JP2013033821A - 基板、電子デバイスおよび電子機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板は、ベース51と、ベース51の下面に形成され、半田を介して実装基板に接合される複数の外部実装端子9とを有している。また、複数の外部実装端子9には、副電極端子921、922が含まれている。ベース51の平面視にて、副電極端子921、922に外接する円300を規定したとき、外部実装端子9のすべてが円300に内包され、副電極端子921、922の円300と接する部位である円接部921a、922aは、円300の円周上に沿って延在し、かつ、円の中心Oを介して対向して設けられている。
【選択図】図6
Description
特許文献1のセラミックパッケージの裏面には、外部実装端子として主電極パターンおよび副電極パターンが形成されている。このようなセラミックパッケージの実装基板への実装は、半田を介して主電極パターンおよび副電極パターンと実装基板とを接合することにより行われる。
図11に示すように、特許文献1のセラミックパッケージにおいて前記応力が最も大きく作用する部位は、各角部に形成された副電極パターンの符号M(4つの副電極パターンに外接する円の中心O’から最も離間した箇所)で示される箇所である。
しかしながら、特許文献1のセラミックパッケージでは、符号Mで示す箇所が“点”であるため、当該箇所に前記応力が集中して作用してしまい、その結果、当該箇所を起点として接合材(半田)のクラックが発生するという問題がある。
[適用例1]
本発明の基板は、ベースと、
前記ベースの少なくとも一方の面に配置されている複数の接合端子と、を有し、
前記複数の接合端子には、第1接合端子および第2接合端子が含まれ、
前記ベースの平面視にて、前記複数の接合端子の少なくとも二つに、前記第1接合端子および前記第2接合端子に接する円の円周上に沿って延在している円接部が含まれ、
前記複数の接合端子のすべてが、前記円とその内側とでなる領域からはみ出ぬように配置され、
少なくとも、前記第1接合端子に設けられている第1円接部と、前記第2接合端子に設けられている第2円接部と、を備え、
前記円接部は、前記第1円接部と前記第2円接部を含んでいることを特徴とする。
これにより、円接部にて応力を“線”で受け止めることができ、円接部と接合材との境界に作用する応力をより広範囲に分散させることができる。そのため、接合材を介して実装基板に実装した場合に、この応力によって、接合材のクラックが発生するのを防止または抑制することができる。
本発明の基板では、前記第1円接部および前記第2円接部は、前記円の中心に対して点対称に設けられていることが好ましい。
これにより、接合材のクラックの発生をより効果的に防止することができる。
[適用例3]
本発明の基板では、前記複数の接合端子には、
第3円接部を有する第3接合端子と、
第4円接部を有する第4接合端子と、が含まれ、
前記円の中心に対して、前記第3円接部は一方に、前記第4円接部は他方に、設けられ、
前記円接部は、前記第3円接部と前記第4円接部を含んでいることが好ましい。
これにより、接合材のクラックの発生をより効果的に防止することができる。
本発明の基板では、前記第1から前記第4の円接部は、前記円の中心に対して回転対称に配置されていることが好ましい。
これにより、接合材のクラックの発生をより効果的に防止することができる。
[適用例5]
本発明の基板では、前記ベースの前記一方の面は、4つの隅部を有し、
前記第1から前記第4の円接部は、前記ベースの前記4つの隅部に設けられていることが好ましい。
これにより、一方の面上にて、第1接合端子、第2接合端子、第3接合端子および第4接合端子を互いに最大限離間させることができる。
本発明の基板では、少なくとも1つの前記円接部は、前記ベースの厚さ方向に高さを有していることが好ましい。
これにより、円接部にて応力を“面”で受け止めるため、応力をより広範囲に分散させることができる。そのため、より効果的に接合材のクラックの発生を効果的に防止することができる。
本発明の基板では、前記ベースは、前記円の円周上の少なくとも一部に円周の外側の窪みとの段差である段差部が設けられており、前記段差部の少なくとも一部に前記円接部を含むことが好ましい。
これにより、円接部を簡単に形成することができる。
本発明の基板では、前記円接部の長さは、前記円の円周の長さに対して1/100以上、1/50以下であることが好ましい。
これにより、接合端子の大型化を防止しつつ、接合材のクラックの発生をより効果的に防止することができる。
本発明の基板では、前記円接部を有する前記複数の接合端子の少なくとも一つは、機能素子と電気的に接続されているICチップおよび実装基板に設けられている回路の少なくとも一方とは電気的に接続されていない疑似電極端子であることが好ましい。
これにより、疑似電極端子が応力を分散させるので、外部実装端子と実装基板に設けられた回路とを電気的に接続する場合、確実かつ安定的に維持することができる。
本発明の基板では、前記複数の接合端子は、実装基板に設けられている回路と電気的に接続される電極端子が含まれており、前記電極端子は、前記一方の面の前記円と接しない位置に配置されていることが好ましい。
これにより、外部実装端子と実装基板に設けられた回路とを電気的に接続する場合、円と接しない位置に配置されている電極端子と回路との接続も確実かつ安定的に維持することができる。
本発明の基板では、前記円接部を有する前記複数の接合端子の少なくとも一つは、実装基板に設けられている回路と電気的に接続される電極端子であることが好ましい。
これにより、外部実装端子と実装基板に設けられた回路とを電気的に接続する場合、電極端子が円接部を有するので、電極端子と実装基板に設けられた回路との接続も確実かつ安定的に維持することができる。
本発明の電子デバイスは、本発明の基板と、
前記基板の他方の面側に設けられている機能素子と、
前記基板の前記他方の面側に設けられ、前記機能素子と電気的に接続されているICチップと、を有することを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子デバイスが得られる。
[適用例13]
本発明の電子機器は、本発明の基板を有することを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子機器が得られる。
1.電子デバイス
<第1実施形態>
まず、本発明の基板を組み込んだ電子デバイス(本発明の電子デバイス)の第1実施形態について説明する。
機能素子2としては、特に限定されず、例えば、角速度検出素子、加速度検出素子、発振素子等の素子が挙げられるが、以下では、説明の便宜上、機能素子2として角速度検出素子(以下、「ジャイロ素子2」と言う。)を用いた構成について代表して説明する。
このような電子デバイス1は、ジャイロセンサーデバイスとして、好適に用いることができる。
以下、ジャイロ素子2を図3および図4に基づいて説明するが、図3(a)は、上側から(リッド6側)から見た上面の平面図であり、図3(b)は、上側からから見た下面の平面図(透過図)である。
ジャイロ素子2は、z軸まわりの角速度を検出する、いわゆる「面内検出型」のセンサーであり、ダブルT型の振動片21を有している。振動片21は、水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウムなどの圧電材料で構成することができるが、これらの中でも、水晶で構成するのが好ましい。これにより、優れた温度特性および周波数特性を発揮することができる。
また、検出振動腕231、232および駆動振動腕251〜254の先端部には、それぞれ、基端側よりも幅の大きい略四角形の重量部が形成されている。このような重量部を設けることにより、ジャイロ素子2の角速度の検出感度が向上する。
具体的には、検出振動腕231の上面および下面には、検出信号電極281が形成されており、検出振動腕232の上面および下面にも、検出信号電極281が形成されている。
検出振動腕231に形成された一対の検出信号電極281は、振動片21の表面に形成された図示しない配線を介して基部22に形成された検出信号端子291aに電気的に接続されており、検出振動腕232に形成された一対の検出信号電極281は、振動片21の表面に形成された図示しない配線を介して基部22に形成された検出信号端子291bに電気的に接続されている。
検出振動腕231に形成された一対の検出接地電極282は、振動片21の表面に形成された図示しない配線を介して基部22に形成された検出接地端子292aに電気的に接続されており、検出振動腕232に形成された一対の検出接地電極282は、振動片21の表面に形成された図示しない配線を介して基部22に形成された検出接地端子292bに電気的に接続されている。このような検出接地電極282は、検出信号電極281に対してグランドとなる電位を有する。
ICチップ3は、ジャイロ素子2を駆動させる駆動回路や、チャージアンプを含む検出回路などが集積させて形成された電子素子である。すなわち、ICチップ3は、ジャイロ素子2の駆動信号電極283に対して電気信号を出力するとともに、検出信号電極281から電気信号を入力して処理することにより、z軸まわりの角速度ωを求める電子素子である。
図2に示すように、パッケージ4は、上面に開放する凹部54が形成されたパッケージベース5と、凹部54の開口を塞ぐようにパッケージベース5に接合されたリッド6とを有している。
パッケージベース5に形成された凹部54は、パッケージベース5の上面に開放する第1の凹部541と、第1の凹部541のx軸方向の両端部を除く中央部に開放し、第1の凹部541よりも横断面積の小さい第2の凹部542と、第2の凹部542のy軸方向の両端部を除く中央部に開放し、第2の凹部542よりも横断面積の小さい第3の凹部543とを有している。
パッケージベース5の構成材料としては、特に限定されないが、酸化アルミニウム等の各種セラミックスを用いることができる。このような構成材料によりパッケージベース5を製造する場合、複数の平板状の基板を積層して積層体を形成し、この積層体を焼成することにより、パッケージベース5を簡単に製造することができる。
また、第1の凹部541の底面には、エポキシ系導電性接着剤10およびシリコーン系導電性接着剤11を介して支持基板8が接着固定されている。支持基板8は、TAB実装用の基板を用いている。
これらリード821の先端部には、導電性接着剤13を介してジャイロ素子2が他と接触しないように空中に支持されている。この状態にて、6つのリード821とジャイロ素子2に形成された6つの端子291a、291b、292a、292b、293a、293bとが1対1の関係で導電性接着剤13を介して電気的に接続されている。
また、導体パターン82は、基部81の縁部に形成された6つの接続パッド822を有しており、6つの接続パッド822と、6つのリード821とが1対1の関係で電気的に接続されている。
エポキシ系導電性接着剤10を支持基板8の外周側に配置し、シリコーン系導電性接着剤11を支持基板8の開口81aに近い側に配置しているため、エポキシ系導電性接着剤10によって、接続パッド822とボンディングパッド72との確実な電気的導通を図ることができるとともに、シリコーン系導電性接着剤11によって、ジャイロ素子2が駆動振動している際のリード821の共振を吸収することができる。
なお、実装基板100としては、特に限定されず、例えば、回路が形成されたプリント配線基板が挙げられる。また、接合材としては、半田110に限定されず、例えば、導電性接着材、導電性バンプなどの導電性接合材を用いてもよい。また、接合材によって電気的な導通を図る必要がない場合には、例えば、エポキシ系、アクリル系、シリコーン系の絶縁性接着剤を用いてもよい。
なお、本発明の基板は、少なくともベース51と、ベース51の下面に形成された複数の外部実装端子9とで構成されている。ベース51の形状は、板状でなくとも、例えば上面が凹状であって、ベース51が凹部を有するパッケージであってもよい。
主電極端子911〜916は、パッケージベース5に形成された図示しない導体ポスト等を介して、ボンディングパッド71、72のいずれかと電気的に接続されている。電子デバイス1が実装基板100に実装された状態では、これら主電極端子911〜916がそれぞれ半田110を介して実装基板100に形成された回路に電気的に接続され、これにより、実装基板100の回路とパッケージ4内のICチップ3およびジャイロ素子2とが電気的に接続される。なお、このような主電極端子911〜916の少なくとも1つは、例えば、パッケージ4の基準電位を安定化するためのグランド電極として機能してもよい。
また、主電極端子911〜916は、パッケージ4の裏面41から側面へ回り込んで形成されているのが好ましい。このように、主電極端子911〜916をパッケージ4の側面まで延長することにより、主電極端子911〜916と半田110の接触面積を大きくなり、パッケージ4と実装基板100と接合強度が高まる。また、主電極端子911〜916の側面部分に半田110が濡れ広がることにより、パッケージ4の外周から半田110が突出するため、主電極端子911〜916と半田110の接合状態等を簡単に確認することができ、生産性や歩留まりが向上する。
副電極端子921〜924は、実装基板100に形成された回路とICチップ3およびジャイロ素子2との電気的な接続を伴わない端子であり、例えば、パッケージ4と実装基板100との接合強度を高めるため、実装基板100に対するパッケージ4の位置決めを行うための端子である。
なお、前記「角部」には、丸み付けされたものや、一部が欠損しているもの等が含まれる。
このような構成とすることにより、半田110の破損、すなわち半田クラックの発生を防止または抑制することができる。具体的には、例えば、実装基板100をガラスエポキシ基板で構成し、パッケージベース5をアルミナで構成した場合、これら材料の熱膨張率が異なるため、電子デバイス1が実装基板100に実装された状態(図7に示す状態)では、昇温(温度変化)に伴って半田110と外部実装端子9との界面に応力(熱衝撃)Fが作用する。
このような構成とすることによって、円接部921a〜924aにて応力Fを受け止めるため、円300の中に位置する主電極端子(電極端子)911、912、913、914、915、916の半田クラックの発生を防止できる。
このような円接部921a〜924aの長さは、特に限定されないが、例えば、円300の円周の長さの1/100以上、1/50以下程度であるのが好ましい。このような長さとすることにより、副電極端子921〜924の大型化を防止しつつ、上述した効果を十分に発揮することができる。
なお、図6に示すように、封止孔55は、裏面41の中心Oからずれた位置に形成されているが、中心Oと重なるようにして形成されていてもよい。中心Oに重なる位置は、前述のような応力Fがほとんど加わらない場所であるため、封止材200にて封止された状態をより確実に維持することができる。
次に、本発明の電子デバイスの第2実施形態について説明する。
図8は、本発明の第2実施形態にかかる電子デバイスの斜視図、図9は、図8に示す電子デバイスの断面図である。
以下、第2実施形態の電子デバイスについて、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本実施形態では、副電極端子921〜924が互いに同様の構成であるため、以下では、副電極端子923について代表して説明し、他の副電極端子921、922、924については、その説明を省略する。
このように、本実施形態では、円接部921a〜924aにて応力Fを“面”で受け止めるため、“線”で受け止める構成の前述した第1実施形態と比較して、応力Fをより広範囲に分散させることができる。そのため、第1実施形態と比較してもより効果的に半田クラックの発生を効果的に防止または抑制することができる。
このような第2実施形態においても、前述した第1実施形態と同様の効果を発揮することができる。
次に、本発明の電子デバイスの第3実施形態について説明する。
図10は、本発明の第3実施形態にかかる電子デバイスの平面図(裏面図)である。
以下、第3実施形態の電子デバイスについて、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
図10に示すように、本実施形態の電子デバイス1では、y軸方向に並ぶ副電極端子921、923が一体的に形成されているとともに、副電極端子922、924が一体的に形成されている。
このような第3実施形態においても、前述した第1実施形態と同様の効果を発揮することができる。
上述した電子デバイス1は、各種電子機器に組み込むことができる。電子デバイス1を組み込んだ本発明の電子機器としては、特に限定されないが、パーソナルコンピューター(例えば、モバイル型パーソナルコンピューター)、携帯電話機などの移動体端末、ディジタルスチールカメラ、インクジェット式吐出装置(例えば、インクジェットプリンター)、ラップトップ型パーソナルコンピューター、タブレット型パーソナルコンピューター、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳(通信機能付も含む)、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ゲーム用コントローラ、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニタ、電子双眼鏡、POS端末、医療機器(例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡)、魚群探知機、各種測定機器、計器類(例えば、車両、航空機、船舶の計器類)、フライトシュミレータ、ヘッドマウントディスプレイ、モーショントレース、モーショントラッキング、モーションコントローラー、PDR(歩行者位置方位計測)等が挙げられる。
また、前述した実施形態では、ICと機能素子とが厚さ方向に重なるようにパッケージに収納されている構成について説明したが、これらのパッケージ内での配置は、これに限定されない。例えば、パッケージ内にて、ICと機能素子とが横(xy平面方向)に並んでいてもよい。
また、前述した実施形態では、円接部を有する外部実装端子のすべてが副電極端子である構成について説明したが、これに限定されず、円接部を有する外部実装端子の一部または全部が主電極端子(グランド電極を含む)であってもよい。
また、前述した実施形態では、副電極端子が4つの場合について説明したが、副電極端子の数は、本発明の作用効果が導ければよくて、例えば、2つであってもよい。この場合には、例えば、副電極端子923、924を省略することができる。
Claims (13)
- ベースと、
前記ベースの少なくとも一方の面に配置されている複数の接合端子と、を有し、
前記複数の接合端子には、第1接合端子および第2接合端子が含まれ、
前記ベースの平面視にて、前記複数の接合端子の少なくとも二つに、前記第1接合端子および前記第2接合端子に接する円の円周上に沿って延在している円接部が含まれ、
前記複数の接合端子のすべてが、前記円とその内側とでなる領域からはみ出ぬように配置され、
少なくとも、前記第1接合端子に設けられている第1円接部と、前記第2接合端子に設けられている第2円接部と、を備え、
前記円接部は、前記第1円接部と前記第2円接部を含んでいることを特徴とする基板。 - 前記第1円接部および前記第2円接部は、前記円の中心に対して点対称に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の基板。
- 前記複数の接合端子には、
第3円接部を有する第3接合端子と、
第4円接部を有する第4接合端子と、が含まれ、
前記円の中心に対して、前記第3円接部は一方に、前記第4円接部は他方に、設けられ、
前記円接部は、前記第3円接部と前記第4円接部を含んでいることを特徴とする請求項1または2に記載の基板。 - 前記第1から前記第4の円接部は、前記円の中心に対して回転対称に配置されていることを特徴とする請求項3に記載の基板。
- 前記ベースの前記一方の面は、4つの隅部を有し、
前記第1から前記第4の円接部は、前記ベースの前記4つの隅部に設けられていることを特徴とする請求項4に記載の基板。 - 少なくとも1つの前記円接部は、前記ベースの厚さ方向に高さを有していることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか一項に記載の基板。
- 前記ベースは、前記円の円周上の少なくとも一部に円周の外側の窪みとの段差である段差部が設けられており、前記段差部の少なくとも一部に前記円接部を含むことを特徴とする請求項1ないし6のいずれか一項に記載の基板。
- 前記円接部の長さは、前記円の円周の長さに対して1/100以上、1/50以下であることを特徴とする請求項1ないし7のいずれか一項に記載の基板。
- 前記円接部を有する前記複数の接合端子の少なくとも一つは、機能素子と電気的に接続されているICチップおよび実装基板に設けられている回路の少なくとも一方とは電気的に接続されていない疑似電極端子であることを特徴とする請求項1ないし8のいずれか一項に記載の基板。
- 前記複数の接合端子は、実装基板に設けられている回路と電気的に接続される電極端子が含まれており、前記電極端子は、前記一方の面の前記円と接しない位置に配置されていることを特徴とする請求項1ないし9のいずれか一項に記載の基板。
- 前記円接部を有する前記複数の接合端子の少なくとも一つは、実装基板に設けられている回路と電気的に接続される電極端子であることを特徴とする請求項1ないし10のいずれか一項に記載の基板。
- 請求項1ないし11のいずれか一項に記載の基板と、
前記基板の他方の面側に設けられている機能素子と、
前記基板の前記他方の面側に設けられ、前記機能素子と電気的に接続されているICチップと、を有することを特徴とする電子デバイス。 - 請求項1ないし11に記載の基板を有することを特徴とする電子機器。
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