JP4489137B1 - 回路モジュール及び電子機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】封止樹脂が漏れ出して盛り上がるのを防止できる回路基板を提供する。
【解決手段】第１の面である表面１１Ａと、表面１１Ａとは反対の第２の面である裏面１１Ｂとを備えるプリント基板１１において、プリント基板１１の表面１１Ａと裏面１１Ｂを貫通する孔１１Ｃが設けられ、プリント基板１１の裏面１１Ｂ側に配置された、銅箔１２、レジスト１３、マイラーシート（登録商標）１４各々に設けられた孔によって、凹部１５が形成される。プリント基板１１の孔１１Ｃは、凹部１５の底部に露出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、各種電子部品を実装した後に樹脂封止させた回路モジュール及び回路モジュールを備えた電子機器に関するものである。
従来、各種電子部品を実装した後に樹脂によりモールドさせる回路基板が各種提案され開発されている。ここで、半導体素子の樹脂による封止方法について説明する。
まず、図５に示すように、突起電極を有する半導体素子１００を回路基板２００にフリップチップ実装し、はんだ材１０１などにより回路基板２００上の電極と接続する。次に、図６に示すように、エポキシ、シリコン系等の封止樹脂３００を供給し、毛細管現象を利用し、半導体素子１００と回路基板２００との隙間に封止樹脂３００を充填する。
その後、充填させた樹脂３００を熱硬化させれば、半導体装置が完成する。
しかしながら従来の製造方法では、図７に示すように、半導体素子１００と回路基板２００との隙間に封止樹脂３００を充填される過程において、気泡３０１がその隙間に残る場合がある。この気泡３０１は、半導体素子間でのリーク電流不良や、半導体素子の電極部の腐食によるコンタクト不良を生じ、半導体装置の信頼性を著しく低下させる原因となっていた。
このため、図８に示すように、空気抜き貫通孔４０１を設けた回路基板４００を用い、樹脂封止する際に半導体素子１００と回路基板４００との隙間に気泡が残留せず、かつ封止樹脂３００の漏れを防止できる半導体装置の製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平６−２０４２７２号公報
しかしながら、このような方法で樹脂封止を行っても、回路基板４００下面の空気抜き貫通孔４０１からの封止樹脂３００の漏れが多少でもあると、その漏れ出して硬化した樹脂のため、回路基板４００の下面に凹凸が形成される。このため、例えば薄型化のために回路基板４００の下面に液晶表示器などの電子部品を直接搭載させるように構成した携帯電話機などにあっては、前述した凹凸の影響で液晶表示器などの電子部品に各種の不都合をもたらす虞がある。このような事情から、回路基板において封止樹脂が漏れ出して広がるのを防止できる技術の開発が待たれていた。
そこで、本発明は、封止樹脂が漏れ出して広がるのを防止できる回路基板、回路モジュール、回路モジュールを備えた電子機器を提供することを目的とするものである。
本発明の回路モジュールは、第１の面と、前記第１の面と反対の第２の面を備える基板と、前記第１の面に実装された実装部品と、前記基板と前記実装部品の間に充填された樹脂と、前記第１の面において前記実装部品が対向する領域に設けられ、前記第１の面と前記第２の面を貫通する孔と、前記第２の面に貼付された所定のシートと、前記所定のシートの一部を取り除いて形成され、前記孔の断面より広い底部を備えたシート凹部と、前記基板の第２の面側に配置された表示機器と、を備えた回路モジュールであって、前記孔は前記底部に位置し、前記樹脂は前記孔を満たし、前記樹脂の外面は前記シート凹部の内側にあり、前記シート凹部は前記第２の面に沿って前記孔を中心に放射状に延びる溝を有するものである。
この構成によれば、孔から漏れ出た樹脂が溝に沿って奥部へ入り込んでいき、シート凹部と溝の内側に樹脂部の凹凸を納めることで、凹凸が表示機器に不都合をもたらす可能性を低く抑えることができる。これにより、表示機器を基板に近接した状態で配置することができ、基板の一方の面側に実装部品を、他方の面側に表示機器を備える回路モジュールを薄型化できる。
また、本発明の電子機器は前記回路モジュールを備えている。
この構成によれば、例えば、基板の第１の面に実装させた実装部品を封止する樹脂が基板の孔から漏れ出して第２の面に広がるのを凹部で受け止めることができるので、基板の第２の面から外側へ樹脂が漏れ出すのを効果的に防止できるようになり、樹脂の漏れ出しに起因した電子機器への悪影響（例えば、電子機器の破損や故障、或いは電子機器の品質劣化など）を防止できる。
本発明の回路モジュールにおいては、孔は凹部の底部に露出する構成であり、基板の孔から樹脂が漏れ出ても、その孔から漏れ出た樹脂が広がって突出するのを凹部に収容することで防止できるので、基板の第２の面から外部へ盛り上がるのを防止することができる。
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る回路モジュール１０を示すものである。この回路モジュール１０は、図示しない電子機器（例えば、携帯電話機、ＰＨＳなどの携帯端末装置）の内部に設置されており、回路基板１と、実装部品２と、電子部品３と、樹脂部４と、を備えている。
回路基板１は、詳細は後述するがプリント基板１１などで構成されており、これに実装部品２が搭載されている。
本実施形態のプリント基板１１は、例えば５５０μｍ程度の厚さを有するものであって、第１の面（以下、「表面」とよぶ）１１Ａとは反対の第２の面（以下、「裏面」とよぶ）１１Ｂに、例えば１８μｍ程度の薄い金属層（以下、「銅箔」とよぶ）１２と、例えば２０μｍ程度の薄い絶縁樹脂層（以下、「レジスト」とよぶ）１３とが積層されている。さらにこのプリント基板１１の裏面１１Ｂには、レジスト１３の外面に、例えば１００μｍ程度の厚さのポリエステルシートなどのシート、具体的には、マイラーシート１４を貼付している。
また、このプリント基板１１には、図３に示すように、表面１１Ａと裏面１１Ｂとを貫通するように、径寸法Ｄ１（例えば直径２５０μｍ程度）の孔１１Ｃを設けており、この孔１１Ｃを跨ぐようにして表面１１Ａには前述した実装部品２が搭載されている。なお、本実施形態の孔１１Ｃは、図２に示すように、円形状を有しているが、例えば、円、楕円、三角形、四角形、多角形などであってもよい。このように、プリント基板１１に孔１１Ｃを設けてあるのは、樹脂部４形成のために樹脂モールドを行う際に、後述する実装部品２のキャビティ２１部分などの樹脂４０中に空気（あわ）が残っている場合に、その後の熱硬化の際に前述した空気が熱膨張して樹脂４０外部へ噴出するといったトラブルを回避させるため、空気（あわ）及び樹脂４０の逃げ孔として設けたものである。
このため、プリント基板１１の裏面１１Ｂに設けた銅箔１２、レジスト１３及びマイラーシート１４にも、それぞれ孔１１Ｃと対向する部分に、孔１２Ａ、孔１３Ａ、及び孔１４Ａを開口させており、これらの孔が全体としてプリント基板１１の貫通孔を構成している。このように、銅箔１２、レジスト１３及びマイラーシート１４にも、それぞれ孔１２Ａ、孔１３Ａ、及び孔１４Ａを開口させたのは、空気（あわ）及び樹脂４０を、プリント基板１１の裏面１１Ｂへ逃がすための逃げ孔として設けたものである。
銅箔１２には、予め所定のパターン配線を形成する際に、プリント基板１１の孔１１Ｃに対応する部分にも同時に上述した孔１２Ａを開口させてあるが、本実施形態の孔１２Ａも真円形状を有するものであって、かつ、プリント基板１１の孔１１Ｃよりも大きな径寸法Ｄ２（Ｄ１＜Ｄ２；図３参照）を有している。
このように、銅箔１２の孔１２Ａの孔径Ｄ２をプリント基板１１の孔１１Ｃの孔径Ｄ１よりも大きく形成され、図３に示すように、プリント基板１１の孔１１Ｃを囲む周辺部分１１Ｄ及び銅箔１２の孔１２Ａを囲設する周辺部分１２Ｂが、プリント基板１１の孔１１Ｃを囲んでいる。したがって、プリント基板１１の孔１１Ｃを通り抜け漏れ出してきた樹脂４０が、周辺部分１１Ｄ及び周辺部分１２Ｂに到達可能である構成となっている。
レジスト１３も、同様に真円形状の孔１３Ａを有するが、この孔１３Ａの孔径Ｄ３を、プリント基板１１の孔１１Ｃの孔径Ｄ１及び銅箔１２の孔の孔径Ｄ２よりも大きく（但し、Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３；図３参照）している。特にこのレジスト１３の孔径Ｄ３は、後述するマイラーシート１４の孔１４Ａの孔径Ｄ４よりも大きく開口されている。
本実施形態のマイラーシート１４は、樹脂部４の樹脂４０に対する濡れ性のよいポリエステルによって構成されるが、材料の種類は特に限定されない。プリント基板１１、銅箔１２、及びレジスト１３の各孔１１Ｃ、孔１２Ａ、孔１３Ａとは形状が同じまたは異なっていてもよいが、その一部が所定の形状（例えば、円、楕円、三角形、四角形、多角形など）に切り抜かれた孔１４Ａを有する。
マイラーシート１４の孔１４Ａは、孔径Ｄ４がほぼシート厚の分だけ銅箔１２の孔１２Ａの孔径Ｄ３より小さく形成されている（即ち、Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ４＜Ｄ３；図３参照）。マイラーシート１４は、銅箔１２の孔１２Ａを囲設する周辺の周辺部分１２Ｂがマイラーシート１４の孔１４Ａの底部を構成するように、レジスト１３及び銅箔１２に貼着されている。
すなわち、本実施形態においては、プリント基板１１の周辺部分１１Ｄと、銅箔１２の孔１２Ａ及び周辺部分１２Ｂ、並びにマイラーシート１４の孔１４Ａによって、プリント基板１１の孔１１Ｃに通じる凹部１５が形成されている。言い換えると、プリント基板１１の孔１１Ｃは、凹部１５の底（プリント基板１１の周辺部分１１Ｄ）に露出している。凹部１５は、回路基板１の裏面側（プリント基板１１の裏面１１Ｂ側と同じ）から見て回路基板１内に凹んだくぼみとして形成されている。また、凹部１５はマイラーシート１４の一部を取り除いて形成されるシート凹部である。
本実施形態では、回路基板１のプリント基板１１の表面１１Ａ上に実装部品２を取り付け、樹脂４０をプリント基板１１と実装部品２の間に充填する際、実装部品２とプリント基板１１との間にキャビティ２１が形成されているので、その中にも樹脂４０が入り込む。一方、プリント基板１１には、表面１１Ａから裏面１１Ｂに貫通した孔１１Ｃをキャビティ２１が臨む領域内に設けてある。したがって、樹脂４０は孔１１Ｃを伝ってプリント基板１１の裏面１１Ｂへ流れることができるが、裏面１１Ｂの孔１１Ｃの周囲には凹部１５が形成されているので、ここに樹脂４０が収容され、裏面１１Ｂから外側に離れる方向に沿って所定高さ以上に樹脂４０が盛り上がるのを防ぐことができる。
つまり、本実施形態では、プリント基板１１の裏側１１Ｂの孔に対応する位置に設けた凹部１５は、樹脂４０がぬれ性によって凹部の壁を伝わって拡がることができるように構成されており、図３（Ａ）示すように、マイラーシート１４の外面１４Ｃよりも外側に突出する状態で盛り上がるのを防ぐことができる。
また、本実施形態では、銅箔１２の孔１２Ａを囲む周辺部分１２Ｂの一部に、マイラーシート１４の孔１４Ａの内周を構成する内側端面を固着させることで、孔１４Ａを構成する部分のマイラーシート１４の凹部に露出する部分の表面積を稼ぐように構成している。換言すれば、レジスト１３の孔１３Ａまでマイラーシート１４を侵入させることにより、プリント基板１１の孔１１Ｃを通過して漏れ出してくる樹脂４０に対する接触面積を増大させ、マイラーシート１４での樹脂の保持効果をより一層高めるようになっている。
また、マイラーシート１４の孔１４Ａは、銅箔１２の孔１２Ａ及び周辺部分１２Ｂを取り囲むような状態で配置されている。銅箔１２の孔１２Ａは、プリント基板１１の周辺部分１１Ｄ及び孔１１Ｃを囲むように配置されている。したがって、凹部１５は、周辺部分１２Ｂ及び周辺部分１１からなる二つの底部を有し（二段階の凹部）、プリント基板１１の裏面１１Ｂまで貫通した状態で設けられている。二つの底部を有するように形成されているため、凹部１５の樹脂４０の保持効果は高い。
すなわち、樹脂４０は、孔１１Ｃから凹部１５に漏れ出したにもかかわらず、凹部１５の作用により、裏面に露出する樹脂の外面４０Ａが裏面１１Ｂとマイラーシート１４の外面１４Ｃとの間に位置している。このような構成は、樹脂４０が、回路基板１の裏面から突出しないことを示しており、回路基板１の裏面を平らにできることを示唆している。
尚、本実施形態においては、マイラーシート１４が設けられることにより、凹部１５は二段階の凹部として形成されている。しかしながら、マイラーシート１４は必須ではない。マイラーシート１４が設けられない場合、凹部１５は、プリント基板１１の周辺部分１１Ｄと、銅箔１２の孔１２Ａ及び周辺部分１２Ｂによって形成される。この場合、凹部１５は銅箔１２の一部を取り除いて形成される金属層凹部または、レジスト１３の一部を取り除いて形成される絶縁層凹部として形成される。
また、マイラーシート１４は、回路基板１（プリント基板１１）の全面に貼付する必要はなく、マイラーシート１４が貼付される領域と、貼付されない領域が回路基板１に設けられてもよい。
実装部品２は、プリント基板１１の表面１１Ａに半田（ボール）２２などで溶着されている。また、この実装部品２は、図１に示すように、表面１１Ａと対向するようにキャビティ２１を備えており、このキャビティ２１の底部となる実装面２Ａには電子部品（半導体チップ）３（３Ａ，３Ｂ）が搭載されている。
電子部品（半導体チップ）３は、キャビティ２１を含む実装部品２の外周を全て覆う状態でモールドされている樹脂部４の樹脂４０によって、完全に埋められた状態となって保護されている。
本実施形態の樹脂部４は、エポキシ樹脂などを用いて、プリント基板１１の表面１１Ａ側の実装部品２を覆うだけでなく、プリント基板１１の表面１１Ａ側略全体を覆っている。これによって、プリント基板１１の強度を高めることができるので、この回路モジュール１０を取り付けた図示しない電子機器において、プリント基板１１を補強するためのシャーシなどが不要となる。
また、特に凹部１５の最外層を構成する、マイラーシート１４の孔１４Ａの周囲には、図２に示すように放射状に溝１４Ｂを形成することができる。この様な構成下においては、孔１４Ａから樹脂４０の一部が漏れ出しても、毛細管現象によって溝１４Ｂに沿って奥部へ入り込んでいくので、樹脂４０がマイラーシート１４の外面１４Ｃよりも外側に盛り上がって突出するのを効果的に防止することができる。
なお、マイラーシート１４の濡れ性が高い場合や樹脂４０の粘性が低いような場合には、図３（Ｂ）に示すように、マイラーシート１４の表面により多く接触して、凹部での収容量をさらに稼ぐことができるので、マイラーシート１４の外面１４Ｃよりも外側に突出するのをより確実に防止する。
図４は、本実施形態の回路モジュール１０を備えた電子機器（即ち、携帯電話機、ＰＤＡ、或はＰＨＳなどの携帯端末装置）６０の要部を示すものであり、この電子機器６０では、筐体６１の内部に、回路モジュール１０と、液晶表示装置７０とを備えている。
回路モジュール１０は、回路基板１と、実装部品２と、電子部品３と、樹脂部４と、枠体８１と、蓋体８２と、を備えている。
本実施形態の孔１１Ｃも樹脂４０で満たされており、またこの孔１１Ｃと連通する凹部１５にも樹脂４０が入り込んでいる。そして、樹脂４０の底面側で樹脂４０が露出する外面４０Ａは、プリント基板１１の孔１１Ｃの裏面１１Ｂ側の開口と、凹部１５の底面との間に位置する状態にある。即ち、この樹脂４０は、液晶表示装置７０の反射シート７４に臨んでいるが、回路基板１の裏面（マイラーシート１４の外面１４Ｃ）から突出しないようになっている。
筐体６１は、第１筐体（以下、「表面筐体」）６２及び第２筐体（以下、「裏面筐体」）６３を接合させた状態で構成されている。また、筐体６１内部の回路基板１の裏面（マイラーシート１４の外面１４Ｃ）と表面筐体６２との間には、前述した液晶表示装置７０が挟着された状態で内装されているとともに、筐体６１内部の回路基板１１の表面（プリント基板１１の表面１１Ａ）と裏面筐体６３との間には、枠体８１と蓋体８２とが嵌合された状態で架設されている。
枠体８１及び蓋体８２の間と、プリント基板１１の表面１１Ａ及び裏面筐体６３の間とで囲まれた空間には、実装部品２及び電子部品３を覆うようにして、樹脂部４を構成する樹脂４０が充填されている。即ち、この樹脂４０は、枠体８１及び蓋体８２とプリント基板１１の表面１１Ａとに接する状態でフルに充填されることによって電子部品３の全周を覆っている。
表示装置７０には、本実施形態では液晶表示装置（ＬＣＤ）が用いられている。この液晶表示装置（ＬＣＤ）には、液晶セル部７１と、発光部７２と、導光板７３と、反射シート７４と、これらを一体に積層させるフレーム７５などを備えており、回路基板１の裏面と表面筐体６２の表示窓Ｗとの間に密着させた状態で介装されている。
本実施形態においては、液晶表示装置７０の最後部（背面）が、回路基板１の裏面に近接した状態で配置されている。しかしながら、上述したように、樹脂４０の外面４０Ａは、プリント基板１１の孔１１Ｃの裏面１１Ｂ側の開口と、凹部１５の底面との間に位置する状態にある。したがって、樹脂４０が凹部１５から飛び出して、液晶表示装置７０の最後部に配置された反射シート７４を損傷させるといったことがない。また、樹脂４０が反射シート７４を押圧させることもないので、液晶表示画面上に画質の低下をもたらす影などが形成されることもない。これにより、反射シート７４に対して凹凸の殆どない平滑化された平面を与えるための面状の部材を反射シート７４と回路基板１との間に別途設ける必要がない。例えば、表示部のフレームの一部として反射シートを支える面状の部材が必要なくなる。或いは、面状の部材を設ける場合であっても、極めて薄い面状の部材、例えば薄膜のシートを用いることで充分に平滑化された平面を反射シート７４に対して与えることができる。
なお、本発明の表示装置としては、本実施形態の液晶表示装置に限定されるものではなく、例えば有機ＥＬ表示器などであってもよい。
また、本実施形態によれば、回路基板１の両面に抱き合わせた状態で樹脂部４及び表示装置７０を有しており、樹脂部４と回路基板１と表示装置７０とが相互に補強し合い構造的に強度が増すので、回路基板１と表示装置７０との間に相当の厚さと剛性を有する面状の部材を必要としない分、薄型化を図ることができる。
また、本実施形態によれば、実装部品２はキャビティを有しているが、キャビティを有しない実装部品に対しても本発明は適用可能である。
以上、本発明の各種実施形態を説明したが、本発明は前記実施形態において示された事項に限定されず、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者がその変更・応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。
本発明の回路基板または回路モジュールは、封止樹脂が漏れ出して盛り上がるのを防止することができ、表示装置の破損などを回避できる効果を有し、高品位の表示装置を備えた電子機器、例えば携帯端末装置などに有用である。
本発明の第１の実施形態に係る回路モジュールを示す断面図 図１の回路モジュールの底部を示す説明図 図２におけるIII-III線断面図 本発明の回路モジュールを備えた電子機器を示す断面図 従来の樹脂による半導体素子の封止方法における後の工程を示す説明図 従来の樹脂による半導体素子の封止方法における不都合を示す説明図 従来の別の樹脂封止方法を示す説明図 従来の別の樹脂封止方法を示す説明図
１ 回路基板
２ 実装部品
３ 電子部品
４ 樹脂部
１０ 回路モジュール
１１ プリント基板
１１Ａ 第１の面（表面）
１１Ｂ 第２の面（裏面）
１１Ｃ、１２Ａ、１３Ａ、１４Ａ 孔
１２ 金属層（銅箔）
１３ 絶縁樹脂層（レジスト）
１４ シート（マイラーシート）
２１ キャビティ
４０ 樹脂
６０ 電子機器（携帯端末装置）
６１ 筐体
７０ 表示装置（液晶表示装置）
８１ 枠体
８２ 蓋体

Claims (7)

  1. 第１の面と、前記第１の面と反対の第２の面を備える基板と、
    前記第１の面に実装された実装部品と、
    前記基板と前記実装部品の間に充填された樹脂と、
    前記第１の面において前記実装部品が対向する領域に設けられ、前記第１の面と前記第２の面を貫通する孔と、
    前記第２の面に貼付された所定のシートと、
    前記所定のシートの一部を取り除いて形成され、前記孔の断面より広い底部を備えたシート凹部と、
    前記基板の第２の面側に配置された表示機器と、を備えた回路モジュールであって、
    前記孔は前記底部に位置し、
    前記樹脂は前記孔を満たし、前記樹脂の外面は前記シート凹部の内側にあり、
    前記シート凹部は前記第２の面に沿って前記孔を中心に放射状に延びる溝を有する回路モジュール。
  2. 請求項１に記載の回路モジュールであって、
    前記樹脂の外面は、前記溝の内側にある回路モジュール。
  3. 請求項１又は請求項２に記載の回路モジュールであって、
    前記基板の第２の面に前記シートが貼付される領域と、貼付されない領域が設けられた、回路モジュール。
  4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回路モジュールであって、
    前記実装部品は前記第１の面に対向する面にキャビティを備え、前記キャビティの内部に電子部品が搭載され、
    前記第１の面において、キャビティに対向する領域に前記孔が設けられる、回路モジュール。
  5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の回路モジュールであって、
    前記第１の面に枠体を備え、前記樹脂は枠体と前記基板の第１の面と前記実装部品とに接する、回路モジュール。
  6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の回路モジュールであって、
    前記表示機器が液晶表示器である、回路モジュール。
  7. 請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の回路モジュールを備えた電子機器。
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