JP2005294496A - 配線基板の連結構造体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 配線パターン間の電気接続部を狭ピッチかつ容易に形成できる上、信頼性の高い電気接続が得られる配線基板の連結構造体及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 第１配線基板(１０１)と第２配線基板(１０２)とを含み、第１及び第２配線基板(１０１,１０２)の互いに面する表面(１０１ａ,１０２ａ)にそれぞれ配線パターン(１０１ｂ,１０２ｂ)が設けられ、第１及び第２配線基板(１０１,１０２)の所望の配線パターン(１０１ｂ,１０２ｂ)間を電気的に接続し、かつ、第１及び第２配線基板(１０１,１０２)の互いの位置を保持する少なくとも２つ以上の金属柱(１０３)を更に備え、金属柱(１０３)の少なくとも一部は、配線パターン(１０１ｂ,１０２ｂ)に埋め込まれている配線基板の連結構造体(１００)とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数の配線基板が電気的に接続された配線基板の連結構造体及びその製造方法に関する。

近年のエレクトロニクス機器の小型化、薄型化及び高機能化に伴って、プリント基板に実装される電子部品の高密度実装化や、電子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。そのため、半導体パッケージやそれを基板に搭載した電子回路モジュールは、小型化及び薄型化が必要とされ、それを構成する多層配線の層間や、配線基板における配線ルールは更なる微細化、狭ピッチ化が要求されている。一般に、多層回路基板の上下の配線パターン間における電気接続の方法は、配線基板の所定の箇所にスルーホールを開口した後に、スルーホール内の内壁にめっきを施して電気接続する方法や、配線基板の所定の箇所にビアホールを開口した後、ビアホール内に有機バインダと導電性粉末とを含む導電性ペーストを充填し、その導電性ペーストが充填されたビアホールに、圧縮を加えることにより、ビアホール中の導電性粉末同士を接触させることで電気接続する方法によってなされている（例えば、特許文献１参照）。

図９に、特許文献１に提案された多層回路基板の製造方法を説明するための断面図を示す。この製造方法は、まず、空孔部１００２ａを有する有機多孔質基材１００２の両面に離型性フィルム１００１を貼り合わせ、レーザー加工等によりビアホール１００３を形成する（図９Ａ）。次に、ビアホール１００３に導電性ペーストを印刷法等により充填し、ビアホール導体１００４を形成する（図９Ｂ）。続いて、離型性フィルム１００１を剥離することにより、導電性ペーストが充填されたプリプレグ１００８を得る（図９Ｃ）。プリプレグ１００８の表面には、離型性フィルム１００１の厚み分の導電性ペーストが、突起形状に残存するため、後述する熱プレスの際、ビアホール１００３への導電性ペーストの充填量を増加させることができる。そして、このプリプレグ１００８の上下に、銅めっきスル−ホール１００６及び銅配線パターン１００７を有するガラスエポキシ基板１００５を位置あわせして配置する（図９Ｄ）。そして、熱プレスを行うことで、有機多孔質基材１００２の空孔部１００２ａが消失し、有機多孔質基材１００２が圧縮され、同時にビアホール１００３内の導電性ペーストが圧縮される（図９Ｅ）。これにより、導電性ペーストに含まれる導電性粉末同士が高密度に接触し、銅配線パターン１００７間が電気的に接続された多層回路基板１０１０を得る。

他方、特許文献２には、エッチングで形成した金属突起により配線パターン間の電気接続を行う回路基板が提案されている。図１０に、特許文献２に提案された回路基板の製造方法を説明するための断面図を示す。この製造方法は、まず、突起形成用金属層１１０１とエッチングバリア層１１０２と導体回路形成用金属層１１０３とからなるベース材１１０９を用意する（図１０Ａ）。次に、突起形成用金属層１１０１をエッチングすることで金属突起１１０４を形成する（図１０Ｂ）。ここで、金属突起１１０４の高さは、使用する突起形成用金属層１１０１の厚さにより決定される。即ち、突起形成用金属層１１０１の厚さにより、接続する層間の厚さが決定される。また、図１０Ｂで為されるエッチングの精度が、そのまま金属突起１１０４のピッチ、すなわち層間接続のピッチとなる。続いて、エッチングバリア層１１０２を除去し、接着剤シートからなる絶縁層１１０５を導体回路形成用金属層１１０３上の金属突起側に貼り合わせる（図１０Ｃ）。ここで金属突起１１０４による層間接続を確実に行うために、絶縁層１１０５から金属突起１１０４が突出するように貼り合わせる。次に、金属突起１１０４と導体回路との電気接続の信頼性を高めるための導電性ペースト１１０６を金属突起１１０４上に塗布する（図１０Ｄ）。続いて、導体回路形成用金属層１１０７を絶縁層１１０５上に熱圧着させ（図１０Ｅ）、導体回路形成用金属層１１０３，１１０７をエッチングし、金属突起１１０４により上下の配線パターン１１０８間が接続された回路基板１１１０を得る。
特開平７−１４７４６４号公報 特開２００１−１１１１８９号公報

しかし、特許文献１に提案された多層回路基板では、基材に設けたビアホールに導電性ペーストを充填して形成したビアホール導体によって電気接続されているため、今後、更なる配線ルールの微細化、狭ピッチ化が進んでいくと、ビアホール導体間の絶縁性を保つことが難しくなり、ビアホールと配線パターンとの間の位置合わせも非常に難しくなる。また、導電性ペーストによる電気接続は、その製造プロセスにおいて、めっきやエッチングといったウェットプロセスを使用せず、簡易なプロセスであるが、狭ピッチ化が進むにつれ、ビア径の小径化が必須となるため、ビアホールへの導電性ペーストの充填や、低抵抗かつ高信頼性が保証された電気接続がますます難しくなるという課題があった。

一方、特許文献２に提案された回路基板では、エッチングによって形成される金属突起によって電気接続されるため、その電気接続の信頼性は導電性ペーストを充填したビアホール導体に比べ優れており、今後進んでいく配線ルールの微細化、狭ピッチ化への対応についても特許文献１に示す電気接続技術よりは適したものといえる。しかし、電気接続を担う金属突起をエッチングによって形成するため、その金属突起の高さ、すなわち層間接続の層間の距離が大きくなると、金属突起の断面が理想的な断面形状である長方形から台形形状になり易く、狭ピッチ化への対応が難しくなるという課題があった。製造方法についても、金属突起を形成するためにエッチングプロセスを用いるため、製造プロセスが複雑化し、生産性、経済性に問題点があった。

本発明は、前記問題を解決するためになされたものであり、配線パターン間の電気接続部を狭ピッチかつ容易に形成できる上、信頼性の高い電気接続が得られる配線基板の連結構造体及びその製造方法を提供する。

本発明の配線基板の連結構造体は、第１配線基板と、前記第１配線基板に対し少なくとも一部が面するように配置された第２配線基板とを含み、前記第１及び第２配線基板の互いに面する表面にそれぞれ配線パターンが設けられた配線基板の連結構造体であって、前記第１及び第２配線基板の所望の前記配線パターン間を電気的に接続し、かつ、前記第１及び第２配線基板の互いの位置を保持する少なくとも２つ以上の金属柱を更に備え、前記金属柱の少なくとも一部は、前記配線パターンに埋め込まれていることを特徴とする。

本発明の配線基板の連結構造体における第１の製造方法は、少なくとも片面に配線パターンが設けられた第１配線基板及び第２配線基板を用意し、前記第１又は第２配線基板に設けられた前記配線パターン上の所望の位置に金属板を配置し、前記金属板を所望の形状に打ち抜くことにより金属柱を形成するとともに、前記配線パターンの所望の位置に、前記金属柱の少なくとも一部を埋め込み、前記第１及び第２配線基板の所望の前記配線パターン間を、前記金属柱を介して電気的に接続する。

本発明の配線基板の連結構造体における第２の製造方法は、補強材である樹脂シートを用意し、前記樹脂シート上の所望の位置に金属板を配置し、前記金属板を所望の形状に打ち抜くことにより金属柱を形成するとともに、前記樹脂シートの所望の位置に前記金属柱の少なくとも一部を埋め込み、別に、少なくとも片面に配線パターンが設けられた第１配線基板及び第２配線基板を用意し、前記樹脂シートの上下面に、前記第１及び第２配線基板の所望の前記配線パターン間に前記金属柱が配置されるように前記第１及び第２配線基板を載置して、熱プレスを行うことにより前記樹脂シートを介して前記第１配線基板と前記第２配線基板とを接着させるとともに、前記配線パターンの所望の位置に前記金属柱の少なくとも一部を埋め込み、前記第１及び第２配線基板の所望の前記配線パターン間を、前記金属柱を介して電気的に接続する。

本発明の配線基板の連結構造体によれば、配線基板に設けられた配線パターン間が金属柱によって電気接続され、この金属柱の一部が配線パターンに埋め込まれているため、信頼性の高い電気接続が得られる。また、電気接続する際、基材へのビアホール加工やエッチングプロセスを必要とせず、より簡易に製造でき、今後の更なる配線ルールの微細化、狭ピッチ化にも容易に対応することができる。

本発明の配線基板の連結構造体の製造方法によれば、金属板を打ち抜くことにより金属柱を所望の位置に埋め込むことができるため、本発明の配線基板の連結構造体を容易に製造することができる。

本発明の配線基板の連結構造体（以下、単に「連結構造体」という）は、第１配線基板と、第１配線基板に対し少なくとも一部が面するように配置された第２配線基板とを含み、第１及び第２配線基板の互いに面する表面にそれぞれ配線パターンが設けられている。第１配線基板及び第２配線基板を構成する基材は特に限定されないが、アラミド不織布又はガラス織布２０重量％以上〜７０重量％以下と、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂３０重量％以上〜８０重量％以下とを少なくとも含んでいるものが好適に使用できる。また、第１及び第２配線基板の厚みは、４０〜５０００μｍが好ましい。配線パターンは公知の方法で形成することができ、例えば、第１配線基板及び第２配線基板上に熱プレスにより接着された銅箔等の金属箔をフォトリソグラフィー法によりパターニングすることによって得られる。

そして、本発明の連結構造体は、前記構成に加えて、第１及び第２配線基板の所望の配線パターン間を電気的に接続し、かつ、第１及び第２配線基板の互いの位置を保持する少なくとも２つ以上の金属柱を更に備え、この金属柱の少なくとも一部は、配線パターンに埋め込まれている。これにより、信頼性の高い電気接続が得られる。また、電気接続する際、基材へのビアホール加工やエッチングプロセスを必要とせず、より簡易に製造でき、今後の更なる配線ルールの微細化、狭ピッチ化にも容易に対応することができる。また、従来の電気接続方法では難しかったリペアを、特定の金属柱を個々に交換するだけで簡易に行うことができる。なお、本発明に用いられる金属柱の形状は特に限定されず、柱状であれば、円柱形状、四角柱形状等いずれの形状でもよい。

また、本発明の連結構造体は、前記構成に加えて、第１及び第２配線基板間に配置され、第１及び第２配線基板の互いの位置を保持する補強材を更に備えていることが好ましい。この構成によれば、配線ルールの微細化、狭ピッチ化により電気接続を担う金属柱の断面積が小さくなり、金属柱のみでは配線基板間における保持力が充分でない場合でも、補強材により確実に保持することができる。また、配線基板間を補強材で満たすことで、電気接続されていない配線パターン間の絶縁信頼性を向上させることができる。なお、補強材は、配線基板間における互いの位置を保持できれば、配線基板間の全てに配置する必要はない。例えば、金属柱の周囲のみに補強材を配置してもよい。

また、補強材としては、アンダーフィル材又は樹脂シートが好適に使用できる。アンダーフィル材としては、例えばエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂に、無機フィラー、例えばシリカフィラーを充填したもの等が好適に使用できる。樹脂シートとしては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂及びシアネート樹脂から選ばれた少なくとも１つの熱硬化性樹脂を含むものが好適に使用できる。これらの樹脂を使用することで、配線基板間の接続箇所における耐熱性及び電気絶縁性を向上させることができる。また、補強材に使用する樹脂シートは、アルミナ、シリカ、マグネシア、窒化ホウ素及び窒化アルミニウムから選ばれた少なくとも１つの無機フィラーを含むものが好ましい。これらの無機フィラーを含む樹脂シートを用いることで、接続箇所の放熱性を向上させることができる。また、無機フィラーとして、シリカを用いた場合、接続箇所の誘電率を小さくすることができる。

また、本発明に用いられる金属柱の長さは、０．０５ｍｍ以上５ｍｍ以下のものが好ましい。金属柱の長さが５ｍｍを超えると、狭ピッチ（例えば５０μｍピッチ以下）の電気接続、すなわち幅方向の断面積が小さい金属柱により電気接続を行った場合、金属柱の幅方向にせん断する力が加えられると、配線基板間を確実に保持することが難しくなる。一方、０．０５ｍｍ未満だと微細化及び狭ピッチ化に対応しやすいが、金属柱の作製が非常に難しいものとなる。また、金属柱の長さは、配線パターンの厚さの９０％以下であることが好ましい。９０％を超えると、金属柱が配線パターンを貫通して、他の層の配線パターンを損傷するおそれがある。また、本発明に用いられる金属柱の幅は、電気接続を確実に行うために５０μｍ以上が好ましい。

また、金属柱は、銅、金、スズ、銀及びパラジウムから選ばれた少なくとも１種類以上を含むことが好ましい。これらの金属を用いることにより、配線基板間をより確実に保持することができ、より信頼性の高い電気接続が実現できる。さらに銅を含む場合は安価に金属柱を形成することができるので、より好ましい。また、金属柱の少なくとも端面は、スズ、半田、金及びアルミニウムから選ばれた少なくとも１種類以上を含む被膜で覆われていることが好ましい。これにより、容易に電気接続を行うことができる。例えば、スズ又は半田を含む被膜で覆われている場合は、加熱溶融によって金属柱と配線パターンとの接続箇所に合金を形成し、電気接続する既存の電気接続技術をそのまま利用することができる。また、金又はアルミニウムを含む被膜で覆われている場合は、接続箇所を超音波振動により加振して金属接続し、電気接続する方法を利用できる。なお、スズ、半田及び金の被膜を形成する方法としては、めっき法が好適であり、アルミニウムの被膜を形成する方法としては、蒸着法が好適である。

また、配線パターンと金属柱との接続個所には、スズ、半田、金及びアルミニウムから選ばれた少なくとも１種類以上を含む被膜が形成され、金属柱と配線パターンとは、この被膜を介して電気的に接続されていることが好ましい。この場合も前述したように容易に電気接続を行うことができる。

また、本発明に用いられる第１及び第２配線基板の少なくともいずれか一方は、可撓性を有することが好ましい。金属柱による配線基板間の保持力が低い場合でも、第１及び第２配線基板の少なくともいずれか一方が可撓性を有していることにより、配線基板間を確実に保持することができる。

本発明の連結構造体の第１の製造方法は、少なくとも片面に配線パターンが設けられた第１配線基板及び第２配線基板を用意し、第１又は第２配線基板に設けられた配線パターン上の所望の位置に金属板を配置し、金属板を所望の形状に打ち抜くことにより金属柱を形成するとともに、配線パターンの所望の位置に、金属柱の少なくとも一部を埋め込み、第１及び第２配線基板の所望の配線パターン間を、金属柱を介して電気的に接続する。これにより、簡易な製造プロセスで本発明の連結構造体を製造できる。また、金属柱のピッチが金属板を打ち抜く機械の精度で決定されるため、今後進んでいく配線ルールの狭ピッチ化に対応しやすい。更に、電気接続する配線基板間の距離が変わっても、金属柱を形成するために打ち抜く金属板の厚さを変更するだけで、簡単に対応することができる。

また、前記第１の製造方法において、第１及び第２配線基板の所望の配線パターン間を、金属柱を介して電気的に接続した後で、第１及び第２配線基板間に、第１及び第２配線基板の互いの位置を保持するためのアンダーフィル材を充填し、このアンダーフィル材を硬化させて本発明の連結構造体を製造してもよい。これにより、金属柱のみでは充分な配線基板間の保持力が得られない場合において、配線基板間の保持力を補強するための補強材（アンダーフィル材）を容易に配置させることができる。

本発明の連結構造体の第２の製造方法は、補強材である樹脂シートを用意し、樹脂シート上の所望の位置に金属板を配置し、金属板を所望の形状に打ち抜くことにより金属柱を形成するとともに、樹脂シートの所望の位置に金属柱の少なくとも一部を埋め込み、別に、少なくとも片面に配線パターンが設けられた第１配線基板及び第２配線基板を用意し、樹脂シートの上下面に、第１及び第２配線基板の所望の配線パターン間に金属柱が配置されるように第１及び第２配線基板を載置して、熱プレスを行うことにより樹脂シートを介して第１配線基板と第２配線基板とを接着させるとともに、配線パターンの所望の位置に金属柱の少なくとも一部を埋め込み、第１及び第２配線基板の所望の配線パターン間を、金属柱を介して電気的に接続する。このように、金属柱が埋め込まれた樹脂シートを、配線基板間の保持力を補強するための補強材として使用することにより、配線パターンの所望の位置に金属柱の少なくとも一部を同時に埋め込むことができるので、より簡易なプロセスで本発明の連結構造体を製造することができる。

また、前記第１及び第２の製造方法に用いられる金属板は銅板であることが好ましい。銅板は強度が高いため、金属柱の強度が高くなり、配線基板間が確実に保持された本発明の連結構造体を容易に製造することができる。また、銅板は安価に入手することができるため、製造コストの低価格化につながる。

また、前記第１及び第２の製造方法において、上下の表面がスズ及び半田のいずれか一方を少なくとも含む被膜で覆われた金属板を使用し、第１及び第２配線基板の所望の配線パターン間を、金属柱を介して電気的に接続する際、金属柱の端面を覆う前記皮膜を加熱溶融することによって、金属柱と配線パターンとの間に合金を形成して電気的に接続してもよい。これにより、本発明の連結構造体を容易に製造することができる。

また、前記第１及び第２の製造方法において、上下の表面が金及びアルミニウムのいずれか一方を少なくとも含む被膜で覆われた金属板を使用し、第１及び第２配線基板の所望の配線パターン間を、金属柱を介して電気的に接続する際、金属柱の端面を覆う前記皮膜を超音波振動により加振することによって、金属柱と配線パターンとの間に金属結合を形成して電気的に接続してもよい。これにより、本発明の連結構造体を容易に製造することができる。以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。

［第１実施形態］
まず、本発明の第１実施形態について適宜図面を参照して説明する。参照する図１は、第１実施形態に係る連結構造体の断面図である。

図１に示すように、第１実施形態に係る連結構造体１００は、第１配線基板１０１と、第１配線基板１０１に対して面するように配置された第２配線基板１０２とを備えている。そして、第１及び第２配線基板１０１，１０２は、互いに面する表面１０１ａ，１０２ａにそれぞれ設けられた配線パターン１０１ｂ，１０２ｂと、それぞれの外表面に設けられた配線パターン１０１ｃ，１０２ｃと、それぞれの内部に設けられ、上下の配線パターン間を電気的に接続するビアホール導体１０１ｄ，１０２ｄとを備えている。また、連結構造体１００は、更に、配線パターン１０１ｂ，１０２ｂ間を電気的に接続し、かつ、第１及び第２配線基板１０１，１０２の互いの位置を保持する金属柱１０３を複数（図１では４つのみ図示）備えている。

そして、金属柱１０３の端部１０３ａ，１０３ｂは、それぞれ配線パターン１０１ｂ，１０２ｂに埋め込まれている。これにより、信頼性の高い電気接続が得られる。なお、本実施形態では、配線基板として第１及び第２配線基板のみを用いたが、本発明はこれに限定されず、例えば、第１配線基板上に金属柱を介して更に別の配線基板を配置し、これらを金属柱により電気的に接続した連結構造体としてもよい。また、本実施形態では、第１及び第２配線基板のそれぞれの上下面に配線パターンを設けたが、本発明はこれに限定されず、第１及び第２配線基板のそれぞれの外表面には配線パターンを設けなくてもよい。また、金属柱の数についても本実施形態には限定されず、少なくとも２つ以上備えていればよい。

次に、本発明の第１実施形態に係る連結構造体１００の製造方法について説明する。参照する図２は、第１実施形態に係る連結構造体１００の製造方法を示す断面図である。なお、以下に説明する製造方法は、前述した本発明の連結構造体の第１の製造方法に係る一実施形態である。また、図１と同一構成のものには同一の符号を付し、その説明は省略する。

まず、図２Ａに示すように、第２配線基板１０２を用意する。次に、図２Ｂに示すように、第２配線基板１０２に設けられた配線パターン１０２ｂ上の所望の位置に金属板１５０を配置し、この金属板１５０を、打ち抜き機１６０で所望の形状（例えば円柱状）に打ち抜くことにより金属柱１０３を形成するとともに、配線パターン１０２ｂの所望の位置に、金属柱１０３の端部１０３ｂを埋め込む（図２Ｃ）。そして、第１配線基板１０１を用意し、第１配線基板１０１に設けられた配線パターン１０１ｂと金属柱１０３とを位置合わせし、プレス機等により圧着させて配線パターン１０１ｂの所望の位置に金属柱１０３の端部１０３ａを埋め込んだ後（図２Ｄ）、金属柱１０３と、配線パターン１０１ｂ，１０２ｂとを電気的に接続する。図２に示す製造方法では、打ち抜き機１６０によって所定の位置に１本ずつ金属柱１０３を打ち込んでいくため、高い位置精度で金属柱１０３を配置することができ、微細、狭ピッチな配線ルールにも対応することができる。なお、図２に示す製造方法では、金属柱を１本ずつ形成する例について示したが、複数の打ち抜き機で金属板を同時に打ち抜いて、複数の金属柱を同時に形成してもよい。

また、金属柱１０３と配線パターン１０１ｂ，１０２ｂとを電気的に接続する方法は、種々の方法が適用でき、例えば、金属板１５０として上下の表面が半田めっきされた銅板を用いた場合は、この銅板を打ち抜いて金属柱１０３を形成し、金属柱１０３と配線パターン１０１ｂ，１０２ｂとの接続個所を加熱することにより、金属柱１０３と配線パターン１０１ｂ，１０２ｂとの間に合金を形成して電気接続することができる。また、金属板１５０として上下の表面が金めっきされた銅板を用いた場合は、この銅板を打ち抜いて金属柱１０３を形成し、金属柱１０３と配線パターン１０１ｂ，１０２ｂとの接続箇所を超音波で加振することにより、金属柱１０３と配線パターン１０１ｂ，１０２ｂとの間に金属結合を形成して電気接続することができる。なお、前記製造方法では、金属柱１０３と配線パターン１０１ｂ，１０２ｂとの間の電気接続を同時に行ったが、配線パターン１０２ｂと金属柱１０３とを電気的に接続してから、配線パターン１０１ｂと、金属柱１０３とを位置合わせして圧着させ、金属柱１０３と配線パターン１０１ｂとを電気的に接続してもよい。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について適宜図面を参照して説明する。参照する図３は、第２実施形態に係る連結構造体の断面図である。なお、図１と同一の構成要素には同一の符号を付し説明は省略する。

図３に示すように、第２実施形態に係る連結構造体２００は、第１配線基板１０１と、第２配線基板１０２と、第１及び第２配線基板１０１，１０２の配線パターン１０１ｂ，１０２ｂ間を電気的に接続し、かつ、第１及び第２配線基板１０１，１０２の互いの位置を保持する金属柱１０３を複数備えている。そして、金属柱１０３の一部は、配線パターン１０１ｂ，１０２ｂに埋め込まれている。これにより、信頼性の高い電気接続が得られる。また、連結構造体２００は、前記構成に加え、第１及び第２配線基板１０１，１０２上にそれぞれ実装された半導体２０１ａ，２０１ｂと、第１配線基板１０１上に実装されたチップ部品２０２とを更に備えている。このように、第１配線基板１０１と第２配線基板１０２との間に、半導体２０１ｂを設ける場合でも、金属柱１０３の高さを半導体２０１ｂの高さに合わせて形成することで、簡易に製造できる。また、導電性ペーストが充填されたビアホール導体で接続する場合のように、基板内部に半導体２０１ｂを閉じ込める必要がなくなるため、放熱性等に関して、外表面に実装された半導体２０１ａと同様の条件で半導体２０１ｂを実装することができる。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について適宜図面を参照して説明する。参照する図４は、第３実施形態に係る連結構造体の断面図である。なお、図１と同一の構成要素には同一の符号を付し説明は省略する。

図４に示すように、第３実施形態に係る連結構造体３００は、第１配線基板１０１と、第２配線基板１０２とを備え、第１及び第２配線基板１０１，１０２は、電気コネクタ部３０１のみが対面するように配置されている。そして、電気コネクタ部３０１に配置された第１及び第２配線基板１０１，１０２の配線パターン１０１ｂ，１０２ｂ間を電気的に接続し、かつ、第１及び第２配線基板１０１，１０２の互いの位置を保持する金属柱１０３を複数備えている。そして、金属柱１０３の一部は、配線パターン１０１ｂ，１０２ｂに埋め込まれている。これにより、信頼性の高い電気接続が得られる。また、連結構造体３００は、前記構成に加え、第２配線基板１０２上に実装された半導体３０２及びチップ部品３０３を更に備えている。このように、金属柱１０３は、第１及び第２配線基板１０１，１０２間を接続する電気コネクタ部３０１に適用することもできる。また、特定の金属柱１０３を取り替えることで、簡単に第１及び第２配線基板１０１，１０２間の接続をやり直すことができるため、リペア性のある配線基板間の接続方法が実現できる。

［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態について適宜図面を参照して説明する。参照する図５は、第４実施形態に係る連結構造体の断面図である。なお、図１と同一の構成要素には同一の符号を付し説明は省略する。

図５に示すように、第４実施形態に係る連結構造体４００は、第１実施形態に係る連結構造体１００（図１参照）の構成に加え、第１及び第２配線基板１０１，１０２間に、第１及び第２配線基板１０１，１０２の互いの位置を保持する補強材として、アンダーフィル材４０１を更に備えている。これにより、配線ルールの微細化、狭ピッチ化により電気接続を担う金属柱１０３が小さくなり、金属柱１０３のみでは第１及び第２配線基板１０１，１０２間における保持力が充分でない場合でも、アンダーフィル材４０１により確実に保持することができる。なお、第４実施形態に係る連結構造体４００の製造方法は、第１実施形態に係る連結構造体１００の製造方法（図２参照）において、金属柱１０３と、配線パターン１０１ｂ，１０２ｂとを電気的に接続した後で、第１配線基板１０１と第２配線基板１０２との間に、アンダーフィル材４０１を充填機等により充填し、このアンダーフィル材４０１を硬化させればよい。

［第５実施形態］
次に、本発明の第５実施形態について適宜図面を参照して説明する。参照する図６は、第５実施形態に係る連結構造体の断面図である。なお、図１と同一の構成要素には同一の符号を付し説明は省略する。

図６に示すように、第５実施形態に係る連結構造体５００は、第１実施形態に係る連結構造体１００（図１参照）の構成に加え、第１及び第２配線基板１０１，１０２間に、第１及び第２配線基板１０１，１０２の互いの位置を保持する補強材として、樹脂シート５０１を更に備えている。これにより、配線ルールの微細化、狭ピッチ化により電気接続を担う金属柱１０３が小さくなり、金属柱１０３のみでは第１及び第２配線基板１０１，１０２間における保持力が充分でない場合でも、樹脂シート５０１により確実に保持することができる。

次に、本発明の第５実施形態に係る連結構造体５００の製造方法について説明する。参照する図７は、第５実施形態に係る連結構造体５００の製造方法を示す断面図である。なお、図６と同一構成のものには同一の符号を付し、その説明は省略する。

連結構造体５００の製造方法は、前述した図２に示す連結構造体１００の製造方法の図２Ｃまでを同様に行った後（図７Ａ）、第２配線基板１０２上に、樹脂シート５０１をラミネートする（図７Ｂ）。そして、第１配線基板１０１を用意し、第１配線基板１０１に設けられた配線パターン１０１ｂと金属柱１０３とを位置合わせした後、樹脂シート５０１上に載置し、熱プレス等により樹脂シート５０１を介して第１配線基板１０１と第２配線基板１０２とを接着させる（図７Ｃ）。これにより、配線パターン１０１ｂの所望の位置に金属柱１０３の端部１０３ａが埋め込まれるとともに、第１配線基板１０１と第２配線基板１０２との間に形成された空間を確実に接着シートで満たすことができ、第１及び第２配線基板１０１，１０２間を確実に保持することができる。そして、金属柱１０３と、配線パターン１０１ｂ，１０２ｂとを電気的に接続する。

次に、本発明の第５実施形態に係る連結構造体５００の別の製造方法について説明する。参照する図８は、第５実施形態に係る連結構造体５００の別の製造方法を示す断面図である。なお、以下に説明する製造方法は、前述した本発明の連結構造体の第２の製造方法に係る一実施形態である。また、図６と同一構成のものには同一の符号を付し、その説明は省略する。

まず、樹脂シート５０１を用意し（図８Ａ）、樹脂シート５０１上の所望の位置に金属板（図示せず）を配置し、前述した連結構造体１００の製造方法（図２Ｂ参照）と同様に、金属板を所望の形状に打ち抜くことにより金属柱１０３を形成するとともに、樹脂シート５０１の所望の位置に金属柱１０３を埋め込む（図８Ｂ）。そして、第１配線基板１０１及び第２配線基板１０２を用意し、第１及び第２配線基板１０１，１０２の所望の配線パターン１０１ｂ，１０２ｂと金属柱１０３とを位置合わせした後（図８Ｃ）、樹脂シート５０１の上下面に第１及び第２配線基板１０１，１０２を載置して、熱プレスを行う。これにより、樹脂シート５０１を介して第１配線基板１０１と第２配線基板１０２とを接着させるとともに、配線パターン１０１ｂ，１０２ｂの所望の位置に金属柱１０３の端部１０３ａ，１０３ｂを埋め込む（図８Ｄ）。そして、金属柱１０３と、配線パターン１０１ｂ，１０２ｂとを電気的に接続する。この製造方法によれば、先に樹脂シート５０１に金属柱１０３を埋め込んでおき、金属柱１０３が埋め込まれた樹脂シート５０１を補強材として使用することにより、配線パターン１０１ｂ，１０２ｂの所望の位置に複数の金属柱１０３の端部１０３ａ，１０３ｂを同時に埋め込むことができるので、より簡易なプロセスで連結構造体５００を製造することができる。

本発明の第１実施形態に係る連結構造体の断面図である。 本発明の第１実施形態に係る連結構造体の製造方法を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る連結構造体の断面図である。 本発明の第３実施形態に係る連結構造体の断面図である。 本発明の第４実施形態に係る連結構造体の断面図である。 本発明の第５実施形態に係る連結構造体の断面図である。 本発明の第５実施形態に係る連結構造体の製造方法を示す断面図である。 本発明の第５実施形態に係る連結構造体の別の製造方法を示す断面図である。 従来の多層回路基板の製造方法を説明するための断面図である。 従来の回路基板の製造方法を説明するための断面図である。

符号の説明

１００，２００，３００，４００，５００ 連結構造体
１０１ 第１配線基板
１０１ａ 表面
１０１ｂ，１０２ｂ 配線パターン
１０２ 第２配線基板
１０３ 金属柱
１０３ａ，１０３ｂ 端部
１５０ 金属板
４０１ アンダーフィル材
５０１ 樹脂シート

Claims (18)

1. 第１配線基板と、前記第１配線基板に対し少なくとも一部が面するように配置された第２配線基板とを含み、前記第１及び第２配線基板の互いに面する表面にそれぞれ配線パターンが設けられた配線基板の連結構造体であって、
   前記第１及び第２配線基板の所望の前記配線パターン間を電気的に接続し、かつ、前記第１及び第２配線基板の互いの位置を保持する少なくとも２つ以上の金属柱を更に備え、
   前記金属柱の少なくとも一部は、前記配線パターンに埋め込まれていることを特徴とする配線基板の連結構造体。
2. 前記第１及び第２配線基板間に配置され、前記第１及び第２配線基板の互いの位置を保持する補強材を更に備えている請求項１に記載の配線基板の連結構造体。
3. 前記補強材は、アンダーフィル材である請求項２に記載の配線基板の連結構造体。
4. 前記補強材は、樹脂シートである請求項２に記載の配線基板の連結構造体。
5. 前記樹脂シートは、エポキシ樹脂、フェノール樹脂及びシアネート樹脂から選ばれた少なくとも１つの熱硬化性樹脂を含む請求項４に記載の配線基板の連結構造体。
6. 前記樹脂シートは、アルミナ、シリカ、マグネシア、窒化ホウ素及び窒化アルミニウムから選ばれた少なくとも１つの無機フィラーを含む請求項４又は請求項５に記載の配線基板の連結構造体。
7. 前記金属柱の長さは、０．０５ｍｍ以上５ｍｍ以下である請求項１に記載の配線基板の連結構造体。
8. 前記金属柱の長さは、前記配線パターンの厚さの９０％以下である請求項１又は請求項７に記載の配線基板の連結構造体。
9. 前記金属柱は、銅、金、スズ、銀及びパラジウムから選ばれた少なくとも１種類以上を含む請求項１，７，８のいずれか１項に記載の配線基板の連結構造体。
10. 前記金属柱の少なくとも端面は、スズ、半田、金及びアルミニウムから選ばれた少なくとも１種類以上を含む被膜で覆われている請求項１，７〜９のいずれか１項に記載の配線基板の連結構造体。
11. 前記配線パターンと前記金属柱との接続個所には、スズ、半田、金及びアルミニウムから選ばれた少なくとも１種類以上を含む被膜が形成され、
    前記金属柱と前記配線パターンとは、前記被膜を介して電気的に接続されている請求項１に記載の配線基板の連結構造体。
12. 前記第１及び第２配線基板の少なくともいずれか一方は、可撓性を有する請求項１に記載の配線基板の連結構造体。
13. 少なくとも片面に配線パターンが設けられた第１配線基板及び第２配線基板を用意し、
    前記第１又は第２配線基板に設けられた前記配線パターン上の所望の位置に金属板を配置し、
    前記金属板を所望の形状に打ち抜くことにより金属柱を形成するとともに、前記配線パターンの所望の位置に、前記金属柱の少なくとも一部を埋め込み、
    前記第１及び第２配線基板の所望の前記配線パターン間を、前記金属柱を介して電気的に接続する配線基板の連結構造体の製造方法。
14. 前記第１及び第２配線基板の所望の前記配線パターン間を、前記金属柱を介して電気的に接続した後で、
    前記第１及び第２配線基板間に、前記第１及び第２配線基板の互いの位置を保持するためのアンダーフィル材を充填し、前記アンダーフィル材を硬化させる請求項１３に記載の配線基板の連結構造体の製造方法。
15. 補強材である樹脂シートを用意し、
    前記樹脂シート上の所望の位置に金属板を配置し、
    前記金属板を所望の形状に打ち抜くことにより金属柱を形成するとともに、前記樹脂シートの所望の位置に前記金属柱の少なくとも一部を埋め込み、
    別に、少なくとも片面に配線パターンが設けられた第１配線基板及び第２配線基板を用意し、
    前記樹脂シートの上下面に、前記第１及び第２配線基板の所望の前記配線パターン間に前記金属柱が配置されるように前記第１及び第２配線基板を載置して、熱プレスを行うことにより前記樹脂シートを介して前記第１配線基板と前記第２配線基板とを接着させるとともに、前記配線パターンの所望の位置に前記金属柱の少なくとも一部を埋め込み、
    前記第１及び第２配線基板の所望の前記配線パターン間を、前記金属柱を介して電気的に接続する配線基板の連結構造体の製造方法。
16. 前記金属板は、銅板である請求項１３又は請求項１５に記載の配線基板の連結構造体の製造方法。
17. 前記金属板の上下の表面は、スズ及び半田のいずれか一方を少なくとも含む被膜で覆われており、
    前記第１及び第２配線基板の所望の前記配線パターン間を、前記金属柱を介して電気的に接続する際、前記金属柱の端面を覆う前記皮膜を加熱溶融することによって、前記金属柱と前記配線パターンとの間に合金を形成して電気的に接続する請求項１３又は請求項１５に記載の配線基板の連結構造体の製造方法。
18. 前記金属板の上下の表面は、金及びアルミニウムのいずれか一方を少なくとも含む被膜で覆われており、
    前記第１及び第２配線基板の所望の前記配線パターン間を、前記金属柱を介して電気的に接続する際、前記金属柱の端面を覆う前記皮膜を超音波振動により加振することによって、前記金属柱と前記配線パターンとの間に金属結合を形成して電気的に接続する請求項１３又は請求項１５に記載の配線基板の連結構造体の製造方法。

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