JPH07142532A

JPH07142532A - 回路部品の実装構造

Info

Publication number: JPH07142532A
Application number: JP28294993A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiko Miyazaki; 伸彦宮崎
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1993-11-12
Filing date: 1993-11-12
Publication date: 1995-06-02

Abstract

(57)【要約】【目的】ＴＡＢ方式のＬＳＩの実装に適用することが
でき、サービスメンテナンス性、放熱性、耐不要輻射
性、耐衝撃性、耐振動性、耐湿性に優れた回路部品の実
装構造を提供する【構成】高熱伝導性を有するパッケージ側壁の基板と
の接合部分およびヒートシンク材は、それぞれその基板
およびそのパッケージに対してそれぞれかしめられて固
着されているとともに、回路部品とそのパッケージの内
壁との間に高熱伝導性を有する緩衝材が密着して挿入さ
れている。あるいは、金属べースからなる高熱伝導・低
熱抵抗・高放熱性を有する基板の裏側に座ぐり孔を形成
し、その座ぐり孔内にＬＳＩの回路部品を配設するとと
もに、その回路部品の上方に位置する座ぐり孔内壁との
間には高熱伝導性を有する緩衝材を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、情報処理装置（コンピ
ュータ装置、ワードプロセッサ装置、レジスタ装置、情
報処理端末機器等）の内部にある基板等に実装されるＴ
ＡＢ方式のＬＳＩのモジュール実装構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のＴＡＢ方式のＬＳＩ及び樹脂フラ
ットパッケージ型のＬＳＩの基板への実装は、リフロー
方式による半田付け方法や、熱異方性導電膜方式によ
り、接続端子の接続が行われてきた。この熱異方性導電
膜方式は、所定の温度、圧力、加熱・加圧時間を制御す
ることにより、この導電膜を構成する熱可塑性接着剤が
溶けて機械的に接続されると同時に、この導電膜内の金
属粒子が加圧されることによって、上下の接続端子間を
電気的にも接続させるというものである。

【０００３】又、樹脂フラットパッケージ型のＬＳＩ等
の回路部品は、特に高発熱性を有することから、この回
路部品の上に、アルミニウム、酸化アルミニウム等から
なるヒートシンク材を設け、放熱を行っている。

【０００４】図８および図９はそれぞれ、上述した方式
で実装された樹脂フラットパッケージ型のＬＳＩとヒー
トシンク材とが接着固定された実装ユニットの、外観図
およびその側面構造を示す図である。

【０００５】この図に示すように、上述した方式でＬＳ
Ｉの基板へ、接続端子８１０ｂ，８１０ｃ，８１０ｅが
接続された樹脂フラットパッケージ型のＬＳＩ８１０が
実装されており、この樹脂フラットパッケージ型のＬＳ
Ｉ８１０とヒートシンク材８１１との接合は、アルミニ
ウム等の金属粉が混練された２液型エポキシ系等の高熱
伝導性接着剤８１２により、固定されている。

【０００６】また、このようにヒートシンク材が接着固
定された実装ユニットを、基板へ搭載した状態の外観図
を図１０に、また、その側面構造を図１１に示す。この
基板８１１は、ガラスエポキシ等からなり、高熱伝導性
・高放熱性を特に有していない非金属性の材質であるた
め、実装ユニットを筐体へ取り付ける場合、高放熱性を
得るために必然的に回路部品側を上にして実装されてい
る。

【０００７】特に、ＴＡＢ方式のＬＳＩ等の回路部品の
上に、ヒートシンク材を取り付けることは、ＴＡＢ方式
のＬＳＩ等の回路部品の構造上、難しく、その実装例も
ない。これは、回路部品のアウターリード端子は、端子
幅数十μｍ〜数百μｍ、端子厚さ数〜数十μｍという非
常に薄く、しかも、強度がない部品であるため、ヒート
シンク材の重みに耐えられないことにその原因がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うに、ＴＡＢ方式のＬＳＩのモジュール実装において
は、特に、耐発熱、耐不要輻射、耐衝撃、耐湿性、取り
外しメンテナンスを要求される。

【０００９】しかし、前者の従来技術で述べたリフロー
方式による半田付け方法や、熱異方性導電膜方式により
接続端子を接続する場合、以下の問題点がある。（１）一度、ＬＳＩの端子と基板の端子を接続すると、
取り外しが非常に困難で、サービスメンテナンス等の作
業は殆どできない。

【００１０】（２）今後のＬＳＩの高集積化に伴い、必
然的にＬＳＩの発熱量が増大する。しかし、従来の端子
接続だけでは、このＬＳＩの発熱問題に対応できず、充
分な放熱効果が得られない。このため、ＬＳＩの信頼性
が劣化し、トラブル発生の原因となる問題が発生する可
能性がある。

【００１１】（３）従来のものでは、クッション性のあ
るものが、接続端子に常に加圧されているもの等に比べ
ると、脆性的な所があり、しかも、接続端子が端子幅数
十μｍ〜数百μｍ、端子厚さ数〜数十μｍ単位で形成さ
れているので、耐衝撃性に弱い傾向にある。

【００１２】（４）従来のものでは、ＬＳＩを囲む不要
輻射対策としてのシールド材が形成されていないので、
ＬＳＩから発生する不要輻射に対する局部での対策がで
きない。

【００１３】（５）従来のものでは、ＬＳＩの防湿対策
が充分でなく、経時的に接続端子の腐食、ＬＳＩチップ
への湿気侵入による信頼性劣化、トラブル等の問題が発
生し易い。

【００１４】（６）半田付けのためのリフロー装置や熱
異方性導電膜での端子接続のための熱圧着装置等は、大
掛かりな設備導入をしなければならない。さらに、後者の従来技術で述べた樹脂フラットパッケー
ジ型のＬＳＩとヒートシンク材とが接合された構造のも
のについては、以下の問題点がある。

【００１５】（１）ＬＳＩとヒートシンク材が接着剤で
固定されているので、取り外しが容易でなく、サービス
メンテナンス性が悪い。つまり、ヒートシンク材が接着
固定されている回路部品を取り外す際には、ヒートシン
ク材の高さ分だけ高いので、一般に使用されているＬＳ
Ｉ取り外し治具（こて）では、取り外しはできないの
で、特別な治具が必要となり、サービスメンテナンス性
が悪い訳である。

【００１６】また、このように容易に取り外しができな
いことによる廃棄の際の環境問題も新たに発生する。（２）一方、ＬＳＩとヒートシンク材が接着剤で固定さ
れている点で、その接着信頼性にも問題がある。すなわ
ち、この接着剤では、経時的にヒートシンク材が外れて
しまい、他の回路部品とこのヒートシンク材とが接触し
て、機器の発煙や発火の事故につながる恐れがある。

【００１７】（３）発熱するＬＳＩチップとヒートシン
ク材の間は、熱伝導性が効率的でない樹脂のフラットパ
ッケージが介在しているので、熱抵抗が高くなり、放熱
性に欠けた構造となる。また、このように発熱する回路
部品の上にヒートシンク材を載せる構造とした場合、不
要スペースを取らざるを得ない。この結果、薄型実装が
できず、機器本体の薄型・高密度実装が実現できない。

【００１８】（４）ヒートシンク材はアルミニウムや酸
化アルミニウム等から形成されているが、比較的重いの
で、薄型の回路部品、本願の目的とするＴＡＢ方式のＬ
ＳＩへの接着固定が難しい。つまり、従来技術では、ヒ
ートシンク材を接着固定した場合、その重みでＴＡＢ方
式のＬＳＩのアウターリード端子に負荷がかかり、断線
してしまうため、パッケージ型の回路部品のみしか適用
できない。

【００１９】（５）また、従来技術では、回路部品から
の不要輻射ノイズが出やすい傾向にある点でも問題があ
る。本発明はこれらの問題点を解決するためになされたもの
であり、ＴＡＢ方式のＬＳＩの実装に適用することがで
き、また、このＬＳＩの回路部品を簡単に取り外すこと
ができるなど、サービスメンテナンス性がよく、ＬＳＩ
の発熱問題を解消、湿気侵入防止ができ、また、経時的
に接着信頼性を損なうことがなく、さらに耐不要輻射、
耐衝撃、耐振動の構造を備えたＴＡＢ方式のＬＳＩの実
装構造を提供するとともに、機器の薄型・高密度実装が
でき、かつ、高放熱性、ＬＳＩの耐湿性向上、耐衝撃
性、耐振動性を備え、しかも、その実現のための工程が
容易な回路部品の実装構造を提供することを目的とす
る。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、第１の発明の回路部品の実装構造は、基板上にＬ
ＳＩの回路部品が搭載され、その回路部品は基板に固定
された高熱伝導性を有するパッケージにより覆われてい
るとともに、そのパッケージ上面にはヒートシンク材が
設けられた回路部品の実装構造において、上記パッケー
ジ側壁の上記基板との接合部分および上記ヒートシンク
材は、それぞれ上記基板および上記パッケージに対して
それぞれかしめられて固着されているとともに、上記回
路部品と上記パッケージの内壁との間に高熱伝導性を有
する緩衝材が密着して挿入されていることによって特徴
付けられる。

【００２１】また、第２の発明の回路部品の実装構造
は、金属べースからなる高熱伝導・低熱抵抗・高放熱性
を有する基板裏面側に座ぐり孔が形成され、その座ぐり
孔の内壁に覆われた状態でＬＳＩの回路部品が搭載され
ているものと、更に、その回路部品の上面とその回路部
品の上方に位置する座ぐり孔の内壁部との間には高熱伝
導性を有する緩衝材が設けられてなることによって特徴
付けられる。

【００２２】

【作用】まず、第１の発明では、ヒートシンク材と高熱
伝導性を有するパッケージ、および、そのパッケージと
基板は、それぞれかしめられて機械的に固定され、ま
た、機械的にその固定を解除できる。また、高熱伝導性
を有する緩衝材によって、ＬＳＩの回路部品への衝撃や
振動は和らげられる。この緩衝材は回路部品とパッケー
ジの内壁との間に密着して介在しており、高放熱性、耐
湿性およびシールド効果に優れる。

【００２３】また、第２の発明では、高熱伝導・低熱抵
抗・高放熱性を有する基板に形成された座ぐり孔内に回
路部品が搭載された構造なので、実装化されたモジュー
ルの厚さは、座ぐり孔内に搭載された回路部品の高さの
厚みが基板に吸収されたものとなる。したがって、回路
部品の高さの厚み分、薄型の実装ができる。また、回路
部品は基板の下方に設置されているので、熱抵抗が低
く、高効率の高放熱性を有する構造となる。また、緩衝
材によって、ＬＳＩの回路部品への衝撃や振動は和らげ
られる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明実施例について説明する。ま
ず、第１の発明の実施例（以下、第１実施例という）に
ついて、その構成の断面形状を示す図１および図３、な
らびにその分解斜視図を示す図２に基づいて説明する。

【００２５】ＴＡＢ方式のＬＳＩ１のモジュールは、そ
のＴＡＢ方式のＬＳＩの各接続端子（アウターリード）
１ａと基板２上に設けられている各接続端子２ａとが位
置合わせされ、また、ＴＡＢ方式のＬＳＩ１と基板２と
の間に仮固定用の両面テープ３を介在させた状態で、高
熱伝導性緩衝材４をそのＴＡＢ方式のＬＳＩ１上に配置
させて、パッケージ５が基板２に加圧固定されている。
このパッケージ５には、基板２との固定のためのかしめ
部５ａが形成されている。このかしめ部５ａの上部に
は、段差５ｂが設けられており、この段差５ｂにより、
必要最小限に基板２と接し、パッケージ５が加圧固定さ
れてもパッケージ５全体が基板２に接することなく、基
板２上の配線（図示せず）等を傷つけることのないよう
な設計となっている。一方、基板２には、この基板２に
貫通し、断面が長方形のパッケージ取付孔部２ｂが四方
に計４か所形成されており、このパッケージ取付孔部２
ｂにはそれぞれかしめ部５ａが挿入され、かしめ部５ａ
は所定の位置でかしめられ固定されている。このパッケ
ージ５は、アルミニウムあるいは酸化アルミニウム等に
より形成されており、かしめるのに適した材料によりな
っている。

【００２６】また、高熱伝導性緩衝材４は、図２におけ
るＡ−Ａ断面図である図３（ｃ）に示すように、ＬＳＩ
チップ１ｂの逃げ凹部４ｂと、ＴＡＢ方式のＬＳＩ１の
接続端子１ａ上に直接加圧固定される加圧凸部４ａが形
成された形状となっている。この逃げ凹部４ｂは、加圧
固定時にＬＳＩチップ１ｂに極度に圧力が加わらないよ
うにするための構造となっている。また、高熱伝導性緩
衝材４は、クッション性のあるシリコーン等の複合材か
らなる高熱伝導性のある放熱クッションゴム材やリキッ
ドヒートシンク材が用いられている。

【００２７】さらに、パッケージ５上には、ヒートシン
ク材６が設置されている。このパッケージ５の上面には
予めかしめ用穴５ｃが２か所形成されており、ヒートシ
ンク材６の底面には、この２か所のかしめ用穴５ｃに挿
入すべきかしめ用突起ピン６ａが取り付けられている。
そして、このヒートシンク材６とパッケージ５の間にク
ッション性を有する高熱伝導性ゴム材７を介在させた状
態で、かしめ用穴５ｃとかしめ用突起ピン６ａが嵌合さ
れ、図３（ａ）に示すように、ヒートシンク材６とパッ
ケージ５とが固着された状態では、かしめ用突起ピン６
ａは潰れた状態のピン６ｂとなっている。このヒートシ
ンク材６のかしめ用突起ピン６ａは押し出しプレス成形
でも容易に形成でき、また、このヒートシンク材６がア
ルミニウムや酸化アルミニウム等の軟らかい金属で出来
ているので、容易にかしめることができ、それによって
固定することができる。

【００２８】以上の構成の第１実施例では、以下の実施
例効果を挙げることができる。サービスメンテナンス等
において、ＴＡＢ方式のＬＳＩ１の取り外し作業は、基
板２にかしめられ固定されたパッケージ５のかしめ部５
ａを、ペンチ等の工具でパッケージ取付孔部２ｂから取
り出すことができる形状に戻すことによって、簡単にそ
の固定の解除がなされる。したがって、取り外し作業時
間も短縮化できる。また、パッケージ５とヒートシンク
材６の取り外し作業も、同様に、容易に取り外すことが
できる。

【００２９】さらに、このパッケージ５とヒートシンク
材との固定は、従来例のように経時的に接着不良となる
接着剤によるのではなく、機械的に固定がなされている
ので、固定状態が経時的に不良となることがない。

【００３０】また、パッケージ５が基板２にかしめられ
固定された状態では、パッケージ５のかしめ部５ａと、
基板２上に設けられたグランドパターンとに圧力が加わ
った状態で接触するので、低いインピーダンスで接続が
でき、不要輻射対策としての設置が可能となる。また、
ＴＡＢ方式のＬＳＩ１を取り囲む形で、電波吸収および
反射の効果があるアルミニウム又は酸化アルミニウム等
の部材でパッケージ５が形成されているので、ＴＡＢ方
式のＬＳＩ１から発生する不要輻射ノイズを最小限の範
囲で抑えることができ、ＥＭＩシールド効果に優れてい
る。

【００３１】また、高熱伝導性緩衝材４を、ＴＡＢ方式
のＬＳＩ１上に加圧接触し、かつ、パッケージ５と接触
してこれらの間に設けたので、高熱伝導性が得られる。
さらに、パッケージ５上に設けられたヒートシンク材６
により、さらに放熱効果を高めることができる構造とな
っている。

【００３２】また、この高熱伝導性緩衝材４は、高熱伝
導性に効果を発揮するばかりでなく、この高熱伝導性緩
衝材４は、パッケージ５で加圧されたまま基板２にかし
められ固定されているので、常に圧力がかけられた状態
にあり、ＴＡＢ方式のＬＳＩ１の耐衝撃性に強く、たと
え衝撃が加わっても、この高熱伝導性緩衝材４が緩衝材
として働くので、衝撃を和らげる効果がある。さらに、
このＴＡＢ方式のＬＳＩ１の回りは密閉状態が保たれて
おり、湿気の入り込む余地がないので、例えば、ＴＡＢ
方式のＬＳＩ１の接続端子１ａの腐食、ＬＳＩチップ１
ｂへの湿気侵入による信頼性劣化によるトラブルの発生
を防ぐことができる。

【００３３】こうしたＴＡＢ方式のＬＳＩ１のモジュー
ルの実装工程では、特に大掛かりな設備導入が必要でな
く、ＬＳＩの位置合わせとかしめるための工具だけでよ
く、簡略化が実現できる。

【００３４】次に、第２の発明の実施例（第２実施例と
いう）について、その構成の断面形状を示す図４、なら
びにその分解斜視図を示す図５に基づいて説明する。基
板２０は、アルミニウム、酸化アルミニウム、窒化アル
ミニウム等の金属ベースからなる低熱抵抗・高放熱性を
有する１層あるいは多層の積層基板からなっている。こ
の基板２０の裏面には、凹状の座ぐり孔４２ａが設けら
れており、この座ぐり孔４２ａは、エンドミル等による
機械加工又はプレス加工により形成され、また、その大
きさはＴＡＢ方式のＬＳＩの回路部品のＬＳＩチップ１
ｂを収容できる程度となっている。このような構造の座
ぐり孔４２ａには、クッション性を有する高熱伝導性の
あるシリコーン複合ゴムシート４３が配設され、剥き出
しのＬＳＩチップ１ｂがこのシリコーン複合ゴムシート
４３に密着した状態で配設されている。また、ＴＡＢ方
式のＬＳＩ１の接続端子４１ｂ・・・・４１ｂはそれぞれ、
基板に設けられている接続端子４２ｂ・・・・４２ｂと対応
する位置に位置決めされ、半田または熱異方性導電膜等
の接合材４４によって、接合固定されている。この基板
２０の裏面は封止樹脂１ｆによって、樹脂封止されてい
る。

【００３５】さらに、上記した図４に示す実施例の構成
に加えて、放熱効果を高めるためにヒートシンク材６５
を設けた構成を、その断面図の図６およびその分解斜視
図の図７のそれぞれに示す。

【００３６】この構成では、基板２０に設けられた座ぐ
り孔４２ａ側に、ＴＡＢ方式のＬＳＩ１が取り付けられ
ているが、それとは反対側の上面、にヒートシンク材６
５がアルミニウム等の金属粉が混練された高熱伝導性接
着剤６６により接着固定されている。このヒートシンク
材６５により、図４に示す実施例に比べ、さらに、放熱
効果が高められる構成となる。

【００３７】この実施例では、基板２０に座ぐり孔４２
ａを設け、その中にＬＳＩチップ１ｂをシリコーン複合
ゴムシート４３に密着して配設した構造としたので、回
路部品に対して耐衝撃、耐振動性があり、また、基板２
０内にＬＳＩチップ１ｂの厚さが吸収される構造とした
ので、薄型実装ができる。したがって、機器の薄型・高
密度実装が実現できる。さらに、ＴＡＢ方式のＬＳＩ１
は金属からなる基板２０に取り囲まれた状態となってお
り、先の第１の発明の実施例同様、ＥＭＩシールド効果
にも優れている。また、この基板２０の座ぐり孔４２ａ
の形成にあたっては、一般に使用されているエンドミル
等による機械加工や、プレス型による加工を行えばよい
から、こうした簡単な工程で実現できる。

【００３８】なお、上記した第１および第２の発明によ
る実装ユニットは、筐体等に取り付ける際には、発熱体
が下側に設置されるのが好ましい。これは下側に設置さ
れた発熱体からの熱は、下から上に放熱されることが、
最も効率がよいことによる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、第１の発明の回路
部品の実装構造によれば、高熱伝導性を有するパッケー
ジ側壁の基板との接合部分およびヒートシンク材は、そ
れぞれその基板およびそのパッケージに対してそれぞれ
かしめられて固着されているとともに、回路部品とその
パッケージの内壁との間に緩衝材が密着して挿入された
構成としたので、取り外し等が簡単にでき、サービスメ
ンテナンス性が向上し、放熱効果の高い構造となり、発
熱問題は解消し、また、耐衝撃性および耐振動性が向上
し、さらに、不要輻射ノイズを最小限に抑えることもで
き、しかも、耐湿性の高い回路部品の実装構造を実現で
きる。

【００４０】また、第２の発明の回路部品の実装構造に
よれば、金属べースからなる高熱伝導・低熱抵抗・高放
熱性を有する基板の裏側に座ぐり孔を形成し、その座ぐ
り孔内にＬＳＩの回路部品を配設するとともに、その回
路部品の上方に位置する座ぐり孔内壁との間には高熱伝
導性を有する緩衝材を設けた構成としたので、薄型実装
が可能となり、機器の薄型・高密度実装を実現でき、ま
た、第１の発明の効果同様、サービスメンテナンス性が
向上し、放熱効果の高い構造となり、発熱問題は解消
し、また、耐衝撃性および耐振動性が向上し、さらに、
不要輻射ノイズを最小限に抑えることもでき、しかも、
耐湿性の高い回路部品の実装構造を実現できる。

【００４１】また、上記した本発明のいずれも、ＴＡＢ
方式のＬＳＩの回路部品の実装においても適用できる点
で優れており、特にＬＳＩの回路部品等を損ねることな
く、ヒートシンク材の取付けが可能となった点で、その
効果は大きい。

【００４２】また、以上の構造により実装されたＬＳＩ
は、信頼性が向上し、品質の高いＬＳＩモジュールを提
供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の構成を示す断面図

【図２】第１実施例の構成を示す分解斜視図

【図３】第１実施例の構成を説明するための断面図

【図４】第２実施例の構成を示す断面図

【図５】第２実施例の構成を示す分解斜視図

【図６】第２の発明の他の実施例の構成を示す断面図

【図７】第２の発明の他の実施例の構成を示す分解斜視
図

【図８】従来例の構成を示す斜視図

【図９】従来例の構成を示す側面図

【図１０】もう１つの従来例の構成を示す斜視図

【図１１】もう１つの従来例の構成を示す側面図

【符号の説明】

１・・・・ＴＡＢ方式のＬＳＩ１ｂ・・・・ＬＳＩチップ２・・・・基板２ｂ・・・・パッケージ取付孔部４・・・・緩衝材５・・・・パッケージ５ａ・・・・かしめ部５ｃ・・・・かしめ用穴６・・・・ヒートシンク材６ａ・・・・かしめ用突起ピン４２ａ・・・・座ぐり孔４３・・・・シリコーン複合ゴムシート

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上にＬＳＩの回路部品が搭載され、
その回路部品は基板に固定された高熱伝導性を有するパ
ッケージにより覆われているとともに、そのパッケージ
上面にはヒートシンク材が設けられた回路部品の実装構
造において、上記パッケージ側壁の上記基板との接合部
分および上記ヒートシンク材は、それぞれ上記基板およ
び上記パッケージに対してそれぞれかしめられて固着さ
れているとともに、上記回路部品と上記パッケージの内
壁との間に高熱伝導性を有する緩衝材が密着して挿入さ
れていることを特徴とする回路部品の実装構造。
【請求項２】金属べースからなる高熱伝導・低熱抵抗
・高放熱性を有する基板裏面側に座ぐり孔が形成され、
その座ぐり孔の内壁に覆われた状態でＬＳＩの回路部品
が搭載されているとともに、その回路部品の上面とその
回路部品の上方に位置する座ぐり孔の内壁部との間には
高熱伝導性を有する緩衝材が設けられてなる回路部品の
実装構造。