JP2014155132A - 回路基板およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】振動素子の振動子を保護しつつ、他部品の実装スペースを確保すること。
【解決手段】回路基板1は、可撓性材料からなる複数の基材シート10を所定方向に積層して圧着した基板本体2と、前記基板本体2に内蔵され、第一主面を有する第一基板8と、前記基板本体2に内蔵された振動素子3であって、第二主面を有する第二基板31と、該第二主面上に設けられた振動子33と、該第二主面上であって該振動子33の周囲に設けられた複数の突起状端子32と、を含む振動素子3と、を備え、前記振動素子3は、前記第一基板8の前記第一主面上に、前記複数の突起状端子32を用いて配置され、前記第一基板8および前記第二基板31の軟化開始温度は、前記基材シート10の軟化開始温度よりも高い。
【選択図】図1
【解決手段】回路基板1は、可撓性材料からなる複数の基材シート10を所定方向に積層して圧着した基板本体2と、前記基板本体2に内蔵され、第一主面を有する第一基板8と、前記基板本体2に内蔵された振動素子3であって、第二主面を有する第二基板31と、該第二主面上に設けられた振動子33と、該第二主面上であって該振動子33の周囲に設けられた複数の突起状端子32と、を含む振動素子3と、を備え、前記振動素子3は、前記第一基板8の前記第一主面上に、前記複数の突起状端子32を用いて配置され、前記第一基板8および前記第二基板31の軟化開始温度は、前記基材シート10の軟化開始温度よりも高い。
【選択図】図1
Description
本発明は、振動素子を実装した回路基板、およびその製造方法に関する。
従来、各種振動素子を実装した回路基板としては、例えば、下記特許文献1に記載の高周波モジュールがある。この高周波モジュールは、基板上にベアチップ実装されかつ樹脂により封止された弾性表面波フィルタ素子(SAWフィルタ素子)を備えている。ここで、SAWフィルタ素子の表面のうち、基板と対向する表面には、振動子としての櫛歯電極(IDT:Inter Digital Transducer)が形成されている。
また、高周波モジュールにおいては、SAWフィルタ素子を取り囲むように、櫛歯電極(つまり、振動子)部分への封止樹脂の流入を阻止する堰堤手段が基板表面に形成されている。これにより、櫛歯電極(つまり、振動子)に封止樹脂等の異物が付着することを防止して、振動子が振動することを阻害しないようにしている。
しかしながら、従来の回路基板では、堰堤手段を設けるために基板表面上にスペースが必要となる。また、SAWフィルタ素子上に他の部品を実装することも難しい。上記から分かるように、従来の回路基板には、他部品の実装スペースを確保しづらいという問題点があった。なお、SAWフィルタ素子だけに限らず、振動子(SAW振動子、音叉型振動子、AT振動子、スピーカ、ブザー等)を有する振動素子を実装した回路基板であれば、この問題は発生しうる。
それゆえに、本発明の目的は、振動素子の振動子を保護しつつ、他部品の実装スペースを確保可能な回路基板、およびその製造方法を提供することである。
上記目的を達成するために、本発明の一局面は、回路基板であって、可撓性材料からなる複数の基材シートを所定方向に積層して圧着した基板本体と、前記基板本体に内蔵され、第一主面を有する第一基板と、前記基板本体に内蔵された振動素子であって、第二主面を有する第二基板と、該第二主面上に設けられた振動子と、該第二主面上であって該振動子の周囲に設けられた複数の突起状端子と、を含む振動素子と、を備え、前記振動素子は、前記第一基板の前記第一主面上に、前記複数の突起状端子を用いて配置され、前記第一基板および前記第二基板の軟化開始温度は、前記基材シートの軟化開始温度よりも高い。
本発明の他の局面は、回路基板の製造方法であって、可撓性材料からなる複数の基材シートを準備する工程と、前記複数の基材シートの少なくとも一つの主面上に、第一主面を有する第一基板を配置する工程と、第二主面を有する第二基板と、該第二主面上に設けられた振動子と、該第二主面上であって該振動子の周囲に設けられた複数の突起状端子と、を含む振動素子を、前記第一基板の前記第一主面上に該複数の突起状端子を用いて配置する工程と、前記複数の基材シートを所定方向に積層し圧着する工程と、を備え、前記圧着する工程は、前記複数の基材シートが軟化および流動するが、前記第一基板および前記第二基板が軟化および流動しない温度で、積層された複数の基材シートを圧着する。
上記各局面によれば、振動素子の振動体を保護しつつ、他部品の実装スペースを確保可能な回路基板、およびその製造方法を提供することができる。
(はじめに)
まず、図中のx軸、y軸およびz軸について説明する。x軸、y軸およびz軸は互いに直交する。z軸は、基材シートの積層方向を示す。便宜上、z軸の負方向側および正方向側を下側および上側とする。また、x軸は基材シートの左右方向を示す。特に、x軸の正方向側および負方向側を右側および左側とする。また、y軸は、基材シートの前後方向を示す。特に、y軸の正方向側および負方向側を奥方向および手前方向とする。
まず、図中のx軸、y軸およびz軸について説明する。x軸、y軸およびz軸は互いに直交する。z軸は、基材シートの積層方向を示す。便宜上、z軸の負方向側および正方向側を下側および上側とする。また、x軸は基材シートの左右方向を示す。特に、x軸の正方向側および負方向側を右側および左側とする。また、y軸は、基材シートの前後方向を示す。特に、y軸の正方向側および負方向側を奥方向および手前方向とする。
(第一実施形態の回路基板の構成)
図1は、本発明の第一実施形態に係る回路基板の縦断面を示す図である。また、図2は、図1に示す回路基板1を基材シート10毎に分解した図である。図1,図2において、回路基板1は、まず、基板本体2と、少なくとも一つの振動素子3と、少なくとも一つの表面実装型の電子部品(以下、表面実装部品という)4と、複数の導体パターン5と、複数のビア導体6と、複数の外部電極7と、第一基板8と、を備えている。
図1は、本発明の第一実施形態に係る回路基板の縦断面を示す図である。また、図2は、図1に示す回路基板1を基材シート10毎に分解した図である。図1,図2において、回路基板1は、まず、基板本体2と、少なくとも一つの振動素子3と、少なくとも一つの表面実装型の電子部品(以下、表面実装部品という)4と、複数の導体パターン5と、複数のビア導体6と、複数の外部電極7と、第一基板8と、を備えている。
基板本体2は、熱可塑性を有する複数の基材シート10(図示は、第一から第五基材シート10a〜10e)を積層して圧着した積層体である。ここで、図1では、上下方向に隣接する二つの基材シート10間の界面を仮想的に一点鎖線にて示している。各基材シート10は、電気絶縁性を有する可撓性材料(例えば、ポリイミドや液晶ポリマー等の熱可塑性樹脂)からなる。液晶ポリマーは、特に、比誘電率や損失が小さくかつ吸水性が低いことから、基材シート10の材料として好ましい。また、各基材シート10は、z軸の正方向側からの平面視で互いに同じ矩形形状を有しており、少なくとも10[μm]以上の厚さを有する。
基材シート10aの下面には、他の基板(例えばマザー基板)に設けられたランド電極の位置に合うよう、銅等の導電性材料からなる複数の外部電極7が形成される。また、基材シート10aには、複数のビア導体6が形成される。各ビア導体6は、例えば、錫および銀の合金等の導電性材料からなる。これらビア導体6は、振動素子3および表面実装部品4を含む電子回路をマザー基板に電気的に接続するために用いられ、各基材シート10をz軸方向に貫通するように形成される。なお、図1には、図面が見づらくならないように、一部のビア導体6にのみ参照符号が付けられている。
基材シート10b〜10dは、基材シート10a〜10cの上側主面に積層される。これらの下側主面には、銅等の導電性材料からなる導体パターン5が形成される。導体パターン5は、銅や銀を主成分とする比抵抗の小さな導電性材料からなり、平面形状を有する。具体的には、大判の基材シートに固着された導体膜(つまり、片面金属張りシートの金属箔)をパターニングすることで形成される。上記導体パターン5は、振動素子3および表面実装部品4を含む電子回路における配線や、該電子回路に含まれるコンデンサやインダクタンスの電極を構成する。各導体パターン5は、他の基材シート10に形成された導体パターン5等と、少なくとも一つのビア導体6を介して電気的に接続される。なお、図1が見づらくならないように、一部の導体パターン5にのみ参照符号が付けられている。
また、図2に明示されるように、基材シート10b〜10dにおいて、z軸方向からの平面視(以下、上面視という)で中央部分には、振動素子3および第一基板8を収容するためのキャビティ(例えば貫通孔)が形成される。
また、基材シート10eは、基材シート10dの上側主面に積層され、上記キャビティを閉止する。この上側主面には、表面実装部品4の実装に用いられる複数のランド電極が導体パターン5として形成される。また、基材シート10eにもビア導体6が形成される。各ビア導体6は、基材シート10eのランド電極の真下に、基材シート10eをz軸方向に貫通するように形成される。
振動素子3は、典型的にはSAW(Surface Acoustic Wave)フィルタであり、第二基板31と、複数の突起状端子32と、振動子の一例としての入力側および出力側の櫛歯電極(IDT:Inter Digital Transducer)33と、を備えている。
第二基板31は、基材シート10の圧着工程時に軟化および流動しない性質(換言すると、少なくとも基材シート10の軟化温度よりも高い軟化温度)を有する材料で構成される。また、この第二基板31には、櫛歯電極33が配置される。この観点から、第二基板31としては、例えばSi(シリコン)のような圧電体で作製される。
また、この第二基板31は、上方からの平面視で矩形形状等を有し、さらに、上下方向に所定の厚さを有する。また、第二基板31は、上下方向に相対向する二つの主面を有する。ここで、本実施形態では、下側の主面を第二主面という。
複数の突起状端子32は、上記第二主面上にアレイ状(つまり、格子状)に配列されるパッドである。これら突起状端子32もまた、基材シート10の圧着工程時に軟化および流動しない性質を有する導電性材料で構成される。
入力側および出力側の櫛歯電極33もまた、上方からの平面視で、格子状に配列された突起状端子32で囲まれるように、上記第二主面に設けられている。換言すると、櫛歯電極33の周囲には、複数の突起状端子32が設けられている。ここで、フィルタとして機能しつつ櫛歯電極33に異物が付着しないようにするために、櫛歯電極33のz軸方向の厚さは、各突起状端子32のz軸方向の厚さよりも小さい値に設定されている。
以上のような振動素子3は、基板本体2に内蔵される。より具体的には、第一基板8の上側主面上に、例えばフリップチップ実装される。
表面実装部品4は、例えば、ICチップ、受動部品、回路モジュールである。この種のICチップとしては、例えば、ベースバンド帯の信号処理回路がある。また、受動部品としては、例えば、チップコンデンサ、チップインダクタまたはチップ抵抗器がある。また、回路モジュールとしては、例えば、ダイプレクサがある。これら表面実装部品4は、基材シート10eの上側主面のランド電極に、ハンダ等の導電性接合材を用いて実装される。
これら表面実装部品4は、上記振動素子3等と、導体パターン5やビア導体6を介して電気的に接続されることで、例えば、携帯電話等に含まれる受信回路を構成する。
また、第一基板8もまた、基材シート10の圧着工程時に軟化および流動しない性質(換言すると、少なくとも基材シート10の軟化温度よりも高い軟化温度)を有する材料で構成される。また、この第一基板8には、上記振動素子3が実装される。これらの観点から、第一基板8は、例えばHTCC(高温焼成セラミック)のようなセラミックやアルミナ等から作製される。
この第一基板8は、上方からの平面視で、上記振動素子3と同等以上の大きさの矩形形状等を有し、さらに、上下方向に所定の厚さを有する。また、第一基板8は、上下方向に相対向する二つの主面を有する。ここで、本実施形態では、上側主面を第一主面という。
また、第一基板8の上側主面には、例えば銅のような導電性材料をパターニングすることで、複数の導体パターン81aが形成される。この導体パターン81aは、上記複数の突起状端子32と同様にアレイ状に配置設けられ、複数の突起状端子32が接合するランド電極である。
また、第一基板8の下側主面には、上記複数の導体パターン81aと同様にして複数の導体パターン81bが形成される。ここで、複数の導体パターン81bは、対応する導体パターン81aとz軸方向に対向しており、上記複数の突起状端子32と同様にアレイ状に配置設けられる。また、対向する導体パターン81a,81bはビア導体83により電気的に接続される。
第一基板8もまた、基板本体2に内蔵される。より具体的には、基材シート10aの上側主面に配置される。このとき、各導体パターン81bは、基材シート10aに設けられたビア導体6に接合され、これらを介して外部電極7等と電気的に接続される。
また、第一基板8の上側主面(つまり、第一主面)には、上記振動素子3が実装されている。より具体的には、各突起状端子32は、対応する導体パターン81aに接合され、ビア導体82および導体パターン81bを介して外部電極7等と電気的に接続される。
(第一実施形態の回路基板の製法)
次に、回路基板1の製造方法の一例について、図3A〜図3Cを参照して説明する。以下では、一つの回路基板1の製造過程を説明するが、実際には、大量の回路基板1が同時に製造される。
次に、回路基板1の製造方法の一例について、図3A〜図3Cを参照して説明する。以下では、一つの回路基板1の製造過程を説明するが、実際には、大量の回路基板1が同時に製造される。
まず、表面のほぼ全域にわたり銅箔が形成された大判の基材シートが必要な枚数だけ準備される。この大判の基材シートは、回路基板1の完成後にいずれかの基材シート10となる。図1の回路基板1を作製するには、まず、基材シート10a〜10eに対応する大判基材シートが準備される。以下、この大判基材シートにも、説明の便宜のため、10a〜10eの参照符号を付ける。また、大判基材シート10a〜10eは、例えば、10[μm]以上の厚さを有する液晶ポリマーである。また、銅箔の厚みは、例えば、5[μm]以上である。なお、銅箔の表面は、防錆のために亜鉛等で鍍金され、平坦化されることが好ましい。
次に、大判基材シート10aの例えば下側の主面(図2参照)に形成された銅箔をパターニングすることで、この下側主面に、複数の外部電極7が形成される。同様に、大判基材シート10b〜10dの例えば下側主面にも導体パターン5が形成される。
次に、大判基材シート10aにおいてビア導体6が形成されるべき位置に、外部電極7が形成されていない側(上側)からレーザービームが照射される。これによって、大判基材シート10aを貫通する貫通孔が形成され、その後、各貫通孔に導電性ペーストが充填される。同様に、大判基材シート10b〜10dにおいて、ビア導体6が形成されるべき位置に、導体パターン5が形成されていない側(下側)からレーザービームが照射される。その結果できた各貫通孔に導電性ペーストが充填される。
また、大判基材シート10eの例えば上側の主面(図2参照)に形成された銅箔をパターニングすることで、この上側主面に、導体パターン5としてのランド電極が形成される。次に、大判基材シート10eにおいてビア導体6が形成されるべき位置に、導体パターン5が形成されていない側(下側)からレーザービームが照射される。これによってできた貫通孔に導電性ペーストが充填される。
次に、第一基板8を作製するために、例えば、両面のほぼ全域にわたり導体パターンが形成された大判のセラミックシートが必要な枚数だけ準備される。大判のセラミックシートは例えばアルミナを主成分とするグリーンシートを焼成することにより得られる。導体パターンはグリーンシートにタングステンなどの高融点金属を主成分とする導電性ペーストを印刷して形成する。貫通孔にも導電性ペーストを充填する。このようにパターニングされたグリーンシートを積層、圧着、1600℃程度で焼成することによりグリーンシートと導電性ペースト中の高融点金属とを同時に焼結させ、セラミックシートが形成される。その後、大判のセラミックシートをカットして、第一基板8を得る。
また、第一基板8の上側主面(第一主面)には、上記振動素子3が配置される。より具体的には、各突起状端子32が導体パターン(ランド電極)81aに接合し、これらを介して、ビア導体82および外部電極7等と電気的に接続するように、振動素子3は第一主面上に配置される。
また、大判基材シート10b〜10dの所定領域が金型により打ち抜き加工され、キャビティとなる貫通孔が形成される。
その後、図3Aに示すように、大判基材シート10aの上に、大判基材シート10b〜10dが下から上へとこの順番に積み重ねられる。ここで、大判基材シート10aは、外部電極7の形成面が下方を向いた状態で、また、大判基材シート10b〜10dは、導体パターン5の形成面が上方を向いた状態で積層される。また、大判基材シート10b〜10dのキャビティには、第一基板8および振動素子3が挿通する。最後に、大判基材シート10eがキャビティを閉止するように、大判基材シート10dの上側主面に積層される。
その後、大判基材シート10a〜10eの積層体には、上下方向から熱および圧力が加えられる。この加熱・加圧によって、大判基材シート10a〜10eを軟化させて圧着することで、これらが一体化する。また、この時、図3Bに示すように、大判基材シート10b〜10e等が流動化して、矢印で示すようにキャビティに流入する。また、この圧着工程では、同時に、各ビアホール内の導電性ペーストが固化し、それによってビア導体6ができる。
このようにして、図3Cに示すように、振動素子3を基板本体2の内部に封止した積層体を得る。
以上の工程の後、リフロー等により、表面実装部品4が基材シート10eのランド電極上に実装される。その後、一体化された大判基材シート10a〜10eは所定サイズにカットされ、これによって、図1に示すような回路基板1が完成する。
(第一実施形態の回路基板の作用・効果)
上記から明らかなように、振動素子3の櫛歯電極33は、積層工程時に、図3Aに示すように、第一基板8の第一主面と、振動素子3の第二主面と、振動素子3の突起状端子32とで形成される空間内に位置する。その後、圧着工程において、大判基材シート10a〜10eは流動化して、図3Bにて矢印で示すように、キャビティに樹脂が流入する。但し、流動化した大判基材シート10a〜10eは粘性を有し、さらには流動化した大判基材シート10a〜10eの表面張力により、突起状端子32の間を通過させないようにすることが可能となり、これによって、櫛歯電極33を保護して、異物(基材シート10a〜10e)が付着しないようにすることができる。また、振動素子3を基板本体2に内蔵できるため、基板本体2の表面に、他の部品の実装スペースを確保することも可能となる。また、振動素子3および第一基板8は、圧着工程時の温度では軟化および流動しない性質を有する材料からなっているため、基板本体2の上下方向からの大判基材シート10a〜10eの樹脂の櫛歯電極33の形成部分への流れこみを制御することができる。これにより、櫛歯電極33を保護して、異物(基材シート10a〜10e)が付着しないようにすることができる。
上記から明らかなように、振動素子3の櫛歯電極33は、積層工程時に、図3Aに示すように、第一基板8の第一主面と、振動素子3の第二主面と、振動素子3の突起状端子32とで形成される空間内に位置する。その後、圧着工程において、大判基材シート10a〜10eは流動化して、図3Bにて矢印で示すように、キャビティに樹脂が流入する。但し、流動化した大判基材シート10a〜10eは粘性を有し、さらには流動化した大判基材シート10a〜10eの表面張力により、突起状端子32の間を通過させないようにすることが可能となり、これによって、櫛歯電極33を保護して、異物(基材シート10a〜10e)が付着しないようにすることができる。また、振動素子3を基板本体2に内蔵できるため、基板本体2の表面に、他の部品の実装スペースを確保することも可能となる。また、振動素子3および第一基板8は、圧着工程時の温度では軟化および流動しない性質を有する材料からなっているため、基板本体2の上下方向からの大判基材シート10a〜10eの樹脂の櫛歯電極33の形成部分への流れこみを制御することができる。これにより、櫛歯電極33を保護して、異物(基材シート10a〜10e)が付着しないようにすることができる。
また、特許文献1に記載の回路基板(高周波モジュール)では、振動素子を樹脂封止する際に別途封止するための工程が必要となるが、本実施形態においては、積層体の熱圧着時において流動する基材シートの樹脂を利用して櫛歯電極に中空(樹脂等で封止されない領域)を設けつつ、振動素子の周囲を樹脂封止することができる。したがって、特別な工程が必要なく所望の封止構造を得ることができる。
(第一変形例)
次に、図4および図5を参照して、上記第一実施形態の第一変形例に係る回路基板1aについて詳説する。図4および図5において、回路基板1aは、上記回路基板1と比較すると、基材シート10a〜10eの積層方向からの平面視で、振動素子3の周囲に少なくとも一つの第一流入防止部材21(図示は、四つの第一流入防止部材21a〜21d)が設けられている点で相違する。それ以外に相違点は無いので、図4および図5において、図1の構成に相当するものには同一符号を付け、それぞれの説明を省略する。
次に、図4および図5を参照して、上記第一実施形態の第一変形例に係る回路基板1aについて詳説する。図4および図5において、回路基板1aは、上記回路基板1と比較すると、基材シート10a〜10eの積層方向からの平面視で、振動素子3の周囲に少なくとも一つの第一流入防止部材21(図示は、四つの第一流入防止部材21a〜21d)が設けられている点で相違する。それ以外に相違点は無いので、図4および図5において、図1の構成に相当するものには同一符号を付け、それぞれの説明を省略する。
流入防止部材21a〜21dは、基材シート10の圧着工程時に軟化および流動しない性質を有する材料で構成される平面導体パターンである。この種の材料としては、例えば、上記導体パターン5と同じく、銅や銀を主成分とする比抵抗の小さな導電性材料がある。流入防止部材21a〜21dは平面形状を有する。この場合、流入防止部材21a〜21dは、大判の基材シートに固着された導体膜をパターニングすることで形成される。他にも、流入防止部材21a〜21dは、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂で構成されても構わない。さらに他にも、流入防止部材21a〜21dは、基材シート10と同じ可撓性材料で構成されても構わないが、この場合、基材シート10の圧着工程時に軟化しない軟化点を有するものを用いる。
本変形例では、流入防止部材21a〜21dは、例えば銅のような導電性材料をパターニングすることで、基材シート10dの下側主面であって、z軸方向からの平面視で、第一基板8および第二基板31の周囲に形成される。
この流入防止部材21a〜21dは、振動素子3、導体パターン5およびビア導体6を含む電子回路とは電気的に独立(絶縁)されていることが好ましい。不必要な浮遊容量やインダクタ成分等の発生を防止するためである。
(第一変形例の作用・効果)
上記流入防止部材21a〜21dは、z軸方向からの平面視で、第一基板8および第二基板31の周囲に形成され、圧着工程時に軟化および流動しない。よって、圧着工程時には、図5に明示するように、z軸方向からの平面視で、各流入防止部材21a〜21dの外側で流動化した基材シート10a〜10eが過度にキャビティへの流入しないようにすることが可能となる。ここで、図5には、流動化した基材シート10a〜10eの流路が矢印にて模式的に示されている。換言すると、流動化した基材シート10a〜10eのキャビティへの流入量を調整することが可能となる。その結果、第一基板8の第一主面と、振動素子3の第二主面と、振動素子3の突起状端子32とで形成される空間内に、流動化した基材シート10a〜10eの樹脂が侵入することをより効果的に抑制できる。
上記流入防止部材21a〜21dは、z軸方向からの平面視で、第一基板8および第二基板31の周囲に形成され、圧着工程時に軟化および流動しない。よって、圧着工程時には、図5に明示するように、z軸方向からの平面視で、各流入防止部材21a〜21dの外側で流動化した基材シート10a〜10eが過度にキャビティへの流入しないようにすることが可能となる。ここで、図5には、流動化した基材シート10a〜10eの流路が矢印にて模式的に示されている。換言すると、流動化した基材シート10a〜10eのキャビティへの流入量を調整することが可能となる。その結果、第一基板8の第一主面と、振動素子3の第二主面と、振動素子3の突起状端子32とで形成される空間内に、流動化した基材シート10a〜10eの樹脂が侵入することをより効果的に抑制できる。
(第二変形例)
次に、図6〜図8Aを参照して、上記第一実施形態の第二変形例に係る回路基板1bについて詳説する。図6〜図8Aにおいて、回路基板1bは、上記回路基板1aと比較すると、少なくとも一つの第二流入防止部材22(図示は、四つの第二流入防止部材22a〜22d)がさらに設けられている点で相違する。それ以外に相違点は無いので、図6〜図8において、図4および図5の構成に相当するものには同一符号を付け、それぞれの説明を省略する。
次に、図6〜図8Aを参照して、上記第一実施形態の第二変形例に係る回路基板1bについて詳説する。図6〜図8Aにおいて、回路基板1bは、上記回路基板1aと比較すると、少なくとも一つの第二流入防止部材22(図示は、四つの第二流入防止部材22a〜22d)がさらに設けられている点で相違する。それ以外に相違点は無いので、図6〜図8において、図4および図5の構成に相当するものには同一符号を付け、それぞれの説明を省略する。
流入防止部材22a〜22dは、第一変形例の流入防止部材21a〜21dと同様の性質を有する材料で構成される平面導体パターンである。
本変形例では、流入防止部材22a〜22dは、例えば銅のような導電性材料をパターニングすることで、基材シート10cの下側主面であって、z軸方向からの平面視で、基材シート10a〜10eの積層方向からの平面視で、第一基板8および第二基板31の周囲に形成される。また、図8Aに示すように、流入防止部材22b,22dは、y軸方向からの平面視で、x軸方向に隣り合う二つの突起状端子32の間の空間にかかるように形成される。また、流入防止部材22a,22cは、x軸方向からの平面視で、y軸方向に隣り合う二つの突起状端子32の間の空間にかかるように形成される。
ここで、図6〜図8Aには、各流入防止部材22a〜22dは、二つの突起状端子32の中間位置に設けられる例が示されている。しかし、これに限らず、図8Bに示すように、少なくともいずれか一つの流入防止部材22の端部が、x軸方向またはy軸方向からの平面視で、隣り合う二つの突起状端子32の間の空間にかかっていればよい。
この流入防止部材22a〜22dもまた、上記流入防止部材21a〜21dと同様に、基板本体2の内部に設けられた電子回路とは電気的に独立していることが好ましい。
(第二変形例の作用・効果)
上記流入防止部材22a〜22dは、z軸方向からの平面視で、第一基板8および第二基板31の周囲であって、隣り合う二つの突起状端子32の間の空間と対向するように形成される。また、これらは圧着工程時に軟化および流動しない。よって、圧着工程時には、図7に明示するように、各流入防止部材21a〜21dの外側で流動化した基材シート10a〜10eが、隣り合う突起状端子32の間の空間に過度に向かわないようにすることが可能となる。ここで、図7には、流動化した基材シート10a〜10eの流路が矢印にて模式的に示されている。また、本変形例によれば、四つの第一流入防止部材21a〜21dに加え、四つの第二流入防止部材22a〜22dが別の層に設けられているため立体的に樹脂の流れを制御できる。したがって、第一基板8の第一主面と、振動素子3の第二主面と、振動素子3の突起状端子32とで形成される空間内に、流動化した基材シート10a〜10eの樹脂が侵入することをさらに効果的に抑制できる。
上記流入防止部材22a〜22dは、z軸方向からの平面視で、第一基板8および第二基板31の周囲であって、隣り合う二つの突起状端子32の間の空間と対向するように形成される。また、これらは圧着工程時に軟化および流動しない。よって、圧着工程時には、図7に明示するように、各流入防止部材21a〜21dの外側で流動化した基材シート10a〜10eが、隣り合う突起状端子32の間の空間に過度に向かわないようにすることが可能となる。ここで、図7には、流動化した基材シート10a〜10eの流路が矢印にて模式的に示されている。また、本変形例によれば、四つの第一流入防止部材21a〜21dに加え、四つの第二流入防止部材22a〜22dが別の層に設けられているため立体的に樹脂の流れを制御できる。したがって、第一基板8の第一主面と、振動素子3の第二主面と、振動素子3の突起状端子32とで形成される空間内に、流動化した基材シート10a〜10eの樹脂が侵入することをさらに効果的に抑制できる。
(第三変形例)
次に、図9Aおよび図9Bを参照して、上記第一実施形態の第三変形例に係る回路基板1cについて詳説する。図9Aにおいて、回路基板1bは、上記回路基板1と比較すると、少なくとも一つの第三流入防止部材23(図示は、四つの第三流入防止部材23a〜23d)が設けられている点で相違する。それ以外に相違点は無いので、図9Aにおいて、図1の構成に相当するものには同一符号を付け、それぞれの説明を省略する。
次に、図9Aおよび図9Bを参照して、上記第一実施形態の第三変形例に係る回路基板1cについて詳説する。図9Aにおいて、回路基板1bは、上記回路基板1と比較すると、少なくとも一つの第三流入防止部材23(図示は、四つの第三流入防止部材23a〜23d)が設けられている点で相違する。それ以外に相違点は無いので、図9Aにおいて、図1の構成に相当するものには同一符号を付け、それぞれの説明を省略する。
流入防止部材23a〜23dは、第一変形例の流入防止部材21a〜21dと同様の性質を有する材料で作製された平面導体パターンであり、基材シート10bの上側主面に形成されている。また、流入防止部材23aは、図9Aおよび図9Bに示すように、y軸方向に隣り合う二つの突起状端子32のうちx軸負方向側に位置する二つの突起状端子32の間の空間にかかるように形成される。また、流入防止部材23bは、x軸方向に隣り合う二つの突起状端子32のうちy軸正方向側に位置する二つの突起状端子32の間の空間にかかるように形成される。また、流入防止部材23cは、y軸方向に隣り合う二つの突起状端子32のうちx軸正方向側に位置する二つの突起状端子32の間の空間にかかるように形成される。また、流入防止部材23dは、x軸方向に隣り合う二つの突起状端子32のうちy軸負方向側に位置する二つの突起状端子32の間の空間にかかるように形成される。
ここで、第一基板8の第一主面と、振動素子3の第二主面との間を二等分するxy平面に平行な仮想面を、基準面Prとする。流入防止部材23a〜23dにおいて、基準面Pr側に近接する主面の表面粗さRaは、その対向面のそれと比較して、粗くされている。つまり、基準面Pr側に近接する主面はマット面とされ、その対向面はシャイニー面とされる。
(第三変形例の作用・効果)
上記流入防止部材23a〜23dによれば、基準面Pr側に近接する主面はマット面とされるため、該マット面と接するように流動する基材シート10a〜10eには粘性抵抗が働き、マット面を接することなく流動するものと比較して流速が低下する。ここで、図9Bでは、実線矢印にて相対的に速い流速が表され、点線矢印して相対的に遅い流速が表されている。このような流入防止部材23a〜23dによれば、第一基板8の第一主面と、振動素子3の第二主面と、振動素子3の突起状端子32とで形成される空間内に、流動化した基材シート10a〜10eの樹脂が侵入することをさらに効果的に抑制できる。
上記流入防止部材23a〜23dによれば、基準面Pr側に近接する主面はマット面とされるため、該マット面と接するように流動する基材シート10a〜10eには粘性抵抗が働き、マット面を接することなく流動するものと比較して流速が低下する。ここで、図9Bでは、実線矢印にて相対的に速い流速が表され、点線矢印して相対的に遅い流速が表されている。このような流入防止部材23a〜23dによれば、第一基板8の第一主面と、振動素子3の第二主面と、振動素子3の突起状端子32とで形成される空間内に、流動化した基材シート10a〜10eの樹脂が侵入することをさらに効果的に抑制できる。
(第四変形例)
次に、図10を参照して、上記第一実施形態の第一変形例に係る回路基板1dについて詳説する。図10において、回路基板1dは、上記回路基板1aと比較すると、基材シート10a〜10eの積層方向からの平面視で、振動素子3の周囲に少なくとも一つの第四流入防止部材24(図示は、四つの第四流入防止部材24a〜24d)が設けられている点で相違する。それ以外に相違点は無いので、図10において、図4および図5の構成に相当するものには同一符号を付け、それぞれの説明を省略する。
次に、図10を参照して、上記第一実施形態の第一変形例に係る回路基板1dについて詳説する。図10において、回路基板1dは、上記回路基板1aと比較すると、基材シート10a〜10eの積層方向からの平面視で、振動素子3の周囲に少なくとも一つの第四流入防止部材24(図示は、四つの第四流入防止部材24a〜24d)が設けられている点で相違する。それ以外に相違点は無いので、図10において、図4および図5の構成に相当するものには同一符号を付け、それぞれの説明を省略する。
各流入防止部材24a,24bは、基材シート10の圧着工程時に軟化および流動しない性質を有する材料で構成される複数の平面導体パターンおよびビア導体との組み合わせからなる。本変形例では、各流入防止部材24a,24bは、例えば基材シート10c,10dのように少なくとも二つの基材シート10に渡って形成される。この流入防止部材24a,24bもまた、流入防止部材21等と同様に、振動素子3等を含む電子回路とは電気的に独立(絶縁)されていることが好ましい。
(第四変形例の作用・効果)
各流入防止部材24a,24bもまた、z軸方向からの平面視で、第一基板8および第二基板31の周囲に複数の基材シート10に渡って形成され、圧着工程時に軟化および流動しない。よって、圧着工程時には、各流入防止部材24a,24bの外側で流動化した基材シート10a〜10eが過度にキャビティへの流入しないようにすることが可能となる。その結果、第一基板8の第一主面と、振動素子3の第二主面と、振動素子3の突起状端子32とで形成される空間内に、流動化した基材シート10a〜10eの樹脂が侵入することをより効果的に抑制できる。
各流入防止部材24a,24bもまた、z軸方向からの平面視で、第一基板8および第二基板31の周囲に複数の基材シート10に渡って形成され、圧着工程時に軟化および流動しない。よって、圧着工程時には、各流入防止部材24a,24bの外側で流動化した基材シート10a〜10eが過度にキャビティへの流入しないようにすることが可能となる。その結果、第一基板8の第一主面と、振動素子3の第二主面と、振動素子3の突起状端子32とで形成される空間内に、流動化した基材シート10a〜10eの樹脂が侵入することをより効果的に抑制できる。
(付記)
上記回路基板1,1a〜1dは、図11Aに例示するように、モジュール部品として、他の電子部品等と共にマザー基板40上に実装される。他にも、図11Bに示すように、回路基板1,1a〜1dは、振動素子3以外の他の電子部品を内蔵した小型のドーター基板(サブ基板)41として、マザー基板42に実装される場合もある。また、回路基板1,1a〜1dは、図11Cに示すように、振動素子3以外の他の電子部品を内蔵したマザー基板43として、他のドーター基板44や電子部品45が実装される場合もある。この点については、下記の第二実施形態およびその変形例についても同様である。
上記回路基板1,1a〜1dは、図11Aに例示するように、モジュール部品として、他の電子部品等と共にマザー基板40上に実装される。他にも、図11Bに示すように、回路基板1,1a〜1dは、振動素子3以外の他の電子部品を内蔵した小型のドーター基板(サブ基板)41として、マザー基板42に実装される場合もある。また、回路基板1,1a〜1dは、図11Cに示すように、振動素子3以外の他の電子部品を内蔵したマザー基板43として、他のドーター基板44や電子部品45が実装される場合もある。この点については、下記の第二実施形態およびその変形例についても同様である。
また、上記では、振動素子3としてSAWフィルタを例示した。しかし、これに限らず、振動素子3は、SAWフィルタではなく、SAW振動子、音叉型振動子、AT振動子、スピーカ、ブザー等を有する振動素子としても構わない。この点については、下記の第二実施形態およびその変形例についても同様である。
(第二実施形態の回路基板の構成)
図12Aは、本発明の第二実施形態に係る回路基板の縦断面を示す図である。図12Aにおいて、回路基板50は、回路基板1と比較すると、基板本体2に代えて、基板本体51を備えている点で相違する。それ以外に両回路基板1,50の間に相違点は無い。それゆえ、図12Aにおいて、図1および図2に示す構成に相当するものには同一符号を付け、それぞれの説明を省略する。
図12Aは、本発明の第二実施形態に係る回路基板の縦断面を示す図である。図12Aにおいて、回路基板50は、回路基板1と比較すると、基板本体2に代えて、基板本体51を備えている点で相違する。それ以外に両回路基板1,50の間に相違点は無い。それゆえ、図12Aにおいて、図1および図2に示す構成に相当するものには同一符号を付け、それぞれの説明を省略する。
基板本体51は、熱可塑性を有する複数の基材シート52(図示は、第一から第七基材シート52a〜52g)を積層して圧着した積層体である。ここで、図1では、隣接する二つの基材シート52間の界面を仮想的に一点鎖線にて示している。各基材シート52は、各基材シート10と同様の材料から作製される。
基材シート52aの下面には、基材シート10aと同様に、複数の外部電極7が形成される。また、基材シート52aには、複数のビア導体6が形成される。なお、図12Aには、一部のビア導体6にのみ参照符号が付けられている。
基材シート52bは、基材シート52aの上側主面に積層される。また、この下側主面には、第一実施形態で説明したような導体パターン5が形成される。なお、図12Aには、一部の導体パターン5にのみ参照符号が付けられている。また、上面視で、基材シート52bの中央部分には、振動素子3が実装された第一基板8を収容するためのキャビティ(例えば貫通孔)が形成される。ここで、キャビティのz軸方向の深さは、第一基板8の厚さよりも小さい値になっている。
基材シート52cは、基材シート52bのキャビティから突出する第一基板8および振動素子3に覆いかぶさるように、基材シート52bの上側主面に積層される。また、この基材シート52cの下側主面には、流入防止部材53が形成されている。この流入防止部材53は、x軸またはy軸方向からの平面視で、少なくとも第一基板8の第一主面から振動素子3の第二主面に至る範囲に設けられ、かつ、z軸方向からの平面視で、第一基板8の第一主面と、振動素子3の第二主面と、振動素子3の突起状端子32とで形成される空間を囲う平面導体パターンである。図12Aの例では、この流入防止部材53は、振動素子3の上側主面全域と、振動素子3の第二基板の各側面と、第一基板8の第一主面と、振動素子3の第二主面と、振動素子3の突起状端子32とで形成される空間とを完全に覆うように形成されている。
また、基材シート52d,52eは、基材シート52c,52dの上側主面に積層される。上面視で、これら基材シート52d,52eの中央部には、上方に突出する基材シート52cが嵌合するキャビティ(例えば貫通孔)が形成される。
また、基材シート52fは、基材シート52eの上側主面に積層され、上記キャビティを閉止する。また、基材シート52gは、基材シート52fの上側主面に積層され、表面実装部品4の実装に用いられる複数のランド電極が導体パターン5として形成される。
(第二実施形態の回路基板の製法)
次に、回路基板50の製造方法の一例について、図13A〜図13Bを参照して説明する。以下では、一つの回路基板50の製造過程を説明するが、実際には、大量の回路基板1が同時に製造される。また、第二実施形態の製法については要点のみを説明する。
次に、回路基板50の製造方法の一例について、図13A〜図13Bを参照して説明する。以下では、一つの回路基板50の製造過程を説明するが、実際には、大量の回路基板1が同時に製造される。また、第二実施形態の製法については要点のみを説明する。
まず、表面のほぼ全域にわたり銅箔が形成された大判の基材シートが必要な枚数だけ準備される。この大判の基材シートは、回路基板50の完成後にいずれかの基材シート52となる。図12Aの回路基板50を作製するには、まず、基材シート52a〜52gに対応する大判基材シートが準備される。以下、この大判基材シートにも、説明の便宜のため、52a〜52gの参照符号を付ける。
次に、大判基材シート52aの下側主面に形成された銅箔をパターニングして、複数の外部電極7が形成される。同様に、大判基材シート52b〜52fの例えば下側主面にも導体パターン5が形成される。また、特に、大判基材シート52cの下側主面には、流入防止部材53が形成される。流入防止部材53は、図12Bに明示するように、z軸方向から平面視した時に振動素子3と重なり、かつ振動素子3と内含するように設けられる。すなわち、流入防止部材53は振動素子3よりも面積が大きく、後述するように振動素子3の突起状端子32とで形成される空間の周囲が流入防止部材53によって囲まれるような大きさに設定される。
次に、大判基材シート52a〜52fにおいてビア導体6が形成されるべき位置に貫通孔が形成され、その後、各貫通孔に導電性ペーストが充填される。
また、大判基材シート52b,52d,52eの所定領域が金型により打ち抜き加工され、キャビティとなる貫通孔が形成される。
また、大判基材シート52gの上側主面に形成された銅箔をパターニングして、ランド電極が形成される。さらに、大判基材シート52gにおいてビア導体6が形成されるべき位置に貫通孔が形成され、導電性ペーストが充填される。
また、第一実施形態と同様にして、第一基板8が作製され、その第一主面に振動素子3が配置される。
その後、図13Bに示すように、大判基材シート52aの上に大判基材シート52bが積み重ねられる。ここで、大判基材シート52aは、外部電極7の形成面が下方を向いた状態で、また、大判基材シート52bは、導体パターン5の形成面が上方を向いた状態で積層される。また、大判基材シート52bのキャビティには、第一基板8および振動素子3が嵌め込まれる。
振動素子3の上側主面に大判基材シート52cを載置し、その上に、大判基材シート52d〜52gがこの順番で積層される。
その後、大判基材シート52a〜52gの積層体には、上下方向から熱および圧力が加えられる。この加熱・加圧によって、大判基材シート52a〜52gを軟化させて圧着することで、これらが一体化する。この時、図13Bに示すように、大判基材シート52d,52eのキャビティ内に、大判基材シート52cおよび振動素子3等が填まり込む。また、この圧着工程では、同時に、各ビアホール内の導電性ペーストが固化し、それによってビア導体6ができる。その後、大判基材シート10a〜10eの積層体を硬化させて、振動素子3を基板本体51の内部に封止する。
以上の工程の後、リフロー等により、表面実装部品4が基材シート52gのランド電極上に実装される。その後、一体化された大判基材シート52a〜52gは所定サイズにカットされ、これによって、図12Aに示すような回路基板50が完成する。
(第二実施形態の回路基板の作用・効果)
上記から明らかなように、図12A、図12Bに示すように、第一基板8の第一主面と、振動素子3の第二主面と、振動素子3の突起状端子32とで形成される空間の周囲が流入防止部材53によって囲まれる。この流入防止部材53は、この空間と、大判基材シート52a〜52gとを遮断するため、流動化した大判基材シート52a〜52gの樹脂が該空間内に侵入しないようにすることができる。これによって、櫛歯電極33を保護して、異物(基材シート10a〜10e)が付着しないようにすることができる。また、振動素子3を基板本体51に内蔵できるため、基板本体51の表面に、他の部品の実装スペースを確保することも可能となる。
上記から明らかなように、図12A、図12Bに示すように、第一基板8の第一主面と、振動素子3の第二主面と、振動素子3の突起状端子32とで形成される空間の周囲が流入防止部材53によって囲まれる。この流入防止部材53は、この空間と、大判基材シート52a〜52gとを遮断するため、流動化した大判基材シート52a〜52gの樹脂が該空間内に侵入しないようにすることができる。これによって、櫛歯電極33を保護して、異物(基材シート10a〜10e)が付着しないようにすることができる。また、振動素子3を基板本体51に内蔵できるため、基板本体51の表面に、他の部品の実装スペースを確保することも可能となる。
(付記)
上記実施形態では、流入防止部材53は、振動素子3の上側主面から覆いかぶさるようになっていた。しかし、これに限らず、図14に示すように、この流入防止部材53は、x軸またはy軸方向からの平面視で、少なくとも第一基板8の第一主面から振動素子3の第二主面に至る範囲に設けられ、かつ、z軸方向からの平面視で、第一基板8の第一主面と、振動素子3の第二主面と、振動素子3の突起状端子32とで形成される空間を囲う平面導体パターンであれば構わない。
上記実施形態では、流入防止部材53は、振動素子3の上側主面から覆いかぶさるようになっていた。しかし、これに限らず、図14に示すように、この流入防止部材53は、x軸またはy軸方向からの平面視で、少なくとも第一基板8の第一主面から振動素子3の第二主面に至る範囲に設けられ、かつ、z軸方向からの平面視で、第一基板8の第一主面と、振動素子3の第二主面と、振動素子3の突起状端子32とで形成される空間を囲う平面導体パターンであれば構わない。
本発明に係る回路基板およびその製造方法は、振動素子の振動体を保護しつつ、他部品の実装スペースを確保可能であり、マザー基板、ドーター基板または部品モジュール等に好適である。
1,1a〜1d,50 回路基板
2,51 基板本体
3 振動素子
31 第二基板
32 突起状端子
33 櫛歯電極
4 表面実装部品
8 第一基板
10,10a〜10e,52,52a〜52g 基材シート
21,21a〜21d 第一流入防止部材
22,22a〜22d 第二流入防止部材
23,23a〜23d 第三流入防止部材
24,24a〜24b 第四流入防止部材
53 流入防止部材
2,51 基板本体
3 振動素子
31 第二基板
32 突起状端子
33 櫛歯電極
4 表面実装部品
8 第一基板
10,10a〜10e,52,52a〜52g 基材シート
21,21a〜21d 第一流入防止部材
22,22a〜22d 第二流入防止部材
23,23a〜23d 第三流入防止部材
24,24a〜24b 第四流入防止部材
53 流入防止部材
Claims (13)
- 可撓性材料からなる複数の基材シートを所定方向に積層して圧着した基板本体と、
前記基板本体に内蔵され、第一主面を有する第一基板と、
前記基板本体に内蔵された振動素子であって、第二主面を有する第二基板と、該第二主面上に設けられた振動子と、該第二主面上であって該振動子の周囲に設けられた複数の突起状端子と、を含む振動素子と、を備え、
前記振動素子は、前記第一基板の前記第一主面上に、前記複数の突起状端子を用いて配置され、
前記第一基板および前記第二基板の軟化開始温度は、前記基材シートの軟化開始温度よりも高い、回路基板。 - 前記所定方向からの平面視で、前記振動素子の周囲に設けられ、前記基材シートの軟化開始温度よりも高い軟化開始温度を有する流入防止部材をさらに備え、
前記流入防止部材は、前記基板本体の圧着時に軟化した前記可撓性材料が、前記振動子周辺の空間に流入することを防止する、請求項1に記載の回路基板。 - 前記流入防止手段は、導電性材料からなり、前記振動子を含む電子回路とは電気的に絶縁されている、請求項2に記載の回路基板。
- 前記流入防止部材は、前記所定方向の直交方向からの平面視で、前記複数の突起状端子の間の領域にかかるように前記基板本体の内部に設けられている、請求項2または3に記載の回路基板。
- 前記第一主面および前記第二主面の間を二等分する仮想的な面を基準面とするとき、
前記流入防止部材において、前記基準面に近接する面は、もう一方の面よりも粗く加工されている、請求項2〜4のいずれかに記載の回路基板。 - 前記流入防止部材は、前記複数の基材シートの少なくとも二つ以上に渡って形成されている、請求項2〜5のいずれかに記載の回路基板。
- 前記流入防止部材は、前記所定方向の直交方向からの平面視で少なくとも前記第一主面から前記第二主面に至る範囲に設けられ、かつ、前記所定方向からの平面視で前記第一主面から前記第二主面に至る空間を囲っている、請求項2〜6のいずれかに記載の回路基板。
- 前記流入防止部材は、前記第一基板の側面、および前記第二基板の側面に接している、請求項7に記載の回路基板。
- 前記流入防止部材は、前記振動子を含む電子回路の配線パターンと同じ材料の金属箔からなる、請求項7または8に記載の回路基板。
- 前記基材シートは、液晶ポリマーからなる、請求項1〜9のいずれかに記載の回路基板。
- 前記振動素子はSAWフィルタである、請求項1〜10のいずれかに記載の回路基板。
- 前記複数の突起状端子は、前記基材シートの軟化開始温度で軟化および流動しない、請求項1〜11のいずれかに記載の回路基板。
- 可撓性材料からなる複数の基材シートを準備する工程と、
前記複数の基材シートの少なくとも一つの主面上に、第一主面を有する第一基板を配置する工程と、
第二主面を有する第二基板と、該第二主面上に設けられた振動子と、該第二主面上であって該振動子の周囲に設けられた複数の突起状端子と、を含む振動素子を、前記第一基板の前記第一主面上に該複数の突起状端子を用いて配置する工程と、
前記複数の基材シートを所定方向に積層し圧着する工程と、を備え、
前記圧着する工程は、前記複数の基材シートが軟化および流動するが、前記第一基板および前記第二基板が軟化および流動しない温度で、積層された複数の基材シートを圧着する、回路基板の製造方法。
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