JP2013026518A - 電子回路モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】電子回路モジュールにおいて、シールド層と接地電極との間の導電性を十分に確保する。
【解決手段】おもて面２１を電子部品３の実装面とした略矩形平面形状の基板２ａの四隅に表裏両端面が略扇状で基板の表裏を連絡する柱状部１０が形成され、基板の周囲側面２６にはハーフカット加工が施され、柱状部は、基板の四隅方向を中心とする円弧状に湾曲する端面形状を有して基板の表裏方向に連続する導電体壁面１１と、当該壁面を覆って略矩形平面形状の基板の外周側面の四隅を縁取るように形成されている導電性の穴埋め樹脂１２とから構成され、導電体壁面は基板の裏面２２側にて接地電極６ａと直接接続し、シールド層５ａは、基板の周囲側面におけるハーフカット加工領域２３を覆って当該基板の四隅にて導電性の穴埋め樹脂と固着していることで、穴埋め樹脂と導電体壁面とを介して接地電極に接続されている電子回路モジュール１ａとしている。
【選択図】図４

Description

この発明は、電子部品が実装された多層基板を導電性樹脂によるシールド層で覆ってなる電子回路モジュールに関する。具体的には、電子回路モジュールにおけるシールド層の接地構造の改良技術に関する。また、当該改良された接地構造を備えた電子回路モジュールの製造方法にも関する。

電子回路モジュールは、表面に電子部品が実装されている多層基板をモジュール基板として、そのモジュール基板の表面を絶縁性樹脂で封止した後、その封止されたモジュール基板の表面をさらに導電性樹脂からなるシールド層で覆っている。シールド層は、モジュール基板の裏面に形成された電極を介して接地されており、それによって、シールド層に電磁波（ノイズ）を遮断する機能が付与される。

図１に、従来の電子回路モジュール１ｂの一例を示した。図１（Ａ）は、当該電子回路モジュール１ｂの一部破断平面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）におけるａ−ａ矢視断面図である。なお、図１（Ａ）（Ｂ）において、主要ないくつかの部材を異なるハッチングによって区別した。この図１に示したように、多層のガラエポ基板などからなるモジュール基板２ｂのおもて面２１に電子部品３が実装され、絶縁性樹脂による絶縁樹脂層４がその電子部品３ごとモジュール基板２ｂのおもて面２１を覆っている。そして、モジュール基板２ｂの裏面２２の接地電極６ｂが、モジュール基板２ｂ内の各層面に形成されている電極（内層パターン）２４やビア２５を経由してモジュール基板２ｂの周囲側面２６まで案内されている。また、モジュール基板２ｂの周囲側面２６は、周知のハーフカット加工が施されており、当該周囲側面２６のハーフカット加工領域２３に、接地電極６ｂから案内された内層パターン２４のエッジ部分２７が露出している。そして、導電性樹脂からなるシールド層５ｂが、その周囲側面２６のハーフカット加工領域２３と上記絶縁樹脂層４の表面とを覆っている。それによって、シールド層５ｂは、基板２ｂの周囲側面２６に露出している内層パターン２４のエッジ２７と接触し、そのエッジ２７から他の内層パターン２４や層間を連絡するビア２５を介して接地電極６ｂに接続される。

ところで、この従来の電子回路モジュール１ｂは、個別に製造されるのではなく、当初は、図２に示したように、まず、多数の電子回路モジュール１ｂが大きな基板（以下、シート基板）１０２ｂ上に格子状に配列された状態で一括形成されている集合基板１００ｂとして製造される。そして、その集合基板１００ｂが、個々の電子回路モジュール１ｂに対応して格子状に区画されている領域（以下、個片領域）１０１ｂ間の境界（以下、分離ライン）１３１ｂに沿って切断される。

図３（Ａ）〜（Ｄ）に、従来の電子回路モジュール１ｂの製造方法の一例を示した。なお、当該図３は、図２におけるｂ−ｂ矢視断面に相当する。まず、集合基板１００ｂの製造途上において、シート基板１０２ｂのおもて面１２１が電子部品３とともに絶縁性樹脂１０４で覆われている状態で（Ａ）、分離ライン１３１ｂを跨ぐ所定幅の帯状領域１３２ｂに所定の深さの溝１２３ｂを形成する。すなわち、ハーフカット加工を施す（Ｂ）。それによって、接地電極６ｂに接続されている所定の内層パターン２４のエッジ２７がその溝１２３ｂの内側壁面に露出する。また、シート基板１０２ｂのおもて面１２１全面を覆っていた絶縁性樹脂１０４が各個片領域１０１ｂごとに区画されて絶縁樹脂層４が形成される。

次いで、導電性樹脂１０５ｂによって、絶縁樹脂層４の表面を覆いつつ溝１２３ｂを埋めて集合基板１００ｂを完成させる（Ｃ）。最後に、集合基板１００ｂを分離ライン１３１ｂで切断し、個別の電子回路モジュール１ｂに分離する（Ｄ）。なお、以上に示した、従来の電子回路モジュールの構造や製造方法などについては、例えば、以下の特許文献１などに記載されている。

特許第４６６２３２４号公報

近年、電子回路モジュールが組み込まれる様々な電子機器には、さらなる小型化、薄型化が求められており、たとえば、いわゆる「スマートフォン」とよばれる多機能携帯電話では、シールド層が必須の条件となる高周波信号を扱う電子回路モジュールを始め、多数の電子部品が高密度実装された状態で組み込まれる。そのため、電子回路モジュールには、さらなる小型化、薄型化が高いレベルで求められている。

しかしながら、上述した従来の電子回路モジュールでは、接地電極が、薄い内層パターンのエッジを介してシールド層となる導電性樹脂と接続されており、さらなる薄型化を達成しようとすると、内層パターンがさらに薄肉化し、内層パターンと導電性樹脂との間に十分な導電性が得られず、シールド効果が劣化してしまう、という問題がある。

また、従来の電子回路モジュールでは、製造過程において、ハーフカット加工時の溝の深さが不足すると、溝の内側壁面に生じたバリが内層パターンのエッジ部分を覆い、シールド層と内層パターンとの接続を阻害する恐れがある。逆に深すぎると、シート基板の剛性が著しく低下し、後工程の取り扱いで折れてしまう可能性がある。そのため、ハーフカット加工に際しては、接地電極に接続されている内層パターンが形成されている深さ位置と、バリの発生とを考慮し、所定の深さまで極めて精度良く溝を形成する必要がある。しかも、電子回路モジュールの薄型化に伴って、モジュール基板自体が薄くなり、その薄いモジュール基板を厚さ方向に精度良く切削することになるため、歩留まりの低下が懸念される。歩留まりの向上を達成するために高度な切削機械や切削制御技術を用いれば、製造コストが増大する。いずれにしても、電子回路モジュールを安価に提供することが難しくなる。

本発明は、電子回路モジュールにおいて、それが組み込まれる電子機器のさらなる小型化、薄型化に対応しつつ、シールド層と接地電極との間の導電性を十分に確保することを目的としている。また、ハーフカット加工に際しての切削深さの厳密な制御を不要にして、歩留まりの向上と製造コストの低減を達成し、電子回路モジュールをより安価にすることが期待できる電子回路モジュールの製造方法を提供することも目的としている。なお、その他の目的は以下の記載で明らかにする。

上記目的を達成するための本発明は、おもて面に電子部品が実装された略矩形平面形状のモジュール基板と、
当該モジュール基板のおもて面を前記電子部品とともに覆う絶縁性樹脂からなる絶縁樹脂層と、
当該絶縁樹脂層を覆いつつ前記モジュール基板の裏面に形成された接地電極と接続された導電性樹脂からなるシールド層と
を備えた電子回路モジュールであって、
前記モジュール基板の四隅には、表裏両端に扇状の端面を有して当該モジュール基板の表裏を連絡する柱状部が形成され、
前記モジュール基板の周囲側面にはハーフカット加工が施され、
前記柱状部は、前記モジュール基板の四隅方向を中心とする円弧状に湾曲する端面形状を有するとともに、当該端面形状を維持しながら前記モジュール基板の表裏方向に連続する導電体壁面と、当該壁面を覆って前記略矩形平面形状のモジュール基板の外周側面の四隅を縁取るように形成されている導電性の穴埋め樹脂とから構成され、
前記導電体壁面は前記モジュール基板の裏面側にて前記接地電極と直接接続し、
前記シールド層は、前記モジュール基板の周囲側面における前記ハーフカット加工が施された領域を覆って当該モジュール基板の四隅にて前記導電性の穴埋め樹脂と固着していることで、当該穴埋め樹脂と前記導電体壁面とを介して前記接地電極に接続されている、
ことを特徴とする電子回路モジュールとしている。

前記シールド層を形成する前記導電性樹脂と前記柱状部を構成する前記穴埋め樹脂とが同じ樹脂材料である電子回路モジュールとしてもよい。また、前記モジュール基板の裏面側の前記柱状部の端面が前記接地電極によって覆われているとともに、当該接地電極が前記導電体壁面の当該裏面側端部と一体的に接続されている電子回路モジュールとすることもできる。

本発明は、電子回路モジュールの製造方法にも及んであり、当該製造方法は、一枚のシート基板上に複数の電子回路モジュールが格子状に配置された状態で一括形成された集合基板を切断して個々の電子回路モジュールに分離することで、電子回路モジュールを製造する方法であって、
前記シート基板上における個々の電子回路モジュールの形成領域を個片領域として、
各個片領域を区画する前記格子の交点にスルーホールを形成するステップと
当該スルーホールの内部に導電性の穴埋め樹脂を充填するステップと、
前記スルーホールの内壁を構成する導電体と直接接続する接地電極を、各個片領域の前記シート基板の裏面側に形成するステップと、
各個片領域に、それぞれの電子回路モジュールの電子部品を実装するステップと、
前記絶縁樹脂層となる絶縁性樹脂で前記シート基板のおもて面と前記電子部品とを覆うステップと、
隣接する各個片領域を区画する境界領域に溝を形成し、前記スルーホール内の導電性穴埋め樹脂を当該溝の内側壁面に露出させるステップと、
前記シールド層を構成する導電性のシールド樹脂を、前記溝を埋めつつ前記シート基板上に塗布して前記集合基板を完成させるステップと、
当該集合基板を隣接する前記個片領域の境界にて切断するステップと、
を含んでいる。

本発明の電子回路モジュールによれば、シールド層と接地電極との間の導電性を十分に確保することができ、当該電子回路モジュールが組み込まれる電子機器のさらなる小型化、薄型化を容易にすることができる。また、本発明の電子回路モジュールの製造方法によれば、ハーフカット加工の精度を厳密に制御する必要が無く、歩留まりの向上や製造コストの低減が期待できる。

本発明の従来例となる電子回路モジュールを示す図である。 上記従来の電子回路モジュールが多数形成された集合基板の一例を示す図である。 上記従来の電子回路モジュールの製造方法の一例を示す図である。 本発明の電子回路モジュールの一実施形態を示す図である。 上記一実施形態に係る電子回路モジュールの要部を拡大した一部破断斜視図である。 上記一実施形態に係る電子回路モジュールが多数形成された集合基板の一例を示す図である。 上記一実施形態に係る電子回路モジュールの製造方法の一例を示す図である。

＝＝＝電子回路モジュールの構造＝＝＝
図４と図５に、本発明の一実施形態に係る電子回路モジュール１ａの概略構造を示した。図４（Ａ）は、電子回路モジュール１ａの一部破断平面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）におけるｃ−ｃ矢視断面図である。図５は、電子回路モジュール１ａの要部を拡大した一部破断斜視図であり、図４（Ａ）における白抜き矢印方向から電子回路モジュール１ａを上方から見たときの図に相当する。なお、これらの図では、主要ないくつかの部材を異なるハッチングによって区別している。

本実施形態に係る電子回路モジュール１ａの外観は、図１に示した従来の電子回路モジュール１ｂとほぼ同様であり、モジュール基板２ａのおもて面２１および周囲側面２６のハーフカット加工領域２３が導電性樹脂からなるシールド層５ａで覆われた構造である。また、内部についても、従来の電子回路モジュール１ｂと同様に、モジュール基板２ａのおもて面２１と、当該おもて面２１に実装された電子部品３とが絶縁樹脂層４によって覆われている。しかしながら、本実施形態に係る電子回路モジュール１ａは、その内部構造の細部、具体的には、シールド層５ａと接地電極６ａとの接続構造が従来のものとは大きく異なっている。

図４（Ｂ）、図５に示したように、本実施形態では、当該モジュール基板２ａの四隅に、表裏両面に略扇状の端面を有して当該モジュール基板２ａの表裏（２１，２２）を連絡する柱状の構造（以下、柱状部１０）が形成されている。この柱状部１０の概略構造は、導電性樹脂（以下、穴埋め樹脂）１２が内部に充填された円筒状のスルーホールを、端面が９０゜扇状となるように表裏方向に切断した構造であり、導電体で形成されているスルーホールの円筒側面の一部１１と穴埋め樹脂１２とによって構成されている。具体的には、端面形状が、モジュール基板２ａの四隅方向に中心を有する１／４円周分の円弧状で、その端面形状を維持しつつ、当該モジュール基板２ａの表裏に連続する導電体壁面１１と、その導電体壁面１１を覆いつつ、矩形平面形状のモジュール基板２ａの外周の四隅を縁取るように形成された穴埋め樹脂１２とによって構成されている。また、この柱状部１０の側面は、モジュール基板２ａの周囲側面２６とともにハーフカット加工が施されている。

なお、本実施形態において、柱状部１０の表裏両端は、スルーホールの開口を塞ぐ蓋メッキを切断することで形成された略扇状の電極パッド（１３，６ａ）となっており、これらの電極パッド（１３，６ａ）は、柱状部１０の導電体壁面１１と一体的に接続されている。そして、モジュール基板２ａの裏面２２側の電極パッド６ｂが接地電極６ａとなっている。もちろん、接地電極６ａは、柱状部１０の導電体壁面１１と一体的に接続されていなくてもよく、接地電極６ａがモジュール基板２ａの裏面２２の適宜な位置に形成されており、当該接地電極６ａと導電体壁面１１とがモジュール基板２ａの裏面２２に形成された印刷配線を介して接続されていてもよい。

シールド層５ａは、絶縁樹脂層４の表面とモジュール基板２ａの周囲側面２６のハーフカット加工領域２３とを覆っており、モジュール基板２ａの四隅では、シールド層５ａを構成する導電性樹脂（以下、シールド樹脂）と柱状部１０を構成する穴埋め樹脂１２とが固着している。それによって、シールド層５ａが、この穴埋め樹脂１２と、柱状部１０の導電体壁面１１とを介して接地電極６ａに接続される。

このように、本実施形態では、接地電極６ａと柱状部１０における導電体壁面１１とが直接接触した状態で接続されているとともに、導電性の穴埋め樹脂１２と導電体壁面１１とが面接触し、その穴埋め樹脂１２は、さらにシールド層５ａと一体的に固着している。そのため、シールド層５ａと接地電極６ａ間が低抵抗状態で接続されることになる。また、本実施形態では、柱状部１０の導電体壁面１１と接地電極６ａが一体的に接続されているため、電子回路モジュール１ａの接地電極６ａと、当該電子回路モジュール１ａが実装される基板（マザーボード）側の接地電極とをはんだ付けすれば、マザーボード側の接地電極とシールド層５ａとが、導電率の低下要因となる細い印刷配線などを介さずに、直接的に接続され、優れたノイズ遮蔽効果を得ることができる。なお、穴埋め樹脂１２とシールド樹脂は、異なる種類の導電性樹脂でもよいが、本実施形態では、ともに、同じ導電性樹脂（例えば、銅ペースト）を用いており、穴埋め樹脂１２とシールド層５ａとの境界が実質的に一つの構造体として一体化し、モジュール基板２ａの裏面２２に形成されている接地電極６ａとシールド層５ａと間の導電率をさらに高め、極めて優れたノイズ遮蔽効果を得ることができるようになっている。

＝＝＝製造方法＝＝＝
次に、上述した本発明の一実施形態に係る電子回路モジュール１ａの製造方法の一例を本発明の実施例として挙げる。図６と図７に当該製造方法の概略を示した。図６は、個々の電子回路モジュール１ａに分離される前の集合基板１００ａの平面図を示している。図７は、集合基板１００ａの製造途中から、最終的に集合基板１００ａから個々の電子回路モジュール１ａが分離されるまでの手順を示す図である。なお、図７は図６におけるｄ−ｄ矢視断面を示している。

本実施形態に係る電子回路モジュール１ａも、従来の電子回路モジュール１ｂと同様に、集合基板１００ａに一括して多数形成されたのち、集合基板１００ａを所定の分離ライン１３１ａで切断することで製造される。図７に当該製造方法を示した。まず、図７（Ａ）に示した、電子部品３が実装される前のシート基板１０２ａを用意する。このシート基板１０２ａは、多数の個片領域１０１ａを区画している格子の交点位置にスルーホール１１０を形成するとともに、そのスルーホール１１０の中空内部に導電性の穴埋め樹脂１２を充填することで作製される。また、ここに示したシート基板１０２ａでは、シート基板１０２ａのおもて面１２１と裏面１２２におけるスルーホール１１０の開口に、それぞれ蓋メッキを施してなる電極パッド（１１３，１０６）が形成されている。そして、裏面１２２側の蓋メッキによって形成された電極パッド１０６は、後に接地電極６ａの一部となり、このスルーホール１１０が後に柱状部１０となる。

このような状態のシート基板１０２ａに対し、まず、おもて面１２１に電子部品３を実装し（Ｂ）、次に、シート基板１０２ａのおもて面１２１全面に、後に絶縁樹脂層４となる絶縁性樹脂１０４を塗布する（Ｃ）。さらに、分離ライン１３１ａを跨ぐ帯状領域１３２ａに所定の深さの溝１２３ａを形成し、ハーフカット加工を施す（Ｄ）。それによって、シート基板１０２ａのおもて面１２１全面を覆っていた絶縁性樹脂１０４が各個片領域１０１ａごとに区画されて絶縁樹脂層４が形成される。また、スルーホール１１０の円筒側面１１１の縦断面と、スルーホール１１０内に充填されていた穴埋め樹脂１２がその溝１２３ａの内側壁面に露出する。そして、シールド樹脂１０５ａによって、絶縁樹脂層４の表面を覆いつつ溝１２３ａを埋めて集合基板１００ｂを完成させる（Ｅ）。最後に、集合基板１００ａを分離ライン１３１ａで切断し、個別の電子回路モジュール１ａに分離する（Ｆ）。

このように本実施例に係る製造方法では、ハーフカット加工に際して形成される溝１２３ａの内側壁面において、シールド層５ａと接地電極６ａとの接続部分は、柔らかい穴埋め樹脂が露出することになり、この接続部分では、硬いシート基板１０２ａや内層パターンを切削することがなく、バリが原理的に発生しない。そのため、溝１２３ａの深さ位置は、シート基板１０２ａのおもて面１２１より下方であればよく、厳密に制御する必要がない。したがって、歩留まりが向上し、製造コストを低下させることが可能となる。

また、従来の電子回路モジュール１ｂでは、多層のシート基板１０２ｂの各層間をビア２５と内層パターン２４で接地電極６ｂまで案内しており、内層パターン２４やビア２５を高い位置精度で形成する必要があったが、本実施例では、シールド層５ａと接地電極６ａとの接続部分は、形成に際して位置決めや加工が容易なスルーホール１１０から形成されており、さらなる製造コストの削減が期待できる。

本発明は、高周波信号を扱う電子部品に適用することが可能である。

１ａ，１ｂ 電子回路モジュール、２ａ，２ｂ モジュール基板、３ 電子部品、
４ 絶縁樹脂層、５ａ，５ｂ シールド層、６ａ，６ｂ 接地電極、１０ 柱状部、
１１ 導電体側面、１２ 導電性の穴埋め樹脂、１３ 蓋メッキ（導電パッド）、
２３ ハーフカット加工領域、１０１ａ，１００ｂ 集合基板、
１０１ａ，１０１ｂ 個片領域、１０２ａ，１０２ｂ シート基板、
１０４ 絶縁性樹脂、１０５ａ シールド樹脂，１０５ｂ 導電性樹脂、
１１０ スルーホール、１２３ａ，１２３ｂ 溝、１３１ａ，１３１ｂ 分離ライン

Claims (4)

1. おもて面に電子部品が実装された略矩形平面形状のモジュール基板と、
   当該モジュール基板のおもて面を前記電子部品とともに覆う絶縁性樹脂からなる絶縁樹脂層と、
   当該絶縁樹脂層を覆いつつ前記モジュール基板の裏面に形成された接地電極と接続された導電性樹脂からなるシールド層と
   を備えた電子回路モジュールであって、
   前記モジュール基板の四隅には、表裏両端に扇状の端面を有して当該モジュール基板の表裏を連絡する柱状部が形成され、
   前記モジュール基板の周囲側面にはハーフカット加工が施され、
   前記柱状部は、前記モジュール基板の四隅方向を中心とする円弧状に湾曲する端面形状を有するとともに、当該端面形状を維持しながら前記モジュール基板の表裏方向に連続する導電体壁面と、当該壁面を覆って前記略矩形平面形状のモジュール基板の外周側面の四隅を縁取るように形成されている導電性の穴埋め樹脂とから構成され、
   前記導電体壁面は前記モジュール基板の裏面側にて前記接地電極と直接接続し、
   前記シールド層は、前記モジュール基板の周囲側面における前記ハーフカット加工が施された領域を覆って当該モジュール基板の四隅にて前記導電性の穴埋め樹脂と固着していることで、当該穴埋め樹脂と前記導電体壁面とを介して前記接地電極に接続されている、
   ことを特徴とする電子回路モジュール。
2. 請求項１において、前記シールド層を形成する前記導電性樹脂と前記柱状部を構成する前記穴埋め樹脂とが同じ樹脂材料であることを特徴とする電子回路モジュール。
3. 請求項１または２において、前記モジュール基板の裏面側の前記柱状部の端面が前記接地電極によって覆われているとともに、当該接地電極が前記導電体壁面の当該裏面側端部と一体的に接続されていることを特徴とする電子回路モジュール。
4. 一枚のシート基板上に複数の電子回路モジュールが格子状に配置された状態で一括形成された集合基板を切断して個々の電子回路モジュールに分離することで、請求項１〜３に記載の前記電子回路モジュールを製造する方法であって、
   前記シート基板上における個々の電子回路モジュールの形成領域を個片領域として、
   各個片領域を区画する前記格子の交点にスルーホールを形成するステップと
   当該スルーホールの内部に導電性の穴埋め樹脂を充填するステップと、
   前記スルーホールの内壁を構成する導電体と直接接続する接地電極を、各個片領域の前記シート基板の裏面側に形成するステップと、
   各個片領域に、それぞれの電子回路モジュールの電子部品を実装するステップと、
   前記絶縁樹脂層となる絶縁性樹脂で前記シート基板のおもて面と前記電子部品とを覆うステップと、
   隣接する各個片領域を区画する境界領域に溝を形成し、前記スルーホール内の導電性穴埋め樹脂を当該溝の内側壁面に露出させるステップと、
   前記シールド層を構成する導電性のシールド樹脂を、前記溝を埋めつつ前記シート基板上に塗布して前記集合基板を完成させるステップと、
   当該集合基板を隣接する前記個片領域の境界にて切断するステップと、
   を含むことを特徴とする電子回路モジュール製造方法。

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