(57)【要約】　　　（修正有）【課題】マンハッタン現象を生じさせることなくプリント基板に表面実装可能な薄膜回路モジュール、その製造方法及びそのプリント基板への実装方法を得る。【解決手段】ＬＴＣＣ基板表面あるいは内部に薄膜形成された、回路側端子を複数含む薄膜回路；ＬＴＣＣ基板裏面に各回路側端子に対向させて形成されたＳＭＤ用端子；回路側端子及びＳＭＤ用端子の配設位置に、ＬＴＣＣ基板の表面から裏面まで貫通して形成されたスルーホール；このスルーホール内に充填され、回路側端子とＳＭＤ用端子とを導通接続させる導体；及びＬＴＣＣ基板裏面に、ＳＭＤ用端子の間に位置させて、該ＳＭＤ用端子より厚膜に形成されたソルダーレジスト；を備えた薄膜回路モジュール。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＴＣＣ基板；
このＬＴＣＣ基板の表面あるいは内部に薄膜形成された、回路側端子を複数含む薄膜回路；
前記ＬＴＣＣ基板の裏面に各回路側端子に対向させて形成されたＳＭＤ用端子；
前記回路側端子及び前記ＳＭＤ用端子の配設位置に、前記ＬＴＣＣ基板の表面から裏面まで貫通して形成されたスルーホール；
このスルーホール内に充填され、前記回路側端子と前記ＳＭＤ用端子とを導通接続させる導体；及び
前記ＬＴＣＣ基板の裏面に、前記ＳＭＤ用端子の間に位置させて、該ＳＭＤ用端子より厚膜に形成されたソルダーレジスト；
を備えたことを特徴とする薄膜回路モジュール。
【請求項２】
請求項１記載の薄膜回路モジュールにおいて、前記ソルダーレジストと前記ＳＭＤ用端子との膜厚差が１０μｍ以上１００μｍ以下程度である薄膜回路モジュール。
【請求項３】
請求項１または２記載の薄膜回路モジュールにおいて、前記ソルダーレジストは、エポキシ系樹脂またはフェノール系樹脂により形成されている薄膜回路モジュール。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の薄膜回路モジュールにおいて、前記ＳＭＤ用端子は、Ｃｒ／ＣｕまたはＴｉ／Ｃｕからなるメッキシード膜上に形成された、Ｃｕ／Ｎｉ／Ａｕ導体膜またはＮｉ／Ａｕ導体膜である薄膜回路モジュール。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の薄膜回路モジュールにおいて、前記スルーホール内に充填された導体は、Ａｇ、ＡｇＰｄまたはＣｕである薄膜回路モジュール。
【請求項６】
ＬＴＣＣ基板に、その表裏の回路側端子及びＳＭＤ用端子形成エリアに対応させて、表裏に貫通するスルーホールを形成し、このスルーホール内に導体を充填する工程と、
ＬＴＣＣ基板表面に、回路側端子を含む薄膜回路パターンを形成する工程と、ＬＴＣＣ基板裏面の各スルーホール上にＳＭＤ用端子を形成し、前記スルーホール内導体を介して該ＳＭＤ端子と前記回路側端子とを導通接続させる工程と、前記ＳＭＤ用端子の間に、該ＳＭＤ用端子よりも厚い膜厚でソルダーレジストを形成する工程と、
を有することを特徴とする薄膜回路モジュールの製造方法。
【請求項７】
請求項６記載の薄膜回路モジュールの製造方法において、前記ソルダーレジストと前記ＳＭＤ用端子の膜厚差を約１０μｍ以上１００μｍ以下程度にする薄膜回路モジュールの製造方法。
【請求項８】
請求項６または７に記載の薄膜回路モジュールの製造方法において、前記ソルダーレジストをエポキシ系樹脂またはフェノール系樹脂により形成する薄膜回路モジュールの製造方法。
【請求項９】
請求項６ないし８のいずれか一項に記載の薄膜回路モジュールの製造方法において、前記ＳＭＤ用端子を、Ｃｒ／ＣｕまたはＴｉ／Ｃｕメッキシード膜と、Ｃｕ／Ｎｉ／Ａｕ導体膜またはＮｉ／Ａｕ導体膜との積層体から形成する薄膜回路モジュールの製造方法。
【請求項１０】
請求項６ないし９のいずれか一項に記載の薄膜回路モジュールの製造方法において、前記スルーホール内に充填する導体がＡｇ、ＡｇＰｄまたはＣｕである薄膜回路モジュールの製造方法。
【請求項１１】
請求項１ないし５のいずれか一項に記載された薄膜回路モジュールをプリント基板に表面実装する方法であって、
プリント基板の導体の所定エリアに半田ペーストを印刷塗布し、このプリント基板上に前記薄膜回路モジュールを設置して該薄膜回路モジュール裏面のソルダーレジスト及びＳＭＤ用端子を前記導体及び前記半田ペーストに接触させ、この状態で半田ペーストを溶解することを特徴とする薄膜回路モジュールのプリント基板への実装方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の技術分野】
本発明は、表面実装用の薄膜回路モジュール、該薄膜回路モジュールの製造方法及び該薄膜回路モジュールのプリント基板への実装方法に関する。
【０００２】
【従来技術およびその問題点】
近年、携帯電話や小型モバイル等に代表される通信機器は、急速に小型軽量化、高性能化及び高周波化されつつある。これに伴い、通信機器に使用される回路モジュールには更なる小型軽量化及び高性能化が要求されており、厚膜印刷を用いた厚膜回路モジュールに替わって、基板上に薄膜抵抗や微細配線などの薄膜微細加工を施した薄膜回路モジュールが用いられる傾向にある。
【０００３】
従来の薄膜回路モジュールには、ガラス基板やアルミナセラミック基板が主に使用されている。このような基板材料ではスルーホール配線を施すことが難しく、従来では以下の手順で薄膜回路モジュールをプリント基板に実装している。先ず、基板の回路形成側とは反対側の面にＳＭＤ（表面実装部品）用端子を形成する。次に、回路側端子とＳＭＤ用端子とを導通させるＡｇペーストを基板側面に印刷し、このＡｇペースト上にＮｉ／Ａｕ導体膜を無電解メッキにより形成する。あるいは、スパッタ成膜法を用いてＣｒ／Ｃｕ等によるメッキシード膜を基板側面に形成し、このメッキシード膜上にＮｉ／Ａｕ導体膜を無電解メッキにより形成して回路側端子とＳＭＤ用端子とを導通させる。そして、ＳＭＤ用端子とプリント基板の導体膜とを半田付けする。このとき、溶解された半田はＳＭＤ用端子だけでなく基板側面のＮｉ／Ａｕ導体膜にも接触し、ＳＭＤ用端子及び基板側面がプリント基板に対して固定される。
【０００４】
上記Ｎｉ／Ａｕ導体膜の無電解メッキ及びメッキシード膜のスパッタ成膜は、上記端子が一箇所であれば容易に実現可能である。しかし、薄膜回路モジュールでは基板上に端子となるべき箇所が多数存在するため、Ａｇペーストを用いる場合はＡｇペーストと基板との密着性を良好に確保しなければならないこと、Ａｇペースト印刷時に位置ずれが生じてピッチが狭くなってしまうこと、無電解メッキの前処理によってＡｇペーストがダメージを受けてしまうこと等の課題がある。また、メッキシード膜を用いる場合には、端子形成エリアのみにメッキシード膜を成膜させるためマスクを用いたり、成膜時にスパッタ回り込みを利用したりすることから、基板との接続が不安定になる虞がある。さらに、Ｎｉ／Ａｕ導体膜を形成する際には、無電解メッキを用いるため、Ａｇペーストまたはメッキシード膜との密着が不安定となっている。このように従来では、基板側面で回路側端子とＳＭＤ用端子を導通させる際の課題が多く、これら課題を解消しつついかにＳＭＤ用端子を形成するかが重要となっていた。
【０００５】
そこで最近では、アルミナセラミック基板に替えて、低誘電率のＬＴＣＣ（低温焼結多層セラミック）基板を用いることが提案されている。このＬＴＣＣ基板を用いれば、スルーホール配線を施すことができ、該スルーホール配線によって回路側端子とＳＭＤ用端子を簡単且つ確実に導通させることが可能となる。
【０００６】
しかしながら、スルーホール配線を施した薄膜回路モジュールでは、基板側面に半田ぬれ性が付与されていないため、ＳＭＤ用端子とプリント基板の導体膜とを半田付けする際に溶解した半田が薄膜回路モジュールの自重により逃げてしまい、各ＳＭＤ用端子に接する半田の表面張力にばらつきが生じる。この結果、薄膜回路モジュールの一端部が浮き上がって該薄膜回路モジュールが立ち上がってしまう、いわゆるマンハッタン現象（またはツームストーン現象）と呼ばれる不良が多発することが判明した。
【０００７】
【発明の目的】
本発明は、上記問題点に鑑み、マンハッタン現象を生じさせることなくプリント基板に表面実装可能な薄膜回路モジュール、その製造方法及びそのプリント基板への実装方法を得ることを目的とする。
【０００８】
【発明の概要】
本発明は、ＬＴＣＣ基板裏面のＳＭＤ用端子とプリント基板との間に薄膜回路モジュールの自重が加わらない空間を設ければ、溶解した半田が逃げてしまうことなく、該半田によってＳＭＤ用端子とプリント基板を導通接続できることに着目したものである。
【０００９】
すなわち、本発明の薄膜回路モジュールは、ＬＴＣＣ基板；このＬＴＣＣ基板の表面あるいは内部に薄膜形成された、回路側端子を複数含む薄膜回路；前記ＬＴＣＣ基板の裏面に各回路側端子に対向させて形成されたＳＭＤ用端子；前記回路側端子及び前記ＳＭＤ用端子の配設位置に、前記ＬＴＣＣ基板の表面から裏面まで貫通して形成されたスルーホール；このスルーホール内に充填され、前記回路側端子と前記ＳＭＤ用端子とを導通接続させる導体；及び前記ＬＴＣＣ基板の裏面に、前記ＳＭＤ用端子の間に位置させて、該ＳＭＤ用端子より厚膜に形成されたソルダーレジスト；を備えたことを特徴としている。
【００１０】
また本発明は、薄膜回路モジュールの製造方法による態様では、ＬＴＣＣ基板に、その表裏の回路側端子及びＳＭＤ用端子形成エリアに対応させて、表裏に貫通するスルーホールを形成し、このスルーホール内に導体を充填する工程と、ＬＴＣＣ基板表面に、回路側端子を含む薄膜回路パターンを形成する工程と、ＬＴＣＣ基板裏面の各スルーホール上にＳＭＤ用端子を形成し、前記スルーホール内導体を介して該ＳＭＤ端子と前記回路側端子とを導通接続させる工程と、前記ＳＭＤ用端子の間に、該ＳＭＤ用端子よりも厚い膜厚でソルダーレジストを形成する工程とを有することを特徴としている。
【００１１】
ソルダーレジストとＳＭＤ用端子との膜厚差は、１０μｍ以上１００μｍ以下程度であることが好ましい。この程度であれば、薄膜回路モジュールをプリント基板に設置したときに、ＳＭＤ用端子とプリント基板との間に適度なスペースを確保することができる。このソルダーレジストは、エポキシ系樹脂またはフェノール系樹脂により形成することが好ましい。
【００１２】
ＳＭＤ用端子は、Ｃｒ／ＣｕまたはＴｉ／Ｃｕからなるメッキシード膜と、このメッキシード膜上に形成されたＣｕ／Ｎｉ／ＡｕまたはＮｉ／Ａｕからなる導体膜との積層体により形成されることが好ましい。このＳＭＤ用端子は、例えば、以下の工程で形成することができる。先ず、基板裏面全体にＣｒ／ＣｕまたはＴｉ／Ｃｕからなるメッキシード膜を成膜した後、このメッキシード膜上の端子形成エリア外にレジストを形成し、レジストで覆われていない端子形成エリアのみにＣｕ／Ｎｉ／ＡｕまたはＮｉ／Ａｕからなる導体膜をメッキにより形成する。そして、レジストを除去し、さらに端子形成エリア外のメッキシード膜を除去することにより形成される。
【００１３】
上記ＳＭＤ用端子と回路側端子とを導通させるスルーホール内導体には、Ａｇ、ＡｇＰｄまたはＣｕを用いることができる。
【００１４】
また本発明は、上述した薄膜回路モジュールをプリント基板に表面実装する方法の態様では、プリント基板の導体の所定エリアに半田ペーストを印刷塗布し、このプリント基板上に前記薄膜回路モジュールを設置して該薄膜回路モジュール裏面のソルダーレジスト及びＳＭＤ用端子を前記導体及び前記半田ペーストに接触させ、この状態で半田ペーストを溶解することを特徴としている。
【００１５】
上記態様によれば、薄膜回路モジュールをプリント基板に設置したときにＳＭＤ用端子と導体との間にスペースが生じているため、半田ペーストが溶解されると、溶けた半田がスペース内に留まり、ＳＭＤ用端子と導体を容易且つ確実に導通接続する。これにより、半田付け不良が起こらず、従来のようにマンハッタン現象が多発することも無くなる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態による薄膜回路モジュール１を示す断面図である。薄膜回路モジュール１は、ＬＴＣＣ基板２と、ＬＴＣＣ基板表面２ａに薄膜微細加工技術を用いて形成された薄膜回路３と、ＬＴＣＣ基板裏面２ｂに薄膜微細加工技術を用いて形成されたＳＭＤ用端子４とを備えている。薄膜回路３には、例えばＴａＮ導体膜からなる抵抗Ｒ、誘電体となるＳｉＯ２膜３１及びこのＳｉＯ２膜３１を挟む導体膜３２、３３からなるコンデンサＣ、導体膜３４を渦巻状に形成してなるコイルＬ、薄膜回路３の入口部または出口部となる複数の回路側端子３ａ等が含まれている。なお、抵抗Ｒ、コンデンサＣ、コイルＬまたは回路側端子３ａは、その全部または一部がＬＴＣＣ基板２の内部に形成されることもある。
【００１７】
ＳＭＤ用端子４は、薄膜回路モジュール１をプリント基板に実装する際に該プリント基板の導体に対して半田付けされる端子であって、各回路側端子３ａに対向してそれぞれ設けられている。対応する回路側端子３ａとＳＭＤ用端子４は、ＬＴＣＣ基板表面２ａと裏面２ｂを貫通するスルーホール５内に充填された導体６によって導通接続されている。
【００１８】
ＳＭＤ用端子４の間には、該ＳＭＤ用端子４よりも厚膜で形成されたソルダーレジスト７が備えられている。ソルダーレジスト７は、図２に示すように薄膜回路モジュール１をプリント基板１０の導体１２上に設置したとき、ＳＭＤ用端子４を導体１２から浮かせた状態で保持し、導体１２とＳＭＤ用端子４との間にスペース８を生じさせる。スペース８は、導体１２上に印刷塗布されている半田ペースト１４を溶解したときに、該溶解した半田を留めておくための空間である。このように薄膜回路モジュール１の重力が加わらないスペース８を設ければ、ＳＭＤ用端子４と導体１２とを良好且つ容易に半田付けすることができ、マンハッタン現象が生じることもない。
【００１９】
次に、図３〜図８を参照し、薄膜回路モジュール１の製造方法について説明する。図３〜図６において、（ａ）は薄膜回路モジュール１の製造工程を示す断面図、（ｂ）は（ａ）を基板表面側または裏面側から見た平面図の一部である。また、図７及び図８は、ＳＭＤ用端子４の形成工程を示す断面図である。
【００２０】
先ず、図３に示すように、ＬＴＣＣ基板２に、その表裏の回路側端子及びＳＭＤ用端子形成エリアに対応させて、基板表面２ａから裏面２ｂまでを貫通するスルホール５を形成し、このスルーホール５内に例えばＡｇ、ＡｇＰｄまたはＣｕ等からなる導体６を充填する。本実施形態では、図３（ｂ）から分かるように、薄膜回路モジュール１となるＬＴＣＣ基板２の四隅に１つずつ計４つのスルーホール５を形成してある。
【００２１】
次に、図４に示すように、ＬＴＣＣ基板表面２ａに、回路側端子３ａを含む薄膜回路３を形成する。このとき、各回路側端子３ａはスルホール５上にそれぞれ配置されている。詳細は図示しないが、薄膜回路３には、例えばＴａＮ導体膜からなる抵抗Ｒ、誘電体を導体膜で挟んで形成したコンデンサＣ、導体膜を渦巻状に形成したコイルＬ等を含まれている。
【００２２】
続いて、図５に示すようにＬＴＣＣ基板裏面２ｂの各スルホール５上にＳＭＤ用端子４を形成する。このＳＭＤ用端子４の形成工程では、先ず、図７に示すように、ＬＴＣＣ基板裏面２ｂにＣｒ／ＣｕまたはＴｉ／Ｃｕからなるメッキシード膜４ａを全面的にスパッタ成膜した後、端子形成エリア外のメッキシード膜４ａをレジスト層Ｒｇで覆い、レジスト層Ｒｇで覆われていない端子形成エリア内のメッキシード膜４ａ上にのみ、Ｃｕ／Ｎｉ／ＡｕまたはＮｉ／Ａｕからなる導体膜４ｂをメッキにより形成する。そして、図８に示すようにレジスト層Ｒｇを除去し、さらにウエットエッチングやイオンミリング等のエッチング処理によって端子形成エリア外のメッキシード膜４ａを除去する。これにより、図５に示すＳＭＤ用端子４が得られ、スルーホール５内の導体６を介して各回路側端子３ａとＳＭＤ用端子４とが導通接続される。本実施形態ではＳＭＤ用端子４の膜厚を５μｍ程度としてある。
【００２３】
上記薄膜回路３の形成工程とＳＭＤ用端子４の形成工程は、どちらを先に行なってもよい。
【００２４】
続いて、図６に示すように、ＬＴＣＣ基板裏面２ｂに、ＳＭＤ用端子４の間に位置させて、エポキシ系樹脂またはフェノール系樹脂からなるソルダーレジスト７を印刷形成し、該ソルダーレジスト７を約２５０℃〜２８０℃の熱処理によって硬化させる。ソルダーレジスト７は、１５〜１１０μｍ程度の膜厚で形成することが好ましい。このソルダーレジスト７とＳＭＤ用端子４との膜厚差が１０〜１００μｍ程度であれば、薄膜回路モジュール１をプリント基板１０に設置したときに適度なスペース８を確保することができる。
【００２５】
ソルダーレジスト７の形成後、図６に示すＩ−Ｉ線でＬＴＣＣ基板２を切断すると、図１のような個々の薄膜回路モジュール１が得られる。
【００２６】
以下では、図９及び図１０を参照し、薄膜回路モジュール１のプリント基板１０への実装方法について説明する。各図は、薄膜回路モジュール１の実装工程を示す断面図である。プリント基板１０は、ガラスエポキシ樹脂基板１１、このガラスエポキシ樹脂基板１１上に形成された導体１２、導体１２の所定位置に形成されたＰＣＢソルダーレジスト１３を有している。
【００２７】
先ず、図９に示すように、プリント基板１０の導体１２上であってＰＣＢソルダーレジスト１３近傍の所定位置に、半田ペースト１４を印刷塗布する。次に、図１０に示すように、ソルダーレジスト７の端部が導体１２上に位置し、且つ、各ＳＭＤ用端子４が半田ペースト１４上に位置するように、薄膜回路モジュール１をプリント基板１０に対して設置する。このとき、薄膜回路モジュール１はソルダーレジスト７によって支持されていて、ＳＭＤ用端子４は導体１２から浮いた状態となっている。すなわち、ＳＭＤ用端子４と導体１２との間には、薄膜回路モジュール１の自重が加わらないスペース８が確保されている。そして、上記設置状態で、半田ペースト１４を溶解する。すると、溶解された半田１４’は、スペース８内に流れ込んで留まり、そのまま硬化してＳＭＤ用端子４と導体１２を接続する。以上により、薄膜回路モジュール１がプリント基板１０に対して表面実装される（図２）。
【００２８】
以上のように本実施形態では、一対のＳＭＤ用端子４の間に、該ＳＭＤ用端子４よりも厚いソルダーレジスト７を形成してあるので、薄膜回路モジュール１をプリント基板１０に設置したときにＳＭＤ用端子４と導体１２との間にスペース８が生じる。そして、このスペース８内に溶解した半田１４’を留めることで、ＳＭＤ用端子４と導体１２を容易且つ確実に導通接続することが可能となり、半田付け不良により生じるマンハッタン現象を無くすことができる。
【００２９】
本実施形態では、図６（ｂ）に示すように左右方向に隣接するＳＭＤ用端子４の間にソルダーレジスト７を設けているが、ソルダーレジスト７は、図６（ｂ）において上下方向に隣接するＳＭＤ用端子４の間に設けてもよく、また、各ＳＭＤ用端子４の間に設けてもよい。またソルダーレジスト７の形状は問わない。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、マンハッタン現象を生じさせることなくプリント基板に表面実装可能な薄膜回路モジュール、その製造方法及びそのプリント基板への実装方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による薄膜回路モジュールの構造を示す断面図である。
【図２】図１の薄膜回路モジュールをプリント基板に表面実装した状態を示す断面図である。
【図３】図１に示す薄膜回路モジュールの製造工程の一工程を示す（ａ）断面図、（ｂ）上面図の一部である。
【図４】図３に示す工程の次工程を示す（ａ）断面図、（ｂ）上面図の一部である。
【図５】図４に示す工程の次工程を示す（ａ）断面図、（ｂ）底面図の一部である。
【図６】図５に示す工程の次工程を示す（ａ）断面図、（ｂ）底面図の一部である。
【図７】図５に示すＳＭＤ用端子の形成工程の一工程を示す断面図である。
【図８】図６に示す工程の次工程を示す断面図である。
【図９】図１に示す薄膜回路モジュールをプリント基板に表面実装する工程の一工程を示す断面図である。
【図１０】図９に示す工程の次工程を示す断面図である。
【符号の説明】
１　　　薄膜回路モジュール
２　　　ＬＴＣＣ基板
２ａ　　基板表面
２ｂ　　基板裏面
３　　　薄膜回路
３ａ　　回路側端子
４　　　ＳＭＤ用端子
４ａ　　メッキシード膜
４ｂ　　導体膜
５　　　スルーホール
６　　　導体
７　　　ソルダーレジスト
８　　　スペース
１０　　　プリント基板
１１　　　ガラスエポキシ樹脂基板
１２　　　導体
１３　　　ＰＣＢソルダーレジスト
１４　　　半田ペースト
Ｒｇ　　　レジスト層
【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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