JP2011198842A - 電子モジュール及び電子モジュール製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】携帯電話等の無線通信装置の低背化を図ることができる電子モジュール及び電子モジュール製造方法を提供する。
【解決手段】電子モジュール１−１は、ＩＣチップ２と平面インダクタ３と樹脂４と外部端子２１〜２３，３３，３４とで構成されている。具体的には、樹脂４が、ＩＣチップ２とコイル電極３１とを裏面側から封止している。すなわち、樹脂４が、パッケージ材として用いられると共に、平面インダクタ３の裏面側の磁性層としても用いられている。そして、このような樹脂４の裏面側に、ＩＣチップ２の外部端子２１〜２３と平面インダクタ３の外部端子３３，３４とが設けられている。
【選択図】図１

Description

この発明は、携帯電話等の無線通信装置に設けることができる電子モジュール及び電子モジュール製造方法に関するものである。

携帯電話等の無線通信装置の小型化に伴って、無線通信装置に組み込まれる電子モジュールも小型化が要求されている。
一般的に、電子モジュールでは、ＩＣチップ、インダクタ、コンデンサ等の電子部品を、基板上に実装し、樹脂で封止して、１つのパッケージに納めた構造になっている（例えば、特許文献１参照）。
このように多数の電子部品を高密度実装した電子モジュールを無線通信装置に収納することで、無線通信装置の小型化を図っている。

特開平０５−１３５２２７号公報

しかし、上記した従来の電子モジュールでは、厚さのあるＩＣチップやインダクタ等を基板上に実装し、その上から樹脂で被覆し、さらに、モジュールの端子を取り付けた構造になっているので、電子モジュールの高さがインダクタ等の電子部品の厚みと基板の厚みの他に、樹脂の厚さやモジュール端子を加算した高さになる。したがって、従来の電子モジュールでは、電子部品を高密度に収納することができるが、モジュール自体が高くなってしまう。このため、無線通信装置の小型化に寄与することができても、低背化には寄与することはできなかった。特に、パワーインダクタを用いたＤＣ−ＤＣコンバータ等のモジュールでは、パワーインダクタが大電流を扱うため、電極に厚みを持たせる必要があり、その分パワーインダクタの高さが高くなり、モジュールを薄くすることは困難であった。

この発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、携帯電話等の無線通信装置の低背化を図ることができる電子モジュール及び電子モジュール製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１の発明は、外部端子を裏面側に有するＩＣチップと、コイル電極が表面側の磁性層と裏面側の磁性層との間に収納され且つ外部端子を裏面側に有する平面インダクタとを、パッケージ材で封止して成る電子モジュールであって、平面インダクタの裏面側の磁性層が、パッケージ材を兼ね、ＩＣチップを少なくとも裏面側から封止し、ＩＣチップの外部端子と平面インダクタの外部端子とが、パッケージ材を兼ねた裏面側の磁性層からそれぞれ露出している構成とした。
かかる構成により、ＩＣチップと平面インダクタの外部端子が下側になるように、電子モジュールを所定の配線基板上に配置し、これら外部端子を配線基板に接続することで、電子モジュールを配線基板上に実装することができる。
ところで、従来の電子モジュールの厚さは、パッケージ基板の厚みと、パッケージ基板に実装された平面インダクタ等の電子部品の厚みと、パッケージ用の樹脂と電子部品とのクリアランスと、モジュール端子を加算した厚さになる。
しかし、この発明では、平面インダクタの裏面側の磁性層が、パッケージ材を兼ね、ＩＣチップを少なくとも裏面側から封止した構成になっているので、電子モジュールの厚さが、ＩＣチップと平面インダクタの内、厚い方の部品の厚さと、裏面側の磁性層と当該部品の裏面とのクリアランスと、外部端子の露出高さを加算した厚さである。
すなわち、この発明の電子モジュールでは、平面インダクタの構成部材である裏面側の磁性層が、上記従来のパッケージ用の樹脂とパッケージ基板とを兼ねた構成になっているで、従来の電子モジュールに比べて、これらの部分の厚さだけ、薄くなっている。
この結果、この発明の電子モジュールを用いることで、無線通信装置の低背化に寄与することができる。
また、パッケージ用の特別な樹脂やパッケージ基板を必要としないので、その分部品点数を少なくすることができ、製品コストの低減化を図ることができる。
さらに、平面インダクタの裏面側の磁性層がＩＣチップをも封止する大きさに設定されているので 、その分、平面インダクタのインダクタンスが向上する。そして、ＩＣチップ側の漏れ磁束がこの磁性層によって抑制されるため、ＩＣチップからのノイズを抑制することができる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の電子モジュールにおいて、ＩＣチップは、ＤＣ−ＤＣコンバータの電源ＩＣチップであり、平面インダクタは、スパイラル状のコイル電極を有するパワーインダクタである構成とした。

請求項３の発明は、外部端子を有するＩＣチップと、コイル電極が１対の磁性層間に収納されて成り且つ外部端子を有する平面インダクタとを備えた電子モジュールを製造する電子モジュール製造方法であって、ＩＣチップの端子側を上に向けると共にコイル電極を上に向けた状態で、ＩＣチップと一方の磁性層上に形成されたコイル電極とを、金型内に収納する第１の工程と、磁性粉を含有する溶融樹脂を、ＩＣチップとコイル電極とが完全に沈むまで金型内に入れた後、当該樹脂を硬化させる第２の工程と、樹脂の表面であって且つＩＣチップの端子に対応する箇所とコイル電極の両端部に対応する箇所に孔を開け、これらの孔に導体を充填して、ＩＣチップの外部端子とコイル電極の外部端子とを形成する第３の工程とを具備する構成とした。
かかる構成により、第１の工程を実行することで、ＩＣチップの端子側が上に向けられると共にコイル電極が上に向けられた状態で、ＩＣチップと、一方の磁性層上に形成されたコイル電極とが、金型内に収納される。そして、第２の工程を実行することで、磁性粉を含有する溶融樹脂が、ＩＣチップとコイル電極とが完全に沈むまで金型内に入られた後、当該樹脂が硬化される。しかる後、第３の工程を実行することで、樹脂の表面であって且つＩＣチップの端子に対応する箇所とコイル電極の両端部に対応する箇所とに、孔が開けられ、これらの孔に導体が充填されて、ＩＣチップの外部端子とコイル電極の外部端子とが形成される。
ところで、従来の電子モジュールの製造方法では、ＩＣチップや平面インダクタ等の電子部品をパッケージ基板上に実装する工程と、このパッケージ基板を金型に入れ、樹脂を入れて硬化させる工程と、パッケージ基板に外部端子を形成する工程とが、必要である。
しかし、この発明の電子モジュール製造方法では、平面インダクタの裏面側の磁性層で、パッケージやパッケージ基板を兼ねるので、電子部品をパッケージ基板上に実装する工程やパッケージ用の特別な樹脂が不要となり、その分、製造コストの低減化を図ることができると共に、薄い電子モジュールを製造することができる。

請求項４の発明は、外部端子を有するＩＣチップと、コイル電極が１対の磁性層間に収納され且つ外部端子を有する平面インダクタとを備えた電子モジュールを製造する電子モジュール製造方法であって、外部端子を取り付けたＩＣチップの端子側を上に向けると共に外部端子を取り付けたコイル電極を上に向けた状態で、ＩＣチップと一方の磁性層上に形成されたコイル電極とを、金型内に収納する第１の工程と、磁性粉を含有する溶融樹脂を、外部端子の少なくとも上端部が露出した状態で、ＩＣチップとコイル電極とが完全に沈むまで金型内に入れた後、当該樹脂を硬化させる第２の工程とを具備する構成とした。
かかる構成により、第１の工程を実行することで、外部端子を取り付けたＩＣチップの端子側が上に向けられると共に外部端子を取り付けたコイル電極が上に向けられた状態で、ＩＣチップと一方の磁性層上に形成されたコイル電極とが、金型内に収納される。そして、第２の工程を実行することで、外部端子の少なくとも上端部が露出した状態で、ＩＣチップとコイル電極とが完全に沈むまで、磁性粉を含有する溶融樹脂が金型内に入れられ、硬化される。
したがって、この発明の電子モジュール製造方法では、予め外部端子をＩＣチップや平面インダクタに設けておくので、樹脂に孔を開けて外部端子を形成する工程が不要となり、その分製造コストの低減化を図ることができる。

請求項５の発明は、請求項３又は請求項４に記載の電子モジュール製造方法において、ＩＣチップは、ＤＣ−ＤＣコンバータの電源ＩＣチップであり、平面インダクタは、スパイラル状のコイル電極を有するパワーインダクタである構成とした。

以上詳しく説明したように、この発明の電子モジュールによれば、無線通信装置の低背化に寄与することができるという優れた効果がある。
また、部品点数を少なくして、製品コストの低減化を図ることができると共に、平面インダクタのインダクタンスの向上と、ＩＣチップからのノイズの抑制を図ることができるという効果もある。
また、この発明の電子モジュール製造方法によれば、工程数が少なくて済み、その分製造コストの低減化を図ることができると共に、従来の電子モジュールに比べて、極めて薄い電子モジュールを製造することができるという優れた効果がある。

この発明の第１実施例に係る電子モジュールの断面図である。 電子モジュールに含まれるＩＣチップと平面インダクタを裏面側から透過して示す斜視図である。 電子モジュールの製造方法の工程を示す断面図である。 ＤＣ−ＤＣコンバータの回路図である。 従来の電子モジュールの厚さを示す断面図である。 第１実施例の電子モジュールの厚さを示す断面図である。 この発明の第２実施例に係る電子モジュールの断面図である。 第２実施例に係る電子モジュールの製造方法の工程を示す断面図である。 実施例の一変形例を示す断面図である。

以下、この発明の最良の形態について図面を参照して説明する。

（実施例１）
図１は、この発明の第１実施例に係る電子モジュールの断面図であり、図２は、電子モジュールに含まれるＩＣチップと平面インダクタを裏面側から透過して示す斜視図である。

この実施例の電子モジュール１−１は、ＤＣ−ＤＣコンバータ（直流−直流変換器）用のモジュールであり、図１に示すように、ＩＣチップ２と平面インダクタ３と樹脂４とを備えている。

ＩＣチップ２は、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等で構成された電源ＩＣチップであり、外部端子２１〜２３が、ＩＣチップ２のその裏面側（図１の下側）に設けられている。
平面インダクタ３は、図２に示すように、パワーインダクタであり、スパイラル状のコイル電極３１を、表面側の磁性層としての磁性体基板３２の裏面側に有する。
この実施例では、磁性体基板３２として、例えば、フェライトの基板が用いられ、コイル電極３１としては、銅のパターンが用いられている。
そして、図１に示すように、外部端子３３が、このコイル電極３１の内端から裏面側に延出され、外部端子３４が、外端から延出されている。

樹脂４は、これらＩＣチップ２と平面インダクタ３とを封止して、電子モジュール１−１のパッケージを形成するのであり、この実施例では、例えば、磁粉を混入したエポキシ樹脂が用いられている。
この樹脂４は、ＩＣチップ２と平面インダクタ３とのパッケージ材として用いられているだけでなく、平面インダクタ３の裏面側の磁性層としても用いられている。つまり、コイル電極３１を、この樹脂４と表面側の磁性体基板３２との間に収納することで、平面インダクタ３を構成している。

このような樹脂４の裏面側に、ＩＣチップ２の外部端子２１〜２３の先端部と平面インダクタ３の外部端子３３，３４の先端部とが露出されている。これらの外部端子２１〜２３，３３，３４を図示しない配線基板のランドに接続することで、電子モジュール１−１を配線基板に実装することができる。

次に、この電子モジュール１−１の製造方法について説明する。
この製造方法は、この発明の電子モジュール製造方法を具体的に実行するものでもある。
図３は、電子モジュール１−１の製造方法の工程を示す断面図である。
この実施例の製造方法では、まず、図３の（ａ）に示すように、第１の工程を実行し、ＩＣチップ２と、コイル電極３１が形成された磁性体基板３２とを、金型１００内に収納する。
このとき、ＩＣチップ２の端子２１ａ〜２３ａ側を上に向けると共に、磁性体基板３２上のコイル電極３１を上に向け、ＩＣチップ２を金型１００の底に形成された凹部１０１に嵌めると共に、磁性体基板３２を凹部１０２に嵌める。
そして、図３の（ｂ）に示すように、第２の工程を実行し、磁性粉を含有した溶融樹脂４を、ＩＣチップ２とコイル電極３１とが完全に沈むまで金型１００内に流入した後、樹脂４を硬化させる。
しかる後、図３の（ｃ）に示すように、硬化した樹脂４に封止されたＩＣチップ２と、コイル電極３１付きの磁性体基板３２とを金型１００から取り出す。

そして、図３の（ｄ）に示すように、第３の工程を実行し、レーザによって、孔４１〜４３を、樹脂４の表面であって且つＩＣチップ２の端子２１ａ〜２３ａに対応する箇所に開けると共に、孔４４，４５を、コイル電極３１の内端と外端とに対応する箇所に開ける。
そして、図３の（ｅ）に示すように、銅を孔４１〜４３内に充填して、ＩＣチップ２の外部端子２１〜２３を形成すると共に、銅を孔４４，４５内に充填して、コイル電極３１の外部端子３３，３４を形成する。
以上により、ＩＣチップ２と平面インダクタ３とが樹脂４によって封止された電子モジュール１−１を製造することができる。

次に、この実施例の電子モジュール１−１が示す作用及び効果について説明する。
図４は、ＤＣ−ＤＣコンバータの回路図である。
ＤＣ−ＤＣコンバータは、図４に示す配線基板２０１上に構成されている。
具体的には、破線で示す電子モジュール１−１の実装箇所以外の箇所に、コンデンサ２１０，２１１が実装され、配線パターン２２１〜２２４が形成されている。
電子モジュール１−１は、破線で示す箇所に実装される。
すなわち、図１に示すように、ＩＣチップ２と平面インダクタ３の外部端子２１〜２３，３３，３４が下側になるように、電子モジュール１−１を、図４に示す配線基板２０１上に配し、ＩＣチップ２の外部端子２１を配線パターン２２２に、外部端子２２をグランドパターン２２５に、外部端子２３を配線パターン２２３にそれぞれ接続する。同様に、平面インダクタ３の外部端子３３を配線パターン２２２に接続すると共に、外部端子３４を配線パターン２２１に接続することで、電子モジュール１−１を配線基板２０１に実装することができる。
これにより、入力端子２３１，２３２から入力された直流電圧がコンデンサ２１１で整流されて、電子モジュール１−１のＩＣチップ２に入力される。
すると、直流電圧は、ＩＣチップ２のスイッチング処理によって、交流電圧に変換されて、平面インダクタ３側に出力される。
これにより、平面インダクタ３とコンデンサ２１０との平滑回路によって、交流電圧が、平滑化され、所望電位の直流電圧が、出力端子２４１，２４２に出力される。

図５は、従来の電子モジュールの厚さを示す断面図であり、図６は、この実施例の電子モジュールの厚さを示す断面図である。
図５に示すように、従来の電子モジュール３００は、ＩＣチップ２と平面インダクタ３とをパッケージ基板３０１上に実装し、これらＩＣチップ２と平面インダクタ３とをパッケージ材３０２によって封止した構造になっている。
このため、電子モジュール３００の厚さＴは、パッケージ基板３０１の厚さＴ１と、平面インダクタ３の厚さＴ２と、パッケージ材３０２のクリアランスＴ３とを加算した厚さになる。したがって、電子モジュール３００は厚いので、このような電子モジュール３００を無線通信装置に実装しても、装置の低背化には寄与しない。
これに対して、この実施例の電子モジュール１−１の厚さは、図６に示すように、平面インダクタ３の外部端子３３（３４）の長さｔ１とコイル電極３１の厚さｔ２と磁性体基板３２の厚さｔ３とを加算した厚さＴ２であり、電子モジュール３００内の平面インダクタ３の厚さＴ２とほぼ同じ厚さである。
したがって、電子モジュール１−１の厚さは、パッケージ基板３０１の厚さＴ１とパッケージ材３０２のクリアランスＴ３とを加算した厚さ分だけ、従来の電子モジュール３００よりも薄くなっており、電子モジュール１−１を実装することで、無線通信装置の低背化に大きく寄与する。
また、パッケージ基板３０１やパッケージ材３０２を必要としないので、その分、部品点数を少なくすることができ、製品コストの低減化を図ることができる。
さらに、電子モジュール１−１を製造する際に、パッケージ基板３０１を作成する工程や、パッケージ材３０２で封止する工程を必要としないので、その分、製造コストの低減化を図ることができる。

（実施例２）
次に、この発明の第２実施例について説明する。
図７は、この発明の第２実施例に係る電子モジュールの断面図である。
図７に示すように、この実施例の電子モジュール１−２は、ＩＣチップ２の外部端子２５〜２７と平面インダクタ３の外部端子３５，３６とが、半田ボールで形成されている点が、上記第１実施例と異なる。
図８は、この実施例に係る電子モジュールの製造方法の工程を示す断面図である。
この実施例の電子モジュール１−２も、上記第１実施例の電子モジュール１−１を製造する方法と同様の方法で製造することができるが、ここでは、別の製造方法を説明する。
なお、この製造方法は、この発明の電子モジュール製造方法を具体的に実行するものでもある。

この製造方法では、まず、図８の（ａ）に示すように、第１の工程を実行し、ＩＣチップ２と、コイル電極３１が形成された磁性体基板３２とを、金型１００内に収納する。
このとき、外部端子２５〜２７と外部端子３５，３６とを、予めＩＣチップ２の端子２１ａ〜２３ａとコイル電極３１とに取り付けておき、これら外部端子２５〜２７，３５，３６を上に向けた状態で、ＩＣチップ２と磁性体基板３２付きの磁性体基板３２とを金型１００の底に形成された凹部１０１，凹部１０２に嵌める。
そして、図８の（ｂ）に示すように、第２の工程を実行し、ＩＣチップ２とコイル電極３１とが完全に沈み、且つ外部端子２５〜２７，３５，３６の上端部が露出するまで、磁性粉を含有した溶融樹脂４を金型１００内に流入した後、樹脂４を硬化させる。
しかる後、図８の（ｃ）に示すように、硬化した樹脂４に封止されたＩＣチップ２及び平面インダクタ３を金型１００から取り出すことで、外部端子２５〜２７，３５，３６を裏面側に有する電子モジュール１−２を得ることができる。

このように、この製造方法では、外部端子２５〜２７，３５，３６を予めＩＣチップ２や平面インダクタ３に設けておくので、上記第１実施例で説明した製造方法のように、樹脂４に孔４１〜４５を開ける工程や外部端子２１〜２３，３３，３４を孔４１〜４５に形成する工程が不要となり、その分製造コストの低減化を図ることができる。
その他の構成、作用及び効果は、上記第１実施例と同様であるので、その記載は省略する。

なお、この発明は、上記実施例に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内において種々の変形や変更が可能である。
例えば、上記実施例では、樹脂４がＩＣチップ２や平面インダクタ３の裏面側のみを封止した例を示したが、図９に示すように、ＩＣチップ２と平面インダクタ３との全体を樹脂４で封止する構成の電子モジュール１−３も、この発明の範囲に含まれることは勿論である。

１−１〜１−３…電子モジュール、 ２…ＩＣチップ、 ３…平面インダクタ、 ４…樹脂、 ２１〜２３，２５〜２７，３３〜３６…外部端子、 ３１…コイル電極、 ３２…磁性体基板、 ４１〜４５…孔、 １００…金型。

Claims (5)

1. 外部端子を裏面側に有するＩＣチップと、コイル電極が表面側の磁性層と裏面側の磁性層との間に収納され且つ外部端子を裏面側に有する平面インダクタとを、パッケージ材で封止して成る電子モジュールであって、
   上記平面インダクタの裏面側の磁性層が、上記パッケージ材を兼ね、上記ＩＣチップを少なくとも裏面側から封止し、
   上記ＩＣチップの外部端子と上記平面インダクタの外部端子とが、上記パッケージ材を兼ねた裏面側の磁性層からそれぞれ露出している、
   ことを特徴とする電子モジュール。
2. 請求項１に記載の電子モジュールにおいて、
   上記ＩＣチップは、ＤＣ−ＤＣコンバータの電源ＩＣチップであり、
   上記平面インダクタは、スパイラル状のコイル電極を有するパワーインダクタである、
   ことを特徴とする電子モジュール。
3. 外部端子を有するＩＣチップと、コイル電極が１対の磁性層間に収納されて成り且つ外部端子を有する平面インダクタとを備えた電子モジュールを製造する電子モジュール製造方法であって、
   上記ＩＣチップの端子側を上に向けると共に上記コイル電極を上に向けた状態で、ＩＣチップと一方の上記磁性層上に形成された上記コイル電極とを、金型内に収納する第１の工程と、
   磁性粉を含有する溶融樹脂を、上記ＩＣチップとコイル電極とが完全に沈むまで上記金型内に入れた後、当該樹脂を硬化させる第２の工程と、
   樹脂の表面であって且つ上記ＩＣチップの端子に対応する箇所と上記コイル電極の両端部に対応する箇所に孔を開け、これらの孔に導体を充填して、ＩＣチップの外部端子とコイル電極の外部端子とを形成する第３の工程と
   を具備することを特徴とする電子モジュール製造方法。
4. 外部端子を有するＩＣチップと、コイル電極が１対の磁性層間に収納され且つ外部端子を有する平面インダクタとを備えた電子モジュールを製造する電子モジュール製造方法であって、
   外部端子を取り付けたＩＣチップの端子側を上に向けると共に外部端子を取り付けたコイル電極を上に向けた状態で、ＩＣチップと一方の上記磁性層上に形成された上記コイル電極とを、金型内に収納する第１の工程と、
   磁性粉を含有する溶融樹脂を、上記外部端子の少なくとも上端部が露出した状態で、上記ＩＣチップとコイル電極とが完全に沈むまで上記金型内に入れた後、当該樹脂を硬化させる第２の工程と
   を具備することを特徴とする電子モジュール製造方法。
5. 請求項３又は請求項４に記載の電子モジュール製造方法において、
   上記ＩＣチップは、ＤＣ−ＤＣコンバータの電源ＩＣチップであり、
   上記平面インダクタは、スパイラル状の上記コイル電極を有するパワーインダクタである、
   ことを特徴とする電子モジュール製造方法。

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