JP5085306B2 - Resin composition for underfill, printed circuit board, and electronic device - Google Patents
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Description
本発明は、ICチップなどの電子部品をプリント配線基板上にフリップチップ実装してプリント回路板を得る技術に係り、特に、電子部品とプリント配線基板との間に適用されるアンダーフィル用樹脂組成物、及びこれを用いることにより改良されたプリント回路板、及び半導体装置等の電子機器に関する。 The present invention relates to a technology for obtaining a printed circuit board by flip-chip mounting an electronic component such as an IC chip on a printed wiring board, and in particular, a resin composition for underfill applied between the electronic component and the printed wiring board. The present invention relates to a printed circuit board improved by using the same, and an electronic apparatus such as a semiconductor device.
半導体素子のフリップチップ実装において、マザーボードに、はんだボールをグリッド状に並べたICパッケージであるボールグリッドアレイ(BGA)等のLSIを実装した電子機器では、振動、衝撃、及び温度変化によるマザーボードとBGAの熱膨張率の差など起因して応力が発生し、はんだボール接合部が破断することがある。このため、はんだボール接合部の破断を防ぎ、接合部を固定すると共に、はんだボール接合部にかかる応力を緩和するため、マザーボードとBGAとの間にアンダーフィルが設けられる(例えば、特許文献1、特許文献2、特許文献3参照)。
In flip chip mounting of semiconductor elements, in an electronic device in which an LSI such as a ball grid array (BGA), which is an IC package in which solder balls are arranged in a grid shape, is mounted on a motherboard, the motherboard and BGA due to vibration, shock, and temperature change Stress may occur due to the difference in thermal expansion coefficient between the solder balls, and the solder ball joint may break. For this reason, in order to prevent breakage of the solder ball joint, to fix the joint, and to relieve stress applied to the solder ball joint, an underfill is provided between the motherboard and the BGA (for example,
このアンダーフィル材料では、例えば熱硬化性樹脂例えばエポキシ樹脂中に、このエポキシ樹脂の熱膨張を抑制するためのシリカ粒子等の充填剤(フィラー)が分散されている。エポキシ樹脂中にフィラーが均質に分散されていると、はんだボール接合部にかかる応力の緩和が良好となる。しかしながら、マザーボードとBGAパッケージとの間に適用されたアンダーフィルは、加熱によって粘度が低くなった時、分散されていたフィラーが沈降しやすい。その状態で熱硬化されたアンダーフィルをSEMで断面を観察したところ、フィラーが基板側に分布しており、BGA側にはほとんど存在していなかった。このようにフィラーの分布が不均一であると、応力の緩和が不十分となって、はんだボール接合部が破断することがあった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、振動、衝撃、及び温度変化によりはんだボール接合部に発生する応力を十分緩和し得るアンダーフィルを適用することにより、はんだボール接合部が破断しにくく、信頼性の高い接続構造を有する回路基板を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and by applying an underfill that can sufficiently relieve stress generated in the solder ball joint due to vibration, impact, and temperature change, the solder ball joint is broken. It is an object of the present invention to obtain a circuit board having a connection structure which is difficult and has high reliability.
本発明のアンダーフィル用樹脂組成物は、液状エポキシ樹脂、シリカ、及びアルミナのうち少なくとも一方の無機フィラーとエラストマーとを含む非磁性フィラー、及び磁性フィラーを含有することを特徴とする。 The underfill resin composition of the present invention is characterized by containing a nonmagnetic filler containing at least one inorganic filler and an elastomer among a liquid epoxy resin, silica, and alumina , and a magnetic filler.
本発明のプリント回路板は、接続端子を有するプリント配線基板と、該プリント配線基板の接続端子にはんだボールを介して接合された電子部品と、該プリント配線基板と該電子部品間に設けられ、エポキシ樹脂、該エポキシ樹脂に分散された、シリカ、及びアルミナのうち少なくとも一方の無機フィラーとエラストマーとを含む非磁性フィラー、及び磁性フィラーを含有するアンダーフィルとを具備することを特徴とする。 The printed circuit board of the present invention is provided between a printed wiring board having a connection terminal, an electronic component joined to the connection terminal of the printed wiring board via a solder ball, and between the printed wiring board and the electronic component, It is characterized by comprising an epoxy resin, a nonmagnetic filler containing at least one inorganic filler of silica and alumina dispersed in the epoxy resin and an elastomer , and an underfill containing a magnetic filler.
本発明の電子機器は、接続端子を有するプリント配線基板と、該プリント配線基板の接続端子にはんだボールを介して接合された電子部品と、該プリント配線基板と該電子部品間に設けられ、エポキシ樹脂、該エポキシ樹脂に分散された、シリカ、及びアルミナのうち少なくとも一方の無機フィラーとエラストマーとを含む非磁性フィラー、及び磁性フィラーを含有するアンダーフィルとを有するプリント回路板を備えたことを特徴とする。 An electronic device according to the present invention includes a printed wiring board having a connection terminal, an electronic component joined to the connection terminal of the printed wiring board via a solder ball, an epoxy component provided between the printed wiring board and the electronic component, A printed circuit board having a resin, a nonmagnetic filler containing at least one inorganic filler and an elastomer among silica and alumina dispersed in the epoxy resin, and an underfill containing a magnetic filler is provided. And
本発明にかかるアンダーフィルを用いると、振動、衝撃、及び温度変化等により発生するはんだボール接合部の応力を十分に緩和し得、はんだボール接合部が破断しにくく、信頼性の高い接続が得られる。 When the underfill according to the present invention is used, the stress of the solder ball joint caused by vibration, impact, temperature change, etc. can be sufficiently relaxed, the solder ball joint is not easily broken, and a highly reliable connection is obtained. It is done.
本発明のアンダーフィル組成物は、液状エポキシ樹脂、及びフィラーを含有するアンダーフィル組成物であって、このフィラーは、非磁性フィラー、及び磁性フィラーを含む。 The underfill composition of the present invention is a liquid epoxy resin and an underfill composition containing a filler, and the filler includes a nonmagnetic filler and a magnetic filler.
また、本発明のプリント回路板は、上記アンダーフィル組成物を適用したもので、接続端子を有するプリント配線基板と、プリント配線基板の接続端子にはんだボールを介して接合された電子部品と、プリント配線基板と該電子部品間に設けられた、エポキシ樹脂及びエポキシ樹脂に分散されたフィラーを含むアンダーフィルとを有するプリント回路板であって、このフィラーが非磁性フィラーと磁性フィラーとを含有する。 Further, the printed circuit board of the present invention is an application of the above underfill composition, and includes a printed wiring board having connection terminals, an electronic component joined to the connection terminals of the printed wiring board via solder balls, and a printed circuit board. A printed circuit board having an underfill containing an epoxy resin and a filler dispersed in the epoxy resin, which is provided between the wiring board and the electronic component, and the filler contains a nonmagnetic filler and a magnetic filler.
さらに、本発明の電子機器もまた、上記アンダーフィル組成物をプリント配線基板と電子部品との間に適用して熱硬化して得られたもので、接続端子を有するプリント配線基板、プリント配線基板の接続端子にはんだボールを介して接合された電子部品、プリント配線基板と電子部品間に設けられた、エポキシ樹脂及びエポキシ樹脂に分散されたフィラーを含むアンダーフィルとを有するプリント回路板であって、このフィラーが非磁性フィラーと磁性フィラーとを含有する。 Furthermore, the electronic device of the present invention is also obtained by applying the above-mentioned underfill composition between a printed wiring board and an electronic component and thermally curing the printed wiring board having a connection terminal, and the printed wiring board. An electronic component joined to a connecting terminal of the printed circuit board via a solder ball, a printed circuit board having an underfill including an epoxy resin and a filler dispersed in the epoxy resin provided between the printed wiring board and the electronic component This filler contains a nonmagnetic filler and a magnetic filler.
本発明によれば、アンダーフィル用のフィラーとして、非磁性フィラーと磁性フィラーを併用すると、アンダーフィル中で下方すなわち基板側に沈降しやすい非磁性フィラーと、磁力に引き寄せられやすい磁性フィラーの特性の違いにより、アンダーフィル中のフィラーの分布を基板側領域とその他の領域例えば電子部品側領域との両方に存在するように制御できる。 According to the present invention, when a nonmagnetic filler and a magnetic filler are used together as fillers for underfill, the characteristics of the nonmagnetic filler that tends to settle down in the underfill, that is, the substrate side, and the magnetic filler that tends to be attracted by magnetic force. Due to the difference, the distribution of the filler in the underfill can be controlled so as to exist in both the substrate side region and other regions such as the electronic component side region.
図1に、本発明にかかるアンダーフィル中のフィラーの分布を模式的に表すモデル図を示す。 FIG. 1 is a model diagram schematically showing the distribution of fillers in the underfill according to the present invention.
図示するように、アンダーフィル11は、接続端子2が設けられたプリント配線基板1と、配線4が設けられた電子部品例えば半導体チップ3との間に適用される。アンダーフィル11中に含まれる磁性フィラー7は、例えば上方の配線4に引き寄せられ、電子部品側領域に多く分布する。一方、非磁性フィラー6は、下方に沈降して基板側領域に多く分布する。
As shown in the drawing, the
本発明を用いると、上述のように、フィラーの分布がより均質に近づくことにより、はんだボール5特にその電子部品との接合部及びプリント配線基板との接合部に対するアンダーフィルの応力緩和の作用がより均質となり、これらのはんだボール接合部が破断しにくく、信頼性の高い接続が得られる。
When the present invention is used, as described above, the filler distribution becomes more homogeneous, so that the stress relaxation of the underfill is exerted on the
非磁性フィラーは、シリカ、及びアルミナのうち少なくとも一方の無機フィラーを主成分として含むことができる。 The nonmagnetic filler can contain at least one inorganic filler of silica and alumina as a main component.
なお、ここで、主成分とは、物質を構成する成分の中で成分比が一番多い元素または元素群をいう。 Here, the main component refers to an element or a group of elements having the largest component ratio among the components constituting the substance.
また、非磁性フィラーにおいて、上記無機フィラーの一部をエラストマーに置き換えることが出来る。 In the nonmagnetic filler, a part of the inorganic filler can be replaced with an elastomer.
図2に、本発明にかかるアンダーフィルの他の例中のフィラーの分布を模式的に表すモデル図を示す。 In FIG. 2, the model figure which represents typically distribution of the filler in the other example of the underfill concerning this invention is shown.
このアンダーフィル12は、エラストマー8をさらに含むこと以外は、図1と同様の構成を有する。図示するように、このようなエラストマーとしては、無機フィラー6と異なり、液状エポキシ樹脂に浮くものを選択して使用することが出来る。これにより、エラストマー8は、沈降した無機フィラー6が多く存在するアンダーフィル12下方より上の領域に多く分布する。このエラストマーは、加熱によりエポキシ樹脂が膨張しても、その弾性によって縮むので、エポキシ樹脂の熱膨張により発生する応力を緩和することが出来る。このようにして、フィラーの分布がより均質に近づくことにより、アンダーフィル12の応力緩和の作用が図1と比較してさらに均質となり、はんだボール5接合部が破断しにくく、信頼性の高い接続が得られる。
This
また、例えばエラストマーに部分的に磁性材料を適用するなどにより、磁性フィラー7と磁性エラストマー8として、互いに引き合うような材料を選択することにより、エラストマー8の分布を制御することができる。
Further, the distribution of the
エラストマーとしては、例えばシリコーン樹脂、及びウレタン樹脂のうち少なくとも一方を用いることが出来る。 As the elastomer, for example, at least one of a silicone resin and a urethane resin can be used.
本発明に使用されるフィラーは、例えば500nmないし20μmの大きさを有する。この範囲であると、良好な流動性、充填性能が得られる。 The filler used in the present invention has a size of, for example, 500 nm to 20 μm. Within this range, good fluidity and filling performance can be obtained.
また、フィラーは、液状エポキシ樹脂に対し、50ないし90重量%添加することが出来る。この範囲であると、アンダーフィルの応力緩和作用が良好となる。 The filler can be added in an amount of 50 to 90% by weight with respect to the liquid epoxy resin. Within this range, the stress relaxation action of the underfill is good.
フィラーのうち非磁性フィラーは、液状エポキシ樹脂に対し、30ないし80重量%添加することが出来る。この範囲であると、アンダーフィルの応力緩和作用が良好となる。 Among the fillers, the nonmagnetic filler can be added in an amount of 30 to 80% by weight based on the liquid epoxy resin. Within this range, the stress relaxation action of the underfill is good.
また、磁性フィラーは、液状エポキシ樹脂に対し、10ないし60重量%添加することが出来る。この範囲であると、アンダーフィルの応力緩和作用が良好となる。 The magnetic filler can be added in an amount of 10 to 60% by weight based on the liquid epoxy resin. Within this range, the stress relaxation action of the underfill is good.
磁性フィラーに使用される磁性体としては、たとえばフェライトがあげられる。フェライトは、単独で、あるいはシリカ等と組み合わせて適用することが出来る。シリカ等と組み合わせる例として、例えば溶融させたシリカにフェライトを混入してスプレーにより微細化したもの、シリカ表面にフェライトを付着させたもの等があげられる。また、必要に応じて、磁性体をエラストマーに適用したものを磁性フィラーとして用いることが出来る。 Examples of the magnetic material used for the magnetic filler include ferrite. Ferrite can be used alone or in combination with silica or the like. Examples of combinations with silica and the like include, for example, those obtained by mixing ferrite in melted silica and miniaturized by spraying, and those obtained by attaching ferrite to the silica surface. Moreover, what applied the magnetic body to the elastomer can be used as a magnetic filler as needed.
また、エラストマー材料は、非磁性フィラーに対し、0ないし70重量%添加することが出来る。この範囲であると、アンダーフィルの応力緩和作用が良好となる。 The elastomer material can be added in an amount of 0 to 70% by weight with respect to the nonmagnetic filler. Within this range, the stress relaxation action of the underfill is good.
本発明に使用されるエポキシ樹脂としては、たとえばビスフェノールA型、ビスフェノールF型液状エポキシ樹脂等を使用でき、必要に応じて混合して使用することが出来る。 As the epoxy resin used in the present invention, for example, bisphenol A type, bisphenol F type liquid epoxy resin, and the like can be used, and they can be mixed and used as necessary.
本発明のアンダーフィル組成物には、例えばドデセニル無水コハク酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、無水メチルナディック酸等の酸無水物からなる硬化剤をさらに添加することができる。 To the underfill composition of the present invention, for example, a curing agent comprising an acid anhydride such as dodecenyl succinic anhydride, methyltetrahydrophthalic anhydride, methyl nadic anhydride, and the like can be further added.
酸無水物は、アンダーフィル組成物全量に対し、15ないし25重量%添加することが出来る。この範囲であると、重合触媒としての効果が反応率的に良好となるという効果がある。 The acid anhydride can be added in an amount of 15 to 25% by weight based on the total amount of the underfill composition. Within this range, there is an effect that the effect as a polymerization catalyst is improved in terms of reaction rate.
本発明のアンダーフィル組成物には、さらに、カーボンブラックを混入することが出来る。カーボンブラックを用いることにより、アンダーフィルを黒色に着色することにより、塗布後、可視化することができる。 Carbon black can be further mixed into the underfill composition of the present invention. By using carbon black, the underfill can be visualized after coating by coloring it black.
図3及び図4に、本発明のプリント回路板の製造工程の一例を表す図を示す。 3 and 4 are views showing an example of the manufacturing process of the printed circuit board of the present invention.
本発明のプリント回路板は、配線が印刷されたプリント配線基板1上の接続端子2に、はんだボール5を介して例えばICベアチップ等の電子部品3を設け、加熱接続することにより、実装した後、プリント配線基板1と電子部品3間の隙間にアンダーフィル組成物13を例えばスポイト状の部材でポッティングし、毛細管現象を利用して隙間に注入した後、加熱硬化させて、アンダーフィルを形成することにより得られる。なお、プリント配線基板1と電子部品3間の隙間は、通常、150μmないし30μm程度である。
After the printed circuit board of the present invention is mounted by providing an
このアンダーフィルは、プリント配線基板と電子部品間の隙間に設けることも、隙間の周囲に設けることも出来る。また、アンダーフィル組成物は実装前にプリント配線基板上の接合部に直接適用することも可能である。 This underfill can be provided in the gap between the printed wiring board and the electronic component, or can be provided around the gap. The underfill composition can also be applied directly to the joint on the printed circuit board before mounting.
次に、図5ないし図8を用いて本発明の電子機器の一例について説明する。 Next, an example of the electronic device of the present invention will be described with reference to FIGS.
図5に示すように、電子機器としてのポータブルコンピュータ110は、偏平な矩形箱状の機器本体112と、同じく偏平な矩形状のディスプレイユニット13と、を備えている。機器本体112は、例えば合成樹脂で形成された筐体114を備えている。筐体114は、上面の開口した矩形状のベース部115と、ベース部の開口を覆うようにベース部に接合されたトップカバー116とを有している。
As shown in FIG. 5, a
図5および図6に示すように、筐体114のベース部115は、矩形状の底壁114a、底壁の周囲に立設された左右の側壁、前壁および後壁を一体に有している。トップカバー116は底壁114aと対向し、筐体114の上壁を構成している。筐体114において、トップカバー116の中央部にはキーボード載置部20が設けられ、このキーボード載置部にキーボード22が載置されている。トップカバー116の後端部左右には、それぞれスピーカ24が露出して設けられている。トップカバー116の上面前端部はパームレスト部26を構成し、このパームレスト部のほぼ中央にはタッチパッド25およびクリックボタン27が設けられている。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
図5に示すように、ディスプレイユニット13は、偏平な矩形箱状のハウジング28と、ハウジング内に収納された液晶表示パネル30とを備えている。液晶表示パネル30の表示面30aは、ハウジング28に形成された表示窓31を介して外部に露出している。ハウジング28は、その一端部から突出した一対の脚部32を有している。これらの脚部32は、図示しないヒンジ部を介して、筐体114の後端部に回動自在に支持されている。これにより、ディスプレイユニット13は、キーボード22を上方から覆うように倒される閉じ位置と、キーボード22の後方において起立する開き位置とに亘って回動可能となっている。
As shown in FIG. 5, the
機器本体110内には、図示しない光ディスクドライブ、ハードディスクドライブ(HDD)、カードスロット、電池パック、その他、種々の電子部品が配設されている。また、図6いし図8に示すように、筐体114内の底壁114a上には、回路基板装置34が配設されている。この回路基板装置34は、キーボード22、液晶表示パネル30、筐体114内に配設されたドライブ等の電子部品に電気的に接続されている。
In the apparatus
回路基板装置34は、底壁114a上に配設されたプリント回路基板36を備え、このプリント回路基板はトップカバー116側に位置した第1表面36aおよび第1表面と反対側で底壁114aに対向した第2表面36bを有している。図7に示すように、プリント回路基板36は、筐体114の底壁114a内面に形成されたボス37上に配置されている。図6ないし図7に示すように、プリント回路基板36の第1表面36a上には、例えばBGAにより構成されるMPU38aを含む複数の半導体素子38、コネクタ41等を含む複数の電子部品が実装され、本発明のアンダーフィルがすくなくともMPU38aとプリント回路基板36の間に適用されている。また、後述するように、第2表面36b上にも複数の電子部品が実装されている。
The
第1電子部品として機能するMPU38aは、作動に伴い発熱する。そのため、プリント回路基板36の第1表面側には、MPU38aを冷却するための冷却部40が設けられている。冷却部40は、MPU38aからの熱を放熱する放熱部材として機能する放熱板42、および放熱板をMPU38aに押圧した止め板44を有している。
The
放熱板42は、熱伝導率の高い金属、例えばアルミニウム等によってほぼ矩形状に形成されている。放熱板42は、MPU38aの平面積よりも充分に大きく形成されている。放熱板42は、MPU38aに重ねて設けられ、プリント回路基板36の第1表面36aとほぼ平行に対向しているとともに、伝熱シート47を介してMPUの上面に面接触し、MPUに熱的に接続されている。放熱板42の上面中央部には、2本の固定ピン45が突設されている。
The
押圧部材としての止め板44は、例えば、ステンレス等からなる金属板ばねによって形成され、放熱板42の上面中央部に当接した押圧部44aと、押圧部から両側に延出した一対のアーム部48a、48bを有している。押圧部44aは、放熱板42の固定ピン45がそれぞれ挿通された一対の透孔46を有し、これら固定ピンの先端部をかしめることにより、放熱板上面に固定されている。
The
アーム部48a、48bは、押圧部44aから斜め上方に傾斜して延出しているとともに、各延出端には、ほぼL字状に折り曲げられた取付け部50a、50bが一体に形成されている。取付け部50a、50bには、取付け孔52a、52bがそれぞれ形成されている。
The
止め板44の取付け部50a、50bは、プリント回路基板36に設けられたスタッド54a、54bにそれぞれねじ止めされている。スタッド54aは、プリント回路基板36の第1表面36a上に半田により仮止めされ、第1表面にほぼ垂直に立設されている。また、スタッド54aは、プリント回路基板36の第2表面36b側からプリント回路基板を通してスタッド54aにねじ込まれたスタッド固定ねじ62により、プリント回路基板にねじ止めされている。そして、止め板44の取付け部50aは、プリント回路基板36の第1表面36a側から、取付け孔52aを通してスタッド54aにねじ込まれた止めねじ60aにより、スタッド54aにねじ止めされている。
Mounting
他方のスタッド54bは、プリント回路基板36の第2表面36bに半田により仮止めされ、第2表面にほぼ垂直に立設されている。止め板44の取付け部50aは、プリント回路基板36の第1表面36a側から、取付け孔52aおよびプリント回路基板36の透孔58を通してスタッド54aにねじ込まれた止めねじ60aにより、プリント回路基板36およびスタッド54aにねじ止めされている。
The
このように、止め板44は放熱板42の両側に位置した取付け部52a、52bがプリント回路基板36に固定されている。そして、止め板44は、アーム部48a、48bの弾性力により押圧部44aを放熱板42に押し付け、伝熱シート47を介して放熱板42をMPU38aに密着させている。これにより、放熱板42は、MPU38aからの熱を受熱して筐体114内に放熱し、MPU38aを強制的に冷却する。
As described above, the
図6および図7に示すように、止め板44は、放熱板42の対向した一対の側縁に対して斜めに傾斜して延びている。そのため、止め板44により、放熱板42をガタ付くことなく安定して固定することが可能となる。
As shown in FIGS. 6 and 7, the
一方、図8に示すように、プリント回路基板36の第1表面36a上には、複数の半導体素子66、コネクタ68a、68bを含む複数の電子部品が実装されている。コネクタ68aには、第2電子部品としてのメモリーボード70が接続され、第2表面36bと隣接対向しているとともに、スタッド固定ねじ62に重なって配設されている。プリント回路基板36の第2表面36bとメモリーボード70との間には絶縁シート71が設けられている。また、コネクタ38bには、ビデオボード72が接続され、プリント回路基板36の第2表面36bと隣接対向している。
On the other hand, as shown in FIG. 8, a plurality of electronic components including a plurality of semiconductor elements 66 and
以上のように構成された回路基板装置34およびポータブルコンピュータ110によれば、発熱部品としてのMPU38aおよびこれを冷却する冷却部40は、プリント回路基板36の第1表面36a上に実装されている。冷却部40が固定されたスタッド54aは、プリント回路基板36の第1表面36a上に立設されているとともに、第2表面36b側からねじ込まれたスタッド固定ねじ62によってプリント回路基板に固定されている。そのため、スタッド54aがプリント回路基板36の第2表面36b側に突出することがなく、第2表面上において、スタッド54aと重なった領域にも他の電子部品を実装および配置することが可能となる。これにより、プリント回路基板36のスペースを有効に利用し、実装密度の向上並びに、回路基板装置およびコンピュータの小型化および薄型化を図ることができる。
According to the
また、プリント回路基板36の第1表面36a上に立設されたスタッド54aをスタッド固定ねじ62によって第2表面36b側から固定することにより、放熱板42の取付け時にスタッド54aの脱落を確実に防止することができる。更に、止め板44を固定する2本の止めねじ60a、60bをプリント回路基板36の同一表面側からねじ込むことができ、組立て時の作業性低下を防止できる。
Further, by fixing the
実施例
以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明する。
Examples Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples.
実施例1
無機フィラー及びエラストマーの一部に対して、磁性材料(フェライト(Fe2O3))を混練により添加した磁性材料を添加した無機フィラー、及び磁性材料を添加したエラストマーを用意した。
Example 1
An inorganic filler added with a magnetic material obtained by kneading a magnetic material (ferrite (Fe 2 O 3 )) with respect to a part of the inorganic filler and the elastomer, and an elastomer added with the magnetic material were prepared.
以下の組成の材料を混合し、アンダーフィル用組成物を調製した。 Underfill compositions were prepared by mixing materials having the following compositions.
アンダーフィル用組成物
ビスフェノールA型液状エポキシ樹脂 1重量%
ビスフェノールF型液状エポキシ樹脂 15重量%
磁性材料を添加しないシリカフィラー 15重量%
磁性材料を添加しないシリコーンエラストマー 10重量%
磁性材料フェライトを添加したシリカフィラー 20重量%
上記磁性材料を添加したシリコーンエラストマー 20重量%
酸無水物 無水メチルナディック酸 15重量%
カーボンブラック 1重量%未満
プリント配線基板に、BGAを実装した後、BGA周囲の1ないし3辺に、得られたアンダーフィル用組成物を塗布し、毛細管現象によりICチップとプリント配線基板との隙間に浸透させ、その後、160℃の温度で15分間硬化を行うことにより、プリント回路板を得た。
Underfill composition Bisphenol A liquid
Bisphenol F type liquid epoxy resin 15% by weight
Silica filler with no magnetic material added 15% by weight
10% by weight of silicone elastomer without magnetic material
Silica filler with magnetic material ferrite added 20% by weight
Silicone elastomer to which the above magnetic material is added 20% by weight
Acid anhydride Methyl nadic acid anhydride 15% by weight
Carbon black Less than 1% by weight After mounting the BGA on the printed circuit board, apply the resulting underfill composition on one or three sides around the BGA, and the gap between the IC chip and the printed circuit board due to capillary action And then cured at a temperature of 160 ° C. for 15 minutes to obtain a printed circuit board.
なお、使用したシリカフィラーは、体積平均粒径が2μm、エラストマーは、体積平均粒径が9μmであった。 The silica filler used had a volume average particle size of 2 μm, and the elastomer had a volume average particle size of 9 μm.
比較例1
比較として、
ビスフェノールA型液状エポキシ樹脂 1重量%
ビスフェノールF型液状エポキシ樹脂 15重量%
磁性材料を添加しないシリカフィラー 35重量%
酸無水物 無水メチルナディック酸 15重量%
カーボンブラック 1重量%未満
を含有するアンダーフィル用組成物を調製し、同様にして、プリント配線基板にBGAを実装した後、アンダーフィル用組成物を適用し、加熱硬化を行うことにより、プリント回路板を得た。
Comparative Example 1
As a comparison,
Bisphenol A liquid
Bisphenol F type liquid epoxy resin 15% by weight
Silica filler with no magnetic material added 35% by weight
Acid anhydride Methyl nadic acid anhydride 15% by weight
By preparing a composition for underfill containing less than 1% by weight of carbon black and mounting BGA on a printed wiring board in the same manner, applying the composition for underfill and performing heat curing, a printed circuit is obtained. I got a plate.
得られたプリント回路板を用いて、熱サイクル試験を行った。 A thermal cycle test was performed using the obtained printed circuit board.
この熱サイクル試験では、90℃まで昇温後、−25℃まで冷却する工程を1サイクルとした。 In this thermal cycle test, the process of raising the temperature to 90 ° C. and then cooling to −25 ° C. was defined as one cycle.
その結果、比較例1のBGAの実装構造は、900サイクルで破断したが、実施例1の実装構造は、1400サイクル後も破断が生じなかった。 As a result, the BGA mounting structure of Comparative Example 1 was broken at 900 cycles, but the mounting structure of Example 1 was not broken even after 1400 cycles.
このことから、本発明を用いると、アンダーフィルにおける応力緩和作用が格段に改良され、より信頼性の高い接続が得られることがわかった。 From this, it was found that when the present invention is used, the stress relaxation action in the underfill is remarkably improved, and a more reliable connection can be obtained.
また,エラストマーに対する磁性体の配合比を増加させることにより,浮きあがってしまう材料を沈降させることも可能となる。本発明によれば、無機フィラーとエラストマーの位置のコントロールを行い、意図した分散状態を作り出すことも可能であると考えられる。 Further, by increasing the blending ratio of the magnetic material to the elastomer, it becomes possible to sink the material that floats. According to the present invention, it is considered that the intended dispersion state can be created by controlling the positions of the inorganic filler and the elastomer.
実施例2
実装を行う以前に、フリップチップのはんだボール側表面に、フェライト(Fe2O3)を配合した塗料を塗布すること以外は、実施例1と同様にしてプリント回路板を得た。
Example 2
Prior to mounting, a printed circuit board was obtained in the same manner as in Example 1 except that a coating containing ferrite (Fe 2 O 3 ) was applied to the surface of the flip chip on the solder ball side.
実施例1と同様にして熱サイクル試験を行ったところ、1400サイクル後も破断が生じなかった。 When a thermal cycle test was conducted in the same manner as in Example 1, no fracture occurred after 1400 cycles.
このことから、本発明を用いると、アンダーフィルにおける応力緩和作用が格段に改良され、より信頼性の高い接続が得られることがわかった。 From this, it was found that when the present invention is used, the stress relaxation action in the underfill is remarkably improved, and a more reliable connection can be obtained.
アンダーフィルにおける応力緩和作用が良好となったのは、磁性材料を添加した無機フィラー,エラストマーが、アンダーフィル内で沈降せずに浮き上がってフィラーの分散性が良好になったためと考えられる。磁性材料を添加した無機フィラー,エラストマーは、付与された磁性により,互いに,チップ側の配線材料に,あるいは基板側配線材料に引きつけられる特性を持つこととなり、この特性を利用すると,液状エポキシ樹脂よりも比重が重く沈んでしまう傾向を持つ無機フィラーと異なり、選択的に持ち上げることが可能となると考えられる。 The reason why the stress relaxation effect in the underfill is good is thought to be that the inorganic filler and elastomer to which the magnetic material was added floated without settling in the underfill, and the dispersibility of the filler became good. Inorganic fillers and elastomers to which magnetic materials are added have the property of being attracted to the chip-side wiring material or to the substrate-side wiring material due to the applied magnetism. Unlike inorganic fillers, which have a heavy specific gravity and tend to sink, it is thought that they can be lifted selectively.
1…、2…、3…、4…、5…、6…、7…、8…、11…、12…、…、110…ポータブルコンピュータ、 112…機器本体、 113…ディスプレイユニット、114…筐体、 114a…底壁、 116…トップカバー、 22…キーボード、 34…回路基板装置、 36…プリント回路基板、 36a…第1表面、 36b…第2表面、 40…冷却部、 42…放熱板、 44…止め板、 50a、50b…取付け部、 54a、54b…スタッド、 60a、60b…止めねじ、 62…スタッド固定ねじ、 70…メモリーボード
1 ... 2, ... 3 ... 4 ... 5 ..., 6 ..., 7 ..., 8 ..., 11 ..., 12 ..., 110 ... portable computer, 112 ... device main body, 113 ... display unit, 114 ...
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