(57)【要約】【課題】回路モジュールの実装基板に対する姿勢角を高精度に制御することの可能な回路モジュールを提供する。【解決手段】少なくとも第１及び第２の面を有する回路基板１０と、前記第１の面に搭載された素子チップ２０と、前記回路基板の前記第２の面に形成された突起電極３０とを具備し、前記突起電極３０が実装基板１００上の配線パターン１０１と接続されるように構成された回路モジュール１であって、前記回路基板と、前記実装基板との間隔を規定すべく、前記突起電極よりも前記実装基板側に突出し、前記実装基板に当接する第１当接面と、前記第１当接面に相対向して設けられた第２当接面とを有するスペーサ部材５０ａ，５０ｂと、前記スペーサ部材５０ａ，５０ｂを前記実装基板側に押圧する押圧部材６０を具備した回路モジュールを構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１及び第２の面を有する 回路基板と、
前記第１の面に搭載された素子チップと、
前記回路基板の前記第２の面に形成された突起電極とを具備し、
前記突起電極が実装基板上の配線パターンと接続されるように構成された回路モジュールであって、
前記回路基板と、前記実装基板との間隔を規定すべく、前記突起電極よりも前記実装基板側に突出し、前記実装基板に当接する第１当接面とこれに対向する第２当接面とを有するスペーサ部材と、
前記スペーサ部材を前記実装基板側に押圧する押圧部材を具備した回路モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の回路モジュールであって、
前記押圧部材が、前記第２当接面に載置される錘である回路モジュール。
【請求項３】
請求項２に記載の回路モジュールであって、
前記押圧部材が、前記スペーサ部材にインサート成型された回路モジュール。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の回路モジュールであって、
前記スペーサ部材が、前記回路基板の両側方に突出して設けられた支持脚部である回路モジュール。
【請求項５】
請求項４に記載の回路モジュールであって、
前記第２の面が、他の面に対して小さく、
前記支持脚部が、前記回路基板の両側方に突出するとともに、さらにこの突出方向と直交する方向に伸張した、伸長部を具備した回路モジュール。
【請求項６】
少なくとも第１及び第２の面を有する回路基板と、
前記第１の面に搭載された素子チップと、
前記回路基板の前記第２の面に形成された突起電極とを具備し、
前記突起電極が実装基板上の配線パターンと接続されるように構成され、
前記回路基板と、前記実装基板との間隔を規定すべく、前記突起電極よりも前記実装基板側に突出し、前記実装基板に当接する第１当接面と、前記第１当接面に相対向して設けられた第２当接面を有するスペーサ部材と、
前記スペーサ部材を前記実装基板側に押圧する押圧部材を具備した回路モジュールを用意する工程と、
配線パターンを有する実装基板上に、半田を供給する工程と、
前記回路モジュールを前記実装基板上に位置決めし、前記押圧部材で押圧しながら、半田を硬化収縮させることで、前記実装基板上に前記回路モジュールを固定する工程とを具備した回路モジュールの実装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路モジュールおよび回路モジュールの実装方法に係り、特に、実装基板（マザーボード）への回路モジュールの実装に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、図７に示すようにジャイロセンサなどの素子チップ１２０を回路基板１１０に実装した電子部品を実装基板１００上に実装するに際しては、半田１３０が用いられることが多い。図８（ａ）および（ｂ）はこの素子チップ１２０を回路基板１１０とからなる回路モジュールを部品ごとに示す図である。また図９（ａ）乃至（ｃ）は、素子チップ１２０の搭載された回路基板１１０を実装基板１００上に実装する工程を示す。
ジャイロセンサの機能を発揮させる条件の一つとしてセンサを実装基板に対して垂直となるように配置する必要があるとされている。
このため、半田を均等な厚さに塗布したり、半田実装後に半田が固着するまで、位置固定をしたりしてモジュールと基板とを垂直に配置するという方法がとられている。この方法の場合、半田塗布量という不安定な量を制御するため、非常に難しい。また、半田量の制御が実現したとしても、位置固定のために、制御リードタイムが延びたり、位置固定冶具が高温下に曝され位置精度が安定しなかったりするという問題があった。
【０００３】
例えば、電子部品に、プリント基板などの実装基板側に向けて突出するインシュレータ部を設け、半田による接着領域を確保するようにした構成も提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平  １１−０２６９１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の実装構造においても、半田塗布量という不安定な量を制御するのが困難なうえ、位置固定のために、制御リードタイムが延びたり、位置固定冶具が高温下に曝され位置精度が安定しなかったりするという問題があった。
【０００６】
以上のように、従来は、電子部品などの回路モジュールに半田実装するに際し、回路モジュールの実装基板に対する姿勢角を高精度に制御するのは極めて困難であった。
【０００７】
本発明は、前記実情に鑑みてなされたものであり、回路モジュールの実装基板に対する姿勢角を高精度に制御することの可能な回路モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで本発明は、少なくとも第１及び第２の面を有する回路基板と、前記第１の面に搭載された素子チップと、前記回路基板の前記第２の面に形成された突起電極とを具備し、前記突起電極が実装基板上の配線パターンと接続されるように構成された回路モジュールであって、前記回路基板と、前記実装基板との間隔を規定すべく、前記突起電極よりも前記実装基板側に突出し、前記実装基板に当接する第１当接面と、前記第１当接面に相対向して設けられた第２当接面とを有するスペーサ部材と、前記スペーサ部材を前記実装基板側に押圧する押圧部材を具備した回路モジュールを構成する。
この構成によれば、押圧部材を用いてスペーサ部材を押圧しているため、回路モジュールの姿勢角を維持しつつ、効率よく実装基板に突起電極を固着することができ、高精度の姿勢角をもつ回路モジュールの実装が実現される。ここで第１及び第２の面は、同一面以外であればいかなる位置関係であってもよいものとする。
【０００９】
また本発明は、上記回路モジュールにおいて、前記押圧部材が、前記第２当接面に載置される錘であるものを含む。
この構成によれば、押圧部材として錘を用いてスペーサ部材を実装基板に押圧しているため、効率よく実装基板に突起電極を実装することが出来る。
【００１０】
また本発明は、上記回路モジュールにおいて、前記押圧部材が、前記スペーサ部材にインサート成型されたものを含む。
この構成によれば、押圧部材を樹脂中にインサート成形することで、実装工程中に別途錘を装着することなく、取り付けることが出来る。
【００１１】
また本発明は、上記回路モジュールにおいて、前記スペーサ部材が、前記回路基板の両側方に突出して設けられた支持脚部であるものを含む。
この構成によれば、両側方に突出して設けられた支持脚部を用いることで、より安定した支持が実現される。
【００１２】
また本発明は、上記回路モジュールにおいて、前記第２の面が、他の面に対して小さく、前記支持脚部が、前記回路基板の両側方に突出するとともに、さらにこの突出方向と直交する方向に伸張した伸長部を具備したものを含む。
この構成によれば、回路モジュールを他の面よりも面積の小さな面で支持する場合にも支持脚部の存在によって安定した姿勢角の制御が可能となる。
【００１３】
また本発明は、少なくとも第１及び第２の面を有する回路基板と、前記第１の面に搭載された素子チップと、前記回路基板の前記第２の面に形成された突起電極とを具備し、前記突起電極が実装基板上の配線パターンと接続されるように構成され、前記回路基板と、前記実装基板との間隔を規定すべく、前記突起電極よりも前記実装基板側に突出し、前記実装基板に当接する第１当接面と、前記第１当接面に相対向して設けられたスペーサ部材と、前記スペーサ部材を前記実装基板側に押圧する押圧部材を具備した回路モジュールを用意する工程と、配線パターンを有する実装基板上に、半田を供給する工程と、前記回路モジュールを前記実装基板上に位置決めし、前記押圧部材で押圧しながら、半田を硬化収縮させることで、前記実装基板上に前記回路モジュールを固定する工程とを具備した回路モジュールの実装方法を提供する。
この構成によれば、回路モジュールを実装基板上に位置決めし、押圧部材で押圧しながら、半田付けを行うことで、半田塗布量の管理、実装時の基板やモジュールの傾きの管理が不十分な場合にも、回路モジュールと実装基板の角度を狙い通りに維持することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、回路モジュールを実装基板に実装する際、回路モジュールを実装基板上に位置決めし、押圧部材で押圧しながら、半田を硬化収縮させることで、実装基板と回路モジュールとの角度が、半田塗布バランスや実装角度などをシビアに管理することなく、一定角度となるように維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１の回路モジュールを実装基板上に実装した状態を示す斜視図
【図２】本発明の実施の形態１の回路モジュールの実装基板上への実装工程を示す斜視図
【図３】本発明の実施の形態２の変形例の回路モジュールを実装基板上に実装した状態を示す斜視図
【図４】本発明の実施の形態２の回路モジュールを実装基板上に実装した状態を示す斜視図
【図５】本発明の実施の形態３の回路モジュールを実装基板上に実装した状態を示す斜視図
【図６】本発明の実施の形態３の回路モジュールを示す斜視図
【図７】従来例の回路モジュールを実装基板上に実装した状態を示す斜視図
【図８】従来例の回路モジュールの製造工程を示す斜視図
【図９】従来例の回路モジュールを実装する工程を示す斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の回路モジュールを実装基板上に実装した状態を示す斜視図、図２および３は同回路モジュールを実装基板上に実装する工程を示す斜視図である。
本実施の形態の回路モジュール１は、図１及び図２に示すように、主表面である第１の面１０Ａにジャイロセンサを構成する素子チップ２０を搭載した回路基板１０で構成され、この第１の面１０Ａおよびこれに対向する第２の面１０Ｂに垂直で面積のより小さい側面である第３の面１０Ｃに、突起電極３０を形成し、実装面とするとともに、この実装面の側方に突出するスペーサ部材５０ａ、５０ｂと、このスペーサ部材５０ａ、５０ｂを押圧する押圧部材６０としての錘とを具備したものである。そしてこの回路基板１０が、実装基板１００としてのプリント配線基板に当接され、第３の面１０Ｃに形成されたこの突起電極３０と、前記実装基板１００との間が半田層４０を介して固着されている。ここでこの回路基板１０は、射出成形によって形成された樹脂製の立体基板である。そして、実装基板１００上に形成された配線パターン１０１からなるパッド上に、半田層４０を介して接合される。ここで回路基板１０上の実装面のパッドに接続される配線導体層、素子チップ実装面に形成されるダイパッド（素子搭載領域）及びボンディングパッドを含む配線導体層（図示せず）は、立体成型により所定の高さの突出部を形成した樹脂基板上にスパッタリング法で下地層を形成し、この下地層上にメッキ層を形成して、形成される。ここでは突起電極はこの突出部に形成されためっき層で構成される。素子チップ２０と回路基板１０との接続はフリップチップボンディングでもよいし、ワイヤボンディングでもよい。
【００１８】
ここでは、突起電極３０が半田層４０によって固着されるが、半田リフロー工程において、押圧部材６０としての錘でスペーサ部材５０ａ、５０ｂが押圧状態で固定される。このため、実装時に、突起電極３０と実装基板１００との間に隙間ができたりすることなく、半田層の硬化時における収縮を錘で促進することにより、突起電極３０と実装基板１００とが隙間なく接触するようになる。
【００１９】
製造に際しては、第１の面１０Ａにジャイロセンサが搭載されるため、回路基板１０については、第１の面１０Ａの方向性が維持されるように設計され、製造される。
【００２０】
ここで回路基板１０を構成する立体基板上に配線導体層を形成するに際しては、まず、回路基板１０の表面の全面に、無電解めっきあるいはＣＶＤやスパッタリング等を行うことにより導電性薄膜からなる下地層を形成する。ここでは無電解の銅めっきあるいはスパッタリングによる銅薄膜を形成する。そして、回路基板１０の表面にレーザビームを照射することで当該照射部分の下地層をパターニングし選択的に除去する。ここでレーザビームは、ガルバノミラー等で走査することにより形成すべき配線導体層の輪郭に沿って回路基板１０の表面を移動しつつ照射され、下地層のうち配線導体層のパターンに一致した部分と配線導体層のパターンに一致しない部分との境界領域の下地層を除去する。従って、回路基板１０の表面にはレーザビームが照射された輪郭内側の下地層（配線導体層のパターンに一致した下地層）と、下地層の輪郭に沿った部分のみがレーザビーム照射で除去された下地層（図示せず）とが残ることになる。但し、隣接する配線導体層の間隔が狭い場合においては、上述のように輪郭部分だけでなく配線導体層間の下地層を全てレーザビーム照射で除去することも可能である。
【００２１】
続いて、配線導体層のパターンに一致した下地層の上に電気めっきにより銅などのめっき層を厚付けすることで表面導体層を形成し、下地層以外の不要な下地めっき層をエッチングで除去すれば、所望の回路パターンが形成された回路基板１０を得ることができる。
【００２２】
このように、突起電極３０および表面に配線導体層を有する回路基板１０を設計し、この回路基板上に素子チップ２０を搭載し、ワイヤボンディングあるいはフリップチップボンディングにより電気的接続を行い、回路モジュールを形成する。
【００２３】
なお、スペーサ部材５０ａ、５０ｂについても、実装基板に対向する側すなわち第３の面１０Ｃ側には、配線導体層を形成しておくことにより、この半田層４０を用いた接合工程において、実装基板との間で良好な接合がなされ、より安定した接続が可能となる。
【００２４】
このようにして形成された回路モジュールを実装基板１００上に実装する方法について説明する。
まず図２（ａ）に示すように、プリント配線基板からなる実装基板１００を用意する。そして実装基板１００上に、ディスペンサにより供給量を制御しながら半田層４０を形成する。このとき、回路基板上の突起電極４０に対応する領域における、実装基板１００上にも配線パターン１０１が形成されている。
【００２５】
そして図２（ｂ）に示すように、半田層４０と回路基板１０の第３の面１０Ｃとが当接するところまで近づける。このとき突起電極３０と配線パターン１０１とはまだ接続されていない。
【００２６】
そして半田リフロー温度に加熱し、半田が固化収縮し、回路モジュールと実装基板との距離が近づくことで、図２（ｃ）に示すように、突起電極３０と、基板１００上の配線パターン１０１とが、電気的に接続される。このとき、スペーサ部材５０ａ、５０ｂを介して半田層４０が押圧されることで、電気的接続がなされる。
【００２７】
このように、回路モジュール１と、実装基板１００との距離を高精度に維持することで、回路モジュールに対する姿勢角を高精度に維持することができる。
【００２８】
加えて上記構成によれば、ジャイロセンサなど、方向性がきわめて重要なセンサデバイスの実装において高精度の角度を維持することが可能となる。
【００２９】
なお、前記実施の形態では平板状の回路基板を回路基板として用いた例について説明したが、素子搭載領域に凹部を形成した立体配線基板、あるいはさらに複雑な形状の立体配線基板にも適用可能である。
【００３０】
また前記実施の形態の変形例として、図３に示すように錘を半田層４１で構成しても良い。
【００３１】
（実施の形態２）
次に本発明の実施の形態２について説明する。図４は本発明の実施の形態２の回路モジュール２を実装基板上に実装した状態を示す斜視図である。
前記実施の形態では、押圧部材６０として錘を用いたが、本実施の形態では、スペーサ部材５０ａ、５０ｂ中に押圧部材６１として錘をインサート成形して、埋め込み錘として使用し実装時の方向性を維持するようにしたことを特徴とするものである。
他は前記実施の形態１と同様に形成されているため、ここでは説明を省略する。
【００３２】
ここでも、回路モジュールを構成する立体回路基板と実装基板との角度が半田塗布バランスや実装角度などをシビアに管理することなく一定角度を維持することができる。
なお、錘のインサート成型は、金型内に錘を設置しておき、射出成型を行うことにより、実現される。
【００３３】
（実施の形態３）
次に本発明の実施の形態３について説明する。図５は本発明の実施の形態３の回路モジュール２を実装基板上に実装した状態を示す斜視図である。
前記実施の形態では、押圧部材として錘を用いたが、本実施の形態では、錘を用いることなく、吸着ノズルなどの冶具を用いて接着時のみ押圧するようにしたものである。ここではスペーサ部材５１ａ、５１ｂは、回路基板の実装面から若干突出させているだけで、専有面積が小さくてすむという特徴がある。
他は前記実施の形態１と同様に形成されているため、ここでは説明を省略する。
【００３４】
ここでも、回路モジュールを構成する立体回路基板と実装基板都の角度が半田塗布バランスや実装角度などをシビアに管理することなく一定角度を維持することができる。
【００３５】
（実施の形態４）
次に本発明の実施の形態４について説明する。図６は本発明の実施の形態４の回路モジュールを示す斜視図である。
前記実施の形態１，２では、回路基板の第３の面１０Ｃを実装面とする回路モジュールについて説明したが、２面以上を実装面とする回路モジュール３について説明する。
本実施の形態では、スペーサ部材５２を、第３の面１０Ｃだけでなく、第３の面１０Ｃに直交する第２の面１０Ｂにも設け、実装面に応じてこのスペーサ部材５２上に錘からなる押圧部材６０を載せるようにしたことを特徴とするものである。
基本的構造については前記実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
【００３６】
本実施の形態においては、実装時において、スペーサ部材５２としての突起電極によって、半田層４０の高さを決定し、接続を確実にするようにしてもよい。
これにより、回路モジュールと実装基板の間隔を高精度に維持することができる。
なお、２面以上を実装面とする場合は、極めて高精度の間隔維持が必要とされるが、本実施の形態によれば、半田層４０の高さを高く形成しておき、突起電極３０の高さで半田層の高さを調整すればよいため、高精度の間隔維持が可能となる。
【００３７】
なお、前記実施の形態では、ジャイロセンサなどセンサチップを搭載した回路モジュール（センサモジュール）について説明したが、センサモジュールに限定されることなく、携帯端末などに搭載されるモジュールや、壁面に取り付けられるＬＥＤ照明用のＬＥＤモジュールなど種々の回路モジュールに適用可能である。
【００３８】
なお前記実施の形態では、回路基板として射出成形によって形成した樹脂製の立体基板を用いたが、セラミック基板でもよくまた、グリーンシートを用いた積層基板を用いてもよい。ここでは例えば１０００℃以下で低温焼結が可能なセラミック誘電体材料ＬＴＣＣ（低温同時焼成セラミック：Low Temperature Co-fired Ceramics）からなり、厚さが１０μｍ〜２００μｍのグリーンシートに、低抵抗率のＡｇやＣｕ等の導電ペーストを印刷して所定のパターンを形成し、複数のグリーンシートを絶縁層として用いて、適宜一体的に積層し、焼結することにより内部導体層を備えた絶縁層（誘電体層）として製造することが出来る。これらの誘電体材料としては、例えばＡｌ、Ｓｉ、Ｓｒを主成分として、Ｔｉ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｎａ、Ｋを副成分とする材料や、Ａｌ、Ｓｉ、Ｓｒを主成分としてＣａ、Ｐｂ、Ｎａ、Ｋを複成分とする材料や、Ａｌ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｇｄを含む材料や、Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｍｇを含む材料が適用可能である。ここで、誘電率は５〜１５程度の材料を用いる。なお、セラミック誘電体材料の他に、樹脂積層基板や樹脂とセラミック誘電体粉末を混合してなる複合材料を用いてなる積層基板を用いることも可能である。また、前記セラミック基板をＨＴＣＣ（高温同時焼成セラミック：High Temperature Co-fired Ceramics）技術を用いて、誘電体材料を、Ａｌ２Ｏ３を主体とするものとし、内部導体層として伝送線路等をタングステンやモリブデン等の高温で焼結可能な金属導体として構成しても良い。
【００３９】
また、グリーンシートに限定されることなく、他のセラミックにも適用可能であり、またガラスエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂などの樹脂基板を用いた場合、プリプレグを用いた積層基板などにも適用可能である。
【００４０】
前記実施の形態では、素子チップを回路基板上に実装する場合について説明したが、素子チップに代えて電子部品パッケージであってもよい。
また、ここでは接着部材を半田としたが、半田に限定されることなく、銀ペーストなどの導電性接着剤、あるいは絶縁性接着剤にも適用可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００４１】
１，２，３  回路モジュール
１０  回路基板
１０Ａ  第１の面
１０Ｂ  第２の面
１０Ｃ  第３の面
２０  素子チップ
３０  突起電極
４０  半田層
４１  半田層（錘用）
５０ａ、５０ｂ、５２  スペーサ部材
６０  押圧部材
６１  押圧部材
１００  実装基板（プリント配線基板）
１０１  配線パターン（パッド）
１１０  回路基板
１２０  素子チップ
１３０  半田
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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