JP5754507B2

JP5754507B2 - 回路モジュール

Info

Publication number: JP5754507B2
Application number: JP2013521430A
Authority: JP
Inventors: 宏通北嶋
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2011-06-21
Filing date: 2012-06-13
Publication date: 2015-07-29
Anticipated expiration: 2032-06-13
Also published as: CN103608915A; US20140055965A1; JPWO2012176402A1; CN103608915B; WO2012176402A1; US9961764B2

Description

本発明は、一方の主面にランド状の複数の実装用電極が形成された矩形状の回路基板を備える回路モジュールに関する。

近年、携帯端末の更なる小型化が要望されており、携帯端末のマザー基板などに実装される、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈモジュール（登録商標）、ＷｉＦｉなどの無線ＬＡＮモジュール、携帯電話用のアンテナスイッチモジュールなどの回路モジュール（高周波用電子モジュール）のより一層の小型化、低背化が要求されている。このような回路モジュールは、表面に、トランジスタ、ＦＥＴ、ダイオード、ＩＣなどの半導体素子や抵抗素子、コンデンサ素子、インダクタ素子などの部品が実装され、裏面にランド状の複数の実装用電極が形成された回路基板を備えている。そして、回路モジュールの小型化、低背化が要求されていることから、回路モジュールが備える回路基板の小型化が進むと共に、回路基板に形成される実装用電極の小型化も進んでいる。

このように回路モジュールが備える回路基板に形成される実装用電極の小型化の進展に伴い、携帯端末の組立て時に回路モジュールをマザー基板などに実装する際に回路基板に加えられるねじれや、回路モジュールがはんだなどにより実装されたマザー基板を備える携帯端末が落下などしたときの衝撃などに起因する応力が、回路モジュールを構成する回路基板の実装用電極が形成された部分に集中し、回路基板に割れや欠け、クラックなどが生じるおそれがある。

また、回路モジュールが携帯端末などのマザー基板に実装される際などに繰返し加熱、冷却されたり、外的衝撃が加えられたりすることにより、特に回路基板の４隅の角部部分が反ったり、たわんだりして、実装用電極が回路基板から剥がれたりするおそれがある。このように、回路基板に割れや欠け、クラックが生じたり、実装用電極が回路基板から剥がれたりすると、回路基板のビア導体や、回路基板内部に形成された配線パターンなどの伝送線路が破損して、携帯端末の故障を招くおそれがある。

そこで、回路基板に割れや欠け、クラックが生じたり、実装用電極が回路基板から剥がれたりすることを防止するために、回路基板の４隅に近接して形成された４つの実装用電極について、回路基板の４隅に最も近い角部を切り取って面取りすることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

すなわち、図５の従来の回路モジュールの底面図に示すように、回路モジュール５００が備える回路基板５０１の、マザー基板に実装される側の主面に形成された複数の矩形状の実装用電極５０２のうち、同図中の点線で囲まれた、回路基板５０１の４隅に近接して形成された４つの実装用電極５０２について、４隅に最も近い角に面取り量ｃがａ／５〜ａ／２（ａは実装用電極５０２の最短辺の長さ）となるように面取りが施されている。このように構成されることで、回路基板５０１に対するねじれなどの外的衝撃が回路基板５０１に与える応力が低減され、回路基板５０１に割れや欠け、クラックなどが生じるのが防止される。また、加熱されたり冷却されたり、外的衝撃が加えられたりするなどして回路基板５０１の４隅近傍に反りやたわみが生じたりしたときに、実装用電極５０２の、特に回路基板５０１の４隅に近い部分が回路基板５０１から剥がれるのが防止される。

特開２００５−２６３１２号公報（段落０００１〜００２９、図１など）

図５に示すように、回路基板５０１の４隅に近接して形成された４つの実装用電極５０２について、回路基板５０１の４隅に最も近い角に面取りが施されることで、外的衝撃に起因して回路基板５０１に割れや欠け、クラックなどが生じたり、回路基板５０１が反ることにより実装用電極５０２が剥がれたりするのが防止されるが、さらなる技術の改善が要望されている。

この発明は、上記した課題に鑑みてなされたものであり、回路基板に割れや欠け、クラックが生じるのを効果的に防止でき、実装用電極の一部が回路基板から剥がれたとしても回路モジュールの電気的特性を担保することができる技術を提供することを目的とする。

上記した目的を達成するために、本発明の回路モジュールは、一方の主面にランド状の複数の実装用電極が形成され、他方の主面に部品が実装された矩形状の回路基板を備える回路モジュールにおいて、前記複数の実装用電極のうち、前記回路基板の角部近傍に形成された矩形状の前記実装用電極のうち少なくとも１つにはビア導体が接続され、当該矩形状の実装用電極は、一の隅部が前記回路基板の中央寄りに配置され、前記一の隅部に対向する他の隅部が前記回路基板の角部寄りに配置されるように形成され、前記ビア導体と前記回路基板の内部に形成された配線パターンとを介して前記部品に電気的に接続され、前記ビア導体は、前記回路基板に形成されたビアホールに導体ペーストが充填されて成り、当該矩形状の実装用電極の前記一の隅部に接続されて前記回路基板の中央寄りの位置に設けられ、前記回路基板に形成されたビアホールに導体ペーストが充填されて成る他のビア導体が、当該矩形状の実装用電極の前記他の隅部に接続されて前記回路基板の角部寄りの位置にさらに設けられていることを特徴としている。

また、前記回路基板の一方の主面に形成された絶縁層をさらに備え、前記絶縁層は、前記回路基板の中央寄りに設けられた前記ビア導体の前記一方の主面側の端面の少なくとも一部を覆って形成されるとよい。このような構造にすることにより、回路基板が反ったり、うねったりした際に、ビア導体が接続された実装用電極の部分が回路基板から剥がれるのを防止することができる。

また、前記絶縁層は、前記各実装用電極の周縁部を覆って形成されるのが望ましい。このとき、当該矩形状の実装用電極の前記ビア導体が接続された前記一の隅部付近の周縁部と重なった部分における前記絶縁層の幅が、当該矩形状の実装用電極の前記他のビア導体が接続された前記他の隅部付近の周縁部と重なった部分における幅よりも広くなるようにするとよい。このような構造にすることにより、回路基板の強度がさらに向上するため、回路基板に割れや欠け、クラックが生じることを防止することができる。

また、前記ビア導体を備えた前記実装用電極は、前記回路基板の一方の主面における対角線上に配置されていることを特徴としている。このような構造にすることにより、ビア導体の部分に応力が集中することをより効果的に緩和することができ、回路基板に割れや欠け、クラックが生じることを防止することができる。

本発明によれば、回路基板の一方の主面に形成されたランド状の複数の実装用電極のうち、回路基板の角部近傍に形成された実装用電極に接続されるビア導体が、当該実装用電極の回路基板の中央寄りの位置に設けられることにより、回路基板の角部とビア導体との間隔が広がるため、応力がビア導体の部分に集中することが緩和されるため、回路基板に割れや欠け、クラックが生じることを効果的に防止することができる。また、実装用電極と、当該実装用電極の回路基板中央寄りに設けられたビア導体との電気的な接続状態は維持されるので、回路モジュールの電気的特性が劣化することを防止することができる。

本発明の回路モジュールの第１実施形態を示す底面の要部拡大図である。本発明の回路モジュールの第２実施形態を示す底面の要部拡大図である。本発明の回路モジュールの第３実施形態を示す底面の要部拡大図である。本発明の回路モジュールの他の例を示す図である。従来の回路基板の一例を示す底面図である。

＜第１実施形態＞
本発明の回路モジュールの第１実施形態について図１を参照して説明する。図１は本発明の回路モジュールの第１実施形態を示す底面の要部拡大図である。

図１に示す回路モジュール１は、少なくとも表面（他方の主面）に、トランジスタやＦＥＴを含むアンプ、ダイオード、スイッチなどの半導体素子や抵抗素子、コンデンサ素子、インダクタ素子などの部品が実装され、裏面２ａ（一方の主面）にランド状の表面実装用電極３，３ａが形成されたセラミック多層基板から成る回路基板２を備え、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）モジュール、ＷｉＦｉなどの無線ＬＡＮモジュール、携帯電話用のアンテナスイッチモジュールなどのモジュールとして構成される。また、図示省略された各種部品が実装される回路基板２の表面は、各種部品が実装された状態で、エポキシ系樹脂などの一般的なモールド樹脂により全体がモールドされる。なお、回路基板２の表面をモールド樹脂によりモールドする代わりに、電磁シールド用の金属ケースなどにより覆ってもよい。また、回路基板２の表面に、モールド層や、金属ケースなどを設けずに、回路モジュール１を形成してもよい。

回路基板２は、セラミックグリーンシートの積層体が焼成されて形成される。回路基板２の各層を形成するセラミックグリーンシートは、アルミナおよびガラスなどの混合粉末が有機バインダおよび溶剤などと一緒に混合されたスラリーが成膜装置によりシート化されたものであり、約１０００℃よりも低い温度で、所謂、低温焼成できるように構成されている。そして、所定形状に切り取られたセラミックグリーンシートに、ビア形成、ＡｇやＣｕなどの導体ペーストによる種々のパターン印刷が行われて各層が形成される。

すなわち、まず、所定形状に形成されたグリーンシートに、レーザなどでビアホールが形成され、内部に導体ペーストが充填されたり、ビアフィルめっきが施されることにより層間接続用のビア導体４が形成され、ＣｕやＡｇなどの導体ペーストにより実装用電極３，３ａを含む所定の配線パターンが印刷されて、回路基板２を構成する各層を形成するための複数のグリーンシートが準備される。なお、それぞれのグリーンシートには、一度に大量の回路基板２を形成できるように、複数の配線パターンが設けられている。

次に、各層が積層されて積層体が形成される。そして、焼成後に個々の回路基板２に分割するための溝が、個々の回路基板２の領域を囲むように形成される。続いて、積層体が加圧されながら焼成されることにより回路基板２の集合体が形成される。

そして、個々の回路基板２に分割される前に、裏面２ａに形成された実装用電極３，３ａにＮｉめっきおよびＡｕめっきが施されて、個々の回路基板２に分割されることにより回路基板２が完成する。なお、個々の回路基板２に分割される前に、回路基板２の集合体の表面に各種部品が実装されてもよい。そして、各種部品が実装された回路基板２の集合体の実装面２ａにモールド樹脂が充填されて、これが加熱硬化されることによりモールド層（図示省略）が各回路基板２に設けられて回路モジュール１の集合体が形成される。その後、回路モジュール１の集合体は個々に分割されて、回路モジュール１が完成する。

また、回路基板２の裏面２ａに形成された複数の実装用電極３，３ａにはそれぞれビア導体４が接続されているが、回路基板２の角部近傍に形成された実装用電極３ａに接続されるビア導体４は、図１に示すように、実装用電極３ａの回路基板２の中央寄りの位置に設けられている。また、回路基板２の裏面２ａに形成された各実装用電極３，３ａは、ビア導体４（一部図示省略）と、回路基板２の内部に形成された配線パターンとを介して表面に実装された各種部品と電気的に接続される。なお、図１では、他の実装用電極３に接続されるビア導体４は図示省略されている。

以上のように、この実施形態によれば、裏面２ａにランド状の複数の実装用電極３，３ａが形成された矩形状の回路基板２を備える回路モジュール１において、外部から衝撃が加えられることにより回路基板２に生じる応力の解析を繰返し行った結果、回路基板２の４つの角部近傍の対角線上に実装用電極３，３ａが配置されている場合に、回路基板２の割れや欠け、クラックの原因となる大きな応力が生じる頻度が高いことを見出した。その結果、回路基板２の４つの角部近傍に回路基板２と材質の異なるビア導体４が設けられていると、機械的な強度の弱いビア導体４の部分に応力が集中することとなるため、回路基板２に割れや欠け、クラックが生じ易くなる。

したがって、回路基板２の一方の主面に形成されたランド状の複数の実装用電極３，３ａのうち、回路基板２の角部近傍に形成された実装用電極３ａに接続されるビア導体４が、当該実装用電極３ａの回路基板２の中央寄りの位置に設けられることにより、回路基板２の角部とビア導体４との間隔が広がるため、応力がビア導体４の部分に集中することが効果的に緩和されて、回路基板２に割れや欠け、クラックが生じことを効果的に防止することができる。

また、特に回路基板２の表面にモールド樹脂が充填されて、これが加熱硬化される際に、回路基板２の角部近傍に反りやうねりが生じることにより、実装用電極３ａの角部寄りの一部３ａ１（図１の斜線部分）が回路基板２から剥がれたとしても、ビア導体４が、実装用電極３ａの回路基板２の中央寄りの位置に設けられているため、当該実装用電極３ａとビア導体４との断線が防止されるので、回路モジュール１の電気的特性を担保することができる。

＜第２実施形態＞
本発明の回路モジュールの第２実施形態について図２を参照して説明する。図２は本発明の回路モジュールの第２実施形態を示す底面の要部拡大図である。

この実施形態が、上記した第１実施形態と異なるのは、図２に示すように、回路基板２の角部近傍の実装用電極３ａには、回路基板２の角部寄りの位置に他のビア導体４ａがさらに接続されて設けられている点である。その他の構成は、上記した第１実施形態と同様であるため、同一符号を付すことによりその構成の説明は省略する。

この実施形態によれば、回路基板２の角部近傍の実装用電極３ａには、回路基板２の角部寄りの位置に他のビア導体４ａがさらに接続されて設けられている。そのため、外的衝撃などに起因して回路基板２に生じた応力は、回路基板２の角部寄りの位置に設けられたビア導体４ａに集中する。したがって、割れや欠け、クラックなどは回路基板２の角部寄りの位置に設けられたビア導体４ａの部分で生じるため、実装用電極３ａと、当該実装用電極３ａの回路基板２中央寄りに設けられたビア導体４との電気的な接続状態は維持されるので、回路モジュール１の電気的特性が劣化することを防止することができる。

また、上記した第１実施形態と同様に、回路基板２の角部近傍に反りやうねりが生じることにより、実装用電極３ａの角部寄りの一部３ａ１（図２の斜線部分）が回路基板２から剥がれたとしても、ビア導体４が、実装用電極３ａの回路基板２の中央寄りの位置に設けられているため、当該実装用電極３ａとビア導体４との断線が防止されるので、回路モジュール１の電気的特性を担保することができる。

＜第３実施形態＞
本発明の回路モジュールの第３実施形態について図３を参照して説明する。図３は本発明の回路モジュールの第３実施形態を示す底面の要部拡大図である。

この実施形態が、上記した第１実施形態と異なるのは、図３に示すように、回路基板２の裏面２ａに形成された絶縁層５をさらに備え、絶縁層５は、各実装用電極３，３ａの周縁部を覆って形成されている点である。なお、絶縁層５は、熱硬化性エポキシ樹脂などの一般的なレジスト材料や、セラミックペーストにより形成される。その他の構成は、上記した第１実施形態と同様であるため、同一符号を付すことによりその構成の説明は省略する。

この実施形態によれば、絶縁層５が、各実装用電極３，３ａの周縁部を覆って形成されているため、例えば、回路基板２の表面をモールドするモールド樹脂が収縮することにより、回路基板２が反ったり、うねったりした際に、実装用電極３，３ａが回路基板２から剥がれるのを防止することができ、絶縁層５により回路基板２の強度がさらに向上するため、回路基板２に割れや欠け、クラックが生じることを防止することができる。

また、この実施形態では、絶縁層５が、各実装用電極３，３ａの周縁部を覆って形成されているが、絶縁層５が、実装用電極３ａの回路基板２の中央寄りに設けられたビア導体４の、裏面２ａ側の端面の少なくとも一部を覆って形成されることで、回路基板２が反ったり、うねったりした際に、実装用電極３ａの、特に、ビア導体４が接続された部分が回路基板２から剥がれて、実装用電極３ａとビア導体４との電気的な接続が損なわれることを防止することができる。また、このように構成しても、絶縁層５により回路基板２の強度が向上するため、回路基板２に割れや欠け、クラックが生じることを防止することができる。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、上記したもの以外に種々の変更を行なうことが可能であり、上記した実施形態ではセラミック多層基板により回路基板２が形成されているが、エポキシ系や液晶ポリマなどによる樹脂多層基板により回路基板２を形成してもよく、アルミナ基板などのような単層基板により回路基板２を形成してもよい。

また、上記した実施形態では、回路基板２の裏面２ａの実装用電極３，３ａは矩形状に形成されているが、実装用電極３，３ａの形状は上記した形状に限られるものではなく、矩形の一部が切り取られたテーパを有する形状や、円形状や楕円形状など、どのような形状であってもよい。

また、上記した実施形態では、回路基板２を矩形状に形成したが、図４（ａ），（ｂ）に示すような多角形状の回路基板１０２，２０２であっても、回路基板１０２を矩形の２つの領域１０２ａ，１０２ｂに分割し、回路基板２０２を矩形の２つの領域２０２ａ，２０２ｂに分割して、角部近傍の実装用電極に接続されるビア導体を、回路基板１０２，２０２の中央寄りに配置することにより本発明を適用することができる。なお、図４は本発明の回路モジュールの他の例を示す図であって、（ａ），（ｂ）はそれぞれ回路基板の一例を示す。

産業上の利用分野

本発明は、一方の主面にランド状の複数の実装用電極が形成された矩形状の回路基板を備える種々の回路モジュールに適用することができる。

１回路モジュール
２，１０２，２０２回路基板
２ａ裏面（一方の主面）
３，３ａ実装用電極
４，４ａビア導体
５絶縁層

Claims

一方の主面にランド状の複数の実装用電極が形成され、他方の主面に部品が実装された矩形状の回路基板を備える回路モジュールにおいて、
前記複数の実装用電極のうち、前記回路基板の角部近傍に形成された矩形状の前記実装用電極のうち少なくとも１つにはビア導体が接続され、
当該矩形状の実装用電極は、一の隅部が前記回路基板の中央寄りに配置され、前記一の隅部に対向する他の隅部が前記回路基板の角部寄りに配置されるように形成され、前記ビア導体と前記回路基板の内部に形成された配線パターンとを介して前記部品に電気的に接続され、
前記ビア導体は、前記回路基板に形成されたビアホールに導体ペーストが充填されて成り、当該矩形状の実装用電極の前記一の隅部に接続されて前記回路基板の中央寄りの位置に設けられ、
前記回路基板に形成されたビアホールに導体ペーストが充填されて成る他のビア導体が、当該矩形状の実装用電極の前記他の隅部に接続されて前記回路基板の角部寄りの位置にさらに設けられていることを特徴とする回路モジュール。
前記回路基板の一方の主面に形成された絶縁層をさらに備え、
前記絶縁層は、前記回路基板の中央寄りに設けられた前記ビア導体の前記一方の主面側の端面の少なくとも一部を覆って形成されることを特徴とする請求項１に記載の回路モジュール。
前記絶縁層は、前記各実装用電極の周縁部を覆って形成されることを特徴とする請求項２に記載の回路モジュール。
当該矩形状の実装用電極の前記ビア導体が接続された前記一の隅部付近の周縁部と重なった部分における前記絶縁層の幅が、当該矩形状の実装用電極の前記他のビア導体が接続された前記他の隅部付近の周縁部と重なった部分における幅よりも広いことを特徴とする請求項３に記載の回路モジュール。
前記ビア導体を備えた前記実装用電極は、前記回路基板の一方の主面における対角線上に配置されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の回路モジュール。