JPWO2019181760A1 - 高周波モジュール - Google Patents
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Abstract
基板の隅部に他の部分よりも寸法の大きい接続導体を有する端子集合体を実装することにより、外部基板へ搭載した際の応力に対する強度を向上させ、接続信頼性の向上したモジュールを提供する。高周波モジュール1は、基板2の上面2aに実装された部品3aと、基板2の上面2aに積層された第2封止樹脂層4と、基板2の下面2bに実装された部品3bと、基板2の下面2bに積層された第1封止樹脂層5と、基板2の下面2bに実装された第1端子集合体6および第2端子集合体7とを備える。第1端子集合体6は、基板2の四隅部に実装され、第2端子集合体7の接続導体7aよりも太い接続導体6aを有する。また、各端子集合体6、7は複数の接続導体6a、7aが樹脂ブロック6b、7bで一体化されたものであり、樹脂ブロック6b、7bに使用される樹脂は、第1封止樹脂層5よりも誘電正接の低い液晶ポリマー樹脂である。
Description
本発明は、端子集合体が実装された高周波モジュールに関する。
従来、特許文献1のように、複数の柱状の端子電極が絶縁体を介して連結された端子接続基板をモジュール基板上に実装することにより、低コストかつ短い製造時間で層間接続導体を備えるモジュールを製造する方法が提案されている。例えば、図9に示すモジュール基板100は、ベース基板101の上面101aの表面電極上に電子部品102が実装されるとともに、端子接続基板103が実装されている。端子接続基板103は、複数の柱状の端子電極111が絶縁体112の両側面にそれぞれ一列に配置されてなる。モジュール基板100では、この端子接続基板103がベース基板101の外周の対向する二辺に略接するように配置され、さらにベース基板101の略中央部分に配置されている。
このように、複数の端子電極111を絶縁体112により連結して端子集合体(端子接続基板103)を形成することにより、モジュール基板100に外部接続端子を形成する際の煩雑な工程を簡素化することができる。このため、製造コストを低減することが可能である。
しかしながら、上記したモジュール基板100を外部基板に実装する際に、ベース基板101の四隅部に位置する端子電極111に応力がかかり、端子電極111が破損しやすくなる傾向がある。この場合、ベース基板101の四隅部に位置する端子電極111を寸法の大きいものにして接続強度を向上させる方法も考えられるが、1つの端子接続基板103の中で異なる径の端子電極111を整列して端子接続基板103を形成するには、端子接続基板103の製造工数が増え、コストが増加してしまうという問題がある。
本発明は、上記した課題に鑑みてなされたものであり、応力のかかりやすい基板隅部に位置する外部接続端子の寸法を他の外部接続端子よりも大きくすることにより、外部基板に実装したときの接合信頼性が向上したモジュール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、本発明のモジュールは、配線基板と、前記配線基板の一方主面に設けられた複数の端子集合体と、前記配線基板の前記一方主面と前記端子集合体とを被覆する第1封止樹脂層とを備え、前記端子集合体は、複数の接続導体が樹脂ブロックに立設されたものであり、前記接続導体の一方端部は前記樹脂ブロックから露出して前記配線基板の前記一方主面に接続され、前記端子集合体は、複数の前記接続導体を備える第1端子集合体と、前記第1端子集合体よりも前記一方主面に平行方向の寸法が小さい複数の前記接続導体を備える第2端子集合体とで構成されており、前記第1端子集合体は前記配線基板の前記一方主面の隅部に配置されていることを特徴としている。
この構成によれば、太さの異なる外部接続端子を有する第1端子集合体および第2端子集合体を準備して、モジュールに対して応力がかかりやすい部分には第2端子集合体よりも寸法の大きい外部接続端子を有する第1端子集合体を実装することにより、外部接続端子の接続信頼性を向上させることができる。また、寸法の異なる外部接続端子を1つの端子集合体に設けるには、製造工数が増加してしまうため、第1端子集合体と第2端子集合体とで外部接続端子の太さを変えることで、製造コストを削減することができる。
また、モジュールを外部基板へ実装した際に、基板の隅部は特に応力がかかりやすく、破損の恐れがあるが、第2端子集合体よりも外部接続端子の寸法が大きい第1端子集合体を基板の隅部に実装することにより、接続強度を向上させることができる。
また、上記した目的を達成するために、本発明の他のモジュールは、配線基板と、前記配線基板の一方主面に設けられた複数の端子集合体と、前記配線基板の前記一方主面と前記端子集合体とを被覆する第1封止樹脂層とを備え、前記端子集合体は、複数の接続導体が樹脂ブロックに立設されたものであり、前記接続導体の一方端部は前記樹脂ブロックから露出して前記配線基板の前記一方主面に接続され、前記端子集合体は、複数の前記接続導体を備える第3端子集合体と、前記第3端子集合体の前記複数の接続導体よりも間隔が広く整列された複数の前記接続導体を備える第4端子集合体とで構成されており、前記第3端子集合体は前記配線基板の前記一方主面の隅部に配置されていることを特徴としている。
この構成によれば、基板の応力がかかりやすい部分には、外部接続端子の整列間隔が狭く形成された第3端子集合体を実装して外部接続端子を密集させることにより応力を分散することができる。このため、モジュールを外部基板へ実装した際の接続信頼性を向上させることができる。
また、モジュールを外部基板へ実装した際に、基板の隅部は特に応力がかかりやすく、破損の恐れがあるが、基板の隅部に第3端子集合体を実装して外部接続端子を密集させて応力を分散することにより、接続強度を向上させることができる。
また、前記樹脂ブロックは、前記第1封止樹脂層を構成する樹脂よりも誘電正接の小さい樹脂により形成されていてもよい。この構成によれば、封止樹脂層の樹脂は誘電特性が低い(誘電率または誘電正接が大きい)ため、高周波領域において、外部接続端子間の浮遊容量が形成されやすく、信号損失が大きくなるが、樹脂ブロックを誘電正接の小さい樹脂を用いて形成することにより、外部接続端子間の浮遊容量を小さくすることができ、信号損失を低減することができる。
また、前記配線基板の他方主面に実装された部品と、前記配線基板の他方主面と前記部品とを被覆する第2封止樹脂層をさらに備えていてもよい。この構成によれば、両面実装でかつ接続信頼性が高いモジュールを提供することができる。
本発明によれば、外部基板への実装時に応力のかかりやすい、基板の隅部に位置する外部接続端子の寸法を大きくすることにより、外部基板への実装後の接合信頼性を向上させることができる。
本発明の一実施形態に係る高周波モジュール1について図1および図2を参照して説明する。なお、図1(a)は第1実施形態に係る図2の高周波モジュール1のA−A矢視断面図、図1(b)は図2の高周波モジュール1のB−B矢視断面図、図2は高周波モジュール1の平面図である。
この実施形態に係る高周波モジュール1は、図1および図2に示すように、上面2a(本発明の「他方主面」に相当する)に複数の部品3aが実装され、下面2b(本発明の「一方主面」に相当する)に部品3bが実装され、上面2aに第2封止樹脂層4が積層され、下面2bに第1封止樹脂層5が積層された基板2と、基板2の下面2bに実装された複数の第1端子集合体6および第2端子集合体7とを備える。高周波モジュール1は、例えば、電子機器のマザー基板(図示省略)に搭載されるものである。
基板2は、例えば低温同時焼成セラミックスやガラスエポキシ樹脂等で形成される。基板2の上面2aおよび下面2bには複数のランド電極8が形成され、基板2の表層および内層には複数のグランド電極(図示省略)、複数の配線電極(図示省略)、および複数のビア導体(図示省略)等が形成されている。なお、各グランド電極は、例えば、基板2の側面から露出するように形成されている。
各ランド電極8、各グランド電極、および各配線電極は、それぞれ、CuやAg、Al等の電極として一般的に採用される金属で形成されている。また、各ビア導体は、AgやCu等の金属で形成されている。
部品3aおよび部品3bは、例えば、インダクタ、コンデンサ、IC、パワーアンプ等の部品が挙げられる。各部品3a、3bは、接続端子(図示省略)が基板2の上面2aまたは下面2bに形成されたランド電極8に半田により接続されることによって、基板2の上面2aまたは下面2bに実装されている。
第2封止樹脂層4は、基板2の上面2aと各部品3aとを被覆するように基板2の上面2aに設けられ、第1封止樹脂層5は、基板2の下面2bと部品3bと各端子集合体6とを被覆するように基板2の下面2bに設けられる。両封止樹脂層4、5は、シリカフィラー入りのエポキシ樹脂等の封止樹脂として一般的に採用される樹脂で形成することができる。また、高熱伝導のため、アルミナフィラーなどの熱伝導率が高いフィラーを使用してもよい。
各第1、第2端子集合体6、7は、複数の接続導体6a、7aが、整列されて樹脂ブロック6b、7bにより一体化されたものである。たとえば、図3(a)に示す端子集合体60のように、千鳥状に等間隔に配置された接続導体60aが樹脂ブロック60bにより一体化されたものや、図3(b)に示す端子集合体61のように、略平行に配置された一対の脚部62aと、両脚部62aの一端同士をつなぐ橋絡部62bとを有する接続導体61aが等間隔に配列されて樹脂ブロック61bにより一体化されたものを使用することができる。端子集合体61は、基板2の下面2bに実装された後、第1封止樹脂層5を積層して研磨または研削などの工程を経て、橋絡部62bが除去されることにより高周波モジュール1の外部接続端子として機能する。また、樹脂ブロック60b、61bは、両封止樹脂層4、5に使用される樹脂よりも誘電正接の低い液晶ポリマー樹脂により形成されるのが好ましい。なお、この実施形態の高周波モジュール1には端子集合体61の形状の端子集合体が実装されている。
図2に示すように、基板2の下面2bの四隅部には第1端子集合体6が実装され、それ以外の部分には第2端子集合体7が実装される。第1端子集合体6は、接続導体6aの太さが第2端子集合体7の接続導体7aよりも太く形成されており、高周波モジュール1を外部基板へ搭載した際の応力に対する強度が第2端子集合体7よりも高いため、特に応力のかかりやすい基板2の四隅部に配置される。それ以外の部分には第2端子集合体7が実装される。第1端子集合体6は、図4(a)に示すように、断面形状が0.5mm角の金属ピンまたは金属板をU字状に折り曲げた複数の接続導体6aを、第1封止樹脂層5を形成するエポキシ樹脂よりも誘電正接の低い液晶ポリマー等で形成された樹脂ブロック6bにより一体化したものである。図4(b)に示すように、この実施形態では2つの接続導体6aが樹脂ブロック6bにより一体化されている。また、第2端子集合体7は、図4(c)に示すように、断面形状が0.3mm角の金属ピンまたは金属板をU字状に折り曲げた複数の接続導体7aを、第1封止樹脂層5を形成するエポキシ樹脂よりも誘電正接の低い液晶ポリマー等で形成された樹脂ブロック7bにより一体化したものである。図4(d)に示すように、この実施形態では8つの接続導体7aが樹脂ブロック7bにより一体化されている。
各端子集合体6、7は、接続導体6a、7aの樹脂ブロック6b、7bから露出した部分である端部6c、7cを基板2に接続し、第1封止樹脂層を形成後に第1封止樹脂層の下面5aを研磨する際に橋絡部6d、7dが削り取られることにより、図1(a)、(b)に示す形状の端子集合体6、7が形成され、高周波モジュール1の外部接続端子として機能する。外部接続端子間の浮遊容量を低減して信号損失を抑制するため、樹脂ブロック6b、7bには、第1封止樹脂層5の樹脂よりも誘電正接の小さい液晶ポリマー樹脂が使用される。なお、接続導体6a、7aの断面形状や数は適宜変更することができる。
ここで、図5を参照して、端子集合体60の製造方法を説明する。まず、図5(a)に示すように、2つの金属フープにそれぞれ打ち抜き加工を施し、支持部90a、90bに櫛歯部91a、91bが設けられたパーツ9a、9bを形成する。両櫛歯部91a、91bの先端に曲げ加工を施して、接続導体61aとなる複数の端子部92a、92bを形成し、パーツ9a、9bの位置合わせを行う。次に、図5(b)に示すように、各端子部92a、92bを液晶ポリマー樹脂によりモールドして、各端子部92a、92bが樹脂93により一体化された構造となる。次に、図5(c)に示すように、樹脂93から、パーツ9a、9bを切り離す。最後に、樹脂93の下面93aを研磨して、端子集合体60が完成する。図5(d)に示すように、端子集合体60は、複数の角柱上の接続導体60aが樹脂ブロック60b内で千鳥状に整列された構造を有し、樹脂ブロック60bの上面600および下面601から接続導体60aが露出している。
(モジュールの製造方法)
次に、高周波モジュール1の製造方法を、図6ないし図8を参照して説明する。この第1実施形態では、複数の高周波モジュール1の集合体を形成した後に、個片化することにより高周波モジュール1を製造する。なお、基板2の上面2aに実装された部品および第2封止樹脂層4は図示省略する。
次に、高周波モジュール1の製造方法を、図6ないし図8を参照して説明する。この第1実施形態では、複数の高周波モジュール1の集合体を形成した後に、個片化することにより高周波モジュール1を製造する。なお、基板2の上面2aに実装された部品および第2封止樹脂層4は図示省略する。
まず、その上面2aおよび下面2bに複数のランド電極8が形成され、表層または内層に複数のグランド電極、複数の配線電極、および複数のビア導体等が形成された基板2を用意する。各ランド電極8、各グランド電極、および各配線電極については、CuやAg、Al等の金属を含有する導電性ペーストをスクリーン印刷するなどしてそれぞれ形成することができる。また、各ビア導体については、レーザー等を用いてビアホールを形成した後、周知の方法により形成することができる。そして、図6(a)(b)に示すように、基板2の上面2aに各部品3aを、また、下面2bに各部品3bおよび各端子集合体6、7を周知の表面実装技術を用いて実装する。例えば、基板2の下面2bに形成されたランド電極8のうち、所望のランド電極8上に半田を形成しておき、半田が形成されているランド電極8のうち対応するランド電極8上に各部品3および各端子集合体6、7を実装し、その後、リフロー処理を行う。各第1端子集合体6は、基板2の下面2bの四隅部に実装される(図2参照)。また、各第2端子集合体7は、基板2の下面2bの四隅部以外の部分に実装される。この実施形態では、図2に示すように、基板2の下面2bの四隅部に各第1端子集合体6が実装され、それ以外の外周部に各第2端子集合体7が実装されているが、各端子集合体6、7は、基板2の下面2bの周縁部に限らず、基板2の下面2bの内部に実装されていてもよい。
次に、図7(a)(b)に示すように、基板2の上面2aおよび下面2bに実装された各部品3および各端子集合体6、7を被覆するように第2封止樹脂層4および第1封止樹脂層5を形成する。両封止樹脂層4、5は、例えば、トランスファーモールド方式、コンプレッションモールド方式、液状樹脂工法、シート樹脂工法等を用いて形成することができる。また、両封止樹脂層4、5には、一般的なシリカフィラー入りのエポキシ樹脂を用いることができる。なお、両封止樹脂層4、5に高い熱伝導性を持たせるために、アルミナフィラーなどの熱伝導率が高いフィラー入りのエポキシ樹脂を用いることもできる。なお、両封止樹脂層4、5の形成前に、必要に応じて基板2のプラズマ洗浄を行ってもよい。
次に、図8(a)(b)に示すように、第1封止樹脂層5の下面5aを研磨または研削して、各端子集合体6、7の橋絡部6d、7dを除去する。このとき、第1封止樹脂層5の下面5bから露出した接続導体6a、7aにNi/Auめっきを施してもよい。その後、ダイサーまたはレーザー加工などの周知の方法により、高周波モジュール1を個片化する。その後、スパッタ装置や真空蒸着装置を用いて、第2封止樹脂層4の表面および第1封止樹脂層5の側面と基板2の側面とを被覆するようにシールド膜を成膜してもよい。このようにして、高周波モジュール1が完成する。
上記した実施形態によれば、高周波モジュール1を外部基板に搭載した際に応力のかかりやすい基板の四隅部には、他の部分に実装される端子集合体7の接続導体7aよりも断面積の大きい接続導体6aを有する端子集合体6を実装することにより、応力に対する強度を向上させて、高周波モジュール1の外部基板への接続信頼性を向上させることができる。寸法の大きい接続導体6aを有する端子集合体6と、寸法の小さい接続導体7aを有する端子集合体7との2種類の端子集合体を用意することで、1つの端子集合体に寸法の異なる接続導体を設けるよりも、端子集合体を製造する際のコストを削減し、ひいては、高周波モジュール1の製造コストを低減することができる。
また、各接続導体6a、7aを一体化する樹脂ブロック6b、7bに、第1封止樹脂層5の樹脂よりも誘電正接の低い液晶ポリマー樹脂を使用することにより、高周波モジュール1の外部接続端子である接続導体6a、7a間の浮遊容量を低減することができ、信号損失を抑制することができる。
なお、本発明は上記した各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うことができる。
たとえば、端子集合体6は、接続導体6aの太さが端子集合体7の接続導体7aの太さよりも大きく形成されているが、接続導体6aの配列間隔が接続導体7aの配列間隔よりも小さく形成されていてもよい。すなわち、端子集合体6の接続導体6aは端子集合体7の接続導体7aよりも密集されて形成される。この場合、高周波モジュール1を外部基板に搭載した際の応力を分散して、接続信頼性を向上させることができる。
本発明は、基板に部品が実装され部品間にシールドが形成されたモジュールに広く適用することができる。
1 モジュール
2 基板
2a 上面(他方主面)
2b 下面(一方主面)
3a 部品
4 第2封止樹脂層
5 第1封止樹脂層
6 第1端子集合体
7 第2端子集合体
6a、7a 接続導体
2 基板
2a 上面(他方主面)
2b 下面(一方主面)
3a 部品
4 第2封止樹脂層
5 第1封止樹脂層
6 第1端子集合体
7 第2端子集合体
6a、7a 接続導体
Claims (4)
- 配線基板と、
前記配線基板の一方主面に設けられた複数の端子集合体と、
前記配線基板の前記一方主面と前記端子集合体とを被覆する第1封止樹脂層とを備え、
前記端子集合体は、複数の接続導体が樹脂ブロックに立設されたものであり、前記接続導体の一方端部は前記樹脂ブロックから露出して前記配線基板の前記一方主面に接続され、
前記端子集合体は、複数の前記接続導体を備える第1端子集合体と、前記第1端子集合体よりも前記一方主面に平行方向の寸法が小さい複数の前記接続導体を備える第2端子集合体とで構成されており、
前記第1端子集合体は前記配線基板の前記一方主面の隅部に配置されている
ことを特徴とする高周波モジュール。 - 配線基板と、
前記配線基板の一方主面に設けられた複数の端子集合体と、
前記配線基板の前記一方主面と前記端子集合体とを被覆する第1封止樹脂層とを備え、
前記端子集合体は、複数の接続導体が樹脂ブロックに立設されたものであり、前記接続導体の一方端部は前記樹脂ブロックから露出して前記配線基板の前記一方主面に接続され、
前記端子集合体は、複数の前記接続導体を備える第3端子集合体と、前記第3端子集合体の前記複数の接続導体よりも間隔が広く整列された複数の前記接続導体を備える第4端子集合体とで構成されており、
前記第3端子集合体は前記配線基板の前記一方主面の隅部に配置されている
ことを特徴とする高周波モジュール。 - 前記樹脂ブロックは、前記第1封止樹脂層を構成する樹脂よりも誘電正接の小さい樹脂により形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の高周波モジュール。
- 前記配線基板の他方主面に実装された部品と、
前記配線基板の他方主面と前記部品とを被覆する第2封止樹脂層をさらに備えることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の高周波モジュール。
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