JP2004006445A

JP2004006445A - Electronic part and mobile communication equipment using it

Info

Publication number: JP2004006445A
Application number: JP2002152184A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Yoshida; 吉田　美隆; Takaari Nasu; 奈須　孝有; Onori Kato; 加藤　大典; Hajime Yoshikawa; 吉川　肇
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2001-05-31
Filing date: 2002-05-27
Publication date: 2004-01-08

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electronic part for use in a mobile communication apparatus of which bonding strength to a printed board has been increased, and to provide the mobile communication apparatus using it. <P>SOLUTION: In the electronic part having a first insulation board and a second insulation board that are laminated together, an auxiliary electrode 7 is provided on at least a portion of a lamination surface of the second insulation board where there is no overlap between the lamination surfaces of the first and second insulation boards. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体通信機器（携帯電話機、簡易型携帯電話機等）に使用される電子部品に関するもので、例えば、アンテナスイッチモジュール、カプラ、ダイプレクサ、デュプレクサ、フィルタ等がある。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話機や簡易型携帯電話機（いわゆるＰＨＳ）を代表する移動体通信機器の軽薄短小化はめざましい。それに伴い、移動体通信機器に使用される電子部品の小型化の要求が強くなってきている。　例えば、移動体通信機器において使用される電子部品の１つに、アンテナを送信・受信で切り換えるアンテナスイッチモジュールがある（特開平２００１−１２７６６３号など）。
【０００３】
従来、アンテナスイッチモジュールのプリント基板への取付は、部品の外部端子とプリント基板とのパッド部とで半田（半田フィレット）を介して、表面実装されていた。例えば、特開平２００１−１２７６６３号に開示されているアンテナスイッチモジュール１０は、図８に示すように、部品の側面と底面に形成されている外部端子７０とプリント基板９０の導体（図示しない）とが半田フィレット１３０により接合され、表面実装されている。
【０００４】
しかしながら、電子部品自体の小型化に伴い、電子部品に設けられている外部端子の面積、すなわち接合に用いる部分の面積も減少するために半田（半田フィレット１３０）と電子部品の外部端子との十分な接合強度を得ることができなくなる。具体的には、アンテナスイッチモジュールを実装したプリント基板を落下させた際には、落下の際に受ける衝撃等により、プリント基板からアンテナスイッチモジュールが脱落してしまう場合があるという問題がある。
【０００５】
さらには、図９に示したように、アンテナスイッチモジュールをプリント基板に実装した際には、半田フィレット１３０は第二の絶縁体基板とは接合していないため、両者の間に隙間１５０が形成していた。そのため、落下などの衝撃により、アンテナスイッチモジュールに外力が加わると、第一の絶縁体基板と第二の絶縁体基板との積層面に応力が集中し、積層体にクラックが発生、ひいては積層体内部の回路が短絡もしくは断線する可能性があるといった問題もある。
【０００６】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、移動体通信機器に用いる電子部品のプリント基板への接合強度を向上させた電子部品、さらにはその電子部品を用いた移動体通信機器を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段、作用および効果】
上記目的を達成するため本発明の電子部品では、少なくとも第一の絶縁体基板と第二の絶縁体基板とを積層してなる電子部品であって、第一の絶縁体基板の側面には積層方向に外部端子が設けられており、第一の絶縁体基板と第二の絶縁体基板との積層面のうち、重なり合わない部分の第二の絶縁体基板側積層面の少なくとも一部分に、補助電極が設けられていることを特徴とする。また、本発明でいう積層面とは第一及び第二の絶縁体基板が積層した際に接している部分のみを示すのではなく、第一（第二）の絶縁体基板における第二（第一）絶縁体基板側の表面全てを示す。
【０００８】
本発明では、絶縁体基板を絶縁層という場合もある。また、本発明における電子部品は特に、プリント基板などに実装される実装型電子部品である。
【０００９】
また、本発明の電子部品は、外部端子が、第一の絶縁体基板の側面に凹溝を有し、該凹溝に形成されていることを特徴とする。
【００１０】
さらに、本発明の電子部品は、補助電極と外部端子とが、第一の絶縁体基板と第二の絶縁体基板とからなる積層体の表面で連結されていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の電子部品は、第一の絶縁体基板と第二の絶縁体基板がガラスセラミックからなることを特徴とする。
【００１２】
さらにまた、本発明の電子部品は、補助電極が、第二の絶縁体基板側積層面の縁端部のみに形成されていることを特徴とする。
【００１３】
さらにまた、本発明の電子部品では、コンデンサを構成するコンデンサ電極または、インダクタを構成するインダクタ電極の少なくともどちらか一方を、を備え、前記コンデンサ電極とインダクタ電極は、前記第一の絶縁体基板と前記第二の絶縁体基板の内部または表面に形成されていることを特徴とする。
【００１４】
さらにまた、本発明の電子部品にあっては、少なくともコンデンサとインダクタとからなるダイプレクサと、少なくとも半導体素子とインダクタとからなる高周波スイッチと、少なくともコンデンサとインダクタとからなるフィルタとを備え、前記高周波スイッチの前記半導体素子は第二の絶縁体基板に搭載され、前記高周波スイッチのインダクタを構成するインダクタ電極と、前記ダイプレクサのインダクタを構成するインダクタ電極とコンデンサを構成するコンデンサ電極と、前記フィルタのインダクタを構成するインダクタ電極とコンデンサを構成するコンデンサ電極とは、前記第一の絶縁体基板と前記第二の絶縁体基板の内部または表面に形成されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の移動体通信装置は、上記に記載の電子部品を用いたことを特徴とする。
【００１６】
本発明の電子部品によれば、第一の絶縁体基板と、第二の絶縁体基板との積層面のうち、重なり合わない部分の第二の絶縁体基板側積層面の少なくとも一部分に、補助電極が積層体表面に露出して形成されているので、電子部品全体として、半田との接合に用いる部分の面積が増加するため、電子部品の接合強度が向上する。
【００１７】
また、外部端子が、第一の絶縁体基板の側面に設けられた凹溝により形成されていることから、補助電極を設けるスペースを新たに第二の絶縁体基板に設ける必要がないため、第二の絶縁体基板を大きくすることなく、ひいては電子部品全体の大型化を抑制し、プリント基板との接合強度を向上させることができる。また、補助電極を設けるスペースを新たに第二の絶縁体基板に設けるために、第一の絶縁体基板を小さくする必要もない。その結果、プリント基板への取付を考慮した場合、プリント基板の配線導体パターンを第一の絶縁体基板のサイズ変更に合わせて変更する必要がないため、開発時間の短縮化も期待できる。
【００１８】
また、外部端子と補助電極により、半田を用いてプリント基板に実装することから、半田フィレットが、外部端子と補助電極の両方に濡れ広がり、第一の絶縁体基板と第二の絶縁体基板の両方に、半田フィレットが接合されているためプリント基板との接合強度を向上させることができる。さらには、積層体表面において、外部端子と補助電極が連結されているので、第一の絶縁体基板の積層面端部が半田フィレットにより被覆されていることから、第一の絶縁体基板と第二の絶縁体基板との積層面に応力集中することがなくなり、クラックの発生の抑制、ひいては積層体内部に形成されている回路の短絡の発生を抑制できる。
【００１９】
さらには、補助電極は、第二の絶縁体基板側積層面の縁端部にのみ、形成されているため、積層体内部に形成される回路パターン（コンデンサやインダクタ）との不要な結合を抑えることができ、さらには補助電極自体が持つ寄生インダクタンスの抑制もできる。
【００２０】
コンデンサやインダクタが高周波用基板内部に形成されているため、チップ部品として，コンデンサやインダクタを電子部品を構成する積層体に搭載するよりも電子部品全体の小型化、特に低背化が可能となる。
【００２１】
本発明の電子部品では、コンデンサやインダクタが内層され、ダイオードが積層体に搭載されていることで電子部品自体の小型化が可能になると共に、ダイオードが搭載され、電子部品自体の重量が増加しても、電子部品全体としての半田との接合に係る部分の面積が増加しているため、電子部品とプリント基板との接合強度が向上する。
【００２２】
本発明の電子部品では、第一の絶縁体基板と第二の絶縁体基板とが、セラミック成分とガラス成分とからなるガラスセラミックで構成されていることから、コンデンサやインダクタ、外部端子、補助電極に用いる材料として、ＣｕやＡｇなどの低抵抗金属を用いることが可能となる。そのため、高周波特性に優れた電子部品となる。更には、通常ガラスセラミックは焼成温度が低く、約１０００℃以下であることから、電子部品の製造時において、アルミナからなるセラミックと比べ、焼成温度も低下することができる。
【００２３】
本発明の移動体通信装置によれば、プリント基板との接合強度が向上した電子部品を用いるため、移動体通信装置の落下などといった外力に対し機械的、電気的な信頼性が向上する。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。本発明の電子部品の一例として、アンテナスイッチモジュール１がある。アンテナスイッチモジュール１は、図３のブロック図に示したダイプレクサ２、第１及び第２の高周波スイッチ３，４、第１及び第２のフィルタ５，６からなり、ＧＳＭ（９００ＭＨｚ帯）送信部に接続される送信端子ＴＸ１、ＤＣＳ（１．８ＧＨｚ帯）送信部に接続される送信端子ＴＸ２、ＧＳＭ受信部に接続される受信端子ＲＸ１、ＤＣＳ受信部に接続される受信端子ＲＸ２、アンテナに接続されるアンテナ端子ＡＮＴ、制御部に接続される制御端子ＶＣ１、ＶＣ２、無線部の基準電位に接続されるアース端子ＧＮＤを有する。
【００２５】
アンテナスイッチモジュール１は、図１、図７に示したように、複数の絶縁層（絶縁体基板）とを積層した積層体１１０からなる。積層体を構成する絶縁層（絶縁体基板）には側面に外部端子７を有しているものも含まれている。アンテナスイッチモジュールを構成するダイプレクサ２、第１及び第２の高周波スイッチ３，４、第１及び第２のフィルタ５，６のうち、ダイプレクサ２およびフィルタ５，６はインダクタＬとコンデンサＣから構成されており、絶縁層上にそれぞれ所定形状の電極パターンで形成され、積層体に内層されている。
【００２６】
図４に示すように、ダイプレクサは、ローパスフィルタとハイパスフィルタとを組み合わせて構成されておりコンデンサＣ１０７、Ｃ１０８、Ｃ２０７、Ｃ２０８、Ｃ２０９及びインダクタＬ１０６、Ｌ２０６からなり、高周波スイッチとアンテナ端子との間に接続されている。
【００２７】
図４に示すように、フィルタ５は、コンデンサＣ１０１、Ｃ１０２、Ｃ１０３、Ｃ１０４、Ｃ１０５、及びインダクタＬ１０１、Ｌ１０２からなり、本実施例では、ローパスフィルタを構成している。
【００２８】
図４に示すように、フィルタ６は、コンデンサＣ２０１、Ｃ２０２、Ｃ２０３、Ｃ２０４、Ｃ２０５、及びインダクタＬ２０１、Ｌ２０２からなり、本実施例では、ローパスフィルタを構成している。フィルタ６は、通過帯域が異なるところ以外は、前述のフィルタ５と同様である。
【００２９】
図４に示すように、高周波スイッチ３はフィルタ５を通過した送信信号（ＧＳＭ）をアンテナ端子ＡＮＴに出力するための信号経路、またはアンテナから受信した受信信号をＧＳＭ受信部に入力するための信号経路を切り換える機能を有するものである。高周波スイッチは、コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、チョークコイルＬ１、インダクタＬ１０４、抵抗Ｒ１、ダイオードＤ１、Ｄ２からなっている。
【００３０】
図４に示すように、高周波スイッチ４はフィルタ６を通過した送信信号（ＤＣＳ）をアンテナ端子ＡＮＴに出力するための信号経路、またはアンテナから受信した受信信号をＤＣＳ受信部に入力するための信号経路を切り換える機能を有するものである。高周波スイッチは、コンデンサＣ６、Ｃ７、Ｃ８、Ｃ９、Ｃ１０、チョークコイルＬ３、インダクタＬ２０４、抵抗Ｒ２、ダイオードＤ３、Ｄ４からなっている。
【００３１】
本実施例のアンテナスイッチモジュールは、図７に示すように、高周波スイッチを構成するダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４は、積層体１１０の上に搭載されているが、コンデンサＣ１０１、Ｃ１０２、Ｃ１０３、Ｃ１０４、Ｃ１０５、Ｃ１０７、Ｃ１０８、Ｃ２０１、Ｃ２０２、Ｃ２０３、Ｃ２０４，Ｃ２０５、Ｃ２０７、Ｃ２０８、Ｃ２０９、インダクタＬ１０１、Ｌ１０２、Ｌ１０４、Ｌ１０６、Ｌ２０１、Ｌ２０２、Ｌ２０４、Ｌ２０６、Ｌ１、Ｌ３が絶縁層上にそれぞれ所定の電極パターンで形成され、積層体（縦５．４ｍｍ、横４．０ｍｍ、高さ０．９ｍｍ）に内蔵され、コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ６、Ｃ７、Ｃ８、Ｃ９が積層体１１０上に搭載される。
【００３２】
図１、図７には、図示していないが、シールド効果を目的として、積層体の最上表面を覆うように金属キャップが取付けられている。
【００３３】
ここで、アンテナスイッチモジュールを構成すダイプレクサ２、フィルタ５，６、高周波スイッチ３，４のコンデンサ、インダクタの全てが積層体に内層されてなくてもよく、キャパシタンスが大きいコンデンサや、インダクタンスが大きなインダクタなど、積層体への内層が不向きな一部の部品をダイオードと同様に積層体にチップ部品として搭載してもよい。
【００３４】
絶縁層（絶縁体基板）はホウケイ酸ガラスとアルミナとからなるガラスセラミックからなっている。
一方、電極パターンは、Ａｇ合金をＮｉ−Ａｕメッキしたもので形成されている。
【００３５】
プリント基板へのアンテナスイッチモジュール１の実装は、積層体表面に形成される送信端子ＴＸ１，ＴＸ２、受信端子ＲＸ１，ＲＸ２、アンテナ端子ＡＮＴ、制御端子ＶＣ１，ＶＣ２、およびアース端子ＧＮＤの外部端子７と補助電極８とを用い、プリント基板９上の所定位置の配線に半田より取付けすることによって実装されている。
【００３６】
アンテナスイッチモジュールがプリント基板に取付られた状態を図１、２に示す。半田フィレット１３は、第一の絶縁層（絶縁体基板２０）に設けられた外部端子７と第二の絶縁層（絶縁体基板２５）に設けられた補助電極８さらにはプリント基板の図示しない配線（パッド）に接合されている。
【００３７】
図５は、本発明の電子部品に設けられた外部端子７、補助電極８を説明するための概略図である。外部端子７は、図５に示したように、絶縁層（絶縁体基板）２０の側面の凹溝２１（キャスタレーション）に形成され、キャスタレーションには側面メタライズ層２２が形成されている。側面メタライズ層２２は、、Ａｇ合金をＮｉ−Ａｕメッキしたもので形成される。側面メタライズ層２２は、上述したものに限定されるわけでなく、公知の材料により形成され、例えばＡｇ，Ｃｕ，Ｃｕ合金などからなる導体表面にＮｉめっきやＮｉ−Ｐ，Ｎｉ−ホウ素，Ｎｉ−Ａｕ合金をめっきしたものより形成されていてもよい。
【００３８】
補助電極８は、図５に示したように、第一の絶縁層（絶縁体基板）２０と第二の絶縁層（絶縁体基板）２５の積層面２３における、第二の絶縁層（絶縁体基板）２５の積層面２３（図１で示されるアンテナスイッチモジュールにおいては、第二の絶縁層（絶縁体基板）のプリント基板側の表面）に表面メタライズ層２４により形成されてなる。表面メタライズ層２４は、前述した側面メタライズ層と同様に、公知の材料によりスクリーン印刷などの方法で形成される。
【００３９】
また、補助電極８は、第二の絶縁層（絶縁体基板）２５の積層面全面に形成されている必要はなく、第二の絶縁層（絶縁体基板）の縁端部または、第一の絶縁体基板２０と第二の絶縁体基板２５との積層面において、両基板が重なり合わない部分の第二の絶縁体基板側積層面に設けられていると好ましい。
【００４０】
図６に示したように本発明では、外部端子７は、絶縁層（絶縁体基板）２０の側面全てに形成されており、対抗する側面には同数の外部端子が形成されている。そのため、プリント基板との接合が強固になる。
【００４１】
外部端子および補助電極８は積層体表面に、両者がそれぞれ連なった状態で形成されている。これにより、半田は、外部端子と補助電極に濡れ拡がった状態で半田フィレットを形成し、第二の絶縁層（絶縁体基板）と半田フィレットとの間には隙間の発生は見られず、更には、第一の絶縁層（絶縁体基板）側積層面端部も半田フィレットで覆われている。
【００４２】
図６に示すように、補助電極８は、第一の絶縁体基板と第二の絶縁体基板との積層面において、両基板が重なり合わない部分の第二の絶縁体基板側積層面全てに形成されている。
【００４３】
１つの外部端子で形成される第一の絶縁層（絶縁体基板）と第二の絶縁層（絶縁体基板）において、両絶縁層（絶縁体基板）が重なりあわない部分の領域は、０．０９ｍｍ^２である。本実施例では、外部端子として、ＧＳＭ（９００ＭＨｚ帯）送信部に接続される送信端子ＴＸ１、ＤＣＳ（１．８ＧＨｚ帯）送信部に接続される送信端子ＴＸ２、ＧＳＭ受信部に接続される受信端子ＲＸ１、ＤＣＳ受信部に接続される受信端子ＲＸ２、アンテナに接続されるアンテナ端子ＡＮＴ、制御部に接続される制御端子ＶＣ１、ＶＣ２、無線部の基準電位に接続されるアース端子ＧＮＤが９つの合計１６個があり、両絶縁層（絶縁体基板）が重なりあわない部分の領域は合計で、１．４４ｍｍ^２となる。
【００４４】
前記表面メタライズ層は、１つの外部端子で形成される第一の絶縁層（絶縁体基板）と第二の絶縁層（絶縁体基板）において、両絶縁層（絶縁体基板）が重なりあわない部分の領域のうち、６０％以上形成されていることが好ましい。６０％以下の場合であると、半田フィレットが十分に立ち上がらず、強度向上の効果が得られない。
【００４５】
また、補助電極は、第二の絶縁層（絶縁体基板）の積層面に対して、４％以上形成されていることが好ましい。４％以下の場合はプリント基板との十分な接合強度が得られない。
【００４６】
第一及び第二の絶縁層（絶縁体基板）２０の材質は、ガラスセラミック（低温焼成セラミック）からなる。ガラスセラミックであると、本発明の電子部品を同時焼成によって形成することが可能となる。また、第一及び第二の絶縁層（絶縁体基板）２０の別の材質としては、アルミナ、窒化アルミニウム、ムライトなどの各種セラミックあるいは、樹脂あるいは、セラミックと樹脂との複合材料を用いることができる。第一の絶縁層（絶縁体基板）と第二の絶縁層（絶縁体基板）とは必ずしも同種の材料でなくてもよく、前述した物の組み合わせであってもよい。
【００４７】
本実施例では、電子部品としてアンテナスイッチモジュールを示したが、これに限られるわけではなく、プリント基板に実装される電子部品であれば本発明を適用することはできる。
【００４８】
本発明の効果を確認するために、本発明の電子部品と補助電極のない電子部品のそれぞれを試験冶具に取付、落下試験を行った。落下試験は電子部品として、補助電極のあるアンテナスイッチモジュールと補助電極のないアンテナスイッチモジュールを用い、落下試験用冶具（１０８×４４×２５ｍｍ，重量１００ｇ）に両アンテナスイッチモジュールを半田付けし、落下試験用冶具を１８０ｃｍの高さから任意の回数、鉄板に自由落下させて行った。
【００４９】
【表１】

【００５０】
その結果、数回落下を繰り返しても、本発明の電子部品は、落下試験用冶具から脱落することはなかったが、補助電極のない電子部品は、脱落するものが見られた。また、落下試験後に、両電子部品の積層面部分でのクラックの発生を確認したところ、補助電極のない電子部品ではその積層面にクラックが発生していたが、本発明の電子部品については、クラックが発生しているものは見られなかった。
【００５１】
また、本発明の電子部品である補助電極のあるアンテナスイッチモジュールと補助電極の無いアンテナスイッチモジュールを用いて三点曲げ試験を行った。三点曲げ試験に用いる試料は、アンテナスイッチモジュールをプリント基板（厚み０．８ｍｍ、縦３０ｍｍ、横３８ｍｍの外形寸法のガラスエポキシ樹脂（ＦＲ−４）製）上に接合し作成した。前記試料を左右の支持棒（直径４ｍｍφ）にて支持し、該支持棒の中間位置で上方に配置した押圧棒（直径４ｍｍφ）に試料を押し付け、ロードセルによりその圧力を読み取った。ここで、２つの支持棒の間隔は２８ｍｍとし、押圧棒を５ｍｍ／ｍｉｎの速度で昇降する。
【００５２】
試料は、全ての外部端子に補助電極が連結されて設けられているもの（試料１）、補助電極と外部端子が連結されていないもの（試料２）、一部の外部端子にのみ、補助電極が連結して設けられているもの（試料３）、補助電極が設けられていないもの（試料４）を各試料につき、５個づつ用いた。
【００５３】
破壊時の判定は、荷重曲線をレコーダで記録し、曲線にリップルが発生した時点を破壊強度とした。
【００５４】
【表２】

【００５５】
表２は撓み量に対する破壊荷重を示すものである。この結果によれば、試料４（従来品）では、平均値で撓み量０．８０ｍｍ、破壊荷重５５．１Ｎであったが、試料１（本発明品）では、平均値で撓み量０．９３ｍｍ、破壊荷重６３．５Ｎとなり、従来品と比べ、それぞれ１６％、１５％向上した。また、試料２では、平均値で撓み量０．８４ｍｍ、破壊荷重５８．３Ｎ、試料３では、平均値で撓み量０．８９ｍｍ、破壊荷重６０．４Ｎであった。このことから、補助電極を設けた本発明の実装型電子部品は、補助電極の無い従来の実装型電子部品に比べ、曲げ荷重に対して強いことがわかった。また、補助電極は、全ての外部端子に設けられていることが好ましく、さらには、補助電極と外部端子とが連結されて設けられていることが好ましいことも明らかとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるアンテナスイッチモジュール（電子部品）のプリント基板への実装時の断面図である。
【図２】本発明に係わるアンテナスイッチモジュール（電子部品）のプリント基板実装時の外部端子部分の拡大断面図である。
【図３】本発明に係わるアンテナスイッチモジュールを用いた移動体通信装置の構成の一部を示すブロック図である。
【図４】本発明に係わるアンテナスイッチモジュール（電子部品）を用いた移動体通信装置の構成の一部を示す回路図である。
【図５】本発明に係わるアンテナスイッチモジュール（電子部品）を構成する積層体の一部の分解斜視図である。
【図６】本発明に係わるアンテナスイッチモジュール（電子部品）の底面側斜視図である。
【図７】本発明に係わるアンテナスイッチモジュール（電子部品）の上面側斜視図である。
【図８】補助電極を備えない（従来の）アンテナスイッチモジュールのプリント基板への実装時の断面図である。
【図９】補助電極を備えない（従来の）アンテナスイッチモジュールのプリント基板への実装時の外部端子部分の拡大断面図である。
【符号の説明】
１，１０　　　アンテナスイッチモジュール（電子部品）
２　　　　　　ダイプレクサ
３，４　　　　高周波スイッチ
５，６　　　　フィルタ
２０　　　　　第一の絶縁体基板（第一の絶縁層）
２５　　　　　第二の絶縁体基板（第二の絶縁層）
７，７０　　　　　　外部端子
８　　　　　　補助電極
２３　　　　　積層面
１１０　　　　積層体[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to electronic components used in mobile communication devices (mobile phones, simplified mobile phones, etc.), and includes, for example, an antenna switch module, a coupler, a diplexer, a duplexer, and a filter.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, mobile communication devices such as mobile phones and simplified mobile phones (so-called PHS) have been remarkably reduced in size and size. Along with this, there is an increasing demand for miniaturization of electronic components used in mobile communication devices. For example, one of the electronic components used in mobile communication devices is an antenna switch module that switches an antenna between transmission and reception (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-127666).
[0003]
Conventionally, the antenna switch module has been mounted on a printed circuit board by surface mounting via solder (solder fillet) between external terminals of the component and a pad portion of the printed circuit board. For example, as shown in FIG. 8, an antenna switch module 10 disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-127666 has external terminals 70 formed on side and bottom surfaces of components and conductors (not shown) of a printed circuit board 90. Are joined by a solder fillet 130 and are surface-mounted.
[0004]
However, as the size of the electronic component itself is reduced, the area of external terminals provided on the electronic component, that is, the area of a portion used for bonding is also reduced. High joint strength cannot be obtained. Specifically, when the printed circuit board on which the antenna switch module is mounted is dropped, there is a problem that the antenna switch module may fall off the printed circuit board due to an impact or the like when the printed circuit board is dropped.
[0005]
Further, as shown in FIG. 9, when the antenna switch module is mounted on the printed board, the solder fillet 130 is not joined to the second insulator board, so that a gap 150 is formed between the two. Was. Therefore, when an external force is applied to the antenna switch module due to an impact such as a drop or the like, stress concentrates on a laminated surface of the first insulator substrate and the second insulator substrate, and cracks are generated in the laminate, and as a result, the laminate is There is also a problem that the internal circuit may be short-circuited or disconnected.
[0006]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to improve the joining strength of a printed circuit board of an electronic component used in a mobile communication device, and further to improve the bonding strength. It is to provide a mobile communication device using an electronic component.
[0007]
Means for Solving the Problems, Functions and Effects
In order to achieve the above object, the electronic component of the present invention is an electronic component obtained by laminating at least a first insulator substrate and a second insulator substrate, wherein the electronic component is laminated on a side surface of the first insulator substrate. An external terminal is provided in the direction, and at least a portion of the non-overlapping portion of the second insulator substrate side laminated surface of the non-overlapping portion of the laminated surface of the first insulator substrate and the second insulator substrate is An electrode is provided. In addition, the term “laminated surface” in the present invention does not indicate only a portion that is in contact when the first and second insulating substrates are laminated, but also indicates a second (second) surface of the first (second) insulating substrate. 1) The entire surface on the insulator substrate side is shown.
[0008]
In the present invention, the insulator substrate may be referred to as an insulating layer. Further, the electronic component according to the present invention is, in particular, a mounted electronic component mounted on a printed circuit board or the like.
[0009]
Further, the electronic component according to the present invention is characterized in that the external terminal has a concave groove on a side surface of the first insulator substrate, and is formed in the concave groove.
[0010]
Further, the electronic component according to the present invention is characterized in that the auxiliary electrode and the external terminal are connected on a surface of a laminate including the first insulator substrate and the second insulator substrate.
[0011]
Further, the electronic component of the present invention is characterized in that the first insulator substrate and the second insulator substrate are made of glass ceramic.
[0012]
Furthermore, the electronic component of the present invention is characterized in that the auxiliary electrode is formed only at the edge of the second insulating substrate side laminated surface.
[0013]
Furthermore, the electronic component of the present invention includes at least one of a capacitor electrode forming a capacitor and an inductor electrode forming an inductor, wherein the capacitor electrode and the inductor electrode are provided on the first insulator substrate. It is formed inside or on the surface of the second insulator substrate.
[0014]
Still further, in the electronic component of the present invention, the high-frequency switch includes at least a diplexer including a capacitor and an inductor, a high-frequency switch including at least a semiconductor element and an inductor, and a filter including at least a capacitor and an inductor. The semiconductor element is mounted on a second insulator substrate, an inductor electrode forming an inductor of the high-frequency switch, an inductor electrode forming an inductor of the diplexer, a capacitor electrode forming a capacitor, and an inductor of the filter. It is characterized in that the constituting inductor electrode and the capacitor electrode constituting the capacitor are formed inside or on the surface of the first insulator substrate and the second insulator substrate.
[0015]
A mobile communication device according to the present invention uses the electronic component described above.
[0016]
According to the electronic component of the present invention, among the laminated surfaces of the first insulator substrate and the second insulator substrate, at least a portion of the non-overlapping portion of the laminated surface of the second insulator substrate is supplemented. Since the electrodes are formed so as to be exposed on the surface of the multilayer body, the area of a portion used for bonding with the solder increases as a whole of the electronic component, and the bonding strength of the electronic component improves.
[0017]
Further, since the external terminals are formed by the concave grooves provided on the side surfaces of the first insulator substrate, it is not necessary to newly provide a space for providing the auxiliary electrode on the second insulator substrate. It is possible to suppress an increase in the size of the electronic component as a whole without increasing the size of the second insulator substrate, and to improve the bonding strength with the printed circuit board. Further, since the space for providing the auxiliary electrode is newly provided on the second insulator substrate, it is not necessary to reduce the size of the first insulator substrate. As a result, in consideration of attachment to a printed circuit board, it is not necessary to change the wiring conductor pattern of the printed circuit board in accordance with a change in the size of the first insulator substrate, so that a reduction in development time can be expected.
[0018]
In addition, since the external terminals and the auxiliary electrodes are mounted on the printed circuit board using solder, the solder fillet spreads to both the external terminals and the auxiliary electrodes, and the first and second insulator substrates are separated from each other. Since the solder fillets are joined to both, the joining strength with the printed circuit board can be improved. Furthermore, since the external terminal and the auxiliary electrode are connected on the surface of the laminate, the end of the laminated surface of the first insulator substrate is covered with the solder fillet, so that the first insulator substrate and the second insulator substrate are connected. The stress is not concentrated on the laminated surface with the two insulator substrates, so that the occurrence of cracks and the occurrence of short circuits in the circuits formed inside the laminated body can be suppressed.
[0019]
Furthermore, since the auxiliary electrode is formed only on the edge of the second insulating substrate side laminated surface, unnecessary coupling with a circuit pattern (a capacitor or an inductor) formed inside the laminated body is suppressed. In addition, the parasitic inductance of the auxiliary electrode itself can be suppressed.
[0020]
Since capacitors and inductors are formed inside the high-frequency substrate, it is possible to reduce the overall size of electronic components, especially the height, as compared to mounting capacitors and inductors as chip components on a laminate that constitutes electronic components. .
[0021]
In the electronic component of the present invention, the capacitor and the inductor are formed in the inner layer, and the diode is mounted on the multilayer body, so that the electronic component itself can be reduced in size. Further, the diode is mounted, and the weight of the electronic component itself increases. However, since the area of the portion related to the soldering of the entire electronic component is increased, the bonding strength between the electronic component and the printed circuit board is improved.
[0022]
In the electronic component of the present invention, since the first insulator substrate and the second insulator substrate are made of glass ceramic composed of a ceramic component and a glass component, a capacitor, an inductor, an external terminal, an auxiliary electrode It is possible to use a low-resistance metal such as Cu or Ag as a material used for. Therefore, the electronic component has excellent high frequency characteristics. Furthermore, since the firing temperature of glass ceramics is usually low, that is, about 1000 ° C. or lower, the firing temperature can be lowered in the production of electronic components as compared with ceramics made of alumina.
[0023]
According to the mobile communication device of the present invention, since an electronic component having an improved bonding strength with the printed circuit board is used, mechanical and electrical reliability against external force such as a drop of the mobile communication device is improved.
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. An example of the electronic component of the present invention is an antenna switch module 1. The antenna switch module 1 includes the diplexer 2, the first and second high-

frequency switches

3, 4, and the first and

second filters

5, 6 shown in the block diagram of FIG. 3, and is used for a GSM (900 MHz band) transmitting unit. The transmission terminal TX1 connected, the transmission terminal TX2 connected to the DCS (1.8 GHz band) transmission unit, the reception terminal RX1 connected to the GSM reception unit, the reception terminal RX2 connected to the DCS reception unit, and the antenna connected to the antenna Antenna terminal ANT, control terminals VC1 and VC2 connected to the control unit, and a ground terminal GND connected to the reference potential of the radio unit.
[0025]
As shown in FIGS. 1 and 7, the antenna switch module 1 includes a laminate 110 in which a plurality of insulating layers (insulator substrates) are laminated. Insulating layers (insulating substrates) constituting the laminate include those having external terminals 7 on the side surfaces. Among the diplexer 2, the first and second high-

frequency switches

3, 4, and the first and

second filters

5, 6, which constitute the antenna switch module, the diplexer 2 and the

filters

5, 6 each include an inductor L and a capacitor C. Are formed on the insulating layer in an electrode pattern of a predetermined shape, respectively, and are formed in an inner layer of the laminate.
[0026]
As shown in FIG. 4, the diplexer is configured by combining a low-pass filter and a high-pass filter, and includes capacitors C107, C108, C207, C208, and C209 and inductors L106 and L206, between the high-frequency switch and the antenna terminal. It is connected.
[0027]
As shown in FIG. 4, the filter 5 includes capacitors C101, C102, C103, C104, and C105, and inductors L101 and L102, and forms a low-pass filter in this embodiment.
[0028]
As shown in FIG. 4, the filter 6 includes capacitors C201, C202, C203, C204, and C205, and inductors L201 and L202, and in the present embodiment, constitutes a low-pass filter. The filter 6 is the same as the above-described filter 5 except that the pass band is different.
[0029]
As shown in FIG. 4, the high-frequency switch 3 is a signal path for outputting a transmission signal (GSM) passed through the filter 5 to an antenna terminal ANT, or a signal for inputting a reception signal received from an antenna to a GSM receiving unit. It has a function of switching a route. The high frequency switch includes capacitors C1, C2, C3, C4, C5, a choke coil L1, an inductor L104, a resistor R1, and diodes D1, D2.
[0030]
As shown in FIG. 4, the high-frequency switch 4 is a signal path for outputting a transmission signal (DCS) passing through the filter 6 to the antenna terminal ANT, or a signal for inputting a reception signal received from the antenna to the DCS receiving unit. It has a function of switching a route. The high frequency switch includes capacitors C6, C7, C8, C9, C10, a choke coil L3, an inductor L204, a resistor R2, and diodes D3, D4.
[0031]
In the antenna switch module of the present embodiment, as shown in FIG. 7, the diodes D1, D2, D3, and D4 constituting the high-frequency switch are mounted on the multilayer body 110, but the capacitors C101, C102, C103, C104, C105, C107, C108, C201, C202, C203, C204, C205, C207, C208, C209, inductors L101, L102, L104, L106, L201, L202, L204, L206, L1, and L3 are respectively provided on the insulating layer. It is formed in a predetermined electrode pattern, is built in a laminate (height 5.4 mm, width 4.0 mm, height 0.9 mm), and includes capacitors C1, C2, C3, C4, C6, C7, C8, and C9. It is mounted on 110.
[0032]
Although not shown in FIGS. 1 and 7, a metal cap is attached so as to cover the uppermost surface of the laminate for the purpose of shielding.
[0033]
Here, all of the diplexer 2, the

filters

5 and 6, the capacitors of the high-

frequency switches

3 and 4, and the inductors constituting the antenna switch module do not need to be layered in the laminated body, and a capacitor having a large capacitance or an inductor having a large inductance. For example, some components whose inner layers are not suitable for the laminate may be mounted as chip components on the laminate similarly to the diode.
[0034]
The insulating layer (insulator substrate) is made of glass ceramic made of borosilicate glass and alumina.
On the other hand, the electrode pattern is formed by plating an Ag alloy with Ni-Au.
[0035]
The mounting of the antenna switch module 1 on the printed circuit board includes the transmission terminals TX1, TX2, the reception terminals RX1, RX2, the antenna terminals ANT, the control terminals VC1, VC2, and the external terminals 7 of the ground terminal GND formed on the surface of the laminate. It is mounted by using the auxiliary electrode 8 and attaching it to the wiring at a predetermined position on the printed circuit board 9 by soldering.
[0036]
FIGS. 1 and 2 show a state in which the antenna switch module is mounted on a printed circuit board. The solder fillet 13 includes external terminals 7 provided on the first insulating layer (insulating substrate 20), auxiliary electrodes 8 provided on the second insulating layer (insulating substrate 25), and wiring (not shown) of the printed board. (Pad).
[0037]
FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the external terminals 7 and the auxiliary electrodes 8 provided on the electronic component of the present invention. As shown in FIG. 5, the external terminal 7 is formed in a concave groove 21 (castellation) on a side surface of an insulating layer (insulator substrate) 20, and a side metallization layer 22 is formed on the castellation. The side metallization layer 22 is formed of an Ag alloy plated with Ni-Au. The side metallization layer 22 is not limited to the above-described one, and is formed of a known material. For example, the surface of a conductor made of Ag, Cu, Cu alloy, or the like is plated with Ni, Ni-P, Ni-boron, Ni- It may be formed from a plated Au alloy.
[0038]
As shown in FIG. 5, the auxiliary electrode 8 is formed on a second insulating layer (insulating substrate) 25 on a laminated surface 23 of a first insulating layer (insulating substrate) 20 and a second insulating layer (insulating substrate) 25. The substrate metallization layer 24 is formed on the laminated surface 23 of the substrate 25 (in the antenna switch module shown in FIG. 1, the surface of the second insulating layer (insulating substrate) on the printed circuit board side). The surface metallized layer 24 is formed of a known material by a method such as screen printing, similarly to the side metallized layer described above.
[0039]
The auxiliary electrode 8 does not need to be formed on the entire surface of the laminated surface of the second insulating layer (insulator substrate) 25, and may be provided at the edge of the second insulating layer (insulator substrate) or the first insulating layer (insulator substrate). In the laminated surface of the insulator substrate 20 and the second insulator substrate 25, it is preferable that both substrates are provided on the second insulator substrate side laminated surface in a portion where they do not overlap.
[0040]
As shown in FIG. 6, in the present invention, the external terminals 7 are formed on all side surfaces of the insulating layer (insulator substrate) 20, and the same number of external terminals are formed on opposing side surfaces. Therefore, the bonding with the printed circuit board becomes strong.
[0041]
The external terminal and the auxiliary electrode 8 are formed on the surface of the laminated body in a state where both are connected. As a result, the solder forms a solder fillet in a state where the solder spreads on the external terminal and the auxiliary electrode, and no gap is observed between the second insulating layer (insulator substrate) and the solder fillet. The end of the laminated surface on the first insulating layer (insulator substrate) side is also covered with a solder fillet.
[0042]
As shown in FIG. 6, the auxiliary electrode 8 is provided on the entire surface of the second insulating substrate-side laminated surface where the two substrates do not overlap with each other on the laminated surface of the first insulating substrate and the second insulating substrate. Is formed.
[0043]
In the first insulating layer (insulating substrate) and the second insulating layer (insulating substrate) formed by one external terminal, the area where the two insulating layers (insulating substrates) do not overlap is 0. 09 mm ² . In this embodiment, as external terminals, a transmission terminal TX1 connected to a GSM (900 MHz band) transmission unit, a transmission terminal TX2 connected to a DCS (1.8 GHz band) transmission unit, and a reception terminal connected to a GSM reception unit RX1, a receiving terminal RX2 connected to the DCS receiving unit, an antenna terminal ANT connected to the antenna, control terminals VC1 and VC2 connected to the control unit, and a ground terminal GND connected to the reference potential of the wireless unit are a total of nine. There are sixteen, and the area of the part where both insulating layers (insulator substrates) do not overlap is 1.44 mm ^{2 in} total.
[0044]
The surface metallized layer is a portion of the first insulating layer (insulating substrate) and the second insulating layer (insulating substrate) formed by one external terminal where both insulating layers (insulating substrates) do not overlap. It is preferable that 60% or more of the region is formed. If it is less than 60%, the solder fillet does not rise sufficiently, and the effect of improving the strength cannot be obtained.
[0045]
Further, it is preferable that the auxiliary electrode is formed at 4% or more with respect to the lamination surface of the second insulating layer (insulator substrate). If it is less than 4%, sufficient bonding strength with the printed circuit board cannot be obtained.
[0046]
The material of the first and second insulating layers (insulator substrates) 20 is made of glass ceramic (low-temperature fired ceramic). If it is glass ceramic, the electronic component of the present invention can be formed by simultaneous firing. Further, as another material of the first and second insulating layers (insulator substrates) 20, various ceramics such as alumina, aluminum nitride, and mullite, a resin, or a composite material of a ceramic and a resin can be used. . The first insulating layer (insulating substrate) and the second insulating layer (insulating substrate) are not necessarily made of the same material, and may be a combination of the above-described materials.
[0047]
In this embodiment, the antenna switch module has been described as an electronic component. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to any electronic component mounted on a printed circuit board.
[0048]
In order to confirm the effects of the present invention, each of the electronic component of the present invention and the electronic component without an auxiliary electrode was attached to a test jig, and a drop test was performed. In the drop test, an antenna switch module with auxiliary electrodes and an antenna switch module without auxiliary electrodes were used as electronic components, and both antenna switch modules were soldered to a drop test jig (108 × 44 × 25 mm, weight 100 g) and dropped. The test jig was dropped freely onto an iron plate an arbitrary number of times from a height of 180 cm.
[0049]
[Table 1]

[0050]
As a result, the electronic component of the present invention did not fall off the drop test jig even if it was dropped several times, but some of the electronic components without the auxiliary electrode fell off. Also, after the drop test, when the occurrence of cracks on the laminated surface portion of both electronic components was confirmed, cracks occurred on the laminated surface of the electronic component without auxiliary electrodes, but for the electronic component of the present invention, No cracks were found.
[0051]
Further, a three-point bending test was performed using an antenna switch module having an auxiliary electrode and an antenna switch module having no auxiliary electrode, which are electronic components of the present invention. The sample used for the three-point bending test was prepared by bonding the antenna switch module to a printed circuit board (made of glass epoxy resin (FR-4) having a thickness of 0.8 mm, a length of 30 mm and a width of 38 mm). The sample was supported by left and right support rods (diameter: 4 mmφ), and the sample was pressed against a pressing rod (diameter: 4 mmφ) arranged at an intermediate position between the support rods, and the pressure was read by a load cell. Here, the interval between the two support rods is 28 mm, and the pressing rod is moved up and down at a speed of 5 mm / min.
[0052]
The sample is provided with auxiliary electrodes connected to all external terminals (sample 1), the auxiliary electrode is not connected to external terminals (sample 2), and only some of the external terminals are auxiliary electrodes. Are connected to each other (sample 3), and five without auxiliary electrodes (sample 4) were used for each sample.
[0053]
For the determination at the time of breaking, the load curve was recorded by a recorder, and the point at which ripple occurred in the curve was defined as breaking strength.
[0054]
[Table 2]

[0055]
Table 2 shows the breaking load with respect to the amount of bending. According to this result, the average value of the deflection amount was 0.80 mm and the breaking load was 55.1 N in the sample 4 (conventional product), whereas the average deflection value was 0.93 mm in the sample 1 (the present invention). And a breaking load of 63.5 N, which were improved by 16% and 15%, respectively, as compared with the conventional product. Sample 2 had an average deflection of 0.84 mm and a breaking load of 58.3 N, and Sample 3 had an average deflection of 0.89 mm and a breaking load of 60.4 N. From this, it was found that the mounted electronic component of the present invention provided with the auxiliary electrode is more resistant to bending load than the conventional mounted electronic component without the auxiliary electrode. In addition, it has been clarified that the auxiliary electrode is preferably provided for all the external terminals, and it is more preferable that the auxiliary electrode and the external terminal are connected to each other.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view when an antenna switch module (electronic component) according to the present invention is mounted on a printed circuit board.
FIG. 2 is an enlarged sectional view of an external terminal portion when the antenna switch module (electronic component) according to the present invention is mounted on a printed circuit board.
FIG. 3 is a block diagram showing a part of a configuration of a mobile communication device using the antenna switch module according to the present invention.
FIG. 4 is a circuit diagram showing a part of a configuration of a mobile communication device using an antenna switch module (electronic component) according to the present invention.
FIG. 5 is an exploded perspective view of a part of a laminate forming an antenna switch module (electronic component) according to the present invention.
FIG. 6 is a bottom perspective view of the antenna switch module (electronic component) according to the present invention.
FIG. 7 is a top perspective view of the antenna switch module (electronic component) according to the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view of a (conventional) antenna switch module without an auxiliary electrode when mounted on a printed circuit board.
FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view of an external terminal portion when a (conventional) antenna switch module without an auxiliary electrode is mounted on a printed circuit board.
[Explanation of symbols]
1,10 Antenna switch module (electronic parts)
2

Diplexer

3, 4 High-

frequency switch

5, 6 Filter 20 First insulator substrate (first insulating layer)
25 Second insulating substrate (second insulating layer)
7, 70 external terminal 8 auxiliary electrode 23 laminated surface 110 laminated body

Claims

An electronic component formed by laminating at least a first insulator substrate and a second insulator substrate,
External terminals are provided on the side surface of the first insulator substrate in the stacking direction,
Of the laminated surface of the first insulator substrate and the second insulator substrate,
At least a part of the second insulator substrate side laminated surface of the non-overlapping part,
An electronic component comprising an auxiliary electrode.

The electronic component according to claim 1, wherein the external terminal has a concave groove on a side surface of the first insulator substrate, and is formed in the concave groove.

The auxiliary electrode and the external terminal,
The electronic component according to claim 1, wherein the electronic component is connected at a surface of a stacked body including the first insulator substrate and the second insulator substrate.

4. The electronic component according to claim 1, wherein the auxiliary electrode is formed only at an edge of the second insulating substrate side laminated surface. 5.

The electronic component according to any one of claims 1 to 4, wherein
The capacitor electrodes that make up the capacitor, or
At least one of the inductor electrodes constituting the inductor,
With
The electronic component, wherein the capacitor electrode and the inductor electrode are formed inside or on the surface of the first insulator substrate and the second insulator substrate.

The electronic component according to any one of claims 1 to 5, wherein
A diplexer comprising at least a capacitor and an inductor, a high-frequency switch comprising at least a semiconductor element and an inductor, and a filter comprising at least a capacitor and an inductor,
The semiconductor element of the high-frequency switch is mounted on the second insulator substrate,
An inductor electrode forming an inductor of the high-frequency switch;
An inductor electrode forming an inductor of the diplexer and a capacitor electrode forming a capacitor,
An inductor electrode forming an inductor of the filter and a capacitor electrode forming a capacitor,
An electronic component, wherein the electronic component is formed inside or on the surface of the first insulator substrate and the second insulator substrate.

The electronic component according to any one of claims 1 to 6, wherein
An electronic component, wherein the first insulator substrate and the second insulator substrate are made of glass ceramic.

A mobile communication device using the electronic component according to claim 1.