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JP6939982B2 - 高周波モジュール - Google Patents
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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。
特許第５５１０４６１号公報（段落００５２〜００７２、図５等参照）
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。
本発明の第１実施形態に係るモジュールの断面図である。 図１のモジュールの平面図である。 図１に実装される端子集合体の例を示す図である。 図１に実装される端子集合体の模式図である。 端子集合体の一例の製造方法を示す図である。 図１のモジュールの製造方法の工程の一部を示す図である。 図１のモジュールの製造方法の工程の一部を示す図である。 図１のモジュールの製造方法の工程の一部を示す図である。 従来のモジュールの断面図である。
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。
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

Claims (4)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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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