JP6747901B2 - 電子素子搭載用基板および電子装置 - Google Patents

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本発明は、電子素子、例えばCCD(Charge Coupled Device)型またはCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)型などの撮像素子等を含む電子素子が搭
載される電子素子搭載用基板および電子装置に関する。
従来からCCD型またはCMOS型などの撮像素子等を含む電子素子を電子素子搭載用基板に搭載した電子装置が知られている。また、電子装置は、電子素子搭載用基板の上面に蓋体やレンズ筐体(ホルダ)等が設けられ、電子装置と成る。
また、このような電子装置を、配線基板に実装したものが知られている。このようなものとして、配線基板に、電子装置を2つ設けた3次元映像、測定等を用途とするものが知られている。
特開2012-85290号公報
近年、電子装置を配線基板に実装したものにおいては低背化が求められており、電子装置を構成する電子素子搭載用基板および配線基板においては厚みを小さくすることが必要となってきている。上述の電子装置を電子機器に組み立てを行う場合等、電子装置を取り扱う場合、および電子装置を組み立てた電子機器を使用する場合に、電子装置に対し応力が発生しやすいものとなっており、電子装置にかかる応力により、電子素子および電子素子が搭載される電子素子搭載用基板に応力が加わり、電子素子が剥がれやすいものとなり、その結果、電子素子と電子素子搭載用基板との実装信頼性が低下する可能性があった。
本発明の一つの態様による電子素子搭載用基板は、第1主面、および該第1主面に相対する第2主面、および前記第1主面側に電子素子が搭載される2つの電子素子搭載部、および前記第1主面側にホルダが前記電子素子搭載部を取り囲むように設けられ、互いに向かい合う対向部を有する2つのホルダ搭載部を有する基体と、前記第2主面側に設けられた枕部とを有しており、平面透視において、該枕部は、前記対向部を跨いでおり、外縁部が前記電子素子搭載部を跨がず、前記対向部と前記電子素子搭載部の間に位置するように設けられている。
本発明の他の態様によれば、電子装置は、上記構成の電子素子搭載用基板と、該電子素子搭載用基板の前記電子素子搭載部に搭載された電子素子と、前記電子素子搭載用基板の前記ホルダ搭載部に搭載されたホルダとを有する。
本発明の他の態様によれば、電子装置は、第1主面、および該第1主面に相対する第2主面、および前記第1主面側に電子素子が搭載される2つの電子素子搭載部、および前記第1主面側にホルダが前記電子素子搭載部を取り囲むように設けられ、互いに向かい合う対向部を有する2つのホルダ搭載部を有する基体を備えた電子素子搭載用基板と、該電子素子搭載用基板の前記電子素子搭載部に搭載された電子素子と、前記電子素子搭載用基板の前記ホルダ搭載部に搭載されたホルダと、前記第2主面側に設けられた枕部とを有しており、平面透視において、該枕部は、前記対向部を跨いでおり、外縁部が前記電子素子を跨がず、前記対向部と前記電子素子の間に位置するように設けられている。
本発明の一つの態様によれば、電子素子搭載用基板は、上記構成により、例えば電子素子が電子素子搭載用基板に搭載された電子装置を電子機器に組み立てを行う場合等、電子装置を取り扱う場合、および電子装置を組み立てた電子機器を使用する場合に、電子装置に対し応力が発生したとしても、電子素子および電子素子が搭載される電子素子搭載用基板の電子素子搭載部に応力が加わり難いものとなり、電子素子が剥がれるのを抑制される
ものとなり、その結果、電子素子と電子素子搭載用基板との実装信頼性が低下するのを抑制することができる。
本発明の他の態様によれば、電子装置は、上記構成の電子素子搭載用基板を有していることによって、実装信頼性が低下するのを抑制されている。
本発明の他の態様によれば、電子装置は、上記構成により、実装信頼性が低下するのを抑制されている。
(a)は本発明の実施形態における電子装置を示す縦断面図であり、(b)は(a)の下面図である。 本発明の実施形態における電子装置の他の例を示す下面図である。 本発明の実施形態における電子装置の他の例を示す下面図である。 本発明の実施形態における電子装置の他の例を示す下面図である。 (a)は本発明の実施形態における電子装置の他の例を示す縦断面図であり、(b)は(a)の下面図である。 (a)は本発明の実施形態における電子装置の他の例を示す縦断面図であり、(b)は(a)の下面図である。
本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。
図1、図5、図6に示されているように、本発明の実施形態における電子装置は、電子素子搭載用基板1と、電子素子搭載用基板1に搭載された電子素子5およびホルダ7とを含んでいる。電子装置は、例えばプリント基板等に接合材を用いたり、コネクタを用いて接続される。
電子素子搭載用基板1は、基体2と、枕部3とを含んでいる。なお、基体2には、電子素子5が収納可能なように凹部が設けられていてもよい。この場合、上方に向かった面を
第1主面2a、下方に向かった面を第2主面2bとしている。
基体2は、第1配線基板2xと、第1配線基板2xに接続された第2配線基板2yとを有しており、第1配線基板2xまたは第2配線基板2yに接合された金属基板2zを含んでもよい。
図1に示す例においては、第2配線基板2yが電子素子搭載部2aaと電子素子搭載部2abとの間に位置するように第1配線基板2xに接続されている。
図5に示す例においては、第2配線基板2yが2つの枠状体を連結した構成を有し、第2配線基板2yの枠状体の上面に、それぞれ枠状の第1配線基板2xを、互いの枠状の部分を重ねて、枠内にそれぞれ電子素子搭載部2aaおよび電子素子搭載部2abが設けられるようにして、第1配線基板2xと第2配線基板2yとが接続されている。この場合、枠状の第1配線基板2xが後述するホルダ搭載部2ac、2adの内側に位置するように配置されている。また、第2配線基板2yの下面には矩形状の金属基板2zが接合されている。
図6に示す例においては、第1配線基板2xが2つの枠状体を連結した構成を有し、第2配線基板2yが第1配線基板2xの2つの枠状体に挟まれるように、言い換えると第2配線基板2yが電子素子搭載部2aaと電子素子搭載部2abとの間に位置するように、第2配線基板2yが第1配線基板2xの上面に接続されている。また、第1配線基板2xの下面には矩形状の金属基板2zが接合されている。
第1配線基板2xは絶縁基体を含んでおり、絶縁基体は、互いに積層された複数の絶縁層(絶縁体ともいう)から成る。絶縁層は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体,窒化アルミニウム質焼結体,炭化珪素質焼結体,窒化珪素質焼結体,ムライト質焼結体またはガラスセラミックス等のセラミック材料、あるいは、ポリイミド,エポキシ樹脂,フッ素樹脂,ポリノルボルネンまたはベンゾシクロブテン等の有機樹脂材料、あるいはセラミック材料の粉末を有機樹脂材料中に分散して成る複合絶縁材料等の電気絶縁材料から成るものである。絶縁基体は、例えばセラミックグリーンシート積層法またはアディティブ法等の基板形成手段によって形成される。
絶縁基体が、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、まず、酸化アルミニウム,酸化珪素,酸化カルシウムまたは酸化マグネ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なし、これをドクターブレード法等のシート形成方法によってシート状となすことによって絶縁層となるセラミックグリーンシートを得る。このセラミックグリーンシートを、枠部となる位置を打ち抜き、また適当な大きさに切断し、上下に積層して積層体を作製し、この積層体を還元雰囲気中で約1,600℃
の温度で焼成することによって複数の絶縁層が積層された絶縁基体が製作される。
絶縁基体には配線導体が設けられている。配線導体としては、例えば、絶縁基体の上面には電子素子5と電気的に接続される接続電極4が設けられ、絶縁基体には第2配線基板2yの配線導体と接続される端子電極が設けられ、絶縁基体の内部には接続電極4と端子電極とを電気的に接続する、貫通導体を含む内部配線が設けられている。絶縁基体が、例えばセラミック材料から成る場合であれば、配線は、例えばタングステン(W),モリブデン(Mo),モリブデン−マンガン(Mo−Mn),銅(Cu),銀(Ag)または銀−パラジウム(Ag−Pd)等の金属材料を用いることができる。上記した絶縁基体を作製する工程において、タングステン(W),モリブデン(Mo),モリブデン−マンガン(Mo−Mn),銅(Cu),銀(Ag)または銀−パラジウム(Ag−Pd)等の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、絶縁基体の所定位置に被着形成される。配線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。
絶縁基体が、例えばエポキシ樹脂から成る場合であれば、まず、ガラス繊維を織り込んだ布にエポキシ樹脂を含浸させて成るガラスエポキシ樹脂から成る基板を最下層の絶縁層とし、その上面に液状の熱硬化性または感光性のエポキシ樹脂前駆体をスピンコート法もしくはカーテンコート法等により被着させ、これを加熱あるいは紫外線等の光を照射することで硬化処理することによって絶縁層を形成する。さらにこの上に必要な層数に応じて繰り返し絶縁層を形成することで複数の絶縁層を形成される。
絶縁基体が有機樹脂材料から成る場合であれば、配線は、上記のように形成する絶縁層と、銅層を無電解めっき法または蒸着法等の薄膜形成技術およびフォトリソグラフィ技術を採用することによって作製される。例えば、感光性樹脂を用いて貫通孔を有する絶縁層を形成し、絶縁層上に所定パターン形状のマスクを形成して、スパッタリング法,真空蒸着法またはメッキ法によって貫通孔内および絶縁層の表面に所定形状の金属薄膜を形成すればよい。または、マスクを形成せずに絶縁層の上面の全面に金属薄膜を形成した後に、所定形状のマスクを形成して不要な部分をエッチングによって除去する方法で形成してもよい。あるいは、例えば銅から成る金属箔を所定形状に加工して絶縁層上に転写することで配線導体を形成してもよい。
電子素子5と第2配線基板2y上に形成されている電極とは、絶縁基体に形成された配線導体を介して接続されている。電極は、第2配線基板2yの配線導体と接続されている。
第2配線基板2yは、例えばフレキシブル基板からなり、第1配線基板2xに接続されており、外部に延出されて、例えばプリント基板等に接合材を用いたり、コネクタを用いて接続される。
また、第2配線基板2yは、実装された電子素子5に電気的に接続される電極を含む配線導体を有している。具体的には、例えば、絶縁層と、配線導体と、第2配線基板2yの内部の図示されていない接着層と、カバー層とを含んでいる。絶縁層が、例えばポリイミド層から成る場合であれば、フィルム状のベースとなる絶縁層の上下に接着層を介して銅箔を圧着した後に、エッチング処理にて配線導体を形成し、さらにこの上にカバー層を積層することで第2配線基板2yを形成することができる。
配線導体は、信号用の配線導体とグランド用の配線導体で伝送線路を形成しており、信号用の配線導体の配線幅や配線厚、または信号用の配線導体とグランド用の配線導体間の距離、あるいは絶縁層やカバー層の厚みを設定することによって、特性インピーダンスを任意の値(一般的には、シングル配線であれば50Ω、差動配線であれば100Ω)に設定す
ることができる。特性インピーダンスが整合された信号伝送路によって、信号の伝送特性が向上された電子装置を実現することが可能となる。伝送送路は、高周波信号を伝送するのに適した構造であればよく、例えば、マイクロストリップ線路、ストリップ線路、コプレナー線路、または2つの平行な線路導体からなる差動線路構造としてもよい。
第2配線基板2yに形成されている配線導体および電極は、例えば銅(Cu),銀(Ag),ニッケル(Ni),クロム(Cr),チタン(Ti),金(Au),ニオブ(Nb)またはそれらの合金等の金属材料から成る薄膜等で形成することもできる。
基体2は、金属基板2zを有する場合には、基体2の最下部に位置するように第1配線基板2xの下面または第2配線基板2yの下面に接合される。このように基体2の最下部に位置するように金属基板2zが設けられていることによって、実装された電子素子5が動作した際に発生する熱を、金属基板2zを介して外部へ効率的に放散することが可能となり、好ましい。
金属基板2zは、例えばステンレス(SUS)、Fe−Ni−Co合金、42アロイ、銅(Cu)または銅合金等からなる。
基体2は、第1主面2a、および第1主面2aに相対する第2主面2b、および第1主面2a側に2つの電子素子搭載部2aa、2abを有している。電子素子搭載部2aa、2abにはそれぞれ電子素子5が搭載される。
また、基体2は、第1主面2a側にホルダ7が電子素子搭載部2aa、2abを取り囲むように設けられ、2つのホルダ搭載部2ac、2adを有している。ホルダ搭載部2ac、2adはそれぞれ互いに向かい合う対向部2aeを有している。なお、電子素子5がCCD型またはCMOS型等の撮像素子である場合には、ホルダ7は光学レンズ8と、光軸が電子素子搭載部2aa、2abを向くように光学レンズ8を保持するレンズ保持部7aを有している。また、ホルダ7は、光軸上に設けられるIRフィルタ等の光学フィルタ9を有していてもよい。
枕部3は、基体2の第2主面2b側に設けられており、例えば基体2を構成する第1配線基板2xの絶縁基体と同様の酸化アルミニウム質焼結体等の絶縁体でもよいし、金属基板2zと同様のステンレス(SUS)等の金属であってもよい。また、熱伝導率の大きいカーボンを有するカーボンシートであってもよいし、片面または両面に接着材が形成された粘着テープ等のテープであってもよい。なお、枕部3は、電子素子搭載用基板1を構成するものとしてもよいし、電子装置を構成するものとしてもよい。また、枕部3は外部に延出されて、組み立てられる電子機器に接するようにしてもよい。特に枕部3が熱伝導率の大きい金属、カーボンシート等の場合には、実装された電子素子5が動作した際に発生する熱を、外部へ効率的に放散することが可能となる。
平面透視において、図1(b)、図2〜図4、図5(b)、図6(b)に示す例のように、枕部3は、対向部2aeを跨いでおり、外縁部が電子素子搭載部2aa、2abとホルダ搭載部2ac、2adの間に位置するように設けられている。このような構成とすることによって、例えば電子素子5が電子素子搭載用基板1に搭載された電子装置を電子機器に組み立てを行う場合等、電子装置を取り扱う場合、および電子装置を組み立てた電子機器を使用する場合に、電子装置に対し応力が発生したとしても、電子素子5および電子素子5が搭載される電子素子搭載用基板1の電子素子搭載部2aa、2abに応力が加わり難いものとなり、電子素子5が剥がれるのを抑制されるものとなり、その結果、電子素子5と電子素子搭載用基板1との実装信頼性が低下するのを抑制することができる。これは、上述のように電子装置に対し応力が発生した場合に、枕部3で応力が分散するものとなるためである。また、基体2の長手方向において、対向部2aeを跨いでおり、枕部3の外縁部が電子素子搭載部2aa、2abとホルダ搭載部2ac、2adの間に位置するように設けられているため、電子装置に対し応力が発生した場合に、基体2が撓むように変形しようとしても、平面視で基体2の中央部に応力が集中するのを防ぎ、電子素子搭載部2aa、2abに応力が伝わり難いものとすることができる。
なお、図2、図3に示す例のように、平面視において、枕部3の外縁部は、平面視で2つの電子素子搭載部2aa、2abを結ぶ仮想直線Lに垂直な方向において、中央部の幅
W1が外側部の幅W2よりも大きいと、上述のように電子装置に対し応力が発生して、基体2が捻じれるように変形しようとしても、平面視で枕部3の角部に位置する部分に応力が集中するのを抑制することができ、例えば基体2を構成する第1配線基板2xの絶縁基体にクラックが発生するのを抑制することができる。また、枕部3の外縁部側に偏って応力が加わったとしても、枕部3の外縁部に沿って伝わる応力が直線状に伝わり難いものとなり、例えば基体2を構成する第1配線基板2xの絶縁基体に割れ等が発生するのを抑制することができる。なお、図3に示す例のように、平面視において、枕部3の外縁部が外側に凸の弧状となっていると、より効果的なものとなる。
また、図4に示す例のように、平面視において、枕部3の外縁部は、平面視で2つの電子素子搭載部2aa、2abを結ぶ仮想直線Lに垂直な方向において、外側部の幅W2が中央部の幅W1よりも大きいと、枕部3の外縁部側に偏って応力が加わったとしても、枕部3の外縁部に沿って伝わる応力が直線状に伝わり難いものとなり、例えば基体2を構成する第1配線基板2xの絶縁基体に割れ等が発生するのを抑制することができる。
また、図1〜図4に示す例のように、枕部3は、第1配線基板2xに設けられる場合には、例えば第1配線基板2xと同様な材料とすると、第1配線基板2xと一体に形成することができ、上述のように電子装置に対し応力が発生したとしても、電子素子5および電子素子5が搭載される電子素子搭載用基板1の電子素子搭載部2aa、2abに応力がより加わり難いものとなり、電子素子5が剥がれるのをより抑制されるものとなり、その結果、電子素子5と電子素子搭載用基板1との実装信頼性が低下するのをより抑制することができる。
また、図5、図6に示す例のように、枕部3は、金属基板2zに設けられる場合には、例えば金属基板2zと同様な材料とすると、金属基板2zと一体に形成することができ、上述のように電子装置に対し応力が発生したとしても、電子素子5および電子素子5が搭載される電子素子搭載用基板1の電子素子搭載部2aa、2abに応力がより加わり難いものとなり、電子素子5が剥がれるのをより抑制されるものとなり、その結果、電子素子5と電子素子搭載用基板1との実装信頼性が低下するのをより抑制することができる。また、実装された電子素子5が動作した際に発生する熱を、枕部3を介して外部へより効率的に放散することができる。
電子素子5は、電子素子搭載用基板1に実装され、ボンディングワイヤ6等により電子素子搭載用基板1に接続される。
電子装置は、電子素子搭載用基板1と、電子素子搭載用基板1の電子素子搭載部2aa、2abにそれぞれ搭載された電子素子5と、電子素子搭載用基板1のホルダ搭載部2ac、2adにそれぞれ搭載されたホルダ7とを有する。電子素子5がCCD型またはCMOS型等の撮像素子である場合には、電子素子搭載用基板1において、2つの電子素子搭載部2aa、2abのそれぞれに電子素子5、および2つのホルダ搭載部2ac、2adのそれぞれに光学レンズ8およびレンズ保持部7aを有するホルダ7が設けられることにより、撮像素子を2つ有した電子装置(イメージセンサモジュール)とすることができる。
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、数値等の種々の変形は可能である。
本実施形態の電子素子搭載用基板1によれば、第1主面2a、および第1主面2aに相対する第2主面2b、および第1主面2a側に電子素子5が搭載される2つの電子素子搭載部2aa、2ab、および第1主面2a側にホルダ7が電子素子搭載部2aa、2ab
を取り囲むように設けられ、互いに向かい合う対向部2aeを有する2つのホルダ搭載部2ac、2adを有する基体2と、第2主面2b側に設けられた枕部3とを有しており、平面透視において、枕部3は、対向部2aeを跨いでおり、外縁部が電子素子搭載部2aa、2abとホルダ搭載部2ac、2adの間に位置するように設けられていることから、例えば電子素子5が電子素子搭載用基板1に搭載された電子装置を電子機器に組み立てを行う場合等、電子装置を取り扱う場合、および電子装置を組み立てた電子機器を使用する場合に、電子装置に対し応力が発生したとしても、電子素子5および電子素子5が搭載される電子素子搭載用基板1の電子素子搭載部2aa、2abに応力が加わり難いものとなり、電子素子5が剥がれるのを抑制されるものとなり、その結果、電子素子5と電子素子搭載用基板1との実装信頼性が低下するのを抑制することができる。
本実施形態の電子装置によれば、上記構成の電子素子搭載用基板1を有していることによって、実装信頼性が低下するのを抑制されている。
本実施形態の電子装置によれば、第1主面2a、および第1主面2aに相対する第2主面2b、および第1主面2a側に電子素子5が搭載される2つの電子素子搭載部2aa、2ab、および第1主面2a側にホルダ7が電子素子搭載部2aa、2abを取り囲むように設けられ、互いに向かい合う対向部2aeを有する2つのホルダ搭載部2ac、2adを有する基体2を有した電子素子搭載用基板1と、電子素子搭載用基板1の電子素子搭載部2aa、2abに搭載された電子素子5と、電子素子搭載用基板1のホルダ搭載部2ac、2adに搭載されたホルダ7と、第2主面2b側に設けられた枕部3とを有しており、平面透視において、枕部3は、対向部2aeを跨いでおり、外縁部が電子素子5とホルダ7の間に位置するように設けられていることによって、実装信頼性が低下するのを抑制されている。
1:電子素子搭載用基板
2:基体
2a:第1主面
2b:第2主面
2aa、2ab:電子素子搭載部
2ac、2ad:ホルダ搭載部
2ae:対向部
2x:第1配線基板
2y:第2配線基板
2z:金属基板
3:枕部
4:接続電極
5:電子素子
6:ボンディングワイヤ
7:ホルダ
7a:レンズ保持部
8:光学レンズ
9:光学フィルタ

Claims (7)

  1. 第1主面、および該第1主面に相対する第2主面、および前記第1主面側に電子素子が搭載される2つの電子素子搭載部、および前記第1主面側にホルダが前記電子素子搭載部を取り囲むように設けられ、互いに向かい合う対向部を有する2つのホルダ搭載部を有する基体と、
    前記第2主面側に設けられた枕部とを有しており、
    平面透視において、該枕部は、前記対向部を跨いでおり、外縁部が前記電子素子搭載部を跨がず、前記対向部と前記電子素子搭載部の間に位置するように設けられていることを特徴とする電子素子搭載用基板。
  2. 平面視において、前記枕部の前記外縁部は、平面視で2つの前記電子素子搭載部を結ぶ仮想直線に垂直な方向において、中央部の幅が外側部の幅よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載の電子素子搭載用基板。
  3. 平面視において、前記枕部の前記外縁部は、平面視で2つの前記電子素子搭載部を結ぶ仮想直線に垂直な方向において、外側部の幅が中央部の幅よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載の電子素子搭載用基板。
  4. 前記基体は、第1配線基板と、該第1配線基板に接続された第2配線基板とを有しており、
    前記枕部は前記第1配線基板に設けられていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の電子素子搭載用基板。
  5. 前記基体は、第1配線基板と、該第1配線基板に接続された第2配線基板と、前記第1配線基板に接合された金属基板とを有しており、
    前記枕部は前記金属基板に設けられていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の電子素子搭載用基板。
  6. 請求項1乃至5のいずれか1つに記載の電子素子搭載用基板と、
    該電子素子搭載用基板の前記電子素子搭載部に搭載された電子素子と、
    前記電子素子搭載用基板の前記ホルダ搭載部に搭載されたホルダとを有することを特徴とする電子装置。
  7. 第1主面、および該第1主面に相対する第2主面、および前記第1主面側に電子素子が
    搭載される2つの電子素子搭載部、および前記第1主面側にホルダが前記電子素子搭載部を取り囲むように設けられ、互いに向かい合う対向部を有する2つのホルダ搭載部を有する基体を備えた電子素子搭載用基板と、
    該電子素子搭載用基板の前記電子素子搭載部に搭載された電子素子と、
    前記電子素子搭載用基板の前記ホルダ搭載部に搭載されたホルダと、
    前記第2主面側に設けられた枕部とを有しており、
    平面透視において、該枕部は、前記対向部を跨いでおり、外縁部が前記電子素子を跨がず、前記対向部と前記電子素子の間に位置するように設けられていることを特徴とする電子装置。
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