USB裝置及其製造方法與流程

2023-11-09 21:49:23

相關申請

本申請享有以日本專利申請2016-57070號(申請日：2016年3月22日)為基礎申請的優先權。本申請通過參照該基礎申請而包含基礎申請的全部內容。

本發明的實施方式涉及一種usb裝置及其製造方法。

背景技術：

作為連接計算機等信息設備與外圍設備時的連接規格的一種，已知有usb(universalserialbus，通用串行總線：usb)。利用usb的連接通過利用包含公頭連接器(也稱為插頭)及母頭連接器(也稱為插座)的usb連接器連接信息設備與外圍設備，不僅能夠傳輸數據，例如還能夠從信息設備獲得外圍設備的動作所需的電源或經由usb集線器連接多個設備。能夠利用所述usb傳輸數據的裝置一般具有電路襯底由殼體覆蓋的構造。

技術實現要素：

本實施方式提供一種使電路襯底與殼體的位置更穩定的usb裝置及其製造方法。

實施方式的usb裝置是通過與插座連接而能夠傳輸數據的usb裝置，具有：電路襯底，具有包含第1面與位於所述第1面的相反側的第2面的配線襯底、及搭載在所述第1面上的半導體零件；及殼體，包含與所述第1面對向的第1殼體部、與所述第2面對向的第2殼體部、及位於所述第1殼體部與第2殼體部之間的第3殼體部，且覆蓋所述電路襯底；在所述電路襯底設有在相對於所述第1面交叉的方向上貫通的孔，在所述第1殼體部設有第1突起部，在所述第2殼體部設有第2突起部，且所述第3殼體部位於所述第1突起部與所述第2突起部之間的所述孔內，並且較所述第1突起部與所述第2突起部粗。

附圖說明

圖1是表示本實施方式的usb裝置的剖視圖。

圖2是表示本實施方式的usb裝置的俯視圖。

圖3是表示本實施方式的usb裝置的俯視圖。

圖4是表示本實施方式的usb裝置的插頭的立體圖。

圖5是表示本實施方式的usb裝置的製造步驟的剖視圖。

圖6是表示本實施方式的usb裝置的製造步驟的剖視圖。

圖7是表示本實施方式的usb裝置的製造步驟的剖視圖。

具體實施方式

以下，對用於實施發明的實施方式進行說明。

利用圖1至圖7對本實施方式的usb裝置進行說明。圖1至圖7是表示通過與插座連接而能夠利用usb3.0傳輸數據的插頭組入型的usb裝置的圖。另外，只要為使用相同的信號的規格，則也可用作能夠利用其他usb規格傳輸數據的usb裝置。

圖1是本實施方式的usb裝置10的剖視示意圖。圖2是圖1所示的去除第2殼體部12後的usb裝置10的俯視示意圖。圖1及圖2所示的usb裝置10具備殼體1、電路襯底2、及插頭3。另外，在圖1及圖2中，為方便起見，一部分構成要素未予以圖示。

如圖1及圖2所示，殼體1以覆蓋電路襯底2的方式設置。殼體1具有絕緣性，例如由聚氯乙烯等合成樹脂等形成。

殼體1具備：第1殼體部11，具有插入孔11a與槽11b；第2殼體部12，以在與第1殼體部11之間具有開口部1a的方式與第1殼體部11結合；及第3殼體部13，插通在形成在電路襯底2的貫通孔13a內，且位於第1殼體部11與第2殼體部12之間。第1殼體部11與第2殼體部12既可由相同材料形成，也可不同。第3殼體部13的材質包含第1殼體部11與第2殼體部12的各自的材料的混合物，將在下文進行敘述。

插入孔11a的平面形狀為矩形狀，但並不限定於此，也可為圓狀。插入孔11a也可為貫通孔。另外，插入孔11a也可設為與槽11b連續的一個開口部。

電路襯底2收納在通過第1殼體部11與第2殼體部12的結合而形成的開口部1a內。圖1及圖2所示的電路襯底2為sip(systeminapackage，系統級封裝：sip)，但並不限定於此，也包含包括表面安裝有存儲晶片22及控制器晶片23的印刷襯底的電路襯底等。電路襯底2也可與由第1殼體部11與第2殼體部12形成的開口部1a側的內部相接而固定。

電路襯底2具備：配線襯底21，具有第1面21a與位於第1面21a的相反側的第2面21b；存儲晶片22，搭載在第1面21a上；控制器晶片23，搭載在第1面21a上，且經由配線襯底21與存儲晶片22電連接；及密封樹脂層24，將存儲晶片22及控制器晶片23密封。

電路襯底2例如通過將配線襯底21上的存儲晶片22及控制器晶片23利用密封樹脂層24密封之後進行封裝切割而形成。因此，也可為第1面21a的整體由密封樹脂層24覆蓋。另外，也可為配線襯底21的第1面21a的一部分未被密封樹脂層24覆蓋而露出。

配線襯底21具有設在第1面21a上的多個連接墊、及設在第2面21b上的包含連接墊211的多個連接墊。經由設在第1面21a上的多個連接墊將存儲晶片22與控制器晶片23電連接。作為配線襯底21，例如，可使用具有具備設在表面的連接墊的配線層的玻璃環氧樹脂等樹脂襯底等。

存儲晶片22例如具有積層有多個的半導體晶片。多個半導體晶片經由粘接層以局部重疊的方式相互粘接。多個半導體晶片是通過引線接合等將設置在各半導體晶片的電極彼此連接。另外，多個半導體晶片通過引線接合等電連接於配線襯底21。作為半導體晶片，例如可使用具有nand(notand，與非)閃速存儲器等存儲元件的存儲晶片等。此時，半導體晶片除具備存儲單元以外，也可具備解碼器等。

控制器晶片23控制存儲在存儲晶片22的數據的寫入及讀出動作的執行。控制器晶片23是通過使用半導體晶片利用例如引線接合等將設在半導體晶片的電極墊與設在配線襯底21的連接墊連接，而電連接於配線襯底21。

作為存儲晶片22及控制器晶片23與配線襯底21的連接方法，並不限定於引線接合，也可使用倒裝晶片接合或膠帶自動接合等無線接合。另外，也可使用在配線襯底21的第1面21a積層存儲晶片22及控制器晶片23的tsv(throughsiliconvia，矽穿孔：tsv)方式等的三維安裝構造。

電路襯底2也可取代存儲晶片22及控制器晶片23而具有其他半導體晶片或無源零件。另外，存儲晶片22與控制器晶片23的位置也可相反。

密封樹脂層24是以覆蓋存儲晶片22及控制器晶片23的方式，設置在配線襯底21的第1面21a上。密封樹脂層24含有sio2等無機填充材料。另外，無機填充材料除包含sio2以外，也可包含氫氧化鋁、碳酸鈣、氧化鋁、氮化硼、氧化鈦、或鈦酸鋇等。無機填充材料例如為粒狀，具有調整密封樹脂層24的粘度或硬度等的功能。密封樹脂層24中的無機填充材料的含量例如為60重量％以上且90重量％以下。作為密封樹脂層24，例如可使用無機填充材料與絕緣性的有機樹脂材料的混合物。作為有機樹脂材料，例如可列舉環氧樹脂。

在本實施方式的usb裝置中，如圖2所示，電路襯底2具有至少2個貫通孔13a。在該貫通孔13a內具有和第1殼體部11與第2殼體部12結合的第3殼體部13。第3殼體部13由於位於貫通孔13a內且與電路襯底2相接，所以，在殼體1內部可限制x-y方向的移動而可使電路襯底的位置更穩定地保持。另外，貫通孔13a也可如圖3所示那樣為缺口。但是，與缺口相比，貫通孔13a使電路襯底2與殼體1的固定更牢固。將貫通孔13a的數量設為至少2個的原因在於，在只有1個的情況下，對於圖2的繞著z軸旋轉的力的保持較弱，而擔心引起旋轉偏移。

接下來，對插頭3的構造例進行說明。

圖4是表示插頭3的構造例的示意圖。圖4所示的插頭3具備包含固定用突起31a且形成中空部311的殼體31、及端子部32。作為插頭3，例如可列舉構成usb2.0或usb3.0的連接器的插頭。作為usb規格的一種的usb3.0可保持與usb2.0的兼容性，並且可進行具有usb2.0的10倍以上的傳輸速度的高速傳輸。另外，插頭3也可構成usb2.0及usb3.0以外的usb規格的連接器。

固定用突起31a分別設置在殼體31的對向的2個側面的端部，如圖1及圖2所示，插入在設在第1殼體部11的插入孔11a內。由此，插頭3嵌合併固定在殼體1。

端子部32例如具有聚氯乙烯等合成樹脂等的絕緣部321、及設置在絕緣部321上的多個連接端子322。作為連接端子322，例如可使用銅等。另外，作為連接端子322，也可使用例如銅合金(例如鈹銅、磷青銅、鈷銅)或鎳合金(例如鈹鎳)等其他金屬材料。

多個連接端子322分別從插頭3的前端側沿電路襯底2側設置。在插頭3的前端側的中空部311內，連接端子322的一端露出。多個連接端子322具有作為可與插座連接的外部連接端子的功能。

在插座3的電路襯底2側，如圖1及圖2所示，連接端子322的另一端經由焊料5與連接墊211電連接。連接端子322從中空部311的內部朝插頭3的外部延伸，且電連接於連接墊211。另外，連接端子322除設在中空部311的內部的外部連接端子以外，也可具有內部連接端子。在此情況下，內部連接端子也可與外部連接端子電連接且朝插頭3的外部延伸，並經由焊料5電連接於連接墊211。

在使usb裝置10連接於插座的情況下，在插頭3的前端側的中空部311內露出的連接端子322與插座的連接端子接觸。由此，可在usb裝置10與具備插座的信息設備之間利用usb進行數據傳送。

作為連接端子322，設置有電源端子(vbus)、用於作為差動信號的通常傳輸用的數據信號的信號端子(d+、d-)、及接地端子(gnd)等在利用usb2.0或usb3.0的數據傳輸時使用的連接端子或用於作為差動信號的高速傳輸用的發送數據信號的信號端子(sstx+、sstx-)、用於作為差動信號的高速傳輸用的接收數據信號的信號端子(ssrx+、ssrx-)等在利用usb3.0的高速傳輸時使用的連接端子等。在圖4中，作為一例，圖示電源端子(vbus)、用於通常傳送用的數據信號的信號端子(d+、d-)、及接地端子(gnd)這4根連接端子322。

接下來，參照圖5至圖7對本實施方式的usb裝置10的製造方法進行說明。圖5至圖7是說明usb裝置10的製造方法例的usb裝置10的剖視圖。

如圖5所示，準備具有插入孔11a、槽11b、用於支撐插頭3的區域11c及突起部(第1突起部)11d的第1殼體部11。第1殼體部11例如通過使樹脂流入至模具並固化而成形為所需的形狀。區域11c設在相較插入孔11a靠第1殼體部11的前端側。槽11b設在相較插入孔11a靠第1殼體部11的電路襯底2側。突起部11d形成為凸狀，且與第2殼體部12對向的面形成為平坦。另外，突起部11d的數量相當於貫通孔13a的數量。

接著，在槽11b上載置電路襯底2。此時，以第1殼體部11的突起部11d收納至預先形成在電路襯底2的貫通孔13a內的方式載置。因此，理想的是突起部11d較貫通孔13a細。

準備插頭3，使殼體31的下表面與區域11c接觸，並使固定用突起31a與插入孔11a嵌合而將插頭3的一部分載置到第1殼體部11上。另外，將從插頭3向外部突出的連接端子322的一端例如通過smt(surfacemounttechnology：表面貼裝技術)等焊接經由焊料5而連接於連接墊211。

也可通過嵌入成形將第1殼體部11與插頭3固接。嵌入成形是在插入至模具內的金屬零件的周圍注入樹脂而將金屬與樹脂一體化的成形方法。此時，固定用突起31a以埋入在第1殼體部11內的方式固接。

接著，如圖6所示，準備具有用於支撐插頭3的區域12a及突起部(第2突起部)12b的第2殼體部12。第2殼體部12例如通過使樹脂流入至模具並固化而成形為所需的形狀。另外，也可與第1殼體部11同樣地在第2殼體部12設置槽，而一面使第1殼體部11的槽11b與第2殼體部12的槽對向一面使第1殼體部11與第2殼體部12結合。突起部12b前端尖細，例如呈三角錐狀。

接著，以第1殼體部11的突起部11d與第2殼體部12的突起部12b相接的方式，將突起部12b插入至貫通孔13a內。突起部12b的前端與突起部11d的前端接觸。此時，第1殼體部11與第2殼體部12雖然各自的突起部11d、12b接觸，但突起部11d、12b以外的第1殼體部11與第2殼體部12不接觸。

接著，如圖7所示那樣進行超聲波熔接。對第2殼體部12一邊使用金屬等施加載荷一邊賦予超聲波。由此，第2殼體部12振動。如果第2殼體部12振動，則在突起部12b與突起部11d之間產生由振動引起的摩擦熱，而突起部12b與突起部11d的各自的前端熔解。因為在賦予超聲波時還施加載荷，所以，經熔解的樹脂朝向貫通孔13a的內壁面擴散。經熔解的樹脂最終到達至與貫通孔13a的內壁面接觸為止，而貫通孔13a被來自突起部12b、11d的樹脂填埋。其結果，形成第3殼體部13，該第3殼體部13位於熔接後的突起部11d與熔接後的突起部12b之間並且較熔接後的突起部11d與熔接後的突起部12b粗。因為超聲波熔接在賦予超聲波時還施加載荷，所以，隨著樹脂的熔解推進，而第1殼體部11與第2殼體部12之間的距離變近。最終，進行超聲波熔接，直到區域12a及插頭3、除突起部11d、12b以外的第1殼體部11及第2殼體部12相接為止。

以如上方式完成本實施方式的usb裝置10。

依據本實施方式的usb裝置，通過利用超聲波熔接使第1殼體部與第2殼體部粘接，且利用來自第1殼體部及第2殼體部的樹脂將貫通孔內填埋，可使電路襯底與殼體的位置更穩定。

在電路襯底與殼體之間的間隙較大的情況下，在殼體內電路襯底會移動。因為插頭固定在殼體，所以，擔心將電路襯底與插頭電連接的連接端子會損壞。另外，如果電路襯底移動，則在使usb裝置降落時，對降落的衝擊的反彈力增加，而擔心會損壞電路襯底或殼體。

此外，本實施方式的usb裝置由於可使電路襯底與殼體的位置更穩定，所以無須使用例如搭扣配合等使第1殼體部與第2殼體部結合。搭扣配合是如下方法，即，在第1殼體部及第2殼體部的一個設置凸部，在另一個設置凹部，通過利用材料的彈性將凸部嵌入至凹部並卡住而使第1殼體部與第2殼體部結合。在本實施方式中，由於無須設置所述凹部及凸部，所以可縮小殼體的厚度，從而可縮小殼體的尺寸。

另外，貫通孔及突起部的數量並無限定。貫通孔及突起部的數量越多，則電路襯底與殼體的固定變得越牢固，但另一方面，因為在電路襯底上形成用於設置貫通孔的區域，所以電路襯底的面積變大。另外，第1殼體部與第2殼體部的突起部的形狀並無限定。但是，通過將一個的前端設為平面，將另一個的前端設為三角錐狀，突起部間的摩擦變大而可容易地熔解。另外，貫通孔也可不為圓形。

此外，只要能夠使第1殼體部及第2殼體部的突起部熔解，則也可使用超聲波熔接以外的方法。

本實施方式所揭示的usb裝置為插頭組入型，但也可應用於例如插頭一體型等的其他usb裝置。

以上，已對若干實施方式進行了說明，但這些實施方式是作為例子而提出，並不意圖限定發明的範圍。這些新穎的實施方式能以其他多種方式實施，可以在不脫離發明主旨的範圍內進行各種省略、置換、變更。這些實施方式或其變化包含在發明的範圍或主旨中，並且包含在權利要求書所記載的發明及其均等的範圍內。

[符號的說明]

1、31殼體

1a開口部

2電路襯底

3插頭

10usb裝置

11第1殼體部

11a插入孔

11b槽

12第2殼體部

11d、12b突起部

13第3殼體部

13a貫通孔

21配線襯底

21a第1面

21b第2面

22存儲晶片

23控制器晶片

24密封樹脂層

31a固定用突起

32端子部

211連接墊

311中空部

321絕緣部

322連接端子