JP2014011385A - Electronic device, electronic apparatus, and manufacturing method of electronic device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、通電によって発熱する発熱部品を可撓性回路基板で包み込んだ構造を有する電子デバイス、その電子デバイスを備えている電子機器、およびその電子デバイスの製造方法に関する。 The present invention relates to an electronic device having a structure in which a heat-generating component that generates heat when energized is wrapped with a flexible circuit board, an electronic apparatus including the electronic device, and a method for manufacturing the electronic device.
通電によって発熱する発熱部品の一つに半導体チップがある。近年、半導体チップを可撓性回路基板で包み込んだ構造を有する3次元実装型半導体装置が提案されている(特許文献1参照)。3次元実装型半導体装置では、一般的に、可撓性回路基板が半導体チップの端部に沿って折り曲げられる。これにより、半導体チップが可撓性回路基板に包み込まれる。3次元実装型半導体装置では、可撓性回路基板の平面積(外形サイズ)が半導体チップと同等になる。そのため、装置の小型化を実現できるというメリットがある。 One of the heat generating components that generate heat when energized is a semiconductor chip. In recent years, a three-dimensional mounting type semiconductor device having a structure in which a semiconductor chip is wrapped with a flexible circuit board has been proposed (see Patent Document 1). In a three-dimensional mounting type semiconductor device, generally, a flexible circuit board is bent along an end portion of a semiconductor chip. As a result, the semiconductor chip is wrapped in the flexible circuit board. In the three-dimensional mounting type semiconductor device, the plane area (outer size) of the flexible circuit board is equal to that of the semiconductor chip. Therefore, there is an advantage that the apparatus can be downsized.
通電によって発熱する発熱部品は、発熱温度が許容範囲を超えると誤動作する可能性が高くなる。そのため、発熱部品を有する電子デバイスは、発熱部品の温度を検出する機能を備えることが望ましい。しかし、上述した3次元実装型半導体装置のように可撓性回路基板に発熱部品が包み込まれた電子デバイスには、一般的に、発熱部品の温度を検出する機能は備わっていない。発熱部品が半導体チップの場合には、温度検出用のダイオードを半導体チップに形成する技術で対処できる。しかし、発熱部品が温度検出用のダイオードを形成するスペースを確保できない半導体チップ、または受動部品(例えば、コイル、抵抗)などの場合には、発熱部品の温度を検出することができない。 A heat-generating component that generates heat when energized is more likely to malfunction if the heat generation temperature exceeds an allowable range. Therefore, it is desirable that an electronic device having a heat generating component has a function of detecting the temperature of the heat generating component. However, an electronic device in which a heat generating component is encapsulated in a flexible circuit board, such as the above-described three-dimensional mounting type semiconductor device, generally does not have a function of detecting the temperature of the heat generating component. When the heat-generating component is a semiconductor chip, it can be dealt with by a technique for forming a temperature detecting diode on the semiconductor chip. However, the temperature of the heat generating component cannot be detected when the heat generating component is a semiconductor chip or a passive component (for example, a coil or a resistor) in which a space for forming a temperature detecting diode cannot be secured.
そこで、本発明は、可撓性回路基板に包み込まれている発熱部品が温度検出機能を備えていなくてもその発熱部品の温度を検出することが可能な電子デバイス、その電子デバイスを備えた電子機器、およびその電子デバイスの製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides an electronic device capable of detecting the temperature of a heat generating component encased in a flexible circuit board even if the heat generating component does not have a temperature detection function, and an electronic device including the electronic device. It is an object to provide a device and a method for manufacturing the electronic device.
上記目的を達成するため、本発明の電子デバイスは、通電により発熱する発熱部品と、前記発熱部品が搭載され、前記発熱部品を包み込むように折り曲げられている可撓性回路基板と、前記発熱部品の近傍で前記可撓性回路基板に固定されている熱電対と、を有する。 In order to achieve the above object, an electronic device of the present invention includes a heat generating component that generates heat when energized, a flexible circuit board on which the heat generating component is mounted and bent so as to wrap the heat generating component, and the heat generating component. And a thermocouple fixed to the flexible circuit board.
上記目的を達成するため、本発明の電子機器は、上記電子デバイスと、前記熱電対と電気的に接続され、前記熱電対の熱起電力に基づいて温度を計測する温度計測部と、を有する。 In order to achieve the above object, an electronic apparatus of the present invention includes the electronic device, and a temperature measurement unit that is electrically connected to the thermocouple and measures a temperature based on a thermoelectromotive force of the thermocouple. .
上記目的を達成するため、本発明の電子デバイスの製造方法は、通電により発熱する発熱部品を、該発熱部品よりも平面積が広い可撓性回路基板に搭載する工程と、前記発熱部品を包み込むように前記可撓性回路基板を折り曲げる工程と、前記可撓性回路基板を折り曲げたときに前記発熱部品の近傍となる位置で熱電対を前記可撓性回路基板に固定する工程と、を有する。 In order to achieve the above object, an electronic device manufacturing method according to the present invention includes a step of mounting a heat generating component that generates heat upon energization on a flexible circuit board having a larger plane area than the heat generating component, and enveloping the heat generating component. Bending the flexible circuit board, and fixing the thermocouple to the flexible circuit board at a position near the heat-generating component when the flexible circuit board is bent. .
本発明によれば、可撓性回路基板に包み込まれている発熱部品が温度検出機能を備えていなくてもその発熱部品の温度を検出することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to detect the temperature of the heat generating component even if the heat generating component encapsulated in the flexible circuit board does not have a temperature detection function.
(実施形態1)
本発明の実施形態1について説明する。図1は、実施形態1の電子機器の断面図である。図1に示す電子機器100では、電子デバイス101が実装基板5に搭載されている。図2は、実施形態1の電子デバイス101の上面図である。電子デバイス101では、通電により発熱する平板状の発熱部品1が可撓性回路基板3に包み込まれている。発熱部品1には、例えば、半導体チップ、半導体チップが収容された電子部品、受動部品などが挙げられる。半導体チップが収容された電子部品には、CPU(Central Processing Unit)、半導体メモリ、IC(Integrated Circuit)などが挙げられる。受動部品には、例えば、コンデンサ、抵抗、コイルなどが挙げられる。
(Embodiment 1)
A first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view of the electronic apparatus according to the first embodiment. In the electronic device 100 shown in FIG. 1, the
可撓性回路基板3には、発熱部品1の温度を検出するための熱電対2が固定されている。熱電対2の先端部では、互いに異なる2種類の金属線が接合されている。本実施形態では、熱電対2の先端部は発熱部品1に接触している。熱電対2の後端部は、パッド13に電気的に接続されている。パッド13は、配線6を通じて温度計測部7に電気的に接続されている。パッド13、配線6、および温度計測部7は、実装基板5に搭載されている。熱電対2には、発熱部品1の温度に対応した熱起電力が生じる。温度計測部7は、熱電対2の熱起電力に基づいて温度を計測する。
A
図3は、図1に示す可撓性回路基板3の断面図である。図3に示す可撓性回路基板3は、折り曲げられる前の状態(平板状の状態)である。可撓性回路基板3は絶縁層16を有する。絶縁層16の片面には、外部電極10が形成され、絶縁層15が積層されている。絶縁層16のもう片面には、外部電極12が形成され、絶縁層17が積層されている。本実施形態の可撓性回路基板3は、2つの配線層を有する構造であるが、配線層数は1つまたは3つ以上であってもよい。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the
外部電極10は、発熱部品1と電気的に接続される。外部電極12は、球体の外部端子4(図1参照)に電気的に接続される。本実施形態では、外部端子4にはSnAgCuはんだボールが用いられている。
The
絶縁層15の表面9には、接着層14が形成されている。本実施形態では、接着層14には、熱可塑性樹脂の接着シートが用いられている。接着層14には、熱電対2が接着される。
An adhesive layer 14 is formed on the
以下、本実施形態の電子機器の製造方法について説明する。 Hereinafter, the manufacturing method of the electronic device of this embodiment will be described.
まず、可撓性回路基板3の外部電極10(図3参照)の上にフラックスまたはクリームはんだが塗布される。その後、フリップチップ実装マウンター、およびチップマウンターを用いて、発熱部品1が外部電極10の上に搭載される。図4は、発熱部品1が可撓性回路基板3に搭載された状態を示す断面図である。図5は、発熱部品1が可撓性回路基板3に搭載された状態を示す上面図である。
First, flux or cream solder is applied on the external electrode 10 (see FIG. 3) of the
可撓性回路基板3に搭載された発熱部品1の上面には熱電対2が載せられる。図6は、発熱部品1の上面に熱電対2が載せられた状態を示す断面図である。図7は、発熱部品1の上面に熱電対2が載せられた状態を示す上面図である。
A
次に、可撓性回路基板3は、所定の温度に加熱されたヒーターステージ上に吸着固定される。その後、加圧ツールを用いて可撓性回路基板3を発熱部品1の一対の端面18で折り曲げる。これにより端面18に隣接する発熱部品1の両面が可撓性回路基板3に覆われる。このとき、熱電対2が可撓性回路基板3の接着層14(図3参照)に接着する。図8は、発熱部品1が可撓性回路基板3に包み込まれ、かつ熱電対2が可撓性回路基板3に固定された状態を示す断面図である。
Next, the
その後、可撓性回路基板3における外部電極12(図3参照)がおよび裏面11(絶縁層17の表面)に外部端子4が形成される。これにより、電子デバイス101が完成する。図9は、電子デバイス101の断面図である。
Thereafter, the external electrode 12 (see FIG. 3) and the
最後に、マウンターで電子デバイス101が実装基板5に搭載され、リフロー装置で電子デバイス101が実装基板5にはんだ接続される。その後、熱電対2の後端部がパッド13にはんだ接続される。これにより、図1に示す電子機器100が完成する。
Finally, the
上述した本実施形態の電子デバイス101では、熱電対2が発熱部品1の近傍で可撓性回路基板3に固定されている。そのため、発熱部品1が温度検出機能を備えていなくても、熱電対2で発熱部品1の温度を検出することが可能となる。特に、本実施形態の電子デバイス101では、熱電対2が発熱部品1に接触しているので、発熱部品1の温度をより正確に検出することが可能となる。
In the
本実施形態の電子デバイス101では、熱電対2は、実装基板5に形成されたパッド13を介して温度計測部7に電気的に接続されている。本発明では、図10に示すようにコネクタ19を介して熱電対2を温度計測部7に電気的に接続させる形態であってもよい。
In the
本実施形態の電子デバイス101では、熱電対2は発熱部品1の上面に接触している。本発明では、熱電対2が発熱部品1の下面または側面に接触する形態であってもよい。
In the
(実施形態2)
本発明の実施形態2について説明する。以下、上述した実施形態1と異なる点を中心に説明する。図11は、実施形態2の電子デバイスの断面図である。図11では、実施形態1で説明した構成要素と同様の構成要素については同じ符号を付している。
(Embodiment 2)
A second embodiment of the present invention will be described. Hereinafter, a description will be given focusing on differences from the first embodiment. FIG. 11 is a cross-sectional view of the electronic device of the second embodiment. In FIG. 11, the same components as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
発熱部品1が半導体チップの場合、半導体チップは簡単に折り曲げられる。そのため発熱部品1が破壊しやすいことが懸念される。そこで、本実施形態の電子デバイス102では、図11に示すように補強部材8が発熱部品1の周囲に配置されている。補強部材8は、可撓性回路基板3を折り曲げる前の状態(図6、7参照)で発熱部品1の周囲に配置される。本実施形態では、可撓性回路基板3は補強部材8の端部で折り曲げられる。これにより、補強部材8は、発熱部品1と同様に可撓性回路基板3に包み込まれる。
When the
補強部材8は、発熱部品1よりも曲げ剛性が高い素材で構成されている。そのため、本実施形態の電子デバイス102は、実施形態1の電子デバイス101に比べて折り曲げにくくなるので発熱部品1が破壊しにくくなる。
The reinforcing
補強部材8の素材には、例えば、金属、樹脂、または雲母が挙げられる。金属には、鉄、アルミニウム、アルミニウムを含んだ合金、ニッケルと鉄を含んだ合金、ニッケルとクロムを含んだ合金、クロムを含んだ合金、銅などが挙げられる。樹脂には、ナイロン、ポリプロピレン、エポキシ樹脂、カーボン、アラミド樹脂が挙げられる。
Examples of the material of the reinforcing
(実施形態3)
本発明の実施形態3について説明する。以下、上述した実施形態1、2と異なる点を中心に説明する。図12は、実施形態3の電子デバイスの断面図である。図13は、実施形態3の電子デバイスの上面図である。図13、図14では、実施形態1、2で説明した構成要素と同様の構成要素については同じ符号を付している。
(Embodiment 3)
本実施形態の電子デバイス103では、2本の熱電対2が、発熱部品1の上面に接触した状態で可撓性回路基板3に固定されている。本実施形態の電子デバイス103では、発熱部品1の2箇所の温度を検出することが可能となる。
In the electronic device 103 of the present embodiment, the two
熱電対2の本数は、2本に限定されず3本以上であってもよい。各熱電対2は、発熱部品1の上面だけでなく、発熱部品1の下面あるいは側面に接触していてもよい。
(実施形態4)
本発明の実施形態4について説明する。以下、上述した実施形態1〜3と異なる点を中心に説明する。図14は、実施形態4の電子デバイスの断面図である。図14では、実施形態1〜3で説明した構成要素と同様の構成要素については同じ符号を付している。
The number of
(Embodiment 4)
本実施形態の電子デバイス104は、一部が可撓性回路基板3と一体化した熱電対20を有する。熱電対20では、互いに異なる2種類の金属線が可撓性回路基板3に配線として形成されている。これらの金属線はポリイミドで被覆されている。可撓性回路基板3もポリイミドで構成されている。すなわち、本実施形態の熱電対20では、金属線の被覆部の素材が可撓性回路基板3の素材と同じになっている。
The
本実施形態の電子デバイス104によれば、熱電対20が可撓性回路基板3の内部に形成されている。そのため、上述した電子デバイス101〜103に比べてデバイス全体の厚みが抑えられる。よって、デバイスの薄型化が可能となる。
According to the
(実施形態5)
本発明の実施形態5について説明する。以下、上述した実施形態1〜4と異なる点を中心に説明する。図15は、実施形態5の電子デバイスの断面図である。図15では、実施形態1〜4で説明した構成要素と同様の構成要素については同じ符号を付している。
(Embodiment 5)
本実施形態の電子デバイス105は、実施形態4で説明した2本の熱電対20を有する。各熱電対20は、図15に示すように発熱部品の上方で各先端部が互いに対向するように配置されている。
The electronic device 105 of the present embodiment includes the two
本実施形態の電子デバイス105によれば、熱電対20が可撓性回路基板3の内部に形成されているので、デバイス全体の厚さが抑えられる。よって、デバイスの薄型化が可能となる。さらに、2本の熱電対20によって、発熱部品1の2箇所の温度を検出することが可能となる。熱電対20の本数は、2本に制限されず、3本以上であってもよい。
According to the electronic device 105 of this embodiment, since the
(実施形態6)
本発明の実施形態6について説明する。以下、上述した実施形態1〜5と異なる点を中心に説明する。図16は、実施形態6の電子デバイスの断面図である。図16では、実施形態1〜5で説明した構成要素と同様の構成要素については同じ符号を付している。
(Embodiment 6)
本実施形態の電子デバイス106には、実施形態2で説明した補強部材8が発熱部品1の周囲に配置されている。さらに、実施形態3で説明した熱電対20が可撓性基板3の内部に形成されている。
In the electronic device 106 of the present embodiment, the reinforcing
本実施形態の電子デバイス105によれば、発熱部品1よりも曲げ剛性が高い補強部材8が発熱部品1の周囲に配置されている。そのため、電子デバイス105は、折り曲げにくくなるので発熱部品1が破壊しにくくなる。さらに、熱電対20が可撓性回路基板3の内部に形成されているので、デバイス全体の厚さが抑えられる。よって、デバイスの薄型化が可能となる。
According to the electronic device 105 of the present embodiment, the reinforcing
(実施形態7)
本発明の実施形態7について説明する。以下、上述した実施形態1〜6と異なる点を中心に説明する。図17は、実施形態7の電子デバイスの断面図である。図17では、実施形態1〜6で説明した構成要素と同様の構成要素については同じ符号を付している。
(Embodiment 7)
本実施形態の電子デバイス107は、全体が可撓性回路基板3と一体化した熱電対21を有する。熱電対21では、互いに異なる2種類の金属線が可撓性回路基板3に配線として形成されている。図18は、図17に示す電子デバイスを有する電子機器の断面図である。図18に示すように、熱電対21の後端部は外部電極12に電気的に接続されている。この外部電極12は、配線6を通じて温度計測部7に接続されている。
The
本実施形態の電子デバイス107によれば、熱電対21が可撓性回路基板3の内部に形成されている。そのため、デバイス全体の厚さが抑えられる。よって、デバイスの薄型化が可能となる。特に、本実施形態の電子デバイス107では、熱電対21の全体が可撓性回路基板3の内部に形成されている。そのため、熱電対21が可撓性回路基板3からはみ出ないので、デバイスの小型化が可能となる。
According to the
1 発熱部品
2、20、21 熱電対
3 可撓性回路基板
4 外部端子
5 実装基板
6 配線
7 温度計測部
8 補強部材
9 表面
11 裏面
10、12 外部電極
13 パッド
14 接着層
15、16、17 絶縁層
18 端部
19 コネクタ
100 電子機器
101〜107 電子デバイス
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記発熱部品が搭載され、前記発熱部品を包み込むように折り曲げられている可撓性回路基板と、
前記発熱部品の近傍で前記可撓性回路基板に固定されている熱電対と、
を有する電子デバイス。 Heating parts that generate heat when energized;
A flexible circuit board on which the heat generating component is mounted and bent so as to wrap the heat generating component;
A thermocouple fixed to the flexible circuit board in the vicinity of the heat generating component;
An electronic device.
前記熱電対と電気的に接続され、前記熱電対の熱起電力に基づいて温度を計測する温度計測部と、
を有する電子機器。 The electronic device according to any one of claims 1 to 6,
A temperature measuring unit electrically connected to the thermocouple and measuring a temperature based on a thermoelectromotive force of the thermocouple;
Electronic equipment having
前記発熱部品を包み込むように前記可撓性回路基板を折り曲げる工程と、
前記可撓性回路基板を折り曲げたときに前記発熱部品の近傍となる位置で熱電対を前記可撓性回路基板に固定する工程と、
を有する電子デバイスの製造方法。 Mounting a heat-generating component that generates heat upon energization on a flexible circuit board having a larger area than the heat-generating component;
Bending the flexible circuit board so as to wrap the heat-generating component;
Fixing a thermocouple to the flexible circuit board at a position near the heat-generating component when the flexible circuit board is bent;
Manufacturing method of electronic device having
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JP2012148520A JP2014011385A (en) | 2012-07-02 | 2012-07-02 | Electronic device, electronic apparatus, and manufacturing method of electronic device |
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