JPWO2012049898A1 - 部品内蔵モジュール及びこれを備える電子機器並びに部品内蔵モジュールの製造方法 - Google Patents

部品内蔵モジュール及びこれを備える電子機器並びに部品内蔵モジュールの製造方法 Download PDF

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Abstract

本発明の部品内蔵モジュールは、第一の面と、前記第一の面と反対側の第二の面とを有し、前記第一の面は前記第一の面から前記第二の面に向かう方向に凹む凹部を有するフレキシブル基板と、前記第一の面に実装され、前記第一の面から電子部品それぞれの上面までの実装高さが異なる複数の電子部品と、前記第一の面を封止する樹脂とを備える。前記複数の電子部品のうち、少なくとも実装高さが最も大きな電子部品が前記凹部内に実装されている。

Description

本発明は、複数の電子部品が実装されたフレキシブル基板を樹脂で封止してなる部品内蔵モジュール及びこれを備える電子機器並びに部品内蔵モジュールの製造方法に関する。
例えば携帯電話などの電子機器は、合成樹脂製の上部筐体及び下部筐体からなる筐体と、それぞれ複数個の電子部品を実装して筐体内に収納される複数の部品内蔵モジュールと、ディスプレイ、電池等を備える。
一方、近年、ユビキタスネットワーク社会の本格的な到来を迎え、電子機器の小型化、薄型化への要求が高まっている。携帯電話等のように、予め準備した筐体内に複数の部品内蔵モジュールとディスプレイと電池等の構成部品を収納する構造では、さらなる薄型化の実現が困難になってきている。
これに対し、特許文献１には、上部筐体と下部筐体からなる樹脂筐体の少なくとも一部に、電子部品を配線基板上に実装した部品内蔵モジュールを内蔵封止する構成が開示されている。この特許文献１においては、複数の部品内蔵モジュールの少なくとも一つを樹脂筐体に内蔵することで、筐体内部のスペースを削減することができ、さらなる薄型化を可能にしている。
特許文献２には、複数の高さの異なる電子部品を実装したプリント配線板を薄型化する手段が開示されている。特許文献２には、この手段として、プリント配線板に実装された複数の電子部品の高さが両面とも同じになるように、プリント配線板に凹凸もしくは曲面を設けた構造（部品内蔵モジュール）が開示されている。
特許文献３には、電子部品構成物を長繊維強化樹脂層中にインモールド一体形成してなる電子部品構成物内蔵インモールド品（部品内蔵モジュール）が開示されている。また、この特許文献３では、長繊維強化樹脂層の中の内層部の線膨張係数を表層部の線膨張係数よりも小さくすることによって、凸凹が少なく、平面平滑性に優れた表面を形成している。
特許文献４には、フレキシブル基板に設けた電子部品収納凹部内に電子部品を収納し、この凹部内に封止用樹脂を充填する構造が開示されている。
日本国特開２００３−３７８６１号公報 日本国特開平１０−６５２８５号公報 日本国特開平６−３５０２３１号公報 日本国特開２００５−２２８７８２号公報
しかしながら、特許文献１に開示された構造では、部品内蔵モジュール１を内蔵する樹脂筐体（樹脂２）の厚さが、配線基板３に実装する複数の電子部品４のうち、最も厚い電子部品４の厚さを基準に決まってしまう。このため、図２０Ａに示すように、一つでも厚い電子部品４があると、筐体（部品内蔵モジュール１、樹脂（樹脂層）２）の厚さが厚くなってしまう。
一方で、電子部品４上の樹脂厚を均一とした場合には、図２０Ｂに示すように、樹脂２の表面２ａに電子部品４の高さに応じた凹凸が形成される。この構成では、電子機器の意匠性に問題が生じるため、表面（樹脂表面）２ａを筐体表面に応じた形状（平坦など）にすることが必要になる。例えば樹脂表面２ａを平坦にする場合には、電子部品４の上面４ａからある程度厚みをもたせて樹脂層２を形成することが必要になるという問題があった。
このため、携帯電話のような電子機器の筐体として部品内蔵モジュール１を使うために（電子機器の薄型化を実現するために）、電子機器そのものの薄型化（複数の部品を筐体内に埋め込むことによる空間効率向上）に加え、表面４ａを平坦などの筐体表面に応じた形状にしつつ樹脂層２を薄肉化する手法が強く望まれていた。
また、携帯電話のような量産品に対しても適用可能な手法（容易且つ安価に生産可能な手法）であることも望まれていた。
本発明は、上記事情に鑑みてなされた。本発明の目的の一例は、表面を平坦などの電子機器の筐体表面に応じた形状にしつつ樹脂層を薄肉化することができ、さらなる薄型化を可能にする部品内蔵モジュール及びこれを備える電子機器並びに部品内蔵モジュールの製造方法を提供することである。
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
本発明の部品内蔵モジュールは、第一の面と、前記第一の面と反対側の第二の面とを有し、前記第一の面は前記第一の面から前記第二の面に向かう方向に凹む凹部を有するフレキシブル基板と、前記第一の面に実装され、前記第一の面から電子部品それぞれの上面までの実装高さが異なる複数の電子部品と、前記第一の面を封止する樹脂とを備える。前記複数の電子部品のうち、少なくとも実装高さが最も大きな電子部品が前記凹部内に実装されている。
本発明の部品内蔵モジュールにおいて、実装高さが最も大きい電子部品の実装高さをＨＭと表記し、前記第一の面のフラット部分からの基準高さＨＳと表記し、前記複数の電子部品のそれぞれの実装高さをＨＩと表記し、前記複数の電子部品全ての前記第一の面のフラット部分から電子部品それぞれの上面までの高さをＨＦと表記すると、ＨＭ＞ＨＳの関係が成り立つように前記基準高さＨＳが設定されていてもよい。ＨＦ≦ＨＳの関係が成り立つように前記凹部が形成されていてもよい。ＨＩ＞ＨＳの関係が成り立つ実装高さＨＩを有する電子部品が前記凹部内に実装されていてもよい。
本発明の部品内蔵モジュールにおいて、前記複数の電子部品のうち、２番目に高い実装高さを有する電子部品の実装高さと同じ高さになるように、前記基準高さＨＳが設定されていてもよい。
本発明の部品内蔵モジュールにおいて、前記複数の電子部品の実装高さの平均値と同じ高さになるように、前記基準高さＨＳが設定されていてもよい。
本発明の部品内蔵モジュールにおいて、前記複数の電子部品のうち、前記第一の面に実装される数が最も多い同じ実装高さを有する電子部品の実装高さと同じ高さになるように、前記基準高さＨＳが設定されていてもよい。
本発明の部品内蔵モジュールにおいて、前記第一の面の全面が樹脂で封止されていてもよい。
本発明の部品内蔵モジュールにおいて、前記樹脂の表面から前記電子部品の上面までの距離が最も短い電子部品の上面と、前記樹脂の表面との距離が０．２ｍｍ以上であってもよい。
本発明の部品内蔵モジュールは、前記第一の面の少なくとも一辺の端部に設けられた前記樹脂の剥離を防止するための剥離防止部材をさらに備えていてもよい。
本発明の部品内蔵モジュールにおいて、前記電子部品が剥離防止部材を兼ねていてもよい。
本発明の部品内蔵モジュールにおいて、前記フレキシブル基板は、前記第一の面から前記第二の面に貫通する孔部をさらに備えていてもよい。
本発明の部品内蔵モジュールにおいて、前記第二の面は、前記凹部によって形成された凸部を有していてもよく、部品内蔵モジュールは、前記凸部に設けられた補強部材をさらに備えていてもよい。
本発明の部品内蔵モジュールにおいて、前記第二の面は、前記凹部によって形成された凸部を有していてもよく、部品内蔵モジュールは、前記凸部近傍に設けられた補強部材をさらに備えていてもよい。
本発明の部品内蔵モジュールにおいて、前記凹部は、傾斜部を有する断面台形状であってもよく、前記傾斜部の傾斜角は、前記第一の面のフラット部分に対して６０°以下であってもよい。
本発明の部品内蔵モジュールにおいて、前記凹部が射出成形によって形成されていてもよい。
本発明の部品内蔵モジュールにおいて、前記複数の電子部品は、ＬＥＤを含んでいてもよい。
本発明の電子機器は、上記の部品内蔵モジュールを備える。
本発明の電子機器において、前記部品内蔵モジュールの前記樹脂が、電子機器の筐体の少なくとも一部を構成していてもよい。
本発明の部品内蔵モジュールの製造方法は、第一の面と前記第一の面と反対側の第二の面とを有するフレキシブル基板を備える部品内蔵モジュールの製造方法であって、前記第一の面に複数の電子部品を実装する工程と、前記第一の面から前記第二の面に向かう方向に、前記複数の電子部品のうち、少なくとも実装高さが最も高い電子部品が実装される凹部を形成する工程と、前記第一の面を樹脂で封止する工程とを備える。
本発明の製造方法において、前記凹部を形成する工程で、射出成形により前記凹部を形成してもよい。
前記凹部を形成する工程で、前記第一の面を封止する樹脂の圧力によって前記凹部を形成してもよい。
本発明の部品内蔵モジュール及びこれを備える電子機器並びに部品内蔵モジュールの製造方法においては、少なくとも実装高さが最も大きな電子部品をフレキシブル基板の凹部内に実装し、フレキシブル基板の第一の面（実装面）を樹脂で封止して部品内蔵モジュールを形成する。よって、電子部品の実装高さを低くする（上面の位置を下げる）ことが可能になる。これにより、表面を平坦にしても樹脂（樹脂層）の厚さを小さくすることが可能になり、部品内蔵モジュールひいてはこれを備える電子機器のさらなる薄型化を実現することが可能になる。
また、本発明の実施形態においては、このような部品内蔵モジュールの樹脂を電子機器の筐体の少なくとも一部にする、すなわち、部品内蔵モジュールの複数の電子部品を電子機器の筐体内に埋め込むように構成する。この構成により、電子機器のさらなる薄型化を実現することが可能になる。
また、少なくとも実装高さが最も大きな電子部品をフレキシブル基板の凹部内に実装し、フレキシブル基板の第一の面を樹脂で封止して部品内蔵モジュールを形成している。よって、部品内蔵モジュールひいてはこれを備える電子機器を容易に且つ安価に生産することができ、量産を要する携帯電話などの電子機器に対しても良好に採用することができる。
本発明の第１実施形態に係る部品内蔵モジュールを示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る部品内蔵モジュールにおける基準高さＨＳの設定及び凹部の形成を説明する断面図である。 本発明の第１実施形態に係る部品内蔵モジュールにおける基準高さＨＳの設定及び凹部の形成を説明する断面図である。 本発明の第１実施形態に係る部品内蔵モジュールにおける基準高さＨＳの設定及び凹部の形成を説明する断面図である。 本発明の第１実施形態に係る部品内蔵モジュールにおける基準高さＨＳの設定及び凹部の形成を説明する断面図である。 本発明の第１実施形態に係る部品内蔵モジュールにおける基準高さＨＳの設定及び凹部の形成を説明する断面図である。 本発明の第１実施形態に係る部品内蔵モジュールにおける基準高さＨＳの設定及び凹部の形成を説明する断面図である。 本発明の第１実施形態に係る部品内蔵モジュールにおける基準高さＨＳの設定及び凹部の形成を説明する断面図である。 本発明の第１実施形態に係る部品内蔵モジュールの変形例を示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る部品内蔵モジュールを備える携帯電話を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る部品内蔵モジュールの製造方法を示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る部品内蔵モジュールの製造方法を示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る部品内蔵モジュールの製造方法を示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る部品内蔵モジュールの製造方法を示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る部品内蔵モジュールの製造方法の変更例を示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る部品内蔵モジュールの変形例を示す図であり、フレキシブル基板の第一の面と第二の面に電子部品を実装した部品内蔵モジュールを示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る部品内蔵モジュールの変形例を示す図であり、複数の凹部が形成されたフレキシブル基板を備えた部品内蔵モジュールを示す図である。 本発明の第１実施形態に係る部品内蔵モジュールの変形例を示す図であり、複数の凹部が形成されたフレキシブル基板を備えた部品内蔵モジュールを示す図である。 本発明の第１実施形態に係る部品内蔵モジュールの変形例を示す図であり、樹脂層の表面を曲面状に形成した部品内蔵モジュールを示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る部品内蔵モジュールの変形例を示す図であり、アンダーフィル樹脂を備えた部品内蔵モジュールを示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る部品内蔵モジュールの変形例を示す図であり、孔部を形成したフレキシブル基板を備えた部品内蔵モジュールを示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る部品内蔵モジュールの孔部の変形例を示す平面図である。 本発明の第１実施形態に係る部品内蔵モジュールの変形例を示す図であり、二層構造の樹脂層を備えた部品内蔵モジュールを示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る部品内蔵モジュールの変形例を示す図であり、剥離防止部材を備えた部品内蔵モジュールを示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る部品内蔵モジュールを示す図であり、補強部材を備えた部品内蔵モジュールを示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る部品内蔵モジュールを示す図であり、補強部材を備えた部品内蔵モジュールを示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る部品内蔵モジュールの補強部材の変形例を示す平面図である。 関連技術の部品内蔵モジュールを示す断面図である。 関連技術の部品内蔵モジュールを示す断面図である。
［第一実施形態］
以下、図１から図１０を参照し、本発明の第１実施形態に係る部品内蔵モジュール及びこれを備える電子機器並びに部品内蔵モジュールの製造方法について説明する。本実施形態は、例えば携帯電話などのさらなる薄型化が求められる電子機器に搭載される部品内蔵モジュール及び電子機器並びに部品内蔵モジュールの製造方法に関する。
本実施形態の部品内蔵モジュール５は、図１に示すように、フレキシブル基板６と、樹脂２とを備える。フレキシブル基板６には、複数の電子部品４が実装されている。フレキシブル基板６は、電子部品４が実装される第一の面（実装面）６ａを有する。樹脂２は、第一の面６ａを封止する。
複数の電子部品４は、メモリーチップやＬＥＤ、ＲＦＩＤ、温度センサ、加速度センサなどであってもよい。本実施形態では、フレキシブル基板６の第一の面６ａに実装した状態で第一の面６ａから部品上面４ａまでの実装高さが異なる複数種の電子部品４が用いられている。すなわち、例えば０．２ｍｍ、０．４ｍｍ、０．６ｍｍ、０．８ｍｍなど、厚さが異なる複数の電子部品４がフレキシブル基板６上に実装されている。
本実施形態のフレキシブル基板６は、例えば厚さが０．０５〜０．２ｍｍ程度のポリイミド基材であってもよい。フレキシブル基板６は、第一の面６ａと異なる（すなわち、第一の面６ａと反対側の面である）第二の面６ｂを有する。第一の面６ａには、第二の面６ｂ方向（第一の面６ａから第二の面６ｂに向かう方向）に凹む凹部７が設けられている。
凹部７は、断面台形状を有する。凹部７の傾斜部の傾斜角θは、第一の面６ａのフラット部分（凹部７以外の部分）に対して６０°以下である。例えば傾斜角θが９０°になるようにフレキシブル基板６を折り曲げて凹部７を形成することも可能である。本実施形態のように傾斜角θを６０°以下にすることで、フレキシブル基板６の配線が断線することを防止できる。
本実施形態では、凹部７が電子部品４の外形サイズより大きい。例えば電子部品４の平面視のサイズが５×５ｍｍの場合に、凹部７の平面視のサイズが７×７ｍｍである。本実施形態では、この凹部７内に少なくとも実装高さが最も大きな電子部品４を実装して部品内蔵モジュール５が形成されている。
樹脂２としては、アクリル、ＡＢＳ、ＰＣ、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂などが目的に応じて用いられる。本実施形態では、第一の面６ａの全面が樹脂２で封止されている。本実施形態の樹脂層２は、表面２ａが平坦に形成される。加えて、樹脂２の表面２ａから電子部品４の上面４ａまでの距離が最も短い電子部品４の上面４ａと、樹脂２の表面２ａとの距離ｔが０．２ｍｍ以上になるように形成されている。電子部品４としてＬＥＤなどの発光デバイスが実装される場合には、光透過性の観点から透明の樹脂２を用いることが望ましい。
上記のようにフレキシブル基板６に凹部７を形成し、この凹部７に、少なくとも実装高さが最も大きい電子部品４を収納して部品内蔵モジュール５を形成する。厚さ０．４ｍｍのＬＥＤ、厚さ０．８ｍｍの制御用ＬＳＩ、厚さ０．３ｍｍのチップ抵抗から構成される回路を例に挙げて説明する。この回路の場合、制御用ＬＳＩの上面の高さをＬＥＤの上面の高さに合わせる。このため、フレキシブル基板６の制御用ＬＳＩを実装する部分に、０．４ｍｍ、電子部品４の第二の面６ｂ側に突き出されるように凹部７（裏面側の凸部８）を形成する。
図２Ａ及び図２Ｂにおいては、複数の電子部品４のそれぞれの高さをＨＩ、実装高さが最も大きい電子部品４の実装高さをＨＭ、フレキシブル基板６の第一の面６ａのフラット部分からの基準高さをＨＳ、全ての電子部品４の第一の面６ａのフラット部分からの高さをＨＦで示している。本実施形態の部品内蔵モジュール５においては、図２Ａに示すように、ＨＭ＞ＨＳの関係が成り立つように、基準高さＨＳを設定する。図２Ａ及び図２Ｂに示すように、ＨＦ≦ＨＳの関係が成り立つように凹部７が形成されている。本実施形態の部品内蔵モジュール５は、ＨＩ＞ＨＳの関係が成り立つ実装高さＨＩを有する電子部品４（４ｂ）を凹部７内に実装し、フレキシブル基板６の第一の面６ａを樹脂２で封止して形成されている。
このようにフレキシブル基板６の凹部７を形成するとともに樹脂層２を形成することにより、従来と比較し、樹脂層２（フレキシブル基板６のフラット部分から樹脂２の表面２ａまでの厚さ）を薄肉化することができる。よって、表面（樹脂層２の表面２ａ）を電子機器の筐体に応じた形状（平坦）にしつつ、部品内蔵モジュール５を薄型化することが可能になる。
このとき、図３Ａに示すように、複数の電子部品４のうち、２番目に高い実装高さを有する電子部品４（４ｃ）の実装高さと同じ高さになるように、基準高さＨＳを設定するようにしてもよい。この場合には、図３Ｂに示すように、ＨＩ＞ＨＳの関係が成り立つ実装高さＨＩを有する電子部品４（４ｂ）を凹部７内に実装することで、全ての電子部品４においてＨＦ≦ＨＳの関係が成り立つ。これにより、従来と比較し、樹脂層２を薄肉化することができる。よって、確実に表面２ａを電子機器の筐体に応じた形状にしつつ部品内蔵モジュール５を薄型化することが可能になる。
図４Ａに示すように、複数の電子部品４の実装高さの平均値と同じ高さになるように基準高さＨＳを設定してもよい。この場合においても、図４Ｂに示すように、ＨＩ＞ＨＳの関係が成り立つ実装高さＨＩを有する電子部品４（４ｂ、４ｃ）を凹部７内に実装することで、全ての電子部品４においてＨＦ≦ＨＳの関係が成り立つ。これにより、従来と比較し、樹脂層２を薄肉化することができる。よって、確実に表面２ａを電子機器の筐体に応じた形状にしつつ部品内蔵モジュール５を薄型化することが可能になる。
図５に示すように、複数の電子部品４のうち、第一の面６ａに実装される数が最も多い同じ実装高さを有する電子部品４（４ｄ）の実装高さと同じ高さになるように基準高さＨＳを設定するようにしてもよい。このように基準高さＨＳを設定した場合においても、樹脂層２を薄肉化することができる。よって、確実に表面２ａを電子機器の筐体に応じた形状にしつつ部品内蔵モジュール５を薄型化することが可能になる。
本発明の実施形態の部品内蔵モジュール５は、図６に示すように、フレキシブル基板６の両面６ａ、６ｂを樹脂２で封止して形成してもよい。このとき、フレキシブル基板６の端部が第一の面６ａを封止する上方の樹脂層２と第二の面６ｂを封止する下方の樹脂層２とで覆われるように構成すると、フレキシブル基板６と各樹脂層２の剥がれを抑制することが可能になる。また、この場合において、フレキシブル基板６の第二の面６ｂ側（電子部品実装面の裏側）を封止する樹脂２は、全面を覆っている必要はなく、少なくとも端部に形成されていればよい。また、フレキシブル基板６の第二の面６ｂを封止する樹脂層２の厚さは、０．１〜０．５ｍｍ程度であることが望ましい。
上記の部品内蔵モジュール５を備える本実施形態の電子機器は、例えば携帯電話などである。この電子機器は、上部筐体と下部筐体からなる筐体と、その筐体の内部に内蔵された複数の電子部品４を備えた部品内蔵モジュール５とから構成される。また、本実施形態の電子機器は、上記の部品内蔵モジュール５を電子機器の電池カバーや筐体表面の一部に組み込んで構成される。このように構成することで、電子機器の筐体内のスペースを削減し、薄型化を実現することができる。さらに、このように構成した場合には、部品内蔵モジュール５を交換することで電子機器の機能を容易に変更することが可能になる。図７は、本実施形態の携帯電話１００の筐体１０１を示している。この筐体１０１の一部である電池カバー１０２は、部品内蔵モジュール５の樹脂２によって構成されている。
部品内蔵モジュール５には、フレキシブル基板６に実装された電子部品４の厚さに応じて第一の面６ａに凹部７が形成され、第二の面６ｂに凸部８が形成される。このため、部品内蔵モジュール５の凸部８と筐体内部に設置する他の部品内蔵モジュールや電池などが干渉しないように、筐体内での電池や部品内蔵モジュール５の電子部品４の実装位置を調整して電子機器が形成される。
次に、上記構成からなる本実施形態の部品内蔵モジュール５を製造する方法について説明する。
本実施形態の部品内蔵モジュール５を製造する際には、図８Ａに示すように、はじめに、複数の電子部品４を平板状のフレキシブル基板６の第一の面６ａに実装する（電子部品実装工程）。次に、図８Ｂに示すように、フレキシブル基板６を樹脂２で封止するため、電子部品４を実装した状態のフレキシブル基板６を金型１０上に設置する。このとき、フレキシブル基板６の第二の面６ｂ側も樹脂２で封止する場合には、図９に示すように、樹脂シート１１を予め金型１０とフレキシブル基板６の間に介設させておく。樹脂シート１１の厚さとしては０．１〜０．５ｍｍ程度が望ましい。
フレキシブル基板６を封止する樹脂２としてアクリル、ＡＢＳ、ＰＣなどの熱可塑性樹脂を使用する場合には、金型１０の温度を８０℃程度にする。図８Ｂに示すように、金型１０の厚さが、厚い電子部品４に対応する箇所、すなわち、フレキシブル基板６の凹部７を形成する箇所には、電子部品４の厚さに応じて（凹部７の大きさに応じて）掘り込み１０ａが形成されている。例えば、電子部品４の厚さが０．８ｍｍで、フレキシブル基板６の第二の面６ｂ側に０．４ｍｍ突き出す構造の部品内蔵モジュール５を製造する際には、金型１０に深さ０．４ｍｍの掘り込み１０ａを形成しておく。本実施形態では、掘り込み１０ａの形状がテーパー構造（断面台形状）とされている。
次に、本実施形態では、図８Ｃに示すように、金型１０を型締めし、金型１０内部に樹脂２を射出する。このとき、樹脂２の注入圧力により、フレキシブル基板６が金型１０の内面に沿うように変形する。このため、樹脂２の圧力によってフレキシブル基板６が金型１０の掘り込み１０ａの形状に応じて変形して凹部７が形成される。また、これとともに凹部７内に電子部品４が収まる。これにより、フレキシブル基板６の第一の面６ａが樹脂２で封止される（凹部形成工程、樹脂封止工程）。すなわち、本実施形態では、凹部形成工程と、樹脂封止工程を一括して（一工程で）行うことができる。
図８Ｄに示すように、金型１０から樹脂封止したフレキシブル基板６を取り出すことで、本実施形態の部品内蔵モジュール５が完成する。
本発明の実施形態の部品内蔵モジュール５は、図１０に示すように、フレキシブル基板６の第二の面６ｂ側にも電子部品４を実装して形成されていてもよく、このように第二の面６ｂ側にも電子部品４を実装する場合には、金型１０から樹脂封止したフレキシブル基板６を取り出した段階で第二の面６ｂ側に電子部品４を実装することができる。また、意匠性を向上させる場合には、金型１０から樹脂封止したフレキシブル基板６を取り出した段階で加飾シートや塗装膜を形成することが可能である。また、フレキシブル基板６の凹部７の傾斜面に電子部品４が実装されていてもよい。
上記のように、樹脂封止工法として射出成形工法を例示したが、使用する樹脂２に応じて工法を選択することが可能である。例えば、熱可塑性樹脂を選択した場合には射出成形工法、熱硬化性樹脂を選択した場合にはトランスファーモールド工法によって樹脂封止を行えばよい。
必ずしも上記のように凹部形成工程と樹脂封止工程を一括して行うようにしなくてもよい。すなわち、フレキシブル基板６をプレス加工して凹部７を形成したり、厚さがあるフレキシブル基板６を用いる場合にレーザー加工などで凹部７を形成するなどしたりしてもよい。このようにして予め凹部７を形成したフレキシブル基板６に電子部品４を実装し、樹脂封止を行って部品内蔵モジュール５を製造してもよい。
したがって、本実施形態の部品内蔵モジュール５及びこれを備える電子機器並びに部品内蔵モジュール５の製造方法によれば、少なくとも実装高さが最も大きな電子部品４をフレキシブル基板６の凹部７内に実装し、フレキシブル基板６の第一の面（実装面）６ａを樹脂２で封止して部品内蔵モジュール５を形成する。このため、電子部品４の実装高さを低くする（上面４ａの位置を下げる）ことが可能になる。これにより、表面２ａを平坦にしても樹脂（樹脂層）２の厚さを小さくすることが可能になり、部品内蔵モジュール５ひいてはこれを備える電子機器のさらなる薄型化を実現することが可能になる。
また、このような部品内蔵モジュール５の樹脂２を電子機器の筐体の少なくとも一部に形成することで、すなわち、部品内蔵モジュール５の複数の電子部品４を電子機器の筐体内に埋め込むように構成することで、電子機器のさらなる薄型化を実現することが可能になる。
さらに、少なくとも実装高さが最も大きな電子部品４をフレキシブル基板６の凹部７内に実装し、フレキシブル基板６の第一の面６ａを樹脂２で封止して部品内蔵モジュール５を形成する。これにより、部品内蔵モジュール５ひいてはこれを備える電子機器を容易に且つ安価に生産することができ、量産を要する携帯電話などの電子機器に対しても良好に採用することができる。
また、本実施形態の部品内蔵モジュール５においては、実装高さが最も大きい電子部品２の実装高さをＨＭと表記し、第一の面６ａのフラット部分からの基準高さをＨＳと表記し、複数の電子部品４のそれぞれの高さをＨＩと表記し、全ての電子部品４の第一の面６ａのフラット部分からの高さをＨＦと表記する。この際、ＨＭ＞ＨＳの関係が成り立つように基準高さＨＳが設定されており、ＨＦ≦ＨＳの関係が成り立つように凹部７が形成されており、ＨＩ＞ＨＳの関係が成り立つ実装高さＨＩを有する電子部品４が凹部７内に実装されている。また、第一の面６ａは、樹脂２で封止されている。これにより、従来と比較し、樹脂層２を薄肉化することができる。よって、表面を電子機器の筐体に応じた形状（平坦）にしつつ、部品内蔵モジュール５を薄型化することが可能になる。
このとき、基準高さＨＳを以下のように設定してもよい。すなわち、複数の電子部品４のうち、２番目に高い実装高さを有する電子部品４の実装高さと同じ高さになるように基準高さＨＳを設定してもよい。あるいは複数の電子部品４の実装高さの平均値と同じ高さになるように基準高さＨＳを設定してもよい。あるいは複数の電子部品４のうち、第一の面６ａに実装される数が最も多い同じ実装高さを有する電子部品４の実装高さと同じ高さになるように基準高さＨＳを設定してもよい。この構成により、従来と比較し、樹脂層２を薄肉化することができる。よって、確実に表面２ａを電子機器の筐体に応じた形状（平坦）にしつつ部品内蔵モジュール５を薄型化することが可能になる。
本実施形態の部品内蔵モジュール５においては、フレキシブル基板６の第一の面６ａの全面が樹脂２で封止されている。この構成により、耐久性に優れ、信頼性の高い部品内蔵モジュール５を形成することができる。また、樹脂２を電子機器の筐体の一部として確実且つ好適に使用することができる。
樹脂２の表面２ａから電子部品４の上面４ａまでの距離が最も短い電子部品４の上面４ａと、樹脂２の表面２ａとの距離が０．２ｍｍ以上である。この構成により、樹脂２の表面２ａを電子機器の表面に応じた形状（平坦）にすることができる。加えて、耐久性、信頼性に優れた部品内蔵モジュール５を形成することが可能になる。
フレキシブル基板６の凹部７が傾斜部を有する断面台形状であり、傾斜部の傾斜角θは、第一の面６ａのフラット部分に対して６０°以下である。この構成により、フレキシブル基板６の配線が断線することを防止できる。
本実施形態の部品内蔵モジュール５の製造方法においては、フレキシブル基板６の凹部７を射出成形によって形成することによって、さらに、第一の面６ａを封止する樹脂２の圧力によって凹部７を形成することによって、凹部形成工程と樹脂封止工程を一括して（一工程で）行うことができる。これにより、確実に、部品内蔵モジュール５ひいてはこれを備える電子機器を容易に且つ安価に量産（生産）することが可能になる。
以上、本発明に係る部品内蔵モジュール及びこれを備える電子機器並びに部品内蔵モジュールの製造方法の第１実施形態について説明したが、本発明は上記の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範囲で適宜変更可能である。
例えば、図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、フレキシブル基板６に深さの異なる凹部７（高さの異なる凸部８）が複数形成されていてもよい。この場合には、例えば、最も厚い厚さが０．８ｍｍの電子部品４と厚さが０．６ｍｍの電子部品４の上面４ａの高さを、厚さが０．４ｍｍの電子部品４に揃えるように各凹部７を形成する。すなわち、厚さが０．６ｍｍの電子部品４が実装されている箇所のフレキシブル基板６を０．２ｍｍ、０．８ｍｍ厚の電子部品４が実装されている箇所のフレキシブル基板６を０．４ｍｍ、第二の面６ｂ側に突き出す。これにより、最も厚い電子部品４の上面４ａの高さを０．４ｍｍに揃えることができる。また、複数の電子部品４の全てを厚さ０．２ｍｍの電子部品４に揃えることも可能である。
樹脂２の表面（封止面）２ａが平坦である必要はなく、部品内蔵モジュール５を組み込む電子機器のデザインによって自由に変更可能である。例えば図１２に示すように曲面形状にすることも可能である。さらに、フレキシブル基板６も曲面状に形成されていてもよい（すなわち、フレキシブル基板６が曲面を含んでいてもよい）。
図１３に示すように、電子部品４にはんだ接合部補強用のアンダーフィル樹脂１２を形成しておくようにしてもよい。
図１４に示すように、部品内蔵モジュール５は、フレキシブル基板６が第一の面６ａから第二の面６ｂに貫通する孔部１３を備えていてもよい。この場合には、フレキシブル基板６に予め例えば円形の孔部１３を形成しておく。この構成により、フレキシブル基板６を樹脂２で封止した際に、孔部１３に樹脂２が充填され、フレキシブル基板６と樹脂２の剥がれを抑制することが可能になる。円形の孔部１３を形成する場合には、孔部１３の径を０．１〜２ｍｍ程度にすることが望ましい。
必ずしも孔部１３は、円形孔に限定されない。フレキシブル基板６の全面にわたる領域に、図１５に示すような孔部１３を形成してもよい。このような孔部１３を形成した場合には、樹脂２のみで構成される領域が多く形成される。このため、部品内蔵モジュール５の反りを抑制する効果を得ることが可能になる。
図１６に示すように、樹脂２を第１の樹脂層２ｂと第２の樹脂層２ｃの２層構造で形成するようにしてもよい。第１の樹脂層２ｂは、フレキシブル基板６上に実装された電子部品４を覆って配設される。第２の樹脂層２ｃは、第１の樹脂層２ｂの表面に積層して配設されている。この場合には、第１の樹脂層２ｂが第２の樹脂層２ｃに比べて熱膨張係数を小さいことが望ましい。
このように樹脂２を２層構造にすることで、電子部品４が実装された場所と実装されていない場所とで樹脂厚が異なることに起因した樹脂表面２ａの凹凸の発生を、確実に抑制することが可能になる。また、フレキシブル基板６と樹脂２の２層構造の場合には、両者の線膨張係数の差により反りが発生するおそれがある。一方で、フレキシブル基板６と第１の樹脂層（第１の樹脂）２ｂと第２の樹脂層（第２の樹脂）２ｃの３層構造にし、第２の樹脂層２ｃの線膨張係数をフレキシブル基板６と合わせることで、反りを抑制することが可能になる。
本発明の実施形態にかかる樹脂（樹脂層）２は、フレキシブル基板６の第一の面６ａの全面を封止するように設けるだけに限られない。樹脂２は、第一の面６ａの一部を封止するように設けたり、第一の面６ａの端部を除いた全面を封止するように設けたりしてもよい。
図１７に示すように、部品内蔵モジュール５が、剥離防止部材１４を備えていてもよい。この剥離防止部材１４は、フレキシブル基板６の第一の面６ａの少なくとも一辺の端部に、第一の面６ａから上方に突出するなどして一体形成されている。このような剥離防止部材１４を備えることで、樹脂２の剥離を確実に防止することが可能になる。また、電子部品４が剥離防止部材１４を兼ねるようにしてもよい。
［第二実施形態］
次に、図１８Ａ及び図１８Ｂを参照し、本発明の第２実施形態に係る部品内蔵モジュール及びこれを備える電子機器並びに部品内蔵モジュールの製造方法について説明する。第２実施形態は、第１実施形態と同様、複数の電子部品４が実装されたフレキシブル基板６と、フレキシブル基板６を封止する樹脂２とを備えている。このため、第２実施形態では、第１実施形態と同様の構成に対し、同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
第２実施形態の部品内蔵モジュール１５は、図１８Ａ及び図１８Ｂに示すように、第１実施形態と同様、フレキシブル基板６の第一の面６ａに凹部７を設けられている。この凹部７は、第一の面６ａと異なる第二の面６ｂ方向に凹む。この凹部７内に、少なくとも実装高さが最も大きな電子部品４が実装されている。
本実施形態の部品内蔵モジュール１５は、図１８Ａ及び図１８Ｂに示すように、フレキシブル基板６と、フレキシブル基板６を封止する樹脂２に加え、補強板（補強部材）１６を備える。この補強板１６は、フレキシブル基板６の第一の面６ａの凹部７によって形成された第二の面６ｂの凸部８に（あるいは凸部８の近傍に）実装されている。
この補強板１６は、ＳＵＳなどの金属材料であることが望ましい。補強板１６の厚さは、０．１〜０．３ｍｍ程度であることが望ましい。この補強板１６は、接着剤により凸部８に貼り付けて一体形成されている。
このような補強板１６を設けることにより、フレキシブル基板６を変形させて凹部７を形成するとともに、フレキシブル基板６に実装されている電子部品４を凹部７内に収める凹部形成工程で、電子部品４が負荷を受けて破損することを防止できる。また、補強板１６を設けることで、フレキシブル基板６の断線も防止することが可能になる。
以上、本発明の第２実施形態に係る部品内蔵モジュール及びこれを備える電子機器並びに部品内蔵モジュールの製造方法について説明した。しかしながら、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、第１実施形態の変更例を含め、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本発明の実施形態にかかる補強部材は、図１９に示すようなフレーム状に形成されていてもよい。このような補強フレーム（補強部材）１７を取り付けることで、部品内蔵モジュール１５の反りを抑制することも可能になる。
この出願は、２０１０年１０月１５日に出願された日本出願特願２０１０−２３２３２０を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
本発明は、部品内蔵モジュール及びこれを備える電子機器並びに部品内蔵モジュールの製造方法に適用することができる。これら部品内蔵モジュール及びこれを備える電子機器並びに部品内蔵モジュールの製造方法によれば、部品内蔵モジュールひいてはこれを備える電子機器のさらなる薄型化を実現することができる。
１ 従来の部品内蔵モジュール
２ 樹脂（樹脂層）
２ａ 表面
２ｂ 第１の樹脂層
２ｃ 第２の樹脂層
３ 配線基板
４ 電子部品
４ａ 上面
５ 部品内蔵モジュール
６ フレキシブル基板
６ａ 第一の面（実装面）
６ｂ 第二の面
７ 凹部
８ 凸部
１０ 金型
１０ａ 掘り込み
１１ 樹脂シート
１２ アンダーフィル樹脂
１３ 孔部
１４ 剥離防止部材
１５ 部品内蔵モジュール
１６ 補強板（補強部材）
１７ 補強フレーム（補強部材）
１００ 携帯電話（電子機器）
１０１ 筐体
１０２ 電池カバー
θ 傾斜角

Claims (20)

  1. 第一の面と、前記第一の面と反対側の第二の面とを有し、前記第一の面は前記第一の面から前記第二の面に向かう方向に凹む凹部を有するフレキシブル基板と、
    前記第一の面に実装され、前記第一の面から電子部品それぞれの上面までの実装高さが異なる複数の電子部品と、
    前記第一の面を封止する樹脂とを備え、
    前記複数の電子部品のうち、少なくとも実装高さが最も大きな電子部品が前記凹部内に実装されている部品内蔵モジュール。
  2. 実装高さが最も大きい電子部品の実装高さをＨＭと表記し、前記第一の面のフラット部分からの基準高さＨＳと表記し、前記複数の電子部品のそれぞれの実装高さをＨＩと表記し、前記複数の電子部品全ての前記第一の面のフラット部分から電子部品それぞれの上面までの高さをＨＦと表記すると、
    ＨＭ＞ＨＳの関係が成り立つように前記基準高さＨＳが設定されており、
    ＨＦ≦ＨＳの関係が成り立つように前記凹部が形成されており、
    ＨＩ＞ＨＳの関係が成り立つ実装高さＨＩを有する電子部品が前記凹部内に実装されている請求項１記載の部品内蔵モジュール。
  3. 前記複数の電子部品のうち、２番目に高い実装高さを有する電子部品の実装高さと同じ高さになるように、前記基準高さＨＳが設定されている請求項２記載の部品内蔵モジュール。
  4. 前記複数の電子部品の実装高さの平均値と同じ高さになるように、前記基準高さＨＳが設定されている請求項２記載の部品内蔵モジュール。
  5. 前記複数の電子部品のうち、前記第一の面に実装される数が最も多い同じ実装高さを有する電子部品の実装高さと同じ高さになるように、前記基準高さＨＳが設定されている請求項２記載の部品内蔵モジュール。
  6. 前記第一の面の全面が樹脂で封止されている請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の部品内蔵モジュール。
  7. 前記樹脂の表面から前記電子部品の上面までの距離が最も短い電子部品の上面と、前記樹脂の表面との距離が０．２ｍｍ以上である請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の部品内蔵モジュール。
  8. 前記第一の面の少なくとも一辺の端部に設けられた前記樹脂の剥離を防止するための剥離防止部材をさらに備える請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の部品内蔵モジュール。
  9. 前記電子部品が剥離防止部材を兼ねている請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の部品内蔵モジュール。
  10. 前記フレキシブル基板は、前記第一の面から前記第二の面に貫通する孔部をさらに備える請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の部品内蔵モジュール。
  11. 前記第二の面は、前記凹部によって形成された凸部を有し、
    前記凸部に設けられた補強部材をさらに備える請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の部品内蔵モジュール。
  12. 前記第二の面は、前記凹部によって形成された凸部を有し、
    前記凸部近傍に設けられた補強部材をさらに備える請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の部品内蔵モジュール。
  13. 前記凹部は、傾斜部を有する断面台形状であり、前記傾斜部の傾斜角は、前記第一の面のフラット部分に対して６０°以下である請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の部品内蔵モジュール。
  14. 前記凹部が射出成形によって形成されている請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の部品内蔵モジュール。
  15. 前記複数の電子部品は、ＬＥＤを含む請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載の部品内蔵モジュール。
  16. 請求項１から請求項１５のいずれか一項に記載の部品内蔵モジュールを備える電子機器。
  17. 前記部品内蔵モジュールの前記樹脂が、電子機器の筐体の少なくとも一部を構成している請求項１６に記載の電子機器。
  18. 第一の面と前記第一の面と反対側の第二の面とを有するフレキシブル基板を備える部品内蔵モジュールの製造方法であって、
    前記第一の面に複数の電子部品を実装する工程と、
    前記第一の面から前記第二の面に向かう方向に、前記複数の電子部品のうち、少なくとも実装高さが最も高い電子部品が実装される凹部を形成する工程と、
    前記第一の面を樹脂で封止する工程と
    を備える部品内蔵モジュールの製造方法。
  19. 前記凹部を形成する工程で、射出成形により前記凹部を形成する請求項１８記載の製造方法。
  20. 前記凹部を形成する工程で、前記第一の面を封止する樹脂の圧力によって前記凹部を形成する部品内蔵モジュールの請求項１８記載の製造方法。
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