JP6287538B2 - 多層基板、及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、多層基板、及びその製造方法に関するものである。

車載ＥＣＵ（Electronic Control Unit）の高耐熱性、高信頼性、及び小型化のために、ＬＣＰ（Liquid Crystal Polymer:液晶ポリマー）樹脂を用いた部品内蔵基板が普及している。車載ＥＣＵでは、車両用コネクタ等のリード部品を使用している。リード部品を実装するために、基板にスルーホールが形成されている。

特許文献１には、樹脂フィルムが複数枚重ね合わされた多層プリント基板が開示されている。特許文献１の多層プリント基板では、スルーホールの周辺において、導体パターンの上に導電ペーストを形成している。そして、複数の樹脂フィルムを熱融着プレスにより、重ね合せている。

特開２００９−１３００５０号公報

特許文献１の多層プリント基板で生じる問題点について、図１９を用いて説明する。
図１９は、多層プリント基板の貫通スルーホール１の周辺の構成を示す断面図である。図１９では、樹脂フィルム１１０〜１３０に導電体１１２、１２２、１３２がそれぞれ設けられている。導電体１１２と導電体１２２とは導電ペースト１２２によって接続されている。導電体１２２と導電体１３２とは導電ペースト１３３によって接続されている。

貫通スルーホール１の周辺には、導電ペースト１３２、１３３が形成されている。したがって、複数の樹脂フィルム１１０〜１３０を重ね合せると、各層の導電ペースト１２３、１３３が重複する。導電ペースト１２３と導電ペースト１３３が重複した部分は、重複していない部分に対して、厚さＴだけ厚くなる。したがって、複数の基板を一括して熱融着プレスすると、貫通スルーホール１の周辺にプレス圧力が集中してしまう。したがって、プレス圧力によっては、多層プリント基板が破損してしまう恐れがあり、生産性が低下してしまう。

本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、生産性の高い多層基板、及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る多層基板は、ｎ個（ｎは３以上の整数）の基板を備えた多層基板であって、それぞれの前記基板の両面には導電パターンが設けられ、前記基板に形成されたスルーホールの内壁には、前記基板の両面の前記導電パターンを接続する内壁導体が設けられ、隣接する２つの前記基板に対向して設けられた前記導電パターンを接続するため、前記スルーホールの周辺において前記２つの基板間に導電性の焼結体が設けられ、平面視において、前記基板間に設けられた前記焼結体が他の基板間に設けられた焼結体からずれて配置されているものである。

上記の多層基板では、平面視において、前記ｎ個の基板に設けられた前記スルーホールが重なるように配置されることで、前記多層基板を貫通する貫通スルーホールが設けられ、基板間の前記焼結体が前記貫通スルーホールの周方向における一部に形成され、平面視において、前記基板間に設けられた前記焼結体が他の基板間に設けられた前記焼結体と前記貫通スルーホールの周方向にずれて配置されていてもよい。
上記の多層基板では、前記貫通スルーホールの周囲において、前記多層基板に設けられた（ｎ−１）個の基板間には、それぞれ前記焼結体が設けられ、平面視において、前記貫通スルーホールの周囲を周方向に（ｎ−１）分割した領域に、前記焼結体が設けられることで、（ｎ−１）個の前記焼結体が前記貫通スルーホールの外周１周分に相当していてもよい。
上記の多層基板では、平面視において、前記基板に設けられた前記スルーホールが他の前記基板に設けられたスルーホールからずれて配置されていてもよい。
上記の多層基板では、平面視において、前記基板に設けられた前記スルーホールが他の全てのスルーホールと重複せずに配置されていてもよい。
上記の多層基板において、隣接する前記２つの基板が溶着していてもよい。

本発明の一態様にかかる多層基板の製造方法は、ｎ個（ｎは３以上の整数）の基板を備えた多層基板の製造方法であって、スルーホールと、両面に設けられた導電パターンと、前記両面に設けられた導電パターンを接続するために前記スルーホールの内壁に設けられた内壁導体とを備えた基板をｎ個用意する工程と、前記導電パターン上に導電性の導電ペーストを形成する工程と、ｎ個の前記基板を積層する工程と、積層されたｎ個の前記基板を押圧した状態で、前記導電ペーストを焼結させて、隣接する２つの前記基板に対向して設けられた前記導電パターンを接続するための焼結体を形成する工程と、を備え、平面視において、前記基板間に設けられた前記焼結体が他の基板間に設けられた焼結体からずれて配置されているものである。
上記の製造方法では、平面視において、前記ｎ個の基板に設けられた前記スルーホールが重なるように配置されることで、前記多層基板を貫通する貫通スルーホールが設けられ、基板間の前記焼結体が前記貫通スルーホールの周方向における一部に形成され、平面視において、前記基板間に設けられた前記焼結体が他の基板間に設けられた前記焼結体と前記貫通スルーホールの周方向にずれて配置されていてもよい。

上記の製造方法では、前記貫通スルーホールの周囲において、前記多層基板に設けられた（ｎ−１）個の基板間には、それぞれ前記焼結体が設けられ、平面視において、前記貫通スルーホールの周囲を周方向に（ｎ−１）分割した領域に、前記焼結体が設けられることで、（ｎ−１）個の前記焼結体が前記貫通スルーホールの外周１周分に相当していていてもよい。
上記の製造方法では、平面視において、前記基板に設けられた前記スルーホールが他の前記基板に設けられたスルーホールからずれて配置されていてもよい。
上記の製造方法では、平面視において、前記基板に設けられた前記スルーホールが他の全てのスルーホールと重複せずに配置されていてもよい。
上記の製造方法では、前記導電ペーストを焼結させる際に、隣接する２つの前記基板が溶着するようにしてもよい。

本発明によれば、生産性の高い多層基板、及びその製造方法を提供することができる。

本実施形態に係る多層基板の構成を示す断面図を示す図である。 本実施形態に係る多層基板の各基板の構成を説明するための断面図である。 貫通スルーホールの周囲の構成を示す平面図である。 第２ルーホールの周囲の構成を示す平面図である。 第３スルーホールの周囲の構成を示す平面図である。 第４スルーホールの周囲の構成を示す平面図である。 第５スルーホールの周囲の構成を示す平面図である。 本実施形態に係る多層基板の製造方法を示すフローチャートである。 本実施形態に係る多層基板の製造工程断面図である。 本実施形態に係る多層基板の製造工程断面図である。 本実施形態に係る多層基板の製造工程断面図である。 本実施形態に係る多層基板の製造工程断面図である。 本実施形態に係る多層基板の製造工程において、スルーホール周辺を拡大して示す断面図である。 本実施形態に係る多層基板の製造工程断面図である。 本実施形態に係る多層基板の製造工程断面図である。 本実施形態２に係る多層基板の製造方法において、積層構造体の構成を示す断面図である。 本実施形態２に係る多層基板の構成を示す断面図である。 本実施形態２に係る多層基板における、第２スルーホール周辺の構成を示す平面図である。 スルーホール周辺で圧力集中が発生する理由を説明するための断面図である。

以下、本発明に係る処理方法、処理装置の実施形態を、図面に基づいて詳細に説明する。但し、本発明が以下の実施形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

実施の形態１．
本実施形態に係る多層基板について、図１を用いて説明する。図１は、多層基板１００の構成を示す断面図である。なお、以下の図において、多層基板１００の厚み方向をＺ方向として、Ｚ方向と直交する方向をＸ方向、及びＹ方向とする直交座標系を適宜用いて説明する。Ｘ方向、及びＹ方向は、多層基板１００の主面内において、互いに直交する方向となっている。また、＋Ｚ側を多層基板１００の上側とし、−Ｚ側を多層基板１００の下側とする。

多層基板１００は第１基板１０、第２基板２０、第３基板３０、第４基板４０、及び第５基板５０を備えている。第１基板１０、第２基板２０、第３基板３０、第４基板４０、及び第５基板５０が上から順番に積層されている。ここでは、積層基板１００が５個の基板を有している構成となっているが、基板の数は３以上であればよい。

例えば、第１基板１０〜第５基板５０は、それぞれＬＣＰ基板であり、基本的構成は同様になっている。第１基板１０は、液晶ポリマー等の絶縁性の基材からなる板状の部材である。さらに、第１基板１０の両面に導電体１２が形成されている。第２基板２０〜第５基板５０についても、第１基板１０と同様の構成を有している。第２基板２０の両面には、導電体２２が形成されている。第３基板３０の両面には、導電体３２が形成されている。第４基板４０の両面には、導電体４２が形成されている。第５基板５０の両面には、導電体５２が形成されている。導電体２２〜５２は、それぞれ、第１基板１０〜第５基板５０に設けられている配線となる。

さらに、第１基板１０と第２基板２０との間には、導電性の焼結体２３が設けられている。焼結体２３は、導電体１２と導電体２２とを電気的に接続する。同様に、第２基板２０と第３基板３０との間には、導電体２２と導電体３２とを電気的に接続する焼結体３３が設けられている。第３基板３０と第４基板４０との間には、導電体３２と導電体４２とを電気的に接続する焼結体４３が設けられている。第４基板４０と第５基板５０との間には、導電体４２と導電体５２とを電気的に接続する焼結体５３が設けられている。焼結体２３〜５３は、例えば、１００〜２００μｍの厚さとなっている。

多層基板１００には、第１基板１０〜第５基板５０を貫通する貫通スルーホール１が設けられている。貫通スルーホール１の空間には、リード等が挿し込まれる。これにより、図示しないリード部品が、多層基板１００に実装される。貫通スルーホール１が設けられることで、第１基板１０の導電体１２と、第５基板５０の導電体５２とが電気的に接続される。

さらに、第３基板３０、及び第４基板４０には、電子部品６０を配置するための空間６１が設けられている。電子部品６０は、例えば、ＩＣなどの半導体装置、抵抗、コンデンサなどである。電子部品６０は、第５基板５０に搭載されている。そして、電子部品６０は、導電体５２と接続している。このように、多層基板１００は、電子部品６０を内蔵した部品内蔵基板となっている。

次に、貫通スルーホール１とその周辺の構成について、図２を用いて説明する。図２は、多層基板１００を構成する各基板の構成を説明するために、各基板を分離した状態で多層基板１００を示す断面図である。

多層基板１００は、上記の通り、第１基板１０〜第５基板５０を備えている。ここで、第１基板１０と第２基板２０との間を層間部２９とする。同様に、第２基板２０と第３基板３０との間を層間部３９し、第３基板３０と第４基板４０との間を層間部４９とし、第４基板４０と第５基板５０との間を層間部５９とする。

上記の通り、第１基板１０〜第５基板５０は、それぞれ導電体１２〜導電体５２を備えている。第１基板１０は、第１スルーホール１１と、導電体１２を備えている。導電体１２は、導電パターン１２ａと、導電パターン１２ｂと、内壁導体１２ｃと備えている。導電パターン１２ａは、第１基板１０の上側、すなわち＋Ｚ側の面に形成されている。導電パターン１２ｂは、第１基板１０の下側、すなわち−Ｚ側の面に形成されている。

第１スルーホール１１は、第１基板１０を貫通している。第１スルーホール１１の内壁には、内壁導体１２ｃが形成されている。なお、第１スルーホール１１の内壁全周に渡って内壁導体１２ｃが形成されているため、図２では、第１スルーホール１１が内壁導体１２ｃで埋められている状態で図示されている。導電パターン１２ａ、及び内壁導体１２ｃは第１スルーホール１１の周辺に形成されている。

導電パターン１２ａは、第１スルーホール１１内の内壁導体１２ｃを介して、導電パターン１２ｂと電気的に接続されている。したがって、第１基板１０の両面に設けられた導電パターン１２ａ、１２ｂは内壁導体１２ｃを介して導通している。なお、図２では、導電パターン１２ａ、及び導電パターン１２ｂは、第１基板１０に設けられた凹部内に形成されている。すなわち、第１基板１０を加工することで、導電パターン１２ａ、及び導電パターン１２ｂに設けるための凹部が形成される。

第２基板２０〜第５基板５０は、第１基板１０と同様の構成を有している。したがって、第２基板２０の両面に設けられた導電パターン２２ａ、及び導電パターン２２ｂは、内壁導体２２ｃを介して接続されている。第３基板３０の両面に設けられた導電パターン３２ａ、及び導電パターン３２ｂは、内壁導体３２ｃを介して接続されている。第４基板４０の両面に設けられた導電パターン４２ａ、及び導電パターン４２ｂは、内壁導体４２ｃを介して接続されている。第５基板５０の両面に設けられた導電パターン５２ａ、及び導電パターン５２ｂは、内壁導体５２ｃを介して接続されている。このように第１基板１０〜第５基板５０基板のそれぞれは、両面に設けられた導電パターンを有している。

内壁導体１２ｃ〜５２ｃは、それぞれ第１スルーホール１１〜第５スルーホール５１の内壁に形成されている。第１スルーホール１１〜第５スルーホール５１は、重なるように配置されている。貫通スルーホール１は、第１スルーホール１１、第２スルーホール２１、第３スルーホール３１、第４スルーホール４１、及び第５スルーホール５１は、ほぼ同じ大きさになっている。

ＸＹ平面視において、第１スルーホール１１〜第５スルーホール５１が同じ位置に形成されることで、多層基板１００を貫通する貫通スルーホール１が形成される。貫通スルーホール１は、第１スルーホール１１、第２スルーホール２１、第３スルーホール３１、第４スルーホール４１、及び第５スルーホール５１によって構成されている。

層間部２９には、導電性の焼結体２３が設けられている。焼結体２３は、導電パターン１２ｂと導電パターン２２ａとの間に配置される。すなわち、ＸＹ平面視において、焼結体２３は導電パターン１２ｂと導電パターン２２ａと重複する位置に設けられ、導電パターン１２ｂ及び導電パターン２２ａと接触する。これにより、導電パターン１２ｂと導電パターン２２ａとが接続する。

焼結体２３〜焼結体５３は、例えば、銅ペーストを焼結した焼結体であり、導電性を有している。そして、焼結体３３〜焼結体５３についても、焼結体２３と同様に配置されている。層間部３９の焼結体３３は、導電パターン２２ｂと導電パターン３２ａとの間に配置される。したがって、導電パターン２２ｂと導電パターン３２ａとは、焼結体３３を介して接続される。同様に、層間部４９の焼結体４３は、導電パターン３２ｂと導電パターン４２ａとの間に配置される。導電パターン３２ｂと導電パターン４２ａとは、焼結体４３を介して接続される。層間部５９の焼結体５３は、導電パターン４２ｂと導電パターン５２ａとの間に配置される。導電パターン４２ｂと導電パターン５２ａとは、焼結体５３を介して接続される。各層の導電パターンが、焼結体を介して接続される。

このようにして、最上層の導電パターン１２ａと最下層の導電パターン５２ｂとが、焼結体２３〜焼結体５３を介して電気的に接続される。すなわち、多層基板１００の上面から下面まで貫通する貫通スルーホール１を設けることで、多層基板１００の最上面に設けられた導電パターン１２ａと、最下面に設けられた導電パターン５２ｂとが電気的に接続する。図２では、１０層の導電パターンが電気的に接続される。

なお、第３基板３０と第４基板４０とには、それぞれ、電子部品６０を配置するための部品用スルーホール３８、４８とが形成されている。部品用スルーホール３８、及び部品用スルーホール４８によって、図１に示した電子部品６０を形成するための空間６１が形成される。

ここで、図３〜図７を用いて、貫通スルーホール１の周辺に設けられた焼結体２３〜５３の配置について、説明する。図３は、貫通スルーホール１の周辺に設けられ焼結体２３〜５３の配置を模式的に示すＸＹ平面図である。図４は、第２基板２０の第２スルーホール２１周辺の構成を模式的に示すＸＹ平面図である。図５は、第３基板３０の第３スルーホール３１周辺の構成を模式的に示すＸＹ平面図である。図６は、第４基板４０の第４スルーホール４１周辺の構成を模式的に示すＸＹ平面図である。図７は、第５基板５０の第５スルーホール５１周辺の構成を模式的に示すＸＹ平面図である。

図３に示すように、貫通する貫通スルーホール１は円形状に形成されている。そして、貫通スルーホール１の周辺には、焼結体２３、焼結体３３、焼結体４３、及び、焼結体５３が設けられている。焼結体２３、焼結体３３、焼結体４３、及び、焼結体５３は、それぞれ、貫通スルーホール１の周辺の一部に配置されている。ＸＹ平面視において、焼結体２３、焼結体３３、焼結体４３、及び、焼結体５３は互いに重ならないように、ずれて配置されている。具体的には、焼結体２３、焼結体３３、焼結体４３、及び、焼結体５３は、貫通スルーホール１の周辺部分を周方向に分割した扇状の領域に配置されている。

例えば、焼結体２３は貫通スルーホール１の右上側に配置され、焼結体３３は貫通スルーホール１の左下側に配置されている。焼結体４３は、貫通スルーホール１の右下側に配置され、焼結体５３は貫通スルーホール１の左上側に配置されている。したがって、ＸＹ平面視では、貫通スルーホール１の中心周りの周方向において、時計周りに、焼結体２３、焼結体４３、焼結体３３、焼結体５３の順番で配置されている。

図４に第２スルーホール２１の周辺の構成を示す。ＸＹ平面視において、第２スルーホール２１は貫通スルーホール１と同じ大きさの円形に設けられている。導電パターン２２ａは、第２スルーホール２１の周辺に形成されている。導電パターン２２ａは、第２スルーホール２１の周方向全体に配置されている。第２スルーホール２１の周辺の導電パターン２２ａが、焼結体２３と接続するための電極パッドとなる。

そして、焼結体２３は、導電パターン２２ａの一部と重複して形成されている。ＸＹ平面視において、導電パターン２２ａは、第２スルーホール２１を囲むように円環状に形成されている。導電パターン２２ａの一部の上には、焼結体２３が配置されている。具体的には、焼結体２３は周方向における９０°分だけ配置されている。貫通スルーホール１の中心を原点とするＸＹ直交座標系を考えると、焼結体２３は第１象限に配置されている。焼結体２３は、第２スルーホール２１の周囲の一部にのみ形成されている。

図５に第３スルーホール３１の周辺の構成を示す。ＸＹ平面視において、第３スルーホール３１は貫通スルーホール１と同じ大きさの円形に設けられている。導電パターン３２ａは、第３スルーホール３１の周辺に形成されている。導電パターン３２ａは、第３スルーホール３１の周方向全体に配置されている。第３スルーホール３１の周辺の導電パターン３２ａが、焼結体３３と接続するための電極パッドとなる。

そして、焼結体３３は、導電パターン３２ａの一部と重複して形成されている。ＸＹ平面視において、導電パターン３２ａは、第３スルーホール３１を囲むように円環状に形成されている。導電パターン３２ａの一部の上には、焼結体３３が配置されている。具体的には、焼結体３３は周方向における９０°分だけ配置されている。貫通スルーホール１の中心を原点とするＸＹ直交座標系を考えると、焼結体３３は第３象限に配置されている。焼結体３３は、第３スルーホール３１の周囲の一部にのみ形成されている。

したがって、図３に示すように、貫通スルーホール１を介して対向するように、焼結体２３と焼結体３３とが配置されている。焼結体２３と焼結体３３とはほぼ同じ面積、及びほぼ同じ形状となっている。よって、焼結体２３、及び焼結体３３は、貫通スルーホール１の中心に対して回転対称に配置されている。

図６に第４スルーホール４１の周辺の構成を示す。ＸＹ平面視において、第４スルーホール４１は貫通スルーホール１と同じ大きさの円形に設けられている。導電パターン４２ａは、第４スルーホール４１の周辺に形成されている。導電パターン４２ａは、第４スルーホール４１の周方向全体に配置されている。第４スルーホール４１の周辺の導電パターン４２ａが、焼結体４３と接続するための電極パッドとなる。

焼結体４３は、導電パターン４２ａの一部と重複して形成されている。ＸＹ平面視において、導電パターン４２ａは、第４スルーホール４１を囲むように円環状に形成されている。そして、導電パターン４２ａの一部の上には、焼結体４３が配置されている。具体的には、焼結体４３は周方向における９０°分だけ配置されている。貫通スルーホール１の中心を原点とするＸＹ直交座標系を考えると、焼結体４３は第４象限に配置されている。焼結体４３は、第４スルーホール４１の周囲の一部にのみ形成されている。

図７に第５スルーホール５１の周辺の構成を示す。ＸＹ平面視において、第５スルーホール５１は貫通スルーホール１と同じ大きさの円形に設けられている。導電パターン５２ａは、第５スルーホール５１の周辺に形成されている。導電パターン５２ａは、第５スルーホール５１の周方向全体に配置されている。第５スルーホール５１の周辺の導電パターン５２ａが、焼結体５３と接続するための電極パッドとなる。

焼結体５３は、導電パターン５２ａの一部と重複して形成されている。ＸＹ平面視において、導電パターン５２ａは、第５スルーホール５１を囲むように円環状に形成されている。そして、導電パターン５２ａの一部の上には、焼結体５３が配置されている。具体的には、焼結体５３は周方向における９０°分だけ配置されている。貫通スルーホール１の中心を原点とするＸＹ直交座標系を考えると、焼結体５３は第２象限に配置されている。焼結体５３は、第５スルーホール５１の周囲の一部にのみ形成されている。

したがって、図３に示すように、貫通スルーホール１を介して対向するように、焼結体４３と焼結体５３とが配置されている。焼結体４３と焼結体４３とはほぼ同じ面積、及びほぼ同じ形状となっている。よって、焼結体４３、及び焼結体５３は、貫通スルーホール１の中心に対して回転対称に配置されている。

ＸＹ平面視において、焼結体２３、焼結体３３、焼結体４３、及び焼結体５３は同じ大きさ、及び同じ形状になっており、９０°ずつ向きが異なっている。そして、焼結体２３、焼結体３３、焼結体４３、及び焼結体５３はそれぞれ、周方向における９０°に対応する大きさとなっている。周方向において、焼結体２３、焼結体３３、焼結体４３、及び焼結体５３は９０°ピッチで配置される。したがって、図３に示すように、ＸＹ平面において、焼結体２３、焼結体３３、焼結体４３、及び焼結体５３は互いに重ならないように、ずれた位置に配置される。

貫通スルーホール１の周辺を放射状に４分割した領域に、焼結体２３〜焼結体５３が形成される。平面視において、焼結体２３、焼結体３３、焼結体４３、及び焼結体５３を合成すると、図３に示すように、貫通スルーホール１を囲む円環状となる。４個の焼結体２３〜５３が設けられた領域が、貫通スルーホール１の周囲を１周する。すなわち、４個の焼結体２３〜５３が、周方向の３６０°に相当する。貫通スルーホール１の周囲を周方向、すなわち放射状に４分割した領域に、焼結体が設けられる。こうすることで、４個の焼結体２３〜５３が貫通スルーホール１の外周１周分に相当する。

層毎に、焼結体２３〜焼結体５３の位置を変えている。すなわち、焼結体２３〜焼結体５３を周方向にずらして配置している。このような構成することで、局所的な厚さ変化を軽減することができる。多層基板１００を製造するためのプレス溶着工程において、プレス圧力の集中による基板損傷を防ぐことができる。よって、生産性を向上することができる。

次に、多層基板１００の製造工程について、図８を用いて説明する。図８は、多層基板の製造工程を示すフローチャートである。また、図８の説明において、適宜図９〜図１４の製造工程断面図を参照する。

まず、図９に示すように、第１基板１０となる基材１５を投入する（Ｓ１１）。基材１５は、上面、及び下面が平坦な絶縁性基板となっている。基材１５は上記したように、ＬＣＰ基板等の熱可塑性基板である。基材１５は、例えば、１００〜２００μｍの厚さで形成されている。また、基材１５として、ガラスエポキシ樹脂やその他の熱可塑性樹脂などを用いてもよい。なお、ガラスエポキシ樹脂を基材１５として用いる場合、基板間に接着シートを設けるようにしてもよい。ガラスエポキシ樹脂を基材１５として用いる場合、基材１５は０．４ｍｍ〜１ｍｍ程度の厚さを有している。基材１５としてフレキシブルな材料と用いることで、第１基板１０をフレキシブル基板とすることができる。

次に、図１０に示すように、基材１５を加工して、親水化処理を施す（Ｓ１２）。まず、基材１５を貫通する貫通穴を形成して、第１スルーホール１１、及びスルーホール１８を形成する。加えて、基材１５には、凹部１６が形成される。すなわち、厚さ方向の途中まで基材１５を穿設することで、凹部１６が形成される。凹部１６は、後の工程で導電体１２を形成するために、第１スルーホール１１、及びスルーホール１７の周辺に形成される。また、凹部１６は、導電体１２による配線パターンを形成する箇所に形成される。第１スルーホール１１の周辺の凹部１６は、平面視において、第１スルーホール１１を囲むように円環状に形成されている。凹部１６は、基材１５の両面に設けられる。凹部１６は、例えば、数十μｍの深さで形成される。

次に、基材１５の表面に対して親水化処理を行う。後の工程で導電体１２が形成される箇所、例えば、凹部１６、第１スルーホール１１の内壁、及びスルーホール１８の内壁に親水化処理が行われる。ここでは、凹部１６、第１スルーホール１１の内壁、及びスルーホール１８の内壁にエキシマレーザ等を照射して、親水化処理を行っている。もちろん、エキシマレーザ照射以外の処理により、親水化処理を行ってもよい。

そして、導電体１２を形成するために、銅インクによる回路パターンを印刷する（Ｓ１３）。そのため、まず、図１１に示すように、基材１５をステージ８０の上に設置する。ステージ８０の表面は疎水性を有している。そして、ステージ８０の上に載置された基材１５に対して、銅インクを用いて、回路パターンを印刷する。例えば、図１２に示すように、凹部１６に対して、ノズル８１から銅インク８２を吐出させる。これにより、基材１５の基材１５の導電体１２を形成する部分に銅インク８２が塗布される。

図１３は、図１２の点線丸部分、すなわち、第１スルーホール１１の周辺部分を拡大して示す図である。基材１５の表面は、親水化処理によって、銅インク８２に対して親水面となっている。一方、ステージ８０の表面は、銅インク８２に対して疎水面となっている。このため、基材１５は、ステージ８０よりも銅インク８２に対する親和性が高い。

したがって、毛細管現象によって、基材１５とステージ８０との間の凹部１６にまで銅インク８２が濡れ広がる。これにより、基材１５の下面に設けられた凹部１６に銅インクが塗着する。すなわち、基材１５の上面に吐出された銅インク８２が、第１スルーホール１１の内壁１１ｂを伝って、基材１５の下面まで広がっていく。これにより、基材１５の両面、及び第１スルーホール１１の内壁１１ｂに銅インク８２が塗着される。

このように、親水化処理した後、基材１５の上面に銅インク８２を塗布している。こうすることで、基材１５を反転させることなく、基材の両面及びスルーホールの内壁に導電体２２を形成することができる。よって、印刷工程を簡略化することができ、生産性を向上することができる。

銅インク８２の印刷が完了したら、印刷した銅インク８２を加熱硬化する（Ｓ１４）。これにより、銅インク８２が熱硬化して、図１４に示すように、導電パターン２２ａ、導電パターン２２ｂ、内壁導体２２ｃが形成される。すなわち、第１スルーホール１１、及び導電体１２を有する第１基板１０が完成する。

上記と同様の工程によって、第２基板２０〜第５基板５０を作製することで、各層の基板を用意することができる（Ｓ１５）。すなわち、複数の基材を用意して、ステップＳ１２〜Ｓ１４をそれぞれに実施する。こうすることで、第２基板２０〜第５基板５０が作製される。なお、第５基板５０については、銅インク８２で回路印刷した後、電子部品６０を実装する。そして、電子部品６０を実装した後、銅インク８２を加熱硬化する。

なお、導電体１２〜導電体５２の形成は、銅インク８２の塗布に限られるものではない。例えば、導電性のインクやペーストを用いて塗布することができる。あるいは、メッキ、蒸着、スパッタなどによって、導電体１２〜導電体５２を形成してもよい。このように、基板表面に配線パターンを設けることができるのであれば、どのような方法を用いてもよい。

第１基板１０〜第５基板５０を用意した後、層間接続用の銅ペーストを塗布する（Ｓ１６）。ここでは、図１５に示すように、第２基板２０、第３基板３０、第４基板４０、及び第５基板５０の上面に銅ペースト８４が塗布される。銅ペースト８４は焼結材料であり、後述する加熱硬化工程（Ｓ１８）を経て焼結体２３〜５３となる。もちろん、銅ペースト以外の導電ペーストを用いてもよい。

貫通スルーホール１の周辺の銅ペースト８４は、他の基板間の銅ペースト８４と重ならないように配置される。すなわち、図３に示したように、各焼結体２３〜５３が重複しないように、各層の銅ペースト８４は、貫通スルーホール１の周方向において、９０°の扇状の領域に塗布される。よって、貫通スルーホール１の周辺に４つの銅ペースト８４が、ＸＹ平面において、貫通スルーホール１の外周１周分（３６０°）に対応している。

導電パターン２２ａ、導電パターン３２ａ、導電パターン４２ａ、導電パターン５２ａの上には、銅ペースト８４が形成される。上記したように、第２スルーホール２１〜第５スルーホール５１の周辺の導電パターン２２ａ〜導電パターン５２ａ上に、銅ペースト８４がそれぞれ塗布される。また、貫通スルーホール１以外のスルーホール２７、スルーホール３７、及びスルーホール４７の周辺に設けられた導電パターン２２ａ〜導電パターン４２ａの上にも、銅ペースト８４が塗布される。

焼結体２３〜５３が図３に示す構成となるように、貫通スルーホール１の周辺の銅ペースト８４は、ずれて配置される。すなわち、ＸＹ平面視において、層間の銅ペースト８４が重複していない。

銅ペースト８４は、各基板の表面から突出するように、導電パターン２２ａ〜導電パターン４２ａ上に塗布される。換言すると、銅ペースト８４は、各基材に設けられた凹部からはみ出す量で塗布される。例えば、導電パターン２２ａ上の銅ペースト８４は、凹部２６よりも＋Ｚ側にはみ出して形成される。導電パターン２２ａ上の銅ペースト８４は、基材２５の表面よりも第１基板１０側に突出している。同様に、導電パターン３２ａ上の銅ペースト８４は、基材３５の表面よりも第２基板２０側に突出している。導電パターン４２ａ上の銅ペースト８４は、基材４５の表面よりも第３基板３０側に突出している。導電パターン５２ａ上の銅ペースト８４は、基材５５の表面よりも第４基板４０側に突出している。

そして、第１基板１０〜第５基板５０を積み重ねる（Ｓ１７）。これにより、図１５に示したように、第１基板１０〜第５基板５０が積層された積層構造体１０１が形成される。積層構造体１０１において、第１スルーホール１１〜第５スルーホール５１が重複することで、貫通スルーホール１となる。

次に、積み重ねられた第１基板１０〜第５基板５０をプレス溶着して、銅ペースト８４を加熱硬化させる（Ｓ１８）。例えば、プレス溶着工程では、７０℃〜８０℃で１５分間加熱して、銅ペースト８４を仮硬化する。仮硬化後、積層された第１基板１０〜第５基板５０を押圧した状態で、積層構造体１０１を１８０℃〜３００℃程度に加熱する。これにより、銅ペースト８４が焼結して、図１、図２に示したように焼結体２３〜焼結体５３となる。すなわち、焼結体２３〜焼結体５３は、第１基板１０〜第５基板５０を固着する。

また、スルーホール２７、３７、４７内にも銅ペースト８４が焼結した焼結体が形成される。例えば、スルーホール２７周辺の銅ペースト８４は、プレス圧力によって、スルーホール２７内に配置される。さらに、この加熱硬化工程において、基材１５である液晶ポリマーが溶融して、第１基板１０〜第５基板５０が溶着する。すなわち、基材１５の樹脂材料が溶着して、第１基板１０〜第５基板５０が固着する。

なお、Ｓ１８における加熱温度は、基材１５〜５５の溶着温度によって決定すればよい。例えば、第１基板１０〜第５基板５０がＬＣＰ基板の場合、３００℃で加熱することができる。第１基板１０〜第５基板５０がガラスエポキシ樹脂の場合、１８０℃で加熱することができる。

このように、第１基板１０〜第５基板５０のプレス溶着、及び銅ペースト８４の加熱接合を一括で行うことで、加熱工程を削減することができる。これにより、熱履歴によるダメージを軽減することができる。

また、銅ペースト８４が層毎にずれて位置が配置されている。すなわち、焼結体２３〜５３が他の層の焼結体２３〜５３と重複していない。よって、積層構造体１０１の局所的な厚さ変化を小さくすることができ、プレス圧力の集中を緩和することができる。すなわち、貫通スルーホール１の周辺に加わるプレス圧力を低減することができるため、基板の破損を防ぐことができる。よって、生産性を向上することができる。

なお、プレス圧力によって、銅ペースト８４が変形してしまうことがある。例えば、Ｓ１６の塗布時における銅ペースト８４がプレス圧力によって広がってしまうことがある。この場合、プレス圧着前に銅ペースト８４を仮硬化することで、銅ペースト８４の広がりを低減することができる。これにより、焼結体２３〜５３を適切な形状とすることが容易になる。また、銅ペースト８４の拡がりによって、銅ペースト８４の一部が他の層の銅ペースト８４と重なることもある。したがって、焼結体の一部が他の層の焼結体と重複していてもよい。

次に、最外層の回路パターンをインク印刷して（Ｓ１９）、インク加熱を行う（Ｓ２０）。すなわち、第１基板１０の上面、及び第５基板５０の下面の少なくとも一方に対して、銅インクを印刷する。ここでは、ステップＳ１３で用いたノズル８１で銅インク８２を印刷することができる。そして、銅インク８２を加熱することで、最外層の回路パターンとなる導電パターン１２ａ、５２ｂを形成することできる。もちろん、Ｓ１３とは別の手法で、回路パターンを形成してもよい。なお、Ｓ１３において、最外層の回路パターンを全て形成した場合は、ステップＳ１９、Ｓ２０を省略することが可能である。こうすることで、加熱工程数を削減することができる。

本実施の形態では、基板の溶着前に、スルーホールの穴開け加工、銅インク８２の塗布、銅ペースト８４の塗布を行っている。したがって、製造工程を短縮することができ、生産性を向上することができる。さらに、複数の基板を積層する前に、各基板にスルーホールを形成しているため、プレス溶着時にＬＣＰ基板が溶融し、導電体１２〜５２を被覆するのを防ぐことができる。よって、スルーホールによる層間の接続を確実に行うことができ、不良品の発生を防ぐことができる。これにより、生産性を向上することができる。

複数の基板を一括でプレス溶着しており、かつプレス溶着と焼結を同じ加熱工程で行っている。これにより、電子部品を搭載した後の加熱工程を少なくすることができるため、熱による影響を軽減することができる。

本実施の形態では、焼結体２３〜５３、及び基板の溶着によってそれぞれの基板が接合されている。したがって、複数の基板を確実に固着することができるため、接続信頼性を高くすることができる。本実施の形態にかかる多層基板１００は、接続信頼性が高いため、車載ＥＣＵに好適である。上記のように、確実に固着することができるため、温度変化によって基板が熱膨張した場合でも、接続を維持することができる。よって、多層基板１００の耐熱性、信頼性を向上することができる。

なお、上記の説明では、５個の基板からなる多層基板１００について説明したが、基板の数は３以上であればよい。３個の基板の場合、基板間に相当する層間部の数が２つとなるので、一つの焼結体が貫通スルーホール１の周囲の１８０°に相当する。４個の基板の場合、層間部の数が２つとなるので、一つの焼結体が貫通スルーホール１の周囲の１２０°に相当する。

多層基板１００が、ｎ個（ｎは３以上の整数）の基板によって構成されているとする。この場合、１つの焼結体を３６０°／（ｎ−１）の扇状の領域に形成することが好ましい。すなわち、貫通スルーホール１の外周を放射状に（ｎ−１）等分して、各層の焼結体を配置する。それぞれの焼結体を設ける面積をほぼ同じにすることで、焼結体による接続信頼性を向上することができる。

もちろん、各層の焼結体の大きさが異なっていてもよい。貫通スルーホール１の周囲において、多層基板１００に設けられた（ｎ−１）個の基板間には、それぞれ焼結体が設けられる。そして、ＸＹ平面視において、貫通スルーホール１の周囲を周方向に（ｎ−１）分割した領域に、焼結体が設けられることで、（ｎ−１）個の焼結体が貫通スルーホールの外周１周分に相当する。すなわち、貫通スルーホール１の周辺を放射状に分割された領域に、それぞれ焼結体を配置する。これにより、貫通スルーホール１の外周１周分、すなわち３６０°に対応する領域に渡って、焼結体を形成することができる。よって、プレス圧力の集中を防ぐことができ、生産性を向上することができる。

また、基板間に設けられた焼結体は、周方向においてずれて配置されていれば、均等に配置されていなくてもよい。例えば、層間部が４つとなるように５個の基板１０〜５０が設けられている場合、焼結体２３、３３が８０°の範囲で形成されており、焼結体４３、５３が９０°の範囲で形成されていてもよい。このように、焼結体を形成する扇状の領域を層間部ごとに異なる大きさとしてもよい。あるいは、焼結体を形成する扇状の領域間に隙間を設けてもよい。例えば、層間部が４つとなるように５個の基板１０〜５０が設けられている場合、焼結体２３〜５３を８０°の範囲で形成してもよい。この場合、ＸＹ平面視において、各焼結体の間に１０°の隙間が生じる。基板間の焼結体が貫通スルーホール１の周方向における一部に形成され、ＸＹ平面視において、基板間に設けられた焼結体が他の基板間に設けられた焼結体と貫通スルーホール１の周方向にずれて配置されていればよい。

実施の形態２．
本実施の形態にかかる多層基板１００の構成、及び製造方法について、図１６、及び図１７を用いて説明する。図１６、及び図１７は、多層基板１００の製造工程断面図である。なお、本実施の形態では、実施の形態１に対して、複数のスルーホールの配置が異なっている。具体的には、各層のスルーホールが異なる層のスルーホールと重ならないように配置されている。本実施の形態にかかる多層基板１００の構成、及び製造方法については、基本的に実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。

本実施の形態では、図１６、図１７に示すように、積層構造体１０１が第１基板１０、第２基板２０、及び第３基板３０を備えている。すなわち、図１７に示すように、多層基板１００は、３枚の基板から構成されている。層間部２９に形成された銅ペースト８４は、加熱工程を経て焼結体２３となり、導電体１２と導電体２２とを接続する。同様に、層間部３９に形成された銅ペースト８４は、加熱工程を経て焼結体３３となり、導電体２２と導電体３２とを接続する。

第１スルーホール１１、第２スルーホール２１、第３スルーホール３１が異なる位置に形成されている。すなわち、ＸＹ平面視において、第１スルーホール１１、第２スルーホール２１、第３スルーホール３１が重複しないように、ずれて配置されている。

図１７に示す積層構造体１０１をプレス溶着すると、図１８に示すように、銅ペースト８４が焼結した、焼結体２３、３３になる。したがって、第１基板１０〜第３基板３０が固着されて、多層基板１００となる。焼結体２３は、第２スルーホール２１の周辺の一部に形成されている。焼結体３３は、第３スルーホール３１の周辺の一部に形成されている。

本実施の形態では、第１スルーホール１１〜第３スルーホール３１が異なる位置に形成されており、多層基板１００を貫通する貫通スルーホールが設けられていない。このため、ＸＹ平面視において、焼結体２３と焼結体３３とはずれて配置される。実施の形態１と同様に、多層基板１００の局所的な厚さの変化を小さくすることができ、プレス時の圧力集中を軽減することができる。本実施の形態においても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

なお、本実施の形態では、１つのスルーホールが他の全てのスルーホールとも重複しないように形成することが好ましい。すなわち、１つの基板に設けられたスルーホールは他の全ての基板に設けられたスルーホールと重複しないように配置することが好ましい。このようにすることで、２つ以上のスルーホールが全く重複しない構成とすることができる。２つ以上の焼結体が重複するのを防ぐことができ、プレス時の圧力集中を軽減することができる。

なお、図１８に焼結体２３の変形例を示す。本実施の形態では、焼結体２３を第２スルーホール２１の全周に形成することができる。すなわち、焼結体２３が他の焼結体３３と重複しないのであれば、焼結体２３が第２スルーホール２１を囲むように配置するようにしてもよい。これにより、焼結体２３の面積を大きくすることができるため、より層間の接続信頼性を高くすることができる。

なお、実施の形態２の構成と実施の形態１の構成とを組み合わせることも可能である。例えば、貫通スルーホール１については、実施の形態１の構成として、その他のスルーホールについては、実施の形態２の構成とすることも可能である。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１ 貫通スルーホール
１０ 第１基板
１１ 第１スルーホール
１２ 導電体
１２ａ 導電パターン
１２ｂ 導電パターン
１２ｃ 内壁導体
１５ 基材
２０ 第２基板
２１ 第２スルーホール
２２ 導電体
２２ａ 導電パターン
２２ｂ 導電パターン
２２ｃ 導電体
２３ 焼結体
３０ 第３基板
３１ 第３スルーホール
３２ 導電体
３２ａ 導電パターン
３２ｂ 導電パターン
３２ｃ 導電体
３３ 焼結体
４０ 第４基板
４１ 第４スルーホール
４２ 導電体
４２ａ 導電パターン
４２ｂ 導電パターン
４２ｃ 導電体
４３ 焼結体
５０ 第５基板
５１ 第５スルーホール
５２ 導電体
５２ａ 導電パターン
５２ｂ 導電パターン
５２ｃ 導電体
５３ 焼結体

Claims (6)

1. ｎ個（ｎは３以上の整数）の基板を備えた多層基板であって、
   それぞれの前記基板の両面には導電パターンが設けられ、
   前記基板に形成されたスルーホールの内壁には、前記基板の両面の前記導電パターンを接続する内壁導体が設けられ、
   隣接する２つの前記基板に対向して設けられた前記導電パターンを接続するため、前記スルーホールの周辺において前記２つの基板間に導電性の焼結体が設けられ、
   平面視において、前記ｎ個の基板に設けられた前記スルーホールが重なるように配置されることで、前記多層基板を貫通する貫通スルーホールが設けられ、
   基板間の前記焼結体が前記貫通スルーホールの周方向における一部に形成され、
   平面視において、前記基板間に設けられた前記焼結体が他の基板間に設けられた前記焼結体と前記貫通スルーホールの周方向にずれて配置されている多層基板。
2. 前記貫通スルーホールの周囲において、前記多層基板に設けられた（ｎ−１）個の基板間には、それぞれ前記焼結体が設けられ、
   平面視において、前記貫通スルーホールの周囲を周方向に（ｎ−１）分割した領域に、前記焼結体が設けられることで、（ｎ−１）個の前記焼結体が前記貫通スルーホールの外周１周分に相当している請求項１に記載の多層基板。
3. 隣接する前記２つの基板が溶着している請求項１又は２に記載の多層基板。
4. ｎ個（ｎは３以上の整数）の基板を備えた多層基板の製造方法であって、
   スルーホールと、両面に設けられた導電パターンと、前記両面に設けられた導電パターンを接続するために前記スルーホールの内壁に設けられた内壁導体とを備えた基板をｎ個用意する工程と
   前記導電パターン上に導電性の導電ペーストを形成する工程と、
   ｎ個の前記基板を積層する工程と、
   積層されたｎ個の前記基板を押圧した状態で、前記導電ペーストを焼結させて、隣接する２つの前記基板に対向して設けられた前記導電パターンを接続するための焼結体を形成する工程と、を備え、
   平面視において、前記ｎ個の基板に設けられた前記スルーホールが重なるように配置されることで、前記多層基板を貫通する貫通スルーホールが設けられ、
   基板間の前記焼結体が前記貫通スルーホールの周方向における一部に形成され、
   平面視において、前記基板間に設けられた前記焼結体が他の基板間に設けられた前記焼結体と前記貫通スルーホールの周方向にずれて配置されている多層基板の製造方法。
5. 前記貫通スルーホールの周囲において、前記多層基板に設けられた（ｎ−１）個の基板間には、それぞれ前記焼結体が設けられ、
   平面視において、前記貫通スルーホールの周囲を周方向に（ｎ−１）分割した領域に、前記焼結体が設けられることで、（ｎ−１）個の前記焼結体が前記貫通スルーホールの外周１周分に相当している請求項４に記載の多層基板の製造方法。
6. 前記導電ペーストを焼結させる際に、隣接する２つの前記基板が溶着する請求項４又は５に記載の多層基板の製造方法。

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