(57)【要約】【課題】ベース基板に実装された電子部品とシールド層との干渉を抑制することができ、モジュール特性を向上することができる、モジュール基板を提供する。【解決手段】モジュール基板１０は、ベース基板１を含む。ベース基板１の一方主面には、電子部品２、３が実装される。実装された電子部品２、３は、ＳｉＯ2のフィラを含む封止樹脂４で封止される。封止樹脂４の天面および側面は、導電成分として扁平粉であるカーボンフィラを含むシールド層５で被覆される。ベース基板１の一方主面の反対側の他方主面には、端子電極６が形成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース基板、
前記ベース基板の一方主面に実装された電子部品、
前記ベース基板の一方主面に実装された前記電子部品を封止するように形成された封止樹脂、および
前記封止樹脂を被覆したシールド層を含み、
前記シールド層は、導電成分としてカーボンを含む樹脂膜である、モジュール基板。
【請求項２】
前記封止樹脂は、ＳｉＯ2のフィラを含む、請求項１に記載のモジュール基板。
【請求項３】
前記シールド層は、線膨張係数が１〜１５ｐｐｍ／℃であり、
前記封止樹脂は、線膨張係数が５〜２０ｐｐｍ／℃である、請求項２に記載のモジュール基板。
【請求項４】
前記カーボンは、扁平粉である、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のモジュール基板。
【請求項５】
前記シールド層の一部に接するように、金属を含むシールド部を備える、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のモジュール基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、モジュール基板に関し、特に、ベース基板の一方主面に実装された電子部品を封止するように形成された封止樹脂をシールド層で被覆した、たとえば回路モジュール等のモジュール基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
この発明の背景となる従来の回路モジュールの一例が、たとえば特開２００４−１７２１７６号公報（特許文献１）に開示されている。特許文献１に開示されている回路モジュールは、基板上に配置された部品が絶縁層で被覆された回路モジュールにおいて、基板上に設けられた接地用電極に接続されたシールド層を備える回路モジュールである。この回路モジュールでは、シールド層は導電性樹脂で形成され、一般的に導電性樹脂の導電成分としてＡｇやＣｕ等のフィラが用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１７２１７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示されている回路モジュールのように、ＡｇやＣｕ等のフィラを用いたシールド層では、外部からの妨害波に対して良好なシールド特性が得られるが、基板上に配置された部品と干渉して回路モジュール特性が劣化するという問題があった。たとえば、回路モジュールの基板上に配置された部品とシールド層とが間に存在する樹脂を誘電体としてキャパシタとして働く場合等である。
【０００５】
それゆえに、この発明の主たる目的は、ベース基板に実装された電子部品とシールド層との干渉を抑制することができ、モジュール特性を向上することができる、モジュール基板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明にかかるモジュール基板は、ベース基板と、ベース基板の一方主面に実装された電子部品と、ベース基板の一方主面に実装された電子部品を封止するように形成された封止樹脂と、封止樹脂を被覆したシールド層とを含み、シールド層は、導電成分としてカーボンを含む樹脂膜である、モジュール基板である。
この発明にかかるモジュール基板では、封止樹脂は、ＳｉＯ2のフィラを含むことが好ましい。
また、この発明にかかるモジュール基板では、シールド層は、線膨張係数が１〜１５ｐｐｍ／℃であり、封止樹脂は、線膨張係数が５〜２０ｐｐｍ／℃であることが好ましい。
さらに、この発明にかかるモジュール基板では、カーボンは、扁平粉であることが好ましい。
また、この発明にかかるモジュール基板では、シールド層の一部に接するように、金属を含むシールド部を備えることが好ましい。
【０００７】
この発明にかかるモジュール基板では、シールド層が導電成分としてカーボンを含む樹脂膜であり、シールド層に含まれるカーボンはＡｇやＣｕと比較して導電率が低いので、ベース基板の一方主面に実装された電子部品とシールド層との干渉を抑制することができ、モジュール特性を向上することができる。
また、この発明にかかるモジュール基板では、シールド層が導電成分としてカーボンを含む樹脂膜であるので、シールド層を容易に形成することができる。
さらに、この発明にかかるモジュール基板では、シールド層に含まれるカーボンはＡｇやＣｕと比較して熱膨張係数が封止樹脂に近いため、シールド層と封止樹脂との密着力を高めることができる。
また、このモジュール基板では、シールド層に含まれるカーボンの密度が、ＡｇやＣｕの密度と比較して低いため、シールド層ないしモジュール基板の軽量化を実現でき、軽量化によりモジュール基板の落下に対する機械的強度を向上することができる。
さらに、この発明にかかるモジュール基板では、シールド層に含まれるカーボンはＡｇやＣｕと比較して安価であるため、コスト削減が可能である。
また、この発明にかかるモジュール基板では、封止樹脂がＳｉＯ2のフィラを含むと、シールド層に含まれるカーボンの線膨張係数と封止樹脂に含まれるＳｉＯ2のフィラの線膨張係数とが近いため、シールド層と封止樹脂との密着性を向上することができる。たとえば、この発明にかかるモジュール基板では、シールド層の線膨張係数が１〜１５ｐｐｍ／℃であり、封止樹脂の線膨張係数が５〜２０ｐｐｍ／℃であると、シールド層の線膨張係数と封止樹脂の線膨張係数とが近いため、シールド層と封止樹脂との密着性を向上することができる。
さらに、この発明にかかるモジュール基板では、シールド層に含まれるカーボンが扁平粉であると、カーボン同士の密着性が上昇するので、シールド層によるシールド性が上がって外部からの妨害波に対してさらに良好なシールド特性が得られる。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、ベース基板に実装された電子部品とシールド層との干渉を抑制することができ、モジュール特性を向上することができる、モジュール基板が得られる。
【０００９】
この発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明を実施するための形態の説明から一層明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態にかかるモジュール基板の構成の一例を示す概略図である。
【図２】図１に示す本発明の実施の形態にかかるモジュール基板の製造工程を示す概略図である。
【図３】本発明の実施の形態にかかるモジュール基板の構成の他の例を示す概略図である。
【図４】本発明の実施の形態にかかるモジュール基板の構成のさらに他の例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態にかかるモジュール基板の構成を示す概略図である。図１に示すように、モジュール基板１０は、ベース基板１、ベース基板１の一方主面に実装された複数の電子部品２、３、実装された複数の電子部品２、３を封止するように形成された封止樹脂４、封止樹脂４の天面および側面を導電材料で被覆したシールド層５、複数の電子部品２、３が実装されたベース基板１の一方主面の反対側の他方主面に形成された端子電極６を備えている。
【００１２】
ベース基板１としては、材料的にはＬＴＣＣ（低温焼成セラミックス：Ｌｏｗ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏ−ｆｉｒｅｄ  Ｃｅｒａｍｉｃｓ）基板等のセラミック基板や有機基板等が、機能的にはプリント基板やフレキシブル基板等が挙げられるが、特に限定されるものではない。ベース基板１の複数の電子部品２、３が実装される一方主面には、表面電極（図示せず）が形成されている。電子部品２は、ベース基板１の一方主面に実装することが可能な集積回路（ＩＣ）である。集積回路（ＩＣ）は、外部からの電磁波の影響により特性が変化する電子部品である。また、電子部品３は、ベース基板１の一方主面に表面実装することが可能な表面実装型電子部品（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｍｏｕｎｔ  Ｄｅｖｉｃｅ）である。
【００１３】
封止樹脂４は、エポキシ樹脂等からなる絶縁材料であるため、ベース基板１の一方主面に実装された複数の電子部品２、３の間の絶縁性が向上する。封止樹脂４は、ＳｉＯ2のフィラを含有している。シールド層５は、たとえば、扁平粉であるカーボンフィラを含有するエポキシ樹脂又はフェノール樹脂からなる導電材料である。端子電極６は、他の基板にモジュール基板１０を接続するための電極である。
【００１４】
図２は、図１に示す本発明の実施の形態にかかるモジュール基板１０の製造工程を示す概略図である。まず、図２（ａ）に示すように、集合基板１００の一方主面において、表面電極（図示せず）上に複数の電子部品２、３が実装される。
【００１５】
次に、図２（ｂ）に示すように、集合基板１００の一方主面に実装された複数の電子部品２、３を封止する封止樹脂４が形成される。具体的に、封止樹脂４は、複数の電子部品２、３が実装された集合基板１００に、ＳｉＯ2のフィラおよび硬化剤を含む液状の樹脂を塗布し、塗布した樹脂を脱泡後に硬化することによって形成することができる。なお、液状の樹脂に代えて、固形の樹脂、顆粒の樹脂又はシート状の樹脂が、複数の電子部品２、３が実装された集合基板１００に載置されて、加熱されても良い。
【００１６】
次に、図２（ｃ）に示すように、ダイサー等を用いて、封止樹脂４の天面から集合基板１００の一部に至る溝９が形成される。溝９が形成された場合であっても、隣接する２つのベース基板１（集合基板１００）の一部が繋がっている。なお、溝９の幅は、たとえば３００μｍである。
【００１７】
次に、図２（ｄ）に示すように、複数の電子部品２、３を封止した封止樹脂４の天面、および溝９を被覆するように、ディスペンサー、ジェットディスペンサー、真空印刷装置等を用いて導電材料を塗布して硬化することにより、シールド層５が形成される。図示していないが、集合基板１００から露出している接地用電極と、シールド層５とが電気的に接続されることにより、実装された複数の電子部品２、３に対するシールド層５のシールド性を確保することができる。導電材料は、たとえば、カーボンフィラ８０重量％、エポキシ樹脂１０重量％、希釈剤５重量％、その他５重量％を含む組成や、カーボンフィラ８６重量％、エポキシ樹脂８重量％、希釈剤４重量％、その他２重量％を含む組成である。ここで、導電材料中のカーボンフィラの導電率は、３×１０-2Ω・ｃｍであり、一般的なＡｇフィラの１０-4〜１０-5Ω・ｃｍのオーダーの導電率より低い。また、メッシュスクリーンを用いて導電材料を塗布する場合、メッシュスクリーンの厚みがたとえば２０μｍであれば、封止樹脂４の天面に厚み２０μｍのシールド層５を形成することができる。メッシュスクリーンの仕様として、たとえば、平織メッシュスクリーン、エマルジョンの厚みが２６μｍ、オープニングの長さが８２μｍ、線径が２０μｍ、メッシュ数が２５０個とする。
なお、複数の電子部品２、３を封止した封止樹脂４の天面、および溝９を被覆するように、導電材料を塗布する方法は、真空印刷等の印刷に限定されるものではなく、スピンコート、ディッピング、ボンディング、ディスペンス等の方法であっても良く、方法は問わない。
また、導電材料としては、上述の組成において、溶剤を含んでもよく、さらに、エポキシ樹脂の代わりに又はエポキシ樹脂とともに、フェノール樹脂を含んでもよい。
【００１８】
次に、図２（ｅ）に示すように、ダイサー等を用いて、溝９に形成されたシールド層５を、封止樹脂４の天面側から集合基板１００の全部を切断する位置まで切断して、複数のモジュール基板１０に個片化される。なお、封止樹脂４の天面に形成されるシールド層５の厚みは、５μｍ〜５０μｍ、封止樹脂４の側面に形成されるシールド層５の厚みは、５０μｍ〜１５０μｍであることが好ましい。
【００１９】
図１に示すモジュール基板１０では、シールド層５が導電成分としてカーボンフィラを含む樹脂膜であり、シールド層５に含まれるカーボンフィラはＡｇフィラやＣｕフィラと比較して導電率が低いので、ベース基板１の一方主面に実装された電子部品２、３とシールド層５との干渉を抑制することができ、モジュール特性を向上することができる。
ここで、従来技術に相当するＡｇフィラおよびエポキシ樹脂を含むシールド層でシールドしたモジュール基板と、上述の実施の形態であるカーボンフィラおよびエポキシ樹脂を含むシールド層５でシールドしたモジュール基板１０とを作製し、それらのモジュール基板の特性をそれぞれ測定した。
従来技術に相当するＡｇフィラを含むシールド層でシールドしたモジュール基板では、ＩＣの輻射がシールド層を介して周辺回路に回り込み、正常な特性が得られなかった。
それに対して、上述の実施の形態であるカーボンフィラを含むシールド層５でシールドしたモジュール基板１０では、シールド層５の抵抗値が高い影響で、正常な特性が得られた。
なお、その際の抵抗値、たとえば、長さ１０ｍｍの２点間の抵抗値を４端子法によって測定した抵抗値は、従来技術に相当するモジュール基板については０．７Ωであったのに対して、上述の実施の形態であるモジュール基板１０については８０Ωであった。
【００２０】
また、このモジュール基板１０では、シールド層５が導電成分としてカーボンフィラを含む樹脂膜であるので、シールド層５を容易に形成することができる。
【００２１】
さらに、このモジュール基板１０では、シールド層５に含まれるカーボンフィラはＡｇフィラやＣｕフィラと比較して熱膨張係数が封止樹脂４に近いため、シールド層５と封止樹脂４との密着力を高めることができる。
また、このモジュール基板１０では、封止樹脂４がＳｉＯ2のフィラを含むので、シールド層５に含まれるカーボンフィラの線膨張係数と封止樹脂４に含まれるＳｉＯ2のフィラの線膨張係数とが近いため、シールド層５と封止樹脂４との密着性を向上することができる。このモジュール基板１０では、シールド層５の線膨張係数が１〜１５ｐｐｍ／℃の範囲にあり、封止樹脂４の線膨張係数が５〜２０ｐｐｍ／℃の範囲にあり、シールド層５の線膨張係数と封止樹脂４の線膨張係数とが近いため、シールド層５と封止樹脂４との密着性を向上することができる。
ここで、樹脂製のベース基板を使用した１０ｍｍ角のモジュール基板であって、従来技術に相当するＡｇフィラを含むシールド層でシールドしたモジュール基板と、上述の実施の形態であるカーボンフィラを含むシールド層５でシールドしたモジュール基板１０とをそれぞれ多数作製し、これらのモジュール基板をプリント基板上に実装した状態で−４０〜８５℃のヒートサイクル試験を行った。
従来技術に相当するモジュール基板では、４００サイクルで樹脂製のベース基板とシールド層との界面で剥離が発生しはじめ、６００サイクルで全数剥離した。
それに対して、上述の実施の形態であるモジュール基板１０では、８００サイクルから剥離が発生しはじめ、１０００サイクルでも剥離しないものもあった。
これは、シールド層および封止樹脂の線膨張係数の差によるものである。
線膨張係数について、Ａｇフィラは、１９．７ｐｐｍ／℃であり、Ｃｕフィラは、１７ｐｐｍ／℃であるのに対して、カーボンフィラは、０．６〜４．３ｐｐｍ／℃と低く、カーボンフィラを含むシールド層５においても線膨張係数が小さくなり、ＳｉＯ2のフィラの線膨張係数が２〜３ｐｐｍ／℃であるＳｉＯ2のフィラを含む封止樹脂４の線膨張係数に近づけることが可能になり、モジュール基板１０におけるリフロー時やヒートサイクル等の熱履歴に対してシールド層５および封止樹脂４の密着力が強い。
【００２２】
また、このモジュール基板１０では、シールド層５に含まれるカーボンフィラの密度が、２．２ｇ／ｃｍ3であり、Ａｇフィラの密度である１９．３ｇ／ｃｍ3やＣｕフィラの密度である８．９ｇ／ｃｍ3と比較して低いため、シールド層５ないしモジュール基板１０の軽量化を実現でき、軽量化によりモジュール基板１０の落下に対する機械的強度を向上することができる。
【００２３】
さらに、このモジュール基板１０では、シールド層５に含まれるカーボンフィラはＡｇフィラやＣｕフィラと比較して安価であるため、コスト削減が可能である。
【００２４】
また、このモジュール基板１０では、シールド層５に含まれるカーボンフィラが扁平粉であり、カーボンフィラ同士の密着性が上昇するので、シールド層５によるシールド性が上がって外部からの妨害波に対してさらに良好なシールド特性が得られる。なお、シールド層５に含まれるカーボンフィラは、扁平粉以外の粉や粒であっても、良好なシールド特性が得られる。
【００２５】
上述の実施の形態では、電子部品として集積回路や表面実装型電子部品が用いられているが、この発明では、電子部品としてたとえばリード線付きの電子部品など他の電子部品が用いられてもよい。
【００２６】
また、図１に示すモジュール基板１０を製造するためには、図２（ｂ）に示すように封止樹脂４を形成した後に、封止部材４および集合基板１００を複数のモジュール１０用に個片化し、その後に、各封止樹脂４の天面および側面にシールド層５をそれぞれ形成してもよい。
【００２７】
上述の実施の形態では、シールド層５として導電成分としてカーボンを含む樹脂膜のみを形成しているが、図３や図４に示すようにカーボンを含む樹脂膜に加えて、シールド層５に接するように、部分的に導電成分としてたとえばＡｇやＣｕなどの金属を含むシールド部７をさらに備えていてもよい。シールド部７は、図３に示すように、封止樹脂４とシールド層５との間に設けることができる。この場合、電子部品２、３のうち、シールド部７との干渉が問題となりにくいものの上部にシールド部７を配置するのが好ましい。また、特定の電子部品の上部にのみに部分的にシールド部７を配置することにより、封止樹脂４とシールド層５との密着力を大きく低下させることはない。また、シールド部７は、図４に示すように、シールド層５の天面全体に配置してもよい。この場合、シールド部７は、シールド層５を介して配置されているため、シールド層５を配置しない場合に比べて、電子部品２、３とシールド部７との干渉は抑制されている。さらに、シールド部７の熱膨張係数は、封止樹脂４の熱膨張係数より、シールド層５の熱膨張係数に近いため、シールド部７を封止樹脂４に直接配置する場合よりも、封止樹脂４に対する密着性を高めることができる。ただし、モジュールの軽量化やコスト削減を考慮すると、シールド部７は、シールド層５の天面のみに形成し、側面には形成しないことが好ましい。もちろん、シールド層５の天面であって、特定の部品の上部のみにシールド部７を形成しても構わない。シールド部７は、印刷法、スパッタ法、インクジェット法等により形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
この発明にかかるモジュール基板は、特に、外部からの妨害波に対してシールドすることが好ましいたとえば通信機器などに好適に用いられる。
【符号の説明】
【００２９】
１  ベース基板
２、３  電子部品
４  封止樹脂
５  シールド層
６  端子電極
７  シールド部
９  溝
１０  モジュール基板
１００  集合基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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