JP4090354B2 - 部品内蔵モジュール - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、部品内蔵モジュールに係り、より詳しくは複数の部品を内蔵した部品内蔵モジュールに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、電子部品等の部品の高密度実装に対応するために、複数の大規模集積回路(LSI及びVLSIを含むチップ(以下、「LSIチップ」とも記す)を積層させて内部に実装したいわゆるチップスタック型の部品内蔵モジュールが注目されている。こうした部品内蔵モジュールとしては、例えば図8(A)及び図8(B)に総合的に示されるような部品内蔵モジュール80が実用化されている(例えば、非特許文献1参照)。
【0003】
この部品内蔵モジュール80では、所望の配線パターンが形成されたプリント配線基板81の+Z方向側表面上に、LSIチップ821及びLSIチップ822が接着層(図示せず)を介して順次積層されている。そして、LSIチップ821の+Z方向側の表面及びLSIチップ822の+Z方向側の表面に形成されたワイヤ接続用パッド93とプリント配線基板81の+Z方向側表面に形成されたワイヤ接続用パッド92とが配線ワイヤ91により電気的接続されている。かかる配線ワイヤ91により、外部からプリント配線基板81を介して、LSIチップ821及びLSIチップ822の入出力端子に動作用電力や信号が供給されるようになっている。
【0004】
また、部品内蔵モジュール80では、プリント配線基板81の+Z方向側表面上に形成された樹脂等の封止部材87により、LSIチップ821及びLSIチップ822が封止されるようになっている。また、プリント配線基板81の−Z方向側表面には、プリント配線基板81における配線パターンと導通している多数の半田ボール等の端子89が形成されており、これらの端子89を介して不図示のマザーボードに装着されるようになっている。
【0005】
ところで、LSIチップ821及びLSIチップ822を構成要素とする回路が動作するには、一般に、抵抗素子、容量素子、インダクタンス素子等(以下、総称する場合には、「ディスクリート素子」という)が更に必要となる。こうしたディスクリート素子は、マザーボードに搭載されたり(以下、「従来技術1」という)、プリント配線基板81の−Z方向側表面に搭載されたり(以下、「従来技術2」という)していた。
【0006】
また、部品内蔵モジュールについてではないが、プリント配線板の内部にディスクリート素子を搭載する技術(以下、「従来技術3」という)が提案されている(特許文献1参照)。
【0007】
【非特許文献1】
特許庁調査課 著
「IT時代の実装技術 −システム・イン・パッケージ技術−
に関する特許出願技術動向調査」 平成14年4月26日
【特許文献1】
特開2002−171070号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来技術1では、LSIチップの実装密度を向上させることができるが、マザーボードにおけるディスクリート部品の搭載領域を含めて回路要素の実装密度を見てみると、実装密度が高いとはいい難かった。また、従来技術2では、マザーボード接続用の多数の端子が設けられるプリント配線板の面の領域の一部をディスクリート部品の搭載に使用するので、必要な数のマザーボード接続用端子の配置を確保するために、プリント配線板が大きくなってしまうことがあった。
【0009】
また、従来技術3を部品内蔵モジュールに適用することは、実装密度の向上の観点からは優れているが、ディスクリート素子内蔵のプリント配線板は構造が複雑であり、かつ、内蔵できるディスクリート素子の種類にも限界があった。
【0010】
本発明は、かかる事情を鑑みてなされたものであり、簡易な構成で、部品の実装密度を向上することができる部品内蔵モジュールを提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明の部品内蔵モジュールは、複数の部品が内蔵された部品内蔵モジュールであって、一方側の表面に部品装着用パッド及びワイヤ接続用パッドが形成されたプリント配線基板と;前記部品装着用パッドに装着されたディスクリート部品である第1の部品と;前記第1の部品の一方側を覆い、前記プリント配線基板に固定された台部材と;前記台部材の前記一方側の表面に搭載された発熱性の第2の部品と;前記第2の部品の入出力端子と、前記プリント配線基板に形成されたワイヤ接続用パッドとを電気的に接続する導電経路の少なくとも一部を構成する配線ワイヤと;を備え、前記台部材の前記一方側の表面には、前記第2の部品が発生した熱の放熱に利用される放熱用導体パターンが形成されている、ことを特徴とする部品内蔵モジュールである。
【0012】
この部品内蔵モジュールでは、ディスクリート素子等の第1の部品が、プリント配線基板の一方側の表面に形成された部品装着用パッドに装着される。さらに、LSIチップ等の第2の部品が、第1の部品を覆い、プリント配線基板に固定された台部材の一方側表面上に搭載される。そして、プリント配線板に形成されたワイヤ接続用パッドと第2の部品の入出力端子とが、接続ワイヤを少なくとも一部に含む導体経路によって電気的に接続される。また、第2の部品で発生した熱が放熱用導体パターンを介して効率良く放熱される。この結果、動作時における第2の部品の温度上昇を抑制することができるとともに、第1の部品の周囲温度の上昇を抑制することができる。こうした構成は、温度上昇に対して敏感な容量素子が第1の部品に含まれる場合に特に有効である。
【0013】
したがって、本発明の部品内蔵モジュールによれば、簡易な構成で部品の実装密度を向上することができる。
【0014】
本発明の部品内蔵モジュールでは、前記第2の部品の入出力端子が前記第2の部品の前記一方側の表面に形成され、前記配線ワイヤが前記第2の部品の入出力端子と前記プリント配線基板に形成されたワイヤ接続用パッドとの間で配線されている構成とすることができる。
【0016】
また、本発明の部品内蔵モジュールでは、前記第2の部品の前記一方側に搭載された第3の部品を更に備える構成とすることができる。かかる場合には、部品の実装密度を効果的に向上させることができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を、図1〜図6を参照して説明する。
【0018】
図1及び図2には、本実施形態の部品内蔵モジュール10の構成が示されている。ここで、図1(A)は部品内蔵モジュール10の外観を示す斜視図であり、図1(B)は、後述する封止部材17の一部を除去して、部品内蔵モジュール10の内部構造を概略的に示す斜視図である。また、図2は、部品内蔵モジュール10の断面図である。
【0019】
図1及び図2で総合的に示されるように、本実施形態の部品内蔵モジュール10は、所望の配線パターンが形成され、+Z方向側表面における部品搭載領域の外側にワイヤ接続用パッド22が形成されたプリント配線板11と、プリント配線板11の+Z側表面上に搭載された台部材35と、台部材35の+Z側表面上に順次積層された、ダイミックRAMチップ等のLSIチップ121,122とを備えている。
【0020】
プリント配線板11の+Z方向側表面の中央部には第1の部品装着用パッド25が形成されており、部品装着用パッド25上に抵抗素子、容量素子、インダクタンス素子等のディスクリート素子151,152,153,…が装着されている。また、プリント配線板11の+Z方向側表面における部品装着用パッド25の形成領域の外側には、ワイヤ接続用パッド22が形成されている。
【0021】
また、プリント配線板11の+Z方向側表面における部品装着用パッド25の形成領域の外側には、第2の部品装着用パッド26が形成されている。これらの部品装着用パッド26上に抵抗素子、容量素子、インダクタンス素子等のディスクリート素子161,162,…が装着されている。
【0022】
また、プリント配線板11の−Z方向側表面には、導体パターン18が形成されており、その導体パターン18の所定位置上に半田ボール19が配置されている。これらの半田ボール19を介して、部品内蔵モジュール10が、不図示のマザーボードに装着されるようになっている。
【0023】
なお、+Z方向側表面のワイヤ接続用パッド22及び−Z方向側表面の導体パターン18を除いて図示を省略しているが、プリント配線板11の両面及び内層には所定の導体パターンが形成されている。また、プリント配線板11では、層間接続用のバイアホールが形成されている。
【0024】
台部材35は、その−Z方向側の中央部に凹部49が形成されている。そして、台部材35は、凹部49にディスクリート素子151,152,…を収納するように、−Z方向側の外縁部で、接着層41を介して、プリント配線板11に固定されている。また、台部材35の表面には、放熱用導体パターン36が形成されている。ここで、接着層41としては、エポキシ系接着剤等を使用することができる。
【0025】
LSIチップ121は、その+Z方向側表面の端部近傍にワイヤ接続用パッド231が形成されており、接着層42を介して台部材35の+Z方向側表面上に装着されている。LSIチップ122は、その+Z方向側表面の端部近傍にワイヤ接続用パッド232が形成されており、接着層43を介して台部材35の+Z方向側表面上に装着されている。ここで、接着層42及び接着層43としては、エポキシ系接着剤等を使用することができる。
【0026】
LSIチップ121に形成されたワイヤ接続用パッド231及びLSIチップ122に形成されたワイヤ接続用パッド232それぞれと、プリント配線板11に形成されたワイヤ接続用パッド231との間には、配線ワイヤ21が配線されている。この結果、ワイヤ接続用パッド231及びワイヤ接続用パッド232それぞれと、対応するワイヤ接続用パッド231とが電気的に接続される。ここで、配線ワイヤ21としては、金、アルミ等のワイヤを採用することができ、特に金ワイヤを採用することが、細く、曲げにも強く、導電安定性が保証されていることから好ましい。
【0027】
上記のLSIチップ121,122、ディスクリート素子161,162,…、台部材35、接着層41,42,43、配線ワイヤ21及びワイヤ接続用パッド22は、プリント配線板11の+Z方向側に形成された封止部材17によって封止されている。ここで、封止部材17の材料としては、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂等を使用することができる。
【0028】
次に、上述した部品内蔵モジュール10の製造工程について、図3〜図6を参照して説明する。
【0029】
まず、台部材35の製造について説明する。台部材35の製造に際しては、例えば両面にベタで銅の導体パターン41が形成され、絶縁層42がガラスエポキシ材である銅張ガラスエポキシ基板を出発材40Aとする(図3(A)参照)。なお、出発材としては銅張ガラスポリイミド基板を採用することもできる。
【0030】
この出発材40Aに、周知のサブトラクティブ法によるパターン形成法を適用することにより、+Z方向側表面に放熱用導体パターン36を形成する(図3(B)参照)。引き続き、−Z方向側の中央部を切削(ザグリ)加工して、凹部49を形成する(図3(C)参照)。こうして、台部材35が製造される。
【0031】
一方、上記の台部材35の製造と並行して、常法により、ワイヤ接続用パッド22、部品装着用パッド25,26及び導体パターン18を含む所定の導体パターン及びバイアホールが形成されたプリント配線板11が作成される(図4(A)参照)。なお、プリント配線板11は、両面のみに導体パターンが形成されたものであってもよいし、両面及び内層に導体パターンが形成されたものであってもよい。
【0032】
次に、部品装着用パッド25上にディスクリート素子151,152,…を装着するとともに、部品装着用パッド26上にディスクリート素子161,162,…を装着する(図4(B)参照)。引き続き、ディスクリート素子151,152,…が凹部49に収納されるように、接着層41を介して、台部材35をプリント配線板11の+Z方向側表面上に装着する(図4(C)参照)。
【0033】
次いで、接着層42を介して、LSIチップ121を台部材35の+Z方向側表面上に装着する。引き続き、接着層43を介して、LSIチップ122をLSIチップ121の+Z方向側表面上に装着する(図5(A)参照)。
【0034】
次に、周知のワイヤボンディング法を使用して、LSIチップ121のワイヤ接続用パッド231及びLSIチップ122のワイヤ接続用パッド232それぞれと、対応するプリント配線板11に形成されたワイヤ接続用パッド22との間を配線ワイヤ21で配線する(図5(B)参照)。この結果、LSIチップ121のワイヤ接続用パッド231及びLSIチップ122のワイヤ接続用パッド232それぞれと、対応するワイヤ接続用パッド22とが電気的に接続される。
【0035】
次に、ポッティングまたは金型を使ったトランスファーモールドを行うことにより、LSIチップ121,122、ディスクリート素子161,162,…、台部材35、接着層41,42,43、配線ワイヤ21及びワイヤ接続用パッド22を封止する封止部材17を、プリント配線板11の+Z方向側に形成する(図6(A)参照)。この後、半田ボール19の形成領域上に半田ボール19を形成する(図6(B)参照)。こうして、本実施形態の部品内蔵モジュール10が製造される。
【0036】
以上説明したように、本実施形態の部品内蔵モジュール10では、ディスクリート素子151,152,153,…が、プリント配線基板11の+Z方向側の表面に形成された部品装着用パッド25に装着される。さらに、LSIチップ121,122が、ディスクリート素子151,152,153,…を+Z方向側で覆い、プリント配線基板11に固定された台部材35の+Z方向側表面上に搭載される。そして、プリント配線板11に形成されたワイヤ接続用パッド22と、LSIチップ121のワイヤ接続用パッド231及びLSIチップ122のワイヤ接続用パッド232とが、配線ワイヤ21により電気的に接続される。
【0037】
したがって、本実施形態の部品内蔵モジュール10によれば、簡易な構成で部品の実装密度を向上することができる。
【0038】
また、本実施形態の部品内蔵モジュール10では、台部材35の+Z方向側表面に放熱用導体パターン36が形成されている。したがって、LSIチップ121,122で発生した熱を効率良く放熱することができる、したがって、LSIチップ121,122及びディスクリート素子151,152,153,…の温度上昇を効率的に抑制することができ、部品内蔵モジュールの動作の信頼性を効率的に向上させることができる。かかる効果は、ディスクリート素子151,152,153,…に容量素子が含まれる場合に特に顕著なものとなる。
【0039】
本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、更に様々な変形が可能である。なお、以下の変形の説明のために新たな図面を参照する場合には、その新たな図面においては、上記の実施形態と同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【0040】
例えば、上記の実施形態では、台部材35の+Z方向側表面にLSIチップ121,122のみを搭載した。これに対し、図7に示されるように、台部材35に代えて、+Z方向側表面に更に部品装着用パッド46、ワイヤ接続用パッド47、及び部品装着用パッド46とワイヤ接続用パッド47の一部とを電気的に接続する導体パターン(不図示)を形成し、部品装着用パッド46の上にディスクリート素子45を装着するとともに、ワイヤ接続用パッド47それぞれと、対応するワイヤ接続用パッド22とを配線ワイヤ21Aで電気的に接続するようにしてもよい。
【0041】
また、上記の実施形態では、LSIチップ121のワイヤ接続用パッド231及びLSIチップ122のワイヤ接続用パッド232それぞれと、対応するワイヤ接続用パッド22との間を配線ワイヤ21により配線した。これに対し、図7に示されるように、ワイヤ接続用パッド231及びワイヤ接続用パッド232の一部と、対応するワイヤ接続用パッド22との間を配線ワイヤ21により配線するとともに、ワイヤ接続用パッド231及びワイヤ接続用パッド232の他の一部と、台部材35の+Z方向側表面に形成されたワイヤ接続用パッド48との間を配線ワイヤ21により配線するようにしてもよい。
【0042】
なお、図7では図示が省略されているが、ワイヤ接続用パッド48とワイヤ接続用パッド47の一部とは、台部材35の+Z方向側表面に形成された導体パターン(不図示)により接続されているものとする。また、図7に示されるように、ワイヤ接続用パッド231及びワイヤ接続用パッド232の一部と、対応するワイヤ接続用パッド22との間の配線のために、必要に応じて、台部材35の+Z方向側領域と凹部49との間を連通させる開口44を台部材35Aに形成してもよい。
【0043】
また、上記の実施形態では、銅張ガラスエポキシ基板等を出発材40Aとし、+Z方向側表面に放熱用パターン36を形成後に、−Z方向側の中央部を切削加工して凹部を形成して、台部材35を作製した。これに対し、銅張ガラスエポキシ基板等を出発材40Aとし、+Z方向側表面に放熱用パターン36を形成した後に−Z方向側表面に枠部材又は脚部材を装着することにより、台部材を形成してもよい。
【0044】
また、上記の実施形態では、台部材35の+Z方向側表面上に2つのLSIチップ121,122を積層して配設した場合を挙げて説明したが、積層して配設するLSIチップ等の部品の数は任意である。また、積層する部品は同種の部品であってもよいし、異種の部品であってもよい。
【0045】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の部品内蔵モジュールによれば、簡易な構成で、部品の実装密度を向上することができる部品内蔵モジュールを提供することができるという顕著な効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る部品内蔵モジュールの構成を概略的に示す斜視図である。
【図2】図1の部品内蔵モジュールの構成を説明するための断面構成図である。
【図3】図1の部品内蔵モジュールの製造工程を説明するための図(その1)である。
【図4】図1の部品内蔵モジュールの製造工程を説明するための図(その2)である。
【図5】図1の部品内蔵モジュールの製造工程を説明するための図(その3)である。
【図6】図1の部品内蔵モジュールの製造工程を説明するための図(その4)である。
【図7】変形例を説明するための図である。
【図8】従来例の部品内蔵モジュールの構成を概略的に示す斜視図である。
【符号の説明】
10…部品内蔵モジュール、11…プリント配線板、121…LSIチップ(第2の部品),122…LSIチップ(第3の部品)、21…配線ワイヤ、22…ワイヤ接続用パッド、231,232…ワイヤ接続用パッド、25,26…部品装着用パッド、35…台部材、36放熱用導体パターン。
Claims (3)
- 複数の部品が内蔵された部品内蔵モジュールであって、
一方側の表面に部品装着用パッド及びワイヤ接続用パッドが形成されたプリント配線基板と;
前記部品装着用パッドに装着されたディスクリート部品である第1の部品と;
前記第1の部品の一方側を覆い、前記プリント配線基板に固定された台部材と;
前記台部材の前記一方側の表面に搭載された発熱性の第2の部品と;
前記第2の部品の入出力端子と、前記プリント配線基板に形成されたワイヤ接続用パッドとを電気的に接続する導電経路の少なくとも一部を構成する配線ワイヤと;を備え、
前記台部材の前記一方側の表面には、前記第2の部品が発生した熱の放熱に利用される放熱用導体パターンが形成されている、
ことを特徴とする部品内蔵モジュール。 - 前記第2の部品の入出力端子は、前記第2の部品の前記一方側の表面に形成され、
前記配線ワイヤは、前記第2の部品の入出力端子と前記プリント配線基板に形成されたワイヤ接続用パッドとの間で配線されている、ことを特徴とする請求項1に記載の部品内蔵モジュール。 - 前記第2の部品の前記一方側に搭載された第3の部品を更に備える、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の部品内蔵モジュール。
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