(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
面接続パッドが設けられた基板面を有する第１の基板と、面接続取付パッドが設けられた基板面を有するとともに前記第１の基板の熱膨張係数とは異なる熱膨張係数を有する第２の基板との間に介在され、前記面接続パッドと前記面接続取付パッドとを電気的に接続する中継基板であって、
第１面および第２面を有する略板形状をなしており、電気絶縁材料からなる中継基板本体と、
前記第２面側に前記第１面側に向けて形成されており、内周面が階段状に形成されているとともに、前記内周面にメタライズ層が形成された第２面側凹部と、
前記第２面側凹部の底面および内周面と固着されており、かつ、先端部を前記第２面から突出させて形成されるとともに、前記面接続取付パッドと電気的に接続される第２面側接続端子と、
前記中継基板本体の内部に形成されており、前記第２面側接続端子と前記面接続パッドとを電気的に接続するビアと、
を有することを特徴とする中継基板。
【請求項２】
前記第２面側凹部の底面に形成されており、前記第２面側接続端子と前記ビアとを電気的に接続する第２面側接続パッドと、
前記第１面側に形成されており、前記ビアと前記面接続パッドとを電気的に接続する第１面側接続パッドと、
を有することを特徴とする請求項１に記載の中継基板。
【請求項３】
前記第２面側接続端子の突出した部分は、突出した高さがその突出した部分の最大径よりも大きい柱状に形成されてなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の中継基板。
【請求項４】
前記第２面側接続端子は、軟質金属により形成されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の中継基板。
【請求項５】
前記第１面側接続パッドの上面および前記第２面側接続端子の先端には、それぞれ前記第２面側接続端子の融点よりも低い融点を有する金属により低融点金属層が形成されていることを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１つに記載の中継基板。
【請求項６】
前記中継基板本体は、前記第１の基板と略同一の熱膨張係数を有することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載の中継基板。
【請求項７】
前記第１の基板は、セラミックス材料からなり、
前記中継基板本体は、前記第１の基板と略同一のセラミックス材料からなることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１つに記載の中継基板。
【請求項８】
前記ビアの径は、前記第２面側凹部の径よりも小さいことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１つに記載の中継基板。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか１つに記載の中継基板の製造方法であって、
第１のセラミックグリーンシートに第１の貫通孔を形成し、その第１のセラミックグリーンシートと積層する第２のセラミックグリーンシートの前記第１の貫通孔に対応する部位に第２の貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
前記第２のセラミックグリーンシートの第２の貫通孔の内部に前記ビアを形成するビア形成工程と、
前記第１の貫通孔内にメタライズ層を形成するメタライズ層形成工程と、
前記ビア形成工程を経た前記第２のセラミックグリーンシートと前記貫通孔形成工程を経た第１のセラミックグリーンシートとを前記ビアおよび第１の貫通孔を対応させて、かつ、前記第１の貫通孔の一端が前記第２のセラミックグリーンシートにより閉塞されて前記第２面側凹部が形成される状態に積層する積層工程と、
この積層工程を経た前記第１および第２のセラミックグリーンシートを焼成一体化して前記中継基板本体を形成する焼成工程と、
この焼成工程を経た前記中継基板本体の前記第２面側凹部の内部に前記第２面側接続端子を形成する第２面側接続端子形成工程と、
を有することを特徴とする中継基板の製造方法。
【請求項１０】
前記ビア形成工程を経た前記第２のセラミックグリーンシートに前記第１面側接続パッドおよび第２面側接続パッドを形成する接続パッド形成工程を有することを特徴とする請求項９に記載の中継基板の製造方法。
【請求項１１】
前記第２面側接続端子形成工程は、
前記第２面側接続端子の突出した部分の形状に対応する形状であるとともに、溶融した金属に濡れない内面を有する凹部を前記第２面側凹部に対応する位置に有する治具を用い、その治具の前記凹部に前記第２面側接続端子を形成するための金属材料を収容する金属材料収容工程と、
この金属材料収容工程を経た前記治具を、前記凹部が前記焼成工程により形成された中継基板本体の第２面側凹部の下方に位置する状態に配置する治具配置工程と、
この治具配置工程を経た前記治具の各凹部内に収容された金属材料を溶融させ、この溶融された溶融金属を前記凹部および第２面側凹部内に保持しつつ冷却し、凝固させて前記第２面側接続端子を成形する成形工程と、
を有することを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の中継基板の製造方法。
【請求項１２】
前記第２面側接続端子形成工程は、
前記第２面側接続端子の突出した部分の径に対応する径であるとともに、溶融した金属に濡れない内面を有する貫通孔を前記第２面側凹部に対応する位置にそれぞれ有する治具を、前記焼成工程により形成され、前記第２面側凹部の開口側を上に向けた状態の前記中継基板本体の第２面側凹部の上方に前記貫通孔が位置する状態に配置する治具配置工程と、
この治具配置工程を経た前記治具の貫通孔に前記第２面側接続端子を形成するための金属材料を収容する金属材料収容工程と、
この金属材料収容工程を経た前記治具の貫通孔に収容された金属材料を溶融させ、この溶融された溶融金属を前記貫通孔および第２面側凹部内に保持しつつ冷却し、凝固させて前記第２面側接続端子を成形する成形工程と、
を有することを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の中継基板の製造方法。
【請求項１３】
前記第２面側接続端子形成工程を経た前記第１面側接続パッドの上面および前記第２面側接続端子の先端に、それぞれ前記第２面側接続端子の融点よりも低い融点を有する金属により低融点金属層を形成する低融点金属層形成工程を有することを特徴とする請求項９ないし請求項１２のいずれか１つに記載の中継基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、面接続パッドが設けられた基板と、面接続取付パッドが形成された基板とを電気的に接続するための中継基板およびその製造方法に関し、ＩＣチップを搭載したセラミックス製基板と、樹脂製のプリント基板との間に介在され、両基板を電気的に接続する中継基板およびその製造方法として好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＩＣチップを搭載する基板として、ＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）型基板およびＬＧＡ（ランドグリッドアレイ）型基板が知られている。
図１３は、プリント基板に接続されたＢＧＡ型基板を示す断面部分説明図である。ＩＣチップ搭載基板７０の下面には、面接続パッド（ランド）７１が、格子状、または、千鳥状に形成されており、各面接続パッド７１の下面には、ボール状の端子７３が共晶ハンダ７２によりハンダ付けされている。
また、プリント基板７５の上面には、端子７３に対応する位置に面接続取付パッド７４が形成されており、各面接続取付パッド７４は、共晶ハンダ７２によりボール状端子７３とハンダ付けされている。
つまり、下面の各面接続パッド７１に端子７３がそれぞれハンダ付けされた状態のＩＣチップ搭載基板７０がＢＧＡ型基板を構成する。
なお、面接続パッド７１は、Ｗ（タングステン）で形成されており、面接続取付パッド７４は、Ｃｕ（銅）で形成されている。また、端子７３は、高温ハンダ、Ｃｕ、Ａｇなどの濡れ性の良い金属で形成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記ＩＣチップ搭載基板７０とプリント基板７５は、材質が異なるため熱膨張係数が異なる。これにより、たとえば、ＩＣチップ搭載基板７０およびプリント基板７５を有するコンピュータの電源部から発生する熱により、図１３に示すように、プリント基板７５には矢印Ｆ３で示す方向に変化する力が作用し、ＩＣチップ搭載基板７０には矢印Ｆ４で示す方向に変化する力が作用する。つまり、ボール状端子７３から見ると、接続されているＩＣチップ搭載基板７０およびプリント基板７５が平面方向についてそれぞれ逆方向に寸法変化しようとするため、端子７３、面接続パッド７１および面接続取付パッド７４の接続部分には、せん断応力が働く。
【０００４】
したがって、上記せん断応力により、ハンダ付けされた部分７６が破壊され、面接続パッド７１から共晶ハンダ７２が外れるため、ＩＣチップ搭載基板７０およびプリント基板７５間に電気的接続不良が発生するという問題がある。
上記せん断応力は、面接続される端子７３のうち、最も離れた２つの端子７３間で最大となる。たとえば、端子７３が格子状にかつ最外周の端子７３が正方形をなすように形成されている場合、それぞれこの正方形の最外周の対角上に位置する２つの端子７３間で最も大きな熱膨張差が発生し、最も大きなせん断応力が掛かることとなる。
【０００５】
特に、ＩＣチップ搭載基板７０がセラミックス製であり、プリント基板７５がガラスエポキシなどの樹脂製である場合には、プリント基板７５の熱膨張係数（熱膨張係数α＝１５〜２０×１０-6）は、ＩＣチップ搭載基板７０の熱膨張係数（α＝８×１０-6）よりもかなり大きいため、両基板間の熱膨張差が大きくなる。
したがって、上記せん断応力が大きくなるため、上記電気的接続不良が発生しやすい。
なお、この場合には、クラックはセラミック製のＩＣチップ搭載基板側の面接続パッド近傍の共晶ハンダで生じることが多い。セラミックは硬く、応力を吸収しがたいが、樹脂製プリント基板は比較的柔らかく、また、樹脂製プリント基板の上に形成されたＣｕなどからなる取付パッドも柔らかいので応力を吸収するからである。
また、ＩＣチップ搭載基板とプリント基板とを同じ熱膨張係数を有する樹脂で形成した場合であっても、ＩＣチップ搭載基板の内部に形成された銅配線などにより、基板全体として比べると、ＩＣチップ搭載基板とプリント基板は熱膨張係数に差が出てくる。
また、樹脂製のＩＣチップ搭載基板は、セラミック製の場合と比べて柔らかく変形しやすいので、搭載されたＩＣチップの熱膨張の影響を受けやすい。その結果、ＩＣチップ搭載基板とプリント基板とを同じ樹脂で形成した場合であっても、樹脂製のＩＣチップ搭載基板のうち、特にＩＣチップが搭載された直下の部分はプリント基板の熱膨張係数とは異なってしまうことがある。
このように、樹脂製のＩＣチップ搭載基板と同じく樹脂製のプリント基板とを接続する場合であっても、内部配線や搭載したＩＣチップなどの影響を受けてＩＣチップ搭載基板とプリント基板との間で熱膨張差を生じ、結果として両者の接続不良などの問題が発生することがあった。
なお、ＩＣチップ搭載基板７０およびプリント基板７５の密着強度を高めることも考えられるが、繰り返し熱応力により、面接続パッド７１の近傍の共晶ハンダ７２が金属疲労してクラックが入り、ついには共晶ハンダ７２が破壊され、電気的接続不良が発生する。
つまり、上記従来のＢＧＡ型基板などでは、ＩＣチップ搭載基板７０およびプリント基板７５間の電気的接続の信頼性が低いという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、面接続パッド（パッド７１）が設けられた基板面を有する第１の基板（ＩＣチップ搭載基板７０）と、面接続取付パッドが設けられた基板面を有するとともに第１の基板の熱膨張係数とは異なる熱膨張係数を有する第２の基板（プリント基板７５）との電気的接続の信頼性を高めることができる中継基板およびその製造方法を実現することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、
請求項１に記載の発明では、面接続パッドが設けられた基板面を有する第１の基板と、面接続取付パッドが設けられた基板面を有するとともに前記第１の基板の熱膨張係数とは異なる熱膨張係数を有する第２の基板との間に介在され、前記面接続パッドと前記面接続取付パッドとを電気的に接続する中継基板であって、
第１面および第２面を有する略板形状をなしており、電気絶縁材料からなる中継基板本体と、
前記第２面側に前記第１面側に向けて形成されており、内周面が階段状に形成されているとともに、前記内周面にメタライズ層が形成された第２面側凹部と、
前記第２面側凹部の底面および内周面と固着されており、かつ、先端部を前記第２面から突出させて形成されるとともに、前記面接続取付パッドと電気的に接続される第２面側接続端子と、
前記中継基板本体の内部に形成されており、前記第２面側接続端子と前記面接続パッドとを電気的に接続するビアと、
を有するという技術的手段を採用する。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の中継基板において、前記第２面側凹部の底面に形成されており、前記第２面側接続端子と前記ビアとを電気的に接続する第２面側接続パッドと、
前記第１面側に形成されており、前記ビアと前記面接続パッドとを電気的に接続する第１面側接続パッドと、
を有するという技術的手段を採用する。
【００１１】
請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の中継基板において、前記第２面側接続端子の突出した部分は、突出した高さがその突出した部分の最大径よりも大きい柱状に形成されてなるという技術的手段を採用する。
【００１２】
請求項４に記載の発明では、請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の中継基板において、前記第２面側接続端子は、軟質金属により形成されてなるという技術的手段を採用する。
【００１３】
請求項５に記載の発明では、請求項２ないし請求項４のいずれか１つに記載の中継基板において、前記第１面側接続パッドの上面および前記第２面側接続端子の先端には、それぞれ前記第２面側第２面側接続端子の融点よりも低い融点を有する金属により低融点金属層が形成されているという技術的手段を採用する。
【００１４】
請求項６に記載の発明では、請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載の中継基板において、前記中継基板本体は、前記第１の基板と略同一の熱膨張係数を有するという技術的手段を採用する。
【００１５】
請求項７に記載の発明では、請求項１ないし請求項６のいずれか１つに記載の中継基板において、前記第１の基板は、セラミックス材料からなり、
前記中継基板本体は、前記第１の基板と略同一のセラミックス材料からなるという技術的手段を採用する。
【００１６】
請求項８に記載の発明では、請求項１ないし請求項７のいずれか１つに記載の中継基板において、前記ビアの径は、前記第２面側凹部の径よりも小さいという技術的手段を採用する。
【００１７】
請求項９に記載の発明では、請求項１ないし請求項８のいずれか１つに記載の中継基板の製造方法であって、
第１のセラミックグリーンシートに第１の貫通孔を形成し、その第１のセラミックグリーンシートと積層する第２のセラミックグリーンシートの前記第１の貫通孔に対応する部位に第２の貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
前記第２のセラミックグリーンシートの第２の貫通孔の内部に前記ビアを形成するビア形成工程と、
前記第１の貫通孔内にメタライズ層を形成するメタライズ層形成工程と、
前記ビア形成工程を経た前記第２のセラミックグリーンシートと前記貫通孔形成工程を経た第１のセラミックグリーンシートとを前記ビアおよび第１の貫通孔を対応させて、かつ、前記第１の貫通孔の一端が前記第１のセラミックグリーンシートにより閉塞されて前記第２面側凹部が形成される状態に積層する積層工程と、
この積層工程を経た前記第１および第２のセラミックグリーンシートを焼成一体化して前記中継基板本体を形成する焼成工程と、
この焼成工程を経た前記中継基板本体の前記第２面側凹部の内部に前記第２面側接続端子を形成する第２面側接続端子形成工程と、
を有するという技術的手段を採用する。
【００１８】
請求項１０に記載の発明では、請求項９に記載の中継基板の製造方法において、前記ビア形成工程を経た前記第２のセラミックグリーンシートに前記第１面側接続パッドおよび第２面側接続パッドを形成する接続パッド形成工程を有するという技術的手段を採用する。
【００１９】
請求項１１に記載の発明では、請求項９または請求項１０に記載の中継基板の製造方法において、前記第２面側接続端子形成工程は、
前記第２面側接続端子の突出した部分の形状に対応する形状であるとともに、溶融した金属に濡れない内面を有する凹部を前記第２面側凹部に対応する位置に有する治具を用い、その治具の前記凹部に前記第２面側接続端子を形成するための金属材料を収容する金属材料収容工程と、
この金属材料収容工程を経た前記治具を、前記凹部が前記焼成工程により形成された中継基板本体の第２面側凹部の下方に位置する状態に配置する治具配置工程と、
この治具配置工程を経た前記治具の各凹部内に収容された金属材料を溶融させ、この溶融された溶融金属を前記凹部および第２面側凹部内に保持しつつ冷却し、凝固させて前記第２面側接続端子を成形する成形工程とを有するという技術的手段を採用する。
【００２０】
請求項１２に記載の発明では、請求項１０または請求項１１に記載の中継基板の製造方法において、前記第２面側接続端子成形工程は、
前記第２面側接続端子の突出した部分の径に対応する径であるとともに、溶融した金属に濡れない内面を有する貫通孔を前記第２面側凹部に対応する位置にそれぞれ有する治具を、前記焼成工程により形成され、前記第２面側凹部の開口側を上に向けた状態の前記中継基板本体の第２面側凹部の上方に前記貫通孔が位置する状態に配置する治具配置工程と、
この治具配置工程を経た前記治具の貫通孔に前記第２面側接続端子を形成するための金属材料を収容する金属材料収容工程と、
この金属材料収容工程を経た前記治具の貫通孔に収容された金属材料を溶融させ、この溶融された溶融金属を前記貫通孔および第２面側凹部内に保持しつつ冷却し、凝固させて前記第２面側接続端子を成形する成形工程と、
を有するという技術的手段を採用する。
【００２１】
請求項１３に記載の発明では、請求項９ないし請求項１２のいずれか１つに記載の中継基板の製造方法において、前記第２面側接続端子形成工程を経た前記第１面側接続パッドの上面および前記第２面側接続端子の先端に、それぞれ前記第２面側接続端子の融点よりも低い融点を有する金属により低融点金属層を形成する低融点金属層形成工程を有するという技術的手段を採用する。
【００２２】
【作用】
第１および第２の基板の熱膨張係数の差により、両基板が平面方向についてそれぞれ逆方向に寸法変化すると、第１および第２の基板と中継基板との接続部分に応力が発生する。
しかし、請求項１ないし請求項１３に記載の中継基板を用いることにより、以下のように上記応力を緩和することができる。
上記中継基板本体は、電気絶縁材料からなり、その第２面側に第１面側に向けて形成されており、内周面が階段状に形成されているとともに、内周面にメタライズ層が形成された第２面側凹部を有する。この第２面側凹部には、第２面側接続端子が第２面側凹部の底面および内周面と固着されており、かつ、先端部を第２面から突出させて形成されている。この第２面側接続端子は、第２の基板の面接続取付パッドと電気的に接続される。また、中継基板本体の内部には、第２面側接続端子と第１の基板の面接続パッドとを電気的に接続するビアが形成されている。
つまり、中継基板と第２の基板の面接続取付パッドとは、中継基板本体の第２面から突出した第２面側接続端子により電気的に接続され、中継基板と第１の基板の面接続パッドとは、中継基板本体の内部に形成されたビアにより電気的に接続される。
【００２３】
したがって、第２面側接続端子と面接続取付パッドとの接続部分を支点に想定すると、第１および第２の基板が平面方向についてそれぞれ逆方向に寸法変化しようとする力は、上記支点を中心にして中継基板本体を回転させようとする回転モーメントに変換される。
そして、その発生した回転モーメントにより、第２面側接続端子の突出した部分が変形（たとえば、塑性変形）し、この変形により上記応力が緩和される。
また、第２面側接続端子は、第２面側凹部の底面および内周面に固着されているため、上記応力は、その固着されている内周面に対して垂直方向に作用するため、中継基板本体が破壊し難い。さらに、第２面側接続端子は、第２面側凹部の底面および内周面に固着されているため、たとえば、第２面側接続端子を第２面の平面部に固着する場合よりも、固着された部分が剥がれ難い。
さらに、上記第２面側凹部の内周面は階段状に形成されているため、上記応力を接続端子と内周面とが接する複数の角部（図１５のＰ４、Ｐ５参照）に分散させることができるため、１つの角部に集中するものよりも、中継基板本体の耐久性を高めることができる。
以上のように、請求項１ないし請求項１３に記載の中継基板によれば、第１および第２の基板間の熱膨張差により発生する応力を緩和できるため、第１および第２の基板間に電気的接続不良が発生する事態を少なくすることができる。
【００２６】
さらに、上記第２面側接続端子の第２面から突出した部分は、請求項３に記載の発明のように、その突出した部分がその突出した部分の最大径よりも大きい柱状に形成されてなるのが好ましい。
つまり、上記突出した部分が、たとえば球状、または、半球状である場合には、第１および第２の基板間の間隔を広くするために突出高さを高くすると、同時に突出した部分の最大径も大きくなるため、隣接する接続端子との間隔（ピッチ）の制限が生じる。
しかし、上記のように、突出した部分の形状が柱状である場合は、その直径を変更することなく、突出高さを高くすることができるため、上記のような制限をなくすことができる。また、接続端子の数が増加した場合であっても、上記直径を小さくすることにより、上記制限が生じないようにすることができる。
また、第２面側接続端子の突出高さは、一般に高ければ高いほど応力を吸収できる。
しかし、中継基板と樹脂製プリント基板との間隔には制限があるのが通常である。
そこで、第２面側接続端子の突出高さは、第２の基板および中継基板本体の熱膨張差の大きさに応じて設定するのが好ましい。
つまり、中継基板本体および第２の基板の熱膨張差が大きいほど、その間に発生する応力は大きくなることから、中継基板本体および第２の基板を電気的に接続する第２面側接続端子の突出した高さを上記熱膨張差の大きさに対応して設定することにより、上記回転モーメントの大きさを変えることができるため、応力の大きさに対応した応力の緩和を行うことができるからである。
【００２７】
また、上記第２面側接続端子は、請求項４に記載の発明のように、軟質金属により形成されてなることが好ましい。
つまり、上記応力を接続端子の変形、たとえば塑性変形によって吸収できるからである。
ここで、軟質金属とは、上記応力を変形によって吸収する柔らかい金属であって、たとえば、鉛（Ｐｂ）、スズ（Ｓｎ）および亜鉛（Ｚｎ）、これらを主成分とする合金、ならびに、Ｐｂ−Ｓｎ系高温ハンダ（たとえば、Ｐｂ９０％−Ｓｎ１０％合金、Ｐｂ９５％−Ｓｎ５％合金など）、ホワイトメタル、純度の高い銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）などである。
【００２８】
さらに、請求項２に記載の発明では、第２面側凹部の底面に形成されており、第２面側接続端子とビアとを電気的に接続する第２面側接続パッドを有するため、第２面側接続端子が第２面側凹部の底面に固着し難い材質の場合であっても、第２面側接続パッドにより第２面側接続端子およびビアを電気的に接続することができる。
たとえば、第２面側接続端子が高温ハンダであり、第２面側凹部の底面がアルミナセラミックスである場合は、アルミナセラミックスは溶融した高温ハンダに対して濡れ性が悪いが、第２面側凹部の底面にタングステン製の第２面側接続パッドを形成することにより、濡れ性が良くなるため、第２面側接続端子とビアとを電気的に接続することができる。
また、第１面側に形成されており、ビアと面接続パッドとを電気的に接続する第１面側接続パッドを有するため、ビアおよび面接続パッドを電気的に接続する材料がビアに固着し難い性質の場合であっても、第１面側接続パッドにより上記材料とビアとを電気的に接続することができる。
【００２９】
上記第１面側接続パッドおよび第２面側接続パッドは、請求項１０に記載のように、ビア形成工程を経た第２のセラミックグリーンシートに第１面側接続パッドおよび第２面側接続パッドを形成する接続パッド形成工程により形成することができる。
【００３０】
また、請求項５に記載の発明のように、上記第１面側接続パッドの上面および第２面側接続端子の先端には、それぞれ第２面側接続端子の融点よりも低い融点を有する金属により低融点金属層が形成されていることが好ましい。
つまり、面接続パッドおよび面接続取付パッドとの接続部分に低融点金属層が形成されているため、たとえば、第１の基板、または、第２の基板を製造するメーカーにおいて中継基板を接続する場合の、第１面側接続パッドおよび第２面側接続端子の先端に低融点金属（たとえば、低融点ハンダペースト）を塗布する設備を備える必要がない。
【００３１】
上記低融点金属層は、請求項１３に記載の発明のように、上記第２面側接続端子形成工程を経た第１面側接続パッドの上面および第２面側接続端子の先端に、それぞれ第２面側接続端子の融点よりも低い融点を有する金属により低融点金属層を形成する低融点金属層形成工程により形成される。
【００３２】
さらに、請求項６に記載の発明のように、上記中継基板本体は、第１の基板と略同一の熱膨張係数を有することが好ましい。
つまり、第１の基板および中継基板本体間には熱膨張差がほとんど発生しないため応力もほとんど発生しないからである。一方、中継基板本体および第２の基板間の間隔は、第２面側接続端子により比較的大きくされるため、中継基板本体および第２の基板間の応力は緩和される。
【００３３】
特に、請求項７に記載の発明のように、上記第１の基板が、セラミックス材料からなり、中継基板本体が、第１の基板と略同一のセラミックス材料からなることが好ましい。
つまり、セラミックスは、強度および耐熱性が高いため、リワークにより繰り返し加熱されても変形などを生じないからである。
【００３４】
また、請求項８に記載の発明のように、上記ビアの径は、第２面側凹部の径よりも小さいことが好ましい。
つまり、上記ビアは、たとえば、後述する発明の実施の形態に記載するように貫通孔が形成されたセラミックグリーンシートをステンレス製のシート上に乗せ、上記貫通孔の内部にペースト状のタングステンを充填し、シートを剥がし、セラミックグリーンシートの焼成時にタングステン粉末を焼結することにより形成されるが、上記貫通孔の径（ビアの径）が大きいと、上記シートを剥がす際に、充填したタングステンペーストがシートに貼り付いたり、抜け落ちたりすることがあり、充填が困難だからである。
【００３５】
次に、上記請求項１ないし請求項８のいずれか１つに記載の中継基板は、請求項９に記載の製造方法により製造される。
まず、貫通孔形成工程では、第１のセラミックグリーンシートに第１の貫通孔を形成し、その第１のセラミックグリーンシートと積層する第２のセラミックグリーンシートの第１の貫通孔に対応する部位に第２の貫通孔を形成する。次に、ビア形成工程では、第２のセラミックグリーンシートの第２の貫通孔の内部にビアを形成し、メタライズ層形成工程では、第１の貫通孔内にメタライズ層を形成する。
つまり、後の第２面側接続端子形成工程において第２面側接続端子を第１の貫通孔（第２面側凹部）内に固着するために、第１の貫通孔内にメタライズ層を形成する。
【００３６】
次に、積層工程では、ビア形成工程を経た第２のセラミックグリーンシートと貫通孔形成工程を経た第１のセラミックグリーンシートとをビアおよび第１の貫通孔を対応させて、かつ、第１の貫通孔の一端が第２のセラミックグリーンシートにより閉塞されて第２面側凹部が形成される状態に積層する。
つまり、後の第２面側接続端子形成工程において第２面側凹部内に固着される第２面側接続端子と第２の貫通孔内に形成されたビアとを電気的に接続するために、第１および第２の貫通孔を対応させて第１および第２のセラミックグリーンシートを積層する。また、後の第２面側接続端子形成工程において第２面側接続端子を形成するための第２面側凹部を形成するために、第１の貫通孔の一端が第２のセラミックグリーンシートにより閉塞されて第２面側凹部が形成される状態に積層する。
【００３７】
次に、焼成工程では、積層工程を経た第１および第２のセラミックグリーンシートを焼成一体化して中継基板本体を形成し、第２面側接続端子形成工程では、焼成工程を経た中継基板本体の第２面側凹部の内部に第２面側接続端子を形成する。
つまり、積層された第１および第２のセラミックグリーンシートを焼成することにより、セラミック製の中継基板本体を形成し、その中継基板本体に形成された第２面側凹部の内部に第２面側接続端子を形成する。
【００３８】
特に、上記第２面側接続端子形成工程は、請求項１１に記載の発明により製造することができる。
まず、金属材料収容工程では、第２面側接続端子の突出した部分の形状に対応する形状であるとともに、溶融した金属に濡れない内面を有する凹部を第２面側凹部に対応する位置に有する治具を用い、その治具の凹部に第２面側接続端子を形成するための金属材料を収容する。
つまり、第２面側接続端子を形成するための治具を用意し、治具の凹部内に第２面側接続端子を形成するための原料となる金属材料を収容する。
【００３９】
次に、治具配置工程では、凹部に金属材料が収容された治具を、その凹部が焼成工程により形成された中継基板本体の第２面側凹部の下方に位置する状態に配置する。
つまり、治具をその凹部が中継基板本体の第２面側凹部に対応する位置になるように配置して第２面側接続端子を形成する態勢を整える。
次に、成形工程では、治具配置工程を経た治具の各凹部内に収容された金属材料を溶融させ、この溶融された溶融金属を凹部および第２面側凹部内に保持しつつ冷却し、凝固させて第２面側接続端子を形成する。
つまり、凹部内の溶融金属を第２面側凹部の底面に達する状態に維持し、その状態で溶融金属を冷却し、凝固させることにより、第２面側凹部の底面および内周面に固着されており、先端部を中継基板本体の第２面から突出させた第２面側接続端子を形成できる。
【００４０】
また、請求項１１に記載の第２面側接続端子形成工程に代えて請求項１２に記載の方法を用いることもできる。
まず、上記請求項１１に記載の治具配置工程では、治具をその凹部が中継基板本体の第２面側凹部の下方に位置する状態に配置したが、この第２面側接続端子形成工程における治具配置工程では、第２面側接続端子の突出した部分の径に対応する径の貫通孔を有する治具を、第２面側凹部の開口側を上に向けた状態の中継基板本体の第２面側凹部の上方に貫通孔が位置する状態に配置する。
つまり、第２面側凹部の開口側を上に向けた状態の中継基板本体の第２面側凹部の上方に貫通孔が位置する状態に治具を配置し、後の金属材料収容工程において金属材料を貫通孔に収容する態勢を整える。
【００４１】
そして、金属材料収容工程では、治具配置工程を経た治具の貫通孔に第２面側接続端子を形成するための金属材料を収容し、成形工程では、金属材料収容工程を経た治具の貫通孔に収容された金属材料を溶融させ、この溶融された溶融金属を貫通孔および第２面側凹部内に保持しつつ冷却し、凝固させて第２面側接続端子を成形する。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の中継基板およびその製造方法の第１実施形態について図１ないし図９を参照して説明する。
図１（Ａ）〜（Ｄ）は、本第１実施形態の中継基板の製造方法の各工程を示す断面説明図である。図２（Ａ）は、第２のセラミックグリーンシートの第２の貫通孔内にビアを形成する導電性金属を充填する手法を示す説明図であり、同図（Ｂ）〜（Ｄ）は、第１のセラミックグリーンシートの第１の貫通孔の内周面にメタライズ層を形成する手法を示す説明図である。図９は、本第１実施形態の中継基板の製造方法の製造工程を示す工程図である。
【００４３】
最初に本発明に係る中継基板の製造方法の第１実施形態について説明する。
まず、公知のセラミックグリーンシート形成技術を用いて、第１のセラミックグリーンシート１１および第２のセラミックグリーンシート１２を形成し、パンチング装置を用いて図１（Ａ）に示すように、第１のセラミックグリーンシート１１に第１の貫通孔１１ａを第２のセラミックグリーンシート１２に第２の貫通孔１２ａをそれぞれ打ち抜き形成する（図９の工程１０）。第２の貫通孔１２ａは、第１の貫通孔１１ａの径より小さい径であって、第１のセラミックグリーンシート１１の上面に第２のセラミックグリーンシート１２を積層した場合に、第１の貫通孔１１ａの上部開口面内に含まれる位置に形成される。
【００４４】
次に、第２のセラミックグリーンシート１２の第２の貫通孔１２ａ内にビアを形成する導電性金属を充填する。
この充填は、たとえば、図２（Ａ）に示す手法により行われる。まず、台１９ｂの上に置かれたステンレス製のシート１８の上に第２のセラミックグリーンシート１２を乗せる。シート１８には、第２の貫通孔１２ａと対応する位置に貫通孔１８ａが形成されており、第２のセラミックグリーンシート１２は、第２の貫通孔１２ａおよび貫通孔１８ａが一致するように乗せられる。また、シート１８の下面には、ビアを形成するための硬いペースト状の導電性金属１２ｂがマット状に塗布されている。
【００４５】
そして、第２のセラミックグリーンシート１２の上面を荷重板１９ａにより図中Ｆ１で示す方向に加圧する。すると、その加圧力により、導電性金属１２ｂがシート１８の貫通孔１８ａを介して第２のセラミックグリーンシート１２の第２の貫通孔１２ａの内部に流入し、図１（Ｂ）に示すように、第２の貫通孔１２ａ内に導電性金属１２ｂが充填される（工程１２）。
なお、スクリーン印刷により第２の貫通孔１２ａ内に導電性金属１２ｂを充填することもできる。ところで、本第１実施形態では、第１および第２のセラミックグリーンシート１１，１２を形成する材料としてアルミナセラミックスを用いる。また、導電性金属１２ｂとしてタングステン（Ｗ）、または、モリブデン（Ｍｏ）などの導電性金属の粉末に溶剤や樹脂を混ぜてペースト状にしたものを用いる。
【００４６】
一方、第１のセラミックグリーンシート１１の第１の貫通孔１１ａの内面には、後に図１（Ｄ）に示す工程で、第２面側接続端子１３の基部１３ｂを固着するために、本発明のメタライズ層たるタングステン製の金属層を形成する。
図２（Ｂ）に示すように、第１のセラミックグリーンシート１１に形成された第１の貫通孔１１ａ内に図中矢印Ｆ２で示す方向にタングステンペースト１７を真空引きしてタングステンペースト１７を第１の貫通孔１１ａの内周面１１ｄに塗布し、同図（Ｃ）に示すように、第１の貫通孔１１ａの内周面１１ｄにタングステン層１７ａを形成する（工程１４）。
このとき、第１の貫通孔１１ａの下部開口面の縁から第１のセラミックグリーンシート１１の下面にかけて、タングステン層のはみ出し部１７ｃが形成されるが、図２（Ｄ）に示すように、はみ出し部１７ｃを研磨して除去してもよい。
【００４７】
次に、各導電性金属１２ｂの下面にタングステン製の第２面側接続パッド１４ａを上面にタングステン製の第１面側接続パッド１４ｂをそれぞれスクリーン印刷により形成する（工程１６）。次に、図１（Ｃ）に示すように、第１のセラミックグリーンシート１１の上面に第２のセラミックグリーンシート１２を積層する。このとき、第１の貫通孔１１ａの上方（一端）の開口面が第２のセラミックグリーンシート１２の下面の第２面側接続パッド１４ａによって閉塞され、第１のセラミックグリーンシート１１の下面に第２面側凹部１１ｂが形成されるように積層する（工程１８）。
次に、積層された第１および第２のセラミックグリーンシート１１、１２を還元雰囲気中で最高温度約１，５５０゜Ｃにて焼成し、一体化する（工程２０）。この焼成により、第１および第２のセラミックグリーンシート１１，１２は、それぞれセラミック製の第１および第２の基板１１ｃ，１２ｃとして得られる。続いて、第２面側凹部１１ｂの内周面のメタライズ層および底面上にニッケルメッキを施してニッケルメッキ層１４ｈを形成する（工程２２）。これらの工程により、図１（Ｄ）に示すように、第１の基板１１ｃ上に第２の基板１２ｃが積層された中継基板本体９が完成する。
【００４８】
なお、本第１実施形態では、中継基板本体９は、厚さ０．３ｍｍ、一辺２５ｍｍのほぼ正方形状に形成されている。また、第１および第２の貫通孔１１ａ、１２ａの内径は、それぞれ０．８ｍｍ、０．２ｍｍである。
したがって、工程１２において第２のセラミックグリーンシート１２の第２の貫通孔１２ａに導電性金属１２ｂを充填した後にシート１８を除去する際に、充填した導電性金属１２ｂの一部がシート１８に貼り付いたり、あるいは抜け落ちたりして生じる導電性金属の充填不良を少なくできる。
また、第２面側凹部１１ｂは、１．２７ｍｍのピッチで格子状に縦横各１９個の計３６１個形成されている。
なお、上記メッキ工程の後に金メッキ工程を設け、ニッケルメッキ層の上に酸化防止のための金メッキ層を形成することもできる。
【００４９】
次に、図１（Ｄ）に示すように、第１の基板１１ｃの各第２面側凹部１１ｂの底面および内周面に固着され、かつ、先端部が第２面から突出した柱状の第２面側接続端子１３を形成する。
ここで、第２面側接続端子１３の形成方法について図３および図４を参照して説明する。
図３（Ａ）および（Ｂ）は、第２面側接続端子１３を形成する工程を示す断面説明図であり、図４は、第２面側接続端子１３が形成された状態を示す断面説明図である。
第２面側接続端子１３の形成には、図３に示す治具４０を用いる。治具４０は、耐熱性を有し、かつ、溶融した高温ハンダに濡れない材質、たとえばカーボンにより形成されている。図３（Ｂ）に示すように、治具４０を中継基板本体９の下方に配置した場合の各第２面側凹部１１ｂに対応する位置には、凹部４１がそれぞれ形成されている。凹部４１は、第２面側接続端子１３の外形に対応した形状に形成されており、円錐形状の底部を有する円柱形状に形成されている。また、凹部４１の底部中央から治具４０の底面に向けてガス抜き孔４２が貫通形成されている。
なお、本第１実施形態では、凹部４１の最大径は、０．９ｍｍであり、最大深さは、１．９５ｍｍである。また、ガス抜き孔４２の直径は、０．２ｍｍである。
【００５０】
まず、図３（Ａ）に示すように、治具４０の各凹部４１に本発明の金属材料たる高温ハンダ（Ｐｂ９０％−Ｓｎ１０％）製の高温ハンダボール１３ｃを２個ずつ投入しておく。次に、各凹部４１の上端に凹部４１の最大直径より僅かに大きい直径の高温ハンダ製の高温ハンダボール１３ｄをそれぞれ乗せる（本発明の金属材料収容工程、工程２４）。
その高温ハンダボール１３ｄは、次の手法により乗せられる。
つまり、図３（Ａ）に示すように、高温ハンダボール１３ｄの直径より僅かに大きい直径の透孔（貫通孔）４４を有する規制板４５を用意しておき、これを治具４０の上方に配置する。そして、高温ハンダボール１３ｄを規制板４５の上にばらまき、治具４０および規制板４５の位置関係がずれないように保持して揺すると、高温ハンダボール１３ｄは規制板４５上を転がって次々に透孔４４に落ち込んで移動できなくなる。そして、全ての透孔４４に高温ハンダボール１３ｄが落ち込んだら、規制板４５上の不要な高温ハンダボール１３ｄを除去することで、図３（Ａ）に示すように、各凹部４１の上端縁に高温ハンダボール１３ｄを乗せることができる。
【００５１】
このとき、図３（Ａ）に示すように、凹部４１内に既に投入された高温ハンダボール１３ｃと高温ハンダボール１３ｄとが接触しないで、かつ、後述する高温ハンダの溶融時には両高温ハンダボールが接触するように、間隔が僅かに空けられている。
つまり、高温ハンダボール１３ｄがその下にある高温ハンダボール１３ｃの頭により押し上げられた状態であると、高温ハンダボール１３ｄが凹部４１の上端縁から離れて不安定になるが、高温ハンダボール１３ｃと高温ハンダボール１３ｄとの間隔を空けておくことにより、高温ハンダボール１３ｄが凹部４１の上端縁にぴったりと接触して動かない（あるいは動き難い）状態になる。
これにより、図３（Ｂ）に示すように、高温ハンダボール１３ｄの頭上に中継基板本体９の第２面側凹部１１ｂの下端縁を乗せるときの位置合わせが容易になる。
【００５２】
そして、図３（Ｂ）に示すように、各高温ハンダボール１３ｄの頭上に中継基板本体９の第２面側凹部１１ｂの下端が乗るようにして治具４０を配置する（本発明の治具配置工程、工程２６）。次に、中継基板本体９を図示しない荷重板により治具４０の上面４３に向けて（下方に向けて）押圧する。
次に、それらをリフロー炉に投入し、最高温度３６０゜Ｃで最高温度保持時間１分の窒素雰囲気下で、高温ハンダボール１３ｃ，１３ｃ，１３ｄを溶融させる（工程２８）。
すると、溶融した高温ハンダ１３ｄは、下方に押し下げられた中継基板本体９の第２面側凹部１１ｂ内に流入するとともに、第２面側凹部１１ｂの内周面に形成されているタングステン層１７ｂおよび第２面側凹部１１ｂの底面に形成されている第２面側接続パッド１４ｄと溶着する。
【００５３】
また、高温ハンダボール１３ｃ，１３ｃは、凹部４１内で溶融し、溶融した高温ハンダ１３ｄと溶着し、一体化する。これにより、凹部４１の内部に第２面側接続端子１３が成形される。
なお、高温ハンダボール１３ｃ，１３ｃ，１３ｄを溶融させるときに、凹部４１内に閉じこめられた空気は、ガス抜き孔４２を通って治具４０の外部へ逃がされる。
続いて、冷却により高温ハンダを凝固させると、図４に示すように、基部１３ｂが第２面側凹部１１ｂの内周面および底面に固着され、かつ、突出部１３ａが中継基板本体９の第２面９ｂから突出した第２面側接続端子１３が成形される。そして、治具４０を取り除くと、図１（Ｄ）に示すように、中継基板本体９の第２面（下面）９ｂから複数の第２面側接続端子１３が突出形成されており、第１面（上面）９ａ上に第１面側接続パッド１４ｄが形成された中継基板１０が完成する（本発明の成型工程、工程３０）。第２面側接続端子１３は、凹部４１の内周面形状に対応したほぼ円柱形状に形成されており、下部（頂部）は、ほぼ半球状に形成されている。
【００５４】
なお、本第１実施形態では、高温ハンダボール１３ｃの直径は、０．８ｍｍであり、高温ハンダボール１３ｄの直径は、１．０ｍｍである。また、規制板４５の厚さは、０．５ｍｍであり、透孔４４の直径は、１．２ｍｍである。
さらに、中継基板本体９の第２面９ｂから突出した部分を示す突出部１３ａは、横断面の直径（最大径）が０．８８ｍｍであり、突出高さＨは１．７５ｍｍであり、突出高さが直径より大きい。
【００５５】
ところで、工程１０が本発明の貫通孔形成工程に対応し、工程１２がビア形成工程に対応する。また、工程１４がメタライズ層形成工程に対応し、工程１８が積層工程に対応する。さらに、工程２０が焼成工程に対応し、工程２６ないし工程３０が第２面側接続端子形成工程に対応する。
【００５６】
次に、上記製造方法により製造された中継基板１０とＬＧＡ型基板およびプリント基板との接続方法について図５ないし図８を参照して説明する。
図５（Ａ）は、中継基板１０をプリント基板上に接続した状態を示す断面説明図であり、同図（Ｂ）は、同図（Ａ）に示す中継基板１０上にＬＧＡ型基板を接続するところを示す断面説明図である。図６は、中継基板１０を介してＬＧＡ型基板およびプリント基板が接続された状態を示す断面説明図であり、図７は、図６の一部を拡大して示す一部拡大断面説明図である。図８は、中継基板１０およびプリント基板間に発生した応力により第２面側接続端子１３が変形した状態を示す説明図である。
なお、図５および図６において破線で示す部分は、中継基板１０の途中を省略した部分である。
【００５７】
本第１実施形態で用いたプリント基板３０は、厚さ１．６ｍｍ、一辺３０ｍｍのほぼ正方形状で、ガラスエポキシ（ＪＩＳ：ＦＲ−４）で形成されており、上面３１には、中継基板１０の第２面側接続端子１３と対応する位置に、面接続取付パッド３２が形成されている。この面接続取付パッド３２は、厚さ２５μｍの銅（Ｃｕ）で形成されており、直径０．７２ｍｍであり、ピッチ１．２７ｍｍで格子状に縦横各１９個の計３６１個形成されている。
【００５８】
また、ＬＧＡ型基板２０は、アルミナセラミックで形成されており、ＩＣチップを収容するためのＩＣチップ収容部２３が形成されている。ＬＧＡ型基板２０の下面２１には、面接続パッド２２が形成されている。面接続パッド２２は、直径０．８６ｍｍであり、ピッチ１．２７ｍｍの格子状に縦横各１９個の計３６１個形成されている。面接続パッド２２は、下地のモリブデン（Ｍｏ）層上に無電解Ｎｉ−Ｂメッキが施されており、さらに酸化防止のために薄く無電解金メッキが施されている。
さらに、プリント基板３０の熱膨張係数α＝１５〜２０×１０-6であり、ＬＧＡ型基板２０および中継基板の熱膨張係数α＝８×１０-6である。
【００５９】
まず、低融点ハンダペースト１０ａを第２面側接続端子１３の突出部１３ａに、低融点ハンダペースト１０ｂを第１面側接続パッド１４ｄ上にそれぞれ２５０μｍの厚さで塗布する（本発明の低融点金属層形成工程）。次に、図５（Ａ）に示すように、中継基板１０をプリント基板３０上に乗せる。このとき、プリント基板３０上に形成された面接続取付面接続取付パッド３２と第２面側接続端子１３の突出部１３ａとの位置合わせを行う。これにより、中継基板１０とプリント基板３０は、低融点ハンダペースト１０ａの粘着力により仮固定された状態になる。
次に、中継基板１０の上にＬＧＡ型基板２０を乗せる。このとき、ＬＧＡ型基板２０の下面に形成された面接続パッド２２と第１面側接続パッド１４ｄとの位置合わせを行う。これにより、ＬＧＡ型基板２０と中継基板１０は、低融点ハンダペースト１０ｂの粘着力により仮固定された状態になる。
【００６０】
次に、上記接続されたＬＧＡ型基板２０、中継基板１０およびプリント基板３０をリフロー炉に投入し、最高温度２１８゜Ｃの窒素雰囲気下（２００゜Ｃ以上保持時間は２分）で低融点ハンダペースト１０ａ、１０ｂをそれぞれ溶融させ、図６および図７に示すように、低融点ハンダ層１０ｃ、１０ｄを形成する。これにより、同図に示すように、面接続パッド２２は第１面側接続パッド１４ｄと、第２面側接続端子１３の突出部１３ａは面接続取付パッド３２とそれぞれハンダ付けされる。
なお、本第１実施形態では低融点ハンダペースト１０ａおよび１０ｂとして、第２面側接続端子１３を形成する高温ハンダよりも融点の低い共晶ハンダペーストを用いる。これにより、リフロー炉内で低融点ハンダペースト１０ａおよび１０ｂが溶融する際に、第２面側接続端子１３は溶融しない。
このようにして、ＬＧＡ型基板２０およびプリント基板３０は、中継基板１０を介して電気的に接続される。中継基板１０の下面とプリント基板３０の上面３１との間隔Ｌ（図７参照）は、０．４４ｍｍである。
なお、低融点ハンダペースト１０ａ、１０ｂの中には、フラックスが含まれているため、面接続パッド２２および面接続取付パッド３２が金メッキ層などにより酸化防止されていなくてもよい。
【００６１】
そして、上記ＬＧＡ型基板２０、中継基板１０およびプリント基板３０を有する電子機器、たとえばコンピュータにおいて、電源部などから発生する熱がＬＧＡ型基板２０、中継基板１０およびプリント基板３０に伝熱すると、中継基板１０およびプリント基板３０の材質の相違に基づく熱膨張差により、両基板間に応力が発生する。この応力は、図７に示すように、第２面側接続端子１３の基部１３ｂと第２面側凹部１１ｂの内周面とが接する接触部分Ｐ１，Ｐ２と、第２面側接続端子１３の突出部１３ａと低融点ハンダ層１０ｃとの接続部分とに発生する。
しかし、突出部１３ａは、高温ハンダにより形成されており軟質であるため、上記応力により、図８に示すように容易に塑性変形し、この突出部１３ａの塑性変形により上記応力が緩和される。
したがって、低融点ハンダ層１０ｃ、１０ｄが破壊されるおそれがない。
また、ＬＧＡ型基板２０および中継基板１０は、同じ材質であり、熱膨張差が生じないため、ＬＧＡ型基板２０および中継基板１０間では、応力はほとんど発生しない。このため、従来、最もクラックが発生しやすかった低融点ハンダ層１０ｄにおいてクラックが発生することはなく破壊されるおそれはない。
【００６２】
以上のように、本第１実施形態の中継基板１０を用いてＬＧＡ型基板２０およびプリント基板３０を電気的に接続することにより、基板間の熱膨張差により発生する応力を吸収できるため、従来のようにＬＧＡ型基板およびプリント基板の接続部分が破壊されて電気的接続不良が発生するおそれがない。
したがって、本第１実施形態の中継基板１０およびその製造方法を用いれば、ＬＧＡ型基板２０およびプリント基板３０間の電気的接続の信頼性を高めることができる。
また、中継基板１０を接続する基板によって発生する応力の大きさが異なる場合であっても、治具４０の凹部４１の深さを調整し、第２面側接続端子１３の突出高さを変更することにより対処できる。たとえば、応力が大きい場合は第２面側接続端子１３の突出高さを高くし、小さい場合は、低くする。
【００６３】
次に、本発明第２実施形態の中継基板およびその製造方法について図１０および図１１を参照して説明する。
本第２実施形態の中継基板およびその製造方法は、第１および第２の貫通孔の径が同一であることを特徴とする。
図１０（Ａ）ないし（Ｄ）は、本第２実施形態の中継基板の製造工程を示す説明図であり、図１１は、図１０に示す製造工程により製造された中継基板によりＬＧＡ型基板およびプリント基板を接続した構造体の断面の一部を示す断面部分説明図である。
【００６４】
まず、第１のセラミックグリーンシート１５および第２のセラミックグリーンシート１６を積層した状態でパンチング装置により第１の貫通孔１５ａおよび第２の貫通孔１６ａを一度に形成する。
これにより、貫通孔を形成する工程数は１つでよいため、第１実施形態の製造方法のように、第１および第２のセラミックグリーンシート１１，１２に個別に貫通孔を形成する２工程を要するものよりも工程数を１つ少なくできる。
【００６５】
次に、第２のセラミックグリーンシート１６に形成された各第２の貫通孔１６ａに導電性金属１６ｂを充填する。以降、第１実施形態の工程１４から工程３０と同じ工程により、図１０（Ｄ）に示すように、中継基板本体５１の第２面（下面）５１ｂから第２面側接続端子１３が突出した中継基板５０を形成する。
この場合、図１０（Ｄ）に示すように、ビア１６ｄ、第１面側接続パッド１４ｄおよび第２面側接続パッド１４ｃは同じ径であり、ビアおよび接続パッド間の接触面積は、第１実施形態の場合よりも大きくなるため、電気抵抗を小さくすることができる。
そして、そのように形成された中継基板５０は、第１実施形態で述べた接続方法と同じ接続方法により、図１１に示すように、ＬＧＡ型基板２０およびプリント基板３０と接続される。
【００６６】
上記接続状態において、中継基板５０およびプリント基板３０間の熱膨張差により応力が発生すると、その応力により、第２面側接続端子１３が塑性変形するため、その塑性変形により応力が緩和される。
したがって、低融点ハンダ層１０ｃ、１０ｄが破壊されるおそれがない。
また、ＬＧＡ型基板２０および中継基板５０は、同じ材質であり、熱膨張差が生じないため、ＬＧＡ型基板２０および中継基板５０間では、応力はほとんど発生しない。
【００６７】
以上のように、本第２実施形態の中継基板５０を用いてＬＧＡ型基板２０およびプリント基板３０を電気的に接続することにより、基板間の熱膨張差により発生する応力を緩和できるため、従来のようにＬＧＡ型基板およびプリント基板の接続部分が破壊されて電気的接続不良が発生するおそれがない。
したがって、本第２実施形態の中継基板５０およびその製造方法を用いれば、ＬＧＡ型基板２０およびプリント基板３０間の電気的接続の信頼性を高めることができる。
【００６８】
次に、本発明第３実施形態の中継基板およびその製造方法について図１４を参照して説明する。
本第３実施形態の中継基板およびその製造方法は、第２面側凹部の内周面が、テーパ状（円錐状）に形成されており、上記第１および第２実施形態のように円柱状の凹部を有する中継基板よりも、接続端子と内周面とが接する部分に掛かる応力を分散させることができることを特徴とする。
図１４は、本第３実施形態の中継基板によりＬＧＡ型基板およびプリント基板を接続した構造体の断面の一部を示す断面部分説明図である。
【００６９】
まず、中継基板本体８３を製造する（図９の工程１０から工程２２）。この場合、第１のセラミックグリーンシートには、内周面がテーパ状の第１の貫通孔を形成する。第１の貫通孔は、たとえば、エキシマレーザや金型を用いて形成する。エキシマレーザのエネルギー分布は、第１のセラミックグリーンシートの照射面で最大であり、第１のセラミックグリーンシートの厚み方向へ進むにつれて小さくなるため、第１の貫通孔の内周面をテーパ状に形成することができる。
【００７０】
次に、第１実施形態で用いた治具４０（図３参照）を用いて第２面側凹部内に第２面側接続端子８２を形成する（図９の工程２４から工程３０）。これらの工程により、図１４に示すように、第１の基板８１ｃの下面（第２面）８３ｂから第２面側接続端子８２が突出形成された中継基板８３が完成する。
第２面側接続端子８２は、第１の基板８１ｃの下面８３ｂから突出した柱状の突出部８２ａおよび第２面側凹部８１ｂ内に固着された基部８２ｂを有し、基部８２ｂは、タングステン層１７ｅ上のニッケルメッキ層により、テーパ状の第２面側凹部８１ｂの内周面に固着されており、かつ、第２面側接続パッド１４ｅ上のニッケルメッキ層により、第２面側凹部８１ｂの底面に固着されている。
また、第１面側接続パッド１４ｄおよび第２面側接続パッド１４ｅは、第２の基板１２ｃ内に形成されたビア１２ｄにより電気的に接続されている。
そして、そのように形成された中継基板８０は、第１実施形態で述べた接続方法と同じ接続方法により、図１４に示すように、ＬＧＡ型基板２０およびプリント基板３０と接続される。
【００７１】
上記接続状態において、中継基板本体８３およびプリント基板３０間の熱膨張差により応力が発生すると、その応力を吸収するように第２面側接続端子８２が塑性変形するため、その塑性変形により応力が緩和される。
特に、第２面側凹部８１ｂの内周面は、テーパ状に形成されているため、応力が第２面側接続端子８２と第２面側凹部８１ｂの縁とが接する部分（角部）Ｐ６に集中することがなく、応力をテーパ面Ｐ３の全面に分散させることができる。
【００７２】
以上のように、本第３実施形態の中継基板８０を用いてＬＧＡ型基板２０およびプリント基板３０を電気的に接続することにより、基板間の熱膨張差により発生する応力を緩和できるため、従来のようにＬＧＡ型基板およびプリント基板の接続部分が破壊されて電気的接続不良が発生するおそれがない。
特に、第２面側凹部８１ｂの内周面は、テーパ状に形成されているため、第１および第２実施形態の中継基板よりも、応力により破壊され難い耐久性の高い中継基板を実現することができる。
したがって、本第３実施形態の中継基板およびその製造方法を用いれば、ＬＧＡ型基板２０およびプリント基板３０間の電気的接続の信頼性をより一層高めることができる。
【００７３】
次に、本発明の第４実施形態の中継基板およびその製造方法について図１５を参照して説明する。
本第４実施形態の中継基板は、第２面側凹部の内周面を階段状に形成したことを特徴とする。
図１５は、本第４実施形態の中継基板により、ＬＧＡ型基板およびプリント基板を接続した構造体の断面の一部を示す断面部分説明図である。
【００７４】
図１５に示すように、本第４実施形態の中継基板９０は、第１の基板９１ｃ、第２の基板９２ｃおよび第３の基板１２ｃを順に積層してなる中継基板本体９４を有する。第１の基板９１ｃに形成された貫通孔の径は、第２の基板９２ｃに形成された貫通孔の径より大きい。
つまり、径の異なる貫通孔が形成された基板を積層することにより、階段状の内周面を有する第２面側凹部９１ｂが形成されている。
【００７５】
そして、第１の基板９１ｃおよび第２の基板９２ｃの内部に形成された第２面側凹部９１ｂ内には、第２面側接続端子９３が形成されている。第２面側接続端子９３は、第１の基板９１ｃの下面（第１面）９４ｂから突出した突出部９３ａを有し、その基部９３ｂは、タングステン層１７ｇ上のニッケルメッキ層により、第２面側凹部９１ｂの内周面に固着されており、かつ、第２面側接続パッド１４ｇ上のニッケルメッキ層により第２面側凹部９１ｂの底面に固着されている。
【００７６】
そして、中継基板本体９４およびプリント基板３０間の熱膨張差により応力が発生すると、その応力を吸収するように第２面側接続端子９３が塑性変形するため、その塑性変形により応力が緩和される。
特に、第２面側凹部９１ｂの内周面は、階段状に形成されているため、応力を内周面の角部Ｐ４およびＰ５の２点に分散させることができる。
したがって、本第４実施形態の中継基板９０を用いれば、第１および第２実施形態の中継基板のように、応力がＰ１の１点に集中し易いものよりも、破壊され難く耐久性の高い中継基板を実現することができる。
【００７７】
ところで、上記第１実施形態では、第２面側接続端子１３を形成するための第２面側接続端子形成工程において、図３および図４に示す治具４０を用いたが、図１２に示す治具６０を用いることもできる。
この治具６０は、第２面側接続端子１３の突出部１３ａの径に対応する径であるとともに、溶融した金属に濡れない内面を有する貫通孔６１を第２面側凹部１１ｂに対応する位置にそれぞれ有する。そして、この治具６０を用いる場合は、図１２に示すように、中継基板本体９を第２面側凹部１１ｂの開口側を上に向けた状態に配置し、各第２面側凹部１１ｂと貫通孔６１とを対応させて治具６０を中継基板本体９の上方に配置する（治具配置工程）。
【００７８】
次に、各貫通孔６１の上方から、高温ハンダボール１３ｅを２ないし３個投入し（金属材料収容工程）、リフロー炉において高温ハンダボール１３ｅを加熱溶融し、その溶融金属を貫通孔６１および第２面側凹部１１ｂ内に保持しつつ冷却し、凝固させて第２面側接続端子１３を成形する（成形工程）。
この方法により形成された第２面側接続端子１３を有する中継基板も上記各実施形態における中継基板と同様に、ＬＧＡ型基板２０およびプリント基板３０間に接続され、発生する応力を第２面側接続端子の塑性変形により緩和できる。
なお、上記第２ないし第４実施形態の第２面側接続端子も、上記治具６０を用いた方法により製造することができる。
【００７９】
なお、第２面側接続端子の先端は、通常、溶融したハンダの表面張力により半球状に形成されるが、平坦面に形成してもよい。
これにより、第２面側接続端子の先端と面接続取付パッドとの接触面積を大きくすることができるため、第２面側接続端子の先端と面接続取付パッドとの粘着力を増大させることができる。
したがって、中継基板を所定箇所に置く際に衝撃が発生したり、中継基板を移動する際や中継基板がハンダリフロー炉内を移動する際に振動が発生したりする場合に、第２面側接続端子の先端と面接続取付パッドとの間で横ずれが生じにくいため、中継基板と基板あるいは取付基板とを確実に接続させることができる。また、第２面側接続端子の先端を平坦面に形成する方法としては、第２面側接続端子の頂部を研磨して除去する方法、第２面側接続端子の頂部をプレス加工する方法などがある。
【００８０】
ところで、上記各実施形態では、本発明の中継基板およびその製造方法としてＩＣチップ搭載基板およびプリント基板間を電気的に接続する場合に用いるものを代表に説明したが、その他の電気回路を有する基板間を電気的に接続するものにも適用することができる。
また、ビアを構成する第２のセラミックグリーンシートを２枚以上のセラミックグリーンシートで構成し、各セラミックグリーンシートそれぞれに貫通孔を形成し、それら貫通孔のそれぞれにビアを形成して積層することもできる。さらに、第２面側凹部を形成する第１のセラミックグリーンシートも貫通孔が形成された２枚以上のセラミックグリーンシートを積層した構成にすることもできる。
【００８１】
さらに、ビアを形成する金属としては、タングステンおよびモリブデン以外の導電性金属、たとえばハンダ材料を用いることもできる。
また、上記各実施形態における第２面側接続端子のように、その基部を第２面側凹部内に固着した形ではなく、中継基板本体の第２面上に基部を固着する構成にすることもできる。この場合、第２面側接続端子の基部は、中継基板本体の貫通孔内に充填されたビアおよびパッドを介して接続され、この構成によっても、第２面側接続端子の塑性変形により応力を緩和できる。
【００８２】
上記各実施形態では、中継基板本体の材質として、アルミナセラミックスを使用した例を示したが、これに限定されることはなく、窒化アルミ、窒化珪素、炭化珪素、ムライトその他の材料により形成されるセラミックスを用いることもできる。特に、中継基板本体には、比較的高い応力が掛かるので、破壊強度や靱性の高いものを適宜選択すると良い。また、第１の基板や第２の基板の材質によっては、ガラスエポキシやＢＴレジンなどの合成樹脂系材料を用いても良い。
特に、第１の基板および第２の基板が樹脂製である場合には、中継基板本体も樹脂製にすることが好ましい。また、その際には、中継基板本体の材質を第１の基板、または、第２の基板のいずれか一方と同じ材質にするか、第１の基板および第２の基板の中間の熱膨張係数を有する材質にすることが好ましい。
【００８３】
また、上記各実施形態では、治具４０および治具６０を形成する材料の一例として、カーボンを示したが、使用する溶融金属に対して濡れ性のないものであれば良く、アルミナ、窒化ホウ素、窒化珪素などのセラミックスや、ステンレス、チタンなどの金属であっても良い。
特に、規制板４５は、板状体であるため、ステンレスなどの金属を用いると、割れなどが生じにくく好ましい。また、エッチングにより透孔４４を高精度かつ容易に形成できる点でも好ましい。一方、熱膨張係数を小さくしたり、熱による反りなどを防止するには、セラミックスを用いるのが好ましい。
さらに、上記各実施形態では、治具４０、または、治具６０内に収容された高温ハンダボールを溶融して第２面側接続端子を形成する手法を採用したが、治具内に溶融金属を流し込んで第２面側接続端子を形成する手法を採用することもできる。
【００８４】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、面接続パッドが設けられた基板面を有する第１の基板（ＩＣチップ搭載基板）と、面接続取付パッドが設けられた基板面を有するとともに第１の基板の熱膨張係数とは異なる熱膨張係数を有する第２の基板（プリント基板）との電気的接続の信頼性を高めることができる中継基板およびその製造方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明第１実施形態の中継基板の製造方法の各工程を示す断面説明図である。
【図２】（Ａ）は、ビアを形成するための導電性金属を第２の貫通孔内に充填する手法を示す説明図であり、（Ｂ）〜（Ｄ）は、第１の貫通孔の内周面にタングステン層を形成する手法を示す説明図である。
【図３】（Ａ）および（Ｂ）は、治具を用いて第２面側接続端子を形成する手法を示す断面説明図である。
【図４】治具の凹部内に第２面側接続端子が形成された状態を示す断面説明図である。
【図５】（Ａ）は中継基板をプリント基板上に接続した状態を示す断面説明図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示す中継基板上にＬＧＡ型基板を接続するところを示す断面説明図である。
【図６】中継基板を介してＬＧＡ型基板およびプリント基板が接続された状態を示す断面説明図である。
【図７】図６の一部を拡大して示す一部拡大断面説明図である。
【図８】中継基板およびプリント基板間に発生した応力により第２面側接続端子が塑性変形した状態を示す説明図である。
【図９】本発明第１実施形態の中継基板の製造工程を示す工程図である。
【図１０】（Ａ）ないし（Ｄ）は、本発明第２実施形態の中継基板の製造方法の各工程を示す断面説明図である。
【図１１】図１０に示す製造工程により製造された中継基板によりＬＧＡ型基板およびプリント基板を接続した構造体の断面の一部を示す断面部分説明図である。
【図１２】第２面側接続端子を形成する他の手法を示す断面説明図である。
【図１３】プリント基板に接続されたＢＧＡ型基板を示す断面部分説明図である。
【図１４】本発明第３実施形態の中継基板を介してＬＧＡ型基板およびプリント基板が接続された状態を示す断面説明図である。
【図１５】本発明第４実施形態の中継基板を介してＬＧＡ型基板およびプリント基板が接続された状態を示す断面説明図である。
【符号の説明】
９            中継基板本体
９ａ          第１面
９ｂ          第２面
１０ｃ，１０ｄ  低融点ハンダ層
１０            中継基板
１１            第１のセラミックグリーンシート
１１ａ          第１の貫通孔
１１ｂ          第２面側凹部
１２            第２のセラミックグリーンシート
１２ａ          第２の貫通孔
１１ｃ          第１の基板
１２ｃ          第２の基板
１２ｄ          ビア
１３            第２面側接続端子
１３ａ          突出部
１３ｂ          基部
１３ｃ          高温ハンダボール（金属材料）
１４ｃ          第２面側接続パッド
１４ｄ          第１面側接続パッド
２０            ＬＧＡ型基板（第１の基板）
３０            プリント基板（第２の基板）
４０，６０      治具
４１            凹部
４５            規制板
６１            貫通孔
【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】
0003756300.tif 000008
【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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