WO2007116544A1 - 複合基板及び複合基板の製造方法 - Google Patents

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WO2007116544A1
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substrate
hole
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Norio Sakai
Mitsuyoshi Nishide
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Murata Manufacturing Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a composite substrate and a method for manufacturing the composite substrate, and more particularly to a composite substrate in which a frame body is bonded to one main surface of a flat substrate main body and a method for manufacturing the same.
  • module components are provided in which chip-shaped electronic components are mounted on both sides or one side of a substrate body.
  • a frame-like member or package be attached to the module component board body in order to buoy the module component board body with other circuit board forces.
  • a wiring pattern is formed on the frame-like member package, and one end of the wiring pattern is connected to the board body. The end is bonded to another circuit board (for example, Patent Documents 1 to 4)
  • Patent Document 5 discloses that a lead terminal for connecting to a module board is protruded from a housing of the board connecting member by connecting to a module connecting member for connecting between module boards. It has been proposed to improve the impact resistance by utilizing the spring elasticity of.
  • Patent Document 6 As shown in FIG. 17A, a lead frame 130 is insert-molded on a flat-plate-like resin substrate 120, and an intermediate portion 131 of the lead frame 130 is made of resin. There is disclosed a chip package 110 that is embedded in a substrate 120 and refracts both ends of a lead frame 130 to expose the lead portions 132 and 133 on the front and back surfaces of the resin substrate 120.
  • a solder chip 140 is mounted on the upper surface of the oil-repellent substrate 110 so as to straddle the opening 123, and the chip 140 and the lead part 132 are connected by the bonding wire 150. And connect.
  • a box-shaped lid 154 having an opening on the lower surface is formed. Covered with rosin A semiconductor device is formed by being fixed to the substrate 120. This semiconductor device is a printed circuit board.
  • Patent Document 1 JP-A-6-216314
  • Patent Document 2 JP-A-7-50357
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 2000-101348
  • Patent Document 4 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-339137
  • Patent Document 5 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-333046
  • Patent Document 6 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-328009
  • Patent Document 6 The chip package disclosed in Patent Document 6 is one in which a chip is mounted and connected with a bonding wire, and is not bonded to a substrate body. Patent Document 6 does not disclose or suggest the shape of a lead frame for reducing thermal stress or impact stress.
  • the present invention intends to provide a composite substrate capable of reducing thermal stress and impact stress of a bonded portion with a simple configuration and a method for manufacturing the same.
  • the present invention provides a composite substrate configured as follows.
  • the composite substrate is of a type provided with a substrate body having terminals on at least one main surface and a frame joined to the one main surface of the substrate body.
  • the frame includes (1) a frame member made of an insulating material, having a through hole in the center, and extending in a frame shape along a peripheral edge of the one main surface of the substrate body; and (2) a metal It is formed by bending a thin plate, and has a plurality of connecting members each having a first piece and a second piece continuous at both ends of the intermediate piece.
  • connection members are (a) arranged to face the frame member via the through holes of the frame member, and (b) the first piece is located on the substrate body side of the frame member. Exposed and joined to the terminal on the one main surface of the substrate main body, (c) the second piece is exposed on the opposite side of the frame member from the substrate main body, and (d) the first A piece and the second piece extend in a direction in which the connecting member is opposed to the frame member through the through hole, and (e) the intermediate piece penetrates the inside of the frame member, (f ) The both ends of the intermediate piece are respectively connected to opposite ends of the first piece and the second piece.
  • the second piece of the connection member is connected to the external circuit substrate.
  • the connecting member in which the opposite ends of the first piece and the second piece are connected to both ends of the intermediate piece is a joint portion between the composite board and the external circuit board or a board book due to temperature change or impact force. Thermal stress and impact stress generated at the joint between the body and the frame can be relaxed by elastic deformation. As a result, the bonding reliability can be improved.
  • the both ends of the intermediate piece are opposite to the through hole side end of the frame member of the second piece and the through hole side of the frame member of the first piece. It continues to each end.
  • both ends of the intermediate piece are respectively connected to the end portion on the through hole side of the first piece frame member and the end portion on the opposite side to the through hole side of the second piece frame member.
  • thermal stress occurred due to the difference in thermal expansion coefficient or linear expansion coefficient between the board body and the external circuit board.
  • the shearing force and bending moment acting on the joint between the connecting member and the composite substrate or the external circuit substrate are reduced, and the joining reliability is increased.
  • a chip-shaped electronic component is disposed in the through hole of the frame-shaped member and mounted on the one main surface of the substrate body.
  • the mounting density of the composite substrate can be increased by using the through holes of the frame-shaped member.
  • the chip-shaped electronic component is sealed with a grease, and the grease is adhered or abutted to a part of the frame.
  • the flow of the resin can be prevented by the frame, and the chip-shaped electronic component can be reliably sealed.
  • the deformation of the frame can be constrained by the resin used for sealing, and the bonding between the frame and the substrate body can be reinforced.
  • connection member of the frame is formed by punching and bending a thin metal plate.
  • the frame member of the frame body is a resin molded in a state where a portion to be the connection member is inserted into a mold.
  • the frame can be manufactured efficiently.
  • the substrate body is a ceramic substrate.
  • the substrate body is a ceramic multilayer substrate formed by laminating a plurality of ceramic layers sintered at 1050 ° C or lower.
  • the bonding reliability can be improved while increasing the mounting density of the composite substrate by the ceramic multilayer substrate.
  • the ceramic multilayer substrate is more fragile than other types of substrates, the effect of preventing the destruction of the ceramic multilayer substrate itself from thermal stress and impact stress is great.
  • the metal thin plate of the connection member of the frame body is flexible.
  • the connecting member has a thickness of 50 ⁇ m or more and powerfully 300 ⁇ m or less.
  • the connecting member can be processed with high accuracy, and therefore it is easy to reduce the size. That is, when the thickness of the connecting member is less than 50 m, the variation during bending increases, and the accuracy of the position and height of the first and second pieces of the connecting member decreases. Moreover, it is easy to fatigue failure. If the thickness of the connecting member is greater than 300 m, bending will become difficult and the variation in bending angle and height will increase.
  • a chip-shaped electronic component is mounted on the other main surface of the substrate body.
  • the mounting density of the composite substrate can be increased.
  • the tip of the second piece extends to the outer peripheral surface of the frame member or to the outer side of the outer peripheral surface.
  • connection member of the frame body is bent along the outer peripheral surface of the frame member with the distal end side of the second piece bent.
  • connection member of the frame body has an area of the first piece.
  • the position of the center of the first piece of the connection member of the frame is
  • the position of the center of the terminal of the substrate body is shifted to the through hole side of the frame body.
  • the curing shrinkage stress of the sealing resin when the sealing resin is filled and cured in the through hole of the frame is bonded to the terminal of the board body and the first piece of the connecting member.
  • the effect of shrinkage stress on the sealing resin can be reduced by relaxing the shrinkage stress of the conductive bonding material.
  • deformation of the frame body due to hardening shrinkage of the sealing resin can be suppressed, and the connection reliability between the frame body and the substrate body can be improved.
  • compressive stress acts on the board body the board body Its own bending strength is improved.
  • the position of the inner edge of the first piece of the frame member on the through hole side of the frame body is the center of the substrate body of the terminal of the substrate body. It shifts to the through hole side of the frame body rather than the position of the inner edge on the side!
  • the conductive bonding material for bonding the terminal of the board main body and the first piece of the connecting member of the frame body in the width direction in the region between the inner edge of the terminal and the inner edge of the first piece ( Since the resin is cured in a form stretched in a direction perpendicular to the bonding surface between the substrate body and the frame, the curing shrinkage stress of the conductive bonding material can be increased. As a result, the shrinkage stress of the sealing resin when the through hole of the frame body is filled and cured can be more effectively reduced by the shrinkage stress of the conductive bonding material.
  • the position of the outer edge of the first piece of the connection member of the frame opposite to the through hole of the frame is determined by the position of the terminal of the terminal of the substrate body.
  • the position of the outer edge opposite to the center of the main body is shifted to the through hole side of the frame body.
  • the conductive bonding material for bonding the terminal of the board body and the first piece of the connecting member of the frame body in the width direction in the region between the outer edge of the terminal and the outer edge of the first piece ( Since the resin is cured in a form stretched in a direction perpendicular to the bonding surface between the substrate body and the frame, the curing shrinkage stress of the conductive bonding material can be increased. As a result, the shrinkage stress of the sealing resin when the through hole of the frame body is filled and cured can be more effectively reduced by the shrinkage stress of the conductive bonding material.
  • the present invention provides a method for manufacturing a composite substrate configured as follows.
  • a method for manufacturing a composite substrate includes: (1) a first step of preparing a substrate body provided with a terminal on at least one principal surface; and a frame; and (2) the one principal surface of the substrate body. And a second step of joining the frame bodies.
  • the frame is made of (i) an insulating material, has a through hole in the center, and extends in a frame shape along the peripheral edge of the one main surface of the substrate body.
  • a member and a plurality of connecting members formed by bending a GO metal thin plate and having a first piece and a second piece respectively continuous at both ends of the intermediate piece.
  • the plurality of The connecting member is (a) disposed so as to face the frame member through the through hole of the frame member, and (b) the first piece and the second piece of the through hole of the frame member. (C) the first piece and the second piece are respectively exposed in the direction in which the connection member faces through the through hole of the frame member. And (d) the intermediate piece passes through the inside of the frame member, and (e)) the both ends of the intermediate piece are opposite ends of the first piece and the second piece. Each in succession.
  • the frame body is arranged so as to extend in a frame shape along a peripheral edge portion of one main surface of the substrate body, and (g) the connection member of the frame body The first piece is joined to the terminal provided on the one main surface of the substrate body.
  • the second piece of the connection member is connected to the external circuit substrate.
  • the connecting member in which the opposite ends of the first piece and the second piece are connected to both ends of the intermediate piece is the junction between the composite board and the external circuit board or the board body due to temperature change or impact force. Thermal stress, impact stress, and the like generated at the joint portion with the frame can be reduced by elastic deformation. As a result, the bonding reliability can be improved.
  • FIG. 1 is an (A) cross-sectional view and (B) bottom view showing an overall configuration of a composite substrate. (Example)
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a composite substrate. (Example)
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a composite substrate. (Example)
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a composite substrate. (Example)
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a composite substrate.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a composite substrate manufacturing process.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a composite substrate manufacturing process. (Example)
  • FIG. 8A is a cross-sectional view showing a composite substrate manufacturing process
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing a frame manufacturing process. (Example)
  • FIG. 10 is an explanatory diagram of deformation of the composite substrate. (Example)
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing the overall configuration of the composite substrate. (Modification 1)
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing the overall configuration of the composite substrate. (Modification 2)
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing the overall configuration of the composite substrate. (Modification 3)
  • FIG. 14 is an enlarged cross-sectional view of the main part of the composite substrate. (Modification 4)
  • FIG. 15 is a cross-sectional view showing the overall configuration of the composite substrate. (Modification 5)
  • FIG. 16 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a joint portion of the composite substrate. (Modification 5)
  • FIG. 17 is a cross-sectional view of a chip package. (Conventional example)
  • Example> The composite substrate 10 will be described with reference to FIGS.
  • the composite substrate 10 has a frame body 20 joined to one main surface 12b of a plate-like substrate body 12, The
  • a chip-like electronic component 50 such as an IC chip is mounted on one main surface 12b of the substrate body 12, and terminals of the chip-like electronic component 50 and pads 17 provided on the one main surface 12b of the substrate body 12 Are connected by a bonding wire 52.
  • chip-like electronic components that are connected by means other than wire bonding may be mounted on one main surface 12b of the substrate body 12! / ⁇ .
  • a surface mount type component SMD may be mounted.
  • chip-shaped electronic components 40, 42 force S such as a chip capacitor and an IC chip are mounted as necessary, and chip-shaped by solder reflow or flip-chip bonding.
  • the terminals of the electronic components 40 and 42 are connected to the terminals 18 provided on the other main surface 12a of the substrate body 12.
  • the substrate body 12 only needs to have a structure in which electronic components can be mounted on one side or both sides for high density.
  • the substrate body 12 is, for example, a ceramic multilayer substrate in which a plurality of ceramic layers are laminated.
  • the ceramic multilayer substrate is preferable as the substrate body 12 of the composite substrate 10 because the mounting density can be increased by forming an electric circuit inside.
  • the substrate body 12 is not limited to a ceramic multilayer substrate, but may be a substrate made of a material other than ceramic (for example, a printed wiring board, a flexible printed wiring board), even if it is a single layer ceramic substrate (for example, an alumina substrate). Substrate etc.! /.
  • connection members 30 are arranged on a frame member 22 that also has an insulating material (for example, grease) force.
  • the frame member 22 has a through hole 23 in the center, and extends in a frame shape along the peripheral edge of the one main surface 12b of the rectangular substrate body 12.
  • a concave portion (cavity) is formed by the through hole 23 of the frame member 22, and the above-described chip-shaped electronic component 50 and the pad 17 are arranged on the one main surface 12 b of the substrate body 12 which is the bottom surface of the concave portion.
  • the through hole 23 of the frame member 22 is filled with a sealing agent 54 as necessary, and the chip-shaped electronic component 50 is sealed.
  • a sealing agent 54 as necessary, and the chip-shaped electronic component 50 is sealed.
  • the chip-shaped electronic components 40, 42 on the other main surface 12a side of the substrate body 12 may be sealed with a sealant, or a metal case may be joined. This is because when the composite substrate 10 is mounted on the external circuit board 60, it is easily adsorbed by the mounter. In particular, when a metal case is used for the high-frequency composite substrate 10, an electromagnetic shielding effect is also obtained. If electromagnetic shielding is not required, apply a thermosetting resin such as epoxy resin or transfer molding to cover the top surface of the chip-like electronic components 40, 42, and flatten the top surface. To do.
  • connection member 30 is arranged on four sides of the frame member 22 so as to face each other through the through hole 23 of the frame member 22.
  • Each connection member 30 is a member having a substantially Z-shaped cross section in which two bent portions 33 and 35 are formed by bending a strip-shaped metal thin plate at an acute angle, and a first piece 32 is provided at each end of the intermediate piece 34. And the second piece 36 are continuous.
  • the intermediate piece 34 passes through the inside of the frame member 22.
  • the first piece 32 extends along the surface of the frame member 22 that faces the substrate body 12.
  • the second piece 36 extends along the surface of the frame member 22 opposite to the substrate body 12 and is exposed to the outside.
  • the first piece 32 and the second piece 36 extend in the direction in which the connecting member 30 faces the other through the through hole 23 of the frame member 22.
  • the ends of the first piece 32 and the second piece 36 opposite to each other, that is, the end of the first piece 32 opposite to the through hole 23 of the frame member 22, and the frame member 22 of the second piece 36 The end portion on the through hole 23 side is continuous with both ends of the intermediate piece 34, respectively. That is, the tip 31 of the first piece 32 is disposed so that the tip 31 faces inward and the tip 37 of the second piece 36 faces outward, and the intermediate piece 34 is disposed obliquely between the first piece 32 and the second piece 36. Has been.
  • the first piece 32 and the second piece 36 have different lengths. That is, the tip 37 of the second piece 36 is the frame member 2 The force reaching the outer peripheral surface 24 of 2 The tip 31 of the first piece 32 does not reach the inner peripheral surface 23b of the through hole 23 of the frame member 22. But you may comprise so that the front-end
  • the first piece 32 of the connection member 30 is joined to the terminal 16 provided on the one main surface 12b of the substrate body 12 by solder 26.
  • the frame 20 is joined to the one main surface 12b of the substrate body 12.
  • the second piece 36 of the connection member 30 exposed to the outside is bonded to the external circuit board 60.
  • the composite substrate 10 is mounted on the external circuit board 60 and electrically connected thereto.
  • the metal case is also electrically connected to the external circuit board 60.
  • the thickness of the metal thin plate used for the connecting member 30 is preferably 50 ⁇ m to 300 ⁇ m.
  • the thickness of the metal thin plate used for the connecting member 30 is less than 50 m, the variation during the bending process increases, and the variation in the position and height of the first piece 32 and the second piece 36 increases.
  • the variation in the position and height of the first piece 32 and the second piece 36 is increased, the alignment accuracy between the frame 20 and the substrate body 12 is lowered.
  • the board body In order to securely join the frame body 20 and the board body 12, if the terminal 16 of the board body 12 to be joined to the first piece 32 is made larger with an allowance for the positional deviation of the first piece 32, the board body This reduces the size of 12 and thus the size of the composite substrate 10.
  • the heights of the first piece 32 and the second piece 36 vary, for example, the solder thickness varies between the board body 12 and the frame body 20, or between the frame body 20 and the external circuit board 60. As a result, the bonding reliability is impaired. Increasing the height margin in anticipation of variations in height inhibits the low profile of the composite substrate 10.
  • the vicinity of the bent portions 33, 35 of the connecting member 30 is repeatedly fatigued due to thermal stress and impact stress. However, if the thickness is small, fatigue failure is likely to occur, so that joint reliability is impaired.
  • the thickness of the thin metal plate used for the connecting member 30 exceeds 300 m, the bending force becomes difficult, and the variation in the bending angle and the height become large. Also, the punching and bending intervals are reduced, and the length of the first piece 32, the intermediate piece 34, and the second piece 36 (dimensions in the direction in which the first piece 32, the intermediate piece 34, and the second piece 36 are continuous) and width (The first piece 32, the intermediate piece 34, the second piece 36 are continuous. Therefore, the size and height of the composite substrate 10 are hindered.
  • the connecting member 30 is made of NiZSn, NiZAu, Ni Z in order to improve wettability with solder and conductive adhesive used for bonding to the substrate body 12 and the external circuit board 60 and to increase bonding strength. Solder or the like may be attached. Such plating may be performed on the entire surface of the connection member 30 or only on the joint surface of the first piece 32 and the second piece 36.
  • the substrate body 12 and the frame body 20 are prepared.
  • the substrate body 12 is formed by laminating a plurality of ceramic layers, for example, and Ag, Ag / Pd, Ag / P Cu, CuO, etc. are contained inside as shown in FIG.
  • In-plane conductor patterns 14 and via-hole conductor patterns 13 are formed using a conductive paste as the main component.
  • Such a configuration uses Ag or Cu with low resistance, so it has low signal loss and has been put to practical use as a high-frequency component or module.
  • a terminal 16 and a pad 17 are formed on one main surface 12b of the substrate body 12, and a terminal 18 serving as a bonding electrode (bonding land) is formed on the other main surface 12a. If necessary, NiZSn, Ni / Au, Ni / Pd / Au, or NiZ solder is applied to terminals 16, 18 and pads 17.
  • an unfired ceramic green sheet having a thickness of about 10 to 200 m on which the in-plane conductor pattern 14 and the via-hole conductor pattern 13 are formed, and sintering at a temperature higher than the firing temperature of the ceramic green sheet.
  • the green ceramic green sheet contains a low-temperature sintered ceramic material, and the sintering temperature is 1050 ° C or lower.
  • low-temperature sintered ceramic materials include a glass composite LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramic) material made by mixing borosilicate glass with ceramic powder such as alumina forsterite, ZnO— Crystal using MgO-Al O-SiO-based crystallized glass
  • the constraining layer is made of a material containing alumina.
  • the green ceramic green sheet and the constraining layer are laminated in an appropriate order to form a composite laminate in which constraining layers are laminated on both main surfaces of a laminate in which a plurality of unfired ceramic liner sheets are laminated.
  • the unsintered constraining layer is removed, and the substrate body 12 formed by sintering the unfired ceramic green sheet is taken out. .
  • the frame body 20 is produced by the process shown in FIG.
  • a metal thin plate such as bronze, white or white, or an Ni alloy is punched out with a mold to form a plurality of strip portions 30x whose tips 31 face each other.
  • the first bent portion 33 is formed by bending the leading end 31 side of the opposed strip-shaped portion 30x at an acute angle.
  • the first piece 32 is between the tip 31 and the first bent portion 33.
  • the second bent portion 35 is formed by bending the base end 38 side of the first bent portion 33 at an acute angle in the opposite direction.
  • An intermediate piece 34 is formed between the first bent portion 33 and the second bent portion 35.
  • a resin is molded into the belt-like portion 30x to form a frame member 22 having a through hole 23.
  • the first piece 32 between the tip 31 and the first bent portion 33 and the base end 38 side of the second bent portion 35 are along the inner surface of the mold, and the first bent portion 33
  • the intermediate piece 34 between the first bent portion 35 and the second bent portion 35 is also separated from the inner surface force of the mold by injection molding of thermoplastic resin such as LCP (liquid crystal polymer), PPS (polyphenylene sulfide), or
  • the resin is molded by transfer molding of thermosetting resin such as epoxy resin.
  • the portion on the base end 38 side of the band-shaped portion 30x that protrudes from the molded resin (that is, the frame member 22) extends along the outer peripheral surface 24 of the frame member 22.
  • the tip 37 of the second piece 36 reaches the outer peripheral surface 24 of the frame member 22.
  • a solder base 25 is printed on the terminals 16 on the one main surface 12b of the substrate body 12.
  • a bonding material such as a conductive resin paste containing a metal powder such as Ag can be used as the bonding material.
  • the frame body 20 is mounted on the one main surface 12b of the substrate body 12, and the solder paste 25 is reflowed in a state where the first piece 32 of the connection member 30 of the frame body 20 is in contact with the solder paste 25.
  • the substrate body 12 and the frame body 20 are joined together by the solder 26 in which the solder paste 25 is solidified.
  • the intermediate piece 34 of the connecting member 30 is disposed inside the frame member 22.
  • the connection member 30 is not exposed on the inner surface of the through hole 23, the substrate body 12 and the frame body 20 can be easily joined. After bonding, cleaning is performed to remove the dirt on the pad 17 provided on the one main surface 12 b of the substrate body 12.
  • the surface-mounted component when a surface-mounted component is mounted on one main surface 12b of the substrate body 12, the surface-mounted component can be bonded simultaneously with the bonding of the frame body 20.
  • a chip-like electronic component 50 such as an IC or FET is connected to the one main surface 12b of the substrate body 12 from the through hole 23 of the frame body 20 with epoxy resin or conductive material.
  • the terminals of the chip-like electronic component 50 and the pads 17 provided on the one main surface 12b of the substrate body 12 are connected by bonding wires 52 such as Au, Al, and Cu.
  • bonding wires 52 such as Au, Al, and Cu.
  • the through hole 23 of the frame 20 is filled with a sealing agent 54 such as epoxy-based resin and thermally cured.
  • a sealing agent 54 such as epoxy-based resin and thermally cured.
  • the height of the sealant 54 should not exceed the frame 20. This is to prevent the sealing agent 54 from interfering when the composite substrate 10 is bonded to the external circuit substrate 60.
  • the sealant 54 is cured, as shown in Fig. 7, the top and bottom are turned upside down, and a solder paste containing solder, Ag or the like is printed on the other main surface 12a of the substrate body 12 to form a chip capacitor or the like.
  • the electronic component 40 is mounted, reflowed or thermally cured, or a chip-shaped electronic component 42 such as an IC chip is flip-chip bonded through the solder ball 43 to connect the terminals and the substrate of the chip-shaped electronic component 40, 42
  • the terminal 18 on the other main surface 12a of the main body 12 is joined.
  • an underfill resin made of epoxy resin is filled between the chip-shaped electronic component 42 that has been flip-chip bonded and the other main surface 12a of the substrate body 12, and is thermally cured.
  • a metal case After joining the chip-like electronic components 40, 42, mount a metal case such as white or phosphor bronze on the other main surface 12a of the substrate body 12 or on the side surface. , Join.
  • the connecting member 30 has a chip shape on one main surface 12b of the substrate body 12. Since the electronic component 50 can be easily mounted and the frame body 20 can be easily joined, the processing margin (gap for providing a margin) is reduced, and the frame member 22 and thus the composite substrate 10 are downsized. be able to.
  • the connecting member 30 is bent at two bent portions 33 and 35 so that the intermediate piece 34 does not protrude outside the region where the first piece 32 and the second piece 36 face each other. Can be downsized.
  • the bent portion of the connecting member is formed in an arc shape, the curved portion protrudes outside the region where the planar portions of the first piece and the second piece face each other, thereby reducing the size of the frame member and eventually the composite substrate 10. Therefore, it is preferable that the connecting member is bent at a plurality of locations and the bending angle is an acute angle. However, the present invention does not exclude the case where the bent portion is rounded.
  • the connecting member may be provided with three bent portions, and the intermediate piece may be bent inside the region where the first piece and the second piece face each other. This is because it does not hinder downsizing.
  • the intermediate piece may be folded into a square shape. By increasing the number of bends, the combination of spring constants in each direction can be changed.
  • the composite substrate 10 can relieve thermal stress and impact stress as described below, the bonding reliability can be improved.
  • the substrate body 12 is a brittle ceramic multilayer substrate including glass or the like that has a lower bending strength than an alumina substrate or the like, thermal stress or Due to the relaxation of the impact stress, the effect of preventing the substrate main body from being destroyed is great.
  • the connecting member 30 is a continuous metal terminal bent so as to be plastically deformed, it is elastically deformed in any of the XYZ directions.
  • the molded resin that is, the frame member 22 and the connecting member 30 are not basically joined, and even after the resin molding, the resin is freely elastically deformed in the XYZ directions.
  • the connecting member 30 is elastically deformable, it is generated by reflow when the frame body 20 is bonded to the substrate body 12, or when the composite substrate 10 is bonded to the external circuit substrate 60, and heat during the subsequent heat cycle. Even if thermal stress occurs due to the difference in the linear expansion coefficient ⁇ of each part, the thermal stress can be absorbed by elastic deformation. Similarly, impact stress during a drop impact can be absorbed by elastic deformation. As a result, the bonding reliability is improved.
  • the substrate body 12 and the external circuit board 60 have different coefficients of thermal expansion or linear expansion, for example, to bond the composite board 10 to the external circuit board 60 as shown in FIG.
  • bending moment Ms acts.
  • the connecting member 30 is elastically deformed, so that the connecting portion 30 joins the first piece 32 of the connecting member 30 and the substrate body 12 or the connecting portion of the connecting member 30 the second piece 36 and the external circuit board 60. Relieve the stress that acts.
  • the elongation ⁇ on the substrate body 12 side is the product of the distance L1 between the first bent portions 33 of the connecting members 30 arranged to face each other and the linear expansion coefficient ⁇ of the substrate body 12.
  • the extension ⁇ on the side of the external circuit board 60 is the distance L2 between the second bent portions 35 of the connecting member 30 disposed opposite to the external circuit board.
  • the linear expansion of the substrate body 12 such as ceramic
  • the number ⁇ is smaller than the linear expansion coefficient ⁇ of the external circuit board 60 such as a printed wiring board made of resin.
  • the force is smaller than when L1 ⁇ L2, and the shearing force Fs and bending moment Ms are also smaller. Therefore, if the connecting members 30 facing each other are arranged so that L1> L2, as shown in the figure, the shearing force Fs and bending moment Ms acting on the joint will be reduced, and joint reliability will be reduced. Is preferable.
  • the first and second connecting members 30 arranged opposite to each other are arranged so that the left and right sides of the connecting members 30 are opposed to each other. This is not to exclude the case where the bent portions 33 are arranged facing each other and the second bent portions 35 of the connecting member 30 are arranged facing the outside.
  • the connecting member 30 obtained by bending the metal thin plate is not bonded to the frame member 22 even if it is embedded in the frame member 22 of the resin. Even if they are bonded, the bonded portion is easily peeled off, and can be easily elastically deformed.
  • the portions 34, 36 other than the first piece 32 of the connection member 30 are approximately centered on the first bent portion 33. Attempts to rotate in the direction in which the substrate body 12 is pressed, but the rotation is blocked by the frame member 22, and an unreasonable force acts on the joint between the first piece 32 of the connection member 30 and the substrate body 12. In this way, the connection reliability can be improved.
  • the connecting member 30 is a part other than the first piece 32.
  • 34 and 36 together with the frame member 22 rotate about the first bent portion 35 and elastically deform so that a gap is formed between the first piece 32 and the frame member 22.
  • connection portion between the second piece 36 of the connection member 30 and the external circuit board 60 is connected.
  • the second piece 36 of the member 30 is about to rotate in the direction of pressing the external circuit board 60 about the second bent portion 35, but the rotation is prevented by the frame member 22, and the second member 36 of the connecting member 30 It is possible to prevent an excessive force from acting on the joint portion between the two pieces 36 and the external circuit board 60, and to improve the joint reliability.
  • connection member 30 is opposite to that shown in the drawing, that is, the first bent portion 33 of the connecting member 30 is arranged on the inner side and the second bent portion 35 is arranged on the outer side.
  • the bonding reliability of the external circuit board 60 with respect to the convex or concave shape can be improved. That is, even if the external circuit board 60 is curved in a convex shape or a concave shape, the connection member 30 is elastically deformed so that one of the first piece 32 or the second piece 36 of the connection member 30 is separated from the frame member 22, The rotation of the other of the first piece 32 and the second piece 36 is prevented by the frame member 22. For this reason, it is possible to improve the joining reliability by preventing an excessive force from acting on the joining portion.
  • the composite board 10 when the composite board 10 is mounted on the external circuit board 60 or when an impact such as dropping is applied, the composite board 10 is placed at the approximate center of the external circuit board 60 as shown in FIG.
  • the pressing force W 1 When the pressing force W 1 is applied, the pressing force W 1 is roughly balanced with the reaction force W 2 transmitted by the intermediate piece 34 of the connecting member 30. Since the position where the pressing force W1 and the reaction force W2 act is shifted, a bending moment M is generated.
  • the connecting member 30 is elastically deformed so that a gap is formed between the first piece 32 and the second piece 36 and the frame member 22. In this way, it is possible to improve the bonding reliability in such a way that an excessive force does not act on the bonded portion.
  • the connecting member 30 may be formed by a method other than bending of a thin metal plate. That is, there is a method in which a through hole is formed in the frame member 22 and a metal film corresponding to the first piece 32 and the second piece 36 and a metal film electrically connecting them are formed in the through hole by plating.
  • the process of bonding the frame 20 to the substrate body 12 or the composite substrate 10 to the external circuit substrate 60 is performed.
  • the remaining soaking solution is heated, vaporized and expanded rapidly, which may cause cracks in the vicinity of the through-holes and voids in the solder.
  • the connection member 30 is formed by bending a thin metal plate, this is not the case, so that the joining reliability can be improved.
  • connection member 30 when a through hole is drilled and the inner peripheral surface is stuck, it is difficult to process if the diameter of the through hole is, for example, 100 m or less.
  • the connection member 30 is formed by bending a thin metal plate, the thickness of the thin metal plate can be easily reduced to 50 m. Also, the dimensions that must be left around the hole are smaller than when the inner peripheral surface is pinched by drilling through-holes when forming the connection member 30 by bending a thin metal plate. be able to. Therefore, the connection member 30 can be easily downsized by forming it with the bending force of the metal thin plate.
  • the connecting member 30 is formed by bending a metal thin plate and resin-molded so as to cover it, the process becomes simple and the manufacturing cost can be reduced.
  • connection member 30 formed by bending a thin metal plate
  • the material of the metal thin plate used for the connection member 30 has a higher degree of freedom in selection than when the connection member 30 is formed by plating.
  • the grease of the frame member 22 and the metal of the connection member 30 do not need to be firmly joined.
  • the material of the resin used for the frame member 22 is also highly flexible. Therefore, an inexpensive material, a material that is easy to bend, and a material that is easy to mold can be selected with a high degree of freedom, which is industrially useful.
  • the composite substrate 10a shown in the cross-sectional view of FIG. 11 has the tip 37a side force of the second piece 36a of the connection member 30a for connecting to the external circuit board 60, and the outer peripheral surface 24 of the frame member 22. It is extended outward. As a result, the joining portion 66a between the second piece 36a and the external circuit board 60 can be enlarged, and the joining force between the composite board 10a and the external circuit board 60 can be improved.
  • the composite board 10b shown in the cross-sectional view of FIG. 12 is connected to the external circuit board 60.
  • the tip 37b side of the second piece 36b of the connecting member 30b is bent so as to follow the outer peripheral surface 24 of the frame member 22. Since the solder 66b for joining to the external circuit board 60 rises along the tip 37b side of the bent second piece 36b, the solder 66b for joining the external circuit board 60 and the composite board 10b is External forces can also be easily inspected.
  • the first piece 32c of the connecting member 30c connected to the substrate body 12 side is connected to the external circuit board 60, contrary to the embodiment. It is longer than the second piece 36c of the connecting member 30c connected to the side.
  • the tip 31c side of the first piece 32c of the connection member 30c may extend to the outer peripheral surface 24 of the frame member 22 or may extend to the outer side of the outer peripheral surface 24.
  • the joining portion 26c between the first piece 32c of the connecting member 30c and the substrate body 12 can be enlarged, and the joining force between the frame 20c and the substrate body 12 can be improved.
  • the second piece of the connecting member 30X is bent at the bent portions 37x and 37y, and the second pieces are parallel to each other. Includes three parts 36x, 36y, 36z.
  • the portion 36x on the intermediate piece 34 side of the second piece extends along the frame member 22 in the same manner as the second piece 34 of the embodiment.
  • the middle portion 36y of the second piece and the portion 36z on the tip 37x side extend away from the frame member 22.
  • a portion 36z on the tip 37x side of the second piece is joined to a surface electrode 62 such as a joining land of an external circuit board 60 such as a printed wiring board via solder 66.
  • the middle part 36y of the second piece and the part 36z on the tip 37x side enhance the durability, and the joint part between the composite board 10x and the external circuit board 60 and the joint part between the frame 20x and the board body 12x The effect of stress relaxation can be increased.
  • the terminal 16 of the substrate body 12 and the first piece 32 of the connection member 30 of the frame body 20 are misaligned.
  • the terminal 16 of the board body 12 is disposed relatively outside the center of the composite board 10x
  • the first piece 32 of the connection member 30 of the frame body 20 is disposed relatively inside.
  • the conductive bonding material (for example, solder) 26x for bonding the terminal 16 and the first piece 32 is extended in the width direction (left-right direction in FIG. 16).
  • the center 32c of the first piece 32 on the frame body 20 side is a distance inside the center 16c of the terminal 16 of the board body 12 (on the through hole 23 side of the frame body 20). It is preferable that ⁇ ( ⁇ > 0) is shifted.
  • the shrinkage of the sealing resin 54 is cured.
  • the stress F acts in the direction of pulling each side of the frame body 20 frame member 22 inward.
  • the curing shrinkage stress also works when the conductive bonding material 26 ⁇ , which is formed by bonding the frame 20 and the substrate body 12, is cured. If the center 32c of the first piece 32 of the connecting member 30 is displaced inward from the center 16c of the terminal 16 of the board body 12, the curing shrinkage stress F of the conductive bonding material 54 is First connecting member 30
  • the inner edge 32b of the first piece 32 on the frame body 20 side is on the inner side (the through hole 23 side of the frame body 20) than the inner edge 16b of the terminal 16 of the board body 12. 8> 0) It is preferable that they are shifted.
  • the conductive bonding material 26x is inserted into the inner edge 16b of the terminal 16 and the inner side of the first piece 32, respectively. Since it hardens
  • the outer edge 32a of the first piece 32 on the frame body 20 side is closer to the inner side (the through hole 23 side of the frame body 20) than the outer edge 16a of the terminal 16 of the board body 12 is a distance ⁇ ( ⁇ > 0) It is preferable that they are shifted.
  • the conductive bonding material 26x is connected to the outer edge 16a of the terminal 16 and the outer side of the first piece 32, respectively. Since it is hardened in the form stretched in the width direction in the region between the edges 32a, the hardening yield of the conductive bonding material 26x is reduced. The shrinkage stress F can be increased. As a result, the shrinkage stress F of the sealing resin 54 becomes conductive.
  • connection member 30 is disposed symmetrically with respect to the illustrations of FIGS. 15 and 16, that is, the first bent portion 33 of the connection member 30 is disposed inside.
  • the tip 31 of the connecting member 30 is disposed outside and the second bent portion 35 is disposed outside.
  • the first piece 32 of the frame body 20 is arranged inside the terminal 16 of the substrate body 12, specifically, the first piece 32 and the terminal 16 are arranged. It is preferable that the center, the inner edge, and the outer edge are shifted by a distance of 13, 13 and ⁇ as in the fifth modification.
  • the outer edge (tip edge) of the first piece 32 and the outer edge 16a of the terminal 16 is framed more than the outer edge 16a of the terminal 16. If it is displaced to the outside of the body 20 (opposite the through hole 23 of the frame body 20), the tip side of the first piece 32 is inward of the frame body 20 (direction of force toward the bent portion 33 of the connecting member 30). As a result, the tip side of the first piece 32 moves away from the frame member 22, and the joint shape between the frame body 20 and the substrate body 12 becomes unstable, or the joint strength between the frame body 20 and the substrate body 12 May decrease.
  • the outer edge (tip edge) of the first piece 3 2 is shifted to the inside of the frame body 20 from the outer edge 16a of the terminal 16, the tip end side of the first piece 32 is Since it is pulled in the outer direction (the direction opposite to the bent portion 33 of the connecting member 30), the tip side of the first piece 32 and the frame member 22 are joined together and the frame body 20 and the board body 12 are joined.
  • the shape is stable, and the bonding strength between the frame body 20 and the substrate body 12 is stabilized. Therefore, the outer edge of the first piece 32 on the frame body 20 side is shifted by a distance ⁇ ( ⁇ > 0) to the inner side (through hole 23 side of the frame body 20) than the outer edge 16a of the terminal 16 of the board body 12.
  • ⁇ ⁇ > 0
  • the composite connection board 10 is joined to the external circuit board 60 via the frame body 20 in which the bent connection member 30 is embedded in the resin frame member 22.
  • the thermal stress and impact stress of the joint portion can be relaxed with a simple configuration.
  • the connecting member 30 that is arranged to face through the through hole 23 of the frame member 22
  • the tips 31, 37 of the first piece 32 and the second piece 36 face outward, and both the intermediate pieces 34 are through holes.
  • shearing acts on the joint part between the composite substrate 10 and the external circuit board 60 and the joint part between the substrate body 12 and the frame body 20 in the composite substrate 10. Power and The bending moment can be made as small as possible to further improve the joining reliability.
  • the frame may be a rectangle, a circle, or a polygon other than a rectangle.
  • the "substrate body” is a convex portion formed on a portion other than the plane portion to which the frame body is connected if it is a substrate in which a plurality of terminals connected to the frame body are provided on the same plane. A recess may be provided.

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Abstract

　簡単な構成で、接合部分の熱応力や衝撃応力を緩和することができる複合基板及びその製造方法を提供する。 　基板本体１２の一方主面１２ｂに接合される枠体２０は、（１）中央に貫通穴２３を有し、基板本体１２の一方主面１２ｂの周縁部に沿って枠状に延在する枠部材２２と、（２）金属薄板の折り曲げ加工により形成され、中間片３４の両端に第１片３２と第２片３６とが連続する複数の接続部材３０とを有する。接続部材３０は、貫通穴２３を介して対向するように枠部材２２に配置される。接続部材３０の第１片３２と第２片３６は、枠部材２２の貫通穴２３の周囲に延在する両主面に露出し、接続部材３０が貫通穴２３を介して対向する方向に延在する。中間片３４は、接続部材３０の第１片３２と第２片３６の互いに反対側の端部にそれぞれ連続し、枠部材２２の内部を斜めに貫通する。

Description

明 細 書
複合基板及び複合基板の製造方法
技術分野
[0001] 本発明は複合基板及び複合基板の製造方法に関し、詳しくは、平板状の基板本 体の一方主面に枠体を接合してなる複合基板及びその製造方法に関する。
背景技術
[0002] 高密度に電子部品を実装するため、基板本体の両面又は片面にチップ状電子部 品を搭載したモジュール部品が提供されて 、る。このようなモジュール部品を他の回 路基板に実装したときに、モジュール部品の基板本体を他の回路基板力も浮力せる ため、モジュール部品の基板本体に枠状部材ゃパッケージを取り付けることが提案さ れている。この場合、基板本体と他の回路基板との間の電気的接続のため、枠状部 材ゃパッケージには配線パターンが形成され、配線パターンの一端が基板本体に接 合され、配線パターンの他端が他の回路基板に接合される (例えば、特許文献 1〜4
) o
[0003] また、特許文献 5には、モジュール基板間を接続する基板接続部材につ!/ヽて、モジ ユール基板と接続するためのリード端子を基板接続部材のハウジングから突出させ、 この突出部分のばね弾性を利用して、耐衝撃性を改善することが提案されている。
[0004] また、特許文献 6には、図 17 (A)に示したように、平板形状の榭脂製基板 120にリ ードフレーム 130をインサートモールドし、リードフレーム 130の中間部分 131を榭脂 製基板 120の内部に埋設し、リードフレーム 130の両端を屈折させて、榭脂製基板 1 20の表裏面にリード部 132, 133を露出させるチップパッケージ 110が開示されてい る。
[0005] このチップパッケージ 110は、図 17 (B)に示すように、榭脂性基板 110の上面に、 開口 123を跨ぐよう〖こチップ 140を実装し、ボンディングワイヤー 150でチップ 140と リード部 132とを接続して 、る。
[0006] また、図 17 (C)に示すように、榭脂封止剤 152をチップパッケージ 110の上面にチ ップ 140も封止するように塗布した後、下面開口のボックス状の蓋 154を被せて榭脂 製基板 120と固定して半導体装置を形成している。この半導体装置は、プリント基板
171上に実装している。
特許文献 1 :特開平 6— 216314号公報
特許文献 2：特開平 7— 50357号公報
特許文献 3 :特開 2000— 101348号公報
特許文献 4：特開 2001— 339137号公報
特許文献 5：特開 2005 - 333046号公報
特許文献 6：特開 2005 - 328009号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0007] モジュール部品の基板本体とモジュール部品が実装される他の回路基板との熱膨 張率又は線膨張係数に差があると、温度変化によって、枠状部材ゃパッケージに形 成した配線パターンと基板本体や他の回路基板との接合部分に熱応力が発生する 。また、これらの接合部分には、落下衝撃によって衝撃応力が発生する。特に、厳し い環境下で使用される場合には、熱応力や衝撃応力が大きくなるため、接合信頼性 の低下が著しい。
[0008] 特許文献 5に開示された基板接続部材は、リード端子の突出した部分が空中に浮 いているため、リード端子をモジュール基板に精度よく位置決めして接合することが 容易ではない。また、構造も複雑である。
[0009] 特許文献 6に開示されたチップパッケージは、チップを搭載してボンディングワイヤ 一で接続するものであり、基板本体に接合されるものでない。特許文献 6には、熱応 力や衝撃応力を緩和するためのリードフレームの形状について、開示も示唆もされて いない。
[0010] 本発明は、カゝかる実情に鑑み、簡単な構成で、接合部分の熱応力や衝撃応力を緩 和することができる複合基板及びその製造方法を提供しょうとするものである。
課題を解決するための手段
[0011] 本発明は、上記課題を解決するために、以下のように構成した複合基板を提供す る。 [0012] 複合基板は、少なくとも一方主面に端子を有する基板本体と、前記基板本体の前 記一方主面に接合される枠体とを備えたタイプのものである。前記枠体は、（1)絶縁 材料からなり、中央に貫通穴を有し、前記基板本体の前記一方主面の周縁部に沿つ て枠状に延在する枠部材と、（2)金属薄板の折り曲げ加工により形成され、中間片の 両端にそれぞれ第 1片と第 2片とが連続する複数の接続部材とを有する。前記複数 の接続部材は、（a)前記枠部材に、前記枠部材の前記貫通穴を介して対向するよう に配置され、（b)前記第 1片が、前記枠部材の前記基板本体側に露出して、前記基 板本体の前記一方主面の前記端子に接合され、（c)前記第 2片が、前記枠部材の 前記基板本体とは反対側に露出し、（d)前記第 1片及び前記第 2片が、前記接続部 材が前記枠部材の前記貫通穴を介して対向する方向に延在し、（e)前記中間片が、 前記枠部材の内部を貫通し、（f)前記中間片の前記両端は、前記第 1片と前記第 2 片の互いに反対側の端部にそれぞれ連続する。
[0013] 上記構成において、複合基板は、接続部材の第 2片が外部回路基板に接続される 。このとき、第 1片と第 2片の互いに反対側の端部が中間片の両端に連続する接続部 材は、温度変化や衝撃力等により複合基板と外部回路基板との接合部分や基板本 体と枠体との接合部分に生じる熱応力や衝撃応力等を、弾性変形することによって 緩和することができる。そのため、接合信頼性を向上することができる。
[0014] さらに、複合基板が接続される外部回路基板が湾曲しても、接続部材の第 1片又は 第 2片の一方は、枠部材カゝら離れるように弾性変形して、接合部分の応力を緩和す る。第 1片又は第 2片の他方については、回動が枠部材によって阻止される。これに より、接合部分に無理な力が作用しないようにして、接合信頼性を高めることができる
[0015] 好ましくは、前記中間片の前記両端は、前記第 2片の前記枠部材の前記貫通穴側 の端部と、前記第 1片の前記枠部材の前記貫通穴側とは反対側の端部とにそれぞれ 連続する。
[0016] 上記構成によれば、中間片の両端が、第 1片の枠部材の貫通穴側の端部と、第 2 片の枠部材の貫通穴側とは反対側の端部とにそれぞれ連続する場合と比べると、基 板本体と外部回路基板との熱膨張率又は線膨張係数の差により熱応力が発生した とき、接続部材と複合基板や外部回路基板との接合部分に作用するせん断力や曲 げモーメントが小さくなり、接合信頼性が高まる。
[0017] 好ましくは、チップ状電子部品が前記枠状部材の前記貫通穴内に配置され、前記 基板本体の前記一方主面に搭載されて 、る。
[0018] この場合、枠状部材の貫通穴を利用して、複合基板の実装密度を高めることができ る。
[0019] 好ましくは、前記チップ状電子部品が榭脂で封止され、該榭脂が前記枠体の一部 に接着又は当接している。
[0020] この場合、枠体で樹脂の流れを阻止し、チップ状電子部品を確実に封止することが できる。また、封止に用いた榭脂によって枠体の変形を拘束し、枠体と基板本体との 接合を補強することができる。
[0021] 好ましくは、前記枠体の前記接続部材は、金属薄板の打ち抜き加工及び折り曲げ 加工により形成される。前記枠体の前記枠部材は、金型内に前記接続部材となる部 分を挿入した状態で成形した榭脂である。
[0022] この場合、枠体を効率よく製作することができる。
[0023] 好ましくは、前記基板本体がセラミック基板である。
[0024] セラミック基板は熱膨張が小さいため、外部回路基板に実装したときに接合部分に 作用する熱応力が大きくなる。したがって、接合信頼性の向上効果が特に大きい。
[0025] 好ましくは、前記基板本体は、 1050°C以下で焼結する複数のセラミック層を積層し てなるセラミック多層基板である。
[0026] この場合、セラミック多層基板により複合基板の実装密度を高めつつ、接合信頼性 を向上することができる。また、セラミック多層基板は他の種類の基板に比べて脆い ため、熱応力や衝撃応力からセラミック多層基板自体の破壊を防止する効果が大き い。
[0027] 好ましくは、前記枠体の前記接続部材の前記金属薄板は可撓性を有する。
[0028] 接続部材を構成する金属薄板が可撓性を有して!/ヽれば、接続部材の第 1片ゃ第 2 片が屈曲部を支点として可動であるので、枠体と基板本体の接合強度や、枠体と外 部回路基板の接合強度が向上する。 [0029] 好ましくは、前記接続部材の厚みは、 50 μ m以上、力つ 300 μ m以下である。
[0030] 上記範囲内であれば、接続部材を高精度の加工することができるため、小型化が 容易である。すなわち、接続部材の厚さが 50 mより小さくなると、折り曲げ加工時の ばらつきが大きくなり、接続部材の第 1片ゃ第 2片の位置や高さの精度が低下する。 また、疲労破壊しやすい。接続部材の厚さが 300 mより大きくなると、折り曲げ加工 が難しくなり、曲げ角度のばらつきや高さのばらつきが大きくなる。
[0031] 好ましくは、前記基板本体の他方主面に、チップ状電子部品が搭載されている。
[0032] この場合、複合基板の実装密度を高めることができる。
[0033] 好ま 、一態様として、前記枠体の前記接続部材は、前記第 2片の先端が、前記 枠部材の外周面まで又は該外周面よりも外側まで延在している。
[0034] この場合、複合基板と外部回路基板との接合部分の面積を大きくして、複合基板と 外部回路基板との間の接合強度を向上させることができる。
[0035] 好ま 、他の態様として、前記枠体の前記接続部材は、前記第 2片の先端側が折り 曲げられて、前記枠部材の外周面に沿って延在している。
[0036] この場合、複合基板と外部回路基板との接合状態を、外部カゝら検査することが容易 になる。
[0037] 好ましいさらに他の態様として、前記枠体の前記接続部材は、前記第 1片の面積が
、前記第 2片の面積よりも大きい。
[0038] この場合、枠体と基板本体と間の接合部分の面積を大きくして、枠体と基板本体と の間の接合強度を向上させることができる。
[0039] 好ま 、別の態様として、前記枠体の前記接続部材の前記第 1片の中心の位置が
、前記基板本体の前記端子の中心の位置よりも、前記枠体の前記貫通穴側にずれ ている。
[0040] この場合、枠体の貫通穴に封止榭脂を充填'硬化させた際の封止榭脂の硬化収縮 応力を、基板本体の端子と接続部材の第 1片とを接合して!ヽる導電性接合材の収縮 応力で緩和して、封止榭脂の収縮応力による影響を小さくすることができる。その結 果、封止榭脂の硬化収縮に伴う枠体の変形を抑制でき、枠体と基板本体との接続信 頼性を向上させることができる。また、基板本体には圧縮応力が働くため、基板本体 自身の抗折強度が向上する。
[0041] 好ましいさらに別の態様として、前記枠体の前記接続部材の前記第 1片の前記枠 体の前記貫通穴側の内側縁の位置が、前記基板本体の前記端子の前記基板本体 の中心側の内側縁の位置よりも、前記枠体の前記貫通穴側にずれて!/、る。
[0042] この場合、基板本体の端子と枠体の接続部材の第 1片とを接合する導電性接合材 は、端子の内側縁と第 1片の内側縁との間の領域で幅方向（基板本体と枠体との接 合面に対して直角方向）に引き延ばされた形で硬化するので、導電性接合材の硬化 収縮応力を大きくすることができる。その結果、枠体の貫通穴に充填 '硬化するときの 封止榭脂の収縮応力を、導電性接合材の収縮応力でより効果的に緩和することがで きる。
[0043] 好ましいさらに別の態様として、前記枠体の前記接続部材の前記第 1片の前記枠 体の前記貫通穴とは反対側の外側縁の位置が、前記基板本体の前記端子の前記 基板本体の中心とは反対側の外側縁の位置よりも、前記枠体の前記貫通穴側にず れている。
[0044] この場合、基板本体の端子と枠体の接続部材の第 1片とを接合する導電性接合材 は、端子の外側縁と第 1片の外側縁との間の領域で幅方向（基板本体と枠体との接 合面に対して直角方向）に引き延ばされた形で硬化するので、導電性接合材の硬化 収縮応力を大きくすることができる。その結果、枠体の貫通穴に充填 '硬化するときの 封止榭脂の収縮応力を、導電性接合材の収縮応力でより効果的に緩和することがで きる。
[0045] また、本発明は、上記課題を解決するために、以下のように構成した複合基板の製 造方法を提供する。
[0046] 複合基板の製造方法は、（1)少なくとも一方主面に端子が設けられた基板本体と、 枠体とを準備する第 1の工程と、（2)前記基板本体の前記一方主面に、前記枠体を 接合する第 2の工程とを備える。前記第 1の工程において、前記枠体は、（i)絶縁材 料からなり、中央に貫通穴を有し、前記基板本体の前記一方主面の周縁部に沿って 枠状に延在する枠部材と、 GO金属薄板の折り曲げ加工により形成され、中間片の両 端にそれぞれ第 1片と第 2片とが連続する複数の接続部材とを有する。前記複数の 接続部材は、（a)前記枠部材に、前記枠部材の前記貫通穴を介して対向するように 配置され、（b)前記第 1片及び第 2片が、前記枠部材の前記貫通穴の周囲に延在す る前記枠部材の両主面にそれぞれ露出し、（c)前記第 1片及び前記第 2片が、前記 接続部材が前記枠部材の前記貫通穴を介して対向する方向に延在し、（d)前記中 間片が、前記枠部材の内部を貫通し、（e) )前記中間片の前記両端は、前記第 1片と 前記第 2片の互いに反対側の端部にそれぞれ連続する。前記第 2の工程において、 (f)前記枠体は、前記基板本体の一方主面の周縁部に沿って枠状に延在するように 配置され、（g)前記枠体の前記接続部材の前記第 1片が、前記基板本体の前記一 方主面に設けられた前記端子に接合される。
[0047] 上記方法により製造された複合基板は、接続部材の第 2片が外部回路基板に接続 される。このとき、第 1片と第 2片の互いに反対側の端部が中間片の両端に連続する 接続部材は、温度変化や衝撃力等により複合基板と外部回路基板との接合部分や 基板本体と枠体との接合部分に生じる熱応力や衝撃応力等を、弾性変形すること〖こ よって緩和することができる。そのため、接合信頼性を向上することができる。
[0048] さらに、複合基板が接続される外部回路基板が湾曲しても、接続部材の第 1片又は 第 2片の一方は、枠部材カゝら離れるように弾性変形して、接合部分の応力を緩和す る。第 1片又は第 2片の他方については、回動が枠部材によって阻止される。これに より、接合部分に無理な力が作用しないようにして、接合信頼性を高めることができる
発明の効果
[0049] 本発明によれば、簡単な構成で、接合部分の熱応力や衝撃応力を緩和することが でき、接合信頼性を向上することができる。
図面の簡単な説明
[0050] [図 1]複合基板の全体構成を示す (A)断面図、（B)底面図である。（実施例）
[図 2]複合基板の作製工程を示す断面図である。（実施例）
[図 3]複合基板の作製工程を示す断面図である。（実施例）
[図 4]複合基板の作製工程を示す断面図である。（実施例）
[図 5]複合基板の作製工程を示す断面図である。（実施例） [図 6]複合基板の作製工程を示す断面図である。（実施例）
[図 7]複合基板の作製工程を示す断面図である。（実施例）
[図 8]複合基板の作製工程を示す (A)断面図、（B)要部拡大断面図である。（実施例 )
[図 9]枠体の作製工程を示す断面図である。（実施例）
[図 10]複合基板の変形の説明図である。（実施例）
[図 11]複合基板の全体構成を示す断面図である。（変形例 1)
[図 12]複合基板の全体構成を示す断面図である。（変形例 2)
[図 13]複合基板の全体構成を示す断面図である。（変形例 3)
[図 14]複合基板の要部拡大断面図である。（変形例 4)
[図 15]複合基板の全体構成を示す断面図である。（変形例 5)
[図 16]複合基板の接合部分を示す要部拡大断面図である。（変形例 5)
[図 17]チップパッケージの断面図である。（従来例）
符号の説明
10 複合基板
12 基板本体
12a 他方主面
12b 一方主面
16, 18 端子
16a 外側縁
16b 内側縁
16c 中心
20 枠体
22 枠部材
23 貫通穴
30 接続部材
32 第 1片
32a 外側縁 32b 内側縁
32c 中心
34 中間片
36 第 2片
40, 42, 50 チップ状電子部品
発明を実施するための最良の形態
[0052] 以下、本発明の実施の形態について、図 1〜図 16を参照しながら説明する。
[0053] く実施例〉 図 1〜図 10を参照しながら、複合基板 10について説明する。
[0054] 図 1 (A)の断面図及び図 1 (B)の底面図に示すように、複合基板 10は、平板状の 基板本体 12の一方主面 12bに枠体 20が接合されて 、る。
[0055] 基板本体 12の一方主面 12bには、 ICチップ等のチップ状電子部品 50が搭載され 、チップ状電子部品 50の端子と基板本体 12の一方主面 12bに設けられたパッド 17 とがボンディングワイヤー 52によって接続されている。なお、基板本体 12の一方主面 12bには、ワイヤーボンディング以外で接続するチップ状電子部品を搭載してもよ!/ヽ 。例えば、表面実装型部品（SMD)を搭載してもよい。
[0056] 基板本体 12の他方主面 12aには、必要に応じて、チップコンデンサや ICチップ等 のチップ状電子部品 40, 42力 S搭載され、はんだリフローゃフリップチップボンディン グによって、チップ状電子部品 40, 42の端子と基板本体 12の他方主面 12aに設け られた端子 18とが接続される。
[0057] 基板本体 12は、高密度化のために、片面又は両面に電子部品を実装可能な構造 であればよい。基板本体 12は、例えば、複数のセラミック層が積層されたセラミック多 層基板である。セラミック多層基板は、内部に電気回路を構成することにより実装密 度を高めることができるので、複合基板 10の基板本体 12として好ましい。もっとも、基 板本体 12はセラミック多層基板に限らず、 1層のみのセラミック基板 (例えば、アルミ ナ基板)であっても、セラミック以外の材料を用いた基板 (例えば、プリント配線基板、 フレキシブルプリント配線基板など）であってもよ!/、。
[0058] 枠体 20は、絶縁材料 (例えば、榭脂）力もなる枠部材 22に、複数の接続部材 30が 配置されている。 [0059] 枠部材 22は、中央に貫通穴 23を有し、矩形の基板本体 12の一方主面 12bの周縁 部に沿って枠状に延在する。枠部材 22の貫通穴 23によって、凹部（キヤビティー）が 形成され、この凹部の底面となる基板本体 12の一方主面 12bに、前述したチップ状 電子部品 50とパッド 17とが配置されている。
[0060] 機械的破壊や熱や水分などの環境から保護するため、必要に応じて、枠部材 22の 貫通穴 23に封止剤 54を充填し、チップ状電子部品 50を封止する。基板本体 12の 一方主面 12bに、チップ状電子部品 50をはんだリフローで実装する場合や、チップ 状電子部品 50を Auやはんだのバンプでフリップチップボンディングする場合には、 封止剤 54はなくてもよい。
[0061] また、基板本体 12の他方主面 12a側のチップ状電子部品 40, 42を封止剤で封止 したり、金属ケースを接合したりしてもよい。これは、複合基板 10を外部回路基板 60 に実装する際にマウンターで吸着しやくするためである。特に高周波用の複合基板 1 0には、金属ケースを用いると、電磁シールドの効果もある。電磁シールドが不要な場 合には、チップ状電子部品 40, 42の上面を被覆するように、エポキシ榭脂等の熱硬 化性榭脂を塗布し、あるいはトランスファー成形し、天面を平らにする。
[0062] 各接続部材 30は、枠部材 22の貫通穴 23を介して互いに対向するように、枠部材 2 2の 4辺に配置されている。各接続部材 30は、帯状の金属薄板を鋭角に折り曲げて 2 つの屈曲部 33, 35が形成された断面略 Z字状の部材であり、中間片 34の両端にそ れぞれ第 1片 32と第 2片 36とが連続している。中間片 34は、枠部材 22の内部を貫 通している。第 1片 32は、枠部材 22の基板本体 12に対向する面に沿って延在して いる。第 2片 36は、枠部材 22の基板本体 12とは反対側の面に沿って延在し、外部 に露出している。第 1片 32と第 2片 36とは、接続部材 30が枠部材 22の貫通穴 23を 介して対向する方向に延在して!/、る。第 1片 32と第 2片 36の互いに反対側の端部、 すなわち、第 1片 32の枠部材 22の貫通穴 23とは反対側の端部と、第 2片 36の枠部 材 22の貫通穴 23側の端部とが、それぞれ、中間片 34の両端に連続している。つまり 、第 1片 32の先端 31が内側を向き、第 2片 36の先端 37が外側を向くように配置され 、中間片 34は第 1片 32と第 2片 36との間に斜めに配置されている。
[0063] 第 1片 32と第 2片 36とは、長さが異なる。すなわち、第 2片 36の先端 37は枠部材 2 2の外周面 24に達している力 第 1片 32の先端 31は、枠部材 22の貫通穴 23の内周 面 23bに達していない。もっとも、第 1片 32の先端 31が、枠部材 22の貫通穴 23の内 周面 23bに達するように構成してもよい。
[0064] 接続部材 30の第 1片 32は、基板本体 12の一方主面 12bに設けられた端子 16に、 はんだ 26で接合される。これによつて、枠体 20は基板本体 12の一方主面 12bに接 合される。
[0065] 外部に露出している接続部材 30の第 2片 36は、外部回路基板 60に接合される。こ れによって、複合基板 10は外部回路基板 60に実装され、電気的に接続される。基 板本体 12に金属ケースを接合する場合には、金属ケースも外部回路基板 60に電気 的に接続されるようにする。
[0066] 接続部材 30に用いる金属薄板の厚みは、 50 μ m〜300 μ mが好まし 、。
[0067] 接続部材 30に用いる金属薄板の厚みが 50 m未満では、折り曲げ加工時のばら つきが大きくなり、第 1片 32や第 2片 36の位置や高さのばらつきが大きくなつてしまう 。第 1片 32や第 2片 36の位置や高さのばらつきが大きくなると、枠体 20と基板本体 1 2との位置合わせ精度が低下する。枠体 20と基板本体 12とを確実に接合するために 、第 1片 32の位置ずれ分の余裕を見込んで、第 1片 32と接合する基板本体 12の端 子 16を大きくすると、基板本体 12の小型化、ひいては複合基板 10の小型化を損ね る。
[0068] 第 1片 32や第 2片 36の高さがばらつくと、例えば、基板本体 12と枠体 20との間や、 枠体 20と外部回路基板 60との間のはんだの厚みがばらつき、接合信頼性が損なわ れる。高さのばらつき分を見込んで高さマージンを大きくすると、複合基板 10の低背 化を阻害する。
[0069] さらに、熱応力や衝撃応力により、接続部材 30の屈曲部 33, 35付近は繰り返し疲 労を受けるが、厚みが小さいと疲労破壊しやすいため、接合信頼性を損ねる。
[0070] 接続部材 30に用いる金属薄板の厚みが 300 mを越えると、折り曲げ力卩ェが難し くなり、曲げ角度のばらつき、高さのばらつきが大きくなる。また、打ち抜きや折り曲げ の間隔を小さくし、第 1片 32、中間片 34、第 2片 36の長さ (第 1片 32、中間片 34、第 2片 36が連続する方向の寸法)や幅 (第 1片 32、中間片 34、第 2片 36が連続する方 向に直角方向の寸法)を小さくすることができないため、複合基板 10の小型化、低背 化を阻害する。
[0071] 接続部材 30には、基板本体 12や外部回路基板 60との接合に使用されるはんだ や導電性接着剤との濡れ性をよくし、接合強度を高めるため、 NiZSn、 NiZAu、 Ni Zはんだなどをめつきしてもよい。このようなめっきは、接続部材 30の全面に施しても 、第 1片 32や第 2片 36の接合面のみに施してもよい。
[0072] 次に、複合基板 10の作製工程について、図 2〜図 9を参照しながら説明する。
[0073] まず、基板本体 12と枠体 20とを準備する。
[0074] 基板本体 12は、セラミック多層基板の場合、例えば複数のセラミック層を積層して なり、図 2に示すように、内部には、 Ag、 Ag/Pd, Ag/P Cu、 CuOなどを主成分 とする導電性ペーストを用いて面内導体パターン 14やビアホール導体パターン 13が 形成されている。このような構成は、低抵抗の Agや Cuを使うので、信号損失が小さく 、高周波用の部品あるいはモジュールとして実用化されている。基板本体 12の一方 主面 12bには、端子 16やパッド 17が形成され、他方主面 12aには接合電極 (接合用 ランド）となる端子 18が形成されている。端子 16, 18やパッド 17には、必要に応じて 、 NiZSn、 Ni/Au, Ni/Pd/Au, NiZはんだをめつきする。
[0075] 具体的には、面内導体パターン 14やビアホール導体パターン 13等が形成された 厚さ 10〜200 m程度の未焼成セラミックグリーンシートと、セラミックグリーンシート の焼成温度よりも高温で焼結する拘束層とを準備する。未焼成セラミックグリーンシー トは低温焼結セラミックス材料を含み、焼結温度は 1050°C以下である。低温焼結セ ラミック材料としては、具体的には、アルミナゃフォルステライト等のセラミック粉末にホ ゥ珪酸系ガラスを混合してなるガラス複合系 LTCC (Low Temperature Co -fir ed Ceramic)材料、 ZnO— MgO—Al O—SiO系の結晶化ガラスを用いた結晶
2 3 2
化ガラス系 LTCC材料、 BaO— Al O—SiO系セラミック粉末や Al O— CaO— Si
2 3 2 2 3
O -MgO-B O系セラミック粉末等を用いた非ガラス系 LTCC材料等、が挙げら
2 2 3
れる。また、拘束層はアルミナを含む材料カゝらなっている。次いで、未焼成セラミック グリーンシートと拘束層とを適宜な順序で積層して、複数枚の未焼成セラミックダリー ンシートを積層した積層体の両主面に拘束層が積層された複合積層体を形成する。 次いで、この複合積層体を、セラミックグリーンシートの焼結温度で焼成した後、焼結 していない拘束層を除去して、未焼成セラミックグリーンシートが焼結して形成された 基板本体 12を取り出す。
[0076] 枠体 20は、図 9に示す工程により作製する。
[0077] すなわち、図 9 (A)に示すように、青銅、洋白、 Ni合金などの金属薄板を金型で打 ち抜いて、先端 31が互いに対向する複数の帯状部 30xを形成する。
[0078] 次いで、図 9 (B)に示すように、対向する帯状部 30xの先端 31側を鋭角に折り曲げ て第 1の屈曲部 33を形成する。先端 31と第 1の屈曲部 33との間が、第 1片 32となる
[0079] 次いで、図 9 (C)に示すように、第 1の屈曲部 33よりも基端 38側を逆方向に鋭角に 折り曲げて第 2の屈曲部 35を形成する。第 1の屈曲部 33と第 2の屈曲部 35との間が 、中間片 34となる。
[0080] 次 、で、図 9 (D)に示すように、帯状部 30xに榭脂をモールドし、貫通穴 23を有す る枠部材 22を形成する。このとき、先端 31と第 1の屈曲部 33との間の第 1片 32と、第 2の屈曲部 35よりも基端 38側とが金型の内面に沿 、、第 1の屈曲部 33と第 2の屈曲 部 35との間の中間片 34が金型の内面力も離れるようにして、 LCP (液晶ポリマー）、 PPS (ポリフエ-レンサルファイド)等の熱可塑性榭脂の射出成形、あるいは、ェポキ シ系榭脂などの熱硬化性榭脂のトランスファー成形により、榭脂成形する。
[0081] 次いで、図 9 (E)に示すように、成形した榭脂（すなわち、枠部材 22)からはみ出し た帯状部 30xの基端 38側の部分を、枠部材 22の外周面 24に沿って切り離す。これ により、第 2片 36の先端 37は、枠部材 22の外周面 24に達している。
[0082] 次いで、図 3に示すように、基板本体 12の一方主面 12bの端子 16に、はんだべ一 スト 25を印刷する。なお、接合材としては、はんだの他、 Ag等の金属粉末を含む導 電性榭脂ペースト等の接合材を用いることもできる。
[0083] 次いで、基板本体 12の一方主面 12bに枠体 20を搭載し、枠体 20の接続部材 30 の第 1片 32がはんだペースト 25に当接した状態ではんだペースト 25をリフローし、図 4に示すように、はんだペースト 25が固化したはんだ 26により、基板本体 12と枠体 2 0とを接合する。このとき、接続部材 30の中間片 34が枠部材 22の内部に配置されて おり、貫通穴 23の内面に接続部材 30が露出しないので、基板本体 12と枠体 20との 接合を容易に行うことができる。接合後、洗浄を行って、基板本体 12の一方主面 12 bに設けたパッド 17の汚れを除去する。
[0084] なお、基板本体 12の一方主面 12bに、表面実装型部品を搭載する場合、枠体 20 の接合と同時に、表面実装型部品の接合を行うことができる。
[0085] 次いで、図 5に示すように、枠体 20の貫通穴 23から、基板本体 12の一方主面 12b に、 IC、 FETなどのチップ状電子部品 50を、エポキシ系榭脂又は導電性榭脂等で 搭載し、チップ状電子部品 50の端子と、基板本体 12の一方主面 12bに設けたパッド 17との間を、 Au、 Al、 Cuなどのボンディングワイヤー 52によって接続する。このとき 、接続部材 30の中間片 34が枠部材 22の内部に配置されており、貫通穴 23の内面 に接続部材 30が露出しな 、ので、ワイヤーボンディングを容易に行うことができる。
[0086] 次いで、枠体 20の貫通穴 23に、エポキシ系榭脂等の封止剤 54を充填して熱硬化 し、図 6に示すように、チップ状電子部品 50やボンディングワイヤー 52、パッド 17を 封止剤 54で覆い、封止する。
[0087] このとき、封止剤 54の高さが枠体 20を超えないようにする。複合基板 10を外部回 路基板 60に接合するときに、封止剤 54が干渉しないようにするためである。
[0088] また、封止剤 54が、枠部材 22から露出している接続部材 30の第 2片 36にまで濡 れ広がると、第 2片 36にはんだが付かなくなり、外部回路基板 60と接合できなくなる 。これを防ぐため、第 2片 36やその周辺に、離型剤や撥水剤を塗布してもよい。
[0089] 封止剤 54が硬化したら、図 7に示すように上下を反転し、基板本体 12の他方主面 12aに、はんだ、 Ag等を含むはんだペーストを印刷し、チップコンデンサ等のチップ 状電子部品 40を搭載して、リフローもしくは熱硬化して、あるいは ICチップ等のチッ プ状電子部品 42をはんだボール 43を介してフリップチップボンディングして、チップ 状電子部品 40 , 42の端子と基板本体 12の他方主面 12aの端子 18とを接合する。 必要に応じて、フリップチップボンディングしたチップ状電子部品 42と基板本体 12の 他方主面 12aとの間に、エポキシ系榭脂からなるアンダーフィル榭脂を充填、熱硬化 する。金属ケースを用いる場合には、チップ状電子部品 40, 42の接合後に、洋白、 りん青銅等カゝらなる金属ケースを、基板本体 12の他方主面 12a上又は側面に搭載し 、接合する。
[0090] 以上の工程で作製された複合基板 10は、例えば図 8 (A)の断面図、図 8 (B)の要 部拡大断面図に示すように、外部回路基板 60に実装する場合、枠部材 22の基板本 体 12とは反対側の面に露出している接続部材 30の第 2片 36を、プリント配線板等の 外部回路基板 60の接合用ランド等の表面電極 62に、はんだ 66を介して接合する。 これによつて、基板本体 12の一方主面 12bに設けられた端子 16は、はんだ 26、接 続部材 30、はんだ 66を介して、外部回路基板 60の表面電極 62と電気的に接続さ れる。
[0091] 接続部材 30は、中間片 34が枠部材 22の内部に配置されており、貫通穴 23の内 面に接続部材 30が露出しないので、基板本体 12の一方主面 12bへのチップ状電子 部品 50の搭載や、枠体 20の接合を容易に行うことができるため、加工時のマージン (余裕を持たせるための隙間）を小さくし、枠部材 22、ひいては複合基板 10を小型化 することができる。
[0092] また、接続部材 30は、 2箇所の屈曲部 33, 35で折り曲げることにより、第 1片 32と 第 2片 36とが対向する領域の外側に中間片 34がはみ出ないようにすることができる ので、小型化することができる。
[0093] 接続部材の屈曲部を円弧状にすると、第 1片と第 2片の平面部分同士が対向する 領域の外側に湾曲部分がはみ出してしまい、枠部材の小型化、ひいては複合基板 1 0の小型化を阻害することがあるので、接続部材は複数箇所で折り曲げ、かつ、折り 曲げ角度が鋭角になることが好ましい。ただし、本発明は、屈曲部にアールがついた ものを排除するものではな 、。
[0094] 一方、接続部材に屈曲部を 3箇所設け、中間片を、第 1片と第 2片とが対向する領 域の内側で折り曲げるようにしてもよい。小型化を阻害しないためである。例えば中 間片をく字状に折り曲げてもよい。屈曲部を増やことにより、各方向のばね定数の組 み合わせを変えることができる。
[0095] 複合基板 10は、以下に説明するように熱応力や衝撃応力を緩和することができる ため、接合信頼性を向上することができる。特に、基板本体 12が、アルミナ基板など と比べて曲げ強度が低ぐガラス等を含み脆いセラミック多層基板の場合、熱応力や 衝撃応力の緩和により、基板本体の破壊を防止する効果も大きい。
[0096] すなわち、接続部材 30は、塑性変形するように折り曲げられた連続する金属端子 であるので、 XYZ方向のいずれにも弾性変形する。また、成形された榭脂、すなわち 枠部材 22と接続部材 30とは基本的に接合しておらず、榭脂成形された後も、 XYZ 方向に自由に弾性変形する。
[0097] 接続部材 30が弾性変形可能であると、枠体 20を基板本体 12に接合するときや、 複合基板 10を外部回路基板 60に接合するときのリフロー、その後のヒートサイクル時 の熱により、各部の線膨張係数 αの差により熱応力が発生しても、弾性変形で熱応 力を吸収することができる。同様に、落下衝撃時などの衝撃応力も、弾性変形で吸収 することができる。そのため、接合信頼性が向上する。
[0098] 図 10を参照しながら、さらに詳しく説明する。
[0099] 一般に、基板本体 12と外部回路基板 60とは熱膨張率又は線膨張係数が異なるた め、図 10 (A)に示すように、例えば複合基板 10を外部回路基板 60に接合するため のリフロー工程や、使用時の温度上昇によって、貫通穴 23を介して対向して配置さ れている接続部材 30と基板本体 12や外部回路基板 60との間の接合部分に、せん 断力 Fsや曲げモーメント Msが作用する。このとき、接続部材 30が弾性変形して、接 続部材 30の第 1片 32と基板本体 12との接合部分や、接続部材 30の第 2片 36と外 部回路基板 60との接合部分に作用する応力を緩和する。
[0100] 基板本体 12側の伸び δ は、対向して配置された接続部材 30の第 1屈曲部 33間 の距離 L1と基板本体 12の線膨張係数 α との積となる。外部回路基板 60側の伸び δ は、対向して配置された接続部材 30の第 2屈曲部 35間の距離 L2と外部回路基
2
板 60の線膨張係数 α との積となる。せん断力 Fsや曲げモーメント Msは、 δ — δ
2 2 1
= a X L2 - a X LIに比例する。一般に、セラミック等の基板本体 12の線膨張係
2 1
数 α は、榭脂製のプリント配線基板等の外部回路基板 60の線膨張係数 α よりも小
1 2 さく、ひ く ひ であるため、 δ — δ oc X L2 - X L1は、 LI〉L2の場合の方
1 2 2 1 2 1
力 L1 < L2の場合よりも小さくなり、せん断力 Fsや曲げモーメント Msも小さくなる。し たがって、対向する接続部材 30は、図示したように、 L1 >L2となるように配置とする と、接合部分に作用するせん断力 Fsや曲げモーメント Msが小さくなり、接合信頼性 が向上するので、好ましい。
[0101] なお、本発明は、 LKL2の場合、すなわち、対向して配置された接続部材 30を図 にお 、て左右を入れ替えて配置し、対向して配置された接続部材 30の第 1の屈曲 部 33同士を内側に向けて配置し、接続部材 30の第 2の屈曲部 35同士を外側に向 けて配置する場合を排除するものではな 、。
[0102] また、金属と榭脂は接着しにくいため、金属薄板を折り曲げ加工した接続部材 30は 、榭脂の枠部材 22に埋設されていても、枠部材 22に接着していな力つたり、接着し て ヽても接着部分が簡単に剥離したりするので、容易に弾性変形することができる。
[0103] そのため、図 10 (B)に示すように、外部回路基板 60の表面 61が複合基板 10側に 接近するように凸状に湾曲した場合、接続部材 30は、第 2片 36が大略第 2の屈曲部 35を中心に回動し、枠部材 22との間に隙間が形成されるように弾性変形する。これ によって、接続部材 30の第 2片 36と外部回路基板 60との間の接合部分に無理な力 が作用しな 、ようにして、接合信頼性を高めることができる。
[0104] また、接続部材 30の第 1片 32と基板本体 12との接合部分については、接続部材 3 0の第 1片 32以外の部分 34, 36が大略第 1の屈曲部 33を中心に、基板本体 12を押 圧する方向に回動しょうとするが、枠部材 22によって回動が阻止され、接続部材 30 の第 1片 32と基板本体 12との間の接合部分に無理な力が作用しないようにして、接 合信頼性を高めることができる。
[0105] また、図 10 (C)に示すように、外部回路基板 60の表面 61が複合基板 10側から離 れるように凹状に湾曲した場合、接続部材 30は、第 1片 32以外の部分 34, 36が、枠 部材 22とともに、大略第 1の屈曲部 35を中心に回動し、第 1片 32と枠部材 22との間 に隙間が形成されるように弾性変形する。これによつて、接続部材 30の第 1片 32と基 板本体 12との間の接合部分に無理な力が作用しないようにすることができ、接合信 頼性を高めることができる。
[0106] このとき、接続部材 30の第 1の屈曲部 33付近に応力が集中するが、封止剤 54があ れば、封止剤 54により枠部材 22と基板本体 12との接合が補強され、応力集中が緩 和され、接合信頼性をより高めることができる。
[0107] また、接続部材 30の第 2片 36と外部回路基板 60との接合部分については、接続 部材 30の第 2片 36が大略第 2の屈曲部 35を中心に、外部回路基板 60を押圧する 方向に回動しょうとするが、枠部材 22によって回動が阻止され、接続部材 30の第 2 片 36と外部回路基板 60との間の接合部分に無理な力が作用しないようにすることが でき、接合信頼性を高めることができる。
[0108] 接続部材 30の配置が図示とは逆の場合、すなわち、接続部材 30の第 1の屈曲部 3 3が内側に配置され、第 2の屈曲部 35が外側に配置された場合であっても、同様に、 外部回路基板 60の凸状又は凹状に湾曲に対する接合信頼性を高めることができる 。すなわち、外部回路基板 60が凸状又は凹状に湾曲しても、接続部材 30は、接続 部材 30の第 1片 32又は第 2片 36の一方が枠部材 22から離れるように弾性変形し、 第 1片 32又は第 2片 36の他方については、回動が枠部材 22によって阻止される。そ のため、接合部分に無理な力が作用しないようにして、接合信頼性を高めることがで きる。
[0109] また、複合基板 10を外部回路基板 60に実装するときや、落下等の衝撃が加わった とき、図 10 (D)に示すように、複合基板 10を外部回路基板 60の略中心に押圧力 W 1が作用すると、この押圧力 W1は、大略、接続部材 30の中間片 34により伝達される 反力 W2と釣り合う。押圧力 W1と反力 W2とが作用する位置がずれているため、曲げ モーメント Mが発生する。
[0110] この曲げモーメント Mにより、接続部材 30が第 1の屈曲部 33や第 2の屈曲部 35を 中心に回動しょうとしても、枠部材 22によって回動が阻止される。これにより、接合部 分に無理な力が作用しないようにして、接合信頼性を高めることができる。
[0111] 押圧力 W1が図示とは逆向きに作用した場合、接続部材 30は、第 1片 32や第 2片 3 6と枠部材 22との間に隙間が形成されるように弾性変形し、接合部分に無理な力が 作用しな 、ようにして、接合信頼性を高めることができる。
[0112] 接続部材 30は、金属薄板の折り曲げ加工以外の方法で形成することも考えられる 。すなわち枠部材 22に貫通穴をあけ、第 1片 32及び第 2片 36に相当するもの及び それらを電気的に接続する金属膜を貫通穴内にめっきで形成する方法がある。
[0113] しかし、例えばめつきにより形成する場合、スルーホール内にめっき液が残っている と、枠体 20を基板本体 12に接合する工程や、複合基板 10を外部回路基板 60に接 合する工程で、残っていためつき液が加熱され、気化して急激に膨張することによつ て、スルーホール付近に亀裂が発生したり、はんだにボイドが発生したりすることがあ る。接続部材 30を金属薄板の折り曲げ加工で形成する場合には、このようなことがな いため、接合信頼性を向上することができる。
[0114] また、スルーホールの穴あけを行い、内周面をめつきする場合には、スルーホール の直径は、例えば 100 m以下にすると加工が困難になる。金属薄板の折り曲げ加 ェで接続部材 30を形成する場合には、金属薄板の厚さを 50 mまで小さくして容易 に加工できる。また、穴の周囲に残すことが必要な寸法も、金属薄板の折り曲げ加工 で接続部材 30を形成する場合の方力 スルーホールの穴あけを行い、内周面をめつ きする場合よりも小さくすることができる。したがって、接続部材 30は、金属薄板の折 り曲げ力卩ェで形成することによって、容易に小型化することができる。
[0115] また、接続部材 30を金属薄板の折り曲げ加工で形成し、それを被覆するように榭 脂成形すると、工程が簡単になり、製造コストを低減することができる。
[0116] また、金属薄板の折り曲げ加工で形成された接続部材 30で、基板本体 12と外部 回路基板 60との間を接合することにより、金属の弾性変形で応力を吸収し、強度を 向上させることができる。
[0117] また、接続部材 30に用いる金属薄板の材質は、めっきにより接続部材 30を形成す る場合よりも、選択の自由度が高い。枠部材 22の榭脂と、接続部材 30の金属とは、 強固に接合されている必要はない。そのため、枠部材 22に用いる榭脂の材質も、選 択の自由度が高い。したがって、安価な材質、折り曲げやすい材質、成形しやすい 材質を、高い自由度で選定することができ、工業上、有用である。
[0118] 次に、図 11〜図 14を参照しながら、変形例について説明する。
[0119] く変形例 1 > 図 11の断面図に示した複合基板 10aは、外部回路基板 60に接続 するための接続部材 30aの第 2片 36aの先端 37a側力 枠部材 22の外周面 24よりも 外側に延長されている。これによつて、第 2片 36aと外部回路基板 60との接合部分 6 6aを大きくして、複合基板 10aと外部回路基板 60との間の接合力を向上することが できる。
[0120] く変形例 2 > 図 12の断面図に示した複合基板 10bは、外部回路基板 60に接続 するための接続部材 30bの第 2片 36bの先端 37b側を折り曲げて、枠部材 22の外周 面 24に沿うようにしている。外部回路基板 60と接合するためのはんだ 66bが、折り曲 げられた第 2片 36bの先端 37b側に沿って盛り上がるため、外部回路基板 60と複合 基板 10bとを接合するためのはんだ 66bを、外部力も容易に検査することができる。
[0121] く変形例 3 > 図 13の断面図に示した複合基板 10cは、実施例とは逆に、基板本 体 12側に接続する接続部材 30cの第 1片 32cが、外部回路基板 60側に接続する接 続部材 30cの第 2片 36cよりも長い。この場合、接続部材 30cの第 1片 32cの先端 31 c側が、枠部材 22の外周面 24まで延在しても、外周面 24より外側まで延長してもよ い。複合基板 10cは、接続部材 30cの第 1片 32cと基板本体 12との接合部分 26cを 大きくして、枠体 20cと基板本体 12と間の接合力を向上することができる。
[0122] <変形例 4 > 図 14の要部拡大断面図に示した複合基板 10xでは、接続部材 30 Xの第 2片が屈曲部 37x, 37yで折り曲げられており、第 2片は互いに平行な 3つの部 分 36x, 36y, 36zを含む。第 2片の中間片 34側の部分 36xは、実施例の第 2片 34と 同様に、枠部材 22に沿って延在している。第 2片の中間の部分 36yと先端 37x側の 部分 36zとは、枠部材 22から離れて延在している。第 2片の先端 37x側の部分 36z は、プリント配線板等の外部回路基板 60の接合用ランド等の表面電極 62にはんだ 6 6を介して接合される。第 2片の中間の部分 36yと先端 37x側の部分 36zによって弹 性を高め、複合基板 10xと外部回路基板 60との間の接合部分や枠体 20xと基板本 体 12xと間の接合部分について応力緩和の効果を大きくすることができる。
[0123] く変形例 5 > 図 15の断面図、図 16の要部拡大断面図に示した複合基板 10xは 、基板本体 12と枠体 20との接続部分の構成が実施例と異なるが、基板本体 12その ものや枠体 20そのものの構成は実施例と同じである。
[0124] すなわち、実施例と異なり、基板本体 12の端子 16と枠体 20の接続部材 30の第 1 片 32とは、位置がずれている。詳しくは、複合基板 10xの中心に対して、基板本体 1 2の端子 16は相対的に外側に配置され、枠体 20の接続部材 30の第 1片 32は相対 的に内側に配置されている。そのため、端子 16と第 1片 32とを接合する導電性接合 材 (例えば、はんだ） 26xは、幅方向（図 16において左右方向）に引き延ばされた形 となっている。 [0125] 図 16に示したように、枠体 20側の第 1片 32の中心 32cは、基板本体 12の端子 16 の中心 16cよりも内側（枠体 20の貫通穴 23側）に、距離 α (ひ >0)ずれていることが 好ましい。
[0126] 基板本体 12と枠体 20とで構成されるキヤビティ（大部分は枠体 20の貫通穴 23)に 封止榭脂 54を充填，硬化させた際、封止榭脂 54の硬化収縮応力 Fは、枠体 20枠 部材 22の各辺を内側に引っ張る方向に働く。他方、枠体 20と基板本体 12とを接合 して ヽる導電性接合材 26χを硬化させる際にも硬化収縮応力が働く。接続部材 30の 第 1片 32の中心 32cが基板本体 12の端子 16の中心 16cよりも内側にずれて配置さ れていると、導電性接合材 54の硬化収縮応力 Fは、枠体 20側の接続部材 30の第 1
2
片 32を外側へ引っ張る方向に働く。そのため、封止榭脂 54の収縮応力 Fを導電性 接合材 26xの収縮応力 Fで緩和して、封止榭脂 54の収縮応力による影響を小さく
2
することができる。その結果、封止榭脂 54の硬化収縮に伴う枠体 20の変形を抑制で き、枠体 20と基板本体 12との接続信頼性を向上させることができる。
[0127] また、このような構造であると、導電性接合材 26xが硬化する際、基板本体 12には 内側方向（基板本体 12の中心に向力 方向）への圧縮応力が働くため、セラミック等 の基板本体 12では、基板本体 12自身の抗折強度が向上する。
[0128] また、枠体 20側の第 1片 32の内側縁 32bは、基板本体 12の端子 16の内側縁 16b よりも内側 (枠体 20の貫通穴 23側）に、距離 |8 ( |8 >0)ずれていることが好ましい。
[0129] 第 1片 32の内側縁 32bを端子 16の内側縁 16bよりも内側にずらした場合には、導 電性接合材 26xが、それぞれ端子 16の内側縁 16bと第 1片 32の内側縁 32bとの間 の領域で幅方向に引き延ばされた形で硬化するので、導電性接合材 26xの硬化収 縮応力 Fを大きくすることができる。その結果、封止榭脂 54の収縮応力 Fを導電性
2 1 接合材 26xの収縮応力 Fでより効果的に緩和することができる。
2
[0130] また、枠体 20側の第 1片 32の外側縁 32aは、基板本体 12の端子 16の外側縁 16a よりも内側 (枠体 20の貫通穴 23側）に、距離 γ ( γ >0)ずれていることが好ましい。
[0131] 第 1片 32の外側縁 32aを端子 16の外側縁 16aよりも内側にずらした場合には、導 電性接合材 26xが、それぞれ端子 16の外側縁 16aと第 1片 32の外側縁 32aとの間 の領域で幅方向に引き延ばされた形で硬化するので、導電性接合材 26xの硬化収 縮応力 Fを大きくすることができる。その結果、封止榭脂 54の収縮応力 Fを導電性
2 1 接合材 26xの収縮応力 Fでより効果的に緩和することができる。
2
[0132] く変形例 6 > 変形例 6は、接続部材 30が図 15及び図 16の図示とは左右対称に 配置された場合、すなわち、接続部材 30の第 1の屈曲部 33が内側に配置され、接 続部材 30の先端 31が外側に配置され、第 2の屈曲部 35が外側に配置された場合 である。変形例 6においても、変形例 5と同様に、枠体 20の第 1片 32を、基板本体 12 の端子 16よりも内側に配置すること、具体的には、第 1片 32と端子 16の中心、内側 縁、外側縁が、それぞれ、変形例 5と同様に距離ひ、 13、 γずれていることが好まし い。
[0133] 特に、第 1片 32の外側縁 (先端縁)と端子 16の外側縁 16aとについては、仮に、第 1片 32の外側縁 (先端縁)が端子 16の外側縁 16aよりも枠体 20の外側 (枠体 20の貫 通穴 23とは反対側）にずれていると、第 1片 32の先端側が枠体 20の内側方向（接続 部材 30の屈曲部 33に向力 方向）に引っ張られるので、第 1片 32の先端側が枠部 材 22から離れてしまい、枠体 20と基板本体 12との接合形状が不安定になったり、枠 体 20と基板本体 12との接合強度が低下したりすることがある。これとは逆に、第 1片 3 2の外側縁 (先端縁)が端子 16の外側縁 16aよりも枠体 20の内側にずれていると、第 1片 32の先端側は枠体 20の外側方向（接続部材 30の屈曲部 33とは反対方向）に 引っ張られるので、第 1片 32の先端側と枠部材 22とがしつかりと接合し、枠体 20と基 板本体 12との接合形状が安定し、枠体 20と基板本体 12との接合強度が安定する。 したがって、枠体 20側の第 1片 32の外側縁は、基板本体 12の端子 16の外側縁 16a よりも内側 (枠体 20の貫通穴 23側）に、距離 γ ( γ >0)ずれていることが好ましい。
[0134] くまとめ > 以上に説明したように、折り曲げられた接続部材 30が榭脂の枠部材 2 2に埋設されてなる枠体 20を介して、複合基板 10を外部回路基板 60に接合すること により、簡単な構成で、接合部分の熱応力や衝撃応力を緩和することができる。この 場合、枠部材 22の貫通穴 23を介して対向して配置される接続部材 30について、第 1片 32と第 2片 36の先端 31, 37が外側を向き、中間片 34がともに貫通穴 23側（内 側）に配置されるようにすることで、複合基板 10と外部回路基板 60との接合部分や、 複合基板 10内における基板本体 12と枠体 20との接合部分に作用するせん断力や 曲げモーメントをできるだけ小さくして、接合信頼性をより向上することができる。
[0135] なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなぐ種々変更を加え て実施可能である。たとえば、枠体は矩形の他、円形、矩形以外の多角形であっても よい。
[0136] 例えば、「基板本体」は、枠体に接続される複数の端子が同一平面上に設けられた 基板であればよぐ枠体が接続される平面部以外の部分に、凸部ゃ凹部が設けられ ていれてもよい。

Claims

請求の範囲
[1] 少なくとも一方主面に端子を有する基板本体と、
前記基板本体の前記一方主面に接合される枠体とを備えた複合基板であって、 前記枠体は、
絶縁材料からなり、中央に貫通穴を有し、前記基板本体の前記一方主面の周縁部 に沿って枠状に延在する枠部材と、
金属薄板の折り曲げ加工により形成され、中間片の両端にそれぞれ第 1片と第 2片 とが連続する複数の接続部材と、
を有し、
前記複数の接続部材は、
前記枠部材に、前記枠部材の前記貫通穴を介して対向するように配置され、 前記第 1片が、前記枠部材の前記基板本体側に露出して、前記基板本体の前記 一方主面の前記端子に接合され、
前記第 2片が、前記枠部材の前記基板本体とは反対側に露出し、
前記第 1片及び前記第 2片が、前記接続部材が前記枠部材の前記貫通穴を介して 対向する方向に延在し、
前記中間片が、前記枠部材の内部を貫通し、
前記中間片の前記両端は、前記第 1片と前記第 2片の互いに反対側の端部にそれ ぞれ連続することを特徴とする複合基板。
[2] 前記中間片の前記両端は、前記第 2片の前記枠部材の前記貫通穴側の端部と、 前記第 1片の前記枠部材の前記貫通穴側とは反対側の端部とにそれぞれ連続する ことを特徴とする、請求項 1に記載の複合基板。
[3] チップ状電子部品が前記枠状部材の前記貫通穴内に配置され、前記基板本体の 前記一方主面に搭載されていることを特徴とする、請求項 1又は 2に記載の複合基板
[4] 前記チップ状電子部品が榭脂で封止され、該榭脂が前記枠体の一部に接着又は 当接していることを特徴とする、請求項 3に記載の複合基板。
[5] 前記枠体の前記接続部材は、金属薄板の打ち抜き加工及び折り曲げ加工により形 成され、
前記枠体の前記枠部材は、金型内に前記接続部材となる部分を挿入した状態で 成形した榭脂であることを特徴とする、請求項 1〜4の 、ずれか一項に記載の複合基 板。
[6] 前記基板本体がセラミック基板であることを特徴とする、請求項 1〜5のいずれか一 項に記載の複合基板。
[7] 前記基板本体は、 1050°C以下で焼結する複数のセラミック層を積層してなるセラミ ック多層基板であることを特徴とする、請求項 1〜6のいずれか一項に記載の複合基 板。
[8] 前記枠体の前記接続部材の前記金属薄板は可撓性を有することを特徴とする、請 求項 4に記載の複合基板。
[9] 前記接続部材の厚みは、 50 μ m以上、かつ 300 μ m以下であることを特徴とする、 請求項 1〜8のいずれか一項に記載の複合基板。
[10] 前記基板本体の他方主面に、チップ状電子部品が搭載されていることを特徴とす る、請求項 1〜9のいずれか一項に記載の複合基板。
[11] 前記枠体の前記接続部材は、前記第 2片の先端が、前記枠部材の外周面まで又 は該外周面よりも外側まで延在していることを特徴とする、請求項 1〜： L0のいずれか 一項に記載の複合基板。
[12] 前記枠体の前記接続部材は、前記第 2片の先端側が折り曲げられて、前記枠部材 の外周面に沿って延在していることを特徴とする、請求項 2〜10のいずれか一項に 記載の複合基板。
[13] 前記枠体の前記接続部材は、前記第 1片の面積が、前記第 2片の面積よりも大きい ことを特徴とする、請求項 1〜10のいずれか一項に記載の複合基板。
[14] 前記枠体の前記接続部材の前記第 1片の中心の位置が、前記基板本体の前記端 子の中心の位置よりも、前記枠体の前記貫通穴側にずれていることを特徴とする、請 求項 1〜10のいずれか一項に記載の複合基板。
[15] 前記枠体の前記接続部材の前記第 1片の前記枠体の前記貫通穴側の内側縁の 位置が、前記基板本体の前記端子の前記基板本体の中心側の内側縁の位置よりも 、前記枠体の前記貫通穴側にずれていることを特徴とする、請求項 1〜10のいずれ か一項に記載の複合基板。
[16] 前記枠体の前記接続部材の前記第 1片の前記枠体の前記貫通穴とは反対側の外 側縁の位置が、前記基板本体の前記端子の前記基板本体の中心とは反対側の外 側縁の位置よりも、前記枠体の前記貫通穴側にずれていることを特徴とする、請求項 1〜 10の 、ずれか一項に記載の複合基板。
[17] 少なくとも一方主面に端子が設けられた基板本体と、枠体とを準備する第 1の工程 と、
前記基板本体の前記一方主面に、前記枠体を接合する第 2の工程とを備えた、複 合基板の製造方法であって、
前記第 1の工程において、
前記枠体は、
絶縁材料からなり、中央に貫通穴を有し、前記基板本体の前記一方主面の周縁部 に沿って枠状に延在する枠部材と、
金属薄板の折り曲げ加工により形成され、中間片の両端にそれぞれ第 1片と第 2片 とが連続する複数の接続部材と、
を有し、
前記複数の接続部材は、
前記枠部材に、前記枠部材の前記貫通穴を介して対向するように配置され、 前記第 1片及び第 2片が、前記枠部材の前記貫通穴の周囲に延在する前記枠部 材の両主面にそれぞれ露出し、
前記第 1片及び前記第 2片が、前記接続部材が前記枠部材の前記貫通穴を介して 対向する方向に延在し、
前記中間片の前記両端は、前記第 1片と前記第 2片の互いに反対側の端部にそれ ぞれ連続し、
前記第 2の工程において、
前記枠体は、前記基板本体の一方主面の周縁部に沿って枠状に延在するように 配置され、 前記枠体の前記接続部材の前記第 1片が、前記基板本体の前記一方主面に設け られた前記端子に接合されることを特徴とする、複合基板の製造方法。
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