JPH07307574A - 多層金属プリント基板とモールドモジュール - Google Patents
多層金属プリント基板とモールドモジュールInfo
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Abstract
おける部品実装密度の増大を図る。 【構成】ベースである金属板2の上面に絶縁層3を積層
して金属プリント基板1を形成し、絶縁層3の上面に形
成された導体パターンに電子部品7を実装する。前記基
板1の上方に、電子部品7が実装された両面プリント基
板4を平行に配設する。前記の両基板1と4との間に絶
縁樹脂5を充填し硬化させることにより、前記の両基板
1と4とが一体的に支持固定される。更に、前記基板4
の上面にも、実装された電子部品7を覆うように絶縁樹
脂6を積層して硬化させる。両絶縁樹脂5と6とに熱伝
導率の大きい樹脂を用いることにより、電子部品7から
の発熱を絶縁樹脂5と6とに効率良く伝達し、金属板2
或いは絶縁樹脂6の表面から放出する。
Description
いはICチップ等の電子部品を高密度で実装するための
多層金属プリント基板と、この多層金属プリント基板を
箱形等に形成して得た多層形パッケージとマザーボード
をなすプリント基板とを接合し、絶縁樹脂により一体的
にモールド成形したモールドモジュールと、に関する。
リント基板しては、金属ベース上に2種類以上の絶縁層
を配設しその上に導体パターンを形成した金属プリント
基板、或いは、前記金属プリント基板に折り曲げ加工や
絞り加工を施しこれを立体的な形状となしたもの等が知
られている。
て、特開平4−332188号公報に記載されているも
のがあるが、これは搭載される電気回路の特性に応じた
絶縁層を配設する構成としたことで部品実装密度の増大
を図ったものである。
来の金属プリント基板においてはその部品配置が一平面
上にあるため、部品実装密度の向上にも上限があり、必
ずしも充分な実装密度が得られるとは限らなかった。ま
た、金属プリント基板における絶縁層の形成に関し、熱
可塑性ポリイミドの前駆体であるポリアミド酸ワニスま
たは熱可塑性ポリイミドワニスを銅箔や金属基板にキャ
スト或いはコートした後それらを貼り合わせるか、中間
に絶縁シートを介在させて貼り合わせる方法によって金
属プリント基板を製作していたため、金属プリント基板
の製造に特殊な技術が必要となり製造工程も複雑であっ
た。
絞り加工を施してから部品を実装する場合には、比較的
深い箇所に実装作業を行なわなくてはならず表面実装が
難しいため、生産性に劣ると共に、異形の部品を高密度
に実装することも困難であった。更に、絞り加工を行な
う場合には角部の絶縁層も絞られるため、過度に絞ると
絶縁層が破壊されるので絞り深さに自ずと限界があっ
た。従って、厚さの大なるものは形成できず、部品を多
層に構成することができないため実装密度を高めること
が困難であった。
の電子部品にあっては、絶縁層が薄い金属プリント基板
に直接実装すると絶縁層の静電容量が大きいため、電子
回路中のクロストークや外部からのノイズによって誤動
作する恐れがあり、従って、絶縁層をなるべく厚く形成
する必要がある。一方、金属プリント基板に折り曲げ加
工や絞り加工を施して形成したパッケージ内の電子部品
は発熱ロスを発生するため効率良く熱を放散できる構造
にすることが必要であり、更にパッケージ内部にベアチ
ップ実装を行う場合には、環境による腐食等から電子部
品を確実に保護できることが望まれている。
ーボードに精度良く簡易に接合することが必ずしも容易
ではなく、更には前記のパッケージをマザーボードに接
合した後において材料の物理的特性から接合の信頼性が
十分に確立されない等の問題があった。この発明は、上
記の種々の問題点を解決するためになされたものであ
り、その目的とするところは、製造が容易であって生産
性に優れ、各種部品を高密度で実装することができると
共に、電気的及び機械的な信頼性の高い多層金属プリン
ト基板とモールドモジュールとを提供することにある。
に、この発明の多層金属プリント基板とモールドモジュ
ールにおいて、 1)請求項1の発明は、多層金属プリント基板に関し、
ベースとなる金属板上に絶縁層を積層して形成された金
属プリント基板に部品を実装すると共に、この金属プリ
ント基板の部品実装側上方に、部品を実装した1以上の
プリント基板を各基板間に絶縁樹脂を充填して積層する
ものとする。
おいて、前記絶縁樹脂を熱伝導率の大きい樹脂となすも
のとする。 3)請求項3の発明は、請求項1または2の発明におい
て、実装部品の動作特性に応じて前記各プリント基板を
構成する絶縁層を複数部分に区分し、この区分された絶
縁層の各部分を物理的特性が互いに異なる材質により形
成するものとする。
の何れかの発明において、積層された前記各プリント基
板に導体パターン間を貫通するスルーホールを形成する
ものとする。 5)請求項5の発明は、請求項1ないし4の何れかの発
明において、前記の金属プリント基板の上方に積層され
たプリント基板の一部を切除し、その切除部にスルーホ
ール及び接続用電極パターンを形成した基板を嵌合し埋
設するものとする。
の何れかの発明において、前記の各プリント基板が絶縁
樹脂を介して積層される際に相対する基板の導体パター
ン間を接続する金属ピンを厚み方向に埋設するものとす
る。 7)請求項7の発明は、請求項1ないし6の何れかの発
明において、絶縁樹脂をプリプレグとして各基板間に充
填し、真空プレスによって一体成形するものとする。
の何れかの発明において、部品を実装した複数の基板を
成形金型内にセットして絶縁樹脂を注入することにより
一体成形するものとする。 9)請求項9の発明は、請求項1ないし8の何れかの発
明において、前記金属プリント基板をその上方に積層さ
れた前記各プリント基板及び絶縁樹脂層の外周よりも広
く形成して、前記金属プリント基板の表面に形成される
導体パターンを露出させてその外部回路との接続部とな
すものとする。
明において、前記金属プリント基板の外縁部を上方に折
り返してその上方に積層された前記の各プリント基板を
囲むケース体を形成するものとする。 11)請求項11の発明は、モールドモジュールに関
し、部品が実装され且つマザーボードとなるプリント基
板と、請求項10の発明の多層金属プリント基板の内部
に絶縁樹脂を充填して形成した多層形パッケージとを備
え、前記のマザーボードとなるプリント基板と前記多層
形パッケージとを接合すると共に、この接合部の周囲
と、前記のマザーボードとなるプリント基板と前記多層
形パッケージ両者間の空間とに絶縁樹脂を充填して全体
を一体的に形成するものとする。
発明において、前記多層形パッケージが、熱硬化形ポリ
イミド性接着シートからなる絶縁層を介し金属板と銅箔
とを貼り合わせてなる金属プリント基板を有するものと
する。 13)請求項13の発明は、請求項11または12の発
明において、前記多層形パッケージが、前記金属プリン
ト基板に対し積層状に配置される別のプリント基板に実
装されたICベアチップを有するものとする。
いし13の何れかの発明において、前記多層形パッケー
ジを、前記金属プリント基板の4隅にスリットを入れ相
対する2側面の折り曲げ部はその曲率を大きくすると共
に他の2側面の折り曲げ部はその曲率を小さくして折り
曲げることにより、ほぼ箱形に形成するものとする。 15)請求項15の発明は、請求項14の発明におい
て、折り曲げ部の曲率が大きい前記の2側面に、前記の
マザーボードとなるプリント基板と接続するための銅箔
を加工して形成するものとする。
いし15の何れかの発明において、前記多層形パッケー
ジの金属プリント基板に対して積層状に配置された別の
プリント基板を包囲した状態で、前記金属プリント基板
のみを折り曲げ可能な構造の金型により、前記金属プリ
ント基板をプレス加工するものとする。 17)請求項17の発明は、請求項11ないし16の何
れかの発明において、前記多層形パッケージを、前記金
属プリント基板を構成する金属板の熱膨張係数とほぼ等
しい熱膨張係数を有する高熱伝導性絶縁樹脂を常圧下ま
たは減圧状態で充填することにより形成するものとす
る。
いし17の何れかの発明において、前記多層形パッケー
ジの接合用端部と前記のマザーボードとなるプリント基
板の接合用端部とを、位置決め用治具に立設されたピン
を介し位置決めし、前記接合用端部双方をハンダ付けに
より接合するものとする。 19)請求項19の発明は、請求項11ないし18の何
れかの発明において、前記多層形パッケージの接合用端
部と前記のマザーボードとなるプリント基板の接合用端
部とを、何れかの接合用端部に合致する形状と構造を有
するハンダ鏝によって、ハンダを加熱溶融させて接合す
るものとする。
いし19の何れかの発明において、前記のマザーボード
となるプリント基板として、前記の多層形パッケージの
金属プリント基板と熱膨張係数がほぼ等しい金属製また
は金属製以外のプリント基板を使用するものとする。 21)請求項21の発明は、請求項11ないし20の何
れかの発明において、前記のマザーボードとなるプリン
ト基板と前記多層形パッケージとの接合部の周囲及び両
者間の空間に、前記多層形パッケージに充填した高熱伝
導性絶縁樹脂とほぼ同一の熱膨張係数を有する高熱伝導
性絶縁樹脂を充填するものとする。
と1以上の別のプリント基板とを絶縁樹脂により一体成
形した多層金属プリント基板及びモールドモジュールに
関するものであり、 1)請求項1の発明においては、ベースとなる金属板上
に絶縁層を積層し金属プリント基板を形成し、更に部品
を実装した前記金属プリント基板の部品実装側上方に、
部品を実装した1以上の別のプリント基板を各基板間に
絶縁樹脂を充填して積層し一体成形して多層金属プリン
ト基板が構成される。
部品実装密度が増大すると共に、各部品からの発熱が絶
縁樹脂層や金属板を介して効率良く放出されることにな
る。 2)請求項2の発明においては、充填される前記の絶縁
樹脂として熱伝導率の大きい樹脂を用いることにより、
実装部品からの発熱の排出が更に効率良く行われること
になる。
基板を構成する前記の絶縁層が複数部分に区分され、物
理的特性が互いに異なる材質により各部分が形成され
る。従って、実装部品の動作特性に応じた材質の絶縁層
材料の選定が可能となり、安定した回路動作が得られ
る。 4)請求項4の発明においては、積層される前記の各基
板に各導体パターン間を貫通するスルーホールを形成す
ることにより、上下の導体パターン間の接続が容易にな
る。
プリント基板の上方に積層される別のプリント基板の一
部を切除し、その切除部にスルーホール及び接続用電極
パターンを形成した基板を嵌合し埋設することにより、
上下の導体パターン間の接続が容易になる。 6)請求項6の発明においては、前記各プリント基板が
絶縁樹脂を介して積層される際に相対する基板の導体パ
ターン間を接続する金属ピンを厚み方向に埋設すること
により、上下の導体パターン間の接続が容易になる。
樹脂にプリプレグが用いられて基板間に充填され、真空
プレスにより一体成形される。 8)請求項8の発明においては、部品を実装した複数の
プリント基板が成形金型内にセットされ絶縁樹脂が注入
されることにより一体成形される。 9)請求項9の発明においては、前記の金属プリント基
板がその上方に積層された別のプリント基板及び絶縁樹
脂層の外周よりも広く形成されることにより、前記金属
プリント基板の表面に形成されている導体パターンが露
出されその外部回路との接続部となる。
金属プリント基板の外縁部が上方に折り返され、この金
属基板自体がその上方に積層されるプリント基板部を囲
むケース体を形成することになる。 11)請求項11の発明においては、マザーボードとな
るプリント基板と、このプリント基板に接合される多層
形パッケージの金属プリント基板と、更には、前記パッ
ケージ内部のプリント基板とに部品が実装されるため、
これらの部品が積層構造となって、前記の各基板を総合
して形成されたモールドモジュールにおける部品実装密
度が増大することになる。
填、封止されるため、これら各部品からの発熱が絶縁樹
脂や金属プリント基板等を介して効率良く放散されると
共に、前記各部品は外部の湿気や種々の雰囲気から保護
されることになる。 12)請求項12の発明においては、金属プリント基板
の可撓性により、その折り曲げ加工が容易になる。
スイッチング用のICベアチップが、多層形パッケージ
内の金属プリント基板以外のプリント基板に実装される
ので、クロストークや外部ノイズの影響を受けずに安定
した回路動作を得ることができる。 14)請求項14の発明においては、隅部の隙間が少な
く、深さの大きいほぼ箱形の多層形パッケージを得るこ
とができる。
箱形の多層形パッケージに関し、折り曲げ部の曲率が大
きい2側面に加工し形成した導体パターン用銅箔が、マ
ザーボードとなるプリント基板との接続用に用いられる
ことになる。 16)請求項16の発明においては、前記多層形パッケ
ージの内部における別のプリント基板を損傷させること
なく、前記の金属プリント基板のみを折り曲げ加工し、
厚さの大なる多層形パッケージを成形することができ
る。
多層形パッケージにおける金属プリント基板を構成する
金属板と高熱伝導性絶縁樹脂との熱膨張係数をほぼ等し
くすることにより、熱ストレスによる変形等に対する信
頼性が確保され、部品からの発熱の排出が効率良く行わ
れることになる。 18)請求項18の発明においては、前記の多層形パッ
ケージの接合用端部とマザーボードとなるプリント基板
の接合用端部とが水平方向に正確に位置決めされ、接合
位置の寸法精度が向上する。
の多層形パッケージとマザーボード両者における接合用
端部の何れかに合致する形状と構造を有するハンダ鏝を
接合用端部に押し付けることでハンダを加熱溶融させ、
前記接合用端部の双方を適切に接合する。 20)請求項20の発明においては、前記のマザーボー
ドとなるプリント基板に、前記多層形パッケージの金属
プリント基板と熱膨張係数がほぼ等しいものを用いれ
ば、前記のマザーボードと多層形パッケージとの接合部
におけるハンダのクラックを防止して機械的強度と電気
的信頼性とを高めることができる。
のマザーボードとなるプリント基板と前記多層形パッケ
ージとの接合部の周囲及び両者間の空間を、前記多層形
パッケージの絶縁樹脂とほぼ同一の熱膨張係数を有する
高熱伝導性絶縁樹脂によって充填することにより、樹脂
相互間の密着性が向上し熱ストレスによる変形も防止さ
れる。
る。先ず、図1は請求項1及び2の発明に係る第1の実
施例を示す断面図である。図1において、1は金属プリ
ント基板であり、ベースである金属板2の上面に絶縁層
3が積層されて形成されており、この絶縁層3の上面に
は、図示していないが、導体パターンが形成され電子部
品7が実装されている。
ト基板4が平行に配設されており、この基板4の両面に
は、図示していないが、導体パターンが形成され電子部
品7が実装されている。金属プリント基板1と両面プリ
ント基板4との間には、絶縁樹脂5が充填され硬化され
ることにより、両基板は一体的に支持固定される。
装されている電子部品7を覆うように絶縁樹脂6が積層
され硬化されている。この実施例では、金属プリント基
板1の上方に両面プリント基板4を平行に配設したこと
により、電子部品7が3層にわたり実装されることにな
り、部品実装密度が大となっている。一方、部品実装密
度の増大と共に電子部品7による単位面積当たりの発熱
量が増大するが、電子部品7の周囲に絶縁樹脂5,6が
充填されているために発生熱は効率良く絶縁樹脂5,6
へ伝達吸収され、下側の金属板2の表面或いは上側の絶
縁樹脂6の表面から外部へ効率良く放出される。これに
より電子部品7は一定の温度以下に保たれる。
異なる樹脂であっても構わないが、何れも熱伝導率の大
きい樹脂であることが望ましい。更に、金属プリント基
板1の上方に積層されるプリント基板を片面のものとす
ることも、或いは2枚以上重ねることも可能である。次
に、図2は請求項3の発明に係る第2の実施例を示す断
面図である。
あり他の部分は図1の場合と共通であるため、共通部分
は図1と同一符号を付してその説明をここでは省略す
る。図2において、11は金属プリント基板であり、ベ
ースである金属板12の上面が2つに区分され互いに物
理的特性が異なる絶縁層8,9が積層され、それぞれの
上面には、図示していないが、導体パターンが形成され
て電子部品7が実装されている。
ンジスタや整流ダイオード等の発熱量の多い電子部品が
実装されるものとすれば、絶縁層8は熱伝導率の大きい
材質のものが用いられて電子部品7の過熱が予防され
る。また、例えば、絶縁層9には高速でスイッチング動
作をする電子部品が実装されるものとすれば、電子回路
中のクロストークを少なくするように、絶縁層9は誘電
率の小さい材質のものが用いられ、スイッチングノイズ
の発生時にも他回路へ与える影響が軽減される。
複数に区分し、実装される電子部品の特性や作動条件に
応じ最適な物理的特性を有する材料により絶縁層を形成
することで、実装密度を増した場合に生じる部品相互間
の影響が解消され、部品実装密度の増大にもかかわらず
回路動作を正常に保つことが可能となる。なお、前記実
施例では金属プリント基板11に2区分した絶縁層8,
9を配設したが、更に多数に区分してそれぞれ異なる特
性の絶縁層を用いることも可能である。また、金属プリ
ント基板11の上方に積層される両面プリント基板4に
ついても、同様に複数に区分して、それぞれ異なる物理
的特性の絶縁層を配設して形成することも可能である。
実施例を示す断面図である。この実施例は、図1におけ
る両面プリント基板4と絶縁樹脂5,6の層の一部を変
更したものであり、他の部分は図1の場合と共通である
ため、共通部分は図1と同一符号を付してその説明をこ
こでは省略する。図3は、金属プリント基板1と両面プ
リント基板4との間で、図示していないそれぞれの導体
パターン間を接続する必要がある場合に、該当位置に上
方から、絶縁樹脂6の層、両面プリント基板4、絶縁樹
脂5の層を貫通してスルーホール27を形成した状態を
示すものである。スルーホール27を用いることによっ
て積層される前記両基板1,4間の回路接続が容易にな
る。
施例にも適用可能である。次に、図4は請求項5の発明
に係る第4の実施例を示すものであり、図(a)は断面
図、図(b)は図(a)のA−A線矢視図である。この
実施例は、図1における両面プリント基板4と絶縁樹脂
5の層の一部を変更したものであり、他の部分は図1の
場合と共通であるため、共通部分は図1と同一符号を付
してその説明をここでは省略する。
プリント基板34との間で、図示していないそれぞれの
導体パターンを接続する必要がある場合に、前記基板3
4の該当位置が切除され、この切除部に同一形状をした
スルーホール基板36が嵌合固定される。この基板36
は、積層された組立状態で下端が前記基板1に当接する
厚みを有すると共に、厚み方向にスルーホール37が形
成されている。
る金属プリント基板1及び両面プリント基板34の上面
には、電極パターン38の外周端と接続される接続用の
電極パターン39が形成されている。これにより組立の
際は前記基板1の上にスルーホール基板36を嵌合した
前記基板34が載置され、電極パターン38と、前記基
板1と34それぞれの上面に形成されている電極パター
ン39とが半田付けにより接続される。次に、前記基板
1と34とは、両基板間に絶縁樹脂35が充填されて硬
化することにより固定される。更に前記基板34の上面
にも同様に絶縁樹脂6が積層されて硬化する。
面プリント基板34との間がスルーホール基板36によ
り支持されると共に、電極パターン38と39とが半田
付けされることにより、積層される前記両基板1,34
間の機械的安定が得られる。同時に、電極パターン38
と39とが電気的にも接続されることで、積層される前
記両基板1,34間の回路接続が容易になる。
以上にすることも、また形状、大きさも実装される電子
部品7や回路構成に応じて変更可能である。なお、この
実施例は前記第1ないし第3の各実施例にも適用可能で
ある。次に、図5は請求項6の発明に係る第5の実施例
を示す断面図である。この実施例は、図1における両面
プリント基板4と絶縁樹脂5,6の層の一部を変更した
ものであり、他の部分は図1の場合と共通であるため、
共通部分は図1と同一符号を付してその説明をここでは
省略する。
プリント基板44との間で、図示していないそれぞれの
導体パターン間を接続する必要がある場合に、前記基板
44の該当位置に透孔47を形成し、この透孔に金属ピ
ン48を挿入すると共にこれを前記基板44の導体パタ
ーンに半田付けして固定する。次いで、金属プリント基
板1の上に、金属ピン48を固定した前記の基板44を
載置し、金属ピン48の下端と前記基板1の上面に形成
されている図示していない電極パターンとを半田付けす
る。続いて、前記両基板1,44間に絶縁樹脂45を充
填し硬化させることにより互いに固定させる。また、両
面プリント基板44の上面にも同様に絶縁樹脂46を積
層し硬化させる。
基板1と両面プリント基板44との間が金属ピン48に
より支持されると共に、前記両基板1,44それぞれの
導体パターンと金属ピン48とが半田付けされ、積層さ
れる前記両基板間の機械的な安定が得られる。同時に、
前記両基板の導体パターンが電気的にも接続されること
で積層される両基板間の回路の接続が容易になる。
各実施例にも適用可能である。次に、図6は請求項7の
発明に係る第6の実施例を示す断面図である。この実施
例は、図1における絶縁樹脂5に関し変更したものであ
り、他の部分は図1の場合と共通であるため、共通部分
は図1と同一符号を付してその説明をここでは省略す
る。
基板1と両面プリント基板4との間にプリプレグ55が
充填される。即ち、組立の工程で、プリプレグ55が充
填された前記両基板1と4とが真空プレスにより圧縮さ
れながら一体成形される。この場合、真空プレスを用い
ることにより前記両基板1,4間の機密性と強度とが向
上する。
各実施例にも適用可能である。また、上記第6の実施例
において、実装される電子部品7の特性により、真空プ
レスができない場合には、部品を実装した複数の基板を
成形金型内にセットして絶縁樹脂を注入することにより
一体成形する。これが請求項8の発明に相当するもので
あり、この場合も樹脂部分の機密性と全体の強度とが向
上する。
実施例を示す断面図である。この実施例は、金属プリン
ト基板に特徴があり他の部分は図1の場合と共通である
ため、共通部分は図1と同一符号を付してその説明をこ
こでは省略する。図7において、61は金属プリント基
板であり、ベースである金属板62と、絶縁層63と、
絶縁層63上面の導体パターン64とから形成される。
1の上方に積層して配設される両面プリント基板4及び
絶縁樹脂5,6よりも前記基板61を広く形成し、その
外周部に導体パターン64を露出させ、この露出された
導体パターン64を配線接続部として外部回路との結線
に用いることである。このように金属プリント基板61
の導体パターン64を露出させ専用の接続部を設けるこ
とにより、外部回路との結線作業が容易になる。
各実施例にも適用可能である。次に、図8は請求項10
の発明に係る第8の実施例を示す断面図である。この実
施例は、図7に示す第7の実施例を更に発展させたもの
である。即ち、図7の場合よりも更に広い金属プリント
基板71が、ベースである金属板72と、絶縁層73
と、絶縁層73上面の導体パターン74とから形成され
ると共に、前記基板71の外周部がプレス加工によって
上方にほぼ垂直に折り曲げられ、更にその端部が外側斜
め下方に緩やかに折り返される。
た部分の最上位に位置する導体パターン74に上方から
覆うようにマザーボード75が載置され、このマザーボ
ードの下面に形成された導体パターン77と前記の基板
71の導体パターン74とが半田付けにより接続され
る。なお、図示の76はマザーボード75の絶縁層であ
る。
外周部が上方に折曲され、更にその上方からマザーボー
ド75に覆われることによりケース体が形成され、その
内部に実装される電子部品7の回路が外部と遮蔽され保
護されることになる。なお、この実施例は前記第1ない
し第6の各実施例にも適用可能である。次に図9は、多
層形パッケージとマザーボードとから成るモールドモジ
ュールに関し、請求項11の発明に係る第9の実施例を
示す断面図である。この実施例は、図8に示す第8の実
施例を更に発展させたものである。
マザーボードとなるマザーボード用金属プリント基板で
あり、ベースである金属板88の上面に絶縁層86及び
導体パターン用銅箔87が積層形成され、銅箔87の上
面には電子部品7が実装されている。なお以下、ICベ
アチップ7A以外の抵抗、コンデンサ等の部品を便宜
上、電子部品と称する。
ミや銅、鉄等が用いられ、その厚さは1〜3〔mm〕程
度が適している。また、絶縁層86にはアルミナ、石英
その他の無機充填材入りエポキシ樹脂を用いたものや、
ガラスマット、ガラス不織布、ポリアミド不織布等にエ
ポキシ樹脂を含浸させたものが適しており、その厚さは
0.05〜0.5〔mm〕程度である。
品等が多層に内蔵された多層形パッケージ80が配置さ
れる。このパッケージ80の折り曲げ用の金属プリント
基板71Aにおいて、ベースとなる金属板72にはアル
ミや銅、鉄等が用いられ、その厚さは折り曲げ加工を行
なうために0.2〜1〔mm〕程度が適している。な
お、この厚さは折り曲げ加工の曲率によって選定すれば
よいため、上記の範囲に特に限定されるものではない。
には、折り曲げ加工を施しても損傷しないような伸縮性
を持つポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、アラ
ミド等が適しており、その厚さは0.02〜0.4〔m
m〕程度である。前記基板85の金属板88と前記基板
71Aの金属板72とは、両者の熱膨張係数を同一とな
すように同一の材料により形成されている。例えば、金
属板88が銅である場合には、金属板72も銅、金属板
88がアルミであれば金属板72もアルミにより形成さ
れる。なお熱膨張係数が銅やアルミとは異なる他種の材
料を用いる場合にも、前記両金属板88と72とは相互
の熱膨張係数を等しくするために同種の材料を用いる。
基板以外のガラスエポキシプリント基板等を用いる場合
にも、その熱膨張係数が前記の金属板72のそれと等し
いか、もしくはできるだけ近い値のものを用いる。前記
基板71Aの絶縁層73の内面には、導体パターン用銅
箔74Aが形成されている。この銅箔74Aと前記基板
85の銅箔87としては、電解銅箔、圧延銅箔等が適し
ており、その厚さは1〜200〔μm〕である。特に、
前記の銅箔87としては35〜200〔μm〕、銅箔7
4Aとしては5〜70〔μm〕の厚さが適している。
71A自体に実装される電子部品7と、図面上その下方
に積層される1枚以上の両面プリント基板4と、この基
板4に実装される電子部品7及びICベアチップ7Aと
を備えている。また、コネクタピン(金属ピン)48A
は、前記基板4を機械的に支持すると共に、この基板4
の表裏に実装される電子部品7やICベアチップ7A
と、前記の基板71Aと基板85とにおける各導体パタ
ーン用の銅箔74Aと87とを介してこれら両基板に実
装される電子部品7との接続をなすものである。
Aの銅箔74Aにハンダ付けにより予め接続され、それ
に電子部品7等を実装した前記基板4を取付けた上ハン
ダ付けにより接続し固定する。上記の如くして、前記の
多層形パッケージ80内に、プリント基板或いは電子部
品等を積層するものであるが、これは図示例の如き2層
ばかりではなく、前記基板4を増設することにより更に
多層化が可能となる。
イッチングを行うものであり、前記基板4にワイヤボン
ディング法やバンプ法等により実装される。このベアチ
ップ7Aは、通常、実装された後に保護のためエポキシ
樹脂等からなるチップコート材により封止されて使用さ
れる。一般に、ICベアチップ7Aは高速スイッチング
を行なうために、電子回路のクロストークや外部からの
ノイズにより誤動作しやすい。従って、静電容量が大き
くしかもノイズを拾いやすい前記両基板71A,85に
直接実装するのではなく、最終的に絶縁樹脂により封止
される前記基板4に実装する。勿論、更に多層化された
両面プリント基板に実装しても良い。
の内部に充填されている高熱伝導性の絶縁樹脂であり、
アルミ、石英その他の無機充填材入りのエポキシ樹脂を
用いる。ここに、絶縁樹脂81の熱膨張係数としては、
前記のパッケージ80の外枠となる金属板72の熱膨張
係数と同じかそれに近い値が選ばれる。一例として、金
属板72が銅であればその熱膨張係数が16×10-6℃
-1であるので、充填する絶縁樹脂81としても同一熱膨
張係数のものを用いることが望ましく、少なくとも、1
5〜17×10-6℃-1の範囲でできるだけ16×10-6
℃-1に近付けることが望ましい。なお金属プリント基板
71A全体の熱膨張係数は金属板72の熱膨張係数とほ
ぼ等しくなる。
記のパッケージ80の金属板72のそれとほぼ等しくな
すことによって、電子部品7やICベアチップ7Aの発
熱による熱ストレスが加わった場合の熱応力を低減で
き、金属プリント基板71Aと絶縁樹脂81との界面に
おける剥離や前記基板71Aの銅箔74Aの断線を防止
することができる。
熱膨張係数は27×10-6℃-1であり、充填する絶縁樹
脂81にも同一熱膨張係数のものを用いることが望まし
く、少なくとも、26〜28×10-6℃-1の範囲ででき
るだけ27×10-6℃-1に近いものとなすことが望まし
い。なお、金属板72が銅、アルミ以外の材料である場
合にも、同様に金属板72の熱膨張係数に整合した絶縁
樹脂81を用いる必要がある。
〜760〔Toor〕の減圧状態で行うが、700〜7
60〔Toor〕で行なった方が各層のプリント基板間
にボイドが残留しにくく、好適である。また、82は高
熱伝導性の絶縁樹脂であり、前記マザーボード用の基板
85と前記パッケージ80とをハンダ接合した後に、ハ
ンダ接合部の周囲や、前記基板85と前記パッケージ8
0内の絶縁樹脂81との間の空間全体を樹脂封止するた
めのものである。
1と同一となされ、熱膨張係数も互いに等しい。従っ
て、熱ストレスが加わった場合の熱応力を低減でき、絶
縁樹脂81と82との界面を密着させてその界面におけ
る剥離を防ぐと共に、前記基板71Aと4との変形によ
る銅箔74Aの断線、損傷を防止することができる。絶
縁樹脂82の充填は、前記の絶縁樹脂81の充填時と同
様に、常圧下または650〜760〔Toor〕の減圧
状態で行うが、700〜760〔Toor〕で行なった
方が絶縁樹脂81との間にボイドを残さずに充填するこ
とができ、発生熱の放散にも効果的である。
との間の空間を含む周囲全体を絶縁樹脂82で封止する
ことにより、銅箔87や接合部近辺の銅箔74Aを外部
からの湿気や塵埃から保護し、短絡故障や劣化による導
通不良を防止することができる。更に、前記基板85と
前記パッケージ80との接合部を絶縁樹脂82で封止す
ることにより、両者の機械的結合や電気的接続を確実強
固なものにすることができる。なお、図示の83は樹脂
充填用枠である。
10の実施例を示すものであって、図10(a)は前記
多層形パッケージ用の金属プリント基板71Aの断面図
であり、図10(b)は前記基板71Aに絶縁シートを
加えて形成した同用途の金属プリント基板71Bの断面
図である。先ず図10(a)は、前記の基板71Aの絶
縁層73に熱硬化形ポリイミド性接着シート、例えば新
日鉄株式会社製のポリイミド系ボンディングシートSP
Bシリーズ等を使用した場合を示すものであり、このシ
ートを用いることにより、導体パターン用の銅箔74A
と金属板72とを真空加熱プレス等により容易に貼り合
わすことができる。
銅箔74A側と金属板72側とにそれぞれ形成し、各絶
縁層73の間に絶縁シート91を積層して前記の基板7
1Bを構成した例を示すものである。前記の絶縁シート
91は、ポリイミド、ポリエステル、アラミド、ポリフ
ェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン等
からなるシート、フィルムである。このように絶縁シー
ト91を介して絶縁層73を2層に積層することによ
り、任意の厚さと、電気的及び物理的特性を有する絶縁
層を構成することができる。
11の実施例を示すものであって、図11(a)〜
(e)は前記の多層形パッケージ80の製造工程を順を
追って示したものである。先ず、図11(a)は、前述
の図10(a)に示した多層形パッケージ用金属プリン
ト基板71Aの断面図である。
チング加工し導体パターンを形成した場合の前記基板7
1Aの断面図である。また、図11(c)は、エッチン
グ加工が終わった前記基板71Aを最終的に箱形のパッ
ケージに加工するために、プレス加工により打ち抜いた
ものの平面図である。
加工によって前記パッケージ80の側面部となる4側面
は、マザーボード用の金属プリント基板85と接続する
ための前記の銅箔74Aが加工、形成された2側面(図
示の左右両部)と、この銅箔74Aが形成されていない
2側面(図示の上下両部)とからなっている。上記4側
面のうち、銅箔74Aのある2側面は、絶縁層73を損
傷しないように曲率1〜5〔mm〕で折り曲げられる。
また、銅箔74Aのない2側面の角部には、折り曲げた
ときに銅箔のある2側面と突き合わさった角部で隙間が
できるだけ少なくなるように、銅箔74Aのある2側面
の折り曲げ曲率と同一の曲率にてスリット101が形成
される。
折り曲げることにより、パッケージ形状としたときに各
角部の隙間をできるだけ少なくして深さの大きいパッケ
ージが得られるようにする。また、図11(d)は、プ
レス加工により打ち抜いた図11(c)に示す前記基板
71Aに電子部品7及びコネクタピン48Aを実装した
後、その上面に電子部品7及びICベアチップ7Aを実
装済みの両面プリント基板4を取り付けたものの断面図
である。
態のものをそのままプレス加工によりパッケージ構造に
折り曲げた際の断面図であり、102は折り曲げ用上金
型、103は折り曲げ用下金型である。なお、図11
(e)では便宜上、前記の基板71Aにおける金属板7
2、絶縁層73、銅箔74A等を個々には図示していな
い。
4及び基板71Aに実装されている電子部品7等を傷突
けることなく前記基板71Aを折り曲げるために、積層
部分にあたる箇所がくり抜かれた中空構造となってい
る。また、前記の金型102及び103は、前記基板7
1Aの銅箔74Aが形成された2側面の端部のみをカー
ル状に折り曲げてマザーボード用金属プリント基板85
との接合部を形成するために、互いに対向する外周部分
が所定の曲率で湾曲形成されている。なお、図示されて
はいないが、前記基板71Aの銅箔74Aが形成されて
いない2側面は、1〔mm〕以下の曲率で鋭角状に折り
曲げられるように前記の両金型102と103とが形成
されている。
より、電子部品或いはプリント基板が多層に積層された
多層形パッケージが得られ、前述の如くその内部に絶縁
樹脂81を充填することにより、多層形パッケージ80
を製造することができる。なお、前記の折り曲げ用金型
の構造を変えれば、側面の深さや前記基板71Aのカー
ル部分の形状、曲率等を任意に選択した多層形パッケー
ジを得ることができる。
明に係る第12の実施例を示すものである。先ず、図1
2(a)は前記の多層形パッケージ80と金属プリント
基板85とをハンダ接合した状態の全体の断面図であ
る。なお、図12(a)では便宜上、前記パッケージ8
0を構成する前記基板71Aにおける金属板72、絶縁
層73、銅箔74A等を個々には図示していない。
記パッケージ80と前記基板85とを精度良く位置決め
するための位置決め用治具である。前記の治具111に
はピン112が立設されており、このピン112を前記
のパッケージ80の接続部分(接合部)と前記の基板8
5の接続部分(接合部)に形成された貫通孔に挿入する
ことにより、前記のパッケージ80と基板85とが水平
面で位置決めされるようになっている。勿論、貫通孔は
銅箔87,74Aと外れた部分に形成されており、貫通
孔を設けることにより前記両銅箔相互の電気的接続が損
なわれるおそれはない。
80と基板85を位置決めした後、ハンダ鏝(の鏝先)
113を前記パッケージ80の2側面下端のカール部分
に押しつけることにより、予め前記銅箔87,74Aの
両者に塗布されていたハンダクリームを溶融させてこれ
ら両銅箔双方を接続する。ここに、ハンダ鏝113の鏝
先の形状、構造は上記カール部分に合致させてあり、こ
れによりハンダ接合部への熱伝導効率を高めることがで
きる。更に、このハンダ鏝113を用いれば、、一旦接
合した前記パッケージ80の取外しも容易に行なうこと
ができる。
ル形状に限定されず前記パッケージ80の接合部の形
状、構造に合致させれば良い。前記の図11と図12と
においては、前記の多層形パッケージ80に、図10
(a)に示す金属プリント基板71Aを用いた場合を示
したが、図10(b)に示す金属プリント基板71Bを
用いることも、勿論、可能である。
金属板をベースとして形成された金属プリント基板に1
以上のプリント基板を絶縁樹脂を介して積層することに
より、部品が複数層にわたって実装可能となり実装密度
が増大する。
して熱伝導率の大きい樹脂を用いることにより、実装部
品から発生した熱量の排出が効率よく行われ、その分、
実装密度の増大が可能になる。第3の発明によれば、絶
縁層を複数部分に区分し、各部分を物理的特性が互いに
異なる材質を用いて形成することにより、実装部品回路
の動作特性に応じ、例えば熱伝導率の大きい絶縁材また
は誘電率の小さい絶縁材等を選定することで、回路動作
が安定しさらに実装密度を増大させることが可能にな
る。
体パターン間を貫通するスルーホールを形成することに
より、他の基板の導体パターンとの間の接続が容易にな
り、回路接続の作業性が向上する。第5の発明によれ
ば、上方に積層されるプリント基板の一部を切除し、そ
の切除部にスルーホールおよび接続用電極パターンを形
成した基板を嵌合し埋設することにより、他の基板の導
体パターンとの間の接続が容易になり、回路接続の作業
性が向上する。
樹脂を介して積層される際に相対する基板の導体パター
ン間を接続する金属ピンを厚み方向に埋設することによ
り、他の基板の導体パターンとの間の接続が容易にな
り、回路接続の作業性が向上する。第7の発明によれ
ば、絶縁樹脂をプリプレグとして基板間に充填し真空プ
レスにより一体成形することにより、機密性および強度
が向上する。
の基板を成形金型内にセットし絶縁樹脂を注入して一体
成形したことで、機密性および強度が向上する。第9の
発明によれば、金属プリント基板をその上方に積層され
るプリント基板及び絶縁樹脂層の外周よりも広く形成
し、前記金属プリント基板の表面に形成される導体パタ
ーンを露出させてその外部回路との接続部としたことに
より、外部回路との配線の作業性が向上する。
の外縁部を上方に折り返しその上方に積層されるプリン
ト基板部を囲むケース体を形成することにより、各基板
上の実装部品回路の保護および遮蔽をすることができ
る。第11の発明によれば、マザーボードとなるプリン
ト基板と、これにハンダ付け等により接合される多層形
パッケージの金属プリント基板と、更には前記パッケー
ジ内部のプリント基板とに部品が多層に実装されるた
め、部品実装密度を大幅に高めることができる。同時
に、各プリント基板の積層間隔を考慮することにより、
異なる形の部品であっても実装可能となる。
かも前記パッケージ側の絶縁樹脂とマザーボード用金属
プリント基板側の絶縁樹脂とを密着させることにより、
部品からの発熱が絶縁樹脂や金属プリント基板等を介し
効率良く放散されると共に、部品を外部の湿気や種々の
雰囲気から保護してその劣化を防ぐことができる。更
に、絶縁樹脂により前記パッケージを前記のマザーボー
ド用金属基板と確実強固に一体化し、機械的強度や電気
的信頼性を向上させることができる。
属板と導体パターン用銅箔とを貼り合わせることによ
り、多層形パッケージの可撓性のある金属プリント基板
を容易に製造することができ、折り曲げ加工の作業性を
高めることができる。第13の発明によれば、高速スイ
ッチング用のICベアチップが、多層形パッケージ内の
金属プリント基板以外のプリント基板に実装された上、
絶縁樹脂にて封止されるので、クロストークや外部ノイ
ズの影響を受けずに安定した回路動作を得ることができ
る。
く、深さの大きいほぼ箱形の多層形パッケージを得るこ
とができ、部品の多層化、高密度実装に一層効果的であ
る。第15の発明によれば、折り曲げ部の曲率が大きい
2側面に加工形成した銅箔が、マザーボードとなるプリ
ント基板との接続用に用いられるため、銅箔が断線した
り絶縁層が破壊される恐れが少なく、信頼性の高い多層
形パッケージを得ることができる。
内部のプリント基板や実装部品、更には、マザーボード
となるプリント基板上の実装部品を損傷することなく、
金属プリント基板のみを折り曲げ加工することができ
る。第17の発明によれば、多層形パッケージの金属板
と高熱伝導性絶縁樹脂の熱膨張係数をほぼ等しくするこ
とにより、熱ストレスに起因する変形等による断線等が
防止され、信頼性の確保、部品からの排熱促進を図るこ
とができる。
の接合用端部とマザーボードとなるプリント基板の接合
用端部とを水平方向に正確に位置決めでき、接合位置の
寸法精度向上が可能となる。第19の発明によれば、多
層形パッケージの接合用端部に合致した鏝先形状を持つ
ハンダ鏝を用いることで、前記パッケージの接合作業や
取外し作業を簡易且つ短時間に行なうことができる。
るプリント基板に、多層形パッケージの金属プリント基
板とその熱膨張係数が等しいかほぼ等しいものを用いる
ことにより、前記の両基板間の接合部におけるハンダの
クラックが防止され、機械的強度や電気的信頼性の向上
を図ることができる。第21の発明によれば、前記両基
板間の接合部の周囲、及びマザーボードとなるプリント
基板と多層形パッケージとの間の空間を、このパッケー
ジの絶縁樹脂とほぼ同一の熱膨張係数を有する高熱伝導
性絶縁樹脂により充填することにより、樹脂相互間の密
着性が向上し、熱ストレスによる変形や損傷が防止され
機械的且つ電気的な信頼性の向上を図ることができる。
す断面図
び矢視図
面図
図
面図
施例を示す断面図
を示す断面図
Claims (21)
- 【請求項1】ベースとなる金属板上に絶縁層を積層して
形成された金属プリント基板に部品を実装すると共に、
この金属プリント基板の部品実装側上方に、部品を実装
した1以上のプリント基板を各基板間に絶縁樹脂を充填
して積層したことを特徴とする多層金属プリント基板。 - 【請求項2】請求項1記載の多層金属プリント基板にお
いて、前記絶縁樹脂を熱伝導率の大きい樹脂としたこと
を特徴とする多層金属プリント基板。 - 【請求項3】請求項1または2に記載の多層金属プリン
ト基板において、実装部品の動作特性に応じて前記各プ
リント基板を構成する絶縁層を複数部分に区分し、この
絶縁層の各部分を物理的特性が互いに異なる材質により
形成したことを特徴とする多層金属プリント基板。 - 【請求項4】請求項1ないし3の何れかに記載の多層金
属プリント基板において、積層された前記各プリント基
板に導体パターン間を貫通するスルーホールを形成した
ことを特徴とする多層金属プリント基板。 - 【請求項5】請求項1ないし4の何れかに記載の多層金
属プリント基板において、前記金属プリント基板の上方
に積層されたプリント基板の一部を切除し、その切除部
にスルーホール及び接続用電極パターンを形成した基板
を嵌合し埋設したことを特徴とする多層金属プリント基
板。 - 【請求項6】請求項1ないし5の何れかに記載の多層金
属プリント基板において、前記各プリント基板が絶縁樹
脂を介し積層される際に相対する基板の導体パターン間
を接続する金属ピンを厚み方向に埋設したことを特徴と
する多層金属プリント基板。 - 【請求項7】請求項1ないし6の何れかに記載の多層金
属プリント基板において、絶縁樹脂をプリプレグとして
各基板間に充填し真空プレスにより一体成形したことを
特徴とする多層金属プリント基板。 - 【請求項8】請求項1ないし6の何れかに記載の多層金
属プリント基板において、部品を実装した複数のプリン
ト基板を成形金型内にセットして絶縁樹脂を注入するこ
とにより一体成形したことを特徴とする多層金属プリン
ト基板。 - 【請求項9】請求項1ないし8の何れかに記載の多層金
属プリント基板において、前記金属プリント基板をその
上方に積層された前記の各プリント基板及び絶縁樹脂層
の外周よりも広く形成し、前記金属プリント基板の表面
に形成される導体パターンを露出させてその外部回路と
の接続部としたことを特徴とする多層金属プリント基
板。 - 【請求項10】請求項9記載の多層金属プリント基板に
おいて、前記金属プリント基板の外縁部を上方に折り返
しその上方に積層された前記各プリント基板を囲むケー
ス体を形成したことを特徴とする多層金属プリント基
板。 - 【請求項11】部品が実装され且つマザーボードとなる
プリント基板と、請求項10記載の多層金属プリント基
板の内部に絶縁樹脂を充填して形成した多層形パッケー
ジとを備え、前記のマザーボードとなるプリント基板と
前記多層形パッケージとを接合すると共に、この接合部
の周囲と、前記のマザーボードとなるプリント基板と前
記多層形パッケージ両者間の空間とに絶縁樹脂を充填し
て全体を一体的に形成したことを特徴とするモールドモ
ジュール。 - 【請求項12】請求項11記載のモールドモジュールに
おいて、前記多層形パッケージが、熱硬化形ポリイミド
性接着シートからなる絶縁層を介し金属板と銅箔とを貼
り合わせてなる金属プリント基板を有することを特徴と
するモールドモジュール。 - 【請求項13】請求項11または12に記載のモールド
モジュールにおいて、前記多層形パッケージが、前記金
属プリント基板に対し積層状に配置される別のプリント
基板に実装されたICベアチップを有することを特徴と
するモールドモジュール。 - 【請求項14】請求項11ないし13の何れかに記載の
モールドモジュールにおいて、前記多層形パッケージ
を、前記金属プリント基板の4隅にスリットを入れ、相
対する2側面の折り曲げ部はその曲率を大きくすると共
に他の2側面の折り曲げ部はその曲率を小さくして折り
曲げることにより、ほぼ箱形に形成したことを特徴とす
るモールドモジュール。 - 【請求項15】請求項14記載のモールドモジュールに
おいて、折り曲げ部の曲率が大きい前記の2側面に、前
記のマザーボードとなるプリント基板と接続するための
銅箔を加工して形成したことを特徴とするモールドモジ
ュール。 - 【請求項16】請求項11ないし15の何れかに記載の
モールドモジュールにおいて、前記多層形パッケージの
金属プリント基板に対して積層状に配置された別のプリ
ント基板を包囲した状態で、前記金属プリント基板のみ
を折り曲げ可能な構造の金型により、前記金属プリント
基板をプレス加工したことを特徴とするモールドモジュ
ール。 - 【請求項17】請求項11ないし16の何れかに記載の
モールドモジュールにおいて、前記多層形パッケージ
が、前記の金属プリント基板を構成する金属板の熱膨張
係数とほぼ等しい熱膨張係数を有する高熱伝導性絶縁樹
脂を常圧下または減圧状態で充填することにより形成さ
れたことを特徴とするモールドモジュール。 - 【請求項18】請求項11ないし17の何れかに記載の
モールドモジュールにおいて、前記多層形パッケージの
接合用端部と前記のマザーボードとなるプリント基板の
接合用端部とを、位置決め用治具に立設されたピンを介
して位置決めし、前記接合用端部双方をハンダ付けによ
り接合したことを特徴とするモールドモジュール。 - 【請求項19】請求項11ないし18の何れかに記載の
モールドモジュールにおいて、前記多層形パッケージの
接合用端部と前記のマザーボードとなるプリント基板の
接合用端部とを、何れかの接合用端部に合致する形状と
構造を有するハンダ鏝によって、ハンダを加熱溶融させ
て接合したことを特徴とするモールドモジュール。 - 【請求項20】請求項11ないし19の何れかに記載の
モールドモジュールにおいて、前記のマザーボードとな
るプリント基板として、前記多層形パッケージの金属プ
リント基板と熱膨張係数がほぼ等しい金属製または金属
製以外のプリント基板を使用したことを特徴とするモー
ルドモジュール。 - 【請求項21】請求項11ないし20の何れかに記載の
モールドモジュールにおいて、前記のマザーボードとな
るプリント基板と前記多層形パッケージとの接合部の周
囲及び両者間の空間に、前記多層形パッケージに充填し
た高熱伝導性絶縁樹脂とほぼ同一の熱膨張係数を有する
高熱伝導性絶縁樹脂を充填したことを特徴とするモール
ドモジュール。
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