JP2005039007A - Module with built-in electronic component - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子部品内蔵モジュールに関し、特に、配線基板の上部に電子部品が配置され、これを絶縁樹脂で覆った電子部品内蔵モジュールに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、基板上に複数の電子部品を搭載してなる小型の電子機器が急速に普及してきた。この種の電子機器は従来、電磁界ノイズからの保護の目的で金属ケースで部品を覆ったものや金属ケースに収納されたものが存在していた。また、これら金属ケースに代わる技術として最近では絶縁樹脂でモールドされた電子部品内蔵モジュールが提案されている。
【0003】
図5に従来の絶縁樹脂でモールドされた電子部品内蔵モジュールを示す。
【0004】
図5に示すように配線パターン111や電極103を配線基板102の表面に形成し、その表面をソルダーレジスト116で覆っている。さらに、配線基板102の内部はインナービア110、配線パターン112が設けられている。配線基板102の裏面には裏面電極113、はんだ114が設けられている。そして、電子部品104の電極106と配線基板102の電極103とをはんだ105で接続した後、電子部品104を包み込むように配線基板102の表面上を絶縁樹脂107で覆い、表層に金属めっき膜115による電磁界シールド層を設けた電子部品内蔵モジュール100である。
【0005】
なお、この出願に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。
【0006】
【特許文献1】
特開2001−168493号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の絶縁樹脂107でモールドされた電子部品内蔵モジュール100では、はんだ実装により電子部品104を内蔵する場合、通常の表面実装方式における電子部品と配線基板の電極構造の位置関係を、そのまま内蔵する電子部品のはんだ実装構造へ流用している。この通常の表面実装方式における電子部品と配線基板の電極構造の位置関係は、図6(a)の電子部品104の正面図に示すように電子部品104の電極106の間隔をSC1、図6(b)の配線基板102の断面図に示すように配線基板102の電極103の間隔をSS1とすると、特に0603サイズ及び1005サイズの電子部品104に対しては、各電子部品製造メーカー(例えば、(株)村田製作所、京セラ(株)等)は、リフローによるはんだ実装の場合、SC1<SS1を推奨している。そして、実際に電子部品104を配線基板102にはんだ実装する場合には、電子部品104の電極106間でのショートを避けるため、できるだけ配線基板102の電極間隔を広く設計し、推奨通りSC1<SS1としている。この電極構造の位置関係を、電子部品内蔵モジュールにおける内蔵する電子部品104のはんだ実装に用いた場合、電子部品内蔵モジュールは、後にリフローによりマザー基板上へはんだを用いて実装されるのであるが、その際、電子部品内臓モジュール内のはんだ105は再溶融し、この時同時にはんだ105は体積膨張を伴う。電極の位置関係がSC1<SS1であると、電子部品104の下面側において、はんだ105が鋭角構造となるため、はんだ105の体積膨張による応力により、電子部品104の下面と配線基板102との間に存在する絶縁樹脂107に対して、電子部品104の下面と絶縁樹脂107を引き剥がすような力が働く。そのため、電子部品104と絶縁樹脂107の界面にはんだ105が流出しやすくなり、電極間ショートを引き起こすこととなる。
【0008】
本発明は上記従来の問題を解決し、接続信頼性及び量産性に優れた電子部品内蔵モジュールを提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の請求項1に記載の発明は、少なくとも1つ以上の電子部品と、少なくとも一層以上の配線層を有する配線基板と、前記電子部品を前記配線基板の電極とはんだで接続しこれらを絶縁樹脂で覆い、前記絶縁樹脂の表面に金属めっき膜による電磁界シールド層を形成した電子部品内蔵モジュールにおいて、前記電子部品の電極間隔をSC、前記電子部品実装用の前記配線基板の電極間隔をSsとするとき、SC≧SSの関係を満足する電子部品内蔵モジュールとしたものであり、電子部品内蔵モジュール内のはんだが再溶融した際に、溶融による体積膨張で発生した応力が、電子部品と配線基板間に存在する絶縁樹脂を電子部品側に押しつけるように作用するため、電子部品と絶縁樹脂との間にはんだの流出が起こらないという作用を有する。
【0010】
本発明の請求項2に記載の発明は、電子部品の電極と接続しているはんだの形状が前記電子部品の下面の電極の内側部分において90°以上の角度を有する請求項1に記載の電子部品内蔵モジュールとしたものであり、電子部品内蔵モジュール内のはんだが再溶融した際に、溶融による体積膨張で発生した応力が、電子部品と配線基板間に存在する絶縁樹脂を電子部品側に押しつけるように作用するため、電子部品と絶縁樹脂との間にはんだの流出が起こらないという作用を有する。
【0011】
本発明の請求項3に記載の発明は、配線基板の表裏面にソルダーレジストを設けるとともに、電子部品の直下の配線基板の電極以外の部分にソルダーレジスト未形成部を設けた請求項1または2に記載の電子部品内蔵モジュールとしたものであり、電子部品と配線基板の間に確実に絶縁樹脂を充填することができ、はんだの流出する空間を無くすことができるという作用を有する。
【0012】
本発明の請求項4に記載の発明は、配線基板の表裏面にソルダーレジストを設けるとともに、前記配線基板の表面は電極の周囲にのみソルダーレジストを形成した請求項1または2に記載の電子部品内蔵モジュールとしたものであり、電子部品と配線基板の間に確実に絶縁樹脂を充填することができ、はんだの流出する空間を無くすことができるという作用を有する。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について説明する。
【0014】
(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1による電子部品内蔵モジュールの断面図を示す。図2は本発明の実施の形態1による電子部品の電極構造及び配線基板の電極構造を示す。
【0015】
図1において、配線基板2は、表面の電極3や配線パターン12やインナービア10、裏面に裏面電極13が形成された多層配線基板である。
【0016】
電極3,13や配線パターン12は、電気導電性を有する物質から成り、例えば、Cu箔や導電性樹脂組成物から成る。本発明においてはCu箔を用いている。インナービア10は、例えば熱硬化性の導電性物質から成る。熱硬化性の導電性物質としては、例えば、金属粒子と熱硬化性樹脂とを混合した導電性樹脂組成物を用いることができる。金属粒子としては、Au,AgまたはCuなどを用いることができる。Au,AgまたはCuは導電性が高いために好ましく、Cuは導電性が高くマイグレーションも少なく、また、低コストであるため特に好ましい。熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂またはシアネート樹脂を用いることができる。エポキシ樹脂は耐熱性が高いために特に好ましい。
【0017】
この配線基板2上の所定の位置にはんだ5用いて両端に電極6を設けた電子部品4を実装している。電子部品4は、例えば、能動部品および受動部品から成る。能動部品としては、例えば、トランジスタ、IC、LSIなどの半導体素子が用いられる。受動部品としては、抵抗、コンデンサ、インダクタ、振動子及びフィルタ等の面実装型部品が用いられる。
【0018】
はんだ5にはPb−Sn系の共晶はんだやPbフリーはんだ(例えばSn−Ag−Cu系、Au−Sn系またはSn−Zn系)を用いることができるが、何れの場合も融点が230℃以下であって非耐熱性部品であっても使用することが可能である。また、電子部品4を実装するためのはんだ5と電子部品内蔵モジュール1をマザー基板(図示せず)へ実装するためのはんだ14は同一材料であっても構わないし、異なる材料を用いても構わない。しかしながら、近年の環境問題への配慮を考えるとPbフリーはんだを用いる方が望ましい。
【0019】
絶縁樹脂7は電子部品4を完全に覆い、且つ電子部品4と配線基板2の間にも完全に入り込むように形成されている。絶縁樹脂7は、無機フィラーと熱硬化性樹脂とを含む混合物からなる。無機フィラーには、たとえば、Al2O3,MgO,BN,AlN,SiO2およびBaTiO3などを用いることができる。無機フィラーの配合比率は、50重量%〜95重量%の範囲内であることが重要である。この範囲内において絶縁樹脂7を電子部品4の高さ以上に肉厚(例えば1mm)に形成することができるのであるが、この範囲以下になると絶縁樹脂7の流動性が大きくなり、肉厚に形状を維持することができない。また、95重量%以上の無機フィラーを含有して絶縁樹脂7を形成することは不可能である。また、無機フィラーの粒径は配線基板2と電子部品4の間隔より小さい粒径とすることが重要である。粒径を小さくすることで電子部品4と配線基板2の間に絶縁樹脂7を充填することが可能となる。また、絶縁樹脂7に含有する熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、またはシアネート樹脂が好ましい。エポキシ樹脂は、耐熱性が高いために特に好ましい。
【0020】
また、絶縁樹脂7の表層にめっきによる金属膜を形成し、電磁界シールド層15として作用させている。金属めっき膜による電磁界シールド層15は、Au,Ag,Cu,Ni,Cr,Zn,Ti,Al等の材料を少なくとも1種類以上用いて形成している。
【0021】
図1及び図2に示すように、本発明の電子部品内蔵モジュール1においては、電子部品4の電極6の間隔をSC、配線基板2の電極3の間隔をSSとする時、SC≧SSとなる関係を満足させることが重要である。これは電子部品内蔵モジュール1内のはんだ5が再溶融した際に、はんだ5が溶融による体積膨張で発生した応力が、電子部品4と配線基板2との間に存在する絶縁樹脂7を電子部品4に押しつけるように作用するため、電子部品4と絶縁樹脂7との間にはんだの流出が起こらず、はんだ5の再溶融による電極間ショートが発生しない。
【0022】
更に、電子部品4の電極6と接続しているはんだ5の形状が、電子部品4の下面の電極6の内側部分における角度αが90°以上の角度(鈍角)とすることが重要である。
【0023】
この関係を満足させることで、はんだ5の再溶融時の膨張に対して、電子部品4の下に存在するはんだ5が、電子部品4と配線基板2の間に存在する絶縁樹脂7を電子部品4側へ押しつけるように膨張するため、電子部品4と絶縁樹脂7の界面は確実に密着することとなり、はんだ5が流出すべき経路が遮断されることになる。従って、電子部品4と絶縁樹脂7の界面へのはんだ5の流出は起こらないのである。また、逆に、はんだ5と配線基板2の電極3との接続部において、はんだ5の角度βが90°以下(鋭角)の形状となる部分が存在することになる。しかしながら、絶縁樹脂7と配線基板2とは、互いに樹脂同士であるため、絶縁樹脂7を硬化させる際に配線基板2と絶縁樹脂7を強固に接着させることができる。そのため、はんだ5の膨張による応力に対しても、十分接着し続けることが可能で、両者の界面へのはんだ5の流出は発生しない。
【0024】
すなわち、電子部品4と絶縁樹脂7の界面の接着力が弱いためにはんだ5の流出はこの電子部品4と絶縁樹脂7の界面で起こるのである。
【0025】
そのため、電子部品4の下側ではんだ5が鋭角にならない構造にすることが重要である。
【0026】
ただし、いずれの場合においても、はんだ5の膨張を緩和するために絶縁樹脂7には曲げ弾性率が20GPaの低弾性率材料でなければならない。
【0027】
以上に示すように、本発明の実施の形態1においては電子部品4の電極間隔SCと配線基板2の電極間隔SSとの関係をSC≧SSとし、更に、電子部品4の電極6と接続しているはんだ5の形状が、電子部品4の下面の電極6の内側部分において90°以上の角度とすることで、電子部品内蔵モジュール内のはんだ5が再溶融しても、はんだ5の膨張がはんだ自らの流出経路(電子部品下側の絶縁樹脂との界面)を遮断してはんだ流出を回避することが可能となる。
【0028】
(実施の形態2)
図3は、本発明の実施の形態2による電子部品内蔵モジュールの断面図を示し、実施の形態1と同一の構造については、同一番号を付与して説明を省略する。
【0029】
図3に示すように、実施の形態1と同様に電子部品4の電極6の間隔SCと配線基板2の電極3の間隔SSとの関係をSC≧SSとし、更に、電子部品4の電極6と接続しているはんだ5の形状が電子部品4の下面の電極6の内側部分において角度αを90°以上の角度としている。そして、配線基板2の上面にソルダーレジスト17を形成するとともに、電子部品4の真下に位置する配線基板2上の電極3以外の部分にソルダーレジスト17の未形成部分を設けている。こうすることで、電子部品4と配線基板2との間に確実に空間を形成することができる。従ってこの空間により、容易に電子部品4の真下へ絶縁樹脂7を充填することが可能となる。
【0030】
更に、配線基板2側に形成されている角度βが鋭角な形状のはんだ5の構造に対して再溶融によりはんだ5が膨張してもこのソルダーレジスト17がはんだ5の流出に対する防止壁の役割を果たすことができる。
【0031】
以上のような構造を有するソルダーレジスト17の存在により、絶縁樹脂7を確実に電子部品4と配線基板2間に充填することができるとともに、はんだ流出防止壁としての役割を果たすため、はんだ5の再溶融時の膨張に対しても、電子部品4と配線基板2との間のはんだ5の流出によるショート不良を防止することが可能である。
【0032】
(実施の形態3)
図4は、本発明の実施の形態3による電子部品内蔵モジュールの断面図を示し、実施の形態1と同一の構造については、同一番号を付与して説明を省略する。
【0033】
図4に示すように、実施の形態1と同様に電子部品4の電極6の間隔SCと配線基板2の電極3の間隔SSとの関係をSC≧SSとし、更に、電子部品4の電極6と接続しているはんだ5の形状が電子部品4の下面の電極6の内側部分において角度αが90°以上の角度としている。
【0034】
そして、電極3の周囲にのみソルダーレジスト27を形成している。このソルダーレジスト27は電子部品4を配線基板2上にはんだ5で実装する際に、はんだ5の流出によるショート不良を防止する効果を有するとともに、電極3の周囲にのみ存在しているため、電子部品4と配線基板2との空間を広くすることが可能となる。
【0035】
こうすることで、電子部品4と配線基板2との間に確実に空間を形成することができる。従ってこの空間により、容易に電子部品4の真下へ絶縁樹脂7を充填することが可能となる。
【0036】
更に、配線基板2側に形成されている角度βが鋭角形状のはんだ5の構造に対してはんだ5が再溶融し膨張してもこのソルダーレジスト27がはんだ5の流出に対する防止壁の役割を果たすことができる。
【0037】
以上のような構造を有するソルダーレジスト27の存在により、絶縁樹脂7を確実に電子部品4と配線基板2間に充填することができるとともに、はんだ流出防止壁としての役割を果たすため、はんだ5の再溶融時の膨張に対しても、電子部品4と配線基板2との間のはんだ5の流出によるショート不良を防止することが可能である。
【0038】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、電子部品の電極間隔SCと配線基板の電極間隔SSとの関係をSC≧SSとし、更に、電子部品の電極と接続しているはんだの形状を、電子部品の下面の電極の内側部分において角度αを90°以上の角度とすることで、電子部品内蔵モジュール内のはんだが再溶融して体積膨張が起こっても、電子部品と絶縁樹脂の界面にはんだが流出することが無いため、はんだショート不良が起こらず良好な接続信頼性を確保することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1による電子部品内蔵モジュールの断面図
【図2】(a)本発明の電子部品の正面図
(b)本発明の電子部品内蔵モジュールに使用している配線基板の断面図
【図3】本発明の実施の形態2による電子部品内蔵モジュールの断面図
【図4】本発明の実施の形態3による電子部品内蔵モジュールの断面図
【図5】従来の電子部品内蔵モジュールの断面図
【図6】(a)従来の電子部品の正面図
(b)従来の電子部品内蔵モジュールに使用している配線基板の断面図
【符号の説明】
1 電子部品内蔵モジュール
2 配線基板
3 電極
4 電子部品
5 はんだ
6 電極
7 絶縁樹脂
10 インナービア
12 配線パターン
13 裏面電極
14 はんだ
15 シールド層
16 ソルダーレジスト[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electronic component built-in module, and more particularly to an electronic component built-in module in which an electronic component is disposed on an upper part of a wiring board and covered with an insulating resin.
[0002]
[Prior art]
In recent years, small electronic devices in which a plurality of electronic components are mounted on a substrate have rapidly spread. Conventionally, there are electronic devices of this type in which components are covered with a metal case or stored in a metal case for the purpose of protection from electromagnetic field noise. In addition, recently, an electronic component built-in module molded with an insulating resin has been proposed as a technique to replace these metal cases.
[0003]
FIG. 5 shows a conventional electronic component built-in module molded with an insulating resin.
[0004]
As shown in FIG. 5, a
[0005]
As prior art document information relating to this application, for example, Patent Document 1 is known.
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-168493
[Problems to be solved by the invention]
However, in the electronic component built-in
[0008]
An object of the present invention is to solve the above-described conventional problems and provide an electronic component built-in module excellent in connection reliability and mass productivity.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 of the present invention is characterized in that at least one electronic component, a wiring substrate having at least one wiring layer, and the electronic component as an electrode of the wiring substrate. In an electronic component built-in module in which a soldering connection is made and these are covered with an insulating resin, and an electromagnetic field shielding layer made of a metal plating film is formed on the surface of the insulating resin, the electrode interval of the electronic component is set to S C , When the electrode interval of the wiring board is Ss, the module has a built-in electronic component that satisfies the relationship of S C ≧ S S. When the solder in the built-in electronic component module is remelted, the volume expansion due to melting Since the stress generated in this action acts to press the insulating resin existing between the electronic component and the wiring board against the electronic component, the flow of solder between the electronic component and the insulating resin It has an effect that does not occur.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, the shape of the solder connected to the electrode of the electronic component has an angle of 90 ° or more in the inner portion of the electrode on the lower surface of the electronic component. This is a module with a built-in component. When the solder in the module with a built-in electronic component is remelted, the stress generated by the volume expansion caused by the fusion presses the insulating resin existing between the electronic component and the wiring board against the electronic component. Therefore, the solder does not flow out between the electronic component and the insulating resin.
[0011]
In the invention according to
[0012]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the electronic component according to the first or second aspect, wherein a solder resist is provided on the front and back surfaces of the wiring board, and the surface of the wiring board is formed with a solder resist only around the electrodes. This is a built-in module, and has an effect that the insulating resin can be reliably filled between the electronic component and the wiring board, and the space where the solder flows out can be eliminated.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described.
[0014]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a sectional view of an electronic component built-in module according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 shows an electrode structure of an electronic component and an electrode structure of a wiring board according to Embodiment 1 of the present invention.
[0015]
In FIG. 1, a
[0016]
The
[0017]
An electronic component 4 provided with electrodes 6 at both ends is mounted using
[0018]
Pb—Sn eutectic solder or Pb-free solder (for example, Sn—Ag—Cu, Au—Sn, or Sn—Zn) can be used as the
[0019]
The insulating
[0020]
Further, a metal film by plating is formed on the surface layer of the insulating
[0021]
As shown in FIGS. 1 and 2, in the electronic component built-in module 1 of the present invention, when the interval between the electrodes 6 of the electronic component 4 is S C and the interval between the
[0022]
Further, it is important that the shape of the
[0023]
By satisfying this relationship, the
[0024]
That is, since the adhesive force at the interface between the electronic component 4 and the insulating
[0025]
Therefore, it is important to have a structure in which the
[0026]
However, in any case, the insulating
[0027]
As shown above, the relationship between the electrode spacing S S of the electrode spacing S C between the
[0028]
(Embodiment 2)
FIG. 3 shows a cross-sectional view of the electronic component built-in module according to the second embodiment of the present invention, and the same structure as that of the first embodiment is given the same number and the description thereof is omitted.
[0029]
As shown in FIG. 3, as in the first embodiment, the relationship between the distance S C between the electrodes 6 of the electronic component 4 and the distance S S between the
[0030]
Furthermore, even if the
[0031]
The presence of the solder resist 17 having the above-described structure allows the insulating
[0032]
(Embodiment 3)
FIG. 4 shows a cross-sectional view of the electronic component built-in module according to the third embodiment of the present invention, and the same structure as that of the first embodiment is given the same number and its description is omitted.
[0033]
As shown in FIG. 4, the relation between the distance S C the spacing S S of the
[0034]
A solder resist 27 is formed only around the
[0035]
By so doing, a space can be reliably formed between the electronic component 4 and the
[0036]
Furthermore, even if the
[0037]
Due to the presence of the solder resist 27 having the above-described structure, the insulating
[0038]
【The invention's effect】
According to the present invention as described above, the relationship between the electrode spacing S C of the electronic component and the electrode spacing S S of the wiring board and S C ≧ S S, further, the solder connecting the electronic component electrode shape By setting the angle α to 90 ° or more at the inner part of the electrode on the lower surface of the electronic component, even if the solder in the electronic component built-in module is remelted and volume expansion occurs, the electronic component and the insulating resin Since solder does not flow out to the interface, it is possible to ensure good connection reliability without causing a solder short circuit defect.
[Brief description of the drawings]
1 is a cross-sectional view of an electronic component built-in module according to Embodiment 1 of the present invention; FIG. 2 (a) is a front view of the electronic component of the present invention; and (b) is a wiring used in the electronic component built-in module of the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view of an electronic component built-in module according to a second embodiment of the present invention. FIG. 4 is a cross-sectional view of an electronic component built-in module according to a third embodiment of the present invention. Cross-sectional view of built-in module [FIG. 6] (a) Front view of conventional electronic component (b) Cross-sectional view of wiring board used in conventional electronic component built-in module [Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electronic component built-in
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