(57)【要約】【課題】基板に電子部品を高密度に実装することを可能にすると共に、実装構造体の生産性を高め、製造コストを低減する。【解決手段】複数の配線層６ａ〜６ｄを有する基板５と、複数の配線層６ａ〜６ｄに実装される、外形寸法が異なる複数の電子部品８ａ〜８ｃと、を備える。基板５は、複数の電子部品が配置される凹部１１を有し、凹部１１が、基板５の一方の面から他方の面に向かって段階的に開口１０が小さくなるように形成された複数の段部を有する。段部の各々には、異なる配線層がそれぞれ露出されている。複数の電子部品８ａ〜８ｃは、凹部１１に、他方の面から一方の面に向かって外形寸法が大きくなる順番に互いに対向して配置されて、導電性の接合部材１２、１３を介して複数の配線層６ａ〜６ｄに接合される。複数の電子部品８ａ〜８ｃのうちの少なくとも１つは、複数の接合部材１２、１３それぞれを介して、複数の段部の配線層６ａ〜６ｄにそれぞれ接合されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の配線層を有する基板と、
前記複数の配線層にそれぞれ接続される、外形寸法が異なる複数の電子部品と、を備え、
前記基板は、前記複数の電子部品が配置される凹部を有し、前記凹部が、前記基板の一方の面から他方の面に向かって段階的に開口が小さくなるように形成された複数の段部を有し、前記段部の各々には、異なる前記配線層がそれぞれ露出され、
前記複数の電子部品は、前記他方の面から前記一方の面に向かって、外形寸法が大きくなる順番に互いに対向して配置されて、導電性の接合部材を介して前記複数の配線層にそれぞれ接合され、
前記複数の電子部品のうちの少なくとも１つは、複数の前記接合部材それぞれを介して、前記複数の段部の前記配線層にそれぞれ接合されている、実装構造体。
【請求項２】
前記複数の電子部品のうちの少なくとも１つは、前記配線層に平行な断面積が異なる複数の前記接合部材それぞれを介して、前記複数の段部の前記配線層にそれぞれ接合されている、請求項１に記載の実装構造体。
【請求項３】
前記接合部材は、複数の半田ボールを前記基板の厚み方向に重ねて形成されている、請求項１または２に記載の実装構造体。
【請求項４】
前記複数の接合部材は、複数の半田ボールを前記基板の厚み方向に重ねて形成され、前記半田ボールの直径が互いに異なる、請求項２に記載の実装構造体。
【請求項５】
前記複数の電子部品同士は、前記接合部材を介して接合されている、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の実装構造体。
【請求項６】
複数の配線層を有する基板の一方の面から他方の面に向かって段階的に開口が小さくなるように複数の段部が形成された凹部に、外形寸法が異なる複数の電子部品を、前記他方の面から前記一方の面に向かって外形寸法が大きくなる順番に互いに対向させて配置し、導電性の接合部材を介して前記複数の電子部品をまとめて、前記複数の段部の各々に露出する前記配線層にそれぞれ接合する工程を有し、
前記工程では、前記複数の電子部品のうちの少なくとも１つを、複数の前記接合部材それぞれを介して、前記複数の段部の前記配線層にそれぞれ接合する、実装構造体の製造方法。
【請求項７】
前記工程では、前記複数の電子部品のうちの少なくとも１つを、前記配線層に平行な断面積が異なる複数の前記接合部材それぞれを介して、前記複数の段部の前記配線層にそれぞれ接合する、請求項６に記載の実装構造体の製造方法。
【請求項８】
前項工程では、複数の半田ボールを前記基板の厚み方向に重ねて前記接合部材を形成する、請求項６または７に記載の実装構造体の製造方法。
【請求項９】
前記工程では、複数の半田ボールを前記基板の厚み方向に重ねて、前記半田ボールの直径を互いに異ならせることによって、前記複数の接合部材を形成する、請求項７に記載の実装構造体の製造方法。
【請求項１０】
前記工程では、前記電子部品同士を、前記接合部材を介して接合する、請求項６ないし９のいずれか１項に記載の実装構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の内部に電子部品が実装された実装構造体及び実装構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板に電子部品が実装されてなる実装構造体では、電子部品の実装密度を高めることが求められている。
特許文献１、２には、基板の内部に、電子部品が実装されたインターポーザ基板を組み込んだ構成が記載されている。この構成は、基板の内部に、インターポーザ基板を配置するので、インターポーザ基板の厚みに応じて、実装構造体の厚みが大きくなる不都合があった。また、特許文献３には、基板の内部の配線層に、電子部品を実装する構成が記載されている。本発明に関連する実装構造体としては、図１０に示す構成が知られている。
【０００３】
図１０に示すように、本発明に関連する実装構造体１０１は、第１の配線層１０６ａから第４の配線層１０６ｄを有する基板１０５と、第１の配線層１０６ａ及び第３の配線層１０６ｃにそれぞれ接続される第１の電子部品１０８ａ及び第２の電子部品１０８ｂと、を備えている。
基板１０５は、第１の配線層１０６ａから第４の配線層１０６ｄが、第１の絶縁層１０７ａから第３の絶縁層１０７ｃを介して積層されて構成されている。基板１０５の内部には、第２の配線層１０６ｂ及び第２の絶縁層１０７ｂに開口部１１０が形成されている。
第１の電子部品１０８ａは、第１の配線層１０６ａに半田ペーストや接着剤を用いて接合されている。
第２の電子部品１０８ｂは、第２の配線層１０６ｂ及び第２の絶縁層１０７ｂの開口部１１０に配置され、第３の配線層１０６ｃに半田ペーストや導電性接着剤を用いて接合されている。開口部１１０内に配置された第２の電子部品１０８ｂは、第１の絶縁層１０７ａ及び第１の配線層１０６ａによって覆われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１７７２４５号公報
【特許文献２】特開２００４−６８０２号公報
【特許文献３】特開２００１−２３０５１５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、上述した本発明に関連する実装構造体１０１は、開口部１１０内に第２の電子部品１０８ｂを実装した後、開口部１１０を塞ぐように第１の絶縁層１０７ａ、第１の配線層１０６ａを積層することによって形成されている。このため、開口部１１０内に第２の電子部品１０８ｂを高精度に配置することが要求されている。また、第２の電子部品１０８ｂが実装された開口部１１０を塞ぐように第１の絶縁層１０７ａ、第１の配線層１０６ａを形成するので、基板１０５の製造工程が複雑になり、製造コストがかさむ問題がある。
さらに、本発明に関連する実装構造体１０１の製造工程では、基板１０５の内部に第２の電子部品１０８ｂを実装した後、第１の配線層１０６ａに第１の電子部品１０８ａを実装している。このため、第１及び第２の電子部品１０８ａ、１０８ｂを実装する工程を複数回行う必要があり、生産性の低下を招いている。また、第１及び第２の電子部品１０８ａ、１０８ｂを、半田ボールを用いて基板１０５に接合する場合には、複数回の半田リフローを行う必要がある。このため、基板１０５の開口部１１０内に実装する第２の電子部品１０８ｂとして、複数回の半田リフローに耐えられる電子部品を選択する必要があり、電子部品の選択が制限される。
また、電子部品を、異なる配線層に跨がって接続する場合には、ブラインド・ビア・ホールを設ける必要がある。このため、製造工程が複雑なブライド・ビア・ボールを基板に形成することで、製造コストの増加を招いている。
【０００６】
そこで、本発明は、基板に電子部品を高密度に実装することを可能にすると共に、実装構造体の生産性を高め、製造コストを低減することができる実装構造体及び実装構造体の製造方法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】
【０００７】
上述した目的を達成するため、本発明に係る実装構造体は、複数の配線層を有する基板と、複数の配線層にそれぞれ接続される、外形寸法が異なる複数の電子部品と、を備える。基板は、複数の電子部品が配置される凹部を有し、凹部が、基板の一方の面から他方の面に向かって段階的に開口が小さくなるように形成された複数の段部を有する。段部の各々には、異なる前記配線層がそれぞれ露出されている。複数の電子部品は、前記他方の面から前記一方の面に向かって、外形寸法が大きくなる順番に互いに対向して配置されて、導電性の接合部材を介して前記複数の配線層にそれぞれ接合される。複数の電子部品のうちの少なくとも１つは、複数の接合部材それぞれを介して、複数の段部の配線層にそれぞれ接合されている。
【０００８】
また、本発明に係る実装構造体の製造方法は、複数の配線層を有する基板の一方の面から他方の面に向かって段階的に開口が小さくなるように複数の段部が形成された凹部に、外形寸法が異なる複数の電子部品を、前記他方の面から前記一方の面に向かって外形寸法が大きくなる順番に互いに対向させて配置し、導電性の接合部材を介して複数の電子部品をまとめて、複数の段部の各々に露出する配線層にそれぞれ接合する工程を有する。工程では、複数の電子部品のうちの少なくとも１つを、複数の接合部材それぞれを介して、複数の段部の配線層にそれぞれ接合する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、基板に電子部品を高密度に実装することを可能にすると共に、実装構造体の生産性を高め、製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態の実装構造体を示す断面図である。
【図２】第１の実施形態の実装構造体の製造方法における基板の製造工程を説明するための断面図である。
【図３】第１の実施形態の実装構造体の製造方法における基板の製造工程を説明するための断面図である。
【図４】第１の実施形態の実装構造体の製造方法における基板の製造工程を説明するための断面図である。
【図５】第１の実施形態の実装構造体の製造方法における基板の製造工程を説明するための断面図である。
【図６】第１の実施形態の実装構造体の製造方法における基板の製造工程を説明するための断面図である。
【図７】第１の実施形態の実装構造体の製造方法における実装工程を説明するための断面図である。
【図８】第２の実施形態の実装構造体を示す断面図である。
【図９】第３の実施形態の実装構造体を示す断面図である。
【図１０】本発明に関連する実装構造体を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の具体的な実施形態について、図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１に、第１の実施形態の実装構造体の断面図を示す。図１に示すように、第１の実施形態の実装構造体１は、第１の配線層６ａから第４の配線層６ｄを有する基板５と、第１の配線層６ａから第３の配線層６ｃにそれぞれ接続される、外形寸法が異なる第１の電子部品８ａから第３の電子部品８ｃと、を備えている。
基板５は、第１の配線層６ａから第４の配線層６ｄが、誘電体からなる第１の絶縁層７ａから第３の絶縁層７ｃを介して積層されて構成されている。第１の配線層６ａから第４の配線層６ｄは、所望の配線パターンを構成している。
また、基板５には、厚み方向に貫通するスルーホール・ビア９が設けられている。第１の配線層６ａから第４の配線層６ｄは、スルーホール・ビア９を介して電気的に接続されている。
【００１２】
基板５は、第１の電子部品８ａから第３の電子部品８ｃが配置される凹部１１を有する。凹部１１は、基板５の一方の面から他方の面に向かって段階的に開口１０が小さくなるように形成された複数の段部を有する。段部の各々には、異なる配線層６ａ〜６ｄが露出されている。変形例として、必要に応じて、複数の凹部が互いに連通して基板に形成されてもよい。
第１の電子部品８ａから第３の電子部品８ｃは、基板５の一方の面から他方の面に向かって外形寸法が大きくなる順番に互いに対向して配置されている。また、第１の電子部品８ａから第３の電子部品８ｃは、導電性の第１の接合部材１２及び第２の接合部材１３それぞれを介して、第１の配線層６ａから第４の配線層６ｄにそれぞれ接合されている。
第１の電子部品８ａは、複数の第１の接合部材１２それぞれを介して、複数の段部における第１の配線層６ａから第３の配線層６ｃにそれぞれ接合されている。言い換えると、第１の電子部品８ａは、複数の段部に跨がって配置されており、基板５の厚み方向に対する長さが異なる第１の接合部材１２を介して、第１の配線層６ａから第３の配線層６ｃにそれぞれ接合されている。また、第１の電子部品８ａは、第２の配線層６ｂに平行な断面積が異なる第１及び第２の接合部材１２、１３を介して第２の配線層６ｂに接合されている。
第２の電子部品８ｂは、複数の第１の接合部材１２それぞれを介して、複数の段部の第２の配線層６ｂ及び第３の配線層６ｃにそれぞれ接合されている。第３の電子部品８ｃは、複数の第１の接合部材１２それぞれを介して第３の配線層６ｃに接合されている。
【００１３】
第１及び第２の接合部材１２、１３は、複数の半田ボールを重ねて形成されている。第２の接合部材１３の半田ボールの直径は、第１の接合部材１２の半田ボールの直径よりも大きくされている。第１の接合部材１２は、同一の配線層の上に他の接合部材が隣接して配置される場合に用いられ、他の接合部材との間隔が確保される。第２の接合部材１３は、放熱性を高める必要がある電子部品を接合する場合に用いられる。
なお、各第１及び第２の接合部材１２、１３の間は、半田リフロー時に互いに接触しない十分な間隔が確保されている。例えば、互いに隣接する接合部材同士は、図１に示した断面に直交する方向に対して、互いに位置をずらして配置されている。
【００１４】
以上のように構成された実装構造体１の製造方法について、図面を参照して説明する。図２〜図６に、第１の実施形態の実装構造体１が有する基板５の製造工程を説明するための断面図を示す。図７及び図８に、第１の実施形態の実装構造体１が有する第１の電子部品８ａから第３の電子部品８ｃの実装工程を説明するための断面図を示す。
基板５の製造工程では、図２に示すように、第１の絶縁層７ａの両面に、第１及び第２の配線層６ａ、６ｂを所望の配線パターンをなすように形成し、凹部１１の一部を構成する開口１０を形成する。同様に、第３の絶縁層７ｂの両面に、第３及び第４の絶縁層６ｃ、６ｄを所望の配線パターンをなすように形成する。
続いて、図２及び図３に示すように、第１及び第２の配線層６ａ、６ｂが両面に形成された第１の絶縁層７ａと、第３及び第４の配線層６ｃ、６ｄが両面に形成された第３の絶縁層７ｃとの間に、第２の絶縁層７ｂを挟んで重ね合わせる。これによって、第１の配線層６ａから第４の配線層６ｄが、第１の絶縁層７ａから第３の絶縁層７ｃを介して積層された基板５が形成される。
つぎに、図４に示すように、基板５の厚み方向に貫通するスルーホール・ビア９を形成する。続いて、図５に示すように、開口１０の縁部Ａ、開口１０内の第２の絶縁層７ｂの一部Ａを、ドリル等の切削工具（不図示）を用いてそれぞれ切削することで、第１の絶縁層７ａの一部、第２の絶縁層７ｂの一部を除去する。これによって、図６に示すように、凹部１１が、基板５に段差状に形成される。なお、切削加工を行う代わりに、エッチングによって第１の絶縁層７ａの一部、第２の絶縁層７ｂの一部を除去することで、凹部１１を形成してもよいことは勿論である。
【００１５】
つぎに、第１の電子部品８ａから第３の電子部品８ｃの実装工程では、図７に示すように、凹部１１の所定の位置に、第１の接合部材１２及び第２の接合部材１３を形成する。第１の接合部材１２及び第２の接合部材１３の各々は、互いに接触しないように十分な間隔をあけて配置されている。最後に、第１の電子部品８ａから第３の電子部品８ｃを、凹部１１における所定の位置に配置し、半田リフローを行う。これによって、各第１の配線層６ａから第３の配線層６ｃに実装する第１の電子部品８ａから第３の電子部品８ｃを、まとめて一度に接合することができる。したがって、半田リフローを行う回数が１回だけになるので、基板５の内部に実装する電子部品として、複数回の半田リフローに耐えられる電子部品に制限されなくなるので、基板５に実装する電子部品の選択の自由度が高められる。
なお、上述した実装工程では、接合部材として半田ボールが用いられたが、例えば半田ペースト、導電性接着剤やワイヤが用いられてもよい。
【００１６】
実施形態の実装構造体１は、第１の電子部品８ａが、第１の接合部材１２を介して第１の配線層６ａから第３の配線層６ｃにそれぞれ接合され、第２の電子部品８ｂが、第１の接合部材１２を介して第２の配線層６ｂ及び第３の配線層６ｃにそれぞれ接合されている。これよって、第１の電子部品８ａから第３の電子部品８ｃを基板５に高密度に実装することを可能にし、実装構造体１の小型化、薄型化を図ることができる。
また、実装構造体１によれば、段差状の凹部１１に、第１の電子部品８ａから第３の電子部品８ｃを互いに対向して配置することで、凹部１１に配置する電子部品の位置に求められる精度を緩和することが可能になり、基板５の製造工程を簡素化できる。その結果、実装構造体１の生産性を高め、製造コストを低減することができる。
また、実装構造体１の製造方法は、凹部１１に配置された複数の電子部品８ａ〜８ｃをまとめて半田リフローすることによって、複数の電子部品８ａ〜８ｃの接合が一度に行われるので、半田リフローを行う回数を減らすことができる。その結果、基板５の内部に実装する電子部品の選択の自由度を高めることができる。
加えて、本実施形態の実装構造体１は、第１及び第２の電子部品８ａ、８ｂが、異なる配線層６ａ〜６ｃに跨がって接合されている。これによって、製造工程が複雑なブラインド・ビア・ホール（ＢＶＨ）を基板５に設けることが不要となり、製造コストを低減することができる。
【００１７】
（第２の実施形態）
図８に、第２の実施形態の実装構造体の断面図を示す。第２の実施形態の実装構造体は、各電子部品同士が半田ボールを介して接合される点が、第１の実施形態と異なる。このため、第２の実施形態において、第１の実施形態と同一の構成部材には第１の実施形態と同一の符号を付けて説明を省略する。
図８に示すように、第２の実施形態の実装構造体２は、第１の電子部品８ａから第３の電子部品８ｃが、基板５の凹部１１に、基板５の厚み方向に並んで配置されている。凹部１１に配置された第１の電子部品８ａから第３の電子部品８ｃにおいて、対向する電子部品同士が、導電性の第３の接合部材１４を介して互いに接合されている。第３の接合部材１４は、第１及び第２の接合部材１２、１３と同様に、複数の半田ボールを重ねて構成されている。
第２の実施形態の実装構造体２においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００１８】
（第３の実施形態）
図９に、第３の実施形態の実装構造体の断面図を示す。第３の実施形態の実装構造体は、第１の電子部品が複数の電子部品を覆うように配置される点が、第１の実施形態と異なる。このため、第３の実施形態において、第１の実施形態と同一の構成部材には第１の実施形態と同一の符号を付けて説明を省略する。
図９に示すように、第３の実施形態の実装構造体３は、第１の電子部品８ａから第４の電子部品８ｄが、基板５の凹部１１に、基板５の厚み方向に並んで配置されている。第４の電子部品８ｄは、第２の配線層６ｂに第１の接合部材１２を介して接合されている。第１の電子部品８ａは、第２の電子部品８ｂ及び第４の電子部品８ｄに対向して、第２の電子部品８ｂ及び第４の電子部品８ｄを覆って配置されている。
第３の実施形態の実装構造体３においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
なお、上述した実施形態の実装構造体では、基板の凹部に、複数の電子部品が３層構造をなすように配置されたが、必要に応じて、複数の電子部品が４層以上の構造をなすように配置されてもよい。
【符号の説明】
【００１９】
１  実装構造体
５  基板
６ａ〜６ｄ  第１の配線層〜第４の配線層
８ａ〜８ｃ  第１の電子部品〜第３の電子部品
１０  開口
１１  凹部
１２  第１の接合部材
１３  第２の接合部材
【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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