JP2016076513A - 電子モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】配線板の主面上に占める部品の面積割合が大きい場合であっても、容易に電気的な検査を実行できる電子モジュールを提供すること。【解決手段】第１の主面と該第１の主面とは反対側の面である第２の主面とを有し；かつ該第１、第２の主面のうちの一方の主面上に設けられた、部品実装用のランドを有する配線パターンと；該配線パターンと電気的に導通するようにかつ第１の主面と第２の主面と接続する面である端面に露出するように設けられた縦方向導電体と；を備えた配線板と、配線パターンへのプロービングを一切不可能にするように配線板の一方の主面上に重なって、ランドを介し配線板に実装された電子部品とを具備する。【選択図】図１

Description

本発明は、電子部品が配線板上に備えられ構成される電子モジュールに係り、特に、電気的な検査を要する電子モジュールに関する。

電子部品が配線板上に備えられ構成される電子モジュールは、製造過程において通常、配線板への部品の実装後に電気的な検査が行われる。この検査では、例えば、モジュールとして設けられた端子に試験信号を印加してその動作をチェックするが、これとは別に、モジュール上の適当な電気的ノードにプローブを突き当ててその電圧や電流などを検知することが必要な場合もある。プローブを突き当てる配線領域には、検査パッドが設けられることが多い。

電子モジュール一般では、応用される電子機器の小型化、高機能化に呼応して特に小型化の要望が強い。そのため、例えば、部品を板厚み内部に内蔵することができる部品内蔵配線板も電子モジュール用として多用されるようになっているが、それでも配線板の主面上に占める部品の面積割合は非常に大きくなる傾向にある。したがって、検査パッドを設ける面積的余裕は徐々になくなっている。

特開２０１０−２４５８１５号公報

本発明は、電子部品が配線板上に備えられ構成される電子モジュールにおいて、配線板の主面上に占める部品の面積割合が大きい場合であっても、容易に電気的な検査を実行することが可能な電子モジュールを提供することを目的とする。

本発明の一態様である電子モジュールは、第１の主面と該第１の主面とは反対側の面である第２の主面とを有し；かつ該第１、第２の主面のうちの一方の主面上に設けられた、部品実装用のランドを有する配線パターンと；該配線パターンと電気的に導通するようにかつ前記第１の主面と前記第２の主面と接続する面である端面に露出するように設けられた縦方向導電体と；を備えた配線板と、前記配線パターンへのプロービングを一切不可能にするように前記配線板の前記一方の主面上に重なって、前記ランドを介し前記配線板に実装された電子部品とを具備する。

この電子モジュールでは、配線板に実装された電子部品が、配線パターンへのプロービングを一切不可能にするように配線板の主面上に重なって位置しているものの、配線板の端面に縦方向導電体が露出するように設けられている。したがって、この端面上の縦方向導電体をプロービングするための導体として用いることができる。よって、配線板の主面上に占める部品の面積割合が大きい場合であっても、容易に電気的な検査を実行することができる。

本発明によれば、電子部品が配線板上に備えられ構成される電子モジュールにおいて、配線板の主面上に占める部品の面積割合が大きい場合であっても、容易に電気的な検査を実行することができる。

一実施形態である電子モジュールの構成を模式的に示す断面図。 図１に示した電子モジュールの上面図。 図１に示した電子モジュールを電気的に検査するときの態様を示す説明図。 別の実施形態である電子モジュールの構成を模式的に示す断面図。 図４に示した電子モジュールの上面図。 さらに別の実施形態である電子モジュールの構成を模式的に示す断面図。 図６に示した電子モジュールの上面図。

実施態様として、前記電子部品が、前記配線板の前記一方の主面上において、ひとつのみである、とすることができる。配線板の一方の主面上に設けられる電子部品はひとつとは限らないが、ひとつのみの電子モジュールの態様は、多くのアプリケーションで採用され得る。

また、実施態様として、前記電子部品が、前記配線板と平面形状として同形である、とすることができる。この場合は、電子部品は、明らかに、配線パターンへのプロービングを一切不可能にするように配線板の主面上に重なって位置することになる。

また、実施態様として、前記電子部品が、前記配線板の前記一方の主面と前記端面との境界線が形成する閉じた図形に内包された平面形状を有し、前記配線板の前記一方の主面上であって前記電子部品が重ならない領域上をすべて覆うように該電子部品と該配線板との間からはみ出し設けられた、該電子部品を該配線板に固定するための樹脂をさらに具備する、とすることができる。この場合も、電子部品は、樹脂を伴った状態で、配線パターンへのプロービングを一切不可能にするように配線板の主面上に重なって位置することになる。

また、実施態様として、前記縦方向導電体を覆うように前記配線板の前記端面上に設けられた保護膜をさらに具備する、とすることができる。多くの場合、配線板の端面上に露出された縦方向導電体は製造途上においては電気的な検査のためプロービング可能である必要があるが、その後はかかる必要性はほぼなくなる。したがって、縦方向導電体が気中に曝されることによる腐食の可能性をなくすように保護膜を設ければ信頼性が向上する。

また、実施態様として、前記電子部品が、前記配線板の前記一方の主面上において、複数で構成されている、とすることができる。配線板の一方の主面上に設けられる電子部品はひとつとは限らない。

また、実施態様として、前記配線板の前記一方の主面上であって前記電子部品が重ならない領域上をすべて覆うように該電子部品と該配線板との間からはみ出し設けられた、該電子部品を該配線板に固定するための樹脂をさらに具備する、とすることができる。この場合も、電子部品は、樹脂を伴った状態で、配線パターンへのプロービングを一切不可能にするように配線板の主面上に重なって位置することになる。

以上を踏まえ、以下では本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。図１は、一実施形態である電子モジュールの構成を模式的に断面で示している。同図に示すように、この電子モジュールは、絶縁層１１、１２、１３、１４、１５、配線パターン（配線層）２１、２２、２３、２４、２５、２６、層間接続体（縦方向導電体）３１、３２、３４、３５、スルーホール導電体（縦方向導電体）３３、層間接続体（縦方向導電体）３３１、３３２、内蔵部品４１、はんだ５１、はんだレジスト６１、６２、はんだボール７１、保護膜８１、電子部品９０、はんだ９０１を有する。

端的に言うと、この電子モジュールは、電子部品９０と、この電子部品９０が実装されている配線板（部品内蔵配線板）とを有しており、配線板の一方の主面上に電子部品９０が実装され、他方の主面上にははんだボール７１が配され、はんだボール７１はこの電子モジュールとしての端子（他の配線板への接続用端子）になっている。

部品内蔵配線板の部分には、図示するように、この形態では内蔵部品４１として、表面実装型受動素子部品（いわゆるチップ部品）が設けられている。内蔵部品４１は、はんだ５１により内層の配線パターン２２に実装されている。内蔵部品４１としては、これに限らず、半導体素子（フリップ実装、あるいは表面実装用端子を備えたパッケージ品）が内蔵されていてもよい。内蔵部品４１と外側の電子部品９０とにより、電子モジュールとして高付加価値化されている。

配線板の部分の総厚は、はんだレジスト６１、６２の部分を含めて例えば０．５ｍｍ程度以下と薄くすることができる（図示は模式的に示している）。電子部品９０は、図示するように、例えば、表面実装用端子としてはんだ９０１を備えたパッケージ品である。電子部品９０の厚さは、製品により数十μｍから数百μｍである。電子部品９０は、配線板の一方の主面上に設けられた配線パターン２６（が有するランド）に対して、はんだ９０１で電気的、機械的に接続されている。

ここで、この電子モジュールは、配線パターン２６へのプロービングを一切不可能にするように配線板の一方の主面上に重なって電子部品９０が実装されている。より具体的に、この実施形態では特に、配線板（保護膜８１の厚みを除く）と電子部品９０とが、平面的に見た形状として同形になっている。したがって電子モジュールとして究極的に面積が小型化されているものの、電子部品９０の実装後はその存在により、配線パターン２６へのプロービングはできない。

そこで、電子モジュールとして電気的な検査を行う必要がある場合に備え、この電子モジュールには、配線板の端面に、層間接続体（縦方向導電体）３３１、３３２が設けられている。層間接続体３３１、３３２は、少なくとも、電子部品９０が接続されている配線パターン２６と電気的に導通するように、かつ配線板の一方の主面と他方の主面と接続する面である端面に露出するように設けられている。これにより、電子部品９０が配線パターン２６に実装されたあとの状態において、配線板の端面に露出した導体である層間接続体３３１、３３２を検査パッドに用いてプローブ（検査針）を突き当て電子部品９０を含めた電気的な検査が可能である。

保護膜８１は、検査後に露出している層間接続体３３１、３３２を保護するため設けている。これは、多くの場合、配線板の端面上に露出された層間接続体３３１、３３２は製造途上においては検査に必要であるものの、検査後はかかる必要性はほぼなくなるからである。すなわち、層間接続体３３１、３３２が気中に曝されることによる腐食の可能性をなくすように保護膜８１を設ければ信頼性が向上する。

保護膜８１を形成するには、例えば、各種モールド成型法、浸漬法、ポッティング、スプレーコーターを利用することができる。保護膜８１の厚さは、例えば５０μｍから１００μｍとすることができる。また、保護膜８１のように、部品としての電子モジュールの形態で備えられるようにすることに代えて、この電子モジュールをはんだボール７１を介して他の配線板（大型の配線板）に実装した後において、その側面（端面）を覆うように樹脂を設けるようにしても同じ効果が得られる。

検査パッドである層間接続体３３１、３３２は、この例では、導電性組成物の充填されたスルーホール導電体を由来としたものである。すなわち、各絶縁層が積層、一体化される前に、絶縁層１３に設けたスルーホール（貫通孔）の内壁面上に導電層（例えば銅層）をめっき形成し（ここまではスルーホール導電体３３の形成方法と同じ）、その後そのめっき層の内側である中空部分に導電性組成物を充填する。各絶縁層を積層、一体化したあと、めっき層および導電性組成物が露出するように、積層された絶縁層を分断加工（ダイシング）する。

検査パッドである層間接続体３３１、３３２としては、これに限らず、導電性組成物を有していない構成とすることもできる。例えば、各絶縁層を積層、一体化したあと、絶縁層１１から絶縁層１５まで貫通するスルーホールを形成し、その内壁面上に導電層（例えば銅層）をめっき形成しておく。そして、そのめっき層が露出するように、積層された絶縁層を分断加工（ダイシング）する。この場合、配線板の端面に、検査パッドとしての凹部が生じることになるので、その後の保護膜８１の形成を平坦でない面上に行う必要がありやや生産効率が悪いと考えられる。

また、検査パッドに用いる層間接続体３３１、３３２として、層間接続体３１、３２、３４、３５と同様に形成した層間接続体を由来とするもので構成することも考えられる。層間接続体３１、３２、３４、３５は、それぞれ、絶縁層１１、１２、１４、１５を貫通して配線パターン間に挟設された導電性組成物の接続体である。その製造過程においては、ペースト状の導電性組成物（樹脂中に微細な例えば銀粒子を分散させた組成）を用いて所定の印刷でバンプ状に形成し、その後、硬化させる前の絶縁層１１、１２、１４、１５に貫通させて配線パターン間に挟設させる。検査パッドに用いる層間接続体を得るためには、各絶縁層を積層、一体化したあと、この導電性組成物の接続体が露出するように、積層された絶縁層を分断加工（ダイシング）する。

図２は、図１に示した電子モジュールの上面を描いている。すでに述べたように、配線板（保護膜８１の厚みを除く）と電子部品９０とが、平面的に見た形状として同形になっている。したがって電子モジュールとして究極的に小型化されている。このようにひとつの電子部品９０を存在させると、電子部品９０が実装されている配線パターン２６へのプロービングはまったくできない。

図３は、図１に示した電子モジュールを電気的に検査するときの態様を示している。すなわち、検査装置（テスター）１を用い、検査装置１に接続された検査針（プローブ）２ａ、２ｂを層間接続体３３１、３３２に突き当て電気的な検査を行う。なお、一般には、検査パッドとしての層間接続体は、電子モジュールとしての必要に応じていくつあってもよい。図２に示した平面図において、その一辺にいくつ設けられていてもよく、他の辺についても同様である。検査針を突き当てる検査パッドは、検査の内容に応じ選択する。一度に突き当てる検査針の数も、検査の内容に依存する。

次に、別の実施形態である電子モジュールについて図４を参照して説明する。図４は、別の実施形態である電子モジュールの構成を模式的に断面で示している。同図において、すでに説明した図中に示したものには同一符号を付しその説明は省略する。

この電子モジュールは、電子部品９０Ａが、配線板の一方の主面とその端面との境界線が形成する閉じた図形に内包された平面形状を有している。端的に、電子部品９０Ａは、図１中に示した電子部品９０より配線板との比較で多少、面積小になっている。そして、配線板の一方の主面上であって電子部品９０Ａが重ならない領域上をすべて覆うように、電子部品９０Ａと配線板との間からはみ出して電子部品９０Ａを配線板に固定するための樹脂９５０が設けられている。

このような態様も、電子部品９０Ａは、樹脂９５０を伴った状態で、配線パターン２６へのプロービングを一切不可能にするように配線板の主面上に重なって位置することになる。しかしながら、すでに説明したように、このような電子モジュールでも、検査パッドである層間接続体３３１、３３２を用い、電気的な検査が可能である。

電子部品９０Ａを配線板に固定するための樹脂９５０は、電子部品９０Ａが表面実装対応のデバイスでない場合、すなわち、フリップチップ接続を要するベアチップの場合には一般に必須的に用いられる（いわゆるアンダーフィル樹脂）。その場合の導電パンプ９０２には、金バンプが多く用いられる。なお、電子部品９０Ａが表面実装対応のデバイスである場合においても、信頼性向上のため樹脂９５０を用いることができる。

図５は、図４に示した電子モジュールの上面を描いている。すでに述べたように、配線板の一方の主面上であって電子部品９０Ａが重ならない領域上をすべて覆うように、電子部品９０Ａと配線板との間からはみ出して電子部品９０Ａを配線板に固定するための樹脂９５０が設けられている。このような電子部品９０Ａおよび樹脂９５０の存在により、電子部品９０Ａが実装されている配線パターン２６へのプロービングはできない。

次に、さらに別の実施形態である電子モジュールについて図６を参照して説明する。図６は、別の実施形態である電子モジュールの構成を模式的に断面で示している。同図において、すでに説明した図中に示したものには同一符号を付しその説明は省略する。

この電子モジュールでは、配線板に実装されている電子部品がひとつではなく複数（この例では２つ）になっている。 電子部品９０Ｂ、９０Ｃ間の間隔が狭いこのような場合でも、電子部品９０Ｂ、９０Ｃは、樹脂９５１、９５２を伴うことで、配線パターン２６へのプロービングを一切不可能にするように配線板の主面上に重なって位置することになる。しかしながら、すでに説明したように、この電子モジュールも、検査パッドである層間接続体３３１、３３２を用い、電気的な検査が可能である。

実装されている電子部品９０Ｂ、９０Ｃ、およびこれらを配線板に固定するための樹脂９５１、９５２については、電子部品９０Ａおよび樹脂９５０についての、図４における説明を参照することができる。

図７は、図６に示した電子モジュールの上面を描いている。すでに述べたように、配線板の一方の主面上であって電子部品９０Ｂ、９０Ｃが重ならない領域上をすべて覆うように、電子部品９０Ｂ、９０Ｃと配線板との間からはみ出して電子部品９０Ｂ、９０Ｃを配線板に固定するための樹脂９５１、９５２が設けられている。このような電子部品９０Ｂ、９０Ｃおよび樹脂９５１、９５２の存在により、電子部品９０Ｂ、９０Ｃが実装されている配線パターン２６へのプロービングはできない。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものである。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…検査装置（テスター）、２ａ，２ｂ…検査針（プローブ）、１１，１２，１３，１４，１５…絶縁層、２１，２２，２３，２４，２５…配線パターン（配線層）、３１，３２，３４，３５…層間接続体（縦方向導電体）、３３…スルーホール導電体（縦方向導電体）、３３１，３３２…層間接続体（縦方向導電体；導電性組成物の充填されたスルーホール導電体を由来とする）、４１…内蔵部品、５１…はんだ、６１，６２…はんだレジスト、７１…はんだボール、８１…保護膜、９０，９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃ…電子部品、９０１…はんだ、９０２…導電バンプ、９５０，９５１，９５２…樹脂。

Claims (7)

1. 第１の主面と該第１の主面とは反対側の面である第２の主面とを有し；かつ該第１、第２の主面のうちの一方の主面上に設けられた、部品実装用のランドを有する配線パターンと；該配線パターンと電気的に導通するようにかつ前記第１の主面と前記第２の主面と接続する面である端面に露出するように設けられた縦方向導電体と；を備えた配線板と、
   前記配線パターンへのプロービングを一切不可能にするように前記配線板の前記一方の主面上に重なって、前記ランドを介し前記配線板に実装された電子部品と
   を具備する電子モジュール。
2. 前記電子部品が、前記配線板の前記一方の主面上において、ひとつのみである請求項１記載の電子モジュール。
3. 前記電子部品が、前記配線板と平面形状として同形である請求項２記載の電子モジュール。
4. 前記電子部品が、前記配線板の前記一方の主面と前記端面との境界線が形成する閉じた図形に内包された平面形状を有し、
   前記配線板の前記一方の主面上であって前記電子部品が重ならない領域上をすべて覆うように該電子部品と該配線板との間からはみ出し設けられ
   た、該電子部品を該配線板に固定するための樹脂をさらに具備する
   請求項２記載の電子モジュール。
5. 前記縦方向導電体を覆うように前記配線板の前記端面上に設けられた保護膜をさらに具備する請求項１記載の電子モジュール。
6. 前記電子部品が、前記配線板の前記一方の主面上において、複数で構成されている請求項１記載の電子モジュール。
7. 前記配線板の前記一方の主面上であって前記電子部品が重ならない領域上をすべて覆うように該電子部品と該配線板との間からはみ出し設けられた、該電子部品を該配線板に固定するための樹脂をさらに具備する請求項６記載の電子モジュール。

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