JPH06260736A - Ｉｃモジュ−ルの組立体及びｉｃモジュ−ルの取付け方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 両面に部品が実装されたセラミックス基板
（ICモジュ−ル）を、これを取付けるべき基板（マザ−
ボ−ド）に接続したICモジュ−ルの組立体及びICモジュ
−ルの取付け方法を提供すること。 【構成】 図1に示すように、モジュ−ル用基板1にICパ
ッケ−ジ4と受動部品6を実装したICモジュ−ルをマザ−
ボ−ド2に機械的及び電気的に接続する際、接続用チッ
プ3を介して絶縁性接着剤7（又は導電性接合材）により
接続すること。 【効果】 本発明は、モジュ−ル用基板1として、従来
のような凹部付きのセラミックス基板を使用しないた
め、これまで凹部を形成するために発生していたグリ−
ンシ−トカスが皆無である。従って、グリ−ンシ−トカ
スの発生がないところから、省資源の面で、また、産業
廃棄物として処理する必要がないところから、環境保護
の面で優れた効果が生じる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＩＣモジュ−ルの組立
体及びＩＣモジュ−ルの取付け方法に関し、詳細には、
両面に部品が実装されたセラミックス基板をこの基板を
取付けるべき基板に接続用チップを介して取付けた構造
からなるＩＣモジュ−ルの組立体及びＩＣモジュ−ルの
取付け方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、両面に部品が実装されたセラミッ
クス基板（ＩＣモジュ−ル）を、これを取付けるべき基
板（マザ−ボ−ド）に取付けるには、モジュ−ル用基板
に実装する部品の高さ以上の深さを有する凹部を予め一
体で形成しておき、この凹部内及びその裏面にＩＣパッ
ケ−ジやＩＣチップ及びその他の部品を実装した後、そ
の凹部の上縁部を介して電気的及び機械的に接続する方
法が取られていた。当然上記モジュ−ル用基板には、凹
部内と上縁部とを電気的に接続する配線が設けられてい
る。

【０００３】従来のＩＣモジュ−ルの取付け方法を図４
（従来のＩＣモジュ−ル組立体の１例を示す断面図）及
び図５（凹部付きモジュ−ル用基板の斜視図）に基づい
て、さらに説明する。従来のＩＣモジュ−ルの取付け方
法は、まず、図５に示すような凹部付きモジュ−ル用基
板１ａを準備する。この凹部付きモジュ−ル用基板１ａ
は、この基板１ａに実装する部品の高さ以上の深さを有
する凹部を予め一体で形成してなるものである。なお、
図５において、１１は電気的接続用端子である。

【０００４】次に、図４に示すように、凹部付きモジュ
−ル用基板１ａの凹部内にＩＣパッケ−ジ４を、また、
その裏面に受動部品６を実装した後、この基板１ａを絶
縁性接着剤７を用いてマザ−ボ−ド２に接続する。

【０００５】上記従来の凹部付きモジュ−ル用基板１ａ
の製造法について説明すると、まずセラミックス基板の
各層ごとに配線用導体を印刷したセラミックスグリ−ン
シ−ト（厚み100〜200μｍ程度）を複数枚積層し、プレ
スして焼成するのが一般的である。この基板に凹部を形
成するには、必要な大きさの穴（通常四角穴）を開けた
シ−トを必要枚数重ね、更にその凹部に対応した凸部を
有する型（通常金属製の型）を用いて凹部の内外（凹部
内底面と上縁部）で同じ圧力がかかるようにしてプレス
する必要があった。

【０００６】ＩＣは、背の低いものでも2ｍｍ程度、通
常3ｍｍ程度の高さがあるため、それを収納する凹部の
深さは2〜3ｍｍ以上必要である。厚さ200μｍのセラミ
ックスグリ−ンシ−トは、プレス及び焼成により150μ
ｍ程度の厚みになってしまうので、凹部を形成するため
には13〜20枚のグリ−ンシ−トに角穴を開けて積層しな
ければならない。

【０００７】通常凹部の端部（角穴以外の部分）の幅は
1〜2ｍｍであるから、凹部形成用グリ−ンシ−トのほと
んどは無駄になっている。一方、実装した部品間を接続
するために必要なモジュ−ル基板の層数は、3〜6層あれ
ば充分である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、モジ
ュ−ル用基板に凹部を形成するためには多層のグリ−ン
シ−トに凹部形成用の角穴を開ける必要があり、製造し
たシ−トのかなりの部分が無駄になる。しかも角穴を開
けた時に生じるシ−トカスは再利用できないため産業廃
棄物として処理しなければならない、という２重の問題
点があった。上記の２つの問題点とも、凹部を形成する
ために派生する問題点であるため、凹部を用いない接続
方法が望まれていた。

【０００９】本発明者等は、凹部を用いずにＩＣモジュ
−ルとマザ−ボ−ドとを接続する方法（ＩＣモジュ−ル
をマザ−ボ−ドに取付ける方法）について鋭意研究を重
ねた結果、本発明を完成したものであり、本発明の目的
は、上記要望に沿うものであって、従来の凹部付きモジ
ュ−ル用基板を用いないＩＣモジュ−ルの組立体及びＩ
Ｃモジュ−ルの取付け方法を提供することにあり、これ
により従来の前記した２つの問題点を完全に解消したも
のである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そして、本発明は、モジ
ュ−ル用基板として凹部付きのセラミックス基板を使用
せず、この基板とは別に作製した接続用チップを用い、
該接続用チップを介してＩＣモジュ−ルとマザ−ボ−ド
とを機械的及び電気的に接続することを特徴とするもの
である。

【００１１】即ち、本発明は、「ＩＣモジュ−ル、マザ
−ボ−ド、接続用チップからなり、この接続用チップを
介してＩＣモジュ−ルとマザ−ボ−ドとを機械的及び電
気的に接続してなることを特徴とするＩＣモジュ−ルの
組立体。」を要旨とし、また、「ＩＣモジュ−ルとマザ
−ボ−ドとを接続用チップを介して機械的及び電気的に
接続することを特徴とするＩＣモジュ−ルの取付け方
法。」を要旨とするものである。

【００１２】以下、本発明を詳細に説明すると、従来凹
部を形成したモジュ−ル用基板とマザ−ボ−ドとの間の
（ＩＣなどを実装するための）空間を、本発明では、接
続用チップを用い、この接続用チップでゲタを履かせる
構造とすることによってつくり出す点を特徴とするもの
である。また、本発明は、接続用チップとマザ−ボ−ド
との間及び接続用チップとモジュ−ル用基板との間をそ
れぞれ電気的接続及び機械的接続を行うものであり、こ
の際、電気的接続と機械的接続とを別々に行うことがで
きるが、例えばハンダや導電性接着剤などの導電性接合
材を用い、電気的接続と機械的接続とを同じ箇所（部
分）で同時に行うこともできる。

【００１３】本発明において、実装するＩＣパッケ−ジ
としては、樹脂等で封止されていて接続用の端子だけが
外部に出ているタイプのものであれば、どのようなもの
でも実装することができ、その機能、形状、寸法などに
限定されるものではない。また、ＩＣチップ（ベアチッ
プ）としては、モジュ−ル用基板と電気的接続を行った
後封止処理を施すことができる。このＩＣチップの中に
は、信頼性を無視した、検査を目的としただけの簡易外
装を施したＩＣも含まれる。即ち、このＩＣをモジュ−
ル用基板に接続した後本格的な外装を施すことにより、
このＩＣモジュ−ルの機能を損なわずに信頼性を確立で
きれば、それに対しても本発明に適用することができ
る。

【００１４】本発明では封止性は考慮していないため、
封止性が要求されるにも拘らず最終的に封止されないよ
うなＩＣは、本来対象外であるが、モジュ−ル化後の封
止性が要求されないような分野であれば、もちろん本発
明が適用でき、これも本発明の技術的範囲に包含される
ものである。

【００１５】受動部品とは、通常ＩＣに組込めないコン
デンサ、抵抗、コイルなどの部品を指すが、本明細書で
はＩＣ以外の電子部品を意味するものとして使用し、こ
のような受動部品の実装も本発明に包含されるものであ
る。なお、モジュ−ル用基板の両面に部品を実装する必
要がない場合、直接マザ−ボ−ドにＩＣパッケ−ジ、Ｉ
Ｃチップや部品等を実装すればよく、本発明を適用する
必要がない。

【００１６】本発明における接続用チップとしては、従
来の凹部（壁）が受け持っていた機能、即ち(1) ＩＣパ
ッケ−ジ等を収納する空間を確保する、(2) ＩＣモジュ
−ルとマザ−ボ−ドとを機械的及び電気的に接続する、
の２機能が備わっていれば、その材質や形状については
特に限定されない。しかしながら、一般的には、モジュ
−ル用基板又はマザ−ボ−ドと同じ材質であるのが好ま
しく、また、短冊形状（直方体形状）が最も作り易いの
で、好適である。

【００１７】本発明における接続用チップについてさら
に説明すると、上記(1)の機能に対しては、従来の凹部
壁面高さに相当する高さがあればよい。また、(2)に対
しては、ＩＣモジュ−ルとマザ−ボ−ドの各端子を接続
するのに必要な配線が接続用チップの内部及び／又は表
面に設けられており、その他の部分は絶縁体であればよ
い。なお、従来の凹部では、内部の気密性を確保するた
めに必然的に４面（上下左右）で接続されていたが、本
発明では、必要な電気的及び機械的接続がなされていれ
ば、その接続用チップの数や大きさ、接続部分の面積な
どに限定されるものではなく、所望の任意の接続用チッ
プを使用することができる。

【００１８】本発明において、接続用チップと各基板
（ＩＣモジュ−ル及びマザ−ボ−ド）との間の電気的接
続及び機械的接続手段としては、(1) 電気的接続と機械
的接続とをそれぞれ別々に行う方法、(2) 電気的接続と
機械的接続とを同じ箇所（部分）で同時に行う方法、を
採用することができ、いずれも本発明に包含されるもの
である。

【００１９】上記(1)の別々に行う方法について説明す
ると、接続用チップと各基板の端子ごとに電気的接続を
行わせるため、例えばハンダ、銀ロウ、導電性接着剤な
どを用いることができる。この場合、電気的接続を行う
ための端子面積や接合材の量は、信号などを減衰させな
い必要最小限の面積、量で良く、これらの間の接合強度
は、問題にしなくてもよい。一方、機械的接続を行わせ
るため、絶縁性接着剤などの他ネジ、カシメなどの機械
的な接合法を用いることができる。

【００２０】上記(2)の電気的接続と機械的接続とを同
時に行う方法では、接続材として機械的強度が高く、し
かも導電性を有するものが好ましく、このような導電性
接合材としては、例えばハンダ、銀ロウ、導電性接着剤
などが挙げられる。なお、この(2)の方法では、接合後
の機械的強度が充分保証されるだけの面積を確保する必
要があり、この必要面積は、基板や端子の材質、強度な
どにより異なるため、予め計算又は実験などにより別途
求めておくのが好ましい。

【００２１】上記(2)の方法では、電気的接続及び機械
的接続が同じ箇所（部分）で同時に行うことができ、一
度の接合工程で両接続を行うことができる。このため、
上記(1)の両接続を別々に行う方法に比して(2)の同時に
行う方法は工程が簡略になり、一工程が省略できるとい
う利点を有している。

【００２２】

【作用】本来凹部は、湿気などの外部環境に弱いベアチ
ップＩＣ（樹脂などで封止されていない裸のＩＣの素
子）を収納し、蓋をして封止するために用いられている
ものである。このような場合は、実装面積又は体積を極
力小さくすることに意味があるため多少歩留まりが悪く
ても凹部構造が採用されている。

【００２３】しかしながら、ベアチップＩＣは、直流機
能といえども最近の高集積とあいまって検査項目が膨大
な量であり、ＩＣメ−カ−以外においては経費の点に於
いて検査不能が実情であり、ましてや交流機能では測定
が不能である。即ち、凹部内に実装した後で初めて各種
検査が可能になるので、もしＩＣ素子になんらかの故
障、不具合が発見された場合には、苦労して作製した凹
部付きモジュ−ル用基板ごと廃棄処分とせざるを得な
い。

【００２４】本発明が対象としているような、予め封止
されているＩＣパッケ−ジ又は後で封止を施すことので
きるＩＣチップを用いたときには、凹部をわざわざ形成
する意味はない。本発明のような取付け方法が今日まで
提案されていなかったため、歩留まりの悪い凹部を、し
かも、シ−トの大半を無駄にする凹部をわざわざ形成し
ていたのである。また、本発明の場合もベアチップＩＣ
を用いれば実装後に検査が必要となるけれども、故障・
不具合が発見された場合に無駄になるモジュ−ル用基板
の量は、従来の凹部付きの場合に比べて減少する。

【００２５】本発明では、以上詳記したとおり、凹部を
形成する必要がなく、穴を開けたシ−トを作製する必要
がないものである。したがって、本発明によれば、シ−
トの無駄がなくなり、また、シ−トカスとして産業廃棄
物処理する必要もない等の実用上顕著な作用効果を奏す
るものである。

【００２６】

【実施例】次に、本発明の実施例及び比較例を挙げ、本
発明をより詳細に説明する。 （実施例１）図１は、本発明の一実施例（実施例１）を
示すＩＣモジュ−ル組立体の断面図である。これは、モ
ジュ−ル用基板１にＩＣパッケ−ジ４と受動部品６を実
装したＩＣモジュ−ルをマザ−ボ−ド２に接続用チップ
３を介して絶縁性接着剤７により取付けた構造のもので
ある。

【００２７】以下、(1)マザ−ボ−ド２の製造例、(2)モ
ジュ−ル用基板１の製造例、(3)モジュ−ル用基板１へ
の部品の実装例、(4)接続用チップ３の製造例、(5)ＩＣ
モジュ−ルのマザ−ボ−ド２への接続例を順に挙げて詳
細に説明する。

【００２８】(1) マザ−ボ−ド２の製造例 ほうけい酸亜鉛系のガラス50部及びアルミナ粉末50部に
ポリアクリルエマルジョンの水系バインダを加えてスラ
リ−を調製した。このスラリ−をドクタ−ブレ−ドにて
塗工し、厚さ185μｍのセラミックスグリ−ンシ−トを
作製した。このシ−トをプレスした後焼成した。焼成後
のシ−ト厚みは約150μｍとなった。

【００２９】このシ−ト１枚１枚に必要な内部配線を形
成するため銀ペ−ストで印刷し、6枚積層して焼成し、1
00ｍｍ角のマザ−ボ−ドを作製した。なお、各層間はバ
イアホ−ルを通して接続される。更に、焼成後のマザ−
ボ−ド表面に銀−パラジウムペ−ストを用いて接続用電
極端子及び外部配線を印刷し、再焼成して密着させた。
本実施例の場合、入出力用の大きさ1ｍｍ角・間隔4ｍｍ
の端子を左右4箇所ずつ8箇所作った。

【００３０】(2) モジュ−ル用基板１の製造例 同じグリ−ンシ−トを用い、必要な内部配線を銀ペ−ス
トで印刷し、6枚積層して焼成した後、銀−パラジウム
ペ−ストを用いて接続用電極端子及び外部配線を印刷
し、再焼成して25ｍｍ角のモジュ−ル用基板を作製し
た。

【００３１】(3) モジュ−ル用基板１への部品の実装例 このモジュ−ル用基板１の片面に抵抗、コンデンサ等の
受動素子（受動部品６）を溶融温度265℃の高温ハンダ
で接続し、その裏面に15ｍｍ角、高さ2.2ｍｍのＩＣフ
ラットパッケ−ジ（ＩＣパッケ−ジ４）を溶融温度221
℃の高温ハンダで接続した。なお、それぞれ溶融温度＋
5℃に設定したリフロ−炉を通すことにより行った。こ
のＩＣモジュ−ルは、入出力用の1ｍｍ角・間隔4ｍｍの
端子が左右に4個、合計8箇所配設したものである。な
お、左右の間隔は23ｍｍとした。

【００３２】(4) 接続用チップ３の製造例 同じグリ−ンシ−トを18枚積層してプレス後焼成し、カ
ットして長さ20ｍｍ×幅2ｍｍ×厚さ2.7ｍｍの接続用チ
ップを作製した。焼き上がり100ｍｍ角の焼成体からこ
の接続用チップ３を250本作ることができる。この接続
用チップ1本につき表裏各4箇所に接続用端子を作り、側
面を通して各々接続した。なお、端子の大きさは1ｍｍ
角、間隔は4ｍｍとした。

【００３３】(5) ＩＣモジュ−ルのマザ−ボ−ド２への
接続例 それぞれ接続すべき端子に溶融温度183℃のハンダペ−
ストを塗り、マザ−ボ−ド、接続用チップ2本、ＩＣモ
ジュ−ルを端子が接続するように組み立てて仮固定し、
200℃に加熱して電気的に接続した。更に、それぞれ接
合部付近に2液性の絶縁性エポキシ系接着剤（絶縁性接
着剤７）を塗布して機械的に接合した。

【００３４】このように接続したものは、電気的接続の
面で問題はなく、また、強度も実用上問題なかった。ま
た、接続用チップ2個、モジュ−ル用基板１枚を作製す
るのに要したグリ−ンシ−トの全面積は、51.9ｃｍ
²（チップ：0.2×2×18枚×2ケ＝14.4ｃｍ²、モジュ−
ル用基板：2.5×2.5×6枚＝37.5ｃｍ²）であり、各生産
量の調整を行えば無駄なシ−トは一切発生しないもので
ある。

【００３５】（実施例２）図２は、本発明の他の実施例
（実施例２）を示すＩＣモジュ−ル組立体の断面図であ
り、図３は図２の側面図である。これは、モジュ−ル用
基板１にＩＣチップ５と受動部品６を実装したＩＣモジ
ュ−ルをマザ−ボ−ド２に接続用チップ３を介して導電
性接合材であるハンダ８により取付けた構造のものであ
る。なお、図２中の１２は封止用外装であり、図３中の
９は側面配線、１０は電気的・機械的接続部である。

【００３６】この実施例２では、モジュ−ル用基板１、
マザ−ボ−ド２、接続用チップ３に設けた各端子の大き
さを2ｍｍ×4ｍｍ・間隔1ｍｍとし、エポキシ系接着剤
などを一切使わずにハンダ８のみで１回の加熱で接続し
た。この点以外は実施例１と同様に作製した。このよう
にハンダ８のみで接続したものは、電気的に問題はな
く、実施例１のときより若干接合強度は劣るものの実用
上は問題ない接合強度であった。また、実施例１と同
様、無駄なシ−トは一切発生しないものである。

【００３７】（比較例）マザ−ボ−ドは実施例１と同一
方法で作製した。一方、モジュ−ル用基板は以下に示す
手段で凹部構造とした。即ち、仮想４分割し、それぞれ
の中心に焼上がりで21ｍｍ角になる穴を4ヵ所開けた焼
上がりで100ｍｍ角になるシ−トを18枚準備した。次
に、実施例１と同様基底部を6層とし、金型を用いて6枚
＋18枚の24枚を積層して凹部付きモジュ−ル基板を4個
作った。これを４分割し、その１つに実施例１と同じ部
品を表裏に実装した。このＩＣモジュ−ルをハンダペ−
ストでマザ−ボ−ドと電気的に接続した後、周りにエポ
キシ系接着剤を塗布して機械的に固定した。

【００３８】上記凹部付きモジュ−ル用基板を作製する
のに要したグリ−ンシ−トの全面積は、150ｃｍ²（凹
部：2.5×2.5×18枚＝112.5、基底部：2.5×2.5×6枚＝
3 7.5）であり、実施例１の約3倍を必要とした。また逆
に、角穴を開けるために無駄となったシ−トの延べ面積
は、79.4ｃｍ²（2.1×2.1×18枚＝79.4ｃｍ²）であり、
実にシ−トの半分以上が無駄となっている。

【００３９】

【発明の効果】本発明は、以上詳記したとおり、モジュ
−ル用基板として凹部付きのセラミックス基板を使用せ
ず、接続用チップを介してＩＣモジュ−ルとマザ−ボ−
ドとを機械的及び電気的に接続することを特徴とするも
のである。このように本発明では、モジュ−ル用基板と
して凹部の形成が不必要であり、そのため、これまで凹
部を形成するために発生していたグリ−ンシ−トカスが
皆無であるという効果が生じる。そして、本発明によれ
ば、グリ−ンシ−トカスの発生がないところから、省資
源の面で、また、産業廃棄物として処理する必要がない
ところから、環境保護の面において優れた効果が生じ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例（実施例１）を説明するため
の図であって、ＩＣパッケ−ジ、受動部品を実装したＩ
Ｃモジュ−ル組立体の断面図

【図２】本発明の他の実施例（実施例２）を説明するた
めの図であって、ＩＣチップ、受動部品を実装したＩＣ
モジュ−ル組立体の断面図

【図３】図２の側面図

【図４】従来のＩＣモジュ−ル取付け方法を説明するた
めの図であって、ＩＣパッケ−ジ、受動部品を実装した
ＩＣモジュ−ル組立体の断面図

【図５】従来の凹部付きモジュ−ル用基板の斜視図

【符号の説明】

１ モジュ−ル用基板 １ａ 凹部付きモジュ−ル用基板 ２ マザ−ボ−ド ３ 接続用チップ ４ ＩＣパッケ−ジ ５ ＩＣチップ ６ 受動部品 ７ 絶縁性接着剤 ８ ハンダ ９ 側面配線 １０ 電気的・機械的接続部 １１ 電気的接続用端子 １２ 封止用外装

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 片面にＩＣパッケ−ジ又はＩＣチップが
   少なくとも１個以上実装され、他面に少なくとも１個以
   上のＩＣパッケ−ジ、ＩＣチップ及び／又は受動部品が
   実装されたセラミックス基板、これを取付けるべき基板
   及び接続用チップからなり、該接続用チップを介して上
   記両基板を機械的及び電気的に接続してなることを特徴
   とするＩＣモジュ−ルの組立体。
2. 【請求項２】 片面にＩＣパッケ−ジ又はＩＣチップが
   少なくとも１個以上実装され、他面に少なくとも１個以
   上のＩＣパッケ−ジ、ＩＣチップ及び／又は受動部品が
   実装されたセラミックス基板とこれを取付けるべき基板
   とを接続用チップを介して機械的及び電気的に接続する
   ことを特徴とするＩＣモジュ−ルの取付け方法。
3. 【請求項３】 機械的及び電気的に接続する手段とし
   て、電気的接続と機械的接続とをそれぞれ別々に行うこ
   とを特徴とする請求項２に記載のＩＣモジュ−ルの取付
   け方法。
4. 【請求項４】 機械的及び電気的に接続する手段とし
   て、導電性接合材を用い、電気的接続と機械的接続とを
   同時に行うことを特徴とする請求項２に記載のＩＣモジ
   ュ−ルの取付け方法。