TWI812972B

TWI812972B - Ｕｓｂ記憶體及其製造方法

Info

Publication number: TWI812972B
Application number: TW110123695A
Authority: TW
Inventors: 土肥雅之
Original assignee: 日商鎧俠股份有限公司
Priority date: 2020-09-17
Filing date: 2021-06-29
Publication date: 2023-08-21
Also published as: CN114206002B; TW202213448A; US20220083284A1; CN114206002A; US11880609B2; JP2022050235A

Abstract

本發明的一實施形態係提供可更高精度地控制連接器零件之高度的USB記憶體及其製造方法。

本實施形態所致之USB記憶體係於可藉由與插座連接，進行資料傳送的USB記憶體中，具備配線基板、半導體晶片、連接器、接著薄膜。配線基板係具有配線。半導體晶片係與配線電性連接。連接器係具有第1連接部、第2連接部、保持部。第1連接部係透過配線與半導體晶片電性連接。第2連接部係與第1連接部電性連接，可與插座連接。保持部係保持第1連接部及第2連接部。接著薄膜係至少設置於配線基板與保持部之間。

Description

USB記憶體及其製造方法

本實施形態係關於USB記憶體及其製造方法。

[相關申請案]

本申請案係主張以日本專利申請案2020-156719號(申請日：2020年9月17日)為基礎申請案的優先權。本申請案係藉由參照該基礎申請案，包含基礎申請案的所有內容。

作為連接電腦等的資訊機器與周邊機器時的連接規格之一，公知有USB(Universal Serial Bus)。USB記憶體係有因小型化或設計性等，以兼用一般使用產品的框體部之金屬殼的外殼之方式設計的狀況。此時，例如與插座的電性連接所用的連接器零件(插頭)在沒有金屬殼的狀態下，於USB記憶體內的基板上藉由焊接來安裝。

但是，在焊料安裝中，焊料為膏狀，故有焊料的供給量容易不穩定的狀況。又，焊料安裝時之對於基板的連接器零件的高度(安裝高度)係受到用以將連接器零件安裝於基板上的安裝機、及焊料的表面張力影響。所以，難以積極控制(調節)安裝高度。此時，包含插座與連接器零件之嵌合的調整等，USB記憶體1的設計的自由度變低。

1:USB記憶體

2:連接器

3a:導電構件

3b:導電構件

4:框體

5:插座

6:接著薄膜

7:接著薄膜

10:電路基板

11:配線基板

11a:墊片

11b:墊片

13:記憶體晶片

14:控制器晶片

21:連接部

22a:連接部

22b:連接部

23:連接部

24:保持部

52:開口部

54:固定構件

55a:插座連接部

55b:插座連接部

71:導電性粒子

F1:面

F2:面

F3:面

F4:面

[圖1]係揭示第1實施形態所致之USB記憶體的構造例的剖面圖。

[圖2]係揭示第1實施形態所致之電路基板及連接器的構造例的剖面圖。

[圖3]係揭示第1實施形態所致之連接器的構造例的俯視圖。

[圖4]係揭示第1實施形態所致之USB記憶體的製造方法之一例的剖面圖。

[圖5]係揭示接續於圖4，USB記憶體的製造方法之一例的剖面圖。

[圖6]係揭示接續於圖5，USB記憶體的製造方法之一例的剖面圖。

[圖7]係揭示變形例所致之USB記憶體的製造方法之一例的剖面圖。

[圖8]係揭示接續於圖7，USB記憶體的製造方法之一例的剖面圖。

[圖9]係揭示接續於圖8，USB記憶體的製造方法之一例的剖面圖。

[圖10]係揭示第2實施形態所致之電路基板及連接器的構造例的剖面圖。

[圖11]係揭示第2實施形態所致之USB記憶體的製造方法之一例的剖面圖。

[圖12]係揭示接續於圖11，USB記憶體的製造方法之一例的剖面圖。

以下，參照圖式說明本發明的實施形態。本實施形態並不是限定本發明者。圖式為模式圖或概念性者，各部分的比率等不一定與現實者相同。於說明書與圖式中，關於已提及的圖式對於與前述者同樣的要素附加相同符號並適當省略詳細說明。

(第1實施形態)

圖1係揭示第1實施形態所致之USB記憶體1及插座5的構造例的剖面圖。USB記憶體1係可藉由與插座5連接，進行例如USB3.0所致之資料傳送的插頭一體型的半導體裝置。插頭一體型的USB記憶體1係不設置金屬製的外殼亦可。

USB記憶體1係具備框體4、固定部4a、電路基板10、連接器2。

框體4係收容電路基板10及連接器2。框體4具有開口部41。於框體4例如使用鋅合金等的金屬。再者，於框體4例如使用ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene)或PC(Polycarbonate)等的塑膠亦可。框體4係例如藉由將具有溝部的複數框體構件以溝部對向之方式貼合所得亦可。再者，框體4的形狀並不限定於圖1所示的範例。框體4係對於配線基板11至少設置於連接器2相反側，亦即電路基板10的下方亦可。所以，不設置電路基板10及連接器2的上方的框體4，讓電路基板10及連接器2露出亦可。

固定部4a係設置於開口部41內，對於框體4固定電路基板10及連接器2。

接著，針對USB記憶體1的電路基板10及連接器2進行說明。

圖2係揭示第1實施形態所致之電路基板10及連接器2的構造例的剖面圖。圖2係放大圖1所示之連接器2的周邊的放大圖。

如圖2所示，USB記憶體1係更具備導電構件3a、3b、接著薄膜6。導電構件3a、3b例如使用焊料等的導電性材料。再者，關於接著薄膜6的詳細構造，於後說明。

如圖1所示，電路基板10係設置於開口部41內。電路基板10係藉由框體4固定為佳。又，如圖2所示，電路基板10係具有配線基板11、記憶體晶片13、控制器晶片14、電子零件15、封止樹脂層12。

配線基板11係具有配線(未圖示)、墊片11a、11b、11c。墊片11a、11b、11c係從配線基板11露出，與配線基板11內的配線電性連接。配線係包含例如訊號配線、電源配線及接地配線等。在墊片11a、11b之間及複數墊片11c之間，例如設置阻焊劑等的絕緣材(未圖示)。作為配線基板11，例如可使用具有具備設置於表面之墊片11a、11b、11c的配線層之玻璃環氧等的樹脂基板等。

又，配線基板11係具有面F1，與相對於面F1為相反側的面F2。在圖2所示的範例中，面F1為下面，面F2為上面。又，如圖2所示，記憶體晶片13、控制器晶片14及電子零件15係搭載於配線基板11的面F1，與設置於面F1的複數墊片11c電性連接。又，控制器晶片14係透過配線基板11的配線，與記憶體晶片13電性連接。再者，記憶體晶片13及控制器晶片14並不限定於該等，作為其他半導體晶片亦可。又，記憶體晶片13的位置與控制器晶片14的位置相反亦可。

記憶體晶片13係與配線基板11內的配線電性連接。記憶體晶片13係例如具有複數半導體晶片的層積，複數半導體晶片係以隔著接著層，一部分重疊的方式相互接著。複數半導體晶片係藉由引線接合，連接設置於各半導體晶片的電極來電性連接。作為半導體晶片，例如可使用具有NAND快閃記憶體等的記憶元件的記憶體晶片等。此時，半導體晶片係除了記憶體單元之外，具備解碼器等亦可。

控制器晶片14係與配線基板11內的配線電性連接。控制器晶片14係控制對於記憶體晶片13之資料的寫入及資料的讀取等的動作。控制器晶片14係藉由半導體晶片構成，例如藉由引線接合，連接設置於半導體晶片的電極墊片與設置於配線基板11的連接墊片，藉此電性連接於配線基板11。

作為記憶體晶片13及控制器晶片14與配線基板11的連接方法，並不限定於引線接合，使用倒裝晶片接合或捲帶式自動接合等的無線接合亦可。又，使用於配線基板11的面F1，層積記憶體晶片13與控制器晶片14的TSV(Through Silicon Via)方式的3維安裝構造亦可。

電子零件15係USB記憶體1的動作所用的零件。電子零件15係例如包含電容器及電阻等。

封止樹脂層12係例如含有無機填充材(例如SiO₂)。

封止樹脂層12係例如使用將前述無機填充材與有機樹脂等混合的封止樹脂，藉由轉注成型法、壓模成形法、射出成型法等的壓模法所形成。

連接器2係設置於配線基板11的面F2的上方。連接器2係使用於為了電性連接記憶體晶片13及控制器晶片14等的半導體晶片與插座5。連接器2係具有保持部24、連接部21、22a、22b、23。

保持部24係保持(支持)連接部21、22a、22b、23。保持部24係例如以固定連接部21、22a、22b、23之方式設置。保持部24例如使用樹脂。保持部24係具有面F3，與相對於面F3為相反側的面F4。面F3係與配線基板11對向之面。於面F4設置連接部22a、22b。

連接部21係透過配線基板11的配線，與半導體晶片(例如記憶體晶片13或控制器晶片14)電性連接。更詳細來說，連接部21係透過導電構件3a與墊片11a連接。亦即，導電構件3a係電性連接墊片11a與連接部21。如圖2所示的範例，連接部21係以從保持部24的側面突出之方式設置。

連接部22a、22b係以與連接部21電性連接，可與插座5連接的方式設置。又，連接部22a、22b係配置於保持部24中與配線基板11對向之面F3相反側之面F4。

圖3係揭示第1實施形態所致之連接器2的構造例的俯視圖。圖3係例如從面F4的上方觀察圖2的連接器2的圖。

連接部22a係例如訊號端子。連接部22a係例如包含USB3.0所致之高速傳送所需的5個端子。連接部22b係例如包含USB2.0或USB3.0所致之資料傳送所需的4個端子。

作為連接部22a，設置接地端子(GND)、用於差動訊號即高速傳送用的發送資料訊號的訊號端子(SSTX+，SSTX-)、用於差動訊號即高速傳送用的接收資料訊號的訊號端子(SSRX+，SSRX-)等的USB3.0所致之高速傳送所需的外部連接端子等。

作為連接部22b，設置電源端子(VBUS)、用於差動訊號即一般傳送用的資料訊號的訊號端子(D+，D-)、及接地端子(GND)等的USB2.0或USB3.0所致之資料傳送所需的外部連接端子。

如圖3所示，連接器2係具有9個連接部21、5個連接部22a、4個連接部22b。1個連接部21係與連接部22a及連接部22b的任一方電性連接。更詳細來說，1個連接部21及1個連接部22a係例如作為1個端子構件20a的兩端部亦可。同樣地，1個連接部21及1個連接部22b係例如作為1個端子構件20b的兩端部亦可。再者，在圖2及圖3所示的範例中，端子構件20a、20b的中間部被保持部24覆蓋。

如圖2所示，連接部22係具有上側成為凸部的彎曲面為佳。連接部22a係具有彈性為佳。於連接部 22a(端子構件20a)，例如可使用銅合金(例如、鈹銅、磷青銅、鈷銅)及鎳合金(例如鈹鎳)等之可賦予彈性的材料。連接部22b(端子構件20b)的材料係作為與連接部22a的材料相同亦可，不同亦可。

連接部23係透過導電構件3b與墊片11b連接。亦即，導電構件3b係電性連接連接部23與墊片11b。連接部23係例如接地端子，與配線基板11內的接地配線電性連接。連接部23係具有將連接器2固定於配線基板11的功能。此係如圖3所示，因為僅連接部21所致之保持部24的外緣之一邊的連接，有連接器2變成不穩定的可能性。所以，連接部23不是使用於資料傳送的端子亦可。

在此，如圖1所示，對於為了將USB記憶體1與插座5連接來說，需要將連接器2與插座5連接。

在圖1所示的範例中，插座5係具備開口部51、52、固定構件53、54、插座連接部55a、55b。固定構件53係設置於開口部51內。固定構件54及插座連接部55a、55b係設置於開口部52內。

固定構件53、54係具有彈性，從上下按壓框體4。藉此，可固定插入至開口部51、52內的框體4。又，固定構件54係往上方按壓插入至開口部52內的連接部22a、22b，可分別使其與插座連接部55a、55b接觸。更詳細來說，連接部22a與插座連接部55a接觸，連接部22b與插座連接部55b接觸。藉此，可在USB記憶體1與具備插座5的資訊機器之間，進行USB所致之資料傳送及USB記憶體 1的電源供給。

連接部22a與插座連接部55a的電性連接係在連接部22a的上面進行。連接部22a係如上所述，具有上側成為凸部的彎曲面及彈性。藉由固定構件54，框體4往上方被按壓的話，連接部22a的彎曲面，係與插座連接部55a接觸，並且被往下方推壓。藉此，因為彈性，連接部22a欲恢復原狀的應力會朝向插座連接部55a施加。結果，可提升連接部22a與插座連接部55a的接觸強度，可讓連接部22a與插座連接部55a容易電性連接。

再者，連接部22b與插座連接部55b的電性連接係與連接部22a與插座連接部55a的電性連接相同亦可。插座連接部55b係具有下側成為凸部的彎曲面及彈性，具有與連接部22a幾乎相同的功能。

如此，對於為了將連接器2與插座5連接來說，需要將連接器2插入至開口部52內，且使連接部22a、22b接觸插座連接部55a、55b。所以，需要適切設計連接器2與插座5的位置關係。

一般來說，插座5的內部構造係根據規格來規定尺寸。從框體4的底面B到連接器2的面F4為止的厚度T係例如以因應插座5的尺寸，成為所定範圍內的方式設計。作為決定厚度T的要因之一，有對於電路基板10(配線基板11)之連接器2的高度。例如，連接器2的高度高時，連接器2會干擾插座5，故難以將連接器2插入至插座的開口部52內。另一方面，連接器2的高度低時，即使將連接器2插入至開口部52內，在連接部22a、22b與插座連接部55a、55b之間也會發生間隙。此時，連接部22a、22b與插座連接部55a、55b不會接觸，故無法獲得電性連接。所以，需要適切控制(調整)連接器2的高度。

因此，如圖2所示，接著薄膜6係至少設置於配線基板11與保持部24之間。接著薄膜6係薄膜狀的接著劑。一般來說，薄膜之厚度的加工精度非常高。亦即，藉由利用容易控制厚度的接著薄膜6，將連接器2固定於配線基板11，可更高精度地控制連接器2的高度。結果，讓USB記憶體1的設計更容易，可提升設計的自由度。接著薄膜6係設置於保持部24之面F3的大略整個面為佳。藉此，可抑制面F3內之連接器2的高度的偏差，及連接器2的傾斜。接著薄膜6係例如DAF(Die Attach Film)或NCF(Non Conductive Film)。再者，並不限於該等，接著薄膜6係例如作為環氧等的熱硬化樹脂亦可。又，接著薄膜6係具有用於焊接等的迴焊時之耐熱性為佳。

又，接著薄膜6係以成為可將連接部22a、22b連接於插座5的厚度之方式設置。更詳細來說，接著薄膜6係以成為於插座5的開口部52內，可插入連接器2的至少一部分，且於設置於開口部52的內側面的插座連接部55a、55b可接觸連接部22a、22b的厚度之方式設置。又，更詳細來說，接著薄膜6係以於開口部52的內側面中與插座連接部55a、55b對向之方式設置，以在開口部52內用以固定USB記憶體1的固定構件54，與插座連接部55a、55b 之間，可插入連接器2的至少一部分，且於插座連接部55a、55b可接觸連接部22a、22b的厚度之方式設置。

接著，針對USB記憶體1的製造方法進行說明。

圖4~6係揭示第1實施形態所致之USB記憶體1的製造方法之一例的剖面圖。再者，在圖4~6中，省略記憶體晶片13、控制器晶片14及電子零件15。

首先，如圖4所示，對於電路基板10印刷焊料膏。之後，藉由迴焊使焊料硬化。亦即，於墊片11a、11b設置導電構件31a、31b。

接著，如圖5所示，於配線基板11的面F2貼附接著薄膜6。亦即，於配線基板11上設置接著薄膜6。更詳細來說，於配線基板11上，設置以配線基板11與保持部24之間的距離成為所定距離之方式調整之厚度的接著薄膜6。亦即，接著薄膜6係以獲得連接器2之所希望的高度之方式，調整厚度。再者，在圖5所示的範例中，接著薄膜6係預先單片化。

接著，如圖6所示，安裝連接器2。例如，在電路基板10之連接器2的搭載後，進行用於導電構件3a、3b與連接部21、23的連接的迴焊、及接著薄膜6的硬化。再者，迴焊及硬化的順序任一先進行亦可。藉此，獲得圖2所示之USB記憶體1。亦即，將連接器2的保持部24，透過接著薄膜6，接著於配線基板11，並且將連接部21，透過配線基板11內的配線來與半導體晶片電性連接。

之後，USB記憶體1係被固定於框體4。

再者，於圖5所示的工程中，例如於形成半導體元件的薄片基板貼附接著薄膜6，之後，藉由切割將電路基板10單片化。藉此，相較於針對單片化之各電路基板10，形成單片化之接著薄膜6的狀況，可容易量產USB記憶體1。又，電路基板10的單片化前貼附接著薄膜6時，接著薄膜6係薄片狀(單片化之前)地貼附於電路基板10亦可。此時，接著薄膜6係不僅對應保持部24之面F3的區域，設置於配線基板11之面F2的幾乎整個面亦可。此係因為於圖6的工程中，連接部21突破接著薄膜6而與導電構件3a接觸。再者，並不一定限於前述的方法，針對單片化之各電路基板10，形成單片化之接著薄膜6亦可。

如上所述，依據第1實施形態，連接器2係具有保持連接部21及連接部22a、22b的保持部24。又，接著薄膜6係至少設置於配線基板11與保持部24之間。接著薄膜6所用之薄膜的厚度的加工精度非常高。藉此，可更高精度地控制對於配線基板11之連接器2的高度。

如果，不設置接著薄膜6時，需要僅利用焊料(導電構件3a、3b)連接及固定連接器2與電路基板10。但是，因為焊料為膏狀，故有焊料的供給量容易不穩定的狀況。又，焊料安裝時之對於基板的連接器零件的高度(安裝高度)係受到用以將連接器零件安裝於基板上的安裝機、及焊料的表面張力影響。所以，難以積極控制(調整)安裝高度，並且焊料安裝後之對於配線基板11的連接器2 的高度(連接高度)的偏差會變大。焊料安裝時，連接高度的偏差係例如大約±50μm。圖1所示的厚度T係不僅連接高度的偏差，也受到電路基板10的厚度偏差及框體4的尺寸偏差影響。所以，需要一邊考慮各別偏差的衝突一邊設計厚度T。例如，連接高度的偏差變大的話，其他零件的偏差變成沒有餘裕，故設計難易度變得非常高。

相對於此，在第1實施形態中，厚度的偏差比焊料安裝之連接高度的偏差小的接著薄膜6支撐連接器2。接著薄膜6的厚度的加工偏差係例如大約±10μm。再者，接著薄膜6的厚度係例如大約50μm~大約100μm。藉此，讓連接器2的高度調整變得容易，且可抑制連接器2的高度的偏差。亦即，可更高精度地調節連接器2的高度。結果，可讓電路基板10的厚度偏差及框體4的尺寸偏差等之其他零件的偏差具有餘裕，可讓考慮到與插座5的干擾及未連接等之USB記憶體1的設計更為容易。

再者，USB記憶體1並不限於進行USB3.0所致之資料傳送的狀況。只要是使用相同的訊號的規格，USB記憶體1係例如使用於USB2.0或Type-C等之其他USB規格所致之資料傳送亦可。此時，例如變更連接部21、22a、22b、23的數量、配置及形狀等亦可。

又，圖2所示的電路基板10之記憶體晶片13、控制器晶片14及電子零件15的安裝方式係為COB(Chip On Board)。但是，安裝方式並不限於此，例如作為SMT(Surface Mount Technology)等亦可。此時，例如半導體封裝安裝於配線基板11上。

又，只要連接器2藉由接著薄膜6固定於配線基板11的話，不設置連接部23、墊片11b及導電構件3b亦可。

(變形例)

圖7~圖9係揭示變形例所致之USB記憶體1的製造方法之一例的剖面圖。第1實施形態的變形例係在接著薄膜6不是貼附於配線基板11而是貼附於保持部24之處，與第1實施形態不同。

首先，如圖7所示，於連接器2的面F3貼附接著薄膜6。亦即，於連接器2的保持部24設置接著薄膜6。更詳細來說，於保持部24，設置以配線基板11與保持部24之間的距離成為所定距離之方式調整之厚度的接著薄膜6。再者，接著薄膜6係預先單片化。

接著，如圖8所示，對於電路基板10印刷焊料膏。亦即，於墊片11a、11b設置導電構件3a、3b。

接著，如圖9所示，安裝連接器2。亦即，將保持部24，透過接著薄膜6，接著於配線基板11，並且將連接部21，透過配線基板11內的配線來與半導體晶片電性連接。

變形例所致之USB記憶體1的其他構造係對應與第1實施形態所致之USB記憶體1的構造相同，故省略其詳細說明。變形例所致之USB記憶體1係可獲得與第1實施形態相同的效果。

(第2實施形態)

圖10係揭示第2實施形態所致之電路基板11及連接器2的構造例的剖面圖。第2實施形態係在不設置導電構件3a、3b，接著薄膜具有導電性之處，與第1實施形態不同。

USB記憶體1係具備接著薄膜7，來代替第1實施形態的接著薄膜6。接著薄膜7係與接著薄膜6幾乎相同亦可，以下，針對與接著薄膜6的不同進行說明。

接著薄膜7係設置於墊片11a與連接部21之間。又，接著薄膜7係於內部具有電性連接墊片11a與連接部21的導電性粒子71。同樣地，接著薄膜7係於內部具有電性連接連接部23與墊片11b的導電性粒子71。亦即，接著薄膜7係包含熱硬化性樹脂及導電性粒子71。藉由導電性粒子71，不設置第1實施形態所致之導電構件31a、31b亦可。

更詳細來說，接著薄膜7係非等向性導電薄膜(ACF(Anisotropic Conductive Film))。連接器2與配線基板11的接著之際的壓接時，藉由導電性粒子71彼此接近，電性連接連接部21與墊片11a之間，及連接部23與墊片11b之間。再者，在壓接時的壓力低的位置中，導電性粒子71彼此隔開。所以，例如鄰接的連接部21之間，及連接部21與連接部23之間，係電性分離。

圖11及圖12係揭示第2實施形態所致之USB記憶體1的製造方法之一例的剖面圖。

首先，如圖11所示，於配線基板11的面F2貼附接著薄膜7。接著薄膜7係以覆蓋墊片11a、11b之方式設置。再者，導電性粒子71係例如於接著薄膜7內大略均等地配置。

接著，如圖12所示，安裝連接器2。例如，在電路基板10之連接器2的搭載後，進行接著薄膜7的硬化。因為將連接器2安裝至電路基板10時的壓力，墊片11a與連接部21之間，及墊片11b與連接部23之間的導電性粒子71的密度變高。藉此，電性連接連接器2與電路基板10。

如此，可藉由接著薄膜7，大略同時進行連接器2與電路基板10之間的固定及電性連接，故可削減焊料印刷及迴焊的工程。

第2實施形態所致之USB記憶體1的其他構造係對應與第1實施形態所致之USB記憶體1的構造相同，故省略其詳細說明。第2實施形態所致之USB記憶體1係可獲得與第1實施形態相同的效果。

已說明本發明的幾個實施形態，但是，該等實施形態係作為範例而提示者，並無意圖限定發明的範圍。該等實施形態係可利用其他各種形態來實施，在不脫出發明之要旨的範圍內，可進行各種省略、置換、變更。該等實施形態及其變形係與包含於變形的範圍及要旨相同，並且包含於申請專利範圍所記載之發明與其均等的範圍。