(57)【要約】      （修正有）【課題】ローボードを容易かつ強固に接続することができる積層基板の製造方法を提供する。【解決手段】第１のローボード１２の端子部１２ａ上に、熱硬化性樹脂中に、第１の融点を有する金属粒子の表面に該第１の融点よりも低い温度の第２の融点を有するはんだをめっきしてなるフィラーと硬化剤とを含有させた接合インク２０を塗布する工程と、第２のローボード１４に、第２のローボード１４の端子部１４ａに対応する部位に貫通孔２２が形成された熱硬化性樹脂からなる接着シート２４を、接着する工程と、第１のローボード１２と第２のローボード１４とを、接着シート２４を介在させ、かつ端子部同士を対向させて加熱、加圧して、接着シート２４および接合インク２０を熱硬化させて一体化する工程とを具備することを特徴とする。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板と第２の基板とを、絶縁層を介在させて、かつ端子部を対向させ、該端子部間を導電性部材を介して電気的に接続した積層基板の製造方法において、
前記第１の基板の端子部上に、熱硬化性樹脂中に、第１の融点を有する金属粒子の表面に該第１の融点よりも低い温度の第２の融点を有するはんだをめっきしてなるフィラーと硬化剤とを含有させた接合インクを塗布する工程と、
前記第２の基板に、該第２の基板の端子部に対応する部位に貫通孔が形成された熱硬化性樹脂からなる接着シートを、貫通孔内に端子部が位置するようにして接着する工程と、
前記第１の基板と第２の基板とを、前記接着シートを介在させ、かつ端子部同士を対向させて、位置決めして積層する工程と、
該積層物を加熱、加圧して、前記接着シートおよび接合インクを熱硬化させて一体化する工程とを具備することを特徴とする積層基板の製造方法。
【請求項２】
前記第１の基板がマザーボードであり、前記第２の基板がマザーボードよりも外形の小さな、１または複数の搭載ボードであることを特徴とする請求項１記載の積層基板の製造方法。
【請求項３】
前記第２の基板がマザーボードであり、前記第１の基板がマザーボードよりも外形の小さな、１または複数の搭載ボードであることを特徴とする請求項１記載の積層基板の製造方法。
【請求項４】
第１の基板と第２の基板とを、絶縁層を介在させて、かつ端子部を対向させ、該端子部間を導電性部材を介して電気的に接続した積層基板の製造方法において、
前記第１の基板に、該第１の基板の端子部に対応する部位に貫通孔が形成された熱硬化性樹脂からなる接着シートを、貫通孔内に端子部が位置するようにして接着する工程と、
前記貫通孔内に、端子部を覆うようにして、熱硬化性樹脂中に、第１の融点を有する金属粒子の表面に該第１の融点よりも低い温度の第２の融点を有するはんだをめっきしてなるフィラーと硬化剤とを含有させた接合インクを充填する工程と、
前記第１の基板と第２の基板とを、前記接着シートを介在させ、かつ端子部同士を対向させて、位置決めして積層する工程と、
該積層物を加熱、加圧して、前記接着シートおよび接合インクを熱硬化させて一体化する工程とを具備することを特徴とする積層基板の製造方法。
【請求項５】
前記第１の基板がマザーボードであり、前記第２の基板がマザーボードよりも外形の小さな、１または複数の搭載ボードであることを特徴とする請求項４記載の積層基板の製造方法。
【請求項６】
前記第２の基板がマザーボードであり、前記第１の基板がマザーボードよりも外形の小さな、１または複数の搭載ボードであることを特徴とする請求項４記載の積層基板の製造方法。
【請求項７】
前記接着シートに、表裏面に剥離シートが貼着された接着シートを用いることを特徴とする請求項１または４記載の積層基板の製造方法。
【請求項８】
前記フィラーに、銅粒子の表面に錫−ビスマス合金はんだめっき皮膜を形成したものを用いることを特徴とする請求項１または４記載の積層基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は積層基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多層配線基板を電気的に接続する手段として、ＢＧＡやＬＧＡ等に形成してはんだバンプによりマザーボードに接続する方法や、ワイヤボンディングやスタッドバンプにより電気的に接続する方法、多層配線基板同士を固定ピンなどにより固定して端子間を接触させて電気的に接続する方法（特開２００３−２４３７９７号公報）などがある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２４３７９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記のように、多層配線基板同士を固定ピンにより固定して、端子間を機械的に接触させて電気的に接続する方法では、固定ピン、その他の取付け治具の設計上のばらつき、組み立て部品の設計寸法にばらつきがあること等から、接合面の信頼性が不安定となる課題がある。また、手作業による組み立てとなり、工数を要するという課題がある。
【０００５】
そこで、本発明は上記課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、基板を容易かつ強固に接続することができる積層基板の製造方法を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成するため次の構成を備える。
すなわち、本発明に係る積層基板の製造方法は、第１の基板と第２の基板とを、絶縁層を介在させて、かつ端子部を対向させ、該端子部間を導電性部材を介して電気的に接続した積層基板の製造方法において、前記第１の基板の端子部上に、熱硬化性樹脂中に、第１の融点を有する金属粒子の表面に該第１の融点よりも低い温度の第２の融点を有するはんだをめっきしてなるフィラーと硬化剤とを含有させた接合インクを塗布する工程と、前記第２の基板に、該第２の基板の端子部に対応する部位に貫通孔が形成された熱硬化性樹脂からなる接着シートを、貫通孔内に端子部が位置するようにして接着する工程と、前記第１の基板と第２の基板とを、前記接着シートを介在させ、かつ端子部同士を対向させて、位置決めして積層する工程と、該積層物を加熱、加圧して、前記接着シートおよび接合インクを熱硬化させて一体化する工程とを具備することを特徴とする。
【０００７】
また、前記第１の基板がマザーボードであり、前記第２の基板がマザーボードよりも外形の小さな、１または複数の搭載ボードであることを特徴とする。
あるいは、前記第２の基板がマザーボードであり、前記第１の基板がマザーボードよりも外形の小さな、１または複数の搭載ボードであることを特徴とする。
【０００８】
また本発明に係る積層基板の製造方法は、第１の基板と第２の基板とを、絶縁層を介在させて、かつ端子部を対向させ、該端子部間を導電性部材を介して電気的に接続した積層基板の製造方法において、前記第１の基板に、該第１の基板の端子部に対応する部位に貫通孔が形成された熱硬化性樹脂からなる接着シートを、貫通孔内に端子部が位置するようにして接着する工程と、前記貫通孔内に、端子部を覆うようにして、熱硬化性樹脂中に、第１の融点を有する金属粒子の表面に該第１の融点よりも低い温度の第２の融点を有するはんだをめっきしてなるフィラーと硬化剤とを含有させた接合インクを充填する工程と、前記第１の基板と第２の基板とを、前記接着シートを介在させ、かつ端子部同士を対向させて、位置決めして積層する工程と、該積層物を加熱、加圧して、前記接着シートおよび接合インクを熱硬化させて一体化する工程とを具備することを特徴とする。
【０００９】
また、前記第１の基板がマザーボードであり、前記第２の基板がマザーボードよりも外形の小さな、１または複数の搭載ボードであることを特徴とする。
あるいは、前記第２の基板がマザーボードであり、前記第１の基板がマザーボードよりも外形の小さな、１または複数の搭載ボードであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、上記のように積層物を加圧、加熱することによって、接合インク中のフィラーが、はんだが溶融して一体化するとともに、端子部とも強固に結合する。したがって、柱状の導電部材が形成され、良好な電気特性が得られ、また接合強度も高いから、熱膨張率が異なる基板同士であっても、その端子部間の電気的接続が確実に確保され、接続信頼性が向上する。また、半導体チップ等の電子部品を搭載していない基板同士であるので、基板の製造過程で、加圧、加熱して接合インクを熱硬化させる工程を行うことができ、端子部間を強固に接続することができるのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面と共に詳細に説明する。
図１〜図６は、積層基板１０の種々の形態の例を示す説明図である。
なお、基板とは、多層配線基板であって、半導体チップ、抵抗素子、コンデンサ素子等の電子部品を未搭載のものをいう。
【００１２】
図１は、第１の基板（マザーボード）１２上にこの第１の基板１２よりも外形の小さな第２の基板（搭載ボード）１４を搭載した例を示す。第２の基板１４は、第１の基板１２の表面上および／または裏面上に、１または複数搭載される。また、図２に示すように、第２の基板１４上に第３の基板１６を搭載してもよい。
【００１３】
この第３の基板１６は、第２の基板１４を第１の基板とすれば、第２の基板１４に対しては第２の基板となる。本発明においては、一対の基板の一方を第１の基板、他方を第２の基板というものとし、積層基板が３層以上の積層基板であっても、その隣接する一対の基板が、請求項の製造方法を採用していれば、本発明の範囲に含まれる。
【００１４】
図３は、第１の基板１２に対して、第２の基板１４が、第１の基板１２の表面および／または裏面側に１または複数、埋め込まれて搭載されている積層基板１０の例を示す。
【００１５】
第１の基板１２と第２の基板１４とは同じ大きさのものであってもよい。図４は第１の基板１２の片面側に、図５は両面側に第１の基板１２と同じ大きさの第２の基板１４をそれぞれ搭載した積層基板１０の例を示し、図６は、第２の基板１４上にさらに第３の基板１６を搭載した積層基板１０の例を示す。
いずれにしても、これら基板同士の積層の形態は特に限定されるものではない。
【００１６】
図７は、積層基板１０の製造方法の第１の実施の形態の工程図である。
まず、図７（ａ）に示すように、端子部１２ａを有する第１の基板１２の該端子部１２ａ上にメタルマスク１８を用いて接合インク２０を印刷（塗布）する。２１はスキージである。図７（ｂ）は、その端子部１２ａ上に接合インク層が形成された状態を示す。
なお、端子部１２ａの表面には、あらかじめ、ニッケルを下地とする金めっき皮膜からなる保護めっき皮膜（図示せず）が形成されている。
【００１７】
接合インク２０は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂中に、第１の融点を有する金属粒子の表面に該第１の融点よりも低い温度の第２の融点を有するはんだをめっきしてなるフィラーと硬化剤とを含有させた接合インクを用いる。金属粒子は銅粒子が好ましい。また、はんだは、錫−ビスマス合金めっき皮膜が好ましい。これらフィラーの含有量は、後記する加圧、加熱工程で熱硬化性樹脂を硬化させたときに、フィラー同士が十分に接触し、溶融したはんだにより一体化し、十分な導電性を示す量とする。この接合インク２０は、積層基板１０に形成されたとき、端子部間を電気的に接続する導電部材となる。
【００１８】
エポキシ樹脂の硬化剤としては、カルボキシル基、アミノ基、フェノール基のいずれか１種類を有する化合物と、アジピン酸、コハク酸、セバシン酸のいずれかの有機酸とからなる公知の硬化剤を用いることができる。
なお、熱硬化性樹脂はエポキシ樹脂には限られない。
【００１９】
次に、図７（ｃ）、図７（ｄ）に示すように、端子部１４ａを有する第２の基板１４に、第２の基板１４の端子部１４ａに対応する部位に貫通孔２２が形成された熱硬化性樹脂からなる接着シート２４を、貫通孔２２内に端子部１４ａが位置するようにして接着する。接着シート２４は、積層基板１０に形成されたときの絶縁層となる。
【００２０】
なお、接着シート２４は、両面に剥離紙（図示せず）が貼付された粘着性を有するシートを用いる。この接着シート２４に穴あけ加工をして貫通孔２２を形成し、一方の剥離紙を剥いで第２の基板１４に接着するのである。
【００２１】
次に、図７（ｅ）に示すように、第１の基板１２と第２の基板１４とを、接着シート２４を介在させ、かつ端子部１２ａ、１４ａ同士を対向させて、ピン等の適宜位置きめ部材（図示せず）により位置決めして積層する。その際、接着シート２４の剥離紙を剥いでおくことはもちろんである。
【００２２】
次いで、真空プレス中で、上記の積層物を加圧、加熱して、接合インク２０、接着シート２４を熱硬化させることによって積層物を一体化させ、所望の積層基板１０を得ることができる。半導体チップ等の電子部品を搭載していない基板同士であるので、真空プレスでの加圧、加熱が行える。
なお、上記では、第１の基板１２の片面側にのみ第２の基板１４を積層したが、第１の基板１２の両面側に上記と同様にして第２の基板１４を積層することができる。
なお、図３に示すような、第２の基板１４が埋め込み式となる積層基板１０を得るには、第２の基板１４が埋め込まれる部位となる、第１の基板１２の部位を一段低くなるように第１の基板１２を形成しておけばよく（図示せず）、上記と同様の工程で製造できる。
【００２３】
上記のように積層物を加圧、加熱することによって、接合インク中のフィラーは、錫−ビスマスはんだが溶融して一体化するとともに、端子部１２ａ、１４ａ側の保護めっき層における金が拡散し、その下地のニッケルと上記フィラーとが合金化することによって強固に結合する。したがって、柱状の導電部材が形成され、良好な電気特性が得られ、また接合強度も高いから、熱膨張率が異なる基板同士であっても、その端子部間の電気的接続が確実に確保され、接続信頼性が向上する。なお、フィラーが、比較的低温で溶解するはんだ皮膜を有するので、熱硬化温度を比較的低温で行えることも、熱膨張率の異なる基板同士を、歪みを少なく積層できる要因となる。また、半導体チップ等の電子部品を搭載していない基板同士であるので、基板の製造過程で、加圧、加熱して接合インクを熱硬化させる工程を行うことができ、端子部間を強固に接続することができるのである。
【００２４】
図７に示す実施形態で、第１の基板１２をマザーボードとすれば、第２の基板１４が１または複数の搭載ボードということになる。
【００２５】
あるいは、第１の基板１２を搭載ボードとし、第２の基板１４をマザーボードとすることもできる。
この場合も、図８に示すように、まず、第１の基板１２の端子部１２ａ上に接合インク２０を印刷（塗布）する（同図（ａ）、（ｂ））。次に、端子部１４ａを有する第２の基板１４側に、貫通孔２２を有する接着シート２４を接着する（同図（ｃ））。次いで、第１の基板１２と第２の基板１４とを、接着シート２４を介在させ、かつ端子部１２ａ、１４ａ同士を対向させて、位置決めして積層し、該積層物を加熱、加圧して、接着シート２４および接合インク２０を熱硬化させて積層基板１０に形成することができる（同図（ｄ））。すなわち、この場合、搭載ボード１２の端子部１２ａに接合インク２０を塗布し、マザーボード１４の側に接着シート２４を接着するのであり、図７に示すのとは逆になっている。
【００２６】
図９は積層基板１０のさらに他の製造方法の実施形態を示す。
まず、図９（ａ）、図９（ｂ）に示すように、第１の基板１２に、該第１の基板１２の端子部１２ａに対応する部位に貫通孔２２が形成された熱硬化性樹脂からなる接着シート２４を、貫通孔２２内に端子部１２ａが位置するようにして接着する。
【００２７】
次に、図９（ｃ）、図９（ｄ）に示すように、貫通孔２２内に、端子部１２ａを覆うようにして、熱硬化性樹脂中に、第１の融点を有する金属粒子の表面に該第１の融点よりも低い温度の第２の融点を有するはんだをめっきしてなるフィラーと硬化剤とを含有させた接合インク２０を充填する。
【００２８】
次いで、図９（ｅ）に示すように、第１の基板１２と第２の基板１４とを、接着シート２４を介在させ、かつ端子部１２ａ、１４ａ同士を対向させて、位置決めして積層し、該積層物を加熱、加圧して、接着シート２４および接合インク２０を熱硬化させて一体化し、積層基板１０を得ることができる。
本実施の形態でも、端子部１２ａ、１４ａ間が強固に接合された積層基板１０を得ることができる。
【００２９】
図９に示す実施形態で、第１の基板１２をマザーボードとすれば、第２の基板１４が１または複数の搭載ボードということになる。
【００３０】
あるいは、第１の基板１２を搭載ボードとし、第２の基板１４をマザーボードとすることもできる。
この場合も、まず、図１０（ａ）、図１０（ｂ）に示すように、第１の基板１２に、該第１の基板１２の端子部１２ａに対応する部位に貫通孔２２が形成された熱硬化性樹脂からなる接着シート２４を、貫通孔２２内に端子部１２ａが位置するようにして接着する。
【００３１】
次に、図１０（ｃ）、図１０（ｄ）に示すように、貫通孔２２内に、端子部１２ａを覆うようにして、熱硬化性樹脂中に、第１の融点を有する金属粒子の表面に該第１の融点よりも低い温度の第２の融点を有するはんだをめっきしてなるフィラーと硬化剤とを含有させた接合インク２０を充填する。
【００３２】
次いで、図１０（ｅ）に示すように、第１の基板１２と第２の基板１４とを、接着シート２４を介在させ、かつ端子部１２ａ、１４ａ同士を対向させて、位置決めして積層し、該積層物を加熱、加圧して、接着シート２４および接合インク２０を熱硬化させて一体化し、積層基板１０を得ることができる。
すなわち、この場合、搭載ボード１２の側に接着シート２４を接着し、貫通孔２２内に接合インク２０を充填するのであり、図９に示すのとは逆になっている。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】第１の基板上に第１の基板よりも小さな第２の基板を積層した状態の積層基板の説明図である。
【図２】第１の基板上に第１の基板よりも小さな第２の基板を積層し、第２の基板上に第３の基板を積層した状態の積層基板の説明図である。
【図３】第１の基板に第２の基板を埋め込み式に積層した積層基板の説明図である。
【図４】大きさの同じ第１の基板と第２の基板を積層した積層基板の説明図である。
【図５】第１の基板の表裏面に大きさの同じ第２の基板を積層した積層基板の説明図である。
【図６】図５の第２の基板上に第３の基板を積層した積層基板の説明図である。
【図７】積層基板の製造方法の第１の実施形態を示す工程図である。
【図８】積層基板の製造方法の第２の実施形態を示す工程図である。
【図９】積層基板の製造方法の第３の実施形態を示す工程図である。
【図１０】積層基板の製造方法の第４の実施形態を示す工程図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０  積層基板
１２  第１の基板
１２ａ  端子部
１４  第２の基板
１４ａ  端子部
１６  第３の基板
１８  メタルマスク
２０  接合インク
２１  スキージ
２２  貫通孔
２４  接着シート
【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】
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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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