(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のプリント配線板が、積層された状態で機械的且つ電気的に接続されたプリント配線板集合体であって、
絶縁性の部材を備えて構成され、重なり合う二つの前記プリント配線板のそれぞれと接着される絶縁部と、前記絶縁部を貫通して形成され、重なり合う二つの前記プリント配線板の電極端子を互いに接続する導電部とを有する接続層を備え、
前記絶縁部は、前記各プリント配線板と接着される熱可塑性樹脂材を備えて構成され、
前記導電部は、低融点金属粒子及び高融点金属粒子を含み、所定の温度で所定の圧力を加えることにより金属間を接続するメタライジングにより、前記各プリント配線板の電極端子に接続される導電性ペーストを備えて構成され、
前記接続層に接着される前記各プリント配線板の表面にエポキシ樹脂が塗布され、
前記熱可塑性樹脂材は、前記エポキシ樹脂及び前記熱可塑性樹脂材に対して化学的親和力を有する接着剤により前記各プリント配線板と接着し、
前記熱可塑性樹脂材及び前記接着剤の厚みが５０μｍ以上であり、且つ前記接着剤の厚みが１０μｍ以下であり、
重なり合う二つの前記プリント配線板は、前記接続層を介して接続される
プリント配線板集合体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント配線板集合体に関する。詳しくは、既存の工法により作製された複数層のプリント配線板を、接続層を介して機械的且つ電気的に接続することにより、多層基板構成を低コストで作製することを可能とするものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯端末等のハードウェアの高機能化・小型化に伴い、これらのハードウェアに用いられるプリント配線板の回路配線層は多層化している。プリント配線板の回路配線層を多層化することにより回路配線の引き回しの自由度が高くなり、配線の高密度化を実現することができる。一般に多層のプリント配線板は、コアとなるプリント基板上に絶縁層と配線層を交互に形成するビルドアップ工法等により作製される。
【０００３】
また上記とは別に、積層された樹脂シートの間に空気層を有する多層回路基板及び多層回路基板の製造方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１に開示される多層回路基板は、回路パターン及び電極端子を有する樹脂シートを、所定の厚さの溶剤可溶性充填材料を介して積層して相互に電気的に接続した後、溶剤可溶性充填材を除去し、積層された樹脂シートの間に空気層を設けることにより製造されるものである。
【０００４】
更に、各プリント配線板の金属層が互いにメッキ接合された多層プリント配線板及び多層プリント配線板の製造方法が提案されている（例えば特許文献２参照）。特許文献２に開示される多層プリント配線板は、金属層による回路パターンが形成されたプリント配線板を所定の位置で対面保持し、これらの金属層間に通電して対面する回路パターン部分の金属層間を電解メッキにより互いに接続することにより製造されるものである。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１６８２７９号公報
【特許文献２】特開平８−８５３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の多層のプリント配線板の作製方法では、次のような問題がある。ビルドアップ工法では、作製するプリント配線板の層数が増加するほど各層における不良率が累積され、最終的な完成基板の歩留まりが低下し、基板の製造コストが高くなってしまう問題がある。
【０００７】
また、特許文献１に記載される多層回路基板及び多層回路基板の製造方法では、溶剤可溶性充填材料を介して各樹脂シートを接続した後、各樹脂シートの間の溶剤可溶性充填剤材料を除去する必要がある。このため、製造工程が煩雑となり製造コストが高くなってしまう問題がある。
【０００８】
更に、特許文献２に記載される多層プリント配線板及び多層プリント配線板の製造方法では、各プリント配線板の接続の際に、各プリント配線板の金属層を対面させた状態で通電させてメッキ接合する必要がある。このため、製造工程が煩雑となり製造コストが高くなってしまう問題がある。
【０００９】
本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、低コストで多層基板構成を作製することが可能な、プリント配線板集合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するため、本発明に係るプリント配線板集合体は、複数のプリント配線板が、積層された状態で機械的且つ電気的に接続されたプリント配線板集合体であって、絶縁性の部材を備えて構成され、重なり合う二つのプリント配線板のそれぞれと接着される絶縁部と、絶縁部を貫通して形成され、重なり合う二つのプリント配線板の電極端子を互いに接続する導電部とを有する接続層を備え、重なり合う二つのプリント配線板は、接続層を介して接続されることを特徴とするものである。
そして、本発明のプリント配線板集合体は、絶縁部が各プリント配線板と接着される熱可塑性樹脂材を備えて構成され、導電部が、低融点金属粒子及び高融点金属粒子を含み、所定の温度で所定の圧力を加えることにより金属間を接続するメタライジングにより、各プリント配線板の電極端子に接続される導電性ペーストを備えて構成され、接続層に接着される各プリント配線板の表面にエポキシ樹脂が塗布され、熱可塑性樹脂材は、エポキシ樹脂及び熱可塑性樹脂材に対して化学的親和力を有する接着剤により各プリント配線板と接着し、熱可塑性樹脂材及び接着剤の厚みが５０μｍ以上であり、且つ接着剤の厚みが１０μｍ以下である構成とするものである。
【００１１】
本発明に係るプリント配線板集合体は、例えば、次のような方法により製造される。まず、接続対象の各プリント配線板を、接続層を介して所定の位置で重ね合わせる。ここで接続対象の各プリント配線板は、例えばビルドアップ工法等の既存の工法により作製された複数層のプリント配線板である。
【００１２】
接続対象の各プリント配線板及び接続層を重ね合わせた後、重ね合わせた各プリント配線板及び接続層を、二つの板状の弾性材で挟む。その後、所定の温度で、重ね合わせた各プリント配線板及び接続層に対して、二つの弾性材により所定の圧力を加える。
【００１３】
これにより、各プリント配線板が接続層の絶縁部に接着し、各プリント配線板の電極端子が接続層の導電部により接続されて、各プリント配線板が機械的且つ電気的に接続された状態となる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係るプリント配線板集合体は、既存の工法により作製された複数層のプリント配線板が、プリント配線板同士を電気的に接続する導電部を有した接続層を介して、機械的且つ電気的に接続される。これにより、複数層のプリント配線板が接続されて構成される多層の基板構成を、低コストで作製することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下図面を参照して、本発明のプリント配線板集合体及びプリント配線板集合体の製造方法の実施の形態について説明する。まず、本発明のプリント配線板集合体の実施の形態について説明する。
【００２１】
<本実施の形態のプリント配線板集合体の構成例>
図１は第１の実施の形態のプリント配線板集合体１を示す断面図である。図１に示すように、第１の実施の形態のプリント配線板集合体１は、プリント配線板１２ａ及びプリント配線板１２ｂが、接続層１３ａを介して機械的且つ電気的に接続された構成を有する。
【００２２】
プリント配線板１２ａ及びプリント配線板１２ｂは、絶縁層１４及び配線層１５の複数の層を有するプリント配線板１２であり、ビア１６を介して各配線層に信号線が引き回される。また、プリント配線板１２ａ及び１２ｂの接続層１３ａと接する表面層には、それぞれ信号線、電源層又はグランド層等に接続された電極端子１７が備えられる。プリント配線板１２ａ及び１２ｂは、それぞれ、例えばビルドアップ工法といった既存の多層基板の製造方法により作製される。プリント配線板１２ａ及び１２ｂの表面には、ＵＶ硬化型エポキシ樹脂が塗布される。
【００２３】
図２は、接続層１３ａを示す平面図であり後述する絶縁部１８及び空間部１９ａのみを示している。図３は、接続層１３ａの詳細を示す断面図である。図１及び図２に示すように、接続層１３ａは、接続されたプリント配線板１２ａ及び１２ｂに対して接着された絶縁部１８と、プリント配線板１２ａ及び１２ｂの電極端子１７を互いに接続する導電部２０を備えて構成される。また、絶縁部１８及び導電部２０が非形成となる空間部１９ａを備える。図１及び図２に示すプリント配線板集合体１の接続層１３ａにおいては、空間部１９ａは接続層１３ａを貫通して形成される。このため、図１に示すように、プリント配線板１２ａ及び１２ｂが接続層１３ａを介して接続された状態では、空間部１９ａはプリント配線板１２ａ及び１２ｂと接する。
【００２４】
また、図３に示すように、絶縁部１８はコア材１８ａ及び、コア材１８ａとプリント配線板１２ａ及び１２ｂを接着する接着層１８ｂを備えて構成される。ここで、絶縁部１８自体がプリント配線板１２ａ及び１２ｂに対して化学親和力が十分に高ければ接着層は必要ない。コア材１８ａは、例えば、絶縁性樹脂であり、高耐熱性を有し、誘電特性に優れた熱可塑性樹脂が用いられる。また、熱可塑性樹脂として、プリント配線板１２ａ及び１２ｂの表面に塗布されるＵＶ硬化型エポキシ樹脂と化学的親和力の高いものが用いられる。熱可塑性樹脂材として、例えば、ポリエーテルエーテルケトン、又は、ポリアリールケトン樹脂及び非晶性ポリエーテルイミドの混合組成物を主原料とする熱可塑性樹脂フィルムが用いられる。
【００２５】
また、接着層１８ｂを構成する接着剤には、プリント配線板１２ａ及び１２ｂの表面に塗布されるＵＶ硬化型エポキシ樹脂、及びコア材１８ａを構成する熱可塑性樹脂と化学的親和力の高いものが用いられる。接着剤として、例えば、アルケニルフェノール化合物及びマレイミド類の混合物が用いられる。またこの時、例えば、コア材１８ａ及び接着層１８ｂの厚みは５０μｍ以上であり、接着層１８ｂの厚みは１０μｍ以下となる。
【００２６】
導電部２０は、低融点金属粒子及び高融点金属粒子を含み、所定の温度で所定の圧力を加えることにより金属間を接続するメタライジングにより、プリント配線板１２ａ及び１２ｂの電極端子１７に接続された導電性ペーストを備えて構成される。導電性ペーストを構成する金属粒子は、プリント配線板上の導体パターンと合金を形成する錫の単金属又は錫を含む低融点金属と、低融点金属と合金を形成する少なくとも銅又は銀を含む高融点金属とを備えて構成される。
【００２７】
導電性ペーストは、低融点金属融解温度時に熱可塑を呈する樹脂に、溶剤を加えて混錬し、これに低融点金属粉末と高融点金属粉末とを混錬して作製したものである。導電性ペーストは、例えば次のように作製される。まず、高融点金属粉末として平均粒径８μｍの銅粉、低融点金属粉末として、錫（Ｓｎ）９６．５％、銀（Ａｇ）３％、銅（Ｃｕ）０．５％の比率で構成される鉛フリーはんだ粉末を、銅／（錫＋銅）重量比が２４％となる割合で混合する。その後、導電性ペースト全体の体積に対して、体積の割合が２％となるように熱可塑性樹脂であるポリエステル樹脂を混合する。また、粘度調整のため溶剤としてブチルカルビトール（ジエチレングリコールモノブチルエーテル）を用いる。
【００２８】
また、図１から図３にて示す第１の実施の形態のプリント配線板集合体１においては、接続層１３ａが空間部１９ａを有する構成としたが、接続層１３ａが空間部１９ａを有しない構成としてもよい。
【００２９】
図４は、第２の実施の形態のプリント配線板集合体２を示す断面図である。プリント配線板集合体２も、プリント配線板集合体１と同様に、プリント配線板１２ａ及び１２ｂが、接続層１３ｂを介して機械的且つ電気的に接続された構成を有する。
【００３０】
プリント配線板集合体２は、プリント配線板集合体１と接続層１３ｂの形状のみが異なる構成を備える。図４に示すように、プリント配線板集合体２に備えられる接続層１３ｂは、接続層１３ｂを貫通せずに形成された空間部１９ｂを備える。このため、プリント配線板１２ａ及び１２ｂが接続層１３ｂを介して接続された状態では、空間部１９ｂはプリント配線板１２ａのみに接した状態となる。プリント配線板集合体２の他の箇所の構成は、プリント配線板集合体１の構成と同様である。
【００３１】
図５は、第３の実施の形態のプリント配線板集合体３を示す断面図である。図６は、接続層１３ｃを示す平面図であり後述する絶縁部１８及び空間部１９ｃのみを示している。プリント配線板集合体３も、プリント配線板集合体１及び２と同様に、プリント配線板１２ａ及び１２ｂが、接続層１３ｃを介して機械的且つ電気的に接続された構成を有する。
【００３２】
プリント配線板集合体３は、プリント配線板集合体１及び２と接続層１３ｃの形状のみが異なる構成を備える。図５及び図６に示すように、プリント配線板集合体３に備えられる接続層１３ｃは、接続層１３ｃの端部に形成された空間部１９ｃを備える。このため、プリント配線板１２ａ及び１２ｂが接続層１３ｃを介して接続された状態では、空間部１９ｃは、プリント配線板集合体３の外部及び、プリント配線板１２ａ・１２ｂと接した状態となる。プリント配線板集合体３の他の箇所の構成は、プリント配線板集合体１及び２の構成と同様である。
【００３３】
図７及び図８は、第４の実施の形態のプリント配線板集合体４を示す断面図である。図７は接続層１３ｄに形成された空間部１９ａにＬＳＩ２１を搭載した例を示し、図８は空間部１９ａにＬＳＩ２１及びチップ部品２２を搭載した例を示す。プリント配線板集合体４においては、空間部１９ａにプリント配線板１２ａ又は１２ｂと接続された電子部品が搭載される。搭載される電子部品としては、図７及び図８に示すように、ＬＳＩ２１又は、チップコンデンサ等の一般的なチップ部品２２が考えられる。
【００３４】
プリント配線板集合体４の他の箇所の構成は、プリント配線板集合体１の構成と同様である。プリント配線板集合体４によれば、プリント配線板１２ａ及び１２ｂに挟まれた空間部１９ａ内に電子部品を配置することにより、電子部品の実装面積を広く用いることが可能となる。また、装置全体の小型化を実現することが可能となる。
【００３５】
図９は、第５の実施の形態のプリント配線板集合体５を示す断面図である。プリント配線板集合体５においては、プリント配線板集合体４と同様に、接続層１３ｄに形成された空間部１９ａにＬＳＩ２１等の発熱部品が搭載される。またプリント配線板集合体５においては、プリント配線板１２ｃに、空間部１９ａとプリント配線板集合体５の外部を連通して空気の出入りを自在とする通風口２３を備える。これにより、空間部１９ａの内部に搭載された発熱部品の冷却効率を高めることが可能となる。
【００３６】
また図１０（ａ）及び（ｂ）は、プリント配線板集合体５の他の例の接続層１３ｅ及び１３ｆを示す平面図である。図１０（ａ）及び（ｂ）に示すように、空間部１９ａとプリント配線板集合体５の外部を連通する通風口２４を接続層１３ｅ，１３ｆに備えることにより、空間部１９ａの内部に搭載された発熱部品の冷却効率を高めることが可能となる。
【００３７】
またプリント配線板集合体５は、プリント配線板集合体４と同様に、プリント配線板１２ｃ及び１２ｂに挟まれた空間部１９ａ内に電子部品を配置することにより、電子部品の実装面積を広く用いることができ、また、装置全体の小型化を実現することが可能となる。プリント配線板集合体５の他の箇所の構成は、プリント配線板集合体４の構成と同様である。
【００３８】
図１１は、第６の実施の形態のプリント配線板集合体６を示す断面図である。プリント配線板集合体６は、接続層１３ｄに形成された空間部１９ａの上部のプリント配線板１２ｄに開口部２５を備える。これにより、開口部２５及び空間部１９ａに、プリント配線板１２ｂと接続された背の高い電子部品である高背部品２６を配置する、いわゆるキャビティー構造とすることができ、プリント配線板集合体全体としての低背化が可能となる。高背部品２６としては、ヒートシンクを取り付けられたＬＳＩ等が配置される。
【００３９】
図１２から図１４は、第７の実施の形態のプリント配線板集合体７の構成を示す断面図である。プリント配線板集合体７はプリント配線板１２ａ上に低周波で動作する信号の入出力がされる低周波ＬＳＩ２７が搭載され、プリント配線板１２ｂ上に高周波で動作する信号の入出力がされる高周波ＬＳＩ２８が搭載される。また、プリント配線板集合体７においては、低周波ＬＳＩ２７と高周波ＬＳＩ２８は、空間部１９ａの空気部分（空気層と称す）を挟んだ位置に配置される。
【００４０】
図１２に示すプリント配線板集合体７は、プリント配線板集合体７の表面に位置するプリント配線板１２ａの最外層に、低周波ＬＳＩ２７が搭載され、空間部１９ａの内部でプリント配線板１２ｂに高周波ＬＳＩ２８が搭載される例を示している。図１３に示すプリント配線板集合体７は、空間部１９ａの内部で、プリント配線板１２ａに低周波ＬＳＩ２７が搭載され、プリント配線板１２ｂに高周波ＬＳＩ２８が搭載される例を示している。図１４に示すプリント配線板集合体７は、プリント配線板集合体７の表面に位置するプリント配線板１２ａ及びプリント配線板１２ｂの最外層に、それぞれ、低周波ＬＳＩ２７と高周波ＬＳＩ２８とが搭載される例を示している。図１２から図１４に示すプリント配線板集合体７においては、いずれの例においても、低周波ＬＳＩ２７と高周波ＬＳＩ２８は、空間部１９ａの空気層を挟んだ位置に配置される。
【００４１】
このように、電磁波ノイズの発生源となりやすい高周波ＬＳＩ２８と、電磁波ノイズの影響を受けやすい低周波ＬＳＩ２７を低誘電率の空気層を介して配置することにより、電磁波ノイズの影響を抑えることが可能となる。高周波ＬＳＩ２８、低周波ＬＳＩ２７以外の電子部品であっても、例えば高電力回路部品、デジタル回路部品等の電磁波ノイズの発生源となりやすい電子部品と、低電力回路部品、アナログ回路部品等の電磁波ノイズの影響を受けやすい回路部品を、空気層を挟んで配置することにより同様に電磁波ノイズの影響を抑えることが可能となる。低周波ＬＳＩ２７は低周波回路部品の一例であり、高周波ＬＳＩ２８は高周波回路部品の一例である。
【００４２】
また、図１４において、接続層１３ｄに空間部１９ａを備えず、絶縁部１８のコア材１８ａをプリント配線板１２ａ及び１２ｂよりも低い誘電率の熱可塑性樹脂を備えて構成することによっても、同様に電磁波ノイズの影響を抑えることが可能となる。プリント配線板集合体７の他の箇所の構成は、プリント配線板集合体１の構成と同様である。
【００４３】
図１５は第８の実施の形態のプリント配線板集合体８の構成を示す断面図である。プリント配線板集合体８においては、接続層１３ｇの空間部１９ｄに樹脂系の光導波路２９が形成される。また、プリント配線板集合体８の表面に位置するプリント配線板１２ｅの最外層に光コネクタ３０が備えられ、各光コネクタ３０と光導波路２９を接続する接続路３１が形成される。光導波路２９の両端には光路を略９０度曲げる反射面が接続路３１と対向して形成され、これにより、図１５の矢印に示すように光信号を伝播することが可能となり、光導波路用のモジュールを別途構成することなく、光導波路を構成することが可能となる。この結果、装置全体の小型化、軽量化を実現することができる。光コネクタ３０は光素子の一例である。光素子として、他に発光素子又は受光素子等を備えてもよい。プリント配線板集合体８の他の箇所の構成は、プリント配線板集合体１の構成と同様である。
【００４４】
図１６から図１９は、第９の実施の形態のプリント配線板集合体９の構成を示す説明図である。図１６は後述するフレキシブル基板３２を挿入する前の状態を示す断面図であり、図１７はフレキシブル基板３２を挿入した後の状態を示す断面図である。図１８はフレキシブル基板３２を挿入する前の状態を示す斜視図であり、図１９はフレキシブル基板３２を挿入した後の状態を示す斜視図である。また。図２０は後述する接続ピン３３の構成を示す斜視図である。
【００４５】
プリント配線板集合体９は、図５に示すプリント配線板集合体３において、空間部１９ｃにプリント配線板１２ｂと接続された接続ピン３３を備えるものである。図２０に示すように、接続ピン３３は、フレキシブル基板３２の接続端子３２ａと接触する台形状の接触部３３ａと、プリント配線板１２ｂに半田により接続される板状の基板接続部３３ｂを備えて構成される。接触部３３ａは、下方へ力を加えることにより弾性変形することが可能な構成である。プリント配線板集合体９は、空間部１９ａの内部に、所定の間隔でプリント配線板１２ｂに接続された接続ピン３３を備える。プリント配線板集合体９の他の箇所の構成は、プリント配線板集合体３の構成と同様である。
【００４６】
このような構成を備えることにより、図１６から図１９に示すように、プリント配線板集合体９は、所定の厚さを有するフレキシブル基板３２を、空間部１９ｃに出し入れ自在とすることが可能となる。また、フレキシブル基板３２を空間部１９ｃ内に挿入した状態では、フレキシブル基板３２の接続端子３２ａと接続ピン３３の接触部３３ａが接触して導通した状態となる。またこの時、接触部３３ａによりフレキシブル基板３２はプリント配線板１２ａに対して押圧された状態となるため、フレキシブル基板３２はプリント配線板集合体９に対して固定された状態となる。このように接続ピン３３の接触部３３ａの押圧によりフレキシブル基板３２を固定する方法は固定手段の一例である。また、フレキシブル基板３２を固定する手段を、別途他に設けてもよい。
【００４７】
このようにプリント配線板集合体９においては、接続層１３ｃに形成された空間部１９ｃにフレキシブル基板３２を挿入し、電気的に接続して固定することが可能となる。これにより、別途、プリント基板の表面等にコネクタを設ける必要がなくなり、装置全体の小型化、軽量化を実現することができる。
【００４８】
図２１から図２４は、第１０の実施の形態のプリント配線板集合体１０の構成を示す説明図である。図２１はフレキシブル基板３２を挿入する前の状態を示す断面図であり、図２２はフレキシブル基板３２を挿入した後の状態を示す断面図である。図２３はフレキシブル基板３２を挿入する前の状態を示す斜視図であり、図２４はフレキシブル基板３２を挿入した後の状態を示す斜視図である。
【００４９】
プリント配線板集合体１０は、図１に示すプリント配線板集合体１において、空間部１９ａにプリント配線板１２ｂと接続された図２０に示す接続ピン３３を備えるものである。接続ピン３３は所定の間隔で、プリント配線板１２ｂに接続される。また、プリント配線板集合体１０は、所定の形状で空間部１９ａとプリント配線板集合体１０の外部を連通する開口部３４を、プリント配線板１２ｆに備える。プリント配線板集合体１０の他の箇所の構成は、プリント配線板集合体１の構成と同様である。
【００５０】
このような構成を備えることにより、図２１から図２４に示すように、プリント配線板集合体１０は、所定の厚さを有するフレキシブル基板３２を、開口部３４から空間部１９ａに出し入れ自在とすることが可能となる。また、プリント配線板集合体９と同様に、フレキシブル基板３２を空間部１９ａ内に挿入した状態では、フレキシブル基板３２の接続端子３２ａと接続ピン３３の接触部３３ａが接触して導通した状態となる。またこの時、同様に、接触部３３ａによりフレキシブル基板３２はプリント配線板１２ｆに対して押圧された状態となるため、フレキシブル基板３２はプリント配線板集合体１０に対して固定された状態となる。このように接続ピン３３の接触部３３ａの押圧によりフレキシブル基板３２を固定する方法は固定手段の一例である。また、フレキシブル基板３２を固定する手段を、別途他に設けてもよい。
【００５１】
このようにプリント配線板集合体１０においては、接続層１３ａに形成された空間部１９ａにフレキシブル基板３２を挿入し、電気的に接続して固定することが可能となる。これにより、別途、プリント基板の表面等にコネクタを設ける必要がなくなり、装置全体の小型化、軽量化を実現することができる。
【００５２】
プリント配線板集合体９及びプリント配線板集合体１０は、それぞれ、プリント配線板集合体とフレキシブル基板を接続する構成に応じて使い分けることが可能である。また、プリント配線板集合体９及びプリント配線板集合体１０を組み合わせ、プリント配線板集合体の上面・下面、及び側面からフレキシブル基板を接続する構成としてもよい。
【００５３】
上述したプリント配線板集合体１から１０の例においては、二つのプリント配線板が接続層により接続される構成とした。しかし、三つ以上のプリント配線板が複数の接続層により、重ねられた状態で接続する構成としてもよい。
【００５４】
<本実施の形態のプリント配線板集合体の製造方法例>
次に、本実施の形態のプリント配線板集合体の製造方法例について、図面を参照して説明する。まず、プリント配線板集合体１の製造方法例について説明する。図２５は接続層１３ａの製造方法の説明図であり、断面形状を示している。まず、図２５（ａ）に示すように、コア材１８ａを構成する熱可塑性樹脂フィルム１８ｃを準備する。熱可塑性樹脂フィルム１８ｃは、前述したように、例えば絶縁性樹脂であり、高耐熱性を有し、誘電特性に優れるものである。
【００５５】
その後、図２５（ｂ）に示すように、熱可塑性樹脂フィルム１８ｃの表面に接着層１８ｂを構成する接着剤を塗布する。接着剤は、前述したように、例えばアルケニルフェノール化合物及びマレイミド類の混合物が用いられる。その後、接着層１８ｂの表面に低粘着性を有する剥離フィルム１８ｄを配置する。剥離フィルム１８ｄとして、例えば、厚みが２０μｍから５０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムが用いられる。剥離フィルム１８ｄは保護フィルムの一例である。
【００５６】
その後、図２５（ｃ）に示すように、接着層１８ｂ及び剥離フィルム１８ｄを配置した熱可塑性樹脂フィルム１８ｃの所定の位置に、ドリル加工又はレーザー加工により、導電部２０を形成するための貫通孔１３ｈをあける。貫通孔１３ｈを形成した後、スキージ印刷により導電性ペーストを貫通孔１３ｈに充填し、オーブンにより乾燥固化させて、図２５（ｄ）に示すように導電部２０を形成する。導電性ペーストとしては前述したものを用いる。
【００５７】
その後、図２５（ｅ）に示すように、空間部を形成する箇所に開口部１８ｅを金型等により抜き加工をする。その後、図２５（ｆ）に示すように、剥離フィルム１８ｄをはがす。ここで、剥離フィルム１８ｄを剥すことにより、接着層表面から飛び出す形状に導電部２０の導電性ペーストの突起が形成される。これは、後述するように、プリント配線板１２ａとプリント配線板１２ｂを張り合わせる際に、スルーホール部への充填効率が上がり、安定した合金接続に役立つ。剥離フィルム１８ｄの厚みは、この導電性ペーストの突起量に関係するため、実験結果より２５μｍから５０μｍが最適であることが確認されている。
【００５８】
次に、プリント配線板１２ａ、接続層１３ａ及びプリント配線板１２ｂの接続方法について説明する。図２６及び図２７は、プリント配線板１２ａ、接続層１３ａ及びプリント配線板１２ｂの接続方法についての説明図であり、各部材の断面形状を示している。プリント配線板１２ａ、接続層１３ａ及びプリント配線板１２ｂを接続する際には、次のような作業が行われる。
【００５９】
図２６に示すように、クッション材３５ａ、プリント配線板１２ａ、接続層１３ａ、プリント配線板１２ｂ、クッション材３５ｂの順番で、各部材を積層させる。各部材を積層させた後、接続層１３ａの導電部２０を構成する導電性ペーストの低融点金属の融点以上の温度で、図２７の矢印に示すようにクッション材３５ａ・３５ｂにより積層されたプリント配線板１２ａ、接続層１３ａ及びプリント配線板１２ｂに対して所定の圧力を加える。
【００６０】
このような方法により、接続層１３ａの絶縁部１８が接着層１８ｂの接着剤によりプリント配線板１２ａ及び１２ｂに接着され、接続層１３ａの導電部２０がプリント配線板１２ａ及び１２ｂの各電極端子１７に接続される。
【００６１】
接続層１３ａの導電部２０がプリント配線板１２ａ及び１２ｂの各電極端子１７に接続されるメカニズムについて説明する。導電部２０の導電性ペーストと各電極端子１７は、一般的にメタライジングと呼ばれる方法により接続が行われる。前述したように、導電性ペーストは低融点金属粒子と高融点金属粒子とバインダー樹脂を備えて構成される。
【００６２】
ここで、バインダー樹脂の存在により、低融点金属の融点以上の温度であっても加圧していないときには低融点金属と高融点金属が直接触れ合わないため合金化しない。低融点金属の融点以上の温度（基材融着の温度）で所定の圧力を加えることにより、粘流体化したバインダー樹脂が金属粒子間から押し出され低融点金属と高融点金属が接触する。また、この時点で電極端子の金属と液化した低融点金属が接触して合金化するため導電部２０内の合金形成と同時に、導電部２０と電極端子１７の接続も可能となり、短時間で合金化することが可能である。
【００６３】
また、金属粒子が微粉である場合でも、バインダー樹脂が金属粒子間の潤滑剤の役割を果たすため、導電性ペーストが粘土の如く塑性を有した状態となり、貫通孔１３ｈ内全体に均一に圧力がかかり貫通孔１３ｈ内の低融点金属粒子と高融点金属粒子が均等に接触することにより貫通孔１３ｈ内の合金が均一化する。これにより接続安定性が高い合金接続を得ることが可能となる。更に、このメタライジングを容易に進めるためには、バインダー樹脂は熱可塑性樹脂とすることが望ましい。
【００６４】
また、コア材１８ａに用いられる熱可塑性樹脂及び熱可塑性樹脂上の接着層１８ｂは、メタライジングを容易にすすめるため、流動性の高いものは好ましくない。例えば、接着層として流動性の高いエポキシ樹脂を、Ｂステージ状態（半軟化状態）で用いる場合、張り合わせ時に、加熱により液状態となる。さらに加圧された状態においては、液状化したエポキシ樹脂は、導電性ペースト中に、侵入もしくは置換してしまい、導電性ペーストの金属粒子間同士の接触を妨げてしまう。これにより、十分なメタライジングが達成できず、導電部２０と電極端子の接続箇所が高抵抗化してしまう問題がある。その場合は、接着層が化学的結合力を失わない範囲で硬化反応を促進させ流動性を低下させることが必要になる。
【００６５】
また、熱可塑性樹脂が加熱時に液状化するほど流動性が高いと、上述した接着層と同様の問題が生じる。更に、熱可塑性樹脂の弾性率が適度に低くないと、導電性ペーストに均一な圧力が掛からず、これも十分なメタライジングを達成できない原因となる。
【００６６】
以上より、コア材１８ａには、アミノシラン系のカップリング材を塗布した高耐熱熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。Ｃステージ化（硬化）された上下のプリント配線板１２ａ及び１２ｂとの接着力を確保するため、アミノ骨格を有する材料をコア材に用いることが好ましい。更に、接着層の表層に極薄く熱硬化接着剤を塗布することは有効である。数μｍの薄膜の場合、導電性ペーストのメタライジングを妨げることなく、十分な接続安定性を確保することが可能となる。
【００６７】
次に、クッション材３５の構成について説明する。図２８はクッション材３５の詳細な構成を示す説明図であり、断面形状を示している。図２８（ａ）はクッション材３５の第１の例を示す説明図であり、図２８（ｂ）はクッション材３５の第２の例を示す説明図である。プリント配線板１２ａ及び１２ｂを、接続層１３ａを介して機械的、電気的に接続する際に、接続層１３ａに設けた空間部１９ａの上下部に位置するプリント配線板１２ａ及び１２ｂの表面が撓むことを防ぐために、クッション材３５の構成を工夫する必要がある。プリント配線板１２ａ及び１２ｂに撓みが生ずると、部品を表面実装する際の妨げになってしまう問題がある。
【００６８】
プリント配線板１２ａ、１２ｂ及び接続層１３ａの機械的・電気的接続を行う場合、より弾性の高い材料（低弾性率材料）で加圧することが理想である。しかし、本発明に係るプリント配線板集合体１のように、接続層１３ａに空間部１９ａを有する構造においては、加熱加圧時に空間部１９ａ側に落ち込むようにプリント配線板１２ａ及び１２ｂが撓むことになる。このため、この各プリント配線板１２ａ，１２ｂの撓みを抑えるためには、より弾性の低い材料（高弾性率材料）を用いることが良いが、高弾性率材料を用いて加圧を行った場合、プリント配線板１２ａ及び１２ｂ表面の凹凸を吸収できず、プリント配線板１２ａ及び１２ｂ全面に渡り均一な圧力が印加できず、確実な接続を行えなくなってしまう。
【００６９】
このため、クッション材３５の第１の例として、図２８（ａ）に示すように、高弾性率材料からなるベース層３５ｃと低弾性率材料からなる凹凸吸収層３５ｄの２層からなるものを用いることが可能となる。第１の例のクッション材３５を用いることにより、加圧時に空間部１９ａ側に落ち込むようにプリント配線板１２ａ及び１２ｂが撓むことを防ぎ、且つ、プリント配線板１２ａ及び１２ｂ全面に渡り均一な圧力を印加することが可能となる。
【００７０】
また上記とは別に、クッション材３５の加熱冷却時の膨張収縮がプリント配線板１２ａ及び１２ｂの伸張を促し、プリント配線板１２ａ及び１２ｂの撓みに起因する問題ある。このため、クッション材３５の第２の例として、図２８（ｂ）に示すように、高弾性率材料からなるベース層３５ｃと、低弾性率材料からなる凹凸吸収層３５ｄと、ベース層の熱収縮を規制する熱収縮抑止層３５ｅの３層からなるものを用いることが可能である。第２の例のクッション材３５を用いることにより、加圧時に空間部１９ａ側に落ち込むようにプリント配線板１２ａ及び１２ｂが撓むことを防ぎ、プリント配線板１２ａ及び１２ｂ全面に渡り均一な圧力を印加し、且つ、クッション材３５の加熱冷却時の膨張収縮を防ぐことが可能となる。
【００７１】
第１・第２の例のクッション材３５ａ・３５ｂにおいては、実験の結果、例えば、凹凸吸収層３５ｄの厚みは５〜２０μｍであり、加温加圧時の弾性率が１００ＭＰａ以下であり、高耐熱で且つ離形性を有するシリコーン化合物、又はフッ素化合物を備えて構成されるものを用いることが有効である。またベース層３５ｃは、厚みが５０〜３００μｍであり、加温加圧時に少なくとも１ＧＰａ以上の弾性率を有する材料を用いることが有効である。更に熱収縮抑止層３５ｅには、熱膨張係数が２０ｐｐｍ以下であり、中心線平均粗さＲａが１．５以上である電解銅箔を用いることが有効である。
【００７２】
上述したクッション材３５を用いて、温度２５０度で４ＭＰａの圧力で図２６及び図２７で説明した方法でプリント配線板１２ａ、接続層１３ａ及びプリント配線板１２ｂの接続を行った結果、図２９のＡで示す空間部１９ａ内へのプリント配線板１２ａ及び１２ｂの表面撓みは、３０μｍ以内になることが確認できた。また温度２５０度で２ＭＰａの圧力で図２６及び図２７で説明した方法でプリント配線板１２ａ、接続層１３ａ及びプリント配線板１２ｂの接続を行った結果、プリント配線板１２ａ及び１２ｂの表面の撓みは、表面実装上問題のないレベルであることが確認できた。これにより、図２６及び図２７に示す、プリント配線板１２ａ、接続層１３ａ及びプリント配線板１２ｂの接続は、例えば、次のような温度・圧力の条件で行うことが有効であると考えられる。温度が２３０度以下において、圧力が２〜８ＭＰａ。又は、温度が２３０度より高く２５０度以下において、圧力が２〜４ＭＰａ。また、クッション材３５は弾性材の一例である。ベース層３５ｃは高弾性率材の一例であり、凹凸吸収層３５ｄは低弾性率材の一例である。熱収縮抑止層３５ｅは熱収縮抑止材の一例である。
【００７３】
図２６及び図２７に示した例においては、二つのプリント配線板１２と接続層１３を機械的且つ電気的に接続する例を示したが、三つ以上のプリント配線板１２を接続層１３を介して接続する場合も、同様の方法で行われる。
【００７４】
次に、図４に示す第２の実施の形態のプリント配線板集合体２の製造方法について説明する。プリント配線板集合体２は、前述したようにプリント配線板集合体１とは接続層１３ｂの空間部１９ｂの形状のみが異なるものである。よって、プリント配線板集合体２の製造の際には、図２５（ｅ）において、熱可塑性樹脂フィルム１８ｃを貫通しない開口部が形成される。他の工程の製造方法は、プリント配線板集合体１と同様である。
【００７５】
次に、図５及び図６に示す第３の実施の形態のプリント配線板集合体３の製造方法について説明する。プリント配線板集合体３は、前述したように、接続層１３ｃの空間部１９ｃがプリント配線板集合体３の外部に接していることのみが、プリント配線板集合体１と異なる。このため、図３０（ａ）に示すように、上述した方法によりプリント配線板集合体１を作製した後、破線部で切断することにより、図３０（ｂ）に示すプリント配線板集合体３を製造する。これにより、図６に示すように側端部に空間部１９ｃを有する形状の接続層１３ｃを形成した後、図２６及び図２７に示すように各プリント配線板１２及び接続層１３を接続する方法と比較して、空間部１９ｃへの各プリント配線板１２の撓みを小さくすることができる。
【００７６】
次に、図７及び図８に示す第４の実施の形態のプリント配線板集合体４の製造方法について説明する。前述したように、プリント配線板集合体４は、空間部１９ａ内にプリント配線板１２ｂと接続されたＬＳＩ２１等の電子部品を備えることのみが、プリント配線板集合体１と異なる。よって、予めプリント配線板１２ｂ上の所定の位置に、ＬＳＩ２１等の電子部品を実装した後、図２６及び図２７で示す方法によりプリント配線板１２ａ、接続層１３ｄ及びプリント配線板１２ｂを接続して、プリント配線板集合体４を製造する。
【００７７】
図９に示すプリント配線板集合体５、図１１に示すプリント配線板集合体６、図１２等に示すプリント配線板集合体７、図１６等に示すプリント配線板集合体９及び図２１等に示すプリント配線板集合体１０において、空間部１９ａ内等にプリント配線板１２ｂ等と接続された電子部品を備える場合も、上述したプリント配線板集合体４と同様に、予めプリント配線板１２上の所定の位置に、当該電子部品を実装した後、図２６及び図２７で示す方法によりプリント配線板１２ａ等、接続層１３ａ等及びプリント配線板１２ｂを接続することにより製造する。プリント配線板集合体の表面に配置される電子部品については、二つのプリント配線板１２及び接続層１３の接続後に実装する。
【００７８】
また、プリント配線板集合体５の通風口２３及びプリント配線板集合体６の開口部２５は、図２６及び図２７で示す方法による二つのプリント配線板１２及び接続層１３の接続前に、ドリル加工等によって予め加工する。
【００７９】
次に図１５に示すプリント配線板集合体８の製造方法について説明する。プリント配線板集合体１と同様の方法により接続層１３ｇを形成後、石英ガラスにフォトリソグラフによりマスクを形成し、サンドブラストにより模様形状を作製することにより、所望の溝形状を作製する。その後、樹脂系の光導波路２９となる液状樹脂を充填し、加熱硬化後に、表面を研摩する。その後、図２６及び図２７で示す方法によりプリント配線板１２ｅ、接続層１３ｇ及びプリント配線板１２ｂを接続することにより製造する。
【００８０】
本発明に係るプリント配線板集合体は、ビルドアップ工法等の既存の工法により作製された複数層のプリント配線板を、図２６及び図２７に示すように、接続層を介して機械的且つ電気的に接続する方法によって製造される。これにより、ビルドアップ工法等によって最終的な基板構成を作製する方法に比べて、多層の基板構成を低コストで作製することが可能となる。
【００８１】
また、本発明に係るプリント配線板集合体の製造方法では、ビルドアップ工法等の既存の工法により作製された複数層のプリント配線板を、図２６及び図２７に示すように、接続層を介して機械的且つ電気的に接続することにより、プリント配線板集合体が作製される。これにより、ビルドアップ工法等によって最終的な基板構成を作製する方法に比べて、多層の基板構成を低コストで作製することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明は、多層の基板構造を備えるプリント配線板集合体及びプリント配線板集合体の製造方法に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】第１の実施の形態のプリント配線板集合体の断面図である。
【図２】接続層の構成例である。
【図３】接続層の構成例である。
【図４】第２の実施の形態のプリント配線板集合体の断面図である。
【図５】第３の実施の形態のプリント配線板集合体の断面図である。
【図６】接続層の構成例である。
【図７】第４の実施の形態のプリント配線板集合体の断面図である。
【図８】第４の実施の形態のプリント配線板集合体の断面図である。
【図９】第５の実施の形態のプリント配線板集合体の断面図である。
【図１０】接続層の構成例である。
【図１１】第６の実施の形態のプリント配線板集合体の断面図である。
【図１２】第７の実施の形態のプリント配線板集合体の断面図である。
【図１３】第７の実施の形態のプリント配線板集合体の断面図である。
【図１４】第７の実施の形態のプリント配線板集合体の断面図である。
【図１５】第８の実施の形態のプリント配線板集合体の断面図である。
【図１６】第９の実施の形態のプリント配線板集合体の断面図である。
【図１７】第９の実施の形態のプリント配線板集合体の断面図である。
【図１８】第９の実施の形態のプリント配線板集合体の斜視図である。
【図１９】第９の実施の形態のプリント配線板集合体の斜視図である。
【図２０】接続ピンの斜視図である。
【図２１】第１０の実施の形態のプリント配線板集合体の断面図である。
【図２２】第１０の実施の形態のプリント配線板集合体の断面図である。
【図２３】第１０の実施の形態のプリント配線板集合体の斜視図である。
【図２４】第１０の実施の形態のプリント配線板集合体の斜視図である。
【図２５】接続層の製造方法の説明図である。
【図２６】プリント配線板集合体の製造方法の説明図である。
【図２７】プリント配線板集合体の製造方法の説明図である。
【図２８】クッション材の説明図である。
【図２９】空間部の断面図である。
【図３０】第３の実施の形態のプリント配線板集合体の製造方法の説明図である。
【符号の説明】
【００８４】
１〜１０・・・プリント配線板集合体、１２、１２ａ〜１２ｅ・・・プリント配線板、１３、１３ａ〜１３ｇ・・・接続層、１７・・・電極端子、１８・・・絶縁部、１９、１９ａ〜１９ｃ・・・空間部、２０・・・導電部、２３・・・通風口、２４・・・通風口、２５・・・開口部、２９・・・光導波路、３０・・・光コネクタ、３１・・・接続部、３２・・・フレキシブル基板、３３・・・接続ピン、３４・・・開口部、３５、３５ａ、３５ｂ・・・クッション材、３５ｃ・・・ベース層、３５ｄ・・・凹凸吸収層、３５ｅ・・・熱収縮抑止層
【図１】
0005125115.tif 000002
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
0005125115.tif 000021
【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
0005125115.tif 000027
【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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