JPWO2020071491A1 - モジュール - Google Patents

Abstract

モジュール（１０１）は、主面（１ｕ）を有する基板（１）と、主面（１ｕ）上に配置された複数の電子部品（４１，４２）と、主面（１ｕ）および複数の電子部品（４１，４２）を覆う封止樹脂（３）と、主面（１ｕ）または基板（１）の内部に配置された接地電極（１４）と、封止樹脂（３）を覆い、接地電極（１４）に電気的に接続された導電層（６）と、磁性部材（５）とを備える。磁性部材（５）は、封止樹脂（３）の少なくとも一部を覆うように配置された磁性部材板状部（５１）と、前記複数の電子部品のいずれかの間に壁状に配置された磁性部材壁状部（５２）とを含む。モジュール（１０１）は、さらに、磁性部材壁状部（５２）に沿うように設けられ接地電極（１４）に接続されている金属ピンまたは金属ワイヤを備える。

Description

本発明は、モジュールに関するものである。

特開２０１３−２２２８２９号公報（特許文献１）では、複数の電子部品が配置されているモジュールにあって、当該電子部品が実装されている実装面を、複数の領域に隔てるように、金属材料からなる遮蔽部材を設けることが記載されている。

特開２０１３−２２２８２９号公報

通信機器に用いられるモジュールにあっては、近年、小型化の要求に応えるために、無線通信用の部品に加えて、電源系の回路を構成する部品が高密度に実装されるようになってきている。その場合、モジュール内での部品の実装密度が高くなってくるにつれて、電磁波の影響を抑制するための電磁シールドに加えて磁気シールドの強化が必要となり、電磁シールドと磁気シールドとを両立するシールド構造が求められている。特許文献１に記載された遮蔽部材は、電磁シールドのための「金属部材」であるか、あるいは、磁気シールドのための「軟磁性材料を含む電磁波吸収体」のいずれかであって、一方の機能しか有さない。

そこで、本発明は、良好な状態で、電磁シールドと磁気シールドとを両立するモジュールを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に基づくモジュールは、主面を有する基板と、上記主面上に配置された複数の電子部品と、上記主面および上記複数の電子部品を覆う封止樹脂と、上記主面または上記基板の内部に配置された接地電極と、上記封止樹脂を覆い、上記接地電極に電気的に接続された導電層と、磁性部材とを備える。上記磁性部材は、上記封止樹脂の少なくとも一部を覆うように配置された磁性部材板状部と、上記磁性部材板状部に接続された状態で上記複数の電子部品のいずれかの間に壁状に配置された磁性部材壁状部とを含む。このモジュールは、さらに、上記磁性部材壁状部に沿うように設けられ、上記接地電極に接続されている金属ピンまたは金属ワイヤを備える。

本発明によれば、実装エリアを確保しつつ、電磁シールドと磁気シールドとの両立が可能となる。

本発明に基づく実施の形態１におけるモジュールの第１の斜視図である。 本発明に基づく実施の形態１におけるモジュールの第２の斜視図である。 本発明に基づく実施の形態１におけるモジュールの透視平面図である。 図３におけるＩＶ−ＩＶ線に関する矢視断面図である。 本発明に基づく実施の形態２におけるモジュールの断面図である。 本発明に基づく実施の形態２におけるモジュールの製造方法の第１の工程の説明図である。 本発明に基づく実施の形態２におけるモジュールの製造方法の第２の工程の説明図である。 本発明に基づく実施の形態２におけるモジュールの製造方法の第３の工程の説明図である。 本発明に基づく実施の形態２におけるモジュールの製造方法の第４の工程の説明図である。 本発明に基づく実施の形態２におけるモジュールの製造方法の第５の工程の説明図である。 本発明に基づく実施の形態３におけるモジュールの断面図である。 本発明に基づく実施の形態３におけるモジュールの変形例の断面図である。 本発明に基づく実施の形態４におけるモジュールの斜視図である。 本発明に基づく実施の形態４におけるモジュールの透視平面図である。 図１４におけるＸＶ−ＸＶ線に関する矢視断面図である。 本発明に基づく実施の形態４におけるモジュールの変形例の断面図である。 本発明に基づく実施の形態５におけるモジュールの透視平面図である。 図１７におけるＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線に関する矢視断面図である。 本発明に基づく実施の形態５におけるモジュールの変形例の断面図である。 本発明に基づく実施の形態６におけるモジュールの断面図である。

図面において示す寸法比は、必ずしも忠実に現実のとおりを表しているとは限らず、説明の便宜のために寸法比を誇張して示している場合がある。以下の説明において、上または下の概念に言及する際には、絶対的な上または下を意味するとは限らず、図示された姿勢の中での相対的な上または下を意味する場合がある。

（実施の形態１）
図１〜図４を参照して、本発明に基づく実施の形態１におけるモジュールについて説明する。本実施の形態におけるモジュール１０１の外観を図１に示す。モジュール１０１の上面および側面は導電層６に覆われている。図１における斜め下からモジュール１０１を見たところを図２に示す。モジュール１０１の下面は導電層６に覆われておらず、基板１が露出している。基板１の下面には、１以上の外部接続電極１１が設けられている。図２で示した外部接続電極１１の数、大きさ、配列はあくまで一例である。基板１は、表面または内部に配線を備えていてよい。基板１は樹脂基板であってもよくセラミック基板であってもよい。基板１は多層基板であってもよい。モジュール１０１の透視平面図を図３に示す。図３は、モジュール１０１の導電層６の上面を取り去って、さらに封止樹脂３を取り去った状態を上から見ているところに相当する。図３におけるＩＶ−ＩＶ線に関する矢視断面図を図４に示す。図４は、導電層６の上面および封止樹脂３がある状態の断面図である。電子部品４１，４２，４３が基板１の主面１ｕに実装されている。電子部品４１，４２は、たとえばＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）であってよい。外部接続電極１１は、絶縁層２を貫通するように設けられた導体ビア１２を介して、内部導体パターン１３と電気的に接続されている。図４に示すように、基板１は、複数の絶縁層２を積層したものである。ここで示す基板１の構成は、あくまで一例であって、これに限るものではない。

本実施の形態におけるモジュール１０１は、主面１ｕを有する基板１と、主面１ｕ上に配置された複数の電子部品と、主面１ｕおよび前記複数の電子部品を覆う封止樹脂３と、主面１ｕまたは基板１の内部に配置された接地電極１４と、封止樹脂３を覆い、接地電極１４に電気的に接続された導電層６と、磁性部材５とを備える。本実施の形態においては、接地電極１４は主面１ｕに配置されており、導電層６のうち封止樹脂３の上面を覆う部分６１は、封止樹脂３を貫通するように配置された複数の柱状導体６２によって、接地電極１４に接続されている。導電層６は、部分６１と、柱状導体６２と、部分６３とを含む。部分６３は、封止樹脂３の側面と、基板１の側面とを覆う。磁性部材５は、封止樹脂３の少なくとも一部を覆うように配置された磁性部材板状部５１と、磁性部材板状部５１に接続された状態で封止樹脂３内に壁状に配置された磁性部材壁状部５２とを含む。磁性部材壁状部５２は、複数の電子部品のいずれかの間に壁状に配置されている。磁性部材壁状部５２は、封止樹脂３に形成されたトレンチに磁性材料を充填して形成されたものであってよい。トレンチに充填する磁性材料としては、たとえばＦｅ−Ｃｏ系、Ｆｅ−Ｎｉ系などの合金、あるいは、ＮｉＺｎ、ＭｎＺｎなどのフェライト材料であってよい。あるいは、パーマロイめっきであってもよい。ここでいう「パーマロイめっき」とは、Ｎｉ−Ｆｅの合金によるめっきを意味する。導電層６は、金属によって形成されていることが好ましい。導電層６は、たとえば銅、アルミ、金、またはこれらのいずれかを含む合金で形成されていることが好ましい。モジュール１０１は、さらに、接地電極１４に接続されている金属ピンまたは金属ワイヤを備える。金属ピンまたは金属ワイヤは、磁性部材壁状部５２に沿うように設けられている。本実施の形態では、モジュール１０１は「金属ピンまたは金属ワイヤ」の一例として、複数の柱状導体６２を備える。複数の柱状導体６２は、磁性部材壁状部５２に沿うように配置されている。

本実施の形態においては、導電層６は電磁波をシールドする電磁シールドの役割を果たし、磁性部材５は磁気をシールドする磁気シールドの役割を果たす。本実施の形態では、実装エリアを確保しつつ、電磁シールドと磁気シールドとの両立が可能となる。また、電磁シールドを確実に接地することができる。また、壁状の導体を配置するのではなく複数の柱状導体を配置するのみであるので、シールドに関する部材を接地するためのランド電極を連続して設けることによる、部品実装エリアの不必要な減少を招くことなく、電磁シールドを接地することができる。

本実施の形態で示したように、磁性部材板状部５１は、導電層６と封止樹脂３との間に介在していることが好ましい。この構成を採用することにより、磁性部材板状部５１を導電層６によって保護することができる。磁性部材板状部５１は導電層６によって覆い隠されているので、磁性部材板状部５１の存在を外部から認識できないようにすることもできる。また、電磁波をより効果的に遮蔽することもできる。

図４では、磁性部材壁状部５２の下端に導体パターンが接続されているが、磁性部材壁状部５２の下端が何らかの導体パターンに接続されていることは必須ではない。導電層６は、接地電極１４に電気的に接続されていることが好ましいが、磁性部材５は、接地電極１４に電気的に接続されている必要はない。磁気シールドの役割を果たすためには、磁性部材壁状部５２は、必ずしも封止樹脂３の上端から下端までを完全に隔てる必要はなく、ある程度の面積の壁として存在すればよい。たとえば磁性部材壁状部５２の下端は封止樹脂３の下端よりやや上側に位置していてもよい。すなわち、磁性部材壁状部５２の下端と基板１の主面１ｕとの間に、隙間があいていてもよい。これは、磁性材料が、磁気を吸収して熱に変換するメカニズムで、磁気シールドとして機能するからである。図４において磁性部材壁状部５２のすぐ下側に配置されている導体パターンは、存在しなくてもよい。

複数の柱状導体６２の間隔は、このモジュールにおいて発生しうる、または、到来しうる電磁波の波長の１／４以下であることが好ましい。

なお、本実施の形態におけるモジュール１０１は、前記金属ピンまたは前記金属ワイヤとして金属ピンを備え、接地電極１４は主面１ｕに配置されており、導電層６のうち封止樹脂３の上面を覆う部分６１は、前記金属ピンによって前記接地電極に接続されている。柱状導体６２が金属ピンに相当する。

（実施の形態２）
図５を参照して、本発明に基づく実施の形態２におけるモジュールについて説明する。モジュール１０２は、基本的な構成に関しては、実施の形態１で説明したモジュール１０１と共通するが、以下の点で異なる。

モジュール１０２においては、導電層６は、磁性部材板状部５１と封止樹脂３との間に介在している。

この構成を採用することにより、導電層６の部分６１を、磁性部材板状部５１によって保護することができる。また、モジュール外部からの電磁波をより効果的に遮蔽できる。

（製造方法）
本実施の形態におけるモジュールは以下のように作製することができる。図６に示すように、基板１の主表面１ｕに電子部品４１，４２を実装する。主表面１ｕに柱状導体６２を配置する。柱状導体６２はたとえば金属ピンであってもよい。電子部品４１，４２の実装と柱状導体６２の配置とは、いずれが先であってもよい。

図７に示すように、封止樹脂３によって電子部品４１，４２および柱状導体６２を封止する。柱状導体６２の上面は封止樹脂３から露出している。封止樹脂３の上面は柱状導体６２の上面と同一面内にある。図８に示すように、導電層の部分６１および部分６３を形成する。部分６１は柱状導体６２の上面および封止樹脂３の上面を覆う。部分６１は柱状導体６２と電気的に接続される。部分６３は封止樹脂３の側面および基板１の側面を覆う。こうして部分６１，６３および柱状導体６２が組み合わさることによって導電層６が形成される。図９に示すように、トレンチ１６を形成する。トレンチ１６の形成には、たとえばレーザ加工などを用いてよい。

図１０に示すように、トレンチ１６に磁性材料のペーストを充填する。こうして磁性部材壁状部５２が形成される。さらに、磁性部材板状部５１を配置する。磁性部材板状部５１は、磁性材料のペーストを塗布することによって形成してもよく、磁性材料のシートを載置することによって形成してもよい。こうして、図５に示したモジュール１０２を得ることができる。

（実施の形態３）
図１１を参照して、本発明に基づく実施の形態３におけるモジュールについて説明する。モジュール１０３は、基本的な構成に関しては、実施の形態１で説明したモジュール１０１と共通するが、以下の点で異なる。

磁性部材５は、磁性部材板状部５１と磁性部材壁状部５２とを含むだけでなく、さらに封止樹脂３の側面および基板１の側面を覆う部分５３を含む。部分５３は、磁性部材板状部５１と連なって一体化している。

本実施の形態では、基板１の側面まで磁性部材５が延在して覆っているので、より確実に磁気を遮蔽することができる。

本実施の形態の変形例としては、図１２に示すモジュール１０４のようなものであってもよい。モジュール１０４においては、磁性部材５に含まれる磁性部材板状部５１は封止樹脂３の上面の全体を覆うのではなく一部のみを覆っている。ここでは、電子部品４２に対応する領域にのみ磁性部材板状部５１が配置されている。磁性部材板状部５１は電子部品４２を覆っているが電子部品４１を覆っていない。封止樹脂３の側面および基板１の側面についても、磁性部材５の部分５３は、全周を覆うのではなく、電子部品４２が存在する側の一部のみを覆っている。

（実施の形態４）
図１３〜図１５を参照して、本発明に基づく実施の形態４におけるモジュールについて説明する。モジュール１０５の上面および側面は導電層６に覆われている。図１３に示すように、上面の一部を磁性部材板状部５１が覆っている。磁性部材板状部５１は磁性部材５の一部である。モジュール１０５の透視平面図を図１４に示す。図１４は、モジュール１０５の導電層６の上面を取り去ってさらに封止樹脂３を取り去った状態を上から見ているところに相当する。図１４におけるＸＶ−ＸＶ線に関する矢視断面図を図１５に示す。図１５は、導電層６の上面および封止樹脂３がある状態の断面図である。モジュール１０５は、基本的な構成に関しては、実施の形態１で説明したモジュール１０１と共通するが、以下の点で異なる。

モジュール１０５においては、主面１ｕに電子部品４１が実装されている。磁性部材壁状部５２は少なくとも１つの電子部品を取り囲んでいる。ここでは一例として電子部品４１を取り囲んでいる。磁性部材板状部５１は、電子部品４１に対応する領域に配置されている。磁性部材板状部５１は、導電層６のうち封止樹脂３の上面を覆う部分６１の一部を覆っている。磁性部材板状部５１は、電子部品４１に対応する領域を覆っている。磁性部材板状部５１は電子部品４１に比べて一回り大きなサイズを有する。電子部品４１は、磁性部材板状部５１を主面１ｕに投影した領域内に収まっている。図１４のように平面図で見たとき、電子部品４１は磁性部材壁状部５２によって周囲を取り囲まれている。磁性部材壁状部５２は長方形に配置されている。さらに磁性部材壁状部５２の外側を複数の柱状導体６２の列が取り囲んでいる。

本実施の形態においても、実施の形態１で説明した本実施の形態では、基板１の側面まで磁性部材５が延在して覆っているので、より確実に磁気を遮蔽することができる。さらに電子部品４１を磁性部材５が覆っているので、電子部品４１をより確実にシールドすることができる。

本実施の形態の変形例としては、図１６に示すモジュール１０６のようなものであってもよい。モジュール１０６においては、磁性部材５は、導電層６によって覆われている。

（実施の形態５）
図１７〜図１８を参照して、本発明に基づく実施の形態５におけるモジュールについて説明する。モジュール１０７の透視平面図を図１７に示す。図１７は、モジュール１０７の導電層６の上面を取り去ってさらに封止樹脂３を取り去った状態を上から見ているところに相当する。図１７におけるＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線に関する矢視断面図を図１８に示す。図１８は、導電層６の上面および封止樹脂３がある状態の断面図である。モジュール１０７は、基本的な構成に関しては、実施の形態１で説明したモジュール１０１と共通するが、以下の点で異なる。

モジュール１０７は、主面１ｕに接続された複数のワイヤ１５を備える。複数のワイヤ１５の各々は、両端が主面１ｕに電気的に接続され、かつ、接地されている。図１７に示すように、主面１ｕに垂直な方向から見たとき、複数のワイヤ１５は、磁性部材壁状部５２に沿うように配置されている。図１８に示すように、磁性部材板状部５１が導電層６の部分６１の一部を覆っている。すなわち、磁性部材板状部５１が部分６１より上側にある。

本実施の形態では、両端が主面１ｕに接続されたワイヤ１５の並びが電磁シールドの役割を果たす。本実施の形態においても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

ここでは、ワイヤ１５が逆Ｕ字形状となっている例を示したが、ワイヤ１５はきれいな逆Ｕ字状とは限らず、左右非対称な逆Ｕ字形状であってもよい。ワイヤ１５がなす逆Ｕ字形状は、ある程度ゆがんだ形状であってもよい。ワイヤ１５は両端を主面１ｕに接続するようにしてループ状になっていればよい。

本実施の形態の変形例としては、図１９に示すモジュール１０８のようなものであってもよい。モジュール１０８においては、磁性部材板状部５１が導電層６の部分６１によって覆われている。すなわち、部分６１が磁性部材板状部５１より上側にある。導電層６の外側に磁性部材５が露出していない。

（実施の形態６）
図２０を参照して、本発明に基づく実施の形態６におけるモジュールについて説明する。本実施の形態におけるモジュール１０９の断面図を図２０に示す。本実施の形態におけるモジュール１０９は、基本的構成に関しては、実施の形態１で説明したモジュール１０１と同様であるが、以下の構成を備える。

モジュール１０９は、両面実装構造となっている。すなわち、モジュール１０９においては、基板１は、主面１ａを有すると同時に、主面１ａとは反対側の面として第２主面１ｂを有する。モジュール１０９は、第２主面１ｂ上に配置された第２の電子部品を備える。すなわち、モジュール１０９においては、一例として、第２主面１ｂに、電子部品４５，４６が実装されている。「第２の電子部品」としては、少なくとも１つの電子部品が配置されていればよい。電子部品４１，４２は、封止樹脂３ａによって封止されている。電子部品４５，４６は、第２封止樹脂３ｂによって封止されている。電子部品４５，４６は、第２封止樹脂３ｂから露出していてもよい。モジュール１０９は、第２主面１ｂに設けられた外部端子として柱状導体２３を備える。柱状導体２３は、第２封止樹脂３ｂを貫通している。ここで示す例では、柱状導体２３の下面が外部に露出している。柱状導体２３は、突起電極、金属ピンのいずれかであってもよい。柱状導体２３は、めっきにより形成されてもよい。柱状導体２３の下端にははんだバンプが接続されていてもよい。ここで示した外部端子の構成は、あくまで一例であり、この通りとは限らない。たとえば、柱状導体２３に代えてはんだバンプを用いてもよい。

なお、上記実施の形態のうち複数を適宜組み合わせて採用してもよい。たとえば実施の形態２〜５のいずれかの構成において、実施の形態６のように両面実装構造を採用してもよい。

なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

１ 基板、１ａ，１ｕ 主面、１ｂ 第２主面、２ 絶縁層、３，３ａ 封止樹脂、３ｂ 第２封止樹脂、５ 磁性部材、６ 導電層、１１ 外部接続電極、１２ 導体ビア、１３ 内部導体パターン、１４ 接地電極、１５ ワイヤ、１６ トレンチ、１７ パッド電極、２３ 柱状導体、４１，４２，４３，４５，４６ 電子部品、５１ 磁性部材板状部、５２ 磁性部材壁状部、５３ （磁性部材のうち封止樹脂の側面および基板の側面を覆う）部分、６１ （導電層のうち封止樹脂の上面を覆う）部分、６２ 柱状導体、６３ （導電層のうち封止樹脂の側面を覆う）部分、１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６，１０７，１０８ モジュール。

Claims (8)

1. 主面を有する基板と、
   前記主面上に配置された複数の電子部品と、
   前記主面および前記複数の電子部品を覆う封止樹脂と、
   前記主面または前記基板の内部に配置された接地電極と、
   前記封止樹脂を覆い、前記接地電極に電気的に接続された導電層と、
   磁性部材とを備え、
   前記磁性部材は、前記封止樹脂の少なくとも一部を覆うように配置された磁性部材板状部と、前記複数の電子部品のいずれかの間に壁状に配置された磁性部材壁状部とを含み、
   前記磁性部材壁状部に沿うように設けられ、前記接地電極に接続されている金属ピンまたは金属ワイヤを備える、モジュール。
2. 前記磁性部材板状部は、前記導電層と前記封止樹脂との間に介在している、請求項１に記載のモジュール。
3. 前記導電層は、前記磁性部材板状部と前記封止樹脂との間に介在している、請求項１に記載のモジュール。
4. 前記磁性部材壁状部は少なくとも１つの前記電子部品を取り囲んでいる、請求項１から３のいずれか１項に記載のモジュール。
5. 前記金属ピンまたは前記金属ワイヤとして金属ピンを備え、
   前記接地電極は前記主面に配置されており、前記導電層のうち前記封止樹脂の上面を覆う部分は、前記金属ピンによって前記接地電極に接続されている、請求項１から４のいずれか１項に記載のモジュール。
6. 前記金属ピンまたは前記金属ワイヤとして複数の金属ワイヤを備え、前記複数の金属ワイヤの各々は、両端が前記主面に電気的に接続され、かつ、接地されている、請求項１から４のいずれか１項に記載のモジュール。
7. 前記磁性部材は、Ｆｅ−Ｃｏ系、Ｆｅ−Ｎｉ系などの合金、あるいは、ＮｉＺｎ、ＭｎＺｎなどのフェライト材料、あるいは、パーマロイめっきからなる、請求項１から６のいずれか１項に記載のモジュール。
8. 前記基板は、さらに前記主面とは反対側の面である第２主面を有し、
   前記モジュールは、
   前記第２主面上に配置された第２の電子部品と、
   前記第２主面および前記第２の電子部品を覆う第２封止樹脂と、
   前記第２主面に設けられた外部端子とを備える、請求項１から７のいずれかに記載のモジュール。

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