JP6763438B2 - 電子モジュール - Google Patents

Description

本発明は、基板と、基板に実装された電子部品と、電子部品を覆うように基板上に形成された封止樹脂と、を備えた電子モジュールに関する。

基板と、基板に実装された電子部品と、を備えた電子モジュールにおいて、種々の理由により、基板に貫通孔を設け、貫通孔の内部に電子部品を実装する場合がある。たとえば、特許文献１（特開２００８‐１６６４８５号公報）には、背の高い電子部品を実装するために、基板に貫通孔を設け、その貫通孔の内部に電子部品を配置した電子モジュールが開示されている。また、特許文献２（特開平１１‐２６１１８０号公報）には、基板の上下両主面に回路配線パターンを形成し、それぞれに電子部品を実装するとともに、基板に貫通孔を設け、その貫通孔の内部に電子部品の一種であるノイズフィルタを配置し、上下両主面の回路配線パターン間で、信号のみを通過させ、ノイズを遮断するようにした電子モジュールが開示されている。

図１５に、特許文献１に開示された電子モジュール（モジュール）１１００を示す。

電子モジュール１１００は、基板１０１を備える。基板１０１の両主面には、回路配線パターン（図示せず）が形成されている。そして、それぞれの回路配線パターンに、複数の電子部品１０２が実装されている。

また、基板１０１には、両主面間を貫通して、貫通孔１０３が形成されている。

電子モジュール１１００は、背の高い電子部品１０４を備える。背の高い電子部品１０４は、上側主面に回路配線パターン（図示せず）が形成された中継基板１０５に実装され、中継基板１０５を基板１０１の下側から貫通孔１０３に取付けることによって、貫通孔１０３の内部に配置されている。なお、中継基板１０５は、貫通孔１０３を塞いでいる。

電子モジュール１１００では、電子部品１０２、１０４を覆うように、基板１０１にカバー１０６が取付けられている。また、基板１０１の下側主面には、複数の接続端子（接続ランド）１０７が形成されている。

電子モジュール１１００は、背の高い電子部品１０４を実装しても、モジュールの高さが大きくならないようにするために、基板１０１に貫通孔１０３を設け、貫通孔１０３の内部に背の高い電子部品１０４を配置したものである。

図１６に、特許文献２に開示された電子モジュール（電子装置）１２００を示す。

電子モジュール１２００は、基板２０１を備える。基板２０１の上側主面に回路配線パターン（配線電極）２０２ａが形成され、基板２０１の下側主面に回路配線パターン２０２ｂが形成されている。そして、回路配線パターン２０２ａ、２０２ｂに、それぞれ電子部品２０３が実装されている。

また、基板２０１には、両主面間を貫通して、貫通孔２０４が形成されている。貫通孔２０４の内壁に、接地された回路配線パターン（接地電極）２０２ｃが形成されている。

電子モジュール１２００は、電子部品の１つとして、ノイズフィルタ２０５を備えている。ノイズフィルタ２０５は、一方の端面に電極２０６ａが形成され、他方の端面に電極２０６ｂが形成されている。また、ノイズフィルタ２０５の側面に、接地電極２０６ｃが形成されている。

ノイズフィルタ２０５は、基板２０１の貫通孔２０４に挿入されている。ノイズフィルタ２０５の接地電極２０６ｃが、接地された回路配線パターン２０２ｃに接続されている。また、ノイズフィルタ２０５の電極２０６ａが、基板２０１の上側主面に露出している。ノイズフィルタ２０５の電極２０６ｂが、基板２０１の下側主面に露出している。

そして、回路配線パターン２０２ａと、ノイズフィルタ２０５の電極２０６ａとが、リード線２０７ａによって接続されている。また、回路配線パターン２０２ｂと、ノイズフィルタ２０５の電極２０６ｂとが、リード線２０７ｂによって接続されている。

電子モジュール１２００では、電子部品２０３、ノイズフィルタ２０５が実装された基板２０１に、カバー（シャーシ）２０８が取付けられている。

電子モジュール１２００は、回路配線パターン２０２ａと回路配線パターン２０２ｂとの間で、信号のみを通過させ、ノイズの伝搬を防止するために、基板２０１に貫通孔２０４を形成し、貫通孔２０４にノイズフィルタ２０５を配置したものである。

なお、電子モジュール１２００において、ノイズの伝搬をより効果的に防止するためには、ノイズフィルタ２０５と貫通孔２０４との間に隙間がない方が好ましいことが示唆されている。すなわち、ノイズフィルタ２０５と貫通孔２０４との間の隙間に電気導電体を充填することによって、ノイズの伝搬をより効果的に防止することができると明記されている。

特開２００８‐１６６４８５号公報 特開平１１‐２６１１８０号公報

上述した、特許文献１に開示された電子モジュール１１００や、特許文献２に開示された電子モジュール１２００には、次のような問題があった。

電子モジュール１１００は、背の高い電子部品１０４を、厚みの大きな中継基板１０５に実装したうえで、中継基板１０５を基板１０１の下側主面に取付けて、電子部品１０４を貫通孔１０３の内部に配置しているため、電子部品１０４の高さと中継基板１０５の厚みとの合計寸法が余り小さくならず、電子モジュールの高さ方向の寸法を十分に小さくすることができないという問題があった。すなわち、電子モジュール１１００の高さ方向の寸法は、接続端子１０７の厚みと、中継基板１０５の厚みと、中継基板１０５と電子部品１０４との間の寸法と、電子部品１０４の高さと、電子部品１０４とカバー１０６との間の寸法と、カバー１０６の厚みとの合計寸法により定まるが、これらのうち、中継基板１０５の厚みと、電子部品１０４の高さとが、それぞれ大きいため、電子モジュール１１００の高さ方向の寸法を十分に小さくすることができないという問題があった。

また、電子モジュール１１００では、中継基板１０５への電子部品１０４の実装を、中継基板１０５の上側主面に形成された回路配線パターン（図示せず）に、電子部品１０４の電極をはんだ付けすることによりおこなっているが、一般に、基板に形成された回路配線パターンは、金属端子などに比べて、はんだ濡れ性が悪く、中継基板１０５と電子部品１０４との間の寸法が大きくなってしまうという問題があった。このことも、電子モジュール１１００の高さ方向の寸法を十分に小さくすることができない原因になっていた。

一方、電子モジュール１２００は、基板２０１の貫通孔２０４に、ノイズフィルタ２０５を挿入して固定しているため、基板２０１の両主面において、ノイズフィルタ２０５の飛び出し量がばらつくという問題があった。そして、電子モジュール１２００では、回路配線パターン２０２ａとノイズフィルタ２０５の電極２０６ａとをリード線２０７ａによって接続し、回路配線パターン２０２ｂとノイズフィルタ２０５の電極２０６ｂとをリード線２０７ｂによってワイヤー接続しているが、基板２０１の両主面においてノイズフィルタ２０５の飛び出し量にばらつきが発生すると、これら部分の接続に、接続不良が発生する虞があった。すなわち、回路配線パターン２０２ａと電極２０６ａとの接続、回路配線パターン２０２ｂと電極２０６ｂとの接続は、ワイヤーボンディング装置を使って、ワイヤーボンディングにおこなうことが一般的であり、ワイヤーボンディング装置には、通常、予め、基板２０１に対する電極２０６ａ、２０６ｂの相対的な位置を記憶させておく。しかしながら、ノイズフィルタ２０５の基板２０１からの飛び出し量にばらつきが発生し、電極２０６ａや電極２０６ｂが予め定められた位置に存在しないと、ワイヤー（リード線２０７ａ、２０７ｂ）を電極２０６ａ、２０６ｂに接続できず、接続不良が発生してしまう場合があった。また、基板２０１の両主面においてノイズフィルタ２０５の飛び出し量にばらつきが発生すると、電子モジュール１２００全体の高さ寸法にばらつきが発生してしまうという問題もあった。

また、電子モジュール１２００は、リード線２０７ａ、２０７ｂを接続するための空間が必要であり、他の電子部品の実装を妨げ、かつ、平面方向および高さ方向に大型化するという問題があった。

さらに、電子モジュール１２００は、回路配線パターン２０２ａと電極２０６ａとの接続、回路配線パターン２０２ｂと電極２０６ｂとの接続に、上記のように、たとえば、ワイヤーボンディング工程が必要であり、製造が煩雑であるという問題があった。

また、電子モジュール１１００と電子モジュール１２００との共通の問題として、カバーに代えて、封止樹脂を設けた場合に、基板に設けた貫通孔を、樹脂の流動性を高めるために利用することができないという問題があった。すなわち、電子モジュール１１００では基板１０１にカバー１０６を取付け、電子モジュール１２００では基板２０１にカバー２０８を取付けているが、近時の電子モジュールにおいては、カバーの代わりに、基板上に封止樹脂を形成する場合が多い。カバーを取り付けるよりも封止樹脂を形成した方が、実装部品を製品端部まで配置することが可能である。また、カバーの場合、カバー本体の厚みおよびカバーの組み付け精度を考慮する必要があるのに対し、封止樹脂はカット精度のみを考慮すれば良い。一般的に、組み付け精度よりもカット精度の方が優れている。なお、封止樹脂の表面にシールド膜を形成して、シールド性を持たせることも可能である。

基板に封止樹脂を形成する方法としては、通常、トランスファ成形、コンプレッション成形、液状樹脂による成形、シート樹脂による成形のいずれかを用いることが多い。トランスファ成形では、電子部品が実装された基板を金型内に収容し、樹脂注入孔から金型内に樹脂を注入して成形する。コンプレッション成形では、金型内に、電子部品が実装された基板と、秤量した樹脂の両方を同時に収容し、加圧することによって成形する。液状樹脂による成形では、電子部品が実装された基板の主面上に樹脂が洩れないような枠型冶具を貼り付け、その中に液状樹脂を流し込み硬化させる。必要であれば、厚み出しおよび天面の平滑性を向上させるために、硬化後の樹脂表面を研削する。シート樹脂による成形では、電子部品が実装された基板の一方の主面、または、両方の主面に、半溶融状態の樹脂シートを重ね、加圧することによって成形する。

いずれの成形方法においても、基板に貫通孔が形成されている方が、樹脂の流動性を高めることができ、ボイドの発生などのない均質な封止樹脂を形成するうえで有利である。しかしながら、電子モジュール１１００では、基板１０１に形成された貫通孔１０３が、中継基板１０５によって塞がれているため、貫通孔１０３を樹脂の流動性を高めるために利用できないという問題があった。また、電子モジュール１２００では、基板２０１に形成された貫通孔２０４に、ノイズフィルタ２０５が間隙なく挿入されているか、あるいは間隙に電気導電体が充填されているため、貫通孔２０４を樹脂の流動性を高めるために利用できないという問題があった。

本発明は、上述した従来の問題を解決するためになされたものであり、その手段として本発明の一実施態様にかかる電子モジュールは、基板と、基板の少なくとも一方の主面上に形成された回路配線パターンと、基板に実装された複数の電子部品と、電子部品を覆って、基板の少なくとも一方の主面上に形成された封止樹脂と、を備え、基板に、両主面間を貫通して、少なくとも１つの貫通孔が形成され、少なくとも１つの電子部品が、貫通孔の内部に配置され、かつ、その電子部品の電極と、基板に形成された回路配線パターンとが、金属端子によって接続保持され、貫通孔の内壁と、貫通孔に配置された電子部品との間に、封止樹脂が充填され、複数の金属端子が、貫通孔の外部において、貫通孔の開口部にかかるように配置され、当該金属端子に、貫通孔の内部に配置された電子部品の電極が接続され、貫通孔の内部に配置された電子部品と、貫通孔の外部に配置された別の電子部品とを備え、貫通孔にかかるように配置された金属端子に、貫通孔の内部に配置された電子部品の電極と、貫通孔の外部に配置された別の電子部品の電極との両方が接続されたものとした。

なお、本発明において、金属端子とは、板状、または、柱状の金属からなり、他の支持なく自らの形状を保つことができる独立した端子をいう。ワイヤーボンディングによるワイヤーは、自ら形状を保つことができないので、本発明における金属端子には含まれない。また、基板上に形成された回路配線パターンは、板状および柱状のいずれでもなく、また自ら形状を保つことができないので、本発明における金属端子には含まれない。

金属端子は、たとえば、途中で折り曲げられた屈曲部を備え、屈曲部を挟んだ一方側が、電子部品の電極に接続される電子部品接続部を構成し、屈曲部を挟んだ他方側が、基板に形成された回路配線パターンに接続される基板接続部を構成し、電子部品接続部が貫通孔の内部に配置され、基板接続部が基板の主面上に配置されたものとすることができる。この場合には、金属端子は、たとえばＬ字形状となり、接続された電子部品を、容易に、基板に形成された貫通孔の内部に配置することができる。また、この金属端子を使えば、容易に、貫通孔の内壁と、貫通孔の内部に配置された電子部品との間に空隙を形成することができ、形成された空隙を封止樹脂を成形する際に、樹脂の流動性を高めるために利用することができる。

この場合において、貫通孔の内壁と、電子部品接続部との間にクリアランスが形成されることも好ましい。この場合には、金属端子に接続された電子部品を、貫通孔に挿入するのが容易になる。

金属端子の電子部品接続部の、電子部品の電極に接続される側の面に、突起が形成されていることが好ましい。この場合には、金属端子による電子部品の保持が容易になるからである。

また、本発明の一実施態様にかかる電子モジュールは、複数の金属端子が、貫通孔の外部において、貫通孔の開口部にかかるように配置され、それらの金属端子に、貫通孔の内部に配置された電子部品の電極が接続されたものとする。この場合にも、接続された電子部品を、容易に、基板に形成された貫通孔の内部に配置することができる。また、容易に、貫通孔の内壁と、貫通孔の内部に配置された電子部品との間に空隙を形成することができ、形成された空隙を、封止樹脂を成形する際に、樹脂の流動性を高めるために利用することができる。なお、金属端子が貫通孔の開口部にかかるとは、金属端子が貫通孔の開口部を一部覆うように、または貫通孔の内壁を一部覆うように、両持ち固定される場合はもちろん、片持ち固定される場合も含む。

この場合において、貫通孔の開口部にかかるように配置された複数の金属端子が、絶縁性部材によって相互に一体化されていることが好ましい。この場合には、各金属端子の配置位置が安定し、金属端子への電子部品の電極の接続、回路配線パターンへの金属端子の接続がそれぞれ容易になり、生産性が向上するからである。

貫通孔の内部に配置された電子部品と、貫通孔の外部に配置された別の電子部品とを備え、貫通孔にかかるように配置された金属端子に、貫通孔の内部に配置された電子部品の電極と、貫通孔の外部に配置された別の電子部品の電極との両方を接続するようにしても良い。この場合には、貫通孔の内部に配置された電子部品と、貫通孔の外部に配置された別の前記電子部品とを、上下方向に重ねて配置することができ、電子モジュールの内部のスペースを有効に活用することができる。また、金属端子を兼用することができるので、部品点数を削減することもできる。

さらに、本発明の別の実施態様に係る電子モジュールは、貫通孔の内部に配置された電子部品と、貫通孔の外部に配置された別の電子部品とを備え、貫通孔の内部に配置された電子部品の電極と、基板に形成された回路配線パターンが、途中で折り曲げられた屈曲部を備え、屈曲部を挟んだ一方側が、電子部品の前記電極に接続される電子部品接続部を構成し、屈曲部を挟んだ他方側が、基板に形成された回路配線パターンに接続される基板接続部を構成する金属端子によって接続され、貫通孔の外部に配置された別の電子部品の電極と、基板に形成された回路配線パターンが、貫通孔の外部において、貫通孔にかかるように配置された別の金属端子によって接続されたものとする。この場合も、貫通孔の内部に配置された電子部品と、貫通孔の外部に配置された別の電子部品とが、それぞれ異なる金属端子に接続されるが、上下方向に重ねて配置することができ、電子モジュールの内部のスペースを有効に活用することができる。

なお、本発明の電子モジュールにおいては、基板の少なくとも一方の主面上に、回路配線パターンが形成され、電子部品（貫通孔の内部に配置された電子部品以外の電子部品）が実装され、封止樹脂が形成されていれば良いが、基板の両方の主面上に、回路配線パターンが形成され、電子部品が実装され、封止樹脂が形成されていることが好ましい。この場合には、基板により多くの電子部品を実装することができ、電子モジュールの高機能化をはかることができるからである。

本発明の電子モジュールは、背の高い電子部品を備える場合においても、背の高い電子部品を貫通孔の内部に配置することができるため、電子モジュール全体としての高さ方向の寸法を小さくすることができる。また、金属端子は、濡れ性に優れるため、電子部品の電極を金属端子にはんだ付けした場合においても、金属端子と電子部品との距離、いわゆるスタンドオフを小さくすることができるため、電子モジュールの高さ方向の寸法、または、電子モジュールの平面方向の寸法を小さくすることができる。

また、本発明の電子モジュールは、貫通孔の内壁と、貫通孔に配置された電子部品との間に空隙を形成することが可能であり、形成された空隙を、封止樹脂を成形する際に、樹脂の流動性を高めるための空隙として活用することができる。また、封止樹脂を成形する際に、その空隙を使って、不要な気体を反対側に逃がすことができる。したがって、本発明の電子モジュールは、ボイドの発生などのない均質な封止樹脂を備えている。

さらに、本発明の電子モジュールは、煩雑なワイヤーボンディング工程が不要であるため、生産性が高い。

第１実施形態にかかる電子モジュール１００の断面図である。 図２（Ａ）は、電子モジュール１００の、金属端子１１が接続された電子部品１２を示す断面図である。図２（Ｂ）は、電子モジュール１００の、金属端子１１が接続された電子部品１２を示す平面図である。 図３（Ａ）は、封止樹脂１５、金属端子１１、電子部品１２を取り除いた、電子モジュール１００の分解平面図である。図３（Ｂ）は、封止樹脂１５を取り除いた、電子モジュール１００の分解平面図である。 第２実施形態にかかる電子モジュール２００の断面図である。 図５（Ａ）は、電子モジュール２００の、金属端子２１が接続された電子部品２２を示す断面図である。図５（Ｂ）は、電子モジュール２００の、金属端子２１が接続された電子部品２２を示す平面図である。 図６（Ａ）は、封止樹脂１５、金属端子２１、電子部品２２を取り除いた、電子モジュール２００の分解平面図である。図６（Ｂ）は、封止樹脂１５を取り除いた、電子モジュール２００の分解平面図である。 電子モジュール２００の変形例に使用した、金属端子２１、３１が接続された電子部品２２を示す平面図である。 第３実施形態にかかる電子モジュール３００の断面図である。 図９（Ａ）は、電子モジュール３００の、金属端子２１に接続された電子部品２２、４２を示す断面図である。図９（Ｂ）は、電子モジュール３００の金属端子２１および電子部品２２、４２を示す平面図である。 第４実施形態にかかる電子モジュール４００の断面図である。 第５実施形態にかかる電子モジュール５００の断面図である。 第６実施形態にかかる電子モジュール６００の断面図である。 図１３（Ａ）は、第７実施形態にかかる電子モジュール７００に使用した、Ｌ字状の金属端子９１Ａ、平板状の金属端子９１Ｂが接続された電子部品９２を示す断面図である。図１３（Ｂ）は、Ｌ字状の金属端子９１Ａ、平板状の金属端子９１Ｂが接続された電子部品９２を示す平面図である。 第８実施形態にかかる電子モジュール８００の断面図である。 特許文献１に開示された電子モジュール１１００を示す断面図である。 特許文献２に開示された電子モジュール１２００を示す断面図である。

以下、図面とともに、本発明を実施するための形態について説明する。なお、各実施形態は、本発明の実施の形態を例示的に示したものであり、本発明が実施形態の内容に限定されることはない。また、異なる実施形態に記載された内容を組合せて実施することも可能であり、その場合の実施内容も本発明に含まれる。また、図面は、明細書の理解を助けるためのものであって、模式的に描画されている場合があり、描画された構成要素または構成要素間の寸法の比率が、明細書に記載されたそれらの寸法の比率と一致していない場合がある。また、明細書に記載されている構成要素が、図面において省略されている場合や、個数を省略して描画されている場合などがある。

［第１実施形態］
図１、図２（Ａ）、（Ｂ）、図３（Ａ）、（Ｂ）に、第１実施形態にかかる電子モジュール１００を示す。ただし、図１は、電子モジュール１００の断面図である。図２（Ａ）は、電子モジュール１００の、金属端子１１が接続された電子部品１２を示す断面図である。図２（Ｂ）は、電子モジュール１００の、金属端子１１が接続された電子部品１２を示す平面図である。図３（Ａ）は、封止樹脂１５、金属端子１１、電子部品１２を取り除いた、電子モジュール１００の分解平面図である。図３（Ｂ）は、封止樹脂１５を取り除いた、電子モジュール１００の分解平面図である。

第１実施形態にかかる電子モジュール１００は、基板１を備える。基板１の材質は任意であり、たとえば、ＰＣＢ（Poly Chlorinated Biphenyl；ポリ塩化ビフェニル）などを用いた樹脂基板や、ＬＴＣＣ（Low Temperature Co‐fired Ceramics；低温同時焼成セラミックス）などを用いたセラミックス基板を使用することができる。また、基板１の構造も任意であり、多層基板であっても良いし、単層基板であっても良い。

基板１の下側主面に、回路配線パターン２が形成されている。また、基板１の上側主面に、回路配線パターン３が形成されている。さらに、基板１の上側主面に、後述する金属端子１１を接続するための、回路配線パターン４が形成されている。回路配線パターン２、３、４は、たとえば、銀、銅などの金属からなる。

図示しないが、基板１には、両主面間を貫通して、必要に応じて回路配線パターン２、３、４の所定の個所どうしを接続するビア導体が形成されている。

回路配線パターン２に、電子部品５、６が実装されている。電子部品５は、両端に電極５ａ、５ａが形成されたチップ状部品である。電子部品６は、底面に複数の電極６ａが形成されたＬＧＡ（Land grid array）型部品である。電子部品５の電極５ａ、５ａは、はんだ７によって、回路配線パターン２に接続されている。電子部品６の電極６ａは、リフロー処理された、はんだ７によって、回路配線パターン２に接続されている。ただし、電子部品６の電極６ａの回路配線パターン２への接続は、リフロー処理された、はんだ７に代えて、バンプ（金バンプやはんだバンプなど）によっておこなっても良い。

回路配線パターン３に、電子部品８、９が実装されている。電子部品８は、両端に電極８ａ、８ａが形成されたチップ状部品である。電子部品９は、底面に複数の電極９ａが形成されたＬＧＡ型部品である。電子部品８の電極８ａ、８ａは、はんだ７によって、回路配線パターン３に接続されている。電子部品９の電極９ａは、リフロー処理された、はんだ７によって、回路配線パターン３に接続されている。ただし、電子部品９の電極９ａの回路配線パターン３への接続は、リフロー処理された、はんだ７に代えて、バンプ（金バンプやはんだバンプなど）によっておこなっても良い。

基板１には、両主面間を貫通して、貫通孔１０が形成されている。

貫通孔１０の内部には、金属端子１１に接続された電子部品１２が配置されている。図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、金属端子１１は、屈曲部１１ａを備えたＬ字形状からなり、屈曲部１１ａを挟んだ一方側が電子部品接続部１１ｂを構成し、屈曲部１１ａを挟んだ他方側が基板接続部１１ｃを構成している。電子部品１２は、両側面にそれぞれ電極１２ａが形成されている。電子部品１２の電極１２ａに、それぞれ、金属端子１１の電子部品接続部１１ｂが、はんだ７によって接続されている。なお、金属端子１１の厚みは、１０μｍ〜１０００μｍ程度で実用化が可能であるが、５０μｍ〜５００μｍ程度であることが好ましい。５０μｍに満たないと材質によっては必要な硬度を維持できない虞があり、また５００μｍを超えると加工に負担がかかるとともに、貫通孔１０の内部に大きな配置空間が必要になるからである。

なお、金属端子１１は、電子部品接続部１１ｂの電子部品１２の電極１２ａに当接する部分に、突起１１ｄが形成されていることが好ましい。この場合には、金属端子１１による電子部品１２の保持が容易になる。なお、突起１１ｄの形状は、円錐形状、三角錐形状などを、任意に選定することができる。

図１、図３（Ｂ）に示すように、電子部品１２に接続された金属端子１１の基板接続部１１ｃが、はんだ７によって、貫通孔１０の周囲に形成された回路配線パターン４に接続されている。この結果、貫通孔１０の内部に、金属端子１１に接続された電子部品１２が配置されている。

貫通孔１０の平面方向の寸法は、電子部品１２の平面方向の寸法よりも、１００〜１０００μｍ大きく設定されている。貫通孔１０の内壁と、電子部品１２との間に、空隙１３を形成するためである。空隙１３は、後述する封止樹脂１５を成形する際に、樹脂の流動性を高める役割を果たす。また、封止樹脂１５を成形する際に、不要な気体を、空隙１３を使って反対側に逃がすことができるため、封止樹脂１５にボイドなどが発生しにくくなり、均質な封止樹脂１５を形成することが可能になる。なお、後述するように、完成した状態においては、空隙１３にも封止樹脂１５が充填される。また、貫通孔１０の内壁と、金属端子１１との間に、図１に示すように、クリアランス１４が形成されることが好ましい。クリアランス１４を形成することにより、金属端子１１に接続された電子部品１２を、貫通孔１０へ容易に配置（挿入）することが可能になる。

図１に示すように、電子部品５、６、８、９、１２を実装した基板１に、封止樹脂１５が形成されている。封止樹脂１５は、貫通孔１０の内壁と電子部品１２との間に形成された空隙１３の内部にも充填されている。封止樹脂１５の底面には、複数の接続端子１６が形成されている。接続端子１６は、たとえば、銀、銅などの金属からなる。封止樹脂１５には、たとえば、エポキシ樹脂やポリイミド樹脂などを使用することができる。図示しないが、基板１に形成された回路配線パターン２の所定の個所と、接続端子１６とが、必要に応じて、封止樹脂１５を貫通して形成された導体ビアによって接続されている。

接続端子１６を形成した底面（下側主面）を除く、封止樹脂１５の表面に、シールド膜１７が形成されている。シールド膜１７は、図示しないが、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｒ、ＳＵＳ、またはそれらの合金からなる密着層、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、またはそれらの合金からなる導電層、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｒ、またはそれらの合金からなる耐食層の３層構造に形成されている。シールド膜１７を、グランド電位の接続端子１６に接続しても良い。

以上の構造からなる、第１実施形態にかかる電子モジュール１００は、たとえば、次の方法によって作製することができる。

まず、予め回路配線パターン２、３、４が形成された基板１を用意する。なお、基板１は、多数個の電子モジュール１００を一括して作製できるように、マザー基板として用意される。

基板１が、ＰＣＢなどからなる樹脂基板である場合は、基板１に貫通孔１０を形成する。具体的には、レーザの照射や、ルーターなどによる切削により、基板１に貫通孔１０を形成する。レーザとしては、ＵＶレーザ、ＣＯ_２レーザなどを使用することができる。必要に応じて、貫通孔１０を形成した後に、基板１の洗浄をおこなう。洗浄は、乾式洗浄、湿式洗浄のいずれでも良い。湿式洗浄の場合には、超音波洗浄をおこなうことができる。

基板１が、ＬＴＣＣなどからなるセラミックス基板である場合は、焼成によって基板１を作製する前に、貫通孔１０を形成する。基板１が多層構造である場合は、積層前の各セラミックグリーンシートにくり貫き孔を形成しても良いし、セラミックグリーンシートを積層した後の積層体に対してレーザ照射やルーターなどによる切削によって貫通孔１０を形成しても良い。

上述したように、貫通孔１０の平面方向の寸法は、空隙１３を形成するために、電子部品１２の平面方向の寸法よりも、１００〜１０００μｍ大きくしておく。

基板１の用意と並行して、金属端子１１を作製する。まず、金属端子１１の材料を用意する。金属端子１１の材料としては、板状の、たとえば、Ｃｕ、Ｎｉ、ＳＵＳ、真鍮、燐青銅などを用いることができる。次に、板状の材料に打抜き加工を施し、板状または柱状の、個々の材料を得る。次に、曲げ加工を施し、屈曲部１１ａ、電子部品接続部１１ｂ、基板接続部１１ｃを形成する。次に、絞り加工により、電子部品接続部１１ｂに突起１１ｄを形成する。最後に、はんだ濡れ性を向上させるために、表面にめっき層を形成し、金属端子１１を完成させる。なお、めっき層としては、たとえば、下地層をＮｉ、表面層をＳｎの２層構造とすることができる。あるいは、下地層をＮｉ、表面層をＡｕの２層構造とすることができる。

次に、電子部品１２に金属端子１１を接続する。具体的には、各金属端子１１の電子部品接続部１１ｂに高温はんだを供給した後、当該部分を電子部品１２の電極１２ａに当接させた状態で、リフロー処理をおこない、はんだ７によって、電子部品１２の電極１２ａと、金属端子１１の電子部品接続部１１ｂとを接続する。高温はんだに代えて、導電性ペーストによって、電子部品１２に金属端子１１を接続しても良い。なお、金属端子１１の幅は、電子部品１２の電極１２ａの幅よりも小さくても良く、同じであっても良く、大きくても良い。

次に、基板１の回路配線パターン３、４に、電子部品８、９、および金属端子１１に接続された電子部品１２を実装する。具体的には、回路配線パターン３、４上の所定の個所にはんだを供給し、その上に、電子部品８、９、および、電子部品１２に接続された金属端子１１の基板接続部１１ｃを載置し、リフロー処理をおこない、はんだ７によって、回路配線パターン３、４と、電子部品８、９、および、電子部品１２に接続された金属端子１１とを接続する。なお、電子部品１２の電極１２ａと金属端子１１の電子部品接続部１１ｂとを接続するはんだ７に、高温はんだを使用した場合には、これらの部分の接続に用いるはんだ７には、低温はんだを使用する。また、上述したとおり、回路配線パターン３への電子部品９の実装においては、はんだ７に代えて、バンプを使用しても良い。

この結果、金属端子１１に接続された電子部品１２が、基板１の貫通孔１０内に配置される。貫通孔１０の内壁と、電子部品１２との間には、空隙１３が形成される。

続いて、同様の方法により、基板１の回路配線パターン２に、電子部品５、６を実装する。具体的には、回路配線パターン２上の所定の個所にはんだを供給し、その上に、電子部品５、６を載置し、リフロー処理をおこない、はんだ７によって、回路配線パターン２と、電子部品５、６とを接続する。なお、電子部品１２の電極１２ａと金属端子１１の電子部品接続部１１ｂとを接続するはんだ７に、高温はんだを使用した場合には、これらの部分の接続に用いるはんだ７には、低温はんだを使用する。また、上述したとおり、回路配線パターン２への電子部品６の実装においては、はんだ７に代えて、バンプを使用しても良い。

基板１に、電子部品５、６、８、９、および金属端子１１に接続された電子部品１２を実装した後、必要に応じて、基板１の洗浄をおこなう。洗浄には、有機系洗浄剤を使用することができる。

次に、基板１上に、封止樹脂１５を成形する。封止樹脂１５の成形は、トランスファ成形、コンプレッション成形、液状樹脂による成形、シート樹脂による成形などによっておこなわれる。トランスファ成形では、電子部品５、６、８、９、１２が実装された基板１を金型（図示せず）内に収容し、樹脂注入孔から金型内に樹脂を注入して成形する。コンプレッション成形では、金型内に、電子部品５、６、８、９、１２が実装された基板１と、秤量した樹脂の両方を同時に収容し、加圧することによって成形する。液状樹脂による成形では、電子部品５、６、８、９、１２が実装された基板１の主面上に樹脂が洩れないような枠型冶具を貼り付け、その中に液状樹脂を流し込み硬化させる。必要であれば、厚み出しおよび天面の平滑性を向上させるため、硬化後の樹脂表面を研削する。シート樹脂による成形では、電子部品５、６、８、９、１２が実装された基板１の一方の主面、または、両方の主面に、半溶融状態の樹脂シートを重ね、加圧することによって成形する。なお、封止樹脂１５を成形する際に、貫通孔１０の内壁と電子部品１２との間に形成された空隙１３が、樹脂の流動性を高める役割を果たす。また、封止樹脂１５を成形する際に、空隙１３が不要な気体を反対側に逃がすため、封止樹脂１５は、ボイドなどの発生がない均質なものになる。封止樹脂１５は、必要に応じて硬化される。

次に、封止樹脂１５に貫通孔を設け、その貫通孔の内部に導電性物質を充填して、回路配線パターン２の所定の個所と、この後に形成する接続端子１６とを接続するビア導体（図示せず）を形成する。

これまでの工程は、多数個の電子モジュール１００を一括して作製するために、マザー基板を使用しておこなってきたが、この段階において、マザー基板を、個々の電子モジュール１００の個片に分割する。分割は、たとえば、ダイサーカット、レーザカットによっておこなうことができる。

次に、スパッタリングや、導電性ペーストの印刷や、銅箔を貼り付けた後にフォトリソグラフィにより加工するなどの方法により、封止樹脂１５の底面に、接続端子１６を形成する。また、封止樹脂１５の表面に、シールド膜１７を形成する。

最後に、必要に応じて、洗浄、品番などの印字などを経て、第１実施形態にかかる電子モジュール１００が完成する。

［第２実施形態］
図４、図５（Ａ）、（Ｂ）、図６（Ａ）、（Ｂ）に、第２実施形態にかかる電子モジュール２００を示す。ただし、図４は、電子モジュール２００の断面図である。図５（Ａ）は、電子モジュール２００の、金属端子２１が接続された電子部品２２を示す断面図である。図５（Ｂ）は、電子モジュール２００の、金属端子２１が接続された電子部品２２を示す平面図である。図６（Ａ）は、封止樹脂１５、金属端子２１、電子部品２２を取り除いた、電子モジュール２００の分解平面図である。図６（Ｂ）は、封止樹脂１５を取り除いた、電子モジュール２００の分解平面図である。

第２実施形態にかかる電子モジュール２００は、第１実施形態にかかる電子モジュール１００の構成に変更を加えた。具体的には、電子モジュール１００では、基板１に形成された貫通孔１０の内部に、Ｌ字形状の金属端子１１に接続された、側面に電極１２ａが形成された電子部品１２を配置していたが、電子モジュール２００では、これに変更を加え、底面に電極２２ａが形成された電子部品２２を、平板状の金属端子２１に接続したうえで、基板１に形成された貫通孔１０の内部に配置するようにした。なお、金属端子２１の厚みは、１０μｍ〜１０００μｍ程度で実用化が可能であるが、５０μｍ〜５００μｍ程度であることが好ましい。５０μｍに満たないと材質によっては必要な硬度を維持できない虞があり、また５００μｍを超えると加工に負担がかかるからである。

図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、電子部品２２は、底面に６個の電極２２ａが形成されており、各電極２２ａに、平板状の金属端子２１が、はんだ７によって接続されている。

そして、図４、図６（Ｂ）に示すように、電子部品２２に接続された金属端子２１が、はんだ７によって、貫通孔１０の周囲に形成された回路配線パターン４に接続されている。この結果、貫通孔１０の内部に、金属端子２１に接続された電子部品２２が配置されている。貫通孔１０の内壁と、電子部品２２との間に、空隙１３が形成されている。

電子モジュール２００においても、封止樹脂１５を成形する際に、貫通孔１０の内壁と電子部品２２との間に形成された空隙１３が、樹脂の流動性を高める役割を果たす。また、封止樹脂１５を成形する際に、空隙１３が不要な気体を反対側に逃がすため、封止樹脂１５は、ボイドなどの発生がない均質なものになる。なお、完成した状態においては、空隙１３にも封止樹脂１５が充填されている。

なお、図７に示すように、たとえば、電子部品２２の底面に形成された１対の電極２２ａがそれぞれグランド電位であるような場合には、各電極２２ａにそれぞれ金属端子２１を接続するのではなく、金属端子２１よりも長さの長い１本の金属端子３１を、１対の電極２２ａの両方に接続するようにしても良い。

［第３実施形態］
図８、図９（Ａ）、（Ｂ）に、第３実施形態にかかる電子モジュール３００を示す。ただし、図８は、電子モジュール３００の断面図である。図９（Ａ）は、電子モジュール３００の、金属端子２１に接続された電子部品２２、４２を示す断面図である。図９（Ｂ）は、電子モジュール３００の、金属端子２１に接続された電子部品２２、４２を示す平面図である。

第３実施形態にかかる電子モジュール３００は、第２実施形態にかかる電子モジュール２００の構成に、さらに変更を加えた。具体的には、電子モジュール２００においては、電子部品２２の底面に形成された６個の電極２２ａに、それぞれ、はんだ７によって平板状の金属端子２１を接続していた。電子モジュール３００では、上記接続によって、対向して配置された３組の金属端子２１それぞれに、両端に電極４２ａ、４２ａが形成された電子部品４２を、はんだ７によって実装した。

電子モジュール３００では、基板１に形成された貫通孔１０の内部に配置された電子部品２２の上側の空いたスペースを利用して、３個の電子部品４２が追加して実装されており、電子部品が高密度実装されたものになっている。

なお、本実施形態においては、対向する１組の金属端子２１に、１個の電子部品を実装したが、これに変更を加え、たとえば、対向する１組の金属端子２１に、２個の電子部品４２を並列に実装するようにしても良い。あるいは、２個の電子部品４２を、中継金属端子（図示せず）を介して相互に接続し、これを対向する１組の金属端子２１に実装することにより、対向する１組の金属端子２１に、２個の電子部品４２を直列に実装するようにしても良い。

［第４実施形態］
図１０に、第４実施形態にかかる電子モジュール４００を示す。ただし、図１０は、電子モジュール４００の断面図である。

第４実施形態にかかる電子モジュール４００も、第２実施形態にかかる電子モジュール２００の構成に、さらに変更を加えた。具体的には、電子モジュール２００においては、電子部品２２の底面に形成された６個の電極２２ａに、それぞれ、はんだ７によって平板状の金属端子２１を接続していた。電子モジュール３００では、この接続に使用した６個の金属端子２１を、絶縁性部材（樹脂部材）５５によって一体化させた。

なお、各金属端子２１の先端部分は、絶縁性部材５５の下側主面から露出しており、その露出した部分に、電子部品２２の電極２２ａが、はんだ７によって接続されている。

電子モジュール４００では、各金属端子２１の配置位置が安定しているため、金属端子２１への電子部品２２の電極２２ａの接続、回路配線パターン４への金属端子２１の接続がそれぞれ容易になっており、生産性が向上している。

［第５実施形態］
図１１に、第５実施形態にかかる電子モジュール５００を示す。ただし、図１１は、電子モジュール５００の断面図である。

第５実施形態にかかる電子モジュール５００は、第３実施形態にかかる電子モジュール３００の特徴部分と、第４実施形態にかかる電子モジュール４００の特徴部分の両方を兼ね備えている。

電子モジュール５００は、電子モジュール３００、４００の金属端子２１よりも厚みの大きい、平板状の金属端子６１を備える。そして、６個の金属端子６１を、絶縁性部材６５によって一体化させている。各金属端子６１の先端部分は、絶縁性部材５５の下側主面および上側主面の両方から露出している。そして、下側主面から露出した金属端子６１に、電子部品２２の電極２２ａを、はんだ７によって接続した。また、上側主面から露出した金属端子６１に、電子部品４２の電極４２ａを、はんだ７によって接続した。

電子モジュール５００は、電子部品２２の上側の空いたスペースを利用して、３個の電子部品４２が追加して実装されており、電子部品が高密度実装されたものになっている。また、電子モジュール５００は、各金属端子６１の配置位置が安定しており、金属端子６１への電子部品２２の電極２２ａの接続、金属端子６１への電子部品４２の電極４２ａの接続、回路配線パターン４への金属端子２１の接続がそれぞれ容易になっており、生産性が向上している。

［第６実施形態］
図１２に、第６実施形態にかかる電子モジュール６００を示す。ただし、図１２は、電子モジュール６００の断面図である。

電子モジュール６００では、基板１に形成された貫通孔１０の内部に、両側面にそれぞれ電極７２ａが形成された電子部品７２が配置（実装）されている。また、電子部品７２の上側の空間に、両端に電極８２ａが形成された電子部品８２が配置（実装）されている。

電子部品７２の電極７２ａに、それぞれ、Ｌ字形状の金属端子７１が、はんだ７によって接続されている。そして、金属端子７１を、基板１の上側主面の貫通孔１０の周囲に形成された回路配線パターン７４に、はんだ７によって接続することによって、電子部品７２が貫通孔１０の内部に配置されている。

また、電子部品８２の電極８２ａに、それぞれ、厚みが大きく途中で高さが変わる金属端子８１（段差形状の金属端子８１）が、はんだ７によって接続されている。そして、金属端子８１を、回路配線パターン７４の外側に形成された回路配線パターン８４に、はんだ７によって接続することによって、電子部品８２が、電子部品７２（貫通孔１０）の上側の空間に配置されている。

電子モジュール６００は、内部のスペースを有効に活用して、電子部品７２、８２を含む、多数の電子部品が基板１に実装されている。

また、電子モジュール６００においても、封止樹脂１５を成形する際に、貫通孔１０の内壁と電子部品７２との間に形成された空隙１３が、樹脂の流動性を高めるとともに、不要な気体を反対側に逃がする役割を果たす。したがって、電子モジュール６００は、ボイドなどの発生がない均質な封止樹脂１５を備えている。

［第７実施形態］
図１３（Ａ）、（Ｂ）に、第７実施形態にかかる電子モジュール７００に使用した、Ｌ字状の金属端子９１Ａ、平板状の金属端子９１Ｂが接続された電子部品９２を示す。ただし、図１３（Ａ）は断面図、図１３（Ｂ）は平面図である。なお、本実施形態においては、電子モジュール７００の全体を示す図は省略している。

電子モジュール７００は、電子部品９２を備える。電子部品９２は、両側面に、それぞれ３個ずつ、合計６個の電極９２ａが形成されている。また、電子部品９２は、底面に、２個の電極９２ｂが形成されている。

電子部品９２の電極９２ａに、それぞれ、Ｌ字状の金属端子９１Ａが、はんだ７によって接続されている。また、電子部品９２の電極９２ｂに、それぞれ、平板状の金属端子９１Ｂが、はんだ７によって接続されている。

そして、電子部品９２は、金属端子９１Ａ、９１Ｂを、基板（図示せず）に形成された配線電極パターン（図示せず）に接続することによって、基板に形成された貫通孔（図示せず）の内部に配置（実装）されている。

このように、本発明の電子モジュールにおいて、貫通孔の内部に配置される電子部品は、どの面に電極が形成されていても良い。すなわち、金属端子の形状にバリエーションをもたせることにより、電子部品のどの面に電極が形成されていても、電極に金属端子を接続することができる。

［第８実施形態］
図１４に、第８実施形態にかかる電子モジュール８００を示す。ただし、図１４は、電子モジュール８００の断面図である。

第８実施形態にかかる電子モジュール８００は、第１実施形態にかかる電子モジュール１００の構成に変更を加えた。具体的には、電子モジュール１００では、基板１の下側主面に回路配線パターン２を形成し、上側主面に回路配線パターン３を形成し、回路配線パターン２に電子部品５、６を実装し、回路配線パターン３に電子部品８、９を実装していたが、電子モジュール８００では、これに変更を加え、上側主面のみに回路配線パターン５３が形成された、基板１よりも厚みの寸法が大きい基板５１を用意し、基板５１の上側主面に電子部品８、９を実装した。

電子モジュール８００は、電子モジュール１００で使用した基板１よりも厚みの寸法が大きい基板５１を使用しているため、強度が向上している。

このように、本発明の電子モジュールは、基板の両主面に電子部品（貫通孔の内部に配置された電子部品以外の電子部品）が実装されている必要はなく、基板の一方の主面だけに電子部品が実装されていても良い。

以上、第１実施形態〜第８実施形態にかかる電子モジュール１００〜８００について説明した。しかしながら、本発明が上述した内容に限定されることはなく、発明の趣旨に沿って、種々の変更をなすことができる。

たとえば、上記実施形態では、基板に１個の貫通孔を設け、その貫通孔の内部に電子部品を配置したが、基板に複数の貫通孔を設け、複数の貫通孔それぞれの内部に電子部品を配置するようにしても良い。

また、上記実施形態では、１個の貫通孔の内部に１個の電子部品を配置したが、たとえば、基板の下側と上側とからそれぞれ電子部品を配置し、１個の貫通孔に２個の電子部品を配置するようにしても良い。

１、５１・・・基板
２、３、４、５３・・・回路配線パターン
５、６、８、９、１２、２２、４２、７２、８２、９２・・・電子部品
５ａ、６ａ、８ａ、９ａ、１２ａ、２２ａ、４２ａ、７２ａ、８２ａ、９２ａ、９２ｂ・・・電極
７・・・はんだ
１０・・・貫通孔
１１、２１、３１、６１、７１、８１、９１Ａ、９１Ｂ・・・金属端子
１１ａ・・・屈曲部
１１ｂ・・・電子部品接続部
１１ｃ・・・基板接続部
１１ｄ・・・突起
１３・・・空隙
１４・・・クリアランス
１５・・・封止樹脂
１６・・・接続端子
１７・・・シールド膜
５５、６５・・・絶縁性部材（樹脂部材）

Claims (4)

1. 基板と、
   前記基板の少なくとも一方の主面上に形成された回路配線パターンと、
   前記基板に実装された複数の電子部品と、
   前記電子部品を覆って、前記基板の少なくとも一方の主面上に形成された封止樹脂と、を備えた電子モジュールであって、
   前記基板に、両主面間を貫通して、少なくとも１つの貫通孔が形成され、
   少なくとも１つの前記電子部品が、前記貫通孔の内部に配置され、かつ、当該電子部品の電極と、前記基板に形成された前記回路配線パターンとが、金属端子によって接続保持され、
   前記貫通孔の内壁と、前記貫通孔に配置された前記電子部品との間に、前記封止樹脂が充填され、
   複数の前記金属端子が、前記貫通孔の外部において、前記貫通孔の開口部にかかるように配置され、当該金属端子に、前記貫通孔の内部に配置された前記電子部品の前記電極が接続され、
   前記貫通孔の内部に配置された前記電子部品と、前記貫通孔の外部に配置された別の前記電子部品とを備え、
   前記貫通孔にかかるように配置された前記金属端子に、前記貫通孔の内部に配置された前記電子部品の前記電極と、前記貫通孔の外部に配置された別の前記電子部品の前記電極との両方が接続された電子モジュール。
2. 前記貫通孔の前記開口部にかかるように配置された複数の前記金属端子が、絶縁性部材によって相互に一体化された、請求項１に記載された電子モジュール。
3. 基板と、
   前記基板の少なくとも一方の主面上に形成された回路配線パターンと、
   前記基板に実装された複数の電子部品と、
   前記電子部品を覆って、前記基板の少なくとも一方の主面上に形成された封止樹脂と、を備えた電子モジュールであって、
   前記基板に、両主面間を貫通して、少なくとも１つの貫通孔が形成され、
   少なくとも１つの前記電子部品が、前記貫通孔の内部に配置され、かつ、当該電子部品の電極と、前記基板に形成された前記回路配線パターンとが、金属端子によって接続保持され、
   前記貫通孔の内壁と、前記貫通孔に配置された前記電子部品との間に、前記封止樹脂が充填され、
   前記貫通孔の内部に配置された前記電子部品と、前記貫通孔の外部に配置された別の前記電子部品とを備え、
   前記貫通孔の内部に配置された前記電子部品の前記電極と、前記基板に形成された前記回路配線パターンとが、途中で折り曲げられた屈曲部を備え、前記屈曲部を挟んだ一方側が、前記電子部品の前記電極に接続される電子部品接続部を構成し、前記屈曲部を挟んだ他方側が、前記基板に形成された前記回路配線パターンに接続される基板接続部を構成する前記金属端子によって接続され、
   前記貫通孔の外部に配置された別の前記電子部品の前記電極と、前記基板に形成された前記回路配線パターンとが、前記貫通孔の外部において、前記貫通孔にかかるように配置された別の前記金属端子によって接続された電子モジュール。
4. 前記基板の両主面上に、それぞれ、前記回路配線パターンが形成され、前記電子部品が実装され、前記封止樹脂が形成された、請求項１ないし３のいずれか１項に記載された電子モジュール。

Images