(57)【要約】【課題】小型化しつつ、さらに、接続抵抗を小さくし、製造工程を少なくしたことで歩留まり向上及びコストの低減及び製造時間の短縮を実現した積層実装構造体を提供すること。【解決手段】少なくとも一対の第１の接続端子１０４ａと第２の接続端子１０４ｂとが形成され、さらに第１の接続端子１０４ａと第２の接続端子１０４ｂとの少なくともいずれか一方に設けられている突起電極２０１と、中間基板１０３の側面に形成され、第１の接続端子１０４ａと第２の接続端子１０４ｂとを電気的に接続するための導電ペースト１０５を有し、中間基板１０３の面に凹部１０６により、第１の接続端子１０４ａ及び第２の接続端子１０４ｂがそれぞれ露出され、突起電極と中間基板１０３に設けられている凹部１０６内の導電ペースト１０６とを介して、第１の接続端子１０４ａと第２の接続端子１０４ｂは電気的に接続されている。【選択図】図４
2008177295.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被実装部品が実装された第１の部材と、
前記第１の部材に対向して配置され、他の被実装部品が実装された第２の部材との少なくとも２つの部材と、
前記第１の部材と前記第２の部材との間に設置され、前記第１の部材と前記第２の部材とを所定の間隙をもって接続し、内側に前記被実装部品を収納する空間を有する中間部材と、を有する積層実装構造体であって、
前記第１の部材と前記第２の部材とには、少なくとも一対の第１の電極と第２の電極とが形成され、
さらに前記第１の電極と前記第２の電極との少なくともいずれか一方に設けられている突起電極と、
前記第１の電極または前記第２の電極が形成されている面に対して直交する前記中間部材の面に形成され、前記第１の電極と前記第２の電極とを電気的に接続するための導電部を有し、
前記第１の電極または前記第２の電極が形成されている面に対して直交する前記中間部材の面に凹部が形成されることにより、前記第１の部材の前記第１の電極及び前記第２の部材の前記第２の電極がそれぞれ露出され、
前記突起電極と前記中間部材に設けられている前記凹部内の前記導電部とを介して、前記第１の電極と前記第２の電極は電気的に接続されていることを特徴とする積層実装構造体。
【請求項２】
前記第１の電極には第１の突起電極が形成され、
前記第２の電極には第２の突起電極が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の積層実装構造体。
【請求項３】
前記突起電極は、積み重ねて形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の積層実装構造体。
【請求項４】
前記突起電極の形状は、先端部が最も細くなっている形状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の積層実装構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層実装構造体、特に複数の部材を部材の厚さ方向に積層してできる３次元
的な積層実装構造体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子部品が実装されている基板を備える構造体に関しては、種々の構成が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。特許文献１には、例えば、図８に示すような、内視鏡１０の先端部に設けられている撮像ユニットに関する実装構造体が開示されている。ここでは、撮像素子１１と平行に実装基板を積層する技術が述べられている。この技術では、まず、撮像素子１１と平行に実装基板１２を配置する。そして、撮像素子１１が実装された実装基板１２と、その他の部品が実装されている実装基板１３とを、スペーサを介して実装する。これにより、スペーサの高さ分で得られた空間に実装基板上の実装部品を配置できる。従って、実装構造体の実装密度を向上できる。この結果、内視鏡の先端部に設けられている撮像ユニットの小型化を図ることができる。
【０００３】
また、特許文献２には、図９に示すような、メモリモジュール基板２４を備える実装構造体２０の構成が開示されている。対向する基板２１の内側は中空である。基板２１の両面に複数の電極が設けられている。そして、基板２１の表面の電極と、対向する基板２１の裏面の電極とが互いに電気的に接続されている。電極どうしの接続部分では、導電性スペーサ２５の両面に異方性導電フィルム２２が貼り付けられている。このように、特許文献２には、電子部品２３が実装されている基板２１の実装構造体が開示されている。この構成では、導電性スペーサ２５と異方性導電フィルム２２との接合のために、導電性スペーサ２５上に設けたスルーホール上に電極を設けている。
【０００４】
【特許文献１】特公平４-３８４１７号公報
【特許文献２】特開平１１-１１１９１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された構成では、積層して配置した基板間の電気的導通はリード線１４により確保されている。リード線１４による基板間接合は、作業の自動化が困難である。例えば、立体的に配置された微小な構造体に、短いリード線を配置し、はんだ付けする作業は、一般的な自動実装機では対応が不可能である。
【０００６】
そのため、リード線１４の取付け作業は、自ずと手作業になってくる。また、たとえ手作業によっても、このような実装内容は難度が高い部類に入る。自動化が難しく、作業難度が高い技術では、実装コストの増加や生産能力の低下を招いてしまうという問題がある。また、手作業にてハンドリング可能なリード線の大きさ、及びハンドリング時に制御可能なリード線間の間隙を考慮すると、従来技術の構成では、実装構造体の小型化に対しても不利である。
【０００７】
また、特許文献２に開示された構成では、図９から明らかなように、導電性スペーサ２５上に、スルーホール外形よりも大きな面積の電極を設ける必要がある。このため、接合部の狭ピッチ化が困難となる。換言すると、実装構造体を上部から見たときの投影面積を小さくすることが困難である。また、この構成では、導電性スペーサ２５と基板２１との接合材料として、異方性導電フィルム２２を用いている。このため、導電性スペーサ２５と基板２１との間の接続抵抗値が高くなってしまう欠点がある。
【０００８】
このように、従来技術の実装構造体は、電子部品の実装スペースを確保するためのスペーサを介した基板積層実装を行う上で、良好な生産性を確保することが困難である。また、基板の平面方向の投影面積を減少させるように小型化することも困難である。
【０００９】
本発明は、上述のような問題点を考慮してなされたものであり、複数の基板をスペーサを介して接続し、基板間の空間に実装部品を実装する積層実装構造体において、基板の平面方向の投影面積を減少させるように小型化しつつ、さらに、接続抵抗を小さくし、製造工程を少なくしたことで歩留まり向上及びコストの低減及び製造時間の短縮を実現した積層実装構造体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】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明によれば、被実装部品が実装された第１の部材と、第１の部材に対向して配置され、他の被実装部品が実装された第２の部材との少なくとも２つの部材と、第１の部材と第２の部材との間に設置され、第１の部材と第２の部材とを所定の間隙をもって接続し、内側に被実装部品を収納する空間を有する中間部材と、を有する積層実装構造体であって、第１の部材と第２の部材とには、少なくとも一対の第１の電極と第２の電極とが形成され、さらに第１の電極と第２の電極との少なくともいずれか一方に設けられている突起電極と、第１の電極または第２の電極が形成されている面に対して直交する中間部材の面に形成され、第１の電極と第２の電極とを電気的に接続するための導電部を有し、第１の電極または第２の電極が形成されている面に対して直交する中間部材の面に凹部が形成されることにより、第１の部材の第１の電極及び第２の部材の第２の電極がそれぞれ露出され、突起電極と中間部材に設けられている凹部内の導電部とを介して、第１の電極と第２の電極は電気的に接続されていることを特徴とする積層実装構造体を提供できる。
【００１１】
また、本発明の好ましい態様によれば、第１の電極には第１の突起電極が形成され、第２の電極には第２の突起電極が形成されていることが望ましい。
【００１２】
また、本発明の好ましい態様によれば、突起電極は、積み重ねて形成されていることが望ましい。
【００１３】
また、本発明の好ましい態様によれば、突起電極の形状は、先端部が最も細くなっている形状であることが望ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、複数の基板をスペーサを介して接続し、基板間の空間に実装部品を実装する積層実装構造体において、基板の平面方向の投影面積を減少させるように小型化しつつ、さらに、接続抵抗を小さくし、製造工程を少なくしたことで歩留まり向上及びコストの低減及び製造時間の短縮を実現した積層実装構造体を提供できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明に係る積層実装構造体の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００１６】
図１は、本発明の実施例１に係る積層実装構造体１００を分解した状態の斜視構成を示している。第１の基板１０１ａには、受動部品、能動部品をはじめ、電子部品である各種のデバイス１０２ａ１、１０２ａ２、１０２ａ３（以下、適宜「デバイス１０２ａ１等」という。）が実装されている。また、第２の基板１０１ｂには、受動部品、能動部品をはじめ、電子部品である他の各種のデバイス１０２ｂ１、１０２ｂ２、１０２ｂ３（以下、適宜「デバイス１０２ｂ１等」という。）が実装されている。第１の基板１０１ａと第２の基板１０１ｂとは、対向して配置されている。なお、第１の基板１０１ａは、第１の部材に対応する。第２の基板１０１ｂは、第２の部材に対応する。デバイス１０２ａ１、１０２ｂ１等は、被実装部品に対応する。
【００１７】
第１の基板１０１ａ、第２の基板１０１ｂ、及び後述する中間基板１０３は、それぞれ有機基板、セラミック基板、ガラス基板などで構成されている。また、第１の基板１０１ａ、第２の基板１０１ｂ、及び中間基板１０３は、基板を複合した複合基板でも良い。
【００１８】
また、第１の基板１０１ａと第２の基板１０１ｂとには、少なくとも一対の第１の接続端子１０４ａと第２の接続端子１０４ｂとが形成されている。第１の接続端子１０４ａは、第１の電極に対応する。第２の接続端子１０４ｂは、第２の電極に対応する。
【００１９】
第１の基板１０１ａに設けられた接続端子１０４ａ（図１では不図示）は、第１の基板１０１ａに実装された各種のデバイス１０２ａ１等と電気的に接続されている。また、接続端子１０４ａは、デバイス１０２ａ１等と第２の基板１０１ｂとを電気的に接続する機能も有している。
【００２０】
同様に、第２の基板１０１ｂに設けられた接続端子１０４ｂは、第２の基板１０１ｂに実装された電子部品である各種のデバイス１０２ｂ１等と電気的に接続されている。また、接続端子１０４ｂは、デバイス１０２ｂ１等と第１の基板１０１ａとを電気的に接続する機能も有している。
【００２１】
また、中間基板１０３は、第１の基板１０１ａと第２の基板１０１ｂとの間に設置されている。中間基板１０３は、第１の基板１０１と第２の基板１０１ｂとを所定の間隙をもって接続し、内側に被実装部品であるデバイス１０２ｂ１等を収納する空間である開口収納部１０３ａを有する。
【００２２】
以下、説明の便宜上、第１の接続端子１０４ａまたは第２の接続端子１０４ｂが形成されている面に対して直交する中間基板１０３の面を、以下、適宜「中間基板１０３の側面」という。
【００２３】
中間基板１０３の側面方向と垂直な方向に開口収納部１０３ａが、ドリリング、パンチング、レーザー加工、エッチング、型成型などによって形成されている。そして、中間基板１０３の高さは、第２の基板１０１ｂに実装された各種のデバイス１０２ｂ１等の高さと同等か、もしくは大きいように構成されている。
【００２４】
図２に示すように、本実施例では、中間基板１０３の側面に凹部１０６（溝）が形成されている。これにより、第１の基板１０１ａの第１の接続端子１０４ａ及び第２の基板１０１ｂの第２の接続端子１０４ｂが露出される構成となっている。凹部１０６は、図１に示すように、中間基板１０３の周囲にわたって形成されている。また、凹部１０６は、一定の深さで連続して形成されている。
【００２５】
本実施例によれば、中間基板１０３の側面の少なくとも一部に凹部１０６が形成されている。このため、第１の接続端子１０４ａ及び第２の接続端子１０４ｂの一部がそれぞれ基板の主面方向に露出される。これにより、第１の基板１０１ａと中間基板１０３、及び第２の基板１０１ｂと中間基板１０３の接続端子の接合面積を大きくすることができる。
【００２６】
図２におけるＡ−Ａ’面の断面構成を用いて、さらに説明を続ける。図３、図４は、図２におけるＡ−Ａ’断面の構成を示している。図３の（ａ）に示すように、第１の接続端子１０４ａ及び第２の接続端子１０４ｂには、それぞれ突起電極２０１が対向するように形成されている。
【００２７】
また、第１の接続端子１０４ａと第２の接続端子１０４ｂとが対向する位置に凹部１０６が形成されている。このように、積層方向から見たとき、第１の接続端子１０４ａと第２の接続端子１０４ｂと凹部１０６とが同一投影面となるように配置されている。
【００２８】
次に、図３の（ｂ）に示すように、中間基板１０３の側面に形成されている凹部１０６に導電ペースト供給部２０２より導電ペースト１０５を供給する。これにより、第１の接続端子１０４ａと第２の接続端子１０４ｂとの間に配線を形成できる。
【００２９】
この結果、図４に示すように、第１の基板１０１ａと第２の基板１０１ｂとを電気的に接続できる。突起電極２０１同士は、導電ペースト１０５で接続されている。導電ペースト１０５は、導電部に対応する。また、図５は、ｙ方向から見た中間基板１０３の側面の構成を示している。
【００３０】
ここで、第１の接続端子１０４ａ、第２の接続端子１０４ｂは、めっきで形成されている。その材質は、例えば、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇなど、導電性を有する材料であれば良い。
【００３１】
また、突起電極２０１は、Ａｕからなるスタッドバンプである。突起電極２０１は、他にも導電材料による印刷バンプやめっきバンプで形成することもできる。突起電極２０１の形状は、先端部２０１ａが最も細くなっている形状である。
【００３２】
上述したように、第１の基板１０１ａと第２の基板１０１ｂは対向して配置されている。第１の接続端子１０４ａ、第２の接続端子１０４ｂは、中間基板１０３に設けられた凹部１０６（溝）に関して、積層方向から見た投影面において完全に重複する位置に配置されている。
【００３３】
しかしながら、これに限られず、第１の接続端子１０４ａ、第２の接続端子１０４ｂは、中間基板１０３に設けられた凹部１０６（溝）に関して、積層方向から見た投影面において一部が重複する位置に配置しても良い。
【００３４】
第１の接続端子１０４ａ、第２の接続端子１０４ｂの電極の形状は、例えば、一辺１４０μｍの矩形状である。なお、これに限られず、電極の形状は任意の形状でも良い。また、第１の接続端子１０４ａ、第２の接続端子１０４ｂ上にそれぞれ設けられる突起電極２０１は、中間基板１０３に設けられた凹部１０６（溝）に関して、積層方向から見た投影面において完全に重複する位置に配置されている。さらに、突起電極２０１の径は、例えば、φ８０μｍである。突起電極２０１の直径は、凹部１０６の寸法（深さ）以下であれば良い。
【００３５】
そして、第１の基板１０１ａ及び第２の基板１０１ｂ及び第１、第２の接続端子１０４ａ、１０４ｂ及び突起電極２０１及び中間基板１０３に囲まれた空間に、導電ペースト１０５が配置されている。
【００３６】
導電ペースト１０５は、例えば、Ａｇ粒子（粒径５０〜５０００ｎｍ）及びＡｇナノ粒子（粒径５〜２０ｎｍ）を含有するペーストである。なお、第１の基板１０１ａ、中間基板１０３及び第２の基板１０１ｂは、それぞれ接着剤などにより固定されている。
【００３７】
これにより、突起電極２０１と中間基板１０３に設けられている凹部１０６内の導電ペースト１０５とを介して、第１の接続端子１０４ａと第２の接続端子１０４ｂは電気的に接続されている。
【００３８】
本実施例では、導電ペースト１０５が、第１、第２の接続端子１０４ａ、１０４ｂに接触しない状態であっても、突起電極２０１を介して、より大きな範囲で導電ペースト１０５と第１、第２の接続端子１０４ａ、１０４ｂとの電気的な接続を確保できる。このことから、供給する導電ペースト１０５の分量の制御が容易になる。このため、設計範囲をより広くすることができ、製造が容易となる。
【００３９】
また、導電ペースト１０５を加熱硬化させる際に生じる寸法変化が生じた場合でも、より大きな範囲で電気的な接続不良の発生を防ぐことができる。このように、本実施例によれば、凹部１０６に形成される導電ペースト１０５が小さくなる方向に誤差を生じた場合でも、突起電極２０１の高さ分の範囲で、その誤差を相殺できる。このため、電気的な接続を確実に行うことができる。この結果、凹部１０６内の導電ペースト１０５の形状誤差の影響を受けにくい積層実装構造体を得ることができる。
【００４０】
また、本実施例によれば、第１の基板１０１ａと中間基板１０３、及び第２の基板１０１ｂと中間基板１０３の接続端子の接合面積を大きくすることができる。このため、接合抵抗を小さくすることが可能となる。従って、電気的な接続品質が向上した積層実装構造体を提供することが可能となる。
【００４１】
さらに、電気的なショートに対して安全な積層実装構造体を提供することが可能となる。特に、積層実装構造体が小型化し、中間基板１０３の導電ペースト１０５を狭ピッチ化した場合に有効となる。
【００４２】
また、中間基板１０３の側面に形成された導電ペースト１０５を、第１の基板１０１ａ及び第２の基板１０１ｂを上部から見たときの投影像（投影面積）内に収めることができる。
【実施例２】
【００４３】
次に、本発明の実施例２に係る積層実装構造体について説明する。実施例１と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。図６は、本実施例の積層実装構造体をｙ方向から見た中間基板１０３の側面の構成を示している。図７は、図２に示すのと同様にＡ−Ａ’断面の構成を示している。
【００４４】
本実施例では、突起電極２０１は、それぞれさらに突起電極３０１が積み重ねて形成されている。また、突起電極３０１の形状は、先端部が最も細くなっている形状である。
【００４５】
本実施例では、供給する導電ペースト１０５の分量にばらつきが生じて導電ペースト供給量が少ない場合であっても、突起電極２０１が一段の場合に比較して、より大きな範囲で電気的な接続不良の発生を防ぐことができる。
【００４６】
また、導電ペースト１０５を加熱硬化させる際に生じる寸法変化が生じた場合でも、より大きな範囲で電気的な接続不良の発生を防ぐことができる。さらに、突起電極２０１を積み重ねて、多段化することで、より大きな突起電極表面積において導電ペースト１０５と接触する。このため、電気的な接続品質がより向上及び安定する。
【００４７】
上記各実施例では、２つの対向する突起電極２０１を用いている。しかしながら、これに限られず、接続端子１０４ａ、１０４ｂのうちの少なくとも一方の接続端子に突起電極を形成する構成でも良い。また、突起電極２０１を積み重ねる場合は、２段に限られない。３段以上に突起電極２０１を積み重ねることで、さらに上述の効果を奏することができる。
【００４８】
このように、本発明によれば、製造が容易で、小型かつ、電気的接続が確実で、品質が向上及び安定した積層実装構造体を得ることができる。本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で、様々な変形例をとることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
以上のように、本発明にかかる積層実装構造体は、端子同士の接合を確実に行うことができ、小型な構造体に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施例１に係る積層実装構造体を分解した状態の斜視構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例１に係る積層実装構造体の斜視構成を示す図である。
【図３】本発明の実施例１に係る積層実装構造体の断面構成を示す図である。
【図４】本発明の実施例１に係る積層実装構造体の断面構成を示す他の図である。
【図５】本発明の実施例１に係る積層実装構造体の側面構成を示す図である。
【図６】本発明の実施例２に係る積層実装構造体の側面構成を示す図である。
【図７】本発明の実施例２に係る積層実装構造体の断面構成を示す図である。
【図８】従来技術の積層実装構造体の断面構成を示す図である。
【図９】従来技術の他の積層実装構造体の断面構成を示す図である。例を示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１００    積層実装構造体
１０１ａ  第１の基板
１０１ｂ  第２の基板
１０２ａ１、１０２ａ２、１０２ａ３  デバイス
１０２ｂ１、１０２ｂ２、１０２ｂ３  デバイス
１０３  中間基板
１０３ａ  開口収納部
１０４ａ、１０４ｂ  接続端子
１０５  導電ペースト
１０６  凹部
２０１、３０１  突起電極
２０１ａ  先端部
【図１】
2008177295.tif 000003
【図２】
2008177295.tif 000004
【図３】
2008177295.tif 000005
【図４】
2008177295.tif 000006
【図５】
2008177295.tif 000007
【図６】
2008177295.tif 000008
【図７】
2008177295.tif 000009
【図８】
2008177295.tif 000010
【図９】
2008177295.tif 000011