JPH06227188A

JPH06227188A - 電子回路装置

Info

Publication number: JPH06227188A
Application number: JP5020075A
Authority: JP
Inventors: Akinori Motomiya; 明典本宮; Yoshie Yamamoto; 芳枝山本; Masayuki Saito; 雅之斉藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1993-02-08
Filing date: 1993-02-08
Publication date: 1994-08-16

Abstract

(57)【要約】【目的】携帯性が損なわれない薄型を呈しながら、一
方では内蔵・実装する半導体メモリー装置数の増大が可
能で、これによりメモリーの大容量化が図られるととも
に、接続部分での応力集中が解消・回避され、常に信頼
性の高いメモリー機能ないし性能を保持・発揮する電子
回路装置の提供を目的とする。【構成】主配線板４と、前記主配線板４の一主面に一
端側が電気的にそれぞれ接続されながら傾斜的に配置さ
れた複数の可撓性配線板５と、前記可撓性配線板５にそ
れぞれ実装・配置された半導体メモリー装置６と、前記
主配線板４に装着・配置された接続用コネクタ７と、前
記接続用コネクタ７を露出させて可撓性配線板５を装着
した主配線板４を内装（内蔵）する外装ケース８とを具
備して成ることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体メモリー装置を内
蔵（内装）する電子回路装置に係り、特に薄型，大容量
で、信頼性の高いメモリーカード，電子手帳，パソコン
などとして機能する電子回路装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】メモリー機能を備えた電子回路装置、た
とえばメモリーカードは機械的な動作部分を有しないた
め、機能的に高い信頼性を呈するとともに、書き込み／
読み出しが速く、かつ小型・軽量であるので携帯型ない
し可搬型の記憶媒体として、または携帯型ないし可搬型
装置の記憶媒体として、多くの関心が寄せられ、広い分
野での実用が期待されている。そして、この種の電子回
路装置、たとえばメモリーカードに要求される特性とし
ては、薄型で携帯に便利なこと、増大する情報量に対応
可能な大容量であること、携帯に伴い加わり易い曲げ応
力や衝撃などにより破損しない程度に丈夫で信頼性が高
いことなどが挙げられる。

【０００３】ところで、従来知られているメモリーカー
ドは、パッケージされた半導体メモリー装置を、たとえ
ばガラスエポキシ系の配線基板に、リフロー半田付など
により表面実装する一方、処理部への接続用コネクタを
同一配線基板に、半田により装着・接続し、この接続用
コネクタを露出させて、外装ケースに内装（内蔵）した
構成を採っている。

【０００４】また、メモリーの大容量化を図ったメモリ
ーカードを得る手段として、たとえば、「ELECTRONICS
UPDATE」誌1992年 8月号50頁に紹介されたような、薄型
にパッケージされた半導体メモリー装置を、重ね合わせ
て実装する技術も開発されている。すなわち、図６に要
部構造を断面的に示すごとく、配線基板１の両主面に、
TAB(Tape Automated Bounding) 方式によって、ベアチ
ップ２を積層的に実装・配置して、図示されていない接
続用コネクタを露出させて、外装ケース３に内装（内
蔵）する構成も開発されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記配
線基板に対する半導体メモリー装置の実装・装着を、い
わゆる表面実装によって行うメモリーカードの構成の場
合は、ガラスエポキシ系配線基板１が薄いと、配線基板
の変形によって半田付け部分の破断を招来し易く、電気
的接続の信頼性が損われる。また、前記配線基板１を厚
くしたり、あるいは堅い素材製とした場合は、配線基板
１の変形自体を少なくし得るものの、変形量当たりの応
力が著しく増大する。そして、この応力が半導体メモリ
ー装置２の半田付け部分に集中するため、上記配線基板
１の変形による場合と同様に、半田付け部分の破断を招
き、電気的接続の信頼性を損なわれる。さらに、薄型に
パッケージされた半導体メモリー装置２を重ね合わせて
実装したとしても、 3.3mm厚さのカードの中に、32〜40
個程度の半導体メモリー装置２を搭載・実装し得るのが
限度であり、増大化する情報量に対応する十分なメモリ
ー容量を具備するとはいえない。

【０００６】本発明は上記事情に対処してなされたもの
で、携帯性が損なわれない薄型を呈しながら、一方では
内蔵・実装する半導体メモリー装置数の増大が可能で、
これによりメモリーの大容量化が図られるとともに、接
続部分での応力集中が解消・回避され、常に信頼性の高
いメモリー機能ないし性能を保持・発揮する電子回路装
置の提供を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る電子回路装
置は、主配線板と、前記主配線板の一主面に一端側が電
気的にそれぞれ接続されながら傾斜的に配置された複数
の可撓性配線板と、前記可撓性配線板にそれぞれ実装・
配置された半導体メモリー装置と、前記主配線板に装着
・配置された接続用コネクタと、前記接続用コネクタを
露出させて可撓性配線板を装着した主配線板を内装（内
蔵）する外装ケースとを具備して成ることを特徴とす
る。

【０００８】本発明において、主配線板はたとえば熱可
塑性樹脂、もしくは熱硬化性樹脂を絶縁樹脂分とした配
線板であり、また、所要の回路パターンは、導電性ペー
ストの印刷，導電性箔のフォトエッチングなどで形成さ
れるが、熱的な接続を行い得ることから、導電性ペース
ト製が好ましい。一方、前記主配線板の一主面に電気的
に接続して傾斜的に装着（配置）される可撓性配線板
は、たとえば熱可塑性樹脂をベースフィルムとし、この
主面に熱可塑性樹脂をバインダーとして成る導電ペース
ト系パターンを形成したものが望ましい。つまり、可撓
性配線板の導電（回路）パターンは、半導体メモリー装
置との接続部（実装）、および主配線板との接続部にお
ける応力発生を大幅に低減・抑制し得るならば、薄い金
属箔製であってもよく、たとえば半導体メモリー装置を
TAB方式で、主配線板面に装着・配置する構成とするこ
とも可能である。しかし、一般的には主配線板面への電
気的な接続のし易さや、各接続部における応力発生の大
幅な緩和性、換言すると接続の信頼性などの点、あるい
は半導体メモリー装置の電極を対向させて加熱加圧する
ことによって実装・装着し得るこなど多くの利点がある
ので、導電ペースト系パターンの方が好ましい。そし
て、いずれの場合も可撓性配線板の厚さは、0.01〜0.15
mm程度、好ましく0.03〜0.05mm程度である。すなわち、
可撓性配線板の厚さが0.15mm を超えると、バネ定数が
大きくなって応力緩和の作用が低く、逆に0.01mm未満で
は小さい応力でも可撓性配線板自体が破断する恐れがあ
るからであり、特に良好な範囲は0.03〜0.05mm程度であ
る。

【０００９】また、前記所要の半導体メモリー装置を実
装・配置した各可撓性配線板は、傾斜的に、その一端側
がそれぞれ主配線板面に電気的に接続して装着・配置さ
れる。つまり、各可撓性配線板は、実装・配置した半導
体メモリー装置によって互いに離隔された形で傾斜を維
持（保持）して、多数個の半導体メモリー装置を内蔵す
る構成を採るが、この構成において離隔・傾斜の保持を
別個のスペーサーで補助する形とすることも可能であ
る。ここで、可撓性配線板の傾斜角度は、装着・配置す
る可撓性配線板数などによって適宜設定されるが、一般
的には20〜40°程度が好ましい。

【００１０】さらに、主配線板面への可撓性配線板の電
気的な接続・装着に当たって、その作業性を考慮する
と、相互の配線（導電）パターンが並行に形成されてい
ることが望ましい。また、このときの電気的な接続・装
着は、主配線板および可撓性配線板の配線（導電）パタ
ーンが、熱可塑性樹脂をバインダーとする導電ペースト
で形成されている場合、互いに所要の配線パターンを対
向させて加熱加圧することにより容易に達成し得る。な
お、前記主配線板と可撓性配線板との電気的な接続は、
超音波を用いての加熱加圧、もしくは加圧しながらのレ
ーザー光による加熱（このとき一方の配線板のレーザー
光の透過率が他方よりも高い材料製とし、レーザー光の
透過率の高い方の配線板側からレーザー光を当てるとよ
り効率がよい）などの手段を採ることによりさらに簡略
化し得る。

【００１１】またさらに、本発明に係る電子回路装置に
おいて、外部の処理部に接続するための接続用コネクタ
は、その構造など特に特定されないが、前記主配線板面
へ電気的に接続・装着する可撓性配線板側を、その可撓
性配線板の傾斜角（傾斜面）に合せておくことが望まし
く、また最終的な組み立て段階、つまり外装ケース内に
装着するとき、たとえば主配線板面へ電気的に接続・装
着した可撓性配線板領域と外装ケース内壁面との間に発
泡体など介在させたりして、適宜仮固定しておくのが好
ましい。

【００１２】

【作用】上記のごとく、たとえば熱可塑性樹脂をバイン
ダーとする導電ペースト系の配線パターンを備えた可撓
性配線板は、温度変化や外力の印加・変形に伴う応力を
容易に吸収し、実装・装着されている半導体メモリー装
置との接続部分に応力が集中しないように作用する。そ
して、この応力緩和に伴う接続部分の破断・破損の解消
ないし回避は、程度差が若干認められるが、いわゆる T
AB方式の場合でも達成し得る。さらに、主配線板面に配
線パターン方向を揃えて（並行に）、可撓性配線板を接
続・配置した場合は、可撓性配線板に実装・装着した半
導体メモリー装置も一定方向に揃うため、前記接続・配
置の作業など容易になるばかりでなく、半導体メモリー
装置の内蔵（内装）数の増大化（実装の高密度化）を図
り得る。ここで、可撓性配線板の方向を主配線板の短辺
と並行に選択した場合は、主配線板の曲げなどに対する
耐破損性がさらに向上するし、また前記方向付けによ
り、さらなる薄型化も図られる。

【００１３】なお、前記導電ペースト系の配線パターン
を備えた可撓性配線板と導電ペースト系の配線パターン
を備えた主配線板との場合は、それらの電気的な接続お
よび機械的な接続に当たり、所定箇所を対接（重ね合わ
せ）して加熱加圧することによって容易に、かつ信頼性
の高い所要の接続が達成される。たとえば、超音波を照
射することにより、照射部分を選択的に発熱させ（振動
に起因する）る一方、その発熱部に圧力も生じるので均
一な加熱加圧ができ、また、レーザー光を照射した場合
は、透過率の高い側の配線板を通過し、透過率の低い配
線板表面で吸収されて熱になって、両配線板の接触する
部分で発熱する。つまり、超音波やレーザー光を熱源と
した場合は、配線板の厚さ全体に亘って加熱して所要の
接続を行う場合に比べて、効率的に融着（接続）するこ
とができるとともに、配線板の熱変形を最小に抑えるこ
とができるので、均一かつ良好な接続を安定的に形成し
得ることになる。

【００１４】

【実施例】以下図１〜図５を参照して本発明の実施例を
説明する。

【００１５】図１は本発明に係る電子回路装置の一例、
すなわちメモリーカードの要部構造を断面的に示すもの
で、４は主配線板、５は前記主配線板４の一主面に一端
側が電気的にそれぞれ接続されながら傾斜的に配置され
た複数の可撓性配線板、６は前記可撓性配線板５にそれ
ぞれ実装・配置された半導体メモリー装置、７は前記主
配線板４に装着・配置された接続用コネクタ、８は前記
接続用コネクタ７を露出させて可撓性配線板５を装着し
た主配線板４を内装（内蔵）する外装ケースである。な
お、図１において、９はスチロール樹脂からなるスペー
サー部材、10は前記外装ケース８の内壁面と内装（内
蔵）された主配線板４に装着した可撓性配線板５との間
に介在させた発泡体であり、スペーサー部材９は可撓性
配線板５の傾斜角度（θ）を規定し、また発泡体10は可
撓性配線板５を他端側で仮固定する役割を成している。

【００１６】この構成例においては、可撓性配線板５は
熱可塑性樹脂からなる薄いフィルムを基材としており、
柔軟に屈曲するため、前記のように傾斜角度（θ）を設
定して可撓性配線板５を、主配線板４面に接続（装着・
配置）しても、なんら信頼性に悪影響が及ばない。ま
た、主配線板４面上に占める半導体メモリー装置６の面
積は、実効的に cos( θ) 倍になり、さらに互いに隣接
する半導体メモリー装置６同士が重なり合うように配置
されているので、極めて高い実装密度を実現している。
すなわち、メモリーカードの厚さ 3.3mmのうち、外装ケ
ース（外囲器）８を厚さ 0.5mm板製としたとき、実装に
は 2.3mm使用できるが、厚さ 0.3mmにラッピングした7.
98mm×4.34mmの半導体メモリー装置６を実装する場合に
は、半導体メモリー装置６と主配線板４とのなす傾斜角
θを約27.3°にすることが可能である。そして、このと
きには、互いに隣接する半導体メモリー装置６同士間の
ピッチは約0.76mmにすることができ、半導体メモリー装
置６の他方の辺の長さも考慮すると、約82mm×54mmのカ
ードサイズの中に最大約 150個の半導体メモリー装置６
を実装することが可能になる。

【００１７】次に上記構成のメモリーカードの製造手段
について説明する。

【００１８】図２ (a)〜 (d)は製造工程における実施態
様例を模式的に示したもので、先ず図２ (a)に斜視的に
示すごとく、半導体メモリー装置６として、電極パッド
部分に通常の手法で金バンプ6aを形成した4Mbit DRAMを
用意する一方、可撓性配線板５として、ポリフェニレン
スルヒド樹脂から成る厚さ0.03mmの熱可塑性フィルム5a
面に、たとえばメチルピロリドンを溶媒として含むポリ
スルホン樹脂をバインダーとして銀粒子を分散させた導
電ペーストを印刷・乾燥し、導電性樹脂配線（導電パタ
ーン）5b(22)を形成したものを用意した。次いで、前記
可撓性配線板５の所定の位置に、半導体メモリー装置６
の金バンプ6aを対向（対接）させて配置し、その対接箇
所に 180℃に加熱した治具で圧力を加えて接続・実装し
た（図２ (b)）。

【００１９】一方、前記可撓性配線板５の場合と同様の
製造プロセスで作成した主配線板４、および接続用コネ
クタ７をそれぞれ用意した。ここで、主配線板４におけ
る導電パターンは、コネクタ７との接続部分などを除い
て主にカードの長辺方向に平行な配線で構成されてお
り、この平行部分に半導体メモリー装置６実装・装着し
た可撓性配線板５が接続する形に設定・位置決めし、加
熱加圧により接続・装着した。さらに、主配線板４の端
子部に、メモリーカード用に市販されている接続用コネ
クタ（半田メッキを施した）７を位置決め・配置し、加
熱加圧により接続・装着した（図２ (c)）。

【００２０】上記により、電気回路的には組み立て・完
成したものを、予め用意しておいた外装ケース（外囲
器）８内に組み込み・内装させて、メモリーカードを構
成した（図２ (d)）。ここで、外装ケース８内へ内装
（内臓）された電気回路部の固定は、接続用コネクタ７
と外装ケース８との嵌合、ゴム系接着剤による主配線板
４裏面と対向する外装ケース８内壁面との接着、および
可撓性配線板５側と対向する外装ケース８内壁面との間
に介在させた発泡体10によって成されている。

【００２１】なお、上記メモリーカードの製造手段にお
ける主配線板４面に対する可撓性配線板５の接続は、超
音波もしくはレーザー光を熱源として利用する加熱加圧
により容易に接続し得る。

【００２２】図３は超音波を熱源とした場合の実施態様
を模式的に示したもので、主配線板４および可撓性配線
板５を、所要の導電パターン同士が対面するように対向
させて重ね合わせ、所望の位置に超音波ヘッド11を当
て、超音波を印可することにより行われる。ここで、超
音波として縦波（振動方向が配線板面に垂直）を印可し
た場合には、導電パターンの変形が少ないので、導電パ
ターンの不良発生が大幅に解消（回避）される。逆に横
波（振動方向が配線板面と平行）を印可した場合には、
両配線板４，５の間での局部的な発熱が大きくなるた
め、全体に印可される温度が低く抑えられることにな
り、配線板４，５の熱変形を最小に防止し得る。図４
はレーザー光を熱源とした場合の実施態様を模式的に示
したもので、主配線板４および可撓性配線板５を、所要
の導電パターン同士が対面するように対向させて重ね合
わせ、金属板12および石英ガラス板13で挾んだ形に配置
し、所望の位置にレーザー光14を照射することにより行
われる。ここでは、ベースフィルムとして、カーボン粉
末を混入して黒色化したポリフェニレンスルヒド樹脂フ
ィルムを用いて成る主配線板４を使用した。すなわち、
可撓性配線板５はレーザー光の透過率が極めて高く、逆
に主配線板４はレーザー光を殆どすべて吸収するような
組み合わせに設定し、これらの配線板４，５を所要の導
電パターン同士が対面するように対向させて重ね合わ
せ、石英ガラス板13と金属板12とで挾み、この状態で石
英ガラス板13を通して所要の位置にレーザー光14を当て
ると、両配線板４，５は、熱伝導率の高い石英ガラス板
13と金属板12とで挟まれているため、殆ど熱変形を起こ
さずに、可撓性配線板５を透過して主配線板４に達した
位置で、そのレーザー光14は吸収されて熱となり、局部
的に高温になって融着・接続する。この結果高い寸法精
度を保ったまま熱融着という簡易な方法で接続をとるこ
とができた。

【００２３】上記のような構成を採るメモリーカード
は、外装ケース８に加わる外力に起因するメモリーカー
ドの変形、あるいは温度変化により生じる応力が、容易
に柔軟に変形し得る可撓性配線板５や主配線板４の変形
により確実に吸収されるため、半導体メモリー装置６と
可撓性配線板５との接続部分やその他の接続部分に、応
力が集中することも解消され、接続の信頼性が著しく向
上した。たとえば、メモリーカードの長辺方向への曲げ
により、メモリーカード中央部分が20mm変形するように
強制的に外力を加え、繰り返しメモリーカードを曲げた
場合にも、1000回の曲げで外装ケース８が破損したもの
の、電気回路的な機能には一切支障が認められなかっ
た。

【００２４】また、ガラスエポキシ系配線板に、パッケ
ージされた半導体メモリー装置を実装・装着して成る従
来のメモリーカードと比較したところ、パッケージ型半
導体メモリー装置のリードフレーム材料や封止樹脂材料
分、重量が軽量であるとともに、半導体メモリー装置が
パッケージ型化されていない分、小型で容易に多数の半
導体メモリー装置を実装することも可能であった。

【００２５】前記では、主配線板４および可撓性配線板
５のベースフィルムとして、厚さ0.03mmの熱可塑性フィ
ルムを用いた構成例を示したが、前記ベースフィルムの
厚さをいろいろに変えた場合、すなわちベースフィルム
の厚さを0.01〜0.15mmに選択・設定して構成したメモリ
ーカードは、いずれも応力の吸収効果が認められ、特に
厚さ0.03〜0.05mmのベースフィルムの場合、応力の吸収
効果が顕著であり、高い信頼性を示した。

【００２６】図５は本発明に係るメモリーカードの他の
構成例について、その要部構造を断面的に示したもので
あり、前記図１に示した構造の場合に比べて、半導体メ
モリー装置６を実装・装着した可撓性配線板５の主配線
板４に対する傾斜的な配置・装着の向きを逆方向とした
構成を採っている。つまり、前記主配線板４面に配置・
装着した可撓性配線板５とが成す傾斜角角θを規定する
ため、接続用コネクタ７に所要の傾斜7a部分を持たせる
ことにより、スペーサー部材９の機能を付与している。

【００２７】なお本発明は、上記の実施例に限定される
ものでなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲でいろいろ
の変形を採り得る。たとえば、前記ではメモリーガドに
限られず、同様な構成を採る電子手帳やパソコンなどに
も適用できるし、また主配線板や可撓性配線板の形成に
用いる樹脂基板材料としては、各種の熱可塑性樹脂フィ
ルムなど用いることができるし、さらに主配線板も熱可
塑性樹脂以外の樹脂（熱硬化性樹脂）系の配線板であっ
てもよいし、導電パターンも熱可塑性樹脂をバインダー
とした導電ペースト製だけでなく、ベースフィルムの厚
さによっては薄い導電金属箔製でもよい。さらにまた、
半導体メモリー装置を実装・装着した可撓性配線板５の
代わりに、ベースフィルムの厚さや導電パターンの形成
が適切に設定されていれば ATB方式の形を選択すること
も可能である。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明から分かるように、本発明に
係る電子回路装置は、接続部の応力などが緩和・吸収さ
れて電気的な接続の破損など全面的に回避されるので、
性能的に高い信頼性を呈するばかりでなく、いわゆるメ
モリー容量も大きく設定することが可能であり、増大す
る情報量の処理などに、容易かつ確実に対応するができ
る。しかも、製造・構成に煩雑な操作なども要しないの
で、歩留まり良好に、あるいは量産的に製造し得る。か
くして、本発明によれば、情報化の進む近代の社会にお
いて、大量の情報を容易に携帯・処理できる安価な手段
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るメモリーカードの要部構成例を模
式的に示す断面図。

【図２】本発明に係るメモリーカードの製造の実施態様
例を模式的に示すもので、 (a)は可撓性配線板および実
装・装着する半導体メモリー装置を示す斜視図、 (b)は
可撓性配線板に半導体メモリー装置を実装・装着した状
態を示す斜視図、 (c)は主配線板に半導体メモリー装置
を実装・装着した可撓性配線板を接続・配置した状態を
示す斜視図、 (d)は完成したメモリーカードを示す斜視
図。

【図３】主配線板に可撓性配線板を超音波を熱源として
加熱加圧・接続する状態を模式的に示す断面図。

【図４】主配線板に可撓性配線板をレーザー光を熱源と
して加熱加圧・接続する状態を模式的に示す断面図。

【図５】本発明に係る他のメモリーカードの要部構成例
を模式的に示す断面図。

【図６】従来のメモリーカードの要部構成例を模式的に
示す断面図。

【符号の説明】

１…配線基板２…ベアチップ３，８…外装ケース
４…主配線板５…可撓性配線板 5a…熱可塑性フィルム 5b…導
電パターン６…半導体メモリー装置 6a…金パン
プ７…接続用コネクタ９…スペーサ部材 10…発泡体 11…超音波 12…金属板 13…石英
ガラス板 14…レーザ光

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】主配線板と、前記主配線板の一主面に一
端側が電気的にそれぞれ接続されながら傾斜的に配置さ
れた複数の可撓性配線板と、前記可撓性配線板にそれぞ
れ実装・配置された半導体メモリー装置と、前記主配線
板に装着・配置された接続用コネクタと、前記接続用コ
ネクタを露出させて可撓性配線板を装着した主配線板を
内装する外装ケースとを具備して成ることを特徴とする
電子回路装置。