WO2004047168A1 - 電子装置 - Google Patents

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WO2004047168A1
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core
electronic device
solder
substrate
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Takehide Yokozuka
Masahide Harada
Shiro Yamashita
Kaoru Uchiyama
Shuji Eguchi
Masahiko Asano
Koji Sato
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Hitachi, Ltd.
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    • H05K3/4602—Manufacturing multilayer circuits characterized by a special circuit board as base or central core whereon additional circuit layers are built or additional circuit boards are laminated
    • H05K3/4608—Manufacturing multilayer circuits characterized by a special circuit board as base or central core whereon additional circuit layers are built or additional circuit boards are laminated comprising an electrically conductive base or core

Definitions

  • the present invention relates to a module substrate and a module structure of an electronic device. 2. Description of the Related Art It is necessary for an electronic device equipped with an electronic substrate to prevent failures caused by heat generated by electronic components. For this reason, a thermal cycle test is performed before shipment. In-vehicle electronic control devices, such as ECUs (Engine Control Units), are particularly suitable for use in a wide temperature range, because the temperature inside the vehicle changes greatly due to the engine on / off and changes in the ambient temperature. It is necessary to withstand the heat cycle (normally 140 degrees to 120 degrees: JASODOO 1 for environmental test of automotive electronic equipment). These days, ECUs tend to be located closer to the engine, and the upper limit of this temperature range tends to be higher.
  • ECUs Engine Control Units
  • the MCM Multi Chip Module
  • Such an MCM structure (herein, including a structure having an interposer that does not necessarily have a plurality of LSIs, is simply called an MCM structure) is an LSI. Since the heat generated by the IC is difficult to escape to the electronic board, it is important to be able to efficiently radiate heat when the heat generated by the LSI is large. If this heat dissipation problem can be solved, an on-vehicle electronic control device with an MCM structure can be realized.
  • a heat dissipation structure for example, there is a structure in which a heat sink is provided on the top surface of the LSI, but it is difficult to realize this structure if there are restrictions in the thickness direction due to the product structure. is there . In addition, there is the ability to cause problems in reliability.
  • a conventional structure for improving the heat dissipation of a semiconductor module using a metal core substrate as an interposer substrate is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-17507. It is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-228452.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-175407 discloses a metal core substrate used as an interposer substrate.
  • the resin layer on one side (front surface) of the metal core substrate is partially removed, and the semiconductor chip is formed in the core metal exposed region formed by the removal. It is bonded.
  • the resin layer on the other surface (back surface) side of the metal core substrate is partially removed, and the core metal exposed region formed thereby is air-cooled.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-228452 discloses a semiconductor device having a mounting structure similar to that of Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-175407 on one surface (surface). A metal core board on which the chip is mounted is described.
  • this metal core board On the other side (back side) of this metal core board, the conductor between the conductor circuit on which the soldering pole for connection to the other board is fixed, and the metal core A thermal via is formed in the substrate.
  • This via hole is, for example, provided with metal plating or filled with a metal such as resin and solder. It is stated that by installing such a thermal via, it is possible to efficiently dissipate the heat generated by the electronic components.
  • thermal vias are formed from the core metal to the conductor circuit. Costs are strong in the formation of a. In addition, thermal vias, which can be generally formed on a printed wiring board, are inferior in heat radiation because they are thin, hollow plates made of copper. Disclosure of invention SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an electronic device having low cost and excellent heat dissipation while maintaining the connection reliability between an interposer substrate and a motherboard. . The present invention discloses various means for achieving this purpose. The typical means are described below. ⁇
  • a metal core substrate with a large heat capacity and high thermal conductivity will be used for both the interposer substrate and the motherboard mounted on the electronic device.
  • a metal core substrate with large heat capacity and high thermal conductivity is used for the interposer substrate, and a metal base substrate with large heat capacity and high thermal conductivity is used for the mother port. You For this reason, the electronic device according to the present invention is excellent in heat dissipation.
  • a metal core substrate or a metal base substrate having a thermal expansion coefficient close to that of the metal core substrate used for the interposer substrate is used.
  • MCM the reliability of the solder connecting the interposer board to the motherboard can be a problem, mainly due to the interposer board and the motherboard.
  • a substrate having a similar coefficient of thermal expansion is used for the interposer substrate and the mother board. As a result, the reliability of the solder connecting the interposer substrate and the mother board is improved, and as a result, the heat resistance of the electronic device is improved.
  • the metal (base material) of the interposer substrate and the motherboard is exposed, and a pad for direct solder connection is formed on the exposed portion.
  • the interposer substrate Solder connection to motherboard.
  • the metal (base material) of the motherboard or the interposer substrate is not interposed through an insulating layer having low thermal conductivity.
  • the exposed part of the metal (base material) can be formed at the same time as the formation of the via hole, and the pad on the metal base (base material) can be formed as a pad for other electrical connection. The cost is not high because it can be formed at the same time as.
  • the core metal or base metal exposed through the partial removal of the resin layer and the heat-sinking solder connection knuckle are applied to the removed volume of the resin layer. If only the size of the solder connection pad is smaller than the solder connection pad for electrical connection on the resin layer, the solder connection pad for heat dissipation and the solder connection pad for electrical connection Both can be connected with the same volume of solder. For this reason, solder balls of the same size are supplied to both the solder connection pad for heat dissipation and the solder connection pad for electrical connection, and the BGA connection is performed efficiently and collectively under the same reflow conditions. It is possible to do it. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a mounting structure according to the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a mounting structure according to the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a mounting structure according to the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a mounting structure according to the present invention.
  • FIG. 6 is a sectional view showing a mounting structure according to the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a mounting structure according to the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a mounting structure according to the present invention.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a mounting structure according to the present invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a mounting structure according to the present invention.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing an electronic substrate according to the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a mounting structure according to the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a mounting structure according to the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a mounting structure according to the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing an actual 5k according to the present invention.
  • FIG. 6 is a sectional view showing a mounting structure according to the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a mounting structure according to the present invention.
  • FIG. 8 is a sectional view showing a mounting structure according to the present invention.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a mounting structure according to the present invention.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view showing a mounting structure according to the present invention.
  • FIG. 21 is an eye view of the ECU according to the present invention in a state where an upper housing is opened.
  • FIG. 22 is a cross-sectional view illustrating a mounting structure according to the present invention.
  • FIG. 23 is a cross-sectional view showing a mounting structure according to the present invention.
  • FIG. 24 is a cross-sectional view showing a mounting structure according to the present invention.
  • FIG. 25 is a cross-sectional view showing a mounting structure according to the present invention.
  • FIG. 21 is a bird's-eye view of the ECU, which is an electronic device according to the present embodiment, with an upper housing opened.
  • a connector (not shown) for connecting to an external terminal is molded into a lower housing 41 and a lower housing 41, which are molded on a side wall.
  • Module 100 which is fixed and electrically connected to the connector terminal, is fitted into lower housing 41, and module 100 is sealed. And an upper housing (not shown).
  • the housing is usually made of light aluminum. However, since the heat dissipation function of the housing does not depend on the material, the material of the housing can be arbitrarily selected.
  • the module 100 is composed of an interposer substrate 20 on which an LSI chip 11 as an electronic component is mounted and a motherboard on which an interposer substrate 25 is mounted. 30 and. These substrates 20 and 30 are connected by solder.
  • the three heat generating LSI chips 11 are mounted on different interposer boards together with other electronic components. Of these three LSI chips 11, one is a power supply IC chip and two are dry-drive IC chips.
  • the LSI chip mounted on the interposer substrate is either a power supply IC chip or a drain IC chip. is there .
  • one LSI chip is mounted.
  • the module described above is taken as an example, it is not necessary that the number of LSI chips mounted on the interposer substrate be one or more.
  • both the power supply IC chip and the driver IC chip may be mounted on the interposer substrate.
  • the module shown in Fig. 1 is used as an LSI chip 11, a solder part 19 formed by melting a solder pole, and an interposer substrate 20. It has a metal core substrate 2 OA, a metal base substrate 3 OA used as a mother port 30 and a solder register 29.
  • the metal core substrate 2 OA has a metal plate (core metal 13) as a core, and an insulating layer 21 made of a resin formed on both sides of the core metal 13. It is a substrate provided with a wiring layer 15. In addition, 17 is a snowy horror.
  • the metal-based substrate 3 OA is based on a metal plate (metal-based base 23), and has an insulating layer 21 made of resin on one surface thereof. This is a substrate in which a wiring layer 15 is formed on the insulating layer 21.
  • a portion of the insulating resin is removed from the insulating layer 21 on one side (front surface) of the metal core substrate 2 OA, and an insulating layer is interposed on the core metallization in that area. Instead, the face-up type LSI chip 11 is die-bonded. The LSI chip 11 is wire-bonded to the wiring layer 15 on the mounting surface of the LSI chip.
  • the insulating resin is removed by laser at the same time as the via formation.
  • lasers such as a carbonate laser and a YAG laser, but any type of laser can be used. However, if a carbon dioxide laser is used, the processing cost is low. Also, mechanically Fat may be removed.
  • solder connection pad for electrically connecting to the mother board is formed on the other side (back side) of the metal core board 2OA.
  • solder connection nodes those formed in the area opposite to the mounting area of the LSI chip 11 can be used for heat dissipation, power supply, and grounding. It is used for such purposes.
  • two insulating layers 21 and two wiring layers 15 are alternately stacked.
  • Part of the wiring layer is a pad for solder connection, and is connected to the interposer substrate 20A by solder.
  • the insulating resin in the — part is removed to expose the base metal 23, and N i Au plating is applied to form a solder connection pad 31 for heat dissipation.
  • the other surface (back surface) of the metal base substrate 30A is bonded to the housing 41 with an adhesive.
  • This metal-co-interposer substrate is manufactured by the following process.
  • a copper plate of 0.2 mmt x 300 mm x 500 min is prepared as the core metal 13.
  • This copper plate is sized so that multiple boards can be cut out and used later.
  • the copper plate may be of a size that is easy to handle in substrate manufacturing.
  • the type of metal may be aluminum, iron-Ni alloy, or the like, but is preferably copper having good thermal conductivity.
  • a hole for forming a hole (0.8 ⁇ ) and a substrate size later The slit along the outer shape of the board piece was formed by etching to make it easier to cut out with the cutting. Note that a solution containing ferric chloride is used as the etching solution.
  • a pre-paider 21 epoxy resin containing glass cross-section, thickness 0.1 mm t
  • a copper foil 15 thickness: (0.012mmt) is laminated on the front and back of metal 13 and glued by pressing.
  • a resin-coated copper foil RCF Resin Coated Copper Foil
  • RCF Resin Coated Copper Foil
  • the laser may be any one of a carbon dioxide laser, a YAG laser and the like. However, it is preferable to use a carbon dioxide laser because it can be processed at low cost.
  • a drill hole was formed for the through hole 17 for electrically connecting the inner and outer layers of the metal core substrate to each other.
  • These through holes can also be machined with a laser, but if you use a pre-predder, there is glass crossing, so drilling is suitable.
  • copper was applied with a thickness of about 0.015 mm for the inner layer through-holes, inner layer vias, and inner layer wiring.
  • the process of forming the insulating layer and the inner wiring layer The surface circuit was formed by repeating the process again. In this case, the via At the same time, the resin in the LSI chip mounting area is removed. Copper plating of the same thickness as above is applied to the wiring and via holes, and electroless nickel plating (0.005 mm thick) is used to prevent wiring corrosion and solder connection. ) And electroless gold plating (thickness: about 0.00L).
  • solder resist 29 was formed of a pattern except for a portion that had to be exposed for mounting electronic components.
  • the case where the front and back wiring layers of the metal core substrate 2 OA are two layers has been described.
  • the present invention does not depend on the number of wiring layers.
  • the wiring layers on the front and back sides of the substrate 20A do not need to be two layers, if not necessarily.
  • Ag paste is applied to a desired part for mounting components on the surface of A, and electronic components are mounted. Further, the Ag paste is cured under appropriate curing conditions (for example, 150 ° C., lhr), and the electronic components are bonded to the metal core substrate 2OA. If this bonding is performed with solder, the heat dissipation can be further improved.
  • the electrodes of the high heat-generating LSI 11 and the electrodes of the metal core interposer substrate 2OA are connected by wire bonding. If necessary, if the component mounting surface of the interposer substrate 20A is molded into a package by molding it with resin, the handleability is improved.
  • a Sn3AgO.5Cu solder pole is mounted on the electrode, and the solder is reflowed at a maximum temperature of 240 ° C and a solder melting time of about 20 seconds. As a result, a solder bump is formed. Note that other solders may be used. In such a case, the poles are formed under reflow conditions according to the type of solder.
  • the metal base substrate 3OA used as the motherboard 30 is also formed in the same manner as the metal core substrate 30A except for the following points. Since the insulating layer and the wiring layer are formed on one side, a single hole that penetrates the core metal is not required. This allows for a simpler process to manufacture.
  • via holes and counterbores for forming solder connection pads on the base metal 23 are formed on the insulating layer by a carbon dioxide laser or the like. Then, the base metal 23 exposed from the counterbore bottom force is subjected to electroless nickel plating and electroless gold plating. As a result, a solder contact pad for heat dissipation is formed.
  • the thickness of the electroless nickel plating on the base metal 23 shall be about 0.005 mm, and the thickness of the gold plating shall be about 0.001 mm.
  • the base metal 23 is made of copper, the above-mentioned plating is not always necessary, but when the plating is applied, solder connection and connection reliability can be improved.
  • solder printing mask with a mask thickness of 0.1 mm on the 30 A solder paste pad of the metal-based substrate, print the solder paste by the printing method.
  • the heat capacity of the mother board is large, so that the heat generated by the LSI is not only diffused in the metal-coin interposer substrate, but also vertical through the solder.
  • the heat can be efficiently transferred to the motherboard (in the direction of the motherboard), and the heat can be spread even within the motherboard.
  • Almost all ordinary printed circuit boards are made of resin with poor thermal conductivity, but metal-based boards are made of metal with good thermal conductivity.
  • the insulating resin layer is thin, an efficient heat dissipation structure as described above can be obtained.
  • the reliability of the solder connecting the interposer substrate and the motherboard may be a problem. This is due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the interposer substrate and the mother board.
  • the base metal and the core metal are connected to each other. Since a material having a thermal expansion coefficient close to that of a defect is not used, a difference in thermal expansion coefficient between the interposer substrate and the mother board can be reduced. As a result, the solder connection reliability is improved. This effect can be expected in any of the following embodiments.
  • solder bumps 3 3 pads on ordinary insulating resin are connected by solder bumps 19.
  • the heat generated by the LSI can be dissipated to the metal base of the motherboard, so that better heat dissipation can be obtained.
  • the size of the solder connection pad for heat dissipation on the core meter / layer exposed by partial removal of the resin layer is reduced by the size corresponding to the removed volume of the resin layer. If the size of the solder connection pad for electrical connection on the resin layer is smaller, both the solder connection pad for heat dissipation and the solder connection pad for electrical connection will be used. It can be connected with the same volume of solder.
  • FIG. 2 is the same as FIG. 1 except that the motherboard is a metal core substrate 30 B with double-sided wiring.
  • Figs. 3 to 5 show the mother board 30 as a part of the insulating resin on the back side (the surface on which the interposer board is not mounted) and the core metal exposed.
  • the structure using the double-sided metallographic substrate 30G, 30C, and 3OD is shown below.
  • the heat radiation can be further improved.
  • an underfill or a gel is inserted between the interposer substrate and the motherboard.
  • high heat dissipation can be obtained.
  • the chip mounting counterbore does not need to be near the center of the substrate, and
  • the heat-dissipating pad formed directly on the tarl does not need to be directly under the chip mounting part. The same applies to the module having the above-described structure and the module having the structure described below.
  • FIG. 7 shows a structure in which the module is bonded to a metal (for example, aluminum) housing 41.
  • the high heat conductive member 45 is sandwiched between the counterbore portion on the back side of the motherboard and the housing 41, the heat dissipation can be further improved. be able to .
  • the high heat conductive member is a member having a higher thermal conductivity than the adhesive bonding the motherboard and the aluminum casing, for example, It is a metal plate such as copper or aluminum, solder, or a resin or adhesive with high thermal conductivity.
  • a pad for solder connection may be formed on the case and connected to the case, or solder may be supplied to the core metallization on the mother board and soldered. It can be pressed into the body and connected by contact only. It is not always necessary to form a pad on the housing if only the solder is brought into contact with the housing.
  • an adhesive may be applied to both sides of the metal plate for connection, or they may be simply contacted.
  • an adhesive 43 such as a normal adhesive or high heat conductive adhesive. Go.
  • Figure 8 shows that the LSI chip 11 on the metal core interposer board is face-down, and the pins are flip-chip connected by bumps 51. This is an example.
  • An underfill 53 is interposed between the interposer substrate and the LSI chip 11. The use of the underfill 53 improves reliability and heat dissipation.
  • FIG. 9 shows an example of a structure in which a semiconductor package 55 is connected by a solder bump 57 on a metal core interposer substrate. Even in such a structure, heat dissipation can be improved.
  • FIG 10 shows an example of an interposer structure for obtaining a highly heat dissipating MCM structure.
  • the interposer substrate 20B is a metal core substrate having a metal core and an insulating layer 21 and a wiring layer 15 formed on both sides of the core metal 13. It is. On one side of the board, a counterbore is provided in the insulating resin to mount the high heat-generating LSI, and a portion where the core metal 13 is exposed is formed.
  • the insulating resin layer on the other side of the substrate 20B has a solder connection node 61 for electrically connecting to the mother board and a counterbore of a desired size. It is formed.
  • the pad 63 for the heat-sinking connection is formed directly on the core 13 exposed at the bottom of the counterbore.
  • FIG. 11 shows an example of a manufacturing process for obtaining the interposer substrate 20B shown in FIG.
  • a copper plate of 0.2mm1: X300mmX500mm is prepared as metal 13 to be the core.
  • This copper plate can be cut out and used later for multiple boards. Size.
  • the copper plate may be of a size that is easy to handle in substrate manufacturing.
  • the type of metal may be aluminum, iron-Ni alloy, or the like, but is preferably copper having good thermal conductivity.
  • a hole (0.8 mm square) for forming a through hole and a slit along the outer shape of the board piece to make it easier to cut out later with the board size are used for etching. More formed.
  • the etching solution was ferric chloride (Fig. 11_ (a)).
  • the insulating resin layer and the inner layer of the pre-predeer 21 (epoxy resin containing glass cross, thickness O.lmmt) and copper foil 15 (thickness 0 012mmt) is laminated on both sides of the metal, and bonded by pressing.
  • Resin-coated copper foil RCF Resin Coated Copper Foils
  • Fig. 11_ (b) may be used in place of the pre-prepared and copper foil (Fig. 11_ (b)).
  • Unnecessary copper foil for wiring was removed by etching. If it is necessary to electrically connect the core metal to the inner layer wiring, use a laser with a diameter of 0.15 mm to expose the core metal to form the inner layer via. Form a boring. Any type of laser, such as a CO2 laser or a YAG laser, can be used, but a CO2 laser can be processed at low cost.
  • a through-hole for the through hole 17 for electrically connecting the inner layers on the front and back of the substrate was formed with a drill. This through-hole can also be machined with a laser, but when using a pre-reader, there is a glass cross, so the drilling force B Are suitable .
  • copper with a thickness of about 0.015 mm was applied to the inner layer through holes, inner layer vias, and inner layer wiring (Fig. 11- (c)).
  • a 0.6 mm ⁇ BGA solder connection pad 61 for electrical connection and a 0.6 mm ⁇ solder connection pad 63 for heat radiation directly above the core metal are formed simultaneously.
  • the node pitches were all 1.5 mm.
  • the insulating resin has been removed from the counterbore for heat dissipation. Accordingly, the solder connection height is increased by the thickness of the insulating resin (about 0.2 ram). For this reason, with regard to solder connectivity, the diameter of the pad formed directly above the core is BGA for electrical connection. It is desirable that it is not larger than the head and diameter.
  • the pad pitch it is better to make the pitch of the solder connection pad for heat dissipation small in order to further improve the heat dissipation.
  • c 0 head, pitch is and this is often shall be the Pas-head pitch in consideration of the safety factor of the degree Ru Oh Ni you'll tio over the door to such Rere, heat dissipation solder portion is Even if you do a short shot, there is no problem, so the pitch can be considerably reduced. As a result, it is possible to increase the total area of the connection portion and improve heat radiation.
  • solder register was formed with a pattern, leaving the necessary parts for component mounting (Fig. 11- ( ⁇ (e)).
  • each wiring layer is provided, but the present invention does not depend on the number of wiring layers. For this reason, the wiring layers on the front and back of the metal core substrate 2 OB do not necessarily have to be two layers. In order to increase the number of wiring layers on the metal core substrate 20B, the steps shown in FIGS. 11 (b;) to (c) may be repeated.
  • FIG. 12 shows an example of a structure in which the substrate 2 OB created as described above is connected to the motherboard 30 as an interposer substrate 20.
  • the high heat-generating LSI 11 is a high thermal conductive Ag paste and is connected to the core metal exposed portion of the metal core substrate 20B. If this connection is made with solder, the heat dissipation can be further improved. No, on the back of the interposer substrate 20B.
  • a Sn3AgO.5Cu solder pole of 0.75 ⁇ ⁇ ⁇ in diameter is mounted on the head, and the solder is reflowed at 240 ° C, which exceeds the solder melting point. As a result, a solder bump is formed.
  • the solder bump is aligned with the pad on the motherboard, and the metal core board 20B is mounted on the motherboard 30. After that, the solder was reflowed at 240 ° C and connected. According to such a structure, the heat generated by the LSI can be efficiently released to the motherboard.
  • Fig. 13 shows a structure using a single-sided wiring board (metal-based board) 3OA based on a metal plate as the mother board 30 of Fig. 12.
  • the metal core board 20B has, like the high heat dissipation board described above, the counterbore of the insulating resin and the bottom force of the counterbore, and the exposed pad on the metal base.
  • the power S set only et al is, this path head 6 1 force S, Nono of meta Norebe scan board 3 0 a 0 head 3 1 and that has been solder connection.
  • the heat generated by the LSI Can be dissipated to the mother-port metal base, so that better heat dissipation can be obtained.
  • FIG. 14 shows a structure in which a metal core substrate 30 B having double-sided wiring is used as the mother port 30 of FIG. 12. This structure is the same as the embodiment described with reference to FIG. 13 except that the metal core substrate 30B of the double-sided wiring is used as a mother board. .
  • Figures 13 and 14 show a metal base with a solder connection pad formed on the metal exposed from the resin layer.
  • Board 30A and metal core board 3 Although the structure using the OB as the motherboard 30 in FIG. 12 is shown, the motherboard 30 in FIG. 12 is not necessarily required to use such a meta-board.
  • the base board 3OA and the metal core board 30B need not be provided.
  • a metal base board or a metal core board without a solder connection pad formed directly on the metal may be connected to the mother port 30 of FIG.
  • the pad 61 on the lead may be connected with solder.
  • Figure 17 shows a metal core interface with LSI 11 mounted.
  • a member having high thermal conductivity is a member having a higher thermal conductivity than the adhesive bonding the mother port and the aluminum casing.
  • copper, aluminum, or the like is used.
  • It is a metal plate such as lime, solder, resin or adhesive with high thermal conductivity.
  • solder connection may be made by forming a pad, or the solder may be supplied to the core metal of the motherboard, and the connection may be made only by contact with the housing by pressing it down.
  • FIG. 20 shows an example in which a pad for heat radiation solder connection is formed directly on the core metal, and the heat radiation solder connection part is located off the chip. Also, the electrical solder connection may be in the area directly below the chip. As shown in the present embodiment, regardless of the position of the chip on the board, the solder connection portion for heat dissipation and the electrical connection portion are determined by the wiring design and the heat dissipation design. It can be placed freely.
  • the method of manufacturing the interposer substrate 20B is omitted because it is shown in FIG.
  • the Ag paste is cured and bonded under appropriate curing conditions (for example, 150 ° C, lhr). Connect the electrodes of the high heat-generating LSI to the electrodes of the metal-co-interposer 20B by wire bonding. If the component mounting surface of the metal core board 20B is molded with resin as needed, the handleability is improved.
  • solder balls are also mounted on the heat dissipation pad directly above the core metal.
  • Sn3Ag0.5Cu solder reflow at a maximum temperature of 240 ° C and a solder melting time of about 20 seconds to form a solder bump.
  • Other solders may be used, and in that case, solder bump formation is performed under reflow conditions according to the type of solder.
  • solder printing mask with a mask thickness of 0.1 mm and print the solder paste by the printing method.
  • An interposer substrate with a solder bump formed thereon is aligned and mounted on the printed paste-like solder. After that, reflow the solder again and make the solder connection. It is not always necessary to print this solder, but doing so can prevent the displacement of the interposer substrate due to the viscosity of the printed solder.
  • the motherboard W As shown in Figures 14 to 16, the motherboard W
  • the face-to-face LSI chip 11 is mounted on the surface of the metal core substrate 20C.
  • the solder connection pad on the insulation layer on the back side of the metal core substrate 20C is soldered to the solder connection pad on the insulation layer of the metal base substrate 30E.
  • the pad is connected to the pad.
  • the metal base board 30E is used as the mother board 30.
  • the metal core board 30F is used as the mother board. It may be used as the board 30.
  • the module shown in FIG. 23 is obtained by removing a part of the insulating resin from the insulating layer 21 on the metal core interposer substrate 2 OA and removing the core metal in that region. It has a structure similar to that of the module of FIG. 22 except that the LSI chip 11 is mounted on the upper side without interposing the insulating layer 21.
  • the metal base substrate 30E is used as the mother board 30.
  • the metal core substrate 3.0E is used.
  • F may be used as mother port 30.
  • the modules shown in FIGS. 22 to 25 are attached to the lower housing 41 in the same manner as the modules shown in FIGS. 1 and 2 and the like. You can do it.
  • the module shown in Fig. 24 has a metal core board 30F (mother one-port) with the lower surface at the bottom. Adhered to housing 4 1 with adhesive 4 3 .
  • an electronic device having low cost and excellent heat dissipation while maintaining the connection reliability between an interposer substrate and a mother board.
  • Industrial applicability that can be achieved.
  • Electronic devices with excellent heat dissipation can be manufactured at low cost while maintaining the connection reliability between the interposer substrate and the motherboard. It can be provided.

Abstract

　　ＭＣＭ構造のような、インターポーザ基板を有する電子装置において、インタポーザ基板とマザーボードとの間の接続信頼性を維持しつつ放熱性を向上させる。　本発明においては､熱容量が大きく熱伝導性も高いメタルコア基板を、インタポーザ基板及びマザーボードの双方として用いる。さらに、インタポーザ基板及びマザーボードのうちの少なくとも一方に、コアメタル露出部分を設ける。そのコアメタル露出部分に直接はんだ接続用のパッドを形成し、インタポーザ基板とマザーボードとをはんだ接続する。

Description

明細書 電子装置 技術分野 本発明 は、 電子装置のモ ジュ ー ル基板お ょ ぴモ ジ ュ ー ル 構造に関する 。 背景技術 電子基板を備えた電子装置は、 電子部品 に よ る発熱に起 因 し た不良が生 じ ない よ う にする 必要が あ る 。 その た め、 出荷前に は熱サイ ク ル試験を行 う こ と に してい る 。 ェ ンジ ンの オ ンオフや環境温度の変化に よ り 車体内 の温度が大き く 変ィ匕する た め、 特に、 E C U (Engine Control Unit)等 の車載用電子制御装置は、 広い温度領域での熱サイ ク ル （ 通常、 一 4 0 度〜 1 2 0 度 ： 自 動車用 電子機器の環境試験 通則 JASODOO 1)に耐え る 必要が あ る。 今般、 E C U を よ り エ ン ジ ン近 く に配置す る傾向 が あ り 、 さ ら に、 こ の温度範 囲の上限が よ り 高 く な る 傾向が あ る。 こ の よ う な熱サイ ク ルに さ ら さ れ る と 、 E C U 内 の電子部品の性能が安定 し な く な つ た り 、 電子部品 の搭載基板 と 電子部品 と の間 の接続 不良が生 じ る 可能性が あ る 。 すなわち 、 電子装置に は高い 放熱性が要求 さ れ、 特に E C U等の車載用 電子装置には一 般の電子部品 よ り も優れた放熱性が求 め ら れてい る 。 一方、 M C M (Multi Chip Module)構造 と は、 複数の L S I がイ ンタ ポーザ基板 （中間基板）に搭載 さ れ、 さ ら にィ ン タ ポーザ基板が はんだバ ンプ等 に よ り 電子基板に搭載 さ れた構造を言 う 。 こ の よ う な M C M構造 （こ こ では必ず し も複数の L S I を有 さ ない、 イ ン タ ポーザを有す る 構造 も 含め て、 単に M C M構造 と よ ぶ こ と にする 。 ）は、 L S I の発する 熱が電子基板に逃げに く い構造であ る た め、 L S I の発熱が大き い場合に、 いカゝに効率 よ く 放熱でき る 力、が 重要であ る 。 こ の放熱性の 問題を解決でき る と M C M構造 の車載用 電子制御装置を実現する こ と がで き る 。 放熱構造 と して は、 例 えば、 L S I 上面に ヒ ー ト シ ンク を設 け る構 造が あ る が、 製品構造上、 厚み方向 に制限が あ る 場合に は 実現が困難な こ と が あ る 。 ま た、 信頼性上、 問題が生 じ る こ と 力 S あ る 。
ィ ンタ ポーザ基板 と して メ タ ル コ ア 基板が用い ら れ る 半 導体モ ジュ ールの放熱性を 向上 さ せる 従来の構造が、 特開 平 5 - 1 7 5 4 0 7 号公報及び特開 2 0 0 0 - 2 2 8 4 5 2 号公報に記載 さ れてい る。
特開平 5 - 1 7 5 4 0 7 号公報には、 イ ン タ ーポーザ基 板 と して用い ら れる メ タ ル コ ア基板が記載 さ れてい る 。 こ の メ タ ルコ ア基板の一方の面 （表面）側の樹脂層が部分的 に 除去 さ れ、 こ れに よ り 形成 さ れた コ ア メ タ ル露出領域に半 導体チ ッ プが ダイ ボ ンディ ン グ さ れて い る 。 ま た、 こ の メ タ ル コ ア基板の他方の面 （裏面）側の樹脂層 が部分的 に除去 さ れ、 こ れに よ り 形成 さ れた コ ア メ タ ル露出領域が空冷 さ れる 。 一方、 特開 2 0 0 0 - 2 2 8 4 5 2 号公報 に は、 一方 の面 (表面）に 特開 平 5 - 1 7 5 4 0 7 号公報 と 同様な実装構造 に よ っ て 半導体チ ッ プが搭載 さ れた メ タ ル コ ア 基板が記載 さ れて い る 。 こ の メ タ ル コ ア 基板の他方の面 （裏 面）上の、 他の 基板 と の接続用 は んだ ポ ール が 固 定 さ れ る 導体回路 と 、 メ タ ル コ ア と の 間 に は、 サ ーマル ビア が形成 さ れて い る 。 こ の ビ ア ホ ール に は、 例 え ば、 金属 め つ き が施 さ れた り 、 樹脂、 はんだ等の金属 が充填 さ れ る 。 こ の よ う な サーマ ル ビ ア を設 け る こ と に よ り 、電子部 品 の発熱 を効率的 に放 熱す る こ と が で き る と 記載 さ れて い る 。
と こ ろ で、 特開 平 5 - 1 7 5 4 0 7 号公報記載の構造で は、 メ タ ル コ ア 基板の裏面側 の、 金属 コ ア が露 出 し た部分 か ら 空気 中への放熱性が期待 さ れて い る が 、 例 え ば、 ア ン ダー フ ィ ル、 ゲルが存在す る よ う な、 空気 の流動が ほ と ん ど な い製品構造で は こ の効果 を ほ と ん ど期待で き な い。 ま た、 イ ン タ ー ポーザ基板 と マ ザ一ボー ド と の熱膨張係数差 が考慮 さ れて い な いた め 、 熱サイ ク ル に起因す る 接続不 良 を生 じ る 可能性が あ る 。
ま た、 特開 2 0 0 0 - 2 2 8 4 5 2 号公報記載の構造で は、 コ ア メ タ ルか ら 導体回路 ま でサーマル ビア が形成 さ れ て い る が 、 サ一マル ビ ア の形成 に は コ ス ト が 力 力 る 。 ま た 、 一般 に プ リ ン ト 配線基板で形成で き る サ ーマル ビア は、 銅 め つ き に よ る 中 空 ' 薄板で あ る た め 、 放熱性 に劣 る 。 発明 の 開示 本発明 は、 イ ンタ ポーザ基板 と マザ一ボー ド と の間の接 続信頼性を維持 しつつ、 低 コ ス ト で放熱性に優れた電子装 置を提供する こ と を 目 的 と す る。 本発明 は、 こ の 目 的を達 成す る 手段を種々 開示 してい る。 以下にそ の代表的な手段 を記載する。 ·
ま ず、 電子装置に搭載 したイ ン タ ポーザ基板及びマザ一 ボー ド の双方に、 熱容量が大き く 、 熱伝導性が高い メ タ ル コ ア基板を採用す る 。 ま た は、 熱容量が大き く 、 熱伝導性 が高いメ タルコ ア基板 をイ ン タ ポーザ基板に採用 し、 熱容 量が大き く 、 熱伝導性が高い メ タ ルベース 基板をマザーポ ー ドに採用す る 。 こ の た め 、 本発明 に係 る 電子装置は、放 熱性に優れる 。
ま た、 マザ ^"ボー ド には、 イ ンタ ポーザ基板に用 いた メ タ ル コ ア基板 と 熱膨張係数が近いメ タ ル コ ア基板ま た は メ タ ルベース基板を用いてい る 。 従来の M C Mでは、 イ ンタ ポーザ基板 と マザ一ボー ド と を接続する は んだの信頼性が 問題に な る こ と が あ る 。 こ れは、 主に、 イ ンタ ポーザ基板 と マザ一ボー ド と の熱膨張率の差に起因する も ので あ る 。 本発明 において は、 上述 した よ う に、 イ ン タ ポーザ基板 と マザ一ボー ド と に、 熱膨張係数の近い基板を使用 してい る 。 こ のた め、 イ ン タ ポーザ基板 と マザ一ボー ド と をつ な ぐ はんだの信頼性が 向上 し、 結果 と して、 電子装置の耐熱性 が 向 上す る 。
さ ら に、 イ ンタ ポーザ基板及びマザ一ボー ドの う ち の少 な く と も 一方の メ タ ル （基材）を露出 さ せ、 その露出部分に 直接はんだ接続用 のパ ッ ド を形成 し、 イ ン タ ポーザ基板 と マザ一ポー ド と を はんだ接続す る。 こ の よ う な構造に よ れ ば、マザ一ボー ドま た はィ ン タ ポーザ基板の メ タ ル （基材） に形成 さ れてい る 、 熱導伝性の低い絶縁層 を介 さ ずに、 ィ ン タ ポーザ基板 と マザ一ボー ド と が はんだ接続 さ れ る た め 、 放熱性を高 め る こ と がで き る 。 こ こ で、 メ タ ル （基材）の 露出部は、 ビアホー ル形成 と 同時に形成で き 、 メ タ ノレ （基 材）上のパ ッ ドは、 他の電気的接続用 のパ ッ ド形成 と 同時 に形成で き る た め、 コ ス ト は上カ ら ない。
さ ら に、 樹脂層 の部分的除去に よ り 露出 さ せた コ ア メ タ ルま た はベ ー ス メ タ ル上の放熱用 の はんだ接続ノ ッ ドを、 樹脂層 の除去体積に応 じたサイ ズだけ、 樹脂層上の電気的 接続用 の はんだ接続パ ッ ド よ り も 小 さ く してお けば、 放熱 用 はんだ接続パ ッ ド及ぴ電気的接続用 はんだ接続パ ッ ドの 双方 と も 、 同 じ体積の はんだで接続可能 と な る 。 こ のた め 、 放熱用 はんだ接続パ ッ ド及び電気的接続用 はんだ接続パ ッ ド の双方に 同サイ ズの はんだボールを供給 し、 同 じ リ フ ロ ー条件で一括で効率的 に B G A接続する こ と が可能 と な る 。 図面の簡単な.説明 図 1 は、 本発明 に係 る 実装構造を表す断面図で あ る 図 2 は、 本発明 に係 る 実装構造を表す断面図で あ る 図 3 は、 本発明に係 る 実装構造を表す断面図で あ る 図 4 は、 本発明 に係 る 実装構造を表す断面図で あ る 図 5 は、 本発明 に係 る 実装構造を表す断面図で あ る 6 は、 本発明 に係 る 実装構造を表す断面図で あ る 。
図 7 は、 本発明に係 る 実装構造を表す断面図であ る 。
8 は、 本発明 に係 る 実装構造を表す断面図であ る 。
9 は、 本発明 に係 る 実装構造を表す断面図 で あ る 。
1 0 は、 本発明 に係 る 実装構造を表す断面図であ る 図 1 1 は、 本発明 に係 る 電子基板製造方法を表す断面図 で あ る
2 は 本発明 に係 る 実装構造を表す断面図 であ る
3 は 本発明 に係 る 実装構造を表す断面図であ る 図 4 は 本発明 に係 る 実装構造を表す断面図 であ る
5 は 本発明 に係 る 実 5k を表す断面図 であ る
6 は 本発明 に係 る 実装構造を表す断面図 であ る
7 は 本発明 に係 る 実装構造を表す断面図であ る
8 は 本発明 に係 る 実装構造を表す断面図 であ る
9 は 本発明 に係 る 実装構造を表す断面図であ る
2 0 は 本発明 に係 る 実装構造を表す断面図 で あ る 図 2 1 は 本発明 に係 る E C U の、 上部筐体を開 けた状 th. の 瞰図であ る。
図 2 2 は、 本発明 に係 る 実装構造を表す断面図であ る
2 3 は、 本発明 に係 る 実装構造を表す断面図 であ る 図 2 4 は、 本発明 に係 る 実装構造を表す断面図 であ る
2 5 は、 本発明 に係 る 実装構造を表す断面図 であ る 発明 を実施す る た めの最良の形態 以下、 添付図面 を参照 しなが ら 、本発明 に係 る 実施の形 態について説明す る 。 こ こ では、 本発明 に係 る 電子装置の 例 と して E C u を挙げる 。
図 2 1 は、 本実施の形態に係 る 電子装置であ る E C U の 、 上部筐体を開 けた状態の鳥瞰図であ る 。
こ の電子装置は、 外部の端子 と 接続する た め の コ ネ ク タ (図示せず）が側壁にモ ール ド成形 さ れて い る 下部筐体 4 1 と 、 下部筐体 4 1 に 固定 さ れ、 コ ネ ク タ の端子 と 電気的 に 接続 さ れてい る モ ジ ュ ール 1 0 0 と 、 下部筐体 4 1 に嵌め 込まれ、 モ ジ ユ ール 1 0 0 を封止する 上部筐体 （図示せず） と 、 で構成 さ れてい る 。
筐体は、 通常、軽いアル ミ ニ ウ ム で形成 さ れる 。 た だ し 、 筐体の放熱機能は材質に依存す る も のではないた め、 筐 体の材質は任意に選択可能であ る 。
モ ジュ ール 1 0 0 は、 電子部品 であ る L S I チ ッ プ 1 1 が搭載 さ れてい る イ ンタ ポーザ基板 2 0 と 、 イ ン タ ポーザ 基板 2 5 が搭載 さ れたマザ一ボー ド 3 0 と 、 を備 えてい る 。 こ れ ら の基板 2 0 , 3 0 は、 はんだで接続 さ れてい る 。 高発熱な 3 個の L S I チ ッ プ 1 1 は、 それぞれ異な る イ ン タ ポーザ基板上に他の電子部品 と と も に搭載 さ れて い る 。 こ れ ら の 3 つの L S I チ ッ プ 1 1 の う ち 、 1 つは電源 I C チ ッ プで、 2 つ は ドラ イ ノ 一 I C チ ッ プであ る 。
以下、 こ の E C Uで用い る モジュ ールの種々 の形態を、 図 を用いて説明す る。 以下に挙げ る各形態は、イ ン タ ポー ザ基板に搭載 さ れた L S I チ ッ プが電源 I C チ ッ プ及ぴ ド ラ イ ノ I C チ ッ プの いずれであ る 場合に も適用 可能であ る 。 ま た、 以下において は、 1 つ の L S I チ ッ プが搭載 さ れ たモ ジ ュ ール を例 に挙げ る が、ィ ン タ ポー ザ基板 に搭載 さ れ る L S I チ ッ プは、カゝ な ら ず し も 1 つで あ る 必要 は な い 。 例 え ば、電源 I C チ ッ プ及び ド ラ イ ノ I C チ ッ プが 双方 と も ィ ン タ ポーザ基板 に搭載 さ れて い て も よ い。
図 1 の モ ジ ュ ールは、 L S I チ ッ プ 1 1 、 は んだポール の溶解に よ り 形成 さ れた は ん だ部 1 9 、 イ ン タ ポーザ基板 2 0 と し て用 い ら れた メ タ ル コ ア 基板 2 O A 、 マ ザ一ポー ド 3 0 と し て用 い ら れた メ タ ルベー ス 基板 3 O A及び ソ ル ダー レ ジ ス ト 2 9 を備 えて い る 。
メ タ ル コ ア 基板 2 O A は、 金属板 （コ ア メ タ ル 1 3 )を コ ァ と し、 コ ア メ タ ル 1 3 の 両面 に形成 さ れた樹脂 に よ る 絶 縁層 2 1 お よ び配線層 1 5 を備 え た基板で あ る 。 な お、 1 7 は、 ス ノレー ホ一ノレ で あ る 。
メ タ ノレベー ス 基板 3 O A は、 金属板 （メ タ ノレベー ス 2 3 ) をベ ー ス に し て 、 そ の 片面上 に樹脂 に よ る 絶縁層 2 1 が形 成 さ れて お り 、 そ の絶縁層 2 1 上 に配線層 1 5 が形成 さ れ てい る 基板で あ る 。
メ タ ル コ ア 基板 2 O A の一方の面 （表面）側の絶縁層 2 1 か ら 一 部 の絶縁樹脂が 除去 さ れ、 そ の領域の コ ア メ タ ノレ上 に、 絶縁層 を介 さ ず に フ ェ ー ス ア ッ プ タ イ プの L S I チ ッ プ 1 1 が ダイ ボ ンデ ィ ン グ さ れて い る 。 L S I チ ッ プ 1 1 は、 L S I チ ッ プ搭載面の配線層 1 5 と ワ イ ヤ ボ ンデ ィ ン グ さ れて い る 。 絶縁樹脂の 除去 は、 表層 の 回路 を形成後 、 ビ ア形成 と 同 時 に レー ザに よ り 行 う 。 レーザは、 炭酸 レ ー ザ、 Y A G レ ーザ等 の種類が あ る が 、 何で も 良い。 た だ し 、 炭酸 レーザ を用 いれ ば加工費が安い。 ま た 、 機械的 に樹 脂を除去 して も 良い。
ま た、 メ タ ル コ ア基板 2 O A の他方の面 （裏面）の配線層 に は、 電気的 にマザ一ボー ド と 接続す る た めの はんだ接続 用パ ッ ドが形成 さ れてい る 。 こ れ ら の はんだ接続用 ノ ッ ド の う ち、 L S I チ ッ プ 1 1 の搭載領域の反対側の領域に形 成 さ れてい る も の は、 放熱用 、 電源用 、 アー ス 用 のいずれ かの用途 に用 い ら れてい る 。
メ タ ノレ ベ ー ス基板 3 O A の メ タ ノレベ ー ス 2 3 上には、 2 層 の絶縁層 2 1 と 2 層 の配線層 1 5 が交互に積層 さ れて い る。 配線層 の一部は、 はんだ接続用パ ッ ドに な っ てお り 、 イ ン タ ーポーザ基板 2 0 A と はんだで接続 さ れてい る 。 メ タ ルベ ー ス 基板 3 0 A上の一方の面 （表面）側の絶縁層か ら —部の絶縁樹脂を除去 して、 ベー ス メ タル 2 3 を露出 さ せ 、 その領域に、 N i め っ き 、 A u め っ き を施 して、 放熱の た め の はんだ接続用 のパ ッ ド 3 1 を形成 して あ る 。 ま た、 メ タ ルベー ス 基板 3 0 Aの他方の面 （裏面）が、 接着材に よ り 筐体 4 1 と 接着 さ れてい る 。
こ の メ タ ルコ アイ ンタ ポーザ基板は次のプロ セ ス に よ り 製造する 。
まず、 コ ア と な る金属 1 3 と して、 0.2mmt X 300mmX500m inの銅板を用意する 。 こ の銅板は、 複数の基板を後 に切 り 出 して使用 でき る サイ ズにな っ て い る 。 も ち ろ ん、 銅板板 は、 基板製造上、 取 り 扱いやすいサイ ズであ っ て も 良い。 金属の種類は、 アル ミ ニ ウ ム、 鉄— N i 合金等で も 良いが 、 熱伝導性の 良い銅であ る こ と が好ま しい。
ス ル ーホー ル形成用 の穴 （0.8ιηιη φ ) と 、 後 に基板サイ ズ で切 り 出 し易 く す る た めの、 基板個片外形に沿 っ たス リ ツ ト と を、 エ ッ チ ン グに よ り 形成 した。 なお、 エ ッ チ ング液 と して は塩化第 2 鉄を含む溶液を用い る。
次に、 絶縁層お よび内層 の配線層 と してプ リ プ レ ダ 2 1 (ガ ラ ス ク ロ ス 入 り のエポキシ樹脂、 厚 さ 0. 1 mm t)と 銅箔 1 5 (厚 さ 0.012mmt)を メ タ ル 1 3 の表裏 に積層 して、 プ レ ス で接着 さ せ る 。 なお、 プ リ プ レ ダ と 銅箔の代わ り に、 樹脂 付き 銅箔 R C F (Resin Coated Copper Foil)を使用 して も 良い。
次 に、 配線 と して不要な部分の銅箔はエ ッ チ ングに よ り 除去 した。
コ ア メ タ ル と 内層配線を電気的 に接続す る 必要が あ る 場 合に は、 内層 ビア形成用 に、 コ ア メ タ ルが露出する よ う に レーザーで直径 0. 15 mm ψ の ざ ぐ り を形成 した。 レーザー は 、 炭酸 レーザー、 Y A G レーザー等何で も 良い。 た だ し、 炭酸 レーザー を用 いれば、 低 コ ス ト で加工でき る の で好ま しレヽ 。
合わせて、 メ タ ルコ ア基板表裏の内層 ど う し を電気的 に 接続する た め のス ルーホー ル 1 7 用 の貫通穴を ド リ ルで形 成 した。 こ の貫通穴も レーザーで加工可能で あ る が、 プ リ プ レ ダ使用 の場合には、 ガ ラ ス ク ロ ス が あ る た め、 ド リ ル 加工が適 してい る 。
次 に、 内層 ス ルーホール 、 内層 ビ ア 、 内層配線用 に、 厚 さ 0. 015mm程度の銅め つ き を施 した。
絶縁層お よ び内層の配線層 の形成プ ロ セ ス 再度繰 り 返す こ と に よ り 、 表層回路 を形成 した。 こ の と き に は、 ビ ア の 形成 と と も に、 L S I チ ッ プ搭載領域の樹脂を除去する 。 配線お よ び ビア ホールに は、 前述 と 同様の厚 さ の銅め つ き を施 し、 さ ら に配線腐食防止 と はんだ接続の た め に無電 解二 ッ ケルめ っ き （厚 さ 0.005mm程度） と 無電解金め つ き （厚 さ 0. OOlram程度）を施 した。
さ ら に、 電子部品搭載の た め に露出 さ せてお く 必要が あ る 部分を残 し て、 ソ ルダー レ ジス ト 2 9 をパ タ ー ン で形成 した。 こ こ では、 メ タ ノレ コ ア基板 2 O Aの表裏の配線層 が各 2 層 の場合を挙げたが、 本発明 は、 配線層数に依存す る も の ではないの で、 メ タ ル コ ア基板 2 0 A の表裏の配線 層 は、力、な ら ず し も 、 2 層で あ る 必要はない。 メ タ ル コ ア
¾板 2 O Aの表裏の配線層数を増やす場合に は、 前述のェ 程を繰 り 返せば良い。 こ の こ と は、 以下において も 同様で あ る
上記の よ う に製造 した メ タ ルコ アイ ンタ ポーザ基板 2 0
Aの表面の部品搭載用 の所望の部分に A g ペース ト を塗布 し、 電子部品 を搭載す る 。 さ ら に、 適切な硬化条件 （例 え ば 1 5 0 °C、 l h r )で A g ペース ト を硬化 さ せ、 電子部 品 を メ タ ル コ ア基板 2 O A に接着 さ せる 。 な お 、 こ の接着 を はんだで行 う と 、 よ り 放熱性を 向上でき る 。
次 に、 高発熱 L S I 1 1 の電極 と メ タ ルコ ア イ ン タ ポー ザ基板 2 O A の電極 と を ワ イ ヤボ ンディ ングで接続する 。 必要 に応 じてイ ン タ ポーザ基板 2 0 Aの部品搭載面 を樹脂 でモ一ル ドす る こ と に よ っ てパ ッ ケージ化す る と 、 取 り 扱 い性が向上す る 。
メ タ ル コ ア基板 2 0 A の裏面側 に は、 フ ラ ッ ク ス 塗布後 、 電極上に Sn3AgO.5Cuはんだポー ルを搭載 し、 最高温度 2 4 0 °C、 はんだ溶融時間お よ そ 2 0 秒ではんだを リ フ ロ ー さ せ る 。 これに よ り 、 はんだバ ンプを形成する 。 なお、 他 のはんだを用いて も 良 く 、 そ の場合に は、 はんだ種類に応 じた リ フ ロ ー条件でポー ル形成を行 う 。
マザ一ボー ド 3 0 と して用 い ら れる メ タ ルベー ス 基板 3 O A も 、 以下の点 を除き メ タ ルコ ア基板 と 同様に形成する メ タ ルベース基板 3 0 A は、 メ タ ル の片面側 に絶縁層お よび配線層 を形成 した も の で 、 コ ア メ タ ルを貫通す る ス ル 一ホールが不要であ る 。 こ のた め、 よ り 簡単な プロ セス で 製造する こ と がで き る 。
表層回路の形成後、 絶縁層 に、 ビア ホール と 、 ベ ー ス メ タル 2 3 上の はんだ接続パ ッ ドを形成する た め の ざ ぐ り と を、 炭酸 レーザー等で加工す る 。 そ して、 ざ ぐ り 底部力、 ら 露出 したベー ス メ タル 2 3 に は、 無電解ニ ッ ケルめ っ き と 無電解金め つ き と を施す。 こ れに よ り 、 放熱用 の はんだ接 パ ッ ド が形成 さ れる 。 ベ ー ス メ タ ル 2 3 上 の無電解ニ ッ ケルめ つ き の厚 さ は 0. 005mm程度、 金め つ き の厚 さ は 0.001 mm程度 と する 。 ベー ス メ タ ル 2 3 が銅の場合に は、 必ず し も 上記め つ き は必要な いが、 め っ き を施す と 、 はんだ接続 性、 接続信頼性を 向上でき る 。
メ タ ルベー ス基板 3 0 Aの はんだ接続用パ ッ ド上に、 マ ス ク 厚 さ 0 . 1 m mの はんだ印刷用マ ス ク を使用 し、 印刷 法に よ り 、 はんだペー ス ト を印刷する 。
印刷 したペー ス ト 状の はんだ上に、 イ ン タ ポーザ基板の はんだバ ンプを位置合わせ して搭載す る 。 そ の後、 再度は んだを リ フ ロ ー さ せる こ と に よ り 、 はんだ接続を行 う 。
必ず し も こ の はんだ印刷 を行 う 必要 はないが、 行 う と 、 印刷 した はんだの粘性に よ っ て、 リ フ ロ ー時のイ ン タ ポー ザ基板の位置ずれを防止す る こ と がで き る 。
こ の構造で は、 マザ一ボー ドの熱容量が大き く な る の で 、 L S I の発する 熱が、 メ タ ルコ アイ ンタ ポーザ基板内で 拡散 さ れる だけでな く 、 はんだを介 して縦方向 （マザー ボ ー ド方向）へ効率 よ く 熱を伝達 し、 マザ一ボー ド内で も 熱 を拡散す る こ と ができ る 。 通常のプ リ ン ト 基板では、 ほ と ん どが熱伝導率の悪い樹脂が基材 と な っ てい る が、 メ タ ル ベー ス基板は、 ベー ス が熱伝導率の良い金属であ り 、 絶縁 樹脂層が薄いた め、 上記の よ う な効率の良い放熱構造を得 る こ と ができ る。
M C Mでは、 ィ ン タ ポーザ基板 と マザ一ボー ドを接続す る はんだの信頼性が問題にな る こ と が あ る 。 こ れは、 イ ン タ ポーザ基板 と マザ一ポー ドの熱膨張率の差に起因する も の で あ る が、 本実施の形態において は、 ベース メ タ ル及び コ ア メ タ ルに、 接続不良が生 じない程度に熱膨張係数の近 い材料を使用 してい る た め、 イ ン タ ーポーザ基板 と マザ一 ボー ド と の熱膨張率差を小 さ く す る こ と ができ る 。 こ の た め、 はんだ接続信頼性が向上する。 こ の効果は、 以下のい ずれの実施例 に対 して も 期待でき る 。
放熱性向上のた め、 こ の よ う に して形成 したマザ一ポー ドのベー ス メ タ ル上の パ ッ ド 3 1 と 、 メ タ ル コ ア基板 2 0 Aの はんだ接続用 パ ッ ド と を、 はんだバ ンプ 3 3 で接続す る 。 も ち ろ ん、 電気的接続用 （信号伝送用）に は、 通常の絶 縁樹脂上のパ ッ ド ど う しを、 はんだバ ンプ 1 9 で接続する こ と に な る 。
こ の構造では、 L S I の発する 熱をマザーボ一 ドの金属 ベ一ス に放散する こ と がで き る た め、 さ ら に 良い放熱性を 得る こ と が 出来る 。 ま た、 樹脂層 の部分的除去に よ り 露出 さ せた コ ア メ タ /レ上の放熱用 の はんだ接続パ ッ ドのサイ ズ を、 樹脂層 の除去体積に応 じたサイ ズだけ、 樹脂層上の電 気的接続用 の はんだ接続パ ッ ドのサイ ズよ り も 小 さ く して おけ ば、 放熱用 はんだ接続パ ッ ド及び電気的接続用 はんだ 接続パ ッ ドの双方 と も 、 同 じ体積の はんだで接続可能 と な 。 のた め、 放熱用 はんだ接続パ ッ ド及び電気的接続用 はんだ接続パ ッ ドの双方に 同サイ ズの はんだポールを供給 し、 同ェ程で一括で リ フ ロ ー さ せ る こ と がで き る。 したが つ て、 特別な工程を要する こ と が ないので 、 低 コ ス ト 化で さ る 。
図 2 は、 マザ一ボー ドを、 両面配線の メ タ ルコ ア基板 3 0 B こ と 以外は、 図 1 と 同様であ る 。
図 3 〜 5 に は、 マザ一ボー ド 3 0 と して、 裏面 （イ ン タ ポ一ザ基板非搭載面）側の絶縁層の一部の絶縁樹脂を、 コ ァ メ タ ルが露出す る よ う に除去 さ れた両面配線の メ タ ノレ コ ァ基板 3 0 G， 3 0 C , 3 O D を用 いた構造を示す。
こ の よ う に コ ア メ タ ルを一部露出 さ せて絶縁層で覆わな い よ う にする と 、 よ り 放熱性を高 く す る こ と ができ る 。
こ の構造に よ れば、 例え ばィ ン タ ポーザ基板 と マザーボ ー ド の間 に、 ア ンダー フ ィ ル、 ゲルを入れ る構造において も 、 高い放熱性を得る こ と ができ る 。
コ ア メ タ ルの熱伝導率は大き いの で、 上記いずれの実施 例 において も 、 チ ッ プ搭載用 ざ ぐ り は基板の 中心付近に あ る 必要はな く 、 ま た、 コ ア メ タ ルに直接形成 した放熱用パ ッ ドはチ ッ プ搭載部分の真下に あ る 必要 も ない。 こ の こ と は、 以上説明 した構造のモ ジ ュ ール及び以下に説明する 構 造のモ ジュ ールについて も 同様で あ る 。
図 7 は、 モ ジュ ールを金属製 （例 え ばアル ミ 二 ゥ ム）の筐 体 4 1 に接着 した構造を示す。
図 7 に示す よ う に、マザ一ポー ドの裏面側の ざ ぐ り 部 と 筐体 4 1 と の 間 に、 高熱伝導の部材 4 5 を挟み込む と 、 さ ら に放熱性を 向上 さ せ る こ と がで き る 。 こ の こ と は、 図 5 の よ う な、 マザ一ボー ドの裏面側 に複数の ざ ぐ り 部が設 け られたモ ジ ュ ール について も 同様であ る 。 こ こ で、 高熱伝 導の部材 と は、 マザ一ボー ド と アル ミ ニ ウ ム の筐体を接着 してい る 接着剤 よ り も 熱伝導率の大き な部材で あ り 、 例 え ば、 銅、 アル ミ ニ ウ ム等の金属板、 はんだ、 高熱伝導の樹 脂ま たは接着剤で あ る 。 特に はんだを用レヽ る場合に は、 筐 体に はんだ接続用 のパ ッ ドを形成 して接続 して も 良い し、 マザ一ボー ドの コ ア メ タ ノレに はんだ供給 しておいて、 筐体 に は押 しつ けて、 接触だけの接続で も 良い。 はんだを筐体 に接触 さ せる だけの場合に は、必ず し も 筐体にパ ッ ド を形 成する 必要はない。 金属板 を挟み込む場合には、 金属板両 面に接着剤 を塗布 して接続 して も 良い し、 単に接触 さ せ る だけで も 良い。 当該部分以外のマザ一ボー ド と 筐体の接続 は、 通常の接着剤、 高熱伝導の接着剤等の接着剤 4 3 を用 いて行 う 。
図 8 は、 メ タ ル コ ア イ ン タ ポーザ基板上の L S I チ ッ プ 1 1 が フ ェ ー ス ダ ウ ンで、 端子が バ ンプ 5 1 で フ リ ッ プチ ッ プ接続 さ れ て い る 例で あ る 。 イ ン タ ポー ザ基板 と L S I チ ッ プ 1 1 と の 間 に は ア ンダー フ ィ ル 5 3 を介在 さ せて あ る 。 こ の よ う に ア ン ダー フ ィ ル 5 3 を用 い る と 、 信頼性 と 放熱性が 向上す る 。
図 9 は、 メ タ ル コ ア イ ン タ ポーザ基板上 に、 半導体パ ッ ケー ジ 5 5 が 、 は んだバ ンプ 5 7 で接続 さ れた構造の例 で あ る 。 こ の よ う な構造 におい て も 、 放熱性 を 高 め る こ と が でき る 。
図 1 0 は、 さ ら に高放熱な M C M構造を得 る た め のイ ン タ ポーザ構造 の例 で あ る 。 イ ン タ ポー ザ基板 2 0 B は、 金 属 を コ ア と し 、 コ ア メ タ ル 1 3 両面 に絶縁層 2 1 お よ び配 線層 1 5 を形成 し た メ タ ル コ ア 基板で あ る 。 基板の一方の 面に は、 高発熱 L S I を搭載す る た め に、 絶縁樹脂 に ざ ぐ り が設 け ら れ、 コ ア メ タ ル 1 3 が露出 した部分が形成 さ れ てい る 。 基板 2 0 B の他方の 面の絶縁樹脂層 に は、 電気的 にマ ザ一ボー ド と 接続す る た め の はんだ接続用 ノ ッ ド 6 1 と 、 所望のサ イ ズの ざ ぐ り が形成 さ れて い る 。 放熱 はん だ 接続用 の パ ッ ド 6 3 は、 直接、 ざ ぐ り の底部 で露出 して い る コ ア メ タ ル 1 3 に形成 して い る 。
図 1 1 は、 図 1 0 に示 し た イ ン タ ポーザ基板 2 0 B を得 る た め の製造プ ロ セ ス の例で あ る 。 ま ず、 コ ア と な る 金属 1 3 と し て 0. 2mm1: X 300mmX500mmの銅板 を用 意す る 。 こ の 銅板は、 複数 の基板 を 後 に.切 り 出 し て使用す る こ と が で き る サイ ズに な っ てい る 。 も ち ろ ん、 銅板は、 基板製造上取 り 扱いやすいサイ ズであ っ て も 良い。 金属の種類は、 アル ミ ニ ゥ ム、 鉄— N i 合金等で も 良いが、 熱伝導性の 良い銅 であ る こ と が好ま しい。 ス ルーホール形成用 の穴 （0. 8mm ψ ) と 、 後 に基板サイ ズで切 り 出 し易 く する た め の 、 基板個 片外形に沿っ たス リ ッ ト を、 エ ッ チ ン グに よ り 形成 した。 エ ッ チ ン グ液は、 塩化第 2 鉄 と し た （図 1 1 _ (a) )。
次に、 絶縁樹脂層お ょ ぴ内層配線層 と な る プ リ プ レ ダ 2 1 (ガ ラ ス ク ロ ス入 り のエポキシ樹脂、 厚 さ O. lmmt) と 銅箔 1 5 (厚 さ 0. 012mmt)を メ タ ル の両面にそれぞれ積層 して 、 プ レ ス で接着する 。 プ リ プ レ ダ と 銅箔の代わ り に、 樹脂付 き 銅箔 R C F (Resin Coated Copper Foi l)を使用 して も 良 い （図 1 1 _ (b))。
配線 と して不要な部分の銅箔はエ ッ チ ン グに よ り 除去 し た。 コ ア メ タ ル と 内層配線を電気的に接続する 必要が あ る 場合に は、 内層 ビア形成用 に、 コ ア メ タ ルが露出す る よ う に レーザーで直径 0. 15 mm φ の ざ ぐ り を形成する 。 レーザー は、 炭酸 レーザー、 Y A G レーザー等何で も 良いが、 炭酸 レーザーで行 う と 低 コ ス ト で加工でき る 。 合わせて、 基板 表裏の 内層 ど う し を電気的 に接続する た め の ス ルーホー ル 1 7 用 の貫通穴を ド リ ルで形成 した。 こ の貫通穴 も レーザ 一で加工する こ と が可能であ る が、 プ リ プ レ ダ使用 の場合 に は、 ガ ラ ス ク ロ ス が あ る た め、 ド リ ル力 Bェカ S適 してい る 。 次 に、 内層ス ル ーホール 、 内層 ビ ア 、 内層配線用 に、 厚 さ 0. 015 mm程度の銅 め つ き を施 した （図 1 1 - (c))。
上記の絶縁樹脂層お よび内層配線層 の形成プ ロ セ ス再度 繰 り 返す こ と に よ り 、 表層回路 を形成 した。 表層 と 内層 を 電気的に接続す る ため の ビ ア ホー ル形成 と 同時に、 L S I 搭載用 の 5 mm角 の ざ ぐ り と コ ア メ タ ル上ノ ッ ド形成用 の 0.6 mm φ の ざ ぐ り を、 炭酸 レーザーに よ り 形成 した。 配線お よ びビァ ホール部分に は前述 と 同様の厚 さ の銅め つ き を施 し 、 さ ら に配線腐食防止 と はんだ接続のた め に無電解ニ ッ ケ ルめ つ き （厚 さ 0.005mra程度） と 無電解金め つ き （厚 さ 0. 001m mfe度 )を施 した。 これに よ つ て、 電気的接続用 の 0.6 mm φ の B G A はんだ接続パ ッ ド 6 1 と 、 コ ア メ タ ル直上の放熱 用 の 0.6 mm φ の はんだ接続パ ッ ド 6 3 を、 同時に形成する こ と がで き た。 ノ ッ ド ピ ッ チは、 すべて 1 . 5 m m と した 。 放熱用 ざ ぐ り 部分は絶縁樹脂が除去 さ れてい る 。 お り 、 従っ て、 絶縁樹脂分の厚 さ （0. 2ram程度）だけ、 はんだ接続 高 さ が高 く な る 。 こ のた め、 はんだ接続性に関 して は、 コ ァ メ タ ル直上に形成する パ ッ ド径は、 電気的接続用 B G A ノヽ。 ッ ド、径 よ り も 大 き く ない こ と が望ま しい。 ま た、 パ ッ ド ピ ッ チに関 して は、 放熱性を よ り 向上 さ せる た め に は、 放 熱用 はんだ接続パ ッ ドの ピ ッ チは小 さ い方が良い。 通常、 ハ0 ッ ド、 ピ ッ チは、 シ ョ ー ト し なレヽ よ う に あ る 程度の安全率 を考慮 したパ ッ ド ピ ッ チ と す る こ と が多いが、 放熱はんだ 部分は仮に シ ョ ー ト して も 問題を生 じ ないので、 ピ ッ チ を かな り 小 さ く す る こ と が出来 る 。 こ の こ と に よ っ て、 接続 部総面積を大き く して、 放熱性を 向上する こ と がで き る 。
、 部品搭載用 に必要な部分 を残 して、 ソルダ一 レ ジ ス ト をパ タ ー ン で形成 した （図 1 1 -( 〜 （e) )。
では、 メ タ ルコ ア基板 2 0 B の表裏にそれぞれ 2 層 ずつ配線層 を設けてい る が、 本発明 は、 配線層数に依存す る も のではな い。 こ のた め、 メ タ ル コ ア基板 2 O B の表裏 の配線層 は、 必ず し も 2 層 で あ る 必要はない。 メ タ ルコ ア 基板 2 0 B の表裏の配線層数を増やすた め には、 図 1 1 (b ；)〜 （c)の工程を繰 り 返せば良い。
図 1 2 は、 上記の よ う に作成 した基板 2 O B を、 イ ン タ ポーザ基板 2 0 と して、 マザ一ボー ド 3 0 に接続 した構造 の例であ る 。 高発熱な L S I 1 1 は、 高熱伝導の A g ぺー ス ト で、 メ タ ル コ ア基板 2 0 B の コ ア メ タ ル露出部分に接 続 さ れてい る 。 こ の接続を はんだで行 う と 、 よ り 放熱性を 向上でき る 。 イ ンタ ポーザ基板 2 0 B の裏面のノ、。 ッ ドに直 径 0 . 7 5 ιη ιη φ の Sn3AgO. 5Cuはんだポールを搭載 し、 は んだ融点 を超 え る 2 4 0 °Cではんだを リ フ ロ ー さ せ る。 こ れに よ り 、 はんだバ ンプを形成す る 。 こ の はんだバ ンプを マザ一ポー ド上のパ ッ ドに位置合わせ し、 メ タ ルコ ア基板 2 0 B をマザ一ボー ド 3 0 に搭載する 。 そ の後、 2 4 0 °C ではんだ を リ フ ロ ー さ せ、 接続 した。 こ の よ う な構造に よ れば、 L S I の発す る 熱をマザ一ボ一 ドへ効率 よ く 逃がす こ と ができ る 。
図 1 3 に、 図 1 2 のマザ一ボー ド 3 0 と して、 金属板を ベー ス と した片面配線基板 （メ タ ルベース 基板） 3 O A を用 いた構造を示す。 メ タ ルコ ア基板 2 0 B に は、 前述の高放 熱基板 と 同様に、 絶縁樹脂の ざ ぐ り 穴及び ざ ぐ り 穴の底部 力、 ら 露出 した メ タ ルベース 上のパ ッ ド 6 1 力 S設 け ら れ、こ の パ ッ ド 6 1 力 S、 メ タ ノレベー ス基板 3 0 A のノヽ0 ッ ド 3 1 と はんだ接続 さ れてい る 。 こ の構造では、 L S I の発する 熱 をマ ザ一ポー ド の金属ベー ス に放散す る こ と が で き る た め 、 さ ら に 良い放熱性 を得 る こ と が 出 来 る 。
図 1 4 に、 図 1 2 の マ ザ一ポー ド 3 0 と し て 、 両面配線 の メ タ ル コ ア 基板 3 0 B を用 いた構造 を示す。 こ の構造は 、両面配線の メ タ ル コ ア 基板 3 0 B が マ ザ一ポー ド と し て 用 い ら れてい る こ と 以外は、 図 1 3 で説明 した 実施例 と 同 様で あ る 。
図 1 3 及び図 1 4 に は、 樹脂層 か ら 露出 し た メ タ ルに は んだ接続パ ッ ドが形成 さ れた メ タ ルベー ス.基板 3 0 A及び メ タ ル コ ア 基板 3 O B を 図 1 2 のマザ一ボー ド 3 0 と して 用 い た構造を示 し た が、図 1 2 の マ ザ一ボー ド 3 0 は、 必 ず し も 、そ の よ う な メ タ ルベー ス 基板 3 O A及ぴメ タ ル コ ァ 基板 3 0 B で あ る 必要 は な い。 例 え ば、メ タ ルに直接形 成 さ れた はんだ接続パ ッ ド を有 し ない メ タ ルベー ス 基板 ま た は メ タ ル コ ア 基板 を 図 1 2 のマ ザ一ポー ト 3 0 と し て用 い て 、 マ ザ一ボー ド の樹脂層 上 の はん だ接続パ ッ ド と 、 メ タ ル コ ア 基板 2 0 B の裏面側の絶縁層 カゝ ら 露出 し た メ タ ル ベー ス 上のパ ッ ド 6 1 と を はんだで接続す る よ う に し て も よ い。
図 1 5 お よ び 1 6 の よ う に 、 マ ザ一ボー ドの裏面 （イ ン タ ポーザ搭載面の反対面）側か ら コ ア メ タ ル を一部露 出 さ せ る と 、 よ り 放熱性 を 高 く す る こ と が で き る 。 こ の構造に よ れ ば、 例 え ば、 イ ン タ ポー ザ と マザ一ボー ド の 間 に ア ン ダー フ ィ ルま た は ゲル を入れ る 構造に おい て も 、 高い放熱 性 を得 る こ と が で き る
図 1 7 は、 L S I 1 1 が搭載 さ れた メ タ ル コ ア イ ン タ ポ 一ザ基板 2 0 B が、 本発明 に よ り マザ一ボー ド と はんだ接 続さ れ、 それがアル ミ ニ ウ ム製の筐体 4 1 に接着剤 4 3 で 固定 さ れた E C U の例であ る 。
図 1 8 お よ び図 1 9 の よ う に、 マザ一ボー ドの裏面側の ざ ぐ り 部 と 筐体 4 1 の間 に、 高熱伝導の部材 4 5 を挟み込 む と 、 さ ら に放熱性を 向上 さ せる こ と がで き る 。 高熱伝導 の部材 と は、 マザ一ポー ド と ア ル ミ ニ ウ ム の筐体を接着 し てい る 接着剤 よ り も熱伝導率の大 き な部材であ り 、 例え ば 、 銅、 ア ル ミ ウ ム等の金属板、 はんだ、 高熱伝導の樹脂 ま た は接着剤であ る 。 特に はんだ を用 い る 場合に は、 筐体 に はんだ接続用 のノ、。 ッ ドを形成 して接続 して も 良い し、 マ ザ一ボー ドの コ ア メ タ ルに はんだ供給 しておいて、 筐体に は押 しつ けて、 接触だけの接続で も 良い。 はんだを筐体に 接触 さ せ る だけの場合には、必ず し も 筐体にパ ッ ドを形成 する 必要はない。 金属板を挟み込む場合に は、 金属板両面 に接着剤 を塗布 して接続 して も 良い し、 単に接触 さ せる だ けで も 良い。 当該部分以外のマザ一ボー ド と 筐体の接続は 、 通常の接着剤、 高熱伝導の接着剤等の接着剤 4 3 を用 い て行 う 。 図 2 0 は、 放熱はんだ接続用 のパ ッ ドを コ ア メ タ ルに直接形成 し、 放熱はんだ接続部が、 チ ッ プ直下か ら 外れた位置に あ る 例であ る 。 ま た、 電気的な はんだ接続部 分がチ ッ プ直下の領域に あ っ て も かま わない。 本実施例 に 示 した よ う に 、 基板上にお け る 、 チ ッ プの位置に関わ ら ず 、 放熱用 の はんだ接続部及び電気的な接続部を、 配線設計 や放熱設計に よ っ て 自 由 に配置す る こ と ができ る。
図 1 2 〜 1 6 に示 した構造を実現す る製造プ ロ セ ス の例 を、 以下に説明する 。 まず、 イ ン タ ポーザ基板 2 0 B の製 造方法は、 図 1 1 に示 したの で省略す る 。 製造 さ れた メ タ ルコ ア基板 2 O B の、 高発熱 L S I 搭載用 の ざ ぐ り 部分お よ び他の部品搭載用 の所望の部分に A g ペー ス ト を塗布 し 、 電子部品 を搭載する 。 そ して、 適切 な硬化条件 （例 え ば 1 5 0 °C、 l h r )で A g ペー ス ト を硬化 さ せ接着する 。 高発熱 L S I の電極 と メ タ ルコ ア イ ン タ ポーザ 2 0 B の電 極 と を ワ イ ヤボ ンデ ィ ングで接続する 。 必要に応 じて メ タ ルコ ア基板 2 0 B の部品搭載面を樹脂でモール ドす る と 、 取 り 扱い性が 向上する 。 イ ン タ ポーザ基板の裏面 （部品搭 載面の反対面）側に は、 フ ラ ッ ク ス塗布後、 電極上に はん だポールを搭載す る 。 こ の と き 、 コ ア メ タ ル直上の放熱用 の パ ッ ドへ も はんだボールを搭載する 。 Sn3Ag0. 5Cuはんだ を用いて、 最高温度 2 4 0 °C、 はんだ溶融時間お よ そ 2 0 秒で リ フ ロ ー を行い、 はんだバ ンプを形成す る 。 他のはん だを用いて も 良 く 、 そ の場合に ははんだ種類に応 じた リ フ ロ ー条件ではんだバ ンプ形成を行 う 。 マザ一ボー ド側に は 、 マ ス ク 厚 さ 0 . 1 m m の はんだ印刷用マ ス ク を使用 し、 印刷法に よ り 、 はんだペー ス ト を印刷す る 。 印刷 したぺ ー ス ト 状の はんだ上に、 はんだバ ンプ形成済みのイ ン タ ポー ザ基板を位置合わせ し て搭載する 。 そ の 後 、 再度はんだを リ フ ロ ー さ せ、 はんだ接続を行 う 。 必ず し も こ のはんだ印 刷を行 う 必要はないが、 行 う と 、 印刷 した はんだの粘性に よ っ て、 イ ン タ ポーザ基板の位置ずれを防止す る こ と がで き る 。
図 1 4 〜 1 6 に記載 した よ う に、 マザ一ボー ドが、 コ ア W
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メ タ ル 3 5 の 両面 に絶縁層 お ょ ぴ配線層 を備 え た メ タ ル コ ァ 基板 3 0 B , 3 0 C , 3 0 D で あ る 場合 に は、 それ ら の メ タ ル コ ア 基板 を 図 1 1 に記載の方法で製造 した後、 上述 と 同様の方法で接続 を行 う 。 図 1 3 に記載 し た よ う に 、 マ ザ 一ボー ドが メ タ ルベー ス 基板で あ る 場合 も 同様で あ る 。
図 2 2 のモ ジュ ール にお い て は、 メ タ ル コ ア 基板 2 0 C の表面 に 、 フ ェ ー ス ア ッ プタ イ プの L S I チ ッ プ 1 1 力 S ダ ィ ボ ンデ ィ ン グ さ れ、 メ タ ル コ ア 基板 2 0 C の裏面側の絶 縁層 上の はん だ接続パ ッ ド が 、 メ タ ルベー ス 基板 3 0 E の 絶縁層 上の は んだ接続パ ッ ド に は んだで接続 さ れて い る 。 こ こ では、 メ タ ルベー ス 基板 3 0 E を マ ザ一 ボー ド 3 0 と して用 い て い る が 、 図 2 4 に示す よ う に、メ タ ル コ ァ 基板 3 0 F を マ ザ一 ボー ド 3 0 と して用 い て も よ い。
図 2 3 のモ ジ ュ ールは、 メ タ ル コ ア イ ン タ ポーザ基板 2 O A 上の絶縁層 2 1 か ら 一部 の絶縁樹脂が 除去 さ れ、 そ の 領域の コ ア メ タ ル上に 、 絶縁層 2 1 を介 さ ず に L S I チ ッ プ 1 1 が搭載 さ れて い る こ と 以外は、 図 2 2 の モ ジ ュ ール と 同様な構造 を有 し て い る 。 こ こ で は、 メ タ ルベー ス 基板 3 0 E を マ ザ一 ボー ド 3 0 と し て 用 い て レ、 る が 、 図 2 5 に 示す よ う に、メ タ ル コ ア 基板 3 . 0 F を マザ一 ポー ド 3 0 と して用 い て も よ い。
な お、 図 2 2 〜 図 2 5 に 示 し た モ ジ ュ ールは 、 図 1 及 び 図 2 の モ ジ ュ ール等 と 同様 な方法 に よ り 下部筐体 4 1 に 接 着す る こ と が で き る 。 一例 を 挙 げ る と 、 図 6 に示 し た よ う に 、 図 2 4 の モ ジ ュ ー ル は 、 メ タ ル コ ア 基板 3 0 F (マ ザ 一 ポ ー ド） の 裏 面 が 下部 筐体 4 1 に接着剤 4 3 で接着 さ れ る 。
以上、 説明 した よ う に、 本発明 に よ れば、 イ ンタ ポーザ 基板 と マザ一ボー ド と の間の接続信頼性を維持 しつつ、 低 コ ス ト で放熱性に優れた電子装置を提供す る こ と がで き る 産業上の利用可能性 ィ ン タ ポーザ基板 と マザ一ポー ド と の間 の接続信頼性を 維持 しつつ、 放熱性に優れた電子装置 を、 低 コ ス ト で提供 可能 と な る。

Claims

請求 の範囲
1 . メ タ ル コ ア イ ン タ ポーザ基板が 、 メ タ ルベー ス 基板又 は メ タ ル コ ア 基板マザ一ボー ド上 に は んだで接続 さ れて い る 構造に ぉレヽて 、
前記マ ザ一ポー ド は、 ベ ー ス メ タ ルま た は コ ア メ タ ルが 露出 し て い る 領域 を有 し、
そ の露出 し てい る ベー ス メ タ ルま た は コ ア メ タ ル と 前記 メ タ ル コ ア イ ン タ ポーザ基板のパ ッ ド と が はん だで接続 さ れて い る こ と を特徴 と す る 電子装置。
2 . 請求項 1 に おいて 、
前記 メ タ ル コ ア イ ン タ ポーザ基板は、 コ ア メ タ ル上に絶 縁層 の な い領域を有 し、
そ の領域 に 半導体チ ッ プが ダイ ボ ンデ ィ ン グ さ れて い る こ と を特徴 と す る 電子装置。
3 . 請求項 1 に おいて 、
前記メ タ ル コ ア イ ン タ ポーザ基板は、 コ ア メ タ ルが露 出 した領域 を有 し、
そ の コ ア メ タ ルが露 出 し た領域 に半導体チ ッ プが ダイ ボ ンデ ィ ン グ さ れて い る こ と を 特徴 と す る 電子装置。
4 . 請求項 1 カゝ ら 3 の いずれカゝ に おい て、
前記マ ザ一ボー ドは、 イ ン タ ポーザ基板非搭載面側 の一 部 に 、 コ ア メ タ ルが露出 し て い る 領域 を有す る こ と を特徴 と す る 電子装置。
5 . 請求項 1 力、 ら 3 の いずれ力 に おい て 、
前記マ ザ一ボー ド は、 ィ ン タ ポーザ基板非搭載面側の一 部 に 、 コ ア メ タ ル上の 絶縁層 が除去 さ れて い る 領域 を有す る こ と を 特徴 と す る 電子装置。
6 . 請求項 1 カゝ ら 5 の レ、ずれカゝ に おい て 、
前記マ ザ一ポー ドの ィ ン タ ポーザ基板非搭载面 と 筐体 と の間 に 、 前記マザ一ボ ー ド と 前記筐体 を接着 し て い る 接着 剤 よ り も 熱伝導率の大 き な部材 を備 え て い る こ と を 特徴 と す る 電子装置。
7 . メ タ ル コ ア 基板が ィ ン タ ー ボ一ザ基板 と し て マ ザ一ボ 一 ド に搭載 さ れた電子装置 に おい て 、
前記ィ ン タ ー ポーザ基板の コ ア メ タ ル と 前記マ ザ一ボー ド と が は んだで接続 さ れて い る こ と を 特徴 と す る 電子装置
8 . 請求項 7 に お いて 、
前記ィ ン タ ー ポーザ基板の コ ア メ タ ル上の絶縁層 が除去 さ れ、
前記マ ザ一ボー ド と 該除去 さ れた領域で接続 さ れて い る こ と を特徴 と す る 電子装置。
9 . 請求項 7 も し く は 8 において、
前記ィ ンタ ーポーザ基板に は、 電子部品 が搭載 さ れてお り ヽ
該イ ンタ ーポーザ基板 と 前記マザ一ボー ド と の接続は、 信号を伝達す る た めの接続 と 、 放熱用 の接続が あ り 、
前記信号を伝え る た めの接続は、 絶縁層 上に形成 さ れた はんだ接続用パ ッ ド を用いて な さ れてお り 、
前記放熱用 の接続は、 前記 コ ア メ タ ル上 に形成 さ れた は んだ接続用パ ッ ド を用 いて な さ れてい る こ と を特徴 と する 電子装置。
1 0 . 請求項 9 において、
前記マザ一ボー ドは、 金属 をベー ス と す る 片面配線基板 であ り 、
該メ タ ルベー ス 基板に放熱用 に設け ら れたベー ス メ タ ル 露出領域の はんだ接続用 のパ ッ ド と 、 前記イ ン タ ポーザ基 板の コ ア メ タ ル上の はんだ接続用パ ッ ド と が接続 さ れてい る こ と を特徴 と す る 電子装置。
1 1 . 請求項 9 において、
前記マザ一ポー ドが、 金属板を コ ア と して コ ア メ タ ル両 面に配線層 を備 えた メ タ ルコ ア基板で あ り 、
該メ タ ルコ ア基板に放熱用 に設 け ら れた コ ア メ タ ル露出 領域にはんだ接続用 のパ ッ ドが形成 さ れ、 該はんだ接続用 パ ッ ド と 前記ィ ン タ ポーザ基板の コ ア メ タ ル上の はんだ接 続用パ ッ ド と が接続 さ れてい る こ と を特徴 と する 電子装置
1 2 . 請求項 1 1 に記載において 、
前記マザ一ボー ドの部品非搭载面側 に放熱用 の ざ ぐ り が 設け られてい る こ と を特徴 と する 電子装置。
1 3 . 請求項 1 2 において、
前記マザ一ボー ドの部品非搭載面側の放熱用 ざ ぐ り 部 コ ァ メ タ ル露出部分 と 金属筐体の間 に、 前記マザ一ボー ドの 部品非搭載面 と 前記金属筐体 と の接着に使用 した接着剤 よ り も 熱伝導率の大き い部材が充填 さ れた電子装置。
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