回路アセンブリ及びその製造方法
本発明は、電子アセンブリ400及びその製造方法800、900、1000、1200、1400、1500、1700に関する。アセンブリ400は、はんだを使用しない。I/Oリード412を有する構成要素406又は構成要素パッケージ402、802、804、806が、平面基板808上に配置800される。このアセンブリは、電気絶縁材料908を用いてカプセル化900され、基板808を貫通して構成要素のリード412まで、バイア420、1002が形成され又はドリルで開けられる1000。次いで、アセンブリはめっき1200され、カプセル化及びドリル工程1500が繰り返されて、所望の層422、1502、1702を構築する。平面基板808を可撓性基板2016として、アセンブリ2000を曲げて、様々な筐体に適合させることが可能である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、回路アセンブリ(circuit assembly)及びその製造方法に関し、より詳細には、無はんだ電子アセンブリ(electronic assembly)及びその製造方法、はんだを使用しない電子製品(electronic product)の製造及び組立てに関する。
【0002】
(関連出願の相互参照)
本願は、2008年6月27日出願の米国特許仮出願第12/163870号明細書の継続出願である。米国特許仮出願第12/163870号明細書は、「ELECTRONIC ASSEMBLY WITHOUT SOLDER」という名称の2007年5月8日出願の米国特許仮出願第60/928467号明細書、「ELECTRONIC ASSEMBLY WITHOUT SOLDER AND METHODS FOR THEIR MANUFACTURE」という名称の2007年5月29日出願の米国特許仮出願第60/932200号明細書、「SOLDERLESS FLEXIBLE ELECTRONIC ASSEMBLIES AND METHODS FOR THEIR MANUFACTURE」という名称の2007年7月5日出願の米国特許仮出願第60/958385号明細書、「ELECTRONIC ASSEMBLIES WITHOUT SOLDER AND METHODS FOR THEIR MANUFACTURE」という名称の2007年7月10日出願の米国特許仮出願第60/959148号明細書、「MASS ASSEMBLY OF ENCAPULSATED ELECTRONIC COMPONENTS TO A PRINTED CIRCUIT BOARD BY MEANS OF AN ADHESIVE LAYER HAVING EMBEDDED CONDUCTIVE JOINING MATERIALS」という名称の2007年7月31日出願の米国特許仮出願第60/962626号明細書、「SYSTEM FOR THE MANUFACTURE OF ELECTRONIC ASSEMBLIES WITHOUT SOLDER」という名称の2007年8月6日出願の米国特許仮出願第60/963822号明細書、「ELECTRONIC ASSEMBLIES WITHOUT SOLDER AND METHODS FOR THEIR MANUFACTURE」という名称の2007年8月28日出願の米国特許仮出願第60/966643号明細書、「MONOLITHIC MOLDED SOLDERLESS FLEXIBLE ELECTRONIC ASSEMBLIES AND METHODS FOR THEIR MANUFACTURE」という名称の2008年3月21日出願の米国特許仮出願第61/038564号明細書、及び「THE OCCAM(商標)PROCESS SOLDERLESS ASSEMBLY AND INTERCONNECTION OF ELECTRONIC PACKAGES」という名称の2008年3月24日出願の米国特許仮出願第61/039059号明細書に対する優先権を主張した2008年5月8日出願のPCT出願第PCT/US08/63123号明細書の一部継続出願であり、その利益を主張する。これらの出願の全体を、参照により本明細書に組み込む。
【0003】
本出願はさらに、「SOLDERLESS FLEXIBLE ELECTRONIC ASSEMBLIES AND METHODS FOR THEIR MANUFACTURE」という名称の2007年7月5日出願の米国特許仮出願第60/958385号明細書、「ELECTRONIC ASSEMBLIES WITHOUT SOLDER AND METHODS FOR THEIR MANUFACTURE」という名称の2007年7月10日出願の米国特許仮出願第60/959148号明細書、「MASS ASSEMBLY OF ENCAPULSATED ELECTRONIC COMPONENTS TO A PRINTED CIRCUIT BOARD BY MEANS OF AN ADHESIVE LAYER HAVING EMBEDDED CONDUCTIVE JOINING MATERIALS」という名称の2007年7月31日出願の米国特許仮出願第60/962626号明細書、「SYSTEM FOR THE MANUFACTURE OF ELECTRONIC ASSEMBLIES WITHOUT SOLDER」という名称の2007年8月6日出願の米国特許仮出願第60/963822号明細書、「ELECTRONIC ASSEMBLIES WITHOUT SOLDER AND METHODS FOR THEIR MANUFACTURE」という名称の2007年8月28日出願の米国特許仮出願第60/966643号明細書、「MONOLITHIC MOLDED SOLDERLESS FLEXIBLE ELECTRONIC ASSEMBLIES AND METHODS FOR THEIR MANUFACTURE」という名称の2008年3月21日出願の米国特許仮出願第61/038564号明細書、「THE OCCAM(商標)PROCESS SOLDERLESS ASSEMBLY AND INTERCONNECTION OF ELECTRONIC PACKAGES」という名称の2008年3月24日出願の米国特許仮出願第61/039059号明細書、及び「ELECTRONIC ASSEMBLIES WITHOUT SOLDER ON TEMPORARY SUBSTRATES AND METHODS FOR THEIR MANUFACTURE」という名称の2008年6月24日出願の米国特許仮出願第61/075238号明細書に対する優先権を主張する。これらの出願の全体を、参照により本明細書に組み込む。
【0004】
(著作権通知/許可)
本特許文書の開示の一部には、著作権保護の対象となる資料が含まれる。著作権所有者は、この特許文書又は特許開示を、特許商標庁の特許ファイル又は記録にある通りに複製することに対して異議を唱えないが、そうでない場合、すべてのあらゆる著作権を留保する。
【背景技術】
【0005】
電子機器業界の初期の頃から、電子製品の組立て、より詳細には、プリント回路基板への電子構成要素の恒久的な組立ては、何らかの形の比較的低温のはんだ合金(例えば、スズ/鉛又はSn63/Pb37)の使用を伴うものであった。その理由は多岐にわたるが、最も重要な理由は、プリント回路と多くの電子構成要素のリードとの間の何千もの電子機器相互接続の大量の接合が容易になることである。
【0006】
鉛は毒性の高い物質であり、鉛にさらされると、健康に対して広い範囲の周知の悪影響を及ぼす恐れがある。この文脈では、はんだ付け作業から発生したガスが作業者にとって危険であることが重要である。この処理では、酸化鉛(鉛系はんだから)とコロホニ(はんだフラックスから)を組み合わせたガスを生成することがある。これらの成分はそれぞれ、潜在的に有害であることがわかっている。さらに、電子機器内の鉛の量を減らした場合、鉛を採掘して製錬することを求める圧力も減るはずである。鉛を採掘すると、地域の地下水供給を汚染する恐れがある。製錬は、工場、作業者、及び環境の汚染を招く恐れがある。
【0007】
鉛の流れを減らすと、廃棄される電子デバイス内の鉛の量も減って、ごみ埋立地内及び他のあまり安全でない場所内の鉛のレベルを低下させるはずである。使用済み電子機器の資源回収が困難でありかつコストが高く、ならびに廃棄物の輸出に関する法律の施行が緩いため、大量の使用済み電子機器が、中国、インド、及びケニアなどの環境基準がより低くまた労働条件がより劣悪な国へ送られる。
【0008】
したがって、スズ/鉛はんだを減らすことを求める市場からの圧力及び法律上の圧力が存在する。具体的には、2003年2月、欧州連合によって、電気電子機器における特定有害物質使用制限指令(Directive on the Restriction of the Use of Certain Hazardous Substances in Electrical and Electronic Equipment)(一般に、有害物質制限指令(Restriction of Hazardous Substances Directive)又はRoHSと呼ばれる)が採択された。RoHS指令は、2006年7月1日に発効しており、各加盟国で法制化して施行することが義務付けられている。この指令は、様々なタイプの電子及び電気機器の製造において、鉛を含む6つの有害な材料の使用を制限する。この指令は、電気製品の収集、資源回収、及び再生利用の目標を設定する、大量の有毒な電子デバイス廃棄物の問題を解決するための法律上の取組みの一部である廃電気電子機器指令(Waste Electrical and Electronic Equipment Directive)(WEEE)2002/96/ECと密接に関連する。
【0009】
RoHSは、すべての電子デバイス内の鉛の使用をなくすわけではない。医療用デバイスなどの高い信頼性を必要とする特定のデバイスでは、鉛合金を引き続き使用することが許可されている。したがって、電子機器内の鉛は、引き続き問題となる。電子機器業界は、スズ/鉛はんだの実用的な代替品を求めてきた。現在使用されている最も一般的な代替品は、スズ(Sn)、銀(Ag)、及び銅(Cu)を含む合金であるSACの種類である。
【0010】
SACはんだもまた、環境に対して重大な結果をもたらす。例えば、スズの採掘は、地域規模でも世界規模でも災害を引き起こす。アマゾンの雨林で大きなスズ鉱床が発見されている。ブラジルでは、この発見が、道路の導入、森林の皆伐、先住民の強制立ち退き、土壌劣化、ならびにダム、尾鉱池、及び盛り土と製錬事業の形成を招いた。おそらく、ブラジルでのスズの採掘の最も深刻な環境への影響は、河川が沈泥で浅くなることである。この劣化は、動植物の生態のプロファイルを永遠に改変し、遺伝子バンクを破壊し、土壌構造を変え、害虫及び病気をもたらし、また回復不能な生態上の損失を引き起こす。
【0011】
ブラジルの環境の誤った管理に由来する世界的な生態上の問題はよく知られている。これらの問題は、雨林の破壊からの地球温暖化への圧力から、動植物の生物多様性の破壊による製薬業界への長期的な損害にまで及ぶ。ブラジルでの採掘は、スズ業界の破壊的な影響の一例にすぎない。大きな鉱床及び採掘事業は、インドネシア、マレーシア、及び中国にも存在する。これらは、経済発展に対する態度が生態系保護への関心を圧倒する開発途上国である。
【0012】
SACはんだには、さらなる問題がある。SACはんだは、高温を必要としてエネルギーを浪費し、堅くてもろく、また信頼性の問題を引き起こす。その融解温度は、構成要素及び回路基板が損傷する可能性がある温度である。個々の合金成分化合物の正確な量は依然として研究中であり、長期的な安定性は不明である。さらに、SACはんだ処理は、短絡(例えば、「スズウィスカ(tin wiskers)」)を発生させやすく、表面が正しく処理されなかった場合は開く。スズ/鉛はんだが使用されようと、SACの一種が使用されようと、高濃度の金属は、回路アセンブリの重量も高さも増加させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0013】
【特許文献1】米国特許第6160714号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0014】
したがって、はんだ付け処理、ならびにそれに付随する環境上及び実用上の欠点に対する代替品が必要とされている。
【0015】
はんだ合金は最も一般的であるが、伝導性接着剤の形のいわゆる「ポリマーはんだ(polymer solders)」などの他の接合材料も、提案及び/又は使用されてきた。さらに、構成要素に対するソケットを提供することによって、接続を分離可能にするための努力がなされてきた。また、様々な弾性の接触構造で説明される電力及び信号を搬送する導体を接続するための電気及び電子コネクタも開発されてきた。これらにはすべて、一定の力又は圧力が加えられる必要がある。
【0016】
同時に、より多くの電子機器をさらに小さな体積の中に入れるための絶え間ない努力がなされてきた。その結果、過去数年間、電子機器業界内では、パッケージ内の集積回路(IC)チップの積層及びICパッケージ自体の積層のための様々な方法に関心が寄せられてきた。これらはすべて、アセンブリの寸法をZ又は垂直軸方向に減らすためのものである。また、特定の構成要素、主として受動デバイスを回路基板内に埋め込むことによって、プリント回路基板(PCB)上の表面実装構成要素の数を減らすための進行中の努力もなされている。
【0017】
ICパッケージの作製では、パッケージされていないICデバイスを基板内に直接配置すること、そしてドリルで穴を開けてチップコンタクトに直接めっきすることによってこれらのICデバイスを相互接続することによって、能動デバイスを埋め込むための努力もなされてきた。そのような解決策は、特定の適用分野で利益を提供するが、チップの入出力(I/O)端子は非常に小さく、そのような接続を精密に行うのは非常に難しいことがある。さらに、製造後のデバイスがバーンイン(burn in)試験に合格しない可能性があり、それにより完成後にすべての努力が無駄になることがある。
【0018】
別の懸念される領域は熱の管理である。高密度にパッケージされたICではエネルギー密度が高くなることがあり、それによって電子製品の信頼性を低下させる恐れがあるためである。
【0019】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、無はんだ回路アセンブリ及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0020】
本発明は、電子アセンブリ及びその製造方法を提供する。外部I/Oコンタクトを有する電気、電子、電気光学、電気機械、及びユーザインターフェースデバイスを含む事前にバーンイン試験された構成要素が、平面の基部上に配置される。このアセンブリは、はんだマスク、誘電体、又は電気絶縁材料(特許請求の範囲を含めて本出願では集合的に「絶縁材料(insulating material)」という)でカプセル化され、構成要素のリード、導体、及び端子(特許請求の範囲を含めて本出願では集合的に「リード(lead)」という)を貫通して、バイア(via)と呼ぶ孔が形成され又はドリルで開けられる。次いで、このアセンブリはめっきされ、カプセル化及びドリル処理が繰り返されて、所望の層を構築する。バイアは、構成要素のリードの領域のうちのわずかな部分を露出させるだけでよいので、トレースを高密度に配置することができる。これらの構成要素が取り付けられる基板は、可撓性基板とすることができ、電子デバイス内でこのアセンブリを様々な形状に適合させることができる。
【0021】
新規な逆相互接続処理(reverse−interconnection process)(RIP)で構築されるアセンブリは、はんだを使用せず、したがって鉛の使用、スズ、及び熱に関連する問題を回避する。「逆(reverse)」という用語は、組立ての順序が逆であることを指し、まずPCBを作製し、次いで構成要素を取り付けるのではなく、まず構成要素が配置され、次いで回路層が製造される。従来のPCBは必要とされず(任意選択で組み込むこともできる)、それによって製造サイクル時間を短縮し、コスト及び複雑さを低減させ、またPCBの信頼性の問題を緩和させる。
【0022】
RIP製品は、機械的衝撃及び熱サイクル疲労による故障に対して頑丈である。PCB基板上に配置される従来の製品と比較して、RIP製品内に組み込まれる構成要素は、表面からの隔離を必要とせず、したがって高さがより低くなり、またより高密度に配置することができる。さらに、はんだ付け可能な仕上げを必要とせず、また必要とされる材料及び処理ステップがより少ないので、RIP製品はより低コストである。さらに、RIP製品は、一体化された電磁干渉(EMI)遮蔽を提供することもできるインプレース(in−place)熱促進(改善された熱放散材料及び方法を含む)に適している。さらに、この構造は、埋込み式の電気及び光学構成要素と組み立てることができる。
【0023】
本発明は、
回路基板の必要性の回避、
はんだ付けの必要性の回避、
「スズウィスカ」の問題の回避、
微細なピッチの構成要素リード間の困難な清浄の必要性の回避、
適合したリード又は適合したはんだ接続の必要性の回避、
多くの異なる製造レベル及び寿命末期における電子廃棄物に関連する多くの問題の回避 、ならびに
脆弱な構成要素上で高温の無鉛はんだを使用することに関係する熱の問題の回避
によって、従来技術の多数の欠点を克服する。
【0024】
本発明の効果(利益)には、
構造はほぼ完全に付加的であるため、製造廃棄物が少ないこと、
構築における材料の使用量がより少ないこと、
潜在的に有毒な金属を必要としないため、環境に優しいこと、
処理ステップがより少ないこと、
試験要件が低減されること、
低温で処理し、したがってエネルギーを節約すること、
コストがより低いこと、
アセンブリの高さがより低いこと、
信頼性が高いこと、
潜在的に性能がより高く、又は電池寿命がより長いこと、
機械的衝撃、振動、及び物理的損傷からICをより良好に保護すること、
使用されるデバイスを直接見ることができないので、設計上のセキュリティが改善され ること、
最終金属被覆を塗布することができるので、電子機器を完全に遮蔽すること、
熱性能が改善されること、
一体化されたエッジカードコネクタが可能であること、
メモリモジュールの設計が改善されること、
電話モジュールの設計が改善されること、
コンピュータカードモジュールの設計が改善されること、
スマートカード及びRFIDカードの設計が改善されること、ならびに
照明モジュールが改善されること
が含まれる。
【0025】
本発明の構造及び動作に関する詳細、ならびに本発明に付随する利点の多くは、添付の図面と併せて以下の詳細な説明を参照すると、最もよく理解することができる。図面では、別段の指定がない限り、様々な図全体にわたって、同じ参照番号が同じ部分を指す。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【図1】PCB上でガルウィング(gull wing)型の構成要素を使用する従来のはんだアセンブリの横断面図である。
【図2】PCB上でボールグリッドアレイ(BGA)構成要素又はランドグリッドアレイ(LGA)構成要素のいずれかを使用する従来のはんだアセンブリの横断面図である。
【図3】電気構成要素を使用する従来の無はんだアセンブリの横断面図である。
【図4】LGA構成要素を使用するRIPアセンブリの一部分の横断面図である。
【図5】任意選択のヒートスプレッダ及びヒートシンクを有するLGA構成要素を使用するRIPアセンブリの一部分の横断面図である。
【図6】取り付けられたディスクリート、アナログ、及びLGA構成要素を示す2層RIPアセンブリの横断面図である。
【図7】1対の嵌め合わせた2層RIPサブアセンブリの横断面図である。
【図8】代表的なRIPアセンブリの製造の一段階(stage)の横断面図である。
【図9】代表的なRIPアセンブリの製造の一段階の横断面図である。
【図10】代表的なRIPアセンブリの製造の一段階の横断面図である。
【図11】RIPサブアセンブリの斜視図である。
【図12】代表的なRIPアセンブリの製造の一段階の横断面図である。
【図13】RIPサブアセンブリの斜視図である。
【図14】RIPサブアセンブリの側面の横断面図である。
【図15】代表的なRIPアセンブリの製造の一段階の横断面図である。
【図16】代表的なRIPアセンブリの製造の一段階の横断面図である。
【図17】代表的なRIPアセンブリの製造の一段階の横断面図である。
【図18】2つのRIPサブアセンブリの位置合わせ及び接合の横断面図である。
【図19】嵌め合わせて完成した1対の2つのRIPサブアセンブリの横断面図である。
【図20】可撓性基板上に取り付けられたLGA構成要素を使用するRIPアセンブリの一部分の横断面図である。
【図21】代表的な可撓性基板RIPアセンブリの製造の一段階の横断面図である。
【図22】代表的な可撓性基板RIPアセンブリの製造の一段階の横断面図である。
【図23】代表的な可撓性基板RIPアセンブリの製造の一段階の横断面図である。
【図24】代表的な可撓性基板RIPアセンブリの製造の一段階の横断面図である。
【図25】代表的な可撓性基板RIPアセンブリの製造の一段階の横断面図である。
【図26】代表的な可撓性基板RIPアセンブリの製造の一段階の横断面図である。
【図27】可撓性基板上に取り付けられたディスクリート、アナログ、及びLGA構成要素を示す代表的なRIPアセンブリの横断面図である。
【図28】可撓性基板上に取り付けられたディスクリート、アナログ、及びLGA構成要素を示し、またアセンブリの曲げを示す代表的なRIPアセンブリの横断面図である。
【図29】トレース接続を示す1層のRIPサブアセンブリの斜視図である。
【図30】1層の非RIPサブアセンブリの上面図である。
【図31】RIPサブアセンブリの図である。
【図32】1層のRIPサブアセンブリの上面図である。
【図33】RIPサブアセンブリの上面の写真を示す図である。
【図34】RIPサブアセンブリを斜視した写真を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0027】
以下の説明及び添付の図面では、本発明を完全に理解するために、特定の術語及び図面記号を示す。場合によっては、これらの術語及び記号は、本発明を実施するのに必須ではない特定の詳細を示唆することがある。例えば、構成要素の導体要素(すなわち、構成要素I/Oリード)間の相互接続は、デバイス内又はデバイス間で複数の構成要素コンタクトに接続された単一のリード又は単一の導体信号線路に相互接続する複数の導体を有するものとして図示又は説明することがある。したがって、別法として、複数導体の相互接続はそれぞれ、単一導体の信号伝達、制御、電力、又は接地線路とすることができ、逆も同様である。シングルエンドとして図示又は説明する回路経路は差動式であってもよく、逆も同様である。相互接続されたアセンブリは、標準的な相互接続から構成することができ、このアセンブリのマイクロストリップ又はストリップ線路の相互接続及びすべての信号線路は、遮蔽してもしなくてもよい。
【0028】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図1は、PCB上でガルウィング(gull wing)型の構成要素を使用する従来のはんだアセンブリの横断面図で、PCB102上にはんだ付けされたガルウィング型の構成要素パッケージ104の、はんだ接合部110を有する従来の完成したアセンブリ100を示している。
【0029】
構成要素パッケージ104は、電気構成要素106を含んでいる。構成要素106は、ICであっても、別のディスクリート構成要素であってもよい。ガルウィング型のリード108が、パッケージ104からフローはんだ110まで延び、フローはんだ110は、リード108をPCB102上のパッド112に接続させる。絶縁材料114は、フローはんだ110が構成要素106まで流れて構成要素106をPCB102上の他の構成要素(図示せず)と短絡させるのを防止する。パッド112はスルーホール118に接続し、スルーホール118は、116で示すものなどの適切なトレースに接続する。はんだ接合部に関する前述の問題に加えて、PCB102の内部構造を含めて、このタイプのアセンブリは複雑であり、高さ空間を必要とする。本発明では、この高さ空間を低減させる。
【0030】
図2は、PCB上でボールグリッドアレイ(BGA)構成要素又はランドグリッドアレイ(LGA)構成要素のいずれかを使用する従来のはんだアセンブリの横断面図で、PCB214上のBGA IC又はLGA ICパッケージ204の、はんだ接合部202を有する従来の完成したアセンブリ200を示している。図1との主な違いは、フローはんだ110ではなくボールはんだ202を使用することである。
【0031】
構成要素パッケージ204は、構成要素206を含んでいる。リード208が、パッケージ204から支持体210(通常、補強された有機又はセラミック材料からから構成される)を貫通してボールはんだ202まで延び、ボールはんだ202は、リード208をPCB214上のパッド212に接続させる。絶縁材料216は、ボールはんだ202がパッケージ204内に含まれる他のリード(図示せず)を短絡させるのを防止する。絶縁材料218は、ボールはんだ202が構成要素206まで流れて構成要素206をPCB214上の他の構成要素(図示せず)と短絡させるのを防止する。パッド212はスルーホール220に接続し、スルーホール220は、222で示すものなどの適切なトレースに接続する。この構成でも、図1に示すアセンブリと同じ問題が発生し、はんだ接合部に関する前述の問題に加えて、このタイプのアセンブリは、特にPCB214のために複雑であり、高さ空間を必要とする。本発明では、この高さ空間を低減させる。
【0032】
図3は、電気構成要素を使用する従来の無はんだアセンブリの横断面図で、従来の無はんだ接続装置300を示している。特許文献1(Green)を参照されたい。この構成では、基板302がパッケージ304を支持する。パッケージ304は、IC又は他のディスクリート構成要素などの電気構成要素(図示せず)を含む。基板302の上に、絶縁材料306が位置する。基板302の反対側には、伝導性のポリマー厚膜インク308が位置する。伝導性を改善するために、ポリマー厚膜308上に薄い銅膜310がめっきされる。パッケージ304から基板302を貫通してバイアが延びる。このバイアは、伝導性接着剤314で充填される。パッケージ304を接着剤314に取り付ける点316は、可溶性のポリマー厚膜インク、銀ポリマー厚膜伝導性インク、又は 市販のはんだペーストで作製することができる。本発明に対するこの従来技術アセンブリの1つの欠点は、隆起318で示すように、接着剤314によって追加の厚さが加えられることである。
【0033】
<RIPアセンブリ>
図4は、LGA構成要素を使用するRIPアセンブリの一部分の横断面図で、アセンブリ400は、基板416上に取り付けられたLGA構成要素パッケージ(402、406、408、410、412、414)を示している。基板416は、PCBである必要はない。BGA、ガルウィング型、もしくは他のICパッケージ構造、又は任意のタイプのディスクリート構成要素を、LGA構成要素の代わりに使用できることが、当業者には明らかであろう。図1乃至図3に示すアセンブリに比べて、接続はより簡単であり、はんだを用いず、また高さがより低い。
【0034】
パッケージ402には、電気絶縁材料404が付着する。電気絶縁材料404は、パッケージ402の1面に取り付けたものとして示す。しかし、電気絶縁材料404は、パッケージ402の2面、パッケージ402の3面以上に取り付けても、実際にパッケージ402を包んでもよい。電気絶縁材料404が塗布されると、このアセンブリに、強度、安定性、構造上の完全性、靭性(すなわち、もろくない)、及び寸法上の安定性を与えることができる。電気絶縁材料404は、スクリーン(図33及び34参照)又はガラスクロスなどの適切な材料を含めることによって補強することができる。
【0035】
構成要素パッケージ402は、電気構成要素406(特許請求の範囲を含めて本出願では集合的に「構成要素」と呼ぶIC、ディスクリート、又はアナログデバイスなど)と、支持体408及び410(補強された有機又はセラミック材料から構成されることが好ましい)と、リード412と、絶縁材料414とを含む。多くの場合製造されて出荷される構成要素パッケージ402は、絶縁材料414を組み込むが、この従来の特徴は潜在的に、将来除去することができ、したがってアセンブリ400の高さを低減させることができる。支持体408及び410、又は存在する場合、絶縁材料414のいずれかが、基板416上に位置する。基板416は、絶縁材料から作製されることが好ましい。パッケージ402から延びるリード(例えば、412)を短絡させることが望ましい場合、基板416の一部分又はすべてを電気伝導性材料から作製することができる。
【0036】
絶縁材料414及び基板416へのリード412の取付けは、接着剤ドットによって、ならびに他の周知の技法によって実現することができる。
【0037】
第1の組のバイアが、基板416を貫通して延び、絶縁材料414が存在する場合は絶縁材料414を貫通して延び、そしてリード412などのリードに到達してこれらを露出させる。第1の組のバイアの一例は、バイア420である。第1の組のバイアは、電気伝導性材料(多くの場合銅(Cu)であるが、銀(Ag)、金(Au)、又はアルミニウム(Al)、ならびに他の適切な材料を代わりに使用してもよい)でめっき又は充填される。このめっき又は充填材は、リード412と溶解して、電気的かつ機械的結合を形成する。
【0038】
基板416は、めっきされたパターンマスク(図示せず)を含むことができ、又は第1の組のバイア(例えば、バイア420)内に導入されるめっきもしくは充填材が基板416の下へ延びて、必要な第1の組のトレースを提供することもできる。他のトレースを作ることもできる。基板416及び第1のトレースの下には、同じく絶縁材料からなる層422を置くことができる。層422の目的は、第2の組のトレース(必要な場合)に対するプラットフォームを提供すること、そして第1の組のトレースを第2の組のトレースから電気的に絶縁することである。
【0039】
第2の組のバイアは、層422を貫通して延び、基板416の下のトレース及び/又はリード(例えば、リード428)に到達してこれらを露出させる。第2の組のバイアの一例は、バイア426である。第1の組のバイア(例えば、バイア420)に関連して上述した通り、第2の組のバイアにめっき又は充填することができ、その結果、第2の組のバイアは、基板416の下で所望のリード(例えば、リード428)と溶解する。上述した通り、層422の下には、1つ又は複数のトレース430が延びることができる。
【0040】
この多層化は、必要に応じて継続する。上記の構造を繰り返すことによって、複数の層(図示せず)、ならびに追加のトレース及びバイアを構築することができる。最後の層には、表面絶縁材料432で下地被覆を施す。この表面絶縁材料432は、より気密性のアセンブリを作って追加のEMI保護を提供するために、電気的機能に干渉しない金属仕上げで選択的に被覆することができる。リード又は電気コネクタ(例えば、リード434)は、表面絶縁材料432を越えて延びることができる。これにより、他の電気構成要素又は回路基板との接続を可能にするためのコンタクト表面(例えば、表面436)を提供する。
【0041】
図5は、任意選択のヒートスプレッダ及びヒートシンクを有するLGA構成要素を使用するRIPアセンブリの一部分の横断面図で、アセンブリ500は、任意選択の熱放散特徴を示している。図4で上述したサブアセンブリ400は、パッケージ402及び材料404上に、構成要素406によって生成される熱を放散するためのヒートスプレッダ506及び/又はヒートシンク508を有することができる。ヒートシンクをヒートスプレッダと接合させるために、熱界面材料(図示せず)を使用することができる。任意選択で、材料404は、パッケージ402からの熱流を高めるために、その組成内に、二酸化ケイ素(SiO2)又は二酸化アルミニウム(AlO2)などの熱伝導性(ただし電気的に絶縁性である)材料を含むことができる。ヒートスプレッダ506及びヒートシンク508は、当技術分野では周知の1つ又は複数の物質から作製される場合、サブアセンブリ400に電磁干渉(EMI)保護を提供して、静電気の放電から保護するのに役立つことができる。
【0042】
図6は、取り付けられたディスクリート、アナログ、及びLGA構成要素を示す2層RIPアセンブリの横断面図である。その断面を図5に示す2層RIPアセンブリによって、図6は、ディスクリートのガルウィング型の構成要素602、アナログ構成要素604、及びLGA IC606を含む1組の見本用の構成要素が取り付けられたアセンブリ600を示している。
【0043】
RIPアセンブリは、はんだ付けされた構成要素を含むPCBほど複雑ではないことが、当業者には明らかであろう。すなわち、PCB自体だけが、数十の製造ステップを必要とする複雑なデバイスである。このRIPアセンブリは、PCB基板を必要としないことによってより簡単であり、完全な電子アセンブリを製造するのに必要なステップはより少ない。
【0044】
図7は、1対の嵌め合わせた2層RIPサブアセンブリの横断面図で、任意選択で、図7のアセンブリ700は、めっき及び/もしくは充填されたバイア(例えば、706a、706b)で、あるいは/又はリード(例えば、708a、708b)でともに接合させた、2つのRIPサブアセンブリ702及び704を示している。
【0045】
<RIP製造方法>
図8乃至図17は、RIPアセンブリの製造方法を示している。ステップの順序は、本発明の範囲及び趣旨から逸脱することなく変更できることが、当業者には明らかであろう。
【0046】
図8に示す段階(stage)800は、パッケージされた構成要素802、804、及び806を基板808上に最初に取り付けるステップを示している。これらの構成要素は、スポットもしくは非伝導性接着剤を塗布すること、又は構成要素リードの粘着性膜を基板808に結合させることを含む当技術分野では周知の複数の異なる技法及び/又は物質によって、定位置に保持することができる。塗布又は結合するための材料は、構成要素を保持し、後に解放するのに適したものとすることができる。
【0047】
図9に示す段階900は、RIP製造方法の別のステップを示している。この段階で、図8の部分的アセンブリを裏返しにする。最初に取り付けたパッケージされた構成要素802、804、及び806は、電気絶縁材料908内に入れられる。電気絶縁材料908は、パッケージされた構成要素802、804、及び806を支持し、ならびに互いに電気的に絶縁する。電気絶縁材料908が、AlO2又はSiO2などの熱伝導性であるが電気的に絶縁性の物質を含む場合、電気絶縁材料908は熱を放散するのにも役立つ。
【0048】
図10に示す段階1000は、RIP製造方法の別のステップを示している。基板808を貫通してバイア(例えば、1002)が作られ、パッケージされた構成要素802、804、及び806のリードに到達してこれらを露出させる。レーザドリルを含む任意の数の周知の技法によって、バイア(例えば、1002)を形成し又はドリルで開ける(特許請求の範囲を含めて本出願では集合的に「形成」という)ことができる。
【0049】
図11は、RIPサブアセンブリの斜視図である。段階1000の完成時を示す図11の部分的アセンブリ1100は、基板808の上面の斜視図であり、バイア(例えば、1102)を示している。
【0050】
図12に示す段階1200は、どのようにして回路の直接印刷を実現できるかを示している。装置1206によって、バイア(例えば、1202)を電気伝導性材料でめっき又は充填することができ、また基板808上にトレース及びリード(例えば、1208)を作ることができる。当技術分野では周知の任意の数の技法を使用して、装置1206は、バイア1202を充填し、リード及びトレース1208を印刷し、ならびに/又はリード及びトレース1208を基板808上にめっきすることができる。
【0051】
図13は、RIPサブアセンブリの斜視図である。段階1200によって基板808上に作られるトレース(例えば、1302)及びリード(例えば、1304)を、図13の部分的アセンブリ1300の斜視図に示している。
【0052】
図14は、RIPサブアセンブリの側面の横断面図である。段階1200によって作られる部分的アセンブリ1400を、図14の側面図に示している。充填されたバイア(例えば、バイア1402)は、基板808を貫通して構成要素リード(例えば、リード1406)まで延びるものとして示している。
【0053】
図15は、代表的なRIPアセンブリの製造の一段階の横断面図である。段階1500を示す図15では、基板808上に、絶縁材料層1502及び第2の組のバイア(例えば、バイア1504)が形成される。これらのバイアは、基板808上のリード(例えば、1506)まで延びてこれらを露出させる。
【0054】
図16は、代表的なRIPアセンブリの製造の一段階の横断面図である。図16のサブアセンブリ1600の作製を示す段階では、層1502上で、バイア(例えば、1602)のめっき及び/又は充填、ならびにトレース(例えば、1604)の作製が完成されている。
【0055】
図17は、代表的なRIPアセンブリの製造の一段階の横断面図である。このようにして、追加の層を構築することができる。最終的に、図17の段階1700に示すように、サブアセンブリ1600の上層の上に、絶縁材料1702が配置される。さらに、材料908の下に、ヒートスプレッダ1706及びヒートシンク1708を取り付けることができる。
【0056】
図18は、2つのRIPサブアセンブリの位置合わせ及び接合の横断面図である。絶縁材料1702をサブアセンブリ1704上に置くことに代わる手段を、図18の段階1800及び図19の段階1900に示している。図18では、サブアセンブリ1600のリード、充填材、及びトレースは、互いに位置合わせされ、次いで接合される。
【0057】
図19は、嵌め合わせて完成した1対の2つのRIPサブアセンブリの横断面図で、任意の適切な工程及び材料を使用して(例えば、異方性の伝導性膜を塗布する)結合剤1908を添加し、サブアセンブリ1600をともに接合するステップを示している。図19には図示しないが、1つのサブアセンブリについて前述して図17に図示したように、支持体材料1904の下及び支持体材料1906の上に、ヒートスプレッダ及びヒートシンクを加えることができる。
【0058】
<可撓性基板>
図20は、可撓性基板上に取り付けられたLGA構成要素を使用するRIPアセンブリの一部分の横断面図である。図4に類似しているが、いくつかの注目に値する違いがあり、部分的に示したアセンブリ2000は可撓性基板2016の取付けを有し(可撓性基板2016は第1の平面2022及び第2の平面2024を有する)、電気絶縁材料2004は基板全体にわたって延びず、またバイア(例えば、バイア2020)及びトレース(例えば、トレース2028)の層は1層しか存在しない。
【0059】
本発明の可撓性の変形形態を図示する図20のアセンブリ2000は、当技術分野では周知のタイプの電気絶縁材料から作製された可撓性基板2016上に取り付けられたLGA構成要素パッケージ2002(下位構成要素2006、2008、2010、2012、2014を含む)を示している。BGA、ガルウィング型、もしくは他のICパッケージ構造、又は任意のタイプのディスクリート構成要素を、LGA構成要素の代わりに使用できることが、当業者には明らかであろう。図4に示すアセンブリと同様に、図1乃至図3に示すアセンブリに比べて、接続はより簡単であり、はんだを用いず、また高さがより低い。
【0060】
パッケージ2002には、電気絶縁材料2004が付着する。電気絶縁材料2004は、パッケージ2002の2面に取り付けたものとして示す。しかし、電気絶縁材料2004は、パッケージ2002の1面、パッケージ2002の3面以上に取り付けても、実際にパッケージ2002を包んでもよい。電気絶縁材料2004が塗布されると、このアセンブリの該当する部分に、強度、安定性、構造上の完全性、靭性(すなわち、もろくない)、及び寸法上の安定性を与えることができる。電気絶縁材料2004は、ガラスクロス又は金属スクリーンなどの適切な材料を含めることによって補強することができる(ある程度のEMI保護も提供する)。
【0061】
構成要素パッケージ2002は、電気構成要素2006(特許請求の範囲を含めて本出願では集合的に「構成要素」というIC、ディスクリート、又はアナログデバイスなど)と、支持体2008及び2010(有機又はセラミック材料から構成されることが好ましい)と、リード2012と、絶縁材料2014とを含む。多くの場合製造されて出荷される構成要素パッケージ2002は、電気絶縁材料2014を組み込むが、この従来の特徴は潜在的に、将来除去することができ、したがって、アセンブリ2000の高さを低減させることができる。支持体2008及び2010、又は存在する場合絶縁材料2014のいずれかが、可撓性基板2016上に位置する。可撓性基板2016は、電気絶縁材料から作製されることが好ましい。パッケージ2002から延びるリード(例えば、2012)を短絡させることが望ましい場合、基板2016の一部分又はすべてを電気伝導性材料から作製することができる。
【0062】
基板2016へのリード2012及び絶縁材料2014の取付けは、接着剤ドットによって、ならびに他の周知の技法によって実現することができる。
【0063】
1組のバイアが、基板2016を貫通して延び、絶縁材料2014が存在する場合は絶縁材料2014を貫通して延び、そしてリード2012などのリードに到達してこれらを露出させる。1組のバイアの一例は、バイア2020である。バイア2020は、電気伝導性材料(多くの場合銅(Cu)であるが、銀(Ag)、金(Au)、又はアルミニウム(Al)、ならびに他の適切な材料を代わりに使用してもよい)でめっき又は充填される。このめっき又は充填材は、リード2012と溶解して、電気的かつ機械的結合を形成する。
【0064】
基板2016は、めっきされたパターンマスク(図示せず)を含むことができ、又はこの1組のバイア(例えば、バイア2020)内に導入されるめっきもしくは充填材が基板2016の下へ延びて、必要な1組のトレースを提供することもできる。他のトレースを作ることもできる。
【0065】
トレース(例えば、トレース2028)及び可撓性基板2016には、表面電気絶縁材料2032で下地被覆を施す。リード又は電気コネクタは、表面絶縁材料2032を越えて延びることができる。これにより、他の電気構成要素又は回路基板との接続を可能にするためのコンタクト表面(図示せず)を提供する。
【0066】
図には示さないが、図20を図5と比較すると、アセンブリ2000は、任意選択の熱放散特徴を含むことができることが明らかである。アセンブリ2000は、パッケージ2002及び/又は電気絶縁材料2004上に、構成要素2006によって生成される熱を放散するためのヒートスプレッダ506及び/又はヒートシンク508(どちらも図5に示す)を有することができる。ヒートシンクをヒートスプレッダと接合させるために、熱界面材料(図示せず)を使用することができる。任意選択で、電気絶縁材料2004は、パッケージ2002からの熱流を高めるために、その組成内に、二酸化ケイ素(SiO2)又は二酸化アルミニウム(AlO2)などの熱伝導性(ただし電気的に絶縁性である)材料を含むことができる。図5に示す通り、ヒートスプレッダ506及びヒートシンク508は、当技術分野では周知の1つ又は複数の物質から作製される場合、アセンブリ2000に電磁干渉(EMI)保護を提供して、静電気の放電から保護するのに役立つことができる。
【0067】
電気絶縁材料2004は、アセンブリ2000が曲げられたときに歪み緩和(すなわち、剛性領域から屈曲領域への遷移)をもたらす先細りした縁部2005を有することができる。
【0068】
図21乃至図26は、可撓性RIPアセンブリの製造方法を示す図である。ステップの順序は、本発明の範囲及び趣旨から逸脱することなく変更できることが、当業者には明らかであろう。
【0069】
再び図8を参照すると、段階800は、パッケージされた構成要素802、804、及び806を基板808上に最初に取り付けるステップを示す。この段階は、類似の構成要素を可撓性基板上に取り付ける際にも同じままである(例えば、図21の構成要素2102、2002、及び2104ならびに可撓性基板2016)。これらの構成要素は、スポットもしくは非伝導性接着剤を塗布すること、又は構成要素リードの粘着性膜を可撓性基板2016に結合させることを含む当技術分野では周知の複数の異なる技法及び/又は物質によって、定位置に保持することができる。塗布又は結合するための材料は、構成要素を恒久的に保持するのに適したものとすることができる。
【0070】
図21に示す段階2100は、可撓性基板2016上に取り付けられた典型的な1組のパッケージされた構成要素(例えば、ガルウィング型の構成要素2102、LGA構成要素2002、及びアナログ構成要素2104)を包むステップを示す。この段階で、可撓性基板2016を、一時的な基部(図示せず)上又はエアクッション上に置くことができる。典型的な構成要素2102、2002、及び2104上に、電気絶縁材料2004及び電気絶縁材料2004aが塗布又は外側被覆される。材料2004及び2004aは、可撓性基板2016に付着する。材料2004及び2004aは、2102などの単一の構成要素、2002及び2104などの2つ以上の構成要素、又は複数の構成要素に取り付け又はこれらを包むことができることに留意されたい。段階2100の結果、サブアセンブリ2106が完成する。
【0071】
図22に示す段階2200は、サブアセンブリ2106上に位置合わせされかつ位置決めされた支持要素及び/又は成型デバイス2208を示している。
【0072】
図23に示すように、段階2300は、支持要素及び/又は成型デバイス2208を加えるステップである。デバイス2208は、起伏2302及び2304それぞれで材料2004a及び2004に接触する。デバイス2208は、材料2004a及び材料2004を支持及び/又は成型する。材料2004a及び材料2004が事前に形成されていようと、この段階で成型されようと、デバイス2208は、その後の製造段階でサブアセンブリ2106を支持する(図21及び22参照)。
【0073】
必要に応じて、段階2300に続いて、一時的な基部を取り除き、又はエアクッションを停止させることができる。そして再び、必要に応じて、図24の段階2400に示すように、サブアセンブリの位置を変えることができる。この段階で、可撓性基板2016を貫通してドリルで穴を開ける(バイア2402などのバイアを形成する)ことで、リード(リード2012など)を露出させる。しかし、バイアを形成する順序及び工程は異なってもよく、例えば、図21の段階2100の前に、ドリル又は成型によってバイアを事前に形成することもできる。実際には、一時的な基部又はエアクッションを貫通してドリルで穴を開けることによって、バイアを形成することができる。
【0074】
図25に示す段階2500で、例えば、電気伝導性材料2502を用いてバイアのめっき又は充填が行われる。電気伝導性材料2502(多くの場合銅(Cu)であるが、銀(Ag)、金(Au)、又はアルミニウム(Al)、ならびに他の適切な材料を代わりに使用してもよい)が、当技術分野では周知の任意の工程によって塗布される。めっき又は充填材は、構成要素リードと溶解して、電気的かつ機械的結合を形成する。このめっき又は充填材は、リードを形成することができる。またこの段階で、通常、実際にはめっきすることによって、トレース2504などのトレースを形成することができる。
【0075】
図26に示す次の段階2600で、表面電気絶縁又は誘電材料2602を塗布することで、めっき又は充填されたバイア(例えば、充填されたバイア材料2502)、トレース(例えば、トレース2504)、及び可撓性基板2016を上塗りする。ある点でリード2604aでありまた別の点でリード2604bであるリード又は電気コネクタは、表面絶縁材料2602を越えて延びることができる。リード2604a及び2604bにより、他の電気構成要素又は回路基板との接続が可能になる。この段階では、デバイス2208が物理的支持を提供している。デバイス2208の代わりに、エアクッションが支持を提供することもできる。段階2600の終了時点で、デバイス2208は取り除かれる。
【0076】
図27は、可撓性基板上に取り付けられたディスクリート、アナログ、及びLGA構成要素を示す代表的なRIPアセンブリの横断面図で、完成したアセンブリ2700を示している。構成要素2102、2002、及び2104は絶縁され、材料2004a及び2004によって可撓性基板2016に取り付けられる。絶縁材料2032が、可撓性基板2016を支持する。
【0077】
図28は、可撓性基板上に取り付けられたディスクリート、アナログ、及びLGA構成要素を示し、またアセンブリの曲げを示す代表的なRIPアセンブリの横断面図で、符号2802及び2804付近に屈曲点を有する位置にあるアセンブリ2700を示している。アセンブリ2700を曲げることで、「スペース(real estate)」が非常に高価なデバイス(例えば、携帯電話及び手持ち式デバイス)内でアセンブリ2700を配置することができ、したがって他の種々雑多なデバイス要素の周りに回路を挿入することができる。
【0078】
<トレース密度>
図10を参照すると、RIPサブアセンブリは、バイア1002などのバイアを含んでいる(斜視図は図11参照)。
【0079】
図29は、トレース接続を示す1層のRIPサブアセンブリの斜視図である。RIPサブアセンブリ2900の基板2906の表面に、充填されたバイアがリード(例えば、リード2904)及びトレース(例えば、トレース2902)を形成する。
【0080】
図30は、1層の非RIPサブアセンブリの上面図で、はんだ付けした接続を使用する非RIPサブアセンブリ3000を示している。プリント回路基板(PCB)3002上で、はんだがリード(例えば、3004)を覆う。リード間にトレース(例えば、3006)が形成されるが、ランド縁部間の空間が低減されることによって、その数は制限される。一般に、はんだマスク(図示せず)を使用して、はんだ終端を構成する。
【0081】
図31は、RIPサブアセンブリの図で、電気絶縁材料3102が構成要素パッケージ3104を包んで構成要素パッケージ3104を基板3112に取り付けるRIPサブアセンブリ3100を示している。基板3112を貫通して構成要素リード(例えば、リード3106)まで延びるバイアが形成されている。バイアは充填又はめっきされ(例えば、充填されたバイア3110)、またトレース(例えば、トレース3108)が形成されて充填又はめっきされたバイアを接続し、したがって適当な電気経路を形成する。充填されたバイア3110は、リード3106の領域のうちのわずかな部分だけを覆って、図30と比較すると、ランド間により多くのトレースを引き回すことを可能にする。はんだが必要とされないためランドの寸法を低減させ、したがって、パッケージ上の引回しの可能性を高め、またしたがって潜在的にパッケージ層の数及び複雑さを低減できるはずであることにも留意されたい。
【0082】
図32は、1層のRIPサブアセンブリの上面図で、図31のサブアセンブリ3100に類似しているRIPサブアセンブリ3200の上面図である。基板3202は、構成要素パッケージ(図示せず)を覆う。図30の非RIPサブアセンブリ3000とは対照的に、構成要素パッケージリード(例えば、3204)は、充填又はめっきされたバイア(例えば、充填されたバイア3206)によって部分的に覆われる。トレース(例えば、トレース3208a及びトレース3208b)が、充填又はめっきされたバイアから延びて、適当な電気経路を形成する。下にあるリードの領域のうちの一部だけを覆うことによって、RIPサブアセンブリでは、非RIPサブアセンブリよりトレースを高密度に配置することが可能である。これは、図32のサブアセンブリ3200を、図30のサブアセンブリ3000と比較することによって明らかである。
【0083】
<スクリーン含有>
図4に関して前述の通り、材料404は、強度及び安定性を改善するために、金属スクリーン、ガラスクロス、又は他の補強材料を組み込むことができる。
【0084】
図33は、RIPサブアセンブリの上面の写真を示す図で、アセンブリ3300は、電気絶縁材料3302内にスクリーン3304を含めるステップを示している。電気絶縁材料3302は、構成要素パッケージ(例えば、パッケージ3306)を包む。スクリーン3304は、強度及び安定性を高める働きをするだけでなく、ヒートスプレッダとして働き、またEMI保護を提供することもできる。
【0085】
図34は、RIPサブアセンブリを斜視した写真を示す図で、スクリーン3304を含めるステップを示すアセンブリ3300の斜視図である。図33に示す通り、構成要素パッケージ3306は電気絶縁材料3302で包まれ、スクリーン3304は電気絶縁材料3302内に埋め込まれる。
【0086】
本明細書に詳細に図示及び説明した無はんだ電子アセンブリのための特定のシステム、アセンブリ、及び方法は、本発明の前述の目的を完全に達成することができるが、これは本発明の現在好ましい実施形態であり、したがって本発明によって広く企図される主題を表わしているということ、本発明の範囲は、当業者には明らかになりうる他の実施形態を完全に包含するということ、そして本発明の範囲はしたがって、添付の特許請求の範囲以外の何ものにも限定されず、この特許請求の範囲では、単数の要素への言及は「少なくとも1つ」を意味するということを理解されたい。当業者に知られた又は後に知られることとなる前述の好ましい実施形態要素に対する構造上及び機能上の等価物はすべて、参照により明白に本明細書に組み込まれ、また本特許請求の範囲によって包含されるものとする。さらに、デバイス又は方法は、本特許請求の範囲によって包含されるために、本発明による解決が求められる各問題すべてに対処する必要はない。さらに、本開示内の要素、構成要素、又は方法ステップは、その要素、構成要素、又は方法ステップが特許請求の範囲内に明示的に記載されているかどうかにかかわらず、公衆に供されるものではない。
【技術分野】
【0001】
本発明は、回路アセンブリ(circuit assembly)及びその製造方法に関し、より詳細には、無はんだ電子アセンブリ(electronic assembly)及びその製造方法、はんだを使用しない電子製品(electronic product)の製造及び組立てに関する。
【0002】
(関連出願の相互参照)
本願は、2008年6月27日出願の米国特許仮出願第12/163870号明細書の継続出願である。米国特許仮出願第12/163870号明細書は、「ELECTRONIC ASSEMBLY WITHOUT SOLDER」という名称の2007年5月8日出願の米国特許仮出願第60/928467号明細書、「ELECTRONIC ASSEMBLY WITHOUT SOLDER AND METHODS FOR THEIR MANUFACTURE」という名称の2007年5月29日出願の米国特許仮出願第60/932200号明細書、「SOLDERLESS FLEXIBLE ELECTRONIC ASSEMBLIES AND METHODS FOR THEIR MANUFACTURE」という名称の2007年7月5日出願の米国特許仮出願第60/958385号明細書、「ELECTRONIC ASSEMBLIES WITHOUT SOLDER AND METHODS FOR THEIR MANUFACTURE」という名称の2007年7月10日出願の米国特許仮出願第60/959148号明細書、「MASS ASSEMBLY OF ENCAPULSATED ELECTRONIC COMPONENTS TO A PRINTED CIRCUIT BOARD BY MEANS OF AN ADHESIVE LAYER HAVING EMBEDDED CONDUCTIVE JOINING MATERIALS」という名称の2007年7月31日出願の米国特許仮出願第60/962626号明細書、「SYSTEM FOR THE MANUFACTURE OF ELECTRONIC ASSEMBLIES WITHOUT SOLDER」という名称の2007年8月6日出願の米国特許仮出願第60/963822号明細書、「ELECTRONIC ASSEMBLIES WITHOUT SOLDER AND METHODS FOR THEIR MANUFACTURE」という名称の2007年8月28日出願の米国特許仮出願第60/966643号明細書、「MONOLITHIC MOLDED SOLDERLESS FLEXIBLE ELECTRONIC ASSEMBLIES AND METHODS FOR THEIR MANUFACTURE」という名称の2008年3月21日出願の米国特許仮出願第61/038564号明細書、及び「THE OCCAM(商標)PROCESS SOLDERLESS ASSEMBLY AND INTERCONNECTION OF ELECTRONIC PACKAGES」という名称の2008年3月24日出願の米国特許仮出願第61/039059号明細書に対する優先権を主張した2008年5月8日出願のPCT出願第PCT/US08/63123号明細書の一部継続出願であり、その利益を主張する。これらの出願の全体を、参照により本明細書に組み込む。
【0003】
本出願はさらに、「SOLDERLESS FLEXIBLE ELECTRONIC ASSEMBLIES AND METHODS FOR THEIR MANUFACTURE」という名称の2007年7月5日出願の米国特許仮出願第60/958385号明細書、「ELECTRONIC ASSEMBLIES WITHOUT SOLDER AND METHODS FOR THEIR MANUFACTURE」という名称の2007年7月10日出願の米国特許仮出願第60/959148号明細書、「MASS ASSEMBLY OF ENCAPULSATED ELECTRONIC COMPONENTS TO A PRINTED CIRCUIT BOARD BY MEANS OF AN ADHESIVE LAYER HAVING EMBEDDED CONDUCTIVE JOINING MATERIALS」という名称の2007年7月31日出願の米国特許仮出願第60/962626号明細書、「SYSTEM FOR THE MANUFACTURE OF ELECTRONIC ASSEMBLIES WITHOUT SOLDER」という名称の2007年8月6日出願の米国特許仮出願第60/963822号明細書、「ELECTRONIC ASSEMBLIES WITHOUT SOLDER AND METHODS FOR THEIR MANUFACTURE」という名称の2007年8月28日出願の米国特許仮出願第60/966643号明細書、「MONOLITHIC MOLDED SOLDERLESS FLEXIBLE ELECTRONIC ASSEMBLIES AND METHODS FOR THEIR MANUFACTURE」という名称の2008年3月21日出願の米国特許仮出願第61/038564号明細書、「THE OCCAM(商標)PROCESS SOLDERLESS ASSEMBLY AND INTERCONNECTION OF ELECTRONIC PACKAGES」という名称の2008年3月24日出願の米国特許仮出願第61/039059号明細書、及び「ELECTRONIC ASSEMBLIES WITHOUT SOLDER ON TEMPORARY SUBSTRATES AND METHODS FOR THEIR MANUFACTURE」という名称の2008年6月24日出願の米国特許仮出願第61/075238号明細書に対する優先権を主張する。これらの出願の全体を、参照により本明細書に組み込む。
【0004】
(著作権通知/許可)
本特許文書の開示の一部には、著作権保護の対象となる資料が含まれる。著作権所有者は、この特許文書又は特許開示を、特許商標庁の特許ファイル又は記録にある通りに複製することに対して異議を唱えないが、そうでない場合、すべてのあらゆる著作権を留保する。
【背景技術】
【0005】
電子機器業界の初期の頃から、電子製品の組立て、より詳細には、プリント回路基板への電子構成要素の恒久的な組立ては、何らかの形の比較的低温のはんだ合金(例えば、スズ/鉛又はSn63/Pb37)の使用を伴うものであった。その理由は多岐にわたるが、最も重要な理由は、プリント回路と多くの電子構成要素のリードとの間の何千もの電子機器相互接続の大量の接合が容易になることである。
【0006】
鉛は毒性の高い物質であり、鉛にさらされると、健康に対して広い範囲の周知の悪影響を及ぼす恐れがある。この文脈では、はんだ付け作業から発生したガスが作業者にとって危険であることが重要である。この処理では、酸化鉛(鉛系はんだから)とコロホニ(はんだフラックスから)を組み合わせたガスを生成することがある。これらの成分はそれぞれ、潜在的に有害であることがわかっている。さらに、電子機器内の鉛の量を減らした場合、鉛を採掘して製錬することを求める圧力も減るはずである。鉛を採掘すると、地域の地下水供給を汚染する恐れがある。製錬は、工場、作業者、及び環境の汚染を招く恐れがある。
【0007】
鉛の流れを減らすと、廃棄される電子デバイス内の鉛の量も減って、ごみ埋立地内及び他のあまり安全でない場所内の鉛のレベルを低下させるはずである。使用済み電子機器の資源回収が困難でありかつコストが高く、ならびに廃棄物の輸出に関する法律の施行が緩いため、大量の使用済み電子機器が、中国、インド、及びケニアなどの環境基準がより低くまた労働条件がより劣悪な国へ送られる。
【0008】
したがって、スズ/鉛はんだを減らすことを求める市場からの圧力及び法律上の圧力が存在する。具体的には、2003年2月、欧州連合によって、電気電子機器における特定有害物質使用制限指令(Directive on the Restriction of the Use of Certain Hazardous Substances in Electrical and Electronic Equipment)(一般に、有害物質制限指令(Restriction of Hazardous Substances Directive)又はRoHSと呼ばれる)が採択された。RoHS指令は、2006年7月1日に発効しており、各加盟国で法制化して施行することが義務付けられている。この指令は、様々なタイプの電子及び電気機器の製造において、鉛を含む6つの有害な材料の使用を制限する。この指令は、電気製品の収集、資源回収、及び再生利用の目標を設定する、大量の有毒な電子デバイス廃棄物の問題を解決するための法律上の取組みの一部である廃電気電子機器指令(Waste Electrical and Electronic Equipment Directive)(WEEE)2002/96/ECと密接に関連する。
【0009】
RoHSは、すべての電子デバイス内の鉛の使用をなくすわけではない。医療用デバイスなどの高い信頼性を必要とする特定のデバイスでは、鉛合金を引き続き使用することが許可されている。したがって、電子機器内の鉛は、引き続き問題となる。電子機器業界は、スズ/鉛はんだの実用的な代替品を求めてきた。現在使用されている最も一般的な代替品は、スズ(Sn)、銀(Ag)、及び銅(Cu)を含む合金であるSACの種類である。
【0010】
SACはんだもまた、環境に対して重大な結果をもたらす。例えば、スズの採掘は、地域規模でも世界規模でも災害を引き起こす。アマゾンの雨林で大きなスズ鉱床が発見されている。ブラジルでは、この発見が、道路の導入、森林の皆伐、先住民の強制立ち退き、土壌劣化、ならびにダム、尾鉱池、及び盛り土と製錬事業の形成を招いた。おそらく、ブラジルでのスズの採掘の最も深刻な環境への影響は、河川が沈泥で浅くなることである。この劣化は、動植物の生態のプロファイルを永遠に改変し、遺伝子バンクを破壊し、土壌構造を変え、害虫及び病気をもたらし、また回復不能な生態上の損失を引き起こす。
【0011】
ブラジルの環境の誤った管理に由来する世界的な生態上の問題はよく知られている。これらの問題は、雨林の破壊からの地球温暖化への圧力から、動植物の生物多様性の破壊による製薬業界への長期的な損害にまで及ぶ。ブラジルでの採掘は、スズ業界の破壊的な影響の一例にすぎない。大きな鉱床及び採掘事業は、インドネシア、マレーシア、及び中国にも存在する。これらは、経済発展に対する態度が生態系保護への関心を圧倒する開発途上国である。
【0012】
SACはんだには、さらなる問題がある。SACはんだは、高温を必要としてエネルギーを浪費し、堅くてもろく、また信頼性の問題を引き起こす。その融解温度は、構成要素及び回路基板が損傷する可能性がある温度である。個々の合金成分化合物の正確な量は依然として研究中であり、長期的な安定性は不明である。さらに、SACはんだ処理は、短絡(例えば、「スズウィスカ(tin wiskers)」)を発生させやすく、表面が正しく処理されなかった場合は開く。スズ/鉛はんだが使用されようと、SACの一種が使用されようと、高濃度の金属は、回路アセンブリの重量も高さも増加させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0013】
【特許文献1】米国特許第6160714号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0014】
したがって、はんだ付け処理、ならびにそれに付随する環境上及び実用上の欠点に対する代替品が必要とされている。
【0015】
はんだ合金は最も一般的であるが、伝導性接着剤の形のいわゆる「ポリマーはんだ(polymer solders)」などの他の接合材料も、提案及び/又は使用されてきた。さらに、構成要素に対するソケットを提供することによって、接続を分離可能にするための努力がなされてきた。また、様々な弾性の接触構造で説明される電力及び信号を搬送する導体を接続するための電気及び電子コネクタも開発されてきた。これらにはすべて、一定の力又は圧力が加えられる必要がある。
【0016】
同時に、より多くの電子機器をさらに小さな体積の中に入れるための絶え間ない努力がなされてきた。その結果、過去数年間、電子機器業界内では、パッケージ内の集積回路(IC)チップの積層及びICパッケージ自体の積層のための様々な方法に関心が寄せられてきた。これらはすべて、アセンブリの寸法をZ又は垂直軸方向に減らすためのものである。また、特定の構成要素、主として受動デバイスを回路基板内に埋め込むことによって、プリント回路基板(PCB)上の表面実装構成要素の数を減らすための進行中の努力もなされている。
【0017】
ICパッケージの作製では、パッケージされていないICデバイスを基板内に直接配置すること、そしてドリルで穴を開けてチップコンタクトに直接めっきすることによってこれらのICデバイスを相互接続することによって、能動デバイスを埋め込むための努力もなされてきた。そのような解決策は、特定の適用分野で利益を提供するが、チップの入出力(I/O)端子は非常に小さく、そのような接続を精密に行うのは非常に難しいことがある。さらに、製造後のデバイスがバーンイン(burn in)試験に合格しない可能性があり、それにより完成後にすべての努力が無駄になることがある。
【0018】
別の懸念される領域は熱の管理である。高密度にパッケージされたICではエネルギー密度が高くなることがあり、それによって電子製品の信頼性を低下させる恐れがあるためである。
【0019】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、無はんだ回路アセンブリ及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0020】
本発明は、電子アセンブリ及びその製造方法を提供する。外部I/Oコンタクトを有する電気、電子、電気光学、電気機械、及びユーザインターフェースデバイスを含む事前にバーンイン試験された構成要素が、平面の基部上に配置される。このアセンブリは、はんだマスク、誘電体、又は電気絶縁材料(特許請求の範囲を含めて本出願では集合的に「絶縁材料(insulating material)」という)でカプセル化され、構成要素のリード、導体、及び端子(特許請求の範囲を含めて本出願では集合的に「リード(lead)」という)を貫通して、バイア(via)と呼ぶ孔が形成され又はドリルで開けられる。次いで、このアセンブリはめっきされ、カプセル化及びドリル処理が繰り返されて、所望の層を構築する。バイアは、構成要素のリードの領域のうちのわずかな部分を露出させるだけでよいので、トレースを高密度に配置することができる。これらの構成要素が取り付けられる基板は、可撓性基板とすることができ、電子デバイス内でこのアセンブリを様々な形状に適合させることができる。
【0021】
新規な逆相互接続処理(reverse−interconnection process)(RIP)で構築されるアセンブリは、はんだを使用せず、したがって鉛の使用、スズ、及び熱に関連する問題を回避する。「逆(reverse)」という用語は、組立ての順序が逆であることを指し、まずPCBを作製し、次いで構成要素を取り付けるのではなく、まず構成要素が配置され、次いで回路層が製造される。従来のPCBは必要とされず(任意選択で組み込むこともできる)、それによって製造サイクル時間を短縮し、コスト及び複雑さを低減させ、またPCBの信頼性の問題を緩和させる。
【0022】
RIP製品は、機械的衝撃及び熱サイクル疲労による故障に対して頑丈である。PCB基板上に配置される従来の製品と比較して、RIP製品内に組み込まれる構成要素は、表面からの隔離を必要とせず、したがって高さがより低くなり、またより高密度に配置することができる。さらに、はんだ付け可能な仕上げを必要とせず、また必要とされる材料及び処理ステップがより少ないので、RIP製品はより低コストである。さらに、RIP製品は、一体化された電磁干渉(EMI)遮蔽を提供することもできるインプレース(in−place)熱促進(改善された熱放散材料及び方法を含む)に適している。さらに、この構造は、埋込み式の電気及び光学構成要素と組み立てることができる。
【0023】
本発明は、
回路基板の必要性の回避、
はんだ付けの必要性の回避、
「スズウィスカ」の問題の回避、
微細なピッチの構成要素リード間の困難な清浄の必要性の回避、
適合したリード又は適合したはんだ接続の必要性の回避、
多くの異なる製造レベル及び寿命末期における電子廃棄物に関連する多くの問題の回避 、ならびに
脆弱な構成要素上で高温の無鉛はんだを使用することに関係する熱の問題の回避
によって、従来技術の多数の欠点を克服する。
【0024】
本発明の効果(利益)には、
構造はほぼ完全に付加的であるため、製造廃棄物が少ないこと、
構築における材料の使用量がより少ないこと、
潜在的に有毒な金属を必要としないため、環境に優しいこと、
処理ステップがより少ないこと、
試験要件が低減されること、
低温で処理し、したがってエネルギーを節約すること、
コストがより低いこと、
アセンブリの高さがより低いこと、
信頼性が高いこと、
潜在的に性能がより高く、又は電池寿命がより長いこと、
機械的衝撃、振動、及び物理的損傷からICをより良好に保護すること、
使用されるデバイスを直接見ることができないので、設計上のセキュリティが改善され ること、
最終金属被覆を塗布することができるので、電子機器を完全に遮蔽すること、
熱性能が改善されること、
一体化されたエッジカードコネクタが可能であること、
メモリモジュールの設計が改善されること、
電話モジュールの設計が改善されること、
コンピュータカードモジュールの設計が改善されること、
スマートカード及びRFIDカードの設計が改善されること、ならびに
照明モジュールが改善されること
が含まれる。
【0025】
本発明の構造及び動作に関する詳細、ならびに本発明に付随する利点の多くは、添付の図面と併せて以下の詳細な説明を参照すると、最もよく理解することができる。図面では、別段の指定がない限り、様々な図全体にわたって、同じ参照番号が同じ部分を指す。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【図1】PCB上でガルウィング(gull wing)型の構成要素を使用する従来のはんだアセンブリの横断面図である。
【図2】PCB上でボールグリッドアレイ(BGA)構成要素又はランドグリッドアレイ(LGA)構成要素のいずれかを使用する従来のはんだアセンブリの横断面図である。
【図3】電気構成要素を使用する従来の無はんだアセンブリの横断面図である。
【図4】LGA構成要素を使用するRIPアセンブリの一部分の横断面図である。
【図5】任意選択のヒートスプレッダ及びヒートシンクを有するLGA構成要素を使用するRIPアセンブリの一部分の横断面図である。
【図6】取り付けられたディスクリート、アナログ、及びLGA構成要素を示す2層RIPアセンブリの横断面図である。
【図7】1対の嵌め合わせた2層RIPサブアセンブリの横断面図である。
【図8】代表的なRIPアセンブリの製造の一段階(stage)の横断面図である。
【図9】代表的なRIPアセンブリの製造の一段階の横断面図である。
【図10】代表的なRIPアセンブリの製造の一段階の横断面図である。
【図11】RIPサブアセンブリの斜視図である。
【図12】代表的なRIPアセンブリの製造の一段階の横断面図である。
【図13】RIPサブアセンブリの斜視図である。
【図14】RIPサブアセンブリの側面の横断面図である。
【図15】代表的なRIPアセンブリの製造の一段階の横断面図である。
【図16】代表的なRIPアセンブリの製造の一段階の横断面図である。
【図17】代表的なRIPアセンブリの製造の一段階の横断面図である。
【図18】2つのRIPサブアセンブリの位置合わせ及び接合の横断面図である。
【図19】嵌め合わせて完成した1対の2つのRIPサブアセンブリの横断面図である。
【図20】可撓性基板上に取り付けられたLGA構成要素を使用するRIPアセンブリの一部分の横断面図である。
【図21】代表的な可撓性基板RIPアセンブリの製造の一段階の横断面図である。
【図22】代表的な可撓性基板RIPアセンブリの製造の一段階の横断面図である。
【図23】代表的な可撓性基板RIPアセンブリの製造の一段階の横断面図である。
【図24】代表的な可撓性基板RIPアセンブリの製造の一段階の横断面図である。
【図25】代表的な可撓性基板RIPアセンブリの製造の一段階の横断面図である。
【図26】代表的な可撓性基板RIPアセンブリの製造の一段階の横断面図である。
【図27】可撓性基板上に取り付けられたディスクリート、アナログ、及びLGA構成要素を示す代表的なRIPアセンブリの横断面図である。
【図28】可撓性基板上に取り付けられたディスクリート、アナログ、及びLGA構成要素を示し、またアセンブリの曲げを示す代表的なRIPアセンブリの横断面図である。
【図29】トレース接続を示す1層のRIPサブアセンブリの斜視図である。
【図30】1層の非RIPサブアセンブリの上面図である。
【図31】RIPサブアセンブリの図である。
【図32】1層のRIPサブアセンブリの上面図である。
【図33】RIPサブアセンブリの上面の写真を示す図である。
【図34】RIPサブアセンブリを斜視した写真を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0027】
以下の説明及び添付の図面では、本発明を完全に理解するために、特定の術語及び図面記号を示す。場合によっては、これらの術語及び記号は、本発明を実施するのに必須ではない特定の詳細を示唆することがある。例えば、構成要素の導体要素(すなわち、構成要素I/Oリード)間の相互接続は、デバイス内又はデバイス間で複数の構成要素コンタクトに接続された単一のリード又は単一の導体信号線路に相互接続する複数の導体を有するものとして図示又は説明することがある。したがって、別法として、複数導体の相互接続はそれぞれ、単一導体の信号伝達、制御、電力、又は接地線路とすることができ、逆も同様である。シングルエンドとして図示又は説明する回路経路は差動式であってもよく、逆も同様である。相互接続されたアセンブリは、標準的な相互接続から構成することができ、このアセンブリのマイクロストリップ又はストリップ線路の相互接続及びすべての信号線路は、遮蔽してもしなくてもよい。
【0028】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図1は、PCB上でガルウィング(gull wing)型の構成要素を使用する従来のはんだアセンブリの横断面図で、PCB102上にはんだ付けされたガルウィング型の構成要素パッケージ104の、はんだ接合部110を有する従来の完成したアセンブリ100を示している。
【0029】
構成要素パッケージ104は、電気構成要素106を含んでいる。構成要素106は、ICであっても、別のディスクリート構成要素であってもよい。ガルウィング型のリード108が、パッケージ104からフローはんだ110まで延び、フローはんだ110は、リード108をPCB102上のパッド112に接続させる。絶縁材料114は、フローはんだ110が構成要素106まで流れて構成要素106をPCB102上の他の構成要素(図示せず)と短絡させるのを防止する。パッド112はスルーホール118に接続し、スルーホール118は、116で示すものなどの適切なトレースに接続する。はんだ接合部に関する前述の問題に加えて、PCB102の内部構造を含めて、このタイプのアセンブリは複雑であり、高さ空間を必要とする。本発明では、この高さ空間を低減させる。
【0030】
図2は、PCB上でボールグリッドアレイ(BGA)構成要素又はランドグリッドアレイ(LGA)構成要素のいずれかを使用する従来のはんだアセンブリの横断面図で、PCB214上のBGA IC又はLGA ICパッケージ204の、はんだ接合部202を有する従来の完成したアセンブリ200を示している。図1との主な違いは、フローはんだ110ではなくボールはんだ202を使用することである。
【0031】
構成要素パッケージ204は、構成要素206を含んでいる。リード208が、パッケージ204から支持体210(通常、補強された有機又はセラミック材料からから構成される)を貫通してボールはんだ202まで延び、ボールはんだ202は、リード208をPCB214上のパッド212に接続させる。絶縁材料216は、ボールはんだ202がパッケージ204内に含まれる他のリード(図示せず)を短絡させるのを防止する。絶縁材料218は、ボールはんだ202が構成要素206まで流れて構成要素206をPCB214上の他の構成要素(図示せず)と短絡させるのを防止する。パッド212はスルーホール220に接続し、スルーホール220は、222で示すものなどの適切なトレースに接続する。この構成でも、図1に示すアセンブリと同じ問題が発生し、はんだ接合部に関する前述の問題に加えて、このタイプのアセンブリは、特にPCB214のために複雑であり、高さ空間を必要とする。本発明では、この高さ空間を低減させる。
【0032】
図3は、電気構成要素を使用する従来の無はんだアセンブリの横断面図で、従来の無はんだ接続装置300を示している。特許文献1(Green)を参照されたい。この構成では、基板302がパッケージ304を支持する。パッケージ304は、IC又は他のディスクリート構成要素などの電気構成要素(図示せず)を含む。基板302の上に、絶縁材料306が位置する。基板302の反対側には、伝導性のポリマー厚膜インク308が位置する。伝導性を改善するために、ポリマー厚膜308上に薄い銅膜310がめっきされる。パッケージ304から基板302を貫通してバイアが延びる。このバイアは、伝導性接着剤314で充填される。パッケージ304を接着剤314に取り付ける点316は、可溶性のポリマー厚膜インク、銀ポリマー厚膜伝導性インク、又は 市販のはんだペーストで作製することができる。本発明に対するこの従来技術アセンブリの1つの欠点は、隆起318で示すように、接着剤314によって追加の厚さが加えられることである。
【0033】
<RIPアセンブリ>
図4は、LGA構成要素を使用するRIPアセンブリの一部分の横断面図で、アセンブリ400は、基板416上に取り付けられたLGA構成要素パッケージ(402、406、408、410、412、414)を示している。基板416は、PCBである必要はない。BGA、ガルウィング型、もしくは他のICパッケージ構造、又は任意のタイプのディスクリート構成要素を、LGA構成要素の代わりに使用できることが、当業者には明らかであろう。図1乃至図3に示すアセンブリに比べて、接続はより簡単であり、はんだを用いず、また高さがより低い。
【0034】
パッケージ402には、電気絶縁材料404が付着する。電気絶縁材料404は、パッケージ402の1面に取り付けたものとして示す。しかし、電気絶縁材料404は、パッケージ402の2面、パッケージ402の3面以上に取り付けても、実際にパッケージ402を包んでもよい。電気絶縁材料404が塗布されると、このアセンブリに、強度、安定性、構造上の完全性、靭性(すなわち、もろくない)、及び寸法上の安定性を与えることができる。電気絶縁材料404は、スクリーン(図33及び34参照)又はガラスクロスなどの適切な材料を含めることによって補強することができる。
【0035】
構成要素パッケージ402は、電気構成要素406(特許請求の範囲を含めて本出願では集合的に「構成要素」と呼ぶIC、ディスクリート、又はアナログデバイスなど)と、支持体408及び410(補強された有機又はセラミック材料から構成されることが好ましい)と、リード412と、絶縁材料414とを含む。多くの場合製造されて出荷される構成要素パッケージ402は、絶縁材料414を組み込むが、この従来の特徴は潜在的に、将来除去することができ、したがってアセンブリ400の高さを低減させることができる。支持体408及び410、又は存在する場合、絶縁材料414のいずれかが、基板416上に位置する。基板416は、絶縁材料から作製されることが好ましい。パッケージ402から延びるリード(例えば、412)を短絡させることが望ましい場合、基板416の一部分又はすべてを電気伝導性材料から作製することができる。
【0036】
絶縁材料414及び基板416へのリード412の取付けは、接着剤ドットによって、ならびに他の周知の技法によって実現することができる。
【0037】
第1の組のバイアが、基板416を貫通して延び、絶縁材料414が存在する場合は絶縁材料414を貫通して延び、そしてリード412などのリードに到達してこれらを露出させる。第1の組のバイアの一例は、バイア420である。第1の組のバイアは、電気伝導性材料(多くの場合銅(Cu)であるが、銀(Ag)、金(Au)、又はアルミニウム(Al)、ならびに他の適切な材料を代わりに使用してもよい)でめっき又は充填される。このめっき又は充填材は、リード412と溶解して、電気的かつ機械的結合を形成する。
【0038】
基板416は、めっきされたパターンマスク(図示せず)を含むことができ、又は第1の組のバイア(例えば、バイア420)内に導入されるめっきもしくは充填材が基板416の下へ延びて、必要な第1の組のトレースを提供することもできる。他のトレースを作ることもできる。基板416及び第1のトレースの下には、同じく絶縁材料からなる層422を置くことができる。層422の目的は、第2の組のトレース(必要な場合)に対するプラットフォームを提供すること、そして第1の組のトレースを第2の組のトレースから電気的に絶縁することである。
【0039】
第2の組のバイアは、層422を貫通して延び、基板416の下のトレース及び/又はリード(例えば、リード428)に到達してこれらを露出させる。第2の組のバイアの一例は、バイア426である。第1の組のバイア(例えば、バイア420)に関連して上述した通り、第2の組のバイアにめっき又は充填することができ、その結果、第2の組のバイアは、基板416の下で所望のリード(例えば、リード428)と溶解する。上述した通り、層422の下には、1つ又は複数のトレース430が延びることができる。
【0040】
この多層化は、必要に応じて継続する。上記の構造を繰り返すことによって、複数の層(図示せず)、ならびに追加のトレース及びバイアを構築することができる。最後の層には、表面絶縁材料432で下地被覆を施す。この表面絶縁材料432は、より気密性のアセンブリを作って追加のEMI保護を提供するために、電気的機能に干渉しない金属仕上げで選択的に被覆することができる。リード又は電気コネクタ(例えば、リード434)は、表面絶縁材料432を越えて延びることができる。これにより、他の電気構成要素又は回路基板との接続を可能にするためのコンタクト表面(例えば、表面436)を提供する。
【0041】
図5は、任意選択のヒートスプレッダ及びヒートシンクを有するLGA構成要素を使用するRIPアセンブリの一部分の横断面図で、アセンブリ500は、任意選択の熱放散特徴を示している。図4で上述したサブアセンブリ400は、パッケージ402及び材料404上に、構成要素406によって生成される熱を放散するためのヒートスプレッダ506及び/又はヒートシンク508を有することができる。ヒートシンクをヒートスプレッダと接合させるために、熱界面材料(図示せず)を使用することができる。任意選択で、材料404は、パッケージ402からの熱流を高めるために、その組成内に、二酸化ケイ素(SiO2)又は二酸化アルミニウム(AlO2)などの熱伝導性(ただし電気的に絶縁性である)材料を含むことができる。ヒートスプレッダ506及びヒートシンク508は、当技術分野では周知の1つ又は複数の物質から作製される場合、サブアセンブリ400に電磁干渉(EMI)保護を提供して、静電気の放電から保護するのに役立つことができる。
【0042】
図6は、取り付けられたディスクリート、アナログ、及びLGA構成要素を示す2層RIPアセンブリの横断面図である。その断面を図5に示す2層RIPアセンブリによって、図6は、ディスクリートのガルウィング型の構成要素602、アナログ構成要素604、及びLGA IC606を含む1組の見本用の構成要素が取り付けられたアセンブリ600を示している。
【0043】
RIPアセンブリは、はんだ付けされた構成要素を含むPCBほど複雑ではないことが、当業者には明らかであろう。すなわち、PCB自体だけが、数十の製造ステップを必要とする複雑なデバイスである。このRIPアセンブリは、PCB基板を必要としないことによってより簡単であり、完全な電子アセンブリを製造するのに必要なステップはより少ない。
【0044】
図7は、1対の嵌め合わせた2層RIPサブアセンブリの横断面図で、任意選択で、図7のアセンブリ700は、めっき及び/もしくは充填されたバイア(例えば、706a、706b)で、あるいは/又はリード(例えば、708a、708b)でともに接合させた、2つのRIPサブアセンブリ702及び704を示している。
【0045】
<RIP製造方法>
図8乃至図17は、RIPアセンブリの製造方法を示している。ステップの順序は、本発明の範囲及び趣旨から逸脱することなく変更できることが、当業者には明らかであろう。
【0046】
図8に示す段階(stage)800は、パッケージされた構成要素802、804、及び806を基板808上に最初に取り付けるステップを示している。これらの構成要素は、スポットもしくは非伝導性接着剤を塗布すること、又は構成要素リードの粘着性膜を基板808に結合させることを含む当技術分野では周知の複数の異なる技法及び/又は物質によって、定位置に保持することができる。塗布又は結合するための材料は、構成要素を保持し、後に解放するのに適したものとすることができる。
【0047】
図9に示す段階900は、RIP製造方法の別のステップを示している。この段階で、図8の部分的アセンブリを裏返しにする。最初に取り付けたパッケージされた構成要素802、804、及び806は、電気絶縁材料908内に入れられる。電気絶縁材料908は、パッケージされた構成要素802、804、及び806を支持し、ならびに互いに電気的に絶縁する。電気絶縁材料908が、AlO2又はSiO2などの熱伝導性であるが電気的に絶縁性の物質を含む場合、電気絶縁材料908は熱を放散するのにも役立つ。
【0048】
図10に示す段階1000は、RIP製造方法の別のステップを示している。基板808を貫通してバイア(例えば、1002)が作られ、パッケージされた構成要素802、804、及び806のリードに到達してこれらを露出させる。レーザドリルを含む任意の数の周知の技法によって、バイア(例えば、1002)を形成し又はドリルで開ける(特許請求の範囲を含めて本出願では集合的に「形成」という)ことができる。
【0049】
図11は、RIPサブアセンブリの斜視図である。段階1000の完成時を示す図11の部分的アセンブリ1100は、基板808の上面の斜視図であり、バイア(例えば、1102)を示している。
【0050】
図12に示す段階1200は、どのようにして回路の直接印刷を実現できるかを示している。装置1206によって、バイア(例えば、1202)を電気伝導性材料でめっき又は充填することができ、また基板808上にトレース及びリード(例えば、1208)を作ることができる。当技術分野では周知の任意の数の技法を使用して、装置1206は、バイア1202を充填し、リード及びトレース1208を印刷し、ならびに/又はリード及びトレース1208を基板808上にめっきすることができる。
【0051】
図13は、RIPサブアセンブリの斜視図である。段階1200によって基板808上に作られるトレース(例えば、1302)及びリード(例えば、1304)を、図13の部分的アセンブリ1300の斜視図に示している。
【0052】
図14は、RIPサブアセンブリの側面の横断面図である。段階1200によって作られる部分的アセンブリ1400を、図14の側面図に示している。充填されたバイア(例えば、バイア1402)は、基板808を貫通して構成要素リード(例えば、リード1406)まで延びるものとして示している。
【0053】
図15は、代表的なRIPアセンブリの製造の一段階の横断面図である。段階1500を示す図15では、基板808上に、絶縁材料層1502及び第2の組のバイア(例えば、バイア1504)が形成される。これらのバイアは、基板808上のリード(例えば、1506)まで延びてこれらを露出させる。
【0054】
図16は、代表的なRIPアセンブリの製造の一段階の横断面図である。図16のサブアセンブリ1600の作製を示す段階では、層1502上で、バイア(例えば、1602)のめっき及び/又は充填、ならびにトレース(例えば、1604)の作製が完成されている。
【0055】
図17は、代表的なRIPアセンブリの製造の一段階の横断面図である。このようにして、追加の層を構築することができる。最終的に、図17の段階1700に示すように、サブアセンブリ1600の上層の上に、絶縁材料1702が配置される。さらに、材料908の下に、ヒートスプレッダ1706及びヒートシンク1708を取り付けることができる。
【0056】
図18は、2つのRIPサブアセンブリの位置合わせ及び接合の横断面図である。絶縁材料1702をサブアセンブリ1704上に置くことに代わる手段を、図18の段階1800及び図19の段階1900に示している。図18では、サブアセンブリ1600のリード、充填材、及びトレースは、互いに位置合わせされ、次いで接合される。
【0057】
図19は、嵌め合わせて完成した1対の2つのRIPサブアセンブリの横断面図で、任意の適切な工程及び材料を使用して(例えば、異方性の伝導性膜を塗布する)結合剤1908を添加し、サブアセンブリ1600をともに接合するステップを示している。図19には図示しないが、1つのサブアセンブリについて前述して図17に図示したように、支持体材料1904の下及び支持体材料1906の上に、ヒートスプレッダ及びヒートシンクを加えることができる。
【0058】
<可撓性基板>
図20は、可撓性基板上に取り付けられたLGA構成要素を使用するRIPアセンブリの一部分の横断面図である。図4に類似しているが、いくつかの注目に値する違いがあり、部分的に示したアセンブリ2000は可撓性基板2016の取付けを有し(可撓性基板2016は第1の平面2022及び第2の平面2024を有する)、電気絶縁材料2004は基板全体にわたって延びず、またバイア(例えば、バイア2020)及びトレース(例えば、トレース2028)の層は1層しか存在しない。
【0059】
本発明の可撓性の変形形態を図示する図20のアセンブリ2000は、当技術分野では周知のタイプの電気絶縁材料から作製された可撓性基板2016上に取り付けられたLGA構成要素パッケージ2002(下位構成要素2006、2008、2010、2012、2014を含む)を示している。BGA、ガルウィング型、もしくは他のICパッケージ構造、又は任意のタイプのディスクリート構成要素を、LGA構成要素の代わりに使用できることが、当業者には明らかであろう。図4に示すアセンブリと同様に、図1乃至図3に示すアセンブリに比べて、接続はより簡単であり、はんだを用いず、また高さがより低い。
【0060】
パッケージ2002には、電気絶縁材料2004が付着する。電気絶縁材料2004は、パッケージ2002の2面に取り付けたものとして示す。しかし、電気絶縁材料2004は、パッケージ2002の1面、パッケージ2002の3面以上に取り付けても、実際にパッケージ2002を包んでもよい。電気絶縁材料2004が塗布されると、このアセンブリの該当する部分に、強度、安定性、構造上の完全性、靭性(すなわち、もろくない)、及び寸法上の安定性を与えることができる。電気絶縁材料2004は、ガラスクロス又は金属スクリーンなどの適切な材料を含めることによって補強することができる(ある程度のEMI保護も提供する)。
【0061】
構成要素パッケージ2002は、電気構成要素2006(特許請求の範囲を含めて本出願では集合的に「構成要素」というIC、ディスクリート、又はアナログデバイスなど)と、支持体2008及び2010(有機又はセラミック材料から構成されることが好ましい)と、リード2012と、絶縁材料2014とを含む。多くの場合製造されて出荷される構成要素パッケージ2002は、電気絶縁材料2014を組み込むが、この従来の特徴は潜在的に、将来除去することができ、したがって、アセンブリ2000の高さを低減させることができる。支持体2008及び2010、又は存在する場合絶縁材料2014のいずれかが、可撓性基板2016上に位置する。可撓性基板2016は、電気絶縁材料から作製されることが好ましい。パッケージ2002から延びるリード(例えば、2012)を短絡させることが望ましい場合、基板2016の一部分又はすべてを電気伝導性材料から作製することができる。
【0062】
基板2016へのリード2012及び絶縁材料2014の取付けは、接着剤ドットによって、ならびに他の周知の技法によって実現することができる。
【0063】
1組のバイアが、基板2016を貫通して延び、絶縁材料2014が存在する場合は絶縁材料2014を貫通して延び、そしてリード2012などのリードに到達してこれらを露出させる。1組のバイアの一例は、バイア2020である。バイア2020は、電気伝導性材料(多くの場合銅(Cu)であるが、銀(Ag)、金(Au)、又はアルミニウム(Al)、ならびに他の適切な材料を代わりに使用してもよい)でめっき又は充填される。このめっき又は充填材は、リード2012と溶解して、電気的かつ機械的結合を形成する。
【0064】
基板2016は、めっきされたパターンマスク(図示せず)を含むことができ、又はこの1組のバイア(例えば、バイア2020)内に導入されるめっきもしくは充填材が基板2016の下へ延びて、必要な1組のトレースを提供することもできる。他のトレースを作ることもできる。
【0065】
トレース(例えば、トレース2028)及び可撓性基板2016には、表面電気絶縁材料2032で下地被覆を施す。リード又は電気コネクタは、表面絶縁材料2032を越えて延びることができる。これにより、他の電気構成要素又は回路基板との接続を可能にするためのコンタクト表面(図示せず)を提供する。
【0066】
図には示さないが、図20を図5と比較すると、アセンブリ2000は、任意選択の熱放散特徴を含むことができることが明らかである。アセンブリ2000は、パッケージ2002及び/又は電気絶縁材料2004上に、構成要素2006によって生成される熱を放散するためのヒートスプレッダ506及び/又はヒートシンク508(どちらも図5に示す)を有することができる。ヒートシンクをヒートスプレッダと接合させるために、熱界面材料(図示せず)を使用することができる。任意選択で、電気絶縁材料2004は、パッケージ2002からの熱流を高めるために、その組成内に、二酸化ケイ素(SiO2)又は二酸化アルミニウム(AlO2)などの熱伝導性(ただし電気的に絶縁性である)材料を含むことができる。図5に示す通り、ヒートスプレッダ506及びヒートシンク508は、当技術分野では周知の1つ又は複数の物質から作製される場合、アセンブリ2000に電磁干渉(EMI)保護を提供して、静電気の放電から保護するのに役立つことができる。
【0067】
電気絶縁材料2004は、アセンブリ2000が曲げられたときに歪み緩和(すなわち、剛性領域から屈曲領域への遷移)をもたらす先細りした縁部2005を有することができる。
【0068】
図21乃至図26は、可撓性RIPアセンブリの製造方法を示す図である。ステップの順序は、本発明の範囲及び趣旨から逸脱することなく変更できることが、当業者には明らかであろう。
【0069】
再び図8を参照すると、段階800は、パッケージされた構成要素802、804、及び806を基板808上に最初に取り付けるステップを示す。この段階は、類似の構成要素を可撓性基板上に取り付ける際にも同じままである(例えば、図21の構成要素2102、2002、及び2104ならびに可撓性基板2016)。これらの構成要素は、スポットもしくは非伝導性接着剤を塗布すること、又は構成要素リードの粘着性膜を可撓性基板2016に結合させることを含む当技術分野では周知の複数の異なる技法及び/又は物質によって、定位置に保持することができる。塗布又は結合するための材料は、構成要素を恒久的に保持するのに適したものとすることができる。
【0070】
図21に示す段階2100は、可撓性基板2016上に取り付けられた典型的な1組のパッケージされた構成要素(例えば、ガルウィング型の構成要素2102、LGA構成要素2002、及びアナログ構成要素2104)を包むステップを示す。この段階で、可撓性基板2016を、一時的な基部(図示せず)上又はエアクッション上に置くことができる。典型的な構成要素2102、2002、及び2104上に、電気絶縁材料2004及び電気絶縁材料2004aが塗布又は外側被覆される。材料2004及び2004aは、可撓性基板2016に付着する。材料2004及び2004aは、2102などの単一の構成要素、2002及び2104などの2つ以上の構成要素、又は複数の構成要素に取り付け又はこれらを包むことができることに留意されたい。段階2100の結果、サブアセンブリ2106が完成する。
【0071】
図22に示す段階2200は、サブアセンブリ2106上に位置合わせされかつ位置決めされた支持要素及び/又は成型デバイス2208を示している。
【0072】
図23に示すように、段階2300は、支持要素及び/又は成型デバイス2208を加えるステップである。デバイス2208は、起伏2302及び2304それぞれで材料2004a及び2004に接触する。デバイス2208は、材料2004a及び材料2004を支持及び/又は成型する。材料2004a及び材料2004が事前に形成されていようと、この段階で成型されようと、デバイス2208は、その後の製造段階でサブアセンブリ2106を支持する(図21及び22参照)。
【0073】
必要に応じて、段階2300に続いて、一時的な基部を取り除き、又はエアクッションを停止させることができる。そして再び、必要に応じて、図24の段階2400に示すように、サブアセンブリの位置を変えることができる。この段階で、可撓性基板2016を貫通してドリルで穴を開ける(バイア2402などのバイアを形成する)ことで、リード(リード2012など)を露出させる。しかし、バイアを形成する順序及び工程は異なってもよく、例えば、図21の段階2100の前に、ドリル又は成型によってバイアを事前に形成することもできる。実際には、一時的な基部又はエアクッションを貫通してドリルで穴を開けることによって、バイアを形成することができる。
【0074】
図25に示す段階2500で、例えば、電気伝導性材料2502を用いてバイアのめっき又は充填が行われる。電気伝導性材料2502(多くの場合銅(Cu)であるが、銀(Ag)、金(Au)、又はアルミニウム(Al)、ならびに他の適切な材料を代わりに使用してもよい)が、当技術分野では周知の任意の工程によって塗布される。めっき又は充填材は、構成要素リードと溶解して、電気的かつ機械的結合を形成する。このめっき又は充填材は、リードを形成することができる。またこの段階で、通常、実際にはめっきすることによって、トレース2504などのトレースを形成することができる。
【0075】
図26に示す次の段階2600で、表面電気絶縁又は誘電材料2602を塗布することで、めっき又は充填されたバイア(例えば、充填されたバイア材料2502)、トレース(例えば、トレース2504)、及び可撓性基板2016を上塗りする。ある点でリード2604aでありまた別の点でリード2604bであるリード又は電気コネクタは、表面絶縁材料2602を越えて延びることができる。リード2604a及び2604bにより、他の電気構成要素又は回路基板との接続が可能になる。この段階では、デバイス2208が物理的支持を提供している。デバイス2208の代わりに、エアクッションが支持を提供することもできる。段階2600の終了時点で、デバイス2208は取り除かれる。
【0076】
図27は、可撓性基板上に取り付けられたディスクリート、アナログ、及びLGA構成要素を示す代表的なRIPアセンブリの横断面図で、完成したアセンブリ2700を示している。構成要素2102、2002、及び2104は絶縁され、材料2004a及び2004によって可撓性基板2016に取り付けられる。絶縁材料2032が、可撓性基板2016を支持する。
【0077】
図28は、可撓性基板上に取り付けられたディスクリート、アナログ、及びLGA構成要素を示し、またアセンブリの曲げを示す代表的なRIPアセンブリの横断面図で、符号2802及び2804付近に屈曲点を有する位置にあるアセンブリ2700を示している。アセンブリ2700を曲げることで、「スペース(real estate)」が非常に高価なデバイス(例えば、携帯電話及び手持ち式デバイス)内でアセンブリ2700を配置することができ、したがって他の種々雑多なデバイス要素の周りに回路を挿入することができる。
【0078】
<トレース密度>
図10を参照すると、RIPサブアセンブリは、バイア1002などのバイアを含んでいる(斜視図は図11参照)。
【0079】
図29は、トレース接続を示す1層のRIPサブアセンブリの斜視図である。RIPサブアセンブリ2900の基板2906の表面に、充填されたバイアがリード(例えば、リード2904)及びトレース(例えば、トレース2902)を形成する。
【0080】
図30は、1層の非RIPサブアセンブリの上面図で、はんだ付けした接続を使用する非RIPサブアセンブリ3000を示している。プリント回路基板(PCB)3002上で、はんだがリード(例えば、3004)を覆う。リード間にトレース(例えば、3006)が形成されるが、ランド縁部間の空間が低減されることによって、その数は制限される。一般に、はんだマスク(図示せず)を使用して、はんだ終端を構成する。
【0081】
図31は、RIPサブアセンブリの図で、電気絶縁材料3102が構成要素パッケージ3104を包んで構成要素パッケージ3104を基板3112に取り付けるRIPサブアセンブリ3100を示している。基板3112を貫通して構成要素リード(例えば、リード3106)まで延びるバイアが形成されている。バイアは充填又はめっきされ(例えば、充填されたバイア3110)、またトレース(例えば、トレース3108)が形成されて充填又はめっきされたバイアを接続し、したがって適当な電気経路を形成する。充填されたバイア3110は、リード3106の領域のうちのわずかな部分だけを覆って、図30と比較すると、ランド間により多くのトレースを引き回すことを可能にする。はんだが必要とされないためランドの寸法を低減させ、したがって、パッケージ上の引回しの可能性を高め、またしたがって潜在的にパッケージ層の数及び複雑さを低減できるはずであることにも留意されたい。
【0082】
図32は、1層のRIPサブアセンブリの上面図で、図31のサブアセンブリ3100に類似しているRIPサブアセンブリ3200の上面図である。基板3202は、構成要素パッケージ(図示せず)を覆う。図30の非RIPサブアセンブリ3000とは対照的に、構成要素パッケージリード(例えば、3204)は、充填又はめっきされたバイア(例えば、充填されたバイア3206)によって部分的に覆われる。トレース(例えば、トレース3208a及びトレース3208b)が、充填又はめっきされたバイアから延びて、適当な電気経路を形成する。下にあるリードの領域のうちの一部だけを覆うことによって、RIPサブアセンブリでは、非RIPサブアセンブリよりトレースを高密度に配置することが可能である。これは、図32のサブアセンブリ3200を、図30のサブアセンブリ3000と比較することによって明らかである。
【0083】
<スクリーン含有>
図4に関して前述の通り、材料404は、強度及び安定性を改善するために、金属スクリーン、ガラスクロス、又は他の補強材料を組み込むことができる。
【0084】
図33は、RIPサブアセンブリの上面の写真を示す図で、アセンブリ3300は、電気絶縁材料3302内にスクリーン3304を含めるステップを示している。電気絶縁材料3302は、構成要素パッケージ(例えば、パッケージ3306)を包む。スクリーン3304は、強度及び安定性を高める働きをするだけでなく、ヒートスプレッダとして働き、またEMI保護を提供することもできる。
【0085】
図34は、RIPサブアセンブリを斜視した写真を示す図で、スクリーン3304を含めるステップを示すアセンブリ3300の斜視図である。図33に示す通り、構成要素パッケージ3306は電気絶縁材料3302で包まれ、スクリーン3304は電気絶縁材料3302内に埋め込まれる。
【0086】
本明細書に詳細に図示及び説明した無はんだ電子アセンブリのための特定のシステム、アセンブリ、及び方法は、本発明の前述の目的を完全に達成することができるが、これは本発明の現在好ましい実施形態であり、したがって本発明によって広く企図される主題を表わしているということ、本発明の範囲は、当業者には明らかになりうる他の実施形態を完全に包含するということ、そして本発明の範囲はしたがって、添付の特許請求の範囲以外の何ものにも限定されず、この特許請求の範囲では、単数の要素への言及は「少なくとも1つ」を意味するということを理解されたい。当業者に知られた又は後に知られることとなる前述の好ましい実施形態要素に対する構造上及び機能上の等価物はすべて、参照により明白に本明細書に組み込まれ、また本特許請求の範囲によって包含されるものとする。さらに、デバイス又は方法は、本特許請求の範囲によって包含されるために、本発明による解決が求められる各問題すべてに対処する必要はない。さらに、本開示内の要素、構成要素、又は方法ステップは、その要素、構成要素、又は方法ステップが特許請求の範囲内に明示的に記載されているかどうかにかかわらず、公衆に供されるものではない。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
可撓性基板2016と、
少なくとも1つのリード2012を有する構成要素パッケージ2002と、
該構成要素パッケージ2002を前記可撓性基板2016に取り付ける電気絶縁材料2004と、
前記可撓性基板2016を貫通して、前記少なくとも1つのリード2012まで延びる少なくとも1つのバイア2020と
を備えることを特徴とする回路アセンブリ2000。
【請求項2】
第1の平面2022及び第2の平面2024を有する可撓性基板2016と、
第1の組の1つ又は複数のリード2012を備え、少なくとも1つの表面を有する少なくとも1つの構成要素2006と、
該構成要素2006の少なくとも1つの表面を前記第1の平面2022に取り付ける第1の電気絶縁材料2004と、
前記第2の平面2024から延びて、前記第1の組の1つ又は複数のリード2012を露出させる少なくとも1つのバイア2020と
を備えることを特徴とする回路アセンブリ2000。
【請求項3】
第1の平面2022及び第2の平面2024を有する可撓性基板2016と、
第1の組の1つ又は複数のリード2012を備え、少なくとも1つの表面を有する少なくとも1つの構成要素パッケージ2002と、
前記少なくとも1つの表面を前記第1の平面2022に取り付ける第1の電気絶縁材料2004と、
前記第2の平面2024から延びて、前記第1の組の1つ又は複数のリード2012を露出させる少なくとも1つのバイア2020と
を備えることを特徴とする回路アセンブリ2000。
【請求項4】
前記可撓性基板2016は、電気的に絶縁性であることを特徴とする請求項3に記載の回路アセンブリ。
【請求項5】
前記第1の電気絶縁材料2004は、前記構成要素パッケージ2002を包むことを特徴とする請求項3に記載の回路アセンブリ。
【請求項6】
前記第1の電気絶縁材料2004は、先細りした縁部2005を有することを特徴とする請求項3に記載の回路アセンブリ。
【請求項7】
前記第1の電気絶縁材料2004は、熱伝導性であることを特徴とする請求項3に記載の回路アセンブリ。
【請求項8】
前記アセンブリは、ヒートスプレッダをさらに備えることを特徴とする請求項3に記載の回路アセンブリ。
【請求項9】
前記アセンブリは、ヒートシンクをさらに備えることを特徴とする請求項3に記載の回路アセンブリ。
【請求項10】
前記第1の組の1つ又は複数のリード2012に電気的に接続する電気伝導性材料で充填された前記少なくとも1つのバイア2020をさらに備えることを特徴とする請求項3に記載の回路アセンブリ。
【請求項11】
前記伝導性材料は、銅、銀、アルミニウム、金、スズ、金属合金、電気伝導性膜、電気伝導性接着剤、及び電気伝導性インクからなる群から選択されることを特徴とする請求項10に記載の回路アセンブリ。
【請求項12】
前記伝導性材料は、前記可撓性基板2016にメッキされることを特徴とする請求項10に記載の回路アセンブリ。
【請求項13】
前記伝導性材料は、前記可撓性基板2016上に印刷されることを特徴とする請求項10に記載の回路アセンブリ。
【請求項14】
前記伝導性材料は、前記可撓性基板2016上に第2の組の1つ又は複数のリードを形成することを特徴とする請求項10に記載の回路アセンブリ。
【請求項15】
前記伝導性材料は、前記可撓性基板2016上に1組の1つ又は複数のトレース2028を形成することを特徴とする請求項10に記載の回路アセンブリ。
【請求項16】
前記第2の平面2024上に、前記少なくとも1つのバイア2020のうちの少なくとも1つを覆う第2の電気絶縁材料2032をさらに備えることを特徴とする請求項10に記載の回路アセンブリ。
【請求項17】
前記第2の平面2024上に、前記第2の組の少なくとも1つのリードのうちの少なくとも1つを覆う第2の電気絶縁材料2032をさらに備えることを特徴とする請求項14に記載の回路アセンブリ。
【請求項18】
前記第2の平面2024上に、前記少なくとも1つのトレース2028のうちの少なくとも1つを覆う第2の電気絶縁材料2032をさらに備えることを特徴とする請求項15に記載の回路アセンブリ。
【請求項19】
可撓性基板2016上に、少なくとも1つの構成要素パッケージ2002を配置するステップ800であって、前記構成要素パッケージ2002が少なくとも1つの表面を有し、前記可撓性基板2016が第1の平面2022及び第2の平面2024を有し、また前記少なくとも1つの構成要素パッケージ2002が前記第1の平面2022と接触する、ステップ800と、
前記少なくとも1つの構成要素パッケージ2002の少なくとも1つの表面を前記第1の平面2022に取り付ける第1の電気絶縁材料2004を塗布するステップ2100であって、前記第1の電気絶縁材料2004が前記第1の平面2022上で先細り縁部2005を形成して、前記第1の平面2022のうちの少なくとも1つの区分を露出させる、ステップ2100と、
前記可撓性基板2016の前記第2の平面2024を貫通して第1の組の少なくとも1つのバイア2402を形成し、前記少なくとも1つの構成要素パッケージ2002の1組の少なくとも1つのリード2012を露出させるステップ2400と
を有することを特徴とする回路アセンブリの製造方法。
【請求項20】
第1の平面2022及び第2の平面2024を有する可撓性基板2016を、一時的な支持体上に配置するステップであって、前記第2の平面2024が前記一時的な支持体と接触する、ステップと、
少なくとも1つの表面を有する少なくとも1つの構成要素パッケージ2002を、前記第1の平面2022と接触するように配置するステップ800と、
前記少なくとも1つの構成要素パッケージ2002の少なくとも1つの表面を前記第1の平面2022に取り付ける第1の電気絶縁材料2004を塗布するステップ2100であって、前記第1の電気絶縁材料2004が前記第1の平面2022上で先細り縁部2005を形成する、ステップ2100と、
1つ又は複数の構成要素支持体2208を、第1の電気絶縁材料2004上及び前記少なくとも1つの構成要素パッケージ上に配置するステップ2300であって、前記1つ又は複数の構成要素支持体2208が、前記第1の電気絶縁材料2004を一時的に支持して前記第1の平面2022に一時的に接続する、ステップ2300と、
前記一時的な支持体を取り除くステップと、
前記第2の平面2024を貫通して第1の組の少なくとも1つのバイア2402を形成し、前記少なくとも1つの構成要素パッケージ2002の1組の少なくとも1つのリード2012を露出させるステップ2400と、
前記1つ又は複数の構成要素支持体2208を取り除くステップと
を有することを特徴とする回路アセンブリの製造方法。
【請求項21】
前記少なくとも1つのバイア2402を電気伝導性材料2502で充填するステップ2500をさらに有することを特徴とする請求項20に記載の回路アセンブリの製造方法。
【請求項22】
前記第2の平面2024上に、前記電気伝導性材料2502を覆う第2の電気絶縁材料2032を配置するステップ2600をさらに有することを特徴とする請求項21に記載の回路アセンブリの製造方法。
【請求項23】
前記第1の電気絶縁材料2004を前記1つ又は複数の構成要素支持体2208を用いて成型するステップをさらに有することを特徴とする請求項20に記載の回路アセンブリの製造方法。
【請求項24】
前記第1の組の少なくとも1つのバイア2402を電気伝導性材料2502で充填するステップ2500をさらに有することを特徴とする請求項19に記載の回路アセンブリの製造方法。
【請求項25】
前記伝導性材料は、銅、銀、アルミニウム、金、スズ、金属合金、電気伝導性膜、電気伝導性接着剤、及び電気伝導性インクからなる群から選択されることを特徴とする請求項24に記載の回路アセンブリの製造方法。
【請求項26】
前記電気伝導性材料は、第2の組の少なくとも1つのリードを形成することを特徴とする請求項24に記載の回路アセンブリの製造方法。
【請求項27】
前記電気伝導性材料は、1組の少なくとも1つのトレース2504を形成することを特徴とする請求項26に記載の回路アセンブリの製造方法。
【請求項28】
前記第2の平面2024上に、前記電気伝導性材料2502を覆う第2の電気絶縁材料2602の層を形成するステップ2600をさらに有することを特徴とする請求項24に記載の回路アセンブリの製造方法。
【請求項29】
請求項19に記載の工程によって製造されることを特徴とする電子製品。
【請求項30】
前記第1の平面2022の前記少なくとも1つの区分で、前記回路アセンブリを曲げるステップをさらに有することを特徴とする請求項19に記載の回路アセンブリの製造方法。
【請求項31】
少なくとも1つの構成要素パッケージ3104の少なくとも1つのバイア及び少なくとも1つのリード3106を備えるRIPサブアセンブリであって、前記少なくとも1つのバイアは、基板3112を貫通して延び、前記少なくとも1つの構成要素パッケージ3104の前記少なくとも1つのリード3106の領域全体より小さな部分を露出させることを特徴とするRIPサブアセンブリ。
【請求項32】
包むための電気絶縁材料3302は、少なくとも1つの金属スクリーン3304を組み込むことを特徴とするRIPサブアセンブリ。
【請求項1】
可撓性基板2016と、
少なくとも1つのリード2012を有する構成要素パッケージ2002と、
該構成要素パッケージ2002を前記可撓性基板2016に取り付ける電気絶縁材料2004と、
前記可撓性基板2016を貫通して、前記少なくとも1つのリード2012まで延びる少なくとも1つのバイア2020と
を備えることを特徴とする回路アセンブリ2000。
【請求項2】
第1の平面2022及び第2の平面2024を有する可撓性基板2016と、
第1の組の1つ又は複数のリード2012を備え、少なくとも1つの表面を有する少なくとも1つの構成要素2006と、
該構成要素2006の少なくとも1つの表面を前記第1の平面2022に取り付ける第1の電気絶縁材料2004と、
前記第2の平面2024から延びて、前記第1の組の1つ又は複数のリード2012を露出させる少なくとも1つのバイア2020と
を備えることを特徴とする回路アセンブリ2000。
【請求項3】
第1の平面2022及び第2の平面2024を有する可撓性基板2016と、
第1の組の1つ又は複数のリード2012を備え、少なくとも1つの表面を有する少なくとも1つの構成要素パッケージ2002と、
前記少なくとも1つの表面を前記第1の平面2022に取り付ける第1の電気絶縁材料2004と、
前記第2の平面2024から延びて、前記第1の組の1つ又は複数のリード2012を露出させる少なくとも1つのバイア2020と
を備えることを特徴とする回路アセンブリ2000。
【請求項4】
前記可撓性基板2016は、電気的に絶縁性であることを特徴とする請求項3に記載の回路アセンブリ。
【請求項5】
前記第1の電気絶縁材料2004は、前記構成要素パッケージ2002を包むことを特徴とする請求項3に記載の回路アセンブリ。
【請求項6】
前記第1の電気絶縁材料2004は、先細りした縁部2005を有することを特徴とする請求項3に記載の回路アセンブリ。
【請求項7】
前記第1の電気絶縁材料2004は、熱伝導性であることを特徴とする請求項3に記載の回路アセンブリ。
【請求項8】
前記アセンブリは、ヒートスプレッダをさらに備えることを特徴とする請求項3に記載の回路アセンブリ。
【請求項9】
前記アセンブリは、ヒートシンクをさらに備えることを特徴とする請求項3に記載の回路アセンブリ。
【請求項10】
前記第1の組の1つ又は複数のリード2012に電気的に接続する電気伝導性材料で充填された前記少なくとも1つのバイア2020をさらに備えることを特徴とする請求項3に記載の回路アセンブリ。
【請求項11】
前記伝導性材料は、銅、銀、アルミニウム、金、スズ、金属合金、電気伝導性膜、電気伝導性接着剤、及び電気伝導性インクからなる群から選択されることを特徴とする請求項10に記載の回路アセンブリ。
【請求項12】
前記伝導性材料は、前記可撓性基板2016にメッキされることを特徴とする請求項10に記載の回路アセンブリ。
【請求項13】
前記伝導性材料は、前記可撓性基板2016上に印刷されることを特徴とする請求項10に記載の回路アセンブリ。
【請求項14】
前記伝導性材料は、前記可撓性基板2016上に第2の組の1つ又は複数のリードを形成することを特徴とする請求項10に記載の回路アセンブリ。
【請求項15】
前記伝導性材料は、前記可撓性基板2016上に1組の1つ又は複数のトレース2028を形成することを特徴とする請求項10に記載の回路アセンブリ。
【請求項16】
前記第2の平面2024上に、前記少なくとも1つのバイア2020のうちの少なくとも1つを覆う第2の電気絶縁材料2032をさらに備えることを特徴とする請求項10に記載の回路アセンブリ。
【請求項17】
前記第2の平面2024上に、前記第2の組の少なくとも1つのリードのうちの少なくとも1つを覆う第2の電気絶縁材料2032をさらに備えることを特徴とする請求項14に記載の回路アセンブリ。
【請求項18】
前記第2の平面2024上に、前記少なくとも1つのトレース2028のうちの少なくとも1つを覆う第2の電気絶縁材料2032をさらに備えることを特徴とする請求項15に記載の回路アセンブリ。
【請求項19】
可撓性基板2016上に、少なくとも1つの構成要素パッケージ2002を配置するステップ800であって、前記構成要素パッケージ2002が少なくとも1つの表面を有し、前記可撓性基板2016が第1の平面2022及び第2の平面2024を有し、また前記少なくとも1つの構成要素パッケージ2002が前記第1の平面2022と接触する、ステップ800と、
前記少なくとも1つの構成要素パッケージ2002の少なくとも1つの表面を前記第1の平面2022に取り付ける第1の電気絶縁材料2004を塗布するステップ2100であって、前記第1の電気絶縁材料2004が前記第1の平面2022上で先細り縁部2005を形成して、前記第1の平面2022のうちの少なくとも1つの区分を露出させる、ステップ2100と、
前記可撓性基板2016の前記第2の平面2024を貫通して第1の組の少なくとも1つのバイア2402を形成し、前記少なくとも1つの構成要素パッケージ2002の1組の少なくとも1つのリード2012を露出させるステップ2400と
を有することを特徴とする回路アセンブリの製造方法。
【請求項20】
第1の平面2022及び第2の平面2024を有する可撓性基板2016を、一時的な支持体上に配置するステップであって、前記第2の平面2024が前記一時的な支持体と接触する、ステップと、
少なくとも1つの表面を有する少なくとも1つの構成要素パッケージ2002を、前記第1の平面2022と接触するように配置するステップ800と、
前記少なくとも1つの構成要素パッケージ2002の少なくとも1つの表面を前記第1の平面2022に取り付ける第1の電気絶縁材料2004を塗布するステップ2100であって、前記第1の電気絶縁材料2004が前記第1の平面2022上で先細り縁部2005を形成する、ステップ2100と、
1つ又は複数の構成要素支持体2208を、第1の電気絶縁材料2004上及び前記少なくとも1つの構成要素パッケージ上に配置するステップ2300であって、前記1つ又は複数の構成要素支持体2208が、前記第1の電気絶縁材料2004を一時的に支持して前記第1の平面2022に一時的に接続する、ステップ2300と、
前記一時的な支持体を取り除くステップと、
前記第2の平面2024を貫通して第1の組の少なくとも1つのバイア2402を形成し、前記少なくとも1つの構成要素パッケージ2002の1組の少なくとも1つのリード2012を露出させるステップ2400と、
前記1つ又は複数の構成要素支持体2208を取り除くステップと
を有することを特徴とする回路アセンブリの製造方法。
【請求項21】
前記少なくとも1つのバイア2402を電気伝導性材料2502で充填するステップ2500をさらに有することを特徴とする請求項20に記載の回路アセンブリの製造方法。
【請求項22】
前記第2の平面2024上に、前記電気伝導性材料2502を覆う第2の電気絶縁材料2032を配置するステップ2600をさらに有することを特徴とする請求項21に記載の回路アセンブリの製造方法。
【請求項23】
前記第1の電気絶縁材料2004を前記1つ又は複数の構成要素支持体2208を用いて成型するステップをさらに有することを特徴とする請求項20に記載の回路アセンブリの製造方法。
【請求項24】
前記第1の組の少なくとも1つのバイア2402を電気伝導性材料2502で充填するステップ2500をさらに有することを特徴とする請求項19に記載の回路アセンブリの製造方法。
【請求項25】
前記伝導性材料は、銅、銀、アルミニウム、金、スズ、金属合金、電気伝導性膜、電気伝導性接着剤、及び電気伝導性インクからなる群から選択されることを特徴とする請求項24に記載の回路アセンブリの製造方法。
【請求項26】
前記電気伝導性材料は、第2の組の少なくとも1つのリードを形成することを特徴とする請求項24に記載の回路アセンブリの製造方法。
【請求項27】
前記電気伝導性材料は、1組の少なくとも1つのトレース2504を形成することを特徴とする請求項26に記載の回路アセンブリの製造方法。
【請求項28】
前記第2の平面2024上に、前記電気伝導性材料2502を覆う第2の電気絶縁材料2602の層を形成するステップ2600をさらに有することを特徴とする請求項24に記載の回路アセンブリの製造方法。
【請求項29】
請求項19に記載の工程によって製造されることを特徴とする電子製品。
【請求項30】
前記第1の平面2022の前記少なくとも1つの区分で、前記回路アセンブリを曲げるステップをさらに有することを特徴とする請求項19に記載の回路アセンブリの製造方法。
【請求項31】
少なくとも1つの構成要素パッケージ3104の少なくとも1つのバイア及び少なくとも1つのリード3106を備えるRIPサブアセンブリであって、前記少なくとも1つのバイアは、基板3112を貫通して延び、前記少なくとも1つの構成要素パッケージ3104の前記少なくとも1つのリード3106の領域全体より小さな部分を露出させることを特徴とするRIPサブアセンブリ。
【請求項32】
包むための電気絶縁材料3302は、少なくとも1つの金属スクリーン3304を組み込むことを特徴とするRIPサブアセンブリ。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【公表番号】特表2012−503301(P2012−503301A)
【公表日】平成24年2月2日(2012.2.2)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−519285(P2010−519285)
【出願日】平成20年9月15日(2008.9.15)
【国際出願番号】PCT/US2008/076436
【国際公開番号】WO2009/018586
【国際公開日】平成21年2月5日(2009.2.5)
【出願人】(310018869)
【Fターム(参考)】
【公表日】平成24年2月2日(2012.2.2)
【国際特許分類】
【出願日】平成20年9月15日(2008.9.15)
【国際出願番号】PCT/US2008/076436
【国際公開番号】WO2009/018586
【国際公開日】平成21年2月5日(2009.2.5)
【出願人】(310018869)
【Fターム(参考)】
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