JP3764214B2

JP3764214B2 - Printed circuit board and electronic apparatus equipped with the same

Info

Publication number: JP3764214B2
Application number: JP21250096A
Authority: JP
Inventors: 裕青木; 邦康細田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-08-12
Filing date: 1996-08-12
Publication date: 2006-04-05
Anticipated expiration: 2016-08-12
Also published as: JPH1056248A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はプリント回路基板、特に、マルチ・チップ・モジュールを備えたプリント回路基板、およびこのプリント回路基板を備えた電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パーソナルコンピュータ等の電子機器は、装置の小型化、高性能化、高密度化が要求され、これに伴い、機器内に配設されるプリント回路基板にも同様の要求がなされている。
【０００３】
このような要求を満たすため、複数のベアチップを実装したマルチ・チップ・モジュール（以下ＭＣＭと称する）を備えたプリント回路基板が実用化されつつある。ＭＣＭは、例えば矩形状のベース基板と、このベース基板上に実装された複数のベアチップとを備えている。
【０００４】
一般に、半導体パッケージは、リードフレーム上に半導体チップを実装した後、樹脂パッケージで覆うことにより構成されている。これに対して、ベアチップは、リードフレームおよび樹脂パッケージを持たず半導体チップ単体で形成されていることから、従来の半導体パッケージに比較して大幅な小型化が可能となり、実装面積を大幅に削減することができる。
【０００５】
各ベアチップは、ベース基板の導体パターンにワイヤボンディングされ、ワイヤボンディング部は保護用のモールド材で覆われている。それにより、ベース基板上のベアチップ間では、高速に信号伝送される。
【０００６】
上記構成のＭＣＭはプリント回路基板上に重ねて配設され、ＭＣＭとプリント回路基板との電気的接続は、ベース基板の周縁部に配置された多数のクリップリード、あるいはベース基板の底面に配置されたボールグリッドアレイを介して行われる。また、電源／ＧＮＤは、クリップリードを介して、プリント回路基板から複数本接続され、同時スイッチングノイズに対する強化がなされている。
【０００７】
そして、このように構成されたＭＣＭは、プリント回路基板上にベアチップＬＳＩをコンパクトに実装でき、その結果、高密度化、高速信号化を実現することができる。
【０００８】
一方、ベアチップは作動時に高熱を発するとともに、樹脂パッケージを持たないことから比較的に熱に弱い。従って、高発熱によるベアチップの自己破壊を防止するため、通常、ＭＣＭには放熱構造が施されている。放熱構造としては、例えば、プリント回路基板上に実装されたＭＣＭに、ワイヤボンディング部のモールド材を介してヒートシンクを積層配置し、支持具を介してヒートシンクをプリント回路基板に固定している。そして、ＭＣＭからの熱をヒートシンクを介して放熱している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＭＣＭ上にヒートシンクを配置し、更に、支持具を介してヒートシンクをプリント回路基板に固定する構造の場合、ヒートシンクの構造が複雑となり、構造コストが高価になるとともに製造性が悪化する。また、ベアチップは樹脂パッケージを持たないことから機械的強度が比較的低く、ヒートシンクの取付けは、ベアチップを破壊しないように充分に注意を払って作業する必要がある。そのため、取付け工数が非常に多く、製造効率の低下を招く。
【００１０】
更に、プリント回路基板上にＭＣＭおよびヒートシンクを順に重ねて配置する構造であるため、積層部分の高さが高くなってしまうという問題がある。
また、ＭＣＭは、高性能化に伴い多ピン化する傾向にあり、プリント回路基板との間の接続信号線が増加している。電気的に見た場合、信号線が増加するに従ってＭＣＭのクリップリードの電源／ＧＮＤピンの占有率が減少し、同時スイッチングによるグランドバウンスの影響を受け易く、その結果、ＭＣＭが誤動作する恐れがある。
【００１１】
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、一層の小型化が図れるプリント回路基板、およびこれを備えた電子機器を提供することにある。
また、この発明の他の目的は、放熱性および製造性に優れ製造コストの低減が可能なプリント回路基板、およびこれを備えた電子機器を提供することにある。
この発明の更に他の目的は、同時スイッチングノイズに起因する誤動作を防止可能なプリント回路基板を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明に係るプリント回路基板は、開口部を有するプリント配線板と、上記開口部内に嵌合され、上記プリント配線板とほぼ同一平面上に位置しているとともに上記プリント配線板の両面に露出した上面および下面を有したベース基板と、上記ベース基板の一方の表面上に実装されたベアチップと、を有するマルチ・チップ・モジュールと、を備え、
上記プリント配線板は、上記開口部の周縁に沿って形成された第１段部と、上記プリント配線板内に形成されプリント配線板の表面とほぼ平行に延びているとともに、上記第１段部上に露出した第１導通部を有する第１電源／グランド層と、を備え、
上記マルチ・チップ・モジュールのベース基板は、その周縁部に沿って形成されているとともに上記第１段部と係合した第２段部と、上記ベース基板内に形成されベース基板の表面とほぼ平行に延びているとともに、上記第２段部上に露出し導電物質を介して上記第１導通部に面接続によって電気的に導通した第２導通部を有する第２電源／グランド層と、を備えていることを特徴としている。
【００１５】
この発明に係るプリント回路基板によれば、上記ベアチップは上記ベース基板の一方の表面に実装され、上記ベース基板の他方の面上にヒートシンクが取り付けられていることを特徴としている。
【００１６】
この場合、ベース基板はプリント配線板の開口部内に嵌合され、その両面はプリント配線板の両面側にそれぞれ露出して位置している。そのため、ヒートシンクは、ベース基板の一方の表面に直接かつ容易に固定される。
【００１７】
また、この発明に係るプリント回路基板によれば、上記ベアチップは上記ベース基板の一方の表面に実装され、上記ベース基板の他方の面は、放熱材を介して放熱構造物に接触していることを特徴としている。
【００１８】
この構成においても、ベース基板の両面はプリント配線板の両面側にそれぞれ露出して位置し、放熱構造物は、放熱材を介して、ベース基板の一方の表面に接触して設けられる。
【００１９】
更に、この発明に係る電子機器は、放熱構造物を有する機器本体と、上記機器本体内に配設されたプリント回路基板と、を備えている。
そして、上記プリント回路基板は、開口部を有するプリント配線板と、上記開口部内に嵌合され、上記プリント配線板とほぼ同一平面上に位置しているとともに上記プリント配線板の両面に露出した上面および下面を有したベース基板と、上記ベース基板の一方の表面上に実装されたベアチップと、を有するマルチ・チップ・モジュールと、を備えている。
上記プリント配線板は、上記開口部の周縁に沿って形成された第１段部と、上記プリント配線板内に形成されプリント配線板の表面とほぼ平行に延びているとともに、上記第１段部上に露出した第１導通部を有する第１電源／グランド層と、を備え、
上記マルチ・チップ・モジュールのベース基板は、その周縁部に沿って形成されているとともに上記第１段部と係合した第２段部と、上記ベース基板内に形成されベース基板の表面とほぼ平行に延びているとともに、上記第２段部上に露出し導電物質を介して上記第１導通部に面接続によって電気的に導通した第２導通部を有する第２電源／グランド層と、を備え、上記ベース基板の他方の表面は、放熱材を介して上記放熱構造物に接触していることを特徴としている。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照しながら、この発明の実施の形態に係るプリント回路基板について詳細に説明する。
図１ないし図３に示すように、プリント回路基板１０は、矩形状のプリント配線板１２と、プリント配線板に埋め込まれた状態で取り付けられたマルチ・チップ・モジュール（以下ＭＣＭと称する）１４と、を備えている。
【００２１】
プリント配線板１２は、例えばポリイミドからなる矩形状の絶縁基板１６を備え、その上面には、導体パターン１８が形成されている。導体パターン１８の複数のパッドには、半導体パッケージ、コネクタ等の種々の電子部品２１が実装されている。
【００２２】
また、プリント配線板１２には、矩形状の開口部２０が形成されている。開口部２０の周縁には、その全周に亘って段部２４が形成され、開口部内に突出しているとともに、プリント配線板の下面側に位置している。また、導体パターン１８は、開口部２２の周縁近傍に位置した多数の端子２６を有している。
【００２３】
一方、ＭＣＭ１４は矩形状のベース基板３０を備えている。このベース基板３０は、セラミック、アルミナ等の熱伝導率の高い材料によって形成されているとともに、プリント配線板１２の開口部２０とほぼ等しい大きさおよび形状に形成されている。また、ベース基板３０は、プリント配線板１２と等しい板厚に形成されている。ベース基板３０の周縁部には、その全周に亘って段部３８が形成され、ベース基板の上面側に位置している。
【００２４】
ベース基板３０の上面には、多数のパッド３２を有する導体パターン３４が形成されている。そして、ベース基板３０上には、複数、例えば４つのベアチップ３６が実装され、ワイヤボンディングにより導体パターン３４に接続されている。また、導体パターン３４は、ベース基板３０の周縁近傍に位置した複数の端子４０を有している。
【００２５】
上記のように構成されたＭＣＭ１４において、ベース基板３０は、その段部３８をプリント配線板１２側の段部２４上に重ねた状態で、プリント配線板１２の開口部２０に嵌合され、段部３８、２４同志間は接着剤等により固定されている。それにより、ＭＣＭ１４は、ベース基板３０の上面および下面がプリント配線板１２と上面および下面とそれぞれ同一平面内に位置した状態でプリント配線板１２に固定されている。
【００２６】
プリント配線板１２に固定した状態において、ベース基板３０の端子４０はプリント配線板１２側の端子２６と隣接対向している。そして、これらの端子４０、２６間をワイヤボンディングによって接続することにより、ＭＣＭ１４とプリント配線板１２との電気的接続がなされている。
【００２７】
なお、各ベアチップ３６のワイヤボンディング部および端子２６、４０間のワイヤボンディング部を保護するため、これらのワイヤボンディング部はモールド材４２によって覆われている。
【００２８】
上記のように構成されたプリント回路基板１０によれば、ＭＣＭ１４はプリント配線板１２の開口部２０内に埋め込まれた状態でプリント配線板１２に固定され、ベース基板３０はプリント配線板１２とほぼ面一の状態で取り付けられている。そのため、従来のようにプリント配線板に重ねてＭＣＭを取り付ける場合に比較して、ＭＣＭ部分におけるプリント回路基板全体の厚さを低減でき、プリント回路基板１０の一層の小型化を図ることができる。
【００２９】
また、ＭＣＭ１４とプリント配線板１２との電気的接続は、端子２６、４０間をワイヤボンディングすることによって一括して行うことができ、従来のようなクリップリードやフレキシブケーブル等の独立した接続部材を用いる必要がなく、製造性の向上および製造コストの低減を図ることができる。
【００３０】
更に、ＭＣＭ１４のベース基板３０は、その上面および下面がプリント配線板１２の上面および下面側にそれぞれ露出していることから、広い放熱面積を確保することができる。従って、ベアチップ３６の放熱性を向上することができる。
【００３１】
上述したように、上記構成のプリント回路基板１０によれば、ＭＣＭ１４のベース基板３０はプリント配線板１２の開口部２０に埋め込まれ、ベース基板３０の下面側は、プリント配線板１２の下面側に露出している。そのため、ベース基板３０の下面側に放熱手段を容易に設けることが可能となる。
【００３２】
例えば、図４は、放熱手段としてヒートシンク４４を備えた実施の形態を示している。すなわち、本実施の形態によれば、ＭＣＭ１４のベース基板３０の下面側には、熱伝導率の高い銀ペースト等の接着剤４６により、ヒートシンク４４が固定されている。これにより、ＭＣＭ１４の放熱性、つまり、各ベアチップ３６の放熱性を大幅に向上し、ベアチップの発熱による自己破壊を防止することができるとともに、冷却性の向上により各ベアチップの性能を充分に発揮させることが可能となる。
【００３３】
また、この場合、ベース基板３０の下面には、機械的強度の低いベチップ３６等が設けられていないことから、簡単な形状で安価なヒートシンク４４をベース基板３０に直接固定することができ、製造性の向上および製造コストの軽減を図ることができる。
【００３４】
図５に示すように、電子機器内のフレーム５０を放熱構造物として利用し、ＭＣＭ１４の放熱性を向上させることもできる。すなわち、本実施の形態によれば、プリント回路基板１０は、電子機器内に配設されたフレーム５０と平行に設けられ、ＭＣＭ１４のベース基板３０の下面は、放熱材として機能するクールシート５２を介してフレーム５０に接触している。これにより、ベアチップ３６の熱をベース基板３０、クールシート５２を介してフレーム５０に効率よく伝達でき、放熱性の向上を図ることができる。
【００３５】
なお、図４および図５に示す実施の形態において、放熱構造を除く他の構成は、図１ないし３に示す実施の形態と同一であり、同一の部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。また、放熱構造物としては、フレーム５０の代わりに、電子機器内に配設されたシールド板、電子機器の筐体自身等を利用してもよい。
【００３６】
図６に示すように、プリント配線板１２に形成された開口部２０は、その一辺がプリント配線板の側縁に開放した状態で設けられていてもよい。この場合、開口部２０に嵌合して固定されたＭＣＭ１４のベース基板３０も、その一辺がプリント配線板１２の側縁に露出している。
【００３７】
上記構成を有するプリント回路基板１０を電子機器内に配設する場合、この電子機器の金属フレーム、筐体の側壁、あるいは筐体内に設けられたシールド板等を放熱構造物として利用することができる。すなわち、図７（ａ）に示すように、プリント回路基板１０は、例えば、電子機器のフレーム５４と直交するように、かつ、ベース基板３０の露出した側縁がフレーム５４と隣接対向するように配設される。そして、ベース基板３０の下面に貼付された放熱材としての放熱板５６をフレーム５４に接触させている。
【００３８】
この場合、図７（ｂ）に示すように、ＭＣＭ１４のベース基板３０と放熱板５６と間にクールシート６０を介在させてもよい。
また、図７（ｃ）に示すように、放熱板５６は、フレーム５４の一部により、つまり、フレーム５４と一体に形成されていてもよい。
【００３９】
このような構成においても、ベアチップ３６の熱をベース基板３０、放熱板５６（およびクールシート６０）を介してフレーム５４に効率よく伝達でき、放熱性の向上を図ることができる。なお、他の構成は前述した実施の形態と同一であり、同一の部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００４０】
図８はこの発明に係る更に他の実施の形態を示している。本実施の形態によれば、プリント配線板１２の絶縁基板１６内部には、絶縁基板の表面と平行に、２層の第１電源／グランド（ＧＮＤ）層６０ａ、６０ｂが形成されている。また、プリント配線板１２に形成された開口部２０の周縁には、２段の第１段部２４ａ、２４ｂが形成されている。そして、これら第１段部２４ａ、２４ｂの上面には、第１電源／ＧＮＤ層６０ａ、６０ｂの第１導通部６１ａ、６１ｂがそれぞれ露出している。
【００４１】
一方、プリント配線板１２の開口部２０に嵌合されたＭＣＭ１４のベース基板３０内には、ベース基板の表面と平行に、２層の第２電源／ＧＮＤ層６２ａ、６２ｂが形成されている。また、ベース基板３０の周縁には、２段の第２段部３８ａ、３８ｂが形成されている。これら第２段部３８ａ、３８ｂの上面には、第２電源／ＧＮＤ層６２ａ、６２ｂの第２導通部６３ａ、６３ｂがそれぞれ露出している。
【００４２】
ベース基板３０は、第２段部３８ａ、３８ｂがプリント配線板１２側の第１段部２４ａ、２４ｂとそれぞれ係合した状態で開口部２０内に嵌合され、第２段部３８ａ、３８ｂに露出した第２電源／ＧＮＤ層６２ａ、６２ｂの第２導通部６３ａ、６３ｂは、第１段部２４ａ、２４ｂに露出した第１電源／ＧＮＤ層６０ａ、６０ｂの第１導通部６１ａ、６１ｂとそれぞれ対向している。そして、第１導通部６１ａと第２導通部６３ａとの間は、導電物質として銀ペースト等の導電性接着剤６４によって電気的に接続され、同様に、第１導通部６１ｂと第２導通部６３ｂとの間も導電性接着剤６４によって電気的に接続されている。
【００４３】
これにより、ＭＣＭ１４の第２電源／ＧＮＤ層６２ａ、６２ｂとプリント配線板１２の第１電源／ＧＮＤ層６０ａ、６０ｂとは、それぞれ電気的に導通して一体化されている。また、これらの電源／ＧＮＤ層の接続は、第１、第２導通部間の面接続によってなされている。
【００４４】
そのため、プリント配線板１２にＭＣＭ１４のベース基板３０を埋め込むための開口部２０を形成した場合でも、電源／ＧＮＤ層の面積を充分に大きく確保することができ、ベアチップ３６の同時スイッチングによって発生するグランドバンスの影響を低減することができる。その結果、ＭＣＭ１４の誤動作を防止し、信頼性の向上を図ることが可能となる。
【００４５】
他の構成は前述した実施の形態と同一であり、同一の部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
なお、この発明は上述した実施の形態に限定されることなく、この発明の範囲内で種々変更可能である。例えば、ＭＣＭのベース基板の形状、ベアチップの実装数は必要に応じて変更可能である。
【００４６】
また、上記実施の形態においては、ＭＣＭベース基板の段部を上面側に、プリント配線板の段部を下面側に設ける構成としたが、これらの段部を上下逆に形成するようにしてもよい。また、ＭＣＭベース基板をプリント回路基板の開口部内に固定する構造は、上述した段部に限らず、他の方法を用いてもよい。
【００４７】
更に、ＭＣＭとプリント配線板との電気的接続はワイヤボンディングに限らず、ＭＣＭのベース基板に設けられた端子と、プリント配線板に設けられた端子とを機械的に接触させることにより接続するようにしてもよい。
【００４８】
また、ＭＣＭのベース基板の板厚は、必ずしもプリント配線板の板厚と同一である必要はなく、プリント配線板よりも厚く、あるいは薄く形成されていてもよい。ベース基板およびプリント配線板内に形成された電源／ＧＮＤ層も２層に限らず、必要に応じて増減可能である。
【００４９】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明によれば、ＭＣＭのベース基板をプリント配線板に形成された開口部内に埋め込んで固定することにより、一層の小型が可能なプリント回路基板、およびこれを備えた電子機器を提供することができる。
【００５０】
また、この発明によれば、ＭＣＭのベース基板の両面を露出した構造とすることにより、放熱性および製造性に優れ製造コストの低減が可能なプリント回路基板、およびこれを備えた電子機器を提供することができる。
更に、この発明によれば、同時スイッチングノイズに起因する誤動作を防止可能なプリント回路基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に係るプリント回路基板の斜視図。
【図２】上記プリント回路基板の分解斜視図。
【図３】図１の線Ａ−Ａに沿った断面図。
【図４】ヒートシンクを備えた実施の形態に係るプリント回路基板を示す断面図。
【図５】電子機器のフレームを放熱構造物として利用した実施の形態を示す断面図。
【図６】この発明の他の実施の形態に係るプリント回路基板を示す斜視図。
【図７】上記他の実施の形態に係るプリント回路基板の配置構造をそれぞれ示す断面図。
【図８】この発明の更に他の実施の形態に係るプリント回路基板の要部を拡大して示す断面図。
【符号の説明】
１０…プリント回路基板
１２…プリント配線板
１４…マルチ・チップ・モジュール
１６…絶縁基板
１８…導体パターン
２０…開口部
２４、３８…段部
２６、４０…端子
３０…ベース基板
３４…導体パターン
３６…ベアチップ
４４…ヒートシンク
５０、５４…フレーム
６０ａ、６０ｂ…第１電源／ＧＮＤ層
６１ａ、６１ｂ…第１導通部
６２ａ、６２ｂ…第２電源／ＧＮＤ層
６３ａ、６３ｂ…第２導通部
２４ａ、２４ｂ…第１段部
３８ａ、３８ｂ…第２段部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a printed circuit board, in particular, a printed circuit board provided with a multi-chip module, and an electronic device provided with the printed circuit board.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, electronic devices such as personal computers are required to have smaller, higher performance, and higher density devices, and accordingly, there are similar requirements for printed circuit boards disposed in the devices.
[0003]
In order to satisfy such a demand, a printed circuit board including a multi-chip module (hereinafter referred to as MCM) on which a plurality of bare chips are mounted is being put into practical use. The MCM includes, for example, a rectangular base substrate and a plurality of bare chips mounted on the base substrate.
[0004]
Generally, a semiconductor package is configured by mounting a semiconductor chip on a lead frame and then covering it with a resin package. In contrast, the bare chip does not have a lead frame and resin package, and is formed as a single semiconductor chip. Therefore, it can be significantly reduced in size compared to conventional semiconductor packages, and the mounting area is greatly reduced. be able to.
[0005]
Each bare chip is wire-bonded to the conductor pattern of the base substrate, and the wire bonding portion is covered with a protective molding material. Thereby, signal transmission is performed at high speed between the bare chips on the base substrate.
[0006]
The MCM configured as described above is arranged on the printed circuit board, and the electrical connection between the MCM and the printed circuit board is arranged on a large number of clip leads arranged on the peripheral edge of the base board or on the bottom surface of the base board. This is done via a ball grid array. In addition, a plurality of power supplies / GND are connected from the printed circuit board via clip leads to enhance simultaneous switching noise.
[0007]
The MCM configured as described above can mount a bare chip LSI on a printed circuit board in a compact manner, and as a result, can achieve high density and high speed signal.
[0008]
On the other hand, the bare chip generates high heat during operation and is relatively weak against heat because it does not have a resin package. Therefore, in order to prevent the self-destruction of the bare chip due to high heat generation, the MCM is usually provided with a heat dissipation structure. As a heat dissipation structure, for example, a heat sink is stacked on an MCM mounted on a printed circuit board via a mold material of a wire bonding portion, and the heat sink is fixed to the printed circuit board via a support. The heat from the MCM is dissipated through the heat sink.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of a structure in which a heat sink is arranged on the MCM and the heat sink is fixed to the printed circuit board via a support, the structure of the heat sink becomes complicated, the structure cost becomes expensive, and the manufacturability deteriorates. Further, since the bare chip does not have a resin package, its mechanical strength is relatively low, and it is necessary to work with great care when attaching the heat sink so as not to destroy the bare chip. For this reason, the number of mounting steps is very large, resulting in a decrease in manufacturing efficiency.
[0010]
Furthermore, since the MCM and the heat sink are sequentially stacked on the printed circuit board, there is a problem in that the height of the stacked portion becomes high.
In addition, MCM tends to be multi-pin with high performance, and the number of connection signal lines to the printed circuit board is increasing. From an electrical viewpoint, as the number of signal lines increases, the occupation ratio of the power supply / GND pin of the clip lead of the MCM decreases, and it is easily affected by ground bounce due to simultaneous switching. As a result, the MCM may malfunction. .
[0011]
The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a printed circuit board that can be further reduced in size, and an electronic apparatus including the printed circuit board.
Another object of the present invention is to provide a printed circuit board having excellent heat dissipation and manufacturability and capable of reducing the manufacturing cost, and an electronic apparatus equipped with the same.
Still another object of the present invention is to provide a printed circuit board capable of preventing malfunction caused by simultaneous switching noise.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, a printed circuit board according to the present invention comprises a printed wiring board having an opening, fitted in the opening, the printing, and it is located substantially coplanar with said printed circuit board A multi-chip module comprising: a base substrate having an upper surface and a lower surface exposed on both surfaces of the wiring board; and a bare chip mounted on one surface of the base substrate.
The printed wiring board includes a first step formed along the periphery of the opening, and extends substantially parallel to the surface of the printed wiring board formed in the printed wiring board. comprising a first power / ground layer having a first conductive portion exposed above, and
The base substrate of the multi-chip module is formed along a peripheral edge portion thereof, and a second step portion engaged with the first step portion, and a surface of the base substrate formed in the base substrate. together extend in parallel, and a second power supply / ground layer having a second conductive portion which is electrically conductive by the surface connected to the first conductive portion through a conductive material exposed to the over the second step portion, the It is characterized by having.
[0015]
According to the printed circuit board of the present invention, the bare chip is mounted on one surface of the base substrate, and a heat sink is attached on the other surface of the base substrate.
[0016]
In this case, the base substrate is fitted into the opening of the printed wiring board, and both surfaces thereof are exposed and positioned on both sides of the printed wiring board. Therefore, the heat sink is directly and easily fixed to one surface of the base substrate.
[0017]
According to the printed circuit board of the present invention, the bare chip is mounted on one surface of the base substrate, and the other surface of the base substrate is in contact with the heat dissipation structure via a heat dissipation material. It is characterized by.
[0018]
Also in this configuration, both surfaces of the base substrate are exposed and positioned on both surfaces of the printed wiring board, and the heat dissipation structure is provided in contact with one surface of the base substrate via the heat dissipation material.
[0019]
Furthermore, an electronic device according to the present invention includes a device main body having a heat dissipation structure, and a printed circuit board disposed in the device main body.
The printed circuit board includes a printed wiring board having an opening, and an upper surface that is fitted in the opening, is located on substantially the same plane as the printed wiring board, and is exposed on both surfaces of the printed wiring board. And a multi-chip module having a base substrate having a lower surface and a bare chip mounted on one surface of the base substrate.
The printed wiring board includes a first step formed along the periphery of the opening, and extends substantially parallel to the surface of the printed wiring board formed in the printed wiring board. A first power / ground layer having a first conductive part exposed on the top,
The base substrate of the multi-chip module is formed along a peripheral edge portion thereof, and a second step portion engaged with the first step portion, and a surface of the base substrate formed in the base substrate. A second power supply / ground layer extending in parallel and having a second conductive portion exposed on the second stepped portion and electrically connected to the first conductive portion by surface connection via a conductive material; And the other surface of the base substrate is in contact with the heat dissipation structure through a heat dissipation material.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a printed circuit board according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 1 to 3, a printed circuit board 10 includes a rectangular printed wiring board 12 and a multi-chip module (hereinafter referred to as MCM) 14 attached in a state of being embedded in the printed wiring board. It is equipped with.
[0021]
The printed wiring board 12 includes a rectangular insulating substrate 16 made of polyimide, for example, and a conductor pattern 18 is formed on the upper surface thereof. Various electronic components 21 such as a semiconductor package and a connector are mounted on the plurality of pads of the conductor pattern 18.
[0022]
In addition, a rectangular opening 20 is formed in the printed wiring board 12. At the periphery of the opening 20, a step portion 24 is formed over the entire periphery, and protrudes into the opening and is located on the lower surface side of the printed wiring board. The conductor pattern 18 has a large number of terminals 26 located in the vicinity of the periphery of the opening 22.
[0023]
On the other hand, the MCM 14 includes a rectangular base substrate 30. The base substrate 30 is made of a material having high thermal conductivity such as ceramic or alumina, and is formed in a size and shape substantially equal to the opening 20 of the printed wiring board 12. The base substrate 30 is formed to have the same thickness as the printed wiring board 12. A stepped portion 38 is formed on the peripheral edge of the base substrate 30 over the entire circumference, and is located on the upper surface side of the base substrate.
[0024]
A conductor pattern 34 having a large number of pads 32 is formed on the upper surface of the base substrate 30. A plurality of, for example, four bare chips 36 are mounted on the base substrate 30 and connected to the conductor pattern 34 by wire bonding. The conductor pattern 34 has a plurality of terminals 40 located in the vicinity of the periphery of the base substrate 30.
[0025]
In the MCM 14 configured as described above, the base substrate 30 is fitted into the opening 20 of the printed wiring board 12 with the stepped portion 38 being superimposed on the stepped portion 24 on the printed wiring board 12 side. The portions 38 and 24 are fixed with an adhesive or the like. Thereby, the MCM 14 is fixed to the printed wiring board 12 with the upper and lower surfaces of the base substrate 30 positioned in the same plane as the printed wiring board 12 and the upper and lower surfaces, respectively.
[0026]
In a state of being fixed to the printed wiring board 12, the terminal 40 of the base substrate 30 is adjacent to and opposed to the terminal 26 on the printed wiring board 12 side. The terminals 40 and 26 are connected by wire bonding, whereby the MCM 14 and the printed wiring board 12 are electrically connected.
[0027]
In addition, in order to protect the wire bonding part of each bare chip 36 and the wire bonding part between the terminals 26 and 40, these wire bonding parts are covered with a molding material 42.
[0028]
According to the printed circuit board 10 configured as described above, the MCM 14 is fixed to the printed wiring board 12 while being embedded in the opening 20 of the printed wiring board 12, and the base substrate 30 is substantially the same as the printed wiring board 12. It is installed in a flush state. Therefore, as compared with the conventional case where the MCM is mounted on the printed wiring board, the thickness of the entire printed circuit board in the MCM portion can be reduced, and the printed circuit board 10 can be further reduced in size.
[0029]
Further, the electrical connection between the MCM 14 and the printed wiring board 12 can be performed collectively by wire bonding between the terminals 26 and 40, and independent connection members such as conventional clip leads and flexible cables can be used. There is no need to use it, and it is possible to improve manufacturability and reduce manufacturing costs.
[0030]
Further, since the upper surface and the lower surface of the base substrate 30 of the MCM 14 are exposed on the upper surface and the lower surface side of the printed wiring board 12, respectively, a wide heat radiation area can be secured. Therefore, the heat dissipation of the bare chip 36 can be improved.
[0031]
As described above, according to the printed circuit board 10 configured as described above, the base substrate 30 of the MCM 14 is embedded in the opening 20 of the printed wiring board 12, and the lower surface side of the base substrate 30 is on the lower surface side of the printed wiring board 12. Exposed. Therefore, it is possible to easily provide a heat radiating means on the lower surface side of the base substrate 30.
[0032]
For example, FIG. 4 shows an embodiment provided with a heat sink 44 as a heat radiating means. That is, according to the present embodiment, the heat sink 44 is fixed to the lower surface side of the base substrate 30 of the MCM 14 by the adhesive 46 such as silver paste having a high thermal conductivity. As a result, the heat dissipation of the MCM 14, that is, the heat dissipation of each bare chip 36 can be greatly improved, self-destruction caused by heat generation of the bare chip can be prevented, and the performance of each bare chip can be fully exhibited by improving the cooling performance. It becomes possible.
[0033]
In this case, since the bottom chip 36 or the like having low mechanical strength is not provided on the lower surface of the base substrate 30, an inexpensive heat sink 44 with a simple shape can be directly fixed to the base substrate 30. Improvement in production performance and reduction in manufacturing costs.
[0034]
As shown in FIG. 5, the heat dissipation of the MCM 14 can be improved by using the frame 50 in the electronic device as a heat dissipation structure. That is, according to the present embodiment, the printed circuit board 10 is provided in parallel with the frame 50 disposed in the electronic device, and the lower surface of the base substrate 30 of the MCM 14 has the cool sheet 52 that functions as a heat dissipation material. Via the frame 50. Thereby, the heat of the bare chip 36 can be efficiently transmitted to the frame 50 via the base substrate 30 and the cool sheet 52, and the heat dissipation can be improved.
[0035]
In the embodiment shown in FIG. 4 and FIG. 5, the configuration other than the heat dissipation structure is the same as that of the embodiment shown in FIGS. 1 to 3, and the same parts are denoted by the same reference numerals. Detailed description thereof is omitted. Further, as the heat radiating structure, a shield plate disposed in the electronic device, the housing of the electronic device itself, or the like may be used instead of the frame 50.
[0036]
As shown in FIG. 6, the opening 20 formed in the printed wiring board 12 may be provided in a state in which one side is open to the side edge of the printed wiring board. In this case, the base substrate 30 of the MCM 14 fitted and fixed in the opening 20 is also exposed at the side edge of the printed wiring board 12.
[0037]
When the printed circuit board 10 having the above-described configuration is disposed in an electronic device, a metal frame of the electronic device, a side wall of the housing, a shield plate provided in the housing, or the like can be used as a heat dissipation structure. . That is, as illustrated in FIG. 7A, the printed circuit board 10 is, for example, orthogonal to the frame 54 of the electronic device, and the exposed side edge of the base substrate 30 is adjacent to the frame 54. Arranged. A heat dissipation plate 56 as a heat dissipation material attached to the lower surface of the base substrate 30 is brought into contact with the frame 54.
[0038]
In this case, as shown in FIG. 7B, a cool sheet 60 may be interposed between the base substrate 30 of the MCM 14 and the heat radiating plate 56.
Further, as shown in FIG. 7C, the heat radiating plate 56 may be formed by a part of the frame 54, that is, integrally with the frame 54.
[0039]
Even in such a configuration, the heat of the bare chip 36 can be efficiently transmitted to the frame 54 via the base substrate 30 and the heat radiating plate 56 (and the cool sheet 60), and the heat dissipation can be improved. Other configurations are the same as those of the above-described embodiment, and the same reference numerals are given to the same portions, and detailed description thereof is omitted.
[0040]
FIG. 8 shows still another embodiment according to the present invention. According to the present embodiment, two first power / ground (GND) layers 60a and 60b are formed in the insulating substrate 16 of the printed wiring board 12 in parallel with the surface of the insulating substrate. Further, two steps of first step portions 24 a and 24 b are formed on the periphery of the opening 20 formed in the printed wiring board 12. The first conduction portions 61a and 61b of the first power / GND layers 60a and 60b are exposed on the upper surfaces of the first step portions 24a and 24b, respectively.
[0041]
On the other hand, in the base substrate 30 of the MCM 14 fitted in the opening 20 of the printed wiring board 12, two second power supply / GND layers 62a and 62b are formed in parallel with the surface of the base substrate. Further, two steps of second step portions 38 a and 38 b are formed on the periphery of the base substrate 30. Second conductive portions 63a and 63b of the second power / GND layers 62a and 62b are exposed on the upper surfaces of the second step portions 38a and 38b, respectively.
[0042]
The base substrate 30 is fitted into the opening 20 with the second step portions 38a and 38b engaged with the first step portions 24a and 24b on the printed wiring board 12 side, and the second step portions 38a and 38b. The exposed second conductive portions 63a and 63b of the second power / GND layers 62a and 62b are respectively the same as the first conductive portions 61a and 61b of the first power / GND layers 60a and 60b exposed to the first step portions 24a and 24b. Opposite. And between the 1st conduction | electrical_connection part 61a and the 2nd conduction | electrical_connection part 63a is electrically connected by conductive adhesives 64, such as a silver paste, as a electrically conductive material, and similarly the 1st conduction | electrical_connection part 61b and the 2nd conduction | electrical_connection part 63b is also electrically connected by a conductive adhesive 64.
[0043]
Accordingly, the second power / GND layers 62a and 62b of the MCM 14 and the first power / GND layers 60a and 60b of the printed wiring board 12 are electrically connected and integrated. These power supply / GND layers are connected by surface connection between the first and second conducting portions.
[0044]
Therefore, even when the opening 20 for embedding the base substrate 30 of the MCM 14 is formed in the printed wiring board 12, a sufficiently large area of the power supply / GND layer can be secured, and the ground generated by the simultaneous switching of the bare chip 36 can be ensured. The effect of Vance can be reduced. As a result, it is possible to prevent malfunction of the MCM 14 and improve reliability.
[0045]
Other configurations are the same as those of the above-described embodiment, and the same portions are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the present invention. For example, the shape of the base substrate of the MCM and the number of bare chips mounted can be changed as necessary.
[0046]
In the above embodiment, the steps of the MCM base substrate are provided on the upper surface side, and the steps of the printed wiring board are provided on the lower surface side. However, these step portions may be formed upside down. Good. Further, the structure for fixing the MCM base substrate in the opening of the printed circuit board is not limited to the stepped portion described above, and other methods may be used.
[0047]
Furthermore, the electrical connection between the MCM and the printed wiring board is not limited to wire bonding, and the terminals provided on the base substrate of the MCM and the terminals provided on the printed wiring board are connected by mechanical contact. It may be.
[0048]
Further, the board thickness of the base substrate of the MCM is not necessarily the same as the board thickness of the printed wiring board, and may be thicker or thinner than the printed wiring board. The power supply / GND layer formed in the base substrate and the printed wiring board is not limited to two layers, and can be increased or decreased as necessary.
[0049]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the present invention, a printed circuit board that can be further reduced in size by embedding and fixing an MCM base board in an opening formed in a printed wiring board, and the same are provided. An electronic device can be provided.
[0050]
In addition, according to the present invention, by providing a structure in which both sides of the base substrate of the MCM are exposed, a printed circuit board that is excellent in heat dissipation and manufacturability and can be reduced in manufacturing cost, and an electronic device including the same are provided. can do.
Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide a printed circuit board capable of preventing malfunction caused by simultaneous switching noise.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a printed circuit board according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an exploded perspective view of the printed circuit board.
3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a printed circuit board according to an embodiment including a heat sink.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing an embodiment in which a frame of an electronic device is used as a heat dissipation structure.
FIG. 6 is a perspective view showing a printed circuit board according to another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing an arrangement structure of a printed circuit board according to another embodiment.
FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view showing a main part of a printed circuit board according to still another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Printed circuit board 12 ... Printed wiring board 14 ... Multi-chip module 16 ... Insulating board 18 ... Conductor pattern 20 ... Opening part 24, 38 ... Step part 26, 40 ... Terminal 30 ... Base board 34 ... Conductor pattern 36 ... Bare chip 44 ... heat sink 50, 54 ... frame 60a, 60b ... first power supply / GND layer 61a, 61b ... first conduction part 62a, 62b ... second power supply / GND layer 63a, 63b ... second conduction part 24a, 24b ... first 1st stage 38a, 38b ... 2nd stage

Claims

A printed wiring board having an opening;
A base substrate that is fitted in the opening and is substantially flush with the printed wiring board and has upper and lower surfaces exposed on both sides of the printed wiring board; and on one surface of the base substrate A multi-chip module having a bare chip mounted on
The printed wiring board includes a first step formed along the periphery of the opening, and extends substantially parallel to the surface of the printed wiring board formed in the printed wiring board. comprising a first power / ground layer having a first conductive portion exposed above, and
The base substrate of the multi-chip module is formed along a peripheral edge portion thereof, and a second step portion engaged with the first step portion, and a surface of the base substrate formed in the base substrate. A second power supply / ground layer extending in parallel and having a second conductive portion exposed on the second stepped portion and electrically connected to the first conductive portion by surface connection via a conductive material ; A printed circuit board comprising the printed circuit board.

2. The printed circuit board according to claim 1 , wherein the opening of the printed wiring board is formed open to one side edge of the printed wiring board.

Printed circuit board according to claim 1 or 2, characterized in that the heat sink is mounted on the other surface of the base substrate.

The other surface of the base substrate is a printed circuit board according to claim 1 or 2, characterized in that in contact with the heat radiation structure through a heat dissipating material.

The base substrate is a printed circuit board according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it is formed of ceramic.

A device body having a heat dissipation structure;
A printed circuit board disposed in the device body,
The printed circuit board is
A printed wiring board having an opening;
A base substrate that is fitted in the opening and is substantially flush with the printed wiring board and has upper and lower surfaces exposed on both sides of the printed wiring board; and on one surface of the base substrate A multi-chip module having a bare chip mounted on
The printed wiring board includes a first step formed along the periphery of the opening, and extends substantially parallel to the surface of the printed wiring board formed in the printed wiring board. A first power / ground layer having a first conductive part exposed on the top,
The base substrate of the multi-chip module is formed along a peripheral edge portion thereof, and a second step portion engaged with the first step portion, and a surface of the base substrate formed in the base substrate. A second power supply / ground layer extending in parallel and having a second conductive portion exposed on the second stepped portion and electrically connected to the first conductive portion by surface connection through a conductive material; Prepared,
The other surface of the base substrate is in contact with the heat dissipation structure via a heat dissipation material.

The electronic apparatus according to claim 6 , wherein the heat dissipation structure includes any one of a housing, a frame, and a shield plate.