電子装置、電子装置の製造方法及び中継基板
【課題】接続信頼性に優れた電子装置を提供する。
【解決手段】電子装置１は、回路基板１０と電子部品３０が、それらの間に配置された中継基板２０を介して、電気的に接続される。中継基板２０は、熱膨張性の絶縁基板２１と、絶縁基板２１に設けられた貫通孔２２と、貫通孔２２の内壁に設けられた導電部２３とを含む。回路基板１０と電子部品３０は、互いの突起電極１０ａ，３０ａが、中継基板２０の熱膨張性の絶縁基板２１に設けられた貫通孔２２に挿入され、その貫通孔２２の内壁に設けられた導電部２３と接触することで、電気的に接続される。
【解決手段】電子装置１は、回路基板１０と電子部品３０が、それらの間に配置された中継基板２０を介して、電気的に接続される。中継基板２０は、熱膨張性の絶縁基板２１と、絶縁基板２１に設けられた貫通孔２２と、貫通孔２２の内壁に設けられた導電部２３とを含む。回路基板１０と電子部品３０は、互いの突起電極１０ａ，３０ａが、中継基板２０の熱膨張性の絶縁基板２１に設けられた貫通孔２２に挿入され、その貫通孔２２の内壁に設けられた導電部２３と接触することで、電気的に接続される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子装置、及び電子装置の製造方法、並びに電子装置が備える中継基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品の一種として、回路基板への高密度実装や高機能化に伴う多ピン化に対応が可能な、ＢＧＡ（Ball Grid Array）型やＬＧＡ（Land Grid Array）型の表面実装型半導体パッケージが知られている。
【０００３】
このような半導体パッケージを回路基板と電気的に接続する方法の１つに、支持基板とそれを貫通する導電部とを備えた、ソケット、コンタクトシート、インターポーザといった接続部材を用いる方法が知られている。この方法では、半導体パッケージと回路基板の電極同士を、それらの間に介在させた接続部材の導電部に押圧することで、半導体パッケージと回路基板を電気的に接続する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−０５９８９５号公報
【特許文献２】特開２００６−１３４８３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
半導体パッケージや回路基板の電極に高さばらつきがあると、それらの間に介在される接続部材の導電部の中に、電極と接触しないものや、電極による押圧が十分でないものがでてくる等、接続不良が発生する場合があった。
【０００６】
このような接続不良を回避するために、半導体パッケージや回路基板の接続部材への押圧量を増やす方法がある。しかし、その押圧時の荷重により、半導体パッケージや回路基板に損傷が生じたり、接続部材の一部の導電部が過剰に押圧されてその損傷や寿命低下が生じたりする恐れがあり、半導体パッケージと回路基板を含む電子装置の品質の低下を招く可能性があった。
【０００７】
このように、これまでの電子装置では、優れた接続信頼性、高い品質を得ることができない場合があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一観点によれば、第１電極を有する回路基板と、前記回路基板に対向配置され、前記第１電極に電気的に接続される第２電極を有する電子部品と、前記回路基板と前記電子部品の間に配置された中継基板とを備え、前記中継基板は、熱膨張性の絶縁基板と、前記絶縁基板に設けられ、前記第１電極及び前記第２電極が挿入された貫通孔と、前記貫通孔の内壁に設けられ、挿入された前記第１電極及び前記第２電極と接触する導電部とを含む電子装置が提供される。また、このような電子装置の製造方法、及び電子装置の中継基板が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
開示の技術によれば、電子部品や回路基板の電極に存在し得る高さばらつきの影響を抑えて、過剰な押圧を不要にして、電子部品と回路基板を中継基板で電気的に接続することが可能になり、接続信頼性に優れた、高品質の電子装置を実現することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施の形態に係る電子装置の一例を示す図である。
【図２】第１の実施の形態に係る電子装置組み立て工程の説明図である。
【図３】第１の実施の形態に係る中継基板の一例を示す図である。
【図４】第１の実施の形態に係る電子装置組み立て時の状態の一例を示す図である。
【図５】第１の実施の形態に係る電子装置組み立て時の状態の別例を示す図である。
【図６】別形態の接続部材を回路基板と電子部品の接続に用いた場合の説明図である。
【図７】加熱前後の中継基板の説明図（その１）である。
【図８】加熱前後の中継基板の説明図（その２）である。
【図９】第２の実施の形態に係る電子装置の一例を示す図である。
【図１０】第２の実施の形態に係る電子装置組み立て工程の説明図である。
【図１１】第２の実施の形態に係る型枠部材及び中継基板の一例を示す図である。
【図１２】中継基板の導電部の配置例を示す図である。
【図１３】中継基板の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
まず、第１の実施の形態について説明する。
図１は第１の実施の形態に係る電子装置の一例を示す図である。図１には、第１の実施の形態に係る電子装置の一例の要部断面を模式的に図示している。
【００１２】
図１に示す電子装置１は、回路基板１０、中継基板２０、電子部品３０、放熱板４０、補強板５０、及びバネ付きねじ６０を含んでいる。
回路基板１０は、その一方の面に設けられた複数の電極（突起電極）１０ａを有している。突起電極１０ａは、回路基板１０の内部に形成された、図示しない配線、或いは、配線及び配線間を接続するビアに、電気的に接続されている。突起電極１０ａには、例えば、はんだボールが用いられる。また、回路基板１０は、バネ付きねじ６０が挿通される貫通孔１１を有している。
【００１３】
中継基板２０は、加熱により膨張する、熱膨張性の絶縁基板２１を含んでいる。絶縁基板２１の、回路基板１０の突起電極１０ａと対応する位置には、貫通孔２２が設けられている。貫通孔２２の内壁には、導電部２３が設けられている。回路基板１０の突起電極１０ａは、中継基板２０の貫通孔２２に挿入されており、その内壁に設けられた導電部２３と接触している。回路基板１０と中継基板２０は、このように接触する突起電極１０ａと導電部２３により、電気的に接続されている。
【００１４】
尚、中継基板２０の貫通孔２２は、中継基板２０と回路基板１０との接続前は、導電部２３よりも内側に突起電極１０ａを挿入できるような、例えば円筒状の貫通孔として設けられている。このような貫通孔２２に突起電極１０ａが挿入された状態で、加熱により絶縁基板２１が膨張することで、貫通孔２２が縮径され、貫通孔２２内で突起電極１０ａと導電部２３が接触するようになる。このような中継基板２０の詳細については後述する。
【００１５】
電子部品３０は、パッケージ基板３１ａの一方の面側に半導体チップ３１ｂが実装されたＢＧＡ型の半導体パッケージ３１、及びその半導体パッケージ３１に熱的に接続されたヒートスプレッダ３２を有している。
【００１６】
電子部品３０は、パッケージ基板３１ａの半導体チップ３１ｂ実装面側と反対の面側に複数の電極（突起電極）３０ａが設けられた、ＢＧＡ型の電子部品である。突起電極３０ａは、パッケージ基板３１ａの内部に設けられた、図示しない配線、或いは、配線及び配線間を接続するビアを介して、半導体チップ３１ｂに電気的に接続されている。突起電極３０ａには、例えば、はんだボールが用いられる。
【００１７】
電子部品３０の突起電極３０ａは、中継基板２０の貫通孔２２に対応する位置（回路基板１０の突起電極１０ａに対応する位置）に設けられている。突起電極３０ａは、中継基板２０の貫通孔２２に挿入されており、その内壁に設けられた導電部２３と接触している。電子部品３０と中継基板２０は、このように接触する突起電極３０ａと導電部２３により、電気的に接続されている。
【００１８】
尚、中継基板２０の貫通孔２２は、中継基板２０と電子部品３０との接続前は、導電部２３よりも内側に突起電極３０ａを挿入できるような、例えば円筒状の貫通孔として設けられている。このような貫通孔２２に突起電極３０ａが挿入された状態で、加熱により絶縁基板２１が膨張することで、貫通孔２２が縮径され、貫通孔２２内で突起電極３０ａと導電部２３が接触するようになる。このような中継基板２０の詳細については後述する。
【００１９】
上記のように、回路基板１０と電子部品３０とは、中継基板２０を介して、電気的に接続されている。
放熱板４０は、電子部品３０の上に、直に或いはサーマルグリース等の伝熱部材（図示せず）を介して、配置されている。放熱板４０は、バネ付きねじ６０が挿通される貫通孔４１を有している。尚、放熱板４０には、ここでは図示を省略するが、板状やピン状の放熱フィンが設けられていてもよい。
【００２０】
補強板５０は、回路基板１０の裏面側（中継基板２０及び電子部品３０が搭載される面側と反対の面側）に配置されている。補強板５０には、放熱板４０及び回路基板１０の貫通孔４１，１１に挿通されたバネ付きねじ６０の先端部が螺着されている。
【００２１】
上記のような構成を有する電子装置１は、例えば、次のようにして組み立てられる。
図２は第１の実施の形態に係る電子装置組み立て工程の説明図である。
電子装置１の組み立てでは、まず、回路基板１０上に中継基板２０を、突起電極１０ａが貫通孔２２に挿入されるように位置合わせを行って配置する。次いで、その中継基板２０上に電子部品３０を、突起電極３０ａが貫通孔２２に挿入されるように位置合わせを行って配置する。このようにして配置した電子部品３０上に、放熱板４０を配置する。そして、バネ付きねじ６０を、放熱板４０及び回路基板１０の貫通孔４１，１１に挿通し、その先端部を、回路基板１０の裏面に配置した補強板５０に螺着する。このようにして図２に示すような状態を得る。
【００２２】
この図２に示したような状態から、中継基板２０の加熱を行う。この加熱により、中継基板２０の絶縁基板２１が膨張する。中継基板２０の加熱は、例えば、中継基板２０を周辺からヒータで加熱したり、或いは中継基板２０に熱風を当てて加熱したりすることで行うことができる。中継基板２０の加熱温度は、絶縁基板２１に用いられている材料の種類、絶縁基板２１に求められる膨張量（どの程度膨張させるか）等に基づいて設定される。加熱による中継基板２０の膨張により、貫通孔２２が縮径され、それにより、貫通孔２２内の導電部２３が、突起電極１０ａ，３０ａと接触するようになる。また、中継基板２０の膨張により、回路基板１０との間の隙間、電子部品３０との間の隙間が埋められるようになる。このような中継基板２０の加熱の結果、上記図１に示したような電子装置１が得られる。
【００２３】
中継基板２０について、より詳細に説明する。
図３は第１の実施の形態に係る中継基板の一例を示す図であって、（Ａ）は平面模式図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ１−Ｘ１断面模式図である。尚、図３には、組み立て時に行う加熱前（膨張前）の状態の中継基板２０を例示している。
【００２４】
図３（Ａ），（Ｂ）には、矩形平板状の熱膨張性の絶縁基板２１に、複数の貫通孔２２が配列された中継基板２０を例示している。貫通孔２２には、その内壁に導電部２３が設けられている。中継基板２０を挟んで配置される上記の回路基板１０及び電子部品３０には、この図３（Ａ），（Ｂ）に示したような配置の貫通孔２２に対応して、突起電極１０ａ，３０ａが配置される。
【００２５】
中継基板２０（絶縁基板２１）の寸法は、例えば、幅５０ｍｍ×奥行き５０ｍｍ×厚さ１．５ｍｍ程度とされる。絶縁基板２１には、例えば、絶縁性の弾性材料２１ａに、加熱により膨張する熱膨張性のマイクロカプセル２１ｂを含有させたものが用いられる。弾性材料２１ａには、例えば、室温硬化型のシリコーン樹脂や室温硬化型のウレタン樹脂等の絶縁樹脂が用いられる。マイクロカプセル２１ｂには、例えば、膨張前の粒径が５μｍ程度から５０μｍ程度で、単体での体積膨張倍率が５０倍程度から１００倍程度、最大膨張温度が１００℃程度から１５０℃程度のものが好適に用いられる。加熱により、絶縁基板２１のマイクロカプセル２１ｂが膨張し、それによって弾性材料２１ａが膨張することで、中継基板２０が膨張する。尚、所定温度の加熱により膨張したマイクロカプセル２１ｂは、加熱が終了して温度が低下しても、膨張した状態を維持する性質を有している。
【００２６】
中継基板２０の膨張倍率は、マイクロカプセル２１ｂの含有量によって変化する。上記のような電子装置１で用いる場合の中継基板２０（絶縁基板２１）の膨張倍率は、例えば、１．２倍程度から２．５倍程度とすることができる。その場合、絶縁基板２１のマイクロカプセル２１ｂの含有量は、例えば、体積比で５ｖｏｌ％程度から４０ｖｏｌ％程度（残りは弾性材料２１ａ）とすることができる。
【００２７】
貫通孔２２は、加熱前の絶縁基板２１に、例えば、円筒状で、１ｍｍピッチの格子状に配置される。加熱前の絶縁基板２１の貫通孔２２は、その内壁に所定厚さの導電部２３が形成された状態で、その導電部２３より内側の中空部２１ｃが突起電極１０ａ，３０ａの外径よりも大きくなるようなサイズとされる。
【００２８】
導電部２３は、例えば、メッキ法を用いて形成される。例えば、導電部２３として、メッキ法を用いて、金、銀、銅、亜鉛、スズ若しくはニッケルを主体とするメッキ、又は、これらのメッキのうち２種以上を組み合わせた多層メッキを形成することができる。
【００２９】
また、導電部２３として、伸縮性を有する多孔質金属、或いは導電性の弾性材料（導電性エラストマー）を形成してもよい。多孔質金属には、例えば、銅、ニッケル、アルミニウム、ステンレス若しくはチタン、又は、これらのうちの１種若しくは２種以上を含むものが用いられる。導電性エラストマーには、例えば、絶縁性のエラストマー材料に導電性フィラーを含有させたものが用いられる。この場合、エラストマー材料には、例えば、シリコーンゴム、フッ素ゴム、イソプレンゴム、ウレタンゴム等の合成ゴム又は天然ゴム、或いはそれを含む材料が用いられる。導電性フィラーには、例えば、金、銀、銅、白金、パラジウム、鉛、錫若しくはカーボンの粒子を含む粉体が用いられる。
【００３０】
導電部２３は、貫通孔２２の内壁に、例えば、厚さ１０μｍから１００μｍで形成される。導電部２３は、例えば、貫通孔２２の内壁全体に一様に形成することができる。
図４は第１の実施の形態に係る電子装置組み立て時の状態の一例を示す図であって、（Ａ）は組み立て時に行う加熱前の状態を示す図、（Ｂ）は組み立て時に行う加熱後の状態を示す図である。尚、図４には、組み立て時の電子装置１の、中継基板２０、回路基板１０及び電子部品３０の要部断面を模式的に図示している。
【００３１】
電子装置１の組み立て時において、中継基板２０は、まずその加熱前の段階では、図４（Ａ）に示すように、回路基板１０と電子部品３０の間に介在され、導電部２３を設けた貫通孔２２内に、突起電極１０ａ，３０ａが挿入されている。
【００３２】
そして、この図４（Ａ）の状態から加熱を行うと、図４（Ｂ）に示すように、マイクロカプセル２１ｂの膨張によって絶縁基板２１が膨張し、貫通孔２２（中空部２１ｃ）が縮径され、挿入されている突起電極１０ａ，３０ａに導電部２３が接触するようになる。このように導電部２３が突起電極１０ａ，３０ａに接触することで、回路基板１０と電子部品３０が中継基板２０を介して電気的に接続される。また、膨張した中継基板２０により、回路基板１０との間の隙間、電子部品３０との間の隙間は埋められる。
【００３３】
尚、図４（Ｂ）には、貫通孔２２及び導電部２３が、対向する突起電極１０ａ，３０ａの間の位置で括れた形状となっている場合を例示しているが、加熱後には必ずしもこのような形状となっていることを要しない。例えば、対向する突起電極１０ａ，３０ａの間の位置で、導電部２３同士が接触するような形状となっていても構わない。対向する突起電極１０ａ，３０ａ同士が、加熱後に、連続する導電部２３と接触していれば、加熱後の貫通孔２２及び導電部２３の形状は特に制限されるものではない。
【００３４】
ところで、回路基板１０や電子部品３０には、それらの構成材料の熱膨張係数や、中継基板２０を用いた接続に至るまでの熱履歴等に起因して、反りやうねり等の変形が生じている場合がある。このような変形が生じている場合にも、上記の中継基板２０によれば、回路基板１０と電子部品３０を、高い信頼性で電気的に接続することができる。
【００３５】
図５は第１の実施の形態に係る電子装置組み立て時の状態の別例を示す図であって、（Ａ）は組み立て時に行う加熱前の状態を示す図、（Ｂ）は組み立て時に行う加熱後の状態を示す図である。尚、図５には、組み立て時の電子装置１の、中継基板２０、回路基板１０及び電子部品３０の要部断面を模式的に図示している。
【００３６】
図５（Ａ）には、回路基板１０及び電子部品３０の双方に反りが生じており、それにより、回路基板１０の複数の突起電極１０ａ間、及び電子部品３０の複数の突起電極３０ａ間に、それぞれ面内の高さばらつきが生じている場合を例示している。即ち、対向する突起電極１０ａ，３０ａ間の距離が一定でない場合を例示している。
【００３７】
このように突起電極１０ａ，３０ａに高さばらつきが生じている場合にも、絶縁基板２１は、図５（Ｂ）に示すように、回路基板１０と中継基板２０の間の隙間、及び電子部品３０と中継基板２０の間の空隙を埋めるように膨張する。そして、絶縁基板２１の膨張によって縮径される貫通孔２２の導電部２３が、突起電極１０ａ，３０ａに接触し、回路基板１０と電子部品３０が中継基板２０を介して電気的に接続されるようになる。
【００３８】
中継基板２０によれば、突起電極１０ａ，３０ａの高さばらつきの影響を抑えて、回路基板１０と電子部品３０を、高い信頼性で電気的に接続することができる。
比較のため、中継基板２０とは別形態の接続部材を用いて、回路基板と電子部品を接続する場合の一例について説明する。
【００３９】
図６は別形態の接続部材を回路基板と電子部品の接続に用いた場合の説明図であって、（Ａ）は押圧が小さい状態の一例を示す図、（Ｂ）は押圧が大きい状態の一例を示す図である。
【００４０】
図６（Ａ），（Ｂ）には、支持基板２０１にそれを貫通する複数の接続導体２０２が設けられた接続部材２００（所謂ソケット）を用いて、回路基板１００と電子部品３００の接続を行う場合を例示している。接続部材２００の接続導体２０２は、導電性を有する弾性材料で形成されており、支持基板２０１両面に円錐台状の突出部２０２ａが設けられている。このような接続部材２００を用いて、上記同様、反りによって対向する電極１００ａ，３００ａ間の距離にばらつきが生じている回路基板１００と電子部品３００を電気的に接続する場合を想定する。
【００４１】
回路基板１００と電子部品３００の接続は、それらの間に接続部材２００を介在させ、回路基板１００の電極１００ａ、及び電子部品３００の電極３００ａを、接続部材２００の接続導体２０２に押圧することにより行われる。
【００４２】
この場合、接続部材２００に対する押圧が小さいときには、図６（Ａ）に示すような状態となる場合がある。即ち、電極１００ａ，３００ａ間の距離が短い箇所Ｙでは、電極１００ａ，３００ａが接続導体２０２に圧接される一方、電極１００ａ，３００ａ間の距離が長い箇所Ｚでは、電極１００ａ，３００ａが接続導体２０２に接触しないような状態となる場合がある。
【００４３】
全ての接続導体２０２に電極１００ａ，３００ａを接触させるため、接続部材２００に対する回路基板１００及び電子部品３００の押圧を大きくすると、図６（Ｂ）に示すように、いずれの箇所の接続導体２０２にも電極１００ａ，３００ａが圧接されるようになる。それにより、接続部材２００の全ての接続導体２０２を用いて、回路基板１００と電子部品３００を電気的に接続することが可能になる。
【００４４】
しかし、このとき、電極１００ａ，３００ａ間の距離が短い箇所Ｙでは、長い箇所Ｚに比べて、接続導体２０２に、より大きな圧力がかかっており、その圧縮が大きくなっている。このように圧縮が大きい接続導体２０２は、損傷が生じたり、材料の劣化によってその寿命が低下したりする恐れがある。また、回路基板１００と電子部品３００の接続部材２００に対する押圧を大きくしたときには、その押圧により回路基板１００及び電子部品３００に損傷が生じる恐れもある。
【００４５】
これに対し、第１の実施の形態に係る中継基板２０では、電子装置１の組み立て時に、中継基板２０が、加熱により、回路基板１０及び電子部品３０との間の隙間を埋めるように膨張する。そのため、たとえ回路基板１０と電子部品３０の突起電極１０ａ，３０ａ間の距離にばらつきが生じていても、膨張する中継基板２０の貫通孔２２に設けた導電部２３により、いずれの箇所の突起電極１０ａ，３０ａも電気的に接続することができる。その際は、中継基板２０が膨張し、回路基板１０と電子部品３０の過剰な押圧は不要であるため、押圧によって回路基板１０及び電子部品３０に損傷が生じるのを抑えることができる。
【００４６】
上記の中継基板２０によれば、回路基板１０と電子部品３０の間の接続信頼性に優れた、高品質の電子装置１を実現することが可能になる。
尚、電子装置１に用いる中継基板２０（絶縁基板２１）の膨張倍率は、例えば前述のように、１．２倍程度から２．５倍程度に設定することができる。この点について、図７及び図８を参照して更に述べる。図７及び図８には、加熱前後（膨張前後）の中継基板２０の状態を模式的に図示している。
【００４７】
中継基板２０は、組み立て時に行う加熱前（膨張前）は、導電部２３を設けた貫通孔２２の中空部２１ｃに、回路基板１０の突起電極１０ａ、及び電子部品３０の突起電極３０ａが挿入される。そのため、中継基板２０は、加熱前の中空部２１ｃの内径が、突起電極１０ａ，３０ａの外径よりも大きいことを要する。
【００４８】
一方、中継基板２０は、加熱により膨張し、貫通孔２２（中空部２１ｃ）が縮径することで、導電部２３が突起電極１０ａ，３０ａと接触し、回路基板１０及び電子部品３０と電気的に接続される。そのため、中継基板２０は、加熱後の中空部２１ｃの内径が、突起電極１０ａ，３０ａの外径よりも小さくなることを要する。
【００４９】
例えば、今、外径５００μｍの突起電極１０ａ，３０ａが、それぞれ１ｍｍピッチで配置されているとする。このとき、中継基板２０の貫通孔２２も同様にピッチＰが１ｍｍで配置される。このような貫通孔２２について、中空部２１ｃの加熱前の内径Ｌ1（図７（Ａ））を６００μｍから８００μｍとし、加熱後に内径Ｌ2（図７（Ｂ））が２００μｍから４００μｍになるようにする。
【００５０】
中継基板２０は、加熱の際、その厚さ方向については、回路基板１０、電子部品３０の反り等による高さばらつき分の隙間を埋めるように膨張すればよい。回路基板１０、電子部品３０の突起電極１０ａ，３０ａの高さばらつきは、数十μｍから１００μｍである。加熱前の中継基板２０の厚さＴ1（図８（Ａ））が１．５ｍｍであるとすると、加熱による膨張後の中継基板２０の厚さＴ2（図８（Ｂ））は、最大で１．７ｍｍとなる。
【００５１】
このような例の場合、加熱前の中空部２１ｃの内径Ｌ1が８００μｍ、加熱後の中空部２１ｃの内径が２００μｍ、突起電極１０ａ，３０ａの高さばらつきが共に１００μｍであるとき、中継基板２０に最も大きい膨張倍率が必要になる。このときの中継基板２０の体積変化は、次のように見積もることができる。
【００５２】
即ち、１つの貫通孔２２が含まれる１ピッチ分の領域に着目すると、当該領域の加熱前（膨張前）の体積は、次式（１）のようになる。
[Ｐ×Ｐ−（Ｌ1／２）×（Ｌ1／２）×π]×Ｔ1
＝［１ｍｍ×１ｍｍ−０．４ｍｍ×０．４ｍｍ×３．１４］×１．５ｍｍ
＝０．７４６ｍｍ3 ・・・（１）
当該領域の加熱後（膨張後）の体積は、次式（２）のようになる。
【００５３】
[Ｐ×Ｐ−（Ｌ2／２）×（Ｌ2／２）×π]×Ｔ2
＝［１ｍｍ×１ｍｍ−０．１ｍｍ×０．１ｍｍ×３．１４］×１．７ｍｍ
＝１．６４７ｍｍ3 ・・・（２）
式（１），（２）より、中継基板２０の膨張倍率は、１．６４７／０．７４６＝２．２１倍となる。
【００５４】
一方、加熱前の中空部２１ｃの内径Ｌ1が６００μｍ、加熱後の中空部２１ｃの内径が４００μｍ、突起電極１０ａ，３０ａの高さばらつきが無いとき、中継基板２０の膨張倍率が最小になる。このときの中継基板２０の体積変化は、次のように見積もることができる。
【００５５】
即ち、上記同様、１つの貫通孔２２が含まれる１ピッチ分の領域に着目すると、当該領域の加熱前（膨張前）の体積は、次式（３）のようになる。
[Ｐ×Ｐ−（Ｌ1／２）×（Ｌ1／２）×π]×Ｔ1
＝［１ｍｍ×１ｍｍ−０．３ｍｍ×０．３ｍｍ×３．１４］×１．５ｍｍ
＝１．０７６ｍｍ3 ・・・（３）
当該領域の加熱後（膨張後）の体積は、次式（４）のようになる。
【００５６】
[Ｐ×Ｐ−（Ｌ2／２）×（Ｌ2／２）×π]×Ｔ1
＝［１ｍｍ×１ｍｍ−０．２ｍｍ×０．２ｍｍ×３．１４］×１．５ｍｍ
＝１．３１２ｍｍ3 ・・・（４）
式（３），（４）より、絶縁基板２１（中継基板２０）の膨張倍率は、１．３１２／１．０７６＝１．２２倍となる。
【００５７】
このような見積もり値、膨張後の中空部２１ｃの形状の違いによる体積変動、更には中継基板２０、回路基板１０、電子部品３０の製造プロセス条件の誤差やマージン等も加味し、中継基板２０の膨張倍率を１．２倍程度から２．５倍程度に設定する。
【００５８】
また、中継基板２０の膨張倍率は、前述の通り、マイクロカプセル２１ｂの含有量によって変化する。中継基板２０は、加熱による膨張によって突起電極１０ａ，３０ａに接触するが、このときの接触圧は数ＭＰａ（１ＭＰａから２ＭＰａ）程度である。そのため、絶縁基板２１の弾性材料２１ａに含有させるマイクロカプセル２１ｂも数ＭＰａの環境下で膨張することを要する。１ＭＰａから２ＭＰａの環境下でのマイクロカプセル２１ｂの膨張倍率は、およそ５倍から１０倍である。
【００５９】
例えば、マイクロカプセル２１ｂの含有量が５ｖｏｌ％（残りの９５ｖｏｌ％は弾性材料２１ａ）のとき、マイクロカプセル２１ｂの膨張倍率を５倍とすると、中継基板２０の膨張倍率は、次式（５）のようになる。
【００６０】
５ｖｏｌ％×５＋９５ｖｏｌ％＝１２０ｖｏｌ％ ・・・（５）
マイクロカプセル２１ｂの含有量が４０ｖｏｌ％（残りの６０ｖｏｌ％は弾性材料２１ａ）のとき、マイクロカプセル２１ｂの膨張倍率を５倍とすると、中継基板２０の膨張倍率は、次式（６）のようになる。
【００６１】
４０ｖｏｌ％×５＋６０ｖｏｌ％＝２６０ｖｏｌ％ ・・・（６）
上記のように、突起電極１０ａ，３０ａとの接続に要する中継基板２０の膨張倍率が１．２倍から２．５倍であるとすると、その中継基板２０のマイクロカプセル２１ｂの含有量は、式（５），（６）のような計算から、５ｖｏｌ％程度から４０ｖｏｌ％程度に設定することができる。
【００６２】
次に、第２の実施の形態について説明する。
図９は第２の実施の形態に係る電子装置の一例を示す図である。図９には、第２の実施の形態に係る電子装置の一例の要部断面を模式的に図示している。
【００６３】
この図９に示す第２の実施の形態に係る電子装置１Ａでは、中継基板２０の側方に型枠部材７０が設けられる。型枠部材７０には、ガイドピン７１が設けられており、回路基板１０には、型枠部材７０のガイドピン７１と対応する位置に、ガイドピン挿入孔１２が設けられている。
【００６４】
中継基板２０は、型枠部材７０の内側の領域で膨張しており、それにより、貫通孔２２の導電部２３が、回路基板１０の突起電極１０ａ、及び電子部品３０の突起電極３０ａと接触している。型枠部材７０の内側で膨張した中継基板２０を介して、回路基板１０と電子部品３０が電気的に接続されている。
【００６５】
図１０は第２の実施の形態に係る電子装置組み立て工程の説明図である。図１１は第２の実施の形態に係る型枠部材及び中継基板の一例を示す図であって、（Ａ）は平面模式図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ２−Ｘ２断面模式図である。尚、図１１には、組み立て時に行う加熱前（膨張前）の状態の中継基板２０を例示している。
【００６６】
電子装置１Ａの組み立てでは、例えば、図１１（Ａ），（Ｂ）に示すような、加熱前（膨張前）の中継基板２０の外周に沿って設けられる型枠部材７０が準備される。型枠部材７０は、例えば、電子装置１Ａの組み立て前に、予め中継基板２０と一体化して設けておくことができる。
【００６７】
このような型枠部材７０及び中継基板２０を、回路基板１０上に、突起電極１０ａが貫通孔２２に挿入され、且つ、型枠部材７０のガイドピン７１が回路基板１０のガイドピン挿入孔１２に挿入されるように、位置合わせを行って配置する。次いで、その中継基板２０上に電子部品３０を、突起電極３０ａが貫通孔２２に挿入されるように位置合わせを行って配置する。このようにして配置した電子部品３０上に放熱板４０を配置し、放熱板４０及び回路基板１０の貫通孔４１，１１にバネ付きねじ６０を挿通して補強板５０に螺着する。このようにして図１０に示すような状態を得る。
【００６８】
この図１０に示したような状態から、中継基板２０を加熱する。それにより、中継基板２０が膨張して貫通孔２２が縮径され、導電部２３が突起電極１０ａ，３０ａと接触するようになる。また、この中継基板２０の膨張により、回路基板１０との間の隙間、電子部品３０との間の隙間が埋められるようになる。このような中継基板２０の加熱の結果、上記図９に示したような電子装置１Ａが得られる。
【００６９】
上記のような型枠部材７０を設けることで、中継基板２０と突起電極１０ａ，３０ａとの接触圧の均一化を図ることができる。即ち、中継基板２０は、加熱による膨張の際、その周囲に型枠部材７０が存在することで、外方への膨張が規制される。中継基板２０が外方へ膨張すると、その側端部付近の導電部２３は、中心部付近の導電部２３に比べ、突起電極１０ａ，３０ａとの接触圧が低下する可能性がある。型枠部材７０を設けることで、このような接触圧の低下を効果的に抑制することができ、それにより、導電部２３と突起電極１０ａ，３０ａとの接触圧の面内の均一化が図られるようになる。
【００７０】
型枠部材７０には、例えば、剛性の高い金属材料、又は剛性の高い樹脂材料が用いられる。剛性の高い金属材料としては、例えば、鉄、ステンレス若しくは銅、又は、これらのうちの１種若しくは２種以上を含む材料が用いられる。剛性の高い樹脂材料としては、例えば、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート若しくはポリブチレンテレフタレート、又は、これらのうちの１種若しくは２種以上を含む材料、又は、これらにガラスファイバ等のフィラーを含有させて剛性を高めた材料が用いられる。
【００７１】
以上、中継基板２０を介して回路基板１０と電子部品３０が電気的に接続される電子装置１，１Ａについて説明した。以上説明したように、上記の中継基板２０によれば、回路基板１０の突起電極１０ａ、電子部品３０の突起電極３０ａに存在し得る高さばらつきの影響を抑えて、過剰な押圧を行うことなく、回路基板１０と電子部品３０を電気的に接続することができる。これにより、接続信頼性に優れた、高品質の電子装置１，１Ａが実現可能になる。
【００７２】
尚、電子装置１，１Ａに用いる中継基板２０について、その貫通孔２２の内壁に設ける導電部２３は、内壁全体に一様に配置することができるほか、次の図１２のように、内壁に部分的に配置することもできる。
【００７３】
図１２は中継基板の導電部の配置例を示す図である。図１２には、中継基板２０の貫通孔２２を含む要部断面の斜視模式図を示している。
導電部２３は、例えば、図１２（Ａ）に示すように、貫通孔２２の深さ方向（中継基板２０の厚さ方向）に延びるラインパターン２３ａを、貫通孔２２の内壁にストライプ状（スリット状）に配置した構造としてもよい。また、導電部２３は、例えば、図１２（Ｂ）に示すように、ラインパターン２３ｂを、貫通孔２２の内壁に螺旋状に配置した構造としてもよい。
【００７４】
この図１２（Ａ），（Ｂ）に示したような導電部２３を設けた場合にも、上記同様、中継基板２０の加熱による膨張により、導電部２３を介して対向する突起電極１０ａ，３０ａ同士が電気的に接続されるようになる。導電部２３を、この図１２（Ａ），（Ｂ）のような構造とすることで、中継基板２０の導電部２３の材料使用量、材料コストを削減することが可能になる。また、一定の間隔を設けてラインパターン２３ａ，２３ｂを配置することで、加熱により中継基板２０が膨張する際の貫通孔２２の縮径を一層容易にし、また、中継基板２０の膨張に伴って導電部２３に生じる応力を減少させることが可能になる。
【００７５】
また、以上の説明では、絶縁基板２１の弾性材料２１ａ内に全体的にマイクロカプセル２１ｂを含有させる場合を例示したが、マイクロカプセル２１ｂは、次の図１３のように、絶縁基板２１の中に部分的に含有させることもできる。
【００７６】
図１３は中継基板の一例を示す図である。
マイクロカプセル２１ｂは、例えば、図１３に示すように、貫通孔２２の外周部２１ｄに部分的に含有させるようにしてもよい。この場合、絶縁基板２１は、その貫通孔２２の外周部２１ｄを、絶縁性の弾性材料２１ａと、その中に含有されたマイクロカプセル２１ｂとを含む構造とすることができる。それ以外の部分２１ｅには、外周部２１ｄと同様の絶縁性の弾性材料を用いることができるほか、より弾性率の高い或いは弾性を有しない剛性の絶縁性の材料を用いることもできる。外周部２１ｄの膨張倍率は、例えば、１．２倍程度から２．５倍程度とすることができ、その場合のマイクロカプセル２１ｂの含有量は、例えば、体積比で５ｖｏｌ％程度から４０ｖｏｌ％程度（残りは弾性材料２１ａ）とすることができる。
【００７７】
この図１３に示したような絶縁基板２１を含む中継基板２０を用いた場合には、電子装置１，１Ａの組み立て時の加熱により、マイクロカプセル２１ｂを含有した貫通孔２２の外周部２１ｄが膨張する。この膨張により、貫通孔２２の内壁に設けた導電部２３が、回路基板１０の突起電極１０ａ、及び電子部品３０の突起電極３０ａと接触し、導電部２３を介して対向する突起電極１０ａ，３０ａ同士が電気的に接続されるようになる。尚、外周部２１ｄは、絶縁基板２１の平面方向のほか、厚さ方向にも膨張可能である。そのため、突起電極１０ａ，３０ａに高さばらつきが生じているような場合にも、過剰な押圧を要せず、回路基板１０と電子部品３０を電気的に接続することができる。
【００７８】
尚、この図１３に示したような外周部２１ｄの構造は、中継基板２０の一部の貫通孔２２に対してのみ適用してもよい。例えば、中継基板２０の側端部付近の貫通孔２２に対しては、この図１３のような外周部２１ｄにマイクロカプセル２１ｂを含有させた構造を適用し、より内側の領域については、全体的にマイクロカプセル２１ｂを含有させた構造を適用する。これにより、中継基板２０の側端部の外方への膨張が抑制され、側端部付近の貫通孔２２の導電部２３と、突起電極１０ａ，３０ａとの接触圧が、中心部付近と同等のレベルに確保されるようになる。
【００７９】
尚、以上の説明では、突起電極１０ａ，３０ａにはんだボールを用いる場合を例示したが、突起電極１０ａ，３０ａは、ポスト電極等、他の形態の電極であってもよい。そのような電極を用いた場合でも、上記の中継基板２０により、接続信頼性に優れた電子装置が実現可能である。
【００８０】
以上説明した実施の形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１） 第１電極を有する回路基板と、
前記回路基板に対向配置され、前記第１電極に電気的に接続される第２電極を有する電子部品と、
前記回路基板と前記電子部品の間に配置された中継基板と、
を備え、
前記中継基板は、
熱膨張性の絶縁基板と、
前記絶縁基板に設けられ、前記第１電極及び前記第２電極が挿入された貫通孔と、
前記貫通孔の内壁に設けられ、挿入された前記第１電極及び前記第２電極と接触する導電部と、
を含むことを特徴とする電子装置。
【００８１】
（付記２） 前記第１電極及び前記第２電極は、前記絶縁基板の熱膨張により、前記貫通孔の内壁に設けられた前記導電部と接触することを特徴とする付記１に記載の電子装置。
【００８２】
（付記３） 前記貫通孔は、少なくとも一部が縮径されていることを特徴とする付記１又は２に記載の電子装置。
（付記４） 前記導電部は、前記貫通孔の内壁全体に設けられていることを特徴とする付記１乃至３のいずれかに記載の電子装置。
【００８３】
（付記５） 前記導電部は、前記貫通孔の内壁に部分的に設けられていることを特徴とする付記１乃至３のいずれかに記載の電子装置。
（付記６） 前記絶縁基板は、絶縁性材料と、該絶縁性材料に含有された熱膨張性マイクロカプセルとを含むことを特徴とする付記１乃至５のいずれかに記載の電子装置。
【００８４】
（付記７） 前記中継基板の外周に沿って設けられた型枠部材を更に含むことを特徴とする付記１乃至６のいずれかに記載の電子装置。
（付記８） 前記電子部品上に配置された放熱板と、
前記回路基板の、前記電子部品と反対の側に配置された補強板と、
前記放熱板を前記補強板に固定する固定部材と、
を更に含むことを特徴とする付記１乃至７のいずれかに記載の電子装置。
【００８５】
（付記９） 熱膨張性の絶縁基板と、前記絶縁基板に設けられた貫通孔と、前記貫通孔の内壁に設けられた導電部とを含む中継基板を形成する工程と、
第１電極を有する回路基板上に、前記中継基板を、前記導電部が設けられた前記貫通孔内に前記第１電極を挿入して配置する工程と、
前記回路基板上に配置された前記中継基板上に、第２電極を有する電子部品を、前記導電部が設けられた前記貫通孔内に前記第２電極を挿入して配置する工程と、
前記導電部が設けられた前記貫通孔内に前記第１電極及び前記第２電極が挿入された前記中継基板を加熱し、前記絶縁基板を熱膨張させる工程と、
を含むことを特徴とする電子装置の製造方法。
【００８６】
（付記１０） 前記絶縁基板の熱膨張により、前記第１電極及び前記第２電極が、前記貫通孔の内壁に設けられた前記導電部と接触することを特徴とする付記９に記載の電子装置の製造方法。
【００８７】
（付記１１） 前記絶縁基板は、絶縁性材料と、該絶縁性材料に含有された熱膨張性マイクロカプセルとを含むことを特徴とする付記９又は１０に記載の電子装置の製造方法。
（付記１２） 前記中継基板を形成する工程後に、前記中継基板の外周に沿って型枠部材を設ける工程を更に含むことを特徴とする付記９乃至１１のいずれかに記載の電子装置の製造方法。
【００８８】
（付記１３） 前記中継基板を加熱する工程前に、
前記電子部品上に放熱板を配置する工程と、
前記放熱板を、前記回路基板の前記電子部品と反対の側に配置された補強板に、固定部材を用いて固定する工程と、
を更に含むことを特徴とする付記９乃至１２のいずれかに記載の電子装置の製造方法。
【００８９】
（付記１４） 回路基板の電極と電子部品の電極とを互いに電気的に接続する中継基板であって、
熱膨張性の絶縁基板と、
前記絶縁基板に設けられた貫通孔と、
前記貫通孔の内壁に設けられた導電部と、
を含むことを特徴とする中継基板。
【符号の説明】
【００９０】
１，１Ａ 電子装置
１０，１００ 回路基板
１０ａ，３０ａ 突起電極
１１，２２，４１ 貫通孔
１２ ガイドピン挿入孔
２０ 中継基板
２１ 絶縁基板
２１ａ 弾性材料
２１ｂ マイクロカプセル
２１ｃ 中空部
２１ｄ 外周部
２１ｅ 部分
２３ 導電部
２３ａ，２３ｂ ラインパターン
３０，３００ 電子部品
３１ 半導体パッケージ
３１ａ パッケージ基板
３１ｂ 半導体チップ
３２ ヒートスプレッダ
４０ 放熱板
５０ 補強板
６０ バネ付きねじ
７０ 型枠部材
７１ ガイドピン
１００ａ，３００ａ 電極
２００ 接続部材
２０１ 支持基板
２０２ 接続導体
２０２ａ 突出部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子装置、及び電子装置の製造方法、並びに電子装置が備える中継基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品の一種として、回路基板への高密度実装や高機能化に伴う多ピン化に対応が可能な、ＢＧＡ（Ball Grid Array）型やＬＧＡ（Land Grid Array）型の表面実装型半導体パッケージが知られている。
【０００３】
このような半導体パッケージを回路基板と電気的に接続する方法の１つに、支持基板とそれを貫通する導電部とを備えた、ソケット、コンタクトシート、インターポーザといった接続部材を用いる方法が知られている。この方法では、半導体パッケージと回路基板の電極同士を、それらの間に介在させた接続部材の導電部に押圧することで、半導体パッケージと回路基板を電気的に接続する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−０５９８９５号公報
【特許文献２】特開２００６−１３４８３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
半導体パッケージや回路基板の電極に高さばらつきがあると、それらの間に介在される接続部材の導電部の中に、電極と接触しないものや、電極による押圧が十分でないものがでてくる等、接続不良が発生する場合があった。
【０００６】
このような接続不良を回避するために、半導体パッケージや回路基板の接続部材への押圧量を増やす方法がある。しかし、その押圧時の荷重により、半導体パッケージや回路基板に損傷が生じたり、接続部材の一部の導電部が過剰に押圧されてその損傷や寿命低下が生じたりする恐れがあり、半導体パッケージと回路基板を含む電子装置の品質の低下を招く可能性があった。
【０００７】
このように、これまでの電子装置では、優れた接続信頼性、高い品質を得ることができない場合があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一観点によれば、第１電極を有する回路基板と、前記回路基板に対向配置され、前記第１電極に電気的に接続される第２電極を有する電子部品と、前記回路基板と前記電子部品の間に配置された中継基板とを備え、前記中継基板は、熱膨張性の絶縁基板と、前記絶縁基板に設けられ、前記第１電極及び前記第２電極が挿入された貫通孔と、前記貫通孔の内壁に設けられ、挿入された前記第１電極及び前記第２電極と接触する導電部とを含む電子装置が提供される。また、このような電子装置の製造方法、及び電子装置の中継基板が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
開示の技術によれば、電子部品や回路基板の電極に存在し得る高さばらつきの影響を抑えて、過剰な押圧を不要にして、電子部品と回路基板を中継基板で電気的に接続することが可能になり、接続信頼性に優れた、高品質の電子装置を実現することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施の形態に係る電子装置の一例を示す図である。
【図２】第１の実施の形態に係る電子装置組み立て工程の説明図である。
【図３】第１の実施の形態に係る中継基板の一例を示す図である。
【図４】第１の実施の形態に係る電子装置組み立て時の状態の一例を示す図である。
【図５】第１の実施の形態に係る電子装置組み立て時の状態の別例を示す図である。
【図６】別形態の接続部材を回路基板と電子部品の接続に用いた場合の説明図である。
【図７】加熱前後の中継基板の説明図（その１）である。
【図８】加熱前後の中継基板の説明図（その２）である。
【図９】第２の実施の形態に係る電子装置の一例を示す図である。
【図１０】第２の実施の形態に係る電子装置組み立て工程の説明図である。
【図１１】第２の実施の形態に係る型枠部材及び中継基板の一例を示す図である。
【図１２】中継基板の導電部の配置例を示す図である。
【図１３】中継基板の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
まず、第１の実施の形態について説明する。
図１は第１の実施の形態に係る電子装置の一例を示す図である。図１には、第１の実施の形態に係る電子装置の一例の要部断面を模式的に図示している。
【００１２】
図１に示す電子装置１は、回路基板１０、中継基板２０、電子部品３０、放熱板４０、補強板５０、及びバネ付きねじ６０を含んでいる。
回路基板１０は、その一方の面に設けられた複数の電極（突起電極）１０ａを有している。突起電極１０ａは、回路基板１０の内部に形成された、図示しない配線、或いは、配線及び配線間を接続するビアに、電気的に接続されている。突起電極１０ａには、例えば、はんだボールが用いられる。また、回路基板１０は、バネ付きねじ６０が挿通される貫通孔１１を有している。
【００１３】
中継基板２０は、加熱により膨張する、熱膨張性の絶縁基板２１を含んでいる。絶縁基板２１の、回路基板１０の突起電極１０ａと対応する位置には、貫通孔２２が設けられている。貫通孔２２の内壁には、導電部２３が設けられている。回路基板１０の突起電極１０ａは、中継基板２０の貫通孔２２に挿入されており、その内壁に設けられた導電部２３と接触している。回路基板１０と中継基板２０は、このように接触する突起電極１０ａと導電部２３により、電気的に接続されている。
【００１４】
尚、中継基板２０の貫通孔２２は、中継基板２０と回路基板１０との接続前は、導電部２３よりも内側に突起電極１０ａを挿入できるような、例えば円筒状の貫通孔として設けられている。このような貫通孔２２に突起電極１０ａが挿入された状態で、加熱により絶縁基板２１が膨張することで、貫通孔２２が縮径され、貫通孔２２内で突起電極１０ａと導電部２３が接触するようになる。このような中継基板２０の詳細については後述する。
【００１５】
電子部品３０は、パッケージ基板３１ａの一方の面側に半導体チップ３１ｂが実装されたＢＧＡ型の半導体パッケージ３１、及びその半導体パッケージ３１に熱的に接続されたヒートスプレッダ３２を有している。
【００１６】
電子部品３０は、パッケージ基板３１ａの半導体チップ３１ｂ実装面側と反対の面側に複数の電極（突起電極）３０ａが設けられた、ＢＧＡ型の電子部品である。突起電極３０ａは、パッケージ基板３１ａの内部に設けられた、図示しない配線、或いは、配線及び配線間を接続するビアを介して、半導体チップ３１ｂに電気的に接続されている。突起電極３０ａには、例えば、はんだボールが用いられる。
【００１７】
電子部品３０の突起電極３０ａは、中継基板２０の貫通孔２２に対応する位置（回路基板１０の突起電極１０ａに対応する位置）に設けられている。突起電極３０ａは、中継基板２０の貫通孔２２に挿入されており、その内壁に設けられた導電部２３と接触している。電子部品３０と中継基板２０は、このように接触する突起電極３０ａと導電部２３により、電気的に接続されている。
【００１８】
尚、中継基板２０の貫通孔２２は、中継基板２０と電子部品３０との接続前は、導電部２３よりも内側に突起電極３０ａを挿入できるような、例えば円筒状の貫通孔として設けられている。このような貫通孔２２に突起電極３０ａが挿入された状態で、加熱により絶縁基板２１が膨張することで、貫通孔２２が縮径され、貫通孔２２内で突起電極３０ａと導電部２３が接触するようになる。このような中継基板２０の詳細については後述する。
【００１９】
上記のように、回路基板１０と電子部品３０とは、中継基板２０を介して、電気的に接続されている。
放熱板４０は、電子部品３０の上に、直に或いはサーマルグリース等の伝熱部材（図示せず）を介して、配置されている。放熱板４０は、バネ付きねじ６０が挿通される貫通孔４１を有している。尚、放熱板４０には、ここでは図示を省略するが、板状やピン状の放熱フィンが設けられていてもよい。
【００２０】
補強板５０は、回路基板１０の裏面側（中継基板２０及び電子部品３０が搭載される面側と反対の面側）に配置されている。補強板５０には、放熱板４０及び回路基板１０の貫通孔４１，１１に挿通されたバネ付きねじ６０の先端部が螺着されている。
【００２１】
上記のような構成を有する電子装置１は、例えば、次のようにして組み立てられる。
図２は第１の実施の形態に係る電子装置組み立て工程の説明図である。
電子装置１の組み立てでは、まず、回路基板１０上に中継基板２０を、突起電極１０ａが貫通孔２２に挿入されるように位置合わせを行って配置する。次いで、その中継基板２０上に電子部品３０を、突起電極３０ａが貫通孔２２に挿入されるように位置合わせを行って配置する。このようにして配置した電子部品３０上に、放熱板４０を配置する。そして、バネ付きねじ６０を、放熱板４０及び回路基板１０の貫通孔４１，１１に挿通し、その先端部を、回路基板１０の裏面に配置した補強板５０に螺着する。このようにして図２に示すような状態を得る。
【００２２】
この図２に示したような状態から、中継基板２０の加熱を行う。この加熱により、中継基板２０の絶縁基板２１が膨張する。中継基板２０の加熱は、例えば、中継基板２０を周辺からヒータで加熱したり、或いは中継基板２０に熱風を当てて加熱したりすることで行うことができる。中継基板２０の加熱温度は、絶縁基板２１に用いられている材料の種類、絶縁基板２１に求められる膨張量（どの程度膨張させるか）等に基づいて設定される。加熱による中継基板２０の膨張により、貫通孔２２が縮径され、それにより、貫通孔２２内の導電部２３が、突起電極１０ａ，３０ａと接触するようになる。また、中継基板２０の膨張により、回路基板１０との間の隙間、電子部品３０との間の隙間が埋められるようになる。このような中継基板２０の加熱の結果、上記図１に示したような電子装置１が得られる。
【００２３】
中継基板２０について、より詳細に説明する。
図３は第１の実施の形態に係る中継基板の一例を示す図であって、（Ａ）は平面模式図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ１−Ｘ１断面模式図である。尚、図３には、組み立て時に行う加熱前（膨張前）の状態の中継基板２０を例示している。
【００２４】
図３（Ａ），（Ｂ）には、矩形平板状の熱膨張性の絶縁基板２１に、複数の貫通孔２２が配列された中継基板２０を例示している。貫通孔２２には、その内壁に導電部２３が設けられている。中継基板２０を挟んで配置される上記の回路基板１０及び電子部品３０には、この図３（Ａ），（Ｂ）に示したような配置の貫通孔２２に対応して、突起電極１０ａ，３０ａが配置される。
【００２５】
中継基板２０（絶縁基板２１）の寸法は、例えば、幅５０ｍｍ×奥行き５０ｍｍ×厚さ１．５ｍｍ程度とされる。絶縁基板２１には、例えば、絶縁性の弾性材料２１ａに、加熱により膨張する熱膨張性のマイクロカプセル２１ｂを含有させたものが用いられる。弾性材料２１ａには、例えば、室温硬化型のシリコーン樹脂や室温硬化型のウレタン樹脂等の絶縁樹脂が用いられる。マイクロカプセル２１ｂには、例えば、膨張前の粒径が５μｍ程度から５０μｍ程度で、単体での体積膨張倍率が５０倍程度から１００倍程度、最大膨張温度が１００℃程度から１５０℃程度のものが好適に用いられる。加熱により、絶縁基板２１のマイクロカプセル２１ｂが膨張し、それによって弾性材料２１ａが膨張することで、中継基板２０が膨張する。尚、所定温度の加熱により膨張したマイクロカプセル２１ｂは、加熱が終了して温度が低下しても、膨張した状態を維持する性質を有している。
【００２６】
中継基板２０の膨張倍率は、マイクロカプセル２１ｂの含有量によって変化する。上記のような電子装置１で用いる場合の中継基板２０（絶縁基板２１）の膨張倍率は、例えば、１．２倍程度から２．５倍程度とすることができる。その場合、絶縁基板２１のマイクロカプセル２１ｂの含有量は、例えば、体積比で５ｖｏｌ％程度から４０ｖｏｌ％程度（残りは弾性材料２１ａ）とすることができる。
【００２７】
貫通孔２２は、加熱前の絶縁基板２１に、例えば、円筒状で、１ｍｍピッチの格子状に配置される。加熱前の絶縁基板２１の貫通孔２２は、その内壁に所定厚さの導電部２３が形成された状態で、その導電部２３より内側の中空部２１ｃが突起電極１０ａ，３０ａの外径よりも大きくなるようなサイズとされる。
【００２８】
導電部２３は、例えば、メッキ法を用いて形成される。例えば、導電部２３として、メッキ法を用いて、金、銀、銅、亜鉛、スズ若しくはニッケルを主体とするメッキ、又は、これらのメッキのうち２種以上を組み合わせた多層メッキを形成することができる。
【００２９】
また、導電部２３として、伸縮性を有する多孔質金属、或いは導電性の弾性材料（導電性エラストマー）を形成してもよい。多孔質金属には、例えば、銅、ニッケル、アルミニウム、ステンレス若しくはチタン、又は、これらのうちの１種若しくは２種以上を含むものが用いられる。導電性エラストマーには、例えば、絶縁性のエラストマー材料に導電性フィラーを含有させたものが用いられる。この場合、エラストマー材料には、例えば、シリコーンゴム、フッ素ゴム、イソプレンゴム、ウレタンゴム等の合成ゴム又は天然ゴム、或いはそれを含む材料が用いられる。導電性フィラーには、例えば、金、銀、銅、白金、パラジウム、鉛、錫若しくはカーボンの粒子を含む粉体が用いられる。
【００３０】
導電部２３は、貫通孔２２の内壁に、例えば、厚さ１０μｍから１００μｍで形成される。導電部２３は、例えば、貫通孔２２の内壁全体に一様に形成することができる。
図４は第１の実施の形態に係る電子装置組み立て時の状態の一例を示す図であって、（Ａ）は組み立て時に行う加熱前の状態を示す図、（Ｂ）は組み立て時に行う加熱後の状態を示す図である。尚、図４には、組み立て時の電子装置１の、中継基板２０、回路基板１０及び電子部品３０の要部断面を模式的に図示している。
【００３１】
電子装置１の組み立て時において、中継基板２０は、まずその加熱前の段階では、図４（Ａ）に示すように、回路基板１０と電子部品３０の間に介在され、導電部２３を設けた貫通孔２２内に、突起電極１０ａ，３０ａが挿入されている。
【００３２】
そして、この図４（Ａ）の状態から加熱を行うと、図４（Ｂ）に示すように、マイクロカプセル２１ｂの膨張によって絶縁基板２１が膨張し、貫通孔２２（中空部２１ｃ）が縮径され、挿入されている突起電極１０ａ，３０ａに導電部２３が接触するようになる。このように導電部２３が突起電極１０ａ，３０ａに接触することで、回路基板１０と電子部品３０が中継基板２０を介して電気的に接続される。また、膨張した中継基板２０により、回路基板１０との間の隙間、電子部品３０との間の隙間は埋められる。
【００３３】
尚、図４（Ｂ）には、貫通孔２２及び導電部２３が、対向する突起電極１０ａ，３０ａの間の位置で括れた形状となっている場合を例示しているが、加熱後には必ずしもこのような形状となっていることを要しない。例えば、対向する突起電極１０ａ，３０ａの間の位置で、導電部２３同士が接触するような形状となっていても構わない。対向する突起電極１０ａ，３０ａ同士が、加熱後に、連続する導電部２３と接触していれば、加熱後の貫通孔２２及び導電部２３の形状は特に制限されるものではない。
【００３４】
ところで、回路基板１０や電子部品３０には、それらの構成材料の熱膨張係数や、中継基板２０を用いた接続に至るまでの熱履歴等に起因して、反りやうねり等の変形が生じている場合がある。このような変形が生じている場合にも、上記の中継基板２０によれば、回路基板１０と電子部品３０を、高い信頼性で電気的に接続することができる。
【００３５】
図５は第１の実施の形態に係る電子装置組み立て時の状態の別例を示す図であって、（Ａ）は組み立て時に行う加熱前の状態を示す図、（Ｂ）は組み立て時に行う加熱後の状態を示す図である。尚、図５には、組み立て時の電子装置１の、中継基板２０、回路基板１０及び電子部品３０の要部断面を模式的に図示している。
【００３６】
図５（Ａ）には、回路基板１０及び電子部品３０の双方に反りが生じており、それにより、回路基板１０の複数の突起電極１０ａ間、及び電子部品３０の複数の突起電極３０ａ間に、それぞれ面内の高さばらつきが生じている場合を例示している。即ち、対向する突起電極１０ａ，３０ａ間の距離が一定でない場合を例示している。
【００３７】
このように突起電極１０ａ，３０ａに高さばらつきが生じている場合にも、絶縁基板２１は、図５（Ｂ）に示すように、回路基板１０と中継基板２０の間の隙間、及び電子部品３０と中継基板２０の間の空隙を埋めるように膨張する。そして、絶縁基板２１の膨張によって縮径される貫通孔２２の導電部２３が、突起電極１０ａ，３０ａに接触し、回路基板１０と電子部品３０が中継基板２０を介して電気的に接続されるようになる。
【００３８】
中継基板２０によれば、突起電極１０ａ，３０ａの高さばらつきの影響を抑えて、回路基板１０と電子部品３０を、高い信頼性で電気的に接続することができる。
比較のため、中継基板２０とは別形態の接続部材を用いて、回路基板と電子部品を接続する場合の一例について説明する。
【００３９】
図６は別形態の接続部材を回路基板と電子部品の接続に用いた場合の説明図であって、（Ａ）は押圧が小さい状態の一例を示す図、（Ｂ）は押圧が大きい状態の一例を示す図である。
【００４０】
図６（Ａ），（Ｂ）には、支持基板２０１にそれを貫通する複数の接続導体２０２が設けられた接続部材２００（所謂ソケット）を用いて、回路基板１００と電子部品３００の接続を行う場合を例示している。接続部材２００の接続導体２０２は、導電性を有する弾性材料で形成されており、支持基板２０１両面に円錐台状の突出部２０２ａが設けられている。このような接続部材２００を用いて、上記同様、反りによって対向する電極１００ａ，３００ａ間の距離にばらつきが生じている回路基板１００と電子部品３００を電気的に接続する場合を想定する。
【００４１】
回路基板１００と電子部品３００の接続は、それらの間に接続部材２００を介在させ、回路基板１００の電極１００ａ、及び電子部品３００の電極３００ａを、接続部材２００の接続導体２０２に押圧することにより行われる。
【００４２】
この場合、接続部材２００に対する押圧が小さいときには、図６（Ａ）に示すような状態となる場合がある。即ち、電極１００ａ，３００ａ間の距離が短い箇所Ｙでは、電極１００ａ，３００ａが接続導体２０２に圧接される一方、電極１００ａ，３００ａ間の距離が長い箇所Ｚでは、電極１００ａ，３００ａが接続導体２０２に接触しないような状態となる場合がある。
【００４３】
全ての接続導体２０２に電極１００ａ，３００ａを接触させるため、接続部材２００に対する回路基板１００及び電子部品３００の押圧を大きくすると、図６（Ｂ）に示すように、いずれの箇所の接続導体２０２にも電極１００ａ，３００ａが圧接されるようになる。それにより、接続部材２００の全ての接続導体２０２を用いて、回路基板１００と電子部品３００を電気的に接続することが可能になる。
【００４４】
しかし、このとき、電極１００ａ，３００ａ間の距離が短い箇所Ｙでは、長い箇所Ｚに比べて、接続導体２０２に、より大きな圧力がかかっており、その圧縮が大きくなっている。このように圧縮が大きい接続導体２０２は、損傷が生じたり、材料の劣化によってその寿命が低下したりする恐れがある。また、回路基板１００と電子部品３００の接続部材２００に対する押圧を大きくしたときには、その押圧により回路基板１００及び電子部品３００に損傷が生じる恐れもある。
【００４５】
これに対し、第１の実施の形態に係る中継基板２０では、電子装置１の組み立て時に、中継基板２０が、加熱により、回路基板１０及び電子部品３０との間の隙間を埋めるように膨張する。そのため、たとえ回路基板１０と電子部品３０の突起電極１０ａ，３０ａ間の距離にばらつきが生じていても、膨張する中継基板２０の貫通孔２２に設けた導電部２３により、いずれの箇所の突起電極１０ａ，３０ａも電気的に接続することができる。その際は、中継基板２０が膨張し、回路基板１０と電子部品３０の過剰な押圧は不要であるため、押圧によって回路基板１０及び電子部品３０に損傷が生じるのを抑えることができる。
【００４６】
上記の中継基板２０によれば、回路基板１０と電子部品３０の間の接続信頼性に優れた、高品質の電子装置１を実現することが可能になる。
尚、電子装置１に用いる中継基板２０（絶縁基板２１）の膨張倍率は、例えば前述のように、１．２倍程度から２．５倍程度に設定することができる。この点について、図７及び図８を参照して更に述べる。図７及び図８には、加熱前後（膨張前後）の中継基板２０の状態を模式的に図示している。
【００４７】
中継基板２０は、組み立て時に行う加熱前（膨張前）は、導電部２３を設けた貫通孔２２の中空部２１ｃに、回路基板１０の突起電極１０ａ、及び電子部品３０の突起電極３０ａが挿入される。そのため、中継基板２０は、加熱前の中空部２１ｃの内径が、突起電極１０ａ，３０ａの外径よりも大きいことを要する。
【００４８】
一方、中継基板２０は、加熱により膨張し、貫通孔２２（中空部２１ｃ）が縮径することで、導電部２３が突起電極１０ａ，３０ａと接触し、回路基板１０及び電子部品３０と電気的に接続される。そのため、中継基板２０は、加熱後の中空部２１ｃの内径が、突起電極１０ａ，３０ａの外径よりも小さくなることを要する。
【００４９】
例えば、今、外径５００μｍの突起電極１０ａ，３０ａが、それぞれ１ｍｍピッチで配置されているとする。このとき、中継基板２０の貫通孔２２も同様にピッチＰが１ｍｍで配置される。このような貫通孔２２について、中空部２１ｃの加熱前の内径Ｌ1（図７（Ａ））を６００μｍから８００μｍとし、加熱後に内径Ｌ2（図７（Ｂ））が２００μｍから４００μｍになるようにする。
【００５０】
中継基板２０は、加熱の際、その厚さ方向については、回路基板１０、電子部品３０の反り等による高さばらつき分の隙間を埋めるように膨張すればよい。回路基板１０、電子部品３０の突起電極１０ａ，３０ａの高さばらつきは、数十μｍから１００μｍである。加熱前の中継基板２０の厚さＴ1（図８（Ａ））が１．５ｍｍであるとすると、加熱による膨張後の中継基板２０の厚さＴ2（図８（Ｂ））は、最大で１．７ｍｍとなる。
【００５１】
このような例の場合、加熱前の中空部２１ｃの内径Ｌ1が８００μｍ、加熱後の中空部２１ｃの内径が２００μｍ、突起電極１０ａ，３０ａの高さばらつきが共に１００μｍであるとき、中継基板２０に最も大きい膨張倍率が必要になる。このときの中継基板２０の体積変化は、次のように見積もることができる。
【００５２】
即ち、１つの貫通孔２２が含まれる１ピッチ分の領域に着目すると、当該領域の加熱前（膨張前）の体積は、次式（１）のようになる。
[Ｐ×Ｐ−（Ｌ1／２）×（Ｌ1／２）×π]×Ｔ1
＝［１ｍｍ×１ｍｍ−０．４ｍｍ×０．４ｍｍ×３．１４］×１．５ｍｍ
＝０．７４６ｍｍ3 ・・・（１）
当該領域の加熱後（膨張後）の体積は、次式（２）のようになる。
【００５３】
[Ｐ×Ｐ−（Ｌ2／２）×（Ｌ2／２）×π]×Ｔ2
＝［１ｍｍ×１ｍｍ−０．１ｍｍ×０．１ｍｍ×３．１４］×１．７ｍｍ
＝１．６４７ｍｍ3 ・・・（２）
式（１），（２）より、中継基板２０の膨張倍率は、１．６４７／０．７４６＝２．２１倍となる。
【００５４】
一方、加熱前の中空部２１ｃの内径Ｌ1が６００μｍ、加熱後の中空部２１ｃの内径が４００μｍ、突起電極１０ａ，３０ａの高さばらつきが無いとき、中継基板２０の膨張倍率が最小になる。このときの中継基板２０の体積変化は、次のように見積もることができる。
【００５５】
即ち、上記同様、１つの貫通孔２２が含まれる１ピッチ分の領域に着目すると、当該領域の加熱前（膨張前）の体積は、次式（３）のようになる。
[Ｐ×Ｐ−（Ｌ1／２）×（Ｌ1／２）×π]×Ｔ1
＝［１ｍｍ×１ｍｍ−０．３ｍｍ×０．３ｍｍ×３．１４］×１．５ｍｍ
＝１．０７６ｍｍ3 ・・・（３）
当該領域の加熱後（膨張後）の体積は、次式（４）のようになる。
【００５６】
[Ｐ×Ｐ−（Ｌ2／２）×（Ｌ2／２）×π]×Ｔ1
＝［１ｍｍ×１ｍｍ−０．２ｍｍ×０．２ｍｍ×３．１４］×１．５ｍｍ
＝１．３１２ｍｍ3 ・・・（４）
式（３），（４）より、絶縁基板２１（中継基板２０）の膨張倍率は、１．３１２／１．０７６＝１．２２倍となる。
【００５７】
このような見積もり値、膨張後の中空部２１ｃの形状の違いによる体積変動、更には中継基板２０、回路基板１０、電子部品３０の製造プロセス条件の誤差やマージン等も加味し、中継基板２０の膨張倍率を１．２倍程度から２．５倍程度に設定する。
【００５８】
また、中継基板２０の膨張倍率は、前述の通り、マイクロカプセル２１ｂの含有量によって変化する。中継基板２０は、加熱による膨張によって突起電極１０ａ，３０ａに接触するが、このときの接触圧は数ＭＰａ（１ＭＰａから２ＭＰａ）程度である。そのため、絶縁基板２１の弾性材料２１ａに含有させるマイクロカプセル２１ｂも数ＭＰａの環境下で膨張することを要する。１ＭＰａから２ＭＰａの環境下でのマイクロカプセル２１ｂの膨張倍率は、およそ５倍から１０倍である。
【００５９】
例えば、マイクロカプセル２１ｂの含有量が５ｖｏｌ％（残りの９５ｖｏｌ％は弾性材料２１ａ）のとき、マイクロカプセル２１ｂの膨張倍率を５倍とすると、中継基板２０の膨張倍率は、次式（５）のようになる。
【００６０】
５ｖｏｌ％×５＋９５ｖｏｌ％＝１２０ｖｏｌ％ ・・・（５）
マイクロカプセル２１ｂの含有量が４０ｖｏｌ％（残りの６０ｖｏｌ％は弾性材料２１ａ）のとき、マイクロカプセル２１ｂの膨張倍率を５倍とすると、中継基板２０の膨張倍率は、次式（６）のようになる。
【００６１】
４０ｖｏｌ％×５＋６０ｖｏｌ％＝２６０ｖｏｌ％ ・・・（６）
上記のように、突起電極１０ａ，３０ａとの接続に要する中継基板２０の膨張倍率が１．２倍から２．５倍であるとすると、その中継基板２０のマイクロカプセル２１ｂの含有量は、式（５），（６）のような計算から、５ｖｏｌ％程度から４０ｖｏｌ％程度に設定することができる。
【００６２】
次に、第２の実施の形態について説明する。
図９は第２の実施の形態に係る電子装置の一例を示す図である。図９には、第２の実施の形態に係る電子装置の一例の要部断面を模式的に図示している。
【００６３】
この図９に示す第２の実施の形態に係る電子装置１Ａでは、中継基板２０の側方に型枠部材７０が設けられる。型枠部材７０には、ガイドピン７１が設けられており、回路基板１０には、型枠部材７０のガイドピン７１と対応する位置に、ガイドピン挿入孔１２が設けられている。
【００６４】
中継基板２０は、型枠部材７０の内側の領域で膨張しており、それにより、貫通孔２２の導電部２３が、回路基板１０の突起電極１０ａ、及び電子部品３０の突起電極３０ａと接触している。型枠部材７０の内側で膨張した中継基板２０を介して、回路基板１０と電子部品３０が電気的に接続されている。
【００６５】
図１０は第２の実施の形態に係る電子装置組み立て工程の説明図である。図１１は第２の実施の形態に係る型枠部材及び中継基板の一例を示す図であって、（Ａ）は平面模式図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ２−Ｘ２断面模式図である。尚、図１１には、組み立て時に行う加熱前（膨張前）の状態の中継基板２０を例示している。
【００６６】
電子装置１Ａの組み立てでは、例えば、図１１（Ａ），（Ｂ）に示すような、加熱前（膨張前）の中継基板２０の外周に沿って設けられる型枠部材７０が準備される。型枠部材７０は、例えば、電子装置１Ａの組み立て前に、予め中継基板２０と一体化して設けておくことができる。
【００６７】
このような型枠部材７０及び中継基板２０を、回路基板１０上に、突起電極１０ａが貫通孔２２に挿入され、且つ、型枠部材７０のガイドピン７１が回路基板１０のガイドピン挿入孔１２に挿入されるように、位置合わせを行って配置する。次いで、その中継基板２０上に電子部品３０を、突起電極３０ａが貫通孔２２に挿入されるように位置合わせを行って配置する。このようにして配置した電子部品３０上に放熱板４０を配置し、放熱板４０及び回路基板１０の貫通孔４１，１１にバネ付きねじ６０を挿通して補強板５０に螺着する。このようにして図１０に示すような状態を得る。
【００６８】
この図１０に示したような状態から、中継基板２０を加熱する。それにより、中継基板２０が膨張して貫通孔２２が縮径され、導電部２３が突起電極１０ａ，３０ａと接触するようになる。また、この中継基板２０の膨張により、回路基板１０との間の隙間、電子部品３０との間の隙間が埋められるようになる。このような中継基板２０の加熱の結果、上記図９に示したような電子装置１Ａが得られる。
【００６９】
上記のような型枠部材７０を設けることで、中継基板２０と突起電極１０ａ，３０ａとの接触圧の均一化を図ることができる。即ち、中継基板２０は、加熱による膨張の際、その周囲に型枠部材７０が存在することで、外方への膨張が規制される。中継基板２０が外方へ膨張すると、その側端部付近の導電部２３は、中心部付近の導電部２３に比べ、突起電極１０ａ，３０ａとの接触圧が低下する可能性がある。型枠部材７０を設けることで、このような接触圧の低下を効果的に抑制することができ、それにより、導電部２３と突起電極１０ａ，３０ａとの接触圧の面内の均一化が図られるようになる。
【００７０】
型枠部材７０には、例えば、剛性の高い金属材料、又は剛性の高い樹脂材料が用いられる。剛性の高い金属材料としては、例えば、鉄、ステンレス若しくは銅、又は、これらのうちの１種若しくは２種以上を含む材料が用いられる。剛性の高い樹脂材料としては、例えば、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート若しくはポリブチレンテレフタレート、又は、これらのうちの１種若しくは２種以上を含む材料、又は、これらにガラスファイバ等のフィラーを含有させて剛性を高めた材料が用いられる。
【００７１】
以上、中継基板２０を介して回路基板１０と電子部品３０が電気的に接続される電子装置１，１Ａについて説明した。以上説明したように、上記の中継基板２０によれば、回路基板１０の突起電極１０ａ、電子部品３０の突起電極３０ａに存在し得る高さばらつきの影響を抑えて、過剰な押圧を行うことなく、回路基板１０と電子部品３０を電気的に接続することができる。これにより、接続信頼性に優れた、高品質の電子装置１，１Ａが実現可能になる。
【００７２】
尚、電子装置１，１Ａに用いる中継基板２０について、その貫通孔２２の内壁に設ける導電部２３は、内壁全体に一様に配置することができるほか、次の図１２のように、内壁に部分的に配置することもできる。
【００７３】
図１２は中継基板の導電部の配置例を示す図である。図１２には、中継基板２０の貫通孔２２を含む要部断面の斜視模式図を示している。
導電部２３は、例えば、図１２（Ａ）に示すように、貫通孔２２の深さ方向（中継基板２０の厚さ方向）に延びるラインパターン２３ａを、貫通孔２２の内壁にストライプ状（スリット状）に配置した構造としてもよい。また、導電部２３は、例えば、図１２（Ｂ）に示すように、ラインパターン２３ｂを、貫通孔２２の内壁に螺旋状に配置した構造としてもよい。
【００７４】
この図１２（Ａ），（Ｂ）に示したような導電部２３を設けた場合にも、上記同様、中継基板２０の加熱による膨張により、導電部２３を介して対向する突起電極１０ａ，３０ａ同士が電気的に接続されるようになる。導電部２３を、この図１２（Ａ），（Ｂ）のような構造とすることで、中継基板２０の導電部２３の材料使用量、材料コストを削減することが可能になる。また、一定の間隔を設けてラインパターン２３ａ，２３ｂを配置することで、加熱により中継基板２０が膨張する際の貫通孔２２の縮径を一層容易にし、また、中継基板２０の膨張に伴って導電部２３に生じる応力を減少させることが可能になる。
【００７５】
また、以上の説明では、絶縁基板２１の弾性材料２１ａ内に全体的にマイクロカプセル２１ｂを含有させる場合を例示したが、マイクロカプセル２１ｂは、次の図１３のように、絶縁基板２１の中に部分的に含有させることもできる。
【００７６】
図１３は中継基板の一例を示す図である。
マイクロカプセル２１ｂは、例えば、図１３に示すように、貫通孔２２の外周部２１ｄに部分的に含有させるようにしてもよい。この場合、絶縁基板２１は、その貫通孔２２の外周部２１ｄを、絶縁性の弾性材料２１ａと、その中に含有されたマイクロカプセル２１ｂとを含む構造とすることができる。それ以外の部分２１ｅには、外周部２１ｄと同様の絶縁性の弾性材料を用いることができるほか、より弾性率の高い或いは弾性を有しない剛性の絶縁性の材料を用いることもできる。外周部２１ｄの膨張倍率は、例えば、１．２倍程度から２．５倍程度とすることができ、その場合のマイクロカプセル２１ｂの含有量は、例えば、体積比で５ｖｏｌ％程度から４０ｖｏｌ％程度（残りは弾性材料２１ａ）とすることができる。
【００７７】
この図１３に示したような絶縁基板２１を含む中継基板２０を用いた場合には、電子装置１，１Ａの組み立て時の加熱により、マイクロカプセル２１ｂを含有した貫通孔２２の外周部２１ｄが膨張する。この膨張により、貫通孔２２の内壁に設けた導電部２３が、回路基板１０の突起電極１０ａ、及び電子部品３０の突起電極３０ａと接触し、導電部２３を介して対向する突起電極１０ａ，３０ａ同士が電気的に接続されるようになる。尚、外周部２１ｄは、絶縁基板２１の平面方向のほか、厚さ方向にも膨張可能である。そのため、突起電極１０ａ，３０ａに高さばらつきが生じているような場合にも、過剰な押圧を要せず、回路基板１０と電子部品３０を電気的に接続することができる。
【００７８】
尚、この図１３に示したような外周部２１ｄの構造は、中継基板２０の一部の貫通孔２２に対してのみ適用してもよい。例えば、中継基板２０の側端部付近の貫通孔２２に対しては、この図１３のような外周部２１ｄにマイクロカプセル２１ｂを含有させた構造を適用し、より内側の領域については、全体的にマイクロカプセル２１ｂを含有させた構造を適用する。これにより、中継基板２０の側端部の外方への膨張が抑制され、側端部付近の貫通孔２２の導電部２３と、突起電極１０ａ，３０ａとの接触圧が、中心部付近と同等のレベルに確保されるようになる。
【００７９】
尚、以上の説明では、突起電極１０ａ，３０ａにはんだボールを用いる場合を例示したが、突起電極１０ａ，３０ａは、ポスト電極等、他の形態の電極であってもよい。そのような電極を用いた場合でも、上記の中継基板２０により、接続信頼性に優れた電子装置が実現可能である。
【００８０】
以上説明した実施の形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１） 第１電極を有する回路基板と、
前記回路基板に対向配置され、前記第１電極に電気的に接続される第２電極を有する電子部品と、
前記回路基板と前記電子部品の間に配置された中継基板と、
を備え、
前記中継基板は、
熱膨張性の絶縁基板と、
前記絶縁基板に設けられ、前記第１電極及び前記第２電極が挿入された貫通孔と、
前記貫通孔の内壁に設けられ、挿入された前記第１電極及び前記第２電極と接触する導電部と、
を含むことを特徴とする電子装置。
【００８１】
（付記２） 前記第１電極及び前記第２電極は、前記絶縁基板の熱膨張により、前記貫通孔の内壁に設けられた前記導電部と接触することを特徴とする付記１に記載の電子装置。
【００８２】
（付記３） 前記貫通孔は、少なくとも一部が縮径されていることを特徴とする付記１又は２に記載の電子装置。
（付記４） 前記導電部は、前記貫通孔の内壁全体に設けられていることを特徴とする付記１乃至３のいずれかに記載の電子装置。
【００８３】
（付記５） 前記導電部は、前記貫通孔の内壁に部分的に設けられていることを特徴とする付記１乃至３のいずれかに記載の電子装置。
（付記６） 前記絶縁基板は、絶縁性材料と、該絶縁性材料に含有された熱膨張性マイクロカプセルとを含むことを特徴とする付記１乃至５のいずれかに記載の電子装置。
【００８４】
（付記７） 前記中継基板の外周に沿って設けられた型枠部材を更に含むことを特徴とする付記１乃至６のいずれかに記載の電子装置。
（付記８） 前記電子部品上に配置された放熱板と、
前記回路基板の、前記電子部品と反対の側に配置された補強板と、
前記放熱板を前記補強板に固定する固定部材と、
を更に含むことを特徴とする付記１乃至７のいずれかに記載の電子装置。
【００８５】
（付記９） 熱膨張性の絶縁基板と、前記絶縁基板に設けられた貫通孔と、前記貫通孔の内壁に設けられた導電部とを含む中継基板を形成する工程と、
第１電極を有する回路基板上に、前記中継基板を、前記導電部が設けられた前記貫通孔内に前記第１電極を挿入して配置する工程と、
前記回路基板上に配置された前記中継基板上に、第２電極を有する電子部品を、前記導電部が設けられた前記貫通孔内に前記第２電極を挿入して配置する工程と、
前記導電部が設けられた前記貫通孔内に前記第１電極及び前記第２電極が挿入された前記中継基板を加熱し、前記絶縁基板を熱膨張させる工程と、
を含むことを特徴とする電子装置の製造方法。
【００８６】
（付記１０） 前記絶縁基板の熱膨張により、前記第１電極及び前記第２電極が、前記貫通孔の内壁に設けられた前記導電部と接触することを特徴とする付記９に記載の電子装置の製造方法。
【００８７】
（付記１１） 前記絶縁基板は、絶縁性材料と、該絶縁性材料に含有された熱膨張性マイクロカプセルとを含むことを特徴とする付記９又は１０に記載の電子装置の製造方法。
（付記１２） 前記中継基板を形成する工程後に、前記中継基板の外周に沿って型枠部材を設ける工程を更に含むことを特徴とする付記９乃至１１のいずれかに記載の電子装置の製造方法。
【００８８】
（付記１３） 前記中継基板を加熱する工程前に、
前記電子部品上に放熱板を配置する工程と、
前記放熱板を、前記回路基板の前記電子部品と反対の側に配置された補強板に、固定部材を用いて固定する工程と、
を更に含むことを特徴とする付記９乃至１２のいずれかに記載の電子装置の製造方法。
【００８９】
（付記１４） 回路基板の電極と電子部品の電極とを互いに電気的に接続する中継基板であって、
熱膨張性の絶縁基板と、
前記絶縁基板に設けられた貫通孔と、
前記貫通孔の内壁に設けられた導電部と、
を含むことを特徴とする中継基板。
【符号の説明】
【００９０】
１，１Ａ 電子装置
１０，１００ 回路基板
１０ａ，３０ａ 突起電極
１１，２２，４１ 貫通孔
１２ ガイドピン挿入孔
２０ 中継基板
２１ 絶縁基板
２１ａ 弾性材料
２１ｂ マイクロカプセル
２１ｃ 中空部
２１ｄ 外周部
２１ｅ 部分
２３ 導電部
２３ａ，２３ｂ ラインパターン
３０，３００ 電子部品
３１ 半導体パッケージ
３１ａ パッケージ基板
３１ｂ 半導体チップ
３２ ヒートスプレッダ
４０ 放熱板
５０ 補強板
６０ バネ付きねじ
７０ 型枠部材
７１ ガイドピン
１００ａ，３００ａ 電極
２００ 接続部材
２０１ 支持基板
２０２ 接続導体
２０２ａ 突出部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極を有する回路基板と、
前記回路基板に対向配置され、前記第１電極に電気的に接続される第２電極を有する電子部品と、
前記回路基板と前記電子部品の間に配置された中継基板と、
を備え、
前記中継基板は、
熱膨張性の絶縁基板と、
前記絶縁基板に設けられ、前記第１電極及び前記第２電極が挿入された貫通孔と、
前記貫通孔の内壁に設けられ、挿入された前記第１電極及び前記第２電極と接触する導電部と、
を含むことを特徴とする電子装置。
【請求項２】
前記第１電極及び前記第２電極は、前記絶縁基板の熱膨張により、前記貫通孔の内壁に設けられた前記導電部と接触することを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
【請求項３】
前記絶縁基板は、絶縁性材料と、該絶縁性材料に含有された熱膨張性マイクロカプセルとを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の電子装置。
【請求項４】
前記中継基板の外周に沿って設けられた型枠部材を更に含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電子装置。
【請求項５】
熱膨張性の絶縁基板と、前記絶縁基板に設けられた貫通孔と、前記貫通孔の内壁に設けられた導電部とを含む中継基板を形成する工程と、
第１電極を有する回路基板上に、前記中継基板を、前記導電部が設けられた前記貫通孔内に前記第１電極を挿入して配置する工程と、
前記回路基板上に配置された前記中継基板上に、第２電極を有する電子部品を、前記導電部が設けられた前記貫通孔内に前記第２電極を挿入して配置する工程と、
前記導電部が設けられた前記貫通孔内に前記第１電極及び前記第２電極が挿入された前記中継基板を加熱し、前記絶縁基板を熱膨張させる工程と、
を含むことを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項６】
前記絶縁基板の熱膨張により、前記第１電極及び前記第２電極が、前記貫通孔の内壁に設けられた前記導電部と接触することを特徴とする請求項５に記載の電子装置の製造方法。
【請求項７】
回路基板の電極と電子部品の電極とを互いに電気的に接続する中継基板であって、
熱膨張性の絶縁基板と、
前記絶縁基板に設けられた貫通孔と、
前記貫通孔の内壁に設けられた導電部と、
を含むことを特徴とする中継基板。
【請求項１】
第１電極を有する回路基板と、
前記回路基板に対向配置され、前記第１電極に電気的に接続される第２電極を有する電子部品と、
前記回路基板と前記電子部品の間に配置された中継基板と、
を備え、
前記中継基板は、
熱膨張性の絶縁基板と、
前記絶縁基板に設けられ、前記第１電極及び前記第２電極が挿入された貫通孔と、
前記貫通孔の内壁に設けられ、挿入された前記第１電極及び前記第２電極と接触する導電部と、
を含むことを特徴とする電子装置。
【請求項２】
前記第１電極及び前記第２電極は、前記絶縁基板の熱膨張により、前記貫通孔の内壁に設けられた前記導電部と接触することを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
【請求項３】
前記絶縁基板は、絶縁性材料と、該絶縁性材料に含有された熱膨張性マイクロカプセルとを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の電子装置。
【請求項４】
前記中継基板の外周に沿って設けられた型枠部材を更に含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電子装置。
【請求項５】
熱膨張性の絶縁基板と、前記絶縁基板に設けられた貫通孔と、前記貫通孔の内壁に設けられた導電部とを含む中継基板を形成する工程と、
第１電極を有する回路基板上に、前記中継基板を、前記導電部が設けられた前記貫通孔内に前記第１電極を挿入して配置する工程と、
前記回路基板上に配置された前記中継基板上に、第２電極を有する電子部品を、前記導電部が設けられた前記貫通孔内に前記第２電極を挿入して配置する工程と、
前記導電部が設けられた前記貫通孔内に前記第１電極及び前記第２電極が挿入された前記中継基板を加熱し、前記絶縁基板を熱膨張させる工程と、
を含むことを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項６】
前記絶縁基板の熱膨張により、前記第１電極及び前記第２電極が、前記貫通孔の内壁に設けられた前記導電部と接触することを特徴とする請求項５に記載の電子装置の製造方法。
【請求項７】
回路基板の電極と電子部品の電極とを互いに電気的に接続する中継基板であって、
熱膨張性の絶縁基板と、
前記絶縁基板に設けられた貫通孔と、
前記貫通孔の内壁に設けられた導電部と、
を含むことを特徴とする中継基板。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−４１９０５（Ｐ２０１３−４１９０５Ａ）
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７６４７５（Ｐ２０１１−１７６４７５）
【出願日】平成２３年８月１２日（２０１１．８．１２）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１２日（２０１１．８．１２）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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