JP2014029909A

JP2014029909A - 電子装置

Info

Publication number: JP2014029909A
Application number: JP2012169341A
Authority: JP
Inventors: Noritaka Shinno; 範高新納; Akihiko Kitagawa; 明彦北川
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2012-07-31
Filing date: 2012-07-31
Publication date: 2014-02-13

Abstract

【課題】電子素子が電子素子搭載用基板の金属部材から剥離することが低減された電子装置を提供すること。
【解決手段】本発明の電子装置は、絶縁基体11と絶縁基体11上に設けられた金属部材12とを有する電子素子搭載用基板１と、ろう材３によって金属部材12上に接合されている電子素子２とを有しており、ろう材３が電子素子２の下面から電子素子２の内部に伸びるように設けられた凸部31を有している。電子素子２が凸部31に引っかかるので、電子素子２が金属部材12から剥離する可能性を低減できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子素子を搭載された電子装置に関するものである。

従来、電子素子を搭載された電子装置は、電気絶縁性の材料から成る絶縁基体および絶縁基体に設けられた金属部材を有する電子素子搭載用基板と、電子素子搭載用基板の金属部材上に設けられた電子素子とから構成されている。

このような電子装置は、電子素子搭載用基板の上面に設けられた金属部材上に例えば金（Ａｕ）を主成分とするろう材を介して電子素子を接合されたものが知られている（例えば、特許文献１を参照。）。

特開2008−047617号公報

しかしながら、近年の電子装置の小型化に伴って電子素子と金属部材との接合面積が小さくなってきている。このため、電子素子と金属部材との接合強度が低下してきている。これは、電子素子に対して金属部材の上面に平行な向きの力が加わることによって電子素子が金属部材から剥離することが原因であった。

本発明の一つの態様による電子装置は、絶縁基体と絶縁基体上に設けられた金属部材とを有する電子素子搭載用基板と、ろう材によって金属部材上に接合されている電子素子とを有しており、ろう材が電子素子の下面から電子素子の内部に伸びるように設けられた凸部を有している。

本発明の一つの態様による電子装置によれば、ろう材が電子素子の下面から電子素子の内部に伸びるように設けられた凸部を有していることから、電子素子がろう材を介して金属部材に接合されているので、電子素子に対して金属部材の上面に平行な向きの力が加わっても、電子素子が凸部に引っかかるので、電子素子が金属部材から剥離する可能性を低減できる。

本発明の第１の実施形態における電子装置を示す上面図である。（ａ）は、図１に示された電子装置のＡ−Ａ線における断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＢ部における拡大図である。（ａ）は、本発明の第２の実施形態における電子装置を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ部における断面図である。

本発明のいくつかの例示的な実施形態について、添付の図面を参照しつつ説明する。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態における電子装置は、図１および図２に示されているように、電子素子搭載用基板１と、電子素子搭載用基板１の上面に設けられた電子素子２とを含んでいる。電子装置は、例えば電子部品モジュールを構成する回路基板上に実装される。

電子素子搭載用基板１は、絶縁基体11と、絶縁基体11の上面に設けられている金属部材12と、絶縁基体11の下面に設けられている外部端子13と、絶縁基体11に設けられている配線導体14とを有している。図１および図２において、電子装置は仮想のｘｙｚ空間におけるｘｙ平面に実装されている。図２において、上方向とは、仮想のｚ軸の正方向のことをいう。

絶縁基体11は、電子素子２の搭載領域を含む上面を有しており、平面視において矩形の板状の形状を有している。絶縁基体11は、電子素子２を支持するための支持体として機能し、上面中央部の搭載領域上に電子素子２がろう材３を介して接着され固定される。

絶縁基体11は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体（アルミナセラミックス），窒化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体またはガラスセラミックス焼結体等のセラミックスを用いることができる。

絶縁基体11が、樹脂材料を用いて作製される場合は、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，ポリエステル樹脂、または四フッ化エチレン樹脂を始めとするフッ素系樹脂等を用いることができる。

絶縁基体11が、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、酸化アルミニウム，酸化珪素，酸化マグネシウムおよび酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機バインダーおよび溶剤等を添加混合して泥漿状とし、これをドクターブレード法やカレンダーロール法等によってシート状に成形してセラミックグリーンシートを得て、しかる後、セラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施すとともにこれを複数枚積層し、高温（約1600℃）で焼成することによって製作される。

金属層12は、絶縁基体11の上面に設けられており、電子素子２を電子素子搭載用基板１に接合するためのものである。また、金属層12は必要に応じて後述する配線導体14に電気的に接続されており、電子素子２と外部の回路基板とを電気的に接続するために用いられる。

外部端子13は、絶縁基体11の下面に設けられており、電子素子２と外部の回路基板とを電気的に接続するとともに、電子装置を外部の回路基板に接合するためのものである。

配線導体14は、絶縁基体11の表面および内部に設けられており、配線導体14は、配線基板１に搭載された電子素子２と外部の回路基板とを電気的に接続するためのものである。配線導体14は、絶縁基体11の表面または内部に設けられた配線導体と、絶縁基体11を構成する絶縁層を貫通して上下に位置する配線導体同士を電気的に接続する貫通導体とを含んでいる。

金属層12、外部端子13および配線導体14は、タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），マンガン（Ｍｎ），銀（Ａｇ）または銅（Ｃｕ）等の金属材料を用いることができる。例えば、絶縁基体11が酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、Ｗ，ＭｏまたはＭｎ等の高融点金属粉末に適当な有機バインダーおよび溶媒等を添加混合して得た導体ペーストを、絶縁基体11となるセラミックグリーンシートに予めスクリーン印刷法によって所定のパターンに印刷塗布して、絶縁基体11となるセラミックグリーンシートと同時に焼成することによって、絶縁基体11の所定位置に被着形成される。配線導体14が貫通導体で
ある場合は、金型やパンチングによる打ち抜き加工やレーザー加工によってグリーンシートに貫通孔を形成して、この貫通孔に印刷法によって配線導体14用の導体ペーストを充填しておくことによって形成される。

また、絶縁基体11の表面に形成される金属層12、外部端子13および配線導体14は、絶縁基体11の表面に、銅、銀等の金属粉末に適当な有機バインダーおよび溶媒を添加混合して得た導体ペーストを絶縁基体11に予めスクリーン印刷法によって所定のパターンに印刷塗布して、絶縁基体11用のセラミックグリーンシートを焼成する時の温度よりも低い温度（約1000℃）で焼成して絶縁基体11の表面に焼付けることにより形成しても良い。また、絶縁基体11の表面に、スパッタリング法，蒸着法等を用いて、銅，金，アルミニウム，ニッケル，クロム，モリブデン，チタンおよびそれらの合金等の金属材料からなる金属材料を被着させても良い。

金属層12、外部端子13および配線導体14の露出する表面には、電解めっき法によってめっき層が被着される。めっき層は、ニッケル，銅，金または銀等の耐食性や接続部材との接続性に優れる金属から成るものであり、例えば、厚さ0.5〜５μｍ程度のニッケルめっ
き層と0.1〜３μｍ程度の金めっき層とが、あるいは厚さ１〜10μｍ程度のニッケルめっ
き層と0.1〜１μｍ程度の銀めっき層とが、順次被着される。これによって、金属層12、
外部端子13および配線導体14が腐食することを効果的に抑制できるとともに、金属層12と電子素子２との接合や配線導体14とボンディングワイヤ等の接続部材４との接合や、外部端子13と外部の回路基板の配線との接合を強固にできる。また、電子素子２の搭載となる配線導体14上では、ニッケルめっき層上に、厚さ10〜80μｍ程度の銅めっき層を被着させておくことにより、電子素子２の熱を良好に放熱させやすくしてもよい。

電子素子搭載用基板１の上面には、電子素子２が搭載されることによって電子装置を作製できる。電子素子搭載用基板１に搭載される電子素子２は、シリコン（Ｓｉ）を材料とするＩＣチップやＬＳＩチップ等の半導体素子，発光素子，水晶振動子や圧電振動子等の圧電素子および各種センサ等である。

例えば、電子素子２が表面実装型の半導体素子である場合には、電子素子２は、ろう材３を介して、電子素子２の電極と金属部材12とが電気的および機械的に接続されることによって電子素子搭載用基板１に搭載される。また、例えば電子素子２は、ろう材３によって金属部材12に固定された後、ボンディングワイヤ等の接続部材４を介して電子素子２の電極と配線導体14とが電気的に接続されることによって電子素子搭載用基板１に搭載されていてもよい。

また、電子素子搭載用基板１には、複数の電子素子２を搭載しても良いし、必要に応じて、抵抗素子や容量素子等の小型の電子素子を搭載しても良い。また、電子素子２は必要に応じて、樹脂やガラス等からなる封止材５、樹脂やガラス、セラミックス、金属等からなる蓋体等により封止される。

ろう材３は、図２に示された例のように、縦断面視において電子素子２の下面から電子素子２の内部に伸びるような凸部31を有している。凸部31は複数の突起部31ａを含んでいる。複数の突起部31ａは縦断面視において、金属部材12の上面に平行な方向にそれぞれ間隔をあけて設けられている。

凸部31は以下のように作製する。

はじめに金属薄膜を含む下面を有する電子素子２および電子素子搭載用基板１を用意する。

金属薄膜は、下地金属層、中間金属層および酸化防止層で構成されている。下地金属層の材料は例えば、クロム（Ｃｒ）またはチタン（Ｔｉ）である。また、中間金属層の材料は例えば、ニッケル（Ｎｉ）または白金（Ｐｔ）である。酸化防止膜の材料は例えば金（Ａｕ）である。

このような電子素子２の金属薄膜に切り込みを設けるか、金属薄膜を部分的に除去した後、絶縁基体11に電子素子２を接合する。絶縁基体11と電子素子２とは、ろう材３によって接合される。ろう材３としては、例えばＡｕが50質量％以上含まれているＡｕ−Ｓｎろう材を用いる。電子素子２の金属薄膜に切り込みの設けられた領域においては、Ａｕ−Ｓｎろう材が、金属薄膜を超えて金属薄膜の上部にある電子素子２のＳｉ層にまで拡散して、電子素子２の内部に入り込み凸部31を形成する。

電子素子２の金属薄膜の切り込みの形状または、金属薄膜の除去の範囲を調整することによって、凸部31の形状を調整できる。例えば、金属薄膜に切り込みを設けた場合には、図２に示された例のような、三角形状の凸部31を形成できる。また、例えば、金属薄膜が部分的に除去されている場合には、除去の範囲に応じて、四角形状の凸部31を形成できる。

本実施形態の電子装置によれば、絶縁基体11と絶縁基体11上に設けられた金属部材12とを有する電子素子搭載用基板１と、ろう材３によって金属部材12上に接合されている電子素子２とを有しており、ろう材３が電子素子２の下面から電子素子２の内部に伸びるように設けられた凸部31を有していることから、電子素子２をろう材３を介して金属部材12に接合すると、電子素子２に対して金属部材12の上面に平行な向きの力が加わっても、電子素子２が凸部31に引っかかるので、電子素子２が金属部材12から剥離する可能性を低減できる。

また、本実施形態の電子装置は、凸部31が複数の突起部31ａからなることから、電子素子２が複数の突起部31ａに引っかかるので、電子素子２と金属部材12との接合強度を向上できる。

（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装置について、図３を参照しつつ説明する。

本実施形態における電子装置において、上記した第１の実施形態の電子装置と異なる点は、図３に示された例のように、縦断面視において、凸部31の表面が電子素子２と接する凹凸を有している点である。このような場合には、電子素子２に対して上方へと引っ張るような応力が加わった場合にも、電子素子２が凹凸に引っかかるので、電子素子２が金属部材12から剥離する可能性を低減できる。

本発明は、上述の実施の形態の例に限定されるものではなく、種々の変更は可能である。例えば、縦断面視において凸部31は円弧状であってもよい。

また、凸部31が電子素子２の側面から電子素子２の内部に伸びる突起部31ａを有していてもよい。

１・・・・電子素子搭載用基板
11・・・・絶縁基体
12・・・・金属部材
13・・・・外部端子
131・・・・凸状部
13ａ・・・主面領域
13ｂ・・・側面領域
13ｃ・・・中央端子
13ｄ・・・第１端子
13ｅ・・・第２端子
14・・・・配線導体
15・・・・凹部
２・・・・電子素子
３・・・・ろう材
31・・・・凸部
31ａ・・・突起部31ａ
４・・・・接続部材
５・・・・封止材

Claims

絶縁基体と該絶縁基体上に設けられた金属部材とを有する電子素子搭載用基板と、
ろう材によって前記金属部材上に接合されている電子素子とを備えており、
前記ろう材が前記電子素子の下面から前記電子素子の内部に伸びるように設けられた凸部を有していることを特徴とする電子装置。
前記凸部が複数の突起部からなることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
縦断面視において、前記凸部の表面が前記電子素子と接する凹凸を有することを特徴とする請求項１に記載の電子装置。