JP2015053297A - 回路モジュール及び回路モジュールの製造方法 - Google Patents

回路モジュール及び回路モジュールの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】高いシールド効果を有し、かつ低背化に適した回路モジュール及びその製造方法を提供すること。【解決手段】本発明に係る回路モジュールは、回路基板と、実装部品と、封止体と、シールドとを具備する。回路基板は、実装面を有する。実装部品は、実装面に実装されている。封止体は、実装面上に形成され、実装部品を被覆する封止体であって、第1の厚みを有する第1の封止体部分と、第1の厚みより大きい第2の厚みを有する第2の封止体部分とを有する。シールドは、封止体を被覆するシールドであって、第1の封止体部分上に形成され、第3の厚みを有する第1のシールド部分と、第2の封止体部分上に形成され、第3の厚みより小さい第4の厚みを有し、第4の厚みは第2の厚みとの和が、第1の厚みと第3の厚みの和に等しい第2のシールド部分とを有する。【選択図】図9

Description

本発明は、実装部品が回路基板に実装され、封止された回路モジュールに関する。
回路基板に実装された実装部品の周囲を、合成樹脂等からなる封止体によって封止した回路モジュールが利用されている。このような回路モジュールにおいて、電磁波に起因する障害(以下、電磁障害)を防止するため、封止体の表面を導電性材料で被覆し、シールドとして利用するものが存在する。電磁障害には、例えば、干渉や不要輻射等がある。シールドを設けることによって、シールド内の実装部品が発する電磁波に起因するシールド外の電子機器等に対する電磁障害を防止し(Emission改善)、あるいはシールド内の実装部品に対するシールド外からの電磁波に起因する電磁障害が防止される(イミュニティ向上)。
例えば特許文献1には、回路基板に実装された電子部品の周囲が絶縁性樹脂層によって封止され、絶縁性樹脂層の表面が導電性樹脂層によって被覆された回路モジュールが開示されている。導電性樹脂層によってノイズシールド効果が実現されている。
特開2006−286915号公報
ここで、上述したシールドは、厚いほど高いシールド効果が得られる。しかしながら、シールドを厚くすると、回路モジュールのサイズ(特に厚み)が大きくなるという問題がある。特に近年、電子装置の小型化が進み、回路モジュールについても小型化(低背化)が要求されている。加えて、シールドを厚くすると、シールド材料が多量に必要となり、回路モジュールの製造コストが増大するという問題もある。
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、高いシールド効果を有し、かつ低背化に適した回路モジュール及びその製造方法を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る回路モジュールは、回路基板と、実装部品と、封止体と、シールドとを具備する。
上記回路基板は、実装面を有する。
上記実装部品は、上記実装面に実装されている。
上記封止体は、上記実装面上に形成され、上記実装部品を被覆する封止体であって、第1の厚みを有する第1の封止体部分と、上記第1の厚みより大きい第2の厚みを有する第2の封止体部分とを有する。
上記シールドは、上記封止体を被覆するシールドであって、上記第1の封止体部分上に形成され、第3の厚みを有する第1のシールド部分と、上記第2の封止体部分上に形成され、前記第3の厚みより小さい第4の厚みを有し、上記第4の厚みは上記第2の厚みとの和が、上記第1の厚みと上記第3の厚みの和に等しい第2のシールド部分とを有する。
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る回路モジュールの製造方法は、回路基板の実装面に実装部品を実装する。
上記実装面上に、上記実装部品を被覆する封止体であって、第1の厚みを有する第1の封止体部分と、上記第1の厚みより大きい第2の厚みを有する第2の封止体部分とを有する封止体を形成する。
上記封止体上に、上記実装面と平行な面を形成するようにシールド材料を塗布し、シールドを形成する。
本発明の実施形態に係る回路モジュールの斜視図である。 同回路モジュールの平面図である。 同回路モジュールの断面図(図2中A−A線)である。 同回路モジュールの実装部品の配置を示す模式図である。 同回路モジュールの封止体の平面図である。 同回路モジュールの封止体の断面図(図5中B−B線)である。 同回路モジュールの封止体の厚みを示す模式図である。 同回路モジュールの封止体の厚みを示す模式図である。 同回路モジュールの断面図(図2中B−B線)である。 同回路モジュールのシールドの厚みを示す模式図である。 同回路モジュールの製造方法を示す模式図である。 同回路モジュールの製造方法を示す模式図である。 本発明の第1の変形例に係る回路モジュールの断面図である。 本発明の第2の変形例に係る回路モジュールの封止体及びシールドの厚みを示す模式図である。
本発明の一実施形態に係る回路モジュールは、回路基板と、実装部品と、封止体と、シールドとを具備する。
上記回路基板は、実装面を有する。
上記実装部品は、上記実装面に実装されている。
上記封止体は、上記実装面上に形成され、上記実装部品を被覆する封止体であって、第1の厚みを有する第1の封止体部分と、上記第1の厚みより大きい第2の厚みを有する第2の封止体部分とを有する。
上記シールドは、上記封止体を被覆するシールドであって、上記第1の封止体部分上に形成され、第3の厚みを有する第1のシールド部分と、上記第2の封止体部分上に形成され、前記第3の厚みより小さい第4の厚みを有し、上記第4の厚みは上記第2の厚みとの和が、上記第1の厚みと上記第3の厚みの和に等しい第2のシールド部分とを有する。
この構成によれば、厚みの厚い第1のシールド部分によって、実装部品のうちシールドの必要性が大きい実装部分に対して高いシールド効果が得られる。ここで、シールドの全体を厚くすると、回路モジュールの厚みが大きくなり、回路モジュールを低背化させることが困難となる。これに対し、上記構成によれば、厚みの大きい第1のシールド部分が厚みの小さい第1の封止体部分上に形成されるため、回路モジュールの厚みを維持したまま、シールドの必要性の高い実装部品を有効にシールドすることが可能であり、即ち高いシールド効果を有し、かつ低背化に適した回路モジュールとすることが可能である。
上記実装部品は、RF(Radio Frequency)回路を構成するRF部品を含み、
上記第1の封止体部分は、上記RF部品を被覆してもよい。
通信機器等に利用されるRF回路は、回路モジュールの外部からの電磁障害の影響を受けやすく、また回路モジュールの外部に対して電磁障害を与えやすい。このため、RF回路はシールドによって保護する必要性が高い。上記構成によれば、RF回路を構成するRF部品を第1の封止体部分が被覆し、即ちRF部品上に厚みの大きい第1のシールド部分が配置されるため、RF回路に対して高いシールド効果を発生させることが可能である。
上記第2の封止体部分は、上記実装部品のうち上記実装面からの実装高が最も高い実装部品を被覆し、上記第2の厚みは上記実装高が最も高い実装部品の実装高より大きく、
上記第1の封止体部分は、上記実装高が最も高い実装部品を被覆せず、上記第1の厚みは上記実装高が最も高い実装部品の実装高より小さい
第2の封止体部分は実装高が最も高い実装部品(以下、最高実装部品とする)を被覆する必要があるため、第2の封止体部分は最高実装部品の実装高以下の厚みとすることはできない。しかしながら、第1の封止体部分は最高実装部品の実装高より小さい厚みとすることができる。即ち、回路モジュールの厚みが最高実装部品の実装高によって決定される場合であっても、最高実装部品の実装高に係わらず第1のシールド部分の厚み(第3の厚み)を大きくすることが可能である。
上記第3の厚みは75μm以上200μm以下であり、
上記第4の厚みは1μm以上75μm以下であってもよい。
この構成によれば、シールドは、75μm以上200μmの厚みを有する第1のシールド部分によって高いシールド効果を発生させることができ、1μm以上75μmの厚みを有する第2のシールド部分によって回路モジュールの厚みの増加を防止することが可能である。
本発明の一実施形態に係る回路モジュールの製造方法は、回路基板の実装面に実装部品を実装する。
上記実装面上に、上記実装部品を被覆する封止体であって、第1の厚みを有する第1の封止体部分と、上記第1の厚みより大きい第2の厚みを有する第2の封止体部分とを有する封止体を形成する。
上記封止体上に、上記実装面と平行な面を形成するようにシールド材料を塗布し、シールドを形成する。
この構成によれば、第1の封止体部分の厚み(第1の厚み)と第1のシールド部分の厚み(第3の厚み)の和と、第2の封止部分の厚み(第2の厚み)と第4のシールド部分の厚み(第4の厚み)の和を等しくすることが可能であり、第1の封止体部分上に第1のシールド部分が形成され、第2の封止体部分上に第2のシールド部分が形成された回路モジュールを製造することが可能となる。
[回路モジュールの構成]
図1は、本実施形態に係る回路モジュール100の斜視図であり、図2は回路モジュール100の平面図である。図3は回路モジュール100の断面図であり、図2におけるA−A線の断面図である。なお各図において、X方向、Y方向及びZ方向は互いに直交する方向を示す。
図1乃至図3に示すように、回路モジュール100は、回路基板101、実装部品102、封止体103及びシールド104を備える。回路モジュール100の大きさや形状は特に限定されないが、例えば数十mm角で厚み数mmの直方体形状であるものとすることができる。
回路基板101は、実装部品102等が実装される基板である。回路基板101は、ガラスエポキシ系材料や絶縁性セラミック材料等の絶縁性材料からなる層が積層された多層基板であるものとすることができ、その層内には、図示しない層内配線が形成されているものとすることができる。以下、回路基板101の、実装部品102が実装される側の面を実装面101aとする。
実装部品102は、実装面101aに実装された部品である。図4は、実装部品102の配置例を示す平面図であり、図2においてシールド104及び封止体103を省略した図である。実装部品102は、例えば、集積回路(IC)、コンデンサ、インダクタ、抵抗、水晶振動子、デュプレクサ、フィルタ、パワーアンプ等である。実装部品102は、はんだH(図3参照)によるはんだ接合によって実装面101aに実装されているものとすることができる。
ここで、実装部品102の一部は、RF(Radio Frequency)回路を構成する部品であるものとすることができる。以下、RF回路を構成する実装部品102をRF部品102aとする。RF部品102aは例えば、RFIC(Radio Frequency Integrated Circuit)、DC−DCコンバータ、パワーアンプ、プロセッサ等である。
図4に示すように、RF部品102aは回路基板101上の一定領域に実装されるものとすることができる。以下、RF部品102aが実装される範囲をRF領域102Rとする。なお、RF領域102Rは、回路基板101上において複数が設けられてもよい。
封止体103は、封止材料からなり、実装面101a上において実装部品102を被覆する。封止材料は例えば、シリカやアルミナが添加されたエポキシ樹脂等の絶縁性樹脂である。封止体103は、実装部品102が実装面101aに実装された後、流体状の封止材料が実装部品102の周囲に充填され、硬化されたものとすることができる。封止体103の厚みについては後述する。
シールド104は、導電性材料であるシールド材料からなり、電磁障害に対するシールドとして機能する。シールド材料は、例えば、AgやCu等の導電性粒子を含有するエポキシ樹脂等の導電性樹脂であるものとすることができる。シールド104の厚みについては後述する。
回路モジュール100は、以上のような全体構成を有する。上述のように実装部品102を被覆する封止体103の周囲にシールド104が設けられており、実装部品102に対する電磁障害や実装部品102による回路モジュール100外への電磁障害がシールド104によって防止されている。
[封止体及びシールドの厚みについて]
封止体103の厚みについて説明する。図5は封止体103の平面図であり、図2においてシールド104を省略した図である。図6は、封止体103等の断面図であり、図5におけるB−B線の断面図である。
図5及び図6に示すように、封止体103は、第1封止体部分103aと第2封止体部分103bを有する。第1封止体部分103aと第2封止体部分103bは封止体103において厚みが異なる部分である。
図7は、第1封止体部分103aと第2封止体部分103bの厚みを示す模式図である。同図に示すように、封止体103の厚みとは、実装面101aから封止体103の表面までの厚みを意味する。第1封止体部分103aの厚みを厚みD1とし、第2封止体部分103bの厚みを厚みD2とすると、厚みD2は厚みD1より大きい。
ここで、図5に示すように、第1封止体部分103aは、少なくともRF領域102Rを被覆するものとすることができる。また、第1封止体部分103aはRF領域102Rに加えさらに他の領域を被覆するものであってもよい。
図8は、封止体103の厚みと実装部品102の高さの関係を示す模式図である。同図に示すように実装部品102のうち、実装高(実装面101aからの高さ)が最も高い実装部品を最高実装部品102bとし、最高実装部品102bの実装高を高さHとする。第1封止体部分103aは、最高実装部品102bを被覆せず、第2封止体部分103bは最高実装部品102bを被覆するものとすることができる。
図8に示すように、第2封止体部分103bの厚みD2は、最高実装部品102bが露出しないように少なくとも高さHより大きくする必要がある。一方、第1封止体部分103aは最高実装部品102bを被覆しないので、第1封止体部分103aの厚みD1は高さHよりも小さくすることが可能である。
一般に、最高実装部品102bとなり得るのはプロセッサやメモリであり、RF回路を構成するRF部品はプロセッサやメモリより実装高が小さい場合がほとんどである。即ち、第1封止体部分103aがRF領域102Rを被覆する場合には、第1封止体部分103aは最高実装部品102bを被覆しないものとなる。
なお、第1封止体部分103aと第2封止体部分103bの間には、図6等に示すように、封止体103の厚みが漸次変化する部分(傾斜する部分)が設けられるものとすることができる。また、第1封止体部分103aと第2封止体部分103bが隣接し、即ち第1封止体部分103aと第2封止体部分103bが段差を形成するように構成されていてもよい。
シールド104の厚みについて説明する。図9は回路モジュール100の断面図であり、図2におけるB−B線の断面図である。同図に示すように、シールド104は、第1シールド部分104aと第2シールド部分104bを有する。第1シールド部分104aと第2シールド部分104bはシールド104において厚みが異なる部分である。図7及び図9に示すように、第1シールド部分104aは第1封止体部分103a上に形成され、第2シールド部分104bは第2封止体部分103b上に形成されている。
図10は、第1シールド部分104aと第2シールド部分104bの厚みを示す模式図である。同図に示すように、シールド104の厚みとは、封止体103の表面からシールド104の表面までの厚みを意味する。第1シールド部分104aの厚みを厚みD3とし、第2シールド部分104bの厚みを厚みD4とする。ここで厚みD3は厚みD4より大きく、かつ厚みD3と厚みD4は、厚みD1と厚みD3の和と、厚みD2と厚みD4の和が等しくなる厚みである。これにより、シールド104の表面は、実装面101aと平行な平面を構成する。
具体的には、厚みD3は75μm以上200μm以下とすることができ、厚みD4は1μm以上75μm以下とすることができる。なお、第1シールド部分104aと第2シールド部分104bの間には、図9等に示すように、シールド104の厚みが漸次変化する部分が設けられるものとすることができる。また、第1シールド部分104aと第2シールド部分104bが隣接してもよい。
第1シールド部分104aは第1封止体部分103a上に形成されるため、上述のように、第1封止体部分103aをRF領域102Rを被覆するように形成した場合には、第1シールド部分104aは、RF領域102R上に形成される。
[効果]
回路モジュール100においてシールド104は、電磁障害に対するシールドとして機能する。具体的には、シールド104によって、回路モジュール100の外部から実装部品102に対する外来ノイズ、干渉、イミュニティ(電磁両立性)障害等が防止される。また、シールド104によって、実装部品102から回路モジュール100外への不要輻射等も防止される。
ここで、本実施形態に係るシールド104は、厚みの大きい第1シールド部分104aを有しているため、上述したようなシールド効果は第1シールド部分104aにおいて特に有効に発生させることが可能である。
一方で、シールド104の全領域の厚みを大きくすると、回路モジュール100の厚みが大きくなってしまい、回路モジュール100の小型化(低背化)に対して不利となる。これに対し、本実施形態に係る回路モジュール100においては、その厚みを維持したまま、必要な部分にのみ高いシールド効果を発生させることが可能である。
特に第2封止体部分103bの厚みが最高実装部品102bを被覆する必要から大きくならざるを得ない場合であっても、最高実装部品102bを被覆しない第1封止体部分103aの厚みは小さくすることが可能である。これにより、回路モジュール100の厚みを大きくすることなく、第1シールド部分104aの厚みを大きくすることができ、第1シールド部分104aによるシールド効果を十分大きいものとすることが可能である。
ここで、回路モジュール100に実装することが可能なRF回路は、シールドを施す必要性が大きい。例えば、RF回路が携帯電話の送信回路に利用される場合、RF回路からの漏れ電力が他の回路部品(GPSやセンサ等)に干渉するおそれがある。また、RF回路を構成するRFIC内部の発振信号の高周波が輻射し、回路モジュール100を搭載した機器がEMI(Electro Magnetic Interference)規格に不合格となるおそれがある。さらに、回路モジュール100を搭載した機器の内部におけるDCDCコンバータのスイッチングノイズ、プロセッサのスイッチングノイズ(デジタルノイズ)や他の通信機器からの送信波がRF回路への妨害波となるおそれがる。
このため、上述のように第1シールド部分104aを、RF回路を構成するRF領域102R上に形成することにより、回路モジュール100の厚みを維持したまま、RF回路を重点的にシールドすることが可能となる。
さらに、シールド104は導電性粒子等を含有するシールド材料からなり、封止体103を構成する封止材料より高い熱伝導性を有する。第1シールド部分104aは第2シールド部分104bに比べて実装面101aに接近しているため、第1シールド部分104aの下に位置する実装部品102に対して高い報熱効果を発生させることが可能である。例えばRF回路はRFICやパワーアンプ等の発熱性の高い部品で構成されることが一般的であるため、放熱性の点でも本実施形態の構成は有効である。
加えて、シールド104の一部(第1シールド部分104a)のみの厚みを厚くすることにより、シールド104の全体を厚みを厚くする場合に比べ、シールド材料の使用量を低減することが可能であり、回路モジュール100の製造コストを抑制することができる。
[回路モジュールの製造方法]
回路モジュール100の製造方法について説明する。図11及び図12は回路モジュール100の製造方法を示す模式図である。なお、回路モジュール100は、一枚の回路基板上に複数を同時に形成し、各回路モジュール100に分割することによって製造することが可能である。
図11(a)に示すように、実装部品102が実装された回路基板101上に封止材料Fを塗布する。封止材料Fの塗布は、スピンコート法、スクリーン印刷法、真空印刷法等の各種塗布方法によってすることができる。
続いて、図11(b)に示すように、塗布した封止材料F上に開口を有するマスクMを被せ、さらに封止材料Fを塗布する。これにより図11(c)に示すように2段階の厚みを有する封止材料Fが形成される。続いて、封止材料Fを硬化させる。封止材料Fの硬化は例えばベーキングによってすることができる。
続いて、図12(a)に示すように、硬化させた封止材料Fを回路モジュール100毎にハーフカットする。ハーフカットは例えばダイシングによってすることができる。これにより封止体103が形成される。
続いて、図12(b)に示すように、封止体103上にシールド材料Sを塗布する。シールド材料Sの塗布は例えば印刷によってすることができる。ここで、シールド材料Sは、封止体103の厚みに係わらず、実装面101aに対して均一な厚みとなるように塗布する。続いて、シールド材料Sを硬化させる。シールド材料Sの硬化は例えばベーキングによってすることができる。
続いて、図12(c)に示すように、シールド材料S及び回路基板101を回路モジュール100毎にカット(フルカット)し、シールド104を形成する。このカットは例えばダイシングによってすることができる。これにより、図9に示すような回路モジュール100が製造される。なお、回路モジュール100の製造方法はここに示すものに限られない。
[変形例]
本実施形態に係る回路モジュール100の変形例について説明する。
(第1の変形例)
図13は、第1の変形例に係る回路モジュール100の断面図である。同図に示すように、回路モジュール100は、内部シールド105を有していてもよい。内部シールド105は、実装部品102を隔てるように配置され、実装部品102の間の電磁障害を防止するものである。例えば、内部シールド105は、上述したRF領域102Rの周囲を囲むように配置されているものとすることができる。
内部シールド105は、導電性材料からなり、シールド104に電気的に接続されている。内部シールド105は、封止体103にレーザー照射等によってトレンチ(溝)を形成し、その上にシールド材料を塗布することにより、シールド104と共に形成することができる。また、内部シールド105は、金属板等を封止体103に埋設することによって形成してもよい。
内部シールド105をシールドの必要性が高い領域(RF領域102R等)を囲むように配置し、当該領域上に厚みの大きい第1シールド部分104aを形成することにより、当該領域に対してより高いシールド効果を発生させることが可能である。
(第2の変形例)
図14は第2の変形例に係る回路モジュール100の、封止体103及びシールド104の厚みを示す模式図である。同図に示すように、封止体103は、第1封止体部分103a及び第2封止体部分103bに加え、第3封止体部分103cを有するものとすることも可能である。第3封止体部分103cは、第2封止体部分103bより厚い厚み(図中厚みD5)を有するものとすることができる。
シールド104も第1シールド部分104a及び第2シールド部分104bに加え、第3シールド部分104cを有するものとすることが可能である。第3シールド部分104cは第3封止体部分103c上に形成され、その厚み(図中厚みD6)は、厚みD5との和が、厚みD1と厚みD3の和(厚みD2と厚みD4の和)と等しくなる厚みであるものとすることができる。
この場合でも回路モジュール100の厚みを維持したまま、必要な部分にのみ高いシールド効果を発生させることが可能である。なお、この変形例においては、封止体103及びシールド104が三段階の厚みを有するものとしたが、さらに多段階の厚みを有するものとすることも可能である。
100…回路モジュール
101…回路基板
102…実装部品
102a…RF部品
102b…最高実装部品
102R…RF領域
103…封止体
103a…第1封止体部分
103b…第2封止体部分
104…シールド
104a…第1シールド部分
104b…第2シールド部分

Claims (5)

  1. 実装面を有する回路基板と、
    前記実装面に実装された実装部品と、
    前記実装面上に形成され、前記実装部品を被覆する封止体であって、第1の厚みを有する第1の封止体部分と、前記第1の厚みより大きい第2の厚みを有する第2の封止体部分とを有する封止体と、
    前記封止体を被覆するシールドであって、前記第1の封止体部分上に形成され、第3の厚みを有する第1のシールド部分と、前記第2の封止体部分上に形成され、前記第3の厚みより小さい第4の厚みを有し、前記第4の厚みは前記第2の厚みとの和が、前記第1の厚みと前記第3の厚みの和に等しい第2のシールド部分とを有するシールドと
    を具備する回路モジュール。
  2. 請求項1に記載の回路モジュールであって、
    前記実装部品は、RF(Radio Frequency)回路を構成するRF部品を含み、
    前記第1の封止体部分は、前記RF部品を被覆する
    回路モジュール。
  3. 請求項1に記載の回路モジュールであって、
    前記第2の封止体部分は、前記実装部品のうち前記実装面からの実装高が最も高い実装部品を被覆し、前記第2の厚みは前記実装高が最も高い実装部品の実装高より大きく、
    前記第1の封止体部分は、前記実装高が最も高い実装部品を被覆せず、前記第1の厚みは前記実装高が最も高い実装部品の実装高より小さい
    回路モジュール。
  4. 請求項1に記載の回路モジュールであって、
    前記第3の厚みは75μm以上200μm以下であり、
    前記第4の厚みは1μm以上75μm以下である
    回路モジュール。
  5. 回路基板の実装面に実装部品を実装し、
    前記実装面上に、前記実装部品を被覆する封止体であって、第1の厚みを有する第1の封止体部分と、前記第1の厚みより大きい第2の厚みを有する第2の封止体部分とを有する封止体を形成し、
    前記封止体上に、前記実装面と平行な面を形成するようにシールド材料を塗布し、シールドを形成する
    回路モジュールの製造方法。
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