JP6705509B2 - 回路モジュール - Google Patents

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Description

本発明は、基板に複数の電子部品が実装され、樹脂封止される回路モジュールに関する。
従来、電子回路を構成する複数の電子部品が集積されて基板に実装された回路モジュールが知られているが、通常、背の高さの違う電子部品が混在しており、背の高い電子部品に合わせて、樹脂封止されていた（図８参照）。
図８は、従来の回路モジュールの断面図である。図８に示すように、回路モジュール４００は、基板４１０と、電子部品４２０ａと、電子部品４２０ｂと、封止樹脂４３０とを有する。電子部品４２０ａの背の高さは、電子部品４２０ｂよりも低い。電子部品４２０ａと電子部品４２０ｂとは、基板４１０上に実装されており、基板４１０に設けられた配線パターン（不図示）と電気的に接続されている。封止樹脂４３０は、電子部品４２０ｂの背の高さに合わせて、電子部品４２０ａと電子部品４２０ｂとを封止している。（例えば、特許文献１参照。）
特開２００６−７４５８７号公報
しかしながら、電子部品４２０ｂを封止している樹脂の厚みと比較すると、電子部品４２０ａ上の封止樹脂４３０は、封止のために必要な厚み以上に形成されている。そのため、電子部品４２０ａの上方には、不要な樹脂が存在することになり、その結果、回路モジュール４００内において、有効に活用されていない領域が生じるという問題があった。
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、封止樹脂内において有効に活用されていない領域を活用し、体積効率を向上させることが可能な回路モジュールを提供することを目的とする。
本発明にかかる回路モジュールは、配線パターンを有する基板と、基板の一主面に第１の電子部品が実装される第１の領域と、基板の一主面に第１の電子部品よりも背の高い第２の電子部品が主として実装される第２の領域と、第１の領域に設けられ配線パターンと電気的に接続された第１の導電体と、第１の電子部品と第２の電子部品と第１の導電体とを封止する封止樹脂とを備える。また、第１の領域を封止する封止樹脂は、第２の領域を封止する封止樹脂よりも背が低く形成され、第１の領域を封止する封止樹脂の表面に第１の導電体の一部が露出するとともに、第１の領域を封止する封止樹脂の表面に配線が形成され、露出した第１の導電体と封止樹脂の表面の配線とが電気的に接続されていることを特徴とする。
第１の領域を封止する封止樹脂は、第２の領域を封止する封止樹脂よりも、背が低く形成される。したがって、背の低い第１の電子部品を封止する第１の領域の封止樹脂の表面に配線が形成され、例えば電子部品の全体を背の高い電子部品に合わせて封止樹脂により封止した場合においては、有効に活用することができなかった領域を活用して、回路モジュールの体積効率を向上させることができる。
本発明にかかる回路モジュールは、第１の領域を封止する封止樹脂の表面に、第３の電子部品が実装され、第３の電子部品と一部が露出した第１の導電体とが、電気的に接続されていてもよい。
例えば電子部品の全体を背の高い電子部品に合わせて封止樹脂により封止した場合においては、有効に活用することができなかった領域に、本発明では第３の電子部品を実装することができ、いっそう回路モジュールの体積効率を向上させることができる。
本発明にかかる回路モジュールは、第１の導電体のうち少なくともひとつの導電体が、第１の電子部品の電極上に形成されていてもよい。
例えば電子部品の全体を背の高い電子部品に合わせて封止樹脂により封止した場合においては、有効に活用することができなかった領域に、本発明では第１の導電体を形成することができ、いっそう回路モジュールの体積効率を向上させることができる。
本発明にかかる回路モジュールは、封止樹脂の表面の配線と、第３の電子部品とを封止する追加の封止樹脂を備えていてもよい。
本発明にかかる回路モジュールは、追加の封止樹脂が、第２の領域を封止する封止樹脂の表面も封止していてもよい。
本発明にかかる回路モジュールは、基板、封止樹脂及び追加の封止樹脂の側面、並びに追加の封止樹脂の表面又は封止樹脂及び追加の封止樹脂の表面に、基板の接地電位と電気的に接続された導電性膜が形成されていてもよい。
第３の電子部品の電極上又は封止樹脂の表面の配線上に第２の導電体がさらに形成され、追加の封止樹脂に封止されるとともに、追加の封止樹脂の表面に第２の導電体の一部が露出しており、露出した第２の導電体と導電性膜とが電気的に接続されていてもよい。
第１の導電体が柱状の焼結金属であってもよい。
第１の導電体又は第２の導電体が柱状の焼結金属であってもよい。
本発明によれば、回路モジュールの体積効率を向上させることができる。
（Ａ）は第１実施形態である回路モジュールの上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ１−Ａ１間の端面図である。 第１実施形態である回路モジュールの製造工程を示す図である。 （Ａ）は第２実施形態である回路モジュールの上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ２−Ａ２間の端面図である。 第２実施形態である回路モジュールの製造工程を示す図である。 （Ａ）は第３実施形態である回路モジュールの上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ３−Ａ３間の端面図である。 第３実施形態である回路モジュールの製造工程の前半を示す図である。 第３実施形態である回路モジュールの製造工程の後半を示す図である。 従来の回路モジュールの断面図である。
以下、図面を参照して、本発明にかかる回路モジュールを説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
（第１実施形態）
図１及び図２に基づいて、本発明にかかる回路モジュールの第１実施形態である回路モジュール１００の構成を説明する。図１（Ａ）は、本発明にかかる回路モジュールの第１実施形態である回路モジュール１００を示す上面図、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＡ１−Ａ１間の端面図である。図２は、本発明にかかる回路モジュールの第１実施形態である回路モジュール１００の製造工程を示す図である。
まず、基板１０を用意する。基板１０は、一方主面に配線パターン（不図示）を有し、内部には内部配線（不図示）が設けられている。基板１０の内部配線を介して、基板１０の他方主面に設けられた外部端子１４と配線パターンとが接続されている。基板１０としては、配線基板、電子部品を埋設した部品内蔵基板等が挙げられるが、これに限定されるものではない。次いで、基板１０の一方主面において電子部品１２ａ（第１の電子部品）と電子部品１２ａよりも背の高い電子部品１２ｂ（第２の電子部品）を実装する（図２（Ａ））。
なお、電子部品１２ａが実装されている領域が本明細書でいう第１の領域であり、電子部品１２ｂが実装されている領域が本明細書でいう第２の領域である。第１の領域と第２の領域は、それぞれひとつに限定されるわけでなく、複数あってもよい。
電子部品１２ａとしては、チップ抵抗、チップ積層コンデンサ、フィルムタイプインダクタ等が挙げられるが、これに限定されるものではない。また、電子部品１２ａがすべて同じ種類の電子部品である必要はない。つまり、電子部品１２ａがそれぞれに異なる種類の電子部品であってもよい。電子部品１２ｂとしては、巻線型インダクタ、パッケージＩＣ等が挙げられるが、これに限定されるものではない。また、電子部品１２ｂがすべて同じ種類の電子部品である必要はない。つまり、電子部品１２ｂがそれぞれに異なる種類の電子部品であってもよい。
次に、第１の領域の配線パターン上に、ポスト１６ａ（第１の導電体）を形成し、配線パターンと電気的に接続する（図２（Ｂ））。ポスト１６ａの背の高さは電子部品１２ａよりも高い。ポスト１６ａは、柱状の金属体である。なお、ポスト１６ａとして、低温焼成可能な金属ナノペーストを柱状に積層し、焼結することによって得られる導電性のポストとしてもよい。ポスト１６ａと配線パターンとは金属接合により固着させ、接続する。ここで、ポスト１６ａを、低温焼成可能な金属ナノペーストを柱状に積層し、焼結することによって得られる導電性のポストとした場合、例えばビアを形成した樹脂を貼り合わせる場合又は樹脂封止後にビアを形成する場合に比べて、ビア形成のための位置合わせのマージンを取る必要が無いため、狭い面積での接続が可能である。
なお、低温焼成可能な金属ナノペーストとしては、銀ナノペーストが挙げられるが、この限りではない。また、本明細書において「柱状」とは、円柱状、略円柱状、楕円柱状、多角柱状等の任意の柱の形状を含む。また、天面及び底面の寸法が同じものだけでなく、天面よりも底面の方が小さい寸法のもの及び大きい寸法のものも含まれ、段階的なテーパー形状及び段階的な逆テーパー形状も含まれる。
次に、電子部品１２ａと電子部品１２ｂとポスト１６ａとを、封止樹脂１８ａにより封止した後、全体を電子部品１２ｂの背の高さに合わせて研磨する（図２（Ｃ））。
次に、第１の領域を封止する封止樹脂１８ａを第２の領域を封止する封止樹脂１８ａよりも背が低くなるように研磨し、ポスト１６ａの端面を露出させる。次いで、第１の領域を封止する封止樹脂１８ａの表面に配線２０を形成し、ポスト１６ａと配線２０とを電気的に接続する（図２（Ｄ））。つまり、第１の領域を封止する封止樹脂１８ａを第２の領域を封止する封止樹脂１８ａよりも背が低くなるように研磨しなかった場合においては、有効に活用することができなかった領域に、配線２０を追加することができ、回路モジュールの体積効率が向上する。また、例えば配線パターンにおいて配線密度が高くなり、配線の自由度が低くなっていたとしても、配線２０を追加することができるので、配線の自由度を高めることができる。なお、配線２０は、第２の領域を封止する封止樹脂１８ａの表面ではなく、第２の領域を封止する封止樹脂１８ａよりも背が低くなるように研磨された、第１の領域を封止する封止樹脂１８ａの表面に形成されるので、配線２０の形成に伴う回路モジュール１００の厚みの増加はない。
配線２０は、例えば銀ナノペーストを印刷し、焼結することにより形成されるが、これに限定されるものではない。なお、配線２０はランドを含む。また、配線２０の少なくとも一部をアンテナの放射電極として使用してもよいが、これに限定されるものではない。また、配線２０の誘電体層となる第１の領域を封止する封止樹脂１８ａを、第２の領域を封止する封止樹脂１８ａよりも背が低くなるように研磨する際に、厚みを調整し、配線２０のインピーダンスを調整してもよい。
次に、第１の領域を封止する封止樹脂１８ａの表面に、電子部品１２ｃ（第３の電子部品）を実装し、電子部品１２ｃと配線２０とを電気的に接続する（図１、図２（Ｅ））。つまり、例えば第１の領域を封止する封止樹脂１８ａを第２の領域を封止する封止樹脂１８ａよりも背が低くなるように研磨しなかった場合においては、有効に活用することができなかった領域に、さらに電子部品１２ｃを実装することができ、いっそう回路モジュールの体積効率が向上する。なお、第１の領域を封止する封止樹脂１８ａと電子部品１２ｃとを合わせた、基板１０の一方主面からの高さは、第２の領域を封止する封止樹脂１８ａの表面よりも低くするとよい。また、電子部品１２ｃはポスト１６ａと直接接続してもよい。また、図示していないが、電子部品１２ｃを実装した後、電子部品１２ｃと配線２０とを樹脂コーティングして湿度等による劣化を防止してもよい。
電子部品１２ｃとしては、アンテナの整合回路を構成するチップ部品、整合回路やフィルタ回路を構成するチップインダクタ、フィルムタイプインダクタ、インダクタを内蔵した多層部品等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、電子部品１２ｃがすべて同じ種類の電子部品である必要はない。つまり、電子部品１２ｃがそれぞれに異なる種類の電子部品であってもよい。なお、電子部品１２ｃとしてアンテナの整合回路を構成する電子部品を実装した場合で、第１の領域を封止する封止樹脂１８ａの表面に、一部をアンテナの放射電極とした配線２０を形成したときには、整合回路の調整が容易となる。また、電子部品１２ｃとしてチップインダクタ、フィルムタイプインダクタ、インダクタを内蔵した多層部品等のインダクタを実装した場合には、電子部品１２ａ又は電子部品１２ｂとして実装した場合よりも、基板１０の接地層から遠ざかるので、損失が少なくなる。
（第２実施形態）
図３及び図４に基づいて、本発明にかかる回路モジュールの第２実施形態である回路モジュール２００の構成を説明する。図３（Ａ）は、本発明にかかる回路モジュールの第２実施形態である回路モジュール２００を示す上面図、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のＡ２−Ａ２間の端面図である。図４は、本発明にかかる回路モジュールの第２実施形態である回路モジュール２００の製造工程を示す図である。
まず、基板１０を用意する。なお、基板１０は、一方主面に配線パターン（不図示）を有し、内部には内部配線（不図示）が設けられている。基板１０の内部配線を介して、基板１０の他方主面に設けられた外部端子１４と配線パターンとが接続されている。次いで、基板１０の一方主面において電子部品１２ａと電子部品１２ｂを実装する（図４（Ａ））。
次に、第１の領域の配線パターン上及び電子部品１２ａの電極上に、ポスト１６ａを形成し、配線パターンと電気的に接続する（図４（Ｂ））。第１の領域の配線パターン上に形成されたポスト１６ａの背の高さは、電子部品１２ａよりも高い。電子部品１２ａの電極上に形成されたポスト１６ａは、電子部品１２ａと合わせた背の高さが、第１の領域の配線パターン上に形成されたポスト１６ａの背の高さと同程度である。
次に、電子部品１２ａと電子部品１２ｂとポスト１６ａとを、封止樹脂１８ａにより封止した後、全体を電子部品１２ｂの背の高さに合わせて研磨する（図４（Ｃ））。
次に、第１の領域を封止する封止樹脂１８ａを第２の領域を封止する封止樹脂１８ａよりも背が低くなるように研磨し、ポスト１６ａの端面を露出させる。次いで、第１の領域を封止する封止樹脂１８ａの表面に配線２０を形成し、ポスト１６ａと配線２０とを電気的に接続する（図４（Ｄ））。つまり、電子部品１２ａの電極上に形成したポスト１６ａは、基板１０の配線パターンを介さずに、配線２０と接続される。したがって、例えば第１の領域を封止する封止樹脂１８ａを第２の領域を封止する封止樹脂１８ａよりも背が低くなるように研磨しなかった場合においては、有効に活用することができなかった領域に、ポスト１６ａと配線２０を形成することができ、回路モジュールの体積効率が向上する。
次に、第１の領域を封止する封止樹脂１８ａの表面に、電子部品１２ｃを実装し、電子部品１２ｃと配線２０とを電気的に接続する（図４（Ｅ））。なお、第１の領域を封止する封止樹脂１８ａと配線２０と電子部品１２ｃとを合わせた背の高さは、第２の領域を封止する封止樹脂１８ａの表面よりも低い。
次に、電子部品１２ｃと配線２０と第２の領域を封止する封止樹脂１８ａの表面とを封止樹脂１８ｂにより封止した後、封止樹脂１８ｂの表面を研磨する（図３、図４（Ｆ））。つまり、電子部品１２ｃ及び配線２０が露出することなく封止され、かつ封止樹脂１８ｂの表面は研磨され、平滑化される。したがって、回路モジュール２００の電子機器基板への搭載時において、回路モジュール２００の把持が容易になり、電子機器基板にマウントしやすくなる。
また、電子部品１２ｃ及び配線２０が露出しないことで、機械的又は化学的な作用が避けられる。例えば、水分と異種金属接合による錫食われが防止される。なお、封止樹脂１８ａと封止樹脂１８ｂとは、同じ材料を用いてもよく、異なる材料を用いてもよい。
（第３実施形態）
図５、図６及び図７に基づいて、本発明にかかる回路モジュールの第３実施形態である回路モジュール３００の構成を説明する。図５（Ａ）は、本発明にかかる回路モジュールの第３実施形態である回路モジュール３００を示す上面図、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）のＡ３−Ａ３間の端面図である。図６は、本発明にかかる回路モジュールの第３実施形態である回路モジュール３００の製造工程の前半を示す図である。図７は、本発明にかかる回路モジュールの第３実施形態である回路モジュール３００の製造工程の後半を示す図である。
まず、基板１０を用意する。なお、基板１０は、一方主面に配線パターン（不図示）を有し、内部には内部配線（不図示）が設けられている。基板１０の内部配線を介して、基板１０の他方主面に設けられた外部端子１４と配線パターンとが接続されている。次いで、基板１０の一方主面において電子部品１２ａと電子部品１２ｂを実装する（図６（Ａ））。
次に、第１の領域の配線パターン上及び電子部品１２ａの電極上に、ポスト１６ａを形成し、配線パターンと電気的に接続する（図６（Ｂ））。第１の領域の配線パターン上に形成されたポスト１６ａの背の高さは、電子部品１２ａよりも高い。電子部品１２ａの電極上に形成されたポスト１６ａは、電子部品１２ａと合わせた背の高さが、第１の領域の配線パターン上に形成されたポスト１６ａの背の高さと同程度である。
次に、電子部品１２ａと電子部品１２ｂとポスト１６ａとを、封止樹脂１８ａにより封止した後、全体を電子部品１２ｂの背の高さに合わせて研磨する（図６（Ｃ））。
次に、第１の領域を封止する封止樹脂１８ａを第２の領域を封止する封止樹脂１８ａよりも背が低くなるように研磨し、ポスト１６ａの端面を露出させる。第１の領域を封止する封止樹脂１８ａの表面に配線２０を形成し、ポスト１６ａと配線２０とを電気的に接続する（図６（Ｄ））。なお、配線２０の一部はスロットを励起する給電電極として使用してもよいが、これに限定されるものではない。
次に、第１の領域を封止する封止樹脂１８ａの表面に電子部品１２ｃを実装し、電子部品１２ｃと配線２０とを電気的に接続する（図６（Ｅ））。なお、第１の領域を封止する封止樹脂１８ａと配線２０と電子部品１２ｃとを合わせた背の高さは、第２の領域を封止する封止樹脂１８ａの表面よりも低い。
次に、配線２０及び電子部品１２ｃの電極上に、ポスト１６ｂを形成し、配線２０と電気的に接合する（図６（Ｆ））。配線２０に形成されたポスト１６ｂは、第１の領域を封止する封止樹脂１８ａと配線２０とを合わせた背の高さが、第２の領域を封止する封止樹脂１８ａの表面よりも高い。電子部品１２ｃの電極上に形成されたポスト１６ｂは、電子部品１２ｃと合わせた背の高さが、配線２０に形成されたポスト１６ｂの背の高さと同程度である。
次に、電子部品１２ｃとポスト１６ｂと配線２０とを封止樹脂１８ｂにより封止した後、封止樹脂１８ｂを第２の領域を封止する封止樹脂１８ａの表面に合わせ研磨し、ポスト１６ｂの端面を露出させる（図７（Ａ））。なお、研磨の際、封止樹脂１８ｂの表面と封止樹脂１８ａの表面とを一括して研磨してもよい。また、本発明にかかる回路モジュールの第２実施形態である回路モジュール２００のように、封止樹脂１８ｂにより、電子部品１２ｃとポスト１６ｂと配線２０と第２の領域を封止する封止樹脂１８ａの表面とを封止した後、封止樹脂１８ｂの表面を研磨してもよい。
次に、封止樹脂１８ａ、封止樹脂１８ｂ及び基板１０の側面並びに第２の領域を封止する封止樹脂１８ａの表面及び一部を除く封止樹脂１８ｂの表面に導電性膜２２を形成し、基板１０の側面で基板１０の接地電極と電気的に接続する（図５、図７（Ｂ））。つまり、導電性膜２２を回路モジュール３００のシールドとする。なお、図５（Ａ）の回路モジュール３００の上面図における左上で、導電性膜が形成されず、方形に封止樹脂１８ｂが見えているのはスロットアンテナの開口部である。スロットアンテナの開口部の下には、スロットを励起する給電電極が配置されている（不図示）。なお、スロットアンテナの開口部は方形に限らない。スロットアンテナの開口部は、円形、楕円形、多角形等の任意の形状としてよい。
したがって、導電性膜２２によって、回路モジュール３００の表面が、開口部を除き、平面かつ均一に形成されるので、電子機器基板への搭載時において、回路モジュール３００の把持が容易であり、電子機器基板にマウントしやすく、外見も綺麗になる。また、基板１０の接地電極と接続した導電性膜２２により、シールドを形成することができ、電子部品１２ａ、電子部品１２ｂ又は電子部品１２ｃからのノイズ放射又は外来ノイズによる影響を抑止する。電子部品１２ｃの接地配線をシールドとなる導電性膜２２に短く接続することができ、グランドインピーダンスの低下により高周波回路特性が良くなるとともに、ノイズの発生を抑制する。また、接地しない部分にアンテナを形成することが可能となる。
以上、本発明の実施形態について記述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
１００，２００，３００，４００ 回路モジュール、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ 電子部品、１４ 外部端子、１６ａ，１６ｂ ポスト、１８ａ，１８ｂ 封止樹脂、２０ 配線、２２ 導電性膜。

Claims (10)

  1. 配線パターンを有する基板と、
    前記基板の一主面に、第１の電子部品が実装される第１の領域と、
    前記基板の前記一主面に、前記第１の電子部品よりも背の高い、第２の電子部品が実装される第２の領域と、
    前記第１の領域に設けられ、前記配線パターンと電気的に接続された第１の導電体と、
    前記第１の電子部品と前記第２の電子部品と前記第１の導電体とを封止する封止樹脂と、
    前記第１の領域を封止している封止樹脂の表面に実装される第３の電子部品と、
    を備え、
    前記第１の領域を封止している封止樹脂は、前記第２の領域を封止している封止樹脂よりも背が低く形成され、
    前記第１の領域を封止している前記封止樹脂の表面に前記第１の導電体の一部が露出するとともに、
    前記第１の領域を封止している前記封止樹脂の表面に配線が形成され、
    露出した前記第１の導電体と前記封止樹脂の表面の配線とが電気的に接続され、
    前記配線には、前記第３の電子部品が実装されている、回路モジュール。
  2. 前記第１の導電体に接続される封止樹脂の表面の配線は、給電電極を含む請求項１に記載の回路モジュール。
  3. 前記第１の導電体に接続される封止樹脂の表面の配線は、アンテナの放射電極を含む請求項１または２に記載の回路モジュール。
  4. 前記第１の導電体のうち少なくともひとつの導電体が、前記第１の電子部品の電極上に形成されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の回路モジュール。
  5. 前記封止樹脂の表面の配線と、前記第３の電子部品とを封止する追加の封止樹脂を備える、請求項４に記載の回路モジュール。
  6. 前記追加の封止樹脂が、前記第２の領域を封止している封止樹脂の表面も封止している、請求項５記載の回路モジュール。
  7. 前記基板、前記封止樹脂及び前記追加の封止樹脂の側面、並びに前記追加の封止樹脂の表面又は前記封止樹脂及び前記追加の封止樹脂の表面に、前記基板の接地電位と電気的に接続された導電性膜が形成されている、請求項５又は６記載の回路モジュール。
  8. 前記第３の電子部品の電極上又は前記封止樹脂の表面の配線上に第２の導電体がさらに形成され、
    前記追加の封止樹脂に封止されるとともに、
    前記追加の封止樹脂の表面に前記第２の導電体の一部が露出しており、
    露出した前記第２の導電体と前記導電性膜とが電気的に接続されている、請求項７記載の回路モジュール。
  9. 前記第１の導電体が柱状の焼結金属である、請求項１から７のいずれか一項記載の回路モジュール。
  10. 前記第１の導電体又は前記第２の導電体が柱状の焼結金属である、請求項８記載の回路モジュール。
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