JP4196901B2 - 電子回路装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子回路装置に関し、特に、電子部品を高密度に実装することができるようにした電子回路装置に関する。

従来より、携帯端末や情報家電分野においては、特許文献１に示されるように、高密度、高集積化が可能な多層基板で構成される電子回路装置が用いられており、近年、その小型軽量化や高機能化に対する要求がますます強くなっている。

これらの要求に対応して、上述した多層基板同士を接続するために、折り曲げが可能なことから、柔軟性のあるフレキケーブルやフレキシブル基板が多く用いられている。

図１は、フレキケーブル２がコネクタ３により接続されているリジット基板１の例を示している。図１の例においては、上から順に、リジット基板１を上から見た正面図と、リジット基板１の側断面図が示されている。

リジット基板１は、ガラスエポキシなどの電気絶縁体を素材とした絶縁板に銅箔の電気回路が形成された基板が３層に積層されて構成されている。フレキケーブル２は、ポリイミドを使ったポリイミドフィルムなどが絶縁板の代わりに用いられて構成されることから、柔軟性を有しており、図１に示されるように、リジット基板１と、図示せぬ外部のインタフェイスや他の基板とを接続するためなどに用いられている。

このリジット基板１においては、フレキケーブル２は、リジット基板１の最上面１ａの右端の領域１ｂにコネクタ３により接続されている。すなわち、リジット基板１の最上面１ａにおいては、フレキケーブル２をリジット基板１に接続するためのコネクタ３を配置する領域１ｂが必要とされる。したがって、その領域１ｂには、半導体チップまたは抵抗などの他の電子部品が実装できず、リジット基板１においては、電子回路装置の高密度化が阻まれてしまう問題があった。そこで、コネクタ３の必要性をなくすための（コネクタレス化への）取り組みとして、図２に示されるリジットフレキ基板１１や多層フレキ基板１２が採用されている。

図２の例においては、上から順に、リジットフレキ基板１１および多層フレキ基板１２を上から見た正面図と、リジットフレキ基板１１および多層フレキ基板１２の側断面図が示されている。

リジットフレキ基板１１は、２層のリジット基板２１−１および２１−２の間に、リジット基板２１−１および２１−２よりも、他の基板へのケーブル部（接続部）２２ａ分だけ大きい（長い）フレキシブル基板２２が積層されて構成される。したがって、リジットフレキ基板１１においては、フレキケーブル２のように、コネクタ３が必要とされないので、リジット基板２１−１の最上面２１ａの全面に電子部品を実装することができる。

多層フレキ基板１２は、２層のフレキシブル基板３１−１および３１−２の間に、フレキシブル基板３１−１および３１−２よりも、他の基板へのケーブル部（接続部）２３ａ分だけ大きい（長い）フレキシブル基板３２が積層されて構成される。すなわち、多層フレキ基板１２は、リジットフレキ基板１１のリジット基板２１−１および２１−２が、フレキシブル基板３１−１および３１−２に代わった点のみ、リジットフレキ基板１１と異なる。したがって、多層フレキ基板１２においても、フレキケーブル２のように、コネクタ３が必要とされないので、フレキシブル基板３１−１の最上面３１ａの全面に電子部品を実装することができる。

また、コネクタレス化への取り組みの他の例として、図３の例には、上から順に、リジット基板４１を上から見た正面図と、リジット基板４１の側断面図が示されている。

図３の例においては、３層のリジット基板４１の最上面４１ａの右端の領域４１ｂに、はんだや異方性導電フィルムなどで、フレキケーブル４２の一部分が、直接圧着接続されている。このように、コネクタレス化への取り組みの他の例としては、リジット基板４１に、フレキケーブル４２を直付けする方法も採用されている。

特表平７−１０７９５４号公報

しかしながら、上述したようなフレキケーブルやフレキシブル基板の材料となるポリイミドは、ガラスエポキシなどで構成されるリジット基板よりも、コストが高い。

したがって、電子回路装置の高密度化およびコネクタレス化のために、図２のリジットフレキ基板１１を採用すると、リジット基板２１−１および２１−２にケーブル部２２ａを足したサイズのフレキシブル基板２２が必要になってしまう。さらに、図２の多層フレキ基板１２を採用した場合には、フレキシブル基板２２（フレキシブル基板３２）に加えて、さらに、フレキシブル基板３１−１および３１−２までもが必要になってしまう。以上により、高密度化するために、図２のリジットフレキ基板１１や多層フレキ基板１２を採用してしまうと、コストが高くなってしまう課題があった。

また、図３に示されるように、フレキケーブル４２をリジット基板４１に直付けしたとしても、リジット基板４１の上面４１ａにおいては、図１のコネクタ３による接続に必要な領域１ｂよりは領域はとらないまでも、フレキケーブル４２の一部分を接続する領域４１ｂが必要となり、その領域への電子部品の実装ができなくなる課題があった。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、コストを増大することなしに、電子部品を高密度に実装することができるようにするものである。

本発明の電子回路装置は、一方の回路基板と他方の回路基板の間に、第１のリジット基板と、第２のリジット基板と、第１のリジット基板と第２のリジット基板との間に積層され、外部の基板と電気的に接続するためのフレキシブル基板とにより構成されるスペーサ基板を備え、フレキシブル基板は、第１のリジット基板を介して、一方の回路基板の、他方の回路基板に対向する面に電気的に接続され、第２のリジット基板を介して、他方の回路基板の、一方の回路基板に対向する面に電気的に接続されることを特徴とする。

第１のリジット基板および第２のリジット基板は、はんだ、異方性導電接着剤、または金属ペーストで一方の回路基板または他方の回路基板に、電気的および物理的に接続されるようにすることができる。

本発明においては、一方の回路基板と他方の回路基板の間において、外部の基板と電気的に接続するためのフレキシブル基板が、第１のリジット基板を介して、一方の回路基板の、他方の回路基板に対向する面に電気的に接続され、第２のリジット基板を介して、他方の回路基板の、一方の回路基板に対向する面に電気的に接続される。

本発明によれば、コストを増大させることなく、電子部品を高密度に実装することができる。

以下に本発明の実施の形態を説明するが、請求項に記載の構成要件と、発明の実施の形態における具体例との対応関係を例示すると、次のようになる。この記載は、請求項に記載されている発明をサポートする具体例が、発明の実施の形態に記載されていることを確認するためのものである。したがって、発明の実施の形態中には記載されているが、構成要件に対応するものとして、ここには記載されていない具体例があったとしても、そのことは、その具体例が、その構成要件に対応するものではないことを意味するものではない。逆に、具体例が構成要件に対応するものとしてここに記載されていたとしても、そのことは、その具体例が、その構成要件以外の構成要件には対応しないものであることを意味するものでもない。

さらに、この記載は、発明の実施の形態に記載されている具体例に対応する発明が、請求項に全て記載されていることを意味するものではない。換言すれば、この記載は、発明の実施の形態に記載されている具体例に対応する発明であって、この出願の請求項には記載されていない発明の存在、すなわち、将来、分割出願されたり、補正により追加される発明の存在を否定するものではない。

請求項１に記載の電子回路装置（例えば、図１０の電子回路装置２０１）は、一方の回路基板（例えば、図１０の回路基板６２）と他方の回路基板（例えば、図１０の回路基板６１）の間に、第１のリジット基板（例えば、図１０のリジット基板２２２−１）と、第２のリジット基板（例えば、図１０のリジット基板２２１−１）と、前記第１のリジット基板と前記第２のリジット基板との間に積層され、外部の基板と電気的に接続するためのフレキシブル基板（例えば、図１０のフレキシブル基板２２３−１）とにより構成されるスペーサ基板（例えば、図１０のスペーサ基板２１１−１）とを備え、フレキシブル基板は、第１のリジット基板を介して、一方の回路基板の、他方の回路基板に対向する面（例えば、図１０の回路基板６２の最上面６２ａ）に電気的に接続され、第２のリジット基板を介して、他方の回路基板の、一方の回路基板に対向する面（例えば、図１０の回路基板６１の最下面６１ｂ）に電気的に接続されることを特徴とする。

請求項４に記載の電子回路装置は、第１のリジット基板および第２のリジット基板は、はんだ（例えば、図８Ａのはんだ１３４−１）、異方性導電接着剤（例えば、図８Ｃのバインダ１５１−１および導電粒子１５２−１からなる異方性導電フィルム）、または金属ペースト（例えば、図８Ｂの金属ペースト１４１−１）で一方の回路基板または他方の回路基板に、電気的および物理的に接続されることを特徴とする。

以下、図を参照して本発明の実施の形態について説明する。

図４は、本発明の電子回路基板の構成を示す側断面図である。

電子回路基板５１は、上から順に、回路基板６１および６２が積層され、積層された回路基板６１および６２の間に、フレキシブル基板６３−１および６３−２が接続されて構成される。以下、フレキシブル基板６３−１および６３−２を個々に区別する必要がない場合、まとめてフレキシブル基板６３と称する。

回路基板６１および６２は、ガラスエポキシなどの電気絶縁体を素材とした絶縁板に銅箔の電気回路（図示せず）が形成されたリジット基板などが３層に積層されて構成されている。なお、実際には、回路基板６１および６２は、図１のリジット基板１などと略同じ大きさで構成される。また、回路基板６１および６２を構成するリジット基板は、１層であってもよいし、３層以上で形成されていてもよく、リジット基板に形成される電気回路は、積層されるすべてのリジット基板に形成されていなくてもよい。

回路基板６１の最下面６１ｂ（回路基板６２と対向する面）と、回路基板６２の最上面６２ａ（回路基板６１と対向する面）には、それぞれ相対する位置に、図示せぬランド（金属薄膜）が形成されており、それぞれの面に形成されるランドは、はんだなどの接続部材６５−１および６５−２により電気的、機械的（物理的）に相互に接続されている。このとき、回路基板６１と回路基板６２間は、およそ０．２乃至０．３ｍｍとされる。なお、図４の例において、接続部材６５−１および６５−２は、それぞれ３つずつ示されている。

また、回路基板６２の最上面６２ａの左端部６２Ｌには、フレキシブル基板６３−１の下面（回路基板６２に対向する面）が、はんだ、金属ペースト、または異方性導電フィルムなどにより電気的、機械的に接続されている。同様に、回路基板６２の最上面６２ａの右端部６２Ｒには、フレキシブル基板６３−２の下面が、金属ペースト、または異方性導電フィルムなどにより電気的、機械的に接続されている。なお、左端部６２Ｌおよび右端部６２Ｒは、接続に必要最小限の領域とされる。

フレキシブル基板６３は、回路基板６１と回路基板６２間（０．２乃至０．３ｍｍ）よりも薄く、ポリイミドを使ったポリイミドフィルムなどが絶縁板の代わりに用いられて構成され、柔軟性を有している。フレキシブル基板６３は、電子回路基板５１と、図示せぬ外部のインタフェイスや他の電子回路基板などとを電気的に接続する機能を有している。

なお、図４の例の電子回路基板５１においては、フレキシブル基板６３が２つ示されているが、実際には、さらに多くのフレキシブル基板６３が接続されている場合もある。すなわち、電子回路基板５１に接続されるフレキシブル基板の数は限定されない。また、回路基板６２の最上面６２ａにフレキシブル基板６３を接続するように構成したが、回路基板６１の最下面６１ｂにフレキシブル基板６３を接続するように構成してもよい。

以上のように、電子回路基板５１においては、フレキシブル基板６３を、積層される回路基板６１と６２の間の、回路基板６１と６２のどちらか一方の面に、電気的かつ機械的に接続するようにしたので、回路基板６１の最上面６１ａまたは回路基板６２の最下面６２ｂには、外部のインタフェイスや他の電子回路基板などと接続するためのフレキシブル基板６３を接続するための領域が必要なく、多種多様な電子部品を、回路基板６１の最上面６１ａの全面、および回路基板６２の最下面６２ｂの全面に配置（マウント）することができる。これにより、電子回路基板５１においては、電子部品を高密度に配置することが可能となる。

さらに、フレキシブル基板６３において、回路基板６２との接続には、左端部６２Ｌにと接続する部分、または右端部６２Ｒと接続する部分のみが必要となる。したがって、電子回路基板５１においては、図２を参照して上述したリジット基板２１以上の大きさのポリイミドが必要となる従来のリジットフレキ基板１１や多層フレキ基板１２と比較して、少ないポリイミドでフレキシブル基板６３を構成することができるので、材料コストの増大が抑制される。

なお、電子回路基板５１に配置される電子部品は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ、またはＤＳＰ（Digital Signal Processor）などの半導体チップまたは半導体チップを基板にパッケージングされた半導体チップ（以下、チップ型電子部品と称する）、抵抗、もしくはコンデンサなどで構成される。

次に、図５を参照して、回路基板６２へのフレキシブル基板６３の接続例を説明する。

図５Ａの例においては、回路基板６２の最上面６２ａに銅箔などで形成される３個のランド７１と、ランド７１に対応して、フレキシブル基板６３の下面６３ｂに銅箔などで形成される３個のランド７２が、はんだ７３により接続されることにより、回路基板６２とフレキシブル基板６３が、電気的かつ機械的に接続されている。

図５Ｂの例においては、回路基板６２の最上面６２ａに形成される３個のランド７１と、フレキシブル基板６３の下面６３ｂに形成される３個のランド７２が、銀（Ａｇ）や銅（Ｃｕ）などの金属ペースト８１により接続されることにより、回路基板６２とフレキシブル基板６３が、電気的かつ機械的に接続されている。さらに、図５Ｂの例の場合、回路基板６２とフレキシブル基板６３との接続強度を高め、湿気などの進入を防ぐため、回路基板６２の最上面６２ａとフレキシブル基板６３ｂとの間には、封止樹脂８２（ハッチング部分）が充填されている。

図５Ｃの例においては、回路基板６２の最上面６２ａに形成される３個のランド７１と、フレキシブル基板６３の下面６３ｂに形成される３個のランド７２に、バインダ（絶縁性樹脂）９１および導電粒子９２で構成される異方性導電フィルム（ＡＣＦ;Anisotropic Con-ductive Film）が圧着されることにより、回路基板６２とフレキシブル基板６３が、電気的に接続されている。この場合、ランド７１とランド７２は、その間に存在する導電粒子９２により電気的に接続される。

これらのはんだ７３、金属ペースト８１、および異方性導電フィルムは、加熱処理により取り外しが可能である。

以上の接続方法を比較すると、図５Ａのはんだ７３の場合、接続のための専用の設備が必要なく、金属ペースト８１や異方性導電フィルムよりも接続抵抗が低く、接続ピッチが広い特徴がある。図５Ｂの金属ペースト８１の場合、はんだ７３よりも接続コスト、接続抵抗が高く、接続ピッチが狭いという特徴がある。図５Ｃの異方性導電フィルムの場合、はんだ７３よりも接続コストが高く、接続ピッチが狭い特徴があり、さらに、圧着専用の設備が必要とされる。

なお、基板回路６２とフレキシブル基板６３は、上述した接続方法に限らず、これら以外の接続方法で接続されるようにしてもよい。

図６は、本発明の電子回路基板の他の構成を示す側断面図である。なお、図６において、図４における場合と対応する部分には対応する符号を付してあり、その説明は繰り返しになるので、適宜省略する。

電子回路基板１０１は、上から順に、回路基板６１および６２が積層され、積層された回路基板６１および６２の間に、スペーサ基板１１３−１および１１３−２、並びにフレキシブル基板１１１−１乃至１１１−４が接続されて構成される。以下、フレキシブル基板１１１−１乃至１１１−４、並びに、スペーサ基板１１３−１および１１３−２を個々に区別する必要がない場合、まとめて、フレキシブル基板１１１、並びにスペーサ基板１１３と称する。

回路基板６１の最下面６１ｂと、回路基板６２の最上面６２ａには、それぞれ相対する位置に、図示せぬランドが形成されており、それらのランドと対応してスペーサ基板１１３−１および１１３−２の上下面に、図示せぬランドが形成されている。回路基板６１の最下面６１ｂに形成されたランドと、スペーサ基板１１３−１および１１３−２の上面に形成されたランドは、それぞれ、はんだなどの接合部材１１４−１および１１４−２により電気的、機械的に相互に接続される。また、回路基板６１の最上面６２ａに形成されたランドと、スペーサ基板１１３−１および１１３−２の下面に形成されたランドは、それぞれ、はんだなどの接合部材１１５−１および１１５−２により電気的、機械的に相互に接続される。これにより、スペーサ基板１１３−１および１１３−２を介して、回路基板６１と回路基板６２は、電気的に相互に接続される。

なお、図６の例において、接続部材１１４−１および１１４−２並びに接合部材１１５−１および１１５−２は、それぞれ３つずつ示されている。これらの接続部材１１４−１および１１４−２並びに接合部材１１５−１および１１５−２も個々に区別する必要がない場合、まとめて、接続部材１１４並びに接合部材１１５と称する。

スペーサ基板１１３−１および１１３−２は、回路基板６１および６２などと同様に、ガラスエポキシなどの電気絶縁体を素材とした絶縁板であるリジット基板などからなり、回路基板６１および６２を電気的に接続する機能と、回路基板６１および６２の間を一定の厚さで構成する機能を有している。したがって、スペーサ基板１１３−１および１１３−２の厚さに応じて、回路基板６１と回路基板６２間は、０．４乃至１．６ｍｍとすることができ、これにより、回路基板６１と回路基板６２間に、その厚さよりも薄い半導体チップなどの電子部品を内蔵させることができる。

フレキシブル基板１１１は、フレキシブル基板６３と同様に、ポリイミドを使ったポリイミドフィルムなどが絶縁板の代わりに用いられて構成される。電子回路基板１０１においては、回路基板６１の最下面６１ｂの左端６１Ｌには、フレキシブル基板１１１−１の上面（回路基板６１に対向する面）が、図５を参照して上述したように、はんだ、金属ペースト、または異方性導電フィルムなどにより電気的、機械的に接続されており、回路基板６１の最下面６１ｂの右端６１Ｒには、フレキシブル基板１１１−２の上面が、はんだ、金属ペースト、または異方性導電フィルムなどにより電気的、機械的に接続されている。

同様に、回路基板６２の最上面６２ａの左端部６２Ｌには、フレキシブル基板１１１−３の下面（回路基板６２に対向する面）が、はんだ、金属ペースト、または異方性導電フィルムなどにより電気的、機械的に接続されており、回路基板６２の最上面６２ａの右端部６２Ｒには、フレキシブル基板１１１−４の下面が、金属ペースト、または異方性導電フィルムなどにより電気的、機械的に接続されている。

なお、図６の例の電子回路基板１０１においては、フレキシブル基板１１１が４つ示されているが、実際には、さらに多くのフレキシブル基板１１１が接続されている場合もある。すなわち、電子回路基板１０１に接続されるフレキシブル基板１１１の数は限定されない。また、同様に、図６の例の電子回路基板１０１においては、スペーサ基板１１３が２つ示されているが、実際には、さらに多くのスペーサ基板１３１が接続されている場合もあり、電子回路基板１０１に接続されるスペーサ基板１３１の数は限定されない。

以上のように、電子回路基板１０１においては、積層される回路基板６１と６２の間に、スペーサ基板１１３を配置（接続）し、フレキシブル基板１１１を、回路基板６１と６２の両方の面に、電気的に接続するようにしたので、図４の例の場合と同様に、回路基板６１の最上面６１ａまたは回路基板６２の最下面６２ｂには、外部のインタフェイスや他の電子回路基板などと接続するためのフレキシブル基板１１１を接続するための領域が必要なく、半導体チップ、チップ型電子部品、抵抗、またはコンデンサなどの電子部品を、回路基板６１の最上面６１ａの全面、および回路基板６２の最下面６２ｂの全面に配置（マウント）することができ、これにより、電子回路基板１０１においては、電子部品を高密度に配置することが可能となる。

また、図４の例の場合と同様に、フレキシブル基板１１１において、回路基板６１または６２との接続には、左端部６１Ｌまたは６２Ｌと接続する部分、もしくは右端部６１Ｒまたは６２Ｒと接続する部分のみが必要となる。したがって、電子回路基板１０１においては、図２を参照して上述したリジット基板２１以上の大きさのポリイミドが必要となる従来のリジットフレキ基板１１や多層フレキ基板１２と比較して、少ないポリイミドでフレキシブル基板１１１を構成することができるので、材料コストの増大が抑制される。

さらに、電子回路基板１０１においては、積層される回路基板６１と６２の間に、スペーサ基板１１３−１および１１３−２を設けるようにしたことにより、積層される回路基板６１と６２の間にも、図７に示されるように、０．４乃至１．６ｍｍの高さで構成されるチップ型電子部品１２１などの電子部品を内蔵させることができる。したがって、フレキシブル基板１１１の接続に必要とされる左端部６２Ｌおよび右端部６２Ｒを最小限の領域にすることにより、積層される回路基板６１と６２の間に、多くの電子部品を内蔵させることができ、電子回路基板１０１を高密度に構成することができる。

図７の例においては、図６の例の電子回路基板１０１の回路基板６１および回路基板６２の間に、チップ型電子部品１２１が内蔵されている。チップ型電子部品１２１は、半導体チップを、活性面を下向き（基板向き）にして基板に搭載しパッケージした電子部品で構成される。チップ型電子部品１２１と回路基板６２は、回路基板６２に対向した下面に形成された図示せぬランドと、それに対応して回路基板６２の最上面６２aに形成された図示せぬランドとが、図５を参照して説明したフレキシブル基板の接続方法と同様に、はんだや導電ペーストなどの接合部材１２２により接続されることにより、電気的、かつ機械的に接続されている。

さらに、図７の例の電子回路基板１０１においては、回路基板６１および回路基板６２の間に、絶縁性樹脂１２３が充填されている。これにより、フレキシブル基板１１１と回路基板６１および６２との接続強度が増加されるので、図６の例の場合よりも、フレキシブル基板１１１と回路基板６１および６２の接続に必要な領域（６１Ｌ、６１Ｒ、６２Ｌ、または６２Ｒ）をさらに最小限の領域にするようにすることも可能である。なお、絶縁性樹脂１２３は、フレキシブル基板１１１と回路基板６１および６２の接続に必要な領域のみに充填するようにしてもよい。

次に、図８を参照して、回路基板６１および６２へのスペーサ基板１１３の接続例を説明する。なお、図８の接続方法は、図５の接続方法と基本的に同様であるため、その詳細な説明は繰り返しになるので、適宜省略する。

図８の例においては、回路基板６１の最下面６１ｂに銅箔などで３個のランド１３１が形成されており、ランド１３１と対応して、回路基板６２の最上面６２ａに銅箔などで３個のランド１３２が形成されている。また、スペーサ基板１１３には、ランド１３１に対応するランド１３３ａ、およびランド１３２に対応するランド１３３ｂと一体化したスルーホール１３３が形成されており、ランド１３１とランド１３３ａ（スルーホール１３３）がはんだ１３４−１により接続され、ランド１３２とランド１３３ｂ（スルーホール１３３）がはんだ１３４−２により接続されることにより、回路基板６１およびスペーサ基板１１３、並びに回路基板６２およびスペーサ基板１１３が、電気的かつ機械的に接続される。これにより、回路基板６１および６２は、電気的に接続される。

なお、スルーホール１３３は、スペーサ基板１１３において、ランド１３１および１３２に対応する位置に、一方の面（上面）から他方の面（下面）までを貫通する貫通孔が形成され、銅などによりメッキされて、貫通孔の内部の周壁に接して金属薄膜１３３ｃが形成され、かつ、上面のランド１３３ａおよび下面のランド１３３ｂが、貫通孔の金属薄膜１３３ｃと一体的にメッキされて形成されることにより、形成される。

図８Ｂの例においては、回路基板６１の最下面６１ｂに銅箔などで３個のランド１３１が形成されており、ランド１３１と対応して、回路基板６２の最上面６２ａに銅箔などで３個のランド１３２が形成されている。また、スペーサ基板１１３には、ランド１３１に対応するランド１３３ａ、およびランド１３２に対応するランド１３３ｂと一体化したスルーホール１３３が形成されており、ランド１３１とランド１３３ａ（スルーホール１３３）が金属ペースト１４１−１により接続され、ランド１３２とランド１３３ｂ（スルーホール１３３）が金属ペースト１４１−２により接続されることにより、回路基板６１およびスペーサ基板１１３、並びに回路基板６２およびスペーサ基板１１３が、電気的かつ機械的に接続される。これにより、回路基板６１および６２は、電気的に接続される。

さらに、図８Ｂの例の場合、回路基板６１および回路基板６２とスペーサ基板１０３との接続強度を高め、湿気などの進入を防ぐため、回路基板６１の最下面６１ｂとスペーサ基板１０３との間、および回路基板６２の最上面６２ａとスペーサ基板１０３との間には、それぞれ封止樹脂１４２−１および１４２−２（ハッチング部分）が充填されている。

図８Ｃの例においては、回路基板６１の最下面６１ｂに銅箔などで３個のランド１３１が形成されており、ランド１３１と対応して、回路基板６２の最上面６２ａに銅箔などで３個のランド１３２が形成されている。また、スペーサ基板１１３には、ランド１３１に対応するランド１３３ａ、およびランド１３２に対応するランド１３３ｂと一体化したスルーホール１３３が形成されており、ランド１３１とランド１３３ａ（スルーホール１３３）に、バインダ１５１−１および導電粒子１５２−１で構成される異方性導電フィルムが圧着され、ランド１３２とランド１３３ｂ（スルーホール１３３）に、バインダ１５１−２および導電粒子１５２−２で構成される異方性導電フィルムが圧着されることにより、回路基板６１およびスペーサ基板１１３、並びに回路基板６２およびスペーサ基板１１３が、電気的かつ機械的に接続される。これにより、回路基板６１および６２は、電気的に接続される。

この場合、ランド１３１とランド１３３ａは、その間に存在する導電粒子１５２−１により電気的に接続され、ランド１３２とランド１３３ｂは、その間に存在する導電粒子１５２−２により電気的に接続されている。

なお、基板回路６２とスペーサ基板１１３は、上述した接続方法に限らず、これら以外の接続方法で接続されるようにしてもよい。

図９は、図６の電子回路装置１０１の水平方向の断面図を示している。なお、図９の例において、図６の回路基板６１の最下面６１ｂに接続されるフレキシブル基板１１１−１および１１１−２は省略されている。

図９の例においては、上方が図６の左側を表しており、下方が図６の右側を表しており、左から順に、回路基板６２（最下面６２ｂ）を下から見た断面図、回路基板６２（最上面６２ａ）を上から見た断面図、回路基板６１（最下面６１ｂ）を下から見た断面図、および回路基板６１（最上面６１ａ）を上から見た断面図を示している。

図９の例において、回路基板６２の最下面６２ｂには、何も配置されていない。したがって、電子部品は、最下面６２ｂ全体の隅々まで、マウント（配置）可能とされる。

回路基板６２の最上面６２ａの図中上部には、左から順に、スペーサ基板１１３−１、スペーサ基板１１３−３が配置されており、最上面６２ａの図中下部には、左から順に、スペーサ基板１１３−２、スペーサ基板１１３−４が配置されている。スペーサ基板１１３に示される丸は、スペーサ基板に形成されるランドを表している。スペーサ基板１１３−１の上部には、フレキシブル基板１１１−３が、最上面６２ａの左端部６２Ｌに接続されており、スペーサ基板１１３−４の下部には、フレキシブル基板１１１−４が、最上面６２ａの右端部６２Ｒに接続されている。

したがって、最上面６２ａにおいて、フレキシブル基板１１１−３および１１１−４の接続に必要な領域は、左端部６２Ｌと右端部６２Ｒだけであり、左端部６２Ｌと右端部６２Ｒおよびスペーサ基板１１３−１乃至１１３−４を除いた領域Ｅは、空き領域であり、電子部品を配置することが可能である。

さらに、例えば、電子回路装置１０１において、フレキシブル基板１１１−３を、スペーサ基板１１３−１の左側に配置換えをしたい場合であっても、図５を参照して上述したように、はんだ７３、金属ペースト８１、および異方性導電フィルムは、加熱処理により取り外しが可能である。したがって、加熱処理を行い、フレキシブル基板１１１−３を一旦取り外し、最上面６２ａ上のスペーサ基板１１３−１の左側の端に再配置、接続すればよいので、簡単にフレキシブル基板１１１の構成を変更することができる。

回路基板６１の最下面６１ｂには、回路基板６２に配置されたスペーサ基板１１３−１乃至１１３−４に形成されるランドに対応するランド群１６１−１乃至１６１−４が形成されている。したがって、最下面６１ｂにおける、回路基板６２の最上面６２ａの領域Ｅに対応する領域も、空き領域となっており、領域Ｅには、電子部品を配置することが可能である。なお、最下面６１ｂにおける領域Ｅと対応する領域に、電子部品を配置するようにしてもよい。

回路基板６１の最上面６１ａには、何も配置されていない。したがって、電子部品は、最下面６１ａ全体の隅々まで、マウント（配置）可能とされる。

図１０は、本発明の電子回路基板の他の構成を示す側断面図である。なお、図１０において、図４または図６における場合と対応する部分には対応する符号を付してあり、その説明は繰り返しになるので、適宜省略する。

電子回路基板２０１は、上から順に、回路基板６１および６２が積層され、積層された回路基板６１および６２の間に、スペーサ基板２１１−１および２１１−２が接続されて構成される。

スペーサ基板２１１−１および２１１−２は、構成する各基板に、フレキリジット基板で構成されている。すなわち、スペーサ基板２１１−１は、スペーサ基板１１３と同様に、ガラスエポキシなどの電気絶縁体を素材とした絶縁板からなるリジット基板２２１−１および２２２−１と、それらの間に、ポリイミドを使ったポリイミドフィルムからなるフレキシブル基板２２３−１が積層されて構成されている。同様に、スペーサ基板２１１−２は、リジット基板２２１−２および２２２−２と、それらの間に、ポリイミドを使ったポリイミドフィルムからなるフレキシブル基板２２３−２が積層されて構成されている。

なお、以下、スペーサ基板２１１−１および２１１−２、リジット基板２２１−１および２２１−２、リジット基板２２２−１および２２２−２、並びに、フレキシブル基板２２３−１および２２３−２を個々に区別する必要がない場合、まとめて、それぞれ、スペーサ基板２１１、リジット基板２２１、リジット基板２２２、並びに、フレキシブル基板２２３と称する。また、リジット基板２２１、リジット基板２２２、並びに、フレキシブル基板２２３には、図示せぬ銅箔の電気回路が形成されている。

フレキシブル基板２２３は、リジット基板２２１および２２２の大きさよりも、電子回路基板２０１と、図示せぬ外部のインタフェイスや他の電子回路基板などとを電気的に接続するためのケーブル部２２３ｋだけ大きく構成されている。

スペーサ基板２１１は、回路基板６１の最下面６１ｂと接続部材１１４により電気的、機械的に相互に接続されており、回路基板６２の最下面６２ａと接続部材１１５により電気的、機械的に相互に接続されているので、回路基板６１および回路基板６２は、電気的に相互に接続されている。また、スペーサ基板２１１を構成するフレキシブル基板２２３により、他の電子回路基板などと電気的に接続することも可能である。すなわち、スペーサ基板２１１は、回路基板６１および６２の上下の接続と同時に、横の接続（図示せぬ外部の電子回路基板との接続）を行うことを可能とさせている。

なお、スペーサ基板２１１は、多層フレキ基板で構成されるようにしてもよい。この場合、スペーサ基板２２１および２２２は、ポリイミドを使ったポリイミドフィルムからなるフレキシブル基板で構成される。

以上のように、電子回路基板２０１においては、積層される回路基板６１と６２の間に、フレキシブル基板２２３を含むスペーサ基板２１１を配置し、回路基板６１および６２、並びにフレキシブル基板２３３を電気的に接続するようにしたので、電子部品を、回路基板６１の最上面６１ａの全面、および回路基板６２の最下面６２ｂの全面に配置（マウント）することが可能になることはもちろんのこと、図６の例の場合のフレキシブル基板１１１との接続に必要な領域（６１Ｌ、６１Ｒ、６２Ｌ、または６２Ｒ）が必要なくなるため、回路基板６１および６２において、スペーサ基板２１１を図６の例の場合よりも外側（端部）に配置させることができる。これにより、電子回路基板２０１においては、図９に示した最上面６２ａの空き領域Ｅがさらに広くなるため、さらに多くの電子部品を内蔵することができるようになる。

また、スペーサ基板２１１（リジット基板２２１）の大きさは、回路基板６１と略同サイズで構成されるフレキリジット基板１１や多層フレキ基板１２（図２）よりも小さいサイズであるため、図２のフレキリジット基板１１や多層フレキ基板１２よりも少ないポリイミドでスペーサ基板２１１を構成することができ、これにより、材料コストの増大が抑制される。

図１１は、本発明の電子回路基板の実装処理装置の構成例を示すブロック図である。この実装処理装置は、基板配置部２５１、フレキシブル基板接続部２５２、スペーサ基板配置部２５３、部品配置部２５４、基板積層部２５５、および基板反転部２５６により構成されている。

基板配置部２５１は、回路基板６２を用意し、所定の位置に配置する。フレキシブル基板接続部２５２は、所定数のフレキシブル基板を用意し、用意したフレキシブル基板を、回路基板６２の最上面６２ａの左端部または右端部に、はんだ、金属ペースト、または異方性導電フィルムなどで電気的、かつ機械的に接続する。

スペーサ基板配置部２５３は、所定数のスペーサ基板を用意し、スペーサ基板の下面に形成されたランドを、回路基板６２の最上面６２ａに形成されたランドに合わせるように配置し、はんだ、金属ペースト、または異方性導電フィルムなどの接合部材により電気的、かつ機械的に接続する。

部品配置部２５４は、回路基板６２の最上面６２ａ、回路基板６２の最下面６２ｂ、または、回路基板６２に積層される回路基板６１の最上面６１ａに、半導体チップ、チップ型電子部品、抵抗、またはコンデンサなどの電子部品を配置し、金属ペースト、または異方性導電フィルムなどの接合部材により電気的、かつ機械的に接続する。

基板積層部２５５は、回路基板６１を用意し、用意した回路基板６１を、回路基板６２の最上面６２ａのスペーサ基板の上面に形成されたランドを、回路基板６１の最下面６１ｂに形成されたランドと合わせるように配置し、はんだ、金属ペースト、または異方性導電フィルムなどの接合部材により電気的、かつ、機械的に接続して、回路基板６２上に、回路基板６１を積層する。

基板反転部２５６は、回路基板６１を積層したり、または、回路基板６２の最下面６２ｂや回路基板６１の最上面６１ａに電子部品を配置（接続）するために、電子回路基板を反転させる。

次に、図１２のフローチャート、並びに、図１３および図１４の工程図を参照して、本発明の電子回路基板の実装処理を説明する。なお、図１３および図１４において、図４または図６における場合と対応する部分には対応する符号を付してあり、その説明は繰り返しになるので、適宜省略する。

ステップＳ１において、基板配置部２５１は、回路基板６２を用意し、所定の位置に配置する。回路基板６２は、ガラスエポキシなどの電気絶縁体を素材とした絶縁板に銅箔の電気回路（図示せず）が形成されたリジット基板が３層に積層されて構成されている。

フレキシブル基板接続部２５２は、所定の位置に回路基板６２が配置されると、ステップＳ２において、フレキシブル基板１１１を用意し、図１３Ａに示されるように、用意したフレキシブル基板１１１を、回路基板６２の最上面６２ａの左端部６２Ｌに、図５を参照して上述したように、はんだ７３、金属ペースト８１、または異方性導電フィルムなどで電気的、かつ機械的に接続する。

スペーサ基板配置部２５３は、回路基板６２にフレキシブル基板１１１が接続された後、ステップＳ３において、スペーサ基板１１３−１および１１３−２を用意し、図１３Ｂに示されるように、スペーサ基板１１３−１および１１３−２を、回路基板６２の最上面６２ａに配置し、はんだ、金属ペースト、または異方性導電フィルムなどの接合部材１１５−１および１１５−２により電気的、かつ機械的に接続する。

すなわち、スペーサ基板配置部２５３は、スペーサ基板１１３−１および１１３−２の下面に形成されたランド（図示せぬ）を、回路基板６２の最上面６２ａに形成されたランドに合わせるように、スペーサ基板１１３−１および１１３−２を最上面６２ａに配置し、図８を参照して上述したように、はんだ７３、金属ペースト８１、または異方性導電フィルムなどの接合部材１１５−１および１１５−２により電気的、かつ機械的に接続する。

部品配置部２５４は、回路基板６２にスペーサ基板１１１が配置されると、ステップＳ４において、図１３Ｃに示されるように、回路基板６１および６２の間に内蔵するチップ型電子部品１２１を用意し、回路基板６２の最上面６２ａに、用意したチップ型電子部品１２１を配置し、はんだ、金属ペースト、または異方性導電フィルムなどの接合部材１２２により電気的、かつ機械的に接続する。

すなわち、部品配置部２５４は、チップ型電子部品１２１の下面（回路基板６２に対向する面）に形成されたランドを、回路基板６２の最上面６２ａに形成されたランドに合わせるように、チップ型電子部品１２１を最上面６２ａに配置し、スペーサ基板１１３の接続方法と同様に、金属ペースト、または異方性導電フィルムなどの接合部材１２２により電気的、かつ機械的に接続する。

回路基板６２の最上面６２ａにチップ型電子部品１２１が配置された後、基板積層部２５５は、ステップＳ５において、回路基板６１を用意し、用意した回路基板６１を、回路基板６２上に積層する。

具体的には、基板積層部２５５が回路基板６１を用意すると、基板反転部２５６は、スペーサ基板１１３−１および１１３−２、並びにチップ型電子部品１２１が配置された回路基板６２を反転させる。そして、基板積層部２５５は、回路基板６２に配置（接続）されているスペーサ基板１１３−１および１１３−２の上面（回路基板６１に対向する面）に形成されたランドと、回路基板６１の最下面６１ｂに形成されたランドを合わせるように回路基板６１を配置し、はんだ、金属ペースト、または異方性導電フィルムなどの接合部材１１５−１および１１５−２により電気的、かつ機械的に接続して、図１４Ｄに示されるように、回路基板６１と回路基板６２を積層する。

回路基板６１および６２が積層されると、部品配置部２５４は、ステップＳ６において、回路基板６１および回路基板６２の外側（すなわち、最上面６１ａおよび最下面６２ｂ）に、半導体チップ、チップ型電子部品、抵抗、またはコンデンサなどの電子部品を配置し、金属ペースト、または異方性導電フィルムなどの接合部材により電気的、かつ機械的に接続する。

ステップＳ６の処理を具体的に説明する。部品配置部２５４は、まず、図１４Ｄにおいて上に位置する回路基板６２の最下面６２ｂ（図１４Ｄにおいては、上面）に、所定の電子部品を配置する。すなわち、部品配置部２５４は、図１４Ｄにおいて左側から、回路基板６２の最下面６２ｂに形成されたランドと、抵抗３０１の図示せぬ電極部とを合わせるように、抵抗３０１を最下面６２ｂに配置し、はんだなどにより電気的かつ機械的に接続して、回路基板６２上に、抵抗３０１を固定する。

また、部品配置部２５４は、回路基板６２の最下面６２ｂにおいて、抵抗３０１の右側に形成されたランドと、チップ型電子部品３０２の図示せぬランドとを合わせるように、チップ型電子部品３０２を最下面６２ｂに配置し、はんだ、金属ペースト、または異方性導電フィルムなどの接合部材３０３により電気的かつ機械的に接続して、回路基板６２上に、チップ型電子部品３０２を固定する。部品配置部２５４は、回路基板６２の最下面６２ｂにおいて、チップ型電子部品３０２の右側に形成されたランドと、コンデンサ３０４の図示せぬ電極部とを合わせるようにコンデンサ３０４を最下面６２ｂに配置し、はんだなどにより電気的かつ機械的に接続して、回路基板６２上に、コンデンサ３０４を固定する。

さらに、部品配置部２５４は、回路基板６２の最下面６２ｂにおいて、コンデンサ３０４の右側に形成されたランドと、チップ型電子部品３０５の図示せぬランドとを合わせるように、チップ型電子部品３０５を最下面６２ｂに配置し、はんだ、金属ペースト、または異方性導電フィルムなどの接合部材３０６により電気的かつ機械的に接続して、回路基板６２上に、チップ型電子部品３０５を固定する。部品配置部２５４は、回路基板６２の最下面６２ｂにおいて、チップ型電子部品３０５の右側に形成されたランドと、抵抗３０７の図示せぬ電極部とを合わせるように、抵抗３０７を最下面６２ｂに配置し、はんだなどにより電気的かつ機械的に接続して、回路基板６２上に、抵抗３０７を固定する。

部品配置部２５４による回路基板６２の最下面６２ｂへの電子部品の配置が終了すると、基板反転部２５６は、回路基板６１の最上面６１ａに電子部品を配置（接続）するために、電子回路基板を反転させる。

電子回路基板が反転されると、次に、部品配置部２５４は、回路基板６１の最上面６１ａに所定の電子部品を配置する。すなわち、部品配置部２５４は、図１４Ｅにおいて右側から、回路基板６１の最上面６１ａに形成されたランドと、半導体チップ３１１の図示せぬ電極部とを合わせるように、半導体チップ３１１を最上面６１ａに配置し、はんだ、金属ペースト、または異方性導電フィルムなどの接合部材３１２により電気的かつ機械的に接続して、回路基板６１上に、半導体チップ３１１を固定する。

また、部品配置部２５４は、回路基板６１の最上面６１ａにおいて、半導体チップ３１１の右側に形成されたランドと、コンデンサ３１３の図示せぬ電極部とを合わせるように、コンデンサ３１３を最上面６１ａに配置し、はんだなどにより電気的かつ機械的に接続して、回路基板６１上に、コンデンサ３１３を固定する。部品配置部２５４は、回路基板６１の最上面６１ａにおいて、コンデンサ３１３の右側に形成されたランドと、チップ型電子部品３１４の図示せぬランドとを合わせるように、チップ型電子部品３１４を最上面６１ａに配置し、はんだ、金属ペースト、または異方性導電フィルムなどの接合部材３１５により電気的かつ機械的に接続して、回路基板６１上に、チップ型電子部品３１４を固定する。

さらに、部品配置部２５４は、回路基板６１の最上面６１ａにおいて、チップ型電子部品３１４の右側に形成されたランドと、抵抗３１６の図示せぬ電極部とを合わせるように、抵抗３１６を最上面６１ａに配置し、はんだなどにより電気的かつ機械的に接続して、回路基板６１上に、抵抗３１６を固定する。

以上により、図１４Ｅに示されるように、回路基板６１の最上面６１ａの全面、回路基板６２の最下面６２ｂの全面、回路基板６１と６２の間の空き領域（例えば、図９の領域Ｅ）に、電子部品がマウント（配置）された、高密度な回路基板装置が形成されて、回路基板装置の実装処理は終了する。

以上のように、外部の回路基板装置と電気的に接続するためのフレキシブル基板を、積層される複数の回路基板の間に接続するようにしたので、回路基板の最外面の全面に、電子部品を配置させることができ、高密度、高性能な回路基板装置を実装することができる。

また、フレキシブル基板１１１において、回路基板６２との接続には、左端部６２Ｌを接続する部分、もしくは右端部６２Ｒと接続する部分のみが必要となる。したがって、電子回路基板においては、図２の従来のフレキシブル基板２２または３２と比較して、少ないポリイミドでフレキシブル基板１１１を構成することができるので、材料コストの増大が抑制されるとともに、さらに、積層される回路基板６１と６２の間にも、多くの電子部品を内蔵させることができ、電子回路基板を高密度に構成することができる。

なお、上記説明においては、回路基板装置は、２つの回路基板を積層して構成されているが、積層する回路基板は、２層に限らず、回路基板６１や回路基板６２の上にもさらに回路基板を積層させるように回路基板装置を構成してもよい。

なお、本明細書において、フローチャートに示されるステップは、記載された順序に従って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。

従来のフレキケーブルが接続されるリジット基板の構成例を示す図である。 従来のリジットフレキ基板および多層フレキ基板の構成例を示す図である。 従来のフレキケーブルが接続されるリジット基板の他の構成例を示す図である。 本発明の電子回路基板の構成例を示す側断面図である。 回路基板へのフレキシブル基板の接続方法を説明する図である。 本発明の電子回路基板の他の構成例を示す側断面図である。 図６の電子回路基板の他の構成例を示す側断面図である。 回路基板へのスペーサ基板の接続方法を説明する図である。 図６の電子回路基板の水平方向の断面図である。 本発明の電子回路基板のさらに他の構成例を示す側断面図である。 本発明の電子回路基板の実装処理装置の構成例を示すブロック図である。 本発明の電子回路基板の実装処理を説明するフローチャートである。 本発明の電子回路基板の実装工程を説明する図である。 本発明の電子回路基板の実装工程を説明する図である。

符号の説明

５１ 電子回路装置，６１，６２ 回路基板，６３−１，６３−２ フレキシブル基板，１０１ 電子回路装置，１１１−１乃至１１１−４ フレキシブル基板，１１３−１，１１３−２ スペーサ基板，１２１ チップ型電子部品，１２３ 絶縁性樹脂，２０１ 電子回路装置，２１１−１，２１１−２ スペーサ基板，２２３−１，２２３−２ フレキシブル基板

Claims (2)

1. 電子部品が配置される２以上の回路基板により構成される電子回路装置であって、
   一方の回路基板と他方の回路基板の間に、
   第１のリジット基板と、
   第２のリジット基板と、
   前記第１のリジット基板と前記第２のリジット基板との間に積層され、外部の基板と電気的に接続するためのフレキシブル基板と
   により構成されるスペーサ基板を
   備え、
   前記フレキシブル基板は、前記第１のリジット基板を介して、前記一方の回路基板の、前記他方の回路基板に対向する面に電気的に接続され、前記第２のリジット基板を介して、前記他方の回路基板の、前記一方の回路基板に対向する面に電気的に接続される
   ことを特徴とする電子回路装置。
2. 前記第１のリジット基板および前記第２のリジット基板は、はんだ、異方性導電接着剤、または金属ペーストで前記一方の回路基板または前記他方の回路基板に、電気的および物理的に接続される
   ことを特徴とする請求項１に記載の電子回路装置。

Images