JP4215024B2

JP4215024B2 - 積層基板の製造方法

Info

Publication number: JP4215024B2
Application number: JP2005124642A
Authority: JP
Inventors: 和彦本城; 敏彦森; 英司川本; 元祥北川; 潤一木村
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-04-22
Filing date: 2005-04-22
Publication date: 2009-01-28
Anticipated expiration: 2025-04-22
Also published as: JP2006303282A

Description

本発明は、小型化が要求される携帯用電子機器等に用いる積層基板の製造方法に関するものである。

以下、従来の積層基板の製造方法について図面を用いて説明する。図２３は、従来の積層基板の製造フローチャートであり、図２４から図２８は、従来の積層基板製造工程における各工程の詳細図である。

図２３において、従来の積層基板の製造方法は、基板１にクリームはんだ２を印刷するクリームはんだ印刷工程３と、このクリームはんだ印刷工程３の後で電子部品４を装着する装着工程５と、この装着工程５の後に設けられたリフロー工程６と、このリフロー工程６の後で半導体素子７を装着する半導体装着工程８と、この半導体装着工程８の後で中間材９を注入する中間材注入工程１０と、この中間材注入工程１０の後に設けられた乾燥工程１１と、この乾燥工程１１の後でプリプレグ１２を積層するプリプレグ積層工程１３と、このプリプレグ積層工程１３の後に設けられた加熱・圧着工程１４とを有していた。

では、これらの工程について、図面を用いて詳細に説明する。図２４は、従来の積層基板の製造方法の装着工程５における装着手段の断面図である。図２４に示すように、基板１の上面に形成された接続パターン２１上にクリームはんだ２をスクリーン印刷で印刷していた。そして、このクリームはんだ２上に電子部品４を装着し、リフロー工程６で加熱することで、電子部品４を基板１へ接続していた。

図２５は、従来の半導体素子の装着工程であり、この半導体装着工程８では、半導体素子７が基板１上へ装着される。図２６は、従来の積層基板の製造方法の中間材注入工程における中間材注入手段の断面図である。図２５に示すように半導体装着工程８で、電子部品４が接続された基板１へ半導体素子７を装着し、中間材注入工程１０では、半導体素子７と基板１との間とを接続するとともに、半導体素子７と基板１間の隙間３１を埋めるために、ディスペンサ３２などで半導体素子７と基板１との間に中間材３３を注入していた。また、電子部品４と基板１との間にも中間材を注入する場合もあった。そして、乾燥工程１１でこれらの中間材３３を乾燥させることによって、半導体素子７に形成されたバンプ３４と半導体素子接続パターン２１ａとを電気的、機械的に接続していた。

次に、プリプレグ積層工程１３では、乾燥工程１１で半導体素子７が固定された基板１上に、熱硬化樹脂製のプリプレグ４１と銅箔４２とを積層する。なお、このプリプレグ４１には、電子部品４に対応する位置に設けた孔４３と、半導体素子７に対応する位置に設けた孔４４とを有している。

図２７は、従来の積層基板の製造方法の加熱・圧着工程における加熱・圧着手段の断面図である。図２７に示すように、加熱・圧着工程１４では、プラテン４５間に基板１とプリプレグ４１とを挟み、略一定の傾斜で加熱するとともに略一定の速度で圧縮していた。これによって、プリプレグ４１を軟化、溶融させて、プリプレグ中の樹脂を孔４３や孔４４へ流入させていた。

なお、従来の積層基板の製造方法においては、プラテン４５の温度を、略一定の傾きで増加させ、約１７５℃から１８０℃の温度で約９０分から１２０分程度の時間保持する。このプラテン４５の温度が略安定した後に、プラテン４５に約２ＭＰａの圧力を加えるこ

とで、プラテン４５が略一定の速度でプリプレグ４１を圧縮する。そして、プリプレグ４１が規定の厚みとなったところでプラテン４５の移動を止めるものであった。なお、熱硬化性樹脂製であるプリプレグ４１は、８５℃までの間は、板状体であり、１１０℃から１５０℃までの温度範囲で流動可能となり、１５０℃以上の温度範囲では硬化する。

図２８は、従来の積層基板の製造方法によって製造された積層基板の断面図である。以上のような工程によって、プラテン４５でプリプレグ４１を加熱しながら圧縮することで、プリプレグ４１を孔４３や孔４４へ流入させ、さらに樹脂が硬化する温度まで上昇させることによって得ていた。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１や特許文献２あるいは特許文献３などが知られている。
特開２００２−９３９５７号公報特開２００３−２８９１２８号公報特開２００３−８６９４９号公報

しかしながらこのような従来の積層基板の製造方法では、基板上に樹脂シートを積層して樹脂シートと基板とを一体化する工程の前に、予め基板と電子部品との間の隙間に中間材などを埋めていた。従って、中間材を充填し、乾燥する工程が必要となるという問題を有していた。

そこで本発明は、この問題を解決したもので、予め電子部品と基板との間の隙間に、中間材などを充填することなく、樹脂シートと基板との一体化工程で同時に隙間へ樹脂を確実に充填することができる積層基板の製造方法を提供することを目的としたものである。

この目的を達成するために本発明の積層基板の製造方法において、シートには樹脂の温度上昇の速度を大きくすると前記樹脂の最低粘度の値が小さくなる熱硬化性の樹脂を用い、一体化工程は、前記樹脂を軟化させる加熱工程と、この加熱工程の後で前記樹脂をほぼ一定温度で維持するとともに、前記電子部品と前記基板との間に形成された隙間へ前記樹脂を強制的に流入させる強制流入工程と、この強制流入工程の後で前記樹脂が流動性を失う温度以上まで前記シートを加熱する硬化工程とを有し、前記強制流入工程における樹脂の温度特性には、前記樹脂を前記一定温度となるよりも前に前記一定温度よりも高い温度まで一旦上昇させるオーバーシュート部を設け、この強制流入工程におけるシートの温度は、前記樹脂が最低の粘度となるときの温度に対し、前記樹脂が前記電子部品と基板との間の隙間へ流入することによる前記樹脂の温度上昇分以上に低い温度としたものであり、これによって予め電子部品と基板との間の隙間に、中間材などを充填することなく、樹脂シートと基板との一体化工程で同時に隙間へ樹脂を確実に充填することができる。

以上のように本発明によれば、シートには樹脂の温度上昇の速度を大きくすると前記樹脂の最低粘度の値が小さくなる熱硬化性の樹脂を用い、一体化工程は、前記樹脂を軟化させる加熱工程と、この加熱工程の後で前記樹脂をほぼ一定温度で維持するとともに、前記電子部品と前記基板との間に形成された隙間へ前記樹脂を強制的に流入させる強制流入工程と、この強制流入工程の後で前記樹脂が流動性を失う温度以上まで前記シートを加熱する硬化工程とを有し、前記強制流入工程における樹脂の温度特性には、前記樹脂を前記一定温度となるよりも前に前記一定温度よりも高い温度まで一旦上昇させるオーバーシュート部を設け、この強制流入工程におけるシートの温度は、前記樹脂が最低の粘度となるときの温度に対し、前記樹脂が前記電子部品と基板との間の隙間へ流入することによる前記樹脂の温度上昇分以上に低い温度としたものである。これにより、前記強制流入工程では短時間で急激に樹脂を流動させて隙間へ樹脂を充填させ、電子部品と前記基板との間の隙間へ前記樹脂を強制的に流入させるので、中間材を用いなくても電子部品と基板との間に樹脂を確実に充填することができる。従って、予め電子部品と基板との間の隙間に、中間材などを充填することなく、樹脂シートと基板との一体化工程で同時に隙間へ樹脂を確実に充填することができる積層基板の製造方法を提供することができる。

また、中間材を別途注入する工程が必要なく、また中間材も不必要となるので、低価格な積層基板を実現できる。

さらに、強制流入工程を有しているので、電子部品と基板との間の狭い隙間へも確りと樹脂を充填できる。従って、ボイドなどの発生もしにくくなり、信頼性の高い積層基板を実現することができる。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１について、図面を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態１における積層基板の製造方法のフローチャートであり、図２は、同積層基板の断面図であり、図３から図１２は、本実施の形態１における積層基板の製造方法の各工程の詳細図である。なお、図１から図１２において、従来と同じものは同じ番号とし、その説明は簡略化してある。

まず図２を用いて本実施の形態における積層基板の構成を説明する。図２において、１０１は熱硬化性の樹脂基板であり多層に形成されている。そして、この層内はインナービア（図示せず）で各層の上面と下面が接続されている。また、各層の上面には銅箔パターン（図示せず）が敷設され、各電子回路を形成している。

そして、この基板１０１の上面には、ランドパターン１０４ａ，１０４ｂが形成されており、この基板１０１の上面に載置された半導体素子（電子部品の一例として用いた）１０５とランドパターン１０４ａの間ははんだバンプ１０２で接続され、一方抵抗（電子部品の一例として用いた）１０６とランドパターン１０４ｂとの間は、はんだ（接続固定材の一例として用いた）１０７で接続されている。

なお、このはんだ１０７には、錫・銀・銅系を用いた鉛フリーはんだを用いている。これは有害な物質を含まず、環境へ悪影響を与えないためである。また、このはんだ１０７の代わりに、熱硬化性を有する導電性接着剤を用いることもできる。導電性接着剤を用いると、この導電性接着剤ははんだより溶融温度が高いので、例えば、近傍ではんだ接続等をして高温環境にしても半導体素子１０５や抵抗１０６が基板１０１から外れることはない。

１０８は、基板１０１と銅箔パターン１０９との間に挟まれた熱硬化性の樹脂であり、半導体素子１０５や抵抗１０６の外周を隙間がないように覆っている。

次に、本実施の形態１における積層基板の製造方法における各工程について、図１に示す工程の順に図３から図１８を用いて説明する。図１は本実施の形態１における積層基板の製造フローチャートであり、図３は、フラックス塗布工程における積層基板の断面図である。図１、図３において、１１１は、フラックス塗布工程である。このフラックス塗布工程１１１では、半導体素子１０５（図５に示す）を装着するためのランドパターン１０４ａ上に、メタルスクリーン（図示せず）によってフラックス１１２を印刷する。

図４は、本実施の形態１におけるクリームはんだ印刷工程における積層基板の断面図である。図１、図４において、１１３は、フラックス塗布工程１１１の後に設けられたクリームはんだ印刷工程である。このクリームはんだ印刷工程１１３では、抵抗１０６（図５に示す）を装着するためのランドパターン１０４ｂ上にスクリーン１３１を用いて、クリームはんだ２（接続固定材の一例として用いた）を印刷する。なお、このスクリーンはステンレス製のメタルスクリーンを用い、このスクリーン１３１には、フラックス１１２が塗布された位置に凹部１２６を形成してある。そしてこの凹部１２６は、クリームはんだ２印刷時に、フラックス１１２がスクリーン１３１に付着することを防ぐものである。

図５は、本実施の形態１の電子部品装着工程における積層基板の断面図である。図１、図５において、１１４はクリームはんだ印刷工程の後に設けられた電子部品装着工程であり、この電子部品装着工程１１４では、半導体素子１０５や抵抗１０６などが、自動実装機によって基板１０１の所定位置に装着される。なお、この半導体素子１０５の下面１０５ａ側には、複数のはんだバンプ１０２が形成されているものを用いる。

図６は、本実施の形態１のリフロー工程における積層基板の断面図である。図１、図６において、１１５は電子部品装着工程の後に設けられたリフロー工程であり、このリフロー工程１１５では、クリームはんだ２を融点温度よりも高くすることによって、クリームはんだ２を溶融させて、抵抗１０６とランドパターン１０４ｂ、半導体素子１０５のバンプ１０２とランドパターン１０４ａとをはんだ付け固定している。なお、本実施の形態１においては、このリフロー工程１１５は窒素雰囲気で行っている。これによって、基板１０１の表面の酸化を抑えることができ、基板１０１とプリプレグとの密着性を良くしている。

なお、このリフロー工程１１５の後に洗浄工程（図示せず）で洗浄し、フラックス１１２の残渣やはんだボールなどを清浄化している。そしてさらに、Ｏ₂アッシャー処理や、シランカップリング処理などを行うとさらに良い。これは、これらの表面改質処理によって、基板１０１とプリプレグとの密着性を向上させることができるためである。

なお本実施の形態において、リフローはんだ付けを用いているのは、品質が高く良質なはんだ付けをするためであり、このリフローはんだ付けによれば、セルフアライメント効果によって、リフローはんだ付けされた部品は定位置に固定される。従って、部品が精度良く固定されるので、この部品に続くパターン線路の長さが一定になる。つまり、パターン線路をインダクタとして用いるような場合において、インダクタンス値が一定になり、電気性能が定められた値になる。このことは高周波回路においては特に重要なことである。

図７は、本実施の形態のプリプレグ積層工程における積層基板の断面図である。図１、図７において、１１６はリフロー工程の後に設けられたプリプレグ積層工程である。このプリプレグ積層工程１１６では、基板１０１上に孔付プリプレグ１４１（シートの一例として用いた）を積層する工程であり、この孔付プリプレグ１４１は、孔加工工程１１７で、プリプレグ１２に予め半導体素子１０５と、抵抗１０６が挿入される孔１４２が加工されたものを用いる。なお、本実施の形態におけるプリプレグ１２は、ガラス不織布に熱硬化性樹脂を含浸させ、乾燥させたものである。本実施の形態においては、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を用いているが、これは、フェノールなど他の熱硬化性樹脂を用いても良い。また、本実施の形態１においては、ガラス不織布を用いたが、これはガラス織布であるとか、他のアラミド樹脂などの樹脂系繊維などによる布を用いても良い。

ここで、孔１４２と抵抗１０６の外周との間に空隙１４４を設けているので、抵抗１０６が装着された基板１０１に、孔付プリプレグ１４１を容易に積層することができる。

また、半導体素子１０５や抵抗１０６はリフローはんだ付けによって装着されるので、クリームはんだ２の溶融によるセルフアライメント効果で、位置精度良く所定の位置へ装着される。つまり、半導体素子１０５や抵抗１０６の位置精度が良好であるので、空隙１４４を小さくすることができる。従って、エポキシ樹脂１０８が隙間１５６，１５７へ流入しやすくできる。なお、本実施の形態において、空隙１４４は、約０．２ｍｍとしている。これにより、たとえ抵抗１０６の装着位置が、所定の位置よりもずれて装着されたとしても容易にプリプレグ１４１を積層することができる。

本実施の形態においては、基板１０１の上面に厚さ０．２ｍｍのプリプレグ１４１ａ〜１４１ｆの６枚からなるプリプレグ１４１がこの順に積層されている。この内、基板１０１の上面には、プリプレグ１４１ａから１４１ｅまでの５枚のシートがこの順に積層されており、これらのシートに関しては、半導体素子１０５と、抵抗１０６が挿入される孔１４２が形成されている。このようにすることにより、本実施の形態では、プリプレグ１４１ａから１４１ｅは同じものを使用できる。従って孔加工工程で同じものを製造すればよいので生産性が良い。また、孔１４２を金型などで加工する場合に、金型は１種類で良くなるので製造設備が低価格である。また、プリプレグ１４１ａから１４１ｅを一括に加工することも可能であるので、非常に生産性が良好である。

なおこのとき、半導体素子１０５や抵抗１０６の上方にも空隙１４４ａを設けておくと良い。これは、後述する一体化工程１１８で加えられる圧縮圧力により、半導体素子１０５や抵抗１０６が、破壊しないようにするためである。つまりこれは、エポキシ樹脂１０８が軟化する前に、半導体素子１０５や抵抗１０６へ圧縮圧力がかかることを防ぐものである。

なお、本実施の形態ではプリプレグの積層枚数は６枚としているが、これはさらに厚みの薄いプリプレグを用い積層枚数を増やすことや、２種類以上の厚みのプリプレグを混ぜて積層しても構わない。しかしその場合、プリプレグの積層回数が増加することとなるので、電子部品の高さの差へ対応できる範囲内で、できる限り積層枚数を少なくなるようにすることが望ましい。

そして、プリプレグ１４１ｅの上面には孔１４２が設けられていないプリプレグ１４１ｆが載置され、さらにこのプリプレグ１４１ｆの上面全体に銅箔１４５が設けられる。

なお本実施の形態ではプリプレグ１４１ｆと銅箔１４５を用いたが、これに代えていわゆる片面基板、や両面基板あるいは基板１０１と同じ多層基板などとしても良い。このように予め硬化された基板間にプリプレグ１４１が挟まれる構造とすれば、後述する冷却工程でのプリプレグ１４１の熱収縮によるソリが小さくできる。また、本実施の形態では、半導体素子１０５と抵抗１０６との間隔が狭いために、複数の電子部品に対応して１個の孔１４２を設けた。しかし電子部品間の間隔が充分にあり、この間の隙間にプリプレグ１４１これは夫々の部品毎に対応して孔を設けても良い。ただしこの場合にもプリプレグ１４１の装着性を保つ為に、夫々の電子部品とその電子部品夫々に対応する孔との間には、空隙を設けておくことが必要である。また、この場合夫々の電子部品の高さに応じて孔の深さも変えておくと良い。これは、樹脂を埋設する体積が小さくなり隙間１５６まで樹脂が充填されやすくなるためである。

次に１１８（図１に示す）は、プリプレグ積層工程で積層された基板１０１とプリプレグ１４１と銅箔１４５とを、はんだ１０７が溶融しない程度の温度で加熱圧着し、一体化する一体化工程である。以下にこの一体化工程１１８について、図１に示す工程の順で説明する。

図８は、本実施の形態１の一体化工程における一体化手段の断面図であり、図８を用いて、この一体化手段について詳細に説明する。１５１，１５２はプラテン（圧縮手段の一例として用いた）であり、このプラテン１５２側に基板１０１が搭載される。そしてこれらプラテン１５１，１５２と、伸縮壁１５３とで密封容器１５４が構成される。そして、この密封容器１５４には吸引機が接続されている。本実施の形態においては、プラテン１５２の外周部近傍に設けられた孔１５５から密封容器１５４内の空気を吸引する。

１６０は、プラテン１５１，１５２内に埋め込まれたヒータであり、このヒータによってプリプレグ１４１を加熱する。

１６２は、サーボモータであり、プラテン１５２の応答性や位置を精度良く駆動するために用いている。そしてさらに、サーボモータ１６２とプラテン１５２との間には、減速機構１６３が挿入される。そしてこの減速機構１６３では、回転運動を往復運動へと変換するとともに、サーボモータ１６２の回転を減速している。本実施の形態における減速機構１６３にはボールナット軸受けを用いているので、プラテン１５２の位置を精密に制御できる。このような場合は、ストッパ１６１を省略することも可能となる。なお、本実施の形態ではサーボモータ１６２を用いたが、これは一般的な油圧プレスなどを用いても良い。なおこの場合、厚み方向の精度は、ストッパ１６１の厚さを調整することで対応出来る。また、汎用の油圧プレスを用いることができるので、設備コストが安価とできる。

プラテン１５１，１５２には温度センサと、圧力センサと、位置センサ（図示せず）とを設け、これらセンサの出力と、メモリ（図示せず）とが、制御回路（図示せず）の入力へ接続されている。そして、この制御回路の出力はサーボモータ１６２と、ヒータ１６０と、真空化手段へ接続され、それらの動作を監視・制御している。なお、この制御回路には、クロックタイマの出力が接続されており、一体化工程１１８における時間の管理も行っている。また、エポキシ樹脂１０８は温度によって粘度が変化するため、本実施の形態ではエポキシ樹脂１０８を所要の粘度とすべく、ヒータ１６０の温度をコントロールしている。さらに、メモリには、一体化工程１１８におけるセンサ出力に対する判定データを格納し、制御回路はこれらの設定データと各センサからの出力とを比較・判定し、ヒータ１６０やサーボモータ１６２あるいは真空化手段などを制御している。

では、次にこのようにして構成された一体化手段を用いた一体化工程について詳細に説明する。図９は、本実施の形態の真空化工程における一体化手段の断面図である。図１、図８、図９において、１１９は、プリプレグ積層工程の後に設けられた真空化工程である。この真空化工程１１９において、プリプレグ積層工程１１６でプリプレグ１４１が基板１０１上に積層された積層基板を、プラテン１５１，１５２と、伸縮壁１５３によって構成された密封容器１５４内に収納する。なお、本実施の形態１において、プラテン１５１側は固定であり、プラテン１５２側が可動するものである。

そして、吸引機によって、プラテン１５２に設けられた孔１５５から密封容器１５４内の空気を抜き取り、密封容器１５４内を略真空状態にする。このとき、孔１４２内を略真空とすることが重要である。これは、孔１４２内を真空とすることで、後述する強制流入工程１２２で、プリプレグ１４１中のエポキシ樹脂１０８を、孔１４２内そして、基板１０１と半導体素子１０５との間の隙間１５６や、基板１０１と抵抗１０６間の隙間１５７などへ確実に充填するためである。本実施の形態１における隙間１５６は、約４０μｍから約３５０μｍの寸法であり、隙間１５７は約１０μｍから約４０μｍである。

なお、本実施の形態１においては説明の便宜上、半導体素子１０５を１個、抵抗１０６を２個のみ装着したものを用いて説明している。しかし、実際にはさらに多くの電子部品が基板１０１上に装着される。また、積層基板の生産性を考慮すると、基板１０１のサイズは大きい方が望ましい。従って、実際にはもっと多くの箇所に空隙１４４や隙間１５６，１５７を有することとなる訳である。

そこで真空化工程１１９においては、これら数多くの空隙１４３，１４４や隙間１５６，１５７に存在する空気を完全に吸引することが重要と成る。これは、プリプレグ１４１内に空気が残ると、ボイドが発生しやすくなるためである。そこで、本実施の形態における積層工程１１６ではこのボイドを発生し難くするために、常温において粘性を有していない板体状のプリプレグ１４１を複数枚積層し、真空化工程１１９で、プリプレグ１４１が軟化する前に、孔１４２内を真空としている。これにより、プリプレグ１４１に粘性が生じ、プリプレグ１４１同士やプリプレグ１４１と基板１０１とが粘着する前に孔１４２内の空気を抜いてしまう訳である。そのためには、少なくともプリプレグ１４１の温度がガラス転移点よりも低い温度において真空化工程１１９を完了することが重要である。これによって、プリプレグ１４１に粘性が生じるまでに各プリプレグ１４１同士の間の隙間や、プリプレグ１４１と基板１０１との間の隙間などから完全に空気を抜くことができるので、空隙１４３，１４４や隙間１５６，１５７を確りと真空にすることができ、ボイドが発生し難くなる。

なお本実施の形態では、真空化工程１１９の開始と同時にヒータ１６０をオンとして、プラテン１５１，１５２への加熱を開始するとともに、サーボモータ１６２によりプラテン１５１，１５２を駆動し、積層基板へ所定の圧力を加える。そしてこれにより、伸縮壁１５３，１５３が縮まり、図８に示すように、プラテン１５２が矢印Ａ方向へと持ち上げられる。そして、図９に示すように、基板１０１と積層されたプリプレグ１４１と銅箔１４５とは完全にプラテン１５１とプラテン１５２との間で規定の圧力で圧縮された状態となる。なお、本実施の形態では、ヒータ１６０の温度は約１１０℃の温度とし、圧力は約平方センチメートル当たり４０ｋｇの圧力としている。

図１０は、本実施の形態の軟化工程における一体化手段の断面図である。図１、図１０において、１２０は、真空化工程の後に設けられた軟化工程（第１の加熱工程の一例として用いた）である。本実施の形態においては、真空化工程１１９によってプラテン１５１，１５２が基板１０１と銅箔１４５とに接触した時点からプリプレグ１４１は加熱される。そして、ヒータ１６０の熱により、プリプレグ１４１に含浸したエポキシ樹脂１０８を軟化させる。本実施の形態においてはエポキシ樹脂１０８の温度を約１１０℃まで上昇させて、粘度を約２４００ｐａ・ｓまで低下させる。

プリプレグ１４１は、プラテン１５１，１５２によって圧縮されているので、プラテンを銅箔１４５の表面に密着させることができる。従って、ヒータ１６０の熱を確実にプリプレグ１４１へ伝えることができ、エネルギー効率が良く、省エネルギーな加熱手段を実現できる。

次に図１１は、本実施の形態１の強制流入工程における一体化手段の断面図である。図１および図１１において、１２２は、軟化工程１２０の後に設けられた強制流入工程である。この強制流入工程１２２では、プリプレグ１４１は略３分の２の厚みにまで圧縮される。このとき、プリプレグ１４１のガラス不織布に含まれたエポキシ樹脂１０８が流出し、空隙１４４や隙間１５６，１５７全体に充填される。

ここで、隙間１５６，１５７は、空隙１４４に比べて非常に小さいので、エポキシ樹脂１０８がこの隙間１５６，１５７へ流れ込むときに大きな圧力損失が発生する。また、エポキシ樹脂１０８は粘性流体であるので、基板１０１や半導体素子１０５や抵抗１０６との接触面で摩擦が発生する。さらに、半導体素子１０５はバンプ１０２を有しているので、エポキシ樹脂１０８が流れる通路の幅は、バンプ１０２によって縮小、拡大が繰り返される。従って特にこの隙間１５６におけるエポキシ樹脂１０８の圧力損失も発生する。そこで、これらの圧力損失や摩擦による流速の低下などで、エポキシ樹脂１０８の流れが停止してしまわないように、エポキシ樹脂１０８の粘度を出来るだけ長い時間の間低い状態に保つことが必要となる。そのために本実施の形態では、エポキシ樹脂１０８を供給圧力下においてできる限り短い時間で流動できる粘度とすることが重要である。そのために本実施の形態における軟化工程１２０におけるプリプレグの温度は、毎分約４．５℃の傾斜で上昇させている。そしてさらに、強制流入工程１２２においてプリプレグ１４１は、３０分の間１１０℃の温度に保持されるとともに、４０ｋｇ／ｃｍ²の圧力で圧縮が行われる。

これによってプリプレグ１４１の粘度は急激に小さくなり、加熱開始から約１５分で流動が開始できる粘度にまで達する。そして開始から約２５分後に粘度は最も小さくなり、約１５００ｐａ・ｓにまで達する。そして開始から５０分まで１１０℃を維持している。このように本実施の形態では、最低粘度の状態を出来る限り長い時間維持するために、エポキシ樹脂１０８の粘度をできるだけ早く小さくし、空隙１４４や隙間１５６，１５７への充填を開始するタイミングを早くするとともに、１１０℃の温度を所定の時間維持することにより、熱硬化性樹脂であるために発生する加熱に伴う付加重合反応による硬化をできるだけ遅くし、加熱による粘度の上昇を抑制している。

ここで、軟化工程１２０においてプラテン１５１，１５２は、基板１０１やプリプレグ１４１を上下方向から挟んで加熱するので、これらプラテン１５１，１５２に設けられたヒータ１６０から近い場所と、遠い場所との間に温度差が生じ易い。一般に隙間１５６，１５７は、プラテン１５１，１５２から離れた位置に形成される。つまり、この隙間１５６，１５７の温度はエポキシ樹脂１０８の温度よりも低い。これら隙間１５６，１５７とエポキシ樹脂１０８との温度が均一となる前に、隙間１５６，１５７へエポキシ樹脂１０８が流入してしまうと、先端部のエポキシ樹脂１０８ａの温度が低下する。その結果、隙間１５６，１５７へ流入したエポキシ樹脂１０８ａの粘度が大きくなり、強制流入工程１２２においてそれ以上にエポキシ樹脂１０８ａが隙間へ流れ込まず、ボイドなどの発生要因となってしまう。

そこで、本実施の形態では、強制流入工程１２２では約３０分の間１１０℃の温度を維持させている。これによって、隙間１５６，１５７の温度もエポキシ樹脂１０８の温度とを同一とし、エポキシ樹脂１０８の温度低下による流入停止を防止している。なお、プラテン１５２の移動は、ストッパ１６１に当接することで静止する。

そして、このようにしてエポキシ樹脂１０８を隙間１５６，１５７へ充填した後に、硬化工程１２３（図１に示す）によってエポキシ樹脂１０８を硬化させる。この硬化工程１２３は、はんだバンプ１０２やはんだ１０７の液相線温度以下で加熱し、プリプレグ１４１の流動性を失わせる第２の加熱工程と、この第２の加熱工程の後で、プリプレグ１４１を完全に硬化させる第３の加熱工程とを有している。

ここで第２の加熱工程では、はんだバンプ１０２、はんだ１０７の液相線温度よりも低い温度で、プリプレグ１４１が流動性を失うようにすることが重要となる。ここで、はんだバンプ１０２、はんだ１０７には、融点が約２１７℃の鉛フリーはんだを用いているので、第２の加熱工程でのエポキシ樹脂１０８が流動性を失う温度は、少なくとも約２００℃以下とすることが望ましい。そこで、本実施の形態においては圧力が４０ｋｇ／ｃｍ²であるので、エポキシ樹脂１０８は約１５０℃で流動性を失う。なお、このときのエポキシ樹脂１０８の粘度は、約２４０００ｐａ・ｓである。

このように、第２の加熱工程でエポキシ樹脂１０８の流動性を失わせ、その後の第３の加熱工程でエポキシ樹脂１０８の温度を２００℃まで上昇し、エポキシ樹脂１０８を確実に硬化させる。従って、第２の加熱工程において、エポキシ樹脂１０８は約１５０℃で流動性を失うので、半導体素子１０５と基板１０１との間や、抵抗１０６と基板１０１との間での接続が外れることはない。

次にプリプレグ１４１の硬化が完了すると、冷却工程１２４（図１に示す）へ移る。この冷却工程１２４では、ゆっくりとした勾配で冷却を行う。そのために、プラテン１５１，１５２に挟んだ状態のままで、ヒータ１６０の温度を制御しながら徐冷する。なおこの徐冷は、ガラス転移点以下（ＴＭＡ測定法で１６０℃）の温度となるまで行い、その後プラテン１５１，１５２内に水を注入し、水冷によって急冷を行う。これにより、銅箔１４５やエポキシ樹脂１０８との線膨張係数の差によって生じる縮み量の差を小さくでき、積層基板のソリを小さくできる。また、基板１０１上の導体と、エポキシ樹脂１０８との界面での剥離などを防止することができる。

図１２は、本実施の形態１の切断工程における切断手段の断面図である。図１、図１２において、１２５は、強制流入工程１２２によって、基板１０１の外側へ流れ出した樹脂１７２を切除する切断工程である。この切断工程１２５において、１７１は積層基板を切断するダイシング歯であり、この切断工程１２５でダイシング歯１７１を回転させて、不要な樹脂１７２を切除する。なお、本実施の形態１においては、不要な樹脂１７２部分のみを切除するのではなく、基板１０１と樹脂１７２との双方を切断している。これは、基板１０１の端部より内側を切断することにより、積層基板の寸法を、基板１０１の伸縮などによらず、略一定寸法とするためである。

以上のように、一体化工程１１８では、軟化工程１２０によって急激に流動可能な温度まで加熱し、加熱・圧縮工程１１８ａでは、プリプレグ１４１と基板１０１へ与える温度上昇を抑え、略一定の温度で維持しながら圧縮し、基板１０１とプリプレグ１４１とを一体化することで、積層基板（図２に示す）を完成する。なお、図２において最上層に設けた銅箔１４５はエッチングし、配線パターン１０９を形成する。従って、このパターン１０９を用い、最上層に電気回路やその配線及び端子等を形成することや、電子部品を装着することなどが可能となる。また、この銅箔１４５のエッチングを行わずにグランドへ接続すれば、グランドプレーンとしての使用やシールドとしての使用をすることもできる。

次に、一体化工程１１８において、エポキシ樹脂１０８が隙間１５６，１５７へ注入される動作について詳細に説明する。そこでまずエポキシ樹脂１０８の温度と、圧力ならびに粘度特性との関係について図面を用いて説明する。図１３は、粘度試験器にて測定したエポキシ樹脂１０８の粘度特性図であり、横軸２０１が温度であり、第１の縦軸２０２は粘度を示している。図１３において特性２０３は、軟化工程１２０と強制流入工程１２２における温度上昇の傾斜を一定とした場合の粘度曲線であり、特性２０４は、軟化工程１２０に対して強制流入工程１２２の温度上昇の傾斜を小さくした場合の粘度特性である。

軟化工程１２０と強制流入工程１２２における温度上昇を一定の傾斜となるようにした場合、昇温速度が小さくなり粘度の低下は小さくなる。これにより、最低粘度２１７の値が大きくなってしまうこととなる。従って強制流入工程１２２においてエポキシ樹脂１０８が隙間１５６へ流れ込み難くなってしまうこととなる。一方、強制流入工程１２２での温度上昇の傾斜を小さくあるいは略一定とし、その分軟化工程１２０における昇温速度を大きくした場合の方が、粘度の低下が大きく、最低粘度２０７の値が小さくなる。

この場合、樹脂１０８は、常温においては粘性を有せず、温度が上昇するにつれて軟化し粘度が低下する。温度２０６において最低粘度２０７となり、この温度２０６以上で粘度が増加し、硬化が促進される。本実施の形態におけるエポキシ樹脂１０８では、温度２０６が約１３３℃である場合に最低粘度２０７は約１１５０ｐａ・ｓとなる。

ここで、エポキシ樹脂１０８の流動は、このエポキシ樹脂１０８へ加えられる圧力と、エポキシ樹脂１０８の粘度（温度）によって決定づけられる。例えば本実施の形態のように圧力が４０ｋｇ／ｃｍ²である場合、エポキシ樹脂１０８は、温度２１１で流動を開始する流動開始粘度２１２となる。つまり、エポキシ樹脂１０８は、常温から温度２１１までの温度領域２１３（第１の温度領域の一例として用いた）において板体状であり、流動はしない。本実施の形態のように圧力が４０ｋｇ／ｃｍ²である場合には、流動開始粘度は２４０００ｐａ・ｓであり、そのときの、温度２１１は約９０℃である。

次に、この温度２１１を超えると、エポキシ樹脂１０８の粘度は、温度２０６で最低粘度２０７まで低下する。そこで強制流入工程１２２は、温度２１１と温度２０６との間の温度領域２１４（第２の温度範囲の一例として用いた）で行われる。

この強制流入工程１２２が完了すると、硬化工程１２３でエポキシ樹脂１０８を硬化するが、この硬化工程１２３においても４０ｋｇ／ｃｍ²の圧力が印加されている。エポキシ樹脂１０８は、温度２０６以上の温度領域２１５（第３の温度範囲の一例として用いた）になると徐々に硬化を始め、温度２１６で流動性を失う流動開始粘度２１２となる。なお、本実施の形態の圧力において、エポキシ樹脂１０８が流動性を失う温度は、１５０℃であり、その粘度は２４０００ｐａ・ｓである。

そして、硬化工程１２３では、エポキシ樹脂１０８を約２００℃の温度まで上昇させて、６０分間その温度で保持する。その後、プラテン１５１，１５２に挟んだままで、ヒータ１６０の温度を調節しながら、約１℃／分の割合で徐冷する徐冷工程を有している。

以上のように、軟化工程１２０での温度上昇に比べ、強制流入工程１２２での温度上昇を小さくするとともに、強制流入工程１２２での温度を温度２１１（流動開始粘度２１２）と温度２０６（最低粘度２０７）との間の温度とすることによって、規定の供給圧力においてエポキシ樹脂１０８が隙間１５６へ流れ込み可能となるようにする訳である。これにより、エポキシ樹脂１０８は圧力で強制的に流動し、孔１４２や隙間１５６がエポキシ樹脂１０８で確実に充填されることとなる。

ここで、プリプレグ１４１は、軟化工程１２０での温度上昇の傾斜によって最低粘度が変化するので、軟化工程１２０や強制流入工程１２２における温度設定は重要である。そこでまず、エポキシ樹脂が隙間１５６へ流動する動作と温度との関係について図面を用いて以下詳細に説明する。

図１４は、本実施の形態１の強制流入工程における半導体素子１０５の要部拡大図であり、図１５は本実施の形態の一体化工程１１８における特性図である。図１４において、エポキシ樹脂１０８は、プラテン１５２の圧縮により、その先端部のエポキシ樹脂１０８ａが隙間１５６へ流入する。このとき、空隙１４４に比べて隙間１５６は非常に小さく、エポキシ樹脂１０８ａは、縮小管を通過する粘性流体と考えられる。従って、半導体素子１０５の角１０５ｂの近傍で渦２２１が発生し、圧力損失が発生する。

また、はんだバンプ１０２においては、縮小管の後に拡大管を通過する粘性流体として考えられ、縮小管と拡大管とを繰返し通過することとなるのであるから、はんだバンプ１０２を通過するエポキシ樹脂１０８も、大きな圧力損失が発生することとなる。

さらに、樹脂の強制流入は、温度２１１（流動開始粘度２１２）と温度２０６（最低粘度２０７）との間で行われるようにする訳であるので、エポキシ樹脂１０８の粘性は、約２４０００ｐａ・ｓから１１５０ｐａ・ｓにある。つまりこの温度領域２１４においてエポキシ樹脂１０８は、粘性流体である。従って、エポキシ樹脂１０８ａと半導体素子１０５の下面１０５ａとの間で摩擦が生じる。そこで、このように樹脂を狭い隙間１５６などへ強制的に流入させるためには、これらの圧力損失や摩擦抵抗によってエポキシ樹脂１０８ａの流速が０とならないようにすることが必要である。従って、エポキシ樹脂１０８ａの流速をできるだけ大きくするためには、出来る限り最低粘度２０７自身の粘度を小さくするとともに、出来る限り低い粘度でエポキシ樹脂１０８を隙間へ流し込むことが重要となる。

そこで、エポキシ樹脂１０８ａの流速をできるだけ大きくするためには、強制流入工程１２２におけるエポキシ樹脂１０８は、できる限り最低粘度２０７（温度２０６）に近い粘度（温度）とすることが望ましい。ところが、圧力損失や摩擦によるエネルギー損失分は、熱エネルギーへ変換されるので、隙間１５６へ流れ込むエポキシ樹脂１０８ａの温度は、強制流入工程１２２におけるエポキシ樹脂１０８の設定温度よりも高くなると考えられる。

ここで、エポキシ樹脂１０８は、温度２０６を超えると粘度が大きくなるので、隙間１５６へ流れ込むエポキシ樹脂１０８ａの温度は、温度２０６（図１４）以下の温度とすることが必要である。そこで、エポキシ樹脂１０８の硬化を防ぐために、強制流入工程１２２におけるプリプレグ１４１の温度（粘度）は、硬化を始める温度２０６（最低粘度２０７）に対し、隙間１５６流入での温度上昇以上に低い温度２１８（高い粘度）とする訳である。

また、エポキシ樹脂１０８ａへ供給される圧力の大きさに比例して流入速度も大きくなる。そしてこの流入速度に比例して、エポキシ樹脂１０８ａの温度上昇も大きくなる。従って、プラテン１５２の圧力は、摩擦熱により温度上昇したエポキシ樹脂１０８ａの温度が、温度２０６を超えないような圧力としておくことも必要である。

なお、ここでは説明の便宜上半導体素子１０５が１個、抵抗が２個としているが、実際にはもっと多くの種類の部品がさらに数多く装着される。そのような場合、エポキシ樹脂１０８がそれぞれの隙間へ流入する時間のタイミングは異なる。これは、空隙１４３や空隙１４４の大きさや、ヒータ１６０の配置などに起因して発生するプリプレグ１４１内での温度ばらつきなどによるものと考えられる。

以上の理由により本実施の形態における強制流入工程１２２でのエポキシ樹脂１０８の温度は、温度２０６よりも隙間１５６への流入による温度上昇分以上に低くすることが必要である。また、隙間１５６の温度がエポキシ樹脂１０８の温度よりも低いような場所においても、強制流入工程１２２でのエポキシ樹脂１０８の温度が、隙間１５６の温度でエポキシ樹脂１０８の温度が低下しても温度２１１以下に下がらないようにしなければならない。

ではここで、本実施の形態における実際の一体化工程１１８での温度、圧力などについて図面を用いて説明する。図１５（ａ）は、本実施の形態における時間と樹脂温度および粘度との関係図であり、図１５（ｂ）は圧力、図１５（ｃ）は真空度を示している。図１５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において、横軸２３１は時間であり、図１５（ａ）の第１縦軸２３２が温度、第２縦軸２３３が粘度を示す。また、図１５（ｂ）の縦軸２３４は圧力であり、図１５（ｃ）の縦軸２３５は真空度を示している。

図１５（ｃ）において、本実施の形態の真空化工程１１９では、時間２３６で真空度２３７とする。具体的には、時間２３６は約４分であり、真空度２３７は約３７ｔｏｒｒとしている。なお、このとき同時にプリプレグ１４１への圧力の供給を開始し、約１分で規定の４０ｋｇ／ｃｍ²の圧力に達する。そしてさらに、ヒータ１６０の加熱も同時にスタートしておく。

図１５（ａ）において特性曲線２３８はプリプレグ１４１の温度であり、特性曲線２３９はエポキシ樹脂１０８の粘度を示している。真空化工程１１９が完了した後の軟化工程１２０では、エポキシ樹脂１０８を供給圧力において流動可能な粘度２４８とすべく、温度２４０にまで上昇させる。なお本実施の形態における温度２４０は、約９０℃である。そして温度上昇の傾斜を約４．５℃／分とすることで、開始より約１５分で温度は温度２４０となり、粘度は粘度２４８にまで下げることができる。なお、本実施の形態において４０ｋｇ／ｃｍ²の圧力でエポキシ樹脂１０８が流動を開始する粘度２４８は約２４０００ｐａ・ｓである。

そして軟化工程１２０でエポキシ樹脂１０８を流動可能な粘度まで下げた後に強制流入工程１２２を行う。この強制流入工程１２２は、温度を温度２４１にまで上げることにより、圧力２３７でエポキシ樹脂１０８を隙間１５６へ流れ込ませる工程である。そしてそのために本実施の形態では、エポキシ樹脂１０８の温度を温度２４１にまで上げて約３０分間その温度のままで維持する。なお強制流入工程１２２の温度２４１は約１１０℃としている。

このようにして、軟化工程１２０では出来る限り早く粘度２４８以下となるように素早く加熱し、強制流入工程１２２では、エポキシ樹脂１０８の温度を温度２４１で略一定に保つことによって、エポキシ樹脂１０８の負荷重合反応は進行し難くなり、長時間低い粘度を維持できることとなる。従って、粘度２４８を過ぎてから３０分経過した時点においても、エポキシ樹脂１０８は粘度２４２以下の粘度で維持される。これにより強制流入工程１２２の圧力２３７によってエポキシ樹脂１０８を確りと隙間１５６へ流動させることができる。なお、本実施の形態において粘度２４２は、約３５５０ｐａ・ｓである。

ここで、本実施の形態において最低粘度２４３は、約１１６０ｐａ・ｓであり、このときのエポキシ樹脂１０８の温度２４４は、１２５℃である。つまり本実施の形態では、エポキシ樹脂１０８の摩擦熱による温度上昇分を考慮し、強制流入工程１２２は最低粘度２４３となる温度２４４に対して、約１５度低い温度２４１で行っている。これにより隙間１５６へ流入するエポキシ樹脂の温度が硬化を開始する温度２４４を超えることが無いので、エポキシ樹脂１０８を確りと隙間１５６へ充填することが出来る。

次に強制流入工程１２２でエポキシ樹脂１０８の隙間１５６への充填が完了した後に、硬化工程１２３が行われる。この硬化工程１２３では、エポキシ樹脂１０８の温度を圧力２３７においてエポキシ樹脂１０８が流動を失う温度である温度２４５以上の温度にまで上昇させる。これによりエポキシ樹脂１０８は完全に流動しない状態となる。なお、本実施の形態において圧力２３７で流動性を失う粘度は、流動を開始する粘度２４８と略同じであるので、約２４０００ｐａ・ｓである。そして加熱工程１２３ではエポキシ樹脂１０８の温度を２００℃にまで上げ、約６０分間維持して完全に硬化させる。

以上のような積層基板の製造法を用いることにより、半導体素子１０５や抵抗１０６と基板１０１との間の隙間１５６，１５７へエポキシ樹脂１０８を容易に流入させることができるので、中間材などを用いなくても半導体素子１０５や抵抗１０６と基板１０１との間にエポキシ樹脂１０８を確実に充填することができる。従って、予め半導体素子１０５や抵抗１０６などと基板１０１との間の隙間１５６，１５７に、中間材などを充填することなく、プリプレグ１４１と基板１０１との一体化工程１１８で同時に隙間１５６，１５７へエポキシ樹脂１０８を確実に充填することができる積層基板の製造方法を提供することができる。

さらに、強制流入工程１２２において狭い隙間１５６，１５７へ確りとエポキシ樹脂１０８を充填できる。従って、ボイドの発生もしにくくなり、信頼性の高い積層基板を実現することができる。

なお、プリプレグ１４１は熱硬化性樹脂であるので、一旦熱硬化された後は、たとえ再度加熱されても可塑状態には戻らない。従って、一旦樹脂１０８で封止された半導体素子１０５の固定は保持される。また、エポキシ樹脂１０８は略１５０℃の温度までは粘度はだんだん下がる。従って、このように樹脂１０８は、粘度が小さくなり、流動性が増して、狭い隙間にも十分に充填することができる。また、ガラス不織布にエポキシ樹脂が含浸されているので、軟化工程１２０や、強制流入工程１２２において、エポキシ樹脂１０８を流動させても、基板としての体裁を維持することができるので、寸法精度の良好な積層基板を実現することができる。

また、圧力２３７においてエポキシ樹脂１０８が流動性を失う温度２４５は、はんだ１０７の融点よりも低くすることが重要である。これは、硬化工程１２３の加熱によりはんだ１０７が溶ける前にエポキシ樹脂１０８が固まっているようにするためである。つまり、はんだ１０７が溶ける温度において、エポキシ樹脂１０８は、はんだ１０７の周りを覆った状態で固まっているので、たとえはんだ１０７が溶けてもはんだ１０７が流れ出さないので、信頼性が良好である。

なお本実施の形態における硬化工程１２３の温度２４６（図１５）は、はんだ１０７の溶融点以下としている。つまり、はんだ１０７には硬化工程１２３の温度より溶融点の高い高温はんだを用いている。このようにすれば、硬化工程１２３の熱ではんだ１０７が溶けることがないので、さらに信頼性の高い配線基板が実現できる。

さらに、プリプレグ１４１には半導体素子１０５と抵抗１０６との間に空隙１４３を有する孔１４２が設けられているので、たとえ基板１０１から突出する電子部品が装着されていたとしても容易に遊挿することができ、組み立ては容易である。

また、この強制流入工程における温度は半導体素子１０５や抵抗１０６を接続固定するはんだが溶融しない程度に低い温度（１５０℃）で一体化するので、この一体化により接続固定が破壊されることはなく、半導体素子１０５と抵抗１０６は強固な接続固定を保つことができる。

更にまた、半導体素子１０５と抵抗１０６は基板１０１に装着されているので、この基板１０１の状態で検査をすることができ、積層基板完成後における良品率が向上する。

なお、本実施の形態においては、プリプレグ１４１を６枚用いたが、これは厚みの厚いプリプレグ１枚でも良い。その場合、積層工程１１６を短時間で行うことができるので、低価格な積層基板を得ることができる。

さらに、本実施の形態では強制流入工程１２２の温度は一旦温度２４１を超えるオーバーシュート部２４７（図１５）を設けている。これにより、軟化工程１２０での温度上昇の傾斜を大きくすることができるので、素早くエポキシ樹脂１０８の粘度を下げることができる。したがって、強制流入工程１２２において長い時の間低い粘度を維持でき、エポキシ樹脂１０８の流動性が良くなる。

ここで、本実施の形態におけるオーバーシュート部２４７での最高温度は、１１５℃としている。なおこのオーバーシュート部２４７における最高温度は、供給圧力で硬化を開始する温度２４４（１２５℃）よりも低くしておくことが重要である。そして、このオーバーシュートは、出来る限りエポキシ樹脂１０８が隙間１５６へ流れ込むより前に収束させておくことが望ましい。つまり摩擦熱などでエポキシ樹脂１０８の温度が上昇しても、エポキシ樹脂１０８の温度が温度２４４を超えないようにするためである。そこで本実施の形態ではオーバーシュート部２４７において２４１を超えた時点から、温度がピークとなる時点までの時間を約７分としている。

（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２について、図面を用いて説明する。図１６は、本発明の実施の形態における積層基板の製造方法のフローチャートである。なお、図１７から図１９において、図１から図１２と同じものは同じ番号とし、その説明は簡略化してある。実施の形態１においては、基板１０１上に６枚のプリプレグ１４１を積層したが、本実施の形態では、基板１０１上に厚さが約１ｍｍのプリプレグを１枚積層するものである。

では、図１６の工程の順序に従って、各工程の詳細を説明する。本実施の形態において、実施の形態１と同様に、基板１０１上に半導体素子１０５や抵抗１０６を装着し、リフロー工程１１５ではんだ付けする。３００は、リフロー工程１１５の後に設けられ、プリプレグ（シートの一例として用いた）を基板１０１上に宙吊りする宙吊り工程であり、３０１は、宙吊り工程３００の後に設けられた減圧・積層工程である。以下に、この宙吊り工程３００と減圧・積層工程３０１について、図１７、図１８を用いて説明する。図１７は、本実施の形態２における宙吊り工程における宙吊り手段の断面図であり、図１８は同、減圧・積層工程における減圧・積層手段の断面図である。

まず、宙吊り工程３００（図１６）について説明する。図１７において、密封容器３１１（密閉手段の一例として用いた）は、プラテン１５２（圧縮手段の一例として用いた）と、基板１０１の側面側を囲むガイド３１２と、このガイド３１２の上端部に設けられた傾斜部３１３とを有し、このガイド３１２の上方に開口部３１４を有する構成としている。このように構成された密封容器３１１のガイド３１２内へ基板１０１を挿入する。ここで、ガイド３１２と基板１０１との間の隙間は、片側で約０．５ｍｍとし、このガイド３１２によって基板１０１が位置決めされる。

そして、この開口部３１４を覆うように、プリプレグ（シートの一例として用いた）３０２を載置する。このとき、プリプレグ３０２の幅３１５は、ガイド３１２の幅３１６よりも大きく、傾斜部３１３の開口寸法３１３ａよりも小さな寸法としておく。このようにして、宙吊り工程３００において、プリプレグ３０２は、傾斜部３１３によって宙吊り状態で保持されることとなる。そして、このプリプレグ３０２の上に銅箔１４５が積層される。つまり、本実施の形態において傾斜部３１３は、プリプレグ３０２と半導体素子１０５や抵抗１０６とが接触しないようにそれらの間に隙間を形成させるために、プリプレグ３０２を宙吊りする宙吊り手段となる。

なお、本実施の形態におけるプリプレグ３０２は、できる限り早く粘性を低下させることによって加熱を小さくし、少ないエネルギーで積層基板を製造できるようにするために、常温において粘性を有したエポキシ樹脂３１７を用いている。従って、プリプレグ３０２の端部３０２ａが、傾斜部３１３に密着する。これによって、プラテン１５２、ガイド３１２、傾斜部３１３およびプリプレグ３０２とによって密封されることとなる。つまり、本実施の形態２においては、プリプレグ３０２自体が密封容器３１１の蓋を成すものである。

そして、真空化手段（図示せず）は、プリプレグ３０２によって蓋された状態で、ガイド３１２に設けた孔３１８から空気を吸引する。この減圧化によって密封容器３１１内が負圧となり、プリプレグ３０２は傾斜部３１３とガイド３１２に沿って下方へ移動する。本実施の形態２においては、孔３１８はガイド３１２の下端部の近傍に設けてある。なお、孔３１８は、減圧によって降下するプリプレグ面よりも下側に設けておくことが望ましい。これによって、孔３１８から空気を抜いてもプリプレグ３０２が吸引されず、確実に真空化することができる。

図１８は、本実施の形態の減圧・積層工程における減圧積層手段の断面図である。図１８に示すように、プリプレグ３０２は、半導体素子１０５上面や抵抗１０６の上面に接する状態で停止し、プリプレグ３０２が基板１０１上へ積層される。この状態において、プリプレグ３０２は、真空化による負圧がかかった状態で保持される。

これによって、半導体素子１０５や抵抗１０６とプリプレグ３０２との間に空気が入った気泡が残ることがない。従って、プリプレグ３０２と半導体素子１０５の上面１０５ｃや抵抗１０６の上面１０６ａとの間での密着性を向上することができ、信頼性の高い積層基板を得ることができる。

図１９は、一体化工程３０３における一体化手段の断面図である。図１９において、３０３は、減圧・積層工程の後に設けられた一体化工程である。この一体化工程３０３では、上側プラテン３２１がプリプレグ３０２を加熱・圧縮・冷却することで、隙間１５６，１５７へもエポキシ樹脂３１７を充填するとともに、基板１０１とプリプレグ３０２とを一体化している。

この一体化工程３０３において、まず３０４は、減圧・積層工程３０１の後に設けられた軟化工程であり、この軟化工程３０４では、プラテン１５２と上側プラテン３２１に設けられたヒータ１６０を加熱し、プリプレグ３０２を流動可能な温度まで軟化させる。なお、本実施の形態２におけるプリプレグ３０２は、常温において略流動性を有する状態となっているものを用いているので、軟化工程における熱の供給を少なくできる。従って省エネルギーである。

そして、軟化工程３０４の後に設けた強制流入工程３０５において、実施の形態１と同様に、エポキシ樹脂３１７を流入する訳である。本実施の形態においても、流入による摩擦熱や圧力損失などによる温度上昇によって、隙間１５６，１５７へ流入するエポキシ樹脂３１７が、硬化を始める温度を超えないようにプラテン３２１を移動させることが重要である。これにより、エポキシ樹脂３１７の温度が約１００℃の状態で、隙間１５６，１５７へ強制的に流入させるので、隙間１５６，１５７へ別途中間材を注入する必要はない。なお、本実施の形態２において、エポキシ樹脂３１７が硬化を始める温度は、約１１０℃から１５０℃であり、この１１０℃から１５０℃において約１０分保持するとエポキシ樹脂３１７は付加荷重反応が始まるものを用いている。

ここで、プリプレグ３０２に孔を設けないので、本実施の形態において半導体素子１０５や抵抗１０６の周囲に形成される隙間３３１は、実施の形態１で形成される空隙１４３，１４４よりも大きくなる。そこで、本実施の形態における強制流入工程３０５の温度は１００℃とすることで、確りと隙間３３１や隙間１５６，１５７へエポキシ樹脂３１７を充填できる。

３０６は強制流入工程３０５の後に設けられた硬化工程であり、この硬化工程３０６で１５０℃とすることでエポキシ樹脂３１７を完全に硬化させている。そして、硬化工程３０６で完全に硬化させた後、徐冷工程１２４で徐々に冷却し、その後に切断工程１２５で切断する。

そして、本実施の形態においても強制流入工程３０５での温度傾斜を、軟化工程３０４での温度上昇の傾斜よりも小さくすることが重要である。このようにすることで、素早くプリプレグ１４１の粘度が小さくなるとともに、その最小粘度の値を小さくできる。従って強制流入工程３０５において確りと樹脂を隙間へ流入させることができる。

また、一体化工程３０３の前に減圧・積層工程３０１を有しているので、半導体素子１０５や抵抗１０６とプリプレグ３０２との間に空気が入った気泡が残ることがない。従って、プリプレグ３０２と半導体素子１０５の上面１０５ｃや抵抗１０６の上面１０６ａとの間での密着性を向上することができ、信頼性の高い積層基板を得ることができる。

また、実施の形態１のようにプリプレグ３０２には、予め半導体素子１０５や抵抗１０６に対応した孔を設けなくても良いので、実施の形態１における孔加工工程１１７が不要となる。従って、低価格な積層基板を得ることができる。

さらに、本実施の形態２においては、部品の高さに応じた孔が不要となるので、プリプレグ３０２は、１枚でも良い。従って、プリプレグ３０２を１枚積層すれば良いので、低価格な積層基板を得ることができる。

さらにまた、プリプレグ３０２は、傾斜部３１３の上に載せるだけで良いので、積層作業を非常に容易に行うことができる。従って低価格な積層基板を実現できる。

その上さらに、孔３１８はガイド３１２に設けてあるので、基板１０１とガイド３１２との間の隙間を小さくできる。従って、ガイド３１２は、基板１０１を精度良く位置決めするとともに、プリプレグ３０２が外側へ流出することを防止する。従って、エポキシ樹脂３１７は、隙間３３１や隙間１５６，１５７へ流れるので、ボイドなどの発生がなく、確りと隙間１５６，１５７へエポキシ樹脂３１７を充填することができる。

（実施の形態３）
本実施の形態は、実施の形態２の減圧・積層手段の他の例であり、実施の形態２における減圧・積層工程に置き換えて用いることが出来るものである。そして、本実施の形態における各工程は、実施の形態２と同じである。そこで本実施の形態３においては、減圧・積層工程の減圧・積層手段に関してのみ説明する。図２０、図２１は本実施の形態の減圧・積層工程における減圧・積層手段の断面図であり、図２２は、同強制流入工程における積層基板の断面図である。なお、図２０、図２１、図２２において、図１７から図１９と同じものは、同じ番号とし、その説明は簡略化している。

図２０において、プラテン１５１，１５２と伸縮壁１５３とによって密封容器１５４（密封手段の一例として用いた）が形成される。そして、予め半導体素子１０５や抵抗１０６などの電子部品がリフローはんだ付けされた基板１０１が、プラテン１５２の所定位置に搭載される。

４０１は、プラテン１５１に設けられた支軸４０２へ回転自在に連結された保持爪である。この保持爪４０１は、バネ（図示せず）によって内側方向に向けて付勢されており、プリプレグ３０２を挟んで保持している。このとき、保持爪４０１とプラテン１５１は、プリプレグ３０２が基板１０１と対向する位置となるように保持する。そして、このプラテン１５１と保持爪４０１より成る宙吊り手段は、プリプレグ３０２と半導体素子１０５や抵抗１０６とが接触しないようにしている。これによって、プリプレグ３０２と半導体素子１０５や抵抗１０６との間に、隙間４０３が形成される。そして吸引機（図示せず）によって、孔１５５から空気を抜き、減圧・真空化することによって、密封容器１５４内が負圧となり、プラテン１５２が上昇する。

図２１は、本実施の形態３の減圧・積層工程における減圧積層手段の断面図である。図２１に示すように、真空化によってプリプレグ３０２は、半導体素子１０５上面や抵抗１０６の上面に接する状態で停止し、プリプレグ３０２が基板１０１上へ積層される。この状態において、プリプレグ３０２は、真空化による負圧が加わった状態で保持される。

図２２は、一体化工程３０３における一体化手段の断面図である。図２２に示したように一体化工程３０３では、上側プラテン３２１がプリプレグ３０２を加熱・圧縮・冷却することで、隙間１５６，１５７へもエポキシ樹脂３１７を充填するとともに、基板１０１とプリプレグ３０２とを一体化している。

なお、この場合保持爪４０１の先端４０１ａがプラテン１５２へ当接する位置で停止する。つまり、この保持爪４０１は、実施の形態１におけるストッパ１６１としての役割も行っている。

本実施の形態において、保持爪４０１はプリプレグ３０２の全周を覆うように設けている。これによって、一体化工程３０３において、エポキシ樹脂３１７の流動時に保持爪４０１は、エポキシ樹脂３１７の外側への流出を阻止する。従って、エポキシ樹脂３１７は、隙間３３１や隙間１５６，１５７へ流れるので、ボイドなどの発生がなく、確りと隙間１５６，１５７へエポキシ樹脂３１７を充填することができる。また、プリプレグ３０２の外への流出を少なくできるので、その分プリプレグを小さくできる。従って、使用するプリプレグ３０２を少なくできるので低価格な積層基板を得ることができる。ここで、熱硬化性樹脂は、一般に一旦硬化させると再利用できない。従って、プリプレグ３０２の使用量を削減することは、環境的な側面においても非常に重要な点になる。

そして、一体化工程３０３が完了すると、保持爪４０１が外側（図２２の矢印方向）へ回動し、プリプレグ３０２を開放する。これによって、プラテン１５１が上方向へ開放され、基板１０１が取り出せることとなる。

以上のように一体化工程３０３の前に減圧・積層工程３０１を有しているので、半導体素子１０５や抵抗１０６とプリプレグ３０２との間に空気が入った気泡が残ることがない。従って、プリプレグ３０２と半導体素子１０５の上面１０５ｃを抵抗１０６の上面１０６ａとの間での密着性を向上することができ、信頼性の高い積層基板を得ることができる。

さらに、本実施の形態３においては、部品の高さに応じた孔が不要となるので、プリプレグ３０２は、１枚でも良い。従って、プリプレグ３０２を１枚積層すれば良いので、低価格な積層基板を得ることができる。

さらにまた、プリプレグ３０２は、保持爪４０１内に挟み込むだけで良いので、積層作業を非常に容易に行うことができる。従って低価格な積層基板を実現できる。

なお、本実施の形態３においては、プリプレグ３０２を宙吊り状態としたが、これは基板１０１側を宙吊りしても良く、この場合においても同様の効果を奏することができる。

本発明にかかる積層基板の製造方法は、予め電子部品と基板との間の隙間に、中間材などを充填することなく、樹脂シートと基板との一体化工程で同時に隙間へ樹脂を確実に充填することができるという効果を有し、特に小型化が必要な携帯用電子機器等に対して利用すると有用である。

本発明の実施の形態１における積層基板の製造方法の製造フローチャート同、積層基板の断面図同、フラックス塗布工程における積層基板の断面図同、クリームはんだ印刷工程における積層基板の断面図同、電子部品装着工程における積層基板の断面図同、リフロー工程における積層基板の断面図同、プリプレグ積層工程における積層基板の断面図同、真空化工程における積層基板の断面図同、真空化工程における積層基板の断面図同、軟化工程における積層基板の断面図同、強制流入工程における積層基板の断面図同、切断工程における積層基板の断面図同、エポキシ樹脂の粘度特性と、プラテンの圧力特性図同、半導体素子の隙間の拡大図（ａ）同、一体化工程における温度特性図、（ｂ）同、一体化工程における圧力特性図、（ｃ）同、一体化工程における気圧特性図実施の形態２，３における積層基板の製造フローチャート実施の形態２における減圧・積層手段の断面図実施の形態２における減圧・積層手段の断面図実施の形態２の強制流入工程における積層基板の断面図実施の形態３における減圧・積層手段の断面図実施の形態３における減圧・積層手段の断面図実施の形態３の強制流入工程における積層基板の断面図従来の積層基板における製造フローチャート同、電子部品装着工程における積層基板の断面図同、半導体素子装着工程における積層基板の断面図同、中間材注入工程における積層基板の断面図同、加熱・圧着工程における積層基板の断面図同、積層基板の断面図

符号の説明

１０１基板
１１６プリプレグ積層工程
１１８一体化工程
１２０軟化工程
１２２強制流入工程
１２３硬化工程

Claims

複数個の電子部品が埋設された積層基板の製造方法であって、前記積層基板の製造方法は、上面に設けられたランドと電子部品の電極とが接続固定材により接続固定された基板に対し、前記電子部品の外周部に空隙が形成されるごとくシートを配置する積層工程と、この積層工程の後で、前記シートと前記基板を加熱圧着して一体化する一体化工程とを備え、前記シートには前記樹脂の温度上昇の速度を大きくすると前記樹脂の最低粘度の値が小さくなる熱硬化性の樹脂を用いる積層基板の製造方法において、前記一体化工程は、前記樹脂を軟化させる加熱工程と、この加熱工程の後で前記樹脂をほぼ一定温度で維持するとともに、前記電子部品と前記基板との間に形成された隙間へ前記樹脂を強制的に流入させる強制流入工程と、この強制流入工程の後で前記樹脂が流動性を失う温度以上まで前記シートを加熱する硬化工程とを有し、前記強制流入工程における樹脂の温度特性には、前記樹脂を前記一定温度となるよりも前に前記一定温度よりも高い温度まで一旦上昇させるオーバーシュート部を設け、この強制流入工程におけるシートの温度は、前記樹脂が最低の粘度となるときの温度に対し、前記樹脂が前記電子部品と基板との間の隙間へ流入することによる前記樹脂の温度上昇分以上に低い温度とした積層基板の製造方法。
シートには、織布或いは不織布と、この織布或いは不織布に含浸された樹脂とから成る板状体を用いるとともに、電子部品に対応する位置に前記電子部品の外周との間に空隙を有する開口を設けた請求項１に記載の積層基板の製造方法。
強制流入工程におけるシートの温度は、接続固定材が溶融しない温度とした請求項１に記載の積層基板の製造方法。
強制流入工程におけるシートの温度は、少なくとも接続固定材の溶融点温度より、隙間への流入による樹脂の温度上昇分だけ低くした請求項１に記載の積層基板の製造方法。
強制流入工程では、隙間へ流入する樹脂の温度を接続固定材の溶融点温度より低くした請求項１に記載の積層基板の製造方法。
一体化工程の圧力は、樹脂を隙間へ流入させるときの前記樹脂と電子部品あるいは基板との間で生じる摩擦による温度上昇で前記樹脂の粘度が、上昇しない程度に小さくした請求項１に記載の積層基板の製造方法。
一体化工程の圧力は、樹脂を隙間へ流入させるときの樹脂と電子部品あるいは基板との間で生じる摩擦による温度上昇で前記樹脂の温度が、前記樹脂の最低の粘度となるときの温度を超えない程度に小さくした請求項１に記載の積層基板の製造方法。
硬化工程におけるシートの温度は、接続固定材の融点温度よりも低くした請求項１に記載の積層基板の製造方法。
強制流入工程では、樹脂を隙間へ流入させるとともに、前記隙間へ前記樹脂を流入させることによる発熱で前記樹脂の粘度を小さくする請求項１に記載の積層基板の製造方法。
強制流入工程では、真空度を一定とした請求項１に記載の積層基板の製造方法。