JP4108692B2 - 複合電子部品およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の電子素子が実装された基板を二つ以上連結する天板を持つ複合電子部品と、その製造方法に関する。

たとえば下記の特許文献１に示すように、基板の表面に実装された複数の電子素子を、基板の表面との間で隙間無く樹脂封止を行い、内部の電子素子を保護する技術は知られている。

ところが、この文献に開示された技術では、電子素子を基板の表面との間で隙間無く樹脂封止することから、樹脂材料を多く必要とし、製造コストが増大する。また、この文献に示す技術では、トランスファーモールディングを用いて樹脂封止を行っているために、製造工程が煩雑であり、この点でも製造コストが増大する。

さらに、この文献に記載してある技術を用いて、基板の表面に実装された複数の電子素子（表面実装型電子素子）を、基板の表面との間で隙間無く樹脂封止し、その基板を、さらに別の基板に搭載する際に、次に示すような課題を有している。すなわち、別の基板に搭載する際の熱（リフローのための熱）で、表面実装型電子素子を固定しているハンダが溶融して移動したり、圧力により外部に噴出するという事故が起こることがある。

さらにまた、複数の電子素子が実装される基板が、低温度で焼成可能なガラスセラミック基板（LTCC基板）であり、封止樹脂がエポキシ樹脂である場合には、これらの熱膨張率が大きく異なるために、封止樹脂にクラックが入るおそれがある。

なお、下記の特許文献２に示すように、基板上に実装された複数の電子素子の頭部に、接着層を介して真空吸着用のカバーを固定した構造は知られている。この文献によれば、吸着のためのカバーを取り付けるスペースを不要とする旨が記載してある。

しかし、この文献に記載の構造では、吸着用のカバー板（吸着板）以外に、カバー板の裏面に接着剤を塗布するなどの工程を必要とし、その作業が煩雑である。また、この文献に記載してある構造では、基板の表面に実装されている電子素子の高さが均一である場合には問題がないが、吸着板が取り付けられる部品の高さが不均一である場合には、吸着板が斜めになるなどの不都合がある。基板に対して吸着板が斜めに取り付けられると、吸着板を吸着ノズルで保持し難いと共に、仮に保持し得たとしても、その基板を、他の位置で自動実装する作業が困難である。

また、下記の文献２に示す構造では、複数の基板を並べて配置し、これらの基板を単一の吸着板で連結することが困難である。すなわち、基板の厚みが異なっていたり、各基板の表面に実装してある電子素子の高さが不均一であったり、各基板の表面に実装してある電子素子の配置に偏りがある場合などには、単一の吸着板で、これらの基板を連結することは困難である。無理に連結しようとすると、吸着板が傾いたり、いずれかの基板が吸着板から脱落しやすくなったりする。

たとえば携帯電話などの小型の電子機器においては、送信・受信部の電子部品であるフロントエンドモジュール、アンテナスイッチモジュールなどの電子部品の小型化が求められている。これらの電子部品では、異なる帯域、異なる通信方式の回路を二つ以上組み込むことが求められている。

樹脂やセラミックで構成された単一の多層基板に対して、二つ以上の回路を組み込もうとすると、多層基板の層構造の問題や、それぞれの最適な焼成条件などが異なる場合があり、一つの多層基板の内部に、二つの回路を組み込むことが製造上困難な場合がある。そこで、別々の回路が組み込まれた基板を別々の製造方法で製造し、それぞれの基板を近くにコンパクトに配置したいという要請がある。従来の複合電子部品の構造および製造方法では、これらの要請を満足することが困難であった。
特開２００４−５５８３４号公報 特開２００３−７８２９９号公報

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その第１の目的は、
真空吸着ノズルなどで吸着保持しやすく、しかも、自動実装しやすく、さらに、基板上のハンダの噴出やクラックなどの不都合が無い複合電子部品と、その製造方法を提供することである。

本発明の第２の目的は、
複数の基板を並べて配置し、これらの基板を単一の天板で連結することが容易で、基板の厚みが異なっていたり、各基板の表面に実装してある電子素子の高さが不均一であったり、各基板の表面に実装してある電子素子の配置に偏りがある場合などでも、これらの基板を容易且つ強固に、しかもコンパクトに連結することができる複合電子部品と、その製造方法を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明に係る複合電子部品は、
複数の第１電子素子が平面方向に配置してある第１基板と、
複数の第２電子素子が平面方向に配置してある第２基板と、
複数の前記第１および第２電子素子の頭部を共通して覆う天板とを有する複合電子部品であって、
前記天板の表面の少なくとも一部が平坦面となっており、
前記天板の裏面と前記第１および第２基板の表面との間に隙間が形成してあり、
前記天板の裏面には、複数の前記第１電子素子のうちの少なくとも一部の頭部が埋め込まれて一体化されていると共に、複数の前記第２電子素子のうちの少なくとも一部の頭部が埋め込まれて一体化されていることを特徴とする。

本発明では、単一の天板により連結される第１基板および第２基板は、全く同じものでも良いが、異なっているものでも良い。また、各基板の表面に実装してある電子素子の種類、配置、数なども、同一であっても異なっていても良い。

複数の前記第１電子素子が、前記基板の表面からの高さが異なる場合に、比較的に高い方の前記電子素子の頭部が、前記天板の裏面に埋め込まれており、低い方の前記電子素子の頭部は、前記天板の裏面に埋め込まれていないと共に、
複数の前記第２電子素子が、前記基板の表面からの高さが異なる場合に、比較的に高い方の前記電子素子の頭部が、前記天板の裏面に埋め込まれており、低い方の前記電子素子の頭部は、前記天板の裏面に埋め込まれていない。

本発明に係る複合電子部品では、第１基板または第２基板上に実装して配置された電子素子の高さが不均一であっても、高い方の電子素子の頭部が天板の裏面に埋め込まれることにより、天板の平坦面を基板の表面および／または裏面と実質的に平行にしやすい。このため、天板の表面に形成された平坦面に対して、真空吸着ノズルなどの部品吸着手段により吸着保持が容易であると共に、この吸着保持された複合電子部品を、他の基板の上に自動実装する作業が容易である。

また、本発明に係る複合電子部品では、基板の厚みが異なっていたり、各基板の表面に実装してある電子素子の高さが不均一であったり、各基板の表面に実装してある電子素子の配置に偏りがある場合などでも、天板の平坦面を基板の表面および／または裏面と実質的に平行にしやすい。しかも、本発明では、天板により、複数の基板を容易且つ強固に、しかもコンパクトに連結することができる。第１基板および第２基板の表面に実装された高い方の電子素子の頭部が天板の裏面に埋め込まれるからである。なお、本発明では、二つ以上の基板を、単一の天板により連結しても良い。

さらに本発明では、二つ以上の基板を容易且つ強固に、しかもコンパクトに連結することができるので、本発明の複合電子部品は、送信・受信部の電子部品であるフロントエンドモジュール、アンテナスイッチモジュールなどとして好適に用いることができる。たとえば連結される一方の基板は、送信用として適した特性を有する層構造、材質を有し、それに適した製法で製造され、他方の基板は、受信用として適した特性を有する層構造、材質を有し、それに適した製法で製造されることができる。

また、本発明では、部品実装前に、基板毎の検査が可能であり、良品の基板のみでの組み合わせが可能となり、基板毎に別々の材料およびシート厚みで基板を製作することが可能となり、設計の自由度が高まる。また、別々の基板に、別々の回路を形成するために、回路間の相互干渉を少なくすることができる。すなわち、セパレーション特性に優れている。

また、本発明に係る複合電子部品では、天板の裏面と基板の表面との間に隙間が形成してあり、隙間が全て樹脂封止してある構成ではないため、次に示す作用効果を奏する。すなわち、本発明では、その複合電子部品を別の基板に搭載する際の熱（リフローのための熱）で、電子素子を固定しているハンダが溶融して移動したり、圧力により外部に噴出するということはない。

また、本発明では、基板がLTCC基板（低温焼成可能なガラスセラミック基板）で構成され、天板がエポキシ樹脂で構成されたとしても、それらの間には隙間があるために、熱膨張率の差異に基づいて天板にクラックが入ることはない。また、本発明では、電子素子を完全に樹脂で封止する構成ではないために、樹脂の使用を必要最小限にすることが可能である。

好ましくは、天板の表面の全面が平坦面である。この天板の表面の平坦面は、真空吸着ノズルなどの部品吸着手段により吸着保持される部分であり、広い方が好ましいが、必要以上に広くする必要もない。

好ましくは、前記天板の裏面と前記基板の表面との間の隙間が１００μｍ以上である。この隙間が小さすぎると、本発明の効果が少なくなる。なお、この隙間の最大値は、基板の上に実装される電子素子の高さ以下である。

この隙間の最大値は、たとえば基板の上に実装される電子素子の最大高さに対して、７０％以下の隙間である。この隙間が大きすぎると、電子素子の頭部が埋め込まれる部分が少なくなり、天板と電子素子との一体化強度が低下し、天板が電子素子から剥がれやすくなる傾向にある。

好ましくは、前記天板の平坦面が前記基板の表面および／または裏面と実質的に平行である。このような場合に、真空吸着ノズルなどの部品吸着手段により吸着保持が容易であると共に、この吸着保持された複合電子部品を、他の基板の上に自動実装する作業が容易である。

好ましくは、前記天板の厚みが１００μｍ以上である。この天板の厚みが薄すぎると、天板の強度が低下する傾向にある。天板の厚みの上限は、特に限定されないが、あまりに厚すぎると、材料の無駄であることから、電子素子の最大高さに対して、５０％以下であることが好ましい。

好ましくは、平面側から見た前記天板の面積が、前記第１基板および第２基板の合計の面積に対して、３０〜８０％の大きさである。この面積が小さすぎると、吸着ノズルでの吸着保持が困難になる傾向にあり、広すぎる場合には、材料の無駄である。なお、単一のLTCC基板の平面側から見た大きさは、（２〜１０）mm×（２〜１０）mm程度である。

好ましくは、前記天板が絶縁性部材で構成してある。絶縁性部材としては、エポキシ、液晶ポリマー、ジアリルフタレート、ポリイミド、セラミック、合成樹脂などが例示されるが、好ましくは、天板が耐熱性樹脂で構成してある。耐熱性樹脂である場合には、リフロー時の熱でも、天板が変形するおそれが少ないため好ましい。なお、合成樹脂が好ましいのは、後述するような方法により、天板の裏面に電子素子の頭部を埋め込ませて一体化しやすいからである。

本発明では、天板は、二層以上の合成樹脂層を有するものでも良い。たとえば第１基板の表面に実装してある第１電子素子の第１基板の表面からの高さと、第２基板の表面に実装してある第２電子素子の第２基板の表面からの高さとが極端に異なる場合などには、単一層の合成樹脂層では、背の高い電子部品の頭部が突き抜けてしまうおそれもある。そのような場合には、天板は、二層以上の合成樹脂層を有することが好ましい。

好ましくは、前記天板には、マークが形成してある。このマークは、たとえばアライメントマークとして用いられ、本発明に係る複合電子部品を吸着保持する際に、複合電子部品の位置などを検出するために用いられる。あるいは、このマークは、基板の裏面に形成してある複数の電極パッドの順番などを特定するためのマークとして用いても良い。さらには、このマークは、ロゴマークや、ピン位置の表示、極性の表示などとして用いても良い。

本発明に係る複合電子部品の製造方法は、
複数の第１電子素子が平面方向に配置してある第１基板を準備する工程と、
複数の第２電子素子が平面方向に配置してある第２基板を準備する工程と、
複数の前記第１および第２電子素子の頭部を覆うように、天板を形成する工程とを有する複合電子部品の製造方法であって、
前記天板を形成するに際して、
前記天板の表面の少なくとも一部が平坦面となり、
前記天板の裏面と前記基板の表面との間に隙間が形成され、
前記天板の裏面には、複数の前記第１電子素子のうちの少なくとも一部の頭部が埋め込まれて一体化され、しかも、複数の前記第２電子素子のうちの少なくとも一部の頭部が埋め込まれて一体化されるように、前記天板を形成することを特徴とする。

好ましくは、本発明に係る製造方法は、
天板用型に形成された天板用凹部の内部に、溶融樹脂を埋め込み、所定厚みの溶融樹脂層を形成する工程と、
前記第１基板に配置してある複数の前記第１電子素子のうちの少なくとも一部の頭部が、前記溶融樹脂層の内部に埋め込まれ、しかも、前記第２基板に配置してある複数の前記第２電子素子のうちの少なくとも一部の頭部が、前記溶融樹脂層の内部に埋め込まれるように、前記第１および第２基板を前記溶融樹脂層に近づける工程と、
前記溶融樹脂層を硬化させる工程とを有する。

このような本発明に係る製造方法によれば、本発明に係る複合電子部品を、容易に多量に作ることができる。

本発明において、天板用型の材質としては、特に限定されず、アルミニウム、銅合金、ステンレスなどの金属、あるいは合成樹脂でも良い。ただし、天板用型は、天板を構成することになる樹脂との剥離性が良好な材質であることが好ましい。そのような材質としては、フッ素樹脂、シリコンゴムなどが例示される。特に天板用型を、シリコンゴムで構成する場合には、天板用型に、天板にマークを付けるための転写用マークを形成しやすいからである。

なお、天板を構成することになる樹脂としては、特に限定されず、シリコン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、あるいはその他の樹脂でも良いが、好ましくはエポキシ樹脂である。容易に入手可能で、比較的に安価で取り扱いやすいからである。

また、天板を構成することになる樹脂は、熱硬化性樹脂あるいは紫外線硬化性樹脂であることが好ましい。このような樹脂は、硬化前には溶融しており、溶融樹脂層を形成しやすく、電子部品の頭部が樹脂層の内部に埋め込まれやすく、そのままの状態で硬化させ易い。

あるいは、本発明の方法は、
前記天板の少なくとも一部となる予定の所定厚みの半硬化樹脂シートを準備する工程と、
前記第１基板に配置してある複数の前記第１電子素子のうちの少なくとも一部の頭部を、前記半硬化樹脂シートの内部に埋め込むと共に、前記第２基板に配置してある複数の前記第２電子素子のうちの少なくとも一部の頭部を、前記半硬化樹脂シートの内部に埋め込む工程と、
前記半硬化樹脂シートを硬化させる工程とを有する。

半硬化樹脂シートは、たとえばＢステージ状態の樹脂組成物、すなわち半硬化状態の樹脂組成物で構成される。Ｂステージ状態の樹脂組成物は、たとえば熱可塑性樹脂組成物において、完全に硬化する前の段階の樹脂組成物である。このような樹脂組成物としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、エポキシフェノール樹脂などが例示される。

本発明では、複数枚の前記半硬化樹脂シートを使用しても良い。また、本発明では、前記半硬化樹脂シートは、型を用いて硬化させても良いが、前記半硬化樹脂シートを型を用いないで硬化させても良い。

あるいは、前記半硬化樹脂シートを硬化させる前に、少なくとも表面の一部に平坦面がすでに形成してある板状部材を、前記半硬化樹脂シートの表面に積み重ね、その後に、半硬化樹脂シートを硬化させ、板状部材を天板の一部として一体化させても良い。

本発明の別の製造方法は、
前記天板の少なくとも一部となる予定の所定厚みの樹脂シートを準備する工程と、
前記樹脂シートを軟化させる工程と、
前記基板に配置してある複数の前記電子素子のうちの少なくとも一部の頭部を、軟化された前記樹脂シートの内部に埋め込む工程と、
前記樹脂シートを硬化させる工程とを有する。

この場合の樹脂シートとしては、たとえば熱可塑性樹脂シートであり、この樹脂シートを軟化させた後に、基板に実装された電子素子のうちの少なくとも一部の頭部を、軟化された前記樹脂シートの内部に埋め込む。

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る複合電子部品の要部平面図、
図２は図１に示すII−II線に沿う複合電子部品の断面図、
図３は図１に示す複合電子部品の製造過程を示す要部断面図、
図４は図１に示す複合電子部品を真空吸着ノズルで搬送する状態を示す一部断面概略図、
図５は本発明の他の実施形態に係る複合電子部品の平面図、
図６は図５に示すVI−VI線に沿う複合電子部品の要部断面図、
図７は本発明の他の実施形態に係る複合電子部品の断面図である。
（第１実施形態）

図１に示すように、本発明の一実施形態に係る複合電子部品２は、少なくとも二つの第１基板４ａおよび第２基板４ｂを有する。本実施形態では、これらの基板４ａおよび４ｂは、同一材質、同一サイズ、同一層構造の基板でも良いが、これらのうちの一つ以上が異なっても良い。

この実施形態では、二つの基板２ａおよび２ｂは、詳細な組成は異なるが、双方共に、ガラス粉末とセラミック粉末の混合物を低温焼成して得られるガラスセラミック基板（LTCC基板）で構成してある。ガラスセラミックは、誘電率が低く、高周波用絶縁基板として好適である。

また、ガラスセラミックは８００〜１０００℃程度の低温で焼成することができることから、基板４ａ，４ｂの内部に積層してある内部配線層６ａ，６ｂとしてそれぞれ、銅、銀、金等の低抵抗金属を使用できるメリットがある。この実施形態では、内部配線層６ａ，６ｂの層構造が相互に異なり、異なる回路構成になっている。たとえば第１基板４ａが、アンテナスイッチモジュールの送信回路を構成し、第２基板４ｂがその受信回路を構成している。
基板

ガラスセラミックからなる基板４ａ，４ｂは、たとえば以下のようにして製造される。まず、ガラスセラミックグリーンシートを準備する。ガラスセラミックグリーンシートは、たとえばガラスセラミックペーストを用いて、ドクターブレード法などによりシート状に成形される。ガラスセラミックペーストとしては、ガラス粉末、セラミック粉末、さらに有機バインダ、可塑剤、有機溶剤等を混合したものを用いることができる。

ガラス粉末としては、特に限定されないが、たとえば、ＳｉＯ_２ −Ｂ_２ Ｏ_３ 系、ＳｉＯ_２ −Ｂ_２ Ｏ_３ −Ａｌ_２ Ｏ_３ 系、ＳｉＯ_２ −Ｂ_２ Ｏ_３ −Ａｌ_２ Ｏ_３ −ＭＯ系、ＳｉＯ_２ −Ａｌ_２ Ｏ_３ −Ｍ１Ｏ−Ｍ２Ｏ系、ＳｉＯ_２ −Ｂ_２ Ｏ_３ −Ａｌ_２ Ｏ_３ −Ｍ１Ｏ−Ｍ２Ｏ系、ＳｉＯ_２ −Ｂ_２ Ｏ_３ −Ｍ３_２ Ｏ系、ＳｉＯ_２ −Ｂ_２ Ｏ_３ −Ａｌ_２ Ｏ_３ −Ｍ３_２ Ｏ系、Ｐｂ系ガラス、Ｂｉ系ガラス等が挙げられる。但し、記号ＭはＣａ、Ｓｒ、Ｍｇ、ＢａまたはＺｎを示し、記号Ｍ１および記号Ｍ２はＣａ、Ｓｒ、Ｍｇ、ＢａまたはＺｎを示し、記号Ｍ３はＬｉ、ＮａまたはＫを示す。

セラミック粉末としては、特に限定されないが、たとえば、Ａｌ_２ Ｏ_３ 、ＳｉＯ_２ 、ＺｒＯ_２ とアルカリ土類金属酸化物との複合酸化物、ＴｉＯ_２ とアルカリ土類金属酸化物との複合酸化物、Ａｌ_２ Ｏ_３ およびＳｉＯ_２ から選ばれる少なくとも１種を含む複合酸化物（たとえばスピネル、ムライト、コージェライト）等が挙げられる。

ガラス粉末とセラミック粉末の混合割合は、特に限定されず、重量比で、たとえば４０：６０〜９９：１とすることができる。

有機バインダとしては、特に限定されず、たとえばアクリル系（アクリル酸、メタクリル酸またはそれらのエステルの単独重合体または共重合体、具体的にはアクリル酸エステル共重合体、メタクリル酸エステル共重合体、アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体等）、ポリビニルブチラ−ル系、ポリビニルアルコール系、アクリル−スチレン系、ポリプロピレンカーボネート系、セルロース系等の単独重合体または共重合体が挙げられる。

本発明で用いるガラスセラミックペーストは、ガラス粉末、セラミック粉末、有機バインダに対して、必要に応じて、所定量の可塑剤、溶剤（有機溶剤、水等）を加えてスラリー化される。このペーストは、ドクターブレード、圧延、カレンダーロール、金型プレス等によりシート化され、ガラスセラミックグリーンシートとなる。

ガラスセラミックグリーンシートの表面には、必要に応じて、導体パターン層（図２に示す内部配線層６ａ，６ｂとなる）が形成される。内部配線層６ａ，６ｂを形成するには、ガラスセラミックグリーンシート表面に、たとえば導体材料粉末をペースト化した導体ペーストをスクリーン印刷法やグラビア印刷法等により印刷するか、あるいは所定パターン形状の金属箔を転写する等の方法が挙げられる。導体材料としては、たとえばＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｐｔ等の１種または２種以上が挙げられ、２種以上の場合は混合、合金、コーティング等のいずれの形態であってもよい。

なお、導体パターンには、上下の層間の導体パターン同士を接続するためのビア導体やスルーホール導体等の貫通導体が表面に露出した部分も含まれる。これら貫通導体は、パンチング加工等によりガラスセラミックグリーンシートに形成した貫通孔に、導体材料粉末をペースト化した導体ペーストを印刷により埋め込む等の手段によって形成される。

導体パターン層を介して積層されたガラスセラミックグリーンシートは、切断されて基板形状にされ、その後に焼成される。焼成条件は、グリーンシート積層体の材質にもよるが、たとえば空気中において、７００〜１０００°Ｃおよび０．５〜１０時間の条件である。焼成は、たとえば電気式連続ベルト炉などの焼成炉で行われる。なお、導体ペーストがＣｕの場合は還元または中性雰囲気で焼成する。
電子素子

図１および図２に示すように、第１基板４ａの表面には、多数の表面実装型の第１電子素子１０ａ１〜１０ｃ１が実装してあり、それらは、第１基板４ａの表面に平面方向に配置されている。また、基板４ａの裏面には、複数の第１電極パッド８ａが形成してある。基板４ａの表面に実装して配置された第１電子素子１０ａ１〜１０ｃ１は、基板４ａの表面に形成してある配線層および内部に形成してある内部配線層６ａにより接続され、所定の電気回路を構成し、電極パッド８ａを通して、外部回路に対して、信号あるいは電力の入出力を可能にしてある。

基板４ａの表面に実装してある電子素子１０ａ１〜１０ｃ１は、基板４ａの表面からの高さが均一ではなく、たとえば電子素子１０ａ１，１０ｂ１は、比較的高く、電子素子１０ｃ１の高さは低い。電子素子１０ａ１〜１０ｃ１としては、その種類は、特に限定されず、たとえばセラミックチップコンデンサ、インダクタ素子、ダイオード、トランジスタ、抵抗素子、測温素子などが例示される。

図１および図２に示すように、第２基板４ｂの表面にも、多数の表面実装型の第２電子素子１０ａ２〜１０ｂ２が実装してあり、それらは、第２基板４ｂの表面に平面方向に配置されている。また、基板４ｂの裏面には、複数の第２電極パッド８ｂが形成してある。基板４ｂの表面に実装して配置された第２電子素子１０ａ２〜１０ｂ２は、基板４ｂの表面に形成してある配線層および内部に形成してある内部配線層６ｂにより接続され、所定の電気回路を構成し、電極パッド８ｂを通して、外部回路に対して、信号あるいは電力の入出力を可能にしてある。

基板４ｂの表面に実装してある電子素子１０ａ２〜１０ｂ２は、基板４ｂの表面からの高さが必ずしも均一ではなくとも良いが、この例では、ほぼ同じ高さである。電子素子１０ａ２〜１０ｂ２としては、その種類は、特に限定されず、たとえば電子素子１０ａ１〜１０ｃ１と同様に、セラミックチップコンデンサ、インダクタ素子などで構成される。
天板

図１および図２に示すように、本実施形態では、基板４ａおよび４ｂの表面に実装してある全ての電子素子１０ａ１〜１０ｃ１，１０ａ２〜１０ｂ２の頭部を覆うように、天板２０が装着してある。天板２０を構成することになる樹脂としては、特に限定されず、シリコン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、あるいはその他の樹脂でも良いが、好ましくはエポキシ樹脂である。容易に入手可能で、比較的に安価で取り扱いやすいからである。

また、天板２０を構成することになる樹脂は、熱硬化性樹脂あるいは紫外線硬化性樹脂であることが好ましい。このような樹脂は、後述するように、硬化前には溶融しており、溶融樹脂層を形成しやすく、電子部品の頭部が樹脂層の内部に埋め込まれやすく、そのままの状態で硬化させ易い。

天板２０の表面の少なくとも一部、本実施形態では、天板表面の全てが平坦面となっており、その部分に、真空吸着ノズルが吸着可能になっている。天板２０の裏面と第１基板４ａの表面との間には、隙間ｔ２ａが形成してあり、天板２０の裏面には、複数の第１電子素子１０ａ１〜１０ｃ１のうちの少なくとも一部１０ａ１，１０ｂ１の頭部が埋め込まれて一体化されている。

また、天板２０の裏面と第２基板４ｂの表面との間には、隙間ｔ２ｂが形成してあり、天板２０の裏面には、複数の第２電子素子１０ａ２〜１０ｂ２のうちの少なくとも一部１０ａ２，１０ｂ２の頭部が埋め込まれて一体化されている。
寸法関係

第１基板４ａおよび第２基板４ｂのそれぞれの厚みｔ１ａおよびｔ１ｂは、同じでも異なっていても良く、特に限定されないが、好ましくは、０．２〜１．０mmの範囲内である。本実施形態では、平面側から見た天板２０の大きさは、第１基板４ａおよび第２基板４ｂを組み合わせた平面の大きさよりも少し小さい程度である。本発明では、平面側から見た天板２０の面積は、基板４ａおよび４ｂの合計面積に対して、３０〜８０％の大きさであり、合計面積に対して多少大きくても小さくても良い。

天板２０の裏面と第１基板４ａの表面との間の隙間ｔ２ａと、天板２０の裏面と第２基板４ｂの表面との間の隙間ｔ２ｂとは、同じでも異なっていっても良いが、双方共に１００μｍ以上である。この隙間が小さすぎると、リフロー時において、電子素子１０ａ１〜１０ｃ１あるいは１０ａ２〜１０ｂ２を実装するためのハンダ１１が外部に噴出するおそれがある。ハンダ１１の高さｔ３は、一般に、１００〜５００μｍ程度である。

なお、隙間ｔ２ａの最大値は、基板４ａの上に実装される電子素子１０ａ１〜１０ｃ１のうちのそれぞれの最大の高さ以下である。また、隙間ｔ２ｂの最大値は、４ｂの上にそれぞれ実装される電子素子１０ａ２〜１０ｂ２のうちのそれぞれの最大の高さ以下である。

この隙間ｔ２ａの最大値は、たとえば基板４ａの上に実装される電子素子１０ａ１〜１０ｃ１の最大高さに対して、７０％以下の隙間である。この隙間ｔ２ａが大きすぎると、最大高さの電子素子１０ａ１の頭部が埋め込まれる部分が少なくなり、天板２０と電子素子１０ａ１との一体化強度が低下し、天板２０が第１基板４ａから剥がれやすくなる傾向にある。

また、隙間ｔ２ｂの最大値は、たとえば基板４ｂの上に実装される電子素子１０ａ２〜１０ｂ２の最大高さに対して、７０％以下の隙間である。この隙間ｔ２ｂが大きすぎると、最大高さの電子素子１０ａ２の頭部が埋め込まれる部分が少なくなり、天板２０と電子素子１０ａ２との一体化強度が低下し、天板２０が第２基板４ｂから剥がれやすくなる傾向にある。

なお、全ての電子素子１０ａ１〜１０ｃ１および１０ａ２〜１０ｂ２の頭部が、天板２０の裏面に埋め込まれる必要はなく、高さが足りない電子素子１０ｃの頭部は、天板２０の裏面に接触しなくても良い。ただし、各基板４ａ，４ｂ毎に最も背が高い電子素子１０ａ１および１０ａ２のそれぞれの頭部は、天板２０を突き抜けない程度に、天板２０の裏面に埋め込まれる。
複合電子部品の製造方法

図１および図２に示す複合電子部品２を製造する方法の一例として、図３に示す方法が考えられる。

この実施形態に係る方法では、まず、図３に示すように、天板用型３０を準備する。天板用型３０の表面には、単一または複数の天板用凹部３２が形成してある。天板用凹部３２には、たとえばスキージにより、溶融樹脂が埋め込まれ、所定厚み（図２に示す天板２０の厚みｔ４に対応）の溶融樹脂層２０ａが形成される。溶融樹脂は、たとえばエポキシ系の熱硬化樹脂または紫外線硬化樹脂である。天板用型３０は、特に限定されないが、たとえばフッ素樹脂で構成される。なお、天板用凹部３２には、スキージ以外の手段、たとえばディスペンサーなどを用いて、溶融樹脂を注入しても良い。

溶融樹脂層２０ａを形成する工程とは別に、表面に複数の第１電子素子１０ａ１〜１０ｃ１が実装された第１基板４ａを準備すると共に、表面に複数の第２電子素子１０ａ２〜１０ｂ２が実装された第２基板４ｂを準備する。これらの基板４ａ，４ｂを、基板の側端面が接触するように並べ、それらの裏面を、剥離可能な粘着層３６を介して、プレス板３４に仮接着させる。

次に、プレス板３４を、天板用型３０に対して、平行を維持したまま相対的に近づけ、基板４ａに配置してある複数の電子素子１０ａ１〜１０ｃ１のうちの少なくとも一部の頭部を、溶融樹脂層２０ａの内部に埋め込ませると共に、基板４ｂに配置してある複数の電子素子１０ａ２〜１０ｂ２のうちの少なくとも一部の頭部を、溶融樹脂層２０ａの内部に埋め込ませる。

溶融樹脂層２０ａの厚みは、図２に示す天板２０の厚みｔ４に設定してあり、溶融樹脂層２０ａと基板４ａとの間には、隙間ｔ２ａが形成され、溶融樹脂層２０ａと基板４ｂとの間には、隙間ｔ２ｂが形成される。また、プレス板３４が天板用型３０に対して最も近づいた位置で、基板４ａおよび４ｂの表面に形成してあるうちで最も背が高い電子素子１０ａ１の頭部は、凹部３２の底部に突き当たるので、それが、溶融樹脂層２０ａを突き抜けることはない。

その状態で、熱を加えたり、あるいは紫外線を照射することにより、溶融樹脂層２０ａを硬化させ、プレス板３４を天板用型３０から引き離せば、図１および図２に示す複数の複合電子部品２が得られる。
複合電子部品２の作用効果

本実施形態に係る複合電子部品２では、天板２０が、天板用型３０の凹部３２に溶融樹脂が注入されて硬化されることにより形成される。そのため、天板２０の表面は、凹部３２の内周面が転写されて平坦面となる。しかも、本実施形態では、基板４ａまたは４ｂ上に実装して配置された電子素子１０ａ１〜１０ｃ１または１０ａ２〜１０ｂ２の高さが不均一であっても、高い方の電子素子１０ａ１および１０ａ２の頭部が天板２０の裏面に埋め込まれることにより、天板２０の平坦面を基板４ａおよび４ｂの表面および／または裏面と実質的に平行にしやすい。

このため、天板２０の表面に形成された平坦面に対して、図４に示す真空吸着ノズル４０により吸着保持が容易であると共に、この吸着保持された複合電子部品２を、他の基板４２の上に自動実装する作業が容易である。

また、本実施形態に係る複合電子部品２では、天板２０の裏面と基板４ａまたは４ｂの表面との間に隙間ｔ２ａまたはｔ２ｂが形成してあり、隙間ｔ２ａおよびｔ２ｂが全て樹脂封止してある構成ではないため、次に示す作用効果を奏する。すなわち、本実施形態では、その複合電子部品２を別の基板４２に搭載する際の熱（リフローのための熱）で、電子素子１０ａ１〜１０ｃ１および１０ａ２〜１０ｂ２を固定しているハンダ１１が溶融して移動したり、圧力により外部に噴出するということはない。

また、本実施形態では、基板４ａ、４ｂがLTCC基板で構成され、天板２０がエポキシ樹脂で構成されたとしても、それらの間には隙間ｔ２ａ，ｔ２ｂがあるために、熱膨張率の差異に基づいて天板２０にクラックが入ることはない。また、本実施形態では、電子素子１０ａ１〜１０ｃ１および１０ａ２〜１０ｂ２を完全に樹脂で封止する構成ではないために、樹脂の使用を必要最小限にすることが可能である。

さらに本実施形態では、基板４ａ，４ｂの厚みが異なっていたり、各基板４ａ，４ｂの表面に実装してある電子素子の高さが不均一であったり、各基板４ａ，４ｂの表面に実装してある電子素子の配置に偏りがある場合などでも、天板２０の平坦面を基板４ａ，４ｂの表面および／または裏面と実質的に平行にしやすい。しかも、本実施形態では、天板２０により、複数の基板４ａ，４ｂを容易且つ強固に、しかもコンパクトに連結することができる。第１基板４ａおよび第２基板４ｂの表面に実装された高い方の電子素子の頭部が天板２０の裏面に埋め込まれるからである。

さらに本実施形態では、二つ以上の基板４ａ，４ｂを容易且つ強固に、しかもコンパクトに連結することができるので、複合電子部品２は、送信・受信部の電子部品であるフロントエンドモジュール、アンテナスイッチモジュールなどとして好適に用いることができる。たとえば連結される一方の基板４ａは、送信用として適した特性を有する層構造、材質を有し、それに適した製法で製造され、他方の基板４ｂは、受信用として適した特性を有する層構造、材質を有し、それに適した製法で製造されることができる。

また、本実施形態では、部品実装前に、基板４ａ，４ｂ毎の検査が可能であり、良品の基板のみでの組み合わせが可能となり、基板毎に別々の材料およびシート厚みで基板を製作することが可能となり、設計の自由度が高まる。また、別々の基板４ａ，４ｂに、別々の回路を形成するために、回路間の相互干渉を少なくすることができる。すなわち、セパレーション特性に優れている。
（第２実施形態）

図５および図６に示す本発明の他の実施形態に係る複合電子部品２ａは、天板２０の一角付近にマーク５０が形成してある。マーク５０は、たとえば十字状の孔で構成してある。このマーク５０は、たとえば図３に示す天板用型３０の凹部３２に、マーク５０を付けるための転写用マーク（たとえば凸型マーク）を形成することにより形成できる。

その場合において、天板用型３０は、シリコンゴムで構成することが好ましい。その場合には、天板用型３０に、凸状または凹状の転写用マークを形成しやすいからである。

天板２０に形成されるマーク５０は、たとえばアライメントマークとして用いられ、図４に示すように、複合電子部品２を吸着ノズル４０で吸着保持して他の基板４２に自動実装する際に、複合電子部品２の回転位置などを確認するためなどに用いられる。あるいは、このマーク５０は、基板４の裏面に形成してある複数の電極パッド８の順番などを特定するためのマークとして用いても良い。さらには、このマーク５０は、ロゴマークや、ピン位置の表示、極性の表示などとして用いても良い。

図５および図６に示す実施形態に係る複合電子部品のその他の構成および作用効果は、図１〜図４に示す実施形態の場合と同様なので、その重複する説明は省略する。
（第３実施形態）

また、本発明では、複合電子部品２を、図３に示す方法以外の方法で製造しても良い。たとえば、図３に示す天板用型３０の表面に凹部３２を形成することなく、その型３０の平坦面に、天板となる予定の所定厚みｔ４の半硬化樹脂シートを設置しても良い。その後、図３にに示す工程と同様にして、プレス板３４を、天板用型３０に対して、平行を維持したまま相対的に近づけ、各基板４に配置してある複数の電子素子１０ａ１〜１０ｃ１および１０ａ２〜１０ｂ２のうちの少なくとも一部の頭部を、半硬化樹脂シートの内部に埋め込ませる。

その後の工程は、第１実施形態と同様であり、同様な作用効果を奏する。しかも、本実施形態では、所定厚みの半硬化樹脂シートを準備すれば良く、溶融樹脂を所定厚みにする工程が不要となる。

なお、半硬化樹脂シートは、Ｂステージ状態の樹脂組成物、すなわち半硬化状態の樹脂組成物で構成される。Ｂステージ状態の樹脂組成物は、たとえば熱可塑性樹脂組成物において、完全に硬化する前の段階の樹脂組成物である。このような樹脂組成物としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、エポキシフェノール樹脂などが例示される。
（第４実施形態）

あるいは、本発明の実施形態に係る製造方法では、第３実施形態における半硬化樹脂シートの代わりに、天板となる予定の所定厚みの樹脂シートを準備し、その樹脂シートを軟化させたものを用いても良い。

その他の工程は、第３実施形態と同様であり、同様な作用効果を奏する。しかも、本実施形態では、所定厚みの樹脂シートを準備すれば良く、溶融樹脂を所定厚みにする工程が不要となる。

なお、この場合の樹脂シートとしては、たとえば熱可塑性樹脂シートであり、この樹脂シートを軟化させた後に、基板に実装された電子素子のうちの少なくとも一部の頭部を、軟化された樹脂シートの内部に埋め込む。
（第５実施形態）

図７に示すように、本実施形態の複合電子部品２ｂでは、天板２０を、二層以上の絶縁層２０ｂ，２０ｃで構成してある。内側の絶縁層２０ｂは、たとえば単層または複層の半硬化樹脂シートを硬化したもので構成してあり、外側の絶縁層２０ｃは、予め硬化してある樹脂板、あるいはセラミック板などで構成してある。外側の絶縁層２０ｃは、予め硬化してある樹脂板、あるいはセラミック板などで構成してあるため、その表面の平坦性に優れており、図４に示す真空吸着ノズル４０により吸着保持が容易である。

図７に示す実施形態に係る複合電子部品のその他の構成および作用効果は、図１〜図４に示す実施形態の場合と同様なので、その重複する説明は省略する。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。

たとえば図２に示す天板２０の厚みｔ４は、平面方向に同じであることが好ましいが、一方の基板４ａまたは４ｂの厚みが他方に比べて極端に厚い場合などには、薄い側の基板の上に位置する天板部分の厚みを、基板相互の厚みの差異分だけ厚くしても良い。そのように構成することで、隙間ｔ２ａと隙間ｔ２ｂとを同程度にすることが可能になる。なお、天板２０の厚みｔ４を部分的に厚くするための方法としては、その厚くする部分のみで、天板２０を構成する樹脂層の総数を増大させればよい。

図１は本発明の一実施形態に係る複合電子部品の要部平面図である。 図２は図１に示すII−II線に沿う複合電子部品の断面図である。 図３は図１に示す複合電子部品の製造過程を示す要部断面図である。 図４は図１に示す複合電子部品を真空吸着ノズルで搬送する状態を示す一部断面概略図である。 図５は本発明の他の実施形態に係る複合電子部品の平面図である。 図６は図５に示すVI−VI線に沿う複合電子部品の要部断面図である。 図７は本発明の他の実施形態に係る複合電子部品の断面図である。

符号の説明

２，２ａ，２ｂ… 複合電子部品
４ａ… 第１基板
４ｂ… 第２基板
１０ａ１〜１０ｃ１… 第１電子素子
１０ａ２〜１０ｂ２… 第２電子素子
２０… 天板
２０ａ… 溶融樹脂層
２０ｂ… 絶縁層
２０ｃ… 絶縁層
３０… 天板用型
３２… 天板用凹部
３４… プレス板
４０… 真空吸着板
５０… マーク

Claims (17)

1. 複数の第１電子素子が平面方向に配置してある第１基板と、
   複数の第２電子素子が平面方向に配置してある第２基板と、
   複数の前記第１および第２電子素子の頭部を共通して覆う天板とを有する複合電子部品であって、
   前記天板の表面の少なくとも一部が平坦面となっており、
   前記天板の裏面と前記第１および第２基板の表面との間に隙間が形成してあり、
   前記天板の裏面には、複数の前記第１電子素子のうちの少なくとも一部の頭部が埋め込まれて一体化されていると共に、複数の前記第２電子素子のうちの少なくとも一部の頭部が埋め込まれて一体化され、
   前記天板が、二層以上の合成樹脂層を有することを特徴とする複合電子部品。
2. 複数の前記第１電子素子が、前記基板の表面からの高さが相互に異なっており、比較的に高い方の前記第１電子素子の頭部が、前記天板の裏面に埋め込まれており、低い方の前記第１電子素子の頭部は、前記天板の裏面に埋め込まれていないと共に、
   複数の前記第２電子素子が、前記基板の表面からの高さが相互に異なっており、比較的に高い方の前記第２電子素子の頭部が、前記天板の裏面に埋め込まれており、低い方の前記第２電子素子の頭部は、前記天板の裏面に埋め込まれていないことを特徴とする請求項１に記載の複合電子部品。
3. 前記天板の裏面と前記第１および第２基板の表面との間の隙間が１００μｍ以上である請求項１または２に記載の複合電子部品。
4. 前記天板の平坦面が前記基板の表面および裏面の少なくとも一方と平行である請求項１〜３のいずれかに記載の複合電子部品。
5. 前記天板の厚みが１００μｍ以上である請求項１〜４のいずれかに記載の複合電子部品。
6. 前記天板が絶縁性部材で構成してある請求項１〜５のいずれかに記載の複合電子部品。
7. 前記天板がシリコン樹脂、アクリル樹脂およびエポキシ樹脂の少なくとも１つで構成してある請求項６に記載の複合電子部品。
8. 前記基板が、低温焼成可能なガラスセラミック基板である請求項１〜７のいずれかに記載の複合電子部品。
9. 前記天板には、マークが形成してある請求項１〜８のいずれかに記載の複合電子部品。
10. 複数の第１電子素子が平面方向に配置してある第１基板を準備する工程と、
    複数の第２電子素子が平面方向に配置してある第２基板を準備する工程と、
    天板用型に形成された天板用凹部の内部に、溶融樹脂を埋め込み、所定厚みの溶融樹脂層を形成する工程と、
    前記第１基板に配置してある複数の前記第１電子素子のうちの少なくとも一部の頭部が、前記溶融樹脂層の内部に埋め込まれ、しかも、前記第２基板に配置してある複数の前記第２電子素子のうちの少なくとも一部の頭部が、前記溶融樹脂層の内部に埋め込まれるように、前記第１および第２基板を前記溶融樹脂層に近づける工程と、
    前記溶融樹脂層を硬化させる工程と、
    複数の前記第１および第２電子素子の頭部を覆うように、天板を形成する工程とを有する複合電子部品の製造方法であって、
    前記天板を形成するに際して、
    前記天板の表面の少なくとも一部が平坦面となり、
    前記天板の裏面と前記基板の表面との間に隙間が形成され、
    前記天板の裏面には、複数の前記第１電子素子のうちの少なくとも一部の頭部が埋め込まれて一体化され、しかも、複数の前記第２電子素子のうちの少なくとも一部の頭部が埋め込まれて一体化されるように、前記天板を形成することを特徴とする複合電子部品の製造方法。
11. 前記天板用型がシリコンゴムで構成してある請求項１０に記載の複合電子部品の製造方法。
12. 前記天板用型には、天板にマークを付けるための転写用マークが形成してある請求項１１に記載の複合電子部品の製造方法。
13. 複数の第１電子素子が平面方向に配置してある第１基板を準備する工程と、
    複数の第２電子素子が平面方向に配置してある第２基板を準備する工程と、
    天板の少なくとも一部となる予定の所定厚みの半硬化樹脂シートを準備する工程と、
    前記第１基板に配置してある複数の前記第１電子素子のうちの少なくとも一部の頭部を、前記半硬化樹脂シートの内部に埋め込むと共に、前記第２基板に配置してある複数の前記第２電子素子のうちの少なくとも一部の頭部を、前記半硬化樹脂シートの内部に埋め込む工程と、
    前記半硬化樹脂シートを硬化させることで複数の前記第１および第２電子素子の頭部を覆うように、前記天板を形成する工程とを有する複合電子部品の製造方法であって、
    前記天板を形成するに際して、
    前記天板の表面の少なくとも一部が平坦面となり、
    前記天板の裏面と前記基板の表面との間に隙間が形成され、
    前記天板の裏面には、複数の前記第１電子素子のうちの少なくとも一部の頭部が埋め込まれて一体化され、しかも、複数の前記第２電子素子のうちの少なくとも一部の頭部が埋め込まれて一体化されるように、前記天板を形成し、
    複数枚の前記半硬化樹脂シートを使用することを特徴とする複合電子部品の製造方法。
14. 前記半硬化樹脂シートを型を用いて硬化させることを特徴とする請求項１３に記載の複合電子部品の製造方法。
15. 前記半硬化樹脂シートを型を用いないで硬化させることを特徴とする請求項１３に記載の複合電子部品の製造方法。
16. 前記半硬化樹脂シートを硬化させる前に、少なくとも表面の一部に平坦面がすでに形成してある板状部材を、前記半硬化樹脂シートの表面に積み重ね、その後に、半硬化樹脂シートを硬化させ、板状部材を天板の一部として一体化することを特徴とする請求項１３〜１５のいずれかに記載の複合電子部品の製造方法。
17. 複数の第１電子素子が平面方向に配置してある第１基板を準備する工程と、
    複数の第２電子素子が平面方向に配置してある第２基板を準備する工程と、
    天板の少なくとも一部となる予定の所定厚みの熱可塑性樹脂シートを準備する工程と、
    前記熱可塑性樹脂シートを軟化させる工程と、
    前記第１および第２基板に配置してある複数の前記第１および第２電子素子のうちの少なくとも一部の頭部を、軟化された前記熱可塑性樹脂シートの内部に埋め込む工程と、
    前記熱可塑性樹脂シートを硬化させることで複数の前記第１および第２電子素子の頭部を覆うように、前記天板を形成する工程とを有する複合電子部品の製造方法であって、
    前記天板を形成するに際して、
    前記天板の表面の少なくとも一部が平坦面となり、
    前記天板の裏面と前記基板の表面との間に隙間が形成され、
    前記天板の裏面には、複数の前記第１電子素子のうちの少なくとも一部の頭部が埋め込まれて一体化され、しかも、複数の前記第２電子素子のうちの少なくとも一部の頭部が埋め込まれて一体化されるように、前記天板を形成することを特徴とする複合電子部品の製造方法。

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