(57)【要約】  モジュール式電子アッセンブリー、およびモジュール式電子アッセンブリーの製造方法が開示されている。主題のモジュール式電子アッセンブリーは、予備テストされたディスクリート受動素子をプリント配線板の本体内に組み込み、体積効率的な形で素子を電気的に接続することにより、そのようなプリント配線板上の使用可能な表面領域を最大化するように構築される。本開示されている主題に従って構築されるモジュール式電子アッセンブリーは、複数の異なる、予備テストされた受動素子を複数の銅／粘着性エポキシシート相互間で構成し、受動素子をエポキシ樹脂層によって所定位置で保持し、粘着性エポキシ層を電気的な貫通ビアによって部品を共に電気的に接続することによって形成される。開示されている技術によるモジュール式電子アッセンブリーは、能動部品および他の部品をプリント配線板の表面上に実装するために最大の使用可能な「スペース」を提供し、一方、同様の周知のプリント配線板を形成するために使用される鉛（Ｐｂ）の量を著しく低減する。
2007535123.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれの第１および第２の相対向する表面によってそれぞれ特徴付けられる複数の予備テストされた受動素子であって、各表面が、受動素子に対して電気接続するために少なくとも１つの接触域を有する受動素子と、
前記複数の予備テストされた受動素子の選択された第１および第２の相対向する表面に接着された第１の導電層と、
前記第１の導電層が接着される前記選択された第１および第２の表面の反対側の、前記複数の予備テストされた受動素子の前記第１または第２の表面に接着された第２の導電層と、
前記第１および第２の導電層間で、前記複数の予備テストされた受動素子の周りの領域に実質的に満たされる充填材料と、
前記複数の予備テストされた受動素子の選択された接触域に電気接続するために、前記第１および第２のそれぞれの導電層のうち選択されたものを介して選択的に形成された複数のめっき付スルービアと、
を備えるモジュール式電子アッセンブリー。
【請求項２】
前記複数の予備テストされた受動素子のうち選択されたものを共に電気的に結合するために、前記第１および第２のそれぞれの導電層のうち選択されたもの上にエッチングされた複数の導体パターンをさらに備える請求項１に記載のモジュール式電子アッセンブリー。
【請求項３】
前記第１および第２のそれぞれの導電層のうち選択されたものを覆って印刷された少なくとも１つのはんだマスクをさらに備え、前記少なくとも１つのはんだマスクは、前記複数のめっき付スルービアのうち選択されたものを露出するために、はんだマスクを介して複数の開口を画定するように形成される請求項１に記載のモジュール式電子アッセンブリー。
【請求項４】
前記少なくとも１つのはんだマスク内で形成された前記複数の開口は、前記モジュール式電子アッセンブリーが実装される実装用表面上のそれぞれの接点位置に対応するように形成される請求項３に記載のモジュール式電子アッセンブリー。
【請求項５】
前記第１および第２のそれぞれの導電層を、前記複数の予備テストされた受動素子の前記選択された反対側の第１および第２の表面に接着するための第１および第２のエポキシ層をさらに備える請求項１に記載のモジュール式電子アッセンブリー。
【請求項６】
少なくとも１つの付加的な導電層と、
前記少なくとも１つの付加的な導電層を前記第１および第２のそれぞれの導電層のうち選択されたものから分離するように、前記第１および第２のそれぞれの導電層のうち前記選択されたものに隣接して設けられた少なくとも１つの中間層と、
前記第１および第２のそれぞれの導電層のうち前記選択されたものの選択された部分に電気接続するために、前記少なくとも１つの付加的な導電層および前記少なくとも１つの中間層を介して形成された付加的な複数のめっき付スルービアとをさらに備える請求項１に記載のモジュール式電子アッセンブリー。
【請求項７】
前記複数の予備テストされた受動素子は、抵抗、コンデンサ、インダクタ、バリスタ、ダイオード、導電プラグのうち１つまたは複数を含むことを特徴とする請求項１に記載のモジュール式電子アッセンブリー。
【請求項８】
前記複数のめっき付スルービアはそれぞれ、レーザアブレーションによって形成された、また導電性材料で実質的に充填された開口を備える請求項１に記載のモジュール式電子アッセンブリー。
【請求項９】
前記第１および第２の導電層は、銅を含む請求項１に記載のモジュール式電子アッセンブリー。
【請求項１０】
前記充填材料は、エポキシ樹脂を含む請求項１に記載のモジュール式電子アッセンブリー。
【請求項１１】
前記複数の予備テストされた受動素子は様々なサイズのものであり、選択された部品の前記第１および第２の相対向する表面は、部品端部に対応し、一方、他の選択された部品の前記第１および第２の相対向する表面は、部品側部に対応する請求項１に記載のモジュール式電子アッセンブリー。
【請求項１２】
各前記複数の予備テストされた受動素子の第１と第２の相対向する表面間のそれぞれの距離は、実質的に同じである請求項１１に記載のモジュール式電子アッセンブリー。
【請求項１３】
第１の導電層と第１の接着層とを備える第１のシートと、
それぞれの第１および第２の相対向する表面によってそれぞれ特徴付けられる複数の電子部品であって、各表面が、電子部品に対して電気接続するために少なくとも１つの接触域を有し、電子部品の前記第１および第２の相対向する表面のうち選択されたものが前記第１のシートの前記第１の接着層に固着される電子部品と、
第２の導電層と第２の接着層とを備える第２のシートであって、前記第１の接着層に固着された前記第１および第２の反対側の表面のうち前記選択されたものの反対側の、前記複数の電子部品の前記表面が、前記第２の接着層に固着されるシートと、
前記第１と第２のシート間で、前記複数の電子部品の周りの領域を実質的に充填する充填材料とを備えるモジュール式電子アッセンブリーであって、
前記第１のシート、前記第２のシート、前記複数の電子部品、前記充填材料は、前記第１および第２の導電層がその外側の反対側の表面を形成して多層構成を形成し、
さらに、前記複数の電子部品の選択された接触域に電気接続するために、前記第１および第２のシートのうち選択されたものを介して選択的に形成された複数のめっき付スルービアを含むモジュール式電子アッセンブリー。
【請求項１４】
前記複数のめっき付スルービアのうち選択されたものと、対応する複数の電子部品とを共に電気的に結合するように前記各第１および第２のシートの前記第１および第２の導電層のうち選択されたものの上にエッチングされた複数の導体パターンをさらに含む請求項１３に記載のモジュール式電子アッセンブリー。
【請求項１５】
前記第１および第２のそれぞれのシートの前記第１および第２の導電層のうち選択されたものを覆って印刷された少なくとも１つのはんだマスクをさらに備え、前記少なくとも１つのはんだマスクは、前記複数のめっき付スルービアのうち選択されたものを露出するために、はんだマスクを介して複数の開口を画定するように形成される請求項１３に記載のモジュール式電子アッセンブリー。
【請求項１６】
前記少なくとも１つのはんだマスク内で形成された前記複数の開口は、前記モジュール式電子アッセンブリーが実装される実装用表面上のそれぞれの接点位置に対応するように形成される請求項１５に記載のモジュール式電子アッセンブリー。
【請求項１７】
前記第１および第２のそれぞれのシートの前記第１および第２の接着層は、粘着性エポキシを含む請求項１３に記載のモジュール式電子アッセンブリー。
【請求項１８】
付加的な導電層と前記第１および第２のシートのうち選択されたものに隣接して設けられる付加的な接着層とを含む少なくとも１つの付加的なシートと、
前記第１および第２のシートのうち前記選択されたものの選択された部分に電気接続するように前記少なくとも１つの付加的なシート内に形成される付加的な複数のめっき付スルービアと、
をさらに含む請求項１３に記載のモジュール式電子アッセンブリー。
【請求項１９】
前記複数の電子部品は、抵抗、コンデンサ、インダクタ、バリスタ、ダイオード、導電プラグのうち１つまたは複数を含めて、複数の予備テストされた受動素子を含む請求項１３に記載のモジュール式電子アッセンブリー。
【請求項２０】
前記複数のめっき付スルービアはそれぞれ、レーザアブレーションによって形成された、また導電性材料で実質的に充填された開口を含む請求項１３に記載のモジュール式電子アッセンブリー。
【請求項２１】
前記第１および第２の導電層は、銅を含む請求項１３に記載のモジュール式電子アッセンブリー。
【請求項２２】
前記充填材料は、エポキシ樹脂を含む請求項１３に記載のモジュール式電子アッセンブリー。
【請求項２３】
前記複数の電子部品は様々なサイズのものであり、他の選択された電子部品の前記第１および第２の相対向する表面は、部品側部に対応する一方で、選択された電子部品の前記第１および第２の相対向する表面は、部品端部に対応する請求項１３に記載のモジュール式電子アッセンブリー。
【請求項２４】
前記各複数の電子部品における第１と第２の相対向する表面間のそれぞれの距離は、実質的に同じである請求項２３に記載のモジュール式電子アッセンブリー。
【請求項２５】
モジュール式電子アッセンブリーを製造方法であって、
第１の導電層を設けるステップと、
複数の受動素子の選択された表面を前記第１の導電層に固着するステップと、
前記第１の導電層の上方の、また前記複数の受動素子の周りの領域を充填材料で実質的に満たすステップであって、前記第１の導電層に固着された前記それぞれの表面の反対側の、前記複数の受動素子の前記表面が露出したままにされるように前記充填材料が施されるステップと、
前記充填するステップにおいて露出したままにされた前記複数の受動素子の前記表面に隣接して、第２の導電層を設けるステップと、
前記第１および第２の導電層のうち選択されたものを介して、前記複数の受動素子のうち選択されたもの上の導電性接触域にかけて選択的に電気終端部を形成するステップとを含む製造方法。
【請求項２６】
前記第１および第２の導電層のうち選択されたものを介して選択的に電気終端部を形成するステップは、
前記第１および第２の導電層の選択された部分を介してスルービアを掘ること、および、
前記スルービア内に導電性材料をめっきし、前記スルービアを実質的に充填することをさらに含む請求項２５に記載の製造方法。
【請求項２７】
スルービアを切り取って作る前記ステップが、レーザアブレーションによって実施される請求項２６に記載の製造方法。
【請求項２８】
導電性材料をめっきする前記ステップは、所定の量の導電性材料が前記スルービア内でめっきされるまで、前記モジュール式電子アッセンブリーを無電解めっき溶液内に浸漬することを含む請求項２６に記載の製造方法。
【請求項２９】
導電性材料をめっきする前記ステップは、所定の量の導電性材料が前記スルービア内でめっきされるまで、磁性粒子が懸濁され、前記受動素子の露出表面に磁気的に引き付けられるバス溶液内に前記モジュール式電子アッセンブリーを浸漬することを含む請求項２６に記載の製造方法。
【請求項３０】
導電性材料をめっきする前記ステップは、
前記モジュール式電子アッセンブリーの、露出した導電性部分を第１の電荷でビアスするステップと、
所定の量の材料が前記スルービア内で析出されるまで、前記第１の電荷と反対の電荷で帯電される粒子を含むバス溶液内に、前記ビアスされたモジュール式電子アッセンブリーを浸漬するステップとをさらに含む請求項２６に記載の製造方法。
【請求項３１】
導電性材料をめっきする前記ステップは、前記スルービア内で析出された前記材料の導電率が増大するように、前記モジュール式電子アッセンブリーに熱を加えるステップをさらに含む請求項３０に記載の製造方法。
【請求項３２】
前記固着するステップを容易にするために、前記充填するステップが実施されるまで前記複数の受動素子が適所で保持されるように、第１のエポキシ層を前記第１の導電層に隣接して設けるステップをさらに含む請求項２５に記載の製造方法。
【請求項３３】
前記複数の受動素子の前記選択された表面に対する前記第２の導電層の接着を容易にするために、第２のエポキシ層を前記第２の導電層に隣接して設けるステップをさらに含む請求項３２に記載の製造方法。
【請求項３４】
前記複数の電気終端部のうち選択されたものと、対応する受動素子が共に結合されるように、前記第１および第２の導電層のうち選択されたもの内で、エッチングされた導体パターンを形成するステップをさらに含む請求項２５に記載の製造方法。
【請求項３５】
前記第１および第２の導電層のうち選択されたもの上で少なくとも１つのはんだマスクをスクリーン印刷するステップをさらに含み、前記少なくとも１つのはんだマスクが、前記エッチングされた導体パターンのうち選択されたものを露出するために、前記はんだマスクを介して複数の開口を画定するように形成される請求項３４に記載の製造方法。
【請求項３６】
前記少なくとも１つのはんだマスク内で形成された前記開口が実装用表面上のそれぞれの接点位置に対応するように、前記モジュール式電子アッセンブリーを実装用表面に実装するステップをさらに含む請求項３５に記載の製造方法。
【請求項３７】
前記実装用表面に取り付けられたもの以外の前記モジュール式電子アッセンブリーの選択された表面に１つまたは複数の能動部品を実装するステップをさらに含む請求項３６に記載の製造方法。
【請求項３８】
少なくとも１つの付加的な導電層を設けるステップと、
少なくとも１つの中間層が前記少なくとも１つの付加的な導電層を前記第１および第２のそれぞれの導電層のうち選択されたものから分離するように、前記第１および第２のそれぞれの導電層のうち前記選択されたものに隣接して少なくとも１つの中間層を設けるステップと、
前記第１および第２のそれぞれの導電層のうち前記選択されたものの選択された部分に電気接続するために、前記少なくとも１つの付加的な導電層および前記少なくとも１つの中間層を介して付加的な電気終端部を形成するステップと、
をさらに含む請求項２５に記載の製造方法。
【請求項３９】
前記固着するステップは、選択された受動素子の端部表面を前記第１の導電層に固着し、他の受動素子の側部表面を前記第１の導電層に固着することを含む請求項２５に記載の製造方法。
【請求項４０】
前記固着するステップ以前に、有効な部品動作を確保するために前記複数の受動素子を予備テストするステップをさらに含む請求項２５に記載の製造方法。
【請求項４１】
モジュール式電子アッセンブリーを製造方法であって、
第１の導電層を設けるステップと、
有効な部品動作を確保するために複数の受動素子を予備テストするステップと、
前記複数の受動素子の選択された表面を前記第１の導電層に固着するステップと、
前記第１の導電層の上方の、また前記複数の受動素子の周りの領域を充填材料で実質的に満たすステップであって、前記第１の導電層に固着された前記それぞれの表面の反対側の、前記複数の受動素子の前記表面が露出したままにされるように前記充填材料が施されるステップと、
前記充填するステップにおいて露出したままにされた前記複数の受動素子の前記表面に隣接して、第２の導電層を設けるステップと、
前記複数の受動素子のうち選択されたものの接触域が露出されるように、前記第１および第２の導電層の選択された部分内にスルービアを切り取って作るステップと、
前記スルービア内に導電性材料をめっきし、前記スルービアを実質的に充填するステップと、
前記スルービアを実質的に充填する前記導電性材料の選択された部分と、前記導電性材料が電気接続をもたらすその対応する受動素子が共に結合されるように、前記第１および第２の導電層のうち選択されたもの内で、エッチングされた導体パターンを形成するステップと、
前記第１および第２の導電層のうち選択されたもの上で少なくとも１つのはんだマスクをスクリーン印刷するステップであって、前記少なくとも１つのはんだマスクが、前記エッチングされた導体パターンのうち選択されたものが露出するように、前記はんだマスク内に複数の開口を画定するように形成されるステップと、
を含む製造方法。
【請求項４２】
スルービアを切り取って作る前記ステップがレーザアブレーションによって行なわれる請求項４１に記載の製造方法。
【請求項４３】
導電性材料をめっきする前記ステップは、所定の量の導電性材料が前記スルービア内でめっきされるまで、前記モジュール式電子アッセンブリーを無電解めっき溶液内に浸漬することを含む請求項４１に記載の製造方法。
【請求項４４】
導電性材料をめっきする前記ステップは、所定の量の導電性材料が前記スルービア内でめっきされるまで、磁性粒子が懸濁され、前記受動素子の露出表面に磁気的に引き付けられるバス溶液内に前記モジュール式電子アッセンブリーを浸漬することを含む請求項４１に記載の製造方法。
【請求項４５】
導電性材料をめっきする前記ステップは、
前記モジュール式電子アッセンブリーにおける露出した導電性部分を第１の電荷でビアスするステップと、
所定の量の材料が前記スルービア内で析出されるまで、前記第１の電荷と反対の電荷で帯電される粒子を含むバス溶液内に、前記ビアスされたモジュール式電子アッセンブリーを浸漬するステップとをさらに含む請求項４１に記載の製造方法。
【請求項４６】
導電性材料をめっきする前記ステップは、前記スルービア内で析出された前記材料の導電率が増大するように、前記モジュール式電子アッセンブリーに熱を加えるステップをさらに含む請求項４５に記載の製造方法。
【請求項４７】
前記固着するステップを容易にするために、前記充填するステップが行われるまで前記複数の受動素子が適所で保持されるように、第１のエポキシ層を前記第１の導電層に隣接して設けるステップをさらに含む請求項４１に記載の方法。
【請求項４８】
前記複数の受動素子の前記選択された表面に対する前記第２の導電層の接着を容易にするために、第２のエポキシ層を前記第２の導電層に隣接して設けるステップをさらに含む請求項４７に記載の製造方法。
【請求項４９】
前記少なくとも１つのはんだマスク内で形成された前記開口が、実装用表面上のそれぞれの接点位置に対応するように、前記モジュール式電子アッセンブリーを実装用表面に実装するステップをさらに含む請求項４１に記載の製造方法。
【請求項５０】
前記実装用表面に取り付けられたもの以外の前記モジュール式電子アッセンブリーの選択された表面に１つまたは複数の能動部品を実装するステップをさらに含む請求項４９に記載の製造方法。
【請求項５１】
少なくとも１つの付加的な導電層を設けるステップと、
少なくとも１つの中間層が前記少なくとも１つの付加的な導電層を前記第１および第２のそれぞれの導電層のうち選択されたものから分離するように、前記第１および第２のそれぞれの導電層のうち前記選択されたものに隣接して少なくとも１つの中間層を設けるステップと、
前記付加的な導電層に関して、前記切り取って作るステップ、めっきするステップ、形成するステップ、スクリーン印刷するステップのうち選択されたものを繰り返すステップと、
をさらに含む請求項４１に記載の製造方法。
【請求項５２】
前記固着するステップは、選択された受動素子の端部表面を前記第１の導電層に固着し、他の受動素子の側部表面を前記第１の導電層に固着することを含む請求項４１に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００３年７月１４日に先に出願された米国特許出願ＵＳＳＮ第６０／４８６，９６９号を付された、あらゆる目的に対し本明細書の一部を構成する「ＭＯＤＵＬＡＲ  ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ  ＡＳＳＥＭＢＬＹ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＯＦ  ＭＡＫＩＮＧ」という名称の米国特許仮出願の利益を主張する。
【０００２】
本主題は、一般に、様々な用途において使用するためのモジュール式電子アッセンブリーに関する。
【０００３】
代表的なモジュールは、電圧制御発振器（ＶＣＯｓ）など携帯電話機用の機能モジュールや、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ  ＳＩＧ，Ｉｎｃ．によって開発され、および／または販売されているもののようなＢｌｕｅｔｏｏｔｈブランド技術と共に使用するためのモジュールに対応し得る。より具体的には、本主題は、従来可能であった限度よりも、より高い体積効率を生み出す方法を使用して構築されたモジュール式電子アッセンブリーに関する。本主題は、同時に、プリント配線基板（ＰＷＢ）の内部領域内に入れられた個別部品をもたらしながら、特殊化されたアッセンブリー技法を使用し、他の部品を実装するための使用可能な「スペース」（ｒｅａｌ  ｅｓｔａｔｅ）を最大化するプリント配線基板（ＰＷＢ）を作り出すことである。開示されている本主題の特に有効な特徴は、含有する鉛（Ｐｂ）が著しく少ないはんだ特性を備えたモジュールを生産する技法を使用してモジュール式電子アッセンブリーを創り出すことである。
【背景技術】
【０００４】
現代技術の利用の複雑度が絶えず増すことにより、プリント配線板上の使用可能な「スペース」の効率的な使用を改善することが、絶え間なく求められている。電子デバイスがより小さく、また同時により複雑になるにつれて、そのような競合する願望に対処するための方法を見出すことが継続して求められている。最近の取り組みは、受動素子を貴重な表面領域からプリント配線板それ自体の中に移動する概念に向けられている。これらの取り組みは、受動素子がＰＷＢの１つまたは複数の内部層をベースにされる多層回路基板をもたらした。この概念は、「埋込み」または「一体化」受動素子と呼ばれている。
【０００５】
周知の多層プリント回路基板の例には、Ｔａｋａｇｉらの特許文献１、Ｗｏｊｎａｒｏｗｓｋｉらの特許文献２、Ｎａｋａｔａｎｉらの特許文献３、Ｚａｖｒｅｌ，Ｊｒらの特許文献４が含まれる。
【０００６】
様々な原因に基づいて、そのような周知の多層回路基板構築技法に関して問題が明らかとなった。先のプリント回路基板では、受動素子が、プリント回路基板のコア層内に埋め込まれている、または一体化されている。上記で指摘したＴａｋａｇｉらの特許文献１で開示されているように、埋込み部品は、チップのような電子部品を収容するために、様々なセラミック層内に空洞を設けることを必要とする。これらの空洞は、様々な層内に機械加工しなければならず、特に、部品が１つの層の厚さより大きい場合、部品穴の精密な配置を必要とする。これは、時間のかかる工程であり、基板を使用不能にする可能性があるクラックを生じる可能性がある。
【０００７】
Ｗｏｊｎａｒｏｗｓｋｉらの特許文献２は、材料が様々な電子部品の周りで成型される回路モジュール構築技法を示唆することにより、そのようなクラック問題に関して更なる角度から対処する。次いで、電気配線接続は、回路モジュールを作り出すように設けられる。この技法は、クラック問題に対処するが、モジュールについて過度に厚い形状因子をもたらす。
【０００８】
「スペース」問題に対処するためにとられる別の手法は、受動素子をパッケージング用基板内に直接的に一体化することであった。Ｚａｖｒｅｌ，Ｊｒ（特許文献４）らは、多層基板が、エポキシ樹脂またはセラミックの絶縁層によって分離され、ビア（ｖｉａｓ）によって接続された相互接続の導電層で構成される１つのそのような技法を開示している。Ｚａｖｒｅｌの概念によれば、受動素子は、相互接続の構成中に形成段階で基板内に一体化されるが、これらの部品は、品質の不十分な材料から作製される可能性がある。
【０００９】
これらの技法を用いて作製されるプリント回路基板が完成したとき、最終テストによりいくつかの部品に欠陥があることが示されることが、しばしば見出されている。テスト後のそのような発見により、１つの障害のある部品のために回路基板全体が廃棄されることになる。
【００１０】
周知のプリント回路基板の別の問題、また現在増大しつつある問題は、受動素子ならびに能動素子をプリント回路基板に取り付けるために使用されるはんだにおける著しい量の鉛（Ｐｂ）の使用である。鉛の使用を最小限に抑えることが、より望ましいものとなっている。
【００１１】
電子アッセンブリーモジュールおよび／またはその関連態様に関するその他の背景の参考文献には、Ｇｒｅｂｅの特許文献５、Ｇｅｒｂｅｒらの特許文献６、Ｆｉｌｌｉｏｎらの特許文献７、Ｎａｋａｔａｎｉらの特許文献８が含まれる。前述の米国特許すべての開示は、あらゆる目的に対して本明細書の一部を構成する。
【００１２】
電子アッセンブリーおよび他のモジュール式デバイスの分野で、様々な態様および代替の特徴が周知であるが、本明細書に提示されている問題のすべてに概して対処する設計は１つも現れていない。
【００１３】
【特許文献１】米国特許第４，８００，４５９号明細書
【特許文献２】米国特許第５，８６６，９５２号明細書
【特許文献３】米国特許第６，０３８，１３３号明細書
【特許文献４】米国特許第６，２１８，７２９Ｂ１号明細書
【特許文献５】米国特許第５，３７３，６２７号明細書
【特許文献６】米国特許第５，４０１，９１３号明細書
【特許文献７】米国特許第５，４９７，０３３号明細書
【特許文献８】米国特許第５，８８８，６２７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本主題は、様々な前述の欠点、および電子アッセンブリー技術のいくつかの態様に関する他の欠点を理解し、それらに対処する。したがって、大まかに言って、本開示されている技術の主な目的は、改良されたモジュール式電子アッセンブリーと、そのようなアッセンブリーを構築するための技法とを提供することである。より具体的には、本開示されているモジュール式電子アッセンブリーは、表面「スペース」における好ましい節約と、同時に、より高い生産歩留まりとをもたらす。
【００１５】
本開示されている技術の主な目的は、受動素子をプリント配線板の内部部分に位置変更することによって使用可能なプリント配線板表面領域を最大化するモジュール式電子アッセンブリーを提供することである。
【００１６】
本主題の他の主な目的は、モジュール式電子アッセンブリー内で、複数の異なる部品と、それらの対応する利点を提供することである。複数の部品の様々な組合せにより、電子モジュール設計において柔軟性がもたらされる。本開示されているモジュール式電子アッセンブリーは、任意の望ましい形で構成および相互接続される、選択された複数の受動素子例えば、抵抗、コンデンサ、導体プラグ、インダクタ、バリスタなど）を提供することができる。
【００１７】
本主題の更なる主な目的は、ディスクリートの予備テストされた受動素子を使用してモジュール式電子アッセンブリーを構築することによって生産歩留まりを改善することである。
【００１８】
本主題の他の主な目的は、プリント配線板内で使用される鉛（Ｐｂ）の量を著しく低減する形で構築されるモジュール式電子アッセンブリーを提供することである。
【００１９】
本主題のその他の目的および利点は、本明細書における詳細な説明に述べられており、即ち、それらから当業者に対し明らかであろう。さらに、具体的に例示され、参照され、論じられている特徴、および複数の工程に対する変更および変形は、現参考文献によって、本発明の精神および範囲から逸脱することなしに本発明の様々な実施形態および使用において実施され得ることは、当業者によって理解されるだろう。そのような変形には、それだけには限らないが、均等な手段および特徴、材料、または示されているステップを、参照されている、または論じられているものと置換すること、ならびに、様々な部分、特徴、ステップなどを機能的、動作的、または位置的に転換することが含まれてもよい。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本主題の例示的な一実施形態において、モジュール式電子アッセンブリーは、複数の予備テストされた受動素子と、第１および第２の導電層例えば、銅層）と、充填材料と、複数のめっきが施されたスルービア（ｔｈｒｏｕｇｈ−ｖｉａｓ）とを含む。複数の予備テストされた受動素子（例えば、抵抗、コンデンサ、インダクタ、バリスタ、ダイオード、導電プラグなどのうちの一つ、またはいくつか）は、選択され、第１の導電層に接着される第１および第２の対向する表面によって特徴付けられる。第１の導電層に実装された受動素子表面の反対側の表面は、第２の導電層に接着される。導電層に接着された第１および第２の相対向する表面は、変更し得る予備テストされた受動素子の寸法に応じて部品端部または部品側部とすることができる。充填材料、例えば、エポキシ樹脂は、第１および第２の導電層相互間で、予備テストされた受動素子の周りの領域を実質的に満たす。複数のめっき付スルービア（貫通ビア）は、第１および第２の導電層の選択された部分を介して、選択され予備テストされた受動素子の選択された表面上に設けられた接触域にかけて形成される。
【００２１】
他の実施形態では、複数の受動素子を共に結合するために、導体パターンが、第１および／または第２の導電層内にエッチングされ得る。また、はんだマスクが、第１および／または第２の導電層の上にスクリーン印刷され、めっき付スルービアの選択されたものに、またはエッチングされた導体パターンが形成される場合にはそれらに通じる開口と共に形成され得る。粘着性エポキシ層が、受動素子をそれぞれの第１および第２の導電層に接着するのを助けるようにまた、電気的絶縁をもたらすように使用され得る。また、付加的な導電層および中間エポキシ層をも、第１および／または第２の導電層に隣接して設けられ得る。これらの任意選択の付加的な導電層および中間層には、また、めっき付スルーホール、エッチングされた導体パターン、および／または、それらの中の画定された開口を形成するためのはんだマスクが設けられてもよい。
【００２２】
他の実施形態では、モジュール式電子アッセンブリーは、第１および第２のシートを含み、各シートは、導電層（例えば、銅）および接着層（例えば、粘着性エポキシ）と、複数の電子部品と、充填材料と、複数のめっき付スルービアとを有する。複数の電子部品は、前述のものなど予備テストされた受動素子を含むことができ、第１および第２の相対向する表面によって特徴付けられる。これらの第１および第２の相対向する表面は、特に電子部品の寸法が変更される場合、一部の部品の端部、および他の部品の側部とすることができる。この設計の汎用性により、第１および第２の対向する面の相互間の寸法が部品間で実質的に同様となるように、部品の配置が可能となる。各電子部品の第１および第２の相対向する表面は、それぞれの接着層に隣接して設けられ、その結果、２つの導電層によって区切られた多層構成が行われるように充填材料によって囲まれる。
【００２３】
より具体的な実施形態では、スルービアは、レーザアブレーションによって形成され、導電性めっき材料で充填される。導体パターンは、複数の電子部品を共に結合するように第１および／または第２の導電層内にエッチングされ得る。また、はんだマスクが、第１および／または第２の導電層の上にスクリーン印刷され、選択されためっき付スルービアに通じる、またはエッチングされた導体パターンが形成される場合にはそれらに通じる開口と共に形成され得る。また、導電層および接着層の付加的なシートは、第１および／または第２のシートに隣接して設けられてもよく、めっきスルーホール、エッチングされた導体パターン、および／または、それらを介して画定された開口を形成するためのはんだマスクと共に構成することもできる。
【００２４】
同様に、本主題は、本明細書で言及されているモジュール式アッセンブリーすべてを実施および製造するための様々な例示的な方法に関する。
【００２５】
例えば、モジュール式電子アッセンブリーの製造方法は、以下のステップを選択的に含み得る。第１のステップは、第１の導電層を設けること、および複数の受動素子の選択された表面をそこに固着することに対応し得る。その受動素子は、有効な部品動作を確保するのを助けるために、第１の導電層に固着される前に予備テストされ得る。次いで、第１の導電層の上方の、受動素子を囲む領域は、第１の導電層に接着されたものと反対側の受動素子表面が露出したままとなるように、充填材料、例えばエポキシ樹脂で充填される。次いで、第２の導電層が、受動素子の露出部分に接着され得る。それぞれの受動素子表面に対する第１および第２の導電層の接着は、それぞれの粘着性エポキシ層を設けることによって容易にすることができる。次いで、選択された受動素子の接触域が露出されるように、第１および第２の導電層の一部、および／または対応する粘着性エポキシ層をスルービアが貫通され得る。いくつかの実施形態では、スルービアは、レーザアブレーションによって形成される。次いで、導電性材料が、スルービア内にめっきされ、スルービアを実質的に満たす。無電解めっき、静電めっき、および磁性粒子引力を用いためっきを含めて、様々な方法が、導電性材料をスルービア内で析出するように使用され得る。スルービアを満たす導電性材料の選択された部分が共に結合されるように、導体パターンが、第１および第２の導電層の選択されたもの内でエッチングされ得る。また、はんだマスクが、エッチングされた導体パターンの選択された部分を露出させるために複数の開口を形成するように選択された導電層上にスクリーン印刷され得る。他の実施形態では、次いで、モジュール式電子アッセンブリーもまた、はんだマスクによって形成された開口が実装用表面上の各接触位置に対応するように、実装用表面に実装される。能動部品もまた、モジュール式電子アッセンブリーの選択された側部に実装され得る。
【００２６】
開示されている技術のこれらの例示的な実施形態などによれば、本開示されている主題の様々な構成は、本開示されている特徴、ステップ、または要素の様々な組合せまたは構成、あるいは、明示的に図示されていない、または詳細な説明で述べられていないその特徴もしくはステップもしくは構成の組合せを含めて、それらの均等物を含むことができることを理解されたい。
【００２７】
本明細書の残りの部分を検討すれば、本開示されている主題の特徴および態様を、当業者ならよりよく理解するであろう。
【００２８】
当業者に対し今開示されている主題の完全かつ実施可能な説明が、その最良の形態を含めて、添付図を参照して本明細書で述べられている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
上記発明の概要で言及されているように、本主題は、改良されたモジュール式電子アッセンブリーと、関連の準備技法とを狙いとする。より具体的には、開示されているモジュール式電子アッセンブリーの構築は、銅箔層１１に隣接して設けられた粘着性エポキシ層１３からなる銅／粘着性エポキシシート１０を設けることによって、図１に示されているように開始される。モジュール式電子アッセンブリーを準備する際に、銅／粘着性エポキシシート１０は、粘着性エポキシ側を上にして図１に示されているように設けられる。
【００３０】
この他の特定の向きについての言及は、便宜上使用されただけであり、決して本技術の制約を表すものではない。
【００３１】
次に、図２を参照すると、目下、開示されている主題のモジュール式電子アッセンブリーは、いくつかの予備テストされた受動素子を、粘着性エポキシ層１３上の選択された位置に配置することによって構築される。予備テストされた受動素子は、粘着性エポキシによって適所で一時的に保持される。本開示のために、受動素子は、任意の受動素子からなるものと見なされ、抵抗、コンデンサ、インダクタ、バリスタ、ダイオード、導電プラグ、および他の同様の電気部品など、諸部品を含むことができる。開示されている技術に従って使用するための例示的な受動素子のサイズは、米国電子工業会（ＥＩＡ）によって認められている０２０１および０４０２標準ケースサイジングに対応し得る。部品の長さおよび幅に言及しているこれらの指定は、それぞれ０．０２０インチ×０．０１０インチ（０２０１）、および０．０４０インチ×０．０２０インチ（０４０２）の測定値に対応する。本主題の精神および範囲内に依然としてありながら本主題に従って他の部品サイズをも使用されてもよいことを理解されたい。
【００３２】
なお、図２を参照するとわかるように、いくつかの電気部品が、粘着性エポキシ層１３上で、予め選択された向きで配置されている。例示されている代表的な実施形態では、インダクタ２１、抵抗２２、コンデンサ２３、２４、２５、バリスタ２６、ダイオード２７は、「０４０２」サイズデバイスであり、また、それぞれの「０２」側を粘着性エポキシ層１３に対して垂直寸法として提示するようなやり方で、粘着性エポキシ層１３上に配置されている。この向きでは、これらの部品は、それらの「側部」を接して配置されているものと見なすことができる。前述のように、向きに対するそのような特定の言及は、便宜上使用されるにすぎず、決して本技術の限定を表すものではない。以下、他のそのような言及に対しても同様に考慮するべきである。図２に例示されている代表的な実施形態では、抵抗２８、コンデンサ３０、３２、導電プラグ３４、３６が「０２０１」サイズデバイスであり、それらの「０２」側を粘着性エポキシ層１３に対して垂直寸法として提示するようなやり方で、粘着性エポキシ層１３上で配置されている。この向きでは、これらの部品は、それらの「端部」を接して配置されているものと見なすことができる。述べられている、また例示されている図２の例示的な実施形態は、部品すべてが粘着性エポキシ層１３から概ね同じ距離（約０．０２０インチ）で延びるように、様々な受動素子を向ける。そのような構成は、後の構成されるステップに有利なものとなるが、異なる部品の向きも、開示されている技術と共に使用され得ることを理解されたい。
【００３３】
受動素子を、粘着性エポキシ１３上で、それらの予め選択された位置に配置した後で、図３に示されているように、部品相互間の空間が、エポキシ樹脂３８で満たされることが好ましい。エポキシ樹脂３８は、様々な受動素子の上面を露出したままにしておくようなレベルに満たされる。
【００３４】
次に、図４に示されているように、銅層４１と粘着性エポキシ層４３とを含む第２の銅／粘着性エポキシシート４０が、今回は銅側４１を上にして貼付される。図４に示されている組み合わされたものとして得られる層が、今、エッチングされていない両面銅張回路基板に似たものとなるように構成される。２枚の銅／粘着性エポキシシートをこのようにして組み立てることにより、モジュール式電子アッセンブリーをさらに処理するために、様々な受動素子を所定位置で確実に固定するコンパクトな構成が得られる。
【００３５】
モジュール式電子アッセンブリーの処理は、図５に示されているように継続する。図では、ビア５１が所定の位置で形成されることが好ましい。これらのビアは、任意の好適な手段によって形成することができるが、好ましい実施形態では、ビアは、レーザアブレーションによって切り取って作られる。ビア５１は、銅層４１および粘着性エポキシ層４３を貫通し、それぞれ様々な受動素子２１〜３６の選択されたものの導電性接触域に延びる。ビア５１を形成した後で、図６に示されているように、電気接点６１を形成するようにビアが銅でめっきされる。ビア５１を無電解めっき溶液、例えば、ニッケルまたは銅イオン溶液にさらすことにより、図６に示されているような、めっき終端部６１の形成が行なわれることが好ましい。そのような溶液にさらすことにより、ビア５１にニッケル、銅、スズ、または他の金属めっきを析出することが可能になる。
【００３６】
対象のめっき終端部の形成に従って使用することができる別の技法には、めっき材料の磁気引力が含まれる。例えば、バス溶液内で懸濁したニッケル粒子を、ニッケルの磁気特性を利用することによって、同様の導電性部品に引き付けることができる。同様の磁気特性を有する他の材料が、めっき終端部の形成の際に使用され得る。
【００３７】
めっき終端材料を、露出した導電性部品に施すことに関する他の技法は、電気泳動または静電学の原理を含む。そのような例示的な技術によれば、バス溶液は、静電気で帯電した粒子を含んでいる。次いで、露出した導電性部分を有するモジュール式電子アッセンブリーまたは他の多層部品は、帯電した粒子がその部品上の選択位置で析出されるように、反対の極性で印加され、そのバスの溶液にさらされ得る。この技法は、ガラスおよび他の半導電性材料または非導電性材料の応用分野で特に有用である。そのような材料が析出された後で、過大な熱を部品に中間で加えることにより、その後、析出された材料を導電性材料に変換することが可能である。
【００３８】
モジュール式電子アッセンブリーの処理は、第２の銅／粘着性エポキシシート４０内で導体パターン７２をエッチングするステップについて図７に示されているように継続する。導体パターン７２は、本開示されている主題の例示的な実施形態の配線を完成するために、任意の所望の形で様々な受動素子の選択されたものを接続する。
【００３９】
望むなら、銅層８１と粘着性エポキシ層８３とを含む付加的な銅／粘着性エポキシシートが付加され、それに続いて図５から図７に示されているものと同様にさらに処理され得る。そのような他の処理により、図８に示されているように、切り取って作られた、まためっきされたビアおよび電気接点８５を有する付加的な導体パターン８７が得られることとなる。
【００４０】
最後に、本開示されている主題の例示的な実施形態を完成するために、図９に示されているようなはんだマスク９１を、エッチング済み銅層４１上に、または付加的な銅／粘着性エポキシシート８０が使用される場合、エッチング済み銅層８１上にスクリーン印刷し、露出した接触域９３を残すことができる。これらの接触域を使用し、能動部品または任意の他の適切な電子部品を、モジュール式電子アッセンブリーの表面に取り付けることができる。
【００４１】
モジュール式電子アッセンブリーを裏返すことにより、回路基板に取り付けるために、当初の銅層１１は、任意の所定の接点構成をもたらすようになされることができる。前述のようにビアを切り取って作り、めっきすることにより、内部の受動素子に対して選択的な接続を達成することができる。さらに、導電プラグ３４、３６（図２）に接続することにより、上部の導体セットと接続することができ、従って、導電プラグがモジュール式電子アッセンブリーの上部から下部へのビアとして働くことが可能になる。モジュール式電子アッセンブリーの他の表面の場合と同様に、図１０に示されているように、はんだマスク１００１を貼付し、露出した接触域１００３を残すことができる。
【００４２】
図１１は、本開示されている主題のモジュール式電子アッセンブリーの例示的な実施形態の横断面図であり、受動素子層の両側に複数の銅／粘着性層シートを含む。わかるように、「０４０２」コンデンサは、その「側部」を接して横たわって示されており、めっき付ビア６１によって導電層１１および４１の一部分間で接続される。その「端部」を接して立つ、例示されている「０２０１」導電プラグは、付加的なめっき付ビア６１によって導電層１１および４１の一部分を接続する。さらに、例示的な接続が、示されており、めっき付ビア８５によって導電層４１および８１の一部分を接続している。
【００４３】
例示的な実施形態のそれぞれは、本主題の限定を植えつけるものでないことに留意されたい。一実施形態の一部として例示されている、また述べられている特徴は、別の実施形態の諸態様と組み合わせて使用し、さらに他の実施形態を生み出すことができる。さらに、いくつかの形状構成は、同じまたは同様の機能を実施する、明示的に述べられていない同様のデバイスまたは形状構成と交換することができる。
【００４４】
図は、原寸に比例して示されていないことを理解されたい。また、各図の選択された要素は、その図内の他の要素に比例して表されない可能性があることを理解されたい。さらに、本明細書で論じられている実施形態のいくつかの要素を形成するための例示的な物質としてリストされている材料は、例として提示されているにすぎず、決してモジュール式電子アッセンブリー実施形態の特定の組成を制限すべきではない。新たに改良された材料が設計および／または作製されたとき、本明細書で開示されている技術と共にそのような物質を組み込むことが予想されることになることを理解されたい。
【００４５】
以上、本主題について、その特定の実施形態に関連して詳しく述べたが、前述のものを理解したならば、当業者ならそのような実施形態に対する代替、その変形、その均等物を容易に生み出すことができることを理解されたい。したがって、本開示の範囲は、限定としてのものではなく、例としてのものであり、対象の開示および下記の本明細書における特許請求の範囲は、当業者には容易に明らかとなるように、本主題に対するそのような修正、変形、および／または追加を含むことを妨げない。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本主題によるモジュール式電子アッセンブリー実施形態と共に使用するための例示的な銅／粘着性エポキシシートを示す。
【図２】本主題によるモジュール式電子アッセンブリー実施形態に従う、例示的な銅／粘着性エポキシシートに対して位置決めされた例示的な複数のディスクリート受動素子を示す。
【図３】本主題のモジュール式電子アッセンブリー実施形態による、図２の例示的なディスクリート部品を囲むエポキシフィルの態様を示す。
【図４】本主題による、付加的に貼付された例示的な銅／粘着性エポキシシートを有する、図３の例示的なモジュール式電子アッセンブリー実施形態を示す。
【図５】本主題による、その選択された位置の中に形成されたビアを有する例示的なモジュール式電子アッセンブリー実施形態の部分的な態様を示す。
【図６】本主題の例示的なモジュール式電子アッセンブリー実施形態に従う、図５に示されているように形成されたビアをめっきすることに関する態様を示す。
【図７】本主題の例示的なモジュール式電子アッセンブリー例に従う、導体パターンをエッチングすることに関する態様を示す。
【図８】それぞれ、図５〜７に関連して前述したような、すぐ次のモジュール式電子アッセンブリー処理の例示的な態様を示す。
【図９】本主題の例示的なモジュール式電子アッセンブリー実施例に従う、はんだマスクをスクリーン印刷することに関する態様を示す。
【図１０】本主題による接点方式の例示的な態様を有する、図９に示されている例示的なモジュール式電子アッセンブリーの上下逆さの図を示す。
【図１１】本技術に従って構築された例示的な完成したモジュール式電子アッセンブリーの横断面図を示す。
【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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【国際調査報告】
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