专利名称：印刷线路板结构,电子部件安装方法和电子设备的制作方法
技术领域：
本发明的一个实施例涉及一种印刷线路板结构，其中具有装载在基板上的半导体芯 片的半导体组件被安装在印刷线路板的两个面上。
背景技术：
将安装有形成CPU及其周边电路的大型半导体组件的电路板，作为主要部件设置在诸如个人计算机的电子设备的壳体中。该大型半导体组件具有数十毫米平方。这种用于诸如个人计算机的电子设备的电路板需要用于保护半导体组件的安装面的 手段。具体地，需要保护安装面免于基板的弯曲和变形以及免于受到外部冲击和振动所施加的应力。例如，在日本专利申请特开第2002-271014号公报中揭示的方法已经是已知的作为保 护安装在基板上的半导体部件的焊料连接部的手段。根据该安装电子部件的方法，通过 将下填充树脂用作加固手段，使半导体装置被固定到基板上。使用上述下填充树脂的加固手段被应用于安装有具有数十毫米平方的大型半导体组 件的电路板。在这种情况下，出现以下问题。具体地，产生由半导体组件的电路操作所 引起的自热。因此，每当半导体组件被操作时，作为半导体组件和基板之间的下填充而 被填充的加固材料的热膨胀就会被重复。上述热膨胀将过度的应力施加到半导体组件的 焊料连接部。特别，安装有在组件后侧具有焊料连接部排列的诸如BGA和LGA的大型 半导体组件的电路板具有以下问题。即，应力被集中在矩形组件的角部上，因此，焊料 连接部的电路断路。当填充作为下填充的加固材料的热膨胀系数不同于半导体组件和基 板的热膨胀系数时，这个问题进一步显著地出现。另外，因为该大型半导体组件的整个 安装面被固定接合到基板，所以有难以再加工的问题。另一方面，带有多功能和高功能的电子设备，应用于该电子设备的电路板需要较高 的配线安装密度和安装部件。为了满足上述要求，已经提出了以下各种的印刷线路板结 构。根据一个常规的印刷线路板结构，各自在基板上装载半导体芯片的诸如BGA和LGA 的半导体组件以重叠方式被安装在印刷线路板的两个面上。这种印刷线路板结构具有以 下问题。安装在印刷线路板的两个面上的半导体组件的重叠率对于印刷线路板中的连接可靠性起消极作用。如果该重叠率增加，那么将根据上述增加而施加大应力变形，结果 连接可靠性被降低。换句话说，当上述重叠率被降低的时候，实现连接可靠性的提高。 然而，降低重叠率是降低配线和部件的安装密度的因素。结果，出现电路板被做成大型 的问题。本发明的目的是提供一种印刷线路板结构，该印刷线路板结构能够实现高密度安装 和高密度配线而不降低连接可靠性。发明内容根据本发明的一方面，提供有一种印刷线路板结构，包括在其前后面处分别具有第一和第二部件安装面的印刷线路板，第一和第二部件安装 面中的每一个用于安装作为安装部件的半导体组件，所述半导体组件装载被装载在基板 上的半导体芯片；安装在第一部件安装面上的第一半导体组件；和安装在第二部件安装面上的第二半导体组件，其中第一和第二半导体组件具有使基板经由印刷线路板被部分重叠且半导体芯片不 被重叠的位置关系。根据本发明，提供有一种印刷线路板结构，该印刷线路板结构能够实现高密度安装 和高密度配线而不降低连接可靠性。
结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图阐释了本发明的实施例，并且与上面 给出的总体说明和下面给出的对实施例的具体说明一起用于说明本发明的原理。 图1是显示根据本发明第一实施例的印刷线路板结构的主体的侧视图； 图2是显示根据第一实施例的印刷线路板结构的主体的平面图； 图3是显示根据本发明第二实施例的印刷线路板结构的主体的侧视图；以及 图4是显示根据本发明第三实施例的电子设备的立体图。
具体实施方式
在下文中将参考附图描述根据本发明的各种实施例。通常，根据本发明的一个实施 例，提供有一种印刷线路板结构，包括在其前后面处分别具有第一和第二部件安装面的印刷线路板，第一和第二部件安装 面中的每一个用于安装作为安装部件的半导体组件，所述半导体组件装载被装载在基板 上的半导体芯片；安装在第一部件安装面上的第一半导体组件；和安装在第二部件安装面上的第二半导体组件，其中第一和第二半导体组件具有使基板经由印刷线路板被部分重叠且半导体芯片不 被重叠的位置关系。根据本发明的印刷线路板结构，在半导体组件的安装结构中建立以下位置关系。具 体地，基板在印刷线路板的两个部件安装面中被部分地相互重叠。相反地，半导体芯片 在其中不被互相重叠。根据上述位置关系，半导体组件可安装在前后部件安装面上。换 句话说，如果半导体芯片(裸芯片)被互相重叠(当然，基板也被互相重叠)，那么这是 降低连接可靠性的一个因素。为了解决上述问题，根据本发明，半导体组件可在半导体 芯片不被互相重叠的范围中安装在前后部件安装面上。这样，不用降低连接可靠性就可 实现高密度的安装部件和配线。如上所述，在安装有诸如BGA和LGA的大型半导体组件的电路板中，由于热和机 械应力产生的应力变形，应力被集中在平面的和矩形组件的角部上。这是在焊料连接部 处的电路断路的一个因素，结果，连接可靠性被降低。特别是，上述问题在使用印刷线路板的前后面作为部件安装面的印刷线路板结构中 是严重的。具体地，诸如BGA的半导体组件以重叠的状态被安装在印刷线路板的前后面 上。当这些半导体组件被固定在印刷线路板上时，应力集中在裸芯片的下部。因此，当 实际的产品被使用时，通过温度变化的应力影响容易接受；结果，连接可靠性被明显地 降低。这被温度周期试验结果和使用有限元素法的应力结构分析结果所证实。根据本发明的印刷线路板结构，获得以下优点。即，提供上述部件配置结构(位置 关系)，因此，在焊料连接部处的通过应力的电路断路被尽可能地防止。这样，不用降低 连接可靠性就可实现部件和配线的高密度。在下文中将参考附图描述本发明的各种实施例。图1和图2显示根据本发明第一实施例的印刷线路板结构。图1是显示主体的侧视 图，而图2是显示主体的平面图。如图1和图2所示，根据本发明第一实施例的印刷线路板结构包括印刷线路板11以 及第一和第二半导体组件12和13。印刷线路板11具有前后面，即第一和第二部件安装面IIA和IIB，其上分别安装有作为安装部件的半导体组件，该半导体组件在基板上装 载半导体芯片。进一步地，建立以下位置关系S。根据该位置关系S，基板12a和13a通 过印刷线路板11被部分重叠，并且半导体芯片12b和13b不被重叠。第一半导体组件12 被安装在上述第一部件安装面IIA上。第二半导体组件13被安装在上述第二部件安装面 IIB上。根据这个实施例，安装在第一和第二部件安装面IIA和11B上的第一和第二半导体 组件12和13分别是大型的(例如40毫米平方)球栅阵列(BGA)。印刷线路板11的第一部件安装面IIA设有用于安装作为安装部件的第一半导体组件 12的多个部件连接电极lla,... llan。第一半导体组件12的焊球Sal到San分别被焊接到部件连接电极lla, ... llan，因 此，第一半导体组件12被安装在印刷线路板11的第一部件安装面IIA上。印刷线路板11的第二部件安装面IIB设有用于安装作为安装部件的第二半导体组件 13的多个部件连接电极lb,…1。第二半导体组件13的焊球Sbl到Sbn分别被焊接到部件连接电极lib, ... llbn，因 此，第二半导体组件n被安装在印刷线路板11的第二部件安装面IIB上。从图1和图2看，根据本发明第一实施例的印刷线路板11，在经由板11的前后面 中，即印刷线路板11的部件安装面IIA和IIB，具有相对于横向和纵向上的非重叠距离 S的位置关系。具体地，如图2所示，基板12a和13a在横向上通过Sx被部分重叠而在 纵向上通过Sy被部分重叠，并且半导体芯片12b和13b在横向和纵向上不被重叠或通过 S被分离。根据芯片12b和13b的非重叠位置关系S，第一半导体组件12被安装在第一部 件安装面11A上，并且第二半导体组件13被安装在第二部件安装面IIB上。换句话说， 根据这个实施例，装载在第一半导体组件12的基板12a上的半导体芯片12b不与装载在 第二半导体组件13的基板13a上的半导体芯片13b重叠，并且在横向和纵向上通过S被 分离。根据上述范围，第一和第二半导体组件12和13在横向和纵向上通过Sx和Sy的位 置重叠在前后安装面上是允许的。在这种情况下，半导体芯片12b和13b不重叠的范围， 被设置为包括基板12a和半导体芯片12b之间以及基板13a和半导体芯片13b之间填充的 下填充12c和13c的各接合区域。例如，在没有形成下填充12c和13c突出到芯片12b和 13b的侧区域的裸芯片安装结构的情况下，上述位置关系S可以被进一步地变窄(在横向 和纵向上3=0);所以，部件安装密度被进一步地提高。根据上述第一实施例，设置以下部件安装结构。具体地，第一和第二半导体组件12和13的位置重叠在以下范围内在前后安装面上是允许的。根据该范围，装载在第一半导 体组件12的基板12a上的半导体芯片12b和装载在第二半导体组件13的基板13a上的半 导体芯片13b通过S被分离，以致芯片12b和13b互相不重叠。所以，不用降低连接可靠 性就可实现部件和配线的高密度。另外，根据本发明这个实施例的印刷线路板结构具有 以下优点。具体地，完全不使用特殊结构和辅助构件，来防止由安装在印刷线路板的前 后面上的半导体组件的重叠所引起的连接可靠性被降低。这个部件配置结构在经济上和 在实际使用中是极好的。所以，不用降低连接可靠性就可实现部件和配线的高密度。 图3是显示根据本发明第二实施例的印刷线路板结构的侧视图。如图3所示，根据本发明第二实施例的印刷线路板结构包括印刷线路板11、第一和 第二半导体组件12和13、以及加固构件15。印刷线路板11具有前后面，即第一和第二 部件安装面IIA和IIB，其上安装有作为安装部件的半导体组件12、 13，半导体组件 12、 13在基板12a、 13a上装载半导体芯片12b、 13b。进一步地，建立以下位置关系。根据该位置关系，基板12a和13a经由印刷线路板 11在横向上通过Sx被部分重叠，并且半导体芯片12b和13b不重叠，以致芯片12b和 13b在横向上通过S被分离。第一半导体组件12被安装在上述第一部件安装面IIA上。第二半导体组件13被安 装在上述第二部件安装面11B上。使用接合剂(树脂材料)，使加固构件15通过接合分 别形成在组件12和13上的以下两个部分之间。即，例如，四个加固构件15被接合在第 一半导体组件12的基板12a的四个角部(见图2)中的每一个和第一部件安装面IIA之 间。进一步地，四个加固构件15被接合在第二半导体组件13的基板13a的四个角部(见 图2)中的每一个和第二部件安装面IIB之间。图3实施例的相应部分用与图l相同的参考符号表示，并且这些部分的结构和功能相 同，所以这里省略了其进一步的描述。根据上述第二实施例，设置以下部件安装结构。具体地，第一和第二半导体组件12和13的位置重叠在以下范围内在前后安装面上是 允许的。根据该范围，以与图1实施例类似的方式，装载在第一半导体组件12的基板 12a上的半导体芯片12b和装载在第二半导体组件13的基板13a的半导体芯片13b互相不 重叠。所以，不用降低连接可靠性就可实现部件和配线的高密度。进一步地，根据本发明这个实施例的印刷线路板结构具有以下优点。具体地，完全 不使用特殊结构和辅助构件，来防止由安装在印刷线路板的前后面上的半导体组件的重叠所引起的连接可靠性被降低。这个部件配置结构在经济上和在实际使用中是极好的。 所以，不用降低连接可靠性就可实现部件和配线的高密度。此外，根据第二实施例，在第一和第二半导体组件12和13的基板12a和13a的各角 部中分别使用上述加固构件15,使焊料连接部的连接强度被增强。所以，不用降低连接 可靠性就可实现部件和配线的高密度。除了该优点之外，还可以提供具有高可靠性以及 在抗冲击(震动)上极好的印刷线路板。图4显示本发明的第三实施例。第三实施例涉及一种电子设备，该电子设备使用具有上述第二实施例中显示的印刷 线路板结构的电路板。图4显示了将根据第二实施例的印刷线路板结构应用到诸如轻便型 便携式计算机的小型电子设备的例子。如图4所示，便携式计算机1的主体2附接有通过铰链机构h可自由旋转的显示壳体 3。主体2设有点击装置4、诸如键盘5的操作部等等。例如，显示壳体3设有诸如LCD 的显示装置6。主体2具有内置电路板或母板8。用于控制上述点击装置4、诸如键盘5的操作部和 显示装置6的控制电路被结合到电路板8中。使用如图3所示的第二实施例的印刷线路板 11来实现电路板8。如图4所示，使用第二实施例的印刷线路板11的电路板8包括印刷线路板11、第一 和第二半导体组件12、 13，和加固构件15。印刷线路板ll具有前后面，即第一和第二部 件安装面11A和11B，其上安装有作为安装部件的半导体组件12、 13，半导体组件12、 13在基板12a、 13a上装载半导体芯片(裸芯片)。进一步地，建立以下位置关系。根据 该位置关系，基板12a和13a经由印刷线路板11通过Sx (如图3所示)被部分重叠，并 且半导体芯片12b和13b以图3所示的距离S被分离而不重叠。第一半导体组件12被安 装在上述第一部件安装面11A上。第二半导体组件3安装在上述第二部件安装面11B 上。加固构件15被形成用于通过使用接合剂(树脂材料)来接合以下两个部分。即，使 加固构件15被接合在第一半导体组件12的基板12a的各角部(见图2)和第一部件安装 面11A之间。进一步地，加固构件15被接合在第二半导体组件13的基板13a的各角部 (见图2)和第二部件安装面IIB之间。如上所述，分别在第一和第二半导体组件12和13的基板12a和13a的四个角部分中 的每一个中使用上述加固构件15，焊料连接部的连接强度被增强。所以，设置上述加固 结构，从而，不用降低连接可靠性就可实现部件和配线的高密度。除了该优点之外，还可以实现具有高可靠性以及对抗冲击或抗震动极好的电路板。所以，这用来设置具有高 可靠性的小型电子设备。根据上述实施例，安装在部件安装面IIA和IIB上的半导体组件12和13中的每一 个都是球栅阵列(BGA)结构。例如，BGA和基板栅格阵列(LGA， Land Grid array)结 构可以被结合，或者BGA和芯片尺寸组件(CSP， Chip Size Package)结构可以被结合。基板12a和13a的重叠以及半导体芯片12b和13b的非重叠不局限于实施例所示的说明。另外的优点和修改方案对于本领域技术人员来说会很容易。因此，本发明就较宽的 方面来说不局限于文中给出并说明的具体细节和代表性实施例。因而，可在不背离如所 附的权利要求及其等同方案所定义的总发明构思的实质或保护范围的情况下进行种种修 改。
权利要求
1.一种印刷线路板结构，其特征在于，包括在其前后面处分别具有第一和第二部件安装面的印刷线路板，所述第一和第二部件安装面中的每一个用于安装作为安装部件的半导体组件，所述半导体组件装载被装载在基板上的半导体芯片；安装在所述第一部件安装面上的第一半导体组件；和安装在所述第二部件安装面上的第二半导体组件，其中，所述第一和第二半导体组件具有使所述基板经由所述印刷线路板被部分重叠且所述半导体芯片不被重叠的位置关系。
2. 如权利要求l所述的结构，其特征在于，使用第一悍球阵列将所述第一半导体组件 焊接在所述第一部件安装面上，使用第二焊球阵列将所述第二半导体组件焊接在所述第 二部件安装面上。
3. 如权利要求l所述的结构，其特征在于，所述基板具有平面矩形状，并且在所述第 一半导体组件的基板的各角部与所述第一部件安装面之间、以及在所述第二半导体组件 的基板的各角部与所述第二部件安装面之间，分别使用接合剂来实现连接。
4. 一种在印刷线路板的两个面上安装球栅阵列(BGA)部件的电子部件安装方法， 其特征在于，包括根据使所述部件的基板经由所述印刷线路板被部分重叠，而在所述基板上的裸芯片 不被重叠的位置关系，在所述两个面上安装所述BGA部件。
5. —种电子设备，其特征在于，包括 电子设备本体；和安装在所述电子设备本体中的电路板， 所述电路板包括在其前后面处具有第一和第二部件安装面的印刷线路板，所述第一和第二部件安装 面中的每一个用于安装作为安装部件的半导体组件，所述半导体组件装载被装载在基板 上的半导体芯片；安装在所述第一部件安装面上的第一半导体组件；和 安装在所述第二部件安装面上的第二半导体组件，其中，所述第一和第二半导体组件具有使所述基板经由所述印刷线路板被部分重叠 且所述半导体芯片不被重叠的位置关系。
全文摘要
根据一个实施例，一种印刷线路板结构包括分别在其前后面处具有第一和第二部件安装面(11A，11B)的印刷线路板(11)，第一和第二部件安装面(11A，11B)中的每一个用于安装作为安装部件的半导体组件，半导体组件装载被装载在基板(12a，13a)上的半导体芯片(12b，13b)；安装在第一部件安装面(11A)上的第一半导体组件(12)，和安装在第二部件安装面(11B)上的第二半导体组件(13)；其中，第一和第二半导体组件(12，13)具有使基板(12a，13a)经由印刷线路板(11)被部分重叠且半导体芯片(12b，13b)不被重叠的位置关系。
文档编号H05K3/34GK101336045SQ20081012507
公开日2008年12月31日 申请日期2008年6月24日 优先权日2007年6月29日
发明者泷泽稔 申请人:株式会社东芝