JP2005268404A

JP2005268404A - 回路モジュール

Info

Publication number: JP2005268404A
Application number: JP2004076299A
Authority: JP
Inventors: Eiju Maehara; 栄寿前原; Kenichi Kobayashi; 健一小林
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2004-03-17
Filing date: 2004-03-17
Publication date: 2005-09-29
Also published as: US20050206011A1; TW200533262A; CN1671269A; TWI262751B; KR20060043017A

Abstract

【課題】本形態は、圧力感知素子を具備する回路モジュールの小型化を行う。
【解決手段】本形態の、回路モジュールは圧力感知素子と回路素子が電気的に接続された積層シートを薄膜化、省スペース化することにより回路モジュール全体の薄膜化、省スペース化を実現した。更に電磁波、電界などの影響によって生じるノイズを、補強板を用いて遮断した。ことにより、圧力情報を正確な電気信号に変換ことが可能となった。更に、本回路モジュールから外部へのノイズを遮断することができる。
【選択図】図１

Description

本形態は回路モジュールに関し、特に圧力を感知する素子を有する回路モジュールに関するものである。

図６を参照して従来の圧力感知素子を具備した回路モジュールを説明する。

先ず、図６を参照して従来型の回路モジュール１００の構成を説明する。図６（Ａ）は、従来型の回路モジュール１００の斜視図であり、図６（Ｂ）はその断面図である。

図６（Ａ）を参照して、回路モジュール１００は、圧力感知素子１２２が表面に固着される第1の基板１３０と、接続端子１２８を介して第1の基板と接続されて回路素子１２３がその表面に固着される第２の基板１２９とを有する。この回路モジュール１００は、圧力感知素子１２２に与えられた外力を電気信号に変換して外部に出力するモジュールである（特許文献１を参照）。

図６（Ｂ）を参照して、回路モジュール１００の断面構成を説明する。圧力感知素子１２２に与えられる外力に耐えうるために、第1の基板１３０の表面および裏面には、第1の補強板１２４および第２の補強板１２５が密着している。また、第1の基板１３０および第２の基板１２９とは、接続端子１２８を介して機械的にも、電気的にも接続されていた。また、第1の基板１３０、第1の補強板１２４および第２の補強板１２５とを加算した厚みは３ｍｍ程度であった。
米国特許第５５２１５９６号

しかしながら、従来の圧力感知素子を有する回路モジュールを設置するには広いスペースと高さが必要であった。また、接続端子１２８を用いて基板同士を機械的に接続することにより、加工の手間、コスト、重さなどの問題点がある。

本形態は、上述した問題点を鑑みて成されたものであり、本形態の目的は省スペースを実現する圧力感知素子を有する回路モジュールを提供することにある。

本発明の回路モジュールは、絶縁膜の表面に形成された第１の導電パターンおよび、前記絶縁膜の裏面に形成された第２の導電パターンから成る積層シートと、前記第１の導電パターンと電気的に接続されて、外部から加えられた圧力を電気信号に変換する圧力感知素子と、前記第１の導電パターンと電気的に接続されて前記積層シートの表面に固着された回路素子と、前記圧力感知素子および前記回路素子が設けられた箇所に第1の開口部を有して前記積層シートの表面を覆う第１の補強板と、前記前記第２の導電パターンが部分的に露出するように第２の開口部を有して前記積層シートの裏面を覆う第２の補強板とを具備することを特徴とする。

更に本発明の回路モジュールは、前記積層シート、前記第１の補強板および前記第２の補強板は、実質同一箇所に接続孔を有し、前記接続孔を貫通する締結手段により、前記積層シート、前記第１の補強板および前記第２の補強板を一体化して締結することを特徴とする。

更に本発明の回路モジュールは、前記両補強板と前記積層シートとは絶縁シートを介して密着することを特徴とする。

更に本発明の回路モジュールは、前記第1の補強板および前記第２の補強板は、導電性の材料から成ることを特徴とする。

更に本発明の回路モジュールは、前記第1の補強板または前記第２の補強板は、前記導電パターンを介して接地電位と接続されることを特徴とする。

更に本発明の回路モジュールは、前記第２の開口部から露出する前記第２の導電パターンは、外部端子として機能することを特徴とする。

更に本発明の回路モジュールは、前記積層シートは、可撓性を有することを特徴とする。

更に本発明の回路モジュールは、前記第1の開口部と前記第２の開口部とは、平面的に異なる位置に形成されることを特徴とする。

更に本発明の回路モジュールは、前記回路素子として、ＳＩＰを採用することを特徴とする。

本形態の回路モジュールによれば、薄型の積層シートの補強を行う第1の補強板に第1の開口部を設け、この第1の開口部から露出する積層シートの表面に回路素子を固着した。従って、一体化した小型の回路モジュールを提供することができる。更に、補強板として金属から成る基板を採用することで、補強板が有するシールド効果により、ノイズによる悪影響を抑制することが可能となる。

図１を参照して、本形態の回路モジュール１の構成を説明する。図１（Ａ）は回路モジュール１を上方からみた斜視図であり、図１（Ｂ）は回路モジュール１を下方から見た斜視図であり、図１（Ｃ）は第1の開口部８Ｂ付近の断面図である。

図１（Ａ）を参照して、本形態の回路モジュール１は、表裏に導電パターンを有する積層シート２０が、第1の補強板２４および第２の補強板２５により挟まれた構成となっている。

図１（Ａ）を参照して、積層シート２０は、絶縁膜の表面に第1の導電パターンが形成され、裏面には第２の導電パターンが形成されている。積層シート２０の厚みは、０．３ｍｍ程度であり、非常に薄型となっている。従って、積層シート２０は可撓性に優れ、曲げ応力が作用した場合でも、ひび割れ等が発生し難い構造となっている。積層シート２０の表面に形成された第1の導電パターンは、第1の補強板２４に設けた第1の開口部８から露出している。そして、露出する第1の導電パターンには、圧力感知素子２２や回路素子２３が固着される。また、積層シート２０の裏面に形成された第２の導電パターンは、第２の補強板２５に設けた開口部９Ｂから外部に露出している。また、第1の導電パターンと第２の導電パターンとは、絶縁膜を貫通して部分的に導通している。更に、３層以上の多層配線構造を積層シート２０に構成しても良い。

第1の補強板２４および第２の補強板２５は、上述した積層シート２０を表裏から挟み込んで、機械的に支持する役割を有する。これらの補強板の材料としては、金属、セラミック、樹脂等の材料を採用することができる。更に、第1の補強板２４、第２の補強板２５および積層シート２０は、平面的に同じ箇所に接続孔２１が穿設されている。そして、ボルト等の締結手段により締結することにより、第1の補強板２４、第２の補強板２５および積層シート２０は、一体の板状体として保持されている。第1の補強板２４おび第２の補強板２５の材料として金属を採用した場合は、これら補強板によるシールド効果により、回路素子２３が外部からのノイズの悪影響を受けるのを抑止することができる。更に、積層シートの導電パターンを介して、補強板を接地電位と接続することにより、シールド効果を更に向上させることができる。

圧力感知素子２２は、内部に複数個の抵抗体を備え、外部から加えられる圧力等の外力を電気信号に変換する機能を有する。また、圧力感知素子２２は、圧力等が外部から加えられることから、積層シート２０に強固に固着されている。更に、前記圧力感知素子２２は導電パターン１３と電気的に接続された後、接続部を樹脂で覆い、導電パターンとの接続強度を高めることが好ましい。また、外部からの圧力を均等に分散できるよう、積層シート２０の中心付近に圧力感知素子を接続することが好ましい。

回路素子２３としては、能動素子および受動素子を全般的に採用することができる。具体的には、能動素子としては、ＬＳＩ、ＩＣ、ディスクリートのトランジスタ、ダイオード等を採用することができる。特に積層シートの表面に形成される導電パターンは、微細に形成されることから、ＬＳＩ等の半導体素子をフェイスダウンで直に実装することが可能となる。また、上記した受動素子としては、チップ抵抗、チップコンデンサ等を採用することができる。更にまた、これらの回路素子２３は、圧力感知素子２２と電気的に接続されても良い。また、上記した能動素子または受動素子を樹脂封止したパッケージを回路素子２３として採用することもできる。更には、所定の機能を構成するように複数個の回路素子が内部で電気的に接続されたＳＩＰ（System In Package）を採用することができる。

また、回路素子２３の実装形態としては、フェイスアップによる実装形態、ワイヤーボンディングを用いた実装形態を採用することができる。また、固着を行った回路素子を樹脂ポッティングにより封止しても良い。

図１（Ｂ）を参照して、第２の補強板２５を部分的に切除することにより、第２の開口部９Ｂが設けられている。そして、積層シート２０の裏面に設けた第２の導電パターンから成る接続用パターン２７が、第２の開口部９Ｂから外部に露出している。接続用パターン２７は、装置全体の入出力端子として機能する。ここでは、１つの補強板の側辺に沿って、長方形状の第２の開口部９Ｂが設けられている。そして、開口部９Ｂの長手方向に沿って、整列した複数個の接続用パターン２７が形成されている。同図では、１つの第２の開口部９Ｂが設けられているが、複数個の第２の開口部９Ｂを設けて、各々の第２の開口部９Ｂに接続用パターン２７を形成することも可能である。

図１（Ｃ）を参照して第1の開口部８Ｂから露出する第1の導電パターン２０Ｂに、回路素子２３が実装されている。ここでは、半導体素子である回路素子２３Ａは、フェイスダウンで配置され、バンプ電極を介して第1の導電パターン２０Ｂに接続されている。また、チップ素子である回路素子２３Ｂは、半田等のロウ材を介して第1の導電パターン２０Ｂに固着されている。ここで、回路素子２３の高さを第１の補強板２４の表面よりも低くすることで、第１の開口部８Ｂに回路素子２３を収納させることが可能となる。従って、回路モジュール全体を、突起部が少ない構造にすることができる。ここで、第1の補強板２４の厚みは、例えば１ｍｍ程度であるので、殆どの種類の回路素子２３は、第１の開口部８Ｂの空間に収納させることができる。

図２を参照して、回路モジュール１の構成要素を更に詳述する。図２は、回路モジュール１の構成要素を分解した状態を示す斜視図である。

積層シート２０は、絶縁シート２６を介して第１及び第２の補強板と一体化されている。この絶縁シート２６は、積層シート２０の表面及び裏面に形成された導電パターンと補強板とを絶縁させる働きを有する。更に、この絶縁シート２６としては樹脂から成るシートを採用することが好適である。更にまた、絶縁シート２６は、第１及び第２の補強板に対応した開口部が設けられている。

第1の補強板２４に設けられる第1の開口部８と、第２の補強板２５に設けられる第２の開口部９Ｂとは、平面的に異なる位置に形成されている。具体的には、どちらの開口部とも補強板の周辺部に形成されているが、第1の開口部８が形成された側辺とは異なる側辺に第２の開口部９Ｂが形成されている。このことにより、回路素子２３が固着される部分の積層シート２０を第２の補強板２５にて支持することができる。本形態の積層シート２０は厚さが極めて薄いので、回路素子２３が固着する領域を第２の補強板２５にて支持することは、機械的強度を確保する上で重要である。このことは、接続用パターン２７についても同様である。

図３を参照して、他の形態の回路モジュールの構成を説明する。同図に示す構成は、非導電性の材料である樹脂やセラミック等を補強板の材料として採用することで、絶縁シートを省いた構成としている。従って、より簡素化された回路モジュールを提供することができる。

以下では、図４および図５を参照して上述した積層シート２０の製造方法を説明する。

先ず、図４（Ａ）に示すように、第１の導電膜１０と第２の導電膜１１を絶縁樹脂１２に接着した絶縁樹脂シート１８を準備することにある。

絶縁樹脂シート２１の表面は、実質全域に第１の導電膜１０が形成され、裏面にも実質全域に第２の導電膜１１が形成されるものである。また絶縁樹脂１２の材料は、ポリイミド樹脂またはエポキシ樹脂等の高分子から成る絶縁材料で成る。また、第１の導電膜１０および第２の導電膜１１は、好ましくは、Ｃｕを主材料とするもの、または公知のリードフレームの材料である。

絶縁樹脂１２は、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等が好ましい。ペースト状のものを塗ってシートとするキャスティング法の場合、その膜厚は、１０μｍ〜１００μｍ程度である。またシートとして形成する場合、市販のものは２５μｍが最小の膜厚である。また熱伝導性が考慮され、中にフィラーが混入されても良い。

次に、図４（Ｂ）に示す如く、第１の導電箔１０の表面にホトレジスト１５を全面的に塗布した後、パターニングを行って第１の導電箔１０部分的に露出する。具体的には、二つの導電箔を電気的に接続する部分が露出されるようにホトレジスト１５のパターニングを行う。

次に、図４（Ｃ）に示す如く、このホトレジスト１５を介して第１の導電膜１０をエッチングする。第１の導電膜１０はＣｕを主材料とするものであるので、エッチング液は、塩化第２鉄または塩化第２銅を用いてケミカルエッチングを行う。貫通孔２２の開口径は、ホトリソグラフィーの解像度により変化するが、ここでは５０〜１００μｍ程度である。

次に、図４（Ｄ）に示す如く、ホトレジスト１５を取り除いた後、第１の導電膜１０をマスクにして、レーザーにより貫通孔１７の真下の絶縁樹脂１２を取り除き、貫通孔１７の底に第２の導電膜１１の裏面を露出させる。レーザーとしては、炭酸ガスレーザーが好ましい。またレーザーで絶縁樹脂を蒸発させた後、開口部の底部に残査がある場合は、過マンガン酸ソーダまたは過硫酸アンモニウム等でウェットエッチングし、この残査を取り除く。

次に、図５（Ａ）に示す如く、貫通孔１７に接続手段１６を形成し、第１の導電膜１０と第２の導電膜１１を電気的に接続する。貫通孔１７を含む第１の導電膜１０全面に第２の導電膜１１と第１の導電膜１０の電気的接続を行う接続手段１６であるメッキ膜を形成する。このメッキ膜は無電解メッキと電解メッキの両方で形成され、ここでは、無電解メッキにより約２μｍのＣｕを少なくとも貫通孔２２を含む第１の導電膜１０全面に形成する。これにより第１の導電膜１０と第２の導電膜１１が電気的に導通するため、再度この第１および第２導電膜１０，１１を電極にして電解メッキを行い、約２０μｍのＣｕをメッキする。これにより貫通孔１７はＣｕで埋め込まれ、接続手段１６が形成される。

次に、図５（Ｂ）から図５（Ｄ）に示す如く、第１の導電膜１０、および第２の導電膜１１を所望のパターンにパターニングして第１の導電パターン１３、および第２の導電パターン１４を形成することのより、積層シート２０を準備する。

本形態の回路モジュールを示す斜視図（Ａ）、斜視図（Ｂ）、断面図（Ｃ）である。本形態の回路モジュールの製造方法を示す斜視図である。本形態の回路モジュールの製造方法を示す斜視図である。本形態の回路モジュールに適用される積層シートの製造方法を示す断面図（Ａ）―（Ｄ）である。本形態の回路モジュールに適用される積層シートの製造方法を示す断面図（Ａ）―（Ｄ）である。従来の回路モジュールを示す斜視図（Ａ）、断面図（Ｂ）である。

符号の説明

１０第１の導電箔
１１第２の導電箔
１２絶縁樹脂
１３第１の導電パターン
１４第２の導電パターン
１５ホトレジスト
１６接続手段
１７貫通孔
１８絶縁樹脂シート
２０積層シート
２１接続孔
２２圧力感知素子
２３回路素子
２４第１の補強板
２４Ａ第１の補強板
２５第２の補強板
２５Ａ第２の補強板
２６絶縁シート
２７接続用パターン
２８接続端子

Claims

絶縁膜の表面に形成された第１の導電パターンおよび、前記絶縁膜の裏面に形成された第２の導電パターンから成る積層シートと、
前記第１の導電パターンと電気的に接続されて、外部から加えられた圧力を電気信号に変換する圧力感知素子と、
前記第１の導電パターンと電気的に接続されて前記積層シートの表面に固着された回路素子と、
前記圧力感知素子および前記回路素子が設けられた箇所に第1の開口部を有して前記積層シートの表面を覆う第１の補強板と、
前記前記第２の導電パターンが部分的に露出するように第２の開口部を有して前記積層シートの裏面を覆う第２の補強板とを具備することを特徴とする回路モジュール。
前記積層シート、前記第１の補強板および前記第２の補強板は、実質同一箇所に接続孔を有し、
前記接続孔を貫通する締結手段により、前記積層シート、前記第１の補強板および前記第２の補強板を一体化して締結することを特徴とする請求項１記載の回路モジュール。
前記両補強板と前記積層シートとは絶縁シートを介して密着することを特徴とする請求項１記載の回路モジュール。
前記第1の補強板および前記第２の補強板は、導電性の材料から成ることを特徴とする請求項１記載の回路モジュール。
前記第1の補強板または前記第２の補強板は、前記導電パターンを介して接地電位と接続されることを特徴とする請求項１記載の回路モジュール。
前記第２の開口部から露出する前記第２の導電パターンは、外部端子として機能することを特徴とする請求項１記載の回路モジュール。
前記積層シートは、可撓性を有することを特徴とする請求項１記載の回路モジュール。
前記第1の開口部と前記第２の開口部とは、平面的に異なる位置に形成されることを特徴とする請求項１記載の回路モジュール。
前記回路素子として、ＳＩＰを採用することを特徴とする請求項１記載の回路モジュール。