JP6519714B2 - 樹脂多層基板、伝送線路、モジュールおよびモジュールの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の絶縁性樹脂基材の積層体を有する樹脂多層基板、この樹脂多層基板を備える伝送線路、モジュール、およびその製造方法に関する。

従来、複数の絶縁性樹脂基材が積層されて構成される樹脂多層基板で各種電子部品モジュールが構成されている。例えば、樹脂多層基板にストリップライン構造の伝送線路を構成し、その樹脂多層基板に外部回路に接続するためのコネクタを搭載して、ケーブルとして利用するモジュールが特許文献１に示されている。

国際公開第２０１２／０７４１０１号

特許文献１に示されているモジュールは、樹脂多層基板の表面に、コネクタ搭載用の電極が露出するように保護層が形成され、その電極にコネクタが接合される。

このような構造のモジュールでは、コネクタの底面にコネクタ接合用の電極が存在するため、また、樹脂多層基板の表面の保護層にコネクタが乗り上げる構造であるため、コネクタ搭載部分が厚く成らざるを得ない。そのため、このモジュールを電子機器に設ける際に、コネクタの搭載部分が他の構造材や他の電子部品と干渉し、電子機器の薄型化、小型化を阻害する要因となる。

本発明の目的は、樹脂多層基板の部品搭載部分の厚みを薄型化した樹脂多層基板、この樹脂多層基板を備える伝送線路、モジュール、およびその製造方法を提供することにある。

（１）本発明の樹脂多層基板は、
積層された複数の絶縁性樹脂基材を含み、第１主面および第２主面を有し、平面視で第１領域と第２領域を有する積層体と、
前記第１主面の前記第１領域に形成された第１導体パターンと、
前記第１主面の前記第１領域に形成され、前記第１導体パターンを被覆する保護膜と、
前記積層体の内層の少なくとも前記第２領域に形成された第２導体パターンと、
前記第１主面の前記第２領域に形成され、前記第２導体パターンにつながる孔と、
を備え、
前記第１主面の前記第２領域は、前記第１導体パターンの非形成領域であり、
前記第２領域は前記保護膜で囲まれていること、
を特徴とする。

上記構成により、第２領域は第１領域に比べて薄く、第２領域に部品を搭載することで、積層体表面からの部品の高さが抑制され、部品搭載部は薄型化される。また、第２領域に搭載部品を接合するための接合電極を形成する必要がなく、その電極分の厚みを更に薄くできる。また、その接合電極の小面積化に伴う剥離の問題も生じない。

（２）前記積層体は、前記第１領域に前記絶縁性樹脂基材の積層数が少ない薄層部を有することが好ましい。これにより、部品搭載部の剛性を低下させることなく、可撓性のある樹脂多層基板として用いられる。

（３）前記第２導体パターンは、前記積層体の平面視で、前記積層数の少ない部分を通り、前記積層体に、前記第１導体パターンと前記第２導体パターンとを層間接続する層間接続導体を更に備えることが好ましい。この構造により、絶縁性樹脂基材の積層数が少ない部分を有しながらも、第１主面に形成された第１導体パターンに搭載部品を電気的に接続することができる。

（４）本発明の伝送線路は、上記樹脂多層基板を備え、
前記第１導体パターンはグランド導体パターンであり、前記第２導体パターンの全部または一部は前記第１導体パターンに沿う信号導体パターンである。

上記構成により、前記グランド導体パターンおよび前記信号導体パターンによってストリップラインまたはマイクロストリップラインが構成される。

（５）本発明のモジュールは、前記樹脂多層基板を備え、
前記孔内に充填され、前記積層体の内層に形成された層間接続導体を構成する導体の再溶融温度よりも低い融点を有する導電性接合材と、
前記導電性接合材を介して前記第２導体パターンに接続され、前記積層体に搭載された部品と、
を備える。

上記構成により、積層体表面からの部品の高さが抑制され、部品搭載部が薄いモジュールが得られる。

（６）前記孔の内部に形成され、前記導電性接合材が導通する層間接続導体を更に備えてもよい。これにより、前記導電性接合材の充填量を少なくでき、前記孔が深い場合でも適合できる。

（７）前記部品は、例えば外部の回路に接続されるコネクタである。これにより、コネクタ付きケーブルとして利用されるモジュールが構成される。

（８）本発明のモジュールの製造方法は、
複数の絶縁性樹脂基材のうち所定の絶縁性樹脂基材に第１導体パターン、第２導体パターンをそれぞれ形成する、導体パターン形成工程と、
前記複数の絶縁性樹脂基材のうち所定の絶縁性樹脂基材に層間接続導体を形成する、層間接続導体形成工程と、
前記第１導体パターンが第１主面に配置され、前記第２導体パターンが内層に配置されるように、前記複数の絶縁性樹脂基材を積層して加熱プレスすることにより積層体を形成し、前記層間接続導体を溶融形成する、積層体形成工程と、
前記積層体の第１主面のうち、前記積層体の平面視での第１領域を被覆し、第２領域を囲む状態で露出させる、保護膜を形成する保護膜形成工程と、
前記積層体形成工程より後に、前記積層体の第１主面の前記第２領域に、前記第２導体パターンにつながる孔を形成する孔形成工程と、
前記孔の少なくとも一部に前記層間接続導体よりも低融点の導電性接合材を充填する導電性接合材充填工程と、
前記導電性接合材を介して前記積層体に部品を搭載する部品搭載工程と、を備える。

上記製造方法によれば、第１導体パターンおよび第２導体パターンに部品を電気的に接続するための導電性接合材を容易に形成でき、部品搭載部の高さが抑制されたモジュールが容易に得られる。

本発明によれば、樹脂多層基板の部品搭載部分の厚みを薄型化した樹脂多層基板、この樹脂多層基板を備える伝送線路、およびモジュールが得られる。

図１は第１の実施形態に係るモジュール１２１の斜視図である。 図２（Ａ）はモジュール１２１の断面図、図２（Ｂ）はモジュール１２１の平面図、図２（Ｃ）は後に述べる第１領域および第２領域を示す平面図である。 図３（Ａ）はコネクタ９１，９２を搭載する前の樹脂多層基板１０１の断面図、図３（Ｂ）はその平面図である。 図４は、保護膜２１，２２と共に表す積層体１０の加熱プレス前の断面図である。 図５はモジュール１２１の各製造工程における断面図である。 図６は第２の実施形態に係るモジュール１２２の主要部の断面図である。

以降、図を参照して幾つかの具体的な例を挙げて、本発明を実施するための複数の形態を示す。各図中には同一箇所に同一符号を付している。要点の説明または理解の容易性を考慮して、便宜上実施形態を分けて示すが、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能である。第２の実施形態以降では第１の実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については実施形態毎には逐次言及しない。

《第１の実施形態》
図１は第１の実施形態に係るモジュール１２１の斜視図である。このモジュール１２１は、コネクタ付き高周波ケーブルとして用いられる。例えばスマートフォン等の電子機器内において、アンテナと高周波回路との間に接続される。

モジュール１２１は、複数の絶縁性樹脂基材の積層体１０、この積層体１０の表面に形成された保護膜２１，２２、積層体に搭載されたコネクタ９１，９２を備える。積層体１０は、コネクタ９１，９２の搭載部の近接位置に薄層部ＴＰ１，ＴＰ２を有する。

図２（Ａ）はモジュール１２１の断面図、図２（Ｂ）はモジュール１２１の平面図、図２（Ｃ）は、後に述べる第１領域と第２領域を示す平面図である。また、図３（Ａ）はコネクタ９１，９２を搭載する前の樹脂多層基板１０１の断面図、図３（Ｂ）はその平面図である。

積層体１０は、絶縁性樹脂基材（以降、単に「基材」）１１，１２，１３，１４の積層体である。この積層体１０は、平面視で第１領域Ｚ１と第２領域Ｚ２を有し、積層体１０の第１主面Ｓ１の第１領域Ｚ１に保護膜２１が被覆されている。また、積層体１０の第２主面Ｓ２の全面に保護膜２２が被覆されている。

基材１４の上面、すなわち積層体１０の第１主面Ｓ１、には第１導体パターン３１が形成されている。基材１３の上面（積層体１０の内層）には第２導体パターン３２Ｇ，３２Ｓ１が形成されている。また、基材１２の上面（積層体１０の内層）には第２導体パターン３２Ｓ２が形成されている。さらに、基材１１の下面、すなわち積層体１０の第２主面Ｓ２、には第３導体パターン３３が形成されている。

本実施形態では、第１導体パターン３１は、面状に拡がる上部グランド導体であり、第２導体パターン３２Ｇは、面状に拡がる上部グランド導体である。第３導体パターン３３は面状に拡がる下部グランド導体である。また、第２導体パターン３２Ｓ１，３２Ｓ２は信号導体パターンである。第２導体パターン３２Ｓ２は上部グランド導体（第１導体パターン３１および第２導体パターン３２Ｇ）と下部グランド導体（第３導体パターン３３）との間で線状に延びている。

基材１３には、第２導体パターン３２Ｓ１と第２導体パターン３２Ｓ２とを導通させる層間接続導体（ビア導体）Ｖ２２が形成されている。基材１４には第１導体パターン３１と第２導体パターン３２Ｇとを導通させる複数の層間接続導体Ｖ１２が形成されている。また、基材１１，１２，１３，１４に、第１導体パターン３１と第３導体パターン３３とを導通させる複数の層間接続導体Ｖ１１が形成されている。同様に、基材１１，１２，１３に、第２導体パターン３２Ｇと第３導体パターン３３とを導通させる複数の層間接続導体Ｖ１１が形成されている。

上部グランド導体である第１導体パターン３１、第２導体パターン３２Ｇ、信号導体パターンである第２導体パターン３２Ｓ２、および下部グランド導体である第３導体パターン３３によってストリップラインが構成されている。

上記薄層部ＴＰ１，ＴＰ２には、基材１４が無く、基材の積層数は他の部分より少ない。保護膜２１は、薄層部ＴＰ１，ＴＰ２に沿って積層体１０の第１主面Ｓ１を被覆する。

図３（Ａ）に表れているように、積層体１０の第１主面Ｓ１の第２領域Ｚ２には、第２導体パターン３２Ｇにつながる孔ＨＧ１，ＨＧ２、および第２導体パターン３２Ｓ１につながる孔ＨＳを備える。図２（Ａ）に表れているように、これら孔ＨＧ１，ＨＧ２，ＨＳに導電性接合材ＢＧ１，ＢＧ２，ＢＳがそれぞれ設けられ、コネクタ９１，９２はそれぞれ導電性接合材ＢＧ１，ＢＧ２，ＢＳを介して第２導体パターン３２Ｇ，３２Ｓ１に導通する。

上記導電性接合材ＢＧ１，ＢＧ２，ＢＳは例えばＳｎ系はんだであり、融点は層間接続導体Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ２２の再溶融温度より低い。

上記第２導体パターン３２Ｓ２は、第１導体パターン３１に沿う部分（基材１１，１２，１３，１４の４層である部分）と、第２導体パターン３２Ｇに沿う部分（基材１１，１２，１３の３層である部分）とでは、線幅が異なる。ストリップラインの特性インピーダンスは一定であるが、上記４層部分は、信号導体パターンである第２導体パターン３２Ｓ２と、上部グランド導体である第１導体パターン３１との積層方向の間隔が大きいため、第２導体パターン３２Ｓ２の線幅は他の部分より広い。

上記３層部分はコネクタ９１，９２が搭載される第２領域Ｚ２およびその近傍の薄層部ＴＰ１，ＴＰ２だけであるの、信号導体パターンの線幅の広い部分の割合は大きい。すなわち、薄型のモジュール（コネクタ付き高周波ケーブル）でありながら、信号導体パターンによる導体損失は小さく、伝送線路の挿入損失は低く抑えられる。

次に、モジュール１２１の製造方法について、図４、図５を参照して説明する。図４は、保護膜２１，２２と共に表す積層体１０の加熱プレス前の断面図である。図５はモジュール１２１の各製造工程における断面図である。

［導体パターン形成工程］
基材１４に第１導体パターン３１を形成し、基材１３に第２導体パターン３２Ｇ，３２Ｓ１を形成し、基材１２に第２導体パターン３２Ｓ２を形成し、基材１１に第３導体パターン３３を形成する。例えば液晶ポリマー（ＬＣＰ）シートにＣｕ箔を貼付し、このＣｕ箔をフォトリソグラフィによりパターンニングすることで導体パターンをそれぞれ形成する。なお、導体パターンはＣｕ箔によって形成されたものに限らず、他の金属からなる箔でもよい。

［層間接続導体形成工程］
基材１４に層間接続導体Ｖ１２を形成し、基材１３に層間接続導体Ｖ２２を形成し、基材１３，１２，１１に層間接続導体Ｖ１１をそれぞれ形成する。

なお、図４、図５では、一単位のモジュールについて図示したが、実際には、複数のモジュール形成部を含む集合基板状態で各工程の処理がなされ（大判プロセスによって製造され）、最後に個片に分離される。

［積層体形成工程］［保護膜形成工程］
図４に示した保護膜２１，２２は例えばポリイミドのシートである。この保護膜２１，２２と共に、基材１１，１２，１３，１４を積層し、加熱プレスする。この工程で、積層体が構成されるとともに、層間接続導体Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ２２の組成物が一旦溶融し、合金化され、または金属間化合物が生成されて、固化することで層間接続導体Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ２２が形成される。層間接続導体Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ２２が一旦形成された後の再溶融温度はこの加熱プレス時の温度より高い。この工程で、図５中の（１）に表れているように、保護膜２１は、積層体１０の第１主面Ｓ１のうち、積層体１０の平面視での第１領域Ｚ１を被覆し、第２領域Ｚ２を露出させる。すなわち、第１主面Ｓ１の第２領域Ｚ２は、第１導体パターン３１および保護膜２１の非形成領域である。

［孔形成工程］
図５中の（２）に示すように、積層体１０の形成工程より後に、積層体１０の第１主面Ｓ１の第２領域Ｚ２に、第２導体パターンにつながる孔ＨＧ１，ＨＧ２，ＨＳを形成する。例えば、第２領域Ｚ２の所定位置へのレーザー光の照射により孔ＨＧ１，ＨＧ２，ＨＳを形成する。このとき、第２導体パターン３２Ｇ，３２Ｓ１がレーザー光のストップ層として作用する。この図５中の（２）に示す状態は樹脂多層基板１０１の状態である。

［導電性接合材充填工程］
図５中の（３）に示すように、孔ＨＧ１，ＨＧ２，ＨＳに導電性接合材ＢＧ１，ＢＧ２，ＢＳを充填する。これら導電性接合材ＢＧ１，ＢＧ２，ＢＳは通常のＳｎ系はんだであり、その融点は層間接続導体Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ２２の再溶融温度よりも低い。この図５中の（３）に示す状態は伝送線路１１１の状態である。

［部品搭載工程］
図５中の（４）に示すように、導電性接合材ＢＧ１，ＢＧ２，ＢＳを介して、積層体１０にコネクタ９１，９２を搭載する。具体的には、図５中の（３）に示す伝送線路１１１にコネクタ９１，９２を載置し、リフロープロセスによってはんだ付けを行う。このリフロープロセスの温度では、上記で層間接続導体Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ２２は再溶融しない。

本実施形態によれば、図２（Ａ）に表れているように、コネクタ９１，９２の底面と積層体１０の第１主面Ｓ１との間に保護膜や接合電極が無く、コネクタ９１，９２の底面は積層体１０の第１主面Ｓ１に接しているので、このコネクタ９１，９２の、積層体１０表面からの高さが抑制され、部品搭載部の厚さが薄型化される。

また、薄層部ＴＰ１，ＴＰ２がコネクタ９１，９２の搭載位置に近接しているので、コネクタ９１，９２の搭載部の剛性は確保されつつ、可撓性のあるコネクタ付き高周波ケーブルとして利用できる。

《第２の実施形態》
第２の実施形態では、特に積層体の構造が第１の実施形態で示したものとは異なる例を示す。

図６は第２の実施形態に係るモジュール１２２の主要部の断面図である。モジュール１２２は、絶縁性樹脂基材１２，１３，１４の積層体１０、この積層体１０の表面に形成された保護膜２１、積層体１０に搭載された部品９０を備える。

積層体１０は、平面視で第１領域Ｚ１と第２領域Ｚ２を有し、積層体１０の第１主面Ｓ１の第１領域Ｚ１に保護膜２１が被覆されている。

基材１４の上面、すなわち積層体１０の第１主面Ｓ１、には第１導体パターン３１が形成されている。基材１３の上面（積層体１０の内層）には第２導体パターン３２が形成されている。例えば、第１導体パターン３１はグランド導体パターン、第２導体パターン３２が信号導体パターンであって、このグランド導体パターンと信号導体パターンとでマイクロストリップラインが構成される。

積層体１０の第１主面Ｓ１の第２領域Ｚ２には、第２導体パターン３２につながる孔内に導電性接合材Ｂ１，Ｂ２が設けられ、部品９０はそれぞれ導電性接合材Ｂ１，Ｂ２を介して第２導体パターン３２に導通する。

本実施形態のモジュール１２２の製造方法は第１の実施形態で示した方法と同様である。

なお、以上に示した各実施形態では、第１主面Ｓ１の第２領域Ｚ２に形成された孔に充填された導電性接合材だけを介して、部品の端子電極が第２導体パターンに導通する例を示したが、その孔内の一部に層間接続導体を形成し、孔内の残余部に導電性接合材を充填してもよい。これにより、導電性接合材の充填量を少なくできる。また、孔が深い場合でも導電性接合材を容易に充填できる。

また、以上に示した実施形態では、保護膜を、積層体の形成時に同時に加熱プレスする樹脂シートで構成する例を示したが、積層体の表面にレジスト膜を塗布形成することで保護膜を設けてもよい。

最後に、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではない。当業者にとって変形および変更が適宜可能である。例えば、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能である。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

Ｂ１，Ｂ２，ＢＧ１，ＢＧ２，ＢＳ…導電性接合材
ＨＧ１，ＨＧ２，ＨＳ…孔
Ｓ１…第１主面
Ｓ２…第２主面
ＴＰ１，ＴＰ２…薄層部
Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ２２…層間接続導体
Ｚ１…第１領域
Ｚ２…第２領域
１０…積層体
１１，１２，１３，１４…絶縁性樹脂基材
２１，２２…保護膜
３１…第１導体パターン
３２，３２Ｇ，３２Ｓ１，３２Ｓ２…第２導体パターン
３３…第３導体パターン
９０…部品
９１，９２…コネクタ
１０１…樹脂多層基板
１１１…伝送線路
１２１，１２２…モジュール

Claims (8)

1. 積層された複数の絶縁性樹脂基材を含み、第１主面および第２主面を有し、平面視で第１領域と第２領域を有する積層体と、
   前記第１主面の前記第１領域に形成された第１導体パターンと、
   前記第１主面の前記第１領域に形成され、前記第１導体パターンを被覆する保護膜と、
   前記積層体の内層の少なくとも前記第２領域に形成された第２導体パターンと、
   前記第１主面の前記第２領域に形成され、前記第２導体パターンにつながる孔と、
   を備え、
   前記第１主面の前記第２領域は、前記第１導体パターンの非形成領域であり、
   前記第２領域は前記保護膜で囲まれていること、
   を特徴とする樹脂多層基板。
2. 前記積層体は、前記第１領域に前記絶縁性樹脂基材の積層数が少ない薄層部を有する、請求項１に記載の樹脂多層基板。
3. 前記第２導体パターンは、前記積層体の平面視で、前記積層数の少ない部分を通り、
   前記積層体に、前記第１導体パターンと前記第２導体パターンとを層間接続する層間接続導体を更に備える、請求項２に記載の樹脂多層基板。
4. 請求項１、２または３に記載の樹脂多層基板を備え、
   前記第１導体パターンはグランド導体パターンであり、前記第２導体パターンの全部または一部は前記第１導体パターンに沿う信号導体パターンである、伝送線路。
5. 請求項１、２または３に記載の樹脂多層基板と、
   前記孔内に充填され、前記積層体の内層に形成された層間接続導体を構成する導体の再溶融温度よりも低い融点を有する導電性接合材と、
   前記導電性接合材を介して前記第２導体パターンに接続され、前記積層体に搭載された部品と、
   を備える、モジュール。
6. 前記孔の内部に形成され、前記導電性接合材が導通する層間接続導体を更に備える、請求項５に記載のモジュール。
7. 前記部品は外部の回路に接続されるコネクタである、請求項５または６に記載のモジュール。
8. 複数の絶縁性樹脂基材のうち所定の絶縁性樹脂基材に第１導体パターン、第２導体パターンをそれぞれ形成する、導体パターン形成工程と、
   前記複数の絶縁性樹脂基材のうち所定の絶縁性樹脂基材に層間接続導体を形成する、層間接続導体形成工程と、
   前記第１導体パターンが第１主面に配置され、前記第２導体パターンが内層に配置されるように、前記複数の絶縁性樹脂基材を積層して加熱プレスすることにより積層体を形成し、前記層間接続導体を溶融形成する、積層体形成工程と、
   前記積層体の第１主面のうち、前記積層体の平面視での第１領域を被覆し、第２領域を囲む状態で露出させる、保護膜を形成する保護膜形成工程と、
   前記積層体形成工程より後に、前記積層体の第１主面の前記第２領域に、前記第２導体パターンにつながる孔を形成する孔形成工程と、
   前記孔の少なくとも一部に前記層間接続導体よりも低融点の導電性接合材を充填する導電性接合材充填工程と、
   前記導電性接合材を介して前記積層体に部品を搭載する部品搭載工程と、を備える、
   モジュールの製造方法。

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