JP2010232314A - 電子部品モジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】基板で発生した熱が受動部品に伝播するのを抑制することができる電子部品モジュールを提供する。
【解決手段】DC−DCコンバータ用モジュール1では、IC2の電圧出力端子である端子2cとインダクタ部品4の端子42aとを電気的に接続するための配線L1として基板3に設けられたスルーホール16aと、IC2のスイッチング端子である端子2bとインダクタ部品4の端子42bとを電気的に接続するための配線L2として基板に設けられたスルーホール16bとが、インダクタ部品において端子42aと端子42bとが対向する方向(すなわち、基板及びインダクタ部品4長手方向)と交差する方向において対向している。
【選択図】図1

Description

本発明は、例えばDC−DCコンバータ用モジュール等の電子部品モジュールに関する。
近年、携帯電話機等の電子機器に用いられるDC−DCコンバータ用モジュール等の電子部品モジュールにおいては、高集積化がとどまるところを知らず、そのような電子部品モジュールには、更なる小型化が要求されている。そのため、IC等の回路部品を内蔵する基板と、基板の一主面側に配置されて回路部品と電気的に接続されたインダクタ部品等の受動部品と、を備える電子部品モジュールが開発されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2004−63676号公報
ところで、上述したような電子部品モジュールにおいては、インダクタ部品等の受動部品の特性が劣化するのを防止するために、IC等の回路部品を内蔵する基板で発生した熱が受動部品に伝播するのを抑制することが重要である。
そこで、本発明は、基板で発生した熱が受動部品に伝播するのを抑制することができる電子部品モジュールを提供することを課題とする。
上記課題を解決するため、本発明に係る電子部品モジュールは、回路部品を含む基板と、基板の一主面側に配置され、回路部品と電気的に接続される受動部品と、を備え、基板には、回路部品と受動部品の第1の端子とを電気的に接続するための第1の配線として、第1の端子と接続される第1の電極層、及び第1の電極層と接続される第1のスルーホールが設けられていると共に、回路部品と受動部品の第2の端子とを電気的に接続するための第2の配線として、第2の端子と接続される第2の電極層、及び第2の電極層と接続される第2のスルーホールが設けられており、第1のスルーホールと第2のスルーホールとは、第1の端子と第2の端子とが対向する方向と交差する方向において対向している、ことを特徴とする。
この電子部品モジュールでは、回路部品と受動部品の第1の端子とを電気的に接続するための第1の配線として基板に設けられた第1のスルーホールと、回路部品と受動部品の第2の端子とを電気的に接続するための第2の配線として基板に設けられた第2のスルーホールとが、第1の端子と第2の端子とが対向する方向と交差する方向において対向している。基板に設けられた配線のうち第1の配線及び第2の配線には比較的大きな電流が流れるが、第1の端子と第2の端子とが対向する方向と交差する方向において第1のスルーホールと第2のスルーホールとが対向しているので、第1のスルーホールと第2のスルーホールとの距離が大きくなり、第1の配線及び第2の配線で発生した熱の放熱が促進されることになる。従って、この電子部品モジュールによれば、基板で発生した熱が受動部品に伝播するのを抑制すること可能となる。
ここで、第1のスルーホール及び第2のスルーホールは、一主面における受動部品の配置領域内に位置している、ことが好ましい。この構成によれば、基板においてスペースを有効に利用し、電子部品モジュールの小型化を図ることができる。
また、第1の電極層は、第1の端子と第2の端子とが対向する方向において、第1のスルーホールから第2のスルーホールの反対側に広がっており、第2の電極層は、第1の端子と第2の端子とが対向する方向において、第2のスルーホールから第1のスルーホールの反対側に広がっている、ことが好ましい。この構成によれば、互いに反対側に広がる第1の電極層及び第2の電極層を介して、第1の配線及び第2の配線で発生した熱をより効率良く放熱させることができる。
また、基板には、第1の配線として第3のスルーホールが設けられていると共に、第2の配線として第4のスルーホールが設けられており、第3のスルーホール及び第4のスルーホールは、一主面に平行な方向において回路部品に対し一方の側に位置している、ことが好ましい。この構成によれば、回路部品に対し一方の側に位置する第3のスルーホール及び第4のスルーホールを介して、第1の配線及び第2の配線で発生した熱をより効率良く放熱させることができる。
このとき、回路部品の中心は、一主面に平行な方向において基板の中心に対し他方の側に位置している、ことが好ましい。この構成によれば、基板においてスペースを有効に利用し、電子部品モジュールの小型化を図ることができる。
本発明によれば、基板で発生した熱が受動部品に伝播するのを抑制することが可能となる。
本発明に係る電子部品モジュールの一実施形態であるDC−DCコンバータ用モジュールの断面図である。 図1のDC−DCコンバータ用モジュールの回路図である。 図1の他方の側の樹脂層と他方の側のレジスト層との境界部分を他方の側から見た図である。 図1の中央の樹脂層と他方の側の樹脂層との境界部分を他方の側から見た図である。 図1の中央の樹脂層の断面を他方の側から見た図である。 図1の一方の側の樹脂層と中央の樹脂層との境界部分を他方の側から見た図である。 図1の一方の側のレジスト層と一方の側の樹脂層との境界部分を他方の側から見た図である。 図1の基板の製造方法を説明するための断面図である。 図1の基板の製造方法を説明するための断面図である。 図1の基板の製造方法を説明するための断面図である。 図1の基板の製造方法を説明するための断面図である。
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
図1は、本発明に係る電子部品モジュールの一実施形態であるDC−DCコンバータ用モジュールの断面図である。図1に示されるように、DC−DCコンバータ用モジュール(電子部品モジュール)1は、IC(回路部品)2を内蔵する基板3と、基板3の表面(一主面)3a側に配置され、IC2と電気的に接続されるインダクタ部品(受動部品)4と、を備えている。DC−DCコンバータ用モジュール1は、例えば携帯電話機等の電子機器のマザーボード20上に実装される小型の一体化電源モジュールである。なお、マザーボード20上にはコンデンサ(不図示)が別途実装され、これにより、DC−DCコンバータ用モジュール1はDC−DCコンバータとして動作する。
インダクタ部品4は、いわゆるチップインダクタであって、直方体状の本体41と、一対の端子(第1の端子及び第2の端子)42a,42bと、を有している。本体41は、コイルを内部に有するフェライト等の磁性材料からなるものである。一対の端子42a,42bは、本体41の長手方向における両端部に設けられている。
図2は、図1のDC−DCコンバータ用モジュールの回路図である。図2に示されるように、DC−DCコンバータ用モジュール1は、一般的なチョッパー型のDC−DCコンバータ回路である回路10を構成する。IC2は、制御回路CU及びスイッチング素子S1,S2を有している。制御回路CUは、電圧入力端子VINから入力された入力直流電圧に対し、スイッチング素子S1,S2を駆動して所定の昇圧・降圧を行う。制御回路CUには、イネーブル(enable)端子ENが取り付けられている。インダクタ部品4は、コンデンサと平滑回路を構成し、電圧出力端子Voutから平滑な出力直流電圧を出力する。
続いて、上述した基板3の構成について具体的に説明する。図1に示されるように、基板3は、IC2が埋設された樹脂層5を有しており、樹脂層5の一方の側(図1において上側、すなわち、インダクタ部品4側)には樹脂層6が積層され、樹脂層5の他方の側(図1において下側)には樹脂層7が積層されている。更に、樹脂層6の一方の側にはレジスト層8が積層され、樹脂層7の他方の側にはレジスト層9が積層されている。このように、基板3は、長方形板状の多層積層体として構成されている。
図3は、図1の他方の側の樹脂層と他方の側のレジスト層との境界部分を他方の側から見た図である。図1,3に示されるように、樹脂層7とレジスト層9との間には、DC−DCコンバータ用モジュール1の端子となる電極層11a〜11fが形成されており、各電極層11a〜11fは、レジスト層9に形成された開口から他方の側に露出している。各電極層11a〜11fには、DC−DCコンバータ用モジュール1をマザーボード20に電気的且つ機械的に接合するためのハンダバンプ13が配置されており、各ハンダバンプ13は、レジスト層9に形成された開口を介して他方の側に突出している。
電極層11aは、図2に示された電圧出力端子Voutに相当し、電極層11c,11fは、図2に示されたグランド端子G1,G2に相当する。また、電極層11dは、図2に示された電圧入力端子VINに相当し、電極層11eは、図2に示されたイネーブル端子ENに相当する。そして、電極層11bは、スイッチング素子S1,S2の切替えタイミングを制御するための制御信号が入力されるモード端子として機能する。
樹脂層7には、スルーホール7a〜7dが設けられている。スルーホール7aは、樹脂層7とレジスト層9との間に形成された電極層12aを介して電極層11aと電気的に接続されており、スルーホール7bは、樹脂層7とレジスト層9との間に形成された電極層12bを介して電極層11aと電気的に接続されている。また、スルーホール7c,7dは、樹脂層7とレジスト層9との間に形成された電極層12cを介して電極層11c,11fと電気的に接続されている。
なお、スルーホール7a〜7dは、樹脂層7に形成された貫通孔内に銅等の導電材が配置されて構成された貫通電極であって、貫通孔の内面に導電材が膜状に形成されたものであっても、或いは貫通孔内に導電材が充填されたものであってもよい。また、電極層11a〜11f,12a〜12cは、銅等の導電材からなる膜状の電極パターンである。これらのことは、以下に述べるスルーホール及び電極層についても同様である。
図4は、図1の中央の樹脂層と他方の側の樹脂層との境界部分を他方の側から見た図である。図1,4に示されるように、樹脂層5と樹脂層7との間には、樹脂層5に埋設されたIC2の端子2a〜2fが露出している。端子2aはIC2のモード端子であり、端子2bはIC2のスイッチング端子である。また、端子2cはIC2の電圧出力制御端子であり、端子2dはIC2の電圧入力端子である。更に、端子2eはIC2のイネーブル端子であり、端子2fはIC2のグランド端子である。端子2cは、樹脂層5と樹脂層7との間に形成された電極層15dを介して、樹脂層7に設けられたスルーホール7bと電気的に接続されている。
樹脂層5には、スルーホール14a〜14cが設けられている。スルーホール(第3のスルーホール)14aは、樹脂層5と樹脂層7との間に形成された電極層15aを介して、樹脂層7に設けられたスルーホール7aと電気的に接続されており、スルーホール(第4のスルーホール)14bは、樹脂層5と樹脂層7との間に形成された電極層15bを介してIC2の端子2bと電気的に接続されている。また、スルーホール14cは、樹脂層5と樹脂層7との間に形成された電極層15cを介して、樹脂層7に設けられたスルーホール7c,7d及びIC2の端子2fと電気的に接続されている。電極層15cは、基板3の表面3aに垂直な方向における他方の側(図1において下側)にて、その方向から見てIC2と少なくとも一部が重なるように広がっている。
なお、IC2のモード端子である端子2aは、所定の電極層及びスルーホール(不図示)を介して、DC−DCコンバータ用モジュール1のモード端子として機能する電極層11bと電気的に接続されており、IC2の電圧入力端子である端子2dは、所定の電極層及びスルーホール(不図示)を介して、DC−DCコンバータ用モジュール1の電圧入力端子VINに相当する電極層11dと電気的に接続されている。また、IC2のイネーブル端子である端子2eは、所定の電極層及びスルーホール(不図示)を介して、DC−DCコンバータ用モジュール1のイネーブル端子ENに相当する電極層11eと電気的に接続されている。
図5は、図1の中央の樹脂層の断面を他方の側から見た図である。図1,5に示されるように、スルーホール14a〜14cは、基板3の長手方向(基板の一主面に平行な方向)においてIC2に対し一方の側(図5において左側)に位置している。また、IC2の中心は、基板3の長手方向において樹脂層5の中心(すなわち、基板3の中心)に対し他方の側(図5において右側)に位置している。
図6は、図1の一方の側の樹脂層と中央の樹脂層との境界部分を他方の側から見た図である。図1,6に示されるように、樹脂層6には、スルーホール(第1のスルーホール及び第2のスルーホール)16a,16bが設けられている。スルーホール16aは、樹脂層5と樹脂層6との間に形成された電極層17aを介して、樹脂層5に設けられたスルーホール14aと電気的に接続されており、スルーホール16bは、樹脂層5と樹脂層6との間に形成された電極層17bを介して、樹脂層5に設けられたスルーホール14bと電気的に接続されている。また、樹脂層5に設けられたスルーホール14cは、樹脂層5と樹脂層6との間に形成された電極層17cと接続されている。電極層17cは、スルーホール14aの一端部とスルーホール14bの一端部との間に配置し、その間から、基板3の表面3aに垂直な方向における一方の側(図1において上側)にて、その方向から見てIC2と少なくとも一部が重なるように広がっている。
図7は、図1の一方の側のレジスト層と一方の側の樹脂層との境界部分を他方の側から見た図である。図1,7に示されるように、樹脂層6とレジスト層8との間には、電極層(第1の電極層及び第2の電極層)18a,18bが形成されている。電極層18aは、樹脂層6に設けられたスルーホール16aと接続されており、電極層18bは、樹脂層6に設けられたスルーホール16bと接続されている。各電極層18a,18bの一部は、レジスト層8に形成された開口から一方の側に露出しており、その長方形状の露出部には、ハンダ層19を介してインダクタ部品4の端子42a,42bが電気的且つ機械的に接合されている。なお、電極層18aと端子42aとの接続及び電極層18bと端子42bとの接続は、ハンダフィレット21によって確実化されている。
スルーホール16aとスルーホール16bとは、基板3の表面3aにおけるインダクタ部品4の配置領域R内に位置しており、インダクタ部品4において端子42aと端子42bとが対向する方向(すなわち、基板3及びインダクタ部品4の長手方向)と交差する方向において対向している。ここでは、基板3及びインダクタ部品4の長手方向と直交する方向において、スルーホール16bが樹脂層6の中心に位置しており、スルーホール16aが樹脂層6の中心から偏倚している。電極層18aは、基板3及びインダクタ部品4の長手方向において、スルーホール16aからスルーホール16bの反対側に広がっており、電極層18bは、基板3及びインダクタ部品4の長手方向において、スルーホール16bからスルーホール16aの反対側に広がっている。なお、もちろん言うまでもなく位置は問わないが、この一実施形態では、2つのスルーホールが共に近接して中央部にないことが特徴である。
以上のように構成された基板3においては、電極層(電圧出力端子)11a、電極層12a、スルーホール7a、電極層15a、スルーホール14a、電極層17a、スルーホール16a及び電極層18aがこの順序で接続されることにより、電極層(電圧出力端子)11aとインダクタ部品4の端子42aとを電気的に接続するための配線(第1の配線)L1が実現されている。また、電極層15b、スルーホール14b、電極層17b、スルーホール16b及び電極層18bがこの順序で接続されることにより、IC2のスイッチング端子である端子2bとインダクタ部品4の端子42bとを電気的に接続するための配線(第2の配線)L2が実現されている。
次に、DC−DCコンバータ用モジュール1の基板3の製造方法について、図8〜11を参照しつつ説明する。
図8(a)に示されるように、樹脂層6の裏面に、電極層17a〜17cをパターニングする。続いて、図8(b)に示されるように、樹脂層6の裏面に、電極層17a〜17cを覆うように樹脂層5を所定の厚さだけ積層する。続いて、図8(c)に示されるように、所定の厚さだけ積層された樹脂層5の裏面に、IC2をマウントする。
続いて、図9(a)に示されるように、IC2を埋設するように樹脂層5を積層して、樹脂層5に、スルーホール14a〜14cとなる貫通孔を形成すると共に、IC2の端子2a〜2fに対しバンプ接続を行う。続いて、図9(b)に示されるように、樹脂層5の裏面に、電極層15a〜15dとなる電極層を形成すると共に、スルーホール14a〜14cとなる貫通孔内に導電材を配置する。続いて、図9(c)に示されるように、樹脂層5の裏面に形成された電極層にエッチングを施して電極層15a〜15dを形成する。
続いて、図10(a)に示されるように、樹脂層5の裏面に、電極層15a〜15dを覆うように樹脂層7を積層する。続いて、図10(b)に示されるように、樹脂層7に、スルーホール7a〜7dとなる貫通孔を形成し、また、樹脂層6に、スルーホール16a,16bとなる貫通孔を形成する。続いて、図10(c)に示されるように、樹脂層7の裏面に、電極層11a〜11f,12a〜12cとなる電極層を形成すると共に、スルーホール7a〜7dとなる貫通孔内に導電材を配置する。また、樹脂層6の表面に、電極層18a,18bとなる電極層を形成すると共に、スルーホール16a,16bとなる貫通孔内に導電材を配置する。
続いて、図11(a)に示されるように、樹脂層7の裏面に形成された電極層にエッチングを施して電極層11a〜11f,12a〜12cし、また、樹脂層6の表面に形成された電極層にエッチングを施して電極層18a,18bを形成する。続いて、図11(b)に示されるように、樹脂層7の裏面に、電極層11a〜11fが露出するようにレジスト層9を形成し、また、樹脂層6の表面に、電極層18a,18bの一部が露出するようにレジスト層8を形成することにより、基板3を得る。
以上説明したように、DC−DCコンバータ用モジュール1では、電極層(モジュール1の電圧出力端子)11aとインダクタ部品4の端子42aとを電気的に接続するための配線L1として基板3に設けられたスルーホール16aと、IC2のスイッチング端子である端子2bとインダクタ部品4の端子42bとを電気的に接続するための配線L2として基板3に設けられたスルーホール16bとが、インダクタ部品4において端子42aと端子42bとが対向する方向(すなわち、基板3及びインダクタ部品4の長手方向)と交差する方向において対向している。DC−DCコンバータ用モジュール1においては、スイッチング素子S1,S2の切替え動作が頻繁に行われることから、基板3に設けられた配線のうち配線L1,L2に比較的大きな電流が流れるが、基板3及びインダクタ部品4の長手方向と交差する方向においてスルーホール16aとスルーホール16bとが対向しているので、スルーホール16aとスルーホール16bとの距離が大きくなり、配線L1,L2で発生した熱の放熱が促進されることになる。従って、DC−DCコンバータ用モジュール1によれば、基板3で発生した熱がインダクタ部品4に伝播してインダクタ部品4の特性が劣化するのを抑制すること可能となる。
また、電極層18aが、基板3及びインダクタ部品4の長手方向において、スルーホール16aからスルーホール16bの反対側に広がっており、電極層18bが、基板3及びインダクタ部品4の長手方向において、スルーホール16bからスルーホール16aの反対側に広がっている。更に、基板3に、配線L1としてスルーホール14aが設けられていると共に、配線L2としてスルーホール14bが設けられており、スルーホール14a,14bが、基板3の長手方向においてIC2に対し一方の側(図5において左側)に位置している。これらにより、互いに反対側に広がる電極層18a,18bを介して、更には、IC2に対し一方の側に位置するスルーホール14a,14bを介して、配線L1,L2で発生した熱を効率良く放熱させることができる。
また、スルーホール16a,16bが、基板3の表面3aにおけるインダクタ部品4の配置領域R内に位置している。更に、IC2の中心が、基板3の長手方向において基板3の中心に対し他方の側(図5において右側)に位置している。これらにより、基板3においてスペースを有効に利用し、DC−DCコンバータ用モジュール1の小型化を図ることができる。
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、受動部品としては、インダクタ部品の他に、インダクタとキャパシタとが複合されたフィルタ、SAWデバイス(フィルタ)、キャパシタ、抵抗、抵抗内蔵キャパシタ、バリスタ、サーミスタ、アンテナ、アイソレータ、サーキュレータ等、様々な素子が適用可能である。また、受動部品には、3端子型の素子のように、一対の端子の他に、更に別の端子が設けられていてもよい。そして、本発明は、DC−DCコンバータ用モジュール以外の電子部品モジュールについても適用可能である。
1…DC−DCコンバータ用モジュール(電子部品モジュール)、2…IC(回路部品)、3…基板、3a…表面(一主面)、4…インダクタ部品(受動部品)、14a…スルーホール(第3のスルーホール)、14b…スルーホール(第4のスルーホール)、16a…スルーホール(第1のスルーホール)、16b…スルーホール(第2のスルーホール)、18a…電極層(第1の電極層)、18b…電極層(第2の電極層)、42a…端子(第1の端子)、42b…端子(第2の端子)、L1…配線(第1の配線)、L2…配線(第2の配線)、R…配置領域。

Claims (5)

  1. 回路部品を含む基板と、
    前記基板の一主面側に配置され、前記回路部品と電気的に接続される受動部品と、を備え、
    前記基板には、前記回路部品と前記受動部品の第1の端子とを電気的に接続するための第1の配線として、前記第1の端子と接続される第1の電極層、及び前記第1の電極層と接続される第1のスルーホールが設けられていると共に、前記回路部品と前記受動部品の第2の端子とを電気的に接続するための第2の配線として、前記第2の端子と接続される第2の電極層、及び前記第2の電極層と接続される第2のスルーホールが設けられており、
    前記第1のスルーホールと前記第2のスルーホールとは、前記第1の端子と前記第2の端子とが対向する方向と交差する方向において対向している、ことを特徴とする電子部品モジュール。
  2. 前記第1のスルーホール及び前記第2のスルーホールは、前記一主面における前記受動部品の配置領域内に位置している、ことを特徴とする請求項1記載の電子部品モジュール。
  3. 前記第1の電極層は、前記第1の端子と前記第2の端子とが対向する方向において、前記第1のスルーホールから前記第2のスルーホールの反対側に広がっており、
    前記第2の電極層は、前記第1の端子と前記第2の端子とが対向する方向において、前記第2のスルーホールから前記第1のスルーホールの反対側に広がっている、ことを特徴とする請求項1又は2記載の電子部品モジュール。
  4. 前記基板には、前記第1の配線として第3のスルーホールが設けられていると共に、前記第2の配線として第4のスルーホールが設けられており、
    前記第3のスルーホール及び前記第4のスルーホールは、前記一主面に平行な方向において前記回路部品に対し一方の側に位置している、ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項記載の電子部品モジュール。
  5. 前記回路部品の中心は、前記一主面に平行な前記方向において前記基板の中心に対し他方の側に位置している、ことを特徴とする請求項4記載の電子部品モジュール。
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