JP2003502853A - マイクロエレクトロニクス組立体のemi遮蔽と熱制御の組合せのためのゲル構造体 - Google Patents

マイクロエレクトロニクス組立体のemi遮蔽と熱制御の組合せのためのゲル構造体

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Abstract

(57)【要約】 配線回路(10)およびこの配線回路の表面に取付けた少なくとも一つの電子部品(12,14)を含む電子組立体用遮蔽および熱放散構造体。プラスチックハウジング(20)がこの少なくとも一つの電子部品に被さり、およびハウジング内部を形成し且つこの少なくとも一つの電子部品の外周を実質的に囲む外周(22)を含む。このハウジング外周の片側の閉端(24)が、この少なくとも一つの電子部品に面する内面を有し、この内面に厚さ約5μmの金属被膜(28)を備える。この金属被膜は、ニッケルおよび金のグループから選択してある。このハウジング内部にこのプラスチックハウジング外周の周りにある(および好ましくは炭素粒子または炭素繊維を含む)電気伝導性ゲル(30)がこの配線回路および金属被膜と緊密に接触している。並びに熱伝導性(40)ゲルがこの少なくとも一つの電子部品とハウジング閉端内面の間に配置してあり、好ましくは酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、および窒化硼素のグループの少なくとも一つの粒子を含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 (発明の背景) (技術分野) 本発明は、電子装置を対象とし、更に詳しくはマイクロエレクトロニクス組立
体の実装および保護を対象とする。
【0002】 (背景技術) 電子装置、特にセルラ電話のような携帯式マイクロエレクトロニクス装置は、
この装置の適正な動作を妨げることがある様々な条件を免れない。例えば、振動
がこのマイクロエレクトロニクス装置の内部の接触境界面で摩耗を生ずることが
ある。この摩耗は、金属粒子のような、汚染物を発生し、それらがこのマイクロ
エレクトロニクス装置の中を移動し、このマイクロエレクトロニクス装置の性能
を低下させることがある。その上、そのような摩耗は、この接触境界面の抵抗を
増し、それもこのマイクロエレクトロニクス装置の性能を抑制することがある。
その上更に、この装置を明らかに壊すには十分でないかも知れない衝撃荷重(例
えば、この装置の落下による)がそれにも拘らずこのマイクロエレクトロニクス
回路装置に接触境界面を破壊させその結果この回路装置の適正な動作を妨げる。
【0003】 そのような装置は、湿気および塵埃を含む環境汚染物も免れず、それらは、も
しこの回路装置に到達させると、その適正な動作も妨げることがある。
【0004】 この回路装置の作動から生ずる熱負荷もこの装置および/または超小型回路を
時の経つにつれて劣化させることがある。その上更に、この環境の電磁衝撃(E
MI)またはその他の高周波(RF)が、特にセルラ電話のような無線通信装置
を含む、超小型回路の適正な動作を妨げることがある。そのような問題は、チッ
プスケールパッケージ(CSP)およびフリップチップパッケージを使う全ての
マイクロエレクトロニクス組立体に共通である。
【0005】 電子回路部品は、多種多様な方法でそれらの装置内に実装されている。例えば
、熱伝導性ゲルを使ってそのような装置の超小型回路からの熱を放散している。
【0006】 更に、遮蔽部材の周辺に沿うオーム接続を介して電気的に接続した缶、蓋、お
よび金属化フレームのような遮蔽構造体を使って、EMI遮蔽および熱制御並び
にCSPおよびフリップチップアーキテクチャを提供していた。このオーム接続
は、通常、半田、導電性エラストマまたは貴金属を使う圧縮接触子によって行う
。熱制御は、普通この装置の本体への低抵抗経路を形成するエネルギー放散パッ
ケージと緊密に接触した熱伝導性材料によってもたらしていた。
【0007】 しかし、オーム接触のために半田封止した金属缶のような実装装置は、自動的
に組立てるのが困難であり、従って高組立コストを免れず、更に多数の装置の中
には不均一な組立のある可能性を免れない。更に、もし圧力接触子をEMI遮蔽
用オーム接触のため使うならば、各接触点のために高い力のレベルを要し、それ
の組立に問題を生ずることがある。例えば、この力は、通常プラスチックハウジ
ングがこのプラスチックを壊さずに提供できるものより大きく、従って2次ファ
スナまたはクリップが必要なことがあり、更に組立コストだけでなく材料コスト
も増す。導電性エラストマの使用は、オーム接触を維持するために更に大きい力
のレベルさえ要する。その上更に、これらの構造体のどれも湿気および塵埃を排
除するために完全に満足ではなく、それらは、この超小型回路を、EMI遮蔽お
よび熱放散も与えながら、汚染物から並びに振動および衝撃から保護する完全な
組合せも提供しない。 本発明は、上記の問題の一つ以上を克服することを対象とする。
【0008】 (発明の概要) 本発明の一態様では、遮蔽および熱放散構造体を、配線回路およびこの配線回
路の表面に取付けた少なくとも一つの電子部品を含む電子組立体用に提供する。
この構造体は、少なくとも一つの電子部品に被さるプラスチックハウジングを含
む。このハウジングは、ハウジング内部を形成し且つこの少なくとも一つの電子
部品の外周を実質的に囲む外周、およびこのハウジング外周の片側の閉端であっ
て、この少なくとも一つの電子部品に面する内面を有する閉端を含む。金属被膜
がこの閉端内面に設けてある。電気伝導性ゲルがこのハウジング内部にこのプラ
スチックハウジング外周の周りにあり、熱伝導性ゲルがこの少なくとも一つの電
子部品とハウジング閉端内面の間に配置してある。
【0009】 一好適形態では、この電気伝導性ゲルが、配線回路と緊密に接触している。も
う一つの好適形態では、この電気伝導性ゲルがこの配線回路および金属被膜と緊
密に接触している。
【0010】 尚もう一つの好適形態では、この電子組立体が外部ハウジングを含み、第2熱
伝導性ゲルがこの外部ハウジングとプラスチックハウジング閉端の外面との間に
設けてある。
【0011】 更にもう一つの好適形態では、この金属被膜が純金属として堆積すれば、厚さ
約5μmである。ポリマー母材中の銀粒子から成る金属被膜は、厚さ10〜20
μmで有効である。
【0012】 本発明のこの態様のもう一つの好適形態は、ニッケルおよび金のグループから
選択した金属被膜を有し、この電気伝導性ゲルが炭素を含む。その上更なる好適
形態では、この炭素が炭素粒子または炭素繊維を含み、そして/あるいはこの熱
伝導性ゲルが酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、および窒化硼素のグループ
のうちの少なくとも一つの粒子を含む。
【0013】 本発明のもう一つの態様では、遮蔽および熱放散装置を、プリント回路基板上
に電子チップを含む電子組立体用に提供する。プラスチックハウジングが片側で
開いていて、中央内部領域およびこの中央内部領域の周りの周辺内部領域を形成
し、内面がこれらの内部領域に面している。金属化鍍金がこのプラスチックハウ
ジング内面に施してあり、電気伝導性ゲルがこのハウジング周辺内部領域にこの
金属化鍍金に接して設けてある。熱伝導性ゲルがこのハウジング中央領域にこの
金属化鍍金に接して設けてあり、このプリント回路基板上の電子チップを受ける
ためにこのハウジング開放側に面する空洞を含む。
【0014】 本発明の最初の態様について記述したような本発明の好適形態を、本発明のこ
の態様に関しても使ってよい。
【0015】 この発明の目的は、電子部品を振動および衝撃から、かつ熱および電磁場の性
能低下作用から保護するための安価で信頼できる構造体を提供することである。
【0016】 (好適実施例の説明) 図1ないし図3は、実質的にどの電子装置にも使えるような電子組立体に有効
であるが、特にセルラ電話のような携帯式電子組立体に使うと有利である、本発
明の好適実施例を示す。
【0017】 図示する例で、プリント回路基板(PCB)10が、フリップチップまたはチ
ップスケールパッケージ(CSP)のような、適当な超小型回路12、14を適
当に相互接続するために設けてある。図2に示すように、チップ12、14は、
例えば、半田ボールの形で示す個々の機械的結合16によって、PCB10に適
当に接続してある。
【0018】 プラスチックハウジング20が設けてあり、その外周22の片側(図2および
図3に示す上壁24が形成する)が閉じ、PCB10およびチップ12、14に
面する反対側(これらの図で下側)が開いている。例えばセルラ電話を含む、大
抵の用途で、このプラスチックハウジング20は、比較的薄く(例えば、厚さ0
.05mm)、ポリエーテルイミドまたは永久変形なしに125℃の動作温度に
耐える、その他の適当なプラスチックのようなプラスチックで作ってもよい。
【0019】 本発明によれば、プラスチックハウジング20は、その内面が、好ましくはニ
ッケルまたは金で、この回路装置を遮蔽するに十分な厚さに金属化してある。こ
の金属被膜または金属化鍍金28は、図3に示し、セルラ電話のような用途に対
しては、好ましくは厚さ少なくとも約5μmであるべきであるが、勿論それより
厚くてもよい。ポリマー母材中の銀粒子による被覆は、厚さ10〜20μmが好
ましい。
【0020】 ハウジング20の内部に、その外周22の周りに(即ち、周辺内部領域に)モ
ールドしてあるのは、電気伝導性ゲル30である。このゲル30は、PCB20
上の金属化パターンと、例えば、両者間の半田ボール32を介して、緊密に接触
している。ゲル30は、その電気伝導性を向上するために適当な材料を充填した
シリコンエラストマでもよい。例えば、ハウジング20の内面上の金属化鍍金2
8と環境的に安定した接触をもたらすために、炭素粒子または炭素繊維または両
者の組合せをシリコンエラストマゲルに含めてもよい。そうすればこれが、以下
に詳しく説明するように、このハウジング内部に含まれるチップ12、14に対
する優れたEMIおよびRF遮蔽をもたらす。
【0021】 特に、ハウジング20の内部に電気伝導性ゲル30の内側に(即ち、周辺外側
領域が囲む中央内部領域に)モールドしてあるのは、熱伝導性ゲル40である。
モールドするとき、この熱伝導性ゲル40が成形されてPCB10上のチップ1
2、14のような部品の配置に整合する反対の空洞42を形成する。
【0022】 この熱伝導性ゲル40もシリコンエラストマでよいが、その熱伝導性を向上す
るために適当な材料が充填してある。例えば、アルミナ(酸化アルミニウム)、
窒化アルミニウム、若しくは窒化硼素またはそれらの組合せの粒子をゲル40に
含めて、低電気伝導性および、この回路装置の過熱を防ぐために良い熱伝導性も
与えて熱をPCB10およびチップ12、14からハウジング20(および特に
その上壁24)へ取去りながら、回路性能に影響(そのチップ12、14および
PCB10との緊密な接触による)しないような誘電率値を与えてもよい。熱の
放散に加えて、ゲル40は、表面張力によってチップ12、14およびPCB1
0に付着し、それによって高いクランプ力なしに確実な接触を維持できるように
する。これは、2次ファスナなしに部品を一緒にクランプできるようにもし、そ
れで簡単な一緒にスナップ嵌めするプラスチックハウジングコネクタを使うこと
ができる。この様に、この構造は、上に背景で記したような或る従来技術に関連
する組立問題を回避する。この表面張力接触は、例えば、セルラ電話で予想され
るような、大抵の動作条件の下で湿気および塵埃およびその他の環境汚染物を排
除するためにも十分である。上記のような熱伝導性ゲルの使用は、ジェームスD
.マクドナルド、ジュニア、ウオルタM.カルキンキュウイッツおよびラルフ
グプタが1997年12月22日に提出した、“電子組立体用衝撃および振動減
衰構造体”という名称の米国特許出願第08/995,388号にも記載してあ
り、その出願の全内容を参考までにここに援用する。
【0023】 図1ないし図3に示す実施例で、熱伝導性ゲルの第2層50もプラスチックハ
ウジング20の外面上に設けてこの装置の外ハウジング52(例えば、セルラ電
話の外装ハウジング)まで伸し、熱放散を更に支援してもよい。この構造は、そ
れで使用中にゲル40のPCB10との接触を断つことなく外ハウジング52の
かなりの屈曲を許容する他に、この装置を組立てるときに製造公差に余裕を与え
る。しかし、この装置ハウジングそれ自体をプラスチックハウジングとして使い
、この装置ハウジングの内部を金属化し、内部の熱伝導性ゲル40がこの装置ハ
ウジングの金属化した内部表面と直接接触することは、本発明の範囲内にあるこ
とを理解すべきである。
【0024】 図4は、本発明の代替実施例を示す。最初に説明した実施例と同じ部品は、同
じ参照番号を与え、類似であるが修正した部品は、同じ参照番号であるがプライ
ム記号’を付けて示す。
【0025】 図から容易に分るように、この代替実施例には、周辺内部領域と中央内部領域
を分けるように、追加の壁60がプラスチックハウジング20’に作ってある。
この追加の壁60は、ゲル30’、40’のモールドを容易にするために使うこ
とができ、それでそれらが直接接触するのではなく分離される。しかし、そのよ
うな構造では、電気伝導性ゲル30’と接触したハウジング20’の表面と上壁
24の内面の金属化鍍金の間の電気接触を維持するために、金属化鍍金(図4に
は示さず)が必ず壁60の周りに拡がり、または何か他の電気接触が必要である
ことが分るだろう。
【0026】 この様に、本発明は、多種多様な装置に容易、安価、且つ確実に組込めること
を理解すべきである。その上更に、この発明が電子部品を湿気および塵埃のよう
な環境汚染物から保護することは勿論、EMI/RF遮蔽、熱制御、および衝撃
/振動減衰をもたらす単純にして確実な構造体を提供することを理解すべきであ
る。
【0027】 本発明の更に他の態様、目的、および利点は、この明細書、図面、および前記
の請求項を検討すれば読取れる。しかし、本発明は、本発明の全部の目的および
利点並びに上に説明した好適実施例とは言えないものしか達成しない代替形で使
用できることを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 電子回路並びに本発明を具体化する遮蔽および熱放散構造体の分解透視図であ
る。
【図2】 図1の線2−2による断面図である。
【図3】 図2の一部の拡大断面図である。
【図4】 図2に類似するが、本発明の代替実施例を示す断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ,UG ,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD, RU,TJ,TM),AE,AL,AM,AT,AU, AZ,BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,C N,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,EE,ES ,FI,GB,GD,GE,GH,GM,HR,HU, ID,IL,IN,IS,JP,KE,KG,KP,K R,KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV ,MA,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO, NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,S I,SK,SL,TJ,TM,TR,TT,TZ,UA ,UG,UZ,VN,YU,ZA,ZW (72)発明者 マーシンキーウィクツ、ウォルター、エム アメリカ合衆国 ノースカロライナ、アペ ックス、 コールハースト クレッセント 1116 Fターム(参考) 4M109 AA02 DB09 DB10 EE06 5E321 BB23 BB32 BB34 BB44 GG05 GH03 5E322 FA05

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 配線回路およびこの配線回路の表面に取付けた少なくとも一
    つの電子部品を含む電子組立体用遮蔽および熱放散構造体であって: この少なくとも一つの電子部品に被さるプラスチックハウジングにして ハウジング内部を画成しかつ前記少なくとも一つの電子部品の外周縁 を実質的に囲む外周縁、および 前記ハウジング外周縁の片側の閉端であって、前記少なくとも一つの 電子部品に面する内面を有する閉端を含むハウジング; 前記ハウジング内部に前記プラスチックハウジング外周縁の周りにある電
    気伝導性ゲル; 前記プラスチックハウジング内部の表面上の金属被膜;および 前記少なくとも一つの電子部品と前記閉端内面との間の熱伝導性ゲルを含
    む構造体。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載された構造体に於いて、前記電気伝導性ゲル
    が前記配線回路と緊密に接触している構造体。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載された構造体に於いて、前記電気伝導性ゲル
    が前記配線回路および前記金属被膜と緊密に接触している構造体。
  4. 【請求項4】 請求項1に記載された構造体に於いて、前記電子組立体が外
    部ハウジングを含み、および更に上記外部ハウジングと上記プラスチックハウジ
    ング閉端の外面の間に第2熱伝導性ゲルを含む構造体。
  5. 【請求項5】 請求項1に記載された構造体に於いて、前記金属被膜が厚さ
    4と50μmの間である構造体。
  6. 【請求項6】 請求項5に記載された構造体に於いて、前記金属被膜が厚さ
    約5μmである構造体。
  7. 【請求項7】 請求項1に記載された構造体に於いて、前記金属被膜がニッ
    ケルおよび金のグループから選択したものであり、そして前記電気伝導性ゲルが
    炭素を含む構造体。
  8. 【請求項8】 請求項7に記載された構造体に於いて、前記炭素が前記電気
    伝導性ゲルの中の炭素粒子を含む構造体。
  9. 【請求項9】 請求項7に記載された構造体に於いて、前記炭素が前記電気
    伝導性ゲルの中の炭素繊維を含む構造体。
  10. 【請求項10】 請求項1に記載された構造体に於いて、前記熱伝導性ゲル
    の電気伝導性が低い構造体。
  11. 【請求項11】 請求項10に記載された構造体に於いて、上記熱伝導性ゲ
    ルが酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、および窒化硼素のグループの少なく
    とも一つの粒子を含む構造体。
  12. 【請求項12】 プリント回路基板上に電子チップを含む電子組立体用遮蔽
    および熱放散装置であって: 片側で開いていて、中央内部領域および前記中央内部領域の周りの周辺内
    部領域を形成するプラスチックハウジングにして、前記内部領域に面する内面を
    含むハウジング; このプラスチックハウジング内面上の金属化鍍金; 前記ハウジング周辺内部領域にあり、前記金属化鍍金に接する電気伝導性
    ゲル;および 前記ハウジング中央領域にあり、前記金属化鍍金に接する熱伝導性ゲルに
    して、このプリント回路基板上の上記電子チップを受けるために上記ハウジング
    開放側に面する空洞を含む熱伝導性ゲルを含む装置。
  13. 【請求項13】 請求項12に記載された遮蔽および熱放散装置に於いて、
    上記電気伝導性ゲルが上記プリント回路基板と緊密に接触している装置。
  14. 【請求項14】 請求項12に記載された遮蔽および熱放散装置に於いて、
    上記電気伝導性ゲルが上記プリント回路基板および上記金属化鍍金と緊密に接触
    している装置。
  15. 【請求項15】 請求項12に記載された遮蔽および熱放散装置に於いて、
    上記電子組立体が外部ハウジングを含み、および更に上記外部ハウジングと上記
    プラスチックハウジングのこのハウジング中央領域に面する内面と反対の外面と
    の間に第2熱伝導性ゲルを含む装置。
  16. 【請求項16】 請求項12に記載された遮蔽および熱放散装置に於いて、
    前記金属化鍍金が厚さ4と50μmの間である装置。
  17. 【請求項17】 請求項16に記載された遮蔽および熱放散装置に於いて、
    前記金属化鍍金が厚さ約5μmである装置。
  18. 【請求項18】 請求項12に記載された遮蔽および熱放散装置に於いて、
    前記金属化鍍金がニッケルおよび金のグループから選択してありおよび上記電気
    伝導性ゲルが炭素を含む装置。
  19. 【請求項19】 請求項18に記載された遮蔽および熱放散装置に於いて、
    前記炭素が前記電気伝導性ゲルの中の炭素粒子を含む装置。
  20. 【請求項20】 請求項18に記載された遮蔽および熱放散装置に於いて、
    前記炭素が前記電気伝導性ゲルの中の炭素繊維を含む装置。
  21. 【請求項21】 請求項12に記載された遮蔽および熱放散装置に於いて、
    前記熱伝導性ゲルの電気伝導性が低い装置。
  22. 【請求項22】 請求項21に記載された遮蔽および熱放散装置に於いて、
    前記熱伝導性ゲルが酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、および窒化硼素のグ
    ループの少なくとも一つの粒子を含む装置。
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