(57)【要約】【課題】  回路基板に実装された電子部品を外部応力から保護することができる。【解決手段】  筐体２０Ａと、前記筐体に収容された回路基板２０１と、複数の半田ボール２１０が設けられた一方の面２０２ａと、この一方の面とは反対側の他方の面２０２ｂとを有し、前記半田ボール２１０を介して前記回路基板２０１に電気的に接続された半導体パッケージ２０２と、前記半導体パッケージ２０２の前記他方の面２０２ｂを覆った保護カバー２０３と、前記半導体パッケージ２０２の周囲に設けられたことで前記回路基板２０１と前記保護カバー２０３とに接合した、柔軟性を有する粘着部材２０４と、を備えた。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、
前記筐体に収容された回路基板と、
複数の半田ボールが設けられた一方の面と、この一方の面とは反対側の他方の面とを有し、前記半田ボールを介して前記回路基板に電気的に接続された半導体パッケージと、
前記半導体パッケージの前記他方の面を覆った保護カバーと、
前記半導体パッケージの周囲に設けられたことで前記回路基板と前記保護カバーとを接合した、柔軟性を有する接合部材と、
を備えたことを特徴とする電子機器。
【請求項２】
前記半導体パッケージの前記他方の面と前記保護カバーとの間に介在したことで、前記半導体パッケージと前記保護カバーとを接合した、柔軟性を有する第２の接合部材を備えたことを特徴とした請求項１記載の電子機器。
【請求項３】
前記保護カバーは、前記半導体パッケージの前記一方の面の外縁寸法より大きな外縁寸法を有したことを特徴とした請求項２記載の電子機器。
【請求項４】
前記接合部材は、前記半導体パッケージの周囲を囲んで設けられたことで前記回路基板と前記保護カバーとを接合したことを特徴とした請求項３記載の電子機器。
【請求項５】
前記第２の接合部材は、金属材料を混入させて形成され、前記回路基板と前記保護カバーとに熱接続したことを特徴とした請求項４記載の電子機器。
【請求項６】
前記第２の接合部材は、アクリルフォームまたはアクリルウレタンフォームのいずれかから形成されたことを特徴とした請求項５記載の電子機器。
【請求項７】
前記接合部材は、前記半導体パッケージの側面表壁に当接し、前記半導体パッケージの周囲を囲んで設けられたことを特徴とした請求項６記載の電子機器。
【請求項８】
前記保護カバーは、銅、アルミニウム、またはＳＵＳ（Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ  Ｕｓｅｄ  Ｓｔｅｅｌ）のいずれかから形成されたことを特徴とした請求項７記載の電子機器。
【請求項９】
回路基板に電気的に接続するための複数の半田ボールが設けられた一方の面と、この一方の面とは反対側の他方の面とを有した半導体パッケージであって、
当該半導体パッケージは、
前記他方の面を覆った保護カバーと、
柔軟性を有するとともに、前記半導体パッケージの周囲を囲んで設けられたことで前記回路基板と前記半導体パッケージとを接合する第１の接合部材と、
柔軟性を有するとともに、前記半導体パッケージの前記他方の面と、前記保護カバーとの間に介在したことで前記回路基板と前記保護カバーとを接合した第２の接合部材と、
を備えたことを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項１０】
前記第２の接合部材は、金属材料を混入させて形成され、前記回路基板と前記保護カバーとに熱接続したことを特徴とした請求項９記載の半導体パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器、および半導体パッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ  ）部品に於いては、回路基板のＢＧＡ接合面とＢＧＡ部品の基板接合面とが直接はんだ接合される構造であることから、回路基板の反り、撓み等に対して、はんだ接合面が影響を受け易い。
【０００３】
ＢＧＡ部品の機械的強度を向上させる技術として、例えば特許文献１には、信号バンプの断面積と同一またはそれより大きい断面積をもつ補強バンプをＢＧＡコーナー部に配置する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−６８５９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来では、回路基板の薄型化や筐体の薄肉化等に伴い、回路基板に搭載したＢＧＡ部品等の電子部品に外部応力が加わり、電子部品のはんだ接合面が損傷するという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、回路基板に実装された電子部品を外部応力から保護することができる電子機器、および半導体パッケージを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、筐体と、前記筐体に収容された回路基板と、複数の半田ボールが設けられた一方の面と、この一方の面とは反対側の他方の面とを有し、前記半田ボールを介して前記回路基板に電気的に接続された半導体パッケージと、前記半導体パッケージの前記他方の面を覆った保護カバーと、前記半導体パッケージの周囲に設けられたことで前記回路基板と前記保護カバーとを接合した、柔軟性を有する接合部材と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明は、回路基板に電気的に接続するための複数の半田ボールが設けられた一方の面と、この一方の面とは反対側の他方の面とを有した半導体パッケージであって、当該半導体パッケージは、前記他方の面を覆った保護カバーと、柔軟性を有するとともに、前記半導体パッケージの周囲を囲んで設けられたことで前記回路基板と前記半導体パッケージとを接合する第１の接合部材と、柔軟性を有するとともに、前記半導体パッケージの前記他方の面と、前記保護カバーとの間に介在したことで前記回路基板と前記保護カバーとを接合した第２の接合部材と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
回路基板に実装された電子部品を外部応力から保護することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
（電子機器の構成）
図１は、本発明の実施の形態に係る電子機器の外観を示す概略図である。図１では、本発明の実施形態の一例としてノートブック型パーソナルコンピュータを開示している。
【００１０】
本実施例のパーソナルコンピュータ１００（電子機器）は、表示部１０Ａと本体部２０Ａとから構成されている。表示部１０Ａと本体部２０Ａとはヒンジ部１５により開閉自在に接続されている。本体部２０Ａは下部筐体２０を有す。下部筐体２０（筐体）は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）やメモリ等の電子部品を実装したプリント基板２０１（回路基板）であって情報を処理する本体機能部２を収容している。
【００１１】
下部筐体２０は、上面２０ａ、底面２０ｂ、左側面２０ｅ、右側面２０ｆ、前面２０ｇ、及び背面２０ｈを有している。この下部筐体２０には、文字やコマンドを入力するためのキーボード等の文字入力部３と、ポインティングデバイスとしてのトラックパッド４Ａと、選択・決定コマンドを入力するための決定スイッチ４Ｂと、利用者の認証等に用いる指紋読取部５とが収納されている。上面２０ａには、開口部２０Ａ〜Ｄが開けられている。また、上面２０ａには、開口部２０Ｄ周辺に窪部２１が形成されている。開口部２０Ａからは文字入力部３が露出している。開口部２０Ｂからはトラックパッド４Ａが露出している。開口部２０Ｃからは決定スイッチ４Ｂが露出している。開口部２０Ｄからは指紋読取部５が露出している。
【００１２】
表示部１０Ａは上部筐体１０を有する。上部筐体１０には文字や画像等を表示する液晶表示パネル等からなる画像表示部１が収容されている。上部筐体１０は前面２０ｉを有する。前面２０ｉには開口部２０Ｅが開けられている。開口部２０Ｅからは画像表示部１が露出している。
【００１３】
（電子部品の構成）
次に、図２乃至図４を参照しながら、本実施例のプリント基板２０１に実装された電子部品２０２（半導体パッケージ）の構成について説明する。図２は、本実施例のプリント基板２０１に実装された電子部品２０２を示した斜視図である。図３は、本実施例のプリント基板２０１に実装された電子部品２０２の構成を示した斜視図である。図４は、Ａ−Ａ部における断面図である。
【００１４】
尚ここでは、本実施例の電子部品２０２として、テープＢＧＡ（Ｔ−ＢＧＡ）パッケージ（以下、ＢＧＡパッケージ２０２と称する）を例にとって説明する。図中、２０１はＢＧＡパッケージ２０２を含む各種の電子部品が搭載されるプリント基板、２０２はプリント板２０１に実装されたＢＧＡパッケージ、２０３はＢＧＡパッケージ２０２の上面２０２ａを覆ったパッケージ保護カバー、２０４はパッケージ保護カバー２０３をプリント基板２０１に接合させるための基板接合部材である。２０５はパッケージ保護カバー２０３とＢＧＡパッケージ２０２の上面２０２ａとの間に介在することでパッケージ保護カバー２０３とＢＧＡパッケージ２０２とを接合する部品接合部材である。
【００１５】
プリント基板２０１は、上面２０１ａ、下面２０１ｂを有している。上面２０１ａ及び下面２０１ｂは、プリント配線（図示していない）を有する。上面２０１ａ及び下面２０１ｂには、プリント配線と電気的に接続する各種電子部品などが実装される。
【００１６】
ＢＧＡパッケージ２０２は、上面２０２ａ、下面２０２ｂ、及び側面２０２ｃ〜２０２ｆを有している。下面２０２ｂは、複数の半田ボール２１０を有している。半田ボール２１０は、プリント基板２０１と接合することで、このプリント基板２０１の上面２０１ａに形成されたプリント配線とＢＧＡパッケージ２０２とを電気的に接続させる。具体的に、この図２及び図４に示す実施形態に於いて、半田ボール２１０は、ＢＧＡパッケージ２０２の下面２０２ｂに設けられた外部接合端子部（図示していない）とプリント基板２０１の電極パターンとに溶融により接合することで、プリント基板２０１に実装される。
【００１７】
本実施形態では、プリント基板２０１に実装されたＢＧＡパッケージ２０２を覆うように、ＢＧＡパッケージ２０２上の定位置にパッケージ保護カバー２０３が取付けられる。パッケージ保護カバー２０３は、例えば銅、アルミニウム、またはＳＵＳなどの熱伝導性の良い金属プレートから構成される。パッケージ保護カバー２０３は、ＢＧＡパッケージ２０２の実装面の外縁寸法より大きい外縁寸法を有している。パッケージ保護カバー２０３は、ＢＧＡパッケージ２０２の上面２０２ａを覆い、プリント基板２０１の熱変形や反りの影響からＢＧＡパッケージ２０２を保護する。パッケージ保護カバー２０３は、プリント基板２０１の熱変形や反りの発生に伴うパッケージ下面の外部接合端子部にかかるストレスを緩和するとともに、ＢＧＡパッケージ２０２内の半導体チップ（図示していない）で発生する熱を外部へ放出する機能をもつ。プリント基板２０１上のＢＧＡパッケージ２０２実装位置を跨ぐ予め定められた位置には、上記パッケージ保護カバー２０３を取付けるためのカバー取り付け用パターン（図示していない）が形成される。
【００１８】
次に、図５及び図６を参照しながら、本実施例における基板接合部材２０４、及び部品接合部材２０５の構成を説明する。図５は、本実施例における基板接合部材２０４の構成を示した図である。図６は、本実施例における部品接合部材２０５の構成を示した図である。
【００１９】
本実施例のパッケージ保護カバー２０３は、基板接合部材２０４を介してプリント基板２０１と接合する。基板接合部材２０４は、例えばアクリルフォーム、アクリルウレタンフォームなどの柔軟性を有する材料から構成される。基板接合部材２０４は、柔軟性を有することでプリント基板２０１の熱変形や反りの発生に伴うパッケージ下面の外部接合端子部にかかるストレスを吸収し、緩和する。基板接合部材２０４は、ＢＧＡパッケージ２０２の側面２０２ｃ〜２０２ｆと当接する。基板接合部材２０４は、プリント基板２０１上に予め形成されたカバー取り付け用パターンに粘着剤等により接合されることによりプリント基板２０１上の定位置に取付けられる。尚、この際に用いられる粘着剤には、例えば耐熱性の良好なアクリル系粘着素材を用いる。また、本実施例では、基板接合部材２０４は、ＢＧＡパッケージ２０２の周囲を囲んで設けられると共にＢＧＡパッケージ２０２の側面２０２ｃ〜２０２ｆと当接しているが、これに限らず、ＢＧＡパッケージ２０２の周囲に設けられてパッケージ保護カバー２０３とプリント基板２０１とに接合した柔軟性を有した材料であれば良い。
【００２０】
更に、本実施例では、ＢＧＡパッケージ２０２の上面２０２ａとパッケージ保護カバー２０３との間に、部品接合部材２０５を有する。部品接合部材２０５は、基板接合部材２０４と同様に、例えばアクリルフォーム、アクリルウレタンフォームなどの柔軟性を有する材料から構成される。部品接合部材２０５は、柔軟性を有することでプリント基板２０１の熱変形や反りの発生に伴うパッケージ下面の外部接合端子部にかかるストレスを吸収し、緩和する。また、部品接合部材２０５は、ＢＧＡパッケージ２０２の上面２０２ａに粘着剤等により接合されることによりＢＧＡパッケージ２０２上の定位置に取付けられる。この際に用いられる粘着剤には、例えば耐熱性の良好なアクリル系粘着素材を用いる。
【００２１】
本実施例の部品接合部材２０５は、金属材料２２０を混入させた材料で形成される。具体的には、部品接合部材２０５を構成するアクリルフォーム、アクリルウレタンフォームなどの柔軟性を有する材料、及びアクリル系粘着素材の生成過程において、これらの材料の中に例えば銅、アルミニウム、またはＳＵＳなどの熱伝導性の良い金属粉末を混入させる。これにより、本実施例では、部品接合部材２０５を介してＢＧＡパッケージ２０２とパッケージ保護カバー２０３との間に於ける熱伝達路を形成することができる。
【００２２】
ここで、パッケージ保護カバー２０３が取付けられていない状態で、プリント基板２０１に、例えば熱変形や反り、振動、衝撃等に伴う撓み等が生じると、その基板変形に伴い、ＢＧＡパッケージ２０２下面の外部接合端子部にストレスがかかり、ハンダクラック、パターン剥離、接合面剥離等を招く不具合が生じる。
【００２３】
しかしながら本実施形態では、図２乃至図６に示すようなパッケージ保護カバー２０３がＢＧＡパッケージ２０２を跨いでプリント基板２０１に固定され、外部接合端子部にかかるストレスを受けることができる。従って、外部接合端子部にかかるストレスが著しく緩和される。即ちパッケージ保護カバー２０３のストレス吸収範囲内でＢＧＡパッケージ２０２の接合部を上記ストレスから保護することができる。更に、ＢＧＡパッケージ２０２の半導体チップより発生した熱は、部品接合部材２０５を介してパッケージ保護カバー２０３に伝達され放熱される。
【００２４】
尚、部品接合部材２０５と基板接合部材２０４とを構成する材料には、其々熱膨張率の異なる材料を用いてもよい。熱膨張率の異なる材料を適宜用いることにより、部品接合部材２０５と基板接合部材２０４とがＢＧＡパッケージ２０２内の半導体チップの発熱により其々膨張した場合におけるＢＧＡパッケージ２０２への応力が緩和できる。
【００２５】
このように、ＢＧＡパッケージ２０２が実装されたプリント基板２０１にパッケージ保護カバー２０３を設けたことにより、ＢＧＡパッケージ２０２内の半導体チップの発熱に対してその熱応力を十分に緩和でき、かつ接合部がプリント板の熱変形や反りの影響を受け難く、従って接合部のハンダクラック等が生じ難い、信頼性の高いパッケージ実装構造が提供できる。また、本実施例によれば、微小異物・液体異物の混入防止することができる。また、粘着材料は加熱により粘着度が低下する特性を有するため、基板接合部材２０４と部品接合部材２０５とによるＢＧＡパッケージ２０２及びプリント基板２０１への接合に粘着材料を用いた場合、リワークが容易となる効果を得ることができる。
【００２６】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る電子機器としてのノートブック型コンピュータ１について、図７および図８を参照して説明する。なお前記第１の実施形態の構成と同一または類似の機能を有する構成は、同一の符号を付してその説明を省略する。図７は、本発明の第２の実施形態に係るプリント基板２０１に実装された電子部品を示した斜視図である。図８は、Ｂ−Ｂ部における断面図である。
【００２７】
図７に示すように、本実施形態に係るプリント基板２０１に実装された電子部品であるＢＧＡパッケージ２０２の上面２０２ａには、ＢＧＡパッケージ２０２とは異なる他のＢＧＡパッケージ３０２が実装される。
【００２８】
本実施例に於いてＢＧＡパッケージ２０２の上面２０２ａは、電極パターン（図示していない）が形成され、ＢＧＡパッケージ２０２と電気的に接続する各種電子部品などを実装することができる。また、パッケージ保護カバー２０３には、ＢＧＡパッケージ３０２が実装される位置に開口部２５０が形成され、ＢＧＡパッケージ２０２と電気的に接続する各種電子部品などを実装することを許容する。
【００２９】
ＢＧＡパッケージ３０２は、上面３０２ａ、下面３０２ｂ、及び側面３０２ｃ〜３０２ｆを有している。下面３０２ｂは、複数の半田ボール３１０を有している。ＢＧＡパッケージ３０２は、下面３０２ｂに設けられた外部接合端子部（図示していない）が半田ボール３１０の溶融によりＢＧＡパッケージ２０２の電極パターンに接合されることにより、ＢＧＡパッケージ２０２に実装される。
【００３０】
本実施形態では、ＢＧＡパッケージ３０２の上面３０２ａを覆うように、ＢＧＡパッケージ３０２上の定位置にパッケージ保護カバー３０３が取付けられる。パッケージ保護カバー３０３は、パッケージ保護カバー２０３と同様、例えば銅、アルミニウム、またはＳＵＳなどの熱伝導性の良い金属プレートから構成される。パッケージ保護カバー３０３は、ＢＧＡパッケージ３０２の実装面の外縁寸法より大きい外縁寸法を有している。パッケージ保護カバー３０３は、ＢＧＡパッケージ３０２の上面３０２ａを覆い、ＢＧＡパッケージ３０２を保護する。パッケージ保護カバー３０３は、外部からの応力発生に伴うパッケージ下面の外部接合端子部にかかるストレスを緩和するとともに、ＢＧＡパッケージ３０２内の半導体チップ（図示していない）で発生する熱を外部へ放出する機能をもつ。
【００３１】
本実施例のパッケージ保護カバー３０３は、基板接合部材３０４を介してＢＧＡパッケージ２０２と接合する。基板接合部材３０４は、基板接合部材２０４と同様、例えばアクリルフォーム、アクリルウレタンフォームなどの柔軟性を有する材料から構成される。基板接合部材３０４は、柔軟性を有することで外部からのストレスを吸収し、緩和する。
【００３２】
更に、本実施例のＢＧＡパッケージ３０２の上面３０２ａとパッケージ保護カバー３０３との間に、部品接合部材３０５を有する。部品接合部材３０５は、基板接合部材３０４と同様に、例えばアクリルフォーム、アクリルウレタンフォームなどの柔軟性を有する材料から構成される。部品接合部材３０５は、柔軟性を有することでパッケージ下面の外部接合端子部にかかる外部からのストレスを吸収し、緩和する。
【００３３】
また、本実施例の部品接合部材３０５は、部品接合部材２０５と同様、金属材料２２０を混入させた材料で形成される。これにより、本実施例では部品接合部材３０５を介してＢＧＡパッケージ３０２とパッケージ保護カバー３０３との間に於ける熱伝達路を形成することができる。
【００３４】
本実施形態では、パッケージ保護カバー２０３には、ＢＧＡパッケージ３０２が実装される位置に開口部が形成され、ＢＧＡパッケージ２０２と電気的に接続する各種電子部品などを実装することを許容する。そして、パッケージ保護カバー３０３がＢＧＡパッケージ３０２を跨いでＢＧＡパッケージ２０２に固定され、外部からのストレスを著しく緩和させることができる。即ちパッケージ保護カバー３０３のストレス吸収範囲内でＢＧＡパッケージ３０２の接合部を上記ストレスから保護することができる。更に、ＢＧＡパッケージ３０２の半導体チップより発生した熱は、部品接合部材３０５を介してパッケージ保護カバー３０３に伝達され放熱される。
【００３５】
このように、ＢＧＡパッケージ３０２が実装されたＢＧＡパッケージ２０２にパッケージ保護カバー３０３を設けたことにより、ＢＧＡパッケージ３０２内の半導体チップの発熱に対してその熱応力を十分に緩和でき、かつ接合部がＢＧＡパッケージ２０２を介して伝達されるプリント基板２０１の熱変形や反りの影響を受け難く、従って接合部位のハンダクラック等が生じ難い、信頼性の高いパッケージ実装構造が提供できる。
【００３６】
本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本実施形態に係るパーソナルコンピュータの外観を示す概略図である。
【図２】本実施例のプリント基板に実装された電子部品を示した斜視図である。
【図３】本実施例のプリント基板２０１に実装された電子部品の構成を示した斜視図である。
【図４】本実施例のプリント基板に実装された電子部品の断面図である。
【図５】本実施例における基板接合部材の構成を示した図である。
【図６】本実施例における部品接合部材の構成を示した図である。
【図７】図７は、本発明の第２の実施形態に係るプリント基板に実装された電子部品を示した斜視図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係るプリント基板に実装された電子部品の断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１…画像表示部
２…本体機能部
３…文字入力部
４Ａ…トラックパッド
４Ｂ…決定スイッチ
５…指紋読取部
１０Ａ…表示部
１０…上部筐体
２０Ａ…本体部
２０…下部筐体（筐体）
２０ａ…上面
２０ｂ…底面
２０ｅ…左側面
２０ｆ…右側面
２０ｇ…前面
２０ｈ…背面
２０ｉ…前面
２０１…プリント基板
２０２、３０２…ＢＧＡパッケージ
２０３、３０３…パッケージ保護カバー
２０４、３０４…基板接合部材
２０５、３０５…部品接合部材
２１０、３１０…半田ボール
２０２ａ、３０２ａ…上面
２０２ｂ、３０２ｂ…底面
２０２ｃ〜ｆ、３０２ｃ〜ｆ…側面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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