JP6955460B2 - 電子素子実装用基板、電子素子実装用母基板、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、電子素子実装用母基板、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電子素子実装用基板、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)。
特開平9―102559号公報
特許文献1の電子素子実装用基板は、複数の絶縁層の間に内部配線を有している。また、表裏面には電極パッドが位置している。この電極パッド表面には、金属膜が位置している。電極パッドの上面の全てに金属膜が位置していると、接触等により電極が傷つく場合があった。また、電子素子実装用母基板の状態では、金属膜は電解めっき仕様で形成される場合がある。最近の高速化や多機能化から電子素子実装用基板は、電気特性を考慮した配線設計が求められる。このため、高周波特性に適した配線の1つの方法として電解めっき仕様のめっき用配線を削除することが要求されており、この場合電極パッド表面の金属膜は無電解めっき仕様で形成することができる。しかしながら無電解めっき仕様の場合には、電解めっき仕様と比較し電極パッド以外の部分にめっきが広がりやすい傾向があり、電子部品等の実装時に接合材が広がり電気的ショートが発生する場合が懸念されている。
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基板と、基板の上面および/または下面に位置した、金属材料を含む電極パッドと、を備えており、電極パッドは、金属膜を含む第1部と、第1部と連続して位置した金属膜を含まない第2部とを有しており、金属膜は第1表面膜および第1表面膜上に位置する第2表面膜を含んでおり、第2表面膜は第1表面膜の少なくとも一部の側面を被覆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母基板は、上面に複数の電子素子がそれぞれ実装される複数の基板領域と、基板領域の上面および/または下面に位置した、金属材料を含む電極パッドと、を備えており、電極パッドは、金属膜を含む第1部と、第1部と連続して位置した金属膜を含まない第2部とを有しており、金属膜は第1表面膜および第1表面膜上に位置する第2表面膜を含んでおり、第2表面膜は第1表面膜の少なくとも一部の側面を被覆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装置は、電子素子実装用基板と、電子素子実装用基板に実装された電子素子とを備え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モジュールは、電子装置の上面または電子装置を囲んで位置した筐体と、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、接触等により電極が傷つくおそれを低減できる。また、高周波特性に適した配線が可能となるとともに電解めっき仕様を実現することができる。
図1(a)は本発明の第1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実施形態に係る電子モジュール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、第1の実装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)、図4(b)および図4(c)は図1(a)に示すは第1実施形態に係る電子素子実装用基板および電子装置の要部Aの一例を示す拡大平面図である。 図5(a)は、図1に示す第1実施形態に係る電子素子実装用基板および電子装置の要部Bの一例を示す拡大平面図であり、図5(b)および図5(c)は、図1に示す第1実施形態に係る電子素子実装用基板および電子装置の要部Cの一例を示す拡大平面図である。 図6(a)〜図6(d)は図1に示す第1実施形態に係る電子素子実装用基板および電子装置の要部Cの製造方法の一例を示す概要図である。 図7(a)図7(b)は本発明の第1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要部Aの一例を記す。 図8(a)図8(b)は本発明の第1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要部Aの一例を記す。 図9は本発明の第2実施形態に係る電子素子実装用母基板の外観を示す上面図である。 図10(a)は本発明の第2実施形態に係る電子素子実装用母基板の要部Dの拡大平面図である。図10(b)は本発明の第2実施形態のその他の態様に係る電子素子実装用母基板の要部Dの拡大平面図である。 図11は本発明の第2実施形態に係るその他の態様に電子素子実装用母基板の外観を示す上面図である。
<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または電子装置を覆って位置し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実施形態)
図1〜図8を参照して本発明の第1実施形態における電子モジュール31、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1では電子装置21を示しており、図2では電子モジュール31を示す。図3では第1の実装形態のその他の態様に係る電子装置21を示す。図4では第1実施形態の電子装置21の要部Aの一例を示す拡大平面図を示す。図5では実施形態のその他の態様に係る電子素子実装用基板1および電子装置21の要部Bの一例を示す拡大平面図と要部Cの一例を示す拡大平面図を示す。図6では実施形態のその他の態様に係る電子素子実装用基板1および電子装置21の要部Cの製造方法の一例を示す概要図を示している。図7、図8では、第1実施形態の電子装置21の要部Aの他の例を示す拡大平面図を示す。
また、図1,図2,図4,図5,図7,図8では第1部(金属膜あり部)3dをドットおよび実線で示している。
電子素子実装用基板1は、上面に電子素子10が実装される基板2を有する。基板2は、上面および/または下面に位置した金属材料を含む電極パッド3を有している。電極パッド3は、金属膜を含む第1部3dと、第1部3dと連続して位置した金属膜を含まない第2部3eとを有している。
電子素子実装用基板1は、基板2を有する。基板2は、平板部2bと平板部2b上に位置した枠部2aとを有してもよいし、枠部2aのみや、平板部2bのみを有していても良い。なお、図1〜図3に示す例では、枠部2aと、平板部2bを有している。
枠部2a、平板部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。なお以下、枠部2a、平板部2b、およびその両方からなる絶縁基体を基板2と称する。
枠部2a、平板部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。枠部2a、平板部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。
基板2は、前述したように、枠部2aのみもしくは平板部2bのみ、または、枠部2aの上面または/および枠部2aの下面には平板部2bを積層して形成されていてもよい。
枠部2a、平板部2bから成る基板2は、図1〜図3に示すように6層の絶縁層から形成されていてもよいし、5層以下または7層以上の絶縁層から形成されていてもよい。絶縁層が5層以下の場合には、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3に示す例のように、各絶縁層に開口部を設け、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、第1電極パッド3aが段差部に位置していてもよい。
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が矩形状であるとき、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。
枠部2aと平板部2bは、同一の材料であっても良いし、異なる材料であっても良い。枠部2aと平板部2bとが同一の材料からなるときは、枠部2aの熱膨張率・熱伝導性・焼成時の温度等の基本的な物性が平板部2bと類似とすることができる。よって、電子素子実装用基板1の作成時に安定して作製することができる。また電子素子10が実装された後も電子素子10が発熱した場合においても、熱膨張差によるクラック等の発生を低減させることが可能となる。また、枠部2aと平板部2bとが異なる材料からなるときは、場合に応じた素材を選択することができる。例えばより粘度の高い材料を用いて焼成後に硬化させた枠部2aを形成することで、平板部2bが延びることを低減させることができ
るなど、適宜条件に合った選択をすることができる。
電子素子実装用基板1は、上面および/または下面に位置した金属材料を含む電極パッド3と、を備えている。ここで電極パッド3とは、電子素子10と接続を取る為の第1電極パッド3a、電子部品を接続を取る為の第2電極パッド3b、外部回路と接続を取る為の電極パッド3cまたはテスト用のその他の電極パッド3fなどがある。
第1電極パッド3a、第2電極パッド3b、第3電極パッド3c、その他の電極パッド3fは上面視において基体枠部2a、基体板部2b、および基体枠部2aと基体板部2bの何れかの表面に設けられていればよく、これらのいずれか、またはすべてに設けられていてもよい。また、電子素子実装用基板1には、第1電極パッド3a、第2電極パッド3b、第3電極パッド3c、その他の電極パッド3fの全てを設けられていても良いし、いずれか3種類の電極パッド、2種類の電極パッドや1種類の電極パッドのみ設けられていてもよい。さらに、その他の電極パッド3fが設けられていても良い。
基板2の枠部2a、平板部2bの上面または下面には、電極パッド3以外に、絶縁層間に形成される内部配線6および内部配線同士を上下に接続する貫通導体が位置していてもよい。これら内部配線6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6または貫通導体によって、第1電極パッド3a、第2電極パッド3b、第3電極パッド3c、その他の電極パッド3f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、内部配線6および貫通導体は、絶縁層が電気絶縁性セラミックスを含む場合には、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、内部配線6および貫通導体は、絶縁層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を含んでいる。
電極パッド3(例えば、第2電極パッド3b)は、金属膜を含む第1部3dと、第1部3dと連続して位置した金属膜を含まない第2部3eとを有している。図1では、電子素子実装用基板1の表裏に電極パッド3が配置されている。基板2表面には電子素子10と接続を取る為の第1電極パッド3aと電子部品の接続を取る為の第2電極パッド3bが配置されており、電子素子実装用基板1の裏面には外部回路と接続を取る為の電極パッド3cが配置されている。図1(a)の様に電子部品を接続を取る為の第2電極パッド3bが、金属膜を含む第1部3dと第1部3dと連続して位置した金属膜を含まない第2部3eとを有している。これにより基板2表面の電極パッド3のうち第1部3dの面積を小さくすることができ接触等により電極パッド3が傷つく可能性を低減できる。傷を低減することで、電子素子10や電子部品などの実装時に傷を起因としたアライメントの誤作動などの不具合を低減することができる。
また、一般的にめっき用配線を有している電子素子実装用基板は、通常はメッキ用配線をもとに電解めっき仕様でめっき被膜を形成することができる。これに対し、電気特性向上の要求等により、めっき用配線を削除した電子素子実装用基板は、通常の無電解めっき仕様でめっき被膜を形成する。この無電解めっきの場合、その特性により、電解めっき被膜に比べめっき被膜が表面導体以外にも広がる傾向がある。その為、電子素子10や電子部品の実装時に、接合材がめっき被膜が広がった部分を経由して電気的にショートするなどの不具合が発生する懸念があった。
これに対して、本実施形態の電子素子実装用基板1は、後述するマスク部材61を用い
ることで、1つの電子素子実装用基板1内で複数の第1部3dをつなぐことができ、まとめて電気的導通が取れる。これにより電解めっき仕様にすることができる。その為めっき用配線がない無電解めっき仕様での部品実装時の接合材の広がりなどによるショートの発生を低減することが可能となる。
また、図1(b)に示す例では、第1内部配線6aと第2内部配線6bが基板2の中で存在している。ここで、第1内部配線6aは、めっき用配線がある内部配線、第2内部配線6bは、めっき用配線がない内部配線を示している。言い換えると、電子素子実装用基板1はメッキ用配線がある内部配線6aと、めっき用配線がない内部配線6bの両方を有していてもよい。これにより、めっき用配線がある第1内部配線6aと、マスク部材61を用いることで1つの電子素子実装用基板1内で電気的導通が取れる。よって、電気特性の向上が必要なパターンはメッキ用配線がない6bとすることができ、電子素子実装用基板1の電気特性を一部向上させることができる。併せて、電子素子実装用基板1を電解めっき仕様にすることができる。その為、無電解めっき仕様での部品実装時の接合材の広がりなどによるショートの懸念を低減することが可能となる。
図3に示す例では、電子素子実装用基板1の表面には電子素子10と接続を取る為の第1電極パッド3aと、電子素子実装用基板1裏面には外部回路と接続を取る為の電極パッド3cを配置している。図1に示す例ではマスク部材61は第2電極パッド3bを用いてめっき用導通を取っていたが、図3に示す例では外部回路と接続を取る為の電極パッド3cとマスク部材61を導通させる事でめっき用の導通が可能となる。よって図3の電子素子実装用基板1の場合、表面の電極パッド3の面積を低減でき、接触等により電極が傷つく可能性を低減することができる。
図4を用いて、金属膜を含む第1部3dと、第1部3dと連続して位置した金属膜を含まない第2部3eの電極パッドの配列について説明する。図4は図1の要部Aの4つの電極パッドを拡大図である。
図4(a)に示す例では、パッド左側が第1部3dでパッド右側が第2部3eとなっている。図4(b)に示す例では、これはパッド右側の第2部3eに導通用マスク部材61を設置しめっき用の導通をした場合の構造になる。図4(b)は、図4(a)と逆の配置となっている。図4(b)は、電極パッド3左側に第2部3eでパッド右側が第2部3を有している。これは電極パッド3左側の第2部3eに導通用マスク部材を設置しめっき用導通を取った場合になる。図4(a)、図4(b)のどちらとも金属膜がある第2部3dの表面積を小さくすることで、接触等により電極パッドが傷つく可能性を低減できる。また、電解めっき仕様でめっき被膜を形成することができ、無電解めっき仕様を回避する事が可能となる。その為、無電解めっきの特性によりめっき被膜が表面導体以外にも広がる傾向から電子素子10や電子部品の実装時に、接合材がめっき被膜が広がった部分を経由して電気的にショートするなどの不具合を低減することが可能となる。
図4(c)は、第2部3dのみの電極パッドがある。この構成の例を説明する。図4に示す例では、複数の第2電極パッド3bのうち1つは、第1内部配線6aと基板2内部で導通している電極パッド、A電極パッド7aを有している。第1内部配線6aではなく第2内部配線6bと基板2内部で導通している電極パッド、B電極パッド7bも有している。第1内部配線6aと導通しているA電極パッド7aの一部と、第2内部配線6bと導通しているB電極パッド7bがマスク部材61を経由してめっき用に導通した場合となる。また、その逆も可能である。このような場合においては、無電解めっきの特性によりめっき被膜が表面導体以外にも広がる傾向から電子素子10や電子部品の実装時に、接合材がめっき被膜が広がった部分を経由して電気的にショートするなどの不具合を低減することが可能となる。合わせて、めっき用配線のない第2内部配線6bを電子素子の高速化、高機能化の為に需要視される重要配線に第2内部配線6bと導通しているB電極パッド7bを使用することで電気特性を考慮した配線が可能となる。
図5では、電極パッド3の断面構造を示す。図5(a)は、図1(a)の要所Bの拡大図になる。図5(b)、図5(c)は、図5(a)の断面図である。図5(c)に示す例では図5(b)に比べ第2表面膜4bが第1表面膜4aの断面を覆っている。第2表面膜4bが第1表面膜4aの断面を覆っていることで第1表面膜4aの断面部分の酸化を低減させて信頼性の向上が可能となる。
図6にて、第1部3dと、第1部3dと連続して位置した金属膜を含まない第2部3eの電極パッドの製造方法の一例について説明する。図6は5図(b)の電極パッド3の拡大図となる。
電極パッド3のパターンを形成する。既に説明しているが、パターンの金属材料は金属材料は、タングステン、モリブデンまたは銅のいずれかが含まれていてもよい。タングステン、モリブデンは、配線に使用される金属材料の中では酸化しにくく安定した使用が可能となる。また、銅を配線に使用することで、配線の低抵抗化が可能となる。
図6(a)このパターン上にマスク部材61を配置している。次に図6(b)に示すように初めの金属膜を形成する。図6(c)に示す例では、異種類の金属膜を2層形成した状態を示す。金属膜形成後そのマスク部材61を取り除く。これによりマスク部材61に覆われた部分は金属膜を含まない第2部3eとなり、マスク部材に覆われていない部分は金属膜を含む第1部3dとなる。このようにして、金属膜を含む第1部3dと、第1部3dと連続して位置した金属膜を含まない第2部3eとを有する電極パッド3を成形することができる。第2部3eには、タングステンなどの金属材料を含む電極パッドの一部がある。
電極パッド3の側面は直線部を有する。電極パッド3断面が直線部を有する場合、電極パッド3の上面視でも直線部分が存在しやすくなる。これにより、この直線部分を電子部品実装時のアライメントとして使用することで、電子部品を精度よく実装することができ電子部品実装でのマンハッタン現象などを予防することが可能となる。
マスク部材61は、めっき用の導通が取れればよく、特に材料・製法は特定されない。マスク部材61として、例えばめっき導通用の治工具を使用することができる。また、例えば、導通を取ることのできる導電性の樹脂を硬化させ、作業後除去することができる。また、例えば導電性を備えた導電性の粘着性でテープ使用し導通を取ることができる。
この金属膜は、1層でも良いし複数層であってもよい。また、各金属層の素材は金またはニッケルを含んでいてもよい。第1表面膜4aがニッケルの場合パターンとの接合性、第2表面膜4bとの密着性が向上することができる。第2表面膜4bが金の場合、金属酸化の可能性がなく接続部材のとも相性が良い傾向があり、信頼性の向上ができる。ここでは金属層の材料の一例を示したが、他の材料や他の組合わせでも構わない。
図7に、マスク部材61の位置合わせ時のマーク部の一例を示す。位置合わせマーク5は、マスク部材61を設定する際に使用することができる。位置合わせマーク5がない場合でもマスク部材61は位置合わせは可能である。しかし、位置合わせマーク5があることで、マスク部材の位置精度の向上ができる。これは第1部3dの表面積を精度よくでき、ひいては部品実装時の接合材のコントロールが容易になり実装不具合に低減が可能となる。位置合わせマーク5は、電極パッド3を覆っている第1位置合わせマーク5aと電極パッド3を覆っていない第2位置合わせマーク5bなどがある。
図7(a)は、電極パッド3全体に第1位置合わせマーク5aが配置されている。位置合わせマーク5aが全体に配置されてることで、マスク部材61の位置ズレが第1位置合わせマーク5aの幅の範囲でコントロールすることができる。よって、金属膜を含む第1部3dの表面積を一定に保つことが可能となる。これにより、金属膜を含む第1部3dが一定にすることができ部品実装時の接合材のコントロールが容易になり実装具合に低減が可能となる。
図7(b)に示す例では第2位置合わせマーク5bは電極バット3の外側に配置されている。このことで電極パッド3の厚みは金属膜を含む第1部3dと金属膜を含まない第2部3eの厚みの2つの厚みとなる。位置合わせマーク5aが電極パッド3に覆っておる場合は、この位置合わせマーク5a部分の厚みも、他の電極パッド3と厚みが異なり、3種類の厚みが存在することになる。この場合、電子素子10や電子図品の実装時の条件検討が煩雑になる。図7(b)に示す例の様に位置合わせマーク5bを電極パッド3にかからない様に配置することで、電極パッド3の厚みは2種類のみとなり電子素子10や電子図品の実装時の条件検討が煩雑になることを防ぐこととなる。また、第2位置合わせマーク5bの面積を小さくすることで電子素子実装用基板1の軽量化が可能となる。
位置合わせマーク5は、電極パッド3と同様のスクリーンプリント方法で形成してもよいし、他の方法(一例として蒸着など)で形成しても良い。位置合わせマーク5の材料は、金属系でも非金属系でもよい。図7に示す例の様に、第1位置合わせマーク5aが電極パッド3全体に配置される場合は、非金属系を選択することでマスク部材61の位置合わせの目的を達成できる。
図8を用いて、電極パッド3の配置が異なる例を示す。図8は図1に示す基板1の要部Aを示す拡大図である。図4と異なる部分は電極パッド3が2列に配列されている事である。
図4では、電子部品は上下に配置された電極パッド3に実装される。その電極パッド3の間には第2部3eは存在しない。これに対し図8は電子部品は左右に配置された電極パッドに実装することができる。また、図8(a)は、実装される電極パッド3の間に第2部3eも存在している。このことにより、金属膜がない事で電子部品実装時の接合材が広がることを低減することができる。よって、電極パッド3間の電気的ショートが発生することを低減することが可能となる。
図8(b)電極パッド3の第1部3d間のピッチは図8(a)と比較して小さくなる。言い換えると、同じ基板1であっても、マスク部材使用位置により3のピッチを変えることができる。これにより、電子部品の小型化に合あせた対応が容易になる。
電極パッド3、内部配線6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低減できる。また、この構成によれば、電極パッド3と電子素子10とをワイヤボンディング等の電子素子接続材13を介して良好に電気的接続することができる。めっき層は、例えば、厚さ0.5μm〜10μm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。また、位置合わせマーク5も電極パッド3の様にめっき層を順次被着させてもよい。
<電子装置の構成>
図1〜図3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に実装された電子素子10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は基体枠部2aの上面に蓋体12を接続してもよいし、蓋体12支え、基板2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、枠状体と基板2とは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。
枠状体と基板2と、が同じ材料から成る場合、基板2は枠状体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、基板2と枠状体とが別の材料から成る例として枠状体が蓋体12と基板2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。
<電子モジュールの構成>
図2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、多数個取り配線基板を用いた基板2の製造方法である。
(1)まず、基板2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、主に酸化アルミニウム(Al)質焼結体である基板2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、基板2が、例えば主に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硬化前の樹脂を成形することによって基板2を形成することができる。また、基板2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板2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、内部配線導体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、基板2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、基板2が樹脂から成る場合には、電極パッド3、外部回路接続用電極、内部配線導体および貫通導体は、スパッタ法、蒸着法等によって作製することができる。また、表面に金属膜を設けた後に、めっき法を用いて作製してもよい。
なおこの工程において、凹部5の底面となる箇所に第1膜6となる金属ペーストまたは絶縁ペーストを塗布または充填することが可能となる。
(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。ここで基板2となるグリーンシートの所定の箇所に、金型、パンチング、またはレーザー等を用いて凹部5を設けてもよい。
(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。このことにより各絶縁層となるグリーンシートを積層し、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。また、この時、複数層を積層したセラミックグリーンシートを所定の位置に、金型、パンチング、またはレーザー等を用いて凹部とを設けてもよい。もしくは、凹部となる位置に貫通孔を有する複数のセラミックグリーンシートを準備し、それぞれを積層して複数の層からなる基板2としてもよい。
(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、内部配線6および貫通導体となる。
(6)次に、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の表面にめっきなどの表面処理を行う。めっき方法や蒸着方法などで表面電極パターンに金属膜を形成する。この表面処理の段階で、マスク部材61を配置する。このことで、本発明の実施形態の特徴である金属膜を含む第1部3dと、第1部3dと連続して位置した金属膜を含まない第2部3eの電極パッド3を作製できる。
(7)次に、焼成して得られた多数個取り配線基板を複数の基板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、上述した多数個取り配線基板を複数の基板2(電子素子実装用基板1)に分割する前もしくは分割した後に、それぞれ電解を用いて、電極パッド3、外部接続用パッドおよび露出した配線導体にめっきを被着させてもよい。基板2が樹脂の場合には、例えばスライシング法、レーザーカッティング法等を用いて分断することができる。
(8)次に、電子素子実装用基板1の上面または下面に電子素子10を実装する。電子素子10はワイヤボンディング等の電子素子接続材13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)〜(8)の工程のようにして電子素子実装用基板1を作製し、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)〜(8)の工程順番および、工程の回数等は指定されない。また、上述した(1)〜(8)の工程の全てを経る必要はない。
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態における電子素子実装用母基板51について説明する。
電子素子実装用母基板51は、上面に複数の電子素子10がそれぞれ実装される複数の基板領域52aを有する。基板領域52aは上面および/または下面に位置した、金属材料を含む電極パッド3とを有する。電極パッド3は、金属膜を含む第1部3aと、第1部3aと連続して位置した金属膜を含まない第2部3bとを有している。
電子素子実装用母基板51は、上面に電子素子10が実装される実装領域を有する連続した複数の基板領域52aを有している。ここで、基板領域52aは複数の実装領域を有しており、さらにそれ以外の領域も有していてよい。言い換えると、複数の基板領域52aは第1実施形態に記載した電子素子実装用基板1が複数個配列された領域のことである。このような中央部に実装領域(電子素子実装用基板1)が複数配列された複数の基板領域52aを有する電子素子実装用母基板51は、基板領域52aを個々に切断分割することによって、複数の実装領域(電子素子実装用基板1)を作製することができる。
電子素子実装用母基板51は、電子素子実装用基板1と同様の材料から構成される。電子素子実装用母基板51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が含まれる。電子素子実装用母基板51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が含まれる。フッ素系樹脂としては例えば、四フッ化エチレン樹脂が含まれる。
複数の基板領域52aは複数の実装領域(電子素子実装用基板1)が連続して配列されていてもよいし、各実装領域(電子素子実装用基板1)の間にはその他の領域を有していてもよい。また、基板領域52aにおいて複数の実装領域(電子素子実装用基板1)は隣り合う実装領域(電子素子実装用基板1)同士が後述する方法にて電気的に接続していてもよい。
基板領域52aは上面および/または下面に位置した、金属材料を含む電極パッド3とを有する。電子素子実装用母基板51は電子素子実装用基板1と同様に複数の絶縁層で構成されていてもよい。電子素子実装用母基板51は、各絶縁層の表面と内部に形成された配線導体が形成されていてもよい。また、電子素子実装用母基板51の基板領域52aは各電子素子実装用基板1と同様にそれぞれの内層に内部配線6を有していてもよい。
電子素子実装用母基板51は、各絶縁層の表面と内部に形成された配線導体は、複数の絶縁層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が含まれる。また、銅からなっていてもよい。また、電子素子実装用母基板51は、各絶縁層の表面と内部に形成された配線導体は、複数の層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が含まれる。
電子素子実装用母基板51は、各絶縁層の表面と内部に形成された配線導体の露出表面に、めっき層を有していてもよい。めっき層は、例えば、厚さ0.5μm〜10μm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。
図9にて、電子素子実装用母基板51の一例を示す。電極パッド3は、金属膜を含む第1部3aと、第1部3aと連続して位置した金属膜を含まない第2部3bとを有している。これにより、電子素子実装用母基板51基板2表面の電極パッド3の第1部3aの面積を小さくすることで接触等により電極が傷つく可能性を低減できる。よって電極パット3の傷を低減することで、電子素子10や電子部品などの実装時に傷を起因としたアライメントの誤作動などの不具合を低減することができる。
図10は図9の要部Dの拡大図である。図11にて、電子素子実装用母基板51にマスク部材61を配列させた一例を示す。
図10(a)に示す例では、電極パッド3の第2部3eは上面視において隣り合う基板領域に跨って位置している。この場合、マスク部材61の配置を図11の示す例の様にすることで第2部3eは複数の基板領域に跨って位置させることができる。マスク治具61を図11の様に配置させることで、マスク治具の数を減らすことがでる。その為 マスク治具の位置合わせの時間も低減することができる。また、隣り合う基板領域に跨って位置
している電極パッド3同士を電解めっき仕様にてめっきを被着させることができる。
図10(a)に示す電子素子実装用母基板51は、基板領域52aを個々に切断分割することによって、複数の実装領域(電子素子実装用基板1)を作製することができる。この切断分割時に金属膜を含まない第2部3eの部分で切断分割できる。その為、第1部3dの金属層が剥がれる可能性を低減できる。その事で、第1部3dの金属層から剥がれた金属層が、電子素子10または、電子部品を実装する際にダストとしての不具合を低減させることできる。
図10(b)に示す例では、電極パッド3の第2部3eは上面視において隣り合う基板領域の境界線から離れて位置している。なお、図10(b)に示す例の場合も、マスク部材61の配置を図11の示す例の様にすることで第2部3eは複数の基板領域に跨らずに電気的に導通が可能な状態で位置させることができる。マスク治具61を図11の様に左右の実装領域(電子素子実装用基板1)の電極パット3に配置させることで、マスク治具の数を減らすことがでる。その為マスク治具の位置合わせの時間も低減することができる。このような場合においても複数の基板領域に位置する電極パッド3同士を電解めっき仕様にてめっきを被着させることができる。
また、図10(b)に示す電子素子実装用母基板51は、基板領域52aを個々に切断分割することによって、複数の実装領域(電子素子実装用基板1)を作製することができる。この切断分割時に電極パット3ない部分で切断分割できる。その為、第2部3eの電極パット3が剥がれる可能性を低減できる。よって、第2部3eの電極パット3から剥がれた破片などが、電子素子10または、電子部品を実装する際にダストとしての不具合を低減させることできる。
全ての電極パッド3がマスク治具61とめっき用の導通が取れる場合、内部配線は、めっき用配線のない第2内部配線6bにすることができる。これより電子素子実装用母基板51の切断分割部分の内部は、電子素子実装用母基板51の本体材料のみとすることができる。一般的にめっき用配線がある場合は、切断分割部分にめっき用配線が存在する。また、このめっき用配線は、均一に配置されない。よって、切断の際に切りやすい箇所と切り難い箇所ができ、その切断分割部分の切断分割の為の応力が均一にならない。これに対し図11に示す例では、電子素子実装用母基板51の切断分割部分は、基板2の本体材料のみとすることができ、そこから切断分割を安定的に実施することができる。
図11に、マスク部材61を配置した一例を示す。マスク部材61は隣り合う実装領域の電極パッド3同士を電気的に接続することができる。よってめっき用配線がない状態でも電解めっき仕様でめっき被膜を作製できる。電子素子実装用母基板51のマスク部材61を除去した後は、電極パッド3は複数の実装領域(電子素子実装用基板1)で導通をしておらずめっき用配線がないA電極パッド7aとなる。よって切断分割面にめっき用配線を露出することを低減することができる。また、マスク部材61を有していることで基板領域52aにおいて複数の実装領域(電子素子実装用基板1)は隣り合う実装領域(電子素子実装用基板1)同士が電気的に接続していなくても良い。さらに、マスク部材61を有していることでめっき用配線を用いない事で電子装置21の高速化に貢献することができる。
また、めっき用配線がなく電子素子実装用母基板51のマスク部材61を除去した後は、電子素子10や電子部品の実装工程での静電気対策が必要となり、生産性のダウンや多額の設備投資などが必要となる不具合がある。これに対し図11の様に電子素子実装用母基板51にマスク部材61を配置した状態であれば、大きく生産性ダウンや設備投資を検討する必要がなく既存の実装ラインで電子素子10や電子部品を行うことが可能となる。電子素子10や電子部品の実装後に基板領域52aを個々に切断分割することで、電子装置21が安全に作成可能となる。
<電子素子実装用母基板の製造方法>
次に、本実施形態の電子素子実装用母基板51の製造方法の一例について説明する。
(1)まず、電子素子実装用母基板51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)質焼結体である基板2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、電子素子実装用母基板51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電子素子実装用母基板51を形成することができる。また、電子素子実装用母基板51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電子素子実装用母基板51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、内部配線導体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、電子素子実装用母基板51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、電子素子実装用母基板51が樹脂から成る場合には、電極パッド3、外部回路接続用電極、内部配線導体および貫通導体は、スパッタ法、蒸着法等によって作製することもできる。また、表面に金属膜を設けた後に、めっき法を用いて作製してもよい。
なおこの工程において、凹部5の底面となる箇所に第1膜6となる金属ペーストまたは絶縁ペーストを塗布または充填することが可能となる。
(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。ここで基板2となるグリーンシートの所定の箇所に、金型、パンチング、またはレーザー等を用いて凹部5を設けてもよい。
(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。このことにより各絶縁層となるグリーンシートを積層し、電子素子実装用母基板51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。また、この時、複数層を積層したセラミックグリーンシートを所定の位置に、金型、パンチング、またはレーザー等を用いて凹部5とを設けてもよい。もしくは、凹部5となる位置に貫通孔を有する複数のセラミックグリーンシートを準備し、それぞれを積層して複数の層からなる基板2としてもよい。
(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、電子素子実装用母基板51を得る。なお、この工程によって、前述した金属ペーストは、電子素子実装用母基板51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、内部配線6および貫通導体となる。
(6)次に、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の表面にめっきなどの表面処理を行う。めっき方法や蒸着方法などで表面電極パターンに金属膜を形成する。この表面処理の段階で、マスク部材を配置する。このことで 本願の特徴である金属膜を含む第1部3dと、第1部3dと連続して位置した金属膜を含まない第2部3eの電極パッドを作製できる。マスク部材の配置位置精度を上げる為に位置合わせマーク5を上述の(2)の製造方法等で形成する。その位置あせマーク5を基準にマスク部材を配置することができる。また、マスク部材の配置場所によって、図6(a)、図6(b)の様に金属膜を含む第1部3aと、金属膜を含まない第2部3bの配列を変更できる。
以上(1)〜(6)の工程のようにして電子素子実装用基板1を作製し、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)〜(6)の工程順番および、工程の回数等は指定されない。また、上述した(1)〜(6)の工程の全てを経る必要はない。
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11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ない。
1・・・・電子素子実装用基板
2・・・・基板
2a・・・枠部
2b・・・平板部
3・・・・電極パッド
3a・・・第1電極パッド(電子素子との接続)
3b・・・第2電極パッド(電子部品との接続)
3c・・・第3電極パッド(外部回路との接続)
3d・・・第1部(金属膜あり部)
3e・・・第2部(金属膜なし部)
3f・・・その他の電極パッド
4・・・・金属膜部
4a・・・第1表面膜
4b・・・第2表面膜
5・・・・位置合わせマーク
5a・・・第1位置合わせマーク
5b・・・第2位置合わせマーク
6・・・・内部配線
6a・・・第1内部配線(めっき用配線あり部)
6b・・・第2内部配線(めっき用配線なし部)
7a・・・A電極パッド(第1内部配線(めっき用配線あり部)と導通)
7b・・・B電極パッド(第2内部配線(めっき用配線なし部)と導通)
10・・・電子素子
12・・・蓋体
13・・・電子素子接合材
14・・・蓋体接合材
21・・・電子装置
31・・・電子モジュール
32・・・筐体
51・・・電子素子実装用母基板
52a・・基板領域
52b・・ダミー領域
61・・・マスク部材

Claims (11)

  1. 上面に電子素子が実装される基板と、
    前記基板の上面および/または下面に位置した、金属材料を含む電極パッドと、を備えており、
    前記電極パッドは、金属膜を含む第1部と、前記第1部と連続して位置した金属膜を含まない第2部とを有しており、前記金属膜は第1表面膜および該第1表面膜上に位置する第2表面膜を含んでおり、該第2表面膜は前記第1表面膜の少なくとも一部の側面を被覆していることを特徴とする電子素子実装用基板。
  2. 上面に複数の電子素子がそれぞれ実装される複数の基板領域と、
    前記基板領域の上面および/または下面に位置した、金属材料を含む電極パッドと、を備えており、
    前記電極パッドは、金属膜を含む第1部と、前記第1部と連続して位置した金属膜を含まない第2部とを有しており、前記金属膜は第1表面膜および該第1表面膜上に位置する第2表面膜を含んでおり、該第2表面膜は前記第1表面膜の少なくとも一部の側面を被覆していることを特徴とする電子素子実装用母基板。
  3. 前記金属膜は、金またはニッケルを含んでいることを特徴とする請求項1に記載の電子素子実装用基板。
  4. 前記第1部は、側面に直線部を有していることを特徴とする請求項1または3に記載の電子素子実装用基板。
  5. 前記電極パッドに含まれる前記金属材料は、タングステン、モリブデンまたは銅のいずれかが含まれていることを特徴とする請求項1、3または4のいずれか1つに記載の電子素子実装用基板。
  6. 前記第2部は、表面に金属材料が露出していることを特徴とする請求項5に記載の電子素子実装用基板。
  7. 請求項1、3〜6のいずれか1つに記載の電子素子実装用基板と、
    前記電子素子実装用基板に実装された電子素子とを備えたことを特徴とする電子装置。
  8. 請求項7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。
  9. 前記金属膜は、金およびニッケルを含んでいることを特徴とする請求項2に記載の電子素子実装用母基板。
  10. 前記第1部は、側面に直線部を有していることを特徴とする請求項2または9に記載の電子素子実装用母基板。
  11. 前記電極パッドに含まれる前記金属材料は、タングステンであることを特徴とする請求項2、9または10のいずれか1つに記載の電子素子実装用基板。
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