JP4968255B2 - 中継基板とその製造方法およびそれを用いた立体回路装置 - Google Patents

中継基板とその製造方法およびそれを用いた立体回路装置 Download PDF

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Description

本発明は、ＩＣチップなどの電子部品を搭載した複数の回路基板間を接続する中継基板とその製造方法およびそれを用いた立体回路装置に関する。
従来、ＩＣチップやチップ部品などの電子部品を搭載したモジュール基板などの回路基板間を接続する基板接合部材（以下、「中継基板」という）としては、プラグ側とソケット側からなる多極接続タイプコネクタや樹脂製基板に複数個の接続ピンを固定したピンコネクタなどがあった。
近年、モバイル機器などの軽薄短小化や高機能化の進展につれて、モジュール基板間の接続端子数が増加する傾向にある。このため、ピンコネクタの接続端子ピッチを小さくする努力が行われている。しかし、ピンコネクタの接合部は、この接合部を構成する部材間の温度変化時の寸法変動の差や外部からの衝撃力を受けたときに大きな力を受けて破損しやすいという問題がある。
他方、携帯情報機器などにおいては、機器の高速、高周波数化に伴い、外来電磁波による誤動作や放射電磁波による他機器への妨害などＥＭＣ（電磁両立性：Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ）に対する要求が厳しくなっている。そのため、電磁シールドを確実に行える回路基板実装技術への要望が高い。また、制御ＩＣチップなどの高周波部品を搭載した複数の回路基板間を接続する中継基板においても、外部からの電磁波や高周波部品などで内部から放射される電磁波を確実に電磁シールドする必要がある。
これらの問題を改善するために、絶縁性のハウジングに複数のばね弾性のある金属薄板などによる所定形状のリード端子をあらかじめ設定した配列構成で固定保持する中継基板が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に示されている基板接合部材は、リード端子の一部がハウジング中に埋設され、一方の端はハウジングの下端面から露出して下端側接合部を、他方の端はハウジング壁から露出して立ち上げた変形容易部とで構成されている。そして、ハウジングの外周壁面にシールド部材が設けられている。
これにより、回路基板間をファインピッチで接続できるとともに耐衝撃性を大きく改善できる。さらに、中継基板にシールド部材を設けることで電子部品をノイズなどから電磁シールドできるとしている。
また、図１１に示すように、両面実装のプリント基板６００の一方の主面上に電磁シールドが必要なチューナ部用回路部品６１０と、他方の主面上にＶＩＦ（Ｖｉｄｅｏ Ｉｎｔｅｒｍｉｄｉａｔｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）部用回路部品６２０を実装し、チューナ部用回路部品６１０を金属ケース６３０で電磁シールドする例が開示されている（例えば、特許文献２参照）。これにより、電磁シールドが必要な回路部品を確実にシールドするとともに、小型化・低背化・薄型化ができるとしている。
しかしながら、特許文献１の中継基板によれば、絶縁性のハウジングにばね弾性があり所定形状にあらかじめ形成されたリード端子を配列して固定保持するとともに、絶縁性のハウジングの外周壁面にシールド部材を形成する構成としている。これにより、ファインピッチでの接続と耐衝撃性の改善はできるが、中継基板の薄型化が困難であり、さらに製造コストが高くなるという課題がある。
また、特許文献２によれば、プリント基板主面とともに回路部品を金属ケースで電磁シールドすることが可能となる。しかし、金属ケースは電磁シールドのための付加部品であり、それにより重量や体積が増加するため、機器の軽薄短小化の時代の流れに逆行する。さらに、高密度に回路部品を実装するには、金属ケースに絶縁処理などを施して回路部品を実装しなければならないため、生産性や製造コストが高くなるという課題がある。
また、特許文献２においては、複数の回路基板を中継基板などで接続する技術は開示されていない。
特開２００５−３３３０４６号公報 特開平５−２９７８４号公報
本発明の中継基板は、少なくとも第１の回路基板と第２の回路基板とを接続する中継基板であって、外周に設けた窪み部と内周に設けた穴とを有するハウジングと、ハウジングの上下面を接続する複数の接続端子電極と、窪み部に設けたシールド電極と、シールド電極と接続するハウジングの上下面の一部に設けた接地電極と、を備える。
この構成により、複数の回路基板間を薄型で、シールド電極により耐ノイズ特性に優れた中継基板が得られる。さらに、シールド電極と接続した接地電極により回路基板と容易に接続できる中継基板を実現できる。
また、本発明の中継基板の製造方法は、絶縁性母基板の少なくとも所定の位置に複数の第１の穴を形成する第１ステップと、第１の穴に囲まれた領域に少なくとも１つの第２の穴を形成する第２ステップと、少なくとも第１の穴の内周側面にシールド電極を形成する第３ステップと、絶縁性母基板の上下面を接続する複数の接続端子電極を形成する第４ステップと、シールド電極と接続する絶縁性母基板の上下面の所定の領域に接地電極を形成する第５ステップと、第１の穴を利用して、絶縁性母基板から少なくとも１つの第２の穴を含む領域を分離切断する第６ステップと、を含む。
これにより、複数の回路基板間を接続できるシールド電極を備えた中継基板を、接続端子電極、シールド電極および接地電極を絶縁性母基板に一括して形成し分離するという簡略な方法により、低コストで作製できる。
また、本発明の立体回路装置は、上記中継基板を介して、少なくとも第１の回路基板と第２の回路基板とを接続した構成を有する。これにより、複数の回路基板間を接続するとともに、回路基板に実装された回路部品を電磁シールドできる立体回路装置が得られる。
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１Ａは本発明の第１の実施の形態における中継基板の構成を示す概念斜視図で、図１Ｂは図１Ａの概念平面図で、図１Ｃは図１Ｂの１Ｃ−１Ｃ線における概念断面図である。
図１Ａから図１Ｃに示すように、中継基板１は、例えば四角形状の外周を有し、以下の製造方法で述べる第１の穴を用いた分離切断により形成された窪み部１０ａと、例えば四角形状の穴（以下、「第２の穴」と記す）２２を備えた、例えばガラスエポキシ樹脂などからなるハウジング１０を有している。そして、窪み部１０ａの内周側面全体にシールド電極１１が設けられている。また、第２の穴２２の内周側面を介してハウジング１０の上下面と、連続して一体に設けられた接続端子電極１２を、例えば複数本有している。さらに、窪み部１０ａに形成されたシールド電極１１と接続する接地電極１３が、中継基板１の、例えば四隅の所定の領域に設けられた構成を有する。
なお、ハウジング１０の上下面とは、以下で述べる接続端子電極１２の上面端子電極１２ａと下面端子電極１２ｂが設けられる面を意味している。さらに、接地電極１３が設けられる四隅の所定の領域とは、以下の製造方法で述べる、第１の穴を用いて分離切断されるハウジングの四隅近傍の領域である。
ここで、中継基板１のハウジング１０としては、例えばガラスエポキシ樹脂や液晶ポリマー、ポリフェニレンサルファイド、ポリブチレンテレフタレートなどの絶縁性樹脂が用いられる。さらに、形状精度や高い伝熱性などが要求される場合には、セラミック基板などの絶縁性基板を用いてもよい。この場合、加工性に優れたセラミック基板が、特に好ましい。
また、シールド電極１１は、中継基板１のハウジング１０の突出部１０ｃの分離切断面１０ｄの部分を除いて、例えば銅（Ｃｕ）や銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）などの金属電極材料で形成されている。
接続端子電極１２は、ハウジング１０の上下面に対向して設けられた上面端子電極１２ａと下面端子電極１２ｂを第２の穴２２の内周側面１０ｂに形成した接続電極１２ｃを介して一体に接続して設けられる。そして、それらは、シールド電極１１と同様の金属電極材料によりパターン形成して設けられる。
接地電極１３は、ハウジング１０の、例えば四隅の突出部１０ｃの上下面に対向して設けた上面接地電極１３ａおよび下面接地電極１３ｂからなり、シールド電極１１と同様の金属電極材料によりパターン形成して設けられる。そして、上面接地電極１３ａと下面接地電極１３ｂとからなる接地電極１３は、ハウジング１０の窪み部１０ａに設けたシールド電極１１と電気的に接続される。
なお、シールド電極１１、接続端子電極１２や接地電極１３は、その表面に、例えば金めっきなどを設けることが好ましい。これにより、接続の安定性や各電極の経時的な劣化を防止して信頼性を向上できる。
上記構成により、中継基板１を間に挟んで接続端子電極１２および接地電極１３を介して、複数の回路基板（図示せず）間を接続できる中継基板１の窪み部１０ａに形成したシールド電極１１により電磁シールド機能を備えた中継基板１が得られる。
すなわち、中継基板１のシールド電極１１により、中継基板１の第２の穴２２内で、例えば回路基板に実装された回路部品への外部ノイズのシールドや回路部品自身から発生する内部ノイズの中継基板１から外部への放射をシールドすることができる。
なお、中継基板１の接続端子電極１２や接地電極１３と回路基板とは、例えばはんだ、異方導電性シートや異方導電性樹脂などにより接続される。これにより、回路基板間を高い信頼性で接続できる。
また、中継基板１はその窪み部１０ａにシールド電極１１を設ける構成により、金属ケースなどの付加部品を必要としないため、軽量化や薄型化を実現できる。
以下に、本発明の第１の実施の形態における中継基板の製造方法について、図２Ａから図２Ｃと図３Ａから図３Ｃを用いて説明する。
図２Ａから図２Ｃと図３Ａから図３Ｃは、本発明の第１の実施の形態における中継基板の製造方法を説明する概念図である。なお、図１Ａから図１Ｃと同一部品および同一部分には同じ符号を付して説明する。
まず、図２Ａに示すように、例えばガラスエポキシ樹脂からなる絶縁性母基板２０を準備する。
つぎに、図２Ｂに示すように、少なくとも所定の位置に設けられた切断用の、例えば長尺形状の第１の穴２１を複数個、例えばプレス機などを用いた打ち抜き加工により形成する。さらに、第１の穴２１で周囲を囲まれる、例えば四角形状の第２の穴２２を、例えばプレス機などを用いた打ち抜き加工により形成する。このとき、第１の穴２１と第２の穴２２は同時に形成してもよいし、相前後して形成してもよい。
つぎに、図２Ｃに示すように、第１の穴２１の内周側面２１ａにシールド電極１１を形成する。また、ハウジング１０の上下面と第２の穴２２の内周側面に複数本の上面端子電極、接続電極、下面端子電極からなる接続端子電極１２を形成する。さらに、絶縁性母基板２０の上下面の所定の領域、例えば第１の穴２１の穴先端部分２１ｂが隣り合う領域にシールド電極１１と接続する上面接地電極と下面接地電極とからなる接地電極１３を形成する。
ここで、シールド電極１１、接続端子電極１２および接地電極１３は、絶縁性母基板２０に一括して、以下の方法により形成される。
すなわち、上記各電極を絶縁性母基板２０に所定の位置および所定のパターン形状で、例えば銅などの金属電極材料により、例えばフォトリソ法などを用いて形成するものである。
具体的には、図示しないが、銅をパターン形成する方法として、以下の方法により形成する。
まず、絶縁性母基板２０の上下面および第１の穴２１、第２の穴２２の内周側面（端面）を粗化して、例えばパラジウム塩などのめっき触媒を全体に塗布する。
つぎに、無電解銅めっきや無電解めっきと電解銅めっきを組み合わせて、所定の厚みの銅めっき層を形成する。
つぎに、形成した銅めっき層にエッチング用のレジストを塗布し、紫外線を照射して所定のパターンで露光処理する。
つぎに、順次、露光したレジストの現像処理、銅めっき層のエッチング処理、レジストの剥離処理を実行し、銅のパターンを形成する。
以下に、銅のパターンを形成する方法について、さらに具体的に説明する。
まず、第１の穴２１と第２の穴２２が形成された絶縁性母基板２０の全面にパラジウム塩を塗布する。
つぎに、絶縁性母基板２０を、以下に示す無電解銅めっき液に７時間浸漬し、約３５μｍ厚の銅を析出させる。無電解銅めっき液としては、例えば硫酸銅・５水和物／エチレンジアミン４酢酸／ポリエチレングリコール／ｌ２．２−ジビリジル／ホルムアルデヒド混合液を水酸化ナトリウムでＰＨ１２．５に調整し液温７０℃で用いる。
つぎに、エッチング用のレジストとしては、例えば電着レジスト（例えば、日本ペイント株式会社製の「フォトＥＤ Ｐ−１０００」）を用い、２５℃で５０ｍＡ／ｄｍ２で３分間電着させ、約８μｍの厚さに塗布する。
つぎに、遮光マスクを装着し、紫外線（散乱光）を約４００ｍｊ／ｃｍ２で照射し、所定のパターンを露光した。その後、３２℃の１％メタ珪酸ナトリウムをスプレー装置を用いて１２０秒間スプレーしてレジストを現像し、例えば１５０μｍ幅などの所定のパターン形状で形成する。
つぎに、４０℃の塩化第２鉄の３６％溶液に２〜３分間浸漬して銅をエッチングした。その後、５０℃の５％メタ珪酸ナトリウムを１２０秒間スプレーしてレジストを剥離した。
上記方法により、絶縁性母基板２０の第１の穴２１の内周側面２１ａに銅めっきでシールド電極１１を形成する。そして、複数本の接続端子電極１２は、第２の穴２２の内周側面１０ｂと絶縁性母基板２０の上下面に形成された上面端子電極１２ａ、接続電極１２ｃと下面端子電極１２ｂとを接続して形成する。また、接地電極１３として、上面接地電極１３ａと下面接地電極１３ｂとが、絶縁性母基板２０の上下面の、例えば第１の穴２１の穴先端部分２１ｂが隣り合う領域に対向してシールド電極１１と接続したパターンで形成する。
なお、本実施の形態では、接続端子電極１２、シールド電極１１および接地電極１３を同時に一括して形成する例で説明したがこれに限られず、相前後して形成してもよい。
また、本実施の形態において、絶縁性母基板の上下面、第１の穴や第２の穴の内周側面に、例えばエポキシ樹脂と合成ゴム、架橋剤、硬化剤、フィラーを組み合わせた接着促進層を形成しその表面を粗化した後、めっき処理をしてもよい。これにより、絶縁性母基板の表面へのめっきの固着強度を向上させることができる。
また、パターン化されたシールド電極、接続端子電極、接地電極の表面を金めっきしてもよい。これにより、接続の安定性や耐湿性などの信頼性を向上できる。
つぎに、図３Ａに示すように、絶縁性母基板２０に形成した第１の穴２１を用いて、例えば図面中に示す点線に沿って、少なくとも１つの第２の穴２２を含む領域で分離切断して中継基板１が作製される。ここで、分離切断の方法としては、打ち抜きやダイシングなどの方法を用いて行うことができる。
そして、上記分離切断により、図３Ｂの概念平面図、図３Ｃの概念斜視図に示すように、例えば複数の回路基板間を接続できる第１の穴の分離切断により形成された窪み部１０ａにシールド電極１１を有する中継基板１が複数個一括して作製される。
上記方法により、ガラスエポキシ樹脂の絶縁性母基板から形成されたハウジング１０の窪み部１０ａに設けられたシールド電極１１と、ハウジング１０に設けられた複数の接続端子電極１２と、シールド電極１１と接続する接地電極１３を備えた中継基板１を一括して作製できる。
なお、接地電極１３は、絶縁性母基板２０を分離切断することにより形成された突出部１０ｃに設けることが、スペースを有効に利用できる点で好ましいが、特にその位置が制限されるものではない。
本発明の第１の実施の形態によれば、複数の回路基板間を接続できるシールド電極を備えた中継基板が、絶縁性母基板に各電極を直接形成した後、分離切断するという簡略な方法により、生産性よく、しかも低コストで作製できる。
なお、本実施の形態では、第１の穴の形状を長尺形状とし、第２の穴の形状を正方形などの四角形状として説明したが、これに限られない。例えば、多角形や多角形の頂点が丸みを帯びた形状、円形状あるいは楕円形状の穴など適切に設計した形状の穴でもよく、同様の効果が得られる。
また、本実施の形態では、各電極の形成方法として、無電解めっき法と電解めっき法を組み合わせ、フォトリソ技術とエッチング技術を用いて形成する例で説明したが、これに限られない。例えば所定の膜厚でパターン形成できる方法であれば、特に制限されずに適用することができる。さらに、接続端子電極が、上面端子電極、接続電極および下面端子電極から構成される例で説明したが、これに限られない。例えば、第２の穴の内周側面に形成した接続電極のみで接続してもよい。また、端面電極形成法を用いて、例えば第２の穴を形成する前に接続端子電極を設ける位置に複数個の貫通孔を形成し、この貫通孔にめっき法で銅めっきした後、貫通孔の中央部間を切断して第２の穴を形成することにより接続端子電極を形成してもよい。これらにより、さらに生産性よく中継基板が得られる。
また、本実施の形態では、中継基板のハウジングの上下面に形成した接続端子電極や接地電極で電気的に接続する部分を除いて、例えばレジストなどの絶縁性保護膜を設けてもよい。これにより、例えばマイグレーションなどによる短絡や実装時や保管中での各電極の損傷を防止できる。
（第２の実施の形態）
図４Ａは本発明の第２の実施の形態における中継基板の構成を示す概念斜視図で、図４Ｂは図４Ａの概念平面図で、図４Ｃは図４Ｂの４Ｃ−４Ｃ線における概念断面図である。
図４Ａから図４Ｃに示すように、中継基板２は、例えば四角形状の外周を有し、以下の製造方法で述べる第１の穴を用いた分離切断により形成された窪み部４０ａと、例えば四角形状の第２の穴４５を備えた、例えばガラスエポキシ樹脂などからなるハウジング４０を有している。そして、窪み部４０ａの内周側面全体にシールド電極４１が設けられている。また、窪み部４０ａに形成されたシールド電極４１と接続する上面接地電極４３ａと下面接地電極４３ｂとからなる接地電極４３が、中継基板２の、例えば四隅の所定の領域の突出部４０ｃに設けられている。さらに、ハウジング４０には、その上下面を接続する接続端子電極となる導電ビア４２が、所定の位置に、例えば複数個設けられた構成を有する。
なお、ハウジング４０の上下面とは、以下で述べる導電ビア４２が設けられる面を意味している。
また、中継基板２のハウジング４０やシールド電極４１と接地電極４３は、第１の実施の形態と同様の材料や同様な方法により形成される。
ここで、接続端子電極となる導電ビア４２は、ハウジング４０の外周と内周に設けた第２の穴４５の間に複数個形成したビアホール（図示せず）により、ハウジング４０の上下面を電気的に接続するように設けられる。そして、導電ビア４２は、ハウジング４０の上下面にランド（図示せず）を有するビアホールに、例えばめっき法を用いて銅めっきにより形成される。
上記により、中継基板２を間に挟んで導電ビア４２および接地電極４３を介して、複数の回路基板間を接続できる中継基板２の窪み部４０ａに形成したシールド電極４１により電磁シールド機能を備える中継基板２が得られる。
すなわち、中継基板２のシールド電極４１により、中継基板２の第２の穴４５内で、例えば回路基板に実装された回路部品（図示せず）への外部ノイズのシールドや回路部品自身から発生する内部ノイズの中継基板２から外部への放射をシールドすることができる。
なお、中継基板２の導電ビア４２や接地電極１３と回路基板とは、例えばはんだ、異方導電性シートや異方導電性樹脂などにより接続される。これにより、回路基板間を高い信頼性で接続できる。
また、中継基板２はその窪み部４０ａにシールド電極４１を設ける構成により、金属ケースなどの付加部品を必要としないため、軽量化や薄型化を実現できる。
また、本実施の形態では、複数のランドを有する導電ビアを、例えば一列に配置した例で説明したが、これに限られない。例えば、銀（Ａｇ）などを含む導電性ペーストをビアホール内に充填してランドを設けない導電ビアを形成してもよく、さらに導電ビアを千鳥に配置してもよい。これにより、さらにファインピッチで接続ができる中継基板が得られる。
以下に、本発明の第２の実施の形態における中継基板の製造方法について、図５Ａから図５Ｃと図６Ａから図６Ｃを用いて説明する。
図５Ａから図５Ｃと図６Ａから図６Ｃは、本発明の第２の実施の形態における中継基板の製造方法を説明する概念図である。なお、図４Ａから図４Ｃと同一部品および同一部分には同じ符号を付して説明する。
まず、図５Ａに示すように、例えばガラスエポキシ樹脂からなる絶縁性母基板５０を準備する。
つぎに、図５Ｂに示すように、少なくとも所定の位置に設けられた、例えば長尺形状の第１の穴５１を複数個、例えばプレス機などを用いた打ち抜き加工により形成する。また、第１の穴５１の内側の絶縁性母基板５０に、例えば第１の穴５１の各辺に沿って複数個のビアホール５２を、例えばプレス機などを用いた打ち抜き加工により形成する。このとき、第１の穴５１とビアホール５２は同時に形成してもよいし、相前後して形成してもよい。
つぎに、図５Ｃに示すように、第１の穴５１の内周側面５１ａにシールド電極４１を形成する。また、第１の穴５１の各辺に沿って形成した複数個のビアホール５２に、例えばめっき法を用いて銅めっきにより導電ビア４２を形成する。さらに、絶縁性母基板５０の上下面の所定の領域、例えば第１の穴５１の穴先端部分５１ｂが隣り合う領域にシールド電極４１と接続する上面接地電極４３ａと下面接地電極４３ｂとからなる接地電極４３を形成する。
ここで、シールド電極４１、導電ビア４２および接地電極４３は、絶縁性母基板５０に一括して、第１の実施の形態と同様の方法で、例えばめっき法などを用いて形成される。なお、シールド電極４１、導電ビア４２および接地電極４３を形成するステップは一括して形成してもよく、相前後して複数のステップで形成してもよい。
上記方法により、絶縁性母基板５０の第１の穴５１の内周側面５１ａに銅めっきでシールド電極４１を形成する。そして、導電ビア４２は、第１の穴５１の内側の絶縁性母基板５０に、第１の穴５１の各辺に沿って設けられた複数個のビアホール５２の内周側面に、例えば銅めっきにより形成する。この場合には、絶縁性母基板５０の上下面の導電ビア４２にランド（図示せず）を設けることが好ましい。また、接地電極４３として、上面接地電極４３ａと下面接地電極４３ｂとが、絶縁性母基板５０の上下面の、例えば第１の穴５１の穴先端部分５１ｂが隣り合う領域にシールド電極４１と接続したパターンで形成する。
なお、本実施の形態において、絶縁性母基板の上下面、第１の穴やビアホールの内周側面に、例えばエポキシ樹脂と合成ゴム、架橋剤、硬化剤、フィラーを組み合わせた接着促進層を形成しその表面を粗化した後、めっき処理をしてもよい。これにより、絶縁性母基板の表面へのめっきの固着強度を向上させることができる。
また、パターン形成されたシールド電極、接続端子電極、接地電極の表面を金めっきしてもよい。これにより、接続の安定性や耐湿性などの信頼性を向上できる。
つぎに、図６Ａに示すように、絶縁性母基板５０に形成された複数個の導電ビア４２に囲まれた領域に、例えば四角形状の第２の穴４５を、例えばプレス機などを用いた打ち抜き加工により形成する。
その後、絶縁性母基板５０に形成した第１の穴５１を用いて、図面中に示す点線に沿って少なくとも１つの第２の穴４５を含む領域で分離切断して、中継基板２が作製される。ここで、分離切断の方法としては、打ち抜きやダイシングなどの方法を用いて行うことができる。
なお、第２の穴４５の形成と上記分離切断ステップは、同時に、また相前後して行ってもよい。
そして、上記分離切断により、図６Ｂの概念斜視図、図６Ｃの概念平面図に示すように、例えば複数の回路基板（図示せず）間を接続できる第１の穴の分離切断により形成された窪み部４０ａにシールド電極４１を有する中継基板２が複数個一括して作製される。
上記方法により、ガラスエポキシ樹脂の絶縁性母基板から形成されたハウジング４０の窪み部４０ａに設けられたシールド電極４１と、複数個の導電ビア４２と、シールド電極４１と接続する接地電極４３を備えた中継基板２を一括して作製できる。なお、接地電極４３は、第１の実施の形態と同様に絶縁性母基板５０を分離切断することにより形成された突出部４０ｃに設けることが好ましい。
本発明の第２の実施の形態によれば、シールド電極と導電ビアを介して異なる回路基板を接続できる中継基板が、絶縁性母基板に各電極を直接形成した後、分離切断するという簡略な方法により、生産性よく、しかも低コストで作製できる。
なお、本実施の形態では、第１の穴の形状を長尺形状とし、第２の穴の形状を正方形などの四角形状として説明したが、これに限られない。例えば、多角形や多角形の頂点が丸みを帯びた形状、円形状あるいは楕円形状の穴など適切に設計した形状の穴でもよく、同様の効果が得られる。
また、本実施の形態では、接続端子電極となる導電ビアは、ビアホールの周囲にランドを形成する例で説明したが、これに限られない。例えば、ビアホールに銀（Ａｇ）などからなる導電性ペーストを充填し熱硬化して形成してもよい。これにより、特にランドの形成を必要としないため、導電ビアをファインピッチで設けることができる。また、ビアホールに導電性ペーストを充填して熱硬化させるという簡単な方法で形成できるため、生産性が向上する。
また、本実施の形態では、中継基板のハウジングに形成した導電ビアや接地電極で電気的に接続する部分を除いて、例えばレジストなどの絶縁性保護膜を設けてもよい。これにより、例えばマイグレーションなどによる短絡や実装時や保管中での各電極の損傷を防止できる。
（第３の実施の形態）
図７Ａは本発明の第３の実施の形態における中継基板の構成を示す概念斜視図で、図７Ｂは図７Ａの概念平面図で、図７Ｃは図７Ｂの７Ｃ−７Ｃ線における概念断面図である。
図７Ａから図７Ｃに示すように、中継基板３は、例えば四角形状の外周を有し、以下の製造方法で述べる第１の穴を用いた分離切断により形成された窪み部７０ａと、例えば四角形状の第２の穴８５を備えた、例えばガラスエポキシ樹脂などからなるハウジング７０を有している。そして、窪み部７０ａの内周側面全体に形成された第１のシールド電極７１ａと第２の穴８５の内周側面７０ｂに形成された第２のシールド電極７１ｂからなるシールド電極７１が設けられている。また、第１のシールド電極７１ａと第２のシールド電極７１ｂからなるシールド電極７１と接続する上面接地電極７３ａと下面接地電極７３ｂとからなる接地電極７３が、中継基板３の、例えば四隅の所定の領域の突出部７０ｃに設けられている。さらに、ハウジング７０には、その上下面を接続する接続端子電極となる導電ビア７２が、所定の位置に、例えば複数個設けられた構成を有する。
つまり、本実施の形態は、第２の穴８５の内周側面７０ｂに第２のシールド電極７１ｂを設けた点で、第２の実施の形態とは異なる。そして、第１のシールド電極７１ａは、第１の実施の形態のシールド電極１１に相当する。
なお、中継基板３のハウジング７０、シールド電極７１および接地電極７３は、第１の実施の形態と同様の材料と同様な方法により形成される。また、導電ビア７２は、第２の実施の形態と同様の材料や同様な方法により形成される。
ここで、接続端子電極となる導電ビア７２は、ハウジング７０の外周と内周に設ける第２の穴８５の間に複数個形成したビアホール（図示せず）により、ハウジング７０の上下面を電気的に接続するように設けられる。そして、導電ビア７２は、ハウジング７０の上下面にランド（図示せず）を有するビアホールに、例えばめっき法を用いて銅めっきにより形成される。
上記により、中継基板３を間に挟んで導電ビア７２および接地電極７３を介して、複数の回路基板間を接続できる中継基板３の窪み部７０ａに形成した第１のシールド電極７１ａと第２の穴８５の内周側面に形成した第２のシールド電極７１ｂとで構成されたシールド電極７１により高い電磁シールド機能を備える中継基板３が得られる。
また、中継基板３の第１のシールド電極７１ａと第２のシールド電極７１ｂとからなるシールド電極７１により、中継基板３のハウジング７０に形成された導電ビア７２と第２の穴８５内で、例えば回路基板に実装された回路部品とを電磁的にシールドできるため、導電ビアを介して伝達する信号と回路部品からのノイズなどの電磁波干渉を防止できる。さらに、回路基板に実装された回路部品を、第１のシールド電極７１ａと第２のシールド電極７１ｂとで２重にシールドすることにより、さらに高いシールド性能を得ることができる。
なお、中継基板３の導電ビア７２や接地電極７３と回路基板とは、例えばはんだ、異方導電性シートや異方導電性樹脂などにより接続される。これにより、回路基板間を高い信頼性で接続できる。
また、本実施の形態では、複数のランドを有する導電ビアを、例えば一列に配置した例で説明したが、これに限られない。例えば、銀（Ａｇ）などを含む導電性ペーストをビアホール内に充填してランドを設けない導電ビアを形成してもよく、さらに導電ビアを千鳥に配置してもよい。これにより、さらにファインピッチで接続ができる中継基板が得られる。
また、中継基板３はその窪み部７０ａと第２の穴８５の内周側面７０ｂにシールド電極７１を設ける構成により、金属ケースなどの付加部品を必要としないため、軽量化や薄型化を実現できる。
以下に、本発明の第３の実施の形態における中継基板３の製造方法について、図８Ａから図８Ｃと図９Ａから図９Ｃを用いて説明する。
図８Ａから図８Ｃと図９Ａから図９Ｃは、本発明の第３の実施の形態における中継基板の製造方法を説明する概念図である。図７Ａから図７Ｃと同一部品および同一部分には同じ符号を付与し、一部省略している。
まず、図８Ａに示すように、例えばガラスエポキシ樹脂からなる絶縁性母基板８０を準備する。
つぎに、図８Ｂに示すように、少なくとも所定の位置に設けられた、例えば長尺形状の第１の穴８１を複数個、例えばプレス機などを用いた打ち抜き加工により形成する。また、第１の穴８１で周囲を囲まれる、例えば四角形状の第２の穴８５を、例えばプレス機などを用いた打ち抜き加工により形成する。さらに、第１の穴８１と第２の穴８５で囲まれた絶縁性母基板８０に、複数個のビアホール８２を、例えばプレス機などを用いた打ち抜き加工により形成する。このとき、第１の穴８１、第２の穴８５およびビアホール８２は同時に形成してもよいし、相前後して形成してもよい。
つぎに、図８Ｃに示すように、第１の穴８１の内周側面８１ａの第１のシールド電極７１ａと、第２の穴８５の内周側面７０ｂの第２のシールド電極７１ｂとからなるシールド電極７１を形成する。また、第１の穴８１および第２の穴８５の間に挟まれた領域に形成した複数個のビアホール８２に、例えばめっき法を用いて銅めっきにより導電ビア７２を形成する。さらに、絶縁性母基板８０の上下面の所定の領域、例えば第１の穴８１の穴先端部分８１ｂが隣り合う領域にシールド電極７１と接続する上面接地電極７３ａと下面接地電極７３ｂとからなる接地電極７３を形成する。
ここで、シールド電極７１、導電ビア７２および接地電極７３は、絶縁性母基板８０に一括して、第２の実施の形態と同様の方法で、例えばめっき法などを用いて形成される。なお、シールド電極７１、導電ビア７２および接地電極７３を形成するステップは一括して形成してもよく、相前後して複数のステップで形成してもよい。
上記方法により、絶縁性母基板８０の第１の穴８１の内周側面８１ａおよび第２の穴８５の内周側面７０ｂに銅めっきでシールド電極７１を形成する。そして、導電ビア７２は、第１の穴８１および第２の穴８５の間に挟まれた領域に形成した複数個のビアホール８２の内周側面に、例えば銅めっき法により形成される。この場合には、絶縁性母基板８０の上下面の導電ビア７２にランド（図示せず）を設けることが好ましい。また、接地電極７３として、上面接地電極７３ａと下面接地電極７３ｂとが、絶縁性母基板８０の上下面の、例えば第１の穴８１の長尺形状の複数の穴先端部分８１ｂと第２の穴８５とで囲まれた領域にシールド電極７１と接続したパターンを形成する。
なお、本実施の形態において、絶縁性母基板の上下面、第１の穴やビアホールの内周側面に、例えばエポキシ樹脂と合成ゴム、架橋剤、硬化剤、フィラーを組み合わせた接着促進層を形成しその表面を粗化した後、めっき処理をしてもよい。これにより、絶縁性母基板の表面へのめっきの固着強度を向上させることができる。
また、パターン形成されたシールド電極、接続端子電極、接地電極の表面を金めっきしてもよい。これにより、接続の安定性や耐湿性などの信頼性を向上できる。
つぎに、図９Ａに示すように、絶縁性母基板８０に形成した第１の穴８１を用いて、例えば図面中に示す点線に沿って少なくとも１つの第２の穴８５を含む領域で分離切断して、中継基板３が作製される。ここで、分離切断の方法としては、打ち抜きやダイシングなどの方法を用いて行うことができる。
そして、上記分離切断により、図９Ｂの概念斜視図、図９Ｃの概念平面図に示すように、例えば複数の回路基板間を接続できる第１のシールド電極７１ａと第２のシールド電極７１ｂとからなるシールド電極７１を有する中継基板３が複数個一括して作製される。
上記方法により、ガラスエポキシ樹脂の絶縁性母基板から形成されたハウジング７０の窪み部７０ａに設けられた第１のシールド電極７１ａと第２の穴８５に設けられた第２のシールド電極７１ｂとからなるシールド電極７１と、複数個の導電ビア７２と、シールド電極７１と接続する接地電極７３を備えた中継基板３が一括して作製できる。なお、接地電極７３は、上記各実施の形態と同様に、絶縁性母基板８０を分離切断することにより形成された突出部７０ｃ近傍に設けることが好ましい。
本発明の第３の実施の形態によれば、第１のシールド電極と第２のシールド電極とからなるシールド電極と導電ビアを介して、異なる回路基板を接続できる中継基板が、絶縁性母基板に各電極を直接形成した後、分離切断するという簡略な方法により、生産性よく、しかも低コストで作製できる。
なお、本実施の形態では、第１の穴の形状を長尺形状とし、第２の穴の形状を正方形などの四角形状として説明したが、これに限られない。例えば、多角形や多角形の頂点が丸みを帯びた形状、円形状あるいは楕円形状の穴など適切に設計した形状の穴でもよく、同様の効果が得られる。
また、本実施の形態では、導電ビアは、ビアホールの周囲にランドを形成する例で説明したが、これに限られない。例えば、ビアホールに銀（Ａｇ）などからなる導電性ペーストを充填し熱硬化して形成してもよい。これにより、特にランドの形成を必要としないため、導電ビアをファインピッチで設けることができる。また、ビアホールに導電性ペーストを充填して熱硬化させるという簡単な方法で形成できるため、生産性が向上する。
また、本実施の形態では、各電極の形成方法として、無電解めっき法と電解めっき法を組み合わせ、フォトリソ技術とエッチング技術を用いて形成する例で説明したが、これに限られない。例えば、所定の膜厚でパターン形成できる方法であれば、特に制限されずに適用することができる。
また、本実施の形態では、中継基板のハウジングに形成した導電ビアや接地電極で電気的に接続する部分を除いて、例えばレジストなどの絶縁性保護膜を設けてもよい。これにより、例えばマイグレーションなどによる短絡や実装時や保管中での電極の損傷を防止できる。
（第４の実施の形態）
図１０Ａは本発明の第４の実施の形態における立体回路装置の構成を示す概念斜視図で、図１０Ｂは同図Ａの回路基板間を中継基板を介して接続する部分を拡大して示す概念断面図である。なお、以下では、第１の実施の形態で説明した中継基板１を用い、同一部品および同一部分には同じ符号を付して説明する。また、図１０Ａにおいて、説明を分かりやすくするため、回路基板の配線パターンを一部省略し、かつ回路基板間に挟まれた中継基板を透視して図示している。
図１０Ａと図１０Ｂに示すように、立体回路装置１００は、第１の回路基板１０１と第２の回路基板１０２とを中継基板１を間に挟んで対向して設けた構成を有する。
ここで、第１の回路基板１０１には中継基板１の第２の穴２２に収まるように、例えば高周波回路などのＩＣチップからなる回路部品１０３が、第１の回路基板１０１に形成した配線パターン１０４の接続端子（図示せず）と、例えばはんだで接続し、所定の位置に実装されている。
そして、中継基板１に設けた接続端子電極１２と、第１の回路基板１０１および第２の回路基板１０２に設けた所定の配線パターン１０４、１０５の接続端子とが、例えばはんだで接続されている。また、中継基板１に設けられた接地電極１３と、第１の回路基板１０１および第２の回路基板１０２に設けた接地配線パターン１０６、１０７間とを接続してアース電位に接地されている。
さらに、接地電極１３は、中継基板１に設けたシールド電極１１と接続される。これにより、中継基板１で内包された回路部品１０３や接続端子電極１２を外部からのノイズや回路部品１０３で発生する内部ノイズの放射などを効率よくシールドする。
本実施の形態によれば、シールド電極を備えた中継基板を介して、複数の回路基板間を接続することにより、薄型でノイズなどによる誤動作を生じない信頼性に優れた立体回路装置を実現できる。
また、生産性に優れた低コストの中継基板により、安価な立体回路装置が得られる。
なお、本実施の形態において、第１の回路基板に回路部品を実装する例で説明したが、これに限らない。例えば、第２の回路基板や、第１の回路基板と第２の回路基板の両方に回路部品を実装してもよい。これにより、シールドが必要なる回路部品を多数実装することができる。
また、本実施の形態では、第１の実施の形態の中継基板１を用いて説明したが、上記各実施の形態で説明した中継基板を用いてもよく、同様な効果を奏するものである。
また、本実施の形態では、中継基板を介して回路基板を２枚接続する例で説明したが、これに限られない。例えば、３枚以上の複数枚をそれぞれ中継基板を介して多段接続してもよく、同様の効果が得られる。
なお、上記各実施の形態において、絶縁性母基板から第２の穴を１つ含む領域で分離切断して中継基板を作製する例で説明したが、これに限られない。例えば、第２の穴を２個以上含む領域で、第１の穴を用いて分離切断してもよい。
これにより、シールドが必要な回路部品を独立にシールドできるため、電磁波干渉を未然に防ぐことができる。また、複数の回路基板間を別々に中継できるため、複雑な回路基板配置などに容易に対応できる。さらに、中継基板の機械的な強度の向上や取り扱いが容易な構成とすることができる。
また、上記各実施の形態において、接続端子電極や導電ビアを第２の穴の周囲を囲むように全周に設けた例で説明したが、これに限られない。例えば、ハウジング形状が四角形の場合、一辺、対向する辺または三辺など部分的に設けてもよい。
本発明における中継基板とその製造方法およびそれを用いた立体回路装置によれば、回路基板間を薄型で、耐ノイズ性に優れた中継基板により接続できるため、高速駆動で、小型、低背化が要望される携帯情報機器や小型の電子機器などの技術分野において有用である。
本発明の第１の実施の形態における中継基板の構成を示す概念斜視図 図１Ａの概念平面図 図１Ｂの１Ｃ−１Ｃ線における概念断面図 本発明の第１の実施の形態における中継基板の製造方法を説明する概念図 本発明の第１の実施の形態における中継基板の製造方法を説明する概念図 本発明の第１の実施の形態における中継基板の製造方法を説明する概念図 本発明の第１の実施の形態における中継基板の製造方法を説明する概念図 本発明の第１の実施の形態における中継基板の製造方法を説明する概念図 本発明の第１の実施の形態における中継基板の製造方法を説明する概念図 本発明の第２の実施の形態における中継基板の構成を示す概念斜視図 図４Ａの概念平面図 図４Ｂの４Ｃ−４Ｃ線における概念断面図 本発明の第２の実施の形態における中継基板の製造方法を説明する概念図 本発明の第２の実施の形態における中継基板の製造方法を説明する概念図 本発明の第２の実施の形態における中継基板の製造方法を説明する概念図 本発明の第２の実施の形態における中継基板の製造方法を説明する概念図 本発明の第２の実施の形態における中継基板の製造方法を説明する概念図 本発明の第２の実施の形態における中継基板の製造方法を説明する概念図 本発明の第３の実施の形態における中継基板の構成を示す概念斜視図 図７Ａの概念平面図 図７Ｂの７Ｃ−７Ｃ線における概念断面図 本発明の第３の実施の形態における中継基板の製造方法を説明する概念図 本発明の第３の実施の形態における中継基板の製造方法を説明する概念図 本発明の第３の実施の形態における中継基板の製造方法を説明する概念図 本発明の第３の実施の形態における中継基板の製造方法を説明する概念図 本発明の第３の実施の形態における中継基板の製造方法を説明する概念図 本発明の第３の実施の形態における中継基板の製造方法を説明する概念図 本発明の第４の実施の形態における立体回路装置の構成を示す概念斜視図 図１０Ａの回路基板間を中継基板を介して接続する部分を拡大して示す概念断面図 従来のプリント基板のシールド構成を説明する断面図
符号の説明
１，２，３ 中継基板
１０，４０，７０ ハウジング
１０ａ，４０ａ，７０ａ 窪み部
１０ｂ，２１ａ，５１ａ，７０ｂ，８１ａ 内周側面
１０ｃ，４０ｃ，７０ｃ 突出部
１０ｄ 分離切断面
１１，４１，７１ シールド電極
１２ 接続端子電極
１２ａ 上面端子電極
１２ｂ 下面端子電極
１２ｃ 接続電極
１３，４３，７３ 接地電極
１３ａ，４３ａ，７３ａ 上面接地電極
１３ｂ，４３ｂ，７３ｂ 下面接地電極
２０，５０，８０ 絶縁性母基板
２１，５１，８１ 第１の穴
２１ｂ，５１ｂ，８１ｂ 穴先端部分
２２，４５，８５ 第２の穴（穴）
４２，７２ 導電ビア
５２，８２ ビアホール
７１ａ 第１のシールド電極
７１ｂ 第２のシールド電極
１００ 立体回路装置
１０１ 第１の回路基板
１０２ 第２の回路基板
１０３ 回路部品
１０４，１０５ 配線パターン
１０６，１０７ 接地配線パターン

Claims (7)

  1. 貫通穴と４隅に位置する突出部とを有する四角柱形状のハウジングと、
    前記ハウジングの上下面と前記貫通穴の内周面とに連続して設けられた複数の接続端子電極と、
    前記４隅の突出部を除いて前記ハウジングの外周側面全面に設けたシールド電極と、
    前記ハウジングの上下面に位置する前記４隅の突出部の部分に設けられ前記シールド電極と接続される接地電極と、
    を備えたことを特徴とする中継基板。
  2. 貫通穴と４隅に位置する突出部とを有する四角柱形状のハウジングと、
    前記ハウジングの上下面を貫通する導電ビアからなる複数の接続端子電極と、
    前記４隅の突出部を除いて前記ハウジングの外周側面全面に設けた第１のシールド電極と、
    前記貫通穴の内周面に設けた第２のシールド電極と、
    前記ハウジングの上下面に位置する前記４隅の突出部の部分に設けられ前記第１と第２シールド電極とを電気的に接続される接地電極と、
    を備えたことを特徴とする中継基板。
  3. 絶縁性母基板の四角形状に囲む４つの所定の位置に複数の長尺形状の第１の貫通穴を形成する第１ステップと、
    前記第１の貫通穴に囲まれた領域に少なくとも１つの第２の貫通穴を形成する第２ステップと、
    少なくとも前記第１の貫通穴の内周側面全面にシールド電極を形成する第３ステップと、
    前記絶縁性母基板の上下面、および、前記第２の貫通穴の内周面とを接続する複数の接続端子電極を形成する第４ステップと、
    前記絶縁性母基板の上下面の前記第１の貫通穴間に前記シールド電極と接続される接地電極を形成する第５ステップと、
    前記第１の貫通穴と前記接地電極とを切断することで、前記絶縁性母基板から少なくとも１つの前記第２の貫通穴と４隅の突出部とを有する四角柱形状の領域を分離切断する第６ステップと、
    を含むことを特徴とする中継基板の製造方法。
  4. 絶縁性母基板の四角形状に囲む４つの所定の位置に複数の長尺形状の第１の貫通穴を形成する第１ステップと、
    前記第１の貫通穴に囲まれた領域に少なくとも１つの第２の貫通穴を形成する第２ステップと、
    少なくとも前記第１の貫通穴の内周側面全面にシールド電極を形成する第３ステップと
    前記第１の貫通穴と前記第２の貫通穴で囲まれた前記絶縁性母基板に複数のビアホールを形成する第４-１ステップと、
    前記ビアホールに導電ビアを形成して複数の接続端子電極を形成する第４-２ステップと、
    前記絶縁性母基板の上下面の前記第１の貫通穴間に前記シールド電極と接続される接地電極を形成する第５ステップと、
    前記第１の貫通穴と前記接地電極とを切断することで、前記絶縁性母基板から少なくとも１つの前記第２の貫通穴と４隅の突出部とを有する四角柱形状の領域を分離切断する第６ステップと、
    を含むことを特徴とする中継基板の製造方法。
  5. 前記第３ステップが、
    前記第１の貫通穴の内周側面に第１のシールド電極と、前記第２の貫通穴の内周側面に第２のシールド電極とを形成するステップからなり、
    前記第５ステップの前記シールド電極と接続される接地電極を形成することが、
    前記第１のシールド電極と前記第２のシールド電極と接続される接地電極を形成することである請求項４に記載の中継基板の製造方法。
  6. 請求項１または２に記載の中継基板を介して、少なくとも第１の回路基板と第２の回路基板とを接続したことを特徴とする立体回路装置。
  7. 前記第１の回路基板および前記第２の回路基板の少なくとも一方に回路部品を実装したことを特徴とする請求項６に記載の立体回路装置。
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