(57)【要約】【課題】半硬化の熱硬化型樹脂シート中に形成する導電性ビアの接続不良、及び、樹脂の流動不足による気泡の発生などの不具合を無くすことができる、電子装置の製造方法及び熱プレス装置を提供する。【解決手段】半硬化の電子装置用絶縁樹脂シート１１と同一シート１０から分割されたテストピース２１を熱プレス機構７０にて熱プレスした時の樹脂のフロー量を検知し、その検知情報にて、半硬化の電子装置用絶縁樹脂シート１１を含む積層体９０を熱プレスする熱プレス機構６０の加圧力を制御することで、適正な樹脂流動を得ることができ、導電性ビアの変形及び気泡の発生を抑制でき、ビア接続信頼性が向上する。【選択図】図５
2013162055.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の回路基板間に、導電性ビアが形成された半硬化の電子装置用の電気絶縁性の熱硬化型樹脂シートを設けた積層体を熱プレスし、前記半硬化の熱硬化型樹脂シートを硬化させることで、前記複数の回路基板と前記半硬化の熱硬化型樹脂シートの電気絶縁性の熱硬化型樹脂とを一体化させ、前記導電性ビアにより前記回路基板間の電気的導通を得て電子装置を製造する電子装置の製造方法において、 
前記半硬化の電子装置用の電気絶縁性の熱硬化型樹脂シートに前記導電性ビアが形成されたのち、前記半硬化の電子装置用の電気絶縁性の熱硬化型樹脂シートと同一の熱硬化型樹脂シートからテストピースと前記半硬化の電子装置用の電気絶縁性の熱硬化型樹脂シートとを熱プレス工程前に分割し、
前記テストピースを熱プレスし、
前記熱プレスされた前記テストピースの形状情報を検知し、
検知された前記テストピースの形状情報により、前記積層体の熱プレス条件を設定して熱プレスする電子装置の製造方法。
【請求項２】
前記テストピースの形状情報により設定する前記積層体の熱プレス条件は、前記積層体を前記熱プレスするときの加圧力である請求項１に記載の電子装置の製造方法。
【請求項３】
複数の回路基板間に、導電性ビアが形成された半硬化の電子装置用の電気絶縁性の熱硬化型樹脂シートを設けた積層体を熱プレスし、前記半硬化の熱硬化型樹脂シートを硬化させることで、前記複数の回路基板と前記半硬化の熱硬化型樹脂シートの電気絶縁性の熱硬化型樹脂とを一体化させ、前記導電性ビアにより前記回路基板間の電気的導通を得て電子装置を製造する電子装置の製造装置に使用する熱プレス装置において、 
前記積層体を加圧加熱する一対の熱プレス盤を有する第１の熱プレス機構と、
前記半硬化の電子装置用の電気絶縁性の熱硬化型樹脂シートに前記導電性ビアが形成されたのち、前記半硬化の電子装置用の電気絶縁性の熱硬化型樹脂シートと同一の熱硬化型樹脂シートから、熱プレス工程前に分割されたテストピースを、加圧加熱する一対の熱プレス盤を有する第２の熱プレス機構と、
前記第２の熱プレス機構にて加圧加熱された、前記テストピースの形状情報を検知する形状検知装置と、
前記形状検知装置で検知した形状情報から前記第１の熱プレス機構を制御するための元となるデータ信号を生成するデータ信号生成部と、
前記テストピースの形状情報と前記第１の熱プレス機構での前記積層体の熱プレス条件との関係情報を記憶する記憶部と、
前記データ信号生成部で生成された前記データ信号と前記記憶部に記憶された前記関係情報とに基づき、前記第１の熱プレス機構を制御するための制御信号を生成して前記第１の熱プレス機構に出力して前記第１のプレス機構の制御を行う制御部と、
を備える熱プレス装置。
【請求項４】
前記記憶部に記憶された前記関係情報は、前記データ信号に含まれる前記テストピースの前記形状情報と、前記積層体を前記熱プレスするときの前記熱プレス条件である加圧力との関係情報である請求項３に記載の熱プレス装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部品内蔵モジュールなどの電子装置の生産に係わる電子装置の製造方法及び熱プレス装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のエレクトロニクス機器の小型化及び薄型化、高機能化に伴って、回路基板への回路部品の高密度実装化、及び回路部品が実装された回路基板の高機能化への要求が益々強くなっている。このような要求から、回路部品を基板の中に埋め込んだ部品内蔵機能モジュールの開発が盛んに行われている。これらの中には、半導体素子又はチップ部品等を表面実装した多層配線基板を２枚用意し、これらの２枚の多層配線基板の間に電気絶縁層を設け、この電気絶縁層に回路部品を埋め込むと共に両多層配線基板間を電気的に接続する導電性ビアを電気絶縁層に設けた構造の部品内蔵モジュールの形成を行う技術がある。
【０００３】
先ず、図７Ｂを用いて、前記した構造の部品内蔵モジュール及びその製造方法についての一例を示す。
【０００４】
図７Ｂは部品内蔵モジュールの製造方法を示す工程断面図である。
【０００５】
図７Ｂの（工程ｅ）において、２３０は部品内蔵モジュールである。２２０は電気絶縁層である。例えば、熱硬化型樹脂シートでガラスクロス織布に熱硬化型樹脂（エポキシ樹脂）を含浸させたもの、又は、熱硬化型樹脂と無機フィラー（シリカフィラー）を混合したコンポジットシートなどで構成される。電気絶縁層２２０には導電性ビア２１７が形成されている。２１２ａ及び２１２ｂはそれぞれ第１及び第２回路基板である。また、２１８は第２回路基板２１２ｂに実装された回路部品であり、第１及び第２回路基板２１２ａと２１２ｂ間の電気絶縁層２２０に埋設される。このように構成される部品内蔵モジュール２３０の製造方法について、以下に簡単に説明する。
【０００６】
《製造プロセス》
図７Ｂの（工程ａ）  電気絶縁性の半硬化の熱硬化型樹脂シート２１１に回路部品２１８を収納するための空隙２１５を形成し、半硬化の熱硬化型樹脂シート２１１の両面に保護フィルム２１４を貼り付けた後、所定の位置にビアホール２１６を形成する。
【０００７】
図７Ｂの（工程ｂ）  前記のビアホール２１６に導電性樹脂ペーストを充填して、加熱処理によりポスト化を行うことで、導電性ビア２１７を形成する。
【０００８】
図７Ｂの（工程ｃ）  保護フィルム２１４を半硬化の熱硬化型樹脂シート２１１の両面から剥離して、半硬化の熱硬化型樹脂シート２１９とする。
【０００９】
図７Ｂの（工程ｄ）  第２回路基板２１２ｂの表面（部品内蔵モジュール２３０の内面側となる表面）に回路部品２１８を実装しておく。第２回路基板２１２ｂと、回路部品２１８を収納するための空隙２１５及び導電性ビア２１７が形成された半硬化の熱硬化型樹脂シート２１９と、第１回路基板２１２ａとを順次に積層する。その際、第２回路基板２１２ｂに実装した回路部品２１８が内側になるように配置し、導電性ビア２１７が上下に位置する第１及び第２回路基板２１２ａ、２１２ｂの所定の配線パターンに接続する位置に合致するようにアライメントを行い、第２回路基板２１２ｂと熱硬化型樹脂シート２１９と第１回路基板２１２ａとを積層する。
【００１０】
図７Ｂの（工程ｅ）  積層された積層物に熱プレス装置により加熱加圧処理を施し、回路部品２１８を半硬化の熱硬化型樹脂シート２１１に埋設すると共に、導電性ビア２１７を回路基板の所定の配線パターンに十分に押し当てた上で半硬化の熱硬化型樹脂シート２１１を硬化することで電気絶縁層２２０が形成される。これにより、導電性ビア２１７で第１及び第２回路基板２１２ａと２１２ｂとの電気的に接続された部品内蔵モジュール２３０を作製する（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００３−１９７８４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
前記部品内蔵モジュール２３０を製造する上で、半硬化の熱硬化型樹脂シート２１１には、製造プロセス中に保護フィルム２１４をラミネートする工程、及び、導電性ビア２１６をポスト化する工程など様々な熱履歴が加わること、並びに、製造プロセスのリードタイムなどにより樹脂の粘度上昇が伴う。この樹脂粘度の増加量は、前述した製造プロセス中の熱履歴及び製造プロセスのリードタイムなどのばらつきの影響を受け、熱プレス工程前の熱硬化型樹脂シート２１１の粘度は一定の幅でばらつきを持つこととなる。
【００１３】
図８は樹脂の粘度変化を示す図である。図８において、縦軸に樹脂粘度を、横軸に所定温度雰囲気（例えば８０℃）及び保存状態における時間経過を示したものである。例えば、図８の横軸に、前述したプロセス中のばらつき要因（加熱温度、加熱時間、又は、リードタイムなど）を一定の幅として置き換えた場合、熱プレス工程前に所望する樹脂粘度ηに対して許容できる粘度ばらつきをΔη１としたとき、実際に用いられる樹脂は、許容できる粘度変化曲線より粘度変化が速く、そのばらつきはΔη２となり、Δη１＜Δη２の関係となる。このばらつきを有した半硬化の熱硬化型樹脂シート２１１を用い、一定条件の下で熱プレスを行った場合、種々の不具合を発生させてしまう。
【００１４】
図９Ａ及び図９Ｂは、樹脂粘度のばらつきを有した半硬化の熱硬化型樹脂シート２１１で熱プレスを行った際の不具合例を示す。熱プレスの際、半硬化の熱硬化型樹脂シート２１１は加熱されることで、一旦低粘度化した後、さらに加熱を続けることで硬化反応が始まり硬度が増してくる特性を有している。
【００１５】
図９Ａは、許容範囲より低粘度で形成された半硬化の熱硬化型樹脂シートを用いて熱プレスを行った部品内蔵モジュールの断面図である。樹脂が溶融した際、加圧の影響による樹脂流動が大きくなり過ぎて樹脂が外側に流れる（参照符号２１９ｂを参照。）。この影響を受け、回路基板の外側領域に形成された導電性ビア２１７ｂが変形して、良好な接続状態を損ない、この部分での抵抗値が高くなる。
【００１６】
図９Ｂは、許容範囲より高粘度で形成された半硬化の熱硬化型樹脂シートを用いて熱プレスを行った部品内蔵モジュールの断面図である。樹脂が溶融しても樹脂流動が不十分となり、回路部品２１８を収納するために形成された空隙２１５が回路部品２１８と溶融樹脂とで埋まらず、一部に空隙部分２１５ｂが残るとともに、導電性ビアが密集しているような所では、導電性ビアそのものが樹脂流動の障害になり、ビア密集部の中央部まで樹脂が流動せず、気泡部２２１として残る。これにより、良好な接続状態を損ない、抵抗値が高くなる。更には、気泡部２２１への吸湿を伴い、信頼性を損なうことになる。
【００１７】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、半硬化の熱硬化型樹脂シート中に形成する導電性ビアの接続不良、及び、樹脂の流動不足による気泡の発生などの不具合を無くすことができる、電子装置の製造方法及び熱プレス装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前記目的を達成するために本発明の１つの態様によれば、複数の回路基板間に、導電性ビアが形成された半硬化の電子装置用の電気絶縁性の熱硬化型樹脂シートを設けた積層体を熱プレスし、前記半硬化の熱硬化型樹脂シートを硬化させることで、前記複数の回路基板と前記半硬化の熱硬化型樹脂シートの電気絶縁性の熱硬化型樹脂とを一体化させ、前記導電性ビアにより前記回路基板間の電気的導通を得て電子装置を製造する電子装置の製造方法において、 
前記半硬化の電子装置用の電気絶縁性の熱硬化型樹脂シートに前記導電性ビアが形成されたのち、前記半硬化の電子装置用の電気絶縁性の熱硬化型樹脂シートと同一の熱硬化型樹脂シートからテストピースと前記半硬化の電子装置用の電気絶縁性の熱硬化型樹脂シートとを熱プレス工程前に分割し、
前記テストピースを熱プレスし、
前記熱プレスされた前記テストピースの形状情報を検知し、
検知された前記テストピースの形状情報により、前記積層体の熱プレス条件を設定して熱プレスする電子装置の製造方法を提供する。
【００１９】
これにより、積層体の熱プレス前に、熱プレス工程前まで加工準備された半硬化の熱硬化型樹脂シートのテストピースを先ず熱プレスし、プロセスの熱履歴等で生ずる樹脂のフロー特性のばらつきを把握して製品の熱プレス条件を最適化することができる。  また、本発明の別の態様によれば、前記テストピースの形状情報により設定する前記積層体の熱プレス条件は、前記積層体を前記熱プレスするときの加圧力であるとしてもよい。
【００２０】
また、本発明によって製造される電子装置は、前記複数の回路基板の少なくとも一つの回路基板に回路部品が実装され、前記半硬化の熱硬化型樹脂シートに埋設した部品内蔵構造であっても良い。
【００２１】
さらに、本発明のさらに別の態様によれば、複数の回路基板間に、導電性ビアが形成された半硬化の電子装置用の電気絶縁性の熱硬化型樹脂シートを設けた積層体を熱プレスし、前記半硬化の熱硬化型樹脂シートを硬化させることで、前記複数の回路基板と前記半硬化の熱硬化型樹脂シートの電気絶縁性の熱硬化型樹脂とを一体化させ、前記導電性ビアにより前記回路基板間の電気的導通を得て電子装置を製造する電子装置の製造装置に使用する熱プレス装置において、
前記積層体を加圧加熱する一対の熱プレス盤を有する第１の熱プレス機構と、
前記半硬化の電子装置用の電気絶縁性の熱硬化型樹脂シートに前記導電性ビアが形成されたのち、前記半硬化の電子装置用の電気絶縁性の熱硬化型樹脂シートと同一の熱硬化型樹脂シートから、熱プレス工程前に分割されたテストピースを、加圧加熱する一対の熱プレス盤を有する第２の熱プレス機構と、
前記第２の熱プレス機構にて加圧加熱された、前記テストピースの形状情報を検知する形状検知装置と、
前記形状検知装置で検知した形状情報から前記第１の熱プレス機構を制御するための元となるデータ信号を生成するデータ信号生成部と、
前記テストピースの形状情報と前記第１の熱プレス機構での前記積層体の熱プレス条件との関係情報を記憶する記憶部と、
前記データ信号生成部で生成された前記データ信号と前記記憶部に記憶された前記関係情報とに基づき、前記第１の熱プレス機構を制御するための制御信号を生成して前記第１の熱プレス機構に出力して前記第１のプレス機構の制御を行う制御部と、
を備える熱プレス装置を提供する。
【００２２】
また、本発明のさらに別の態様によれば、前記記憶部に記憶された前記関係情報は、前記データ信号に含まれる前記テストピースの前記形状情報と、前記積層体を前記熱プレスするときの前記熱プレス条件である加圧力との関係情報であるとしてもよい。なお、検知する形状情報の例としては、テストピースの外形寸法、寸法増加量、面積、又は、厚みなどがある。
【００２３】
また、形状検知装置の例としてはＣＣＤカメラが好ましく、熱プレス後のテストピースの樹脂のフロー量を平面的な形状で捉えることができる。このことにより、樹脂の均一なフロー形状が得られない場合、測定点を複数設定し平均化すること、又は、面積情報に換算することで精度の良い形状情報とすることができる。
【００２４】
以上により、半硬化の熱硬化型樹脂シートの状態に応じた条件にて熱プレスを行うことで、複数の回路基板間の電気的な接続不良をなくすことができる。 
【発明の効果】
【００２５】
以上のように、本発明によれば、熱プレスの際に、部品内蔵モジュールの構成材料となる半硬化の熱硬化型樹脂シートと同一シートから切り出したテストピースを用い、熱プレスしたときの樹脂のフロー状態を検知し、その樹脂のフロー状態から製品となる複数の回路基板と半硬化の熱硬化型樹脂シートとの積層体の加圧力を制御することにより、導電性ビアの変形及び気泡の発生を抑制でき、回路基板間の電気的な接続不良の発生を無くすことができる。 
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態における電子装置の製造方法において使用する半硬化の熱硬化型樹脂シートを示す図。
【図２】本発明の第１実施形態におけるテストピースの熱プレス構造の部分断面図。
【図３】本発明の第１実施形態における樹脂のフロー量の変化を説明する関係図。
【図４Ａ】本発明の第１実施形態におけるテストピースの樹脂のフロー量と製品の適正プレス圧力との関係を示す図。
【図４Ｂ】本発明の第１実施形態におけるテストピースの樹脂のフロー量と製品の適正プレス圧力との関係を示す図。
【図５】本発明の第２実施形態における熱プレス装置の構成を示す図。
【図６】本発明の第２実施形態における熱プレス装置の制御方法を示す図。
【図７Ａ】本発明の第１実施形態にかかる電子装置の製造方法の一例である部品内蔵モジュールの製造プロセスを工程毎に説明する断面図。
【図７Ｂ】従来の部品内蔵モジュールの製造プロセスを工程毎に説明する断面図。
【図８】樹脂の粘度変化を説明する関係図。
【図９Ａ】従来の部品内蔵モジュールの製造方法で作製された部品内蔵モジュールの断面図。
【図９Ｂ】図９Ａとは異なる粘度で形成された半硬化の熱硬化型樹脂シートを用いて従来の部品内蔵モジュールの製造方法で作製された部品内蔵モジュールの断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。 
（第１実施形態） 
図１は、本発明の第１実施形態にかかる電子装置の製造方法にて製造される部品内蔵モジュールの構成材料である半硬化の熱硬化型樹脂シートである。 
図１において、１０は熱プレス工程前まで加工された、部品内蔵モジュールが多面取り形成されかつ複数のテストピース２１を有する半硬化の電気絶縁性の熱硬化型樹脂シートである。１１は、一例として、製品（部品内蔵モジュール）となるシートサイズ（１５０ｍｍ×１２０ｍｍ）に熱硬化型樹脂シート１０から切り出される半硬化のモジュール用熱硬化型樹脂シートである。１１ａは切り出し用のスリットである。１枚の熱硬化型樹脂シート１０では、６枚のモジュール用熱硬化型樹脂シート（製品部分）１１が面付けされており、各モジュール用熱硬化型樹脂シート１１には、導電性ビア１７と、内蔵する回路部品１８を収納するための空隙１５とが形成されている（図１では図示せず。）。２１は、熱硬化型樹脂シート１０から切り出される、一例として、直径２５ｍｍのテストピースである。
【００２８】
以下、図７Ａを用いて、前記半硬化の熱硬化型樹脂シート１０の製造方法について詳しく説明する。なお、３０は部品内蔵モジュールである。２０は電気絶縁層である。例えば、熱硬化型樹脂シートでガラスクロス織布に熱硬化型樹脂（エポキシ樹脂）を含浸させたもの、又は、熱硬化型樹脂と無機フィラー（シリカフィラー）を混合したコンポジットシートなどで構成される。電気絶縁層２０には導電性ビア１７が形成されている。１２ａ及び１２ｂはそれぞれ第１及び第２多層の回路基板である。また、１８は第２回路基板１２ｂに実装された回路部品であり、第１及び第２回路基板１２ａと１２ｂ間の電気絶縁層２０に埋設される。
【００２９】
まず、半硬化の熱硬化型樹脂シート１０の製造方法の熱プレス工程前までの概略工程は、以下の通りである。
【００３０】
工程ａ：保護フィルム１４が半硬化のモジュール用熱硬化型樹脂シート１１の両面にラミネートされたものを用意する。
【００３１】
工程ｂ：導電性ビア１７を形成する。
【００３２】
工程ｃ：保護フィルム１４を半硬化のモジュール用熱硬化型樹脂シート１１の両面から剥離する。
【００３３】
この工程ｃの後に、本発明特徴であるテストピース２１の樹脂のフロー量の評価工程（工程ｆ）を行い、熱プレス条件を取得する。その後、取得した熱プレス条件を基に、以下の工程を行うことにより、電子装置を製造する。
【００３４】
工程ｄ：熱プレス処理のために、積層体９０をセットする。
【００３５】
工程ｅ：熱プレス処理する。
【００３６】
まず、図７Ａの（工程ａ）は、半硬化のモジュール用熱硬化型樹脂シート１１の両面に保護フィルム１４がラミネートされており、内蔵する回路部品収納用の空隙１５とビアホール１６が形成されている。説明図を省略しているが、内蔵する回路部品１８を収納する空隙１５の形成方法について簡単に説明する。
【００３７】
電気絶縁性の半硬化のモジュール用熱硬化型樹脂シート１１として、一例として、ガラスクロス材にエポキシ樹脂を塗工含浸させたプリプレグシートを用いる。例えば、ＩＰＣ−ＥＧ−１４０（米国のプリント配線板業界団体で、標準的な試験規格）に規定のスタイル２１１６のガラスクロスに５５重量％のエポキシ樹脂を含浸させてシート化することで、厚み０．１４ｍｍのプリプレグシートとなる。ガラスクロス材にエポキシ樹脂を塗工含浸させた後の乾燥条件により、樹脂粘度を５０００ｐｓ〜２００００ｐｓに調整して、プリプレグシートとする。
【００３８】
このプリプレグシートに、回路部品１８を収納するための空隙１５を部品サイズに応じて形成する。空隙形成方法としては、レーザ、打ち抜き、ルータ、又は、ドリルなどの加工方法を用いて空隙１５を形成することが可能である。内蔵する回路部品１８の高さに応じて必要な枚数のプリプレグシートについて、空隙１５の形成を行う。例えば、１００５サイズ（１．０ｍｍ×０．５ｍｍ）のチップコンデンサでは、実装後の部品高さが約０．５７ｍｍであるので、４枚のプリプレグシートへ空隙形成を行う。１００５サイズのチップ抵抗では、実装後の部品高さが約０．４２ｍｍであるので、
３枚のプリプレグシートへ空隙形成を行う。次に、空隙１５を形成したプリプレグシート４枚と、空隙１５を形成していないプリプレグシート１枚と、その上下面に保護フィルム１４とを積層して、真空ラミネートにて一体化して、半硬化の熱硬化型樹脂シート１０を形成する。このことにより、深さ０．５６ｍｍ（４枚加工部）と深さ０．４２ｍｍ（３枚加工部）の回路部品を収納する空隙１５が形成できる。
【００３９】
前記保護フィルム１４としては、厚み０．０１ｍｍ〜０．０７５ｍｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、又は、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）などを用いることができる。真空ラミネート条件としては、温度７０℃、圧力０．５ＭＰａ、処理時間１分で行うことで、５枚のプリプレグシートと保護フィルムとを一体化することができる。その後、直径０．２ｍｍのビアホール１６をレーザ、打ち抜き、又は、ドリルなどの加工方法を用いて、適宜、貫通形成する。
【００４０】
図７Ａの（工程ｂ）は、ビアホール１６に導電性樹脂ペーストをスクリーン印刷等の工法を用いて充填した後、ビアをポスト化するために８０℃で３０分の加熱処理を行なって導電性ビア１７を形成する。前記導電性樹脂ペーストは、金属粒子と熱硬化性樹脂とを混合した組成物を用いることができる。金属粒子としては、金、銀、銅、又は、ニッケルなどを用いることができる。金、銀、銅、又は、ニッケルは導電性が高いため好ましく、銅は導電性が高くマイグレーションも少ないため特に好ましい。また、銅を銀で被覆した金属粒子を用いることで、マイグレーションの少なさと導電性の高さ及び両方の特性を満たすことができる。熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、又は、イソシアネート樹脂を用いることができる。
【００４１】
図７Ａの（工程ｃ）は、保護フィルム１４を半硬化のモジュール用熱硬化型樹脂シート１１の両面から剥離して、半硬化のモジュール用熱硬化型樹脂シート１１単体とした図である。保護フィルム１４を剥離することで、半硬化のモジュール用熱硬化型樹脂シート１１のプリプレグシート面より導電性ビア１７が飛び出した状態を得ることができる。
【００４２】
以上のようなプロセスにて形成された半硬化のモジュール用熱硬化型樹脂シート１１は、保護フィルム１４及び半硬化のモジュール用熱硬化型樹脂シート１１をラミネートする工程、及び、導電性ビア１７をポスト化する工程など熱履歴が加わることの影響、及び、製造プロセスのリードタイムなどの影響により樹脂の粘度上昇が伴う。この樹脂粘度の増加量は、前述した製造プロセス中の熱履歴及び製造プロセスのリードタイムなどのばらつきの影響を受け、熱プレス工程前のモジュール用熱硬化型樹脂シート１１の粘度は一定の幅でばらつきを持つこととなる。
【００４３】
図３は、本発明の第１実施形態に係わる電子装置の製造方法における、樹脂の粘度変化を樹脂のフロー量の変化に置き換えて、評価したグラフである。例えば半硬化の熱硬化型樹脂シート１０のテストピース２１（直径２５ｍｍ、厚み０．７ｍｍ）を温度８０℃、時間０分〜６０分の範囲で熱処理行なった後、図２に示すようにＰＥＴフィルム２３に挟んで熱プレス盤２３にて温度１２０℃、圧力５ＭＰａ、時間２分にて加熱加圧した後、樹脂のフロー量を測定する。縦軸に樹脂のフロー量を、横軸に熱処理時間を置いてグラフ化した場合、熱処理時間が長くなると樹脂のフロー量が減少していくことを示している。
【００４４】
横軸に前述したプロセス中のばらつき要因（加熱温度、加熱時間、又は、リードタイムなど）を一定の幅として置き換えた場合、熱プレス工程前に所望するテストピース２１の樹脂のフロー量Ｄに対して許容できる樹脂のフロー量のばらつきをΔＤ１としたとき、実際に用いられるテストピース２１では、樹脂のフロー量の変化は大きく、ばらつきはΔＤ２と大きくなり、ΔＤ１＜ΔＤ２の関係となる。このばらつきを有した半硬化のモジュール用熱硬化型樹脂シート１１を用い、一定条件の下で熱プレスを行った場合、種々の不具合を発生させてしまう。
【００４５】
図４Ａ及び図４Ｂは、本発明の第１実施形態に係わる電子装置の製造方法の熱プレス工程におけるテストピース２１の樹脂のフロー量と製品の適正プレス圧力との関係を求めた図である。
【００４６】
図４Ａにおいては、まず、熱プレス工程前までの所定のプロセスを経た半硬化の熱硬化型樹脂シート１０から直径２５ｍｍのテストピース２１を切り出し、直径２５ｍｍのテストピース２１を、温度１２０℃、圧力５ＭＰａ、時間２分にて熱プレスする。このときの、樹脂のフロー後の適正値は直径Ｆ＝３０ｍｍであるが、この適正な水準に加えて、プロセス中のばらつき影響を受けて、樹脂のフロー後の広がりが直径Ｆ＝２７ｍｍと小さくなった場合と、樹脂のフロー後の広がりが直径Ｆ＝３３ｍｍと大きくなった場合との２つの水準を加えた、合計３つの水準に対して、製品のプレス圧力を２ＭＰａ〜４ＭＰａの範囲で評価したときの品質影響を図４Ａに示している。ここで、テストピース２１の樹脂のフロー後の広がりは、テストピース２１の形状情報の一例である。
【００４７】
製品を熱プレスする際は、内蔵する回路部品１８が実装された第２回路基板１２ｂと、回路部品１８を収納するための空隙１５及び導電性ビア１７が形成された半硬化のモジュール用熱硬化型樹脂シート１１と、第１回路基板１２ａとを順次積層して、熱プレス条件を温度２００℃、圧力３ＭＰａ、時間６０分、減圧雰囲気下として熱プレスを行う。
【００４８】
テストピース２１の樹脂のフロー量が適正な半硬化の熱硬化型樹脂シートを用いた場合は、３ＭＰａ±０．３Ｍｐａの圧力で良好な状態を得ることができる。
【００４９】
しかし、テストピース２１の樹脂のフロー量が直径Ｆ＝２７ｍｍ相当の半硬化の熱硬化型樹脂シートを用いた場合は、密集したビア部への樹脂充填性が悪くなり、気泡残りが発生する可能性が高い。しかし、この場合においても、熱プレスの圧力を３．５ＭＰａ以上にすることで、樹脂流動性を促進させることができ、気泡残りの発生を防ぐことが可能となる。
【００５０】
また、テストピース２１の樹脂のフロー量が直径Ｆ＝３３ｍｍ相当の半硬化の熱硬化型樹脂シートを用いた場合は、樹脂のフロー過多の影響を受け、回路基板１２ａ，１２ｂの端の方に配置した導電性ビア１７が曲がってしまい、接続信頼性を著しく低下させる可能性が高い。しかし、この場合においても、熱プレスの圧力を２．５ＭＰａ以下にすることで、樹脂のフローを少なくすることができ、ビア曲がりを防止することが可能となる。
【００５１】
このように、テストピース２１の樹脂のフロー量に応じて熱プレスの圧力を適切に変更することにより、種々の不具合を防止することが可能となる。
【００５２】
そこで、テストピース２１の樹脂のフロー量、例えば、形状情報と、熱プレスの圧力との関係情報を予め求めて、後述する制御部８４の記憶部８４ａに記憶させるなどしておき、制御部８４で、記憶部８４ａに記憶された関係情報を参照して、熱プレスの圧力を適切に変更するようにする。
【００５３】
図４Ｂは、図４Ａから求めたテストピース２１の樹脂のフロー量のばらつきに対する、良好な製品状態を得るためのプレス圧力の関係を示したグラフである。所定のプレス圧力として３ＭＰａ±０．３ＭＰａで許容できるテストピース２１の樹脂のフロー量は２９ｍｍ〜３０ｍｍの範囲であるが、テストピース２１の樹脂のフロー量に応じてプレス圧力を調整することで、テストピース２１の樹脂のフロー量が２７ｍｍ〜３３ｍｍの広範囲にばらついても、気泡及びビア曲がりなどの発生が無い、信頼性の高い、導電性ビア接続の部品内蔵モジュールを作製できる。尚、テストピース２１の樹脂のフロー量が２７ｍｍ未満になると、プレス圧力を４Ｍｐａ以上にしても樹脂のフローが進まず、ビア密集部又は部品収納の空隙部分まで気泡残りが発生する。更には、内蔵する回路部品及び回路基板へダメージを与えてしまう。また、樹脂のフロー量が３３ｍｍ以上では、プレス圧力を２ＭＰａ未満にすることで樹脂のフローは抑制でき、かつ、ビア曲がりを防止することができるが、導電性ビアへの加圧力が不足した状態で樹脂がフローし硬化することで、導電性ビアの圧縮不足により、抵抗値が高くなり、信頼性を損なうことになる。
【００５４】
以上のように、半硬化のモジュール用熱硬化型樹脂シート１１の樹脂粘度を、テストピース２１を熱プレスした際の樹脂のフロー量に置き換えて、評価することができる。従って、良品を製造する上でテストピース２１の樹脂のフロー量と製品を熱プレスするときの圧力との関係を予め求めておくことができる。
【００５５】
これにより、実際の製造プロセスにおいては、図７Ａの工程ａ〜工程ｃ（又は工程ｄ）までを行ったのち、又は、これらの工程と並行して、半硬化のモジュール用熱硬化型樹脂シート１１のテストピース２１を所定の条件にて熱プレスして樹脂のフロー量を測定し、テストピース２１と同一のモジュール用熱硬化型樹脂シート１１で製造される製品のプレス圧力を決定して、図７Ａの工程ｅで熱プレスを行う。
【００５６】
すなわち、図７Ａの（工程ｄ）  第２回路基板１２ｂの表面（部品内蔵モジュール３０の内面側となる表面）に回路部品１８を実装しておく。第２回路基板１２ｂと、回路部品１８を収納するための空隙１５及び導電性ビア１７が形成された半硬化の熱硬化型樹脂シート１９と、第１回路基板１２ａとを順次に積層する。その際、第２回路基板１２ｂに実装した回路部品１８が内側になるように配置し、導電性ビア１７が上下に位置する第１及び第２回路基板１２ａ、１２ｂの所定の配線パターンに接続する位置に合致するようにアライメントを行い、第２回路基板１２ｂと熱硬化型樹脂シート１９と第１回路基板１２ａとを積層して積層体９０を形成する。
【００５７】
図７Ａの（工程ｅ）  積層された積層体９０に熱プレス装置により、工程ｆで取得した熱プレス条件を基に、加熱加圧処理を施し、回路部品１８を半硬化の熱硬化型樹脂シート１１に埋設すると共に、導電性ビア１７を回路基板１２ａ、１２ｂの所定の配線パターンに十分に押し当てた上で半硬化の熱硬化型樹脂シート１１を硬化することで電気絶縁層２０が形成される。これにより、導電性ビア１７で第１及び第２回路基板１２ａと１２ｂとの電気的に接続された部品内蔵モジュール３０を作製する。
【００５８】
尚、第１実施形態では、テストピース２１とモジュール用熱硬化型樹脂シート１１との熱プレス条件（温度、圧力、時間、又は、雰囲気など）を同一条件としていない。これは、テストピース２１を小さくすることで樹脂がフローし易いため、樹脂のフローの影響が大きい温度設定を下げ、樹脂のフローへの影響が比較的少ない圧力設定を高くすることで、評価し易い状態を作っている。よって、テストピース２１の熱プレス条件は、実際に使用する半硬化のモジュール用熱硬化型樹脂シート１１の特性に合わせて決めれば良い。
【００５９】
また、ここでは、テストピース２１の樹脂のフロー量（広がり寸法）と熱プレス時の圧力との関係で説明を行っているが、樹脂のフロー後の面積又は厚みを指標にしても良い。更には、熱プレス時の圧力を可変にすることで、半硬化のモジュール用熱硬化型樹脂シート１１の粘度ばらつきを吸収しているが、熱プレス時の温度条件、又は、昇温プロファイル設定条件などで、制御を行っても良い。
【００６０】
以上のように、第１実施形態によれば、熱プレスの際に、部品内蔵モジュール３０の構成材料となる半硬化のモジュール用の熱硬化型樹脂シート１１と同一の熱硬化型樹脂シート１０から切り出したテストピース２１を用い、熱プレスしたときの樹脂のフロー状態を形状検知装置８０で検知し、その樹脂のフロー状態から製品（部品内蔵モジュール３０）となる複数の回路基板１２ａ，１２ｂと半硬化のモジュール用の熱硬化型樹脂シート１１との積層体９０の加圧力を制御することにより、導電性ビア１７の変形及び気泡の発生を抑制でき、回路基板１２ａ，１２ｂ間の電気的な接続不良の発生を無くすことができる。
【００６１】
（第２実施形態）
図５は本発明の第２実施形態にかかる熱プレス装置の構成を示す図である。本発明の第２実施形態にかかる熱プレス装置は、第１実施形態で説明した部品内蔵モジュール３０である電子装置の製造プロセスにおける熱プレス方法を実現するための装置である。
【００６２】
図５において、６０は第１の熱プレス機構である。第１の熱プレス機構６０は、第１熱プレス盤（上側熱プレス盤）６２ａと、第２熱プレス盤（下側熱プレス盤）６２ｂと、第１熱プレス盤（上側熱プレス盤）６２ａを、固定された第２熱プレス盤（下側熱プレス盤）６２ｂに対して上下動作させて加圧するための油圧シリンダー６７とで構成される。また、１１は半硬化のモジュール用熱硬化型樹脂シートであり、１２ａ、１２ｂはそれぞれ多層の第１及び第２回路基板である。２１は前記半硬化のモジュール用熱硬化型樹脂シート１１と同じ熱硬化型樹脂シート１０から切り出されたテストピースである。７０は第１の熱プレス機構６０に隣接して配置された第２の熱プレス機構である。第２の熱プレス機構７０は、□１００ｍｍ程度（一辺が１００ｍｍ程度の正方形）の小型の第３熱プレス盤（下側熱プレス盤）７２と、第２の熱プレス機構７０の第４熱プレス盤（上側プレス盤)７４と、小型の第３熱プレス盤（下側熱プレス盤）７２を上下動作させてテストピース２１を加圧するためのエアーシリンダー７７とで構成されている。第４熱プレス盤（上側プレス盤)７４としては、例えば透明の人口石英板を用いており、プレス盤７４には、必要に応じて赤外線ヒーターのような加熱機構を設ける（図示せず）。８０は第４熱プレス盤（上側プレス盤)７４の上方に配置されて、テストピース２１の形状を検知するための形状検知装置である。８２はデータ信号生成部の一例としてのデータ処理部で、８４は制御部である。また、８１は形状検知装置８０からの出力信号でありかつ形状情報である検知信号を示し、データ処理部８２に入力される。８３はデータ処理部８２からの出力信号であるデータ信号を示しており、制御部８４に入力される。８５は制御部８４から出力されて第１の熱プレス機構６０の油圧シリンダー６７に入力されて第１の熱プレス機構６０を制御するための制御信号を示している。
【００６３】
前記した構成において、第２の熱プレス機構７０にて、所定の条件にてテストピース２１の熱プレスを行い、テストピース２１の樹脂のフロー後の形状情報を形状検知装置８０にて検知する。形状検知装置８０としては、例えばＣＣＤカメラを用いて画像情報を検知信号８１として出力する装置を使用することができる。検知信号８１は、データ処理部８２に入力されて、データ処理部８２でデータ加工処理が施される。例えば、検知信号８１の一例としての画像信号から、テストピースの外形寸法データ又は面積データにデータ処理部８２で加工処理を行なう。加工されたデータは、データ信号８３としてデータ処理部８２から制御部８４に入力する。制御部８４では、予め入力された条件に従い、データ信号８３に応じて第１の熱プレス機構６０を制御する制御信号８５を発生させて、第１の熱プレス機構６０を制御する。前記、予め入力された条件の一例としては、熱プレス後のテストピース２１の寸法又は面積などの情報に対する、熱プレス機構の圧力又は温度の設定条件などである。
【００６４】
図６は、第１の熱プレス機構６０の具体的な制御方法の一例を示す図であって、テストピース２１の樹脂のフロー量に対する製品プレス圧力設定の関係を記す図である。図６において、左側の縦軸はテストピース２１の寸法で、右側の縦軸はプレス圧力で、横軸は第１の熱プレス機構６０及び第２の熱プレス機構７０の時間軸を示している。円形で囲っている部分が製品プレス圧力として設定可能な範囲を示している。
【００６５】
先ず、熱プレス前の半硬化の熱硬化型樹脂シート１０から切り出したテストピース２１の両面にＰＥＴフィルム２３（部品内蔵モジュール３０の保護フィルム１４に対応。）を配置して第２のプレス機構７０の小型熱プレス盤７２の上にセットした後、所定の条件にて熱プレスを行う（図７Ａの工程ｂ参照）。
【００６６】
次に、第１のプレス機構６０の第２熱プレス盤（下側熱プレス盤）６２ｂには、内蔵する回路部品１８が実装された回路基板１２ｂと、内蔵する回路部品１８を収納する空隙１８と導電性ビア１７が形成された半硬化のモジュール用熱硬化型樹脂シート１１と、回路基板１２ａとをアライメントして積層した状態で、熱プレス対象の積層体９０としてセットする（図７Ａの工程ｄ参照）。
【００６７】
第２の熱プレス機構７０で熱プレスされたテストピース２１は、一旦樹脂が溶融して低粘度化する特性から、樹脂がフローして、その形状が次第に大きくなり、熱プレスの条件に応じて樹脂のフローが飽和する。テストピース２１の樹脂のフロー開始から樹脂のフロー終了までの形状を、形状検知装置８０の一例であるＣＣＤカメラにて画像情報として検知し、外形寸法データを生成する。テストピース２１は、様々な要因により溶融粘度のばらつきを有しているため、樹脂のフロー後の寸法は、Ｌ１〜Ｌ２（ただし、Ｌ１＜Ｌ２）のばらつきを有する（図６のハッチング部分を参照）。
【００６８】
熱プレス中のテストピース２１の形状情報と、製品の熱プレスの最適圧力設定値との関係を予め求めて制御部８４の記憶部８４ａに条件設定して記憶しておく。よって、制御部８４で、検知信号８１であるテストピース２１の形状情報に基づき、記憶部８４ａに記憶された最適圧力設定値を求めて、求められた最適圧力設定値を圧力制御信号８５として第１の熱プレス機構６０に出力する。例えば、熱プレス後のテストピース２１の寸法Ｌ１〜Ｌ２（ただし、Ｌ１＜Ｌ２）（図６のハッチング部分を参照）に対して、製品のプレス圧力をＰ２〜Ｐ１（ただし、Ｐ１＜Ｐ２）（図６の一点鎖線のグラフの間の部分を参照）とし、テストピース寸法Ｌ１より小さい状態及びテストピース寸法Ｌ２より大きい状態は、それぞれ、不適正と制御部８４で判断する。制御部８４で、テストピース２１が樹脂のフロー中の任意の途中点又は樹脂のフロー飽和点のタイミングを見計らって、第１の熱プレス機構６０の積層体９０に対する加圧を始め、テストピース２１の寸法に応じて油圧シリンダー６７により積層体９０に最大圧力Ｐ１〜Ｐ２を加える。
【００６９】
例えば、制御部８４により、熱プレス後のテストピース２１の樹脂のフロー量が小さい（Ｌ１）場合は、高い圧力（Ｐ２）を油圧シリンダー６７から積層体９０に加え、テストピース２１の樹脂のフロー量が大きい（Ｌ２）場合は、低い圧力（Ｐ１）を油圧シリンダー６７から積層体９０に加える。
【００７０】
更には、熱プレス中のテストピース２１の樹脂のフロー増加量（形状変化）に同期させて、第１のプレス機構６０の圧力制御を段階的に行っても良く、熱プレス時間と樹脂のフロー増加量との関係曲線から樹脂のフロー増加量を制御部８４で予測して、ＰＩＤ（フィードバック）制御を制御部８４で行うことで、より高精度の制御を行うことができる。
【００７１】
検知するテストピース２１の形状としては、形状検知装置８０の別の例として、リニアースケールによる厚み測定、又は、レーザ変位計などで側面観察した外形寸法などでも良い。しかし、熱プレスでの厚み変化量は０．０１ｍｍ〜０．０５ｍｍ程度と微量であるため、精度が悪くなる可能性もある。また、側面から見た外形寸法は、任意の１点を測定するため、樹脂のフロー量が不均一となった場合には、必ずしも代表的な値を測定していることにはならない。さらには、高温度下におけるレーザ測定は精度が悪くなる可能性がある。
【００７２】
本発明における第２実施形態では、測定精度を上げるため、形状検知装置８０の例としてＣＣＤカメラを用いて、テストピース２１の樹脂のフロー形状を平面的に面情報として観察している。これにより、テストピース２１の樹脂のフローが不均一な形状となった場合においても、形状検知装置８０又はデータ処理部８２により、外形寸法を複数点測定して平均値化を行うこと、及び、異常点を除くことができる。また、形状検知装置８０又はデータ処理部８２で面積情報に変換することも可能であり、共に精度の良い形状情報としてデータ信号化できて熱プレスの制御を行うことできる。
【００７３】
以上のように、本発明の第２実施形態にかかる熱プレス装置は、第１実施形態と同様に第１実施形態の作用効果を奏することができ、第２の熱プレス機構７０を具備することで、製品と一緒に面付されたテストピース２１の熱プレス時の形状を形状検知装置８０で検知し、製品を熱プレスする第１のプレス機構６０を制御部８４で制御することで、モジュール用熱硬化型樹脂シート１１の樹脂粘度が所定の範囲でばらついても均一な製品を製造することができる。
【００７４】
なお、前記様々な実施形態又は変型例のうちの任意の実施形態又は変型例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明は、製造プロセス中のばらつき要因などにより、一定の熱プレス条件下では歩留まりが１００％に至らない粘度幅を持った半硬化の熱硬化型樹脂シートを用いても、回路基板間の電気的な接続不具合の発生を無くすことができ、部品内蔵モジュールなどの電子装置の生産を可能とする電子装置の製造方法及び熱プレス装置等に有用である。
【符号の説明】
【００７６】
１０    多面取り形成されかつテストピースを有する半硬化の熱硬化型樹脂シート
１１    半硬化のモジュール用熱硬化型樹脂シート（製品部：空隙及び導電性ビア形成有）
１２    回路基板
１４    保護フィルム
１５    部品収納用空隙
１６    ビアホール
１７    導電性ビア
１２ａ  第１回路基板（上)
１２ｂ  回路部品が実装された第２回路基板
１８    回路部品
２０    電気絶縁層
２１    所定のプロセスを経た半硬化の熱硬化型樹脂シート（テストピース）
２２    半硬化の熱硬化型樹脂シート（テストピース）
２３    ＰＥＴフィルム
３０    部品内蔵モジュール
６０    第１の熱プレス機構
６２    熱プレス盤
６７    油圧シリンダー
７０    第２のプレス機構（テストピース用）
７２    熱プレス盤（テストピース用）
７４    プレス盤（上側プレス盤) 
８０    形状検知装置
８１    検知信号
８２    データ処理部
８３    データ信号
８４    制御部
８４ａ  記憶部
８５    制御信号
２１１    半硬化の熱硬化型樹脂シート
２１４    保護フィルム
２１５    部品収納用空隙
２１６    ビアホール
２１７    導電性ビア
２１８    導電性ビア密集部に発生した気泡
２１９    導電性ビア及び空隙が形成された半硬化の熱硬化型樹脂シート
２１２ａ  回路基板（上)
２１２ｂ  回路部品が実装された回路基板
２１８    回路部品
２２０    電気絶縁層
２３０    部品内蔵モジュール
【図１】
2013162055.tif 000003
【図２】
2013162055.tif 000004
【図３】
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【図４Ａ】
2013162055.tif 000006
【図４Ｂ】
2013162055.tif 000007
【図５】
2013162055.tif 000008
【図６】
2013162055.tif 000009
【図７Ａ】
2013162055.tif 000010
【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９Ａ】
2013162055.tif 000013
【図９Ｂ】
2013162055.tif 000014