JP5765488B2 - 回路基板モジュール - Google Patents

Description

本発明は複数のチップ部品が絶縁基板に実装された回路基板モジュールに関するものである。

電気機器や電子機器などの基板（マザーボード）に安定して実装することができる回路基板モジュールとして、たとえば、特許文献１に開示されるような、ハイブリッドＩＣがあげられる。このハイブリッドＩＣは、絶縁基板の表裏面に設けられた配線パターンにそれぞれ複数のチップ部品が実装された絶縁基板と、下面に端子電極（リード電極）が設けられた枠状基板とからなる。枠状基板は絶縁基板の裏面に実装されたチップ部品を取り囲むように、部品が実装されていない部分に取り付けられている。また、絶縁基板の表裏面に設けられた配線パターンと枠状基板の下面に形成された端子電極は、スルーホールによって電気的に接続されている。

特開平５−２５９３７２号公報

しかしながら、小型、軽量化が求められる電気機器等では、機器に搭載される回路基板モジュールの小型、軽量化が必要である。そのため、絶縁基板および枠状基板の外形状を小さくする必要があるが、絶縁基板を小さくしても、回路基板モジュールに内蔵する部品点数や大きさは変更できないので、枠状基板の幅を狭くせざるを得ない。ところが枠状基板の下面に形成される端子電極の面積は枠状基板の幅に依存するため、マザーボードと接合する端子電極の面積は必然的に小さくなり、回路基板モジュールとマザーボードの接合強度が小さくなるという問題がある。

本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、マザーボードに実装した場合は、回路基板モジュールとマザーボードの接合強度が高く、安定して実装することができる回路基板モジュールを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は次の構成を備える。本発明の回路基板モジュールでは、実装部を有する第１の絶縁基板と、前記配線パターンに電気的に接続され、前記実装部に実装された少なくとも１つの電子部品と、前記第1の絶縁基板の実装部の周囲に、前記チップ部品の実装高さよりも高く形成された枠状基板と、前記第1の絶縁基板と前記枠状基板とで構成されたキャビティと、前記キャビティを介して前記第１の絶縁基板と対向し、端子電極が形成された第２の絶縁基板とを備えていること、および、前記電子部品と、前記第２の絶縁基板に設けられた前記端子電極が、前記枠状基板を介して電気的に接続されていることを特徴とする。

なお、前記第1の絶縁基板、前記第２の絶縁基板および前記枠状基板の少なくとも1つを貫通する通気口が設けられていてもよい。キャビティ内部と外気に通じる通気口を設置した場合は、ガスの発生による回路基板モジュールの変形や、破損がなく、したがって、回路基板モジュールを安定して接合することができる。

また、第２の絶縁基板の内部には、その第２の絶縁基板の両主面に沿って延びる配線パターンを形成しても良い。この場合には、端子電極を第２の絶縁基板の底面の任意の位置に形成することができるようになるため、回路基板モジュールが実装されるマザーボードの実装用電極の様々な配置に対応することができる。また、第２の絶縁基板に形成される端子電極の個数を増やすことができるため、回路基板モジュールに実装される電子部品の個数を増やすなどして、回路基板モジュールの高機能化をはかることができる。さらに、第２の絶縁基板に形成される端子電極の個数を増やすことができれば、回路基板モジュールとマザーボードとの接合強度をより大きくすることができる。

また、枠状基板の内部に、第２の絶縁基板の主面と平行な方向に並ぶように複数のビア導体が形成されるようにしても良い。この場合には、回路基板モジュールの内部において、より複雑な配線が可能になるため、回路基板モジュールの高機能化をはかることができる。

また、第１の絶縁基板、第２の絶縁基板および枠状基板で囲まれたキャビティの内部に、樹脂を充填するようにしても良い。この場合には、回路基板モジュール自体の強度を向上させたり、キャビティ内に実装された電子部品の外部に対する絶縁性を向上させたりすることができる。

以上のように、本発明が適用された回路基板モジュールでは、端子電極を大きく形成できるため、マザーボードとの接合強度を大きくすることができる。

図１（ａ）は第１の実施形態に係る回路基板モジュール１００の断面図であり、図１（ｂ）は下面図である。 図２（ａ）〜（ｃ）は第１の実施形態の回路基板モジュールの製造工程を工程順に説明する断面図で、（ａ）は第１の工程、（ｂ）は第２の工程、（ｃ）は第３の工程である。 図３（ａ）は第２の実施形態に係る回路基板モジュール２００の断面図であり、図３（ｂ）は下面図である。 図４（ａ）は第３の実施形態に係る回路基板モジュール３００の断面図であり、図４（ｂ）は下面図である。 図５は第４の実施形態に係る回路基板モジュール４００の断面図である。 図６は第５の実施形態に係る回路基板モジュール５００の断面図である。 図７は第６の実施形態に係る回路基板モジュール６００の断面図である。

以下に、本発明にかかる回路基板モジュールの好適な実施形態について、添付図面とともに詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１の（ａ）は第１の実施形態にかかる回路基板モジュール１００の断面図である。回路基板モジュール１００は、第１の絶縁基板１１１と、枠状基板１１２と、第２の絶縁基板１１３とを備えている。第１の絶縁基板１１１と、枠状基板１１２と、第２の絶縁基板１１３は、有機基板や、セラミックスなどからなり、それぞれの基板は、後述する所定の電極、絶縁基板を貫通して形成されているスルーホール１２１、１２２を備えている。以下に詳細を説明する。

第１の絶縁基板１１１は、基板の厚み方向に貫通した穴が形成され、穴の内部にたとえば、銅などの導電性の金属が充填されて、ビア導体１２１ａ、１２２ａが形成されている。第１の絶縁基板１１１には、表裏面に配線パターン１２０ａと１２０ｂが形成され、電子部品１３０ａ、１３０ｂ、１３１ａ、１３１ｂが実装されている。

枠状基板１１２の枠の高さは、第１の絶縁基板１１１の裏面に実装されたチップ部品１３１ａおよび１３１ｂの高さよりも高く形成されている。枠状基板１１２の枠には、枠を貫通して第１の絶縁基板１１１に形成されているビア導体１２１ａと１２２ａと電気的に接続されるように、ビア導体１２１ｂ、１２２ｂが形成されている。これら２つの基板で、キャビティ１１４が形成される。

第２の絶縁基板１１３は、枠状基板１１２に形成されたビア導体１２１ｂ、１２２ｂと電気的に接続するように、第１の絶縁基板と同じようにビア導体１２１ｃ、１２２ｃが形成されている。また、第２の絶縁基板１１３の中央付近には、ビア導体１２３が形成され、表面には配線パターン１２４が形成されている。第２の絶縁基板１１３の裏面には、端子電極１２５ａ、１２５ｂが形成されている。

それぞれの基板に形成された、ビア導体１２１ａの下面とビア導体１２１ｂの上面、ビア導体１２１ｂの下面とビア導体１２１ｃの上面ははんだなどの金属や導電性ペーストで接合され、スルーホール１２１を形成し、ビア導体１２２ａの下面とビア導体１２２ｂの上面、ビア導体１２２ｂの下面とビア導体１２２ｃの上面は、はんだなどの金属や導電性ペーストで接合されて、スルーホール１２２が形成される。第１の絶縁基板１１１の表裏面に形成された配線パターン１２０ａ、１２０ｂと第２の絶縁基板１１３に形成された端子電極１２５ａ、１２５ｂは、スルーホール１２１、１２２によって、また、端子電極１２６はビア導体１２３と配線パターン１２４およびスルーホール１２１、１２２を通じて電気的に接続される。

次に、上記のような構造からなる本実施形態にかかる回路基板モジュール１００の製造方法の一例について説明する。図２（ａ）〜（ｃ）は、製造工程を工程順に説明する断面図である。

図２（ａ）に示す第１の工程では、まず、ドリルやレーザーなどで所定の位置にビア導体１２１ａ、１２２ａを形成するための穴を形成し、穴の内部に導電性の金属を充填した第１の絶縁基板１１１を準備し、第１の絶縁基板１１１の表裏面に配線パターン１２０ａ、１２０ｂを形成し、裏面にチップ部品１３１ａ、１３１ｂと実装する。枠状基板１１２には、ビア導体１２１ａ、１２２ｂと接続するように、ビア導体１２１ｂ、１２２ｂを形成する。第２の絶縁基板１１３も同様に、所定の位置にビア導体１２１ｃ、１２２ｃ、１２３を形成し、配線パターン１２４と端子電極１２５ａ、１２５ｂ、１２６を形成する。

図２（ｂ）に示す第２の工程では、第１の絶縁基板１１１と枠状基板１１２と第２の絶縁基板１１３を接合する。接合は、はんだを用いて、絶縁基板１１１に形成したビア導体１２１ａの下面と枠状基板に形成したビア導体１２１ｂの上面、ビア導体１２１ｂの下面と１２１ｃの上面とを接合して、スルーホール１２１を形成する。同様に、ビア導体１２２ａの下面と１２２ｂの上面、ビア導体１２１ｂの下面と１２１ｃの上面とを接合して、スルーホール１２２を形成する。なお、枠状基板１１２と第１の絶縁基板１１１との隙間や、枠状基板１１２と第２の絶縁基板１１３との隙間にアンダーフィルを埋めて、強度を増すこともできる。

最後に、図２（ｃ)に示す第３の工程では、第１の絶縁基板１１１の表面にチップ部品１３０ａ、１３０ｂを実装し、本実施形態の回路基板モジュール１００を完成する。

なお、スルーホール導体１２１、１２２は、第１の絶縁基板１１１と枠状基板１１２と第２の絶縁基板１１３を接合したのち、それぞれの所定の位置に、形成してもよく、チップ部品１３０ａ、１３０ｂは接合前に絶縁基板１１１に実装していてもよい。

このように、端子電極１２５ａ、１２５ｂは、枠状基板の幅に関係なく、第２の絶縁基板１１３の裏面に大きい面積で形成されているので、回路基板モジュール１００をマザーボードに実装する場合、安定した接合強度で接続することができる。さらに、配線パターン１２４は、スルーホール１２１、１２２とビア導体１２３を通じて端子電極１２６に接続されているので、グランド電極として機能するとともに、マザーボードとの接合強度を上げることができる。
（第２の実施形態）
第２の実施形態に係る回路基板モジュール２００を図３（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。

図３（ａ）は第２の実施形態にかかる回路基板モジュール２００の断面図、（ｂ）は回路基板モジュール２００の下面図である。基本的な構成は第１の実施形態とほぼ同様であるため、詳細については同じ符号を付して省略する。

回路基板モジュール２００が、第１の実施形態にかかる回路基板モジュール１００と異なるのは、回路基板モジュール２００を構成する第２の絶縁基板２１３を貫通する直径１００μｍの通気口２４０が形成されていることである。

本実施形態にかかる回路基板モジュールの製造方法は、第１の実施形態とほぼ同様なため、製造工程の断面図は省略する。第１の実施形態と異なる通気口２４０は、第２の絶縁基板２１３にビア導体用の穴を形成する際に、キャビティ１１４が密閉されないように、枠状基板１１２の内側で、かつ端子電極に重ならない部分に、ドリルやレーザーなどで形成する。

その後、第１の実施形態と同様な工程を経て、本実施形態の回路基板モジュール２００を完成する。

このように本実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、第２の絶縁基板２１３に形成された端子電極１２５ａ、１２５ｂが、第２の絶縁基板２１３の裏面に大きい面積で形成されているので、回路基板モジュール２００をマザーボードに実装する場合、安定した接合強度で接続することができる。また、第１の実施形態に示したように、第２の絶縁基板の裏面中央に端子電極を設けてもよい。

本実施形態のように、第２の絶縁基板２１３を貫通する通気口２４０が設けられた場合は、キャビティ１１４で発生したガスを外部に逃すことができるので、内圧によって回路基板モジュール２００が変形、あるいは破損する危険がない。なお、本実施形態では通気口を第２の絶縁基板に一ケ所設けたが、キャビティと外気が通じるように、第１の絶縁基板配線パターンや枠状基板のスルーホールと重ならない部分に形成することもでき、それぞれの基板に複数個形成することもできる。
（第３の実施形態）
第３の実施形態に係る回路基板モジュール３００を図４（ａ）、（ｂ）に示す。

図４（ａ）は第３の実施形態にかかる回路基板モジュール３００の断面図、（ｂ）は回路基板モジュール３００の概略下面図である。基本的な構成は第１の実施形態と同様であるため、詳細については同じ符号を付して省略し、異なる部分について説明する。

本実施形態に係る回路基板モジュールが、第１の実施形態に係る回路基板モジュール１００と異なるのは、第１の絶縁基板３１１の表面にチップ部品３３０が加えられていることと、第２の絶縁基板３１３の表面に、配線パターン３２０ｃが形成され、チップ部品３３２が実装されていること、および、第１の絶縁基板３１１と第２の絶縁基板３１３の所定の位置にそれぞれ直径１５０μｍの通気口３４０ａ、３４０ｂが形成されていることである。

本実施形態にかかる回路基板モジュール３００の製造方法も第１の実施形態とほぼ同様なため、製造工程の断面図は省略し、第１の実施形態と異なる部分についてのみ、説明する。

第１の実施形態と異なる通気口３４０ａ、３４０ｂは、キャビティ３１４が密閉されないように、それぞれ、第１の絶縁基板３１１、第２の絶縁基板３１３に形成する。通気口３４０ａ、３４０ｂは、ビア導体１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２２ｃの穴を形成する際に、枠状基板１１２の内側で、かつ配線パターンや端子電極に重ならない部分に、ドリルやレーザーなどで形成する。そして、第１の絶縁基板３１１の表裏面に配線パターン１２０ａ、１２０ｂを形成し、裏面にチップ部品１３１ａ、１３１ｂを実装する。第２の絶縁基板３１３も同様に、表面に配線パターン３２０を、裏面に端子電極１２５ａ、１２５ｂを形成し、第２の絶縁基板３１３の表面に形成した配線パターン３２０ｃと電気的に接続するように、チップ部品３３２を実装し、第２の工程に移行する。第２の工程は、第１の実施形態と同様に、ビア導体１２１ａ〜１２２ｃがそれぞれはんだで接合される。

第３の工程では、第１の絶縁基板３１１の表面にチップ部品１３０ａ、１３０ｂ、３３０を実装し、本実施形態の回路基板モジュール３００を完成する。

本実施形態のように、通気口を多く設けた場合は、より迅速にキャビティ内で発生したガスを、外部に逃すことができ、基板の破壊や、変形が生じにくいので、より安定して実装することができる。

上記説明した各実施形態において、回路基板モジュールの第１の絶縁基板の表面に形成された配線パターンや実装されたチップ部品は、ケースカバーや樹脂で覆ってもかまわない。

第１の実施形態に示したように、第２の絶縁基板の裏面中央に端子電極を設けてもよい。
（第４の実施形態）
第４の実施形態に係る回路基板モジュール４００を図５に示す。なお、図５は断面図である。

回路基板モジュール４００の基本的な構成は、第１の実施形態と同様であるため、詳細については同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。

回路基板モジュール４００は、第２の絶縁基板４１３を備える。

第２の絶縁基板４１３の底面には、端子電極４２５ａ、４２５ｂ、４２６ａ、４２６ｂが形成されている。

また、第２の絶縁基板４１３は、その内部に、ビア導体４２１ｃ、４２２ｃ、４２３ａ、４２３ｂが形成されている。なお、断面図である図５においては、ビア導体４２３ａ、４２３ｂは断面には形成されておらず、図において断面よりも奥側に形成されているため、破線で示している。

また、第２の絶縁基板４１３は、その内部に、第２の絶縁基板４１３の両主面に沿って延びる配線パターン４２４ａ、４２４ｂが形成されている。なお、断面図である図５においては、配線パターン４２４ａ、４２４ｂは断面には形成されておらず、図において断面よりも奥側に形成されているため、破線で示している。

そして、ビア導体４２１ｃは、枠状基板１１２に形成されたビア導体１２１ｂと、端子電極４２５ａとを接続している。また、ビア導体４２２ｃは、枠状基板１１２に形成されたビア導体１２２ｂと、端子電極４２５ｂとを接続している。

また、ビア導体４２３ａは、配線パターン４２４ａと端子電極４２６ａとを接続している。また、ビア導体４２３ｂは、配線パターン４２４ｂと端子電極４２６ｂとを接続している。

なお、配線パターン４２４ａは、ビア導体４２１ｃとは接続されず、図５においてはビア導体４２１ｃに隠れて図示されていないが、第２の絶縁基板４１３の内部に形成された別のビア導体と接続されている。また、配線パターン４２４ｂは、ビア導体４２２ｃとは接続されず、図５においてはビア導体４２２ｃに隠れて図示されていないが、第２の絶縁基板４１３の内部に形成された別のビア導体と接続されている。

第４実施形態に係る回路基板モジュール４００は、第２の絶縁基板４１３の内部に、第２の絶縁基板４１３の両主面に沿って延びる配線パターン４２４ａ、４２４ｂを備えているため、端子電極４２５ａ、４２５ｂ、４２６ａ、４２６ｂを、第２の絶縁基板４１３の底面の任意の位置に形成することができ、回路基板モジュールが実装されるマザーボード（図示せず）の実装用電極の様々な配置に対応することができる。また、第２の絶縁基板４１３に形成される端子電極４２５ａ、４２５ｂ、４２６ａ、４２６ｂの個数を増やすことができるため、回路基板モジュール４００に実装される電子部品１３０ａ、１３０ｂ、１３１ａ、１３１ｂの個数を増やすなどして、回路基板モジュールの高機能化をはかることができる。さらに、第２の絶縁基板４１３に形成される端子電極４２５ａ、４２５ｂ、４２６ａ、４２６ｂの個数を増やすことができれば、回路基板モジュールとマザーボードとの接合強度をより大きくすることができる。
（第５の実施形態）
第５の実施形態に係る回路基板モジュール５００を図６に示す。なお、図６は断面図である。

回路基板モジュール５００の基本的な構成は、第１の実施形態と同様であるため、詳細については同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。

回路基板モジュール５００は、枠状基板５１２を備える。

枠状基板５１２の枠の内部には、ビア導体５２１ｂ、５２１ｄ、５２２ｂ、５２２ｄが形成されている。図５においては、キャビティ１１４を含む枠状基板５１２の縦断面を見ているが、1対の枠のうちの左側の枠の縦断面にビア導体５２１ｂ、５２１ｄが形成され、1対の枠のうちの右側の枠の縦断面にビア導体５２２ｂ、５２２ｄが形成されている。

ビア導体５２１ｂ、５２１ｄ、５２２ｂ、５２２ｄは、後述する第２の絶縁基板６１３の主面と平行な方向に並ぶように、枠状基板５１２の内部に形成されている。

また、回路基板モジュール５００は、第２の絶縁基板６１３を備える。

第２の絶縁基板６１３の底面には、端子電極６２５ａ、６２５ｂ、６２６ａ、６２６ｂが形成されている。

また、第２の絶縁基板６１３は、その内部に、ビア導体６２１ｃ、６２１ｅ、６２２ｃ、６２２ｅ、６２３ａ、６２３ｂが形成されている。

また、第２の絶縁基板６１３は、その内部に、第２の絶縁基板６１３の両主面と平行な方向に延びる配線パターン６２４ａ、６２４ｂが形成されている。

そして、第１の絶縁基板１１１に形成されたビア導体１２１ａと、ビア導体５２１ｂと、ビア導体６２１ｃと、端子電極６２５ａとが順に接続されている。また、第１の絶縁基板１１１に形成されたビア導体１２２ａと、ビア導体５２２ｂと、ビア導体６２２ｃと、端子電極６２５ｂとが順に接続されている。

また、第１の絶縁基板１１１に形成された配線パターン１２０ｂと、ビア導体５２１ｄと、ビア導体６２１ｅと、配線パターン６２４ａと、ビア導体６２３ａと、端子電極６２６ａとが順に接続されている。また、第１の絶縁基板１１１に形成された配線パターン１２０ｃと、ビア導体５２２ｄと、ビア導体６２ｅと、配線パターン６２４ｂと、ビア導体６２３ｂと、端子電極６２６ｂとが順に接続されている。

第５の実施形態に係る回路基板モジュール５００は、枠状基板５１２の縦断面に、多数のビア導体５２１ｂ、５２１ｄ、５２２ｂ、５２２ｄが形成されているため、より複雑な配線が可能になっており、回路基板モジュールの高機能化を図ることが可能になっている。
（第６の実施形態）
第６の実施形態に係る回路基板モジュール６００を図７に示す。なお、図７は断面図である。

回路基板モジュール６００の基本的な構成は、図５に示した第４の実施形態に係る回路基板モジュール４００と同様であるため、詳細については同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。

回路基板モジュール６００は、第１の絶縁基板１１１、枠状基板１１２および第２の絶縁基板４１３で囲まれたキャビティ１１４の内部に、樹脂６０１が充填されている。

第６の実施形態に係る回路基板モジュール６００は、キャビティ１１４の内部に樹脂６０１が充填されているため、回路基板モジュール自体の強度が向上している。また、第６の実施形態に係る回路基板モジュール６００は、キャビティ１１４の内部に樹脂６０１が充填されているため、キャビティ１１４内に実装された電子部品１３１ａ、１３１ｂの外部に対する絶縁性が向上している。

１００、２００、３００、４００、５００、６００：回路基板モジュール
１１１、３１１：第１の絶縁基板
１１２、５１２：枠状基板
１１３、２１３、３１３、４１３、６１３：第２の絶縁基板
１１４、３１４：キャビティ
１２０ａ、１２０ｂ、１２４、２２０ａ、２２０ｂ、３２０、４２４ａ、４２４ｂ、６２４ａ、６２４ｂ：配線パターン
１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２３、４２１ｃ、４２２ｃ、４２３ａ、４２３ｂ、５２１ｂ、５２１ｄ、５２２ｂ、５２２ｄ、６２１ｃ、６２１ｅ、６２２ｃ、６２２ｅ、６２３ａ、６２３ｂ：ビア導体
１２１、１２２：スルーホール導体
１２５ａ、１２５ｂ、１２６、４２５ａ、４２５ｂ、４２６ａ、４２６ｂ、６２５ａ、６２５ｂ、６２６ａ、６２６ｂ：端子電極
１３０ａ、１３０ｂ、１３１ａ、１３１ｂ、３３２：チップ部品
２４０、３４０ａ、３４０ｂ：通気口

Claims (6)

1. 実装部を有する第１の絶縁基板と、
   前記実装部に実装された少なくとも１つの電子部品と、
   前記第１の絶縁基板の前記実装部の周囲に、前記電子部品の実装高さよりも高く形成された枠状基板と、
   前記第１の絶縁基板と前記枠状基板とで構成されたキャビティと、
   前記キャビティを介して前記第１の絶縁基板と対向し、端子電極および該端子電極に接続されたビア導体が形成された第２の絶縁基板とを備え、
   前記電子部品と前記端子電極とが、前記枠状基板および前記ビア導体を介して電気的に接続され、
   前記第２の絶縁基板を前記第２の絶縁基板の厚み方向に貫通する通気口が設けられている、回路基板モジュール。
2. 前記通気口の直径が１００μｍ以上である、請求項１に記載の回路基板モジュール。
3. 前記第２の絶縁基板の内部に、該第２の絶縁基板の両主面に沿って延びる配線パターンが形成されている、請求項１または請求項２に記載の回路基板モジュール。
4. 前記枠状基板の内部に、前記第２の絶縁基板の主面と平行な方向に並ぶように複数のビア導体が形成されている、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回路基板モジュール。
5. 前記第１の絶縁基板、前記第２の絶縁基板および前記枠状基板で囲まれた前記キャビティの内部に、樹脂が充填されている、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の回路基板モジュール。
6. 前記電子部品が受動部品である、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の回路基板モジュール。

Images