(57)【要約】【課題】モジュール配線板間または外部との入出力端子数の増加に対応することが可能な３次元モジュールおよびその製造方法を提供すること。【解決手段】縁部から外方向に入出力リードをそれぞれ備え、互いにほぼ平行に配置された第１および第２のモジュール配線板と、第１および第２のモジュール配線板の入出力リードの方向とほぼ垂直方向に配置され、入出力リードが接触することにより第１および第２のモジュール配線板に電気的に接続された中継配線板と、第１および第２のモジュール配線板の対向する面の間に設けられ、第１および第２のモジュール配線板に電気的接触を有する導電性部材とを具備する。中継配線板と入出力リードとにより各モジュール配線板同士または外部との電気的入出力を行なう以外に、両モジュール配線板の対向する面の間に両モジュール配線板に電気的接触を有する導電性部材が設けられる。【選択図】　　　図３
2004023084.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
縁部から外方向に入出力リードをそれぞれ備え、互いにほぼ平行に配置された第１および第２のモジュール配線板と、
前記第１および第２のモジュール配線板の前記入出力リードの方向とほぼ垂直方向に配置され、前記入出力リードが接触することにより前記第１および第２のモジュール配線板に電気的に接続された中継配線板と、
前記第１および第２のモジュール配線板の対向する面の間に設けられ、前記第１および第２のモジュール配線板に電気的接触を有する導電性部材と
を具備することを特徴とする３次元モジュール。
【請求項２】
前記導電性部材は、半田であることを特徴とする請求項１記載の３次元モジュール。
【請求項３】
前記導電性部材は、導電性樹脂であることを特徴とする請求項１記載の３次元モジュール。
【請求項４】
前記導電性部材は、金属ピンであることを特徴とする請求項１記載の３次元モジュール。
【請求項５】
前記第１および第２のモジュール配線板の対向する面の間に設けられ、前記第１のモジュール配線板と前記第２のモジュール配線板との間の距離を一定に保つスペーサをさらに具備することを特徴とする請求項１記載の３次元モジュール。
【請求項６】
前記中継配線板は、フレキシブル配線板であることを特徴とする請求項１記載の３次元モジュール。
【請求項７】
前記導電性部材は、前記第１および第２のモジュール配線板の前記縁部付近には位置していないことを特徴とする請求項１記載の３次元モジュール。
【請求項８】
縁部から外方向に入出力リードをそれぞれ備え、ほぼ平行に積層的に配置された第１ないし第ｎ（ｎは３以上の整数）のモジュール配線板と、
前記第１ないし第ｎのモジュール配線板の前記入出力リードの方向とほぼ垂直方向に配置され、前記入出力リードが接触することにより前記第１ないし第ｎのモジュール配線板に電気的に接続された中継配線板と、
前記第１ないし第ｎのモジュール配線板のうちの隣り合うモジュール配線板の対向する面の間それぞれに設けられ、前記隣り合うモジュール配線板に電気的接触を有する導電性部材と
を具備することを特徴とする３次元モジュール。
【請求項９】
縁部から外方向に入出力リードをそれぞれ備え、面上に電気的接続用ランドパターンをそれぞれ有する第１および第２のモジュール配線板を形成する工程と、
前記第１および第２のモジュール配線板の前記電気的接続用ランドパターンのいずれかまたは両方の上に導電性部材を配置する工程と、
前記配置された導電性部材を介して前記第１および第２のモジュール配線板が電気的接続されるように、前記第１および第２のモジュール配線板を互いにほぼ平行に配置する工程と、
前記第１および第２のモジュール配線板の前記入出力リードの方向とほぼ垂直の方向に中継配線板を配置して前記入出力リードと前記中継配線板とを電気的に接続する工程と
を具備することを特徴とする、３次元モジュールの製造方法。
【請求項１０】
導電性部材を配置する前記工程は、前記第１および第２のモジュール配線板の前記電気的接続用ランドパターンのいずれかまたは両方の上にあらかじめフラックスを塗布し、前記塗布されたフラックスを介して前記導電性部材としての半田ボールを配置するものであり、
前記第１および第２のモジュール配線板を互いにほぼ平行に配置する前記工程は、前記配置された半田ボールをリフローさせることにより前記第１および第２のモジュール配線板が電気的接続されるようになされることを特徴とする請求項９記載の、３次元モジュールの製造方法。
【請求項１１】
縁部から外方向に入出力リードをそれぞれ備え、面上に電気的接続用ランドパターンをそれぞれ有する第１ないし第ｎ（ｎは３以上の整数）のモジュール配線板を形成する工程と、
前記第１ないし第ｎのモジュール配線板のうちの隣り合う序数に係るモジュール配線板の前記電気的接続用ランドパターンのいずれかまたは両方の上に導電性部材を配置し、これを各序数について行なう工程と、
前記配置された導電性部材を介して前記第１ないし第ｎのモジュール配線板が積層的に対向して電気的接続されるように、前記第１ないし第ｎのモジュール配線板を前記序数に従い積層的に配置する工程と、
前記積層的に配置された第１ないし第ｎのモジュール配線板の前記入出力リードの方向とほぼ垂直の方向に中継配線板を配置して前記入出力リードと前記中継配線板とを電気的に接続する工程と
を具備することを特徴とする、３次元モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モジュール配線板を積層した構造の３次元モジュールおよびその製造方法に係り、特に、モジュール配線板間または外部との入出力端子数が比較的多い場合に好適な３次元モジュールおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品の高密度実装のため、種々の２次元的高密度化技術が進展してきた。例えば、半導体パッケージの小型化、フリップチップ実装等のベアチップ実装などである。しかしながら２次元的な高密度化は限界に近づき、３次元的な実装密度の向上が必要になってきている。
【０００３】
図８は、従来の３次元モジュールの構造例を示す模式図である。図８（ａ）に示すように、この３次元モジュールは、各モジュール１０８が積層的に配置され、それぞれのモジュール１０８の入出力ピンであるリードピン１１４が、垂直方向に配置された中継配線板１１８に差し込まれた構造になっている。中継配線板１１８は、各モジュール１０８の両端配置の場合で２枚、または各モジュール１０８の四方配置の場合で４枚設けられ得る。
【０００４】
各モジュール１０８は、モジュール配線板１１１にＩＣ（集積回路）などの電子部品１１２が実装（高密度実装）されたものであり、図示していないが、その表面などには、必要な配線パターンが形成されている。配線パターンは、例えばスルーホールなどの配線層間接続（図示せず）を介してモジュール配線板１１１の裏面の縁から外方向に設けられたリードピン１１４にも電気的に接続されている。モジュール配線板１１１には、例えば、多層のセラミックス配線板や樹脂配線板（プリント配線板）を用いることができる。なお、リードピン１１４は、モジュール配線板１１１の裏面ではなく表の面に設けられている場合もある。
【０００５】
リードピン１１４は、モジュール配線板１１１がセラミックスの場合には例えばロウ付けで、モジュール配線板１１１が樹脂の場合には例えばクリップリードなどを使用して半田付けで、モジュール配線板１１１に取り付けられる。
【０００６】
中継配線板１１８は、基本的に、各モジュール１０８間の電気的接続パターンおよびこの３次元モジュールの外部との電気的接続パターンが形成された配線板であり、モジュール１０８のリードピン１１４が接続されるための例えばスルーホールを備えている。スルーホールでの接続には例えば半田が用いられる。また、中継配線板１１８の材質には、例えば、リジッドな補強材入り樹脂（一例としてガラスエポキシ樹脂）またはフレキシブルな樹脂（一例としてポリイミド）が用いられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このような３次元モジュールでは、以下述べるような改善すべき事項が存在する。一つは、各モジュール１０８の入出力に用いるリードピン１１４の数の不足である。上記のように、リードピン１１４の数を増加するためには、モジュール配線板１１１の四方にこれを設けるようにすることができる。しかしながら、各モジュール１０８自体が高密度実装化されるにつれ、各モジュール１０８に必要な入出力数も必然的に増加するのでこれに対応しにくくなっている。
【０００８】
また、各モジュール１０８の位置合わせなどの３次元モジュールとしてのアセンブリに難が生じやすいことである。これは、典型的には、図８（ｂ）に示すように、各モジュール１０８におけるリードピン１１４の中継配線板１１８への挿入深さのばらつきによって現れる。このようなばらつきが生じると、最悪の場合は中継配線板１１８との電気的・機械的接続が不良となったり、それほどではない場合でもリードピン１１４が横方向に突出して最大外形寸法が所定より大きくなって周囲の導電体との誤接触が生じたりする。
【０００９】
さらに、中継配線板１１８がフレキシブル配線板の場合には、３次元モジュールとしての機械的剛性が不足するため、各モジュール１０８の固定という点で十分とは言えない状態となることである。このため、中継配線板１１８にフレキシブル配線板を使用する場合には、実際には、各モジュール１０８を通して縦方向に貫通する棒状の固定部材を付加して各モジュール１０８同士の相対的位置を固定するなど、新たな工程、部材を必要とする。
【００１０】
本発明は、上記した事情を考慮してなされたもので、モジュール配線板間または外部との入出力端子数の増加に対応することが少なくとも可能な３次元モジュールおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明に係る３次元モジュールは、縁部から外方向に入出力リードをそれぞれ備え、互いにほぼ平行に配置された第１および第２のモジュール配線板と、前記第１および第２のモジュール配線板の前記入出力リードの方向とほぼ垂直方向に配置され、前記入出力リードが接触することにより前記第１および第２のモジュール配線板に電気的に接続された中継配線板と、前記第１および第２のモジュール配線板の対向する面の間に設けられ、前記第１および第２のモジュール配線板に電気的接触を有する導電性部材とを具備することを特徴とする。
【００１２】
すなわち、中継配線板と各モジュール配線板に設けられた入出力リードとにより各モジュール配線板同士または外部との電気的入出力を行なう以外に、両モジュール配線板の対向する面の間には、両モジュール配線板に電気的接触を有する導電性部材が設けられる。したがって、対向して配置されているモジュール配線板同士の電気的入出力は、入出力リード→中継配線板→入出力リードの経路を介することなく、この導電性部材を介して直接的に行なうことができる。
【００１３】
よって、各モジュール配線板においては、少なくとも隣接するモジュール配線板との電気的入出力のための入出力リードを設ける必要がなくなる。ゆえに、モジュール配線板間または外部との入出力端子数の増加に対応することが可能な３次元モジュールを提供できる。
【００１４】
なお、モジュール配線板の板材には、例えばセラミックスや、樹脂、補強材入り樹脂を用いることができ、中継配線板の板材には、例えばリジッドまたはフレキシブルな樹脂（補強材入り樹脂）を用いることができる。
【００１５】
また、本発明に係る、３次元モジュールの製造方法は、縁部から外方向に入出力リードをそれぞれ備え、面上に電気的接続用ランドパターンをそれぞれ有する第１および第２のモジュール配線板を形成する工程と、前記第１および第２のモジュール配線板の前記電気的接続用ランドパターンのいずれかまたは両方の上に導電性部材を配置する工程と、前記配置された導電性部材を介して前記第１および第２のモジュール配線板が電気的接続されるように、前記第１および第２のモジュール配線板を互いにほぼ平行に配置する工程と、前記第１および第２のモジュール配線板の前記入出力リードの方向とほぼ垂直の方向に中継配線板を配置して前記入出力リードと前記中継配線板とを電気的に接続する工程とを具備することを特徴とする。
【００１６】
すなわち、各モジュール配線板同士または外部との電気的入出力を行なうため中継配線板と各モジュール配線板に設けられた入出力リードとを接続する以外に、両モジュール配線板の対向する面の間に、両モジュール配線板に電気的接触が可能な導電性部材が形設される。したがって、この製造方法による３次元モジュールは、対向して配置されているモジュール配線板同士の電気的入出力が、入出力リード→中継配線板→入出力リードの経路を介することなく、この導電性部材を介して直接的に行なうことができる。
【００１７】
よって、各モジュール配線板においては、少なくとも隣接するモジュール配線板との電気的入出力のための入出力リードを設けておく必要がなくなる。ゆえに、モジュール配線板間または外部との入出力端子数の増加に対応することが可能な３次元モジュールの製造方法を提供できる。
【００１８】
なお、この３次元モジュールの製造方法において、モジュール配線板の板材には、例えばセラミックスや、樹脂、補強材入り樹脂を用いることができ、中継配線板の板材には、例えばリジッドまたはフレキシブルな樹脂（補強材入り樹脂）を用いることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施態様として、前記導電性部材は、半田である。半田を用いることで、その製造段階においてセルフアラインメント効果を発揮させることが可能であり、各モジュール間の相対的位置合わせをこの効果により高精度に行なうことができる。
【００２０】
また、実施態様として、前記導電性部材は、導電性樹脂である。導電性樹脂を用いることで、その製造段階において硬化する前のペースト状のものを例えばスクリーン印刷でモジュール配線板上の所定の位置に形設することができる。これにより生産性の向上に寄与できる。
【００２１】
また、実施態様として、前記導電性部材は、金属ピンである。金属ピンを用いることで、その製造段階において、隣接するモジュール配線板の間の距離を比較的簡単に一定にしその位置関係を保つことができる。これにより、組立性を向上できる。
【００２２】
また、実施態様としての３次元モジュールは、前記第１および第２のモジュール配線板の対向する面の間に設けられ、前記第１のモジュール配線板と前記第２のモジュール配線板との間の距離を一定に保つスペーサをさらに具備する。スペーサを設けることで、導電性部材が半田や硬化前の導電性樹脂である場合にも、製造段階において、隣接するモジュール配線板の間の距離を比較的簡単に一定にしその位置関係を保つことができる。
【００２３】
また、実施態様として、前記中継配線板は、フレキシブル配線板である。モジュール配線板同士は導電性部材により機械的にも接続され得るので、３次元モジュールとしての機械的剛性は、これ自体によって比較的確保しやすい。したがって、中継配線板には、フレキシブルな材質をも用いることができるものである。
【００２４】
また、実施態様として、前記導電性部材は、前記第１および第２のモジュール配線板の前記縁部付近には位置していない。このようにすることで、例えば隣接するモジュール配線板の材質が異なる場合であっても、膨張率の違いによる導電性部材へのせん断力発生を抑制することができる。したがって、信頼性を向上することができる。
【００２５】
また、実施態様としての３次元モジュールは、縁部から外方向に入出力リードをそれぞれ備え、ほぼ平行に積層的に配置された第１ないし第ｎ（ｎは３以上の整数）のモジュール配線板と、前記第１ないし第ｎのモジュール配線板の前記入出力リードの方向とほぼ垂直方向に配置され、前記入出力リードが接触することにより前記第１ないし第ｎのモジュール配線板に電気的に接続された中継配線板と、前記第１ないし第ｎのモジュール配線板のうちの隣り合うモジュール配線板の対向する面の間それぞれに設けられ、前記隣り合うモジュール配線板に電気的接触を有する導電性部材とを具備する。モジュール配線板の数を積層的に３以上に増加させたものである。
【００２６】
また、製造方法の実施態様において、導電性部材を配置する前記工程は、前記第１および第２のモジュール配線板の前記電気的接続用ランドパターンのいずれかまたは両方の上にあらかじめフラックスを塗布し、前記塗布されたフラックスを介して前記導電性部材としての半田ボールを配置するものであり、前記第１および第２のモジュール配線板を互いにほぼ平行に配置する前記工程は、前記配置された半田ボールをリフローさせることにより前記第１および第２のモジュール配線板が電気的接続されるようになされる。製品として利用可能な半田ボールを部材に用いて簡便にモジュール配線板同士を電気的に接続するものである。
【００２７】
また、実施態様としての製造方法は、縁部から外方向に入出力リードをそれぞれ備え、面上に電気的接続用ランドパターンをそれぞれ有する第１ないし第ｎ（ｎは３以上の整数）のモジュール配線板を形成する工程と、前記第１ないし第ｎのモジュール配線板のうちの隣り合う序数に係るモジュール配線板の前記電気的接続用ランドパターンのいずれかまたは両方の上に導電性部材を配置し、これを各序数について行なう工程と、前記配置された導電性部材を介して前記第１ないし第ｎのモジュール配線板が積層的に対向して電気的接続されるように、前記第１ないし第ｎのモジュール配線板を前記序数に従い積層的に配置する工程と、前記積層的に配置された第１ないし第ｎのモジュール配線板の前記入出力リードの方向とほぼ垂直の方向に中継配線板を配置して前記入出力リードと前記中継配線板とを電気的に接続する工程とを具備する。モジュール配線板の数を積層的に３以上に増加させた場合の製造方法である。
【００２８】
以下では本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る３次元モジュールを製造するプロセスを横方向からの図示で示す模式図であり、（ａ）から（ｃ）の順にプロセスが進行する。
【００２９】
まず、図１（ａ）に示すように、モジュール８を製造する。モジュール８は、モジュール配線板１１上にＩＣ（集積回路）などの電子部品１２が実装（高密度実装）されたものである。モジュール配線板１１には、このための必要な配線パターン（図示せず）が備えられ、また、モジュール配線板１１を縦方向に通じる電気的な層間接続部材（図示せず）も備えられている。モジュール配線板１１の板材には、例えばセラミックスや、樹脂、補強材入り樹脂を用いることができる。モジュール配線板１１の平面形状は、例えば数十ｍｍ角以下のほぼ方形である。
【００３０】
電子部品１２は、例えば、ＩＣ、ディスクリート部品、受動部品などである。ＩＣの場合には、パッケージに封止されたチップやフリップチップ接続されているベアチップなどを用いることができる。
【００３１】
リードピン１４は、モジュール配線板１１の裏面の縁からその面の延長外方向に設けられており、モジュール配線板１１内で上記の配線パターンとの電気的接続がされている。これにより、リードピン１４は、モジュール８の入出力端子（の一部）として機能する。なお、リードピン１４は、モジュール配線板１１の裏面ではなく表の面に設けられていてもよい。また、図示するようにモジュール配線板１１の対向する２辺上２方向に設けられている以外に、４辺上で四方に向けて設けられていてもよい。
【００３２】
リードピン１４は、モジュール配線板１１がセラミックスの場合には比較的高温に耐えるので例えばロウ付けで、モジュール配線板１１が樹脂の場合には例えばクリップリードなどを使用して半田付けで、モジュール配線板１１に取り付けることができる。モジュール配線板１１には、以上の構成以外にも、配線板として必要な部材（例えば半田レジストや配線パターンの一部としてのめっきなど）が形設されていてもよい。
【００３３】
以上説明の構造自体は、公知技術を使用して製造できる。これに加えて、このモジュール８では、モジュール配線板１１の表面側、裏面側にそれぞれ、電気的接続用ランドパターン（以下では、単に「ランドパターン」、または「接続用ランドパターン」という場合がある。）１３ａ、１３ｂが設けられる。これらのランドパターン１３ａ、１３ｂは、後述するようにモジュール８の入出力端子の他の一部（すなわちリードピン１４の他に設けられた入出力端子）として利用されるものである。ランドパターン１３ａ、１３ｂの形成は、モジュール配線板１１上の必要な位置に、例えば上記説明の配線パターンを形成するときにその一部として行なうことができる。
【００３４】
次に、図１（ｂ）に示すように、モジュール配線板１１の両面の電気的接続用ランドパターン１３ａ、１３ｂの上にフラックス１５を塗布する。フラックス１５は、ランドパターン１３ａ、１３ｂ上で半田が溶融した場合にその濡れ性を向上させ電気的・機械的接続の確実性を増すものであり、通常の状態ではペースト状で粘性がある。フラックス１５の塗布には、ディスペンサ、スクリーン印刷機の使用など各種の周知の方法を用いることができる。以上により、フラックス塗布済みモジュール９が得られる。
【００３５】
次に、図１（ｃ）に示すように、モジュール配線板１１の裏面側の各ランドパターン１３ｂ上に半田ボール１６を載置する。半田ボール１６の直径は例えば１ｍｍ前後である。載置の方法としては、例えば、ランドパターン１３ｂの配置と同じ貫通孔パターンを有する板をスクリーンに用い、この板のごくわずかな下にモジュール配線板１１のランドパターン１３ｂの存在する側の面を位置合わせの上、半田ボール１６をこの板上に流す方法を用いることができる。流された半田ボール１６は、板の貫通孔に嵌り、粘性を有するフラックス１５上に仮固定された状態となる。
【００３６】
なお、半田ボール１６は、裏面側ランドパターン１３ｂ上に載置する代わりに表面側ランドパターン１３ａ上に載置するようにしてもよい。半田ボール１６自体は、製品として市場に供給されているものを用いることができる。以上により半田ボール載置済みモジュール１０が得られる。
【００３７】
次に、図２に示すように、半田ボール載置済モジュールを積層的に配置する。以下では、半田ボール載置済みモジュールとして、積層位置、上からａ、ｂ、…、ｎのモジュール名をサフィックスとして与え説明する。なお、図２は、図１の続図であって、本発明の一実施形態に係る３次元モジュールを製造するプロセスを横方向からの図示で示す模式図であり、すでに説明した構成要素には同一番号を付してある。なお、現実に想定されるｎは、例えば２から１０程度である。
【００３８】
最上のモジュール１０ａから、下から２番目のモジュール１０（ｎ−１）までは、図１に示したプロセスにより用意され得るものである。ただし、最上のモジュール１０ａの表の面側には、電気的接続用ランドパターン１３ａはなくてもよく、したがって、その上のフラックス１５の塗布も必要ない。また、最も下のモジュール１０ｎの裏の面側には、電気的接続ランドパターン１３ｂはなくてもよく、したがって、その場合にはその面のフラックス１５の塗布および半田ボール１６の載置も必要ない。
【００３９】
各モジュール１０ａ、…、１０ｎのうちの隣接して位置するものそれぞれにおける対向する面のランドパターン１３ｂとランドパターン１３ａとは、パターン位置が合わせられている（そのようにあらかじめパターン形成されている）。半田ボール１６の溶融によるこれらの面間の電気的・機械的接続のためである。
【００４０】
また、各モジュール１０ａ、…、１０ｎの間それぞれには、これらが電気的・機械的に接続されたときにモジュール配線板１１同士の距離を一定に保つためスペーサ１７が設けられる。ここでは、スペーサ１７として、モジュール配線板１１の縁付近に設けるようにしているが、その位置や平面的な形状は、各モジュール内の電子部品１２等の構成部品に干渉しないように適宜決めてよい。その高さについては後述する。
【００４１】
なお、半田ボール１６を、裏面側ランドパターン１３ｂ上に載置する代わりに表面側ランドパターン１３ａ上に載置するようにした場合には、当然ながら、次にようになる。すなわち、最下のモジュール１０ｎの裏の面側には、電気的接続用ランドパターン１３ｂはなくてもよく、したがって、その場合のその面上のフラックス１５の塗布も必要ない。かつ、最も上のモジュール１０ａの表の面側には、電気的接続ランドパターン１３ａはなくてもよく、したがって、その上のフラックス１５の塗布および半田ボール１６の載置も必要ない。
【００４２】
上記のようにして実際にモジュール１０ａ、…、１０ｎを積層すると、図３（ａ）に示すような状態となる。図３は、図１、図２の続図であって、本発明の一実施形態に係る３次元モジュールを製造するプロセスを横方向からの図示で示す模式図であり、すでに説明した構成要素には同一番号を付してある。
【００４３】
この状態は、各モジュール配線板１１間の間隔が、半田ボール１６によって規定される状態であり、電子部品１２およびスペーサ１７が各モジュール配線板１１間でつかえて接触する状態ではない。すなわち、スペーサ１７は、この状態では実質的にスペーサとして機能しない高さを有している（おおよそ、半田ボール１６の直径の値より小の高さ。）。
【００４４】
次に、上記の積層配置が完了したものを、例えば、赤外線で加温された温風の環境下におくことにより、半田ボール１６をリフロー・固化させる。これにより、図３（ｂ）に示すように、各モジュール配線板１１間には導電性部材としての半田１６ａが得られる。ここで、各半田ボール１６が溶融するときには表面張力が生じその表面積を小さくしようとするので、各モジュール配線板１１間の間隔はスペーサ１７が規定する間隔まで短縮する。
【００４５】
この状態では、スペーサ１７が各モジュール配線板１１間の間隔を規定し、電子部品１２が各モジュール配線板１１間でつかえて接触するのを防止する。スペーサ１７は、この状態でスペーサとして機能する高さを有している（おおよそ、電子部品１２の高さより大の高さ。）。なお、この状態での各モジュール配線板１１間の想定される間隔は、例えば０．４ｍｍから１ｍｍ程度であり、また、全体としての高さは、例えば３ｍｍから３０ｍｍ程度である。
【００４６】
ちなみに、図３（ｂ）に示す工程においては次のような効果も存在する。すなわち、図３（ａ）に示した積層配置で、各モジュールについての平面方向の位置合わせが多少ずれてなされても、図３（ｂ）に示す状態に至る間にはこの位置ずれの矯正効果が発揮されることである。これは、上記でも述べたように半田ボール１６の溶融によって表面張力が生じ、対向するランドパターン１３ａ、１３ｂを最短で接続しようと力がはたらくためである（セルフアラインメント効果）。したがって、溶融接続後には３次元モジュールとして、各モジュールの相対的位置精度が向上したものになる。また、これにより、各モジュールのリードピン１４同士の位置関係も精度よく仕上げることができる。
【００４７】
さらに、セルフアラインメント効果により、図３（ａ）に示した積層配置の工程自体も、リードピン１４の位置を手掛かりに行うなど、ラフな精度で行なうことが可能である。また、各モジュール配線板１１の大きさについても、各モジュールのリードピン１４の端部位置が揃えられて設計されていれば、特に同じにする必要はない（同じでなくても各モジュール間の相対位置精度はセルフアラインメント効果により確保される。）。これにより、実装に正味必要な面積のモジュール配線板１１を用いることができ、その材料の削減も場合によっては可能である。
【００４８】
図３（ｂ）の状態のものが組立てられたら、次に、図３（ｃ）に示すように、各リードピン１４が貫通するようにこれに垂直方向に中継配線板１８をとり付ける。中継配線板１８は、基本的に、各モジュール配線板１１間の電気的接続パターンおよびこの３次元モジュールの外部との電気的接続パターンの形成された配線板であり、リードピン１４が接続されるための例えばスルーホールを備えている。スルーホールでの接続には例えば半田を用いることができる。中継配線板１８は、各モジュール配線板１１の両端配置の場合で２枚、または各モジュール配線板１１の四方配置の場合で４枚設けられ得る。
【００４９】
中継配線板１８のとり付けは、すでにモジュール配線板１１同士が半田１６ａにより機械的に精度よく接続されているので、組立て性よくリードピン１４に対して容易に行なうことができる。中継配線板１８の板材には、例えば、リジッドな補強材入り樹脂（一例としてガラスエポキシ樹脂）やフレキシブルな樹脂（一例としてポリイミド）を用いることができるが、特にフレキシブルな樹脂を用いた場合においても３次元モジュールとして必要な機械的剛性を確保し得る。これも、モジュール配線板１１同士が半田１６ａにより機械的に接続されてからである。
【００５０】
以上説明の工程により、本発明の一実施形態に係る３次元モジュールを得ることができる。この３次元モジュールでは、隣接するモジュール配線板１１間の電気的接続が電気的接続用ランドパターン１３ａ、１３ｂ、および半田１６ａを用いて直接的に行われ得るので、隣接モジュール配線板１１間では中継配線板１８を介するようにパターンなどを構成する必要がない。すなわち、隣接するモジュール配線板１１との電気的入出力のためにはリードピン１４を設けるには及ばない。ゆえに、モジュール配線板１１間または外部との入出力端子数の増加に対応することが可能である。
【００５１】
また、隣接するモジュール配線板１１間の電気的接続が電気的接続用ランドパターン１３ａ、１３ｂ、および半田１６ａを用いて直接的に行われ得ることから、リードピン１４の数とともに、中継配線板１８に形成する配線パターン数を削減できる。すなわち、モジュール配線板１１間を接続する全体的な配線パターン数を削減できる。これにより、配線長が短縮され、結果として、信頼性向上、動作性能向上、コスト削減などの達成にもなる。これは、モジュール配線板１１の入出力として、リードピン１４のほかに、電気的接続用ランドパターン１３ａ、１３ｂ、および半田１６ａを有することによる効果である。
【００５２】
また、従来のような構成（例えば図８）では、各リードピンへの信号の割り振りを３次元モジュールとしての構造から決める必要があり、これにより、各モジュールごとの回路規模が大きく異なる場合があった。回路規模が異なるとモジュール配線板によっては無駄な領域を有することになり効率的な部品配置設計が妨げられる。上記実施形態では、信号の流れに沿って各モジュールの機能を割り振りやすくなり、無駄な領域を発生させず３次元モジュールとして高密度なものにすることができる。
【００５３】
また、電気的接続用ランドパターン１３ａ、１３ｂは、モジュール配線板１１面上に、場所的に融通性よく設けることができる。したがって、その数は相当に多数にすることができる。その場合にも、モジュール配線板１１間の相対的位置合わせ（あらかじめ行なう位置合わせ）は、リードピン１４の端部を基準に行なうなどにより、容易である。
【００５４】
また、さらに補足するに、以上の説明では、各モジュール配線板１１には、電子部品１２が実装されているとしたが、必ずしも、各モジュール配線板１１について電子部品１２が実装されていなくてもよい。すなわち、一部のモジュール配線板１１については、接続用ランドパターン１３ａ、１３ｂを有するが、電子部品１２の実装されない配線板であってもよい。この場合には、そのモジュール配線板１１はその上下に位置するモジュール配線板１１間の、一種の中継配線板として機能する。
【００５５】
また、中継配線板１８とモジュール配線板１１との接続は、ピン形状のリードピン１４によらずに行なうこともできる。例えば、フレキシブルプリント配線板をリードピン１４の代わりに用いて、中継配線板１８とモジュール配線板１１との間の接続を行なうことができる。この場合、フレキシブルプリント配線板とモジュール配線板１１との間、またはフレキシブルプリント配線板と中継配線板１８との間の接続には、コネクタ、半田付け、異方性導電フィルムなど、周知の方法を用いることができる。
【００５６】
また、上記では、電子部品１２が実装される面にある接続用ランドパターン１３ａをモジュール配線板１１上に設ける例を説明したが、接続用ランドパターン１３ａを、電子部品１２としての半導体チップ上のパッドとして設けることもできる。この場合には、半導体チップの接続パッドが存在する側の面を上に向けてこの半導体チップをモジュール配線板１１上に配置・固定させておく。
【００５７】
また、各モジュール配線板１１は、すべて板材質が揃っている必要はない。例えば、セラミックス板と樹脂板との混合であってもよい。この場合には、例えば、放熱性を必要とするモジュールにはセラミックス板を用いて性能を確保し、そうではないモジュールには、樹脂板を用いてコストを削減するなどが可能である。
【００５８】
また、このように混合している場合には、セラミックス板と樹脂板とは、それぞれブロック化して、熱膨張率によるストレス発生がより小さくするように構成することができる。さらに、このような場合の中継配線板１８には、フレキシブル配線板を用いるとより好適である。これは、セラミックス板と樹脂板とで熱膨張の違いが生じても中継配線板１８が容易に変形し、中継配線板１８でのストレス発生を回避できるからである。
【００５９】
また、入出力端子として、電気的接続用ランドパターン１３ａ、１３ｂ、および半田１６ａと、リードピン１４とを使い分けるには、例えば、大きな電流値を要する電源ラインについては、主に後者を用いるという設計を採用することができる。これは、電気的接続用ランドパターン１３ａ、１３ｂ、および半田１６ａによる端子は、より小さな配置ピッチで形成され得るところ、リードピン１４は、例えば１．２７ｍｍピッチの配置のようにその細かさが限られ、大電流を流すのに適するからである。
【００６０】
次に、本発明の別の実施形態を図４を参照して説明する。図４は、本発明の別の実施形態に係る３次元モジュールを製造するプロセスを横方向からの図示で示す模式図であり、（ａ）、（ｂ）の順にプロセスが進行する。図４において、すでに説明した部位と同一のものには同一符号が与えられている。
【００６１】
この実施形態は、図１（ｃ）に示した半田ボール載置済みモジュール１０に代えて、半田ペースト塗布済みモジュール１０Ａを得るところが、先の実施形態と異なる点である。半田ペースト４１は、図４（ｂ）に示すように、電気的接続用ランドパターン１３ａ、１３ｂの例えば両者の上に塗布される。このような半田ペースト４１の塗布には、例えばスクリーン印刷機、ディスペンサなど周知の方法を用いることができる。
【００６２】
半田ペースト４１は、フラックスなどを含むペースト状組成物中に微細な半田粒を分散させたものであり、例えば表面実装部品を自動実装する場合に用いられるものとして周知である。
【００６３】
図４（ｂ）に示すように得られた半田ペースト塗布済みモジュール１０Ａは、このあと、図２、図３に示した工程とほぼ同様の工程に投入される。これにより、上記の実施形態とほぼ同様に、モジュール配線板１１間の電気的・機械的接続が半田によって直接的になされている３次元モジュールを得ることができる。
【００６４】
この実施形態においても、モジュール配線板１１間の電気的・機械的接続が半田によりなされるので、セルフアラインメント効果などの特有の効果が得られる。その他の利点についても、モジュール配線板１１間接続のため導電性部材が存在するという点において、上記ですでに説明したことが言える。
【００６５】
なお、この実施形態では、半田ペースト４１の塗布をモジュール配線板１１両面の接続用ランドパターン１３ａ、１３ｂに対して行なうようにしているが、十分な体積に塗布することが可能であればいずれか一方のみでもよい。両面ともに塗布すれば容易に体積を増加させることができるので、モジュール配線板１１間の接続は確実に行なわれる。
【００６６】
次に、本発明のさらに別の実施形態を図５を参照して説明する。図５は、本発明のさらに別の実施形態に係る３次元モジュールを製造するプロセスを横方向からの図示で示す模式図であり、（ａ）、（ｂ）の順にプロセスが進行する。図５において、すでに説明した部位と同一のものには同一符号が与えられている。
【００６７】
この実施形態は、図１（ｃ）に示した半田ボール載置済みモジュール１０に代えて、導電性バンプ形成済みモジュール１０Ｂを得るところが、先の各実施形態と異なる点である。導電性バンプ５１は、図５（ｂ）に示すように、電気的接続用ランドパターン１３ａ、１３ｂのうち例えばモジュール配線板１１裏面のランドパターン１３ｂの上に形成される。このような導電性バンプ５１の形成には、例えば導電性ペーストをインク代わりに用いてスクリーン印刷によってなすことができ、印刷という手段により生産効率性向上が得られる。導電性バンプ５１は、導電性ペーストの粘性を利用し図示するようにほぼ円錐形に形成することができる。
【００６８】
導電性ペーストは、例えばペースト状樹脂の中に金属粒（銀、金、銅、半田など）を分散させ、加えて揮発性の溶剤を混合させたものであり、かつ、熱を加えて乾燥させることで完全に硬化する性質を有するものである。図５（ｂ）に示す状態は硬化前である。
【００６９】
図５（ｂ）に示すように得られた導電性バンプ形成済みモジュール１０Ｂは、このあと、図２、図３に示した工程とほぼ同様の工程に投入される。これにより、モジュール配線板１１間の電気的・機械的接続が導電性バンプ５１により直接的になされている３次元モジュールを得ることができる。
【００７０】
この場合において、各モジュール配線板１１間のスペーサ１７は、図５（ｂ）に示す導電性バンプ５１の高さより低いものを用いる。そして、各モジュール配線板１１間の間隔が図３（ｂ）に示すようにスペーサ１７で規定されるように各モジュール配線板１１を位置させ、同時に導電性バンプ５１の頭部を塑性変形させる。これにより対向するランドパターン１３ａとの電気的接続を確立することができる。さらに、熱を加えることにより導電性バンプ５１を硬化させて接着しその状態を維持するようにする。
【００７１】
この実施形態においても、モジュール配線板１１間接続のための導電性部材として導電性バンプ５１が存在するということから、セルフアラインメント効果およびこれから派生する効果を除き、前述の各効果を得ることができる。
【００７２】
なお、この実施形態では、導電性バンプ５１の塗布をモジュール配線板１１裏面の接続用ランドパターン１３ｂに対して行なうようにしているが、表の面の接続用ランドパターン１３ａに対して行なうようにしてももちろんよい。
【００７３】
次に、本発明のさらに別の実施形態を図６を参照して説明する。図６は、本発明のさらに別の実施形態に係る３次元モジュールを製造するプロセスを横方向からの図示で示す模式図であり、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の順にプロセスが進行する。図６において、すでに説明した部位と同一のものには同一符号が与えられている。
【００７４】
この実施形態は、図１（ｃ）に示した半田ボール載置済みモジュール１０に代えて、金属ピン形成済み半田ペースト塗布済みモジュール１０Ｃを得るところが、先の各実施形態と異なる点である。金属ピン６１は、図６（ｂ）に示すように、電気的接続用ランドパターン１３ａ、１３ｂのうち例えばモジュール配線板１１裏面のランドパターン１３ｂの上に形成される。このような金属ピン６１の形成には、例えば半導体パッケージであるＰＧＡ（ピングリッドアレー）の製造に用いられている入出力用金属ピンの形成技術を用いることができる。
【００７５】
金属ピン６１が形成されたモジュール９Ｃに対して、さらに、モジュール配線板１１の表の面のランドパターン１３ａ上に半田ペースト６２を塗布する。半田ペースト６２は、前述した半田ペースト４１と同様のものである。その塗布方法も前述した通りである。
【００７６】
図６（ｃ）に示すように得られた金属ピン形成済み半田ペースト塗布済みモジュール１０Ｃは、このあと、図２、図３に示した工程とほぼ同様の工程に投入される。これにより、モジュール配線板１１間の電気的・機械的接続が金属ピン６１により直接的になされている３次元モジュールを得ることができる。
【００７７】
この場合においては、金属ピン６１と対向するランドパターン１３ａとの電気的・機械的接続は、半田ペースト６２が溶融・固化することによりなされる。また、各モジュール配線板１１間の間隔は金属ピン６１が規定するので、各モジュール配線板１１間のスペーサ１７は必要なく、スペーサ１７がなくても組立て性は良好である。
【００７８】
この実施形態においても、モジュール配線板１１間接続のための導電性部材として金属ピン６１が存在するということから、セルフアラインメント効果およびこれから派生する効果を除き、前述の各効果を得ることができる。
【００７９】
なお、この実施形態では、金属ピン６１の形成をモジュール配線板１１裏面の接続用ランドパターン１３ｂに対して、半田ペースト６２の塗布を表の面のランドパターン１３ａに対して、それぞれ行なうようにしているが、逆であってももちろんよい。
【００８０】
次に、本発明のさらに別の実施形態を図７を参照して説明する。図７は、本発明のさらに別の実施形態に係る３次元モジュールにおいて、これに用いる一枚のモジュールを模式的に示す上面図であり、（ａ）、（ｂ）は、その各例である。図７において、すでに説明した部位と同一のものには同一符号が与えられている。
【００８１】
図７（ａ）に示すものは、接続用ランドパターン１３ａ（図示していないがランドパターン１３ｂも同様、以下同）が、モジュール配線板１１にほぼまんべんなく分布するように配置されるのに対して、図７（ｂ）に示すものは、接続用ランドパターン１３ａは、モジュール配線板１１の縁部近くには配置させないようにしている。
【００８２】
図７（ｂ）に示すようにランドパターン１３ａを配置させると、各モジュール配線板１１の板材質が異なる場合であって、とりわけ各モジュール配線板１１がある程度大きな場合に都合がよい。これは、３次元モジュールにおいて各モジュール配線板１１の熱膨張率が違うと、モジュール配線板１１間の導電性部材にせん断ストレスが発生し、このようなせん断ストレスは、経時的な信頼性劣化をもたらすからである。
【００８３】
中央よりにランドパターン１３ａを配置すると、熱膨張率の違いによる変位がより小さく、したがってせん断ストレスも小さくなる。逆にいうと、各モジュール配線板１１としてより大きなものを用いることも可能となる。なお、接続用ランドパターン１３ａの全体としての配置パターンは、図示するように方形とする以外に、円形、楕円形などとしてもよい。この場合においては、個々のランドパターン１３ａの配置として格子状に限らず、放射状などとしてもよい。
【００８４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、両モジュール配線板の対向する面の間には、両モジュール配線板に電気的接触を有する導電性部材が設けられる。したがって、対向して配置されているモジュール配線板同士の電気的入出力は、入出力リード→中継配線板→入出力リードの経路を介することなく、この導電性部材を介して直接的に行なうことができる。よって、各モジュール配線板においては、少なくとも隣接するモジュール配線板との電気的入出力のための入出力リードを設ける必要がなくなる。ゆえに、モジュール配線板間または外部との入出力端子数の増加に対応することが可能な３次元モジュールを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る３次元モジュールを製造するプロセスを横方向からの図示で示す模式図。
【図２】図１の続図であって、本発明の一実施形態に係る３次元モジュールを製造するプロセスを横方向からの図示で示す模式図。
【図３】図１、図２の続図であって、本発明の一実施形態に係る３次元モジュールを製造するプロセスを横方向からの図示で示す模式図。
【図４】本発明の別の実施形態に係る３次元モジュールを製造するプロセスを横方向からの図示で示す模式図。
【図５】本発明のさらに別の実施形態に係る３次元モジュールを製造するプロセスを横方向からの図示で示す模式図。
【図６】本発明のさらに別の実施形態に係る３次元モジュールを製造するプロセスを横方向からの図示で示す模式図。
【図７】本発明のさらに別の実施形態に係る３次元モジュールにおいて、これに用いる一枚のモジュールを模式的に示す上面図。
【図８】従来の３次元モジュールの構造例を示す模式図。
【符号の説明】
８…モジュール　９…フラックス塗布済みモジュール　９Ｃ…金属ピン形成済みモジュール　１０…半田ボール載置済みモジュール　１０Ａ…半田ペースト塗布済みモジュール　１０Ｂ…導電性バンプ形成済みモジュール　１０Ｃ…金属ピン形成済み半田ペースト塗布済みモジュール　１１…モジュール配線板　１２…電子部品　１３ａ、１３ｂ…電気的接続用ランドパターン　１４…リードピン　１５…フラックス　１６…半田ボール　１６ａ…半田　１７…スペーサ　４１…半田ペースト　５１…導電性バンプ　６１…金属ピン　６２…半田ペースト
【図１】
2004023084.tif 000003
【図２】
2004023084.tif 000004
【図３】
2004023084.tif 000005
【図４】
2004023084.tif 000006
【図５】
2004023084.tif 000007
【図６】
2004023084.tif 000008
【図７】
2004023084.tif 000009
【図８】
2004023084.tif 000010