JP6624351B2 - モジュール部品 - Google Patents

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Description

本発明は、モジュール部品に関し、特に、外部へのノイズの放射を抑制するための磁性体を備えたモジュール部品に関する。
基板に実装部品を実装したモジュール部品が知られている。
特許文献１には、フェライト粉末を樹脂に混合した複合フェライトで複数の実装部品を覆うことにより、実装部品から発せられるノイズを複合フェライトでシールドして外部に放射されることを抑制するように構成されたモジュール部品が記載されている。
特開平８−１８６９７８号公報
しかしながら、特許文献１に記載のモジュール部品では、複合フェライトにより実装部品から発せられるノイズをモジュール部品内に閉じ込める構成のため、実装部品から発せられるノイズが複合フェライトを介して他の実装部品に伝搬する場合がある。
本発明は、上記課題を解決するものであり、外部へのノイズの放射を抑制し、かつ、基板に実装された複数の実装部品間でのノイズ伝搬を抑制することができるモジュール部品を提供することを目的とする。
本発明のモジュール部品は、
基板と、
前記基板の一方主面に実装された複数の実装部品と、
前記複数の実装部品それぞれのグランド電極と異なる電極の少なくとも一部を覆う非磁性体と、
前記基板の一方主面、前記複数の実装部品、および、前記非磁性体を覆う磁性体と、
を備え、
前記複数の実装部品それぞれのグランド電極は、前記磁性体と接した状態で前記磁性体によって覆われていることを特徴とする。
前記非磁性体は、前記複数の実装部品を個別に覆うように設けられていてもよい。
上記モジュール部品は、
前記磁性体を覆う金属層をさらに備え、
前記金属層はグランドと接続されていてもよい。
前記非磁性体は、グランドと接続されている配線以外の配線も覆うように構成されていてもよい。
前記複数の実装部品には、前記グランド電極を含む複数の電極を有するＩＣが含まれていてもよい。
前記複数の実装部品には、１つの前記グランド電極と、前記グランド電極とは異なる１つの電極とを有する電子部品が含まれており、
前記グランド電極は前記磁性体によって覆われ、前記グランド電極とは異なる１つの電極は前記非磁性体によって覆われていてもよい。
本発明のモジュール部品によれば、基板の一方主面に実装されている複数の実装部品のうち、グランド電極と異なる電極の少なくとも一部が非磁性体で覆われているので、磁性体を介しての複数の実装部品間でのノイズ伝搬を抑制することができる。また、磁性体によって、基板の一方主面、複数の実装部品および非磁性体が覆われているので、モジュール部品外部へのノイズの放射を抑制することができる。したがって、ノイズが少なく、信頼性の高いモジュール部品を提供することができる。
第１の実施形態におけるモジュール部品の上面模式図である。 第１の実施形態におけるモジュール部品を、図１のＩＩ−ＩＩ線で切断した場合の断面図である。 図１および図２に示すモジュール部品の等価回路図である。 基板上に、実装部品同士を接続する配線が配置されている場合の非磁性樹脂および磁性樹脂の配置関係を示す断面図である。 第２の実施形態におけるモジュール部品の断面図である。 第２の実施形態におけるモジュール部品の製造方法を説明するための図である。 樹脂ポッティングによって、実装部品のグランド電極以外の部分に非磁性樹脂を形成する方法を説明するための図である。
以下に本発明の実施形態を示して、本発明の特徴とするところをさらに具体的に説明する。
＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態におけるモジュール部品１００の上面模式図である。図２は、モジュール部品１００を、図１のＩＩ−ＩＩ線で切断した場合の断面図である。また、図３は、図１および図２に示すモジュール部品１００の等価回路図である。
第１の実施形態におけるモジュール部品１００は、基板１０と、複数の実装部品２０と、非磁性体である非磁性樹脂３０と、磁性体である磁性樹脂４０とを備える。ここでは、モジュール部品１００がＤＣ−ＤＣコンバータを構成するモジュール部品であるものとして説明する。
複数の実装部品２０は、基板１０の一方主面に実装されている。実装部品２０はそれぞれ電子部品であって、例えば、ＩＣ（集積回路）、コンデンサ、インダクタ、トランジスタなどが含まれる。ここでは、実装部品２０として、ＩＣ２１、入力側コンデンサ２２、出力側コンデンサ２３、および、インダクタ２４が基板１０に実装されているものとして説明する。なお、図１および図２では、実装部品２０に接続されている配線は省略している。
複数の実装部品２０はそれぞれ、グランドと接続されるグランド電極と、グランド電極以外の電極の少なくとも１つ備える。なお、端子と電極は機能的に同じものとしてとらえることができるため、実装部品２０に設けられているものが一般的に「端子」と呼ばれるような場合であっても、本明細書では、「電極」として説明する。
なお、グランド電極以外の電極とは、例えば入力電極や出力電極、制御電極などである。
ＩＣ２１は、第１の端子電極２１ａ、第２の端子電極２１ｂ、および、第３の端子電極２１ｃの３つの電極を備える。第１の端子電極２１ａは、グランド電極である。第２の端子電極２１ｂおよび第３の端子電極２１ｃは、グランド電極とは異なる電極である。
入力側コンデンサ２２は、第１の外部電極２２ａおよび第２の外部電極２２ｂを備える。第１の外部電極２２ａはグランド電極であり、第２の外部電極２２ｂは、グランド電極と異なる電極である。
出力側コンデンサ２３は、第３の外部電極２３ａおよび第４の外部電極２３ｂを備える。第３の外部電極２３ａはグランド電極であり、第４の外部電極２３ｂは、グランド電極と異なる電極である。
インダクタ２４は、第５の外部電極２４ａおよび第６の外部電極２４ｂを備える。インダクタ２４は、グランドとは直接接続されていないため、グランド電極は備えていない。
非磁性樹脂３０は、複数の実装部品２０それぞれの電極のうち、グランド電極と異なる電極の少なくとも一部を覆うように設けられている。ただし、複数の実装部品２０間におけるノイズ干渉を効果的に抑制するため、非磁性樹脂３０は、複数の実装部品２０それぞれの電極のうち、グランド電極と異なる電極の全体を覆うように設けられていることが好ましい。
非磁性樹脂３０としては、例えば、磁性樹脂４０に含まれるフェライト粉よりも低透磁率であるフェライト粉を含むエポキシ樹脂、非磁性のフェライト粉を含むエポキシ樹脂、またはフェライト粉等の磁性体粉末を含まないエポキシ樹脂を用いることができる。すなわち、本願発明における「非磁性体」とは、完全な非磁性体だけを意味するものではなく、磁性体（磁性樹脂４０）よりも低透磁率となるような材料も含む概念である。
ここで、底面に電極パッドを備えたＬＧＡ（Land Grid Array）パッケージ品のように、基板１０に実装された状態では、表面に電極が露出しない実装部品も存在する。基板１０にそのような実装部品が実装されている場合には、その実装部品を覆うように非磁性樹脂３０を設ける。この構成であっても、表面に電極が露出しない実装部品から発生したノイズが他の実装部品に干渉することを抑制することができる。
すなわち、非磁性樹脂３０は、複数の実装部品２０それぞれについて、グランド電極以外の部分を覆うように設けられていてもよい。
図１および図２に示す例では、非磁性樹脂３０は、ＩＣ２１のグランド電極である第１の端子電極２１ａ以外の部分、すなわち、第２の端子電極２１ｂおよび第３の端子電極２１ｃと、ＩＣ２１の本体部分の略全体とを覆うように設けられている。
また、非磁性樹脂３０は、入力側コンデンサ２２の第２の外部電極２２ｂ、および、出力側コンデンサ２３の第４の外部電極２３ｂをそれぞれ個別に覆うように設けられている。
上述したように、インダクタ２４は、グランドとは直接接続されていないため、グランド電極は備えていない。本実施形態では、非磁性樹脂３０は、インダクタ２４の第５の外部電極２４ａおよび第６の外部電極２４ｂを含む全体を覆うように設けられている。
本実施形態では、図１に示すように、非磁性樹脂３０は、複数の実装部品２０それぞれに対して個別に設けられている。すなわち、非磁性樹脂３０は、ＩＣ２１、入力側コンデンサ２２、出力側コンデンサ２３、および、インダクタ２４の対象部分をそれぞれ個別に覆うように設けられている。
基板１０の一方主面に、グランドと接続されている配線以外の配線が配置されている場合、非磁性樹脂３０は、そのような配線も覆うように設けられていることが好ましい。
図４は、基板１０の一方主面に、実装部品２０同士を接続する配線２５が配置されている場合の非磁性樹脂３０および磁性樹脂４０の配置関係を示す断面図である。配線２５は、グランドとは接続されていない。この場合、非磁性樹脂３０は、複数の実装部品２０それぞれの電極のうち、グランド電極と異なる電極の少なくとも一部と、配線２５とを覆うように設けられている。
磁性樹脂４０は、基板１０の一方主面、複数の実装部品２０、および、非磁性樹脂３０を覆うように設けられている。ただし、基板１０の一方主面の全てが磁性樹脂４０によって覆われている必要はない。磁性樹脂４０は、少なくとも、基板１０上の、複数の実装部品２０が実装されている領域を覆うように設けられていればよい。
磁性樹脂４０は、非磁性樹脂３０よりも透磁率が大きい樹脂であって、例えば、フェライト粉をエポキシ樹脂に混合したものを用いることができる。
上述したように、非磁性樹脂３０は、複数の実装部品２０それぞれの電極のうち、グランド電極と異なる電極の少なくとも一部を覆うように設けられている。このため、磁性樹脂４０は、複数の実装部品２０それぞれの電極のうち、グランド電極を覆っている。図１および図２に示す例では、磁性樹脂４０は、ＩＣ２１のグランド電極である第１の端子電極２１ａ、入力側コンデンサ２２のグランド電極である第１の外部電極２２ａ、および、出力側コンデンサ２３のグランド電極である第３の外部電極２３ａを覆うように設けられている。
複数の実装部品２０それぞれのグランド電極を磁性樹脂４０で覆うことにより、複数の実装部品２０から発せられるノイズがグランドに入力されやすくなり、モジュール部品１００の外部へのノイズの放射を効果的に抑制することができる。
本実施形態におけるモジュール部品１００では、基板１０の一方主面、複数の実装部品２０、および、非磁性樹脂３０を覆うように磁性樹脂４０が設けられているので、複数の実装部品２０から発せられるノイズがモジュール部品１００の外部に放射されることを抑制することができる。
言い換えると、モジュール部品１００では、磁性樹脂４０によりモジュール部品１００内にノイズを閉じ込めるようにしており、ノイズが外部に放射されることを抑制している。
本実施形態におけるモジュール部品１００では、モジュール部品１００内に閉じ込めたノイズが複数の実装部品２０のほかの部品に干渉しないよう、複数の実装部品２０それぞれの電極のうち、グランド電極と異なる電極の少なくとも一部を覆うように、非磁性樹脂３０が設けられている。これにより、ノイズは磁性樹脂内に多く伝搬するため、実装部品２０から発せられるノイズが磁性樹脂４０を介して他の実装部品２０に伝搬することを抑制することができる。
また、非磁性樹脂３０は、複数の実装部品２０それぞれのグランド電極と異なる電極の少なくとも一部を個別に覆うように設けられている。これにより、隣接あるいは近傍に配置された電極間に磁性樹脂４０が配置されるため、ノイズが磁性樹脂４０に集中し、隣接あるいは近傍に配置されたグランド電極と異なる電極の間でノイズ干渉が生じることをより効果的に抑制することができる。
また、複数の実装部品２０それぞれのグランド電極は、磁性樹脂４０によって覆われているので、複数の実装部品２０から発せられるノイズがグランドに入力されやすくなり、モジュール部品１００の外部、または他の実装部品２０へのノイズの放射を効果的に抑制することができる。
また、基板１０の一方主面に配線が設けられている場合において、非磁性樹脂３０は、グランドと接続されている配線以外の配線も覆うように構成されているので、実装部品２０から発せられるノイズが配線に入力されることを抑制することができる。これにより、配線を介して他の実装部品２０にノイズが伝搬することを抑制することができる。
＜第２の実施形態＞
図５は、第２の実施形態におけるモジュール部品１００Ａの断面図である。第２の実施形態におけるモジュール部品１００Ａは、第１の実施形態におけるモジュール部品１００の構成に加えて、磁性樹脂４０を覆う金属層５０をさらに備える。金属層５０は、モジュール部品の外側を覆う金属シールドとして機能する。
金属層５０は、例えば、アルミニウムや銅により構成されている。金属層５０は、グランドに接続されており、かつ、非磁性樹脂３０とは接していない。
第２の実施形態におけるモジュール部品１００Ａによれば、磁性樹脂４０を覆う金属層５０を備えるので、高周波ノイズを効果的に抑制することができる。
また、金属層５０は、グランドに接続されており、かつ、非磁性樹脂３０とは接していないので、金属層５０からグランドへと伝わるノイズが非磁性樹脂３０を介して実装部品２０に伝搬することを防ぐことができる。
＜モジュール部品の製造方法＞
図６を参照しながら、第２の実施形態におけるモジュール部品１００Ａの製造方法について説明する。
工程１では、基板１０の一方主面に複数の実装部品２０、すなわち、ＩＣ２１、入力側コンデンサ２２、出力側コンデンサ２３、および、インダクタ２４を実装する。基板１０の種類に特に制約はなく、例えば、樹脂基板やセラミック基板などを用いることができる。
工程２では、複数の実装部品２０それぞれのグランド電極と異なる電極の少なくとも一部を覆うように、非磁性樹脂３０を設ける。
非磁性樹脂３０は、例えば樹脂ポッティングにより形成する。ここでは、樹脂ポッティングによって、１つの実装部品２０のグランド電極以外の部分に非磁性樹脂３０を形成する方法について説明する。
図７に示すように、実装部品２０の周囲を取り囲むように、樹脂ポッティングのための全体仕切り６１を設けるとともに、実装部品２０のグランド電極が非磁性樹脂３０で覆われることを防ぐために、平面形状がコ字状の部分仕切り６２を設ける。なお、図７では、基板１０の一部のみを示している。
なお、グランド電極は、実装部品２０の側面であって、部分仕切り６２と接している位置に設けられており、図７には示されていない。また、図７では、理解を容易にするために、全体仕切り６１が透明なものとして示している。
続いて、全体仕切り６１で囲まれている領域内に、非磁性樹脂を注入する。このとき、部分仕切り６２で囲まれている領域内には、非磁性樹脂が注入されないようにする。そして、注入した非磁性樹脂を硬化させる。これにより、非磁性樹脂３０が形成される。非磁性樹脂３０が形成されると、全体仕切り６１および部分仕切り６２を取り除く。
工程３では、基板１０の一方主面、複数の実装部品２０および非磁性樹脂３０を覆うように、磁性樹脂４０を設ける。磁性樹脂４０は、例えば、上記工程２における非磁性樹脂３０の形成と同様に、樹脂ポッティングにより形成することができる。
なお、工程２における非磁性樹脂の硬化と、工程３における磁性樹脂の硬化を同時に行うようにしてもよい。
工程４では、磁性樹脂４０の表面に金属層５０を形成する。金属層５０は、スパッタリング法により形成してもよいし、磁性樹脂４０に金属ケースをかぶせることによって形成してもよい。
上記工程１〜工程４の工程により、第２の実施形態におけるモジュール部品１００Ａを製造することができる。なお、第１の実施形態におけるモジュール部品１００を製造する場合には、上記工程４は不要となる。
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。例えば、上述した実施形態では、モジュール部品１００はＤＣ−ＤＣコンバータに用いられる部品として説明したが、ＤＣ−ＤＣコンバータに用いられる部品に限定されることはない。すなわち、基板１０に実装される実装部品２０の種類、数、配置位置などが上記実施形態で説明したものに限定されることはない。
上記実施形態では、図１に示すように、実装部品２０の少なくとも一部をそれぞれ個別に覆うように非磁性樹脂３０が設けられているが、例えば、隣り合う実装部品２０間の配置位置が近い場合には、それらの実装部品２０の対象部分をまとめて覆うように非磁性樹脂３０を設けるようにしてもよい。また、基板１０に実装されている全ての実装部品２０の対象部分をまとめて覆うように非磁性樹脂３０を設け、グランド電極とその周辺だけが非磁性樹脂３０から露出するようにしてもよい。
複数の実装部品２０それぞれの電極のうち、グランド電極と異なる電極の少なくとも一部を覆うように設けられている非磁性体が非磁性樹脂に限定されることはない。非磁性体は、例えば空気であってもよい。
また、基板１０の一方主面、複数の実装部品２０、および、非磁性体を覆う磁性体が磁性樹脂に限定されることもない。
１０ 基板
２０ 実装部品
２１ ＩＣ
２１ａ 第１の端子電極（グランド電極）
２１ｂ 第２の端子電極
２１ｃ 第３の端子電極
２２ 入力側コンデンサ
２２ａ 第１の外部電極（グランド電極）
２２ｂ 第２の外部電極
２３ 出力側コンデンサ
２３ａ 第３の外部電極（グランド電極）
２３ｂ 第４の外部電極
２４ インダクタ
２４ａ 第５の外部電極
２４ｂ 第６の外部電極
３０ 非磁性樹脂
４０ 磁性樹脂
５０ 金属層
６１ 全体仕切り
６２ 部分仕切り
１００ 第１の実施形態におけるモジュール部品
１００Ａ 第２の実施形態におけるモジュール部品

Claims (6)

  1. 基板と、
    前記基板の一方主面に実装された複数の実装部品と、
    前記複数の実装部品それぞれのグランド電極と異なる電極の少なくとも一部を覆う非磁性体と、
    前記基板の一方主面、前記複数の実装部品、および、前記非磁性体を覆う磁性体と、
    を備え、
    前記複数の実装部品それぞれの前記グランド電極は、前記磁性体と接した状態で前記磁性体によって覆われていることを特徴とするモジュール部品。
  2. 前記非磁性体は、前記複数の実装部品を個別に覆うように設けられていることを特徴とする請求項１に記載のモジュール部品。
  3. 前記磁性体を覆う金属層をさらに備え、
    前記金属層はグランドと接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載のモジュール部品。
  4. 前記非磁性体は、グランドと接続されている配線以外の配線も覆うように構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のモジュール部品。
  5. 前記複数の実装部品には、前記グランド電極を含む複数の電極を有するＩＣが含まれていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のモジュール部品。
  6. 前記複数の実装部品には、１つの前記グランド電極と、前記グランド電極とは異なる１つの電極とを有する電子部品が含まれており、
    前記グランド電極は前記磁性体によって覆われ、前記グランド電極とは異なる１つの電極は前記非磁性体によって覆われていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のモジュール部品。
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