JP2009170753A - 多層プリント配線板とこれを用いた実装体 - Google Patents

Abstract

【課題】携帯電話等のプリント配線板は、ハンダリフロー等における加熱冷却による反りが発生しやすく、カメラモジュール等の高精度なものを作成することが難しかった。
【解決手段】ハンダリフロー等による加熱冷却による応力発生を、内層に設けた緩和接続層によって吸収することによって、反り量の少ない多層プリント配線板１１を実現すると共に、この多層プリント配線板１１を用いることで、カメラモジュールや光学モジュール等の実装体１６を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、パソコン、移動体通信用電話機、ビデオカメラ等の各種電子機器に広く用いられる多層プリント配線板とこれを用いた実装体に関するものである。

最近、モバイル商品としてパソコン、デジタルカメラ、携帯電話などが普及し、特にその小型、薄型、軽量、多機能化等が求められている。

その一例として、近年の携帯電話では、２００万画素以上の高精細の写真撮影機能が求められている。

例えば特許文献１では、部品内蔵型モジュール及びカメラモジュールが提案されている。しかしこうした部品内蔵モジュールは高価であるため、部品内蔵モジュールの代わりに安価な回路基板を用いることが求められる。

図１１は、従来の多層回路基板を用いて作成したカメラモジュールを、多層プリント配線板の上に実装した様子を示す断面図である。例えば図１１は、親亀の上に小亀を乗せるようにして、多層プリント配線板（例えば、携帯電話のマザー基板。例えば、ガラス繊維とエポキシ樹脂との積層体が使われる）の上に、カメラモジュール用多層プリント配線板（例えば、数ミリ角の多層プリント配線板。なお部品内蔵型モジュールであっても良い。）をカメラモジュールに用いた場合に相当する。

図１１において、大型の多層プリント配線板（例えば、マザーボード）や、小型の多層プリント配線板（例えば、カメラモジュール）を構成する多層プリント配線板は、複数層の配線１が、絶縁層２を介して積層されている。そして層間接続となるビア３によって接続している（大型の多層プリント配線板と小型のプリント配線板は、はんだボールを介して接続されているが、ここでははんだボールは図示せず）。

そしてカメラモジュールとなる多層プリント配線板の表面には、ホルダ４に囲まれるようにしてＣＣＤ等の撮像素子５が固定される。なお撮像素子５と、多層プリント配線板の配線１との間は、ワイヤー等で接続する。またホルダ４の上には、レンズ６が固定されている。そして外部から光は、点線７に示すように、レンズ６を介して、撮像素子５の上に所定の画像を投影する。なおホルダ４を工夫することで、オートフォーカスが実現できる。

図１２は、多層プリント配線板に反りが発生した場合の課題について説明する断面図である。図１２に示すように多層プリント配線板は、反り８（反りは平面性が低いことであり、うねりや歪み等も含む。）が発生しやすい。こうした反り８によって、図１２に示すように、モジュール基板とマザー基板との接続部分（例えば、ＢＧＡ（はんだボール）接続部分、はんだボールは図示せず）、あるいはプリント配線板とホルダ４との間に隙間や剥離が発生する。その結果、矢印９に示すような剥離が発生する。またプリント配線板とホルダ４の間に隙間や剥離が発生した場合、レンズ６等の光学系に影響を与える。その結果、点線７に示すように、レンズ６の光軸がずれてしまい、レンズ６におけるピント（あるいはフォーカスや焦点）が影響を受ける。

なおカメラモジュールとして、部品内蔵型モジュールを用いた場合であっても、同様である。
特開２００７−１６５４６０号公報

図１１のような従来のカメラモジュールでは、多層プリント配線板自体の反りや捩れ等によって、光軸等がずれてしまうという課題を有していた。本発明は、上記課題を鑑みて成されたものであり、従来の多層プリント配線板の反りに起因する光学的なずれ、あるいははんだボール接続部分での接続不良の発生防止が可能な多層プリント配線板とこれを用いた実装体を提供するものである。

上記目的を達成するために、本発明は、表層に配線が形成された複数のプリント配線板と、複数の前記プリント配線板の間を接続する、無機フィラーおよび熱硬化性樹脂とからなる厚みが３０〜３００μｍの接続層と、からなり、前記表層配線を、緩和接続層側に埋設し、前記緩和接続層は、加熱冷却時に発生する内部応力の緩和材を有することを特徴とする多層プリント配線基板としたものである。

このような構成にすることにより、プリント配線板の熱膨張に起因する反りやうねりを防止できるため、反りやうねりの少ないプリント配線板を実現する。

更に反りやうねりの少ない多層プリント配線板を実現することによって、複数の多層プリント配線板同士を接続してなるＰＯＰや、カメラモジュール（例えば、携帯電話における２００万画素以上の高精細用モジュール）、光学モジュール（例えば、光ケーブルと回路部品との複合体、あるいは多層プリント配線板表面に作成した導光路、あるはＬＥＤや半導体レーザー等を用いた光学電子モジュール）の高精度化、低コスト化、軽量化を実現する。

（実施の形態１）
以下本発明の実施の形態１について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施の形態１における多層プリント配線板とこれを用いた実装体の断面図である。

図１において、１１は多層プリント配線板、１２は配線（例えば、銅箔パターン）、１３はビア、１４は絶縁層（例えば、エポキシ樹脂を含浸させたガラス繊維を硬化させたもの）、１５は緩和接続層、１６は実装体（例えば、多層プリント配線板１１を用いて作成したカメラモジュールや光学モジュール、ＰＯＰモジュール等。）、１７はホルダ、１８は撮像素子、１９はレンズ、２０は点線、２１ａ、２１ｂはプリント配線板、２２はワイヤー（例えば、ボンダーで接続した金線やアルミニウム線等）である。

図１において、多層プリント配線板１１は、表層に配線１２が形成された複数のプリント配線板と、前記複数の表層や内層に形成した配線１２と、複数のプリント配線板の間を接続する、無機フィラー及び熱硬化性樹脂とからなる厚みが３０〜３００μｍの接続層から構成する。

なお多層プリント配線板１１を構成する複数のプリント配線板の表層電極は、緩和接続層１５側に埋設しているが、詳細は後述する図２（Ｂ）等で説明する。

また多層プリント配線板１１を構成する緩和接続層１５は、多層プリント配線板の部品実装時（例えば、ハンダリフロー時）に発生する加熱、冷却時に発生する内部応力を緩和する緩和接続層となる。このように多層プリント配線板１１は、その内層に緩和接続層１５を有することによって、その表面に発生する反り（反りはうねりや歪み等も含む）が発生しにくい。

図１において、実装体１６は、例えばカメラモジュールである。図１において、多層プリント配線板１１は、緩和接続層１５を内層に設けているため、その表面の反り発生を抑制する。その結果、図１に示すように、多層プリント配線板１１を用いて作成した実装体１６は、ハンダリフロー等の加熱、冷却時に発生する応力によって反ることがない。そのため、この実装体１６（例えばカメラモジュール）を、他のプリント配線板（例えば、携帯電話のマザー基板。図示していない）の上に、半田付け（例えば、ハンダリフロー）した場合でも、ホルダ１７と多層プリント配線板との間で熱膨張係数による反り（例えば、図１２に示したような隙間や剥離）が発生しない。同様に実装体１６とこの実装体を実装する他のプリント配線板（例えば、携帯電話のマザー基板等）との間にも、図１２で示したような隙間や剥離が発生しない。

このように内層に緩和接続層１５を設けた多層プリント配線板１１を用いることで、ハンダリフロー時等に発生しやすい反り（あるいは反り発生の原因となる内部応力）の発生を抑制する。

図２（Ａ）〜（Ｃ）は、共に多層プリント配線板１１の断面図である。図２（Ａ）〜（Ｃ）において、２３は矢印である。

図２（Ａ）は、２層のプリント配線板２１ａと、４層のプリント配線板２１ｂとを、途中に緩和接続層１５を挟んで、一体化した多層プリント配線板１１の断面図である。図２（Ａ）の矢印２３に示す部分の緩和接続層１５の拡大断面図が図２（Ｂ）である。図２（Ｂ）に示すように、プリント配線板２１ａ、２１ｂの表層に形成した配線１２ａは、共に緩和接続層１５に埋設している。このようにプリント配線板２１ａ、２１ｂの表層に形成した配線１２ａを緩和接続層１５に埋設することで、その配線１２ａの厚み分だけ、緩和接続層１５に形成したビア１３を圧縮でき、ビア１３部分の信頼性を高めると共にその電気抵抗を小さくする。

図２（Ｃ）は、複数のプリント配線板２１ａ、２１ｂ同士を、途中に緩和接続層１５を挟むことで積層し、多層プリント配線板１１とすることで、反りの低減と同時に製品歩留まりを高める効果があることを説明する断面図である。図２（Ｃ）において、プリント配線板２１ａ、２１ｂは共に４層品である。図２（Ｃ）に示したように、別々に用意した良品のプリント配線板２１ａ、２１ｂ同士を、途中に緩和接続層を挟んで張り合わせ、８層の多層プリント配線板１１を作成することで、一度に８層のプリント配線板１１を作成するのに比べ製品歩留まりを高める（４層品＋４層品＝８層品となる）。

なお、図１、図２において、緩和接続層１５はビア１３が形成された構成について説明したが、ビア１３は必ずしも形成されていなければならないものではなく、特に形成されていない構成であっても良い。

（実施の形態２）
以下本発明の実施の形態２として、多層プリント配線板１１の製造方法の一例について、図３を用いて説明する。

図３（Ａ）（Ｂ）は、共に実施の形態１で説明した多層プリント配線板１１の製造方法の一例を説明する断面図である。図３において、２３は矢印である。

図３（Ａ）（Ｂ）において、プリント配線板２１ａ、２１ｂとしては、例えばガラス繊維をエポキシ樹脂で硬化してなるプリント配線板（ガラエポ基板とも呼ばれる）やアラミド繊維等をエポキシ樹脂で硬化してなるプリント配線板等を用いる。なおプリント配線板２１ａ、２１ｂとして両面プリント配線板以外に、２層以上の多層品を用いることができる。なおプリント配線板２１ａ、２１ｂに形成するビア１３としては、後述する導電性ペースト以外にメッキ等によるビア（フィルドビアもしくはめっきスルーホールであってもよい）を用いても良い。

まず図３（Ａ）に示すように、複数枚のプリント配線板２１ａ、２１ｂの間に、緩和接続層１５を挟んで、矢印２３に示すように加熱、加圧する。そして緩和接続層１５を軟化させ、プリント配線板２１ａ、２１ｂとの密着性を高める。なお図３（Ａ）（Ｂ）において、プリント配線板２１ａ、２１ｂの緩和接続層１５に面した表層に形成した配線を１２ａとしている。そして配線１２ａの厚みを、緩和接続層１５側に積極的に食い込ませることで、緩和接続層１５に形成したビア１３との間の電気的接続性を高め、電気抵抗を下げる。

なお図３（Ａ）において、緩和接続層１５の表面に、（例えば後述するようにＰＥＴフィルムを使うことで）ビア１３を突き出す（あるいは突出させる）ようにする。こうすることで、次の加圧積層時に緩和接続層１５と、プリント配線板２１ａ、２１ｂの表面に形成した配線１２との接続安定性を高める。

図３（Ｂ）は、図３（Ａ）に示す工程によって得られた多層プリント配線板１１の断面図である。図３（Ｂ）の多層プリント配線板１１は、複数のプリント配線板２１ａ、２１ｂの間を接続する、無機フィラーおよび熱硬化性樹脂とからなる厚みが３０〜３００μｍの緩和接続層１５を設けているため、反りやうねりが発生せず、この上に光学部品（例えば、携帯電話用のカメラモジュール等）を高精度に実装できる。例えば、図３（Ｂ）の多層プリント配線板１１の上に、ホルダ１７、撮像素子１８、レンズ１９等を実装することで、図１に示した実装体１６（例えば携帯電話用のカメラモジュール）とする。

なお緩和接続層１５には、事前にレーザーやドリル（共に図示していない）で孔を形成しておく。そしてこの孔に導電性ペースト（例えば、銅粉とエポキシ樹脂とからなるビアペースト等）を充填しておくことで、図２に示すようにビア１３を形成することができる。

なお緩和接続層１５に形成したビア１３を用いることで、緩和接続層１５の上下にセットしたプリント配線板２１ａ、２１ｂの表層に形成した配線１２同士を電気的に接続する。

なお本発明の緩和接続層１５の熱膨張係数は、プリント配線板２１ａ、２１ｂの熱膨張係数より小さい、あるいは４〜６５ｐｐｍ／℃の範囲が望ましい。緩和接続層１５の熱膨張係数がプリント配線板２１ａ、２１ｂの熱膨張係数より大きい場合、あるいは４ｐｐｍ／℃未満の場合、あるいは６５ｐｐｍ／℃より大きい場合は、加熱冷却時に発生する応力を吸収しきれない場合がある。

（実施の形態３）
実施の形態３では、実施の形態１で説明した多層プリント配線板１１において、反り発生を抑えるメカニズムについて、図４、図５を用いて説明する。

図４（Ａ）〜（Ｃ）は、従来の接着層を用いた場合に多層プリント配線板１１における反り発生のメカニズムを説明する断面図である。図４（Ａ）〜（Ｃ）において、２３は従来の接着層（例えば、市販のガラス繊維にエポキシ樹脂を含浸させてなるプリプレグ等）、２４ａ、２４ｂは反り（うねりや歪み、捩れ等も含む）である。

図４（Ａ）は、多層プリント配線板１１が、表層に配線１２が形成された複数のプリント配線板２１ａ、２１ｂと、複数のプリント配線板２１ａ、２１ｂの間を、従来の接着層２３で接続する様子を示す。

図４（Ｂ）は、図４（Ａ）に示した部材を、従来の接着層２３を用いて、前記表層の配線１２を、埋設するように一体化してなる従来の接着層２３を用いて作成した多層プリント配線板１１の断面図である。図４（Ｂ）における矢印２４ａ、２４ｂは、多層プリント配線板１１の加熱時に発生する内部応力（あるいは加熱時でのプリント配線板２１ａ、２１ｂの伸び）を示す。矢印２４ａ、２４ｂの長さは発生する応力の大きさ（あるいは加熱時の基板の伸び量）を示す。図４（Ｂ）において、矢印２４ａの方が、矢印２４ｂより大きい（矢印２４ａ＞矢印２４ｂ）。こうした現象は、例えば、プリント配線板２１ａの熱膨張係数が、プリント配線板２１ｂの熱膨張係数より大きい場合に発生する。そしてプリント配線版２１ａが、矢印２４ａに示すように大きく伸びる結果、従来の接着層２３もそれに追随する。

図４（Ｃ）は冷却時の応力発生（あるいはプリント配線板２１の収縮）を示す。矢印２４ｃに示すように、熱膨張係数の大きな方のプリント配線板（たとえば、プリント配線板２１ａ）の方が、大きく縮む。その結果、図４（Ｃ）に示すように下に凸（あるいは上に凹）の反り２５が発生する。これは図４（Ｂ）に示した加熱時に、従来の接続層２３が熱硬化するためである。

なお反り２５の大きさや方向、程度等は、プリント配線板２１ａ、２１ｂの様々な要因の影響を受ける。反り２５を発生させる要因としては、プリント配線板２１ａ、２１ｂ間の僅かな違い（材料バラツキや厚みバラツキ、更に銅箔パターンの大小。これは銅箔からなる配線１２とガラスエポキシ樹脂等からなる絶縁層１４との熱膨張係数が異なるためである。）、あるいは配線パターン１２の粗密等によっても一枚のプリント配線板の中でも複雑な反りが発生する。更にプリント配線板２１ａ、２１ｂの層数の違い（例えば、２層＋４層で６層品を作る場合、図４（Ｂ）（Ｃ）で示した応力が発生しやすい）や残銅率の違い（残銅率が大きいほど、銅箔の熱膨張係数が支配的になる）も影響する。

なお図４（Ａ）〜（Ｃ）は、製造途中に、加熱冷却されることで反り２５が発生する場合について説明したが、製造後（製品として完成した後）でも、加熱冷却されることで反り２５が発生するフローである。発生する反りのメカニズムは、硬化した従来の接着層２３とプリント配線板２１ａ，２１ｂのそれぞれの熱膨張係数の差によって発生する。

次に図５（Ａ）〜（Ｃ）を用いて、緩和接続層を用いた場合に多層プリント配線板１１における反り防止のメカニズムを説明する断面図である。

図５（Ａ）は、多層プリント配線板１１が、表層に配線１２が形成された複数のプリント配線板２１ａ、２１ｂと、複数のプリント配線板２１ａ、２１ｂの間を、緩和接着層１５で接続する様子を示す。

図５（Ｂ）は、図５（Ａ）に示した部材を、緩和接続層１５を用いて、前記表層の配線１２を、埋設するように一体化してなる従来の緩和接続層を用いて作成した多層プリント配線板１１の断面図である。図５（Ｂ）における矢印２４ａ、２４ｂは、多層プリント配線板１１の加熱時（製品での反り発生の場合は、ハンダリフローに相当する）に発生する内部応力（あるいは加熱時でのプリント配線板２１ａ、２１ｂの伸び）を示す。矢印２４ａ、２４ｂの長さは発生する応力の大きさ（あるいは加熱時の基板の伸び量）を示す。図５（Ｂ）において、矢印２４ａの方が、矢印２４ｂより大きい（矢印２４ａ＞矢印２４ｂ）。こうした現象は、例えば、プリント配線板２１ａの熱膨張係数が、プリント配線板２１ｂの熱膨張係数より大きい場合に発生する。そしてプリント配線版２１ａが、矢印２４ａに示すように応力が発生しても、緩和接続層１５がこの応力を緩和する。

図５（Ｃ）は冷却時の応力発生（あるいはプリント配線板２１の収縮）を示す。矢印２４ｃに示すように、熱膨張係数の大きな方のプリント配線板（たとえば、プリント配線板２１ａ）の方が、大きく縮む。しかし、緩和接続層１５によって、この応力を緩和する。

なお加熱冷却時としては、例えば図４（Ｂ）（Ｃ）に示した多層プリント配線板１１の加熱積層時や、完成済の多層プリント配線板１１の表面に各種電子部品（例えば、チップ部品や半導体等）のハンダリフロー時である。特に近年では、ハンダに鉛フリーハンダを用いるため、ハンダリフロー温度が高くなることにより、加熱冷却の温度範囲が広がった結果、従来に増して反りが発生しやすい。

しかし多層プリント配線板１１の場合、加熱冷却時に発生する応力を吸収する緩和接続層１５の働きによって、反り発生を防止する。

製造後の加熱冷却においても、緩和接続層１５の熱膨張係数はプリント配線板２１ａ、２１ｂよりも小さいため、プリント配線板２１ａ、２１ｂの熱膨張差によって発生する反りを緩和することができる。また、緩和接続層１５のＴｇ（ガラス転移点）はプリント配線板２１ａ、２１ｂよりも高いため、リフローを想定した温度域においては常にプリント配線板２１ａ、２１ｂよりも高弾性であるため、基板全体の反りを抑制する効果がある。

（実施の形態４）
次に実施の形態４として、実施の形態１で説明した多層プリント配線板１１のＰＯＰ（パッケージ オン パッケージ）への応用例について説明する。

図６（Ａ）（Ｂ）は、共に、多層プリント配線板１１を用いてＰＯＰを作成する様子を説明する断面図である。図６（Ａ）（Ｂ）において、２５は半導体素子、２６はハンダボールである。

図６（Ａ）において、多層プリント配線板１１は、緩和接続層１５の上下表面にプリント配線板２１ａ、２１ｂを積層することで、プリント配線板２１ａ、２１ｂの熱膨張係数の差（例えば、残銅率の大小、基材の熱膨張係数のバラツキ、配線１２の粗密等）を吸収する。

次に各種半導体素子２５を、矢印２３に示すように、多層プリント配線板１１の上に位置決めし、固定する。その後、図６（Ｂ）に示すように、半導体素子２５の配線１２と、プリント配線板２１ａの表層の配線１２との間を、ワイヤー２２等によって接続し、図５（Ｂ）に示すような実装体１６を形成する。

図６（Ｂ）は多層プリント配線板１１を用いて作成した実装体１６の一例を示す断面図であり、例えばインターポーザ（微細な半導体チップと、一般のプリント配線板との間に挿入する回路基板の一種）やＰＯＰ用のパッケージである。

携帯電話等のマザーボードを高密度実装に対応させるには、このマザーボード上でＰＯＰを作成するのが望ましい。ＰＯＰを用いることで、ハンダ実装の回数を減らせる（例えば１回にできる）ため、生産性を高める。しかしハンダ実装を行うには、ＰＯＰとなるプリント配線板（半導体を実装する側のプリント基板、あるいはマザーボードとなるプリント配線板）に、ハンダリフロー等による反りが発生しやすい。

次にハンダボール２６を用いた場合の実装課題について説明する。従来のＢＧＡは、１ｍｍピッチ程度であり、ハンダボール２６の直径が大きかった（例えば８００ミクロン）が、近年ではＢＧＡのＩＯ数が増加すると共にパッケージ自体も小型化したため、限られた面積中に多数個のハンダボール２６を形成する必要がある。その結果、ハンダボール２６の直径が小さくなってしまい（例えば５００ミクロン、あるいはそれ以下の直径）、実装される側のプリント配線板１１の僅かな反りであっても、実装性に大きな影響を与えてしまう。しかし図６（Ｂ）に示すように、多層プリント配線板１１を用いることでその反りを減らせる。

図７（Ａ）（Ｂ）は、共にＰＯＰを作成する様子を説明する断面図である。図７（Ａ）は、複数個の実装体１６同士を積層し、実装する様子を示す。図７（Ａ）において、実装体１６ｂのみならず、実装体１６ａにも、緩和接続層１５を用いた多層プリント配線板１１を用いることで、図７（Ｂ）に示すように互いの実装性を高めることができ、より小径のハンダボール２６に対しても対応できる。

図７（Ｂ）の矢印２３は、図７（Ｂ）で作成した実装体１６を、更に他の回路基板（例えば、携帯電話のマザーボード）の上に実装する様子を示す。

図８（Ａ）（Ｂ）は、ＰＯＰにおける反りの影響について説明する断面図である。図８（Ａ）（Ｂ）において、２７は断線であり、ハンダボール２６に発生しうる課題の一つである。図８（Ａ）は、反りのある（あるいは反りの発生しやすい）従来のプリント配線板２１を用いて、ＰＯＰを形成した場合の課題について説明する断面図である。図８（Ａ）において、半導体素子２５ａはプリント配線板２１ａに、半導体素子２５ｂはプリント配線板２１ｂに実装され、ハンダボール２６ａによって接続されている。しかしプリント配線板２１は、残銅率やパターンの有無、基板の厚み等で反りが発生しやすい。その結果、図８（Ｂ）に示すような、断線２７が発生する可能性がある。

特に、ガラス繊維をエポキシ樹脂で硬化させてなるプリント配線板２１の場合、１０ｍｍ角の面積辺りの反りが１５０μｍを越えると、実装が困難となる。更に初期不良、信頼性への影響、ハンダボール２６の外れ、細り等の課題が発生する可能性がある。

こうした場合、図６に示すような緩和接続層１５を用いた多層プリント配線板１１を用いることで、１０ｍｍ角辺りの反り量を１５０μｍ以下に抑えられる。これは緩和接続層１５が、プリント配線板１１の反りを緩和するためである。なお緩和接続層の厚みや組成等を調整することで、反り量は、ハンダボール２６の直径の３０％以下に抑える。これは多層プリント配線板１１の反り量をハンダボール２６の直径の３０％未満とすることで、ハンダボール２６の課題（細りや断線２７）を防止する。

（実施の形態５）
次に実施の形態５として、実施の形態１で説明した多層プリント配線板１１の光学モジュールへの応用例について、図９（Ａ）（Ｂ）を用いて説明する。

図９（Ａ）（Ｂ）は、それぞれ緩和接続層１５を内層に設けた多層プリント配線板１１と、緩和接続層１５の無いプリント配線板２１ｃとを用いた場合について説明する断面図である。

図９（Ａ）は、実装体１６として光学モジュールを作成したものである。光学モジュールとしては、多層プリント配線板１１の上に、半導体レーザー等の発光（あるいは受光半導体素子、共に図示していない）やホルダ１７に固定したレンズ１９等の光学部品を高精度に設置（あるいは実装）したものである。

図９（Ａ）における点線２０は、レンズ１９の光軸を示す。図９（Ａ）より、プリント配線板２１ａ、２１ｂを緩和接続層１５によって積層してなる多層プリント配線板１１では、反りが発生しにくい。その結果、レンズ１９等を実装した後で半導体レーザー等をハンダ付けしても、光軸がずれない。その結果、光学モジュールの調整工数を減らすことができ、製品コストを下げられる。

図９（Ｂ）は、緩和接続層１５の無いプリント配線板２１ｃを用いた場合について説明する断面図である。図９（Ｂ）に示すように、緩和接続層１５を設けていないプリント配線板２１ｃでは、ハンダ付け等加熱冷却時に反りが発生し、点線２０で示す光軸にズレが発生する。その結果、光学モジュールの品質バラツキが大きくなり、調整工数が増加する。

（実施の形態６）
次に実施の形態６として、多層プリント配線板１１の製造に用いる各種部材について説明する。

本発明における緩和接続層１５は、無機フィラーおよびエラストマーまたはゴムがたとえばエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂に分散されてなる絶縁層からなる。

なお緩和接続層１５は織布、不織布、フィルムなどの芯材の少ない（望ましくは５ｗｔ％以下）、更には含まないことが望ましい。これは芯材を含んだ場合、芯材が応力緩和の阻害要因となり緩和接続層１５の反り防止効果が低下する場合があるためである。

本発明において、絶縁層における無機フィラーは、シリカ、アルミナ、チタン酸バリウムの内少なくとも一種以上のもので構成されていることが好ましい。また、絶縁層における無機フィラーの粒径は０．１〜１５μｍ、無機フィラーの含有率は７０〜９０重量％であることが好ましい。無機フィラーの含有量が７０％未満ならば、緩和接続層１５を形成する、無機フィラー量が熱硬化性樹脂の量に対して少なく粗な状態となり、熱硬化性樹脂がプレス中に流動する際に、同時に無機フィラーも流動してしまい、９０％を超えると、緩和接続層１５の樹脂量が少なくなり過ぎ、配線の埋め込み性や密着性が損なわれるため不適切である。

また、本発明におけるエラストマーは、アクリル系エラストマー、熱可塑性エラストマーのいずれかからなる。具体的には、たとえばポリブタジエンまたはブタジエン系ランダム共重合ゴムまたはハードセグメントとソフトセグメントを有する共重合体が用いられる。エラストマーの含有量は、エポキシ樹脂組成物全量に対して０．２〜５．０重量％が好ましい。

本発明において、緩和接続層１５を構成する熱硬化性樹脂に無機フィラーとエラストマーまたはゴムが分散されていることにより、エラストマーが無機フィラー表面に偏析するため、無機フィラーの流動性をさらに抑制することができる。

本発明の緩和接続層１５に形成するビア１３に充填する導電性ペーストは、銅、銀、金、パラジウム、ビスマス、錫およびこれらの合金の内から構成され、粒径は１〜２０μｍであることが好ましい。

また緩和接続層１５に、これら導電性ペーストを充填するには、例えば緩和接続層１５の両面にＰＥＴフィルム（ＰＥＴは、ポリエチレンテレフタレートの意味）を貼り付ける。このＰＥＴフィルムに貫通孔を形成する。次に、貫通孔内に導電性ペーストを充填し、ビア１３を形成する。その後、緩和接続層１５の片側のＰＥＴフィルムを剥離し、一枚目のプリント配線版２１ｂに密着させる。その後、残りのＰＥＴフィルムを剥離し、もう一枚のプリント配線板２１ｂを貼り付ける。

これは緩和接続層１５の両面のＰＥＴフィルムを同時に剥離すると、未硬化状態の緩和接続層１５は破砕しやすいため、取り扱いが困難となるためである。そのため、いずれか一方の面のＰＥＴフィルムだけを剥離し、積層する。こうして図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、多層プリント配線板１１を作成する。

ここで、図３（Ａ）（Ｂ）に示したように、導電性ペーストをプリント配線板２１ａ（あるいは２１ｂ）の表層に形成された配線１２上に加熱加圧させながら積層する。この積層時に配線１２は緩和接続層１５に埋め込まれる。こうすることにより導電性ペーストがさらに圧縮されるので、配線１２との接続性が大幅に向上する。

また、緩和接続層１５のガラス転移点（ＤＭＡ法 Dynamic Mechanical Analysis（動的粘弾性測定法））は、１８５℃以上もしくは、緩和接続層１５の上下に設けるプリント配線板２１ａ、２１ｂと比較して１０℃以上高いことが望ましい。１８５℃未満または差が１０℃未満ならば、導電性ペーストが硬化をはじめ、形状を維持できるようになる前に積層時に緩和接続層１５が溶融しやすくなり、その結果ビア流れが発生しやすくなるので不適切である。

また、緩和接続層１５は、織布、不織布、フィルムなどの芯材の少ないものを用いる。これは芯材によって上側および下側のプリント配線板２１ａ、２１ｂの表面に形成された配線１２の埋め込みが困難となるので不適切である。

本発明の緩和接続層１５の最低溶融粘度は、図１０の溶融粘度曲線に示すように、１０００〜１０００００Ｐａ・ｓが適切である。１０００Ｐａ・ｓ未満の場合、樹脂流れが大きくなり、１０００００Ｐａ・ｓを超える場合、プリント配線板との接着不良や配線への埋め込み不良が発生するおそれがあるので不適切である。

また、緩和接続層１５は、着色剤を含有していてもよい。この場合、実装性、光反射性が向上する。

なお、複数のプリント配線板２１ａ、２１ｂは、スルーホール配線板や全層ＩＶＨ構造（ＩＶＨはインナービアホールの意味）のＡＬＩＶＨ配線板（ＡＬＩＶＨは、エニーレイヤーインナービアホールの意味）など、樹脂基板であれば特に限定されるものではなく、両面基板であっても多層基板であってもよい。また、プリント配線板２１と緩和接続層１５を交互に複数層積層してもよい。

また、複数のプリント配線板２１ａ、２１ｂに用いる絶縁材料は、ガラス織布とエポキシ系樹脂の複合材としたが、アラミド、全芳香族ポリエステルから選ばれる有機質繊維およびガラス繊維、アルミナ繊維より選ばれる無機質繊維のいずれかで構成される織布と熱硬化性樹脂の複合材からなる場合、ｐ−アラミド、ポリイミド、ポリ−ｐ−フェニレンベンゾビスオキサゾ−ル、全芳香族ポリエステル、ＰＴＦＥ、ポリエーテルスルフォン、ポリエーテルイミドから選ばれる有機質繊維およびガラス繊維、アルミナ繊維より選ばれる無機質繊維のいずれかで構成される不織布と熱硬化性樹脂の複合材からなる場合および、ｐ−アラミド、ポリ−ｐ−フェニレンベンゾビスオキサゾール、全芳香族ポリエステル、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレンテレフタレート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエーテルサルフォン、ポリエステルテレフタレート、ポリイミドおよびポリフェニレンサルファイドの少なくともいずれかの合成樹脂フィルムの両面に熱硬化性樹脂層を形成した複合材を用いて絶縁材料を形成してもよい。

熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリブタジエン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、およびシアネート樹脂から選ばれる少なくとも一つの熱硬化性樹脂を利用することができる。

なお緩和接続層１５は、多層プリント配線板１１の最外層に形成することは無い。これは最外層に形成した場合、複数のプリント配線板２１ａ、２１ｂ間の応力緩和効果が得られないためである。多層プリント配線板１１は、積層済みの複数のプリント配線板２１ａ、２１ｂ同士を接着する層として用いることで、製品の歩留まりを大幅に向上でき、コストダウンする。

以上のように、表層配線を、緩和接続層側に埋設し、前記緩和接続層は、加熱冷却時に発生する内部応力の緩和材を有することにより、プリント配線板の熱膨張に起因する反りやうねりを防止できるため、反りやうねりの少ない多層プリント配線板を実現することができる。

本発明にかかるプリント配線板及びこれを用いた実装体は、反りが少ないため、ＰＯＰを初め、カメラモジュール、光学モジュール等の高精度が要求される機器の小型化、低コスト化、軽量化が可能となる。

本発明の実施の形態１における多層プリント配線板とこれを用いた実装体の断面図 （Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の実施の形態１における多層プリント配線板の断面図 （Ａ）（Ｂ）は、本発明の実施の形態２における多層プリント配線板の製造方法の一例を説明する工程断面図 （Ａ）〜（Ｃ）は、共に多層プリント配線板における反り発生のメカニズムを説明する断面図 （Ａ）〜（Ｃ）は、共に多層プリント配線板における反り発生のメカニズムを説明する断面図 （Ａ）（Ｂ）は、本発明の多層プリント配線板を用いて実装体を作成する様子を説明する断面図 （Ａ）（Ｂ）は、本発明の多層プリント配線板を用いて実装体を作成する様子を説明する断面図 （Ａ）（Ｂ）は、実装体における反りの影響について説明する断面図 （Ａ）（Ｂ）は、それぞれ緩和接続層を内部に設けた多層プリント配線板と、緩和接続層の無いプリント配線板を用いた実装体について説明する断面図 本発明の実施の形態における多層プリント配線板の緩和接続層の溶融粘度を示す図 従来の多層プリント配線板を用いて実装体を示す断面図 従来の多層プリント配線板に反りが発生した場合の課題について説明する断面図

符号の説明

１１ 多層プリント配線板
１２ 配線
１３ ビア
１４ 絶縁層
１５ 緩和接続層
１６ 実装体
１７ ホルダ
１８ 撮像素子
１９ レンズ
２０ 点線
２１ プリント配線板
２２ ワイヤー
２３ 矢印
２４ 反り
２５ 半導体素子
２６ ハンダボール
２７ 断線

Claims (14)

1. 表層に配線が形成された複数のプリント配線板と、
   複数の前記プリント配線板の間を接続する、無機フィラーおよび熱硬化性樹脂とからなる厚みが３０〜３００μｍの緩和接続層と、からなり、
   前記プリント配線板表層の配線を、緩和接続層側に埋設し、
   前記緩和接続層は、加熱冷却時に発生する内部応力の緩和接続層であることを特徴とする多層プリント配線板。
2. 緩和接続層に含まれる緩和材は、熱可塑性樹脂である請求項１記載の多層プリント配線板。
3. 緩和接続層に含まれる緩和材は、エラストマーまたはゴムである請求項１記載の多層プリント配線板。
4. 緩和接続層に含まれる緩和材は、ポリブタジエンまたはブタジエン系ランダム共重合ゴムまたはハードセグメントとソフトセグメントを有する共重合体である請求項１記載の多層プリント配線板。
5. 緩和接続層における無機フィラーは、シリカ、アルミナ、チタン酸バリウムの少なくとも一つ以上からなる、請求項１に記載の多層プリント配線板。
6. 緩和接続層における無機フィラーの含有量は７０〜９０重量％である、請求項１に記載の多層プリント配線板。
7. 緩和接続層におけるエラストマーは、アクリル系エラストマー、熱可塑性エラストマーのいずれかからなり、含有量は０．２〜５．０重量％である、請求項１に記載の多層プリント配線板。
8. 緩和接続層における無機フィラーの粒径が０．１〜１５μｍである、請求項１に記載の多層プリント配線板。
9. 緩和接続層のガラス転移点以下の温度における熱膨張係数は、４〜６５ｐｐｍ／℃もしくはプリント配線板の熱膨張係数よりも低いことを特徴とする、請求項１に記載の多層プリント配線板。
10. 緩和接続層のガラス転移点（ＤＭＡ法）は、１８５℃以上もしくはプリント配線板のガラス転移点よりも１０℃以上高いことを特徴とする、請求項１に記載の多層プリント配線板。
11. 緩和接続層は芯材を含まない請求項１に記載の多層プリント配線板。
12. 緩和接続層の最低溶融粘度は、１０００〜１０００００Ｐａ・ｓである請求項１に記載の多層プリント配線板。
13. 緩和接続層は、着色剤が含有されている請求項１に記載の多層プリント配線板。
14. 表層に配線が形成された複数のプリント配線板と、
    複数の前記プリント配線板の間を接続する、無機フィラーおよび熱硬化性樹脂とからなる厚みが３０〜３００μｍの緩和接続層と、からなり、
    前記表層の配線を、緩和接続層側に埋設し、
    前記緩和接続層は、加熱冷却時に発生する内部応力の緩和接続層であることを特徴とする多層プリント配線板を用いた実装体。

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