JP2005093924A - 電子部品実装モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】 電子部品実装領域、パターン配線領域を増加させると共に、実装部品の評価を容易に行える構造を有する電子部品実装モジュールを提供する。
【解決手段】 ＬＳＩ１１と、そのＬＳＩ１１を実装するプリント基板１２と、そのプリント基板１２を収容するためのケース２０とを有する電子部品実装モジュール１０において、ＬＳＩ１１をプリント基板１２と導通させる導電用コンタクトフィルム１４をＬＳＩ１１とプリント基板１２との間に挿入すると共に、ＬＳＩ１１を押圧する押圧部材１３をプリント基板に固定してプリント基板にＬＳＩ１１を実装したものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＬＳＩ等の電子部品を実装した電子部品実装モジュールに関するものである。

近年、光トランシーバが２．５Ｇｂｉｔ／ｓ、１０Ｇｂｉｔ／ｓ、４０Ｇｂｉｔ／ｓと高速伝送が行われるに従い、信号処理を行うＬＳＩ（Larage-Scale Integration）の消費電力が大きくなり、また非常に高価な素子となってきた。特に４０Ｇｂｉｔ／ｓの高速信号処理を行う信号処理用ＬＳＩ（信号多重ＬＳＩ及び信号分離ＬＳＩ）は消費電力が大きく、価格も非常に高い。また、信号処理用ＬＳＩは多ピン化により、ＬＳＩ底面に接続端子であるハンダボールが格子配列されたＢＧＡ（Ball Grid Array ）パッケージのＬＳＩが主流となっている。

図６は、従来のＢＧＡパッケージＬＳＩ（以下ＬＳＩとする）５１をプリント基板５２に実装した電子部品実装モジュール５０の断面図である。

プリント基板５２上に形成されたパッド５３に、ＬＳＩ５１の下面に備わるハンダボール５４がハンダ５５で直接接着され、ＬＳＩ５１がプリント基板５２に実装されている。ＬＳＩ５１上面には、放熱用シート５６が設けてあり、プリント基板５２上面及び下面のＬＳＩ５１を実装していない領域には、配線パターンが形成されたり、その他の電子部品５７が実装されている。また、プリント基板５２は、ケース５８内に収容されており、ケース５８に設けられた電気コネクタ５９を介して外部と電気的に接触されている。

このように、ＬＳＩ５１をプリント基板に実装する方法としては、ＬＳＩ５１をプリント基板５２にハンダ付けして実装するのが従来からの技術である。

特許文献１では、ＢＧＡパッケージＬＳＩに用いられる導電用コンタクトフィルムについて述べられている。

図７は、図６のようにハンダボールに直接ハンダ付けを行わずに、導電用コンタクトフィルム６１を用いてＬＳＩ５１をプリント基板５２に実装した従来の電子部品実装モジュール６０の断面図である。

図７（ａ）はＬＳＩ５１実装前の断面図を示し、図７（ｂ）はＬＳＩ５１実装後の断面図を示したものである。導電用コンタクトフィルム６１がＬＳＩ５１とプリント基板５２との間に挟み込まれている。導電用コンタクトフィルム６１は絶縁体でできた弾性フィルムで下側ケース６４にはプリント基板を支持する凸部６４ａが形成され、上側ケース６３にはＬＳＩ押圧部６３ａが形成され、凸部６４ａとＬＳＩ押圧部６３ａにより上下から十分な大きさの圧力をかけてＬＳＩ５１と導電用コンタクトフィルム６１と放熱用シート５６とをプリント基板５２上に押圧固定する。導電用コンタクトフィルム６１に設けられた導電性のピン６２でハンダボール５４とパッド５３とを接触させることによって導通させている。上側ケース６３と下側ケース６４はネジ６５で締付けられ、ケース５８内にプリント基板５２が収容されている。

特開２００１−１４１７８０号公報

図６に示したように、ＬＳＩ５１をプリント基板５２にハンダ付けする実装技術においては、１度実装した後に取り外すと、ＬＳＩ５１を再度実装できない。これは、高価なＬＳＩを評価する際には、この実装技術では非常にコスト面で問題となる。

また、図７に示したように、導電用コンタクトフィルム６１を用いる実装技術では、プリント基板５２を上下のケースにより挟み込む圧力によって、導電用コンタクトフィルム６１でＬＳＩ５１のハンダボール５４とプリント基板５２のパッド５３との導通を行っていた。しかし、この実装方法では、プリント基板５２のＬＳＩ５１実装面の裏面に部品を実装したり、パターンを配線したりすることは不可能になってしまい、電子部品実装領域やパターン配線領域が減少するという問題点がある。

また、ＬＳＩ５１を実装したプリント基板５２をケース５８内に収容し、ＬＳＩ５１を上側ケース６３と下側ケース６４とで押圧するため、部品の各ピンの信号をプローブ等でモニタすることができないという問題点もある。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、電子部品実装領域、パターン配線領域を増加させると共に、実装部品の評価を容易に行える構造を有する電子部品実装モジュールを提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、ＬＳＩと、そのＬＳＩを実装するプリント基板と、そのプリント基板を収容するためのケースとを備える電子部品実装モジュールにおいて、ＬＳＩをプリント基板と導通させる導電用コンタクトフィルムをＬＳＩとプリント基板との間に挿入すると共に、ＬＳＩを押圧する押圧部材をプリント基板に固定してプリント基板にＬＳＩを実装する電子部品実装モジュールである。

請求項２の発明は、押圧部材が、ＬＳＩを収容する凹部が形成された箱状に形成され、その箱体に基板を係合するための複数の突起部を有し、プリント基板には、その突起部と係合する係合穴が形成される請求項１記載の電子部品実装モジュールである。

請求項３の発明は、押圧部材が、ＬＳＩを収容する凹部が形成されて箱状に形成され、その箱状の押圧部材がプリント基板に締付手段で固定されてＬＳＩをプリント基板に押圧するようにした請求項１または２記載の電子部品実装モジュールである。

請求項４の発明は、締付手段が、押圧部材または基板に形成されたナットと、基板または押圧部材に挿通され、ナットと螺合するネジとからなる請求項３記載の電子部品実装モジュールである。

請求項５の発明は、プリント基板のＬＳＩ実装面裏側に対向するケースの底面に、プリント基板を支持し、ＬＳＩ実装面積より小さい凸部を形成した請求項１〜３いずれかに記載の電子部品実装モジュールである。

請求項６の発明は、ケースの凸部とプリント基板との間に放熱シートを挿入した請求項５記載の電子部品実装モジュールである。

本発明によれば、プリント基板の部品実装領域、パターン配線領域を広く確保できるといった優れた効果を発揮するものである。

以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

（実施の形態１）
図１に本実施の形態に係る電子部品実装モジュール１０の断面図を示す。図１（ａ）は、ＬＳＩ１１実装前状態の断面図であり、図１（ｂ）は、ＬＳＩ１１実装後の状態を示す断面図である。また、図２に、図１（ｂ）のＡ線矢視図を示す。

図１に示すように、電子部品実装モジュール１０は、プリント基板１２の上面に、導電用コンタクトフィルム１４が設けられ、その上層にＬＳＩ１１、さらにその上層にＬＳＩ１１の押圧部材１３が設けられる。

押圧部材１３は、図３に示すように、ＬＳＩ１１を収容する凹部１３ｂが形成された箱状に形成され、金属材料で形成されている。押圧部材１３の凹部１３ｂを形成する壁の四隅には、プリント基板１２と係合するための突起部１３ａが下側に突出するようそれぞれ形成されている。押圧部材１３は金属材料で形成されているため、ＬＳＩ１１からのノイズ放出及びＬＳＩ１１へのノイズの侵入を防止できる。

プリント基板１２は、押圧部材１３による圧力に耐えうるため、その厚さが２ｍｍと厚く、プリント基板１２上面にＬＳＩ１１を積載し、ＬＳＩ１１と導通する部材であるパッド１６が設けられ、突起部１３ａと係合する位置の４箇所に係合穴１２ａが形成されている。係合穴１２ａはプリント基板１２を座繰加工したもので、基板裏面（図では下側）まで貫通していない。係合穴１２ａを貫通穴としないことで、プリント基板１２裏面において、その他電子部品１９の実装領域を増加させることができる。

ＬＳＩ１１はその下面に接続端子として複数のハンダボール１５を備え、ＬＳＩ１１の上層及び押圧部材１３の上層にはＬＳＩ１１の発熱による熱暴走を抑えるため、放熱用シート１７を布設する。放熱用シート１７の代わりに放熱用グリスを塗布してもよい。

導電用コンタクトフィルム１４は、ピン１４ａを備えている。導電用コンタクトフィルム１４は、絶縁体で形成された弾性フィルムであり、ピン１４ａは、導電用コンタクトフィルム１４の表裏両面に押圧された導体を導電させるものである。プリント基板１２上にＬＳＩ１１及び導電用コンタクトフィルム１４を実装したときに、ピン１４ａを介してＬＳＩ１１のハンダボール１５とプリント基板１２のパッド１６とが電気的に接触する。

図１（ｂ）に示すように、プリント基板１２のパッド１６上に導電用コンタクトフィルム１４、その上層にＬＳＩ１１をハンダボール１５が係合するよう積層し、その上層に放熱用シート１７を積層し、その上層から４つの突起部１３ａがプリント基板１２上の係合穴１２ａに嵌合するように押圧部材１３をプリント基板１２に固定する。

プリント基板１２を収容するケース２０は上側ケース１８と下側ケース２１とからなる。上側ケース１８の外側には放熱しやすいよう多数の突起１８ａが形成され、下側ケース２１の底面にはプリント基板１２を支持する凸部２１ａが形成され、外部電源とプリント基板１２を電気的に接続させる電気コネクタ２２が設けられる。凸部２１ａは、プリント基板１２のＬＳＩ１１実装面の裏側に対向する位置に形成されて、その大きさはＬＳＩ実装面積より小さい。凸部２１ａと電気コネクタ２２で支持するようにプリント基板１２を搭載し、上側ケース１８と下側ケース２１とをケース締付ネジ２３で結合し、プリント基板１２をケース２０内に収容する。

ここで、押圧部材１３の凹部１３ｂの面積と導電用コンタクトフィルム１４の面積、及び押圧部材１３の突起部１３ａの位置を予め算出しておくことで、ハンダボール１５とパッド１６との位置決めが容易になる。

また、放熱用シート１７を押圧部材１３とＬＳＩ１１の間、及び、上側ケース１８と押圧部材１３の間に挿入したが、さらに、放熱用シート１７はケース凸部２１ａとプリント基板１２との間に挿入されている。放熱用シート１７を凸部２１ａとプリント基板１２の間に挿入することによって放熱効果を高くする。また、放熱用シート１７の代わりに放熱用グリスを塗布してもよい。

本実施の形態の作用と効果について説明する。

本実施の形態の電子部品実装モジュール１０は、プリント基板１２上にＬＳＩ１１を積載し、ハンダボール１５とパッド１６を導電用コンタクトフィルム１４で導通させ、押圧部材１３を用いて、ＬＳＩ１１を押圧実装したものである。

上側ケース１８と下側ケース２１とをケース締付ネジ２３で留め、プリント基板１２等を挟み込む圧力を利用して導電用コンタクトフィルム１４を押圧して、ハンダボール１５とプリント基板２１上のパッド１６が導通し、信号の伝送が可能となる。このとき、下側ケース２１にプリント基板１２を支持する凸部２１ａを極力小さく形成することでプリント基板１２裏面の電子部品実装領域やパターン配線領域をより広く確保することができる。

電子部品実装モジュール１０の評価を行う際は、ケース２０を用いずにプリント基板１２全体を覆ってしまわない評価用治具に、押圧部材１３、プリント基板１２を上下により押さえつけて、導電用コンタクトフィルム１４に圧力を加える。

従来の電子部品パッケージは、ＬＳＩ１１を実装するための押圧手段がケースと一体化していたため、電子部品実装モジュールの評価を行う際に、各電子部品にプローブを接触させて評価することが困難であった。また、ＬＳＩ１１を実装したプリント基板１２をケースから外すと、ＬＳＩ１１の押圧手段がなくなり、ＬＳＩとプリント基板１２の電気的接触が弱まってしまう。

しかし、上記構成によれば、ＬＳＩを押圧部材で押圧しているので、ＬＳＩ１１を実装したプリント基板１２のケースとの着脱及び評価用治具への着脱が容易になる。これにより、その他実装部品１９の各ピンをプローブ等でモニタするといった電子部品実装モジュール１０の評価が簡便にできる。

（実施の形態２）
本発明に係る他の実施の形態である電子部品実装モジュール３０の断面図を図４に示す。図４（ａ）は、ＬＳＩ１１実装前の状態の断面図を示し、図４（ｂ）は、ＬＳＩ１１実装後の状態の断面図を示す。既出の符号についてはその詳細を省略する。

実施の形態１では、押圧部材１３の突起部１３ａをプリント基板の係合穴１２ａに嵌合して、ケース２０の挟み込む圧力によりＬＳＩ１１を押圧したが、実施の形態２は、締付手段を用いて押圧部材３２をプリント基板３１に固定したものである。

図４（ａ）に示すように、実施の形態１と同様に、上層から放熱用シート１７、ＬＳＩ１１及び導電用コンタクトフィルム１４を積層し、押圧部材３２で固定する。押圧部材３２は、プリント基板３１に締付手段で固定する。

締付手段は、プリント基板３１に形成されたナット３４と、押圧部材１３に挿通され、ナットと螺合するネジ３３とからなる。ネジ３３を挿通するネジ穴３２ａが押圧部材３２の凹部３２ｂを形成する壁の四隅にそれぞれ形成されている。プリント基板３１には、押圧部材３２に挿通されるネジ３３が螺合する４箇所の位置に径１ｍｍのナット３４が形成されている。

電子部品実装モジュール３０は、締付手段だけで押圧部材３２を固定しているので、図１に示すような、下側ケース２１に形成されるプリント基板１２支持用の凸部２１ａが必要でない。よって、プリント基板３１裏側は略全ての領域をその他電子部品１９の実装やパターン配線に使用することができる。

押圧部材３２は、締付手段によってプリント基板３１に固定されＬＳＩ１１等を押圧しているため、上側ケース１８が無くてもＬＳＩ１１等を押圧している。よって、電子部品実装モジュール３０を評価する際には、別に治具を用いる必要がなく、上側ケース１８を外すだけでＬＳＩ１１を押圧したまま、実装されたその他電子部品１９を露出させることができる。これにより、プリント基板３１上の他の電子部品１９にプローブを接触させることができ、より簡便に評価できる。

（実施の形態３）
実施の形態３の電子部品実装モジュール４０の断面図を図５に示す。図５（ａ）はＬＳＩ１１実装前の状態の断面図を示し、図５（ｂ）は、ＬＳＩ１１実装後の断面図を示す。

図５（ａ）に示すように、プリント基板４１にＬＳＩ１１等を押圧する押圧部材４２の締付手段は、押圧部材４２に形成されたナット４４と、プリント基板４１に挿通され、ナット４４と螺合するネジ４３とからなる。

さらに、実施の形態２では、押圧部材３２のネジ穴３２ａとそれに螺合するように形成されたプリント基板３１上のナット３４は、それぞれ４箇所に形成されたが、押圧部材４２対角線上の二つのナット４４とそれに螺合する位置に形成されるプリント基板上の２箇所にネジ４３を挿通するネジ穴４１ａとが形成される。
プリント基板４１上の導電用コンタクトフィルム１４、ＬＳＩ１１及び放熱用シート１７を押圧部材４２で固定し、ネジ穴４１ａにプリント基板４１裏面からネジ４３を挿通し、そのネジ４３と押圧部材４２のナット４４とを締め付けることで押圧する。

上記構成によれば、実施の形態２と同様に、プリント基板支持用の凸部２１ａを設けなくても十分な圧力を得られるので、プリント基板４１裏面の電子部品実装領域を増やすことが可能となる。

また、電子部品実装モジュール４０を評価する際、上側ケース１８を外すだけでプリント基板４１上の各電子部品１９にプローブを接触させることができ、より簡便に評価できる。

以上より、導電用コンタクトフィルム１４を用いてＬＳＩ１１をプリント基板１２，３１，４１に実装する電子部品実装モジュール１０，３０，４０において、押圧部材１３を用いて導電用コンタクトフィルム１４に圧力を加え、ＬＳＩ１１等を実装することで、ＬＳＩ１１と反対側にあたるプリント基板裏面の電子部品実装領域、パターン配線領域を広く確保することができる。

また、ケースの締め付けによる押圧でなく、押圧部材を用いて導電用コンタクトフィルム１４に圧力を加える構造とすることによって、評価の際にＬＳＩ１１を押圧したまま上側ケース１８を外せるので、評価を簡便にすることができる。

実施の形態２において、締め付け手段であるネジ３３とナット３４を４箇所でなく、押圧部材３２の対角線上の２箇所のみで押圧部材３２を固定してもよい。

なお、実施の形態３において、締め付け手段であるネジとナットを対角線上の２箇所のみでなく、押圧部材４２の凹部を形成する壁の四隅全てにナットを形成して、押圧部材４２を固定してもよい。

本発明に係る電子部品実装モジュールの実施の形態１を示す断面図であり、（ａ）は、ＬＳＩ実装前の状態を示し、（ｂ）は、ＬＳＩ実装後の状態を示す。 図１（ｂ）のＡ線矢視図である。 押圧部材の斜視図である。 本発明の実施の形態２を示す断面図であり、（ａ）は、ＬＳＩ実装前の状態を示し、（ｂ）は、ＬＳＩ実装後の状態を示す。 本発明の実施の形態３を示す断面図であり、（ａ）は、ＬＳＩ実装前の状態を示し、（ｂ）は、ＬＳＩ実装後の状態を示す。 従来のハンダ付けによりＬＳＩを実装した電子部品実装モジュールの断面図である。 従来の導電用コンタクトフィルムを使用した電子部品実装モジュールの断面図であり、（ａ）は、ＬＳＩ実装前の状態を示し、（ｂ）は、ＬＳＩ実装後の状態を示す。

符号の説明

１０ 電子部品実装モジュール
１１ ＬＳＩ
１２ プリント基板
１２ａ 係合穴
１３ 押圧部材
１３ａ 突起部
１３ｂ 凹部
１４ 導電用コンタクトフィルム
１７ 放熱用シート
２０ ケース
３３，４３ ネジ
３４，４４ ナット

Claims (6)

1. ＬＳＩと、そのＬＳＩを実装するプリント基板と、そのプリント基板を収容するためのケースとを備える電子部品実装モジュールにおいて、ＬＳＩをプリント基板と導通させる導電用コンタクトフィルムをＬＳＩとプリント基板との間に挿入すると共に、ＬＳＩを押圧する押圧部材をプリント基板に固定してプリント基板にＬＳＩを実装することを特徴とする電子部品実装モジュール。
2. 前記押圧部材は、ＬＳＩを収容する凹部が形成された箱状に形成され、その箱体に基板を係合するための複数の突起部を有し、プリント基板には、その突起部と係合する係合穴が形成される請求項１記載の電子部品実装モジュール。
3. 前記押圧部材は、ＬＳＩを収容する凹部が形成されて箱状に形成され、その箱状の押圧部材がプリント基板に締付手段で固定されてＬＳＩをプリント基板に押圧するようにした請求項１または２記載の電子部品実装モジュール。
4. 前記締付手段は、押圧部材または基板に形成されたナットと、基板または押圧部材に挿通され、ナットと螺合するネジとからなる請求項３記載の電子部品実装モジュール。
5. 前記プリント基板のＬＳＩ実装面裏側に対向するケースの底面に、プリント基板を支持し、ＬＳＩ実装面積より小さい凸部を形成した請求項１〜３いずれかに記載の電子部品実装モジュール。
6. 前記ケースの凸部とプリント基板との間に放熱シートを挿入した請求項５記載の電子部品実装モジュール。
   

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