JP2008218942A - 電子回路装置とこれを用いた電子機器、およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】層間接続を簡易かつ高信頼性化が可能な両面実装構造を有する電子回路装置の提供。
【解決手段】本発明の電子回路装置１００は、第１配線層１０１と、この第１配線層１０１の上面に設けられた電極上に実装された電子部品１０５と、第１配線層１０１の上にバンプ１１０を介して第１配線層１０１と接続された第２配線層１０４と、第１配線層１０１と第２配線層１０４との間に配置された接着層１０８とを備え、第２配線層１０４は、電子部品１０５の上方において電子部品１０５の上面より大きな開口部を有し、且つバンプ１１０の高さは、第１配線層１０１の上面と電子部品１０５の上面との距離より小さく、且つ、接着層１０８は異方性導電フィルムまたは絶縁性フィルムからなる電子回路装置１００とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子部品の３次元実装技術により小型化および高密度化された電子回路装置とこれを用いた電子機器、およびその製造方法に関するものである。

電子機器の小型化・軽量化に伴い、プリント配線板の高密度化や実装部品の小型化に対する要求が厳しくなっている。プリント配線板においては、配線ルールの縮小により配線板表面と平行な方向について高密度化が図られている。更に、ビルドアップ工法を採用して配線を積層させ、任意の層間にビアホールを形成することにより、配線板表面に垂直な方向で高密度化も可能となった。

一方、半導体パッケージとしては、従来パッケージの外周に多ピン化されたリードを有するＳＯＰ（Ｓｍａｌｌ Ｏｕｔｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇｅ）やＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）等の表面実装デバイス（ＳＭＤ；Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｄｅｖｉｃｅ）が用いられることが多かった。近年、半導体パッケージを更に小型化するため、半導体素子の能動面を基板に向けたフリップ・チップ実装により、チップ・サイズ・パッケージ（ＣＳＰ）化が図られている。フリップ・チップ実装によれば半導体素子をベアチップのままリードを用いずに、バンプと呼ばれる電極端子を介して基板にダイレクトに実装される。上記のフリップ・チップ実装によれば、ベアチップ半導体の実装が可能な領域は基板表面であり、実装密度は基板サイズの制限を受けるため、実装密度をさらに飛躍的に向上させることは困難である。そこで、立体形配線板による立体構造部分を用いて半導体素子等の部品の実装領域を新たに確保して実装密度を上げ、電子機器を小型化する手段が提案されている。

以下、従来の立体形配線板を用いた電子回路装置について、図９、図１０を用いて説明する。図９は、立体形配線板の製造方法の工程断面図、図１０は、従来の立体形配線板を用いた電子回路装置の断面図である。

立体形配線板の製造方法は、図９（ａ）に示すように、両面銅張り積層板１に所定のＮＣ穴１２明けをし、次に図９（ｂ）に示すように、無電解めっき、電解めっきをし、積層板の表裏両面の銅箔を電気的に接続するスルーホール４を形成する。その後、電子部品収納部に配置されるスルーホール４は平面形配線板を貫通してフラックス、封止樹脂、処理液などが浸透しないようにスルーホール４内部に樹脂などの充填物６を充填し非貫通導通穴７とする。さらに、充填物６を充填した非貫通導通穴７の端面に無電解めっき、電解めっきで非貫通導通穴７と接する第２のめっき層を形成してから、両面銅張り積層板１の裏面（下面）側のみに回路導体や接続ランド３を形成し、上部配線板１Ａとする。次に図９（ｃ）に示すように、片面銅張り積層板１の上部側にある絶縁樹脂面に半硬化状態の接着剤層１３を形成してから、片面銅張り積層板１の指定の箇所に指定の形状となる貫通穴１４をプレス加工などで形成して下部配線板１Ｂとする。次に図９（ｄ）に示すように、上部配線板１Ａの裏面側に下部配線板１Ｂを接着剤層１３を介して配置し、加熱圧着して一体化する。次に図９（ｅ）に示すように、上部配線板１Ａと下部配線板１Ｂを貫通するＮＣ穴１２を所定の箇所に穴明けをする。その後、図９（ｆ）に示すように無電解めっき、電解めっきをし、表裏両面の導体を電気的に接続するスルーホール４やチップ型の電子部品の接続端子とするための端面電極とするスルーホール４を形成する。それから電子部品収納穴内部の内層回路導体や電子部品の接続ランド３等の内層回路導体が、これより後工程のスルーホールめっき工程と、配線板の表面外層回路導体をエッチングする工程や金属めっき工程等で、既に形成されている電子部品収納穴内部の内層回路導体がめっき付着、エッチングなどによる汚染や損傷などで回路不良や品質不良が生じないように、めっきやエッチングから内層回路導体を保護するため逆凹部で片方に開口している逆凹部の穴１６の内部に穴埋め樹脂１５を充填する。そして、図９（ｇ）に示すように、上部配線板１Ａと下部配線板１Ｂを積層一体化した多層配線板の表裏外層面の全面銅箔となっている両面をエッチング処理により、所定の外層回路導体、電子部品の接続ランド３等を形成してから穴埋め樹脂を溶解除去して立体形配線板１８とする。

次に、従来の立体形配線板を用いた電子回路装置について図１０を用いて説明する。立体配線板１８の上部配線板の外側に面した上部表面に形成した電子部品の接続ランド３にチップ型電子部品３０やハイブリッドＩＣなどをはんだ３５で実装し、電子部品収納部２０に露出している内部底面に形成されている電子部品の接続ランド３にはんだ３５でチップ型電子部品３０を実装することで、マザーボード４０への実装面側にも電子部品３０を実装して小型化を図った電子回路装置とすることができる。

なお、この技術の先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特許第３５８２６４５号公報

このような従来の立体形配線板を用いた電子回路装置において、配線板に凹部を形成した立体形配線板の場合、凹部形状内への部品実装にはんだ材料を用いて行うためには、その凹凸が問題となり、スクリーン印刷法でははんだを供給することができず、ディスペンサやスタピングによるはんだ供給を行う必要があり、量産性に乏しく、また、はんだ実装後には通常フラックス洗浄を行うのであるが、凹部内へ実装されているため非常に洗浄しにくいため、フラックスを十分除去することができないという問題点を有していた。

また、凹部内にＡＣＦ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ；異方性導電フィルム）やＮＣＦ（Ｎｏｎ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ；絶縁性フィルム）を用いて半導体ベアチップをフリップ・チップ実装する場合においては、凹部内にＡＣＦやＮＣＦを貼り付けることは非常に困難であり、結果的に、量産性に乏しく、実装歩留りを低下させるという問題点を有していた。

本発明はこのような問題を解決したもので、簡易かつ接続信頼性の高い電子回路装置とこれを用いた電子機器、およびその製造方法を提供することを目的としたものである。

上記目的を達成するために本発明は、第１配線層と、この第１配線層の上面に設けられた電極上に実装された電子部品と、前記第１配線層の上にバンプを介して前記第１配線層と接続された第２配線層と、前記第１配線層と前記第２配線層との間に配置された接着層とを備え、前記第２配線層は、前記電子部品の上方において前記電子部品の上面より大きな開口部を有し、且つ前記バンプの高さは、前記第１配線層の上面と前記電子部品の上面との距離より小さい電子回路装置において、前記接着層は異方性導電フィルムまたは絶縁性フィルムからなる電子回路装置としたものであり、第１配線層と第２配線層とを接続するバンプの高さを電子部品の高さより低く設定することにより、第１配線層と第２配線層との接続信頼性を向上させることができると共に、電子回路装置に使用する配線層の総厚を薄くすることができる。また、第１配線層の両面を電子部品実装面として有効に活用しながら、第２配線層を用いることにより両面実装した第１配線層を他基板へ実装することができる。また、第２配線層により電子部品への異物の衝突等の外的負荷から防護することも可能となる。更に、第２配線層部で電気配線パターンを最適化することが可能となるという作用を有する。

請求項２に記載の発明は、前記第１配線層の上面と前記第２配線層の上面との距離は、前記第１配線層の上面と前記電子部品の上面との距離より大きい請求項１に記載の電子回路装置としたものであり、第１配線層の両面を電子部品実装面として有効に活用しながら、第２配線層を用いることにより両面実装した第１配線層を他基板へ実装することができる。また、第２配線層により電子部品への異物の衝突等の外的負荷から防護することもできるという作用を有する。

請求項３に記載の発明は、前記バンプはＡｕ線を用いたＡｕスタッドバンプからなる請求項１に記載の電子回路装置としたものであり、簡易な方法でバンプを形成することができると共に、良好な接続信頼性を実現できるという作用を有する。

請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか１つの電子回路装置と、この電子回路装置に接続された表示装置とが搭載された電子機器としたものであり、小型・低背化が可能な電子回路装置を使用することにより、電子機器の小型化を実現することができるという作用を有する。

請求項５に記載の発明は、第１配線層上に電子部品を実装する工程と、前記第１配線層上に第２バンプを形成する工程と、前記電子部品の実装エリアに対応する部分を削除して前記電子部品の上面より大きな開口部を設けた第２配線層を準備する工程と、前記第２配線層に異方性導電フィルムまたは絶縁性フィルムを貼り付ける工程と、前記電子部品及び前記第２バンプ実装後の前記第１配線層上の所望の位置に前記異方性導電フィルムまたは絶縁性フィルムを貼り付けた前記第２配線層を前記異方性導電フィルムまたは絶縁性フィルムが前記第２バンプと接するように重ね合わせる工程と、前記第１配線層と前記異方性導電フィルムまたは絶縁性フィルムを貼り付けた前記第２配線層とを加熱しながら加圧して一体化する工程を備え、前記第２バンプを介して前記第１配線層と前記第２配線層間の電気的接続を行う電子回路装置の製造方法としたものであり、平坦な第１配線層上に電子部品を実装してから第２配線層を積層することで、電子部品の実装を容易に行うことが可能となり、またバンプを用いることにより加熱・加圧工程のみで第１配線層と第２配線層の電気的接続を行うことができるという作用を有する。

請求項６に記載の発明は、前記異方性導電フィルムまたは絶縁性フィルムを前記第２配線層に貼り付ける前に、前記異方性導電フィルムまたは絶縁性フィルムに前記電子部品の実装エリアに対応する部分を削除して空間を形成する工程を設けた請求項５に記載の電子回路装置の製造方法としたものであり、電子部品に対する応力を緩和することができるという作用を有する。

請求項７に記載の発明は、前記異方性導電フィルムまたは絶縁性フィルムを前記第２配線層に貼り付けた後に、前記異方性導電フィルムまたは絶縁性フィルムに前記電子部品の実装エリアに対応する部分を削除して空間を形成する工程を設けた請求項５に記載の電子回路装置の製造方法としたものであり、電子部品に対する応力を緩和することができるという作用を有する。

請求項８に記載の発明は、前記第２バンプはＡｕ線を用いたＡｕスタッドバンプからなる請求項５に記載の電子回路装置の製造方法としたものであり、簡易な方法でバンプを形成することができると共に、良好な接続信頼性を実現できるという作用を有する。

請求項９に記載の発明は、第１配線層上に電子部品を実装する工程と、前記電子部品の実装エリアに対応する部分を削除して前記電子部品の上面より大きな開口部を設けた第２配線層を準備する工程と、前記第２配線層上に第１バンプを形成する工程と、前記第１配線層の前記電子部品を実装した面の全面に異方性導電フィルムまたは絶縁性フィルムを貼り付ける工程と、前記電子部品および前記異方性導電フィルムまたは絶縁性フィルムを備えた第１配線層上の所望の位置に前記第１バンプを形成した前記第２配線層を前記第１バンプが前記第１配線層側になるように重ね合わせる工程と、前記異方性導電フィルムまたは絶縁性フィルムを貼り付けた前記第１配線層と前記第２配線層とを加熱しながら加圧して一体化する工程を備え、前記第１バンプを介して前記第１配線層と前記第２配線層間の電気的接続を行う電子回路装置の製造方法としたものであり、平坦な第１配線層上に電子部品を実装してから第２配線層を積層することで、電子部品の実装を容易に行うことが可能となり、またバンプを用いることにより加熱・加圧工程のみで第１配線層と第２配線層の電気的接続を行うことができるという作用を有する。

請求項１０に記載の発明は、前記異方性導電フィルムまたは絶縁性フィルムを前記第１配線層に貼り付ける前に、前記異方性導電フィルムまたは絶縁性フィルムに前記電子部品の実装エリアに対応する部分を削除して空間を形成する工程を設けた請求項９に記載の電子回路装置の製造方法としたものであり、電子部品に対する応力を緩和することができるという作用を有する。

請求項１１に記載の発明は、第１配線層上に異方性導電フィルムまたは絶縁性フィルムを貼り付ける工程と、前記第１配線層上の前記異方性導電フィルムまたは絶縁性フィルムを用いて電子部品を実装する工程と、開口部を設けた第２配線層を準備する工程と、前記第２配線層上に第１バンプを形成する工程と、前記電子部品を実装した前記第１配線層上の前記異方性導電フィルムまたは絶縁性フィルム上に前記第１バンプを形成した前記第２配線層を前記第１バンプが前記第１配線層側になるように重ね合わせる工程と、前記異方性導電フィルムまたは絶縁性フィルムを貼り付けた前記第１配線層と前記第２配線層とを加熱しながら加圧して一体化する工程を備え、前記第１バンプを介して前記第１配線層と前記第２配線層間の電気的接続を行う電子回路装置の製造方法において、前記電子部品を実装する際に使用する前記異方性導電フィルムまたは絶縁性フィルムと、前記第１配線層と前記第２配線層を一体化するために使用している前記異方性導電フィルムまたは絶縁性フィルムとが１枚のフィルムからなる電子回路装置の製造方法としたものであり、製造工程を簡素化することができるという作用を有する。

請求項１２に記載の発明は、前記電子部品を実装する工程と前記異方性導電フィルムまたは絶縁性フィルムを貼り付けた前記第１配線層と前記第２配線層とを加熱しながら加圧して一体化する工程とを同時に行う請求項１１記載の電子回路装置の製造方法としたものであり、製造工程を簡素化することができるという作用を有する。

請求項１３に記載の発明は、前記第１バンプはＡｕ線を用いたＡｕスタッドバンプからなる請求項９または請求項１１に記載の電子回路装置の製造方法としたものであり、簡易な方法でバンプを形成することができると共に、良好な接続信頼性を実現できるという作用を有する。

請求項１４に載の発明は、前記第１配線層の上面と前記第２配線層の上面との距離は、前記第１配線層の上面と前記電子部品の上面との距離より大きい請求項５または請求項９または請求項１１に記載の電子回路装置の製造方法としたものであり、第１配線層の両面を電子部品実装面として有効に活用しながら、第２配線層を用いることにより両面実装した第１配線層を他基板へ実装することができる。また、第２配線層により電子部品への異物の衝突等の外的負荷から防護することもできるという作用を有する。

第１配線層と第２配線層とを接続するバンプの高さを電子部品の高さより低く設定することにより、第１配線層と第２配線層との接続信頼性を向上させることができると共に、電子回路装置に使用する配線層の総厚を薄くすることができる。また、第１配線層の両面を電子部品実装面として有効に活用しながら、第２配線層を用いることにより両面実装した第１配線層を他基板へ実装することができる。また、第２配線層により電子部品への異物の衝突等の外的負荷から防護することも可能となる。更に、第２配線層部で電気配線パターンを最適化することが可能となる。また、平坦な第１配線層上に電子部品を実装してから第２配線層を積層することで、電子部品の実装を容易に行うことが可能となり、更にバンプを用いることにより加熱・加圧工程のみで第１配線層と第２配線層の電気的接続を行うことができるものである。

（実施の形態１）
以下に、本発明の電子回路装置とこれを用いた電子機器、およびその製造方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態１による電子回路装置の断面図である。

実施の形態１の電子回路装置１００は、図１（ａ）に示すように、第１配線層１０１と、この第１配線層１０１上に設けられた第２配線層１０４および電子部品１０５とを備える。第１配線層１０１の上面には第１導電性パターン１０２及び第２導電性パターン１０６が設けられている。この第１配線層１０１は、絶縁層が熱硬化性樹脂からなる多層配線基板である。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、シアネート樹脂またはＢＴレジン（ビスマレイミド・トリアジン樹脂）を用いることができる。エポキシ樹脂は耐熱性が高いために特に好ましい。第１導電性パターン１０２や第２導電性パターン１０６は電気導電性を有する物質から成り、例えば、Ｃｕ箔や導電性樹脂組成物から成る。本発明においてはＣｕ箔を用いている。また、第１配線層１０１に含まれるインナービア１１３は、例えば、Ｃｕめっきによる金属材料や、金属粒子と熱硬化性樹脂とを混合した導電性樹脂組成物などの熱硬化性の導電性物質から成る。導電性物質中の金属粒子としては、Ａｕ、ＡｇまたはＣｕなどを用いることができる。Ａｕ、ＡｇまたはＣｕは導電性が高いために好ましく、Ｃｕは導電性が高くマイグレーションも少なく、また、低コストであるため特に好ましい。また、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、シアネート樹脂を用いることができる。エポキシ樹脂は耐熱性が高いために特に好ましい。

第１配線層１０１の上面にある第１導電性パターン１０２上にはＡｕめっき膜を形成している。Ａｕめっき膜は、例えば、下地金属に無電解めっき法によるＮｉめっきを行い、Ｎｉめっき上に同じく無電解めっき法によるＡｕめっき膜を形成している。なお、Ａｕめっき膜形成方法については、上述した方法に限らず種々の方法によって実現することが可能であるが、後に電子部品１０５を実装した際の電気的導通を安定化するためには、最表層にはＡｕめっき膜が形成されていることが重要である。

このＡｕめっき膜が形成された第１導電性パターン１０２上に、電子部品１０５が実装されている。電子部品１０５としては、ＬＣＲ等のチップ部品からなる受動部品や半導体部品を用いることができる。半導体部品としては、例えばバンプ１１０が形成された半導体ベアチップＩＣがフリップ・チップ実装されている。バンプ１１０の材料としては、Ａｕ線によるＡｕスタッドバンプ、めっきによるＡｕまたははんだバンプ、導電性ペーストによるＡｇバンプ等簡易な方法で形成可能なバンプを用いることができる。なお上述した方法に限らず種々の方法でバンプ１１０を形成しても良い。半導体ベアチップＩＣのフリップ・チップ実装方法については、実装時に補助材料を用いないＡｕ−Ａｕ直接接続方式やはんだバンプによるはんだ接続方式を用いることができるが、上記した方法に限らず半導体ベアチップＩＣをフェイスダウンで実装するフリップ・チップ実装方式であるなら何れの方法も使用可能である。また、実装補助材１１１として、ＡＣＦやＮＣＦを用いるＡｕバンプによる圧接接続方式や、フリップ・チップ実装後に半導体ベアチップＩＣと第１配線層１０１の間にアンダーフィルを充填する方式を用いることができる。なお、上記した方法に限らず、実装補助材１１１を用いて半導体ベアチップＩＣをフェイスダウンで実装するフリップ・チップ実装方式であるなら何れの方法も使用可能である。

また、電子部品１０５としてチップ部品を使用した場合には、実装材料としては、はんだや導電性接着剤を用いることができる。はんだとしては、Ｓｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｚｎ系、Ａｕ−Ｚｎ系などの材料が使用可能であるが、これらの材料に限らず電子部品１０５を実装できる材料であるなら何れの材料も使用可能である。ただし、環境汚染物質であるＰｂを含有しない材料であることが重要である。また、導電性接着剤としては、Ａｕ、ＡｇまたはＣｕなどの金属粒子とエポキシ樹脂、フェノール樹脂、シアネート樹脂などの熱硬化性樹脂とを混合した材料を使用することができる。その中でもＡｇとエポキシ樹脂の組み合わせは、導電性が高いと共に耐熱性が高いため特に好ましい。

第１配線層１０１上には、接着層１０８を介して第２配線層１０４が積層されている。接着層１０８としては、異方性導電フィルムまたは絶縁性フィルムを用いている。異方性導電フィルムとは、微細な導電ボールを熱硬化性樹脂中に分散してフィルム状に加工したもので、フィルムそのものは絶縁性であるが、この異方性導電フィルムを１対の電極で挟んで押し潰すと、導電ボールが１対の電極に接触して両電極間を導通させると同時に、両電極を固着することができるものである。異方性導電フィルムに使用される導電ボールは、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉなどの単一或いは合金からなる金属ボールや、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉなどの金属めっき膜で表面をコートした樹脂ボールなどが用いられる。なお、使用する導電ボールは上述した材料に限定されるものではなく、１対の電極間に挟まれて両電極間を導通させる特徴を有するものであるなら如何なる材料であっても構わない。また、絶縁性フィルムは、異方性導電フィルムのような導電ボールを含まない熱硬化性樹脂を主成分とするフィルム材料であり、二酸化珪素やアルミナ等の無機フィラーと熱硬化性樹脂との混合物を用いる事も可能である。熱硬化性樹脂としては、異方性導電フィルム、絶縁性フィルムともに、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、シアネート樹脂などを用いることができる。ただし、上述した材料にかかわらず、熱硬化性樹脂であるなら様々な材料を使用することができる。

第２配線層１０４は、表裏面に第３導電性パターン１１５、第４導電性パターン１１６を有し、絶縁層が熱硬化性樹脂からなる配線基板である。第１配線層１０１と同様に、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、シアネート樹脂またはＢＴレジンを用いることができる。エポキシ樹脂は耐熱性が高いために特に好ましい。第３導電性パターン１１５や第４導電性パターン１１６は電気導電性を有する物質から成り、例えば、Ｃｕ箔や導電性樹脂組成物から成る。本発明においてはＣｕ箔を用いている。なお、本発明において第２配線層１０４は２層構成としているが、２層構成に限らず多層配線基板を用いてもよい。また、第２配線層内の層間接続を行う方法としては、インナービア構造、スルーホール構造等一般的なプリント配線板の接続方法を用いることができる。なお、第１配線層１０１、接着層１０８、第２配線層１０４の材料選択は任意に行うことが可能であるが、同種の材料で構成する方が線膨張係数の差が大きくならず、また、反り防止に対しても効果的に働き、高信頼性を保つ上で特に好ましい。

第１配線層１０１と第２配線層１０４間の電気的接続は、第２導電性パターン１０６と第３導電性パターン１１５間に形成したバンプ１１８によって行われる。第２導電性パターン１０６および第３導電性パターン１１５は、バンプ１１８との接続を良好に行うため表面にＡｕめっき膜を形成している。バンプ１１８としては、Ａｕ線によるＡｕスタッドバンプで構成されている。Ａｕスタッドバンプは材質が軟らかいため、第２導電性パターン１０６と第３導電性パターン１１５間に押し潰されながら挟持されて電気的導通を取ることが可能となる。また、バンプ１１８は第１配線層１０１上に実装した電子部品１０５の上面の第１配線層１０１からの高さより小さくなるように設定している。

第２配線層１０４は第１配線層１０１上の電子部品１０５に位置する部分を開口した構造としている。更に、第２配線層１０４の開口部は電子部品１０５の形状より大きく設定し、第２配線層１０４と電子部品１０５は互いに接しないように配置していると共に、第１配線層１０１上に積層した第２配線層１０４の上面の第１配線層１０１からの高さは、第１配線層１０１上に実装した電子部品１０５の上面の第１配線層１０１からの高さより高く設定している。

図１（ａ）の構造完成後、図１（ｂ）に示すように、第１配線層１０１の電子部品１０５実装面の反対面に、ＬＣＲ等のチップ部品からなる受動部品や半導体部品からなる表層部品１２０および金属ケース１２１を実装して電子回路装置１００とすることができる。この電子回路装置１００は第４導電性パターン１１６によりマザーボード（図示せず）へ実装することが可能である。

以上の構成により、第１配線層と第２配線層とを接続するバンプの高さを電子部品の高さより低く設定することにより、第１配線層と第２配線層との接続信頼性を向上させることができると共に、電子回路装置に使用する配線層の総厚を薄くすることができる。また、第１配線層の表裏両面を電子部品１０５等の実装面として有効に使用することができるため、電子回路装置１００の小型化を実現することができるものである。しかも、第２配線層１０４を電子部品１０５の外周を囲うように配置しながら、電子部品１０５より第２配線層１０４の高さを高く設定することで、電子回路装置１００のマザーボード実装面側に電子部品１０５を配置したにもかかわらず、異物の衝突や実装時の衝撃等の外的負荷から電子部品１０５を防護することが可能となる。また、通常マザーボードはプリント配線板で構成されているが、このマザーボードと同種の材料を用いた第２配線層１０４を用いることで、マザーボードと電子回路装置１００間の接続信頼性を安定化することができるものである。

次に本発明の電子回路装置の製造方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図２は、本発明の実施の形態１による電子回路装置の製造工程断面図である。

図２（ａ）に示すように、第１配線層１０１の上面に配置した第１導電性パターン１０２と、第２導電性パターン１０６およびインナービア１１３とを含む多層配線基板の第１導電性パターン１０２および第２導電性パターン１０６上にはＡｕめっき膜が形成されている。その後、図２（ｂ）に示すように、電極上にバンプ１１０を形成した半導体ベアチップＩＣからなる電子部品１０５を第１導電性パターン１０２上へフリップ・チップ実装する。本発明においては、バンプ１１０の高さは２０μｍ、電子部品１０５の厚さは１５０μｍとしている。ただし、あくまでこれらのサイズは一例を示すものであって、このサイズに限定するものではない。

次に、図２（ｃ）に示すように、第２導電性パターン１０６上にＡｕスタッドバンプで構成される第２バンプ１４２を形成する。本発明においては、第２バンプ１４２の高さは１００μｍとしている。ただし、あくまでこれらのサイズは一例を示すものであって、このサイズに限定するものではない。なお、図２（ｂ）に示す電子部品１０５の実装工程と、図２（ｃ）に示す第２バンプ１４２形成工程は、どちらの工程を先に行っても構わない。

次に、図２（ｄ）に示すように、２層基板からなり、表裏面に第３導電性パターン１１５および第４導電性パターン１１６を有する第２配線層１０４の所望の位置に、開口部１３１を形成する。本発明においては、第２配線層１０４の厚みは、第３導電性パターン１１５および第４導電性パターン１１６の厚みを含んで総厚２００μｍとしている。ただし、あくまでこれらのサイズは一例を示すものであって、このサイズに限定するものではない。

その後、図２（ｅ）に示すように、異方性導電フィルムまたは絶縁性フィルムからなる接着フィルム１３３を第２配線層１０４の第３導電性パターン１１５側へ貼り付ける。この時、接着フィルム１３３に含まれる熱硬化樹脂成分は、未硬化の状態であることが重要である。本発明においては、接着フィルム１３３の厚みは５０μｍとしている。ただし、あくまでこれらのサイズは一例を示すものであって、このサイズに限定するものではない。

次に、図２（ｆ）に示すように、電子部品１０５および第２バンプ１４２形成後の第１配線層１０１上に、接着フィルム１３３を貼り付けた第２配線層１０４を接着フィルム１３３が第１配線層１０１側となるように重ね合わせる。なお、第１配線層１０１、接着フィルム１３３、第２配線層１０４は積層後の基板の反りや変形を防止するために、同一組成の材料であることが望ましいが、異種材料を使用する場合には、線膨張係数差の小さい材料を選択することが重要である。

次に、図２（ｇ）に示すように、重ね合わせたそれぞれの構成材料をプレス機（図示せず）により、例えば２００℃で加熱しながら４ＭＰａの圧力で加圧を行うことで、第２バンプ１４２を押し潰しながら接着フィルム１３３を硬化する。この時、接着フィルム１３３に異方性導電フィルムを用いている場合には、第２バンプ１４２が、接着フィルム１３３内の導電ボールと共に第２導電性パターン１０６と第３導電性パターン１１５の間で押し潰されながら互いに接触して、電気的導通を行うことができる。また、接着フィルム１３３に絶縁性フィルムを用いている場合には、第２バンプ１４２が接着フィルム１３３を貫通して直接第３導電性パターン１１５に接着し、電気的導通を行うことができるものである。

上述した接続方法は、第２バンプに軟らかい材料であるＡｕスタッドバンプを用いているため、加圧時にＡｕスタッドバンプが十分に押し潰されて広い接触面積を確保できるものである。そして、加熱・加圧することで接着フィルム１３３に含まれる熱硬化性樹脂が押し流されながら硬化して第１配線層１０１と第２配線層１０４を固定するため、加熱・加圧工程完了後の接着フィルム１３３の厚みは若干薄くなる。従って、第２バンプ１４２は接着フィルム１３３の厚みと同等の厚みまで押し潰されながら第１配線層１０１と第２配線層１０４間に存在することとなる。この様に、第２バンプ１４２が押し潰されながら広い接触面積を確保して安定した電気的導通を行うことができるのである。また、加熱・加圧工程によって接着フィルム１３３を薄くしながら硬化させ、第２配線層１０４を第１配線層１０１上に固定するのであるが、加熱・加圧工程終了後に電子部品１０５の実装高さより第２配線層１０４の高さの方が高くなるようにそれぞれの材料の厚みを考慮して設計することが重要である。このことにより、第２配線層１０４を電子部品１０５の外周を囲うように配置しながら、電子部品１０５より第２配線層１０４の高さを高く設定することで、電子回路装置１００のマザーボード実装面側に電子部品１０５を配置したにもかかわらず、異物の衝突や実装時の衝撃等の外的負荷から電子部品１０５を防護することが可能となる。また、加熱・加圧工程中に第１配線層１０１、接着フィルム１３３、第２配線層１０４間に十分に圧力を伝えることができるため、第２バンプ１４２を介して第２導電性パターン１０６と第３導電性パターン１１５間の電気的導通を行うことが可能となる。更に、第２配線層１０４を使用しているため、第２配線層１０４は単なる電極部であるだけでなく、配線パターンとして活用することが可能となる。

その後、図２（ｈ）に示すように、第１配線層１０１の電子部品１０５実装面の反対面に、ＬＣＲ等のチップ部品からなる受動部品や半導体部品からなる表層部品１２０および金属ケース１２１を実装して電子回路装置１００とすることができる。この電子回路装置１００は第４導電性パターン１１６によりマザーボード（図示せず）へ実装することが可能である。

以下、実施の形態１に示す電子回路装置およびその製造方法の特徴について説明する。

本発明の電子回路装置およびその製造方法においては、通常凹部を形成した配線基板を準備し、この凹部内に電子部品を実装して電子回路装置を作製する手法を用いることに対して、平坦な第１配線層上に電子部品を実装してから第２配線層を積層することで、凹部内への電子部品の実装と比較して非常に容易に行うことが可能となり、更に独立した第１配線層と第２配線層を、バンプを用いることにより加熱・加圧工程の簡便な工法で電気的接続を行うことができるため、複雑なめっき工程等を経ることなく容易に凹部形状を形成することが可能である。そのため、第１配線層の両面を電子部品実装面として有効に活用しながら、第２配線層の存在により電子部品への異物の衝突等の外的負荷から防護することが可能になると共に、第１配線層と第２配線層とに挟まれる接着層の厚みを薄くすることができるため、電子回路装置の小型化が可能であり、更に電子回路装置に使用する配線層の総厚を薄くすることができるので、電子回路装置の薄型化にも大きく貢献できるものである。

以上に示すように、本実施の形態１によれば、第１配線層の両面を電子部品実装面として有効に活用しながら、第２配線層の存在により電子部品への異物の衝突等の外的負荷から防護することが可能になると共に、第１配線層と第２配線層とに挟まれる接着層の厚みを薄くすることができるため、電子回路装置に使用する配線層の総厚を薄くすることができる。また、平坦な第１配線層上に電子部品を実装してから第２配線層を積層することで、電子部品の実装を容易に行うことが可能となり、更にバンプを用いることにより加熱・加圧工程のみで第１配線層と第２配線層の電気的接続を行うことができるものである。

（実施の形態２）
以下、本発明に係る実施の形態２について図を用いて説明する。図３は本発明の実施の形態２による電子回路装置の製造工程断面図である。なお、特に説明しない限りは実施の形態１と同一の構造については、同一番号を付与して説明を省略する。

実施の形態２における実施の形態１との主な相違点は、図３（ｅ）に示すように、接着フィルム１３３にも第２配線層１０４と同様に空間１３４を形成していることである。空間１３４は、後に第１配線層１０１に重ね合わせる際に、接着フィルム１３３が電子部品１０５に接触しないように電子部品１０５より大きなサイズとしている。こうすることによって、第１配線層１０１上へ接着フィルム１３３および第２配線層１０４を積層する際に、電子部品１０５へかかる応力を回避し、電子部品１０５の接続安定性を図ることが可能となる。なお、その他の構造については実施の形態１と同一の特性を有するものである。

（実施の形態３）
以下、本発明に係る実施の形態３について図を用いて説明する。図４は本発明の実施の形態３による電子回路装置の製造工程断面図である。なお、特に説明しない限りは実施の形態１および実施の形態２と同一の構造については、同一番号を付与して説明を省略する。

実施の形態３における実施の形態１および実施の形態２との主な相違点は、図４（ｄ）に示すように、第２配線層１０４上の第３導電性パターン１１５に第１バンプ１３２を形成し、図４（ｅ）に示すように、接着フィルム１３３は第１配線層１０１上に電子部品１０５を覆うように形成していることである。この様に第２配線層１０４上の第３導電パターン上に形成した第１バンプ１３２により第１配線層１０１と第２配線層１０４との電気的導通を行うことも可能である。

（実施の形態４）
以下、本発明に係る実施の形態４について図を用いて説明する。図５は本発明の実施の形態４による電子回路装置の製造工程断面図である。なお、特に説明しない限りは実施の形態１〜３と同一の構造については、同一番号を付与して説明を省略する。

実施の形態４は実施の形態３に類似した電子回路装置の製造方法である。実施の形態４における実施の形態３との主な相違点は、図５（ｅ）に示すように、予め接着フィルム１３３に空間１３４を形成しておくことである。空間１３４は、後に第１配線層１０１に重ね合わせる際に、接着フィルム１３３が電子部品１０５に接触しないように電子部品１０５より大きなサイズとしている。こうすることによって、第１配線層１０１上へ接着フィルム１３３および第２配線層１０４を積層する際に、電子部品１０５へかかる応力を回避し、電子部品１０５の接続安定性を図ることが可能となる。なお、その他の構造については実施の形態３と同一の特性を有するものである。

（実施の形態５）
以下、本発明に係る実施の形態５について図を用いて説明する。図６は本発明の実施の形態５による電子回路装置の製造工程断面図である。なお、特に説明しない限りは実施の形態１〜４と同一の構造については、同一番号を付与して説明を省略する。

実施の形態５の電子回路装置１００は、図６（ｂ）に示すように、第１配線層１０１上の第１導電性パターン１０２および第２導電性パターン１０６を覆うように接着フィルム１３３を貼り付けた後、図６（ｅ）に示すように、先に電子部品１０５を実装し、その後図６（ｆ）〜（ｇ）に示すように、第１バンプ１３２を形成した第２配線層１０４を第１配線層１０１上に積層するものである。こうすることで、接着フィルム１３３の貼り付け工程が１回で済むため、製造工程の簡略化を図ることが可能となる。

（実施の形態６）
以下、本発明に係る実施の形態６について図を用いて説明する。図７は本発明の実施の形態６による電子回路装置の製造工程断面図である。なお、特に説明しない限りは実施の形態１〜５と同一の構造については、同一番号を付与して説明を省略する。

実施の形態６は実施の形態５に類似した電子回路装置の製造方法である。実施の形態６における実施の形態５との主な相違点は、図７（ｅ）に示すように、電子部品１０５の実装と第１バンプ１３２を形成した第２配線層１０４の積層を同一工程で行うとしたものである。こうすることで、加熱・加圧工程を１回とすることができ、更に第１配線層１０１、接着フィルム１３３、第２配線層１０４を加熱しながら加圧する工程中に、電子部品１０５にも圧力を印加する構造とすることで、加熱中にも電子部品１０５を第１配線層１０１側へ押す力が働くため、加熱工程中に電子部品１０５の電気的接続が不安定になることを防止することが可能となる。

（実施の形態７）
本実施の形態７では、図８に示すように、本発明の電子回路装置１００を用い、アンテナ２０１と表示装置２０２をそれぞれ接続することによって、電子機器２００とすることができることを示している。なお、本発明の電子回路装置１００は上述した構成に留まらず、様々な部品、装置と接続することによって各種電子機器とすることができるものである。

本発明における電子回路装置とこれを用いた電子機器、およびその製造方法は、第１配線層と第２配線層とを接続するバンプの高さを電子部品の高さより低く設定することにより、第１配線層と第２配線層との接続信頼性を向上させると共に、電子回路装置に使用する配線層の総厚を薄くすることができるので、例えば、超小型の３次元実装モジュールの製造に利用できる。

本発明の実施の形態１における電子回路装置の断面図 本発明の実施の形態１における電子回路装置の製造工程断面図 本発明の実施の形態２における電子回路装置の製造工程断面図 本発明の実施の形態３における電子回路装置の製造工程断面図 本発明の実施の形態４における電子回路装置の製造工程断面図 本発明の実施の形態５における電子回路装置の製造工程断面図 本発明の実施の形態６における電子回路装置の製造工程断面図 本発明の電子回路装置を用いた電子機器の一例を示す図 従来の電子回路装置の製造工程断面図 従来の電子回路装置の断面図

符号の説明

１００ 電子回路装置
１０１ 第１配線層
１０２ 第１導電性パターン
１０４ 第２配線層
１０５ 電子部品
１０６ 第２導電性パターン
１０８ 接着層
１１０ バンプ
１１１ 実装補助材
１１３ インナービア
１１５ 第３導電性パターン
１１６ 第４導電性パターン
１１８ バンプ
１２０ 表層部品
１２１ 金属ケース

Claims (14)

1. 第１配線層と、
   この第１配線層の上面に設けられた電極上に実装された電子部品と、
   前記第１配線層の上にバンプを介して前記第１配線層と接続された第２配線層と、
   前記第１配線層と前記第２配線層との間に配置された接着層とを備え、
   前記第２配線層は、前記電子部品の上方において前記電子部品の上面より大きな開口部を有し、且つ前記バンプの高さは、前記第１配線層の上面と前記電子部品の上面との距離より小さく、且つ、前記接着層は異方性導電フィルムまたは絶縁性フィルムからなる電子回路装置。
2. 前記第１配線層の上面と前記第２配線層の上面との距離は、前記第１配線層の上面と前記電子部品の上面との距離より大きい請求項１に記載の電子回路装置。
3. 前記バンプはＡｕ線を用いたＡｕスタッドバンプからなる請求項１に記載の電子回路装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の電子回路装置と、
   この電子回路装置に接続された表示装置とが搭載された電子機器。
5. 第１配線層上に電子部品を実装する工程と、
   前記第１配線層上に第２バンプを形成する工程と、
   前記電子部品の実装エリアに対応する部分を削除して前記電子部品の上面より大きな開口部を設けた第２配線層を準備する工程と、
   前記第２配線層に異方性導電フィルムまたは絶縁性フィルムを貼り付ける工程と、
   前記電子部品及び前記第２バンプ実装後の前記第１配線層上の所望の位置に前記異方性導電フィルムまたは絶縁性フィルムを貼り付けた前記第２配線層を前記異方性導電フィルムまたは絶縁性フィルムが前記第２バンプと接するように重ね合わせる工程と、
   前記第１配線層と前記異方性導電フィルムまたは絶縁性フィルムを貼り付けた前記第２配線層とを加熱しながら加圧して一体化する工程を備え、
   前記第２バンプを介して前記第１配線層と前記第２配線層間の電気的接続を行う電子回路装置の製造方法。
6. 前記異方性導電フィルムまたは絶縁性フィルムを前記第２配線層に貼り付ける前に、前記異方性導電フィルムまたは絶縁性フィルムに前記電子部品の実装エリアに対応する部分を削除して空間を形成する工程を設けた請求項５に記載の電子回路装置の製造方法。
7. 前記異方性導電フィルムまたは絶縁性フィルムを前記第２配線層に貼り付けた後に、前記異方性導電フィルムまたは絶縁性フィルムに前記電子部品の実装エリアに対応する部分を削除して空間を形成する工程を設けた請求項５に記載の電子回路装置の製造方法。
8. 前記第２バンプはＡｕ線を用いたＡｕスタッドバンプからなる請求項５に記載の電子回路装置の製造方法。
9. 第１配線層上に電子部品を実装する工程と、
   前記電子部品の実装エリアに対応する部分を削除して前記電子部品の上面より大きな開口部を設けた第２配線層を準備する工程と、
   前記第２配線層上に第１バンプを形成する工程と、
   前記第１配線層の前記電子部品を実装した面の全面に異方性導電フィルムまたは絶縁性フィルムを貼り付ける工程と、
   前記電子部品および前記異方性導電フィルムまたは絶縁性フィルムを備えた第１配線層上の所望の位置に前記第１バンプを形成した前記第２配線層を前記第１バンプが前記第１配線層側になるように重ね合わせる工程と、
   前記異方性導電フィルムまたは絶縁性フィルムを貼り付けた前記第１配線層と前記第２配線層とを加熱しながら加圧して一体化する工程を備え、
   前記第１バンプを介して前記第１配線層と前記第２配線層間の電気的接続を行う電子回路装置の製造方法。
10. 前記異方性導電フィルムまたは絶縁性フィルムを前記第１配線層に貼り付ける前に、前記異方性導電フィルムまたは絶縁性フィルムに前記電子部品の実装エリアに対応する部分を削除して空間を形成する工程を設けた請求項９に記載の電子回路装置の製造方法。
11. 第１配線層上に異方性導電フィルムまたは絶縁性フィルムを貼り付ける工程と、
    前記第１配線層上の前記異方性導電フィルムまたは絶縁性フィルムを用いて電子部品を実装する工程と、
    開口部を設けた第２配線層を準備する工程と、
    前記第２配線層上に第１バンプを形成する工程と、
    前記電子部品を実装した前記第１配線層上の前記異方性導電フィルムまたは絶縁性フィルム上に前記第１バンプを形成した前記第２配線層を前記第１バンプが前記第１配線層側になるように重ね合わせる工程と、
    前記異方性導電フィルムまたは絶縁性フィルムを貼り付けた前記第１配線層と前記第２配線層とを加熱しながら加圧して一体化する工程を備え、
    前記第１バンプを介して前記第１配線層と前記第２配線層間の電気的接続を行う電子回路装置の製造方法において、
    前記電子部品を実装する際に使用する前記異方性導電フィルムまたは絶縁性フィルムと、前記第１配線層と前記第２配線層を一体化するために使用している前記異方性導電フィルムまたは絶縁性フィルムとが１枚のフィルムからなる電子回路装置の製造方法。
12. 前記電子部品を実装する工程と前記異方性導電フィルムまたは絶縁性フィルムを貼り付けた前記第１配線層と前記第２配線層とを加熱しながら加圧して一体化する工程とを同時に行う請求項１１記載の電子回路装置の製造方法。
13. 前記第１バンプはＡｕ線を用いたＡｕスタッドバンプからなる請求項９または請求項１１に記載の電子回路装置の製造方法。
14. 前記第１配線層の上面と前記第２配線層の上面との距離は、前記第１配線層の上面と前記電子部品の上面との距離より大きい請求項５または請求項９または請求項１１に記載の電子回路装置の製造方法。

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