WO2021019684A1 - スタック部品の製造方法 - Google Patents

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    • H05K3/4694Partitioned multilayer circuits having adjacent regions with different properties, e.g. by adding or inserting locally circuit layers having a higher circuit density

Definitions

  • This specification discloses a technique relating to a method for manufacturing a stack component in which laminated circuit layers are electrically connected by an interlayer connection pin.
  • a plurality of printed wiring boards cut to a predetermined size are formed as a plurality of circuit layers to be laminated.
  • the printed wiring board on the upper layer side is placed on the printed wiring board on the lower layer side via an insulating layer.
  • Stacked parts are manufactured by repeating the work of inserting interlayer connection pins into the through holes of the laminated printed wiring board on the upper layer side and electrically connecting the two layers of printed wiring boards. is there.
  • Patent Document 1 has a drawback that the productivity is poor and the manufacturing cost is high because there are many laborious steps. Moreover, the degree of freedom in design is small, and it is not possible to sufficiently meet the demands for diversification and high density of laminated structures.
  • a circuit element is mounted on at least one circuit layer among a plurality of stacked circuit layers, the circuit layers are electrically connected by an interlayer connection pin, and the circuit layers are interleaved with each other.
  • a printing step of forming the circuit layer and the interposer by arranging them in a plane and simultaneously printing them with a 3D printer and the circuit.
  • the feature of this manufacturing method is that the circuit layer and the interposer are arranged in a plane on a 3D printer and printed at the same time to form the interposer, and then the interposer is mounted on the circuit layer to assemble the stack parts.
  • the circuit layer and the interposer can be efficiently formed at the same time, and the variation of the circuit layer and the interposer can be easily diversified.
  • by adopting a configuration in which interlayer connection pins are inserted into the interposer mounted on the circuit layer to electrically connect the circuit layers it is easy to diversify the laminated structure and increase the density.
  • FIG. 1A is a vertical sectional view illustrating a printing process in a method for manufacturing a stack component according to an embodiment.
  • FIG. 1B is a vertical cross-sectional view illustrating a circuit element mounting process in the method for manufacturing a stack component according to an embodiment.
  • FIG. 1C is a vertical cross-sectional view illustrating an interposer mounting process in the method for manufacturing a stack component according to an embodiment.
  • FIG. 1D is a vertical cross-sectional view illustrating an interlayer connection pin insertion step in the stack component manufacturing method of one embodiment.
  • FIG. 2 is a vertical cross-sectional view showing a configuration example of vertically stacked stacked stack parts.
  • FIG. 3 is a vertical cross-sectional view showing a configuration example of a stack component for an area layer.
  • FIG. 4 is a vertical cross-sectional view showing a configuration example of a mixed-stacked stack component.
  • FIG. 5 is a vertical cross-sectional view showing a configuration example of a double-sided plate-shaped laminated stack component.
  • FIG. 6 is a vertical cross-sectional view showing a configuration example of a double-sided plate-shaped laminated stack component containing a small stack component.
  • a printing process is performed in which a circuit layer 11 and an interposer 12 are arranged in a plane on a printing stage 10 on which a printed matter is placed and simultaneously printed by using a 3D printer (not shown).
  • the interposer 12 functions as a spacer that forms a space (insertion hole) for inserting the interlayer connection pin 13 between the circuit layers 11 to be laminated.
  • At least one of the plurality of circuit layers 11 to be laminated is arranged in a plane with the interposer 12 and printed at the same time.
  • the plurality of circuit layers 11 are printed.
  • 11 is formed by arranging the interposer 12 in a plane and printing at the same time.
  • the interposers 12 for a plurality of layers are arranged in a plane with the circuit layer 11 and printed at the same time.
  • each circuit layer 11 When printing each circuit layer 11, the insulating layer 11a, the wiring pattern 11b, the terminal portion 11c, and the like are printed and formed.
  • the insulating layer 11a is formed by printing an insulating ink such as UV resin ink.
  • the wiring pattern 11b and the terminal portion 11c are formed by printing a conductive paste, nano-silver ink, or the like.
  • Each interposer 12 is formed by printing an insulating ink such as UV resin ink, similarly to the insulating layer 11a.
  • a circuit element 14 such as a semiconductor chip is mounted at a predetermined position on the printed circuit layer 11 for surface mounting such as flip chip bonding or wire bonding. It is mounted by mounting technology and the terminals on the lower surface of the circuit element 14 are connected to the terminal portion 11c of the circuit layer 11.
  • the small stack component 21 manufactured by the manufacturing method of this embodiment may be mounted at a predetermined position on the circuit layer 11.
  • the process proceeds to the interposer mounting process, and as shown in FIG. 1C, the interposer 12 formed on the printing stage 10 is peeled off from the printing stage 10, and the interposer 12 is placed at a predetermined position on the circuit layer 11. It is mounted on and joined.
  • the process proceeds to the interlayer connection pin insertion step, and as shown in FIG. 1D, the interlayer connection pin 13 is inserted into the interposer 12 mounted on the circuit layer 11, and the lower end of the interlayer connection pin 13 is the circuit layer. It is electrically connected to the terminal portion 11c of 11.
  • the interlayer connection pin 13 used in this embodiment has a built-in spring (not shown), and the upper end thereof can be expanded and contracted by the spring. As a result, when the interlayer connection pin 13 is inserted into the interposer 12, the upper end portion of the interlayer connection pin 13 protrudes upward from the upper end of the interposer 12.
  • the upper end portion of the interlayer connection pin 13 is brought into contact with the terminal portion 11c of the circuit layer 11 of the unit 16 on the upper layer side and pushed in, so that the electrical connection between the two is ensured.
  • the circuit layer 11 instead of the unit 16 on the upper layer side, only the circuit layer 11 may be laminated.
  • stack parts having various laminated structures shown in FIGS. 2 to 6 can be assembled.
  • the vertically stacked stack component shown in FIG. 2 is a stack component in which two units 15 and 16 are simply stacked, and only the circuit layer 11 on the component surface side is laminated on the unit 16 on the upper layer side.
  • the units 15 and 16 having three or more layers may be vertically stacked and laminated, and only the circuit layer 11 on the component surface side may be laminated on the uppermost unit 16.
  • the stack component of the area-to-area layer shown in FIG. 3 is a stack of the upper layer side units 16 of the two units 15 and 16 stacked on the lower layer side unit 15 in a state of being turned upside down.
  • the interposer 12 and the interlayer connection pin 13 are not mounted on the unit 16 on the upper layer side, only the circuit element 14 is mounted, and the circuit layer 11 of the unit 16 on the upper layer side is mounted on the interposer 12 of the unit 15 on the lower layer side. It is laminated through.
  • the circuit element 14 mounted on the circuit layer 11 of the unit 16 on the upper layer side faces downward, and the stack component is housed inside the stack component together with the circuit element 14 mounted on the circuit layer 11 of the unit 15 on the lower layer side. It is in a state of being.
  • a small stack component 21 assembled by the manufacturing method of this embodiment is mounted side by side with the circuit element 14 on the circuit layer 11 of the unit 15 on the lower layer side, and the unit on the lower layer side.
  • the circuit layer 11 on the surface side of the component is laminated on the 15.
  • the small stack component 21 mounted on the circuit layer 11 of the unit 15 on the lower layer side may be assembled on the circuit layer 11 of the unit 15 on the lower layer side, or the small stack component 21 assembled at another place may be assembled. May be mounted on the circuit layer 11 of the unit 15 on the lower layer side.
  • the circuit element 14 may be mounted on the upper surface of the circuit layer 11 on the component surface side.
  • the small stack component 21 is mounted on the circuit layer 11 of the unit 15 on the lower layer side, a plurality of types of interposers 12 (lengths) having different lengths are mounted on the circuit layer 11 of the unit 15 on the lower layer side. It is configured to be equipped with a plurality of types of interlayer connection pins 13) having different characteristics.
  • the double-sided plate-shaped laminated stack component shown in FIG. 5 is a stack component simulating a double-sided build-up board, in which a circuit element 14 is mounted on the lower surface of the circuit layer 11 of the lower layer side unit 15 and the lower layer side unit 15 is mounted.
  • the circuit element 14 is mounted on the upper surface of the circuit layer 11 on the surface side of the component laminated above.
  • the interposer 12 and the interlayer connection pin 13 are not mounted on the unit 16 on the upper layer side, only the circuit element 14 is mounted, and the circuit layer 11 of the unit 16 on the upper layer side is mounted on the interposer 12 of the unit 15 on the lower layer side. It is laminated through.
  • the step of mounting the circuit element 14 on the circuit layer 11 of each of the units 15 and 16 may be before or after the step of laminating the two units 15 and 16.
  • the double-sided plate-shaped laminated stack component shown in FIG. 6 is a stack component simulating a double-sided build-up board with built-in components, and has a configuration in which a small stack component 21 is built between layers of the double-sided plate-shaped laminated stack component. ing.
  • the built-in small stack component 21 may be assembled on the circuit layer 11 of the lower unit 15 or the small stack component 21 assembled at another location may be assembled on the circuit layer 11 of the lower unit 15. It may be installed in.
  • Other configurations are the same as those of the double-sided plate-shaped laminated stack component shown in FIG.
  • the circuit layer 11 and the interposer 12 are arranged in a plane on the printing stage 10 by using a 3D printer and simultaneously printed to form the printing stage. Since the interposer 12 peeled off from 10 is mounted on the circuit layer 11 and the interlayer connection pin 13 is inserted into the interposer 12 to assemble the unit 15 (16), the circuit layer 11 and the interposer 12 can be efficiently assembled at the same time. Not only can it be formed, but it is also easy to diversify the variations of the circuit layer 11 and the interposer 12. Moreover, since the interlayer connection pin 13 is inserted into the interposer 12 mounted on the circuit layer 11 to form the unit 15 (16) for one layer, stack parts having various laminated structures shown in FIGS. 2 to 6 are manufactured. It is possible to easily diversify and increase the density of the laminated structure.
  • the present invention is not limited to the configuration of the above embodiment, and for example, the number of stacked circuit layers 11 and the number of mounted circuit elements 14 may be changed, or an interlayer connection pin having no built-in spring may be used. It goes without saying that various changes can be made within the range that does not deviate from the gist.

Abstract

積層する回路層(11)間に、層間接続ピン(13)を挿入するスペースを形成するインターポーザ(12)を介在させたスタック部品の製造方法において、3Dプリンタで回路層とインターポーザとを平面的に並べて同時に印刷して形成する印刷工程と、前記回路層に回路素子(14)を搭載する工程と、前記回路層に前記インターポーザを搭載する工程と、前記回路層に搭載した前記インターポーザに層間接続ピンを挿入する工程と、前記回路層上に前記インターポーザを介して他の回路層を積層することで前記回路層と前記他の回路層との間を前記層間接続ピンで電気的に接続する工程とを含む。

Description

スタック部品の製造方法
 本明細書は、積層した回路層間を層間接続ピンで電気的に接続したスタック部品の製造方法に関する技術を開示したものである。
 従来のスタック部品の製造方法は、例えば特許文献1(特開2001-352176号公報)に記載されているように、積層する複数の回路層として、所定サイズに切断した複数枚のプリント配線基板を用い、各プリント配線基板に配線パターンを形成して、各プリント配線基板に半導体チップ等の回路素子を搭載した後、下層側のプリント配線基板上に絶縁層を介して上層側のプリント配線基板を積層し、積層した上層側のプリント配線基板のスルーホールに層間接続ピンを挿入して2層のプリント配線基板間を電気的に接続するという作業を繰り返してスタック部品を製造するようにしたものがある。
特開2001-352176号公報
 しかし、上述した特許文献1の製造方法では、手間のかかる工程が多いため、生産性が悪く、製造コストが高くなる欠点がある。しかも、設計の自由度が小さく、積層構造の多様化や高密度化の要求に十分に対応できない。
 上記課題を解決するために、積層する複数の回路層のうちの少なくとも1つの回路層に回路素子を搭載すると共に、前記回路層間を層間接続ピンで電気的に接続し、且つ、前記回路層間に前記層間接続ピンを挿入するスペースを形成するインターポーザを介在させたスタック部品の製造方法において、3Dプリンタで前記回路層と前記インターポーザとを平面的に並べて同時に印刷して形成する印刷工程と、前記回路層に前記回路素子を搭載する工程と、前記回路層に前記インターポーザを搭載する工程と、前記回路層に搭載した前記インターポーザに前記層間接続ピンを挿入する工程と、前記回路層上に前記インターポーザを介して他の回路層を積層することで前記回路層と前記他の回路層との間を前記層間接続ピンで電気的に接続する工程とを含む。
 この製造方法の特徴は、3Dプリンタで回路層とインターポーザとを平面的に並べて同時に印刷して形成し、その後、回路層にインターポーザを搭載してスタック部品を組み立てることである。この製造方法では、回路層とインターポーザを同時に能率良く形成できると共に、回路層とインターポーザのバリエーションの多様化も容易である。しかも、回路層に搭載したインターポーザに層間接続ピンを挿入して回路層間を電気的に接続する構成を採用することで、積層構造の多様化や高密度化も容易である。
図1Aは一実施例のスタック部品の製造方法における印刷工程を説明する縦断面図である。 図1Bは一実施例のスタック部品の製造方法における回路素子搭載工程を説明する縦断面図である。 図1Cは一実施例のスタック部品の製造方法におけるインターポーザ搭載工程を説明する縦断面図である。 図1Dは一実施例のスタック部品の製造方法における層間接続ピン挿入工程を説明する縦断面図である。 図2は縦積み積層のスタック部品の構成例を示す縦断面図である。 図3は対面積層のスタック部品の構成例を示す縦断面図である。 図4は混在積層のスタック部品の構成例を示す縦断面図である。 図5は両面板状の積層のスタック部品の構成例を示す縦断面図である。 図6は小型スタック部品を内蔵した両面板状の積層のスタック部品の構成例を示す縦断面図である。
 以下、本明細書に開示した一実施例を説明する。
 図1A乃至図1Dを用いて本実施例のスタック部品の製造方法の各工程を説明する。
 まず、図1Aに示すように、3Dプリンタ(図示せず)を使用して、印刷物を載せる印刷ステージ10上に回路層11とインターポーザ12とを平面的に並べて同時に印刷して形成する印刷工程を実行する。インターポーザ12は、積層する回路層11間に層間接続ピン13を挿入するスペース(挿入孔)を形成するスペーサとして機能する。
 この印刷工程では、積層する複数の回路層11のうちの少なくとも1つの回路層11をインターポーザ12と平面的に並べて同時に印刷するが、複数の回路層11を印刷する場合には、複数の回路層11をインターポーザ12と平面的に並べて同時に印刷して形成する。複数層分のインターポーザ12を印刷する場合には、複数層分のインターポーザ12を回路層11と平面的に並べて同時に印刷して形成する。
 但し、印刷ステージ10上の印刷スペースが不足して、積層する複数の回路層11とインターポーザ12の全てを平面的に並べて同時に印刷できない場合には、2回以上の印刷工程に分けて印刷するようにすれば良い。また、一部の回路層11及び/又は一部のインターポーザ12は、別の形成方法で形成するようにしても良い。
 各回路層11を印刷する際に、絶縁層11a、配線パターン11b及び端子部11c等を印刷して形成する。絶縁層11aは、UV樹脂インク等の絶縁性インクを印刷して形成する。配線パターン11b及び端子部11cは、導電性ペースト又はナノ銀インク等を印刷して形成する。各インターポーザ12は、絶縁層11aと同様に、UV樹脂インク等の絶縁性インクを印刷して形成する。
 印刷工程終了後、回路素子搭載工程に移行し、図1Bに示すように、印刷した回路層11上の所定位置に半導体チップ等の回路素子14をフリップチップボンディング等の表面実装やワイヤボンディング等の実装技術により搭載して、回路素子14の下面の端子を回路層11の端子部11cに接続する。尚、後述する図4及び図6に示すように、本実施例の製造方法で製造した小型のスタック部品21を回路層11上の所定位置に搭載しても良い。
 回路素子搭載工程終了後、インターポーザ搭載工程に移行し、図1Cに示すように、印刷ステージ10上で形成したインターポーザ12を印刷ステージ10から剥離して、当該インターポーザ12を回路層11上の所定位置に搭載して接合する。
 インターポーザ搭載工程終了後、層間接続ピン挿入工程に移行し、図1Dに示すように、回路層11に搭載したインターポーザ12に層間接続ピン13を挿入して、当該層間接続ピン13の下端を回路層11の端子部11cに電気的に接続する。本実施例で使用する層間接続ピン13は、スプリング(図示せず)を内蔵し、このスプリングにより上端部が伸縮可能に構成されている。これにより、インターポーザ12に層間接続ピン13を挿入した状態において、層間接続ピン13の上端部がインターポーザ12の上端から上方に突出した状態となる。
 以上のようにして1層目のユニット15を組み立てる。同様の方法で2層目以降のユニット16を組み立てる。この後、複数のユニット15,16を積層してスタック部品を製造する。この際、下層側のユニット15上に上層側のユニット16を積層して、下層側のユニット15の回路層11上にインターポーザ12を介して上層側のユニット16の回路層11を積層することで、下層側のユニット15の回路層11と上層側のユニット16の回路層11との間を層間接続ピン13で電気的に接続する。この際、層間接続ピン13の上端部が上層側のユニット16の回路層11の端子部11cに当接して押し込まれた状態となり、両者の電気的な接続が確実なものとなる。尚、上層側のユニット16に代えて、回路層11のみを積層するようにしても良い。
 本実施例の製造方法では、図2乃至図6に示す様々な積層構造のスタック部品を組み立てることができる。
 図2に示す縦積み積層のスタック部品は、2つのユニット15,16を単純に積み上げるように積層し、上層側のユニット16上に部品表面側の回路層11のみを積層したものである。3層分以上のユニット15,16を縦積み積層して、最上層のユニット16上に部品表面側の回路層11のみを積層するようにしても良い。
 図3に示す対面積層のスタック部品は、2つのユニット15,16のうちの上層側のユニット16を上下反転させた状態で下層側のユニット15上に積層したものである。この場合、上層側のユニット16には、インターポーザ12と層間接続ピン13を搭載せず、回路素子14のみを搭載し、上層側のユニット16の回路層11を下層側のユニット15のインターポーザ12を介して積層している。この対面積層のスタック部品は、上層側のユニット16の回路層11に搭載した回路素子14が下向きとなり、下層側のユニット15の回路層11に搭載した回路素子14と共にスタック部品の内部に収容された状態となっている。
 図4に示す混在積層のスタック部品は、下層側のユニット15の回路層11上に、本実施例の製造方法で組み立てた小型のスタック部品21を回路素子14と並べて搭載し、下層側のユニット15上に部品表面側の回路層11を積層したものである。下層側のユニット15の回路層11上に搭載する小型のスタック部品21は、下層側のユニット15の回路層11上で組み立てるようにしても良いし、別の場所で組み立てた小型のスタック部品21を下層側のユニット15の回路層11上に搭載するようにしても良い。部品表面側の回路層11の上面には回路素子14を搭載するようにしても良い。この場合、下層側のユニット15の回路層11上に小型のスタック部品21を搭載しているため、下層側のユニット15の回路層11上には、長さの異なる複数種類のインターポーザ12(長さの異なる複数種類の層間接続ピン13)を搭載した構成となっている。
 図5に示す両面板状の積層のスタック部品は、両面ビルドアップ基板を模擬したスタック部品であり、下層側のユニット15の回路層11の下面に回路素子14を搭載し、下層側のユニット15上に積層した部品表面側の回路層11の上面に回路素子14を搭載したものである。この場合、上層側のユニット16には、インターポーザ12と層間接続ピン13を搭載せず、回路素子14のみを搭載し、上層側のユニット16の回路層11を下層側のユニット15のインターポーザ12を介して積層している。各ユニット15,16の回路層11に回路素子14を搭載する工程は、2つのユニット15,16を積層する工程の前後いずれであっても良い。
 図6に示す両面板状の積層のスタック部品は、部品内蔵両面ビルドアップ基板を模擬したスタック部品であり、両面板状の積層のスタック部品の層間に小型のスタック部品21を内蔵した構成となっている。内蔵する小型のスタック部品21は、下層側のユニット15の回路層11上で組み立てるようにしても良いし、別の場所で組み立てた小型のスタック部品21を下層側のユニット15の回路層11上に搭載するようにしても良い。その他の構成は、図5に示す両面板状の積層のスタック部品と同じ構成である。
 以上説明した本実施例のスタック部品の製造方法によれば、3Dプリンタを使用して印刷ステージ10上で回路層11とインターポーザ12とを平面的に並べて同時に印刷して形成し、その後、印刷ステージ10から剥離したインターポーザ12を回路層11上に搭載すると共に、このインターポーザ12に層間接続ピン13を挿入してユニット15(16)を組み立てるようにしたので、回路層11とインターポーザ12を同時に能率良く形成できると共に、回路層11とインターポーザ12のバリエーションの多様化も容易である。しかも、回路層11に搭載したインターポーザ12に層間接続ピン13を挿入して1層分のユニット15(16)を構成するため、図2乃至図6に示す様々な積層構造のスタック部品を製造することができ、積層構造の多様化や高密度化も容易である。
 尚、本発明は、上記実施例の構成に限定されず、例えば、回路層11の積層数や回路素子14の搭載数を変更したり、スプリングを内蔵しない層間接続ピンを用いても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できることは勿論である。
 10…印刷ステージ、11…回路層、11a…絶縁層、11b…配線パターン、11c…端子部、12…インターポーザ、13…層間接続ピン、14…回路素子、15,16…ユニット、21…小型のスタック部品

Claims (10)

  1.  積層する複数の回路層のうちの少なくとも1つの回路層に回路素子を搭載すると共に、前記回路層間を層間接続ピンで電気的に接続し、且つ、前記回路層間に前記層間接続ピンを挿入するスペースを形成するインターポーザを介在させたスタック部品の製造方法において、
     3Dプリンタで前記回路層と前記インターポーザとを平面的に並べて同時に印刷して形成する印刷工程と、
     前記回路層に前記回路素子を搭載する工程と、
     前記回路層に前記インターポーザを搭載する工程と、
     前記回路層に搭載した前記インターポーザに前記層間接続ピンを挿入する工程と、
     前記回路層上に前記インターポーザを介して他の回路層を積層することで前記回路層と前記他の回路層との間を前記層間接続ピンで電気的に接続する工程と
     を含む、スタック部品の製造方法。
  2.  前記印刷工程では、前記スタック部品を構成する全ての層の回路層と前記インターポーザとを平面的に並べて同時に印刷して形成する、請求項1に記載のスタック部品の製造方法。
  3.  一部の回路層及び/又は一部のインターポーザは、別の印刷工程又は別の形成方法で形成する、請求項1に記載のスタック部品の製造方法。
  4.  前記層間接続ピンは、スプリングにより伸縮可能に構成されている、請求項1乃至3のいずれかに記載のスタック部品の製造方法。
  5.  前記層間接続ピンは、長さの異なる複数種類の層間接続ピンを用いる、請求項1乃至4のいずれかに記載のスタック部品の製造方法。
  6.  前記回路素子と前記インターポーザとを前記回路層の同じ面に搭載する、請求項1乃至5のいずれかに記載のスタック部品の製造方法。
  7.  前記回路層の一方の面に前記回路素子を搭載し、他方の面に前記インターポーザを搭載する、請求項1乃至5のいずれかに記載のスタック部品の製造方法。
  8.  前記スタック部品の最上層の回路層の上面及び/又は最下層の回路層の下面に回路素子を搭載する工程を含む、請求項1乃至7のいずれかに記載のスタック部品の製造方法。
  9.  請求項1乃至7のいずれかに記載の製造方法で小型のスタック部品を製造する工程と、
     前記回路層の上面に前記小型のスタック部品と前記インターポーザとを搭載する工程と、
     前記回路層上に前記小型のスタック部品と前記インターポーザを介して他の回路層を積層することで前記回路層と前記他の回路層との間を前記層間接続ピンで電気的に接続する工程とを含む、請求項1乃至8のいずれかに記載のスタック部品の製造方法。
  10.  前記回路層の上方に前記他の回路層を積層する前に、前記他の回路層の下面に回路素子を搭載する工程を含む、請求項1乃至9のいずれかに記載のスタック部品の製造方法。
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