JP2023039795A - 電子回路モジュールおよび製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】金属カバーの下縁部と回路基板の実装面との間からの電磁波ノイズの侵入および漏出を抑制すること。【解決手段】電子回路モジュールは、回路基板と、回路基板の実装面を覆う金属カバーと、回路基板の実装面において、金属カバーの下縁部に沿って枠状に形成された第1ランドと、回路基板の実装面において、第1ランドの全周に亘り、第1ランドに沿って並べて形成された複数の第2ランドとを備える。【選択図】図3

Description

本発明は、電子回路モジュールおよび製造方法に関する。
従来、回路基板に実装された電子部品に対する電磁波ノイズの侵入および漏出を抑制できるように、回路基板の実装面を金属カバーによって覆う技術が知られている。例えば、下記特許文献1には、半田の頂点部分がシールドケースの側壁部の外側または内側に位置するように、基板において複数のケース固定ランドをシールドケースに沿って並べて配置し、当該複数のケース固定ランドに対し、シールドケースを半田によって固定する技術が開示されている。また、下記特許文献2には、回路基板においてシールド部品に沿ってシールド部品の内側と外側に交互に並べて配置された複数のランドに対し、シールド部品を半田付けによって固定する技術が開示されている。
特開2013-235961号公報 特開2015-192076号公報
しかしながら、従来技術では、回路基板に反りが生じた場合、金属カバーの下縁部と回路基板の実装面との間に、半田付けがなされない隙間が生じ、当該隙間から電磁波ノイズの侵入および漏出してしまう虞がある。
一実施形態に係る電子回路モジュールは、回路基板と、回路基板の実装面を覆う金属カバーと、回路基板の実装面において、金属カバーの下縁部に沿って枠状に形成された第1ランドと、回路基板の実装面において、第1ランドの全周に亘り、第1ランドに沿って並べて形成された複数の第2ランドとを備える。
一実施形態によれば、金属カバーの下縁部と回路基板の実装面との間からの電磁波ノイズの侵入および漏出を抑制することができる。
一実施形態に係る電子回路モジュールの外観斜視図 一実施形態に係る電子回路モジュールの外観斜視図 一実施形態に係る電子回路モジュールが備える回路基板一部拡大図 一実施形態に係る電子回路モジュールの製造方法の手順を示すフローチャート 一実施形態に係る回路基板(部品用ランド、第1ランド、および第2ランドが形成された状態)の外観斜視図 一実施形態に係る回路基板(部品用ランド、第1ランド、および第2ランドが形成された状態)の平面図 一実施形態に係る回路基板(部品用ランドおよび第2ランドの表面に半田層が形成された状態)の外観斜視図 一実施形態に係る回路基板(部品用ランドおよび第2ランドの表面に半田層113が形成された状態)の平面図 一実施形態に係る回路基板(部品用ランドに電子部品が載置された状態)の外観斜視図 一実施形態に係る回路基板(部品用ランドに電子部品が載置された状態)の平面図 一実施形態に係る回路基板および金属カバー(金属カバーの下縁部にクリーム半田が付着した状態)の一部拡大断面図 一実施形態に係る回路基板および金属カバー(金属カバーの下縁部が第1ランドに載置された状態)の一部拡大断面図 一実施形態に係る回路基板および金属カバー(金属カバーの下縁部が第1ランドおよび第2ランドに半田付けされた状態)の一部拡大断面図 一実施形態に係る回路基板の一部拡大平面図 一実施形態に係る回路基板の一部拡大平面図
以下、図面を参照して、一実施形態について説明する。なお、以下の説明では、本発明の特徴を判り易く説明するために、便宜的に回路基板の実装面のある側を上側、背面のある側を下側として説明を進めるが、このことは電子回路モジュールの使用時の方向を限定するものではなく、上下を逆転して使用したり、横に向けて使用したり、斜めに傾けて使用したりしても構わない。
(電子回路モジュール100の構成)
図1および図2は、一実施形態に係る電子回路モジュール100の外観斜視図である。図1は、回路基板110に金属カバー130が固定された後の電子回路モジュール100を示す。図2は、回路基板110に金属カバー130が固定される前の電子回路モジュール100を示す。
図1および図2に示す電子回路モジュール100は、各種電気製品に実装されることにより、当該電子回路モジュール100が備える電子回路によって、特定の機能(例えば、LTE(Long Term Evolution)(登録商標)、Bluetooth(登録商標)、Wi-Fi(登録商標)等の無線通信機能)を実現するための装置である。
図1および図2に示すように、電子回路モジュール100は、全体的に薄型の直方体形状を有している。電子回路モジュール100は、回路基板110、複数の電子部品120、および金属カバー130を備える。
回路基板110は、平板状且つ矩形状の部材である。回路基板110の表面は、IC121を含む複数の電子部品120が実装される実装面110Aとなっている。回路基板110としては、例えば、PWB(Printed Wiring Board)が用いられる。例えば、回路基板110は、その平板状の基材に絶縁性樹脂が用いられて形成される。
図2に示すように、実装面110Aには、第1ランド111および複数の第2ランド112が形成されている。
第1ランド111は、実装面110Aの外周部および金属カバー130の下縁部に沿って、複数の電子部品120を取り囲むように矩形枠状に形成された、電極である。第1ランド111は、金属カバー130の下縁部と対向して形成されており、金属カバー130の下縁部と同形状(すなわち、本実施形態では矩形状)および同サイズの枠状を有する。第1ランド111には、金属カバー130の下縁部が半田付けによって固定される。例えば、第1ランド111は、各種導電膜(例えば、銅箔等)が用いられて形成される。
複数の第2ランド112は、実装面110Aにおいて、第1ランド111の全周に亘って、第1ランド111に沿って、第1ランド111の内周側に並べて配置されている。複数の第2ランド112の各々は、矩形状の電極である。複数の第2ランド112は、金属カバー130をより確実に固定するために、第1ランド111に対して補助的に設けられている。複数の第2ランド112は、万が一、回路基板110に反りが生じて、金属カバー130の下縁部の一部が第1ランド111に半田付けできない場合であっても、当該金属カバー130の下縁部の一部を、第2ランド112に半田付けできるように、第1ランド111に近接して設けられている。
複数の電子部品120は、IC(Integrated Circuit)121を含む。IC121は、電子回路モジュール100の電子回路が備える主要構成部品である。IC121は、回路基板110の実装面110Aに実装される。例えば、IC121は、通信回路、プロセッサ、メモリ等を備えて構成されている。例えば、IC121は、メモリに記憶されたプログラムを、プロセッサが実行することにより、電子回路モジュール100の各種機能を実現する。本実施形態では、IC121として、集積回路素子を絶縁性樹脂で封止した通信用ICを用いている。
なお、本実施形態では、実装面110Aに実装される電子部品120の一例として、IC121を用いているが、これに限らず、実装面110Aには、その他の電子部品120(例えば、抵抗、インダクタ、キャパシタ等の受動部品)や配線用の部材等も実装され得る。
金属カバー130は、回路基板110の実装面110Aを覆う金属製の部材である。金属カバー130は、回路基板110の実装面110Aと対向する矩形状の天板部130Aと、天板部130Aの四辺の各々から下方(実装面110A側)へ垂設された4つの側壁部130Bとを有する。金属カバー130は、下部が開口した、薄型の直方体形状を有する。金属カバー130は、第1ランド111の全周に亘って、4つの側壁部130Bの各々の下縁部が、第1ランド111および複数の第2ランド112に対して半田付けによって固定されるとともにグラウンドへ接続される。金属カバー130は、回路基板110の実装面110Aを覆うことにより、複数の電子部品120を外部の衝撃等から保護するとともに、IC121からの電磁波ノイズの漏出およびIC121への電磁波ノイズの侵入を抑制する。金属カバー130は、鉄等の金属板をプレス加工することによって形成される。
(第2ランド112の配置部分の構成)
図3は、一実施形態に係る電子回路モジュール100が備える回路基板110の一部拡大図である。
図3に示すように、第1ランド111には、当該第1ランド111の全周に亘り、第1ランド111の内周縁部111Aに沿って、複数の切り欠き部111Cが形成されている。複数の切り欠き部111Cの各々は、第1ランド111の内周縁部111Aから、第1ランド111の外周縁部111B側に向かって切り欠かれた形状を有することにより、第1ランド111の幅を部分的に狭める。そして、複数の第2ランド112の各々は、その一部が複数の切り欠き部111Cの各々の内側に設けられており、且つ、切り欠き部111Cの内縁部から所定距離離間して設けられている。
これにより、一実施形態に係る電子回路モジュール100は、第1ランド111を矩形枠状に残しつつ、複数の第2ランド112の各々を、金属カバー130の下縁部により近づけることができるようになっている。すなわち、一実施形態に係る電子回路モジュール100は、金属カバー130の下縁部を、第1ランド111と、複数の第2ランド112との双方に、半田接合し易くなっている。
また、図3に示すように、複数の第2ランド112の各々の表面には、半田層113が形成されている。これにより、金属カバー130の下縁部に付着した半田が、第2ランド112に形成されている半田層113と接合することで、金属カバー130の下縁部が第2ランド112に接続され易くなっている。
なお、図3に示すように、本実施形態では、複数の第2ランド112の各々は、矩形状を有する。但し、これに限らず、複数の第2ランド112の各々は、その他の形状(例えば、円形状)を有してもよい。
また、図3に示すように、本実施形態では、複数の切り欠き部111Cの各々は、第1ランド111の内周縁部111Aに形成され、複数の第2ランド112の各々は、その一部が複数の切り欠き部111Cの各々の内側に設けられている。但し、これに限らず、複数の切り欠き部111Cの各々は、第1ランド111の外周縁部111Bに形成され、複数の第2ランド112の各々は、その一部が複数の切り欠き部111Cの各々の内側に設けられてもよい。
すなわち、本実施形態では、複数の第2ランド112は、第1ランド111の内周側に並べて配置されているが、これに限らず、複数の第2ランド112は、第1ランドの外周側に並べて配置されてもよい。
また、図3に示すように、本実施形態では、回路基板110の実装面110Aにおける複数の電子部品120の各々の配置位置に、複数の部品用ランド114の各々が形成されている。複数の部品用ランド114の各々の表面には、電子部品120を半田付けするための半田層113が形成される。
(電子回路モジュール100の製造方法)
図4は、一実施形態に係る電子回路モジュール100の製造方法の手順を示すフローチャートである。
まず、図5Aおよび図5Bに示すように、回路基板110の実装面110Aに、複数の部品用ランド114、第1ランド111、および複数の第2ランド112を形成する(ステップS401:ランド形成工程)。図5Aは、一実施形態に係る回路基板110(部品用ランド114、第1ランド111、および第2ランド112が形成された状態)の外観斜視図である。図5Bは、一実施形態に係る回路基板110(部品用ランド114、第1ランド111、および第2ランド112が形成された状態)の平面図である。図5Aおよび図5Bに示すように、ランド形成工程では、内周縁部111Aに複数の切り欠き部111Cを有する矩形枠状の第1ランド111と、第1ランド111の内周縁部111Aに沿って並べて配置された複数の第2ランド112と、第1ランド111の内側に配置された複数の部品用ランド114とを、回路基板110の実装面110Aに形成する。
次に、図6Aおよび図6Bに示すように、複数の部品用ランド114および複数の第2ランド112の各々の表面に、クリーム半田を塗布することにより、半田層113を形成する(ステップS402:半田層形成工程)。図6Aは、一実施形態に係る回路基板110(部品用ランド114および第2ランド112の表面に半田層113が形成された状態)の外観斜視図である。図6Bは、一実施形態に係る回路基板110(部品用ランド114および第2ランド112の表面に半田層113が形成された状態)の平面図である。
次に、図7Aおよび図7Bに示すように、複数の部品用ランド114の各々に、複数の電子部品120(IC121を含む)の各々を載置する(ステップS403:電子部品載置工程)。図7Aは、一実施形態に係る回路基板110(部品用ランド114に電子部品120が載置された状態)の外観斜視図である。図7Bは、一実施形態に係る回路基板110(部品用ランド114に電子部品120が載置された状態)の平面図である。
次に、リフロー方式によって複数の部品用ランド114の各々の半田層113を加熱して溶融することにより、複数の部品用ランド114の各々に複数の電子部品120の各々を半田付けする(ステップS404:第1半田付け工程)。
次に、図8に示すように、金属カバー130の下縁部の全周に亘り、クリーム半田131を付着させる(ステップS405:半田付着工程)。図8は、一実施形態に係る回路基板110および金属カバー130(金属カバー130の下縁部にクリーム半田131が付着した状態)の一部拡大断面図である。例えば、金属カバー130よりも大きい容器にクリーム半田131を満たし、金属カバー130の下縁部の全体を容器内のクリーム半田131に浸けることにより、金属カバー130の下縁部の全周に亘り、一括してクリーム半田131を付着させることができる。
次に、図9に示すように、第1ランド111に、クリーム半田131が付着した状態の金属カバー130の下縁部を載置する(ステップS406:金属カバー載置工程)。図9は、一実施形態に係る回路基板110および金属カバー130(金属カバー130の下縁部が第1ランド111に載置された状態)の一部拡大断面図である。図9に示すように、第1ランド111の内周側には、第2ランド112が設けられており、当該第2ランド112の表面には、半田層113が形成されている。そして、半田層113の表面の高さ位置は、第1ランド111の表面の高さ位置よりも高くなっている。さらに、半田層113は、ステップS404:第1半田付け工程の後に冷却されて固体となっている。このため、図9に示すように、回路基板110に反りが生じるなどで、クリーム半田131が付着した状態の金属カバー130の下縁部が第1ランド111には完全には着地しない場合でも、第1ランド111の表面の高さ位置よりも高い第2ランド112の半田層113の表面上に載置される。
次に、図10に示すように、リフロー方式によって、金属カバー130の下縁部に付着されたクリーム半田131と、複数の第2ランド112の各々の半田層113とを加熱して溶融することにより、第1ランド111および複数の第2ランド112に金属カバー130を半田付けする(ステップS407:第2半田付け工程)。図10は、一実施形態に係る回路基板110および金属カバー130(金属カバー130の下縁部が第1ランド111および第2ランド112に半田付けされた状態)の一部拡大断面図である。図10に示すように、クリーム半田131と半田層113とが溶融することにより、金属カバー130の自重によって、金属カバー130の下縁部が、第1ランド111に着地し、クリーム半田131を介して、第1ランド111に半田付けされる。また、クリーム半田131と半田層113とが互いに融合することにより、金属カバー130の下縁部が、クリーム半田131および半田層113を介して、第2ランド112にも半田付けされる(図10のA部参照)。このため、回路基板110に反りが生じるなどで、金属カバー130の下縁部と第1ランド111との間に隙間が生じた場合であっても、当該隙間を部分的に埋めることができ、当該隙間の幅を波長の1/2未満にすることができる。よって、当該隙間からの電磁波ノイズの侵入および漏出を抑制することができる。
以上により、電子回路モジュール100の製造方法の説明は終了する。
(各部の寸法例)
以下、図11を参照して、一実施形態に係る回路基板110の各部の寸法例を説明する。図11は、一実施形態に係る回路基板110の一部拡大平面図である。
<第2ランド112の設置間隔D1の一例>
図11に示すように、一実施形態に係る電子回路モジュール100は、所定の設置間隔D1を有して、複数の第2ランド112が並べて配置されている。特に、一実施形態に係る電子回路モジュール100は、第2ランド112の設置間隔D1が、電子回路モジュール100が使用する電波の波長の1/2未満(例えば、1.5mm未満)である。これにより、一実施形態に係る電子回路モジュール100は、隣り合う2つの第2ランド112の間において、金属カバー130の下縁部と回路基板110の実装面110Aとの間に隙間が生じた場合であっても、当該隙間から電波が漏出しないようになっている。
<第1ランド111の寸法の一例>
図11に示すように、一実施形態に係る電子回路モジュール100は、第1ランド111が一定の幅Wを有して帯状に延在する形状を有する。一例として、第1ランド111の幅Wは「450μm」である。
<第2ランド112の寸法の一例>
図11に示すように、一実施形態に係る電子回路モジュール100は、第2ランド112が矩形状を有する。一例として、第2ランド112における第1ランド111の延在する方向と並行な方向の幅W1は「300μm」であり、第2ランド112における第1ランド111の延在する方向と直交する方向の幅W2は「200μm」である。
<切り欠き部111Cの寸法の一例>
図11に示すように、一実施形態に係る電子回路モジュール100は、切り欠き部111Cが、第2ランド112の一部を内側に収めることが可能な矩形状を有する。一例として、切り欠き部111Cにおける第1ランド111の延在する方向と並行な方向の幅W3は「450μm」であり、切り欠き部111Cにおける第1ランド111の延在する方向と直交する方向の幅W4は「125μm」である。
<第2ランド112の離間距離の一例>
図11に示すように、第2ランド112は、切り欠き部111Cの内側において、切り欠き部111Cから所定の離間距離D2を有して設けられている。一例として、離間距離D2は「75μm」である。
(金属カバー130と切り欠き部111Cとの位置関係)
図12は、一実施形態に係る回路基板110の一部拡大平面図である。図12では、金属カバー130の側壁部130Bの配置位置が重ねて示されている。図12に示すように、第1ランド111は、切り欠き部111Cによって幅が狭められた部分である狭幅部111Dを有する。そして、狭幅部111Dにおける内周側の縁部である内縁部111Daは、金属カバー130の側壁部130Bの内周側の表面である内表面130Baと同じ位置に形成されている。これにより、金属カバー130の下縁部に塗布されたクリーム半田131を、第2ランド112の表面に形成されている半田層113に接合し易くすることができる。
なお、切り欠き部111Cを第1ランド111の外周縁部111Bに形成する場合、狭幅部111Dにおける外周側の縁部である外縁部を、金属カバー130の側壁部130Bの外周側の表面である外表面130Bbと同じ位置に形成してもよい。この場合も、金属カバー130の下縁部に塗布されたクリーム半田131を、第2ランド112の表面に形成されている半田層113に接合し易くすることができる。
以上説明したように、一実施形態に係る電子回路モジュール100は、回路基板110と、回路基板110の実装面110Aを覆う金属カバー130と、回路基板110の実装面110Aにおいて、金属カバー130の下縁部に沿って枠状に形成された第1ランド111と、回路基板110の実装面110Aにおいて、第1ランド111の全周に亘り、第1ランド111に沿って並べて形成された複数の第2ランド112とを備える。
これにより、一実施形態に係る電子回路モジュール100は、回路基板110に反りが生じて、金属カバー130の下縁部と第1ランド111との間に、半田付けがなされない隙間が生じた場合であっても、金属カバー130の下縁部と第2ランド112とが半田付けされることで、当該隙間を部分的に埋めることができる。したがって、一実施形態に係る電子回路モジュール100によれば、金属カバー130の下縁部と回路基板110の実装面110Aとの間からの電磁波ノイズの侵入および漏出を抑制することができる。
また、一実施形態に係る製造方法は、回路基板110の実装面110Aに、部品用ランド114と、金属カバー130の下縁部に沿った枠状の第1ランド111と、第1ランド111の全周に亘り第1ランド111に沿って並べて配置された複数の第2ランド112と、を形成するランド形成工程と、部品用ランド114および複数の第2ランド112の各々の表面に半田層113を形成する半田層形成工程と、部品用ランド114に電子部品120を載置する電子部品載置工程と、リフロー方式によって部品用ランド114の半田層113を溶融することにより、部品用ランド114に電子部品120を半田付けする第1半田付け工程と、金属カバー130の下縁部にクリーム半田131を付着させる半田付着工程と、金属カバー130を第1ランド111に載置する金属カバー載置工程と、リフロー方式によって、金属カバー130の下縁部に付着されたクリーム半田131と、複数の第2ランド112の各々の半田層113とを溶融することにより、第1ランド111および複数の第2ランド112に金属カバー130の下縁部を半田付けする第2半田付け工程とを含む。
これにより、一実施形態に係る製造方法は、回路基板110に反りが生じて、金属カバー130の下縁部と第1ランド111との間に、半田付けがなされない隙間が生じた場合であっても、金属カバー130の下縁部と第2ランド112とが半田付けされることで、当該隙間を部分的に埋めることができる。したがって、一実施形態に係る製造方法によれば、金属カバー130の下縁部と回路基板110の実装面110Aとの間からの電磁波ノイズの侵入および漏出を抑制することができる。
以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形又は変更が可能である。
100 電子回路モジュール
110 回路基板
110A 実装面
111 第1ランド
111A 内周縁部
111B 外周縁部
111C 切り欠き部
111D 狭幅部
111Da 内縁部
112 第2ランド
113 半田層
114 部品用ランド
120 電子部品
121 IC
130 金属カバー
130A 天板部
130B 側壁部
130Ba 内表面
130Bb 外表面
131 クリーム半田

Claims (9)

  1. 回路基板と、
    前記回路基板の実装面を覆う金属カバーと、
    前記回路基板の前記実装面において、前記金属カバーの下縁部に沿って枠状に形成された第1ランドと、
    前記回路基板の前記実装面において、前記第1ランドの全周に亘り、前記第1ランドに沿って並べて形成された複数の第2ランドと
    を備えることを特徴とする電子回路モジュール。
  2. 前記第1ランドは、
    当該第1ランドの全周に亘り、部分的に幅を狭める複数の切り欠き部を有し、
    前記複数の第2ランドの各々は、少なくとも一部が、前記複数の切り欠き部の各々の内側に配置されている
    ことを特徴とする請求項1に記載の電子回路モジュール。
  3. 前記複数の切り欠き部は、前記第1ランドの内周縁部に形成されており、
    前記複数の第2ランドは、前記第1ランドの内周側に設けられている
    ことを特徴とする請求項2に記載の電子回路モジュール。
  4. 前記第1ランドは、前記切り欠き部によって幅が狭められた部分である狭幅部を有し、
    前記狭幅部における内周側の縁部は、前記金属カバーの側壁部の内周側の表面と同じ位置に形成されている
    ことを特徴とする請求項3に記載の電子回路モジュール。
  5. 前記複数の切り欠き部は、前記第1ランドの外周縁部に形成されており、
    前記複数の第2ランドは、前記第1ランドの外周側に設けられている
    ことを特徴とする請求項2に記載の電子回路モジュール。
  6. 前記第1ランドは、前記切り欠き部によって幅が狭められた部分である狭幅部を有し、
    前記狭幅部における外周側の縁部は、前記金属カバーの側壁部の外周側の表面と同じ位置に形成されている
    ことを特徴とする請求項5に記載の電子回路モジュール。
  7. 前記複数の第2ランドの各々の表面に、半田層が形成されている
    ことを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の電子回路モジュール。
  8. 前記第2ランドの設置間隔が、前記電子回路モジュールが使用する電波の波長の1/2未満である
    ことを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の電子回路モジュール。
  9. 回路基板の実装面に、部品用ランドと、金属カバーの下縁部に沿った枠状の第1ランドと、前記第1ランドの全周に亘り前記第1ランドに沿って並べて配置された複数の第2ランドと、を形成するランド形成工程と、
    前記部品用ランドおよび前記複数の第2ランドの各々の表面に半田層を形成する半田層形成工程と、
    前記部品用ランドに電子部品を載置する電子部品載置工程と、
    リフロー方式によって前記部品用ランドの前記半田層を溶融することにより、前記部品用ランドに前記電子部品を半田付けする第1半田付け工程と、
    前記金属カバーの下縁部に半田を付着させる半田付着工程と、
    前記金属カバーを前記第1ランドに載置する金属カバー載置工程と、
    リフロー方式によって、前記金属カバーの下縁部に付着された前記半田と、前記複数の第2ランドの各々の前記半田層とを溶融することにより、前記第1ランドおよび前記複数の第2ランドに前記金属カバーの下縁部を半田付けする第2半田付け工程と
    を含む製造方法。
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