JP4613828B2 - 立体回路基板およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、高密度で立体的な配線を実現する立体回路基板およびその製造方法に関する。

近年、携帯電話や携帯情報端末などは、様々な機能を内部に取り込むことにより総合情報機器へと急激に進展している。そのため、限られた容積で多様化する機能を実現するためには、半導体チップなどの各種デバイスの小型化・高性能化が前提となっている。しかし、高集積化が実現されてきた半導体チップでさえも、コスト面や技術面などの点で、今までどおりの方法では、大幅な性能向上が困難になりつつある。

そこで、現在、デバイスをコンパクトに収納するための高密度実装技術の重要性が増している。

また、デバイスを高集積化するには、デバイスの微細な配線に対応できる、２次元から３次元への立体的な配線が要望されている。そのため、いかに高密度で、かつ簡単なプロセスで立体配線を形成するかが、開発のポイントになっている。

従来、一般的に図１７に示すような立体配線構造からなるプリント基板が実現されている（例えば、特許文献１参照）。

以下に、従来の４層に積層された多層構造を有するプリント基板について簡単に説明する。

図１７は、従来の４層に積層された多層構造を有するプリント基板の要部構造およびその製造方法を説明する部分斜視図である。

まず、図１７（ａ）に示すように、樹脂フィルム１０１０の片面に、例えば導電ペーストを印刷して形成された導体パターン１０２０と、ビアホールを導電ペーストで充填した導電ビア１０３０を有する、例えば３枚の片面導体フィルム１０５０を形成する。ここで、導体パターン１０２０には、片面導体フィルム１０５０の積層時に、導電ビア１０３０との位置ずれを許容するためのランド１０４０が形成される。

つぎに、図１７（ｂ）に示すように、３枚の片面導体フィルム１０５０を、導体パターン１０２０と導電ビア１０３０との位置を合わせて載置する。そして、３枚の片面導体フィルム１０５０の上下から、例えばプレス機などを用いて、加熱しながら加圧することにより、図１７（ｃ）に示すような４層構造を有するプリント基板１０００が形成される。

また、光造形法を用いて、立体配線構造を有する配線基板の製造方法が開示されている（例えば、特許文献２参照）。

以下、光造形法を用いて、立体配線構造を有する配線基板を製造する方法について、図１８と図１９を用いて説明する。

図１８は配線基板の製造装置を模式的に示す断面図で、図１９は図１８の製造装置を用いた配線基板の製造方法を説明する断面図である。

図１８に示すように、配線基板の製造装置１１００は、絶縁性液状樹脂１１１０を貯めた第１の貯溜槽１１２０と導電性液状樹脂１１３０を貯めた第２の貯溜槽１１４０を備えている。そして、テーブル１１５０に設置した基板１１６０を、第１の貯溜槽１１２０と第２の貯溜槽１１４０を交互に移動させる移動制御部１１８０を有している。さらに、例えば所定の深さに配置された基板１１６０の上の絶縁性液状樹脂１１１０または導電性液状樹脂１１３０を、紫外線などを発生するレーザ照射装置１１９０で所定のパターンを走査することにより硬化させ、所定のパターンを光造形法により形成するものである。

以下、具体的な製造方法について、図１９を用いて説明する。

まず、図１９（ａ）に示すように、基板１１６０を第１の貯溜槽１１２０の絶縁性液状樹脂１１１０に浸漬し、光造形法により基板１１６０の表面に電気的絶縁層１２００を所定の厚みで形成する。

つぎに、図１９（ｂ）に示すように、第２の貯溜槽１１４０の導電性液状樹脂１１３０に浸漬し、導電性液状樹脂１１３０が所定の厚みで平坦化した後、所定の導体パターン１２１０を、光造形法により電気的絶縁層１２００の上に形成する。その後、導体パターン１２１０以外の導電性液状樹脂１１３０を除去することにより、１層目の導体パターン１２１０を形成する。

つぎに、図１９（ｃ）に示すように、基板１１６０を第１の貯溜槽１１２０の絶縁性液状樹脂１１１０に浸漬し、光造形法により基板１１６０の導体パターン１２１０の上に電気的絶縁層１２２０を所定の厚みで形成する。このとき、導体パターン１２１０の所定の位置の絶縁性液状樹脂１１１０に光を照射せずに、絶縁性液状樹脂１１１０を除去することによりビア穴１２３０が形成される。

つぎに、図１９（ｄ）に示すように、第２の貯溜槽１１４０の導電性液状樹脂１１３０に浸漬し、導電性液状樹脂１１３０が所定の厚みで平坦化した後、ビア穴１２３０を被覆する２層目の導体パターン１２４０を、光造形法により電気的絶縁層１２２０の上に形成する。

つぎに、図１９（ｅ）に示すように、上記と同様の方法により、導体パターン１２４０の上に電気的絶縁層１２５０と３層目の導体パターン１２６０が形成される。

以上の工程により、多層の配線基板が得られる。
特開２００２−３６８４１８号公報 特開２００４−２２６２３号公報

しかしながら、上記特許文献１に示すようなプリント基板では、複数枚の樹脂フィルムの上下面に導体パターンを形成し、樹脂フィルム中に形成した導電ビアと接続することにより積層基板を構成している。そのため、樹脂フィルムの積層時の導電ビアと導体パターンとの接続位置のずれを考慮して、ランドを形成している。

そのため、以下に示す、図２０を用いて説明するような課題を生じている。

図２０は、導電ビア１０３０と導体パターン１０２０がランド１０４０を介して接続された状態を説明する模式図である。

つまり、図２０（ｂ）の平面図に示すように、導電ビア１０３０と接続するランド１０４０により、導体パターン１０２０をランド１０４０を避けて配置しなければならず、微細なピッチで導体パターン１０２０を形成することができないという課題があった。

また、導体パターン１０２０を樹脂フィルムの両面にしか形成できないため、高密度の立体的な配線が制限されていた。

また、導電ビア１０３０と導体パターン１０２０が圧接や圧着により接続されるため、接続界面への異物の混入や酸化膜の形成により、接続抵抗の増加など接続の信頼性に課題があった。それを、防止するために、界面をエッチングなどにより処理すると、工程数の増加などにより生産性が低下するという問題が発生する。

また、複数枚の樹脂フィルムを積層して一体化する場合、気泡などの残存により、剥離などが発生しやすく信頼性に課題があった。

同様に、特許文献２に示されている配線基板は、導体パターンと電気的絶縁層を貯溜槽の切り替えにより形成するため、多層構造を有する配線基板を容易に製造できるという利点を備えるものである。しかし、上記配線基板においても、導電ビアの形状よりも導体パターンが大きいために、微細なピッチの導体パターンが形成できないという課題があった。

また、導体パターンが平坦に形成された電気的絶縁層の上に形成されるため、任意の位置に導体パターンを形成できないという課題があった。

また、導体パターンと導電ビアおよび電気的絶縁層を、別々の工程で層ごとに形成するため、導体パターンと導電ビアとの層間での接続信頼性に課題があった。

本発明は、上記の課題を解決するものであり、微細なピッチの配線電極群を形成できるとともに、接続信頼性に優れた立体回路基板およびその製造方法を提供することを目的とするものである。

上述したような目的を達成するために、本発明の立体回路基板は、基板と、基板上に複数段に設けられた第１の配線電極群と、第１の配線電極群の間を少なくとも高さ方向に接続する第２の配線電極と、を備え、第１の配線電極群と第２の配線電極との少なくとも接続部は、同一形状で設けられた構成を有する。

この構成により、ランドや接続界面のない、高密度で信頼性の高い第１の配線電極群と第２の配線電極からなる配線電極群を有する立体回路基板を実現できる。

さらに、第１の配線電極群と第２の配線電極の外表面に金属層が設けられていてもよい。

これにより、配線抵抗の低い、高周波特性に優れた立体回路基板を実現できる。

さらに、少なくとも最上段の第１の配線電極群までは第１の配線電極と第２の配線電極を埋設する絶縁層が設けられていてもよい。

これにより、機械的な強度を向上させるとともに、配線電極群の環境変化などに対する信頼性の高い立体回路基板が得られる。

さらに、基板が取り除かれていてもよい。

これにより、薄型の立体回路基板が得られる。

さらに、最上段および最下段の少なくとも一方の第１の配線電極群に電子部品を搭載してもよい。

これにより、多機能な立体回路基板が得られる。

さらに、電子部品間のみを接続する接続電極および一方の端部が少なくとも自由端を有する第１の配線電極群に、接続電極および第１の配線電極群を保持するダミー電極を設けてもよい。

これにより、配線電極と接続しない接続電極の形成や機械的な強度の低い第１の配線電極群を補強した汎用性に優れた立体回路基板を実現できる。

さらに、第１の配線電極群および第２の配線電極が、水平方向に対して任意の角度で設けられていてもよい。

これにより、短距離での接続が可能となるとともに、さらに狭ピッチの配線電極を有する立体回路基板が得られる。

また、本発明の立体回路基板の製造方法は、基板の上に複数段の第１の配線電極群と、第１の配線電極群の間を少なくとも高さ方向に接続する第２の配線電極とを、導電性光硬化樹脂を用いた光造形法により一体に連続して形成する方法を有する。

この方法により、ランドや接続界面のない、高密度で信頼性の高い配線電極を有する立体回路基板を一括して連続的に容易に作製できる。

さらに、第１の配線電極群と第２の配線電極の外表面に金属層を形成する工程をさらに含んでもよい。

この方法により、配線抵抗の低い、高周波特性に優れた立体回路基板を生産性よく形成することができる。

さらに、少なくとも最上段の第１の配線電極群までは第１の配線電極群と第２の配線電極を埋設する絶縁層を形成する工程をさらに含んでもよい。

この方法により、機械的な強度を向上させるとともに、配線電極群の環境変化などに対する信頼性の高い立体回路基板を一括で形成できる。

さらに、基板を取り除く工程をさらに含んでいてもよい。

この方法により、さらに薄型の立体回路基板を作製できる。

さらに、最上段および最下段の少なくとも一方の第１の配線電極群に電子部品を搭載する工程をさらに含んでもよい。

この方法により、多機能な立体回路基板を容易に作製できる。

本発明の立体回路基板およびその製造方法によれば、高密度実装を実現する微細で立体的な配線電極を形成できるとともに、生産性の向上や信頼性などに優れた効果を奏するものである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（第１の実施の形態）
図１（ａ）は本発明の第１の実施の形態における立体回路基板を模式的に示す部分平面図で、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線断面図で、同図（ｃ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。

図１に示すように、立体回路基板１０は、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート、ポリイミド、ガラスエポキシ樹脂、シリコン、ガラスなどからなる基板２０の少なくとも一方の面に、例えば銀、金、銅、銀パラジウム粒子などの導電フィラーを含む光硬化性樹脂からなる導電性光硬化樹脂により立体的に形成された配線電極群が設けられている。ここでは、説明をわかりやすくするために、図１（ａ）の配線電極群で帯状に示されているものを第１の配線電極群３０とし、円状に示されているものを第２の配線電極４０とする。なお、第２の配線電極４０は、従来の配線基板での導電ビアと同様の作用を有するもので、複数段に形成された第１の配線電極群３０を、高さ（厚み）方向に接続するものである。

また、本発明の第１の実施の形態においては、第１の配線電極群３０は、立体回路基板１０の高さ方向に設けられた、最下段に相当する１段目の第１の配線電極３２、２段目の第１の配線電極３４と最上段に相当する３段目の第１の配線電極３６の、例えば３段に構成した例で示している。

以下に、図２を用いて、本発明の第１の実施の形態における立体回路基板の第１の配線電極群と第２の配線電極の接続の状態を模式的に説明する。

図２（ａ）は、第１の配線電極群と第２の配線電極の接続の状態を示す部分斜視図で、同図（ｂ）は第１の配線電極群と第２の配線電極との配置関係を説明する部分平面図である。

図２（ａ）に示すように、１段目の第１の配線電極３２と２段目の第１の配線電極３４は、第２の配線電極４０を介して、以下の光造形法を用いた製造方法で詳細に説明するように、少なくともその接続部４５は、同一形状で連続的に、かつ一体的に形成される。そのため、図２（ｂ）に示すように、従来必要であった図１７のランド１０４０のような不要な部分を設ける必要がない。

つまり、本発明の第１の実施の形態によれば、複数段の第１の配線電極群の間を接続する第２の配線電極４０との接続部４５にランドを設ける必要がないため、各段の第１の配線電極を微細で狭ピッチに設けることができる。その結果、立体的に配線電極群を高密度に設けた立体回路基板１０を実現できる。

また、従来のような樹脂フィルムの両面に制限されずに、第１の配線電極群３０を形成できるため、第１の配線電極群３０を立体回路基板１０の任意の高さに設けることができる。その結果、設計自由度の高い立体回路基板１０を実現できる。

また、第１の配線電極群３０と第２の配線電極４０が連続して一体的に設けられるため、例えば第１の配線電極群３０と第２の配線電極４０との界面に酸化膜などが形成されず、界面での接続抵抗の増加やばらつきの小さい立体回路基板１０を実現できる。

以下に、本発明の第１の実施の形態における立体回路基板の変形例について、図３および図４を用いて説明する。

図３（ａ）は本発明の第１の実施の形態における立体回路基板の変形例を示す部分平面図で、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線断面図で、同図（ｃ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。

図３において、少なくとも最上段に相当する３段目の第１の配線電極３６までの第２の配線電極４０と第１の配線電極３２、３４を埋設する絶縁層５０を設けた点で、図１とは異なるものである。

すなわち、基板２０の上に、光造形法により、例えば銀粒子などの導電フィラーを含む光硬化性樹脂からなる導電性光硬化樹脂を硬化させて、第１の配線電極群３０と第２の配線電極４０で立体的な配線電極群を形成した後、それ以外の導電性光硬化樹脂を除去する。そして、例えばＰＥＴなどの熱可塑性樹脂やエポキシなどの熱硬化性樹脂を、少なくとも３段目の第１の配線電極３６までの第２の配線電極４０と第１の配線電極３２、３４を埋設するように、例えば浸漬法や注入法などを用いて、充填し硬化させることにより絶縁層５０を形成する。なお、電子部品を実装しない場合には、耐湿性などの信頼性を高めるために、３段目の第１の配線電極３６も絶縁層５０に埋設してもよいことはいうまでもない。

これにより、立体的に配線された第１の配線電極群３０と第２の配線電極４０を絶縁層５０により補強し機械的な強度を向上させるとともに、耐湿性などの耐環境性および信頼性に優れた立体回路基板６０を実現できる。

また、図４（ａ）は本発明の第１の実施の形態における立体回路基板の変形例の別の例を示す部分平面図で、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線断面図で、同図（ｃ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。

図４において、基板２０を取り除いている点で、図３に示す立体回路基板６０とは異なるものである。

すなわち、図３に示す立体回路基板６０から、例えば研磨法やエッチング法や機械的な剥離などを用いて、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、フッ素樹脂、ガラスなどからなる基板２０を除去して立体回路基板８０を構成したものである。

これにより、さらに薄型化できるとともに、絶縁層５０の上下面に露出した第１の配線電極群３０に、例えば電子部品などを実装できる立体回路基板８０を実現できる。

以下に、図５と図６を用いて、本発明の第１の実施の形態における立体回路基板の製造方法を説明する。なお、図１と同じ構成要素には同じ符号を付して説明する。

図５は、本発明の第１の実施の形態における立体回路基板の製造方法を説明する断面図である。さらに、図６は、図５（ｂ）の工程を詳細に説明する断面図である。

まず、図５（ａ）に示すように、例えば２００μｍ〜１０００μｍの厚みのＰＥＴフィルム、ガラスエポキシ基板またはセラミック基板などの基板２０を準備する。

つぎに、図５（ｂ）に示すように、基板２０の上に、光造形法を用いて、順次１段目の第１の配線電極３２、第２の配線電極４０、２段目の第１の配線電極３４、第２の配線電極４０、３段目の第１の配線電極３６を形成する。

ここで、図６を用いて第１の配線電極群３０と第２の配線電極４０の形成方法を詳細に説明する。

まず、図６（ａ）に示すように、例えば銀粒子などの導電フィラーを含むウレタン系の光硬化性樹脂からなる導電性光硬化樹脂１００で満たされた容器１１０の中に、少なくともＺ方向に移動可能なテーブル１２０の上に設置した基板２０を浸漬する。

そして、基板２０の上の導電性光硬化樹脂１００に、例えば光照射装置１３０から出射される照射光１４０で、例えば走査ミラー１５０を用いて、Ｘ−Ｙ方向、例えば１段目の第１の配線電極３２のパターンで走査する。

ここで、光照射装置１３０として、アルゴンレーザ、Ｈｅ−Ｃｄレーザ、ＹＡＧレーザ、ヘリウムネオンレーザや半導体レーザまたは高圧水銀灯、キセノンランプ、メタルハライドランプ、タングステンランプ、ハロゲンランプや蛍光ランプを対物レンズで集光して利用することができる。

また、導電性光硬化樹脂１００の光硬化性樹脂としては、ウレタンアクリレート系、エポキシ系、エポキシアクリレート系やアクリレート系などの紫外光や可視光で硬化する樹脂などを用いることができる。さらに、導電フィラーとして、銀粒子以外に、銅、金、ニッケルなどの粒子で、例えば数μｍ〜１０数μｍ程度の平均径を有する、例えば球状のものが用いられる。なお、樹脂などに金属をコーティングしたものを用いてもよい。

つぎに、図６（ｂ）および図６（ｃ）に示すように、順次テーブル１２０をＺ方向に第１の配線電極群３０および第２の配線電極４０を形成しながら導電性光硬化樹脂１００の中に沈める。これにより、図５（ｂ）に示すような立体的な配線電極群が導電性光硬化樹脂１００の中に形成された状態となる。ここで、テーブル１２０の移動速度は、照射光１４０の強度、照射時間や走査時間に同期させ、さらに導電性光硬化樹脂１００の銀粒子の形状や大きさに応じて制御装置１６０により制御される。また、照射光１４０や走査ミラー１５０の動作は、光照射装置１３０に入力された３次元の配線電極群のデータ、例えば３次元のＣＡＤデータに基づいて制御される。なお、テーブル１２０は、Ｚ方向だけでなく、Ｘ−Ｙ方向に移動するものでもよい。この場合、走査ミラー１５０は、固定してもよい。

また、上記では、照射光１４０を容器１１０の上面から照射する例で説明したがこれに限られない。例えば、図７に示すように、容器１１０の底面を照射光１４０が透過する、例えば石英などの光透過窓１１５などで形成し、テーブル１２０の設置された基板２０を引き上げながら、３次元の立体的な配線電極群を形成してもよい。この場合、導電性光硬化樹脂１００が、容器１１０の底面と基板２０で規制されるため平坦性よく供給できる。そのため、導電性光硬化樹脂１００の粘性を利用して平坦化させた後、テーブル１２０を引き下げて立体的な配線電極群を形成する場合と比較して、短時間での形成が可能となる。

また、上記では、テーブルをＸ−Ｙ方向に移動させたが、Ｚ方向のみ移動させ、各段ごとに異なった回路パターン形状に開口したマスクを介し、段ごとに回路パターンを一括に形成しても構わない。さらに、液晶マスクを用いても構わない。

つぎに、図５（ｃ）に示すように、照射光１４０が照射されていない未硬化の導電性光硬化樹脂１００を、例えば溶剤への浸漬やエアーブローにより取り除いて、図１に示す立体回路基板１０が作製される。

つぎに、図５（ｄ）に示すように、例えばエポキシ、イミド系またはアクリル系などの液状樹脂で満たされた容器（図示せず）に、図５（ｃ）に示す立体回路基板１０を浸漬する。そして、例えば冷却して硬化させることにより、絶縁層５０を有する立体回路基板６０が作製される。なお、絶縁層５０は、エポキシ、イミド系またはアクリル系などの樹脂を、例えば毛細管現象を利用して、配線電極群の周囲に注入して形成することもできる。

さらに、図５（ｅ）に示すように、図５（ｄ）に示す立体回路基板６０の基板２０を、例えば研磨法、エッチング法や機械的な剥離などを用いて除去することにより、さらに薄型の立体回路基板８０が作製される。

上記で説明したように、本発明の第１の実施の形態の立体回路基板の製造方法によれば、第１の配線電極群と第２の配線電極から構成される立体的な配線電極群を、一体的に連続して形成できるため、生産効率の高い製造方法を実現できる。

また、第１の配線電極群と第２の配線電極が連続して形成されるため、位置ずれなどを考慮したランドを形成する必要がなく、微細なピッチで第１の配線電極群や第２の配線電極を形成できる。

また、照射光の走査により、第１の配線電極群や第２の配線電極を形成できるため、それらを、例えば立体回路基板の任意の位置に配置して形成することができる。その結果、第１の配線電極群や第２の配線電極の形成位置が制限されないため、形成密度を飛躍的に向上させた立体回路基板を実現できる。

また、第１の配線電極群と第２の配線電極とを連続して形成できるため、第１の配線電極群と第２の配線電極との界面が存在しない。そのため、界面での接続抵抗の増加やばらつきの小さい接続の信頼性に優れた立体回路基板を作製することができる。

（第２の実施の形態）
図８（ａ）は本発明の第２の実施の形態における立体回路基板を模式的に示す部分断面図で、同図（ｂ）は本発明の第２の実施の形態における立体回路基板の変形例を模式的に示す部分断面図である。

図８に示すように、本発明の第２の実施の形態における立体回路基板２００は、基板２２０の水平方向に対して任意の角度で設けられた第１の配線電極２３５や断面形状の異なる第１の配線電極２３８などで構成された第１の配線電極群２３０および斜め方向に設けられた第２の配線電極２４４などで構成された第２の配線電極群２４０を有する点で、第１の実施の形態の立体回路基板１０とは異なるものである。ここで、水平方向に対して任意の角度とは、上記第１の配線電極群や第２の配線電極の少なくとも一部は鉛直方向に対して角度を有していることを意味し、全体が一定の角度を有している必要は特にない。

すなわち、第１の配線電極群２３０は、最下段に相当する１段目の第１の配線電極２３２、２段目の第１の配線電極２３４、最上段に相当する３段目の第１の配線電極２３５、２３６や断面形状の異なる第１の配線電極２３８などで構成される。また、第２の配線電極群２４０は、垂直方向で第１の配線電極群２３０を接続する第２の配線電極２４２と斜め方向で接続する第２の配線電極２４４などで構成される。

この構成により、例えば水平方向に対して斜めに設けた第１の配線電極２３５は、第１の配線電極群２３０の間隔が狭い箇所で配線する場合に、狭ピッチ化を実現するための効果が大きいものである。

また、斜めに形成された第２の配線電極２４４は、接続する第１の配線電極群２３０の間を短い距離で接続できるため、配線抵抗の低減に大きな効果を奏するものである。

また、任意の角度で設けられる第１の配線電極２３５や断面形状の異なる第１の配線電極２３８および第２の配線電極（図示せず）などの任意の方向の断面形状や断面積を自由に変えることができる。そのため、要求される配線抵抗などに応じて自由に配線電極群を設計できる立体回路基板２００を実現できる。例えば、低抵抗で電子部品などと接続する箇所や、浮遊容量や配線電極群間の容量と配線抵抗とによるフィルタなどを形成する場合に有効である。

なお、上記の説明では断面形状が長方形の例を示したが、本発明はこれに限られない。例えば、曲線状、らせん状あるいは多角形など、任意の形状で形成してもよいことはいうまでもない。

以下に、本発明の第２の実施の形態における立体回路基板の変形例について、図８（ｂ）を用いて説明する。

図８（ｂ）において、少なくとも最上段に相当する３段目の第１の配線電極２３５、２３６までの第２の配線電極群２４０と第１の配線電極２３２、２３４、２３８を埋設する絶縁層２５０を設けた点で、図８（ａ）の立体回路基板２００とは異なるものである。

すなわち、基板２２０の上に、光造形法により、例えば銀粒子を含む光硬化性樹脂からなる導電性光硬化樹脂を硬化させて、第１の配線電極群２３０と第２の配線電極群２４０で立体的な配線電極群を形成した後、それ以外の導電性光硬化樹脂を除去する。そして、例えばＰＥＴなどの熱可塑性樹脂やエポキシなどの熱硬化性樹脂を、少なくとも３段目の第１の配線電極２３５、２３６までの第２の配線電極群２４０と第１の配線電極２３２、２３４、２３８を埋設するように、例えば浸漬法や注入法などを用いて、充填し硬化させることにより絶縁層２５０を形成する。

なお、電子部品を実装しない場合、例えば立体回路基板と立体回路基板を電気的に接続するモジュール基板においては、信頼性を高めるために３段目の第１の配線電極２３５、２３６も絶縁層２５０に埋設してもよいことはいうまでもない。

また、本発明の第２の実施の形態における立体回路基板の製造方法は、第１の実施の形態の立体回路基板の製造方法と同様であり、その説明は省略する。

上記により、任意の角度および形状で形成された第１の配線電極群２３０や第２の配線電極群２４０を有する立体回路基板２８０が実現される。

これにより、立体的に配線された第１の配線電極群や第２の配線電極群を絶縁層により補強し機械的な強度を向上させるとともに、耐湿性などの耐環境性および信頼性が向上した立体回路基板を実現できる。

なお、第１の実施の形態と同様に、立体回路基板２８０の基板２２０を取り除いて、さらに薄型の立体回路基板を実現できることはいうまでもない。

（第３の実施の形態）
図９（ａ）は本発明の第３の実施の形態における立体回路基板を模式的に示す部分平面図で、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線断面図で、同図（ｃ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。

図９に示すように、立体回路基板３００は、例えば第１の配線電極３１０のように、その一方の端部が自由端になる場合や立体的な配線電極群を形成する過程において、空中に浮いた状態で形成される接続電極３２０の場合、それらを保持するために、他の第１の配線電極群や第２の配線電極とは接続しないダミー電極３３０、３４０を設けた点で、第１の実施の形態の変形例の立体回路基板６０とは異なるものである。

すなわち、図９（ｂ）に示すように、例えば立体回路基板３００に実装される電子部品間のみを接続する接続電極３２０は、通常、他の第１の配線電極群と接続する必要がない。そのため、光造形法を用いて、接続電極３２０を形成する場合、硬化していない導電性光硬化樹脂を除去する工程で、接続電極３２０が同時に除去されてしまう。その結果、電子部品間が接続されない場合が生じる。また、電子部品を実装する場合、その配置により、電子部品の接続端子のみと接続するために、第１の配線電極３１０の一方の端部が自由端で形成され、その端部の位置が固定されない場合がある。

そこで、接続電極３２０の位置を固定するために、ダミー電極３４０を接続電極３２０と一体に形成して設けるものである。同様に、第１の配線電極３１０の自由端を保持するダミー電極３３０を設け、絶縁層３５０に埋設して立体回路基板３００を構成するものである。

これにより、電子部品を実装する場合の設計自由度が向上した立体回路基板を実現できる。

また、自由端を有する第１の配線電極群をなくすことにより、絶縁層を形成する過程において、自由端の変形に起因する、他の第１の配線電極群との短絡などを未然に防止した信頼性の高い立体回路基板を実現できる。

なお、上記では、製造の過程で空中に浮く接続電極３２０や自由端を有する第１の配線電極３１０を例に説明したが、これに限られない。例えば第１の配線電極群の間の配線長が長く、第２の配線電極ではその配置位置を保持できない場合に、第２の配線電極の間の所定の位置にダミー電極を形成してもよい。これにより、信頼性が高い立体回路基板を得ることができる。

（第４の実施の形態）
図１０（ａ）は本発明の第４の実施の形態における立体回路基板を模式的に示す部分断面図で、同図（ｂ）は本発明の第４の実施の形態における立体回路基板の変形例を模式的に示す部分断面図である。

図１０（ａ）に示すように、第１の実施の形態の立体回路基板６０の最上段に相当する３段目の第１の配線電極３６に、例えば半導体チップ４１０やチップ状のコンデンサ４２０などの電子部品４３０を実装して立体回路基板４００を構成したものである。

また、図１０（ｂ）に示すように、第１の実施の形態の立体回路基板８０の両面の最上段および最下段に相当する第１の配線電極群に電子部品４３０を実装して立体回路基板４８０を構成したものである。

これらの構成により、高密度に立体的に形成された配線電極群により、電子部品の実装密度を向上できるとともに、高機能化と多機能化が容易な立体回路基板を実現できる。

なお、本発明の第４の実施の形態は、上記各実施の形態における立体回路基板に適用できることはいうまでもない。特に、第４の実施の形態の立体回路基板４８０は、電子部品のさらなる高密度実装を実現する上でその効果が大きいものである。

（第５の実施の形態）
図１１（ａ）は本発明の第５の実施の形態における立体回路基板を模式的に示す部分平面図で、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線断面図で、同図（ｃ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。

図１１に示すように、立体回路基板５００は、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などからなる基板５２０の少なくとも一方の面に、例えば銀粒子などの導電フィラーを含む光硬化性樹脂からなる導電性光硬化樹脂により立体的に形成された配線電極群が設けられている。さらに、配線電極群の外表面全体に、例えば金、銀や銅などの金属層５１０が、例えばメッキ法などを用いて設けられている。

すなわち、第５の実施の形態は、配線電極群の表面全体に金属層５１０を有する点で、第１の実施の形態とは異なるものであり、他の構成は同様である。

なお、以下では、説明をわかりやすくするために、図１１（ａ）の配線電極群で帯状に示されているものを第１の配線電極群５３０とし、円状に示されているものを第２の配線電極５４０とする。そして、第２の配線電極５４０は、従来の配線基板での導電ビアと同様の作用を有するもので、複数段に形成された第１の配線電極群５３０を、高さ（厚み）方向に接続するものである。

また、本発明の第５の実施の形態においては、第１の配線電極群５３０は、立体回路基板５００の高さ方向に設けられた最下段に相当する１段目の第１の配線電極５３２、２段目の第１の配線電極５３４と最上段に相当する３段目の第１の配線電極５３６の、例えば３段で構成した例で示している。

そして、本発明の第５の実施の形態における立体回路基板５００においても、図２を用いて第１の実施の形態で説明したのと同様の効果が得られるものである。

つまり、図２（ａ）で説明したように、１段目の第１の配線電極５３２と２段目の第１の配線電極５３４は、第２の配線電極５４０を介して、少なくともその接続部５４５は同一形状で連続的に、かつ一体的に形成される。そのため、図２（ｂ）に示すように、従来必要であったランドを設ける必要がない。

これにより、本発明の第５の実施の形態によれば、立体的に形成された配線電極群の外表面全体に形成した金属層５１０により、導電性光硬化樹脂だけで形成した配線電極群よりも配線抵抗を大幅に低減できる。その結果、高周波特性に優れた立体回路基板５００を実現できる。

また、金属層５１０が導電性光硬化樹脂で形成した配線電極群の外表面全体に設けられているため、配線電極群の機械的な強度が向上し、信頼性の高い立体回路基板が得られる。

また、複数段の第１の配線電極群の間を接続する第２の配線電極５４０との接続部５４５にランドを設ける必要がないため、各段の第１の配線電極を微細で狭ピッチに設けることができる。その結果、立体的に配線電極群を高密度に設けた立体回路基板５００を実現できる。

また、従来のような樹脂フィルムの両面に制限されず、第１の配線電極群５３０を形成できるため、第１の配線電極群５３０を立体回路基板５００の任意の高さ位置に設けることができる。その結果、設計自由度の高い立体回路基板５００を実現できる。

また、第１の配線電極群５３０と第２の配線電極５４０が連続して一体的に設けられるため、例えば第１の配線電極群５３０と第２の配線電極５４０との界面に酸化膜などが形成されない。そのため、接続抵抗の増加やばらつきの小さい立体回路基板５００を実現できる。

以下に、本発明の第５の実施の形態における立体回路基板の変形例について、図１２および図１３を用いて説明する。

図１２（ａ）は本発明の第５の実施の形態における立体回路基板の変形例を示す部分平面図で、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線断面図で、同図（ｃ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。

図１２において、少なくとも最上段に相当する３段目の第１の配線電極５３６までの第２の配線電極５４０と第１の配線電極５３２、５３４を埋設する絶縁層５５０を設けた点で、図１１とは異なるものである。

すなわち、基板５２０の上に、光造形法により、例えば銀粒子などの導電フィラーを含む光硬化性樹脂からなる導電性光硬化樹脂を硬化させて、立体的な配線電極群を形成した後、それ以外の導電性光硬化樹脂を除去する。そして、配線電極群の外表面全体に、例えば金などの金属層５１０を第１の配線電極群５３０および第２の配線電極５４０に、例えばメッキ法などを用いて形成する。その後、例えばＰＥＴなどの熱可塑性樹脂やエポキシなどの熱硬化性樹脂を、少なくとも３段目の第１の配線電極５３６までの第２の配線電極５４０と第１の配線電極５３２、５３４を埋設するように、例えば浸漬法や注入法などを用いて、充填し硬化させることにより絶縁層５５０を形成する。なお、３段目の第１の配線電極５３６も絶縁層５５０に埋設してもよいことはいうまでもない。

本発明の第５の実施の形態の変形例によれば、金属層５１０により、配線抵抗の低い立体回路基板６００を実現できる。さらに、絶縁層５５０により、立体的に配線された第１の配線電極群５３０と第２の配線電極５４０を補強し機械的な強度を向上させるとともに、耐湿性などの耐環境性および信頼性に優れた立体回路基板６００を実現できる。

また、図１３（ａ）は本発明の第５の実施の形態における立体回路基板の変形例の別の例を示す部分平面図で、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線断面図で、同図（ｃ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。

図１３において、基板５２０を取り除いている点で、図１２に示す立体回路基板６００とは異なるものである。

すなわち、図１２に示す立体回路基板６００から、例えば研磨法やエッチング法などを用いて、基板５２０を除去して立体回路基板７００を構成したものである。

これにより、さらに薄型化できるとともに、上下面で絶縁層５５０から露出した第１の配線電極群５３０に、例えば電子部品などを実装できる立体回路基板７００を実現できる。

以下に、図１４を用いて、本発明の第５の実施の形態における立体回路基板の製造方法について説明する。なお、図１１と同じ構成要素には同じ符号を付して説明する。

図１４は、本発明の第５の実施の形態における立体回路基板の製造方法を説明する断面図である。

まず、図１４（ａ）に示すように、例えば２００μｍ〜１０００μｍの厚みのＰＥＴフィルム、ガラスエポキシ基板またはセラミック基板などの基板５２０を準備する。

つぎに、図１４（ｂ）に示すように、基板５２０の上に、光造形法を用いて、順次１段目の第１の配線電極５３２、第２の配線電極５４０、２段目の第１の配線電極５３４、第２の配線電極５４０、３段目の第１の配線電極５３６を形成する。

なお、第１の配線電極群５３０と第２の配線電極５４０の光造形法を用いた形成方法は、第１の実施の形態において、図６および図７を用いて説明したものと同様であり、説明は省略する。

つぎに、図１４（ｃ）に示すように、未硬化の導電性光硬化樹脂５８０を、例えば溶剤への浸漬やエアーブローなどで取り除くことにより、図１に示したのと同様の立体回路基板１０が作製される。

つぎに、図１４（ｄ）に示すように、例えば金、銀、ニッケルや銅などを電解メッキ法や無電解メッキ法などを用いて、１段目の第１の配線電極５３２の基板５２０との界面以外の配線電極群の外表面全体に、例えば数μｍ程度の膜厚に金属層５１０を形成する。ここで、金属層５１０の膜厚は、例えばメッキ浴の濃度、温度や電流量の調整により自由に設定することができる。

なお、金属層５１０は、単層だけでなく、複数層で形成してもよい。これにより、例えば金属層５１０が銀の場合、低い配線抵抗とともに、銀のマイグレーションや黒色化を、金やニッケルなどで被覆することにより防止し、信頼性に優れた立体回路基板５００を実現できる。

つぎに、図１４（ｅ）に示すように、例えばＰＥＴ樹脂などで満たされた容器（図示せず）に、図１４（ｄ）に示す立体回路基板５００を浸漬し、例えば１２０℃、６０分程度で硬化させることにより、絶縁層５５０を形成する。

これにより、立体的に形成された配線電極群が絶縁層５５０で補強されるとともに、耐湿性などが向上した信頼性の高い立体回路基板６００を作製できる。なお、絶縁層５５０は、ＰＥＴ樹脂を、例えば毛細管現象を利用して、配線電極群内に注入して形成することもできる。

さらに、図１４（ｆ）に示すように、図１４（ｅ）に示す立体回路基板６００の基板５２０を、例えば研磨法やエッチング法などを用いて除去することにより、さらに薄型の立体回路基板７００が作製される。

なお、上記では、金属層を配線電極群の表面全体に設けた例で説明したが、これに限られない。例えば、配線電極群の大部分または一部分などの部分的に設けてもよいことはいうまでもない。

上記で説明したように、本発明の第５の実施の形態の立体回路基板の製造方法によれば、第１の実施の形態と同様の効果が得られるとともに、金属層により機械的な強度や高周波特性に優れた立体回路基板を実現できる。

（第６の実施の形態）
図１５（ａ）は本発明の第６の実施の形態における立体回路基板を模式的に示す部分断面図で、同図（ｂ）は本発明の第６の実施の形態における立体回路基板の変形例を模式的に示す部分断面図である。

図１５に示すように、本発明の第６の実施の形態における立体回路基板８００は、第２の実施の形態の立体回路基板２００の立体的に形成した配線電極群の外表面全体に金属層８１０を形成し、第１の配線電極群８３０や第２の配線電極群８４０を構成した点で、第２の実施の形態とは異なるものである。

ここで、第１の配線電極群８３０は、最下段に相当する１段目の第１の配線電極８３２、２段目の第１の配線電極８３４、最上段に相当する３段目の第１の配線電極８３５、８３６や断面形状の異なる第１の配線電極８３８などで構成される。また、第２の配線電極群８４０は、垂直方向で第１の配線電極群５３０を接続する第２の配線電極８４２と斜め方向で接続する第２の配線電極８４４で構成される。

これにより、第２の実施の形態と同様の効果が得られるとともに、配線抵抗の低い、高周波特性に優れた立体回路基板８００を実現できる。

以下に、本発明の第６の実施の形態における立体回路基板の変形例について、図１５（ｂ）を用いて説明する。

図１５（ｂ）において、少なくとも最上段に相当する３段目の第１の配線電極８３５、８３６までの第２の配線電極群８４０と第１の配線電極群８３０を埋設する絶縁層８５０を設けた点で、図１５（ａ）の立体回路基板８００とは異なるものである。

上記により、任意の角度および形状で形成された第１の配線電極群８３０と第２の配線電極群８４０を有する立体回路基板８８０が実現される。

これにより、立体的に配線された第１の配線電極群と第２の配線電極群を絶縁層により補強し機械的な強度を向上させるとともに、耐湿性などの耐環境性および信頼性が向上した立体回路基板８８０を実現できる。

なお、第５の実施の形態と同様に、立体回路基板８８０の基板８２０を取り除いて、さらに薄型の立体回路基板を形成できることはいうまでもない。

（第７の実施の形態）
図１６（ａ）は本発明の第７の実施の形態における立体回路基板を模式的に示す部分断面図で、同図（ｂ）は本発明の第７の実施の形態における立体回路基板の変形例を模式的に示す部分断面図である。

図１６（ａ）に示すように、第５の実施の形態の立体回路基板６００の最上段に相当する３段目の第１の配線電極５３６の金属層５１０に、例えば半導体チップ９１０やチップ状のコンデンサ９２０などの電子部品９３０を実装して立体回路基板９００を構成したものである。

また、図１６（ｂ）に示すように、第５の実施の形態の立体回路基板７００の両面の最上段および最下段に相当する第１の配線電極群５３０に電子部品９３０を実装して立体回路基板９８０を構成したものである。

これらの構成により、高密度に形成された金属層を備えた配線電極群により、電子部品の実装密度を向上できる。また、金属層による配線抵抗の低下により、高速な信号伝達を可能とするため、高機能化と多機能化が容易な立体回路基板を実現できる。

さらに、金属層を介して電子部品と接続できるため、例えば半田バンプなどとの接続強度の向上や接続抵抗の低下を図った立体回路基板が得られる。

なお、上記立体回路基板９８０の最下段に相当する１段目の第１の配線電極９３２の絶縁層５５０から露出した表面に、再度金属層を、例えばスクリーン印刷法やメッキ法で形成してもよいことはいうまでもない。

また、本発明の第７の実施の形態は、上記各実施の形態における立体回路基板に適用できることはいうまでもない。

本発明の立体回路基板およびその製造方法は、電子部品などの高密度実装が要望される電子装置や小型・薄型で接続できる高密度配線が要望される情報携帯機器などの分野において有用である。

（ａ）本発明の第１の実施の形態における立体回路基板を模式的に示す部分平面図（ｂ）同図（ａ）のＡ−Ａ線断面図（ｃ）同図（ａ）のＢ−Ｂ線断面図 （ａ）本発明の第１の実施の形態における立体回路基板の第１の配線電極群と第２の配線電極の接続の状態を示す部分斜視図（ｂ）本発明の第１の実施の形態における立体回路基板の第１の配線電極群と第２の配線電極との関係を説明する部分平面図 （ａ）本発明の第１の実施の形態における立体回路基板の変形例を示す部分平面図（ｂ）同図（ａ）のＡ−Ａ線断面図（ｃ）同図（ａ）のＢ−Ｂ線断面図 （ａ）本発明の第１の実施の形態における立体回路基板の変形例の別の例を示す部分平面図（ｂ）同図（ａ）のＡ−Ａ線断面図（ｃ）同図（ａ）のＢ−Ｂ線断面図 本発明の第１の実施の形態における立体回路基板の製造方法を説明する断面図 本発明の第１の実施の形態における立体回路基板の製造方法の図５（ｂ）の工程を詳細に説明する断面図 本発明の第１の実施の形態における立体回路基板の製造方法の図５（ｂ）の別の工程を詳細に説明する断面図 （ａ）本発明の第２の実施の形態における立体回路基板を模式的に示す部分断面図（ｂ）本発明の第２の実施の形態における立体回路基板の変形例を模式的に示す部分断面図 （ａ）本発明の第３の実施の形態における立体回路基板を模式的に示す部分平面図（ｂ）同図（ａ）のＡ−Ａ線断面図（ｃ）同図（ａ）のＢ−Ｂ線断面図 （ａ）本発明の第４の実施の形態における立体回路基板を模式的に示す部分断面図（ｂ）本発明の第４の実施の形態における立体回路基板の変形例を模式的に示す部分断面図 （ａ）本発明の第５の実施の形態における立体回路基板を模式的に示す部分平面図（ｂ）同図（ａ）のＡ−Ａ線断面図（ｃ）同図（ａ）のＢ−Ｂ線断面図 （ａ）本発明の第５の実施の形態における立体回路基板の変形例を示す部分平面図（ｂ）同図（ａ）のＡ−Ａ線断面図（ｃ）同図（ａ）のＢ−Ｂ線断面図 （ａ）本発明の第５の実施の形態における立体回路基板の変形例の別の例を示す部分平面図（ｂ）同図（ａ）のＡ−Ａ線断面図（ｃ）同図（ａ）のＢ−Ｂ線断面図 本発明の第５の実施の形態における立体回路基板の製造方法を説明する断面図 （ａ）本発明の第６の実施の形態における立体回路基板を模式的に示す部分断面図（ｂ）本発明の第６の実施の形態における立体回路基板の変形例を模式的に示す部分断面図 （ａ）本発明の第７の実施の形態における立体回路基板を模式的に示す部分断面図（ｂ）本発明の第７の実施の形態における立体回路基板の変形例を模式的に示す部分断面図 従来の４層に積層された多層構造を有するプリント基板の要部構造およびその製造方法を説明する部分斜視図 従来の配線基板の製造装置を模式的に示す断面図 図１８の製造装置を用いた配線基板の製造方法を説明する断面図 従来の配線基板の導電ビアと導体パターンがランドを介して接続された状態を説明する模式図

符号の説明

１０，６０，８０，２００，２８０，３００，４００，４８０，５００，６００，７００，８００，８８０，９００，９８０ 立体回路基板
２０，２２０，５２０，８２０ 基板
３０，２３０，５３０，８３０ 第１の配線電極群
３２，３４，３６，２３２，２３４，２３５，２３６，２３８，３１０，５３２，５３４，５３６，８３２，８３４，８３５，８３６，８３８，９３２ 第１の配線電極
４０，２４２，２４４，５４０，８４２，８４４ 第２の配線電極
４５，５４５ 接続部
５０，２５０，３５０，５５０，８５０ 絶縁層
１００，５８０ 導電性光硬化樹脂
１１０ 容器
１１５ 光透過窓
１２０ テーブル
１３０ 光照射装置
１４０ 照射光
１５０ 走査ミラー
１６０ 制御装置
２４０，８４０ 第２の配線電極群
３２０ 接続電極
３３０，３４０ ダミー電極
４１０，９１０ 半導体チップ
４２０，９２０ コンデンサ
４３０，９３０ 電子部品
５１０，８１０ 金属層

Claims (7)

1. 基板と、
   前記基板上に複数段に設けられた第１の配線電極群と、
   前記第１の配線電極群の間を少なくとも高さ方向に接続する第２の配線電極とからなり、
   前記第１の配線電極群と前記第２の配線電極との接続部は、同一形状で設けられた立体回路基板であって、さらに、
   前記立体回路基板に実装される電子部品と、
   前記電子部品間のみを接続する接続電極と、
   前記第１の配線電極群の端部であり前記電子部品とのみ接続する自由端と、
   前記接続電極と前記基板とを連結する第１のダミー電極と、
   前記自由端と前記基板とを連結する第２のダミー電極と
   を設けたことを特徴とする立体回路基板。
2. 前記第１の配線電極群と前記第２の配線電極の外表面に金属層が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の立体回路基板。
3. 少なくとも最上段の前記第１の配線電極群までは前記第１の配線電極群と前記第２の配線電極を埋設する絶縁層が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の立体回路基板。
4. 前記基板が取り除かれていることを特徴とする請求項３に記載の立体回路基板。
5. 基板の上に複数段の第１の配線電極群と、
   前記第１の配線電極群の間を少なくとも高さ方向に接続する第２の配線電極と、
   実装される電子部品間のみを接続する接続電極と、
   前記第１の配線電極群の端部であり前記実装される電子部品とのみ接続する自由端と、
   前記接続電極と前記基板とを連結する第１のダミー電極と前記自由端と前記基板とを連結する第２のダミー電極とを導電性光硬化樹脂を用いて光造形法により形成する工程と、
   最上段および最下段の少なくとも一方の前記第１の配線電極群に前記電子部品を搭載する工程
   とからなることを特徴とする立体回路基板の製造方法。
6. 前記第１の配線電極群と前記第２の配線電極の外表面に金属層を形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の立体回路基板の製造方法。
7. 少なくとも最上段の前記第１の配線電極群までは前記第１の配線電極群と前記第２の配線電極を埋設する絶縁層を形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項５または６に記載の立体回路基板の製造方法。

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