(57)【要約】【課題】実装面の平坦性を高めることが可能な多層基板の製造方法を提供する。【解決手段】本発明の製造方法は、複数の熱可塑性樹脂基材を積層して形成される多層基板の製造方法である。多層基板の製造方法はプレス工程を含む。プレス工程は、複数の熱可塑性樹脂基材を熱圧着するための熱圧着プレス工程と、部品が実装される実装面を平坦化するために熱圧着プレス工程よりも低い温度で行う平坦化プレス工程とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の熱可塑性樹脂基材を積層して形成される多層基板の製造方法であって、
前記多層基板の製造方法はプレス工程を含み、
前記プレス工程は、前記複数の熱可塑性樹脂基材を熱圧着するための熱圧着プレス工程と、部品が実装される実装面を平坦化するために前記熱圧着プレス工程よりも低い温度で行う平坦化プレス工程とを含むことを特徴とする、多層基板の製造方法。
【請求項２】
前記平坦化プレス工程を、前記熱圧着プレス工程を行う範囲よりも狭い範囲で部分的に行うことを特徴とする、請求項１に記載の多層基板の製造方法。
【請求項３】
前記実装面に金属パターンが形成されていることを特徴とする、請求項２に記載の多層基板の製造方法。
【請求項４】
前記多層基板は前記実装面が設けられた窪み部分を有し、
前記窪み部分の前記実装面に対して前記平坦化プレス工程を部分的に行うことを特徴とする、請求項２または３に記載の多層基板の製造方法。
【請求項５】
前記多層基板は層間接続導体を有し、
前記層間接続導体は、積層方向から平面視した際に、前記実装面に対応する部分にはなく、前記実装面の近傍に形成されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の多層基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の熱可塑性樹脂基材を積層して形成される多層基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱可塑性樹脂を用いた多層基板の製造方法として、例えば、特許文献１に記載のものがある。特許文献１に記載の製造方法では、まず、貫通孔を有する導体パターンフィルムを複数枚積層する。この際、貫通孔により形成される空間部の実装面に電子部品を配置する。次に、積層された導体パターンフィルムを加熱プレスする。これにより、電子部品が実装面に接合された多層基板が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３２４５５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の製造方法では、加熱プレスする際、導体パターンフィルムを構成する熱可塑性樹脂が流動するため、多層基板の実装面に凹凸が生じる場合がある。この場合、多層基板の実装面と電子部品との間で接合不良が生じるおそれがある。
【０００５】
本発明の目的は、実装面の平坦性を高めることが可能な多層基板の製造方法、および、その製造方法で製造された多層基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明の製造方法は、複数の熱可塑性樹脂基材を積層して形成される多層基板の製造方法である。多層基板の製造方法はプレス工程を含む。プレス工程は、複数の熱可塑性樹脂基材を熱圧着するための熱圧着プレス工程と、部品が実装される実装面を平坦化するために熱圧着プレス工程よりも低い温度で行う平坦化プレス工程とを含む。
【０００７】
この構成では、熱圧着プレス工程の際に、熱可塑性樹脂が流動して実装面に凹凸が生じた場合でも、熱圧着プレス工程よりも低い温度で行う平坦化プレス工程により、熱可塑性樹脂が大きく流動するのを抑制しながら凹凸が生じた実装面を平坦化することができる。
【０００８】
（２）本発明の製造方法では、平坦化プレス工程を、熱圧着プレス工程を行う範囲よりも狭い範囲で部分的に行う。
【０００９】
（３）本発明の製造方法では、実装面に金属パターンが形成されている。
この構成では、熱圧着プレス工程の際、実装面となる部分の付近において、金属パターンにより熱可塑性樹脂の流動が抑制される。この結果、熱圧着プレス工程において形成される実装面の凹凸を小さくすることができるので、より高い平坦性を確保することができる。
【００１０】
（４）本発明の製造方法では、多層基板は実装面が設けられた窪み部分を有し、窪み部分の実装面に対して平坦化プレス工程を部分的に行う。
【００１１】
（５）本発明の製造方法では、多層基板は層間接続導体を有する。層間接続導体は、積層方向から平面視した際に、実装面に対応する部分にはなく、実装面の近傍に形成されている。
ここで、層間接続導体部分は、熱可塑性樹脂部分に比べて熱圧着プレス時の流動性が低いため、流動に伴う厚さ変化が起こりにくい。そのため、層間接続導体部分が熱可塑性樹脂部分に対して盛り上がってしまう。実装部に層間接続導体が存在すると、上記のようなメカニズムで実装面の平坦性が損なわれやすいところ、この構成では、実装面およびその近傍に層間接続導体が形成されていないため、実装面の平坦性が損なわれることを抑制できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、実装面の平坦性が高い多層基板を得ることができる。これにより、多層基板と、多層基板に実装する電子部品との間で、接合不良が生じることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施形態に係る、多層基板およびそれを備えるコネクタ付きＩＣモジュールの製造方法を示す断面図である。
【図２】第１の実施形態に係る、多層基板およびそれを備えるコネクタ付きＩＣモジュールの製造方法を示す断面図である。
【図３】ＩＣチップ１７の端子面を示す平面図である。
【図４】熱可塑性樹脂のＤＭＡ曲線を示す図である。
【図５】第１の実施形態に係る多層基板の一部を示す平面図である。
【図６】第２の実施形態に係る、多層基板およびそれを備えるコネクタ付きＩＣモジュールの製造方法を示す断面図である。
【図７】第２の実施形態に係る、多層基板およびそれを備えるコネクタ付きＩＣモジュールの製造方法を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
《第１の実施形態》
本発明の第１の実施形態に係る、多層基板およびそれを備えるコネクタ付きＩＣモジュールの製造方法について説明する。図１、図２は、第１の実施形態に係る、多層基板およびそれを備えるコネクタ付きＩＣモジュールの製造方法を示す断面図である。
【００１５】
図１（Ａ）に示すように、複数枚のフレキシブルシート（熱可塑性樹脂基材）２５ａ〜２５ｆを用意する。フレキシブルシートの材料として、液晶ポリマ（ＬＣＰ）、ポリイミド（ＰＩ）等の熱可塑性樹脂が用いられる。
【００１６】
フレキシブルシート２５ａ〜２５ｆには、銅箔に代表される金属膜が形成されている。フォトリソグラフィおよびエッチング技術を利用して、フレキシブルシート２５ａ〜２５ｆに形成された金属膜にパターン処理を行う。これにより、フレキシブルシート２５ａ〜２５ｆの適切な位置に、導体パターン（金属パターン）１３、信号導体１４、コネクタ実装用ランド１５が形成される。
【００１７】
また、フレキシブルシート２５ａ〜２５ｆに、レーザ加工等により、ビア導体用の孔を形成し、このビア導体用の孔に導電性ペースト２６を充填する。導電性ペースト２６はスズや銀を主成分とした導電性材料からなる。さらに、型抜き切断等により、フレキシブルシート２５ａ〜２５ｆに開口部２７ｂ〜２７ｄ等を形成する。
【００１８】
次に、図１（Ｂ）に示すように、フレキシブルシート２５ａを最下層とし、フレキシブルシート２５ｆを最上層として、フレキシブルシート２５ａ〜２５ｆをこの順に積層する。積層されたフレキシブルシート２５ａ〜２５ｆを金型３１上に配置する。積層されたフレキシブルシート２５ａ〜２５ｆの上に、離型シート（図示せず）を介して、クッションシート３４を配置する。クッションシート３４は、図１（Ｃ）に示すように、金型３１，３２によるプレスにより、圧縮されて積層されたフレキシブルシート２５ａ〜２５ｆの形状に追従するように変形する。
【００１９】
次に、図１（Ｃ）に示すように、金型３１，３２およびクッションシート３４を介して、フレキシブルシート２５ａ〜２５ｆの全体（実装面に対応する部分およびそれ以外の部分の両方を含む領域）を熱圧着プレスする。この際、フレキシブルシート２５ａ〜２５ｆを構成する熱可塑性樹脂が十分に軟化する温度で加熱しながらプレスを行う。これにより、フレキシブルシート２５ａ〜２５ｆを構成する熱可塑性樹脂が軟化し、フレキシブルシート２５ａ〜２５ｆが接合し、一体化する。このようにして、熱可塑性樹脂層１２ａ〜１２ｆが形成される。また、開口部２７ｂ〜２７ｄが連接されることにより、キャビティ（窪み部分）２２が形成される。また、ビア導体用の孔に充填された導電性ペースト２６が金属化（焼結）して、ビア導体（層間接続用導体）１６が形成される。さらに、導体パターン１３等とビア導体１６とが、導体パターン１３等の金属材料および導電性ペースト２６の導電性材料から形成される金属間化合物を介して、結合する。このようにして、積層体１１が形成されるが、熱可塑性樹脂の流動や収縮により、積層体１１の表面には凹凸が生じる場合がある。特に、側面を有するキャビティ（窪み部分）２２には凹凸が生じやすい。以下、このような工程、すなわち、複数の熱可塑性樹脂基材の熱圧着およびビア導体の形成のために、全体に対して行うプレス工程を熱圧着プレス工程と称する。なお、熱圧着プレス工程の詳細な条件については後述する。
【００２０】
次に、図１（Ｄ）に示すように、キャビティ２２に合った形状を有する金型３３をキャビティ２２に挿入して、キャビティ２２の底面に形成された導体パターン１３の表面を部分的にプレスする。この導体パターン１３の表面は、部品が実装される実装面となる。この際、熱圧着プレス時よりも低い温度環境でプレスを行う。これにより、実装面となる導体パターン１３の表面を平坦化する。以下、このような工程、すなわち、対象となる実装面を平坦化するために、その実装面に対して部分的に行うプレス工程を平坦化プレス工程と称する。平坦化プレス工程の詳細な条件については後述する。なお、図１（Ｃ）では、積層体１１の表面に生じた凹凸を強調して図示している。
【００２１】
以上の工程により、図２（Ａ）に示すように、第１の実施形態に係る多層基板が完成する。多層基板は、熱可塑性樹脂層１２ａ〜１２ｆ、導体パターン１３、信号導体１４、コネクタ実装用ランド１５およびビア導体１６を備える。多層基板は、ＩＣチップを収納するためのキャビティ２２を備える。キャビティ２２の底面に形成された導体パターン１３の表面は、部品を実装するための実装面Ｓ１である。
【００２２】
このように、多層基板は、実装面Ｓ１が設けられたキャビティ（窪み部分）２２を有する。上述のように、実装面Ｓ１に対して、平坦化プレス工程が部分的に行われる。また、ビア導体（層間接続導体）１６は、積層方向から平面視した際に、実装面Ｓ１に対応する部分にはなく、実装面Ｓ１の近傍に形成されている。
【００２３】
次に、図２（Ｂ）に示すように、ＲＦＩＣ（RadioFrequency Integrated Circuit）等のＩＣチップ１７をキャビティ２２内に実装する。この際、ＩＣチップ１７の端子電極１８を、キャビティ２２の底面に形成された導体パターン１３に接続する。また、コネクタ素子２１とコネクタ実装用ランド１５とが接続されるように、コネクタ素子２１を実装する。
【００２４】
図３はＩＣチップ１７の端子面を示す図である。ＩＣチップ１７の端子面の縁に沿って、多数の端子電極１８が配置されている。実装面Ｓ１が平坦化されているため、端子電極１８の数が多くても、すべての端子電極１８を導体パターン１３に確実に接合させることができる。
【００２５】
なお、多層基板に実装する実装部品は、多数の端子を有するＩＣチップでなく、２つの端子を有する部品でもよい。例えば、両端部に外部電極が形成された積層セラミックコンデンサでもよい。
【００２６】
以上の工程より、第１の実施形態に係るコネクタ付きＩＣモジュールが完成する。なお、第１の実施形態に係る各工程は、同一構造が複数個配列されるマルチシート状態で行われてもよい。この場合、コネクタ付きＩＣモジュールの構造が複数形成されたマルチシートを切断することにより、コネクタ付きＩＣモジュールが完成する。
【００２７】
ここで、プレス工程における温度条件について説明する。図４は、熱可塑性樹脂のＤＭＡ（Dynamic Mechanical Analysis）曲線を示す図である。ここで、縦軸は貯蔵弾性率であり、横軸は温度である。また、ＤＭＡ曲線は、縦軸が対数目盛になっている片対数グラフ上に描かれている。
【００２８】
対数グラフに描かれたＤＭＡ曲線の２階微分が最小値（絶対値が最大である負の値）となる温度をＴ０とする。言い換えると、温度をＴとし、貯蔵弾性率をＥ（Ｔ）として、ｌоｇ［Ｅ（Ｔ）］の２階微分が最小値となる温度ＴをＴ０とする。貯蔵弾性率は温度Ｔ０未満でほぼ一定であり、温度Ｔ０以上で急速に小さくなっている。
【００２９】
そこで、熱圧着プレス工程については、温度Ｔ０より高温領域で行う。熱可塑性樹脂として液晶ポリマを用いた場合、熱圧着プレス工程を、例えば２５０℃以上３００℃以下で行う。これにより、フレキシブルシート２５ａ〜２５ｆを構成する熱可塑性樹脂が十分に軟化するため、フレキシブルシート２５ａ〜２５ｆを一体化させることができる。また、平坦化プレス工程については、温度Ｔ０より低温領域で行う。熱可塑性樹脂として液晶ポリマを用いた場合、平坦化プレス工程を、例えば１００℃以上２００℃以下で行う。これにより、実装面Ｓ１付近の熱可塑性樹脂が大きく流動しない温度環境下でプレスを行うことができる。このため、実装面Ｓ１の凹凸を精度良く平坦化することができる。
なお、熱圧着プレス工程または平坦化プレス工程の温度条件は、各工程における時間、圧力等に依存する。例えば、所定条件のもと、平坦化プレス工程を、加熱することなく室温で行ってもよい。
【００３０】
上述のように、端子数が多いＩＣチップを多層基板に実装する場合には、特に、多層基板の実装面に高い平坦性が要求される。
第１の実施形態では、熱圧着プレス工程の後に平坦化プレス工程を行う。熱圧着プレス工程では、熱可塑性樹脂の流動や収縮が生じるため、表面に凹凸がある積層体１１が形成される。熱圧着プレス工程の際、積層されたフレキシブルシート２５ａ〜２５ｆの表面にクッションシート３４が追従するが、キャビティ２２となる部分の隅部の内面とクッションシート３４との間には多少隙間が生じる。このため、キャビティ２２となる部分の内面付近では、熱可塑性樹脂の表面に凹凸が形成されやすい。なお、クッションシートを用いずに凹凸金型などを用いて熱圧着プレスを行うと、導体パターンが樹脂部分にめり込んでメッキがしにくくなる場合があり、その点でクッションシートを用いることは有効である。
【００３１】
平坦化プレス工程では、温度Ｔ０より低い温度で、実装面Ｓ１に対して部分的（局所的）にプレスする。このため、実装面Ｓ１付近では、熱可塑性樹脂が大きく流動しないので、実装面Ｓ１付近の熱可塑性樹脂の変形を精度良く制御することができる。従って、実装面Ｓ１の凹凸を精度良く平坦化することができる。また、平坦化プレスを全体ではなく部分的に行うことによって、プレスする領域（面積）を小さくすることができるので、その分、より大きいプレス力（圧力）で実装面Ｓ１を押圧することができる。これにより、実装面Ｓ１を容易に平坦化することができる。
【００３２】
また、ビア導体１６が形成される部分の近傍では、熱可塑性樹脂のみが占める部分に比べて、熱圧着プレス工程時の流動性が低いため、流動に伴う厚さ変化が起こりにくい。このため、積層方向から見て、ビア導体１６が形成される部分では、熱可塑性樹脂のみが占める部分に対して、多層基板の表面が盛り上がってしまう。この結果、積層方向から見て、実装面Ｓ１に対応する部分にビア導体１６が存在すると、実装面Ｓ１の平坦性が損なわれやすい。第１の実施形態では、積層方向から見て、実装面Ｓ１およびその近傍にビア導体１６が形成されていないため、実装面Ｓ１の平坦性が損なわれることを抑制できる。
【００３３】
図５は、多層基板の一部を示す平面図である。キャビティ２２の底面に導体パターン１３が多数形成されている。導体パターン１３は、平面視で、キャビティ２２の内側と外側との境界部分を跨ぐように設けられている。また、複数の導体パターン１３は、平面視で矩形形状を有するキャビティ２２の４つの辺に対応するように設けられている。このように、キャビティ２２の底面に導体パターン１３を形成することによって、熱圧着プレス工程の際、実装面Ｓ１となる部分の付近で、熱可塑性樹脂が流動しにくくなる。この結果、熱圧着プレス工程において形成される実装面Ｓ１の凹凸を小さくすることができるので、より高い平坦性を確保することができる。
【００３４】
なお、本発明の製造方法で製造される多層基板が、キャビティを有さず、単なるプレート状であってもよい。そして、この多層基板に対して、実装面に部分的に平坦化プレスを行ってもよい。
【００３５】
《第２の実施形態》
本発明の第２の実施形態に係る、多層基板およびそれを備えるコネクタ付きＩＣモジュールの製造方法について説明する。図６、図７は、多層基板およびそれを備えるコネクタ付きＩＣモジュールの製造方法を示す断面図である。
【００３６】
図６（Ａ）に示すように、複数枚のフレキシブルシート２５ａ〜２５ｄを用意する。フォトリソグラフィおよびエッチング技術を利用して、フレキシブルシート２５ａ〜２５ｄの適切な位置に、導体パターン１３、信号導体１４、コネクタ実装用ランド１５を形成する。フレキシブルシート２５ａ〜２５ｄに、レーザ加工等により、ビア導体用の孔を形成し、このビア導体用の孔に導電性ペースト２６を充填する。型抜き切断等により、フレキシブルシート２５ａ〜２５ｆを所定の形状に形成する。
【００３７】
次に、図６（Ｂ）に示すように、積層されたフレキシブルシート２５ａ〜２５ｄを金型３１上に配置する。積層されたフレキシブルシート２５ａ〜２５ｄの上に、離型シート（図示せず）を介して、クッションシート３４を配置する。クッションシート３４は、図６（Ｃ）に示すように、金型３１，３２によるプレスにより、圧縮されて積層されたフレキシブルシート２５ａ〜２５ｄの形状に追従するように変形する。
【００３８】
次に、図６（Ｃ）に示すように、金型３１，３２およびクッションシート３４を介して、フレキシブルシート２５ａ〜２５ｄの全体（実装面に対応する部分およびそれ以外の部分の両方を含む領域）を熱圧着プレスする。この際、フレキシブルシート２５ａ〜２５ｄを構成する熱可塑性樹脂が十分に軟化する温度で加熱しながらプレスを行う。これにより、フレキシブルシート２５ａ〜２５ｄが一体化して、熱可塑性樹脂層１２ａ〜１２ｄが形成される。また、ビア導体用の孔に充填された導電性ペースト２６が金属化（焼結）して、ビア導体１６が形成される。このようにして、積層体４１が形成されるが、熱可塑性樹脂の流動や収縮により、積層体４１の表面には凹凸が生じる場合がある。このような工程が、熱圧着プレス工程に相当し、複数のフレキシブルシート（熱可塑性樹脂基材）２５ａ〜２５ｄを熱圧着するために行われる。
【００３９】
次に、図６（Ｄ）に示すように、金型３１，３３を介して、積層体４１の表面に形成された導体パターン１３の表面を部分的にプレスする。この導体パターン１３の表面は、部品が実装される実装面となる。この際、熱圧着プレス時よりも低い温度環境でプレスを行う。これにより、実装面となる導体パターン１３の表面を平坦化する。このような工程が、平坦化プレス工程に相当し、部品が実装される実装面を平坦化するために熱圧着プレス工程よりも低い温度で行われる。なお、図６（Ｄ）では、積層体４１の表面に生じた凹凸を強調して図示している。
【００４０】
このようにして、第２の実施形態に係る多層基板が完成する。第２の実施形態に係る多層基板では、図７に示すように、キャビティではなく、積層体４１の表面（上面）に形成された導体パターン１３の表面が、実装面Ｓ２となる。
【００４１】
次に、図７に示すように、ＩＣチップ１７を積層体４１の実装面Ｓ２に実装する。また、コネクタ素子２１とコネクタ実装用ランドとが接続されるように、コネクタ素子２１を実装する。これにより、第２の実施形態に係るコネクタ付きＩＣモジュールが完成する。
第２の実施形態に係る製造方法のその他の点は、第１の実施形態と同様である。
【００４２】
第２の実施形態では、第１の実施形態と同様に、実装面の平坦性を高めることができる。また、第２の実施形態に係る多層基板は略平板状であるため、熱圧着プレス工程の際、実装面Ｓ２になる部分にクッションシート３４を確実に追従させることができる。このため、実装面Ｓ２の平坦性が損なわれることを抑制できる。
【符号の説明】
【００４３】
Ｓ１，Ｓ２…実装面
１１，４１…積層体
１２ａ〜１２ｆ…熱可塑性樹脂層
１３…導体パターン（金属パターン）
１４…信号導体
１５…コネクタ実装用ランド
１６…ビア導体（層間接続導体）
１７…ＩＣチップ
１８…端子電極
２１…コネクタ素子
２２…キャビティ（窪み部分）
２５ａ〜２５ｆ…フレキシブルシート（熱可塑性樹脂基材）
２６…導電性ペースト
２７ｂ〜２７ｄ…開口部
３１〜３３…金型
３４…クッションシート
【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】
2015018933.tif 000008
【図７】
2015018933.tif 000009