JP2007134427A - モジュールパッケージ及びモジュールパッケージの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】チップを内蔵するＳＩＰのような構造の場合、チップの電気接続用または検査用の端子をプリント基板の上面もしくは下面に配置しなければならず、プリント基板の面積が大きくなり、コストアップの要因となっていた。
【解決手段】モジュールパッケージ１０は、第一の基板１１と、ＩＣ１７が実装され、ＩＣ１７とランド１５を接続する配線パターン１６が形成されている第二の基板１３、二つの基板を電気的に接続するビア１４が存在する絶縁体のコンポジットシート１２から構成される。ビア１４、ランド１５はパッケージ製造の工程中で基板を切断する境界線上に配置されていたため、一部が基板と共に切断され、パッケージ１０の側面に露出する。これによりモジュールパッケージの側面に面積の大きな端子を設けることが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）やＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、またはＬＳＩやＩＣを混載したＭＣＭ（Ｍｕｌｔｉ Ｃｈｉｐ Ｍｏｄｕｌｅ）やＳＩＰ（Ｓｙｓｔｅｍ Ｉｎ Ｐａｃｋａｇｅ）などのモジュールをパッケージ化したモジュールパッケージおよびその製造方法に関するものである。

近年、デジタルテレビなどのデジタル家電に利用する回路の高集積化が進んでいる。回路の高集積化は、ＳＯＣ（Ｓｙｓｔｅｍ Ｏｎ Ｃｈｉｐ）として一つのシステムＬＳＩに多くの機能を集積する方法が一つあるが、商品サイクルが短くなったことによる開発時間の短縮や開発コストの削減等の理由により、ＭＣＭやＳＩＰ技術を用いて、既に開発済みのシステムＬＳＩやメモリデバイスなどを一つのパッケージに格納する方法も多く取られるようになってきている。

しかし、そうした高集積化に伴い、システムＬＳＩなどからのインターフェース信号は格段に増加し、同時に外部入出力端子の数も増加する。外部入出力端子の増加によって、全ての端子を配置するためにチップを実装するプリント基板の面積も増加し、さらにはそのパッケージを実装するプリント基板の面積までも増加してしまう。プリント基板の面積の増大は、そのままコストアップの原因にもなる。この問題は、いくつかのＬＳＩを一つにしたＳＩＰなどではさらに深刻となる。

外部入出力端子の増加によるプリント基板面積の拡大を防ぐ一つの方法として、端子をチップの実装されたプリント基板の上面もしくは下面に配置するのではなく側面に配置することが考えられる。

特許文献１にはプリント基板の中間層に設けたパターンを基板の側面に引き出し、その引き出した点を試験端子として利用し試験を行うことにより、ミスの発見を容易に検出できる試験方法が記載されている。

また、特許文献２にはＢＧＡパッケージの側面に試験用端子を配置することで、ボールのサイズやボール間の距離が小さくなっても試験できる方法が記載されている。
特開平６−３８２５０号公報 特開平１１−１７０５８号公報

しかし、上記の特許文献１のような方法で試験をしようとすると、最近のプリント基板上に形成される銅等のパターンの厚みが数十マイクロメートルと薄いため、側面から測定しようとすると検査器のプローブが触れられる領域である検査用端子の面積が非常に小さくなる（数十マイクロメートル×数百マイクロメートル程度）。こうなると、人間の手で簡単に検査することはできず、専用の高精度な試験装置等が必要となってしまう。

また、上記の特許文献２のような構造を実現しようとした場合には、プリント基板の側面に配線パターンを伸ばさなければならない。しかし、プリント基板の側面に配線パターンを伸ばすという工程が新たに必要となる上に、現在使用されている装置を用いて容易に配線を側面まで伸ばすことは難しく、専用の装置等が必要となるため、実現は困難である。

そこで、本発明にかかるモジュールパッケージでは、基板の上下面を電気的に接続するビアを、この基板の側面に露出させる構成とした。また、絶縁層の上下に配置した基板のランドどうしを電気的に接続するビアを、この絶縁層の側面に露出させる構成とした。

さらに、本発明にかかるモジュールパッケージの製造方法では、基板を、この基板の上下面を電気的に接続するビアを横切る境界線に沿って切断することを特徴としている。また、複数の基板とこの間に挟まれた絶縁層を、この絶縁層の上下に配置した基板のランドどうしを電気的に接続するビアを横切る境界線に沿って切断することを特徴としている。

本発明のモジュールパッケージによれば、電気接続用または検査用の端子を上下面に配置せず側面に配置することができるので、上下面にのみこれらを配置した場合と比較してプリント基板の面積を削減することができる。また、この端子は、基板の上下面を電気的に接続するビアを側面に露出させたものなので、単に基板上の配線パターンを基板の端部まで延ばす従来技術に比して、面積の大きい端子を側面に構成させることができる。

特に、ＩＣなど比較的高さのある部品を挟み込むための絶縁シートの層で側面に端子を形成した場合は、従来と比較して数十倍以上厚い数百マイクロメートル程度の端子面積を確保できるので、人間の手で検査することも十分可能であり、装置を利用する場合にもそれほど精度が高くなくても検査することができる。

また、本発明のモジュールパッケージの製造方法によれば、従来から利用されているプリント基板を加工する装置を用いてビアやスルーホールが形成されているプリント基板を切断すればよいだけなので、大変容易である。検査用端子となるビアは本来廃棄される部分との境界線上に形成すればよく、この検査用端子を形成するためにプリント基板を大きく作成する必要もない。

さらに、プリント基板の削減や高精度の装置を利用しなくてよいという点から、この発明はコストを抑える効果も併せ持っている。

以下本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるモジュールパッケージの構成を示す斜視図である。

図１において、モジュールパッケージ１０は、第一の基板１１、第二の基板１３、絶縁シート１２、第二の基板１３上面に実装されるＩＣ１７、後述する基板の切断工程によって一部切断されている第二の基板１３上に形成されるランド１５および第一の基板１１と第二の基板１３を電気的に接続する絶縁シート１２に形成されるビア１４、第二の基板１３上の配線１６から構成される。

ＩＣ１７は第二の基板１３の上面にフリップチップ方式やワイヤボンディング方式等の方式で実装されており、ランド１５は第二の基板１３の上面に配置され、ビア１４の底面と接続する。

第二の基板１３上面の配線１６によって、ＩＣ１７とランド１５は接続している。

したがって、ＩＣ１７の信号入出力端子は配線１６、ランド１５、ビア１４まで接続されるので、モジュールパッケージ１０の側面から露出しているビア１４をＩＣ１７への入出力端子として、また、ＩＣ１７から出力される信号の検査用端子として利用することができる。

また、図２はモジュールパッケージ１０を第一の基板１１の上面方向から見たときに第一の基板１１と絶縁シート１２を透過させた場合における平面図（図２（ａ））とモジュールパッケージ１０の側面図（図２（ｂ））の構成を示す。なお、両図において同一の構成要素については同一の番号で表すものとする。

第一の基板１１と第二の基板１３は絶縁シート１２を挟んで積層されている。絶縁シート１２の厚さは第二の基板１３に実装されている部品が第一の基板１１に接触することを防ぐためにそれらの部品よりも厚くする必要があり、この図の場合にはＩＣ１７の高さよりも厚くなる。

また、絶縁シート１２には、導体ペーストが充填されたビア１４が形成されており、このビア１４により、第二の基板１３上のランド１５および、このランド１５に対応する位置に設けた第一の基板１１上のランドが電気的に接続される。

ビア１４およびランド１５は、図２（ａ）に示すように、上下方向から見て略半分に切断され、これにより、図２（ｂ）に示すように絶縁シート１２の側面にビア１４の切断面が露出している。このビア１４の露出部分は、ランド１５を介してＩＣチップ１７と電気的に接続されているので、電気接続用または検査用の端子として用いることが可能である。

本実施の形態１では、図１、図２に示すように、ランド１５およびビア１４を、上下方向から見て略半分に切断する構成を例示している。ビア１４が一般的に円柱形状の構成であることを考慮すれば、中心線に沿って半分に切断することで、その断面面積を最大に確保することができるためである。

なお、ビア１４の直径を大きくとる、または絶縁シート１２の厚みを増やすことで、ビア１４の断面面積を大きくすることも可能である。これにより、より大きな電気接続用または検査用の端子を確保することができる。

絶縁シート１２の厚みは、第二の基板１３上に搭載するＩＣ１７の高さにあわせて任意に設定可能であるが、特に、１ｍｍ程度の厚みを持つ場合（すなわち、ＩＣ１７の高さが１ｍｍ弱の場合）、十分な面積を有するビア１４を確保することができる。また、ビア１４の直径についても任意に設定可能である。

本実施の形態１の構成により、ＩＣ１７の電気接続用、または検査用の端子を、第二の基板１３の上下面に配置せず、絶縁シート１２の側面に配置することが可能となる。これにより、第二の基板１３の上下面に端子を配置する必要のない分、第二の基板１３の面積を削減することが可能となる。

また、第二の基板１３上に配置したＩＣ１７の電気接続用、または検査用の端子を、第一の基板１１に配置しなくてすむ（モジュールパッケージ１０の上下面まで引き回す必要がなくなる）ので、第一の基板１１の設計自由度も上がる。

さらに、絶縁シート１２の側面に露出した端子をＩＣ１７の検査用端子として用いることで、今まで面積削減のために設置していなかった検査用端子を、同面積の基板上に配置できるため、より詳細に内部のＩＣ１７の信号を解析することができる。

本実施の形態１の構成では、ＩＣ１７など比較的高さのある部品を挟み込むための絶縁シート１２の層で電気接続用または検査用の端子を形成するため、新たに端子用の厚い層を設けることなく、従来と比較して数十倍以上厚い１ｍｍ程度の厚みをもつ端子を確保できる。このため、人間の手で検査することも十分可能であり、装置を利用する場合にもそれほど精度が高くなくても検査することができる。

なお、以上の実施の形態１では、電気接続用または検査用の端子の設置場所を絶縁シート１２の側面としているが、基板１３や１１の側面に設ける構成としてもよい。この場合、基板１３や１１のスルーホールやビアを利用する。基板１３や１１の側面に端子を設けた場合でも、スルーホールは数百μｍの幅を確保できる。基板上の配線を側面まで引き伸ばしたとしても、配線の幅が数十μｍ程度しかないことを考慮すれば、これよりも面積の大きい検査用端子を配置することができる。

次に、モジュールパッケージ１０の製造方法について、図１、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、図４を用いて説明する。

図３は後述する積層プレス工程Ｓ１２で積層プレスする前の各基板と絶縁シートの構成を示す平面図である。ここで、２１、２３は基板であり、２２は基板２１と２３を物理的に接続する絶縁シートである。この例では上から順に基板２１、絶縁シート２２、基板２３が積層される。これら基板２１、絶縁シート２２、基板２３は、それぞれ、図１における第一の基板１１、絶縁シート１２、第二の基板１３に対応している。

図４はモジュールを製造する工程を示した工程図である。

図３（ａ）において、基板２３は、基板切断工程Ｓ１３によって切断される前の状態であるランド１５’を備えている。１３’は、後述する基板切断工程Ｓ１３において切断される境界線を示すものである。

図３（ｂ）において、絶縁シート２２は、後述する基板切断工程Ｓ１３によって切断される前の状態であるビア１４’を備えている。１２’は、後述する基板切断工程Ｓ１３において切断される境界線を示すものである。なお、この境界線１２’は、ビア１４’の中心線を通っている。これは、ビア１４’の切断面を最大限にするためである。

図３（ｃ）において、１１’は、後述する基板切断工程Ｓ１５において切断される境界線を示すものである。境界線１３’、１２’、１１’は、それぞれ対応する位置にあり、後の基板切断工程Ｓ１３ではこれら境界線１３’、１２’、１１’に示される線上で基板２３、絶縁シート２２、基板２１がまとめて切断される。

図４において、モジュールパッケージの製造は、まず基板２１、絶縁シート２２、基板２３の作成工程Ｓ１１から始まる。

基板２３の作成では、境界線１３’が引かれ、その境界線１３’上にランド１５’が形成される。他にも、基板２３上にＩＣ１７が実装され、ＩＣ１７とランド１５’が電気的に接続されるように配線１６が引かれる。

絶縁シート２２の作成では、境界線１２’が引かれ、その境界線１２’上にビア１４’が形成される。ビア１４’は絶縁シート２２の必要な部分に穴を開け、その穴へ導電ペーストを充填することで形成される。また、基板２１の作成では、境界線１１’が引かれる。

基板２１、絶縁シート２２、基板２３の作成が完了すると、それらの基板と絶縁シートを重ね合わせて圧着し、１枚の基板にする積層プレス工程Ｓ１２に移る。なお、説明の便宜上、基板２３、絶縁シート２２、基板２１を作成してから重ね合わせる工程として説明しているが、基板２３に、絶縁シート２２を重ねてからエッチング等処理によりビア１４’を設け、導電ペーストを充填後、さらに基板２１を貼り合せる工程であってもよい。

積層プレス工程Ｓ１２では、境界線１１’、１２’、１３’が上方向から見て一致するように基板２１、絶縁シート２２、基板２３が重ねられる。

積層プレスが完了すると、積層された基板を切断する基板切断工程Ｓ１３に移る。

基板切断工程Ｓ１３では、上面の境界線１１’に沿って基板をルーターやダイサー、ダイヤモンドカッターなどを利用して切断する。基板を切断するときに、境界線上に配置していたランド１５’とビア１４’も同時に切断されるので、導体の部分が表面に露出し、ランド１５とビア１４が形成され、側面に電気接続用または検査用の端子を持ったモジュールパッケージが完成する。

なお、本実施の形態１においては基板間の位置を合わせる方法としてダイシング境界線を用いて記述しているが、これは、積層プレス工程Ｓ１２での積層時の位置合わせの目安として用いるものであり、実際に各基板上に線がなくても位置併せが可能であれば、他の手段を用いることができる。例えば、切断前の基板２３、絶縁シート２２、基板２１において、一端からの距離を固定にしておくことで各基板を切断する境界線を一致させることが可能である。また、配線パターンや基板貫通穴などを用いて位置合わせしてもよい。

以上、本発明の実施の形態１にかかるモジュールパッケージの構成および製造方法を説明したが、上記説明は本発明の実施形態の一例にすぎず、これに限定されるものではない。

例えば、第一の基板１１、基板２３は片面もしくは両面プリント配線板でも多層プリント配線板でもビルドアッププリント配線板でもよく、配線１６も第二の基板１３上面と記載しているが、上面である必要はなく、下面でも中間層でも構わない。また、絶縁シート２２も１枚でも何枚かを積層した構造でも構わない。

さらに、図１では第一の基板１１、絶縁シート１２、第二の基板１３の３層構造となっているが、絶縁シートを基板で挟み込む構造であれば３層以上あっても構わない。また、上記の形態１ではビア１４をＩＣ１７の検査用端子としているが、１つのＩＣからの出力信号に限らず、ＩＣ−ＩＣ間など部品間の受け渡し信号の観測用端子でもよいし、信号観測でなく信号入出力用端子として利用してもよい。

（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２におけるモジュールパッケージの構成を示す斜視図（図５（ａ））と側面図（図５（ｂ））である。図１と図５において同一の構成要素については同一の番号で表すものとし、説明を省略する。

図５において、モジュールパッケージ３０は、第一の基板３１、絶縁シート３２、側面に露出し電気接続用または検査用の端子として利用できるビア３４とビア３８、ビア３８と電気的に接続するランド３９がモジュールパッケージ１０と異なる要素であり、その他の要素は実施の形態１におけるモジュールパッケージ１０と同じ構成である。

絶縁シート３２が何層かで形成される構造のとき、測定に支障を来たさない程度の高さ（数百マイクロメートル）を確保できる分の層までにビアを設け、それより上層にはビアを設けないことで、全層にビアを設けるときと比較して側面からの露出面積が小さいビア３４を形成することができる。

さらに、ビア３４を形成した絶縁シートの上部に、さらに絶縁シート層を形成し、この絶縁シート層の上部に、さらにビア３８を形成した絶縁シートを積層する。そして、絶縁シートに形成したビア３８と、第一の基板３１に設けたランド３９と接続させれば、第一の基板３１から来る信号の観測もできる。この構造により、モジュールパッケージ３０を上面から見たときに絶縁シート３２の同じ位置（同じ列）に複数の検査用端子を設けることができるので、同じ面積により多くの検査用端子を形成でき、基板面積をさらに削減することができる。

なお、この実施の形態２では、電気接続用または検査用の端子の設置場所は絶縁シートの側面としているが、第一の基板３１または第二の基板１３の側面に設けてもよい。これら基板の側面に端子を設ける場合、基板のＩＶＨ（Ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ Ｖｉａ Ｈｏｌｅ）を利用することができる。多層基板において、ＩＶＨを必要な層間にのみ設置することで、より多くの検査用端子を配置し、基板の面積を削減することができる。

この場合も、実施の形態１の場合と同様、配線を基板端部まで引き伸ばした場合の端子幅がが数十μｍであるのに対して、ＩＶＨでは数百μｍの幅を確保できるので、より大きい端子を基板の側面に配置することができる。

実施の形態２についても、上記説明は本発明の実施形態の一例にすぎず、これに限定されるものではない。

例えば、第二の基板１３、第一の基板３１は片面もしくは両面プリント配線板でも多層プリント配線板でもビルドアッププリント配線板でもよく、配線１６も第二の基板１３上面と記載しているが、上面である必要はなく、下面でも中間層でも構わない。

さらに、図５では第一の基板３１、絶縁シート３２、第二の基板１３の３層構造となっているが、絶縁シートを基板で挟み込む構造であれば３層以上あっても構わない。また、上記の形態２ではビア３４をＩＣ１７の検査用端子、ビア３８を第一の基板３１上の電子部品の検査用端子としているが、１つのＩＣからの出力信号に限らず、ＩＣ−ＩＣ間など部品間の受け渡し信号の観測用端子でもよいし、信号観測でなく信号入出力用端子として利用してもよい。

（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３におけるモジュールパッケージの構成を示す斜視図（図６（ａ））と、側面図（図６（ｂ））である。図１と図６において同一の構成要素については同一の番号で表すものとし、説明を省略する。

図６において、モジュールパッケージ４０は、第一の基板４１、第二の基板４３、第一の基板４１の下面に形成されたランド４９、上面に形成されたランド５０、ランド４９とランド５０を電気的に接続するビア４８、第二の基板４３の下面に形成されたランド５２、ランド１５とランド５２を電気的に接続するビア５１がモジュールパッケージ１０と異なる要素であり、その他の要素はモジュールパッケージ１０と同じ構成である。

第一の基板４１と第二の基板４３に、絶縁シート１２に配置したビア１４と上面から見たときに同じ位置になるようにビア４８とビア５１を配置する。そうすることで、ビア１４だけでは触れることができる面積が小さく測定が困難となる場合にも、測定に支障を来たさない程度の高さを確保し、検査用端子としての面積を広げることが可能となる。

なお、ビア４８、５１はビアでなくても、スルーホールでも構わない。

また、図６では、第一の基板４１と第二の基板４３の両方にビアが設けられているが、十分な面積が得られるならば、第一の基板４１もしくは基板４３のどちらか一方にのみビアを設け、絶縁シート１２に形成されているビア１４と接続してもよい。

上記実施の形態１〜３において、ＩＣ１７は第二の基板に実装され、モジュールパッケージ内に内蔵されているが、必ずしも内蔵される必要はなく、第一の基板に実装されても良い。また、絶縁シート１２や３２は十分な面積を得られる厚さがあるならば第一の基板１１等と同じ基板でもよい。

本発明にかかるモジュールパッケージおよびモジュールパッケージの製造方法は、ますます高機能、高性能化しているデジタル家電等の分野において、例えば、信頼性を保つために必要な検査用端子を簡単に検査が可能な面積を確保しつつ側面に配置し、また、製造工法も現在用いている装置等を利用できコストも上がらないため、ＬＳＩ、ＭＣＭ、ＳＩＰ等のパッケージとして有用である。

本発明の第１の実施形態に係るモジュールパッケージの構成を示す斜視図 本発明の第１の実施形態に係るモジュールパッケージの構成を示す平面図及び側面図 本発明の第１の実施形態に係るモジュールパッケージの積層プレス前の基板と絶縁シートのそれぞれの構成を示す平面図 本発明の第１の実施形態に係るモジュールパッケージの製造工程を示すフローチャート 本発明の第２の実施形態に係るモジュールパッケージの構成を示す斜視図及び側面図 本発明の第３の実施形態に係るモジュールパッケージの構成を示す斜視図及び側面図

符号の説明

１０、３０、４０ モジュールパッケージ
１１、３１、４１ 第一の基板
１２、３２ 絶縁シート
１３、４３ 第二の基板
１４、３４、３８、４８、５１ ビア
１５、５２、３９、４９、５０ ランド
１６ 配線パターン
１７ ＩＣ
１１’、１２’、１３’ 境界線
１４’ 切断前のビア
１５’ 切断前のランド
２１、２３ 基板
２２ 絶縁シート

Claims (5)

1. 電気・電子部品を実装する基板を備えたモジュールパッケージであって、
   前記基板の上下面を電気的に接続するビアを、前記基板の側面に露出したことを特徴とするモジュールパッケージ。
2. 電気・電子部品を実装する複数の基板の間で、これら基板相互の絶縁を行う絶縁層を備えたモジュールパッケージであって、
   前記絶縁層の上下に配置した基板のランドどうしを電気的に接続するビアを、前記絶縁層の側面に露出したことを特徴とするモジュールパッケージ。
3. 前記ビアは、前記モジュールパッケージの上面側から見て略半分に切断され、
   この切断面を前記基板または前記絶縁層の側面に露出していることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のモジュールパッケージ。
4. 電気・電子部品を実装した基板を備えたモジュールパッケージの製造方法であって、
   基板上の所定の境界線上にビアを設けるステップと、
   前記基板を、前記境界線に沿って切断するステップ
   を備えることを特徴とするモジュールパッケージの製造方法。
5. 電気・電子部品を実装した基板を備えたモジュールパッケージの製造方法であって、
   基板上の所定の境界線上にランドを設けるステップと、
   絶縁層上の前記ランドに対応する位置にビアを設けるステップと、
   前記基板および絶縁層を、前記境界線に沿って切断するステップ
   を備えることを特徴とするモジュールパッケージの製造方法。

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