JP2020170803A - 電子回路装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡便に高密度実装、気密構造を実現することができる電子回路装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】実装基板（集合基板１）の一方の面に形成した凹部２内に電子部品６ａを実装して封止樹脂７で封止し、電子部品を気密状態で実装を可能とする。実装基板の他方の面には、別の電子部品６ｂ〜６ｄを実装し、高密度実装を可能とする。【選択図】図８

Description

本発明は、電子部品が実装基板に実装されている電子回路装置およびその製造方法に関し、特に気密状態の実装が求められる電子部品が実装される電子回路装置およびその製造方法に関する。

スマートフォンやタブレット端末などのモバイル機器、腕時計型歩数計などのウェアラブル機器等では高機能化と小型化の要請が強く、これらの機器に搭載される電子回路装置は、小型化が求められている。

電子回路装置を小型化するためには、実装基板に電子部品を高密度実装するのが好ましい。高密度実装された電子回路装置は種々提案されている（例えば、特許文献１等）。

一方、実装基板に実装される電子部品の中には、大気中の水分等により特性が劣化するため、気密状態で実装する必要があることが知られている。例えば、全固体電池では、ガラス封止により気密状態を保つ方法が採用されている。（特許文献２）。

特開２００２−７６５６１号公報 特開２０１８−１７０２９７号公報

従来の高密度実装構造では、電子部品を気密状態に実装することができなかった。そのため、電子部品自体を気密構造とする複雑な製造工程を付加しなければならなかった。本発明はこのような実状に鑑み、簡便に高密度実装、気密構造を実現することができる電子回路装置およびその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に係る電子回路装置は、実装面と、該実装面に連続し断面形状をコの字型とする壁部とを備えた実装基板と、該実装基板の前記壁部の間の一方の表面に実装された第１の電子部品と、前記壁部間に充填され、前記第１の電子部品を被覆する封止樹脂と、前記実装基板の他方の表面に実装された第２の電子部品とを備え、前記壁部に直交する側面は、一部あるいは全部が前記封止樹脂で構成されていることと、前記壁部の表面に前記第１の電子部品あるいは前記第２の電子部品に接続する電極が露出していることを特徴とする。

請求項２に係る電子回路装置は、請求項１記載の電子回路装置において、前記第１の電子部品が全固体電池であることを特徴とする。

請求項３に係る電子回路装置の製造方法は、列状に配置される電子回路装置の形成予定領域に凹部を備えた集合基板を用意する工程と、前記集合基板上に外部引出電極と該外部引出電極に連続する内部配線を形成する工程と、前記凹部の底部に、第１の電子部品を実装する工程と、前記凹部内に樹脂を注入し、前記第１の電子部品を樹脂封止する工程と、前記集合基板の他方の面に、第２の電子部品を実装する工程と、樹脂封止された前記１の電子部品および前記第２の電子部品を含み、前記集合基板の表面に外部引出電極が露出する各電子回路装置に個片化する工程と、を含むことを特徴とする。

請求項４に係る電子回路装置の製造方法は、請求項３記載の電子回路装置の製造方法において、前記集合基板に凹部を形成する際、前記凹部の壁部に直交し、一部に切欠を有する別の壁部を形成する工程と、前記個片化の際、前記別の壁部の一部あるいは全部を切削除去する工程と、を含むことを特徴とする。

請求項５に係る電子回路の製造方法は、請求項３または４いずれか記載の電子回路装置の製造方法において、前記第１の電子部品として全固体電池を実装することを特徴とする。

本発明は、高密度実装が可能で、かつ電子部品を簡便に気密状態で実装することができる電子回路装置を提供することができ、また複雑な製造工程を経ることなく簡便に製造することができる。

特に本発明は、気密状態の実装が要求される電子部品、例えば全固体電池を封止樹脂による封止を行うのみで気密性良く封止でき、非常に簡便に全固体電池を備えた電子回路装置を形成することが可能となる。一方気密状態の実装が要求されない電子部品は、実装基板上に露出して実装された構造とすることができ、部品の交換等が容易となるという利点がある。

本発明は、実装基板に連続する壁部を備える構成とすることで、外部引出電極の形成が容易となる。さらに、電子回路装置が実装されるマザー基板等と熱膨張率が等しく、あるいは近い材料を選択することで、信頼性の向上も図ることが可能となる。

また両端の壁部に直交する位置に、一方から他方側に突出する別の壁部を形成する構成とすると、凹部間の間隔を狭くすることができるので集合基板上に多数の電子回路装置を形成することが可能となる。この別の壁部は、一部に切り欠きを有するため、製造工程で注入される樹脂厚のばらつきを抑えることができるという利点がある。

本発明の第１の実施例の電子回路装置の製造工程を説明する図である。 本発明の第１の実施例の電子回路装置の製造工程を説明する図である。 本発明の第１の実施例の電子回路装置の製造工程を説明する図である。 本発明の第１の実施例の電子回路装置の製造工程を説明する図である。 本発明の第１の実施例の電子回路装置の製造工程を説明する図である。 本発明の第１の実施例の電子回路装置の説明図である。 本発明の第２の実施例の電子回路装置の製造工程を説明する図である。 本発明の第２の実施例の電子回路装置の製造工程を説明する図である。 本発明の第２の実施例の電子回路装置の説明図である。 本発明の第３の実施例の電子回路装置の製造工程を説明する図である。 本発明の第３の実施例の電子回路装置の説明図である。 本発明の第４の実施例の電子回路装置の説明図である。

本発明の電子回路装置およびその製造方法は、気密状態の実装が求められる電子部品と、気密状態の実装が求められない電子部品とを高密度に実装することができる発明に関する。以下、本発明の実施例について詳細に説明する。

本発明の第１の実施例について、その製造工程に従い説明する。まず、エポキシ樹脂等からなる集合基板１を用意する。この種の集合基板１は、通常の半導体装置の製造工程で使用されている樹脂基板（有機基板）を使用することができる。集合基板は、完成する電子回路装置が実装されるマザー基板の材質に応じて、適宜選択するのが好ましく、例えば熱膨張率の等しいあるいは近い材質を選択すると、実装信頼性の向上を図ることができる。

図１は、凹部２が形成された集合基板の説明図で、図１（ａ）に断面図を、図１（ｂ）に平面図を示している。図１には、後述する工程に従い、４個の電子回路装置が形成されるものとする。図１に示す凹部２を備えた集合基板１は、絶縁層の両面に導電膜を備えた両面板１ａと、凹部２に相当する貫通孔を備えた枠板１ｂとを貼り合せ、周知の方法により貫通孔４、電極５、電極５に接続する図示しない内部配線を形成して用意することができる。

図１（ａ）に示すように、凹部２の両端には、壁部３が形成される。貫通孔４は、円形あるいは横長の楕円形状とする。貫通孔４の径は２００μｍ程度、凹部２と貫通孔４との間に集合基板１（壁部３の厚さ）は０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ程度とすると、集合基板１の強度を保つことができる。

次に図２に示すように、凹部２内に電子部品６ａを実装する。凹部２の底面には、電子部品６ａに接続する配線が形成されており、電子部品６ａは所望の方法により接続される。このとき凹部２内には、隣接する電子回路装置の形成予定領域との間に壁部等が無いので、実装のために凹部２の底部への接着部材の滴下や、電子部品の搬送を容易に行うことができる。特に接着部材を滴下する際、ディスペンサーを用いて半田を凹部２の底面に塗布する方法を採用することで、深い凹部２の底面に、確実にはんだ等の接着部材を供給することができ、実装信頼性が確保でき好ましい。また、凹部２内に複数の電子部品を容易に実装することが可能となる。

凹部２内に実装される電子部品６ａは、実装される電子部品のうち、気密状態の実装が求められるものを選択することができる。例えば、全固体電池を選択することができる。一般的に全固体電池は、大気中の水分等により特性が劣化してしまう。そこで、このような特性劣化を防止するため、図３に示すようにエポキシ樹脂等の封止樹脂７を凹部２内に充填して樹脂封止する。十分な気密性を保つためは、電子部品６ａの表面を封止樹脂７で十分に覆う必要がある。そのため凹部２の深さ（換言すると、壁部３の高さ）は、集合基板１上に実装される電子部品６ａの高さより深く（高く）するのが好ましい。具体的には、電子部品５ａの高さが０．６ｍｍのとき、凹部２の壁部３の高さを０．８ｍｍ程度とすることで、電子部品６ａを凹部２の底部に実装するための接着部材の高さ等のばらつき等が発生しても、水分の侵入等のない気密構造を形成することができる。気密構造の形成するためさらに厚く封止樹脂７を形成する必要がある場合には、その厚さや、電子部品６ａの高さ等を考慮し、枠板１ｂの厚さを適宜選択すればよい。

なお図２では、気密状態の実装が求められる電子部品６ａを２個実装した例を示しているが、気密状態の実装が求められない別の種類の電子部品を組み合わせて実装しても良い。

このように集合基板１の表面は封止樹脂７により平坦化される（図３）。使用される封止樹脂７は、ディスペンサーから滴下して平坦化できるように、粘度１００Ｐａ・ｓ程度以下が好ましい。また耐薬品性、耐リフロー性等を考慮し、例えばエポキシ系樹脂を選択するのが好ましい。二酸化シリコン等のフィラーの充填量を多くし（例えば６０ｗｔ％程度以上）、吸水量を０．３ｗｔ％程度以下の樹脂を用いることで、気密状態の実装が可能となる。電子部品６ａを実装する際、半田を用いた場合にはフラックス除去の工程を追加しても良い。なお、この平坦化は、実装される電子部品のいずれも気密封止が求められない場合であっても、後述する製造工程を進めるために好適となる。

その後、集合基板１の裏面（他方の面に相当）に別の電子部品を実装する。図４に示す例では、３個の電子部品６ｂ、６ｃ、６ｄを実装している。

図４に示すようにこの種の電子回路装置では、集合基板１上に様々な大きさの電子部品が実装される。このような場合、裏面側の電子部品６ｂ〜６ｄを実装した後、表面側の電子部品６ａを実装して樹脂封止する工程とすると、電子部品６ｂ〜６ｄが脱落する可能性がある。そのため、上述のように表面側に電子部品６ａを実装し、樹脂封止する工程を先に行うのが好ましい。当然ながら、電子部品の脱落等が無ければ、工程を逆にすることは可能である。

次に、集合基板を個片化する。この個片化は、電極５が電子回路装置の外周に露出するように行う。具体的には図５に示すように、貫通孔４の中央を通る格子状に、例えばダイシングソーを走行させて行う。その結果、図面左右方向の両端には、集合基板１の壁部３が残ることになる。一方図面上下方向の両端には、凹部２の側壁は残らない。図５に示す例では、４個の電子回路装置に個片化される。一般的に個片化工程は、集合基板を固定するためのシートに貼り付けて行うため、集合基板の裏面が平坦化されていることで、集合基板あるいは個片化後の電子回路装置をシートに確実に接着できる点で好ましい。また壁部３と電子部品６ａとの隙間に切削屑が入り込むこともないので、集合基板の裏面が平坦化されていることは好ましい。

図６は、個片化後の電子回路装置の斜視図を示す。図６に示すように個片化された電子回路装置は、集合基板が個片化された実装基板８上に複数の電子部品６ｂ、６ｃ、６ｄが実装され、実装基板８の逆の面には、電子部品６ａが封止樹脂７で被覆されている。また壁部３には、電子回路装置の外部引出用の電極５（外部引出電極に相当）が露出している。

本実施例の電子回路装置は、複数の電子部品６ａ〜６ｄを高密度実装することができ、さらに電子部品６ａが、気密状態の実装が求められる場合には、封止樹脂によって被覆することで気密封止することが可能となっている。また、電極５が電子回路装置の側壁に露出する構造となっているため、電子回路装置を実装する際、はんだ等の接続部材が電極５の側壁を這い上がり、確実な接続を形成するができ、目視検査等も容易となる。

次に第２の実施例について説明する。上記第１の実施例では、電子回路装置の側壁に電極５が露出する構造としたが、電極構造を変更することも可能である。

具体的には、集合基板１の形状を変更する。図７は、第１の実施例で説明した図１に相当する図である。図１と比較して電極５ａの形状が異なることがわかる。本実施例では凹部２が形成された集合基板１に、例えばドリル加工またはルーター加工等により円形の貫通孔４ａを形成する。本実施例の貫通孔４ａは、第１の実施例で説明した貫通孔４より小さい径となるように形成する。その後、導電性ペースト等を充填させ、集合基板の表面および裏面に表面電極を形成することで、電極５ａを形成することができる。

以下、上記第１の実施例同様、凹部２内に電子部品６ａを実装し、封止樹脂７を凹部２内に充填して樹脂封止する。その後、集合基板1の裏面（図８の表面側）に別の電子部品６ｂ、６ｃ、６ｄを実装し、個片化する。この個片化工程は、図８に示す貫通孔５ａのない位置を通る格子状に、例えばダイシングソーを走行させて行う。

その結果、図９に斜視図を示す電子回路装置が完成する。このような形状の電子回路装置では、電極５ａが外周部に露出せず、実装基板８の表面および裏面のみに露出するため、より高密度実装が可能となる。

次に第３の実施例について説明する。上記第１および第２の実施例では、集合基板１に形成される凹部２は、縦長の形状となっている。ここで、集合基板１から形成できる電子回路装置の数を多くするため、隣接する凹部２間の間隔を狭くすると、凹部２間に残る壁部を構成する集合基板１の一部が変形してしまうおそれがある。そこで、凹部２の形状を変形することも可能である。

図１０は、上記第１の実施例で説明した図１に相当する図である。図１０に示すように、凹部２内に突出部９（別の壁部に相当）を形成することができる。この突出部９は、個片化の際、切断領域となる位置に配置することで、電子部品を実装する領域に影響を及ぼすことはない。なお、突出部９は一方の壁部３から延出し、その先端は対向する壁部３との間に隙間を設けている。これは、例えば図３で説明したように凹部２内に封止樹脂を滴下した際、凹部２内の封止樹脂の厚さを均一にするためである。

この突出部９の形成は、凹部２を形成する際、例えばルーター加工により突出部９を残すように形成すれば良い。

以下、上記第１の実施例同様、凹部２内に電子部品６ａを実装し、封止樹脂７を凹部２内に充填して封止する。その後、集合基板１の裏面（図７の表面側）に別の電子部品６ｂ、６ｃ、６ｄを実装し個片化する。この個片化は、図５に示す貫通孔５の中央と通る格子状に、例えばダイシングソーを走行させて行う。

突出部９の幅をダイシングソーにより切削除去される幅より狭い幅とすると、個片化の際、突出部９が切削除去され、図６に示す形状の電子回路装置が完成する。この場合、実装基板は実装面に連続したコの字型の壁面を有し、これに直交する側面は実装面に連続する壁部の全部が切り欠かれた構造となる。また突出部９の幅を切削除去される幅より広くし、突出部９の一部を残す形状とすると、図１１に示す形状の電子回路装置が完成する。この場合、実装基板は実装面に連続したコの字型の側面を有し、これに直交する側面は、実装面に連続する壁部の一部が切り欠かれた構造となる。

この突出部９の配置は、図１０に示す場合に限定されない。例えば、凹部２の長さが長く、突出部９を複数形成する必要がある場合には、一方の壁部から対向する壁部に向かって突出する配置としたり、両方の壁部から交互に対向する壁部に向かって突出する配置（千鳥構造）としたり、隣接する凹部内に配置される突出部の配置を変えたり、種々変更可能である。特に個片化の際、突出部９を全て除去する場合には、完成される電子回路装置に突出部９が残らないため、種々変更可能である。一方、突出部９の一部が残る場合には、完成される電子回路装置のどの位置に突出部９が残るかを考慮し、突出部９の配置を決定する必要がある。

この突出部９の高さも適宜変更可能で、凹部２内への接着部材の滴下を行う際にディスペンサーに接触する等の不具合があれば、突出部９の高さを低くすることも可能である。この突出部９の幅を切削除去される幅より狭い幅とすると、個片化の際、突出部９が切削除去され、図６に示す形状の電子回路装置を完成させることが可能である。この場合、実装基板は実装面に連続したコの字型の壁面を有し、これに直交する側面は実装面に連続する壁部の全部が切り欠かれた構造となる。また突出部９の幅を切削除去される幅より広くし、突出部９の一部を残す形状とすると、図１２に示す形状の電子回路装置が完成する。この場合、実装基板は実装面に連続したコの字型の側面を有し、これに直交する側面は、実装面に連続する壁部の一部が切り欠かれた構造となる。

以上の説明は、上記第１の実施例で説明した電子回路装置の変更例として説明したが、電極構造の異なる上記第２の実施例に適用可能であることは言うまでもない。

以上本発明の実施例について説明したが、本発明はこれら実施例に限定されるものでないことは言うまでもない。例えば、電極５の形状は、電子回路装置が実装されるマザー基板との接続構造に応じて適宜変更可能である。また電極５の数は、電子回路装置上に実装される電子部品や回路構成に応じて適宜変更可能である。また電子回路装置に実装される電子部品の数も適宜変更可能である。

１： 集合基板、１ａ：両面板、１ｂ：枠板、２：凹部、３：壁部、４、４ａ：貫通孔、５：電極、６ａ〜６ｄ：電子部品、７：封止樹脂、８：実装基板、９：突出部

Claims (5)

1. 実装面と、該実装面に連続し断面形状をコの字型とする壁部とを備えた実装基板と、
   該実装基板の前記壁部の間の一方の表面に実装された第１の電子部品と、
   前記壁部間に充填され、前記第１の電子部品を被覆する封止樹脂と、
   前記実装基板の他方の表面に実装された第２の電子部品とを備え、
   前記壁部に直交する側面は、一部あるいは全部が前記封止樹脂で構成されていることと、
   前記壁部の表面に前記第１の電子部品あるいは前記第２の電子部品に接続する電極が露出していることを特徴とする電子回路装置。
2. 請求項１記載の電子回路装置において、
   前記第１の電子部品が全固体電池であることを特徴とする電子回路装置。
3. 列状に配置される電子回路装置の形成予定領域に凹部を備えた集合基板を用意する工程と、
   前記集合基板上に外部引出電極と該外部引出電極に連続する内部配線を形成する工程と、
   前記凹部の底部に、第１の電子部品を実装する工程と、
   前記凹部内に樹脂を注入し、前記第１の電子部品を樹脂封止する工程と、
   前記集合基板の他方の面に、第２の電子部品を実装する工程と、
   樹脂封止された前記１の電子部品および前記第２の電子部品を含み、前記集合基板の表面に外部引出電極が露出する各電子回路装置に個片化する工程と、を含むことを特徴とする電子回路装置の製造方法。
4. 請求項３記載の電子回路装置の製造方法において、
   前記集合基板に凹部を形成する際、前記凹部の壁部に直交し、一部に切欠を有する別の壁部を形成する工程と、
   前記個片化の際、前記別の壁部の一部あるいは全部を切削除去する工程と、を含むことを特徴とする電子回路装置の製造方法。
5. 請求項３または４いずれか記載の電子回路装置の製造方法において、前記第１の電子部品として全固体電池を実装することを特徴とする電子回路装置の製造方法。

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