(57)【要約】【課題】信頼性と高周波性能の低下を防ぐことができるプリント回路板を得る。【解決手段】プリント配線板１は、上面に凹部４が設けられた絶縁層２ａ，２ｂと、凹部４内に設けられたプリント導体３ｂとを有する。ベアチップ部品５が凹部４内に実装され、プリント導体３ｂと電気的に接続されている。電子部品１２が凹部４以外のプリント配線板１の上面に実装されている。キャップ９がプリント配線板１の上面に固定され、凹部４内に実装されたベアチップ部品５を中空で封止する。プリント配線板１の上面を高さの基準としてキャップ９の上面の高さは電子部品１２の上面の最大の高さ以下である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に凹部が設けられた絶縁層と、前記凹部内に設けられたプリント導体とを有するプリント配線板と、
前記凹部内に実装され、前記プリント導体と電気的に接続されたベアチップ部品と、
前記凹部以外の前記プリント配線板の前記上面に実装された電子部品と、
前記プリント配線板の前記上面に固定され、前記凹部内に実装された前記ベアチップ部品を中空で封止するキャップとを備え、
前記プリント配線板の前記上面を高さの基準として前記キャップの上面の高さは前記電子部品の上面の最大の高さ以下であることを特徴とするプリント回路板。
【請求項２】
前記凹部は、第１の凹部と、前記第１の凹部の底面に設けられ前記第１の凹部よりも幅が狭い第２の凹部とを有し、
前記プリント導体は前記第１の凹部の前記底面に設けられ、
前記ベアチップ部品は前記第２の凹部の底面に実装され、
前記ベアチップ部品と前記プリント導体はワイヤにより接続されていることを特徴とする請求項１に記載のプリント回路板。
【請求項３】
前記キャップは金属製であることを特徴とする請求項１又は２に記載のプリント回路板。
【請求項４】
前記ベアチップ部品は発光デバイス又は受光デバイスであり、
前記キャップは、前記ベアチップ部品が発光又は受光する波長の光を透過させる材料からなることを特徴とする請求項１又は２に記載のプリント回路板。
【請求項５】
前記電子部品を封止する樹脂を更に備えることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のプリント回路板。
【請求項６】
前記プリント配線板は、前記ベアチップ部品の実装部の下側に設けられたサーマルビアを有することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のプリント回路板。
【請求項７】
前記プリント配線板は、前記凹部の側壁となる絶縁層と、前記凹部の底面で露出した放熱層とを有し、
前記放熱層は前記絶縁層よりも高い熱伝導率を有することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のプリント回路板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベアチップを実装したプリント回路板に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板にプリント導体で配線を形成して電子部品を実装したプリント回路板は、これまで様々な電子機器や電気機器の分野で用いられている。部品を高密度に実装して小型化したプリント回路板は電子機器や電気機器の薄型化、小型化を実現する。近年、機器の更なる薄型化、小型化を行うために、半導体デバイスやセンサなどの部品からパッケージを省略したベアチップ部品をプリント配線板に実装する構造が提案されている。プリント配線板の上面に設けられた凹部内にベアチップ部品を実装する技術も提案されている（例えば、特許文献１（第９〜１０頁、第１図、第３〜６図）参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−３２１５６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来はベアチップ部品を実装した凹部内を樹脂で埋めて封止していた。このため、樹脂を塗布する際の圧力又は樹脂が硬化する際の応力により、ベアチップ部品の表面の配線やベアチップ部品とプリント配線板のプリント導体を接続するワイヤが変形又は剥がれて信頼性が低下していた。
【０００５】
また、樹脂の誘電率がベアチップ部品の配線やワイヤの間の静電容量を増加させるため、ベアチップ部品の高周波性能が低下する。例えばベアチップ部品の表面の配線間の静電容量が増えると配線間の高周波信号の漏洩量が増え、ベアチップ部品からの出力信号に含まれる雑音を増加させてしまう。
【０００６】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は信頼性と高周波性能の低下を防ぐことができるプリント回路板を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るプリント回路板は、上面に凹部が設けられた絶縁層と、前記凹部内に設けられたプリント導体とを有するプリント配線板と、前記凹部内に実装され、前記プリント導体と電気的に接続されたベアチップ部品と、前記凹部以外の前記プリント配線板の前記上面に実装された電子部品と、前記プリント配線板の前記上面に固定され、前記凹部内に実装された前記ベアチップ部品を中空で封止するキャップとを備え、前記プリント配線板の前記上面を高さの基準として前記キャップの上面の高さは前記電子部品の上面の最大の高さ以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では凹部内に実装されたベアチップ部品をキャップにより中空で封止する。このため、樹脂で封止する場合に比べて信頼性と高周波性能の低下を防ぐことができる。また、キャップの上面の高さは電子部品の上面の最大の高さ以下であるため、キャップにより封止を行ってもプリント回路板の厚みは増加しない。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係るプリント回路板を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るプリント回路板の製造工程を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るプリント回路板の製造工程を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係るプリント回路板の製造工程を示す断面図である。
【図５】比較例に係るプリント回路板を示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係るプリント回路板の変形例１のベアチップ実装部を拡大した断面図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係るプリント回路板の変形例２のベアチップ実装部を拡大した断面図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係るプリント回路板のベアチップ実装部を拡大した断面図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係るプリント回路板の製造工程を示す断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態２に係るプリント回路板の製造工程を示す断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態２に係るプリント回路板の製造工程を示す断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態２に係るプリント回路板の製造工程を示す断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態２に係るプリント回路板の製造工程を示す断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態２に係るプリント回路板の変形例のベアチップ実装部を拡大した断面図である。
【図１５】本発明の実施の形態３に係るプリント回路板のベアチップ実装部を拡大した断面図である。
【図１６】本発明の実施の形態４に係るプリント回路板を示す断面図である。
【図１７】本発明の実施の形態４に係るプリント回路板の変形例を示す断面図である。
【図１８】本発明の実施の形態５に係るプリント回路板を示す断面図である。
【図１９】本発明の実施の形態６に係るプリント回路板を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施の形態に係るプリント回路板について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るプリント回路板を示す断面図である。プリント配線板１は、樹脂やガラス、セラミックスなどの絶縁層２ａ，２ｂと銅合金やモリブデンなどのプリント導体３ａ〜３ｄを交互に積層した構造である。なお、絶縁層２ａ，２ｂ自体が複数の絶縁層と複数のプリント導体を有する多層構造でもよい。
【００１２】
絶縁層２ｂが開口されてプリント配線板１の絶縁層２ａ，２ｂの上面に凹部４が設けられている。プリント導体３ｂは凹部４内に設けられている。トランジスタ、ダイオード、ＩＣなどのベアチップ部品５が凹部４内に実装されている。ベアチップ部品５は、銀ペースト、金錫はんだ、エポキシ樹脂などのダイボンド材６で固定されている。ベアチップ部品５とプリント導体３ｂは、金、銀、銅などの合金を細線化したワイヤ７により電気的に接続されている。
【００１３】
プリント導体３ｄは凹部４の周りに環状に設けられ、その内側にはんだの流れ止め８が設けられている。このプリント導体３ｄとキャップ９の環状のはんだ接合部１０がはんだ１１により接合されることでキャップ９がプリント配線板１の上面に固定されている。これにより、凹部４内に実装されたベアチップ部品５を中空で封止する。キャップ９は酸化アルミニウムや窒化アルミニウムなどのセラミックスであり、はんだ接合部１０はモリブデンや金などである。キャップ９の材料は、セラミックスに限らず、ガラス、フッ素樹脂やポリイミドなどのプラスチック材料、ガラス布基材エポキシ樹脂板のような複合材などでもよい。はんだ１１の代わりに銀ペーストや樹脂接着剤を用いてもよい。
【００１４】
コンデンサやインダクタ、抵抗、フィルタ、ダイオード、トランジスタ、ＩＣなどの電子部品１２が凹部４以外のプリント配線板１の上面にはんだ１３により実装されている。プリント配線板１の上面を高さの基準としてキャップ９の上面の高さは電子部品１２の上面の最大の高さ以下である。
【００１５】
図２〜４は、本発明の実施の形態１に係るプリント回路板の製造工程を示す断面図である。まず、図２に示すように、上面に凹部４を有するプリント配線板１を形成する。凹部４の形成方法としては、ルータやドリルなどによる切削、金型による打ち抜き、又は絶縁層に感光性材料を用いたフォトエッチングなどである。次に、図３に示すように、ベアチップ部品５を凹部４内にダイボンド材６により実装し、ベアチップ部品５とプリント導体３ｂをワイヤ７により電気的に接続する。次に、図４に示すように、はんだマスク１４を用いてプリント配線板１上の必要な箇所にはんだ１１，１３を印刷する。次に、はんだ１１，１３の上にキャップ９と電子部品１２を置いた後に加熱および冷却することで、図１に示すようにキャップ９と電子部品１２をプリント配線板１に固定する。
【００１６】
続いて本実施の形態の効果を比較例と比較して説明する。図５は比較例に係るプリント回路板を示す断面図である。比較例ではベアチップ部品５を実装した凹部４内を樹脂１５で埋めて封止している。このため、樹脂１５を塗布する際の圧力又は樹脂１５が硬化する際の応力によりベアチップ部品５の表面の配線やワイヤ７が変形又は剥がれて信頼性が低下する。また、樹脂１５の誘電率がベアチップ部品５の配線やワイヤ７の間の静電容量を増加させるため、ベアチップ部品５の高周波性能が低下する。
【００１７】
一方、本実施の形態では凹部４内に実装されたベアチップ部品５をキャップ９により中空で封止する。このため樹脂１５で封止する場合に比べて信頼性と高周波性能の低下を防ぐことができる。また、キャップ９の上面の高さは電子部品１２の上面の最大の高さ以下であるため、キャップ９により封止を行ってもプリント回路板の厚みは増加しない。
【００１８】
図６は本発明の実施の形態１に係るプリント回路板の変形例１のベアチップ実装部を拡大した断面図である。ベアチップ部品５は裏面にも電極を有する。ダイボンド材６として導電性を有する銀ペーストや金錫はんだなどを用いてベアチップ部品５と凹部４内のプリント導体３ｅを接続している。
【００１９】
図７は本発明の実施の形態１に係るプリント回路板の変形例２のベアチップ実装部を拡大した断面図である。ベアチップ部品５と凹部４内のプリント導体３ｂをはんだ１６によりフリップチップ接続している。これにより、電気的な接続を行いつつベアチップ部品５をプリント配線板１に固定している。
【００２０】
また、本実施の形態において、キャップ９は、例えば、銅合金、鉄合金、ニッケル合金などの金属製である。金属製のキャップ９は外来の電波を透過しないため、ベアチップ部品５に電波が雑音として入力するのを抑制できる。なお、酸化防止やはんだ付け性の確保のため、金属製のキャップ９に金メッキや錫メッキを施してもよい。
【００２１】
また、ベアチップ部品５は、ＬＥＤやレーザーダイオードなどの発光デバイス、又はフォトダイオードやＣＭＯＳイメージセンサなどの受光デバイスでもよい。この場合には、キャップ９は、ガラスやアクリル樹脂やサファイヤなど、ベアチップ部品５が発光又は受光する波長の光を透過させる材料からなる。これにより、ベアチップ部品５の発する光をキャップ９を透過して放射することができ、又はキャップ９を透過して光がベアチップ部品５に入射することができるため、ベアチップ部品５の発光又は受光の動作が可能となる。
【００２２】
実施の形態２．
図８は本発明の実施の形態２に係るプリント回路板のベアチップ実装部を拡大した断面図である。エポキシ樹脂やポリウレタン樹脂などの樹脂接着剤１７を用いてキャップ９をプリント配線板１に固定している。樹脂接着剤１７を囲む流れ止め８により樹脂接着剤１７が周辺に流れ出るのを防いでいる。
【００２３】
図９〜１３は本発明の実施の形態２に係るプリント回路板の製造工程を示す断面図である。まず、図９に示すように、絶縁層２ｂの上面に流れ止め８を形成する。次に、図１０に示すように、凹部４内にベアチップ部品５をダイボンド材６により実装する。ベアチップ部品５と凹部４内のプリント導体３ｂとをワイヤ７で接続する。
【００２４】
次に、図１１に示すように、はんだマスク１４を用いてプリント配線板１上にはんだ１３を印刷する。次に、図１２に示すように、はんだ１３の上に電子部品１２を実装する。次に、図１３に示すように、樹脂接着剤１７を裏面に付けたキャップ９を凹部４上に被せる。次に、加熱及び冷却することで、図８に示すように、プリント配線板１にキャップ９を樹脂接着剤１７で固定し、電子部品１２をはんだ１３で固定する。
【００２５】
図１４は本発明の実施の形態２に係るプリント回路板の変形例のベアチップ実装部を拡大した断面図である。絶縁層２ｂの上面から凹部４の壁面及び底面に渡ってプリント導体３ｆ，３ｇが形成されている。キャップ９を固定する樹脂接着剤１７として非導電性の接着剤を用いることで、プリント導体３ｆ，３ｇを電気的に短絡させることなく凹部４を封止することができる。
【００２６】
実施の形態３．
図１５は本発明の実施の形態３に係るプリント回路板のベアチップ実装部を拡大した断面図である。絶縁層２ｂ，２ｃが開口されてそれぞれ第１及び第２の凹部４ａ，４ｂが形成されている。第２の凹部４ｂは第１の凹部の底面に設けられ、第１の凹部４ａよりも幅が狭い。第１及び第２の凹部４ａ，４ｂにより絶縁層２ａ，２ｂ間に段差が設けられている。プリント導体３ｂは第１の凹部４ａの底面に設けられている。ベアチップ部品５は第２の凹部４ｂの底面に実装されている。ベアチップ部品５とプリント導体３ｂはワイヤ７により接続されている。
【００２７】
実施の形態１では凹部４の底にダイボンド材６を塗布してベアチップ部品５を固定する際に凹部４の底で流れ広がる。流れ広がったダイボンド材６がプリント導体３ｂの上に載ってワイヤボンディングを妨げないようにベアチップ部品５とプリント導体３ｂの間隔を空ける必要がある。
【００２８】
一方、本実施の形態では絶縁層２ａ，２ｂ間の段差が流れ止めとなってダイボンド材６が第２の凹部４ｂ内に留まる。従って、ベアチップ部品５の近くにプリント導体３ｂを配置できるため、ワイヤ７を含めたベアチップ部品５の実装に必要な面積を小さくしてプリント配線板１を小型化できる。また、凹部４の底面のプリント導体３ｂまでワイヤボンディングする実施の形態１に比べて本実施の形態の方がワイヤ７の長さを短くしてワイヤ使用量を少なくできる。
【００２９】
実施の形態４．
図１６は本発明の実施の形態４に係るプリント回路板を示す断面図である。プリント配線板１の上面に実装された電子部品１２がエポキシ樹脂やフッ素樹脂などの樹脂１８により封止されている。プリント回路板を電子機器に組み立てる際の支持具の接触による電子部品１２の損傷や、異物が電子部品１２に接触することにより生じる動作異常などの問題を回避することができる。
【００３０】
図１７は本発明の実施の形態４に係るプリント回路板の変形例を示す断面図である。感光性ポリイミドなどの感光性の樹脂１８によりプリント配線板１の上面を覆っている。フォトエッチングにより樹脂１８の一部に開口部１９を形成してプリント導体３ｂやキャップ９の上部を露出させている。これにより、プリント導体３ｂにワイヤボンドが可能となり、ベアチップ部品５が発光デバイス又は受光デバイスの場合にキャップ９が光を透過する窓となる。
【００３１】
実施の形態５．
図１８は本発明の実施の形態５に係るプリント回路板を示す断面図である。プリント配線板１は、ベアチップ部品５の実装部の下側に設けられたサーマルビア２０を有する。サーマルビア２０は、絶縁層２ａを貫通する穴を介して絶縁層２ａの上下面のプリント導体３ａ，３ｈを銅メッキにより接続したものである。サーマルビア２０の材料である銅の熱伝導率は、絶縁層２ａの材料であるガラス布基材エポキシ樹脂などの熱伝導率よりも高い。従って、ベアチップ部品５からプリント配線板１の下方への放熱性を向上させることができる。ベアチップ部品５を中空で封止する本願の構造では樹脂封止する従来の構造に比べてベアチップ部品５で発生する熱の放熱性が低下するため、サーマルビア２０による放熱性向上は特に有効である。
【００３２】
実施の形態６．
図１９は本発明の実施の形態６に係るプリント回路板を示す断面図である。絶縁層２ａがプリント配線板１の下面のプリント導体３ａまで開口されて凹部４が形成されている。絶縁層２ａは凹部４の側壁となり、プリント導体３ａは凹部４の下側に配置されている。銅合金のプリント導体３ａはガラス布基材エポキシ樹脂などの絶縁層２ａよりも高い熱伝導率を有し、放熱層として機能する。従って、実施の形態５と同様に、ベアチップ部品５からプリント配線板１の下方への放熱性を向上させることができる。なお、開口した絶縁層２ａの下側にプリント導体３ａとは異なる金属板やセラミックス板を張り合わせて放熱層としてもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１  プリント配線板、２ａ，２ｂ，２ｃ  絶縁層、３ａ〜３ｈ  プリント導体、４  凹部、４ａ  第１の凹部、４ｂ  第２の凹部、７  ワイヤ、９  キャップ、１２  電子部品、１８  樹脂、２０  サーマルビア
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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