JP2012248611A - モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】簡単に部品の高集積化を図ることのできる技術を提供する。
【解決手段】電子部品４が実装された実装用基板２の部品実装面２ａが、部品実装面２ａとの対向主面に凹部３ａを有し、該凹部３ａの内面に電子部品５が実装されるカバー用基板３により包被される。したがって、凹部３ａに電子部品５が実装されたカバー用基板３を実装用基板２の部品実装面２ａに実装するだけで、実装用基板２に煩雑な工程を経て複数のキャビティを設けずとも、部品実装面２ａに実装された電子部品４の上方のスペースに電子部品５を配置することができ、簡単にモジュール１に搭載される電子部品４，５の高集積化を図ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、部品が実装された実装用基板と、該実装用基板の部品実装面を包被したカバー部材とを備えたモジュールに関する。

近年、電子機器の小型化に伴い、基板に実装される電子部品間の間隔が狭くなっており、基板に実装された各電子部品が相互に電気的に干渉することを防止すると共に、電子部品の高集積化を図るために、基板表面に凹部（キャビティ）を形成し、キャビティ内に各電子部品を実装する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。例えば、図６に示すハイブリッド半導体装置５００（モジュール）は、上面にキャビティ５０５が形成された多層基板であるセラミックス基板５０１と、キャビティ５０５内に実装された半導体チップ５０２および受動素子５０３と、キャビティ５０５を覆ってセラミックス基板５０１上面に封着される金属からなる電磁遮蔽平板５０４とを備えている。

セラミックス基板５０１は、それぞれ配線層５０６が設けられたセラミックス板５０７が重ね合わされ、焼結されて形成される。また、セラミックス基板５０１の底面、内部、上面の配線層５０６は、各セラミックス板５０７を貫通して設けられるビア導体５０８を介して相互に接続される。

また、セラミックス基板５０１の上面には、半導体チップ５０２と受動素子５０３とを収納できる大きさのキャビティ５０５が形成され、各キャビティ５０５の底面には、半導体チップ５０２の主面の電極５０９および受動素子５０３の電極の配置に対応して配線層５０６が露出して設けられている。

また、半導体チップ５０２の主面の電極５０９には、例えばＡｕからなるバンプ５１０が形成されている。そして、バンプ５１０は、セラミックス基板５０１の配線層５０６に位置合わせされて超音波や熱圧着により接続される。また、半導体チップ５０２の裏面が、セラミックス基板５０１の上面とほぼ同一平面になるように、キャビティ５０５の深さや半導体チップ５０２の厚さ、バンプ５１０の高さなどが調整されている。また、受動素子５０３は、セラミックス基板５０１の上面に設けられたキャビティ５０５の配線層５０６に位置合わせされてスズを主材としたハンダ（図示省略）を用いて接続される。

また、電磁遮蔽平板５０４は、セラミックス基板５０１の上面および半導体チップ５０２の裏面に導電性接着剤５１１が印刷法で塗布された後、セラミックス基板５０１と電磁遮蔽平板５０４とが位置合わせされて圧着され、加熱されて導電性接着剤５１１が硬化されることによりセラミックス基板５０１に固着される。なお、図６は従来のモジュールの一例を示す図である。

特開２００４−１４０１３４号公報（段落［００２１］〜［００３０］、図１、要約書など）

上記した従来のモジュールでは、電子部品の高集積化を図るためにセラミックス基板５０１にキャビティが形成されている。そして、異なる高さの電子部品を基板に形成されたキャビティ内に搭載するために、搭載する電子部品ごとに異なる深さのキャビティを基板に形成する必要があり、基板の製造工程数が増大するため、基板の製造コストの増大を招来する。

この発明は、上記した課題に鑑みてなされたものであり、簡単に部品の高集積化を図ることのできる技術を提供することを目的とする。

上記した目的を達成するために、本発明のモジュールは、部品が実装された実装用基板と、該実装用基板の部品実装面を包被したカバー部材とを備えたモジュールにおいて、前記カバー部材は、前記部品実装面との対向主面に凹部を有し、該凹部の内面に他の部品が実装されるカバー用基板から成ることを特徴としている（請求項１）。

また、前記カバー用基板は、前記対向主面と反対側主面にシールド層を備えているとよい（請求項２）。

また、前記カバー用基板は、内部配線層および層間接続導体をさらに備え、前記凹部に実装された前記他の部品のグランド端子と前記シールド層とが、前記内部配線層および前記層間接続導体により電気的に接続されているとよい（請求項３）。

また、前記カバー用基板と前記実装用基板とが電気的に接続されているとよい（請求項４）。

また、前記凹部に実装された前記他の部品が、前記実装用基板に実装された前記部品に接触しているのが望ましい（請求項５）。

また、前記凹部に実装された前記他の部品が、前記実装用基板に実装された前記部品に接着剤により接着されているのが望ましい（請求項６）。

また、前記実装用基板および前記カバー用基板がモールド層により包被されていてもよい（請求項７）。

請求項１の発明によれば、部品が実装された実装用基板の部品実装面が、部品実装面との対向主面に凹部を有し、該凹部の内面に他の部品が実装されるカバー用基板から成るカバー部材により包被される。したがって、凹部に他の部品が実装されたカバー用基板を実装用基板の部品実装面に実装するだけで、実装用基板に煩雑な工程を経て複数のキャビティを設けずとも、部品実装面に実装された部品の上方のスペースに他の部品を配置することができ、簡単にモジュールに搭載される部品の高集積化を図ることができる。

また、部品の高さに応じた複数種類のカバー用基板を予め形成しておき、実装用基板の部品実装面に実装される部品およびカバー用基板の凹部に実装される他の部品の高さに応じてカバー用基板を選択し、選択したカバー用基板を実装用基板に実装することで、従来のように、部品の高さに応じて異なる深さのキャビティを実装用基板に形成するのに比べ、複数種類のカバー用基板から最適なカバー用基板を選択して実装用基板に実装するだけでよいので、モジュールの製造工程の簡略化を図ることができる。

請求項２の発明によれば、カバー用基板は、対向主面と反対側主面にシールド層を備えているため、シールド層により、カバー用基板に覆われた部品の電気特性が変動することを抑制することができる。

請求項３の発明によれば、カバー用基板は、内部配線層および層間接続導体をさらに備え、凹部に実装された他の部品のグランド端子とシールド層とが、内部配線層および層間接続導体により電気的に接続されているため、グランド端子とシールド層とを接続する接地用配線の長さが短く、当該接地用配線の寄生インダクタンスを抑制することができるので、凹部に実装された他の部品を所望の接地状態に維持することができる。

請求項４の発明によれば、カバー用基板と実装用基板とが電気的に接続されており、カバー用基板の凹部に実装された他の部品と実装用基板に実装された部品とが電気的に接続されるため非常に実用的である。

請求項５の発明によれば、凹部に実装された他の部品が、実装用基板に実装された部品に接触しているため、例えば、実装用基板に実装された部品が、パワーアンプなどの発熱部品である場合に、凹部に実装された他の部品を介してカバー用基板側からも放熱することができるため、放熱効果の向上を図ることができる。また、凹部に実装された他の部品と実装用基板に実装された部品との距離が縮まるため、モジュールの低背化を図ることができる。

請求項６の発明によれば、凹部に実装された他の部品が、実装用基板に実装された部品に接着剤により接着されているため、例えば、実装用基板に実装された部品が、パワーアンプなどの発熱部品である場合に、凹部に実装された他の部品を介してカバー用基板側からも放熱することができるため、放熱効果の向上を図ることができる。また、凹部に実装された他の部品と実装用基板に実装された部品との距離が縮まるため、モジュールの低背化を図ることができる。

また、凹部に実装された他の部品が、実装用基板に実装された部品に接着剤により接着されているため、各部品が一体化されることにより機械的強度が向上し、実装用基板が反ったりたわんだりしたときに各部品が損傷することを防止することができる。

請求項７の発明によれば、実装用基板およびカバー用基板がモールド層により包被されることで、実装用基板に実装されたカバー用基板などを保護することができ、モジュールの耐環境性を向上することができる。

また、例えばコイルのように、樹脂に覆われることによる透磁率の変化により特性が変化する部品や、例えばＭＥＭＳのように、モールド層による応力が加わることで特性が変化する部品をカバー用基板の凹部に包被される位置に実装することで、部品の特性がモールド層に包被されることにより変化するのを防止することができるので、精度のよいモジュールを提供することができる。

本発明のモジュールの第１実施形態を示す斜視図である。 図１のモジュールの断面図である。 本発明のモジュールの第２実施形態を示す断面図である。 本発明のモジュールの第３実施形態を示す断面図である。 本発明のモジュールの第４実施形態を示す断面図である。 従来のモジュールの一例を示す図である。

＜第１実施形態＞
本発明のモジュールの第１実施形態について、図１および図２を参照して説明する。図１は本発明のモジュールの第１実施形態を示す斜視図である。図２は図１のモジュールの断面図である。

図１に示すように、モジュール１は、実装用基板２と、実装用基板２の部品実装面２ａを包被するカバー用基板３（カバー部材）とを備えている。この実施形態では、実装用基板２およびカバー用基板３は、平面視においてほぼ同じ大きさおよび形状に形成されており、カバー用基板３が実装用基板２の部品実装面２ａに実装されることで、実装用基板２の部品実装面２ａのほぼ全領域が、カバー用基板３により包被される。

また、実装用基板２およびカバー用基板３は、樹脂基板、プリント基板、セラミックス基板、多層基板、フレキシブル基板などの種々の基板により形成される。そして、部品実装面２ａには、抵抗やコンデンサ、コイルなどの受動素子、半導体素子、ＩＣ、ＭＥＭＳ、接点端子などの複数の電子部品４（部品）が実装されている。なお、実装用基板２は、単層基板および多層基板のいずれであってもよく、多層基板の場合、部品内蔵基板であってもよい。

また、カバー用基板３は、部品実装面２ａとの対向主面に凹部３ａを有し、凹部３ａの内面に、抵抗やコンデンサ、コイルなどの受動素子、半導体素子、ＩＣ、ＭＥＭＳ、接点端子などの複数の電子部品５（他の部品）が実装されている。そして、複数の電子部品５が実装されたカバー用基板３が部品実装面２ａに実装されることで、部品実装面２ａの電子部品４はカバー用基板３の凹部３ａにより包被される。

なお、第１実施形態においては、他の部品は凹部３ａの天面（内面）に形成された実装電極に実装されているが、凹部３ａの内側面に形成された実装電極に接続されても構わない。

また、実装用基板２およびカバー用基板３には、ＡｇやＣｕなどの導体ペーストにより、内部配線層６およびビア導体７（層間接続導体）が設けられており、実装用基板２およびカバー用基板３、これらの基板２，３にそれぞれ実装された電子部品４，５は、内部配線層６およびビア導体７により、それぞれ電気的に接続される。

なお、内部配線層６およびビア導体７、各電子部品４，５は、一部を除いて図示省略されている。また、実装用基板２およびカバー用基板３の内部に、内部配線層６およびビア導体７により、フィルタなどの各種回路部品が形成されてもよい。

カバー用基板３は、この実施形態では、対向する一対の側面のみが閉塞された略テーブル状を成し、実装用基板２の部品実装面２ａとの対向主面と反対側の主面に金属シールド層８を備えている。シールド層８は、金属ペーストを印刷や塗布することにより形成される。そして、シールド層８は、内部配線層６およびビア導体７を介して、実装用基板２に設けられた接地用端子と電気的に接続される。

また、この実施形態では、カバー用基板３の凹部３ａに実装された電子部品５のグランド端子５ａとシールド層８とが、内部配線層６およびビア導体７を介して電気的に接続されている。

なお、この実施形態では、シールド層８は、カバー用基板３の上面の一部を覆うように形成されており、カバー基板３の側面に形成された配線パターンを介して実装用基板２と電気的に接続されているが、該上面および側面の全面を覆うようにシールド層８を形成してもよい。また、各電子部品４，５は、はんだリフローや、超音波振動接合技術など、一般的な表面実装技術を用いて、部品実装面２ａや凹部３ａの内面に実装すればよい。また、カバー用基板３も同様に、通常の実装技術を用いて、実装用基板２の部品実装面２ａに実装すればよい。

すなわち、実装用基板２の部品実装面２ａに種々の電子部品４が実装された後に、凹部３ａに種々の電子部品５が実装されたカバー用基板３が部品実装面２ａ実装されて、モジュール１が製造される。

以上のように、上記した実施形態によれば、電子部品４が実装された実装用基板２の部品実装面２ａが、部品実装面２ａとの対向主面に凹部３ａを有し、該凹部３ａの内面に電子部品５が実装されるカバー用基板３により包被される。したがって、凹部３ａに電子部品５が実装されたカバー用基板３を実装用基板２の部品実装面２ａに実装するだけで、実装用基板２に煩雑な工程を経て複数のキャビティを設けずとも、部品実装面２ａに実装された電子部品４の上方のスペースに電子部品５を配置することができ、簡単にモジュール１に搭載される電子部品４，５の高集積化を図ることができる。

また、カバー用基板３は、部品実装面２ａとの対向主面と反対側の主面にシールド層８を備えているため、シールド層８により、カバー用基板３に覆われた電子部品４，５の電気特性が変動することを抑制することができる。

また、カバー用基板３は、内部配線層６およびビア導体７をさらに備え、凹部３ａに実装された電子部品５のグランド端子５ａとシールド層８とが、内部配線層６およびビア導体７により電気的に接続されているため、グランド端子５ａとシールド層８とを接続する接地用の配線パターンの長さが短く、当該接地用の配線パターンの寄生インダクタンスを抑制することができるので、凹部３ａに実装された電子部品５を所望の接地状態に維持することができる。

また、実装用基板２とカバー用基板３とが電気的に接続されており、カバー用基板３の凹部３ａに実装された電子部品５と実装用基板２に実装された電子部品４とが電気的に接続されるため非常に実用的である。

なお、実装用基板２とカバー用基板３とは、カバー用基板３のシールド層８をカバー用基板３の外側面に形成し、そのシールド層８と実装用基板２の表面もしくは側面の電極と接続してもよい。あるいは、カバー用基板３の内部配線層６やビア導体７をカバー用基板３の側面部（側壁内部）にも形成することにより、内部配線を用いて実装用基板２とカバー用基板３とを電気的に接続しても構わない。

＜第２実施形態＞
本発明のモジュールの第２実施形態について、図３を参照して説明する。図３は本発明のモジュールの第２実施形態を示す断面図である。この第２実施形態が、上記した第１実施形態と異なる点は、カバー用基板３の凹部３ａに実装された電子部品５が、実装用基板２に実装された電子部品４に接触している点である。その他の構成は上記した第１実施形態と同様の構成であるため、その構成の説明は同一符号を付すことにより省略する。

このように構成すれば、上記した第１実施形態と同様の効果を奏することができると共に、以下の効果を奏することができる。すなわち、カバー用基板３の凹部３ａに実装された電子部品５が、実装用基板２に実装された電子部品４に接触している。したがって、例えば、実装用基板２に実装された電子部品４が、パワーアンプなどの発熱部品である場合に、凹部３ａに実装された電子部品５を介してカバー用基板３側からも放熱することができるため、放熱効果の向上を図ることができる。

また、カバー用基板３の凹部３ａに実装された電子部品５と実装用基板２に実装された電子部品４との距離が縮まるため、モジュール１の低背化を図ることができる。

＜第３実施形態＞
本発明のモジュールの第３実施形態について、図４を参照して説明する。図４は本発明のモジュールの第３実施形態を示す断面図である。この第３実施形態が、上記した第２実施形態と異なる点は、カバー用基板３の凹部３ａに実装された電子部品５が、実装用基板２に実装された電子部品４に接着剤９により接着されている点である。その他の構成は上記した第１および第２実施形態と同様の構成であるため、その構成の説明は同一符号を付すことにより省略する。

このように構成すれば、上記した第２実施形態と同様の効果を奏することができると共に、以下の効果を奏することができる。すなわち、カバー用基板３の凹部３ａに実装された電子部品５が、実装用基板２に実装された電子部品４に接着剤９により接着されているため、各電子部品４，５が接着剤９により一体化されることにより機械的強度が向上し、実装用基板２が反ったりたわんだりしたときに各電子部品４，５が損傷することを防止することができる。

なお、接着剤９としては、導電性接着剤や絶縁性接着剤など、種々の接着剤９を採用することができる。

＜第４実施形態＞
本発明のモジュールの第３実施形態について、図５を参照して説明する。図５は本発明のモジュールの第４実施形態を示す断面図である。この第４実施形態が、上記した第１実施形態と異なる点は、実装用基板２およびカバー用基板３がモールド層１０により包被されている点である。その他の構成は上記した第１実施形態と同様の構成であるため、その構成の説明は同一符号を付すことにより省略する。

モールド層１０は、カバー用基板３が部品実装面２ａに実装された後に、カバー用基板３を包被するように、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シアネート樹脂などの樹脂材料が充填されることにより形成される。

なお、図５では、内部配線層６およびビア導体７の図示が省略されており、各電子部品４，５の一部が図示省略されている。また、この実施形態では、実装用基板２の部品実装面２ａおよびカバー用基板３がモールド層１０に包被されているが、モジュール１の全体をモールド層１０により包被することで、モジュール１をパッケージ製品として製造してもよい。

このように構成すれば、上記した第１実施形態と同様の効果を奏することができると共に、以下の効果を奏することができる。すなわち、実装用基板２およびカバー用基板３がモールド層１０により包被されることで、実装用基板２に実装されたカバー用基板３などを保護することができ、モジュール１の耐環境性を向上することができる。

また、例えばコイルのように、樹脂に覆われることによる透磁率の変化により特性が変化する電子部品４，５や、例えばＭＥＭＳのように、モールド層１０による応力が加わることで特性が変化する電子部品４，５をカバー用基板３の凹部３ａに包被される位置に実装することで、電子部品４，５の特性がモールド層１０に包被されることにより変化するのを防止することができるので、精度のよいモジュール１を提供することができる。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、上記したもの以外に種々の変更を行なうことが可能であり、上記した種々の構成をどのように組合わせてもよく、複数のカバー用基板３を積み重ねることによりさらに電子部品５を実装してもよい。

また、カバー用基板３は上記した形状に限られるものではなく、４つの側面を全て閉塞して箱形状に形成してもよい。また、カバー用基板３の平面視における大きさを実装用基板２よりも小さく形成し、複数のカバー用基板３を部品実装面２ａに実装してもよい。また、部品実装面２ａのカバー用基板３が実装される位置に必ずしも電子部品４が実装されている必要はなく、カバー用基板３の凹部３ａの内面には、少なくとも一つの電子部品５が実装されていればよい。

また、電子部品４，５の高さに応じた複数種類のカバー用基板３を予め形成しておき、実装用基板２の部品実装面２ａに実装される電子部品４およびカバー用基板３の凹部３ａに実装される電子部品５の高さに応じてカバー用基板３を選択し、選択したカバー用基板３を実装用基板２に実装することで、従来のように、電子部品４，５の高さに応じて異なる深さのキャビティを実装用基板２に形成するのに比べ、複数種類のカバー用基板３から最適なカバー用基板３を選択して実装用基板２に実装するだけでよいので、モジュール１の製造工程の簡略化を図ることができる。

そして、本発明は、部品が実装された実装用基板と、該実装用基板の部品実装面を包被したカバー部材とを備えた種々のモジュールに適用することができる。

１ モジュール
２ 実装用基板
２ａ 部品実装面
３ カバー用基板（カバー部材）
３ａ 凹部
４ 電子部品（部品）
５ 電子部品（他の部品）
６ 内部配線層
７ ビア導体（層間接続導体）
８ シールド層
９ 接着剤
１０ モールド層

Claims (7)

1. 部品が実装された実装用基板と、該実装用基板の部品実装面を包被したカバー部材とを備えたモジュールにおいて、
   前記カバー部材は、前記部品実装面との対向主面に凹部を有し、該凹部の内面に他の部品が実装されるカバー用基板から成る
   ことを特徴とするモジュール。
2. 前記カバー用基板は、前記対向主面と反対側主面にシールド層を備えていることを特徴とする請求項１に記載のモジュール。
3. 前記カバー用基板は、内部配線層および層間接続導体をさらに備え、
   前記凹部に実装された前記他の部品のグランド端子と前記シールド層とが、前記内部配線層および前記層間接続導体により電気的に接続されていることを特徴とする請求項２に記載のモジュール。
4. 前記カバー用基板と前記実装用基板とが電気的に接続されている請求項２または３に記載のモジュール。
5. 前記凹部に実装された前記他の部品が、前記実装用基板に実装された前記部品に接触していることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のモジュール。
6. 前記凹部に実装された前記他の部品が、前記実装用基板に実装された前記部品に接着剤により接着されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のモジュール。
7. 前記実装用基板および前記カバー用基板がモールド層により包被されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のモジュール。

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