JP3754809B2 - 中継基板およびその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、接続パッドが設けられた基板と、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１８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２００の下面には、接続パッド（ランド）２０１が、格子状、または、千鳥状に形成されており、各接続パッド２０１の下面には、ボール状の端子２０３が共晶ハンダ２０２によりハンダ付けされている。
また、プリント基板２０５の上面には、端子２０３に対応する位置に取付パッド２０４が形成されており、各取付パッド２０４は、共晶ハンダ２０２により端子２０３とハンダ付けされている。
つまり、下面の各接続パッド２０１に端子２０３がそれぞれハンダ付けされた状態のＩＣチップ搭載基板２００がＢＧＡ型基板を構成する。
なお、接続パッド２０１は、Ｗ（タングステン）で形成されており、取付パッド２０４は、Ｃｕ（銅）で形成されている。また、端子２０３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２００とプリント基板２０５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２００およびプリント基板２０５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１８に示すように、プリント基板２０５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２００には矢印Ｆ４で示す方向に変化する力が作用する。つまり、端子２０３から見ると、接続されているＩＣチップ搭載基板２００およびプリント基板２０５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２０３、接続パッド２０１および取付パッド２０４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２０６が破壊され、接続パッド２０１から共晶ハンダ２０２が外れるため、ＩＣチップ搭載基板２００およびプリント基板２０５間に電気的接続不良が発生するという問題がある。共晶ハンダ２０２は、比較的硬くてもろく、また、熱や応力により経時変化を生じやすいため、繰り返し応力でクラックを生ずるからである。
上記せん断応力は、面接続される端子２０３のうち、最も離れた２つの端子２０３間で最大となる。たとえば、端子２０３が格子状にかつ最外周の端子２０３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２０３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２００がセラミックス製であり、プリント基板２０５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２０５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２００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。
つまり、上記従来のＢＧＡ型基板などでは、ＩＣチップ搭載基板２００およびプリント基板２０５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、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２００）と、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２０５）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、接続パッドが設けられた基板面を有する第１の基板と、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、前記接続パッドと前記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１面側に前記第２面側に向けて形成された第１面側凹部と、
この第１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１面から突出させて形成されるとともに、前記接続パッドと電気的に接続される第１面側接続端子と、
前記第２面側に前記第１面側に向けて形成された第２面側凹部と、
この第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１面側接続端子と前記第２面側接続端子とを電気的に接続するビアと、
を有し、
前記第１面側凹部の内周面および第２面側凹部の内周面の少なくとも一方の内周面は、階段状に形成されてな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１面側凹部の底面に形成されており、前記第１面側接続端子と前記ビアとを電気的に接続する第１面側接続パッドと、
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、
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１面側接続端子および第２面側接続端子の突出した部分のうち、少なくとも突出した部分の高い方は、その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１面側接続端子および第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１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面側接続端子および第２面側接続端子のうちの少なくとも一方の先端には、第１面側接続端子および第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。
【００１５】
請求項７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の基板と第２の基板との間の熱膨張係数を有す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１面側凹部および第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前記第１の貫通孔より小さい径の第２の貫通孔を形成し、その第２のセラミックグリーンシートと積層する第３のセラミックグリーンシートの前記第２の貫通孔に対応する部位に前記第１の貫通孔より小さい径の第３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の貫通孔内および第３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の貫通孔とを対応させて、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し、さらに、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３のセラミックグリーンシートとを前記ビアおよび第３の貫通孔とを対応させて、かつ、前記第３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１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ないし第３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の前記第１面側凹部および第２面側凹部の内面にニッケルメッキを施すメッキ工程と、
このメッキ工程を経た前記中継基板本体の前記第１面側凹部の内部に前記第１面側接続端子を、前記第２面側凹部の内部に前記第２面側接続端子をそれぞれ形成する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、
前記第１面側接続端子および前記第２面側接続端子の少なくとも一方を成形する治具であって、成形の対象となる対象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が形成された治具側凹部を内周面に金属層が形成された前記第１面側凹部および第２面側凹部のうち、前記対象接続端子を形成する対象となる対象凹部に対応する位置に有する治具を用い、その治具の前記治具側凹部に前記対象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、その治具側凹部が、前記中継基板本体の前記対象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治具側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治具側凹部の内部および対象凹部の内部に保持しつつ冷却し、凝固させて前記対象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。
【００１９】
請求項１１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、
前記第１面側接続端子および前記第２面側接続端子の少なくとも一方を成形する治具であって、成形の対象となる対象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が形成された治具貫通孔を、内周面に金属層が形成された前記第１面側凹部および第２面側凹部のうち、前記対象接続端子を形成する対象となる対象凹部に対応する位置に有する治具を、前記治具貫通孔が、前記中継基板本体の前記対象凹部の上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治具貫通孔に前記対象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治具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治具貫通孔の内部および対象凹部の内部に保持しつつ冷却し、凝固させて前記対象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９ないし請求項１１のいずれか１つに記載の中継基板の製造方法 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。
【００２１】
請求項１３に記載の発明では、請求項９または請求項１２に記載の中継基板の製造方法において、前記第１面側接続端子および前記第２面側接続端子の少なくとも一方の先端に、前記第１面側接続端子および前記第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１５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１面側に第２面側に向けて形成された第１面側凹部を有する。この第１面側凹部には、第１面側接続端子が第１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１面から突出させて形成されている。この第１面側接続端子は、第１の基板の接続パッドと電気的に接続される。
また、第２面側に第１面側に向けて形成された第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の基板の取付パッドと電気的に接続される。
【００２３】
さらに、中継基板本体の内部には、第１面側接続端子と第２面側接続端子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１の基板の接続パッドとは、中継基板本体の第１面から突出した第１面側接続端子により電気的に接続され、中継基板と第２の基板の取付パッドとは、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、第１面側接続端子および第２面側接続端子は、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。
【００２４】
したがって、第１面側接続端子および接続パッドの接続部分、第２面側接続端子および取付パッドの接続部分のそれぞれ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、上記各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１面側接続端子および第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１面側接続端子および第２面側接続端子は、それぞれ第１面側凹部および第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作用するため、中継基板本体が破壊し難い。さらに、たとえば、第１面側接続端子を第１面の平面部に、第２面側接続端子を第２面の平面部にそれぞれ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１面側凹部の内周面および第２面側凹部の内周面の少なくとも一方の内周面を階段状に形成することにより、上記応力を接続端子と内周面とが接する複数の角部（図１９のＰ７，Ｐ８参照）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。
【００２７】
さらに、上記第１面側接続端子および第２面側接続端子の突出した部分は、請求項３に記載の発明のように、少なくとも突出した部分の高い方は、その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。
【００２８】
また、それぞれの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、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、材質などの違いによる熱膨張差の大きくなる側の突出高さを高くするようにするとよい。具体的には、上記第１の基板および中継基板本体の熱膨張係数の差に対応して設定されており、上記第２面側接続端子の突出した部分の高さも、上記第２の基板および中継基板本体の熱膨張係数の差に対応して設定されているのが好ましい。
つまり、第１面側接続端子および中継基板本体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ため、第１の基板および中継基板本体を電気的に接続する第１面側接続端子の突出した部分の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。
また、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部分の高さも、上記第１面側接続端子の場合と同様の理由により、第２の基板および中継基板本体間の熱膨張差の大きさに対応して設定することにより、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。
【００２９】
さらに、上記第１面側接続端子および第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。
【００３０】
さらに、請求項２に記載の発明では、第１面側凹部の底面に形成されており、第１面側接続端子とビアとを電気的に接続する第１面側接続パッドと、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面側接続パッドとを有するため、第１面側接続端子および第２面側接続端子がそれぞれ第１面側凹部および第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１面側接続パッドおよび第２面側接続パッドにより、第１面側接続端子および第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。
たとえば、第１面側接続端子および第２面側接続端子が高温ハンダであり、第１面側凹部および第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１面側凹部および第２面側凹部の底面のそれぞれにタングステン層およびニッケルメッキ層からなる第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ことにより、濡れ性が良くなるため、第１面側接続端子および第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。
【００３１】
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１２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。
【００３２】
また、請求項５に記載の発明のように、上記第１面側接続端子および第２面側接続端子のうちの少なくとも一方の先端には、それぞれ第１面側接続端子および第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、接続パッドおよび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面側接続端子および第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。
【００３３】
上記低融点金属層は、請求項１３に記載の発明のように、上記接続端子形成工程を経た第１面側接続端子および第２面側接続端子の先端に、それぞれ第１面側接続端子および第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。
【００３４】
さらに、請求項６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。
【００３５】
また、請求項７に記載の発明のように、上記中継基板本体は、第１の基板と第２の基板との間の熱膨張係数を有することが好ましい。
つまり、第１の基板および第２の基板の熱膨張係数が異なる場合、または、第１の基板および中継基板本体の熱膨張係数が異なる場合、または、中継基板本体および第２の基板の熱膨張係数が異なる場合のそれぞれにおいて発生する応力を緩和できるからである。
【００３６】
また、請求項８に記載の発明のように、上記ビアの径は、第１面側凹部および第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ペーストを加熱溶融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。
【００３７】
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上記第１の貫通孔に対応する部位に上記第１の貫通孔より小さい径の第２の貫通孔を形成し、その第２のセラミックグリーンシートと積層する第３のセラミックグリーンシートの上記第２の貫通孔に対応する部位に上記第１の貫通孔より小さい径の第３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の貫通孔内および第３の貫通孔内にメタライズ層を形成する。
つまり、後の接続端子形成工程において第１面側接続端子および第２面側接続端子をそれぞれ第３の貫通孔（第１面側凹部）および第１の貫通孔（第２面側凹部）内に固着するために、第１の貫通孔内および第３の貫通孔内にメタライズ層を形成する。
【００３８】
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の貫通孔とを対応させて、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。
【００３９】
また、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３のセラミックグリーンシートとをビアおよび第３の貫通孔とを対応させて、かつ、第３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１面側凹部が形成される状態に積層する。
つまり、後の接続端子形成工程において第１面側凹部内に固着される第１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３および第２の貫通孔を対応させて第３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、後の接続端子形成工程において第１面側接続端子を形成するための第１面側凹部を形成するために、第３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１面側凹部が形成される状態に積層する。
【００４０】
次に、焼成工程では、積層工程を経た第１ないし第３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、メッキ工程では、焼成工程を経た中継基板の第１面側凹部および第２面側凹部の内面にニッケルメッキを施し、接続端子形成工程では、メッキ工程を経た中継基板本体の第１面側凹部の内部に第１面側接続端子を、第２面側凹部の内部に第２面側接続端子をそれぞれ形成する。
つまり、積層された第１ないし第３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１面側凹部および第２面側凹部の内部にそれぞれ第１面側接続端子および第２面側接続端子を形成する。
【００４１】
特に、上記第１面側接続端子および第２面側接続端子は、請求項１０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１面側接続端子および第２面側接続端子の少なくとも一方を成形する治具であって、成形の対象となる対象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が形成された治具側凹部を内周面に金属層が形成された第１面側凹部および第２面側凹部のうち、対象接続端子を形成する対象となる対象凹部に対応する位置に有する治具を用い、その治具の治具側凹部に対象接続端子を形成するための金属材料を収容する。
つまり、対象接続端子を形成するための治具を用意し、治具側凹部に対象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。
【００４２】
次に、治具配置工程では、治具側凹部に金属材料が収容された治具を、その治具側凹部が、中継基板本体の対象凹部の下方に位置する状態に配置する。
つまり、治具をその治具側凹部が中継基板本体の対象凹部に対応する位置になるように配置して対象接続端子を成形する態勢を整える。
次に、成形工程では、上記配置された治具の治具側凹部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治具側凹部の内部および対象凹部の内部に保持しつつ冷却し、凝固させて対象接続端子を成形する。
つまり、治具側凹部内の溶融金属を対象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、対象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から突出させた対象接続端子を成形する。
【００４３】
また、請求項１０に記載の接続端子形成工程に代えて請求項１１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、治具を治具側凹部が中継基板本体の対象凹部の下方に位置する状態に配置したが、請求項１２に記載の治具配置工程では、対象接続端子の突出した部分の径に対応する径の治具貫通孔を有する治具を、治具貫通孔が、中継基板本体の対象凹部の上に位置する状態に配置する。
つまり、中継基板本体の対象凹部の上に治具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治具貫通孔に収容する態勢を整える。
【００４４】
そして、金属材料収容工程では、上記配置された治具の治具貫通孔に対象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治具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治具貫通孔の内部および対象凹部の内部に保持しつつ冷却し、凝固させて対象接続端子を成形する。
【００４５】
【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１１を参照して説明する。
図１（Ａ）〜（Ｃ）および図２（Ｄ），（Ｅ）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３（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１１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。
【００４６】
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、第２のセラミックグリーンシート１２および第３のセラミックグリーンシート１３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を第３のセラミックグリーンシート１３に第３の貫通孔１３ａをそれぞれ打ち抜き形成する（図１１の工程１０）。第２の貫通孔１２ａは、第１の貫通孔１１ａおよび第３の貫通孔１３ａの径より小さい径に形成される。また、第２の貫通孔１２ａは、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、その第２のセラミックグリーンシート１２の上面に第３のセラミックグリーンシート１３を積層した場合に、第１の貫通孔１１ａの上部開口面内および第３の貫通孔１３ａの下部開口面内に含まれる位置に形成される。
【００４７】
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３（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。
【００４８】
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ないし第３のセラミックグリーンシート１１，１２，１３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。
【００４９】
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２（Ｅ）に示す工程で、第２面側接続端子１５の基部１５ｂ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。また、第３のセラミックグリーンシート１３の第３の貫通孔１３ａの内面にも、後に図２（Ｅ）に示す工程で、第１面側接続端子１６の基部１６ｂ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３（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３（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。
また、上記と同様の手法により、第３のセラミックグリーンシート１３の第３の貫通孔１３ａの内周面にもタングステン層１７ａを形成する（工程１４）。
【００５０】
次に、図１（Ｃ）に示すように、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２（Ｄ）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）。
また、その第２のセラミックグリーンシート１２の上面に第３のセラミックグリーンシート１３を積層する。このとき、第３の貫通孔１３ａの下方（一端）の開口面が第２のセラミックグリーンシート１２の上面の第１面側接続パッド１４ｂによって閉塞され、第３のセラミックグリーンシート１３の上面に第１面側凹部１３ｂが形成されるように積層する（工程１８）。
【００５１】
次に、積層された第１ないし第３のセラミックグリーンシート１１，１２，１３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）。これにより、第１ないし第３のセラミックグリーンシート１１，１２，１３は、それぞれセラミック製の第１ないし第３の基板１１ｃ，１２ｃ，１３ｃとして得られる。続いて、第１面側凹部１３ｂの内周面のメタライズ層および底面と、第２面側凹部１１ｂの内周面のメタライズ層および底面上とにニッケルメッキを施して、それぞれニッケルメッキ層１７ｈ，１４ｈを形成する（工程２２）。
これらの工程により、図２（Ｄ）に示すように、第１の基板１１ｃ上に第２の基板１２ｃが積層されており、その第２の基板１２ｃ上に第３の基板１３ｃが積層された中継基板本体９が完成する。
なお、図３ないし図１７では、ニッケルメッキ層１７ｈ，１４ｈの図示を省略する。
【００５２】
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３の貫通孔１１ａ，１３ａの内径は、それぞれ０．８ｍｍであり、第２の貫通孔１２ａの内径は、それらの内径より小さく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１面側凹部１３ｂおよび第２面側凹部１１ｂは、それぞれ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。
【００５３】
次に、図２（Ｅ）に示すように、第３の基板１３ｃの各第１面側凹部１３ｂの底面および内周面に固着され、かつ、先端部が第１面９ａから突出した柱状の第１面側接続端子１６を形成し、さらに、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９ｂから突出した柱状の第２面側接続端子１５を形成する。
ここで、第１面側接続端子１６および第２面側接続端子１５の形成方法について図４ないし図６を参照して説明する。
図４（Ａ）は、第２面側接続端子１５を形成するための第２の治具に形成された治具側凹部に第２面側接続端子１５を形成するための第２の高温ハンダボールを収容する工程を示す断面説明図であり、同図（Ｂ）は、同図（Ａ）に示す第２の治具を中継基板９の下方に配置する工程を示す断面説明図である。
【００５４】
図５は、第１の治具を中継基板９の上に配置し、第１の治具に形成された治具貫通孔に第１面側接続端子１６を形成するための第１の高温ハンダボールを収容する工程を示す断面説明図である。
図６は、第１の治具に形成された治具貫通孔の内部および第１面側凹部の内部に第１面側接続端子１６が成形されており、第２の治具に形成された治具側凹部の内部および第２面側凹部の内部に第２面側接続端子１５が成形された状態を示す断面説明図である。
【００５５】
最初に、第２面側接続端子１５の形成方法について説明する。
第２面側接続端子１５の形成には、図４に示す第２の治具４０を用いる。第２の治具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。第２の治具４０には治具側凹部４１が形成されており、治具側凹部４１は、第１の基板１１ｃが下向きになった状態の中継基板本体９の下方に第１の治具４０を配置した場合に各第２面側凹部１１ｂに対応する位置に形成されている。また、治具側凹部４１は、第２面側接続端子１５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。さらに、治具側凹部４１の底部中央から第２の治具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、治具側凹部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。
【００５６】
まず、図４（Ａ）に示すように、第２の治具４０の各治具側凹部４１に高温ハンダ（Ｐｂ９０％−Ｓｎ１０％）製の高温ハンダボール１５ｃを２個ずつ投入しておく。次に、各治具側凹部４１の上端に治具側凹部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１５ｄをそれぞれ乗せる（請求項１０の金属材料収容工程、工程２４）。
その高温ハンダボール１５ｄは、次の手法により乗せられる。
つまり、図４（Ａ）に示すように、高温ハンダボール１５ｄ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、これを第２の治具４０の上方に配置する。そして、高温ハンダボール１５ｄを規制板４５の上にばらまき、第２の治具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１５ｄ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１５ｄが落ち込んだら、規制板４５上の不要な高温ハンダボール１５ｄを除去することで、図４（Ａ）に示すように、各治具側凹部４１の上端縁に高温ハンダボール１５ｄを乗せることができる。
【００５７】
このとき、図４（Ａ）に示すように、治具側凹部４１内に既に投入された高温ハンダボール１５ｃと高温ハンダボール１５ｄ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１５ｄがその下にある高温ハンダボール１５ｃ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１５ｄが治具側凹部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１５ｃと高温ハンダボール１５ｄとの間隔を空けておくことにより、高温ハンダボール１５ｄが治具側凹部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。
【００５８】
これにより、図４（Ｂ）に示すように、高温ハンダボール１５ｄ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。
そして、図４（Ｂ）に示すように、各高温ハンダボール１５ｄ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第１の治具４０を配置する（請求項１０の治具配置工程、工程２６）。
【００５９】
次に、第１面側接続端子１６の形成方法について説明する。
第１面側接続端子１６の形成には、図５に示す第１の治具１２０を用いる。第１の治具１２０は、第２の治具４０と同じ材質により形成されており、第１面側接続端子１６の突出部１６ａの径に対応する径の治具貫通孔１２１を中継基板９の第１面側凹部１３ｂに対応する位置にそれぞれ有する。
そして、第１の治具１２０をその治具貫通孔１２１が中継基板本体９の第１面側凹部１３ｂの上に位置するように配置し（請求項１２の治具配置工程、工程２８）、各治具貫通孔１２１の上方から、高温ハンダボール１６ｅを１個投入する（請求項１１の金属材料収容工程、工程３０）。
【００６０】
次に、第１の治具１２０の上面を図示しない荷重板により第２の治具４０の上面４３に向けて（下方に向けて）押圧し、その押圧した状態で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分の窒素雰囲気下に置く。これにより、高温ハンダボール１５ｃ，１５ｃ，１５ｄおよび１６ｅが溶融し、高温ハンダボール１５ｃ，１５ｃおよび１５ｄが相互に溶着する（工程３２）。
このとき、溶融した高温ハンダボール１５ｄ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の内周面のタングステン層１７ｂ上のニッケルメッキ層および第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１４ｃ上のニッケルメッキ層と溶着する。
【００６１】
また、溶融した高温ハンダボール１６ｅは、第１面側凹部１３ｂの内周面のタングステン層１７ｂ上のニッケルメッキ層および第１面側凹部１３ｂの底面に形成されている第１面側接続パッド１４ｄ上のニッケルメッキ層と溶着する。
なお、高温ハンダボール１５ｃ，１５ｃおよび１５ｄを溶融させるときに、治具側凹部４１内に閉じこめられた空気は、ガス抜き孔４２を通って第２の治具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６に示すように、基部１６ｂが第１面側凹部１３ｂの内周面および底面に固着され、かつ、突出部１６ａが中継基板本体９の第１面９ａから突出した第１面側接続端子１６が成形され（請求項１１の成形工程）、さらに、基部１５ｂ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１５ａ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１５とが成形される（請求項１０の成形工程）。
【００６２】
そして、第１の治具１２０および第２の治具４０を取り除くと、図２（Ｅ）に示すように、中継基板本体９の第１面（上面）９ａから複数の第１面側接続端子１６が突出形成されており、第２面（下面）９ｂから複数の第２面側接続端子１５が突出形成された中継基板１０が完成する（工程３４）。
第１面側接続端子１６の突出部１６ａは、半球状に形成されており、第２面側接続端子１５は、治具側凹部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、突出部１５ａは、ほぼ半球状に形成されている。
【００６３】
なお、本第１実施形態では、高温ハンダボール１５ｃおよび１６ｅの直径は、０．８ｍｍであり、高温ハンダボール１５ｄ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、図２（Ｅ）に示すように、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１５ａの高さＨ１は、第１面９ａから突出した部分を示す突出部１６ａの高さＨ２よりも高い。また、突出部１５ａおよび突出部１６ａは、それぞれ横断面の直径（最大径）が０．８８ｍｍであり、突出高さＨ１は、１．７５ｍｍである。
つまり、突出部１５ａの突出高さＨ１は直径より大きい。また、突出高さＨ２は、直径と同じ０．８８ｍｍである。
【００６４】
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２２がメッキ工程に対応する。また、工程２４から工程３４が、本発明の請求項９に記載の接続端子形成工程に対応する。
【００６５】
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７ないし図１０を参照して説明する。
図７（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８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９は、図８の一部を拡大して示す一部拡大断面説明図である。図１０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１５が変形した状態を示す説明図である。
なお、図７および図８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。
【００６６】
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１５と対応する位置に、取付パッド３２が形成されている。この取付パッド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。
【００６７】
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、中継基板１０の第１面側接続端子１６と対応する位置に、接続パッド２２が形成されている。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。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。
【００６８】
まず、低融点ハンダペースト１０ａを第２面側接続端子１５の突出部１５ａの先端に、低融点ハンダペースト１０ｂを第１面側接続端子１６の突出部１６ａの先端にそれぞれ２５０μｍの厚さで塗布する（請求項１３の低融点金属層形成工程）。次に、図７（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上に形成された取付パッド３２と第２面側接続端子１５の突出部１５ａ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、図７（Ｂ）に示すように、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接続パッド２２と第１面側接続端子１６の突出部１６ａ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。
【００６９】
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８および図９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、第１面側接続端子１６の突出部１６ａは接続パッド２２と、第２面側接続端子１５の突出部１５ａは取付パッド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１面側接続端子１６および第２面側接続端子１５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１面側接続端子１６および第２面側接続端子１５は溶融しない。
【００７０】
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９参照）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、接続パッド２２および取付パッド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。
【００７１】
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１０に示すように、第２面側接続端子１５の基部１５ｂ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１５の突出部１５ａと低融点ハンダ層１０ｃとの接続部分とに発生する。
【００７２】
しかし、突出部１５ａは、高温ハンダにより形成されており軟質であるため、図１０に示すように上記応力を吸収するように容易に塑性変形し、この突出部１５ａ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。
【００７３】
また、中継基板１０の材質をプリント基板３０と同じ材質（本実施形態ではガラスエポキシ樹脂）で形成する場合は、ＬＧＡ型基板２０および中継基板１０間に応力が発生するため、上記図２（Ｅ）に示した中継基板１０とは逆に、第１面側接続端子１６の突出高さＨ２が、第２面側接続端子１５の突出高さＨ１よりも高い中継基板、つまり、図２（Ｅ）に示す中継基板１０の上下を逆にした形状のものを用いる。
この中継基板によれば、図１０に示すように、第１面側接続端子１６の基部１６ｂと第１面側凹部１３ｂの内周面とが接する接触部分Ｐ３，Ｐ４と、第１面側接続端子１６の突出部１６ａと低融点ハンダ層１０ｄとの接続部分とに発生する応力を突出部１６ａの塑性変形により緩和できる。
したがって、低融点ハンダ層１０ｄが破壊されるおそれがない。
また、中継基板１０およびプリント基板３０は、同じ材質であり、熱膨張差が生じないため、中継基板１０およびプリント基板３０間では、応力はほとんど発生しない。このため、低融点ハンダ層１０ｃが破壊されるおそれはない。
【００７４】
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、第１面側接続端子１６の突出した部分の高さＨ２が、第２面側接続端子１５の突出した部分の高さＨ１よりも低いため、それらの高さが同じ場合よりもＬＧＡ型基板２０とプリント基板３０との間隔をより狭くすることができ、さらに、第１面側接続端子１６を形成するために用いる金属材料の量を少なくできることから、形成が容易であり、かつ、中継基板１０を製造するコストを低減できる。
【００７５】
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１２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１２は、本第２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。
【００７６】
まず、中継基板本体５３を製造する（図１１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。
【００７７】
次に、第１実施形態で用いた第１の治具１２０（図５参照）を用いて第１面側凹部内に第１面側接続端子１６を、治具４０（図５参照）を用いて第２面側凹部内に第２面側接続端子５２を形成する（図１１の工程２４から工程３４）。これらの工程により、図１２に示すように、第１の基板５１ｃの下面（第２面）５３ｂから第２面側接続端子５２が突出形成されており、第３の基板１３ｃの上面（第１面）５３ａから第１面側接続端子１６が突出形成された中継基板５０が完成する。
第２面側接続端子５２は、第１の基板５１ｃの下面５６ｂから突出した柱状の突出部５２ａおよび第２面側凹部５１ｂ内に固着された基部５２ｂを有し、基部５２ｂ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５１ｂ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５１ｂの底面に固着されている。
【００７８】
また、第１面側接続端子１６は、第３の基板１３ｃの上面５３ａから突出した半球状の突出部１６ａおよび第１面側凹部１３ｂ内に固着された基部１６ｂを有し、基部１６ｂは、タングステン層１７ｂ上のニッケルメッキ層により、第１面側凹部１３ｂの内周面に固着されており、かつ、第１面側接続パッド１４ｄ上のニッケルメッキ層により、第１面側凹部１３ｂの底面に固着されている。
さらに、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１２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。
【００７９】
上記接続状態において、中継基板本体５３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５２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５１ｂの内周面は、テーパ状に形成されているため、応力が接続端子の突出した先端部と凹部の縁とが接する部分（角部）Ｐ５に集中することがなく、応力をテーパ面Ｐ６の全面に分散させることができる。
したがって、本第２実施形態の中継基板を用いれば、第１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。
【００８０】
また、中継基板１０の材質がガラスエポキシ樹脂で形成する場合は、ＬＧＡ型基板２０および中継基板５０間に応力が発生するため、上記図１２に示した中継基板１０とは逆に、第１面側接続端子１６の突出高さＨ２が、第２面側接続端子５２の突出高さＨ１よりも高い中継基板、つまり、図１２に示す中継基板５０の上下を逆にした形状のものを用いる。
この中継基板によれば、ＬＧＡ型基板２０および中継基板５０間に発生する応力を突出部５２ａの塑性変形により緩和できる。
したがって、低融点ハンダ層１０ｄが破壊されるおそれがない。
また、中継基板５０およびプリント基板３０は、同じ材質であり、熱膨張差が生じないため、中継基板５０およびプリント基板３０間では、応力はほとんど発生しない。このため、低融点ハンダ層１０ｃが破壊されるおそれはない。
【００８１】
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。
特に、第２面側凹部５１ｂの内周面は、テーパ状に形成されているため、第１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２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。
【００８２】
また、上記第１および第２実施形態では、主に中継基板およびＬＧＡ型基板の間に熱膨張差がほとんどない場合を説明したが、その熱膨張差が少しある場合には、本発明の第３実施形態として図１３に示す中継基板６０を用いることもできる。
本第３実施形態の中継基板６０は、第１面側凹部および第２面側凹部の両内周面が、それぞれテーパ状（円錐状）に形成されていることを特徴とする。
なお、本第３実施形態の中継基板６０は、第３のセラミックグリーンシートにテーパ状の貫通孔を形成する点を除いて上記第２実施形態の中継基板と同じ工程により製造されるため、製造方法の説明を省略し、構造のみを説明する。
【００８３】
図１３に示すように、第２面側接続端子５２は、第１の基板５１ｃの下面６４ｂから突出した柱状の突出部５２ａおよび第２面側凹部５１ｂ内に固着された基部５２ｂを有し、基部５２ｂ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５１ｂ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５１ｂの底面に固着されている。
【００８４】
また、第１面側接続端子６１は、第３の基板６３ｃの上面６４ａから突出した半球状の突出部６１ａおよび第１面側凹部６３ｂ内に固着された基部６１ｂを有し、基部６１ｂは、タングステン層１７ｅ上のニッケルメッキ層により、第１面側凹部６３ｂの内周面に固着されており、かつ、第１面側接続パッド１４ｄ上のニッケルメッキ層により、第１面側凹部６３ｂの底面に固着されている。
さらに、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６０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１３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。
【００８５】
上記接続状態において、中継基板本体６４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５２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。また、中継基板本体６４およびＬＧＡ型基板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１面側接続端子６１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１面側凹部６３ｂおよび第２面側凹部５１ｂの両内周面は、それぞれテーパ状に形成されているため、応力が接続端子の突出した先端部と凹部の縁とが接する部分（角部）Ｐ５に集中することがなく、応力をテーパ面Ｐ６の全面に分散させることができる。
【００８６】
したがって、本第３実施形態の中継基板を用いれば、中継基板本体６４およびＬＧＡ型基板間に小さい熱膨張差がある場合であっても、その熱膨張差により発生する応力を緩和できるため、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。
なお、中継基板本体６４およびプリント基板３０間の熱膨張差よりも、中継基板本体６４およびＬＧＡ型基板２０間の熱膨張差の方が大きい場合は、図１３に示す中継基板６０を上下逆にしたものを用いることにより、各基板間に発生する応力を緩和して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。
また、上記中継基板５０，６０のテーパ面Ｐ６の傾斜角度は、発生する応力の大きさに対応して設計変更することができる。
【００８７】
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１４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１４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。
【００８８】
図１４に示すように、本第４実施形態の中継基板７０は、第１の基板７１ｃ、第２の基板７２ｃ、第３の基板１２ｃおよび第４の基板１３ｃを順に積層してなる中継基板本体７４を有する。第１の基板７１ｃおよび第４の基板１３ｃに形成された貫通孔の径が最も大きく、次に第２の基板７２ｃに形成された貫通孔の径が大きく、第３の基板１２ｃの貫通孔の径が最も小さい。
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面側凹部が形成されている。
【００８９】
そして、第４の基板１３ｃおよび第３の基板１２ｃの内部に形成された第１面側凹部１３ｂ内には、第１面側接続端子１６が形成されており、第１の基板７１ｃおよび第２の基板７２ｃの内部に形成された第２面側凹部７１ｂ内には、第２面側接続端子７３が形成されている。第１面側接続端子１６は、第４の基板１３ｃの上面（第１面）７４ａから突出した突出部１６ａを有し、その基部１６ｂは、タングステン層１７ｂ上のニッケルメッキ層により、第１面側凹部１３ｂの内周面に固着されており、かつ、第１面側接続パッド１４ｄ上のニッケルメッキ層により第１面側凹部１３ｂの底面に固着されている。第２面側接続端子７３は、第１の基板７１ｃの下面（第２面）７４ｂから突出した突出部７３ａを有し、その基部７３ｂは、タングステン層１７ｇ上のニッケルメッキ層により、階段状の第２面側凹部７１ｂ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７１ｂの底面に固着されている。
【００９０】
そして、中継基板本体７４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７３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７１ｂ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Ｐ７およびＰ８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７０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Ｐ１ａ〜Ｐ４ａ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。
【００９１】
なお、中継基板本体７４およびプリント基板３０間の熱膨張差よりも、中継基板本体７４およびＬＧＡ型基板２０間の熱膨張差の方が大きい場合は、図１４に示す中継基板７０を上下逆にしたものを用いることにより、各基板間に発生する応力を緩和して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。
【００９２】
また、上記第４実施形態では、中継基板およびＬＧＡ型基板の間にも熱膨張差がある場合には、本発明の第５実施形態として図１５に示す中継基板８０を用いることもできる。
本第５実施形態の中継基板８０は、第１面側凹部および第２面側凹部の両内周面が、それぞれ階段状に形成されていることを特徴とする。
図１５は、本第５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。
【００９３】
図１５に示すように、本第５実施形態の中継基板８０は、第１の基板７１ｃ、第２の基板７２ｃ、第３の基板１２ｃ、第４の基板８１ｃおよび第５の基板８２ｃを順に積層してなる中継基板本体８４を有する。第１の基板７１ｃおよび第５の基板８２ｃに形成された貫通孔の径が最も大きく、次に第２の基板７２ｃおよび第４の基板８１ｃに形成された貫通孔の径が大きく、第３の基板１２ｃの貫通孔の径が最も小さい。
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１面側凹部および第２面側凹部が形成されている。
【００９４】
そして、第５の基板８２ｃおよび第４の基板８１ｃの内部に形成された第１面側凹部８２ｂ内には、第１面側接続端子８３が形成されており、第１の基板７１ｃおよび第２の基板７２ｃの内部に形成された第２面側凹部７１ｂ内には、第２面側接続端子７３が形成されている。第１面側接続端子８３は、第５の基板８２ｃの上面（第１面）８４ａから突出した突出部８３ａを有し、その基部８３ｂは、タングステン層１７ｇ上のニッケルメッキ層により、第１面側凹部８２ｂの内周面に固着されており、かつ、第１面側接続パッド１４ｄ上のニッケルメッキ層により第１面側凹部８２ｂの底面に固着されている。第２面側接続端子７３は、第１の基板７１ｃの下面（第２面）８４ｂから突出した突出部７３ａを有し、その基部７３ｂは、タングステン層１７ｇ上のニッケルメッキ層により、階段状の第２面側凹部７１ｂ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７１ｂの底面に固着されている。
【００９５】
そして、中継基板本体８４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７３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。また、中継基板本体８４およびＬＧＡ型基板２０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１面側接続端子８３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１面側凹部８２ｂおよび第２面側凹部７１ｂの両内周面は、それぞれ階段状に形成されているため、応力を内周面の角部Ｐ７およびＰ８の２点に分散させることができる。
したがって、本第５実施形態の中継基板８０を用いれば、中継基板本体８４およびＬＧＡ型基板２０間の熱膨張差により応力が発生する場合であっても、その応力を分散して緩和できるため、応力が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。
【００９６】
なお、中継基板本体８４およびプリント基板３０間の熱膨張差よりも、中継基板本体８４およびＬＧＡ型基板２０間の熱膨張差の方が大きい場合は、図１５に示す中継基板８０を上下逆にしたものを用いることにより、各基板間に発生する応力を緩和して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。
また、上記中継基板７０，８０の階段の段数は、２段に限定されるものではなく、３段以上に形成することもでき、階段の形成方法は、上記のように複数枚の基板を積層する手法の他、１枚の基板の基板面にレーザを照射して階段状の凹部を形成する手法でもよい。
【００９７】
次に、本発明第６実施形態の中継基板について図１６を参照して説明する。
本第６実施形態の中継基板は、第１面側接続端子および第２面側接続端子の突出高さが、略同一であることを特徴とする。
図１６は、本第６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。
この中継基板９０は、中継基板本体の材質が、ＬＧＡ型基板２０およびプリント基板３０の熱膨張係数の間の熱膨張係数を有する材質、たとえば、ガラスエポキシ（ＪＩＳ：ＦＲ−５、熱膨張係数α＝１７×１０-6）、ＢＴ（ビスマレイミド・トリアジン）レジン（熱膨張係数α＝１４〜１６×１０-6）などであり、ＬＧＡ型基板２０および中継基板１０間と、中継基板１０およびプリント基板３０間とでそれぞれ大きい応力が発生する場合に用いる。
【００９８】
第２面側接続端子５２の構造は、第１実施形態と同じであるため説明を省略する。第１面側接続端子９１は、第３の基板１３ｃの上面９ａから突出した柱状の突出部９１ａおよび第１面側凹部１３ｂ内に固着された基部９１ｂを有し、基部９１ｂは、タングステン層１７ｂ上のニッケルメッキ層により、第１面側凹部１３ｂの内周面に固着されており、かつ、第１面側接続パッド１４ｄ上のニッケルメッキ層により、第１面側凹部１３ｂ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１４ｃ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。
【００９９】
そして、ＬＧＡ型基板２０、中継基板１０およびプリント基板３０間に応力が発生すると、ＬＧＡ型基板２０および中継基板１０間に発生する応力（以下、第１の応力と称する）を吸収するように第１面側接続端子９１が塑性変形し、この塑性変形により第１の応力が緩和される。また、中継基板１０およびプリント基板３０間に発生する応力（以下、第２の応力と称する）を吸収するように第２面側接続端子１５が塑性変形し、この塑性変形により第２の応力が緩和される。
したがって、低融点ハンダ層１０ｄ，１０ｃが破壊されるおそれがないため、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。
【０１００】
ところで、上記各実施形態では、ビアの径（第２の貫通孔の径）を第１および第３の貫通孔の径よりも小さく形成する構成を示したが、本発明第７実施形態を説明する図１７に示す中継基板１００のように、ビアの径を第１および第３の貫通孔の径と同じに形成することもできる。
この中継基板１００の中継基板本体１０３は、第１および第３の貫通孔の径と同じ径の第２の貫通孔にビア１０２ｄが充填された第２の基板１０２ｃを有する。第１面側接続端子１６および第２面側接続端子１５の構成は、第１実施形態と同じである。
第１ないし第３の貫通孔は、第１ないし第３のセラミックグリーンシートを積層した状態でパンチング装置により一度に形成する。
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における貫通孔形成工程よりも工程数を１つ少なくできる。
なお、上記中継基板１００によっても、中継基板１０と同様に、中継基板１００およびプリント基板３０間に応力が発生すると、その応力を吸収するように第２面側接続端子１５が塑性変形するため、その応力を緩和できる。
【０１０１】
なお、第１面側接続端子および第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、第１面側接続端子および第２面側接続端子の先端のうち、少なくとも一方の先端を平坦面に形成してもよい。
これにより、接続端子の先端とパッドとの接触面積を大きくすることができるため、接続端子の先端と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、接続端子の先端とパッド（接続パッド、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、接続端子の先端を平坦面に形成する方法としては、接続端子の頂部を研磨して除去する方法、接続端子の頂部をプレス加工する方法などがある。
【０１０２】
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、上記各実施形態では、第１面側接続端子および第２面側接続端子を同時に形成する方法を示したが、別々に形成しても良い。この場合、最初に形成した接続端子を形成するハンダとして、後で形成する接続端子を形成するハンダの融点よりも高い融点のものを用いることにより、後で形成される接続端子を形成する際に最初に形成した接続端子が溶融するのを防止する。
【０１０３】
さらに、ビアを構成する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１面側凹部および第２面側凹部を形成する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。
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。
【０１０４】
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、窒化アルミニウム、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、およびこれらのセラミックスに酸化クロムや酸化クロムなどを添加した黒色セラミックスなど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、上記各実施形態では、治具４０，４６，１００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。
【０１０５】
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４０，６０，１００内に収容された高温ハンダボールを溶融して第１面側接続端子および第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１面側接続端子および第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。
【０１０６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、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、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）〜（Ｃ）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】（Ｄ）および（Ｅ）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３】（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４】（Ａ）は、第２面側接続端子１５を形成するための第２の治具に形成された治具側凹部に第２面側接続端子１５を形成するための第２の高温ハンダボールを収容する工程を示す断面説明図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示す第２の治具を中継基板９の下方に配置する工程を示す断面説明図である。
【図５】第１の治具を中継基板９の上に配置し、第１の治具に形成された治具貫通孔に第１面側接続端子１６を形成するための第１の高温ハンダボールを収容する工程を示す断面説明図である。
【図６】第１の治具に形成された治具貫通孔の内部および第１面側凹部の内部に第１面側接続端子１６が成形されており、第２の治具に形成された治具側凹部の内部および第２面側凹部の内部に第２面側接続端子１５が成形された状態を示す断面説明図である。
【図７】（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８】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９】図８の一部を拡大して示す一部拡大断面説明図である。
【図１０】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１１】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１２】本発明第２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。
【図１３】本発明第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。
【図１４】本発明第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。
【図１５】本発明第５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。
【図１６】本発明第６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。
【図１７】本発明第７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。
【図１８】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。
【符号の説明】
９ 中継基板本体
１０ 中継基板
１１ 第１のセラミックグリーンシート
１２ 第２のセラミックグリーンシート
１３ 第３の基板
１５ 第２面側接続端子
１６ 第１面側接続端子
１０ｃ，１０ｄ 低融点ハンダ層
１１ａ 第１の貫通孔
１１ｂ 第２面側凹部
１１ｃ 第１の基板
１２ａ 第２の貫通孔
１２ｃ 第２の基板
１２ｄ ビア
１３ａ 第３の貫通孔
１３ｂ 第１面側凹部
１４ｃ 第２面側接続パッド
１４ｄ 第１面側接続パッド
１５ａ，１６ａ 突出部
１５ｃ，１５ｄ 高温ハンダボール（金属材料）
２０ ＬＧＡ型基板（第１の基板）
３０ プリント基板（第２の基板）
４０ 第１の治具
１２０ 第２の治具
４１ 治具側凹部
１２１ 治具貫通孔
Ｈ１，Ｈ２ 突出した高さ
【産業上の利用分野】
本発明は、接続パッドが設けられた基板と、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１８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２００の下面には、接続パッド（ランド）２０１が、格子状、または、千鳥状に形成されており、各接続パッド２０１の下面には、ボール状の端子２０３が共晶ハンダ２０２によりハンダ付けされている。
また、プリント基板２０５の上面には、端子２０３に対応する位置に取付パッド２０４が形成されており、各取付パッド２０４は、共晶ハンダ２０２により端子２０３とハンダ付けされている。
つまり、下面の各接続パッド２０１に端子２０３がそれぞれハンダ付けされた状態のＩＣチップ搭載基板２００がＢＧＡ型基板を構成する。
なお、接続パッド２０１は、Ｗ（タングステン）で形成されており、取付パッド２０４は、Ｃｕ（銅）で形成されている。また、端子２０３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２００とプリント基板２０５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２００およびプリント基板２０５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１８に示すように、プリント基板２０５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２００には矢印Ｆ４で示す方向に変化する力が作用する。つまり、端子２０３から見ると、接続されているＩＣチップ搭載基板２００およびプリント基板２０５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２０３、接続パッド２０１および取付パッド２０４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２０６が破壊され、接続パッド２０１から共晶ハンダ２０２が外れるため、ＩＣチップ搭載基板２００およびプリント基板２０５間に電気的接続不良が発生するという問題がある。共晶ハンダ２０２は、比較的硬くてもろく、また、熱や応力により経時変化を生じやすいため、繰り返し応力でクラックを生ずるからである。
上記せん断応力は、面接続される端子２０３のうち、最も離れた２つの端子２０３間で最大となる。たとえば、端子２０３が格子状にかつ最外周の端子２０３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２０３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２００がセラミックス製であり、プリント基板２０５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２０５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２００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。
つまり、上記従来のＢＧＡ型基板などでは、ＩＣチップ搭載基板２００およびプリント基板２０５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、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２００）と、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２０５）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、接続パッドが設けられた基板面を有する第１の基板と、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、前記接続パッドと前記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１面側に前記第２面側に向けて形成された第１面側凹部と、
この第１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１面から突出させて形成されるとともに、前記接続パッドと電気的に接続される第１面側接続端子と、
前記第２面側に前記第１面側に向けて形成された第２面側凹部と、
この第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１面側接続端子と前記第２面側接続端子とを電気的に接続するビアと、
を有し、
前記第１面側凹部の内周面および第２面側凹部の内周面の少なくとも一方の内周面は、階段状に形成されてな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１面側凹部の底面に形成されており、前記第１面側接続端子と前記ビアとを電気的に接続する第１面側接続パッドと、
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、
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１面側接続端子および第２面側接続端子の突出した部分のうち、少なくとも突出した部分の高い方は、その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１面側接続端子および第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１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面側接続端子および第２面側接続端子のうちの少なくとも一方の先端には、第１面側接続端子および第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。
【００１５】
請求項７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の基板と第２の基板との間の熱膨張係数を有す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１面側凹部および第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前記第１の貫通孔より小さい径の第２の貫通孔を形成し、その第２のセラミックグリーンシートと積層する第３のセラミックグリーンシートの前記第２の貫通孔に対応する部位に前記第１の貫通孔より小さい径の第３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の貫通孔内および第３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の貫通孔とを対応させて、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し、さらに、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３のセラミックグリーンシートとを前記ビアおよび第３の貫通孔とを対応させて、かつ、前記第３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１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ないし第３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の前記第１面側凹部および第２面側凹部の内面にニッケルメッキを施すメッキ工程と、
このメッキ工程を経た前記中継基板本体の前記第１面側凹部の内部に前記第１面側接続端子を、前記第２面側凹部の内部に前記第２面側接続端子をそれぞれ形成する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、
前記第１面側接続端子および前記第２面側接続端子の少なくとも一方を成形する治具であって、成形の対象となる対象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が形成された治具側凹部を内周面に金属層が形成された前記第１面側凹部および第２面側凹部のうち、前記対象接続端子を形成する対象となる対象凹部に対応する位置に有する治具を用い、その治具の前記治具側凹部に前記対象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、その治具側凹部が、前記中継基板本体の前記対象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治具側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治具側凹部の内部および対象凹部の内部に保持しつつ冷却し、凝固させて前記対象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。
【００１９】
請求項１１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、
前記第１面側接続端子および前記第２面側接続端子の少なくとも一方を成形する治具であって、成形の対象となる対象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が形成された治具貫通孔を、内周面に金属層が形成された前記第１面側凹部および第２面側凹部のうち、前記対象接続端子を形成する対象となる対象凹部に対応する位置に有する治具を、前記治具貫通孔が、前記中継基板本体の前記対象凹部の上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治具貫通孔に前記対象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治具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治具貫通孔の内部および対象凹部の内部に保持しつつ冷却し、凝固させて前記対象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９ないし請求項１１のいずれか１つに記載の中継基板の製造方法 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。
【００２１】
請求項１３に記載の発明では、請求項９または請求項１２に記載の中継基板の製造方法において、前記第１面側接続端子および前記第２面側接続端子の少なくとも一方の先端に、前記第１面側接続端子および前記第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１５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１面側に第２面側に向けて形成された第１面側凹部を有する。この第１面側凹部には、第１面側接続端子が第１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１面から突出させて形成されている。この第１面側接続端子は、第１の基板の接続パッドと電気的に接続される。
また、第２面側に第１面側に向けて形成された第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の基板の取付パッドと電気的に接続される。
【００２３】
さらに、中継基板本体の内部には、第１面側接続端子と第２面側接続端子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１の基板の接続パッドとは、中継基板本体の第１面から突出した第１面側接続端子により電気的に接続され、中継基板と第２の基板の取付パッドとは、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、第１面側接続端子および第２面側接続端子は、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。
【００２４】
したがって、第１面側接続端子および接続パッドの接続部分、第２面側接続端子および取付パッドの接続部分のそれぞれ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、上記各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１面側接続端子および第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１面側接続端子および第２面側接続端子は、それぞれ第１面側凹部および第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作用するため、中継基板本体が破壊し難い。さらに、たとえば、第１面側接続端子を第１面の平面部に、第２面側接続端子を第２面の平面部にそれぞれ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１面側凹部の内周面および第２面側凹部の内周面の少なくとも一方の内周面を階段状に形成することにより、上記応力を接続端子と内周面とが接する複数の角部（図１９のＰ７，Ｐ８参照）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。
【００２７】
さらに、上記第１面側接続端子および第２面側接続端子の突出した部分は、請求項３に記載の発明のように、少なくとも突出した部分の高い方は、その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。
【００２８】
また、それぞれの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、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、材質などの違いによる熱膨張差の大きくなる側の突出高さを高くするようにするとよい。具体的には、上記第１の基板および中継基板本体の熱膨張係数の差に対応して設定されており、上記第２面側接続端子の突出した部分の高さも、上記第２の基板および中継基板本体の熱膨張係数の差に対応して設定されているのが好ましい。
つまり、第１面側接続端子および中継基板本体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ため、第１の基板および中継基板本体を電気的に接続する第１面側接続端子の突出した部分の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。
また、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部分の高さも、上記第１面側接続端子の場合と同様の理由により、第２の基板および中継基板本体間の熱膨張差の大きさに対応して設定することにより、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。
【００２９】
さらに、上記第１面側接続端子および第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。
【００３０】
さらに、請求項２に記載の発明では、第１面側凹部の底面に形成されており、第１面側接続端子とビアとを電気的に接続する第１面側接続パッドと、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面側接続パッドとを有するため、第１面側接続端子および第２面側接続端子がそれぞれ第１面側凹部および第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１面側接続パッドおよび第２面側接続パッドにより、第１面側接続端子および第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。
たとえば、第１面側接続端子および第２面側接続端子が高温ハンダであり、第１面側凹部および第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１面側凹部および第２面側凹部の底面のそれぞれにタングステン層およびニッケルメッキ層からなる第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ことにより、濡れ性が良くなるため、第１面側接続端子および第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。
【００３１】
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１２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。
【００３２】
また、請求項５に記載の発明のように、上記第１面側接続端子および第２面側接続端子のうちの少なくとも一方の先端には、それぞれ第１面側接続端子および第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、接続パッドおよび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面側接続端子および第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。
【００３３】
上記低融点金属層は、請求項１３に記載の発明のように、上記接続端子形成工程を経た第１面側接続端子および第２面側接続端子の先端に、それぞれ第１面側接続端子および第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。
【００３４】
さらに、請求項６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。
【００３５】
また、請求項７に記載の発明のように、上記中継基板本体は、第１の基板と第２の基板との間の熱膨張係数を有することが好ましい。
つまり、第１の基板および第２の基板の熱膨張係数が異なる場合、または、第１の基板および中継基板本体の熱膨張係数が異なる場合、または、中継基板本体および第２の基板の熱膨張係数が異なる場合のそれぞれにおいて発生する応力を緩和できるからである。
【００３６】
また、請求項８に記載の発明のように、上記ビアの径は、第１面側凹部および第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ペーストを加熱溶融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。
【００３７】
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上記第１の貫通孔に対応する部位に上記第１の貫通孔より小さい径の第２の貫通孔を形成し、その第２のセラミックグリーンシートと積層する第３のセラミックグリーンシートの上記第２の貫通孔に対応する部位に上記第１の貫通孔より小さい径の第３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の貫通孔内および第３の貫通孔内にメタライズ層を形成する。
つまり、後の接続端子形成工程において第１面側接続端子および第２面側接続端子をそれぞれ第３の貫通孔（第１面側凹部）および第１の貫通孔（第２面側凹部）内に固着するために、第１の貫通孔内および第３の貫通孔内にメタライズ層を形成する。
【００３８】
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の貫通孔とを対応させて、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。
【００３９】
また、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３のセラミックグリーンシートとをビアおよび第３の貫通孔とを対応させて、かつ、第３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１面側凹部が形成される状態に積層する。
つまり、後の接続端子形成工程において第１面側凹部内に固着される第１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３および第２の貫通孔を対応させて第３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、後の接続端子形成工程において第１面側接続端子を形成するための第１面側凹部を形成するために、第３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１面側凹部が形成される状態に積層する。
【００４０】
次に、焼成工程では、積層工程を経た第１ないし第３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、メッキ工程では、焼成工程を経た中継基板の第１面側凹部および第２面側凹部の内面にニッケルメッキを施し、接続端子形成工程では、メッキ工程を経た中継基板本体の第１面側凹部の内部に第１面側接続端子を、第２面側凹部の内部に第２面側接続端子をそれぞれ形成する。
つまり、積層された第１ないし第３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１面側凹部および第２面側凹部の内部にそれぞれ第１面側接続端子および第２面側接続端子を形成する。
【００４１】
特に、上記第１面側接続端子および第２面側接続端子は、請求項１０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１面側接続端子および第２面側接続端子の少なくとも一方を成形する治具であって、成形の対象となる対象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が形成された治具側凹部を内周面に金属層が形成された第１面側凹部および第２面側凹部のうち、対象接続端子を形成する対象となる対象凹部に対応する位置に有する治具を用い、その治具の治具側凹部に対象接続端子を形成するための金属材料を収容する。
つまり、対象接続端子を形成するための治具を用意し、治具側凹部に対象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。
【００４２】
次に、治具配置工程では、治具側凹部に金属材料が収容された治具を、その治具側凹部が、中継基板本体の対象凹部の下方に位置する状態に配置する。
つまり、治具をその治具側凹部が中継基板本体の対象凹部に対応する位置になるように配置して対象接続端子を成形する態勢を整える。
次に、成形工程では、上記配置された治具の治具側凹部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治具側凹部の内部および対象凹部の内部に保持しつつ冷却し、凝固させて対象接続端子を成形する。
つまり、治具側凹部内の溶融金属を対象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、対象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から突出させた対象接続端子を成形する。
【００４３】
また、請求項１０に記載の接続端子形成工程に代えて請求項１１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、治具を治具側凹部が中継基板本体の対象凹部の下方に位置する状態に配置したが、請求項１２に記載の治具配置工程では、対象接続端子の突出した部分の径に対応する径の治具貫通孔を有する治具を、治具貫通孔が、中継基板本体の対象凹部の上に位置する状態に配置する。
つまり、中継基板本体の対象凹部の上に治具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治具貫通孔に収容する態勢を整える。
【００４４】
そして、金属材料収容工程では、上記配置された治具の治具貫通孔に対象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治具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治具貫通孔の内部および対象凹部の内部に保持しつつ冷却し、凝固させて対象接続端子を成形する。
【００４５】
【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１１を参照して説明する。
図１（Ａ）〜（Ｃ）および図２（Ｄ），（Ｅ）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３（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１１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。
【００４６】
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、第２のセラミックグリーンシート１２および第３のセラミックグリーンシート１３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を第３のセラミックグリーンシート１３に第３の貫通孔１３ａをそれぞれ打ち抜き形成する（図１１の工程１０）。第２の貫通孔１２ａは、第１の貫通孔１１ａおよび第３の貫通孔１３ａの径より小さい径に形成される。また、第２の貫通孔１２ａは、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、その第２のセラミックグリーンシート１２の上面に第３のセラミックグリーンシート１３を積層した場合に、第１の貫通孔１１ａの上部開口面内および第３の貫通孔１３ａの下部開口面内に含まれる位置に形成される。
【００４７】
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３（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。
【００４８】
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ないし第３のセラミックグリーンシート１１，１２，１３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。
【００４９】
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２（Ｅ）に示す工程で、第２面側接続端子１５の基部１５ｂ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。また、第３のセラミックグリーンシート１３の第３の貫通孔１３ａの内面にも、後に図２（Ｅ）に示す工程で、第１面側接続端子１６の基部１６ｂ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３（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３（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。
また、上記と同様の手法により、第３のセラミックグリーンシート１３の第３の貫通孔１３ａの内周面にもタングステン層１７ａを形成する（工程１４）。
【００５０】
次に、図１（Ｃ）に示すように、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２（Ｄ）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）。
また、その第２のセラミックグリーンシート１２の上面に第３のセラミックグリーンシート１３を積層する。このとき、第３の貫通孔１３ａの下方（一端）の開口面が第２のセラミックグリーンシート１２の上面の第１面側接続パッド１４ｂによって閉塞され、第３のセラミックグリーンシート１３の上面に第１面側凹部１３ｂが形成されるように積層する（工程１８）。
【００５１】
次に、積層された第１ないし第３のセラミックグリーンシート１１，１２，１３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）。これにより、第１ないし第３のセラミックグリーンシート１１，１２，１３は、それぞれセラミック製の第１ないし第３の基板１１ｃ，１２ｃ，１３ｃとして得られる。続いて、第１面側凹部１３ｂの内周面のメタライズ層および底面と、第２面側凹部１１ｂの内周面のメタライズ層および底面上とにニッケルメッキを施して、それぞれニッケルメッキ層１７ｈ，１４ｈを形成する（工程２２）。
これらの工程により、図２（Ｄ）に示すように、第１の基板１１ｃ上に第２の基板１２ｃが積層されており、その第２の基板１２ｃ上に第３の基板１３ｃが積層された中継基板本体９が完成する。
なお、図３ないし図１７では、ニッケルメッキ層１７ｈ，１４ｈの図示を省略する。
【００５２】
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３の貫通孔１１ａ，１３ａの内径は、それぞれ０．８ｍｍであり、第２の貫通孔１２ａの内径は、それらの内径より小さく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１面側凹部１３ｂおよび第２面側凹部１１ｂは、それぞれ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。
【００５３】
次に、図２（Ｅ）に示すように、第３の基板１３ｃの各第１面側凹部１３ｂの底面および内周面に固着され、かつ、先端部が第１面９ａから突出した柱状の第１面側接続端子１６を形成し、さらに、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９ｂから突出した柱状の第２面側接続端子１５を形成する。
ここで、第１面側接続端子１６および第２面側接続端子１５の形成方法について図４ないし図６を参照して説明する。
図４（Ａ）は、第２面側接続端子１５を形成するための第２の治具に形成された治具側凹部に第２面側接続端子１５を形成するための第２の高温ハンダボールを収容する工程を示す断面説明図であり、同図（Ｂ）は、同図（Ａ）に示す第２の治具を中継基板９の下方に配置する工程を示す断面説明図である。
【００５４】
図５は、第１の治具を中継基板９の上に配置し、第１の治具に形成された治具貫通孔に第１面側接続端子１６を形成するための第１の高温ハンダボールを収容する工程を示す断面説明図である。
図６は、第１の治具に形成された治具貫通孔の内部および第１面側凹部の内部に第１面側接続端子１６が成形されており、第２の治具に形成された治具側凹部の内部および第２面側凹部の内部に第２面側接続端子１５が成形された状態を示す断面説明図である。
【００５５】
最初に、第２面側接続端子１５の形成方法について説明する。
第２面側接続端子１５の形成には、図４に示す第２の治具４０を用いる。第２の治具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。第２の治具４０には治具側凹部４１が形成されており、治具側凹部４１は、第１の基板１１ｃが下向きになった状態の中継基板本体９の下方に第１の治具４０を配置した場合に各第２面側凹部１１ｂに対応する位置に形成されている。また、治具側凹部４１は、第２面側接続端子１５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。さらに、治具側凹部４１の底部中央から第２の治具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、治具側凹部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。
【００５６】
まず、図４（Ａ）に示すように、第２の治具４０の各治具側凹部４１に高温ハンダ（Ｐｂ９０％−Ｓｎ１０％）製の高温ハンダボール１５ｃを２個ずつ投入しておく。次に、各治具側凹部４１の上端に治具側凹部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１５ｄをそれぞれ乗せる（請求項１０の金属材料収容工程、工程２４）。
その高温ハンダボール１５ｄは、次の手法により乗せられる。
つまり、図４（Ａ）に示すように、高温ハンダボール１５ｄ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、これを第２の治具４０の上方に配置する。そして、高温ハンダボール１５ｄを規制板４５の上にばらまき、第２の治具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１５ｄ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１５ｄが落ち込んだら、規制板４５上の不要な高温ハンダボール１５ｄを除去することで、図４（Ａ）に示すように、各治具側凹部４１の上端縁に高温ハンダボール１５ｄを乗せることができる。
【００５７】
このとき、図４（Ａ）に示すように、治具側凹部４１内に既に投入された高温ハンダボール１５ｃと高温ハンダボール１５ｄ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１５ｄがその下にある高温ハンダボール１５ｃ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１５ｄが治具側凹部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１５ｃと高温ハンダボール１５ｄとの間隔を空けておくことにより、高温ハンダボール１５ｄが治具側凹部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。
【００５８】
これにより、図４（Ｂ）に示すように、高温ハンダボール１５ｄ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。
そして、図４（Ｂ）に示すように、各高温ハンダボール１５ｄ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第１の治具４０を配置する（請求項１０の治具配置工程、工程２６）。
【００５９】
次に、第１面側接続端子１６の形成方法について説明する。
第１面側接続端子１６の形成には、図５に示す第１の治具１２０を用いる。第１の治具１２０は、第２の治具４０と同じ材質により形成されており、第１面側接続端子１６の突出部１６ａの径に対応する径の治具貫通孔１２１を中継基板９の第１面側凹部１３ｂに対応する位置にそれぞれ有する。
そして、第１の治具１２０をその治具貫通孔１２１が中継基板本体９の第１面側凹部１３ｂの上に位置するように配置し（請求項１２の治具配置工程、工程２８）、各治具貫通孔１２１の上方から、高温ハンダボール１６ｅを１個投入する（請求項１１の金属材料収容工程、工程３０）。
【００６０】
次に、第１の治具１２０の上面を図示しない荷重板により第２の治具４０の上面４３に向けて（下方に向けて）押圧し、その押圧した状態で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分の窒素雰囲気下に置く。これにより、高温ハンダボール１５ｃ，１５ｃ，１５ｄおよび１６ｅが溶融し、高温ハンダボール１５ｃ，１５ｃおよび１５ｄが相互に溶着する（工程３２）。
このとき、溶融した高温ハンダボール１５ｄ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の内周面のタングステン層１７ｂ上のニッケルメッキ層および第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１４ｃ上のニッケルメッキ層と溶着する。
【００６１】
また、溶融した高温ハンダボール１６ｅは、第１面側凹部１３ｂの内周面のタングステン層１７ｂ上のニッケルメッキ層および第１面側凹部１３ｂの底面に形成されている第１面側接続パッド１４ｄ上のニッケルメッキ層と溶着する。
なお、高温ハンダボール１５ｃ，１５ｃおよび１５ｄを溶融させるときに、治具側凹部４１内に閉じこめられた空気は、ガス抜き孔４２を通って第２の治具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６に示すように、基部１６ｂが第１面側凹部１３ｂの内周面および底面に固着され、かつ、突出部１６ａが中継基板本体９の第１面９ａから突出した第１面側接続端子１６が成形され（請求項１１の成形工程）、さらに、基部１５ｂ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１５ａ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１５とが成形される（請求項１０の成形工程）。
【００６２】
そして、第１の治具１２０および第２の治具４０を取り除くと、図２（Ｅ）に示すように、中継基板本体９の第１面（上面）９ａから複数の第１面側接続端子１６が突出形成されており、第２面（下面）９ｂから複数の第２面側接続端子１５が突出形成された中継基板１０が完成する（工程３４）。
第１面側接続端子１６の突出部１６ａは、半球状に形成されており、第２面側接続端子１５は、治具側凹部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、突出部１５ａは、ほぼ半球状に形成されている。
【００６３】
なお、本第１実施形態では、高温ハンダボール１５ｃおよび１６ｅの直径は、０．８ｍｍであり、高温ハンダボール１５ｄ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、図２（Ｅ）に示すように、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１５ａの高さＨ１は、第１面９ａから突出した部分を示す突出部１６ａの高さＨ２よりも高い。また、突出部１５ａおよび突出部１６ａは、それぞれ横断面の直径（最大径）が０．８８ｍｍであり、突出高さＨ１は、１．７５ｍｍである。
つまり、突出部１５ａの突出高さＨ１は直径より大きい。また、突出高さＨ２は、直径と同じ０．８８ｍｍである。
【００６４】
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２２がメッキ工程に対応する。また、工程２４から工程３４が、本発明の請求項９に記載の接続端子形成工程に対応する。
【００６５】
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７ないし図１０を参照して説明する。
図７（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８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９は、図８の一部を拡大して示す一部拡大断面説明図である。図１０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１５が変形した状態を示す説明図である。
なお、図７および図８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。
【００６６】
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１５と対応する位置に、取付パッド３２が形成されている。この取付パッド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。
【００６７】
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、中継基板１０の第１面側接続端子１６と対応する位置に、接続パッド２２が形成されている。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。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。
【００６８】
まず、低融点ハンダペースト１０ａを第２面側接続端子１５の突出部１５ａの先端に、低融点ハンダペースト１０ｂを第１面側接続端子１６の突出部１６ａの先端にそれぞれ２５０μｍの厚さで塗布する（請求項１３の低融点金属層形成工程）。次に、図７（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上に形成された取付パッド３２と第２面側接続端子１５の突出部１５ａ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、図７（Ｂ）に示すように、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接続パッド２２と第１面側接続端子１６の突出部１６ａ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。
【００６９】
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８および図９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、第１面側接続端子１６の突出部１６ａは接続パッド２２と、第２面側接続端子１５の突出部１５ａは取付パッド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１面側接続端子１６および第２面側接続端子１５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１面側接続端子１６および第２面側接続端子１５は溶融しない。
【００７０】
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９参照）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、接続パッド２２および取付パッド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。
【００７１】
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１０に示すように、第２面側接続端子１５の基部１５ｂ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１５の突出部１５ａと低融点ハンダ層１０ｃとの接続部分とに発生する。
【００７２】
しかし、突出部１５ａは、高温ハンダにより形成されており軟質であるため、図１０に示すように上記応力を吸収するように容易に塑性変形し、この突出部１５ａ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。
【００７３】
また、中継基板１０の材質をプリント基板３０と同じ材質（本実施形態ではガラスエポキシ樹脂）で形成する場合は、ＬＧＡ型基板２０および中継基板１０間に応力が発生するため、上記図２（Ｅ）に示した中継基板１０とは逆に、第１面側接続端子１６の突出高さＨ２が、第２面側接続端子１５の突出高さＨ１よりも高い中継基板、つまり、図２（Ｅ）に示す中継基板１０の上下を逆にした形状のものを用いる。
この中継基板によれば、図１０に示すように、第１面側接続端子１６の基部１６ｂと第１面側凹部１３ｂの内周面とが接する接触部分Ｐ３，Ｐ４と、第１面側接続端子１６の突出部１６ａと低融点ハンダ層１０ｄとの接続部分とに発生する応力を突出部１６ａの塑性変形により緩和できる。
したがって、低融点ハンダ層１０ｄが破壊されるおそれがない。
また、中継基板１０およびプリント基板３０は、同じ材質であり、熱膨張差が生じないため、中継基板１０およびプリント基板３０間では、応力はほとんど発生しない。このため、低融点ハンダ層１０ｃが破壊されるおそれはない。
【００７４】
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、第１面側接続端子１６の突出した部分の高さＨ２が、第２面側接続端子１５の突出した部分の高さＨ１よりも低いため、それらの高さが同じ場合よりもＬＧＡ型基板２０とプリント基板３０との間隔をより狭くすることができ、さらに、第１面側接続端子１６を形成するために用いる金属材料の量を少なくできることから、形成が容易であり、かつ、中継基板１０を製造するコストを低減できる。
【００７５】
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１２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１２は、本第２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。
【００７６】
まず、中継基板本体５３を製造する（図１１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。
【００７７】
次に、第１実施形態で用いた第１の治具１２０（図５参照）を用いて第１面側凹部内に第１面側接続端子１６を、治具４０（図５参照）を用いて第２面側凹部内に第２面側接続端子５２を形成する（図１１の工程２４から工程３４）。これらの工程により、図１２に示すように、第１の基板５１ｃの下面（第２面）５３ｂから第２面側接続端子５２が突出形成されており、第３の基板１３ｃの上面（第１面）５３ａから第１面側接続端子１６が突出形成された中継基板５０が完成する。
第２面側接続端子５２は、第１の基板５１ｃの下面５６ｂから突出した柱状の突出部５２ａおよび第２面側凹部５１ｂ内に固着された基部５２ｂを有し、基部５２ｂ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５１ｂ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５１ｂの底面に固着されている。
【００７８】
また、第１面側接続端子１６は、第３の基板１３ｃの上面５３ａから突出した半球状の突出部１６ａおよび第１面側凹部１３ｂ内に固着された基部１６ｂを有し、基部１６ｂは、タングステン層１７ｂ上のニッケルメッキ層により、第１面側凹部１３ｂの内周面に固着されており、かつ、第１面側接続パッド１４ｄ上のニッケルメッキ層により、第１面側凹部１３ｂの底面に固着されている。
さらに、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１２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。
【００７９】
上記接続状態において、中継基板本体５３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５２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５１ｂの内周面は、テーパ状に形成されているため、応力が接続端子の突出した先端部と凹部の縁とが接する部分（角部）Ｐ５に集中することがなく、応力をテーパ面Ｐ６の全面に分散させることができる。
したがって、本第２実施形態の中継基板を用いれば、第１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。
【００８０】
また、中継基板１０の材質がガラスエポキシ樹脂で形成する場合は、ＬＧＡ型基板２０および中継基板５０間に応力が発生するため、上記図１２に示した中継基板１０とは逆に、第１面側接続端子１６の突出高さＨ２が、第２面側接続端子５２の突出高さＨ１よりも高い中継基板、つまり、図１２に示す中継基板５０の上下を逆にした形状のものを用いる。
この中継基板によれば、ＬＧＡ型基板２０および中継基板５０間に発生する応力を突出部５２ａの塑性変形により緩和できる。
したがって、低融点ハンダ層１０ｄが破壊されるおそれがない。
また、中継基板５０およびプリント基板３０は、同じ材質であり、熱膨張差が生じないため、中継基板５０およびプリント基板３０間では、応力はほとんど発生しない。このため、低融点ハンダ層１０ｃが破壊されるおそれはない。
【００８１】
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。
特に、第２面側凹部５１ｂの内周面は、テーパ状に形成されているため、第１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２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。
【００８２】
また、上記第１および第２実施形態では、主に中継基板およびＬＧＡ型基板の間に熱膨張差がほとんどない場合を説明したが、その熱膨張差が少しある場合には、本発明の第３実施形態として図１３に示す中継基板６０を用いることもできる。
本第３実施形態の中継基板６０は、第１面側凹部および第２面側凹部の両内周面が、それぞれテーパ状（円錐状）に形成されていることを特徴とする。
なお、本第３実施形態の中継基板６０は、第３のセラミックグリーンシートにテーパ状の貫通孔を形成する点を除いて上記第２実施形態の中継基板と同じ工程により製造されるため、製造方法の説明を省略し、構造のみを説明する。
【００８３】
図１３に示すように、第２面側接続端子５２は、第１の基板５１ｃの下面６４ｂから突出した柱状の突出部５２ａおよび第２面側凹部５１ｂ内に固着された基部５２ｂを有し、基部５２ｂ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５１ｂ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５１ｂの底面に固着されている。
【００８４】
また、第１面側接続端子６１は、第３の基板６３ｃの上面６４ａから突出した半球状の突出部６１ａおよび第１面側凹部６３ｂ内に固着された基部６１ｂを有し、基部６１ｂは、タングステン層１７ｅ上のニッケルメッキ層により、第１面側凹部６３ｂの内周面に固着されており、かつ、第１面側接続パッド１４ｄ上のニッケルメッキ層により、第１面側凹部６３ｂの底面に固着されている。
さらに、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６０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１３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。
【００８５】
上記接続状態において、中継基板本体６４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５２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。また、中継基板本体６４およびＬＧＡ型基板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１面側接続端子６１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１面側凹部６３ｂおよび第２面側凹部５１ｂの両内周面は、それぞれテーパ状に形成されているため、応力が接続端子の突出した先端部と凹部の縁とが接する部分（角部）Ｐ５に集中することがなく、応力をテーパ面Ｐ６の全面に分散させることができる。
【００８６】
したがって、本第３実施形態の中継基板を用いれば、中継基板本体６４およびＬＧＡ型基板間に小さい熱膨張差がある場合であっても、その熱膨張差により発生する応力を緩和できるため、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。
なお、中継基板本体６４およびプリント基板３０間の熱膨張差よりも、中継基板本体６４およびＬＧＡ型基板２０間の熱膨張差の方が大きい場合は、図１３に示す中継基板６０を上下逆にしたものを用いることにより、各基板間に発生する応力を緩和して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。
また、上記中継基板５０，６０のテーパ面Ｐ６の傾斜角度は、発生する応力の大きさに対応して設計変更することができる。
【００８７】
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１４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１４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。
【００８８】
図１４に示すように、本第４実施形態の中継基板７０は、第１の基板７１ｃ、第２の基板７２ｃ、第３の基板１２ｃおよび第４の基板１３ｃを順に積層してなる中継基板本体７４を有する。第１の基板７１ｃおよび第４の基板１３ｃに形成された貫通孔の径が最も大きく、次に第２の基板７２ｃに形成された貫通孔の径が大きく、第３の基板１２ｃの貫通孔の径が最も小さい。
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面側凹部が形成されている。
【００８９】
そして、第４の基板１３ｃおよび第３の基板１２ｃの内部に形成された第１面側凹部１３ｂ内には、第１面側接続端子１６が形成されており、第１の基板７１ｃおよび第２の基板７２ｃの内部に形成された第２面側凹部７１ｂ内には、第２面側接続端子７３が形成されている。第１面側接続端子１６は、第４の基板１３ｃの上面（第１面）７４ａから突出した突出部１６ａを有し、その基部１６ｂは、タングステン層１７ｂ上のニッケルメッキ層により、第１面側凹部１３ｂの内周面に固着されており、かつ、第１面側接続パッド１４ｄ上のニッケルメッキ層により第１面側凹部１３ｂの底面に固着されている。第２面側接続端子７３は、第１の基板７１ｃの下面（第２面）７４ｂから突出した突出部７３ａを有し、その基部７３ｂは、タングステン層１７ｇ上のニッケルメッキ層により、階段状の第２面側凹部７１ｂ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７１ｂの底面に固着されている。
【００９０】
そして、中継基板本体７４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７３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７１ｂ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Ｐ７およびＰ８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７０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Ｐ１ａ〜Ｐ４ａ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。
【００９１】
なお、中継基板本体７４およびプリント基板３０間の熱膨張差よりも、中継基板本体７４およびＬＧＡ型基板２０間の熱膨張差の方が大きい場合は、図１４に示す中継基板７０を上下逆にしたものを用いることにより、各基板間に発生する応力を緩和して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。
【００９２】
また、上記第４実施形態では、中継基板およびＬＧＡ型基板の間にも熱膨張差がある場合には、本発明の第５実施形態として図１５に示す中継基板８０を用いることもできる。
本第５実施形態の中継基板８０は、第１面側凹部および第２面側凹部の両内周面が、それぞれ階段状に形成されていることを特徴とする。
図１５は、本第５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。
【００９３】
図１５に示すように、本第５実施形態の中継基板８０は、第１の基板７１ｃ、第２の基板７２ｃ、第３の基板１２ｃ、第４の基板８１ｃおよび第５の基板８２ｃを順に積層してなる中継基板本体８４を有する。第１の基板７１ｃおよび第５の基板８２ｃに形成された貫通孔の径が最も大きく、次に第２の基板７２ｃおよび第４の基板８１ｃに形成された貫通孔の径が大きく、第３の基板１２ｃの貫通孔の径が最も小さい。
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１面側凹部および第２面側凹部が形成されている。
【００９４】
そして、第５の基板８２ｃおよび第４の基板８１ｃの内部に形成された第１面側凹部８２ｂ内には、第１面側接続端子８３が形成されており、第１の基板７１ｃおよび第２の基板７２ｃの内部に形成された第２面側凹部７１ｂ内には、第２面側接続端子７３が形成されている。第１面側接続端子８３は、第５の基板８２ｃの上面（第１面）８４ａから突出した突出部８３ａを有し、その基部８３ｂは、タングステン層１７ｇ上のニッケルメッキ層により、第１面側凹部８２ｂの内周面に固着されており、かつ、第１面側接続パッド１４ｄ上のニッケルメッキ層により第１面側凹部８２ｂの底面に固着されている。第２面側接続端子７３は、第１の基板７１ｃの下面（第２面）８４ｂから突出した突出部７３ａを有し、その基部７３ｂは、タングステン層１７ｇ上のニッケルメッキ層により、階段状の第２面側凹部７１ｂ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７１ｂの底面に固着されている。
【００９５】
そして、中継基板本体８４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７３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。また、中継基板本体８４およびＬＧＡ型基板２０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１面側接続端子８３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１面側凹部８２ｂおよび第２面側凹部７１ｂの両内周面は、それぞれ階段状に形成されているため、応力を内周面の角部Ｐ７およびＰ８の２点に分散させることができる。
したがって、本第５実施形態の中継基板８０を用いれば、中継基板本体８４およびＬＧＡ型基板２０間の熱膨張差により応力が発生する場合であっても、その応力を分散して緩和できるため、応力が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。
【００９６】
なお、中継基板本体８４およびプリント基板３０間の熱膨張差よりも、中継基板本体８４およびＬＧＡ型基板２０間の熱膨張差の方が大きい場合は、図１５に示す中継基板８０を上下逆にしたものを用いることにより、各基板間に発生する応力を緩和して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。
また、上記中継基板７０，８０の階段の段数は、２段に限定されるものではなく、３段以上に形成することもでき、階段の形成方法は、上記のように複数枚の基板を積層する手法の他、１枚の基板の基板面にレーザを照射して階段状の凹部を形成する手法でもよい。
【００９７】
次に、本発明第６実施形態の中継基板について図１６を参照して説明する。
本第６実施形態の中継基板は、第１面側接続端子および第２面側接続端子の突出高さが、略同一であることを特徴とする。
図１６は、本第６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。
この中継基板９０は、中継基板本体の材質が、ＬＧＡ型基板２０およびプリント基板３０の熱膨張係数の間の熱膨張係数を有する材質、たとえば、ガラスエポキシ（ＪＩＳ：ＦＲ−５、熱膨張係数α＝１７×１０-6）、ＢＴ（ビスマレイミド・トリアジン）レジン（熱膨張係数α＝１４〜１６×１０-6）などであり、ＬＧＡ型基板２０および中継基板１０間と、中継基板１０およびプリント基板３０間とでそれぞれ大きい応力が発生する場合に用いる。
【００９８】
第２面側接続端子５２の構造は、第１実施形態と同じであるため説明を省略する。第１面側接続端子９１は、第３の基板１３ｃの上面９ａから突出した柱状の突出部９１ａおよび第１面側凹部１３ｂ内に固着された基部９１ｂを有し、基部９１ｂは、タングステン層１７ｂ上のニッケルメッキ層により、第１面側凹部１３ｂの内周面に固着されており、かつ、第１面側接続パッド１４ｄ上のニッケルメッキ層により、第１面側凹部１３ｂ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１４ｃ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。
【００９９】
そして、ＬＧＡ型基板２０、中継基板１０およびプリント基板３０間に応力が発生すると、ＬＧＡ型基板２０および中継基板１０間に発生する応力（以下、第１の応力と称する）を吸収するように第１面側接続端子９１が塑性変形し、この塑性変形により第１の応力が緩和される。また、中継基板１０およびプリント基板３０間に発生する応力（以下、第２の応力と称する）を吸収するように第２面側接続端子１５が塑性変形し、この塑性変形により第２の応力が緩和される。
したがって、低融点ハンダ層１０ｄ，１０ｃが破壊されるおそれがないため、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。
【０１００】
ところで、上記各実施形態では、ビアの径（第２の貫通孔の径）を第１および第３の貫通孔の径よりも小さく形成する構成を示したが、本発明第７実施形態を説明する図１７に示す中継基板１００のように、ビアの径を第１および第３の貫通孔の径と同じに形成することもできる。
この中継基板１００の中継基板本体１０３は、第１および第３の貫通孔の径と同じ径の第２の貫通孔にビア１０２ｄが充填された第２の基板１０２ｃを有する。第１面側接続端子１６および第２面側接続端子１５の構成は、第１実施形態と同じである。
第１ないし第３の貫通孔は、第１ないし第３のセラミックグリーンシートを積層した状態でパンチング装置により一度に形成する。
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における貫通孔形成工程よりも工程数を１つ少なくできる。
なお、上記中継基板１００によっても、中継基板１０と同様に、中継基板１００およびプリント基板３０間に応力が発生すると、その応力を吸収するように第２面側接続端子１５が塑性変形するため、その応力を緩和できる。
【０１０１】
なお、第１面側接続端子および第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、第１面側接続端子および第２面側接続端子の先端のうち、少なくとも一方の先端を平坦面に形成してもよい。
これにより、接続端子の先端とパッドとの接触面積を大きくすることができるため、接続端子の先端と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、接続端子の先端とパッド（接続パッド、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、接続端子の先端を平坦面に形成する方法としては、接続端子の頂部を研磨して除去する方法、接続端子の頂部をプレス加工する方法などがある。
【０１０２】
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、上記各実施形態では、第１面側接続端子および第２面側接続端子を同時に形成する方法を示したが、別々に形成しても良い。この場合、最初に形成した接続端子を形成するハンダとして、後で形成する接続端子を形成するハンダの融点よりも高い融点のものを用いることにより、後で形成される接続端子を形成する際に最初に形成した接続端子が溶融するのを防止する。
【０１０３】
さらに、ビアを構成する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１面側凹部および第２面側凹部を形成する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。
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。
【０１０４】
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、窒化アルミニウム、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、およびこれらのセラミックスに酸化クロムや酸化クロムなどを添加した黒色セラミックスなど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、上記各実施形態では、治具４０，４６，１００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。
【０１０５】
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４０，６０，１００内に収容された高温ハンダボールを溶融して第１面側接続端子および第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１面側接続端子および第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。
【０１０６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、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、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）〜（Ｃ）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】（Ｄ）および（Ｅ）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３】（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４】（Ａ）は、第２面側接続端子１５を形成するための第２の治具に形成された治具側凹部に第２面側接続端子１５を形成するための第２の高温ハンダボールを収容する工程を示す断面説明図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示す第２の治具を中継基板９の下方に配置する工程を示す断面説明図である。
【図５】第１の治具を中継基板９の上に配置し、第１の治具に形成された治具貫通孔に第１面側接続端子１６を形成するための第１の高温ハンダボールを収容する工程を示す断面説明図である。
【図６】第１の治具に形成された治具貫通孔の内部および第１面側凹部の内部に第１面側接続端子１６が成形されており、第２の治具に形成された治具側凹部の内部および第２面側凹部の内部に第２面側接続端子１５が成形された状態を示す断面説明図である。
【図７】（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８】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９】図８の一部を拡大して示す一部拡大断面説明図である。
【図１０】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１１】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１２】本発明第２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。
【図１３】本発明第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。
【図１４】本発明第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。
【図１５】本発明第５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。
【図１６】本発明第６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。
【図１７】本発明第７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。
【図１８】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。
【符号の説明】
９ 中継基板本体
１０ 中継基板
１１ 第１のセラミックグリーンシート
１２ 第２のセラミックグリーンシート
１３ 第３の基板
１５ 第２面側接続端子
１６ 第１面側接続端子
１０ｃ，１０ｄ 低融点ハンダ層
１１ａ 第１の貫通孔
１１ｂ 第２面側凹部
１１ｃ 第１の基板
１２ａ 第２の貫通孔
１２ｃ 第２の基板
１２ｄ ビア
１３ａ 第３の貫通孔
１３ｂ 第１面側凹部
１４ｃ 第２面側接続パッド
１４ｄ 第１面側接続パッド
１５ａ，１６ａ 突出部
１５ｃ，１５ｄ 高温ハンダボール（金属材料）
２０ ＬＧＡ型基板（第１の基板）
３０ プリント基板（第２の基板）
４０ 第１の治具
１２０ 第２の治具
４１ 治具側凹部
１２１ 治具貫通孔
Ｈ１，Ｈ２ 突出した高さ
Claims (13)
- 接続パッドが設けられた基板面を有する第１の基板と、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、前記接続パッドと前記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１面側に前記第２面側に向けて形成された第１面側凹部と、
この第１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１面から突出させて形成されるとともに、前記接続パッドと電気的に接続される第１面側接続端子と、
前記第２面側に前記第１面側に向けて形成された第２面側凹部と、
この第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１面側接続端子と前記第２面側接続端子とを電気的に接続するビアと、
を有し、
前記第１面側凹部の内周面および第２面側凹部の内周面の少なくとも一方の内周面は、階段状に形成されてなることを特徴とする中継基板。 - 前記第１面側凹部の底面に形成されており、前記第１面側接続端子と前記ビアとを電気的に接続する第１面側接続パッドと、
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、
を有することを特徴とする請求項１に記載の中継基板。 - 前記第１面側接続端子および第２面側接続端子の突出した部分のうち、少なくとも突出した部分の高い方は、その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。
- 前記第１面側接続端子および第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。
- 前記第１面側接続端子および第２面側接続端子のうちの少なくとも一方の先端には、第１面側接続端子および第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１ないし請求項４のいずれか１つに記載の中継基板。
- 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５のいずれか１つに記載の中継基板。 - 前記中継基板本体は、前記第１の基板と第２の基板との間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。
- 前記ビアの径は、前記第１面側凹部および第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前記第１の貫通孔より小さい径の第２の貫通孔を形成し、その第２のセラミックグリーンシートと積層する第３のセラミックグリーンシートの前記第２の貫通孔に対応する部位に前記第１の貫通孔より小さい径の第３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の貫通孔内および第３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の貫通孔とを対応させて、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し、さらに、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３のセラミックグリーンシートとを前記ビアおよび第３の貫通孔とを対応させて、かつ、前記第３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１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ないし第３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の前記第１面側凹部および第２面側凹部の内面にニッケルメッキを施すメッキ工程と、
このメッキ工程を経た前記中継基板本体の前記第１面側凹部の内部に前記第１面側接続端子を、前記第２面側凹部の内部に前記第２面側接続端子をそれぞれ形成する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、
前記第１面側接続端子および前記第２面側接続端子の少なくとも一方を成形する治具であって、成形の対象となる対象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が形成された治具側凹部を内周面に金属層が形成された前記第１面側凹部および第２面側凹部のうち、前記対象接続端子を形成する対象となる対象凹部に対応する位置に有する治具を用い、その治具の前記治具側凹部に前記対象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、その治具側凹部が、前記中継基板本体の前記対象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治具側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治具側凹部の内部および対象凹部の内部に保持しつつ冷却し、凝固させて前記対象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中継基板の製造方法。 - 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、
前記第１面側接続端子および前記第２面側接続端子の少なくとも一方を成形する治具であって、成形の対象となる対象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が形成された治具貫通孔を、内周面に金属層が形成された前記第１面側凹部および第２面側凹部のうち、前記対象接続端子を形成する対象となる対象凹部に対応する位置に有する治具を、前記治具貫通孔が、前記中継基板本体の前記対象凹部の上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治具貫通孔に前記対象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治具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治具貫通孔の内部および対象凹部の内部に保持しつつ冷却し、凝固させて前記対象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中継基板の製造方法。 - 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ないし請求項１１のいずれか１つに記載の中継基板の製造方法。
- 前記第１面側接続端子および前記第２面側接続端子の少なくとも一方の先端に、前記第１面側接続端子および前記第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または請求項１２に記載の中継基板の製造方法。
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