JP2014103362A - 回路基板 - Google Patents

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Abstract

【課題】ボンディングワイヤを用いなくとも電極とランドを電気的に接続でき、且つ、製造工程を簡素化すること。
【解決手段】回路基板(10)は、熱可塑性樹脂を含む絶縁基材(20)と、金属箔(38)が所定形状に打ち抜かれ、絶縁基材に熱圧着されてなるランド(26)を有するプリント基板(12)と、電極(30)が形成された面(14a)と反対の面(14b)を対向させて、プリント基板に配置された電子部品(14)と、ランドと電極を電気的に接続する配線部(34)を備える。絶縁基材は、自身の一部としてランド周りに形成された隆起部(28)を有する。隆起部は、ランドにおける配線部の接続面(26a)と反対の密着面(26b)に対して突出し、ランドの側面(26c)に密着するとともに電子部品の側面(14c)に接触する。配線部は、電極、隆起部、及びランド上に、一体的に塗布された導電性ペースト(42)を焼成してなる。
【選択図】図2

Description

本発明は、プリント基板に電子部品が実装されてなる回路基板に関するものである。
従来、プリント基板に電子部品が実装されてなる回路基板として、特許文献1に記載のものが知られている。
特許文献1では、プリント基板(基板)の一面上に、電子部品(チップ部品)が配置されている。電子部品は、プリント基板との対向面と反対の面に電極を有している。また、プリント基板の一面上であって電子部品の隣には、電気絶縁材料からなる絶縁部が配置されている。そして、電極とプリント基板のランド(配線パターンの露出部)を電気的に接続する配線部(配線)が、絶縁部上を通って形成されている。
これによれば、ボンディングワイヤを用いなくとも、電子部品の電極とランドとを電気的に接続することができる。
特開2004−281540号公報
しかしながら、特許文献1によれば、配線部を形成する前に、プリント基板の一面上に、絶縁部を形成しなければならない。例えば液状の絶縁材料プリント基板に塗布する工程と、塗布した絶縁材料を硬化処理する工程を経て、絶縁部が形成される。このような絶縁部をプリント基板上に形成してからでないと、配線部を形成することができないため、製造工程が複雑となる。
本発明は上記問題点に鑑み、ボンディングワイヤを用いなくとも、電子部品の電極とランドとを電気的に接続でき、且つ、製造工程を簡素化することのできる回路基板を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、
熱可塑性樹脂を含む絶縁基材(20)と、金属箔(38)が所定形状に打ち抜かれるとともに絶縁基材に熱圧着されてなる導体パターン(22)と、を有し、導体パターンとしてランド(26)を含むプリント基板(12)と、
表面(14a)に電極(30)を有し、表面と反対の裏面(14b)を、プリント基板におけるランドが配置された一面(12a)に対向させて、プリント基板に配置された電子部品(14)と、
ランドと電極とを電気的に接続する配線部(34)と、を備え、
絶縁基材は、自身の一部として、ランドの周りに形成された隆起部(28)を有し、
隆起部は、ランドにおいて配線部が接続される接続面(26a)と反対の面であって、絶縁基材に密着する密着面(26b)に対して突出し、ランドの側面(26c)に密着しており、
配線部は、電極、隆起部、及びランド上に、一体的に塗布された導電性ペースト(42)を焼成してなることを特徴とする。
本発明では、金属箔プレスによって導体パターン(22)が形成されている。金属箔プレスでは、打ち抜いた導体パターン(22)を絶縁基材(20)に熱圧着させる。このとき、導体パターン(22)を絶縁基材(20)に押し込むため、導体パターン(22)直下の絶縁基材(20)が周辺に逃げ、ランド(26)の密着面(26b)よりも上方に盛り上がって、ランド(26)周りに隆起部(28)が形成される。このように、隆起部(28)は、プリント基板(12)の形成時に、絶縁基材(20)の一部として形成されるものである。したがって、ボンディングワイヤを用いなくとも、電子部品(14)の電極(30)とランド(26)とを電気的に接続でき、且つ、製造工程を従来よりも簡素化することができる。
ところで、電極(30)とランド(26)をボンディングワイヤで接続する場合、絶縁基材(20)を構成する熱可塑性樹脂の材料によっては、超音波印加前のプリヒートにより熱可塑性樹脂が軟化し、ワイヤボンディングを行うことができない。これに対し、本発明では、導電性ペースト(42)からなる配線部(34)を採用しているため、絶縁基材(20)の材料の選択自由度を向上することができる。
また、本発明のさらなる特徴は、隆起部(28)が、ランド(26)の接続面(26a)よりも上方まで突出していることにある。
これによれば、プリント基板(12)に凹部(48)を設けなくとも、電子部品(14)と隆起部(28)との段差を小さくすることができる。これにより、製造工程を簡素化することができる。
第1実施形態に係る回路基板一部分を示す平面図である。 図1のII-II線に沿う断面図である。 回路基板の製造方法を示す断面図である。 回路基板の製造方法を示す断面図である。 回路基板の製造方法を示す断面図である。 第1変形例を示す平面図である。 図6のVII-VII線に沿う断面図である。 第2変形例を示す断面図である。 第3変形例を示す断面図である。 第4変形例を示す断面図である。 第2実施形態に係る回路基板の一部分を示す断面図であり、図2に対応している。 回路基板の製造方法を示す断面図である。 回路基板の製造方法を示す断面図である。 回路基板の製造方法を示す断面図である。 第3実施形態に係る回路基板の一部分を示す断面図であり、図2に対応している。 第4実施形態に係る回路基板の一部分を示す断面図である。
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、以下に示す各実施形態において、共通乃至関連する要素には同一の符号を付与するものとする。また、プリント基板の厚み方向を、以下、単に厚み方向と示す。
(第1実施形態)
図1及び図2に示すように、回路基板10は、要部として、プリント基板12と、該プリント基板12に実装された電子部品14と、プリント基板12のランド26と電子部品14の電極30を電気的に接続する配線部34と、を備えている。さらに、本実施形態では、電子部品14を保護する封止樹脂36を備えている。図1では、便宜上、レジストを省略するとともに、後述する封止樹脂36を破線で示している。
先ず、プリント基板12と電子部品14の概略構成について説明する。
プリント基板12は、熱可塑性樹脂を材料として少なくとも含む絶縁基材20と、該絶縁基材20に配置された導体パターン22と、を有している。絶縁基材20を構成する熱可塑性樹脂としては、以下の条件を満たす材料を採用することができる。第1の条件は、後述する金属箔プレスにより、金属箔38を打ち抜いてなる導体パターン22を、絶縁基材20に押し込んで熱圧着できるように、金属箔プレス時の熱で軟化することにある。第2の条件は、後述する導電性ペースト42を焼成して配線部34を形成する際に、軟化しないことにある。例えばPBTやPPSなどを採用することができる。
絶縁基材20に対する導体パターン22の層数は特に限定されるものではない。導体パターン22は、絶縁基材20の表面20a側表層、換言すればプリント基板12の一面12a側表層、に少なくとも配置されれば良い。この表面20a側表層に配置される導体パターン22は、回路基板10に形成される回路を、電子部品14とともに形成する配線パターン24を含んでいる。また、配線パターン24の一部として、電子部品14が電気的に接続されるランド26を含んでいる。
ランド26は、配線部34が接続される面である接続面26a、接続面26aと反対の面であって、絶縁基材20に密着する密着面26b、及び側面26cを有している。レジストは、絶縁基材20の表面20a上であって、例えばランド26の接続面26a及び後述する隆起部28における配線部34の配置部位、を除く部分に配置されている。なお、絶縁基材20の表面20a上にレジストが配置されている部分では、レジストの表面がプリント基板12の一面12aをなし、レジスト及び導体パターン22が配置されてない部分では、絶縁基材20の表面20aが一面12aをなす。
導体パターン22は、上記したように、金属箔38を打ち抜き加工してなるものである。本実施形態では、金属箔38として銅箔を採用している。また、厚み方向に直交する平面形状が矩形の電子部品14を取り囲むように、電子部品14の各辺に対して、それぞれ4つのランド26(配線パターン24)が配置されている。ランド26から引き出される配線パターン24は、電子部品14の対応する辺(側面14c)に対して直交する方向に延びている。
また、プリント基板12は、絶縁基材20の一部として隆起部28を有している。この隆起部28は、本実施形態の特徴部分であるため、その詳細について後述する。
このように構成されるプリント基板12の一面12aには、電子部品14が実装されている。電子部品14は、ベアチップ状態の電子部品であり、配線パターン24とともに回路を形成するものである。この電子部品14は、表面14aに電極30を有しており、表面14aと反対の裏面14bを、プリント基板12の一面12aに対向させて、プリント基板12に配置されている。
本実施形態では、電子部品14の例としてマイコンを示しており、表面14a及び裏面14bのうち、表面14aのみに電極30を有している。電極30は、平面矩形状の電子部品14において、各辺に沿って設けられている。なお、各辺につき、4つの電極30が設けられている。また、電子部品14は、接続部材32を介して、絶縁基材20の基準部20sに固定されている。本実施形態では、絶縁基材20の表面20aのうち、金属箔プレスの影響を受けない部分が基準部20sとなっている。換言すれば、導体パターン22の配置部分及び隆起部28の形成部分を除く部分が基準部20sとなっている。
配線部34は、後述する導電性ペースト42を塗布した後、導電性ペースト42中の導電性粒子を焼成してなるものである。この配線部34により、対応する電極30とランド26が電気的に接続されている。本実施形態では、図1に示すように、配線部34により接続される電極30とランド26が、該電極30が設けられる電子部品14の辺に対して直交方向に並んでおり、これら電極30とランド26を一直線で繋ぐように、各配線部34が形成されている。
封止樹脂36は、ベアチップ状態の電子部品14全体、配線部34全体、及びランド26を一体的に覆って形成されている。したがって、隆起部28も封止樹脂36により被覆されている。この封止樹脂36の材料としては、エポキシ樹脂などを採用することができる。また、封止樹脂36の製法としては、トランスファーモールド法や、液状の樹脂を滴下し、硬化させる方法(ポッティング)などを採用することができる。
次に、特徴部分である隆起部28について説明する。
上記の通り、絶縁基材20は、自身の一部として、隆起部28を有している。隆起部28は、金属箔プレスの際に、絶縁基材20の表面20a側の一部が盛り上がることで形成される。
図1に示すように、隆起部28は、プリント基板12の一面12a側表層に配置された導体パターン22に対して、該導体パターン22に隣接しつつ取り囲むように形成されている。したがって、隆起部28は、ランド26の周りに形成されており、換言すれば、対応する電極30(電子部品14)とランド26との間に形成されている。そして、図2に示すように、隆起部28は、ランド26の密着面26bよりも、裏面12bと反対の方向である上方に突出しており、ランド26の側面26cに密着している。本実施形態では、隆起部28が、ランド26の接続面26aよりも上方まで突出している。また、隆起部28は、導体パターン22の密着面と反対の面の縁部、例えばランド26の接続面26aの縁部26dにも密着し、該縁部を被覆している。
ここで、導電性ペースト42からなる配線部34を形成するために、隆起部28と電子部品14の側面14cとの間に形成される隙間は狭いほうが良く、好ましくは隆起部28が側面14cに接触すると良い。さらに好ましくは、隆起部28が側面14cに密着すると良い。本実施形態では、上記の通り、隆起部28が、ランド26の接続面26aよりも上方に突出し、電子部品14の側面14cに対向している。そして、配線部34の形成される部分において、隆起部28と電子部品14の側面14cとの間の隙間がほぼゼロとなっている。
また、厚み方向において、電子部品14の表面14aに対する、隆起部28の突出先端の位置のずれは、小さいほど良い。換言すれば段差が小さいほど良い。本実施形態では、電子部品14の表面14aと隆起部28が、配線部34が形成される部分において、段差なく、連続している。なお、「段差なく」とは、表面14a上に配置された電極30の厚み以下の状態を指す。電極30は表面14a上に配置されており、電極30部分で少なからず段差が生じる。したがって、この段差と同等以下であれば、段差なしの状態とすることができる。なお、本実施形態では、平面矩形状の電子部品14の各辺に沿って複数の電極30が配置されており、電極30の寸法内に線幅がおさまるように、配線部34が形成される。電極30は、40μm〜50μm角となっている。本実施形態では、線幅と厚みがほぼ等しいため、上きした「段差なく」とは、電極30のサイズ以下の状態とも言える。
また、電極30からランド26までの塗布経路中に、鋭角部分を有さない形状とすることが好ましい。本実施形態の隆起部28は、配線部34が形成される部分において、密着面26bに対する高さが電子部品14から離れるほど低くなるように、傾斜形状をなしている。詳しくは、配線部34側に凸の傾斜形状をなしている。
そして、配線部34は、上記した隆起部28上を通って、対応する電極30とランド26を電気的に接続している。
次に、図3(a),(b)、図4、及び図5を用いて、上記した回路基板10の製造方法について説明する。
先ず、プリント基板12を形成する。プリント基板12の形成では、金属箔プレスにより、プリント基板12の一面12a側表層に導体パターン22(配線パターン24)を形成する熱プレス工程を含む。
熱プレス工程では、別途準備した絶縁基材20に対して、その表面20aに金属箔38を配置し、表面20aと反対の裏面12bが、図示しない下型の受け面に接するように、下型に絶縁基材20を載置する。そして、この状態で、図3(a)に示すようにプレス型40(上型)を下降させ、プレス型40の凹凸形状により、第1凸部40aに対応する金属箔38の部分を打ち抜く。このとき、プレス型40及び下型の少なくとも一方が、図示しないヒータなどによって加熱されており、この熱で、絶縁基材20の表面20a側表層が軟化する。したがって、打ち抜かれた金属箔38、すなわち導体パターン22は、図3(b)に示すように、絶縁基材20に押し込まれて溶着(熱圧着)する。このように、プレス型40にて金属箔38を打ち抜き、熱圧着させて、プリント基板12の一面12a側表層に導体パターン22を配置する。
なお、金属箔38のうち、導体パターン22として用いられない不要部分は、プレス型40の凹部に位置するため、プレス型40によって絶縁基材20に押し込まれずに残る。したがって、型開き後に除去することができる。
また、熱プレス工程では、上記したように、熱プレスにより、打ち抜いた導体パターン22を、厚み方向において絶縁基材20に押し込む。この押し込みにより、導体パターン22直下の軟化した絶縁基材20の部分が、厚み方向に垂直な方向において導体パターン22の周囲に押しやられる。そして、図3(b)に示すように、絶縁基材20の表面20aのうち、導体パターン22の周囲部分が盛り上がり、隆起部28が形成される。
また、盛り上がった絶縁基材20は、プレス型40をプリント基板12から離反させると、導体パターン22におけるプレス型40との接触面の縁部に流動し、縁部を被覆する。これにより、例えばランド26の接続面26aにおける縁部26dが、隆起部28により被覆される。このように、導体パターン22を絶縁基材20に配置するとともに、導体パターン22に隣接しつつ、導体パターン22の外形輪郭に沿って、導体パターン22を取り囲む隆起部28を形成することができる。
なお、隆起部28の形状(高さ含む)は、電子部品14とランド26との対向距離、及び、導体パターン22の押し込み量により、調整することができる。本実施形態では、ランド26の接続面26aが、絶縁基材20の表面20aにおける基準部20sと面一となるように押し込む。なお、基準部20sは、裏面12bに対し、プレス型40でプレスされる前の絶縁基材20の表面20aの位置と一致する。これにより、上記した形状の隆起部28を形成することができる。本実施形態では、後述する接続部材32が10μm〜20μm、電子部品14の厚みが200μm〜300μmとなっており、隆起部28は、電子部品14の表面14aに段差なく、連続するような高さを有して形成される。
次いで、図4に示すように、電子部品14をプリント基板12に配置する。本実施形態では、隆起部28に囲まれた絶縁基材20の基準部20s上に接続部材32を配置する。次いで、裏面14bが接続部材32に接触するように、電子部品14を接続部材32上に配置する。そして、加熱などの所定処理を実行し、接続部材32を介して電子部品14をプリント基板12に機械的に接続する。
次いで、図5に示すように、電極30、隆起部28、及びランド26上に、導電性ペースト42を塗布する。導電性ペースト42は、インクジェットやディスペンサにより塗布することができる。しかしながら、塗布する表面形状(凹凸)の点から、インクジェットを採用することが好ましい。そして、塗布した導電性ペースト42を加熱して、導電性粒子を焼成(焼結)する。これにより、配線部34を形成する。
次いで、例えばエポキシ樹脂を用いたトランスファーモールドにより、図2に示すように、電子部品14全体、配線部34全体、及びランド26を一体的に覆う封止樹脂36を形成する。以上により、回路基板10を得ることができる。
次に、本実施形態に係る回路基板10の特徴部分の効果について説明する。
本実施形態の回路基板10では、金属箔プレスによって導体パターン22が形成されている。金属箔プレスでは、上記の通り、打ち抜いた導体パターン22を絶縁基材20に熱圧着させる。このとき、導体パターン22を絶縁基材20に押し込むため、導体パターン22直下の絶縁基材20の部分が周辺に逃げ、ランド26の密着面26bよりも上方、すなわち裏面12bから遠ざかる方向、に絶縁基材20の表面20aが盛り上がる。そして、ランド26の周りに、隆起部28が形成される。
このように、隆起部28は、プリント基板12の形成時に、絶縁基材20の一部として形成されるものである。そして、隆起部28状に配線部34が形成され、これにより電極30とランド26が接続される。このため、ボンディングワイヤを用いなくとも、電子部品14の電極30と、プリント基板12のランド26とを電気的に接続でき、且つ、製造工程を従来よりも簡素化することができる。
なお、電極30とランド26をボンディングワイヤで接続する場合、絶縁基材20を構成する熱可塑性樹脂の材料によっては、超音波印加前のプリヒートにより熱可塑性樹脂が軟化し、ワイヤボンディングを行うことができない。これに対し、本実施形態では、導電性ペースト42からなる配線部34を採用しているため、絶縁基材20の材料の選択自由度を向上することができる。
また、本実施形態では、隆起部28が、ランド26の密着面26bよりも上方、且つ、接続面26aよりも上方まで、突出している。これによれば、プリント基板12に、後述する凹部48を設けなくとも、電子部品14と隆起部28との段差を小さくすることができる。したがって、プリント基板12に凹部48を設けない分、製造工程を簡素化することができる。
また、本実施形態では、隆起部28と電子部品14の側面14cとの間の隙間がほぼゼロとなっている。さらに、配線部34が形成される部分において、隆起部28が、電子部品14の表面14aと段差なく、連続するように設けられている。このため、導電性ペースト42の塗布時に、上記隙間や段差で切れが生じるのを抑制することができる。すなわち、配線部34の断線を抑制することができる。
また、隆起部28は、配線部34が形成される部分において、密着面26bに対する高さが、電子部品14から離れるほど低くなるように、傾斜形状をなしている。すなわち、隆起部28は、電極30からランド26までの塗布経路中に鋭角部分を有していない。したがって、塗布経路に鋭角部分を含む形状に較べて、導電性ペースト42の切れを効果的に抑制することができる。
また、本実施形態では、電子部品14をベアチップの状態でプリント基板12に実装することができる。したがって、フリップチップ接続において必要となる電子部品14の再配線部分を、本実施形態では不要とすることができる。これにより、電子部品14の構成を簡素化することもできる。
(第1変形例)
例えば図6及び図7に示すように、電子部品14は、導体パターン22としてのダイパッド44に、はんだやAgペーストなどの接続部材32を介して、固定されても良い。図6及び図7に示す例は、ダイパッド44を有する点を除けば、上記実施形態と同じ構成となっている。
ダイパッド44は、他の導体パターン22同様、金属箔プレスにより、絶縁基材20に配置されている。図6及び図7に示す例では、ダイパッド44が、プリント基板12の一面12aの一部をなすべく、厚み方向において、ランド26と同一位置に設けられている。このようなダイパッド44は、接続部材32が接続される接続面44a、接続面44aと反対の面であって、絶縁基材20に密着する密着面44b、及び側面44cを有している。
隆起部28は、金属箔プレス時に、ランド26を含む配線パターン24直下の絶縁基材20だけでなく、ダイパッド44直下の絶縁基材20が周囲に逃げることで形成される。したがって、隆起部28は、図6に示すように、ダイパッド44に隣接しつつ、ダイパッド44の外形輪郭に沿って、ダイパッド44を取り囲むように形成される。また、隆起部28は、ダイパッド44の側面44cに密着している。さらに、隆起部28は、ダイパッド44の接続面44aにおける縁部44dにも密着し、該縁部44dを被覆している。
このように、ダイパッド44を採用すると、例えば電子部品14の熱を、接続部材32を介して金属からなるダイパッド44に逃がすことができる。すなわち、放熱性を向上することができる。また、電子部品14が、例えば縦型のMOSFETやIGBTのように、裏面14bにも電極を有する場合には、配線パターン24のように配線機能を持たせることもできる。
(第2変形例)
隆起部28は、整形されたものでも良い。例えば図8に示す例では、電子部品14をプリント基板12に配置した後、隆起部28のうち、少なくとも配線部34の形成される部分の温度を上昇させて流動させ、所定の形状に整形している。
図8では、電子部品14が固定された状態で、ヒートツール46を用い、配線部34が形成される隆起部28の部分を局所的に加熱することで、隆起部28を整形する例を示している。このように整形を行うと、隆起部28における電子部品14との対向面28aが側面14cに密着することとなる。
図8に示す例では、上記実施形態同様、電子部品14の表面14aと隆起部28が、配線部34が形成される部分において、段差なく、連続するように成形している。さらには、配線部34が形成される部分において、密着面26bに対する高さが電子部品14から離れるほど低くなる傾斜形状をなすように整形している。詳しくは、変化量が一定の傾斜形状となるように整形している。
なお、隆起部28において、配線部34の形成される部分の整形については、1箇所ずつ行っても良いし、複数個所をまとめて行っても良い。また、複数個所を含む範囲を一体的に整形しても良い。また、隆起部28の温度を上昇させて隆起部28を流動させるには、ヒートツール46以外にも、熱風やレーザ光の照射などの方法採用することもできる。
このように電子部品14の固定後に、隆起部28を流動させると、隆起部28を電子部品14の側面14cに密着させることができる。これにより、電子部品14と隆起部28との間の隙間がなくなるため、塗布時に導電性ペースト42の切れが生じるのを、より効果的に抑制することができる。また、隆起部28の形状の自由度を向上することができる。
(第3変形例)
金属箔プレスを行うプレス型40によっても、隆起部28の形状を整えることができる。例えば図9に示す例では、プレス型40が、上記した第1凸部40aだけでなく、電子部品14が配置される部分に対応して設けられた第2凸部40bを有している。
この第2凸部40bは、金属箔38を打ち抜かないように、第1凸部40aよりも突起高さが低くなっている。例えば導体パターン22を絶縁基材20に押し込むプレス型40の下死点において、第2凸部40bは、金属箔38にかすかに接触するか、金属箔38との間に僅かな隙間を有する程度の位置とされる。
これによれば、隆起部28の対向面28aを、上記整形工程を経ることなく、側面14cと平行とすることができる。そして、隆起部28の対向面28aと電子部品14の側面14cとの間の隙間を精度良く管理することができる。例えば電子部品14の全周で、対向面28aと側面14cを接触させることもできる。
なお、プレス型40にて整形する場合には、整形箇所と絶縁基材20との間に、図示しない離型部材を設けると良い。
(第4変形例)
例えば図10に示すように、配線部34が形成される部分において、隆起部28は、電子部品14の表面14aとの間に、厚み方向のおいて段差H1を有していても良い。なお、図10では、隆起部28が表面14aより低いが、表面14aより高い位置まで突出させても良い。この段差H1を、ランド26の接続面26aから電子部品14の表面14aまでの高さH2よりも小さくすることで、隆起部28を設けない場合よりも、導電性ペースト42の切れを抑制することができる。
なお、隆起部28が表面14aより低いと、図10に示すように、電子部品14の側面14cと表面14aとの角部が露出する。一方、隆起部28を表面14a以上とすると、上記した角部は露出しない。したがって、隆起部28を表面14a以上としたほうが、導電性ペースト42の切れを抑制することができる。より好ましくは、第1実施形態に示したように、段差のない状態とすると良い。なお、隆起部28が表面14a上に突出する場合、樹脂からなる隆起部28の角部は、電子部品14の角部よりも丸みを帯びた形状となる。したがって、隆起部28が表面14aより低い場合よりも、導電性ペースト42の切れを抑制することができる。
(第2実施形態)
本実施形態において、上記実施形態に示した回路基板10と共通する部分についての説明は割愛する。
本実施形態では、図11に示すように、絶縁基材20が、表面20aに凹部48を有している。そして、電子部品14は、凹部48内に配置されている。
さらに本実施形態では、ランド26の接続面26aが、絶縁基材20の表面20aうち、凹部48の壁面及び導体パターン22の配置部分を除く基準部20sとほぼ面一となっている。また、電子部品14の表面14aが、ランド26の接続面26a及び隆起部28の配線部34が形成される部分における突出先端面28bとほぼ面一となっている。そして、隆起部28が、電子部品14の側面14cに密着している。それ以外の点は、第1実施形態に示した回路基板10と同じ構成となっている。
このような回路基板10は、以下に示す製造方法によって形成することができる。
先ず、表面20aに凹部48を有する絶縁基材20を準備する。凹部48は電子部品14に対応して形成されている。凹部48の深さは、電子部品14を固定した状態で、電子部品14の表面14aが、ランド26の接続面26aとほぼ面一となるように設定される。また、凹部48の厚み方向と直交する方向の大きさは、電子部品14とほぼ一致する大きさとしても良いし、電子部品14よりも大きくしても良い。電子部品14より大きくする場合には、後述する隆起部28の一部埋め込みにより、配線部34を形成する部分の隙間が埋まり、且つ、電子部品14の表面14aと隆起部28の突出先端面28bがほぼ面一となるように設定される。
そして、図12に示すように、金属箔プレスにより、導体パターン22を絶縁基材20に熱圧着させ、プリント基板12を形成する。本実施形態では、凹部48とランド26の間に隆起部28が形成される。また、隆起部28が凹部48の壁面の一部分をなす。
次に、図13に示すように、凹部48の底面48a上に接続部材32を塗布し、接続部材32上に電子部品14を配置して、電子部品14をプリント基板12に固定する。この状態で、電子部品14の表面14aが、ランド26の接続面26aとほぼ面一となる。また、本実施形態では、電子部品14の側面14c全周において、凹部48の側面との間に隙間50を有している。
次に、図14に示すように、隆起部28を整形する。具体的には、少なくとも配線部34の形成される部分において、温度を上昇させて隆起部28を流動させ、その突出先端面28bを、電子部品14の表面14a及びランド26の接続面26aとほぼ面一となるようにする。図14に示す例では、ヒートツール52を用い、配線部34が形成される隆起部28の部分を局所的に加熱することで、隆起部28を隙間50内に押し込み、隆起部28の先端を、平坦な突出先端面28bとするとともに、電子部品14の表面14a及びランド26の接続面26aとほぼ面一にしている。これにより、ランド26の密着面26bよりも上方に突出する隆起部28の高さが低くなる。
なお、隆起部28において、配線部34の形成される部分の整形については、1箇所ずつ行っても良いし、複数個所をまとめて行っても良い。また、複数個所を含む範囲を一体的に整形しても良い。本例では、平面矩形状の電子部品14の1辺分、すなわち4箇所を一度に整形する。なお、隆起部28の温度を上昇させて隆起部28を流動させるには、ヒートツール52以外にも、熱風やレーザ光の照射などの方法採用することもできる。
あとは、第1実施形態同様、導電性ペースト42を塗布して配線部34を形成し、次いで封止樹脂36を形成して、電子部品14などを被覆することで、図11に示す回路基板10を形成することができる。
このように構成される回路基板10では、上記したように、電子部品14の表面14a、ランド26の接続面26a、及び隆起部28の突出先端面28b、が互いにほぼ面一となっている。したがって、言うなれば平面上に、導電性ペースト42を塗布して配線部34を形成することとなる。このため、導電性ペースト42の切れをより効果的に抑制することができる。特に、隆起部28が、電子部品14の側面14cに密着しており、隆起部28と電子部品14の側面14cの間に隙間がないので、これによっても、導電性ペースト42の切れを効果的に抑制することができる。
また、第1実施形態に較べて配線部34の長さを短くすることができる。換言すれば、電極30とランド26を最短距離で接続することができる。したがって、導電性ペースト42の使用量を低減することができる。また、電子部品14が高周波デバイスの場合、その特性を向上することができる。また、外来ノイズの重畳を抑制し、システムの高速化を図ることもできる。信号の伝送ロスを低減し、省電力化に寄与することができる。
なお、絶縁基材20が凹部48を有し、電子部品14が凹部48内に配置される構成としては、上記例に限定されるものではない。隆起部28が、電子部品14の表面14a及びランド26の接続面26aよりも、裏面12bと反対方向に突出する構成としても良い。例えば上記した整形工程を実施しないようにしても良い。また、電子部品14の表面14a及びランド26の接続面26aよりも突出するように整形しても良い。ただし、上記した高さH2に相当する、電子部品14と接続部材32の厚みの和、換言すれば凹部48の深さ、よりも、ランド26の接続面26aから突出する隆起部28の高さが低くなるように、隆起部28を設けると良い。これによれば、隆起部28を有さず、電子部品14を絶縁基材20の基準部20sに配置する場合よりも、電極30からランド26までの塗布経路における段差を小さくすることができる。すなわち、導電性ペースト42の切れを抑制することができる。より好ましくは、上記したように段差の無い状態とすると良い。
(第3実施形態)
本実施形態において、上記実施形態に示した回路基板10と共通する部分についての説明は割愛する。
本実施形態では、図15に示すように、電子部品14が、図示しない保護膜によって被覆されていない外周領域54と、該外周領域54によって取り囲まれ、電極30を含む中央領域56を有している。外周領域54は、半導体ウエハをダイシングするために、表面14aに保護膜が配置されていない部分である。一方、中央領域56は、半導体チップに素子が形成された領域や電極30の配置領域を含み、電極30の配置領域を除く表面14a部分に、保護膜が配置されている。
そして、隆起部28は、配線部34が形成される部分において、電子部品14の表面14aにおける外周領域54の部分に密着して、外周領域54を被覆している。
図15は、第2実施形態同様、絶縁基材20が凹部48を有し、凹部48内に電子部品14が配置されている。電子部品14は、例えば裏面14bに図示しない電極(ドレイン電極)を有するMOSFETであり、表面14aに形成された電極30のうち、大きいほうがソース電極、小さいほうがゲート電極である。
凹部48の底面48a上には、配線機能も有するダイパッド44が、熱圧着により固定されている。このような構成では、上記したプレス型40により、金属箔38を打ち抜いて絶縁基材20に押し込む際に、ダイパッド44の形成と凹部48の形成を一括で行うことでもできる。
また、電子部品14の表面14aとランド26の接続面26aは、ほぼ面一となっている。一方、隆起部28は、電子部品14の表面14aとランド26の接続面26aよりも上方に突出しており、ランド26の接続面26aにおける縁部26dに密着して縁部26dを被覆している。また、隆起部28は、電子部品14の表面14aにおける外周領域54に密着し、外周領域54を被覆している。また、隆起部28のうち、電子部品14の表面14a及びランド26の接続面26aよりも上方に位置する部分は、図15に示すように略台形の断面形状に整形されている。
これによれば、保護膜から露出された外周領域54に、配線部34が電気的に接続されるのを抑制することができる。
なお、図15では、凹部48を有する回路基板10での例を示したが、凹部48を有さない回路基板10にも適用することができる。
(第4実施形態)
本実施形態において、上記実施形態に示した回路基板10と共通する部分についての説明は割愛する。
本実施形態では、図16に示すように、回路基板10が、配線部34によってランド26と接続される電子部品14だけでなく、はんだ58を介して対応するランド26と接続される表面実装型部品60を有している。すなわち、表面実装型部品60は、プリント基板12にリフロー実装されている。そして、配線部34は、リフローにより焼成される材料を用いて形成されている。なお、図16は、第1変形例に示した回路基板10に、ダイパッド44と表面実装型部品60を追加した構成となっている。
このような回路基板10は、以下の製造方法により形成することができる。
先ず、金属箔プレスにより、隆起部28を有するプリント基板12を形成する。次いで、ダイパッド44上に、接続部材32としてのはんだを塗布するとともに、表面実装型部品60に対応するランド26上にも、はんだ58を塗布する。この接続部材32とはんだ58は同一材料で良い。そして、接続部材32上に電子部品14を配置し、はんだ58上に表面実装型部品60を配置する。
次いで、対応する電極30とランド26を繋ぐように、電極30、隆起部28、及びランド26上に導電性ペースト42を塗布する。そして、この状態でリフローを行う。このリフローにより、電子部品14が、接続部材32を介して、ダイパッド44に電気的且つ機械的に接続される。また、表面実装型部品60が、はんだ58を介して、対応するランド26に電気的且つ機械的に接続される。また、導電性ペースト42中の導電性粒子が焼成され、配線部34となり、電極30とランド26が電気的に接続される。
これによれば、表面実装型部品60をリフロー実装する際の加熱で、導電性ペースト42を焼成し、配線部34を形成することができる。したがって、製造工程を簡素化することができる。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
電子部品14が封止樹脂36にて被覆される例を示したが、封止樹脂36のない構成としても良い。
プリント基板12に実装される電子部品14の個数は特に限定されるものではない。
10・・・回路基板、
12・・・プリント基板、12a・・・一面、12b・・・裏面、14・・・電子部品、14a・・・表面
14b・・・裏面、14c・・・側面、20・・・絶縁基材、20a・・・表面、20s・・・基準部、22・・・導体パターン、24・・・配線パターン、26・・・ランド、26a・・・接続面、26b・・・密着面、26c・・・側面、26d・・・縁部、28・・・隆起部、28a・・・対向面、28b・・・突出先端面、30・・・電極、32・・・接続部材、34・・・配線部、36・・・封止樹脂、38・・・金属箔、40・・・プレス型、40a・・・第1凸部、40b・・・第2凸部、42・・・導電性ペースト、44・・・ダイパッド、44a・・・接続面、44b・・・密着面、44c・・・側面、44d・・・縁部、46,52・・・ヒートツール、48・・・凹部、48a・・・底面、50・・・隙間、54・・・外周領域、56・・・中央領域、58・・・はんだ、60・・・表面実装型部品、

Claims (9)

  1. 熱可塑性樹脂を含む絶縁基材(20)と、金属箔(38)が所定形状に打ち抜かれるとともに前記絶縁基材に熱圧着されてなる導体パターン(22)と、を有し、前記導体パターンとしてランド(26)を含むプリント基板(12)と、
    表面(14a)に電極(30)を有し、前記表面と反対の裏面(14b)を、前記プリント基板において前記ランドが露出する一面(12a)に対向させて、前記プリント基板に配置された電子部品(14)と、
    前記ランドと前記電極とを電気的に接続する配線部(34)と、を備え、
    前記絶縁基材は、自身の一部として、前記ランドの周りに形成された隆起部(28)を有し、
    前記隆起部は、前記ランドにおいて前記配線部が接続される接続面(26a)と反対の面であって、前記絶縁基材に密着する密着面(26b)に対して突出し、前記ランドの側面(26c)に密着しており、
    前記配線部は、前記電極、前記隆起部、及び前記ランド上に、一体的に塗布された導電性ペースト(42)を焼成してなることを特徴とする回路基板。
  2. 前記隆起部(28)は、前記ランド(26)の接続面(26a)よりも上方まで突出していることを特徴とする請求項1に記載の回路基板。
  3. 前記電子部品(14)の表面(14a)と前記隆起部(28)とは、前記配線部(34)が形成される部分において、段差なく、連続しており、
    前記隆起部は、前記配線部が形成される部分において、前記密着面(26b)に対する高さが、前記電子部品から離れるほど低くなるように、傾斜形状をなしていることを特徴とする請求項2に記載の回路基板。
  4. 前記絶縁基材(20)は、前記ランド(26)が配置される表面(20a)に凹部(48)を有し、
    前記電子部品(14)は、前記凹部内に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の回路基板。
  5. 前記ランド(26)の接続面(26a)は、前記絶縁基材(20)のうち、前記凹部(48)の壁面及び前記導体パターン(22)の配置部分を除く部分(20s)と面一とされ、
    前記電子部品(14)の表面(14a)が、前記ランドの接続面及び前記隆起部(28)の前記配線部(34)が形成される部分における突出先端面(28b)と面一とされていることを特徴とする請求項4に記載の回路基板。
  6. 前記電子部品(14)は、保護膜によって被覆されていない外周領域(54)と、該外周領域によって取り囲まれ、前記電極を含む中央領域(56)と、を有し、
    前記隆起部(28)は、前記配線部(34)が形成される部分において、前記電子部品の表面(14a)における外周領域の部分に密着して、前記外周領域を被覆していることを特徴とする請求項2〜4いずれか1項に記載の回路基板。
  7. 前記隆起部(28)は、前記配線部(34)が形成される部分において、前記電子部品(14)の側面(14c)に密着していることを特徴とする請求項2〜6いずれか1項に記載の回路基板。
  8. 前記導体パターン(22)として、前記電子部品(14)の裏面(14b)が接続部材(32)を介して固定されるダイパッド(44)を含み、
    前記隆起部(28)は、前記ランド(26)の周りとともに前記ダイパッドの周りに形成され、前記ダイパッドの側面(44c)に密着していることを特徴とする請求項2〜7いずれか1項に記載の回路基板。
  9. 前記プリント基板(12)には、表面実装型部品(60)がリフロー実装されており、
    前記配線部(34)は、前記リフローにより焼成される材料を用いて形成されていることを特徴とする請求項2〜8いずれか1項に記載の回路基板。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2019125601A (ja) * 2018-01-11 2019-07-25 株式会社デンソー 半導体装置

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