<電子素子実装用基板および電子装置の構成>
以下、本発明のいくつかの例示的な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、電子素子実装用基板に電子素子が実装され、電子素子実装用基板の上面に蓋体が接合された構成を電子装置とする。また、電子素子実装用基板の上面側、下面側または電子装置を覆うように設けられた筐体または部材を有する構成を電子モジュールとする。電子素子実装用基板、電子装置および電子モジュールは、いずれの方向が上方若しくは下方とされてもよいが、便宜的に、直交座標系xyzを定義するとともに、z方向の正側を上方とする。
(第1の実施形態)
図1〜図2を参照して本発明の第1の実施形態における電子モジュール31、電子装置21、および電子素子実装用基板1について説明する。本実施形態における電子装置21は、電子素子実装用基板1と電子素子10とを備えている。なお、本実施形態では図1では電子装置21を示しており、図2では電子モジュール31を示している。
電子素子実装用基板1は、第1絶縁層2aと、第1絶縁層2aの下面に設けられた金属層5と、金属層5の下面に設けられた第2絶縁層2bとを備えている。電子素子実装用基板1は第1絶縁層2aの上方または第2絶縁層2bの下方には、複数の電極3が設けられるとともに、電極3と電気的に接続されて電極3に挟まれて位置した、電子素子10が実装される実装領域4を有している。金属層5は、断面視において実装領域4と平行に設けられた第1部5aと、金属層5の両端に位置した第1部5aよりも上方または下方に位置した第2部5bを有している。金属層5は第1部5aと第2部5bとの間に位置した傾斜部5cとを有している。
電子素子実装用基板1は、第1絶縁層2aと、第1絶縁層2aの下面に設けられた金属層5と、金属層5の下面に設けられた第2絶縁層2bとを備えている。なお、ここで、電子素子実装用基板1は第1絶縁層2aと第2絶縁層2b以外にその他の絶縁層2dを複数有していてもよい。ここでは便宜上、第1絶縁層2aと第2絶縁層2bとその他の絶縁層2dから構成された物体を基板2と称する。基板2は前述した複数の絶縁層(第1絶縁層2a、第2絶縁層2b、その他の絶縁層2d)から成る絶縁基板である。なお、基板2は第3絶縁層2cを含む場合もある。
基板2を構成する絶縁層の材料は例えば、電気絶縁性セラミックスが使用される。基板2を形成する絶縁層の材料として使用される電気絶縁性セラミックスとしては例えば、酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、窒化珪素質焼結体またはガラスセラミック焼結体等である。
基板2を形成する絶縁層は、前述した材料から成る絶縁層を複数上下に積層して形成されていてもよい。例えば第1絶縁層2aは基板2の最上層に位置していてもよいし、図1〜図2に示すように第1絶縁層2aの上面にその他の絶縁層2dを複数有していてもよい。また例えば、例えば第2絶縁層2bは基板2の最下層に位置していてもよいし、図1〜図2に示すように第2絶縁層2bの下面にその他の絶縁層2dを複数有していてもよい。
基板2を形成する絶縁層は、図1に示すように6層の絶縁層から形成されていてもよいし、2層〜5層または7層以上の絶縁層から形成されていてもよい。絶縁層が2層〜5層
の場合には、電子素子実装用基板1の薄型化を図ることができる。また、絶縁層が7層以上の場合には、電子素子実装用基板1の剛性を高めることができる。また、図1〜図2に示す例のように、基板2に開口部を設け、設けた開口部の大きさを異ならせた上面に段差部を形成していてもよく、後述する電極3が段差部に設けられていてもよい。また、基板2は平板状であってもよい。
基板2は例えば、1辺の大きさは0.3mm〜10cm程度であり、平面視において基
板2が矩形状あるとき、正方形であってもよいし長方形であってもよい。また例えば、基板2の厚みは0.2mm以上である。
電子素子実装用基板1は、第1絶縁層2aと第2絶縁層2bとの間に金属層5を有している。金属層5は基板2が電気絶縁性セラミックスから成る場合には、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、マンガン(Mn)、銀(Ag)若しくは銅(Cu)またはこれらから選ばれる少なくとも1種以上の金属材料を含有する合金等から成る。金属層5は上面視で第1絶縁層2aを覆うように設けられていてもよいし、一部だけに設けられていてもよい。
電子素子実装用基板1の第1絶縁層2aの上方または第2絶縁層2bの下方には、複数の電極3が設けられるとともに、電極3と電気的に接続されて電極3に挟まれて位置した、電子素子10が実装される実装領域4を有している。複数の電極3は電子素子10と基板2とを電気的に接続する電気接続用電極パッドである。複数の電極3は少なくとも2つ以上設けられていればよい。またここでは、その複数の電極3の内側端部で囲われた部分を電子素子10が実装される実装領域4としている。電極3の内側端部とは、電極3と電子素子10とを接続する電子素子接続材13が接続されるエリアの内側端部のことを言い、それよりも内側に導通している配線が延びていても良い。なお、実装領域4は、基板2の中心部近傍に設けられていてもよいし、基板2の中心部から偏心した位置に設けられていてもよい。なお、実装領域4は上面視で電子素子10の外縁よりも大きくても良いし、後述する図5のように電子素子10の外縁よりも小さくても良い。
基板2は電極3以外に、基板2の上面、側面または下面に、外部回路接続用の電極(以下、電極パッドと称する。)が設けられていてもよい。電極パッドは、基板2と外部回路基板、あるいは電子装置21と外部回路基板とを電気的に接続するものである。
さらに基板2の内部には、電極3および金属層5以外に、絶縁層間に形成される内部配線および内部配線同士を上下に接続する貫通導体が設けられていてもよい。これら内部配線または貫通導体は、基板2の表面に露出していてもよい。この内部配線または貫通導体によって、電極パッド、電極3および金属層5はそれぞれ電気的に接続されていてもよい。
電極3、電極パッド、内部配線および貫通導体は、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、マンガン(Mn)、銀(Ag)若しくは銅(Cu)またはこれらから選ばれる少なくとも1種以上の金属材料を含有する合金等から成る。電極3、電極パッド、内部配線および貫通導体の露出表面に、めっき層が設けられてもよい。この構成によれば、電極3、電極パッド、内部配線および貫通導体の露出表面を保護して酸化を抑制できる。また、この構成によれば、電極3と電子素子10とをワイヤボンディング等の電子素子接続材13を介して良好に電気的接続することができる。めっき層は、例えば、厚さ0.5μm〜10μmのNiめっき層を被着させるか、またはこのNiめっき層および厚さ0.5μm〜3μmの金(Au)めっき層を順次被着させてもよい。
電子素子実装用基板1の金属層5は、断面視において実装領域4と平行に設けられた第
1部5aと、金属層5の両端に位置した第1部5aよりも上方または下方に位置した第2部5bを有している。金属層5は第1部5aと第2部5bとの間に位置した傾斜部5cとを有している。ここで、断面視において実装領域4と平行とは、基板2の外縁の内部において、第1部5aの延長線が実装領域4の仮想平面を延長線と接していない程度であればよく、工程誤差等で多少角度がついていても構わない。なお、仮想平面とは、複数の電極3の内側端部のZ軸方向における高さ位置の最小二乗法で求められる平面とする。
近年、情報機器または通信機器に実装される各電子部品または電子装置同士の間の距離は小さくなる傾向がある。電子部品、電子装置または電子素子が実装された電子素子実装用基板は、電子部品または電子素子が作動することで不要な電磁波ノイズが放出されることがあり、また電子装置そのものにも外部からの不要な電磁波ノイズが外部から伝搬してくることがある。このような電磁波ノイズは電子装置や電子部品の回路に影響を及ぼし、誤作動を起こす恐れがある。
これに対し、本発明の実施形態に係る電子素子実装用基板1は、上述したような構成であり、特に基板2のZ軸方向成分を有する傾斜部5cと第1部5aよりも下方または上面に位置する第2部5bを有することで、第2部5bと傾斜部5cとにシールドの役割を持たせることが可能となる。よって、基板2の金属層5の近傍で発生した電磁波ノイズを有効に抑制することが可能となり、電子素子実装用基板1から漏えいする電磁波ノイズの量を低減させることが可能となる。よって、電子素子実装用基板1から漏えいした電磁波ノイズで周囲の電子装置または電子部品の誤作動を低減させることが可能となる。特に近年、電子素子実装用基板1の薄型化により、各絶縁層は薄くなっている。そのため、金属層5を傾斜させたことでも、十分なZ軸方向の大きさを稼ぐことが可能となり、遮蔽の効果をより向上させることが可能となる。
また、電子素子実装用基板1の外部で発生した電磁波ノイズが基板2に伝搬してきたとしても、基板2のZ軸方向成分を有する傾斜部5cと第1部5aよりも下方または上面に位置する第2部5bを有することで、外部から伝搬してきた電磁波ノイズを有効に抑制することが可能となる。よって、基板2の金属層5で囲まれた箇所に伝搬した電磁波ノイズの影響を低減させることが可能となる。
金属層5は、信号に電気的に接続していなくてもよいが、接地電位と電気的に接続していてもよい。金属層5が接地電位と電気的に接続していることで、金属層5のシールドの効果をより高めることが可能となり、電磁波ノイズの影響をより効率的に低減させることが可能となる。
金属層5の第1部5aは、実装領域4と平行であれば、第1絶縁層2aと第2絶縁層2bとの間のどこに位置していても構わない。例えば、図1〜2に示す例の様に断面視において基板2の全体に設けられていてもよいし一部分だけに設けられていてもよい。なお、第1部5aの大きさは問わないが例えば断面視におけるx軸方向の長さが150μm程度以上あればよい。
金属層5の第2部5bは、金属層5の両端に設けられているが、それ以外の場所にも設けられていてもよい。つまり言い換えると金属層5の第2部5bは断面視において金属層5の中央付近にも、さらに設けられていてもよい。第2部5bは例えば断面視におけるx軸方向の長さが30μm以上であればよい。
金属層5の傾斜部5cはZ軸方向の長さとして、第1絶縁層2aまたは第2絶縁層2bの厚みの10%〜40%程度の大きさを有していればよい。つまり、第1絶縁層2aまたは第2絶縁層2bの厚みが35μmのとき、傾斜部5cのZ軸方向の長さは3.5μm〜
14μm程度である。これにより、傾斜部5cのZ軸方向成分を十分とすることができ、より遮蔽の効果を向上させることが可能となる。なお、Z軸方向の長さは大きい程シールドの効果をより向上させることが可能となる。
金属層5は上面視においてMIPI(Mobile Industry Processor Interface)配線ま
たはシグナル配線など電磁波ノイズのアンテナとなりやすい、またはノイズ成分に弱い配線と重なる位置に設けていてもよい。金属層5と上面視で重なる位置に配置することでシールド効果を特に高めることができる。よって、電磁波ノイズのアンテナとなりやすい、またはノイズ成分に弱い配線について遮へい効果を高めることが可能となる。
金属層5の第2部5bと傾斜部5cは第1部5aの外縁の一部だけに設けられていてもよいが、第1部5aの全周に設けられていてもよい。金属層5の第2部5bと傾斜部5cが第1部5aの全周に設けられていることで、電磁誘導による電磁波ノイズのシールド効果をより高めることが可能となる。
図2に本実施形態の変形例を示す。図2に示す例では、第2絶縁層2bの下面には、第2の金属層6が設けられているとともに、第2の金属層6の下面には、第3絶縁層2cが設けられており、断面視において、第2の金属層6は、実装領域4と平行に設けられた第3部6aと、第3部6aよりも下方に位置した第4部6bと、第3部6aと第4部6bとの間に位置した第2の傾斜部6cとを有している。このように、金属層5と第2の金属層6を上面視において重なるように設けることで、シールドの壁を疑似的に大きくすることができる。よって、電磁波ノイズの漏えいをより抑制できるとともに外部からの電磁波ノイズの伝搬をより抑制することが可能となる。よって、電磁波ノイズの影響を低減させることが可能となる。
図2に示す例では、金属層5の第2部5bと、第2の金属層6の第4部6bとが重なっている。このことで、金属層5の第2部5bと第2の金属層6の第4部6bとの絶縁ギャップを保つことが可能となる。よって、金属層5の第2部5bと第2の金属層6の第4部6bとの間の干渉により、電磁波ノイズが発生することを低減させることが可能となる。図2に示す例では、金属層5と第2の金属層6とが完全に重なるように位置しているが、断面視においてずれて配置されていても構わない。
第2の金属層6は、基板2が電気絶縁性セラミックスから成る場合には、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、マンガン(Mn)、銀(Ag)若しくは銅(Cu)またはこれらから選ばれる少なくとも1種以上の金属材料を含有する合金等から成る。なお、ここで、金属層5と第2の金属層6は同じ材料から構成されていてもよいし、異なる材料で構成されていてもよい。
第2の金属層6は、接地電位であってもよいし、信号に電気的に接続していないまたはその他の電位であってもよい。第2の金属層6が接地電位と電気的に接続していることで、第2の金属層6のシールドの効果をより高めることが可能となり、電磁波ノイズの影響をより効率的に低減させることが可能となる。
金属層5と第2の金属層6とが同じ電位を有しているとき、金属層5と第2の金属層6は貫通導体を用いて電気的に導通していてもよい。これにより、例えばMIPI配線またはシグナル配線など電磁波ノイズのアンテナとなりやすい、またはノイズ成分に弱い配線と電気的に接続している貫通導体を金属層5と第2の金属層6およびその二つを導通させる貫通導体で囲むことで、よりシールド効果を高めることが可能となる。よって、電磁波ノイズのアンテナとなりやすい、またはノイズ成分に弱い配線と電気的に接続している貫通導体に電磁波ノイズが影響することを低減させることが可能となる。なおこの時、金属
層5と第2の金属層6とを導通させる貫通導体は、シールドする対象となる貫通導体の周囲を可能な限り連続して設けることで、よりシールドの効果を高めることが可能となる。
第2の金属層6の第3部6aは、実装領域4と平行であれば、第2絶縁層2bと第3絶縁層2cとの間のどこに位置していても構わない。例えば、図1〜図2に示す例の様に断面視において基板2の全体に設けられていてもよいし、一部分だけに設けられていてもよい。なお、第3部6aの大きさは問わないが例えば断面視におけるx軸方向の長さが150μm程度以上あればよい。
第2の金属層6の第4部6bは、第2の金属層6の両端に設けられているが、それ以外の場所にも設けられていてもよい。つまり言い換えると第2の金属層6の第4部6bは断面視において第2の金属層6の中央付近にも、さらに設けられていてもよい。第4部6bは例えば断面視におけるx軸方向の長さが30μm以上であればよい。
第2の金属層6の第2傾斜部6cはZ軸方向の長さとして、第2絶縁層2bまたは第3絶縁層2cの厚みの10%〜40%程度の大きさを有していればよい。つまり、第2絶縁層2bまたは第3絶縁層2cの厚みが35μmのとき、傾斜部5cのZ軸方向の長さは3.5μm〜14μm程度である。これにより、傾斜部5cのZ軸方向成分を十分とることができ、より遮蔽の効果を向上させることが可能となる。なお、Z軸方向の長さは大きい程シールドの効果をより向上させることが可能となる。
<電子装置の構成>
図1〜図2に電子装置21の例を示す。電子装置21は、電子素子実装用基板1と、電子素子実装用基板1の実装領域4に実装されるとともに、電極3と電気的に接続された電子素子10と、を備えている。
電子装置21は、電子素子実装用基板1と、電子素子実装用基板1の実装領域4に実装された電子素子10を有している。電子素子10は、例えばCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)、CCD(Charge Coupled Device)等の撮像素子、またはLED(Light Emitting Diode)などの発光素子、またはLSI(Large Scale Integrated)等の集積回路等である。なお、電子素子10は、接着材を介して、基板2の上面に配置されていてもよい。この接着材は、例えば、銀エポキシまたは熱硬化性樹脂等が使用される。
電子素子10と電子素子実装用基板1は電子素子接続材13によって電気的に接続されている。電子素子接続材13は、例えば図1〜図2に示す例では、ワイヤーボンディング等である。また、電子素子接続材13は金バンプ、半田ボール、異方性導電性樹脂(ACF
)等が使用される場合がある。
電子装置21は、電子素子10を覆うとともに、電子素子実装用基板1の上面に接合された蓋体12を有していてもよい。ここで、電子素子実装用基板1は上面に蓋体12を支え、電子素子10を取り囲むように設けられた枠状体を設けてもよいし、枠状体を設けなくてもよい。また、枠状体は基板2と同じ材料から構成されていてもよいし、別の材料で構成されていてもよい。
枠状体と基板2とが同じ材料から成る場合、枠状体と基板2とは図1〜図2に示す例の様に絶縁層に開口部を設ける等して最上層の絶縁層と一体化するように形成されていてもよい。また、別に設けて、ろう材等でそれぞれ接合してもよい。
また、枠状体と基板2とが別の材料から成る例として枠状体が蓋体12と基板2とを接
合する蓋体接合材14と同じ材料から成る場合がある。このとき、蓋体接合材14を厚く設けることで、接着の効果と枠状体(蓋体12を支える部材)としての効果を併せ持つことが可能となる。この時の蓋体接合材14は例えば熱硬化性樹脂または低融点ガラスまたは金属成分から成るろう材等が挙げられる。また、枠状体と蓋体12とが同じ材料から成る場合もあり、このときは枠状体と蓋体12は同一個体として構成されていてもよい。
蓋体12は、例えば電子素子10がCMOS、CCD等の撮像素子、またはLEDなどの発光素子である場合ガラス材料等の透明度の高い部材が用いられる。また蓋体12は例えば、電子素子10が集積回路等であるとき、金属製材料または有機材料が用いられていてもよい。
蓋体12は、蓋体接合材14を介して電子素子実装用基板1と接合している。蓋体接合材14を構成する材料として例えば、熱硬化性樹脂または低融点ガラスまたは金属成分から成るろう材等がある。なおこのとき、蓋体接合材14を金属成分から成る物または導電性を有する樹脂を用いることで、電子装置21からの電磁波ノイズの漏えいおよび外部からの電磁波ノイズの伝搬を低減させることが可能となる。
電子装置21が図1〜図2に示すような電子素子実装用基板1を有することで、電子装置21からの電磁波ノイズの漏えいおよび外部からの電磁波ノイズの伝搬を低減させることが可能となる。その結果、電磁波ノイズに起因した、周囲または電子装置21の誤作動を低減させることが可能となる。
<電子モジュールの構成>
図2に、電子素子実装用基板1を用いた電子モジュール31の一例を示す。電子モジュール31は、電子装置21と電子装置21の基板2の上面に設けられた筐体32とを有している。なお、以下図2に示す例では説明のため撮像モジュールを例に説明する。
図2に示す例では、電子モジュール31は筐体32(レンズホルダー)を有している。筐体32を有することでより気密性の向上または外部からの応力が直接電子装置21に加えられることを低減することが可能となる。筐体32は、例えば樹脂または金属材料等から成る。また、筐体32がレンズホルダーであるとき筐体32は、樹脂、液体、ガラスまたは水晶等からなるレンズが1個以上組み込まれていてもよい。また、筐体32は、上下左右の駆動を行う駆動装置等が付いていて、基板2と電気的に接続されていてもよい。
なお、筐体32は上面視において4方向の少なくとも一つの辺において開口部が設けられていてもよい。そして、筐体32の開口部から外部回路基板が挿入され基板2と電気的に接続していてもよい。また筐体32の開口部は、外部回路基板が基板2と電気的に接続された後、樹脂等の封止材等で開口部の隙間を閉じて電子モジュール31の内部が気密されていてもよい。
<電子素子実装用基板および電子装置の製造方法>
次に、本実施形態の電子素子実装用基板1および電子装置21の製造方法の一例について説明する。なお、下記で示す製造方法の一例は、基板2を多数個取り配線基板を用いた製造方法である。また、図9および図10に本製造方法についての簡易的な説明図を示す。
(1)図9(a)に本工程を示す。まず、基板2を構成するセラミックグリーンシートを形成する。基板2を構成するセラミックグリーンシートとしては第1絶縁層となる第1セラミックグリーンシート42a、第2絶縁層となる第2セラミックグリーンシート42b、その他の絶縁層となるその他のセラミックグリーンシート42dである。なお、必要
であれば第3絶縁層となる第3セラミックグリーンシート42cも準備する。各セラミックグリーンシトとして例えば、酸化アルミニウム(Al2O3)質焼結体である基板2を得る場合には、Al2O3の粉末に焼結助材としてシリカ(SiO2)、マグネシア(MgO)またはカルシア(CaO)等の粉末を添加し、さらに適当なバインダー、溶剤および可塑剤を添加し、次にこれらの混合物を混錬してスラリー状となす。その後、ドクターブレード法またはカレンダーロール法等の成形方法によって多数個取り用のセラミックグリーンシートを得る。
(2)図9(b)に本工程を示す。スクリーン印刷法等によって、上記(1)の工程で得られたセラミックグリーンシートに電極3、電極パッド、内部配線および貫通導体となる部分に、金属ペーストを塗布または充填する。なお、このとき図9(b)に示すように、金属層5を配置する箇所に金属ペースト45を塗布する。この金属ペーストは、前述した金属材料から成る金属粉末に適当な溶剤およびバインダーを加えて混練することによって、適度な粘度に調整して作製される。なお、金属ペーストは、基板2との接合強度を高めるために、ガラスまたはセラミックスを含んでいても構わない。図9(c)に示すように、この工程において金属層5となる金属ペーストの第2部5cとなる位置にセラミックペースト42fを塗布することで、のちの工程を得て第2部5bおよび傾斜部5cを形成することができる。なおこの時、セラミックペースト42fの厚みは設けたい傾斜部5cのZ方向の大きさと同程度の厚みとなるように塗布してもよい。なお、セラミックペースト42fは、該当する大きさ/厚さに成形したセラミックグリーンシートを配置することでも代用することができる。
(3)次に、前述のグリーンシートを金型等によって加工する。基板2となるグリーンシートの中央部に、開口部を形成してもよい。
(4)図10(a)に本工程を示す。各絶縁層となるセラミックグリーンシートを積層して加圧する。このことにより基板2となるセラミックグリーンシート積層体を作製する。この工程において、金属ペースト45に第2部5bと傾斜部5cとなる形状を形成することが可能となる。
(5)図10(b)に本工程を示す。このセラミックグリーンシート積層体を約1500℃〜1800℃の温度で焼成して、基板2が複数配列された多数個取り配線基板を得る。なお、この工程によって、前述した金属ペーストは、基板2となるセラミックグリーンシートと同時に焼成され、電極3、電極パッド、内部配線および貫通導体となる。また、この工程によって、第2部5bと傾斜部5cとが形成された金属ペーストが焼成され、金属層5となることができる。
(6)次に、焼成して得られた多数個取り配線基板を複数の基板2に分断する。この分断においては、基板2の外縁となる箇所に沿って多数個取り配線基板に分割溝を形成しておき、この分割溝に沿って破断させて分割する方法またはスライシング法等により基板2の外縁となる箇所に沿って切断する方法等を用いることができる。なお、分割溝は、焼成後にスライシング装置により多数個取り配線基板の厚みより小さく切り込むことによって形成することができるが、多数個取り配線基板用のセラミックグリーンシート積層体にカッター刃を押し当てたり、スライシング装置によりセラミックグリーンシート積層体の厚みより小さく切り込んだりすることによって形成してもよい。
(7)次に、基板2に電子素子10を実装する。電子素子10はワイヤーボンディング等で基板2と電気的に接合させる。またこのとき、電子素子10または基板2に接着材等を設け、基板2に固定しても構わない。また、電子素子10を基板2に実装した後、蓋体12を蓋体接合材14で接合してもよい。
以上(1)〜(7)の工程のようにして基板2を組み立て、電子素子10を実装することで、電子装置21を作製することができる。なお、上記(1)〜(7)の工程順番は指定されない。
なお、上記で例示した製造方法の他にも第2部5bおよび傾斜部5cを作製する方法はある。例えば第1セラミックグリーンシート42aまたは第2セラミックグリーンシート42bに金型などで押圧し窪みをもうけ、その窪みを含めて金属ペースト45を印刷または塗布することでも第2部5bおよび傾斜部5cを作製することができる。また、例えば第1セラミックグリーンシート42aまたは第2セラミックグリーンシート42bに金属ペースト45を塗布した後に金型等で押圧する事でも第2部5bおよび傾斜部5cを作製することができる。
(第2の実施形態)
図3〜図4を参照して本発明の第2の実施形態における電子モジュール31、電子装置21、および電子素子実装用基板1について説明する。本実施形態における電子装置21は、電子素子実装用基板1と電子素子10とを備えている。なお、本実施形態では図3では電子装置21を示しており、図4では電子モジュール31を示している。
電子素子実装用基板1は、第1絶縁層2aと、第1絶縁層2aの下面に設けられた、それぞれが間を空けて設けられた複数のメタライズ部を有する金属層5と、金属層5の下面に設けられた第2絶縁層2bとを有している。電子素子実装用基板1の第1絶縁層2aの上方または第2絶縁層2bの下方には、複数の電極3が設けられるとともに、電極3と電気的に接続されて電極3に挟まれて位置した、電子素子10が実装される実装領域4を有している。複数のメタライズ部は、それぞれ実装領域4と平行に設けられた第1部5aと、第1部5aよりも上方または下方に位置した第2部5cを有している。複数のメタライズ部は第1部5aと第2部5cとの間に位置した傾斜部5cを有している。複数のメタライズの第2部5bは、隣り合うメタライズ部同士の間に設けられている。
ここで、電子モジュール31の構造、電子装置21の構造、基本的な構造並びに電子素子実装用基板1を構成する第1絶縁層2a、第2絶縁層2b、電極3、実装領域4およびその他、基板2の基本的な条件/構成は第1の実施形態と類似であるため説明は省略する。以下、第2の実施形態における特徴部分のみ説明をする。
電子素子実装用基板1は、それぞれが間を空けて設けられた複数のメタライズ部を有する金属層5を有する。複数のメタライズ部を有する金属層5は、基板2が電気絶縁性セラミックスから成る場合には、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、マンガン(Mn)、銀(Ag)若しくは銅(Cu)またはこれらから選ばれる少なくとも1種以上の金属材料を含有する合金等から成る。なお、ここで、複数のメタライズ部は同じ材料から構成されていてもよいし、互いに異なる材料で構成されていてもよい。
複数のメタライズ部は間をあけて設けられている。ここで、複数のメタライズ部の間の大きさは特に指定しないが、0.1mm以上であることで、複数のメタライズ部同士がショートすることを低減させることが可能となる。
複数のメタライズ部の間には、信号配線や貫通導体等が設けられていても良い。複数のメタライズ部はそれぞれ異なる電位/信号であっても良いし同一の電位/信号であっても良い。
基板2の内部には、電極3および複数のメタライズ部以外に、絶縁層間に形成される内
部配線および内部配線同士を上下に接続する貫通導体が設けられていてもよい。これら内部配線または貫通導体は、基板2の表面に露出していてもよい。この内部配線または貫通導体によって、電極パッド、電極3および複数のメタライズ部はそれぞれ電気的に接続されていてもよい。
電子素子実装用基板1の複数のメタライズ部は、それぞれ実装領域4と平行に設けられた第1部5aと、第1部5aよりも上方または下方に位置した第2部5cを有している。複数のメタライズ部は第1部5aと第2部5cとの間に位置した傾斜部5cを有している。複数のメタライズの第2部5bは、隣り合うメタライズ部同士の間に設けられている。ここで、断面視において実装領域4と平行とは、基板2の外縁の内部において、第1部5aの延長線が実装領域4の仮想平面の延長線と接していない程度であればよく、工程誤差等で多少角度がついていても構わない。なお、仮想平面とは、複数の電極3の内側端部のZ軸方向における高さ位置の最小二乗法で求められる平面とする。
近年、小型化の要求により電子素子実装用基板1において複数の異なる電位を有するメタライズ部の距離は小さくなっている。そのため、電子素子10が作動することでそれら複数の異なる電位を有するメタライズ部で発生した電磁波ノイズが近傍の異なるメタライズ部に伝搬し、ノイズがより大きくなる、または不用意な信号を発生させ、電子装置に誤作動がおきてしまう恐れがあった。
これに対し、本発明の電子素子実装用基板1は複数のメタライズ部を有しており、金属層5は第1部5aと、金属層5の両端に設けられ、第1部5aよりも上方または下方に位置している第2部5bと、第1部5aと第2部5bとの間に位置する傾斜部5cを有している。さらに複数のメタライズの第2部5bは、隣り合うメタライズ部同士の間に設けられている。基板2のZ軸方向成分を有する傾斜部5cと第1部5aよりも下方または上面に位置する第2部5bを隣り合うメタライズ部同士の間に有することで、第2部5bと傾斜部5cにシールドの役割を持たせることが可能となる。よって、隣り合うメタライズ部で発生した電磁波ノイズを有効に抑制することが可能となり、隣り合うメタライズ部同士の距離が小さい場合においても、隣り合うメタライズ部から伝搬する電磁波ノイズの量を低減させることが可能となる。
また、基板2のZ軸方向成分を有する傾斜部5cと第1部5aよりも下方または上面に位置する第2部5bを隣り合うメタライズ部同士の間に有することで、メタライズ部がそれぞれ各々で発した電磁波ノイズを傾斜部5cの内側へ反射させることが可能となる。よって、それぞれのメタライズ部から電磁波ノイズが漏えいし、隣り合うメタライズ部に伝搬することを低減させることが可能となる。
特に近年、電子素子実装用基板1の薄型化により、各絶縁層は薄くなっている。そのため、金属層5を傾斜させたことでも、十分なZ軸方向の大きさを稼ぐことが可能となり、電磁ノイズの遮蔽の効果をより向上させることが可能となる。
図3に示す例の様に、金属層5は、実装領域4と重なる位置に、第2部5bおよび傾斜部5cを有していてもよい。一般的に、電子素子10は作動すると発熱し、その発熱量は電子素子の高機能化においてより大きくなる傾向にある。そのため、電子素子実装用基板1は、放熱性の向上を要求されている。これに対し、図3に示す例の様に、金属層5の第2部5bと傾斜部5cが実装領域4と上面視において重なる位置に位置することで、電子素子10が作動し、発熱した熱を放熱するための経路を作製することができる。つまり言い換えると、第2部5bが実装領域4と反対方向にある場合は第1部5aで熱を受取り、傾斜部5cを介して熱を反対側へ放熱するための経路となる。また第2部5bが実装領域4と同じ方向にある場合は第2部5bで熱を受取り、傾斜部5cを介して熱を反対側へ放
熱するための経路となる。よって、電子素子実装用基板1の放熱性を向上させることが可能となる。
複数のメタライズ部は、信号に電気的に接続していなくてもよいが、接地電位と電気的に接続していても良い。隣り合うメタライズ部の一方が接地電位と電気的に接続していることで、金属層5のシールドの効果をより高めることが可能となり、電磁波ノイズの影響をより効率的に低減させることが可能となる。また、隣り合うメタライズ部がそれぞれ異なる接地電位と電気的に接続していることでお互いの電磁波ノイズの発生を低減させつつ、外部からの電磁波ノイズに対してシールド効果をより向上させることが可能となる。
メタライズ部の第1部5aは、実装領域4と平行であれば、第1絶縁層2aと第2絶縁層2bとの間のどこに位置していても構わない。例えば、図1〜2に示す例の様に断面視において基板2の全体に設けられていてもよいし、一部分だけに設けられていてもよい。なお、第1部5aの大きさは問わないが例えば断面視におけるx軸方向の長さが150μm程度以上あればよい。
メタライズ部の第2部5bは、隣り合うメタライズ部間に設けられているが、それ以外の場所にも設けられていても良い。つまり言い換えるとメタライズ部の第2部5bは断面視において外辺付近にもさらに設けられていてもよい。第2部5bは例えば断面視におけるx軸方向の長さが30μm以上であればよい。
メタライズ部の傾斜部5cはZ軸方向の長さとして、第1絶縁層2aまたは第2絶縁層2bの厚みの10%〜40%程度の大きさを有していればよい。つまり、第1絶縁層2aまたは第2絶縁層2bの厚みが35μmのとき、傾斜部5cのZ軸方向の長さは3.5μm〜14μm程度である。これにより、傾斜部5cのZ軸方向成分を十分とすることができ、より遮蔽の効果を向上させることが可能となる。なお、Z軸方向の長さは大きい程シールドの効果をより向上させることが可能となる。
メタライズ部は上面視においてMIPI配線またはシグナル配線など電磁波ノイズのアンテナとなりやすい、またはノイズ成分に弱い配線と重なる位置に設けていてもよい。金属層5と上面視で重なる位置に配置することで部分的にシールド効果を特に高めることができる。よって、電磁波ノイズのアンテナとなりやすい、またはノイズ成分に弱い配線について遮へい効果を高めることが可能となる。
メタライズ部の第2部5bと傾斜部5cは少なくとも隣り合うメタライズ部同士の間に設けられていてもよいが、第1部5aの全周に設けられていてもよい。メタライズ部の第2部5bと傾斜部5cが第1部5aの全周に設けられていることで、基板2の外部からの電磁誘導による電磁波ノイズのシールド効果もより高めることが可能となる。
隣り合うメタライズ部同士の間に設けられた第2部5bは図2〜図3に示す例では、同じ方向(ここでは下方)に位置しているが、一方のメタライズ部の第2部5bが第1部5aよりも上方に位置していても良い。これにより、シールドする方向を異ならせることが可能となるため、隣り合うメタライズ部に対してより遮へいをすることができ、電磁波ノイズの影響をより低減させることが可能となる。
図4に本実施形態の変形例を示す。図4に示す例では、第2絶縁層2bの下面には、第2の金属層6が設けられているとともに、第2の金属層6の下面には、第3絶縁層2cが設けられており、断面視において、第2の金属層6は、実装領域4と平行に設けられた第3部6aと、第3部6aよりも下方に位置した第4部6bと、第3部6aと第4部6bとの間に位置した第2の傾斜部6cとを有している。このように、金属層5と第2の金属層
6を上面視において重なるように設けることで、シールドの壁を疑似的に大きくすることができる。よって、電磁波ノイズの漏えいをより抑制できるとともに外部からの電磁波ノイズの伝搬をより抑制することが可能となる。よって、電磁波ノイズの影響を低減させることが可能となる。
図4に示す例では、金属層5のメタライズ部の第2部5bと、第2の金属層6のメタライズ部の第4部6bとが重なっている。このことで、金属層5の第2部5bと第2の金属層6の第4部6bとの絶縁ギャップを保つことが可能となる。よって、金属層5の第2部5bと第2の金属層6の第4部6bとの間の干渉により、電磁波ノイズが発生することを低減させることが可能となる。
図4に示す例では、金属層5と第2の金属層6とが完全に重なるように位置しているが、断面視においてずれて配置されていても構わない。以下第2の金属層6についての構成材料または接続電位などは第1の実施形態と類似のため、説明は省略する。
<電子素子実装用基板および電子装置の製造方法>
次に、本実施形態の電子素子実装用基板1および電子装置21の製造方法の一例について説明する。本実施形態の電子素子実装用基板1および電子装置21の製造方法は基本的には第1実施形態に記載の製造方法と類似である。ここでは、複数のメタライズ部同士について説明する。
複数のメタライズ部同士の間に設けられたメタライズ部の第2部5bは、例えば図9(c)に示す例の様に、1つのセラミックペースト42fを連続的に塗布することでも形成することが可能となる。これにより、メタライズ部に第2部5bを形成しつつ、セラミックペーストが隣り合うメタライズ部同士の間を埋める為、積層する工程等において金属ペーストが延びて隣り合うメタライズ部同士にショートが発生することを低減させることが可能となる。
(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態による電子素子実装用基板1について、図5を参照しつつ説明する。本実施形態における電子素子実装用基板1において、第1の実施形態および第2の実施形態の電子素子実装用基板1と異なる点は、基板2には上面から下面まで貫通した開口部を有している点である。
図5に示す例では、電子素子実装用基板1の第1絶縁層2a、第2絶縁層2b、第3絶縁層2cおよびその他の絶縁層2dは実装領域と平面視で重なる位置に上面から下面まで貫通した貫通孔を有している。このような電子素子実装用基板1は、例えば電子素子10がCMOS、CCDの時などに使用され、電子素子10は上面視において貫通孔と重なるように基板2の下面側に設けられた電極3と金バンプ等の電子素子接合材13を介して実装される。このような構成の基板2において、第1絶縁層2aと第2絶縁層2bの間に設けられた金属層5は少なくとも基板2の外縁部分で第2部5bを有していても良い。言い換えると、例えば貫通孔を囲むようにして設けられた金属層5の両端(つまり外縁部分)に第2部2bを有していればよく、貫通孔を囲む内縁部には第2部5bは設けられていても良いし設けられていなくてもよい。このような構成によって、第2部5bと傾斜部5cとにシールドの役割を持たせることが可能となる。よって、基板2の金属層5の近傍で発生した電磁波ノイズを有効に抑制することが可能となり、電子素子実装用基板1から漏えいする電磁波ノイズの量を低減させることが可能となる。また、電子素子実装用基板1の外部で発生した電磁波ノイズが基板2に伝搬してきたとしても、外部から伝搬してきた電磁波ノイズを有効に抑制することが可能となる。よって、基板2の金属層5で囲まれた箇所に伝搬した電磁波ノイズの影響と外部への電磁波ノイズの漏えいを低減させることが可
能となる。
基板2が貫通孔を有する時、金属層5は基板2の貫通孔を半周〜1周を囲むように設けられていても良い。これにより、第2部5bおよび傾斜部5cが基板2の外周を半周〜1周囲むことになり、電磁波ノイズの影響をより低減させることが可能となる。
金属層5は貫通孔を囲む内縁部には第2部5bを有していてもよい。これにより、貫通孔を介しての外部からの電磁波ノイズの伝搬を避けるとともに、電磁波ノイズが漏えいし電子素子10に伝搬することを低減させることが可能となる。
金属層5は電極3の直上の層または直下の層に設けられていてもよい。一般的に電子素子10と電子素子実装用基板1とを電気的に接続する電極3および電子素子接続材13はシールドで被覆されていない。これに対し、電極3の直上の層または直下の層に金属層5が設けられていることで、電極3および電子素子接続材13に対してシールドの効果を持たせることが可能となる。よって、電極3および電子素子接続材13に対する伝搬した電磁波ノイズの影響を低減させることが可能となる。
図5に示す例の様に、基板2が外縁に切欠き7と切欠き7の上面から側面及び下面に設けられた壁面導体7aを有しているとき、金属層5の第2部5bは壁面導体7aと電気的に接続していてもよい。これにより、壁面導体7aもシールドの役割を持たせることが可能となり伝搬した電磁波ノイズの影響と外部への電磁波ノイズの漏えいをより低減させることが可能となる。
図5に示す例の様に、電子素子実装用基板1は金属層5の下面に第2の金属層6を有していてもよい。これにより、電磁波ノイズに対するシールド効果をより高めることが可能となる。
このような電子素子実装用基板1を作製する方法としては、基本的には第1実施形態および第2実施形態と同様である。これらの製造工程において、基板2を貫通する貫通孔をレーザー加工または金型加工で設けることで作製することができる。なお、このとき基板2を貫通する貫通孔を設ける前に金属層5を設けてもよいし、貫通孔を設けた後に金属層5を設けてもよい。
(第4の実施形態)
次に、本発明の第4の実施形態による電子素子実装用基板1について、図6を参照しつつ説明する。本実施形態における電子素子実装用基板1において、第1の実施形態および第2の実施形態の電子素子実装用基板1と異なる点は、金属層5に複数の第2部5bが設けられている点である。
図6(a)に示す例では、金属層5は両端に設けられた、第2部5bおよび傾斜部5cと、さらに基板2の実装領域4と重なる位置にも第2部5bおよび傾斜部5cが設けられている。このような構成により、基板2の実装領域4と重なる位置に第2部5bおよび傾斜部5cが両端に設けられた第2部5bの間にさらに設けられていることで遮断壁の役割をもたせるため、基板2の実装領域4と重なる位置に第2部5bを透過する電磁波ノイズを減衰させ、電子素子実装用基板1から最終的に漏えいする電磁波ノイズの量をより低減させることが可能となる。
図6(b)に示す例では、複数のメタライズ部は隣り合うメタライズ部の間に設けられた第2部5bおよび傾斜部5cと、さらにその反対面つまり基板2の外周部周辺にも第2部5bおよび傾斜部5cを有している。このような構成により、複数のメタライズ部間の
電磁波ノイズの影響を低減させるとともに、電子素子実装用基板1から電磁波ノイズが漏えいすることを低減させることが可能となる。また、電子素子実装用基板1の外部で発生した電磁波ノイズが基板2に伝搬してきたとしても、外部から伝搬してきた電磁波ノイズを有効に抑制することが可能となる。よって、基板2の複数のメタライズ部において金属層5で囲まれた箇所に隣り合うメタライズ部からの電磁ノイズの影響と、外部からした伝搬した電磁波ノイズの影響と、外部への電磁波ノイズの漏えいの影響を低減させることが可能となる。
このような電子素子実装用基板1を作製する方法としては、基本的には第1実施形態および第2実施形態と同様である。これらの製造工程において、第2部5bを設ける為のセラミックペースト42fを塗布する箇所を所定の箇所に増やすことで本実施形態における電子素子実装用基板1を作製することが可能となる。
(第5の実施形態)
次に、本発明の第5の実施形態による電子素子実装用基板1について、図7を参照しつつ説明する。本実施形態における電子素子実装用基板1において、第1の実施形態および第2の実施形態の電子素子実装用基板1と異なる点は、上面視において、金属層5の第1部5aと重なっている部分が第2の金属層6の第4部6bの位置となっている点である。
図7(a)および図7(b)に示す例では、金属層5の第1部5aと、第2の金属層6の第4部6bとは上面視において重なっている。これにより、金属層5の第1部5aと、第2の金属層6の第4部6bとの間の距離の調整を行うことができる。よって、本発明の効果を奏しつつ、金属層5の第1部5aと、第2の金属層6の第4部6bに異なる配線等を設けた際にインピーダンスの調整を行うことが可能となる。
図7(a)および図7(b)に示す例では、金属層5の第2部5bと、第2の金属層6の第3部6aとは上面視において重なっている。これにより、縦断面視において金属層5の第2部5bと、第2の金属層6の第3部6aとの距離を小さくすることができる。よって、電磁波ノイズの入り口または出口をより小さくすることができ、シールドの効果を高めて第1部5aと第4部6bとで囲まれた領域に電磁波ノイズが影響する事をより低減させることが可能となる。よって、基板2の金属層5と第2の金属層6に囲まれた領域において外部からした伝搬した電磁波ノイズの影響と、外部への電磁波ノイズの漏えいの影響と、メタライズ部が複数ある場合には隣り合うメタライズ部からの電磁ノイズの影響と、を低減させることが可能となる。
図7(a)および図7(b)に示す例では、金属層5と第2の金属層6とが完全に重なるように位置しているが、断面視においてずれて配置されていても構わない。
(第6の実施形態)
次に、本発明の第6の実施形態による電子素子実装用基板1について、図8を参照しつつ説明する。本実施形態における電子素子実装用基板1において、第1の実施形態および第5の実施形態の電子素子実装用基板1と異なる点は、第2絶縁層2bと第3絶縁層2cの間にその他の絶縁層2dが設けられ、その他の絶縁層2dの上面であって金属層5と第2金属層6との間にその他の金属層8が設けられている点である。
図8(a)および図8(b)に示す例では、電子素子実装用基板1は縦断面視において第2絶縁層2bと第3絶縁層2cの間にその他の絶縁層2dが設けられており、その他の絶縁層2dの上面であって金属層5と第2金属層6との間にその他の金属層8が設けられている。これにより、金属層5と第2の金属層6とでその他の金属層8を囲むことが可能となり、その他の金属層8に電磁波ノイズが影響することをより的減させることが可能と
なる。
図8(a)に示す例では、金属層5と第2の金属層6は複数のメタライズ部を有し、金属層5の第2部5bと、第2の金属層6の第3部6aとは上面視において重なっており、金属層5の第1部5aと第2の金属層6の第4部6bとの間に複数のその他の金属層8が設けられている。このような構成であることで、縦断面視において金属層5の第2部5bと、第2の金属層6の第3部6aとの距離を小さくすることができる。よって、電磁波ノイズの入り口または出口をより小さくすることができ、シールドの効果を高めて第1部5aと第4部6bとで囲まれた領域に設けられたその他の金属層8に対して電磁波ノイズが影響する事をより低減させることが可能となる。その他の金属層8がシグナル配線またはペア配線であるときはその他の金属層8は電磁波ノイズの影響を受けやすくなるため、図8(a)の構成のように金属層5と第2の金属層6とで囲むことで、電磁波ノイズの影響を小さくすることが可能となり、またインピーダンスの整合を取りやすくなる。
図8(b)に示す例では、金属層5の第2部5bと、第2の金属層6の第4部6bとは上面視において重なっており、金属層5の第1部5aと第2の金属層6の第3部6aとの間に複数のその他の金属層8が設けられている。このような構成であることで、金属層5と第2の金属層6とでその他の金属層8を囲むことが可能となり、その他の金属層8に電磁波ノイズが影響することをより低減させることが可能となる。その他の金属層8が幅の広いベタパターン(接地電位または電源電位)であるときは、その他の金属層8が電磁波ノイズで揺らぎ、電子装置21が誤作動または作動しないことを低減させることが可能となる。
なお、図8(a)と図8(b)に示す例では上記のようにその他の金属層8について説明したが、それぞれの形態においてその他の金属層8はシグナル配線(信号配線)であってもよいし、ベタパターン(接地電位または電源電位)であってもよい。
また、金属層5が幅広の両端にのみ第2部5bを有する形状であって、その下に設けられた第2の金属層6は複数のメタライズ部を有している構造であってもよい。言い換えると、金属層5が1つに対して、第2の金属層6が2つ以上設けられていてもよい。この場合は金属層5の面積を広くすることが可能となるため、複数のメタライズ部に分割した場合よりも金属層5の抵抗を低減させることが可能となる。よって、金属層5の抵抗を低減しつつ、複数のメタライズ部を有する第2の金属層6でシールド効果を得たい箇所に調整することが可能となる。例えば、2組のペア配線があるときは、複数のメタライズ部を有する第2の金属層6を2箇所設けることで、2組のペア配線間での電磁波ノイズの影響をより低減させることが可能となる。
なお、本発明は上述の実施形態の例に限定されるものではなく、数値などの種々の変形は可能である。また、例えば、図1〜図8に示す例では、電極パッド3の形状は矩形状であるが、円形状やその他の多角形状であってもかまわない。また、本実施形態における電極3配置、数、形状および電子素子の実装方法などは指定されない。
なお、本実施形態における特徴部の種々の組み合わせは上述の実施形態の例に限定されるものではい。