JP6870751B2 - インターポーザおよび電子機器 - Google Patents

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Description

本発明は、それぞれ所定の回路が形成された複数の部材同士等を接続するインターポーザ、およびそのインターポーザを備える電子機器に関する。
電子機器に備えられる回路基板や電子部品の高集積化に伴い、また、互いに異なる配線密度を有する回路基板の混在に伴い、必要に応じてインターポーザを介して複数の回路基板同士を電気的に接続する構造を採ることがある。
例えば、特許文献1には、厚み方向に離間して配置される第1部材(第1回路基板)と第2部材(第2回路基板)との間にインターポーザを挟んで、このインターポーザを介して電気的に接続する構造が示されている。上記インターポーザは、複数の絶縁基材層の積層体に形成される導体パターンと、上記積層体に形成され、厚み方向(複数の絶縁基材層の積層方向。第1部材と第2部材とが離間する方向)に延伸する層間接続導体と、によって第1部材と第2部材とを接続する配線が形成された構造である。
国際公開第2014/002592号
しかし、特許文献1に示される構造では、厚み(複数の絶縁基材層の積層方向における厚み)の厚いインターポーザが必要となった場合に、次のような問題が生じる。
(a)厚み方向に長い形状の層間接続導体を、例えばめっき法を用いて形成することは難しい。
(b)絶縁基材層の積層数が多い積層体の場合、複数のビア導体(例えば、絶縁基材層に形成した開口に導電性ペーストを充填し、加熱プレス処理により導電性ペーストを固化させてなるビア導体)を互いに接続させて、厚み方向に長い形状の層間接続導体を形成する方法が考えられる。しかし、この場合には、必要なビア導体の数が多くなり、ビア導体の接続箇所が多くなることで電気的な接続信頼性が低くなる。
本発明の目的は、厚み寸法(第1部材と第2部材との間の距離)が大きい場合でも、簡素な構成により、第1部材と第2部材との間の配線の電気的な接続信頼性を高めたインターポーザ、およびそのインターポーザを備える電子機器を提供することにある。
(1)本発明のインターポーザは、
第1部材と第2部材との間に配置され、前記第1部材と前記第2部材とを電気的に接続するインターポーザであって、
複数の絶縁基材層を積層してなり、互いに対向する第1実装面および第2実装面を有する積層体と、
前記積層体に形成され、前記第1実装面および前記第2実装面に垂直な第1方向に延伸する複数の導体パターンと、
前記積層体に形成され、前記第1実装面および前記第2実装面に平行な第2方向に延伸し、前記複数の導体パターン同士を接続する層間接続導体と、
前記第1実装面に形成される第1電極と、
前記第2実装面に形成され、前記複数の導体パターンおよび前記層間接続導体を介して、前記第1電極に電気的に接続される第2電極と、
を備え、
前記第1実装面および前記第2実装面は、前記複数の絶縁基材層の積層方向に平行な面であり、
前記第1実装面と前記第2実装面との間の前記第1方向の長さは、前記層間接続導体の前記第2方向の合計長さよりも長いことを特徴とする。
(2)本発明のインターポーザは、
第1部材と第2部材との間に配置され、前記第1部材と前記第2部材とを電気的に接続するインターポーザであって、
複数の絶縁基材層を積層してなり、一部が屈曲され、且つ、互いに平行な第1実装面および第2実装面を有する積層体と、
前記積層体に形成される複数の導体パターンと、
前記積層体に形成される層間接続導体と、
前記第1実装面に形成される第1電極と、
前記第2実装面に形成され、前記第1電極に電気的に接続される第2電極と、
を備え、
前記積層体は、前記複数の絶縁基材層の積層方向が、前記第1実装面および前記第2実装面に平行な直立部を有し、
前記直立部において、前記複数の導体パターンは前記第1実装面および前記第2実装面に垂直な第1方向に延伸し、
前記直立部において、前記層間接続導体は、前記第1実装面および前記第2実装面に平行な第2方向に延伸し、且つ、前記複数の導体パターン同士を接続し、
前記直立部において、前記第1方向の長さは、前記層間接続導体の前記第2方向の合計長さよりも長いことを特徴とする。
この構成では、相対的に長い第1方向(第1部材と第2部材とが離間する方向)に延びる配線を、導体パターンによって形成している。そのため、第1方向に延びる長い配線を層間接続導体によって形成する場合に比べて、第1電極と第2電極とを接続する配線の電気的な接続信頼性が高いインターポーザを容易に実現できる。
(3)上記(2)において、前記第1実装面および前記第2実装面のいずれか一方は、前記積層方向に平行な前記積層体の端面であってもよい。
(4)上記(1)から(3)のいずれかにおいて、前記複数の導体パターンと前記層間接続導体とは、固相拡散接合により接続されることが好ましい。この構成により、複数の導体パターンに接続される層間接続導体を、めっき法等を用いて形成する場合と比べて、容易な製法により、導体パターンと層間接続導体との間の接合強度を高くできる。
(5)上記(1)から(3)のいずれかにおいて、前記層間接続導体は、めっきで形成された金属であることが好ましい。この構成によれば、層間接続導体が導電性ペーストを固化させてなるビア導体である場合に比べて、第1電極と第2電極との間を接続する配線(信号線)の導体損失をさらに低減できる。
(6)上記(1)から(4)のいずれかにおいて、前記複数の絶縁基材層は樹脂を主材料とし、前記層間接続導体は、樹脂材料を含むことが好ましい。一般的に導電性ペーストを固化させてなるビア導体は、樹脂成分を含むため、単体金属であるスルーホールめっき等に比べて、樹脂を主材料とする絶縁基材層との接合強度が高い。そのため、層間接続導体をめっき法で形成する場合に比べて、層間接続導体と絶縁基材層との接合強度が高まる。したがって、機械的強度と電気的な接続信頼性の高いインターポーザを実現できる。
(7)上記(1)から(6)のいずれかにおいて、前記複数の絶縁基材層は樹脂を主材料とし、前記層間接続導体は、それぞれ異なる絶縁基材層に形成される複数の層間接続導体であり、前記複数の層間接続導体は、前記第2方向から視て、互いに重ならない位置に配置されることが好ましい。一般的に、樹脂を主材料とする複数の絶縁基材層を積層してなる積層体は、外力や衝撃等によって変形しやすい。そして、上記積層体に複数の層間接続導体が連続して配置されている場合に、上記積層体が変形するとこれらの層間接続導体に応力が集中して、これらの層間接続導体が破損しやすくなる。一方、この構成によれば、複数の層間接続導体が積層方向に連続して配置されていないため、積層体に外力や衝撃等が加わった場合に、それぞれの層間接続導体に加わる応力は分散される。そのため、積層体に外力等が加わった場合でも層間接続導体の破損等が抑制され、外力に対する層間接続導体の接続信頼性は高まる。
(8)上記(1)から(7)のいずれかにおいて、前記積層体に形成される面状導体を備え、前記複数の導体パターンは、前記第2方向から視て、少なくとも一部が前記面状導体に重なることが好ましい。この構成によれば、面状導体によるシールド効果によって、インターポーザからみて第2方向の少なくとも一方に位置する物品等に対し、信号線(複数の導体パターンまたは層間接続導体)からの不要輻射を抑制できる、または信号線に対する外部からのノイズの影響を抑制できる。また、この構成によれば、積層体を形成する複数の絶縁基材層の積層方向が第1方向(第1部材と第2部材とが離間する方向)に平行である場合に、第1方向に延伸する複数の層間接続導体を信号線の周囲(信号線に対して第2方向側)に配置する構成と比較して、信号線に対するシールド性が高まる。そのため、信号線と外部とのアイソレーションを高めることができる。
(9)上記(8)において、前記面状導体の数は複数であり、複数の前記面状導体は、前記複数の導体パターンまたは前記層間接続導体を前記第2方向に挟む位置に配置されることが好ましい。この構成によれば、信号線の第2方向の両側に対して面状導体によるシールド効果がさらに高まる。そのため、インターポーザからみて第2方向の両側に位置する物品等に対し、信号線(複数の導体パターンまたは層間接続導体)からの不要輻射がさらに抑制される、または信号線に対する外部からのノイズの影響がさらに抑制される。
(10)上記(1)から(9)のいずれかにおいて、前記複数の絶縁基材層は、熱可塑性樹脂からなることが好ましい。この構成によれば、容易に塑性変形が可能で、且つ、所望の形状を維持(保持)できるインターポーザを実現できる。また、この構成によれば、インターポーザを所望の形状に変形させやすいため、インターポーザに高い寸法精度が要求される場合でも、第1部材または第2部材に接続が容易なインターポーザを実現できる。
(11)本発明の電子機器は、
第1部材と、
第2部材と、
前記第1部材と前記第2部材との間に配置され、前記第1部材と前記第2部材とを電気的に接続するインターポーザと、
を備え、
前記インターポーザは、
複数の絶縁基材層を積層してなり、互いに対向する第1実装面および第2実装面を有する積層体と、
前記積層体に形成され、前記第1実装面および前記第2実装面に垂直な第1方向に延伸する複数の導体パターンと、
前記積層体に形成され、前記第1実装面および前記第2実装面に平行な第2方向に延伸し、前記複数の導体パターン同士を接続する層間接続導体と、
前記第1実装面に形成される第1電極と、
前記第2実装面に形成され、前記複数の導体パターンおよび前記層間接続導体を介して、前記第1電極に電気的に接続される第2電極と、
を有し、
前記第1実装面および前記第2実装面は、前記複数の絶縁基材層の積層方向に平行な面であり、
前記第1実装面と前記第2実装面との間の前記第1方向の長さは、前記層間接続導体の前記第2方向の合計長さよりも長く、
前記第1電極は前記第1部材に電気的に接続され、前記第2電極は前記第2部材に電気的に接続されることを特徴とする。
(12)本発明の電子機器は、
第1部材と、
第2部材と、
前記第1部材と前記第2部材との間に配置され、前記第1部材と前記第2部材とを電気的に接続するインターポーザと、
を備え、
前記インターポーザは、
複数の絶縁基材層を積層してなり、一部が屈曲され、且つ、互いに平行な第1実装面および第2実装面を有する積層体と、
前記積層体に形成される複数の導体パターンと、
前記積層体に形成される層間接続導体と、
前記第1実装面に形成される第1電極と、
前記第2実装面に形成され、前記複数の導体パターンおよび前記層間接続導体を介して、前記第1電極に電気的に接続される第2電極と、
を有し、
前記積層体は、前記複数の絶縁基材層の積層方向が、前記第1実装面および前記第2実装面に平行な直立部を有し、
前記直立部において、前記複数の導体パターンは前記第1実装面および前記第2実装面に垂直な第1方向に延伸し、
前記直立部において、前記層間接続導体は、前記第1実装面および前記第2実装面に平行な第2方向に延伸し、且つ、前記複数の導体パターン同士を接続し、
前記直立部において、前記第1方向の長さは、前記層間接続導体の前記第2方向の合計長さよりも長く、
前記第1電極は前記第1部材に電気的に接続され、前記第2電極は前記第2部材に電気的に接続されることを特徴とする。
この構成によれば、厚み寸法(第1部材と第2部材との間の距離)が大きい場合でも、第1部材と第2部材との間の配線の電気的な接続信頼性を高めた電子機器を実現できる。
(13)上記(11)または(12)において、前記積層体は、前記第1部材および前記第2部材よりも実効弾性率が小さいことが好ましい。この構成によれば、第1部材や第2部材よりもインターポーザの可撓性が高いため、第1部材や第2部材に加わる応力等による接合箇所の破損が抑制される。
(14)上記(11)から(13)のいずれかにおいて、前記第1部材または前記第2部材に実装され、前記第1部材と前記第2部材との間に配置される部品をさらに備えていてもよい。
(15)上記(14)において、前記インターポーザは、前記積層体に形成される面状導体を有し、前記面状導体は、少なくとも一部が前記複数の導体パターンと前記部品との間に位置することが好ましい。この構成によれば、部品に対する面状導体によるシールド効果が高まり、信号線(複数の導体パターンまたは層間接続導体)から部品に対する不要輻射を抑制できる、または信号線に対する部品からのノイズの影響を抑制できる。
本発明によれば、厚み寸法(第1部材と第2部材との間の距離)が大きい場合でも、簡素な構成により、第1部材と第2部材との間の配線の電気的な接続信頼性を高めたインターポーザを実現できる。また、そのインターポーザを備える電子機器を実現できる。
図1は第1の実施形態に係るインターポーザ301の断面図である。 図2は第1の実施形態に係る電子機器401の主要部を示す断面図である。 図3はインターポーザ301の製造工程を順に示す断面図である。 図4は第2の実施形態に係るインターポーザ302の断面図である。 図5はインターポーザ302の製造工程を順に示す断面図である。 図6は第3の実施形態に係るインターポーザ303の断面図である。 図7はインターポーザ303の分解平面図である。 図8は第3の実施形態に係る電子機器403の主要部を示す断面図である。 図9は第4の実施形態に係るインターポーザ304の断面図である。 図10は第5の実施形態に係るインターポーザ305の断面図である。 図11はインターポーザ305の折り曲げる前の状態を示す断面図である。
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の実施形態に係るインターポーザ301の断面図である。
本発明のインターポーザは、第1部材と第2部材との間に配置され(挟まれ)、第1部材と第2部材とを電気的に接続するものである。また、本発明の電子機器は、本発明のインターポーザ等を備える装置であり、例えば携帯電話端末、いわゆるスマートフォン、タブレット端末、ノートPCやPDA、ウェアラブル端末(いわゆるスマートウォッチやスマートグラス等)、カメラ、ゲーム機、玩具等である。
インターポーザ301は、積層体10と、複数の導体パターン21,22と、層間接続導体V1と、第1電極P1と、第2電極P2と、を備える。
積層体10は、可撓性を有する複数の絶縁基材層11,12,13を積層してなる直方体状の絶縁体である。積層体10は、互いに対向する第1主面MS1および第2主面MS2を有する。第1主面MS1および第2主面MS2は、複数の絶縁基材層11,12,13の積層方向(Z軸方向)に垂直な面である。また、積層体10は、互いに対向する端面SS1および端面SS2を有する。端面SS1,SS2は、積層方向(Z軸方向)に平行な面(積層体10の端面)である。絶縁基材層11,12,13は、例えば液晶ポリマー(LCP)またはポリエーテルエーテルケトン(PEEK)等の熱可塑性樹脂からなるシートである。
本実施形態では、端面SS1が本発明における「第1実装面」に相当し、端面SS2が本発明における「第2実装面」に相当する。
複数の導体パターン21,22は、積層体10内に形成され、端面SS1(第1実装面)および端面SS2(第2実装面)に垂直な第1方向(例えば、図1に示すX軸方向)に延伸する導体パターンである。複数の導体パターン21,22は、例えばCu箔等の導体パターンである。
層間接続導体V1は、積層体10内に形成され、端面SS1(第1実装面)および端面SS2(第2実装面)に平行な第2方向(図1に示すZ軸方向)に延伸する導体であり、複数の導体パターン21,22同士を接続する。層間接続導体V1は、例えば無電解めっき法で形成された金属(例えば、Cu)である。
第1電極P1は、端面SS1(第1実装面)に形成される導体であり、第2電極P2は、端面SS2(第2実装面)に形成される導体である。第1電極P1と第2電極P2とは、複数の導体パターン21,22および層間接続導体V1を介して、電気的に接続されている。具体的には、第1電極P1は導体パターン21の一端に接続される。導体パターン21の他端は、層間接続導体V1を介して導体パターン22の一端に接続され、導体パターン22の他端は第2電極P2に接続される。第1電極P1および第2電極P2は、例えば無電解めっき(または、電気めっき)によって形成されるCu等のめっき膜である。
このように、本実施形態では、電気的に接続された複数の導体パターン21,22および層間接続導体V1によって、第1電極P1と第2電極P2との間を接続する配線(信号線)が形成される。
また、図1に示すように、端面SS1(第1実装面)と端面SS2(第2実装面)との間のX軸方向(第1方向)の長さLa1は、層間接続導体V1のZ軸方向(第2方向)の合計長さLb1よりも長い(La1>Lb1)。言い換えると、第1電極P1と第2電極P2との間を接続する配線のうち、第1方向(X軸方向)に延びる配線(複数の導体パターン21,22の電気的経路)の長さは、第2方向(Z軸方向)に延びる配線(層間接続導体V1)の長さよりも長い。
次に、本発明のインターポーザ301を備える電子機器について、図を参照して説明する。図2は、第1の実施形態に係る電子機器401の主要部を示す断面図である。
電子機器401は、第1回路基板101、第2回路基板201、インターポーザ301および部品81,91等を備える。第1回路基板101と第2回路基板201とは、第1方向(X軸方向)に離間して配置され、インターポーザ301および部品81,91は第1回路基板101と第2回路基板201との間に配置されている(挟まれている)。第1回路基板101および第2回路基板201は、例えばガラス/エポキシ基板である。部品81,91は、例えばチップ型インダクタやチップ型キャパシタ等のチップ部品、RFIC素子またはインピーダンス整合回路等である。
本実施形態では、第1回路基板101が本発明における「第1部材」に相当し、第2回路基板201が本発明における「第2部材」に相当する。
図2に示すように、第1回路基板101の上面S1には、インターポーザ301および部品81が実装されている。第2回路基板201の下面S2には、部品91が実装されている。インターポーザ301は、直立した状態(積層体10の端面SS1(第1実装面)が第1回路基板101に対向し、積層体10の端面SS2(第2実装面)が第2回路基板201の下面S2に対向した状態)で、第1回路基板101および第2回路基板201にそれぞれ接続されている。
第1回路基板101の上面S1には、複数のランド61,62,63が形成されている。インターポーザ301の第1電極P1は、上記ランド61に直接はんだ付けされる。これにより、インターポーザ301の第1電極P1は、第1回路基板101(第1部材)に電気的に接続される。また、部品81の端子は、上記ランド62,63にそれぞれ直接はんだ付けされる。
第2回路基板201の下面S2には、複数のランド71,72,73が形成されている。インターポーザ301の第2電極P2は、上記ランド71に直接はんだ付けされる。これにより、インターポーザ301の第2電極P2は、第2回路基板201(第2部材)に電気的に接続される。また、部品91の端子は、上記ランド72,73にそれぞれ直接はんだ付けされる。
本実施形態では、インターポーザ301の実効弾性率が、第1回路基板101および第2回路基板201の実効弾性率よりも小さい。例えば、ガラス/エポキシ基板のヤング率は約25GPaである。一方、インターポーザ301の積層体10である液晶ポリマー(LCP)のヤング率は、約15GPaである。
なお、本明細書における「実効弾性率」は、単一材料の「弾性率」に限らず、複合材料(樹脂・導体パターン・層間接続導体・接着剤等で構成される複合材料)全体の「弾性率」を指す。
本実施形態に係るインターポーザ301および電子機器401によれば、次のような効果を奏する。
(a)本実施形態では、第1電極P1と第2電極P2との間の配線のうち、相対的に長い第1方向(X軸方向。第1部材と第2部材とが離間する方向)に延びる配線を、導体パターン21,22によって形成している。通常のインターポーザ(複数の絶縁基材層を第1方向に積層してなる積層体を備えたインターポーザ)の場合、第1方向に延びる配線は、スルーホールめっきやビア導体(導電性ペーストを固化させてなるビア導体)等の層間接続導体で行う。特に、第1方向に延びる長い配線をスルーホールめっきで行う場合には、細長いスルーホールを形成する必要があり、スルーホールの形成やめっき加工が困難となる。また、第1方向に延びる長い配線をビア導体で行う場合には、複数の絶縁基材層にそれぞれ開口を形成し、導電性ペーストを充填する等の工程が必要となり、製造工程が複雑化する。上記構成によれば、簡素な構成により、第1方向に延びる長い配線を層間接続導体(スルーホールめっきやビア導体)によって形成する場合に比べて、信号線(第1電極P1と第2電極P2との間を接続する配線)の電気的な接続信頼性が高いインターポーザを実現できる。
(b)また、上述したように、本実施形態では、信号線(第1電極P1と第2電極P2との間を接続する配線)のうち、第1方向に延びる長い配線が、導体パターン21,22によって形成される。一般的に、導電性ペーストを固化してなるビア導体の体積抵抗率は導体パターン(金属単体)に比べて高い。そのため、通常のインターポーザのように、第1方向に延びる長い配線を全てビア導体で形成すると、導体損失は大きくなる。一方、導体パターンは線幅を容易に調整できるため、導体パターンの線幅を広くすることにより導体損失を容易に低減できる。したがって、上記構成により、第1方向に延びる長い配線を上記ビア導体によって形成する場合に比べて、信号線の導体損失を容易に低減できる。
(c)また、本実施形態では、層間接続導体V1がスルーホールめっきである。この構成によれば、層間接続導体が導電性ペーストを固化してなるビア導体である場合に比べて、信号線(第1電極P1と第2電極P2との間を接続する配線)の導体損失をさらに低減できる。
(d)本実施形態では、第1部材(第1回路基板101)と第2部材(第2回路基板201)との間にインターポーザ301が挟まれ、第1部材および第2部材がインターポーザ301を介して電気的に接続されている。この構成によれば、第1部材の表面(第1回路基板101の上面S1)および第2部材の表面(第2回路基板201の下面S2)に部品81,91を実装する空間を確保しつつ、第1回路基板101と第2回路基板201とが離間した状態で両者を電気的に接続できる。
(e)また、本実施形態に係る電子機器では、インターポーザ301の第1電極P1が、第1回路基板101のランド61に直接はんだ付けされ、インターポーザ301の第2電極P2が、第2回路基板201のランド71に直接はんだ付けされている。この構成によれば、不要な隙間が殆ど無くインターポーザ301と第1回路基板101とを接合できるため、電子機器内の狭いスペースにもインターポーザ301を配置できる。また、インターポーザ301と第1回路基板101との間に不要な隙間が殆どないため、電磁波の漏洩による不要輻射およびエネルギー損失が抑えられる。さらに、この構成によれば、コネクタを介してインターポーザを第1回路基板に接続する場合と比較して、インピーダンス不整合が生じ難く、反射損失も抑えることができる。なお、このことは、インターポーザ301と第2回路基板201と間の接続関係についても同様である。
(f)本実施形態に係るインターポーザ301(積層体10)は、第1回路基板101(第1部材)および第2回路基板201(第2部材)よりも実効弾性率が小さく、可撓性(可変形性)を有する。この構成によれば、例えば、第1部材(または第2部材)の多少の凸凹がある箇所にもインターポーザを実装することができる。また、第1回路基板101や第2回路基板201よりもインターポーザ301の可撓性が高いため、第1回路基板101や第2回路基板201に加わる応力等による接合箇所(第1電極P1とランド61との接合箇所、第2電極P2とランド71との接合箇所)の破損が抑制される。
なお、本実施形態では、積層体10を形成する複数の絶縁基材層11,12,13が、熱可塑性樹脂からなる。この構成によれば、容易に塑性変形が可能で、且つ、所望の形状を維持(保持)できるインターポーザを実現できる。なお、変形し難い第1部材や第2部材にインターポーザをはんだで直接接続する場合、インターポーザには高い寸法精度が要求される。一方、上記構成によれば、熱可塑性樹脂からなる複数のシートを積層してなる積層体10を用いるため、インターポーザが可撓性(可変形性)を有し、インターポーザを所望の形状に変形させやすい。そのため、特に、上述したようなインターポーザに高い寸法精度が要求される場合でも、インターポーザを接続する前に変形させることによって、第1部材または第2部材とインターポーザとの接続が容易となる。
なお、通常のインターポーザ(複数の絶縁基材層を第1方向に積層してなる積層体を備えるインターポーザ)の場合、第1方向の厚み(厚み寸法)が安定し難い。例えば、積層した複数の絶縁基材層を加熱プレスして積層体を形成する際に、電極の積層体への沈み込み量がばらつき、インターポーザの第1方向の厚みがばらつく虞がある。また、積層体に形成される導体パターンにより、積層体の主面(電極の形成面)に凹凸ができる場合もある。さらに、加熱プレス後の積層体の主面に、ソルダーレジスト膜等の保護膜を形成すると、保護膜の濡れ具合や粘性によって厚みにばらつきが生じる虞もある。一方、本実施形態に係る電子機器401では、インターポーザ301が直立した状態(積層体10の端面SS1が第1部材に対向し、端面SS2が第2部材に対向した状態)で第1部材および第2部材に接続される構造のため、第1方向の厚み寸法を安定させやすい。これは、後に詳述するとおり、インターポーザ301は、集合基板から個々の個片に切り出して形成されるからである。すなわち、インターポーザ301の厚み(第1方向の厚み寸法)は、カットの精度によって定まり、積層体の主面に形成される凹凸や保護膜の濡れ具合等による厚み寸法のばらつきの影響は受けない。
本実施形態に係るインターポーザ301は、例えば次のような工程で製造される。図3は、インターポーザ301の製造工程を順に示す断面図である。なお、図3では、説明の都合上、ワンチップ(個片)での製造工程で説明するが、実際のインターポーザの製造工程は集合基板状態で行われる。
まず、図3中の(1)に示すように、両面に導体パターン21,22が形成された絶縁基材層12を準備する。具体的には、集合基板状態の絶縁基材層12の両面に、金属箔(例えばCu箔)をラミネートし、その後、その金属箔をフォトリソグラフィでパターニングする。絶縁基材層12は、例えば液晶ポリマー(LCP)またはポリエーテルエーテルケトン(PEEK)等の熱可塑性樹脂を主材料とするシートである。
次に、図3中の(2)に示すように、絶縁基材層12に開口H1を形成する。開口H1は、絶縁基材層12の表面から裏面にまで達する貫通孔である。開口H1は、例えばパンチング等による型抜きによって形成される。
その後、図3中の(3)に示すように、絶縁基材層12に層間接続導体V1を形成し、絶縁基材層11,13を準備する。層間接続導体V1は、例えば無電解めっき等によって形成される金属(Cu等のスルーホールめっき)である。絶縁基材層11,13の平面形状は、絶縁基材層12の平面形状と略同じである。絶縁基材層11,13は、例えば液晶ポリマー(LCP)またはポリエーテルエーテルケトン(PEEK)等の熱可塑性樹脂を主材料とするシートである。
次に、図3中の(4)に示すように、絶縁基材層13,12,11の順に積層する。その後、積層した絶縁基材層11,12,13を加熱プレスすることにより、図3中の(5)に示すような集合基板状態の積層体10を形成した後、集合基板から個々の個片に分離する。
最後に、積層体10の端面SS1,SS2に、第1電極P1および第2電極P2をそれぞれ形成して、図3中の(6)に示すインターポーザ301を得る。第1電極P1および第2電極P2は、例えば無電解めっき(または、電気めっき)によって形成されるCu等のめっき膜である。
《第2の実施形態》
第2の実施形態では、層間接続導体の構成が異なるインターポーザの例を示す。
図4は、第2の実施形態に係るインターポーザ302の断面図である。
インターポーザ302は、層間接続導体V2を備える点で、第1の実施形態に係るインターポーザ301と異なる。インターポーザ302の他の構成については、インターポーザ301と同じである。
以下、第1の実施形態に係るインターポーザ301と異なる部分について説明する。
層間接続導体V2は、積層体10に形成され、端面SS1(第1実装面)および端面SS2(第2実装面)に平行な第2方向(図4に示すZ軸方向)に延伸する導体であり、複数の導体パターン21,22同士を接続する。層間接続導体V2は、例えば絶縁基材層12に設けた開口にCu,Snのうち1以上もしくはそれらの合金を含む導電性ペーストを配設した後、積層プロセスにおける加熱プレス処理により固化させることによって設けられたビア導体である。
図4に示すように、端面SS1(第1実装面)と端面SS2(第2実装面)との間のX軸方向(第1方向)の長さLa2は、層間接続導体V2のZ軸方向(第2方向)の合計長さLb2よりも長い(La2>Lb2)。
本実施形態に係るインターポーザ302によれば、第1の実施形態で述べた効果以外に、次のような効果を奏する。
(g)本実施形態では、複数の導体パターン21,22と層間接続導体V2とが、固相拡散接合により接続される。この構成により、複数の導体パターン21,22に接続される層間接続導体を、めっき法等を用いて形成する場合と比べて、容易な製法により、導体パターンと層間接続導体との間の接合強度を高くできる。
(h)また、本実施形態では、層間接続導体V2が樹脂材料を含む。導電性ペーストを固化してなるビア導体(層間接続導体V2)は、樹脂成分を含むため、単体金属であるスルーホールめっき等に比べて、樹脂を主材料とする絶縁基材層との接合強度が高い。そのため、層間接続導体をめっき法で形成する場合に比べて、層間接続導体V2と絶縁基材層12との接合強度が高まる。したがって、この構成により、機械的強度と電気的な接続信頼性の高いインターポーザを実現できる。
(i)さらに、本実施形態では、積層体10を形成する複数の絶縁基材層11,12,13が、熱可塑性樹脂からなり、且つ、層間接続導体V2が導電性ペーストを固化して形成されるビア導体である。この構成によれば、後に詳述するように、積層した複数の絶縁基材層11,12,13を一括プレスすることにより、積層体10を容易に形成できるため、積層体10の製造工程の工数が削減され、コストを低く抑えることができる。
本実施形態に係るインターポーザ302は、例えば次のような工程で製造される。図5は、インターポーザ302の製造工程を順に示す断面図である。
まず、図5中の(1)に示すように、絶縁基材層11,12,13を準備する。また、絶縁基材層12に導体パターン21を形成し、絶縁基材層13に導体パターン22を形成する。具体的には、集合基板状態の絶縁基材層12,13の片面に、金属箔(例えばCu箔)をラミネートし、その後、その金属箔をフォトリソグラフィでパターニングする。
また、絶縁基材層12には、層間接続導体V2が形成される。層間接続導体V2は、絶縁基材層12にレーザー等で開口を設けた後、Cu,Sn等のうち1以上もしくはそれらの合金を含む導電性ペーストを配設(充填)した後、積層プロセスにおける加熱プレス処理により導電性ペーストを固化させることによって形成される。そのため、層間接続導体V2は、後の加熱プレス時の温度よりも融点(溶融温度)の低い材料とする。
次に、図5中の(2)に示すように、絶縁基材層13,12,11の順に積層する。その後、積層した絶縁基材層11,12,13を加熱プレスすることにより、図5中の(3)に示すような集合基板状態の積層体10を形成した後、集合基板から個々の個片に分離する。
最後に、積層体10の端面SS1,SS2に、第1電極P1および第2電極P2をそれぞれ形成して、図5中の(6)に示すインターポーザ302を得る。
上記製造方法によれば、積層した複数の絶縁基材層11,12,13を一括プレスすることにより、インターポーザ302(積層体10)を容易に形成できるため、製造工程の工数が削減され、コストを低く抑えることができる。
《第3の実施形態》
第3の実施形態では、複数の層間接続導体、および面状導体を備えるインターポーザの例を示す。
図6は、第3の実施形態に係るインターポーザ303の断面図である。図7は、インターポーザ303の分解平面図である。
インターポーザ303は、積層体10Aと、複数の導体パターン21,22,23と、面状導体31,32と、層間接続導体V21,V22と、第1電極P1と、第2電極P2と、グランド電極GP11,GP12,GP21,GP22と、を備える。
インターポーザ303は、積層体10A、面状導体31,32およびグランド電極GP11,GP12,GP21,GP22を備える点で、第2の実施形態に係るインターポーザ302と異なる。また、インターポーザ303は、導体パターンの数および層間接続導体の数が、インターポーザ302と異なる。インターポーザ303の他の構成については、インターポーザ302と実質的に同じである。
以下、第2の実施形態に係るインターポーザ302と異なる部分について説明する。
積層体10Aは、可撓性を有する複数の絶縁基材層11a,12a,13a,14a,15a,16a,17aを積層してなる直方体状の絶縁体である。積層体10Aは、互いに対向する端面SS1(第1実装面)および端面SS2(第2実装面)を有する。端面SS1は、複数の絶縁基材層11a〜17aの積層方向(Z軸方向)に平行な面(積層体10Aの端面)である。絶縁基材層11a〜17aは、第1の実施形態で説明した絶縁基材層11,12,13と実質的に同じものである。
複数の導体パターン21,22,23は、積層体10Aに形成され、端面SS1(第1実装面)および端面SS2(第2実装面)に垂直な第1方向(例えば、図6に示すX軸方向)に延伸する導体パターンである。面状導体31,32は、積層体10Aに形成され、第1方向に延伸する導体パターンである。導体パターン21,22,23および面状導体31,32は、例えばCu箔等の導体パターンである。
層間接続導体V21,V22は、積層体10Aに形成され、端面SS1(第1実装面)および端面SS2(第2実装面)に平行な第2方向(図6に示すZ軸方向)に延伸する導体であり、複数の導体パターン21,22,23同士を接続する。層間接続導体V21,V22は、絶縁基材層にレーザー等で開口を設けた後、Cu,Sn等のうち1以上もしくはそれらの合金を含む導電性ペーストを配設(充填)した後、積層プロセスにおける加熱プレス処理により固化させることによって設けられたビア導体である。
図6および図7に示すように、層間接続導体V21,V22は、それぞれ異なる絶縁基材層に形成されている。具体的には、層間接続導体V21は絶縁基材層14aに形成されており、層間接続導体V22は絶縁基材層15aに形成されている。複数の層間接続導体V21,V22は、第2方向(Z軸方向)から視て、互いに重ならない位置に配置されている。
第1電極P1およびグランド電極GP11,GP12は、端面SS1(第1実装面)に形成される導体であり、第2電極P2およびグランド電極GP21,GP22は、端面SS2(第2実装面)に形成される導体である。グランド電極GP11,GP12,GP21,GP22は、例えば無電解めっき(または、電気めっき)によって形成されるCu等のめっき膜である。
第1電極P1と第2電極P2とは、複数の導体パターン21,22,23および層間接続導体V21,V22を介して、電気的に接続されている。具体的には、図6および図7に示すように、第1電極P1は導体パターン21の一端に接続され、導体パターン21の他端は、層間接続導体V21を介して導体パターン22の一端に接続される。導体パターン22の他端は、層間接続導体V22を介して導体パターン23の一端に接続され、導体パターン23の他端は第2電極P2に接続される。また、グランド電極GP11とグランド電極GP21とは、面状導体31を介して電気的に接続される。グランド電極GP12とグランド電極GP22とは、面状導体32を介して電気的に接続される。
このように、本実施形態では、電気的に接続された複数の導体パターン21,22,23および層間接続導体V21,V22によって、第1電極P1と第2電極P2との間を接続する配線(信号線)が形成される。
本実施形態では、導体パターン21、面状導体31,32、導体パターン21と面状導体31とで挟まれる絶縁基材層12a,13a、導体パターン21と面状導体32とで挟まれる絶縁基材層14a,15a,16aによって、ストリップライン構造の伝送線路が構成されている。また、導体パターン23、面状導体31,32、導体パターン23と面状導体31とで挟まれる絶縁基材層12a,13a,14a,15a、導体パターン23と面状導体32とで挟まれる絶縁基材層16aによって、ストリップライン構造の伝送線路が構成されている。
図6に示すように、端面SS1(第1実装面)と端面SS2(第2実装面)との間のX軸方向(第1方向)の長さLa3は、層間接続導体V21,V22のZ軸方向(第2方向)の合計長さLb3よりも長い(La3>Lb3)。
複数の導体パターン21,22,23は、第2方向(Z軸方向)から視て、全体が面状導体31,32に重なっている。また、面状導体31,32は、複数の導体パターン21,22,23または層間接続導体V21,V22を、第2方向(Z軸方向)に挟む位置に配置されている。
次に、本発明のインターポーザ303を備える電子機器について、図を参照して説明する。図8は、第3の実施形態に係る電子機器403の主要部を示す断面図である。
電子機器403は、第1回路基板102(第1部材)、第2回路基板202(第2部材)、インターポーザ303および部品82等を備える。なお、第1回路基板102および第2回路基板202には、部品82以外の多数の部品が配置されているが、図示を省略している。第1回路基板102と第2回路基板202は、第1方向(X軸方向)に離間して配置され、インターポーザ303および部品82は第1回路基板102と第2回路基板202との間に配置されている。第1回路基板102の構成は、第1の実施形態で説明した第1回路基板101と実質的に同じである。第2回路基板202の構成は、第1の実施形態で説明した第2回路基板201と実質的に同じである。また、部品82は、例えばインピーダンス整合回路を構成するチップコンデンサ等である。なお、インターポーザ303を挟んで部品82とは反対側(インターポーザ303の+Z方向側)に、別の部品が近接して配置されていてもよい。
図8に示すように、第1回路基板102の上面S1には、インターポーザ303および部品82が実装されている。積層体10Aの端面SS1(第1実装面)は第1回路基板102に対向し、積層体10Aの端面SS2(第2実装面)は第2回路基板202の下面S2に対向する。
第1回路基板102の上面S1には、複数のランド61,62,63,64,65が形成されている。インターポーザ303の第1電極P1は、上記ランド61に直接はんだ付けされる。これにより、インターポーザ303の第1電極P1は、第1回路基板102(第1部材)に電気的に接続される。また、インターポーザ303のグランド電極GP11,GP12は、上記ランドにそれぞれ直接はんだ付けされる。これにより、インターポーザ303のグランド電極GP11,GP12は、第1回路基板102のグランドに電気的に接続される。また、部品82の端子は、上記ランド64,65にそれぞれ直接はんだ付けされる。
第2回路基板202の下面S2には、複数のランド71,72,73が形成されている。インターポーザ303の第2電極P2は、上記ランド71に直接はんだ付けされる。これにより、インターポーザ303の第2電極P2は、第2回路基板201(第2部材)に電気的に接続される。また、インターポーザ303のグランド電極GP21,GP22は、上記ランド72,73にそれぞれ直接はんだ付けされる。これにより、インターポーザ303のグランド電極GP21,GP22は、第2回路基板202のグランドに電気的に接続される。
図8に示すように、面状導体32は、少なくとも一部が複数の導体パターン21,22,23と部品82との間に位置している。
また、本実施形態では、第1回路基板101および第2回路基板201がガラス/エポキシ基板であり、実効比誘電率は約4である。一方、インターポーザ301の積層体10は液晶ポリマー(LCP)であり、実効比誘電率は約3である。すなわち、本実施形態では、インターポーザ301の積層体10の実効比誘電率が、第1回路基板101および第2回路基板201の実効比誘電率よりも小さい。
なお、本明細書における「実効比誘電率」は、単一材料の「比誘電率」に限らず、複合材料(樹脂・導体パターン・層間接続導体・接着剤等で構成される複合材料)全体の「比誘電率」を指す。
本実施形態に係るインターポーザ303および電子機器403によれば、第2の実施形態で述べた効果以外に、次のような効果を奏する。
(j)一般的に、樹脂を主材料とする複数の絶縁基材層を積層してなる積層体は、外力や衝撃等によって変形しやすい。そして、上記積層体に複数の層間接続導体が連続して配置されている場合に、上記積層体が変形するとこれらの層間接続導体に応力が集中して、これらの層間接続導体が破損しやすくなる。一方、本実施形態では、複数の層間接続導体V21,V22が、第2方向(Z軸方向)から視て、互いに重ならない位置に配置されている。この構成によれば、複数の層間接続導体V21,V22が第2方向に連続して配置されていないため、積層体10Aに外力や衝撃等が加わった場合(特にZ軸方向に対する外力)に、層間接続導体V21,V22に加わる応力が分散される。そのため、積層体10Aに外力等が加わった場合でも、層間接続導体V21,V22の破損等が抑制され、外力に対する層間接続導体V21,V22の接続信頼性は高まる。したがって、機械的強度の高いインターポーザを実現できる。
(k)本実施形態に係るインターポーザ303は、第1回路基板102(第1部材)および第2回路基板202(第2部材)に比べて実効比誘電率が小さい。そのため、インターポーザ303の導体パターン間(例えば、導体パターン21と面状導体32間、または、導体パターン23と面状導体31間)に生じる容量成分を小さくできる。一般的に、部品が搭載される回路基板の線膨張係数は、搭載される部品の線膨張係数に合わせる必要があり、従来はガラス繊維等のフィラーが入ったガラス/エポキシ基板が回路基板に用いられる。これに対し、本発明のインターポーザは、第1回路基板102や第2回路基板202のように多くの部品が搭載されるものではないため、そのような制約はなく、第1回路基板101や第2回路基板202よりも実効比誘電率の低い材料を用いることが可能である。
(l)本実施形態では、複数の導体パターン21,22,23が、第2方向(Z軸方向)から視て、面状導体31,32に重なっている。この構成によれば、面状導体31,32によるシールド効果によって、インターポーザ303からみて第2方向の少なくとも一方に位置する物品(例えば、部品82)等に対し、信号線(電気的に接続された導体パターン21,22,23および層間接続導体V21,V22)からの不要輻射を抑制できる、または信号線に対する外部(例えば、部品82)からのノイズの影響を抑制できる。また、この構成によれば、積層体を形成する複数の絶縁基材層の積層方向が第1方向(第1部材と第2部材とが離間する方向)に平行である場合に、第1方向に延伸する複数の層間接続導体を信号線の周囲(信号線に対して第2方向側)に配置する構成と比較して、信号線に対するシールド性が高まる。そのため、信号線と外部とのアイソレーションを高めることができる。
なお、本実施形態では、複数の導体パターン21,22,23全体が、第2方向(Z軸方向)から視て、面状導体31,32に重なる構成を示したが、この構成に限定されるものではない。複数の導体パターンの少なくとも一部が、第2方向から視て、面状導体に重なっていれば、上記作用効果を奏する。但し、上記作用効果の点から、複数の導体パターン全体が、第2方向から視て、面状導体に重なることが好ましい。
(m)本実施形態では、複数の面状導体31,32が、信号線を第2方向(Z軸方向)に挟む位置に配置されている。この構成によれば、信号線の第2方向の両側に対して面状導体によるシールド効果がさらに高まる。そのため、インターポーザ303からみて第2方向の両側に位置する物品(例えば、部品82)等に対し、信号線からの不要輻射がさらに抑制される、または信号線に対する外部(例えば、部品82)からのノイズの影響がさらに抑制される。
(n)さらに、本実施形態に係る電子機器403では、面状導体32が、少なくとも一部が複数の導体パターン21,22,23と部品82との間に位置している。この構成によれば、面状導体によるシールド効果によって、信号線から部品82に対する不要輻射を抑制できる、または信号線に対する部品82からのノイズの影響を抑制できる。
なお、本実施形態では、3つの導体パターン21,22,23と2つの層間接続導体V21,V22とによって、第1電極P1と第2電極P2との間を接続する信号線が形成される例を示したが、信号線の構成はこれに限定されるものではない。導体パターンの数および層間接続導体の数は、本発明の作用効果を奏する範囲において適宜変更可能であり、例えば、4つ以上の導体パターンと3つ以上の層間接続導体とによって信号線が形成されていてもよい。
《第4の実施形態》
第4の実施形態では、積層体の表面に面状導体が形成されている例を示す。
図9は、第4の実施形態に係るインターポーザ304の断面図である。
インターポーザ304は、積層体10Bと、複数の導体パターン21,22と、面状導体31A,32Aと、層間接続導体V21,V22と、第1電極P1と、第2電極P2と、を備える。
インターポーザ304は、積層体10Bおよび面状導体31A,32Aを備える点で、第2の実施形態に係るインターポーザ302と異なる。また、インターポーザ304は、層間接続導体の数が、インターポーザ302と異なる。インターポーザ304の他の構成については、インターポーザ302と実質的に同じである。
以下、第2の実施形態に係るインターポーザ302と異なる部分について説明する。
積層体10Bは、可撓性を有する複数の絶縁基材層11b,12b,13b,14bを積層してなる直方体状の絶縁体である。積層体10Bは、互いに対向する第1主面MS1および第2主面MS2を有する。第1主面MS1および第2主面MS2は、複数の絶縁基材層11b〜14bの積層方向(Z軸方向)に垂直な面である。絶縁基材層11b〜14bは、第1の実施形態で説明した絶縁基材層11,12,13と実質的に同じものである。
複数の導体パターン21,22は、積層体10Bに形成され、端面SS1(第1実装面)および端面SS2(第2実装面)に垂直な第1方向(例えば、図9に示すX軸方向)に延伸する導体パターンである。面状導体31Aは、第1主面MS1全体に形成される導体であり、面状導体32Aは、第2主面MS2全体に形成される導体である。面状導体31A,32Aは、例えば無電解めっき(または、電気めっき)によって形成されるCu等のめっき膜である。
複数の導体パターン21,22は、第2方向(Z軸方向)から視て、全体が面状導体31A,32Aに重なっている(図示省略)。また、面状導体31A,32Aは、複数の導体パターン21,22または層間接続導体V21,V22を、第2方向(Z軸方向)に挟む位置に配置されている。
層間接続導体V21,V22は、積層体10Bに形成され、端面SS1(第1実装面)および端面SS2(第2実装面)に平行な第2方向(図9に示すZ軸方向)に延伸する導体であり、複数の導体パターン21,22同士を接続する。層間接続導体V21,V22は、絶縁基材層にレーザー等で開口を設けた後、Cu,Sn等のうち1以上もしくはそれらの合金を含む導電性ペーストを配設(充填)した後、積層プロセスにおける加熱プレス処理により固化させることによって設けられたビア導体である。
図9に示すように、層間接続導体V21,V22は、それぞれ異なる絶縁基材層に形成されている。なお、本実施形態では、複数の層間接続導体V21,V22が、第2方向(Z軸方向)から視て、互いに重なる位置に配置されている。
第1電極P1と第2電極P2とは、複数の導体パターン21,22および層間接続導体V21,V22を介して、電気的に接続されている。具体的には、図9に示すように、第1電極P1は導体パターン21の一端に接続される。導体パターン21の他端は、層間接続導体V21,V22を介して導体パターン22の一端に接続され、導体パターン22の他端は第2電極P2に接続される。
このように、本実施形態では、電気的に接続された複数の導体パターン21,22および層間接続導体V21,V22によって、第1電極P1と第2電極P2との間を接続する配線(信号線)が形成される。
本実施形態では、導体パターン21、面状導体31A,32A、導体パターン21と面状導体31Aとで挟まれる絶縁基材層11b、導体パターン21と面状導体32Aとで挟まれる絶縁基材層12b,13b,14bによって、ストリップライン構造の伝送線路が構成されている。また、導体パターン22、面状導体31A,32A、導体パターン22と面状導体31Aとで挟まれる絶縁基材層11b,12b,13b、導体パターン22と面状導体32Aとで挟まれる絶縁基材層14bによって、ストリップライン構造の伝送線路が構成されている。
このような構成であっても、第3の実施形態に係るインターポーザ303と同様の作用効果を奏する。
《第5の実施形態》
第5の実施形態では、一部が屈曲した積層体を備えるインターポーザの例を示す。
図10は、第5の実施形態に係るインターポーザ305の断面図である。図11は、インターポーザ305の折り曲げる前の状態を示す断面図である。
インターポーザ305は、積層体10C、第1電極P1Aおよび複数の層間接続導体V21,V22を備える点で、第2の実施形態に係るインターポーザ302と異なる。インターポーザ305の他の構成については、インターポーザ302と実質的に同じである。
以下、第2の実施形態に係るインターポーザ302と異なる部分について説明する。
積層体10Cは、可撓性を有する複数の絶縁基材層11c,12c,13cを積層してなり、一部が屈曲されたL字形の絶縁体である。積層体10Cは、互いに平行な第2主面MS2Aおよび端面SS2を有する。なお、本実施形態では、第2主面MS2Aの一部と端面SS2の一部とが対向している。端面SS2は、複数の絶縁基材層11c,12c,13cの積層方向(Z軸方向)に平行な面(積層体10Cの端面)である。
本実施形態では、積層体10Cの第2主面MS2Aが本発明における「第1実装面」に相当し、端面SS2が本発明における「第2実装面」に相当する。
一部が屈曲された積層体10Cは、例えば図11に示す直方体状の積層体10C(長手方向がX軸方向に一致する矩形の平板)を、加熱・加圧しながら、折り曲げ線CL(図11中の一点鎖線)に沿ってL字形に折り曲げることにより得られる。これにより、曲げ加工された形状を維持(保持)した積層体が得られる。図11に示す積層体10Cの第2主面MS2の一部が、折り曲げられた後に、図10に示す積層体10Cの第2実装面(第2主面MS2A)となる。
一部が屈曲された積層体10Cは、直立部SPを有する。直立部SPは、複数の絶縁基材層11c,12c,13cの積層方向が、第1実装面(第2主面MS2A)および第2実装面(端面SS2)に平行な部分を言う。
複数の導体パターン21,22は、積層体10C内に形成される導体パターンである。直立部SPにおいて、複数の導体パターン21,22は第2主面MS2A(第1実装面)および端面SS2(第2実装面)に垂直な第1方向(例えば、図10に示すX軸方向)に延伸している。
層間接続導体V21,V22は、積層体10C内に形成される導体である。直立部SPにおいて、層間接続導体V21は、第2主面MS2A(第1実装面)および端面SS2(第2実装面)に平行な第2方向(図10に示すZ軸方向)延伸し、複数の導体パターン21,22同士を接続する。なお、層間接続導体V22は、第2主面MS2A(第1実装面)および端面SS2(第2実装面)に垂直な第1方向(X軸方向)に延伸している。層間接続導体V21,V22は、絶縁基材層にレーザー等で開口を設けた後、Cu,Sn等のうち1以上もしくはそれらの合金を含む導電性ペーストを配設(充填)した後、積層プロセスにおける加熱プレス処理により固化させることによって設けられるビア導体である。
また、層間接続導体V21,V22は、それぞれ異なる絶縁基材層に形成されている。具体的には、層間接続導体V21は絶縁基材層12cに形成されており、層間接続導体V22は絶縁基材層13cに形成されている。
第1電極P1Aは、第2主面MS2A(第1実装面)に形成される導体パターンであり、第2電極P2は、端面SS2(第2実装面)に形成される導体である。第1電極P1Aは、例えばCu等の導体パターンであり、第2電極P2は、例えば無電解めっき(または電気めっき)によって形成されるCu等のめっき膜である。
第1電極P1Aと第2電極P2とは、複数の導体パターン21,22および層間接続導体V21,V22を介して、電気的に接続されている。具体的には、図10に示すように、第1電極P1Aは、層間接続導体V22を介して導体パターン22の一端に接続される。導体パターン22の他端は、層間接続導体V21を介して導体パターン21の一端に接続される。導体パターン21の他端は第2電極P2に接続される。
このように、本実施形態では、電気的に接続された複数の導体パターン21,22および層間接続導体V21,V22によって、第1電極P1Aと第2電極P2との間を接続する配線(信号線)が形成される。
また、図11に示すように、直立部SPにおいて、第1方向(X軸方向)の長さLa5は、層間接続導体V21の第2方向(Z軸方向)の合計長さLb5よりも長い(La5>Lb5)。言い換えると、第1電極P1と第2電極P2との間を接続する配線のうち、直立部SPにおける第1方向(X軸方向)に延びる配線(複数の導体パターン21,22)の長さは、直立部SPにおける第2方向(Z軸方向)に延びる配線(層間接続導体V21)の長さよりも長い。
このように、一部が屈曲された積層体でも、直立部において上記構成を満たすことにより、第2の実施形態に係るインターポーザ302と同様の作用効果を奏する。なお、本実施形態に係るインターポーザ305によれば、第2の実施形態で述べた効果以外に、次のような効果を奏する。
(o)本実施形態では、第1電極P1Aが、積層体10Cの主面(積層体の積層方向に垂直な面。図11に示す積層体10Cの第2主面MS2)の一部に形成される導体パターンである。この構成によれば、積層体の端面に第1電極を形成する場合と比較して、第1電極を大面積化しやすい。そのため、第1電極を大面積化することにより、第1部材に対するインターポーザの実装性が高まり、インターポーザと第1部材との接合強度(第1電極P1Aと第1部材のランドとの接合強度)を高めることができる。なお、第2電極が積層体の主面の一部に形成される導体パターンである場合には、第2電極を大面積化しやすく、第1部材に対するインターポーザの実装性を高めることができる。
(p)また、本実施形態に係るインターポーザ305は、可撓性を有する積層体10Cの一部が屈曲された構成である。この構成によれば、積層体10C自体の可撓性や屈曲した部分を利用してインターポーザ(積層体)を変形させやすい。そのため、電子機器ごとに第1部材と第2部材との間の距離(第1方向の距離)に多少ばらつきがある場合でも、インターポーザの第1方向の長さを変化させる(微調整する)ことにより、第1部材と第2部材との間にインターポーザを容易に配置することができる。また、この構成によれば、積層体10C自体の可撓性や屈曲した部分を利用してインターポーザを第1部材や第2部材に接続するため、接合箇所(第1電極P1Aと第1部材のランドとの接合箇所、第2電極P2と第2部材のランドとの接合箇所)に第1部材や第2部材に加わる応力等が伝わり難い。したがって、第1部材や第2部材に加わる応力等による上記接合箇所の破損等が抑制され、第1部材(または第2部材)とインターポーザとの間の接続信頼性を高めることができる。
なお、本実施形態では、第1実装面(第2主面MS2A)の一部と第2実装面(端面SS2)の一部とが対向した例を示したが、この構成に限定されるものではない。第1実装面と第2実装面とは、必ずしも対向している必要はなく、互いに平行であればよい。さらに、本実施形態では、「第1実装面」が積層体10Cの第2主面MS2Aであり、「第2実装面」が端面SS2である例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、「第1実装面」が積層体の端面であり、「第2実装面」が積層体の第1主面または第2主面のいずれか一方でもよい。
また、本実施形態では、L字形に屈曲された積層体10Cの例を示したが、屈曲された積層体の形状は、これに限定されるものではない。屈曲された積層体の形状は、本発明の作用効果を奏する範囲において適宜変更可能である。また、積層体を屈曲させる部分や方向等についても、本実施形態で説明した構成に限定されるものではなく、本発明の作用効果を奏する範囲において適宜変更可能である。
《その他の実施形態》
以上に示した各実施形態では、インターポーザ全体が第1部材(第1回路基板)と第2部材(第2回路基板)との間に配置される(挟まれる)構成について示したが、この構成に限定されるものではない。インターポーザの一部が、第1部材と第2部材との間に配置される構成でもよい。
なお、以上に示した各実施形態では、インターポーザと第1部材(第1回路基板)とが、はんだを介して直接的に接続される例を示したが、インターポーザと第1部材とは、コネクタを介して接続されてもよい。例えば、インターポーザの第1実装面にプラグを実装し、第1部材にレセプタクルを実装し、プラグとレセプタクルとの嵌合により電気的・機械的に接続する構成でもよい。また、インターポーザと第2部材とは、コネクタを介して接続されてもよい。但し、上述した作用効果(上記(e)を参照)の点から、インターポーザと第1部材とがはんだを介して直接接続され、インターポーザと第2部材とがはんだを介して直接接続されることが好ましい。
以上に示した各実施形態では、積層体の形状が直方体状である例を示したが、この構成に限定されるものではない。積層体の形状は、本発明の作用効果を奏する範囲において適宜変更可能であり、例えば平面形状が多角形、円形、楕円形、L字形、T字形、Y字形、クランク形等であってもよい。
以上に示した各実施形態では、3、4または7の絶縁基材層を積層してなる積層体の例を示したが、この構成に限定されるものではない。積層体を形成する絶縁基材層の積層数は、本発明の作用効果をそうする範囲において適宜変更可能であり、例えば2、5、6でもよく、8以上でもよい。
以上に示した各実施形態では、積層体が、熱可塑性樹脂からなる複数の絶縁基材層を積層して形成される例を示したが、この構成に限定されるものではない。各絶縁基材層は、例えば、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂からなるシートや、ソルダーレジスト膜やカバーレイフィルム等の保護層であってもよい。積層体は、複数の樹脂の複合材であってもよく、例えばガラス/エポキシ基板等の熱硬化性樹脂と、熱可塑性樹脂とが積層されて形成される構成でもよい。また、積層体は、積層した複数の絶縁基材層を加熱プレスすることで表面同士を融着したものに限らず、各絶縁基材層間に接着材層を有する構成でもよい。
以上に示した各実施形態では、インターポーザが、第1部材(第1回路基板)と第2部材(第2回路基板)との間を電気的に接続する電極(第1電極、第2電極およびグランド電極)のみ備える例を示したが、この構成に限定されるものではない。例えば、インターポーザは、補助電極(第1部材と第2部材との間を電気的に接続しない電極)を備えていてもよい。補助電極を備える構成により、インターポーザが長尺状である場合でも、他の部品と同様に第1部材または第2部材にはんだ実装が可能となる。
以上に示した各実施形態では、複数の導体パターンが積層体内に形成されるインターポーザの例を示したが、この構成に限定されるものではない。複数の導体パターンは、一部が積層体の表面に形成されていてもよい。
なお、インターポーザ(積層体)に形成される回路構成は、各実施形態で説明した構成に限定されるものではない。インターポーザに形成される回路は、本発明の作用・効果を奏する範囲において適宜変更可能である。
インターポーザには、例えば、信号線以外のインダクタやキャパシタ等が導体パターンで形成されていてもよい。さらに、インターポーザには、各種フィルタ(ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、バンドパスフィルタ、バンドエリミネーションフィルタ)等の周波数フィルタを設けてもよい。また、インターポーザには、ストリップライン構造以外の各種伝送線路(例えばマイクロストリップライン、コプレーナライン等)等が、形成されていてもよい。
さらに、本発明のインターポーザは、チップ部品等の各種部品が実装(または、埋設)される構成でもよい。
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。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、特許請求の範囲内と均等の範囲内での実施形態からの変更が含まれる。
H1…開口
La1,La2,La3,La4…第1電極と第2電極との間の第1方向の長さ
La5…直立部における第1方向の長さ
Lb1,Lb2,Lb3,Lb4…層間接続導体の第2方向の合計長さ
Lb5…直立部における層間接続導体の第2方向の合計長さ
MS1…積層体の第1主面
MS2,MS2A…積層体の第2主面
P1,P1A…第1電極
P2…第2電極
GP11,GP12,GP21,GP22…グランド電極
S1…第1回路基板の上面
S2…第2回路基板の下面
SS1,SS2…積層体の端面
SP…積層体の直立部
V1,V2,V21,V22…層間接続導体
10,10A,10B,10C…積層体
11,11a,11b,11c,12,12a,12b,12c,13,13a,13b,13c,14a,14b,15a…絶縁基材層
21,22,23…導体パターン
31,31A,32,32A…面状導体
61,62,63,64,65,71,72,73…ランド
81,82,91…部品
101,102…第1回路基板(第1部材)
201,202…第2回路基板(第2部材)
301,302,303,304,305…インターポーザ
401,403…電子機器

Claims (15)

  1. 第1部材と第2部材との間に配置され、前記第1部材と前記第2部材とを電気的に接続するインターポーザであって、
    複数の絶縁基材層を積層してなり、一部が屈曲された状態で保持され、且つ、互いに対向する第1実装面および第2実装面を有する積層体と、
    前記積層体に形成され、前記第1実装面および前記第2実装面に垂直な第1方向に延伸する複数の導体パターンと、
    前記積層体に形成され、前記第1実装面および前記第2実装面に平行な第2方向に延伸し、前記複数の導体パターン同士を接続する層間接続導体と、
    前記第1実装面に形成される第1電極と、
    前記第2実装面に形成され、前記複数の導体パターンおよび前記層間接続導体を介して、前記第1電極に電気的に接続される第2電極と、
    を備え、
    前記第1実装面および前記第2実装面は、前記複数の絶縁基材層の積層方向に平行な面であり、
    前記第1実装面と前記第2実装面との間の前記第1方向の長さは、前記層間接続導体の前記第2方向の合計長さよりも長い、インターポーザ。
  2. 第1部材と第2部材との間に配置され、前記第1部材と前記第2部材とを電気的に接続するインターポーザであって、
    複数の絶縁基材層を積層してなり、一部が屈曲された状態で保持され、且つ、互いに平行な第1実装面および第2実装面を有する積層体と、
    前記積層体に形成される複数の導体パターンと、
    前記積層体に形成される層間接続導体と、
    前記第1実装面に形成される第1電極と、
    前記第2実装面に形成され、前記複数の導体パターンおよび前記層間接続導体を介して、前記第1電極に電気的に接続される第2電極と、
    を備え、
    前記積層体は、前記複数の絶縁基材層の積層方向が、前記第1実装面および前記第2実装面に平行な直立部を有し、
    前記直立部において、前記複数の導体パターンは前記第1実装面および前記第2実装面に垂直な第1方向に延伸し、
    前記直立部において、前記層間接続導体は、前記第1実装面および前記第2実装面に平行な第2方向に延伸し、且つ、前記複数の導体パターン同士を接続し、
    前記直立部において、前記第1方向の長さは、前記層間接続導体の前記第2方向の合計長さよりも長い、インターポーザ。
  3. 前記第1実装面および前記第2実装面のいずれか一方は、前記積層方向に平行な前記積層体の端面である、請求項2に記載のインターポーザ。
  4. 前記複数の導体パターンと前記層間接続導体とは、固相拡散接合により接続される、請求項1から3のいずれかに記載のインターポーザ。
  5. 前記層間接続導体は、めっきで形成された金属である、請求項1から3のいずれかに記載のインターポーザ。
  6. 前記複数の絶縁基材層は樹脂を主材料とし、
    前記層間接続導体は、樹脂材料を含む、請求項1から4のいずれかに記載のインターポーザ。
  7. 前記複数の絶縁基材層は樹脂を主材料とし、
    前記層間接続導体は、それぞれ異なる絶縁基材層に形成される複数の層間接続導体であり、
    前記複数の層間接続導体は、前記第2方向から視て、互いに重ならない位置に配置される、請求項1から6のいずれかに記載のインターポーザ。
  8. 前記積層体に形成される面状導体を備え、
    前記複数の導体パターンは、前記第2方向から視て、少なくとも一部が前記面状導体に重なる、請求項1から7のいずれかに記載のインターポーザ。
  9. 前記面状導体の数は複数であり、
    複数の前記面状導体は、前記複数の導体パターンまたは前記層間接続導体を前記第2方向に挟む位置に配置される、請求項8に記載のインターポーザ。
  10. 前記複数の絶縁基材層は、熱可塑性樹脂からなる、請求項1から9のいずれかに記載のインターポーザ。
  11. 第1部材と、
    第2部材と、
    前記第1部材と前記第2部材との間に配置され、前記第1部材と前記第2部材とを電気的に接続するインターポーザと、
    を備え、
    前記インターポーザは、
    複数の絶縁基材層を積層してなり、一部が屈曲された状態で保持され、且つ、互いに対向する第1実装面および第2実装面を有する積層体と、
    前記積層体に形成され、前記第1実装面および前記第2実装面に垂直な第1方向に延伸する複数の導体パターンと、
    前記積層体に形成され、前記第1実装面および前記第2実装面に平行な第2方向に延伸し、前記複数の導体パターン同士を接続する層間接続導体と、
    前記第1実装面に形成される第1電極と、
    前記第2実装面に形成され、前記複数の導体パターンおよび前記層間接続導体を介して、前記第1電極に電気的に接続される第2電極と、
    を有し、
    前記第1実装面および前記第2実装面は、前記複数の絶縁基材層の積層方向に平行な面であり、
    前記第1実装面と前記第2実装面との間の前記第1方向の長さは、前記層間接続導体の前記第2方向の合計長さよりも長く、
    前記第1電極は前記第1部材に電気的に接続され、前記第2電極は前記第2部材に電気的に接続される、電子機器。
  12. 第1部材と、
    第2部材と、
    前記第1部材と前記第2部材との間に配置され、前記第1部材と前記第2部材とを電気的に接続するインターポーザと、
    を備え、
    前記インターポーザは、
    複数の絶縁基材層を積層してなり、一部が屈曲された状態で保持され、且つ、互いに平行な第1実装面および第2実装面を有する積層体と、
    前記積層体に形成される複数の導体パターンと、
    前記積層体に形成される層間接続導体と、
    前記第1実装面に形成される第1電極と、
    前記第2実装面に形成され、前記複数の導体パターンおよび前記層間接続導体を介して、前記第1電極に電気的に接続される第2電極と、
    を有し、
    前記積層体は、前記複数の絶縁基材層の積層方向が、前記第1実装面および前記第2実装面に平行な直立部を有し、
    前記直立部において、前記複数の導体パターンは前記第1実装面および前記第2実装面に垂直な第1方向に延伸し、
    前記直立部において、前記層間接続導体は、前記第1実装面および前記第2実装面に平行な第2方向に延伸し、且つ、前記複数の導体パターン同士を接続し、
    前記直立部において、前記第1方向の長さは、前記層間接続導体の前記第2方向の合計長さよりも長く、
    前記第1電極は前記第1部材に電気的に接続され、前記第2電極は前記第2部材に電気的に接続される、電子機器。
  13. 前記積層体は、前記第1部材および前記第2部材よりも実効弾性率が小さい、請求項11または12に記載の電子機器。
  14. 前記第1部材または前記第2部材に実装され、前記第1部材と前記第2部材との間に配置される部品をさらに備える、請求項11から13のいずれかに記載の電子機器。
  15. 前記インターポーザは、前記積層体に形成される面状導体を有し、
    前記面状導体は、少なくとも一部が前記複数の導体パターンと前記部品との間に位置する、請求項14に記載の電子機器。
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