(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の融着基材と、
第二の融着基材と、
前記第一の融着基材と前記第二の融着基材との間に設けられた配線パターンを有する配線層と、を備えた多層基材の実装構造体であって、
前記実装構造体を貫通する貫通孔が設けられるとともに、
前記貫通孔の内面に前記配線層が露出し、
前記第一の融着基材と前記第二の融着基材がそれぞれ実装部材、及び、被実装部材に熱融着
することを特徴とする実装構造体。
【請求項２】
前記配線層と前記第二の融着基材との間に高耐熱性高分子材料からなる主基材を設けることを特徴とする前記請求項１に記載の実装構造体。
【請求項３】
前記貫通孔の内面の少なくとも一部に金属膜が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の実装構造体。
【請求項４】
前記貫通孔に半田組成物が充填されたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の実装構造体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高密度かつ小型化が要求される半導体パッケージや液晶モジュールなどの電子部品を実装する場合の実装構造体や、高性能化や高機能化および小型化が急速に進んでいる携帯電話やビデオカメラなどのモバイル電子機器において電子部品を実装する場合に用いられる実装構造体およびその製造方法に関する。また、高密度で小型薄型のエリア実装に関わる広範なニーズに対応した実装構造体およびその製造方法を提供するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、半田を用いて半導体集積回路（以下、その英文Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ・Ｃｉｒｃｕｉｔを省略してＩＣと略記する）パッケージなどの接合部材とプリント回路基板などの被接合部材とを接合する場合は、接合部材と被接合部材のどちらか一方の接合端子にあらかじめ半田が付けられた状態で行うのが通常である。このとき、接合端子表面に球形形状の半田が格子状に配列されるために、半田が付けられている方の部材をボールグリッドアレイ（Ｂａｌｌ・Ｇｒｉｄ・Ａｒｒａｙ）パッケージ（以下、ＢＧＡパッケージと略記する）と呼んでいる。このようなＢＧＡパッケージを用いた電子部品の従来の実装の１例について図面を用いて説明する。図１３に、従来のＢＧＡパッケージを用いた実装配置の模式的構造断面図の一例を示す。ＩＣパッケージ１０１の接合端子１０２とプリント回路基板１０４の接合端子１０５とは精密に位置を合わせて球形半田１０３がアンダーフィル剤１０６の貫通孔１０７に挿入される。その後、これらの部材は加熱圧着して接合され、ＩＣパッケージ１０１とプリント回路基板１０４とを電気的に接続して１つの電気回路を構成するようになっている。また、この球形半田１０３による接合は、ＩＣパッケージの接合端子１０２とプリント回路基板の接合端子１０５の、それぞれの界面で球形半田１０３との合金を形成しており、機械的にも強固に結合している。最近では図示したように、アンダーフィル剤１０６として、ＩＣパッケージの接合端子１０２とプリント回路基板の接合端子１０５の配置に対応した位置に貫通孔を持った熱可塑性樹脂などで形成された高分子基材からなる実装構造体をＩＣパッケージ１０１とプリント回路基板１０４との間に挿入して半田接合と同時にこれら部材を熱圧着する方法も用いられるようになってきた（特開２００１−２４０２９号公報）。このようにすることにより、接合時に発生するソルダーボールなどによる短絡を防ぐことができる上に、接合端子や半田近傍の保温性を向上させることができるために、熱的に安定した接合が可能となる。
【０００３】
また、アンダーフィル剤１０６の形成方法としては、上記ＩＣパッケージの接合端子１０２とプリント回路基板の接合端子１０５とを球形半田１０３によって接合した後、ディスペンサなどを用いてＩＣパッケージ１０１とプリント回路基板１０４との隙間に高分子接着剤を注入硬化して形成する場合も多い。このようにアンダーフィル剤１０６を注入硬化することによってＩＣパッケージ１０１とプリント回路基板１０４とを接着固定できるため接合の機械的強度を向上させることができる上に、ＩＣパッケージ１０１とプリント回路基板１０４との隙間をなくして外部からのゴミの混入を防止して短絡などの接続不良をなくすることもできる。
【０００４】
また、配線構造を内在する多層構造基材としては、一般のプリント回路基板などに用いられているガラスエポキシ基板が良く知られている。これは、ガラスエポキシ基板上に銅やアルミニウムなどで回路配線を形成したものを何層か重ねて接合したものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来から、ＩＣパッケージやプリント回路基板に配線不良などが発生した場合は、これらの配線をレーザやイオンビームで切断したり、接続線であるジャンパー線で短絡したりして修理する場合が多々生じてきた。このような修理を行う理由は、不良であるＩＣパッケージやプリント回路基板の回路図面を修正して、新たにこれらの部材を作り直すのに大きな費用がかかるためである。すなわち、ＩＣパッケージやプリント回路基板などに不具合が発生した場合に安価で容易にこれらの不具合を修理する手段がないという課題があった。
【０００６】
一方、近年のＩＣパッケージやプリント回路基板の配線密度はますます高密度化し、上記のガラスエポキシ基板にいたっては４〜６層の多層基板を使用することが通常の状態になっている。このような状況において、ＩＣパッケージの周辺にさらに高密度な実装を施そうとする場合には、ＩＣパッケージの接合端子などが障害になるためにその実現が困難になりつつあるという課題を有している。
【０００７】
しかしながら従来の実装構造体は、実装体と被実装体との接合を目的としたものであるから、信頼性が高い接合実装を実現した上に上記のような課題を解決するために配線構造を内部に有するものはなかった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために、本発明は、接合部材および被接合部材の接合端子の配置に対応した位置に貫通孔を有する基材からなる実装構造体において、基材が所定の配線パターンに対応した２次元パターンを持った導電性の配線層とこれを狭持する融着基材とを備え、配線パターンの少なくとも１箇所が少なくとも１つの貫通孔の内面に露出した実装構造体とした。
【０００９】
このような構造とすることにより、実装構造体に内在する配線層を回路配線として用いることができ、高密度化に対する課題を解決することができた。また、本実装構造体に内在する配線を実装部材の不良の修理用に用いることができ、例えばＩＣパッケージを作り直すことなく不具合を改善することができ上記課題を解決することができた。
【００１０】
また、本発明の実装構造体を、高耐熱性材料からなる主基材と、主基材の両面を被覆した主基材よりも低温で軟化する熱硬化性高分子材料または熱可塑性高分子材料からなる融着基材とからなり、配線パターンは主基材の片面または両面に形成されてなる構造とした。
【００１１】
このような構造とすることにより、本発明の実装構造体に内在する配線パターンを容易に作製することができるようになった上に、本発明の実装構造体と実装部材や被実装部材との密着性を改善することができ上記課題を解決することができた。
【００１２】
本発明の実装構造体を、上記高分子基材に形成された貫通孔内面の１部または全部に金属膜が形成されていることを特徴とする構造とした。
【００１３】
このような構造とすることにより、本発明の実装構造体に内在する配線と接合端子との電気的接続をより確かなものとすることができる上に、実装部材・本発明の実装構造体・被実装部材の接合をより強固に行うことができ、上記課題を解決することができた。
【００１４】
本発明の実装構造体を、上記貫通孔に半田組成物が充填されてなることを特徴とする構造とした。
【００１５】
このような構造にすることにより、上記ＢＧＡパッケージにバンプを用いることなく、本発明の実装構造体に内在する上記配線層を回路配線として用いることができ、上記高密度化に対する課題を解決することができた。また、本実装構造体に内在する配線を上記実装部材の不良の修理用として用いることができ、例えばＩＣパッケージを作り直すことなく不具合を改善することができ上記課題を解決することができた。
【００１６】
本発明の実装構造体を、上記貫通孔内面と上記半田組成物との界面には金属膜が形成されてなることを特徴とする構造とした。
【００１７】
このような構造にすることにより、上記ＢＧＡパッケージにバンプを用いることなく、本発明の実装構造体に内在する配線と接合端子との電気的接続をより確かなものとすることができる上に、実装部材・本発明の実装構造体・被実装部材の接合をより強固に行うことができ、上記課題を解決することができた。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実装構造体は、第１の融着基材１と第２の融着基材２の間にパターン化された配線層４が設けられ、これらを貫通する貫通孔３が形成されている。第１の融着基材１と第２の融着基材２は、一定温度以上に加熱すると軟化して、常温に戻ると硬化する特性を備えている。さらに、配線パターンの少なくとも１箇所が少なくとも１つの貫通孔の内面に露出している。
【００１９】
また、高耐熱性高分子材料からなる主基材と、主基材よりも低温で軟化する融着基材を積ね、主基材と融着基材の間に所定の配線パターンを有する配線層を設け、主基材と融着基材を貫通する貫通孔を設けた。さらに、配線パターンの少なくとも１箇所が少なくとも１つの貫通孔の内面に露出している。
【００２０】
【実施例】
以下に本発明による配線を内在する多層構造基材からなる実装構造体の実施例に関して図面を用いて説明する。
【００２１】
まず、実装部材あるいは被実装部材としてバンプが設けられたＢＧＡパッケージを形成したものを用いて実装接合する場合に用いる実装構造体の実施例について説明する。この場合は、ＢＧＡパッケージに球形半田があらかじめ取り付けられているために、本発明の実装構造体に半田が備え付けられていなくても半田実装が可能となる。
（実施例１）
図１は本発明の実装構造体の実施例を示す模式的構造断面図である。第１の融着基材１と第２の融着基材２の間にパターン化された配線層４が設けられ、これらを貫通する貫通孔３が形成されている。第１の融着基材１と第２の融着基材２は、２００〜２４０℃に加熱すると軟化して、常温に戻ると硬化する熱硬化性高分子材料や熱可塑性高分子材料からなっている。熱硬化性高分子材料としては、熱硬化性ポリエチレンテレフタレート樹脂、熱硬化性エポキシ樹脂、熱硬化性アクリル樹脂、熱硬化性ポリオレフィン樹脂、熱硬化性塩化ビニル樹脂、熱硬化性フェノール樹脂、熱硬化性ナフタレン樹脂、熱硬化性エステル樹脂、熱硬化性ウレタン樹脂などを用いることができる。また、熱可塑性高分子材料としては、熱可塑性ポリエチレンテレフタレート樹脂、熱可塑性エポキシ樹脂、熱可塑性アクリル樹脂、熱可塑性ポリオレフィン樹脂、熱可塑性塩化ビニル樹脂、熱可塑性フェノール樹脂、熱可塑性ナフタレン樹脂、熱可塑性エステル樹脂、熱可塑性ウレタン樹脂などを用いることができる。
【００２２】
第１の融着基材１と第２の融着基材２は、半田接合時にＩＣパッケージなどの接合部材やプリント回路基板などの被接合部材と熱融着して接合強度を高めると同時に、接合時の熱分布を均一化して安定した半田接合を実現する作用を有している。
【００２３】
配線層４は、銅やアルミニウムなどの導電性の良い金属材料から形成されている。その形成方法としては箔のような金属薄板を第１の融着基材１と第２の融着基材２で狭持して熱圧着して形成してもよいし、無電解メッキと電解メッキを併用して第１の融着基材１または第２の融着基材２のいずれかに金属薄膜を形成した後、第１の融着基材１と第２の融着基材２で狭持して熱圧着して形成してもよいし、スパッタ法や真空蒸着法などの気相成長法で第１の融着基材１または第２の融着基材２のいずれかに金属薄膜を形成した後、第１の融着基材１と第２の融着基材２で狭持して熱圧着して形成してもよい。また、配線層４は、所定の２次元パターンに対応した配線パターンを形成しており、この配線パターンの少なくとも１箇所は、貫通孔３の内面に露出して形成されている。このような配線パターンの形成は、上記金属薄板または金属薄膜上に通常のフォト工程を用いて回路パターンに対応したレジストパターンを形成し、その後、金属箔板や金属薄膜をエッチング処理して行うことができる。
【００２４】
配線層４の２次元パターンをより分かりやすく示すために、実装構造体の模式的平面図を図３に例示する。図３において、６は融着基材６には貫通孔３が複数設けられ、必要な貫通孔間に第１の配線パターン７と第２の配線パターン８が形成されている。図３における第１の配線パターン７と第２の配線パターン８とが図１における配線層４に対応する。この図からも明らかなように、配線層４は回路パターンに対応した２次元パターンを形成している。また、配線パターンは回路パターンを形成しているために、配線パターンの少なくとも１箇所は少なくとも１つの貫通孔３の内面に露出して形成されており、その結果、この配線パターンは実装接合後に配線パターンが露出している貫通孔に接合された例えばＩＣパッケージの接合端子に電気的に接続されることになる。
【００２５】
図３においては、第１の配線パターン７も第２の配線パターン８も、２箇所で貫通孔３の内面に露出して形成されているが、ただ１つの貫通孔３の内面に露出するような例としては、この配線パターンがアンテナ線のように空中電波との結合の役割に用いられる場合や、静電容量型の手書き入力パッドのような静電容量結合性の端子に接続されるような場合がある。
【００２６】
貫通孔３との接続部分としては、第１の接続構造９ａのように貫通孔３の周縁を取り囲むように配線層４を形成してもよいし、第２の接続構造９ｂのように貫通孔３の周縁の１部に接触するように配線層４を形成してもよい。一般的には、第１の接続構造９ａのような接続構造を取った方が断線の起こりにくい接続が可能となるが、接続空間が充分得られない場合は第２の接続構造９ｂのような接続構造を取ることもできる。
【００２７】
配線パターンは、第１の配線パターン７のようにＩＣパッケージの裏側に回り込むようにしても良いし、第２の配線パターン８のようにＩＣパッケージの外側を迂回するようにしても良い。近年では、ＩＣパッケージの接合端子の本数が増加したため、これら接合端子がＩＣパッケージの裏側に密に配列されているものも多く、その場合は第２の配線パターン８のようにＩＣパッケージを迂回するように配線パターンを形成するのが望ましい。
（実施例２）
次に、本発明による実装構造体の他の実施例について説明する。図２は本実施例の実装構造体を示す模式的断面図である。なお、図２において、図１と同様の作用を有する要素には同一の番号を付しその説明を省略した。図２が図１と異なっている点は、配線層４に接して主基材５が構成されていることである。この主基材５は、高耐熱性高分子材料から形成されている。高耐熱性高分子材料としては、ポリイミドやシリコン系高分子材料あるいはこれらと無機フィラーとの混合物などを用いることができる。これらの高分子材料は耐熱性が高く化学的安定性にも優れているために、接合後も外部環境からの湿度などの影響を受けにくく高い信頼性の接合が可能となる。さらに、この高耐熱性高分子材料を主基材５として用い、その上にメッキ法やスパッタ法などの方法を用いて電極金属膜を形成する場合は、ポリエチレンテレフタレートやアクリルなどの低融点高分子材料を用いた場合に比べて成膜性が良く、その上配線パターンをフォト工程とエッチングを併用して行う場合も安定した加工が可能となる。
【００２８】
本実施例の実装構造体における主基材５の表面を覆っている熱硬化性樹脂からなる融着基材１と２は、接合時には高温のため充分軟化溶融しており、ＩＣパッケージやプリント回路基板との界面の隅々まで入り込む。一方、高耐熱性高分子からなる主基材５は、接合時の２００〜２４０℃という高温にも関わらず、まだその機械的強度を充分保っており、加圧によりわずかに変形するが、ＩＣパッケージとプリント回路基板との間隙を所定の厚みに保つ役割を果たす。すなわち、この主基材５は圧着時の圧力の作用を分散させずに、融着高分子基材１、２に集中させることによって、より強固な熱融着を可能とするものである。
（実施例３）
また次の実施例を図４に示す。図４は本実施例の実装構造体を示した模式的構造断面図である。なお、図４において、図２と同じ作用を有する要素には同一の番号を付し、その説明を省略した。図４に示す実装構造体が図２に示す実装構造体と異なっている点は、主基材５の両側に第１の配線層４ａと第２に配線層４ｂとが構成されている点である。これに対応した平面図を図５に示す。図５は配線層を２つ有する実装構造体を示した模式的平面図である。なお、図５では図３と同じ作用を有する要素には同一の番号を付し、その説明は省略する。図５において、第１の配線パターン７は図４の第１の配線層４ａに、第３の配線パターン１０は図４の第２の配線層４ｂに形成されている。図５において、第１の配線パターン４ａと第２の配線パターン４ｂとは互いに交差して配線されているが、これらは互いに異なった配線層に形成されているために短絡することなく配線することができる。これらの配線は、図３に示したのと同様に、配線パターンがＩＣパッケージの裏側に回り込むようにしても良いし、配線パターンがＩＣパッケージの外側を迂回するようにしても良い。また、これらの配線パターンと貫通孔３との接続に関しても、図３に示したのと同様に、貫通孔３の周縁を取り囲むように配線パターンを形成してもよいし、貫通孔３の周縁の１部に接触するように配線パターンを形成してもよい。
（実施例４）
次の実施形態を図６に示す。図６は、本実施例の実装構造体を示す模式的断面図である。図６において、図２と同じ作用を有する要素には同一の符号を付し、その説明を省略した。図６が図２と異なっている点は、図６に示す実施例では貫通孔３の内面に金属膜１１が形成されていることである。
【００２９】
金属膜１１として用いられる金属材料としては、半田との濡れ性が良く、半田と合金化しやすい金属であればどのような金属でも用いることができる。そのような金属として、例えば、金、銀、銅、ビスマス、アンチモン、スズ、亜鉛、あるいは鉛などの金属やこれらの合金を用いることができる。金属膜１１は、貫通孔３の内面に一様に形成されていることが望ましいが、貫通孔３の内面の１部に形成されていても良い。
【００３０】
このように貫通孔３の内面に金属膜１１を形成することにより、ＩＣパッケージとプリント回路基板とを実装する場合、金属膜１１は溶融半田と容易に合金化して、貫通孔内部での溶融半田の流れをスムーズにしてプリント回路基板の接合端子との半田接合を確実なものとするばかりでなく、半田固化後に貫通孔内面と半田との密着性を増加させて機械的強度の強い実装を実現させることができる。
【００３１】
また、貫通孔３の内面に金属膜１１を形成することにより、上記配線層との接合を確実なものとすることができ、ＩＣパッケージやプリント回路基板と配線層が断線するなどの不良を低減することができる。
（実施例５）
次に、本発明の実装構造体の製造方法について説明する。図１６は、本発明による実装構造体の製造方法の一例を示した工程流れ図である。
２９は電極基板上への電極形成工程、３０は多層基板融着工程、３１は保護フィルム貼り付け工程、３２は貫通孔形成工程、３３はフラックス剤塗布工程、３５は保護フィルム剥離工程、３６は金属膜形成工程である。
【００３２】
まず、電極基板上への電極形成工程２９について説明する。この工程は、１対の融着基材の間、あるいは融着基材と主基材との間に配線層を形成する工程である。この配線層として、銅箔やアルミニウム箔などの金属箔を用いる場合は、これらの金属箔を回路パターンに対応したパターンが形成された打ち抜き金型を用いて機械的に穿孔して配線パターンを形成したり、炭酸ガスレーザやＹＡＧレーザやエキシマレーザなどの高出力レーザ光を配線パターンに対応した箇所に照射して金属箔を溶融蒸発または分解蒸発させて穿孔したりする方法を用いて金属箔を配線パターン形状に加工する。
【００３３】
融着高分子基材や主基材の上に、銅薄膜やクロム薄膜あるいはアルミニウム薄膜などの金属薄膜をスパッタ法や真空蒸着法などの物理的気相成長法を用いて作製したり、メッキ法などの化学的薄膜成長法を用いて作製したりする場合は、作製された金属薄膜上に通常のフォト工程を適用して配線パターンに対応したレジストパターンを形成して、その後エッチング処理を行い不要な金属薄膜部を除去し、さらにレジストを剥離して金属薄膜を配線パターンに加工する。
【００３４】
上記の電極基板上への電極形成工程２９は、配線層が１層だけの場合も２層ある場合も、あるいはそれ以上の数の配線層がある場合も同様にして適用することできる。
【００３５】
このように配線パターン形状に加工された金属箔は、次の多層基板融着工程３０で一対の融着基材の間や融着基材と主基材との間に狭持された後、ローラなどで圧力をかけながら加熱されて前述の基材間に熱圧着される。
【００３６】
保護フィルム貼り付け工程３１は、上記のようにして作製された配線層を内在する基材に塩化ビニルやポリウレタンあるいはポリエチレンテレフタレートなどの高分子材料からなる保護フィルムを貼り付ける工程である。この保護フィルムは、貼り付け面に粘着剤が塗布形成されており、均一に押し付けることによって基材に気泡が入らずに高分子フィルムを貼り付けることができる。この保護フィルム貼り付け工程は、保護フィルムの粘着剤面を被覆している粘着防止テープを剥離しながら、保護フィルムと高分子基材の端面同士を合わせ、ゴムやウレタンなどの弾力性のある材料で表面を被覆した圧延ロールを用いて端面から順次圧延していくことにより容易に行うことができる。この保護フィルムは、高分子基材の両面に貼り付けられる。本実施例で用いた保護フィルムの厚さは３０〜１００μｍであるが、使用目的によってはさらに薄い保護フィルムを用いても良い。
【００３７】
貫通孔形成工程３２は、ＩＣパッケージの接合端子およびプリント回路基板の接合端子に対応した位置に、上記保護フィルムと一緒に、配線層を内在する基材に貫通孔を穿孔する工程である。この工程で用いる穿孔手段としては、接続端子の配列に対応した型が形成された打ち抜き金型を用いて機械的に穿孔したり、炭酸ガスレーザやＹＡＧレーザやエキシマレーザなどの高出力レーザ光を接合端子の配列に対応した箇所に照射して基材を溶融蒸発または分解蒸発させて穿孔したりする方法を用いることができる。打ち抜き金型を用いる場合は、バリが発生するため、バリ取り工程が必要となる場合がある。このようにして、本工程では上記配線層を内在する基材とその両面に貼り付けられた保護フィルムの両方に、接合端子の配列に対応した貫通孔が形成されることになる。
【００３８】
金属膜形成工程３６では、まず、浴槽に入れた有機金属化合物ペーストに貫通孔形成工程３２で貫通孔を形成した配線を内在する基材を浸漬あるいはディッピングした後、ローラまたはドクターブレードを用いて均一化して、有機金属化合物ペーストを基材の両面に貼り付けられた保護フィルムの表面と貫通孔の内面に均一に塗布する。
【００３９】
有機金属化合物ペーストとしては、有機配位子金属錯体を含有する有機化合物を溶媒に分散させたものがある。金属錯体を構成する金属元素として、金、銀、亜鉛、ビスマス、クロム、鉛、アンチモン、コバルト、銅、スズなどを用いることができる。有機配位子金属錯体の有機配位子としては、安息香酸、ステアリン酸、ナフテン酸、オクチル酸、カブリル酸、ラウリル酸、バルミチン酸、リノール酸、オレイン酸などを用いることができる。さらに、有機金属化合物を溶解する溶媒としては、石油系溶媒、ベンゼン、アルコール系溶媒、トルエン系溶媒などの通常の有機溶媒を用いることができる。また、有機金属化合物が前記溶媒に溶解しにくい場合は、トリオクチルフォスフィンオキシドやリン酸トリブチルやアミンなどの付加錯体を生成する配位子を添加すると良い。
【００４０】
有機金属化合物ペーストの塗布は、上記の浸漬やディッピング以外にもスピンコーティングや印刷などを用いることができる。ただし、スピンコーティングや印刷法を用いる場合は、基材の両面に均一に塗布するように注意しなければならない。そのためには、有機金属化合物ペーストの粘度を充分最適化しておくことが重要である。
【００４１】
金属膜形成工程３６では、次に、上記のようにして有機金属化合物ペーストが塗布された基材の両面に温風を吹き付けて、有機金属化合物ペーストに含有されている溶媒を揮発除去するとともに、有機金属化合物を反応・熱分解して金属元素を析出させて金属膜を形成する。温風の温度は１００〜３００℃程度であり、温度が低すぎると充分に溶媒が揮発除去できない上に有機金属化合物の反応や熱分解が起こらない。また、温度が高すぎると基材が溶融したり析出金属が酸化したりしてしまう。ただし、有機金属化合物は１００％熱分解させる必要はなく、部分的に金属元素が析出している状態でも実装接合時の半田の濡れ性を著しく改善することができる。
【００４２】
以上、有機金属化合物を用いた金属膜の形成方法について説明したが、その代わりに、真空蒸着法やスパッタ法などの物理的気相成長法やＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ・Ｖａｐｏｒ・Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）などの化学的気相成長法あるいはメッキ法などの化学的液相成長法を用いて上記金属膜を形成しても良いことは言うまでもない。しかし、上記に説明した有機金属化合物を用いる方法は、これらの気相成長法やメッキ法に比較して、安価な方法で、再現性良く、安全に金属膜を形成することが可能である。
【００４３】
次のフラックス剤塗布工程３３では、浴槽に入れたフラックス剤に貫通孔形成工程３２で貫通孔を形成した配線層を内在する基材を浸漬あるいはディッピングした後、ローラまたはドクターブレードを用いて均一化をはかり、フラックス剤を基材の両面に均一に塗布し被覆する工程である。フラックス剤は半田付けする場合に接合面を清浄化して半田の濡れ性や接合強度を改善するなどの作用を有しており、マツヤニ溶剤または四ホウ酸ナトリウムと塩化アンモニウム混合溶剤などからなる融剤である。電子部品に用いられるフラックス剤には塩化物を用いないのが通常である。近年では、環境汚染や公害を防止する目的で鉛を成分として含まない鉛フリー半田が多く使用されるようになってきたが、フラックス剤もそれに応じて種々のものが使用されるようになった。
【００４４】
このようにして高分子基材の両面に塗布されたフラックス剤層を、常温風または温風を吹きつけ揮発性の有機溶剤成分を揮発させてフラックス剤層を定着する。これによって、貫通孔や高分子基材の表面に余分に付き過ぎたフラックス剤を適量でかつ一様に被膜することができる。最後に保護フィルム剥離工程３５で上記保護フィルムを剥離すれば本発明の配線層を内在する実装構造体を作製することができる。
（実施例６）
次に、実装部材あるいは被実装部材にＢＧＡパッケージにバンプを形成することなく実装接合する場合に用いる実装構造体の実施形態について説明する。この場合は、実装部材や被実装部材に球形半田があらかじめ取り付けられていないために、半田をあらかじめ形成されている実装構造体を用いる。
【００４５】
図７は、本実施例の実装構造体を示す模式的構造断面図である。なお、図７において図６と同様の作用を有する要素には同一の符号を付して、その説明を省略した。図７が図６と異なっている点は、貫通孔３の内部にあらかじめ半田組成物１２が充填されている点である。この半田組成物１２は、貫通孔３の内面に形成された金属膜１１と合金を形成して、融着基材１、２や主基材５や配線層４と強固に結合している。また、金属膜１１は、配線層４と電気的に接続されているために、半田組成物１２も配線層４と電気的に接続されている。
【００４６】
図７に示すように、貫通孔３の内部に半田組成物１２が充填されていると、後述するようにＩＣパッケージやプリント回路基板の接合端子に球形半田が形成されていなくても、充填された半田によってこれらの実装部材や被実装部材を接合することができる。
【００４７】
図7では貫通孔３内部に半田組成物１２が形成されている実施例として、貫通孔３の内面に金属膜１１が形成されている場合を示したが、図１、２、および４に示すように、貫通孔３の内面に金属膜１１が形成されていなくても、貫通孔３の内部に半田組成物１２を充填させたものを用いることができる。
【００４８】
次に、図７で示した実施例の実装構造体の製造方法について説明する。図１５は、貫通孔内部に半田組成物を充填した本実施例の実装構造体の製造方法を示した工程流れ図である。なお、図１５において、図１６と同様の作用を有する工程には同一の符号を付して、その説明を省略した。図１５が図１６と異なっている点は、図１６においては金属膜形成工程３６とフラックス剤塗布工程３３を順に行うのに対して、図１５においてはフラックス剤塗布工程３３と半田浴浸漬工程３４を順に行う点である。
【００４９】
フラックス剤塗布工程３３は、図１６で説明したフラックス剤塗布工程と同様であるためその説明を省略するが、本製造工程では半田が金属膜１１と確実に合金化するように、この工程を半田浴浸漬工程３４の前に行う。
【００５０】
次の半田浴浸漬工程３４は、２００〜２４０℃で半田が溶融されている半田浴の中に上記フラックス剤が塗布された基材を浸漬して引き上げ、ローラまたはドクターブレードを用いて均一化をはかり、溶融半田を基材の両面に均一に塗布した後冷却して、半田組成物を貫通孔内部に充填する工程である。この工程で基材が半田浴に浸漬されるとこの基材の全面が溶融半田で濡れ、貫通孔内部にも入り込む。半田浴から基材を取り出すときに表面を覆っていた溶融半田は自重のために流れ落ち、さらにローラやドクターブレードで削ぎ取られるために基材を覆っている保護フィルムの表面には半田の薄層が残るだけである。しかしながら、基材に開けられた貫通孔内部の溶融半田は表面張力のために貫通孔内部に留まろうとし、またローラやドクターブレードの作用も受けないために、図７に示すように半田は表面形状を球形に保った状態で貫通孔内部に残留する。このとき、溶融半田は金属膜１１と合金化しているために、固化した半田組成物１２は貫通孔３の両端までしっかりと充填される。
【００５１】
貫通孔３の内面に金属膜１１が形成されていない場合も、上記と同様にして半田組成物１２を貫通孔３の内部に充填することができる。
【００５２】
次に、上記で説明した実装構造体の実装工程について説明する。この本発明の実装構造体を用いた実装方法は、この実装構造体に形成された貫通孔の内部に半田組成物が充填されている場合も、充填されていない場合も基本的には同様である。これらにおいて、最も異なっている点は、貫通孔に半田組成物が充填されている実装構造体を用いた実装では、実装部材や非実装部材にＢＧＡパッケージにバンプを形成する必要がない点だけである。
【００５３】
図１４は本発明の実装構造体を用いた実装工程の一実施例を示した工程流れ図である。実装部品供給工程２１では、実装部材であるＩＣパッケージ、本発明の実装構造体、および被実装部材であるプリント回路基板を所定の実装装置に供給する工程である。貫通孔の内部に半田組成物を充填した実装構造体を用いる場合は、この工程で部品を供給するばかりでなく、実装構造体に形成されている半田組成物の欠損のありなしをあらかじめ検査しておくことが望ましい。
【００５４】
実装部品位置出し工程２２は、実装部材であるＩＣパッケージ、本発明の実装構造体、および被実装部材であるプリント回路基板を実装装置上で位置合わせをする工程である。このときの位置関係を図８および図９に示した。図８は半田組成物が充填されていない本発明の実装構造体を用いたときの実装部品位置出し工程における各部品の位置関係を示した模式的構造断面図であり、図９は半田組成物が充填されていない本発明の実装構造体を用いたときの実装部品位置出し工程における各部品の位置関係を示した模式的構造断面図である。このとき、ＩＣパッケージ１４の接合端子１５とプリント回路基板１７の接合端子１８の表面にはフラックス剤が印刷で塗布された状態にある。また、図８に示すように、貫通孔３の内部に半田組成物が充填されていない実装構造体１３を用いて実装を行う場合は、ＩＣパッケージの接合端子１５上には球径半田１６が形成されており、ＢＧＡ構造となっている。一方、図９に示すように、貫通孔３の内部に半田組成物が充填された実装構造体１３を用いて実装を行う場合は、ＩＣパッケージの接合端子１５の上にもプリント回路基板の接合端子１８の上にも球形半田は形成されていない。
【００５５】
実装部品位置出し工程２２では、図８と図９に示したように、ＩＣパッケージの接合端子１５とプリント回路基板の接合端子１８とが相対向するように配置され、これら接合端子の配置に対応した位置に本発明の実装構造体に形成した半田組成物１２が配置されるように位置出しされる。
【００５６】
次の被実装部材と実装構造体との合わせ工程２３では、上記のようにしてプリント回路基板の接合端子１８の位置に実装構造体の半田組成物１２が対向するように配置してから、実装構造体をプリント回路基板に押し付けて固定する。
【００５７】
上記に示した実装部材と被実装部材の位置出しは、本発明の実装構造体とプリント回路基板１７とにアライメントマークを形成しておき、そのアライメントマークを画像処理装置により読み取ってこれらのアライメントマークの位置を合わせることによってこれらの部材の位置出しを自動的に行う。また、ＩＣパッケージ１４の位置出しは、本発明の実装構造体に形成したアライメントマークに、このＩＣパッケージ１４の所定の位置を合わせることによって行う。ＩＣパッケージを合わせるためのアライメントマークは、上記プリント回路基板１７の位置出しで用いたものと同じものを併用しても構わないし、上記プリント回路基板１７の位置出しで用いたものとは別のものを形成して用いても構わない。
【００５８】
次の工程は、実装部品予熱工程２４である。この工程では、上記のプリント回路基板の接合端子１８の位置にＩＣパッケージの接合端子１５上に形成された球形半田１６または本発明の実装構造体の半田組成物１２が対向するように配置し押し付けて固定した状態で、１８０〜２００℃の温度で上記ＩＣパッケージ、前記実装構造体、および前記プリント回路基板を予熱して、ＩＣパッケージの接合端子１５やプリント回路基板の接合端子１８の上に形成されたフラックス剤を溶融反応させる。このことによって、ＩＣパッケージやプリント回路基板の接合端子１５や１８の表面が清浄化されて半田との反応性を向上させることができる。
【００５９】
次に、実装部品加熱工程２５では、ＩＣパッケージや実装構造体、およびプリント回路基板を２００〜２４０℃に加熱して、ＩＣパッケージの接合端子１５上に形成された球形半田１６または実装構造体に形成されている半田組成物１２を溶融させる。
【００６０】
次の工程は実装部品溶着工程２６である。この工程では、ＩＣパッケージや実装構造体、およびプリント回路基板を２００〜２４０℃に加熱した状態でＩＣパッケージを移動させて、ＩＣパッケージの接合端子１５上に形成された球形半田１６または半田組成物２を溶融してなる溶融半田とＩＣパッケージの接合端子１５およびプリント回路基板の接合端子１８とを接触させて合金化すると同時に、本発明の実装構造体を介してＩＣパッケージ１４をプリント回路基板１７に加圧して本発明の実装構造体と密着させる工程である。
【００６１】
この工程により、ＩＣパッケージ１４およびプリント回路基板１７と本発明の実装構造体の界面が密着し、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂で構成された実装構造体を構成する高分子基材が、ＩＣパッケージ１４およびプリント回路基板１７と溶融接着されてこれらの部品が完全に接合される。
【００６２】
次の工程は、実装部品冷却工程２７である。この工程では、加熱密着された実装部材、実装構造体、非実装部材を上記溶融半田が固化する温度まで冷却する工程である。
【００６３】
最後の工程は、上記のようにして得られた実装完成体を実装装置から取り出す実装部品取り出し工程２８である。取り出された実装完成体は、図１０に示されるような構造となっている。図１０は本発明の実装構造体を用いて実装を行った実装完成体の構造を示す模式的構造断面図である。また、図１１は本発明の実装構造体を用いて実装を行った実装完成体の構造を示す模式的構造平面図である。なお、図８と図１１の説明において、図６、７、８、９の説明で用いたのと同じ作用を有する要素には同一の符号を付し、その説明を省略した。図１０から分かるように、本発明の実装構造体を用いた実装部品の実装は、ＩＣパッケージの接合端子１５とプリント回路基板の接合端子１８とを半田１９で強固に固定すると同時に電気的な接合を実現し、さらに高分子基材１でＩＣパッケージ１４とプリント回路基板１７とを熱接着するために極めて機械的強度に優れた実装となっている。
【００６４】
また、図１１の配線パターン７と８は図３で示した配線パターンと同様のものとなっており、その接続構造は９ｂと同様のものとなっている。
【００６５】
図１０と図１１とから明らかなように、貫通孔に半田組成物を充填した本発明の実装構造体を用いても、貫通孔に半田組成物を充填しない本発明の実装構造体を用いても、その実装完成体は同一であることが分かる。
【００６６】
以上では、本発明の実装構造体を用いて１つのＩＣパッケージと１つのプリント回路基板の実装を行う場合について説明してきた。
（実施例７）
以下には、本発明の実装構造体を用いて複数の実装部材や複数の被実装部材が接合できることを示す実施例について説明する。
【００６７】
図１２は２つのＩＣパッケージを本発明の実装構造体を用いて実装した例を示した模式的平面図である。なお、図１２において、図１１と同様の作用を有する要素には同一の符号を付し、その説明を省略した。
【００６８】
図１２において、第１のＩＣパッケージ１４ａは配線パターン７で３箇所の接合端子が短絡されており、第２のＩＣパッケージ１４ｂは配線パターン８で２箇所の接合端子が短絡されている。そればかりでなく、図１２においては、第１のＩＣパッケージ１４ａと第２のＩＣパッケージ１４ｂも、第４の配線パターン２０で短絡されている。この実施例では、２つのＩＣパッケージを本発明の実装構造体で同時に接合しているが、３つ以上のＩＣパッケージを本発明の実装構造体で接合してもよいし、ＩＣパッケージ以外にも、抵抗素子やコンデンサなどを同時に接合してもよいことは言うまでもない。
【００６９】
このように、本発明の実装構造体で複数の接合部材を同時に接合することにより、狭い回路基板上の配置レイアウトに対する自由度が増えると同時に、不良部品のリペアなどの工程が容易になる。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の実装構造体は、接合部材および被接合部材の接合端子の配置に対応した位置に貫通孔が設けられた基材からなる実装構造体において、高分子基材が所定の配線パターンに対応した２次元パターンを持った導電性の配線層とこれを狭持する融着高分子基材とからなり、配線パターンの少なくとも１箇所が少なくとも１つの貫通孔の内面に露出した構造とした。このような構成により、本発明の実装構造体に内在する配線層を回路配線として用いることができ、これまで以上に高密度な配線を実現できるという効果を有する。
【００７１】
また、本実装構造体に内在する配線を上記実装部材の不良の修理・リペア用として用いることができ、例えばＩＣパッケージを作り直すことなく不具合を改善することができ、これまで以上にリペア工程を簡略化することができるという効果を有する。
【００７２】
また、本発明の実装構造体に設けられた配線パターンそのものをプリント回路基板上に設けられた回路パターンの１部として使用することができるために、回路設計上の自由度がこれまで以上に向上するという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実装構造体の１実施形態を示す模式的構造断面図である。
【図２】本発明の実装構造体の１実施形態を示す模式的構造断面図である。
【図３】本発明の実装構造体の１実施形態に関する模式的平面図である。
【図４】本発明の実装構造体の１実施形態を示す模式的構造断面図である。
【図５】配線層を２つ有する本発明の実装構造体の１実施形態を示した模式的平面図である。
【図６】本発明の実装構造体の１実施形態を示す模式的断面図である。
【図７】本発明の実装構造体の１実施形態を示す模式的構造断面図である。
【図８】半田組成物が充填されていない本発明の実装構造体を用いたときの実装部品位置出し工程における各部品の位置関係を示した模式的構造断面図である。
【図９】半田組成物が充填された本発明の実装構造体を用いたときの実装部品位置出し工程における各部品の位置関係を示した模式的構造断面図である。
【図１０】本発明の実装構造体を用いて実装を行った実装完成体の構造を示す模式的構造断面図である。
【図１１】本発明の実装構造体を用いて実装を行った実装完成体の構造を示す模式的構造平面図である。
【図１２】２つのＩＣパッケージを本発明の実装構造体を用いて実装した例を示した模式的平面図である。
【図１３】従来のＢＧＡパッケージを用いた実装配置の１例を示した模式的構造断面図である。
【図１４】本発明の実装構造体を用いた実装工程の１実施形態を示した工程流れ図である。
【図１５】貫通孔内部に半田組成物を充填した本発明の実装構造体の製造方法の１実施形態を示した工程流れ図である。
【図１６】本発明の実装構造体の製造方法の１実施形態を示した工程流れ図である。
【符号の説明】
１  第１の融着基材
２  第２の融着基材
３  貫通孔
４  配線層
４ａ  第1の配線層
４ｂ  第2の配線層
５  主基材
７  第1の配線パターン
８  第2の配線パターン
１０  第3の配線パターン
１１  金属膜
１２  半田組成物
【図１】
0004071001.tif 000002
【図２】
0004071001.tif 000003
【図３】
0004071001.tif 000004
【図４】
0004071001.tif 000005
【図５】
0004071001.tif 000006
【図６】
0004071001.tif 000007
【図７】
0004071001.tif 000008
【図８】
0004071001.tif 000009
【図９】
0004071001.tif 000010
【図１０】
0004071001.tif 000011
【図１１】
0004071001.tif 000012
【図１２】
0004071001.tif 000013
【図１３】
0004071001.tif 000014
【図１４】
0004071001.tif 000015
【図１５】
0004071001.tif 000016
【図１６】
0004071001.tif 000017