WO2022145204A1 - 電子デバイス - Google Patents

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WO2022145204A1
WO2022145204A1 PCT/JP2021/045552 JP2021045552W WO2022145204A1 WO 2022145204 A1 WO2022145204 A1 WO 2022145204A1 JP 2021045552 W JP2021045552 W JP 2021045552W WO 2022145204 A1 WO2022145204 A1 WO 2022145204A1
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functional element
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electronic device
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敬 岩本
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株式会社村田製作所
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    • H03H9/059—Holders; Supports for surface acoustic wave devices consisting of mounting pads or bumps

Definitions

  • the present disclosure relates to an electronic device on which a functional element substrate provided with a functional element is mounted.
  • a heat sink or the like is provided to release heat generated from the functional element or wiring during driving to the outside.
  • a semiconductor chip functional element substrate
  • a base substrate so that the main surface on which the functional element and electrodes are arranged faces upward. It has a face-up structure. Therefore, the terminal is pulled out from the electrode arranged on the main surface of the semiconductor chip by wire wiring, so that the chip size becomes large.
  • the main surface side on which the functional elements and electrodes are arranged is sealed with a mold resin, and a heat sink is provided on the back surface of the semiconductor chip on the opposite side to the main surface.
  • the material of the semiconductor chip is silicon (Si)
  • Si silicon
  • the material of the semiconductor chip is not limited to silicon, and compound semiconductors and the like may be adopted. Since the thermal conductivity of a compound semiconductor is lower than that of silicon, in the configuration shown in Patent Document 1, the heat generated from the functional element is transferred from the main surface (first main surface) side of the semiconductor chip to the back surface (second main surface) of the semiconductor chip. There was a risk that the heat dissipation could be reduced because it could not be sufficiently transmitted to the surface).
  • an object of the present disclosure is an electron capable of radiating heat from a second main surface opposite to the first main surface in a functional element substrate provided with a functional element on the first main surface to improve heat dissipation. To provide a device.
  • the functional element is provided on the first main surface, and the functional element substrate which is a piezoelectric substrate or a compound semiconductor substrate and the second functional element substrate on the side opposite to the first main surface are provided. It includes a support provided on the main surface and having a higher thermal conductivity than the functional element substrate, and a penetrating body formed in a through hole penetrating the support and having a higher thermal conductivity than the support.
  • the penetrating body formed in the through hole penetrating the support has a higher thermal conductivity than the support, in the functional element substrate provided with the functional element on the first main surface, the first Heat can be radiated from the second main surface of the functional element substrate on the side opposite to the main surface to improve heat dissipation.
  • FIG. It is sectional drawing of the electronic device which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is sectional drawing of another electronic device which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is sectional drawing of still another electronic device which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is sectional drawing of the electronic device which concerns on Embodiment 2.
  • FIG. It is sectional drawing of another electronic device which concerns on Embodiment 2.
  • FIG. It is sectional drawing of still another electronic device which concerns on Embodiment 2.
  • FIG. It is sectional drawing of the electronic device which concerns on Embodiment 3.
  • FIG. It is sectional drawing of another electronic device which concerns on Embodiment 3.
  • FIG. It is sectional drawing of still another electronic device which concerns on Embodiment 3.
  • FIG. It is sectional drawing of the electronic device which concerns on a modification.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of the electronic device 100 according to the first embodiment.
  • the functional element 11 is provided on one main surface (first main surface) of the substrate 10.
  • the functional element 11 is provided with an electrode 12 (functional element electrode), and by electrically connecting the electrode 12 and an electrode on a base substrate (not shown) using solder or a conductive paste, the electrode 12 is provided. Power and signals can be supplied from the base substrate to the functional element 11.
  • the functional element 11 When the functional element 11 is operated by supplying electric power or a signal from the base board to the functional element 11, heat is generated in the functional element 11 and the electrode 12 during the operation.
  • a material having high thermal conductivity such as silicon (Si) is used for the substrate 10, the heat generated by the functional element 11 and the electrode 12 is transferred to the other main surface (second main surface) of the substrate 10 via the substrate 10. ) Can be transmitted to dissipate heat.
  • the thermal conductivity of silicon is 160 to 200 W / (m ⁇ k).
  • the substrate 10 is a piezoelectric substrate or a compound semiconductor substrate.
  • the materials used for the piezoelectric substrate are, for example, quartz, LiTaO 3 , LiNbO 3 , KNbO 3 , La 3 Ga 5 SiO 14 , Li 2 B 4 O 7 , and the like, and the materials used for the compound semiconductor substrate are, for example. , GaAs, GaN, etc. Both materials have a lower thermal conductivity than silicon and the like, and heat generated by the functional element 11 and the electrode 12 can be transmitted to the other main surface side of the substrate 10 via the substrate 10 to dissipate heat. There is a risk that it will not be sufficient.
  • the thermal conductivity of LiTaO 3 and LiNbO 3 is 3 to 5 W / (m ⁇ k).
  • the thermal conductivity of GaAs is 55 W / (m ⁇ k).
  • the thermal conductivity of GaN is 100 W / (m ⁇ k).
  • the electronic device 100 has a heat conduction path that transfers the heat generated by the functional element 11 and the electrode 12 to the other main surface side of the substrate 10.
  • the electronic device 100 is provided with a support 40 having a higher thermal conductivity than the substrate 10 on the other main surface of the substrate 10 (the main surface of the substrate 10 opposite to the main surface on which the functional element 11 is provided).
  • the materials used for the support 40 are silicon (Si), silicon carbide (SiC), aluminum oxide (eg, Al 2 O 3 ), boron nitride (BN), aluminum nitride (AlN), silicon nitride, and copper (Cu).
  • the thermal conductivity of copper is 300 to 400 W / (m ⁇ k).
  • the thermal conductivity of silicon carbide is 200 W / (m ⁇ k).
  • the thermal conductivity of boron carbide is 150-200 W / (m ⁇ k).
  • the thermal conductivity of aluminum nitride is 150 to 180 W / (m ⁇ k).
  • the substrate 10 can be thinned by providing the support 40.
  • a substrate having a predetermined thickness By combining the substrate 10 and the support 40, the characteristics of the substrate 10 are maintained, and by thinning the substrate 10, the portion having low thermal conductivity is reduced, and the support 40 is formed.
  • the portion with high thermal conductivity can be increased.
  • the heat generated by the functional element 11 and the electrode 12 is efficiently transferred to the support 40 and the metal body 50, and the heat dissipation is improved.
  • a through hole 40a is provided on the other main surface of the substrate 10, and a conductive film 41 having a higher thermal conductivity than the support 40 is formed in the formed through hole 40a.
  • the conductive film 41 has a laminated structure containing at least one of copper (Cu), gold (Au), tungsten (W), and nickel (Ni), or copper (Cu), gold (Au), and tungsten.
  • the conductive film 41 is a penetrating body of the support 40, and is preferably provided at a position where at least a part of the substrate 10 viewed from the support 40 side overlaps with the region where the functional element 11 is provided.
  • the heat generated by the functional element 11 can be efficiently transferred to the conductive film 41 by superimposing the region of the conductive film 41 and the region provided with the functional element 11.
  • the shape of the conductive film 41 is a prismatic shape or a cylindrical shape. That is, the conductive film 41 has a constant cross-sectional area when viewed in a plan view from the support 40 side.
  • the shape of the conductive film 41 is not limited to this.
  • the shape of the conductive film 41 may be a tapered shape.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of another electronic device 100A according to the first embodiment. In the electronic device 100A shown in FIG. 2, the same components as those of the electronic device 100 shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will not be repeated.
  • a tapered through hole 40b is formed in the support 40.
  • a conductive film 41 having a higher thermal conductivity than the support 40 is formed in the through hole 40b. Therefore, the conductive film 41 has a tapered shape in which the cross-sectional shape expands from the substrate 10 side toward the main surface of the support 40 on the side opposite to the substrate 10 side. That is, the cross-sectional area of the conductive film 41 when viewed in a plan view from the support 40 side increases from the near side to the far side of the substrate 10.
  • the conductive film 41 may have a reverse taper shape in which the cross-sectional shape narrows from the substrate 10 side toward the main surface of the support 40 on the side opposite to the substrate 10 side.
  • the cross-sectional area of the conductive film 41 when viewed in a plan view from the support 40 side may become smaller from the near side to the far side of the substrate 10.
  • a large number of portions of the conductive film 41 having high thermal conductivity can be formed according to the direction in which the heat generated by the functional element 11 and the electrode 12 is dissipated, so that the heat dissipation can be further improved. can.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of still another electronic device 100B according to the first embodiment.
  • the same components as those of the electronic device 100 shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will not be repeated.
  • two through holes 40c and 40d are formed in the support 40. That is, in the electronic device 100B, the through hole 40c is formed corresponding to the region of the functional element 11 provided on the left side of FIG. 3, and the through hole 40d is formed corresponding to the region of the functional element 11 provided on the right side of FIG. Form.
  • a conductive film 41c having a higher thermal conductivity than the support 40 is formed in the through hole 40c, and a conductive film 41d having a higher thermal conductivity than the support 40 is formed in the through hole 40d.
  • Each of the conductive films 41c and 41d has a tapered shape in which the cross-sectional shape expands from the substrate 10 side toward the main surface of the support 40 on the side opposite to the substrate 10 side.
  • each of the conductive films 41c and 41d is provided at a position where at least a part of the substrate 10 viewed from the support 40 side overlaps with each region where the functional element 11 is provided.
  • the electronic devices 100, 100A, and 100B according to the first embodiment have a substrate 10 which is a piezoelectric substrate or a compound semiconductor substrate provided with a functional element 11 on one main surface (first main surface).
  • a support 40 provided on the other main surface (second main surface) of the substrate 10 opposite to one main surface and having a higher thermal conductivity than the substrate 10, and a through hole 40a through which the support 40 penetrates.
  • a conductive film 41 formed at 40d and having a higher thermal conductivity than the support 40 is provided.
  • the conductive film 41 may be a penetrating body having no conductivity as long as it has a higher thermal conductivity than the support 40.
  • the electronic devices 100, 100A, and 100B according to the first embodiment are formed in the through holes 40a to 40d penetrating the support 40, and the conductive film 41 has a higher thermal conductivity than the support 40.
  • the substrate 10 provided with the functional element 11 on the main surface heat can be radiated from the other main surface of the substrate on the opposite side of one main surface to improve the heat dissipation.
  • the conductive film 41 overlaps at least a part of the region of the substrate 10 viewed in a plan view from the support 40 side where the functional element 11 is provided.
  • the electronic devices 100, 100A, and 100B can transfer the heat of the functional element 11 provided on one main surface to the conductive film 41 and dissipate the heat from the other main surface of the substrate 10 to improve the heat dissipation. ..
  • the conductive film 41 has a tapered shape in which the cross-sectional shape expands from the substrate 10 side toward the main surface of the support 40 on the side opposite to the substrate 10 side.
  • the electronic devices 100A and 100B can secure a heat conduction path extending from the other main surface of the substrate 10.
  • the support 40 preferably contains at least one of a mixture of metal and resin, silicon, silicon carbide, aluminum oxide, boron nitride, aluminum nitride, silicon nitride, copper, and nickel.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the electronic device 200 according to the second embodiment.
  • the same components as those of the electronic device 100 shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will not be repeated.
  • an insertion layer 42 is provided between the substrate 10 and the support 40.
  • the insertion layer 42 has a higher thermal conductivity than the substrate 10 and the support 40. Therefore, the heat dissipation from the other main surface of the substrate 10 can be further improved. It should be noted that it may be provided not on the entire surface between the substrate 10 and the support 40, but only on the portion including the region of the substrate 10 on which the functional element 11 and the electrode 12 are provided when viewed in a plan view from the support 40 side. .. Further, it is preferable to select a copper-based metal material or the like as the material of the insertion layer 42 having high thermal conductivity.
  • the conductive film 41 formed in the through hole 40a is in contact with the insertion layer 42.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of another electronic device 200A according to the second embodiment.
  • the same components as those of the electronic device 100 shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will not be repeated.
  • an intermediate layer 43 is provided between the substrate 10 and the support 40 and in contact with the substrate 10.
  • the intermediate layer 43 has a linear expansion coefficient between the linear expansion coefficient of the substrate 10 and the linear expansion coefficient of the support 40. Therefore, the intermediate layer 43 can apply compressive stress to the substrate 10 when the temperature rises. In particular, when the substrate 10 is a crystalline substrate, the compressive stress of the intermediate layer 43 can suppress the occurrence of cracking due to the tensile stress applied to the substrate 10 when the temperature rises.
  • a material containing copper (Cu), gold (Au), platinum (Pt), titanium (Ti), tantalum (Ta), tungsten (W) and the like can be used.
  • an intermediate layer made of a material having a linear expansion coefficient smaller than the linear expansion coefficient of the support 40 and the substrate 10 may be provided on the support 40.
  • the conductive film 41 formed in the through hole 40a is in contact with the intermediate layer 43.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of still another electronic device 200B according to the second embodiment.
  • the same components as those of the electronic device 100 shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will not be repeated.
  • the electronic device 200B is an example when applied to an elastic surface wave device.
  • the substrate 10 is composed of a piezoelectric substrate, and the support propagates more than elastic waves such as surface waves and boundary waves propagating on the piezoelectric substrate. It is a high sound velocity support substrate 45 in which the sound velocity of the bulk wave is high. Further, in the electronic device 200B, a low sound velocity film 46, which is provided between the substrate 10 and the high sound velocity support substrate 45 and whose sound velocity of the propagating bulk wave is lower than that of the elastic wave propagating through the piezoelectric substrate, is further provided. be. That is, the electronic device 200B has a laminated structure in which the substrate 10, the low sound velocity film 46, and the high sound velocity support substrate 45 are laminated in this order. The through hole 40a is formed in the high sound velocity support substrate 45, and the conductive film 41 is in contact with the low sound velocity film 46.
  • the substrate 10 is, for example, a 50 ° Y-cut X-propagation LiTaO 3 piezoelectric single crystal or a piezoelectric ceramic (lithium tantalate single crystal cut along a plane rotated 50 ° from the Y-axis with the X-axis as the normal axis. Alternatively, it is made of a single crystal or ceramics in which an elastic wave propagates in the X-axis direction.
  • the substrate 10 has a thickness of 3.5 ⁇ or less, for example, when the wavelength determined by the electrode finger pitch of the IDT electrode, which is the functional element 11, is ⁇ .
  • the high sound velocity support substrate 45 is a substrate that supports the substrate 10 provided with the low sound velocity film 46 and the functional element 11.
  • the high sound velocity support substrate 45 is a substrate in which the sound velocity of the bulk wave in the high sound velocity support substrate 45 is higher than that of elastic waves such as surface waves and boundary waves propagating in the substrate 10, and the elastic waves are transmitted to the substrate 10. And, it is confined in the portion where the low sound velocity film 46 is laminated, and functions so as not to leak upward in the figure from the high sound velocity support substrate 45.
  • the thickness of the high sound velocity support substrate 45 is, for example, 120 ⁇ m.
  • the low sound velocity film 46 is a film in which the sound velocity of the bulk wave in the low sound velocity film 46 is lower than that of the elastic wave propagating in the substrate 10, and is arranged between the substrate 10 and the high sound velocity support substrate 45. Due to this structure and the property that energy is concentrated in a medium in which elastic waves are essentially low sound velocity, leakage of elastic wave energy to the outside of the IDT electrode, which is a functional element 11, is suppressed.
  • the thickness of the bass sound film 46 is, for example, 670 nm. According to this laminated structure, it is possible to significantly increase the Q value at the resonance frequency and the antiresonance frequency as compared with the structure in which the piezoelectric substrate is used as a single layer. That is, since an elastic surface wave resonator having a high Q value can be configured, it is possible to construct a filter having a small insertion loss by using the elastic wave resonator.
  • the high-frequency support substrate 45 examples include aluminum nitride, aluminum oxide, silicon carbide, silicon nitride, silicon, sapphire, lithium tantalate, lithium niobate, piezoelectric materials such as crystal, alumina, zirconia, cordierite, mulite, steatite, and the like.
  • Various ceramics such as forsterite, magnesia diamond, a material containing each of the above materials as a main component, and a material containing a mixture of the above materials as a main component can be used.
  • the bass sound film 46 is made of, for example, a material containing glass, silicon nitride, tantalum oxide, or a compound obtained by adding fluorine, carbon, or boron to silicon oxide as a main component.
  • the material of the low sound velocity film 46 may be a material having a relatively low sound velocity.
  • the high sound velocity support substrate 45 has a structure in which a support and a high sound velocity film in which the sound velocity of the bulk wave propagating is higher than that of elastic waves such as surface waves and boundary waves propagating on the substrate 10 are laminated.
  • the support is a piezoelectric material such as sapphire, lithium tantalate, lithium niobate, crystal, alumina, magnesia, silicon nitride, aluminum nitride, silicon carbide, zirconia, cordierite, mulite, steatite, forsterite and the like.
  • Various ceramics, dielectrics such as glass, semiconductors such as silicon and gallium nitride, and resin substrates can be used.
  • the treble speed film includes various aluminum nitride, aluminum oxide, silicon carbide, silicon nitride, silicon oxynitride, DLC film or diamond, a medium containing the above material as a main component, a medium containing a mixture of the above materials as a main component, and the like. High sonic material can be used.
  • the electronic device 200 according to the second embodiment further includes an insertion layer 42 having a higher thermal conductivity than the substrate 10 and the support 40 between the support 40 and the substrate 10. This makes it possible to further improve the heat dissipation from the other main surface of the substrate 10.
  • the electronic device 200A according to the second embodiment is provided between the substrate 10 and the support 40 in contact with the substrate 10, and is between the linear expansion rate of the substrate 10 and the linear expansion rate of the support 40.
  • An intermediate layer 43 having a linear expansion rate is further provided. As a result, the intermediate layer 43 can apply compressive stress to the substrate 10 when the temperature rises.
  • the substrate is a piezoelectric substrate
  • the support 40 has a sound velocity of a bulk wave propagating rather than an elastic wave such as a surface wave or a boundary wave propagating on the piezoelectric substrate.
  • a high-speed support substrate 45 which is provided between the substrate 10 and the high-speed support substrate 45, and has a low-sound-velocity film 46 in which the sound velocity of the bulk wave propagating is slower than that of the elastic wave propagating in the substrate 10. Further prepare.
  • elastic waves can be confined in the portion where the substrate 10 and the low sound velocity film 46 are laminated so as not to leak above the high sound velocity support substrate 45.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the electronic device 300 according to the third embodiment.
  • the same components as those of the electronic device 100 shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will not be repeated.
  • the functional element 11 is provided on one main surface (first main surface) of the substrate 10, and the substrate 10 is directed toward the main surface on which the functional element 11 is provided. It is mounted on the base board 20.
  • the base substrate 20 includes a package substrate made of glass epoxy resin, alumina, etc., a silicon substrate, a piezoelectric substrate (lithium niobate (LN), lithium tantalate (LT)), and a component-embedded substrate (polyimide, epoxy resin, metal wiring). It may be a laminated product such as).
  • the metal connecting body 30 is provided with at least a part from the support 40 side to the outside of the substrate 10 in a plan view. In other words, it is preferable that the metal connecting body 30 is provided so as to extend from the inside of the substrate 10 to the outside of the substrate 10 in a plan view from the support 40 side.
  • a metal body 70 (second metal body) is provided between the electrode 12 and the metal connecting body 30, and the electrode 12 and the metal connecting body 30 are connected to each other via the metal body 70. It is electrically connected.
  • the electrode 12 and the metal connecting body 30 may be electrically connected without providing the metal body 70.
  • the metal body 70 is provided from the support 40 side to the metal connection body 30 on the outside of the substrate 10 in a plan view.
  • the metal body 70 is provided so as to extend from the inside of the metal connection body 30 to the outside of the metal connection body 30 in a plan view from the support 40 side.
  • the electronic device 300 is provided with a metal body 50 (first metal body) on the surface of the support 40 on the side opposite to the side in contact with the substrate 10. At least a part of the metal body 50 is provided from the support 40 side to the outside of the substrate 10 in a plan view. In other words, the metal body 50 is provided so as to extend from the inside of the substrate 10 to the outside of the substrate 10 in a plan view from the support 40 side. The portions of the metal body 50 provided to the outside are located on both sides of the opposite sides of the substrate 10 viewed from the support 40 side in a plan view.
  • the portion of the metal body 50 provided outside the substrate 10 and the base substrate 20 are connected by a via 60.
  • a via 60 for the metal body 50, for example, copper, aluminum (Al), or the like is used, and for the via 60, among the copper-based conductive paste cured product and the silver-based conductive paste cured product having a higher thermal conductivity than the substrate 10. At least one material or the like is used.
  • the via 60 shown in FIG. 7 is connected to the base substrate 20 by sandwiching the metal connecting body 30, but even if the via 60 is directly connected to the base substrate 20 without sandwiching the metal connecting body 30, the metal connecting body 30 and The metal body 70 may be sandwiched and connected to the base substrate 20.
  • the new heat conduction path transfers the heat generated by the functional element 11 and the electrode 12 in the order of the substrate 10, the support 40, the metal body 50, the via 60, the metal connector 30, and the base substrate 20. It is a heat conduction path that dissipates heat from the other main surface of the substrate 10.
  • the electronic device 300 can improve the heat dissipation not only from one main surface (first main surface) of the substrate 10 but also from the other main surface (second main surface) of the substrate 10.
  • the cross-sectional area of the portion of the via 60 connected to the metal connecting body 30 is cut in the lateral direction orthogonal to the stacking direction of the metal connecting body 30 and the via 60, and each of the plurality of metal connecting bodies 30 is formed. It is preferably larger than at least one of the cross-sectional areas cut in the transverse direction.
  • a chip having a structure in which a substrate 10 provided with a functional element 11 and an electrode 12 and a support 40 and a conductive film 41 are laminated is face-down mounted on a base substrate 20. It can be regarded as a structure that has been completed.
  • the functional element 11 and the electrode 12 are shown on the substrate 10, a protective film, a routing wire, an insulating layer, and the like may be provided in addition to these.
  • a metal body 50 is provided on the back surface side (the surface opposite to the surface on which the functional element 11 is provided) of the substrate 10 face-down mounted on the base substrate 20, and the metal body 50 and the base substrate 20 are provided.
  • the metal body 50 is preferably provided on the support 40 and the conductive film 41 so as to include a region of the substrate 10 provided with the functional element 11 and the electrode 12 when viewed in a plan view from the support 40 side. .. As a result, the heat transferred to the back surface (the other main surface) of the substrate 10 provided with the functional element 11 can be dissipated by the metal body 50.
  • the electronic device 300 shown in FIG. 7 is provided with an insulator 80 that covers the side surface of the substrate 10 and the side surface of the support 40.
  • the side surface of the substrate 10 is a surface connecting one main surface of the substrate 10 on which the functional element 11 is provided and the other main surface on the opposite side of the surface on which the functional element 11 is provided.
  • the side surface of the support 40 is a surface of the support 40 that connects the surface on the substrate 10 side and the surface on the side opposite to the surface on the substrate 10 side.
  • the via 60 is formed on the insulator 80 provided on the side surface of the substrate 10 and the side surface of the support 40, and can secure insulation to the substrate 10 and the support 40.
  • a substrate 10 and another electronic component are mounted on a base substrate 20 and sealed with a common sealing material (insulator), and a metal body 50 is arranged so as to straddle the substrate 10. It may be configured.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of another electronic device 300A according to the third embodiment.
  • the electronic device 300A has the same configuration as the electronic device 300 shown in FIG. 7, from the base substrate 20 to the metal body 50, and the same reference numerals are given to the same configuration, and detailed description thereof will not be repeated. Further, as the electronic device 300A, the configuration of another electronic device described in the present disclosure may be applied to the configuration from the base substrate 20 to the metal body 50.
  • the electronic component 90 is surface-mounted on the surface of the metal body 50 on the side opposite to the side in contact with the support 40. Specifically, the electronic component 90 is mounted on a flip chip, for example, and the electrode 91 and the electrode provided on the surface of the metal body 50 are connected by a bump 92.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of still another electronic device 300B according to the third embodiment.
  • the same components as those of the electronic device 300 shown in FIG. 7 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will not be repeated.
  • the functional element 11 is provided on one main surface (first main surface) of the substrate 10, and the side of the other main surface (second main surface) of the substrate 10 opposite to the one main surface.
  • the board 10 is mounted on the base board 20. That is, as shown in FIG. 9, the electronic device 300B has a configuration in which the chip of the substrate 10 provided with the functional element 11 and the electrode 12 is face-up mounted on the base substrate 20.
  • the functional element 11 and the electrode 12 are shown on the substrate 10, a protective film, a routing wire, an insulating layer, and the like may be provided in addition to these.
  • a metal body 50 is provided on the surface side (the surface provided with the functional element 11) of the substrate 10 face-up mounted on the base substrate 20, and a via 60 connecting the metal body 50 and the base substrate 20 is provided.
  • the metal body 50 is preferably provided on the substrate 10 so as to include a region of the substrate 10 provided with the functional element 11 and the electrode 12 when viewed in a plan view from one main surface side. As a result, it is possible to form a heat dissipation path in which heat transferred from the surface (one main surface) of the substrate 10 provided with the functional element 11 to the metal body 50 increases, so that heat dissipation can be improved.
  • the support 40 is provided on the other main surface of the substrate 10 (the main surface of the substrate 10 opposite to the main surface on which the functional element 11 is provided).
  • the support 40 has a higher thermal conductivity than the substrate 10.
  • the support 40 is provided with a through hole 40a, and the conductive film 41 is formed in the through hole 40a.
  • the metal connector 30 connects the other main surface of the substrate 10 to the base substrate 20 via the support 40 and the conductive film 41.
  • the electronic devices 300 and 300A according to the third embodiment further include a base substrate 20 on which the substrate 10 is mounted with the main surface facing one side, and the side surface of the substrate 10 and the support 40. Further provided with an insulator covering the sides of the. Further, the electronic device 300B according to the third embodiment further includes a base substrate 20 on which the substrate 10 is mounted facing the other main surface side. This makes it possible to realize electronic devices having various configurations by using electronic devices with improved heat dissipation.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of the electronic device 400 according to the modified example.
  • the same components as those of the electronic device 100 shown in FIG. 1 and the electronic device 300 shown in FIG. 7 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will not be repeated.
  • the modification can be appropriately applied to the above-mentioned configuration of the electronic device.
  • the surface of the support 40 and the conductive film 41 on the metal body 50 side is larger than the surface on the substrate 10 side. That is, the surface roughness 40f of the surfaces of the support 40 and the conductive film 41 on the metal body 50 side is larger than the surface roughness on the substrate 10 side. As a result, the contact area between the support 40 and the conductive film 41 and the metal body 50 increases, so that the heat dissipation to the metal body 50 can be improved. Only the surface roughness 40f of the surface of the conductive film 41 on the metal body 50 side may be larger than the surface roughness of the substrate 10 side.

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Abstract

本開示の電子デバイス（１００，１００Ａ，１００Ｂ）は、基板（１０）と、支持体（４０）と、導電膜（４１）と、を備える。基板（１０）は、一方の主面（第１主面）に、機能素子（１１）が設けられた圧電基板または化合物半導体基板である。支持体（４０）は、一方の主面とは反対側の基板（１０）の他方の主面（第２主面）に設けられ、基板（１０）より熱伝導率が高い。導電膜（４１）は、支持体（４０）を貫通する貫通孔（４０ａ～４０ｄ）に形成され、支持体（４０）より熱伝導率が高い。

Description

電子デバイス
　本開示は、機能素子を設けた機能素子基板を実装した電子デバイスに関する。
　集積回路などの機能素子を設けた機能素子基板を実装した電子デバイスでは、駆動時に機能素子や配線から発生する熱を外部に放出するためにヒートシンクなどが設けられている。具体的に、特開２００４－１６５２８１号公報（特許文献１）に示す電子デバイスは、半導体チップ（機能素子基板）を、機能素子および電極を配した主面が上向きとなるようにベース基板に設けたフェイスアップ構造である。そのため、半導体チップの主面に配した電極からワイヤ配線で外部に端子を引き出すため、チップサイズが大型化する。そして、当該電子デバイスでは、機能素子および電極を配した主面側をモールド樹脂で封止し、当該主面と反対側の半導体チップの裏面にヒートシンクが設けてある。
特開２００４－１６５２８１号公報
　特許文献１の電子デバイスおいて、半導体チップの材料がケイ素（Ｓｉ）の場合、半導体チップの主面側の機能素子から発生する熱を半導体チップの裏面に伝えてヒートシンクで放熱することは可能である。しかし、半導体チップの材料はケイ素に限られず化合物半導体などを採用する場合がある。化合物半導体の熱伝導率はケイ素に比べて低いため、特許文献１に示す構成では、機能素子から発生する熱を半導体チップの主面（第１主面）側から半導体チップの裏面（第２主面）に十分に伝えることができず放熱性が低下する虞があった。
　そこで、本開示の目的は、第１主面に機能素子を設けた機能素子基板おいて、第１主面の反対側の第２主面から熱を放熱させ放熱性を向上させることができる電子デバイスを提供することである。
　本開示の一形態に係る電子デバイスは、第１主面に機能素子が設けられ、圧電基板または化合物半導体基板である機能素子基板と、第１主面とは反対側の機能素子基板の第２主面に設けられ、機能素子基板より熱伝導率の高い支持体と、支持体を貫通する貫通孔に形成され、支持体より熱伝導率の高い貫通体と、を備える。
　本開示の一形態によれば、支持体を貫通する貫通孔に形成され貫通体が、支持体より熱伝導率が高いので、第１主面に機能素子を設けた機能素子基板において、第１主面とは反対側の機能素子基板の第２主面から熱を放熱させ放熱性を向上させることができる。
実施の形態１に係る電子デバイスの断面図である。 実施の形態１に係る別の電子デバイスの断面図である。 実施の形態１に係るさらに別の電子デバイスの断面図である。 実施の形態２に係る電子デバイスの断面図である。 実施の形態２に係る別の電子デバイスの断面図である。 実施の形態２に係るさらに別の電子デバイスの断面図である。 実施の形態３に係る電子デバイスの断面図である。 実施の形態３に係る別の電子デバイスの断面図である。 実施の形態３に係るさらに別の電子デバイスの断面図である。 変形例に係る電子デバイスの断面図である。
　以下、実施の形態に係る電子デバイスについて図面に基づいて説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
　（実施の形態１）
　図１は、実施の形態１に係る電子デバイス１００の断面図である。実施の形態１に係る電子デバイス１００は、基板１０の一方の主面（第１主面）に機能素子１１が設けられている。機能素子１１には、電極１２（機能素子電極）が設けられており、半田や導電ペーストを用いて当該電極１２と、図示していないベース基板上の電極とを電気的に接続することで、ベース基板から機能素子１１に対して電力や信号を供給することができる。
　ベース基板から機能素子１１に対して電力や信号を供給して機能素子１１を動作させた場合、動作中に機能素子１１や電極１２で熱が発生する。基板１０にケイ素（Ｓｉ）など熱伝導率の高い材料を使用している場合、機能素子１１や電極１２で発生した熱を、基板１０を介して基板１０の他方の主面（第２主面）の側に伝えて放熱させることができる。なお、ケイ素の熱伝導率は、１６０～２００Ｗ／（ｍ・ｋ）である。
　しかし、基板１０は、圧電基板または化合物半導体基板である。圧電基板に使用される材料は、例えば、水晶、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３、ＫＮｂＯ３、Ｌａ３Ｇａ５ＳｉＯ１４、Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７などであり、化合物半導体基板に使用される材料は、例えば、ＧａＡｓ、ＧａＮなどである。何れの材料もケイ素などに比べて熱伝導率の低い材料で、機能素子１１や電極１２で発生した熱を、基板１０を介して基板１０の他方の主面の側に伝えて放熱させることが十分できない虞がある。ちなみに、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３の熱伝導率は、３～５Ｗ／（ｍ・ｋ）である。ＧａＡｓの熱伝導率は、５５Ｗ／（ｍ・ｋ）である。ＧａＮの熱伝導率は、１００Ｗ／（ｍ・ｋ）である。
　そこで、実施の形態１に係る電子デバイス１００では、機能素子１１や電極１２で発生した熱を基板１０の他方の主面の側に伝える熱伝導経路を有している。具体的に、電子デバイス１００は、基板１０の他方の主面（機能素子１１を設けた主面とは反対側の基板１０の主面）に基板１０より熱伝導率の高い支持体４０を設けている。支持体４０に使用される材料は、ケイ素（Ｓｉ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、酸化アルミニウム（例えば、Ａｌ２Ｏ３）、窒化ホウ素（ＢＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ケイ素、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、銀（Ａｇ）系導電ペースト硬化物などがある。ちなみに、銅の熱伝導率は、３００～４００Ｗ／（ｍ・ｋ）である。炭化ケイ素の熱伝導率は、２００Ｗ／（ｍ・ｋ）である。炭化ホウ素の熱伝導率は、１５０～２００Ｗ／（ｍ・ｋ）である。窒化アルミニウムの熱伝導率は、１５０～１８０Ｗ／（ｍ・ｋ）である。
　なお、基板１０は、支持体４０を設けることで薄化することができる。所定の厚みの基板を基板１０と支持体４０とを組み合わせて作ることで、基板１０の特性を維持しつつ、基板１０を薄化することで熱伝導率の低い部分を減らし、支持体４０を厚化することで熱伝導率の高い部分を増やすことができる。このことにより、機能素子１１や電極１２で発生した熱が支持体４０および金属体５０に効率よく伝わり、放熱性が向上する。
　さらに、電子デバイス１００では、基板１０の他方の主面に貫通孔４０ａを施し、形成した貫通孔４０ａに支持体４０より熱伝導率の高い導電膜４１を形成する。導電膜４１は、例えば銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、タングステン（Ｗ）、およびニッケル（Ｎｉ）のうち少なくとも１種の材料を含む積層構造、もしくは銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、タングステン（Ｗ）、およびニッケル（Ｎｉ）のうち少なくとも１種の材料を含む合金である。導電膜４１は、基板１０の他方の主面と接しているため、電子デバイス１００は、支持体４０の貫通孔４０ａに設けた導電膜４１により、基板１０の他方の主面からの放熱性をさらに向上させることができる。なお、導電膜４１は、支持体４０の貫通体であり、支持体４０側から平面視した基板１０のうち機能素子１１を設けた領域と少なくとも一部が重なる位置に設けることが好ましい。支持体４０側から平面視した場合に、導電膜４１の領域と機能素子１１を設けた領域とを重ねることで、機能素子１１で発生した熱を効率よく導電膜４１に伝えることができる。
　図１に示す電子デバイス１００では、導電膜４１の形状が角柱形状または円柱形状である。つまり、導電膜４１は、支持体４０側から平面視した場合の断面積が一定である。しかし、導電膜４１の形状は、これに限られない。例えば、導電膜４１の形状は、テーパ形状であってもよい。図２は、実施の形態１に係る別の電子デバイス１００Ａの断面図である。なお、図２に示す電子デバイス１００Ａにおいて、図１に示す電子デバイス１００と同じ構成については同じ符号を付して詳細な説明を繰り返さない。
　電子デバイス１００Ａでは、テーパ形状の貫通孔４０ｂを支持体４０に形成する。そして、貫通孔４０ｂに、支持体４０より熱伝導率の高い導電膜４１を形成する。そのため、導電膜４１は、基板１０側から基板１０側と反対側の支持体４０の主面に向かって断面形状が広がるテーパ形状となる。つまり、支持体４０側から平面視した場合の導電膜４１の断面積は、基板１０の近い側から遠い側に従って大きくなる。なお、導電膜４１は、基板１０側から基板１０側と反対側の支持体４０の主面に向かって断面形状が狭まる逆テーパ形状となっていてもよい。つまり、支持体４０側から平面視した場合の導電膜４１の断面積は、基板１０の近い側から遠い側に従って小さくなっていてもよい。これにより、電子デバイス１００Ａでは、機能素子１１や電極１２で発生した熱を放熱させる方向に従って熱伝導率の高い導電膜４１の部分を多く形成することができるので、より放熱性を向上させることができる。
　さらに、図１に示す電子デバイス１００では、支持体４０に形成する導電膜４１の個数は１つである。しかし、支持体４０に形成する導電膜の個数は、１つに限られない。例えば、支持体４０に形成する導電膜４１の個数を、機能素子１１をまとめて設けた領域の個数と同じ個数としてもよい。図３は、実施の形態１に係るさらに別の電子デバイス１００Ｂの断面図である。なお、図３に示す電子デバイス１００Ｂにおいて、図１に示す電子デバイス１００と同じ構成については同じ符号を付して詳細な説明を繰り返さない。
　電子デバイス１００Ｂでは、２つの貫通孔４０ｃ，４０ｄを支持体４０に形成する。つまり、電子デバイス１００Ｂでは、図３の左側に設けた機能素子１１の領域に対応して貫通孔４０ｃを形成し、図３の右側に設けた機能素子１１の領域に対応して貫通孔４０ｄを形成する。貫通孔４０ｃに、支持体４０より熱伝導率の高い導電膜４１ｃを形成し、貫通孔４０ｄに、支持体４０より熱伝導率の高い導電膜４１ｄを形成する。導電膜４１ｃ，４１ｄの各々は、基板１０側から基板１０側と反対側の支持体４０の主面に向かって断面形状が広がるテーパ形状である。これにより、電子デバイス１００Ｂでは、機能素子１１や電極１２を設けた領域ごとに発生した熱を、導電膜４１ｃ，４１ｄの各々に伝えることができ、より放熱性を向上させることができる。なお、導電膜４１ｃ，４１ｄの各々は、支持体４０側から平面視した基板１０のうち機能素子１１を設けた各々の領域と少なくとも一部が重なる位置に設けることが好ましい。
　以上のように、実施の形態１に係る電子デバイス１００，１００Ａ，１００Ｂは、一方の主面（第１主面）に、機能素子１１が設けられた圧電基板または化合物半導体基板である基板１０と、一方の主面とは反対側の基板１０の他方の主面（第２主面）に設けられ、基板１０より熱伝導率の高い支持体４０と、支持体４０を貫通する貫通孔４０ａ～４０ｄに形成され、支持体４０より熱伝導率の高い導電膜４１と、を備える。なお、導電膜４１は、支持体４０より熱伝導率が高ければ、導電性を有していない貫通体としてもよい。
　これにより、実施の形態１に係る電子デバイス１００，１００Ａ，１００Ｂは、支持体４０を貫通する貫通孔４０ａ～４０ｄに形成され導電膜４１が、支持体４０より熱伝導率が高いので、一方の主面に機能素子１１を設けた基板１０おいて、一方の主面とは反対側の基板の他方の主面から熱を放熱させ放熱性を向上させることができる。
　また、導電膜４１は、支持体４０側から平面視した基板１０のうち機能素子１１を設けた領域と少なくとも一部が重なることが好ましい。これにより、電子デバイス１００，１００Ａ，１００Ｂは、一方の主面に設けた機能素子１１の熱を導電膜４１に伝え基板１０の他方の主面から熱を放熱させ放熱性を向上させることができる。
　また、導電膜４１は、基板１０側から基板１０側と反対側の支持体４０の主面に向かって断面形状が広がるテーパ形状であることが好ましい。これにより、電子デバイス１００Ａ，１００Ｂは、基板１０の他方の主面から広がる熱伝導経路を確保できる。
　また、支持体４０は、金属と樹脂との混合体、ケイ素、炭化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、銅、およびニッケルのうち少なくとも１種の材料を含むことが好ましい。
　（実施の形態２）
　実施の形態１に係る電子デバイス１００，１００Ａ，１００Ｂでは、基板１０に支持体４０を設ける構成について説明した。実施の形態２に係る電子デバイスでは、基板１０の他方の主面に支持体４０以外の構成を設ける例について説明する。
　図４は、実施の形態２に係る電子デバイス２００の断面図である。なお、図４に示す電子デバイス２００において、図１に示す電子デバイス１００と同じ構成については同じ符号を付して詳細な説明を繰り返さない。
　電子デバイス２００では、基板１０と支持体４０との間に挿入層４２を設けてある。挿入層４２は、基板１０および支持体４０より熱伝導率が高い。そのため、基板１０の他方の主面からの放熱性をさらに向上させることができる。なお、基板１０と支持体４０との間の全面ではなく、支持体４０側から平面視した場合に、機能素子１１や電極１２を設けた基板１０の領域が含まれる部分のみに設けてもよい。また、熱伝導率の高い挿入層４２の材料として、銅主体の金属材料などを選択することが好ましい。貫通孔４０ａに形成した導電膜４１は、挿入層４２と接する。
　図５は、実施の形態２に係る別の電子デバイス２００Ａの断面図である。なお、図５に示す電子デバイス２００Ａにおいて、図１に示す電子デバイス１００と同じ構成については同じ符号を付して詳細な説明を繰り返さない。
　電子デバイス２００Ａでは、基板１０と支持体４０との間で、かつ基板１０と接して中間層４３を設けてある。中間層４３は、基板１０の線膨張率と支持体４０の線膨張率との間の線膨張率を有する。そのため、中間層４３によって、温度上昇のとき基板１０に対して圧縮応力を加えることができる。特に、基板１０が結晶性基板の場合、温度上昇のとき基板１０に引張り応力が加わり割れが発生するのを中間層４３の圧縮応力で抑制できる。なお、中間層４３としては、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）などを含有する材料を用いることができる。また、支持体４０上に、支持体４０および基板１０の線膨張率よりも小さい線膨張率の材料からなる中間層を設けてもよい。貫通孔４０ａに形成した導電膜４１は、中間層４３と接する。
　図６は、実施の形態２に係るさらに別の電子デバイス２００Ｂの断面図である。なお、図６に示す電子デバイス２００Ｂにおいて、図１に示す電子デバイス１００と同じ構成については同じ符号を付して詳細な説明を繰り返さない。
　電子デバイス２００Ｂでは、弾性表面波デバイスに適用した場合の一例であり、基板１０は、圧電基板で構成し、支持体は、圧電基板を伝搬する表面波や境界波等の弾性波よりも、伝搬するバルク波の音速が高速となる高音速支持基板４５としてある。さらに、電子デバイス２００Ｂでは、基板１０と高音速支持基板４５との間に設けられ、圧電基板を伝搬する弾性波よりも、伝搬するバルク波の音速が低速となる低音速膜４６をさらに設けてある。つまり、電子デバイス２００Ｂでは、基板１０、低音速膜４６、および高音速支持基板４５の順で積層された積層構造である。なお、貫通孔４０ａは高音速支持基板４５に形成し、導電膜４１は、低音速膜４６と接する。
　基板１０は、例えば、５０°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ３圧電単結晶または圧電セラミックス（Ｘ軸を中心軸としてＹ軸から５０°回転した軸を法線とする面で切断したタンタル酸リチウム単結晶、またはセラミックスであって、Ｘ軸方向に弾性波が伝搬する単結晶またはセラミックス）からなる。基板１０は、例えば、機能素子１１であるＩＤＴ電極の電極指ピッチで定まる波長をλとしたときに、厚みが３．５λ以下である。
　高音速支持基板４５は、低音速膜４６、機能素子１１を設けた基板１０を支持する基板である。高音速支持基板４５は、さらに、基板１０を伝搬する表面波や境界波等の弾性波よりも、高音速支持基板４５中のバルク波の音速が高速となる基板であり、弾性波を基板１０および低音速膜４６が積層されている部分に閉じ込め、高音速支持基板４５より図中上方に漏れないように機能する。高音速支持基板４５の厚みは、例えば１２０μｍである。
　低音速膜４６は、基板１０を伝搬する弾性波よりも、低音速膜４６中のバルク波の音速が低速となる膜であり、基板１０と高音速支持基板４５との間に配置される。この構造と、弾性波が本質的に低音速な媒質にエネルギーが集中するという性質とにより、弾性波エネルギーの機能素子１１であるＩＤＴ電極外への漏れが抑制される。低音速膜４６の厚みは、例えば６７０ｎｍである。この積層構造によれば、圧電基板を単層で使用している構造と比較して、共振周波数および反共振周波数におけるＱ値を大幅に高めることが可能となる。すなわち、Ｑ値が高い弾性表面波共振子を構成し得るので、当該弾性波共振子を用いて、挿入損失が小さいフィルタを構成することが可能となる。
　高音速支持基板４５としては、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、シリコン、サファイア、リチウムタンタレート、リチュウムニオベイト、水晶等の圧電体、アルミナ、ジルコニア、コージライト、ムライト、ステアタイト、フォルステライト等の各種セラミック、マグネシアダイヤモンド、または、上記各材料を主成分とする材料、上記各材料の混合物を主成分とする材料を用いることができる。
　低音速膜４６は、例えば、ガラス、酸窒化ケイ素、酸化タンタルまたは酸化ケイ素にフッ素、炭素やホウ素を加えた化合物を主成分とする材料などからなる。なお、低音速膜４６の材料は、相対的に低音速な材料であればよい。
　なお、高音速支持基板４５は、支持体と、基板１０を伝搬する表面波や境界波等の弾性波よりも、伝搬するバルク波の音速が高速となる高音速膜とが積層された構造であってもよい。この場合、支持体は、サファイア、リチウムタンタレート、リチュウムニオベイト、水晶等の圧電体、アルミナ、マグネシア、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、ジルコニア、コージライト、ムライト、ステアタイト、フォルステライト等の各種セラミック、ガラス等の誘電体またはシリコン、窒化ガリウム等の半導体及び樹脂基板等を用いることができる。また、高音速膜は、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、ＤＬＣ膜またはダイヤモンド、上記材料を主成分とする媒質、上記材料の混合物を主成分とする媒質等、様々な高音速材料を用いることができる。
　以上のように、実施の形態２に係る電子デバイス２００は、支持体４０と基板１０との間に、基板１０および支持体４０より熱伝導率が高い挿入層４２をさらに備える。これにより、基板１０の他方の主面からの放熱性をさらに向上させることができる。
　また、実施の形態２に係る電子デバイス２００Ａは、基板１０と支持体４０との間で、基板１０と接して設けられ、基板１０の線膨張率と支持体４０の線膨張率との間の線膨張率を有する中間層４３をさらに備える。これにより、中間層４３によって、温度上昇のとき基板１０に対して圧縮応力を加えることができる。
　さらに、実施の形態２に係る電子デバイス２００Ｂは、基板は、圧電基板であり、支持体４０は、圧電基板を伝搬する表面波や境界波等の弾性波よりも、伝搬するバルク波の音速が高速となる高音速支持基板４５であり、基板１０と高音速支持基板４５との間に設けられ、基板１０を伝搬する弾性波よりも、伝搬するバルク波の音速が低速となる低音速膜４６をさらに備える。これにより、弾性波を基板１０および低音速膜４６が積層されている部分に閉じ込め、高音速支持基板４５より上方に漏れないようにできる。
　なお、実施の形態２で説明した電子デバイス２００，２００Ａ，２００Ｂの構成を適宜組み合わせて構成してもよい。
　（実施の形態３）
　実施の形態１に係る電子デバイス１００をベース基板に実装した構成について実施の形態３で説明する。なお、実施の形態３で説明する構成に、実施の形態１に係る電子デバイス１００Ａ，１００Ｂ、および実施の形態２に係る電子デバイス２００，２００Ａ，２００Ｂの構成を適用してもよい。
　図７は、実施の形態３に係る電子デバイス３００の断面図である。なお、図７に示す電子デバイス３００において、図１に示す電子デバイス１００と同じ構成については同じ符号を付して詳細な説明を繰り返さない。実施の形態３に係る電子デバイス３００は、基板１０の一方の主面（第１主面）に機能素子１１が設けられ、当該機能素子１１が設けられた主面の側を向けて基板１０をベース基板２０に実装してある。ベース基板２０は、ガラスエポキシ樹脂、アルミナなどで形成されるパッケージ基板、シリコン基板、圧電基板（ニオブ酸リチウム（ＬＮ）、タンタル酸リチウム（ＬＴ））、部品内蔵基板（ポリイミド、エポキシ樹脂、金属配線などの積層品）などであってもよい。
　機能素子１１の電極１２とベース基板２０上に設けたバンプなどの金属接続体３０とを電気的に接続することで、ベース基板２０から機能素子１１に対して電力や信号を供給することができる。金属接続体３０は、支持体４０側から平面視した基板１０の外側まで少なくとも一部が設けられていることが好ましい。言い換えれば、金属接続体３０は、支持体４０側から平面視して、基板１０の内側から基板１０の外側にまたがって設けられていることが好ましい。なお、図７に示す電子デバイス３００では、電極１２と金属接続体３０との間に金属体７０（第２金属体）を設け、当該金属体７０を介して電極１２と金属接続体３０とが電気的に接続している。もちろん、金属体７０を設けずに、電極１２と金属接続体３０とが電気的に接続してもよい。また、金属体７０は、支持体４０側から平面視した基板１０の外側の金属接続体３０まで設けられることが好ましい。言い換えれば、金属体７０は、支持体４０側から平面視して、金属接続体３０の内側から金属接続体３０の外側にまたがって設けられていることが好ましい。
　さらに、電子デバイス３００は、基板１０と接する側とは反対側の支持体４０の面に金属体５０（第１金属体）を設けている。金属体５０の少なくとも一部は、支持体４０側から平面視した基板１０の外側まで設けられている。言い換えれば、金属体５０は、支持体４０側から平面視して、基板１０の内側から基板１０の外側にまたがって設けられている。外側まで設けられた金属体５０の部分が、支持体４０側から平面視した基板１０の対向する辺の両側に位置している。
　この基板１０より外側に設けられた金属体５０の部分とベース基板２０とをビア６０で接続する。なお、金属体５０には、例えば、銅、アルミニウム（Ａｌ）などが使用され、ビア６０には、基板１０より熱伝導率の高い銅系導電ペースト硬化物、および銀系導電ペースト硬化物のうち少なくとも１種の材料などが使用される。また、図７に示すビア６０は、金属接続体３０を挟んでベース基板２０と接続されているが、金属接続体３０を挟まずにベース基板２０と直接接続しても、金属接続体３０および金属体７０を挟んでベース基板２０と接続してもよい。
　ビア６０で金属体５０とベース基板２０とを接続することで、機能素子１１や電極１２で発生した熱を金属体５０－ビア６０－ベース基板２０と伝わる新たな熱伝導経路を確保できる。具体的に、新たな熱伝導経路は、機能素子１１や電極１２で発生した熱を、基板１０、支持体４０、金属体５０、ビア６０、金属接続体３０、およびベース基板２０の順に伝え、基板１０の他方の主面から放熱する熱伝導経路である。これにより、電子デバイス３００は、基板１０の一方の主面（第１主面）からだけでなく、基板１０の他方の主面（第２主面）からの放熱性を向上させることができる。
　電子デバイス３００では、ビア６０の金属接続体３０と接続されている部分を金属接続体３０とビア６０との積層方向に直交する横方向に切った断面積を、複数の金属接続体３０それぞれを横方向に切った断面積のうち少なくとも１つの断面積より大きくすることが好ましい。ビア６０の断面積を大きくすることで、金属接続体３０からビア６０に伝わって金属体５０へと至る熱伝導経路を大きく確保でき、基板１０の他方の主面からの放熱性をより向上させることができる。
　また、電子デバイス３００は、図７に示すように、機能素子１１および電極１２を設けた基板１０と、支持体４０および導電膜４１とを積層した構造のチップを、ベース基板２０にフェイスダウン実装した構成であると捉えることができる。基板１０には、機能素子１１および電極１２が図示してあるが、これら以外にも保護膜、引回配線、絶縁層などが設けられてもよい。さらに、電子デバイス３００は、ベース基板２０にフェイスダウン実装した基板１０の裏面側（機能素子１１を設けた面とは反対側の面）に金属体５０を設け、当該金属体５０とベース基板２０とを繋ぐビア６０が配置されている。金属体５０は、支持体４０側から平面視した場合に、機能素子１１や電極１２を設けた基板１０の領域が含まれるように支持体４０および導電膜４１上に設けられていることが好ましい。これにより、機能素子１１を設けた基板１０の裏面（他方の主面）に伝わる熱を金属体５０で放熱することができる。
　図７に示す電子デバイス３００では、基板１０の側面および支持体４０の側面を覆う絶縁体８０を設けている。ここで、基板１０の側面とは、基板１０において機能素子１１が設けられている一方の主面と、機能素子１１が設けられた面とは反対側の他方の主面とを結ぶ面のことである。また、支持体４０の側面とは、支持体４０において、基板１０側の面と、基板１０側の面とは反対側の面とを結ぶ面のことである。ビア６０は、基板１０の側面および支持体４０の側面に設けた絶縁体８０に形成されており、基板１０および支持体４０に対する絶縁を確保できる。なお、電子デバイス３００は、ベース基板２０上に基板１０と別の電子部品とが実装され共通の封止材（絶縁体）で封止され、その上を跨るように金属体５０が配置される構成でもよい。
　次に、支持体と接する側とは反対側の金属体の面に電子部品を実装した電子デバイスの構成について説明する。図８は、実施の形態３に係る別の電子デバイス３００Ａの断面図である。なお、電子デバイス３００Ａは、ベース基板２０から金属体５０までの構成は、図７に示す電子デバイス３００と同じ構成であり、同じ構成については同じ符号を付して詳細な説明は繰り返さない。また、電子デバイス３００Ａは、ベース基板２０から金属体５０までの構成を本開示で説明する他の電子デバイスの構成を適用してもよい。
　図８に示す電子デバイス３００Ａは、支持体４０と接する側とは反対側の金属体５０の面に電子部品９０が表面実装してある。具体的に、電子部品９０を、例えばフリップチップ実装してあり、電極９１と金属体５０の面に設けた電極とをバンプ９２で接続している。
　次に、支持体４０および導電膜４１を積層した基板１０のチップを、ベース基板２０にフェイスアップ実装した構成について説明する。図９は、実施の形態３に係るさらに別の電子デバイス３００Ｂの断面図である。なお、図９に示す電子デバイス３００Ｂにおいて、図７に示す電子デバイス３００と同じ構成については同じ符号を付して詳細な説明を繰り返さない。
　電子デバイス３００Ｂは、基板１０の一方の主面（第１主面）に機能素子１１が設けられ、一方の主面とは反対側の基板１０の他の主面（第２主面）の側を向けて基板１０をベース基板２０に実装してある。つまり、電子デバイス３００Ｂでは、図９に示すように、機能素子１１および電極１２を設けた基板１０のチップを、ベース基板２０にフェイスアップ実装した構成である。基板１０には、機能素子１１および電極１２が図示してあるが、これら以外にも保護膜、引回配線、絶縁層などが設けられてもよい。
　さらに、電子デバイス３００Ｂは、ベース基板２０にフェイスアップ実装した基板１０の表面側（機能素子１１を設けた面）に金属体５０を設け、当該金属体５０とベース基板２０とを繋ぐビア６０が配置されている。金属体５０は、一方の主面側から平面視した場合に、機能素子１１や電極１２を設けた基板１０の領域が含まれるように基板１０上に設けられていることが好ましい。これにより、機能素子１１を設けた基板１０の表面（一方の主面）から金属体５０に伝わる熱が多くなる放熱経路を形成することができるので、放熱性を向上できる。
　電子デバイス３００Ｂでは、基板１０の他方の主面（機能素子１１を設けた主面とは反対側の基板１０の主面）に支持体４０を設ける。支持体４０は、基板１０より熱伝導率が高い。さらに、支持体４０には貫通孔４０ａが設けられ、当該貫通孔４０ａに導電膜４１が形成されている。金属接続体３０は、支持体４０および導電膜４１を介して基板１０の他方の主面とベース基板２０とを接続する。
　以上のように、実施の形態３に係る電子デバイス３００，３００Ａは、一方の主面の側を向けて基板１０が実装されるベース基板２０をさらに備える、なお、基板１０の側面および支持体４０の側面を覆う絶縁体をさらに備える。また、実施の形態３に係る電子デバイス３００Ｂは、他方の主面の側を向けて基板１０が実装されるベース基板２０をさらに備える。これにより、放熱性を向上させた電子デバイスを用いて、様々な構成の電子デバイスを実現することができる。
　（その他の変形例）
　図１０は、変形例に係る電子デバイス４００の断面図である。なお、図１０に示す電子デバイス４００において、図１に示す電子デバイス１００および図７に示す電子デバイス３００と同じ構成については同じ符号を付して詳細な説明を繰り返さない。当該変形例は、上述の電子デバイスの構成に適宜適用することができる。
　電子デバイス４００では、支持体４０および導電膜４１が、基板１０側の面に対して、金属体５０側の面の方が面の粗さが大きい。つまり、支持体４０および導電膜４１の金属体５０側の面の表面粗さ４０ｆは、基板１０側の表面粗さよりも大きい。これにより、支持体４０および導電膜４１と金属体５０との接触面積が増えるため、金属体５０への放熱性を向上させることができる。なお、導電膜４１の金属体５０側の面の表面粗さ４０ｆのみが、基板１０側の表面粗さよりも大きくてもよい。
　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　１０　基板、１１　機能素子、１２，９１　電極、２０　ベース基板、２２　中間基板、３０　金属接続体、４０　支持体、４１　導電膜、４２　挿入層、４３　中間層、４５　高音速支持基板、４６　低音速膜、５０，７０　金属体、６０　ビア、８０　絶縁体、９０　電子部品、１００，１００Ａ，１００Ｂ，２００，２００Ａ，２００Ｂ，３００，３００Ａ，３００Ｂ，４００　電子デバイス。

Claims (14)

  1. 　第１主面に機能素子が設けられ、圧電基板または化合物半導体基板である機能素子基板と、
    　前記第１主面とは反対側の前記機能素子基板の第２主面に設けられ、前記機能素子基板より熱伝導率の高い支持体と、
    　前記支持体を貫通する貫通孔に形成され、前記支持体より熱伝導率の高い貫通体と、を備える、電子デバイス。
  2. 　前記貫通体は、前記支持体側から平面視した前記機能素子基板のうち前記機能素子を設けた領域と少なくとも一部が重なる、請求項１に記載の電子デバイス。
  3. 　前記貫通体は、前記機能素子基板側から前記機能素子基板側と反対側の前記支持体の主面に向かって断面形状が広がるテーパ形状である、請求項１または請求項２に記載の電子デバイス。
  4. 　前記支持体は、金属と樹脂との混合体、ケイ素、炭化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、銅、およびニッケルのうち少なくとも１種の材料を含む、請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の電子デバイス。
  5. 　前記支持体と前記機能素子基板との間に、前記機能素子基板および前記支持体より熱伝導率が高い挿入層をさらに備える、請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の電子デバイス。
  6. 　前記機能素子基板と前記支持体との間で、前記機能素子基板と接して設けられ、前記機能素子基板の線膨張率と前記支持体の線膨張率との間の線膨張率を有する中間層をさらに備える、請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の電子デバイス。
  7. 　前記機能素子基板は、圧電基板であり、
    　前記支持体は、圧電基板を伝搬する弾性波よりも、伝搬するバルク波の音速が高速となる高音速支持基板であり、
    　前記機能素子基板と前記支持体との間に設けられ、圧電基板を伝搬する弾性波よりも、伝搬するバルク波の音速が低速となる低音速膜をさらに備える、請求項１～請求項６のいずれか１項に記載の電子デバイス。
  8. 　前記貫通体は、前記機能素子基板側の面に対して、前記機能素子基板側と反対側の面の方が面の粗さが大きい、請求項１～請求項７のいずれか１項に記載の電子デバイス。
  9. 　前記機能素子基板の側面および前記支持体の側面を覆う絶縁体をさらに備える、請求項１～請求項８のいずれか１項に記載の電子デバイス。
  10. 　前記第１主面の側を向けて前記機能素子基板が実装されるベース基板をさらに備える、請求項１～請求項９のいずれか１項に記載の電子デバイス。
  11. 　前記第２主面の側を向けて前記機能素子基板が実装されるベース基板をさらに備える、請求項１～請求項９のいずれか１項に記載の電子デバイス。
  12. 　前記機能素子基板は、水晶、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３、ＫＮｂＯ３、Ｌａ３Ｇａ５ＳｉＯ１４、Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７のうち少なくとも１種を含む圧電基板である、請求項１～請求項１１のいずれか１項に記載の電子デバイス。
  13. 　前記機能素子基板は、ＧａＡｓ、ＧａＮのうち少なくとも１種含む化合物半導体基板である、請求項１～請求項１１のいずれか１項に記載の電子デバイス。
  14. 　第１主面に機能素子が設けられ、圧電基板または化合物半導体基板である機能素子基板と、
    　前記第１主面とは反対側の前記機能素子基板の第２主面に設けられ、金属と樹脂との混合体、ケイ素、炭化ケイ素、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、銅、およびニッケルのうち少なくとも１種の材料を含む支持体と、
    　前記支持体を貫通する貫通孔に形成された貫通体と、を備え、
    　前記貫通体は、銅、金、タングステン、およびニッケルのうち少なくとも１種の材料を含む積層構造、もしくは銅、金、タングステン、およびニッケルのうち少なくとも１種の材料を含む合金である、電子デバイス。
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