JPWO2016204163A1 - 電子素子実装用基板および電子装置 - Google Patents
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Abstract
電子素子実装用基板は、第1枠部と、第1枠部上に設けられ、内面が第1枠部の内面よりも内側に張り出した第2枠部とを有する枠状の基体と、基体の第1枠部の下面に設けられた電極と、第2枠部の張り出した部分の下面に設けられた、電極と電気的に接続されるパッドとを備え、基体の第2枠部の張り出した部分の内面には、上下方向に沿った溝を備えている。
Description
本発明は、電子素子、例えばCCD(Charge Coupled Device)型またはCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)型等の撮像素子が実装される電子素子実装用基板および電子装置に関するものである。
従来から第1枠部と、第1枠部上に設けられ、内面が平面視で前記第1枠部の内面よりも内側に張り出した第2枠部とを有する枠状の基体と、基体の第1枠部の下面に設けられた電極と、第2枠部の下面に設けられ、電極と電気的に接続されるパッドを備えた電子素子実装用基板が知られている。なお、特開2002−299592号公報に開示されているように、電子素子実装用基板に電子素子を実装して、第2枠部の上面に蓋体で覆われた電子装置が知られている。
一般的に、電子素子を実装する工程や、蓋体を基体に接合する工程において、電子素子または蓋体から基体に対して押圧しつつ、熱をかけながら実装する。なお、電子素子は、高性能化にともない大型化しているため、電子素子が駆動する際の発熱量が大きくなってきている。これらの実装時にかかる熱および応力、または電子素子の駆動時の発熱が電子素子実装用基板の開口部周辺が加わると、開口部周辺が変形する可能性が高い。そして、電子素子実装用基板の開口部周辺が変形する際に、その変形した箇所に応力集中が起きて、電子素子実装用基板にクラックや割れ等が発生する場合があった。このクラックや割れにより、電子装置の気密性の低下、または割れに起因した粉塵が発生する場合があった。
本発明の1つの態様に係る電子素子実装用基板は、第1枠部と、前記第1枠部上に設けられ、内面が平面視で前記第1枠部の内面よりも内側に張り出した第2枠部とを有する枠状の基体と、前記基体の前記第1枠部の下面に設けられた電極と、前記第2枠部の張り出した部分の下面に設けられた、前記電極と電気的に接続されるパッドとを備え、前記基体の前記第2枠部の張り出した部分の内面には、上下方向に沿った溝を有している。
本発明の1つの態様に係る電子装置は、上記の電子素子実装用基板と、該電子素子実装用基板に実装された前記電子素子と、前記電子素子実装用基板の上面に接合された蓋体を有する。
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た構成を電子装置とする。電子素子実装用基板および電子装置は、いずれの方向が上方も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して、上面もしくは下面の語を用いるものとする。
(第1の実施形態)
図1〜図7を参照して本発明の第1の実施形態における電子装置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とを有している。なお、図1〜図7については蓋体12を省略している。また、図1〜図4では、本実施形態の上面図または断面図の一例を示している。また図5〜図7では図1に示す本実施形態の要部Bの拡大図とその一例を示している。また、図7では本実施形態の溝4近傍の第2枠部2bの縦断面図の一例を示している。
図1〜図7を参照して本発明の第1の実施形態における電子装置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とを有している。なお、図1〜図7については蓋体12を省略している。また、図1〜図4では、本実施形態の上面図または断面図の一例を示している。また図5〜図7では図1に示す本実施形態の要部Bの拡大図とその一例を示している。また、図7では本実施形態の溝4近傍の第2枠部2bの縦断面図の一例を示している。
図1〜図2に示す例において、電子素子実装用基板1は、第1枠部2aと、第1枠部2a上に設けられ、内面が平面視で第1枠部2aの内面よりも内側に張り出した第2枠部2bとを有する枠状の基体2と、基体2の第1枠部2aの下面に設けられた電極9と、第2枠部2bの張り出した部分の下面に設けられた、電極9と電気的に接続されるパッド3とを備え、基体2の第2枠部2bの張り出した部分の内面には、上下方向に沿った溝4を有している。電極9は、外部の回路基板と接続するための外部回路接続用電極である。また、パッド3は、電子素子10と接続するための電子素子接続用パッドである。
基体2は、第1枠部2aと、第1枠部2a上に設けられ、内面が平面視で第1枠部2aの内面よりも内側に張り出した第2枠部2bとから構成される。また、電子素子実装用基板1は、枠状の基体2と、基体2の第1枠部2aの下面に設けられた電極9と、第2枠部2bの張り出した部分の下面に設けられた、電極9と電気的に接続されるパッド3とを有している。この基体2の材料は例えば、電気絶縁性セラミックス、または樹脂等が使用される。
基体2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ス焼結体等が挙げられる。なお、基体2が電気絶縁性セラミックス材料の1つである、酸化アルミニウム質焼結体の場合の熱膨張率は、例えば、6.5×10−6/℃〜8.0×10−6/℃である。
基体2の材料として使用される樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂,ポリイミド樹脂,アクリル樹脂,フェノール樹脂,またはフッ素系樹脂等が挙げられる。フッ素系樹脂としては例えば、ポリエステル樹脂、または四フッ化エチレン樹脂が挙げられる。なお、基体2が樹脂材料の1つであるエポキシ樹脂の場合の熱膨張率は、例えば、45×10−6/℃〜65×10−6/℃である。
図1〜図2に示す例では、基体2は、例えば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る。基体2は、図1および図2に示す例のように5層の絶縁層から形成されていてもよいし、2〜4層または6層以上の絶縁層から形成されていてもよい。なお、基体2は、例えば平面視して外形が矩形状である。基板2は、外形の一辺の長さが3mm〜100mmであって、上下方向の長さが0.5mm〜20mmである。また、開口部2cは、平面視して一辺の長さが2mm〜90mmである。
基体2の内部には、各絶縁層間を導通させる貫通導体と内部配線とから成る内部配線導体が設けられていてもよい。また、基体2は、表面に露出した外部配線導体を有していてもよい。また、基体2を形成する各絶縁層のそれぞれの内部に設けられた内部配線導体が、各絶縁層の表面に露出した外部配線導体等によって電気的に接続されていてもよい。なお、ここで外部配線導体は、パッド3および電極9を除いた、基体2の外部に露出した配線導体とする。
パッド3、電極9は、基体2が電気絶縁性セラミックスから成る場合には、金属材料から成る。金属材料としては、タングステン(W),モリブデン(Mo),マンガン(Mn),銀(Ag)もしくは銅(Cu)である。またパッド3、電極9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。また、パッド3、電極9、内部配線導体および外部配線導体は、基体2が樹脂から成る場合には、たとえば金属材料から成る。金属材料としては、銅(Cu),金(Au),アルミニウム(Al),ニッケル(Ni),クロム(Cr),モリブデン(Mo)もしくはチタン(Ti)等である。またパッド3、電極9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。
パッド3、電極9、および外部配線導体の露出した表面に、めっき層を設けてもよい。この構成によれば、パッド3、電極9、および外部配線導体の露出表面を保護して酸化しにくくすることができる。また、この構成によれば、パッド3と電子素子10との接続部材13(Auボール等)を介した電気的接続を良好にできる。めっき層は、例えば、厚さ0.5〜10μmのNiめっき層を被着させる。または、このNiめっき層の上に、厚さ0.5〜3μmの金(Au)めっき層を被着させてもよい。
図1〜図7に示す本実施形態の例では電子素子実装用基板1の基体2の第2枠部2bの張り出した部分の内面には、上下方向に沿った溝4を有している。
一般的に、電子素子10を実装する工程や、蓋体12を基体2に接合する工程において、電子素子10または蓋体12から基体2に対して押圧しつつ、熱をかけながら電子素子10を実装する。また、電子素子10の高性能化にともなって、電子素子10は大型化して電子素子10が駆動する場合の発熱量が大きくなってきている。さらに、基体2は電子装置21の薄型化の要求により、より薄型化がすすんでいる。これらの条件から、電子素子10の実装時の工程における加熱および応力、または電子素子10の駆動の場合の発熱が電子素子実装用基板1の開口部2cの周辺に加わるとことで開口部2c周辺が変形する場合がある。そして、電子素子実装用基板1の開口部2c周辺が変形する場合に、その変形した箇所に応力集中が発生し、電子素子実装用基板1にクラックや割れ等が発生する場合があった。この電子素子実装用基板1のクラックや割れにより、電子装置21の気密性の低下、または割れに起因した粉塵が発生する場合があった。
これに対して、図1〜図7に示す本実施形態の例では、電子素子実装用基板1の基体2の第2枠部2bの張り出した部分の内面には、上下方向に沿った溝4を有していることで、基体2の上面または下面からの応力を溝4で吸収することが可能となる。よって、電子素子実装用基板1が電子素子10を実装する工程や電子素子10の駆動時に、応力または熱が加わるり電子素子実装用基板1の開口部2cの周辺が変形したとしても、基体2が変形している箇所に応力が集中することを低減させることができる。このことで、電子素子実装用基板1にクラックや割れ等が発生することを低減させることができる。
また、一般的に、基体2の中央に開口部2cを有する基体2は作製の過程で開口部2c周辺が変形する可能性が高くなる。このような場合に、電子素子10または蓋体12から基体2に対して押圧しつつ、熱をかけながら電子素子10を実装するとする。その結果、基体2の作製の過程で基体2が変形している箇所に応力集中が発生し、電子素子実装用基板1にクラックや割れ等が発生する可能性があった。これに対して、図1〜図7に示す本実施形態の例では、電子素子実装用基板1の基体2の第2枠部2bの張り出した部分の内面には、上下方向に沿った溝4を有する。このとき、第2枠部2bの開口部周辺の変形した箇所に対して上面または下面からかかる応力を溝4へ逃がすことが可能となる。よって、電子素子実装用基板1の開口部2c周辺の基体2の作製の過程で変形した箇所に応力が集中することを低減させることができる。つまり、電子素子実装用基板1にクラックや割れ等が発生することを低減させることができる。
また図1〜図2に示す例で溝4は第2枠部2bを上面側から下面側まで貫通しているが、第2枠部2bの上面側または下面側から第2枠部2bの中間部までに設けられていてもよい。なお、溝4は、第2枠部2bの上面から第2枠部2bの下面まで貫通した形状に限らず、上下方向に貫通していない形状であってもよい。
また、図1〜図3(a)に示す例では、第2枠部2bは矩形状であって、溝4は対向する両辺のそれぞれに設けられている。このことで、蓋体12又は電子素子10を実装する工程において、基体2の上面または下面側から垂直に圧力がかかったとしても、対向する両辺のそれぞれに設けられた溝4で均等に応力を逃がすことが可能となる。よって、開口部2cの周辺の基体2が偏って変形したまま蓋体12または電子素子10が実装されることを低減させることができる。よって溝4で電子素子実装用基板1の開口部2c周辺の変形した箇所に応力が集中し、クラック等が発生することを低減させることがでる。また、電子装置21の蓋体12または電子素子10の実装精度を向上することができる。なお、このとき、図3(a)に示す例のように、矩形状の各辺すべてにそれぞれが対称となるように溝4を設けることで、開口部2cの周辺の基体2が偏って変形したまま蓋体12または電子素子10が実装されることをより低減させることができる。
また図3(b)に示す例では、第2枠部2bは矩形状であって、溝4は第2枠部2bの隣接する両辺の交わる角部に設けられている。このことで、電子素子実装用基板1を作製するときに、開口部2c周辺の基体2が変形することを低減させることができる。また、一般的に基体2の角部に応力が集中するとクラックが入りやすい。このことから、第2枠部2bの隣接する両辺の交わる角部に溝4を設けることで角部に変形が生じることを低減させ、かつ角部にかかる応力を緩和させることができる。よって、電子素子実装用基板1の開口部2c周辺の変形した箇所に応力が集中することを低減させることができる。ひいては、電子素子実装用基板1にクラックや割れ等が発生することを低減させることができる。
また図4に示す例では、第2枠部2bは矩形状であって、溝4は第2枠部2bの隣接する両辺の交わる角部の近傍にそれぞれ設けられている。このことで、電子素子実装用基板1を作製するときに、開口部2c周辺の基体2が変形し、角部が上面側または下面側へ***して、基体2の上面または下面の平衡度の低減を抑制することができる。このことで、蓋体12を実装する工程において、蓋体12が傾いて実装されることを低減させることができる。または下面側へ***した角部が電子素子10と接触し電子素子10を傷つけることを低減させることができる。また、第2枠部2bの隣接する両辺の交わる角部の周辺にそれぞれ溝4を設けることで角部に変形が生じることを低減させ、かつ角部にかかる応力を緩和させることができる。よって、電子素子実装用基板1の開口部2c周辺の変形した箇所に応力が集中することを低減させることができる。つまり、電子素子実装用基板1にクラックや割れ等が発生することを低減させることができる。
また図5に示す例では、溝4の近傍の第2枠部2bは断面視で上面側または下面側へ変形した形状となっている。つまり、第2枠部2bの溝4の周囲は、上方または下方へ傾斜している。このように、基体2の変形の大きい個所の中心部分と重なるように溝4を設けることで、電子素子10または蓋体12を実装する工程で最も応力がかかる部分に応力が直接かけられることを低減させることができる。このことで、より効果的に電子素子実装用基板1の開口部2c周辺の変形した箇所に応力が集中することを低減させることができる。つまり、電子素子実装用基板1にクラックや割れ等が発生することを低減させることができる。
溝4は例えば幅は0.1mm〜1mm程度であり、また奥行き方向においても幅は0.1mm〜1mm程度である。また、開口部2cの辺の大きさの30%以下とすることで、基体2の開口部2cの変形を良好に緩和しつつ空気中の塵等のダストが溝4を介して電子素子10と接することを低減させることができる。
次に、図1および図2を用いて、電子装置21について説明する。図1および図2に示す例において、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に実装された電子素子10と、を有している。
電子素子10は例えば、CCD型またはCMOS型等の撮像素子、LED等の発光素子、または半導体回路素子等が用いられる。図1および図2に示す例においては、電子素子10の各電極は、接続部材13によってパッド3に電気的に接続されている。また、図1〜図2に示す例では電子素子10と電子素子実装用基板1は接続部材13によって接続されているが接続部材13は例えば金もしくはハンダから成るボール、または樹脂等からなる異方性導電樹脂等であってもよい。
本発明の電子装置21は、本発明の電子素子実装用基板1を用いることで、気密性を良好に維持することが可能となり、電子装置21の信頼性の向上を図ることが可能となる。
次に、本実施形態の電子素子実装用基板1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、多数個取り配線基板を用いた製造方法である。
(1)まず、基体2を構成するセラミックグリーンシートを形成する。例えば、酸化アルミニウム(Al2O3)質焼結体である基体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)等の粉末を添加する。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。
なお、基体2が、例えば樹脂から成る場合は、所定の形状に成形できるような金型を用いて、トランスファーモールド法またはインジェクションモールド法等で成形することによって基体2を形成することができる。
また、基体2は、例えばガラスエポキシ樹脂のように、ガラス繊維から成る基材に樹脂を含浸させたものであってもよい。この場合には、ガラス繊維から成る基材にエポキシ樹脂の前駆体を含浸させ、このエポキシ樹脂前駆体を所定の温度で熱硬化させることによって基体2を形成できる。
(2)次に、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パッド3、電極9、および貫通導体や内部配線を含んだ内部配線導体となる部分に金属ペーストを塗布または充填する。
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、基体2との接合強度を高めるために、ガラス、セラミックスを含んでいても構わない。
(3)次に基体2となるセラミックグリーンシートを作製する。また、枠状の基体2を作製するためには、例えば第1枠部2aおよび第2枠部2bとなるセラミックグリーンシートを作製して後述する積層して加圧する工程により一体化させる方法がある。第1枠部2aおよび第2枠部2bとなるセラミックグリーンシートは例えば金型、またはレーザー加工を用いて開口部2cとなる部分を打ち抜くことで作製することができる。また、複数のセラミックグリーンシートを積層して加圧し、セラミックグリーンシート積層体を作製してから開口部2cとなる部分を打ち抜いてもよい。
なおこのとき、第2枠部2bとなるセラミックグリーンシートに溝4となる孔をあけておいたセラミックグリーンシートに溝4を分断するような開口部2cを設けることによって溝4を作製することができる。また、開口部2cを設けた第2枠部2bとなるセラミックグリーンシートに溝4を形成しても構わない。このとき、溝4を設けた複数の層からなる第2枠部2bとなるセラミックグリーンシートは、事前に積層していても構わないし、それぞれ溝4を設けた後に複数のセラミックグリーンシートを積層しても構わない。また、溝4となる貫通孔を設ける方法としては、例えば金型で打ちぬく加工、またはレーザー加工を用いることができる。
(4)次に、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とにより基体2となるセラミックグリーンシート積層体を作製する。このとき、上述した第1枠部2aとなるセラミックグリーンシートと第2枠部2b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とで一体化した基体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とができる。
(5)次に、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、基体2が複数配列された多数個取り基板を得る。なお、この工程によって、前述した金属ペーストは、基体2となるセラミックグリーンシートと同時に焼成され、パッド3、電極9、内部配線導体または外部配線導体となる。
(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体2に分断する。この分断においては、基体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く。分断は、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体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。このとき、分断には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。
上記(1)〜(6)の工程によって、電子素子実装用基板1が得られる。なお、上記(1)〜(6)の工程順番は指定されない。このようにして形成された電子素子実装用基板1に電子素子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。
次に、本実施形態の溝4の形状について、図6〜図7を用いて説明する。図6〜図7は図1に示す本実施形態の要部B(溝4)の拡大図である。
図5(a)に示す例では、溝4は平面視において、コの字の形状となっている。このことで、基体2の上面または下面からかかる応力を溝4で緩和する際に、2点の角部を起点に応力を緩和できる為、より良好に緩和をすることができる。また、図5(a)に示す例や後述する図5(b)に示す例のように溝4が多角形状であると、溝4の形成および設計が容易となる。
図5(b)に示す例では、溝4は平面視において5角形の形状となっている。このことで、各辺が成す角の角度は90度以上とすることができる。よって、基体2の上面または下面からかかる応力を溝4で緩和する際に、溝4の角部にかかる応力を緩和することができ、溝4の角部にクラック等が発生することを低減することができる。また、図5(b)に示す例のように溝4の角部が平面視にて溝4の中心線と重なるように設けることで、溝4が応力を緩和する際、中心線と重なる角部を起点に上下し応力を緩和できる為、より良好に緩和をすることができる。
図6に示す例では、(a)が示す例では溝4は平面視において、円状の形状となっている。また、(b)が示す例では溝4は平面視において、楕円の形状となっている。このことで、基体2の上面または下面からかかる応力を溝4で緩和する際に、溝4に角部が無いため、応力が集中しづらく溝4の周辺にクラック等が発生することを低減させることができる。なお、このとき、溝4は平面視で完全な円形状または楕円形状でなくてもよく、製造誤差による形状も含まれる。例えば、平面視で完全な円状でなく、一部が歪んでいる形状も含まれる。
図5〜図6に示す例のように、溝4を平面視で任意の形状となるように設ける製法として例えば基体2が電気絶縁性セラミックスから成る場合、それぞれの任意の形となる金型を用いて基体2となるセラミックグリーンシートを打ち抜くことで形成することが可能となる。また例えば、任意の形状になるようにレーザー等を用いて形成することも可能である。
なお、溝4と開口部2cの間に位置する基体2の幅が小さくなる(薄くなる)場合は、図6に示す例のように、ストレート部分を溝4と開口部2cの間に設け、適当な幅とする。このことで溝4と開口部2cとの間の基体2に割れ、クラック等が発生することを低減することができる。
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態による電子素子実装用基板1および電子装置21について、図8および図9を参照しつつ説明する。なお、図8および図9の上面図では、蓋体12内の部分を破線、溝4を点線で示している。
次に、本発明の第2の実施形態による電子素子実装用基板1および電子装置21について、図8および図9を参照しつつ説明する。なお、図8および図9の上面図では、蓋体12内の部分を破線、溝4を点線で示している。
本実施形態における電子装置21において、第1の実施形態の電子装置21と異なる点は、電子装置21が蓋体12を有し、蓋体12と基体2との間に接合材14および基体2と電子素子10との間に封止材15が流れ込んでいる点である。
図8および図9に示す例では、電子装置21は本発明の電子素子実装用基板1と、パッド3と接続され、第2枠部2bの下面に接続された電子素子10と、第2枠部2bの上面に設けられた蓋体12を有している。電子装置21は、溝4を有する電子素子実装用基板1を使用する。このことで、電子素子実装用基板1に電子素子10または蓋体12を接合する工程における加圧によって、クラックまたは割れ等が発生することを低減させることが可能となる。よって、電子装置21の気密性を良好に保つことが可能となる。また、電子素子10または蓋体12の接合の工程における基体2の割れを低減することが可能となる。このことによって、基体2の割れの発生による粉塵の発生の低下を図ることが可能となる。
また、図8および図9に示す例では、蓋体12は接合材14で第2枠部2bと接合されており、接合材14は溝4に流れ込んでいる。一般的に、電子装置21は小型化が要求され、また電子素子10の高機能化により、基体2に設けられた開口部2cは大型化が要求されている。これにより、蓋体12と基体2との接合エリアが小さくなっている。よって、例えば電子素子10が撮像装置である場合、接合材14を実装する工程において、接合材14が蓋体12の中心部へ流れることにより撮像ノイズ等の発生が懸念されていた。このように、基体2に溝4を設けることにより、接合材14が溝4に流れ込むことで蓋体12の中心部に接合材14が流出することを低減させることができる。よって、例えば電子装置21が撮像装置である場合、接合材14による撮像ノイズを低減させることができる。
また、接合エリアが小さくなることによって、蓋体12と基体2とを接合する工程において、接合材14が十分に広がることができずに接合材14の厚みが一定にならず蓋体12を電子素子10と平行に接合できない場合があった。よって、例えば電子装置21が撮像装置のとき蓋体12が傾いて接合されることで、蓋体12を透過する光が屈折し、屈折した光を撮像素子が受光することで撮像ノイズが発生する場合があった。このとき、基体2に溝4を設けることで、接合材14が溝4へ流れ込み、接合材14の厚みを一定とすることが容易となる。よって、蓋体12を電子素子10と平行に接合することが可能となる。例えば電子装置21が撮像装置のときに撮像ノイズの発生を低減させることが可能となる。
接合材14は熱硬化性の樹脂、または金属材料からなるろう材等から成る。このとき蓋体12は、例えば電子素子実装用基板1に実装される電子素子10が半導体回路素子、またはジャイロセンサー等である場合には、金属または樹脂等から成る光の透過性を有さない材料から構成されていてもよい。
また、蓋体12は、例えば電子素子実装用基板1に実装される電子素子10がCCD(Charge Coupled Device)型またはCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)型等の撮像素子、LED(Light Emitting Diode)等の発光素子である場合には、光の透過性を有する材料から構成される。光の透過性を有する材料としては、たとえばガラス、水晶、または樹脂である。なお、例えば蓋体12は、平面視して外形が矩形状であって、外形の一辺の長さが2.5mm〜95mmであって、上下方向の長さが例えば0.1mm〜5mmである。蓋体12の熱膨張率は蓋体12がガラスから成る場合、例えば、6×10−6/℃〜11×10−6/℃である。
また図8および図9に示す例のように、溝4は蓋体12と平面視で重なる位置に設けることで、空気中の塵等のダストが溝4を介して電子素子10と接することをより良好に低減させることができる。
また、図8および図9に示す例では、電子素子10と第2枠部2bとの間は封止材15によって封止されており、封止材15は溝4に流れ込み這い上がっている。一般的に、電子装置21は小型化が要求され、また電子素子10の高機能化により、基体2に設けられた開口部2cは大型化が要求されている。これにより、電子素子10と基体2との封止エリアが小さくなっている。よって、封止材15を実装する工程において、封止材15が電子素子10の中心部へ流れることにより、例えば電子装置21が撮像装置である場合、封止材15が受光エリアに流れ込み、撮像ノイズが発生する場合があった。このように、基体2に溝4を設けることにより、封止材15が溝4に流れ込み這い上がることで電子素子10の中心部に封止材15が流出することを低減させることができる。よって、例えば電子装置21が撮像装置である場合、封止材15による撮像ノイズを低減させることができる。なお、封止材15は一般的に熱硬化性の樹脂等が用いられる。
また、図8および図9に示す例のように、溝4に接合材14と封止材15の両方が流れ込んでいることで、溝4で接合材14と封止材15をため込むことができる。このことで、接合材14および封止材15が溝4へ流れ込んだ分だけ接合材14および封止材15の厚みを最少とすることができる。よって、電子装置21の高さをより小さくすることが可能となる。
また、図8および図9に示す例のように、溝4が平面視において、円形状または楕円形状とする(図6参照)。このことによって、電子素子10が作動して発熱した場合において溝4に流れ込んでいる接合材14または封止材15またはその両方が熱されて熱膨張をした場合に、基体2と接合材14または封止材15と熱膨張の差による応力を緩和することができる。このことで溝4周辺の基体2にクラック等が発生することを低減させることが可能となる。
また、溝4の形状が平面視で開口部2c側の幅が狭くなっていることで(図6参照)、接合材14または封止材15が蓋体12の中央部または電子素子10の中央部まで流出することを低減させることが可能となる。
また、図8および図9に示す例のように、電子装置21に用いられる接合材14および封止材15は同種の材料から成る物であってもよいし、接合材14と封止材15は異種の材料から成っていても良い。また、接合材14と封止材15が異種の材料から成る場合は、接合材14と封止材15は重なっていてもよいし、重なっていなくてもよい。接合材14と封止材15とが同種の材料から成る場合、蓋体12を接合する工程と電子素子10を封止する工程とを同時に行えることが可能となる。また、上面側と下面側とで熱膨張係数が等しくなるため、電子素子10が動作し発熱した場合においても基体2の変形を低減させることができる。また、接合材14と封止材15とが異種の材料から成る場合は、接合材14と封止材15の融点を異ならせることができる。このことで、電子素子10と基体2を封止する工程と蓋体12と基体2とを接合する工程が異なる場合に、リフローの温度で接合材14または封止材15が溶けて電子素子10または蓋体12がずれることを低減させることができる。
(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および電子装置21について、図10および図11を参照しつつ説明する。なお、図10および図11の上面図では、蓋体12内の部分を破線、溝4を点線で示している。
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および電子装置21について、図10および図11を参照しつつ説明する。なお、図10および図11の上面図では、蓋体12内の部分を破線、溝4を点線で示している。
本実施形態における電子装置21において、第2の実施形態の電子装置21と異なる点は、平面視において溝4の形状が異なっている点である。
図10および図11に示す例では、溝4が図8および図9と比較して平面視において幅が広い形状となっている。具体的には、溝4は、平面視して、溝4の幅方向の長さが溝4の深さ方向の長さよりも大きい。ここで、溝4の幅方向とは、図10に示す例では、溝4が設けられた開口部2cの縁に沿った方向(y方向)である。また、溝4の深さ方向とは、図10に示す例では、溝4が設けられた開口部2cの縁に直交する方向(x方向)である。この形状により、接合材14または封止材15が溝4の側面を這うように広がることになる。このことで、より大きなフィレットを接合材14または封止材15に設けることが可能となる。よって、接合材14または封止材15が大きなフィレットによって蓋体12または電子素子10を引っ張り固定する力が強くなる。よって、蓋体12または電子素子10の接合強度をより向上させることが可能となる。
また、接合材14または封止材15が溝4の側面を這うように広がることで、接合材14または封止材15が平面視で開口部2cの内側に広がることを低減させることが可能となる。よって、例えば電子装置21が撮像装置である場合、接合材14または封止材15による撮像ノイズを低減させることができる。なお、封止材15は一般的に熱硬化性の樹脂等が用いられる。
(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および電子装置21について、図12を参照しつつ説明する。なお蓋体12は省略している。
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および電子装置21について、図12を参照しつつ説明する。なお蓋体12は省略している。
本実施形態における電子装置21において、第1の実施形態の電子装置21と異なる点は、断面視において溝4の形状が異なっている点である。溝4は、溝4の下面側の内壁が溝4の上面側の内壁よりも内側に位置している。つまり、溝4は、下部よりも上部の方が凹んでいる。
図12(a)に示す例では、第2枠部2bは複数の絶縁層から成り、各絶縁層の溝4の内壁は上面側の層よりも下面側の層が内側に位置している。このことで、パッド3の位置を開口部2c側に可能な限り近づけ、かつ溝4の体積を十分に設けることが可能となる。よって、電子素子実装用基板1の開口部2c周辺の変形した箇所に応力が集中することを低減させ、電子素子実装用基板1にクラックや割れ等が発生することを低減させることができるとともに、電子装置21の小型化が可能となる。
また、第2枠部2bの中間層の溝4の内壁は最上層および最下層の溝4の内壁の位置よりも外側に位置させても良い。このことで、接合材14または封止材15が第2枠部2bの中間層の外側に位置している箇所に流れ込むことが可能となるため、図12(a)と同様の効果を得るとともに、蓋体12と基体2との接合エリアを確保することが可能となる。
図12(a)に示す例のような電子素子実装用基板1の製法として、例えば基体2が電気絶縁性セラミックスからなるとき、各絶縁層となるセラミックグリーンシートに溝4を形成する際に、各絶縁層の溝4の内壁は上面側の層よりも下面側の層が内側に位置するように設ける。そして、基板2は、それぞれのグリーンシートを加圧して積層することで作製することが可能となる。
図12(b)に示す例では、溝4の内壁は断面視において、溝4の深さが上部の方が下部よりも深くなるように、傾斜している。一般的に近年、電子素子実装用基板1は薄型化が要求されており、薄型化の要求に伴って基体2つまり第1枠部2aと第2枠部2bも薄型化しており、第2枠部2bを構成する各絶縁層も非常に薄くなってきている。このとき図12(a)のような溝4を設けると、電子素子10の実装時、または電子素子実装用基板1のハンドリング時に、第2枠部2bの溝4を構成する最下層の絶縁層に変形などが生じる可能性がある。本構成のように、溝4の内壁を断面視で下面側へ傾斜するように設けることで、図12(a)の効果を残しつつ、第2枠部2bの溝4を構成する最下層の絶縁層に変形などが生じる可能性を低減させることが可能となる。
図12(b)に示す例のような電子素子実装用基板1の製法として、例えば基体2が電気絶縁性セラミックスからなるとき、各絶縁層となるセラミックグリーンシートに溝4を金型で打ちぬくことで設けることが可能となる。このとき使用する金型として例えば、側面が傾斜している金型を用いる、臼金型の径を凸金型の径よりも大きくして設けておく等することで、図12(b)に示す例のような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実施形態による電子素子実装用基板1および電子装置21について、図13を参照しつつ説明する。なお、図13の上面図では、蓋体12内の部分を破線、溝4を点線で示している。
次に、本発明の第5実施形態による電子素子実装用基板1および電子装置21について、図13を参照しつつ説明する。なお、図13の上面図では、蓋体12内の部分を破線、溝4を点線で示している。
本実施形態における電子装置21において、第2の実施形態の電子装置21と異なる点は、溝4を設ける位置が異なっている点である。
図13に示す例では、溝4は断面視において、パッド3同士が大きく乖離している位置に設けられている。封止材15は毛細管現象を用いてパッド3の間を充填する手法がある。図13のように、パッド3同士が大きく乖離していると、封止材15がうまく充填されない可能性がある。そのため、本実施形態のように溝4を断面視において、パッド3同士が大きく乖離している位置に設けることで、電子素子実装用基板1の開口部2cのクラック、割れ等を抑制することができる。また、封止材15が溝4を這い上がろうとする、また封止材15が上面側から流れ込むことで、広く乖離したパッド3同士の間を十分に封止す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13に示す例では、パッド3、電極9、または溝4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パッド3、電極9、または溝4の配置、数、形状などは指定されない。
また、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ない。
1・・・・電子素子実装用基板
2・・・・基体
2a・・・第1枠部
2b・・・第2枠部
2c・・・開口部
3・・・・パッド(電子素子接続用パッド)
4・・・・溝
9・・・・電極(外部回路接続用電極)
10・・・電子素子
12・・・蓋体
13・・・接続部材
14・・・接合材
15・・・封止材
21・・・電子装置
2・・・・基体
2a・・・第1枠部
2b・・・第2枠部
2c・・・開口部
3・・・・パッド(電子素子接続用パッド)
4・・・・溝
9・・・・電極(外部回路接続用電極)
10・・・電子素子
12・・・蓋体
13・・・接続部材
14・・・接合材
15・・・封止材
21・・・電子装置
Claims (6)
- 第1枠部と、前記第1枠部上に設けられ、内面が前記第1枠部の内面よりも内側に張り出した第2枠部とを有する枠状の基体と、
前記基体の前記第1枠部の下面に設けられた電極と、
前記第2枠部の張り出した部分の下面に設けられた、前記電極と電気的に接続されるパッドとを備え、
前記基体の前記第2枠部の張り出した部分の内面には、上下方向に沿った溝が形成されていることを特徴とする電子素子実装用基板。 - 前記第2枠部は矩形状であって、前記溝は対向する両辺のそれぞれに設けられていることを特徴とする請求項1に記載の電子素子実装用基板。
- 前記第2枠部は矩形状であって、前記溝は前記第2枠部の隣接する両辺の交わる角部に設けられていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電子素子実装用基板。
- 前記第2枠部の前記溝の周囲は、上方または下方へ傾斜していることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電子素子実装用基板。
- 前記溝は、下部よりも上部の方が凹んでいることを特徴とする請求項1ないし請求項4に記載の電子素子実装用基板。
- 請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の電子素子実装用基板と、
前記パッドと接続され、前記第2枠部の下面に接続された電子素子と、
前記第2枠部の上面に設けられた蓋体と、を備えたことを特徴とする電子装置。
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