(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
上記基板の第2主面から上記電極群に含まれる各電極の頭頂部までの高さは、上記電極群に含まれる各電極の厚みと該電極周辺の上記基板の厚みとの和の最小値以下に揃っている、
ことを特徴とする請求項1に記載の配線基板。
熱可塑性を有する基板と上記基板の第1主面に形成された複数の電極からなる電極群と複数の端子からなる端子群を有する集積回路とを備え、上記電極群に含まれる各電極は、半田又は銀ペーストのみを介して、上記端子群に含まれる端子に接合されている配線基板の製造方法であって、
上記配線基板を加熱する加熱工程と、
加熱された上記配線基板を互いに平行な2枚の平坦面で挟み込み、上記2枚の平坦面の間の距離が上記電極群に含まれる各電極の厚みと該電極周辺の上記基板の厚みとの和の最大値よりも小さくなるまで、上記2枚の平坦面を近づける矯正工程と、を含んでおり、
上記複数の電極のうち、少なくとも何れか1つの電極の厚みは、他の電極の厚みと異なっている、
ことを特徴とする、配線基板の製造方法。
上記矯正工程は、加熱された上記配線基板を互いに平行な2枚の平坦面で挟み込み、上記2枚の平坦面の間の距離が上記電極群に含まれる各電極の厚みと該電極周辺の上記基板の厚みとの和の最小値以下になるまで、上記2枚の平坦面を近づける工程である、
ことを特徴とする請求項5に記載の配線基板の製造方法。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、電極群が基板表面に形成された従来の配線基板においては、電極群に集積回路の端子群を接合するための接合部の厚みにばらつきが生じ易いという問題があった。
【0006】
例えば、従来の配線基板4においては、
図4の(a)に示すように、基板41に反りが生じることがある。そうすると、配線基板4の電極群42を構成する電極42_1,42_2,…から集積回路5の端子群51を構成する端子51_1,51_2,…までの距離にばらつきが生じる。その結果、配線基板4の電極群42と集積回路6の端子群51との接合する接合部6_1,6_2,…の厚みにばらつきが生じる。
【0007】
なお、同様の問題は、
図4の(b)に示すように、基板41に窪みがある場合にも生じ得る。このような基板41の窪みは、基板41が多層基板である場合に、内部の配線層41cが存在しない箇所において生じ易い。なお、
図4の(b)に例示した基板41は、誘電体層41a、接着剤層41b、配線層41c、及び誘電体層41dを、この順に積層したものである。また、同様の問題は、
図4の(c)に示すように、電極群42を構成する電極42_1,42_2,…の厚みにばらつきがある場合にも生じ得る。各電極42_i(i=1,2,…)を流れる電流は、その電極42_iの表面を流れるからである。
【0008】
配線基板の電極群と集積回路の端子群とを接合する接合部の厚みにばらつきが生じると、集積回路が実装された配線基板の性能が劣化する。例えば、特許文献1に記載の配線基板においては、配線基板の電極群と集積回路の端子群とを接合する接合部の厚みにばらつきが生じると、最大利得方向の制御性能が低下する。これは、集積回路の端子群から配線基板のアンテナ素子群までの電気長が不均一になるためである。
【0009】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、電極群が形成された配線基板において、電極群に集積回路の端子群を接合するための接合部の厚みにばらつきが生じ難い配線基板を実現することにある。また、そのような配線基板を製造することが可能な製造方法を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記の課題を解決するために、本発明に係る配線基板は、熱可塑性を有する基板と、上記基板の第1主面に形成された複数の電極からなる電極群と、を備え、上記基板の第2主面から上記電極群に含まれる各電極の頭頂部までの高さは、上記電極群に含まれる各電極の厚みと該電極周辺の上記基板の厚みとの和の最大値よりも小さい、ことを特徴とする。
【0011】
上記の構成によれば、当該配線基板に集積回路を実装する場合に、当該配線基板の電極群と当該集積回路の端子群とを接合する接合部の厚みのばらつきを、従来の配線基板に当該集積回路を実装する場合よりも小さくすることができる。
【0012】
本発明に係る配線基板において、上記基板の第2主面から上記電極群に含まれる各電極の頭頂部までの高さは、上記電極群に含まれる各電極の厚みと該電極周辺の上記基板の厚みとの和の最小値以下に揃っている、ことが好ましい。
【0013】
上記の構成によれば、当該配線基板に集積回路を実装する場合に、当該配線基板の電極群と当該集積回路の端子群とを接合する接合部の厚みのばらつきを、更に小さくすることができる。
【0014】
本発明に係る配線基板は、上記基板の第1主面又は第2主面に形成された、長さの等しい複数の配線からなる等長配線群を更に備え、上記電極群に含まれる各電極は、上記等長配線群に含まれる配線に接続されている、ことが好ましい。
【0015】
上記の構成によれば、配線群が等長化された配線基板において、当該配線基板に集積回路を実装する場合に、当該配線基板の電極群と当該集積回路の端子群とを接合する接合部の厚みのばらつきを、従来の配線基板に当該集積回路を実装する場合よりも小さくすることができる。
【0016】
本発明に係る配線基板は、上記基板の第1主面又は第2主面に形成された複数のアンテナ素子からなるアンテナ素子群を更に備え、上記電極群に含まれる各電極は、上記等長配線群に含まれる配線を介して、上記アンテナ素子群に含まれるアンテナ素子に接続されている、ことが好ましい。
【0017】
上記の構成によれば、アンテナ素子群と電極群とを接続する配線群が等長化された配線基板において、当該配線基板に集積回路を実装する場合に、当該配線基板の電極群と当該集積回路の端子群とを接合する接合部の厚みのばらつきを、従来の配線基板に当該集積回路を実装する場合よりも小さくすることができる。
【0018】
本発明に係る配線基板は、複数の端子からなる端子群を有する集積回路を更に備え、上記電極群に含まれる各電極は、接合部を介して、上記端子群に含まれる端子に接合されている、ことが好ましい。
【0019】
上記の構成によれば、集積回路が実装された配線基板において、当該配線基板の電極群と上記集積回路の端子群とを接合する接合部の厚みのばらつきを、従来の配線基板に当該集積回路を実装する場合よりも小さくすることができる。
【0020】
上記課題を解決するために、本発明に係る配線基板の製造方法は、熱可塑性を有する基板と上記基板の第1主面に形成された複数の電極からなる電極群とを備えた配線基板の製造方法であって、上記配線基板を加熱する加熱工程と、加熱された上記配線基板を互いに平行な2枚の平坦面で挟み込み、上記2枚の平坦面の間の距離が上記電極群に含まれる各電極の厚みと該電極周辺の上記基板の厚みとの和の最大値よりも小さくなるまで、上記2枚の平坦面を近づける矯正工程と、を含んでいる、ことを特徴とする。
【0021】
上記の構成によれば、電極群を備えた配線基板であって、当該配線基板に集積回路を実装する場合に、当該配線基板の電極群と当該集積回路の端子群とを接合する接合部の厚みのばらつきを、従来の配線基板に当該集積回路を実装する場合よりも小さくすることが可能な配線基板を製造することができる。
【0022】
本発明に係る配線基板の製造方法において、上記矯正工程は、加熱された上記配線基板を互いに平行な2枚の平坦面で挟み込み、上記2枚の平坦面の間の距離が上記電極群に含まれる各電極の厚みと該電極周辺の上記基板の厚みとの和の最小値以下になるまで、上記2枚の平坦面を近づける工程である、ことが好ましい。
【0023】
上記の構成によれば、電極群を備えた配線基板であって、当該配線基板に集積回路を実装する場合に、当該配線基板の電極群と当該集積回路の端子群とを接合する接合部の厚みのばらつきを、更に小さくすることが可能な配線基板を製造することができる。
【発明の効果】
【0024】
本発明の一態様によれば、電極群が形成された配線基板において、電極群に集積回路の端子群を接合するための接合部の厚みにばらつきが生じ難い配線基板を実現することができる。
【発明を実施するための形態】
【0026】
(配線基板の構成)
本発明の一実施形態に係る配線基板1の構成について、
図1を参照して説明する。
図1において、(a)は、配線基板1の第1主面側の構成を示す平面図であり、(b)は、配線基板1の第2主面側の構成を示す平面図である。(c)は、配線基板1の好ましい構成を示す断面図であり、(d)は、配線基板1の更に好ましい構成を示す断面図である。
【0027】
なお、
図1の(c)及び(d)に示す配線基板1の断面は、
図1の(a)及び(b)に示すαα’線で配線基板1を切断したときの断面である。ただし、配線基板1の特徴を分かり易く表現するために、各部の寸法は適宜調整されている。また、
図1の(c)及び(d)においては、配線基板1に加えて、配線基板1に実装される集積回路2等を点線により示し、後述する配線群13及びアンテナ素子群14の図示は省略している。
【0028】
配線基板1は、基板11と、電極群12と、配線群13と、アンテナ素子群14と、を備えている。電極群12は、
図1の(a)に示すように、基板11の第1主面に形成されている。配線群13及びアンテナ素子群14は、
図1の(b)に示すように、基板11の第2主面に形成されている。
【0029】
基板11は、誘電体材料により構成された、熱可塑性を有する板状部材である。基板11の第1主面及び第2の主面は、平坦であってもよいし、窪み等の局所的な凹凸があってもよい。基板11を構成する誘電体材料としては、例えば、フッ素系樹脂や液晶ポリマーなどの樹脂材料が挙げられる。
【0030】
電極群12は、複数の電極12_1,12_2,…の集合である。各電極12_i(i=1,2,…)は、導体材料により構成されている。各電極12_iを構成する導体材料としては、例えば、銅などの金属材料が挙げられる。電極群12は、例えば、プリント配線技術を用いて形成される。
【0031】
配線群13は、複数の配線13_1,13_2,…の集合である。各配線13_i(i=1,2,…)は、導体材料により構成されている。各配線13_iを構成する導体材料としては、例えば、銅などの金属材料が挙げられる。配線群13は、例えば、電極群12と共にプリント配線技術を用いて形成される。本実施形態において、各配線13_iは、基板11を貫通するビアを介して、対応する電極12_iに接続されている。また、本実施形態において、配線群13は、4つの配線13_1〜13_4を有しており、各配線13_iは、4つの経路を有している。したがって、配線群13は、計16個の経路を有している。これら16個の経路の長さは、全て等しい。このように、長さの等しい経路により構成される配線群のことを、「等長配線群」と呼ぶ。なお、本実施形態においては、配線群13を基板11の第2主面に形成する構成を採用しているが、配線群13を基板11の第1主面に形成する構成を採用しても構わない。
【0032】
アンテナ素子群14は、複数のアンテナ素子14_1,14_2,…の集合である。各アンテナ素子14_i(i=1,2,…)は、導体材料により構成されている。各アンテナ素子14_iを構成する導体材料としては、例えば、銅などの金属材料が挙げられる。アンテナ素子群14は、例えば、電極群12及び配線群13と共にプリント配線技術を用いて形成される。本実施形態において、各アンテナ素子14_iは、平面アンテナとして機能する4つの矩形導体により構成されている。各アンテナ素子14_iを構成する4つの矩形導体は、対応する配線13_iを構成する4つの経路を介して、対応する電極12_iに接続されている。なお、本実施形態においては、アンテナ素子群14を基板11の第2主面に形成する構成を採用しているが、アンテナ素子群14を基板11の第1主面に形成する構成を採用しても構わない。
【0033】
この配線基板1には、
図1の(c)及び(d)に示すように、集積回路2が実装される。集積回路2は、端子群21を備えている。端子群21は、複数の端子21_1,21_2,…の集合である。配線基板1への集積回路2の実装は、集積回路2の各端子21_i(i=1,2,…)を、半田や銀ペーストなどの導体材料により構成された接合部3_i(i=1,2,…)を介して、対応する配線基板1の電極12_iに接合することにより実現される。
【0034】
配線基板1においては、
図1の(c)に示すように、基板11の第2主面から各電極12_iの頭頂部までの高さが、電極群12に含まれる各電極12_iの厚みBi(i=1,2,…)と該電極周辺の基板11の厚みAi(i=1,2,…)との和Si=Ai+Biの最大値Smaxよりも小さいことが好ましい。なお、各電極12_iについて、該電極周辺の基板11の厚みが一定でない場合、該電極周辺の基板11の厚みの平均値を、該電極周辺の基板11の厚みAiと見做すことができる。また、各電極12_iについて、該電極周辺の基板11の厚みAiは、該電極が基板11に埋め込まれる前の該電極直下の基板11の厚みと言い換えることができる。
【0035】
なお、
図1の(c)においては、各電極12_iの厚みBiの間にB1>B2>B3>B4という関係が成り立ち、各電極12_i周辺の基板11の厚みAiの間にA1=A2=A3=A4という関係が成り立つ場合を例示している。この場合、電極群12に含まれる各電極12_iの厚みBiと該電極周辺の基板11の厚みAiとの和Si=Ai+Biの最大値Smaxは、最も厚い電極12_1の厚みB1とその電極周辺の基板11の厚みA1との和A1+B1になる。したがって、
図1の(c)に示す例においては、基板11の第2主面から各電極12_iの頭頂部までの高さが、この最大値Smax=A1+B1よりも小さくなっている。このため、最も厚い電極12_1の下端が、基板11に埋め込まれている。
【0036】
以上のように構成された配線基板1によれば、集積回路2が実装された配線基板1における接合部3_1,3_2,…の厚みのばらつきを、全ての電極12_1,12_2,…が基板11に埋め込まれていない場合よりも小さくすることができる。その結果、集積回路2が実装された配線基板1において生じ得る、接合部3_1,3_2,…の厚みのばらつきに起因する性能の劣化を抑えることができる。
【0037】
また、配線基板1においては、
図1の(d)に示すように、基板11の第2主面から各電極12_iの頭頂部までの高さが、電極群12に含まれる各電極12_iの厚みBiと該電極周辺の基板11の厚みAiとの和Si=Ai+Biの最小値Smax以下に揃っていることが好ましい。
【0038】
なお、
図1の(d)においては、各電極12_iの厚みBiの間にB1>B2>B3>B4という関係が成り立ち、各電極12_i周辺の基板11の厚みAiの間にA1=A2=A3=A4という関係が成り立つ場合を例示している。この場合、電極群12に含まれる各電極12_iの厚みBiと該電極周辺の基板11の厚みAiとの和Si=Ai+Biの最小値Sminは、最も薄い電極12_4の厚みB4とその電極周辺の基板11の厚みA4との和A4+B4になる。したがって、
図1の(d)に示す例においては、基板11の第2主面から各電極12_iの頭頂部までの高さが、この最小値Smin=A4+B4に揃っている。このため、最も薄い電極12_4以外の電極12_1〜3の下端が、基板11に埋め込まれている。
【0039】
以上のように構成された配線基板1によれば、集積回路2が実装された配線基板1における接合部3_1,3_2,…の厚みを均一化することができる。その結果、集積回路2が実装された配線基板1において生じ得る、接合部3_1,3_2,…の厚みのばらつきに起因する性能の劣化を最小化することができる。
【0040】
なお、本明細書において、基板11の第2主面から各電極12_iの頭頂部までの高さが揃っているとは、基板11の第2主面から各電極12_iの頭頂部までの高さのばらつきが配線長の許容誤差よりも小さいことを指す。例えば、ミリ波帯の高周波信号を処理する配線基板1における配線長の許容誤差は、100μm程度である。したがって、基板11の第2主面から各電極12_iの頭頂部までの高さのばらつきが100μm以下であれば、基板11の第2主面から各電極12_iの頭頂部までの高さは揃っていると見做すことができる。
【0041】
(配線基板の製造方法)
本発明の一実施形態に係る製造方法S1について、
図2を参照して説明する。
図2は、製造方法S1の流れを示すフローチャートである。
【0042】
製造方法S1は、基板11に反りのある配線基板1から基板11に反りのない配線基板1を製造する方法であり、
図2に示すように、加熱工程S11と、矯正工程S12と、冷却工程S13と、を含んでいる。加熱工程S11、矯正工程S12、及び冷却工程S13の内容を説明すれば、以下のとおりである。
【0043】
加熱工程S11:基板11に反りのある配線基板1を加熱する。基板11は、熱可塑性を有するため、加熱により軟化して変形可能になる。
【0044】
矯正工程S12:加熱工程S11において加熱された配線基板1を互いに平行に配置された2枚の平坦面P1,P2により挟み込み、2枚の平坦面P1,P2を近づける。これにより、基板11の反りが解消され、基板11の第1主面及び第2主面が平坦になる(窪みがある場合は、窪みを除いて平坦になる)。
【0045】
冷却工程S13:矯正工程S12において基板11の反りが解消された配線基板1を冷却する。基板11は、熱可塑性を有するため、冷却により硬化して変形不可能になる。これにより、基板11に反りのない配線基板1が得られる。
【0046】
矯正工程S12においては、2枚の平坦面P1,P2の間の距離Dが、電極群12に含まれる各電極12_iの厚みBiと該電極周辺の基板11の厚みAiとの和Si=Ai+Biの最大値Smaxよりも小さくなるまで、2枚の平坦面P1,P2を近づけることが好ましい。これにより、矯正工程S12において、最も厚い電極12_1の下端を、基板11に埋め込み、基板11の第2主面から各電極12_iの頭頂部までの高さを、上記の最大値Smaxよりも小さくすることができる。この場合、
図1の(c)に示す好ましい配線基板1を製造することができる。なお、各電極12_iについて、該電極周辺の基板11の厚みAiは、矯正工程S12を実施する前の該電極直下の基板11の厚みと言い換えることができる。
【0047】
また、矯正工程S12においては、2枚の平坦面P1,P2の間の距離Dが、電極群12に含まれる各電極12_iの厚みBiと該電極周辺の基板11の厚みAiとの和Si=Ai+Biの最小値Smin以下になるまで、2枚の平坦面P1,P2を近づけることが更に好ましい。これにより、矯正工程S12において、最も薄い電極12_4以外の電極12_1〜12_3の下端、又は全ての電極12_1〜12_4の下端を、基板11に埋め込み、基板11の第2主面から各電極12_iの頭頂部までの高さを、上記の最小値Smin以下に揃えることができる。この場合、
図1の(d)に示す更に好ましい配線基板1を製造することができる。
【0048】
なお、矯正工程S12は、加熱工程S11の後に実施されてもよいし、加熱工程S11と並行して実施されてもよい。すなわち、配線基板1を加熱してから、2枚の平坦面P1,P2で挟み込んで加圧してもよいし、配線基板1を2枚の平坦面P1,P2で挟み込み、加熱しながら加圧してもよい。また、加熱工程S11、矯正工程S12、及び冷却工程S13を実施することにより、基板11の反りが完全に解消されることが好ましいが、これに限定されるものではない。すなわち、配線基板1の電極群12に集積回路2の端子群21を接合するための接合部3_1,3_2,…の厚みのばらつき小さくするという効果を得るためには、冷却工程S13を実施した後の基板11の反りが、加熱工程S11を実施する前の基板11の反りよりも小さければ十分であり、冷却工程S13を実施した後の基板11の反りが、完全に解消されていることを要さない。
【0049】
また、配線基板1の製造方法S1は、加熱工程S11の前に実施される前工程として、基板11の表面に電極群12を形成する電極形成工程(
図2において不図示)を含んでいてもよい。この電極形成工程において、配線群13及びアンテナ素子群14を、電極群12と共にプリント配線技術を用いて形成しても構わない。また、配線基板1の製造方法S1は、冷却工程S13の後に実施される後工程として、集積回路2を配線基板1に実装する集積回路実装工程(
図2において不図示)を含んでいてもよい。この集積回路実装工程は、例えば、集積回路2の各端子21_iを配線基板1の対応する電極12_iに接合することにより実現することができる。
【0050】
本実施形態に係る製造方法S1の一実現例について、
図3を参照して説明する。
図3において、(a)は、加熱工程S11を実施する様子を示す模式図であり、(b)〜(d)は、矯正工程S12を実施する様子を示す模式図である。
【0051】
図3に示した実現例は、ステージ91と、押圧板92と、移動機構93と、を用いて製造方法S1を実現するものである。上述した平坦面P1は、ステージ91の上面によって実現され、上述した平坦面P2は、押圧板92の下面によって実現される。押圧板92は、その下面がステージ91の上面に対して平行に対向するように、ステージ91の上方に配置され、ステージ91の上面に直交する方向に移動可能なように、移動機構93によって保持されている。また、ステージ91には、ステージ91の上面に載置された配線基板1を加熱するためのヒータが内蔵されている。
【0052】
まず、
図3の(a)に示すように、基板11に歪みのある配線基板1をステージ91の上面に載置し、ステージ91に内蔵されたヒータを作動させる。これにより、基板11に反りのある配線基板1を加熱する加熱工程S11が実現される。
【0053】
次に、
図3の(b)に示すように、押圧板92を降下させる。これにより、加熱工程S11において加熱された配線基板1をステージ91の上面と押圧板92の下面との間に挟み込み、ステージ91の上面と押圧板92の下面とを近づける矯正工程S12が実現される。これにより、基板11の反りが解消され、基板11の第1主面及び第2主面が平坦になる(窪みがある場合は、窪みを除いて平坦になる)。
【0054】
なお、押圧板92の降下は、
図3の(c)に示すように、ステージ91の上面と押圧板92の下面との間の距離Dが、電極群12に含まれる各電極12_iの厚みBiと該電極周辺の基板11の厚みAiとの和Si=Ai+Biの最大値Smaxよりも小さくなるまで行うことが好ましい。これにより、矯正工程S12において、最も厚い電極12_1の下端を、基板11に埋め込み、基板11の第2主面から各電極12_iの頭頂部までの高さを、上記の最大値Smaxよりも小さくすることができる。
【0055】
また、押圧板92の降下は、
図3の(d)に示すように、ステージ91の上面と押圧板92の下面との間の距離Dが、電極群12に含まれる各電極12_iの厚みBiと該電極周辺の基板11の厚みAiとの和Si=Ai+Biの最小値Smin以下になるまで行うことが更に好ましい。これにより、矯正工程S12において、最も薄い電極12_4以外の電極12_1〜12_3の下端、又は全ての電極12_1〜12_4の下端を、基板11に埋め込み、基板11の第2主面から各電極12_iの頭頂部までの高さを、上記の最小値Smin以下に揃えることができる。
【0056】
次に、ステージ91に内蔵されたヒータを停止する。これにより、矯正工程S12において基板11の反りが解消された配線基板1を冷却(この場合、自然冷却)する冷却工程S13が実現される。
【0057】
なお、ここでは、基板11に反りのある配線基板1から基板11に反りのない配線基板1を製造する方法について説明したが、本実施形態に係る製造方法S1の適用範囲は、これに限定されない。すなわち、本実施形態に係る製造方法S1によれば、基板11の第1主面及び/又は第2主面に局所的な凹凸(窪み又は膨れ)のある配線基板1から、基板11の第2主面から各電極12_iの頭頂部までの高さが、(1)電極群12に含まれる各電極12_iの厚みBiと該電極周辺の基板11の厚みAiとの和Si=Ai+Biの最大値Smaxよりも小さいか、又は、(2)電極群12に含まれる各電極12_iの厚みBiと該電極周辺の基板11の厚みAiとの和Si=Ai+Biの最小値Smin以下に揃った配線基板1を製造することもできる。この場合、基板11の局所的な凹凸は解消されないものの、基板11の第2主面から各電極12_iの頭頂部までの高さが(1)又は(2)のようになるので、集積回路2が実装された配線基板1における接合部3_1,3_2,…の厚みのばらつきを、(1)全ての電極12_1,12_2,…が基板11に埋め込まれていない場合よりも小さくするか、又は、(2)最小化することができる。
【0058】
(付記事項)
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【解決手段】配線基板(1)は、基板(11)と、基板(11)の第1主面に形成された電極群(12)と、を備えている。基板(11)の第2主面は、平坦である。基板(11)の第2主面から各電極(12_i)の頭頂部までの高さは、各電極(12_i)の厚み(Bi)と該電極周辺の基板(11)の厚み(Ai)との和の最大値(Smax=A1+B1)よりも小さい。