JP2009059800A - 小型モジュール - Google Patents
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Abstract
【課題】IC本体からリードが延出するICを回路基板に実装した小型モジュールにおいて、より小型化を可能にした小型モジュールを提供する。
【解決手段】複数のリード12,12,…,12を有するIC10と、部品実装面30aを有する回路基板30と、回路基板30の部品実装面30aとIC10との間に介装され、IC本体の隣側に配置されて、IC10の各リード12,12,…,12を各辺毎に別個に挟持し、上記IC10を上記回路基板30の部品実装面30aに実装した複数組の一対のターミナルスタッド基板15A,15B、16A,16Bとを具備する。
【選択図】 図1
【解決手段】複数のリード12,12,…,12を有するIC10と、部品実装面30aを有する回路基板30と、回路基板30の部品実装面30aとIC10との間に介装され、IC本体の隣側に配置されて、IC10の各リード12,12,…,12を各辺毎に別個に挟持し、上記IC10を上記回路基板30の部品実装面30aに実装した複数組の一対のターミナルスタッド基板15A,15B、16A,16Bとを具備する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、IC本体からリードが延出するICを回路基板に実装した小型モジュールに関する。
IC本体の両側から横方向に複数のリードが延出する小型ICを回路基板に実装して電子回路モジュールを構成する場合、従来では上記リードを直接加熱して上記回路基板に回路接合していた。
このようなリードを直接加熱して上記回路基板に実装するIC実装手段においては、リードの加熱によるIC本体への過度な熱の影響を避けるための工夫が必要とされる。従来ではリードを直接または間接に延長して接合することにより、リードの加熱によるIC本体への過度な熱の影響を回避していた。しかしながら、このようなIC実装構造においては、ICの実装スペースが拡がることから、上記モジュールをより小型化する上で問題があった。
ICパッケージからリードが横方向に延びるICの実装手段として、従来では、リードを直接加熱して、クリップ形リード(またはサイドボード)を介し、システム基板に実装するスタック実装構造が存在した。
特開2002−305284号公報
特開平06−097622号公報
上記したように、リードを直接加熱して上記回路基板に直接、実装するIC実装手段においては、ICの実装スペースが拡がることから、上記モジュールのより小型化を図る上で問題があった。
本発明は、IC本体からリードが延出するICを回路基板に実装した小型モジュールにおいて、より小型化を可能にした小型モジュールを提供することを目的とする。
本発明は、少なくとも二辺にリードを有するICと、部品実装面を有する回路基板と、前記回路基板の部品実装面と前記ICとの間に介装され、前記リードを前記各辺毎に挟持して、前記ICを前記回路基板の部品実装面に実装した複数組の一対の補助基板と、前記一対の補助基板の少なくとも一方に設けられ、前記挟持したリードに導電接合されて、前記リードを前記回路基板に回路接続する貫通導体と、を具備した小型モジュールを特徴とする。
本発明によれば、IC本体からリードが延出するICを回路基板に実装した小型モジュールにおいて、該モジュールのより小型化を可能にした。
本発明の第1実施形態に係る小型モジュールの構造を図1乃至図6に示す。
本発明に係る小型モジュールは、IC本体から横方向に延出する複数のリードを配列したICと、上記IC本体の隣側に配置され、上記リードを上下方向から挟持して上記ICを回路基板の部品実装面に実装した介装部材を構成する補助基板とを具備して構成される。
本発明に係る小型モジュールは、IC本体から横方向に延出する複数のリードを配列したICと、上記IC本体の隣側に配置され、上記リードを上下方向から挟持して上記ICを回路基板の部品実装面に実装した介装部材を構成する補助基板とを具備して構成される。
本発明の第1実施形態に係る小型モジュールの基本構造は、図1乃至図3に示すように、複数の辺それぞれに複数のリード12,12,…,12を有するIC10と、部品実装面30aを有する回路基板30と、回路基板30の部品実装面30aとIC10との間に介装され、IC本体の隣側に配置されて、IC10の各リード12,12,…,12を各辺毎に別個に挟持し、上記IC10を上記回路基板30の部品実装面30aに実装した複数組の一対の補助基板(以下、ターミナルスタッド基板と称す)15A,15B、16A,16Bと、上記一対のターミナルスタッド基板15A,15B、16A,16Bに設けられ、挟持したリード12,12,…,12に導電接合されて、リード12,12,…,12を回路基板30に回路接続する複数の貫通導体20,20,…,20とを具備して構成される。
上記IC10は、回路基板30の部品実装面30aに対し、所定の間隙を有して上記ターミナルスタッド基板15A,15B、16A,16Bにより支持されている。このIC10は、図2に示すように、矩形状のIC本体11と、IC本体11の平行する二辺からそれぞれ複数本ずつ延出するリード12,12,…,12とを有している。IC本体11の両側から延出する各リード12,12,…,12は、図3に示すように、該リードが延出する各辺毎に独立して設けられた一対のターミナルスタッド基板15A,15B、および16A,16Bに挟持され、IC10がターミナルスタッド基板15A,15B、および16A,16Bを介装部材として回路基板30の部品実装面30aに実装されている。上記ターミナルスタッド基板15A、16Aは、それぞれ回路基板30の部品実装面30aに設けられた部品接合電極(図6に示す符号31参照)に、はんだ接合されて、部品実装面30aに固定配置されている。
上記したように、IC10は、一対の2組のターミナルスタッド基板15A,15B、および16A,16Bを介装部材として、回路基板30の部品実装面30aに実装されている。なお、図3では上記リード12,12,…,12の一部を省略して示している。また、この実施形態では、上記IC10として、表面に透光部材(ガラス)13を配した、数ミリ角程度の固体撮像素子を例に示しているが、透光部材13を有していない、他の構成による小型ICであってもよい。
上記IC本体11の両側に設けられたターミナルスタッド基板15A,15B、16A,16Bのうち、回路基板30の部品実装面30aに接合されるターミナルスタッド基板15A、16Aは、それぞれ、図1に示すように、IC10の下面(IC本体11の下面)より突出しており、図3に示すように、ターミナルスタッド基板15A、16Aが回路基板30の部品実装面30aに実装されることにより、IC10の下面と回路基板30の部品実装面30aとの間に所定の間隙(図6に示す符号Sa参照)を形成している。さらに、ターミナルスタッド基板15A,15B、16A,16Bは、IC本体11から横方向に延出するリード12,12,…,12の各先端部を挟持し、IC本体11の両側とターミナルスタッド基板15A,15B、および16A,16Bとの間に、上記間隙に連通する間隙(図6に示す符号Sb参照)を形成している。
上記IC本体11の両側に設けられたターミナルスタッド基板15B、16Bは、それぞれ、図1に示すように、透光部材(ガラス)13の表面より突出しており、このターミナルスタッド基板15B、16Bの突出部分が図示しない光学系部材の取付ガイドを形成している。
上記各ターミナルスタッド基板15A,15B、16A,16Bは、それぞれ4層構造のプリント配線板により構成され、該プリント配線板を一部の小片部を残し、捨て材として切断することにより製造される。この小片部(ターミナルスタッド基板)には、IC10のリード12,12,…,12に接合する複数の貫通導体(ターミナルスタッド)20,20,…,20が設けられている。この貫通導体20,20,…,20は、それぞれ、図1に示すように、4層構造の両表層に形成されたビア21a,21bと、この各ビア21a,21b相互の間を導電接続する貫通ビア22とにより構成される。上記したプリント配線板から小片のターミナルスタッド基板15A,15B、16A,16Bを製造する工程については、図12および図13を参照して後述する。
上記図1乃至図3に示したように、IC10は、IC本体11の平行する二辺から延出するリード12,12,…,12が、各辺毎に、独立して設けられた、一対のターミナルスタッド基板15A,15B、および16A,16Bにより支持され、該基板を介装部材として回路基板30の部品実装面30aに実装されている。
IC10のリード12,12,…,12とターミナルスタッド基板15A,15B、16A,16Bの熱圧着手段を図4及び図5に示す。このターミナルスタッド基板15A,15B、16A,16Bの熱圧着は、図4に示すように、IC10のリード12,12,…,12に対応する貫通導体20,20,…,20を設けた、上記プリント配線板の小片部により構成される上下一対の2組のターミナルスタッド基板15A,15B、および16A,16Bを用意する。このターミナルスタッド基板15A,15B、および16A,16Bのリード接合面に、金属バンプ(例えば金(Au)バンプ)12aを形成した後、各組の一方のターミナルスタッド基板(図では15Aと16A)のリード接合面に、導電接合部材18として、ACF(anisotropic conductive film)またはACP(anisotropic conductive paste)、もしくはNCF(Non Conductive Film)またはNCP(Non Conductive Paste)を付着させる。その後、図5に示すように、加熱・加圧成型機(PA,PB)にて、ターミナルスタッド基板15A,15B、および16A,16Bがそれぞれリード12,12,…,12を挟んだ状態で、ターミナルスタッド基板15A,15B、および16A,16Bを加熱し、加圧する。この加熱、加圧時に、ターミナルスタッド基板15A,15B、16A,16Bを熱伝導路(h)としてリード12,12,…,12が加熱され、導電接合部材18(ACFまたはACP、NCF、NCP)を介在して、ターミナルスタッド基板15Aと15Bとの間、およびターミナルスタッド基板16Aと16Bとの間がそれぞれ加圧されることにより、IC本体11の各リード12,12,…,12がターミナルスタッド基板15A,15B、および16A,16Bに熱圧着される。この熱圧着により、リード12,12,…,12が、該リードを挟むターミナルスタッド基板15A,15B、および16A,16Bの貫通導体20,20,…,20に導電接合された状態で、2組の各一対のターミナルスタッド基板15A,15B、および16A,16BがIC本体11の隣側に一体に設けられる。
このようにして、IC本体11の隣側に各一対のターミナルスタッド基板15A,15B、および16A,16Bを一体に設けたIC10を多層回路基板に実装した実装例を図6に示している。図6は層間接続ビア32、層間貫通ビア35等を設けた6層構造の多層回路基板を例に示している。この図6に示すIC実装構造は、ターミナルスタッド基板15A、16Aに設けられた貫通導体20,20,…,20が多層回路基板30Aの部品実装面30aに設けられた部品接合電極31,31,…,31に、はんだ接合されることにより、IC10が、ターミナルスタッド基板15A、16Aを介装部材として、多層回路基板30Aの部品実装面30aに実装される。このターミナルスタッド基板15A、16Aは、それぞれIC10の下面より突出しており、IC10を、ターミナルスタッド基板15A、16Aを介装部材として回路基板30の部品実装面30aに実装することにより、IC10の下面と回路基板30の部品実装面30aとの間に所定の間隙(Sa)が形成される。さらに、各組のターミナルスタッド基板15A,15B、および16A,16Bは、IC本体11から横方向に延出するリード12,12,…,12の各先端部を挟持して、IC本体11の両側とターミナルスタッド基板15A,15B、および16A,16Bとの間に、上記間隙(Sa)に連通する間隙(Sb)を形成している。
上記したターミナルスタッド基板15A、16Aを介装部材としたIC10の実装構造においては、IC10の各リード12,12,…,12が、一対のターミナルスタッド基板15A,15B、および16A,16Bを介して熱圧着され、ターミナルスタッド基板15Aおよび16Aを介して回路基板30(30A)の部品実装面30aに、はんだ接合される構造であることから、リードを直接、加熱して回路接合する構造に較べ、リード加熱接合時のIC本体11に与える熱的ダメージを著しく低減できる。また、リードを直接または間接に延長してIC本体への熱的影響を避ける実装手段に較べ、IC本体11から延出するリード長を短縮できることから、回路基板30の部品実装面30aにおけるIC10の実装スペースを削減でき、これによって、モジュールの、より小型化が容易に可能となる。また、IC10の各リード12,12,…,12が、各辺毎に独立した一対のターミナルスタッド基板15A,15B、および16A,16Bにより支持されて、回路基板30の部品実装面30aに実装される構造であることから、IC本体の逃げ孔となる開口を設けた単板(枠体)構造に較べ、残留応力による歪みを低減でき、IC実装後における回路基板の熱変形、機械的ストレス等に対して安定した回路接合状態を保つことができる。
上記図1乃至図6を基本構成とした本発明の他の各種実施形態を図7乃至図11に示している。なお、図7乃至図11においては、上記した図1乃至図6に示す第1実施形態の構成要素と同一部分に同一符号を付し、その説明を省略する。
本発明の第2実施形態に係る小型モジュールの構造を図7に示す。この図7に示す第2実施形態の小型モジュール構造は、上記IC10の下面と多層回路基板30Aの部品実装面30aとの間、およびIC本体11の両側とターミナルスタッド基板15A,15B、および16A,16Bとの間にそれぞれ形成された上記間隙部分(図6に示すSa,Sb参照)に、アンダーフィル50を充填し、IC10のIC本体11およびリード12,12,…,12をターミナルスタッド基板15A,15Bとターミナルスタッド基板16A,16Bとの間の上記間隙部分において樹脂封止したIC実装構造である。このようなIC実装構造とすることで、多層回路基板30Aの部品実装面30aにおけるIC10の実装スペースを削減できるとともに、ターミナルスタッド基板15A,15B、16A,16Bを介装部材としたIC10の実装強度を上記図6に示す構成に比してより高めることができる。
本発明の第3実施形態に係る小型モジュールの構造を図8に示す。この図8に示す第3実施形態の小型モジュール構造は、IC10を部品内蔵回路基板30Bに実装し、IC10のリード12をターミナルスタッド基板16Aの貫通導体20、および部品接合電極31を介して内蔵部品38に回路接続している。このような回路接続構成とすることにより、部品内蔵回路基板30Bの部品実装面30aにおけるIC10の実装スペースを削減できるとともに、小型モジュールの回路実装密度をより高めることができる。
本発明の第4実施形態に係る小型モジュールの構造を図9に示す。この図9に示す第4実施形態の小型モジュール構造は、上記した第3実施形態の小型モジュール構造において、上記IC10の下面と部品内蔵回路基板30Bの部品実装面との間、およびIC本体11の両側とターミナルスタッド基板15A,15B、および16A,16Bとの間にそれぞれ形成された上記間隙部分(図8に示す符号Sa,Sb参照)に、アンダーフィル50を充填し、IC10のIC本体11およびリード12,12,…,12をターミナルスタッド基板15A,15Bとターミナルスタッド基板16A,16Bとの間の上記間隙部分において樹脂封止したIC実装構造である。このようなIC実装構造とすることで、小型モジュールにおける基板の小型化並びに回路の高密度化が図れるとともにIC実装強度の向上が図れる。
本発明の第5実施形態に係る小型モジュールの構造を図10に示す。この図10に示す第5実施形態の小型モジュール構造は、上記IC10の下面と多層回路基板30Aの部品実装面30aとの間に部品実装空間(Sc)を確保し、該部品実装空間(Sc)に複数の回路部品PA,PBを配置し、部品実装面30aに実装している。この図10に示す小型モジュール構造は、実装する回路部品PA,PBの大きさ(高さ)に応じて、ターミナルスタッド基板15A,16Aに用いるプリント配線板の板厚(IC本体11の低面からの突出量)を選択することで、実装する回路部品PA,PBの大きさに適合する部品実装空間(Sc)を形成している。このようなIC実装構造とすることで、小型モジュールにおける回路部品の高密度実装化が図れる。
本発明の第6実施形態に係る小型モジュールの構造を図11に示す。この図11に示す第6実施形態の小型モジュール構造は、上記IC10の下面と多層回路基板30Aの部品実装面30aとの間に、部品実装面30aに実装される回路部品PCの部品実装空間を確保し、該部品実装空間の部品実装面30aに回路部品PCを実装している。この図11に示す小型モジュール構造は、部品実装面30a上に実装する回路部品PCの高さに応じて、ターミナルスタッド基板15A,16Aを複数個スタックし、部品実装面30a上に実装する回路部品PCの大きさに適合する部品実装空間を形成している。このようなIC実装構造とすることで、上記第5実施形態と同様に小型モジュールにおける回路部品の高密度実装化が図れる。さらに、この第6実施形態に係る小型モジュールの構造においては、上記回路部品PCを実装した部品実装空間にアンダーフィル50を充填し、上記部品実装空間を樹脂封止して、IC実装強度の向上を図っている。なお、上記した各実施形態において、ターミナルスタッド基板15B、16Bの貫通導体20,20,…,20は、IC10の外部接合端子として使用することができる。
上記したターミナルスタッド基板15A,15B、16A,16Bの製造並びに実装工程を図12乃至図16に示す。ここでは、ターミナルスタッド基板15A、16Aを一枚の4層プリント配線板(A)により形成し、ターミナルスタッド基板15B、16Bを他の一枚の4層プリント配線板(B)により形成した場合の例示している。
12に示す工程1において、4層プリント配線板(A)を、カットライン(CL,CL)に沿い切断して、破線で示す小片(ターミナルスタッド基板15A、16Aとなる小片部)を含んだ基板A1と基板A2とに切り分ける。カットライン(CL,CL)により切り落とされた基板は捨て材となる。
13に示す工程2において、上記工程1と同様に、4層プリント配線板(B)を、カットライン(CL,CL)に沿い切断して、破線で示す小片(ターミナルスタッド基板15B、16Bとなる小片部)を含んだ基板B1と基板B2とに切り分ける。カットライン(CL,CL)により切り落とされた基板は捨て材とする。
図14に示す工程3において、上記工程1で切断した基板A1、A2を治具にセットし、該基板A1、A2上に、フィルムに装着されたIC10をセットする。
図15に示す工程4において、上記工程3でセットしたフィルム上に、上記工程2で切断した基板B1、B2をセットし、治具上で重ね合わせた基板A1、A2と基板B1、B2を、上記小片を残して、カットライン(CL,CL)に沿い切断する。この各小片がターミナルスタッド基板15A,15B、16A,16Bとなる。カットライン(CL,CL)により切り落とされた基板は捨て材となる。
図16に示す工程5において、ターミナルスタッド基板15A,15B、および16A,16Bがそれぞれリード12,12,…,12を挟んだ状態で、ターミナルスタッド基板15A,15B、および16A,16Bを加熱し、加圧する。この加熱、加圧時による熱圧着で、IC10のリード12,12,…,12が、該リードを挟むターミナルスタッド基板15A,15B、および16A,16Bの貫通導体20,20,…,20に導電接合された状態で、2組の各一対のターミナルスタッド基板15A,15B、および16A,16BがIC本体11の隣側に一体に設けられる。この加熱、加圧工程については、既に図4および図5を参照して説明しているので、ここでは簡略した図を示している。
上記したように、本発明の実施形態による小型モジュール構造においては、IC10の各リード12,12,…,12が、一対のターミナルスタッド基板15A,15B、および16A,16Bを介して熱圧着され、ターミナルスタッド基板15Aおよび16Aを介して回路基板30(30A,30B)の部品実装面30aに、はんだ接合される構造であることから、リードを直接、加熱して回路接合する構造に較べ、リード加熱接合時のIC本体11に与える熱的ダメージを著しく低減できる。また、リードを直接または間接に延長してIC本体への熱的影響を避ける実装手段に較べ、IC本体11から延出するリード長を短縮できることから、回路基板30の部品実装面30aにおけるIC10の実装スペースを削減でき、これによって、モジュールの、より小型化が容易に可能となる。また、IC10の各リード12,12,…,12が、各辺毎に独立した一対のターミナルスタッド基板15A,15B、および16A,16Bにより支持されて、回路基板30の部品実装面30aに実装される構造であることから、IC本体の逃げ孔となる開口を設けた単板(枠体)構造に較べ、残留応力による歪みを低減でき、IC実装後における回路基板の熱変形、機械的ストレス等に対して安定した回路接合状態を保つことができる。さらに、ターミナルスタッド基板15A,15Bと、ターミナルスタッド基板16A,16Bを用いて、IC10を容易に樹脂封止することができることから、小型モジュールにおける基板の小型化並びに回路の高密度化が図れるとともにIC実装強度の向上が図れる。
10…IC、11…IC本体、12…リード、13…透光部材(ガラス)、15A,15B、16A,16B…補助基板(ターミナルスタッド基板)、18…導電接合部材(ACF/ACP)、20…貫通導体、21a.21b…ビア、22…貫通ビア、30…回路基板、30A…多層回路基板、30B…部品内蔵回路基板、30a…部品実装面、31…部品接合電極、32…層間接続ビア、35…層間貫通ビア、38…内蔵部品、50…アンダーフィル。
Claims (10)
- 少なくとも二辺にリードを有するICと、
部品実装面を有する回路基板と、
前記回路基板の部品実装面と前記ICとの間に介装され、前記リードを前記各辺毎に挟持して、前記ICを前記回路基板の部品実装面に実装した複数組の一対の補助基板と、
前記一対の補助基板の少なくとも一方に設けられ、前記挟持したリードに導電接合されて、前記リードを前記回路基板に回路接続する貫通導体と、
を具備したことを特徴とする小型モジュール。 - 前記ICは、前記部品実装面に対し所定の間隙を存して前記補助基板により支持されていることを特徴とする請求項1に記載の小型モジュール。
- 前記ICは、矩形状の本体と、該本体の少なくとも平行する二辺から延出する、各辺毎に複数のリードとを有し、前記各リードが、それぞれ各辺毎に前記一対の補助基板に挟持されて前記本体が前記部品実装面に実装されていることを特徴とする請求項1に記載の小型モジュール。
- 前記ICの少なくとも両側に設けられた補助基板は、前記ICの下面より突出しており、前記補助基板を、前記回路基板の部品実装面に実装することにより、前記ICの下面と前記部品実装面との間に間隙を形成していることを特徴とする請求項1に記載の小型モジュール。
- 前記ICの少なくとも両側に設けられた前記補助基板は、前記ICのリードの先端部を挟持し、前記ICと前記補助基板との間に間隙を形成していることを特徴とする請求項1に記載の小型モジュール。
- 前記ICは、前記部品実装面上の前記複数組の補助基板相互の間に形成される空間部において樹脂封止されていることを特徴とする請求項1に記載の小型モジュール。
- 前記回路基板は、内層に内蔵部品を設けた多層プリント配線板により構成され、前記リードの少なくとも一つが前記貫通導体を介して前記内蔵部品に回路接続されていることを特徴とする請求項1に記載の小型モジュール。
- 前記ICの下面と前記部品実装面との間に形成された間隙部に回路部品が実装されていることを特徴とする請求項4に記載の小型モジュール。
- 前記リードは、少なくとも前記回路基板に回路接続された貫通導体に接合する接合部分に金属バンプを有し、前記リードは前記金属バンプおよび導電接合部材を介して熱圧着により前記貫通導体に導電接合されていることを特徴とする請求項1に記載の小型モジュール。
- 前記ICは、表面に透光部材を配した固体撮像素子であり、前記補助基板の一部先端が前記透光部材より突出していることを特徴とする請求項1に記載の小型モジュール。
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