CN102907188A - 模块基板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种对收纳了电子元器件的空腔填充树脂，并用树脂密封电子元器件的模块基板。在小片基板(17)的一个主面安装电子元器件(20)。在核心基板(11)中形成有作为贯通孔的空腔(16)，在空腔(16)的周围的表面电极(13)上通过焊料(14)安装小片基板(17)，从而将电子元器件(20)收纳在空腔(16)中。通过在核心基板(11)的两个主面上形成树脂层(21)，使树脂从核心基板(11)与小片基板(17)的间隙流入，从而用树脂填充空腔(16)内部，用树脂对电子元器件(20)进行密封。

Description

模块基板及其制造方法
技术领域
本发明涉及内置电子元器件的模块基板。
背景技术
专利文献1中公开的模块基板构成如下。首先，准备具有空腔的核心基板。另外，准备一个主面上形成有电路图案的树脂膜。在树脂膜的电路图案上安装有电子元器件。接下来，使核心基板与树脂膜贴合并进行热压接使得电子元器件收纳在空腔中。热压接后，对树脂膜进行热固化之后，形成贯穿树脂膜的过孔，并在树脂膜的另一个主面上形成电路图案。收纳在空腔中的电子元器件通过过孔与树脂膜的另一个主面上的电路图案连接。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特开2002－43754号公报
发明所要解决的问题
由于在热压接时树脂膜的树脂是流动的，因此电路图案与电子元器件的位置会产生偏差。若位置产生偏差，则会发生与在预定位置上形成的过孔之间连接不良的情况，所以需要将用于安装电子元器件而形成的树脂膜上的电路图案加大。因此，无法将端子数多、端子间间距窄的电子元器件收纳到空腔中。另外，由于无法从树脂膜提供用于填充空腔的树脂量，因此在对空腔进行树脂填充的情况下，需要另行提供树脂。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的模块基板包括：在一个主面上安装有电子元器件的第一基板；以及形成有用于收纳上述电子元器件的孔的第二基板，上述第一基板安装在上述第二基板的一个主面上使得上述电子元器件收纳在上述孔中，在上述第二基板的两个主面上形成有树脂层，且在上述孔的内部填充有树脂。
在该模块基板中，能够将端子数多、端子间间距窄的电子元器件安装到基板上并收纳在空腔中。此外，由于空腔中收纳的电子元器件能利用形成树脂层的树脂进行密封，因此能够提高可靠性。
另外，在本发明中，收纳在上述孔中的上述电子元器件优选从上述第二基板的另一个主面突出。
在该情况下，可以将比具有空腔的核心基板的厚度还厚的电子元器件收纳到空腔中，并可以将模块基板的高度降低。
另外，在本发明中，优选上述第一基板在一个主面上具有凹部，并且上述电子元器件安装在上述凹部中。
在该情况下，能够将更厚的电子元器件收纳到空腔中。
此外，在本发明中，优选在上述第一基板的另一个主面上安装其它的电子元器件。
在该情况下，能够提高模块基板的安装密度。
另外，在本发明中，优选将其它的电子元器件内置在上述第一基板内部。
在该情况下，能够在提高模块基板的安装密度的同时，实现模块基板高度的降低。
此外，在本发明中，上述孔优选由上述第一基板覆盖。
在该情况下，可以将与空腔面积相对应的电子元器件安装到第一基板上。
另外，本发明的模块基板的制造方法包括：准备第一基板的工序，该第一基板在一个主面上安装有电子元器件；准备第二基板的工序，该第二基板具有用于收纳上述电子元器件的孔；安装工序，该安装工序中，将上述第一基板的一个主面的连接盘与上述第二基板的一个主面的上述孔周围的连接盘用连接构件进行连接，并将上述第一基板安装到上述第二基板的一个主面上使得上述电子元器件收纳在上述孔中；以及树脂层形成工序，该树脂层形成工序中，在上述第二基板的两个主面上形成树脂层，并在上述孔的内部填充树脂。
若使用该模块基板的制造方法，则能将端子数多、端子间间距窄的电子元器件安装到基板上并收纳在空腔中，而且可以通过对收纳在空腔中的电子元器件进行树脂密封，从而提高可靠性。
另外，本发明的模块基板的制造方法包括：准备第一基板的工序，该第一基板在一个主面上具有连接盘；准备第二基板的工序，该第二基板具有用于收纳电子元器件的贯通孔；第一安装工序，该第一安装工序中，将上述第一基板的一个主面的连接盘与上述第二基板的一个主面的上述孔周围的连接盘用连接构件进行连接，并将上述第一基板安装在上述第二基板的一个主面上；第二安装工序，该第二安装工序中，从上述第二基板的另一个主面侧将上述电子元器件安装到向上述贯通孔露出的上述第一基板的一个主面上；以及树脂层形成工序，该树脂层形成工序中，在上述第二基板的两个主面上形成树脂层，且在上述贯通孔的内部填充树脂。
若使用该模块基板的制造方法，则能够将更厚的电子元器件收纳到空腔中来制造由树脂密封的模块基板。
发明效果
根据本发明，即使是端子数较多的电子元器件也能收纳到空腔中，并且能够用树脂填充空腔内部。其结果是，能够提高电子元器件的可靠性。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式中的模块基板的剖视图。
图2是表示本发明的第一实施方式中的模块基板的制造工序的剖视图。
图3是从垂直方向对本发明的第一实施方式及变形例的模块基板中的核心基板的空腔部分进行观察的简要图。
图4是表示本发明的第二实施方式中的模块基板的剖视图。
图5是表示本发明的第二实施方式中的模块基板的制造工序的剖视图。
图6是表示本发明的第三实施方式中的模块基板的剖视图。
图7是表示本发明的第四实施方式中的模块基板的剖视图。
图8是表示本发明的模块基板变形例的剖视图。
图9是表示本发明的模块基板变形例的剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明所涉及的模块基板及其制造方法的实施方式进行说明。
(第一实施方式)
图1是本发明的第一实施方式的模块基板10的剖视图。核心基板11是由层叠陶瓷生片而成的LTCC（低温共烧陶瓷：ＬｏｗＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ－ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃｓ）基板所构成。在核心基板11的内部形成有内部布线12。另外，在核心基板11的两个主面上形成有表面电极13，并形成有作为贯穿两个主面的贯通孔的空腔16。在表面电极13上，通过焊料14安装有电子元器件15。
小片基板17在内部具有内部布线18，并在一个主面上形成有表面电极19。在小片基板17的一个主面上的表面电极19上，通过焊料14安装有电子元器件20。在核心基板11的一个主面上安装有小片基板17使得将电子元器件20收纳在空腔16中。这里，在核心基板11的空腔16周围的表面电极13上通过焊料14安装有小片基板17。
在核心基板11的两个主面上由树脂形成有树脂层21，空腔16内部也填充有树脂。在核心基板11的另一个主面上形成的树脂层21上形成有外部电极22，在其表面上形成有镀膜23。外部电极22通过贯穿树脂层21而形成的过孔24与表面电极13连接。
接下来使用图2对本第一实施方式所涉及的模块基板的制造方法进行说明。如图2（a）所示准备小片基板17。在小片基板17中形成有内部布线18及表面电极19。接着，在小片基板17的表面电极19上通过焊料14安装电子元器件20。电子元器件20是多端子的电子元器件。这里，小片基板17可以是树脂基板，也可以是LTCC基板，无论是哪种基板，都可以对端子数多、端子间间距窄的电子元器件20进行安装。
接下来，如图2（b）所示准备核心基板11。核心基板11是形成有作为贯通孔的空腔16的LTCC基板。在核心基板11的两个主面上形成有表面电极13。另外，在核心基板11中形成有内部布线12。
然后，在核心基板11的一个主面上的表面电极13上对成为连接构件的焊料14进行印刷，并安装电子元器件15，进一步对安装有电子元器件20的小片基板17进行安装。这里，在小片基板17的中央部安装有电子元器件20，在端部形成有用于与核心基板11连接的表面电极19。另外，在核心基板11的空腔16的周围形成有表面电极13。使用焊料14在核心基板11上安装小片基板17时，将小片基板17端部的表面电极19与核心基板11的空腔16周围的表面电极13相对应地进行安装。通过这样来构成，从而能够将安装在小片基板17中央部的电子元器件20收纳到核心基板11的空腔16中。
通过对成为连接构件的焊料14的印刷厚度进行调整，并使核心基板11与小片基板17之间形成50μｍ以上的间隙，从而能在形成后面阐述的树脂层21时，将树脂填充到空腔16的内部中。焊料14厚度的调整是通过对印刷中使用的金属掩模的厚度进行调整来实施的，能够使核心基板11与小片基板17之间的间隙成为50μｍ～100μｍ。
接下来，如图2（c）所示，利用与一个主面相同的方法在核心基板11的另一个主面上安装电子元器件15。
然后，如图2（d）所示，在核心基板11的两个主面上形成树脂层21。首先，在安装有电子元器件15及小片基板17的核心基板11的一个主面上对树脂片材进行层叠。树脂片材是在PET膜上对复合树脂进行成形并半固化后的材料，成为所谓的B阶段状态或预浸料(prepreg)状态。复合树脂是将热固性树脂与无机填料混合后的材料。热固性树脂是例如环氧树脂、酚醛树脂、氰酸酯树脂等。无机填料是例如Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2等。
如上所述地在核心基板11与小片基板17之间形成有间隙，通过使层叠后的树脂片材的树脂从间隙流入到空腔16的内部，从而在空腔16的内部填充树脂。树脂片材层叠后，进行热固化处理。由此在一个主面上形成有树脂层21。
然后，在另一个主面也同样地对树脂片材进行层叠，通过热固化形成树脂层21，从而在核心基板11的两个表面上形成树脂层21。此外，也可以通过在核心基板11的两个主面上对树脂片材进行层叠并热固化，从而将两个主面的树脂层21一并形成。
接着，如图2（e）所示，形成过孔24及外部电极22及镀膜23，形成本发明的第一实施方式的模块基板10。
具体而言，过孔24形成如下：利用激光在树脂层21中形成贯通孔，然后利用药液对贯通孔进行去污处理后，对贯通孔填充导电性糊料并固化而形成。这里，导电性糊料是将金属粒子与热固性树脂混合后的材料。金属粒子是例如Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｂｉ等粒子。热固性树脂是例如环氧树脂、酚醛树脂、氰酸酯树脂等。
外部电极22是在所形成的过孔24的上表面粘贴铜箔，并印刷抗蚀剂来进行蚀刻而形成的。
并且，在外部电极22的表面上形成镀膜23。镀膜23是通过湿镀等来形成Ｎｉ／Ｓｎ镀膜或Ｎｉ／Ａｕ镀膜等。利用以上制造方法来完成模块基板10。
在第一实施方式所涉及的模块基板10中，可以在即使是多端子且端子间间距窄的电子元器件也能安装的小片基板17上安装电子元器件20，并收纳在核心基板11的空腔16中，将多端子且端子间间距窄的电子元器件收纳到空腔16中。另外，由于通过将树脂填充到空腔16的内部从而对收纳在空腔16中的电子元器件20进行树脂密封，因此能够提高电子元器件20的可靠性。
图3是从垂直方向对核心基板11中的空腔16的部分进行观察的简要图，示出了空腔16及小片基板17的位置。在图3（a）中，小片基板17比空腔16还大，并且通过沿着小片基板17的4个边形成的表面电极与核心基板11连接。小片基板17与核心基板11重叠的部分的尺寸Ｔ优选为50～400μｍ，使得树脂容易流入空腔16的内部。
图3（b）是第一实施方式的变形例。小片基板17b的2个边与核心基板11重叠尺寸T的大小，其它的2个边与核心基板之间有尺寸Tb大小的间隙。由于存在间隙，因此树脂向空腔16的内部流入变得更容易。
(第二实施方式)
图4是本发明的第二实施方式的模块基板10A的剖视图。对与第一实施方式对应的部分标注相同的标号并省略重复说明。在第二实施方式中，安装有电子元器件20的小片基板25在一个主面中具有空腔30，这一点与第一实施方式不同。
在小片基板25的一个主面的中央部有空腔30，在其周围形成有端部表面电极27。在空腔30的底面形成有底面表面电极28，电子元器件20通过焊料14安装到底面表面电极28上。在小片基板25的另一个主面上形成有表面电极26。
使用图5对本第二实施方式所涉及的模块基板的制造方法进行说明。如图5（a）所示，准备具有空腔16的核心基板11以及具有空腔30的小片基板25。小片基板25是对陶瓷生片进行层叠而形成的LTCC基板。能够通过对层叠时由冲压机形成镂空孔的层叠体及不具有镂空孔的层叠体进行压接，从而使镂空孔的部分成为空腔30。
在核心基板11的一个主面的表面电极13上安装电子元器件15，在空腔16周围的表面电极13上安装小片基板25。小片基板25的空腔30的底面向核心基板11的另一个主面露出。
接着，如图5（b）所示，从核心基板11的另一个主面侧在小片基板25的底部表面电极28上利用给料器(dispenser)提供焊料14以进行涂布，并安装电子元器件20。电子元器件20收纳到空腔16及空腔30中。并且在核心基板11的另一个主面上安装电子元器件15。
然后如图5（c）所示那样在核心基板11的两个主面上形成树脂层21。由于核心基板11与小片基板25之间形成有间隙，因此树脂流入空腔16及空腔30的内部，以进行树脂填充。接下来如图5（d）所示，形成过孔24及外部电极22及镀膜23，完成模块基板10A。
在第二实施方式所涉及的模块基板10A中，由于小片基板25具有空腔30，从而能够将电子元器件20收纳到核心基板的空腔16及小片基板25的空腔30中，能降低模块基板的高度。
另外，第二实施方式中，采用如下制造方法：将小片基板25安装到核心基板11的一个主面上后，从核心基板11的另一个主面侧将电子元器件20安装到小片基板25的一个主面上。当然，该制造方法在小片基板25不具有空腔的情形下也能实施。
(第三实施方式)
图6是本发明的第三实施方式的模块基板10B的剖视图。对与第一实施方式对应的部分标注相同的标号并省略重复说明。在第三实施方式中，在小片基板31的一个主面上的表面电极32上通过焊料14安装有电子元器件20，在另一个主面上的表面电极32上通过焊料14安装有电子元器件15，这一点与第一实施方式不同。
这样，在第三实施方式所涉及的模块基板10B中，由于能够在小片基板31的两个主面上安装电子元器件，并且由于能够增加可内置在模块基板中的元器件数量，因此能够提高安装密度，模块基板可以小型化。
(第四实施方式)
图7是本发明的第四实施方式的模块基板10C的剖视图。对与实施方式1对应的部分标注相同的标号并省略重复说明。第四实施方式中，在小片基板34的一个主面上安装有电子元器件20，并在内部内置有电子元器件15，这一点与第一实施方式不同。小片基板34由多个层组成，并在内部具有内部布线。电子元器件15与内部布线连接。
由此，在第四实施方式所涉及的模块基板10C中，由于能够将电子元器件安装到小片基板34的一个主面上，且在小片基板34的内部也能内置电子元器件，因此能够增加可内置在模块基板中的元器件数量。其结果是，在能够提高模块基板的安装密度的同时，能够降低模块基板的高度，并可进一步实现模块基板的小型化。
利用图8及图9对本发明的实施方式的变形例进行说明。图8示出的模块基板10D中，通过利用喷墨法形成的柱体33将小片基板17安装到核心基板11上。由于能够使小片基板17与核心基板11之间的间隙进一步加大，因此向空腔16流入的树脂的流入性进一步提高。
在图9示出的模块基板10E中，核心基板11的空腔16是非贯通孔。在该情况下也可维持对空腔16进行树脂填充的本发明的效果。这样能够根据电子元器件20的大小，使核心基板11的空腔16成为非贯通孔或贯通孔。
在以上的实施方式中，示出了将LTCC基板作为核心基板的例子，但也可以使用刚性基板、柔性基板等树脂基板。
标号说明
10：模块基板
11：核心基板
12：内部布线
14：焊料
15：电子元器件
16：空腔
17：小片基板
20：电子元器件
21：树脂层
22：外部电极
23：镀膜
24：过孔
33：柱体

Claims (8)

1.一种模块基板，包括：
在一个主面上安装有电子元器件的第一基板；以及
形成有用于收纳所述电子元器件的孔的第二基板，
所述第一基板安装在所述第二基板的一个主面上使得所述电子元器件收纳在所述孔中，
在所述第二基板的两个主面上形成有树脂层，且在所述孔的内部填充有树脂。
2.如权利要求1所述的模块基板，其特征在于，
收纳在所述孔中的所述电子元器件从所述第二基板的另一个主面突出。
3.如权利要求1或2所述的模块基板，其特征在于，
所述第一基板在一个主面上具有凹部，所述电子元器件安装在所述凹部中。
4.如权利要求1至3中的任一项所述的模块基板，其特征在于，
其它的电子元器件安装在所述第一基板的另一个主面上。
5.如权利要求1至4中的任一项所述的模块基板，其特征在于，
其它的电子元器件内置在所述第一基板内部。
6.如权利要求1至5中的任一项所述的模块基板，其特征在于，
所述孔由所述第一基板覆盖。
7.一种模块基板的制造方法，包括：
准备第一基板的工序，该第一基板在一个主面上安装有电子元器件；
准备第二基板的工序，该第二基板具有用于收纳所述电子元器件的孔；
安装工序，该安装工序中，将所述第一基板的一个主面的连接盘与所述第二基板的一个主面的所述孔周围的连接盘利用连接构件进行连接，并将所述第一基板安装到所述第二基板的一个主面上使得所述电子元器件收纳在所述孔中；以及
树脂层形成工序，该树脂层形成工序中，在所述第二基板的两个主面上形成树脂层，且在所述孔的内部填充树脂。
8.一种模块基板的制造方法，包括：
准备第一基板的工序，该第一基板在一个主面上具有连接盘；
准备第二基板的工序，该第二基板具有用于收纳电子元器件的贯通孔；
第一安装工序，该第一安装工序中，将所述第一基板的一个主面的连接盘与所述第二基板的一个主面的所述孔周围的连接盘利用连接构件进行连接，并将所述第一基板安装到所述第二基板的一个主面上；
第二安装工序，该第二安装工序中，从所述第二基板的另一个主面侧将所述电子元器件安装到向所述贯通孔露出的所述第一基板的一个主面上；以及
树脂层形成工序，该树脂层形成工序中，在所述第二基板的两个主面上形成树脂层，且在所述贯通孔的内部填充树脂。
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