印刷線路板結構,電子部件安裝方法和電子設備的製作方法
2023-05-16 15:38:36
專利名稱：印刷線路板結構,電子部件安裝方法和電子設備的製作方法
技術領域：
本發明的一個實施例涉及一種印刷線路板結構，其中具有裝載在基板上的半導體芯 片的半導體組件被安裝在印刷線路板的兩個面上。
背景技術：
將安裝有形成CPU及其周邊電路的大型半導體組件的電路板，作為主要部件設置在諸如個人計算機的電子設備的殼體中。該大型半導體組件具有數十毫米平方。這種用於諸如個人計算機的電子設備的電路板需要用於保護半導體組件的安裝面的 手段。具體地，需要保護安裝面免於基板的彎曲和變形以及免於受到外部衝擊和振動所施加的應力。例如，在日本專利申請特開第2002-271014號公報中揭示的方法已經是已知的作為保 護安裝在基板上的半導體部件的焊料連接部的手段。根據該安裝電子部件的方法，通過 將下填充樹脂用作加固手段，使半導體裝置被固定到基板上。使用上述下填充樹脂的加固手段被應用於安裝有具有數十毫米平方的大型半導體組 件的電路板。在這種情況下，出現以下問題。具體地，產生由半導體組件的電路操作所 引起的自熱。因此，每當半導體組件被操作時，作為半導體組件和基板之間的下填充而 被填充的加固材料的熱膨脹就會被重複。上述熱膨脹將過度的應力施加到半導體組件的 焊料連接部。特別，安裝有在組件後側具有焊料連接部排列的諸如BGA和LGA的大型 半導體組件的電路板具有以下問題。即，應力被集中在矩形組件的角部上，因此，焊料 連接部的電路斷路。當填充作為下填充的加固材料的熱膨脹係數不同於半導體組件和基 板的熱膨脹係數時，這個問題進一步顯著地出現。另外，因為該大型半導體組件的整個 安裝面被固定接合到基板，所以有難以再加工的問題。另一方面，帶有多功能和高功能的電子設備，應用於該電子設備的電路板需要較高 的配線安裝密度和安裝部件。為了滿足上述要求，已經提出了以下各種的印刷線路板結 構。根據一個常規的印刷線路板結構，各自在基板上裝載半導體晶片的諸如BGA和LGA 的半導體組件以重疊方式被安裝在印刷線路板的兩個面上。這種印刷線路板結構具有以 下問題。安裝在印刷線路板的兩個面上的半導體組件的重疊率對於印刷線路板中的連接可靠性起消極作用。如果該重疊率增加，那麼將根據上述增加而施加大應力變形，結果 連接可靠性被降低。換句話說，當上述重疊率被降低的時候，實現連接可靠性的提高。 然而，降低重疊率是降低配線和部件的安裝密度的因素。結果，出現電路板被做成大型 的問題。本發明的目的是提供一種印刷線路板結構，該印刷線路板結構能夠實現高密度安裝 和高密度配線而不降低連接可靠性。發明內容根據本發明的一方面，提供有一種印刷線路板結構，包括在其前後面處分別具有第一和第二部件安裝面的印刷線路板，第一和第二部件安裝 面中的每一個用於安裝作為安裝部件的半導體組件，所述半導體組件裝載被裝載在基板 上的半導體晶片；安裝在第一部件安裝面上的第一半導體組件；和安裝在第二部件安裝面上的第二半導體組件，其中第一和第二半導體組件具有使基板經由印刷線路板被部分重疊且半導體晶片不 被重疊的位置關係。根據本發明，提供有一種印刷線路板結構，該印刷線路板結構能夠實現高密度安裝 和高密度配線而不降低連接可靠性。
結合在說明書中並構成說明書的一部分的附圖闡釋了本發明的實施例，並且與上面 給出的總體說明和下面給出的對實施例的具體說明一起用於說明本發明的原理。 圖1是顯示根據本發明第一實施例的印刷線路板結構的主體的側視圖； 圖2是顯示根據第一實施例的印刷線路板結構的主體的平面圖； 圖3是顯示根據本發明第二實施例的印刷線路板結構的主體的側視圖；以及 圖4是顯示根據本發明第三實施例的電子設備的立體圖。
具體實施方式
在下文中將參考附圖描述根據本發明的各種實施例。通常，根據本發明的一個實施 例，提供有一種印刷線路板結構，包括在其前後面處分別具有第一和第二部件安裝面的印刷線路板，第一和第二部件安裝 面中的每一個用於安裝作為安裝部件的半導體組件，所述半導體組件裝載被裝載在基板 上的半導體晶片；安裝在第一部件安裝面上的第一半導體組件；和安裝在第二部件安裝面上的第二半導體組件，其中第一和第二半導體組件具有使基板經由印刷線路板被部分重疊且半導體晶片不 被重疊的位置關係。根據本發明的印刷線路板結構，在半導體組件的安裝結構中建立以下位置關係。具 體地，基板在印刷線路板的兩個部件安裝面中被部分地相互重疊。相反地，半導體晶片 在其中不被互相重疊。根據上述位置關係，半導體組件可安裝在前後部件安裝面上。換 句話說，如果半導體晶片(裸晶片)被互相重疊(當然，基板也被互相重疊)，那麼這是 降低連接可靠性的一個因素。為了解決上述問題，根據本發明，半導體組件可在半導體 晶片不被互相重疊的範圍中安裝在前後部件安裝面上。這樣，不用降低連接可靠性就可 實現高密度的安裝部件和配線。如上所述，在安裝有諸如BGA和LGA的大型半導體組件的電路板中，由於熱和機 械應力產生的應力變形，應力被集中在平面的和矩形組件的角部上。這是在焊料連接部 處的電路斷路的一個因素，結果，連接可靠性被降低。特別是，上述問題在使用印刷線路板的前後面作為部件安裝面的印刷線路板結構中 是嚴重的。具體地，諸如BGA的半導體組件以重疊的狀態被安裝在印刷線路板的前後面 上。當這些半導體組件被固定在印刷線路板上時，應力集中在裸晶片的下部。因此，當 實際的產品被使用時，通過溫度變化的應力影響容易接受；結果，連接可靠性被明顯地 降低。這被溫度周期試驗結果和使用有限元素法的應力結構分析結果所證實。根據本發明的印刷線路板結構，獲得以下優點。即，提供上述部件配置結構(位置 關係)，因此，在焊料連接部處的通過應力的電路斷路被儘可能地防止。這樣，不用降低 連接可靠性就可實現部件和配線的高密度。在下文中將參考附圖描述本發明的各種實施例。圖1和圖2顯示根據本發明第一實施例的印刷線路板結構。圖1是顯示主體的側視 圖，而圖2是顯示主體的平面圖。如圖1和圖2所示，根據本發明第一實施例的印刷線路板結構包括印刷線路板11以 及第一和第二半導體組件12和13。印刷線路板11具有前後面，即第一和第二部件安裝面IIA和IIB，其上分別安裝有作為安裝部件的半導體組件，該半導體組件在基板上裝 載半導體晶片。進一步地，建立以下位置關係S。根據該位置關係S，基板12a和13a通 過印刷線路板11被部分重疊，並且半導體晶片12b和13b不被重疊。第一半導體組件12 被安裝在上述第一部件安裝面IIA上。第二半導體組件13被安裝在上述第二部件安裝面 IIB上。根據這個實施例，安裝在第一和第二部件安裝面IIA和11B上的第一和第二半導體 組件12和13分別是大型的(例如40毫米平方)球柵陣列(BGA)。印刷線路板11的第一部件安裝面IIA設有用於安裝作為安裝部件的第一半導體組件 12的多個部件連接電極lla,... llan。第一半導體組件12的焊球Sal到San分別被焊接到部件連接電極lla, ... llan，因 此，第一半導體組件12被安裝在印刷線路板11的第一部件安裝面IIA上。印刷線路板11的第二部件安裝面IIB設有用於安裝作為安裝部件的第二半導體組件 13的多個部件連接電極lb,…1。第二半導體組件13的焊球Sbl到Sbn分別被焊接到部件連接電極lib, ... llbn，因 此，第二半導體組件n被安裝在印刷線路板11的第二部件安裝面IIB上。從圖1和圖2看，根據本發明第一實施例的印刷線路板11，在經由板11的前後面 中，即印刷線路板11的部件安裝面IIA和IIB，具有相對於橫向和縱向上的非重疊距離 S的位置關係。具體地，如圖2所示，基板12a和13a在橫向上通過Sx被部分重疊而在 縱向上通過Sy被部分重疊，並且半導體晶片12b和13b在橫向和縱向上不被重疊或通過 S被分離。根據晶片12b和13b的非重疊位置關係S，第一半導體組件12被安裝在第一部 件安裝面11A上，並且第二半導體組件13被安裝在第二部件安裝面IIB上。換句話說， 根據這個實施例，裝載在第一半導體組件12的基板12a上的半導體晶片12b不與裝載在 第二半導體組件13的基板13a上的半導體晶片13b重疊，並且在橫向和縱向上通過S被 分離。根據上述範圍，第一和第二半導體組件12和13在橫向和縱向上通過Sx和Sy的位 置重疊在前後安裝面上是允許的。在這種情況下，半導體晶片12b和13b不重疊的範圍， 被設置為包括基板12a和半導體晶片12b之間以及基板13a和半導體晶片13b之間填充的 下填充12c和13c的各接合區域。例如，在沒有形成下填充12c和13c突出到晶片12b和 13b的側區域的裸晶片安裝結構的情況下，上述位置關係S可以被進一步地變窄(在橫向 和縱向上3=0);所以，部件安裝密度被進一步地提高。根據上述第一實施例，設置以下部件安裝結構。具體地，第一和第二半導體組件12和13的位置重疊在以下範圍內在前後安裝面上是允許的。根據該範圍，裝載在第一半導 體組件12的基板12a上的半導體晶片12b和裝載在第二半導體組件13的基板13a上的半 導體晶片13b通過S被分離，以致晶片12b和13b互相不重疊。所以，不用降低連接可靠 性就可實現部件和配線的高密度。另外，根據本發明這個實施例的印刷線路板結構具有 以下優點。具體地，完全不使用特殊結構和輔助構件，來防止由安裝在印刷線路板的前 後面上的半導體組件的重疊所引起的連接可靠性被降低。這個部件配置結構在經濟上和 在實際使用中是極好的。所以，不用降低連接可靠性就可實現部件和配線的高密度。 圖3是顯示根據本發明第二實施例的印刷線路板結構的側視圖。如圖3所示，根據本發明第二實施例的印刷線路板結構包括印刷線路板11、第一和 第二半導體組件12和13、以及加固構件15。印刷線路板11具有前後面，即第一和第二 部件安裝面IIA和IIB，其上安裝有作為安裝部件的半導體組件12、 13，半導體組件 12、 13在基板12a、 13a上裝載半導體晶片12b、 13b。進一步地，建立以下位置關係。根據該位置關係，基板12a和13a經由印刷線路板 11在橫向上通過Sx被部分重疊，並且半導體晶片12b和13b不重疊，以致晶片12b和 13b在橫向上通過S被分離。第一半導體組件12被安裝在上述第一部件安裝面IIA上。第二半導體組件13被安 裝在上述第二部件安裝面11B上。使用接合劑(樹脂材料)，使加固構件15通過接合分 別形成在組件12和13上的以下兩個部分之間。即，例如，四個加固構件15被接合在第 一半導體組件12的基板12a的四個角部(見圖2)中的每一個和第一部件安裝面IIA之 間。進一步地，四個加固構件15被接合在第二半導體組件13的基板13a的四個角部(見 圖2)中的每一個和第二部件安裝面IIB之間。圖3實施例的相應部分用與圖l相同的參考符號表示，並且這些部分的結構和功能相 同，所以這裡省略了其進一步的描述。根據上述第二實施例，設置以下部件安裝結構。具體地，第一和第二半導體組件12和13的位置重疊在以下範圍內在前後安裝面上是 允許的。根據該範圍，以與圖1實施例類似的方式，裝載在第一半導體組件12的基板 12a上的半導體晶片12b和裝載在第二半導體組件13的基板13a的半導體晶片13b互相不 重疊。所以，不用降低連接可靠性就可實現部件和配線的高密度。進一步地，根據本發明這個實施例的印刷線路板結構具有以下優點。具體地，完全 不使用特殊結構和輔助構件，來防止由安裝在印刷線路板的前後面上的半導體組件的重疊所引起的連接可靠性被降低。這個部件配置結構在經濟上和在實際使用中是極好的。 所以，不用降低連接可靠性就可實現部件和配線的高密度。此外，根據第二實施例，在第一和第二半導體組件12和13的基板12a和13a的各角 部中分別使用上述加固構件15,使焊料連接部的連接強度被增強。所以，不用降低連接 可靠性就可實現部件和配線的高密度。除了該優點之外，還可以提供具有高可靠性以及 在抗衝擊(震動)上極好的印刷線路板。圖4顯示本發明的第三實施例。第三實施例涉及一種電子設備，該電子設備使用具有上述第二實施例中顯示的印刷 線路板結構的電路板。圖4顯示了將根據第二實施例的印刷線路板結構應用到諸如輕便型 可攜式計算機的小型電子設備的例子。如圖4所示，可攜式計算機1的主體2附接有通過鉸鏈機構h可自由旋轉的顯示殼體 3。主體2設有點擊裝置4、諸如鍵盤5的操作部等等。例如，顯示殼體3設有諸如LCD 的顯示裝置6。主體2具有內置電路板或母板8。用於控制上述點擊裝置4、諸如鍵盤5的操作部和 顯示裝置6的控制電路被結合到電路板8中。使用如圖3所示的第二實施例的印刷線路板 11來實現電路板8。如圖4所示，使用第二實施例的印刷線路板11的電路板8包括印刷線路板11、第一 和第二半導體組件12、 13，和加固構件15。印刷線路板ll具有前後面，即第一和第二部 件安裝面11A和11B，其上安裝有作為安裝部件的半導體組件12、 13，半導體組件12、 13在基板12a、 13a上裝載半導體晶片(裸晶片)。進一步地，建立以下位置關係。根據 該位置關係，基板12a和13a經由印刷線路板11通過Sx (如圖3所示)被部分重疊，並 且半導體晶片12b和13b以圖3所示的距離S被分離而不重疊。第一半導體組件12被安 裝在上述第一部件安裝面11A上。第二半導體組件3安裝在上述第二部件安裝面11B 上。加固構件15被形成用於通過使用接合劑(樹脂材料)來接合以下兩個部分。即，使 加固構件15被接合在第一半導體組件12的基板12a的各角部(見圖2)和第一部件安裝 面11A之間。進一步地，加固構件15被接合在第二半導體組件13的基板13a的各角部 (見圖2)和第二部件安裝面IIB之間。如上所述，分別在第一和第二半導體組件12和13的基板12a和13a的四個角部分中 的每一個中使用上述加固構件15，焊料連接部的連接強度被增強。所以，設置上述加固 結構，從而，不用降低連接可靠性就可實現部件和配線的高密度。除了該優點之外，還可以實現具有高可靠性以及對抗衝擊或抗震動極好的電路板。所以，這用來設置具有高 可靠性的小型電子設備。根據上述實施例，安裝在部件安裝面IIA和IIB上的半導體組件12和13中的每一 個都是球柵陣列(BGA)結構。例如，BGA和基板柵格陣列(LGA， Land Grid array)結 構可以被結合，或者BGA和晶片尺寸組件(CSP， Chip Size Package)結構可以被結合。基板12a和13a的重疊以及半導體晶片12b和13b的非重疊不局限於實施例所示的說明。另外的優點和修改方案對於本領域技術人員來說會很容易。因此，本發明就較寬的 方面來說不局限於文中給出並說明的具體細節和代表性實施例。因而，可在不背離如所 附的權利要求及其等同方案所定義的總發明構思的實質或保護範圍的情況下進行種種修 改。
權利要求
1.一種印刷線路板結構，其特徵在於，包括在其前後面處分別具有第一和第二部件安裝面的印刷線路板，所述第一和第二部件安裝面中的每一個用於安裝作為安裝部件的半導體組件，所述半導體組件裝載被裝載在基板上的半導體晶片；安裝在所述第一部件安裝面上的第一半導體組件；和安裝在所述第二部件安裝面上的第二半導體組件，其中，所述第一和第二半導體組件具有使所述基板經由所述印刷線路板被部分重疊且所述半導體晶片不被重疊的位置關係。
2. 如權利要求l所述的結構，其特徵在於，使用第一悍球陣列將所述第一半導體組件 焊接在所述第一部件安裝面上，使用第二焊球陣列將所述第二半導體組件焊接在所述第 二部件安裝面上。
3. 如權利要求l所述的結構，其特徵在於，所述基板具有平面矩形狀，並且在所述第 一半導體組件的基板的各角部與所述第一部件安裝面之間、以及在所述第二半導體組件 的基板的各角部與所述第二部件安裝面之間，分別使用接合劑來實現連接。
4. 一種在印刷線路板的兩個面上安裝球柵陣列(BGA)部件的電子部件安裝方法， 其特徵在於，包括根據使所述部件的基板經由所述印刷線路板被部分重疊，而在所述基板上的裸晶片 不被重疊的位置關係，在所述兩個面上安裝所述BGA部件。
5. —種電子設備，其特徵在於，包括 電子設備本體；和安裝在所述電子設備本體中的電路板， 所述電路板包括在其前後面處具有第一和第二部件安裝面的印刷線路板，所述第一和第二部件安裝 面中的每一個用於安裝作為安裝部件的半導體組件，所述半導體組件裝載被裝載在基板 上的半導體晶片；安裝在所述第一部件安裝面上的第一半導體組件；和 安裝在所述第二部件安裝面上的第二半導體組件，其中，所述第一和第二半導體組件具有使所述基板經由所述印刷線路板被部分重疊 且所述半導體晶片不被重疊的位置關係。
全文摘要
根據一個實施例，一種印刷線路板結構包括分別在其前後面處具有第一和第二部件安裝面(11A，11B)的印刷線路板(11)，第一和第二部件安裝面(11A，11B)中的每一個用於安裝作為安裝部件的半導體組件，半導體組件裝載被裝載在基板(12a，13a)上的半導體晶片(12b，13b)；安裝在第一部件安裝面(11A)上的第一半導體組件(12)，和安裝在第二部件安裝面(11B)上的第二半導體組件(13)；其中，第一和第二半導體組件(12，13)具有使基板(12a，13a)經由印刷線路板(11)被部分重疊且半導體晶片(12b，13b)不被重疊的位置關係。
文檔編號H05K3/34GK101336045SQ20081012507
公開日2008年12月31日 申請日期2008年6月24日 優先權日2007年6月29日
發明者瀧澤稔 申請人:株式會社東芝