(57)【要約】【課題】モジュール化する以前での電気検査を可能とし、これによってモジュール化する以前のリペアを可能として、製造歩留りを向上させた複合モジュールを提供する。【解決方法】主面側に第１の電子部品が実装された第１の配線基板、及び主面側に第２の電子部品が実装された第２の配線基板を準備し、次いで、第２の配線基板の配線層上にゴム弾性及び導電性を有する層間接続体を配設する。次いで、層間接続体に第１の配線基板を押圧して第１の配線基板の配線層と接触させ、第１の配線基板及び第２の配線基板を電気的に接続した後、これら第１の配線基板、第２の配線基板及び層間接続体を固定部材で固定するようにして複合モジュールを得る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面側に第１の電子部品が実装された第１の配線基板と、
主面側に第２の電子部品が実装された第２の配線基板と、
前記第１の配線基板及び前記第２の配線基板間であって、前記第１の配線基板と前記第２の配線基板とを電気的に接続するためのゴム弾性を有する層間接続体と、
前記第１の配線基板、前記第２の配線基板及び前記層間接続体を固定するための固定部材と、
を具えたことを特徴とする、複合モジュール。
【請求項２】
前記固定部材は、前記第１の配線基板の端部及び前記第２の配線基板の端部と係合するように配設された固定治具であることを特徴とする、請求項１に記載の複合モジュール。
【請求項３】
前記固定部材は、前記第１の配線基板及び前記第２の配線基板間であって、前記第２の電子部品を埋設するように配設された樹脂絶縁材であることを特徴とする、請求項１に記載の複合モジュール。
【請求項４】
前記層間接続体は、金、銀、銅、ニッケル、及びカーボンからなる群より選ばれる少なくとも一つの導電性粒子を含有した、少なくともアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂のいずれかを含有するペーストからなり、弾性率が１０−２ＧＰａ〜１０−１ＧＰａであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載の複合モジュール。
【請求項５】
主面側に第１の電子部品が実装された第１の配線基板、及び主面側に第２の電子部品が実装された第２の配線基板を準備する工程と、
第２の配線基板の配線層上にゴム弾性及び導電性を有する層間接続体を配設する工程と、
前記層間接続体に前記第１の配線基板を押圧して前記第１の配線基板の配線層と接触させ、前記第１の配線基板及び前記第２の配線基板を電気的に接続する工程と、
前記第１の配線基板、前記第２の配線基板及び前記層間接続体を固定部材で固定する工程と、
を具えたことを特徴とする、複合モジュールの製造方法。
【請求項６】
前記固定部材は、前記第１の配線基板の端部及び前記第２の配線基板の端部と係合するように配設された固定治具であることを特徴とする、請求項５に記載の複合モジュールの製造方法。
【請求項７】
前記固定部材は、前記第１の配線基板及び前記第２の配線基板間であって、前記第２の電子部品を埋設するように配設された樹脂絶縁材であることを特徴とする、請求項５に記載の複合モジュールの製造方法。
【請求項８】
前記層間接続体は、金、銀、銅、ニッケル、及びカーボンからなる群より選ばれる少なくとも一つの導電性粒子を含有した、少なくともアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂のいずれかを含有するペーストからなり、弾性率が１０−２ＧＰａ〜１０−１ＧＰａであることを特徴とする、請求項５〜７のいずれか一に記載の複合モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合モジュール、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子機器の高性能化・小型化の流れの中、回路部品の高密度、高機能化が一層求められている。かかる観点より、回路部品を搭載したモジュールにおいても、高密度、高機能化への対応が要求されている。このような要求に答えるべく、現在では配線基板を多層化することが盛んに行われている。
【０００３】
従来、部品内蔵配線基板を製造するに際しては、配線基板を構成する樹脂絶縁層中に電子部品の収容部を形成した後、当該収容部に電子部品を収容し、その後、配線基板全体を加熱加圧し、上記樹脂絶縁層を流動化させて、流動化した樹脂絶縁層で上記収容部と上記電子部品との隙間を埋設し、当該電子部品を固定化して製造していた（特許文献１）。
【０００４】
しかしながら、従来の方法では、熱により流動性を有する樹脂絶縁層を介して部品を内蔵化するため、接続信頼性が劣る上に、モジュール化した後のリペアは不可能である。
【０００５】
このような問題に鑑みて、第１電子部品を搭載した第１配線基板を用意した後、第１配線基板上に導電性ペーストを配設し、その後、導電性ペーストを介して第２電子部品を搭載した第２配線基板を搭載し、さらに導電性ペーストを硬化させて当該導電性ペーストからなる金属柱を形成し、当該金属柱を介して第１配線基板及び第２配線基板を電気的に接続し、最後に、第１配線基板と第２配線基板との間を樹脂封止して部品内蔵配線基板を製造することが試みられている（特許文献２）。
【０００６】
しかしながら、この方法では、金属柱を有機金属ペースト等の焼結硬化タイプのペーストを用いて形成しているため、上記同様に、モジュール化した後のリペアは不可能である。または、一旦モジュール化してしまうと取り外しができないので、モジュール化した後の電気検査で不具合が出た場合に、モジュールを第１配線基板及び第２配線基板に分解することができない。したがって、モジュールを製造する際の歩留り低下を抑制することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１３１０３９号
【特許文献２】特開２０１１−１１４２５９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、モジュール化する以前での電気検査を可能とし、これによってモジュール化する以前のリペアを可能として、製造歩留りを向上させた複合モジュール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】
【０００９】
上記目的を達成すべく、本発明は、
主面側に第１の電子部品が実装された第１の配線基板と、
主面側に第２の電子部品が実装された第２の配線基板と、
前記第１の配線基板及び前記第２の配線基板間であって、前記第１の配線基板と前記第２の配線基板とを電気的に接続するためのゴム弾性を有する層間接続体と、
前記第１の配線基板、前記第２の配線基板及び前記層間接続体を固定するための固定部材と、
を具えたことを特徴とする、複合モジュールに関する。
【００１０】
また、本発明は、
主面側に第１の電子部品が実装された第１の配線基板、及び主面側に第２の電子部品が実装された第２の配線基板を準備する工程と、
第２の配線基板の配線層上にゴム弾性及び導電性を有する層間接続体を配設する工程と、
前記層間接続体に前記第１の配線基板を押圧して前記第１の配線基板の配線層と接触させ、前記第１の配線基板及び前記第２の配線基板を電気的に接続する工程と、
前記第１の配線基板、前記第２の配線基板及び前記層間接続体を固定部材で固定する工程と、
を具えたことを特徴とする、複合モジュールの製造方法に関する。
【００１１】
本発明によれば、主面側に第１の電子部品が実装された第１の配線基板、及び主面側に第２の電子部品が実装された第２の配線基板を準備し、次いで、第２の配線基板の配線層上にゴム弾性及び導電性を有する層間接続体を配設するようにしている。次いで、層間接続体に第１の配線基板を押圧して第１の配線基板の配線層と接触させ、第１の配線基板及び第２の配線基板を電気的に接続した後、これら第１の配線基板、第２の配線基板及び層間接続体を固定部材で固定するようにして複合モジュールを得ている。
【００１２】
層間接続体はゴム弾性及び導電性を有するので、上述した有機金属ペースト等の焼結硬化タイプのペーストを用いたリジッドな金属柱等に比較して、耐熱サイクル性や耐熱衝撃性に優れる。したがって、リジッドな金属柱等を用いた場合に比較して、第１の配線基板及び第２の配線基板間の電気的接続をより確実に取ることができる（第１の効果）。
【００１３】
また、第１の配線基板、第２の配線基板、及び層間接続体を固定する固定部材を仮止めの固定治具等から構成することにより、完全な複合モジュールとして製造（固定化）する以前の、第１の配線基板及び第２の配線基板間の、層間接続体による電気的接続の検査を行うことができる。したがって、これらの電気的接続が十分でない場合は、上記固定治具等を外して再度電気的接続の検査を行い、良好な電気的接続が得られた際に、上記固定治具による仮止めから固定化へ移行し、複合モジュール化することができる。すなわち、複合モジュール化する以前での電気検査を可能とし、これによって複合モジュール化する以前のリペアを可能としている（第２の効果）。
【００１４】
結果として、製造歩留りを向上させた複合モジュールを提供することができるようになる。
【００１５】
なお、製造歩留りを向上させるには、上述した第１の効果及び第２の効果の双方が奏されることが好ましいが、いずれか一方でもよい。
【００１６】
また、上記固定部材は樹脂絶縁材とすることもできる。この場合、上記複合モジュールは部品内蔵配線基板として製造されることになる。但し、固定部材は一種類に限られるものではないので、上述のように固定治具等を用いて部品内蔵配線基板とする以前に電気検査を行い、適宜リペアを行った後に、部品内蔵配線基板として製造（固定化）することもできる。
【００１７】
なお、本発明における“ゴム弾性”とは、１０−２ＧＰａ〜１０−１ＧＰａのオーダのゴム弾性における一般的な弾性率の範囲にある場合を意味する。また、“導電性”とは、導電性接着剤として汎用されている１０−３Ω・ｃｍ〜１０−５Ω・ｃｍのオーダの体積抵抗の範囲にある場合を意味する。
【発明の効果】
【００１８】
以上、本発明によれば、モジュール化する以前での電気検査を可能とし、これによってモジュール化する以前のリペアを可能として、製造歩留りを向上させた複合モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１の実施形態の複合モジュールの概略構成を示す断面図である。
【図２】第２の実施形態の複合モジュールの概略構成を示す断面図である。
【図３】第１の実施形態及び第２の実施形態の複合モジュールの製造方法における一工程を示す断面図である。
【図４】第１の実施形態及び第２の実施形態の複合モジュールの製造方法における一工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の具体的特徴について、発明を実施するための形態に基づいて説明する。
【００２１】
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態の複合モジュールを示す断面構成図である。
【００２２】
図１に示す複合モジュール１は、第１の配線基板１０、及び第２の配線基板２０を有している。
【００２３】
第１の配線基板１０は、基板１１と、基板１１の主面１１Ａ及び裏面１１Ｂに配設された配線層１２，１３とを有している。そして、主面１１Ａ側に配設された配線層１２上に電子部品１４が実装されている。
【００２４】
第２の配線基板２０は、基板２１と、基板２１の主面２１Ａ及び裏面２１Ｂに配設された配線層２２，２３を有している。そして、主面２１Ａ側に配設された配線層２２上に電子部品２４が実装されている。
【００２５】
第２の配線基板２０の、電子部品２４が実装されていない配線層２２上には、ゴム弾性及び導電性を有する層間接続体（バンプ）３０が配設されている。そして、層間接続体（バンプ）３０には、第１の配線基板１０が押圧されており、その頂部が第１の配線基板１０の基板１１の裏面１１Ｂ側に配設された配線層１３と接触し、その結果、第１の配線基板１０及び第２の配線基板２０が層間接続体（バンプ）３０で電気的に接続されている。
【００２６】
層間接続体（バンプ）３０を第１の配線基板１０で押圧する度合は、例えば層間接続体（バンプ）３０の頂部が第１の配線基板１０によって平坦化する程度にまで行う。  
【００２７】
なお、層間接続体（バンプ）３０を第１の配線基板１０で押圧し、第１の配線基板１０及び第２の配線基板２０を層間接続体（バンプ）３０で電気的に接続した後は、第１の配線基板１０、第２の配線基板２０及び層間接続体（バンプ）３０を固定部材である固定治具４０で固定する。
【００２８】
固定治具４０の上部及び下部には凹部４０Ａが形成されており、凹部４０Ａに第１の配線基板１０の基板１１及び第２の配線基板２０の基板２１を係合させることによって、第１の配線基板１０及び第２の配線基板２０の位置を固定し、これら第１の配線基板１０及び第２の配線基板２０間に挟持された層間接続体（バンプ）３０が固定されることになる。
【００２９】
第１の配線基板１０を構成する基板１１、及び第２の配線基板２０を構成する基板２１は、例えばエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂及びガラスエポキシ複合体などの材料から構成することができる。
【００３０】
第１の配線基板１０を構成する配線層１２，１３、及び第２の配線基板２０を構成する配線層２２，２３は、例えば金、銀、銅、アルミニウムなどの電気的良導体から構成する。
【００３１】
第１の配線基板１０における電子部品１４、第２の配線基板２０における電子部品２４は、ＩＣなどの能動素子の他、抵抗、コンデンサ、インダクタなどの受動素子等から構成することができる。なお、これら電子部品１４，２４の実装は、はんだなどを用いた実装の他、フリップチップ接合などの技術を用いることもできる。
【００３２】
層間接続体（バンプ）３０は、ゴム弾性及び導電性を有することが必要であり、本実施形態で、“ゴム弾性”とは、１０−２ＧＰａ〜１０−１ＧＰａのオーダのゴム弾性における一般的な弾性率の範囲にある場合を意味する。また、“導電性”とは、導電性接着剤として汎用されている１０−３Ω・ｃｍ〜１０−５Ω・ｃｍのオーダの体積抵抗の範囲にある場合を意味する。
【００３３】
好ましくは、層間接続体（バンプ）３０は、金、銀、銅、ニッケル、及びカーボンからなる群より選ばれる少なくとも一つの導電性粒子を含有した、少なくともアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂のいずれかを含有するペーストからなり、弾性率が１０−２ＧＰａ〜１０−１ＧＰａである。このような材料の具体例としては、セメダイン社製の一液低温硬化形フレキシブル導電性接着剤、ＳＸ−ＥＣＡシリーズ、スリーボンド社製の導電性樹脂ＴＢ３３０３Ｇ（ＮＥＯ）及びアサヒ化学研究所社製の高柔軟性銀ペーストＳＷ１６００Ｃなどを挙げることができる。
【００３４】
固定治具４０は、例えばアルミニウムなどの金属、プラスチック成型体及び絶縁被覆した金属などの材料から構成する。
【００３５】
本実施形態によれば、主面１１Ａ側に第１の電子部品１４が実装された第１の配線基板１０、及び主面２１Ａ側に第２の電子部品２４が実装された第２の配線基板２０を準備し、次いで、第２の配線基板２０の主面２１Ａ側に配設した配線層２２上にゴム弾性及び導電性を有する層間接続体（バンプ）３０を配設するようにしている。次いで、層間接続体（バンプ）３０に第１の配線基板１０を押圧して第１の配線基板１０の裏面１１Ｂ側に配設した配線層１３と接触させ、第１の配線基板１０及び第２の配線基板２０を電気的に接続した後、これら第１の配線基板１０、第２の配線基板２０及び層間接続体（バンプ）３０を固定治具４０で固定するようにして複合モジュール１を得ている。
【００３６】
層間接続体（バンプ）３０はゴム弾性及び導電性を有するので、例えば有機金属ペースト等の焼結硬化タイプのペーストを用いたリジッドな金属柱等に比較して、耐熱サイクル性や耐熱衝撃性に優れる。したがって、リジッドな金属柱等を用いた場合に比較して、第１の配線基板１０及び第２の配線基板２０間の電気的接続をより確実に取ることができる（第１の効果）。
【００３７】
また、第１の配線基板１０、第２の配線基板２０、及び層間接続体（バンプ）３０を固定治具４０で仮止めの状態とすることにより、完全な複合モジュールとして製造（固定化）する以前の、第１の配線基板１０及び第２の配線基板２０間の、層間接続体（バンプ）３０による電気的接続の検査を行うことができる。したがって、これらの電気的接続が十分でない場合は、固定治具４０を外して再度電気的接続の検査を行い、良好な電気的接続が得られた際に、固定治具４０による仮止めから固定化へ移行し、複合モジュール化することができる。すなわち、複合モジュール化する以前での電気検査を可能とし、これによって複合モジュール化する以前のリペアを可能としている（第２の効果）。
【００３８】
結果として、製造歩留りを向上させた複合モジュール１を提供することができるようになる。
【００３９】
なお、製造歩留りを向上させるには、上述した第１の効果及び第２の効果の双方が奏されることが好ましいが、いずれか一方でもよい。
【００４０】
（第２の実施形態）
図２は、本実施形態の複合モジュールを示す断面構成図である。
【００４１】
図２に示す複合モジュール２は、図１に示す複合モジュール１において、固定部材として固定治具４０の代わりに、第１の配線基板１０及び第２の配線基板２０間に注入された、例えばガラス繊維等の繊維状フィラーを含有したエポキシ樹脂等からなる樹脂絶縁材５０を用いている点で相違する。このような樹脂絶縁材５０は、樹脂接着剤として機能するので、第１の配線基板１０及び第２の配線基板２０の位置を固定し、これら第１の配線基板１０及び第２の配線基板２０間に挟持された層間接続体（バンプ）３０が固定されることになる。
【００４２】
本実施形態の複合モジュール２によれば、部品内蔵配線基板を提供することができる。この場合も、層間接続体（バンプ）３０はゴム弾性及び導電性を有するので、例えば有機金属ペースト等の焼結硬化タイプのペーストを用いたリジッドな金属柱等に比較して、耐熱サイクル性や耐熱衝撃性に優れる。したがって、リジッドな金属柱等を用いた場合に比較して、第１の配線基板１０及び第２の配線基板２０間の電気的接続をより確実に取ることができる部品内蔵配線基板を提供することができる。
【００４３】
また、第１の実施形態で説明したように、絶縁樹脂材５０を注入する以前に、第１の配線基板１０、第２の配線基板２０、及び層間接続体（バンプ）３０を固定治具４０で仮止めの状態とすることにより、完全な複合モジュールとして製造（固定化）する以前の、第１の配線基板１０及び第２の配線基板２０間の、層間接続体（バンプ）３０による電気的接続の検査を行い、これらの電気的接続が十分でない場合は、固定治具４０を外して再度電気的接続の検査を行い、良好な電気的接続が得られた際に、固定治具４０による仮止めから樹脂絶縁材５０による固定化へ移行し、複合モジュール化して部品内蔵配線基板を得るようにすることもできる。すなわち、複合モジュール化する以前での電気検査を可能とし、これによって複合モジュール化する以前のリペアを可能とすることもできる。
【００４４】
結果として、製造歩留りを向上させた複合モジュール２、すなわち部品内蔵配線基板を提供することができるようになる。
【００４５】
（第３の実施形態）
次に、第１の実施形態における複合モジュール１及び第２の実施形態における複合モジュール２の製造方法について説明する。
【００４６】
図３及び図４は、本実施形態における製造方法の一工程を示す断面図である。
最初に、図３に示すように、基板１１の主面１１Ａ及び裏面１１Ｂ側に金属箔を形成した後、パターニングを施して配線層１２，１３を形成する。その後、主面１１Ａ側の配線層１２上に電子部品１４を実装することにより、第１の配線基板１０を得る。同様に、基板２１の主面２１Ａ及び裏２１Ｂ側に金属箔を形成した後、パターニングを施して配線層２２，２３を形成する。その後、主面２１Ａ側の配線層２２上に電子部品２４を実装することにより、第２の配線基板２０を得る。
【００４７】
次いで、同じく図３に示すように、第２の配線基板２０の主面２１Ａ側の配線層２２の、電子部品２４が実装されていない箇所に、図示しないディスペンサー等を用いて層間接続体（バンプ）３０を塗布して配設する。
【００４８】
次いで、同じく、層間接続体（バンプ）３０に第１の配線基板１０を押圧して第１の配線基板１０の裏面１１Ｂ側に配設した配線層１３と接触させ、第１の配線基板１０及び第２の配線基板２０を電気的に接続した後、これら第１の配線基板１０、第２の配線基板２０及び層間接続体（バンプ）３０を固定治具４０で固定するようにして複合モジュール１を得る（図１参照）。
【００４９】
なお、第１の実施形態で説明したように、固定治具４０は、上部及び下部には凹部４０Ａが形成されており、凹部４０Ａに第１の配線基板１０の基板１１及び第２の配線基板２０の基板２１を係合させることによって、第１の配線基板１０及び第２の配線基板２０の位置を固定し、これら第１の配線基板１０及び第２の配線基板２０間に挟持された層間接続体（バンプ）３０が固定されることになる。
【００５０】
また、図２に示す複合モジュール２を得るには、図４に示すように、第１の配線基板１０の基板１１に開口部１１Ａを形成し、開口部１１Ａからディスペンサー５１を用いて、例えばガラス繊維などの繊維状フィラーが入ったエポキシ樹脂等からなる樹脂絶縁材５０を、第１の配線基板１０及び第２の配線基板２０間に注入する。
【００５１】
このとき、樹脂絶縁材５０は、樹脂接着剤として機能するので、第１の配線基板１０及び第２の配線基板２０の位置を固定し、これら第１の配線基板１０及び第２の配線基板２０間に挟持された層間接続体（バンプ）３０が固定されることになる。したがって、図２に示すように、樹脂絶縁材５０によって基板１１及び基板２１間に配設された電子部品２４が埋設されてなる複合モジュール２、すなわち部品内蔵配線基板が得られるようになる。
【００５２】
なお、図４に示すように、第１の配線基板１０及び第２の配線基板２０間に樹脂絶縁材５０を注入する以前に、第２の実施形態で説明したように、第１の配線基板１０、第２の配線基板２０、及び層間接続体（バンプ）３０を固定治具４０で仮止めの状態とすることにより、完全な複合モジュールとして製造（固定化）する以前の、第１の配線基板１０及び第２の配線基板２０間の、層間接続体（バンプ）３０による電気的接続の検査を行い、これらの電気的接続が十分でない場合は、固定治具４０を外して再度電気的接続の検査を行い、良好な電気的接続が得られた際に、固定治具４０による仮止めから樹脂絶縁材５０による固定化へ移行し、複合モジュール化して複合モジュール２、すなわち部品内蔵配線基板を得るようにすることもできる。
【００５３】
すなわち、複合モジュール化する以前での電気検査を可能とし、これによって複合モジュール化する以前のリペアを可能とすることもできる。
【００５４】
以上、本発明を上記具体例に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記具体例に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいて、あらゆる変形や変更が可能である。
【００５５】
例えば、図１に示す複合モジュール１、及び図２に示す複合モジュール２では、第１の配線基板１０及び第２の配線基板２０を層間接続体（バンプ）３０で直接電気的に接続したが、第１の配線基板１０の、基板１１の裏面１１Ｂ側の配線層１３上にはんだボールを配設し、層間接続体（バンプ）３０及び該はんだボールを介して第１の配線基板１０及び第１の配線基板２０を電気的に接続することもできる。
【符号の説明】
【００５６】
１，２  複合モジュール
１０  第１の配線基板
１１  （第１の配線基板の）基板
１２，１３  （第１の配線基板の）配線層
２０  第２の配線基板
２１  （第２の配線基板の）基板
２２，２３  （第２の配線基板の）配線層
３０  層間接続体（バンプ）
４０  固定治具
５０  樹脂絶縁材
５１  ディスペンサー
【図１】
2016076530.tif 000003
【図２】
2016076530.tif 000004
【図３】
2016076530.tif 000005
【図４】
2016076530.tif 000006