JP2021002627A - 電子モジュール及び機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】電子モジュールの放熱性を保ちつつ、電子モジュールの部品への伝熱を抑制するための技術を提供する。【解決手段】第１面と、第１面の反対側にある第２面とを有する基板であって、第２面は、第１領域と、第１領域の周囲にある第２領域とを有する、基板と、第１面に取り付けられた電子デバイスと、第２面の第１領域に取り付けられた部品と、電子デバイスに対向するように配置された蓋体と、基板に取り付けられ、蓋体を支持する枠体と、を備える電子モジュールが提供される。枠体は、第１部材と、第１部材よりも熱伝導率が高い第２部材とを含む。第２部材の少なくとも一部は、第２領域に対向する位置にある。第２部材と部品との間に、第１部材の一部が位置する。【選択図】図２

Description

本発明は、電子モジュール及び機器に関する。
撮像デバイスなどの電子デバイスは、その多機能化・高機能化等に伴い、発熱量が増加している。したがって、電子デバイスを収容する電子モジュールは高い放熱性を有することが求められる。特許文献１には、放熱性に優れる材料を基板の枠体に用いた電子モジュールが提案されている。
特開２０１５−８４３７７号公報
多機能化・高機能化のために、電子デバイス以外の部品が電子モジュールに搭載されることがある。特許文献１は、電子モジュールに搭載された部品への断熱性を考慮していない。高熱にさらされた部品に、性能劣化、寿命短縮、破損などが生じる可能性がある。その結果、電子モジュールの性能が低下する可能性がある。本発明の１つの側面は、電子モジュールの放熱性を保ちつつ、電子モジュールの部品への伝熱を抑制するための技術を提供することを目的とする。
上記課題に鑑みて、第１面と、前記第１面の反対側にある第２面とを有する基板であって、前記第２面は、第１領域と、前記第１領域の周囲にある第２領域とを有する、基板と、前記第１面に取り付けられた電子デバイスと、前記第２面の前記第１領域に取り付けられた部品と、前記電子デバイスに対向するように配置された蓋体と、前記基板に取り付けられ、前記蓋体を支持する枠体と、を備える電子モジュールであって、前記枠体は、第１部材と、前記第１部材よりも熱伝導率が高い第２部材とを含み、前記第２部材の少なくとも一部は、前記第２領域に対向する位置にあり、前記第２部材と前記部品との間に、前記第１部材の一部が位置する、ことを特徴とする電子モジュールが提供される。
上記手段により、電子モジュールの放熱性を保ちつつ、電子モジュールの部品への伝熱を抑制できる。
一部の実施形態に係る電子モジュールの構成例を説明する図。 一部の実施形態に係る電子モジュールの構成例を説明する図。 一部の実施形態に係る電子モジュールの構成例を説明する図。 一部の実施形態に係る電子モジュールの構成例を説明する図。 一部の実施形態に係る電子モジュールの構成例を説明する図。 一部の実施形態に係る電子モジュールの構成例を説明する図。 一部の実施形態に係る電子モジュールの構成例を説明する図。 一部の実施形態に係る電子モジュールの構成例を説明する図。 一部の実施形態に係る電子モジュールの構成例を説明する図。 一部の実施形態に係る電子モジュールの構成例を説明する図。 一部の実施形態に係る電子モジュールの構成例を説明する図。 一部の実施形態に係るカメラの構成例を説明する図。
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものでない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。
＜第１実施形態＞
図１及び図２を参照して、本発明の第１実施形態として、電子モジュール１００の構成例について説明する。図１（ａ）は電子モジュール１００を表側から見た場合の平面模式図である。図１（ｂ）は電子モジュール１００を裏側から見た場合の平面模式図である。図２（ａ）は図１のＡ−Ａ’線における電子モジュール１００の断面模式図である。図２（ｂ）は図１のＢ−Ｂ’線における電子モジュール１００の断面模式図である。各図にＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向を示している。
電子モジュール１００は、基板１０と、電子デバイス２０と、１つ以上の部品３０と、枠体４０と、蓋体７０とによって構成される。以下では、電子モジュール１００が複数の部品３０を有する場合について説明する。枠体４０は、低伝導率部材５０と、高伝導率部材６０とを含む。高伝導率部材６０の熱伝導率は、低伝導率部材５０の熱伝導率よりも高い。低伝導率部材５０及び高伝導率部材６０の名称は両者の熱伝導率の比較に基づくものであり、他の基準に対して熱伝導率が低い又は高いことを示すものでなくてもよい。
基板１０及び枠体４０は、電子モジュール１００を機械的に固定するとともに電気的にも接続可能な実装部材として機能し得る。蓋体７０は光学部材として機能し得る。電子デバイス２０は基板１０の一方の面に取り付けられている（例えば、固定されている）。基板１０の面のうち電子デバイス２０が取り付けられた面を搭載面１０１と呼ぶ。搭載面１０１は、上面、表（おもて）面、内面などと呼ばれてもよい。基板１０の面のうち搭載面１０１とは反対側の面を背面１０４と呼ぶ。背面１０４は、下面、裏面、外面などと呼ばれてもよい。本実施形態では、搭載面１０１と背面１０４とは互いに平行である。本明細書において、２つの物体が互いに平行であるとは、実質的に平行であることも含む。実質的に平行であるとは、２つの物体のなす角が例えば−５°以上５°以下であることを意味する。同様に、本明細書において、２つの物体が互いに直交するとは、実質的に直交することも含む。実質的に直交するとは、２つの物体のなす角が例えば８５°以上９５°以下であることを意味する。
部品３０は、基板１０の背面１０４に取り付けられている（例えば、固定されている）。枠体４０は、電子デバイス２０及び部品３０を囲むように基板１０の外周に取り付けられている（例えば、固定されている）。ここで、枠体４０が電子デバイス２０及び部品３０を囲むとは、搭載面１０１に平行な平面において、電子デバイス２０又は部品３０の周囲を枠体４０が囲むことを意味する。基板１０の外周とは、基板１０のうち、基板１０の外縁１０７と、搭載面１０１及び／又は背面１０４との境界をなす辺に近接した部分のことである。
蓋体７０は、枠体４０に取り付けられている（例えば、固定されている）。蓋体７０は、電子デバイス２０に対向するように配置されている。蓋体７０は、枠体４０によって支持されている。基板１０と、枠体４０と、蓋体７０とによって形成される内部空間８０に電子デバイス２０が封止される。蓋体７０は、基板１０とは反対側にある外面７０１と、基板１０と同じ側にある内面７０２とを有する。外面７０１は、上面や表（おもて）面などと呼ばれてもよい。内面７０２は、下面や裏面などと呼ばれてもよい。
Ｘ方向及びＹ方向は、基板１０の搭載面１０１及び背面１０４や、蓋体７０の外面７０１及び内面７０２に平行な方向である。また、Ｚ方向はこれらの面に直交する方向である。典型的な電子デバイス２０及び電子モジュール１００はＸＹ平面において矩形である。また、電子デバイス２０及び電子モジュール１００のＺ方向における寸法はＸ方向、Ｙ方向における寸法よりも小さい。そのため、電子デバイス２０及び電子モジュール１００はおおむね平板形状である。
基板１０は、平板形状を有している。基板１０は、搭載面１０１に内部端子１を有し、背面１０４に外部端子３を有する。内部端子１と外部端子３とは、基板１０の内部に内部配線として埋設された埋設部２を介して互いに電気的に接続されている。基板１０の搭載面１０１は、電子デバイス２０が取り付けられた中央領域１０２と、枠体４０が取り付けられた周辺領域１０３とを含む。周辺領域１０３は、中央領域１０２の周囲に位置する。基板１０の搭載面１０１は、中央領域１０２と周辺領域１０３との間に中間領域を含んでもよい。基板１０の背面１０４は、部品３０が取り付けられた中央領域１０５と、枠体４０が取り付けられた周辺領域１０６とを有する。周辺領域１０６は、中央領域１０５の周囲に位置する。
基板１０は、金型成型や切削加工、板材の積層等により形成できる。基板１０は、内部端子１及び外部端子３の絶縁を確保するために絶縁体であってもよい。基板１０は、ポリイミド基板などのフレキシブル基板や、ガラスエポキシ基板、コンポジット基板、ガラスコンポジット基板、ベークライト基板、セラミック基板などのリジット基板などであってもよい。とりわけ、基板１０としてガラスエポキシ基板を用いてもよい。フレキシブル基板に比べてガラスエポキシ基板は適度な強度を有するため、ガラスエポキシ基板を使用することによって、枠体４０の固定や蓋体７０の固定が容易になり、結果として電子モジュール１００の製作が容易になる。また、ガラスエポキシ基板を使用することによって、セラミック基板を使用した場合に比べて、電子モジュール１００を軽量化できる。基板１０がガラスエポキシ基板等の場合に、基板１０の搭載面１０１及び背面１０４に、埋設部２の内層配線パターンを保護するための絶縁膜（ソルダーレジスト）が形成されてもよい。絶縁膜が形成されている場合に、この絶縁膜の表面が搭載面１０１及び背面１０４となる。絶縁膜の厚さは例えば４０μｍ以下であってもよい。
電子デバイス２０は、どのような種類の電子デバイスであってもよい。例えば、電子デバイス２０は、光デバイスであってもよい。本実施形態の電子デバイス２０は、主領域４と副領域５とを有する。典型的に、主領域４は電子デバイス２０の中央に位置し、副領域５はその周辺に位置する。電子デバイス２０がＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサなどの撮像デバイスである場合に、主領域４は撮像領域である。電子デバイス２０が液晶ディスプレイやＥＬディスプレイなどの表示デバイスである場合に、主領域４は表示領域である。電子デバイス２０が撮像デバイスである場合に、電子デバイス２０の面のうち蓋体７０に対向する表面２０１が光入射面となる。この光入射面は、受光面を有する半導体基板の上に設けられた多層膜の最表層によって構成されてもよい。多層膜は、カラーフィルタ層やマイクロレンズ層、反射防止層、遮光層などの光学的な機能を有する層、平坦化層等の機械的な機能を有する層、パッシベーション層などの化学的な機能を有する層などを含んでもよい。副領域５には、主領域４を駆動するための駆動回路や主領域４からの信号（あるいは主領域４への信号）を処理する信号処理回路が設けられる。電子デバイス２０が半導体デバイスである場合に、このような回路をモノリシックに形成することが容易である。副領域５には、電子デバイス２０と外部との信号の通信を行うための電極６（電極パッド）が設けられる。電子デバイス２０が２つ以上の電子デバイスを積層した電子デバイスである場合に、電子デバイス２０は、主領域４を担う電子デバイスの下に副領域５を担う電子デバイスが積層した構成であってもよい。電子デバイス２０は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、基板１０の中央領域１０２と電子デバイス２０の裏面２０２との間に塗布された接着剤（不図示）によって固定される。
電子デバイス２０の電極６と基板１０の内部端子１とは、接続導体７を介して互いに電気的に接続されている。本実施形態では、電極６と内部端子１との接続はワイヤボンディング接続であり、接続導体７は金属ワイヤ（ボンディングワイヤ）である。これに代えて、電極６と内部端子１との接続をフリップチップ接続としてもよい。ワイヤボンディング接続の場合に、内部端子１は中央領域１０２と周辺領域１０３との間の中間領域に位置する。フリップチップ接続の場合に、電極６は電子デバイス２０の裏面２０２に設けられ、内部端子１や接続導体７は電子デバイス２０の裏面２０２の正射影領域上に位置する。
部品３０は、不図示の導電性材料を介して外部端子３に固定される。外部端子３は、基板１０の背面１０４の中央領域１０５に位置する。部品３０はどのような種類の部品であってもよい。部品３０は、電子部品であってもよく、例えばコネクタ、抵抗、キャパシタ、ダイオードなどの受動部品、トランジスタなどの能動部品、集積回路であってもよい。本実施形態で、部品３０は背面１０４の中央領域１０５のみに取り付けられている。これに加えて、部品３０は周辺領域１０６に取り付けられてもよい。部品３０として表面実装用の部品が用いられてもよい。表面実装用の部品の種類として、セラミックコンデンサ、タンタル等の有機コンデンサ、チップ抵抗、ＢｔｏＢコネクタ、電源用のレギュレーターＩＣ、コモンモードフィルタコイル、温度計測ＩＣ、ＥＰＲＯＭ等が挙げられる。これら部品３０によって、電子モジュール１００の機能・性能が向上する。また、部品３０としてコネクタがある場合に、電子機器の筐体等に電子モジュール１００を容易に組み込むことができる。本実施形態では、これら複数種類の部品が基板１０の背面１０４の中央領域１０５に取り付けられる。このようにして構成された電子モジュール１００は、筐体に組み込まれることによって、電子機器を構成する。
部品３０は、基板１０に電子デバイス２０、枠体４０及び蓋体７０が固定されるよりも前、途中、後の、いずれの時点で基板１０に取り付けられてもよい。基板１０を準備する段階、すなわち、基板１０に電子デバイス２０、枠体４０及び蓋体７０が取り付けられる前に基板１０に部品３０が取り付けられてもよい。これにより、部品３０を取り付ける環境（例えば、リフローはんだ付け環境）における異物混入などを抑制できる。
枠体４０は、電子デバイス２０及び部品３０を囲むように基板１０の外周に取り付けられる。具体的に、枠体４０は、搭載面１０１の周辺領域１０３及び背面１０４の周辺領域１０６のそれぞれに固定される。その結果、枠体４０は、搭載面１０１の周辺領域１０３及び背面１０４の周辺領域１０６のそれぞれに接している。搭載面１０１の周辺領域１０３に形成される部分と、背面１０４の周辺領域１０６に形成される部分を別々に形成するよりも、これらを一体で形成する方が容易である。そのため、枠体４０は、搭載面１０１の周辺領域１０３と、背面１０４の周辺領域１０６と、基板１０の外縁１０７に固定された一体の枠体であってもよい。また、一体の枠体である場合でも、枠体４０は、背面１０４の周辺領域１０６のみに固定され（すなわち、接しており）、搭載面１０１の周辺領域１０３及び／又は外縁１０７に固定されていなくても（すなわち、接していなくても）よい。また、枠体４０は、背面１０４の周辺領域１０６及び外縁１０７のみに固定され（すなわち、接しており）、搭載面１０１の周辺領域１０３に固定されていなくても（すなわち、接していなくても）よい。枠体４０が基板１０の一部（例えば、周辺領域１０６）に接する代わりに、枠体４０は、基板１０の一部（例えば、周辺領域１０６）に接着剤を介して取り付けられてもよい。
枠体４０の上面４０１は搭載面１０１側に位置する。枠体４０の上面４０１に蓋体７０が固定される。枠体４０の下面４０４は背面１０４側に位置する。枠体４０は、基板１０の搭載面１０１の周辺領域１０３に固定される面４０２と、背面１０４の周辺領域１０６に固定される面４０３とを有する。
枠体４０は、セラミックや金属、樹脂材料を用いて形成されてもよい。金属材料としては、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、鉄合金などが挙げられる。ステンレスを始めとして、クロムやニッケル、コバルトを含む鉄合金が用いられてもよい。例えば、フェライト系ステンレスであるＳＵＳ４３０やオーステナイト系ステンレスであるＳＵＳ３０４、４２アロイ、コバールなどが用いられてもよい。樹脂材料として、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、ビニル系樹脂などが挙げられる。有機材料として、溶媒の蒸発による乾燥固化型、光や熱による分子の重合などによって硬化する化学反応型、融解した材料の凝固によって固化する熱溶融（ホットメルト）型などが挙げられる。枠体４０の材料として、紫外線や可視光で硬化する光硬化型樹脂や、熱で硬化する熱硬化型樹脂が用いられてもよい。
蓋体７０は、電子デバイス２０を保護する機能を有する。電子デバイス２０が光を扱うような撮像デバイスや表示デバイスである場合に、それらの光（典型的には可視光）に対して透明であることが求められる。そのような蓋体７０の材料として、プラスチックやガラス、水晶などが挙げられる。蓋体７０の表面に反射防止コーティングや赤外カットコーティングが設けられてもよい。蓋体７０の内面７０２が枠体４０の上面４０１と不図示の接着剤によって固定される。基板１０と枠体４０と蓋体７０とで内部空間８０が形成される。内部空間８０に電子デバイス２０が封止されている。
以下、枠体４０の詳細な構成について説明する。枠体４０は、低伝導率部材５０と、高伝導率部材６０とを含む。高伝導率部材６０の熱伝導率は、低伝導率部材５０の熱伝導率よりも高い。高伝導率部材６０の熱伝導率は、例えば１．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であってもよく、さらには１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であってもよい。高伝導率部材６０は、熱伝導率及び加工精度などを鑑みて、金属であってもよい。高伝導率部材６０が金属である場合に、高伝導率部材６０は、絶縁性の基板１０によって、電子デバイス２０から電気的に分離されている。低伝導率部材５０の熱伝導率は、例えば１．０Ｗ／ｍ・Ｋ以下であってもよい。低伝導率部材５０は、熱伝導率、加工精度及び形成のし易さなどを鑑みて、樹脂であってもよい。低伝導率部材５０が樹脂である場合に、トランスファーモールド法などの樹脂モールド法によって低伝導率部材５０が基板１０及び高伝導率部材６０に密着するように形成されてもよい。これに代えて、接着剤を用いて低伝導率部材５０を基板１０及び高伝導率部材６０に固定してもよい。接着剤で固定する方法と比較して、樹脂モールド法による固定の方が容易である。
高伝導率部材６０は、背面１０４の周辺領域１０６に対向する位置にある。本明細書において、物体が面に対向する位置にあるとは、面の一部から出る法線ベクトルが物体を通ることを意味してもよい。本実施形態では、高伝導率部材６０の全体が、背面１０４の周辺領域１０６に対向する位置にある。このような位置に枠体４０が高伝導率部材６０を有することによって、枠体４０のうち背面１０４の周辺領域１０６に対向する部分は、枠体４０の他の部分よりも高い熱伝導率を有する。そのため、電子モジュール１００のうち部品３０に近い部分における放熱性が向上する。
高伝導率部材６０と部品３０との間に低伝導率部材５０の一部が位置する。言い換えると、高伝導率部材６０の面のうち、部品３０側の面６０３は、低伝導率部材５０によって覆われている。本実施形態では、高伝導率部材６０の面のうち、部品３０とは反対側の面６０４及び基板１０側の面６０１も低伝導率部材５０によって覆われている。高伝導率部材６０の面のうち、基板１０とは反対側の面６０２は外部に露出しており、電子モジュール１００の外形の一部を構成する。このように高伝導率部材６０が外部に露出することによって、露出していない場合と比較して、電子モジュール１００の外部の放熱体等に高伝導率部材６０が直接接触できるため、熱伝導効果が向上する。高伝導率部材６０と部品３０との間に低伝導率部材５０の一部が位置するため、高伝導率部材６０を通じて電子モジュール１００の外部に放出される熱が部品３０に伝わることを抑制できる。
図１（ｂ）に示されるように、高伝導率部材６０は、２つのＬ字型の部分を含む。この２つの部分のそれぞれは、基板１０の背面１０４の１つの辺に沿って延在した部分が、背面１０４の角の付近で結合した形状を有する。基板１０の背面１０４の１つの辺に沿って延在した部分の長さは、この１つの辺の長さの半分よりも大きくてもよく、８０％よりも多くてもよく、９０％よりも大きくてもよい。このように、高伝導率部材６０を、背面１０４の辺に沿って延在するように配置することによって、高伝導率部材６０による放熱効果が向上する。高伝導率部材６０は、２つのＬ字型の部分を含むかわりに、１つのＯ字型（環状）の部分を含んでもよいし、４つのＩ字型（棒状）の部分を含んでもよい。
枠体４０は、基板１０の搭載面１０１の周辺領域１０３に対向する部分に高伝導率部材６０を有していない。そのため、枠体４０のこの部分の断熱性が向上する。その結果、電子デバイス２０で発生した熱が枠体４０を通じて蓋体７０に伝わることを抑制できる。それにより、蓋体７０の温度の向上による蓋体７０の熱膨張を抑制できる。
電子デバイス２０の電極６と内部端子１とを接続導体７で接続するワイヤボンディング工程において電子デバイス２０を加熱する場合に、高伝導率部材６０の直下に配置した金属製のステージなどを介してヒーター等で加熱してもよい。これによって、電子デバイス２０に効率的に伝熱できる。
図３及び図４を参照して、上述の電子モジュール１００の変形例である電子モジュール１００ａについて説明する。図３は電子モジュール１００ａを裏から見た場合の平面模式図である。図４（ａ）は図２（ａ）と同様の箇所での電子モジュール１００ａの断面模式図である。図４（ｂ）は図２（ｂ）と同様の箇所での電子モジュール１００ａの断面模式図である。電子モジュール１００ａを表から見た場合の平面模式図は、図１（ａ）と同様であるため省略する。
電子モジュール１００ａは、枠体４０の高伝導率部材６０が形成されている領域が電子モジュール１００とは異なる。具体的に、電子モジュール１００ａの高伝導率部材６０の方が、背面１０４の中心に向かう方向に幅広く形成されている。その結果として、電子モジュール１００ａの高伝導率部材６０は、搭載面１０１に対する平面視において、電子デバイス２０に重なる部分を有する。このように、高伝導率部材６０を幅広く形成することによって、電子デバイス２０で発生する熱を一層効率的に放出できる。一方、電子モジュール１００では、部品３０を搭載可能な領域の面積を広く取れる。
さらに、電子モジュール１００ａは、枠体４０のうち背面１０４の周辺領域１０６に対向する部分の、Ｚ方向における厚さが電子モジュール１００とは異なる。電子モジュール１００ａでは、枠体４０のうち周辺領域１０６に対向する部分の、Ｚ方向における厚さは、部品３０の高さよりも大きい。部品３０の高さは、背面１０４を基準とした高さである。上述のように、Ｚ方向は、背面１０４に直交する方向である。枠体４０のこの部分の厚さが部品３０の高さよりも大きいことによって、電子モジュール１００ａの外部から部品３０に接触しにくい構造となる。これによって、部品３０の接触等による破損を抑制することができるため、電子モジュール１００ａの歩留りが向上する。
電子モジュール１００及び電子モジュール１００ａの枠体４０の下面４０４において、低伝導率部材５０と高伝導率部材６０とが同一平面上にある。このような構造を有する枠体４０は容易に形成できる。また、電子モジュール１００ａの外部の放熱体等の構造を複雑化することないため、容易に熱伝導することもできる。このことからも、電子モジュール１００及び電子モジュール１００ａの歩留まりが向上する。
図５を参照して、低伝導率部材５０と高伝導率部材６０との寸法の関係についてさらに詳細に説明する。図５は、図４（ａ）の一部を拡大した図である。Ｚ方向における高伝導率部材６０と背面１０４との最短距離をＴ１とおく。Ｔ１は、高伝導率部材６０の面６０１と背面１０４との最短距離に等しい。Ｚ方向における高伝導率部材６０の厚さをＴ２とおく。Ｔ２は、高伝導率部材６０の面６０１と面６０２との最短距離に等しい。高伝導率部材６０の面６０３の法線方向（Ｙ方向の反対方向）における、低伝導率部材５０のうち部品３０と高伝導率部材６０との間の部分の厚さをＴ３とおく。Ｔ３は、低伝導率部材５０のうち部品３０に対向する面５０１と、高伝導率部材６０の面６０３との最短距離に等しい。
電子モジュール１００ａの高伝導率部材６０は、Ｔ２＞Ｔ１を満たすように形成されている。Ｔ１を小さくすることによって、高伝導率部材６０を基板１０に近づけることができる。これによって、Ｔ２＜Ｔ１の場合と比較して、熱伝導効果が向上する。Ｔ１＝０であってもよい。この場合に、図５（ｂ）に示すように、高伝導率部材６０（具体的に、その面６０１）は、背面１０４の周辺領域１０６に接する。これによって、熱伝導効果がさらに向上する。
背面１０４のうち高伝導率部材６０が接触する部分と、搭載面１０１のうち電子デバイス２０が接触する部分及び内部端子１が接触する部分の少なくとも一方との付近に、放熱ビア又は放熱パターンとなる埋設部２が配置されている。埋設部２同士が互いに接続されていてもよい。埋設部２が存在することによって、高伝導率部材６０を介した熱伝導効果が向上する。
電子モジュール１００ａの高伝導率部材６０は、Ｔ３＞Ｔ１を満たすように形成されている。高伝導率部材６０と部品３０との間に低伝導率部材５０の一部が存在することによって、高伝導率部材６０に伝わる熱が部品３０に到達することを抑制できる。さらに、低伝導率部材５０のこの部分を厚く形成することによって、部品３０への伝熱の抑制効果が向上する。
Ｔ１は、７０μｍ以下であってもよい。Ｔ１を７０μｍ以下とすることにより、基板１０から高伝導率部材６０への熱の伝導を効果的に抑制できる。Ｔ２は、０．２ｍｍ以上であってもよい。Ｔ２を０．２ｍｍ以上とすることによって、十分な熱伝導性を確保できる。Ｔ２は、２ｍｍ以下であってもよい。Ｔ２を２ｍｍ以下とすることによって、電子モジュール１００ａの大型化を抑制できる。Ｔ３は、７０μｍ以上であってもよい。Ｔ３を７０μｍ以上とすることによって、高伝導率部材６０から部品３０への熱の伝導を効果的に抑制できる。Ｔ３は、１ｍｍ以下であってもよい。Ｔ３を１ｍｍ以下とすることによって、部品３０を搭載する十分な大きさの領域を確保できる。
＜第２実施形態＞
図６及び図７を参照して、本発明の第１実施形態として、電子モジュール１００ｂの構成例について説明する。図６（ａ）は電子モジュール１００ｂを表側から見た場合の平面模式図である。図６（ｂ）は電子モジュール１００ｂを裏側から見た場合の平面模式図である。図７（ａ）は図６のＡ−Ａ’線における電子モジュール１００ｂの断面模式図である。図７（ｂ）は図６のＢ−Ｂ’線における電子モジュール１００ｂの断面模式図である。
電子モジュール１００ｂは、枠体４０の形状が電子モジュール１００ａとは異なる。その他の点については電子モジュール１００ａと同様であってもよいため、重複する説明を省略する。図６（ｂ）及び図７（ｂ）に示すように、電子モジュール１００ｂの高伝導率部材６０は、搭載面１０１の平面視において、低伝導率部材５０の外側の側面５０２を超えて延在する部分６０５を含む。そのため、電子モジュール１００ｂでは、高伝導率部材６０の一部のみが背面１０４の周辺領域１０６に対向する位置にある。高伝導率部材６０は、この部分６０５に面６０１から面６０２まで延在する貫通孔８を有している。貫通孔８は、電子モジュール１００ｂを電子機器の筐体等に固定するためのねじ止め用の孔として用いたり、位置決め用の孔として用いたりすることができる。高伝導率部材６０が部分６０５を含むことによって、高伝導率部材６０の熱容量が一層大きくなるため、熱伝導効果が向上する。
図８を参照して、上述の電子モジュール１００ｂの変形例である電子モジュール１００ｃについて説明する。図８（ａ）は電子モジュール１００ｃを裏から見た場合の平面模式図である。図８（ｂ）は図７（ｂ）と同様の箇所での電子モジュール１００ｃの断面模式図である。電子モジュール１００ｃは、枠体４０の高伝導率部材６０の形状が電子モジュール１００ｂとは異なる。
電子モジュール１００ｃの高伝導率部材６０は、折れ曲がった形状を有する。高伝導率部材６０は、基板１０の背面１０４に近接又は接触している部分と、背面１０４から離れており枠体４０の下面４０４に近接又は下面４０４の一部となる部分とを有している。電子モジュール１００ｂと同様に、電子モジュール１００ｃにおいても、高伝導率部材６０は、搭載面１０１の平面視において、低伝導率部材５０の外側の側面５０２を超えて延在する部分６０５を含み、この部分６０５に貫通孔８を有している。低伝導率部材５０の外側の側面５０２を超えて延在する部分６０５は、低伝導率部材５０の外側において、環状の形状を有する。熱伝導に必要な部分を選択的に基板１０の背面１０４に近接させることができ、これによって熱伝導効果が向上する。
図９を参照して、上述の電子モジュール１００ｃの変形例である電子モジュール１００ｄについて説明する。図９（ａ）は電子モジュール１００ｄを裏から見た場合の平面模式図である。図９（ｂ）は図８（ｂ）と同様の箇所での電子モジュール１００ｄの断面模式図である。電子モジュール１００ｄは、枠体４０の高伝導率部材６０の形状が電子モジュール１００ｃとは異なる。具体的に、電子モジュール１００ｄの高伝導率部材６０は、搭載面１０１の平面視において、低伝導率部材５０の外側の側面５０２を超えて延在する部分を含まない。これによって、電子モジュール１００ｄは、電子モジュール１００ｃと比べて、小型化可能である。
＜第３実施形態＞
図１０を参照して、本発明の第３実施形態として、電子モジュール１００ｅの構成例について説明する。図１０（ａ）は電子モジュール１００ｅを裏側から見た場合の平面模式図である。図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＡ−Ａ’線における電子モジュール１００ｅの断面模式図である。である。電子モジュール１００ｅを表側から見た場合の平面模式図及び図１０（ａ）のＢ−Ｂ’線における電子モジュール１００ｅの断面模式図は、電子モジュール１００ａのものと同様であってもよいため、省略する。
電子モジュール１００ｅは、放熱部材９０をさらに有する点で電子モジュール１００ａと異なり、その他の点は同様であってもよい。言い換えると、電子モジュール１００ｅは、電子モジュール１００ａに放熱部材９０を追加した構成を有する。これに代えて、電子モジュール１００ａ以外の上述の実施形態又は変形例に放熱部材９０が追加されてもよい。
放熱部材９０は、基板１０の背面１０４の中央領域１０５に取り付けられている。放熱部材９０は、電子デバイス２０で発生した熱を電子モジュール１００ｅの裏面側から放出する機能を有する。放熱部材９０は、基板１０を背面側から支持する機能を有する場合に、支持体とも呼ばれてもよい。放熱部材９０をさらに有することによって、電子モジュール１００ｅは、電子デバイス２０の直下における熱伝導経路を増やすことができる。また、放熱部材９０は、背面１０４側に形成された枠体４０とともに、部品３０への接触による破損等を抑制する効果を向上する。放熱部材９０は、１つでもよいし、複数でもよい。放熱部材９０の個数が多いほど熱伝導効果が向上する。一方、放熱部材９０が少ないほど、部品３０の搭載可能な領域の面積が広くなる。部品３０は、いずれかの方向において、枠体４０と放熱部材９０との間に位置する。そのため、部品３０の両側において電子デバイス２０からの熱を電子モジュール１００ｅの外部に排出できる。
放熱部材９０は、低伝導率部材９００と、高伝導率部材９５０とを含む。高伝導率部材９５０の熱伝導率は、低伝導率部材９００の熱伝導率よりも高い。高伝導率部材９５０の熱伝導率は、例えば１．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であってもよく、さらには１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であってもよい。高伝導率部材９５０は、熱伝導率及び加工精度などを鑑みて、金属であってもよい。高伝導率部材９５０が金属である場合に、高伝導率部材９５０は、絶縁性の基板１０によって、電子デバイス２０から電気的に分離されている。低伝導率部材９００の熱伝導率は、例えば１．０Ｗ／ｍ・Ｋ以下であってもよい。低伝導率部材９００は、熱伝導率、加工精度及び形成のし易さなどを鑑みて、樹脂であってもよい。低伝導率部材９００が樹脂である場合に、トランスファーモールド法などの樹脂モールド法によって低伝導率部材９００が基板１０及び高伝導率部材９５０に密着するように形成されてもよい。これに代えて、接着剤を用いて低伝導率部材９００を基板１０及び高伝導率部材９５０に固定してもよい。接着剤で固定する方法と比較して、樹脂モールド法による固定の方が容易である。
放熱部材９０が、低伝導率部材９００と、高伝導率部材９５０とを含む代わりに、放熱部材９０は、低伝導率部材９００のみで構成されてもよいし、高伝導率部材９５０のみで構成されてもよい。低伝導率部材９００は、低伝導率部材５０と同じ材料で形成されてもよいし、異なる材料で形成されてもよい。高伝導率部材９５０は、高伝導率部材６０と同じ材料で形成されてもよいし、異なる材料で形成されてもよい。
放熱部材９０の下面９０１（すなわち、放熱部材９０の面のうち基板１０とは反対側の面）は、基板１０の背面１０４からの高さが枠体４０の下面４０４と同じであってもよい。この結果、放熱部材９０の下面９０１と基板１０の背面１０４とは同一平面上になる。
高伝導率部材９５０は、搭載面１０１に対する平面視において、電子デバイス２０に重なる部分を有する。図１０の例では、高伝導率部材９５０の全体が電子デバイス２０に重なる。これに代えて、高伝導率部材９５０の一部のみが電子デバイス２０に重なってもよい。
高伝導率部材９５０と部品３０との間に低伝導率部材９００の一部が位置する。言い換えると、高伝導率部材９５０の面のうち、部品３０側の面は、低伝導率部材９００によって覆われている。放熱部材９０の周囲に複数の部品３０が存在する場合に、部品３０側の面は複数であってもよい。本実施形態では、高伝導率部材９５０の面のうち基板１０側の面も低伝導率部材９００によって覆われている。高伝導率部材９５０の面のうち、基板１０とは反対側の面は外部に露出しており、電子モジュール１００の外形の一部を構成する。このように高伝導率部材９５０が外部に露出することによって、露出していない場合と比較して、電子モジュール１００ｅの外部の放熱体等に高伝導率部材９５０が直接接触できるため、熱伝導効果が向上する。高伝導率部材９５０と部品３０との間に低伝導率部材９００の一部が位置するため、高伝導率部材９５０を通じて電子モジュール１００の外部に放出される熱が部品３０に伝わることを抑制できる。
電子モジュール１００ｅにおいて、放熱部材９０のＺ方向における厚さは、部品３０の高さよりも大きい。部品３０の高さは、背面１０４を基準とした高さである。上述のように、Ｚ方向は、背面１０４に直交する方向である。放熱部材９０の厚さが部品３０の高さよりも大きいことによって、電子モジュール１００ｅの外部から部品３０に接触しにくい構造となる。これによって、部品３０の接触等による破損を抑制することができるため、電子モジュール１００ｅの歩留りが向上する。
電子モジュール１００ｅの放熱部材９０の下面９０１において、低伝導率部材９００と高伝導率部材９５０とが同一平面上にある。このような構造を有する放熱部材９０は容易に形成できる。また、電子モジュール１００ｅの外部の放熱体等の構造を複雑化することないため、容易に熱伝導することもできる。このことからも、電子モジュール１００ｅの歩留まりが向上する。
図１１を参照して、低伝導率部材９００と高伝導率部材９５０との寸法の関係についてさらに詳細に説明する。図１１は、図１０（ｂ）の一部を拡大した図である。Ｚ方向における高伝導率部材９５０と背面１０４との最短距離をＴ４とおく。Ｔ４は、高伝導率部材９５０の面９５２（基板１０側の面））と背面１０４との最短距離に等しい。Ｚ方向における高伝導率部材９５０の厚さをＴ５とおく。Ｔ５は、高伝導率部材９５０の面９５２と面９５１（基板１０とは反対側の面）との最短距離に等しい。高伝導率部材９５０の面９５３（部品３０側の面）の法線方向（Ｙ方向）における、低伝導率部材９００のうち部品３０と高伝導率部材９５０との間の部分の厚さをＴ６とおく。Ｔ６は、低伝導率部材９００のうち部品３０に対向する面９０２と、高伝導率部材９５０の面９５３との最短距離に等しい。
電子モジュール１００ｅの高伝導率部材９５０は、Ｔ５＞Ｔ４を満たすように形成されている。Ｔ４を小さくすることによって、高伝導率部材９５０を基板１０に近づけることができる。これによって、Ｔ５＜Ｔ４の場合と比較して、熱伝導効果が向上する。Ｔ４＝０であってもよい。この場合に、図１１（ｂ）に示すように、高伝導率部材９５０（具体的に、その面９５２）は、背面１０４の周辺領域１０６に接する。これによって、熱伝導効果がさらに向上する。
電子モジュール１００ｅの高伝導率部材９５０は、Ｔ６＞Ｔ４を満たすように形成されている。高伝導率部材９５０と部品３０との間に低伝導率部材９００の一部が存在することによって、高伝導率部材９５０に伝わる熱が部品３０に到達することを抑制できる。さらに、低伝導率部材９００のこの部分を厚く形成することによって、部品３０への伝熱の抑制効果が向上する。
Ｔ４は、７０μｍ以下であってもよい。Ｔ４を７０μｍ以下とすることにより、基板１０から高伝導率部材９５０への熱の伝導を効果的に抑制できる。Ｔ５は、０．２ｍｍ以上であってもよい。Ｔ５を０．２ｍｍ以上とすることによって、十分な熱伝導性を確保できる。Ｔ５は、２ｍｍ以下であってもよい。Ｔ５を２ｍｍ以下とすることによって、電子モジュール１００ｅの大型化を抑制できる。Ｔ６は、７０μｍ以上であってもよい。Ｔ６を７０μｍ以上とすることによって、高伝導率部材９５０から部品３０への熱の伝導を効果的に抑制できる。Ｔ６は、１ｍｍ以下であってもよい。Ｔ６を１ｍｍ以下とすることによって、部品３０を搭載する十分な大きさの領域を確保できる。
＜その他の実施形態＞
上述の電子モジュール１００等は、種々の機器に適用可能である。適用可能な機器は、例えば、スマートフォンやカメラ、パーソナルコンピュータなどの電子情報機器（電子機器、情報機器）を含んでもよい。本発明を適用可能な機器は、例えば、無線通信などを行うための通信機器、複写機やスキャナーなどの事務機器、自動車や船舶、飛行機などの輸送機器を含んでもよい。本発明を適用可能な機器は、例えば、ロボット等の産業機器、エネルギー線（光、電子、電波）を用いた分析機器、内視鏡や放射線等の医療機器を含んでもよい。本発明が適用された機器において、上述した実施形態の電子モジュールの回路基板は、機器が備える他の部品に接続される。回路基板が接続される他の部品の機能は、電子モジュールの機能によって適宜設定でき、例えば電子モジュールを制御あるいは駆動するための部品、電子モジュールと通信する信号を処理するための部品である。本実施形態の電子モジュールを機器に採用することは、機器の耐久性や信頼性の向上、機器の小型化、軽量化に有利である。撮像モジュールを搭載する機器としては、例えば、デジタルスチルカメラ、デジタルカムコーダ、監視カメラ、複写機、ファックス、携帯電話、車載カメラ、観測衛星、医療用カメラなどの各種の機器が挙げられる。これらの機器は、光学系、電子デバイス、及び処理装置を含む。撮像デバイスである電子デバイスは、光学系によって結像された被写体像を光電変換して、画像信号や焦点検出信号として出力する。処理装置は、撮像デバイスから出力される信号に基づいて、画像処理や機器制御処理などを行う。機器制御として、車両や船舶、飛行機などの移動体の制御が一例としてあげられる。
図１２には電子モジュールを適用した機器の一例としてのカメラＣＭＲを図示している。カメラＣＭＲは、撮像モジュールＩＳと、電気モジュールＭＢと、表示モジュールＤＰと、を備えうる。電気モジュールＭＢは、撮像モジュールＩＳ及び／又は表示モジュールＤＰを制御あるいは電力供給するための部品、撮像モジュールＩＳ及び／又は表示モジュールＤＰと通信する信号を処理するための部品である。電気モジュールＭＢは、フレキシブル配線を介して電子モジュールの回路基板に接続されうる。カメラＣＭＲにおいて、表示モジュールＤＰは、電子ビューファインダ（ＥＶＦ）を構成してもよいし、タッチパネルを構成してもよい。また、カメラＣＭＲは、カメラボディから着脱可能なレンズＬＮＳあるいはカメラボディに固定されたレンズＬＮＳを備えうる。カメラＣＭＲは、撮像モジュールＩＳをカメラボディ内で移動させるための機械モジュールＭＣＨＮを備えうる。上述した実施形態のいずれかの電子モジュールは、撮像モジュールＩＳ又は表示モジュールＤＰのいずれかでありうる。撮像モジュールＩＳは撮像モジュールＩＳに接続されたフレキシブルプリント配線板ＦＰＣ１を介し電気モジュールＭＢに接続される。表示モジュールＤＰは表示モジュールＤＰに接続されたフレキシブルプリント配線板ＦＰＣ２を介し電気モジュールＭＢに接続される。電気モジュールＭＢと撮像モジュールＩＳ又は表示モジュールＤＰとを接続する配線部材は、フレキシブルプリント配線板に限らず、ケーブルであってもよい。フレキシブルプリント配線板などの配線部材は、電子部品群に含まれるコネクタに接続されてもよい。カメラＣＭＲにおいて、電子モジュールに相当する撮像モジュールＩＳを機械モジュールＭＣＨＮによって移動（変位）させることによって手振れ防止（防振）機能を実現できる。本実施形態の電子モジュールを適用した撮像モジュールＩＳは軽量化が図られているため、撮像モジュールＩＳの移動速度を高速化したり、移動のための機械装置ＭＣＨＮの負荷低減を実現できたりする。本実施形態の電子モジュールは、パッケージユニットの信頼が高いため、このような電子モジュールの移動を伴う機器の耐久性を高めることができる。
発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。
１０ 基板、１００ 電子モジュール、１０１ 搭載面、１０４ 背面、２０ 電子デバイス、３０ 部品、４０ 枠体、５０ 低伝導率部材、６０ 高伝導率部材、７０ 蓋体

Claims (20)

  1. 第１面と、前記第１面の反対側にある第２面とを有する基板であって、前記第２面は、第１領域と、前記第１領域の周囲にある第２領域とを有する、基板と、
    前記第１面に取り付けられた電子デバイスと、
    前記第２面の前記第１領域に取り付けられた部品と、
    前記電子デバイスに対向するように配置された蓋体と、
    前記基板に取り付けられ、前記蓋体を支持する枠体と、
    を備える電子モジュールであって、
    前記枠体は、第１部材と、前記第１部材よりも熱伝導率が高い第２部材とを含み、
    前記第２部材の少なくとも一部は、前記第２領域に対向する位置にあり、
    前記第２部材と前記部品との間に、前記第１部材の一部が位置する、ことを特徴とする電子モジュール。
  2. 前記第１面に対する平面視において、前記第２部材は、前記電子デバイスに重なる部分を有することを特徴とする請求項１に記載の電子モジュール。
  3. 前記第２面に直交する方向における前記第２部材の前記少なくとも一部と前記第２面との最短距離は、当該方向における前記第２部材の前記少なくとも一部の厚さよりも小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載の電子モジュール。
  4. 前記第２面に直交する方向における前記第２部材の前記少なくとも一部と前記第２面との最短距離は、前記第２部材のうち前記部品に対向する面の法線方向における前記第１部材の前記一部の厚さよりも小さいことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の電子モジュール。
  5. 前記第２部材の前記少なくとも一部は、前記第２面の前記第２領域に接していることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の電子モジュール。
  6. 前記第２部材の前記少なくとも一部は、前記電子モジュールの外形の一部を構成することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の電子モジュール。
  7. 前記枠体のうち前記第２領域に対向する部分の、前記第２面に直交する方向における厚さは、前記部品の高さよりも大きいことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の電子モジュール。
  8. 前記基板の前記第２面に取り付けられた放熱部材を更に備え、
    前記部品は、前記枠体と前記放熱部材との間に位置する
    ことを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の電子モジュール。
  9. 前記第１面に対する平面視において、前記放熱部材は前記電子デバイスに重なる部分を有することを特徴とする請求項８に記載の電子モジュール。
  10. 前記放熱部材は、第３部材と、前記第３部材よりも熱伝導率が高い第４部材とを含み、
    前記第４部材と前記部品との間に、前記第３部材の一部が位置する
    ことを特徴とする請求項８又は９に記載の電子モジュール。
  11. 前記第２面に直交する方向における前記第４部材と前記第２面との最短距離は、当該方向における前記第４部材の厚さよりも小さいことを特徴とする請求項１０に記載の電子モジュール。
  12. 前記第２面に直交する方向における前記第４部材と前記第２面との最短距離は、前記第４部材のうち前記部品に対向する面の法線方向における前記第３部材の前記一部の厚さよりも小さいことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の電子モジュール。
  13. 前記第４部材は、前記第２面に接していることを特徴とする請求項１０乃至１２の何れか１項に記載の電子モジュール。
  14. 前記第４部材は、前記電子モジュールの外形の一部を構成することを特徴とする請求項１０乃至１３の何れか１項に記載の電子モジュール。
  15. 前記枠体の前記第２部材は、前記放熱部材の前記第４部材と同じ材料であることを特徴とする請求項１０乃至１４の何れか１項に記載の電子モジュール。
  16. 前記放熱部材の、前記第２面に直交する方向における厚さは、前記部品の高さよりも大きいことを特徴とする請求項８乃至１５の何れか１項に記載の電子モジュール。
  17. 前記第２部材は、金属であり、前記電子デバイスから電気的に分離されていることを特徴とする請求項１乃至１６の何れか１項に記載の電子モジュール。
  18. 前記第２面は矩形であり、
    前記第２部材は、前記第２面の１つの辺に沿って延在した部分を含むことを特徴とする請求項１乃至１７の何れか１項に記載の電子モジュール。
  19. 前記第２部材の前記延在した部分の長さは、前記１つの辺の長さの半分よりも大きいことを特徴とする請求項１８に記載の電子モジュール。
  20. 請求項１乃至１９の何れか１項に記載された電子モジュールと、
    前記第２面の前記第１領域に取り付けられたコネクタに接続された配線部材と、
    前記電子モジュールに前記配線部材を介して接続された電気モジュールと、
    を備えることを特徴とする機器。
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