(57)【要約】      （修正有）【課題】電子モジュールの基板上にＥＳＤ保護部品を実装することにより、電子モジュールの当初の特性がずれ、ＥＳＤ保護効果が薄れてしまうという問題を解消する。【解決手段】電子部品内蔵基板１は内部に少なくとも１つの電子部品素子を内蔵した電子部品内蔵基板１の内部に、更にＥＳＤ保護素子を設け、そのＥＳＤ保護素子２を、少なくとも、その電子部品内蔵基板の内部に形成された空洞部と、空洞部内において対向して形成された一対の放電電極とで構成し、かつ、ＥＳＤ保護素子２を、電子部品素子と一体的に形成するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に少なくとも１つの電子部品素子を内蔵した電子部品内蔵基板において、
前記電子部品内蔵基板が、内部に更にＥＳＤ保護素子を備え、
前記ＥＳＤ保護素子が、少なくとも、前記電子部品内蔵基板の内部に形成された空洞部と、前記空洞部内において対向して形成された一対の放電電極とからなり、
前記ＥＳＤ保護素子が、前記電子部品素子と一体的に形成されていることを特徴とする電子部品内蔵基板。
【請求項２】
前記ＥＳＤ保護素子の前記一対の放電電極の少なくとも一方と、前記電子部品素子の構成要素の一部とが、一体的に形成されていることを特徴とする請求項１に記載された電子部品内蔵基板。
【請求項３】
前記ＥＳＤ保護素子が、さらに、前記空洞部の底部に、金属材料と、前記電子部品内蔵基板を構成する絶縁材料とを含む混合材料からなる混合部を備え、前記一対の放電電極が、前記混合部の上に形成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載された電子部品内蔵基板。
【請求項４】
前記電子部品内蔵基板の内部に、前記ＥＳＤ保護素子が２つ以上形成されていることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか１項に記載された電子部品内蔵基板。
【請求項５】
前記電子部品素子が、コンデンサ素子、インダクター素子、またはコンデンサ素子とインダクター素子の複合電子部品素子であることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれか１項に記載された電子部品内蔵基板。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載された電子部品内蔵基板の表面に、更に電子部品素子を実装してなることを特徴とする電子モジュール。
【請求項７】
前記電子部品内蔵基板の表面に実装された電子部品素子が、ＩＣ素子またはＳＡＷ素子であることを特徴とする、請求項６に記載された電子モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ＩＣ素子やＳＡＷ素子などの精密な構造からなる電子部品素子が実装され、高精度に機能動作する電子モジュールにおいては、ＥＳＤ（Electro−Static  Discharge；静電気放電）対策を施し、帯電した物体が接触や近接しても、実装された電子部品素子や電子モジュール自体が、損傷したり誤作動したりすることを防止することが重要な課題になっている。
【０００２】
従来、電子モジュールにおいては、このＥＳＤ対策として、例えば、特許文献１（特開２００１−４３９５４号公報）に開示されるようなＥＳＤ保護部品を、基板上に搭載することがおこなわれている。
【０００３】
このＥＳＤ保護部品は、例えば、図１１に示すように、絶縁性の素子本体１０１に形成された空洞１０２の内部に、一対の放電電極１０３ａ、１０３ｂを対向して配置し、素子本体１０１の両端に外部電極１０４ａ、１０４ｂを形成した構造からなる。そして、このＥＳＤ保護部品を、電子モジュールの基板上に実装し、信号ライン等とグランド電極との間に挿入しておくことにより、信号ライン等に静電気による過大な電圧が加わっても、その静電気をＥＳＤ保護部品において放電させてグランド側に導くことにより、ＩＣ素子やＳＡＷ素子などの電子部品素子が損傷したり誤作動したりするのを防止するようにしている。
【背景技術】
【０００４】
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−４３９５４号公報
【発明の概要】
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した、電子モジュールの基板上にＥＳＤ保護部品を実装する方法では、ＥＳＤ保護素子を実装することにより、そのＥＳＤ保護部品とこれに接続される電子部品素子との間に浮遊インダクタンスが発生するため、その浮遊インダクタンスの影響で、電子モジュールの当初の特性がずれてしまうという問題があった。また、ＥＳＤ保護部品の実装状態にばらつきが生じると、個々の電子モジュール間でも特性がばらついてしまうという問題があった。
【０００８】
また、ＥＳＤ保護部品と、基板に形成したグランド電極との間にも浮遊インダクタンスが発生するため、ＥＳＤ保護部品において静電気がグランド電極側に放電しにくくなり、ＥＳＤ保護効果が薄れてしまうという問題があった。
【０００９】
また、基板の表面にＩＣ素子などの電子部品素子の他に、ＥＳＤ保護部品を実装しなければならず、表面積の大きな基板を用いなければならないため、電子モジュールそのものが大型化してしまうという問題があった。
【００１０】
更に、別部品のＥＳＤ保護部品を用いているため、コストが高くなってしまうという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上述した従来技術の問題点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電子部品内蔵基板は、内部に少なくとも１つの電子部品素子を内蔵した電子部品内蔵基板の内部に、更にＥＳＤ保護素子を設け、そのＥＳＤ保護素子を、少なくとも、その電子部品内蔵基板の内部に形成された空洞部と、空洞部内において対向して形成された一対の放電電極とで構成し、かつ、ＥＳＤ保護素子を、電子部品素子と一体的に形成するようにした。
【００１２】
また、本発明の電子モジュールは、上述した本発明の電子部品内蔵基板の表面に、更に電子部品素子を実装して構成するようにした。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の部品内蔵基板ないし電子モジュールにおいては、内部に内蔵された電子部品素子と、更に内部に内蔵されたＥＳＤ保護素子とが一体的に形成されているため、ＥＳＤ保護素子を後から実装する従来方法のように、ＥＳＤ保護素子を実装することによって、電子モジュールの特性がずれてしまうことがない。また、ＥＳＤ保護素子の実装状態により、個々の電子モジュール間で特性がばらついてしまうという問題もない。
【００１４】
また、従来のように、基板の表面に電子部品素子の他にＥＳＤ保護部品を実装する必要がないため、部品内蔵基板ないし電子モジュールの小型化をはかることができる。
【００１５】
更に、別途、ＥＳＤ保護部品を使用するものではないため、コストを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態にかかる電子部品内蔵基板を用いた電子モジュールを示す部分断面図である。
【図２】図１に示す本発明の実施形態にかかる電子部品内蔵基板に内蔵された、ＥＳＤ保護素子およびコンデンサ素子を示す、図２（Ａ）は等価回路図、図２（Ｂ）および（Ｃ）は部分断面図である。なお、図２（Ｃ）は、図２（Ｂ）のＸ−Ｘ部分の断面を示す。
【図３】本発明の実施形態の変形例にかかり、電子部品内蔵基板に内蔵された、ＥＳＤ保護素子およびインダクター素子を示す、図３（Ａ）は等価回路図、図３（Ｂ）および（Ｃ）は部分断面図である。なお、図３（Ｃ）は図３（Ｂ）のＹ−Ｙ部分の断面を示す。
【図４】本発明の実施形態の変形例にかかり、電子部品内蔵基板に内蔵された、ＥＳＤ保護素子、コンデンサ素子およびインダクター素子を示す、図４（Ａ）は等価回路図、図４（Ｂ）および（Ｃ）は部分断面図である。なお、図４（Ｃ）は図４（Ｂ）のＺ−Ｚ部分の断面を示す。
【図５】本発明の応用例にかかる高周波スイッチモジュール（電子モジュール）を示す等価回路図である。
【図６】図５に示す本発明の応用例にかかる高周波スイッチモジュール（電子モジュール）に用いた電子部品内蔵基板の積み図を示す。なお、図６〜図１０の図６（Ａ）〜図１０（Ｌ）で、１つの電子部品内蔵基板が構成される。
【図７】図５に示す本発明の応用例にかかる高周波スイッチモジュール（電子モジュール）に用いた電子部品内蔵基板の積み図を示す。
【図８】図５に示す本発明の応用例にかかる高周波スイッチモジュール（電子モジュール）に用いた電子部品内蔵基板の積み図を示す。
【図９】図５に示す本発明の応用例にかかる高周波スイッチモジュール（電子モジュール）に用いた電子部品内蔵基板の積み図を示す。
【図１０】図５に示す本発明の応用例にかかる高周波スイッチモジュール（電子モジュール）に用いた電子部品内蔵基板の積み図を示す。
【図１１】従来のＥＳＤ保護素子を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を用いて、本発明を実施するための形態について説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施形態にかかる電子部品内蔵基板を用いた電子モジュールを示す部分断面図である。図２は、電子部品内蔵基板に内蔵されたＥＳＤ保護素子とコンデンサ素子とを示し、図２（Ａ）は等価回路図、図２（Ｂ）および（Ｃ）は部分断面図である。なお、図２（Ｃ）は図２（Ｂ）のＸ−Ｘ部分を示している。
【００１９】
図１において、１は電子部品内蔵基板を示す。電子部品内蔵基板１には、セラミック、樹脂などの絶縁材料を用いることができる。なお、本実施形態においては、セラミックを用いた。
【００２０】
電子部品内蔵基板１の内部には、ＥＳＤ保護素子２とコンデンサ素子３とが一体的に形成されている。更に、電子部品内蔵基板１の内部には、内部配線４、ビア５、内部グランド電極６、他の電子部品素子であるコンデンサ素子７、インダクター素子８が形成されている。
【００２１】
また、電子部品内蔵基板１の下側表面には、外部グランド電極９、端子電極１０が形成され、上側表面には、電子部品素子としてＩＣ素子１１、ＳＡＷ素子（ＳＡＷデュプレクサ素子）１２が実装されている。
【００２２】
このような構成からなる電子モジュールは、電子部品内蔵基板１の内部に内蔵された電子部品素子、電子部品内蔵基板１の表面に実装された電子部品素子により、必要な電子回路が構成されている。そして、このような構成からなる電子モジュールは、帯電した物体が接触や近接して、静電気による過大な電圧が加わっても、その静電気をＥＳＤ保護素子２において放電させて、グランド電極に導くため、ＩＣ素子１１やＳＡＷ素子１２、その他の電子部品素子が、損傷したり誤作動したりすることがない。
【００２３】
なお、図１においては図示していないが、ＳＡＷ素子１２も、ＥＳＤ保護素子２を介してグランド電極に接続されている。本発明によれば、必要なＥＳＤ保護素子２を必要な数だけ電子部品内蔵基板１の内部に形成することができ、従来のように基板上に実装されるＥＳＤ保護部品の数を増やしていく必要がないため、コストダウンに大きく貢献する。特に、複数のＥＳＤ保護素子２を、電子部品内蔵基板１の同じ層に形成するようにすれば、ほとんどコストを上げることなくＥＳＤ保護素子２の数を増やしていくことができる。
【００２４】
次に、電子部品内蔵基板１の内部に形成されたＥＳＤ保護素子２とコンデンサ素子３とについて、更に詳しく説明する。
【００２５】
ＥＳＤ保護素子２とコンデンサ素子３は、図２（Ａ）に示すように、並列に接続され、それぞれ一端がグランド電極に接続されている。
【００２６】
ＥＳＤ保護素子２は、図２（Ｂ）および（Ｃ）に示すように、電子部品内蔵基板１に空洞部１３を形成し、空洞部１３の底面に、電子部品内蔵基板１を構成する絶縁材料１４ａ（本実施形態においてはセラミック）と、金属材料１４ｂとを含む混合材料からなる混合部１４を形成し、混合部１４の上に、対向して一対の放電電極１５ａ、１５ｂを形成した構造からなる。
【００２７】
なお、混合部１４はＥＳＤ保護素子２の基本機能にとって必ずしも必須ではないが、設けることにより下記の利点があるため、設けることが好ましい。
【００２８】
混合部１４の金属材料１４ｂの種類は限定されないが、本実施形態においてはＣｕを用いた。放電電極１５ａ、１５ｂの材質も限定されないが、本実施形態においては金属材料１４ｂと同様にＣｕを用いた。
【００２９】
混合部１４は、絶縁材料１４ａと金属材料１４ｂとを含む材料からなるため、熱膨張率が、放電電極１５ａ、１５ｂの熱膨張率と電子部品内蔵基板１の熱膨張率の中間となっており、放電電極１５ａ、１５ｂと電子部品内蔵基板１との熱膨張率の差を緩和する機能をはたす。この結果、電子部品内蔵基板１を焼成して形成する際や、完成した本発明の電子モジュールをリフローはんだにより電子機器のプリント回路基板に実装する際や、電子機器を使用する際などに熱が加わっても、混合部１４により、電子部品内蔵基板１から放電電極１５ａ、１５ｂが剥離することが抑制されている。したがって、経時的に、放電開始電圧などの特性が変化することも抑制されている。
【００３０】
また、混合部１４に含まれる金属材料１４ｂの種類と量を調整すれば、放電開始電圧を調整することができる。具体的には、導電性が高い材料にするほど、また量を多くするほど、放電開始電圧は低くなる。
【００３１】
なお、図示しないが、混合部１４の下、および空洞部１３の天井部分にシール層を形成し、電子部品内蔵基板１からＥＳＤ保護素子２にガラス成分が浸透してくるのを防止するようにしても良い。すなわち、電子部品内蔵基板１をガラス成分を含むセラミックで形成した場合、電子部品内蔵基板１からガラス成分がＥＳＤ保護素子２の混合部１４や空洞部１３に浸透し、絶縁材料１４ａや金属材料１４ｂを覆ってしまい、放電特性が低下してしまうおそれがあるが、混合部１４の下、および空洞部１３の天井部分にシール層を形成しておけば、そのような問題を防止することができる。なお、シール層の材質としては、アルミナなどを用いることができる。
【００３２】
一方、コンデンサ素子３は、電子部品内蔵基板１の内部に、一対のコンデンサ電極１６ａ、１６ｂが所定の間隔を開けて対向して配置されて形成されている。そして、コンデンサ素子３の一方のコンデンサ電極１６ａは、ＥＳＤ保護素子２の一方の放電電極１５ａと一体的に形成されている。このため、コンデンサ素子３とＥＳＤ保護素子２は、常に一定の位置関係にあり、両者間のインダクタンスなどの電気的特性は安定しており変動することがない。
【００３３】
なお、上記は、電子部品内蔵基板１の内部にＥＳＤ保護素子２とコンデンサ素子３とを一体的に形成した場合を示したが、コンデンサ素子２に代えて、図３に示すように、ＥＳＤ保護素子２とインダクター素子１７とを一体的に形成するようにしても良い。なお、図３（Ａ）は等価回路図、図３（Ｂ）および（Ｃ）は部分断面図である。そして、図３（Ｃ）は図３（Ｂ）のＹ−Ｙ部分を示している。
【００３４】
インダクター素子１７は、インダクター電極１８ａ、１８ｂ、１８ｃを、ビア１９で接続して形成されている。そして、インダクター電極１８ａが、ＥＳＤ保護素子２の一方の放電電極１５ａと一体的に形成されている。
【００３５】
また、図４に示すように、電子部品内蔵基板１の内部に、ＥＳＤ保護素子２と、コンデンサ素子３と、インダクター素子１７とを一体的に形成するようにしても良い。なお、図４（Ａ）は等価回路図、図４（Ｂ）および（Ｃ）は部分断面図である。そして、図４（Ｃ）は図４（Ｂ）のＺ−Ｚ部分を示している。
【００３６】
この変形例では、ＥＳＤ保護素子２の一方の放電電極１５ａと、コンデンサ素子３の一方のコンデンサ電極１６ａと、インダクター素子１７のインダクター電極１８ａとが一体的に形成されている。
【００３７】
以上、本発明の実施形態にかかる電子部品内蔵基板、それを用いた電子モジュール、更には変形例について説明したが、本発明がこれらの内容に限定されることはない。例えば、ＥＳＤ保護素子２と一体的に形成される電子部品素子の種類、ＥＳＤ保護素子２との接続構造、等価回路等は任意であり、更に種々の変形をなすことができる。また、電子モジュールにより構成される電子回路も任意であり、種々の電子回路を構成することができる。
【００３８】
次に、本実施形態にかかる電子部品内蔵基板、それを用いた電子モジュールの製造方法の一例について説明する。なお、ここでは、ＥＳＤ保護素子２とコンデンサ素子３とを一体的に形成した場合（図２の構成の場合）を示す。
【００３９】
電子部品内蔵基板１は、複数のセラミックグリーンシートを積層し、焼成して製造される。
【００４０】
まず、所定の組成からなる絶縁性のセラミック粉末を、溶剤、バインダー等と混合してスラリーを形成し、そのスラリーをドクターブレート法で薄板状に成形してセラミックグリーンシートを形成した。
【００４１】
また、所定の粒径のＣｕ粉を、溶剤、バインダー等と混合して電極ペーストを形成した。
【００４２】
また、セラミックグリーンシートに用いたセラミック粉末と、電極ペーストに用いたＣｕ粉とを所定の割合で混合し、更に溶剤、バインダー等と混合して、絶縁材料と金属材料とが混合された混合ペーストを形成した。
【００４３】
次に、セラミックグリーンシートに、ビア５を形成するための孔を設けた。孔の位置や個数は、セラミックグリーンシートによって異なる。そして、セラミックグリーンシートの孔に、電極ペーストを充填した。
【００４４】
次に、ＥＳＤ保護素子２およびコンデンサ素子３の一部を形成するセラミックグリーンシート上に、混合部１４を形成するための混合ペーストを所定の形状に塗布し、更にそれらの上に、放電電極１５ａ、１５ｂを形成するための電極ペーストを所定の形状に塗布し、更にそれらの上に、空洞部１３を形成するための、焼成すれば消失する樹脂ペーストを塗布した。なお、放電電極１５ａは、コンデンサ素子３のコンデンサ電極１６ａと一体的に形成されるため、電極ペーストはそのような形状に塗布した。なお、混合部１４の下、および空洞部１３の天井部分にシール層を形成する場合は、混合部１４を形成するための混合ペーストを塗布する前、および空洞部１３を形成するための樹脂ペーストを塗布した後に、追加で、シール層を形成するための、例えばアルミナペーストを塗布する。
【００４５】
また、所定のセラミックグリーンシートに、内部配線４、内部グランド電極６、コンデンサ素子３、７、インダクター素子８を形成するための電極ペーストを所定の形状に塗布した。
【００４６】
次に、ＥＳＤ保護素子２を形成するセラミックグリーンシートと、その他のセラミックグリーンシートとを、所定の枚数、所定の順番に積層し、圧着して、未焼成のセラミック積層体を形成した。
【００４７】
次に、セラミック積層体の下側表面に外部グランド電極９、端子電極１０を形成するための、また上側表面に電子部品素子（ＩＣ素子１１、ＳＡＷ素子１２等）の実装に用いるランド電極を形成するための導電ペーストを所定の形状に塗布した。なお、これらの導電ペーストは、この段階で塗布するのではなく、最上層または最下層に積層されるセラミックグリーンシートに、予め塗布しておいてもよい。
【００４８】
次に、セラミック積層体を、所定のプロファイルで焼成し、電子部品内蔵基板１を製造した。電子部品内蔵基板１の内部には、ＥＳＤ保護素子２がコンデンサ素子３と一体的に形成されている。なお、上記においては、１個の電子部品内蔵基板を製造する場合について説明したが、大きなセラミック積層体から複数の電子部品内蔵基板を一度に製造するようにしても良く、この場合には、焼成前または焼成後に、大きなセラミック積層体を個々の電子部品内蔵基板の大きさにカットすることになる。
【００４９】
最後に、常套されている方法を用いて、電子部品内蔵基板１にＩＣ素子１１やＳＡＷ素子１２等を実装し、本実施形態にかかる電子モジュールを完成させた。
【００５０】
（応用例）
応用例として、図５に示す高周波スイッチングモジュール（電子モジュール）を製造した。
【００５１】
この高周波スイッチングモジュールにおいては、ＥＳＤ保護素子２、コンデンサ素子３、インダクター素子１７、更にその他のコンデンサ素子Ｃやインダクター素子Ｌを電子部品内蔵基板の内部に作り込み、ＩＣ素子１１とＳＡＷ素子（ＳＡＷデュプレクサ素子）１２を電子部品内蔵基板の表面に実装して、高周波スイッチングモジュールの回路を構成している。
【００５２】
図６（Ａ）〜図１０（Ｌ）に、電子部品内蔵基板の積み図を示す。すなわち、電子部品内蔵基板は多層構造に形成されており、図６（Ａ）〜図１０（Ｌ）は、順に最上層から最下層を示し、各層の上側表面に表れた電極パターン、ビア等を示している。ただし、図１０（Ｌ）のみは、図１０（Ｎ）に示した層の下側表面、すなわち電子部品内蔵基板の下側表面の電極パターンを示している。
【００５３】
図８（Ｇ）、（Ｈ）、（Ｉ）、図９（Ｊ）に、インダクター素子１７を構成するインダクター電極１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄが形成されている。
【００５４】
また、図１０（Ｍ）に、ＥＳＤ保護素子２を構成する混合部１４、放電電極１５ａ、１５ｂが形成されている。なお、１３は、この層の上に形成される空洞部である。
【００５５】
また、図１０（Ｍ）、（Ｎ）に、コンデンサ３を構成するコンデンサ電極１６ａ、１６ｂが形成されている。なお、図１０（Ｎ）においては、大きな内部グランド電極６の一部分が、コンデンサ電極１６ｂを構成している。
【符号の説明】
【００５６】
１：電子部品内蔵基板
２： ＥＳＤ保護素子
３：コンデンサ素子
４：内部配線
５：ビア
６： 内部グランド電極
９：外部グランド電極
１０： 端子電極
１１：ＩＣ素子
１２：ＳＡＷ素子（ＳＡＷデュプレクサ素子）
１３：空洞部
１４：混合部
１４ａ：絶縁材料
１４ｂ：金属材料
１５ａ、１５ｂ：放電電極
１６ａ、１６ｂ：コンデンサ電極
１７：インダクター素子
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ：インダクター電極
１９：ビア（インダクター素子用）
【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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【図１０】
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【図１１】
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