図３（Ｂ）にはそれぞれ、樹脂供給工程の一例の要部平面図を模式的に示している。
例えば、基板１２０（基板１３０と接続された基板１２０）は、電子部品実装技術を用いることで、基板１１０に対して比較的高い位置精度で配置することができる。一方、基板１２０を配置するための貫通孔１１１を、ドリル等による機械加工技術を用いて基板１１０に形成する場合には、基板１１０に貫通孔１１１を高い位置精度で形成することができずに、形成される貫通孔１１１の位置がばらつくことがある。貫通孔１１１を高い位置精度で形成しようとすると、基板モジュール１００Ｂの製造コストが増大する。
【００２４】
今、図３（Ａ）に示すように、基板１１０の貫通孔１１１が、そこに挿入される基板１２０に対して位置ずれの生じない所定の位置に、精度良く形成されたものとする。この場合、貫通孔１１１の内壁と、挿入される基板１２０との隙間は均一又は実質均一となり、その隙間に沿ってノズル１８０から一定量の樹脂１４１を供給することで、基板１２０の周囲に均一又は実質均一な量の樹脂１４１を供給することができる。供給する樹脂１４１に比較的粘度の高いものを用いることで、基板１２０の周囲の、貫通孔１１１の内壁との隙間に、樹脂１４１を留めることができる。
【００２５】
一方、図３（Ｂ）に示すように、基板１１０の貫通孔１１１が、そこに挿入される基板１２０に対して位置ずれの生じない所定の位置には精度良く形成されなかった場合を想定する。この場合、貫通孔１１１の内壁と、挿入される基板１２０との隙間は不均一となる。このような隙間に沿ってノズル１８０から樹脂１４１を供給すると、ノズル１８０が貫通孔１１１の内壁に干渉することが起こり得る。また、ノズル１８０から一定量の樹脂１４１を供給すると、隙間の狭い箇所Ｐでは、その隙間に対して過剰な量の樹脂１４１が供給されてしまうことが起こり得る。隙間の広い箇所Ｑでは、その隙間を埋めるのに必要十分な量の樹脂１４１が供給されず、基板１２０と貫通孔１１１の内壁との間の接合ができなかったり、樹脂１４１が基板１２０の側面に沿って反対側（基板１３０が接続されている側）の面まで垂れたりすることが起こり得る。隙間の幅に応じて供給する樹脂１４１の量を制御しようとすると、基板モジュール１００Ｂの製造コストが増大する。
【００２６】
上記基板モジュール１００Ａ，１００Ｂのような構成では、高品質の基板モジュールを低コストで実現することが難しい場合がある。
以上のような点に鑑み、ここでは以下に実施の形態として示すような構成を採用する。
【００２７】
［第１の実施の形態］
まず、第１の実施の形態について説明する。
図４は第１の実施の形態に係る基板モジュールの例を示す図である。図４（Ａ）及び図４（Ｂ）にはそれぞれ、基板モジュールの一例の要部断面図を模式的に示している。
【００２８】
図４（Ａ）に示す基板モジュール１Ａは、内壁に突起１２が設けられた貫通孔１１を有する基板１０と、貫通孔１１内の突起１２上に樹脂４１を介して配置された基板２０と、基板１０上及び基板２０上に跨って配置された基板３０とを含む。
【００２９】
基板１０には、例えば、プリント基板、パッケージ基板、インターポーザ、マザーボード、ドーターボード等の各種回路基板を用いることができる。
基板１０には、基板２０を挿入することができる開口サイズの貫通孔１１が設けられる。貫通孔１１の内壁に、その内側に向かって延びる突起１２が設けられる。突起１２は、貫通孔１１の内壁からその内側に向かって、貫通孔１１に配置される基板２０下に先端部がオーバーラップするような位置まで延びる長さとされる。突起１２は、貫通孔１１に配置される基板２０の上面２０ａを、基板１０の上面１０ａに対して所定の位置、例えば互いの上面２０ａ，１０ａが同一平面内となるような位置に合わせた時に、先端部が基板２０下に位置するものであれば、その厚みは限定されない。
【００３０】
突起１２は、基板１０の一部として形成されてもよいし、別に準備された部品を基板１０の貫通孔１１の内壁に取り付けることで形成されてもよい。
基板１０の一部として突起１２を形成する場合には、例えば、次のような方法を用いる。即ち、基板１０を貫通しない深さのドリル加工により、突起１２よりも上側に相当する孔部を形成し、基板１０を貫通する深さのドリル加工により、対向する突起１２間に相当する孔部を形成する。この場合、基板１０を貫通しない深さのドリル加工と、基板１０を貫通する深さのドリル加工とは、いずれが先に行われても構わない。
【００３１】
また、別に準備された部品を基板１０の貫通孔１１の内壁に取り付けることで突起１２を形成する場合には、例えば、次のような方法を用いる。即ち、ドリル加工により、基板１０を貫通する孔部を形成し、形成した孔部の内壁に、機械加工や射出成型等の手法によって別に準備された部品を、接着、溶接、勘合、ネジ止め等の手法によって取り付ける。
【００３２】
基板２０には、例えば、半導体チップ、半導体パッケージ、チップ部品、回路基板を用いることができる。半導体チップとしては、トランジスタ等の半導体素子を含む各種半導体チップや、受光素子、発光素子、光導波路、光変調器等の光素子を含む各種半導体チップが用いられる。半導体パッケージとしては、半導体チップがパッケージ基板等の上に搭載された各種半導体パッケージが用いられる。チップ部品としては、コンデンサ、インダクタ、抵抗等の各種チップ部品が用いられる。回路基板としては、プリント基板、パッケージ基板、インターポーザ、ドーターボード等の各種回路基板が用いられる。
【００３３】
基板２０は、基板１０の貫通孔１１内に配置され、その内壁の突起１２上に樹脂４１を用いて接合される。基板２０は、その上面２０ａが基板１０の上面１０ａに対して所定の位置、例えば図４（Ａ）に示すように、基板２０と基板１０の互いの上面２０ａ，１０ａが同一平面内となるように、突起１２上に樹脂４１を用いて接合される。
【００３４】
樹脂４１には、接着性を有する、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、光硬化性樹脂等の各種樹脂材料が用いられる。例えば、樹脂４１には、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂等の熱可塑性樹脂、エポキシ系やアクリレート系の紫外線硬化性樹脂等が用いられる。樹脂４１には、導電性又は絶縁性のフィラーが含有されてもよい。樹脂４１は、サイドフィルとも称される。
【００３５】
基板３０には、例えば、半導体チップ、半導体パッケージ、チップ部品、回路基板を用いることができる。半導体チップとしては、トランジスタ等の半導体素子を含む各種半導体チップや、受光素子、発光素子、光導波路、光変調器等の光素子を含む各種半導体チップが用いられる。半導体パッケージとしては、半導体チップがパッケージ基板等の上に搭載された各種半導体パッケージが用いられる。チップ部品としては、コンデンサ、インダクタ、抵抗等の各種チップ部品が用いられる。回路基板としては、プリント基板、パッケージ基板、インターポーザ、ドーターボード等の各種回路基板が用いられる。
【００３６】
基板３０は、基板１０上及び基板２０上に跨って配置される。基板３０は、半田等のバンプ６１によって基板１０と電気的及び機械的に接続され、半田等のバンプ６２によって基板２０と電気的及び機械的に接続される。基板３０と基板１０とのバンプ６１による接続は、基板３０と基板１０との間に設けられる樹脂７１によって補強され、基板３０と基板２０とのバンプ６２による接続は、基板３０と基板２０との間に設けられる樹脂７２によって補強される。
【００３７】
樹脂７１及び樹脂７２には、接着性を有する、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、光硬化性樹脂等の各種樹脂材料が用いられる。例えば、樹脂７１及び樹脂７２には、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂等の熱可塑性樹脂、エポキシ系やアクリレート系の紫外線硬化性樹脂等が用いられる。樹脂７１及び樹脂７２には、絶縁性のフィラーが含有されてもよい。樹脂７１及び樹脂７２は、同種のものであってもよいし、異種のものであってもよい。樹脂７１及び樹脂７２は、アンダーフィルとも称される。
【００３８】
尚、バンプ６１，６２は、基板３０と基板１０及び基板２０とを電気的及び機械的に接続する接合部の一例であり、そのような接合部としては、半田バンプ、Ｃｕ等のピラー電極、又はそれらを組み合わせたもの等が用いられてもよい。
【００３９】
図４（Ｂ）に示す基板モジュール１Ｂは、基板１０の貫通孔１１の突起１２上に樹脂４１を用いて接合された基板２０の下面２０ｂに、サーマルシートやサーマルグリース等のＴＩＭ４２を用いて放熱部材５０が接合されている点で、上記基板モジュール１Ａと相違する。
【００４０】
基板モジュール１Ｂの放熱部材５０には、Ｃｕ、アルミニウム（Ａｌ）、カーボン（Ｃ）等、比較的熱伝導性の高い材料が用いられる。例えば、基板２０及び基板３０の一方又は双方が動作時に発熱するようなものである場合、この図４（Ｂ）に示すような基板モジュール１Ｂの構成が採用される。基板２０で発生した熱、又は基板２０に伝熱された熱が、ＴＩＭ４２を介して放熱部材５０に伝熱され、放熱部材５０から放熱されることで、基板２０及び基板３０の過熱、それによる破損や性能低下が抑えられる。
【００４１】
上記基板モジュール１Ａ，１Ｂによれば、基板１０の貫通孔１１の突起１２上に樹脂４１を用いて基板２０が接合されるため、たとえ基板１０の貫通孔１１の位置精度が高くなくても、高品質の基板モジュール１Ａ，１Ｂを低コストで実現することが可能になる。
【００４２】
図５は第１の実施の形態に係る基板モジュールの形成方法の一例を示す図である。図５（Ａ）〜図５（Ｃ）には、各工程の要部断面図を模式的に示している。ここでは、上記図４（Ａ）に示した基板モジュール１Ａの形成を例にする。
【００４３】
基板モジュール１Ａの形成では、まず図５（Ａ）に示すような、内壁に突起１２が設けられた貫通孔１１を有する基板１０、及びその貫通孔１１内に配置する基板２０が準備される。そして、準備された基板１０の突起１２上に、図示しないディスペンサ（ノズル）等の供給装置を用いて樹脂４１が供給される。突起１２上に樹脂４１が供給された貫通孔１１内に、準備された基板２０が挿入される。
【００４４】
貫通孔１１に挿入された基板２０は、その上面２０ａが基板１０の上面１０ａに対して所定の位置、例えば図５（Ｂ）に示すように、基板２０と基板１０の互いの上面２０ａ，１０ａが同一平面内となるような位置に制御される。基板２０の上面２０ａが所定の位置に制御された状態で、樹脂４１が硬化される。これにより、基板２０が樹脂４１を用いて基板１０（その突起１２）に接合された構造体２が形成される。形成された構造体２上に、図５（Ｂ）に示すように、バンプ６１，６２が搭載されて準備された基板３０が実装される。
【００４５】
基板３０は、図５（Ｃ）に示すように、基板１０上及び基板２０上に跨って実装される。基板３０に搭載された一部のバンプ６１が基板１０に接合され、基板３０に搭載された他部のバンプ６２が基板２０に接合されて、基板３０と基板１０及び基板２０とが電気的及び機械的に接続される。その後、図５（Ｃ）に示すように、バンプ６１で接合された基板３０と基板１０との間に樹脂７１が供給され、バンプ６２で接合された基板３０と基板２０との間に樹脂７２が供給されて、基板３０と基板１０及び基板２０との接続が補強される。
【００４６】
図５（Ａ）〜図５（Ｃ）に示すような方法により、上記図４（Ａ）に示したような基板モジュール１Ａが形成される。
このような基板モジュール１Ａの形成後、基板２０の下面２０ｂにＴＩＭ４２を用いて放熱部材５０が接合されることで、上記図４（Ｂ）に示したような基板モジュール１Ｂが形成される。
【００４７】
図５（Ａ）〜図５（Ｃ）に示すような方法では、基板１０の突起１２上に樹脂４１が供給され、貫通孔１１に挿入された基板２０が、樹脂４１を用いて突起１２上に接合される。そのため、たとえ基板１０の貫通孔１１の位置精度が高くなくても、上記図２（Ｅ）及び図３（Ｂ）で述べたような、基板２０と貫通孔１１の内壁との隙間の幅の違いに起因した問題、即ち、ノズルの干渉、樹脂４１の過不足や垂れの発生を回避することができる。これにより、高品質の基板モジュール１Ａ，１Ｂを得ることができる。
【００４８】
この図５（Ａ）〜図５（Ｃ）に示すような方法では、高品質の基板モジュール１Ａ，１Ｂを得るうえで、基板１０に貫通孔１１を高い位置精度で形成すること、及び、基板２０と貫通孔１１の内壁との隙間の幅に応じて樹脂４１の量を制御すること等を要しない。そのため、基板モジュール１Ａ，１Ｂの製造コストの増大を抑えることができる。
【００４９】
また、図５（Ａ）〜図５（Ｃ）に示すような方法では、上記図２（Ａ）〜図２（Ｅ）に示したような方法に比べて、工程数を削減することができる。そのため、基板モジュール１Ａ，１Ｂの製造コストの低減を図ることができる。
【００５０】
更に、図５（Ａ）〜図５（Ｃ）に示すような方法では、基板１０の突起１２上に樹脂４１を用いて基板２０を接合した後、基板１０上及び基板２０上に跨って基板３０が実装される。そのため、上記図２（Ｅ）で述べたような、樹脂４１の硬化収縮に起因した基板３０への応力の集中、それによる基板３０の破損を抑えることができる。
【００５１】
上記構成を有する基板モジュール１Ａ，１Ｂ及びそれらの形成方法によれば、高品質の基板モジュール１Ａ，１Ｂを低コストで実現することができる。
［第２の実施の形態］
次に、第２の実施の形態について説明する。ここでは、上記基板モジュール１Ａ，１Ｂの適用例を、第２の実施の形態として説明する。
【００５２】
図６及び図７は第２の実施の形態に係る光モジュールの一例の説明図である。図６（Ａ）及び図６（Ｂ）には、光モジュールの使用形態（挿抜）の一例を説明するための要部斜視図を模式的に示している。図７（Ａ）には、光モジュールの要部分解斜視図を模式的に示し、図７（Ｂ）には、図７（Ａ）のＸ部の要部拡大断面斜視図を模式的に示している。
【００５３】
一例として、ＱＳＦＰ（Quad Small Form-factor Pluggable）規格の光モジュール２００の使用例を図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示す。光モジュール２００は、サーバ等の電子機器３００に設けられたケージ３１０に挿抜可能になっている。図６（Ａ）には、ケージ３１０への光モジュール２００の挿入前の状態、及びケージ３１０からの光モジュール２００の抜去後の状態を示し、図６（Ｂ）には、ケージ３１０への光モジュール２００の挿入後の状態を示している。
【００５４】
光モジュール２００は、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示すような、筐体２１０内に搭載された基板モジュール４００を備える。尚、このように基板モジュール４００が筐体２１０内に搭載されたもの（光モジュール２００）を、「基板モジュール」とも称する。
【００５５】
基板モジュール４００は、回路基板４１０、シリコンフォトニクス（Ｓｉ−Ｐｈ）チップ４２０、及び制御チップ４３０を含む。尚、回路基板４１０は、上記第１の実施の形態で述べた基板１０の一例であり、Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０は、上記第１の実施の形態で述べた基板２０の一例であり、制御チップ４３０は、上記第１の実施の形態で述べた基板３０の一例である。
【００５６】
回路基板４１０は、内壁に突起４１２が設けられた貫通孔４１１を有する。Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０は、回路基板４１０の貫通孔４１１内に配置され、貫通孔４１１内に設けられた突起４１２上に配置される。Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０には、受光素子、発光素子、光導波路、光変調器等の光素子、及び電源や信号が伝送される配線が含まれる。Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０の光素子には、光モジュール２００のケーブル２２０から延びる光コネクタ４８０が接続される。制御チップ４３０は、回路基板４１０上及びＳｉ−Ｐｈチップ４２０上に跨って配置される。回路基板４１０上には、制御チップ４３０のほか、他の部品４９０（半導体チップやチップ部品等の電子部品、又は光学部品）が搭載されてもよい。Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０下には放熱部材４５０が配置される。放熱部材４５０は、光モジュール２００の筐体２１０とは別体でもよいし、筐体２１０の一部でもよい。
【００５７】
上記基板モジュール４００について更に説明する。
図８は第２の実施の形態に係る基板モジュールの一例を示す図である。図８には、基板モジュールの一例の要部断面図を模式的に示している。
【００５８】
図８に示すように、基板モジュール４００は、内壁に突起４１２が設けられた貫通孔４１１を有する回路基板４１０と、貫通孔４１１内の突起４１２上に樹脂４４１を介して配置されたＳｉ−Ｐｈチップ４２０とを含む。基板モジュール４００は更に、回路基板４１０上及びＳｉ−Ｐｈチップ４２０上に跨って配置された制御チップ４３０を含む。Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０の上面４２０ａには光コネクタ４８０が配置され、Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０の下面４２０ｂにはＴＩＭ４４２を介して放熱部材４５０が配置される。
【００５９】
回路基板４１０には、例えば、プリント基板が用いられる。回路基板４１０には、Ｃｕ等の各種導体材料が用いられた所定のパターン形状の配線４１３が設けられる。ここでは一例として、回路基板４１０の上面４１０ａに設けられた配線４１３を図示するが、回路基板４１０には、上面４１０ａのほか、下面４１０ｂ及び内部にも所定のパターン形状の配線が設けられ得る。
【００６０】
回路基板４１０の貫通孔４１１は、Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０を挿入することのできる開口サイズとされる。貫通孔４１１に設けられる突起４１２の長さ（貫通孔４１１の内壁からその内側に向かって延びる長さ）は、少なくとも突起４１２の先端部が、貫通孔４１１内に配置されるＳｉ−Ｐｈチップ４２０下にオーバーラップして位置するような長さとされる。
【００６１】
突起４１２は、回路基板４１０の一部として形成されてもよいし、別に準備された部品を回路基板４１０の貫通孔４１１の内壁に取り付けることで形成されてもよい。
回路基板４１０の一部として突起４１２を形成する場合には、例えば、次のような方法を用いる。即ち、回路基板４１０を貫通しない深さのドリル加工により、突起４１２よりも上側に相当する孔部を形成し、回路基板４１０を貫通する深さのドリル加工により、対向する突起４１２間に相当する孔部を形成する。この場合、回路基板４１０を貫通しない深さのドリル加工と、回路基板４１０を貫通する深さのドリル加工とは、いずれが先に行われても構わない。
【００６２】
また、別に準備された部品を回路基板４１０の貫通孔４１１の内壁に取り付けることで突起４１２を形成する場合には、例えば、次のような方法を用いる。即ち、ドリル加工により、回路基板４１０を貫通する孔部を形成し、形成した孔部の内壁に、機械加工や射出成型等の手法によって別に準備された部品を、接着、溶接、勘合、ネジ止め等の手法によって取り付ける。
【００６３】
Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０は、回路基板４１０の貫通孔４１１内に設けられた突起４１２上に、樹脂４４１を介して配置され、樹脂４４１を用いて突起４１２（それが設けられた回路基板４１０）上に接合される。Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０は、その上面４２０ａが回路基板４１０の上面４１０ａに対して所定の位置、例えば図８に示すように、Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０と回路基板４１０の互いの上面４２０ａ，４１０ａが同一平面内となるように、突起４１２上に樹脂４４１を用いて接合される。
【００６４】
樹脂４４１には、熱硬化性や光硬化性等の各種樹脂材料が用いられる。例えば、樹脂４４１には、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂等の熱可塑性樹脂、エポキシ系やアクリレート系の紫外線硬化性樹脂等が用いられる。樹脂４４１には、導電性又は絶縁性のフィラーが含有されてもよい。
【００６５】
Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０は、シリコン（Ｓｉ）基板やＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板を用いて形成される。Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０は、受光素子、発光素子、光導波路、光変調器等の光素子が形成された光素子部４２１、及び、電源、制御信号、光電変換信号等の電気信号が伝送される配線４２２を含む。光素子部４２１には、光コネクタ４８０が光学的に接続される。
【００６６】
制御チップ４３０は、回路基板４１０上及びＳｉ−Ｐｈチップ４２０上に跨って配置される。制御チップ４３０には、各種半導体チップが用いられる。制御チップ４３０は、電極４３１上に搭載された半田等のバンプ４６１及びバンプ４６２により、それぞれ回路基板４１０の配線４１３及びＳｉ−Ｐｈチップ４２０の配線４２２と電気的及び機械的に接続される。制御チップ４３０と回路基板４１０との間では、電極４３１、バンプ４６１及び配線４１３を通じて、電気信号の伝送が行われる。制御チップ４３０とＳｉ−Ｐｈチップ４２０との間では、電極４３１、バンプ４６２及び配線４２２を通じて、電気信号の伝送が行われる。
【００６７】
例えば、制御チップ４３０は、バンプ４６２を通じてＳｉ−Ｐｈチップ４２０の配線４２２に電気信号を伝送し、配線４２２を通じてＳｉ−Ｐｈチップ４２０の光素子部４２１の動作（発光素子の出射光のオンオフ動作や、光変調器の伝播光の位相変調等）を制御する。また、制御チップ４３０には、Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０から電気信号（受光素子による光電変換信号等）が配線４２２及びバンプ４６２を通じて伝送されてもよい。
【００６８】
制御チップ４３０と回路基板４１０とのバンプ４６１による接続は、制御チップ４３０と回路基板４１０との間に設けられる樹脂４７１によって補強される。制御チップ４３０とＳｉ−Ｐｈチップ４２０とのバンプ４６２による接続は、制御チップ４３０とＳｉ−Ｐｈチップ４２０との間に設けられる樹脂４７２によって補強される。
【００６９】
樹脂４７１及び樹脂４７２には、熱硬化性や光硬化性等の各種樹脂材料が用いられる。例えば、樹脂４７１及び樹脂４７２には、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂等の熱可塑性樹脂、エポキシ系やアクリレート系の紫外線硬化性樹脂等が用いられる。樹脂４７１及び樹脂４７２には、絶縁性のフィラーが含有されてもよい。樹脂４７１及び樹脂４７２は、同種でもよいし異種でもよい。
【００７０】
尚、バンプ４６１，４６２は、制御チップ４３０と回路基板４１０及びＳｉ−Ｐｈチップ４２０とを電気的及び機械的に接続する接合部の一例であり、そのような接合部としては、半田バンプ、Ｃｕ等のピラー電極、又はそれらを組み合わせたもの等が用いられてもよい。
【００７１】
Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０は、その下面４２０ｂにＴＩＭ４４２を介して配置された放熱部材４５０（光モジュール２００の筐体２１０と別体又は筐体２１０の一部）と熱的に接続される。放熱部材４５０は、回路基板４１０の突起４１２の内側よりも小さい平面サイズの接続部４５１を有する。接続部４５１とＳｉ−Ｐｈチップ４２０の下面４２０ｂとの間にＴＩＭ４４２が介在され、放熱部材４５０とＳｉ−Ｐｈチップ４２０とが熱的に接続される。尚、放熱部材４５０の接続部４５１は、必ずしも回路基板４１０の対向する突起４１２の内側に挿通されることを要しない。
【００７２】
Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０の下面４２０ｂにＴＩＭ４４２を介して放熱部材４５０が設けられることで、制御チップ４３０で発生してＳｉ−Ｐｈチップ４２０に伝熱された熱、又はＳｉ−Ｐｈチップ４２０で発生した熱が、ＴＩＭ４４２を通じて放熱部材４５０に伝熱される。Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０に伝熱された熱、又はＳｉ−Ｐｈチップ４２０で発生した熱が、放熱部材４５０に伝熱され、放熱部材４５０から放熱されることで、Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０及び制御チップ４３０の過熱、それによる破損や性能低下が抑えられる。
【００７３】
尚、ここでは図示を省略するが、制御チップ４３０の上面４３０ａにＴＩＭ等を介して放熱部材を設け、その放熱部材を用いて、制御チップ４３０で発生した熱、又は制御チップ４３０に伝熱された熱を放熱するようにしてもよい。
【００７４】
上記のように基板モジュール４００では、回路基板４１０の貫通孔４１１の突起４１２上に樹脂４４１を用いてＳｉ−Ｐｈチップ４２０が接合される。そのため、たとえ回路基板４１０の貫通孔４１１の位置精度が高くなくても、高品質の基板モジュール４００を低コストで実現することが可能になる。
【００７５】
図９は第２の実施の形態に係る基板モジュールの形成方法の一例を示す図である。図９（Ａ）〜図９（Ｃ）には、各工程の要部断面図を模式的に示している。
基板モジュール４００の形成では、まず図９（Ａ）に示すような、内壁に突起４１２が設けられた貫通孔４１１を有する回路基板４１０、及びその貫通孔４１１内に配置するＳｉ−Ｐｈチップ４２０が準備される。そして、準備された回路基板４１０の突起４１２上に、図示しないディスペンサ（ノズル）等の供給装置を用いて樹脂４４１が供給される。突起４１２上に樹脂４４１が供給された貫通孔４１１内に、準備されたＳｉ−Ｐｈチップ４２０が挿入される。
【００７６】
貫通孔４１１に挿入されたＳｉ−Ｐｈチップ４２０は、その上面４２０ａが回路基板４１０の上面４１０ａに対して所定の位置、例えば図９（Ｂ）に示すように、Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０と回路基板４１０の互いの上面４２０ａ，４１０ａが同一平面内となるような位置に制御される。Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０の上面４２０ａを所定の位置に制御する方法については後述する。
【００７７】
Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０の上面４２０ａが所定の位置に制御された状態で、樹脂４４１が硬化される。これにより、Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０が樹脂４４１を用いて回路基板４１０に接合された、図９（Ｂ）に示すような構造体４０２が形成される。形成された構造体４０２上に、図９（Ｂ）に示すように、電極４３１上にバンプ４６１，４６２が搭載されて準備された制御チップ４３０が実装される。
【００７８】
制御チップ４３０は、図９（Ｃ）に示すように、回路基板４１０上及びＳｉ−Ｐｈチップ４２０上に跨って実装される。制御チップ４３０の一部のバンプ４６１が回路基板４１０に接合され、制御チップ４３０の他部のバンプ４６２がＳｉ−Ｐｈチップ４２０に接合されて、制御チップ４３０と回路基板４１０及びＳｉ−Ｐｈチップ４２０とが電気的及び機械的に接続される。
【００７９】
その後、図９（Ｃ）に示すように、バンプ４６１で接合された制御チップ４３０と回路基板４１０との間に樹脂４７１が供給され、バンプ４６２で接合された制御チップ４３０とＳｉ−Ｐｈチップ４２０との間に樹脂４７２が供給されて、制御チップ４３０と回路基板４１０及びＳｉ−Ｐｈチップ４２０との接続が補強される。
【００８０】
更に、ここでは図示を省略するが、Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０の下面４２０ｂにＴＩＭ４４２を用いて放熱部材４５０（その接続部４５１）が接合される。
このような方法により、上記図８に示したような基板モジュール４００が形成される。尚、Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０の下面４２０ｂにＴＩＭ４４２を用いて放熱部材４５０が接合される前のものを、基板モジュールとして得てもよい。
【００８１】
図９（Ａ）〜図９（Ｃ）に示すような方法では、回路基板４１０の突起４１２上に樹脂４４１が供給され、貫通孔４１１に挿入されたＳｉ−Ｐｈチップ４２０が、樹脂４４１を用いて突起４１２上に接合される。そのため、たとえ回路基板４１０の貫通孔４１１の位置精度が高くなくても、上記図２（Ｅ）及び図３（Ｂ）で述べたような、Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０と貫通孔４１１の内壁との隙間の幅の違いに起因した問題、即ち、ノズルの干渉、樹脂４４１の過不足や垂れの発生を回避することができる。これにより、高品質の基板モジュール４００を得ることができる。
【００８２】
この図９（Ａ）〜図９（Ｃ）に示すような方法では、高品質の基板モジュール４００を得るうえで、回路基板４１０に貫通孔４１１を高い位置精度で形成すること、及び、Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０と貫通孔４１１の内壁との隙間の幅に応じて樹脂４４１の量を制御することを要しない。そのため、基板モジュール４００の製造コストの増大を抑えることができる。
【００８３】
また、図９（Ａ）〜図９（Ｃ）に示すような方法では、上記図２（Ａ）〜図２（Ｅ）に示したような方法に比べて、工程数を削減することができる。そのため、基板モジュール４００の製造コストの低減を図ることができる。
【００８４】
更に、図９（Ａ）〜図９（Ｃ）に示すような方法では、回路基板４１０の突起４１２上に樹脂４４１を用いてＳｉ−Ｐｈチップ４２０を接合した後、回路基板４１０上及びＳｉ−Ｐｈチップ４２０上に跨って制御チップ４３０が実装される。そのため、上記図２（Ｅ）で述べたような、樹脂４４１の硬化収縮に起因した制御チップ４３０への応力の集中、それによる制御チップ４３０の破損を抑えることができる。
【００８５】
上記構成を有する基板モジュール４００及びその形成方法によれば、高品質の基板モジュール４００を低コストで実現することができる。
続いて、上記基板モジュール４００においてＳｉ−Ｐｈチップ４２０の上面４２０ａを所定の位置に制御する方法について説明する。
【００８６】
図１０は第２の実施の形態に係るチップ位置制御の第１の例の説明図である。図１０（Ａ）には、Ｓｉ−Ｐｈチップ接合前の状態の要部断面図を模式的に示し、図１０（Ｂ）には、Ｓｉ−Ｐｈチップ接合時の状態の要部断面図を模式的に示している。
【００８７】
基板モジュール４００の形成工程（図９（Ａ））において、Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０は、図１０（Ａ）に示すように、搭載ツール５００に保持され、突起４１２上に樹脂４４１が供給された回路基板４１０の貫通孔４１１内に挿入される。搭載ツール５００は、例えば、Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０を吸引保持し、吸引保持したＳｉ−Ｐｈチップ４２０を回路基板４１０の貫通孔４１１内へと搬送する。搭載ツール５００は、Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０を吸引保持する側に、Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０が挿入される貫通孔４１１よりも大きな平面サイズの下面５００ｂを有する。
【００８８】
Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０を貫通孔４１１内に挿入する際の、搭載ツール５００の高さ方向の位置は、回路基板４１０の上面４１０ａに設けられたマーク４１４又は基準パッド４１５との距離をカメラ６００で計測し、その情報を搭載ツール５００にフィードバックすることで制御される。基準パッド４１５には、例えば、回路基板４１０の上面４１０ａに設けられた配線４１３又はその一部が用いられる。
【００８９】
図１０（Ｂ）に示すように、搭載ツール５００によってＳｉ−Ｐｈチップ４２０が貫通孔４１１内に挿入され、搭載ツール５００の下面５００ｂが回路基板４１０の上面４１０ａに当接する位置で、搭載ツール５００の移動（下降）が停止される。このように搭載ツール５００の下面５００ｂと回路基板４１０の上面４１０ａとが当接した状態で、樹脂４４１が硬化される。樹脂４４１の硬化は、それに用いられている樹脂材料の種類に応じた方法、例えば加熱や光照射によって行われる。搭載ツール５００には、例えば、樹脂４４１を加熱するためのヒータや、樹脂４４１に光を照射するための光源といった、樹脂４４１を硬化するための機構が設けられてもよい。樹脂４４１が硬化されることで、回路基板４１０（その貫通孔４１１内の突起４１２）上に、Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０が樹脂４４１で接合されて固定される。
【００９０】
搭載ツール５００の下面５００ｂと回路基板４１０の上面４１０ａとが当接した状態で樹脂４４１が硬化されることで、図１０（Ｂ）に示すように、Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０と回路基板４１０の互いの上面４２０ａ，４１０ａが同一平面内に位置するようになる。Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０を保持する搭載ツール５００の下面５００ｂと回路基板４１０の上面４１０ａとが当接した状態で樹脂４４１が硬化されるため、樹脂４４１が硬化収縮しても、Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０の高さ方向の位置の変動を抑えることができる。また、Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０の下面４２０ｂよりも下方となる位置、即ちマージンを確保した位置に突起４１２を設けておくことで、Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０と突起４１２とを、それらの間に樹脂４４１を介在させて接合することができる。
【００９１】
Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０の上面４２０ａは、上記のように回路基板４１０の上面４１０ａと同一平面内となる位置に制御することができるほか、回路基板４１０の上面４１０ａよりも上又は下に制御することもできる。
【００９２】
図１１は第２の実施の形態に係るチップ位置制御の第２の例の説明図である。図１１（Ａ）には、Ｓｉ−Ｐｈチップ接合前の状態の要部断面図を模式的に示し、図１１（Ｂ）には、Ｓｉ−Ｐｈチップ接合時の状態の要部断面図を模式的に示し、図１１（Ｃ）には、制御チップ実装後の状態の要部断面図を模式的に示している。
【００９３】
この例では、図１１（Ａ）に示すように、搭載ツール５００に、その下面５００ｂから内部に窪んだ凹部５１０が設けられ、この凹部５１０に、Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０が吸引保持される。
【００９４】
カメラ６００及びマーク４１４又は基準パッド４１５（配線４１３又はその一部）が利用され、Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０を吸引保持した搭載ツール５００が、図１１（Ｂ）に示すように、その下面５００ｂが回路基板４１０の上面４１０ａに当接する位置まで移動される。この状態で樹脂４４１が硬化されることで、回路基板４１０（その貫通孔４１１内の突起４１２）上に、Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０が樹脂４４１で接合されて固定される。Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０は、搭載ツール５００の凹部５１０に吸引保持されているため、樹脂４４１が硬化されて接合された時には、その上面４２０ａが、回路基板４１０の上面４１０ａよりも上方に位置するようになる。
【００９５】
このような回路基板４１０上及びＳｉ−Ｐｈチップ４２０上に跨って、図１１（Ｃ）に示すように、制御チップ４３０が実装される。この場合、回路基板４１０上及びＳｉ−Ｐｈチップ４２０上には、回路基板４１０に接続されるバンプ４６１のサイズ（径又は高さ）に比べて、Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０に接続されるバンプ４６２のサイズ（径又は高さ）が小さい制御チップ４３０が実装される。これにより、図１１（Ｃ）に示すような基板モジュール４００ａが得られる。Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０の上面４２０ａを、回路基板４１０の上面４１０ａよりも上方に位置させておくことで、バンプ４６１に比べて小さいサイズのバンプ４６２が搭載された制御チップ４３０を、接合不良の発生を抑えて精度良く実装することが可能になる。
【００９６】
図１２は第２の実施の形態に係るチップ位置制御の第３の例の説明図である。図１２（Ａ）には、Ｓｉ−Ｐｈチップ接合前の状態の要部断面図を模式的に示し、図１２（Ｂ）には、Ｓｉ−Ｐｈチップ接合時の状態の要部断面図を模式的に示し、図１２（Ｃ）には、制御チップ実装後の状態の要部断面図を模式的に示している。
【００９７】
この例では、図１２（Ａ）に示すように、搭載ツール５００に、その下面５００ｂから外部に突出した凸部５２０が設けられ、この凸部５２０に、Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０が吸引保持される。
【００９８】
カメラ６００及びマーク４１４又は基準パッド４１５（配線４１３又はその一部）が利用され、Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０を吸引保持した搭載ツール５００が、図１２（Ｂ）に示すように、その下面５００ｂが回路基板４１０の上面４１０ａに当接する位置まで移動される。この状態で樹脂４４１が硬化されることで、回路基板４１０（その貫通孔４１１内の突起４１２）上に、Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０が樹脂４４１で接合されて固定される。Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０は、搭載ツール５００の凸部５２０に吸引保持されているため、樹脂４４１が硬化されて接合された時には、その上面４２０ａが、回路基板４１０の上面４１０ａよりも下方に位置するようになる。
【００９９】
このような回路基板４１０上及びＳｉ−Ｐｈチップ４２０上に跨って、図１２（Ｃ）に示すように、制御チップ４３０が実装される。この場合、回路基板４１０上及びＳｉ−Ｐｈチップ４２０上には、回路基板４１０に接続されるバンプ４６１のサイズ（径又は高さ）に比べて、Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０に接続されるバンプ４６２のサイズ（径又は高さ）が大きい制御チップ４３０が実装される。これにより、図１２（Ｃ）に示すような基板モジュール４００ｂが得られる。Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０の上面４２０ａを、回路基板４１０の上面４１０ａよりも下方に位置させておくことで、バンプ４６１に比べて大きいサイズのバンプ４６２が搭載された制御チップ４３０を、接合不良の発生を抑えて精度良く実装することが可能になる。
【０１００】
サイズの異なるバンプ４６１，４６２が搭載された制御チップ４３０が実装される基板モジュール４００ａ，４００ｂを形成する際は、バンプ４６１，４６２のサイズ差に応じて、搭載ツール５００の下面５００ｂからの凹部５１０の深さ又は凸部５２０の高さが調整される。
【０１０１】
続いて、回路基板４１０に設けられる突起４１２の構成について説明する。
図１３は第２の実施の形態に係る回路基板の構成例を示す図である。図１３（Ａ）〜図１３（Ｃ）にはそれぞれ、回路基板の一例の要部平面図を模式的に示している。
【０１０２】
回路基板４１０には、例えば図１３（Ａ）に示すように、Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０（図１３（Ａ）に点線で図示）が配置される貫通孔４１１の内壁の全周にわたって、連続する突起４１２を設けることができる。
【０１０３】
このほか、回路基板４１０には、例えば図１３（Ｂ）に示すように、Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０（図１３（Ｂ）に点線で図示）が配置される貫通孔４１１の内壁の、対向する部位に沿って、突起４１２が設けられてもよい。
【０１０４】
或いは、回路基板４１０には、例えば図１３（Ｃ）に示すように、Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０（図１３（Ｃ）に点線で図示）が配置される貫通孔４１１の内壁の四隅にそれぞれ、突起４１２が設けられてもよい。
【０１０５】
回路基板４１０には、樹脂４４１を用いてＳｉ−Ｐｈチップ４２０を接合することのできる、各種平面形状及び平面配置の突起４１２を設けることができる。
基板モジュール４００等では、回路基板４１０に設けられる突起４１２の平面形状及び平面配置によって、貫通孔４１１に配置されるＳｉ−Ｐｈチップ４２０と、その下面４２０ｂにＴＩＭ４４２を介して配置される放熱部材４５０との接合面積が調整されてもよい。
【０１０６】
図１４は第２の実施の形態に係る回路基板の突起と放熱部材の接続部との位置関係の説明図である。図１４（Ａ）〜図１４（Ｃ）にはそれぞれ、回路基板の一例の要部平面図を模式的に示している。
【０１０７】
図１４（Ａ）は、上記図１３（Ａ）で述べたような、貫通孔４１１の内壁の全周に突起４１２が設けられた回路基板４１０の例である。図１４（Ａ）の例の場合、Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０（図１３（Ａ）に点線で図示）の下面４２０ｂにＴＩＭ４４２を介して接続される放熱部材４５０の接続部４５１（図１４（Ａ）に点線で図示）は、全周の突起４１２で囲まれた領域に収まる平面サイズとされる。
【０１０８】
図１４（Ｂ）は、上記図１３（Ｂ）で述べたような、貫通孔４１１の内壁の対向する部位に沿って突起４１２が設けられた回路基板４１０の例である。図１４（Ｂ）の例の場合、放熱部材４５０の接続部４５１（図１４（Ｂ）に点線で図示）は、対向する突起４１２間と、突起４１２が設けられていない内壁の対向する部位で囲まれた領域に収まる平面サイズとされる。図１４（Ｂ）の例では、貫通孔４１１内に、突起４１２が設けられていない部位が存在するため、全周に突起４１２が設けられた図１４（Ａ）の例に比べて、放熱部材４５０の接続部４５１の平面サイズを大きくすることができる。接続部４５１の平面サイズを大きくすることで、ＴＩＭ４４２を介したＳｉ−Ｐｈチップ４２０との接合面積（伝熱面積）を大きくすることができ、Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０から放熱部材４５０への伝熱効率を高めることができる。
【０１０９】
図１４（Ｃ）は、上記図１３（Ｃ）で述べたような、貫通孔４１１の内壁の四隅に突起４１２が設けられた回路基板４１０の例である。図１４（Ｃ）の例の場合、放熱部材４５０の接続部４５１（図１４（Ｃ）に点線で図示）は、四隅の突起４１２と、突起４１２間の部位とで囲まれた領域に収まる平面サイズとされる。図１４（Ｃ）の例では、全周に突起４１２が設けられた図１４（Ａ）の例、更には、内壁の対向する部位に沿って突起４１２が設けられた図１４（Ｂ）の例に比べて、放熱部材４５０の接続部４５１の平面サイズを大きくすることができる。接続部４５１の平面サイズを大きくすることで、ＴＩＭ４４２を介したＳｉ−Ｐｈチップ４２０との接合面積（伝熱面積）を大きくすることができ、Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０から放熱部材４５０への伝熱効率を高めることができる。
【０１１０】
［第３の実施の形態］
次に、第３の実施の形態について説明する。ここでは、基板モジュール４００の変形例を、第３の実施の形態として説明する。
【０１１１】
図１５は第３の実施の形態に係る基板モジュールの形成方法の第１の例を示す図である。図１５（Ａ）〜図１５（Ｃ）には、各工程の要部断面図を模式的に示している。
この例では、図１５（Ａ）に示すような、上面４１０ａから下面４１０ｂに向かって傾斜した形状の内壁を有する貫通孔４１１が設けられた回路基板４１０Ａが準備される。貫通孔４１１の、上面４１０ａ側の開口サイズは、Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０を挿入できるサイズとされ、下面４１０ｂ側の開口サイズは、挿入されたＳｉ−Ｐｈチップ４２０が通過しないサイズとされる。
【０１１２】
尚、貫通孔４１１の内壁は、必ずしもその全周が図１５（Ａ）に示すような傾斜した形状になっていることを要しない。例えば、貫通孔４１１の対向する内壁、各内壁の一部、四隅等が、図１５（Ａ）に示すような傾斜した形状になっていてもよい。
【０１１３】
また、貫通孔４１１の内壁は、必ずしも図１５（Ａ）に示すような断面視で直線状に傾斜した形状とされることを要しない。例えば、貫通孔４１１の内壁は、断面視で凸状、凹状、波状で傾斜した形状等とされてもよい。
【０１１４】
回路基板４１０Ａの貫通孔４１１は、内壁に突起が設けられた貫通孔４１１と言うこともできる。
上記のような回路基板４１０Ａと共に、その貫通孔４１１内に配置する、図１５（Ａ）に示すような、Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０が準備される。そして、回路基板４１０Ａの貫通孔４１１の傾斜した内壁上に、図示しないディスペンサ（ノズル）等の供給装置を用いて樹脂４４１が供給される。比較的高粘度の樹脂４４１を用いることで、貫通孔４１１の傾斜した内壁に供給された樹脂４４１が下面４１０ｂの方に垂れてしまうのを抑えることができる。樹脂４４１の粘度は、樹脂成分や添加剤、フィラーの種類や量によって調整することができる。樹脂４４１が供給された貫通孔４１１内に、Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０が挿入される。
【０１１５】
貫通孔４１１に挿入されたＳｉ−Ｐｈチップ４２０は、その上面４２０ａが回路基板４１０Ａの上面４１０ａに対して所定の位置、例えば図１５（Ｂ）に示すように、互いの上面４２０ａ，４１０ａが同一平面内となるような位置に制御される。Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０の回路基板４１０Ａに対する位置の制御は、上記図１０〜図１２で述べたような搭載ツール５００を用いることで、行うことができる。Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０の上面４２０ａが所定の位置に制御された状態で、樹脂４４１が硬化される。これにより、Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０が樹脂４４１を用いて回路基板４１０Ａに接合された構造体４０２Ａが形成される。
【０１１６】
供給する樹脂４４１の粘度調整、及び搭載ツール５００を用いた位置制御により、図１５（Ｂ）のような貫通孔４１１を有する回路基板４１０Ａでも、Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０を所定の位置に保持し、樹脂４４１を硬化して貫通孔４１１内に固定することができる。
【０１１７】
形成された構造体４０２Ａ上に、図１５（Ｂ）に示すように、電極４３１上にバンプ４６１，４６２が搭載されて準備された制御チップ４３０が実装される。制御チップ４３０は、図１５（Ｃ）に示すように、回路基板４１０Ａ上及びＳｉ−Ｐｈチップ４２０上に跨って実装される。制御チップ４３０の一部のバンプ４６１が回路基板４１０Ａの配線４１３に接合され、制御チップ４３０の他部のバンプ４６２がＳｉ−Ｐｈチップ４２０の配線４２２に接合される。その後、図１５（Ｃ）に示すように、バンプ４６１で接合された制御チップ４３０と回路基板４１０Ａとの間に樹脂４７１が供給され、バンプ４６２で接合された制御チップ４３０とＳｉ−Ｐｈチップ４２０との間に樹脂４７２が供給される。
【０１１８】
このような方法により、図１５（Ｃ）に示すような基板モジュール４００ｃが形成される。
ここでは図示を省略するが、更に、Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０の下面４２０ｂには、ＴＩＭ４４２を用いて放熱部材４５０（その接続部４５１）が接合されてもよい。基板モジュール４００ｃに、Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０の下面４２０ｂにＴＩＭ４４２を用いて放熱部材４５０を接合したものを、基板モジュールとして得ることもできる。
【０１１９】
図１６は第３の実施の形態に係る基板モジュールの形成方法の第２の例を示す図である。図１６（Ａ）〜図１６（Ｃ）には、各工程の要部断面図を模式的に示している。
この例では、図１６（Ａ）に示すような貫通孔４１１が設けられた回路基板４１０Ｂが準備される。貫通孔４１１の、上面４１０ａ側及び下面４１０ｂ側の開口サイズは、同一又は実質同一のサイズとされ、Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０を挿入できるサイズとされる。
【０１２０】
このような回路基板４１０Ｂと共に、その貫通孔４１１内に配置する、図１６（Ａ）に示すような、Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０が準備される。そして、回路基板４１０Ｂの貫通孔４１１の内壁に、図示しないディスペンサ（ノズル）等の供給装置を用いて樹脂４４１が供給される。比較的高粘度の樹脂４４１を用いることで、貫通孔４１１の内壁に供給された樹脂４４１が下面４１０ｂの方に垂れてしまうのを抑えることができる。樹脂４４１の粘度は、樹脂成分や添加剤、フィラーの種類や量によって調整することができる。樹脂４４１が供給された貫通孔４１１内に、Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０が挿入される。
【０１２１】
貫通孔４１１に挿入されたＳｉ−Ｐｈチップ４２０は、その上面４２０ａが回路基板４１０Ｂの上面４１０ａに対して所定の位置、例えば図１６（Ｂ）に示すように、互いの上面４２０ａ，４１０ａが同一平面内となるような位置に制御される。Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０の回路基板４１０Ｂに対する位置の制御は、上記図１０〜図１２で述べたような搭載ツール５００を用いることで、行うことができる。Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０の上面４２０ａが所定の位置に制御された状態で、樹脂４４１が硬化される。これにより、Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０が樹脂４４１を用いて回路基板４１０Ｂに接合された構造体４０２Ｂが形成される。
【０１２２】
供給する樹脂４４１の粘度調整、及び搭載ツール５００を用いた位置制御により、図１６（Ｂ）のような貫通孔４１１を有する回路基板４１０Ｂでも、Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０を所定の位置に保持し、樹脂４４１を硬化して貫通孔４１１内に固定することができる。
【０１２３】
形成された構造体４０２Ｂ上に、図１６（Ｂ）に示すように、電極４３１上にバンプ４６１，４６２が搭載されて準備された制御チップ４３０が実装される。制御チップ４３０は、図１６（Ｃ）に示すように、回路基板４１０Ｂ上及びＳｉ−Ｐｈチップ４２０上に跨って実装される。制御チップ４３０の一部のバンプ４６１が回路基板４１０Ｂの配線４１３に接合され、制御チップ４３０の他部のバンプ４６２がＳｉ−Ｐｈチップ４２０の配線４２２に接合される。その後、図１６（Ｃ）に示すように、バンプ４６１で接合された制御チップ４３０と回路基板４１０Ｂとの間に樹脂４７１が供給され、バンプ４６２で接合された制御チップ４３０とＳｉ−Ｐｈチップ４２０との間に樹脂４７２が供給される。
【０１２４】
このような方法により、図１６（Ｃ）に示すような基板モジュール４００ｄが形成される。
ここでは図示を省略するが、Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０の下面４２０ｂには、ＴＩＭ４４２を用いて放熱部材４５０（その接続部４５１）が接合されてもよい。基板モジュール４００ｄに、Ｓｉ−Ｐｈチップ４２０の下面４２０ｂにＴＩＭ４４２を用いて放熱部材４５０を接合したものを、基板モジュールとして得ることもできる。
【符号の説明】
【０１２５】
１Ａ，１Ｂ  基板モジュール
２  構造体
１０，２０，３０  基板
１０ａ，２０ａ  上面
１１  貫通孔
１２  突起
２０ｂ  下面
４１，７１，７２  樹脂
４２  ＴＩＭ
５０  放熱部材
６１，６２  バンプ
【図１】
2019153658.tif 000003
【図２】
2019153658.tif 000004
【図３】
2019153658.tif 000005
【図４】
2019153658.tif 000006
【図５】
2019153658.tif 000007
【図６】
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【図７】
2019153658.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2019153658.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2019153658.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
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