JP2008034778A - Circuit module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、GPSモジュールやW−LAN(ワイヤレスラン)モジュール等の回路モジュールに関するものである。 The present invention relates to a circuit module such as a GPS module or a W-LAN (wireless run) module.
近年、配線基板上に複数の電子部品を搭載してなる回路モジュールが急速に普及してきている。これらの回路モジュールは、例えば、携帯電話機等の無線通信機器に使用され高周波信号を処理する機能を備えている。 In recent years, circuit modules in which a plurality of electronic components are mounted on a wiring board are rapidly spreading. These circuit modules are used in, for example, wireless communication devices such as mobile phones and have a function of processing high-frequency signals.
配線基板に搭載される複数の電子部品の中には、回路モジュールの使用時にジュール熱などの熱を発生する発熱性部品が含まれている。かかる発熱性部品から発せられる熱が外部へ放散されない場合、発熱性部品自体に過度の熱が蓄積されるとにより、発熱性部品の電気的特性が大きく変動し、回路モジュールの動作が不安定となる。 The plurality of electronic components mounted on the wiring board includes a heat-generating component that generates heat such as Joule heat when the circuit module is used. If the heat generated from the exothermic component is not dissipated to the outside, excessive heat builds up in the exothermic component itself, resulting in large fluctuations in the electrical characteristics of the exothermic component and unstable circuit module operation. Become.
そこで発熱性部品から発生した熱を回路モジュールの外部へ放出するために、配線基板に複数のサーマルビア導体を設けるようにした放熱構造が従来より用いられている。具体的には、配線基板の発熱性部品の直下領域に、配線基板を貫く複数のサーマルビア導体を設け、このサーマルビア導体を配線基板の下面に設置された放熱パッドに接続するものである。発熱性部品で発生した熱は、サーマルビア導体を介して放熱パッドに伝導し、回路モジュールの外部へ放出されることとなる(例えば、特許文献1参照)。
ところで回路モジュールを構成する配線基板の内部には、多くの内部配線が設けられている。しかしながら上述した従来の回路モジュールの場合、内部配線に加えて複数のサーマルビア導体などから成る放熱構造を配線基板に設けていることから、配線基板の内部構造が非常に複雑化してしまう。また、サーマルビア導体と内部配線とが接触しないように両者を形成しなければならず、サーマルビア導体あるいは内部配線の形成位置に制約を受けることとなる。これらのことから、発熱性部品を搭載した従来の回路モジュールでは、配線基板が大型化してしまい、回路モジュールの全体構造を小型化することが困難であった。 By the way, many internal wirings are provided in the inside of the wiring board which comprises a circuit module. However, in the case of the above-described conventional circuit module, the heat dissipating structure including a plurality of thermal via conductors is provided in the wiring board in addition to the internal wiring, so that the internal structure of the wiring board becomes very complicated. Moreover, both must be formed so that the thermal via conductor and the internal wiring do not come into contact with each other, and the position where the thermal via conductor or the internal wiring is formed is restricted. For these reasons, in the conventional circuit module on which the heat generating component is mounted, the wiring board is enlarged, and it is difficult to reduce the overall structure of the circuit module.
本発明は上記の問題に鑑み案出されたものであり、その目的は小型で且つ放熱性に優れた回路モジュールを提供することにある。 The present invention has been devised in view of the above problems, and an object thereof is to provide a circuit module that is small in size and excellent in heat dissipation.
本発明の回路モジュールは、発熱性部品と、前記発熱性部品が搭載される配線基板と、
前記発熱性部品の少なくとも下部領域を被覆する絶縁性樹脂と、前記絶縁性樹脂上に設けられ、且つ、一部が前記発熱性部品の上面及び側面の少なくとも一部に被着された放熱層とを備えたことを特徴とするものである。
The circuit module of the present invention includes a heat generating component, a wiring board on which the heat generating component is mounted,
An insulating resin that covers at least a lower region of the exothermic component; and a heat dissipation layer that is provided on the insulating resin and that is partly attached to at least a part of the upper surface and the side surface of the exothermic component; It is characterized by comprising.
また本発明の回路モジュールは、発熱性部品を含む複数個の電子部品と、内部配線を有し、且つ前記複数個の電子部品が搭載される配線基板と、前記発熱性部品の少なくとも一部を除いて前記複数個の電子部品を被覆する絶縁性樹脂と、前記発熱性部品の前記絶縁性樹脂で被覆されない部分及び前記絶縁性樹脂の上面を被覆する放熱層と、を備えたことを特徴とするものである。 The circuit module of the present invention includes a plurality of electronic components including a heat-generating component, a wiring board having internal wiring and mounting the plurality of electronic components, and at least a part of the heat-generating component. The insulating resin that covers the plurality of electronic components except, and a heat dissipation layer that covers the portion of the heat generating component that is not covered with the insulating resin and the upper surface of the insulating resin, To do.
また本発明の回路モジュールは、前記放熱層が金属焼結体からなることを特徴とするものである。 In the circuit module of the present invention, the heat dissipation layer is made of a sintered metal.
また本発明の回路モジュールは、前記放熱層がグランド導体に電気的に接続されていることを特徴とするものである。 The circuit module of the present invention is characterized in that the heat dissipation layer is electrically connected to a ground conductor.
また本発明の回路モジュールは、前記発熱性部品の上部が前記放熱層に埋設されていることを特徴とするものである。 In the circuit module of the present invention, an upper portion of the heat generating component is embedded in the heat dissipation layer.
また本発明の回路モジュールは、前記発熱性部品の上面の高さ位置が、他の電子部品の上面の高さ位置よりも高く、且つ前記絶縁性樹脂の上面の高さ位置と前記発熱性部品の上面の高さ位置とが等しいことを特徴とするものである。 In the circuit module of the present invention, the height position of the upper surface of the exothermic component is higher than the height position of the upper surface of the other electronic component, and the height position of the upper surface of the insulating resin and the exothermic component The height position of the upper surface of each is equal.
また本発明の回路モジュールは、前記放熱層に複数の溝が設けられていることを特徴とするものである。 The circuit module of the present invention is characterized in that a plurality of grooves are provided in the heat dissipation layer.
また本発明の回路モジュールは、前記複数の電子部品は、温度特性変動の大きな部品を含み、前記発熱性部品と前記温度特性変動の大きな部品との間には、両者を仕切る遮蔽層が設けられているとともに、前記遮蔽層が前記放熱層に接続されていることを特徴とするものである。 In the circuit module of the present invention, the plurality of electronic components include components having large temperature characteristic fluctuations, and a shielding layer is provided between the heat generating component and the parts having large temperature characteristic fluctuations. In addition, the shielding layer is connected to the heat dissipation layer.
また本発明の回路モジュールは、前記発熱性部品がパワーアンプを内蔵した半導体部品であることを特徴とするものである。 The circuit module of the present invention is characterized in that the heat generating component is a semiconductor component incorporating a power amplifier.
本発明の回路モジュールによれば、発熱性部品から発生した熱の多くは、放熱層を介して外部へ放出されることとなる。したがって、配線基板の内部に複雑な放熱構造を設けることなく、発熱性部品から発生する熱を外部へ放出することができるため、配線基板の内部構造が簡略化されるとともに、内部配線の設計自由度を向上させることができる。これにより、配線基板を小型化することができ、ひいては回路モジュールの全体構造を小型化することが可能となる。 According to the circuit module of the present invention, most of the heat generated from the heat-generating component is released to the outside through the heat dissipation layer. Therefore, the heat generated from the heat-generating components can be released to the outside without providing a complicated heat dissipation structure inside the wiring board, so that the internal structure of the wiring board is simplified and the internal wiring can be freely designed. The degree can be improved. As a result, it is possible to reduce the size of the wiring board, and consequently to reduce the overall structure of the circuit module.
以下、本発明の回路モジュールを図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, a circuit module of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本発明の第1の実施形態に係る回路モジュールの外観斜視図、図2は図1に示す回路モジュールの断面図である。 FIG. 1 is an external perspective view of a circuit module according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the circuit module shown in FIG.
同図に示す回路モジュール1は、配線基板2,配線基板2に並設される複数の電子部品3、これら複数の電子部品を被覆する絶縁性樹脂5、並びに、絶縁性樹脂5を被覆する放熱層6を備えている。また複数の電子部品3は、発熱性部品3a,及びその他の電子部品3bを含むものである。
A
配線基板2は、例えば7mm×5mm×0.4mmの概略直方体状の基板であり、ガラス−セラミックス、アルミナ、ムライト等のセラミック材料を主成分とする絶縁体層を複数個積層することにより形成されている。特に回路モジュール1を高周波用の機器に使用する場合、配線基板2には、ガラス−セラミック材料を用いることが望ましい。ガラス−セラミック材料を用いることにより、配線として低抵抗導体であるCuやAgが使用しやすくなる。この配線基板2は、ガラス−セラミックス材料等のセラミック材料粉末に適当な有機溶剤を添加・混合して得たセラミックグリーンシートの表面等に回路配線や接続パッドとなる導体ペーストを従来周知のスクリーン印刷法等で塗布するとともに、これを複数個積層してプレス成形した後、高温で焼成することによって製作される。
The
このような配線基板2の内部には、内部配線4が設けられている。内部配線4は、絶縁体層間に配される配線パターン4a及び絶縁体層を貫くビアホール導体4bを含むものである。
また配線基板2の下面には外部端子7が、上面には電子部品3を搭載するための電極パッド8などがそれぞれ形成されている。
Further,
上述の内部配線4や外部端子7、電極パッド8等は、Ag、Cu、W及びMo等の金属を主成分とする材料から成り、例えば,Ag系粉末、ホウ珪酸系低融点ガラスフリット、エチルセルロース等の有機バインダー、有機溶剤等を含有してなる導体ペーストを、配線基板2を構成する各絶縁体層となるセラミックグリーンシート上に、従来周知のスクリーン印刷等によって塗布し、焼成することによって形成される。
The
かかる配線基板2上には、発熱性部品3a、その他の電子部品3bが搭載されている。
On the
発熱性部品3aは、消費電力が比較的大きくジュール熱を発生し易い電子部品であり、本実施形態では、パワーアンプを内蔵した半導体部品を用いている。この発熱性部品3aは、図3の平面図(電子部品3を点線で示す)に示す如く、回路モジュール1の平面視において放熱層6の中央に位置するように配されることが好ましい。このように発熱性部品3aを配置することで、熱拡散性が向上し、発熱性部品3aからの熱を効率よく放熱することができる。
The
一方、その他の電子部品3bは、コンデンサ、抵抗、インダクタ、SAWフィルタ、水晶発振子を含むものである。これらの電子部品3、内部配線4等が相互に電気的に接続されることにより所定の回路が構成されている。
On the other hand, the other
これら電子部品3は、発熱性部品3aの少なくとも一部を除いて絶縁性樹脂5によって被覆されている。
These
絶縁性樹脂5は、フェノール樹脂やエポキシ樹脂等、絶縁性の樹脂材料で形成されており、発熱性部品3aの一部や他の電子部品3bを覆うことによって、これらを保護するとともに、回路モジュール1自体の機械的強度を高める機能を有している。
The
この絶縁性樹脂5は従来周知のスクリーン印刷法等によって、電子部品3、及び配線基板2の上面を覆うように配線基板2の上面側に塗布される。このとき、発熱性部品3aの一部が絶縁性樹脂5で被覆されないようにしておく。これは、放熱層6を発熱性部品3aに被着させるためである。本実施形態においては、発熱性部品3a上に複数の通路9を設けられるようにして絶縁性樹脂5をパターン形成する。すなわち、発熱性部品3aの上面の複数箇所が通路9の底面において露出された状態となる。なお、発熱性部品3a全体が被覆されるように絶縁性樹脂5を形成した後、レーザー光などを用いて絶縁性樹脂5の上面から発熱性部品3aの上面に到達する孔や溝を形成することにより通路9を形成するようにしてもよい。塗布された絶縁性樹脂5は、例えば、150℃で30分程度加熱することにより硬化される。
This
発熱性部品3aの上面側に形成される通路9は、例えば、図3に示すように平面形状が円状をなし、発熱性部品3aの上面全体にわたって均等に配置されている。通路9の形状、配置等は適宜変更することができる。例えば、発熱性部品3aに発熱温度分布の偏りがある場合、発熱温度が高くなりやすい部分のみに通路9を形成するようにしてもよい。温度が上昇しやすい部分が発熱性部分3aの中央領域に位置している場合、図9(a)に示すように、発熱性部品3aの中央領域に通路9が密集するように形成してもよいし、図9(b)に示すように、発熱性部品3aの中央に位置する通路9の平面形状が大きくなるようにして形成してもよい。このように発熱性部品3aの上面側に放熱構造を設けることによって、発生した熱が効率よく放熱されるように発熱性部品3aの発熱温度分布に合わせて通路9の形成密度や形成寸法等を変更することができる。これによって、回路モジュールの電気性能及び信頼性性能をより向上させることができる。なお、通路9は平面形状が多角形をなすものや、ストライプ状のものなど任意の形状が可能である。
The
この絶縁性樹脂5の上面は放熱層6により被覆されるとともに、通路9に放熱層6が充填されることにより、通路9の底面に露出していた発熱性部品3aの上面が放熱層6により被覆されることとなる。
The upper surface of the insulating
放熱層6としては、導電性樹脂、蒸着やめっきによる金属膜などが例示できるが、生産性の観点から、Agなどの焼結金属粒子のみからなる金属焼結体により形成することが好ましい。また、回路モジュール1を800MHz以上の無線周波数を扱う携帯電話等に組み込むときは、電磁シールドの観点からも金属焼結体が特に有効である。金属焼結体は、バインダー等の樹脂成分を殆ど含有せず、金属の微粒子同士が焼結したものである。この金属焼結体は、平均粒径1nm〜100nm、より好適には、平均粒径10nm〜50nmの金属ナノ粒子を、トルエン、テルピネオール、キシレン、テトラデカン等の有機系の分散溶媒中に分散させ、ペースト状にした後、絶縁性樹脂5の上面に塗布し、これを130〜300℃で加熱処理することにより形成される。このように上記ナノオーダーの金属粒子を用いることにより、緻密な金属層が形成され、熱伝導性、放熱性に極めて優れた層となすことができ、発熱性部品3aから発生する熱を、効率よく外部へ放出することができる。また、ナノオーダーの金属粒子は、130〜300℃の比較的低温度で焼結するため、絶縁性樹脂5、及び電子部品3等に高温加熱による劣化を発生させることなく、放熱層5を形成できる。
Examples of the
なお、金属焼結体の材料としては、Ag以外にもCuやNi等が使用できる。また、金属焼結体による放熱層5の厚みは、例えば、5〜10μmに設定される。
In addition to Ag, Cu, Ni, or the like can be used as a material for the metal sintered body. Moreover, the thickness of the
上述した本発明の回路モジュール1によれば、発熱性部品3aから発生した熱の多くは、放熱層6を介して外部へ放出されることとなる。すなわち、配線基板2にサーマルビア導体などから成る複雑な放熱構造を設けることなく、発熱性部品3aの熱を外部へ放出することができるため、配線基板2の内部構造が簡略化されるとともに、内部配線4の設計自由度を向上させることができる。これにより、配線基板2を小型化することができ、ひいては回路モジュール1の全体構造を小型化することが可能となる。
According to the
図4は、第1の実施形態の変形例を示す断面図である。同図に示す回路モジュールの特徴的なことは、配線基板2に設けたグランド導体10に放熱層6が電気的に接続されていることである。グランド導体10は、回路モジュールの使用時、グランド電位に保持される導体であり、このグランド導体10に放熱層6を電気的に接続させることにより、放熱層6の電磁的なシールド機能を高めることができる。これにより、配線基板2に搭載された電子部品3が電磁的にシールドされた状態となり、外部からの不要な電磁波による電子部品の誤動作、電気特性の変動などを防止することができ、回路モジュール1をより安定的に動作させることができる。グランド導体10は、内部配線4を介してグランド電位用の外部端子7に接続されている。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a modification of the first embodiment. The characteristic of the circuit module shown in FIG. 2 is that the
図5は、本発明に係る回路モジュール1の第2の実施形態を示す断面図である。なお、第1の実施形態と同様の構成要素には同じ符号を用いて重複する説明は省く(以下の実施形態についても同じ)。本実施形態において特徴的なことは発熱性部品3aの上部が放熱層5に埋設されている点である。このように発熱性部品3aの上部を放熱層5に埋設することによって、発熱性部品3aと放熱層5との接触面積が増加し、発熱性部品3aで発生する熱をより効率的に外部へ放出することができる。なお、発熱性部品3aの上部とは、発熱性部品3b本体における上半分の領域である。
FIG. 5 is a sectional view showing a second embodiment of the
図6は、本発明に係る回路モジュール1の第3の実施形態を示す断面図である。本実施形態において特徴的なことは、発熱性部品3aの上面の高さ位置が、他の電子部品3bの上面の高さ位置よりも高く、且つ絶縁性樹脂5の上面の高さ位置と発熱性部品3aの上面の高さ位置とが等しい点である。絶縁性樹脂5の上面の高さ位置と発熱性部品3aの上面の高さ位置とを等しくすることにより、放熱層6の上面を平坦化しつつ回路モジュールを低背化することができる。すなわち、絶縁性樹脂5の上面が最も高背な発熱性部品3の上面よりも低い場合、絶縁性樹脂5の上面を覆うように放熱層6を形成すると、放熱層6は、発熱性部品3aに対応する部分が突出した状態となる。これに対し、絶縁性樹脂5の上面の高さ位置と発熱性部品3aの上面の高さ位置とを等しくしておけば、絶縁性樹脂5の上に形成される放熱層6にも大きな凹凸が形成されることがなくなる。これにより、例えば、回路モジュール1を吸引して搬送する際、確実に吸引を行うことができ、生産性向上に供することができる。また、発熱性部品3aの上面と放熱層6との間に絶縁性樹脂5が介在されない分、回路モジュール1を低背化することができる。
FIG. 6 is a sectional view showing a third embodiment of the
図7は、本発明に係る回路モジュール1の第4の実施形態を示す断面図である。本実施形態において特徴的なことは、放熱層6に複数の溝11が設けられている点である。このように複数の溝11を放熱層6に設けることによって放熱層6の表面積が増え、外部への放熱性を高めることができる。
FIG. 7 is a sectional view showing a fourth embodiment of the
図8(a)は、本発明に係る回路モジュール1の第5の実施形態を示す断面図であり、図8(b)は平面図である。本実施形態において特徴的なことは、複数の電子部品3が、温度特性変動の大きな部品3cを含み、発熱性部品3aと温度特性変動の大きな部品3cとの間に、両者を仕切る遮蔽層12を設けた点である。遮蔽層12は放熱層6と接続されており、発熱性部品3aから発生した熱が温度特性変動の大きな部品3cへ伝わるのを抑制することができる。これにより温度特性変動の大きな部品3cの電気的な特性が熱により大きく変動するのを防止し、回路モジュール1をより安定して動作させることができる。遮蔽層12は、上述の放熱層5と同様の理由により、Agなどの焼結金属粒子のみからなる金属焼結体により形成することが好ましく、絶縁性樹脂5に通路9を形成した後、通路9に金属焼結体の前駆体を充填し、これを加熱処理することにより形成される。また、遮蔽層12をグランド導体10と接続させておけば、配線基板2に搭載された電子部品3が電磁的にシールドされた状態となり、外部からの不要な電磁波による電子部品3への影響を抑制し、回路モジュール1をより安定的に動作させることができる。したがって、遮蔽層12をグランド導体10と接続しておくことが好ましい。なお、温度特性変動の大きな部品3cとしては、SAWフィルタ、水晶発振子が例示できる。
FIG. 8A is a cross-sectional view showing a fifth embodiment of the
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。 In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, A various change, improvement, etc. are possible in the range which does not deviate from the summary of this invention.
上述した実施形態では、複数の電子部品3のうち発熱性部品3aの上面の高さ位置が最も高い回路モジュールの例を用いて説明したが、発熱性部品3aの上面の高さ位置が、他の電子部品3bの上面の高さ位置よりも低い場合であっても本発明は適用可能である。この場合、図10に示すように放熱層6と発熱性部品3aとの間の間隔に適合する高さを有する通路9を形成し、この通路9内に放熱層6の一部が充填されるようにすればよい。
In the above-described embodiment, the example of the circuit module having the highest height position of the upper surface of the
1・・・回路モジュール
2・・・配線基板
3・・・電子部品
4・・・内部配線
5・・・絶縁性樹脂
6・・・放熱層
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記発熱性部品が搭載される配線基板と、
前記発熱性部品の少なくとも下部領域を被覆する絶縁性樹脂と、
前記絶縁性樹脂上に設けられ、且つ、一部が前記発熱性部品の上面及び側面の少なくとも一部に被着された放熱層と、を備えた回路モジュール。 Exothermic parts,
A wiring board on which the exothermic component is mounted;
An insulating resin covering at least the lower region of the heat-generating component;
A circuit module comprising: a heat-dissipating layer provided on the insulating resin and partially attached to at least a part of an upper surface and a side surface of the heat-generating component.
内部配線を有し、且つ前記複数個の電子部品が搭載される配線基板と、
前記発熱性部品の少なくとも一部を除いて前記複数個の電子部品を被覆する絶縁性樹脂と、
前記発熱性部品の前記絶縁性樹脂で被覆されない部分及び前記絶縁性樹脂の上面を被覆する放熱層と、を備えた回路モジュール。 A plurality of electronic components including exothermic components;
A wiring board having internal wiring and on which the plurality of electronic components are mounted;
An insulating resin that covers the plurality of electronic components except at least a portion of the heat-generating component; and
The circuit module provided with the part which is not coat | covered with the said insulating resin of the said exothermic component, and the thermal radiation layer which coat | covers the upper surface of the said insulating resin.
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