(57)【要約】 【課題】  半田等のロウ材の接続信頼性を向上させた回路モジュールおよびその製造方法を提供する。【解決手段】 本発明の回路モジュール１０Ａは、実装基板の表面に形成された導電路に複数の回路素子が実装される回路モジュールに於いて、金属細線を介して前記導電路と電気的に接続される第1の回路素子は樹脂封止され、第２の回路素子はロウ材により前記導電路に固着される構成となっている。従って、ロウ材を介して接続される第２の回路素子を樹脂封止することにより発生していた問題を解決することができる。更に、ロウ材として溶融点が高い鉛フリー半田を採用した場合でも、ロウ材を介して接続されるチップ部品は樹脂封止されていないので、リフローの工程により溶融するロウ材に起因した封止樹脂のクラック発生を抑止することができる。【選択図】  図１
2005108945.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実装基板の表面に形成された導電路に複数の回路素子が実装される回路モジュールに於いて、
金属細線を介して前記導電路と電気的に接続される第1の回路素子は樹脂封止され、
第２の回路素子はロウ材により前記導電路に固着されることを特徴とする回路モジュール。
【請求項２】
実装基板の表面に形成された導電路に複数の回路素子が実装される回路モジュールに於いて、
金属細線により導電パターンと電気的に接続された第1の回路素子が樹脂封止された回路装置と、
ロウ材を介して前記導電路に固着された第２の回路素子とを有することを特徴とする回路モジュール。
【請求項３】
前記ロウ材は鉛フリー半田であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の回路モジュール。
【請求項４】
前記第1の回路素子と前記第２の回路素子とは、前記導電路を介して電気的に接続されることを特徴とする請求項１または請求項２記載の回路モジュール。
【請求項５】
前記第1の回路素子および前記金属細線は、ポッティングにより樹脂封止されることを特徴とする請求項１記載の回路モジュール。
【請求項６】
前記第1の回路素子は、フェイスアップで実装される半導体素子であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の回路モジュール。
【請求項７】
前記第２の回路素子は、チップ抵抗またはチップコンデンサであることを特徴とする請求項１または請求項２記載の回路モジュール。
【請求項８】
第1の回路素子と第２の回路素子とを含む電気回路を実装基板の表面に形成する回路モジュールの製造方法に於いて、
金属細線を介して他の箇所と接続される前記第1の回路素子は樹脂封止を行い、前記第２の回路素子はロウ材を介して前記実装基板に直に固着することを特徴とする回路モジュールの製造方法。
【請求項９】
前記第1の回路素子は、樹脂封止された回路装置の状態で、前記ロウ材を介して前記実装基板に実装されることを特徴とする請求項８記載の回路モジュールの製造方法。
【請求項１０】
前記ロウ材として鉛フリー半田を用いることを特徴とする請求項８記載の回路モジュールの製造方法。
【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その製造方法に関し、特に、回路素子を固着するロウ材の信頼性を向上させた回路モジュールおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図７を参照して、従来型の回路モジュール１００の構成を説明する。回路モジュール１００は、表面に導電路１０８が形成された実装基板１０６と、第２の半田１１１を介して導電路１０８に固着された回路装置１００Ａとから構成されている。
【０００３】
回路装置１００Ａには、回路素子として半導体素子１０２Ａおよびチップ素子１０２Ｂが内蔵されている。半導体素子１０２Ａは、支持基板１０１にフェイスアップで固着され、金属細線１０３を介して表面電極１０４と電気的に接続されている。チップ素子１０２Ｂは、第1の半田１１０を介して表面電極１０４に固着されている。支持基板１０１の表面に形成された表面電極１０４と、支持基板１０１の裏面に形成された裏面電極１０５とは、支持基板１０１を貫通して接続されている。そして、回路素子１０２は、封止樹脂１０７により封止されている。このように、回路モジュールの接続構造では、構成要素同士を機械的・電気的に接続するために半田が多用されている。そして、近年では、Ｐｂ（鉛）フリー半田の実用化が急がれている（特許文献１および特許文献２を参照）。
【特許文献１】特開２００２−７６６０５号公報
【特許文献２】特開２００２−２６１１０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、回路装置１１０Ａ内部に於いて、チップ素子１０２Ｂは第1の半田１１０を介して固着されているが、この第1の半田の塗布量を調整するのが難しい。このことから、チップ素子１０２Ｂが接続不良を起こす可能性があった。
【０００５】
更に、Ｐｂフリー半田を用いた場合を考えると、チップ素子１０２Ｂを第1の半田１１０で固着することによる問題が顕著になる。これは、従来に於いて用いられたＳｎ−Ｐｂ共晶半田と比較すると、Ｐｂフリー半田の溶融点は非常に高ことに起因する。例えば、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系の半田の溶融点は２１６℃程度である。従って、このようなＰｂフリー半田を、回路装置１００Ａを実装するための第２の半田１１１として採用した場合、リフロー時の雰囲気は２５０℃程度となる。回路装置１００Ａがこのような高温の雰囲気に晒されることにより、回路装置１００Ａ内部の第２の半田１１１が溶融してしまう。第２の半田１１１が溶融すると、その体積が１０％程度膨張することから、全体を封止する封止樹脂にクラックが発生してしまう。
【０００６】
本発明は上述した問題点を鑑みて成されたものであり、本発明の主な目的は、半田等のロウ材の接続信頼性を向上させた回路モジュールおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の回路モジュールは、実装基板の表面に形成された導電路に複数の回路素子が実装される回路モジュールに於いて、金属細線を介して前記導電路と電気的に接続される第1の回路素子は樹脂封止され、第２の回路素子はロウ材により前記導電路に固着されることを特徴とする。
【０００８】
更に、本発明の回路モジュールは、実装基板の表面に形成された導電路に複数の回路素子が実装される回路モジュールに於いて、金属細線により導電パターンと電気的に接続された第1の回路素子が樹脂封止された回路装置と、ロウ材を介して前記導電路に固着された第２の回路素子とを有することを特徴とする。
【０００９】
更に、本発明の回路モジュールの製造方法は、第1の回路素子と第２の回路素子とを含む電気回路を実装基板の表面に形成する回路モジュールの製造方法に於いて、金属細線を介して他の箇所と接続される前記第1の回路素子は樹脂封止を行い、前記第２の回路素子はロウ材を介して前記実装基板に直に固着することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の回路モジュールおよびその製造方法によれば、金属細線を介して導電路と電気的に接続される第1の回路素子としての半導体素子は樹脂封止される。そして、第２の回路素子としてのチップ素子はロウ材により前記導電路に固着される。従って、ロウ材を介して接続される第２の回路素子を樹脂封止することにより発生していた問題を解決することができる。更に、ロウ材として溶融点が高い鉛フリー半田を採用した場合でも、ロウ材を介して接続されるチップ部品は樹脂封止されていないので、リフローの工程により溶融するロウ材に起因した封止樹脂のクラック発生を抑止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１を参照して、本発明に係る回路モジュール１０Ａの構成を説明する。本発明の回路モジュール１０Ａは、実装基板２０の表面に形成された導電路２１に複数の回路素子が実装される回路モジュールに於いて、金属細線１２を介して導電路２１と電気的に接続される第1の回路素子は樹脂封止され、第２の回路素子はロウ材により前記導電路に固着される構成となっている。
【００１２】
基板２０としては、放熱性・機械的強度が良いものが採用される。ここでは、金属基板、プリント基板、フレキシブル基板、複合基板等を採用することができる。また、金属等の導電性の材料から成る基板を採用する場合は、その表面に絶縁層を設けて導電路２１との絶縁を行う。
【００１３】
導電路２１は、実装基板２０の表面に所定の電気回路を構成するように形成され、回路素子が実装されるパッドに相当する部分と、各パッドを接続する配線とを主に構成する。
【００１４】
第1の回路素子は、金属細線１２を介して導電路２１と電気的に接続される回路素子であり、ここではＩＣである半導体素子１１Ａが採用されている。半導体素子１１Ａは、フェイスアップで実装基板２０に固着され、金属細線１２を介して半導体素子１１Ａの電極と導電路２１とは電気的に接続されている。
【００１５】
第２の回路素子はロウ材により導電路２１に固着される素子であり、チップ素子１１Ｂが採用される。ここで、チップ素子１１Ｂとしては、チップ抵抗、チップコンデンサまたはダイオード等を採用することが可能である。
【００１６】
ロウ材としては、本発明では鉛フリー半田を採用することができる。具体的には、Ｓｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｚｎ系、または、これらにＢｉやＩｎを添加した鉛フリー半田を用いることができる。鉛フリー半田は、鉛を用いた従来の半田と比較すると融点が高い。従って、これらの鉛フリー半田を半田付けする際のリフロー温度は、２５０℃程度に成る。
【００１７】
封止樹脂１３は、半導体素子１１Ａおよび金属細線１２を被覆している。この封止樹脂１３は、ポッティングにより形成され、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂から成る。
【００１８】
上記構成の回路モジュール１０Ａのポイントは、金属細線１２により導電路２１と電気的に接続される半導体素子１１Ａは樹脂封止を行い、チップ素子１１Ｂはロウ材１４により直に導電路２１に固着したことにある。従来に示した回路モジュールでは、半導体素子およびチップ素子の両方が回路装置として樹脂封止されていたことにより、チップ素子を固着するロウ材に関連した問題が発生していた。ここでは、チップ素子１１Ｂを樹脂封止せずに、半導体素子１１Ａとは個別に実装基板２０に実装することにより、上記問題を解決している。即ち、チップ素子１１Ｂを固着するロウ材１４は樹脂封止されていないので、回路素子をリフローする工程で、ロウ材１４が融解しても問題が発生しない。
【００１９】
図２を参照して、他の形態の回路モジュール１０Ｂの構成を説明する。回路モジュール１０Ｂは、実装基板２０の表面に形成された導電路２１に複数の回路素子が実装される回路モジュールに於いて、金属細線１２により導電パターン１６と電気的に接続された第1の回路素子が樹脂封止された回路装置１５Ａと、ロウ材１４を介して導電路２１に固着された第２の回路素子とを有する構成と成っている。このように、回路モジュール１０Ｂの基本的構成は上記した回路モジュール１０Ａと同様であり、相違点は回路装置１５Ａの構成にある。
【００２０】
同図を参照して、回路装置１５Ａは、導電パターン１６と、導電パターン１６にフェイスアップで固着された半導体素子１１Ａと、半導体素子１１Ａと導電パターン１６とを接続する金属細線１２と、半導体素子１１Ａを被覆して全体を支持する封止樹脂１３とから構成されている。従って、従来例の回路装置１００Ａとを比較すると、この回路装置１５Ａは支持基板１０１を不要にして構成されているので、薄型の回路装置となっている。また、回路装置１５Ａの裏面に露出した導電パターン１６と導電路２１とは、ロウ材１４を介して接続されている。
【００２１】
ここで示す回路モジュール１０Ｂのポイントは、金属細線１２を介して他の構成要素と電気的に接続される半導体素子１１Ａは、樹脂封止された回路装置１５Ａとして供給され、チップ素子１１Ｂはロウ材を介して導電路２１に直に接続されることにある。従って、ロウ材１４として鉛フリー半田を採用して、高温でリフローを行ったとしても、回路装置１５Ａには半田が含まれていないので、従来例に示したような問題は抑止できる。
【００２２】
図３を参照して、他の形態の回路モジュール１０Ｃの構成を説明する。図３（Ａ）は回路モジュール１０Ｃの断面図であり、図３（Ｂ）は回路装置１５Ｂの平面図である。
【００２３】
図３（Ａ）を参照して、回路モジュール１０Ｃの基本的構成は、図２に示した回路モジュール１０Ｂと同様であり、相違点は回路装置１５Ｂが多層の配線構造を有している点にある。回路装置１５Ｂの配線構造は、絶縁層を介して積層された第1の導電パターン１６Ａ、および、第２の導電パターン１６Ｂから成る。ここでは２層の配線構造となっているが、更に多層の配線構造が実現されても良い。最上層の導電パターンである第1の導電パターン１６Ａは、半導体素子１１Ａと電気的に接続される。そして、最下層の導電パターンである第２の導電パターン１６Ｂは、ロウ材１４を介して導電路２１と電気的に接続される。このように多層の配線構造の採用により、回路モジュールの小型化に寄与することができる。
【００２４】
図３（Ｂ）を参照して、回路装置１５Ｂの導電パターンの詳細を説明する。同図では、上層の第1の導電パターン１６Ａを実線で示し、下層の第２の導電パターン１６Ｂを点線で示している。第1の導電パターン１６Ａは、半導体素子１１Ａの周囲にパッド部を形成して、金属細線１２を介して半導体素子１１Ａと電気的に接続されている。そして、下層の第２の導電パターン１６Ｂと接続するための配線部を、半導体素子１１Ａの下方に構成している。また、第２の導電パターン１６Ｂは、ロウ材１４を付着するためのパッド部を主に形成している。
【００２５】
図４を参照して、他の形態の回路モジュール１０Ｄの構成を説明する。ここでは、回路装置１５Ｃは支持基板１７が採用され、その表面および裏面には第1の導電パターン１６Ａおよび第２の導電パターン１６Ｂが形成されている。
【００２６】
図５を参照して、ここでは、半導体素子１１Ａを内蔵する回路装置１５Ｂの導電パターンに、チップ素子１１Ｂが固着されている。従って、回路装置１５Ｂ自体が実装基板として機能して、回路モジュール１０Ｄが構成されている。
【００２７】
次に、図６を参照して、本発明に係る回路モジュールの製造方法を説明する。本発明の回路モジュールは、第1の回路素子と第２の回路素子とを含む電気回路を実装基板２０の表面に形成する回路モジュールの製造方法に於いて、金属細線１２を介して他の箇所と接続される前記第1の回路素子は樹脂封止を行い、第２の回路素子はロウ材を介して前記実装基板に直に固着することで製造される。ここで、第1の回路素子としては半導体素子１１Ａがあり、第２の回路素子としてはチップ素子１１Ｂが挙げられる。
【００２８】
同図は、第1の回路素子としての半導体素子が内蔵された回路装置１５Ａと、第２の回路素子としてのチップ素子とを実装するリフローの工程を示している。半導体素子１１Ａは樹脂封止された回路装置１５Ａとして用意され、チップ素子１１Ｂは、そのまま実装される。
【００２９】
実装基板２０の表面に形成された導電路２１に於いて、回路素子が実装される箇所にはロウ材１４が塗布されている。本発明では、ロウ材１４として鉛フリー半田を採用すると、リフロー時の温度は２５０℃程度に成る。そして、回路素子であるチップ素子１１Ｂおよび回路装置１５Ａを載置することにより、回路モジュールは製造される。
【００３０】
また、図１に示すような回路モジュール１０Ａを製造する場合は、半導体素子１１Ａの固着および金属細線１２の接続を行い、リフローの工程によりチップ素子１１Ｂを固着した後に、ポッティングにより封止樹脂１３が形成される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に斯かる回路モジュールを示す断面図である。
【図２】本発明に斯かる回路モジュールを示す断面図である。
【図３】本発明に斯かる回路モジュールを示す断面図（Ａ）、平面図（Ｂ）である。
【図４】本発明に斯かる回路モジュールを示す断面図である。
【図５】本発明に斯かる回路モジュールを示す断面図である。
【図６】本発明に斯かる回路モジュールの製造方法を示す断面図である。
【図７】従来の回路モジュールを示す断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０            回路モジュール
１１            回路素子
１１Ａ          半導体素子
１１Ｂ          チップ素子
１２            金属細線
１３            封止樹脂
１４            ロウ材
１５            回路装置
１６            導電パターン
１７            支持基板
２０            実装基板
２１            導電路
【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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