JP2010219286A - 電子デバイスおよび電子モジュール - Google Patents

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JP2010219286A JP2009064206A JP2009064206A JP2010219286A JP 2010219286 A JP2010219286 A JP 2010219286A JP 2009064206 A JP2009064206 A JP 2009064206A JP 2009064206 A JP2009064206 A JP 2009064206A JP 2010219286 A JP2010219286 A JP 2010219286A
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孝三 柴田
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Abstract

【課題】実装基板の実装面に対して、所望の角度で精度良く搭載されることができる電子デバイスを提供する。
【解決手段】本発明に係る電子デバイス100は、相互に反対を向く第1表面102および第2表面104と、第1表面102および第2表面104に接続する第3表面106と、を含む外形形状を有するパッケージ10と、検出軸を有し、パッケージ10に収容されているセンサー部品20と、第1表面102に接合された第1部材30と、第2表面104に接合された第2部材32と、を含み、第1部材30および第2部材32は、第3表面106を含む平面を越えて突出している。
【選択図】図2

Description

本発明は、電子デバイスおよび電子モジュールに関する。
加速度センサー、ジャイロセンサーまたは慣性センサーのようなセンサー部品には、センシングを行う軸があるため、横置きの部品であっても縦置きにしなければならない場合があり、しかも、正確に立たせる必要がある。特許文献1の図6には、プリント配線板に対して、横置きの部品を縦置きに搭載することが開示されている。
しかしながら、特許文献1に開示された技術では、搭載時にプリント配線板と対向するパッケージの面が、ダイシング技術等によって切断されて形成される場合に、ダイシングのばらつきによって、実装角度がばらついてしまうという問題が生じる場合がある。また、プリント配線板と対向するパッケージの面に実装用端子が形成されているため、パッケージとプリント配線板との半田接合の状態を確認できないという問題が生じる場合がある。また、プリント配線板と対向するパッケージの面に形成された実装用端子と、プリント配線板上に形成されたランドと、の間に入り込む半田量が十分ではなく、接合強度が低下するという問題が生じる場合がある。
特開2006−78250号公報
本発明の目的の1つは、実装基板の実装面に対して、所望の角度で精度良く搭載されることができる電子デバイスを提供することにある。また、本発明の目的に1つは、上記電子デバイスを有する電子モジュールを提供することにある。
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
[適用例1]
相互に反対を向く第1表面および第2表面と、前記第1表面および前記第2表面に接続する第3表面と、を含む外形形状を有するパッケージと、
検出軸を有し、前記パッケージに収容されているセンサー部品と、
前記第1表面に接合された第1部材と、
前記第2表面に接合された第2部材と、
を含み、
前記第1部材および前記第2部材は、前記第3表面を含む平面を越えて突出している、電子デバイス。
本発明に係る電子デバイスは、所望の角度で精度良く搭載されることができる。
[適用例2]
適用例1において、
前記第1部材および前記第2部材の形状は、球形である、電子デバイス。
本発明に係る電子デバイスは、十分なろう材の量を得ることができ、前記第1部材および前記第2部材と、前記パッケージと、の接合強度を高めることができる。
[適用例3]
適用例1または2において、
前記第1部材および前記第2部材は、ろう材によって、前記第1表面および前記第2表面に、それぞれ接合され、
前記第1部材の少なくとも一部および前記第2部材の少なくとも一部の融点は、前記ろう材の融点より高い、電子デバイス。
本発明に係る電子デバイスは、前記ろう材による接合の際に、前記第1部材および前記第2部材が溶けることがなく、安定して搭載されることができる。
[適用例4]
適用例1ないし3のいずれかにおいて、
前記第1部材および前記第2部材は、
球形の第1部分と、前記第1部分の表面に形成された第2部分と、を有し、
前記第1部分の融点は、前記第2部分の融点より高い、電子デバイス。
本発明に係る電子デバイスは、前記ろう材のぬれ性を高めることができ、前記第1部材および前記第2部材と、パッケージと、の接合強度を高めることができる。
[適用例5]
適用例1ないし4のいずれかにおいて、
前記第1表面は、前記第3表面と隣接している第1電極の面を有し、
前記第2表面は、前記第3表面と隣接している第2電極の面を有し、
前記第1部材は、前記第1電極の面に接合され、
前記第2部材は、前記第2電極の面に接合されている、電子デバイス。
本発明に係る電子デバイスは、前記パッケージが実装基板に隣接する両面(前記第1表面および前記第2表面)で固定されているため、安定して搭載されることができる。
[適用例6]
適用例1ないし5のいずれかにおいて、
前記第1表面の一部および前記第2表面の一部は、窪んでおり、
前記第1部材および前記第2部材は、窪んでいる前記第1表面および前記第2表面に、それぞれ接合されている、電子デバイス。
本発明に係る電子デバイスは、前記パッケージの外枠に対して、前記第1部材および前記第2部材を内側に配置することができ、その分、小型化を図ることができる。
[適用例7]
適用例1ないし6のいずれかに記載された電子デバイスと、
第1ランドおよび第2ランドを有する実装基板と、
を含み、
前記電子デバイスは、前記第3表面を前記実装基板に向けて搭載され、
前記第1部材は、前記第1ランドに接合され、
前記第2部材は、前記第2ランドに接合されている、電子モジュール。
本発明に係る電子モジュールは、所望の角度で精度良く前記電子デバイスを前記実装基板に搭載することができる。
[適用例8]
適用例7において、
前記第1部材および前記第2部材を、前記第1表面および前記第2表面に、それぞれ接合するろう材の融点は、
前記第1部材および前記第2部材を、前記第1ランドおよび前記第2ランドに、それぞれ接合するろう材の融点より高い、電子モジュール。
本発明に係る電子モジュールは、前記第1部材および前記第2部材の前記パッケージへの接合時にアライメントを行えば、前記第1部材および前記第2部材の前記実装基板への接合時に再度アライメントを行う必要はなく、工数を削減することができる。
本実施形態に係る電子デバイスを模式的に示す斜視図。 本実施形態に係る電子デバイスを模式的に示す断面図。 本実施形態の変形例に係る電子デバイスを模式的に示す斜視図。 本実施形態の変形例に係る電子デバイスを模式的に示す断面図。 本実施形態に係る電子モジュールを模式的に示す断面図。
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
1. 電子デバイス
まず、本実施形態に係る電子デバイス100について、図面を参照しながら説明する。図1は、電子デバイス100を模式的に示す斜視図である。図2は、電子デバイス100を模式的に示す断面図である。なお、図2は、図1のII−II線断面図である。
電子デバイス100は、図1および図2に示すように、パッケージ10と、センサー部品20と、第1部材30と、第2部材32と、を含む。
パッケージ10は、第1基板12と、第2基板14と、樹脂体16と、を有することができる。
第1基板12の材質は、例えば、ガラスエポキシ等の有機材料および無機材料の混合材料、樹脂等の有機材料、鉄系材料(鉄にニッケルが42%含有された合金である42アロイを含む。)または銅系材料等の金属、セラミックスまたはガラス等の無機材料などである。半導体装置組立用のリードフレームを第1基板12として使用してもよい。第1基板12は、第1電極11を有する。第1電極11は、第1基板12の一方の面(樹脂体16側の面とは反対側の面)に設けられている。第1電極11は、複数設けられていてもよく、その数は特に限定されない。第1電極11は、第1基板12の他方の面(樹脂体16側の面)に形成された配線15(センサー部品20と電気的に接続)と、コンタクト17を介して電気的に接続されている。これにより、電極11は、センサー部品20と電気的に接続されている。
第2基板14の材質は、第1基板12の説明で列挙した材料である。第2基板14は、第2電極13を有する。第2電極13は、第2基板14の一方の面(樹脂体16側の面とは反対側の面)に設けられている。第2電極13は、複数設けられていてもよく、その数は特に限定されない。第2電極13の数は、例えば、第1電極11の数と同じである。第2電極13は、図2の例では、センサー部品20と電気的に接続されていないダミー電極であるが、センサー部品20と電気的に接続されていてもよい。
樹脂体16は、第1基板12と第2基板14との間に形成されている。樹脂体16は、電気的に絶縁体である。樹脂体16の材質は、例えば、エポキシ系の熱硬化樹脂などである。樹脂体16によって、第1基板12と第2基板14とが接着されている。より具体的には、樹脂体16は、第1基板12の第1電極11とは反対側の面と、第2基板14の第2電極13とは反対側の面と、密着している。樹脂体16は、第1基板12と第2基板14との間で露出している面を有する。
パッケージ10は、相互に反対を向く第1表面102および第2表面104と、第1表面102および第2表面104に接続する第3表面106と、を含む外形形状を有する。パッケージ10は、さらに、第1表面102および第2表面104に接続し、第3表面106と反対を向く第4表面108を有することができる。
第1表面102は、第1基板12の樹脂体16側の面とは反対側の面であり、第1電極11の面を有する。第1電極11の面は、第3表面106に隣接していることができる。
第2表面104は、第2基板14の樹脂体16側の面とは反対側の面であり、第2電極13の面を有する。第2電極13は、第3表面106に隣接していることができる。第1電極11の面と第2電極13の面とは、例えば、第1表面102と第2表面104との中間に位置する基準面(図示せず)に関して、面対称である。
第3表面106および第4表面108は、樹脂体16の第1基板12と第2基板14の間で露出した面を有する。さらに、第3表面106および第4表面108は、第1基板12および第2基板14の側面(厚みを定義する面、X方向と平行な面ともいえる)を有することができる。第1基板12および第2基板14の側面は、樹脂体16の第1基板12と第2基板14の間で露出した面と連続していることができる。第3表面106および第4表面108は、図示の例では、第1表面102および第2表面104と直交しているが、直交せずに斜めに交わっていてもよい。後述する図5のように、第3表面106を実装基板50に向けて、電子デバイス100は搭載されることができる。すなわち、第3表面106は、実装基板50の実装面51と対向する面となる。搭載時において、第3表面106は下方向(−Z方向)を向く面となり、第4表面108は上方向(+Z方向)を向く面となる。
センサー部品20は、図2に示すように、パッケージ10に収容されている。より具体的には、センサー部品20は、樹脂体16によって封止されている。センサー部品20は、内部パッケージ24(例えばセラミックスからなる)を有し、内部パッケージ24は、素子片22(例えば圧電振動片)と、ICチップ25と、を収容している。図示の例では、内部パッケージ24は、ケース体26および蓋体28を有し、ケース体26が端子21および配線15を介して第1基板12に固定されている。端子21は、配線15と電気的に接続されている。センサー部品20は、慣性センサー(例えば、直線加速度を測定する加速度センサーまたは角速度を測定するジャイロセンサーなど)である。慣性センサーには方位依存性がある。例えば、加速度センサーでは検出軸の方向に沿った加速度が検出され、ジャイロセンサーでは回転軸(検出軸)を中心とする角速度が検出される。機能を適正に果たすには、これらの軸を正確な方向に向けてセンサー部品20を配置する必要がある。そのため、センサー部品20は、多面体の外形形状を有して最も広い面が、第1表面102(第1基板12)または第2表面104(第2基板14)を向くように配置されている。センサー部品20の最も広い面は、第1表面102または第2表面104と、対向しているともいえる。なお、素子片22は、センサー部品20の外形(内部パッケージ24の外形)に対して正確に配置されている。例えば、加速度センサーの素子片22の検出軸がセンサー部品20の最も広い面と平行になるように配置されたり、ジャイロセンサーの素子片22の検出回転軸が電センサー部品20の最も広い面と直交するように配置されたりしている。
第1部材30は、パッケージ10の第1表面102に接合されている。より具体的には、第1部材30は、第3表面106に隣接している第1電極11の面に、第1ろう材40によって接合さている。第1ろう材40の材質は、例えば、鉛の含有率が高い高温はんだ(高融点はんだ)、銀ペーストなどである。第1部材30は、第3表面106を含む平面を超えて突出している。すなわち、第1部材30の一部は、第3表面106を含む平面に対して、第4表面108から第3表面106に向かう方向(−Z方向)に突出している。第1部材30の形状は、例えば、球形、直方形、円柱形であることができ、好ましくは球形である。第1部材30の少なくとも一部の材質は、第1ろう材40の材質よりも融点が高い材料である。第1部材30は、球形の第1部分34と、第1部分34の表面に形成された第2部分36と、を有することができる。第1部分34の材質は、第2部分36の材質よりも融点が高い材料である。第2部分36の融点は、第1ろう材40の融点と同じ程度であってもよい。より具体的には、第1部分34の材質は、例えば、銅等の金属、樹脂などである。第2部分36の材質は、例えば、半田、スズなどの導電性材料である。なお、第1部分34と第2部分36とは、同じ導電性の材料から構成されていてもよい。第1部材30は、複数設けられていてもよく、その数は特に限定されない。
第2部材32は、パッケージ10の第2表面104に接合されている。より具体的には、第2部材32は、第3表面106に隣接している第2電極13の面に、第1ろう材40によって接合さている。その他、第2部材32については、上述の第1部材30についての説明を用いることができる。第1部材30の下端30aと、第2部材32の下端32aと、を結ぶ線(図示せず)は、例えば、実装基板50の実装面51(図5参照)と平行である。第1部材30と第2部材32とは、例えば、第1表面102と第2表面104との中間に位置する基準面(図示せず)に関して、面対称である。後述する図5に示すように、電子デバイス100は、第1部材30および第2部材32を介して、実装基板50に搭載されることができる。
なお、電子デバイス100は、例えば、公知の方法によって製造されることができる。
電子デバイス100は、例えば、以下の特徴を有する。
電子デバイス100では、第1部材30および第2部材32は、第3表面106を含む平面を超えて突出しており、電子デバイス100は、第1部材30および第2部材32を介して実装基板に搭載されることができる。これにより、第3表面106の平面性や形状に係らず、電子デバイス100を実装基板に搭載することができる。例えば、第3表面106がダイシング技術等によって切断されて形成される場合は、ダイシングのばらつきにより、第3表面106が第1表面102および第2表面104と直交していない場合がある(図示せず)。このような場合でも、電子デバイス100では、第1部材30および第2部材32よって、第1表面102および第2表面104が例えば実装基板の実装面に対して直交するように実装されることができる。すなわち、電子デバイス100は、実装面と対向する第3表面106の形状に係らず、実装面に対して所望の角度で精度良く搭載されることができる。
電子デバイス100では、第1部材30および第2部材32は、パッケージ10の第1表面102および第2表面104にそれぞれ接合されている。すなわち、第1部材30および第2部材32は、実装基板の実装面と対向する第3表面106には接合されていない。そのため、電子デバイス100が実装基板に搭載された後でも、第1部材30および第2部材32と、実装基板と、の接合状態を確認することができる。
電子デバイス100では、第1部材30および第2部材32の形状は、球形であることができる。そのため、第1部材30と第1電極11との間、および第2部材32と第2電極13との間に第1ろう材40が入り込み易く、十分な第1ろう材40の量を得ることができる。したがって、第1部材30と第1電極11との接合強度、および第2部材32と第2電極13との接合強度を高めることができる。
電子デバイス100では、第1部材30の少なくとも一部および第2部材32の少なくとも一部の融点は、第1ろう材40の融点より高いことができる。これにより、第1ろう材40によって、第1部材30および第2部材32をパッケージ10に接合させても、第1部材30および第2部材32は溶けることがなく、電子デバイス100は、安定して搭載されることができる。
電子デバイス100では、第1部材30および第2部材32は、第1部分34と第2部分36とを有することができる。第1部分34の融点は、第2部分36の融点より高く、第2部分の融点は、第1ろう材40の融点と同じ程度であることができる。そのため、第1ろう材40によって第1部材30および第2部材32を接合する際に、第2部分36を溶かすことができ、第1ろう材40のぬれ性を高めることができる。したがって、接合強度を高めることができる。
電子デバイス100では、第1部材30および第2部材32は、第3表面106と隣接している第1電極11の面および第2電極13の面に、それぞれ接合されていることができる。すなわち、パッケージ10は、実装基板に隣接する両面(第1表面102および第2表面104)で固定されているため、安定して電子デバイス100を搭載することができる。
2. 変形例
次に、本実施形態の変形例に係る電子デバイス200について、図面を参照しながら説明する。図3は、電子デバイス200を模式的に示す斜視図である。図4は、電子デバイス200を模式的に示す断面図である。なお、図4は、図3のIV−IV線断面図である。以下、本実施形態の変形例に係る電子デバイス200において、本実施形態に係る電子デバイス100の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
電子デバイス200では、図3および図4に示すように、第1基板12および第2基板14は、それぞれ、内側基板212と、外側基板214と、を有することができる。
内側基板212の一方の面(内側の面)は、樹脂体16と接着し、内側基板212の他方の面(外側面)は、外側基板214と接着している。内側基板212の一方の側面(厚みを定義する面、X方向と平行な面ともいえる)は、第4表面108を構成し、他方の側面は、第3表面106を構成している。これに対し、外側基板214の一方の側面は、第4表面108を構成しているが、他方の側面は、第3表面106を構成していない。すなわち、内側基板212は、外側基板214より、第4表面108から第3表面106に向かう方向(−Z方向)に長い。そのため、パッケージ10の第1表面102は、外側基板214の外側の面(内側基板212側とは反対側の面)と、内側基板212の外側の面(樹脂体16側とは反対側の面)と、を有し、第1表面102の一部は、外側基板214の厚み分だけ窪んでいる。この第1表面102の窪んでいる面(内側基板212の面212a)は、第1電極11の面を有し、第1部材30が接合されている。同様に、第2表面104は、外側基板214の外側の面(内側基板212側とは反対側の面)と、内側基板212の外側の面(樹脂体16側とは反対側の面)と、を有し、第2表面104の一部は、外側基板214の厚み分だけ窪んでいる。この第2表面104の窪んでいる面(内側基板212の面212b)は、第2電極13の面を有し、第2部材32が接合されている。
なお、第2電極13は、第2基板14の内側基板212を貫通するコンタクト260、第2基板14の樹脂体16側の面に形成された配線262、樹脂体16を貫通するコンタクト264、および第1基板12の樹脂体16側の面に形成された配線266を介して、配線15と電気的に接続されていてもよい。これにより、第2部材32は、センサー部品20と電気的に接続されていることができる。図示はしないが、第2電極13は、センサー部品20と電気的に接続されていないダミー電極であってもよい。
電子デバイス200では、上述のとおり、第1表面102の一部および第2表面104の一部は、窪んでおり、第1部材30および第2部材32は、窪んでいる第1表面102(内側基板212の面212a)および第2表面104(内側基板212の面212b)に、それぞれ接合されていることができる。そのため、パッケージ10の外枠に対して、第1部材30および第2部材32を内側に(第1部材30は+X方向に、第2部材32は−X方向に)配置することができ、その分、小型化を図ることができる。
3. 電子モジュール
次に、本実施形態に係る電子モジュール1000について、図面を参照しながら説明する。図5は、電子モジュール1000を模式的に示す断面図である。以下、電子モジュール1000が電子デバイス100を有する場合について説明するが、電子モジュール1000は、電子デバイス100の代わりに、電子デバイス200を含む本発明に係る電子デバイスを有することもできる。
電子モジュール1000は、図5に示すように、電子デバイス100と、第1ランド52と第2ランド54とを有する実装基板50と、を含む。
電子デバイス100は、第3表面106を下方(−Z方向)に向けて、第4表面108を上方(+Z方向)に向けて、実装基板50に搭載されている(いわゆる縦置き)。すなわち、第3表面106は、実装基板50の実装面51と対向している。第1部材30および第2部材32は、第2ろう材42によって、第1ランドおよび第2ランドにそれぞれ接合されている。第1ろう材40の融点は、第2ろう材42の融点より高いことが好ましい。第2ろう材42の材質は、例えば、半田である。
電子モジュール1000では、上述のとおり、実装面51と対向する第3表面106の形状に係らず、実装面51に対して所望の角度で精度良く電子デバイス100を搭載することができる。
電子モジュール1000では、電子デバイス100は、支持基板50に水平な方向(X方向)に移動しないように支持されていることができる。この支持は、電子デバイス100の両面(第1表面102および第2表面104)においてなされるので、安定した支持が可能になる。
電子モジュール1000では、第1ろう材40の融点は、第2ろう材42の融点より高いことができる。そのため、一度、第1部材30および第2部材32をパッケージ10に接合すれば、電子デバイス100を実装基板50に搭載する際に、第1部材30および第2部材32が移動することはない。すわなち、第1部材30および第2部材32のパッケージ10への接合時にアライメントを行えば、第1部材30および第2部材32の実装基板50への接合時に再度アライメントを行う必要はなく、工数を削減することができる。
電子モジュール1000では、第1部材30および第2部材32の形状によって、実装面51と第3表面106との間隔を調整することができる。例えば、実装面51と第3表面106との間にアンダーフィル材(図示せず)を充填させたい場合などに、好都合となる。
なお、上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
上記のように、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できよう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。
10 パッケージ、11 第1電極、12 第1基板、13 第2電極、14 第2基板、15 配線、16 樹脂体、17 コンタクト、20 センサー部品、21 端子、22 素子片、24 内部パッケージ、25 ICチップ、26 ケース体、28 蓋体、30 第1部材、32 第2部材、34 第1部分、36 第2部分、40 第1ろう材、42 第2ろう材、50 実装基板、51 実装面、52 第1ランド、54 第2ランド、100 電子デバイス、102 第1表面、104 第2表面、106 第3表面、108 第4表面、200 電子デバイス、212 内側基板、214 外側基板、260 コンタクト、262 配線、264 コンタクト、266 配線、1000 電子モジュール

Claims (8)

  1. 相互に反対を向く第1表面および第2表面と、前記第1表面および前記第2表面に接続する第3表面と、を含む外形形状を有するパッケージと、
    検出軸を有し、前記パッケージに収容されているセンサー部品と、
    前記第1表面に接合された第1部材と、
    前記第2表面に接合された第2部材と、
    を含み、
    前記第1部材および前記第2部材は、前記第3表面を含む平面を越えて突出している、電子デバイス。
  2. 請求項1において、
    前記第1部材および前記第2部材の形状は、球形である、電子デバイス。
  3. 請求項1または2において、
    前記第1部材および前記第2部材は、ろう材によって、前記第1表面および前記第2表面に、それぞれ接合され、
    前記第1部材の少なくとも一部および前記第2部材の少なくとも一部の融点は、前記ろう材の融点より高い、電子デバイス。
  4. 請求項1ないし3のいずれかにおいて、
    前記第1部材および前記第2部材は、
    球形の第1部分と、前記第1部分の表面に形成された第2部分と、を有し、
    前記第1部分の融点は、前記第2部分の融点より高い、電子デバイス。
  5. 請求項1ないし4のいずれかにおいて、
    前記第1表面は、前記第3表面と隣接している第1電極の面を有し、
    前記第2表面は、前記第3表面と隣接している第2電極の面を有し、
    前記第1部材は、前記第1電極の面に接合され、
    前記第2部材は、前記第2電極の面に接合されている、電子デバイス。
  6. 請求項1ないし5のいずれかにおいて、
    前記第1表面の一部および前記第2表面の一部は、窪んでおり、
    前記第1部材および前記第2部材は、窪んでいる前記第1表面および前記第2表面に、それぞれ接合されている、電子デバイス。
  7. 請求項1ないし6のいずれかに記載された電子デバイスと、
    第1ランドおよび第2ランドを有する実装基板と、
    を含み、
    前記電子デバイスは、前記第3表面を前記実装基板に向けて搭載され、
    前記第1部材は、前記第1ランドに接合され、
    前記第2部材は、前記第2ランドに接合されている、電子モジュール。
  8. 請求項7において、
    前記第1部材および前記第2部材を、前記第1表面および前記第2表面に、それぞれ接合するろう材の融点は、
    前記第1部材および前記第2部材を、前記第1ランドおよび前記第2ランドに、それぞれ接合するろう材の融点より高い、電子モジュール。
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