(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レセプタクルと接続することによりデータ転送が可能なＵＳＢ装置であって、
第１の面と前記第１の面の反対側に位置する第２の面とを含む配線基板と、前記第１の面上に搭載された半導体部品とを有する回路基板と、
前記第１の面と対向する第１筐体部と前記第２の面と対向する第２筐体部と前記第１筐体部と第２筐体部の間に位置する第３筐体部とを含み、前記回路基板を覆う筐体と、
を有し、
前記回路基板には前記第１の面に対して交差する方向に貫通する穴が設けられ、
前記第１筐体部には第１突起部が設けられ、
前記第２筐体部には第２突起部が設けられ、
前記第３筐体部は前記第１突起部と前記第２突起部との間に位置し前記穴内に埋まるとともに、前記第１突起部と前記第２突起部より太いことを特徴とするＵＳＢ装置。
【請求項２】
前記第３筐体部は前記第１筐体部及び前記第２筐体部のそれぞれの材料の混合物を含み、前記穴内に接触していることを特徴とする請求項１に記載のＵＳＢ装置。
【請求項３】
第１突起部を有する第１筐体部上に回路基板を載置し、
前記回路基板上に、第２突起部を有する第２筐体部を載置し、
前記第１突起部の先端と前記第２突起部の先端とを溶着するＵＳＢ装置の製造方法であって、
前記回路基板は、配線基板と半導体部品とを有し、
前記配線基板は、第１の面と、前記第１の面の反対側に位置する第２の面と、を含み、
前記回路基板には、前記第１の面に対して交差する方向に貫通する穴が設けられ、
前記第１筐体部上に前記回路基板を載置する前に、前記半導体部品を前記第１の面上に搭載し、
前記回路基板を載置する際には、前記第１突起部の前記先端が前記穴内に入るように、前記第１の面及び前記第２の面の一方と前記第１筐体部とを対向させ、
前記第２筐体部を載置する際には、前記第２突起部の前記先端が前記穴内に入るように、前記第１の面及び前記第２の面の他方と前記第２筐体部とを対向させ、
前記第１突起部及び前記第２突起部の先端が前記穴内で接合するように、前記第１突起部及び前記第２突起部を溶着させる、
ことを特徴とするＵＳＢ装置の製造方法。
【請求項４】
前記第１突起部及び前記第２突起部の溶着は、摩擦熱によって行うことを特徴とする請求項３に記載のＵＳＢ装置の製造方法。
【請求項５】
前記摩擦熱は、前記第２筐体部に超音波を与えることによって生じることを特徴とする請求項４に記載のＵＳＢ装置の製造方法。
【請求項６】
前記穴は前記回路基板に少なくとも２つ有することを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載のＵＳＢ装置の製造方法。
【請求項７】
前記穴に代えて切欠が設けられることを特徴とする請求項３乃至６のいずれか１項に記載のＵＳＢ装置の製造方法。
【請求項８】
前記溶着によって、前記第１突起部及び前記第２突起部の混合物が前記穴内に埋まることを特徴とする請求項３乃至７のいずれか１項に記載のＵＳＢ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ＵＳＢ装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータ等の情報機器と周辺機器とを接続する際の接続規格の一つとしてＵＳＢ（
Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ：ＵＳＢ）が知られている。ＵＳＢによる接
続では、オスコネクタ（プラグともいう）及びメスコネクタ（レセプタクルともいう）か
らなるＵＳＢコネクタにより情報機器と周辺機器とを接続することにより、データの転送
が可能になるだけでなく、例えば情報機器から周辺機器の動作に必要な電源を得ることや
、ＵＳＢハブを介して複数の機器を接続することもできる。上記ＵＳＢによるデータ転送
が可能な装置は一般的に回路基板が筐体に覆われた構造を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１６１０６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本実施形態が解決しようとする課題は、回路基板と筐体との位置をより安定させたＵＳ
Ｂ装置及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態のＵＳＢ装置は、レセプタクルと接続することによりデータ転送が可能なＵＳＢ装置であって、第１の面と前記第１の面の反対側に位置する第２の面とを含む配線基板と、前記第１の面上に搭載された半導体部品とを有する回路基板と、前記第１の面と対向する第１筐体部と前記第２の面と対向する第２筐体部と前記第１筐体部と第２筐体部の間に位置する第３筐体部とを含み、前記回路基板を覆う筐体と、を有し、前記回路基板には前記第１の面に対して交差する方向に貫通する穴が設けられ、前記第１筐体部には第１突起部が設けられ、前記第２筐体部には第２突起部が設けられ、前記第３筐体部は前記第１突起部と前記第２突起部との間に位置し前記穴内に埋まるとともに、前記第１突起部と前記第２突起部より太い。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本実施形態に係るＵＳＢ装置を示す断面図。
【図２】本実施形態に係るＵＳＢ装置を示す平面図。
【図３】本実施形態に係るＵＳＢ装置を示す平面図。
【図４】本実施形態に係るＵＳＢ装置のプラグを示す斜視図。
【図５】本実施形態に係るＵＳＢ装置の製造工程を示す断面図。
【図６】本実施形態に係るＵＳＢ装置の製造工程を示す断面図。
【図７】本実施形態に係るＵＳＢ装置の製造工程を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、発明を実施するための実施形態について説明する。
【０００８】
本実施形態のＵＳＢ装置を図１乃至図７を用いて説明する。図１乃至図７は、レセプタ
クルと接続することによりＵＳＢ３．０によるデータ転送が可能なプラグ組み込み型のＵ
ＳＢ装置を示す図である。なお、同様の信号を用いる規格であれば、他のＵＳＢ規格によ
るデータ転送が可能なＵＳＢ装置として用いても良い。
【０００９】
図１は、本実施形態のＵＳＢ装置１０の断面模式図である。図２は、図１に示す第２筐
体部１２を除いたＵＳＢ装置１０の平面模式図である。図１及び図２に示すＵＳＢ装置１
０は、筐体１と、回路基板２と、プラグ３と、を具備する。なお、図１及び図２では、便
宜のため、一部の構成要素は図示されていない。
【００１０】
図１及び図２に示すように、筐体１は、回路基板２を覆うように設けられている。筐体
１は、絶縁性を有し、例えばポリ塩化ビニル等の合成樹脂等により形成される。
【００１１】
筐体１は、差込穴１１ａと溝１１ｂとを有する第１筐体部１１と、開口部１ａを第１筐
体部１１との間に有するように第１筐体部１１に結合された第２筐体部１２と、回路基板
２に形成された貫通穴１３ａに挿通され、かつ、第１筐体部１１と第２筐体部１２との間
の位置する第３筐体部１３と、を備える。第１筐体部１１と第２筐体部１２は同じ材料で
形成されていても良いし、異なっていても良い。後述するが、第３筐体部１３の材質は、
第１筐体部１１と第２筐体部１２のそれぞれの材料の混合物を含む。
【００１２】
差込穴１１ａの平面形状は矩形状であるが、これに限定されず円状であってもよい。差
込穴１１ａは、貫通穴であってもよい。また、差込穴１１ａは溝１１ｂと連続する一つの
開口部として設けられていてもよい。
【００１３】
回路基板２は、第１筐体部１１と第２筐体部１２との結合によって形成された開口部１
ａ内に収まる。図１及び図２に示す回路基板２はＳｉＰ（Ｓｙｓｔｅｍ  ｉｎ  ａ  Ｐａ
ｃｋａｇｅ：ＳｉＰ）であるがこれに限定されず、メモリチップ２２やコントローラチッ
プ２３を表面実装したプリント基板からなる回路基板等も含まれる。回路基板２は、第１
筐体部１１及び第２筐体部１２によって形成される開口部１ａ側の内壁に接して固定され
ていてもよい。
【００１４】
回路基板２は、第１の面２１ａと第１の面２１ａの反対側に位置する第２の面２１ｂと
を有する配線基板２１と、第１の面２１ａ上に搭載されたメモリチップ２２と、第１の面
２１ａ上に搭載され、配線基板２１を介してメモリチップ２２に電気的に接続されたコン
トローラチップ２３と、メモリチップ２２及びコントローラチップ２３を封止する封止樹
脂層２４と、を具備する。
【００１５】
回路基板２は、例えば配線基板２１上のメモリチップ２２及びコントローラチップ２３
を封止樹脂層２４により封止した後、パッケージダイシングを行うことにより形成される
。よって、第１の面２１ａの全体が封止樹脂層２４に覆われていてもよい。また、配線基
板２１の第１の面２１ａの一部が封止樹脂層２４に覆われずに露出していても良い。
【００１６】
配線基板２１は、第１の面２１ａ上に設けられた複数の接続パッドと、第２の面２１ｂ
上に設けられた接続パッド２１１を含む複数の接続パッドと、を有する。第１の面２１ａ
上に設けられた複数の接続パッドを介してメモリチップ２２とコントローラチップ２３と
が電気的に接続される。配線基板２１としては、例えば、表面に設けられた接続パッドを
備える配線層を有するガラスエポキシ等の樹脂基板等を用いることができる。
【００１７】
メモリチップ２２は、例えば複数積層された半導体チップを有する。複数の半導体チッ
プは、接着層を介して一部が重畳するように互いに接着される。複数の半導体チップは、
ワイヤボンディング等でそれぞれの半導体チップに設けられた電極同士が接続される。ま
た、複数の半導体チップはワイヤボンディング等によって配線基板２１に電気的に接続さ
れる。半導体チップとしては、例えばＮＡＮＤフラッシュメモリ等の記憶素子を有するメ
モリチップ等を用いることができる。このとき、半導体チップはメモリセルに加え、デコ
ーダ等を備えていてもよい。
【００１８】
コントローラチップ２３は、メモリチップ２２に記憶されたデータの書き込み及び読み
出し動作の実行を制御する。コントローラチップ２３には、半導体チップを用い、例えば
ワイヤボンディング等により半導体チップに設けられた電極パッドと配線基板２１に設け
られた接続パッドとを接続することにより、配線基板２１に電気的に接続される。
【００１９】
メモリチップ２２及びコントローラチップ２３と配線基板２１との接続方法としては、
ワイヤボンディングに限定されず、フリップチップボンディングやテープオートメーテッ
ドボンディング等のワイヤレスボンディングを用いてもよい。また、配線基板２１の第１
の面２１ａにメモリチップ２２とコントローラチップ２３とを積層させたＴＳＶ（Ｔｈｒ
ｏｕｇｈ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｖｉａ：ＴＳＶ）方式等の３次元実装構造を用いてもよい。
【００２０】
回路基板２は、メモリチップ２２及びコントローラチップ２３の代わりに他の半導体チ
ップや受動部品を有していてもよい。また、メモリチップ２２とコントローラチップ２３
の位置は逆であってもよい。
【００２１】
封止樹脂層２４は、メモリチップ２２及びコントローラチップ２３を覆うように、配線
基板２１の第１の面２１ａ上に設けられている。封止樹脂層２４は、ＳｉＯ２等の無機充
填材を含有する。また、無機充填材は、ＳｉＯ２に加え、例えば水酸化アルミニウム、炭
酸カルシウム、酸化アルミニウム、窒化ホウ素、酸化チタン、またはチタン酸バリウム等
を含んでいてもよい。無機充填材は、例えば粒状であり、封止樹脂層２４の粘度や硬度等
を調整する機能を有する。封止樹脂層２４中の無機充填材の含有量は、例えば６０重量％
以上９０重量％以下である。封止樹脂層２４としては、例えば無機充填材と絶縁性の有機
樹脂材料の混合物を用いることができる。有機樹脂材料としては、例えばエポキシ樹脂が
挙げられる。
【００２２】
本実施形態のＵＳＢ装置において、回路基板２は図２に示すように少なくとも２つの貫
通穴１３ａを有する。この貫通穴１３ａ内に第１筐体部１１と第２筐体部１２とに結合さ
れた第３筐体部１３を有する。第３筐体部１３は貫通穴１３ａ内に位置し、回路基板２に
接していることから、筐体１内部にてＸ−Ｙ方向の移動が規制可能であり回路基板の位置
をより安定させて保持することができる。なお、貫通穴１３ａは図３に示すように切欠で
も良い。ただし、切欠よりも貫通穴１３ａのほうが、回路基板２と筐体１との保持が強固
になる。貫通穴１３ａの数を少なくとも２つとする理由は、１つのみの場合では図２のＺ
軸回りに回転する力に対しての保持が弱く、回転ズレが起きる虞があるためである。
【００２３】
次に、プラグ３の構造例について説明する。
【００２４】
図４は、プラグ３の構造例を示す模式図である。図４に示すプラグ３は、固定用突起３
１ａを含み中空部３１１を形成する筐体３１と、端子部３２と、を備える。プラグ３とし
ては、例えばＵＳＢ２．０またはＵＳＢ３．０のコネクタを構成するプラグが挙げられる
。ＵＳＢ規格の一つであるＵＳＢ３．０では、ＵＳＢ２．０との互換性を保ちながら、Ｕ
ＳＢ２．０の１０倍以上の転送速度を有する高速転送を行うことが可能である。なお、プ
ラグ３は、ＵＳＢ２．０及びＵＳＢ３．０以外のＵＳＢ規格のコネクタを構成してもよい
。
【００２５】
固定用突起３１ａは、筐体３１の対向する２つの側面の端部にそれぞれ設けられ、図１
及び図２に示すように、第１筐体部１１に設けられた差込穴１１ａに挿入される。これに
よりプラグ３が筐体１に嵌合して固定される。
端子部３２は、例えばポリ塩化ビニル等の合成樹脂等の絶縁部３２１と、絶縁部３２１上に設けられた複数の接続端子３２２と、を有する。接続端子３２２としては、例えば銅
等を用いることができる。また、接続端子３２２として、例えば銅合金（例えばベリリウム銅、リン青銅、コバルト銅）やニッケル合金（例えばベリリウムニッケル）等の他の金
属材料を用いてもよい。
【００２６】
複数の接続端子３２２は、それぞれがプラグ３の先端側から回路基板２側に沿って設け
られる。プラグ３の先端側の中空部３１１内において、接続端子３２２の一端は露出して
いる。複数の接続端子３２２は、レセプタクルに接続可能な外部接続端子としての機能を
有する。
【００２７】
プラグ３の回路基板２側において、接続端子の３２２の他端は、図１及び図２に示すよ
うに、はんだ５を介して接続パッド２１１に電気的に接続される。接続端子３２２は、中
空部３１１の内部からプラグ３の外部に延在し、接続パッド２１１に電気的に接続される
。なお、接続端子３２２は、中空部３１１の内部に設けられた外部接続端子の他に内部接
続端子を有していても良い。その場合、内部接続端子は、外部接続端子に電気的に接続さ
れプラグ３の外部に延在し、はんだ５を介して接続パッド２１１に電気的に接続されてい
ても良い。
【００２８】
ＵＳＢ装置１０をレセプタクルに接続させる場合、プラグ３の先端側の中空部３１１内
に露出した接続端子３２２は、レセプタクルの接続端子と接触する。これにより、ＵＳＢ
装置１０と、レセプタクルを具備する情報機器との間でＵＳＢによるデータ転送を行うこ
とができる。
接続端子３２２としては、電源端子（ＶＢＵＳ）、差動信号である通常転送用のデータ
信号のための信号端子（Ｄ＋、Ｄ−）、及びグランド端子（ＧＮＤ）等のＵＳＢ２．０ま
たはＵＳＢ３．０によるデータ転送に用いる接続端子や、差動信号である高速転送用の送
信データ信号のための信号端子（ＳＳＴＸ＋、ＳＳＴＸ−）、差動信号である高速転送用
の受信データ信号のための信号端子（ＳＳＲＸ＋、ＳＳＲＸ−）等のＵＳＢ３．０による
高速転送に用いる接続端子等が設けられる。図４では、一例として電源端子（ＶＢＵＳ）
、通常転送用のデータ信号のための信号端子（Ｄ＋、Ｄ−）、及びグランド端子（ＧＮＤ
）の４本の接続端子３２２を図示している。
【００２９】
次に、本実施形態のＵＳＢ装置１０の製造方法について図５乃至図７を参照して説明す
る。図５乃至図７は、ＵＳＢ装置１０の製造方法例を説明するＵＳＢ装置１０の断面図で
ある。
【００３０】
図５に示すように、差込穴１１ａ、溝１１ｂ、プラグ３を支持するための領域１１ｃ及
び突起部（第１突起部）１１ｄを有する第１筐体部１１を準備する。第１筐体部１１は、
例えば金型に樹脂を流し込んで固化させることにより所望の形状に成形される。領域１１
ｃは、差込穴１１ａよりも第１筐体部１１の先端側に設けられている。溝１１ｂは、差込
穴１１ａよりも第１筐体部１１の回路基板２側に設けられている。突起部１１ｄは凸状に
形成され、第２筐体部１２と対向する面が平らになっている。なお、突起部１１ｄの数は
貫通穴１３ａの数に相当する。
【００３１】
次に、溝１１ｂ上に回路基板２を載置する。このとき第１筐体部１１の突起部１１ｄが
回路基板２にあらかじめ形成された貫通穴１３ａ内に収まるように載置する。そのため、
突起部１１ｄは貫通穴１３ａより細い方が望ましい。
【００３２】
プラグ３を準備し、筐体３１の下面を領域１１ｃに接触させ、固定用突起３１ａを差込
穴１１ａと嵌合させてプラグ３の一部を第１筐体部１１上に載置する。また、プラグ３か
ら外部に突出した接続端子３２２の一端を、例えばＳＭＴ等のはんだ接合によりはんだ５
を介して接続パッド２１１に接続する。
【００３３】
インサート成形により第１筐体部１１とプラグ３とを固着してもよい。インサート成形
とは、金型内に挿入した金属部品の周りに樹脂を注入して金属と樹脂を一体化する成形方
法である。このとき、固定用突起３１ａは、第１筐体部１１に埋め込まれるように固着さ
れる。
【００３４】
次に、図６に示すように、プラグ３を支持するための領域１２ａ及び突起部（第２突起
部）１２ｂを有する第２筐体部１２を準備する。第２筐体部１２は、例えば金型に樹脂を
流し込んで固化させることにより所望の形状に形成される。なお、第１筐体部１１と同様
に第２筐体部１２に溝を設け、第１筐体部１１の溝１１ｂと第２筐体部１２の溝とを対向
させながら第１筐体部１１と第２筐体部１２とを結合させてもよい。突起部１２ｂは先端
が細く鋭い、例えば三角錐状をしている。
【００３５】
次に、第１筐体部１１の突起部１１ｄと第２筐体部１２の突起部１２ｂとが接するよう
に、突起部１２ｂを貫通穴１３ａ内に挿入する。突起部１２ｂの先端は突起部１１ｄの先
端に接触する。このとき第１筐体部１１と第２筐体部１２とはそれぞれの突起部１１ｄ、
１２ｂが接触しているが、突起部１１ｄ、１２ｂ以外の第１筐体部１１と第２筐体部１２
は接触していない。
【００３６】
次に、図７に示すように超音波溶着を行う。第２筐体部１２に、金属等を用いて荷重を
加えながら超音波を与える。これにより第２筐体部１２が振動する。第２筐体部１２が振
動すると、突起部１２ｂと突起部１１ｄとの間に振動による摩擦熱が生じ、突起部１２ｂ
と突起部１１ｄとのそれぞれの先端が溶解する。超音波を与える際には荷重もかかってい
るため、溶解した樹脂は貫通穴１３ａの内壁面に向かって広がる。溶解した樹脂は最終的
には貫通穴１３ａの内壁面に接触するまで達し、貫通穴１３ａが突起部１２ｂ、１１ｄ由
来の樹脂で埋まる。この結果、溶着後の突起部１１ｄと溶着後の突起部１２ｂの間に位置
するとともに、溶着後の突起部１１ｄと溶着後の突起部１２ｂよりも太い第３筐体部１３
が形成される。超音波溶着は、超音波を与える際には荷重もかかっているため、樹脂の溶
解が進むに従い、第１筐体部１１と第２筐体部１２との間の距離が近づく。最終的に、領
域１２ａ及びプラグ３、突起部１１ｄ、１２ｂを除いた第１筐体部１１及び第２筐体部１
２が接するまで、超音波溶着を行う。
【００３７】
以上のようにして本実施形態のＵＳＢ装置１０が完成する。
【００３８】
本実施形態に係るＵＢＳ装置によれば、超音波溶着によって第１筐体部と第２筐体部と
を接着させ、かつ貫通穴内を第１筐体部及び第２筐体部由来の樹脂で埋めることにより、
回路基板と筐体との位置をより安定させることが可能となる。
【００３９】
回路基板と筐体との間の隙間が大きい場合、筐体内で回路基板が動いてしまう。プラグ
は筐体に固定されているため、回路基板とプラグとを電気的に接続している接続端子が破
損してしまう虞がある。また、回路基板が動くと、ＵＳＢ装置を落としてしまった際に、
落下の衝撃に対する反発力が増し、回路基板や筐体を破損してしまう虞がある。
【００４０】
さらに、本実施形態のＵＳＢ装置は、回路基板と筐体との位置をより安定させることが
できるため、例えばスナップフィット等を用いて第１筐体部と第２筐体部とを結合させる
必要が無くなる。スナップフィットとは、第１筐体部及び第２筐体部の一方に凸部を設け
、他方に凹部を設け、材料の弾性を利用して凸部を凹部に嵌めこんで引っかけることによ
り第１筐体部と第２筐体部とを結合させる方法である。本実施形態では上記の凹部及び凸
部を設ける必要がなくなるため、筐体の厚さを小さくでき、筐体のサイズを小さくするこ
とが可能となる。
【００４１】
なお、貫通穴及び突起部の数は限定されない。貫通穴及び突起部の数が多くなれば、回
路基板と筐体との固定がより強固になるが、一方で貫通穴を設けるための領域を回路基板
上に形成するため、回路基板の面積が大きくなる。また、第１筐体部及び第２筐体部の突
起部の形状は限定されない。ただし、一方の先端を平面、他方の先端と三角錐状とするこ
とで突起部間の摩擦が大きくなり容易に溶解できる。また、貫通穴は円形でなくてもかま
わない。
【００４２】
さらには、第１筐体部及び第２筐体部の突起部を溶解させることが可能ならば超音波溶
着以外の方法を用いても良い。
【００４３】
本実施形態で示したＵＳＢ装置はプラグ組み込み型であるが、例えばプラグ一体型等の
他のＵＳＢ装置にも適用できる。
【００４４】
以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したもの
であり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他
の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省
略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要
旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４５】
１、３１…筐体
１ａ…開口部
２…回路基板
３…プラグ
１０…ＵＳＢ装置
１１…第１筐体部
１１ａ…差込穴
１１ｂ…溝
１２…第２筐体部
１１ｄ、１２ｂ…突起部
１３…第３筐体部
１３ａ…貫通穴
２１…配線基板
２１ａ…第１の面
２１ｂ…第２の面、
２２…メモリチップ
２３…コントローラチップ
２４…封止樹脂層
３１ａ…固定用突起
３２…端子部
２１１…接続パッド
３１１…中空部
３２１…絶縁部
３２２…接続端子
【図１】
0006619269.tif 000002
【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】
0006619269.tif 000008