JP4393400B2 - 立体的電子回路装置およびその中継基板 - Google Patents
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Description
本発明は、電子部品を実装した回路モジュール等をベース回路基板上に実装した立体的電子回路装置に関する。
近年、絶縁回路基板上に抵抗、コンデンサや半導体素子等を実装する電子回路装置においては、モバイル機器の高機能化と軽薄短小化が進む中で、平面的な電子回路装置では、接続ピッチの微細化や隣接の部品間の間隔縮小等により実装密度の向上をはかるには限界がある。そのために３次元的にモジュール回路基板を積層して高密度化がはかられている。
例えば、下記の（特許文献１）などには図２０に示すように、表面実装部品３３０や半導体ベアチップ３４０等が実装されたモジュール回路基板３５０を、ベースプリント回路基板３１０に実装する場合には、スペーサ３６０が使用されている。スペーサ３６０は、上下両面をビアホール３２０で導通するとともに球状半田３８０，３９０を付けて構成されており、このスペーサ３６０をベースプリント回路基板３１０とモジュール回路基板３５０間に仮固定した状態で一括してリフロー半田付けされている。
また、下記の（特許文献２）などには図２１に示すように、表面実装部品４５０や半導体ベアチップ４６０等が実装された電子回路基板４１０，４３０を上下に積層して実装する場合には、耐熱性弾性体４００が使用されている。耐熱性弾性体４００は、外周囲を導電性の物質でコーティングされており、この耐熱性弾性体４００を一方の電子回路基板４１０の接続用ランド４２０に半田付けし、他方の電子回路基板４３０の接続用ランド４４０にクリップやボルト４７０等で圧着されている。
さらに、下記の（特許文献３）などには図２２に示すように、ＩＣパッケージ５１０と受動部品５２０，５３０を実装したモジュール用回路基板５００を、マザーボード５４０に実装する場合には、接続用チップ５５０が使用されている。
また、上記以外にも一般的な接続部品であるコネクタを用いて接合する方法等もある。
また、モバイル機器は持ち運びして使用することが前提であり、落下衝撃時のショックに対しても強いことが望まれている。従来、樹脂成形体表面に形成された金属薄膜の密着性は強くはなく、そこで金属との密着性と機械的強度の両立を目的として下記の（特許文献４）などでは、無電解めっきを容易に行うことができる易めっき性プラスチックス材料を用いた射出成形により回路部分を形成し、次に成形体のめっき不要部分を機械強度が高いが難めっき性プラスチックス材料を二次成形し、化学粗化処理後、金属メッキ層を形成している。
また、モバイル機器は持ち運びして使用することが前提であり、落下衝撃時のショックに対しても強いことが望まれている。従来、樹脂成形体表面に形成された金属薄膜の密着性は強くはなく、そこで金属との密着性と機械的強度の両立を目的として下記の（特許文献４）などでは、無電解めっきを容易に行うことができる易めっき性プラスチックス材料を用いた射出成形により回路部分を形成し、次に成形体のめっき不要部分を機械強度が高いが難めっき性プラスチックス材料を二次成形し、化学粗化処理後、金属メッキ層を形成している。
また、下記の（特許文献５）では、プラスチックス材料の射出成形の条件や金型形状によって、成形時に表面に多数の微少凹部を形成し、工程数を増やすことなく、金属との密着性の向上を図っている。
特開２００１−１７７２３５号公報
特開２００１−２６７７１５号公報
特開平６−２６０７３６号公報
特開２００１−７７５１２号公報
特開２００２−３４７０８９号公報
このような前記スペーサ３６０および接続用チップ５５０は、中継端子の機能しか有しておらず、また、前記クリップやボルト４７０と耐熱性弾性体４００を使用した場合には、固定や接続部材の占有する面積が増加してモジュール回路基板の接続に占める接続コネクタの面積が増大する。従って、モジュール回路基板間の接続面積の増大により実装密度を上げることができないという課題がある。
また、（特許文献４）などの技術では、成形後に化学粗化処理工程が必要なこと、表面粗化により、金属メッキにより形成される配線層に影響を与えることから、回路パターンのファイン化に限界がある。（特許文献５）などに記載の技術では、プラスチックス材料の射出成形の条件や金型形状によって、成形時に表面に多数の微少凹部を形成し、工程数を増やすことなく、金属との密着性の向上を図っているが、表面粗化による回路パターンへの影響はなくすことは出来ず、金属との密着性と回路パターンへの影響を、高いレベルでのバランス化は出来ていない。
このように、電極パッドのピッチや配線パターンの微細化等による平面的な実装密度向上は限界がきている。また、３次元的に回路基板を積層して実装密度を向上させる場合にも接続部材の占有面積が増加する。それと共に、モバイル機器に特徴的な落下衝撃にも耐えうる実装構造が求められている。
本発明は、上記従来の課題を解決し、高密度実装を実現できると共に落下衝撃時のショックに対しても従来よりも強い立体的電子回路装置を提供することを目的とする。
本発明の請求項１記載の立体的電子回路装置は、第１の回路基板と第２の回路基板を中継基板を介して接続した立体的電子回路装置であって、前記中継基板の上下面に複数の第１の凹部と複数の第２の凹部が前記中継基板の外周に沿って形成され、前記第１の凹部と前記第２の凹部の形状が底部から開口側に向かって広くなる形状または底部から開口側に向かって狭くなる形状であり、前記中継基板の上面と下面には、電子部品を搭載できる窪み部が前記第１，第２の凹部の形成場所の内側に形成され、前記第１の回路基板と前記第２の回路基板とを接続するための第１接続配線が、前記中継基板の側面を経由して端部が前記第１の凹部の内周面上に延長されており、この第１の凹部に入った接続部材と前記第１接続配線を介して前記第１の回路基板と前記第２の回路基板が接続され、一端が前記電子部品に接続された第２接続配線の他端が前記第２の凹部の内周面上に延長されており、この第２の凹部に入った接続部材と前記第２接続配線を介して前記第１の回路基板または前記第２の回路基板と接続されていることを特徴とする。
本発明の請求項２記載の立体的電子回路装置は、請求項１において、前記窪み部が前記中継基板の側面にも設けられ、この窪み部に前記電子部品が実装されていることを特徴とする。
本発明の請求項３記載の立体的電子回路装置は、請求項１または請求項２において、前記中継基板の側面に電気的ノイズを遮蔽するためのシールド電極が形成されていることを特徴とする。
本発明の請求項４記載の立体的電子回路装置は、請求項１〜請求項３のいずれかにおいて、前記窪み部に搭載された前記電子部品がモールド樹脂により樹脂封止されていることを特徴とする。
本発明の請求項５記載の立体的電子回路装置は、請求項１から請求項４のいずれかにおいて、前記第１の回路基板あるいは前記第２の回路基板に実装された前記他の電子部品と、対向する前記窪み部の前記電子部品とが、互いに重ならない位置に搭載されていることを特徴とする。
本発明の請求項６記載の立体的電子回路装置は、請求項１または請求項２において、前記中継基板の側面にインダクタまたはループアンテナが形成されていることを特徴とする。
本発明の請求項７記載の立体的電子回路装置は、請求項１または請求項２において、前記中継基板が複数個連結されて、前記第１の回路基板および前記第２の回路基板とが３次元的に接続されていることを特徴とする。
本発明の請求項８記載の立体的電子回路装置は、第１の回路基板と第２の回路基板を中継基板を介して接続した立体的電子回路装置であって、前記中継基板の上下面に複数の第１の凹部と複数の第２の凹部が前記中継基板の外周に沿って形成され、前記中継基板の上面と下面には、電子部品を搭載できる窪み部が前記第１，第２の凹部の形成場所の内側に形成され、前記第１の回路基板と前記第２の回路基板とを接続するための第１接続配線が、前記中継基板の側面を経由して端部が前記第１の凹部の内周面上に延長されており、この第１の凹部に入った接続部材と前記第１接続配線を介して前記第１の回路基板と前記第２の回路基板が接続され、一端が前記電子部品に接続された第２接続配線の他端が前記第２の凹部の内周面上に延長されており、この第２の凹部に入った接続部材と前記第２接続配線を介して前記第１の回路基板または前記第２の回路基板と接続されていることを特徴とする。
本発明の請求項９記載の中継基板は、第１の回路基板と第２の回路基板の接続に使用される中継基板であって、上下面に複数の第１の凹部と複数の第２の凹部が外周に沿って形成され、前記第１の凹部と前記第２の凹部の形状が底部から開口側に向かって広くなる形状または底部から開口側に向かって狭くなる形状であり、前記上下面には、電子部品を搭載できる窪み部が前記第１，第２の凹部の形成場所の内側に形成され、前記第１の回路基板と前記第２の回路基板とを接続するための第１接続配線が、側面を経由して端部が前記第１の凹部の内周面上に延長されており、一端が前記電子部品に接続された第２接続配線の他端が前記第２の凹部の内周面上に延長されていることを特徴とする。
本発明の請求項１０記載の中継基板は、請求項９において、上下面の少なくとも一方の窪み部に前記電子部品が実装されていることを特徴とする。
本発明の請求項１１記載の中継基板は、請求項９において、窪み部が側面にも設けられ、前記窪み部に前記電子部品が実装されていることを特徴とする。
本発明の請求項１１記載の中継基板は、請求項９において、窪み部が側面にも設けられ、前記窪み部に前記電子部品が実装されていることを特徴とする。
本発明の請求項１２記載の中継基板は、請求項９において、窪み部が側面にも設けられ、少なくとも一部の窪み部に電子部品が搭載されていることを特徴とする。
本発明の請求項１３に記載の中継基板は、請求項９から請求項１２のいずれかにおいて、側面に電気的ノイズを遮蔽するためのシールド電極が形成されていることを特徴とする。
本発明の請求項１４記載の中継基板は、第１の回路基板と第２の回路基板の接続に使用される中継基板であって、上下面に複数の第１の凹部と複数の第２の凹部が外周に沿って形成され、前記上下面には、電子部品を搭載できる窪み部が前記第１，第２の凹部の形成場所の内側に形成され、前記第１の回路基板と前記第２の回路基板とを接続するための第１接続配線が、側面を経由して端部が前記第１の凹部の内周面上に延長されており、一端が前記電子部品に接続された第２接続配線の他端が前記第２の凹部の内周面上に延長されていることを特徴とする。
本発明の請求項１５記載のモバイル機器は、請求項１から請求項８のいずれかに記載の立体的電子回路装置を用いたことを特徴とする。
本発明の立体的電子回路装置は、第１の回路基板と第２の回路基板を中継する中継基板の窪み部に電子部品を搭載することにより、回路基板間の接続面積を確保しながら高密度実装を実現できる。
また、第１の回路基板と第２の回路基板とを接続するための接続部が上下面に形成された凹み形状を有する接続電極であることにより、落下衝撃時のショックに対しても強い接続を有する高密度実装を実現できる。
さらに、中継基板の側面にシールド電極またはシールド層を設けることにより不要輻射ノイズを減らすことができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（第１の実施の形態）
図１〜図６は、本発明の第１の実施の形態に係る立体的電子回路装置を示す。
（第１の実施の形態）
図１〜図６は、本発明の第１の実施の形態に係る立体的電子回路装置を示す。
図１（ａ）に示すようにこの立体的電子回路装置は、第１の回路基板２０と第２の回路基板３０が中継基板１０により接続部材４０を介して電気的、機械的に接続される３次元接続構造である。
図１（ｂ）は中継基板１０の斜視図を示し、図１（ａ）は図１（ｂ）のＡ−Ａ’からみた断面図であり、中継基板１０を使用した第１の回路基板２０と第２の回路基板３０の接続状態を表している。
つまり、中継基板１０は、外周壁１０ａを有する枠型で内側には隔壁１０ｂが形成されている。外周壁１０ａの上面１０ｃから外面１０ｄを経て下面１０ｅにかけて複数の第１の配線６０が形成されている。また、図２は図１（ｂ）のＢ−Ｂ’から見た断面図であり、外周壁１０ａの上面１０ｃから内面１０ｆを経て隔壁１０ｂにかけて複数の第２の配線８０が形成されている。同様に、外周壁１０ａの下面１０ｅから内面１０ｆを経て隔壁１０ｂにかけても複数の第２の配線８０が形成されている。
第１の回路基板２０は、他の回路基板と接続される接続配線基板の一部であってもよく、また第２の回路基板３０は、いわゆるマザーボードの一部であってもよい。
なお、図１（ａ），図２の中継基板１０は、内部を詳細に示すために誇張して示しているが、基本的に図１（ｂ）と図３の中継基板１０と異なるものではない。また、以下の各実施の形態においても同様である。
なお、図１（ａ），図２の中継基板１０は、内部を詳細に示すために誇張して示しているが、基本的に図１（ｂ）と図３の中継基板１０と異なるものではない。また、以下の各実施の形態においても同様である。
ここで、接続部材４０は、半田や導電性接着剤が用いられる。そして、接続部材４０を介して、中継基板１０と第１の回路基板２０や第２の回路基板３０とが加熱により接続される。
中継基板１０をさらに詳しく説明する。
図１（ｂ）と図３の部分拡大斜視図に示すように、中継基板１０の隔壁１０ｄと隔壁１０ａの内面１０ｆとで囲まれた窪み部１６には、電子部品５０が第２の配線８０の一端に実装されている。外周壁１０ａの上面１０ｃと下面１０ｅには、第１，第２の配線６０，８０に対応して凹部１０ｇが形成されており、第１の配線１０の端部ならびに第２の配線８０の他端はこの凹部１０ｇの内面上に延長されている。例えば、凹部１０ｇの具体的な断面形状は、側壁１０ｈの傾きが底部から開口部に向かって広くなる傾斜角４５°程度に形成されている。 図４は、図３のＣ−Ｃ’からみた断面図である。
図１（ｂ）と図３の部分拡大斜視図に示すように、中継基板１０の隔壁１０ｄと隔壁１０ａの内面１０ｆとで囲まれた窪み部１６には、電子部品５０が第２の配線８０の一端に実装されている。外周壁１０ａの上面１０ｃと下面１０ｅには、第１，第２の配線６０，８０に対応して凹部１０ｇが形成されており、第１の配線１０の端部ならびに第２の配線８０の他端はこの凹部１０ｇの内面上に延長されている。例えば、凹部１０ｇの具体的な断面形状は、側壁１０ｈの傾きが底部から開口部に向かって広くなる傾斜角４５°程度に形成されている。 図４は、図３のＣ−Ｃ’からみた断面図である。
第１，第２の回路基板２０，３０は、電極９０，導電性ビア１００と絶縁基材９５から構成される、または、さらに他の電子部品１１０，１２０を実装して構成される両面基板または多層配線基板である。各電子部品５０，１１０，１２０の電極は半田または導電性接着剤等の接続部材１３０により、それぞれの対応する電極と電気的に接続されている。ここで、各電子部品５０，１１０，１２０は、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体素子や抵抗、コンデンサ、インダクタ等の一般の受動部品である。また、ベアチップ形状の電子部品をフリップチップ実装またはワイヤボンディング接続で実装することも可能である。
なお、第１，第２の回路基板２０，３０には、一般の樹脂基板や無機基板を用いることができる。特に、ガラスエポキシ基板やアラミド基材を用いた基板やビルドアップ基板、ガラスセラミック基板、アルミナ基板等が好ましい。中継基板１０は、一般の熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂等を用いる。熱可塑性樹脂の場合、射出成形や加工によって所望の形状に成型することが可能である。また、熱硬化性樹脂の場合、トランスファモールドで成形したり、硬化物を切削加工することで所望の形状にすることができる。すなわち、凹部１０ｇの形状も同時に形成することが出来る。
熱可塑性樹脂としてはＰＰＡ（ポリフタル酸アミド）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＢＴ（エステル系樹脂）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、熱硬化性樹脂としては通常のエポキシ樹脂等を用いることが好ましい。中継基板１０にヤング率の小さい樹脂材料を用いることにより、第１の回路基板２０と第２の回路基板３０の間の熱膨張係数の差によって生じる応力を緩和することができる。
また、中継基板１０における第１，第２の配線６０，８０の立体配線は、導電性ペーストを用いた印刷法や基板面に貼り付けられた金属箔または基板面に析出させたメッキ層をレーザー加工する等の方法で作製される。配線材料としてはＡｇ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｐｄ、Ｂｉ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｃ、Ｐｔ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｐｂの金属が用いられる。
このように、中継基板１０に電子部品５０を実装できるため回路基板間の接続面積を確保しながら高密度実装を実現できる。また、第１の回路基板２０または第２の回路基板３０に実装した他の電子部品１１０，１２０と中継基板１０に搭載した電子部品５０とを最短距離で接続することにより、立体的電子回路装置の周波数特性が向上し、機器の高速動作を実現できる。
さらに、中継基板１０の上下の窪み部１６の電子部品５０または中継基板１０の上下の窪み部１６の第２の配線８０の間を接続するために、窪み部１６にビアホールを設け、引き出し配線６０等と接続することもできる。
さらに、第１の回路基板２０と第２の回路基板３０を接続する必要がなければ、第２の配線８０を形成しなくてもよい。
また、図５に示すように凹部１０ｇの周りに平面電極部１０ｉを残して構成することもできる。
また、図５に示すように凹部１０ｇの周りに平面電極部１０ｉを残して構成することもできる。
なお、図３，図５では第１，第２の配線６０，８０の凹部１０ｇの形状は、一つの配線の端部毎に１つであったが、図６に示すように、２つであっても良いし、更に多くても良い。
なお、第１の回路基板２０には、他の電子部品１１０を実装せず、配線基板だけであってもよい。
また、接続強度向上や信頼性確保のために、各電子部品５０，１１０，１２０や窪み部１６をモールド樹脂でモールドする構成としてもよい。
また、接続強度向上や信頼性確保のために、各電子部品５０，１１０，１２０や窪み部１６をモールド樹脂でモールドする構成としてもよい。
さらに、単一の窪み部１６に複数の電子部品を搭載することもできる。
上記の各例では、第１の配線６０が、第１，第２の回路基板２０，３０の間を接続するように中継基板１０に設けた配線、第２の配線８０が、第１の回路基板２０または第２の回路基板３０と窪み部１６に実装された電子部品５０との間を接続する配線として区別して説明したが、第１の配線６０と第２の配線８０とが接続されていても良い。
上記の各例では、第１の配線６０が、第１，第２の回路基板２０，３０の間を接続するように中継基板１０に設けた配線、第２の配線８０が、第１の回路基板２０または第２の回路基板３０と窪み部１６に実装された電子部品５０との間を接続する配線として区別して説明したが、第１の配線６０と第２の配線８０とが接続されていても良い。
また、窪み部１６を隔壁１０ｂの上下面の両方に設けたが、一方にだけ設けて構成することもできる。
（第２の実施の形態）
図７（ａ）と図７（ｂ）は（第１の実施の形態）の別の例に係る立体的電子回路装置の構造図である。図７（ａ）は図７（ｂ）のＢ−Ｂ’からみた断面図、図７（ｂ）は図７（ａ）の中継基板１０の斜視図である。図２と同じ構成要素については、同一の符号をつけて説明する。
（第２の実施の形態）
図７（ａ）と図７（ｂ）は（第１の実施の形態）の別の例に係る立体的電子回路装置の構造図である。図７（ａ）は図７（ｂ）のＢ−Ｂ’からみた断面図、図７（ｂ）は図７（ａ）の中継基板１０の斜視図である。図２と同じ構成要素については、同一の符号をつけて説明する。
（第１の実施の形態）では中継基板１０の側面には電子部品が搭載されていなかったが、この（第２の実施の形態）では電子部品１２５が搭載されている点だけが異なっている。具体的には、側面のサイズより小さい電子部品であれば、どんな電子部品でも搭載することが可能であるが、特にチップコンデンサやチップ抵抗の実装に適している。
（第３の実施の形態）
図８（ａ）と図８（ｂ）は（第１の実施の形態）の別の例に係る立体的電子回路装置の構造図である。図８（ａ）は図８（ｂ）のＢ−Ｂ’からみた断面図、図８（ｂ）は図８（ａ）の中継基板１０の斜視図である。図２と同じ構成要素については、同一の符号をつけて説明する。
図８（ａ）と図８（ｂ）は（第１の実施の形態）の別の例に係る立体的電子回路装置の構造図である。図８（ａ）は図８（ｂ）のＢ−Ｂ’からみた断面図、図８（ｂ）は図８（ａ）の中継基板１０の斜視図である。図２と同じ構成要素については、同一の符号をつけて説明する。
（第１の実施の形態）では中継基板１０の窪み部１６には電子部品５０が一段だけ搭載されていたが、この（第３の実施の形態）では中継基板１０の同じ窪み部１６の中に薄板状またはチップ状の電子部品５０を積み重ねて搭載されている点だけが異なっている。積み重ねて搭載された上側の電子部品５０は配線の後にモールド樹脂１５０で封止されている。
（第４の実施の形態）
図９（ａ）と図９（ｂ）および図９（ｃ）は（第１の実施の形態）の別の例に係る立体的電子回路装置の構造図である。図９（ａ）は図９（ｃ）のＢ−Ｂ’からみた断面図、図９（ｂ）は図９（ａ）中の中継基板１０のモールド樹脂１５０で封止する前後の状態を示す斜視図である。図２と同じ構成要素については、同一の符号をつけて説明する。
図９（ａ）と図９（ｂ）および図９（ｃ）は（第１の実施の形態）の別の例に係る立体的電子回路装置の構造図である。図９（ａ）は図９（ｃ）のＢ−Ｂ’からみた断面図、図９（ｂ）は図９（ａ）中の中継基板１０のモールド樹脂１５０で封止する前後の状態を示す斜視図である。図２と同じ構成要素については、同一の符号をつけて説明する。
（第１の実施の形態）では隔壁１０ｂには孔が穿設されていなかったが、この（第４の実施の形態）では隔壁１０ｂに上下の窪み部１６を連通する孔１６０が穿設されている点が異なっている。
このように構成すると、隔壁１０ｂの上側の窪み部１６への樹脂モールドを実行することによって、孔１６０を介して隔壁１０ｂの下側の窪み部１６へ樹脂が流入することによって、下側の窪み部１６をモールド樹脂１５０でほぼ完全に充填するものである。これにより、中継基板１０と第２の回路基板３０との付着強度の向上と共に、電子部品５０をモールド樹脂１５０で封止することにより、信頼性が向上する。
（第５の実施の形態）
図１０（ａ）と図１０（ｂ）は（第１の実施の形態）の別の例に係る立体的電子回路装置の構造図である。図１０（ａ）は図１０（ｂ）のＢ−Ｂ’からみた断面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）中の中継基板１０の斜視図である。図２と同じ構成要素については、同一の符号をつけて説明する。
図１０（ａ）と図１０（ｂ）は（第１の実施の形態）の別の例に係る立体的電子回路装置の構造図である。図１０（ａ）は図１０（ｂ）のＢ−Ｂ’からみた断面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）中の中継基板１０の斜視図である。図２と同じ構成要素については、同一の符号をつけて説明する。
この（第５の実施の形態）では中継基板１０の側面に電磁的シールド効果を果たすシールド電極１７０を備えている点が異なっている。
シールド電極１７０は、第２の配線８０の内のグランド（接地）配線だけを側面まで延長して形成したり、第１の配線６０のうち、グランド（接地）配線を束ねることにより形成される。この構成により、電子部品５０からの不要輻射の低減や外来ノイズによる回路の誤動作を防止できる。
シールド電極１７０は、第２の配線８０の内のグランド（接地）配線だけを側面まで延長して形成したり、第１の配線６０のうち、グランド（接地）配線を束ねることにより形成される。この構成により、電子部品５０からの不要輻射の低減や外来ノイズによる回路の誤動作を防止できる。
（第６の実施の形態）
図１１（ａ）と図１１（ｂ）はそれぞれ（第１の実施の形態）の別の例に係る中継基板１０の斜視図である。図１（ｂ）と同じ構成要素については、同一の符号をつけて説明する。
図１１（ａ）と図１１（ｂ）はそれぞれ（第１の実施の形態）の別の例に係る中継基板１０の斜視図である。図１（ｂ）と同じ構成要素については、同一の符号をつけて説明する。
この（第６の実施の形態）では中継基板１０の側面に図１１（ａ）または図１１（ｂ）に示すように第２の配線８０のうち、グランド（接地）につながる配線を中継基板１０の側面で面状にしてシールド電極１７２にすることによって、電子部品５０等からの不要輻射を抑制する効果が一層高められる。
（第７の実施の形態）
図１２（ａ）と図１２（ｂ）は、本発明の（第７の実施の形態）に係る立体的電子回路装置の構造図である。図１２（ａ）は図１２（ｂ）のＡ−Ａ’からみた断面図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）中の中継基板１２の斜視図である。図２と同じ構成要素については同じ符号をつけて説明する。
図１２（ａ）と図１２（ｂ）は、本発明の（第７の実施の形態）に係る立体的電子回路装置の構造図である。図１２（ａ）は図１２（ｂ）のＡ−Ａ’からみた断面図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）中の中継基板１２の斜視図である。図２と同じ構成要素については同じ符号をつけて説明する。
（第１の実施の形態）の中継基板１０では、凹部１０ｇを外周壁１０ａの上面１０ｃと下面１０ｅに形成し、隔壁１０ｂを第１，第２の回路基板２０，３０と並行に配置して接続部材４０を介して電気的、機械的に接続される３次元接続したが、この実施の形態では隔壁１０ｂを第１，第２の回路基板２０，３０と垂直に配置して窪み部１６を側面に形成し、上面１２ａと下面１２ｂに前記凹部１０ｇに相当する凹部１２ｇを形成して、接続部材４０を介して３次元接続した点だけが異なっている。モールド樹脂１５０の表面を平坦化し、その表面にグランド（接地）電極に接続されるシールド電極を形成することもできる。
この構成により、ノイズ源や外来ノイズに弱い電子部品５０等を分離してシールドすることができるため、信頼性が向上する。また、この構成の中継基板１０により、第１の回路基板２０と第２の回路基板３０を接続すると共に、電子部品５０，５０を側面に実装することができる。
なお、第１，第２の回路基板２０，３０は共に電極９０、導電性ビア１００と絶縁基材９５を備えた多層回路基板としているが、両面回路基板でもよい。
また、窪み部１６を隔壁１０ｂの左右面の両方に設けたが、一方にだけ設けて構成することもできる。
また、窪み部１６を隔壁１０ｂの左右面の両方に設けたが、一方にだけ設けて構成することもできる。
（第８の実施の形態）
図１３（ａ）と図１３（ｂ）は、それぞれ本発明の（第８の実施の形態）における中継基板１２の別の例を示している。
図１３（ａ）と図１３（ｂ）は、それぞれ本発明の（第８の実施の形態）における中継基板１２の別の例を示している。
図１３（ａ）の中継基板の斜視図に示すように、中継基板１２の対向する側面の基板接続配線１４０のグランド電極を相互に接続する側面接続配線８５を、上下面１２ａ，１２ｂに形成することも可能である。これによって、複数のグランド（接地）電極につながる配線間を接続してグランドを強化して電気的なノイズをシールドすることができる。
さらに図１３（ｂ）の斜視図に示すように、中継基板１２の上面１２ａまたは下面１２ｂにベタ（面状）のシールド電極１８０を形成することで、グランド（接地）電極を強化したり、例えば電子部品５０等からの電気的なノイズをシールドすることも可能である。なお、第１の回路基板２０、第２の回路基板３０、および中継基板１０の構造、材料や形成法および接続部材４０などは第１の実施の形態と同じである。
（第９の実施の形態）
図１４（ａ）と図１４（ｂ）は、それぞれ本発明の（第９の実施の形態）における中継基板１２の別の例を示している。図１４（ａ）は図１４（ｂ）のＢ−Ｂ’からみた断面図、図１４（ｂ）は図１４（ａ）中の中継基板１２の斜視図である。図１２と同じ構成要素については同じ符号をつけて説明する。
図１４（ａ）と図１４（ｂ）は、それぞれ本発明の（第９の実施の形態）における中継基板１２の別の例を示している。図１４（ａ）は図１４（ｂ）のＢ−Ｂ’からみた断面図、図１４（ｂ）は図１４（ａ）中の中継基板１２の斜視図である。図１２と同じ構成要素については同じ符号をつけて説明する。
この立体的電子回路装置の中継基板１２は、（第７の実施の形態）における中継基板１２の上面１２ａと下面１２ｂにも窪み部１６を形成し、それらの窪み部１６に電子部品５０，５７を搭載した点だけが異なっている。
上記の３次元接続構造より、他の電子部品１２０を実装した第１，第２の回路基板２０，３０と共に、中継基板１２の上下の窪み部１６および側面の窪み部１６にも電子部品５０，５７を実装することにより、さらなる高密度実装を同時に達成できる。
なお、この実施の形態では窪み部１６が中継基板１２の上下面の両方と左右面の両方に形成されていたが、窪み部１６が中継基板１２の側面の少なくとも一部および上下面の少なくとも一部に設けられ、電子部品がその窪み部に搭載されていてもよい。
（第１０の実施の形態）
図１５（ａ）と図１５（ｂ）は、それぞれ本発明の（第１０の実施の形態）を示し、（第１の実施の形態）における中継基板１０を２段重ねにして第１，２の回路基板２０,３０を実装したものと同様である。この中継基板１１は、図１の中継基板１０よりも厚みが薄く、その外面１０ｄに図１５（ｂ）に示すように第１，第２の配線６０，８０が形成された中継基板１１ａ，１１ｂを２段重ねに半田付けして構成されている。このことは前記各実施の形態の中継基板１０,１２においても同様に実施できる。
図１５（ａ）と図１５（ｂ）は、それぞれ本発明の（第１０の実施の形態）を示し、（第１の実施の形態）における中継基板１０を２段重ねにして第１，２の回路基板２０,３０を実装したものと同様である。この中継基板１１は、図１の中継基板１０よりも厚みが薄く、その外面１０ｄに図１５（ｂ）に示すように第１，第２の配線６０，８０が形成された中継基板１１ａ，１１ｂを２段重ねに半田付けして構成されている。このことは前記各実施の形態の中継基板１０,１２においても同様に実施できる。
なお、中継基板１１ａ，１１ｂの間の連結方法は、これに限らず、電極どうしの圧接接合あるいは接触、導電性樹脂で接合してもよい。
本実施の形態では、中継基板１１ａ，１１ｂが２段に積み重ねられているが、必要に応じてさらに多くの中継基板を積み重ねることもできる。
本実施の形態では、中継基板１１ａ，１１ｂが２段に積み重ねられているが、必要に応じてさらに多くの中継基板を積み重ねることもできる。
（第１１の実施の形態）
図１６は本発明の（第１１の実施の形態）を示す。
図１に示した実施の形態では中継基板１０の窪み部１６に実装された電子部品５０は、第１，２の回路基板２０，３０に実装された電子部品１１０，１２０とは平面的には重なる位置に実装されていたが、この実施の形態では図１６に示すように、中継基板１０の隔壁１０ｂの上側の窪み部１６に実装されている電子部品５０は、第１の回路基板２０に実装された電子部品１１０ａ，１１０ｂの間の平面的に重ならない位置に実装されている。同様に、中継基板１０の隔壁１０の下側の窪み部１６に実装されている電子部品５０は、第２の回路基板３０に実装された電子部品１２０ａ，１２０ｂの間の平面的に重ならない位置に実装されている。このことは前記各実施の形態の中継基板１０,１１,１２においても同様に実施できる。特に、中継基板１１の場合には、上側の中継基板１１ａの下面側に実装された電子部品５０と、下側の中継基板１１ｂの上面側に実装された電子部品５０とが、さらに平面的に重ならない位置に実装される。
図１６は本発明の（第１１の実施の形態）を示す。
図１に示した実施の形態では中継基板１０の窪み部１６に実装された電子部品５０は、第１，２の回路基板２０，３０に実装された電子部品１１０，１２０とは平面的には重なる位置に実装されていたが、この実施の形態では図１６に示すように、中継基板１０の隔壁１０ｂの上側の窪み部１６に実装されている電子部品５０は、第１の回路基板２０に実装された電子部品１１０ａ，１１０ｂの間の平面的に重ならない位置に実装されている。同様に、中継基板１０の隔壁１０の下側の窪み部１６に実装されている電子部品５０は、第２の回路基板３０に実装された電子部品１２０ａ，１２０ｂの間の平面的に重ならない位置に実装されている。このことは前記各実施の形態の中継基板１０,１１,１２においても同様に実施できる。特に、中継基板１１の場合には、上側の中継基板１１ａの下面側に実装された電子部品５０と、下側の中継基板１１ｂの上面側に実装された電子部品５０とが、さらに平面的に重ならない位置に実装される。
この構成により、立体的電子回路装置の高さ、または厚さを削減することができる。また、第１の回路基板２０と第２の回路基板３０とを接続し、電子部品５０も立体的に実装した中継基板１０により、立体的回路装置の低背化と高密度実装を同時に実現できる。
（第１２の実施の形態）
図１７は本発明の（第１２の実施の形態）を示す。
上記の各実施の形態の中継基板は、いずれも隔壁を有する形状であったが、この図１７に示す中継基板１３は、隔壁を有しない枠型形状で、上面と下面には、先の実施の形態と同様に凹部１０ｇと第１，第２の配線６０，８０が形成されている。
図１７は本発明の（第１２の実施の形態）を示す。
上記の各実施の形態の中継基板は、いずれも隔壁を有する形状であったが、この図１７に示す中継基板１３は、隔壁を有しない枠型形状で、上面と下面には、先の実施の形態と同様に凹部１０ｇと第１，第２の配線６０，８０が形成されている。
さらに、中継基板１３の内側側面にはチップ状の電子部品５１が実装され、外側側面にはノイズ防止のための導電性のシールド層２１０が形成されている。
なお、中継基板１３の高さは、第１の回路基板２０の下面と第２の回路基板３０の上面に実装される他の電子部品１１０，１２０の高さと接続部材１３０の高さの和よりも高くしている。この構成により、中継基板１３は単なるスペーサとしての機能と共に、内側側面に電子部品５１を実装することによって実装密度を上げることができる。また、第１の回路基板２０または第２の回路基板３０に搭載した他の電子部品１１０，１２０と中継基板１３に搭載した電子部品５１とを最短距離で接続することにより、立体的電子回路装置の周波数特性が向上し、機器の高速化を実現できる。
なお、中継基板１３の高さは、第１の回路基板２０の下面と第２の回路基板３０の上面に実装される他の電子部品１１０，１２０の高さと接続部材１３０の高さの和よりも高くしている。この構成により、中継基板１３は単なるスペーサとしての機能と共に、内側側面に電子部品５１を実装することによって実装密度を上げることができる。また、第１の回路基板２０または第２の回路基板３０に搭載した他の電子部品１１０，１２０と中継基板１３に搭載した電子部品５１とを最短距離で接続することにより、立体的電子回路装置の周波数特性が向上し、機器の高速化を実現できる。
（第１３の実施の形態）
図１８は本発明の（第１３の実施の形態）を示し、中継基板１３の外側側面に、インダクタやループアンテナ２３０が形成されている点だけが図１７とは異なっている。
図１８は本発明の（第１３の実施の形態）を示し、中継基板１３の外側側面に、インダクタやループアンテナ２３０が形成されている点だけが図１７とは異なっている。
一般的に、インダクタやループアンテナは大きなスペースが必要である。そこで、中継基板１３を周回形状を有するインダクタやループアンテナ２３０のボビンとして用いることにより、立体的電子回路装置のサイズを小型化するものである。なお、中継基板１３の側面に金属膜を形成した後、これをコイル状にパターン化することによって、インダクタやループアンテナ２３０を形成することもできる。
上記構成により、この立体的電子回路装置は、無線で情報の授受をするＩＣチップ、つまりＩＣタグ等の実装に用いることができる。
また、中継基板１３は射出成形可能な樹脂材料を用いることにより、枠状で、かつ外側側面に巻き線用の溝を形成することも容易である。
また、中継基板１３は射出成形可能な樹脂材料を用いることにより、枠状で、かつ外側側面に巻き線用の溝を形成することも容易である。
この（第１３の実施の形態）では隔壁を有しない枠型形状の中継基板１３においてインダクタやループアンテナ２３０を形成したが、前記隔壁を有する中継基板１０，１２等についても外側側面に、インダクタやループアンテナを形成することもできる。
また、第１の回路基板２０がセラミック基板で、第２の回路基板３０がガラスエポキシ基板である場合、中継基板１３にヤング率の小さい樹脂材料を用いることにより、セラミック基板とガラスエポキシ基板間の熱膨張係数の差によって生じる応力を緩和することができる。
なお、本発明の各実施の形態では、中継基板の上下面に第１の回路基板と第２の回路基板を配置する構成で述べたが、これに限られず、第１の回路基板と第２の回路基板が略Ｌ字形状等に中継基板で中継する構成としてもよい。具体的には、図２３に示すように第１の回路基板２０と第２の回路基板３０を中継基板Ｒで中継して連結するような場合を挙げることができる。さらに、中継基板を平面的に連結する構成や離散的に配置する構成としてもよい。これにより、第１の回路基板と第２の回路基板を安定して接続できる。具体的には、図２４に示すように第１の回路基板２０と第２の回路基板３０を中継基板Ｒ１，Ｒ２で中継して連結するような場合を挙げることができる。
また、本発明で述べた各実施の形態は、相互に適用できることはいうまでもない。
上記の各実施の形態では中継基板における第１，第２の回路基板との接続の凹部１０ｇの断面形状はいずれも図４に示したように、側壁１０ｈの傾きが底部から開口部に向かって広くなる傾斜角４５°程度に形成されていたが、図１９の(ａ)〜(ｃ)の何れかに構成することもできる。具体的には、図１９の(ａ)では側壁１０ｈが垂直壁で構成されており、 図１９の(ｂ)では側壁１０ｈの傾きが底部から開口部に向かって狭くなる傾斜辺で構成されており、図１９の(ｃ)では側壁１０ｈが開口部よりも底部にかけて内側が広くなる例えば曲面に形成されている。なお、特に、側壁１０ｈが傾斜した場合には、第１，第２の回路基板２０，３０の積層方向から中継基板に作用した外力が、分力に分散されるため、落下などの衝撃に対する第１の配線６０と接続部材４０との接合強度、第２の配線８０と接続部材４０との接合強度を高めることができる。
上記の各実施の形態では中継基板における第１，第２の回路基板との接続の凹部１０ｇの断面形状はいずれも図４に示したように、側壁１０ｈの傾きが底部から開口部に向かって広くなる傾斜角４５°程度に形成されていたが、図１９の(ａ)〜(ｃ)の何れかに構成することもできる。具体的には、図１９の(ａ)では側壁１０ｈが垂直壁で構成されており、 図１９の(ｂ)では側壁１０ｈの傾きが底部から開口部に向かって狭くなる傾斜辺で構成されており、図１９の(ｃ)では側壁１０ｈが開口部よりも底部にかけて内側が広くなる例えば曲面に形成されている。なお、特に、側壁１０ｈが傾斜した場合には、第１，第２の回路基板２０，３０の積層方向から中継基板に作用した外力が、分力に分散されるため、落下などの衝撃に対する第１の配線６０と接続部材４０との接合強度、第２の配線８０と接続部材４０との接合強度を高めることができる。
また、上記の各実施の形態において、前記第１の回路基板と前記第２の回路基板の両方に電子部品が実装されていたが、少なくとも一方に電子部品が実装されていればよい。
また、上記の各実施の形態において、窪み部１６が前記中継基板の上下面の両方に設けられていたが、少なくとも一方の面に設けられ、前記窪み部に前記電子部品が実装されていてもよい。
また、上記の各実施の形態において、窪み部１６が前記中継基板の上下面の両方に設けられていたが、少なくとも一方の面に設けられ、前記窪み部に前記電子部品が実装されていてもよい。
また、上記の各実施の形態において前記第１，第２の回路基板の少なくとも一方がフレキシブル回路基板であってもよい。
本発明の立体的電子回路装置は、第１の回路基板と第２の回路基板を中継基板または中継枠を介して接続する３次元接続構造であり、回路基板間を接合すると共に高密度実装を実現できる。そのため、高機能、多機能でコンパクト化が要望される携帯電話機等をはじめとする各種のモバイル機器に広く利用できる。
１０ 中継基板
１０ａ 外周壁
１０ｂ 隔壁
１０ｃ 上面
１０ｄ 外面
１０ｅ 下面
１０ｆ 内面
１０ｇ 凹部
１０ｈ 側壁
１０ｉ 平面電極部
１１ａ，１１ｂ 中継基板
１２ 中継基板
１６ 窪み部
２０ 第１の回路基板
３０ 第２の回路基板
４０ 接続部材
５０,５１ 電子部品
６０ 第１の配線
８０ 第２の配線
８５ 側面接続配線
１４０ 基板接続配線
１５０ モールド樹脂
１６０ 孔
１７０ シールド電極
１７２ シールド電極
１８０ シールド電極
２１０ シールド層
２３０ インダクタンスやループアンテナ
１０ａ 外周壁
１０ｂ 隔壁
１０ｃ 上面
１０ｄ 外面
１０ｅ 下面
１０ｆ 内面
１０ｇ 凹部
１０ｈ 側壁
１０ｉ 平面電極部
１１ａ，１１ｂ 中継基板
１２ 中継基板
１６ 窪み部
２０ 第１の回路基板
３０ 第２の回路基板
４０ 接続部材
５０,５１ 電子部品
６０ 第１の配線
８０ 第２の配線
８５ 側面接続配線
１４０ 基板接続配線
１５０ モールド樹脂
１６０ 孔
１７０ シールド電極
１７２ シールド電極
１８０ シールド電極
２１０ シールド層
２３０ インダクタンスやループアンテナ
Claims (15)
- 第１の回路基板と第２の回路基板を中継基板を介して接続した立体的電子回路装置であって、
前記中継基板の上下面に複数の第１の凹部と複数の第２の凹部が前記中継基板の外周に沿って形成され、前記第１の凹部と前記第２の凹部の形状が底部から開口側に向かって広くなる形状または底部から開口側に向かって狭くなる形状であり、
前記中継基板の上面と下面には、電子部品を搭載できる窪み部が前記第１，第２の凹部の形成場所の内側に形成され、
前記第１の回路基板と前記第２の回路基板とを接続するための第１接続配線が、前記中継基板の側面を経由して端部が前記第１の凹部の内周面上に延長されており、この第１の凹部に入った接続部材と前記第１接続配線を介して前記第１の回路基板と前記第２の回路基板が接続され、
一端が前記電子部品に接続された第２接続配線の他端が前記第２の凹部の内周面上に延長されており、この第２の凹部に入った接続部材と前記第２接続配線を介して前記第１の回路基板または前記第２の回路基板と接続されている
立体的電子回路装置。 - 前記窪み部が前記中継基板の側面にも設けられ、この窪み部に前記電子部品が実装されていることを特徴とする
請求項１に記載の立体的電子回路装置。 - 前記中継基板の側面に電気的ノイズを遮蔽するためのシールド電極が形成されていることを特徴とする
請求項１または請求項２に記載の立体的電子回路装置。 - 前記窪み部に搭載された前記電子部品がモールド樹脂により樹脂封止されていることを特徴とする
請求項１から請求項３のいずれかに記載の立体的電子回路装置。 - 前記第１の回路基板あるいは前記第２の回路基板に実装された前記他の電子部品と、対向する前記窪み部の前記電子部品とが、互いに重ならない位置に搭載されていることを特徴とする
請求項１から請求項４のいずれかに記載の立体的電子回路装置。 - 前記中継基板の側面にインダクタまたはループアンテナが形成されていることを特徴とする
請求項１または請求項２に記載の立体的電子回路装置。 - 前記中継基板が複数個連結されて、前記第１の回路基板および前記第２の回路基板とが３次元的に接続されていることを特徴とする
請求項１または請求項２に記載の立体的電子回路装置。 - 第１の回路基板と第２の回路基板を中継基板を介して接続した立体的電子回路装置であって、
前記中継基板の上下面に複数の第１の凹部と複数の第２の凹部が前記中継基板の外周に沿って形成され、
前記中継基板の上面と下面には、電子部品を搭載できる窪み部が前記第１，第２の凹部の形成場所の内側に形成され、
前記第１の回路基板と前記第２の回路基板とを接続するための第１接続配線が、前記中継基板の側面を経由して端部が前記第１の凹部の内周面上に延長されており、この第１の凹部に入った接続部材と前記第１接続配線を介して前記第１の回路基板と前記第２の回路基板が接続され、
一端が前記電子部品に接続された第２接続配線の他端が前記第２の凹部の内周面上に延長されており、この第２の凹部に入った接続部材と前記第２接続配線を介して前記第１の回路基板または前記第２の回路基板と接続されている
立体的電子回路装置。 - 第１の回路基板と第２の回路基板の接続に使用される中継基板であって、
上下面に複数の第１の凹部と複数の第２の凹部が外周に沿って形成され、前記第１の凹部と前記第２の凹部の形状が底部から開口側に向かって広くなる形状または底部から開口側に向かって狭くなる形状であり、
前記上下面には、電子部品を搭載できる窪み部が前記第１，第２の凹部の形成場所の内側に形成され、
前記第１の回路基板と前記第２の回路基板とを接続するための第１接続配線が、側面を経由して端部が前記第１の凹部の内周面上に延長されており、
一端が前記電子部品に接続された第２接続配線の他端が前記第２の凹部の内周面上に延長されている
中継基板。 - 上下面の少なくとも一方の窪み部に前記電子部品が実装されていることを特徴とする
請求項９に記載の中継基板。 - 窪み部が側面にも設けられ、前記窪み部に前記電子部品が実装されていることを特徴とする
請求項９に記載の中継基板。 - 窪み部が側面にも設けられ、少なくとも一部の窪み部に電子部品が搭載されていることを特徴とする
請求項９に記載の中継基板。 - 側面に電気的ノイズを遮蔽するためのシールド電極が形成されていることを特徴とする請求項９から請求項１２のいずれかに記載の中継基板。
- 第１の回路基板と第２の回路基板の接続に使用される中継基板であって、
上下面に複数の第１の凹部と複数の第２の凹部が外周に沿って形成され、前記上下面には、電子部品を搭載できる窪み部が前記第１，第２の凹部の形成場所の内側に形成され、
前記第１の回路基板と前記第２の回路基板とを接続するための第１接続配線が、側面を経由して端部が前記第１の凹部の内周面上に延長されており、
一端が前記電子部品に接続された第２接続配線の他端が前記第２の凹部の内周面上に延長されている
中継基板。 - 請求項１から請求項８のいずれかに記載の立体的電子回路装置を用いたモバイル機器。
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