(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外形が矩形状となっている裏面（２７ａ）を有するセラミック基板（２）と、
前記裏面（２７ａ）に配列された複数の接合材付け用ランド（３）とを備える電子部品モジュールであって、
前記複数の接合材付け用ランド（３）は、前記裏面（２７ａ）のうち角部（７）を除いた各辺に沿ってそれぞれ１列で配列された外周ランド列（４）を含み、
前記複数の接合材付け用ランド（３）は、前記裏面（２７ａ）のうち角部（７）から略対角線方向に内側にずれた位置でなおかつ、前記角部（７）を挟む２辺に沿ってそれぞれ１列で配列されている前記外周ランド列（４）のうち前記角部（７）に最も近い端のものにそれぞれ隣接する位置に配置された角部内側ランド（５）を含み、前記裏面（２７ａ）のうち角部に非接合材付け用ランド（６）が配置されている、電子部品モジュール。
【請求項２】
前記角部内側ランドから見て前記裏面の略対角線方向に内側に隣接する位置には接合材付け用ランドはない、請求項１に記載の電子部品モジュール。
【請求項３】
前記裏面（２７ａ）の外形が長方形であって、前記裏面（２７ａ）の短辺において前記外周ランド列（４）の内側に隣接して１列以上で配列された短辺内側ランド列（８）を含む、請求項１に記載の電子部品モジュール。
【請求項４】
前記短辺内側ランド列（８）に対して内側に隣接する位置を含むように前記裏面（２７ａ）には凹部（９）が配置されており、前記凹部には表面実装部品（２３）が搭載されている、請求項３に記載の電子部品モジュール。
【請求項５】
前記裏面（２７ａ）の中央に凹部（９）が配置されており、前記凹部には表面実装部品（２３）が搭載されている、請求項１に記載の電子部品モジュール。
【請求項６】
前記セラミック基板の表面には表面実装部品（２４，２５）が搭載されている、請求項１に記載の電子部品モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品モジュールに関するものである。特に、セラミック基板を備える電子部品モジュールに関する。中でも特に、裏面に多数の端子電極を有する高周波モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
セラミック基板を備える電子部品モジュールの一種として高周波モジュールがある。移動体通信機や無線ＬＡＮのような無線機器には、スイッチ、フィルタ、カプラ、バラン、アンプなどのさまざまな機能をもった素子を一体化した高周波モジュールが用いられている。この高周波モジュールは、一般に、機能素子を構成する半導体デバイスやセラミックコンデンサなどの表面実装部品をセラミック多層基板の表面上に搭載し、各表面実装部品間を接続するための配線や機能素子を構成するコンデンサやインダクタなどをセラミック多層基板に内蔵したものである。このような高周波モジュールの使用例を図１２に示す。高周波モジュール２７は、無線機器内ではマザーボードとしてのプリント配線基板２０に搭載されている。高周波モジュール２７の裏面２７ａには多数の端子電極２８が形成されている。高周波モジュール２７をプリント配線基板２０に実装する際には、高周波モジュール２７側の端子電極２８とプリント配線基板２０側の表面電極２０との間でそれぞれはんだ２２を介して接合が行なわれていた。「ランド」とも呼ばれる端子電極２８は、高周波モジュール２７の裏面２７ａの外周を角部も含めて完全に取囲むように配置されていた。このような状況は高周波モジュールに限らず、セラミック基板を備える他の電子部品モジュールにおいても同様であった。【０００３】
このような電子部品モジュールをマザーボードに実装したものにおいて落下などの衝撃が加わったときの様子を、高周波モジュール２７を例にとって図１３に示す。マザーボードとしてのプリント配線基板２０にたわみや変形が生じると、電子部品モジュールとしての高周波モジュール２７側の端子電極２８とマザーボード側の電極との間のはんだ付け部に応力集中が起こり、電子部品モジュールに含まれているセラミック基板２にクラック２９が生じたり、端子電極２８が剥離したりといった破損が生じやすかった。しかし、近年の移動体通信機などの無線機器においては落下などの衝撃に対する高い耐性、信頼性が要求されている。したがって、電子部品モジュールとしても落下などの衝撃に対する耐性（以下「耐衝撃性」という。）を高める必要がある。【０００４】
そこで、耐衝撃性を高めるために、特開２００３−２１８４８９号公報（特許文献１）では、裏面の四隅に配置された端子電極に窪みや開口部を設けた構成が提案されている。特開２００３−１７９１７５号公報（特許文献２）では、四隅に配置された端子電極に円弧状の切欠きを設けた構成が提案されている。特開２００３−３３８５８５号公報（特許文献３）では、四隅に配置された端子電極の外形を波形にした構成が提案されている。これらの発明は、無線機器全体に衝撃が加わると四隅に配置された端子電極に大きな衝撃力が加わることを考慮に入れ、四隅における端子電極とはんだとの間の接合強度を特に高めようとするものである。
【特許文献１】特開２００３−２１８４８９号公報
【特許文献２】特開２００３−１７９１７５号公報
【特許文献３】特開２００３−３３８５８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記特許文献１〜３のように端子電極の形状を工夫するだけでは、接合強度の向上には限界がある。すなわち、応力の集中しやすい四隅の端子電極の接合強度を高めるという従来の発明では、耐衝撃性の向上には限界があった。【０００６】
そこで、本発明は、耐衝撃性をさらに高め、落下などの衝撃でマザーボードにたわみや変形が生じても破損しにくい電子部品モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に基づく電子部品モジュールは、外形が矩形状となっている裏面を有するセラミック基板と、上記裏面に配列された複数の接合材付け用ランドとを備える電子部品モジュールであって、上記複数の接合材付け用ランドは、上記裏面のうち角部を除いた各辺に沿ってそれぞれ１列で配列された外周ランド列を含み、上記複数の接合材付け用ランドは、上記裏面のうち角部から略対角線方向に内側にずれた位置でなおかつ、上記角部を挟む２辺に沿ってそれぞれ１列で配列されている上記外周ランド列のうち上記角部に最も近い端のものにそれぞれ隣接する位置に配置された角部内側ランドを含む。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、角部には接合材付け用ランドが存在せず、角部内側ランドを有しているので、マザーボードに実装した状態でも角部には接合材付けされた部分が存在しないことになる。したがって、角部における応力集中を回避することができ、クラックや剥離の発生を防止でき、耐衝撃性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に基づく実施の形態１における電子部品モジュールの裏面図である。
【図２】本発明に基づく実施の形態２における電子部品モジュールの裏面図である。
【図３】本発明に基づく実施の形態２で説明に用いた集合基板の平面図である。
【図４】本発明に基づく実施の形態２で説明に用いた集合基板の部分拡大平面図である。
【図５】本発明に基づく実施の形態２で説明に用いたセラミック基板に生じるひずみの説明図である。
【図６】本発明に基づく実施の形態２で説明に用いたセラミック基板に設けるブレーク溝の説明図である。
【図７】本発明に基づく実施の形態２における電子部品モジュールの好ましい変形例の裏面部分拡大図である。
【図８】本発明に基づく実施の形態３における電子部品モジュールの裏面図である。
【図９】本発明に基づく実施の形態３における電子部品モジュールの第１の変形例の裏面図である。
【図１０】本発明に基づく実施の形態３における電子部品モジュールの第２の変形例の裏面図である。
【図１１】本発明に基づく実施の形態４における電子部品モジュールの裏面図である。
【図１２】従来技術に基づく高周波モジュールの使用状態の断面図である。
【図１３】従来技術に基づく高周波モジュールの使用状態においてマザーボードにたわみが生じた様子の説明図である。
【符号の説明】
【００１０】
２  セラミック基板、３，３′  はんだ付け用ランド、３ｙ，３ｚ  （角部に最も近い端の）ランド、４，４′  外周ランド列、４ａ，８ａ５  角部内側ランド、６  非はんだ付け用ランド、７  角部、８  短辺内側ランド列、９  凹部、１０  集合基板、１１  ブレーク溝、１２  交差部、１３  ひずみ、１４  隣接部、１５  （直線同士の）交点、２０  プリント配線基板、２１  表面電極、２２  はんだ、２３，２４，２５  電子部品、２６  キャップ、２７  高周波モジュール、２７ａ  裏面、２７ｉ，２７ｊ，２７ｋ，２７ｎ  電子部品モジュール、２８  端子電極、２９  クラック。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（実施の形態１）
図１を参照して、本発明に基づく実施の形態１における電子部品モジュールについて説明する。図１はこの電子部品モジュール２７ｉの裏面２７ａ、すなわちはんだ付け用ランドが配列された側の面を示すものである。この電子部品モジュール２７ｉは、外形が矩形状となっている裏面２７ａを有するセラミック基板と、裏面２７ａに配列された複数のはんだ付け用ランド３とを備える電子部品モジュールであって、複数のはんだ付け用ランド３は、裏面２７ａのうち角部７を除いた各辺に沿ってそれぞれ１列で配列された外周ランド列４を含む。角部７はランドがない領域であるが、従来であればランドを配置していた領域であるので、差異が明確になるように、図１では２点鎖線で仮想的なランドの輪郭を示している。複数のはんだ付け用ランド３は、裏面２７ａのうち角部７から略対角線方向に内側にずれた位置でなおかつ、この角部７を挟む２辺に沿ってそれぞれ１列で配列されている外周ランド列４のうち角部７に最も近い端のものにそれぞれ隣接する位置に配置された角部内側ランド５を含む。角部内側ランド５ははんだ付け用ランド３の一種であってもよい。【００１２】
角部内側ランド５から見て裏面２７ａの略対角線方向に内側に隣接する位置にはランドはなく空き領域となっている。すなわち、本実施の形態における電子部品モジュール２７ｉにおいては、図１に示す仮想線ａと仮想線ｄとの交点すなわち角部７にははんだ付け用ランドが存在しておらず、仮想線ｂと仮想線ｅとの交点にははんだ付け用ランドすなわち角部内側ランド５が存在している。しかも、仮想線ｃと仮想線ｆとの交点から内側の領域にははんだ付け用ランドが存在していない。【００１３】
なお、仮想線ａは、長方形となっている裏面２７ａにおいて、短辺側の外周ランド列４におけるはんだ付け用ランドのほぼ中心を結ぶ仮想直線である。仮想線ｄは、長辺側の外周ランド列４におけるはんだ付け用ランドのほぼ中心を結ぶ仮想直線である。仮想線ｂは、仮想線ａと平行な直線であって、かつ長辺側の外周ランド列４のうち最も角部７に近いランドの中心を通る直線である。仮想線ｅは、仮想線ｄと平行な直線であって、かつ短辺側の外周ランド列４のうち最も角部７に近いランドの中心を通る直線である。仮想線ｃは、仮想線ａ，ｂと平行な直線であって、かつ長辺側の外周ランド列４のうち最も角部７に近いランドに隣接するランドの中心を通る直線である。仮想線ｆは仮想線ｄ，ｅと平行な直線であって、かつ短辺側の外周ランド列４のうち最も角部７に近いランドに隣接するランドの中心を通る直線である。【００１４】
なお、外周ランド列を構成するランドの形状は長方形であってもよいが、角部内側ランドの形状は正方形であることが好ましい。特に、外周ランド列を構成するランドの短辺の長さが角部内側ランドの各辺の長さと同じであることが好ましい。そのようになっていれば、角部内側ランドに集中する応力を分散しやすいからである。【００１５】
角部にもはんだ付けされたランドがあるような電子部品モジュールでは、機器全体に衝撃が加わったときには角部ではんだ付けされたランドに応力集中が起こって、クラックや剥離を引き起こしていたが、本実施の形態では、電子部品モジュールの角部７にははんだ付け用ランド３がないので、マザーボードに実装した状態でも角部にははんだ付けされた部分が存在しないことになる。したがって、角部における応力集中を回避することができ、クラックや剥離の発生を防止できる。本実施の形態では、こうして耐衝撃性を高めることができる。【００１６】
また、単に角部７からはんだ付け用ランドをなくしただけでは、配置されるランドの数が少なくなり、必要なランド数を確保できないおそれがあったが、本実施の形態では、角部７からなくした分のはんだ付け用ランドを角部内側ランド５として配置することができるので、裏面２７ａに配置可能なランドの数を維持することができ、しかも、電子部品モジュールとマザーボードとの間の接合強度を高め、耐衝撃性を向上させることができる。【００１７】
ここでは、接合材として「はんだ」を用いた例を挙げているが、接合材ははんだに限らず他の種類の接合材であってもよい。接合材はたとえば導電性接着剤であってもよい。導電性接着剤とは、たとえば接着用樹脂中に導電性粉末を混ぜたものであってよい。はんだ付け用ランドは接合材付け用ランドの一種に該当する。このことは、以下の実施の形態においても同様である。【００１８】
裏面２７ａの外形を矩形状としたが、本発明でいう「矩形」には正方形以外の長方形が含まれるのはもちろんのこと、正方形も当然に含まれる。【００１９】
また、セラミック基板は、複数のセラミック層を積層してなるセラミック多層基板であってもよい。この場合、セラミック層を構成する材料として、低温焼成セラミック（ＬＴＣＣ：Low  Temperature  Co-fired  Ceramic）材料を用いることが好ましい。低温焼成セラミック材料は、１０５０℃以下の焼成温度で焼結可能であって、比抵抗の小さな銀や銅などの低融点金属と同時に焼成することが可能であるため、高周波モジュール用のセラミック多層基板に好適である。低温焼成セラミック材料としては、具体的には、アルミナやフォルステライトなどのセラミック粉末にホウ珪酸系ガラスを混合してなるガラス複合系ＬＴＣＣ材料、ＺｎＯ−ＭｇＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系の結晶化ガラスを用いた結晶化ガラス系ＬＴＣＣ材料、ＢａＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系セラミック粉末やＡｌ2Ｏ3−ＣａＯ−ＳｉＯ2−ＭｇＯ−Ｂ2Ｏ3系セラミック粉末などを用いた非ガラス系ＬＴＣＣ材料などが挙げられる。【００２０】
セラミック多層基板の場合、その内部に、面内導体パターンや層間接続導体パターンなどの導体パターンを有していてよく、この導体パターンによって、配線パターンの他、コンデンサパターンやインダクタパターンのような機能素子パターンが形成されていてもよい。また、裏面に形成されるランドは、セラミック多層基板との密着力が向上することから、低温焼成セラミック材料と同時焼成することによって得られる電極パターンであることが好ましい。【００２１】
（実施の形態２）
図２を参照して、本発明に基づく実施の形態２における電子部品モジュールについて説明する。図２はこの電子部品モジュール２７ｊの裏面２７ａを示すものである。この電子部品モジュール２７ｊは、実施の形態１で説明した構成に加えて、次に示す構成を備えている。すなわち、裏面２７ａのうち角部に非はんだ付け用ランド６が配置されている。非はんだ付け用ランド６とはこの電子部品モジュール２７ｊをマザーボードに実装する際にはんだ付けをする必要がないランドである。たとえば、テスト用ランドが該当する。ここでいう「テスト用ランド」とは、セラミック基板の表面または内部に設けられた配線パターンに接続されており、その電気的特性をテストするためのランドである。【００２２】
本実施の形態では、角部７にランドが配置されているが、そのランドははんだ付け用ランド３ではなく、非はんだ付け用ランド６であるので、この電子部品モジュール２７ｊをマザーボードに実装するときに角部ははんだ付けされない状態のままにしておくことができる。この電子部品モジュール２７ｊがマザーボードに実装されている状態で衝撃が加わったとしても非はんだ付け用ランド６がはんだ付けされていなければ角部における応力集中は起こらない。したがって、実施の形態１で述べたのと同じ効果を得ることができる。【００２３】
電子部品モジュールの複数のランドの中にもともとはんだ付けする必要のないテスト用などのランドが混在している場合、そのようなランドを優先的に角部に配置し、その角部のランドでははんだ付けを行なわないようにすれば、従来の構成に比べて裏面２７ａに配置されるランドの総数を維持したまま、角部における応力集中を回避することができ、クラックや剥離の発生を防止できる。したがって、耐衝撃性を高めることができる。【００２４】
セラミック多層基板を利用した電子部品モジュールの製造においては、個別の製品となる子基板を多数個縦横につないだ状態のいわゆる集合基板の状態でセラミックスの焼成を行ない、その後でブレーク溝を設け、このブレーク溝に沿って子基板に分割するという方法が採られる。このとき、図１のように子基板の角部にランドが全くない場合、集合基板の状態で焼成すると、ランドとなる金属材料と基板となるセラミック材料との収縮率が異なるため、基板のひずみが大きくなることがあった。図３に、角部にランドがない子基板を製造する際の集合基板の一例として集合基板１０を示す。図３においてはマス目の１つ１つが子基板である。この集合基板１０の中央で２×２の形に並んだ４枚の子基板（ハッチングを付した部分）に注目し、拡大したところを図４に示す。子基板同士の境界線の交差部１２においてはランドが全くないので、焼成すると収縮率の違いから図５に示すようにセラミック基板２の表面にひずみ１３が生じてしまう。この状態で図６に示すようにブレーク溝１１を形成すると、ブレーク溝１１を起点としてセラミック基板２は一気に破断してしまう。これがいわゆる「基板ワレ」という現象である。【００２５】
図２に示した本実施の形態における電子部品モジュール２７ｊであれば、角部にも非はんだ付け用ランド６が配置されている。本実施の形態では、図４における交差部１２にも空白地帯を生じることなくランドを配列することができ、なおかつ、非はんだ付け用ランド６ははんだ付け用ランド３と同じく金属で形成することができるので、収縮率に関しては他の部分と条件をほぼ同じにすることができる。したがって、ひずみや基板ワレを防止することができる。【００２６】
また、非はんだ付け用ランドは、はんだ付け用ランドよりも面積が小さい場合が多い。その場合、図７に示すように、非はんだ付け用ランド６の中心が、裏面２７ａのある辺の外周ランド列４におけるはんだ付け用ランド３の中心を連ねて結ぶ直線と、隣接する辺の外周ランド列４′におけるはんだ付け用ランド３′の中心を連ねて結ぶ直線との交点１５よりも外側になるように非はんだ付け用ランド６が配置されていることが好ましい。非はんだ付け用ランドの面積がはんだ付け用ランドの面積よりも小さい場合は、このように配置されていることによって、ひずみや基板ワレを効果的に防止することができる。さらに、このように配置することによって、非はんだ付け用ランドとはんだ付け用ランドとの誤認を起こりにくくすることができる。【００２７】
（実施の形態３）
図８を参照して、本発明に基づく実施の形態３における電子部品モジュールについて説明する。図８はこの電子部品モジュール２７ｋの裏面２７ａを示すものである。この電子部品モジュール２７ｋは、実施の形態１〜３で説明した構成に加えて、次に示す構成を備えている。すなわち、長方形の裏面２７ａの短辺において外周ランド列４の内側に隣接して１列以上で配列された短辺内側ランド列８を含む。【００２８】
本実施の形態では、角部における応力集中を回避しつつ、電子部品モジュール２７ｋとマザーボードとの間の接合面積を増やすことができるので、耐衝撃性を高めることができる。【００２９】
短辺内側ランド列８がある短辺は１つであってもよいが互いに対向する２つの短辺ともに短辺内側ランド列８があることが好ましい。【００３０】
また、図８に示すように、長辺におけるランド列は１列であって短辺におけるランド列は２列であることが好ましい。これよりも列数が増えると、却って耐衝撃性が低下する場合がある。【００３１】
また、図９に示すように、外周ランド列４のうちのランド４ａと短辺内側ランド列８のうちのランド８ａとが裏面２７ａ上でつながっていてもよい。図１０に示すように、外周ランド列４や短辺内側ランド列８は、そのランド群の中に他のランドと面積の異なるランドを含んでいてもよい。図１０に示す例では、外周ランド列４の中にランド４ｂが含まれ、短辺内側ランド列８の中にランド８ｂが含まれている。ランド４ｂ，８ｂはいずれも他のランドに比べて大きな面積を有している。この例では、ランド４ｂ，８ｂは複数のランドを元の位置関係を維持したままつないだような形状をしている。機能が同一である複数のランドが存在する場合はこれらの複数のランドを１つの大きなランドに共通化することで、耐衝撃性の改善を図ることができる。【００３２】
（実施の形態４）
図１１を参照して、本発明に基づく実施の形態４における電子部品モジュールについて説明する。図１１はこの電子部品モジュール２７ｎの裏面２７ａを示すものである。この電子部品モジュール２７ｎは、実施の形態１〜３で説明した構成に加えて、次に示す構成を備えている。すなわち、短辺内側ランド列８に対して内側に隣接する位置である隣接部１４を含むように裏面２７ａに凹部（キャビティ）９が配置されている。凹部９は裏面２７ａの中央に設けられていることが好ましい。【００３３】
本実施の形態では、裏面２７ａの短辺内側ランド列８に対して内側に隣接する位置に凹部９が設けられているので、図１３に示したようにマザーボードがたわんだときにも裏面２７ａとマザーボードとの接触を軽減することができ、耐衝撃性を高めることができる。特に凹部９が裏面２７ａの中央に設けられていれば、マザーボードがたわんだときの裏面２７ａ中央部とマザーボードとの接触を軽減することができるので、好ましい。このように凹部９を設ける構成は、図１１に示したように実施の形態３の構成に適用するだけでなく、実施の形態１，２の構成にもそれぞれ適用してもよい。【００３４】
本実施の形態で示したように、凹部９は、短辺内側ランド列８に対して内側に隣接する位置である隣接部１４を含むように配置されていることが好ましい。こうすれば凹部９の領域を最大限に大きく確保することができ、マザーボードとの接触をより確実に避けることができるからである。しかし、凹部は、隣接部１４を含むように配置されているのでなくても、裏面の中央に配置されているだけでも一定の効果はある。マザーボードが凸状にたわんだときに最も接触しやすいのは中央と考えられるからである。【００３５】
上記各実施の形態で示した電子部品モジュールは、表面に表面実装部品が搭載されていることが好ましい。このようになっていれば、電子部品モジュールの高機能化を図ることができる。表面に搭載される表面実装部品とは、たとえば図１２に示した表面実装部品２４，２５のようなものである。同時に凹部９の内部に表面実装部品２３が搭載されていてもよい。【００３６】
（実験例）
上記各実施の形態で示した電子部品モジュールおよび、従来の電子部品モジュールによって耐衝撃性を比較する実験を行なった。実験は、各構成の電子部品モジュールを用いて落下サイクルを繰返し行なって何回の落下サイクルまで耐えることができるか調べることによって行なった。その結果は表１に示すようになった。【００３７】
【表１】
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【００３８】
表１において「従来の構成１」とは、図１の構成において角部内側ランド５をなくして角部７にはんだ付け用ランド３を配置したものである。「従来の構成２」とは、図１の構成において角部内側ランド５をなくしたものである。表１において「耐久サイクル数」とあるのは、落下試験において破損せずにもちこたえることができた落下の回数を示す。たとえば耐久サイクル数が３とあれば４回目の落下で破損したことを意味する。表１の結果からは、本発明を適用することによって、従来の構成に比べて耐衝撃性が改善されることがわかる。【００３９】
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【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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【図１２】
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【図１３】
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