JP6619269B2 - Usb装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
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。
B装置及びその製造方法を提供することである。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
着以外の方法を用いても良い。
他のUSB装置にも適用できる。
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。
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
Claims (8)
- 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。 - 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。
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
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