JP4725817B2 - Manufacturing method of composite substrate - Google Patents
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Description
本発明は複合基板及びその製造方法に関し、詳しくは、基板本体の一方主面に接続部材を接合してなる複合基板及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a composite substrate and a method for manufacturing the same, and more particularly to a composite substrate formed by bonding a connecting member to one main surface of a substrate body and a method for manufacturing the same.
高密度に電子部品を実装するため、基板本体の両面又は片面にチップ状電子部品を搭載したモジュール部品が提供されている。このようなモジュール部品を他の回路基板に実装するに当たり、モジュール部品の基板本体に枠状の部材やケースを取り付けることが提案されている。この場合、基板本体と他の回路基板との間の電気的接続のため、枠状の部材やケースには配線パターンが形成され、配線パターンの一端が基板本体に接合され、配線パターンの他端が他の回路基板に接合される。 In order to mount electronic components at high density, module components are provided in which chip-shaped electronic components are mounted on both sides or one side of a substrate body. In mounting such a module component on another circuit board, it has been proposed to attach a frame-like member or case to the substrate body of the module component. In this case, for electrical connection between the board body and another circuit board, a wiring pattern is formed on the frame-like member or case, one end of the wiring pattern is joined to the board body, and the other end of the wiring pattern Are bonded to other circuit boards.
例えば特許文献1には、プリント配線板の片面に取着する絶縁体の封止枠の外縁に、スルーホールを半分に切断した平面半円状の端子用凹部を設け、この端子用凹部の内周にめっきを施すことによって、プリント配線板のパッド部と導通接続される外部入出力端子を形成することが開示されている。 For example, in Patent Document 1, a planar semicircular terminal recess having a through hole cut in half is provided on the outer edge of an insulating sealing frame attached to one side of a printed wiring board. It is disclosed that an external input / output terminal that is conductively connected to a pad portion of a printed wiring board is formed by plating the periphery.
また、特許文献2には、成形樹脂材のケース本体から端子面が露出する電子部品搭載用ケースを作製するため、プレス加工により折り曲げたターミナルを、上下一対の金型にアライメントして配置し、樹脂をインサート成形することが開示されている。
モジュール部品の基板本体とモジュール部品が実装される他の回路基板との熱膨張率又は線膨張係数に差があると、温度変化によって、枠状の部材やケースに形成した配線パターンやターミナルと基板本体や他の回路基板との接合部分に熱応力が作用する。また、これらの接合部分には、落下衝撃によって衝撃応力が作用する。 If there is a difference in thermal expansion coefficient or linear expansion coefficient between the board body of the module component and another circuit board on which the module component is mounted, the wiring pattern, terminal, and board formed on the frame-shaped member or case due to temperature change Thermal stress acts on the junction with the main body and other circuit boards. Also, impact stress acts on these joints due to drop impact.
特許文献1のように、プリント配線板のパッド部と導通接続される外部入出力端子をめっきで形成した場合には、めっき膜の厚みが薄く(せいぜい50μm)、めっき膜に接続される端子やめっき膜と端子との間のハンダや導電性ペーストは、プリント配線板の主面に対して垂直方向に一直線上に配列され接合されるため、熱応力や衝撃応力に対する接合信頼性が低い。 When the external input / output terminal electrically connected to the pad portion of the printed wiring board is formed by plating as in Patent Document 1, the thickness of the plating film is thin (at most 50 μm), and the terminal connected to the plating film Since the solder and conductive paste between the plating film and the terminal are aligned and bonded in a line perpendicular to the main surface of the printed wiring board, the bonding reliability against thermal stress and impact stress is low.
また、スルーホールに湿式めっきにより成膜すると、めっき液が膜内に残留しやすい。そのため、封止枠の接合、他の回路基板への接合、封止枠内に充填した封止樹脂の硬化などの後工程で温度が100℃以上になると、残留していためっき液が急激に膨張して、めっき膜に亀裂が入ったり、スルーホールに充填したはんだ内にボイドが発生したりして、熱応力や衝撃応力に対する接合信頼性が低下することがある。 In addition, when the through hole is formed by wet plating, the plating solution tends to remain in the film. Therefore, when the temperature reaches 100 ° C. or higher in the subsequent process such as bonding of the sealing frame, bonding to another circuit board, curing of the sealing resin filled in the sealing frame, the remaining plating solution rapidly The expansion may cause cracks in the plating film or voids in the solder filled in the through holes, which may reduce the bonding reliability against thermal stress and impact stress.
また、封止枠を形成するために、スルーホールを形成し、スルーホール内周面にめっきを施し、あるいははんだを充填するなど、工程が煩雑で製造コストが高くなる。 In addition, in order to form the sealing frame, a through hole is formed, the inner peripheral surface of the through hole is plated, or a solder is filled, so that the process is complicated and the manufacturing cost increases.
また、封止枠内に封止樹脂を充填すると、封止樹脂の硬化収縮によってプリント配線板が反りやすいため、良品率が低く、硬化温度プロファイルを厳密に管理する必要がある。 Further, when the sealing resin is filled in the sealing frame, the printed wiring board is likely to warp due to the curing shrinkage of the sealing resin, so that the yield rate is low and it is necessary to strictly manage the curing temperature profile.
特許文献2のように、折り曲げたターミナルを配置してインサート成形する場合、ターミナルの強度が小さいと、樹脂を充填するときの圧力でターミナルが変形し、最悪、隣接するターミナルに接触してショートする。そのため、小型化しようとしても、ターミナルの幅及び隣接するターミナルとの間の間隔は数百μm程度、ケースの枠の幅も数百μm程度が限界となる。
When a bent terminal is placed and insert-molded as in
また、インサート成形のための金型が必要であるため、初期コストが大きい。 Moreover, since a mold for insert molding is required, the initial cost is high.
また、成形樹脂とターミナルの金属との熱膨張率の差によって、ケースがねじれたり反ったりして成形され、それを他の回路基板に接合すると、接合信頼性が低下する。特に端子数が多くなると、接合信頼性の低下が著しい。 Further, when the case is molded by twisting or warping due to the difference in thermal expansion coefficient between the molding resin and the metal of the terminal, and joining it to another circuit board, the joining reliability is lowered. In particular, when the number of terminals is increased, the bonding reliability is significantly reduced.
さらに、圧力で、折り曲げられたターミナル上にも成形樹脂が流れ込み、ハンダ付けできなくなり、そこと他の部材との接合信頼性は低い。 Further, the molding resin also flows onto the bent terminal due to the pressure and cannot be soldered, and the bonding reliability between the resin and other members is low.
インサート成形では、樹脂を注入するためのゲート部分が残るため、その部分を成形後に切り取る必要があり、工程が多くなる。さらに、この切断工程において、幅の細い封止枠にはクラックが入りやすく、最悪の場合には破断する。 In insert molding, since a gate portion for injecting resin remains, it is necessary to cut off the portion after molding, which increases the number of processes. Further, in this cutting process, the narrow sealing frame is easily cracked, and in the worst case, it is broken.
また、封止枠を基板にはんだ付けするためのリフロー時に、熱膨張係数の差により基板が反り、品質の低下を招くことがある。特に、セラミック基板に、樹脂成形した封止枠を接合する場合、セラミック基板の熱膨張係数が5〜11ppm/℃、封止枠に用いる樹脂の熱膨張係数が20〜200ppm/℃であり、熱膨張係数の差が大きくなるため、品質低下傾向が顕著となる。 In addition, during reflow for soldering the sealing frame to the substrate, the substrate may be warped due to a difference in thermal expansion coefficient, leading to deterioration in quality. In particular, when a resin-molded sealing frame is bonded to a ceramic substrate, the thermal expansion coefficient of the ceramic substrate is 5 to 11 ppm / ° C., and the thermal expansion coefficient of the resin used for the sealing frame is 20 to 200 ppm / ° C. Since the difference between the expansion coefficients becomes large, the tendency of quality deterioration becomes remarkable.
本発明は、かかる実情に鑑み、簡単な構成で接合部分の熱応力や衝撃応力を緩和することができ、簡単に製造することができる複合基板及びその製造方法を提供しようとするものである。 In view of such a situation, the present invention is intended to provide a composite substrate that can relieve thermal stress and impact stress at a joint portion with a simple configuration and can be easily manufactured, and a method for manufacturing the same.
本発明は、上記課題を解決するために、以下のように構成した複合基板の製造方法を提供する。 In order to solve the above problems, the present invention provides a method for manufacturing a composite substrate configured as follows.
複合基板の製造方法は、第1の工程と第2の工程とを備える。前記第1の工程において、基板本体の一方主面に、金属薄板の折り曲げ加工により形成され中間片の両端にそれぞれ第1片と第2片とが連続する複数の接続部材のそれぞれの前記第1片を接合するとともに、前記基板本体の前記一方主面にチップ状電子部品を搭載する。前記第2の工程において、前記チップ状電子部品の少なくとも一部と少なくとも前記接続部材のそれぞれの前記第1片とを覆い、かつ、少なくとも前記接続部材のそれぞれの前記第2片の前記基板本体とは反対側の面が露出するように、前記基板本体の前記一方主面に樹脂層を形成する。前記第1の工程と前記第2の工程とは、複数個分の前記基板本体を含む集合基板の状態で、複数個分の前記複合基板についてまとめて行う。前記第2の工程の後に、複合基板の製造方法は、前記複合基板の分割線に沿って前記樹脂層にスリットを形成する工程を、さらに備える。 The method for manufacturing a composite substrate includes a first step and a second step. In the first step, each of the first connecting members is formed by bending a thin metal plate on one main surface of the substrate body, and the first piece and the second piece are respectively connected to both ends of the intermediate piece. While joining the pieces, chip-like electronic components are mounted on the one main surface of the substrate body. In the second step, at least a part of the chip-shaped electronic component and at least the first piece of each of the connection members are covered, and at least the substrate body of each of the second pieces of the connection members; A resin layer is formed on the one main surface of the substrate body so that the opposite surface is exposed. The first step and the second step are collectively performed for a plurality of the composite substrates in a state of a collective substrate including a plurality of the substrate bodies. After the second step, the method for manufacturing a composite substrate further includes a step of forming a slit in the resin layer along a dividing line of the composite substrate.
上記の方法で製造された複合基板は、樹脂層から露出している接続部材の第2片の基板本体とは反対側の面が、外部回路基板に接続される。このとき、温度変化や衝撃力等により、接続部材と基板本体との接合部分や接続部材と外部回路基板との接合部分に生じる熱応力や衝撃応力等を、金属薄板の折り曲げ加工により形成された接続部材が弾性変形することによって、緩和することができる。そのため、接合信頼性を向上することができる。 In the composite substrate manufactured by the above method, the surface of the connecting member exposed from the resin layer on the side opposite to the substrate body of the second piece is connected to the external circuit substrate. At this time, due to temperature change, impact force, etc., the thermal stress or impact stress generated at the joint portion between the connection member and the substrate body or the joint portion between the connection member and the external circuit board was formed by bending the thin metal plate. The connection member can be relaxed by elastic deformation. As a result, the bonding reliability can be improved.
上記方法によれば、第2の工程における樹脂層の形成によって、接続部材の埋め込みと基板本体の一方主面に搭載されたチップ状電子部品の固定とを同時に行うことができ、基板本体と外部回路基板との間に間隔を確保するための別部材(以下、単に「別部材」ともいう。)を基板本体の一方主面に接合する場合よりも構成が簡単であり、製造工程も簡単になる。複数個分の複合基板の樹脂層が連続することによって発生する集合基板の反りを、樹脂層にスリットを形成することによって防ぐことができる。 According to the above method, by forming the resin layer in the second step, the connection member can be embedded and the chip-like electronic component mounted on the one main surface of the substrate body can be simultaneously performed. The structure is simpler than the case of joining another member (hereinafter also simply referred to as “another member”) for securing a gap to the circuit board to one main surface of the board body, and the manufacturing process is also simplified. Become. The warpage of the collective substrate caused by the continuous resin layers of a plurality of composite substrates can be prevented by forming slits in the resin layer.
さらに、別部材を基板本体の一方主面に接合する場合よりも、複合基板を小型化することができる。別部材の寸法のばらつきや別部材を基板本体に接合する位置のばらつき等を考慮して、寸法に余裕を持たせ、大きくする必要がないからである。 Furthermore, the composite substrate can be reduced in size compared to the case where another member is joined to the one main surface of the substrate body. This is because there is no need to increase the size and to increase the size in consideration of the variation in the size of the different member and the variation in the position where the different member is joined to the substrate body.
好ましくは、前記第2の工程において、前記チップ状電子部品の少なくとも一部と少なくとも前記接続部材のそれぞれの前記第1片とを覆い、かつ、少なくとも前記接続部材のそれぞれの前記第2片の前記基板本体とは反対側の面が露出するように、前記基板本体の前記一方主面に液状の樹脂を塗布し、硬化させることにより、前記樹脂層を形成する。 Preferably, in the second step, at least a part of the chip-shaped electronic component and at least the first piece of each of the connection members are covered, and at least the second piece of each of the connection members is The resin layer is formed by applying and curing a liquid resin on the one main surface of the substrate body so that the surface opposite to the substrate body is exposed.
圧力を加えて樹脂を成形すると、接続部材が変形したり、接続部材の露出面に樹脂が付着するなどの不都合が生じやすいが、液状の樹脂を塗布することで、このような不都合が生じることなく、樹脂層を容易に形成することができる。また、別部材を形成し、基板本体に接合する場合に比べ、工程が簡単になる。 When resin is molded by applying pressure, inconveniences such as deformation of the connecting member and adhesion of the resin to the exposed surface of the connecting member are likely to occur, but such inconvenience occurs when liquid resin is applied. And the resin layer can be easily formed. Further, the process is simplified as compared with the case where another member is formed and bonded to the substrate body.
好ましくは、複合基板の製造方法は、前記基板本体の他方主面に他のチップ状電子部品を搭載する工程を、さらに備える。 Preferably, the method for manufacturing a composite substrate further includes a step of mounting another chip-shaped electronic component on the other main surface of the substrate body.
この場合、複合基板の実装密度を高めることができる。 In this case, the mounting density of the composite substrate can be increased.
好ましくは、前記基板本体は、1050℃以下で焼結する複数のセラミック層を積層してなる積層体の内部に導体パターンを有するセラミック多層基板である。 Preferably, the substrate body is a ceramic multilayer substrate having a conductor pattern inside a laminate formed by laminating a plurality of ceramic layers sintered at 1050 ° C. or lower.
この場合、セラミック多層基板により複合基板の実装密度を高めつつ、接合信頼性を向上することができる。また、セラミック多層基板は他の種類の基板に比べて熱膨張係数が小さいため熱応力が大きくなりやすい上、脆い。したがって、熱応力や衝撃応力からセラミック多層基板自体の破壊を防止する効果が大きい。 In this case, it is possible to improve the bonding reliability while increasing the mounting density of the composite substrate by the ceramic multilayer substrate. Moreover, since the ceramic multilayer substrate has a smaller coefficient of thermal expansion than other types of substrates, the thermal stress tends to increase and is fragile. Therefore, the effect of preventing the destruction of the ceramic multilayer substrate itself from thermal stress and impact stress is great.
好ましくは、前記第1の工程において、前記接続部材は、前記第1片及び前記第2片が前記中間片に関して、すなわち、中間片−第1片の接続部と中間片−第2片の接続部とを結ぶ仮想線に関して、同じ側に延在する。前記接続部材は、前記中間片同士が対向し、かつ、前記第1片及び前記第2片が前記中間片同士の間よりも外側に延在するように、前記第1片が前記基板本体の前記一方主面の前記端子に接合される。 Preferably, in the first step, the connection member is configured such that the first piece and the second piece are related to the intermediate piece, that is, the connection part between the intermediate piece-first piece and the intermediate piece-second piece. The imaginary line connecting the parts extends to the same side. The connection member has the first piece of the substrate body such that the intermediate pieces face each other, and the first piece and the second piece extend outside the space between the intermediate pieces. It is joined to the terminal on the one main surface.
対向する接続部材の中間片間の距離は、第1片及び第2片が中間片同士の間に延在する場合よりも、第1片及び第2片が中間片同士の間よりも外側に延在する場合の方が短くなるため、接続部材と基板本体や外部回路との接合部分に生じる熱応力や衝撃応力等も小さくなる。その結果、接合信頼性は、第1片及び第2片が中間片同士の間に延在する場合よりも、第1片及び第2片が中間片同士の間よりも外側に延在する場合の方が向上する。 The distance between the intermediate pieces of the connecting members facing each other is greater than the distance between the first piece and the second piece than the case where the first piece and the second piece extend between the intermediate pieces. Since the extension is shorter, thermal stress, impact stress, and the like generated at the joint between the connection member and the substrate body or external circuit are also reduced. As a result, the bonding reliability is greater when the first piece and the second piece extend outside than between the intermediate pieces than when the first piece and the second piece extend between the intermediate pieces. Will improve.
好ましくは、前記第1の工程において、前記接続部材は、前記第1片及び前記第2片が前記中間片に関して、すなわち、中間片−第1片の接続部と中間片−第2片の接続部とを結ぶ仮想線に関して、互いに反対側に延在する。前記接続部材は、前記中間片同士が対向し、かつ、前記第1片又は前記第2片の一方同士が前記中間片同士の間よりも外側に延在し、かつ、前記第1片又は前記第2片の他方同士が前記中間片同士の間に延在するように、前記第1片が前記基板本体の前記一方主面の前記端子に接合される。 Preferably, in the first step, the connection member is configured such that the first piece and the second piece are related to the intermediate piece, that is, the connection part between the intermediate piece-first piece and the intermediate piece-second piece. The virtual lines connecting the parts extend to the opposite sides. The connecting member is configured such that the intermediate pieces are opposed to each other, and one of the first piece or the second piece extends to the outside than between the intermediate pieces, and the first piece or the The first piece is joined to the terminal on the one main surface of the substrate body such that the other of the second pieces extends between the intermediate pieces.
この場合、複合基板が接続される外部回路基板が湾曲しても、接続部材の第2片は、樹脂層から離れて弾性変形して、あるいは樹脂層を押圧するように弾性変形して、接合部分の応力を緩和する。第1片は、回動が樹脂層によって阻止される。これにより、接続部材と基板本体や外部回路との接合部分に無理な力が作用しないようにして、接合信頼性を高めることができる。 In this case, even if the external circuit board to which the composite board is connected is curved, the second piece of the connecting member is elastically deformed away from the resin layer, or elastically deformed so as to press the resin layer, and joined. Relieve stress at the part. The first piece is prevented from rotating by the resin layer. Thereby, it is possible to improve the bonding reliability by preventing an excessive force from acting on the bonding portion between the connection member and the substrate body or the external circuit.
好ましくは、前記接続部材は、前記第1片の面積が、前記第2片の面積よりも大きい。 Preferably, the connecting member has an area of the first piece larger than an area of the second piece.
この場合、接続部材の第1片と基板本体の端子との間の接合部分の面積を大きくして、接続部材の第1片と基板本体の端子との間の接合強度を向上させることができる。 In this case, the area of the joining portion between the first piece of the connection member and the terminal of the board body can be increased, and the joining strength between the first piece of the connection member and the terminal of the board body can be improved. .
本発明によれば、簡単な構成で接合部分の熱応力や衝撃応力を緩和することができるので、接合信頼性を向上することができる。また、簡単に製造することができ、製造コストを低減することができる。 According to the present invention, since the thermal stress and impact stress at the joint portion can be relaxed with a simple configuration, the joint reliability can be improved. Moreover, it can manufacture easily and can reduce manufacturing cost.
2,4,6 複合基板
10 基板本体
10a 一方主面
20,22 チップ状電子部品
24 樹脂層
26,27,28 チップ状電子部品
30 接続部材
32 第1片
34 中間片
36 第2片2, 4, 6
以下、本発明の実施の形態について、図1〜図16を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
<実施例> 図1〜図13を参照しながら、複合基板について説明する。 <Example> A composite substrate will be described with reference to FIGS.
図1(a)、図1(b)の断面図に示すように、複合基板2,4は、平板状の基板本体10の主面10a,10bにチップ状電子部品20,22;26,27,28が搭載され、基板本体10の一方主面10aには、複合基板2,4を外部回路基板70に接続するための入出力端子である接続部材30が接合されている。
As shown in the cross-sectional views of FIGS. 1A and 1B, the
基板本体10は、高密度化のために、片面又は両面に電子部品を実装可能な構造であればよい。基板本体10は、プリント基板、フレキシブルプリント配線板、アルミナ基板、セラミック基板など、特に種類は限定されない。
The
基板本体10の一方主面10aには、チップコンデンサ等の表面実装部品(SMD)であるチップ状電子部品20が、基板本体10の一方主面10aの端子(図示せず)にはんだ実装される。また、ICチップ等のチップ状電子部品22がダイボンドされ、その端子(図示せず)と基板本体10の一方主面10aに設けられたパッド(図示せず)とが、Au、Al、Cuなどのボンディングワイヤー23によって接続されている。
A chip-like
基板本体10の他方主面10bには、必要に応じて、チップコンデンサやICチップ等のチップ状電子部品26,27,28が搭載される。例えば、表面実装部品であるチップ状電子部品26,27がはんだ実装され、ICチップ等であるチップ状電子部品28がAu又ははんだのバンプ29によりフリップチップ実装される。
Chip-like
基板本体10の他方主面10bには、図1(a)に示す複合基板2のように、必要に応じて金属ケース40が接合される。金属ケース40は、基板本体10の側面に接合されてもよい。金属ケース40は、複合基板2を外部回路基板70に実装する際にマウンターが複合基板2を吸着し易いようにするためと、特に高周波用に用いられる場合の電磁シールド用である。
A
電磁シールドが不要な場合には、図1(b)に示す複合基板4のように、基板本体10の他方主面10bに、チップ状電子部品26,27,28を被覆するように、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を塗布したり、トランスファー成形して樹脂層42を形成し、マウンターの吸着ノズルで吸着できるように、樹脂層42の表面43(図において上面)を平らにする。
When the electromagnetic shield is unnecessary, as in the
接続部材30は、帯状の金属薄板が断面コ字に折り曲げて形成され、中間片34の両端にそれぞれ第1片32と第2片36とが連続している。
The connecting
図2の要部拡大図に示すように、接続部材30の第1片32は、基板本体10の一方主面10aに設けられた端子16にはんだ18(導電性接着剤等でもよい)で接続される。接続部材30の第2片36は基板本体10の一方主面10aから離れて延在している。
2, the
図1に示したように、基板本体10の一方主面10aにおいて、接続部材30は、基板本体10の一方主面10aの周縁部に配置され、接続部材30よりも内側にチップ状電子部品20,22を配置する。もっとも、基板本体10の一方主面10aの周縁部のうち接続部材30が配置されていない部分に、チップ状電子部品を配置することも可能である。
As shown in FIG. 1, on one
基板本体10の一方主面10aには、基板本体10の一方主面10aに搭載されたチップ状電子部品20,22やボンディングワイヤー23を覆う樹脂層24が形成されている。樹脂層24は、チップ状電子部品20,22やボンディングワイヤー23を封止し、機械的破壊や、熱や水といった外部環境から保護する。なお、チップ状電子部品は、その少なくとも一部が樹脂層に覆われていればよい。
On one
樹脂層24は、基板本体10の一方主面10a全体に同一樹脂材料で形成されており、接続部材30の第2片36より基板本体10側に、形成されている。接続部材30は、その大部分が樹脂層24内に埋もれているため、例えば座屈しにくくなるなど、機械的強度が樹脂層24によって補強されている。
The
接続部材30は、少なくとも第2片36の基板本体10とは反対側の面37が樹脂層24から露出し、この面37が、図2に示したように、外部回路基板70の表面電極72に、はんだ74(導電性接着剤等でもよい)で接合される。
In the
図1(a)の複合基板2のように、基板本体10に金属ケース40が接合される場合には、金属ケース40も外部回路基板70に電気的に接続されるようにする。
When the
接続部材30によって、基板本体10と外部回路基板70との間の間隔を広げ、外部回路基板70に対向する基板本体10の一方主面10aにチップ状電子部品20,22を搭載して、複合基板2,4を高密度化することができる。
The connecting
接続部材30は、例えば図3の平面図に示すように、リン青銅や洋白、Ni合金の金属薄板39を金型で打ち抜いて、共通部分38につながった複数の帯状の部分31を形成した後、帯状の部分31を、例えば図4の斜視図に示すように、2箇所の屈曲部33,35で折り曲げることにより、中間片34に関して同じ側に第1片32と第2片36とが延在するように形成する。このとき、屈曲部33,35で直角に折り曲げ、第1片32と第2片36とが対向する領域の外側よりも外側に中間片34がはみ出ないようにする。このように折り曲げると、接続部材30、ひいては複合基板を小型化することができる。
For example, as shown in the plan view of FIG. 3, the connecting
各接続部材30は、図4に示したように共通部分38につながったままの状態で複数個をまとめて基板本体10の一方主面10a上に配置した後、共通部分38と各接続部材30との間を切断して共通部分38を各接続部材30から分離しても、共通部分38と各接続部材30との間を切断して1個ずつに分離した接続部材30を、基板本体10の一方主面10aに配置してもよい。
As shown in FIG. 4, a plurality of
接続部材30は、図5(a)の断面図に示すように、断面コ字状に折り曲げ加工されているが、接続部材の折り曲げ形状はこれに限らない。接続部材は、少なくとも1箇所で屈曲し、基板本体に接合される第1片と、外部回路基板に接合される第2片とを有する形状であればよい。
As shown in the cross-sectional view of FIG. 5A, the connecting
接続部材は、1箇所で屈曲する場合には、金属薄板の帯状の部分を、例えば1箇所のみを円弧状に屈曲させて塑性変形させ、断面U字状に形成する。 When the connecting member is bent at one place, the strip-like portion of the thin metal plate is plastically deformed by bending, for example, only one place into an arc shape to form a U-shaped cross section.
2箇所で屈曲する場合には、例えば2箇所で折り曲げ、第1片と第2片とが対向する空間内に中間片が延在するように接続部材を形成すると、容易に小型化を図ることができる。例えば図5(b)の断面図に示す接続部材30aのように、第1片32aと第2片36aとが中間片34aに関して互いに反対側に延在する断面Z字状であってもよい。
In the case of bending at two places, for example, when the connecting member is formed so that the intermediate piece extends in the space where the first piece and the second piece face each other, the size can be easily reduced. Can do. For example, like the
屈曲部を増やすことにより、各方向のばね定数の組み合わせを変えることができる。例えば図5(c)の断面図に示す接続部材30bのように、中間位置に屈曲部34xが形成された断面く字状の中間片34bの同じ側に第1片32bと第2片36bとが延在する断面Σ字状に形成してもよい。 By increasing the number of bent portions, the combination of spring constants in each direction can be changed. For example, as in the connection member 30b shown in the cross-sectional view of FIG. 5C, the first piece 32b and the second piece 36b are formed on the same side of the intermediate piece 34b having a cross-section with a bent portion 34x formed at the intermediate position. May be formed in a Σ-shaped cross section.
また、1箇所につき一つの接続部材を用いる代わりに、図5(d)の断面図に示すように、中間片34の同じ側に第1片32cと第2片36cとが延在する断面コ字状の2つの接続部材30c,30cを、中間片34c同士が背中合わせになるように組み合わせて1箇所に用いてもよい。この場合、フェールセーフにより、折り曲げ疲労破壊に対する信頼性を向上させることができる。
Further, instead of using one connecting member for each location, as shown in the cross-sectional view of FIG. 5D, the cross-sectional core in which the first piece 32c and the second piece 36c extend on the same side of the
接続部材を形成するために用いる金属薄板の厚みは、50μm〜300μmが好ましい。 The thickness of the thin metal plate used for forming the connection member is preferably 50 μm to 300 μm.
金属薄板の厚みが50μm未満では、折り曲げ加工時のばらつきが大きくなり、第1片や第2片の位置や高さのばらつきが大きくなってしまう。基板本体に接続する第1片の位置のばらつきに対応するため、基板本体側の端子を大きくすると、基板本体の小型化、ひいては複合基板の小型化を損ねる。第2片の高さがばらつくと、例えば、第2片と外部回路基板との間を接合するはんだの厚みがばらつき、接合信頼性が損なわれる。接続部材の高さ寸法の余裕を大きくすると、複合基板の低背化を阻害する。さらに、熱応力や衝撃応力により、接続部材の屈曲部近傍は繰り返し疲労を受けるが、接続部材の厚みが小さいと疲労破壊しやすいため、接合信頼性を損ねる。 If the thickness of the metal thin plate is less than 50 μm, the variation during bending becomes large, and the variation in the position and height of the first piece and the second piece becomes large. In order to cope with variations in the position of the first piece connected to the substrate body, if the terminal on the substrate body side is enlarged, the substrate body and the composite substrate are reduced in size. If the height of the second piece varies, for example, the thickness of the solder that joins between the second piece and the external circuit board varies, and joint reliability is impaired. When the margin of the height dimension of the connecting member is increased, the composite substrate is prevented from being lowered. Further, the vicinity of the bent portion of the connecting member is repeatedly fatigued due to thermal stress and impact stress, but if the thickness of the connecting member is small, fatigue failure is likely to occur, so that the joint reliability is impaired.
接続部材に用いる金属薄板の厚みが300μmを越えると、折り曲げ加工が難しくなり、曲げ角度のばらつき、高さのばらつきが大きくなる。また、打ち抜きや折り曲げの間隔を小さくし、接続部材の高さHや長さW(図4参照)を小さくすることができないため、複合基板の小型化、低背化を阻害する。 When the thickness of the metal thin plate used for the connecting member exceeds 300 μm, the bending process becomes difficult, and the variation in bending angle and the variation in height become large. In addition, since the interval between punching and bending cannot be reduced and the height H and length W (see FIG. 4) of the connecting member cannot be reduced, the composite substrate can be prevented from being reduced in size and height.
接続部材には、基板本体や外部回路基板との接合に使用されるはんだや導電性接着剤との濡れ性をよくし、接合強度を高めるため、Ni/Sn、Ni/Au、Ni/はんだなどをめっきしてもよい。このようなめっきは、接続部材の全面に施しても、第1片や第2片の接合面のみに施してもよい。 Ni / Sn, Ni / Au, Ni / solder, etc. for connecting member to improve wettability with solder and conductive adhesive used for bonding to substrate body and external circuit board, and to increase bonding strength May be plated. Such plating may be performed on the entire surface of the connection member or only on the bonding surface of the first piece and the second piece.
接続部材は、金属薄板の折り曲げ加工以外の方法で形成することも考えられる。 It is conceivable that the connecting member is formed by a method other than the bending process of the metal thin plate.
しかし、例えばめっきにより形成する場合、スルーホール内にめっき液が残っていると複合基板を外部回路基板に接合する工程で、残っていためっき液が加熱され、気化して急激に膨張することによって、スルーホール付近に亀裂が発生したり、はんだにボイドが発生したりすることがある。接続部材を金属薄板の折り曲げ加工で形成する場合には、このようなことがないため、接合信頼性を向上することができる。 However, for example, when forming by plating, if the plating solution remains in the through hole, the remaining plating solution is heated, vaporized, and rapidly expanded in the step of joining the composite substrate to the external circuit board. In some cases, cracks may occur in the vicinity of the through hole, and voids may occur in the solder. In the case where the connecting member is formed by bending a thin metal plate, this is not the case, so that the joining reliability can be improved.
複合基板は、複数個分の基板本体となる部分を含む集合基板を用いて、複数個分を同時に作製することができる。その場合、例えば図6の斜視図に示すように、接続部材30は、端子11が形成された基板本体10の集合基板の一方主面10aに配置される。図6では、破線で示した分割線14を境界とする複合基板4個分12a,12b,12c,12dを図示しているが、集合基板は、これより多い個数分を含んでも、少ない個数分を含んでもよい。
A plurality of composite substrates can be manufactured at the same time by using a collective substrate including a portion that becomes a plurality of substrate bodies. In this case, for example, as shown in the perspective view of FIG. 6, the
図6では、接続部材30は、矩形の基板本体10の一対の辺に沿ってのみ配置されている。接続部材30は、基板本体10の一方主面10aの周縁部に複数個が配置されていればよく、図6の例に限定されない。例えば、矩形の基板本体10の一方主面10aの対向する二対の各辺に沿って、それぞれ1個以上が配置されてもよい。また、矩形の基板本体10の一方主面10aの四隅の計4箇所のみに配置されても、あるいは、矩形の基板本体10の一方主面10aの四隅のうち対角位置の2箇所のみに配置されてもよい。また、4辺のそれぞれに接続部材を配してもよい。
In FIG. 6, the
次に、複合基板の作製工程について、図7〜図13の断面図を参照しながら説明する。 Next, a manufacturing process of the composite substrate will be described with reference to cross-sectional views of FIGS.
(a) 図7に示すように、複数個分の基板本体10(1個分を符号12で示す)となる部分を含む集合基板の一方主面10aの端子16(図2参照)に、はんだ、Ag等を含む導電性ペースト(図示せず)を印刷し、表面実装部品であるチップ状電子部品20と接続部材30とを搭載し、リフローもしくは熱硬化して、接続部材30の第1片32を基板本体10の一方主面10aの端子16(図2参照)に接合する。接合後、洗浄を行って、基板本体10の一方主面10aに設けたワイヤーボンディング用のパッド(図示せず)の汚れを除去する。
(A) As shown in FIG. 7, solder is applied to terminals 16 (see FIG. 2) on one
(b) 次いで、図8に示すように、IC、FETなどのチップ状電子部品22を、エポキシ系樹脂又は導電性樹脂等で基板本体10の集合基板の一方主面10aに搭載し、熱硬化し、チップ状電子部品22の端子(図示せず)と、基板本体10の一方主面10aに設けたパッド(図示せず)との間を、Au、Al、Cuなどのボンディングワイヤー23によって接続する。
(B) Next, as shown in FIG. 8, a chip-like
なお、基板本体10側の端子16(図2参照)やボンディングワイヤー23によって接続するパッド(図示せず)には、接合強度を上げるべく、通常、Ni/Au、又はNi/Pd/Auめっきが施されている。
Note that Ni / Au or Ni / Pd / Au plating is usually applied to the terminals 16 (see FIG. 2) on the
(c) 次いで、図9に示すように、基板本体10の集合基板の一方主面10aの全面に、樹脂層24を形成するため、液状のエポキシ系樹脂等の封止樹脂を塗布した後、加熱して硬化させる。
(C) Next, as shown in FIG. 9, after a sealing resin such as a liquid epoxy resin is applied to form the
封止樹脂を塗布するとき、封止樹脂の高さが接続部材30の第2片36を越えないようにして、封止樹脂が、接続部材30の露出すべき第2片36の基板本体10とは反対側の面37にまで濡れ広がらないようにすることが好ましい。封止樹脂が、接続部材30の露出すべき第2片36の基板本体10とは反対側の面37にまで濡れ広がると、この面37にはんだが付かなくなり、外部回路基板70(図1、図2参照)と接合できなくなるからである。
When the sealing resin is applied, the height of the sealing resin does not exceed the
このような封止樹脂の濡れ広がりを確実に防ぐため、第2片36の露出させるべき部分(外部回路基板70との接続端子となる部分、すなわち第2片36の基板本体10とは反対側の面37)に、離型剤や撥水剤を塗布することが好ましい。
In order to surely prevent such spreading of the sealing resin, the portion to be exposed of the second piece 36 (the portion serving as a connection terminal with the
封止樹脂の硬化収縮率は高々0.5%以下であるため、接続部材30が封止樹脂によって変形しないが、封止樹脂の硬化によって集合基板が反る場合がある。このような場合には、集合基板が反らない程度に封止樹脂を予備硬化させた状態で、図10に示すように、複合基板の分割線14に沿って、封止樹脂の樹脂層24にスリット21を形成した後、封止樹脂をさらに加熱して本硬化させる。これによって、スリット21は、封止樹脂が完全に硬化する前のやわらかい状態のときに、容易に加工することができる。スリット21を形成しておくと、後の工程で個々の基板に分割する作業も容易になる。例えば、100℃で1時間加熱して封止樹脂を予備硬化させた後、スリット21を形成し、さらに、150℃で3時間加熱して、封止樹脂を完全に硬化させる。
Since the curing shrinkage rate of the sealing resin is at most 0.5%, the connecting
樹脂層24は、液状の封止樹脂の代わりに、Bステージ状態(半硬化状態)にある樹脂シートを用いても形成することができる。この場合、樹脂シートは、基板本体10に搭載されたチップ状電子部品20,22や接続部材30の上に配置した後、基板本体10側に押し込むことにより、基板本体10の一方主面10a上に隙間なく配置した後に、加熱して硬化させる。接続部材30の露出すべき第2片36の基板本体10とは反対側の面37などに付着し残った樹脂シートは、硬化前に、あるいは硬化後に取り除く。
The
(d) 次いで、図11に示すように、基板本体10の集合基板を上下反転し、基板本体10の他方主面10bに、はんだ、Ag等を含む導電性ペースト(図示せず)を印刷し、チップコンデンサ等のチップ状電子部品26,27を搭載してリフローもしくは熱硬化して、あるいはICチップ等のチップ状電子部品28をはんだボール29を介してフリップチップボンディングして、基板本体10の他方主面10bの端子(図示せず)にチップ状電子部品26,27,28を接合する。必要に応じて、フリップチップボンディングしたチップ状電子部品28と基板本体10の他方主面10bとの間に、エポキシ系樹脂からなるアンダーフィル樹脂25を充填、熱硬化する。
(D) Next, as shown in FIG. 11, the assembly substrate of the
これによって、基板両面に部品実装された高密度モジュールとなる。 As a result, a high-density module having components mounted on both sides of the board is obtained.
(e) 次いで、金属ケース40を用いる場合には、図12に示すように、洋白、りん青銅等からなる金属ケース40を、基板本体10の他方主面10bに搭載し、接合する。この工程は、上記(d)の工程と同時に行われてもよい。
(E) Next, when using the
(f) 次いで、ダイシングソー、レーザー、ブレイク等の手段で、分割線14に沿って集合基板を切断し、図13に示すように、個々の複合基板6に分割する。以上により、複合基板6が完成する。
(F) Next, the collective substrate is cut along the dividing
完成した複合基板は、外部回路基板70に実装する場合、図2に示したように、接続部材30の第2片36の基板本体10とは反対側の面37に露出している部分を、プリント配線板等の外部回路基板70の接合用ランド等の表面電極72に、はんだ74等で接合する。これによって、基板本体10の一方主面10aに設けられた端子16は、はんだ18、接続部材30、はんだ74を介して、外部回路基板70の表面電極72と電気的に接続される。
When the completed composite board is mounted on the
複合基板は、接続部材30の弾性変形によって、熱応力や衝撃応力を緩和することができるため、接合信頼性を向上することができる。特に、基板本体10が、アルミナ基板などと比べて曲げ強度が低く、ガラス等を含み脆いセラミック基板の場合、熱応力や衝撃応力の緩和により、基板本体の破壊を防止する効果も大きい。
Since the composite substrate can relieve thermal stress and impact stress by elastic deformation of the connecting
すなわち、接続部材30は、塑性変形するように折り曲げられた連続する金属端子であるので、XYZ方向のいずれにも弾性変形する。また、樹脂層24と接続部材30とは基本的に接合しておらず、樹脂層24もXYZ方向に弾性変形する。
That is, since the
接続部材30が弾性変形可能であると、複合基板を外部回路基板70に接合するときのリフロー、その後のヒートサイクル時の熱により、各部の線膨張係数αの差により熱応力が発生しても、接続部材30や樹脂層24の弾性変形によって、熱応力を吸収することができる。同様に、落下衝撃時などの衝撃応力も、弾性変形で吸収することができる。そのため、接合信頼性が向上する。
If the connecting
<実施例2> 実施例2の複合基板8について、図14を参照しながら説明する。 Example 2 A composite substrate 8 of Example 2 will be described with reference to FIG.
図14の断面図に示すように、複合基板8は、実施例1と同様に、平板状の基板本体50の両方の主面50a,50bに、チップ状電子部品60;62,64が搭載されている。また、基板本体50の一方主面50aには接続部材30が接合され、樹脂層24が形成されている。
As shown in the cross-sectional view of FIG. 14, the composite substrate 8 has chip-like
基板本体50の一方主面50aには、接続部材30を接合する端子56や、チップ状電子部品60の接合用パッド57が形成され、他方主面50bには、チップ状電子部品62,64の接合電極(接合用ランド)となる端子58が形成されている。端子56,58やパッド57には、必要に応じて、Ni/Sn、Ni/Au、Ni/Pd/Au、Ni/はんだをめっきする。
A terminal 56 for joining the
実施例1と異なり、複合基板8の基板本体50は、複数のセラミック層を積層された多層セラミック基板である。基板本体50の内部には、Ag、Ag/Pd、Ag/Pt、Cu、CuOなどを主成分とする導電性ペーストを用いて面内導体パターン52やビアホール導体パターン54が形成されている。このような構成は、低抵抗のAgやCuを使うので、信号損失が小さく、高周波用の部品あるいはモジュールとして実用化されている。
Unlike Example 1, the
基板本体50は、以下のようにして作製する。
The
すなわち、面内導体パターン52やビアホール導体パターン54等が形成され厚さ10〜200μm程度の未焼成セラミックグリーンシートと、このセラミックグリーンシートの焼成温度よりも高温で焼結する拘束層とを準備する。未焼成セラミックグリーンシートは低温焼結セラミックス材料を含み、焼結温度は1050℃以下である。低温焼結セラミック材料としては、具体的には、アルミナやフォルステライト等のセラミック粉末にホウ珪酸系ガラスを混合してなるガラス複合系LTCC(Low Temperature Co−fired Ceramic)材料、ZnO−MgO−Al2O3−SiO2系の結晶化ガラスを用いた結晶化ガラス系LTCC材料、ZnO−MgO−Al2O3−SiO2系の結晶化ガラスを用いた結晶化ガラス系LTCC材料、BaO−Al2O3−SiO2系セラミック粉末やAl2O3−CaO−SiO2−MgO−B2O3系セラミック粉末等を用いた非ガラス系LTCC材料等、が挙げられる。That is, an in-
次いで、未焼成セラミックグリーンシートと拘束層とを適宜な順序で積層して、複数枚の未焼成セラミックグリーンシートを積層した積層体の両主面に拘束層が積層された複合積層体を形成する。 Next, the unfired ceramic green sheet and the constraining layer are laminated in an appropriate order to form a composite laminate in which constraining layers are laminated on both main surfaces of a laminate in which a plurality of unfired ceramic green sheets are laminated. .
次いで、この複合積層体を、セラミックグリーンシートの焼結温度よりも高く、拘束層の焼結温度よりも低い温度で焼成した後、焼結していない拘束層を除去して、未焼成セラミックグリーンシートが焼結して形成された基板本体50を取り出す。
Next, the composite laminate is fired at a temperature higher than the sintering temperature of the ceramic green sheet and lower than the sintering temperature of the constraining layer, and then the unsintered constraining layer is removed to obtain an unfired ceramic green. The
このようにして作製された基板本体50の一方主面50aに、実施例1と同様に、チップ状電子部品60と接続部材30が接合された後、樹脂層24が形成される。必要に応じて、基板本体50の他方主面50bに、チップ状電子部品62,64が搭載される。
The
複合基板8は、基板本体50がセラミック多層基板であるので、複合基板8の実装密度を高めつつ、接合信頼性を向上することができる。また、セラミック多層基板は他の種類の基板に比べて脆いため、熱応力や衝撃応力からセラミック多層基板自体の破壊を防止する効果が大きい。
Since the
<接続部材の構成1> 断面コ字状の接続部材30は、実施例1(図1参照)のように対向する中間片34同士が外側になるように配置しても、実施例2(図14参照)のように対向する中間片34同士が内側になるように配置してもよい。接合信頼性の観点からは、中間片34同士が内側になるように配置することが好ましい。以下、図15を参照しながら説明する。
<Configuration 1 of Connecting Member> Even if the connecting
基板本体50の線膨張係数α1が、外部回路基板70の線膨張係数α2よりも小さいとき、図15(A)に示すように、接続部材30は、例えば複合基板を外部回路基板70に接合するためのリフロー工程や、使用時の温度上昇によって外部回路基板70側が広がり、接続部材30の第2片36と外部回路基板70との間の接合部分に、せん断力Fsや曲げモーメントMsが作用する。このせん断力Fsや曲げモーメントMsは、対向して配置されている接続部材30の中間片34間の距離Lに略比例する。図示したように対向する接続部材30の中間片34同士が内側に配置されていると、中間片34間の距離Lは、図1のように対向する接続部材30の中間片34同士が外側に配置されている場合よりも小さくなる。そのため、接続部材30の第2片36と外部回路基板70との間の接合部分に作用するせん断力Fsや曲げモーメントMsが小さくなり、接合信頼性が向上する。When the linear expansion coefficient α 1 of the
接続部材30の第1片32と基板本体50との接合部分についても同様であり、対向する接続部材30の中間片34同士が内側に配置されていると、図1のように対向する接続部材30の中間片34同士が外側に配置されている場合よりも、中間片34間の距離Lが小さくなり、接合部分に作用するせん断力や曲げモーメントが小さくなるため、接合信頼性が向上する。
The same applies to the joint portion between the
また、金属と樹脂は接着しにくいため、金属薄板を折り曲げ加工した接続部材30は、樹脂層24に埋設されていても、樹脂層24に接着していなかったり、接着していても接着部分が簡単に剥離したりするので、容易に弾性変形することができる。
In addition, since the metal and the resin are difficult to bond, the connecting
そのため、図15(B)に示すように、外部回路基板70の表面71が凸状に湾曲した場合、接続部材30は、第2片36が大略第2の屈曲部35を中心に回動し、樹脂層24との間に隙間が形成されるように弾性変形する。これによって、接続部材30の第2片36と外部回路基板70との間の接合部分に無理な力が作用しないようにすることができ、接合信頼性を高めることができる。
Therefore, as shown in FIG. 15B, when the
また、接続部材30の第1片32と基板本体50との接合部分については、接続部材30の第1片32が大略第1の屈曲部33を中心に、基板本体50から離れる方向に回動しようとする。しかし、樹脂層24によってこの回動が阻止され、接続部材30の第1片32と基板本体50との間の接合部分に無理な力が作用しないようにすることができる。
In addition, with respect to the joint portion between the
また、図15(C)に示すように、外部回路基板70の表面71が凹状に湾曲した場合、樹脂層24の弾性変形と接続部材30の弾性変形とにより、接続部材30の第2片36と外部回路基板70との間の接合部分と、接続部材30の第1片32と基板本体50との間の接合部分に作用する力を緩和することができる。
As shown in FIG. 15C, when the
このとき、接続部材30の第1の屈曲部33付近に応力が集中するが、樹脂層24があるので接合が補強され、応力集中が緩和され、接合信頼性をより高めることができる。
At this time, stress concentrates in the vicinity of the first
また、複合基板を外部回路基板70に実装するときや、落下等の衝撃が加わったとき、図15(D)に示すように、複合基板を外部回路基板70の略中心に押圧力W1が作用すると、この押圧力W1は、大略、接続部材30の中間片34により伝達される反力W2と釣り合う。このとき、押圧力W1と反力W2とが作用する位置がずれているため、曲げモーメントMが発生する。この曲げモーメントMは、接続部材30の第2片36と外部回路基板70との間の接合部分や、接続部材30の第1片32と基板本体50との間の接合部分に作用する。曲げモーメントMの大きさは、対向する接続部材30の中間片34間の距離Lに略比例する。
Further, when the composite board is mounted on the
そのため、図15(A)の場合と同様に、中間片34間の距離Lが小さくなる構成、すなわち、対向する接続部材30の中間片34が内側に配置される構成により、接合部分に作用する曲げモーメントMを小さくして接合信頼性を高めることができる。
Therefore, similarly to the case of FIG. 15A, the structure in which the distance L between the
<接続部材の構成2> 接合信頼性の向上という観点からは、図5(b)に示した断面Z字状の接続部材30aも好ましい。以下、図16を参照しながら説明する。
<
一般に、基板本体10と外部回路基板70とは熱膨張率又は線膨張係数が異なるため、図16(A)に示すように、例えば複合基板を外部回路基板70に接合するためのリフロー工程や、使用時の温度上昇によって、配置されている接続部材30aと基板本体10や外部回路基板70との間の接合部分に、せん断力Fsや曲げモーメントMsが作用する。このとき、接続部材30aが弾性変形して、接続部材30aの第1片32aと基板本体10との接合部分や、接続部材30aの第2片36aと外部回路基板70との接合部分に作用する応力を緩和する。
In general, since the
基板本体10側の伸びδ1は、対向して配置された接続部材30aの第1屈曲部33a間の距離L1と基板本体10の線膨張係数α1との積となる。外部回路基板70側の伸びδ2は、対向して配置された接続部材30aの第2屈曲部35a間の距離L2と外部回路基板70の線膨張係数α2との積となる。せん断力Fsや曲げモーメントMsは、δ2−δ1=α2×L2−α1×L1に比例する。一般に、セラミック等の基板本体10の線膨張係数α1は、樹脂製のプリント配線基板等の外部回路基板70の線膨張係数α2よりも小さく、α1<α2であるため、δ2−δ1=α2×L2−α1×L1は、L1>L2の場合の方が、L1<L2の場合よりも小さくなり、せん断力Fsや曲げモーメントMsも小さくなる。したがって、対向する接続部材30aは、図16に示したように、L1>L2となるように配置とすると、接合部分に作用するせん断力Fsや曲げモーメントMsが小さくなり、接合信頼性が向上するので、好ましい。The elongation δ 1 on the
なお、本発明は、L1<L2の場合、すなわち、対向して配置された接続部材30aを図16において左右を入れ替えて配置し、対向して配置された接続部材30aの第1の屈曲部33a同士を内側に配置し、接続部材30aの第2の屈曲部35a同士を外側に配置する場合や、対向する接続部材30aを非対称に配置する場合を排除するものではない。
In the present invention, in the case of L1 <L2, that is, the connecting
また、金属と樹脂は接着しにくいため、金属薄板を折り曲げ加工した接続部材30aは、樹脂層24に埋設されていても、樹脂層24に接着していなかったり、接着していても接着部分が簡単に剥離したりするので、容易に弾性変形することができる。
In addition, since the metal and the resin are difficult to bond, the connecting
そのため、図16(B)に示すように、外部回路基板70の表面71が凸状に湾曲した場合、接続部材30aは、第2片36aが大略第2の屈曲部35aを中心に回動し、樹脂層24との間に隙間が形成されるように弾性変形する。これによって、接続部材30aの第2片36aと外部回路基板70との間の接合部分に無理な力が作用しないようにして、接合信頼性を高めることができる。
Therefore, as shown in FIG. 16B, when the
また、接続部材30aの第1片32aと基板本体10との接合部分については、接続部材30aの第1片32a以外の部分が大略第1の屈曲部33aを中心に、基板本体10を押圧する方向に回動しようとするが、樹脂層24によって回動が阻止され、接続部材30aの第1片32aと基板本体10との間の接合部分に無理な力が作用しないようにして、接合信頼性を高めることができる。
In addition, with respect to the joint portion between the
また、図16(C)に示すように、外部回路基板70の表面71が凹状に湾曲した場合、樹脂層24の弾性変形と接続部材30aの弾性変形とにより、接続部材30aの第2片36aと外部回路基板70との間の接合部分と、接続部材30aの第1片32aと基板本体10との間の接合部分に作用する力を緩和することができる。
As shown in FIG. 16C, when the
接続部材30aの配置が図16とは逆の場合、すなわち、対向する接続部材30aの第1の屈曲部33aが内側に配置され、第2の屈曲部35aが外側に配置された場合であっても、同様に、外部回路基板70の表面71の凸状又は凹状の湾曲に対する接合信頼性を高めることができる。すなわち、外部回路基板70が凸状又は凹状に湾曲しても、接続部材30aは、接続部材30aの第2片36aが樹脂層24から離れるように弾性変形し、第1片32a又は第2片36aの回動が樹脂層24によって阻止される。そのため、接合部分に無理な力が作用しないようにして、接合信頼性を高めることができる。
The arrangement of the connecting
また、複合基板を外部回路基板70に実装するときや、落下等の衝撃が加わったとき、図16(D)に示すように、複合基板の略中心に押圧力W1が作用すると、この押圧力W1は、大略、接続部材30aの中間片34aにより伝達される反力W2と釣り合う。押圧力W1と反力W2とが作用する位置がずれているため、曲げモーメントMが発生する。
Further, when the composite board is mounted on the
この曲げモーメントMにより、接続部材30aが第1の屈曲部33aや第2の屈曲部35aを中心に回動しようとする。このとき、接続部材30aの第1片32aは、樹脂層24aによって回動が阻止される。また、接続部材30aの第2片36aは、樹脂層24との間に隙間が形成されるように弾性変形する。これにより、接合部分に無理な力が作用しないようにして、接合信頼性を高めることができる。
Due to this bending moment M, the connecting
押圧力W1が図示とは逆向きに作用した場合、接続部材30aの第1片32aや第2片36aの回動が樹脂層24によって阻止され、接合部分に無理な力が作用しないようにして、接合信頼性を高めることができる。
When the pressing force W1 acts in the direction opposite to that shown in the drawing, the rotation of the
<まとめ> 以上に説明したように、接続部材は、塑性変形するよう折り曲げられた連続する金属端子であるため、XYZ方向いずれにも弾性変形する。また、樹脂層と接続部材は基本的に接合しておらず、接続部材は樹脂塗布硬化後もXYZ方向に自由に弾性変形する。そのため、複合基板を外部回路基板に実装する際のリフロー、その後のヒートサイクル時の熱による各部の線膨張率の差による熱応力を、接続部材の弾性変形によって吸収でき、接合信頼性が高い。また、落下衝撃時の衝撃応力に対する接合信頼性も高い。 <Summary> As described above, since the connection member is a continuous metal terminal bent so as to be plastically deformed, it is elastically deformed in any of the XYZ directions. Further, the resin layer and the connecting member are basically not joined, and the connecting member is elastically deformed freely in the XYZ directions even after the resin coating is cured. Therefore, reflow when the composite substrate is mounted on the external circuit substrate, and thermal stress due to the difference in linear expansion coefficient of each part due to heat during the subsequent heat cycle can be absorbed by elastic deformation of the connecting member, and the bonding reliability is high. In addition, the bonding reliability against impact stress at the time of drop impact is high.
樹脂層の形成により、接続部材の埋め込みとチップ状電子部品の封止とを同時に行うことができ、接続部材が埋め込まれるなどした別部材、すなわち基板本体と外部回路基板との間に間隔を確保するための別部材を基板本体の一方主面に接合する場合よりも構成が簡単であり、製造工程も簡単になる。 By forming the resin layer, it is possible to embed the connection member and seal the chip-like electronic component at the same time, ensuring a space between the separate member that is embedded in the connection member, that is, the board body and the external circuit board. Therefore, the configuration is simpler than the case of joining another member to the main surface of the substrate body, and the manufacturing process is also simplified.
さらに、接続部材が埋め込まれるなどした別部材を基板本体の一方主面に接合する場合よりも、複合基板を小型化することができる。接続部材が埋め込まれるなどした別部材の寸法のばらつきや基板本体への接合位置のばらつき等を考慮して寸法に余裕を持たせる必要がないからである。 Furthermore, the composite substrate can be made smaller than when another member in which the connection member is embedded is joined to one main surface of the substrate body. This is because it is not necessary to allow a sufficient dimension in consideration of variations in dimensions of other members in which the connection member is embedded, variations in the bonding position to the substrate body, and the like.
液状の封止樹脂を塗布し、硬化させて樹脂層を形成するとき、樹脂の硬化収縮率は高々0.5%以下でわずかであるので、樹脂層に埋設される接続部材を変形させない。接続部材は、金属薄板から形成すると、細く、薄く、多端子の場合でも端子変形や端子同士の接触不良がないため、めっき等で形成する場合に比べて優れている。また、接続部材を安価に製造することができ、接続部材のピッチを狭くすることも容易である。 When a liquid sealing resin is applied and cured to form a resin layer, the curing shrinkage of the resin is at most 0.5% or less, so that the connecting member embedded in the resin layer is not deformed. When the connection member is formed from a thin metal plate, the connection member is thin and thin, and even if it is a multi-terminal, there is no terminal deformation or poor contact between the terminals. Further, the connecting member can be manufactured at a low cost, and it is easy to reduce the pitch of the connecting member.
接続部材が埋め込まれるなどした別部材を基板本体の一方主面に接合する場合、別部材のねじれや反りにより基板本体との接合信頼性が低下するが、封止樹脂を流し込んで接続部材の埋め込みとチップ状電子部品の封止とを同時に行うと、そのような問題が発生しない。接続部材そのものは容易に弾性変形し、基板本体に沿って接合されるので、接合信頼性も高い。 When joining another member, such as a connection member embedded, to one main surface of the board body, the reliability of joining to the board body is reduced by twisting or warping of the other member, but the sealing resin is poured to embed the connection member. Such a problem does not occur when the chip-shaped electronic component is simultaneously sealed. Since the connection member itself is easily elastically deformed and joined along the substrate body, the joining reliability is also high.
樹脂に圧力を加え、インサート成形する場合には、折り曲げられた接続部材上にも樹脂が流れ込み、付着すると、はんだ付けができなくなり、他部材との接合信頼性が低下する。液状の封止樹脂を、圧力を加えずに流し込むことによって樹脂層を形成すると、そのような問題がない。 When insert molding is performed by applying pressure to the resin, if the resin also flows onto and adheres to the bent connection member, soldering cannot be performed, and joint reliability with other members decreases. When the resin layer is formed by pouring a liquid sealing resin without applying pressure, there is no such problem.
また、接続部材が埋め込まれるなどした別部材がないので、封止樹脂に簡単にスリットを入れることができる。スリットを入れることによって、封止樹脂の硬化収縮による基板反りがなくなり、良品率が向上する。 Further, since there is no separate member in which the connecting member is embedded, a slit can be easily formed in the sealing resin. By inserting the slit, the substrate warp due to the curing shrinkage of the sealing resin is eliminated, and the yield rate is improved.
また、接続部材を金属薄板の折り曲げ加工で形成し、それを被覆するように樹脂を流し込むと、工程が簡単になり、製造コストを低減することができる。 Further, when the connecting member is formed by bending a thin metal plate and the resin is poured so as to cover the connecting member, the process becomes simple and the manufacturing cost can be reduced.
また、金属薄板の折り曲げ加工で形成された接続部材で、基板本体と外部回路基板との間を接合することにより、金属の弾性変形で応力を吸収し、強度を向上させることができる。 Further, by joining the substrate body and the external circuit board with a connecting member formed by bending a thin metal plate, the stress can be absorbed by the elastic deformation of the metal and the strength can be improved.
また、接続部材を金属薄板の折り曲げ加工すると、接続部材に用いる金属薄板の材質は、めっきにより接続部材を形成する場合よりも、選択の自由度が高い。接続部材の金属と樹脂層とは、強固に接合されている必要はない。そのため、樹脂層に用いる樹脂の材質も、選択の自由度が高い。したがって、安価な材質、折り曲げやすい材質、成形しやすい材質を、高い自由度で選定することができ、工業上、有用である。 Further, when the connecting member is bent, the metal thin plate used for the connecting member has a higher degree of freedom in selection than when the connecting member is formed by plating. The metal of the connecting member and the resin layer do not need to be firmly joined. Therefore, the resin material used for the resin layer is also highly flexible. Therefore, an inexpensive material, a material that can be easily bent, and a material that can be easily molded can be selected with a high degree of freedom, which is industrially useful.
なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、種々変更を加えて実施可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented with various modifications.
実施例では、基板本体が平板状の場合を図示しているが、基板本体の主面のいずれか一方又は両方に、キャビティ(凹部)が形成されていてもよい。 In the embodiment, the case where the substrate body is a flat plate is illustrated, but a cavity (concave portion) may be formed on one or both of the main surfaces of the substrate body.
Claims (7)
前記チップ状電子部品の少なくとも一部と少なくとも前記接続部材のそれぞれの前記第1片とを覆い、かつ、少なくとも前記接続部材のそれぞれの前記第2片の前記基板本体とは反対側の面が露出するように、前記基板本体の前記一方主面に樹脂層を形成する、第2の工程と、
を備え、
前記第1の工程と前記第2の工程とを、複数個分の前記基板本体となる部分を含む集合基板の状態で、複数個分の前記複合基板についてまとめて行い、
前記第2の工程の後に、前記複合基板の分割線に沿って前記樹脂層にスリットを形成する工程を、さらに備えたことを特徴とする複合基板の製造方法。Bonding the first piece of each of the plurality of connecting members formed by bending a thin metal plate on one main surface of the substrate body and having the first piece and the second piece continuous to both ends of the intermediate piece, A first step of mounting a chip-like electronic component on the one main surface of the substrate body;
Covering at least a part of the chip-shaped electronic component and at least the first piece of each of the connection members, and exposing at least the surface of each of the connection members opposite to the substrate body. A second step of forming a resin layer on the one main surface of the substrate body,
Equipped with a,
The first step and the second step are collectively performed on a plurality of the composite substrates in a state of a collective substrate including a portion to be a plurality of the substrate main bodies,
A method of manufacturing a composite substrate , further comprising a step of forming a slit in the resin layer along a dividing line of the composite substrate after the second step .
前記第1片及び前記第2片が前記中間片に関して同じ側に延在し、
前記中間片同士が対向し、かつ、前記第1片及び前記第2片が前記中間片同士の間よりも外側に延在するように、前記第1片が前記基板本体の前記一方主面に接合されることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の複合基板の製造方法。In the first step, the connecting member is
The first piece and the second piece extend on the same side with respect to the intermediate piece;
The first piece is placed on the one main surface of the substrate body so that the intermediate pieces face each other and the first piece and the second piece extend outside the space between the intermediate pieces. characterized in that it is bonded, a composite substrate manufacturing method according to any one of claims 1-4.
前記第1片及び前記第2片が前記中間片に関して互いに反対側に延在し、
前記中間片同士が対向し、かつ、前記第1片又は前記第2片の一方同士が前記中間片同士の間よりも外側に延在し、かつ、前記第1片又は前記第2片の他方同士が前記中間片同士の間に延在するように、前記第1片が前記基板本体の前記一方主面に接合されることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の複合基板の製造方法。In the first step, the connection member includes the first piece and the second piece extending on opposite sides with respect to the intermediate piece,
The intermediate pieces are opposed to each other, and one of the first piece or the second piece extends outside the space between the intermediate pieces, and the other of the first piece or the second piece. as each other to extend between the adjacent said intermediate piece, the first piece is characterized in that it is joined to the one main surface of the substrate main body, according to any one of claims 1-4 A method for manufacturing a composite substrate.
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