(57)【要約】【課題】従来のはんだを用いて電子部品を実装し、樹脂モールドの構造を取る電子部品内蔵モジュールにおいては、マザー基板とのリフロー接続時に、はんだが再溶融して電極間でショートが発生するという問題点を有していた。【解決手段】少なくとも１つ以上の電子部品４と、少なくとも一層以上の配線層を有する配線基板２と、前記電子部品４を前記配線基板２の電極３とはんだ５で接続しこれらを絶縁樹脂７で覆い、前記絶縁樹脂７の表面に金属めっき膜による電磁界シールド層１５を形成した電子部品内蔵モジュール１において、前記電子部品４の電極６の間隔をＳＣ、前記電子部品実装用の前記配線基板２の電極３の間隔をＳＳとするとき、ＳＣ≧ＳＳの関係を満足する電子部品内蔵モジュール。【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１つ以上の電子部品と、少なくとも一層以上の配線層を有する配線基板と、前記電子部品を前記配線基板の電極とはんだで接続しこれらを絶縁樹脂で覆い、前記絶縁樹脂の表面に金属めっき膜による電磁界シールド層を形成した電子部品内蔵モジュールにおいて、前記電子部品の電極間隔をＳｃ、前記電子部品実装用の前記配線基板の電極間隔をＳＳとするとき、ＳＣ≧ＳＳの関係を満足する電子部品内蔵モジュール。
【請求項２】
電子部品の電極と接続しているはんだの形状が前記電子部品の下面の電極の内側部分において９０°以上の角度を有するようにした請求項１に記載の電子部品内蔵モジュール。
【請求項３】
配線基板の表裏面にソルダーレジストを設けるとともに、電子部品の直下の配線基板の電極以外の部分にソルダーレジスト未形成部を設けた請求項１または２に記載の電子部品内蔵モジュール。
【請求項４】
配線基板の表裏面にソルダーレジストを設けるとともに、前記配線基板の表面は電極の周囲にのみソルダーレジストを形成した請求項１または２に記載の電子部品内蔵モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子部品内蔵モジュールに関し、特に、配線基板の上部に電子部品が配置され、これを絶縁樹脂で覆った電子部品内蔵モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、基板上に複数の電子部品を搭載してなる小型の電子機器が急速に普及してきた。この種の電子機器は従来、電磁界ノイズからの保護の目的で金属ケースで部品を覆ったものや金属ケースに収納されたものが存在していた。また、これら金属ケースに代わる技術として最近では絶縁樹脂でモールドされた電子部品内蔵モジュールが提案されている。
【０００３】
図５に従来の絶縁樹脂でモールドされた電子部品内蔵モジュールを示す。
【０００４】
図５に示すように配線パターン１１１や電極１０３を配線基板１０２の表面に形成し、その表面をソルダーレジスト１１６で覆っている。さらに、配線基板１０２の内部はインナービア１１０、配線パターン１１２が設けられている。配線基板１０２の裏面には裏面電極１１３、はんだ１１４が設けられている。そして、電子部品１０４の電極１０６と配線基板１０２の電極１０３とをはんだ１０５で接続した後、電子部品１０４を包み込むように配線基板１０２の表面上を絶縁樹脂１０７で覆い、表層に金属めっき膜１１５による電磁界シールド層を設けた電子部品内蔵モジュール１００である。
【０００５】
なお、この出願に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−１６８４９３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の絶縁樹脂１０７でモールドされた電子部品内蔵モジュール１００では、はんだ実装により電子部品１０４を内蔵する場合、通常の表面実装方式における電子部品と配線基板の電極構造の位置関係を、そのまま内蔵する電子部品のはんだ実装構造へ流用している。この通常の表面実装方式における電子部品と配線基板の電極構造の位置関係は、図６（ａ）の電子部品１０４の正面図に示すように電子部品１０４の電極１０６の間隔をＳＣ１、図６（ｂ）の配線基板１０２の断面図に示すように配線基板１０２の電極１０３の間隔をＳＳ１とすると、特に０６０３サイズ及び１００５サイズの電子部品１０４に対しては、各電子部品製造メーカー（例えば、（株）村田製作所、京セラ（株）等）は、リフローによるはんだ実装の場合、ＳＣ１＜ＳＳ１を推奨している。そして、実際に電子部品１０４を配線基板１０２にはんだ実装する場合には、電子部品１０４の電極１０６間でのショートを避けるため、できるだけ配線基板１０２の電極間隔を広く設計し、推奨通りＳＣ１＜ＳＳ１としている。この電極構造の位置関係を、電子部品内蔵モジュールにおける内蔵する電子部品１０４のはんだ実装に用いた場合、電子部品内蔵モジュールは、後にリフローによりマザー基板上へはんだを用いて実装されるのであるが、その際、電子部品内臓モジュール内のはんだ１０５は再溶融し、この時同時にはんだ１０５は体積膨張を伴う。電極の位置関係がＳＣ１＜ＳＳ１であると、電子部品１０４の下面側において、はんだ１０５が鋭角構造となるため、はんだ１０５の体積膨張による応力により、電子部品１０４の下面と配線基板１０２との間に存在する絶縁樹脂１０７に対して、電子部品１０４の下面と絶縁樹脂１０７を引き剥がすような力が働く。そのため、電子部品１０４と絶縁樹脂１０７の界面にはんだ１０５が流出しやすくなり、電極間ショートを引き起こすこととなる。
【０００８】
本発明は上記従来の問題を解決し、接続信頼性及び量産性に優れた電子部品内蔵モジュールを提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の請求項１に記載の発明は、少なくとも１つ以上の電子部品と、少なくとも一層以上の配線層を有する配線基板と、前記電子部品を前記配線基板の電極とはんだで接続しこれらを絶縁樹脂で覆い、前記絶縁樹脂の表面に金属めっき膜による電磁界シールド層を形成した電子部品内蔵モジュールにおいて、前記電子部品の電極間隔をＳＣ、前記電子部品実装用の前記配線基板の電極間隔をＳｓとするとき、ＳＣ≧ＳＳの関係を満足する電子部品内蔵モジュールとしたものであり、電子部品内蔵モジュール内のはんだが再溶融した際に、溶融による体積膨張で発生した応力が、電子部品と配線基板間に存在する絶縁樹脂を電子部品側に押しつけるように作用するため、電子部品と絶縁樹脂との間にはんだの流出が起こらないという作用を有する。
【００１０】
本発明の請求項２に記載の発明は、電子部品の電極と接続しているはんだの形状が前記電子部品の下面の電極の内側部分において９０°以上の角度を有する請求項１に記載の電子部品内蔵モジュールとしたものであり、電子部品内蔵モジュール内のはんだが再溶融した際に、溶融による体積膨張で発生した応力が、電子部品と配線基板間に存在する絶縁樹脂を電子部品側に押しつけるように作用するため、電子部品と絶縁樹脂との間にはんだの流出が起こらないという作用を有する。
【００１１】
本発明の請求項３に記載の発明は、配線基板の表裏面にソルダーレジストを設けるとともに、電子部品の直下の配線基板の電極以外の部分にソルダーレジスト未形成部を設けた請求項１または２に記載の電子部品内蔵モジュールとしたものであり、電子部品と配線基板の間に確実に絶縁樹脂を充填することができ、はんだの流出する空間を無くすことができるという作用を有する。
【００１２】
本発明の請求項４に記載の発明は、配線基板の表裏面にソルダーレジストを設けるとともに、前記配線基板の表面は電極の周囲にのみソルダーレジストを形成した請求項１または２に記載の電子部品内蔵モジュールとしたものであり、電子部品と配線基板の間に確実に絶縁樹脂を充填することができ、はんだの流出する空間を無くすことができるという作用を有する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について説明する。
【００１４】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１による電子部品内蔵モジュールの断面図を示す。図２は本発明の実施の形態１による電子部品の電極構造及び配線基板の電極構造を示す。
【００１５】
図１において、配線基板２は、表面の電極３や配線パターン１２やインナービア１０、裏面に裏面電極１３が形成された多層配線基板である。
【００１６】
電極３，１３や配線パターン１２は、電気導電性を有する物質から成り、例えば、Ｃｕ箔や導電性樹脂組成物から成る。本発明においてはＣｕ箔を用いている。インナービア１０は、例えば熱硬化性の導電性物質から成る。熱硬化性の導電性物質としては、例えば、金属粒子と熱硬化性樹脂とを混合した導電性樹脂組成物を用いることができる。金属粒子としては、Ａｕ，ＡｇまたはＣｕなどを用いることができる。Ａｕ，ＡｇまたはＣｕは導電性が高いために好ましく、Ｃｕは導電性が高くマイグレーションも少なく、また、低コストであるため特に好ましい。熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂またはシアネート樹脂を用いることができる。エポキシ樹脂は耐熱性が高いために特に好ましい。
【００１７】
この配線基板２上の所定の位置にはんだ５用いて両端に電極６を設けた電子部品４を実装している。電子部品４は、例えば、能動部品および受動部品から成る。能動部品としては、例えば、トランジスタ、ＩＣ、ＬＳＩなどの半導体素子が用いられる。受動部品としては、抵抗、コンデンサ、インダクタ、振動子及びフィルタ等の面実装型部品が用いられる。
【００１８】
はんだ５にはＰｂ−Ｓｎ系の共晶はんだやＰｂフリーはんだ（例えばＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系、Ａｕ−Ｓｎ系またはＳｎ−Ｚｎ系）を用いることができるが、何れの場合も融点が２３０℃以下であって非耐熱性部品であっても使用することが可能である。また、電子部品４を実装するためのはんだ５と電子部品内蔵モジュール１をマザー基板（図示せず）へ実装するためのはんだ１４は同一材料であっても構わないし、異なる材料を用いても構わない。しかしながら、近年の環境問題への配慮を考えるとＰｂフリーはんだを用いる方が望ましい。
【００１９】
絶縁樹脂７は電子部品４を完全に覆い、且つ電子部品４と配線基板２の間にも完全に入り込むように形成されている。絶縁樹脂７は、無機フィラーと熱硬化性樹脂とを含む混合物からなる。無機フィラーには、たとえば、Ａｌ２Ｏ３，ＭｇＯ，ＢＮ，ＡｌＮ，ＳｉＯ２およびＢａＴｉＯ３などを用いることができる。無機フィラーの配合比率は、５０重量％〜９５重量％の範囲内であることが重要である。この範囲内において絶縁樹脂７を電子部品４の高さ以上に肉厚（例えば１ｍｍ）に形成することができるのであるが、この範囲以下になると絶縁樹脂７の流動性が大きくなり、肉厚に形状を維持することができない。また、９５重量％以上の無機フィラーを含有して絶縁樹脂７を形成することは不可能である。また、無機フィラーの粒径は配線基板２と電子部品４の間隔より小さい粒径とすることが重要である。粒径を小さくすることで電子部品４と配線基板２の間に絶縁樹脂７を充填することが可能となる。また、絶縁樹脂７に含有する熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、またはシアネート樹脂が好ましい。エポキシ樹脂は、耐熱性が高いために特に好ましい。
【００２０】
また、絶縁樹脂７の表層にめっきによる金属膜を形成し、電磁界シールド層１５として作用させている。金属めっき膜による電磁界シールド層１５は、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｚｎ，Ｔｉ，Ａｌ等の材料を少なくとも１種類以上用いて形成している。
【００２１】
図１及び図２に示すように、本発明の電子部品内蔵モジュール１においては、電子部品４の電極６の間隔をＳＣ、配線基板２の電極３の間隔をＳＳとする時、ＳＣ≧ＳＳとなる関係を満足させることが重要である。これは電子部品内蔵モジュール１内のはんだ５が再溶融した際に、はんだ５が溶融による体積膨張で発生した応力が、電子部品４と配線基板２との間に存在する絶縁樹脂７を電子部品４に押しつけるように作用するため、電子部品４と絶縁樹脂７との間にはんだの流出が起こらず、はんだ５の再溶融による電極間ショートが発生しない。
【００２２】
更に、電子部品４の電極６と接続しているはんだ５の形状が、電子部品４の下面の電極６の内側部分における角度αが９０°以上の角度（鈍角）とすることが重要である。
【００２３】
この関係を満足させることで、はんだ５の再溶融時の膨張に対して、電子部品４の下に存在するはんだ５が、電子部品４と配線基板２の間に存在する絶縁樹脂７を電子部品４側へ押しつけるように膨張するため、電子部品４と絶縁樹脂７の界面は確実に密着することとなり、はんだ５が流出すべき経路が遮断されることになる。従って、電子部品４と絶縁樹脂７の界面へのはんだ５の流出は起こらないのである。また、逆に、はんだ５と配線基板２の電極３との接続部において、はんだ５の角度βが９０°以下（鋭角）の形状となる部分が存在することになる。しかしながら、絶縁樹脂７と配線基板２とは、互いに樹脂同士であるため、絶縁樹脂７を硬化させる際に配線基板２と絶縁樹脂７を強固に接着させることができる。そのため、はんだ５の膨張による応力に対しても、十分接着し続けることが可能で、両者の界面へのはんだ５の流出は発生しない。
【００２４】
すなわち、電子部品４と絶縁樹脂７の界面の接着力が弱いためにはんだ５の流出はこの電子部品４と絶縁樹脂７の界面で起こるのである。
【００２５】
そのため、電子部品４の下側ではんだ５が鋭角にならない構造にすることが重要である。
【００２６】
ただし、いずれの場合においても、はんだ５の膨張を緩和するために絶縁樹脂７には曲げ弾性率が２０ＧＰａの低弾性率材料でなければならない。
【００２７】
以上に示すように、本発明の実施の形態１においては電子部品４の電極間隔ＳＣと配線基板２の電極間隔ＳＳとの関係をＳＣ≧ＳＳとし、更に、電子部品４の電極６と接続しているはんだ５の形状が、電子部品４の下面の電極６の内側部分において９０°以上の角度とすることで、電子部品内蔵モジュール内のはんだ５が再溶融しても、はんだ５の膨張がはんだ自らの流出経路（電子部品下側の絶縁樹脂との界面）を遮断してはんだ流出を回避することが可能となる。
【００２８】
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２による電子部品内蔵モジュールの断面図を示し、実施の形態１と同一の構造については、同一番号を付与して説明を省略する。
【００２９】
図３に示すように、実施の形態１と同様に電子部品４の電極６の間隔ＳＣと配線基板２の電極３の間隔ＳＳとの関係をＳＣ≧ＳＳとし、更に、電子部品４の電極６と接続しているはんだ５の形状が電子部品４の下面の電極６の内側部分において角度αを９０°以上の角度としている。そして、配線基板２の上面にソルダーレジスト１７を形成するとともに、電子部品４の真下に位置する配線基板２上の電極３以外の部分にソルダーレジスト１７の未形成部分を設けている。こうすることで、電子部品４と配線基板２との間に確実に空間を形成することができる。従ってこの空間により、容易に電子部品４の真下へ絶縁樹脂７を充填することが可能となる。
【００３０】
更に、配線基板２側に形成されている角度βが鋭角な形状のはんだ５の構造に対して再溶融によりはんだ５が膨張してもこのソルダーレジスト１７がはんだ５の流出に対する防止壁の役割を果たすことができる。
【００３１】
以上のような構造を有するソルダーレジスト１７の存在により、絶縁樹脂７を確実に電子部品４と配線基板２間に充填することができるとともに、はんだ流出防止壁としての役割を果たすため、はんだ５の再溶融時の膨張に対しても、電子部品４と配線基板２との間のはんだ５の流出によるショート不良を防止することが可能である。
【００３２】
（実施の形態３）
図４は、本発明の実施の形態３による電子部品内蔵モジュールの断面図を示し、実施の形態１と同一の構造については、同一番号を付与して説明を省略する。
【００３３】
図４に示すように、実施の形態１と同様に電子部品４の電極６の間隔ＳＣと配線基板２の電極３の間隔ＳＳとの関係をＳＣ≧ＳＳとし、更に、電子部品４の電極６と接続しているはんだ５の形状が電子部品４の下面の電極６の内側部分において角度αが９０°以上の角度としている。
【００３４】
そして、電極３の周囲にのみソルダーレジスト２７を形成している。このソルダーレジスト２７は電子部品４を配線基板２上にはんだ５で実装する際に、はんだ５の流出によるショート不良を防止する効果を有するとともに、電極３の周囲にのみ存在しているため、電子部品４と配線基板２との空間を広くすることが可能となる。
【００３５】
こうすることで、電子部品４と配線基板２との間に確実に空間を形成することができる。従ってこの空間により、容易に電子部品４の真下へ絶縁樹脂７を充填することが可能となる。
【００３６】
更に、配線基板２側に形成されている角度βが鋭角形状のはんだ５の構造に対してはんだ５が再溶融し膨張してもこのソルダーレジスト２７がはんだ５の流出に対する防止壁の役割を果たすことができる。
【００３７】
以上のような構造を有するソルダーレジスト２７の存在により、絶縁樹脂７を確実に電子部品４と配線基板２間に充填することができるとともに、はんだ流出防止壁としての役割を果たすため、はんだ５の再溶融時の膨張に対しても、電子部品４と配線基板２との間のはんだ５の流出によるショート不良を防止することが可能である。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、電子部品の電極間隔ＳＣと配線基板の電極間隔ＳＳとの関係をＳＣ≧ＳＳとし、更に、電子部品の電極と接続しているはんだの形状を、電子部品の下面の電極の内側部分において角度αを９０°以上の角度とすることで、電子部品内蔵モジュール内のはんだが再溶融して体積膨張が起こっても、電子部品と絶縁樹脂の界面にはんだが流出することが無いため、はんだショート不良が起こらず良好な接続信頼性を確保することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１による電子部品内蔵モジュールの断面図
【図２】（ａ）本発明の電子部品の正面図
（ｂ）本発明の電子部品内蔵モジュールに使用している配線基板の断面図
【図３】本発明の実施の形態２による電子部品内蔵モジュールの断面図
【図４】本発明の実施の形態３による電子部品内蔵モジュールの断面図
【図５】従来の電子部品内蔵モジュールの断面図
【図６】（ａ）従来の電子部品の正面図
（ｂ）従来の電子部品内蔵モジュールに使用している配線基板の断面図
【符号の説明】
１  電子部品内蔵モジュール
２  配線基板
３  電極
４  電子部品
５  はんだ
６  電極
７  絶縁樹脂
１０  インナービア
１２  配線パターン
１３  裏面電極
１４  はんだ
１５  シールド層
１６  ソルダーレジスト
【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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