(57)【要約】【課題】配線されているリジッド基板同士を電気的に接続する際に、両方のリジッド基板間の接続の信頼性が安定しないという問題があった。【解決手段】半導体集積回路２３が装着されたリジット基板２１と、半導体集積回路２８が装着されたリジット基板２６とが対向して貼り合わされるとともに、接続部３２を介して電気的に接続された基板装置であって、一方のリジット基板２１に設けられた突起電極２５と、この突起電極２５に対向して他方のリジット基板２６の対応する位置に設けられた電極３０とを有し、電極２５，３０間に熱硬化性接着樹脂３１を挿入して、加熱するとともに圧力を加えてリジット基板２１，２６同士を接着したものである。これにより、基板間の接続の信頼性を向上させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の回路が形成された第１のリジット基板と、第２の回路が形成された第２のリジット基板とが対向して設けられるとともに、前記第１と第２のリジッド基板同士を接続部を介して電気的に接続された基板装置であって、前記接続部は、少なくとも一方のリジット基板に設けられた突起電極と、この突起電極に対向して他方のリジット基板の対応する位置に設けられた電極とを有し、前記電極間に熱硬化性接着樹脂を挿入して、加熱するとともに圧力を加えて前記リジット基板同士を接着した基板装置。
【請求項２】
熱硬化性接着樹脂として、異方性導電膜を用いた請求項１に記載の基板装置。
【請求項３】
熱硬化性接着樹脂として、異方性導電ペーストを用いた請求項１に記載の基板装置。
【請求項４】
接続部を形成する突起電極の初期の高さは、接続部を形成する電極載置面の表面粗さの和に１０μｍを加えた値より大きくした請求項１に記載の基板装置。
【請求項５】
突起電極は、一定の圧力を加えることで変形する請求項４に記載の基板装置。
【請求項６】
熱硬化性接着樹脂の初期の厚みは、圧接後の突起電極の高さに１０μｍを加えた値より大きく、突起電極の高さに３０μｍを加えた値より小さい値とした請求項１に記載の基板装置。
【請求項７】
少なくとも第１のリジット基板と第２のリジット基板の何れか一方の面に凹部を形成するとともに、この凹部内に半導体集積回路を装着し、前記凹部の外周を形成する凸部に接続部が設けられた請求項１に記載の基板装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体集積回路等の電子回路を実装した基板装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以下、従来の基板装置について説明する。図６において、１は凹部（キャビティ）２が形成されたリジット基板であり、この凹部２内には半導体集積回路３が装着されている。そして、この凹部２の外周を形成する凸部４には電極５が形成されている。同様に、このリジット基板１に対向して貼り合されているリジット基板６にも、凹部７が形成されており、この凹部７内には半導体集積回路８が装着されている。そして、この凹部７の外周を形成する凸部９には電極１０が形成されている。図７は、図６の基板１側を下面からみた図である。
【０００３】
そして、この電極５と電極１０とは異方性導電膜１１で電気的・機械的に接続されて、半導体集積回路３と半導体集積回路８との間の信号のやりとりを行っていた。
【０００４】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開平１１−２８４０３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術は、接続用電極上の異方性導電膜にあらかじめ凹部を
もくける必要があり、工程が追加され、タクトおよびコストの面で不利であった。また、
凹部の位置および高さ制御にも高度な実装精度が要求され、実用面で困難な問題があった。
【０００６】
基板同士を電気的に接続する際に、接続信頼性を高めるために導電性接着層（異方性導電膜や異方性導電ペースト）を厚くすると、接続の際に異方性導電膜自体が押し圧に対して反発力を持ち、過剰な押し圧力が必要となる。また、場合によっては圧力不足が発生し、接続不良（オープン／高抵抗）が発生する。さらに余分な異方性導電膜が基板の端面からはみ出し、基板端面を汚染する恐れがある。一方、導電層が薄くなると、導電膜不足による基板同士の接着力不足による接続不良が生じ信頼性が低下する。
【０００７】
そこで本発明は、安価で、より実用的で信頼性の高い基板接続装置を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的を達成するために本発明の基板装置の接続部は、少なくとも一方のリジット基板に設けられた突起電極と、この突起電極に対向して他方のリジット基板の対応する位置に設けられた電極とを有し、前記電極間に熱硬化性接着樹脂を挿入して、加熱するとともに圧力を加えて前記リジット基板同士を接着したものである。これにより、基板装置の狭ピッチ化が可能となるので、基板装置の小型化が実現できる。
【０００９】
本発明の請求項１に記載の発明は、第１の回路が形成された第１のリジット基板と、第２の回路が形成された第２のリジット基板とが対向して設けられるとともに、前記第１と第２のリジッド基板同士を接続部を介して電気的に接続された基板装置であって、前記接続部は、少なくとも一方のリジット基板に設けられた突起電極と、この突起電極に対向して他方のリジット基板の対応する位置に設けられた電極とを有し、前記電極間に熱硬化性接着樹脂を挿入して、加熱するとともに圧力を加えて前記リジット基板同士を接着した基板装置であり、電極間を加熱して圧力を加えることによる接着であり、固体同士の接触接合により接続されるものであるので、従来のように半田が溶融して液状となって隣の電極と接続することはない。従って、電極間の距離を小さくすることができ、電極の狭ピッチ化が実現できる。即ち、基板装置の小型化を図ることができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、熱硬化性接着樹脂として、異方性導電膜を用いた請求項１に記載の基板装置であり、異方性導電膜を用いているので、導電粒子の働きで電極間の接続が確実にできる。また、異方性導電膜（フィルム状）を用いることにより、作業が容易となる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、熱硬化性接着樹脂として、異方性導電ペーストを用いた請求項１に記載の基板装置であり、異方性導電ペーストを用いているので、導電粒子の働きで電極間の接続が確実にできる。また、異方性導電ペーストを用いているので、印刷が可能となり、製造工数が削減できる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、接続部を形成する突起電極の初期の高さは、接続部を形成する電極敷設面の表面粗さの和に１０μｍを加えた値より大くした請求項１に記載の基板装置であり、例え、電極敷設面に反りやうねりがあっても、確実に電極同士が接続される。
【００１３】
請求項５に記載の発明の突起電極は、一定の圧力を加えることで変形する請求項４に記載の基板装置であり、例え、電極敷設面に反りやうねりがあっても、一定の圧力で電極が変形するので、全ての電極同士を確実に接続させることができ、接続不良を生ずることは無い。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、熱硬化性接着樹脂の初期の厚みは、圧接後の突起電極の高さに１０μｍを加えた値より大きく、圧接後の突起電極の高さに３０μｍを加えた値より小さい値とした請求項１に記載の基板装置であり、例え、電極敷設面に反りやうねりがあっても、熱硬化性接着樹脂で確実に接着させることができ、接触不良や接続強度の低下はない。また、熱硬化性接着樹脂の過多によるはみ出し等の不具合もない。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、少なくとも第１のリジット基板と第２のリジット基板の何れか一方に凹部を形成するとともに、この凹部内に半導体集積回路を装着し、前記凹部の外周を形成する凸部に接続部が設けられた請求項１に記載の基板装置であり、半導体集積回路の端子数が多くとも、接続の狭ピッチ化が図れるので、小型の基板装置が実現できる。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように本発明によれば、基板の反りやうねりに対して、適切な高さの突起電極を選択し、また、電極間に適切な厚みの導電性接着樹脂を選択し、熱および圧力を加えることで接着するものであり、基板同士の接続の信頼性を高め、また基板端面に不要な導電膜がはみ出ることがない。従って、基板装置の電極の狭ピッチ化、小型化が可能で、しかも、高信頼性の接続を得ることができ、また基板端面への導電膜の余分なはみ出しによる汚染も無い装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１は、本発明の実施例１における基板装置の断面図である。図１において、２１は一方のリジット基板であり、セラミック多層基板から構成されている。このリジッド基板２１の外周にさらにセラミック多層基板を積層して凸部２４を形成している。そのため、リジッド基板２１の中央部には、凹部２２が形成される。この凹部２２内に半導体集積回路（ＩＣ）２３が装着されており、凸部２４に突起電極２５が設けられ、半導体集積回路２３の端子からリジット基板２１と凸部２４を介して配線パターンとインナービアで接続されている。
【００１９】
また、同様に、２６は他方のリジット基板であり、このリジット基板２６が積層されて中央部に凹部２７が形成されている。そして、この凹部２７内に半導体集積回路２８が装着されている。２９は、凹部２７の外周を形成する凸部であり、この凸部２９に平板の電極（受け電極）３０が設けられ、半導体集積回路２８の端子からリジット基板２６と凸部２９を介して配線パターンとインナービアで接続されている。
【００２０】
３１は、熱硬化性を持つ導電接着樹脂であり、突起電極２５と電極３０とで接続部３２を形成し、突起電極２５と電極３０とを接続している。また、この接続部３２で突起電極２５と電極３０とが電気的・機械的に接続されることにより、凹部２２，２７同士が合わさって閉空間（キャビティ）３３を形成し、この閉空間３３の中に半導体集積回路２３，２８が実装される。そして、この半導体集積回路２３，２８の端子信号はリジット基板２１，２６や凸部２４，２９内の配線パターンや層間を接続するインナービアで接続部３２に導かれ接続される。
【００２１】
次に、接続部３２について、図２に基づいて説明する。図２において、突起電極２５は金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）等の一定の圧力で変形し易い材料を使用している。また、この突起電極２５は、端子径を５００μｍ以下の小径にし、一定の圧力を加わえて変形させることにより、対向して設けられた電極３０と接続させるようにするためである。
本実施の形態では、熱硬化性を持つ導電接着樹脂３１として、金、銀、銅等の導電粒子を接着樹脂内に分散させてフィルム状にした異方性導電膜（ＡＣＦ）３１ａを用いている。これは、導電粒子を有しているので、電極２５，３０間の電気的な接続を確実にすることができる。また、異方性導電膜３１ａはフィルム状であり作業が容易となる。
また、この熱硬化性接着樹脂３１として異方性導電ペースト（ＡＣＰ）３１ｂを用いることもできる。この場合も導電粒子を有しているので、電極２５，３０間の電気的な接続が確実にできる。また、異方性導電ペースト３１ｂはペースト状であり、印刷が可能となるので製造工数が削減できる。
【００２２】
なお、この熱硬化性接着樹脂３１として、導電粒子を含まないフィルム状のＮＣＦやペースト状のＮＣＰを用いることもできる。この場合は、導電粒子を含まないので更なる狭ピッチ化を図ることができる。本実施の形態では、異方性導電膜３１ａを用いて隣の電極との距離３７を１００μｍに設定している。しかし、異方性導電膜３１ａや異方性導電ペースト３１ｂでは、隣の電極との距離３７を６０μｍ程度まで狭ピッチに設定することも可能である。また、導電性粒子を含まないＮＣＦやＮＣＰを用いれば、隣の電極との距離３７を更に４０μｍ程度まで狭ピッチに設定することが可能であり、更なる小型化が実現できる。
【００２３】
図３は、突起電極２５および電極３０の接着時における突起電極２５、電極３０および熱硬化性接着樹脂３１に加える温度と圧力の関係図である。横軸４１は時間であり、左側の縦軸４２は温度、右側の縦軸４５は圧力である。そして、４３は温度曲線であり、４４は圧力の変化を示す曲線である。
【００２４】
加熱する温度は、６０℃から開始し、３０秒かけて２００℃にする（４３ａ）。次に、３０秒間この状態を保ち（４３ｂ）、加熱を終える。その後は室温まで自然冷却する。また、そのときの圧力は点線４４で示すように、加圧は一気（約２〜３秒）に７５ｇ（１電極当り）に加圧して（４４ａ）、この状態で約８０〜９０秒保ち（４４ｂ）、その後、加圧を終える（４４ｃ）。  なお、本実施の形態では、１電極あたり７５ｇの圧力としたが、これは一例であり、１電極あたり５０ｇから１５０ｇの圧力であれば良好な接続ができる。
【００２５】
凹部２４や２９は、セラミック多層基板を焼成して作成するので、焼成後に反りやうねりが生じる。図４は、凸部２４や２９に形成された電極敷設面３５，３６が焼成時に反りやうねりが生じたときの電極敷設面３５，３６の表面粗さ度合（平坦度）と電極（この場合は突起電極２５）との関係、および熱硬化性接着樹脂３１との関係を示している。
【００２６】
５１を突起電極２５の高さＨ１とし、５２、５３を夫々電極敷設面３５，３６の表面粗さの最大値Ｒｙ１、Ｒｙ２として（数１）に示す関係が成り立つようにすることが重要である。
【００２７】
【数１】
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【００２８】
もし、突起電極の高さがそれぞれのリジット基板の表面粗さの最大値以下であれば、両基板の接続端子同士は接触出来ないので、接続不良となる。また、最大値より高い場合では、端子３０に対して突起電極２５が、押し込まれていない状態がある。その場合、突起電極２５が樹脂３１の膜を突き破れず、界面に薄い樹脂の膜が介在し、信頼性の低下が発生する。従って、接続部３２を形成する初期の突起電極２５の高さＨ１が、（数１）の関係を満たすときは、リジット基板２１，２６の電極敷設面３５，３６に反りやうねりがあったとしても、確実に電極２５，３０同士が接続され、突起電極の十分な押し込みが得られ、理想的な圧接状態を得ることができる。
また、５４は熱硬化性接着樹脂３１の初期の厚みＴであり、図２に示すように圧接後の突起電極２５の高さＨ２と（数２）に示す関係が成り立つようにすることが重要である。
【００２９】
【数２】
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【００３０】
もし、Ｔが１０ｕｍより薄い場合には、基板と導電膜との間で樹脂不足による接着力が低下して接続の導通不良（オープン／高抵抗）が発生する。また、Ｔが３０ｕｍより厚い場合には、導電膜自体が抵抗となり圧力不足による導通不良、また、樹脂の基板端面へのはみ出しによる汚染が発生する。
従って、熱硬化性接着樹脂３１の初期の厚みＴが、（数２）の関係を満たすときは、例え、敷設電極面３５，３６に反りやうねりがあったとしても、熱硬化性接着樹脂３１で確実に接着することができる。従って、接触不良や接続強度の低下はない。また、熱硬化性接着樹脂３１の過多による圧力不足やはみ出し等の不具合もない。
【００３１】
また、図１に示したように、本実施の形態における基板装置は、リジット基板２１とリジット基板２６の双方に凹部２２，２７を形成し、この凹部２２，２７で形成される閉空間３３内に半導体集積回路２３，２８を夫々装着している。また、凹部２２，２７の外周を形成する凸部２４，２９に接続部３２を設け、突起電極２５と電極３０とを電気的に接続するとともに、熱硬化性接続樹脂３１で夫々貼り合せて基板装置を構成している。このように構成することにより、半導体集積回路２３，２８の端子数が多くなっても、接続の狭ピッチ化を図ることができるので、小型の基板装置を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明にかかる基板装置は、狭ピッチ接続が可能となるので、半導体集積回路を内臓したモジュール部品等の小型化に特に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施の形態における基板装置の断面図
【図２】同、要部断面図
【図３】同、温度と圧力の関係図
【図４】同、電極と平坦度の関係を示した断面図
【図５】同、電極と熱硬化性接着樹脂の関係を示した断面図
【図６】従来の基板装置の断面図
【図７】同、平面図
【符号の説明】
【００３４】
２１  リジット基板
２３  半導体集積回路
２５  突起電極
２６  リジット基板
２８  半導体集積回路
３０  電極
３１  異方性導電樹脂
３２  接続部
【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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