JP6955366B2 - 電子素子実装用基板、電子装置および電子モジュール - Google Patents

電子素子実装用基板、電子装置および電子モジュール Download PDF

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Description

本発明は、電子素子、例えばCCD(Charge Coupled Device)型またはCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)型等の撮像素子、LED(Light Emitting Diode)等の発光素子または集積回路等が実装される基板、電子装置および電子モジュールに関するものである。
従来より、絶縁層からなる配線基板を備えた電子素子実装用基板が知られている。また、このような電子素子実装用基板に電子素子が実装された電子装置が知られている(特許文献1参照)。
特開2005―340539号公報
特許文献1には、レンズ固定部材の接着固定、撮像素子の搭載、および搬送などにおける外部からの外力による角部の欠けまたは割れを低減させる為に、上面と側面との間の角部のみを面取りしている絶縁基板が記載されている。しかしながら、特許文献1に記載のように、絶縁基板の上面と側面との間の角部のみを面取りしていると、照明により絶縁基板の周囲に影が発生しやすくなる。これにより、例えば絶縁基板を移載する際等の画像認識の工程、または絶縁基板の外縁を認識して電子素子を実装する工程等で影を外形ラインとして認識する場合があった。
本発明の1つの態様に係る電子素子実装用基板は、上面に電子素子が実装される実装領域を有する基板と、上面視において、前記実装領域の端部に位置する電極パッドと、前記電極パッドよりも外側において、前記基板の上面に位置する枠体とを備えており、前記枠体の側面は、前記枠体の上端から前記枠体の下端にかけて傾斜しているとともに、上面視において前記枠体の上端から前記枠体の下端にかけて外側に広がっており、前記基部の側面は、前記基部の上端から前記基部の下端にかけて傾斜しているとともに、上面視において前記基部の上端から前記基部の下端にかけて外側に広がっており、上面視において、前記基部の上面の外縁は、前記枠体の下面の外縁よりも外側に突出していることを特徴としている。
本発明の1つの態様に係る電子素子実装用基板は、上面に電子素子が実装される実装領域を有する、金属材料から成る基部と、上面視において、前記実装領域の端部に位置する電極パッドと、前記基部の上面に位置する枠体と、を備えており、前記枠体の側面は、前記枠体の上端から前記枠体の下端にかけて傾斜しているとともに、上面視において前記枠体の上端から前記枠体の下端にかけて外側に広がっていることを特徴とする。
本発明の1つの態様に係る電子素子実装用基板は、上面に電子素子が実装される実装領域を有する基部と、上面視において、前記実装領域の端部に位置する電極パッドと、前記電極パッドよりも外側において、前記基部の上面に位置する枠体と、を備えており、前記基部の側面は、前記基部の上端から前記基部の下端にかけて傾斜しているとともに、上面視において前記基部の上端から前記基部の下端にかけて外側に広がっており、前記枠体の側面は、前記枠体の上端から前記枠体の下端にかけて傾斜しているとともに、上面視において前記枠体の上端から前記枠体の下端にかけて外側に広がっており、前記基部の側面の傾斜角度と前記枠体の側面の傾斜角度とは、同じであることを特徴とする。
本発明の1つの態様に係る電子装置は、電子素子実装用基板と、前記実装領域に実装された電子素子と、前記枠体の上端に、前記電子素子を覆って設けられた蓋体と、を備えている。
本発明の1つの態様に係る電子モジュールは、電子装置と、前記電子装置の上面に位置した筐体と、を備えている。
本発明の1つの態様に係る電子素子実装用基板は、上記のような構成により、電子素子
実装用基板の外周部に影が発生することを低減させることが可能となる。さらに、上述した電子素子実装用基板を備えた電子装置を用いることによって、実装性を向上させることが可能な電子装置および電子モジュールを提供することが可能となる。
図1(a)は本発明の第1の実施形態に係る電子素子実装用基板および電子装置の外観を示す上面図であり、図1(b)は図1(a)のX1−X1線に対応する縦断面図である。 図2(a)は本発明の第1の実施形態のその他の態様に係る電子素子実装用基板、および電子装置の外観を示す上面図であり、図2(b)は図2(a)のX2−X2線に対応する縦断面図である。 図3(a)は本発明の第1の実施形態のその他の態様に係る電子素子実装用基板、電子装置および電子モジュールの外観を示す上面図であり、図3(b)は図3(a)のX3−X3線に対応する縦断面図である。 図4(a)は本発明の第2の実施形態に係る電子素子実装用基板および電子装置の外観を示す上面図であり、図4(b)は図4(a)のX4−X4線に対応する縦断面図である。 図5(a)は本発明の第3の実施形態に係る電子素子実装用基板および電子装置の外観を示す上面図であり、図5(b)は図5(a)のX5−X5線に対応する縦断面図である。 図6(a)は本発明の第4の実施形態に係る電子素子実装用基板および電子装置の外観を示す上面図であり、図6(b)は図6(a)のX6−X6線に対応する縦断面図である。 図7(a)は本発明の第5の実施形態に係る電子素子実装用基板および電子装置の外観を示す上面図であり、図7(b)は図7(a)のX7−X7線に対応する縦断面図である。
<電子素子実装用基板および電子装置の構成>
以下、本発明のいくつかの例示的な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、電子素子実装用基板に電子素子が実装され、電子素子実装用基板の上面に蓋体が接合された構成を電子装置とする。また、電子素子実装用基板の上面側、下面側または電子装置を覆うように設けられた筐体または部材を有する構成を電子モジュールとする。電子素子実装用基板、電子装置および電子モジュールは、いずれの方向が上方若しくは下方とされてもよいが、便宜的に、直交座標系xyzを定義するとともに、z方向の正側を上方とする。
(第1の実施形態)
図1〜図3を参照して本発明の第1の実施形態における電子装置21、および電子素子実装用基板1について説明する。本実施形態における電子装置21は、電子素子実装用基板1と電子素子10とを備えている。なお、図1〜図3は電子装置21を示しており、図3は電子モジュールを示している。
電子素子実装用基板1は、上面に電子素子10が実装される実装領域4を有する基部2aを有する。基部2aは上面視において、実装領域4の端部に位置する電極パッド3を有する。電子素子実装用基板1は基部2aの電極パッド3よりも外側において、基部2aの上面に位置する枠体2bを有している。枠体2bの側面は、枠体2bの上端から下端にかけて傾斜しているとともに、上面視において上端から下端にかけて外側に広がっている。
電子素子実装用基板1は、上面に電子素子10が実装される実装領域4を有する基部2
aを有する。基部2aは上面視において、実装領域4の端部に位置する電極パッドを有する。電子素子実装用基板1は基部2aの電極パッド3よりも外側において、基部2aの上面に位置する枠体2bを有している。なお、ここでは枠体2bと基部2aから構成されるもの、枠体2bだけから構成される物、または基部2aからのみ構成される物を総じて基板2と称する。
実装領域4は、基板2の中心部近傍に設けられていてもよいし、基板2の中心部から偏心した位置に設けられていてもよい。なお、実装領域4は上面視で電子素子10の一部と重なっていればよく、電子素子10の外縁よりも大きくてもよいし、電子素子10の外縁よりも小さくてもよい。
電子素子実装用基板1の基部2aおよび枠体2bは絶縁層が複数積層されていてもよいし、一体で形成されていてもよい。基部2aおよび枠体2bを構成する絶縁層の材料は例えば、電気絶縁性セラミックスまたは樹脂(例えば、プラスティックス、熱可塑性樹脂)等が使用される。また、基部2aは金属材料から成っていてもよい。
基部2aおよび枠体2bを形成する絶縁層の材料として使用される電気絶縁性セラミックスとしては例えば、酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、窒化珪素質焼結体またはガラスセラミック焼結体等である。基部2aおよび枠体2bを形成する絶縁層の材料として使用される樹脂としては例えば、熱可塑性の樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂またはフッ素系樹脂等である。フッ素系樹脂としては例えば、ポリエステル樹脂または四フッ化エチレン樹脂等である。
基部2aおよび枠体2bを形成する絶縁層は、前述した材料から成る絶縁層を複数上下に積層して形成されていてもよい。基部2aおよび枠体2bを形成する絶縁層は、図1に示すように2層〜3層の絶縁層から形成されていてもよいし、4層以上の絶縁層から形成されていてもよい。絶縁層が2層〜3層の場合には、電子素子実装用基板1の薄型化を図ることができる。また、絶縁層が6層以上の場合には、電子素子実装用基板1の剛性を高めることができる。また、図1〜図2に示す例のように、枠体2bに開口部を設け、設けた開口部の大きさを異ならせた上面に段差部を形成していてもよく、後述する電極パッド3が段差部に設けられていてもよい。
基部2aと枠体2bは同一の材料から成っていてもよいし、異なる材料から成っていてもよい。例えば、基部2aと枠体2bが異なる材料から成るとき、基部2aと枠体2bは接合材等を用いて接合されていてもよい。
基板2は例えば、最外周の1辺の大きさは0.3mm〜10cmであり、平面視におい
て基板2が矩形状あるとき、正方形であってもよいし長方形であってもよい。また例えば、基板2の厚みは0.2mm以上である。
電子素子実装用基板1は実装領域4の端部に位置する電極パッド3を有している。ここで電極パッド3は上面視において実装領域4の端部と重なっていればよく、基板2の基部2aまたは枠体2bのどちらか、または両方に設けられていてもよい。また、実装領域4の端部とは、実装領域4の中心以外の点を指している。また、電極パッド3とは、電極パッド3と電子素子10とを接続する素子接合材13が接続されるエリアのことであり、それよりも内側または外側に導通している配線が延びていてもよい。
基板2の上面、側面または下面には、外部回路接続用の電極が設けられていてもよい。外部回路接続用の電極は、基部2aおよび枠体2bと外部回路基板、あるいは電子装置2
1と外部回路基板とを電気的に接続するものである。
さらに基板2の内部には、電極パッド3以外に、絶縁層間に形成される内部配線および内部配線同士を上下に接続する貫通導体が設けられていてもよい。これら内部配線または貫通導体は、基板2の表面に露出していてもよい。この内部配線または貫通導体によって、電極パッド3、と外部回路接続用の電極はそれぞれ電気的に接続されていてもよい。
電極パッド3、外部回路接続用の電極、内部配線および貫通導体は、基板2が電気絶縁性セラミックスから成る場合には、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、マンガン(Mn)、銀(Ag)若しくは銅(Cu)またはこれらから選ばれる少なくとも1種以上の金属材料を含有する合金等から成る。また、電極パッド3、外部回路接続用の電極、内部配線および貫通導体は、基板2が樹脂から成る場合には、銅(Cu)、金(Au)、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、モリブデン(Mo)若しくはチタン(Ti)またはこれらから選ばれる少なくとも1種以上の金属材料を含有する合金等から成る。または、基板2を構成する基部2aと枠体2bがそれぞれ異なる材料から成るときには、それぞれの材料にあった上述した材料から、電極パッド3、外部回路接続用の電極、内部配線および貫通導体はそれぞれ設けられていてよい。
電極パッド3、外部回路接続用の電極、内部配線および貫通導体の露出表面に、めっき層が設けられてもよい。この構成によれば、外部回路接続用の電極、内部配線および貫通導体の露出表面を保護して酸化を抑制できる。
電気素子実装用基板1の枠体2bの側面は、枠体2bの上端から下端にかけて傾斜しているとともに、上面視において上端から下端にかけて外側に広がっている。つまり、側面視において台形状になっている。枠体2bを構成する材料が電気絶縁性セラミックスまたは樹脂から成るとき、電子モジュールの筐体の接着固定、電子素子10の実装、および枠体2bの搬送などにおける外部からの外力による角部の欠けまたは割れを低減させる為に、枠体2bの上面と側面との間の角部のみを面取りをすることがある。しかしながら、枠体2bの上面と側面との間の角部のみを面取りしていると、照明により絶縁基板の周囲に影が発生しやすくなる恐れがある。これにより、例えば枠体2bを移載する際等の画像認識の工程、または枠体2bの外縁を認識して電子素子10を実装する工程等で影のラインを外形ラインと誤認識し、実装不具合が起きるおそれがあった。
これに対し本発明の実施形態に係る電子素子実装用基板1は、上述したような構成であることによって、電子素子実装用基板1の外周部に影が発生することを低減させることが可能となる。これは、側面が傾斜していることによって、検査時に上方から照射される光を妨げる壁が少なくなる。つまり、光の妨げによって生じる電子素子実装用基板1の外形の影が、上面視において電子素子実装用基板1の外縁よりも外側に生じ難くすることができる。よって、例えば枠体2bを移載する際等の画像認識の工程、または枠体2bの外縁を認識して電子素子10を実装する工程等で影のラインを外形ラインと誤認識することを低減させることが可能となり、実装不具合を低減させることが可能となる。
図1〜図3に示す例の様に、電子素子実装用基板1は上面視において、基部2aの外縁は、枠体2bの外縁よりも外側に突出していてもよい。基部2aの外縁が枠体2bの外縁よりも外側に突出しているとき、突出した基部2aの上面に電子部品を実装、または外部回路基板と接続することができるため、電子装置21の高機能化を図ることが可能となる。なおこのとき、枠体2bの側面が枠体2bの上端から下端に欠けて傾斜していることで、基部2aに枠体2bを移載する工程の画像認識の工程で枠体2bの影のラインを外形ラインと誤認識することを低減させることが可能となる。ひいては、実装不具合を低減させることが可能となる。
また、図2および図3に示す例の様に、基部2aの突出した領域の上面に位置あわせパターン5を設けてもよい。これにより、枠体2bの実装工程をより簡素化できるとともに、枠体2bの回転または実装ズレを検出することが可能となる。
基部2aは図1および図2に示す例の様に、複数の絶縁層から成っていてもよい。また、図3に示す例の様に単層の絶縁層または金属材料から成る平板であってもよい。
基部2aが複数の絶縁層から成るとき、基部2aの内面にも配線導体を設けることができるため、回路を形成することができ、電子装置21の電気特性の向上を図ることができる。また、基部2aが複数の絶縁層から成ることで基部2aの強度を向上させることが可能となる。
図3に示す例の様に基部2aが単層の絶縁層または金属材料から成る平板であるとき、電子装置21の薄型化が可能となる。また、基部2aが金属材料から成る平板であるとき、電子装置21の放熱性を向上させることが可能となるため、電子装置21を実装時に電子装置が発熱したとしても発熱による誤作動の可能性を低減させることが可能となる。
位置あわせパターン5が電極パッド3と同様の材料で設けられていてもよいし、異なる材料でも蹴られていてもよい。また、表面にめっき層が被着されていてもよいし、されていなくてもよい。また例えば基部2aが金属材料から成る平板である時、位置あわせパターン5は、基部2aに設けられた切欠きから成っていてもよい。
また、基部2aを形成する金属材料として例えば、ステンレス(SUS)、Fe−Ni−Co合金、42アロイ、銅(Cu)または銅合金等が挙げられる。例えば、枠体2bが約5×10−6/℃〜10×10−6/℃の熱膨張率を有する酸化アルミニウム質焼結体である場合、基部2aは約10×10−6/℃〜17×10−6/℃の熱膨張率を有するステンレス(SUS410またはSUS304等)を用いることができる。
この場合には、枠体2bと基部2aとの熱収縮差・熱膨張差が小さくなるので、枠体2bと基部2aとの間にかかる応力を小さくすることができ、枠体2bまたは基部2aが変形することを低減することができる。その結果、枠体2bにクラックまたは割れが発生することを低減させることが可能となる。
基板2の基部2aと枠体2bとが同一材料から成るとき、枠体2bと基部2aとは一体的に形成されていてもよい。これにより、基部2aと枠体2bとが強固に接続される。よって、電子素子10を実装する熱履歴等で基部2aと枠体2bとが乖離する又は、ずれてしまうことを低減させることが可能となる。
基板2の下面と側面(斜面)との成す角度θは、それぞれの工程で用いられる光源の位置から外周部に影が発生しづらい角度であればよく、例えば45°≦θ<90°であってもよい。角度θが45°以上であると、基板2の下面と側面(斜面)とで形成される角部がもろくなることによる、欠け等の発生の恐れを低減することができる。角度θが90°未満であることで、上述した欠け等の恐れをより低減できるとともに、外周部に影が発生することを低減させる効果をより十分に発揮することができる。
<電子装置の構成>
図1〜図2に電子装置21の例を示す。電子装置21は、電子素子実装用基板1と、電子素子実装用基板1の実装領域4に実装された電子素子10と、電子素子10を覆って設けられた蓋体12を備えている。
電子装置21は、電子素子実装用基板1と、電子素子実装用基板1の実装領域4に実装された電子素子10を有している。電子素子10は、例えばCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)、CCD(Charge Coupled Device)等の撮像素子、またはLED(Light Emitting Diode)などの発光素子、またはLSI(Large Scale Integrated)等の集積回路等である。なお、電子素子10は、接着材を介して、基板2(基部2a)の上面に配置されていてもよい。この接着材は、例えば、銀エポキシまたは熱硬化性樹脂等が使用される。
電子装置21は、電子素子10を覆うとともに、電子素子実装用基板1の上面に接合された蓋体12を有していてもよい。ここで、電子素子実装用基板1は枠体2bの上面に蓋体12を接続してもよいし、蓋体12支え、枠体2bの上面であって電子素子10を取り囲むように設けられた枠状体を設けてもよい。また、枠状体は枠体2bと同じ材料から構成されていてもよいし、別の材料で構成されていてもよい。
枠状体と枠体2bとが同じ材料から成る場合、枠状体と枠体2bとは開口部を設けるなどして最上層の絶縁層と一体化するように作られていてもよいし、別に設けるろう材等でそれぞれ接合してもよい。
また、枠状体と枠体2bとが別の材料から成る例として枠状体が蓋体12と枠体2bとを接合する蓋体接合材14と同じ材料から成る場合がある。このとき、蓋体接合材14を厚く設けることで、接着の効果と枠状体(蓋体12を支える部材)としての効果を併せ持つことが可能となる。この時の蓋体接合材14は例えば熱硬化性樹脂または低融点ガラスまたは金属成分から成るろう材等が挙げられる。また、枠状体と蓋体12とが同じ材料から成る場合もあり、このときは枠状体と蓋体12は同一個体として構成されていてもよい。
蓋体12は、例えば電子素子10がCMOS、CCD等の撮像素子、またはLEDなどの発光素子である場合ガラス材料等の透明度の高い部材が用いられる。また蓋体12は例えば、電子素子10が集積回路等であるとき、金属製材料または有機材料が用いられていてもよい。
蓋体12は、蓋体接合材14を介して電子素子実装用基板1と接合している。蓋体接合材14を構成する材料として例えば、熱硬化性樹脂または低融点ガラスまたは金属成分から成るろう材等がある。
電子装置21が図1〜図3に示すような電子素子実装用基板1を有する。このことで電子素子10の実装性を向上させることが可能となる。
<電子モジュールの構成>
図3に電子素子実装用基板1を用いた電子モジュール31の一例を示す。電子モジュール31は、電子装置21と電子装置21の上面または電子装置21を覆うように設けられた筐体32とを有している。なお、以下に示す例では説明のため撮像モジュールを例に説明する。
電子モジュール31は筐体32(レンズホルダー)を有している。筐体32を有することでより気密性の向上または外部からの応力が直接電子装置21に加えられることを低減することが可能となる。筐体32は、例えば樹脂または金属材料等から成る。また、筐体32がレンズホルダーであるとき筐体32は、樹脂、液体、ガラスまたは水晶等からなるレンズが1個以上組み込まれていてもよい。また、筐体32は、上下左右の駆動を行う駆
動装置等が付いていて、電子素子実装用基板1と電気的に接続されていてもよい。
なお、筐体32は上面視において4方向の少なくとも一つの辺において開口部が設けられていてもよい。そして、筐体32の開口部から外部回路基板が挿入され電子素子実装用基板1と電気的に接続していてもよい。また筐体32の開口部は、外部回路基板が電子素子実装用基板1と電気的に接続された後、樹脂等の封止材等で開口部の隙間を閉じて電子モジュール31の内部が気密されていてもよい。
<電子素子実装用基板および電子装置の製造方法>
次に、本実施形態の電子素子実装用基板1および電子装置21の製造方法の一例について説明する。なお、下記で示す製造方法の一例は、基部2aおよび枠体2bを多数個取り配線基板を用いた製造方法である。
(1)まず、基部2aおよび枠体2bを構成するセラミックグリーンシートを形成する。例えば、酸化アルミニウム(Al)質焼結体である基部2aおよび枠体2bを得る場合には、Alの粉末に焼結助材としてシリカ(SiO)、マグネシア(MgO)またはカルシア(CaO)等の粉末を添加し、さらに適当なバインダー、溶剤および可塑剤を添加し、次にこれらの混合物を混錬してスラリー状となす。その後、ドクターブレード法またはカレンダーロール法等の成形方法によって多数個取り用のセラミックグリーンシートを得る。
なお、基部2aおよび枠体2bが、例えば樹脂から成る場合は、所定の形状に成形できるような金型を用いて、トランスファーモールド法またはインジェクションモールド法等で成形することによって基部2aおよび枠体2bを形成することができる。また、基部2aおよび枠体2bは、例えばガラスエポキシ樹脂のように、ガラス繊維から成る基材に樹脂を含浸させたものであってもよい。この場合には、ガラス繊維から成る基材にエポキシ樹脂の前駆体を含浸させ、このエポキシ樹脂前駆体を所定の温度で熱硬化させることによって基部2aおよび枠体2bを形成できる。
また、ここで基部2aが金属材料から成る平板であるときは、所定の金属材料をスタンピング金型を用いた打ち抜き加工またはエッチング加工等で基部2aを作製することができる。なお、基部2aと枠体2bが異なる材料から成るときには上述したそれぞれの方法で各々設けることができる。
(2)次に、スクリーン印刷法等によって、上記(1)の工程で得られたセラミックグリーンシートに電極パッド3、外部回路接続用電極、内部配線および貫通導体となる部分に、金属ペーストを塗布または充填する。この金属ペーストは、前述した金属材料から成る金属粉末に適当な溶剤およびバインダーを加えて混練することによって、適度な粘度に調整して作製される。なお、金属ペーストは、基部2aおよび枠体2bとの接合強度を高めるために、ガラスまたはセラミックスを含んでいても構わない。また、基部2aの表面所定の箇所に金属ペーストを塗布することで位置合わせパターン5を形成することができる。
(3)次に、前述のグリーンシートを金型等によって加工する。ここで枠体2bとなるグリーンシートの中央部に、開口部を形成してもよい。
(4)次に、各絶縁層となるセラミックグリーンシートを積層して加圧する。このことにより基部2aおよび枠体2bを積層し、基板2(電子素子実装用基板1)となるセラミックグリーンシート積層体を作製してもよい。なお、この段階において金型で側面となる箇所を押圧することで、上端から下端にかけて傾斜しているとともに、上面視において上端から下端かけて外側に広がっている側面を形成することができる。
(5)次に、このセラミックグリーンシート積層体を約1500℃〜1800℃の温度で焼成して、基部2aおよび枠体2b、または基板2(電子素子実装用基板1)が複数配列された多数個取り配線基板を得る。なお、この工程によって、前述した金属ペーストは、基部2aおよび枠体2b、または基板2(電子素子実装用基板1)となるセラミックグリーンシートと同時に焼成され、電極パッド3、外部回路接続用電極、内部配線および貫通導体となる。
(6)次に、焼成して得られた多数個取り配線基板を複数の基部2aおよび枠体2b、または基板2(電子素子実装用基板1)に分断する。この分断においては、基部2aおよび枠体2b、または基板2(電子素子実装用基板1)の外縁となる箇所に沿って多数個取り配線基板に分割溝を形成しておき、この分割溝に沿って破断させて分割する方法またはスライシング法等により基基部2aおよび枠体2b、または基板2(電子素子実装用基板1)の外縁となる箇所に沿って切断する方法等を用いることができる。なお、分割溝は、焼成後にスライシング装置により多数個取り配線基板の厚みより小さく切り込むことによって形成することができるが、多数個取り配線基板用のセラミックグリーンシート積層体にカッター刃を押し当てたり、スライシング装置によりセラミックグリーンシート積層体の厚みより小さく切り込んだりすることによって形成してもよい。
なお、このセラミックグリーンシート積層体にカッター刃を押し当てる工程において、カッター刃の刃角を急なものとすることで、上端から下端にかけて傾斜しているとともに、上面視において上端から下端かけて外側に広がっている側面を形成することができる。また、各個片に分割した基部2aおよび枠体2bの側面を上端から下端にかけて傾斜しているとともに、上面視において上端から下端かけて外側に広がるように研磨等することで、上端から下端にかけて傾斜しているとともに、上面視において上端から下端かけて外側に広がっている側面を形成することができる。なおここで、個片に分割した基部2aおよび枠体2bを接合することで、電子素子実装用基板1を作製することができる。
(7)次に、電子素子実装用基板1に電子素子10を実装する。電子素子10はワイヤーボンディング等で電子素子実装用基板1と電気的に接合させる。またこのとき、電子素子10または電子素子実装用基板1に接着材等を設け、電子素子実装用基板1に固定しても構わない。また、電子素子10を電子素子実装用基板1に実装した後、蓋体12を蓋体接合材14で接合してもよい。
以上(1)〜(7)の工程のようにして電子素子実装用基板1を組み立て、電子素子10を実装することで、電子装置21を作製することができる。なお、上記(1)〜(7)の工程順番は指定されない。
(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素子実装用基板1について、図4を参照しつつ説明する。本実施形態における電子素子実装用基板1において、第1の実施形態の電子素子実装用基板1と異なる点は、基部2aは上端から下端まで側面が傾斜している点である。
図4に示す例では、基部2aの側面は、基部2aの上端から下端にかけて傾斜しているとともに、上面視において上端から下端かけて外側に広がっている。これにより、基部2aに枠体2bが接合された状態の基板2を外部回路基板と接続する工程または電子素子10を基部2aの外辺を基準にして実装する工程の画像認識の過程で基部2aの影のラインを外形ラインと誤認識することを低減させることが可能となり、実装不具合を低減させることが可能となる。
ここで、基部2aと枠体2bの側面の傾斜の角度は同じであってもよいし異なっていてもよい。基部2aと枠体2bの側面の傾斜の角度が同じである場合には、傾斜をもうける治具を共通して使用させることが可能となる。また、基部2aと枠体2bの側面の傾斜の角度が異なる場合は、基部2aに用いられる画像機の照明(例えば外部回路基板に実装時の画像機)と、枠体2bに用いられる画像機の照明(例えば基部2aに枠体2bを実装時の画像機)とが異なる場合に、それぞれ影の発生を低減させるに適した角度を設けることが可能となる。
基部2aの側面を上端から下端にかけて傾斜しているとともに、上面視において上端から下端かけて外側に広がっているように作製する方法としては、第1実施形態に記載の枠体2bの製造方法と同様に作製することができる。
なお、図4に示す例では基部2aは複数の層から構成されているが、金属材料の平板であってもよく、この場合は例えば加熱を行い金型の押圧等を使用することで側面の傾斜を作製することが可能となる。
(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態による電子素子実装用基板1について、図5を参照しつつ説明する。本実施形態における電子素子実装用基板1において、第2の実施形態の電子素子実装用基板1と異なる点は、基部2aと枠体2bの側面の傾斜が連なっている点である。
図5に示す例では、基部2aの側面は、基部2aの上端から下端にかけて傾斜しているとともに、上面視において上端から下端かけて外側に広がっている。さらに、基部2aと枠体2bとの側面は枠体2bの上端から基部2aの下端にかけて連続して傾斜している。このことで、基板2を外部回路基板と接続する工程または電子素子10を基板2の外辺を基準にして実装する工程の画像認識の過程で基板2の影を外形ラインと誤認識することを低減させることが可能となり、実装不具合を低減させることが可能となる。
また、図5に示す例の構成では、枠体2bと基部2aとを一体化した状態で側面に傾斜を設けることが可能となる。よって、枠体2bと基部2aとの接合強度を向上させるとともに、傾斜を設ける工程が1回で済ませることが可能となるためより容易に傾斜を有する電子素子実装用基板1を作製することが可能となる。
基部2aと枠体2bとの側面は枠体2bの上端から基部2aの下端にかけて連続して傾斜しているように作製する方法として例えば基板2が電気絶縁性セラミックから成るときは、第1実施形態に記載の製造方法において、まず枠体2bと基部2aとを加圧して積層し、基板2のセラミック積層体を作製し、セラミック積層体に対して枠体2bと同様に作製することができる。
(第4の実施形態)
図6を参照して本発明の第4の実施形態における電子装置21、および電子素子実装用基板1について説明する。本実施形態における電子装置21は、電子素子実装用基板1と電子素子10とを備えている。なお、本実施形態では図6では電子装置21を示している。なお、図6で示す電子装置21では蓋体12を省略している。
電子素子実装用基板1は、電子素子10が実装される実装領域4を有する基部2aを有する。基部2aは平面視において、実装領域4の端部に位置する電極パッド3とを備えて
いる。基部2aの側面は、電極パッド3の外側において、基部2aの上端から基部2aの下端にかけて傾斜しているとともに、上面視において上端から下端かけて外側に広がっている。
ここで、電子装置21の構造、基本的な構造並びに電子素子実装用基板1を構成する基部2a、電極パッド3、実装領域4およびその他、基本的な条件/構成/材料は第1の実施形態と類似または同様であるため説明は省略する。以下、第4の実施形態における特徴部分および第1の実施形態とは異なる部分のみ説明をする。
電子素子実装用基板1は電子素子10が実装される実装領域4を有する基部2aを有する。
実装領域4は、基部2aの中心部近傍に設けられていてもよいし、基部2aの中心部から偏心した位置に設けられていてもよい。なお、実装領域4は上面視で電子素子10の一部と重なっていればよく、電子素子10の外縁よりも大きくてもよいし、後述する図7のように電子素子10の外縁よりも小さくてもよい。実装領域4は基部2aの上面に設けられていてもよいし、後述する図7のように基部2aの下面に設けられていてもよい。なお、電極パッド3は上面視において実装領域4の端部と重なっていればよく、例えば実装領域4が基部2aの下面にあるとき、電極パッド3は基部2aの上面もしくは下面の少なくとも何れか一方に設けられていればよい。
基部2aは図6に示す例では、平板形状であるが後述する図7に示す例の様に実装領域4の一部に貫通孔が設けられていてもよい。また、基部2aに設けられた貫通孔の内部に電子素子10が収納されていてもよい。電気素子実装用基板1の基部2aの側面は、電極パッド3の外側において、基部2aの上端から基部2aの下端にかけて傾斜しているとともに、上面視において上端から下端かけて外側に広がっている。
基部2aを構成する材料が電気絶縁性セラミックス、樹脂または金属材料から成るとき、電子モジュールの筐体の接着固定、電子素子10の実装、および基部2aの搬送などにおける外部からの外力による角部の欠けまたは割れを低減させる為に、基部2aの上面と側面との間の角部のみを面取りをすることがある。しかしながら、基部2aの上面と側面との間の角部のみを面取りしていると、照明により絶縁基板の周囲に影が発生しやすくなる恐れがある。これにより、例えば基部2aを外部回路基板に実装する際に移載を行う際の画像認識の工程、または基部2aの外縁を認識して電子素子10を実装する工程等で影のラインを外形ラインと誤認識し、実装不具合が起きるおそれがあった。
これに対し本発明の実施形態に係る電子素子実装用基板1は、上述したような構成であり、電子素子実装用基板1の外周部に影が発生することを低減させることが可能となる。よって、例えば基部2aを移載する際等の画像認識の工程、または基部2aの外縁を認識して電子素子10を実装する工程等で影のラインを外形ラインと誤認識することを低減させることが可能となり、実装不具合を低減させることが可能となる。
<電子装置の構成>
図6に電子装置21の例を示す。なお、図6では蓋体12を省略している。電子装置21は、電子素子実装用基板1と、電子素子実装用基板1の実装領域4に実装された電子素子10と、電子素子10を覆って設けられた蓋体12を備えている。以下、電子装置21の構成/条件/材料などは第1実施形態に記載の内容と同様であるため、説明は省略する。
電子装置21は蓋体12支え、基部2aの上面であって電子素子10を取り囲むように
設けられた枠状体を設けてもよい。また、枠状体は基部2aと同じ材料から構成されていてもよいし、別の材料で構成されていてもよい。また、枠状体の側面も同様に、上端から下端にかけて傾斜しているとともに、上面視において上端から下端にかけて外側に広がっていてもよい。
枠状体と基部2aとが同じ材料から成る場合、枠状体と基部2aとは開口部を設けるなどして最上層の絶縁層と一体化するように作られていてもよい。また、別に設けるろう材等でそれぞれ接合してもよい。
また、枠状体と基部2aとが別の材料から成る例として枠状体が蓋体12と基部2aとを接合する蓋体接合材14と同じ材料から成る場合がある。このとき、蓋体接合材14を厚く設けることで、接着の効果と枠状体(蓋体12を支える部材)としての効果を併せ持つことが可能となる。この時の蓋体接合材14は例えば熱硬化性樹脂または低融点ガラスまたは金属成分から成るろう材等が挙げられる。また、枠状体と蓋体12とが同じ材料から成る場合もあり、このときは枠状体と蓋体12は同一個体として構成されていてもよい。
電子装置21が図6に示すような電子素子実装用基板1を有している。このことで電子素子10の実装性を向上させることが可能となる。
<電子モジュールの構成>
次に電子素子実装用基板1を用いた電子モジュール31の一例を示す。電子モジュール31は、電子装置21と電子装置21の上面または電子装置21を覆うように設けられた筐体32とを有している。以下、電子モジュール31の構成/条件/材料などは第1実施形態に記載の内容と同様であるため、説明は省略する。
<電子素子実装用基板および電子装置の製造方法>
次に、本実施形態の電子素子実装用基板1および電子装置21の製造方法の一例について説明する。なお、下記で示す製造方法の一例は、基部2aを多数個取り配線基板を用いた製造方法である。
(1)まず、基部2aを構成するセラミックグリーンシートを形成する。例えば、酸化アルミニウム(Al)質焼結体である基部2aを得る場合には、Alの粉末に焼結助材としてシリカ(SiO)、マグネシア(MgO)またはカルシア(CaO)等の粉末を添加し、さらに適当なバインダー、溶剤および可塑剤を添加し、次にこれらの混合物を混錬してスラリー状となす。その後、ドクターブレード法またはカレンダーロール法等の成形方法によって多数個取り用のセラミックグリーンシートを得る。
なお、基部2aが、例えば樹脂から成る場合は、所定の形状に成形できるような金型を用いて、トランスファーモールド法またはインジェクションモールド法等で成形することによって基部2aを形成することができる。また、基部2aは、例えばガラスエポキシ樹脂のように、ガラス繊維から成る基材に樹脂を含浸させたものであってもよい。この場合には、ガラス繊維から成る基材にエポキシ樹脂の前駆体を含浸させ、このエポキシ樹脂前駆体を所定の温度で熱硬化させることによって基部2aを形成できる。
(2)次に、スクリーン印刷法等によって、上記(1)の工程で得られたセラミックグリーンシートに電極パッド3、外部回路接続用電極、内部配線および貫通導体となる部分に、金属ペーストを塗布または充填する。この金属ペーストは、前述した金属材料から成る金属粉末に適当な溶剤およびバインダーを加えて混練することによって、適度な粘度に調整して作製される。なお、金属ペーストは、基部2aとの接合強度を高めるために、ガ
ラスまたはセラミックスを含んでいても構わない。
(3)次に、前述のグリーンシートを金型等によって加工する。ここで後述する図7に示す例の様に基部2aとなるグリーンシートの中央部に、貫通孔を形成してもよい。
(4)次に、各絶縁層となるセラミックグリーンシートを積層して加圧する。
なお、この段階において金型で側面となる箇所を押圧することで、上端から下端にかけて傾斜しているとともに、上面視において上端から下端かけて外側に広がっている側面を形成することができる。
(5)次に、このセラミックグリーンシート積層体を約1500℃〜1800℃の温度で焼成して、基部2aが複数配列された多数個取り配線基板を得る。なお、この工程によって、前述した金属ペーストは、基部2aとなるセラミックグリーンシートと同時に焼成され、電極パッド3、外部回路接続用電極、内部配線および貫通導体となる。
(6)次に、焼成して得られた多数個取り配線基板を複数の基部2aに分断する。この分断においては、基部2aの外縁となる箇所に沿って多数個取り配線基板に分割溝を形成しておき、この分割溝に沿って破断させて分割する方法またはスライシング法等により基基部2aの外縁となる箇所に沿って切断する方法等を用いることができる。なお、分割溝は、焼成後にスライシング装置により多数個取り配線基板の厚みより小さく切り込むことによって形成することができるが、多数個取り配線基板用のセラミックグリーンシート積層体にカッター刃を押し当てたり、スライシング装置によりセラミックグリーンシート積層体の厚みより小さく切り込んだりすることによって形成してもよい。
なお、このセラミックグリーンシート積層体にカッター刃を押し当てる工程において、カッター刃の刃角を急なものとすることで、上端から下端にかけて傾斜しているとともに、上面視において上端から下端かけて外側に広がっている側面を形成することができる。
また、各個片に分割した基部2aの側面を上端から下端にかけて傾斜しているとともに、上面視において上端から下端かけて外側に広がるように研磨等する。このことで、上端から下端にかけて傾斜しているとともに、上面視において上端から下端かけて外側に広がっている側面を形成することができる。
(7)次に、電子素子実装用基板1に電子素子10を実装する。電子素子10はワイヤーボンディング等で電子素子実装用基板1と電気的に接合させる。またこのとき、電子素子10または電子素子実装用基板1に接着材等を設け、電子素子実装用基板1に固定しても構わない。また、電子素子10を電子素子実装用基板1に実装した後、蓋体12を蓋体接合材14で接合してもよい。
以上(1)〜(7)の工程のようにして電子素子実装用基板1を組み立て、電子素子10を実装することで、電子装置21を作製することができる。なお、上記(1)〜(7)の工程順番は指定されない。
(第5の実施形態)
次に、本発明の第5の実施形態による電子素子実装用基板1について、図7を参照しつつ説明する。本実施形態における電子素子実装用基板1において、第4の実施形態の電子素子実装用基板1と異なる点は、実装領域4および電極パッド3は基部2aの下面に位置しており、基部2aは実装領域4と重なる位置に貫通孔を有している点である。
図7に示す例では、実装領域4および電極パッド3は基部2aの下面に位置しており、上面視において基部2aの実装領域4の一部と重なる位置に貫通孔を有している。このような構成においても、基部2aの側面が電極パッド3の外側において、基部2aの上端から基部2aの下端にかけて傾斜しているとともに、上面視において上端から下端かけて外側に広がっていることで、電子素子実装用基板1の外周部に影が発生することを低減させることが可能となる。よって、例えば基部2aを移載する際等の画像認識の工程、または基部2aの外縁を認識して電子素子10を実装する工程等で影のラインを外形ラインと誤認識することを低減させることが可能となり、実装不具合を低減させることが可能となる。
また図7に示す例では、電子素子10は上面に受光面を有するCMOS等の撮像素子である。図7に示す例の様に、基部2aに貫通孔が設けられ、また電子素子10を収納するように開口部が設けられた構造により、電子素子10を基部2aに収納することができる為、電子装置21の薄型化が可能となる。なお、電子素子10がCMOS等の撮像素子であるとき、電子素子10の上面に設けられた受光面と基部2aに設けられた貫通孔とは上面視において重なるように実装されている。このような電子素子10(撮像素子)を電子素子実装用基板1に実装する方法としては、例えば素子接合材13として金または半田から成るボールを介して実装することが可能となる。
電子素子実装用基板1は外部回路基板等のその他の基板6と図7に示す例の様に基部2aの下面で接合していてもよいし、基部2aの上面で接合していてもよい。図7で示す例の様に基部2aの下面で接合している場合、その他の基板6と、基部2aと、蓋体12と、で電子素子10を封止することが可能となる。また、下面方向から衝撃が加わった場合においても電子素子10に直接衝撃がかかり、電子素子10が変形または割れることを低減させることが可能となる。また、基部2aの上面で外部回路基板等のその他の基板6が接合されている場合、電子装置21の更なる薄型化が可能となる。また、電子素子10にヒートシンクなどの放熱部材を直接接合することが可能となるため、放熱性の向上を図ることが可能となる。
図7に示す例では、その他の基板6は上面に位置合わせパターン5が設けられている。位置合わせパターン5は前述したように実装される電子素子実装用基板1の角部の近傍に設けられていてもよいし、図7に示す例の様に、少なくとも対角線上に2つ設けていてもよい。少なくとも対角線上に2つ設けていることで、電子素子実装用基板1のその他の基板6に対する実装時のズレまたは回転を確認することができる。なお、近年撮像装置21は小型化が要求されており、位置合わせパターン5と電子素子実装用基板1との距離も小さくなるように要求されている。しかしながら、本実施形態のように、基部2aの側面が上端から下端に欠けて傾斜していることで、基部2aのより周囲に影ができることを低減し、位置合わせパターン5と影が重なり、実装性が低下するまたは正しく実装されているのに不良品として検出されることを低減させることが可能となる。
その他の基板6は例えばフレキシブル基板等が挙げられる。その他の基板6がフレキシブル基板であるとき、例えばベースフィルムを有している。ベースフィルムを形成する材料として例えばポリイミドフィルム等の樹脂から成る絶縁体が用いられる。また、その他の基板6は、ベースフィルムの上面に導電層を有している。導電層は、銅、アルミニウム、金、ニッケルまたはこれらから選ばれる少なくとも1種類以上の金属材料を含有する合金からなる。
また、導電層の露出表面に、めっき層が設けられてもよい。この構成によれば、導電層の露出表面を保護して酸化を抑制できる。また、この構成によれば、配線基板2と導電層との電気的接続の電気的接続を良好にできる。めっき層は、例えば、厚さ0.5μm〜1
0μmのNiめっき層を被着させるか、またはこのNiめっき層および厚さ0.5μm〜3μmの金(Au)めっき層を順次被着させてもよい。さらにはめっき層上にSnメッキが施されていてもよい。
その他の基板6は、導電層の上面に設けられたカバーフィルムを有している。カバーフィルムは導電層の表面保護用のフィルムであり、ポリイミドフィルム等の樹脂材料からなるフィルムの片面に接着材を塗布し、基部2aと電気的に接合される個所以外の導電層の表面に設けられている。なお、その他の基板6と基部2aとは導電性の接合材で接続されている。
またその他の基板6と基部2aとを接合する接着部材は、電子素子10の実装工程において加えられる熱によって変性しにくい材料からなる。このような接着部材としては、ビスフェノールA型液状エポキシ樹脂またはポリイミド樹脂等である。この場合には、電子素子10の実装工程においてその他の基板6と基部2aとが剥離することを良好に抑制することができる。また、接着部材は導電性であってもよく、その他の基板6と基部2aとは電気的に接合していてもよい。なお、導電性の接着部材として例えば、例えば、銀エポキシ、はんだ、異方性導電樹脂(ACF)または異方性導電フィルム(ACP)等である。
図7に示す構造の電子素子実装用基板1を作製する方法としては、基本的には実施形態4と同様である。例えば、電子素子実装用基板1が電気絶縁性セラミックスから成るとき各絶縁層に貫通孔または開口部となる位置に、それぞれ金型などを設けて貫通孔を形成し、それを加圧して積層することで図7に示す構造の電子素子実装用基板1のセラミックグリーンシート積層体を作製し、それらを焼成することで作製することが可能となる。なおこの時側面の傾斜は実施形態4と同様に作製することが可能となる。
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、数値などの種々の変形は可能である。また、例えば、図1〜図7に示す例では、電極パッド3の形状は上面視において矩形状であるが、円形状やその他の多角形状であってもかまわない。また、本実施形態における電極3配置、数、形状および電子素子の実装方法などは指定されない。
なお、本実施形態における特徴部の種々の組み合わせは上述の実施形態の例に限定されるものではい。
1・・・・電子素子実装用基板
2・・・・基板
2a・・・基部
2b・・・枠体
3・・・・電極パッド
4・・・・実装領域
5・・・・位置あわせパターン
6・・・・その他の基板
10・・・電子素子
12・・・蓋体
13・・・素子接合材
14・・・蓋体接合材
21・・・電子装置
31・・・電子モジュール
32・・・筐体

Claims (7)

  1. 上面に電子素子が実装される実装領域を有する基部と、
    上面視において、前記実装領域の端部に位置する電極パッドと、
    前記電極パッドよりも外側において、前記基部の上面に位置する枠体と、を備えており、前記枠体の側面は、前記枠体の上端から前記枠体の下端にかけて傾斜しているとともに、上面視において前記枠体の上端から前記枠体の下端かけて外側に広がっており、
    前記基部の側面は、前記基部の上端から前記基部の下端にかけて傾斜しているとともに、上面視において前記基部の上端から前記基部の下端にかけて外側に広がっており、
    上面視において、前記基部の上面の外縁は、前記枠体の下面の外縁よりも外側に突出していることを特徴とする電子素子実装用基板。
  2. 上面に電子素子が実装される実装領域を有する、金属材料から成る基部と、
    上面視において、前記実装領域の端部に位置する電極パッドと、
    前記電極パッドよりも外側において、前記基部の上面に位置する枠体と、を備えており、前記枠体の側面は、前記枠体の上端から前記枠体の下端にかけて傾斜しているとともに、上面視において前記枠体の上端から前記枠体の下端にかけて外側に広がっていることを特徴とする電子素子実装用基板。
  3. 上面に電子素子が実装される実装領域を有する基部と、
    上面視において、前記実装領域の端部に位置する電極パッドと、
    前記電極パッドよりも外側において、前記基部の上面に位置する枠体と、を備えており、前記基部の側面は、前記基部の上端から前記基部の下端にかけて傾斜しているとともに、上面視において前記基部の上端から前記基部の下端にかけて外側に広がっており、上面視において前記基部の上端から前記基部の下端にかけて外側に広がっており、
    前記枠体の側面は、前記枠体の上端から前記枠体の下端にかけて傾斜しているとともに、上面視において前記枠体の上端から前記枠体の下端にかけて外側に広がっており、
    前記基部の側面の傾斜角度と前記枠体の側面の傾斜角度とは、同じであることを特徴とする電子素子実装用基板。
  4. 前記枠体と前記基部とは一体的に形成されていることを特徴とする請求項1または請求項に記載の電子素子実装用基板。
  5. 上面視において、前記基部の外縁は、前記枠体の外縁よりも外側に突出していることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の電子素子実装用基板。
  6. 請求項1〜5のいずれか1つに記載の電子素子実装用基板と、
    前記実装領域に実装された電子素子と、
    前記電子素子を覆って設けられた蓋体とを備えたことを特徴とする電子装置。
  7. 請求項6に記載の電子装置と、
    前記電子装置の上面に位置した筐体とを備えたことを特徴とする電子モジュール。
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