(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
柔軟性を有する回路基板と、
前記回路基板の一方の面に実装された複数の電子部品と、
前記回路基板の他方の面に固定された５０μｍ〜３００μｍの厚さの金属板と
を有し、
前記金属板の長手方向の両側面には切り立ち部が設けられているとともに、
前記回路基板及び前記金属板が、前記電子部品が互いに向かい合うように、前記回路基板及び前記金属板にそれぞれ設けられた屈曲部で屈曲している
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
外殻を構成する前記金属板が、ステンレス、リン青銅、４−２アロイ、或いは、アルミニウム合金のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記金属板が、グランド電極と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記互いに向かい合う電子部品の間に、放熱或いは電磁シールドの少なくとも一方の機能を兼ねる金属板が挿入されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置に関するものであり、特に、携帯電話等の小型電子機器に搭載する半導体装置を高実装密度化及び小型化するための構成に特徴のある半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子機器の小型化・高性能化にともない、半導体素子を含む電子部品およびそれらを実装する回路基板を微細化するとともに、実装密度を上げることで、機器を小型化することが要求されている。
【０００３】
一般に、電子機器においては、半導体素子などの電子部品を、剛直な回路基板表面に実装する技術が用いられている。
このように、剛直な回路基板に電子部品を実装する場合、回路基板の両面に電子部品を実装することで実装密度の向上が期待できるが、搭載する電子部品面積比の増加によって回路基板の両面に実装された電子部品の実装ストレスも増加し、実装信頼性が低下するという問題があった。
【０００４】
また、フレキシブルな回路基板に電子部品を実装後、これを折りたたむことにより三次元実装密度を向上させる試みもなされている。
しかし、フレキシブルな回路基板を折りたたんだ実装構造では回路基板の剛性不足により電子部品実装部への負荷が増加するために実装信頼性が低下したり、半導体素子から発生する熱を発散させることが困難であったりする問題がある。
【０００５】
そこで、複数の小面積の剛直な回路基板表面に電子部品を実装するとともに、複数の小面積の剛直な回路基板をフレキシブルな基板で接続し、これをフレキシブルな基板の部分で折りたたむことが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−３５８４２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、電子部品実装部に剛直な構造を有したリジッドフレキ基板にすると、当該基板の硬さを確保するための一定の厚さが必要になり、半導体装置全体としての基板厚さが増加して実装密度が低下するという問題がある。
【０００７】
したがって、本発明は、半導体素子を含む電子部品を回路基板に実装する際に、機器の小型化及び高密度実装を可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ここで図１を参照して、本発明における課題を解決するための手段を説明する。
図１参照
上記の課題を解決するために、本発明は、半導体装置において、柔軟性を有する回路基板１と、回路基板１の一方の面に実装された複数の電子部品２と、回路基板１の他方の面に固定された５０μｍ〜３００μｍの厚さの金属板３とを有し、金属板３の長手方向の両側面には切り立ち部が設けられているとともに、回路基板１及び金属板３が、電子部品２が互いに向かい合うように、回路基板１及び金属板３にそれぞれ設けられた屈曲部で屈曲していることを特徴とする。
【０００９】
このように、柔軟性を有した回路基板１の他方の面に５０μｍ〜３００μｍの厚さの金属板３を固定することによって、フレキシブル回路基板１の剛性不足による電子部品実装部への負荷を大幅に軽減することができ、また、金属板３は剛直な回路基板１に比べて厚さが薄いので高実装密度化が可能になり、ひいては、携帯電話等の電子機器の小型化及び薄型化が可能になる。なお、金属板３の厚さが５０μｍ未満であると充分な剛性が得られず、一方、３００μｍを超えると金属板３の曲げ加工が困難となる。特に、金属板３の長手方向の両側面には切り立ち部が設けられているので、柔軟性のある回路基板１の側面を保護することができるとともに、回路基板１と金属板３との位置ずれを防止することができる。
【００１０】
この場合の金属板３としては、剛性の大きなステンレス、リン青銅、４−２アロイ、或いは、アルミニウム合金のいずれかが好適である。
【００１１】
この場合、金属板３がグランド電極と電気的に接続されていることが望ましく、それによって、外部の電磁波に対して簡易的な電磁シールド構造を実現することができる。
【００１２】
また、互いに向かい合う電子部品２の間に、放熱或いは電磁シールドの少なくとも一方の機能を兼ねる金属板を挿入することが望ましく、それによって、互いに向かい合う電子部品２間の干渉を回避することができるとともに、放熱が必要な電子部品２の放熱が良好になる。
【００１３】
また、電子部品２が互いに向かい合う対向部分を少なくとも２つ備えるとともに、屈曲部を間に挟んでその両側に対向部分がそれぞれ配置され、２つの対向部分における電気部品２の間にそれぞれ共通の金属板が挿入され、共通の金属板の一部に放熱フィンが形成されているように構成しても良く、それによって、放熱効果を高めることができる。
【００１４】
また、回路基板１の一方の端部側において金属板３が固定されておらず、且つ、一方の端部側にコネクタ端子を設けるようにしても良い。
このような構成により、電極の引出しが容易になる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、金属板の片面に形成された回路の表面に電子部品を実装後、部品が実装されていない部分の金属板を回路ごと折り曲げることにより実装面積を低減すると同時に、金属板をグランド電極とし、その金属板を表面に露出させるとともに、部品が向き合う内側の隙間に金属板を挿入し、これを表面に露出した金属板と接合することで、高密度実装と冷却、さらには電子部品を電磁波からシールドすることを同時に行うことが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本願発明は、半導体素子を含む複数の電子部品が一方の面に実装され少なくとも一部に柔軟性を有した回路基板１の他方の面に例えば、ステンレス、リン青銅、４−２アロイ、或いは、アルミニウム合金のいずれかからなり、厚さが、５０〜３００μｍの金属板を固定し、実装された複数の電子部品が互いに向かい合う方向に回路基板を金属板とともに少なくとも一箇所屈曲するとともに、金属板が少なくとも部分的に外殻を形成するように構成したものである。
【００１８】
また、必要に応じて、外殻を構成する金属板をグランド電極と電気的に接続しても良いし、或いは、互いに向かい合う電子部品の空間に、放熱或いは電磁シールドの少なくとも一方の機能を兼ねる金属板を挿入するものである。
【実施例１】
【００１９】
次に、図２乃至図４を参照して本発明の実施例１の半導体装置を説明する。
図２参照  
図２は、本発明の実施例１の半導体素子等の電子部品１３1 〜１３6 を実装した状態におけるフレキシブル回路基板１１の概略的構成図であり、厚さが、例えば、０．４ｍｍのフレキシブル回路基板１１の中央部の屈曲部にはコネクタ端子取り出し用の開口部１２が形成されており、このフレキシブル回路基板１１の実装面と反対側の面にはＳＵＳ製の金属グランド層１４が固定されている。
【００２０】
図３参照  
図３は、本発明の実施例１の金属グランド層の概略的斜視図であり、厚さが、５０〜３００μｍ、例えば、１００μｍのＳＵＳ板をプレス加工してフレキシブル回路基板１１に設けた開口部１２に対応する開口部１５を設けるとともに、長手方向の両側面にフレキシブル回路基板１１に略相当する高さの切り立ち部１６を設けたものである。
【００２１】
図４参照  
図４は、折り畳んだ状態の半導体装置の概略的側面図であり、フレキシブル回路基板１１を金属グランド層１４とともに、電子部品１３1 〜１３6 を向かい合わせるように中央部の屈曲部で折り畳んだものであり、折り畳んだのちは、金属グランド層１４の剛性によって折り畳み形状が保持されるとともに、図示を省略した切り立ち部１６によりフレキシブル回路基板１１は金属グランド層１４により保持される。
【００２２】
フレキシブル回路基板１１を金属グランド層１４に固定する方法としては、図に示すように両面粘着テープや接着剤１７を用いて固定するようにすれば良い。
この場合、図に示すように、屈曲部においてフレキシブル回路基板１１が金属グランド層１４と固定されていないことが望ましい。
このような構造にすることによって、フレキシブル回路基板１１は屈曲部において金属グランド層１４と独自の屈曲形状を示すことが可能となる。
【００２３】
フレキシブル回路基板１１のグランド電極と金属グランド層１４を電気的に接続する場合には、導電性を有する両面粘着性テープ或いは導電性を接着剤を使用する。
なお、導電性を有する両面粘着性テープは、必要な一部のみが導電性を有する構造のものであれば良く、この場合には、当該導電性を有する部分が、フレキシブル回路基板１１のグランド電極と金属グランド層１４にそれぞれ接触するようにして使用する。
【００２４】
この場合、フレキシブル回路基板１１の剛性不足による電子部品実装部への負荷を大幅に軽減することができるとともに、金属グランド層１４の厚さが５０〜３００μｍであるので高密度実装を妨げることはない。
【実施例２】
【００２５】
次に、図５を参照して、本発明の実施例２の半導体装置を説明する。
図５参照  
図５は、本発明の実施例２の半導体装置の構成説明図であり、上記の実施例１に示したフレキシブル回路基板１１の屈曲部に肉薄部１８を形成したものであり、他の構成は上記の実施例１と全く同様である。
【００２６】
具体的には、フレキシブル回路基板１１が多層の配線層を有する多層回路基板であった場合、屈曲部における配線層の層数を他の部分より少なくすることにより、屈曲部の曲率を大きく確保することができる。
例えば、屈曲部以外の配線層の層数を４層とし、屈曲部以外の配線層の層数を１層とする。
【実施例３】
【００２７】
次に、図６を参照して、本発明の実施例３の半導体装置を説明するが、この実施例３は、互いに向かい合った電子部品の間に放熱或いは電磁シールド用の金属板を挿入したものであり、他の構成は上記の実施例１と全く同様である。
図６参照  
図６は、本発明の実施例３の半導体装置の構成説明図であり、上図は金属板の概略的斜視図であり、また、下図は折り畳んだ状態の半導体装置の概略的側面図である。
【００２８】
上図に示すように、金属板１９は、厚さが５０〜３００μｍ、例えば、５０μｍのＳＵＳ板をプレス加工し、電子部品に対応する部分に凹部２０を設けるとともに、挿入する側の反対の半分の領域の一部に金属グランド層１４との係合部（図示は省略）を設けている。
【００２９】
また、下図に示すように、金属板１９を挿入する場合には、フレキシブル回路基板１１を折り畳む前に金属板１９に設けた凹部２０を電磁シールドする側の電子部品１３1 〜１３6 を覆うように被せたのち、フレキシブル回路基板１１を金属グランド層１４とともに中央部の屈曲部で折り畳む。
次いで、金属板１９の露出端側を屈曲させて金属グランド層１４に係合させることによって固定するとともに、電気的に接続する。
【００３０】
このように、本発明の実施例３においては、互いに対向する電子部品１３1 〜１３6 の間に厚さが金属板１９を挿入しているので、電子部品間の電磁的な干渉を効果的に抑制することができるとともに、電子部品１３1 〜１３6 の放熱による冷却も同時に可能になる。
【実施例４】
【００３１】
次に、図７を参照して、本発明の実施例４の半導体装置を説明するが、基本的な構成は上記の実施例１と同様である。
図７参照  
図７は、本発明の実施例４の半導体装置の構成説明図であり、上図は折り畳み前の概略的平面図であり、また、下図は折り畳んだ状態の半導体装置の概略的側面図である。
【００３２】
上図に示すように、厚さが、例えば、０．４ｍｍのフレキシブル回路基板２１に３箇所の屈曲部にはコネクタ端子取り出し用の或いは屈曲性を高めるための開口部２２が形成されており、このフレキシブル回路基板２１の実装面と反対側の面には厚さが、５０〜３００μｍ、例えば、１００μｍのＳＵＳ製の金属グランド層２４が固定されている。
【００３３】
また、このフレキシブル回路基板２１には開口部２２によって分離された４箇所の実装部に半導体素子等の電子部品２３1 〜２３8 が実装される。
なお、金属グランド層２４の長手方向の両側面には、実施例１と同様に、フレキシブル回路基板２１の厚さに略相当する高さの切り立ち部２６が設けられている。
【００３４】
このように、本発明の実施例４においては、３箇所において折り畳んでいるので、半導体装置の小型化が可能になる。
【実施例５】
【００３５】
次に、図８を参照して、本発明の実施例５の半導体装置を説明するが、基本的な構成は上記の実施例４と全く同様である。
図８参照  
図８は、本発明の実施例５の半導体装置の概略的側面図であり、３箇所を屈曲させたのち、２箇所の電子部品の対向箇所に他端において共通の放熱フィン２９に接続する一対の金属板２８を挿入したものである。
【００３６】
また、放熱フィン２９を設けた他端においては、開口部２２を介してコネクタ端子３０が取り出されて電子機器筐体側の電極端子３１に接続される。
なお、フレキシブル回路基板２１は両面粘着テープや接着剤２７を用いて金属グランド層２４に固定される。
【００３７】
このように、本発明の実施例５においては、対向する電子部品間に金属板を挿入するだけではなく、他端に放熱フィンを形成しているので、電子部品の冷却が容易になり、冷却がより必要な電子部品を実装した半導体装置の実装構造として有用になる。
【実施例６】
【００３８】
次に、図９を参照して、本発明の実施例６の半導体装置を説明する。
図９参照  
図９は、本発明の実施例６の半導体装置の構成説明図であり、上図は折り畳み前の概略的平面図であり、また、下図は折り畳んだ状態の半導体装置の概略的側面図である。
【００３９】
上図に示すように、厚さが、例えば、０．４ｍｍのフレキシブル回路基板４１の長さが約１／３の位置に屈曲性を高めるための開口部４２が形成されており、このフレキシブル回路基板４１の実装面と反対側の面には厚さが、５０〜３００μｍ、例えば、１００μｍのＳＵＳ製の金属グランド層４４が固定されている。
【００４０】
但し、この場合の金属グランド層４４は開口部４２を設けた側の約２／３の領域を覆うものであり、他の１／３の領域はフレキシブルなままであり、この部分をコネクタ端子部４８としたものである。
なお、金属グランド層４４の長手方向の両側面には、実施例１と同様に、フレキシブル回路基板４１の厚さに略相当する高さの切り立ち部４６が設けられている。
【００４１】
また、このフレキシブル回路基板３１には開口部４２によって分離された両側に半導体素子等の電子部品４３1 〜４３6 が実装される。
なお、フレキシブル回路基板４１は両面粘着テープや接着剤４７を用いて金属グランド層４４に固定される。
【００４２】
次いで、下図に示すように、開口部４２を設けた位置において、フレキシブル回路基板４１を金属グランド層４４とともに折り畳むとともに、フレキシブルなままのコネクタ端子部４８を屈曲させて電子機器筐体側に設けた電極端子（図示を省略）や他の装置に接続する。
【００４３】
このように、本発明の実施例６においては、フレキシブル回路基板の金属グランド層で覆われない部分をコネクタ端子にしているので、コネクタ端子の取付けが不要になり、構造が簡素化される。
【００４４】
以上、本発明の各実施例を説明してきたが、本発明は各実施例に記載された構成・条件等に限られるものではなく各種の変更が可能であり、例えば、上記の各実施例においては、金属グランド層及び挿入する金属板を剛性に富み且つ耐蝕性に優れるＳＵＳで構成しているがＳＵＳに限られるものではなく、ＳＵＳと同様に剛性に優れるリン青銅、４−２アロイ、或いは、アルミニウム合金で構成しても良いものである。
【００４５】
また、本発明の実施例６においては特に言及していないが、実施例６においても放熱或いは電磁シールドのために金属板を挿入するとともに、金属グランド層に接続しても良いものである。
【００４６】
また、本発明の実施例４及び実施例５においては、屈曲箇所を３箇所にしているが、３箇所に限られるものではなく、５箇所或いは７箇所等の奇数箇所屈曲させても良いものである。
【００４７】
ここで、再び、図１を参照して、本発明の詳細な説明を改めて説明する。
再び、図１参照 
（付記１） 柔軟性を有する回路基板１と、前記回路基板１の一方の面に実装された複数の電子部品２と、前記回路基板１の他方の面に固定された５０μｍ〜３００μｍの厚さの金属板３とを有し、前記金属板３の長手方向の両側面には切り立ち部が設けられているとともに、前記回路基板１及び前記金属板３が、前記電子部品２が互いに向かい合うように、前記回路基板１及び前記金属板３にそれぞれ設けられた屈曲部で屈曲していることを特徴とする半導体装置。
（付記２）外殻を構成する前記金属板３がステンレス、リン青銅、４−２アロイ、或いは、アルミニウム合金のいずれかであることを特徴とする付記１に記載の半導体装置。
（付記３） 前記金属板３が、グランド電極と電気的に接続されていることを特徴とする付記１または付記２に記載の半導体装置。
（付記４） 前記互いに向かい合う電子部品２の間に、放熱或いは電磁シールドの少なくとも一方の機能を兼ねる金属板が挿入されていることを特徴とする付記１乃至付記３のいずれか１に記載の半導体装置。
（付記５） 前記電子部品２が互いに向かい合う対向部分を少なくとも２つ備えるとともに、前記屈曲部を間に挟んでその両側に前記対向部分がそれぞれ配置され、前記２つの対向部分における前記電気部品２の間にそれぞれ共通の金属板が挿入され、前記共通の金属板の一部に放熱フィンが形成されていることを特徴とする付記１乃至付記４のいずれか１に記載の半導体装置。
（付記６） 前記回路基板１の一方の端部側において前記金属板３が固定されておらず、且つ、前記一方の端部側にコネクタ端子を設けたことを特徴とする付記１乃至付記４のいずれか１に記載の半導体装置。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明の活用例としては、携帯電話やカメラ等の小型電子機器に搭載する半導体素子の実装構造が典型的なものであるが、小型電子機器に限られるものではなく、ＰＣを始めとする各種の電子機器に適用されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の原理的構成図である。
【図２】本発明の実施例１の半導体素子等の電子部品を実装した状態におけるフレキシブル回路基板の概略的構成図である。
【図３】本発明の実施例１の金属グランド層の概略的斜視図である。
【図４】折り畳んだ状態の本発明の実施例１の半導体装置の概略的側面図である。
【図５】折り畳んだ状態の本発明の実施例２の半導体装置の概略的側面図である。
【図６】本発明の実施例３の半導体装置の構成説明図である。
【図７】本発明の実施例４の半導体装置の構成説明図である。
【図８】本発明の実施例５の半導体装置の概略的側面図である。
【図９】本発明の実施例６の半導体装置の構成説明図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  回路基板
２  電子部品
３  金属板
１１，２１，４１  フレキシブル回路基板
１２，２２，４２  開口部
１３1 〜１３6 ，２３1 〜２３8 ，４３1 〜４３6   電子部品
１４，２４，４４  金属グランド層
１５，２５，４５  開口部
１６，２６，４６  切り立ち部
１７，２７，４７  接着剤
１８  肉薄部
１９  金属板
２０  凹部
２８  金属板
２９  放熱フィン
３０  コネクタ端子
３１  電極端子
４８  コネクタ端子部
【図１】
0005144210.tif 000002
【図２】
0005144210.tif 000003
【図３】
0005144210.tif 000004
【図４】
0005144210.tif 000005
【図５】
0005144210.tif 000006
【図６】
0005144210.tif 000007
【図７】
0005144210.tif 000008
【図８】
0005144210.tif 000009
【図９】
0005144210.tif 000010