JP2013168520A - 電子装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
電気的接続部に十分な強度を有する電子装置を提供すること。
【解決手段】
電子装置は、複数の絶縁層と複数の導電層を交互に積層した基板と、前記基板に含まれる前記複数の導電層のうち、最上層又は最下層に位置する第１導電層と、前記複数の絶縁層のうち前記第１導電層に接続される第１絶縁層との端部を切り欠いた切り欠き部と、前記複数の絶縁層のうち前記第１導電層に接続される第１絶縁層を介して前記第１導電層に接続される第２導電層のうち前記切り欠き部によって露出される露出部と、前記第１導電層とを接続するめっき部と、前記めっき部に導電材によって接続され、前記基板の前記第１導電層側を覆うシールドケース、又は、前記めっき部に導電材によって接続される配線層を有する基板とを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子装置に関する。

従来より、回路基板に実装部品を搭載し、実装部品を樹脂で封止した封止体と、この封止体の表面を金属膜で覆ったモジュール部品があった。回路基板の外周の四面の封止体の側面と略同一な側面に、グランドパターンの端面を露出させ、金属膜とグランドパターンの端面とを導通させることによりシールドしていた。（例えば、特許文献１参照）。

また、導電性フレーム上に形成された導体ポストを被接合基板に接合用金属材料及び接着層を介して接合し、該導電性フレームを除去する工程を経てランドを形成する半導体搭載用基板の製造方法があった（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１０−０６７９８９号公報 特開２００３−２９７９７５号公報

ところで、従来のモジュール部品では、シールドケース（金属膜）とグランドパターンの端面との電気的接続部の強度が低いという課題があった。

また、従来の製造方法で製造される半導体搭載用基板のランドでは、ランドを他の電極等に接続する電気的接続部の強度が不十分になる場合があるという課題があった。

そこで、本発明は、電気的接続部に十分な強度を有する電子装置を提供することを目的とする。

本発明の一局面の電子装置は、複数の絶縁層と複数の導電層を交互に積層した基板と、前記基板に含まれる前記複数の導電層のうち、最上層又は最下層に位置する第１導電層と、前記複数の絶縁層のうち前記第１導電層に接続される第１絶縁層との端部を切り欠いた切り欠き部と、前記複数の絶縁層のうち前記第１導電層に接続される第１絶縁層を介して前記第１導電層に接続される第２導電層のうち前記切り欠き部によって露出される露出部と、前記第１導電層とを接続するめっき部と、前記めっき部に導電材によって接続され、前記基板の前記第１導電層側を覆うシールドケース、又は、前記めっき部に導電材によって接続される配線層を有する基板とを含む。

電気的接続部に十分な強度を有する電子装置を提供できるという特有の効果が得られる。

実施の形態１の電子装置１００を示す図である。 実施の形態１の電子装置１００の断面構造を示す図である。 実施の形態１の電子装置１００にシールドケース５０を取り付ける前の状態を示す平面図である。 実施の形態１の変形例の電子装置における切り欠き部３０を拡大して示す断面図である。 実施の形態１の変形例の電子装置１００Ａを示す図である。 実施の形態２の基板２１０を示す底面図である。 図６におけるＣ−Ｃ断面を示す図である。 図６におけるＤ−Ｄ断面を示す図である。

以下、本発明の電子装置を適用した実施の形態について説明する。

＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１の電子装置１００を示す図であり、図１（Ａ）は斜視図、図１（Ｂ）は分解図である。

電子装置１００は、基板１０とシールドケース５０を含む。電子装置１００は、基板１０及びシールドケース５０の他に、基板１０の上に実装される電子部品を含むが、図１では電子部品を省略する。

なお、図１に示すようにＸＹＺ座標系を定義する。Ｘ軸及びＹ軸は、それぞれ、平面視（ＸＹ平面視）で矩形状の基板１０及びシールドケース５０の四辺のうちの対向する２組の二辺と平行である。

基板１０は、所謂多層基板であり、プリント基板、テフロン（登録商標）ガラス基板、ＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramics）基板、又はフレキシブル基板等を用いることができる。

基板１０の最上層（Ｚ軸方向において最も上にある層）の配線層１１と、配線層１１の下にある絶縁層２１は、四辺に沿って端部がオフセットするように垂直に切り欠かれて、切り欠き部３０が形成されている。切り欠き部３０により、最上層から２番目の（２層目の）配線層が基板１０の四辺に沿って露出されている。

図１（Ａ）に示すように、シールドケース５０は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向において、基板１０と略同一の寸法を有する。シールドケース５０は、例えば洋白等の金属製の筐体、又は、表面に金属加工を行った樹脂製の筐体であり、直方体から底面を取り除いた形状を有する。

シールドケース５０は、切り欠き部３０によって露出される２層目の配線層と、最上層の配線層１１の端部とにはんだ等によって接続される。２層目の配線層はグランド電位に保持されるため、シールドケース５０はグランド電位に保持され、基板１０に実装される電子部品をシールドケース５０の外部の電磁波等から遮蔽して電気的干渉を抑制するとともに、電子部品が発生する電磁波等がシールドケース５０の外部に漏洩することを抑制している。なお、最上層の配線層１１の端部については後述する。

図２は、実施の形態１の電子装置１００の断面構造を示す図である。図２に示す断面は、図１（Ａ）のＡ−Ａ断面に相当する。なお、図２では図１と同様のＸＹＺ座標系を示す。

図２では、基板１０が４層の配線層を有する４層基板であり、ＦＲ−４（Frame Retardant type 4）規格の多層プリント基板である場合について説明する。

また、図２では、図１に示す最上層の配線層１１をパターニングしてランド１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃに分けて示すが、ランド１１Ａ〜１１Ｃを区別しない場合には配線層１１と称す。なお、図１に示す配線層１１は、ランド１１Ａ〜１１Ｃだけでなく、所望のパターンの配線にもパターニングされる。

基板１０は、配線層１１〜１４と、絶縁層２１〜２３を有する。例えば、配線層１１〜１４は銅箔であり、絶縁層２１と２３はプリプレグ層であり、絶縁層２２はコア層である。

プリプレグ層は、接着層の一例である。プリプレグ層としては、例えば、所謂Ｂ−ステージ（半硬化状態）のものが使用される。プリプレグ層は、例えば、ガラス繊維や炭素繊維等の織布や不織布に、エポキシやポリイミド等の絶縁性樹脂を含浸させたプリプレグである。絶縁性樹脂は、熱硬化性樹脂が好適である。

コア層は、例えば、ガラス布基材をエポキシ樹脂に含浸させ、両面に銅箔を貼り付けたものである。

配線層１１〜１４及び絶縁層２１〜２３は、図２に示す順番で重ね合わせた状態で圧力をかけて熱融着され、この結果、基板１０が作製される。

図２には、２つのランド１１ＡがＸ軸方向における両端に位置しており、その外側には、切り欠き部３０が形成されている状態を示すが、図１（Ａ）、（Ｂ）に示したように切り欠き部３０は、基板１０の四辺に沿って平面視で矩形環状に形成されている。

ランド１１Ａは、シールドケース５０をはんだ付けするために設けられているため、実際には平面視で切り欠き部３０の内側に位置するように矩形環状に形成される。ランド１１Ａは、図１で説明した最上層の配線層１１の端部である。

また、切り欠き部３０によって露出される２層目の配線層１２の端部と、切り欠き部３０によってＸ軸方向における内側にオフセットした絶縁層２１の側壁と、ランド１１Ａとの表面には、めっき処理が施されることによってめっき部４０が形成されている。すなわち、めっき部４０は、切り欠き部３０及びランド１１Ａと同様に、平面視で基板１０の四辺に沿って矩形環状に形成される。

ランド１１Ａは、めっき部４０によって２層目の配線層１２に接続されるため、グランド電位に保持される。

なお、ランド１１Ｂには、はんだ等によって電子部品６０Ａが実装され、ランド１１Ｃには、バンプ１５を介して電子部品６０Ｂが実装される。例えば、電子部品６０Ａは、キャパシタや抵抗等のチップであり、電子部品６０ＢはＩＣ（Integrated Circuit：集積回路）チップである。電子部品６０Ａと６０Ｂは、ランド１１Ｂ、１１Ｃ、及び図示しない配線及びビア等を介して、配線層１２〜１４のいずれかと接続されている。

電子部品６０Ａ、６０Ｂは、例えば、Bluetooth(登録商標)、無線ＬＡＮ（Local Area Network）、ＧＰＳ（Global Positioning System）、又はZygBee用の回路を構築する。

図３は、実施の形態１の電子装置１００にシールドケース５０を取り付ける前の状態を示す平面図である。図２に示す断面は、図３におけるＢ−Ｂ断面に相当する。

めっき部４０は、図３に示すように、基板１０の四辺に沿って所定の幅を有するように矩形環状に形成される。所定の幅は、切り欠き部３０のＸ軸方向及びＹ軸方向の幅に、それぞれ、ランド１１ＡのＸ軸方向及びＹ軸方向の幅を加えた幅である。

ここで、切り欠き部３０は、例えば、ランド１１Ａ〜１１Ｃのパターニングを行う前に、基板１０の配線層１１と絶縁層２１の端部をレーザ加工、エッチング加工、又は切削加工等によって除去することによって形成される。

ランド１１〜１１Ｃのパターニングは、例えば、フォトレジストを用いてエッチング処理を行うことによって行えばよい。

また、めっき部４０は、ランド１１〜１１Ｃのパターニングを行った後に形成される。

めっき部４０は、絶縁層２１の側壁に無電解めっきを形成した後に、切り欠き部３０によって露出される２層目の配線層１２の端部と、切り欠き部３０によってＸ軸方向における内側にオフセットした絶縁層２１の側壁と、ランド１１Ａとの表面に、電解めっき処理を行うことによって形成される。なお、無電解めっき処理は、切り欠き部３０によって露出される２層目の配線層１２の端部と、切り欠き部３０によってＸ軸方向における内側にオフセットした絶縁層２１の側壁と、ランド１１Ａとの表面に行ってもよい。

図３に示すように、めっき部４０のうち、破線より外側に位置する部分４０Ａは、図２に示す２層目の配線層１２のうち、切り欠き部３０によって露出する部分の表面に形成される部分である。また、めっき部４０のうち、破線より内側に位置する部分４０Ｂは、図２に示すランド１１Ａの表面に形成される部分である。

電子部品６０Ａ、６０Ｂは、例えば、めっき部４０の形成が終了した後にランド１１Ｂ、１１Ｃに実装すればよい。なお、図３に示すように、電子部品６０ＡはＹ軸方向に複数実装されるため、ランド１１Ｂ（図２参照）は、Ｙ軸方向に複数パターニングされる。

シールドケース５０は、電子部品６０Ａ、６０Ｂを実装した後に、側壁５１の底部５１Ａをはんだ４５でめっき部４０に接続することによって基板１０に装着される。

はんだ４５は、例えば、側壁５１の底部５１Ａにスクリーン印刷等によって転写しておき、シールドケース５０をめっき部４０に位置あわせした状態で、電子装置１００全体をリフロー炉でリフロー処理することにより、図２に示すようにめっき部４０とシールドケース５０とを接続する。

なお、はんだ４５は、めっき部４０側に塗布した状態で、シールドケース５０を位置合わせすることにより、図２に示すようにめっき部４０とシールドケース５０とを接続してもよいし、側壁５１の底部５１Ａとめっき部４０との双方に塗布してからリフロー処理を行ってもよい。

以上のようにリフロー処理を行うことにより、はんだ４５は、めっき部４０と側壁５１との間で図２に示すような形状のフィレットを有する。

ここで、切り欠き部３０のような段差がない平坦な導電面にシールドケース５０をはんだ４５で接続する場合には、基板１０とシールドケース５０との十分な接合強度を確保するために、側壁５１の底部５１Ａの左右にある程度の長さを有するはんだ４５のフィレットを形成することが必要である。

これに対して、実施の形態１の電子装置１００では、基板１００の四辺に沿って切り欠き部３０を形成しているため、図２に示すように、シールドケース５０は、内側においてめっき部４０の段差の部分ではんだ４５によって基板１０に接合される。切り欠き部３０の段差は、配線層１２、絶縁層２１の側壁、及びランド１１Ａによって形成される段差である。

従って、シールドケース５０の内側において高い接合強度を得ることができる。また、シールドケース５０は、めっき部４０を介して、グランド電位に保持される配線層１２及びランド１１Ａに高い接合強度で接合されるため、電気的接合部の十分な強度を確保することができる。

ここで、シールドケース５０の断面方向において、切り欠き部３０によって露出される配線層１２の長さα（図２参照）よりも、ランド１１Ａの長さβの方が長いことが好ましい。このようにα＜βの関係を設定することにより、はんだ４５のフィレットがランド１１Ａの上に形成される長さを長く確保することができるので、シールドケース５０の内側における接合強度を向上させることができる。

また、このようにシールドケース５０の内側において十分な接合強度を確保できるため、シールドケース５０の外側におけるはんだ４５のフィレットの部分（図２に矢印γで示す長さの部分）を小さくすることができ、電子装置１００の小型化を図ることができる。

以上、実施の形態１によれば、電気的接続部に十分な強度を有する電子装置１００を提供することができる。

なお、以上では、はんだ４５を用いる形態について説明したが、はんだ４５の代わりに導電性接着剤を用いても同様に、電気的接続部に十分な強度を有する電子装置１００を提供することができる。

また、以上では、基板１０が４層基板である形態について説明したが、基板１０は、絶縁層を２層以上含む多層基板であればよい。

また、以上では、切り欠き部３０において、配線層１１及び絶縁層２１を垂直に切り欠く切り欠き部３０を形成する形態について説明したが、切り欠き部３０は、図４に示すように、斜めに切りかかれていてもよい。

図４は、実施の形態１の変形例の電子装置における切り欠き部３０を拡大して示す断面図である。

配線部１１及び絶縁層２１の端部を図４に示すように斜めに切り欠いた切り欠き部３０を形成しても、図２に示す場合と同様に、シールドケース５０の側壁５１の底部５１Ａをはんだ４５でめっき部４０の段差部分に接合することができる。この場合においても、はんだ４５のフィレットは、シールドケース５０の内側において十分に広い領域に形成するため、基板１０とシールドケース５０との十分な接合強度を確保することができ、電気的接続部に十分な強度を有する電子装置１００を提供することができる。

また、以上では、基板１０の四辺に沿って切り欠き部３０を形成する形態について説明したが、切り欠き部３０は、基板１０の四辺に沿って形成しなくてもよい。

例えば、図５に示すように、基板１０の対向する二辺に切り欠き部３０Ａ、３０Ｂを形成してもよい。

図５は、実施の形態１の変形例の電子装置１００Ａを示す図であり、図５（Ａ）は斜視図、図５（Ｂ）は分解図である。

電子装置１００Ａの基板１０Ａには、Ｙ軸方向に平行な対向する二辺に沿って、切り欠き部３０Ａ、３０Ｂが形成されている。

基板１０Ａは、切り欠き部３０Ａ、３０Ｂが形成されることにより、絶縁層２１はＹ軸方向に平行な対向する二辺に沿って切り欠かれており、Ｘ軸方向に平行な対向する二辺は切り欠かれていない。なお、最上層の配線層１１は、図１に示す配線層１１と同様である。

また、シールドケース５０Ａには、切り欠き部３０Ａ、３０Ｂに対応する突出部５２Ａ、５２Ｂがそれぞれ、Ｙ軸方向に平行な対向する二辺の底部に形成されている。

突出部５２Ａ、５２Ｂは、シールドケース５０ＡのＹ軸方向に平行な側壁５３Ａ、５３Ｂの底部から、Ｚ軸負方向に突出する部分であり、突出する長さは、切り欠き部３０Ａ、３０Ｂの高さ（Ｚ軸方向の高さ）に対応している。

このようなシールドケース５０Ａを図１に示すシールドケース５０と同様に、基板１０Ａに接合すれば、図１乃至図３に示す電子装置１００と同様に、電気的接続部に十分な強度を有する電子装置１００Ａを提供することができる。

＜実施の形態２＞
図６は、実施の形態２の基板２１０を示す底面図である。図７は、図６におけるＣ−Ｃ断面を示す図である。図８は、図６におけるＤ−Ｄ断面を示す図である。図６乃至図８では、実施の形態１と同様のＸＹＺ座標を定義する。

図６は、実施の形態２の基板２１０の底面に、複数の切り欠き部２３０を形成し、めっき部２４０を形成する前の状態を示す。

図７及び図８に示すように、基板２１０は、実施の形態１の基板１０と同様に、配線層１１〜１４と絶縁層２１〜２３が積層された４層基板である。図７及び図８には最下層のランド１４Ａを示すが、ランド１４Ａは、配線層１４（図２参照）をパターニングすることによって形成される。

実施の形態２では、基板２１０は、最下層の配線１４（ランド１４Ａ）と絶縁層１３の端部が切り欠かれることによって切り欠き部２３０が形成される。切り欠き部２３０においては、ランド１４Ａと、絶縁層２３の側壁と、配線層１３のうち切り欠き部３０によって露出される部分との表面に、めっき部２４０が形成される。

なお、切り欠き部２３０及びめっき部２４０の形成方法は、実施の形態１の切り欠き部３０及びめっき部４０と同様である。

図６では、基板２１０の絶縁層２３を白抜きで示し、切り欠き部２３０によって露出した配線層１３を黒の塗り潰しで示し、ランド１４Ａをグレーで示す。切り欠き部２３０は、黒の塗り潰しの配線層１３が露出している部分である。

図６には、基板２１０の四隅に１つずつ形成された４つの切り欠き部２３０と、Ｘ軸方向の対向する二辺に沿ってそれぞれ９個ずつ形成された切り欠き部２３０と、Ｙ軸方向の対向する二辺に沿って７個ずつ形成された切り欠き部２３０を示す。複数の切り欠き部２３０は、それぞれを信号の種類等によって使い分けてもよい。

図７及び図８に示すように、基板２１０は、配線層７０が表面に形成される基板８０に実装される。これは、例えば、実施の形態１の電子装置１００のように、電子部品６０Ａ、６０Ｂを実装し、シールドケース５０でシールドを施した電子装置２００の基板１０の底部を他の基板８０に実装することに相当する。

基板２１０は、はんだ２４５によってめっき部２４０と配線層７０とを接合することにより、基板８０に実装される。

図８に示すように、めっき部２４０は、所定の間隔を空けて複数形成された切り欠き部２３０の内部において、ランド１４Ａと、絶縁層２３の側壁と、配線層１３のうち切り欠き部３０によって露出される部分との表面に形成される。

絶縁層２３は、それぞれの切り欠き部２３０において、切り欠き部２３０に対応した幅Ｗの分だけ切り欠かれる。絶縁層２３０が幅Ｗだけ切り欠かれた部分については、隣り合う切り欠き部２３０同士の間には絶縁層２３が存在するため、隣り合う切り欠き部２３０同士でめっき部２４０が接触することを防ぐことができる。

ここで、図７に示すように、めっき部２４０は接合面積を十分に確保することができる段差を有する形状であるため、めっき部２４０と配線７０との十分な接合強度を確保することができる。また、めっき部２４０が段差を有しない平らな場合に比べて、めっき部２４０のＸ軸方向の長さＬ１を短くしても、めっき部２４０とはんだ２４５との接合面積を十分に確保することができる。

また、配線７０のＸ軸方向における長さをめっき部２４０のＸ軸方向における長さよりも長くすることにより、めっき部２４０よりもＸ軸方向で配線７０が長い区間（長さＬ２の区間）にわたってはんだ２４５のフィレットが形成されるため、このことによってもめっき部２４０と配線層７０との十分な接合強度を確保することができる。

以上のように、実施の形態２によれば、めっき部２４０と配線７０との間をはんだ２４５で接合することにより、基板２１０と基板８０との十分な接合強度を確保することができ、電気的接続部に十分な強度を有する電子装置を提供することができる。

なお、以上では、はんだ２４５を用いる形態について説明したが、はんだ２４５の代わりに導電性接着剤を用いても同様に、電気的接続部に十分な強度を有する電子装置を提供することができる。

また、以上では、基板２１０が４層基板である形態について説明したが、基板２１０は、絶縁層を２層以上含む多層基板であればよい。

以上、本発明の例示的な実施の形態の電子装置について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。

１００ 電子装置
１０ 基板
５０ シールドケース
１１〜１４ 配線層
１１Ａ〜１１Ｃ、１４Ａ ランド
１５ バンプ
２１〜２３ 絶縁層
３０、３０Ａ、３０Ｂ、２３０ 切り欠き部
４０、２４０ めっき部
４５、２４５ はんだ
５１、５３Ａ、５３Ｂ 側壁
５１Ａ 底部
突出部５２Ａ、５２Ｂ
６０Ａ、６０Ｂ 電子部品
７０ 配線層
８０ 基板
２１０ 基板

Claims (7)

1. 複数の絶縁層と複数の導電層を交互に積層した基板と、
   前記基板に含まれる前記複数の導電層のうち、最上層又は最下層に位置する第１導電層と、前記複数の絶縁層のうち前記第１導電層に接続される第１絶縁層との端部を切り欠いた切り欠き部と、
   前記複数の絶縁層のうち前記第１導電層に接続される第１絶縁層を介して前記第１導電層に接続される第２導電層のうち前記切り欠き部によって露出される露出部と、前記第１導電層とを接続するめっき部と、
   前記めっき部に導電材によって接続され、前記基板の前記第１導電層側を覆うシールドケース、又は、前記めっき部に導電材によって接続される配線層を有する基板と
   を含む、電子装置。
2. 前記めっき部は、前記露出部の表面と、当該露出部に連続する前記第１絶縁層の側壁と、前記第１絶縁層の側壁に連続する前記第１導電層との表面に形成される、請求項１記載の電子装置。
3. 前記切り欠き部は、平面視で前記基板の四辺、又は対向する二辺に沿って形成されるとともに、
   前記めっき部は、前記四辺又は前記二辺に沿って露出される前記露出部と、当該露出部に連続する前記側壁と、前記側壁に連続する前記第１導電層との表面に形成されており、
   前記シールドケースの四辺又は二辺は、前記導電材によって前記めっき部に接続される、請求項２記載の電子装置。
4. 前記シールドケースの側壁の断面を含む方向において、前記めっき部が前記露出部の表面に形成される第１長さよりも、前記めっき部が前記第１導電層の表面に形成される第２長さの方が長い、請求項３記載の電子装置。
5. 前記シールドケースの前記導電材によって前記めっき部に接続される二辺にある側壁の高さは、残りの二辺にある側壁の高さよりも高い、請求項３又は４に記載の電子装置。
6. 前記切り欠き部は、前記基板の端辺に沿って複数形成されるとともに、
   前記めっき部は、前記複数の切り欠き部によって露出される複数の前記露出部と、当該複数の露出部にそれぞれ連続する複数の前記側壁と、複数の前記側壁に連続する前記第１導電層との表面にそれぞれ形成されており、
   前記配線層は、複数の前記めっき部に導電材によって接続される、請求項２記載の電子装置。
7. 前記配線層は、前記複数の前記めっき部に導電材によってそれぞれ接続される複数のランドである、請求項６記載の電子装置。

Images